金属的原子层蚀刻制造技术

本公开内容一般涉及用于选择性地蚀刻在基板半导体制造应用上的铜、钴和/或铝层的方法。将包括一个或多个铜层、钴层或铝层的基板传送到处理腔室。氧化所述铜、钴或铝层的表面。然后，将所述氧化的铜、钴或铝表面暴露于六氟乙酰丙酮蒸气。所述六氟乙酰丙酮蒸气与所述氧化的铜、钴或铝表面反应以形成挥发性化合物，然后，将所述挥发性化合物泵送出所述腔室。所述氧化的铜、钴或铝表面与所述六氟乙酰丙酮蒸气的所述反应选择性原子层蚀刻所述铜、钴或铝表面。表面。表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金属的原子层蚀刻

技术介绍


[0001]本公开内容的多个实施方式一般涉及用于选择性地蚀刻在用于半导体制造应用的基板上的铜、钴和/或铝层的方法。
[0002]相关技术的描述
[0003]可靠地产生亚半微米(sub
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half micron)和更小的特征结构是超大规模集成(VLSI)和极大规模集成(ULSI)的下一代半导体器件的关键技术挑战之一。然而，随着电路技术的极限到来，收缩尺寸的VLSI和ULSI技术对处理能力提出了额外的需求。随着下一代装置的电路密度增加，互连件(诸如过孔(via)、沟道、触点、栅极结构和其他特征结构、以及在它们之间的介电材料)的宽度减至45nm和32nm尺寸以及更小，而介电层的厚度保持实质上恒定，由此特征结构的深宽比增加。
[0004]当形成这些特征结构时，通常利用在设置在基板上的膜堆叠物中的这种互连结构、湿法蚀刻工艺或离子蚀刻工艺。湿法化学蚀刻工艺不是优选的，而离子蚀刻方法可能使蚀刻表面粗糙。另外地，常规的蚀刻剂在蚀刻存在于结构中的另一种材料之上的一种材料方面具有低选择性，这可能造成易碎基板在蚀刻互连结构时发生损坏。
[0005]因此，本领域中需要一种蚀刻互连结构而不损坏基板的改善的方法。

技术实现思路

[0006]本公开内容一般涉及用于选择性地蚀刻在基板半导体制造应用上的铜、钴和/或铝层的方法。将包括一个或多个铜层、钴层或铝层的基板传送到处理腔室。氧化所述铜、钴或铝层的表面。然后，将氧化的铜、钴或铝表面暴露于六氟乙酰丙酮(hexafluoroacetylacetonate)蒸气。所述六氟乙酰丙酮蒸气与所述氧化的铜、钴或铝表面反应以形成挥发性(volatile)化合物，然后，将所述挥发性化合物泵送出所述腔室。所述氧化的铜、钴或铝表面与所述六氟乙酰丙酮蒸气的所述反应选择性原子层蚀刻所述铜、钴或铝表面。
[0007]在一个实施方式中，一种蚀刻第一层的方法包括：在处理腔室中氧化第一层的第一表面；在约100℃至约300℃的温度下将所述第一层的氧化的第一表面暴露于六氟乙酰丙酮蒸气以形成挥发性化合物；和将所述挥发性化合物泵送出所述处理腔室。
[0008]在另一个实施方式中，一种蚀刻铜层的方法包括：在处理腔室中氧化铜层的表面；将所述铜层的氧化的表面暴露于六氟乙酰丙酮蒸气以形成六氟乙酰丙酮铜(II)化合物；和将所述六氟乙酰丙酮铜(II)化合物泵送出所述处理腔室。
[0009]在又一个实施方式中，一种蚀刻钴层的方法包括：在处理腔室中氧化钴层的表面；将所述钴层的氧化的表面暴露于六氟乙酰丙酮蒸气以形成六氟乙酰丙酮钴(II)化合物；和将所述六氟乙酰丙酮钴(II)化合物泵送出所述处理腔室。
附图说明
[0010]为了可详细地理解本公开内容的上述特征，可参考多个实施方式来得到以上简要地概述的本公开内容的更特别的描述，多个实施方式中的一些实施方式例示在附图中。然而，需注意，附图仅仅例示了多个示例性实施方式，并且因此不应当被视为对本公开内容范围的限制，并且可承认其他多个等效实施方式。
[0011]图1示出了根据一个实施方式的用于原子层蚀刻在基板上的层的示例性处理腔室。
[0012]图2A
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2D示出了根据一个实施方式的在包括喷头的处理腔室中原子层蚀刻设置在基板上的第一层的示意图。
[0013]图3示出了根据一个实施方式的原子层蚀刻设置在基板上的铜层的方法。
[0014]图4示出了根据一个实施方式的原子层蚀刻设置在基板上的钴层的方法。
[0015]为了便于理解，已经尽可能使用相同的附图标记标示各图共有的相同元素。设想的是，一个实施方式的元素和特征可有益地结合在其他多个实施方式中，而无需进一步陈述。
具体实施方式
[0016]本公开内容一般涉及用于选择性地蚀刻在基板半导体制造应用上的铜、钴和/或铝层的方法。将包括一个或多个铜层、钴层或铝层的基板传送到处理腔室。氧化所述铜、钴或铝层的表面。然后，将所述氧化的铜、钴或铝表面暴露于六氟乙酰丙酮蒸气。所述六氟乙酰丙酮蒸气与所述氧化的铜、钴或铝表面反应以形成挥发性化合物，然后，将所述挥发性化合物泵送出所述腔室。所述氧化的铜、钴或铝表面与所述六氟乙酰丙酮蒸气的所述反应选择性原子层蚀刻所述铜、钴或铝表面。
[0017]图1示出了根据一个实施方式的用于原子层蚀刻(ALE)在基板102上的层的示例性处理腔室100。处理腔室100包括处理空间108。用于支撑基板102的基板支撑件104和喷头106设置在处理空间108中。喷头106可以是加热喷头。喷头106通过一个或多个供应管线(supply line)112耦接到气源110。气源110和供应管线112将气体递送到喷头106，然后，该喷头106将气体分散到处理空间108中以处理基板102。喷头106可用于加热基板102和将诸如氧化剂(oxidizing agent)、蒸气和等离子体的化合物分散到基板的表面。
[0018]基板支撑件104耦接到真空泵114。真空泵114被构造为将气体泵送出处理空间108以从处理腔室100去除气体。基板支撑件104可连接到致动器(未示出)以移动基板支撑件104。例如，基板支撑件104可被构造为在z方向上升高或降低以移动得更靠近喷头106。处理腔室100可包括本文未示出或描述的若干其他元件或部件。因此，处理腔室100并非旨在进行限制。
[0019]图2A
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2D示出了根据一个实施方式的在包括加热喷头206的处理腔室200中原子层蚀刻设置在基板202上的第一层204的示意图。处理腔室200可以是图1的处理腔室100。第一层204可包含铜、钴或铝。在一个实施方式中，基板202包含SiO2或SiN。图2A
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2D将在以下图3和图4中描述。
[0020]图3示出了根据一个实施方式的原子层蚀刻设置在基板202上的第一层204的方法300，其中第一层204是铜(Cu)层。虽然在图3中使用铜作为第一层204，但是第一层204可以
是另一种金属，诸如铝。首先将基板202传送到处理腔室200。可将基板202传送到已经具有沉积在基板202上的铜层204的处理腔室200，或可将铜层204沉积在处理腔室200内的基板上。
[0021]在操作302中，如图2A所示，使用氧化剂(oxidizing agent)208或氧化剂(oxidizer)氧化设置在基板202上的铜层204。包括铜层204的基板202与喷头206间隔开第一距离D1。氧化剂(oxidizing agent)208可包括O3、O2、O2等离子体或水。在一个实施方式中，铜层204可使用氧离子和低能量的电偏压(electrical bias)(诸如约20V至约30V的电压)而被定向地氧化，从而产生约10eV至约20eV的离子能量和数十安培量级的放电电流以提供高离子密度。可调谐(tune)放电电流以改变氧化速率。在这样的实施方式中，铜层204的氧化可更具选择性，因为仅铜层204的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种蚀刻第一层的方法，包括：在处理腔室中氧化第一层的第一表面；在约100℃至约300℃的温度下将所述第一层的氧化的第一表面暴露于六氟乙酰丙酮蒸气以形成挥发性化合物；和将所述挥发性化合物泵送出所述处理腔室。2.如权利要求1所述的方法，其中使用氧离子和低能量的电偏压来定向地氧化所述第一表面。3.如权利要求1所述的方法，其中所述第一层包括铜、钴或铝，其中所述氧化所述第一表面和将所述氧化的第一表面层暴露于六氟乙酰丙酮的步骤蚀刻所述第一层，并且其中仅所述第一层的所述氧化的第一表面被蚀刻以暴露所述第一层的第二表面。4.如权利要求3所述的方法，进一步包括：氧化所述第一层的所述第二表面；在约100℃至约300℃的温度下将所述第一层的氧化的第二表面暴露于六氟乙酰丙酮蒸气以形成所述挥发性化合物；和将所述挥发性化合物泵送出所述处理腔室。5.一种蚀刻铜层的方法，包括：在处理腔室中氧化铜层的表面；将所述铜层的氧化的表面暴露于六氟乙酰丙酮蒸气以形成六氟乙酰丙酮铜(II)化合物；和将所述六氟乙酰丙酮铜(II)化合物泵送出所述处理腔室。6.如权利要求5所述的方法，其中使用选自由水、臭氧、氧和氧等离子体组成的群组的氧化剂(oxidizing agent)来氧化所述铜层。7.如权利要求6所述的方法，其中氧化所述铜层的所述表面的步骤形成铜(I)氧化物或铜(II)氧化物。8.如权利要求7所述的方法，其中所述氧化所述铜层和将所述铜层的所述氧化的表面暴露于六氟乙酰丙酮的步骤蚀刻所述铜层的所述表面。9.如权利要求8所述的方法，其中仅蚀刻所述铜层的所述氧化的表面。10.如权利要求8所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼廷，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：