利用醇选择性还原和保护的选择性沉积制造技术

一种选择性沉积方法，其相对于电介质表面来将金属选择性地沉积在金属表面。所述方法包括下述步骤：将金属氧化物表面还原成金属表面；和保护电介质表面以最小化所述电介质表面上的沉积。

Selective deposition by selective reduction and protection of alcohols

A selective deposition method for selectively depositing metal on a metal surface relative to a dielectric surface. The method includes the steps of reducing the surface of a metal oxide to a metal surface and protecting the dielectric surface to minimize deposition on the dielectric surface.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开内容的实施方式，大致涉及膜的选择性沉积方法。更具体的说，本公开内容的实施方式，尤其涉及利用醇选择性还原和选择性保护的膜的选择性沉积方法。随着晶片的特征尺寸小于14nm时，铜的漏电流会对晶片的可靠性造成影响。为了提高漏电流的可靠性，在集成工艺中使用使钴选择性地存在于铜覆盖层上的方法。为了使所述覆盖层良好地运作，越过电介质沉积在铜上应具有高度选择性。先前的工艺是使用高于300℃的氢气来将氧化铜还原成铜金属。降低温度后，使用甲硅烷胺衍生物来修饰电介质表面。在钴能够被沉积之前，此工艺使用两步骤的预处理。这两个步骤之间的温度差会造成预处理工艺花费时间。因此，本
中，需要越过电介质表面将金属膜选择性地沉积在金属表面的方法。
技术实现思路
本公开内容的一种或多种实施方式涉及沉积膜的方法。提供基板，所述基板包含包括金属氧化物的第1基板表面和包括电介质的第2基板表面。将所述基板暴露在醇类中以将所述金属氧化物还原成第1金属并形成烷氧基封端的电介质表面。将所述基板暴露在一种或多种沉积气体中以越过所述烷氧基封端的电介质表面将第2金属膜选择性地沉积在所述第1金属上。本公开内容的另外的实施方式涉及沉积膜的方法。提供基板，所述基板包含包括金属氧化物的第1基板表面和包括羟基封端的电介质的第2基板表面，所述金属氧化物是从由氧化铜、氧化钴、氧化镍和氧化钌所组成的群组中选出的。将所述基板暴露在醇类气体中以将所述金属氧化物还原成第1金属并形成烷氧基封端的电介质表面。将所述基板暴露在一种或多种沉积气体中以越过所述烷氧基封端的电介质表面将第2金属膜选择性地沉积在所述第1金属上。本公开内容的更多的实施方式涉及沉积膜的方法。提供基板，所述基板包含包括金属氧化物的第1基板表面和包括羟基封端的具有低介电常数(low-k)的电介质的第2基板表面，所述金属氧化物是从由氧化铜、氧化钴和氧化镍所组成的群组中选出的。将所述基板暴露在气态醇类中以将所述金属氧化物还原成第1金属并形成烷氧基封端的电介质表面。所述气态醇类具有下述分子式。式中，R和R’是分别独立地从由氢、以及碳原子数在1～20的范围内的烷类、烯类、炔类、环烷类、环烯类、环炔类和芳香类所组成的群组中选出的。将所述基板暴露在一种或多种沉积气体中以将含第2金属的膜沉积在所述第1金属上且实质上未沉积在所述烷氧基封端的电介质表面上。附图说明为使本公开内容的上述特征能够更详细地被理解，涉及可通过参照实施方式来获得涉及以上已概述内容的本公开内容的更具体的描述，且一部分实施方式已在所附附图中说明。然而，应注意，所附附图中仅说明本公开内容的典型的实施方式，不应视为限制本公开内容的范围，本公开内容可容许其它同等功效的实施方式。图1A至图1D是表示依照本公开内容的一种或多种实施方式来进行处理的方法。具体实施方式本公开内容的实施方式提供一种沉积膜的方法，所述方法在金属沉积之前包含额外的预处理程序。本公开内容的实施方式将单一试剂或单一工艺步骤用于下述两种目的：将金属氧化物(例如氧化铜)还原成金属(例如铜)、和保护电介质表面。该单一工艺能够在一个工艺温度下进行。并且，在还原金属氧化物并以例如烷氧基来保护电介质表面后，金属前驱物实质上不会与电介质表面进行反应。此情况会防止或最小化电介质表面上的金属沉积并提高金属沉积的选择性。如本说明书和权利要求书中所述，“基板”和“晶片”的用语能够互换使用，两者均表示上面进行工艺的表面、或表面的一部分。本领域技术人员也将能够理解，除非文中有明确指出，否则当提及基板时也能够仅表示基板的一部分。此外，当提及沉积在基板上时，其能够表示下述两者：裸基板、和上面沉积或形成有一种或多种膜或特征的基板。此处所使用的“基板”，是表示任何基板或形成于基板上的材料表面，且在所述基板上在制造过程期间进行膜加工(filmprocessing)。例如：取决于用途，能够在基板表面上执行工艺的基板表面包括下述材料，例如：硅、氧化硅、应变硅、绝缘体上的硅(SiliconOnInsulator,SOI)、掺杂碳的氧化硅、氮化硅、掺杂硅、锗、砷化镓、玻璃、蓝宝石、和任何其它材料，例如金属、金属氮化物、金属合金、和其它导电性材料。基板包括但不限于半导体晶片。基板可暴露在预处理工艺中以对基板表面进行抛光、蚀刻、还原、氧化、羟基化、退火和/或烘烤。除此之外，直接在基板本身的表面上进行膜加工，本专利技术中，如下面更详细公开的内容，公开的任何膜加工步骤中，也可在形成于基板上的底层上进行，且“基板表面”的用语旨在包括如文中所述的底层。因此例如：在已将膜/层或一部分的膜/层沉积在基板表面上的位置，新沉积的所述膜/层所暴露出的表面变成基板表面。给定的基板表面包含何物取决于何种膜将被沉积、和使用何种特定的化学性质。在一种或多种实施方式中，第1基板表面将包含金属，且第2基板表面会包含电介质，或相反。在一些实施方式中，基板表面可包含某些官能性(例如－OH、－NH等)。同样地，能够用于本文描述的方法的膜也有多种。在一些实施方式中，膜可包含金属或实质上由金属所组成。金属膜的例子包括但不限于钴(Co)、铜(Cu)、镍(Ni)、钨(W)等。在一些实施方式中，膜包含电介质。其例子包括：SiO2、SiN、HfO2等。如本说明书和权利要求书中所述，“反应性气体”、“前驱物”、“试剂”的用语和类似的用语，是以可互换的方式表示一种气体，该气体包括与基板表面反应的物种(species)。例如：第1“反应性气体”可简单吸附在基板的表面上，且能够用于与第2反应性气体进一步进行化学反应。本公开内容的一种或多种实施方式合并(incorporate)醇类以作为还原剂和保护剂，所述还原剂用于将金属氧化物(例如氧化铜)还原成金属(例如铜)，所述保护剂用于通过用烷氧基取代官能基(例如羟基)来保护电介质表面。本公开内容的一些实施方式是气相工艺(vaporphaseprocesses.)。在一种或多种实施方式中，所述工艺是在单一温度下进行的。在还原金属氧化物并以烷氧基来保护电介质表面后，金属前驱物(例如钴前驱物)与所述电介质表面会几乎不反应或不反应。由于几乎不反应或不反应，从而能够防止金属前驱物沉积在电介质表面上。因此，本公开内容的一种或多种实施方式提高金属沉积的选择性。在一些实施方式中，工艺温度为在约140℃～约300℃的范围内。一些实施方式的醇类为一级醇(例如乙醇、1-丙醇、1-丁醇、1-戊醇、1-己醇、3-甲基-1-丁醇)和/或二级醇(例如异丙醇、2-丁醇、2-戊醇、3-戊醇、2-己醇、3-己醇、环戊醇、环己醇)。适合的醇类能够在气相且在工艺温度下将金属氧化物还原成金属。适合的醇类可通过烷氧基取代羟基来修饰电介质表面。一种或多种实施方式中，已改良越过电介质将Co选择性地沉积在Cu上。因此，本公开内容的一种或多种实施方式涉及沉积膜的方法。所沉积的膜可以是金属膜或含金属的膜。如文中所述，含金属膜可以是金属膜或混合有金属-非金属的膜，例如：金属氧化物膜或金属氮化物膜。本公开内容的实施方式提供一种越过第2表面将金属膜选择性地沉积在一个表面上的方法。如本说明书和权利要求中所使用的，“越过另一表面将膜选择性地沉积在一个表面上”的用语和其类似用语，是表示使第1量的膜沉积本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沉积膜的方法，所述方法包含：提供基板，所述基板包含包括金属氧化物的第1基板表面和包括电介质的第2基板表面；将所述基板暴露在醇类中而将所述金属氧化物还原成第1金属并形成烷氧基封端的电介质表面；以及将所述基板暴露在一种或多种沉积气体中以越过所述烷氧基封端的电介质表面选择性地在所述第1金属上沉积第2金属膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.27 US 14/469,9801.一种沉积膜的方法，所述方法包含：提供基板，所述基板包含包括金属氧化物的第1基板表面和包括电介质的第2基板表面；将所述基板暴露在醇类中而将所述金属氧化物还原成第1金属并形成烷氧基封端的电介质表面；以及将所述基板暴露在一种或多种沉积气体中以越过所述烷氧基封端的电介质表面选择性地在所述第1金属上沉积第2金属膜。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述第1基板表面的所述金属氧化物包含：氧化铜、氧化钴、氧化镍和氧化钌的中的一种或多种。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述第1基板表面的所述金属氧化物包含氧化铜，且所述第1金属包含铜。4.如权利要求1所述的方法，其中，所述电介质包含羟基末端。5.如权利要求1所述的方法，其中，所述电介质为低介电常数的电介质。6.如权利要求1所述的方法，其中，所述醇类为一级醇和二级醇中的一种或多种。7.如权利要求6所述的方法，其中，所述醇类为一级醇。8.如权利要求7所述的方法，其中，所述醇类是从由甲醇、乙醇、1-丙醇、异丙醇、1-丁醇、1-戊醇、异戊醇、环戊醇、1-己醇、环己醇、1-庚醇、1-辛醇、1-壬醇、1-癸醇、1-十一烷醇、1-十二烷醇、1-十四烷醇、1-十八烷醇、烯丙醇(2-丙烯-1-醇)、顺式或反式的巴豆醇、甲基乙烯基甲醇、苯甲醇、α-苯基乙醇、1,2-乙二醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘风全，马伯方，艾华，吕疆，张镁，戴维·汤普森，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US