1.本公开总体涉及适于在衬底表面上形成层的方法和系统以及包括这些层的结构。更具体地，本公开涉及用于形成包含过渡金属的层的方法和系统以及使用该方法和系统形成的结构。


背景技术：

2.电子器件比如半导体器件的扩展已经导致集成电路的性能和密度的显著提高。然而，常规器件扩展技术面临着未来技术节点的巨大挑战。
3.例如，一个挑战是找到合适的技术来沉积用于金属间隙填充应用的导电材料，该技术不会在衬底表面上的下覆(例如电介质)特征中引起不期望的变形或应力，并且具有期望的低电阻率。对于沉积具有所需粗糙度(即相对低的粗糙度)的导电层，以及无空隙和/或无接缝的间隙填充，还存在其他挑战。因此，需要用于形成具有这种性质的金属层的改进方法和系统。
4.在本节中阐述的任何讨论(包括问题和解决方案的讨论)已经包括在本公开中，仅仅是为了提供本公开的背景。这种讨论不应被视为承认任何或所有信息在本发明制造时是已知的或以其他方式构成现有技术。


技术实现要素：

5.本节以简化的形式介绍了一些概念，这些概念将在下面进一步详细描述。该发明内容不一定旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。
6.本公开的各种实施例涉及形成包括过渡金属层的结构的方法、使用这种方法形成的结构以及用于执行该方法和/或形成该结构的系统。过渡金属层可用于各种应用，包括间隙填充(例如用于互补金属氧化物半导体(cmos))应用、用作衬里或阻挡层(例如用于3d-nand或dram字线)应用、用于互连应用等。此外，如下文更详细阐述，本公开的示例可用于沉积过渡金属层，其相对平滑，没有接缝或空隙形成，并且呈现处期望的(低)电阻率值。
7.根据本公开的示例性实施例，公开了一种形成结构的方法。形成该结构的示例性方法包括：提供衬底；在衬底表面上形成包含过渡金属硫化物、过渡金属碳化物和过渡金属氮化物中的一种或多种的过渡层；以及形成覆盖过渡层的过渡金属层。过渡层和/或过渡金属层中的过渡金属可以是例如第4族至第7族或其他过渡金属。示例性过渡金属可以选自钛、钨、钼、钒、钌、铜、铌、钽、钴、铪和锆。在一些情况下，过渡层和过渡金属层中的过渡金属可以是相同的金属。根据本公开的示例，过渡层的厚度大于100埃、大于1nm、大于5nm、在约1nm和约20nm之间或者约1nm和约10nm之间。根据另外的示例，形成过渡层的步骤包括循环沉积过程。循环沉积过程可以包括向反应室提供过渡金属前体，向反应室提供碳、硫和氮反应物中的一种或多种，以及向反应室提供还原反应物。形成过渡金属层的步骤可以包括循环沉积过程。在形成过渡层和/或形成过渡金属层的步骤期间的温度可以小于650℃、小于
600℃、小于550℃、小于500℃、在约300℃和600℃之间、在约300℃和650℃之间、在约300℃和550℃之间、在约300℃和500℃之间或者在约300℃和450℃之间。在一些情况下，在形成过渡层的步骤期间衬底的温度可以低于在形成过渡金属层的步骤期间的温度。根据本公开的示例，一种方法还包括在还原气氛中退火过渡金属层的步骤。退火步骤期间的温度可以在约450℃和1000℃或约550℃和900℃之间。在形成过渡金属层的步骤期间的反应室内的压力可以小于760托、约0.2至约300托、约0.5至约60托、约20至约80托、约0.5至约50托或者约0.5至约20托。在形成过渡层的步骤期间的反应室内的压力可以小于形成过渡金属层的步骤期间的压力，例如在上面指定的范围内。
8.根据本公开的又一示例性实施例，使用本文描述的方法形成结构。该结构可以包括衬底、形成覆盖衬底的(例如临时)过渡层以及形成覆盖过渡层的过渡金属层。过渡层可用于降低形成覆盖过渡层的过渡金属膜的粗糙度，减少否则会发生的接缝和/或空隙形成，并且可以减轻可能会发生的下覆特征中的弯曲或应力(如果过渡金属层直接沉积在这样的特征上)。过渡金属层可用于各种应用，包括间隙填充、作为衬里或阻挡层、作为互连等。
9.根据本公开的又一些示例，公开了一种执行本文所述方法和/或形成其结构或部分的系统。
10.参考附图，通过下面对某些实施例的详细描述，这些和其他实施例对于本领域技术人员来说将变得显而易见。本发明不限于所公开的任何特定实施例。
附图说明
11.当结合以下说明性附图考虑时，通过参考详细描述和权利要求，可以获得对本公开的实施例的更完整理解。
12.图1示出了根据本公开的示例性实施例的方法。
13.图2示出了根据本公开的示例性实施例的过程。
14.图3示出了根据本公开的示例性实施例的过程。
15.图4示出了根据本公开的示例的结构。
16.图5示出了根据本公开的附加示例性实施例的反应器系统。
17.应当理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并不一定是按比例绘制的。例如，图中一些元件的尺寸可能相对于其他元件被放大，以帮助提高对本公开的所示实施例的理解。
具体实施方式
18.下面提供的方法、结构、器件和系统的示例性实施例的描述仅仅是示例性的，并且仅仅是为了说明的目的；以下描述不旨在限制本公开或权利要求的范围。此外，具有所述特征的多个实施例的叙述并不旨在排除具有附加特征的其他实施例或包含所述特征的不同组合的其他实施例。例如，各种实施例被阐述为示例性实施例，并且可以在从属权利要求中陈述。除非另有说明，示例性实施例或其部件可以以各种组合方式组合，或者可以彼此分开应用。
19.如下文更详细阐述，本公开的各种实施例提供了用于形成适用于各种应用的结构的方法。示例性方法可用于例如形成过渡金属层、合适的间隙填充应用、互连应用、阻挡层
或衬里应用等。然而，除非另有说明，本发明不一定局限于这些示例。
20.在本公开中，“气体”可以包括在常温常压下为气体的材料、蒸发的固体和/或蒸发的液体，并且可以由单一气体或气体混合物构成，这取决于情况。除了处理气体之外的气体即不经过气体分配组件、其它气体分配装置等引入的气体可以用于例如密封反应空间，并且可以包括密封气体，比如稀有气体。在某些情况下，术语“前体”可以指参与产生另一种化合物的化学反应的化合物，特别是构成膜基质或膜主骨架的化合物；术语“反应物”可以与术语前体互换使用。术语“惰性气体”可以指不参与化学反应和/或在相当大的程度上不成为膜基质的一部分的气体。示例性惰性气体包括氦气、氩气及其任意组合。在一些情况下，惰性气体可以包括氮气和/或氢气。
21.如本文所用，术语“衬底”可以指可用于形成或在其上形成器件、电路或膜的任何底层材料。衬底可以包括块体材料比如硅(例如单晶硅)、其他第四族材料比如锗或者其他半导体材料比如第二-第六族或第三-第五族半导体材料，并且可以包括覆盖在块体材料之上或之下的一层或多层。此外，衬底可以包括各种特征，比如形成在衬底层的至少一部分之内或之上的凹陷、突起等。举例来说，衬底可以包括块体半导体材料和覆盖至少一部分块体半导体材料的绝缘或介电材料层。
22.如本文所用，术语“膜”和/或“层”可以指任何连续或非连续的结构和材料，比如通过本文公开的方法沉积的材料。例如，膜和/或层可以包括二维材料、三维材料、纳米颗粒或者甚至部分或全部分子层或者部分或全部原子层或者原子和/或分子簇。膜或层可以包括具有针孔的材料或层，针孔可以至少部分连续。
23.如本文所用，“结构”可以是或包括本文所述的基底。结构可以包括覆盖衬底的一层或多层，比如根据本文所述方法形成的一层或多层。
24.术语“循环的沉积过程”或“循环沉积过程”可以指将前体(和/或反应物)顺序引入反应室以在衬底上沉积层，并且包括诸如原子层沉积(ald)、循环化学气相沉积(循环cvd)和包括ald成分和循环cvd成分的混合循环沉积过程的处理技术。术语方法和过程可以互换使用。
25.术语“原子层沉积”可以指气相沉积过程，其中沉积循环(通常是多个连续的沉积循环)在处理室中进行。本文使用的术语原子层沉积也意味着包括由相关术语指定的过程，比如化学气相原子层沉积、原子层外延(ale)、分子束外延(mbe)、气源mbe、有机金属mbe以及当用前体/反应气体和吹扫气体(例如惰性载气)的交替脉冲执行时的化学束外延。
26.通常，对于ald过程，在每个循环期间，前体被引入反应室，并被化学吸附到沉积表面(例如可以包括来自先前ald循环的先前沉积的材料或其它材料的衬底表面)，并形成不容易与附加前体反应(即自限制反应)的材料的约单层或亚单层。此后，在一些情况下，可以随后将反应物(例如另一前体或反应气体)引入处理室，用于将化学吸附的前体转换为沉积表面上的所需材料。反应物可以能够与前体进一步反应。在一个或多个循环期间，例如在每个循环的每个步骤期间，可以利用吹扫步骤来从处理室中除去任何过量的前体和/或从反应室中除去任何过量的反应物和/或反应副产物。
27.如本文所用，“过渡金属层”可以是由化学式表示的材料层，该化学式包括过渡金属，比如一种或多种第4族至第7族过渡金属或其他过渡金属。举例来说，过渡金属层可以包括选自钛、钨、钼、钒、钌、铜、铌、钽、钴、铪和锆的一种或多种过渡金属。过渡金属层可以是
金属的。
28.如本文所用，“过渡金属前体”包括可以变成气态并且可以由包括过渡金属的化学式比如上面提到的过渡金属表示的气体或材料。
29.如本文所用，“过渡金属卤化物前体”包括可以变成气态并且可以由包括过渡金属和卤素的化学式比如氟(f)、氯(c1)、溴(br)和碘(i)中的一种或多种表示的气体或材料。
30.术语“氮反应物”可以指可以变成气态并且可以由包括氮的化学式表示的气体或材料。在某些情况下，化学式包括氮和氢。在某些情况下，氮反应物不包括双原子氮。
31.术语“硫反应物”可以指可以变成气态并且可以由包括硫的化学式表示的气体或材料。在某些情况下，化学式包括硫和氢。在某些情况下，硫反应物不包括原子硫。
32.术语“碳反应物”可以指可以变成气态并且可以由包括碳的化学式表示的气体或材料。在某些情况下，化学式包括碳和氢。
33.此外，在本公开中，变量的任意两个数字可以构成该变量的可行范围，并且所指示的任何范围可以包括或排除端点。此外，所指示的变量的任何值(不管它们是否用“约”指示)可以指精确值或近似值，并且包括等同物，并且可以指平均值、中值、代表性、多数等。此外，在本公开中，在一些实施例中，术语“包括”、“由
…
构成”和“具有”独立地指“通常或广泛地包括”、“包含”、“基本由
…
构成”或“由
…
构成”。在本公开中，在一些实施例中，任何定义的含义不一定排除普通和常规含义。
34.现在转向附图，图1示出了根据本公开的示例性实施例的形成结构的方法100。方法100包括以下步骤：提供衬底(步骤102)、形成过渡层(步骤104)、形成过渡金属层(步骤106)以及退火(步骤108)。
35.在步骤102期间，在反应室内提供衬底。在步骤102期间使用的反应室可以是或包括化学气相沉积反应器系统的反应室，该系统配置为执行循环沉积过程。反应室可以是独立的反应室，也可以是集群工具的一部分。
36.步骤102可以包括在反应室内将衬底加热到期望的沉积温度。在本公开的一些实施例中，步骤102包括将衬底加热到低于800℃的温度。例如，在本公开的一些实施例中，将衬底加热到沉积温度可以包括将衬底加热到以下温度：在约20℃和约800℃之间、低于650℃、低于600℃、低于550℃、低于500℃、在约300℃和600℃之间、在约300℃和650℃之间、在约300℃和550℃之间、在约300℃和500℃之间或者在约300℃和450℃之间。在一些情况下，步骤102和/或步骤104期间的衬底温度低于步骤106期间的衬底温度。
37.除了控制衬底的温度，还可以调节反应室内的压力。例如，在本公开的一些实施例中，步骤102和/或步骤104期间的反应室内的压力可以小于760托或在约0.2至约300托、约0.5至约50托或约0.5至约20托之间。步骤102和/或步骤104期间的反应室内的压力可以小于步骤106期间的压力。步骤102的温度和压力是步骤104的合适温度和压力。
38.在步骤104期间，在衬底表面上形成包含过渡金属硫化物、过渡金属碳化物和过渡金属氮化物中的一种或多种的过渡层。过渡层可以使用循环沉积过程形成，比如循环cvd、ald或混合循环cvd/ald过程。例如，在一些实施例中，与cvd过程相比，特定ald过程的生长速率可能较低。一种提高生长速率的方法可以是在比ald过程中通常采用的沉积温度更高的沉积温度下操作，导致化学气相沉积过程的某些部分，但仍利用了反应物的顺序引入。这种过程可以称为循环cvd。在一些实施例中，循环cvd过程可以包括将两种或更多种反应物
引入反应室，其中在反应室中的两种或更多种反应物之间可以有一段时间的重叠，导致沉积的ald成分和沉积的cvd成分。这被称为混合过程。根据进一步的示例，循环沉积过程可以包括一种反应物/前体的连续流动和第二种反应物进入反应室的周期性脉冲。
39.根据本公开的一些示例，循环沉积过程是热沉积过程。在这些情况下，循环沉积过程不包括使用等离子体形成用于循环沉积过程的活性物质。例如，循环沉积过程可以不包括氮、硫或碳等离子体的形成或使用，可以不包括受激氮、硫或碳物质的形成或使用，和/或可以不包括氮、硫或碳自由基的形成或使用。
40.在其他情况下，步骤104可以包括由一种或多种前体、反应物和惰性气体形成受激物质。受激物质可以使用直接和/或远程等离子体形成。
41.循环沉积过程可以包括(例如单独地和/或顺序地)向反应室提供过渡金属前体和向反应室提供反应物。
42.图2中示出了适用于步骤104的示例性循环沉积过程200。过程200包括以下步骤：向反应室提供过渡金属前体(步骤202)，向反应室提供碳反应物、硫反应物和氮反应物中的一种或多种(步骤204)，以及向反应室提供还原反应物(步骤206)。除非另有说明，步骤202-206不需要以图示的顺序执行。例如，过程200可以包括步骤202，接着是步骤206，接着是步骤204。可替代地，过程200可以仅包括步骤202和204或者步骤202和206。
43.过渡金属前体中的过渡金属可以包括选自第4族至第7族过渡金属或其他过渡金属的金属。举例来说，过渡金属可以选自钛、钨、钼、钒、钌、铜、铌、钽、钴、铪和锆。
44.根据本公开的进一步示例，过渡金属前体可以包括过渡金属卤化物、过渡金属硫族化物卤化物、过渡金属羰基化物、过渡金属有机前体和过渡金属有机金属前体中的一种或多种。
45.举例来说，过渡金属可以是或包括钼。在这种情况下，过渡金属前体可以包括钼卤化物、钼氧卤化物、钼有机金属化合物、钼金属有机化合物等中的一种或多种。
46.通过特定的示例，卤化钼可以选自氟化钼、氯化钼、溴化钼和碘化钼中的一种或多种。卤化钼可以仅包括钼和一种或多种卤素。示例性合适的卤化钼包括三氯化钼(mocl3)、四氯化钼(mocl4)、五氯化钼(mocl5)、六氯化钼(mocl6)和六氟化钼(mof6)中的一种或多种。
47.卤氧化钼可以选自一种或多种卤氧化钼，比如氟氧化钼、氯氧化钼、溴氧化钼和碘氧化钼中的一种或多种。卤氧化钼可以仅包括钼、氧和一种或多种卤素。举例来说，卤氧化钼可以选自包括溴、氯和碘中的一种或多种的化合物，并且包括三氯化钼(v)氧化物(moocl3)、四氯化钼(vi)氧化物(moocl4)和二氯化钼(iv)二氧化物(moo2cl2)中的一种或多种。
48.另外的示例性钼前体包括六羰基钼(mo(co)6)、四氯(环戊二烯基)钼、mo(tbun)2(nme2)2、mo(nbu)2(stbu)2、(me2n)4mo、(iprcp)2moh2、mo(nme2)4、mo(net2)4、mo2(nme2)6、mo(tbun)2(nme2)2、mo(ntbu)2(stbu)2、mo(ntbu)2(ipr2amd)2、mo(thd)3、moo2(acac)2、moo2(thd)2、moo2(ipr2amd)2、mo(cp)2h2、mo(iprcp)2h2、mo(η
6-乙苯)2、mocp(co)2(η3-烯丙基)和mocp(co)2(no)中的一种或多种。
49.示例性过渡金属(例如钼)前体可以包括“杂配体”或混合配体前体，其中以任意可获得的数量(通常为3-5个配体，但也可以有例外)的示例性配体类型的任意组合可以附接到过渡金属/钼原子上。在一些情况下，过渡金属/钼前体包含至少一种卤化物配体。
50.相对于使用其他前体(比如金属有机前体)的方法，使用卤化物和卤氧化物前体可能是有利的，因为卤化物和卤氧化物前体可能相对便宜，可以产生具有较低杂质比如碳浓度的过渡金属层，和/或与使用金属有机或者其他钼或其他过渡金属前体的过程相比，使用这种前体的过程可以更加可控。此外，这种前体可以在有或没有等离子体的帮助下使用，以形成受激物质。此外，与使用有机金属过渡金属前体的方法相比，使用过渡金属卤化物前体的过程可能更容易放大。
51.在步骤204期间，碳反应物、硫反应物和氮反应物中的一种或多种被提供给反应室。
52.示例性氮反应物可以选自氮(n2)、氨(nh3)、肼(n2h4)或肼衍生物、氢和氮的混合物、氮离子、氮自由基和受激氮物质以及其他含氮和氢的气体中的一种或多种。氮反应物可以包括或由氮和氢构成。在某些情况下，氮反应物不包括双原子氮。
53.示例性硫反应物包括硫化氢(h2s)、硫(例如s8)、硫醇(例如烷基和芳基硫醇)、包括二硫键的化合物、包括硫-烷基键的化合物以及由式r-s-s-r’或s-r表示的化合物，其中r和r’独立地选自脂族(例如c1-c8)和芳族基团、硫卤化物(例如包括一种硫比如scl2或sbr2，或者一种卤化物比如二磺酰氯)。烷基硫醇可以包括c1-c8烷基硫醇。
54.示例性碳反应物包括乙炔、乙烯、烷基卤化合物、烯基卤化合物、金属烷基化合物等。示例性烷基卤化合物包括cx4,chx3,ch2x2,ch3x，其中x＝f、cl、br或i。示例性烯基卤化合物包括c2h3x,c2h2x2,c2hx3和c2x4，其中x＝f、cl、br或i。示例性炔卤化合物包括c2x2和hc2x，其中x＝f、cl、br或i。示例性金属烷基化合物包括alme3,alet3,al(ipr)3,al(ibu)3,al(tbu)3,game3,gaet3,ga(ipr)3,ga(ibu)3,ga(tbu)3,inme3,inet3,in(ipr)3,in(ibu)3,in(tbu)3以及znme2,znet2。
55.在步骤206期间，还原反应物被提供给反应室。还原反应物可以包括氢、氢自由基、氢离子、化学式为si
nh(2n+2)
的硅烷、化学式为ge
nh2n+2
的锗烷、化学式为b
nhn+4
或b
nhn+6
的硼烷、其他硼氢化物、挥发性金属氢化物及其加合物中的一种或多种，比如dibal和r3n-alh3，其中r是任何烷基或芳基，包括那些具有能够与金属形成螯合物的杂原子的烷基或芳基。
56.在一些情况下，两种或更多种前体和/或两种或更多种反应物可以流入反应室，使得两种或更多种前体和/或两种或更多种反应物在反应室内重叠。例如，一种或多种氮反应物和一种或多种碳反应物可以共同流入反应室。
57.在热循环沉积过程的情况下，向反应室提供反应物的步骤的持续时间可以相对较长，以允许反应物与前体或其衍生物反应。例如，持续时间可以是约0.1至约30秒、约1至约5秒或约1.5至约10秒。
58.作为步骤104/过程200的一部分，可以使用真空和/或惰性气体吹扫反应室，以例如减轻前体/反应物之间的气相反应，并实现自饱和表面反应—例如在ald的情况下。另外或可替代地，可以移动衬底以分别接触第一气相反应物和第二气相反应物。在向反应室提供前体的步骤之后和/或向反应室提供反应物的步骤之后和/或向反应室提供还原反应物的步骤之后，可以吹扫反应室和/或移动衬底。
59.在本公开的一些实施例中，过程200包括重复单位沉积循环，该循环包括(1)向反应室提供过渡金属前体，(2)向反应室提供反应物，以及(3)向反应室提供还原反应物，在步骤(1)和/或步骤(2)和/或步骤(3)之后具有可选的吹扫或移动步骤。沉积循环可以基于例
如过渡层的期望厚度重复一次或多次，例如大于100埃、大于1nm、大于5nm、在约1nm和约20nm之间或约1nm和约10nm之间。
60.一旦过渡层已经沉积到期望的厚度，方法100进行到步骤106。类似于步骤104，步骤106可以包括循环过程。适用于步骤106的示例性循环过程在图3中被示为过程300。
61.过程300包括向反应室提供过渡金属前体(步骤302)和向反应室提供还原反应物(步骤304)。
62.在步骤302期间，过渡前体被提供给反应室，例如与步骤104中使用的相同反应室。过渡前体可以是或包括任何上述过渡金属前体。
63.除了本文提到的其他优点之外，使用如上形成的过渡层可以允许过程300期间相对较低的沉积温度。例如，步骤106/过程300期间的沉积温度可以小于650℃、小于600℃、小于550℃、小于500℃、在约300℃和600℃之间、在约300℃和650℃之间、在约300℃和550℃之间、在约300℃和500℃之间或者在约300℃和450℃之间。在步骤106/过程300期间的反应室内的压力可以在约0.2至约300托、约0.5至约60托或约20至约80托之间。如上所述，步骤106期间的衬底温度和/或反应室压力可以高于步骤102和/或步骤104期间的衬底温度和/或反应室压力。
64.回到图1，步骤108包括对在步骤104和106期间形成的层进行退火，以将包含过渡金属硫化物、过渡金属碳化物和过渡金属氮化物中的一种或多种的过渡层转换为相应的过渡金属。步骤108期间的温度可以在约450℃和约1000℃之间或者在约550℃和约900℃之间。步骤108期间的反应室内的压力可以在约0.1和约760托之间、约0.2和约300托之间、约1和约100托之间或者约0.5和约60托之间。
65.在步骤108期间，还原反应物被引入反应室。还原反应物可以与步骤304期间使用的还原反应物相同或相似。在一些情况下，也可以在步骤108期间将惰性气体引入反应室。
66.作为特定示例，在步骤104期间形成的氮化钼层可被转换为钼，使得在步骤104和106期间形成的组合层的电阻率表现出金属电阻率。换句话说，表面上的过渡金属硫化物、过渡金属碳化物和/或过渡金属氮化物在步骤108期间转换为金属层。过渡层也可以在沉积步骤106期间至少部分转换为金属。
67.在一些情况下，例如当过渡层小于或等于约50埃时，过渡层可以在步骤106期间被转换，因此可以不采用进一步的还原步骤。
68.根据本公开的各种示例，过程条件比如温度、压力、前体流量、反应物流量以及是否形成受激物质可以用于控制过渡金属层中的应力。例如，过渡金属层的使用可以允许在较低温度下沉积过渡金属层。与没有过渡和/或在较高温度下沉积的过渡金属层相比，在较低温度比如上述温度下沉积的过渡金属层(例如在介电材料比如氧化铝或氧化硅上)允许过渡金属层具有相对更大的压应力。此外，通过在步骤104和106期间控制过程条件，可以对过渡金属层进行应力调制，并且对于例如20nm的钼层，实现高达约450mpa或大于200mpa的层中压应力。
69.图4示出了根据本公开的附加示例的器件400的结构/一部分。器件部分或结构400包括衬底402、过渡金属层404和在衬底402和过渡金属层404之间(例如与其中的一个或两者接触)的过渡层406。
70.衬底402可以是或包括本文描述的任何衬底材料。根据本公开的示例，衬底402包
括电介质或绝缘层。
71.电介质或绝缘层可以包括一个或多个电介质或绝缘材料层。举例来说，电介质或绝缘层可以是高k材料，例如介电常数大于约7的金属氧化物。在一些实施例中，高k材料的介电常数高于氧化硅的介电常数。示例性高k材料包括氧化铪(hfo2)、氧化钽(ta2o5)、氧化锆(zro2)、氧化钛(tio2)、硅酸铪(hfsio
x
)、氧化铝(al2o3)、氧化镧(la2o3)、氮化钛以及包括一个或多个这种层的混合物/层压材料中的一种或多种。在一些情况下，绝缘材料包括氧化硅。
72.过渡金属层404和过渡层406可以根据本文描述的方法形成。当使用循环沉积过程形成过渡层406时，过渡层406构成(例如过渡金属、c、s或n)的浓度可以从过渡层406的底部到过渡层406的顶部变化，例如通过在一个或多个沉积循环期间控制前体和/或反应物的量和/或相应的脉冲时间。在一些情况下，过渡金属层404可以是钼金属。过渡金属层404的应力可以通过在过渡层406的形成期间改变性质(例如厚度和/或成分)和/或过程条件来改变。
73.过渡金属层404可以包括杂质，比如卤化物、氢等，其单独或组合的量小于1原子％、小于0.2原子％、小于0.1原子％或小于0.05原子％。
74.另外或可替代地，过渡金属层404可以形成厚度《5nm、《4nm、《3nm、《2nm、《1.5nm、《1.2nm、《1.0nm或《0.9nm的连续膜，例如使用方法100。
75.过渡层406(例如在转换之后)和层404的总厚度可以小于50nm、小于20nm、约0.5nm至约20nm、约1nm至约15nm或约1nm至约10nm。
76.如上所述，在步骤108之后，过渡层406可被转换成金属层，该金属层在成分上与过渡金属层404基本相同。例如，如果过渡金属层404包括钼(例如基本由其构成)，则在退火步骤108之后，过渡层406可以基本由钼构成。
77.使用过渡层406然后将过渡层转换成金属允许更平滑的过渡金属层404的沉积，这又允许使用过渡金属层404更好地填充间隙以及其他优点。此外，过渡金属直接沉积在高纵横比特征上，例如纵横比大于5:1或大于10:1或介于约5:1至约20:1、约5:1至约10:1之间的特征，并可导致特征在过渡金属层404的沉积期间的弯曲。然而，如本文所述，使用过渡层(例如过渡层406)和随后的退火以将过渡层转变成金属减轻或消除了高纵横比特征在过渡金属层404的沉积期间的弯曲。
78.根据本公开的示例形成的结构的二次离子质谱分析和电子能量损失光谱分析验证了在步骤108之后下覆过渡层到金属层的转换。
79.组合的转换层406和过渡金属(例如钼)层404的电阻率可以约为过渡金属层的电阻率。也就是说，当使用本文所述的过渡层时，不会观察到对电阻率的有害影响。
80.图5示出了根据本公开的又一示例性实施例的系统500。系统500可用于执行本文所述的方法或过程和/或形成本文所述的结构或器件部分。
81.在所示示例中，系统500包括一个或多个反应室502、前体气体源504、反应物气体源506、还原反应物源507、吹扫气体源508、排气源510和控制器512。
82.反应室502可以包括任何合适的反应室，比如ald或cvd反应室。
83.前体气体源504可包括容器和如本文所述的一种或多种过渡金属前体—单独或与一种或多种载气(例如惰性气体)混合。反应物气体源506可包括容器和如本文所述的一种
或多种反应物—单独或与一种或多种载气混合。还原反应物源507可以包括一种或多种还原反应物—单独或与一种或多种载气混合。吹扫气体源508可包括如本文所述的一种或多种惰性气体。尽管图示了四个气体源504、506、507和508，但系统500可以包括任何合适数量的气体源。例如，系统500可以包括另一种过渡金属前体源和/或另一种还原反应物。气体源504、506、507和508可以通过管线514、516、518和519联接到反应室502，每个管线可以包括流量控制器、阀、加热器等。
84.排气源510可以包括一个或多个真空泵。
85.控制器512包括电子电路和软件，以选择性地操作系统500中包括的阀、歧管、加热器、泵和其他部件。这种电路和部件操作成从相应的源504、506、507和508引入前体、反应物和吹扫气体。控制器512可以控制气体脉冲序列的定时、衬底和/或反应室的温度、反应室内的压力以及各种其他操作，以提供系统500的正确操作。控制器512可以包括控制软件，以电动或气动地控制阀来控制前体、反应物和吹扫气体流入和流出反应室502。控制器512可以包括执行特定任务的模块，比如软件或硬件部件，例如fpga或asic。模块可以有利地配置为驻留在控制系统的可寻址存储介质上，并且配置为执行一个或多个过程。
86.系统500可以包括一个或多个远程激发源520和/或直接激发源522，比如远程和/或直接等离子体产生设备。
87.系统500的其他配置也是可能的，包括不同数量和种类的前体和反应物源以及吹扫气体源。此外，应当理解，有许多阀、导管、前体源和吹扫气体源的布置可以用于实现选择性地将气体供给到反应室502中的目标。此外，作为系统的示意性表示，为了简化说明，省略了许多部件，并且这些部件可以包括例如各种阀、歧管、净化器、加热器、容器、通风口和/或旁路。
88.在反应器系统500的操作期间，衬底比如半导体晶片(未示出)从例如衬底处理系统转移到反应室502。一旦衬底被转移到反应室502，来自气体源504、506、507和508的一种或多种气体比如前体、反应物、载气和/或吹扫气体被引入反应室502，以例如执行方法100、过程200或过程300中的一种或多种。
89.上述公开的示例实施例并不限制本发明的范围，因为这些实施例仅仅是本发明实施例的示例，本发明的范围由所附权利要求及其合法等同物限定。任何等同的实施例都在本发明的范围内。实际上，除了本文示出和描述的那些之外，本公开的各种修改比如所描述的元件的替代有用组合对于本领域技术人员来说从描述中变得显而易见。这种修改和实施例也旨在落入所附权利要求的范围内。