发明名称 氮化钽层之形成
摘要 本发明系揭露一种用于积体电路制造的氮化钽层204之形成方法,提供含钽前驱物和含氮前驱物轮流释出或共反应,在反应室100中制成钽层305和氮层307,其中含氮前驱物可做为气体电浆源,反应产物氮化钽层可作为如障壁层之用,此种障壁层与金属内连结构(interconnect structure)206一同使用时,于氮化钽层上执行至少一次的电浆退火以减低其电阻和改善膜层特性。
申请公布号 TW525270 申请公布日期 2003.03.21
申请号 TW091101853 申请日期 2002.02.01
申请人 应用材料股份有限公司 发明人 辛恩M 塞特;杨晓晅;奚明
分类号 H01L21/768 主分类号 H01L21/768
代理机构 代理人 蔡坤财 台北市中山区松江路一四八号十二楼
主权项 1.一种积体电路制造中的膜层沈积方法,该方法至少包含:化学吸收第一前驱物中至少一元素在晶片表面上;化学吸收第二前驱物中至少一元素在该晶片表面上;及该第一前驱物中至少一个元素和该第二前驱物中至少一个元素被化学吸收以提供一氮化钽膜。2.如申请专利范围第1项所述之方法,其中上述之第一前驱物和第二前驱物轮流释出以形成该氮化钽膜。3.如申请专利范围第1项所述之方法,其中上述之第一前驱物和第二前驱物共反应形成该氮化钽膜。4.一种积体电路制造中的膜层沈积方法,该方法至少包含:化学吸收一第一层于基材上,该第一层系选自一第一氮层和一第一钽层;化学吸收第二层于该第一层上,该第二层与该第一层不同,该第二层系选自一第二氮层和一第二钽层;该第一层和该第二层结合提供一氮化钽层;及将该氮化钽层电浆退火以移除上面的氮。5.如申请专利范围第4项所述之方法,其中上述之电浆退火之执行系采用不与该氮化钽层发生化学反应,且具有较接近氮而距钽较远之原子量的电浆源材料。6.如申请专利范围第4项所述之方法,其中上述之电浆退火之执行系采用电浆源材料系选自氩(Ar)、氙(Xe)、氦(He)、氖(Ne)、氢(H)、氮(N)其中一种或可合并使用上述材料。7.如申请专利范围第4项所述之方法,更包含连续重复该第一层和该第二层的化学吸收步骤,和散置的电浆退火以提供该氮化钽层。8.如申请专利范围第4项所述之方法,更包含连续重复该第一层和该第二层的化学吸收步骤以提供该氮化钽层。9.一种积体电路制造中的膜层沈积方法,该方法至少包含:提供一个处理系统,此处理系统具有一反应室;安置一基材于该反应室中;提供第一反应气体至该反应室中;化学吸收形成第一层于该基材上,其系至少部分反应自该第一反应气体,该第一层取自第一钽层与第一氮层;以至少一净化气体或排空的方式调节该反应室;提供第二种反应气体至该反应室中;及化学吸收形成第二层在该第一层上,其系至少部分反应自该第二反应气体,该第二层与该第一层不同,该第二层取自第二钽层与第二氮层。10.如申请专利范围第9项所述之方法,其中上述之第一反应气体乃是含钽气体。11.如申请专利范围第10项所述之方法,其中上述之含钽气体乃含钽有机金属前驱物或其衍生物。12.如申请专利范围第11项所述之方法,其中上述之含钽有机金属前驱物乃取自五乙基甲基氨-钽(PEMAT)、五二乙基氨-钽(PDEAT)、五二甲基氨-钽(PDMAT)其中之一或其衍生物。13.如申请专利范围第11项所述之方法,其中上述之含钽有机金属前驱物乃取自Ta(NMe2)5.Ta(NEt2)5.TBTDET其中之一或钽的卤化物。14.如申请专利范围第10项所述之方法,其中上述之第二反应气体乃为含氮气体。15.如申请专利范围第11项所述之方法,其中上述之含氮气体乃取自氨气(NH3)和氮气电浆二者其中之一。16.一种积体电路制造中的膜层沈积方法,该方法至少包含:提供至少一处理系统,该至少一处理系统中具有一反应室;安置一基材于该反应室中;提供一含钽气体至该反应室;化学吸收形成第一层在该基材上,其系至少部分反应自该含钽气体;用至少一种净化气体净化反应室;提供一含氮气体至反应室;化学吸收形成第二层在该第一层上,其系至少部分反应自该含氮气体;用至少一种净化气体净化反应室;及形成一电浆用以退火该第二层。17.如申请专利范围第16项所述之方法,更包含连续重复该第一层的化学吸收步骤、该反应室的净化步骤和该第二层的化学吸收步骤以提供多层氮化钽子层。18.如申请专利范围第16项所述之方法,其中上述之基材持温约低于含钽气体的热分解温度以化学吸收该第一层。19.如申请专利范围第18项所述之方法,其中上述之基材持温约高于含钽气体的热分解温度以化学吸收该第一层。20.如申请专利范围第18项所述之方法,其中上述之净化气体取自氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氢(H2)、氮(N2)其中之一或结合以上物质使用。21.如申请专利范围第20项所述之方法,更包含提供一电浆源气体至该反应室中,用以激发形成电浆。22.如申请专利范围第21项所述之方法,其中上述之电浆源气体和至少一种的净化气体为氩(Ar)。23.如申请专利范围第18项所述之方法,其中上述之含氮气体为氨气(NH3)。24.一种积体电路制造中障壁层结构和内连线结构形成的方法,该方法至少包含:提供一具有一氧化层于其上的基材,其中介电层上有凹陷使部分基材的表面得以露出;形成至少一层氮化钽层于该至少部分的介电层和该基材表面上,该至少一层氮化钽层是由连续化学吸收含钽气体前驱物和含氮气体前驱物形成的;蚀刻穿透部分在该凹陷处内之该至少一层氮化钽层;及沈积至少一金属其至少部分在该凹陷处内;其中该至少一层氮化钽层可缓和并防止该至少一金属之元素迁移至该介电层。25.如申请专利范围第24项所述之方法,其中上述之金属取自铝(Al)、铜(Cu)、钨(W)其中之一或合并使用以上金属。26.如申请专利范围第24项所述之方法,其中上述之至少一金属乃为耐火金属,其取自钛(Ti)、钨(W)、钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)、锆(Zr)、铪(Hf)、铬(Cr)、和钼(Mo)。27.如申请专利范围第24项所述之方法,其中上述之连续化学吸收制程至少包含形成交互的钽层和氮层。28.如申请专利范围第27项所述之方法,其中上述之交互的钽层和氮层,是连续打入含钽气体和含氮气体并含净化制程于两者之间制造而成的。29.一种在电脑储存媒体中之软体例行程序,此软体例行程序执行时,可使一般用途电脑得以控制施行薄膜沈积法的制程系统,其至少包含:形成一氮化钽层,该氮化钽层以连续化学吸收制程制造,做为该连续化学吸收制程的反应室持温在约低于摄氏400度,而该连续化学吸收制程部分包含交互打入含钽气体和含氮气体。30.如申请专利范围第29项所述之软体例行程序,更包含:控制该制程系统在形成钽层和氮层间进行净化制程。31.如申请专利范围第30项所述之软体例行程序,更包含:控制该制程系统在形成钽层和氮层后提供电浆。32.一种积体电路制造中的膜层沈积方法,该方法至少包含:将含钽前驱物和含氮前驱物共反应使之化学吸收于晶片表面形成第一层以提供一氮化钽层;及电浆退火该氮化钽层以移去其上之氮。33.如申请专利范围第32项所述之方法,其中上述之电浆退火系采用一电浆源物质其不与该氮化钽层发生化学反应且具有较接近氮而距钽较远之原子量。34.如申请专利范围第33项所述之方法,其中上述之电浆退火所采用之电浆乃取自氩(Ar)、氙(Xe)、氦(He)、氢(H)、氮(N)、氖(Ne)其中之一或合并使用上述材料。35.一种积体电路制造中的膜层沈积方法,该方法至少包含:提供一个反应室;提供含氮之电浆来源气体至该反应室;激发该电浆来源气体以提供电浆;提供含钽气体至该反应室中;及使该含钽气体和该电浆共反应以在晶片表面化学吸收形成一氮化钽层。36.一种积体电路制造中的膜层沈积方法,该方法至少包含:提供一个反应室;提供含氮之电浆来源气体至该反应室;激发该电浆来源气体以形成电浆;化学吸收一氮层在基材上;提供一含钽前驱物气体至该反应室;及在该基材上化学吸收一钽层;其中上述之氮层和钽层合并形成氮化钽层。37.一种积体电路制造中的膜层沈积方法,该方法至少包含:提供一处理系统,该处理系统具有一反应室;安置一基材于该反应室中;提供含钽气体至该反应室中;提供含氮气体至该反应室中;及由该含钽气体和该含氮气体中化学吸收钽和氮以形成一氮化钽层在该基材上。38.如申请专利范围第37项所述之方法,更包含电浆退火该氮化钽层。39.如申请专利范围第37项所述之方法,其中上述之含钽气体乃为含钽有机金属前驱物或其衍生物。40.如申请专利范围第39项所述之方法,其中上述之含钽有机金属前驱物乃取自五乙基甲基氨-钽(PEMAT)、五二乙基氨-钽(PDEAT)、五二甲基氨-钽(PDMAT)其中之一或其衍生物。41.如申请专利范围第39项所述之方法,其中上述之含钽有机金属前驱物乃取自Ta(NMe2)5.Ta(NEt2)5.TBTDET其中之一或钽的卤化物。42.如申请专利范围第39项所述之方法,其中上述之含氮气体乃为氨气(NH3)。43.如申请专利范围第37项所述之方法,其中上述之基材持温约低于该含钽气体的热分解温度。44.如申请专利范围第37项所述之方法,其中上述之基材持温约高于含钽气体的热分解温度。45.一种积体电路制造中形成障壁层结构和内连线结构的方法,该方法至少包含:提供上有氧化层的基材,其中介电层上有凹陷使基材的部分表面得以露出;形成至少一氮化钽层于该至少部分的介电层和基材表面上,该至少一氮化钽层是将含钽气体前驱物和含氮气体前驱物共反应化学吸收形成的;蚀刻穿透位于该凹陷处内之部分该至少一氮化钽层;及沈积至少一金属其至少部分在该凹陷处;其中该至少一氮化钽层可缓和并防止该至少一金属之元素迁移至该介电层。46.如申请专利范围第45项所述之方法,其中上述之至少一金属系取自铝(Al)、铜(Cu)、钨(W)其中之一或合并使用以上金属。47.如申请专利范围第45项所述之方法,其中上述之至少一金属乃为耐火金属,其取自钛(Ti)、钨(W)、钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)、锆(Zr)、铪(Hf)、铬(Cr)、和钼(Mo)。48.一种在电脑储存媒体中之软体例行程序,该软体例行程序执行时,可使一般用途电脑得以控制施行薄膜沈积法的制程系统,其至少包含:形成一氮化钽层,该氮化钽层以含钽和含氮前驱物气体在温度低于约摄氏300度下共反应化学吸收而形成。49.如申请专利范围第48项所述之软体例行程序,更包含:在形成该氮化钽层后提供电浆退火。50.如申请专利范围第48项所述之软体例行程序,其中上述之含氮前驱物为一氮气电浆气体源。图式简单说明:第1图和第4图为依据本发明之单一或多种积体电路制造之部分制程系统结构示意图。第2a图至第2c图为各阶段积体电路制造之基材结构剖面图。第3a图至第3c图为各阶段的化学吸收以形成一障壁层之基材剖面图。第5图为各阶段的积体电路制造合并单一或多层经电浆退火之氮化钽障壁子层之基材结构之剖面图。
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