使用硅烷作为抑制剂的金属氧化物的选择性沉积制造技术

本公开内容涉及在表面上进行选择性沉积的方法和装置。具体而言，可使用含硅抑制剂以选择性地结合至第一区域，因而抑制在该第一区域上的材料的沉积。域上的材料的沉积。域上的材料的沉积。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用硅烷作为抑制剂的金属氧化物的选择性沉积
通过引用并入
[0001]PCT申请表作为本申请的一部分与本说明书同时提交。同时提交的PCT申请表中所标识的本申请要求享有其权益或优先权的每个申请均通过引用全文并入本文且用于所有目的。本申请要求于2020年9月25日申请的美国专利申请No.63/198,060的优先权，其全部公开内容都通过引用合并于此。


[0002]本公开内容关于在表面上选择性沉积的方法及装置。具体而言，可使用含硅抑制剂以选择性地结合至第一区域，因而抑制在第一区域上的材料沉积。

技术介绍

[0003]随着技术朝着越来越小的节点发展，使用极紫外线(EUV)光刻进行小结构的图案化变得越来越困难，且在后段制程(BEOL)中使金属通孔落在金属在线变得具有挑战性。此导致边缘放置误差(特征边缘上的预期位置与实际位置之间的距离)和虎齿(tiger tooth)缺陷，其增加RC延迟及影响组件性能。半导体组件的尺寸缩小会受限于边缘放置误差的结果。
[0004]这里提供的背景描述是为了总体呈现本技术的背景的目的。当前指定的专利技术人的工作在其在此
技术介绍
部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本技术的现有技术。

技术实现思路

[0005]本公开内容涉及使用含硅抑制剂，以选择性地抑制半导体表面上的第一区域并且选择性地将材料沉积在非受抑制的第二区域上。以此方式，可实施选择性抑制及沉积，以提供受控的电连接和/或图案化的介电层。
[0006]在特定实施方案中，含硅抑制剂可用于优先在某些表面(例如，具有金属或半导体的表面)上形成金属硅化物键，从而形成受抑制的表面。接着，可选择性地进一步处理或加工其余的非受抑制的表面。例如，虽然可提供材料至整个表面，但该材料的沉积会发生在暴露的、非受抑制的表面上。
[0007]在一实施方案中，为了提高RC性能，金属表面利用含硅抑制剂进行抑制，且沉积发生在非受抑制的非金属表面(例如，电介质表面)上。具体而言，沉积可包括引入选择性的金属氧化物薄膜，其可沉积在层间电介质(ILD)上以增加金属通孔与金属线之间的距离并且减少接触。通过在电介质表面上的选择性电介质沉积所产生的额外表面形态，可在所制造的通孔与相邻金属线之间产生额外的间距，其可提高组件性能并减少RC延迟。
[0008]为了进行选择性沉积，在一非限制性实例中，金属表面被硅烷所抑制，硅烷充当抑制剂以阻止在金属线上沉积。薄抑制剂层(例如，作为单层或多层)被热沉积在衬底的金属区域上，但不沉积在金属区域附近的非金属区域上。该非金属区域可包括半导体或电介质。
接着，将材料沉积在衬底(或晶片)上。由于抑制剂层的存在，材料主要沉积在衬底的非金属区域上。材料的沉积可发生在与用于提供抑制剂层的处理室相同或不同的处理室中。可选地，在材料沉积之后，可以任何有用的方式(例如，通过等离子体处理、或湿式或干式蚀刻工艺形式的其它清洁步骤)而移除抑制剂层。类似地，硅烷可用于，相较于电介质的表面，抑制半导体材料的表面，而不是金属表面。
[0009]因此，在第一方面中，本公开内容包括一种选择性沉积的方法，其包括：提供半导体衬底的表面，该半导体衬底包括第一区域和第二区域；引入含硅抑制剂至该表面，以在该第一区域上提供抑制剂层；以及在包括该第二区域的非受抑制的表面的至少一部分上沉积第一层。
[0010]在一些实施方案中，该第一区域包括金属或半导体，该第二区域包括与该第一区域不同的材料。非限制性金属包括铜(Cu)、钴(Co)、钨(W)、钌(Ru)、钽(Ta)、钛(Ti)、铪(Hf)、锆(Zr)和/或钼(Mo)、以及其混合物、其掺杂形式和/或其合金。非限制性半导体包括硅(Si)、锗(Ge)、硅锗(SiGe)、掺杂Si或掺杂Ge。
[0011]在一些实施方案中，该第一区域包括金属(例如，本文中所述的任何一者)，该第二区域包括电介质或半导体。在特定实施方案中，该第二区域包括硅(Si)、二氧化硅(SiO2)、掺杂SiO2、硅氮化物、硅碳化物、硅碳氧化物、硅氮氧化物、硅碳氮化物、低κ电介质、锗、硅锗或锗硅。
[0012]在一些实施方案中，该第一区域包括半导体(例如，本文中所述的任何一者)，该第二区域包括电介质。在特定实施方案中，该第二区域包括二氧化硅(SiO2)、掺杂SiO2、硅氮化物、硅碳化物、硅碳氧化物、硅氮氧化物、硅碳氮化物或低κ电介质。
[0013]在一些实施方案中，该引入包括约5秒至600秒的配料时间。在其它实施方案中，该引入包括约50℃至100℃的温度和/或约5Torr至10Torr的压强。在特定实施方案中，该引入是在第一温度下进行，该第一温度低于在该沉积期间的第二温度。
[0014]在一些实施方案中，该沉积包括原子层沉积(ALD)或化学气相沉积(CVD)，包括其等离子体增强形式。
[0015]在一些实施方案中，该含硅抑制剂包括头基团和尾基团，该头基团包括至少一个Si
‑
H基团，该尾基团包括有机部分。在特定实施方案中，该头基团包括
‑
SiH3。
[0016]在一些实施方案中，该第一层包括氧化物、金属氧化物、氮化物、金属氮化物、碳化物、金属碳化物或氮氧化物。在其它实施方案中，该第一层包括铝氧化物、锌氧化物、锆氧化物、铪氧化物、硅氧化物、硅氮氧化物、硅氮化物或钛氧化物。
[0017]在一些实施方案中，该方法还包括(例如，在该引入之前)：利用等离子体以进行该表面的预处理。在其它实施方案中，该方法还包括(例如，在该沉积之前)：在从约250℃至350℃的温度下使该抑制剂层进行退火。
[0018]在一些实施方案中，该方法还包括(例如，在该沉积之后)：进一步在该非受抑制的表面或该第一层的表面的至少一部分上沉积第二层。在其它实施方案中，该方法还包括(例如，在该沉积之后或在该进一步沉积之后)：进行该表面的后处理，以移除该抑制剂层。在还有的其它实施方案中，该方法还包括(例如，在该后处理之后)：提供经图案化的通孔，该经图案化的通孔包括金属，其中该经图案化的通孔被配置成电连接至该第一区域。
[0019]在第二方面中，本公开内容包括一种选择性沉积的装置。在一实施方案中，该装置
包括：处理室；衬底保持器，其在所述处理室中；一个或更多气体入口，其用于使气体流入所述处理室中；真空源，其用于从所述处理室移除气体；等离子体产生器，其用于在所述处理室内产生等离子体；以及一个或更多控制器，其包括机器可读指令，所述机器可读指令用于操作所述一个或更多气体入口、所述真空源及所述等离子体产生器以沉积至半导体衬底上。
[0020]在一实施方案中，所述一个或更多控制器的所述机器可读指令包括指令以用于：(a)任选地致使操作所述等离子体产生器以提供等离子体，从而对所述半导体衬底的表面进行预处理；(b)致使操作所述一个或更多气体入口，以使含硅抑制剂流入所述处理室中并且在保持在所述衬底保持器中的半导体衬底的第一区域上提供抑制剂层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于选择性沉积的方法，其包括：提供半导体衬底的表面，所述半导体衬底包括第一区域和第二区域，其中所述第一区域包括金属或半导体，所述第二区域包括与所述第一区域不同的材料；引入含硅抑制剂至所述表面，以提供抑制剂层在所述第一区域上，其中所述含硅抑制剂包括头基团和尾基团，所述头基团包括至少一个Si
‑
H基团，所述尾基团包括有机部分；以及在包括所述第二区域的非受抑制的表面的至少一部分上沉积第一层。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一区域包括所述金属，所述第二区域包括电介质或半导体。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一区域包括铜(Cu)、钴(Co)、钨(W)、钌(Ru)、钽(Ta)、钛(Ti)、铪(Hf)、锆(Zr)和/或钼(Mo)；和/或其中所述第二区域包括硅(Si)、二氧化硅(SiO2)、掺杂SiO2、硅氮化物、硅碳化物、硅碳氧化物、硅氮氧化物、硅碳氮化物、低κ电介质、锗、硅锗或锗硅。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一区域包括所述半导体，所述第二区域包括电介质。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一区域包括硅(Si)、锗(Ge)、硅锗(SiGe)、掺杂Si或掺杂Ge；和/或其中所述第二区域包括二氧化硅(SiO2)、掺杂SiO2、硅氮化物、硅碳化物、硅碳氧化物、硅氮氧化物、硅碳氮化物或低κ电介质。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述引入包括约5秒至600秒的配料时间、约50℃至100℃的温度和/或约5Torr至10Torr的压强。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述抑制剂层包括自组装单层或自组装多层。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述头基团包括
‑
SiH3。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述含硅抑制剂包括RSiHX1X2；R是所述有机部分；以及X1和X2每一者独立地选自于由下列项所构成的群组：氢(H)、卤素、任选经取代的脂肪族、任选经取代的环脂肪族或任选经取代的芳香族。10.根据权利要求9所述的方法，其中X1和X2每一者独立地为任选经取代的烷基、任选经取代的烯基、任选经取代的炔基、任选经取代的环烷基或任选经取代的芳基。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述有机部分是或包括任选经取代的脂肪族、任选经取代的杂脂肪族、任选经取代的环脂肪族、任选经取代的杂环脂肪族、任选经取代的芳香族、任选经取代的烷基、任选经取代的烯基、任选经取代的炔基、任选经取代的杂烷基、任选经取代的杂烯基、任选经取代的杂炔基、任选经取代的环烷基、任选经取代的环杂烷基、任选经取代的芳基、或任选经取代的杂环基。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述有机部分是或包括支链烃和/或包括一个或更多卤素取代基；或其中所述有机部分包括在直链、支链或环状基团内的6至20个碳原子。13.根据权利要求11所述的方法，其中所述有机部分是或包括
‑
X
‑
L
‑
Z，并且其中：X是共价键、任选经取代的亚烷基、任选经取代的亚烯基、任选经取代的亚炔基、任选经取代的亚烷氧基、任选经取代的杂亚烷基、任选经取代的杂亚烯基、任选经取代的杂亚炔基、任选经取代的亚芳基、任选经取代的亚芳氧基或任选经取代的杂环基二基；L是共价键、
‑
CR1R2‑
、
‑
CR1＝CR2‑
、
‑
NR1‑
、
‑
C(O)
‑
、
‑
C(O)NR1‑
、
‑
NR1C(O)
‑
、
‑
C(O)O
‑
、
‑
OC(O)
‑
、
‑
S
‑
或
‑
O
‑
；Z是氢(H)、任选经取代的烷基、任选经取代的烯基、任选经取代的炔基、任选经取代的杂烷基、任选经取代的杂烯基、任选经取代的杂炔基、任选经取代的芳基或任选经取代的杂环基；及R1和R2每一者独立地为H或任选经取代的烷基。14.根据权利要求1所述的方法，其中所述沉积包括原子层沉积(ALD)或化学气相沉积(CVD)。15.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一层包括氧化物、金属氧化物、氮化物、金属氮化物、碳化物、金属碳化物或氮氧化物；及其中所述第一层任选地包括铝氧化物、锌氧化物、锆氧化物、铪氧化物、硅氧化物、硅氮氧化物、硅氮化物或钛氧化物。16.根据权利要求1所述的方法，其中所述引入是在第一温度下进行，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡希什，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：