金属硅化物的选择性沉积和选择性氧化物移除制造技术

本公开内容的实施方式涉及选择性金属硅化物沉积方法。在一个实施方式中，加热具有含硅表面的基板，并且含硅表面被氢封端。将基板暴露于MoF6前驱物和Si2H6前驱物的顺序循环，随后进行额外的Si2H6过量暴露，以选择性地在基板的含硅表面上沉积包含MoSi2的MoSi

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金属硅化物的选择性沉积和选择性氧化物移除


[0001]本公开内容的实施方式大体涉及金属硅化物沉积和选择性原生(native)氧化硅蚀刻的方法。

技术介绍

[0002]材料在纳米级装置上的精确定位对于控制下一代纳米电子的原子尺度特性至关重要。对于半导体制造，利用具有优异保形性和化学计量的材料的详细定位用于满足成本、产率和产量的需求。随着金属氧化物半导体场效应晶体管(metal
‑
oxide
‑
semiconductor field effect transistor；MOSFET)的沟道长度不断缩小，需要克服源于自上而下(top
‑
down)工艺的约束性，诸如反应离子蚀刻的损伤和三维(three
‑
dimension；3D)表面上结构对准的结构复杂性。
[0003]最近，随着MOSFET装置在三维结构(FinFET)中的制造，人们对保持保形膜品质的同时的纳米级区域选择性沉积越来越感兴趣。区域选择性沉积的一种方法是结合原子层沉积(atomic layer deposition；ALD)工艺使用自组装单层(self
‑
assembled monolayer；SAM)作为钝化层。钝化层阻挡或消除对ALD前驱物具有反应性的表面官能基团，从而可获得选择性；然而，SAM方法仍然利用钝化层的选择性沉积。此外，在选择性沉积之后，选择性地移除钝化层，此迫使产生了额外的工艺复杂性和产量的降低。
[0004]此外，为了实现进阶(advanced)选择性区域沉积，要移除原生氧化物材料，以暴露下层的材料，以用于在其上进行选择性沉积。然而，在进阶节点，原生氧化物移除变得越来越复杂，并且当基板上存在除了原生氧化物材料之外的其他氧化物材料时，选择性变得困难。
[0005]因此，本领域需要的是用于选择性材料沉积和选择性氧化物移除的改进方法。

技术实现思路

[0006]在一个实施方式中，提供了一种基板处理方法。所述方法包括将具有含硅表面的基板加热到第一温度，将基板暴露于包含氢的等离子体，将基板暴露于第一剂量的MoF6前驱物，并将基板暴露于第二剂量的Si2H6前驱物。将基板暴露于第一剂量和将基板暴露于第二剂量是顺序循环的，并且在顺序循环之后，将基板暴露于第三剂量的Si2H6前驱物。
[0007]在另一个实施方式中，提供了一种基板处理方法。所述方法包括将基板定位在具有腔室壁的反应腔室中的加热器上，将加热器上的基板加热到第一温度，将腔室壁保持在低于第一温度的第二温度，并将基板的含硅表面暴露于氢气。将基板暴露于第一剂量的MoF6前驱物，将基板暴露于第二剂量的Si2H6前驱物，将基板暴露于第一剂量和将基板暴露于第二剂量是顺序循环的，并且在顺序循环之后，将基板暴露于第三剂量的Si2H6前驱物。
[0008]在又一实施方式中，提供了一种基板处理方法。所述方法包括将基板加热到第一温度，将基板的含硅表面暴露于含氢等离子体，将基板暴露于第一剂量的MoF6前驱物，并将基板暴露于第二剂量的Si2H6前驱物。将基板暴露于第一剂量和将基板暴露于第二剂量是顺
序循环的，在顺序循环之后，将基板暴露于第三剂量的Si2H6前驱物，并且在约500℃与约550℃之间的第二温度下将基板暴露于第三剂量之后，对基板进行退火。
附图说明
[0009]专利或申请文件包含至少一幅彩色绘图。本专利或专利申请公开的彩色附图副本将在请求及支付必要的费用后由专利局提供。
[0010]为了详细理解本公开内容的上述特征的方式，可参照实施方式对以上简要概述的本公开内容进行更具体的描述，其中一些实施方式在附图中示出。然而，应当注意，附图仅示出了示例性实施方式，因此不被认为是对其范围的限制，可允许其他同等有效的实施方式。
[0011]图1A示出了根据本文所述一实施方式的硅基板上MoSi
x
膜选择性的X射线光电子光谱法(X
‑
ray photoelectron spectroscopy；XPS)数据。
[0012]图1B示出了根据本文所述一实施方式的氮氧化硅基板上MoSi
x
膜选择性的XPS数据。
[0013]图2A示出了根据本文所述一实施方式的硅基板上硅和Mo的XPS氧化态数据。
[0014]图2B示出了根据本文所述一实施方式的硅基板上硅和Mo的XPS氧化态数据。
[0015]图3A示出了根据本文所述一实施方式，在ALD处理之前，存在于不同基板类型上的各种元素的XPS化学组成数据。
[0016]图3B示出了根据本文所述一实施方式，在5次ALD循环之后，存在于不同基板类型上的各种元素的XPS化学组成数据。
[0017]图3C示出了根据本文所述一实施方式，在额外ALD循环之后，存在于不同基板类型上的各种元素的XPS化学组成数据。
[0018]图4A示出了根据本文所述一实施方式，在ALD处理之前，存在于不同基板类型上的各种元素的XPS化学组成数据。
[0019]图4B示出了根据本文所述一实施方式，在5次ALD循环之后，存在于不同基板类型上的各种元素的XPS化学组成数据。
[0020]图4C示出了根据本文所述一实施方式的在退火工艺之后图4B的基板的XPS化学组成数据。
[0021]图5A示出了根据本文所述一实施方式的氩溅射后MoSi
x
膜的XPS深度剖面(depth profiling)数据。
[0022]图5B示出了根据本文所述一实施方式的MoSi
x
膜的XPS化学组成数据。
[0023]图5C示出了根据本文所述一实施方式的代表MoSi
x
膜的化学组成相对于时间的数据。
[0024]图6A示出了根据本文所述一实施方式的氩溅射后MoSi
x
膜的XPS深度剖面数据。
[0025]图6B示出了根据本文所述一实施方式的MoSi
x
膜的表面组成数据。
[0026]图6C示出了根据本文所述一实施方式的图6B的MoSi
x
膜的主体(bulk)组成数据。
[0027]图6D示出了根据本文所述一实施方式的代表MoSi
x
膜的化学组成相对于时间的数据。
[0028]图7是根据本文所述一实施方式的优先于存在于基板上的其他材料而选择性沉积
在硅上的MoSi
x
膜的截面隧道电子显微照片(tunneling electron micrograph；TEM)。
[0029]图8是示出根据本文所述一实施方式的将原生氧化硅选择性蚀刻成主体氧化硅的图表。
[0030]图9是根据本文所述一实施方式的接触结构的一部分的截面示意图。
[0031]为了便于理解，尽可能使用相同的元件符号来标识附图中相同的元件。可设想，一个实施方式的元件和特征可有利地结合到其他实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种基板处理方法，包括以下步骤：将包含主体氧化硅和原生氧化硅的含硅基板暴露于由NF3前驱物和NH3前驱物形成的等离子体，以选择性地从所述基板移除所述原生氧化硅，所述暴露步骤包括：将所述基板加热至约40℃与约50℃之间的温度；和将所述基板暴露于所述等离子体达少于约40秒的时间段。2.如权利要求1所述的方法，其中所述NF3前驱物和所述NH3前驱物的NF3∶NH3比在约1∶5与约1∶20之间。3.如权利要求2所述的方法，进一步包括以下步骤：在暴露所述含硅基板期间，使Ar与所述等离子体一起流动。4.一种基板处理方法，包括以下步骤：将包含主体氧化硅和原生氧化硅的含硅基板暴露于由NF3前驱物和NH3前驱物形成的等离子体，以选择性地从所述基板移除所述原生氧化硅，所述暴露步骤包括：将所述基板加热至约40℃与约50℃之间的温度；和将所述基板暴露于所述等离子体达少于约40秒的时间段；将基板加热到第一温度；将所述基板暴露于包含氢的等离子体中；将所述基板暴露于第一剂量的MoF6前驱物；将所述基板暴露于第二剂量的Si2H6前驱物；顺序循环将所述基板暴露于第一剂量和将所述基板暴露于第二剂量；和在所述顺序循环之后，将所述基板暴露于第三剂量的所述Si2H6前驱物。5.如权利要求4所述的方法，进一步包括以下步骤：在约500℃与约550℃之间的第二温度下将所述基板暴露于第三剂量之后，退火所述基板。6.如权利要求4的方法，其中所述第一温度在约100℃与约150℃之间。7.如权利要求4所述的方法，其中所述顺序循环的执行少于10次。8.如权利要求4的方法，其中包含氢的...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷蒙德，
申请(专利权)人：加利福尼亚大学董事会，
类型：发明
国别省市：