TW202407778A - 金屬矽化物接觸窗形成 - Google Patents

Abstract

本文提供一種金屬矽化物接觸窗的形成製程，其步驟包含提供具有底部結晶矽以及介電側壁的基板。接著可藉由金屬層沉積法使用金屬鹵化物前驅物及還原劑而在底部結晶矽上選擇性形成金屬層。還原劑流速對金屬鹵化物前驅物流速的比例係至少為10:1或10:1-10,000:1。在沉積金屬層之後，將基板退火以將該金屬層轉化成金屬矽化物層而不汙染基板。

Description

金屬矽化物接觸窗形成

本文係關於一種金屬矽化物接觸窗的形成方法。

金屬矽化物可以在多種半導體裝置的製造過程中形成。例如，動態隨機存取記憶體（DRAM）可以包含結晶矽上的金屬矽化物接觸窗。為例如3D-DRAM結構的複雜結構形成矽化物可能是具有挑戰性的。

此處提供之背景描述係為了概括地呈現本揭露內容的背景。當前列名之發明人的工作成果，就其在本背景部分中描述的範圍而言，以及在提交申請時可能不符合先前技術的描述態樣，均未明示也未暗示承認為相對於本揭露內容之先前技術。

本文提供了在包含底部結晶矽表面以及氧化物或氮化物側壁表面的特徵部中形成金屬矽化物接觸窗的方法。本方法可以涉及在底部結晶矽上沉積鎢(W)或鉬(Mo)，而不在側壁表面上沉積W或Mo。隨後，可以對W或Mo膜進行退火以形成鎢矽化物(WSi _x)或鉬矽化物(MoSi _x)。退火可以在不破壞真空的情況下原位進行。在一些實施例中係在沒有覆蓋層的情況下執行退火。

本揭露內容的一態樣係涉及一種方法，包含提供具有特徵部底部和特徵部側壁的特徵部。特徵部底部包含結晶矽表面且特徵部側壁包含氧化物或氮化物表面。本方法還包含將特徵部暴露於包含金屬鹵化物前驅物的金屬鹵化物前驅物流和包含還原劑的還原劑流，從而在結晶矽表面上選擇性地形成金屬層。金屬鹵化物前驅物流和還原劑流具有至少10:1的流速比。本方法還進一步包含對金屬層進行退火以由金屬層形成金屬矽化物層。

在一些實施例中，本方法進一步包含在將特徵部暴露於金屬鹵化物前驅物流之前，先清潔特徵部底部和特徵部側壁。

在一些實施例中，金屬鹵化物前驅物包含金屬氯化物或金屬氟化物。

在一些這樣的實施例中，金屬鹵化物前驅物包含六氟化鎢、五氯化鎢、六氟化鉬或五氯化鉬。

在一些實施例中，金屬層包含鎢或鉬。

在一些實施例中，還原劑包含氫、矽烷或其組合。

在一些實施例中，流速比的範圍為約10:1至約10,000:1。

在一些實施例中，金屬層的厚度範圍為約2 nm至約20 nm。

在一些實施例中，結晶矽表面之結晶矽為摻雜或未摻雜的單晶矽晶體或者是摻雜或未摻雜的多晶矽。

在一些實施例中，金屬層之退火步驟係在約500℃至約800℃之間進行。

在一些實施例中，金屬層之退火步驟係在約1-100 Torr之間的壓力範圍下執行。

在一些實施例中，金屬鹵化物前驅物流及還原劑流係交替出現，以藉由原子層沉積法(ALD)來形成金屬層。

在一些實施例中，金屬鹵化物前驅物流及還原劑流係共流，以藉由化學氣相沉積法(CVD)來形成金屬層。

在一些實施例中，金屬鹵化物前驅物流係脈衝流入且還原劑流為連續流入，以藉由脈衝CVD來形成金屬層。

在一些實施例中，金屬矽化物層係與結晶矽表面形成歐姆接觸。

在一些實施例中，金屬矽化物層包含鎢矽化物或鉬矽化物。

本揭露內容的另一態樣係涉及一種方法，包含提供具有特徵部底部和特徵部側壁的特徵部。特徵部底部係包含結晶矽表面，且特徵部側壁係包含氧化物或氮化物表面。本方法進一步包含將特徵部暴露至第一金屬鹵化物前驅物流以及第一還原劑流，第一金屬鹵化物前驅物流包含第一金屬鹵化物前驅物，而第一還原劑流則包含第一還原劑，藉此在結晶矽表面上選擇性地形成第一金屬層。第一金屬鹵化物前驅物流及第一還原劑流具有至少10:1的流速比。本方法更進一步包含向第一金屬層提供第二金屬鹵化物前驅物流以及第二還原劑流，第二金屬鹵化物前驅物流包含第二金屬鹵化物前驅物，而第二還原劑流則包含第二還原劑，藉此形成第二金屬層。第二金屬鹵化物前驅物流及第二還原劑流具有至少10:1的流速比。本方法更進一步包含將第二金屬層退火以形成金屬矽化物層。

在一些實施例中，第一金屬鹵化物前驅物及第二金屬鹵化物前驅物係分別選自六氟化鎢、五氯化鎢、六氟化鉬及五氯化鉬。

在一些實施例中，其中第一還原劑及第二還原劑係分別選自氫、矽烷或其組合。

在一些實施例中，金屬矽化物層包含鎢矽化物或鉬矽化物。

在一些實施例中，第一及第二金屬鹵化物前驅物以及第一及第二還原劑係由化學氣相沉積法或原子層沉積法所供應。

下面參考附圖而進一步討論這些和其他態樣。

此處提供了形成與結晶矽之金屬矽化物接觸窗的方法。本方法涉及形成包含鎢(W)或鉬(Mo)的金屬層，隨後進行退火以將金屬層轉化為金屬矽化物層。金屬層可以在脈衝化學氣相沉積(CVD)、共流CVD或原子層沉積(ALD)製程中形成。在一些實施例中，退火係在不先形成覆蓋層的情況下執行。

在半導體裝置製造中形成電接觸窗可以涉及用鎢、鉬或其他導電材料在凹陷特徵部中形成金屬層。特徵部可能包含孔、溝槽和通孔。特徵部中的金屬層可以被退火以形成金屬矽化物。金屬矽化物可以與半導體矽形成歐姆接觸，從而降低接觸電阻。例如，W提供低電阻和低應力層且具有接近矽的熱膨脹係數。此外，鎢具有高抗電遷移性。

當由鹵化物前驅物形成例如鎢的金屬層時，取決於競爭前驅物和其他反應物的性質和反應，不受控制的金屬生長可能導致金屬和矽之間的不均勻界面。這些缺陷可能是造成接觸窗中接觸電阻不均勻或半導體裝置故障的原因。這些缺陷對於具有較小技術節點和更複雜圖案結構的裝置來說可能是至關重要的，其中均勻金屬生長是一個重大挑戰。

均勻金屬生長在3D動態隨機存取記憶體(3D DRAM)結構中可能是一個特殊挑戰，該結構可能包含數百個沿垂直方向堆疊的橫向特徵部。與現有的半導體裝置相比，3D DRAM的接點數量有所增加，但接點面積卻有所減小。藉由物理氣相沉積(PVD)方法中濺射金屬靶材等方法在3D DRAM結構中進行沉積尤其具有挑戰性，因為大多數結構都在沉積物質的視線之外。例如電漿增強CVD (PECVD)之基於電漿的方法在複雜幾何形狀中也會有較差的階梯覆蓋率。在垂直結構中均勻金屬生長也可能具有挑戰性，例如在垂直DRAM或包含多個垂直特徵部的邏輯結構中。尤其是，在許多堆疊層中形成的高結構或高深寬比結構中的沉積可能具有挑戰性。

在一些實施例中，本文描述的方法包含使用金屬鹵化物前驅物的金屬層沉積。在一些實施例中，本文描述的方法包含使用鎢鹵化物前驅物來沉積薄鎢層。鎢鹵化物前驅物係由分子式WX _Z給出，其中X為鹵素（氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)或碘(I)）且z為2、3、4、5或6。WX _Z前驅物的實例包含六氟化鎢(WF ₆)、六氯化鎢(WCl ₆)和五氯化鎢(WCl ₅)。在一些實施例中，W層的期望厚度可以在約3 nm至5 nm的範圍內。

在一些實施例中，本文描述的製程包含使用鉬鹵化物前驅物沉積薄鉬層。鉬鹵化物前驅物由分子式MoX _Z給出，其中X為鹵素（氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)或碘(I)）且z為2、3、4、5或6。MoX _Z前驅物的實例包含六氟化鉬(MoF ₆)。鉬氯化物前驅物係由分子式MoClx給出，其中x為2、3、4、5或6，且包含二氯化鉬(MoCl ₂)、三氯化鉬(MoCl ₃)、四氯化鉬(MoCl ₄)、五氯化鉬(MoCl ₅)和六氯化鉬(MoCl ₆)。在一些實施例中，Mo層的期望厚度可以在約3至5 nm的範圍內。

使用不含氧的前驅物來沉積初始的W或Mo層可以防止特徵部表面的氧化。它還可以防止氧摻入初始的W或Mo層。氧化會增加接觸電阻。缺乏氧化和氧摻入可確保將接觸電阻保持在較低程度。

還原劑的實例包含氫(H ₂)、矽烷(SiH ₄)、乙硼烷(B ₂H ₆)、鍺烷(GeH ₄)、氨(NH ₃)和聯胺(N ₂H ₄)。在一些實施例中，具有預定混合比的一種以上還原劑可以與鎢鹵化物前驅物或鉬鹵化物前驅物一起脈衝以形成鎢或鉬金屬。

圖1(A)和圖1(B)顯示根據諸多實施例的3D DRAM結構中的橫剖面特徵部的示意圖。凹陷特徵部102具有包含側壁表面116的側壁106以及包含結晶矽108的底部。結晶矽108係包含結晶矽表面110。凹陷特徵部102可以是例如孔或溝槽。側壁106可以由一或多層製成。側壁106包含介電層。介電材料的實例包含氧化物，例如矽氧化物 (SiO ₂)和鋁氧化物 (Al ₂O ₃)；氮化物，例如矽氮化物 (SiN)；碳化物，例如氮摻雜矽碳化物(NDC)和氧摻雜矽碳化物(ODC)；以及低k電介質，例如碳摻雜的SiO ₂。

結晶矽108可以從特徵部中的第一側壁延伸到特徵部中的第二側壁並且可以由一或多層製成。結晶矽表面110的結晶矽108可以是摻雜或未摻雜的單晶矽或是摻雜或未摻雜的多晶矽。在一實施例中，結晶矽108可以是摻雜多晶體矽（摻雜多晶矽）。在一些實施例中，結晶矽108可以形成閘極電極。

如圖1(B)所示，可以在結晶矽108上選擇性地形成金屬矽化物層112以形成歐姆接觸。結晶矽108上之金屬矽化物層112的厚度可以在2-10 nm的範圍內。如下文進一步描述的，可以藉由在結晶矽108上形成金屬層、隨後進行退火以將金屬層轉化為金屬矽化物層112來形成金屬矽化物層112。在一些實施例中，可以使用共流CVD、脈衝CVD或ALD來形成金屬層。在形成金屬矽化物層112之後，可以在金屬矽化物層和側壁表面116上形成共形層114。在一些實施例中，共形層114可以是阻障層或電容的底部電極。例如，氮化鈦(TiN)可以用作阻障金屬。

與上述3D-DRAM製造製程相關的挑戰是在每個凹陷特徵部的底部形成金屬矽化物接觸窗。在對金屬層進行退火以形成金屬矽化物層之前，先在每個凹陷特徵部的底部上可控地選擇性形成金屬層可能是困難的。在Si上選擇性且均勻地形成金屬層可能受到其中形成金屬層之特徵部的尺寸的影響。在一些實施例中，凹陷特徵部102具有100-300nm的深度「A」和10-30nm的高度「B」，導致3-30的深寬比(深度對高度)。這些小特徵部尺寸和高深寬比對形成金屬層出現了挑戰。在一些實施例中，3D-DRAM結構可以包含含有超過400個垂直堆疊的層（特徵部）的堆疊。總堆疊高度「C」可以在約6-12 μm的範圍內。這種配置還可能增加在每個堆疊中實現形成均勻、選擇性金屬層的額外複雜性。在一些實施例中，用於在其他結構中選擇性沉積的技術(例如PVD或PECVD)可能不適合在3D-DRAM結構之凹陷特徵部中均勻且選擇性地形成金屬層。

圖2為顯示垂直定向特徵部中之橫剖面特徵部的示意圖。例如，這樣的特徵部可以用在DRAM或邏輯裝置中。裝置可以包含具有底表面210和側壁206的一或多個凹陷特徵部202。凹陷特徵部202可以以相對於基板的垂直方向上延伸。本文係相對於3D-DRAM結構中的水平定向凹陷特徵部來描述從金屬層選擇性地形成金屬矽化物層214的方法，其亦可用於例如DRAM和/或邏輯裝置中的那些垂直定向結構。

圖3為一製程流程圖，說明根據一些實施例從金屬層形成與底部結晶矽之金屬矽化物歐姆接觸的方法。金屬層可以是鎢(W)膜或鉬(Mo)膜。應用範例包含3D-NAND、3D-DRAM、2D-DRAM和邏輯應用。

方法300開始於提供包含具有底部矽和氧化物或氮化物側壁之特徵部的基板，其中根據裝置和/或製程要求，在操作301中將沉積鎢或鉬。可以提供基板至半導體處理工具。例如，基板可以放置在沉積室中。

在提供包含具有底部結晶矽和氧化物或氮化物側壁之特徵部的基板之後，可以執行可選的清潔操作302。可選的清潔可用於移除形成在特徵部表面上的氧化層。在一些實施例中，可以使用基於Cl電漿的原子層清潔、氟化氫(HF)蒸氣清潔、氟化銨(NH ₄F)清潔或使用其他還原劑的處理來還原在特徵部底部處的Si氧化物。在一些實施例中，氟化氫可以在清潔之前稀釋至約100:1。可選的清潔可以在沉積室中進行。或者，可選的清潔可以在提供給沉積室之前在單獨的製程中完成。

一旦在沉積室中提供基板，便在操作303中於特徵部中形成金屬層。可以藉由共流CVD、脈衝CVD或ALD來沉積包含鎢層或鉬層的金屬層。

在共流CVD中，金屬鹵化物前驅物和還原劑係連續地脈衝，使得基板連續暴露於金屬鹵化物前驅物以及還原劑，該金屬鹵化物前驅物包含但不限於六氟化鎢、五氯化鎢、六氟化鉬或五氯化鉬。可以連續脈衝直到形成具有預定厚度的金屬層。或者，可以脈衝輸送金屬鹵化物前驅物和還原劑以與載氣（例如在共流脈衝之間吹掃惰性氣體）進行共流。在脈衝CVD製程中，還原劑可以連續地流動，而金屬鹵化物前驅物則脈衝流動，脈衝之間的間隔便使得基板在脈衝期間暴露於前驅物。在ALD製程中，金屬鹵化物前驅物、還原劑和載氣可以依序地脈衝以形成一個循環。在一些實施例中，脈衝循環可包含金屬鹵化物前驅物、載氣、還原劑和載氣的脈衝序列。

在一些實施例中，脈衝可以包含一個以上的脈衝步驟。例如，多於一種的金屬鹵化物前驅物和/或還原劑可以在複數脈衝步驟中依序脈衝。在第一脈衝步驟中，基板可以暴露於第一前驅物和第一還原劑以在基板上形成第一金屬層。在第二脈衝步驟中，可以將基板暴露於第二前驅物和第二還原劑，以在第一脈衝步驟中形成的第一金屬層上形成第二金屬層。在一些實施例中，金屬層可以與底部結晶矽共形地形成。在一些實施例中，金屬層可以為約2-20 nm厚。在一些實施例中，金屬層可以為約2-10 nm厚、3-7 nm厚或3-5 nm厚。

在金屬層形成期間，可以控制基板的溫度和腔室的壓力。對於共流CVD和脈衝CVD，基板可加熱至250℃–350℃之間。在一些實施例中，腔室可加壓至至少10 Torr，例如至少30 Torr，或至少50 Torr。對於ALD製程，在一些實施例中，可以將基板加熱到300℃-500℃之間，例如350℃-450℃之間。在一些實施例中，腔室可加壓至至少10 Torr，例如至少30 Torr，或至少50 Torr。

在操作304中，在將金屬層選擇性地沉積在矽表面上之後，對特徵部進行退火以將金屬層轉化為金屬矽化物層。在一些實施例中，可以藉由快速熱退火來對金屬層進行退火。在一些實施例中，退火之後金屬矽化物層的厚度可以在約2-10 nm的範圍內。退火通常在500℃到800℃之間進行，例如500℃到700℃之間。金屬層可以在形成金屬層的沉積室中原位退火，而不將金屬層暴露到環境大氣。在一些實施例中係將包含金屬層的基板從一個基座轉移至另一基座以進行退火。在金屬矽化物層形成之後，可以在金屬矽化物層和側壁上形成阻障層(或底部電極)。

圖4A-4B為示意圖，顯示根據諸多實施例由WF ₆/H ₂和Si之間的反應形成鎢層。對於一些實施例，在CVD或ALD製程中，當金屬鹵化物前驅物(例如六氟化鎢(WF ₆))和還原劑(例如氫氣(H ₂))到達結晶矽時(圖4A)，便會發生以下反應(1)和(2)以在Si上形成W層。

2WF ₆(g)+3Si(s)→2W(s)+3SiF ₄(g)        (1)

WF ₆(g)+3H ₂(g)→W(s)+6HF(g)            (2)

可以先發生反應(1)，然後發生反應(2)。或者，反應(1)和(2)可以基本上彼此同時發生。根據反應(1)，WF ₆(g)與矽反應形成鎢和作為氣相副產物的SiF ₄。隨著鎢層的形成，一或多層矽原子層從矽表面向下被消耗。隨著反應(1)的進行，矽的厚度減少而鎢層的厚度增加。由於鎢層在矽和WF ₆之間形成擴散阻障層，反應(1)速率可能減慢，直到擴散層阻止矽和WF ₆之間的進一步反應。鎢層可以生長直至層厚度達到自限制厚度，其在一些實施例中可以是約10 nm（或100 Å）。

在一些實施例中，反應(1)的反應性可能足以使結晶矽過度消耗。結果，鎢金屬層的生長可能導致缺陷的形成，例如圖4B所示的「蟲洞」。蟲洞缺陷可能由矽的局部不均勻侵蝕形成。蟲洞缺陷會導致形成穿透結晶矽的針狀鎢，如此可能會導致裝置短路。蟲洞缺陷還會在特徵部中產生不均勻的鎢層厚度，如此可能會增加裝置中接觸電阻的變化。

由於反應（1）隨著時間的推移而減慢，反應（2）可能占主導地位並最終取代反應（1）。在反應(2)中，WF ₆(g)係被還原劑(例如H ₂)還原，以形成鎢金屬層。氟化氫(HF)可以是氣相副產物。由反應(2)形成的鎢金屬可以選擇性地形成在已根據反應(1)所形成之鎢金屬層上。也就是說，此鎢係形成在下面的鎢上，而不形成在介電側壁上。此外，根據反應(2)的鎢金屬層基本上不會導致任何缺陷形成，例如反應(1)中可能觀察到的蟲洞。在一些實施例中，反應(1)和(2)之後，鎢層和剩餘矽的厚度可以小於反應前之矽的厚度。

雖然出於說明競爭反應的目的而在上面描述了Si和WF ₆以及H ₂和WF ₆的反應，但是上述說明也適用於其他金屬鹵化物前驅物和還原劑。

圖5顯示根據諸多實施例中金屬層形成的示意性範例。圖5說明了可以提供金屬鹵化物前驅物和還原劑（例如WF ₆和H ₂）到沉積室中以使用ALD或CVD製程在基板中的底部矽上形成鎢層。鎢層504可以選擇性地形成在結晶矽502的上表面上，而不形成在介電側壁506上。在鎢層形成期間，基板可以暴露於連續共流的WF ₆和H ₂。或者，WF ₆可以是脈衝的，而H ₂是連續流動的。或者，WF ₆和H ₂被依序脈衝而沒有任何重疊。根據諸多實施例中之前驅物、還原劑和載氣的流動順序係在圖8A-8D中進一步詳細描述。

雖然WF ₆被顯示作為用於鎢層沉積之金屬鹵化物前驅物的範例，但是例如WCl ₆或WCl ₅的其他金屬鹵化物前驅物可以與氫(H ₂)一起脈衝輸送。為了形成鉬，可以使用MoF ₆、MoCl ₆或MoCl ₅作為前驅物。在一些實施例中，氫(H ₂)、矽烷(SiH ₄)或它們的混合物可以用作還原劑。

在一些實施例中，在鎢層形成期間可以控制金屬鹵化物前驅物（例如WF ₆、WCl ₆或WCl ₅）和還原劑（例如H ₂或SiH ₄）的氣體流速。在一些實施例中，還原劑的流速係比金屬鹵化物前驅物的流速高至少10倍。例如，可將H ₂的氣體流速控制為比WF ₆氣體流速高至少10倍，以實現高H ₂流速條件。在一些實施例中，H ₂與WF ₆的氣體流速可設定為10:1-10,000:1。

這種高H ₂流速條件也可以應用於形成鉬層。H ₂的氣體流速可以比鉬鹵化物前驅物(例如MoF ₆、MoCl ₆或MoCl ₅)的氣體流速高至少10倍。在一些實施例中，H ₂對MoF ₆的氣體流速為10:1-10,000:1。

在這種高H ₂流速條件下，可以控制反應(1)和(2)的速率，使得在反應(2)占主導地位之前的反應(1)僅連續有限的時間。在反應(1)很快被取代的情況下，蟲洞或其他缺陷的形成便可以最小化或被顯著地抑制。反應(2)係在由前述反應(1)形成的鎢上形成鎢層，而不形成蟲洞或其他缺陷。在一些實施例中，在高H ₂流速條件下，所得鎢層可包含顯著降低數量的蟲洞或其他缺陷，這有利於減少短路和/或電阻變化，從而提高裝置壽命和可靠性。

圖6A和6B顯示根據諸多實施例中藉由結合提供不同組反應物的兩個連續步驟而在底部Si上形成鎢金屬層的示意性範例。在圖6A所示的第一步驟中，將基板暴露於WF ₆和SiH ₄。在一些實施例中，WF ₆和SiH ₄可以以脈衝或連續共流的形式輸送。或者，可以依序地脈衝輸送WF ₆和SiH ₄。可以在結晶矽602之上表面上選擇性地形成鎢層604，而不在介電側壁606上形成鎢。可以將第一氣體混合物中的SiH ₄對WF ₆的流速控制為至少10:1。在一些實施例中，SiH ₄對WF ₆的流速可設定在10:1至10,000:1的範圍內。

在一些實施例中，以高流速引入SiH ₄作為還原劑可能是有利的，因為SiH ₄還原中的底部結晶矽消耗可能不像反應(1)中僅使用H ₂作為還原劑的矽消耗那樣具反應性。因此，與反應(1)相比，可以抑制或防止蟲洞或其他缺陷的形成，同時仍然在結晶矽上形成鎢層。

在一些實施例中，可以在第一步驟中脈衝輸送一種以上的還原劑。例如，可以使用具有預定流速比的SiH ₄和H ₂的混合物來代替SiH ₄。將H ₂添加到SiH ₄可以改變WF ₆與矽的反應性。(SiH ₄+H ₂)對WF ₆的流速可以控制為至少10:1。在一些實施例中，(SiH ₄+H ₂)對WF ₆的流速可設定在10:1至10,000:1的範圍內。

在完成第一步驟之後，沖洗第一氣體混合物以移除殘留在沉積室中之例如WF ₆和SiH ₄(或SiH ₄+H ₂)的任何氣態反應物。隨後，在圖6B所示的第二步驟中，可以引入WF ₆和H ₂以在先前在第一步驟中形成的鎢層上進一步形成鎢層。第二步驟中H ₂對WF ₆的流速可以控制為至少10:1。在一些實施例中，H ₂對WF ₆的流速可設定在10:1至10,000:1的範圍內。雖然圖6A和6B描述了形成具有最小化或抑制的蟲洞或其他缺陷之鎢層的步驟，但是也可以根據圖6A和6B所示的實施例來形成鉬。例如，可以對MoF ₆、SiH ₄和H ₂施加脈衝以在結晶矽上形成鉬層。

圖7A和7B顯示根據諸多實施例藉由結合提供不同組反應物的兩個連續步驟在底部Si上形成鎢層的示意性範例。在一些實施例中，在圖7A所示的第一步驟中，將包含待在其中形成鎢之特徵部的基板暴露於包含WF ₆和H ₂的第一組反應物。WF ₆和H ₂可以是脈衝的或連續共流的。或者，WF ₆和H ₂可以依序地脈衝。鎢層704可以選擇性地形成在結晶矽702的上表面上，而不在介電側壁706上形成鎢。在一些實施例中，H ₂對WF ₆的流速可以控制在至少10:1。在一些實施例中，H ₂對WF ₆的流速可以是10:1至10,000:1。

在這種高流速H ₂條件下，可以實質上抑制或防止蟲洞或其他缺陷的形成。在完成第一步驟之後，可以清除氣相之剩餘的WF ₆和H ₂以移除沉積室中任何不需要的反應。隨後，在圖7B所示的第二步驟中，可以將第二組反應物引入沉積室中。第二組反應物可以與第一組反應物不同。例如，第二組反應物可以包含五氯化鎢(WCl ₅)和H ₂。例如WCl ₅的氯化物前驅物可能優於例如WF ₆的氟化物前驅物，因為在鎢中摻入氟(F)離子會提高其電阻率。類似於第一組反應物的流速，H ₂對WCl ₅的流速可控制在至少10:1。在一些實施例中，H ₂對WCl ₅的流速可設定在10:1至10,000:1的範圍內。在一些實施例中，六氯化鎢(WCl ₆)可用於第二步驟中取代五氯化鎢(WCl ₅)，同時保持H ₂對WCl ₆的流速。在高流速H ₂條件下使用例如五氯化鎢(WCl ₅)或六氯化鎢(WCl ₆)的鎢氯化物前驅物亦可有利於抑制蟲洞或其他缺陷的形成。

在一些實施例中，WCl ₅(或另一種WClx反應物)和H ₂可以脈衝或連續共流以在基板上形成鎢層，而不使用WF ₆或其他氣體反應物。從沉積製程開始時僅由WCl ₅和H ₂形成鎢層可能有利於防止例如蟲洞之缺陷的形成。

吾人應注意，可以根據圖7A和7B所示的實施例形成鉬層。例如，MoF ₆和H ₂可以連續地或依序地共流到沉積室中。在可選的吹掃清潔之後，可以脈衝輸送MoCl ₅(或MoCl ₆)和H ₂，以在藉由MoF ₆和H ₂之間的反應所形成的鉬上形成鉬。

在根據諸多實施例於結晶矽上形成例如鎢或鉬的金屬層之後，對金屬層進行退火以將金屬層轉化為金屬矽化物層。退火可以是在約500-800℃之間的快速熱退火。在一些實施例中，退火可以在之前用於形成金屬層的沉積室中原位進行，而不破壞真空。可以使用1-100 Torr的腔室壓力。對於在具有多個基座之沉積室中進行原位退火，可以將欲在其中形成金屬層之基板定位在一基座中以形成金屬層。在形成金屬層之後，可以將具有金屬層的基板轉移到同一沉積室中的另一基座而不破壞真空。或者，可以將具有金屬層的基板從沉積室移開，以用於之後在不同的退火室中退火。與從沉積室移開基板相比，原位退火可有益於防止在退火之前於金屬層上形成任何不期望的氧化物層。

圖8A顯示根據諸多實施例中用於沉積金屬之脈衝CVD的時序範例。在圖8A的範例中，H ₂連續流動。儘管H ₂可以單獨流動，但在一些實施例中，例如氮氣(N ₂)、氬氣(Ar)、氦氣(He)或其他惰性氣體的載氣可以與H ₂共流。對於一些實施例，H ₂或H ₂與載氣的混合物係連續地共流。為了形成鎢，將WF ₆脈衝輸送到容納將沉積鎢於其上之基板的沉積室中。WF ₆以脈衝之間的間隔脈衝流動。這些間隔被標記為「吹掃」，因為H ₂（或H ₂/Ar）的連續流動具有將WF ₆從腔室清除到腔室之外的作用。在一些實施例中，脈衝CVD期間的壓力可以低於20 Torr，例如10 Torr，或低於10 Torr。脈衝CVD製程期間的溫度可能與前驅物熱分解期間的溫度相同，即250℃–350℃。

圖8B顯示根據諸多實施例中用於沉積金屬之共流CVD的時序範例。共流CVD製程期間的基板溫度可以是250℃–350℃。對於鎢的形成，WF ₆前驅物和H ₂被脈衝輸送，使得它們連續地共流進入將在其中形成鎢之基板所在處的沉積室中。當形成具有預定厚度的鎢層時，共流可以在一定時間之後結束。雖然H ₂可以單獨流動，但在一些實施例中，氬氣(Ar)或其他惰性氣體可以與H ₂共流。在一些實施例中，H ₂對WF ₆的流速係控制在至少10:1。在一些實施例中，H ₂對WF ₆的流速可以是10:1-10,000:1。可以原位監測鎢的厚度。或者可以進行單獨的測量來確定鎢的厚度。

圖8C顯示根據諸多實施例中用於沉積金屬之共流CVD的另一時序範例。在一些實施例中，可以以脈衝之間的間隔將包含WF ₆和H ₂的氣體混合物脈衝輸送，隨後在其間脈衝輸送用於鎢沉積的載氣以清除氣相的WF ₆和H ₂。在一些實施例中，WF ₆和H ₂可以形成具有預定流速比的氣體混合物。在共流CVD期間氣體混合物中H ₂對WF ₆的流速可控制在至少10:1。在一些實施例中，H ₂對WF ₆的流速可以是10:1-10,000:1。

當將氣體混合物(例如WF ₆和H ₂)脈衝以將基板暴露於WF ₆和H ₂時，WF ₆可以與矽反應以形成鎢和氣相的SiF ₄。之後，WF ₆可以與H ₂反應以在由WF ₆與Si和氣相的HF之間的反應所形成的鎢上形成鎢。在氣體混合物的脈衝輸送結束時，WF ₆和H ₂的共流停止，且不再形成鎢。沉積室可以包含未反應的H ₂和/或WF ₆。可脈衝輸送例如氬氣(Ar)的惰性氣體達一預定時間，以從沉積室中清除任何剩餘氣體，從而防止之後可能發生的任何不期望的氣態反應。在惰性氣體吹掃之後，再次脈衝輸送包含WF ₆和H ₂的氣體混合物以將基板暴露於WF ₆和H ₂，從而形成額外的鎢和氣相的HF。在一些實施例中，WF ₆和矽之間的反應在WF ₆/H ₂的第一次脈衝中可能不完全。相反地，該反應可能在隨後的脈衝中繼續。

可以重複WF ₆/H ₂脈衝和載氣脈衝的序列直到形成具有預定厚度的鎢層。可以在鎢層形成期間原位監測鎢層厚度。或者，可以進行單獨的測量來確定鎢的厚度。共流CVD期間的基板溫度可能為250℃–350℃。

圖8D顯示根據諸多實施例中用於沉積金屬之ALD的時序範例。ALD製程為表面介導的沉積技術，其中一定劑量的反應物（例如前驅物和還原劑）和沖洗載氣被依序地引入到沉積室中。圖8D顯示鎢沉積的時序，其中WF ₆前驅物和還原劑(例如H ₂)可以交替地脈衝輸送到沉積室中。在圖8D中，首先施加H ₂脈衝以將基板暴露於沉積室中的H ₂。隨後，脈衝輸送載氣以從腔室移除不在基板表面處或基板表面附近的H ₂。在載氣脈衝期間，沉積室可處於約1 Torr的壓力下。沖洗完成後，脈衝輸送WF ₆前驅物以將其上將形成鎢金屬的基板暴露於WF ₆前驅物。WF ₆可以與矽反應而在矽表面形成鎢。SiF ₄可以以氣相形式釋放。在一些實施例中，WF ₆可以與在基板處或基板附近的H ₂發生化學反應，以在已由WF ₆與H ₂和氣相HF之間的反應所形成的鎢上形成鎢。在WF ₆脈衝完成之後，再次脈衝輸送載氣以吹掃沉積室，以移除任何氣相的WF ₆和H ₂。在一些實施例中，H ₂對WF ₆的流速可控制在至少10:1。在一些實施例中，H ₂對WF ₆的流速可以是10:1-10,000:1。

在一些實施例中，取代了先脈衝施加H ₂，而是先脈衝施加WF ₆以將基板暴露於WF ₆，由此WF ₆和矽之間發生反應，且先在矽的表面上形成鎢。隨後可以脈衝輸送載氣以移除不在矽處或矽附近的任何WF ₆。在脈衝輸送載氣之後，脈衝輸送H ₂以將基板暴露於H ₂。在一些實施例中，WF ₆可以在H ₂存在的情況下繼續與Si反應以形成鎢和氣相SiF ₄。在一些實施例中，WF ₆可以與H ₂反應以在由WF ₆與Si和氣相HF之間的反應所形成的鎢上形成鎢。H ₂脈衝步驟之後是載氣脈衝，以移除不在Si表面或其附近的任何氣相物。在一些實施例中，H ₂對WF ₆的流速可控制在至少10:1。在一些實施例中，H ₂對WF ₆的流速可以是10:1-10,000:1。

吾人應當注意，圖8A-8D之時序範例中的y軸並不一定具有相同的比例；相反地，給出的時序是為了展現出脈衝和吹掃的相對連續時間。另外，吾人應當注意，圖8A、8C和8D中的時序範例中的任何沖洗：給劑的連續時間並不一定反映實際連續時間；相反地，任何沖洗：給劑連續時間係展現出金屬鹵化物前驅物、還原劑和載氣之間的時序。

吾人還應注意，圖8A-8D中的時序範例可以用於形成鉬(Mo)層。例如，Mo金屬層可以藉由根據圖8A的脈衝CVD製程使用MoF ₆前驅物和H ₂來形成。在另一範例中，Mo金屬層可以根據圖8B的共流CVD製程藉由連續脈衝輸送MoF ₆和H ₂來形成。在另一範例中，Mo金屬層可以根據圖8C的共流CVD製程藉由連續脈衝輸送MoF ₆和H ₂並在MoF ₆/H ₂的脈衝之間以載氣依序吹掃來形成。在又一範例中，Mo金屬層可以藉由根據圖8D的ALD製程藉由交替且依序地脈衝施加MoF ₆、H ₂和載氣來形成。

根據諸多實施例，可以藉由本文描述的方法實現以下一或多個優點。在一些實施例中，在形成例如鎢或鉬層之金屬層的同時顯著抑制金屬層和下面結晶矽之間的蟲洞或其他缺陷的形成。控制這些缺陷有助於提高裝置的可靠性。在一些實施例中，在金屬層形成之後，具有金屬層的基板可以在同一腔室中退火而不暴露於環境大氣，從而防止金屬層的污染和氧化。這種原位退火提供了不需要多個製程步驟(包含沉積覆蓋金屬、退火、剝離覆蓋金屬、沉積阻障金屬或電容底部電極之前的預清潔)的額外優點。這種原位退火還提高了產量並降低了製造成本。

在一些實施例中，金屬矽化物層可以在ALTUS ^®W或ALTUS ^®Halo (可從加州弗里蒙特市的Lam Research Corp.獲得)的四站式模組(QSM)中形成、或在多種其他市售的任何一種處理系統中形成。這些產品可以包含具有多個基座的沉積室。在一些實施例中，沉積站可以包含四個基座，且第一基座、第二基座和第三基座可以用於選擇性地形成金屬層，而第四基座可以用於金屬退火以形成金屬矽化物。此產品配置可以藉由減少製程整合步驟和製造成本來最大化製程的生產率。

圖9描繪了一實施例的示意圖，說明具有用於維持低壓環境之處理室902的處理站900。在一些實施例中，共用低壓處理工具環境中可以包含複數處理站。例如，圖10A描繪了處理工具1000的實施例。在一些實施例中，處理站900的一或多個硬體參數，包含下面詳細討論的那些，可以藉由一或多個電腦控制器（例如控制器950）來調整。在一些其他實施例中，處理室可以是單站式腔室。

在一些實施例中，處理站900可以包含ALD處理站，且與反應物輸送系統901a流體連通以用於將製程氣體輸送到分配噴淋頭906。反應物輸送系統901a係包含混合容器904以用於混合及/或調節製程氣體，例如含W前驅物氣體、含Mo前驅物氣體、含氫氣體、氬氣或其他載氣或其他含反應物氣體，以用於輸送到噴淋頭906。一或多個混合容器入口閥920可以控制將製程氣體引入到混合容器904。在各個實施例中，W層或Mo層的沉積係在處理站900中執行，且在一些實施例中，可以在多站式處理工具1000(包含如下關於圖10A所進一步描述的複數站)的相同或另一個站中執行例如原位清潔的其他操作。

作為一例，圖9的實施例包含蒸發點903，其係用於汽化要供應到混合容器904的液體反應物。在一些實施例中，蒸發點903可以是經加熱的蒸發器。在一些實施例中，液體前驅物或液體反應物可以在液體注入器（未顯示）處汽化。例如，液體注入器可以將液體反應物的脈衝注入至混合容器904上游的載氣流中。在一實施例中，液體注入器可以藉由將液體從較高壓力閃蒸到較低壓力來汽化反應物。在另一例中，液體注入器可以將液體霧化成分散的微滴，這些微滴之後會在加熱的輸送管中汽化。較小的液滴可能比較大的液滴汽化得更快，從而減少了液體注入和完全汽化之間的延遲。更快的汽化可以減少蒸發點903下游的管道長度。在一種情況下，液體注入器可以直接安裝到混合容器904。在另一種情況下，液體注入器可以直接安裝到噴淋頭906。

在一些實施例中，可以提供蒸發點903上游的液體流量控制器（LFC），以控制用於汽化並輸送到處理室902之液體的質量流量。例如，LFC可以包含位於LFC下游的熱質量流量計（MFM）。接著可以調整LFC的柱塞閥，以回應於與MFM電連通之比例積分微分（PID）控制器所提供之反饋控制信號。但是，使用反饋控制可能需要一秒鐘或更長時間來穩定液體流動。這可能會延長液體反應物的給劑時間。因此，在一些實施例中，LFC可以在反饋控制模式和直接控制模式之間動態切換。在一些實施例中，這可以藉由禁用LFC和PID控制器的感測管來執行。

噴淋頭906係朝向基板912來分配製程氣體。在圖9所示的實施例中，基板912係位於噴淋頭906下方且係顯示擱置在基座908上。噴淋頭906可以具有任何合適的形狀並可以具有任何合適數量和配置的端口，以用於將製程氣體分配到基板912。

在一些實施例中，可以升高或降低基座908以將基板912暴露至基板912和噴淋頭906之間的體積。在一些實施例中，可以經由加熱器910對基座908進行溫度控制。在執行各個揭露之實施例的操作期間，基座908可以設置為任何合適的溫度，例如在大約300℃至大約500℃之間。吾人將理解的是，在一些實施例中，基座高度可以由合適的電腦控制器950程式化地調節。在製程階段結束時，可以在另一個基板傳送階段期間降低基座908以允許從基座908移除基板912。

在一些實施例中，噴淋頭906的位置可以相對於基座908進行調節，以改變基板912和噴淋頭906之間的體積。此外，吾人將理解到，基座908及/或噴淋頭906的垂直位置可以藉由本揭露內容範圍內之任何合適的機構來改變。在一些實施例中，基座908可以包含用於旋轉基板912之取向的旋轉軸。吾人將理解到在一些實施例中，這些範例性調整中的一或多個可以由一或多個合適的控制器(例如電腦控制器950)以程式化方式執行。控制器950可以包含以下關於圖9之控制器950所描述的任何特徵。

在一些實施例中，可以經由輸入/輸出控制（IOC）排序指令來提供用於控制器950的指令。在一例中，用於設置製程階段條件的指令可以包含在製程配方的相應配方階段中。在某些情況下，製程配方階段可以依序排列，以便製程階段的所有指令係與該製程階段同時執行。在一些實施例中，用於設置一或多個反應器參數的指令可以包含在配方階段中。例如，第一配方階段可以包含用於設置惰性氣體及/或反應物氣體（例如W或Mo前驅物、H ₂或SiH ₄等）之流速的指令、用於設置載氣（例如氬氣）流速的指令、以及用於第一配方階段的時間延遲指令。後續的第二配方階段可以包含用於調節或停止惰性氣體及/或反應氣體之流速的指令、用於調節載氣或吹掃氣體之流速的指令以及第二配方階段的時間延遲指令。第三配方階段可以包含用於調節第二反應氣體（例如H ₂）之流速的指令、用於調節載氣或吹掃氣體之流速的指令以及用於第三配方的時間延遲指令。後續的第四配方階段可以包含用於調節或停止惰性氣體及/或反應氣體之流速的指令、用於調節載氣或吹掃氣體之流速的指令以及第四配方階段的時間延遲指令。吾人將理解到，在本揭露內容的範圍內，可以以任何合適的方式進一步細分及/或迭代這些配方階段。

此外，在一些實施例中，可以藉由蝶閥918來提供對處理站900的壓力控制。如圖9的實施例中所示，蝶閥918係節流控制由下游真空泵（未示出）提供的真空。但是，在一些實施例中，也可以透過改變引入到處理站900的一或多種氣體的流速來調節處理站900的壓力控制。

圖10A和圖10B顯示了處理系統的示例。圖10A顯示了包含複數站之處理工具的示例。處理工具1000包含傳送模組1003。傳送模組1003提供清潔的真空環境，以使處理中基板在各個模組之間移動時受到污染的風險最小化。安裝在傳送模組1003上的是能夠執行上述之原位清潔及/或ALD製程的腔室1009(例如多站式腔室)。

腔室1009可以包含多個站1011、1013、1015和1017，其可以根據所揭露之實施例依序地執行操作。例如，腔室1009可以配置成使得站1011及1013使用稀釋氫氟化物對基板進行原位清潔，以及隨後的金屬層沉積。例如，可以使用WF ₆前驅物和H ₂來形成鎢層。如此，站1011及1013可配置成對基板進行平行處理，其每一站依序執行清潔及沉積處理。站1015和1017可以配置用以接收具有分別在站1011和1013中形成之金屬層的基板，以執行退火以將金屬層轉化為金屬矽化物層，而不讓基板被環境大氣污染。在另一例中，腔室1009可以配置為使得站1011執行原位清潔，站1013及站1015執行金屬層沉積，而站1017執行金屬層退火。在另一例中，腔室1009可以配置為使得站1011、1013及1015對基板進行平行處理，其每一站依序執行包含原位清潔及金屬沉積的多個處理。在站1011、1013和1015中沉積金屬層之後，站1017可以從站1013、1015和1017接收基板以用於退火。

多站式腔室中可以包含兩個或更多站，例如2-6個，其操作係適當分佈。例如，兩站式腔室可以配置用以在第一站中執行基板清潔，接著在第二站中進行金屬層沉積。站可以包含經加熱的基座或基板支撐件、一或多個氣體入口或噴淋頭或分散板。

也可以在傳送模組1003上安裝模組1007。在一些實施例中，如上所述的預清潔可以在模組1007中執行，之後在真空下將基板傳送到另一個類似於模組1007或腔室1009的模組（未顯示)以進行ALD。

處理工具1000還包含一或多個晶圓源模組1001，也就是晶圓在處理前和處理後的儲存處。大氣傳送室1019中的大氣機器人(未顯示)可以首先將晶圓從源模組1001移至負載鎖1021。傳送模組1003中之晶圓傳送裝置(通常是機械臂單元)便將晶圓從負載鎖1021移動到安裝在傳送模組1003上之模組處及該等模組中。

圖10B是處理工具1000的實施例，如10A中所述。圖10B之處理工具1000具有晶圓源模組1001、傳送模組1003、大氣傳送室1019和負載鎖1021，如上文參考圖10A所述。圖10B中的系統具有三個單站式模組1057A-1057C。處理工具1000可以配置用以根據所揭露之實施例依序地執行操作。例如，該等站模組可以配置用以使得單一站模組1057A執行清潔操作，單一站模組1057B使用例如金屬鹵化物前驅物執行金屬形成，以及單一站模組1057C執行原位退火。站模組可以包含經加熱的基座或基板支撐件、一或多個氣體入口或噴淋頭或分散板，如上文參考圖9所述。

在各個實施例中係採用控制器1029(例如系統控制器)來控制沉積期間的製程條件。控制器1029通常將包含一或多個記憶體裝置和一或多個處理器。處理器可以包含CPU或電腦、類比及/或數位輸入/輸出連接器、步進馬達控制器板等。

控制器1029可以控制設備的所有活動。控制器1029係執行系統控制軟體，包含用於控制特定製程的時序、氣體混合物、腔室壓力、腔室溫度、晶圓溫度、射頻(RF)功率水平、晶圓卡盤或基座位置及其他參數的指令集。在一些實施例中可以採用儲存在與控制器1029相關聯之記憶體裝置上的其他電腦程式。

典型上，可以存在與控制器1029相關聯的使用者介面。該使用者介面可以包含顯示器、設備的圖形軟體顯示器及/或製程條件、以及諸如指向裝置、鍵盤、觸控螢幕、麥克風等的使用者輸入裝置。

可以以任何合適的方式配置系統控制邏輯。通常來說，邏輯可以設計或配置在硬體及/或軟體中。用於控制驅動電路的指令可以是硬編碼的或作為軟體提供。指令可以藉由「程式化」來提供。這種程式化係被理解為包含任何形式的邏輯，包含在數位信號處理器、專用積體電路和具有以硬體實現之特定演算法的其他裝置中的硬編碼邏輯。程式化也被理解為包含可以在通用處理器上執行的軟體或韌體指令。系統控制軟體可以以任何合適的電腦可讀程式語言編碼。

用於控制Mo前驅物脈衝、氫脈衝和氬氣流動以及製程時序中之其他製程的電腦程式碼可以用任何傳統電腦可讀程式語言編寫：例如組合語言、C、C++、Pascal、Fortran或其他。經編譯過之目標碼或腳本可由處理器執行以實現程式中指定之任務。同樣如所指出的，程式碼可以是硬編碼的。

控制器參數係與製程條件有關，例如製程氣體成分和流速、溫度、壓力、冷卻氣體壓力、基板溫度和腔室壁溫度。這些參數乃以配方的形式提供給使用者，並且可以利用使用者介面輸入。

可以藉由控制器1029的類比及/或數位輸入連接器來提供用於監控製程的信號。用於控制製程之信號係在沉積設備的類比及/或數位輸出連接器上輸出。

可以以多種方式設計或配置系統軟體。例如，可寫入各種不同的處理室元件子程序或是控制物件來控制所需之處理室元件操作，以執行根據所揭露實施例之沉積製程。以此目的所為之程式或程式段的例子包含基板定位碼、製程氣體控制碼、壓力控制碼以及加熱器控制碼。

在一些實施方式中，控制器1029是系統的一部分，該系統可以是上述例子的一部分。這樣的系統可以包含半導體處理設備，其包含一或多個處理工具、一或多個腔室、一或多個用於處理的平台及/或特定的處理組件（晶圓基座、氣流系統等）。這些系統可以與電子設備整合在一起，以控制在半導體晶圓或基板的處理前、中、後的操作。電子設備可以稱之為「控制器」，其可以控制一或多個系統的各個部件或子部件。取決於處理要求及/或系統的類型，控制器1029可以經程式化而控制此處揭露的任何處理，包含處理氣體的輸送、溫度設定（例如加熱及/或冷卻）、壓力設定、真空設定、功率設定、在一些系統中的射頻（RF）產生器設定、RF匹配電路設定、頻率設定、流速設定、流體輸送設定、位置和操作設定、晶圓傳送進出工具以及其他傳送工具及/或連接到特定系統或與特定系統相接的負載鎖。

廣義來說，控制器可以定義為具有諸多積體電路、邏輯、記憶體及/或軟體的電子設備，其接收指令、發出指令、控制操作、啟用清潔操作、啟用端點測量等。積體電路可包含儲存程式指令之韌體形式的晶片、數位訊號處理器（DSP）、定義為專用積體電路（ASIC）的晶片及/或一或多個微處理器或執行程式指令之微控制器（例如軟體）。程式指令可以是以各種個別設定（或程式檔案）的形式傳遞給控制器的指令，其定義用於在半導體晶圓或系統上或針對半導體晶圓或系統執行特定處理的操作參數。在一些實施例中，操作參數可以是由製程工程師定義之配方的一部分，以在製造下列一或多個的期間完成一或多個處理步驟: 層、材料、金屬、氧化物、矽、二氧化矽、表面、電路以及/或晶圓之晶粒。

在一些實施方式中，控制器1029可以是電腦的一部份或是耦合至電腦，而電腦則是整合至系統、耦合至系統或與系統聯網，或前述的組合。例如，控制器1029可以位於「雲端」中或可以是晶圓廠電腦主機系統的全部或一部分，如此可以允許對晶圓處理的遠端存取。該電腦可以啟動對系統進行遠端存取，以監控制造操作的當前進度、檢查過去製造操作的歷史、檢查來自複數製造操作的趨勢或性能指標，以改變當前製程的參數、設定製程步驟以接續當前製程、或開始新的製程。在一些例子中，遠端電腦（例如伺服器）可以透過網路向系統提供製程配方，該網路可以包含區域網路或網際網路。遠端電腦可以包含使用者介面，其使得能夠對參數及/或設定進行輸入或程式化，然後將參數及/或設定從遠端電腦傳送到系統。在一些例子中，控制器係接收數據形式的指令，其為在一或多個操作期間要執行的每個製程步驟指定參數。參數係針對於欲進行製程的類型以及控制器用以與之相接或控制的工具類型。因此如上所述，可以例如透過包含被聯網在一起並朝著共同目的(例如本文中所描述的製程和控制)而工作的一或多個離散控制器來分佈控制器。用於此種目的之分佈式控制器的例子為腔室上的一或多個積體電路，其與遠端（例如在平台等級或作為遠端電腦的一部分）的一或多個積體電路進行通信，這些積體電路相結合以控制腔室中的製程。

系統範例可以包含電漿蝕刻室或模組、沉積室或模組、旋轉清潔室或模組、金屬電鍍室或模組、清潔室或模組、斜面邊緣蝕刻室或模組、PVD室或模組、CVD室或模組、ALD室或模組、原子層蝕刻（ALE）室或模組、離子植入室或模組、徑跡室或模組、以及可以與半導體晶圓製造及/或生產相關聯或用於其中之任何其他半導體處理系統，而不受任何限制。

如上所述，取決於工具要執行的一或多個處理步驟，控制器可以與下列一或多個通信: 其他工具電路或模組、其他工具組件、叢集工具、其他工具介面、相鄰工具、鄰近工具、遍布工廠各處的工具、主電腦、另一控制器或用於可將晶圓容器往返於半導體製造工廠的工具位置及/或裝載埠之材料運輸的工具。

控制器1029可以包含諸多程式。基板定位程式可包含用於控制腔室組件的程式碼，該腔室組件係用於將基板裝載到基座或卡盤上並控制基板與腔室的其他部分（例如氣體入口及/或目標）之間的間距。製程氣體控制程式可以包含用於控制氣體成分、流速、脈衝時間以及可選地用於在沉積之前將氣體流入腔室以穩定腔室中之壓力的碼。壓力控制程式可以包含用於藉由調節例如腔室之排氣系統中的節流閥來控制腔室中之壓力的碼。加熱器控制程式可以包含用於控制通往用於加熱基板之加熱單元的電流的碼。或者，加熱器控制程式可以控制例如氦的傳熱氣體到晶圓卡盤的輸送。

可以在沉積期間監控之腔室感應器的示例包含質量流量控制器、壓力感應器（例如壓力計）和位於基座或卡盤中的熱電偶。適當程式化的反饋和控制演算法可以與來自這些感應器的數據一起使用，以維持所需的製程條件。

前面描述了在單一腔室或多腔室半導體處理工具中實施所揭露之實施例。本文所述之設備和製程可以與微影圖案化工具或製程結合使用，例如用於製造或生產半導體裝置、顯示器、LED、光伏面板等。通常這樣的工具/製程會在共同的製造設施中一起使用或進行，儘管並非必須。薄膜的微影圖案化通常包含以下步驟中的一些或全部，每個步驟都提供了多個可能的工具：(1)使用旋塗或噴塗工具將光阻施加到工件上，即基板上；(2)使用熱板或加熱爐或UV固化工具固化光阻；(3)使用晶圓步進機等工具將光阻暴露於可見光或UV光或X射線光；(4) 使阻劑顯影以選擇性地移除阻劑，從而使用例如濕式工作台的工具將其圖案化；(5)使用乾式或電漿輔助蝕刻工具將阻劑圖案轉移到下方薄膜或工件上；以及(6)使用RF或微波電漿阻劑剝除器等工具移除阻劑。

102:凹陷特徵部 106:側壁 108:結晶矽 110:結晶矽表面 112:金屬矽化物層 114:共形層 116:側壁表面 202:凹陷特徵部 206:側壁 210:底表面 214:金屬矽化物層 300:方法 301:操作 302:操作 303:操作 304:操作 502:結晶矽 504:鎢層 506:介電側壁 602:結晶矽 604:鎢層 606:介電側壁 702:結晶矽 704:鎢層 706:介電側壁 900:處理站 901a:反應物輸送系統 902:處理室 903:蒸發點 904:混合容器 906:噴淋頭 908:基座 910:加熱器 912:基板 918:蝶閥 920:混合容器入口閥 950:控制器 1000:處理工具 1001:源模組 1003:傳送模組 1007:模組 1009:腔室 1011、1013、1015、1017:站 1019:大氣傳送室 1021:負載鎖 1029:控制器 1057A-1057C:單站式模組 A:深度 B:高度 C:總堆疊高度

圖1A顯示一示意圖，說明根據諸多實施例，在金屬矽化物層形成之前，於3D動態隨機存取記憶體(3D-DRAM)中之凹陷橫向接觸窗的橫剖面繪圖。圖1B顯示一示意圖，說明根據諸多實施例在形成金屬矽化物層和阻障金屬/底部電極之後，於3D-DRAM結構中之橫向接觸窗的橫剖面繪圖。

圖2顯示一示意圖，說明根據諸多實施例的垂直結構中之特徵部的橫剖面繪圖。

圖3是顯示根據諸多實施例之方法中之某些操作的製程流程圖。

圖4A為一示意圖，顯示根據諸多實施例對矽(Si)表面提供六氟化鎢(WF ₆)和氫(H ₂)。

圖4B為一示意圖，顯示根據諸多實施例使用WF ₆/H ₂在Si上形成鎢(W)層的橫剖面繪圖。

圖5為一示意圖，顯示根據諸多實施例使用WF ₆/H ₂形成W金屬層的橫剖面繪圖。

圖6A及6B為示意圖，顯示根據諸多實施例使用WF ₆/SiH ₄和WF ₆/H ₂形成W金屬層的橫剖面繪圖。

圖7A和圖7B為示意圖，顯示根據諸多實施例使用WF ₆/H ₂和WCl ₅/H ₂形成W金屬層的橫剖面繪圖。

圖8A為可用於形成金屬層之脈衝化學氣相沉積(CVD)製程之流動順序的範例。

圖8B為可用於形成金屬層之共流CVD製程之流動順序的範例。

圖8C為可用於形成金屬層之共流CVD製程之流動順序的另一範例。

圖8D為可用於形成金屬層之原子層沉積(ALD)製程之流動順序的範例。

圖9顯示可用於執行本文描述之方法的設備範例。

圖10A顯示可用於執行本文描述之方法的設備範例。

圖10B顯示可用於執行本文描述之方法的設備範例。

300:方法

301:操作

302:操作

303:操作

304:操作

Claims (21)

1. 一種方法，其步驟包含: 提供一特徵部，其具有一特徵部底部以及特徵部側壁，其中該特徵部底部係包含一結晶矽表面，且該特徵部側壁係包含氧化物或氮化物表面； 將該特徵部暴露至一金屬鹵化物前驅物流以及一還原劑流，該金屬鹵化物前驅物流包含一金屬鹵化物前驅物，而該還原劑流則包含一還原劑，藉此在該結晶矽表面上選擇性地形成一金屬層，其中該金屬鹵化物前驅物流及該還原劑流具有至少10:1的一流速比；以及 將該金屬層退火以形成一金屬矽化物層。
2. 如請求項1之方法，其步驟進一步包含: 在將該特徵部暴露至該金屬鹵化物前驅物流之前，清潔該特徵部底部及該特徵部側壁。
3. 如請求項1之方法，其中該金屬鹵化物前驅物包含一金屬氯化物或一金屬氟化物。
4. 如請求項3之方法，其中該金屬鹵化物前驅物包含六氟化鎢、五氯化鎢、六氟化鉬、五氯化鉬。
5. 如請求項1之方法，其中該金屬層包含鎢或鉬。
6. 如請求項1之方法，其中該還原劑包含氫、矽烷或其組合。
7. 如請求項1之方法，其中該流速比介於在約10:1到約10,000:1的範圍內。
8. 如請求項1之方法，其中該金屬層的一厚度介於在約2-20 nm之間的範圍內。
9. 如請求項1之方法，其中該結晶矽表面之結晶矽為摻雜或未摻雜的單晶矽晶體或者是摻雜或未摻雜的多晶體。
10. 如請求項1之方法，其中該金屬層之該退火步驟係在約500-800℃之間執行。
11. 如請求項1之方法，其中該金屬層之該退火步驟係在約1-100 Torr之間的壓力範圍下執行。
12. 如請求項1之方法，其中該金屬鹵化物前驅物流及該還原劑流係交替出現，以藉由原子層沉積法來形成該金屬層。
13. 如請求項1之方法，其中該金屬鹵化物前驅物流及該還原劑流係共流，以藉由化學氣相沉積法來形成該金屬層。
14. 如請求項1之方法，其中該金屬鹵化物前驅物流係脈衝流動且該還原劑流為連續流動，以藉由脈衝化學氣相沉積法來形成該金屬層。
15. 如請求項1之方法，其中該金屬矽化物層係與該結晶矽表面形成一歐姆接觸。
16. 如請求項1之方法，其中該金屬矽化物層係包含鎢矽化物或鉬矽化物。
17. 一種方法，其步驟包含: 提供一特徵部，其具有一特徵部底部以及特徵部側壁，其中該特徵部底部係包含一結晶矽表面，且該特徵部側壁係包含氧化物或氮化物表面； 將該特徵部暴露至一第一金屬鹵化物前驅物流以及一第一還原劑流，該第一金屬鹵化物前驅物流包含一第一金屬鹵化物前驅物，而該第一還原劑流則包含一第一還原劑，藉此在該結晶矽表面上選擇性地形成一第一金屬層，其中該第一金屬鹵化物前驅物流及該第一還原劑流具有至少10:1的一流速比； 向該第一金屬層提供一第二金屬鹵化物前驅物流以及一第二還原劑流，該第二金屬鹵化物前驅物流包含一第二金屬鹵化物前驅物，而該第二還原劑流則包含一第二還原劑，藉此形成一第二金屬層，其中該第二金屬鹵化物前驅物流及該第二還原劑流具有至少10:1的一流速比；以及 將該第二金屬層退火以形成一金屬矽化物層。
18. 如請求項17之方法，其中該第一金屬鹵化物前驅物及該第二金屬鹵化物前驅物係分別選自六氟化鎢、五氯化鎢、六氟化鉬及五氯化鉬。
19. 如請求項17之方法，其中該第一還原劑及該第二還原劑係分別選自氫、矽烷或其組合。
20. 如請求項17之方法，其中該金屬矽化物層係包含鎢矽化物或鉬矽化物。
21. 如請求項17之方法，其中該第一及該第二金屬鹵化物前驅物以及該第一及該第二還原劑係由化學氣相沉積法或原子層沉積法所供應。

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