[发明专利]使用氯化钨前体制备钨和氮化钨薄膜的方法

权利要求书

1.一种在衬底上沉积钨的方法，所述方法包括：

将所述衬底暴露于还原剂和氢，以及

将所述衬底暴露于氯化钨以沉积所述钨，

其中氢的流率与还原剂的流率之比在约10:1和约100:1之间。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述氯化钨选自WCl₂、WCl₄、WCl₅、WCl₆、以及它们的混合物。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述还原剂选自硼烷类、硅烷类、以及锗烷类。

4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述钨在介于约450℃和约650℃之间的温度被沉积。

5.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述还原剂的流率在约100sccm和约500sccm之间。

6.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述衬底被暴露于所述还原剂达到介于约0.25和约10秒之间的持续时间。

7.一种在衬底上的特征中沉积钨的方法，所述方法包括：在沉积体钨层之前，通过将所述特征暴露于稀释的还原剂和五氯化钨的交替脉冲来形成钨成核层。

8.如权利要求7所述的方法，其中每个所述交替脉冲的周期所沉积的钨的数量是至少约

9.如权利要求7所述的方法，其中所述还原剂选自硼烷类、硅烷类、以及锗烷类。

10.如权利要求7-9中任一项所述的方法，其中所述还原剂被流动的氢稀释，且氢的流率与还原剂的流率之比在约10:1和约100:1之间。

11.如权利要求7-9中任一项所述的方法，其还包括利用含钨前体通过化学气相沉积在所述钨成核层上沉积体钨层。

12.如权利要求11所述的方法，其中所述含钨前体选自WF₆、WCl₂、WCl₄、WCl₅、WCl₆、以及它们的混合物。

13.一种在半导体衬底上沉积钨的方法，所述方法包括：

通过脉冲式提供五氯化钨和还原剂以及减少所述还原剂的分解来沉积钨成核层，以及

利用五氯化钨通过化学气相沉积来沉积钨体层。

14.如权利要求13所述的方法，其中所述还原剂的分解通过稀释所述还原剂的流来减少。

15.如权利要求13所述的方法，其中所述还原剂的分解通过以比所述还原剂的流率大至少约10倍的流率引入氢气来减少。

16.如权利要求13所述的方法，其中所述还原剂的分解通过以比脉冲式提供所述五氯化钨时的温度低的温度脉冲式提供所述还原剂来减少。

17.如权利要求13-16中任一项所述的方法，其中所述还原剂选自硅烷类、硼烷类、以及锗烷类。

18.一种在衬底上沉积钨的方法，所述方法包括：

(a)将所述衬底暴露于在第一温度的还原剂，以及

(b)将所述衬底暴露于在第二温度的无氟钨前体，

其中所述第一温度低于所述第二温度。

19.一种用于处理衬底的装置，所述装置包括：

(a)至少一个处理室，其包括被构造为保持衬底的基架；

(b)用于耦合到真空的至少一个出口；

(c)耦合到一或多个工艺气体源的一或多个工艺气体入口；以及

(d)用于控制所述装置中的操作的控制器，其包括用于下述操作的机器

可读指令：

(i)将还原剂和氢引入到所述处理室；

(ii)将无氟钨前体引入到所述处理室；以及

(iii)在第一阶段中重复(i)-(ii)以沉积钨成核层，

其中氢的流率与还原剂的流率之比在(i)过程中在约10:1和约100:1之间。

20.如权利要求19所述的方法，其中所述无氟钨前体选自WCl₂、WCl₄、WCl₅、WCl₆、以及它们的混合物。