[發(fā)明專利]使用離子注入表面改性催化無電沉積來沉積金屬膜的技術(shù)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200780008808.2
• 申請(qǐng)日: 2007-02-07
• 公開（公告）號(hào): CN101400824A
• 公開（公告）日: 2009-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彼得·D·紐南;由里·艾洛克海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 瓦里安半導(dǎo)體設(shè)備公司
• 主分類號(hào): C23C18/28
• 分類號(hào): C23C18/28;C23C18/30;H01L29/00;C23C14/04;C23C14/48
• 代理公司: 北京中原華和知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 壽 寧

相關(guān)申請(qǐng)

本專利申請(qǐng)要求保護(hù)在2006年2月8日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第60/771,591號(hào)的優(yōu)先權(quán)，此專利申請(qǐng)以其全文引用的方式結(jié)合到本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開內(nèi)容大體而言涉及沉積金屬膜，且更特定而言涉及使用離子注入表面改性催化無電沉積的沉積金屬膜的技術(shù)。

背景技術(shù)

當(dāng)前半導(dǎo)體金屬沉積技術(shù)(諸如物理氣相沉積(physical?vapordeposition，PVD)、化學(xué)氣相沉積(chemical?vapor?deposition，CVD)、原子層沉積(atomic?layer?deposition，ALD)和其它非離子注入催化無電沉積技術(shù))具有局限性。雖然這些技術(shù)具有某些益處且通常足以在相對(duì)平坦/水平表面上沉積薄膜層，這些技術(shù)均未能在變化外形(尤其是具有高縱橫比(highaspect?ratio，HAR)的變化的外形)上充分地沉積薄膜層。

舉例而言，PVD和CVD并不充分地填充高縱橫比特征。而且，雖然ALD更適合于填充半導(dǎo)體襯底結(jié)構(gòu)中高縱橫比通孔(孔或開口)，但是ALD是相對(duì)慢的過程。而且，通過ALD和其它類似過程所沉積的薄膜由于前體的有機(jī)性質(zhì)而傾向于具有較差的質(zhì)量。再者，其它非離子注入催化無電沉積技術(shù)(例如，那些使用鈀(Pd)的技術(shù)，諸如接枝、膠體懸浮以及離化團(tuán)束(ionized?cluster?beam，ICB))傾向于具有高缺陷率且并不充分地填充高縱橫比結(jié)構(gòu)。此外，因?yàn)榻饘倌ふ掣綇?qiáng)度不足，通常會(huì)出現(xiàn)與沉積金屬膜相關(guān)聯(lián)的其它處理缺陷，諸如剝離(例如，層脫離)。因此，這些和其它傳統(tǒng)沉積技術(shù)未能在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上充分地沉積金屬膜，特別是那些具有多變外形的結(jié)構(gòu)。

鑒于前文所述，需要提供催化無電沉積技術(shù)，其克服上述不足和缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開了使用離子注入表面改性催化無電沉積的沉積金屬膜的技術(shù)。根據(jù)一個(gè)特定示范性實(shí)施例，此技術(shù)可實(shí)現(xiàn)為沉積金屬膜的方法。此方法可包括在結(jié)構(gòu)上沉積催化材料，其中此結(jié)構(gòu)包括襯底、在襯底上的介電層和在介電層上的抗蝕劑層，其中介電層和抗蝕劑層具有一或多個(gè)開口。此方法還可包括剝除抗蝕劑層。此方法可另外地包括在此結(jié)構(gòu)的一或多個(gè)開口中在催化材料上沉積金屬膜，以填充開口。

根據(jù)此特定示范性實(shí)施例的其它方面，催化材料使結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)表面改性，以催化金屬膜的無電沉積。

根據(jù)此特定示范性實(shí)施例的再一方面，催化材料與襯底均勻地混合以形成催化層。

根據(jù)此特定示范性實(shí)施例的額外方面，催化材料被混合到預(yù)定深度且提供改進(jìn)的金屬膜表面粘附。

根據(jù)此特定示范性實(shí)施例的再一方面，沉積金屬膜包括自底向上填充(bottom-up?fill)。

根據(jù)另一示范性實(shí)施例，此技術(shù)可實(shí)現(xiàn)為沉積金屬膜的方法。此方法可包括在結(jié)構(gòu)上沉積催化材料，其中此結(jié)構(gòu)包括襯底和在襯底上的介電層。此方法還可包括在此結(jié)構(gòu)上形成催化層。此方法可另外包括在催化層上沉積金屬膜。

現(xiàn)將如附圖所示參考本公開內(nèi)容的示范性實(shí)施例更詳細(xì)的描述本公開內(nèi)容。雖然參考示范性實(shí)施例在下文中描述了本公開內(nèi)容，但應(yīng)了解本公開內(nèi)容并不限于此。能夠利用本文教導(dǎo)內(nèi)容的本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將可認(rèn)識(shí)到在本文所述的本公開內(nèi)容范疇內(nèi)的額外的實(shí)施方式、修改和實(shí)施例以及其它使用領(lǐng)域，且關(guān)于這些方面可有效地利用本公開內(nèi)容。

附圖說明

為了便于進(jìn)一步理解本公開內(nèi)容，現(xiàn)參看附圖，在附圖中相似的元件符號(hào)指代相似的元件。這些附圖不應(yīng)被理解為限制本公開內(nèi)容，而是僅是示范性的。

圖1A-圖1D描繪了根據(jù)本公開內(nèi)容的一實(shí)施例的沉積金屬膜的方法，其使用離子注入表面改性來催化無電沉積之自底向上填充技術(shù)。

圖2A-圖2C描繪了根據(jù)本公開內(nèi)容的一實(shí)施例的沉積金屬膜的方法，其使用離子注入表面改性來催化無電沉積的技術(shù)。

具體實(shí)施方式

離子注入是通過用荷能離子直接轟擊襯底來在襯底內(nèi)沉積化學(xué)物質(zhì)的過程。在半導(dǎo)體制造中，離子注入機(jī)主要用于改變目標(biāo)材料的傳導(dǎo)類型和傳導(dǎo)水平的摻雜過程。集成電路(integrate?circuit，IC)襯底和其薄膜結(jié)構(gòu)中的精確摻雜分布對(duì)于正常的IC性能常常是至關(guān)重要的。為了達(dá)成所要的摻雜分布，可能以不同的劑量且以不同的能級(jí)注入一種或多種離子種類。離子種類、劑量以及能量的規(guī)格被稱作離子植入配方。