[发明专利]用于自下而上填充特征的湿法金属籽晶沉积的方法

说明书

一种沉积用于对衬底的特征执行自下而上的间隙填充的金属籽晶的方法包括：提供包含多个特征的衬底；使稀释金属前体溶液流入所述特征中，其中，所述稀释金属前体溶液包括金属前体和稀释液体；蒸发所述稀释液体以将所述金属前体定位在所述多个特征的底部；将所述衬底暴露于等离子体处理以将所述金属前体还原为金属或金属合金中的至少一种，并形成籽晶层；对所述衬底执行热处理；以及使用选择性间隙填充工艺以用过渡金属接触所述籽晶层来填充特征。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年3月8日提交的美国专利申请No.15/453,098的优先权。上述申请的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及衬底处理方法，并且更具体地涉及包括以下操作的衬底处理方法：在衬底的特征的底部处的湿法金属籽晶沉积，随后对特征进行自下而上的间隙填充。

背景技术

这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。在此背景技术部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的描述的各方面中描述的范围内的当前指定的发明人的工作既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。

通过沉积、蚀刻和图案化膜层来制造诸如半导体晶片之类的衬底。沉积工艺包括物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)和原子层沉积(ALD)。在一些情况下，籽晶层沉积在诸如沟槽或通孔之类的特征的底部。然而，这些沉积工艺中没有一个能够选择性地在沟槽或通孔的底表面上沉积材料。这些沉积工艺只能进行共形或非选择性籽晶沉积。这些沉积工艺的其他缺点包括在特征的开口处的夹断和由侧壁生长导致的接缝/粗糙度。

发明内容

一种沉积用于对衬底的特征执行自下而上的间隙填充的金属籽晶的方法包括：提供包含多个特征的衬底；使稀释金属前体溶液流入所述特征中。所述稀释金属前体溶液包括金属前体和稀释液体。所述方法包括蒸发所述稀释液体以将所述金属前体定位在所述多个特征的底部；将所述衬底暴露于等离子体处理以将所述金属前体还原为金属或金属合金中的至少一种，并形成籽晶层；对所述衬底执行热处理；以及使用选择性间隙填充工艺以用接触所述籽晶层的过渡金属来填充所述特征。

在其他特征中，所述衬底包括衬垫层，并且将所述稀释金属前体溶液施加到所述衬垫层。所述衬垫层由选自氮化钛(TiN)、碳氮化钨(WCN)和氮化钽(TaN)的材料制成。所述衬垫层由选自二氧化硅、金属或电介质的材料制成。

在其他特征中，所述过渡金属选自镍(Ni)、钴(Co)、铜(Cu)、钼(Mo)、钌(Ru)、铱(Ir)、铂(Pt)、钯(Pd)和钨(W)。选择所述金属或所述金属合金中的至少一种以与所述过渡金属催化反应而不与所述衬垫层催化反应。所述选择性间隙填充工艺包括无电沉积。

在其他特征中，所述稀释液体包括载体液体和溶剂中的至少一种。所述稀释液体不含水。所述稀释液体包括选自醇、醚、酯、全氟醚的液体。所述稀释液体包括选自异丙醇(IPA)和乙醇(EtOH)的液体。

在其他特征中，所述特征具有宽度小于或等于10nm的开口。所述特征具有宽度在7nm到9nm的范围内的开口。所述特征具有宽度在4nm到7nm的范围内的开口。所述籽晶层的厚度在2nm-4nm的范围内。所述热处理包括在200℃至400℃的范围内的温度下退火。所述热处理包括在250℃至350℃的范围内的温度下退火。

在其他特征中，蒸发所述稀释液体包括将所述衬底暴露于梯度干燥工艺。对所述稀释金属前体溶液进行以下处理中的至少一种：通过毛细管作用在所述多个特征中沉积或浓缩。

根据详细描述、权利要求和附图，本公开内容的适用性的进一步的范围将变得显而易见。详细描述和具体示例仅用于说明的目的，并非意在限制本公开的范围。

附图说明

根据详细描述和附图将更充分地理解本公开，其中：