低温石墨烯生长制造技术

半导体处理的示例性方法可包括将含碳前驱物与含氢前驱物递送至半导体处理腔室的处理区。所述方法可包括在半导体处理腔室的处理区内产生含碳前驱物与含氢前驱物的等离子体。所述方法可包括在定位在半导体处理腔室的处理区内的基板上形成石墨烯层。基板可维持在低于或约600℃的温度。所述方法可包括在以含氢前驱物维持等离子体的同时，停止含碳前驱物的流动。流动。流动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低温石墨烯生长
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求于2021年1月6日提交的题为“LOW TEMPERATURE GRAPHENE GROWTH(低温石墨烯生长)”的美国专利申请第17/142,626号的权益和优先权，所述专利申请通过引用以其全文并入本文。


[0002]本技术涉及用于半导体制造的系统与方法。更具体地，本技术涉及用于形成石墨烯的半导体处理与设备。

技术介绍

[0003]通过在基板表面上产生复杂图案化材料层的工艺而能够制造集成电路。在基板上产生图案化材料需要形成和移除材料的受控方法。前驱物通常被递送至处理区并分配，以在基板上均匀地沉积或蚀刻材料。由于器件尺寸持续缩减，材料均匀度可能会影响后续操作以及器件质量。例如，随着材料层的厚度缩减，层的覆盖可能会受到影响，并且在覆盖中可能会发生孔洞或间隙。
[0004]因此，存在对于可用于产生高质量器件与结构的改良系统与方法的需求。这些与其他的需求通过本技术解决。

技术实现思路

[0005]半导体处理的示例性方法可包括将含碳前驱物与含氢前驱物递送至半导体处理腔室的处理区。所述方法可包括在半导体处理腔室的处理区内产生含碳前驱物与含氢前驱物的等离子体。所述方法可包括在定位在半导体处理腔室的处理区内的基板上形成石墨烯层。基板可维持在低于或约600℃的温度。所述方法可包括在以含氢前驱物维持等离子体的同时，停止含碳前驱物的流动。
[0006]在一些实施例中，含氢前驱物对于含碳前驱物的流率比例可维持在大于或约2：1。等离子体可以是或包括电容耦合等离子体。处理腔室压力可维持在高于或约3托。所述方法可包括在停止含碳前驱物的流动之后的一时间段之后，重新启动含碳前驱物的流动。所述方法可包括在基板上形成额外的石墨烯层。基板可以是或包括金属或介电材料。在等离子体的产生期间，等离子体功率可维持在低于或约1000W。所述方法可包括在停止含碳前驱物的流动之后，以含氢前驱物的等离子体流出物来蚀刻形成在基板上的石墨烯层。含碳前驱物可以是或包括碳氢化合物。
[0007]本技术的一些实施例可包含半导体处理方法。所述方法可包括将含碳前驱物与含氢前驱物递送至半导体处理腔室的处理区。含氢前驱物对于含碳前驱物的流率比例可维持在大于或约2：1。所述方法可包括在定位在半导体处理腔室的处理区内的基板上形成石墨烯层。基板可维持在低于或约600℃的温度。
[0008]在一些实施例中，当在基板上形成石墨烯层的同时，处理区可被维持在无等离子
体。基板可以是或包括钴。含碳前驱物的流率可维持在低于或约100sccm。半导体处理腔室的处理区内的压力可维持在低于或约10托。含碳前驱物可以是或包括碳氢化合物。
[0009]本技术的一些实施例可包含半导体处理方法。所述方法可包括将含碳前驱物与含氢前驱物递送至半导体处理腔室的处理区。含碳前驱物对于含氢前驱物的流率比例可维持在大于或约1：1。所述方法可包括在定位在半导体处理腔室的处理区内的基板上形成石墨烯层。基板可维持在低于或约400℃的温度。当在基板上形成石墨烯层的同时，处理区可被维持在无等离子体。基板可以是或包括钴。含碳前驱物的流率可维持在大于或约1000sccm。半导体处理腔室的处理区内的压力可维持在大于或约10托。
[0010]与常规系统与技术相比，此类技术可提供许多益处。例如，本技术的实施例可以在存在或没有等离子体增强的情况下在降低的温度下产生石墨烯层。此外，所述方法可提供用于阻挡层覆盖的降低厚度的层。这些与其他实施例及其许多优点和特征，将结合以下说明书和附图更详细地说明。
附图说明
[0011]通过参考说明书的剩余部分和附图可实现对所公开技术的本质与优点的进一步理解。
[0012]图1示出根据本技术的一些实施例的示例性处理系统的俯视平面图。
[0013]图2示出根据本技术的一些实施例的示例性等离子体系统的示意性剖视图。
[0014]图3示出根据本技术的一些实施例的示例性半导体处理方法的操作。
[0015]图4A～4D示出根据本技术的一些实施例的半导体处理的示意性剖视图。
[0016]图5A～5D示出根据本技术的一些实施例的半导体处理的示意性剖视图。
[0017]图6示出根据本技术的一些实施例的示例性半导体处理方法的操作。
[0018]附图中的数个附图被包括作为示意图。将理解，附图用于说明目的，并且除非明确阐明按照比例，否则不被当作按照比例。此外，作为示意图，附图被提供以帮助理解，并且与实际表示相比，可能不包括所有的方面或信息，并且可包括夸大材料以用于说明目的。
[0019]在附图中，类似部件和/或特征可具有相同附图标记。进一步地，相同类型的各种部件可通过附图标记之后跟随用于在类似部件之间进行区分的字母来加以区分。如果在本说明书中仅使用第一附图标记，则说明可应用于具有相同第一附图标记的类似部件中的任何一者，而与字母无关。
具体实施方式
[0020]在半导体器件处理中，数种材料被用于发展任意数量的结构与器件。当掺入金属与导电材料时，一个或多个阻挡层可形成以限制进入周围材料的迁移，所述迁移会导致短路与器件损害。作为一个非限制示例，对于后段工序逻辑处理，导电材料可包括铜与钴。用于这些材料的电迁移阻挡层可分别包括氮化钽与氮化钛。虽然这些氮化物通常以原子层沉积而共形地形成，但由于氮化物的柱状结构，材料会需要特定沉积厚度以确保对周围介电材料的完全覆盖。通常，这些材料需要多于的厚度以确保覆盖。
[0021]随着器件尺寸持续缩减，许多材料层可在厚度与尺寸上减小。由于未来节点可能由类似的电阻率要求表征，与其他材料相比，可更加避免降低金属或导电材料的量。然而，
如上所述的对衬垫与阻挡层厚度的限制可能创造出瓶颈。为了解决此问题，许多常规技术可能会受到降低这些材料的量的限制，并且可能被迫增加电介质与器件间隔的减少，这会增加串扰与电气问题。
[0022]本技术可通过形成石墨烯衬垫来克服这些问题。石墨烯的生长本质会是更加横向的，这可产生由与常规材料相比具有减小厚度来表征的覆盖层。然而，由于以脱氢操作充分生长石墨烯通常需要高温，在逻辑器件中使用石墨烯是挑战性的。此外，生长通常受限于金属，所述金属可催化脱氢。本技术以多种方式克服这些挑战。例如，通过形成约束较少的石墨烯层，可使用较低温度以形成石墨烯。此外，可使用等离子体增强以促进基板附近的击穿(breakdown)。这可以有利地允许不仅在金属上而且在介电材料上的形成，否则介电材料可能由于介电材料的热预算而无法支持石墨烯生长。
[0023]虽然剩余的说明书将例行地指明利用所公开技术的特定沉积工艺，但将容易理解，所述系统与方法可同样地应用于其他沉积工艺，以及可发生在所述腔室中的工艺。因此，本技术不应被视为仅限于与这些特定沉积工艺或腔室一起使用。在说明根据本技术的实施例的工艺与参数之前，本公开将讨论一种可能的系统与腔室，所述系统与腔室可包括根据本技术的一些实施例的部件。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体处理方法，包含以下步骤：将含碳前驱物与含氢前驱物递送至半导体处理腔室的处理区；在所述半导体处理腔室的所述处理区内产生所述含碳前驱物与所述含氢前驱物的等离子体；在定位在所述半导体处理腔室的所述处理区内的基板上形成石墨烯层，其中所述基板维持在低于或约600℃的温度；以及在以所述含氢前驱物维持所述等离子体的同时，停止所述含碳前驱物的流动。2.如权利要求1所述的半导体处理方法，其中所述含氢前驱物对于所述含碳前驱物的流率比例维持在大于或约2：1。3.如权利要求1所述的半导体处理方法，其中所述等离子体包含电容耦合等离子体。4.如权利要求3所述的半导体处理方法，其中处理腔室压力维持在高于或约3托。5.如权利要求1所述的半导体处理方法，进一步包含以下步骤：在停止所述含碳前驱物的流动之后的一时间段之后，重新启动所述含碳前驱物的流动；以及在所述基板上形成额外的石墨烯层。6.如权利要求1所述的半导体处理方法，其中所述基板包含金属或介电材料。7.如权利要求1所述的半导体处理方法，其中在所述等离子体的产生期间，等离子体功率维持在低于或约1000W。8.如权利要求1所述的半导体处理方法，进一步包含以下步骤：在停止所述含碳前驱物的流动之后，以所述含氢前驱物的等离子体流出物来蚀刻形成在所述基板上的所述石墨烯层。9.如权利要求1所述的半导体处理方法，其中所述含碳前驱物包含碳氢化合物。10.一种半导体处理方法，包含以下步骤：将含碳前驱物与含氢前驱物递送至半导体处理腔室的处理区，其中所述含氢前驱...

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