TWI719269B

TWI719269B - 金屬膜之沉積

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Publication number: TWI719269B
Application number: TW106140671A
Authority: TW
Inventors: 艾夫傑尼諾斯Ｖ傑拉多斯; 倉富敬; 林赫; 陳奕誠; 鎂張
Original assignee: 美商應用材料股份有限公司
Priority date: 2016-11-23
Filing date: 2017-11-23
Publication date: 2021-02-21
Also published as: TW201825699A

Abstract

在基板的高深寬比特徵中的含矽表面之上選擇性沉積含鈦膜的方法包括電漿功率在範圍為約1至小於約700毫瓦/cm² 中與頻率在範圍為約10 kHz至約50 MHz中的電漿增強化學氣相沉積(PECVD)處理。此鈦膜可以範圍為至少約1.3：1的金屬性矽表面相對於二氧化矽表面的選擇性而被選擇性沉積。

Description

金屬膜之沉積

本發明的具體例大體上關於在金屬性(metallic)表面之上沉積金屬膜的方法。更明確地，本發明的具體例係關於改善底部膜覆蓋的方法，並進一步在不同材料(諸如金屬氧化物、金屬氮化物、或金屬-氧化物-氮化物)的表面上方，選擇性沉積金屬膜於金屬性表面之上。

藉由在基板表面之上產生複雜圖案化材料層的處理而能夠製造積體電路。在基板之上產生圖案化材料需要用於期望材料的沉積的受控方法。在相對於不同表面的一表面之上選擇性沉積膜是有利於圖案化及其他應用。

由於製造者努力地增加電路密度與品質，包括觸點、通孔、線路、及用於形成多級互連(例如使用鈷、鎢、或銅)的其他特徵的高深寬比孔隙在尺寸上持續縮小。鈦被廣為人知地採用做為矽化物材料。選擇性鈦沉積是持續發展的目標以改善Rc(接觸電阻)效能。

電漿增強化學氣相沉積(PECVD)以TiCl₄ 做為前驅物以形成鈦被廣泛地使用在半導體產業中，但習知的TiCl₄ 狀態，例如600°C–700°C顯示出不佳的高深寬比孔隙的底部覆蓋，其隨著尺寸減少。

有著持續需求於在期望位置中提供矽化物層，包括鈦膜的底部覆蓋與選擇性沉積。

本發明的一或多個具體例係關於處理方法，包含在處理腔室內的電漿增強化學氣相沉積(PECVD)處理期間，相對於第二表面選擇性沉積金屬膜於基板的第一表面之上，第二表面與基板的第一表面是不同的材料。

本發明的額外具體例係關於處理方法，包含在處理腔室內定位基板表面。此基板表面之上具有至少一特徵，此至少一特徵創造具有底部、頂部、與側壁的間隙，此底部包含金屬性元素或合金，金屬性元素或合金的任一者被可選地摻雜，而側壁包含金屬氧化物、金屬氮化物、或金屬-氧化物-氮化物，金屬氧化物、金屬氮化物、或金屬-氧化物-氮化物的每一者被可選地摻雜碳。在電漿增強化學氣相沉積(PECVD)處理期間，此基板表面暴露於金屬鹵化物前驅物氣體與含氫還原性共反應前驅物，於範圍為約300℃至小於500℃中的基板溫度及範圍為約1至小於約700毫瓦/cm²中的電漿功率，以相對於特徵的側壁在底部之上形成金屬膜。

本發明的進一步具體例係關於處理方法，包含在處理腔室中定位具有第一表面與第二表面的基板，此第一表面為：金屬性矽(Si)、金屬性鍺(Ge)、或SiGe合金，金屬性矽(Si)、金屬性鍺(Ge)、或SiGe合金的每一者被可選地摻雜磷(P)、砷(As)、及/或硼(B)，而此第二表面為金屬氧化物、金屬氮化物、或金屬-氧化物-氮化物，金屬氧化物、金屬氮化物、或金屬-氧化物-氮化物的每一者被可選地摻雜碳。金屬前驅物包含鈦鹵化物；鋯鹵化物，及/或鉿鹵化物；氫；及載體氣體流動進入此處理腔室。藉由在範圍為約1至小於約700毫瓦/cm²中的電漿功率與在範圍為約10kHz至約50MHz中的頻率的施加而賦能(energize)此金屬前驅物與氫。此賦能的金屬前驅物與氫被反應以至少約10：1的選擇性相對於第二表面在第一表面之上選擇性沉積金屬膜。

本發明的具體例提供在含矽表面上沉積鈦膜的方法。Ti-矽化物用於做為在高深寬比孔隙中的矽化物形成層以用於接觸應用。當節點尺寸縮小至小於20 nm且採用金屬閘極時，基板處理溫度的熱預算下降(＜500°C)。本發明有利地改善窄溝槽的Ti底部覆蓋及Si(主動接合面)與SiO₂ (側壁與場區)之上的沉積選擇性，以減少在小於500°C沉積溫度的接觸電阻。以PECVD的Ti的底部覆蓋改善及Si與SiO₂ 之間的選擇性沉積容許用於後金屬填充處理的更寬廣空間及改善的裝置效能。

在本說明書與隨附申請專利範圍中使用時，用語「基板」及「晶圓」可互換地使用，兩者皆指稱一表面或一表面的一部分，在其上可進行處理。本領域的熟習技藝者也可理解到關於一基板也可僅指稱此基板的一部分，除非在上下文中清楚地指示並非如此。此外，關於在基板上沉積可意指原始(bare)的基板及具有一或多個膜或特徵沉積或形成在之上的基板兩者。

在此使用「基板」時，其指稱任何基板或形成在基板上的材料表面，在製造處理期間可在此基板或材料表面上實行膜處理。例如，其上可實行處理的基板表面包括材料，諸如矽、氧化矽、應變矽、絕緣體上矽(SOI)、碳摻雜氧化矽、氮化矽、摻雜矽、鍺、砷化鎵、玻璃、藍寶石、及任何其他材料，諸如金屬、金屬氮化物、金屬合金、及其他導電材料，取決於應用。基板包括(沒有限制於)半導體晶圓。基板可暴露於預處理製程以拋光、蝕刻、還原、氧化、羥基化(hydroxylate)、退火及/或烘烤基板表面。除了直接在基板本身的表面上的膜處理之外，在本發明中，揭示的任何膜處理步驟也可實行在如之後更詳細揭示的形成在基板上的下層之上，而用語「基板表面」意欲包括如上下文所指示的此下層。因此例如，在膜/層或部分的膜/層已經沉積在基板表面之上，此新近沉積的膜/層的暴露表面變成此基板表面。給定的基板表面所包含的事物將取決於將被沉積的膜種類，以及所使用的特定化學。在一或多個具體例中，第一基板表面將包含金屬，而第二基板表面將包含介電質，或反之亦然。在某些具體例中，基板表面可包含特定官能基(例如-OH、-NH，等等)。

在本說明書與隨附申請專利範圍中使用時，用語「反應氣體」、「前驅物」、「反應物」、及類似物可互換地使用，以意指包括與基板表面反應的物種的氣體。

化學氣相沉積(CVD)處理，包括電漿增強化學氣相沉積(PECVD)，是不同於原子層沉積(ALD)。ALD處理是自限(self-limiting)處理，其中使用二元(binary)(或更高級的)反應沉積單一材料層。此處理持續直到基板表面上的所有可用的活性部分已被反應。CVD處理不是自限處理，且膜可成長至任何預定厚度。PECVD仰賴於在電漿狀態中能量的使用以創造更多反應性自由基。

本發明的具體例提供處理方法以提供在期望位置中的鈦層，包括在高深寬比特徵中的鈦膜的改善的底部覆蓋與選擇性沉積。在本說明書與隨附申請專利範圍中使用時，用語「…的選擇性沉積」與「選擇性形成」在相對於另一表面的一表面之上的膜，及類似物，意味著第一量的膜沉積在第一表面之上而第二量的膜沉積在第二表面之上，其中第二量的膜小於第一量的膜或是不存在。在此使用的用語「相對於(over)」並不意味著在另一表面的頂部上的一表面的物理定向(physical orientation)，而是相對於其他表面的一表面之化學反應的熱力學或動力學性質的關係。例如，相對於二氧化矽(SiO₂)表面選擇性沉積鈦膜於矽(Si)表面之上意味著此鈦膜沉積在Si表面之上而較少的鈦膜沉積在SiO₂表面之上；或在Si表面之上的此鈦膜的形成相對於在SiO₂表面之上的鈦膜的形成是熱力學上或動力學上有利的。換言之，此膜可相對於第二表面選擇性沉積於第一表面之上意味著在第一表面之上的沉積相對於在第二表面之上的沉積是有利的。

本發明的具體例關於使用PECVD相對於不同材料的表面優先地在金屬性表面之上沉積金屬膜的方法。圖1顯示根據本發明的一或多個具體例的處理100的處理流程圖。為了圖1，此金屬膜包含鈦，此金屬性表面包含Si，而此不同材料包含SiO_x或SiN。本發明關於金屬膜，可包含但不限於鈦、鋯、及/或鉿。這些金屬膜可被摻雜物可選地摻雜，此摻雜物包括但不限於磷(P)、砷(As)、及/或硼(B)。金屬性表面可包含但不限於Si、Ge、及/或SiGe。不同材料的表面可包含但不限於氧化矽(SiO_x)、氮化矽(SiN)、矽氧化物-氮化物(SiON)，前述物的每一者可選地摻雜碳。圖2是具有特徵的基板的部分剖面視圖而圖3是在特徵中選擇性沉積鈦膜的部分剖面視圖。參照圖1至3，包含具有底部表面212與側壁214、216的特徵210的基板200被提供用於處理於110處。在此具體例中，底部表面包含Si而側壁包含SiO_x或SiN。在此使用時，用語「被提供」意指此基板被放置至一位置或環境中用於進一步處理。為了說明目的，某些圖式顯示具有單一特徵的基板；然後，本領域的熟習技藝者會理解到可以有多於一個特徵。特徵210的外形或輪廓可為任何合適外形或輪廓，包括但不限於(a)垂直側壁與底部表面、(b)錐形側壁、(c)過切(under-cutting)、(d)凹腔(reentrant)輪廓、(e)弓形、(f)微開溝(micro-trenching)、(g)彎曲底部表面、及(h)刻痕。在此使用時，用語「特徵」意指任何刻意的表面不規則。特徵的合適實例包括但不限於具有頂部、兩側壁與底部的溝槽及孔洞、具有頂部與兩側壁的尖峰。特徵可具有任何合適的深寬比(特徵的深度對於特徵的寬度的比率)。在某些具體例中，此深寬比大於或等於約5：1、10：1、15：1、20：1、25：1、30：1、35：1或40：1。

在120處，於第一腔室中，基板200被清洗以移除原生氧化物，留下乾淨基板表面。可藉由任何合適技術移除原生氧化物，包括但不限於習知為SiConi^TM蝕刻的乾式蝕刻處理。SiConi^TM蝕刻是遠端電漿輔助乾式蝕刻處理，涉及基板的同時暴露於H₂、NF₃及NH₃電漿副產物。氫與氟物種的遠端電漿激發容許無電漿損害的基板處理。SiConi^TM蝕刻主要地共形與選擇朝向氧化矽層，但不迅速地蝕刻矽，無論矽是否為非晶態、結晶態或多晶態。

基板200具有(乾淨)基板表面220。至少一特徵210形成一開口在基板表面220中。特徵210從基板表面220延伸深度D至底部表面212，底部表面212包含矽(Si)。特徵210具有第一側壁214與第二側壁216，其界定特徵210的寬度W。側壁包含氧化矽(SiO_x)，例如二氧化矽(SiO₂)或氮化矽(SiN)。藉由側壁與底部所形成的開放區域也被稱為間隙。

在圖1的130處，於第二腔室中，Si與SiO_x/SiN表面暴露於使用鈦與還原劑前驅物及可選地載體氣體的PECVD沉積處理。在圖1的140處，相對於SiO_x/SiN表面選擇性沉積鈦膜230於Si表面之上。在圖1的150處，有著可選的N₂、H₂、及/或NH₃電漿處理或浸泡。在一具體例中，鈦膜230的形成包含在電漿產生的狀況下將基板表面暴露於鈦前驅物及還原劑。關於氯化鈦與氫的使用，不被操作的任何特定理論所約束，料想氯化鈦與H⁺/H*物種反應以在基板上沉積鈦膜。鈦膜形成在特徵的Si及SiO_x/SiN表面之上。未反應的氯化鈦被料想為蝕刻形成在SiO_x/SiN表面之上的鈦膜，以選擇性沉積鈦膜於Si表面之上。以選擇性沉積中的蝕刻結果，鈦膜可相等地或不相等地形成在Si及SiO_x/SiN表面之上。在某些具體例中，相較於SiO_x/SiN表面，鈦膜有利地形成在Si表面之上，而蝕刻增加此選擇性。

此沉積的選擇性為至少約1.3：1。此選擇性可在範圍為約1.3：1至少約100：1中。在某些具體例中，此選擇性大於或等於約1.5：1、2：1、5：1、8：1、10：1、15：1、20：1、25：1、50：1或更多。

根據一或多個具體例，金屬膜具有在底部金屬性/合金表面之上的範圍為約10Å至約100Å中的厚度及在側壁表面(金屬氧化物、金屬氮化物、金屬-氧化物、氮化物)之上的10Å至~0Å中的厚度。

處理腔室可為適用於PECVD的任何腔室。流體前驅物被供應至處理腔室，流體前驅物之後在腔室的一區中被電漿功率激發。有著電氣耦接於處理腔室的電源供應器，電源供應器取決於處理可經設置以傳遞可調整數量的功率至腔室。

金屬前驅物可包含金屬鹵化物。鹵化物可為任何合適鹵素。金屬鹵化物可為不同鹵素的混合物或實質上為相同的鹵素原子。在某些具體例中，金屬鹵化物實質上僅包含氯原子。在此使用時，「實質上僅」意指有著大於或等於約95原子百分比的所述鹵素物種。在某些具體例中，鹵素是氟、氯、溴或碘的一或多者。在某些具體例中，實質上沒有氟原子；意指在所有鹵素原子的原子基礎上有著小於約1%。

在一或多個具體例中，金屬鹵化物是金屬氯化物。金屬氯化物可為鈦氧化態或實質上所有為相同的氧化態(即在原子基礎上>95%的相同的氧化態)的混合物。例如，氯化鈦TiCl_x可為鈦氧化態或實質上所有為相同的氧化態(即在原子基礎上>95%的相同的氧化態)的混合物。例如，氯化鈦可為TiCl₃及TiCl₄物種的混合物或其他物種。其他金屬氯化物包括氯化鋯與氯化鉿。

還原劑包含還原性共反應物，其可為含氫前驅物。含氫前驅物可包含選自H₂、NH₃、烴類、或類似物的至少一前驅物。在某些具體例中，第一前驅物包含氫(H₂)且將第一前驅物賦能以產生H⁺及H*物種。在某些具體例中，氫離子與自由基形成為電漿的部分。

沉積的金屬膜可包含金屬或主要由金屬構成，例如鈦、鋯、或鉿。在此使用時，用語「主要由…構成」意指此膜是大於或等於約95原子百分比的此特定組分。在某些具體例中，此金屬膜大於約96、97、98或99原子百分比的此特定組分。

關於金屬膜的形成，金屬前驅物與還原劑可共伴流(co-flow)或交替地脈衝與可選的載體氣體一同進入PECVD處理腔室以形成直接電漿(direct plasma)。一範例載體氣體為Ar。基板可被加熱至範圍從約50℃至約500℃內的溫度，較佳地從約100℃至小於500℃、從約300℃至小於500℃、及又更佳地從約300℃至約440℃。

電漿功率可在範圍為約1至小於約700毫瓦/cm²中，或約70至小於約350毫瓦/cm²，或甚至約90毫瓦/cm²及在前述範圍中的所有數值與子範圍。頻率可在範圍為約10kHz至約50MHz中，或350kHz至40MHz，或甚至約13.56MHz及在前述範圍中的所有數值與子範圍。工作週期可在範圍為1至90%中及前述範圍中的所有數值與子範圍。電漿功率可被脈衝化，提供功率於每約0.00001至約100秒持續約0.0000001至約90秒的期間及前述範圍中的所有數值與子範圍。

當使用例如氬的載體氣體時，流率可在範圍為3至400sccm中及前述範圍中的所有數值與子範圍。

根據一或多個具體例，在形成金屬層之前及/或之後，此基板經受處理。例如，在一或多個具體例中，在圖1的160處，於金屬(例如鈦)層的可選地形成之後，氮化鈦沉積為阻障層。在破壞真空之後，於170處，實行可選的RTA(快速熱退火)以形成矽化鈦層。在破壞真空之後，於180處，特徵的剩餘部分的深度與寬度被鎢或鈷所填充以形成互連。鈦及氮化鈦處理可在相同腔室中執行或在一或多個分開處理腔室中執行。或也可進行在沉積的Ti膜上的氮化，其藉由帶有施加RF電漿或浸泡的N₂、H₂、及/或NH₃而處理。

在某些具體例中，基板從第一腔室移動至分開的下一個腔室用於進一步處理。基板可直接從第一腔室移動至分開的處理腔室，或基板可從第一腔室移動至一或多個移送腔室，然後移動至分開的處理腔室。因此，處理設備可包含以移送站連通的多個腔室。此種設備可被稱為「群集工具」或「群集系統」，及類似物。

大體上，群集工具是包含多個腔室的模組系統，其執行各種功能，包括基板中心找尋及定位、除氣、退火、沉積及/或蝕刻。根據一或多個具體例，群集工具包括至少一第一腔室與一中央移送腔室。中央移送腔室可容納可在處理腔室與裝載閘腔室之間與之中運送基板的機器人。移送腔室通常維持在真空狀態且提供用於從一腔室運送基板至另一腔室及/或位在群集工具的前端處的裝載閘腔室的中間階段。本發明可採用的兩種廣為人知的群集工具是Centura®及Endura®，兩者可由加州聖克拉拉的應用材料公司獲得。然而，為了執行如本文所述的處理的特定步驟，可改變腔室的確切佈置與組合。可使用的其他處理腔室包括但不限於循環層沉積(cyclical layer deposition,CLD)、原子層沉積(ALD)、化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、蝕刻、預清洗、化學清洗、諸如RTP的熱處理、電漿氮化、除氣、定位、羥基化(hydroxylation)及其他基板處理。藉由在群集工具上的腔室中執行處理，在沉積後續膜之前，由於大氣雜質的基板表面汙染可被避免且沒有氧化現象。

根據一或多個具體例，此基板連續地處在真空或「裝載閘」狀態下，且當從一腔室移動至下一個腔室時，不暴露於周圍空氣。移送腔室因此處在真空下且被「泵回(pump down)」至真空壓力下。惰性氣體可存在於處理腔室或移送腔室中。在某些具體例中，惰性氣體用於做為淨化氣體以在基板的表面上形成層之後移除某些或所有的反應物。根據一或多個具體例，淨化氣體被注射在沉積腔室的出口處以避免反應物從沉積腔室移動至移送腔室及/或額外的處理腔室。因此，惰性氣體的流動在腔室的出口處形成簾幕。

在處理期間，基板可被加熱或冷卻。此加熱或冷卻可藉由任何合適方式完成，包括但不限於改變基板支撐件(例如基座)的溫度與流動加熱或冷卻的氣體至基板表面。在某些具體例中，基板支撐件包括加熱器/冷卻器，其可被控制以傳導地改變基板溫度。在一或多個具體例中，被應用的氣體(反應性氣體或惰性氣體)被加熱或冷卻以局部地改變基板溫度。在某些具體例中，加熱器/冷卻器定位在腔室內鄰近於基板表面以對流地改變基板溫度。

此基板在處理期間也可為固定的或旋轉的。旋轉的基板可被連續地旋轉或以分離步驟方式旋轉。例如，基板可在整個處理過程中被旋轉，或基板可在暴露於不同的反應性氣體或淨化氣體之間被小量地旋轉。在處理期間旋轉基板(連續地或間隔地)可助於產生更均勻的沉積或蝕刻，藉由最小化例如在氣體流動幾何中的局部變化性的效應。

實例

實例1

對照組

鈦膜形成在基板表面的特徵中，其中特徵的底部及特徵的側壁為二氧化矽(SiO₂)。基板溫度為~440℃而壓力為5托。氯化鈦(TiCl₄)、氫(H₂)、及氬(Ar)被供應至PECVD腔室。在沉積持續~300秒之後，腔室被淨化且抽空。下方表1提供狀態及完成的鈦膜形成。

(A)底部厚度%為底部膜的厚度除以形成在基板表面(不在特徵中)之上的膜的厚度。 (B)側壁厚度%為側壁膜的厚度除以形成在基板表面(不在特徵中)之上的膜的厚度。

實例2

功率及載體氣體流動的效果。鈦膜形成在基板表面的特徵中，其中特徵的底部及特徵的側壁是二氧化矽(SiO₂)。基板溫度為~440℃而壓力為5托。氯化鈦(TiCl₄)、氫(H₂)、及氬(Ar)被供應至PECVD腔室。在沉積持續~600秒之後，腔室被淨化且抽空。下方表2提供狀態及完成的鈦膜形成。

當比較2-A與1-A時，降低RF功率改善底部覆蓋與選擇性。較低RF功率促進降低Ti⁺以改善底部覆蓋並減少突出(overhang)與最小化H⁺/H*動能以減少來自SiO₂的氧還原。關於與2-A相比較的2-B，增加載體氣體流動造成100%底部覆蓋與可相較的選擇性。載體氣體中的增量增加TiCl₄，其蝕刻在同時的沉積與蝕刻處理中SiO₂之上未反應的Ti。

圖4提供標準化鈦膜厚度相對於沉積時間(秒)的圖形，實例1-A(對照組)是圖形的虛線而實例2-B是圖形的實線。較高的載體氣體速率與較低的功率造成在Si之上相較於在SiO₂之上較快的沉積，其可改善選擇性。

實例3

壓力的效果。鈦膜形成在基板表面的特徵中，其中特徵的底部是矽(Si)而特徵的側壁是二氧化矽(SiO₂)。基板溫度為~440℃而壓力是變化的。氯化鈦(TiCl₄)、氫(H₂)、及氬(Ar)被供應至PECVD腔室。在沉積持續~300秒的3-A及持續~600秒的3-B與3-C之後，腔室被淨化且抽空。下方表3提供狀態及完成的鈦膜形成於SiN之上的區域處、與SiO₂之上的側壁及在Si之上的底部處的矽化鈦的形成。

(A)底部厚度%為底部膜的厚度除以形成在基板表面(不在特徵中)之上的膜的厚度。

較高的壓力降低Ti⁺及H⁺的動能。達成>200%的底部覆蓋及>10：1的選擇性。圖5至7分別顯示實例3-A至3-C的TiSi_x膜的形成之後的高深寬比結構的TEM影像。

實例4

脈衝RF。鈦膜形成在基板表面的特徵中，其中特徵的底部是矽(Si)而特徵的側壁是二氧化矽(SiO₂)。基板溫度為~440℃，在350kHz的RF功率是65W(90mW/cm²)，載體流動速率是125sccm，而壓力是5托。氯化鈦(TiCl₄)、氫(H₂)、及氬(Ar)被供應至PECVD腔室。在沉積之後，腔室被淨化且抽空。下方表4提供狀態及完成的鈦膜形成。

脈衝RF改善選擇性及底部覆蓋。

實例5

高RF頻率。鈦膜形成在基板表面的特徵中，其中特徵的底部是矽(Si)而特徵的側壁是二氧化矽(SiO₂)。基板溫度為~440℃，載體流動速率是125sccm，而壓力是5托。氯化鈦(TiCl₄)、氫(H₂)、及氬(Ar)被供應至PECVD腔室。在沉積持續~600秒之後，腔室被淨化且抽空。下方表5提供狀態及完成的鈦膜形成，其中N/U代表非均勻性。

13.56MHz改善帶有在Si之上的相似電阻率的選擇性。

實例6

工作週期的效果。鈦膜形成在基板表面的特徵中，其中特徵的底部是矽(Si)而特徵的側壁是氧化矽(SiO_x)或氮化矽(SiN)。基板溫度為~450℃，在13.56MHz的RF功率是65W(90mW/cm²)，壓力是5托。5sccm的氯化鈦(TiCl₄)、6000sccm的氫(H₂)、及18000sccm的氬(Ar)被供應至PECVD腔室。在沉積之後，腔室被淨化且抽空。下方表6提供狀態、在各種表面之上的鈦膜的完成厚度、及選擇性。

CVD SiN之上的選擇性從約3改善向上至具有低工作週期的約21：1。注意到沉積速率也降低。在SiOx之上的選擇性從約10改善向上至具有低工作週期的約19。

實例7

在低工作週期的功率的效果。鈦膜形成在未圖案化的基板表面之上。基板溫度為~450℃，在13.56MHz的RF功率在10%工作週期是變化的，壓力是5托。5sccm的氯化鈦(TiCl₄)、6000sccm的氫(H₂)、及18000sccm的氬(Ar)被供應至PECVD腔室。在沉積之後，腔室被淨化且抽空。下方表7提供狀態、沉積時間、及完成的選擇性。

即使在低工作週期，較高功率增加在SiN基板之上的TiSiN形成。

實例8

脈衝頻率產生器及工作週期的效果。鈦膜形成在基板表面的特徵中，其中特徵的底部是矽(Si)而特徵的側壁是氧化矽(SiO_x)或氮化矽(SiN)。RF功率是65W(92mW/cm²)。工作週期數反映出功率開啟多長的時間與功率關閉多長的時間。此脈衝以兩種不同頻率完成：10kHz與5kHz。基板溫度為~450℃，脈衝頻率與工作週期是變化的，壓力是5托。5sccm的氯化鈦(TiCl₄)、6000sccm的氫(H₂)、及18000sccm的氬(Ar)被供應至PECVD腔室。在沉積之後，腔室被淨化且抽空。下方表8提供狀態、在各種表面之上的鈦膜的完成厚度、及選擇性。

CVD SiN之上的選擇性從約2.3改善向上至具有低工作週期的約5.5：1。注意到沉積速率也降低。在SiOx之上的選擇性從約6改善向上至具有低工作週期的約11。

儘管前述係關於本發明的具體例，在不悖離本發明的基本範疇下可構思本發明的其他及進一步的具體例，且本發明的範疇是由接下來的申請專利範圍所決定。

100:處理

110、120、130、140、150、160、170、180:步驟

200:基板

210:特徵

212:底部表面

214、216:側壁

220:基板表面

230:鈦膜

藉由參照具體例(某些具體例繪示在隨附圖式中)，可獲得簡短總結於上的本發明的更明確的說明，以此方式可詳細理解本發明上述特徵。然而，將注意到隨附圖式僅繪示本發明的典型具體例，且因此不被認為限制本發明的範疇，由於本發明可容許其他相等有效的具體例。

圖1顯示根據本發明的一或多個具體例的處理的處理流程圖；圖2是具有特徵的基板的部分剖面視圖；圖3是在特徵中選擇性沉積的鈦膜的部分剖面視圖；圖4是標準化(normalized)的鈦膜厚度相對於沉積時間(秒)的圖形；以及圖5至7提供在鈦膜的形成之後的高深寬比結構的穿透式電子顯微鏡(TEM)影像。

國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無

國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

210‧‧‧特徵

212‧‧‧底部表面

214、216‧‧‧側壁

220‧‧‧基板表面

230‧‧‧鈦膜

Claims

一種沉積一金屬膜的方法，該方法包含以下步驟：在一處理腔室內的一電漿增強化學氣相沉積(PECVD)處理期間，以相對於一第二表面在一第一表面上的至少約1.3：1的一選擇性而選擇性沉積一金屬膜於一基板的該第一表面之上，其中該第二表面是與該第一表面不同的一材料，及其中該金屬膜包含大於或等於約95原子百分比的鈦(Ti)、鋯(Zr)、或鉿(Hf)。
如請求項1所述之方法，其中該第一表面包含一金屬性(metallic)元素或合金，該金屬性元素或合金的任一者被可選地摻雜，及該第二表面包含一金屬氧化物、一金屬氮化物、或一金屬-氧化物-氮化物，該金屬氧化物、該金屬氮化物、或該金屬-氧化物-氮化物的每一者被可選地摻雜碳。
如請求項2所述之方法，其中該第一表面包含金屬性矽(Si)、金屬性鍺(Ge)、或SiGe合金，金屬性矽(Si)、金屬性鍺(Ge)、或SiGe合金的每一者被可選地摻雜磷(P)、砷(As)、及/或硼(B)，及該第二表面包含氧化矽(SiO_x)、氮化矽(SiN)、矽氧化物-氮化物(SiON)，氧化矽(SiO_x)、氮化矽(SiN)、矽氧化物-氮化物(SiON)的每一者被可選地摻雜碳。
如請求項1所述之方法，其中該PECVD處理包含將一金屬前驅物與一還原性共反應前驅物共伴流(co-flow)進入該處理腔室。
如請求項4所述之方法，其中該金屬前驅物包含一金屬鹵化物及該還原性共反應前驅物包含氫。
如請求項1所述之方法，其中該PECVD處理包含在範圍為約1至小於約700毫瓦/cm²中的一電漿功率的一直接電漿(direct plasma)及
500℃的一基板溫度。
如請求項1所述之方法，其中提供一電漿功率於每約0.00001至約100秒持續約0.0000001至約90秒的一期間。
如請求項1所述之方法，其中該PECVD處理包含範圍為約10kHz至約50MHz中的一頻率的一直接電漿。
如請求項1所述之方法，其中以相對於該第二表面在該第一表面上的至少約10：1的一選擇性而選擇性沉積該金屬膜。
如請求項5所述之方法，其中該金屬鹵化物包含氯化鈦、氯化鋯、或氯化鉿，及該還原性共反應前驅物包含H₂。
如請求項5所述之方法，其中該第一表面包含金屬性矽(Si)、金屬性鍺(Ge)、或SiGe合金，金屬性矽(Si)、金屬性鍺(Ge)、或SiGe合金的每一者可選地摻雜磷(P)、砷(As)、及/或硼(B)，及該第二表面包含氧化矽(SiO_x)、氮化矽(SiN)、矽氧化物-氮化物(SiON)，氧化矽(SiO_x)、氮化矽(SiN)、矽氧化物-氮化物(SiON)的每一者可選地摻雜碳。
一種沉積一金屬膜的方法，該方法包含以下步驟：在一處理腔室中定位一基板，該基板具有一第一表面與一第二表面，該第一表面為：金屬性矽(Si)、金屬性鍺(Ge)、或SiGe合金，金屬性矽(Si)、金屬性鍺(Ge)、或SiGe合金的每一者可選地摻雜磷(P)、砷(As)、及/或硼(B)，而該第二表面為一金屬氧化物、一金屬氮化物、或一金屬-氧化物-氮化物，該金屬氧化物、該金屬氮化物、或該金屬-氧化物-氮化物的每一者可選地摻雜碳；將一金屬前驅物、氫、與一載體氣體流動進入該處理腔室，該金屬前驅物包含一鈦鹵化物、一鋯鹵化物、及/或一鉿鹵化物；藉由在範圍為約1至小於約700毫瓦/cm²中的一電漿功率與在範圍為約10kHz至約50MHz中的一頻率的施加而賦能(energize)該金屬前驅物與氫；以及將賦能的該金屬前驅物與氫反應，以至少約10：1的一選擇性而相對於該第二表面在該第一表面之上選擇性沉積一金屬膜，其中該金屬膜包含大於或等於約95原子百分比的鈦(Ti)、鋯(Zr)、或鉿(Hf)。
如請求項12所述之方法，其中該頻率是約13.56MHz。
如請求項12所述之方法，其中一基板溫度是
500℃。
如請求項14所述之方法，其中該基板溫度在範圍為約300℃至約440℃中。
如請求項12所述之方法，進一步包含脈衝化該電漿功率。
如請求項16所述之方法，其中提供該電漿功率於每約0.00001至約100秒持續約0.0000001至約90秒的一期間。