[发明专利]碳膜的选择性沉积及其使用

说明书

讨论了沉积碳膜的方法。一些实施例相较于介电表面，在金属表面上选择性地沉积碳膜。一些实施例相较于介电表面，在金属表面上选择性地形成碳柱。一些实施例在形成自对准通孔时利用碳柱。

技术领域

本公开内容的实施例总体上涉及用于选择性地沉积碳膜的方法和材料。本公开内容的一些实施例涉及用于形成碳柱的方法。本公开内容的一些实施例涉及用于形成自对准通孔的方法。

背景技术

半导体产业在追求设备小型化方面面临许多挑战，其中涉及纳米尺度特征的快速缩放。这些问题包括引入复杂的制造步骤(诸如多个平版印刷步骤)和整合高效能材料。为了保持设备小型化的节奏，选择性沉积已示出希望，因为它有可能通过简化整合方案来消除昂贵的平版印刷步骤。

可以多种方式实现材料的选择性沉积。化学前驱物可相对于另一表面(金属或介电质)与一个表面选择性地反应。可调节工艺参数(诸如压力、基板温度、前驱物分压和/或气流)，以调节特定表面反应的化学动力学。另一种可能的方案涉及表面预处置，表面预处置可用以活化(activate)或失活(deactivate)进入的膜沉积前驱物的所关注表面。

因此，在本领域中存在有选择性沉积膜的方法的持续需求。更具体地说，存在有选择性沉积碳膜的方法的需求。

自对准金属氧化物柱可通过填充间隙的金属膜的氧化来形成。金属沉积在孔或沟槽的结构上，并接着被氧化以形成金属氧化物。氧化期间的体积膨胀将柱从孔或沟槽中推出。柱仅由金属自下而上选择性生长。

然而，在控制用以形成金属氧化物柱的金属的体积膨胀的速率和数量方面可能存在挑战。首先，应力的快速变化有时会导致固有结构的退化。当CD较小时，这可能导致高柱的弯曲。其次，体积的快速变化有时会导致在金属氧化物柱和基板之间的粘附问题。第三，残留的未氧化的金属可能残留在沟槽的底部处。

因此，在本领域中存在有用于产生自对准结构的替代方法的需求。

通常，集成电路(IC)指的是一组电子设备，例如，形成在半导体材料(通常为硅)的小芯片上的晶体管。通常，IC包括具有金属线的一层或多层金属化层，以将IC的电子设备彼此连接并与外部连接件相连接。通常，将层间介电质材料的各层放置在IC的金属化层之间用于绝缘。

随着集成电路的尺寸减小，在金属线之间的间隔减小。通常，为了制造互连结构，使用了平面工艺，平面工艺涉及将一层金属化层对准并连接到另一层金属化层。

通常，独立于此金属化层上方的通孔来执行金属化层中的金属线的图案化。然而，常规的通孔制造技术不能提供完整的通孔自对准。在常规技术中，形成以将上金属化层中的线连接到下金属化层的通孔经常未对准至下金属化层中的线。通孔线未对准会增加通孔的电阻，并导致潜在的短路到错误的金属线。通孔线未对准会导致设备故障，降低良率并增加制造成本。

因此，在本领域中存在有生产完全自对准通孔的方法的需求。

发明内容

本公开内容的一个或多个实施例涉及一种选择性沉积碳膜的方法。方法包括提供包括第一材料和第二材料的基板。第一材料具有暴露的第一材料表面。第二材料具有暴露的第二材料表面。第一材料包括金属。将基板暴露于碳前驱物以形成在暴露的第一材料表面上具有第一厚度且在暴露的第二材料表面上具有第二厚度的碳膜。第一厚度大于第二厚度。

本公开内容的另外的实施例涉及一种形成碳柱的方法。方法包括提供包括第一含金属材料和第二介电材料的基板。第一含金属材料具有带第一尺寸的暴露的第一表面。第二介电材料具有暴露的第二表面。暴露的第一表面和暴露的第二表面形成基板表面。将基板暴露于碳前驱物以在暴露的第一表面上形成包括碳材料的碳柱。碳柱和暴露的第一表面具有相同的第一尺寸。