[發明專利]選擇性形成含金屬膜的方法

在審

• 申請號: 202180011039.1
• 申請日: 2021-02-01
• 公開（公告）號: CN115003853A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 喬比·艾爾多;雅各布·伍德拉夫;肖恩·圣恩·洪(曾用名：洪圣恩);拉文德拉·坎喬利亞;查里斯·納納亞卡拉;查爾斯·德澤拉
• 申請（專利權）人: 默克專利有限公司
• 主分類號: C23C16/04
• 分類號: C23C16/04;C23C16/455;C23C16/02;C23C16/06;H01L21/02
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 王璐美;武晶晶

提供了形成含金屬膜的方法。這些方法包括例如在第一基材表面上通過第一沉積工藝形成阻擋層及例如在第二基材表面上通過第二沉積工藝形成該含金屬膜。

技術領域

本發明技術總體上涉及沉積方法、特別是用于在基材表面上選擇性含金屬膜生長的方法。

背景技術

薄膜并且特別是含金屬的薄膜具有多種重要的應用，比如在納米技術和半導體設備的制造中。此類應用的實例包括高折射率光學涂層、防腐蝕涂層、光催化自清潔玻璃涂層、生物相容性涂層、場效應晶體管(FET)中的介電電容器層和柵極介電絕緣膜、電容器電極、柵電極、粘合劑擴散屏障和集成電路。金屬薄膜和介電薄膜也用于微電子學應用，比如用于動態隨機存取存儲器(DRAM)應用的高κ介電氧化物和用于紅外檢測器和非易失性鐵電隨機存取存儲器(NV-FeRAM)中的鐵電鈣鈦礦。

可使用各種前體來形成含金屬的薄膜，并且可使用多種沉積技術。此類技術包括反應濺射、離子輔助沉積、溶膠-凝膠沉積、化學氣相沉積(CVD)(也稱為金屬有機CVD或MOCVD)和原子層沉積(ALD)(也稱為原子層外延)。CVD和ALD方法越來越多地被使用，因為它們具有增強的組成控制、高的膜均勻性和有效的摻雜控制的優點。

CVD為化學方法，其中使用前體以在基材表面上形成薄膜。在典型的CVD方法中，使前體在低壓或環境壓力反應室中通過基材(例如晶片)表面。前體在基材表面上反應和/或分解，從而產生沉積材料的薄膜。通過使氣流通過反應室來去除揮發性副產物。可能難以控制沉積膜厚度，因為其取決于許多參數(比如溫度、壓力、氣流體積和均勻性、化學消耗效應、和時間)的協調。

ALD還是用于薄膜沉積的方法。它是基于表面反應的自限制性的、順序的、獨特的膜生長技術，其可提供精確厚度控制并將由前體提供的材料的共形薄膜沉積到不同組成的表面基材上。在ALD中，在反應期間分離前體。使第一前體通過基材表面，從而在基材表面上產生單層。從反應室泵送出任何過量的未反應前體。然后使第二前體通過基材表面且與第一前體反應，從而在基材表面上的第一形成膜單層上形成第二膜單層。重復此循環以產生期望厚度的膜。

然而，隨著微電子部件(比如半導體設備)的尺寸的持續減小，仍存在若干技術挑戰，由此增加了對經改良的薄膜技術的需要。特別地，微電子部件可包括圖案化，例如以形成導電路徑或以形成互連。典型地，圖案化經由蝕刻及光刻技術實現，但隨著對圖案化復雜性的需求增加，此類技術可具有挑戰性。因此，對可在一個或多個基材上選擇性地生長膜并在基材上實現經改良的圖案化的薄膜沉積方法的開發存在顯著關注。

發明內容

根據一個方面，提供了一種形成含金屬膜的方法。該方法包括通過第一氣相沉積工藝或第一液相沉積工藝在第一基材表面上形成阻擋層。第一氣相沉積工藝包括氣化結構上對應于式(I)的化合物：

其中X¹是R¹或R²R³，其中R¹是任選地被一個或多個三氯甲硅烷基取代的C₁-C₂₀-烷基，R²是任選地被一個或多個鹵素取代的C₁-C₂₀-亞烷基，并且R³選自由以下組成的組：腈基、乙烯基、鹵素、三氟甲基、乙酰氧基、甲氧基乙氧基、以及苯氧基。第一液相沉積工藝包括使第一基材表面與包含結構上對應于式(I)的化合物的溶液接觸。該方法進一步包括在第二基材表面上通過第二沉積工藝形成含金屬膜。第二沉積工藝包括氣化至少一種金屬絡合物。第一基材表面可以包含介電材料或金屬氧化物并且第二基材表面可以包含金屬材料。

根據另一方面，提供了另一種形成含金屬膜的方法。該方法包括通過第一氣相沉積工藝或第一液相沉積工藝在基材的第一部分上形成阻擋層。第一氣相沉積工藝包括氣化結構上對應于式(I)的化合物：