[发明专利]金属薄膜沉积方法

说明书

本发明提供了一种金属薄膜沉积方法，包括如下步骤：1)提供需要沉积目标金属的薄膜的衬底；2)在所述衬底上通过目标金属的化合物的化学气相沉积过程形成由所述目标金属构成的薄膜，所述薄膜附着有在化学气相沉积过程中产生的副产物；3)采用等离子体处理所述薄膜以去除所述副产物；4)重复步骤2)至步骤3)，直至所述薄膜的厚度达到设定值。本发明通过采用目标金属的化合物的化学气相沉积过程在衬底表面形成目标金属薄膜，并采用等离子体处理副产物，从而减少了金属薄膜的氟含量，降低了金属层的电阻率，提高了半导体器件性能以及产品良率。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种金属薄膜沉积方法。

背景技术

在半导体制造工艺中，金属薄膜的沉积工艺是一道关键制程。金属层的质量直接影响了所得半导体器件的性能及产品良率。

目前，3D NAND器件的制造过程中，通常采用钨(W)作为金属栅材料，采用WF₆与H₂反应，通过化学气相沉积(CVD)或原子层沉积(ALD)得到钨金属层。

然而，钨的电阻率较高，随着器件尺寸的不断削减，钨金属工艺已无法满足先进工艺制程对于金属层低电阻率的要求，且随着3D NAND层数的增加，钨金属填充性能也不断遭遇瓶颈。此外，采用WF₆与H₂反应所得到的钨金属层一般具有较高的氟含量，而这些掺杂的氟元素不但会进一步增加金属层电阻率，还会在后续工艺流程中对器件结构造成损伤，进而影响3D NAND器件性能和产品良率。

因此，有必要提出一种新的金属薄膜沉积方法，解决上述问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种金属薄膜沉积方法，用于解决现有技术中金属层电阻率高且副产物含氟量高，进而影响半导体器件性能以及产品良率的问题。

为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供了一种金属薄膜沉积方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)提供需要沉积目标金属的薄膜的衬底；

2)在所述衬底上通过所述目标金属的化合物的化学气相沉积过程形成由所述目标金属构成的薄膜，所述薄膜附着有在化学气相沉积过程中产生的副产物；

3)采用等离子体处理所述薄膜以去除所述副产物；

4)重复步骤2)至步骤3)，直至所述薄膜的厚度达到设定值。

作为本发明的一种可选方案，所述目标金属的电阻率低于金属钨的电阻率。

作为本发明的一种可选方案，所述目标金属的熔点高于2000℃。

作为本发明的一种可选方案，所述目标金属包括钌、钼、锇或铱中的至少一种。

作为本发明的一种可选方案，所述目标金属的化合物为不含氟的化合物。

作为本发明的一种可选方案，所述目标金属的化合物包括所述目标金属、碳和氢的化合物，所述副产物包括碳和氢的化合物。

作为本发明的一种可选方案，所述等离子体包括由氢气或氮气中的至少一种所得到的等离子体。

作为本发明的一种可选方案，在步骤2)前还包括对所述衬底进行预热处理的步骤。

作为本发明的一种可选方案，所述金属薄膜用于半导体器件的金属栅。

如上所述，本发明提供一种金属薄膜沉积方法，具有以下有益效果：

本发明通过引入一种新的金属薄膜沉积方法，通过采用目标金属的化合物的化学气相沉积过程在衬底表面形成目标金属薄膜，并采用等离子体处理副产物，从而减少了金属薄膜的氟含量，降低了金属层的电阻率，提高了半导体器件性能以及产品良率。