[發明專利]用低電阻率金屬填充半導體器件中的凹陷特征的方法

在審

• 申請號: 201980066266.7
• 申請日: 2019-10-10
• 公開（公告）號: CN112805818A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 尤凱鴻;大衛·奧梅亞拉;尼古拉斯·喬伊;焦納蘭詹·帕塔奈克;羅伯特·克拉克;坎達巴拉·塔皮利;袴田隆宏;考利·瓦吉達;赫里特·勒斯因克
• 申請（專利權）人: 東京毅力科創株式會社
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 蔡勝有;孫雅雯

披露了一種用低電阻率金屬填充凹陷特征的方法。該方法包括：提供圖案化襯底，該圖案化襯底包含形成在第一層中的凹陷特征和暴露在該凹陷特征中的第二層；并且用表面改性劑預處理該襯底，該表面改性劑增大在該第二層上相對于在該第一層上的金屬沉積選擇性；通過氣相沉積將金屬層沉積在該襯底上，其中該金屬層優先地沉積在該凹陷特征中的第二層上；以及移除沉積在該第一層上、包括沉積在場區域上和該第一層的位于該凹陷特征中的側壁上的金屬核，以在該凹陷特征中的第二層上選擇性地形成該金屬層。該預處理、沉積和移除的步驟可以重復至少一次以增加該金屬層在該凹陷特征中的厚度。

相關申請的交叉引用

本申請涉及并要求2018年10月10日提交的美國臨時專利申請序列號62/744,038的優先權，該美國臨時專利申請的全部內容通過引用并入本文。

技術領域

本發明涉及半導體處理和半導體器件，并且更具體地，涉及一種用低電阻率金屬填充半導體器件中的凹陷特征的方法。

背景技術

半導體器件含有被填充的凹陷特征，比如形成在比如層間電介質(ILD)的介電材料中的溝槽或過孔。由于在凹陷特征底部的金屬層上相對于在介電材料上的有限金屬沉積選擇性，凹陷特征的選擇性金屬填充是有問題的。這使得在凹陷特征周圍的場區域(水平區域)上和凹陷特征的側壁上開始不想要的金屬核沉積之前，難以在自底向上的沉積過程中用金屬充分填充凹陷特征。

發明內容

本發明的實施例描述了一種用低電阻率金屬填充半導體器件中的凹陷特征的方法。根據一個實施例，該方法包括：提供圖案化襯底，該圖案化襯底包含形成在第一層中的凹陷特征和暴露在該凹陷特征中的第二層；和用表面改性劑預處理該襯底，該表面改性劑相對于在該第一層上的金屬沉積選擇性增大在該第二層上的金屬沉積選擇性。該方法進一步包括：通過氣相沉積將金屬層沉積在該襯底上，其中該金屬層優先地沉積在該凹陷特征中的第二層上；以及移除沉積在該第一層上、包括沉積在場區域上和該第一層的位于該凹陷特征中的側壁上的金屬核，以在該凹陷特征中的第二層上選擇性地形成該金屬層。該預處理、沉積和移除的步驟可以重復至少一次以增加該金屬層在該凹陷特征中的厚度。

根據另一實施例，該方法包括：提供圖案化襯底，該圖案化襯底包含形成在第一層中的凹陷特征和暴露在該凹陷特征中的第二層；將含金屬層沉積在該襯底上，包括沉積在該凹陷特征中；從該凹陷特征的底部并從圍繞該凹陷特征的場區域各向異性地移除該含金屬層，以在該凹陷特征的側壁上形成該含金屬層。該方法進一步包括：用表面改性劑預處理該襯底，該表面改性劑相對于在該第一層上的金屬沉積選擇性增大在該凹陷特征的側壁上和在該第二層上的含金屬層上金屬沉積選擇性；通過氣相沉積將金屬層沉積在該襯底上，其中該金屬層相對于在圍繞該凹陷特征的場區域上優先地沉積在這些側壁上和該凹陷特征中的第二層上的含金屬層上；以及移除沉積在該場區域上的金屬核，以在該凹陷特征中選擇性地形成該金屬層。該預處理、沉積和移除的步驟可以重復至少一次以增加該金屬層在該凹陷特征中的厚度。

根據另一實施例，該方法包括：提供包含形成在材料中的凹陷特征的圖案化襯底；將金屬氮化物層沉積在該襯底上，包括沉積在該凹陷特征中和圍繞該凹陷特征的場區域上；氧化該場區域上的金屬氮化物層。該方法進一步包括：通過氣相沉積將金屬層沉積在該襯底上，其中該金屬層優先地沉積在該凹陷特征中未被氧化的該金屬氮化物層上；以及移除沉積在該場區域上的金屬核，以在該凹陷特征中選擇性地形成該金屬層。該沉積和移除的步驟可以重復至少一次以增加該金屬層在該凹陷特征中的厚度。

根據另一實施例，該方法包括：提供包含形成在材料中的凹陷特征的圖案化襯底；將金屬氧化物層沉積在該襯底上，包括沉積在該凹陷特征中和圍繞該凹陷特征的場區域上；氮化該場區域上和該凹陷特征中的金屬氧化物層；氧化該場區域上的氮化的金屬氧化物層。該方法進一步包括：通過氣相沉積將金屬層沉積在該襯底上，其中該金屬層優先地沉積在該凹陷特征中未被氧化的氮化的該金屬氧化物層上；以及移除沉積在該場區域上的金屬核，以在該凹陷特征中選擇性地形成該金屬層。該沉積和移除的步驟可以重復至少一次以增加該金屬層在該凹陷特征中的厚度。