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公開番号2024161046
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-15
出願番号2024140796,2019149005
出願日2024-08-22,2019-08-15
発明の名称周期的堆積プロセスによって基材の誘電体表面上にモリブデン金属膜を堆積させる方法および関連する半導体デバイス構造
出願人エーエスエム・アイピー・ホールディング・ベー・フェー
代理人個人,個人,個人
主分類C23C 16/08 20060101AFI20241108BHJP(金属質材料への被覆;金属質材料による材料への被覆;化学的表面処理;金属質材料の拡散処理;真空蒸着,スパッタリング,イオン注入法,または化学蒸着による被覆一般;金属質材料の防食または鉱皮の抑制一般)
要約【課題】共形の周期的堆積プロセスによって誘電体材料上に低電気抵抗性金属膜を堆積し、利用するための方法および関連するデバイス構造の提供。
【解決手段】周期的堆積プロセスによって基材の誘電体表面上にモリブデン金属膜を堆積する方法が開示される。方法は、誘電体表面を備える基材を反応チャンバ内に供給することと、誘電体表面上に核形成膜を直接堆積させることと、核形成膜上にモリブデン金属膜を直接堆積させることと、を含むことができ、モリブデン金属膜を堆積させることは、基材をモリブデンハライド前駆体を含む第一の気相反応物質と接触させることと、基材を還元剤前駆体を含む第二の気相反応物質と接触させることと、を含む。中間核形成膜を有する誘電体材料の表面上に配置されるモリブデン金属膜を備える半導体デバイス構造も開示される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
周期的堆積プロセスによって基材の誘電体表面上にモリブデン金属膜を堆積させる方法であって、
誘電体表面を備える基材を反応チャンバ内に供給することと、
シリコン化合物材料を含む核形成膜を前記誘電体表面上に直接堆積させることと、
モリブデン金属膜を前記核形成膜上に直接堆積させることと、を含み、
前記核形成膜を堆積させることは、周期的堆積プロセスの単位サイクルを繰り返して１０オングストローム未満の厚さを有する核形成膜を形成することを含み、前記単位サイクルの少なくとも一つは、
前記基材をシリコン前駆体を含む第一の気相反応物質と接触させることと、
前記基材を窒素前駆体、酸素前駆体、または炭素前駆体のうちの少なくとも一つを含む第二の気相反応物質と接触させることであって、前記窒素前駆体は、アンモニア、ヒドラジン、トリアザン、ｔｅｒｔ－ブチルヒドラジン、メチルヒドラジン、ジメチルヒドラジン、または窒素プラズマのうちの少なくとも一つを含み、前記酸素前駆体は、水、過酸化水素、オゾン、または、一酸化窒素、亜酸化窒素、または二酸化窒素のうちの少なくとも一つを含む窒素酸化物、のうちの少なくとも一つを含み、前記炭素前駆体は、炭化水素を含む、ことと、を含み、
前記モリブデン金属膜を堆積させることは、
前記基材をモリブデンハライド前駆体を含む第一の気相反応物質と接触させることと、
前記基材を還元剤前駆体を含む第二の気相反応物質と接触させることと、を含む、方法。
続きを表示（約 710 文字）【請求項２】
前記シリコン化合物材料は、シリコン二成分化合物材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記シリコン二成分化合物材料は、窒化ケイ素、炭化ケイ素、または酸化ケイ素のうちの少なくとも一つを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記モリブデン金属膜は、前記モリブデン金属膜の総厚さの５パーセント未満のｒ．ｍ．ｓ．表面粗さ（Ｒ
ａ
）を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記モリブデン金属膜を堆積させることは、前記基材を６００℃未満の基材温度に加熱することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記モリブデン金属膜を堆積させることは、前記基材を４００℃～７００℃の基材温度に加熱することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記モリブデンハライド前駆体は、モリブデンカルコゲナイドハライドを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記モリブデンカルコゲナイドハライドは、オキシ塩化モリブデン、オキシヨウ化モリブデン、またはオキシ臭化モリブデンを含む群から選択される、モリブデンオキシハライドを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記オキシ塩化モリブデンは、モリブデン（ＩＶ）ジクロリドジオキシド（ＭｏＯ
２
Ｃｌ
２
）を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記モリブデン金属膜は結晶質膜である、請求項１に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、以下の優先権を主張する：「ＬａｙｅｒＦｏｒｍｉｎｇＭｅｔｈｏｄ」と題され、２０１７年８月３０日に出願された、米国非仮特許出願第１５／６９１，２４１号、「ＬａｙｅｒＦｏｒｍｉｎｇＭｅｔｈｏｄ」と題され、２０１７年１２月１８日に出願された、米国仮特許出願第６２／６０７，０７０号；「ＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄ」と題され、２０１８年１月１９日に出願された、米国仮特許出願第６２／６１９，５７９号。
続きを表示（約 1,600 文字）【０００２】
本開示は、概ねモリブデン金属膜を基材の誘電体表面上に堆積させる方法、および核形成膜を誘電体表面上に直接堆積させ、モリブデン金属膜を核形成膜上に直接堆積させる特定の方法に関する。本開示はまた、概ね誘電材料の表面上に直接配置された核形成膜上に直接配置されたモリブデン金属膜を備える半導体デバイス構造に関する。
【背景技術】
【０００３】
先端技術ノードにおける半導体デバイス製造プロセスは一般に、例えば、タングステン金属膜および銅金属膜などの金属膜を形成するための最先端の堆積法を必要とする。
【０００４】
金属膜の堆積に対する共通要件は、堆積プロセスが極めて共形であることである。例えば、高アスペクト比特徴を含む三次元構造上に金属膜を均一に堆積するために、共形堆積が必要とされることが多い。金属膜の堆積に対する別の共通の要件は、堆積プロセスが、大きな基材領域の上に連続する超薄膜を堆積することができることである。金属膜が導電性である特定の場合において、堆積プロセスは、低電気抵抗性膜を生成するように最適化される必要があり得る。
【０００５】
先端的半導体デバイス用途で一般的に利用される低電気抵抗性金属膜は、タングステン（Ｗ）および／または銅（Ｃｕ）を含み得る。しかしながら、タングステン金属膜および銅金属膜は一般に、金属膜と誘電材料との間に配置された厚いバリア層を必要とする。厚いバリア層は、下にある誘電材料への金属種の拡散を防止するために利用されてもよく、それによって装置の信頼性および装置の歩留まりが改善される。しかしながら、厚いバリア層は一般に高い電気抵抗率を示し、そのため半導体デバイス構造の全体的な電気抵抗率の増加をもたらす。
【０００６】
例えば、原子層堆積（ＡＬＤ）および周期的化学蒸着（ＣＣＶＤ）などの周期的堆積プロセスは、一つ以上の前駆体（反応物質）を反応チャンバに逐次的に導入し、そこで前駆体は逐次的に一度に一つずつ基材の表面と反応する。原子レベルの厚さ制御による優れた共形性を有する金属膜を生成する周期的堆積プロセスが実証されてきた。
【０００７】
したがって、共形の周期的堆積プロセスによって誘電体材料上に堆積させた低電気抵抗性金属膜を堆積し、利用するための方法および関連するデバイス構造が望まれている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の概要は、概念の選択を簡略化した形で紹介するように提供する。これらの概念について、以下の本開示の発明を実施するための形態において、さらに詳細に記載する。本発明の概要は、請求項に記載する主題の重要な特徴も、本質的な特徴も特定することを意図しておらず、請求項に記載する主題の範囲を限定するように使用されることも意図していない。
【０００９】
いくつかの実施形態では、周期的堆積プロセスにより基材の誘電体表面上にモリブデン金属膜を堆積させる方法が提供される。方法は、誘電体表面を備える基材を反応チャンバ内に供給することと、誘電体表面上に核形成膜を直接堆積させることと、および核形成層上にモリブデン金属膜を直接堆積させることと、を含むことができ、モリブデン金属膜を堆積させることは、基材をモリブデンハライド前駆体を含む第一の気相反応物質と接触させることと、基材を還元剤前駆体を含む第二の気相反応物質と接触させることと、を含む。
【００１０】
いくつかの実施形態では、半導体デバイス構造が提供される。半導体デバイス構造は、誘電体表面を備える基材と、誘電体表面上に直接配置される核形成膜と、核形成膜上に直接配置されるモリブデン金属膜と、を備えることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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