碳膜的选择性沉积及其使用制造技术

讨论了沉积碳膜的方法。一些实施例相较于介电表面，在金属表面上选择性地沉积碳膜。一些实施例相较于介电表面，在金属表面上选择性地形成碳柱。一些实施例在形成自对准通孔时利用碳柱。用碳柱。用碳柱。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碳膜的选择性沉积及其使用


[0001]本公开内容的实施例总体上涉及用于选择性地沉积碳膜的方法和材料。本公开内容的一些实施例涉及用于形成碳柱的方法。本公开内容的一些实施例涉及用于形成自对准通孔的方法。

技术介绍

[0002]半导体产业在追求设备小型化方面面临许多挑战，其中涉及纳米尺度特征的快速缩放。这些问题包括引入复杂的制造步骤(诸如多个平版印刷步骤)和整合高效能材料。为了保持设备小型化的节奏，选择性沉积已示出希望，因为它有可能通过简化整合方案来消除昂贵的平版印刷步骤。
[0003]可以多种方式实现材料的选择性沉积。化学前驱物可相对于另一表面(金属或介电质)与一个表面选择性地反应。可调节工艺参数(诸如压力、基板温度、前驱物分压和/或气流)，以调节特定表面反应的化学动力学。另一种可能的方案涉及表面预处置，表面预处置可用以活化(activate)或失活(deactivate)进入的膜沉积前驱物的所关注表面。
[0004]因此，在本领域中存在有选择性沉积膜的方法的持续需求。更具体地说，存在有选择性沉积碳膜的方法的需求。
[0005]自对准金属氧化物柱可通过填充间隙的金属膜的氧化来形成。金属沉积在孔或沟槽的结构上，并接着被氧化以形成金属氧化物。氧化期间的体积膨胀将柱从孔或沟槽中推出。柱仅由金属自下而上选择性生长。
[0006]然而，在控制用以形成金属氧化物柱的金属的体积膨胀的速率和数量方面可能存在挑战。首先，应力的快速变化有时会导致固有结构的退化。当CD较小时，这可能导致高柱的弯曲。其次，体积的快速变化有时会导致在金属氧化物柱和基板之间的粘附问题。第三，残留的未氧化的金属可能残留在沟槽的底部处。
[0007]因此，在本领域中存在有用于产生自对准结构的替代方法的需求。
[0008]通常，集成电路(IC)指的是一组电子设备，例如，形成在半导体材料(通常为硅)的小芯片上的晶体管。通常，IC包括具有金属线的一层或多层金属化层，以将IC的电子设备彼此连接并与外部连接件相连接。通常，将层间介电质材料的各层放置在IC的金属化层之间用于绝缘。
[0009]随着集成电路的尺寸减小，在金属线之间的间隔减小。通常，为了制造互连结构，使用了平面工艺，平面工艺涉及将一层金属化层对准并连接到另一层金属化层。
[0010]通常，独立于此金属化层上方的通孔来执行金属化层中的金属线的图案化。然而，常规的通孔制造技术不能提供完整的通孔自对准。在常规技术中，形成以将上金属化层中的线连接到下金属化层的通孔经常未对准至下金属化层中的线。通孔线未对准会增加通孔的电阻，并导致潜在的短路到错误的金属线。通孔线未对准会导致设备故障，降低良率并增加制造成本。
[0011]因此，在本领域中存在有生产完全自对准通孔的方法的需求。

技术实现思路

[0012]本公开内容的一个或多个实施例涉及一种选择性沉积碳膜的方法。方法包括提供包括第一材料和第二材料的基板。第一材料具有暴露的第一材料表面。第二材料具有暴露的第二材料表面。第一材料包括金属。将基板暴露于碳前驱物以形成在暴露的第一材料表面上具有第一厚度且在暴露的第二材料表面上具有第二厚度的碳膜。第一厚度大于第二厚度。
[0013]本公开内容的另外的实施例涉及一种形成碳柱的方法。方法包括提供包括第一含金属材料和第二介电材料的基板。第一含金属材料具有带第一尺寸的暴露的第一表面。第二介电材料具有暴露的第二表面。暴露的第一表面和暴露的第二表面形成基板表面。将基板暴露于碳前驱物以在暴露的第一表面上形成包括碳材料的碳柱。碳柱和暴露的第一表面具有相同的第一尺寸。
[0014]本公开内容的进一步实施例涉及一种形成自对准通孔的方法。方法包括在基板上的第一绝缘层上凹陷第一导线。第一导线在第一绝缘层上沿第一方向延伸。碳柱形成在凹陷的第一导线上。在碳柱之间沉积第二绝缘层。移除碳柱以在第二绝缘层中形成沟槽。第三绝缘层在沟槽中沉积到凹陷的第一导线上，以形成填充的沟槽。从填充的沟槽选择性地蚀刻第三绝缘层，以形成通向第一导线的通孔。
附图说明
[0015]图1A示出了根据一些实施例的用于选择性沉积碳膜的示例性基板；
[0016]图1B示出了根据一些实施例的具有碳膜选择性地沉积于上的示例性基板；
[0017]图2示出了根据一些实施例的用于选择性地沉积碳膜或形成碳柱的方法；
[0018]图3A示出了根据一些实施例的用于形成碳柱的示例性基板；
[0019]图3B示出了根据一些实施例的具有碳柱形成于上的示例性基板；
[0020]图4示出了根据一些实施例的用以提供完全自对准的通孔的电子设备结构的横截面图；
[0021]图5是根据一些实施例的在沉积导电材料之后的电子设备结构的横截面图；
[0022]图6是根据一些实施例的在将导电材料平坦化以形成导线之后的电子设备结构的横截面图；
[0023]图7是根据一些实施例的在使导线凹陷之后的电子设备结构的横截面图；
[0024]图8是根据一些实施例的在导线上形成碳柱之后的电子设备结构的横截面图；
[0025]图9是根据一些实施例的在碳柱周围沉积第二绝缘材料之后的电子设备结构的横截面图；
[0026]图10是根据一些实施例的在第二绝缘材料被平坦化之后的电子设备结构的横截面图；
[0027]图11是根据一些实施例的在移除碳柱以形成沟槽之后的电子设备结构的横截面图；
[0028]图12是根据一些实施例的在沉积蚀刻停止层之后的电子设备结构的横截面图；
[0029]图13是根据一些实施例的在蚀刻停止层上沉积第三绝缘材料以形成填充的沟槽之后的电子设备结构的横截面图；
[0030]图14是根据一些实施例的从填充的沟槽选择性地移除第三绝缘材料和蚀刻停止层以形成通孔之后的电子设备结构的横截面图；
[0031]图15是根据一些实施例的在通孔中沉积第二导电材料之后的电子设备结构的横截面图；
[0032]在附图中，相似的部件和/或特征可具有相同的附图标记。此外，可通过在附图标记之后加上破折号和第二附图标记来区分相同类型的各种部件，第二附图标记在相似部件之间进行区分。若在说明书中仅使用第一附图标记，则描述适用于具有相同的第一附图标记的类似部件中的任一个，而与第二附图标记无关。
具体实施方式
[0033]在描述本公开内容的几个示例性实施例之前，应当理解本公开内容不限于以下描述中阐述的构造或工艺例程的细节。本公开内容能够具有其他实施例并且能够以各种方式实践或执行。
[0034]如于此所用，“基板”、“基板表面”等等是指在其上执行处理的基板上形成的任何基板或材料表面。例如，可在其上执行处理的基板表面包括(但不限于)诸如硅、氧化硅、应变硅、绝缘体上硅(SOI)、碳掺杂的氧化硅、氮化硅、掺杂的硅、锗、砷化镓、玻璃、蓝宝石之类的材料及诸如金属、金属氮化物、金属合金和其他导电材料之类的任何其他材料，这取决于应用。基板包括(但不限于)半导体晶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种选择性沉积碳膜的方法，所述方法包括：提供包括第一材料和第二材料的基板，第一材料具有暴露的第一材料表面，所述第二材料具有暴露的第二材料表面，所述第一材料包括金属；以及将所述基板暴露于碳前驱物以形成在所述暴露的第一材料表面上具有第一厚度且在所述暴露的第二材料表面上具有第二厚度的碳膜，所述第一厚度大于所述第二厚度。2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一材料包括基本上纯的金属或金属合金。3.如权利要求1所述的方法，其中所述第一材料包括金属氮化物、金属碳化物、金属硅化物、金属氧化物、金属硫化物、金属硒化物、金属碲化物或它们的组合。4.如权利要求1所述的方法，其中所述第二材料包括介电材料。5.如权利要求1所述的方法，其中所述碳前驱物进一步包括氢气、氮气或氩气。6.一种形成碳柱的方法，所述方法包括：提供包括第一含金属材料和第二介电材料的基板，所述第一含金属材料具有带第一尺寸的暴露的第一表面，所述第二介电材料具有暴露的第二表面，所述暴露的第一表面和所述暴露的第二表面形成基板表面；以及将所述基板暴露于碳前驱物以在所述暴露的第一表面上形成包括碳材料的碳柱，所述碳柱和所述暴露的第一表面具有相同的第一尺寸。7.如权利要求6所述的方法，其中所述第一含金属的材料包括钴。8.如权利要求6所述的方法，其中所述碳前驱物包括至少一个不饱和键。9.如权利...

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