使用硅氢加成钝化的表面选择性原子层沉积制造技术

公开了用于通过原子层沉积选择性地沉积膜的方法。基板表面通过硅氢加成来钝化以防止沉积，并允许在未钝化的表面上选择性沉积。

Surface selective atomic layer deposition using silicon hydride passivation

A method for selectively depositing films by atomic layer deposition is disclosed. The substrate surface is passivated by hydrogen addition to prevent deposition and allow selective deposition on the unpassivated surface.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用硅氢加成钝化的表面选择性原子层沉积
本公开的实施例总体上涉及原子层沉积方法。更具体地，本公开的实施例涉及其中表面通过硅氢加成来钝化的表面选择性原子层沉积。
技术介绍
随着半导体器件的尺寸缩小，半导体工业对工艺变化的容差持续降低。为了满足这些更严的工艺要求，工业已经开发了满足所述更严工艺窗口要求的大批新工艺，但这些工艺经常花费更长的时间来完成。例如，为了将铜扩散阻挡层共形地形成到具有大纵横比、65纳米或更小互连特征的表面上，使用ALD(原子层沉积)工艺可能是有益的。ALD是相比CVD(化学气相沉积)呈现优异的阶梯覆盖的CVD的变体。ALD基于原子层外延(atomiclayerepitaxy；ALE)，所述ALE最初用于制造电致发光显示器。ALD采用化学吸附以在基板表面上沉积反应前体分子的饱和单层。这通过周期性地使进入沉积腔室的适当的反应前体的脉冲交替来实现。反应前体的每次注入通常由惰性气体净化来分隔，以向先前沉积的层提供新原子层，从而在基板的表面上形成均匀的材料层。重复反应前体和惰性净化气体的循环以将材料层形成至预定厚度。常规意义上而言，原子层沉积是在所有表面上沉积的非选择性技术。本领域中需要在基板上选择性地沉积膜的方法。
技术实现思路
本公开的一个或多个实施例涉及沉积膜的方法。提供基板，所述基板包含包括氢终止表面的第一基板表面和包括非氢终止表面的第二基板表面。基板暴露于钝化剂以与氢终止表面反应来形成钝化表面。钝化剂包含具有至少一个不饱和碳-碳键的有机物质。基板暴露于一种或多种沉积气体以相对于钝化表面在第二基板表面上选择性地沉积膜。本公开的附加实施例涉及沉积膜的方法。提供基板，所述基板包含包括氢终止表面的第一基板表面和包括非氢终止电介质的第二基板表面。基板暴露于钝化剂以与氢终止表面反应来形成钝化表面。钝化剂包含具有至少一个不饱和碳-碳键的有机硅烷。基板暴露于一种或多种沉积气体以选择性地在第一钝化表面上方在第二基板表面上沉积氮化硅膜。本公开的进一步的实施例涉及沉积膜的方法。提供包含第一基板表面和第二基板表面的基板。基板暴露于稀释的HF以从第一基板表面去除氧化物来提供氢终止表面。第二基板表面包含非氢终止表面。基板暴露于钝化剂以与氢终止表面反应来形成钝化表面。钝化剂包含三甲基乙烯硅烷。基板顺序地暴露于第一反应气体和第二反应气体，以便相对于钝化表面选择性地在第二基板表面上沉积SiN膜。第一反应气体包含四氯化硅，并且第二反应气体包含氨。附图说明因此，为了能够详细地理解本公开的上述特征的方式，可参考实施例进行对上文简要概述的本公开的更具体的描述，在附图中示出实施例中的一些。附图仅示出本公开的典型实施例，并因此不应视为是限制性的，因为本公开可承认其他等效实施例。图1示出根据本公开的一个或多个实施例的处理方法的示意图；以及图2示出根据本公开的一个或多个实施例的批处理腔室的实施例。具体实施方式本公开的实施例提供用于选择性原子层沉积(ALD)的沉积方法。本公开的实施例涉及使用钝化来影响沉积选择性。常规意义上而言，ALD是非选择性的的并且在所有表面上沉积。用于阻止ALD共反应剂中的一种共反应剂的附着的一些技术可影响选择性。这种技术当为表面选择性的并且仅在不期望沉积的表面上阻止附着时是有效的。本公开的一个或多个实施例提供用于相对于基板的第二部分优先在基板的一个部分上选择性地沉积膜的方法。本公开的一些实施例提供用于钝化一种表面类型以允许选择性沉积的方法。本公开的一个或多个实施例提供用于选择性沉积的可逆表面钝化工艺。在一些实施例中，方法使用硅氢加成以钝化具有有机硅或有机物质的Si表面，所述有机物质阻止用于ALD的前体的附着。例如，在其中存在SiN、SiO和Si表面的基板上，可以在执行ALD之前钝化Si表面。最终结果为ALD大体上仅在SiN和SiO表面上而不在Si上发生。在方法的一些实施例中，从表面上去除原生氧化物以在Si表面上产生SiH。原生氧化物的去除可通过任何合适技术(包括但不限于将基板沉浸在以100:1稀释的HF中)来完成。在稀释的HF浸泡之后，Si能以SiH终止。SiN和SiO表面不以SiH终止(SiN以SiF和SiOH终止；SiO以SiOH终止)。随后基板可传递至其中可执行硅氢加成的另一容器或腔室。硅氢加成可在气相或液相中、在具有或不具有催化剂以及具有或不具有UV(紫外线)暴露的条件下完成。例如，不受理论束缚，在气相中，三甲基乙烯硅烷(TMVS)被传递至放置基板的腔室中。在UV照射下，硅氢加成经由SiH与TMVS的反应而发生，从而将SiH变成SiCH2CH2Si(CH3)3。在SiO和SiN表面上不发生这种反应，因为这些表面不具有SiH。在硅氢加成之后，基板可传递至其中可执行热ALD的ALD腔室中。例如，在空间ALD腔室中，可执行使用SiCl4和NH3的氮化硅的热ALD。同样，不受理论束缚，人们相信，Si表面上SiCH2SH2Si(CH3)3部分的存在(即，钝化)阻止SiCl4的附着，从而导致在Si表面上没有ALD或减少的ALD的量。此钝化不存在于SiN和SiO表面上；因此在这些表面上既不阻止也不延迟ALD生长。总体结果在于，相比在Si上形成，更多ALD氮化硅在SiN和SiO上形成。换句话说，相对于Si表面，膜选择性地沉积在SiN和SiO表面上。可采用其他热ALD系统，包括但不限于氮化硅、TiO、TiN、TaN、MnN。可以使用其他钝化分子(不限于TMVS)。示例包括但不限于乙烯基硅烷、烯烃和炔烃。如在本说明书和所附权利要求书中所使用，术语“基板”和“晶片”可互换地使用，这两者均指工艺在其上起作用的表面或表面的部分。本领域技术人员还将理解，除非上下文另外明确地指出，否则对基板的引用也仅指基板的一部分。另外，提及在基板上沉积既可以意味着裸基板，又可以意味着具有沉积或形成在其上的一个或多个膜或特征的基板。如本文所使用的“基板”是指在制造工艺期间在其上执行膜处理的任何基板或基板上形成的材料表面。例如，取决于应用，在其上可执行处理的基板表面包括诸如以下材料，硅、氧化硅、应变硅、绝缘体上硅(silicononinsulator；SOI)、碳掺杂氧化硅、氮化硅、掺杂硅、锗、砷化镓、玻璃、蓝宝石，以及任何其他材料，诸如金属、金属氮化物、金属合金，以及其他导电材料。基板包括但不限于半导体晶片。基板可暴露于预处理工艺以抛光、蚀刻、还原、氧化、羟化、退火和/或烘烤基板表面。除了直接在基板本身的表面上的膜处理外，在本专利技术中，所公开的膜处理步骤中的任一步骤也可在基板上形成的下层上执行，如下文更详细地公开；并且术语“基板表面”旨在包括如上下文指出的此类下层。因此例如，在膜/层或部分膜/层已经沉积到基板表面上的情况下，新沉积的膜/层的被暴露表面变成基板表面。给定的基板表面包含什么将取决于将沉积什么膜，以及使用的特定化学作用。在一个或多个实施例中，第一基板表面将包含金属，并且第二基板表面将包含电介质，反之亦然。在一些实施例中，基板表面可包含某种官能团(例如-OH、-NH、等等)。用于本公开的实施例的基板可以是任何合适的基板。在一些实施例中，基板为刚性的、离散的、总体上平坦的基板。如在本说明书和所附权利要求书中所使用，当指基板时，术语“离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沉积膜的方法，所述方法包含：提供基板，所述基板包含包括氢终止表面的第一基板表面和包括非氢终止表面的第二基板表面；将所述基板暴露于钝化剂以与所述氢终止表面反应来形成钝化表面，所述钝化剂包含具有至少一个不饱和碳‑碳键的有机物；以及将所述基板暴露于一种或多种沉积气体以相对于所述钝化表面选择性地在所述第二基板表面上沉积膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.19 US 62/221,0071.一种沉积膜的方法，所述方法包含：提供基板，所述基板包含包括氢终止表面的第一基板表面和包括非氢终止表面的第二基板表面；将所述基板暴露于钝化剂以与所述氢终止表面反应来形成钝化表面，所述钝化剂包含具有至少一个不饱和碳-碳键的有机物；以及将所述基板暴露于一种或多种沉积气体以相对于所述钝化表面选择性地在所述第二基板表面上沉积膜。2.如权利要求1所述的方法，其中所述钝化剂包含1-辛烯、1,4-环辛二烯和/或有机硅烷中的一种或多种。3.如权利要求2所述的方法，其中所述有机硅烷包含三甲基乙烯硅烷。4.如权利要求1至3任一项所述的方法，其中所述第一基板表面包含硅。5.如权利要求4所述的方法，其中所述第二基板表面包含SiO和/或SiN中的一种或多种。6.如权利要求4所述的方法，进一步包含第三基板表面，其中所述第二基板表面包含SiO，并且所述第三基板表面包含SiN。7.如权利要求1至3任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·陈，陈一宏，A·B·玛里克，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US