[发明专利]含有钛、硅及氮的多区域扩散势垒

说明书

所揭示的技术大体涉及半导体结构及其生产，且更确切地说涉及含有Ti、Si、N的扩散势垒结构及其形成方法。形成导电扩散势垒的方法包括：将衬底置于反应腔室中且通过将所述衬底交替地暴露于含钛前体及第一含硅前体而在所述衬底上形成硅化钛TiSi区域。所述方法另外包括：通过将所述衬底交替地暴露于含钛前体、含氮前体及第二含硅前体而在所述TiSi区域上形成氮化钛硅TiSiN区域。所述方法可任选地包含：在形成所述TiSi区域之前，通过将所述衬底交替地暴露于含钛前体及含氮前体而形成氮化钛TiN区域。

技术领域

所揭示的技术大体涉及半导体结构及其生产，且更确切地说涉及含有Ti、Si、N的扩散势垒结构及其形成方法。

背景技术

在原子层沉积(ALD)中，由多种化学元素组成的层在若干连续周期中沉积于衬底上。含有至少一种待沉积于所述层中的元素的反应气体用于此工艺中。在这些周期中，逐层地沉积相同元素或一组元素的层。在各周期中，反应气体经引入至工艺腔室中且留在工艺腔室中直到衬底表面变得充满反应气体的吸附或化学吸附种类。在后续冲洗或吹扫步骤中，从工艺腔室移除工艺气体的残余物，且将相同反应气体或另一反应气体引入工艺腔室中。沉积工艺在合适温度下进行，在所述温度下，所要化学反应在衬底表面上进行。反应气体的分解反应可能在衬底表面进行。使用冲洗气体从工艺腔室移除挥发性反应产物。

扩散势垒结构用于一些半导体装置中以在其生产期间或在其生产后抑制装置的不同区域之间的非所要原子迁移。一些扩散势垒结构是使用原子层沉积而形成。在包含扩散势垒作为电子组件(例如，制造于硅衬底上的存储器组件)中的层堆叠或层顺序的部分的一些半导体装置中，扩散势垒不仅用于限制原子扩散，而且也用作导电层。所述扩散势垒可能例如用于形成接点。在一些半导体技术中，依序进行TiN工艺及SiN工艺。个别周期是在所述顺序中相继进行若干次且以整体形成TiSiN层的相对频率进行。

可通过提高硅含量而提高层的扩散阻力。然而，当在已知工艺中提高硅含量时，沉积的层的电阻同时提高，因此所述层用作接触层时的特性较差。

US 2015/0279683及US专利6,911,391也涉及用于将TiSiN层沉积于衬底上的方法。

所述方法描述于US 2015/0050806 Al中。

发明内容

所揭示的技术的一个目标是提供一种扩散势垒结构，其用于提供扩散阻力，而同时提供高导电性。在各种实施例中，根据实施例的扩散势垒结构包括导电多区域或多层扩散势垒结构。

此目标是通过权利要求书中所定义的各种实施例实现，其中附属项并非仅为独立项中所定义的方法的有利改进，且也构成解决问题的独立手段，其中独立项的个别子特征也具有独立的发明意义。

在第一方面中，揭示一种形成包括三个区域的扩散势垒结构的方法。根据所述方法，在将衬底传送至工艺腔室之后的加热步骤后，将包括TiN的第一区域或层沉积于衬底(例如含硅衬底)上及/或已沉积于衬底上的层(例如形成于衬底上的多晶硅层)上。接着，沉积第二区域，其包括无氮区域或层，例如Ti及Si的层顺序。随后，将包括TiSiN区域或层或层顺序的第三区域沉积于TiSi层上。所述方法在三个时间上连续的步骤中进行，各步骤至少进行一次，优选地，这些步骤中的至少一者或所有这些步骤连续进行若干次。

在第一步骤中，周期进行n次以沉积TiN，其中各周期包含：首先将含钛反应气体注射至工艺腔室中，随后用惰性气体冲洗工艺腔室，随后将含氮反应气体注射至工艺腔室中，且最后用惰性气体冲洗工艺腔室。氮气或氩气或一些其它合适稀有气体或任何其它合适气体可能用作惰性气体；n可能是1或更大，例如至少5。