[發(fā)明專利]在互連金屬化中沉積釕層

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880049228.6
• 申請日: 2018-06-05
• 公開（公告）號: CN110959186A
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金都永;羅鄭碩;照健·史蒂文·黎;拉什納·胡馬雍;米卡爾·達(dá)內(nèi)克
• 申請（專利權(quán)）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02
• 代理公司: 上海勝康律師事務(wù)所 31263
• 代理人: 樊英如;邱曉敏

提供了用于釕(Ru)特征填充的沉積工藝。在一些實施方案中，所述工藝包括在還原條件下沉積薄的、保護(hù)性Ru膜，然后在氧化條件下進(jìn)行Ru填充步驟。在無氧條件下或通過除氧操作形成的保護(hù)性Ru膜的存在可以使Ru填充而不會氧化下面粘附層或金屬特征。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求于2018年6月4日提交的名稱為“DEPOSITING RUTHENIUM LAYERS ININTERCONNECT METALLIZATION”的美國專利申請No.15/996,925和2017年6月6日提交的名稱為“METHOD OF DEPOSITING RUTHENIUM LAYERS IN INTERCONNECT METALLIZATION”的美國臨時專利申請No.62/515,894的優(yōu)先權(quán)，兩者通過以引用的方式全部并入本文并用于所有目的。

技術(shù)領(lǐng)域

這里提供的背景描述是為了一般地呈現(xiàn)本公開的上下文的目的。目前所命名的發(fā)明人的工作，在該背景技術(shù)部分以及本說明書的在申請時不會以其他方式被認(rèn)為是現(xiàn)有技術(shù)的方面中描述的程度上，既不明確地也不隱含地被承認(rèn)為針對本公開的現(xiàn)有技術(shù)。

在半導(dǎo)體制造中，可以用導(dǎo)電材料填充特征。例如，銅用于后端線路(BEOL)互連。然而，銅互連對于低于10nm的技術(shù)節(jié)點的制造具有挑戰(zhàn)性。銅互連的沉積通常涉及首先沉積阻擋層以防止來自銅互連和襯底層的元素相互擴散。然而，當(dāng)厚度縮小到2.5nm以下時保持完整性的阻擋材料尚未被確定。隨著線寬達(dá)到10nm(處于5nm技術(shù)節(jié)點)，阻擋層將消耗5nm的線寬和超過50％的線截面，從而對于每個超越10nm的技術(shù)節(jié)點，電阻呈指數(shù)規(guī)律增大。另外，銅具有約39nm的電子平均自由程。結(jié)果，在小的關(guān)鍵尺寸特征中，電子碰撞側(cè)壁導(dǎo)致較少的彈性碰撞。

發(fā)明內(nèi)容

本公開的一方面涉及一種方法，其包括：接收包含特征的襯底；執(zhí)行多個原子層沉積(ALD)循環(huán)以在所述特征中沉積釕(Ru)襯里層，其中所述ALD循環(huán)中的每一個包括還原劑配料；以及在沉積所述Ru襯里層之后，通過使第一釕前體與氧化劑反應(yīng)，至少部分地用釕填充所述特征。

在一些實施方案中，所述多個ALD循環(huán)中的每一個包括使第二釕前體與所述還原劑反應(yīng)，所述第二釕前體不同于所述第一釕前體。

在一些實施方案中，所述多個ALD循環(huán)中的每一個包括使所述第一釕前體與所述還原劑反應(yīng)。在一些這樣的實施方案中，第一釕前體在非零氧化態(tài)下具有Ru中心。

根據(jù)多種實施方案，所述ALD循環(huán)可以是熱ALD循環(huán)或等離子體增強的ALD(PEALD)循環(huán)。在一些實施方案中，所述還原劑是H₂或NH₃或由H₂或NH₃產(chǎn)生的等離子體物質(zhì)。

在一些實施方案中，所述氧化劑是O₂、O₃或H₂O。在一些實施方案中，所述多個ALD循環(huán)中的每一個包括使所述第一釕前體與氧化劑反應(yīng),使得相同的Ru前體用于沉積Ru襯里層并且用于隨后的填充操作中。

在一些實施方案中，所述還原劑的所述配料使并入所述Ru襯里層或下面金屬層中的氧去除。

在一些實施方案中，所述特征被Ru完全填充。在一些實施方案中，所述特征完全由選自Cu、W、Co、Mo、Ni和Al的金屬填充。

在一些實施方案中，所述多個ALD循環(huán)中的每一個包括釕前體配料以及隨后的氧化劑配料。在一些這樣的實施方案中，所述釕前體配料和氧化劑配料是非等離子體配料。所述多個ALD循環(huán)還可在所述氧化劑配料之后包括還原性等離子體配料。在一些這樣的實施方案中，在氧化劑配料和所述還原性等離子體配料之間沒有清掃。在一些實施方案中，所述氧化劑配料是氧化劑和還原劑的混合物。

在一些實施方案中，所述Ru襯里層的厚度為2nm或更小。