金属膜的催化沉积制造技术

论述了沉积具有高纯度的金属膜的方法。一些实施方式利用包含烷基卤化物及金属前驱物的热ALD工艺。一些实施方式优先于介电表面而在金属表面上选择性沉积具有高纯度的金属膜。一些实施方式优先于金属表面而在介电表面上选择性沉积具有高纯度的金属膜。一些实施方式沉积具有在原子基础上大于99％的金属原子的金属膜。金属膜。金属膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金属膜的催化沉积


[0001]本公开内容的实施方式大体上与用于沉积金属膜的方法有关。本公开内容的一些实施方式涉及用于沉积金属膜的方法。本公开内容的一些实施方式与金属膜的选择性沉积有关。本公开内容的一些实施方式经由使用等离子体和/或热暴露条件来控制沉积的位置和/或速率。

技术介绍

[0002]半导体工业持续追求由诸如自动运输工具、虚拟现实、及未来移动装置的新兴工业中对移动及高性能系统的需要来驱使的持续装置小型化。为了完成此任务，需要新的高性能材料来回避在快速缩小微电子装置中的特征时遇到的固有工程、化学及物理问题。
[0003]由于钌的高熔点(承受高电流密度的能力)、异常密度、及传导电流的能力，钌为一种新提出的用于整合的材料。钌及含钌薄膜具有吸引人的材料及导电性质。已经提出钌膜用于从半导体及微电子装置的前端到后端部分变化的应用。
[0004]由于钌薄膜以高产量及精确方式沉积材料的固有能力，将理想地使用薄膜沉积技术沉积钌薄膜，这些技术诸如化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition；CVD)及原子层沉积(Atomic Layer Deposition；ALD)。
[0005]刚沉积的钌膜经常与主体钌材料不同。在沉积具有高纯度(＞99原子％的Ru)的钌膜、尤其是作为间隙填充材料时，存在特别的挑战。先前的解决方案利用氧反应物产生的膜，该膜具有与主体材料相比更大的粗糙度。类似地，氢反应物产生更高杂质，这些杂质需要后续退火步骤来移除。最后，等离子体沉积工艺不能在不产生接缝及潜在地破坏下层基板的情况下沉积间隙填充材料。
[0006]因此，需要用于沉积高纯度保形(conformal)钌膜作为间隙填充的方法及材料。亦需要用于沉积钌膜作为间隙填充而不具有接缝或空隙的方法及材料。
[0007]另外，随着半导体装置的设计的演化，在半导体工业中的精确材料制造已进入原子尺寸的时代。在原子尺度下，关键仅有数十个原子，存在小的误差边限。此前所未有的挑战需要具有原子水平的精确度的新材料处理技术。然而，增加在原子尺度装置制造中需要的工艺流的复杂性可以显著降低产量并且增加制造成本。
[0008]选择性沉积技术提供了在半导体膜图案化中用于化学选择性原子层精确度的潜力。选择性沉积亦提供了通过消除光刻或其他工艺的简化工艺流的潜力。
[0009]材料的选择性沉积可以各种方式实现。例如，基于其表面化学性，一些工艺可具有对表面的固有选择性。这些工艺是相当罕见的，并且通常需要使表面具有显著不同的表面能量，诸如金属及介电质。
[0010]因此，需要优先于介电表面而在金属表面上选择性沉积金属膜的方法，或反之亦然。
[0011]另外，当前装置将钨膜用于存储器及逻辑应用。沉积钨膜在相对高温度下频繁地执行，这些温度可能会受到所形成的组件的热预算限制。钨膜经常使用含氟化合物沉积。由
于可能存在反应及不利影响，氟通常在沉积工艺中不是合乎需要的。为了防止氟与下层反应，使用相对厚的阻挡层。阻挡层沉积降低热预算及产量。
[0012]因此，在本领域中需要不使用氟和/或可以在低温下沉积的导电材料。

技术实现思路

[0013]本公开内容的一或多个实施方式涉及一种金属沉积方法。将基板按顺序地暴露于金属前驱物及烷基卤化物以形成金属膜。将基板维持在沉积温度下。金属前驱物具有高于沉积温度的分解温度。烷基卤化物包含碳及卤素。卤素包括溴或碘。
[0014]本公开内容的额外实施方式涉及一种在第一介电表面上选择性沉积第一金属膜的方法。该方法包含提供具有第一介电表面及第二金属表面的基板。将基板暴露于阻挡化合物以阻挡第二金属表面。阻挡化合物具有通式R'≡R"，其中R
’
及R”为烷基或其他含碳基团。将基板按顺序地暴露于第一金属前驱物及烷基卤化物，同时将基板维持在沉积温度下。烷基卤化物包含碳及卤素原子。卤素原子包含溴或碘，并且沉积温度在烷基卤化物与第一金属前驱物的分解温度之间。
[0015]本公开内容的进一步实施方式涉及一种在第二金属表面上选择性沉积第一金属膜的方法。该方法包含提供具有第一介电表面及第二金属表面的基板。将基板按顺序地暴露于第一金属前驱物及烷基卤化物，同时将基板维持在沉积温度下。烷基卤化物包含碳及卤素原子。卤素原子包含溴或碘。金属前驱物及烷基卤化物均具有高于沉积温度的分解温度。
附图说明
[0016]以上简要概述本公开内容的上述详述特征可以被详细理解的方式、以及对本公开内容的更特定描述，可通过参照实施方式来获得，一些实施方式绘示在附图中。然而，应注意，附图仅绘示出本公开内容的常见实施方式，因而不被认为对本公开内容的范围的限制，因为本公开内容可允许其他等同有效的实施方式。
[0017]图1示出了根据本公开内容的一或多个实施方式的处理平台的示意图；
[0018]图2示出了根据本公开内容的一或多个实施方式的批量处理腔室的横截面图；
[0019]图3示出了根据本公开内容的一或多个实施方式的批量处理腔室的部分透视图；
[0020]图4示出了根据本公开内容的一或多个实施方式的批量处理腔室的示意图；
[0021]图5示出了根据本公开内容的一或多个实施方式的在批量处理腔室中使用的楔形气体分配组件的一部分的示意图；
[0022]图6示出了根据本公开内容的一或多个实施方式的批量处理腔室的示意图；
[0023]图7图解了根据本公开内容的一或多个实施方式的使用两个脉冲循环沉积技术形成金属层的示例性工艺序列。
[0024]图8图解了根据本公开内容的一或多个实施方式的用于形成钌层的示例性工艺序列。
[0025]图9示出了根据本公开内容的一或多个实施方式的示例性基板的横截面图；和
[0026]图10A至图10D图示了根据本公开内容的一或多个实施方式的在处理期间的示例性基板。
[0027]在附图中，类似部件和/或特征可具有相同的附图标号。另外，相同类型的各个部件可通过附图标号之后跟有虚线及在类似部件之间进行区分的第二标号来进行区分。若在本说明书中仅使用第一附图标号，则本说明适用于具有相同第一附图标号的类似部件中的任一个，而与第二附图标号无关。
具体实施方式
[0028]在描述本公开内容的若干示例性实施方式之前，应理解，本公开内容不限于在以下描述中阐述的构造或处理例行程序的细节。本公开内容能够具有其他实施方式并且以各种方式实践或进行。
[0029]如本文所使用的“基板”、“基板表面”或类似术语指于其上执行处理的任何基板或基板上形成的任何材料表面。例如，取决于应用，其上可以执行处理的基板表面包括但不限于：一材料，诸如硅、氧化硅、应变硅、绝缘体上硅(silicon on insulator；SOI)、碳掺杂的氧化硅、氮化硅、掺杂硅、锗、砷化镓、玻璃、蓝宝石；及任何其他材料，诸如金属、金属氮化物、金属合金、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、氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种金属沉积方法，包含以下步骤：在将基板维持在沉积温度下时将所述基板按顺序地暴露于金属前驱物及烷基卤化物以形成金属膜，所述金属前驱物具有高于所述沉积温度的分解温度，并且所述烷基卤化物包含碳及卤素，并且所述卤素包含溴或碘。2.如权利要求1所述的方法，其中所述金属选自钼、钌、钴、铜、铂、镍或钨。3.如权利要求1所述的方法，其中所述烷基卤化物基本上由碘乙烷或二碘甲烷组成。4.如权利要求1所述的方法，其中将所述基板暴露于所述金属前驱物及所述烷基卤化物的步骤包含一循环，并且所述金属膜在大于或等于约/循环的速率下沉积。5.如权利要求1所述的方法，其中所述金属膜具有小于或等于所述金属膜的厚度的约10％的表面粗糙度。6.如权利要求1所述的方法，其中所述金属膜具有在原子基础上小于或等于约2％碳的碳含量。7.如权利要求1所述的方法，其中所述金属膜具有大于或等于约97％金属的纯度。8.一种金属沉积方法，包含以下步骤：在沉积温度下将基板暴露于烷基卤化物(R-X)以在所述基板上吸附R及X；解吸呈R-R或R的形式的R；将所述基板暴露于金属前驱物(M-L)；M-L与吸附的X反应以形成M-X；和M-X与M-X反应以形成M-M，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳尚澔，赛沙德利，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：