CN117721436A - 用于选择性地沉积过渡金属的方法和组件 - Google Patents
用于选择性地沉积过渡金属的方法和组件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117721436A CN117721436A CN202311183032.5A CN202311183032A CN117721436A CN 117721436 A CN117721436 A CN 117721436A CN 202311183032 A CN202311183032 A CN 202311183032A CN 117721436 A CN117721436 A CN 117721436A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- precursor
- transition metal
- substrate
- reaction chamber
- deposition
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 427
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 title claims abstract description 425
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 118
- 238000000151 deposition Methods 0.000 title claims abstract description 108
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 509
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 174
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 170
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 145
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 claims abstract description 40
- 239000003446 ligand Substances 0.000 claims abstract description 37
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims abstract description 27
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 102
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 99
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 63
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 60
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 54
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 43
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 35
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 34
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 claims description 29
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 26
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 23
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 21
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 150000008282 halocarbons Chemical class 0.000 claims description 16
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 16
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- IJOOHPMOJXWVHK-UHFFFAOYSA-N chlorotrimethylsilane Chemical compound C[Si](C)(C)Cl IJOOHPMOJXWVHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 125000000058 cyclopentadienyl group Chemical group C1(=CC=CC1)* 0.000 claims description 14
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 14
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 12
- PYJJCSYBSYXGQQ-UHFFFAOYSA-N trichloro(octadecyl)silane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC[Si](Cl)(Cl)Cl PYJJCSYBSYXGQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 8
- KAHVZNKZQFSBFW-UHFFFAOYSA-N n-methyl-n-trimethylsilylmethanamine Chemical compound CN(C)[Si](C)(C)C KAHVZNKZQFSBFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- GBBZLMLLFVFKJM-UHFFFAOYSA-N 1,2-diiodoethane Chemical compound ICCI GBBZLMLLFVFKJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N Ethylbenzene Chemical compound CCC1=CC=CC=C1 YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- FFUAGWLWBBFQJT-UHFFFAOYSA-N hexamethyldisilazane Chemical compound C[Si](C)(C)N[Si](C)(C)C FFUAGWLWBBFQJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- YKFRUJSEPGHZFJ-UHFFFAOYSA-N N-trimethylsilylimidazole Chemical compound C[Si](C)(C)N1C=CN=C1 YKFRUJSEPGHZFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- ZSWFCLXCOIISFI-UHFFFAOYSA-N endo-cyclopentadiene Natural products C1C=CC=C1 ZSWFCLXCOIISFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000005051 trimethylchlorosilane Substances 0.000 claims description 5
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 claims description 4
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 claims description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract description 80
- 238000000429 assembly Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000712 assembly Effects 0.000 abstract description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 116
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 99
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 58
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 40
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 36
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 34
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 30
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 29
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 28
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 27
- 229910052800 carbon group element Inorganic materials 0.000 description 25
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 24
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 22
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 22
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- -1 TiN Chemical class 0.000 description 20
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 20
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 19
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 18
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 17
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 16
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 15
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 15
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 14
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 14
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 description 14
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 13
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 13
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 12
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 12
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 12
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 11
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 11
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 11
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 11
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 11
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 11
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 10
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 9
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 9
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 8
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 8
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 8
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 8
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 8
- 239000013110 organic ligand Substances 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 8
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 7
- ZEMJULNQFSGMTN-UHFFFAOYSA-N ethylbenzene;molybdenum Chemical compound [Mo].CCC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1 ZEMJULNQFSGMTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 7
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 6
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 6
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 6
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 6
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 5
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 5
- 239000010408 film Substances 0.000 description 5
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 5
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 5
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 5
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 5
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 5
- 238000010301 surface-oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 4
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000002429 hydrazines Chemical class 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006884 silylation reaction Methods 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 101150039077 CRCP gene Proteins 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 3
- 150000003973 alkyl amines Chemical class 0.000 description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 3
- NEXSMEBSBIABKL-UHFFFAOYSA-N hexamethyldisilane Chemical compound C[Si](C)(C)[Si](C)(C)C NEXSMEBSBIABKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 125000004108 n-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 3
- 125000004123 n-propyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 3
- 125000001147 pentyl group Chemical group C(CCCC)* 0.000 description 3
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 3
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 125000000999 tert-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 3
- MUQNAPSBHXFMHT-UHFFFAOYSA-N tert-butylhydrazine Chemical compound CC(C)(C)NN MUQNAPSBHXFMHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 3
- RHUYHJGZWVXEHW-UHFFFAOYSA-N 1,1-Dimethyhydrazine Chemical compound CN(C)N RHUYHJGZWVXEHW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AFABGHUZZDYHJO-UHFFFAOYSA-N 2-Methylpentane Chemical compound CCCC(C)C AFABGHUZZDYHJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OVBFMEVBMNZIBR-UHFFFAOYSA-N 2-methylvaleric acid Chemical compound CCCC(C)C(O)=O OVBFMEVBMNZIBR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PFEOZHBOMNWTJB-UHFFFAOYSA-N 3-methylpentane Chemical compound CCC(C)CC PFEOZHBOMNWTJB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N Butyric acid Chemical compound CCCC(O)=O FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N Dimethylamine Chemical compound CNC ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N Pentane Chemical compound CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910008045 Si-Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910006411 Si—Si Inorganic materials 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 150000001343 alkyl silanes Chemical class 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- QARVLSVVCXYDNA-UHFFFAOYSA-N bromobenzene Chemical compound BrC1=CC=CC=C1 QARVLSVVCXYDNA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 2
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N dimethylselenoniopropionate Natural products CCC(O)=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PZPGRFITIJYNEJ-UHFFFAOYSA-N disilane Chemical group [SiH3][SiH3] PZPGRFITIJYNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 2
- 238000010574 gas phase reaction Methods 0.000 description 2
- FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N hexanoic acid Chemical compound CCCCCC(O)=O FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004051 hexyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N iodine Chemical compound II PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010849 ion bombardment Methods 0.000 description 2
- NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N isobutane Chemical compound CC(C)C NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KQNPFQTWMSNSAP-UHFFFAOYSA-N isobutyric acid Chemical compound CC(C)C(O)=O KQNPFQTWMSNSAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N isopentane Chemical compound CCC(C)C QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWYFCOCPABKNJV-UHFFFAOYSA-N isovaleric acid Chemical compound CC(C)CC(O)=O GWYFCOCPABKNJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 2
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CRSOQBOWXPBRES-UHFFFAOYSA-N neopentane Chemical compound CC(C)(C)C CRSOQBOWXPBRES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002831 nitrogen free-radicals Chemical class 0.000 description 2
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 2
- YNZAFFFENDLJQG-UHFFFAOYSA-N pyrrol-1-amine Chemical compound NN1C=CC=C1 YNZAFFFENDLJQG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 2
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000547 substituted alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N valeric acid Chemical compound CCCCC(O)=O NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IGIDLTISMCAULB-YFKPBYRVSA-N (3s)-3-methylpentanoic acid Chemical compound CC[C@H](C)CC(O)=O IGIDLTISMCAULB-YFKPBYRVSA-N 0.000 description 1
- DIIIISSCIXVANO-UHFFFAOYSA-N 1,2-Dimethylhydrazine Chemical compound CNNC DIIIISSCIXVANO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GXNVARTZYHDDNN-UHFFFAOYSA-N 1,2-dibenzylhydrazine Chemical compound C=1C=CC=CC=1CNNCC1=CC=CC=C1 GXNVARTZYHDDNN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YBQZXXMEJHZYMB-UHFFFAOYSA-N 1,2-diphenylhydrazine Chemical compound C=1C=CC=CC=1NNC1=CC=CC=C1 YBQZXXMEJHZYMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MPPPKRYCTPRNTB-UHFFFAOYSA-N 1-bromobutane Chemical compound CCCCBr MPPPKRYCTPRNTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IFARRRGGHHADCF-UHFFFAOYSA-N 1-ethyl-1-(4-methylphenyl)hydrazine Chemical compound CCN(N)C1=CC=C(C)C=C1 IFARRRGGHHADCF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZFSFKYIBIOKXKI-UHFFFAOYSA-N 1-ethyl-1-methylhydrazine Chemical compound CCN(C)N ZFSFKYIBIOKXKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NQSIARGGPGHMCG-UHFFFAOYSA-N 1-ethyl-1-phenylhydrazine Chemical compound CCN(N)C1=CC=CC=C1 NQSIARGGPGHMCG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ABANUKHECQXXRH-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-1-(3-methylphenyl)hydrazine Chemical compound CN(N)C1=CC=CC(C)=C1 ABANUKHECQXXRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MWOODERJGVWYJE-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-1-phenylhydrazine Chemical compound CN(N)C1=CC=CC=C1 MWOODERJGVWYJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XFOASZQZPWEJAA-UHFFFAOYSA-N 2,3-dimethylbutyric acid Chemical compound CC(C)C(C)C(O)=O XFOASZQZPWEJAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UAHWWAIVYPJROV-UHFFFAOYSA-N 2,6-dimethylpiperidin-1-amine Chemical compound CC1CCCC(C)N1N UAHWWAIVYPJROV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OXQGTIUCKGYOAA-UHFFFAOYSA-N 2-Ethylbutanoic acid Chemical compound CCC(CC)C(O)=O OXQGTIUCKGYOAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WLAMNBDJUVNPJU-UHFFFAOYSA-N 2-methylbutyric acid Chemical compound CCC(C)C(O)=O WLAMNBDJUVNPJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OQMROOTVLOXIJH-UHFFFAOYSA-N 3,4-dihydro-2h-quinolin-1-amine Chemical compound C1=CC=C2N(N)CCCC2=C1 OQMROOTVLOXIJH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AWQSAIIDOMEEOD-UHFFFAOYSA-N 5,5-Dimethyl-4-(3-oxobutyl)dihydro-2(3H)-furanone Chemical compound CC(=O)CCC1CC(=O)OC1(C)C AWQSAIIDOMEEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical group O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011054 acetic acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000001262 acyl bromides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001267 acyl iodides Chemical class 0.000 description 1
- 150000004996 alkyl benzenes Chemical group 0.000 description 1
- 150000001347 alkyl bromides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001350 alkyl halides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001351 alkyl iodides Chemical class 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- BAZMYXGARXYAEQ-UHFFFAOYSA-N alpha-ethyl valeric acid Chemical compound CCCC(CC)C(O)=O BAZMYXGARXYAEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- IGIDLTISMCAULB-UHFFFAOYSA-N anteisohexanoic acid Natural products CCC(C)CC(O)=O IGIDLTISMCAULB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 150000001499 aryl bromides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001502 aryl halides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001503 aryl iodides Chemical class 0.000 description 1
- YCOXTKKNXUZSKD-UHFFFAOYSA-N as-o-xylenol Natural products CC1=CC=C(O)C=C1C YCOXTKKNXUZSKD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GPBUGPUPKAGMDK-UHFFFAOYSA-N azanylidynemolybdenum Chemical compound [Mo]#N GPBUGPUPKAGMDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NPHKCBFALXEZDP-UHFFFAOYSA-N azepin-1-amine Chemical compound NN1C=CC=CC=C1 NPHKCBFALXEZDP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RLFFLEZFARXFQF-UHFFFAOYSA-N aziridin-1-amine Chemical compound NN1CC1 RLFFLEZFARXFQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- FTYZKCCJUXJFLT-UHFFFAOYSA-N bromosilicon Chemical group Br[Si] FTYZKCCJUXJFLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HQABUPZFAYXKJW-UHFFFAOYSA-N butan-1-amine Chemical compound CCCCN HQABUPZFAYXKJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KMGBZBJJOKUPIA-UHFFFAOYSA-N butyl iodide Chemical compound CCCCI KMGBZBJJOKUPIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000006165 cyclic alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- CHVJITGCYZJHLR-UHFFFAOYSA-N cyclohepta-1,3,5-triene Chemical compound C1C=CC=CC=C1 CHVJITGCYZJHLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- GKCPCPKXFGQXGS-UHFFFAOYSA-N ditert-butyldiazene Chemical compound CC(C)(C)N=NC(C)(C)C GKCPCPKXFGQXGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHRIKZCFRVTHJH-UHFFFAOYSA-N ethylhydrazine Chemical compound CCNN WHRIKZCFRVTHJH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAMFBRUWYYMMGJ-UHFFFAOYSA-N hexafluoroacetylacetone Chemical compound FC(F)(F)C(=O)CC(=O)C(F)(F)F QAMFBRUWYYMMGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- MXZANEWAFZMPKW-UHFFFAOYSA-N imidazol-1-amine Chemical compound NN1C=CN=C1 MXZANEWAFZMPKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- SNHMUERNLJLMHN-UHFFFAOYSA-N iodobenzene Chemical compound IC1=CC=CC=C1 SNHMUERNLJLMHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000013847 iso-butane Nutrition 0.000 description 1
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000005309 metal halides Chemical group 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000002052 molecular layer Substances 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- HDZGCSFEDULWCS-UHFFFAOYSA-N monomethylhydrazine Chemical compound CNN HDZGCSFEDULWCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001208 nuclear magnetic resonance pulse sequence Methods 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- HKOOXMFOFWEVGF-UHFFFAOYSA-N phenylhydrazine Chemical compound NNC1=CC=CC=C1 HKOOXMFOFWEVGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940067157 phenylhydrazine Drugs 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- IYPZRUYMFDWKSS-UHFFFAOYSA-N piperazin-1-amine Chemical compound NN1CCNCC1 IYPZRUYMFDWKSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LWMPFIOTEAXAGV-UHFFFAOYSA-N piperidin-1-amine Chemical compound NN1CCCCC1 LWMPFIOTEAXAGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IUGYQRQAERSCNH-UHFFFAOYSA-N pivalic acid Chemical compound CC(C)(C)C(O)=O IUGYQRQAERSCNH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- KJAQRHMKLVGSCG-UHFFFAOYSA-N propan-2-ylhydrazine Chemical compound CC(C)NN KJAQRHMKLVGSCG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 235000019260 propionic acid Nutrition 0.000 description 1
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- SBMSLRMNBSMKQC-UHFFFAOYSA-N pyrrolidin-1-amine Chemical compound NN1CCCC1 SBMSLRMNBSMKQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N quinbolone Chemical compound O([C@H]1CC[C@H]2[C@H]3[C@@H]([C@]4(C=CC(=O)C=C4CC3)C)CC[C@@]21C)C1=CCCC1 IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000002094 self assembled monolayer Substances 0.000 description 1
- 239000013545 self-assembled monolayer Substances 0.000 description 1
- 238000005389 semiconductor device fabrication Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000006557 surface reaction Methods 0.000 description 1
- YBRBMKDOPFTVDT-UHFFFAOYSA-N tert-butylamine Chemical compound CC(C)(C)N YBRBMKDOPFTVDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- UAXOELSVPTZZQG-UHFFFAOYSA-N tiglic acid Natural products CC(C)=C(C)C(O)=O UAXOELSVPTZZQG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003623 transition metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HYWCXWRMUZYRPH-UHFFFAOYSA-N trimethyl(prop-2-enyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)CC=C HYWCXWRMUZYRPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940005605 valeric acid Drugs 0.000 description 1
- 238000005019 vapor deposition process Methods 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
- H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
- H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
- H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System
- H01L21/28556—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System by chemical means, e.g. CVD, LPCVD, PECVD, laser CVD
- H01L21/28562—Selective deposition
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
- H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
- H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
- H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System
- H01L21/28568—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System the conductive layers comprising transition metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
- C23C16/045—Coating cavities or hollow spaces, e.g. interior of tubes; Infiltration of porous substrates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/06—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material
- C23C16/16—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material from metal carbonyl compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/06—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material
- C23C16/18—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material from metallo-organic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
- C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
- C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
- C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
- C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
- C23C16/45534—Use of auxiliary reactants other than used for contributing to the composition of the main film, e.g. catalysts, activators or scavengers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
- C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
- C23C16/45553—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the use of precursors specially adapted for ALD
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/56—After-treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
- H01L21/76843—Barrier, adhesion or liner layers formed in openings in a dielectric
- H01L21/76849—Barrier, adhesion or liner layers formed in openings in a dielectric the layer being positioned on top of the main fill metal
Abstract
本公开涉及通过循环沉积过程相对于衬底的第二表面在衬底的第一表面上选择性地沉积包含3至6族过渡金属的材料的方法。该方法包括：在反应室中提供衬底；以气相将过渡金属前体提供到反应室中，其中过渡金属前体包含芳族配体；以及以气相将第二前体提供到反应室中，以在衬底的第一表面上沉积过渡金属。本公开还涉及过渡金属层和沉积组件。
Description
技术领域
本公开涉及用于制造半导体器件的方法和设备。更具体地，本公开涉及用于在衬底上沉积包含过渡金属的材料的方法和组件以及包含过渡金属的层。
背景技术
半导体器件制造过程通常使用先进的沉积方法来形成具有特定性质的含金属层。过渡金属可用于一系列半导体应用。3族(钪、钇)、4族(钛、锆、铪)、5族(钒、铌、钽)和6族(铬、钼和钨)的过渡金属可具有本领域寻求的许多优点。例如，它们可用作后段制程(BEOL)或中段制程(MEOL)应用中的导体材料，或用于金属栅极应用中。
通过原子层沉积选择性地沉积金属薄膜仍具有挑战性，尤其是沉积含有正电性元素和容易形成不需要的相(例如碳化物)的金属的高质量薄膜。此外，寻求过渡金属的区域选择性沉积，以能够更精细地制造半导体器件，同时保持处理步骤的数量可行和/或成本有效。因此，本领域需要用于选择性地沉积过渡金属或含过渡金属层的替代或改进方法。
本部分中阐述的任何讨论，包括对问题和解决方案的讨论，已经包括在本公开中，仅仅是为了提供本公开的背景。这种讨论不应被视为承认任何或所有信息在本发明被做出时是已知的，或者构成现有技术。
发明内容
本发明内容可以简化的形式介绍一些概念，这将在下面进一步详细描述。本发明内容不旨在必要地标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。
本公开的各种实施例涉及在衬底上选择性地沉积包含过渡金属的材料的方法、过渡金属层、半导体结构和器件，以及用于在衬底上选择性地沉积包含过渡金属的材料的沉积组件。
一方面，公开了一种通过循环沉积过程在衬底的第一表面上相对于衬底的第二表面选择性地沉积包含3至6族过渡金属的材料的方法。该方法包括在反应室中提供衬底，以气相将过渡金属前体提供到反应室中，其中过渡金属前体包含芳族配体，以及以气相将第二前体提供到反应室中，以在衬底的第一表面上沉积过渡金属。
在一些实施例中，过渡金属前体包含苯或环戊二烯基。在一些实施例中，过渡金属前体仅包含过渡金属、碳和氢。在一些实施例中，过渡金属前体包括甲苯配体。在一些实施例中，过渡金属前体包括乙苯配体。
在一些实施例中，第二前体包括还原剂。在一些实施例中，还原剂包括分子氢(H2)。在一些实施例中，第二前体包括硅烷，例如烷基硅烷。在一些实施例中，硅烷是乙硅烷。在一些实施例中，硅烷包括六甲基乙硅烷。
在一些实施例中，第二前体包括卤素。在一些实施例中，卤素选自碘和溴。在一些实施例中，第二前体包括有机基团。在一些实施例中，第二前体包括卤代烃。在一些实施例中，卤代烃包含两个或更多个选自碘和溴的卤素原子。在一些实施例中，至少两个卤素原子附接到不同的碳原子。在一些实施例中，卤代烃中的两个卤原子附接到碳链的相邻碳原子。在一些实施例中，卤代烃是1,2-二卤代烷烃或1,2-二卤代烯烃或1,2-二卤代炔烃或1,2-二卤代芳烃。在一些实施例中，卤代烃的两个卤素原子是相同的卤素。在一些实施例中，卤代烃是1,2-二碘乙烷。
在一些实施例中，第二前体是氮前体。在一些实施例中，氮前体选自NH3、NH2NH2以及气态H2和N2的混合物。
在一些实施例中，第一表面是金属或金属性表面。在一些实施例中，金属或金属性表面选自Mo、W、Ru、Co、Cu、TiN、VN和TiC。在一些实施例中，第一表面是导电表面。在一些实施例中，第一表面可以包括在沉积过程开始时的表面氧化。在一些实施例中，在执行根据本公开的方法期间，可以去除表面氧化。
在一些实施例中，第二表面是电介质表面。在一些实施例中，电介质表面包括硅。在一些实施例中，第二表面是氧化硅基表面。在一些实施例中，电介质表面是低k表面。在一些实施例中，第二表面包括碳(例如甲基)端基。
在一些实施例中，在将过渡金属前体提供到反应室中之前，用钝化剂处理第二表面。在一些实施例中，钝化剂包括甲硅烷基化剂。在一些实施例中，甲硅烷基化剂选自烯丙基三甲基硅烷(TMS-A)、三甲基氯硅烷(TMS-Cl)、N-(三甲基甲硅烷基)咪唑(TMS-Im)、十八烷基三氯硅烷(ODTCS)、六甲基二硅氮烷(HMDS)和N-(三甲基甲硅烷基)二甲胺(TMSDMA)。
在一些实施例中，循环沉积过程包括热沉积过程。在一些实施例中，循环沉积过程包括在将过渡金属前体提供到反应室中之后吹扫反应室。在一些实施例中，过渡金属作为层沉积在衬底的第一表面上。在一些实施例中，过渡金属是钼，并且过渡金属选择性地沉积在特征内部的金属表面上。
另一方面，公开了一种通过循环沉积过程相对于衬底的第二表面沉积在衬底的第一表面上的包含3至6族过渡金属的过渡金属层，其中该过程包括在反应室中提供衬底，以气相将过渡金属前体提供到反应室中，其中过渡金属前体包含芳族配体，以及以气相将第二前体提供到反应室中，以在衬底的第一表面上沉积过渡金属。
在一些实施例中，过渡金属层具有小于约20原子％的碳含量。
另一方面，公开了一种半导体结构，其包括通过循环沉积过程相对于衬底的第二表面在衬底的第一表面上沉积的3至6族过渡金属，其中该过程包括在反应室中提供衬底，以气相将过渡金属前体提供到反应室中，其中过渡金属前体包含芳族配体，以及以气相将第二前体提供到反应室中，以相对于衬底的第二表面选择性地在衬底的第一表面上沉积过渡金属。
另一方面，公开了一种半导体器件，其包括通过循环沉积过程相对于衬底的第二表面在衬底的第一表面上沉积的3至6族过渡金属，其中该过程包括在反应室中提供衬底，以气相将过渡金属前体提供到反应室中，其中过渡金属前体包含芳族配体，以及以气相将第二前体提供到反应室中，以相对于衬底的第二表面选择性地在衬底的第一表面上沉积过渡金属。
又一方面，公开了一种蒸气处理组件，用于相对于衬底的第二表面在衬底的第一表面上选择性地沉积包括3至6族过渡金属的材料。蒸气处理组件包括一个或多个反应室，其被构造和布置成保持衬底；前体注射器系统，其被构造和布置成将包含芳族配体的过渡金属前体和第二前体以气相提供到反应室中。蒸气处理组件还包括前体容器，其被构造和布置成容纳包含芳族配体的过渡金属前体，并且蒸气处理组件被构造和布置成通过前体注射器系统向反应室提供过渡金属前体和第二前体，以相对于衬底的第二表面在衬底的第一表面上选择性地沉积包含过渡金属的材料。在一些实施例中，蒸气处理组件还包括钝化剂源，其被构造和布置成包含用于钝化衬底的第二表面的钝化剂，并且其中前体注射器系统被构造和布置成将钝化剂以气相提供到反应室中。在一些实施例中，蒸气处理组件包括第二前体容器，其被构造和布置成容纳第二前体。
在本公开中，变量的任何两个数字可以构成该变量的可行范围，并且所指出的任何范围可以包括或不包括端点。此外，所指出的变量的任何值(不管它们是否用“约”表示)可以指精确值或近似值，并且包括等同物，并且可以指平均值、中间值、代表性值、多数值等。此外，在本公开中，术语“包括”、“由...构成”和“具有”在一些实施例中独立地指“通常或广义地包括”、“包含”、“基本由...组成”或“由...组成”。在本公开中，任何定义的含义在一些实施例中不一定排除普通和习惯的含义。这里提供的标题(如果有的话)仅是为了方便，并不一定影响所要求保护的发明的范围或含义。
附图说明
被包括进来以提供对本公开的进一步理解并构成本说明书的一部分的附图示出了示例性实施例，并与描述一起帮助解释本公开的原理。在附图中：
图1A和图1B分别是根据本公开的方法的示例性实施例的框图。
图2是根据本发明的相对于衬底的第二表面在同一衬底的第一表面上沉积的过渡金属层的示意图。
图3是根据本发明的蒸气处理组件的示意图。
应当理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并不一定是按比例绘制的。例如，附图中的一些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大，以有助于提高对本公开的所示实施例的理解。
具体实施方式
下面提供的方法、结构、装置和沉积组件的示例性实施例的描述仅仅是示例性的，并且仅用于说明的目的。以下描述不旨在限制本公开或权利要求的范围。此外，具有所示特征的多个实施例的叙述并不旨在排除具有附加特征的其他实施例或者结合所述特征的不同组合的其他实施例。例如，各种实施例被阐述为示例性实施例，并且可以在从属权利要求中叙述。除非另有说明，示例性实施例或其部件可以组合或可以彼此分开应用。
总体过程
一方面，公开了一种通过循环沉积过程在衬底的第一表面上相对于衬底的第二表面选择性地沉积包含3至6族过渡金属的材料的方法。在一些实施例中，沉积包含3族过渡金属的材料。3族过渡金属包括钪(Sc)、钇(Y)和镧(La)。在一些实施例中，沉积包含4族过渡金属的材料。4族过渡金属包括钛(Ti)、锆(Zr)和铪(Hf)。在一些实施例中，沉积包含5族过渡金属的材料。5族过渡金属包括钒(V)、铌(Nb)和钽(Ta)。在一些实施例中，沉积包含6族过渡金属的材料。6族过渡金属包括铬(Cr)、钼(Mo)和钨(W)。在一些实施例中，沉积包含Mo的材料。在一些实施例中，沉积包含V的材料。在一些实施例中，沉积包含Ti的材料。
然而，另一方面，可以使用元素周期表7至10族的过渡金属。例如，可以使用钌(Ru)、镍(Ni)或铜(Cu)。在一些实施例中，使用8族的过渡金属。在一些实施例中，使用9族的过渡金属。在一些实施例中，使用10族的过渡金属。在一些实施例中，沉积包含Ru的材料。
根据本公开的方法包括在反应室中提供衬底，以气相将过渡金属前体提供到反应室中，其中过渡金属前体包含芳族配体，以及以气相将第二前体提供到反应室中，以在衬底的第一表面上沉积过渡金属。
选择性
本公开涉及选择性沉积过程。选择性可以通过[(在第一表面上的沉积)-(在第二表面上的沉积)]/(在第一表面上的沉积)计算的百分比给出。沉积可以用多种方法中的任何一种来测量。在一些实施例中，沉积可以作为沉积材料的测量厚度给出。在一些实施例中，沉积可以作为沉积材料的测量量给出。
在一些实施例中，选择性大于约30％。在一些实施例中，选择性大于约50％。在一些实施例中，选择性大于约75％或大于约85％。在一些实施例中，选择性大于约90％或大于约93％。在一些实施例中，选择性大于约95％或大于约98％。在一些实施例中，选择性大于约99％或甚至大于约99.5％。在实施例中，选择性可以随着沉积的持续时间或厚度而变化。
在一些实施例中，沉积仅发生在第一表面上，而不发生在第二表面上。在一些实施例中，相对于衬底的第二表面，衬底的第一表面上的沉积具有至少约80％的选择性，这对于一些特定应用来说可能是足够的选择性。在一些实施例中，衬底的第一表面上的沉积相对于衬底的第二表面具有至少约50％的选择性，这对于一些特定应用来说可能是足够的选择性。在一些实施例中，衬底的第一表面上的沉积相对于衬底的第二表面具有至少约10％的选择性，这对于一些特定应用来说可能是足够的选择性。
在一些实施例中，选择性沉积是固有的，并且除了在衬底上方便地执行的处理步骤之外，不需要附加处理步骤。然而，在一些实施例中，在第一表面上沉积包含过渡金属的材料之前，可以钝化第二表面。选择性可能是沉积材料的特定厚度所固有的，并且在沉积持续超过特定过程阈值的情况下会丧失。因此，在选择性丧失之前，可以沉积例如约1nm、约2nm、约3nm、约5nm或约6nm的材料层。如果需要更厚的材料层，可以通过钝化第二表面来增强第一表面和第二表面之间的对比度。可替代地或另外，使用例如等离子体(比如氢等离子体)的间歇回蚀阶段可用于保持选择性。
衬底
根据本发明的沉积方法包括在反应室中提供衬底。衬底可以是可用于形成或可在其上形成结构、器件、电路或层的任何一种或多种底层材料。衬底可以包括块体材料，比如硅(例如单晶硅)、其他IV族材料，例如锗，或者其他半导体材料，例如II-VI族或III-V族半导体材料，并且可以包括覆盖或位于块体材料下面的一个或多个层。此外，衬底可以包括各种特征，例如形成在衬底层的至少一部分内或上的凹陷、凸起等。例如，衬底可以包括块体半导体材料和覆盖至少一部分块体半导体材料的绝缘或介电材料层。衬底可以包括氮化物，例如TiN、氧化物、绝缘材料、介电材料、导电材料、金属，例如钨、钌、钼、钴、铝或铜，或者金属性材料、晶体材料、外延材料、异质外延材料和/或单晶材料。在本公开的一些实施例中，衬底包括硅。如上所述，除了硅之外，衬底可以包括其他材料。其他材料可以形成层。具体地，衬底可以包括部分制造的半导体器件。根据本公开的衬底包括第一表面和第二表面。第一表面和第二表面具有不同的材料性质，允许在第一表面上选择性地沉积包含过渡金属的材料。
在一些实施例中，可以在选择性沉积过程之前或开始时预处理或清洁衬底。在一些实施例中，衬底可以在选择性沉积过程之前或开始时经受等离子体清洁过程。在一些实施例中，等离子体清洁过程可以不包括离子轰击，或者可以包括相对少量的离子轰击。例如，在一些实施例中，在选择性沉积过程开始之前或开始时，衬底表面可以暴露于等离子体、自由基、受激物质和/或原子物质。在一些实施例中，在选择性沉积过程之前或开始时，衬底表面可暴露于氢等离子体、自由基或原子物质。在一些实施例中，衬底表面暴露于氩/氢等离子体。在一些实施例中，预处理或清洁过程可以在与选择性沉积过程相同的反应室中进行。然而，在一些实施例中，预处理或清洁过程可以在单独的反应室中进行。
在一些实施例中，清洁化学物质，例如六氟乙酰丙酮、其他β-二酮酸盐或羧酸，例如甲酸，可以用于清洁衬底。
第一表面
根据本公开的一些方面，选择性沉积可以用于在相对于衬底的第二表面的第一表面上沉积包含过渡金属的材料。
在一些实施例中，第一表面是金属或金属性表面。在一些实施例中，第一表面包括金属氮化物，例如TiN或VN，或者基本由或由其构成。在一些实施例中，第一表面包括、基本由或由金属碳化物构成，例如碳化钛。
在一些实施例中，包含过渡金属的材料相对于另一表面选择性地沉积在包含金属或金属性材料的第一表面上。在一些实施例中，包括过渡金属(例如金属钼)的材料相对于衬底的第二电介质表面选择性地沉积在衬底的第一导电表面(例如金属或金属性表面)上。
在一些实施例中，包含过渡金属的材料，例如包含3族、4族、5族或6族过渡金属的材料，相对于第二低k表面选择性地沉积在衬底的第一金属或金属性表面上。在一些实施例中，在第一表面上沉积包含过渡金属的材料之前，使用诸如甲硅烷基化的钝化剂来提高第一金属或金属性表面和第二硅基电介质表面之间的对比度。
对于衬底的第一表面包含金属的实施例，该表面被称为金属表面。在一些实施例中，金属表面基本由或者由一种或多种金属构成。金属表面可以是金属表面或金属性表面。在一些实施例中，金属或金属性表面可以包括金属、金属氮化物、金属碳化物和/或其混合物。在一些实施例中，金属或金属性表面可以包括表面氧化。在一些实施例中，金属或金属性表面的金属或金属性材料在有或没有表面氧化的情况下是导电的。在一些实施例中，金属或金属性表面包含一种或多种过渡金属。在一些实施例中，金属或金属性表面包含元素周期表第4行的一种或多种过渡金属。在一些实施例中，金属或金属性表面包含元素周期表的4至11族的一种或多种过渡金属。在一些实施例中，金属或金属性表面包含Cu。在一些实施例中，金属或金属性表面包含Co。在一些实施例中，金属或金属性表面包含W。在一些实施例中，金属或金属性表面包含Ru。在一些实施例中，金属或金属性表面包括Mo。在一些实施例中，金属或金属性表面包括导电金属氮化物。在一些实施例中，金属或金属性表面包括导电金属硼化物。在一些实施例中，金属或金属性表面包括导电金属碳化物。在一些实施例中，金属或金属性表面包括TiN。在一些实施例中，金属或金属性表面包含TiC。在一些实施例中，金属或金属性表面包括VN。在一些实施例中，第一表面包括选自Mo、W、Ru、Co、Cu、Ti和V的金属。在一些实施例中，第一表面的金属基本完全是元素形式。
在一些实施例中，包含过渡金属的材料相对于第二SiOC表面选择性地沉积在第一Cu表面上。在一些实施例中，包含过渡金属的材料相对于第二氧化硅表面选择性地沉积在第一Cu表面上。在一些实施例中，第二SiOC或氧化硅表面被甲硅烷基化剂钝化。
第二表面
在一些实施例中，第二表面是电介质表面。在一些实施例中，第二表面是低k表面。在一些实施例中，第二表面包括氧化物。在一些实施例中，第二表面包括硅。含硅介电材料的示例包括氧化硅基材料，包括生长或沉积的二氧化硅、掺杂和/或多孔氧化物以及硅上的天然氧化物。在一些实施例中，第二表面包括氧化硅。在一些实施例中，第二表面是氧化硅表面，例如天然氧化物表面、热氧化物表面或化学氧化物表面。在一些实施例中，第二表面包括碳。在一些实施例中，第二表面包括硅、氧和碳。在一些实施例中，第二表面包括SiOC，基本由或者由其构成。在一些实施例中，第二表面是蚀刻停止层。
在一些实施例中，第二表面包含羟基(-OH)。在一些实施例中，第二表面可以另外包括氢(-H)端基。第二表面可以包括钝化材料，例如甲硅烷基化。因此，在一些实施例中，在将过渡金属前体提供到反应室中之前，用钝化剂处理第二表面。钝化剂可以包括甲硅烷基化剂。例如，甲硅烷基化剂可以是烷基三甲基硅烷、三甲基氯硅烷、N-(三甲基甲硅烷基)咪唑、十八烷基三氯硅烷、六甲基二硅氮烷或N-(三甲基甲硅烷基)二甲胺。
在一些实施例中，电介质表面和金属或金属性表面彼此相邻。
在本文的描述中使用术语电介质是为了简化与其他表面(即金属或金属性表面)的区分。本领域技术人员将理解，并非所有的非导电表面都是电介质表面。在一些实施例中，本文教导的选择性沉积过程可以在金属或金属性表面上沉积，而在非导电电介质表面上的沉积最少。
在一些实施例中，第二表面可以包括钝化的硅基表面，例如钝化的SiOC。也就是说，在一些实施例中，第二表面可以包括含有钝化剂的低k表面，例如自组装单层。
在一些实施例中，提供了包括第一金属表面和第二电介质表面的衬底。在一些实施例中，提供了包括第一金属表面和第二电介质表面的衬底。在一些实施例中，第二表面可以是基于SiO2的表面。在一些实施例中，第二表面可以包括Si-O键。在一些实施例中，第二表面可以包括基于SiO2的低k材料。在一些实施例中，第二表面可以包含大于约30％或大于约50％的SiO2。在某些实施例中，第二表面可以包括二氧化硅表面。
反应室
根据本发明的沉积过渡金属的方法包括在反应室中提供衬底。换句话说，将衬底带入沉积条件可被控制的空间。反应室可以形成用于制造半导体器件的蒸气处理组件的一部分。处理组件可以包括一个或多个多站沉积室。反应室可以是组合工具的一部分，在该组合工具中执行不同的过程以形成集成电路。在一些实施例中，反应室可以是流动型反应器，例如错流反应器。在一些实施例中，反应室可以是喷淋头反应器。在一些实施例中，反应室可以是空间分隔的反应器。在一些实施例中，反应室可以是单晶片ALD反应器。在一些实施例中，反应室可以是大规模制造的单晶片ALD反应器。在一些实施例中，反应室可以是用于同时制造多个衬底的分批反应器。
循环沉积过程
在本公开中，沉积过程可以包括循环沉积过程，例如原子层沉积(ALD)过程或循环化学气相沉积(CVD)过程。术语“循环沉积过程”可以指将前体和/或反应物顺序引入反应室，以在衬底上沉积材料，例如过渡金属。循环沉积包括诸如原子层沉积(ALD)、循环化学气相沉积(循环CVD)和包括ALD分量和循环CVD分量的混合循环沉积过程的处理技术。该过程可以包括在提供前体之间或者在反应室中提供前体和反应物之间的吹扫步骤。
过程可以包括一个或多个循环阶段。例如，过渡金属和第二前体的脉冲可以重复。在一些实施例中，过程包括一个或多个非循环阶段。在一些实施例中，沉积过程包括至少一种前体的连续流。在一些实施例中，在反应室中连续提供过渡金属前体。在一些实施例中，在反应室中连续提供第二前体。在这样的实施例中，过程包括前体或反应物的连续流。在一些实施例中，在反应室中连续提供一种或多种前体和/或反应物。
术语“原子层沉积”(ALD)可以指在反应室中进行沉积循环(例如多个连续沉积循环)的气相沉积过程。这里使用的术语原子层沉积也意味着包括由相关术语指定的过程，例如化学气相原子层沉积，当用前体/反应物和可选的吹扫气体的交替脉冲执行时。通常，对于ALD过程，在每个循环期间，第一前体例如过渡金属前体被引入至反应室，并被化学吸附到沉积表面(例如可以包括来自先前ALD循环的先前沉积的材料或其他材料的衬底表面)，形成不容易与附加前体反应的材料的单层或亚单层(即自限制反应)。此后，可以将第二前体或反应物引入反应室，用于将化学吸附的前体转化为沉积表面上的期望材料。第二前体或反应物能够与第一前体进一步反应。在一个或多个循环期间，例如在每个循环的每个步骤之后，可以利用吹扫步骤，以从反应室中去除任何过量的前体或反应物和/或从反应室中去除任何反应副产物。因此，在一些实施例中，循环沉积过程包括在将过渡金属前体提供到反应室中之后吹扫反应室。在一些实施例中，循环沉积过程包括在将第二前体提供到反应室中之后吹扫反应室。在一些实施例中，循环沉积过程包括在将过渡金属前体提供到反应室中之后，以及在将第二前体提供到反应室中之后，吹扫反应室。可以在向反应室中提供可选的第三或更多前体之后吹扫反应室。
CVD型过程的特征在于气相沉积，它不是自限制的。它们通常涉及两种或更多种前体和/或反应物之间的气相反应。前体和反应物可以同时提供给反应空间或衬底，或者以部分或完全分开的脉冲提供。然而，CVD可以用单一前体或者两种或更多种彼此不反应的前体来进行。单一前体可以分解成沉积在衬底表面上的反应组分。例如，分解可以通过等离子体或热手段进行。可以加热衬底和/或反应空间以促进气态前体和/或反应物之间的反应。在一些实施例中，提供前体和反应物，直到沉积具有期望厚度的层。在一些实施例中，循环CVD过程可以使用多个循环来沉积具有期望厚度的薄膜。在循环CVD过程中，前体和/或反应物可以不重叠或者部分或完全重叠的脉冲提供给反应室。
在一些实施例中，过渡金属前体和第二前体中的至少一种以脉冲提供给反应室。在一些实施例中，过渡金属前体以脉冲供应，第二前体以脉冲供应，并且在过渡金属前体和第二前体的连续脉冲之间吹扫反应室。向反应室中提供过渡金属前体和/或第二前体的持续时间(即分别为第一前体脉冲时间和第二前体脉冲时间)可以是例如从约0.01秒到约60秒，例如从约0.01秒到约5秒，或从约1秒到约20秒，或从约0.5秒到约10秒，或从约5秒到约15秒，或从约10秒到约30秒，或从约10秒到约60秒，或从约20秒到约60秒。过渡金属前体或第二前体脉冲的持续时间可以是例如0.03秒、0.1秒、0.5秒、1秒、1.5秒、2秒、2.5秒、3秒、4秒、5秒、8秒、10秒、12秒、15秒、25秒、30秒、40秒、50秒或60秒。在一些实施例中，过渡金属前体脉冲时间可以是至少5秒，或至少10秒，或至少20秒，或至少30秒。在一些实施例中，过渡金属前体脉冲时间可以是至多5秒，或至多10秒，或至多20秒，或至多40秒。在一些实施例中，第二前体脉冲时间可以是至少5秒，或至少10秒，或至少20秒，或至少30秒。在一些实施例中，第二前体脉冲时间可以是至多5秒，或至多10秒，或至多20秒，或至多40秒。
过渡金属前体和第二前体的脉冲时间根据所讨论的过程独立变化。合适的脉冲时间的选择可以取决于衬底拓扑。对于更高纵横比的结构，可能需要更长的脉冲时间来在高纵横比结构的不同区域中获得足够的表面饱和度。此外，选定的过渡金属前体和第二前体化学物质可以影响合适的脉冲时间。出于过程优化的目的，只要能够实现适当的层特性，较短的脉冲时间可能是优选的。在一些实施例中，过渡金属前体脉冲时间比第二前体脉冲时间长。在一些实施例中，第二前体脉冲时间比过渡金属前体脉冲时间长。在一些实施例中，过渡金属前体脉冲时间与第二前体脉冲时间相同。
在一些实施例中，将过渡金属前体和/或第二前体提供到反应室中包括在衬底上脉冲过渡金属前体和第二前体。在某些实施例中，几分钟范围内的脉冲时间可用于过渡金属前体和/或第二前体。在一些实施例中，在第二前体被脉冲到反应室之前，过渡金属前体可被脉冲一次以上，例如两次、三次或四次。类似地，在过渡金属前体被脉冲(即提供)到反应室中之前，第二前体可以有多于一个脉冲，例如两个、三个或四个脉冲。
过渡金属前体和第二前体的流量(即分别为过渡金属前体流量和第二前体流量)可以从约5sccm变化到约20slm。对于每种气体，可以独立地选择不同反应气体的流量。在向反应室中提供过渡金属前体和/或第二前体期间，过渡金属前体和/或第二前体的流量可以小于3000sccm，或小于2000sccm，或小于1000sccm，或小于500sccm，或小于100sccm。过渡金属前体流量和/或第二前体流量可以是例如500sccm至1200sccm，例如600sccm、800sccm或1000sccm。在一些实施例中，过渡金属前体和/或第二前体进入反应室的流量在50sccm和3000sccm之间，或在50sccm和2000sccm之间，或在50sccm和1000sccm之间。在一些实施例中，过渡金属前体和/或第二前体进入反应室的流量在50sccm和900sccm之间，或者在50sccm和800sccm之间，或者在50sccm和500sccm之间。在一些实施例中，可以使用更高的流量。例如，过渡金属前体流量、第二前体流量和/或辅助反应物流量可以是5slm或更高。在一些实施例中，过渡金属前体流量、第二前体流量和/或辅助反应物流量可以是10slm、12slm或15slm或20slm。
吹扫
如本文所用，术语“吹扫”可以指从衬底表面去除气相前体、反应物和/或气相副产物的过程，例如通过用真空泵抽空反应室和/或通过用惰性或基本惰性气体比如氩气或氮气替换反应室内的气体。吹扫可以在两个相互反应的气体脉冲之间进行。然而，吹扫可以在两个彼此不反应的气体脉冲之间进行。例如，可以在两种前体的脉冲之间或者在前体和反应物之间提供吹扫。吹扫可以避免或至少减少两种气体之间的气相相互作用。应当理解，吹扫可以在时间上或空间上进行，或者两者都进行。例如，在时间吹扫的情况下，可以例如以向反应室提供第一前体、向反应室提供吹扫气体、向反应室提供第二前体的时间顺序使用吹扫，其中其上沉积材料的衬底不移动。例如，在空间吹扫的情况下，吹扫可以采取以下形式：将衬底从供应第一前体的第一位置通过吹扫气帘移动到供应第二前体的第二位置。每种前体的供应可以是连续的或非连续的。吹扫时间可以是例如从约0.01秒到约20秒，从约0.05秒到约20秒，或从约0.1秒到约20秒，或从约0.5秒到约20秒，或从约0.01秒到约10秒，或从约5秒到约20秒，例如5秒、6秒或8秒。然而，如果需要，可以使用其他吹扫时间，例如需要在极高纵横比结构或具有复杂表面形态的其他结构上的高度保形阶梯覆盖，或者在特定的反应器类型中，例如分批反应器。
在一些实施例中，该方法包括在反应室中提供第二前体之前，通过惰性气体从反应室中去除过量的过渡金属前体。在一些实施例中，在反应室中提供过渡金属前体和在反应室中提供第二前体之间吹扫反应室。在一些实施例中，在每个前体和反应物脉冲之后都有吹扫步骤。因此，反应室也可以在相同化学物质的两个脉冲之间被吹扫，例如过渡金属前体或第二前体。
热过程
在一些实施例中，根据本公开的循环沉积过程包括热沉积过程。在热沉积中，通过温度调节来促进化学反应，例如相对于环境温度升高的温度。通常，在没有其他外部能源(例如等离子体、自由基或其他形式的辐射)的情况下，温度升高提供了形成包含过渡金属的材料所需的能量。在一些实施例中，根据本公开的方法不包括等离子体增强阶段。在一些实施例中，根据本公开的方法是等离子体增强沉积方法，例如PEALD或PECVD。
在一些实施例中，包含过渡金属的材料可以在约100℃至约500℃的温度下沉积。例如，包含过渡金属的材料可以在约150℃至约500℃的温度下沉积，或者在约200℃至约500℃的温度下沉积，或者在约250℃至约500℃的温度下沉积，或在约200℃至约400℃的温度下沉积。在本发明的一些实施例中，包含过渡金属的材料可以在约150℃至约300℃的温度下沉积，或在约200℃至约350℃的温度下沉积。例如，包含过渡金属氮化物的材料可在约125℃或约175℃或约200℃或约225℃或约325℃或约375℃或约425℃的温度下沉积。反应室中的温度可针对过程的不同阶段独立选择。在一些实施例中，整个过程在基本恒定的温度下进行。
对于过程的不同阶段，可以独立地选择反应室中的压力。然而，在一些实施例中，整个过程在基本恒定的压力下进行。在一些实施例中，在过渡金属前体脉冲期间可以使用第一压力，在第二前体脉冲期间可以使用第二压力。在吹扫或其他过程步骤中，可以使用第三或其他压力。在一些实施例中，在根据本公开的沉积过程期间，反应室内的压力小于760托，或者在沉积过程期间，反应室内的压力在0.1托和760托之间，或者在1托和100托之间，或者在1托和10托之间。在一些实施例中，在沉积过程期间，反应室内的压力小于约0.001托、小于0.01托、小于0.1托、小于1托、小于10托、小于50托、小于100托或小于300托。在一些实施例中，在根据本公开的方法的至少一部分期间，反应室内的压力小于约0.001托、小于0.01托、小于0.1托、小于1托、小于10托或小于50托、小于100托或小于300托。例如，在一些实施例中，第一压力可以是约0.1托、约0.5托、约1托、约5托、约10托、约20托或约50托。在一些实施例中，第二压力为约0.1托、约0.5托、约1托、约5托、约10托、约20托或约50托。
沉积材料
如本文所用，术语“包含过渡金属的材料”可以指包含至少一种过渡金属的材料。在一些实施例中，材料包括、基本由或由Mo构成。在一些实施例中，材料包括、基本由或由V构成。在一些实施例中，材料包括、基本由或由W构成。在一些实施例中，材料包括、基本由或由Cr构成。在一些实施例中，该材料包括、基本由或由Nb构成。在一些实施例中，材料包括、基本由或由Ta构成。在一些实施例中，材料包括、基本由或由Ti构成。在一些实施例中，材料包括、基本由或由Zr构成。在一些实施例中，材料包括、基本由或由Hf构成。在一些实施例中，材料包括、基本由或由Sc构成。在一些实施例中，材料包括、基本由或由Y构成。
在一些实施例中，沉积材料包括、基本由或由钼和钴构成。包含过渡金属的材料的构成可取决于过程中使用的特定过渡金属前体和第二前体，以及沉积温度和衬底第一表面的构成。在一些实施例中，包含过渡金属的材料包含至少50原子％的过渡金属。在一些实施例中，包含过渡金属的材料包含至少70原子％的过渡金属。在一些实施例中，包含过渡金属的材料包含至少80原子％的过渡金属。在一些实施例中，包含过渡金属的材料包含至少90原子％的过渡金属。在一些实施例中，包含过渡金属的材料包含至少95原子％的过渡金属。在一些实施例中，包含过渡金属的材料包含至少98原子％的过渡金属。包含过渡金属的材料可以基本由或由过渡金属构成。在一些实施例中，过渡金属层可以基本由或由一种或多种过渡金属构成。由过渡金属构成的材料可以包括可接受量的杂质，例如氧、碳、氯或其他卤素和/或氢，这些杂质可源自用于沉积包含过渡金属的材料的一种或多种前体。在一些实施例中，沉积材料中的过渡金属至少部分处于元素形式(即具有0的氧化态)。在一些实施例中，沉积材料中的过渡金属基本完全或完全为元素形式。
包含过渡金属的材料可以包含碳。在一些实施例中，包含过渡金属的材料的碳含量低于约40原子％。在一些实施例中，包含过渡金属的材料的碳含量低于约20原子％。在一些实施例中，包含过渡金属的材料的碳含量低于约15原子％。在一些实施例中，包含过渡金属的材料的碳含量低于约10原子％。在一些实施例中，沉积材料中的过渡金属至少部分为碳化物形式。
在一些实施例中，包含过渡金属的材料包含氮。在一些实施例中，包含过渡金属的材料的氮含量低于约40原子％。在一些实施例中，包含过渡金属的材料的氮含量低于约20原子％。在一些实施例中，包含过渡金属的材料的氮含量低于约15原子％。在一些实施例中，包含过渡金属的材料的氮含量低于约10原子％。在一些实施例中，沉积材料中的过渡金属至少部分为氮化物形式。在一些实施例中，包含过渡金属的材料包含约60至约99原子百分比(原子％)的过渡金属和氮，或约75至约99原子％的过渡金属和氮，或约75至约95原子％的过渡金属和氮，或约75至约89原子％的过渡金属和氮。通过根据本公开的方法沉积的包含过渡金属的材料可以包含例如约80原子％、约83原子％、约85原子％、约87原子％、约90原子％、约95原子％、约97原子％或约99原子％的过渡金属和氮。
在一些实施例中，过渡金属作为层沉积在衬底的第一表面上。在这样的实施例中，形成过渡金属层。如本文所用，术语“层”和/或“膜”可以指任何连续或非连续的结构和材料，例如通过本文公开的方法沉积的材料。例如，层和/或膜可以包括二维材料、三维材料、纳米颗粒或者甚至部分或全部分子层或者部分或全部原子层或者原子和/或分子簇。膜或层可以包括具有针孔的材料或层，其可以是至少部分连续的。种子层可以是用来增加另一种材料成核速率的不连续层。然而，种子层也可以是基本或完全连续的。
在不将本公开限制于任何特定理论的情况下，在一些实施例中，有可能产生具有低电阻率的过渡金属层。根据本公开的过渡金属层的电阻率可以低于约600μΩcm。在一些实施例中，过渡金属层的电阻率低于约500μΩcm，例如约400μΩcm。在一些实施例中，过渡金属层的电阻率低于约300μΩcm，例如250μΩcm。在一些实施例中，过渡金属层的电阻率低于约200μΩcm，例如约170μΩcm。特别地，钼层，即根据本公开的包含Mo或基本仅包含Mo的层，可以具有低于约200μΩcm的电阻率。在过渡金属层包括过渡金属氮化物的实施例中，电阻率可以高于上述值。包含元素金属的过渡金属层通常获得最低电阻率。例如，过渡金属层可以基本由元素过渡金属构成，在这种情况下电阻率可能较低。
根据本公开的过渡金属层可以基本由或由一种或多种过渡金属构成。由过渡金属构成的层可以包括可接受量的杂质，例如氧、碳、氯或其他卤素和/或氢，这些杂质可能源自用于沉积过渡金属层的一种或多种前体。在一些实施例中，过渡金属层可以基本只包含过渡金属和氮，并且基本所有的氮是氮化物形式。在一些实施例中，过渡金属层可以是种子层。种子层可用于增强另一层的沉积。在一些实施例中，过渡金属层是阻挡层。
举例来说，根据本公开的过渡金属层，例如基本仅包含Mo的钼层，可以在沉积相似或基本相同构成的过渡金属层之前用作种子层。本文公开的选择性沉积过程可用于在作为第一表面的金属表面上选择性地沉积过渡金属层，例如金属钼层。金属表面可以是铜表面。金属表面可以是钴表面。在一些实施例中，金属表面是覆盖另一层的覆盖层，例如覆盖金属铜的金属钴表面。在一些实施例中，诸如铜或钴表面的第一金属表面位于特征的底部。该特征可以包括诸如氧化硅或低k材料的氧化物材料的侧壁，以及包括钴表面的底部。在这样的实施例中，过渡金属层，例如钼层，可以选择性地沉积在钴层上。该方法还可以包括在根据本发明沉积的过渡金属层上沉积额外的过渡金属，例如钼。额外的过渡金属可以如本领域已知的那样沉积。沉积可以是选择性的或非选择性的。在一些实施例中，额外的过渡金属是钼。在一些实施例中，使用热过程来沉积额外的过渡金属。在一些实施例中，使用等离子体辅助过程沉积额外的过渡金属。在一些实施例中，额外的过渡金属是钼，用于沉积附加层的钼前体是金属卤化物或金属卤氧化物前体，例如MoCl5或MoO2Cl2。在一些实施例中，该特征填充有额外的过渡金属材料。在一些实施例中，高导电性金属钼沉积在特征中。
因此，选择性沉积的钼层可以是钼种子层。在一些实施例中，选择性沉积的钼种子层可以用于保护下面的金属层免受损坏。例如，在过渡金属沉积在金属铜上或覆盖铜材料的金属钴层上的实施例中，基于卤化物的金属前体可以蚀刻铜材料。根据本公开沉积种子层可以减少或避免蚀刻。根据本发明的过渡金属材料用作种子层的方法可用于例如后段制程应用中填充通孔、金属栅极中的通孔填充和源极-漏极金属接触。
具体地，在金属栅极应用中，金属钼可以沉积在包括具有多种金属或金属性材料(例如TiN、MoN、TiC和/或W)的底部的特征中。一些材料例如TiN和TiC可被基于卤化物的钼前体蚀刻，释放TiCl4。根据本公开，通过使用种子层(也称为衬垫)可以减轻或避免这个问题。
在一些实施例中，第一表面可以包括特征内部的磷掺杂硅或硼掺杂硅锗，第二表面可以是低k材料，例如形成特征侧壁的SiON。使用芳族钼前体比如双(乙基苯)钼沉积的金属钼可以在金属和下面表面之间提供高质量的界面，并且通过替代方法沉积的金属钼可以用于填充该特征。
在一些实施例中，过渡金属层可以包括小于约30原子％或小于约20原子％、小于约10原子％、小于约8原子％、小于约7原子％、小于约5原子％或小于约2原子％的氧。在一些实施例中，过渡金属层可以包括小于约20原子％、小于约15原子％、小于约10原子％、小于约8原子％、小于约5原子％或小于约3原子％的碳。
在根据本公开的方法中，过渡金属前体以气相提供到反应室中，第二前体以气相提供到反应室中，以在衬底上形成包含过渡金属的材料。
当过渡金属前体在反应室中时，它可以处于气相。过渡金属前体在被提供到反应室中之前的某些时间点可以是部分气态或液态，或者甚至是固态。换句话说，过渡金属前体可以是固体、液体或气体，例如在输送到反应室之前在前体容器或其他容器中。当将过渡金属前体输送到反应室中时，可以使用各种手段将过渡金属前体带入气相。这些手段可以包括例如加热器、蒸发器、气流或施加低压或者其任意组合。因此，根据本公开的方法可以包括在将过渡金属前体提供给反应室之前对其进行加热。在一些实施例中，过渡金属前体在容器中被加热到至少60℃、至少100℃、或至少110℃、或至少120℃或至少130℃或至少140℃。在一些实施例中，过渡金属前体被加热到至多160℃、或至多140℃、或至多120℃、或至多100℃、或至多80℃、或至多60℃。前体注射器系统也可被加热以改善过渡金属前体到反应室的气相输送。选择前体注射器系统的温度以保持过渡金属前体处于气相。前体注射器系统的温度可以低于、高于或等于容纳过渡金属前体的容器的温度。
在本公开中，“气体”可以包括在常温常压(NTP)下为气体的材料、蒸发的固体和/或蒸发的液体，并且可以根据情况由单一气体或气体混合物构成。过渡金属前体可以气相提供给反应室。术语“惰性气体”可以指不参与化学反应和/或在可感知的程度上不成为层的一部分的气体。示例性惰性气体包括He和Ar及其任意组合。在某些情况下，分子氮和/或氢可以是惰性气体。除了处理气体之外的气体，即不通过前体注射器系统、其他气体分配装置等引入的气体，可以用于例如密封反应空间，并且可以包括密封气体。
过渡金属前体
在根据本公开的方法中，过渡金属前体包括来自元素周期表的3至6族中任一族的过渡金属。
术语“前体”和“反应物”可以指参与产生另一种化合物的化学反应的分子(化合物或包含单一元素的分子)。前体通常包含至少部分结合到由所述化学反应产生的化合物或元素中的部分。这样得到的化合物或元素可以沉积在衬底上。反应物可以是没有在很大程度上结合到所得化合物或元素中的元素或化合物。然而，在某些实施例中，反应物也可能对所得化合物或元素有贡献。
如本文所用，“过渡金属前体”包括气体或可变成气态并可由化学式表示的材料，该化学式包括选自元素周期表的3族(Sc、Y、la)、4族(钛、锆、铪)、5族(钒、铌、钽)或6族(铬、钼和钨)的过渡金属。在一些实施例中，相对于过渡金属可能的最高稳定氧化态，过渡金属处于低氧化态。在一些实施例中，过渡金属的氧化态是3+。在一些实施例中，过渡金属的氧化态是2+。在一些实施例中，过渡金属的氧化态为零。特别地，在包含芳烃配体的过渡金属前体中，过渡金属的氧化态可以是0。在包含环戊二烯基配体的过渡金属前体中，过渡金属的氧化态可以高于0。对于5族，+4氧化态是相关的。对于Cp，较高氧化态金属是可以的。关于Cp，写+较高氧化态金属。
在一些实施例中，过渡金属前体包括3族过渡金属。过渡金属前体因此可以包括钪(Sc)。过渡金属前体也可以包含钇(Y)。过渡金属前体可替代地包括镧(La)。在一些实施例中，过渡金属前体中的过渡金属选自Y和Sc。
在一些实施例中，过渡金属前体包括4族过渡金属。过渡金属前体因此可以包含钛(Ti)。可替代地，过渡金属前体可以包含锆(Zr)。作为另一替代，过渡金属前体可以包括铪(Hf)。在一些实施例中，过渡金属前体中的过渡金属选自Ti、Zr和Hf。在一些实施例中，过渡金属前体中的过渡金属选自Ti和Hf。
在一些实施例中，过渡金属前体包括5族过渡金属。因此，过渡金属前体可以包括钒(V)，或者过渡金属前体可以包括铌(Nb)，或者过渡金属前体可以包括钽(Ta)。在一些实施例中，过渡金属前体中的过渡金属选自钒、铌和钽。在一些实施例中，过渡金属前体中的过渡金属选自V和Ta。
在一些实施例中，过渡金属前体包括6族过渡金属。过渡金属前体可以包括铬(Cr)。过渡金属前体可以包括钼(Mo)。在一些实施例中，过渡金属前体中的6族过渡金属是钼。过渡金属前体可以包括钨(W)。在一些实施例中，过渡金属前体中的过渡金属选自Cr、Mo和W。在一些实施例中，过渡金属前体中的过渡金属选自Mo和W。
在一些实施例中，过渡金属前体以两种或更多种化合物的混合物提供。在混合物中，除了过渡金属前体之外的其他化合物可以是惰性化合物或元素。在一些实施例中，在组合物中提供过渡金属前体。适合用作组合物的组合物可以包括过渡金属化合物和有效量的一种或多种稳定剂。组合物在标准条件下可以是溶液或气体。
在本公开的实施例中，过渡金属前体包括过渡金属原子和芳族配体。在一些实施例中，过渡金属前体包括有机金属化合物，其包括根据本公开的过渡金属。因此，过渡金属前体是芳族有机金属前体。有机金属前体在本文中是指包含过渡金属(例如根据本公开的3至6族过渡金属)和有机配体的过渡金属前体，其中过渡金属原子直接键合到碳原子。在有机金属前体包含两个或更多个过渡金属原子的实施例中，所有的金属原子都直接与碳原子键合。
在一些实施例中，过渡金属前体仅包含根据本公开的过渡金属原子、碳(C)和氢(H)。换句话说，过渡金属前体不含氧、氮或其他附加元素。在一些实施例中，过渡金属前体仅包含过渡金属、C和H。在一些实施例中，过渡金属前体仅包含Sc、C和H。在一些实施例中，过渡金属前体仅包含Y、C和H。在一些实施例中，过渡金属前体仅包含Hf、C和H。在一些实施例中，过渡金属前体仅包含Zr、C和H。在一些实施例中，过渡金属前体仅包含Ti、C和H。在一些实施例中，过渡金属前体仅包含Cr、C和H。在一些实施例中，过渡金属前体仅包含Mo、C和H。在一些实施例中，过渡金属前体仅包含W、C和H。在一些实施例中，过渡金属前体仅包含V、C和H。
然而，在一些实施例中，金属有机或有机金属前体包含根据本公开的过渡金属、C、H和至少一种附加元素。附加元素可以是例如氧、氮或卤素。在一些实施例中，附加元素不直接键合到金属。因此，在一些实施例中，过渡金属前体不包含金属-氮键。在一些实施例中，过渡金属前体不包含金属-氧键。在一些实施例中，过渡金属前体不包含金属-卤素键。金属有机或有机金属前体中的至少一种附加元素可以是配体。因此，至少一种附加元素可以是附加配体。在一些实施例中，金属有机或有机金属前体包括附加配体，并且该配体是卤化物。在一些实施例中，金属有机或有机金属前体可以包括至少两个附加配体，并且一个或两个附加配体可以是卤化物。每个附加配体可以独立选择。卤化物可以选自氯、溴和碘。因此，配体可以是卤素原子，选自氯、溴和碘。
在一些实施例中，过渡金属前体包括烯烃配体。烯烃可以是环状烯烃。在一些实施例中，过渡金属前体包括π-芳烃配体。在一些实施例中，过渡金属前体包括烯烃或芳烃配体和附加配体。
在一些实施例中，过渡金属前体包含至少两个有机配体。在一些实施例中，过渡金属前体包含至少三个有机配体。在一些实施例中，过渡金属前体包括四个有机配体。在一些实施例中，过渡金属前体包括有机配体和氢化物配体。在一些实施例中，过渡金属前体包括有机配体和两个或更多个氢化物配体。在一些实施例中，过渡金属前体包括两个有机配体和两个氢化物配体。在一些实施例中，一个或多个有机配体是烃配体。
过渡金属前体可以包含苯或环戊二烯基环。在一些实施例中，过渡金属前体包括苯或环戊二烯基环。过渡金属前体可以包含一个或多个苯环。在一些实施例中，过渡金属前体包含两个苯环。一个或两个苯环可以包含烃取代基。在一些实施例中，过渡金属前体的每个苯环包括烷基取代基。烷基取代基可以是甲基、乙基或者包含三个、四个、五个或六个碳原子的直链或支链烷基。例如，苯环的烷基取代基可以是正丙基或异丙基。此外，烷基取代基可以是丁基、戊基或己基部分的正-、异-、叔-或仲-形式。增加η6-协调模式。在一些实施例中，过渡金属前体包括双(乙基苯)过渡金属、基本由或由其构成。在一些实施例中，过渡金属前体包含V(Bz)2,MoBz2,CrBz2,WBz2,ScBz2,YBz2,HfBz2,ZrBz2,TiBz2,V(EtBz)2,Mo(EtBz)2,Cr(EtBz)2,Sc(EtBz)2,Y(EtBz)2,Hf(EtBz)2,Zr(EtBz)2,Ti(EtBz)2或W(EtBz)2，或者基本由或由其构成，其中Bz代表苯，Et代表乙基。在一些实施例中，过渡金属前体包含两个烷基取代的苯环。
在一些实施例中，过渡金属前体包括双(乙基苯)钼。在一些实施例中，过渡金属前体基本由或由双(乙基苯)钼构成。
过渡金属前体可以包含一个或多个环戊二烯基。在一些实施例中，过渡金属前体包含两个环戊二烯基。环戊二烯基可以类似地被苯基取代。换句话说，一个或多个环戊二烯基可以包含烃取代基。在一些实施例中，一个或两个环戊二烯基具有烷基取代基，例如甲基、乙基或者包含三个、四个、五个或六个碳原子的直链或支链烷基。例如，环戊二烯基的烷基取代基可以是正丙基、异丙基。此外，烷基取代基可以是丁基、戊基或己基部分的正-、异-、叔-或仲-形式。
根据本发明的包含环戊二烯基部分的过渡金属前体的一些示例是TiCp2Cl2,TiCp2Br2,TiCp2,TiCp2(CO)2,TiCp2I2,TiCp2H2,TiCpCl3,TiCpBr3,TiCpI3,HfCp2Cl2,HfCp2Br2,HfCp2,HfCp2(CO)2,HfCp2I2,HfCp2H2,HfCpCl3,HfCpBr3,HfCpI3,ZrCp2Cl2,ZrCp2Br2,ZrCp2,ZrCp2(CO)2,ZrCp2I2,ZrCp2H2,ZrCpCl3,ZrCpBr3,ZrCpI3,VCp2Cl2,VCp2Br2,VCp2I2,VCp2,VCp2(CO)4,TaCp2Cl2,TaCp2I2,TaCp2Br2,TaCp2H2,NbCp2,NbCp2H2,NbCp2Cl2,MoCp2Cl2,MoCp2H2,CrCp2H2,CrCp2,CrCp2Cl2,WCp2H2,WCp2Cl2,WCp2Br2和WCp2I2。
含环戊二烯基的过渡金属前体的一些进一步的示例是Ti(iPrCp)2Cl2,Ti(iPrCp)2,Ti(MeCp)2Cl2,Ti(MeCp)2,Ti(EtCp)2Cl2,Ti(EtCp)2,Hf(iPrCp)2Cl2,Hf(iPrCp)2,Hf(MeCp)2Cl2,Hf(MeCp)2,Hf(EtCp)2Cl2,Hf(EtCp)2,Zr(iPrCp)2Cl2,Zr(iPrCp)2,Zr(MeCp)2Cl2,Zr(MeCp)2,Zr(EtCp)2Cl2,Zr(EtCp)2,V(iPrCp)2Cl2,V(iPrCp)2,V(MeCp)2Cl2,V(MeCp)2,V(EtCp)2Cl2,V(EtCp)2,Mo(iPrCp)2Cl2,Mo(iPrCp)2H2,Mo(EtCp)2H2,Cr(MeCp)2,Cr(EtCp)2,Cr(iPrCp)2,Cr(tBuCp)2,Cr(nBuCp)2,Cr(Me5Cp)2,Cr(Me4Cp)2,W(EtCp)2H2,W(iPrCp)2Cl2和W(iPrCp)2H2。在式中，Cp代表环戊二烯基，iPr代表异丙基，Me代表甲基，Et代表乙基，iPr代表异丙基，tBu代表叔丁基，nBu代表正丁基。
在一些实施例中，过渡金属前体可以包括含羰基的配体。例如，过渡金属前体可以包括Mo(CO)6、Mo(1,3,5-环庚三烯)(CO)3、基本由或由其构成。此外，在一些实施例中，过渡金属前体包括含亚硝酰基的配体。例如，过渡金属前体可以包含MoCp(CO)2(NO)、基本由或由其构成。
第二前体
在根据本公开的方法中，将第二前体提供到反应室中。换句话说，第二前体与包含化学吸附的过渡金属前体的衬底接触。过渡金属前体向过渡金属的转化可以发生在衬底表面。在一些实施例中，转化可以至少部分以气相进行。术语“第二前体”可以指能够变成气态并且能够与过渡金属前体反应以在衬底的第一表面上沉积包含过渡金属的所需材料的气体或材料。在一些实施例中，第二前体包括选自碳(C)、硅(Si)、锗(Ge)或锡(Sn)的14族元素。
在一些实施例中，第二前体包括还原剂。在一些实施例中，还原剂包括分子氢(H2)。在一些实施例中，还原剂是分子氢(H2)。
在一些实施例中，第二前体包括硅烷，例如烷基硅烷。在一些实施例中，硅烷是乙硅烷。在一些实施例中，硅烷包括六甲基乙硅烷。
在一些实施例中，第二前体包含羧基。在一些实施例中，第二前体包括羧酸。含羧基的第二前体可以是C1至C7羧酸，或C1至C3羧酸。根据本发明的示例性羧酸是甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、异丁酸、2-甲基丁酸、3-甲基丁酸、新戊酸、2,2-二甲基丁酸、2-甲基戊酸、3-甲基戊酸、2-乙基丁酸、2-乙基戊酸和2,3-二甲基丁酸。当使用含羧酸的第二前体时，包含过渡金属的沉积材料的碳含量可能高于使用替代的第二前体时的碳含量。然而，对于某些应用，这可能是可接受的，甚至是有利的。此外，在沉积过程中加入更多的反应物，可以调节沉积材料的碳含量。
在一些实施例中，第二前体包括卤素。在一些实施例中，卤素选自碘和溴。在一些实施例中，第二前体包括14族元素。在一些实施例中，第二前体包括14族元素和卤素。
在不将本公开限制于任何特定理论的情况下，第二前体可以形成两种单阴离子物质，两者都附着到化学吸附至衬底的过渡金属前体。这可能会改变过渡金属的形式氧化态，并导致与其附接的一个或多个基团的释放。释放可以通过中间步骤进行。在一些实施例中，可能断裂的键是14族元素和卤素之间的键。在一些实施例中，可能断裂的键是碳-卤素键。在一些实施例中，可能断裂的键是两个卤素原子之间的键。卤素可以是相同或不同的元素。在一些实施例中，可能断裂的键是14族元素的两个原子之间的键。14族元素可以是相同或不同的元素。例如，可能断裂的键可以是C-Br键、或C-I键、或Br-Br键、或I-I键、或C-Si键、或C-Ge键、或Si-Si键、或Ge-Ge键。
在一些实施例中，第二前体包括卤代烃。在一些实施例中，卤代烃包含两个或更多个选自碘和溴的卤素原子。在一些实施例中，至少两个卤素原子附接到不同的碳原子。在一些实施例中，卤代烃中的两个卤原子附接到碳链的相邻碳原子。在一些实施例中，卤代烃是1,2-二卤代烷烃或1,2-二卤代烯烃或1,2-二卤代炔烃或1,2-二卤代芳烃。在一些实施例中，卤代烃的两个卤素原子是相同的卤素。在一些实施例中，卤代烃是1,2-二碘乙烷。
在一些实施例中，第二前体包括卤代芳烃。例如，第二前体包括碘苯或1-碘丁烷、基本由或由其构成。在一些实施例中，第二前体包括溴苯或1-溴丁烷，基本由或由其构成。
在一些实施例中，第二前体包括选自硅(Si)、锗(Ge)或锡(Sn)的14族元素。在一些实施例中，第二前体包括选自Si和Ge的14族元素。在一些实施例中，第二前体包括选自Si和Sn的14族元素。在一些实施例中，第二前体包括选自Ge和Sn的14族元素。
在一些实施例中，第二前体包含根据本公开的14族元素的一个原子。在一些实施例中，第二前体包含根据本公开的14族元素的两个原子。14族元素的两个或更多个原子可以是相同或不同的元素。例如，第二前体可以包含两个C原子、两个Si原子、两个Ge原子或两个Sn原子。可替代地，第二前体可以包含C原子和Si原子、C原子和Ge原子、C原子和Sn原子、Si原子和Ge原子、Si原子和Sn原子或者Sn原子和Ge原子。在一些实施例中，第二前体包含彼此键合的根据本公开的14族元素的两个原子。
在一些实施例中，第二前体包含彼此键合的根据本公开的14族元素的两个原子，并且14族元素的每个原子具有与其附接的卤素原子。卤素可以是例如Cl、F或I。在一些实施例中，第二前体包括根据本发明的彼此键合的14族元素的两个原子，并且14族元素的每个原子具有与其附接的烷基。例如，烷基可以是甲基、乙基、丙基、丁基或戊基。
在一些实施例中，第二前体包含至少一个C-C键。在一些实施例中，第二前体包括至少一个Si-Si键。在一些实施例中，第二前体包括至少一个Ge-Ge键。在一些实施例中，第二前体包括至少一个Sn-Sn键。在一些实施例中，第二前体包含至少一个C-C键，卤素原子附接到每个C原子。在一些实施例中，第二前体包括至少一个Si-Si键，卤素原子附接到每个Si原子。在一些实施例中，第二前体包括至少一个Ge-Ge键，卤素原子附接到每个Ge原子。在一些实施例中，第二前体包括至少一个Sn-Sn键，卤素原子附接到每个Ge原子。在一些实施例中，第二前体包括14族元素之间的一个键，卤素原子附接到每个14族元素原子。
在一些实施例中，除了14族元素之外，第二前体还包括有机基团。有机基团是包含碳氢键的基团。因此，第二前体包括选自Si、Ge和Sn的14族元素和有机基团。第二前体可以包括含有至少一个碳原子的烃。在第二前体中可以有一个、两个、三个或四个有机基团。每个有机基团可以独立地包含1至12个碳原子。例如，每个有机基团可以独立地包括C1至C4基团(即包含1至4个碳原子)、C1至C6基团、C1至C8基团、C1至C10基团、C2至C12基团、C2至C6基团、C2至C6基团、或C4至C8基团或C4至C10基团。因此，每个有机基团可以独立地包含C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8或C10基团。有机基团可以包括烷基或芳基。有机基团可以包含一个或多个直链、支链或环状烷基。在一些实施例中，有机基团包括芳基。烷基或芳基可以被一个或多个官能团取代，例如卤素、醇、胺或苯。
例如，有机基团可以包括卤代甲烷、乙烷、丙烷、2-甲基丙烷、2,2-二甲基丙烷(新戊烷)、正丁烷、2-甲基丁烷、2,2-二甲基丁烷、正戊烷、2-甲基戊烷、3-甲基戊烷或正己烷。在一些实施例中，第二前体包括两个卤素原子。在一些进一步的实施例中，第二前体的至少两个卤素原子可以附接到不同的碳原子。卤素原子可以是相同的卤素，例如溴、碘、氟或氯。可替代地，卤素可以是不同的卤素，例如碘和溴、溴和氯、氯和碘。在一些实施例中，第二前体包括1,2-二卤代烷烃或1,2-二卤代烯烃或1,2-二卤代炔烃或1,2-二卤代芳烃，其中卤素附接到相邻的碳原子。
在一些实施例中，第二前体具有通式(I)RaMXb或RcXdM-MRcXd。在式(I)中，a是0、1、2或3，b是4-a，c是0、1或2，d是3-c，R是如上所述的有机基团，M是Si、Ge或Sn，每个X独立地是任何配体。R可以是烃。如果a是二或三，或者c是二，则每个R是独立选择的。在一些实施例中，每个R选自烷基和芳基。在一些实施例中，R是如上所述的有机基团。在一些实施例中，R是烷基或芳基。为了清楚起见，X可以代表一个第二前体物质中的不同配体。因此，在一些实施例中，第二前体可以是例如CH2Br2,CH2I2或CH2Cl2,SiH2Br2,SiH2I2或SiH2Cl2。
在一些实施例中，X是氢、取代或未取代的烷基或芳基或卤素。在一些实施例中，X是H。在一些实施例中，X是烷基或芳基。在一些实施例中，X是C1至C4烷基。在一些实施例中，X是取代的烷基或芳基。在一些实施例中，X是取代的烷基或芳基，其中取代基与M相同。在一些实施例中，X选自H,Me,Et,nPr,iPr,nBu,tBu,M’Me3,M’Et3,M’Pr3,M’Bu3,Cl,Br或I，其中M’与M相同。
在一些实施例中，第二前体具有更具体的式(II)RaCXb。更具体地，第二前体可以具有式R3CX,R2CX2,RCX3或CX4。在式(II)中，a、b、R和X与式(I)中的相同。然而，在一些实施例中，碳原子不包含四个相同的取代基。在一些实施例中，第二前体不是CH4。在一些实施例中，第二前体不是CH2Me2。在一些实施例中，第二前体不是CH2Et2。在一些实施例中，第二前体不是C2H2。在一些实施例中，第二前体不是H3C-CHI2。
在一些实施例中，第二前体具有更具体的式(III)RaSiXb。更具体地，第二前体可以具有式R3SiX,R2SiX2,RSiX3或SiX4。在式(III)中，a、b、R和X与式(I)中的相同。然而，在一些实施例中，硅原子不包含四个相同的取代基。在一些实施例中，第二前体不是SiH4。在一些实施例中，第二前体不是SiH2Me2。在一些实施例中，第二前体不是SiH2Et2。在一些实施例中，第二前体不是Si2H2。
在一些实施例中，第二前体具有更具体的式(IV)RaGeXb。更具体地，第二前体可以具有式R3GeX,R2GeX2,RGeX3或GeX4。在式(IV)中，a、b、R和X与式(I)中的相同。然而，在一些实施例中，Ge原子不包含四个相同的取代基。在一些实施例中，第二前体不是GeH4。在一些实施例中，第二前体不是GeH2Me2。在一些实施例中，第二前体不是GeH2Et2。在一些实施例中，第二前体不是Ge2H2。
在一些实施例中，第二前体具有更具体的式(V)RaSnXb。更具体地，第二前体可以具有式R3SnX,R2SnX2,RSnX3或SnX4。在式(V)中，a、b、R和X与式(I)中的相同。然而，在一些实施例中，锡原子不包含四个相同的取代基。在一些实施例中，第二前体不是SnH4。在一些实施例中，第二前体不是SnH2Me2。在一些实施例中，第二前体不是SnH2Et2。在一些实施例中，第二前体不是Sn2H2。
在一些实施例中，第二前体包括选自碘和溴的卤素。在一些实施例中，第二前体包括烷基卤。在一些实施例中，第二前体包括烷基溴。在一些实施例中，第二前体包括烷基碘。在一些实施例中，第二前体包括芳基卤化物。在一些实施例中，第二前体包括芳基溴化物。在一些实施例中，第二前体包括芳基碘化物。在一些实施例中，第二前体包括酰卤。在一些实施例中，第二前体包括酰基溴。在一些实施例中，第二前体包括酰基碘。在一些实施例中，第二前体包括分子卤素、基本由或由其构成。在一些实施例中，第二前体包括分子碘I2。在一些实施例中，第二前体包括分子溴Br2。在一些实施例中，第二前体包括含有硅-卤素键的化合物。在一些实施例中，第二前体包括含有硅-溴键的化合物。在一些实施例中，第二前体包括含有硅-碘键的化合物。
在一些实施例中，第二前体包括卤化有机化合物(有机卤化物)，卤素选自溴和碘。在一些实施例中，包含溴和/或碘的有机卤化物不包含14族元素。一些第二前体可以包含选自Si、Ge和Sn的一种或多种14族元素和有机卤化物基团，其中卤素选自溴和碘。
在一些实施例中，第二前体中的有机卤化物包括两个或更多个卤素原子。第二前体可以包含或不包含14族元素。因此，在一些实施例中，第二前体由碳、氢和一个或多个选自I和Br的卤素原子构成。在一些实施例中，第二前体由碳、氧、氢和一个或多个选自I和Br的卤素原子构成。
在一些实施例中，第二前体包括含有一个溴原子或一个碘原子的烃。在一些实施例中，第二前体包括含有至少一个卤素原子的烃，每个卤素独立地选自溴和碘。在一些实施例中，第二前体包括含有两个或更多个溴或碘原子的烃。在一些实施例中，第二前体包括烃，其中两个或更多个溴或碘原子键合到单个碳原子。在一些实施例中，第二前体包括含有两个或更多个卤素原子的烃，卤素原子选自溴和碘。在一些实施例中，第二前体包括烃，其中两个或更多个溴或碘原子键合到单个碳原子。在一些实施例中，第二前体包括两个或更多个溴或碘原子键合到不同碳原子的烃。在一些实施例中，第二前体中的至少两个卤素原子附接到烃的相邻碳原子。在一些实施例中，所述碳原子不相邻，即碳原子彼此不直接键合。在一些实施例中，第二前体包括1,2-二卤代烷烃或1,2-二卤代烯烃或1,2-二卤代炔烃或1,2-二卤代芳烃。在一些实施例中，第二前体的卤素原子是相同的卤素。在一些实施例中，第二前体的两个卤素原子是碘。在一些实施例中，第二前体的两个卤素原子是溴。在一些实施例中，第二前体包括1,2-二碘乙烷。在一些实施例中，第二前体基本由或由1,2-二碘乙烷构成。
在一些实施例中，第二前体具有通式(VI)XaRbC—(CXcR”d)n—CXaR’b，其中X是卤素，R、R’和R”独立地是H或烷基，a和b独立地是1或2，使得对于每个碳原子，a+b＝3，n是0、1、2、3、4或5，并且c和d独立地是0、1或2，使得对于每个碳原子，c+d＝2。
在一些实施例中，第二前体具有通式(VII)XaRbC—CXaR’b，其中X是卤素，R和R’独立地是H或烷基，a和b独立地是1或2，使得对于每个碳原子，a+b＝3。
在一些实施例中，第二前体是氮前体。然而，在一些实施例中，第二前体可以是例如还原剂，并且通过将另一种含过渡金属的材料(例如金属过渡金属)转化成含过渡金属和氮的材料来形成含过渡金属和氮的材料(例如过渡金属氮化物)。在这样的实施例中，可以利用三阶段过程，其中在将氮前体提供到反应室中之前，将过渡金属前体和第二前体提供到反应室中。在将氮前体提供到反应室中之前，过渡金属前体和第二前体中的每一种可被提供到反应室中一次或多次。
术语氮前体可以指可以变成气态的气体或材料，并且可以由包括氮的化学式表示。在某些情况下，化学式包括氮和氢。在一些情况下，氮前体不包括双原子氮。
氮前体可以选自分子氮(N2)、氨(NH3)、肼(NH2NH2)、肼衍生物、氮基等离子体和包括或由氮和氢构成的其他化合物中的一种或多种，例如气态H2和N2的混合物。
在一些实施例中，氮前体包括肼。在一些实施例中，氮前体基本由或由肼构成。在一些实施例中，氮前体包括被一个或多个烷基或芳基取代基取代的肼。在一些实施例中，氮前体基本由或由被一个或多个烷基或芳基取代基取代的肼构成。在一些实施例中，肼衍生物包括烷基肼，其包括以下中的至少一种：叔丁基肼(C4H9N2H3)、甲基肼(CH3NHNH2)、1,1-二甲基肼((CH3)2NNH2)、1,2-二甲基肼((CH3)NHNH(CH3))、乙基肼、1,1-二乙基肼、1-乙基-1-甲基肼、异丙基肼、叔丁基肼、苯肼、1,1-二苯基肼、1,2-二苯基肼、N-氨基哌啶、N-氨基吡咯、N-氨基吡咯烷、N-甲基-N-苯肼、1-氨基-1,2,3,4-四氢喹啉、N-氨基哌嗪、1,1-二苄基肼、1,2-二苄基肼、1-乙基-1-苯肼、1-氨基氮杂环己烷、1-甲基-1-(间甲苯基)肼、1-乙基-1-(对甲苯基)肼、1-氨基咪唑、1-氨基-2,6-二甲基哌啶、N-氨基氮丙啶或偶氮叔丁烷。
在一些实施例中，氮前体包括等离子体，例如NH3等离子体、N2等离子体和/或N2/H2等离子体。在一些实施例中，氮基等离子体可通过向含氮气体施加RF功率来产生，并且氮基等离子体可包括原子氮(N)、氮离子、氮自由基和氮的受激物质。在一些实施例中，氮基等离子体可进一步包括额外的反应物质，例如通过添加其他气体。
在一些实施例中，氮前体仅包括氮和氢。例如，可以使用氮气和氢气的混合物。在一些实施例中，氮前体是气态H2和N2的混合物。在一些实施例中，氮前体选自NH3、NH2NH2以及气态H2和N2的混合物。在一些实施例中，氮前体不包括双原子氮，即氮前体是非双原子前体。在一些实施例中，氮前体包括氨。在一些实施例中，氮前体基本由或由氨构成。在一些实施例中，氮前体包括烷基胺。在一些实施例中，氮前体基本由或由烷基胺构成。烷基胺的示例包括二甲胺、正丁胺和叔丁胺。
附图
通过附图中描绘的以下示例性实施例来进一步解释本公开。本文呈现的图示并不意味着是任何特定材料、结构、装置或设备的实际视图，而仅仅是描述本公开的实施例的示意性表示。应当理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并不一定是按比例绘制的。例如，图中一些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大，以帮助提高对本公开的所示实施例的理解。附图中描绘的结构和设备可以包含额外的元件和细节，为了清楚起见，可以省略这些元件和细节。
图1A是在衬底上沉积包含过渡金属的材料的方法100的示例性实施例的框图。方法100可用于形成包含过渡金属的层，即过渡金属层。过渡金属层可以在结构或器件的形成过程中使用，例如在此描述的结构或器件。然而，除非另有说明，否则本文描述的方法不限于这些应用。
在第一阶段102，在反应室中提供衬底。根据本公开的衬底包括第一表面和第二表面。第一表面可以是金属表面或金属性表面。金属或金属性表面可以包括金属、金属氮化物、金属碳化物和/或其混合物，有或没有表面氧化。在一些实施例中，金属或金属性表面的金属或金属性材料是导电的。例如，第一表面可以包括元素金属、或导电金属氮化物、或导电金属碳化物。包含在第一表面中的金属可以是过渡金属。在一些实施例中，金属表面基本由或由一种或多种金属构成。第一表面的非限制性示例性金属是Cu、Co、W、Ru、Mo、Ti和V。第一表面的金属可以基本完全或完全为元素形式。示例性金属氮化物包括TiN和VN。示例性金属碳化物包括TiC、TiAlC和TaC。
衬底的第二表面可以是电介质表面，例如低k表面。示例性低k表面包括SiOC。第二表面可以包括氧化物，例如氧化硅。第二表面可以包括硅，例如SiO2或上述SiOC。在一些实施例中，第二表面包括碳。在一些实施例中，第二表面包括硅、氧和碳。
在一些实施例中，在第一表面上沉积包含过渡金属的材料(例如过渡金属层)之前，使用钝化剂(例如甲硅烷基化)来提高第一表面和第二表面之间的对比度。在一些实施例中，可以相对于第一表面选择性地封闭第二表面，例如通过选择性地甲硅烷基化第二表面。在一些实施例中，第二表面通过暴露于甲硅烷基化剂而被封闭，所述甲硅烷基化剂例例如烷基三甲基硅烷(TMS-A)、三甲基氯硅烷(TMS-Cl)、N-(三甲基甲硅烷基)咪唑(TMS-Im)、十八烷基三氯硅烷(ODTCS)、六甲基二硅氮烷(HMDS)或N-(三甲基甲硅烷基)二甲胺(TMSDMA)。因此，在一些实施例中，在第一表面上沉积包含过渡金属的材料之前，第二表面被甲硅烷基化剂钝化。在一些实施例中，甲硅烷基化剂选自烷基三甲基硅烷(TMS-A)、三甲基氯硅烷(TMS-Cl)、N-(三甲基甲硅烷基)咪唑(TMS-Im)、十八烷基三氯硅烷(ODTCS)、六甲基二硅氮烷(HMDS)和N-(三甲基甲硅烷基)二甲胺(TMSDMA)。钝化可以通过例如等离子体处理去除，例如氢等离子体处理。甲硅烷基化过程中的温度可以为约50℃至约500℃，或约100℃至约400℃，例如约300℃。
反应室可以形成原子层沉积(ALD)组件的一部分。该组件可以是单晶片反应器。可替代地，反应器可以是分批反应器。方法100的各个阶段可以在单个反应室中进行，或者可以在多个反应室中进行，例如组合工具的反应室或多站反应室的沉积站。在一些实施例中，方法100在组合工具的单个反应室中执行，但结构或器件的其他、之前或之后的制造步骤在同一组合工具的附加反应室中执行。可选地，包括反应室的组件可以设置有加热器，以通过升高一个或多个衬底和/或反应物和/或前体的温度来激活反应。根据本公开的包含过渡金属的材料可以沉积在错流反应室中。根据本公开的包含过渡金属的材料可以沉积在喷淋头反应室中。
在步骤102期间，可以使衬底达到执行根据本公开的方法所需的温度和压力，即将前体和/或反应物提供到反应室中。反应室内的温度(例如衬底或衬底支撑件的温度)可以是例如约100℃至约500℃、约150℃至约400℃、约200℃至约350℃或约150℃至约350℃。在示例性实施例中，至多400℃的温度可用于沉积包含过渡金属的材料。沉积温度可能受到过程中使用的前体的分解的限制，因此可以是例如280℃、320℃、350℃或370℃。在一些情况下，对不同的前体使用不同的温度可能是有利的。在一些实施例中，反应室包括顶板，并且顶板温度可以低于衬底基座温度。例如，顶板温度可以比基座温度低至少50℃。例如，顶板温度可以比基座温度低50℃、60℃、70℃或80℃。在一些实施例中，基座温度可以是至少200℃，例如约350℃或约370℃。
反应室内的压力可以小于350托，或小于100托，或小于50托，或小于10托。例如，反应室中的压力可以是约50托、约20托、约5托、约2托或约0.1托。不同的压力可以用于不同的过程步骤。
在阶段104，在包括衬底的反应室中提供过渡金属前体。在不将本公开限制于任何特定理论的情况下，在将过渡金属前体提供到反应室中期间，过渡金属前体可以化学吸附在衬底的第一表面上。向反应室中提供过渡金属前体的持续时间(过渡金属前体脉冲时间)可以是例如1s、2s、5s、8s、10s、15s或20s。在一些实施例中，在反应室中提供过渡金属前体的持续时间(过渡金属前体脉冲时间)可以长于1s或长于5s或长于10s。可替代地，过渡金属吹扫时间可短于60s、短于30s、短于10s或短于5s。例如，对于包含芳族基团的有机金属过渡金属前体，约5至15秒的脉冲时间可能是合适的。
当在阶段106在反应室中提供第二前体时，其可以与化学吸附的过渡金属前体或其衍生物质反应，以在衬底上形成过渡金属。在反应室中提供第二前体的持续时间(第二前体脉冲时间)可以是例如0.1秒、0.5s、1s、3s、4s、5s、7s、10s、11s、15s或20s。在一些实施例中，在反应室中提供第二前体的持续时间可以短于20s、短于10s、短于3s或约1s。
在一些实施例中，过渡金属前体可以在提供到反应室中之前被加热。在一些实施例中，第二前体可以在提供给反应室之前被加热。在一些实施例中，过渡金属前体在提供给反应室之前可以保持在环境温度下。在一些实施例中，第二前体在提供给反应室之前可以保持在环境温度下。
以任何顺序执行的阶段104和106可以形成沉积循环，导致包括过渡金属的材料的沉积。在一些实施例中，可以重复(循环108)过渡金属沉积的两个阶段，即在反应室中提供过渡金属前体和第二前体(104和106)。这样的实施例可以包含多个沉积循环。包含过渡金属的沉积材料的厚度可以通过调节沉积循环的次数来调节。可以重复沉积循环(循环108)，直到实现包含过渡金属的材料的期望厚度。例如，可以进行约10、20、30、50、100、200、500或1000次沉积循环。
在一个循环(每个循环的生长)期间沉积在第一表面上的过渡金属量根据过程条件而变化，并且可以是例如从约/循环到约/>/循环，/>/循环到约/>/循环，例如从约/>/循环到约/>/循环，或者从约/>/循环到约/>/循环。例如，生长速率可以是约/>/循环、/>/循环、/>/循环、/>/循环、/>/循环、/>/循环、/>/循环或/>/循环。在沉积过程中，沉积速率可能会改变。例如，在开始时，比如在第一个约50个沉积循环期间，沉积速率可能低于随后的过程。此外，沉积速率—至少最初—可能因表面而异。在不限制本公开的情况下，在金属表面上，例如在Ru表面上，沉积速率可以高于在导电金属氮化物表面上，例如TiN表面上。此外，生长开始的滞后在材料之间可能不同，这可用于调节沉积的选择性。
取决于沉积条件、沉积循环次数等，可以沉积可变厚度的过渡金属层。例如，过渡金属层的厚度可以在约0.5nm和60nm之间，或在约1nm和50nm之间，或在约0.5nm和25nm之间，或在约1nm和50nm之间，或在约10nm和60nm之间。过渡金属层可以具有例如约0.2nm、0.3nm、0.5nm、1nm、1.5nm、2nm、2.5nm、3nm、3.5nm、4nm、4.5nm、5nm、6nm、8nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、50nm、70nm、85nm或100nm的厚度。可以根据所讨论的应用来选择期望的厚度。
可以在单独的步骤(104和106)中在反应室中提供过渡金属前体和第二前体。
图1B示出了根据本发明的实施例，其中阶段104和106被吹扫105和107分开。在这样的实施例中，沉积循环包括一个或多个吹扫阶段105、107。在吹扫步骤期间，前体和/或反应物可以通过惰性气体例如氩气(Ar)、氮气(N2)或氦气(He)和/或真空压力暂时彼此分离。过渡金属前体和第二前体的分离也可以是空间的。在阶段102和104期间，反应室内的温度和/或压力可以与上面结合图1A所述的任何压力和温度相同或相似。同样，沉积循环108的重复可以类似于图1A的实施例来执行。
吹扫反应室105、107可以防止或减轻过渡金属前体和第二前体或过程中可能使用的任何附加反应物之间的气相反应。因此，吹扫可以实现和/或增强自饱和表面反应。在衬底与下一个前体或反应物接触之前，可以从衬底表面去除多余的化学物质和反应副产物(如果有的话)，例如通过吹扫反应室或通过移动衬底。然而，在一些实施例中，可以移动衬底以分别接触过渡金属前体和第二前体。因为在一些实施例中，反应可能自饱和，所以可能不需要对衬底进行严格的温度控制和对前体进行精确的剂量控制。然而，衬底温度优选使得入射气体种类不会凝结成单层或多层，也不会在表面上热分解。
吹扫的持续时间可以是例如0.1s、0.5s、1s、2s、5s、7s、10s、15s、25s、30s、45s或60s。吹扫的长度可以取决于该方法期间使用的处理参数，例如所使用的前体、室压、温度等。
当执行方法100时，包括过渡金属的材料被沉积到衬底上。根据本公开的沉积过程是循环沉积过程，并且可以包括循环CVD、ALD或混合循环CVD/ALD过程。例如，在一些实施例中，与CVD过程相比，特定ALD过程的生长速率可能较低。低生长速率可以改善对过渡金属层厚度的控制。然而，在一些实施例中，可能需要高生长速率。一种提高生长速率的方法可以是在比ALD过程中通常采用的沉积温度更高的沉积温度下操作，导致化学气相沉积过程的一些部分，但是仍利用过渡金属前体和第二前体的顺序引入。这种过程可被称为循环CVD。在一些实施例中，循环CVD过程可以包括将两种或更多种前体引入到反应室中，其中在反应室中的两种或更多种前体之间可以有一段重叠时间，从而导致沉积的ALD分量和沉积的CVD分量。这被称为混合过程。根据进一步示例，循环沉积过程可以包括一种前体或反应物的连续流，以及将另一种化学成分周期性脉冲到反应室中。
在一些实施例中，在104，使过渡金属前体与衬底表面接触，在105，通过惰性气体或真空部分或基本完全去除过量的过渡金属前体，并且使第二前体与包含过渡金属前体和/或其衍生物的衬底表面接触。过渡金属前体可以一个或多个脉冲104与衬底表面接触。换句话说，过渡金属前体的脉冲104可以重复。衬底表面上的过渡金属前体可以与第二前体反应，以在衬底表面上形成过渡金属。也可以重复第二前体的脉冲106。在一些实施例中，可以首先在阶段106在反应室中提供第二前体。此后，可以吹扫反应室105，并且以一个或多个脉冲104在反应室中提供过渡金属前体。
在一些实施例中，根据本公开的过渡金属层可以具有约600μΩcm或更小的电阻率。具有所述电阻率的层的厚度可以是例如从约10nm到约25nm。对于金属氮化物(例如MoN)，电阻率可能比所指出的要高，并且最低的电阻率通常是由在很大程度上包括元素金属的材料(例如金属Mo)获得的。
可以通过使用沉积后退火来降低过渡金属层的电阻率。退火可以在沉积过渡金属层之后直接进行，即不沉积附加层。可替代地，可以在已沉积附加层之后进行退火。过渡金属层可以在退火之前被覆盖。覆盖层可以包括氮化硅、基本由或由其构成。可以使用从约320℃到约500℃的退火温度。例如，退火温度可以是330℃、350℃、380℃、400℃、430℃或450℃或470℃。退火可以在包括、基本由或由氩、氩-氢混合物、氢、氮或氮-氢混合物构成的气体气氛中进行。退火的持续时间可以从约1分钟到约60分钟，例如5分钟、20分钟、30分钟或45分钟。退火可以在0.05至760托的压力下进行。例如，退火期间的压力可以是约1托、约10托、约100托或约500托。
为了清楚起见，图1A和图1B所示的阶段顺序仅仅是示例性的，前体和反应物的顺序以及循环重复次数可以根据具体实施例进行选择。具体地，在一些实施例中，在过程开始时提供第二前体106可能有利于材料层生长。
包含过渡金属的材料的性质取决于沉积参数，例如前体和反应物、循环方案以及沉积期间的温度和压力。例如，对于过渡金属氮化物，可以实现10原子％或更低，例如约5原子％或约7原子％的碳含量。
沉积材料中氮与过渡金属的比率可以变化。在一些实施例中，氮与金属的比率可以是约0.7至1.0。然而，在一些实施例中，氮与金属的比率可以是约0.5或约0.3，这意味着与氮相比，该材料可以具有更高量的金属。相对于氮而言较高的金属含量可能与降低的碳含量相关。
在一些非限制性示例性实验中，进行包含过渡金属的材料的选择性沉积。在某些实验中，钼沉积在第一表面上，其中第一表面是铜表面。第二表面是含SiOC的低k表面。
在一组示例性测试中，沉积含钼材料。双(乙基苯)钼用作过渡金属前体，分子氢用作第二前体。含钼材料沉积在铜表面、钨表面和氮化钛表面上，而在750次沉积循环时，在低k材料上没有观察到生长。在热氧化硅和天然氧化硅上观察到一些沉积，但生长开始非常缓慢，并且确定了选择性沉积的窗口。沉积温度对金属表面上沉积的含钼材料的碳含量有影响，在225℃的沉积温度下，碳含量为约20-28原子％,在300℃的沉积温度下，碳含量为约30-40原子％。然而在TiN表面上，沉积材料的碳含量较低，为约14-15原子％。
在另一组示例性测试中，沉积含钼材料。双(乙基苯)钼用作过渡金属前体，1,2-二碘乙烷用作第二前体。氩在沉积过程中用作载气。含钼材料沉积在钌表面、氧化铪表面和TiN表面上。在约30次沉积循环时，在钌表面上观察到约3nm生长，层厚度在50次循环时增加到约6nm，在75次循环时增加到约9nm，在100次循环时增加到约15nm。在TiN和HfO2表面上，在50次沉积循环时观察到生长(约3nm),并且在100次沉积循环时两者都达到约12至13nm的厚度。在热氧化硅上，生长开始明显较晚，而在低k上，直到100次沉积循环的测试结束才观察到生长。这组实验的温度为约350℃,室压为2托。在另一测试中，用这种前体对证实了在Cu上的钼生长。
在另一实验中，双(乙基苯)钼用作过渡金属前体，叔丁基肼用作第二前体。在这种情况下，第二前体是氮前体，因为沉积材料包括氮化钼。沉积在200℃至300℃范围内的多个温度下进行。沉积速率在0.45和/循环之间变化。沉积材料的电阻率从超过10000μΩcm(在200℃沉积的材料)到约1800μΩcm(在300℃沉积的材料)不等。在热氧化物上，相对于金属表面，观察到生长开始之前的长的培养时间，允许相对于第二表面在第一表面上的选择性沉积。
在另一实验中，在260℃至350℃的沉积温度下，使用六甲基二硅烷作为具有双(乙基苯)钼的第二前体。通过这种组合，在介电材料和金属材料上的沉积类似于使用H2作为第二前体的实验。因此，在天然氧化硅或热氧化硅上没有观察到生长，而在Ru、TiN、Cu和W以及Co和Cu的合金上，观察到材料层。
通过在沉积之前用TMSDMA处理包含铜线和低k区域的图案化测试结构来测试钝化第二表面的效果。在测试结构上沉积钼之前，进行钝化处理达10天。
图2以示意方式示出了根据本公开的示例性结构或器件200的一部分。器件或结构200的一部分包括衬底203，其包括第一表面201和第二表面202。过渡金属层204沉积在第一表面201上，但不在第二表面202上。第一表面201和第二表面202可以包括或由这里描述的材料构成。
包括过渡金属204的材料相对于衬底202的第二表面选择性地沉积在同一衬底201的第一表面上。在附图中，描绘了包括第一表面201和第二表面202的衬底203。第一表面201可以是例如金属表面，如Cu或Ru表面，如上面更详细解释。第二表面202可以是例如电介质表面，例如SiOC或其他低k材料表面。尽管两个表面被示意性地呈现为在一个平面中、具有相等的厚度且直接位于衬底203上，但第一表面201和第二表面202的其他配置也是可能的。例如，它们中的一个可以比另一个低或高，并且它们中的一个或两个可以包括三维结构，并且在衬底203和所讨论的表面之间可以有一个或多个附加层。此外，在衬底上可以存在额外的表面，并且衬底203上的一个或多个表面可以部分嵌入衬底203材料中。
在包括过渡金属204的材料的沉积期间，第二表面202可被钝化。例如，第二表面202上可以存在钝化层，例如甲硅烷基化。钝化可以在选择性沉积过程结束时去除，因此图2中没有描绘钝化材料。
因为包含过渡金属204的材料选择性地沉积在第一表面201上，所以在第二表面202上包含过渡金属204的任何材料将比沉积在第一表面201上包含过渡金属204的材料更薄。因此，回蚀可用于从第二表面202上去除所有或基本所有不期望的沉积材料，而不从第一表面201上去除所有包含过渡金属204的材料。以这种方式重复的选择性沉积和回蚀可以导致第一表面201上包含过渡金属204的材料的厚度随着沉积和蚀刻的每个循环而增加。作为这种间歇回蚀的替代或补充，回蚀可以在沉积过程结束时进行。这可以具有从第二表面202去除钝化的优点，可能允许在衬底上执行进一步的沉积过程。
图2描绘了沉积后处理(例如回蚀)之后的衬底203，以从第二表面202去除钝化。在一些实施例中，回蚀可以包括将衬底203(以及其上的任何层)暴露于等离子体。在一些实施例中，等离子体可以包括氧原子、氧自由基、氧等离子体或其组合。在一些实施例中，等离子体可以包括氢原子、氢自由基、氢等离子体或其组合。在一些实施例中，等离子体可以包括稀有气体物质，例如Ar或He物质。在一些实施例中，等离子体可以基本由稀有气体物质构成。在一些实施例中，等离子体可包括其他物质，例如氮原子、氮自由基、氮等离子体或其组合。在一些实施例中，回蚀可以包括将衬底暴露于包含氧的蚀刻剂，例如O3。在一些实施例中，衬底可暴露于温度介于约30℃与约500℃之间或介于约100℃与约400℃之间的蚀刻剂。在一些实施例中，蚀刻剂可以一个连续脉冲供应，或者可以多个脉冲供应。钝化层的去除可以用于从第二表面202上剥离任何剩余的包括过渡金属204的材料，在循环选择性沉积和去除的或钝化层完全去除时或钝化层部分去除时。
图3以示意方式示出了根据本发明的蒸气处理组件300。沉积组件300可用于执行本文所述的方法和/或形成本文所述的结构或器件或其一部分。
在图示的示例中，处理组件300包括一个或多个反应室302、前体注射器系统301、过渡金属前体容器304、第二前体容器306、排放源310和控制器312。处理组件300可包括一个或多个附加气体源(未示出)，例如惰性气体源、载气源、附加反应物源和/或吹扫气体源。
反应室302可以包括任何合适的反应室，例如本文所述的ALD或CVD反应室。
过渡金属前体容器304可以包括容器和本文所述的一种或多种过渡金属前体—单独或与一种或多种载气(例如惰性气体)混合。第二前体容器306可以包括容器和本文所述的一种或多种第二前体—单独或与一种或多种载气混合。尽管示出了两个源容器304和306，但蒸气处理组件300可以包括任何合适数量的源容器。源容器304和306可以通过管线314和316耦合到反应室302，管线314和316可以各自包括流量控制器、阀、加热器等。在一些实施例中，可以加热过渡金属前体容器304中的过渡金属前体、第二前体容器306中的第二前体和/或可选的附加反应物容器(未示出)中的附加反应物。在一些实施例中，容器被加热。根据前体或反应物的性质，例如热稳定性和挥发性，每个容器可被加热到不同的温度。
排放源310可以包括一个或多个真空泵。
控制器312包括电子电路和软件，以选择性地操作处理组件300中包括的阀、歧管、加热器、泵和其他部件。这种电路和部件用于从相应源引入前体、反应物和吹扫气体。控制器312可以控制气体脉冲序列的定时、衬底和/或反应室302的温度、反应室302内的压力以及各种其他操作，以提供处理组件300的正确操作。控制器312可以包括控制软件，以电动或气动地控制阀来控制前体、反应物和附加气体流入和流出反应室302。控制器312可以包括执行特定任务的模块，例如软件或硬件部件。模块可以配置为驻留在控制系统的可寻址存储介质上，并且配置为执行一个或多个过程。
蒸气处理组件300的其他配置也是可能的，包括不同数量和种类的前体和反应物源。此外，应当理解，有许多阀、导管、前体源和附加反应物源的布置可以用来实现选择性地和以协调方式将气体供给到反应室302中的目标。此外，作为蒸气处理组件的示意性表示，为了简化说明，已经省略了许多部件，并且这些部件可以包括例如各种阀、歧管、净化器、加热器、容器、通风口和/或旁路。
在蒸气处理组件300的操作期间，诸如半导体晶片(未示出)的衬底从例如衬底处理系统转移到反应室302。一旦衬底被转移到反应室302，来自气体源的一种或多种气体，例如前体、反应物、载气和/或吹扫气体，被引入反应室302。
在一些实施例中，过渡金属前体以脉冲供应，第二前体以脉冲供应，并且在过渡金属前体和第二前体的连续脉冲之间吹扫反应室。
上述公开的示例实施例不限制本发明的范围，因为这些实施例仅仅是本发明的实施例的示例，本发明的范围由所附权利要求及其法律等同物来限定。任何等同的实施例都在本发明的范围内。除了在此示出和描述的那些之外，本公开的各种修改，例如所描述的元件的可替代的有用组合，对于本领域技术人员来说从描述中将变得显而易见。这种修改和实施例也旨在落入所附权利要求的范围内。
Claims (24)
1.一种通过循环沉积过程相对于衬底的第二表面在衬底的第一表面上选择性地沉积包含3至6族过渡金属的材料的方法，该方法包括：
在反应室中提供衬底；
以气相将过渡金属前体提供到反应室中，其中过渡金属前体包含芳族配体；以及
以气相将第二前体提供到反应室中，
以在衬底的第一表面上沉积过渡金属。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述过渡金属前体包含苯或环戊二烯基。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述过渡金属前体仅包含过渡金属、碳和氢。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述过渡金属前体包括乙苯配体。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第二前体包括还原剂。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述还原剂包括分子氢(H2)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第二前体包括卤代烃。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述卤代烃包含附接到碳链的相邻碳原子的两个卤素原子。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述卤代烃是1,2-二卤代烷烃或1,2-二卤代烯烃或1,2-二卤代炔烃或1,2-二卤代芳烃。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述卤代烃是1,2-二碘乙烷。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一表面是金属或金属表面。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述金属或金属表面选自Mo、W、Ru、Co、Cu、TiN、VN和TiC。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第二表面是电介质表面。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述电介质表面包括硅。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第二表面是基于氧化硅的表面。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其中，所述电介质表面是低k表面。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在将所述过渡金属前体提供到所述反应室中之前，用钝化剂处理所述第二表面。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述钝化剂包括甲硅烷基化剂。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述甲硅烷基化剂选自烷基三甲基硅烷(TMS-A)、三甲基氯硅烷(TMS-Cl)、N-(三甲基甲硅烷基)咪唑(TMS-Im)、十八烷基三氯硅烷(ODTCS)、六甲基二硅氮烷(HMDS)和N-(三甲基甲硅烷基)二甲胺(TMSDMA)。
20.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述循环沉积过程包括热沉积过程。
21.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述过渡金属作为层沉积在所述衬底的第一表面上。
22.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述过渡金属是钼，并且所述过渡金属选择性地沉积在特征内部的金属表面上。
23.一种用于相对于衬底的第二表面在衬底的第一表面上选择性地沉积包括3至6族过渡金属的材料的气相沉积组件，该蒸气处理组件包括：
一个或多个反应室，其被构造和布置成保持衬底；
前体注射器系统，其被构造和布置成将包含芳族配体的过渡金属前体和第二前体以气相提供到反应室中；
其中，气相沉积组件包括前体容器，其被构造和布置成容纳包含芳族配体的过渡金属前体；并且
蒸气处理组件被构造和布置成通过前体注射器系统向反应室提供过渡金属前体和第二前体，以相对于衬底的第二表面在衬底的第一表面上选择性地沉积包含过渡金属的材料。
24.根据权利要求23所述的蒸气处理组件，其中，所述蒸气处理组件还包括钝化剂源，其被构造和布置成包含用于钝化所述衬底的第二表面的钝化剂，并且其中，所述前体注射器系统被构造和布置成以气相将钝化剂提供到所述反应室中。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US202263407200P | 2022-09-16 | 2022-09-16 | |
| US63/407,200 | 2022-09-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117721436A true CN117721436A (zh) | 2024-03-19 |
Family
ID=90209449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311183032.5A Pending CN117721436A (zh) | 2022-09-16 | 2023-09-13 | 用于选择性地沉积过渡金属的方法和组件 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20240096633A1 (zh) |
| KR (1) | KR20240038608A (zh) |
| CN (1) | CN117721436A (zh) |
-
2023
- 2023-09-12 KR KR1020230120774A patent/KR20240038608A/ko unknown
- 2023-09-13 CN CN202311183032.5A patent/CN117721436A/zh active Pending
- 2023-09-13 US US18/367,500 patent/US20240096633A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20240038608A (ko) | 2024-03-25 |
| US20240096633A1 (en) | 2024-03-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7182676B2 (ja) | 周期的堆積により基材上に金属性膜を形成する方法及び関連する半導体デバイス構造 | |
| US11114294B2 (en) | Structure including SiOC layer and method of forming same | |
| US20210066080A1 (en) | Methods and apparatus for depositing a chalcogenide film and structures including the film | |
| US7514358B2 (en) | Sequential deposition of tantalum nitride using a tantalum-containing precursor and a nitrogen-containing precursor | |
| US7666474B2 (en) | Plasma-enhanced pulsed deposition of metal carbide films | |
| CN103946957A (zh) | 使用铝烷基的前驱物的金属薄膜沉积 | |
| US20220139713A1 (en) | Molybdenum deposition method | |
| CN113661269A (zh) | 脉冲薄膜沉积方法 | |
| US9328415B2 (en) | Methods for the deposition of manganese-containing films using diazabutadiene-based precursors | |
| US20230139917A1 (en) | Selective deposition using thermal and plasma-enhanced process | |
| US20230140812A1 (en) | Selective thermal deposition method | |
| JP2024511271A (ja) | 原子層堆積のための還元剤 | |
| US11286564B2 (en) | Tin-containing precursors and methods of depositing tin-containing films | |
| CN117721436A (zh) | 用于选择性地沉积过渡金属的方法和组件 | |
| US11885020B2 (en) | Transition metal deposition method | |
| US11885014B2 (en) | Transition metal nitride deposition method | |
| US20240133032A1 (en) | Transition metal deposition method | |
| US20240162036A1 (en) | Selective deposition of material comprising silicon and nitrogen | |
| US20240014030A1 (en) | Method for selective deposition of silicon nitride and structure including selectively-deposited silicon nitride layer | |
| US20230140367A1 (en) | Selective deposition of material comprising silicon and oxygen using plasma | |
| US20220181148A1 (en) | Silicon precursors for silicon nitride deposition | |
| CN118053736A (zh) | 选择性地沉积包含硅和氮的材料 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication |