形成导电粉末的方法技术

形成导电粉末的方法，包含通过还原反应来使用等离子还原导电粉末前驱物气体。还原导电粉末前驱物气体来形成导电粉末。方法进一步包含基于粒度过滤导电粉末。方法进一步包含在流体中分散具有低于阀值的粒度的导电粉末的一部分。

Method for forming conductive powder

The method of forming conductive powder includes plasma reduction of conductive powder precursor gas by reduction reaction. The conductive powder precursor gas is reduced to form conductive powder. The method further includes conductive powder based on particle size filtration. The method further includes a part of the conductive powder dispersed in the fluid with a particle size lower than the threshold value.

【技术实现步骤摘要】
形成导电粉末的方法
本揭示中所述实施例内容是有关于一种形成导电粉末的方法。
技术介绍
在半导体技术中，在基板上形成互连(interconnect)以电连接半导体装置的各活动部件。互连形成为导线以及导电通孔，导线大体上平行于基板的顶表面延伸，导电通孔电连接不同金属层上的导线。金属层为导线组，导线组的该些导线距离基板的顶表面相同距离。最接近于基板的导线组通常称为金属层-0(metal0)(metallayerzero；M0)。通过在介电质材料中建立开口及使用导电材料充填彼等开口而形成导线。平坦化制程用以在充填开口之后移除多余导电材料。随着半导体装置的临界尺寸不断缩小，充填开口变成更大的挑战。
技术实现思路
本揭示内容的一实施方式是关于一种形成一导电粉末的方法。方法包含步骤：通过一还原反应来使用一等离子(plasma)还原一导电粉末前驱物气体以形成导电粉末；基于粒度(particlesize)过滤导电粉末；以及在一流体中分散导电粉末的一部分，导电粉末的部分具有一粒度，导电粉末的部分的粒度低于一阀值。附图说明当结合附图阅读时，自以下详细描述很好地理解本揭示的态样。应当注意，根据工业中标准实务，各特征未按比例绘制。事实上，为论述清楚，各特征的大小可任意地增加或缩小。图1为根据一些实施例的形成导电粉末的方法的流程图；图2为根据一些实施例的形成导电粉末的装置的示意图；图3为根据一些实施例的形成半导体装置的方法的流程图；图4A、图4B、图4C及图4D为根据一些实施例的在各个制造阶段的半导体装置的横截面图；以及图5为控制器的示意图，此控制器用于根据一些实施例控制形成导电粉末的装置。具体实施方式以下揭示案提供许多不同实施例或例子，为实现提供标的物的不同的特征。下文描述了部分、数值、操作、材料、配置等的特定实例以简化本揭示。当然，此等仅仅为实例且不意指限制。可设想其他部件、数值、操作、材料、配置等。举例而言，在随后描述中在第二特征上方或在第二特征上第一特征的形成可包含第一及第二特征形成为直接接触的实施例，以及亦可包含额外特征可形成在第一及第二特征之间，使得第一及第二特征可不直接接触的实施例。另外，本揭示在各实例中可重复元件符号及/或字母。此重复为出于简易及清楚的目的，且本身不指示所论述各实施例及/或结构之间的关系。另外，空间相对术语，诸如“之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”及类似者，在此为便于描述可用于描述诸图中所图示一个元件或特征与另一元件(或多个元件)或特征(或多个特征)的关系。除图形中描绘的方向外，空间相对术语意图是包含装置在使用或操作中的不同的方向。设备可为不同朝向(旋转90度或在其他的方向)及可因此同样地解释在此使用的空间相对的描述词。随着技术节点减少，有效地充填开口或导线及通孔变得更加困难。在有些情况下，诸如溅镀或电镀的方法在导线或通孔中产生了空隙。另外，在有些情况下，类似电镀的方法在导线或通孔中增加了碳含量。空隙及增大的碳含量降低了导线及导电通孔按期望执行功能的可靠性。使用导电粉末充填开口有助于减少导线或通孔中的碳含量。然而，粒度(particlesize)比开口的尺寸大很多的导电粉末降低了有效充填开口的可靠性。通过形成具有小粒度的导电粉末及使用此导电粉末充填半导体装置中的导线或通孔的开口，增大半导体装置的可靠性及生产良率。图1为根据一些实施例的形成导电粉末的方法100的流程图。方法100能够形成具有平均粒径(particlediameter)的导电粉末，此平均粒径自约1纳米(nm)至约5微米(μm)的范围内变化。在有些情况下，形成具有大于5μm的平均粒度的导电粉末的其他方法，不能够可靠地在进阶技术节点充填介电质层中的开口。随着粒度增大，当使用导电粉末充填导线的开口时，空隙形成的风险亦随之增大。空隙增大导线内的电阻。增大的电阻降低了信号传输的精度及增大半导体装置的功耗。随着半导体装置的临界尺寸减小，更小的粒度有助于更可靠地充填互连的开口以减少导线中空隙的出现。在操作102中，预热导电粉末前驱物气体。此导电粉末前驱物气体经预热至一温度，此温度低于此导电粉末前驱物气体的分解温度。在一些实施例中，将导电粉末前驱物气体加热至一温度，此温度自约100℃至约600℃的范围内变化。如若预热的导电粉末前驱物气体的温度过低，则用于形成导电粉末的反应时间增大及导电粉末生产的良率降低。在有些情况下，如若预热的导电粉末前驱物气体的温度过高，则预热的导电粉末前驱物气体的分解风险增加及导电粉末生产的良率降低。导电粉末前驱物气体的材料取决于通过方法100所形成的导电粉末的材料。在一些实施例中，通过方法100所形成的导电粉末包含铝、钴、铜、金、镁、镍、银、钛、锌、上述各者的合金或其他适宜导电材料。在一些实施例中，导电粉末前驱物气体包含导电材料有机化合物。此导电材料有机化合物包含通过方法100形成的导电粉末的材料，其接合至至少一个甲基。例如，在通过方法100而形成的导电粉末为铝的一些实施例中，导电粉末前驱物气体包含Al2(CH3)6。在一些实施例中，导电粉末前驱物气体包含导电材料卤化物。此导电材料卤化物包含至少一种卤素材料，其接合至待由方法100形成的导电粉末的材料。例如，在待由方法100而形成的导电粉末为铝的一些实施例中，导电粉末前驱物气体包含AlCl3。在一些实施例中，导电粉末前驱物气体包含一个以上化合物，包含相同的导电粉末材料，例如Al2(CH3)6及AlCl3两者都属于此导电粉末前驱物气体的部分。在一些实施例中，导电粉末前驱物气体包含用于形成具有不同材料的导电粉末的化合物，例如Al2(CH3)6及CuCl2两者都属于此导电粉末前驱物气体的部分。在一些实施例中，在导电粉末前驱物气体进入反应腔室之前对其进行预热。在一些实施例中，在导电粉末前驱物气体与反应腔室内的其他材料互相作用之前，在此反应腔室的部分中加热此导电粉末前驱物气体。在一些实施例中，通过使用喷射制程雾化液体来形成导电粉末前驱物气体。在一些实施例中，通过加热液体来汽化液体，而形成导电粉末前驱物气体。在操作104中，预热的导电粉末气体穿过等离子加热区域。等离子加热区域包含具有氢气等离子及惰性气体等离子的混合物的等离子。在一些实施例中，用于形成惰性气体等离子的惰性气体包含氮气、氩气、氦气或另一适宜惰性气体。在等离子与预热的导电粉末前驱物气体互相作用之前点燃等离子。等离子与预热的导电粉末气体反应以自导电粉末移除有机材料或卤化物材料。等离子混合物内的氢气等离子有助于通过还原导电粉末材料，即通过还原反应来阻止导电粉末材料的氧化。在一些实施例中，氢气及惰性气体通过单独的输入口进入反应腔室。在一些实施例中，氢气及惰性气体通过相同的输入口进入反应腔室。在一些实施例中，在预热的导电粉末前驱物气体反应期间，反应腔室中的压力自约10毫托(mTorr)至约20托的范围内变化。反应腔室中的压力有助于决定反应腔室内的反应材料的数量以协助控制反应速率。在反应腔室中施加的射频(radiofrequency；RF)功率取决于反应腔室的体积。随着反应腔室的体积增大，施加在反应腔室中的RF功率亦随之增大。在一些实施例中，施加在反应腔室中的RF功率自约10瓦(W)至约300千瓦(kW)的范围内变化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形成一导电粉末的方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：通过一还原反应来使用一等离子还原一导电粉末前驱物气体以形成该导电粉末；基于粒度过滤该导电粉末；以及在一流体中分散该导电粉末的一部分，该导电粉末的该部分具有一粒度，该导电粉末的该部分的该粒度低于一阀值。

【技术特征摘要】
2017.04.18 US 15/489,8941.一种形成一导电粉末的方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：通过一还原反应来使用...

【专利技术属性】
技术研发人员：周友华，庄国胜，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71