[發明專利]用于形成低溫半導體層及相關半導體器件結構的方法

在審

• 申請號: 201810508072.5
• 申請日: 2018-05-24
• 公開（公告）號: CN108987336A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: P·雷伊塞寧;M·B·莫薩;P-F·許
• 申請（專利權）人: ASMIP控股有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L21/762;H01L29/78
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 沙永生;樂洪詠

公開了一種在低溫下形成具有良好膜閉合的金屬氮化物膜的方法。所述方法可以包括利用等離子體形成NH和NH₂自由基以允許在低溫下形成所述金屬氮化物。所述方法還可以包括使蝕刻氣體流動以產生具有均勻厚度的無定形膜。所述方法還可以包括使烷基肼流動以抑制所述金屬氮化物膜的三維島狀生長。

相關專利申請的交叉引用

本公開要求2017年6月2日提交并且標題為“METHODS FOR FORMING LOWTEMPERATURE SEMICONDUCTOR LAYERS AND RELATED SEMICONDUCTOR DEVICE STRUCTURES”的美國臨時專利申請第62/514,585號的權益，該臨時專利申請以引用方式并入本文。

技術領域

本公開總體上涉及用于在低溫下形成半導體層的方法。具體而言，本公開例如涉及氮化物薄膜如氮化鈦(TiN)薄膜的形成。這些氮化物膜由于膜閉合而以產生均勻膜的方式形成。

背景技術

氮化物膜已經用許多不同的方法形成。一些方法通過島狀生長導致形成膜。島狀生長可包括這樣一個過程，其中多個單獨的膜開始生長，在單獨的膜生長之間的空白區域在隨后的時間被填充。生長可像通過Volmer-Weber生長而建模的那樣發生。

圖1A-1D說明可能發生Volmer-Weber生長的現有技術方法。在圖1A中，器件100包括襯底110和單層120。例如，襯底110可以包括氧化鉿，而單層120可以包括氮化鈦。單層120最初可以通過成核而形成并且可以在兩個維度上橫向生長。在襯底110上可以有多個不同的單層120。

在Volmer-Weber生長的下一個步驟中，可以存在在單層120上在第三個維度中生長的膜，從而形成尖峰生長體130，如圖1B所示。由于尖峰生長體的表面能增加、表面化學封端和可用反應位點的密度，尖峰生長體130的形成可能是有利的。圖1C示出了單層120已經轉化成襯底110頂部上的尖峰生長體130的情形。

如圖1D所示，Volmer-Weber生長可以繼續，使得整個襯底110被尖峰生長體150覆蓋，從而形成氮化鈦的單層140。然而，試圖讓膜生長以完全填滿空間可能會遇到困難。例如，在Volmer-Weber生長模型中，在最佳情況下，膜生長可能不會超過15-20埃。膜厚度小于20埃時，可能無法實現膜閉合。

因此，希望開發一種方法，其中可以通過閉合而形成膜，從而產生均勻的膜。該方法可應用于形成無定形膜或結晶膜。

附圖說明

盡管本說明書以具體地指出并且明確地要求保護被視為本發明實施方案的內容的權利要求書結束，但是當結合附圖閱讀時，可以從本公開實施方案的某些實例的描述中更容易地確定本公開實施方案的優勢，在附圖中：

圖1A、圖1B、圖1C和圖1D示出了根據Volmer-Weber生長的現有技術的膜生長過程；

圖2、圖3和圖4示出了根據本發明實施方案的用于形成膜的方法；以及

圖5、圖6和圖7示出了根據本發明實施方案的用于形成膜的方法。

應了解，圖中的元件僅為簡單和清晰起見而進行說明，并且不一定按比例繪制。例如，圖中的一些元件的尺寸可能相對于其他元件放大，以有助于改善對本公開所說明實施方案的理解。

具體實施方式

盡管下文公開某些實施方案和實例，但所屬領域的技術人員應理解，本發明延伸超出了所具體公開的實施方案和/或本發明的用途以及顯而易見的修改和其等效物。因此，預期本發明所公開的范圍不應受下文所描述具體公開實施方案的限制。

如本文中所使用，術語“襯底”可以指可以使用或上面可以形成有器件、電路或膜的任何一種或多種底層材料。