沟槽结构内的选择性钨沉积制造技术

本公开内容的实施方式提供减少或消除选择性钨层的横向生长的方法。进一步实施方式提供整合的清洁和沉积方法，此方法改善在沟槽结构上选择性沉积的钨的选择性。另外的实施方式提供用于形成针对沟槽结构的更均匀和更有选择性的自底向上的间隙填充而具有改善的膜性质的方法。质的方法。质的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】沟槽结构内的选择性钨沉积


[0001]本公开内容的实施方式一般涉及用于在沟槽结构内选择性沉积钨的方法。尤其是，本公开内容的一些实施方式涉及用于改善的膜性质的清洁和沉积工艺的整合的方法。

技术介绍

[0002]整合的清洁和选择性钨沉积工艺已用于多种半导体应用中。这些方法使得能够生产用于触点的无衬里(liner
‑
free)、无接缝(seam
‑
free)的过孔(via)填充。然而，沟槽通常具有比过孔的底表面积更大的底表面积。这种更大的沉积区域可能难以在沟槽中生长均匀的膜。因此，当相同的方法应用于沟槽结构时，经常无法提供适合的沉积选择性和膜性质(例如，粗糙度、厚度、均匀性)。
[0003]因此，需要用于在沟槽结构内选择性钨沉积而具有优异膜性质的改善的方法。

技术实现思路

[0004]本公开内容的一个或多个实施方式涉及一种沉积方法，这种沉积方法包括：使金属材料的线(line)凹下(recess)以形成沟槽，此沟槽具有底表面和两个侧壁。此沟槽具有到达包括金属材料的底表面的深度和在包括电介质的两个侧壁之间的宽度。在凹下的金属材料上并且由两个侧壁横向界定而选择性地沉积钨膜。
[0005]本公开内容的另外的实施方式涉及一种选择性沉积方法，这种选择性沉积方法包括：将具有包括金属材料的底表面和包括电介质的两个侧壁的沟槽暴露于多次化学暴露，以清洁金属材料和电介质的这些表面。在金属材料的已清洁表面上选择性地沉积钨膜。
[0006]本公开内容的进一步实施方式涉及一种沉积方法，这种沉积方法包括：使金属材料的线凹下以形成沟槽，此沟槽具有底表面和两个侧壁。此沟槽具有到达包括金属材料的底表面的深度和在包括电介质的两个侧壁之间的宽度。将此沟槽暴露于多次化学暴露，以清洁金属材料和电介质的这些表面。在金属材料的已清洁表面上选择性地沉积钨膜。
附图说明
[0007]为了能够详细理解本公开内容的上述特征的方式，通过参照实施方式可具有以上简要概述的本公开内容的更特定描述，这些实施方式中的一些实施方式绘示于附图中。然而，应注意的是，附图仅示出此公开内容的典型实施方式，因此不应被视为此公开内容的范围的限制，因为本公开内容可以允许其他等效实施方式。
[0008]图1为根据本公开内容的一个或多个实施方式在处理期间基板的截面图；
[0009]图2为根据本公开内容的一个或多个实施方式在处理期间基板的截面图；
[0010]图3为根据本公开内容的一个或多个实施方式在处理期间基板的截面图；及
[0011]图4为根据本公开内容的一个或多个实施方式的处理系统的示意图。
具体实施方式
[0012]在描述本公开内容的几个示例性实施方式之前，应理解的是，本公开内容不限于以下描述中记载的构造或工艺步骤的细节。本公开内容能够有其他实施方式并且能够以各种方式来实践或实施。
[0013]如在本说明书及随附权利要求书中所使用的，术语“基板”是指以下情况的表面或表面的一部分：有工艺作用在该表面或该表面的一部分上。本领域的技术人员还将理解，对基板的引用也可仅指该基板的一部分，除非上下文另有明确指示。另外，对在基板上沉积的引用可意指裸基板和具有沉积或形成在基板上的一个或多个膜或特征结构的基板两者。
[0014]如本文所使用的“基板”是指以下情况的任何基板或者形成在基板上的材料表面：在制造过程期间，在该基板或者该形成在基板上的材料表面上进行膜处理。举例而言，根据应用，可在上面进行处理的基板表面包含：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、非晶硅、掺杂的硅、锗、砷化镓、玻璃、蓝宝石之类的材料；和诸如金属、金属氮化物、金属合金以及其他导电材料之类的任何其他材料。基板包含但不限于半导体晶片。基板可暴露于预处理工艺以对基板表面进行抛光、蚀刻、还原、氧化、羟基化(hydroxylate)、退火、UV固化、电子束固化和/或烘烤。除了直接在基板本身的表面上进行膜处理之外，在本公开内容中，所公开的任何膜处理步骤也可在如以下更详细公开的基板上形成的底层(underlayer)上执行，并且术语“基板表面”意在包含如上下文所指示的那样的底层。因此，举例而言，当膜/层或部分膜/层已沉积到基板表面上时，新沉积的膜/层的暴露表面成为基板表面。
[0015]本公开内容的一个或多个实施方式有利地提供用于消除选择性沉积的钨的横向生长的方法。本公开内容的一些实施方式使金属材料的线凹下以形成沟槽并且在凹下的金属线上并且以沟槽侧壁为界而选择性地沉积钨。
[0016]参照图1，图示用于处理示例性基板400的方法100。基板400包括以电介质420为界的至少一条金属材料410的线。
[0017]在一些实施方式中，金属材料410包括铜、钴、钨、钼或钌中的一种或多种。在一些实施方式中，金属材料410本质上由钴组成。在一些实施方式中，金属材料410本质上由钨组成。在一些实施方式中，金属材料410本质上由钌组成。在一些实施方式中，金属材料410本质上由钼组成。如在这方面所使用的，“本质上由”所述元素“组成”的金属材料包括按原子计(on an atomic basis)大于或等于95％、大于或等于98％、大于或等于99％、或大于或等于99.5％的所述元素。
[0018]在一些实施方式中，电介质420包括氧化硅、氮化硅或它们的组合。在一些实施方式中，电介质本质上由氧化硅组成。应注意，上述描述语(例如，氧化硅)不应解释为披露任何特定的化学计量比(stoichiometric ratio)。因此，本领域的技术人员会将“氧化硅”和类似的描述语理解为本质上由硅及氧组成的材料，而没有披露任何具体的化学计量比。
[0019]在110，使金属材料410凹下以形成沟槽450，沟槽450具有包括凹下的金属材料415的底表面452和包括电介质420的两个侧壁456、458。沟槽450具有到达底表面452的深度D及在两个侧壁456、458之间的宽度W。在一些实施方式中，深度D在2nm至200nm、3nm至200nm、5nm至100nm、2nm至100nm、或50nm至100nm的范围中。在一些实施方式中，宽度W在10nm至100nm、10nm至20nm、10nm至50nm、或50nm至100nm的范围中。在一些实施方式中，沟槽450具
有在1至20、5至20、10至20、或15至20的范围中的深宽比(D/W)。
[0020]在一些实施方式中，通过湿式蚀刻工艺使金属材料凹下。在一些实施方式中，通过干式蚀刻工艺使金属材料凹下。
[0021]尽管附图未示出，但沟槽450的长度L大于宽度W。在一些实施方式中，长度L与宽度W之间的比率大于或等于2、大于或等于5、大于或等于10、大于或等于20、大于或等于50、大于或等于100、或大于或等于500。在一些实施方式中，沟槽450的长度L以垂直壁(vertical walls)为界。在一些实施方式中，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】1.一种沉积方法，包括以下步骤：使金属材料的线凹下以形成沟槽，所述沟槽具有底表面和两个侧壁，所述沟槽具有到达包括所述金属材料的所述底表面的深度和在包括电介质的所述两个侧壁之间的宽度；和在凹下的所述金属材料上并且由所述两个侧壁横向界定而选择性地沉积钨膜。2.如权利要求1所述的方法，其中所述金属材料包括铜、钴、钨或钌中的一种或多种。3.如权利要求1所述的方法，其中所述电介质包括氧化硅、氮化硅或它们的组合。4.如权利要求1所述的方法，其中所述金属材料的所述线为通过湿式蚀刻工艺而凹下的。5.如权利要求1所述的方法，其中所述金属材料的所述线为通过干式蚀刻工艺而凹下的。6.如权利要求1所述的方法，其中所述沟槽具有在3nm至200nm的范围中的深度。7.如权利要求6所述的方法，其中所述沟槽具有在1:1至20:1的范围中的深宽比。8.如权利要求1所述的方法，其中选择性地沉积所述钨膜的步骤包括以下步骤：使所述沟槽暴露于WF6和H2。9.一种选择性沉积方法，包括以下步骤：使具有包括金属材料的底表面和包括电介质的两个侧壁的沟槽暴露于多次化学暴露，以清洁所述金属材料和所述电介质的所述表面；和在所述金属材料的已清洁表面上选择性地沉积钨膜。10.如权利要求9所述的方法，其中所述多次...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐翼，呼宇飞，任河，雷雨，尤适，大东和也，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：