相对于金属表面在电介质表面上选择性沉积氧化硅制造技术

提供了相对于金属表面在电介质表面上选择性沉积氧化硅膜的方法。可相对于电介质表面选择性地钝化衬底的金属表面，例如用聚酰亚胺层或硫醇SAM。通过使电介质表面与金属催化剂和包含硅烷醇的硅前体接触，而相对于钝化的金属表面在电介质表面上选择性沉积氧化硅。属表面在电介质表面上选择性沉积氧化硅。属表面在电介质表面上选择性沉积氧化硅。

【技术实现步骤摘要】
相对于金属表面在电介质表面上选择性沉积氧化硅
[0001]相关申请的引用
[0002]本申请要求2020年3月30日提交的美国临时申请第63/002136号的优先权，该临时申请以全文引用的方式并入本文中。
[0003]背景


[0004]本公开总体上涉及相对于衬底的第二金属或金属表面在第一电介质表面上选择性沉积氧化硅。
[0005]相关技术描述
[0006]半导体制造中不断缩小的器件尺寸要求新的创新性加工方法。常规上，半导体加工中的图案化涉及减法工艺，其中沉积毯覆层、通过光刻技术掩蔽并通过掩模中的开口蚀刻。还已知加法图案化，其中掩蔽步骤先于感兴趣的材料的沉积，如使用剥离(lift
‑
off)技术或镶嵌工艺(damascene processing)进行的图案化。在大多数情况下，应用昂贵的多步光刻技术来图案化。
[0007]图案化可通过选择性沉积来简化，选择性沉积已引起了半导体制造商越来越多的兴趣。选择性沉积以各种方式高度有益。重要的是，它可减少光刻步骤，从而降低加工成本。选择性沉积也可实现窄结构中增强的缩微。
[0008]包含二氧化硅的薄膜用于微电子器件中的许多不同应用，例如作为电介质材料。二氧化硅是硅微电子器件中最常用的电介质材料之一。

技术实现思路

[0009]在一些方面，提供了相对于衬底的金属表面在衬底的电介质表面上选择性沉积氧化硅的方法。在一些实施方案中，相对于衬底的金属表面在衬底的电介质表面上选择性沉积氧化硅的方法依次包括：相对于金属表面选择性地钝化电介质表面；在金属表面上选择性地形成聚合物钝化层；使电介质表面与金属催化剂接触；以及使电介质表面与含硅烷醇的硅反应物接触
[0010]在一些实施方案中，金属表面包含Al、Cu、Co、Ni、W、Nb、Fe和Mo中的一种或多种。在一些实施方案中，电介质表面包含氧化硅。在一些实施方案中，选择性钝化电介质表面包括使电介质表面与甲硅烷基化剂接触。在一些实施方案中，甲硅烷基化剂包括烷基氨基硅烷。在一些实施方案中，烷基氨基硅烷具有式(R
I
)3Si(NR
II
R
III
)，其中R
I
是直链或支链C1‑
C5烷基或直链或支链C1‑
C4烷基，R
II
是直链或支链C1‑
C5烷基、直链或支链C1‑
C4烷基或氢，并且R
III
是直链或支链C1‑
C5烷基或直链或支链C1‑
C4烷基。在一些实施方案中，甲硅烷基化剂包括烯丙基三甲基硅烷(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)或N
‑
(三甲基甲硅烷基)二甲胺(TMSDMA)。
[0011]在一些实施方案中，相对于衬底的金属表面在衬底的电介质表面上选择性沉积氧化硅的方法还包括在金属表面上选择性地形成聚合物钝化层之后并且在使电介质表面与
金属催化剂接触之前用等离子体处理电介质表面。在一些实施方案中，等离子体包括H2等离子体。
[0012]在一些实施方案中，金属催化剂包括三甲基铝(TMA)、二甲基氯化铝、三氯化铝(AlCl3)、二甲基异丙醇铝(DMAI)、三(叔丁基)铝(TTBA)、三(异丙醇)铝(TIPA)或三乙基铝(TEA)。在一些实施方案中，金属催化剂包括包含Zn、Mg、Mn、La、Hf、Al、Zr、Ti、Sn或Ga的金属化合物。在一些实施方案中，金属催化剂是金属卤化物、有机金属化合物或金属有机化合物。在一些实施方案中，硅反应物包括三(叔丁氧基)硅烷醇(TBS)、三(异丙氧基)硅烷醇(TIS)或三(叔戊氧基)硅烷醇(TPS)。在一些实施方案中，聚合物钝化层包括自组装单层(SAM)。在一些实施方案中，SAM是通过将衬底暴露于硫醇聚合物而形成。在一些实施方案中，聚合物钝化层包括聚酰亚胺层。
[0013]在一些实施方案中，相对于钝化的金属表面，在催化的电介质表面上沉积氧化硅的选择性大于约50％。
[0014]在一些实施方案中，提供了相对于衬底的金属表面在衬底的电介质表面上选择性沉积氧化硅的方法，其包括：在金属表面上选择性地形成聚合物钝化层，以及进行一个或多个氧化硅沉积循环，所述一个或多个氧化硅沉积循环包括使衬底交替地并顺序地与金属催化剂和硅烷醇接触。在一些实施方案中，相对于衬底的金属表面在衬底的电介质表面上选择性沉积氧化硅的方法另外包括在于金属表面上选择性地形成聚合物钝化层之前，使电介质表面与甲硅烷基化剂接触。
[0015]在一些实施方案中，连续重复两次或更多次氧化硅沉积循环。在一些实施方案中，在至少一个氧化硅沉积循环中，使衬底与硅烷醇接触两次或更多次。
[0016]在一些实施方案中，甲硅烷基化剂包括烯丙基三甲基氯硅烷(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)。在一些实施方案中，金属催化剂包括三甲基铝(TMA)、二甲基氯化铝、三氯化铝(AlCl3)、二甲基异丙醇铝(DMAI)、三(叔丁基)铝(TTBA)、三(异丙醇)铝(TIPA)或三乙基铝(TEA)。在一些实施方案中，金属催化剂是包含Zn、Mg、Mn、La、Hf、Al、Zr、Ti、Sn或Ga的金属化合物。在一些实施方案中，金属催化剂是金属卤化物、有机金属化合物或金属有机化合物。在一些实施方案中，硅烷是三(叔戊氧基)硅烷醇(TPS)。在一些实施方案中，聚合物钝化层包括聚酰亚胺层。在一些实施方案中，聚合物钝化层是硫醇SAM。
附图说明
[0017]图1是示出了用于相对于金属表面在电介质表面上选择性沉积氧化硅的沉积工艺的流程图。
[0018]图2A是具有第一电介质表面和第二相邻金属表面的衬底的一部分的示意性横截面。
[0019]图2B是在选择性处理电介质表面之后的图2A的衬底的示意性横截面。
[0020]图2C是在金属表面选择性钝化之后的图2B的衬底的示意性横截面图。
[0021]图2D是在电介质表面上选择性沉积铝催化剂之后的图2C的衬底的示意性横截面。
[0022]图2E是在电介质表面上选择性沉积氧化硅之后的图2D的衬底的示意性横截面图。
[0023]图2F是在从金属表面去除聚合物钝化材料之后的图2E的衬底的示意性横截面。
具体实施方式
[0024]通过本文所述方法形成的氧化硅膜，例如二氧化硅膜，例如SiO2膜，可用于多种情况。氧化硅膜，例如二氧化硅膜，例如SiO2膜，用于例如各种半导体器件中，包括CMOS、D本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相对于衬底的金属表面在所述衬底的电介质表面上选择性沉积氧化硅的方法，所述方法依次包括：相对于所述金属表面选择性地钝化所述电介质表面；在所述金属表面上选择性地形成聚合物钝化层；使所述电介质表面与金属催化剂接触；以及使所述电介质表面与包含硅烷醇的硅反应物接触。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属表面包含Al、Cu、Co、Ni、W、Nb、Fe和Mo中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述电介质表面包含氧化硅。4.根据权利要求1所述的方法，其中选择性地钝化所述电介质表面包括使所述电介质表面与甲硅烷基化剂接触。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述甲硅烷基化剂包括烷基氨基硅烷。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述烷基氨基硅烷具有式(R
I
)3Si(NR
II
R
III
)，其中R
I
是直链或支链C1‑
C5烷基或直链或支链C1‑
C4烷基，R
II
是直链或支链C1‑
C5烷基，直链或支链C1‑
C4烷基或氢，并且R
III
是直链或支链C1‑
C5烷基或直链或支链C1‑
C4烷基。7.根据权利要求4所述的方法，其中所述甲硅烷基化剂包括烯丙基三甲基硅烷(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)或N
‑
(三甲基甲硅烷基)二甲胺(TMSDMA)。8.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述金属表面上选择性地形成所述聚合物钝化层之后并且在使所述电介质表面与所述金属催化剂接触之前，用等离子体处理所述电介质表面。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述等离子体包括H2等离子体。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属催化剂包括三甲基铝(TMA)、二甲基氯化铝、三氯化铝(AlCl3)、二甲基异丙醇铝(DMAI)、三(叔丁基)铝(TTBA)、三(异丙醇)铝(TIPA)或三乙基铝(TEA)。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属催化剂是包含Zn、Mg、Mn、La、Hf、Al、Zr、Ti、Sn或Ga的金属化合物。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述金属催化剂是金属卤化物、有机金属化合物或金属有机化合物。13...

【专利技术属性】
技术研发人员：A伊利贝里，GA弗尼，邓少任，D恰佩，E托伊斯，M托米宁，M吉文斯，
申请(专利权)人：ASMIP私人控股有限公司，
类型：发明
国别省市：