[發明專利]金屬的原子層蝕刻

在審

• 申請號: 202080063444.3
• 申請日: 2020-09-02
• 公開（公告）號: CN114375491A
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 尼廷·迪帕克;普雷納·桑塔利亞·戈拉迪亞
• 申請（專利權）人: 應用材料公司
• 主分類號: H01L21/3213
• 分類號: H01L21/3213;H01L21/768
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國;趙靜

本公開內容一般涉及用于選擇性地蝕刻在基板半導體制造應用上的銅、鈷和/或鋁層的方法。將包括一個或多個銅層、鈷層或鋁層的基板傳送到處理腔室。氧化所述銅、鈷或鋁層的表面。然后，將所述氧化的銅、鈷或鋁表面暴露于六氟乙酰丙酮蒸氣。所述六氟乙酰丙酮蒸氣與所述氧化的銅、鈷或鋁表面反應以形成揮發性化合物，然后，將所述揮發性化合物泵送出所述腔室。所述氧化的銅、鈷或鋁表面與所述六氟乙酰丙酮蒸氣的所述反應選擇性原子層蝕刻所述銅、鈷或鋁表面。

背景技術

技術領域

本公開內容的多個實施方式一般涉及用于選擇性地蝕刻在用于半導體制造應用的基板上的銅、鈷和/或鋁層的方法。

相關技術的描述

可靠地產生亞半微米(sub-half micron)和更小的特征結構是超大規模集成(VLSI)和極大規模集成(ULSI)的下一代半導體器件的關鍵技術挑戰之一。然而，隨著電路技術的極限到來，收縮尺寸的VLSI和ULSI技術對處理能力提出了額外的需求。隨著下一代裝置的電路密度增加，互連件(諸如過孔(via)、溝道、觸點、柵極結構和其他特征結構、以及在它們之間的介電材料)的寬度減至45nm和32nm尺寸以及更小，而介電層的厚度保持實質上恒定，由此特征結構的深寬比增加。

當形成這些特征結構時，通常利用在設置在基板上的膜堆疊物中的這種互連結構、濕法蝕刻工藝或離子蝕刻工藝。濕法化學蝕刻工藝不是優選的，而離子蝕刻方法可能使蝕刻表面粗糙。另外地，常規的蝕刻劑在蝕刻存在于結構中的另一種材料之上的一種材料方面具有低選擇性，這可能造成易碎基板在蝕刻互連結構時發生損壞。

因此，本領域中需要一種蝕刻互連結構而不損壞基板的改善的方法。

發明內容

本公開內容一般涉及用于選擇性地蝕刻在基板半導體制造應用上的銅、鈷和/或鋁層的方法。將包括一個或多個銅層、鈷層或鋁層的基板傳送到處理腔室。氧化所述銅、鈷或鋁層的表面。然后，將氧化的銅、鈷或鋁表面暴露于六氟乙酰丙酮(hexafluoroacetylacetonate)蒸氣。所述六氟乙酰丙酮蒸氣與所述氧化的銅、鈷或鋁表面反應以形成揮發性(volatile)化合物，然后，將所述揮發性化合物泵送出所述腔室。所述氧化的銅、鈷或鋁表面與所述六氟乙酰丙酮蒸氣的所述反應選擇性原子層蝕刻所述銅、鈷或鋁表面。

在一個實施方式中，一種蝕刻第一層的方法包括：在處理腔室中氧化第一層的第一表面；在約100℃至約300℃的溫度下將所述第一層的氧化的第一表面暴露于六氟乙酰丙酮蒸氣以形成揮發性化合物；和將所述揮發性化合物泵送出所述處理腔室。

在另一個實施方式中，一種蝕刻銅層的方法包括：在處理腔室中氧化銅層的表面；將所述銅層的氧化的表面暴露于六氟乙酰丙酮蒸氣以形成六氟乙酰丙酮銅(II)化合物；和將所述六氟乙酰丙酮銅(II)化合物泵送出所述處理腔室。

在又一個實施方式中，一種蝕刻鈷層的方法包括：在處理腔室中氧化鈷層的表面；將所述鈷層的氧化的表面暴露于六氟乙酰丙酮蒸氣以形成六氟乙酰丙酮鈷(II)化合物；和將所述六氟乙酰丙酮鈷(II)化合物泵送出所述處理腔室。

附圖說明

為了可詳細地理解本公開內容的上述特征，可參考多個實施方式來得到以上簡要地概述的本公開內容的更特別的描述，多個實施方式中的一些實施方式例示在附圖中。然而，需注意，附圖僅僅例示了多個示例性實施方式，并且因此不應當被視為對本公開內容范圍的限制，并且可承認其他多個等效實施方式。

圖1示出了根據一個實施方式的用于原子層蝕刻在基板上的層的示例性處理腔室。

圖2A-2D示出了根據一個實施方式的在包括噴頭的處理腔室中原子層蝕刻設置在基板上的第一層的示意圖。

圖3示出了根據一個實施方式的原子層蝕刻設置在基板上的銅層的方法。

圖4示出了根據一個實施方式的原子層蝕刻設置在基板上的鈷層的方法。