金属膜的选择性沉积制造技术

金属层能够相对于衬底的一个表面选择性沉积在所述衬底的另一个表面上。在一些实施例中，所述金属层相对于第二含硅表面选择性沉积在第一金属表面上。在一些实施例中，可以任选地在实施所述选择性沉积工艺之前使发生所述选择性沉积的反应室钝化。在一些实施例中，实现了超过约50％或甚至约90％的选择率。

【技术实现步骤摘要】
金属膜的选择性沉积相关申请的交叉引用本申请是2016年6月8日提交并且名为“金属膜的选择性沉积(SELECTIVEDEPOSITIONOFMETALLICFILMS)”的第15/177,198号美国申请和2016年6月8日提交并且名为“金属膜的反应室钝化和选择性沉积(REACTIONCHAMBERPASSIVATIONANDSELECTIVEDEPOSITIONOFMETALLICFILMS)”的第15/177195号美国申请的部分继续申请，并且与2012年12月7日提交并且名为“在金属表面上选择性形成金属膜(SELECTIVEFORMATIONOFMETALLICFILMSONMETALLICSURFACES)”的第13/708,863号美国申请有关，第13/708,863号美国申请要求2011年12月9日提交的第61/569,142号美国临时申请的优先权，这些申请的公开内容全都以其全文引用的方式并入本文中。
本申请大体上涉及半导体制造领域。
技术介绍
集成电路目前通过复杂的工艺来制造，在所述复杂的工艺中，在半导体衬底上按预定布置依次构建各层材料。随着摩尔定律(Moore'slaw)的发展，满足铜互连件中不断增加的电迁移(EM)要求变得更加困难，导致装置更小。随着线尺寸缩小，EM失效的临界空隙大小也减小，造成平均失效时间急剧减小。为了能够继续按比例缩小，需要显著改善EM抗性。电介质扩散阻挡层与金属材料之间的界面已被证明是金属材料扩散的主路径和抵抗EM失效最弱的一环。选择性金属盖的实施方案具有挑战性，因为金属表面对比介电表面，很难实现良好的选择率。本文公开了可以用来在此情况下减少电迁移的金属膜选择性沉积方法。钨的选择性沉积有利地降低了半导体装置制造过程中对复杂的图案化步骤的要求。不管怎样，温和的表面处理，如热处理或自由基处理，对于提供进行选择性沉积的所期望的表面终止状态来说通常是优选的。这种表面处理可能并没有充分准备好所期望的表面来进行选择性沉积，导致了选择率的损失。
技术实现思路
根据一些方面，描述了将膜相对于衬底的第二介电表面选择性沉积在同一个衬底的第一金属表面上的方法。在一些实施例中，方法可以包含进行第一金属表面处理工艺，包含通过第一金属表面处理工艺从衬底的第一金属表面去除表面层，使得在第二介电表面上不提供大量新的表面基团或配体；以及将膜以大于约50％的选择率相对于衬底的第二介电表面选择性沉积在衬底的第一金属表面上。在一些实施例中，第一金属表面处理工艺包含将衬底的至少第一金属表面暴露于由气体生成的等离子体中。在一些实施例中，第一金属表面处理工艺包含将衬底的第一金属表面和衬底的第二介电表面暴露于由气体生成的等离子体中。在一些实施例中，第一金属表面处理工艺更包含还原和/或去除衬底的第一金属表面上所存在的金属氧化物层。在一些实施例中，所去除的表面层包含有机材料。在一些实施例中，所去除的表面层包含钝化层。在一些实施例中，所去除的表面层包含苯并三唑(BTA)。在一些实施例中，气体包含石炭酸。在一些实施例中，气体包含甲酸(HCOOH)和H2。在一些实施例中，气体包含HCOOH、NH3和H2。在一些实施例中，气体由包含惰性气体的载气提供。在一些实施例中，衬底在第一金属表面处理工艺过程中的温度是约300℃。在一些实施例中，第一金属表面处理工艺包含将衬底的至少第一金属表面暴露于等离子体中，持续约1秒到约10分钟。在一些实施例中，等离子体通过向气体提供约10W到约3000W的RF功率生成。在一些实施例中，RF功率的频率是约1MHz到约10GHz。在一些实施例中，生成等离子体的气体的压力是约1Pa到约5000Pa。在一些实施例中，被选择性沉积的膜包含钨。在一些实施例中，第一金属表面包含铜或钴。在一些实施例中，第二介电表面包含硅。在一些方面中，描述了将膜相对于衬底的第二介电表面选择性沉积在同一个衬底的第一金属表面上的方法。在一些实施例中，方法可以包含进行第一金属表面处理工艺，包含通过将衬底的至少第一金属表面暴露于由包含HCOOH的气体生成的等离子体中，从衬底的第一金属表面去除表面层；以及将膜以大于约50％的选择率相对于衬底的第二介电表面选择性沉积在衬底的第一金属表面上。在一些方面中，本文提出了将膜选择性沉积在包含第一金属表面和第二含硅表面的衬底上的方法。在一些实施例中，方法可以包含：使进行选择性沉积工艺的反应室钝化；对衬底进行第一表面处理工艺，包含将衬底暴露于等离子体中；在第一表面处理工艺之后，在反应室中进行一个或多个选择性沉积循环，每个循环包含使衬底与包含硅或硼的第一前体接触，从而相对于第二含硅表面在第一金属表面上选择性形成包含Si或B的第一材料层；以及通过将第一材料暴露于包含金属的第二前体，将第一金属表面上的第一材料转化为第二金属材料。在一些实施例中，第二金属材料以大于约50％的选择率相对于第二含硅表面沉积在衬底的第一金属表面上。在一些实施例中，第一金属表面包含铜。在一些实施例中，第一金属表面包含钴。在一些实施例中，第二含硅表面包含SiO2。在一些实施例中，第二金属材料包含钨。在一些实施例中，使反应室钝化包含在反应室中在表面上沉积钝化层，它在一个或多个选择性沉积循环过程中可能暴露于第一或第二前体。在一些实施例中，钝化层通过气相沉积工艺形成。在一些实施例中，钝化层通过等离子体增强式化学气相沉积(plasmaenhancedchemicalvapordeposition，PECVD)工艺形成。在一些实施例中，钝化层通过等离子体增强式原子层沉积(plasmaenhancedatomiclayerdeposition，PEALD)工艺形成。在一些实施例中，钝化层通过将第一气相硅前体和第二气相氮前体引导到反应室中并且其中在反应室中存在等离子体来形成。在一些实施例中，钝化层通过将反应室交替地和依次地暴露于包含乙硅烷的第一前体和包含原子氮、氮自由基或氮等离子体以及原子氢、氢自由基或氢等离子体的第二前体中来形成。在一些实施例中，钝化层包含SiN。在一些实施例中，等离子体由乙醇生成。在一些实施例中，等离子体由NH3和H2生成。在一些实施例中，第一前体包含硅烷。在一些实施例中，第一前体包含乙硅烷。在一些实施例中，第二前体包含金属卤化物。在一些实施例中，第二前体包含WF6。在一些实施例中，方法更包含在衬底进行第一表面处理工艺之前，对衬底进行第二表面处理工艺。在一些实施例中，第二表面处理工艺包含将衬底暴露于处理反应物中，其中处理反应物使第二表面钝化。在一些实施例中，第二金属材料以大于约90％的选择率相对于第二含硅表面沉积在衬底的第一金属表面上。附图说明图1是流程图，大体上说明了将金属膜相对于衬底的第二含硅表面选择性沉积在第一金属表面上的方法。图2A是一个示范性衬底的示意图，所述示范性衬底包含第一金属表面和第二介电表面，在第一金属表面上安置有金属氧化物层和钝化层。图2B是图2A的示范性衬底在经历过以下之后的示意图：如本文所述和根据一些实施例的表面处理工艺和将金属膜选择性沉积在第一金属表面上的方法。图3是流程图，说明了根据某些实施例，将金属膜相对于衬底的第二含硅表面选择性沉积在第一金属表面上的方法。图4是流程图，说明了根据某些其它实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将膜相对于衬底的第二介电表面选择性沉积在同一个衬底的第一金属表面上的方法，所述方法包含：进行第一金属表面处理工艺，包含通过所述第一金属表面处理工艺从所述衬底的所述第一金属表面去除表面层，使得在所述第二介电表面上不提供大量新的表面基团或配体；以及将膜以大于约50％的选择率相对于所述衬底的所述第二介电表面选择性沉积在所述衬底的所述第一金属表面上。

【技术特征摘要】
2017.06.14 US 15/622,5101.一种用于将膜相对于衬底的第二介电表面选择性沉积在同一个衬底的第一金属表面上的方法，所述方法包含：进行第一金属表面处理工艺，包含通过所述第一金属表面处理工艺从所述衬底的所述第一金属表面去除表面层，使得在所述第二介电表面上不提供大量新的表面基团或配体；以及将膜以大于约50％的选择率相对于所述衬底的所述第二介电表面选择性沉积在所述衬底的所述第一金属表面上。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一金属表面处理工艺包含将所述衬底的至少所述第一金属表面暴露于由气体生成的等离子体中。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一金属表面处理工艺包含将所述衬底的所述第一金属表面和所述衬底的所述第二介电表面暴露于所述由气体生成的等离子体中。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一金属表面处理工艺更包含还原和/或去除所述衬底的所述第一金属表面上所存在的金属氧化物层。5.根据权利要求1所述的方法，其中所去除的表面层包含有机材料。6.根据权利要求5所述的方法，其中所去除的表面层包含钝化层。7.根据权利要求6所述的方法，其中所去除的表面层包含苯并三唑(BTA)。8.根据权利要求2所述的方法，其中所述气体包含石炭酸。9.根据权利要求2所述的方法，其中所述气体包含甲酸(HCOOH)和H2。10.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚陈，俊晴渡会，隆大小沼，大石川，邦年难波，
申请(专利权)人：ASMIP控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL