[發(fā)明專利]用于自下而上填充特征的濕法金屬籽晶沉積的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880016403.1
• 申請日: 2018-03-07
• 公開（公告）號: CN110383458A
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 薩曼莎·坦;鮑里斯·沃洛斯基;特塞翁格·金姆;普拉文·納拉;諾維·特約克洛;阿圖爾·科利奇
• 申請（專利權(quán)）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L21/02
• 代理公司: 上海勝康律師事務(wù)所 31263
• 代理人: 李獻(xiàn)忠;張靜

一種沉積用于對襯底的特征執(zhí)行自下而上的間隙填充的金屬籽晶的方法包括：提供包含多個特征的襯底；使稀釋金屬前體溶液流入所述特征中，其中，所述稀釋金屬前體溶液包括金屬前體和稀釋液體；蒸發(fā)所述稀釋液體以將所述金屬前體定位在所述多個特征的底部；將所述襯底暴露于等離子體處理以將所述金屬前體還原為金屬或金屬合金中的至少一種，并形成籽晶層；對所述襯底執(zhí)行熱處理；以及使用選擇性間隙填充工藝以用過渡金屬接觸所述籽晶層來填充特征。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求于2017年3月8日提交的美國專利申請No.15/453,098的優(yōu)先權(quán)。上述申請的全部公開內(nèi)容通過引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及襯底處理方法，并且更具體地涉及包括以下操作的襯底處理方法：在襯底的特征的底部處的濕法金屬籽晶沉積，隨后對特征進(jìn)行自下而上的間隙填充。

背景技術(shù)

這里提供的背景描述是為了總體呈現(xiàn)本公開的背景的目的。在此背景技術(shù)部分以及在提交申請時不能確定為現(xiàn)有技術(shù)的描述的各方面中描述的范圍內(nèi)的當(dāng)前指定的發(fā)明人的工作既不明確也不暗示地承認(rèn)是針對本公開的現(xiàn)有技術(shù)。

通過沉積、蝕刻和圖案化膜層來制造諸如半導(dǎo)體晶片之類的襯底。沉積工藝包括物理氣相沉積(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)和原子層沉積(ALD)。在一些情況下，籽晶層沉積在諸如溝槽或通孔之類的特征的底部。然而，這些沉積工藝中沒有一個能夠選擇性地在溝槽或通孔的底表面上沉積材料。這些沉積工藝只能進(jìn)行共形或非選擇性籽晶沉積。這些沉積工藝的其他缺點(diǎn)包括在特征的開口處的夾斷和由側(cè)壁生長導(dǎo)致的接縫/粗糙度。

發(fā)明內(nèi)容

一種沉積用于對襯底的特征執(zhí)行自下而上的間隙填充的金屬籽晶的方法包括：提供包含多個特征的襯底；使稀釋金屬前體溶液流入所述特征中。所述稀釋金屬前體溶液包括金屬前體和稀釋液體。所述方法包括蒸發(fā)所述稀釋液體以將所述金屬前體定位在所述多個特征的底部；將所述襯底暴露于等離子體處理以將所述金屬前體還原為金屬或金屬合金中的至少一種，并形成籽晶層；對所述襯底執(zhí)行熱處理；以及使用選擇性間隙填充工藝以用接觸所述籽晶層的過渡金屬來填充所述特征。

在其他特征中，所述襯底包括襯墊層，并且將所述稀釋金屬前體溶液施加到所述襯墊層。所述襯墊層由選自氮化鈦(TiN)、碳氮化鎢(WCN)和氮化鉭(TaN)的材料制成。所述襯墊層由選自二氧化硅、金屬或電介質(zhì)的材料制成。

在其他特征中，所述過渡金屬選自鎳(Ni)、鈷(Co)、銅(Cu)、鉬(Mo)、釕(Ru)、銥(Ir)、鉑(Pt)、鈀(Pd)和鎢(W)。選擇所述金屬或所述金屬合金中的至少一種以與所述過渡金屬催化反應(yīng)而不與所述襯墊層催化反應(yīng)。所述選擇性間隙填充工藝包括無電沉積。

在其他特征中，所述稀釋液體包括載體液體和溶劑中的至少一種。所述稀釋液體不含水。所述稀釋液體包括選自醇、醚、酯、全氟醚的液體。所述稀釋液體包括選自異丙醇(IPA)和乙醇(EtOH)的液體。

在其他特征中，所述特征具有寬度小于或等于10nm的開口。所述特征具有寬度在7nm到9nm的范圍內(nèi)的開口。所述特征具有寬度在4nm到7nm的范圍內(nèi)的開口。所述籽晶層的厚度在2nm-4nm的范圍內(nèi)。所述熱處理包括在200℃至400℃的范圍內(nèi)的溫度下退火。所述熱處理包括在250℃至350℃的范圍內(nèi)的溫度下退火。

在其他特征中，蒸發(fā)所述稀釋液體包括將所述襯底暴露于梯度干燥工藝。對所述稀釋金屬前體溶液進(jìn)行以下處理中的至少一種：通過毛細(xì)管作用在所述多個特征中沉積或濃縮。

根據(jù)詳細(xì)描述、權(quán)利要求和附圖，本公開內(nèi)容的適用性的進(jìn)一步的范圍將變得顯而易見。詳細(xì)描述和具體示例僅用于說明的目的，并非意在限制本公開的范圍。

附圖說明

根據(jù)詳細(xì)描述和附圖將更充分地理解本公開，其中：