形成钼触点的方法

技术领域

本发明的实施方式涉及半导体装置及半导体装置制造的领域。更具体地，本发明的实施方式涉及选择性形成钼触点的方法。

背景

半导体处理产业持续争取更大的生产产量，同时增加沉积在具有更大表面区域的基板上的层的均匀性。这些相同因素与新材料组合也提供基板的每单位面积的更高的电路集成。随着电路集成增加，对于关于层厚度的更大均匀性及处理控制的需求提升。因此，已经发展各种技术以有成本效益的方式在基板上沉积层，同时维持控制层的特性。

化学气相沉积(CVD)及原子层沉积(ALD)是用于在基板上沉积层的通常沉积处理。CVD是通量相依(flux-dependent)沉积技术，其要求精确控制基板温度与导入处理腔室的前驱物，以产生均匀厚度的期望层。展现出卓越阶梯覆盖的CVD的变体为循环沉积或原子层沉积(ALD)。循环沉积是基于原子层外延(ALE)及利用化学吸附技术以依序循环输送前驱物分子于基板表面上。此循环将基板表面暴露至第一前驱物、净化气体、第二前驱物及净化气体。第一前驱物与第二前驱物反应以形成产物化合物作为基板表面上的膜。

先进微电子装置的前进复杂性对于现行使用的沉积技术有严厉的要求。钼及钼基膜具有吸引性的材料及传导性质。这些膜已被提出及测试用于半导体及微电子装置的前段至后段部分的应用。

清洁具有金属与介电表面两者的基板的现行方法仰赖于交替氧化及还原反应以去除污染物及消除由其他反应所致使的任何损害两者。大多数的清洁处理需要至少三个氧化或还原反应处理以充足地清洁基板表面。又，氧化及还原反应通常执行在不同温度下。因此，基板通常必须在处理之间被加热或冷却。再者，用于氧化及还原反应的处理气体通常是不兼容的。因此，基板通常必须从一个处理腔室传送至另一处理腔室以用于不同处理。

因此，本领域中有着发展去除污染物及在基板上沉积金属膜的方法的需求。

概述

本公开内容的一个或多个实施方式涉及形成半导体结构的方法。在一个或多个实施方式中，此方法包含清洁基板以形成实质上无氧化物的基板表面；将基板表面暴露至第一钼前驱物；及将基板表面暴露至反应物以在基板表面上选择性沉积第一钼膜。在一个或多个实施方式中，此方法执行在处理腔室中而不破坏真空。

本公开内容的另一实施方式关于形成半导体结构而不破坏真空的方法。在一个或多个实施方式中，此方法包含：清洁基板以形成实质上无氧化物的基板表面，基板表面包含至少一个特征；在基板表面上执行第一操作，第一操作包含将基板表面暴露至第一钼前驱物及将基板表面暴露至反应物以在基板表面上选择性沉积第一钼膜；处理基板表面以形成盖或衬垫的一者或多者；及退火基板。

附图简要说明

通过参照其中的一些实施方式绘示在随附附图中的实施方式，可获得简短总结于上的本发明的更具体说明，使得本发明的上述特征可被详细理解。然而，将注意到随附附图仅绘示本发明的典型实施方式及因此不被当作限制本发明的范围，由于本发明可允许其他等效实施方式。

图1A绘示根据本公开内容的一个或多个实施方式的方法的处理流程图；

图1B绘示根据本公开内容的一个或多个实施方式的方法的处理流程图；

图1C绘示根据本公开内容的一个或多个实施方式的方法的处理流程图；及

图2A-2M绘示根据本公开内容的一个或多个实施方式的半导体装置的截面图解视图。

在随附附图中，类似部件和/或特征可具有相同的附图标记。再者，相同类型的各种部件可由附图标记之后的破折号与第二标记来区别，第二标记用于区别类似部件。若在说明书中仅使用第一附图标记，则此说明可应用于具有相同第一附图标记的类似部件的任一者，而无关第二附图标记。

具体描述

在说明本发明的数个范例实施方式之前，将理解到本发明不局限于在之后说明书中所述的架构或处理步骤的细节。本发明能够为其他实施方式及以各种方式实行或执行。

在此使用时，用语“基板”指称在其上进行处理的表面或表面的部分。本领域技术人员也将理解到关于基板也可仅指称基板的一部分，除非上下文清楚地另外指明。此外，关于在基板上的沉积可意指裸基板及其上沉积或形成有一个或多个膜或特征的基板两者。

此外，在此使用的用语“基板”指称在制造处理期间，其上执行膜处理的任何基板或形成在基板上的材料表面。例如，其上可执行处理的基板表面包括材料，诸如硅、氧化硅、应变硅、绝缘体上硅(SOI)、碳掺杂硅氧化物、非晶硅、掺杂硅、锗、砷化镓、玻璃、蓝宝石、及任何其他材料，诸如金属、金属氮化物、金属合金、介电材料、其他导电材料、或前述物的组合，取决于应用。在一些实施方式中，基板包含硅(Si)、钌(Ru)、钴(Co)、钨(W)、磷化硅(SiP)、钛硅(TiSi)、氮化钛(TiN)、钛铝(TiAl)、硅锗(SiGe)、硅锗硼(SiGeB)、氧化铪(HfO

根据一个或多个实施方式，关于膜或膜的层之用语“上”包括直接在表面(例如，基板表面)上此膜或层，及在此膜或层及表面(例如，基板表面)之间有着一个或多个下层。因此，在一个或多个实施方式中，词组“在基板表面上”意欲包括一个或多个下层。在其他实施方式中，词组“直接在…上”指称与表面(例如，基板表面)接触的层或膜，而没有中介层。因此，词组“直接在基板表面上的层”指称与基板表面直接接触的层而之间无其他层。

在此使用时，用语“基板表面”指称其上可形成层的任何基板表面。基板表面可具有形成在其中的一个或多个特征、形成在其上的一个或多个层、及前述物的组合。特征的形状可为任何合适形状，包括但不限于峰、沟槽、及圆柱通孔。以此方式使用时，用语“特征”指称任何有意的表面不规则。特征的合适实例包括但不限于具有顶部、两侧壁、及底部的沟槽、具有顶部及从表面向上延伸的两侧壁的峰、及具有从表面向下延伸的侧壁而带有开放底部的通孔。特征可具有任何合适深宽比(特征的深度对于特征的宽度的比例)。在一些实施方式中，特征具有深宽比在范围为从3:1至15:1、从6:1至15:1、从9:1to 15:1、从12:1至15:1、从3:1至12:1、从6:1至12:1、从9:1至12:1、从3:1至9:1、从6:1至9:1或从3:1至6:1。

在此说明书与随附权利要求书中使用时，用语“反应化合物”、“反应气体”、“反应物种”、“前驱物”、“处理气体”及类似物为可互换的且指称可在表面反应(例如，化学吸附、氧化、还原)中与基板表面或基板表面上的材料反应的任何气态物种。在一个或多个实施方式中，反应化合物是挥发性及热稳定的，且因此适用于气相沉积。

在此使用时，用语“处理腔室”包括邻近于基板表面的处理腔室的部分而不涵盖处理腔室的完整内部空间。例如，在空间地分隔的处理腔室的区段中，邻近于基板表面的部分通过任何合适技术被净化一个或多个反应化合物，合适技术包括但不限于将基板移动穿过气帘至不含有或实质上不含有反应化合物的处理腔室的部分或区段。

在此使用时，用语“原子层沉积”或“循环沉积”指称两种或更多种反应化合物的依序暴露，以在基板表面上沉积材料层。基板或基板表面的部分依序地暴露至被导入处理腔室的反应区域的两种或更多种反应化合物。反应气体的依序暴露防止或最小化反应气体之间的气相反应。在时域ALD处理中，暴露至各反应化合物通过时间延迟来分隔以容许各化合物以粘附和/或反应于基板表面上。在空间ALD处理中，基板表面的不同部分或基板表面上的材料同时地暴露至两种或更多种反应化合物，使得基板上的任意给定点实质上不同时地暴露至多于一种反应化合物。在此说明书与随附权利要求书中使用时，如本领域技术人员将理解到的，以此方式使用的用语“实质上”意指有着由于扩散而使基板的一小部分可同时地暴露至多种反应气体的可能性，及此同时暴露非有意的。

在时域ALD处理的方面中，第一反应气体(即，第一前驱物或化合物A)被脉冲进入反应区域，之后接着第一时间延迟。接下来，第二前驱物或化合物B被脉冲进入反应区域，之后接着第二延迟。在各时间延迟期间，诸如氩的净化气体被导入处理腔室以净化反应区域或者从反应区域去除任何残留反应化合物或副产物。或者，净化气体可在整个沉积处理连续地流动，使得在反应化合物的脉冲之间的时间延迟期间仅有净化气体流动。反应化合物被交替地脉冲，直到在基板表面上形成期望的膜或膜厚度。在任一种场景中，脉冲化合物A、净化气体、化合物B及净化气体的ALD处理是一循环。循环可以化合物A或化合物B开始及持续循环的个别顺序，直到实现具有期望厚度的膜。在一个或多个实施方式中，时域ALD处理可以在预定序列中多于两种反应化合物来执行。

在空间ALD处理的方面中，第一反应气体与第二反应气体同时地输送至反应区域但由惰性气体帘幕和/或真空帘幕而分隔。基板相对于气体输送设备移动，使得在基板上的任意给定点暴露至第一反应气体与第二反应气体。在一个或多个实施方式中，空间ALD处理可以在预定序列中多于两种反应化合物来执行。

在一些实施方式中，基板表面实质上依序地暴露至第一反应化合物与第二反应化合物。在此说明书中使用时，“实质上依序地”意指第一反应化合物暴露的大部分期间不与第二反应化合物暴露重叠，尽管可能有一些重叠。

在此使用时，用语“化学气相沉积”指称至少一种反应化合物的暴露以在基板表面上沉积材料层。在一些实施方式中，化学气相沉积(CVD)处理包含在处理腔室中混合两种或更多种反应化合物以容许反应化合物的气相反应与沉积。在一些实施方式中，CVD处理包含将基板表面同时地暴露至两种或更多种反应化合物。在一些实施方式中，CVD处理包含将基板表面连续地暴露至第一反应化合物及间歇地暴露至第二反应化合物。在一些实施方式中，经受CVD反应的基板表面以沉积具有预定厚度的膜。在CVD处理中，此膜可在对混合的反应化合物的一次暴露下沉积，或可在对混合的反应化合物的多次暴露且带有其间的净化下沉积。在一些实施方式中，基板表面实质上同时地暴露至第一反应化合物与第二反应化合物。

在此说明书中使用时，“实质上同时地”意指第一反应化合物暴露的大部分期间与第二反应化合物暴露重叠。

在此使用时，用语“净化”包括任何合适净化处理，其从处理区去除未反应前驱物、反应产物及副产物。合适净化处理包括将基板移动通过气帘至不含有或实质上不含有反应物的处理区的一部分或区段。在一个或多个实施方式中，净化处理腔室包含施加真空。在一些实施方式中，净化处理区包含在基板上方流动净化气体。在一些实施方式中，净化处理包含流动惰性气体。在一个或多个实施方式中，净化气体选自氮(N

在此使用时，用语“衬垫”指称沿着侧壁的至少一部分和/或开口的下表面而适型地形成的层，使得在此层的沉积之前的开口的一实质部分在此层的沉积之后保持未填充。此衬垫可沿着所有的侧壁及开口的下表面而形成。此衬垫可由本领域技术人员所知的任何处理来形成。在一些实施方式中，此衬垫包含金属氮化物、PVD金属或前述物的组合。

本公开内容的实施方式提供形成半导体结构的方法。在一些实施方式中，此方法包含在基板上选择性沉积金属膜。为了实现最小接触电阻，基板上的特征的体积是非常小。在一个或多个实施方式中，基板包含硅或其衍生物。在一个或多个实施方式中，方法被有利地提供以使用低电阻金属填充特征及减少在特征的底部处的硅化物至最小量。

在一些实施方式中，金属前驱物用于形成金属膜。在一个或多个实施方式中，当基板暴露至金属前驱物时，发生下层基板的蚀刻。在一些实施方式中，金属膜沉积在无氧环境中的基板表面上，其有利地减少或消除下层基板的蚀刻。因此，在一些实施方式中，通过调整沉积参数中的一者或多者可修改下层基板的蚀刻程度，沉积参数包括但不限于反应物的存在、反应物浓度、反应物脉冲长度、压力、或温度。

图1A至图1C绘示根据本公开内容的一个或多个实施方式的涉及形成半导体结构的方法100的处理流程图。图2A至图2M绘示根据本公开内容的一个或多个实施方式的半导体装置200的截面图解视图。参照图2A，半导体装置200包含基板201。基板201具有带有第一表面205的第一材料204及带有第二表面207与第三表面209的第二材料206。

在一些实施方式中，第一材料204包含金属、合金、氮化物、或前述物的组合。在一些实施方式中，合金包含硅锗(SiGe)。

在一些实施方式中，第二材料206包含氧化物、电介质、或前述物的组合。在一些实施方式中，第二材料206包含二氧化硅(SiO

参照图2A，半导体装置200具有形成在其中的至少一个特征212。本领域技术人员将理解到显示在图2中的单一特征212是用于例示目的且可以有着多于一个特征。特征212的形状可为任何合适形状，包括但不限于峰、沟槽、及圆柱通孔。在所示的实施方式中，特征212是沟槽。此沟槽具有由第一表面205所形成的底部及由第三表面209所形成的侧壁209。在其他具体实施方式中，特征212是通孔。在一些实施方式中，特征212包含深宽比在范围为从3:1至15:1、从6:1至15:1、从9:1至15:1、从12:1至15:1、从3:1至12:1、从6:1至12:1、从9:1至12:1、从3:1至9:1、从6:1至9:1或从3:1至6:1。

参照图1A与图2A，在操作110，方法100包括清洁基板201(或基板表面)。在一些实施方式中，清洁基板201(或基板表面)从基板表面去除氧化物。在一些实施方式中，氧化物是原生氧化物。在一些实施方式中，在操作110处清洁基板表面形成实质上无氧化物的基板表面。以此方式使用时，用语“实质上无氧化物”意指在基板表面上有着小于或等于5％、2％、1％或0.5％的氧原子。在一个或多个实施方式中，各向异性蚀刻用于从基板表面去除氧化物。在一个或多个实施方式中，各向异性蚀刻相较于第二材料206从第一表面205去除更多氧化物。在一个或多个实施方式中，在操作110处清洁基板表面形成实质上无氧化物的第一表面205。

参照图1A与图2B，在操作120，第一金属膜220选择性形成在第一基板表面205上。在一些实施方式中，操作130包含将基板201(或基板表面)暴露至第一金属前驱物及将基板201(或基板表面)暴露至第一反应物。第一金属膜220可由ALD沉积处理、CVD沉积处理、或前述处理的组合来沉积。

在一个或多个实施方式中，第一金属膜220包含第一金属性膜。在一些实施方式中，第一金属性膜包含第一钼膜。

在一个或多个实施方式中，第一金属膜220的形成是选择性沉积处理。第一金属膜220仅形成在金属表面上，其中在特定氮化物材料上及在含硅基板上的氧化物已被去除，例如通过清洁。在一个或多个特定实施方式中，第一材料204包含硅或硅锗及第二材料206包含未被清洁的硅基板或介电材料，诸如氮化硅(SiN)、氧化铪(HfO

在一个或多个实施方式中，第一金属前驱物包含第一钼前驱物。在一些实施方式中，第一钼前驱物包含钼卤化物。在一些实施方式中，钼卤化物包含氟化钼、氯化钼、或前述物的组合。在特定实施方式中，第一钼前驱物包含氟化钼。在其他特定实施方式中，第一钼前驱物包含氯化钼。在一个或多个实施方式中，第一前驱物使用载气在基板表面上方流动。在一些实施方式中，载气流动通过包含第一前驱物的安瓿。在一些实施方式中，载气在惰性气体中。在一些实施方式中，惰性气体包含N

在一个或多个实施方式中，第一反应物包含氧化剂、还原剂、或前述物的组合。在一些实施方式中，第一反应物包含氢(H

在一个或多个实施方式中，基板表面暴露至第一前驱物(例如，钼卤化物)，包含载气(例如，Ar)，于流率在范围从100slm至1000slm、从100slm至700slm、从100slm至400slm、从400slm至1000slm、从400slm至700slm或从700slm至1000slm。

在一个或多个实施方式中，基板表面暴露至第一前驱物(例如，钼卤化物)持续时间期间在范围从0.3秒至5秒、从0.3秒至3秒、从0.3秒至1秒、从1秒至5秒、从1秒至3秒或从3秒至5秒。

在一个或多个实施方式中，基板表面暴露至第一前驱物(例如，钼卤化物)的连续流动或多个脉冲。在一些实施方式中，第一前驱物的多个脉冲具有等候时间在范围为从0.3秒至30秒、从0.3秒至10秒、从0.3秒至5秒、从0.3秒至1秒、从0.5秒至5秒、从1秒至30秒、从1秒至10秒、从1秒至5秒、从5秒至30秒、从5秒至10秒或从10秒至30秒。

在一些实施方式中，第一前驱物的多个脉冲的每一者被施加持续时间期间在范围从0.3秒至5秒、从0.3秒至3秒、从0.3秒至1秒、从1秒至5秒、从1秒至3秒或从3秒至5秒。在一些实施方式中，第一前驱物的多个脉冲的至少一者被施加持续时间期间在范围从0.3秒至5秒、从0.3秒至3秒、从0.3秒至1秒、从1秒至5秒、从1秒至3秒或从3秒至5秒。

在一个或多个实施方式中，基板表面暴露至第一反应物(例如，氢(H

在一个或多个实施方式中，基板表面暴露至第一反应物(例如，氢(H

在一个或多个实施方式中，基板表面暴露至第一反应物(例如，氢(H

在一些实施方式中，第一反应物的多个脉冲的每一者被施加持续时间期间在范围从0.5秒至10秒、从0.5秒至5秒、从0.5秒至1秒、从1秒至10秒、从1秒至5秒或从5秒至10秒。在一些实施方式中，第一反应物的多个脉冲的至少一者被施加持续时间期间在范围从0.5秒至10秒、从0.5秒至5秒、从0.5秒至1秒、从1秒至10秒、从1秒至5秒或从5秒至10秒。

在一个或多个实施方式中，操作120被重复预定的循环次数。在一些实施方式中，操作120被重复直到第一膜220具有预定厚度。预定厚度可在范围从

在一个或多个实施方式中，操作120包含在将基板201(或基板表面)暴露至第一反应物之前，净化基板表面或处理腔室的第一金属前驱物。在一些实施方式中，净化基板表面或处理腔室的第一反应物。此净化可被执行持续时间期间在范围从0.2秒至30秒、从0.2秒至10秒、从0.2秒至5秒、从0.5秒至30秒、从0.5秒至10秒、从0.5秒至5秒、从1秒至30秒、从1秒至10秒、从1秒至5秒、从5秒至30秒、从5秒至10秒或从10秒至30秒。

在一个或多个实施方式中，执行操作110与操作120而不破坏真空。在一些实施方式中，操作110与操作120执行在处理腔室中而不破坏真空。因此，在一个或多个实施方式中，基板表面被清洁，然后金属膜(例如，钼膜)形成在基板表面上而不破坏在清洁及形成金属膜之间的真空。将清洁及金属膜形成处理保持在真空下确保在方法100期间没有氧化物被导入/形成在基板表面上。在操作110的清洁基板或基板表面从基板表面去除氧化物(例如，原生氧化物)。第一反应物包含还原剂，还原剂在操作120期间维持无氧状态。

在一个或多个实施方式中，方法100执行在压力于范围从2托至60托、从2托至40托、从2托至20托、从20托至60托、从20托至40托或从40托至60托。

在一个或多个实施方式中，处理腔室包含其上放置基板的基座。在一些实施方式中，操作120执行在处理腔室中且在基座上的基板201(或基板表面)上。在一些实施方式中，基座被维持在温度于范围从350℃至550℃、从350℃至500℃、从350℃至450℃、从350℃至400℃、从400℃至550℃、从400℃至500℃、从400℃至450℃、从450℃至550℃、从450℃至500℃或从500℃至550℃。在一个或多个实施方式中，方法100执行在温度于范围从400℃至425℃。

参照图1A、图1B与图2C，在一些实施方式中，第一金属膜220任选地以在操作130处的盖层240保护而免于氧化物形成。盖层240可由本领域技术人员所知的任何处理而形成。在一些实施方式中，盖层240形成在第一金属膜220上。在一些实施方式中，第一金属膜220被处理以形成盖层240。在一些实施方式中，盖层240通过氮化第一金属膜220来形成。在一些实施方式中，盖层240通过使用氨(NH

参照图1A与图2D，在一些实施方式中，第一金属膜220任选地使用在操作140处的衬垫250而被保护免于氧化物形成。衬垫250可由本领域技术人员所知的任何处理来形成。在一些实施方式中，衬垫250包含金属氮化物、PVD金属、或前述物的组合。

参照图1A与图2E，在一些实施方式中，衬垫250可形成在第一金属膜220上而没有盖层。参照图1A、图1B与图2D，在一些实施方式中，衬垫250可形成在盖层240上，及盖层240可形成在第一金属膜220上。

在一些实施方式中，至少操作110、操作120与操作140被执行而不破坏真空。因此，在一个或多个实施方式中，基板表面被清洁，金属膜(例如，钼膜)形成在基板表面上，及衬垫形成在金属膜上，而不破坏清洁、形成金属膜、及形成衬垫之间的真空。在一些实施方式中，至少操作110、操作120、操作130与操作140被执行而不破坏真空。因此，在一个或多个实施方式中，基板表面被清洁，金属膜(例如，钼膜)形成在基板表面上，盖层形成在金属膜上，及衬垫形成在盖层上，而不破坏清洁、形成金属膜、形成盖层及形成衬垫之间的真空。

在本发明的另一方面中，形成半导体结构200的方法包括降低半导体结构200的接触电阻。在一些实施方式中，第一金属膜220(例如，钼膜)被退火以形成金属硅化物膜(例如，硅化钼)。在一些实施方式中，退火第一金属膜220以形成金属硅化物膜降低接触电阻。在一个或多个实施方式中，退火步骤形成金属硅化物及金属硅化物的电阻高于金属膜220的电阻。在一个或多个实施方式中，金属硅化物被形成以降低接触电阻。若电流从硅流动至金属膜220，电阻是高的。在一个或多个实施方式中，通过制作金属硅化物，流动通过硅、金属硅化物及金属膜的电流的电阻是较低的。

参照图1A与图1B，在一个或多个实施方式中，在操作150，基板201被退火。在一个或多个实施方式中，退火基板201产生平滑表面。因此，在一些实施方式中，形成半导体结构200的方法包含通过退火来平滑化第一金属膜120的表面。在一些实施方式中，基板表面在退火操作150之后不是粗糙的。因此，在一些实施方式中，退火操作150经配置以产生平滑表面。

基板201(或基板表面)可由本领域技术人员所知的任何处理来退火。在一些实施方式中，基板201(或基板表面)由快速热处理(RTP)来退火。

参照图1A与图2F至图2I，第一金属膜220在操作150被退火以形成经退火第一金属膜230。在一些实施方式中，经退火第一金属膜230包含金属硅化物。如图2F所绘示，在一个或多个实施方式中，没有盖层或衬垫，及通过退火，第一金属膜220形成经退火第一金属膜230。如图2G所绘示，在一个或多个实施方式中，装置可包括在第一金属膜220上的盖层240，及通过退火，第一金属膜220形成经退火第一金属膜230。如图2H所绘示，在一个或多个实施方式中，装置可包括在盖层240上的衬垫250，盖层240在第一金属膜220上，及通过退火，第一金属膜220形成经退火第一金属膜230。如图2I所绘示，在一些实施方式中，装置包括形成在第一金属膜220上的衬垫250，及通过退火，第一金属膜220形成经退火第一金属膜230。

在一些实施方式中，至少操作110、操作120与操作150被执行而不破坏真空。因此，在一个或多个实施方式中，基板表面被清洁，金属膜(例如，钼膜)形成在基板表面上，及装置被退火，而不破坏清洁、形成金属膜、及退火之间的真空。

在一些实施方式中，至少操作110、操作120、操作130与操作150被执行而不破坏真空。因此，在一个或多个实施方式中，基板表面被清洁，金属膜(例如，钼膜)形成在基板表面上，盖层形成在金属膜上，及装置被退火，而不破坏清洁、形成金属膜、形成盖层及退火之间的真空。

在一些实施方式中，至少操作110、操作120、操作140与操作150被执行而不破坏真空。因此，在一个或多个实施方式中，基板表面被清洁，金属膜(例如，钼膜)形成在基板表面上，衬垫形成在第一金属膜上，及装置被退火，而不破坏清洁、形成金属膜、形成衬垫及退火之间的真空。

在一些实施方式中，至少操作110、操作120、操作130、操作140与操作150被执行而不破坏真空。因此，在一个或多个实施方式中，基板表面被清洁，金属膜(例如，钼膜)形成在基板表面上，盖层形成在金属膜上，衬垫形成在盖层上，及装置被退火，而不破坏清洁、形成金属膜、形成盖层、形成衬垫及退火之间的真空。

在一些实施方式中，在操作150处的退火此装置形成经退火第一金属膜230。在一些实施方式中，经退火第一金属膜230具有厚度在范围为第一金属膜220的厚度的1.5倍至3倍，或第一金属膜220的厚度的1.5倍至2倍，或第一金属膜220的厚度的2倍至3倍。在一些实施方式中，经退火第一金属膜230具有厚度在范围为从

在一些实施方式中，经退火第一金属膜230具有均方根(RMS)粗糙度在范围从4％至小于30％、从4％至小于20％、从4％至小于10％、从10％至小于30％、从10％至小于20％或从20％至小于30％。

在一些实施方式中，在退火(操作150)之后，在经退火第一金属膜230上可形成盖层240。参照图1C与图2G，在一个或多个实施方式中，在操作160，经退火第一金属膜230被盖层240所保护。盖层240可按照操作130中所公开的方法中的任一者来形成。盖层240可包含本领域技术人员所知的任何合适材料，包括一个或多个实施方式的材料。在一些实施方式中，至少操作110、操作120、操作150与操作160被执行而不破坏真空。因此，在一个或多个实施方式中，基板表面被清洁，金属膜(例如，钼膜)形成在基板表面上，装置被退火，及盖层形成在经退火金属膜上，而不破坏清洁、形成金属膜、退火、及形成盖层之间的真空。

在一些实施方式中，衬垫250可形成在经退火第一金属膜230上。参照图1C与图2G，在一个或多个实施方式中，在操作170，衬垫240形成在经退火第一金属膜230上。参照图1B与图2H，在一个或多个实施方式中，在操作170，衬垫250可形成在盖层240上。衬垫250可按照操作140中所公开的方法的任一者而形成。衬垫250可包含本领域技术人员所知的任何合适材料，包括上述的一个或多个实施方式中所说明的材料的任一者。

参照图1B，在一些实施方式中，至少操作110、操作120、操作150与操作170被执行而不破坏真空。因此，在一个或多个实施方式中，基板表面被清洁，金属膜(例如，钼膜)形成在基板表面上，装置被退火，及盖层形成在经退火金属膜上，而不破坏清洁、形成金属膜、退火、及形成盖层之间的真空。

参照图1B，在一些实施方式中，至少操作110、操作120、操作130、操作150与操作170被执行而不破坏真空。因此，在一个或多个实施方式中，基板表面被清洁，金属膜(例如，钼膜)形成在基板表面上，盖层形成在金属膜上，装置被退火，及衬垫形成在盖层上，而不破坏清洁、形成金属膜、形成盖层、退火、及形成衬垫之间的真空。

参照图1C，在一些实施方式中，至少操作110、操作120、操作150、操作160与操作170被执行而不破坏真空。因此，在一个或多个实施方式中，基板表面被清洁，金属膜(例如，钼膜)形成在基板表面上，装置被退火，盖层形成在经退火金属膜上，及衬垫形成在盖层上，而不破坏清洁、形成金属膜、退火、形成盖层及形成衬垫之间的真空。

参照图1A至图1C图及图2J至图2M，形成半导体结构200的方法包含在操作180处填充基板201(或基板表面)的至少一个特征212。在一些实施方式中，填充此至少一个特征包含在第一金属膜220上、在经退火第一金属膜230上、在盖层240上、或在衬垫250上沉积第二金属膜260。在一个或多个实施方式中，第二金属膜260可由本领域技术人员所知的任何合适间隙填充处理来沉积。在一些实施方式中，在操作180的间隙填充处理包含暴露至金属前驱物(例如钼卤化物)及反应物(例如，氢(H

在其他实施方式中，操作180的间隙填充处理包含将基板201(或基板表面)暴露至第二金属前驱物及将基板201(或基板表面)暴露至第二反应物。第一金属前驱物与第二金属前驱物可为相同或不同的。第一反应物与第二反应物可为相同或不同的。在一些实施方式中，第二金属前驱物包含第二钼前驱物。在一些实施方式中，第一钼前驱物与第二钼前驱物是相同的。在一些实施方式中，第一钼前驱物与第二钼前驱物是不同的。

在一些实施方式中，操作180的间隙填充处理是由下而上之间隙填充处理。在一个或多个实施方式中，第二金属膜260沉积在第一金属膜220上、或在经退火第一金属膜230上、或在盖层240上。

在其他实施方式中，操作180的间隙填充处理包含保形间隙填充处理。在一些实施方式中，保形间隙填充处理执行在其上具有衬垫250的基板201(或基板表面)上。

在一个或多个实施方式中，衬垫250悬伸(overhang)至少一个特征。在保形间隙填充处理期间，衬垫250至第二金属前驱物的暴露蚀刻及减少此悬伸。在一个或多个实施方式中，通过暴露至没有反应物存在的钼前驱物来减少此悬伸，使得有着此悬伸的较多蚀刻及钼间隙填充的极小沉积。在一个或多个实施方式中，通过暴露至在实质上较低浓度的反应物的钼前驱物来减少此悬伸，使得有着此悬伸的较多蚀刻及钼间隙填充的极小沉积。以此方式使用时，用语“实质上较低浓度的反应物”意指在操作120有着小于或等于80％、60％、40％、20％、10％、5％、2％、1％、或0％的反应物浓度。一旦此悬伸已被充足地蚀刻，反应物可被导入及至少一个特征被间隙填充材料(例如，钼)所填充。在一些实施方式中，通过调整一个或多个参数可修改蚀刻的程度。用于蚀刻此悬伸的一个或多个参数可相同或不同于用于下层基板的蚀刻程度。

在一些实施方式中，至少操作110、操作120、操作150、与操作180被执行而不破坏真空。因此，在一个或多个实施方式中，基板表面被清洁，金属膜(例如，钼膜)形成在基板表面上，装置被退火，及执行间隙填充，而不破坏清洁、形成金属膜、退火、及间隙填充之间的真空。

在一些实施方式中，至少操作110、操作120、操作130、操作150、与操作180被执行而不破坏真空。因此，在一个或多个实施方式中，基板表面被清洁，金属膜(例如，钼膜)形成在基板表面上，盖层形成在金属膜上，装置被退火，及执行间隙填充，而不破坏清洁、形成金属膜、形成盖层、退火、及间隙填充之间的真空。

在一些实施方式中，至少操作110、操作120、操作140、操作150、与操作180被执行而不破坏真空。因此，在一个或多个实施方式中，基板表面被清洁，金属膜(例如，钼膜)形成在基板表面上，衬垫形成在金属膜上，装置被退火，及执行间隙填充，而不破坏清洁、形成金属膜、形成衬垫、退火、及间隙填充之间的真空。

在一些实施方式中，至少操作110、操作120、操作130、操作140、操作150、与操作180被执行而不破坏真空。因此，在一个或多个实施方式中，基板表面被清洁，金属膜(例如，钼膜)形成在基板表面上，盖层形成在金属膜上，衬垫形成在盖层上，装置被退火，及执行间隙填充，而不破坏清洁、形成金属膜、形成盖层、形成衬垫、退火、及间隙填充之间的真空。

在一些实施方式中，至少操作110、操作120、操作150、操作170、与操作180被执行而不破坏真空。因此，在一个或多个实施方式中，基板表面被清洁，金属膜(例如，钼膜)形成在基板表面上，装置被退火，衬垫形成在经退火金属膜上，及执行间隙填充，而不破坏清洁、形成金属膜、退火、形成衬垫、及间隙填充之间的真空。

在一些实施方式中，至少操作110、操作120、操作130、操作150、操作170、与操作180被执行而不破坏真空。因此，在一个或多个实施方式中，基板表面被清洁，金属膜(例如，钼膜)形成在基板表面上，盖层形成在金属膜上，装置被退火，形成衬垫，及执行间隙填充，而不破坏清洁、形成金属膜、退火、形成衬垫、及间隙填充之间的真空。

在一些实施方式中，至少操作110、操作120、操作150、操作160、与操作180被执行而不破坏真空。因此，在一个或多个实施方式中，基板表面被清洁，金属膜(例如，钼膜)形成在基板表面上，装置被退火，盖层形成在经退火金属膜上，及执行间隙填充，而不破坏清洁、形成金属膜、退火、形成盖层、及间隙填充之间的真空。

在一些实施方式中，至少操作110、操作120、操作150、操作160、操作170、与操作180被执行而不破坏真空。因此，在一个或多个实施方式中，基板表面被清洁，金属膜(例如，钼膜)形成在基板表面上，装置被退火，形成盖层，形成衬垫，及执行间隙填充，而不破坏清洁、形成金属膜、退火、形成盖层、形成衬垫及间隙填充之间的真空。

在本发明的另一方面中，形成半导体结构200的方法包含在分开的处理腔室中破坏真空和/或执行间隙填充处理(操作180)。在有着真空破坏的此类实施方式中，基板201(或基板表面)可包含盖层240和/或衬垫250。

参照图1A至图1C，在一个或多个实施方式中，方法100包括任选的后处理操作190。在一个或多个实施方式中，例如，后处理操作190可包括修改膜性质的处理(例如，退火)或进一步的膜沉积处理(例如，额外的ALD或CVD处理)以成长额外的膜。在一个或多个实施方式中，任选的后处理操作190可为修改经沉积膜的性质的处理。在一些实施方式中，任选的后处理操作190包含退火刚沉积(as-deposited)膜。在一些实施方式中，退火执行在温度大于操作120的温度。在一些实施方式中，退火执行在温度于范围为从100℃至550℃、从100℃至450℃、从100℃至350℃、从100℃至250℃、从200℃至550℃、从200℃至450℃、从200℃至350℃、从300℃至550℃、从300℃至450℃或从400℃至550℃。在一些实施方式中，退火执行在温度于范围为从100℃至<550℃、从100℃至<450℃、从100℃至<350℃、从100℃至<250℃、从200℃至<550℃、从200℃至<450℃、从200℃至<350℃、从300℃至<550℃、从300℃至<450℃或从400℃至<550℃。一些实施方式的退火环境包含惰性气体(例如，分子氮(N

在一些实施方式中，半导体结构200从第一腔室移动至分开的下一个腔室以用于进一步处理。半导体结构200可直接从第一腔室移动至分开的处理腔室，或半导体结构200可从第一腔室移动至一个或多个传送腔室，然后移动至分开的处理腔室。在一些实施方式中，第一金属膜220与第二金属膜260的沉积可完成在单一腔室中。在一些实施方式中，第一金属膜220的沉积与第二金属膜260的沉积可完成在分开的腔室中。因此，处理设备可包含以传送站连通的多个腔室。此类设备可称为“群集工具”或“群集系统”、及类似物。在一些实施方式中，真空被维持在腔室之间，使得基板保持实质上无氧化物。

大体上，群集工具是包含多个腔室的模块系统，其所述腔室执行各种功能，包括基板中心找寻及定向、除气、退火、沉积和/或蚀刻。根据一个或多个实施方式，群集工具包括至少第一腔室与中央传送腔室。中央传送腔室可容纳机器人，此机器人可使基板在处理腔室及装载锁定腔室之间及之中穿梭。传送腔室通常维持在真空状态下且提供用于提供使基板从一个腔室穿梭至另一腔室和/或定位在群集工具的前段的装载锁定腔室的中间阶段。可适用于本发明的两种周知的群集工具是

根据一个或多个实施方式，基板201(或基板表面)持续地在真空下或“装载锁定”状态，且当从一个腔室移动至下一腔室时不暴露至周围空气。传送腔室因此在真空下且被“泵回”在真空压力下。惰性气体可存在于处理腔室或传送腔室中。在一些实施方式中，惰性气体用于作为净化气体以去除一些或所有的反应物(例如，反应物)。根据一个或多个实施方式，净化气体被注入在沉积腔室的出口处以防止反应物(例如，反应物)从沉积腔室移动至传送腔室和/或额外的处理腔室。因此，惰性气体的流动形成在腔室出口处的帘幕。

基板201可在单一基板沉积腔室中被处理，其中在另一基板被处理之前，单一基板被加载、处理及载出。基板201也可以连续方式被处理，类似于输送带系统，其中多个基板个别地被加载腔室的第一部分，移动通过腔室及从腔室的第二部分载出。腔室与相关输送带系统的形状可形成笔直路径或弯曲路径。此外，处理腔室可为旋转式传送带，其中多个基板绕着中央轴移动及贯穿旋转式传送带路径被暴露至沉积、蚀刻、退火、清洁、等等的处理。

在处理期间，基板201可被加热或冷却。此加热或冷却可通过任何合适方式来完成，包括但不限于改变基板支撑件的温度及流动加热或冷却气体至基板表面。在一些实施方式中，基板支撑件包括加热器/冷却器，其可被控制以传导地改变基板温度。在一个或多个实施方式中，所使用的气体(反应气体或者惰性气体)被加热或冷却以局部地改变基板温度。在一些实施方式中，加热器/冷却器定位在腔室内邻近于基板表面以对流地改变基板温度。

基板201在处理期间也可为固定的或旋转的。旋转基板可被持续地旋转或间断地旋转(绕着基板轴)。例如，基板201可在整个处理中被旋转，或基板201可在暴露至不同反应气体或净化气体之间被小量的旋转。在处理期间旋转基板201(持续地或间断地)可助于产生更均匀沉积或蚀刻，通过最小化例如气体流动几何中的局部可变度的效应。

诸如“之下”、“下方”、“较低”、“之上”、“上方”及类似用语的空间性相对用语在此可用于简化如附图中所绘示的叙述一个元件或特征相对于另一元件或特征的关系的说明。将理解到空间性相对用语意于涵盖除了描绘在图示中的定向之外的在使用或操作中的装置的不同定向。例如，若附图中的装置被颠倒，叙述为在其他元件或特征的“下方”或“之下”的元件会随之定向为在其他元件或特征“之上”。因此，范例用语“下方”可涵盖上方与下方两者的定向。装置可被另外定向(旋转90度或在其他定向)及在此使用的空间性相对描述词被相应地解释。

在叙述本文所论述的材料与方法的上下文中(特别是在随附权利要求书的上下文中)的用语“一(a)”与“一(an)”及“该”和类似指示语的使用是用以建构而覆盖单数与复数两者，除非在本文中另外指明或清楚地与上下文相抵触。本文所提及的数值范围仅意于作为个别地参照落在此范围内的每个分开数值的速记方法，除非本文另外地指明，及每个分开数值被并入此说明书中，当作其在本文中被个别地提及。本文所述的所有方法可执行在任何合适顺序中，除非在本文中另外指明或清楚地与上下文相抵触。在本文提供的任何及所有的实例或范例语言(例如，“诸如”)的使用仅意于较佳地说明材料及方法，且不施加限制于范围，除非另外声明。此说明书中没有语言应被解释为指示任何非声明的元件对于所公开的材料及方法是必要的。

贯穿本说明书的参照“一个实施方式(one embodiment)”、“一些实施方式”、“一个或多个实施方式”或“一实施方式(an embodiment)”意指关于此实施方式描述的特定特征、结构、材料、或特性被包括在本发明的至少一个实施方式中。因此，在贯穿本说明书的各种地方出现诸如“在一个或多个实施方式中”、“在一些实施方式中”、“在一个实施方式中(inone embodiment)”或“在一实施方式中(in an embodiment)”的词组不必然指称本发明的相同实施方式。在一个或多个实施方式中，特定特征、结构、材料、或特性可以任何合适方式组合。

虽然在此已参照特定实施方式而说明本公开内容，将理解到这些实施方式仅为本公开内容的原理与应用的例示。在不背离本公开内容的精神与范围下，可对本公开内容的方法及设备进行各种修改与变化，对于本领域技术人员是显而易见。因此，意欲本公开内容包括落在随附权利要求书及其等效物的范围内的修改与变动。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种形成半导体结构的方法，所述方法包含以下步骤：

清洁基板以形成实质上无氧化物的第一基板表面，所述基板包括所述第一基板表面和第二基板表面，其中所述第一基板表面包括第一材料，并且所述第二基板表面包括不同于所述第一材料的第二材料；

将所述基板暴露至第一钼前驱物；和

将所述基板暴露至反应物以在所述第一基板表面上选择性沉积第一钼膜并且实质上不在所述第二基板表面上，

所述方法执行在处理腔室中而不破坏真空。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一材料包含金属、氮化物、合金、电介质、或前述物的组合。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述第二材料包含氧化物、电介质、或前述物的组合。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述基板表面依序地或同时地暴露至所述钼前驱物及所述反应物。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述反应物包含氧化剂及还原剂的一者或多者。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述反应物包含氢(H

7.如权利要求1所述的方法，其中所述第一钼前驱物包含钼及卤化物。

8.如权利要求4所述的方法，其中将所述基板暴露至所述反应物的步骤降低由所述第一钼前驱物的所述第一基板表面的蚀刻。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述第一钼膜具有在从

10.如权利要求1所述的方法，进一步包含在所述第一钼膜上形成盖层或处理所述第一钼膜以形成所述盖层。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述盖层包含金属氮化物、PVD金属、或前述物的组合。

12.如权利要求1所述的方法，进一步包含退火所述基板。

13.如权利要求12所述的方法，其中退火步骤形成平滑第一基板表面，所述平滑表面包含在从4％至小于30％的范围中的均方根(RMS)粗糙度。

14.如权利要求1所述的方法，其中所述基板包含至少一个特征，所述至少一个特征具有在从3：1至15：1的范围中的深宽比，所述至少一个特征包括包含所述第一基板表面的底部表面、包含所述第二基板表面的顶部表面以及包含第三基板表面的至少一个侧壁。

15.如权利要求14所述的方法，进一步包含通过将所述至少一个特征暴露至第二钼前驱物与第二反应物，以第二钼膜填充所述至少一个特征。

16.如权利要求15所述的方法，进一步包含在以所述第二钼膜填充所述至少一个特征之前，在所述至少一个特征中沉积衬垫。

17.如权利要求16所述的方法，其中所述衬垫包含金属氮化物或PVD金属。

18.如权利要求17所述的方法，其中将所述至少一个特征暴露至所述第二钼前驱物的步骤减少由所述至少一个特征中的所述衬垫所形成的悬伸。

19.一种形成半导体结构而不破坏真空的方法，所述方法包含以下步骤：

清洁基板以形成实质上无氧化物的第一基板表面，所述第一基板表面包含至少一个特征，所述至少一个特征具有包含所述第一基板表面的底部表面、包含第二基板表面的顶部表面以及包含第三基板表面的至少一个侧壁，其中所述第一基板表面包括第一材料，并且所述第二基板表面包括不同于所述第一材料的第二材料；

在所述基板上执行第一操作，所述第一操作包含将所述基板暴露至第一钼前驱物及将所述基板暴露至反应物以在所述第一基板表面上选择性沉积第一钼膜并且实质上不在所述第二基板表面上；

处理所述基板以在所述第一钼膜上形成或沉积盖及衬垫的一者或多者；和

退火所述基板。

20.一种形成半导体结构的方法，所述方法包含以下步骤：

执行如权利要求19所述的方法；

在所述基板表面上执行第二沉积操作，所述第二沉积处理包含将所述基板暴露至第二钼前驱物及将所述基板暴露至第二反应物以在所述第一钼膜上沉积第二钼膜。