[发明专利]在含硅表面上的选择性沉积

说明书

一种用于选择性钝化衬底表面的方法，其中所述衬底表面包括包含氮化硅的至少第一表面和包含除氮化硅以外的材料的至少第二表面。该方法包括将表面暴露于至少一种有机异氰酸酯的步骤，其中所述有机异氰酸酯选择性地与氮化硅反应以使第一表面钝化，从而保留第二表面基本上未反应。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年8月27日提交的美国临时申请号62/723,023和2019年8月23日提交的美国专利申请号16/548,983的优先权，其公开内容在此全部引入作为参考。

背景技术

本申请涉及在衬底的第一表面上相对于第二表面的选择性沉积。另外，进一步处理可用于随后在第二表面上相对于第一表面沉积不同的材料。

主要由于现代光刻工艺在使得能够制造基于不断缩小的物理尺寸的先进半导体器件上的限制，选择性沉积工艺获得了很大发展势头。传统上，微电子工业中的图案化使用各种光刻术和蚀刻工艺完成。然而，由于光刻术以指数方式变得更复杂和昂贵，使用选择性沉积形成自对准特征正变得远远更具吸引力。自对准通孔结构的制造显著受益于可制造的选择性沉积工艺。选择性沉积的另一个潜在应用是间隙填充。在间隙填充中，介电“填充”膜从沟槽底部向顶部选择性生长。选择性沉积可用于其他应用，例如选择性侧壁沉积，其中膜选择性地沉积在三维FIN-FET结构的暴露表面上。这将使得能够沉积侧壁间隔物而不需要复杂的图案化步骤。用作栅极介电质和电容器介电质的金属和金属氧化物膜的选择性沉积工艺在半导体器件制造中也具有很大的用途。

技术文献中有许多先前的实例涉及在具有暴露的多个不同化学表面的晶片上选择性地形成表面钝化涂层。这样做的目的是延缓或防止在这些钝化表面上通过ALD工艺的膜沉积，但不阻止在需要ALD沉积工艺来沉积膜的表面上的沉积。通常，由于表面的不完全钝化和/或由于ALD前体分子的物理吸附以及随后在钝化层本身内或其中不希望沉积的表面上形成ALD膜材料，该工艺的选择性不够充分。本发明寻求克服现有技术的限制，并提供使用ALD沉积工艺选择性沉积薄膜材料的改进方法。

Liu,L.-H.等，J.Phys.:Condens.Matter 28(2016)094014(doi:10.1088/0953-8984/28/9/094014)教导氮化硅可以通过用含醛溶液对经处理表面进行处理在一定程度上相对于氧化硅选择性地钝化。

发明内容

在一个方面，本文提供了一种通过气相反应选择性地钝化衬底表面的方法，其中衬底表面包括包含氮化硅的至少第一表面和包含除氮化硅以外的材料的至少第二表面，该方法包括以下步骤：a.使衬底表面与湿化学组合物接触；b.用去离子水冲洗表面；c.干燥表面；d.任选地，用氢等离子体或氨等离子体处理表面；和e.将表面暴露于包含至少一种具有式I结构的有机异氰酸酯的蒸气：R-N＝C＝O(I)，其中，R选自H、取代或未取代的C₁至C₁₈直链烷基、取代或未取代的支链C₃至C₁₈烷基、取代或未取代的C₃至C₈环烷基、取代或未取代的C₃至C₁₀杂环基、取代或未取代的C₃至C₁₈烯基、取代或未取代的C₄至C₁₈芳基、取代或未取代的C₅至C₂₀芳基烷基和取代或未取代的C₃至C₁₀炔基，其中该至少一种有机异氰酸酯选择性地与氮化硅反应以钝化第一表面，从而保留第二表面基本上未反应。