钝化层的区域选择性原子层沉积制造技术

描述了增强选择性沉积的方法。在一些实施方式中，在介电材料的沉积之前，在金属表面上沉积钝化层。在金属表面上沉积嵌段I分子，并且使嵌段II分子与所述嵌段I分子反应以形成钝化层。层。层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】钝化层的区域选择性原子层沉积


[0001]本公开内容的多个实施方式涉及用于选择性沉积钝化层的方法。特别地，本公开内容的多个实施方式针对在金属表面或介电表面上选择性沉积钝化层的方法。

技术介绍

[0002]在追求装置小型化(涉及纳米级特征的快速缩放)方面，半导体行业面临许多挑战。此类问题包括复杂的制造步骤(诸如多个平板印刷步骤)的引入和高性能材料的集成。为了维持装置小型化的节奏，选择性沉积已经表现出有前景，因为选择性沉积有可能通过简化集成方案来消除昂贵的平板印刷步骤。
[0003]材料的选择性沉积能以多种方式完成。化学前驱物可相对于另一个表面(金属或电介质)选择性与一个表面反应。可调节处理参数(诸如压强、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理，该表面预处理能用于激活或去激活对进入的膜沉积前驱物感兴趣的表面。
[0004]区域选择性原子层沉积(AS
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ALD)能被用于材料的选择性沉积。在AS
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ALD期间，当所沉积的ALD膜变得比用于钝化非生长表面的自组装单层(SAM)厚时，ALD膜可能向侧面生长(这可称为蘑菇状生长)，由此降低选择性。本领域中一直需要改善沉积选择性和避免在AS
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ALD期间的问题的方法。

技术实现思路

[0005]本公开内容的一个或多个实施方式针对一种沉积膜的方法。一种在包括金属表面和介电表面的基板表面上选择性沉积膜的方法包括：在所述金属表面上沉积嵌段I分子，所述嵌段I分子包括炔烃和烯烃中的一者或多者；和使所述嵌段I分子与嵌段II分子反应以在所述金属表面上形成钝化层，所述嵌段II分子包括叠氮和硫醇中的一者或多者。
[0006]本公开内容的另一个实施方式涉及一种形成膜的方法。一种在包括金属表面和介电表面的基板表面上选择性沉积膜的方法包括：通过使炔烃和烯烃中的一者或多者与硫醇和叠氮中的一者或多者反应以在所述金属表面上形成钝化层，所述炔烃和所述烯烃独立地包括选自由以下项组成的群组中的头基：吡咯基、胺基、乙酰丙酮基、烷基酰肼基、环状酰肼基、膦酸盐基(phosphonate group)、杂环基、膦酸基(phosphonic acid group)、膦酸酯基、吡咯烷基、吡唑基、咪唑基、呋喃基、联咪唑基、噻吩基、噻唑基、噻二唑基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、喹喔啉基、吲唑基、噻嗪基、膦基(phosphinine group)、膦啉基(phosphinoline group)和磷酰基(phosphole group)，所述头基附连到长度为n的烃链，所述叠氮和所述硫醇独立地包括选自由以下项组成的群组中的尾基：脂环烃链、支链烃链、聚芳烃链和聚酯链，所述尾基附连到长度为m的烃链；和在所述介电表面上沉积介电层。
[0007]本公开内容的多个其他实施方式涉及一种非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质包括指令，所述指令当由处理腔室的控制器执行时使得所述处理腔室执行以下操作：在金属表面沉积嵌段I分子，所述嵌段I分子包括炔烃和烯烃中的一者或多者；
和使所述嵌段I分子与嵌段II分子反应以在所述金属表面上形成钝化层，所述嵌段II分子包括叠氮和硫醇中的一者或多者。
附图说明
[0008]为了能详细地理解本公开内容的上述特征，可参考多个实施方式来得到以上简要地概述的本公开内容的更特别的描述，多个实施方式中的一些示出在附图中。然而，需注意，附图仅仅示出了本公开内容的多个典型实施方式，并且因此不应当被视为对本公开内容范围的限制，并且本公开内容可允许其他多个等效实施方式。
[0009]图1示出了根据一个或多个实施方式的在基板上选择性沉积膜的反应示意图；并且
[0010]图2示出了根据一个或多个实施方式的方法的工艺流程图。
具体实施方式
[0011]在描述本专利技术的若干示例性实施方式之前，需理解，本专利技术不限于以下描述中阐述的结构或处理步骤的细节。本专利技术能够具有其他多个实施方式并且能够以各种方式实践或进行。
[0012]如本文所使用，“基板”或“基板表面”是指基板的任何部分或形成在基板上的材料表面的一部分，在所述基板的任何部分或形成在基板上的材料表面的一部分上执行膜处理。例如，在基板表面上可执行处理的基板表面包括诸如硅、氧化硅、氮化硅、掺杂硅、锗、砷化镓、玻璃、蓝宝石的材料，和诸如金属、金属氮化物、金属合金和其他导电材料的任何其他材料，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、羟化、退火、UV固化、电子束固化和/或烘烤。如以下更详细地公开的，除了直接地在基板本身的表面上进行膜处理之外，在本公开内容中，任一所公开的膜处理步骤还可在形成在基板上的下层上执行，并且术语“基板表面”旨在包括如上下文所指示的此类下层。因此，例如，在膜/层或部分膜/层已经沉积到基板表面上时，新沉积的膜/层的暴露表面就变成了基板。基板可具有各种尺寸，诸如200mm或300mm直径晶片，以及矩形或正方形嵌板(pane)。在一些实施方式中，基板包括刚性离散材料。
[0013]使用自组装单层(SAM)作为沉积阻挡层的区域选择性原子层沉积(AS
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ALD)是在纳米装置和常规装置应用中有优势的有用技术。SAM可基于SAM的尾分子来对表面性质进行改性，例如改变表面来变得疏水。另一方面，ALD严重地依赖于表面性质。区域选择性原子层沉积(AS
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ALD)是归因于原子级控制处理而通过从自下至上策略进行的对复杂的图案化半导体装置的一种可行选项。自组装单层(SAM)典型地可在目标表面上提供钝化，以防止后续前驱物进一步沉积，同时允许在其他感兴趣区域上的膜沉积。
[0014]能使用SAM涂层作为沉积阻挡层来实现选择性沉积。因此，区域选择性原子层沉积可促进沉积的层的图案化，而无需添加附加的可能昂贵的平板印刷或蚀刻工艺。
[0015]如本文所使用的“原子层沉积”或“循环沉积”是指包括两种或更多种反应性化合物的顺序的暴露以在基板上沉积材料层的工艺。
[0016]如本说明书和所附权利要求书所使用，术语“反应性化合物”、“反应性气体”、“反应性物种(species)”、“前驱物”、“处理气体”、“沉积气体”和类似术语可互换地使用以表示
具有能够在表面反应(例如，化学吸附、氧化、还原、环加成)中与基板或在基板上的材料反应的物种的物质(substance)。所述基板或所述基板的部分顺序地暴露于被引入处理腔室的反应区中的两种或更多种反应性化合物。
[0017]本公开内容的多个实施方式有利地提供了用于处理基板的方法。在一个或多个实施方式中，基板包括第一表面和第二表面。处理选择性阻挡第一表面并且允许在第二表面上金属或介电材料的后续沉积。
[0018]多个实施方式有利地提供了允许更厚的AS
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ALD膜的生长而通过同时地生长钝化层避免蘑菇状生长效应的方法。在一个或多个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在包括金属表面和介电表面的基板表面上选择性沉积膜的方法，所述方法包括：在所述金属表面沉积嵌段I分子，所述嵌段I分子包括炔烃和烯烃中的一者或多者；和使所述嵌段I分子与嵌段II分子反应以在所述金属表面上形成钝化层，所述嵌段II分子包括叠氮和硫醇中的一者或多者。2.如权利要求1所述的方法，其中所述炔烃和所述烯烃独立地包括选自由以下项组成的群组中的头基：吡咯基、胺基、乙酰丙酮基、烷基酰肼基、环状酰肼基、膦酸盐基、杂环基、膦酸基、膦酸酯基、吡咯烷基、吡唑基、咪唑基、呋喃基、联咪唑基、噻吩基、噻唑基、噻二唑基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、喹喔啉基、吲唑基、噻嗪基、膦基、膦啉基和磷酰基，所述头基附连到长度为n的烃链。3.如权利要求2所述的方法，其中所述叠氮和所述硫醇独立地包括选自由以下项组成的群组中的尾基：脂环烃链、支链烃链、聚芳烃链和聚酯链，所述尾基附连到长度为m的烃链。4.如权利要求1所述的方法，其中沉积所述膜包括气相或溶剂相反应。5.如权利要求1所述的方法，其中沉积所述膜包括气相反应。6.如权利要求2所述的方法，其中n是从2至50的整数。7.如权利要求3所述的方法，其中m是从2至50的整数。8.如权利要求1所述的方法，其中所述嵌段I分子和所述嵌段II分子在从10℃至200℃的范围内的温度下热反应。9.如权利要求1所述的方法，其中所述嵌段II分子选自以下项中的一者或多者：10.如权利要求9所述的方法，进一步包括与选自以下项中的一者或多者的双官能嵌段III分子反应：11.如权利要求1所述的方法，其中反应包括光引发在所述嵌段I分子与所述嵌段II分子之间的反应。12.如权利要求1所述的方法，进一步包括使用催化剂。13.如权利要求12所述的方法，其中所述催化剂选自由以下项组成的群组：铜催化剂、钴催化剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，安德里亚，
申请(专利权)人：新加坡国立大学，
类型：发明
国别省市：