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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022008195
(43)【公開日】2022-01-13
(54)【発明の名称】モリブデンを含む膜の蒸着
(51)【国際特許分類】
C23C 16/32 20060101AFI20220105BHJP
C23C 16/36 20060101ALI20220105BHJP
【ＦＩ】
C23C16/32
C23C16/36
【審査請求】未請求
【請求項の数】26
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2021102337
(22)【出願日】2021-06-21
(31)【優先権主張番号】63/043,271
(32)【優先日】2020-06-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】519237203
【氏名又は名称】エーエスエム・アイピー・ホールディング・ベー・フェー
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 達彦
(72)【発明者】
【氏名】ブーシャン・ゾープ
(72)【発明者】
【氏名】エリック・クリストファー・スティーヴンス
(72)【発明者】
【氏名】シャンカル・スワミナタン
(72)【発明者】
【氏名】エリック・ジェームズ・シェロ
(72)【発明者】
【氏名】ロバート・ブレナン・ミリガン
【テーマコード（参考）】
4K030
【Ｆターム（参考）】
4K030AA02
4K030AA03
4K030AA13
4K030AA14
4K030AA17
4K030BA12
4K030BA36
4K030BA41
(57)【要約】
【課題】基材上にモリブデンを含む薄膜を形成するための蒸着方法が提供される。
【解決手段】いくつかの実施形態では、方法は、基材を、モリブデンハライドを含む気相モリブデン前駆体、ＣＯを含む第一の反応物質、およびＨ２を含む第二の反応物質と別々に接触させる、複数の堆積サイクルを含む。いくつかの実施形態では、薄膜はＭｏＣ、Ｍｏ２Ｃ、またはＭｏＯＣを含む。いくつかの実施形態では、基材を、窒素反応物質と追加的に接触させ、ＭｏＣＮまたはＭｏＯＣＮなどの、モリブデン、炭素、および窒素を含む薄膜が堆積される。
【選択図】図２
【解決手段】いくつかの実施形態では、方法は、基材を、モリブデンハライドを含む気相モリブデン前駆体、ＣＯを含む第一の反応物質、およびＨ２を含む第二の反応物質と別々に接触させる、複数の堆積サイクルを含む。いくつかの実施形態では、薄膜はＭｏＣ、Ｍｏ２Ｃ、またはＭｏＯＣを含む。いくつかの実施形態では、基材を、窒素反応物質と追加的に接触させ、ＭｏＣＮまたはＭｏＯＣＮなどの、モリブデン、炭素、および窒素を含む薄膜が堆積される。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
反応空間内の基材上にモリブデンを含む薄膜を形成するための方法であって、前記方法が堆積サイクルを含み、
前記堆積サイクルが、前記基材をモリブデンハライドを含む気相のモリブデン前駆体を含む第一の反応物質と接触させ、次いで前記基材をＣＯを含む第二の反応物質およびＨ２を含む第三の反応物質と接触させることを含み、
前記堆積サイクルが二回以上繰り返されて、モリブデンを含む薄膜を形成する、方法。
前記堆積サイクルが、前記基材をモリブデンハライドを含む気相のモリブデン前駆体を含む第一の反応物質と接触させ、次いで前記基材をＣＯを含む第二の反応物質およびＨ２を含む第三の反応物質と接触させることを含み、
前記堆積サイクルが二回以上繰り返されて、モリブデンを含む薄膜を形成する、方法。
【請求項2】
前記薄膜がモリブデンおよび炭素を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記基材を、前記第一の反応物質と前記第二の反応物質と前記第三の反応物質に交互にかつ順次に接触させる、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記基材を、前記第二の反応物質と前記第三の反応物質に同時に接触させる、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
前記堆積サイクルが、前記基材を前記第一の反応物質と接触させた後であって前記基材を前記第二の反応物質および前記第三の反応物質と接触させる前に、過剰な気相のモリブデン前駆体および反応副生成物が存在する場合に該過剰な気相のモリブデン前駆体および反応副生成物を前記反応空間から除去することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記モリブデン前駆体が、ＭｏＣｌ５とＭｏＢｒ２とＭｏＩ３のうちの少なくとも一つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
前記モリブデン前駆体がモリブデンオキシハライドを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項8】
前記モリブデン前駆体が、ＭｏＯＣｌ４とＭｏＯ２Ｃｌ２のうちの少なくとも一つを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記薄膜がモリブデン薄膜である、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
モリブデンおよび炭素を含む前記薄膜が、ＭｏＣとＭｏ２ＣとＭｏＯＣのうちの一つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項11】
前記堆積サイクルが、前記基材をＮＨ３を含む第四の反応物質と接触させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項12】
モリブデンおよび炭素を含む前記薄膜が、ＭｏＯＣＮとＭｏＣＮのうちの一つを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記堆積サイクルで使用される反応物質が、前記モリブデン前駆体とＣＯとＨ２のみである、請求項１に記載の方法。
【請求項14】
前記基材を酸素反応物質と接触させることをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項15】
前記酸素反応物質が、Ｈ２ＯとＯ３とＨ２Ｏ２とＮ２ＯとＮＯ２とＮＯのうちの少なくとも一つを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項16】
前記堆積サイクルが、順番に、
前記基材を、前記気相のモリブデン前駆体を含む第一の反応物質と接触させること、
前記基材を、気相の前記ＣＯを含む第二の反応物質と接触させること、および、
前記基材を、気相の前記Ｈ２を含む第三の反応物質と接触させること、を含む、請求項１に記載の方法。
前記基材を、前記気相のモリブデン前駆体を含む第一の反応物質と接触させること、
前記基材を、気相の前記ＣＯを含む第二の反応物質と接触させること、および、
前記基材を、気相の前記Ｈ２を含む第三の反応物質と接触させること、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項17】
前記第三の反応物質がさらにＮＨ３を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項18】
モリブデンおよび炭素を含む前記薄膜上にコバルト含有膜を堆積させることをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項19】
前記堆積サイクルが、順番に、
前記基材を、前記気相のモリブデン前駆体を含む第一の反応物質と接触させることと、
前記基材を、前記第二の反応物質と前記第三の反応物質に同時に接触させることと、を含む、請求項１に記載の方法。
前記基材を、前記気相のモリブデン前駆体を含む第一の反応物質と接触させることと、
前記基材を、前記第二の反応物質と前記第三の反応物質に同時に接触させることと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項20】
前記方法が原子層堆積方法である、請求項１に記載の方法。
【請求項21】
反応空間内の基材上にモリブデン、炭素、および窒素を含む薄膜を形成するための蒸着方法であって、前記蒸着方法が堆積サイクルを含み、前記堆積サイクルが、
前記基材を、気相のモリブデンハライドを含む気相の第一の反応物質と接触させることと、
次いで前記基材を、ＣＯを含む第二の反応物質およびＮＨ３を含む第三の反応物質と接触させることと、
堆積サイクルを繰り返して、モリブデン、炭素、および窒素を含む薄膜を形成することと、を含む、蒸着方法。
前記基材を、気相のモリブデンハライドを含む気相の第一の反応物質と接触させることと、
次いで前記基材を、ＣＯを含む第二の反応物質およびＮＨ３を含む第三の反応物質と接触させることと、
堆積サイクルを繰り返して、モリブデン、炭素、および窒素を含む薄膜を形成することと、を含む、蒸着方法。
【請求項22】
前記堆積サイクルが、前記基材を前記第一の反応物質と接触させた後であって前記基材を前記第二の反応物質または第三の反応物質と接触させる前に、過剰な第一の反応物質および反応副生成物が存在する場合に該過剰な第一の反応物質および反応副生成物を前記反応空間から除去することをさらに含む、請求項２１に記載の蒸着方法。
【請求項23】
前記モリブデンハライドが、ＭｏＣｌ５、ＭｏＢｒ２、ＭｏＩ３、ＭｏＯＣｌ４、またはＭｏＯ２Ｃｌ２を含む、請求項２１に記載の蒸着方法。
【請求項24】
前記堆積サイクルで使用される反応物質が、前記モリブデンハライドとＣＯとＮＨ３のみである、請求項２１に記載の蒸着方法。
【請求項25】
前記第三の反応物質がさらにＨ２を含む、請求項２１に記載の蒸着方法。
【請求項26】
前記堆積サイクルで使用される反応物質が、前記モリブデンハライドとＣＯとＮＨ３とＨ２のみである、請求項２１に記載の蒸着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は概して、モリブデンを含む膜を形成するための蒸着方法に関する。モリブデン炭素を含む薄膜は、例えば、還元剤としてＣＯおよびＨ２を使用して、原子層堆積などの周期的蒸着方法によって堆積させることができる。
【背景技術】
【0002】
窒化チタン（ＴｉＮ）は、半導体業界で最も広く使用されている材料の一つであり、そのため、例えば、ライナー、バリア／接着層などの多くの目的のために堆積される。しかしながら、ＴｉＮ膜は比較的高い抵抗率を有し、高度なＩＣノードに対してより高いｐ金属の仕事関数の要求までスケールアップすることはできない。炭化モリブデン膜は、ＴｉＮ膜の代替を提供することができる。しかしながら、ハロゲン化物反応物質を利用してモリブデン膜を形成するための堆積方法は、通常、他の材料のエッチングまたは他の材料の汚染の不都合を負っていた。
【発明の概要】
【0003】
一態様では、モリブデンを含む薄膜を堆積させる蒸着方法が提供される。いくつかの実施形態では、薄膜はモリブデン、および炭素を含み、例えば、蒸着方法による、炭化モリブデン（ＭｏＣ、Ｍｏ２Ｃ）薄膜、オキシモリブデンオキシカーバイド（ＭｏＯＣ）薄膜、モリブデンオキシカーバイドナイトライド（ＭｏＯＣＮ）薄膜、またはモリブデンカーボンナイトライド（ＭｏＣＮ）薄膜などを提供する。いくつかの実施形態では、堆積方法は原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスである。
【0004】
いくつかの実施形態では、反応空間の基材上に、例えば、モリブデンおよび炭素を含む薄膜など、モリブデンを含む薄膜を形成するための蒸着方法が、基材を、モリブデンハライドなどの、気相モリブデン前駆体を含む第一の反応物質と接触させ、次いで基材を、例えば、ＣＯなど、炭素および酸素を含む気相の第二の反応物質、およびＨ２など、水素を含む気相の第三の反応物質と接触させること、を含む、複数の堆積サイクルを含む。堆積サイクルが二回以上繰り返されて、モリブデンを含む薄膜を形成してもよい。いくつかの実施形態では、薄膜はモリブデンおよび炭素を含む。いくつかの実施形態では、基材を、第一の反応物質、第二の反応物質、および第三の反応物質に、交互にかつ順次に接触させる。いくつかの実施形態では、基材を、第一の反応物質と接触させ、次いで、第二の反応物質と第三の反応物質とに同時に接触させる。
【0005】
いくつかの実施形態では、薄膜は、ＭｏＣ、Ｍｏ２Ｃ、またはＭｏＯＣ薄膜である。いくつかの実施形態では、薄膜は、ＭｏＯＣＮまたはＭｏＣＮ薄膜である。いくつかの実施形態では、薄膜は、モリブデン薄膜である。
【0006】
いくつかの実施形態では、モリブデン前駆体は、ＭｏＣｌ５、ＭｏＢｒ２、またはＭｏＩ３などのモリブデンハライドである。いくつかの実施形態では、モリブデン前駆体は、ＭｏＯＣｌ４、またはＭｏＯ２Ｃｌ２などのモリブデンオキシハライドである。
【0007】
いくつかの実施形態では、堆積サイクルで使用される唯一の反応物質は、モリブデン前駆体、第二の反応物質、および第三の反応物質である。いくつかの実施形態では、堆積サイクルで使用される唯一の反応物質は、モリブデン前駆体、ＣＯ、およびＨ２である。
【0008】
いくつかの実施形態では、堆積方法が、基材を一つ以上の追加的反応物質と接触させることをさらに含む。いくつかの実施形態では、第四の反応物質は窒素を含む、例えば、ＮＨ３を含む第四の反応物質。いくつかの実施形態では、第四の反応物質は、酸素を含む。いくつかの実施形態では、基材を、Ｈ２Ｏ、Ｏ３、Ｈ２Ｏ２、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２またはＮＯなどの酸素反応物質と接触させる。いくつかの実施形態では、基材を第一の反応物質と接触させた後、および第二の反応物質と第三の反応物質とに接触させる前に、基材を第四の反応物質と接触させる。いくつかの実施形態では、第一、第二および第三の反応物質と接触させた後に、基材を第四の反応物質と接触させる。
【0009】
いくつかの実施形態では、堆積サイクルは、順番に、モリブデン前駆体を含む第一の反応物質と基材を接触させ、基材をＣＯなどの第二の反応物質と接触させ、基材をＨ２などの第三の反応物質と接触させることを含む。いくつかの実施形態では、堆積サイクルは、順番に、基材を第一の前駆体と接触させ、次いで基材を、第二の反応物質と第三の反応物質とに同時に接触させることを含む。いくつかの実施形態では、第三の反応物質はＮＨ３をさらに含む。いくつかの実施形態では、基材を、ＮＨ３を含む第四の反応物質と別々に接触させる。
【0010】
いくつかの実施形態では、コバルト薄膜は、モリブデン含有薄膜上に堆積される。
【0011】
いくつかの実施形態では、炭化モリブデンまたはモリブデンオキシカーバイドを堆積させるための堆積サイクルは、順番に、基材を、モリブデン前駆体を含む第一の反応物質と接触させ、基材をＣＯを含む第二の反応物質と接触させ、基材をＨ２を含む第三の反応物質と接触させることを含む。いくつかの実施形態では、堆積サイクルは、順番に、基材を第一の前駆体と接触させ、次いで基材を、第二の反応物質と第三の反応物質とに同時に接触させることを含む。
【0012】
いくつかの実施形態では、反応空間の基材上に、モリブデン、炭素および窒素を含む薄膜を形成するための方法が、基材を、モリブデンハライドなどのモリブデン前駆体を含む第一の反応物質と接触させ、次いで基材を、ＣＯを含む第二の反応物質、およびＮＨ３を含む第三の反応物質と接触させること、を含む、堆積サイクルを含む。
【0013】
堆積サイクルは、所望の厚さの薄膜を形成するために二回以上繰り返されてもよい。いくつかの実施形態では、過剰な反応物質および反応副生成物がある場合は、各接触工程の後、例えば基材を第一の反応物質と接触させた後、ならびに基材を第二の反応物質および／または第三の反応物質と接触させる前に、反応空間から除去される。
【0014】
いくつかの実施形態では、堆積サイクルで使用される唯一の反応物質は、モリブデンハライド、ＣＯおよびＨ２である。いくつかの実施形態では、堆積サイクルで使用される唯一の反応物質は、モリブデンハライド、ＣＯ、およびＮＨ３である。いくつかの実施形態では、第三の反応物質はＮＨ３およびＨ２を含む。いくつかの実施形態では、堆積サイクルで使用される唯一の反応物質は、モリブデンハライド、ＣＯ、Ｈ２、およびＮＨ３である。
【0015】
本明細書に記載される実施形態は、発明を実施するための形態から、および本発明を例示することを意図しており本発明を限定することを意図するものではない添付図面から、よりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図2】特定の実施形態による、原子層堆積（ＡＬＤ）堆積による、モリブデンおよび炭素を含む金属膜を堆積させるための方法を示すフローチャートである。
【図3】特定の実施形態による、原子層堆積（ＡＬＤ）堆積による、モリブデンおよび炭素を含む金属膜を堆積させるための方法を示すフローチャートである。
【図4】特定の実施形態による、原子層堆積（ＡＬＤ）堆積による、モリブデンおよび炭素を含む金属膜を堆積させるための方法を示すフローチャートである
【発明を実施するための形態】
【0017】
蒸着方法を使用して、モリブデンを含む材料、例えばモリブデンを含む薄膜、モリブデンおよび炭素を含む薄膜、ならびにモリブデン、炭素および窒素を含む薄膜を堆積させることができる。いくつかの実施形態では、蒸着方法は、モリブデンハライドなどのモリブデン前駆体を含む第一の反応物質、第二の気相反応物質、および第三の気相反応物質を利用する。いくつかの実施形態では、第二の反応物質および第三の反応物質のうちの一方または両方は、還元剤を含み得る。いくつかの実施形態では、第二の反応物質および第三の反応物質の両方は、還元剤を含む。いくつかの実施形態では、第二の反応物質は、炭素源、例えば、ＣＯを含む。いくつかの実施形態では、第三の反応物質は、Ｈ２および／またはＮＨ３を含む。いくつかの実施形態では、第三の気相反応物質は、ヒドラジンを含み得る。いくつかの実施形態では、追加的反応物質が利用され、例えば、Ｈ２および／またはＮＨ３も含んでもよい。いくつかの実施形態では、例えば、Ｈ２Ｏ、Ｏ３、Ｈ２Ｏ２、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２、またはＮＯなど、酸素を含む追加的反応物質が利用され得る。いくつかの実施形態では、モリブデン膜などの、モリブデンを含む薄膜、炭化モリブデン（例えば、ＭｏＣ、Ｍｏ２Ｃ）薄膜、モリブデンオキシカーバイド（ＭｏＯＣ）薄膜などの、モリブデンおよび炭素を含む薄膜、または、モリブデンオキシカーボンナイトライド（ＭｏＯＣＮ）薄膜、もしくはモリブデンカーボンナイトライド（ＭｏＣＮ）薄膜などの、モリブデン、炭素および窒素を含む薄膜が蒸着方法により堆積される。いくつかの実施形態では、蒸着方法は原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスである。
【0018】
いくつかの実施形態では、炭化モリブデン、モリブデンオキシカーバイド、モリブデンカーボンナイトライド、またはモリブデンオキシカーボンナイトライドなどの、モリブデンを含む、またはモリブデンと炭素とを含む薄膜は、本開示の方法によって堆積され、例えば図１Ａおよび１Ｂに示す通り、例えば、ＣＭＯＳ構造におけるゲート材料として、またはギャップ充填構造に対するバリア／接着層として、任意の様々な状況で使用することができる。いくつかの実施形態では、薄膜は、コバルトギャップ充填プロセスにおいて接着層として使用することができる。いくつかの実施形態では、薄膜は、金属ゲート用の低抵抗率のＰ金属として使用することができる。いくつかの実施形態では、薄膜は、論理またはメモリ用途におけるメタライゼーションのための低抵抗率バリアまたは核形成層として使用することができる。
【0019】
非限定的な例として、図１Ａは、特定の実施形態による半導体デバイス構造１００の簡略化された断面図であり、図１Ｂは、特定の実施形態によるギャップ充填構造１２０の簡略化された断面図である。図１Ａを参照すると、半導体デバイス構造１００は、基材１０２および基材１０２上のゲート構造１０３を含む。ゲート構造１０３は、基材上にゲート誘電体層１０４を、ゲート誘電体層１０４上に、ＭｏＣ、Ｍｏ２Ｃ、ＭｏＯＣ、ＭｏＯＣＮまたはＭｏＣＮなどの、モリブデンおよび炭素を含むゲート金属層１０６を、およびゲート金属層１０６上に導電層１０８を含む。スペーサー１１０は、ゲート誘電体層１０４、ゲート金属層１０６、および導電層１０８の側壁上に形成され得る。いくつかの実施形態では、ゲート金属層１０６は、モリブデンおよび炭素を含んでもよく、原子層堆積プロセスによってなど、本明細書に記載の蒸着方法によって形成されてもよい。いくつかの実施形態では、ゲート金属層１０６は、モリブデンオキシカーバイドを含むことができる。
【0020】
図１Ｂを参照すると、ギャップ充填構造１２０は、基材１２２、誘電体層１２４、ＭｏＣ、Ｍｏ２Ｃ、ＭｏＯＣ、ＭｏＯＣＮ、またはＭｏＣＮなどの、モリブデンと炭素とを含むバリア／接着層１２６、およびギャップ充填層１２８を含む。誘電体層１２４はパターン化され、バリア／接着層１２６は、パターン化された誘電体層上に、例えば凹部の底部および側面上に、共形に形成される。ギャップ充填層１２８は、凹部を充填する。いくつかの実施形態では、バリア／接着層１２６は、原子層堆積プロセスによってなど、本明細書に記載の蒸着方法によって形成されてもよい。いくつかの実施形態では、ギャップ充填層１２８はコバルトを含む。いくつかの実施形態では、バリア／接着層１２６は、モリブデンオキシカーバイドを含むことができる。
【0021】
ＭｏＣ、Ｍｏ２Ｃ、ＭｏＯＣ、ＭｏＯＣＮ、またはＭｏＣＮなどの、モリブデンと炭素とを含むゲート金属層１０６、およびＭｏＣ、Ｍｏ２Ｃ、ＭｏＯＣ、ＭｏＯＣＮ、またはＭｏＣＮなどの、モリブデンと炭素とを含むバリア／接着層１２６は、これらの状況で一般的に使用されるＴｉＮと比較して、低抵抗率を提供することができる。開示されたモリブデンおよび炭素含有薄膜が利用され得る他の状況は、当業者に明らかであろう。
【0022】
原子層堆積（ＡＬＤ）
上述のように、Ｍｏ、ＭｏＣ、Ｍｏ２Ｃ、ＭｏＯＣ、ＭｏＯＣＮ、またはＭｏＣＮ薄膜などの、モリブデンを含む、またはモリブデンと炭素とを含む材料を堆積させるための蒸着方法が提供される。いくつかの実施形態では、蒸着方法は、基材の表面が交互にかつ順次に二つ以上の反応物質と接触する、原子層堆積プロセスである。
上述のように、Ｍｏ、ＭｏＣ、Ｍｏ２Ｃ、ＭｏＯＣ、ＭｏＯＣＮ、またはＭｏＣＮ薄膜などの、モリブデンを含む、またはモリブデンと炭素とを含む材料を堆積させるための蒸着方法が提供される。いくつかの実施形態では、蒸着方法は、基材の表面が交互にかつ順次に二つ以上の反応物質と接触する、原子層堆積プロセスである。
【0023】
いくつかの実施形態では、モリブデンを含む材料は、基材の表面を三つの反応物質、モリブデン前駆体を含む第一の反応物質、第二の反応物質、および第三の反応物質と接触させることによって、反応空間の基材上に堆積される。いくつかの実施形態では、第二の反応物質は、ＣＯなどの炭素を含む。いくつかの実施形態では、第三の反応物質は、Ｈ２および／またはＮＨ３を含む。いくつかの実施形態では、第二の反応物質は、第一の還元剤を含み、第三の反応物質は、第二の還元剤を含む。いくつかの実施形態では、第一の還元剤は、第二の還元剤とは異なる。いくつかの実施形態では、第一の還元剤と第二の還元剤とは同じである。いくつかの実施形態では、第一の還元剤は、炭素を含んでもよい。いくつかの実施形態では、第二の還元剤は、水素を含む。いくつかの実施形態では、第一の反応物質はモリブデン前駆体を含み、第二の反応物質はＣＯを含み、第三の反応物質はＨ２を含む。いくつかの実施形態では、堆積方法は、反応チャンバ内の基材を、気相モリブデン前駆体を含む第一の反応物質、第一の還元剤を含む第二の反応物質、および第二の還元剤を含む第三の反応物質と、交互にかつ順次に接触させる、堆積サイクルを含む。いくつかの実施形態では、反応チャンバ内の基材を、気相モリブデン前駆体を含む第一の反応物質、ＣＯを含む第二の反応物質、およびＨ２を含む第三の反応物質と、交互にかつ順次に接触させる。いくつかの実施形態では、基材を、第二の反応物質と第三の反応物質とに同時に接触させる。堆積サイクルは、所望の厚さの薄膜を堆積させるために二回以上繰り返されてもよい。
【0024】
第一の反応物質、第二の反応物質、および第三の反応物質と呼ばれているが、それらは堆積サイクルにおいて、必ずしもその順序で基材と接触するわけではない。いくつかの実施形態では、反応物質を、第一の反応物質、第二の反応物質、および第三の反応物質の順に基材と接触させる。いくつかの実施形態では、基材を、第一の反応物質の前に、第二の反応物質または第三の反応物質のうちの一方あるいは両方と接触させる。いくつかの実施形態では、基材を順次に、モリブデン前駆体を含む第一の反応物質と、次いで第二の反応物質および第三の反応物質と接触させる。
【0025】
いくつかの実施形態では、基材を、モリブデン前駆体を含む第一の反応物質と最初に接触させ、その次に、第二の反応物質および第三の反応物質と、例えばＣＯおよびＨ２と、同時に接触させる。いくつかの実施形態では、モリブデン前駆体を含む第一の反応物質、第二の反応物質、および第三の反応物質は、堆積サイクルで利用される唯一の反応物質である。いくつかの実施形態では、モリブデン前駆体、ＣＯおよびＨ２は、堆積サイクルで利用される唯一の反応物質である。いくつかの実施形態では、モリブデン前駆体、ＣＯ、およびＨ２を使用して堆積された薄膜は、Ｍｏ、ＭｏＣ、Ｍｏ２Ｃ、またはＭｏＯＣを含む。いくつかの実施形態では、ＣＯおよびＨ２の比率を、ＭｏＯＣを堆積させるために調整することができる。調整は、例えば、反応物質の各々に対する基材の曝露時間を調節することによって、または堆積プロセス全体に提供される反応物質の比率を調節することによって達成され得る。
【0026】
いくつかの実施形態では、モリブデン、炭素、および窒素を含む材料は、モリブデン前駆体を含む第一の反応物質、第一の還元剤を含む第二の反応物質、およびＮＨ３などの窒素反応物質を含む第三の反応物質と基材の表面を接触させることによって、反応空間の基材上に堆積される。いくつかの実施形態では、堆積方法は、基材が、気相モリブデン前駆体を含む第一の反応物質、ＣＯなどの炭素を含む第二の反応物質、およびＮＨ３などの窒素を含む第三の反応物質と、交互にかつ順次に接触する、堆積サイクルを含む。いくつかの実施形態では、基材は、第二の反応物質と第三の反応物質とに同時に接触してもよい。堆積サイクルは、所望の厚さの薄膜を堆積させるために二回以上繰り返されてもよい。
【0027】
第一の反応物質、第二の反応物質、および第三の反応物質と呼ばれているが、それらは堆積サイクルにおいて、必ずしもその順序で基材と接触するわけではない。いくつかの実施形態では、反応物質を、第一の反応物質、第二の反応物質、および第三の反応物質の順に基材と接触させる。いくつかの実施形態では、基材を、第一の反応物質の前に、第二の反応物質または第三の反応物質のうちの一方あるいは両方と接触させる。いくつかの実施形態では、基材を順次に、モリブデン前駆体を含む第一の反応物質と、次いで第二の反応物質および第三の反応物質と接触させる。
【0028】
いくつかの実施形態では、堆積方法は、基材を、気相モリブデン前駆体を含む第一の反応物質、ＣＯ、およびＮＨ３に交互にかつ順次に接触させる、堆積サイクルを含む。いくつかの実施形態では、基材を、ＣＯおよびＮＨ３と同時に接触させる。いくつかの実施形態では、基材を順次に、モリブデン前駆体を含む第一の反応物質と、次いで第二の反応物質および第三の反応物質と接触させる。いくつかの実施形態では、基材を、モリブデン前駆体を含む第一の反応物質と最初に接触させ、その次に、第二の反応物質および第三の反応物質と、例えばＣＯおよびＮＨ３と、同時に接触させる。いくつかの実施形態では、モリブデン前駆体、ＣＯおよびＮＨ３は、堆積サイクルで利用される唯一の反応物質である。いくつかの実施形態では、薄膜はＭｏＣＮまたはＭｏＯＣＮを含む。いくつかの実施形態では、ＣＯのＮＨ３に対する比率を、ＭｏＯＣＮを堆積させるために調整することができる。
【0029】
いくつかの実施形態では、モリブデン、炭素、および窒素を含む材料は、モリブデン前駆体を含む第一の反応物質、第一の還元剤を含む第二の反応物質、Ｈ２などの第二の還元剤を含む第三の反応物質、およびＮＨ３などの窒素反応物質を含む第四の反応物質と、基材の表面を接触させることによって、反応空間の基材上に堆積される。いくつかの実施形態では、堆積方法は、基材が、気相モリブデン前駆体を含む第一の反応物質、ＣＯなどの炭素を含む第二の反応物質、Ｈ２を含む第三の反応物質、およびＮＨ３などの窒素を含む第四の反応物質と、交互にかつ順次に接触する、堆積サイクルを含む。いくつかの実施形態では、基材を、第二の反応物質、第三の反応物質、および第四の反応物質のうちの少なくとも二つと同時に接触させる。いくつかの実施形態では、基材を、第二の反応物質と第三の反応物質とに同時に接触させる。いくつかの実施形態では、基材を、第三の反応物質と第四の反応物質とに同時に接触させる。いくつかの実施形態では、基材を、第二の反応物質と第四の反応物質とに同時に接触させる。いくつかの実施形態では、基材を、第二の反応物質、第三の反応物質、および第四の反応物質と同時に接触させる。堆積サイクルは、所望の厚さの薄膜を堆積させるために二回以上繰り返されてもよい。
【0030】
第一の反応物質、第二の反応物質、第三の反応物質、および第四の反応物質と呼ばれているが、それらは堆積サイクルにおいて、必ずしもその順序で基材と接触するわけではない。いくつかの実施形態では、反応物質を、第一の反応物質、第二の反応物質、第三の反応物質、および第四の反応物質の順に基材と接触させる。いくつかの実施形態では、基材を、第一の反応物質の前に、第二の反応物質、第三の反応物質、および／または第四の反応物質のうちの一つ以上と接触させる。いくつかの実施形態では、基材を順次に、モリブデン前駆体を含む第一の反応物質と、次いで第一の反応物質、第二の反応物質、および第三の反応物質と接触させる。
【0031】
いくつかの実施形態では、基材を、気相モリブデン前駆体を含む第一の反応物質、ＣＯ、Ｈ２、およびＮＨ３に交互にかつ順次に接触させる。いくつかの実施形態では、基材を、ＣＯ、Ｈ２、および／またはＮＨ３と同時に接触させる。いくつかの実施形態では、基材を、気相モリブデン前駆体を含む第一の反応物質、ＣＯ、Ｈ２、およびＮＨ３に交互にかつ順次に接触させる。いくつかの実施形態では、基材を、モリブデン前駆体を含む第一の反応物質と接触させ、次いで、ＣＯ、Ｈ２、およびＮＨ３のうちの一つと別々に接触させ、次いでＣＯ、Ｈ２、およびＮＨ３のうちのその他の二つ以上と同時に接触させる。
【0032】
いくつかの実施形態では、基材を順次に、モリブデン前駆体を含む第一の反応物質に、第二の反応物質に、そして次に、第三の反応物質と第四の反応物質とに同時に、接触させる。例えば、基材を順次に、モリブデン前駆体およびＣＯを含む第一の反応物質に接触させ、次いでＨ２およびＮＨ３と同時に接触させてもよい。いくつかの実施形態では、基材を、モリブデン前駆体を含む第一の反応物質と最初に接触させ、その次に、第二の反応物質、第三の反応物質、および第四の反応物質と、例えばＣＯ、Ｈ２、およびＮＨ３と、同時に接触させる。いくつかの実施形態では、モリブデン前駆体を含む第一の反応物質、ＣＯなどの炭素を含む第二の反応物質、Ｈ２などの還元剤を含む第三の反応物質、およびＮＨ３などの窒素反応物質を含む第四の反応物質は、堆積サイクルで使用される唯一の反応物質である。いくつかの実施形態では、モリブデン前駆体、ＣＯ、Ｈ２、およびＮＨ３は、堆積サイクルで利用される唯一の反応物質である。いくつかの実施形態では、薄膜はＭｏＯＣＮまたはＭｏＣＮを含む。いくつかの実施形態では、第二の反応物質の第三の反応物質と第四の反応物質とに対する比率は、ＭｏＣＮまたはＭｏＯＣＮを優先的に堆積させるように調整される。
【0033】
いくつかの実施形態では、モリブデン前駆体は、モリブデンハライドを含む。いくつかの実施形態では、モリブデン前駆体は、モリブデンオキシハライドを含む。例えば、いくつかの実施形態では、モリブデン前駆体は、ＭｏＯ２Ｃｌ２、ＭｏＣｌ５、ＭｏＯＣｌ４、ＭｏＢｒ２、またはＭｏＩ３のうちの少なくとも一つを含んでもよい。いくつかの実施形態では、モリブデン前駆体は、ＭｏＯ２Ｃｌ２、ＭｏＣｌ５、ＭｏＯＣｌ４、ＭｏＢｒ２、またはＭｏＩ３のうちの少なくとも一つからなってもよい。
【0034】
いくつかの実施形態では、モリブデンオキシハライドは、Ｍｏ、ＭｏＯＣ、またはＭｏＯＣＮを堆積させるために堆積方法で使用される。例えば、いくつかの実施形態では、Ｍｏ膜は、基材を、ＭｏＯ２Ｃｌ２またはＭｏＯＣｌ４を含むモリブデン前駆体を含む第一の反応物質、ＣＯなどの炭素を含む第二の反応物質、およびＨ２などの還元剤を含む第三の反応物質と接触させる堆積サイクルによって、堆積される。いくつかの実施形態では、第二の反応物質は還元剤を含み、第一の反応物質中および第二の反応物質中の還元剤は異なる。いくつかの実施形態では、還元剤は、同じであってもよい。
【0035】
いくつかの実施形態では、堆積方法は原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスである。いくつかの実施形態では、モリブデンおよび炭素を含む共形薄膜は、例えば基材上の三次元構造上に、堆積される。蒸着技術の中で、ＡＬＤは、典型的には低温で高い共形性を提供するという利点を有する。
【0036】
ＡＬＤ型プロセスは、前駆体化学物質の制御された表面反応に基づいている。いくつかの実施形態では、表面反応は、概して自己制御的である。気相反応は、典型的には、前駆体を交互にかつ順次に反応チャンバの中へ供給することにより回避される。気相反応物質は、例えば反応物質パルス間の反応チャンバから過剰の反応物質および／または反応副生成物を除去することにより、反応チャンバ内で互いに分離される。
【0037】
上述したように、膜の堆積を開始する前に、基材を典型的には適切な成長温度まで加熱する。要約すると、基材は、一般的に減圧下で、適切な堆積温度に加熱される。好ましい堆積温度は、多くの因子、例えば、反応物質前駆体、圧力、流量、反応器の配置、および堆積される材料の性質を含む基材の組成に応じて変化し得るが、これらに限定されない。堆積温度は、一般的に、反応物質の熱分解温度未満に維持されるが、反応物質の凝縮を回避し、所望の表面反応の活性化エネルギーを提供するのに十分高いレベルに維持される。もちろん、任意の所定のＡＬＤ反応の適切な温度ウィンドウは、表面終端、および含まれる反応物質種に依存するであろう。ここで、温度は使用される前駆体に応じて変化し、一般的に約７００℃以下であり、いくつかの実施形態では、堆積温度は一般的に約１００℃以上であり、および約７００℃以下であり、いくつかの実施形態では、堆積温度は約２００℃～約７００℃であり、いくつかの実施形態では、堆積温度は約３００℃～約５００℃である。いくつかの実施形態では、堆積温度は約５００℃未満、約４００℃未満、または約３００℃未満である。いくつかの例では、堆積温度は約２００℃超、約１５０℃超、または約１００℃超であってもよい。いくつかの実施形態では、例えば、追加的反応物質または還元剤、例えば水素を含む反応物質もしくは還元剤等、がプロセス中で使用される場合、より低い堆積温度が達成され得る。
【0038】
堆積サイクルにおいて、基材の表面は、モリブデン前駆体とも呼ばれる、気相モリブデン前駆体を含む第一の反応物質と接触する。いくつかの実施形態では、気相モリブデン前駆体のパルスが、基材を含む反応空間に供給される（例えば、時間分割ＡＬＤ内）。いくつかの実施形態では、基材は、気相モリブデン前駆体を含む反応空間に移動される（例えば、空間分割ＡＬＤ内、空間ＡＬＤとしても知られる）。モリブデン前駆体の約一層以下の単層またはその種が、基材の第一の表面上に吸着されるように条件を選択することができる。条件は、前駆体が自己制御的に吸着するように選択され得る。適切な接触時間は、特定の状況に基づいて当業者が容易に決定することができる。過剰な第一の反応物質、および反応副生成物がある場合には、不活性ガスでパージすることにより、または第一の反応物質の存在から基材を移動することにより、それらを基材の表面から除去する。
【0039】
モリブデン前駆体および追加的反応物質は、典型的には分離して維持され、別々に基材に接触する。特に、モリブデン前駆体は、典型的には、他の反応物質とは別々に提供される。しかしながら、本明細書で論じるように、いくつかの実施形態では、二つ以上の追加的反応物質が一緒に提供されてもよい。さらに、ハイブリッドＣＶＤ／ＡＬＤプロセス、または周期的ＣＶＤプロセスなどの、いくつかの構成では、基材上で異なる相互反応性反応物質の重ね合わせを可能にし、したがってサイクル当たりで単層より多くの層を生成することができる。気相前駆体および／または気相副生成物は、例えば、真空ポンプでチャンバを排気することにより、および／またはパージすることにより（例えば、反応器内のガスを不活性ガス、例えばアルゴンもしくは窒素で置き換えることにより）、基材の表面から除去される。基材の表面への前駆体、または反応物質の供給は、典型的には、除去期間中に停止され、除去期間中に異なるチャンバ、または真空ポンプに分路され得る。典型的な除去時間は、約０．０５～２０秒、約１～１０秒、又は約１～２秒である。しかし、例えば、非常に高いアスペクト比の構造、または複雑な表面形態を有する他の構造上で高度な共形ステップカバレッジが必要な場合、必要に応じて他の除去時間が利用され得る。
【0040】
基材の表面は、気相の第二の反応物質と接触する。いくつかの実施形態では、第二の反応物質は、第一の還元剤を含み、いくつかの実施形態では、第二の反応物質は、炭素を含む。いくつかの実施形態では、第二の反応物質はＣＯを含む。いくつかの実施形態では、第二の反応物質はＣＯおよびＨ２を含む。いくつかの実施形態では、第二の反応物質はＣＯ、Ｈ２、およびＮＨ３を含む。いくつかの実施形態では、第二の反応物質のパルスが、基材を含む反応空間に供給される。いくつかの実施形態では、基材は、気相の第二の反応物質を含む反応空間に移動される。表面反応の過剰な第二の反応物質および気体の副生成物がある場合には、これらは基材の表面から除去される。いくつかの実施形態では、堆積サイクルは、基材をモリブデン前駆体、および第二の反応物質と、交互にかつ順次に接触させることを含む。いくつかの実施形態では、一つ以上の追加的反応物質を利用する。
【0041】
いくつかの実施形態では、第二の反応物質および気体の副生成物の除去後、いくつかの実施形態では、基材の表面を、第三の気相反応物質または前駆体と接触させる。いくつかの実施形態では、第三の気相反応物質は第二の還元剤を含む。いくつかの実施形態では、第二の還元剤は、第一の還元剤とは異なる。いくつかの実施形態では、第二の還元剤は第一の還元剤と同じである。いくつかの実施形態では、第三の気相反応物質は、水素を含む。いくつかの実施形態では、第三の気相反応物質は、Ｈ２を含む。いくつかの実施形態では、第三の気相反応物質は、ＮＨ３を含む。いくつかの実施形態では、第三の気相反応物質は、ＮＨ３およびＨ２の両方を含む。いくつかの実施形態では、第三の反応物質のパルスが、基材を含む反応空間に供給される。いくつかの実施形態では、基材は、気相の第三の反応物質を含む反応空間に移動される。表面反応の過剰な第三の反応物質および気体の副生成物がある場合には、これらは基材の表面から除去される。
【0042】
いくつかの実施形態では、第二の反応物質と第三の反応物質は、同時に、または重なり合うパルスで提供されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、ＣＯを含む第二の反応物質と、Ｈ２を含む第三の反応物質とが、同時に、または重なり合うパルスで提供される。
【0043】
いくつかの実施形態では、基材は、第四の気相反応物質と接触され得る。いくつかの実施形態では、第四の気相反応物質は、第三の還元剤を含む。いくつかの実施形態では、第四の気相反応物質は、Ｈ２および／またはＮＨ３の一方または両方を含む。いくつかの実施形態では、第三の気相反応物質は、Ｈ２またはＮＨ３のうちの一方であり、第四の気相反応物質は、Ｈ２およびＮＨ３のうちの他方である。例えば、いくつかの実施形態では、第三の気相反応物質はＨ２を含み、第四の気相反応物質はＮＨ３を含む。いくつかの実施形態では、第四の反応物質のパルスが、基材を含む反応空間に供給される。いくつかの実施形態では、基材は、気相の第四の反応物質を含む反応空間に移動される。表面反応の過剰な第四の反応物質および気体の副生成物がある場合には、これらは基材の表面から除去される。
【0044】
いくつかの実施形態では、第二、第三、および第四の反応物質のうちの二つ以上が、同時に、または重なり合うパルスで提供されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、Ｈ２を含む第三の反応物質と、ＮＨ３を含む第四の反応物質は、同時に、または重なり合うパルスで提供される。いくつかの実施形態では、基材は、二つ以上の追加的反応物質と同時に接触している場合であっても、モリブデン前駆体を含む第一の反応物質とは別個に接触する。
【0045】
第一、第二、第三、および第四の反応物質と称されるが、反応物質は異なる順序で提供されてもよい。いくつかの実施形態では、モリブデン前駆体は、他の反応物質のいずれかの前に提供される。いくつかの実施形態では、モリブデン前駆体は、一つ以上の追加的反応物質の後に提供される。いくつかの実施形態では、反応物質は、各堆積サイクルに同じ順序で提供される。いくつかの実施形態では、反応物質は、異なる堆積サイクルに異なる順序で提供される。
【0046】
接触および除去は、所望の厚さの薄膜が基材上に形成されるまで繰り返され、各サイクルはＡＬＤまたはＡＬＤ型のプロセスにおいて約１単分子層以下、またはハイブリッドＣＶＤ／ＡＬＤ、または周期的ＣＶＤプロセスにおいて一つ以上の単分子層を残す。
【0047】
各反応物質を、気相パルスの形態でチャンバ内へ導入し、またはパルスし、基材の表面と接触させる。いくつかの実施形態では、基材の表面は三次元構造を含む。いくつかの実施形態では、各前駆体の約一層以下の単層が自己制御的に基材の表面上に吸着されるように条件を選択する。
【0048】
過剰な前駆体または反応物質、および反応副生成物があればそれらを、各前駆体または反応物質のパルス間の、基材と基材の表面とから、および／または基材と基材の表面との近接から除去することができる。いくつかの実施形態では、反応物質および反応副生成物がある場合、それらはパージすることにより除去できる。パージは、例えば、窒素またはアルゴンなどの不活性ガスのパルスを用いて達成され得る。
【0049】
いくつかの実施形態では、過剰な前駆体（または反応物質および／または反応副生成物など）は、前駆体、反応物質および／または反応副生成物を含む場所から基材を物理的に移動させることによって、基材の表面から、または基材の領域から除去される。
【0050】
方法で使用される前駆体および反応物質は、それらを反応チャンバの中へ導入して基材の表面と接触させる前に気相であれば、標準条件（室温および大気圧）下で固体、液体または気体の材料であってもよい。
【0051】
例えばパルスすることにより、基材を各前駆体および反応物質と接触させる工程、および過剰な前駆体または反応物質および反応副生成物を除去する工程は、所望の厚さの薄膜が基材上に形成されるまで繰り返され、各完全なサイクルは典型的には約１単分子層以下を残す。
【0052】
気化された反応物質を基材上に「パルスすること」とは、基材が反応物質に曝露されるように、蒸気を限られた時間の間チャンバ内に導入することを意味する。典型的には、パルス時間は約０．０５秒～約６０秒、またはそれよりも長い時間である。いくつかの実施形態では、モリブデン前駆体を含む第一の反応物質は、約０．０５～約１０秒間パルスされる。いくつかの実施形態では、還元剤、炭素、窒素、または水素を含む反応物質などの他の反応物質は、約０．０５～約６０秒またはそれよりも長くパルスされ得る。しかしながら、実際のパルス時間は、基材の型およびその表面積を含む特定の反応条件に応じて決定され得る。
【0053】
一実施例として、単一のウエハＡＬＤ反応器における３００ｍｍウエハについて、モリブデン前駆体は典型的には約０．０５秒～約１０秒間パルスされる一方で、還元剤は約０．０５～約６０秒間パルスされてもよい。しかし、パルス時間は、場合によっては分のオーダーとすることができる。さらに、最適なパルス時間は、特定の状況に基づいて当業者により容易に決定され得る。
【0054】
当業者は、反応物質の質量流量を決定することができる。いくつかの実施形態では、例えば３００ｍｍウエハ上に堆積する場合、反応物質の流量は、好ましくは約５ｓｃｃｍ～約１０００ｓｃｃｍ、約１０ｓｃｃｍ～約８００ｓｃｃｍ、または約５０ｓｃｃｍ～約５００ｓｃｃｍである。
【0055】
反応チャンバ内の圧力は、典型的には約１～７０トル、または約２～４０トルである。しかし、場合によっては、圧力は複数のパラメータ、例えば、使用される特定の反応器、方法および前駆体等に応じて当業者が容易に決定することができるので、この範囲よりも高いか、または低いであろう。
【0056】
上記のように、各サイクルの各パルスまたはフェーズは好ましくは自己制御的である。過剰の反応物質が各フェーズにおいて供給され、影響を受けやすい構造表面を飽和させる。表面飽和によって、（例えば、物理的サイズ、または「立体障害」の制限を受け易い）すべての利用可能な反応性部位の反応物質の占有が確実になり、したがって優れたステップカバレッジが確実になる。いくつかの構成では、自己制御的挙動の程度は、例えば（いくらかのＣＶＤ型反応を可能にすることで）堆積速度と共形性との釣り合いを取るために、反応物質パルスのある程度の重なり合いを可能にすることにより調整することができる。時間的および空間的に十分に分離された反応物質を用いた理想的なＡＬＤ条件は、ほぼ完全な自己制御的挙動、したがって最大の共形性を提供するが、立体障害によりサイクル当たり１単分子層未満となる。自己制御的ＡＬＤ反応と混合された限られたＣＶＤ反応は、堆積速度を上昇させることができる。
【0057】
いくつかの実施形態では、反応空間は、複数の基体上に堆積が同時に行われる、単一ウエハＡＬＤ反応器またはバッチＡＬＤ反応器内であり得る。いくつかの実施形態では、上に堆積が望ましい基材、例えば半導体ワークピースが、反応器内に導入される。反応器は、集積回路の形成における様々な異なるプロセスが実行されるクラスタツールの一部であってもよい。いくつかの実施形態では、フロー型反応器が使用される。いくつかの実施形態では、大量製造可能単一ウエハＡＬＤ反応器が使用される。他の実施形態では、複数の基材を含むバッチ式反応器が使用される。
【0058】
使用され得る適切な反応器の例は、市販のＡＬＤ装置を含む。ＡＬＤ反応器に加えて、適切な装置を備えたＣＶＤ反応器、および前駆体をパルスするための手段を含む、薄膜のＡＬＤ成長が可能な多くの他の種類の反応器を使用することができる。いくつかの実施形態では、フロー型ＡＬＤ反応器が使用される。好ましくは、反応物質は、前駆体のための共有ラインが最小化されるように、反応チャンバに到達するまで別々に保持される。しかし、他の構成も可能である。
【0059】
いくつかの実施形態では、バッチ式反応器が利用される。バッチ式反応器が使用されるいくつかの実施形態では、ウエハ間の均一性は３％（１シグマ）未満、２％未満、１％未満、または更には０．５％未満である。
【0060】
本明細書に記載の堆積方法を、クラスタツールに連結された反応器または反応空間で任意に行うことができる。クラスタツールでは、各反応空間が一つの型のプロセス専用であるため、各モジュール内の反応空間の温度を一定に保つことができ、各運転の前に基材をプロセス温度まで加熱する反応器と比較してスループットを向上させることができる。
【0061】
いくつかの実施形態では、Ｍｏ、ＭｏＣ、Ｍｏ２Ｃ、ＭｏＯＣ、ＭｏＯＣＮ、またはＭｏＣＮ薄膜は、モリブデン前駆体を含む第一の反応物質、一酸化炭素（ＣＯ）を含む第二の反応物質などの炭素および酸素を含む第二の反応物質、およびＨ２、またはアンモニア（ＮＨ３）などの水素を含む少なくとも一つの第三の反応物質と、交互にかつ順次に基材を接触させることを含む、堆積サイクルによって堆積される。いくつかの実施形態では、第一の反応物質は、モリブデンハライドであってもよい。いくつかの実施形態では、第一の反応物質は、モリブデンオキシハライドであってもよい。例えば、いくつかの実施形態では、第一の反応物質は、ＭｏＯ２Ｃｌ２、ＭｏＣｌ５、ＭｏＯＣｌ４、ＭｏＢｒ２、またはＭｏＩ３のうちの少なくとも一つを含み得る。いくつかの実施形態では、第一の反応物質は、ＭｏＯ２Ｃｌ２、ＭｏＣｌ５、ＭｏＯＣｌ４、ＭｏＢｒ２、またはＭｏＩ３のうちの少なくとも一つからなってもよい。Ｍｏが堆積している一部の実施形態では、第一の反応物質は、モリブデンオキシハライド、例えば、ＭｏＯ２Ｃｌ２またはＭｏＯＣｌ４などのオキシ塩化モリブデンであってもよい。
【0062】
Ｍｏ、ＭｏＣ、ＭｏＯＣ、またはＭｏ２Ｃが堆積している一部の実施形態では、水素を、水素を含む反応物質として使用してもよい。例えばＭｏＯＣＮ、ＭｏＣＮなど、堆積された材料に窒素を組み込むことが所望される一部の実施形態では、アンモニアを含む反応物質が、水素を含む反応物質として使用され得る。
【0063】
いくつかの実施形態では、酸素を含むモリブデン前駆体が使用され、炭素および酸化物を含む反応物質は、モリブデン前駆体から酸素を除去し、成長するＭｏＣ、ＭｏＯＣ、Ｍｏ２Ｃ、またはＭｏＣＮ薄膜に炭素を提供することができる。水素反応物質は、ハロゲン化物リガンドを除去することができ、アンモニアの場合では、ハロゲン化物を除去すること、および成長するＭｏＣＮ薄膜に窒素を提供することの両方が可能である。堆積サイクルは、所望の厚さの膜を堆積するために繰り返される。
【0064】
いくつかの実施形態では、一つ以上の反応物質（ＣＯ、Ｈ２、およびＮＨ３）が、モリブデン前駆体の後に提供されてもよい。いくつかの実施形態では、モリブデン前駆体は、まず基材と接触し、続いて、炭素および酸化物を含む反応物質、ならびに水素またはアンモニアなどの少なくとも一つの反応物質と順次接触する。いくつかの実施形態では、モリブデン前駆体は、まず基材と接触し、続いて水素またはアンモニアなどの少なくとも一つの反応物質と、ならびに炭素および酸化物を含む反応物質と順次接触する。
【0065】
例えば、いくつかの実施形態では、膜堆積サイクルは三つのフェーズを含む。第一フェーズで、基材をモリブデン前駆体を含む第一の反応物質のみと接触させる。第二フェーズでは、モリブデン前駆体の種を含む基材は、ＣＯを含む第二の反応物質と接触する。第三フェーズでは、基材を、アンモニア反応物質および水素反応物質のうちの少なくとも一つなど、水素を含む第三の反応物質と接触させる。いくつかの実施形態では、第二フェーズと第三フェーズが組み合わされ、その結果、第一フェーズでは基材はモリブデン前駆体とのみ接触し、一方で第二フェーズでは基材はＣＯ、Ｈ２および／またはＮＨ３と接触する。
【0066】
いくつかの実施形態では、第一の反応物質は、他の反応物質のうちの少なくとも一つの後に提供される。いくつかの実施形態では、基材は、第一の反応物質の後に、一酸化炭素反応物質、水素反応物質、またはアンモニア反応物質のうちの少なくとも一つと接触する。例えば、いくつかの実施形態では、一酸化炭素反応物質は基材と接触し、次いで第一の反応物質が基材と接触し、そして水素反応物質、またはアンモニア反応物質のうちの少なくとも一つが、基材と接触することができる。いくつかの実施形態では、水素反応物質、またはアンモニア反応物質のうちの少なくとも一つが、基材と接触することができ、次いで、第一の反応物質が基材と接触し、そして一酸化炭素反応物質が基材と接触する。
【0067】
堆積サイクルを繰り返して、モリブデンおよび炭素を含む薄膜を堆積させ、このような所望の厚さのＭｏＣ、ＭｏＯＣ、Ｍｏ２Ｃ、ＭｏＯＣＮまたはＭｏＣＮ膜を堆積させる。
【0068】
いくつかの実施形態では、ＭｏＣ、ＭｏＯＣ、またはＭｏ２Ｃは、モリブデン前駆体を含む第一の反応物質、一酸化炭素を含む第二の反応物質、およびＨ２を含む第三の反応物質と、交互にかつ順次に基材を接触させることを含む堆積サイクルによって、堆積される。いくつかの実施形態では、一酸化炭素を含む第二の反応物質と、Ｈ２を含む第三の反応物質は、一緒に提供される。すなわち、いくつかの実施形態では、基材は、モリブデン前駆体を含む第一の反応物質と別々に接触してもよく、そして一酸化炭素を含む第二の反応物質と、Ｈ２を含む第三の反応物質とは同時に接触してもよい。
【0069】
いくつかの実施形態では、ＭｏＯＣＮまたはＭｏＣＮ薄膜は、モリブデン前駆体を含む第一の反応物質、一酸化炭素を含む第二の反応物質、およびアンモニアを含む第三の反応物質と、交互にかつ順次に基材を接触させることを含む堆積サイクルによって、堆積される。いくつかの実施形態では、一酸化炭素を含む第二の反応物質と、アンモニアを含む第三の反応物質とが一緒に提供される。すなわち、いくつかの実施形態では、基材は、モリブデン前駆体を含む第一の反応物質と別々に接触してもよく、そして一酸化炭素を含む第二の反応物質と、アンモニアを含む第三の反応物質とは同時に接触してもよい。いくつかの実施形態では、Ｈ２を含む追加的反応物質が、一つ以上の堆積サイクルに含まれる。従って、いくつかの実施形態では、ＭｏＯＣＮまたはＭｏＣＮ薄膜は、モリブデン前駆体を含む第一の反応物質、一酸化炭素を含む第二の反応物質、アンモニアを含む第三の反応物質、およびＨ２を含む第四の反応物質と交互にかつ順次に基材を接触させることを含む、少なくとも一つの堆積サイクルを使用して、堆積される。いくつかの実施形態では、一酸化炭素、アンモニア、およびＨ２を含む二つ以上の反応物質が一緒に提供されてもよい。例えば、基体を、モリブデン前駆体を含む第一の反応物質、ＣＯを含む第二の反応物質、およびＨ２とＮＨ３との両方を含む反応物質と交互にかつ順次に接触させてもよい。堆積サイクルは、所望の厚さの膜を堆積するために繰り返される。ＭｏＯＣまたはＭｏＯＣＮを堆積させるための一部の実施形態では、モリブデン前駆体は、モリブデンオキシハライドであり、追加的反応物質の比率は、所望の材料を堆積するように調整される。
【0070】
いくつかの実施形態では、反応物質の提供の順序は変化し得る。例えば、堆積サイクルにおける一部の実施形態では、反応物質（ＣＯ、Ｈ２および／またはＮＨ３）の各々は、モリブデン前駆体を含む第一の反応物質の後に提供されてもよい。例えば、一酸化炭素反応物質、水素反応物質、および／またはアンモニア反応物質のうちの一つは、モリブデン前駆体の後に基材と接触し、モリブデン前駆体の吸着種と反応する。いくつかの実施形態では、一つ以上の反応物質が、堆積サイクル中のモリブデン前駆体の前に提供されてもよい。その場合、モリブデン前駆体の前に提供される一つの反応物質、または複数の反応物質は、後続の堆積サイクルにおいて吸着モリブデン種と反応するであろう。いくつかの実施形態では、追加的反応物質の順序は重要ではない。いくつかの実施形態では、一酸化炭素反応物質は、Ｈ２またはＮＨ３反応物質の前に提供される。他の実施形態では、Ｈ２またはＮＨ３反応物質は、一酸化炭素反応物質の前に提供される。
【0071】
いくつかの実施形態では、少なくとも一つの堆積サイクルは、基材を、Ｈ２Ｏ、Ｏ３、Ｈ２Ｏ２、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２、またはＮＯなどの酸素を含む気相反応物質に別々に接触させる、別の処理フェーズを含み得る。これは酸化フェーズと呼ばれ得る。いくつかの実施形態では、酸化フェーズは、モリブデン前駆体を含む第一の反応物質と基材を接触させた後に行われてもよい。いくつかの実施形態では、酸化フェーズは、堆積サイクルで最後に行われてもよい。例えば、堆積サイクルは、基材を、モリブデン前駆体を含む第一の反応物質と接触させること、基材を、ＣＯを含む第二の反応物質と接触させること、基材を、Ｈ２および／またはＮＨ３を含む第三の反応物質と接触させること、および基材を、酸素を含む反応物質と接触させることを含み得る。いくつかの実施形態では、酸化フェーズは、一つの堆積サイクルに含まれる。いくつかの実施形態では、酸化フェーズは、複数の堆積サイクル、または各堆積サイクルに含まれる。いくつかの実施形態では、酸化フェーズは、堆積方法において一定間隔で含まれる。
【0072】
図２は、いくつかの実施形態によるモリブデンを含む薄膜を堆積させるための堆積方法２００を示すフローチャートである。図２を参照すると、モリブデンを含む薄膜は、堆積方法２００によって、反応空間の基材上に堆積される。堆積方法２００は、ブロック２１０で、基材の表面を、気相モリブデン前駆体を含む第一の反応物質と接触させること、ブロック２２０で、過剰なモリブデン前駆体および反応副生成物がある場合、それらを表面から除去すること、ブロック２３０で、基材の表面を気相第二の反応物質と接触させること、ブロック２４０で、任意の過剰な第二の反応物質および反応副生成物がある場合、それらを基材の表面から除去すること、ブロック２５０で、基材の表面を、気相第三の反応物質と接触させること、およびブロック２６０で、過剰な第三の反応物質および反応副生成物がある場合、それらを基材の表面から除去することを含む、少なくとも一つの堆積サイクルを含む。ブロック２７０で、接触する工程および除去する工程２１０～２６０を随意に繰り返して、所望の厚さのモリブデンを含む薄膜を形成し得る。例えば、Ｍｏ、ＭｏＣ、Ｍｏ２Ｃ、ＭｏＯＣ、ＭｏＯＣＮ、またはＭｏＣＮ薄膜を堆積させることができる。
【0073】
いくつかの実施形態では、上述のように、モリブデン前駆体はモリブデンハライドを含む。いくつかの実施形態では、モリブデン前駆体は、モリブデンオキシハライドを含んでもよい。例えば、モリブデン前駆体は、ＭｏＯ２Ｃｌ２、ＭｏＣｌ５、ＭｏＯＣｌ４、ＭｏＢｒ２、またはＭｏＩ３のうちの少なくとも一つを含んでもよい。いくつかの実施形態では、前駆体は、ＭｏＯ２Ｃｌ２、ＭｏＣｌ５、ＭｏＯＣｌ４、ＭｏＢｒ２、またはＭｏＩ３のうちの少なくとも一つからなってもよい。
【0074】
いくつかの実施形態では、第二の反応物質は、第一の還元剤を含み得る。いくつかの実施形態では、第二の反応物質は、一酸化炭素（ＣＯ）などの炭素および酸素を含む。いくつかの実施形態では、第二の反応物質は、一酸化炭素（ＣＯ）からなり得る。
【0075】
いくつかの実施形態では、第三の反応物質は、アンモニア（ＮＨ３）などの窒素反応物質を含み得る。いくつかの実施形態では、第三の反応物質は、アンモニア（ＮＨ３）からなり得る。
【0076】
いくつかの実施形態では、第三の反応物質は、第二の還元剤を含み得る。いくつかの実施形態では、第三の反応物質は、Ｈ２などの水素を含み得る。いくつかの実施形態では、第三の反応物質は、Ｈ２などの水素からなり得る。
【0077】
いくつかの実施形態では、Ｍｏ、ＭｏＣ、ＭｏＯＣ、またはＭｏ２Ｃ膜は、図２に示す方法によって堆積され得る。いくつかの実施形態では、モリブデン前駆体は、ＭｏＯＣｌ４またはＭｏＯ２Ｃｌ２などのモリブデンハライドを含み、第二の反応物質はＣＯを含み、第三の反応物質はＨ２を含む。いくつかの実施形態では、第二の反応物質はＨ２を含み、第三の反応物質はＣＯを含む。ＭｏＣ、ＭｏＯＣ、またはＭｏ２Ｃの堆積は、例えば、堆積方法全体における第二の反応物質と第三の反応物質との比率を調整することによって制御されてもよい。すなわち、いくつかの堆積サイクルでは、堆積方法全体において基材を第二の反応物質および第三の反応物質と接触させる時間の比率を調節するために、第二の反応物質または第三の反応物質が省略されてもよい。
【0078】
いくつかの実施形態では、堆積サイクルで使用される唯一の反応物質は、モリブデン前駆体、ＣＯおよびＨ２である。
【0079】
いくつかの実施形態では、ＭｏＣＮ薄膜が堆積され得る。いくつかの実施形態では、モリブデン前駆体は、ＭｏＯＣｌ４またはＭｏＯ２Ｃｌ２などのモリブデンハライドを含み、第二の反応物質はＣＯを含み、第三の反応物質はＮＨ３を含む。いくつかの実施形態では、第二の反応物質はＮＨ３を含み、第三の反応物質はＣＯを含む。
【0080】
いくつかの実施形態では、堆積サイクルで使用される唯一の反応物質は、モリブデン前駆体、ＣＯおよびＮＨ３である。
【0081】
いくつかの実施形態では、上記の周期的堆積方法２００は、ＡＬＤ型プロセスであってもよい。いくつかの実施形態では、周期的堆積プロセス２００はＡＬＤプロセスであり得る。いくつかの実施形態では、上記の周期的プロセス２００は、ハイブリッドＡＬＤ／ＣＶＤ、または周期的ＣＶＤプロセスであり得る。
【0082】
例示の堆積サイクルは、基材の表面を、気相モリブデン前駆体を含む第一の反応物質と接触させること２１０から始まるが、他の実施形態では、堆積サイクルは、基材の表面を第二の反応物質と接触させること２３０、または基材の表面を第三の反応物質と接触させること２５０から始まってもよい。
【0083】
いくつかの実施形態では、ブロック２２０、２４０、２６０で、前駆体、または反応物質、および任意の過剰な反応副生成物を除去することが、反応空間、または反応チャンバをパージすることを含み得る。反応チャンバをパージすることは、パージガスの使用、および／または反応空間への真空の適用を含み得る。パージガスが使用される場合、パージガスは連続的に流れてもよく、または反応物質ガスの流れが停止した後で次の反応物質ガスが反応空間を通って流れ始める前にのみ反応空間を通って流れてもよい。また、様々な反応種のキャリアガスとして非反応性ガスを利用するように、反応チャンバを通してパージ、または非反応性ガスを連続的に流すことも可能である。従って、いくつかの実施形態では、例えば、窒素などのガスは反応空間を通って連続的に流れ、モリブデン前駆体、および反応物質は反応チャンバ内に必要に応じてパルスされる。キャリアガスは連続的に流れるため、過剰な反応物質または反応副生成物を除去することは、反応空間内への反応物質ガスの流れを単に停止することによって達成される。
【0084】
いくつかの実施形態では、ブロック２２０、２４０、２６０で、前駆体、または反応物質、および任意の過剰な反応副生成物を除去することが、第一の反応チャンバから第二の異なる反応チャンバへと基材を移動させることを含み得る。いくつかの実施形態では、ブロック２２０、２４０、２６０で、前駆体、または反応物質、および任意の過剰な反応副生成物を除去することは、第一の反応チャンバから真空下の第二の異なる反応チャンバへと基材を移動させることを含み得る。
【0085】
いくつかの実施形態では、堆積されたモリブデンを含む薄膜は、堆積後に処理プロセスを受けることができる。いくつかの実施形態では、この処理プロセスは、例えば、堆積されたモリブデンを含む薄膜の導電率、または連続性を高めることができる。いくつかの実施形態では、処理プロセスは、例えば、アニールプロセスを含むことができる。
【0086】
図３は、いくつかの実施形態による、モリブデンを含む薄膜を堆積させるための堆積方法３００を示すフローチャートである。堆積方法３００は、第二の反応物質および第三の反応物質が、反応空間内に一緒に共流されることによってなど、同時に基材と接触することを除いて、堆積方法２００と類似している。堆積方法３００は、ブロック３１０で、基材の表面を、気相モリブデン前駆体を含む第一の反応物質と接触させること、ブロック３２０で、過剰なモリブデン前駆体および反応副生成物がある場合、それらを表面から除去すること、ブロック３３０で、基材の表面を気相第二の反応物質と気相第三の反応物質とに同時に接触させること、およびブロック３４０で、過剰な第二の反応物質、第三の反応物質、および反応副生成物がある場合、それらを基材の表面から除去することを含む、少なくとも一つの堆積サイクルを含む。ブロック３５０で、接触する工程および除去する工程３１０～３４０を含む堆積サイクルを繰り返して、所望の厚さのモリブデンを含む薄膜を形成し得る。例えば、Ｍｏ、ＭｏＣ、Ｍｏ２Ｃ、ＭｏＯＣ、ＭｏＯＣＮ、またはＭｏＣＮ薄膜を堆積させることができる。
【0087】
図３に示すように、いくつかの実施形態では、モリブデン前駆体は、オキシ塩化モリブデンを含む。しかしながら、他のモリブデン前駆体を使用してもよい。いくつかの実施形態では、モリブデン前駆体は、モリブデンオキシハライドなどのモリブデンハライドを含んでもよい。例えば、モリブデン前駆体は、ＭｏＯ２Ｃｌ２、ＭｏＣｌ５、ＭｏＯＣｌ４、ＭｏＢｒ２、またはＭｏＩ３のうちの少なくとも一つを含んでもよい。例えば、前駆体は、ＭｏＯ２Ｃｌ２、ＭｏＣｌ５、ＭｏＯＣｌ４、ＭｏＢｒ２、またはＭｏＩ３のうちの少なくとも一つからなってもよい。
【0088】
いくつかの実施形態では、第二の反応物質は、第一の還元剤を含み得る。いくつかの実施形態では、第二の反応物質は炭素を含む。いくつかの実施形態では、第二の反応物質は、一酸化炭素（ＣＯ）などの炭素および酸素を含む。いくつかの実施形態では、第三の反応物質は、アンモニア（ＮＨ３）などの窒素を含み得る。いくつかの実施形態では、第三の反応物質は、第二の還元剤を含み得る。いくつかの実施形態では、第三の反応物質は、Ｈ２などの水素を含み得る。いくつかの実施形態では、第二の反応物質はＣＯを含んでもよく、第三の反応物質はＮＨ３を含んでもよい。いくつかの実施形態では、第二の反応物質はＣＯを含んでもよく、第三の反応物質はＨ２を含んでもよい。いくつかの実施形態では、第二の反応物質はＣＯを含んでもよく、第三の反応物質はＮＨ３およびＨ２の両方を含んでもよい。
【0089】
したがって、いくつかの実施形態では、第二の反応物質および第三の反応物質は、ＣＯ、およびＨ２を含んでもよく、それらは一緒に反応空間内に流れてもよい。いくつかの実施形態では、第二の反応物質および第三の反応物質は、ＣＯ、およびＮＨ３を含んでもよく、それらは一緒に反応空間内に流れてもよい。いくつかの実施形態では、モリブデン前駆体、および／または一つ以上の反応物質は、キャリアガスを供給されてもよい。いくつかの実施形態では、第二の反応物質と第三の反応物質との共流は、ＣＯおよびＨ２からなり得る。いくつかの実施形態では、第二の反応物質と第三の反応物質との共流は、ＣＯおよびＮＨ３からなり得る。
【0090】
いくつかの実施形態では、ＭｏＣまたはＭｏ２Ｃ膜が堆積され得る。いくつかの実施形態では、モリブデン前駆体は、ＭｏＯＣｌ４またはＭｏＯ２Ｃｌ２を含んでもよく、第二の反応物質および第三の反応物質の共流は、ＣＯおよびＨ２を含んでもよい。ＭｏＣ、ＭｏＯＣ、またはＭｏ２Ｃの堆積は、第二の反応物質と第三の反応物質との比率を調整することによって制御されてもよい。
【0091】
いくつかの実施形態では、ＭｏＯＣＮまたはＭｏＣＮ膜が堆積され得る。いくつかの実施形態では、モリブデン前駆体は、ＭｏＯＣｌ４またはＭｏＯ２Ｃｌ２を含み、第二の反応物質および第三の反応物質の共流は、ＣＯおよびＮＨ３を含んでもよい。いくつかの実施形態では、第三の反応物質は、ＮＨ３およびＨ２を含み、その結果、ＣＯ、ＮＨ３およびＨ２が一緒に流される。
【0092】
図４は、いくつかの実施形態による、モリブデンを含む薄膜を堆積させるための堆積方法４００を示すフローチャートである。堆積方法４００は、追加的な第四の反応物質がさらに使用されることを除いて、堆積方法２００と類似している。堆積方法４００は、ブロック４１０で、基材の表面を、気相モリブデン前駆体を含む第一の反応物質と接触させること、ブロック４２０で、過剰なモリブデン前駆体および反応副生成物がある場合、それらを表面から除去すること、ブロック４３０で、基材の表面を気相第二の反応物質と接触させること、ブロック４４０で、任意の過剰な第二の反応物質および反応副生成物がある場合、それらを基材の表面から除去すること、ブロック４５０で、基材の表面を、気相第三の反応物質と接触させること、ブロック４６０で、任意の過剰な第三の反応物質および反応副生成物がある場合、それらを基材の表面から除去すること、ブロック４７０で、基材の表面を気相第四の反応物質を接触させること、およびブロック４８０で、任意の過剰な第四の反応物質、および反応副生成物がある場合、それらを基材の表面から除去することを含む、少なくとも一つの堆積サイクルを含む。ブロック４９０で、接触する工程および除去する工程を繰り返して、所望の厚さのモリブデンを含む薄膜を形成し得る。例えば、ＭｏＯＣＮ、またはＭｏＣＮ薄膜を堆積させることができる。
【0093】
いくつかの実施形態では、モリブデン前駆体は、モリブデンハライド、またはモリブデンオキシハライドを含んでもよい。例えば、モリブデン前駆体は、ＭｏＯ２Ｃｌ２、ＭｏＣｌ５、ＭｏＯＣｌ４、ＭｏＢｒ２、またはＭｏＩ３のうちの少なくとも一つを含んでもよい。
【0094】
いくつかの実施形態では、第二の反応物質は、第一の還元剤を含み得る。いくつかの実施形態では、第二の反応物質は炭素を含み得る。いくつかの実施形態では、第二の反応物質は、一酸化炭素（ＣＯ）などの炭素および酸素を含んでもよく、第三の反応物質は、アンモニア（ＮＨ３）などの窒素を含んでもよく、第四の反応物質は、水素（Ｈ２）などの第二の還元剤を含んでもよい。いくつかの実施形態では、第二の反応物質は、一酸化炭素（ＣＯ）からなってもよく、第三の反応物質は、アンモニア（ＮＨ３）からなってもよく、第四の反応物質は、水素（Ｈ２）からなってもよい。
【0095】
いくつかの実施形態では、第二の反応物質は、一酸化炭素（ＣＯ）などの炭素および酸素を含んでもよく、第三の反応物質は、水素（Ｈ２）を含んでもよく、第四の反応物質は、アンモニア（ＮＨ３）などの窒素を含んでもよい。いくつかの実施形態では、第二の反応物質は、一酸化炭素（ＣＯ）などの炭素および酸素からなってもよく、第三の反応物質は、水素（Ｈ２）からなってもよく、第四の反応物質は、アンモニア（ＮＨ３）からなってもよい。
【0096】
いくつかの実施形態では、第二の反応物質は、水素（Ｈ２）を含んでもよく、第三の反応物質は、一酸化炭素（ＣＯ）などの炭素および酸素を含んでもよく、第四の反応物質は、アンモニア（ＮＨ３）などの窒素を含んでもよい。いくつかの実施形態では、第二の反応物質は、水素（Ｈ２）からなってもよく、第三の反応物質は、一酸化炭素（ＣＯ）などの炭素および酸素からなってもよく、第四の反応物質は、アンモニア（ＮＨ３）などの窒素からなってもよい。
【0097】
いくつかの実施形態では、第二の反応物質は、水素（Ｈ２）を含んでもよく、第三の反応物質は、アンモニア（ＮＨ３）などの窒素を含んでもよく、第四の反応物質は、一酸化炭素（ＣＯ）などの炭素および酸素を含んでもよい。いくつかの実施形態では、第二の反応物質は、水素（Ｈ２）からなってもよく、第三の反応物質は、アンモニア（ＮＨ３）などの窒素からなってもよく、第四の反応物質は、一酸化炭素（ＣＯ）などの炭素および酸素からなってもよい。
【0098】
いくつかの実施形態では、第二の反応物質は、アンモニア（ＮＨ３）など窒素を含んでもよく、第三の反応物質は、一酸化炭素（ＣＯ）などの炭素および酸素を含んでもよく、第四の反応物質は、水素（Ｈ２）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、第二の反応物質は、アンモニア（ＮＨ３）など窒素からなってもよく、第三の反応物質は、一酸化炭素（ＣＯ）などの炭素および酸素からなってもよく、第四の反応物質は、水素（Ｈ２）からなってもよい。
【0099】
いくつかの実施形態では、第二の反応物質は、アンモニア（ＮＨ３）など窒素を含んでもよく、第三の反応物質は、水素（Ｈ２）を含んでもよく、第四の反応物質は、一酸化炭素（ＣＯ）など炭素および酸素を含んでもよい。いくつかの実施形態では、第二の反応物質は、アンモニア（ＮＨ３）など窒素からなってもよく、第三の反応物質は、水素（Ｈ２）からなってもよく、第四の反応物質は、一酸化炭素（ＣＯ）などの炭素および酸素からなってもよい。
【0100】
いくつかの実施形態では、Ｈ２は、例えばそれぞれ図２、３および４の工程２００、３００、または４００で、堆積方法のいずれかにおいてＮＨ３と共流されてもよい。
【0101】
いくつかの実施形態では、酸化プロセスは、例えば、ブロック２３０の前に実施され得る。例えば、酸化プロセスにおいて、Ｈ２Ｏ、Ｏ３、Ｈ２Ｏ２、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２、またはＮＯが基材と接触してもよい。例えば、ＭｏＯＣｌ４を含むモリブデン前駆体は、酸化工程で解離されて、ＭｏＯ２を形成し、ＨＣｌガスおよびＯ２を放出することができる。酸化プロセスの後、ＭｏＯ２は、第二の反応物質および／または第三の反応物質、すなわち、ＣＯおよびＨ２および／またはＮＨ３を使用して、Ｍｏ膜を形成するように還元され得る。いくつかの実施形態では、酸化プロセスは、Ｈ２ＯおよびＨ２の共流を含むことができる。
【0102】
薄膜の特性
本明細書に記載のいくつかの実施形態に従って堆積させた薄膜は、モリブデンを含む連続薄膜であってもよい。いくつかの実施形態では、モリブデンを含む薄膜は、約１００ｎｍ未満、約６０ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、約４０ｎｍ未満、約３０ｎｍ未満、約２５ｎｍ未満、または約２０ｎｍ未満、または約１５ｎｍ未満、または約１０ｎｍ未満、または約５ｎｍ未満、もしくはそれ未満の厚さで、連続的であり得る。言及される連続性は、物理的連続性、または電気的連続性であり得る。いくつかの実施形態では、膜が物理的に連続し得る厚さは、膜が電気的に連続する厚さと同じでなくてもよく、膜が電気的に連続し得る厚さは、膜が物理的に連続している厚さと同じでなくてもよい。
本明細書に記載のいくつかの実施形態に従って堆積させた薄膜は、モリブデンを含む連続薄膜であってもよい。いくつかの実施形態では、モリブデンを含む薄膜は、約１００ｎｍ未満、約６０ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、約４０ｎｍ未満、約３０ｎｍ未満、約２５ｎｍ未満、または約２０ｎｍ未満、または約１５ｎｍ未満、または約１０ｎｍ未満、または約５ｎｍ未満、もしくはそれ未満の厚さで、連続的であり得る。言及される連続性は、物理的連続性、または電気的連続性であり得る。いくつかの実施形態では、膜が物理的に連続し得る厚さは、膜が電気的に連続する厚さと同じでなくてもよく、膜が電気的に連続し得る厚さは、膜が物理的に連続している厚さと同じでなくてもよい。
【0103】
いくつかの実施形態では、本明細書に記載のいくつかの実施形態に従って堆積させたモリブデンを含む薄膜は、連続的であることができる一方で、いくつかの実施形態では、モリブデンを含む不連続薄膜、またはモリブデンを含む分離したアイランドを含む薄膜、もしくはモリブデンを含むナノ粒子を含む薄膜を形成することが望ましい場合がある。いくつかの実施形態では、モリブデンを含む堆積された薄膜は、相互に実質的に物理的にも電気的にも連続していないモリブデンを含むナノ粒子を含み得る。いくつかの実施形態では、モリブデンを含む堆積された薄膜は、モリブデンを含む、分離したナノ粒子または分離したアイランドを含むことができる。
【0104】
いくつかの実施形態では、本明細書に記載のいくつかの実施形態に従って堆積されたモリブデンを含む薄膜は、約１００ｎｍ未満の厚さで約２０μΩｃｍ未満の抵抗率を有することができる。いくつかの実施形態では、本明細書に記載のいくつかの実施形態に従って堆積させたモリブデンを含む薄膜は、約６０ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、約４０ｎｍ未満、約３０ｎｍ未満、約２５ｎｍ未満、または約２０ｎｍ未満もしくはそれ未満の厚さで、約２０μΩｃｍ未満の抵抗率を有することができる。いくつかの実施形態では、本明細書に記載のいくつかの実施形態に従って堆積させたモリブデンを含む薄膜は、約６０ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、約４０ｎｍ未満、約３０ｎｍ未満、約２５ｎｍ未満、または約２０ｎｍ未満もしくはそれ未満の厚さで、約１５μΩｃｍ未満の抵抗率を有することができる。いくつかの実施形態では、本明細書に記載のいくつかの実施形態に従って堆積させたモリブデンを含む薄膜は、約６０ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、約４０ｎｍ未満、約３０ｎｍ未満、約２５ｎｍ未満、または約２０ｎｍ未満もしくはそれ未満の厚さで、約１０μΩｃｍ未満の抵抗率を有することができる。いくつかの実施形態では、本明細書に記載のいくつかの実施形態に従って堆積させたモリブデンを含む薄膜は、約３０ｎｍ未満、約２０ｎｍ未満、約１５ｎｍ未満、約１０ｎｍ未満、約８ｎｍ未満、または約５ｎｍ未満もしくはそれ未満の厚さで、約２００μΩｃｍ未満の抵抗率を有することができる。
【0105】
いくつかの実施形態では、本明細書に記載のいくつかの実施形態に従って堆積されたモリブデンを含む薄膜は、約１００ｎｍの厚さで、約２００μΩｃｍ未満、約１００μΩｃｍ未満、約５０μΩｃｍ未満、約３０μΩｃｍ未満、約２０μΩｃｍ未満、約１８μΩｃｍ未満、約１５μΩｃｍ未満、約１２μΩｃｍ未満、約１０μΩｃｍ未満、約８μΩｃｍ未満、または約５μΩｃｍ未満もしくはそれ未満の抵抗率を有することができる。いくつかの実施形態では、本明細書に記載のいくつかの実施形態に従って堆積されたモリブデンを含む薄膜は、約５０ｎｍ未満の厚さで、約２０μΩｃｍ未満、約１８μΩｃｍ未満、約１５μΩｃｍ未満、約１２μΩｃｍ未満、約１０μΩｃｍ未満、約８μΩｃｍ未満、または約５μΩｃｍ未満もしくはそれ未満の抵抗率を有することができる。
【0106】
いくつかの実施形態では、ＭｏＣ、Ｍｏ２Ｃ、ＭｏＯＣ、ＭｏＯＣＮ、またはＭｏＣＮ膜は、約１０ｎｍ未満、より好ましくは約５ｎｍ未満、最も好ましくは約３ｎｍ未満の厚さに堆積される。
【0107】
原子層堆積は、Ｍｏ、ＭｏＣ、Ｍｏ２Ｃ、ＭｏＯＣ、ＭｏＯＣＮ、またはＭｏＣＮ膜の共形堆積を可能にする。一部の実施形態では、三次元構造上に本明細書に開示される方法によって堆積されるＭｏ、ＭｏＣ、Ｍｏ２Ｃ、またはＭｏＣＮ膜は、少なくとも９０％、９５％、またはそれ以上の共形性を有する。いくつかの実施形態では、膜は約１００％の共形である。
【0108】
いくつかの実施形態では、形成されたＭｏ、ＭｏＣ、Ｍｏ２Ｃ、ＭｏＯＣ、ＭｏＯＣＮ、またはＭｏＣＮ膜は、高アスペクト比を有する構造において、約８０％超、より好ましくは約９０％超、および最も好ましくは約９５％超のステップカバレッジを有する。いくつかの実施形態では、高アスペクト比構造は、深さまたは高さを特徴部の幅と比較するときに、約３：１を超えるアスペクト比を有する。いくつかの実施形態では、構造は、約５：１を超えるアスペクト比、またはさらに１０：１以上のアスペクト比を有する。
【0109】
いくつかの実施形態では、本明細書に開示される方法によって堆積されたＭｏ、ＭｏＣ、Ｍｏ２Ｃ、ＭｏＯＣ、ＭｏＯＣＮ、またはＭｏＣＮ膜などのモリブデン膜は、用途に応じて所望されるように、アニーリングなどによって、堆積後に処理される。いくつかの実施形態では、Ｍｏ、ＭｏＣ、Ｍｏ２Ｃ、ＭｏＯＣ、ＭｏＯＣＮ、またはＭｏＣＮ膜は、酸素環境でアニールされる。例えば、膜は、水またはＯ２中で高温でアニールされてもよい。いくつかの実施形態では、アニーリング工程は実施されない。
【0110】
いくつかの実施形態では、Ｍｏ、ＭｏＣ、Ｍｏ２Ｃ、またはＭｏＣＮ堆積などのモリブデン膜の堆積後、さらなる膜が堆積される。いくつかの実施形態では、追加的な膜は、Ｍｏ、ＭｏＣ、Ｍｏ２Ｃ、ＭｏＯＣ、ＭｏＯＣＮ、またはＭｏＣＮ層の上に直接接触するなど、モリブデン膜の上に直接接触し得る。
【0111】
特定の実施形態および実施例について議論してきたが、請求項の範囲は、具体的に開示する実施形態を超えて、他の代替の実施形態および／または使用および明らかな変形例、ならびにそれらの均等物にまで拡大することを当業者は理解するであろう。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【外国語明細書】