作为金属扩散阻挡层的无定形碳的高选择性沉积制造技术

本发明专利技术涉及作为金属扩散阻挡层的无定形碳的高选择性沉积，具体涉及一种用于提供金属扩散阻挡层的方法，该方法包括：提供包含金属层的衬底；在所述金属层上沉积电介质层；在所述电介质层中定义特征，其中，所述特征包括由所述电介质层定义的侧壁和由所述金属层定义的底表面；在所述特征的所述侧壁上选择性地沉积金属扩散阻挡层，并且不在所述特征的所述底表面上沉积金属扩散阻挡层，其中，所述金属扩散阻挡层包括无定形碳；以及在所述特征中沉积金属。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求于2015年5月4日提交的美国临时申请No.62/156597的优先权。以上引用的申请的全部公开通过引用的方式并入本文。
本专利技术涉及衬底处理系统，更具体地，涉及作为金属扩散阻挡层的无定形碳的选择性沉积。
技术介绍
这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。在此
技术介绍
部分中描述的程度上的当前指定的专利技术人的工作，以及在提交申请时可能无法以其他方式有资格作为现有技术的说明书的各方面，既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。现在参考图1，衬底10包括例如铜(Cu)之类的金属层12，和设置在金属层12上的电介质层14。掩模层16沉积在电介质层14上，并被图案化用于随后的蚀刻。特征18诸如通孔被蚀刻通过掩模层16中的开口到电介质层14向下到金属层12。之后，沉积保形的金属扩散阻挡层20。在一些实施例中，金属扩散阻挡层20包括氮化钽(TaN)层22和钽(T)层24。金属扩散阻挡层20防止金属扩散到电介质层14。现在参照图2，特征18被填充有诸如铜等金属，如以26所示的。即使金属扩散阻挡层20是非常薄的，但由于电子在其界面散射，因而它仍然贡献了通孔的电阻的大部分(在由参考数字30标识的位置)。修正的方法，例如通孔底部回蚀，可以被用于降低特征18的电阻。然而，这种方法使得处理流程复杂化并没有完全除去在特征18的底部的阻挡材料。因此，这些方法不显著降低接触电阻。
技术实现思路
用于提供金属扩散阻挡层的方法包括：提供包含金属层的衬底；在所述金属层上沉积电介质层；在所述电介质层中定义特征，其中所述特征包括由所述电介质层定义的侧壁和由所述金属层定义的底表面；在所述特征的
所述侧壁上选择性地沉积金属扩散阻挡层，其中，所述金属扩散阻挡层包括无定形碳；以及在所述特征中沉积金属。在其他特征中，选择性地沉积所述金属扩散层包括不在所述特征的所述底表面上沉积所述金属扩散阻挡层。定义所述特征还包括：沉积并图案化所述电介质层上的掩模层；以及蚀刻所述电介质层的暴露部分以定义所述特征。沉积所述金属扩散阻挡层使用高密度等离子体化学气相沉积(HDP-CVD)进行。在所述HDP-CVD过程中沉积所述金属扩散阻挡层包括供给包含甲烷和氦气的等离子体处理气体混合物。甲烷与氦气的比率小于0.15。甲烷与氦气的比率小于0.10。甲烷与氦气的比率小于0.05。在其他特征中，沉积所述金属扩散阻挡层包括在所述HDP-CVD过程中供给包含乙炔和分子氢的等离子体处理气体混合物。所述HDP-CVD在处理室中进行，所述处理室包括圆顶形室、布置在所述圆顶形室的外表面上的线圈和布置在所述圆顶形室内的基座。所述方法还包括通过供给在第一频率的第一RF功率和在第二频率的第二RF功率使线圈偏置。所述第一频率低于所述第二频率。所述第一RF功率和所述第二RF功率的组合的RF功率在介于2000W和4000W的范围内。所述第一频率是360kHz，所述第二频率是400kHz。在其他特征中，该方法包括通过供给在第一频率的RF功率使线圈偏置。所述RF功率在介于2000W和4000W之间的范围内。所述第一频率是400kHz。在其他特征中，所述基座包括嵌入电极，并且所述方法还包括通过供给在第一频率的RF功率使所述嵌入电极偏置。所述RF功率在介于500W和2250W之间的范围内供给。所述第一频率为13.56MHz。在其他特征中，该方法包括在沉积所述金属扩散阻挡层时控制处理温度小于或等于200℃。在其他特征中，该方法包括在沉积所述金属扩散阻挡层时控制处理温度在介于80℃和180℃之间的范围内。该方法包括设置所述金属扩散阻挡层的沉积速率为在介于/分钟和200埃/分钟之间的范围内。在其他特征中，使用混合机制沉积所述金属扩散阻挡层，在该混合
机制中，所述金属扩散阻挡层既被沉积又通过溅射被侵蚀。具体而言，本专利技术的一些方面可以阐述如下：1.一种用于提供金属扩散阻挡层的方法，其包括：提供包含金属层的衬底；在所述金属层上沉积电介质层；在所述电介质层中定义特征，其中，所述特征包括由所述电介质层定义的侧壁和由所述金属层定义的底表面；在所述特征的所述侧壁上选择性地沉积金属扩散阻挡层，其中，所述金属扩散阻挡层包括无定形碳；以及在所述特征中沉积金属。2.根据条款1所述的方法，其中，选择性地沉积所述金属扩散层包括不在所述特征的所述底表面上沉积所述金属扩散阻挡层。3.根据条款1所述的方法，其中，定义所述特征还包括：沉积并图案化所述电介质层上的掩模层；以及蚀刻所述电介质层的暴露部分以定义所述特征。4.根据条款1所述的方法，其中，沉积所述金属扩散阻挡层使用高密度等离子体化学气相沉积(HDP-CVD)进行。5.根据条款4所述的方法，其中，沉积所述金属扩散阻挡层包括在所述HDP-CVD过程中供给包含甲烷和氦气的等离子体处理气体混合物。6.根据条款5所述的方法，其中，甲烷与氦气的比率小于0.15。7.根据条款5所述的方法，其中，甲烷与氦气的比率小于0.10。8.根据条款5所述的方法，其中，甲烷与氦气的比率小于0.05。9.根据条款4所述的方法，其中沉积所述金属扩散阻挡层包括在所述HDP-CVD过程中供给包含乙炔和分子氢的等离子体处理气体混合物。10.根据条款4所述的方法，其中，所述HDP-CVD在处理室中进行，所述处理室包括圆顶形室、布置在所述圆顶形室的外表面上的线圈和布置在所述圆顶形室内的基座。11.根据条款10所述的方法，其还包括通过供给在第一频率的第一RF功率和在第二频率的第二RF功率使所述线圈偏置，并且其中所述第一频率
低于所述第二频率，并且其中所述第一RF功率和所述第二RF功率的组合的RF功率在介于2000W和4000W之间的范围内。12.根据条款11所述的方法，其中，所述第一频率是360kHz，所述第二频率是400kHz。13.根据条款10所述的方法，其还包括通过供给在第一频率的RF功率使所述线圈偏置，其中，所述RF功率在介于2000W和4000W之间的范围内。14.根据条款13所述的方法，其中，所述第一频率是400kHz。15.根据条款10所述的方法，其中，所述基座包括嵌入电极，并且所述方法还包括通过供给在第一频率的RF功率使所述嵌入电极偏置。16.根据条款15所述的方法，其中所述RF功率在介于500W和2250W之间的范围内被供给。17.根据条款15所述的方法，其中，所述第一频率是13.56MHz。18.根据条款4所述的方法，其还包括在沉积所述金属扩散阻挡层时控制处理温度小于或等于200℃。19.根据条款4所述的方法，其还包括在沉积所述金属扩散阻挡层时控制处理温度在介于80℃和180℃之间的范围内。20.根据条款1所述的方法，其还包括设置所述金属扩散阻挡层的沉积速率为在介于/分钟和200埃/分钟之间的范围内。21.根据条款4所述的方法，其中，使用混合机制沉积所述金属扩散阻挡层，在该混合机制中，所述金属扩散阻挡层既被沉积又通过溅射被侵蚀。从详细描述、权利要求和附图中本公开内容的适用性的进一步范围将变得显而易见。详细描述和具体实施例仅用于说明的目的，并非意在限制本公开的范围。附图说明根据详细描述和附图，本专利技术将被更充分地理解，其中：图1是根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于提供金属扩散阻挡层的方法，其包括：提供包含金属层的衬底；在所述金属层上沉积电介质层；在所述电介质层中定义特征，其中，所述特征包括由所述电介质层定义的侧壁和由所述金属层定义的底表面；在所述特征的所述侧壁上选择性地沉积金属扩散阻挡层，其中，所述金属扩散阻挡层包括无定形碳；以及在所述特征中沉积金属。

【技术特征摘要】
2015.05.04 US 62/156,597;2016.04.11 US 15/095,2581.一种用于提供金属扩散阻挡层的方法，其包括：提供包含金属层的衬底；在所述金属层上沉积电介质层；在所述电介质层中定义特征，其中，所述特征包括由所述电介质层定义的侧壁和由所述金属层定义的底表面；在所述特征的所述侧壁上选择性地沉积金属扩散阻挡层，其中，所述金属扩散阻挡层包括无定形碳；以及在所述特征中沉积金属。2.根据权利要求1所述的方法，其中，选择性地沉积所述金属扩散层包括不在所述特征的所述底表面上沉积所述金属扩散阻挡层。3.根据权利要求1所述的方法，其中，定义所述特征还包括：沉积并图案化所述电介质层上的掩模层；以及蚀刻所述电介质层的暴露部分以定...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐伟，詹森·达埃金·帕克，帕特里克·A·万克利姆布特，耶斯蒂·多蒂，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US