[发明专利]金属膜的高选择性沉积方法

说明书

本发明构思涉及选择性金属层沉积。实施方案包括一种用于金属的原子层沉积(ALD)的方法，该方法包括以下至少一个循环：a)将衬底暴露于金属有机前体，所述衬底包含的表面包含金属部分和绝缘体部分；b)在衬底的金属部分的上表面上沉积金属有机前体，以在衬底的金属部分的上表面上选择性地提供金属前体层；c)将金属前体层暴露于共反应物；d)将共反应物沉积在金属前体层上，其中所述共反应物参与与金属前体层的配体交换。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年12月3日提交的美国临时专利申请序列号62/774,695的权益，其全部内容通过引用合并于此。

关于联邦支持的声明

本发明是在国防部/国防高级研究计划局(DARPA)授予的授权号HR0011-18-3-0004的政府支持下完成的。政府拥有本发明的某些权利。

技术领域

本发明的领域是半导体器件制造，特别是金属膜的高选择性沉积。本发明的示例应用包括通孔的自下而上填充、集成电路的图案化、阻挡(barrier)层应用以及用于铜沉积的籽晶层的形成。

背景技术

就中间线(MOL或MEOL)和后端线(BEOL)加工两者来说，对于自下而上的填充，选择性金属沉积是期望的。成功的实施将引发较大晶粒的形成和生长，预期其通过减小晶界和降低表面粗糙度来降低通孔和互连的电阻。另外，自下而上的生长有可能消除对低k电介质(SiCOH)上的成核层的需求，因为成核只会在底表面上进行。自下而上生长的关键金属包括钴和钌；钴是特别重要的，因为它用作Cu上的覆盖层以保护其免受氧化[Yang,C-C.等.Characterization of copper electromigration dependence on selective chemicalvapor deposited cobalt capping layer thickness.IEEE Electron Device Letters32.4(2011):560-562]，而且用于10nm以下(sub-10nm)的通孔中，其中Co被认为是比Cu更好的导体，这是因为Co具有较小的电子平均自由程以及10nm以下通孔中的Cu电镀问题[Gall,Daniel.Electron mean free path in elemental metals.Journal of AppliedPhysics 119.8(2016):085101]。