[发明专利]非金属表面上的选择性沉积

说明书

揭示了用于在非金属表面上进行选择性沉积的方法。本揭示内容的一些实施方式利用不饱和烃在金属表面上形成阻止层。进行沉积以选择性地沉积于未受阻止的非金属表面上。本揭示内容的一些实施方式涉及形成具减小的电阻的金属过孔的方法。

技术领域

本揭示内容的实施方式大体关于在非金属表面上选择性沉积的方法。更特定地，本揭示内容的实施方式关于使用包含不饱和烃的阻挡化合物(blocking compound)在非金属表面上选择性沉积的方法。更特定地，本揭示内容的一些实施方式关于以下方法：相对于导电材料的表面将阻挡层(barrier layer)选择性地沉积于介电材料(如，SiOx、AlOx等)的表面上，接着相对于介电材料和阻挡层将膜选择性地沉积于导电材料上。

背景技术

在线路中间(middle of the line；MOL)和线路后端(back end of the line；BEOL)结构中，通常在金属线路与介电层之间使用阻挡膜，以防止电介质与金属线路之间的扩散和其他不利的交互作用。然而，影响过孔电阻(via resistance)的最主要原因是具有高电阻率的阻挡膜。

现有方法集中在减小阻挡膜厚度或寻找具有较低电阻率的阻挡膜，以减小过孔电阻。然而，由阻挡膜而导致的过孔电阻增加仍是问题。

一种方法是阻止或减小在过孔的底部的金属表面上的阻挡膜的厚度，同时保留侧壁处的介电表面上的厚度。由于在金属与电介质之间需要阻挡膜的阻挡性能，因此这个方法可以使阻挡膜保持完整，但是金属表面上的减小的厚度增大了过孔电阻。将这些工艺称为选择性沉积工艺。

可以各种方式完成材料的选择性沉积。化学前驱物可相对于另一个表面(金属表面或介电表面)选择性地与一个表面反应。可调节诸如压力、基板温度、前驱物分压及/或气流等工艺参数，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理，该表面预处理可用于使目标表面对进入的膜沉积前驱物具活性或失去活性。通常，选择性沉积是指在金属表面上沉积膜。反向选择性沉积工艺将膜沉积于介电表面上而非金属表面上。

因此，需要允许在非金属(如，介电)表面上选择性沉积的方法。

发明内容

本揭示内容的一或多个实施方式涉及形成阻止层(blocking layer)的方法。所述方法包含：将基板暴露于不饱和烃，以相对于第二表面将阻止层选择性地形成于第一表面上。基板包含金属材料及非金属材料，金属材料具有第一表面，而非金属材料具有第二表面。

此揭示内容的额外实施方式涉及选择性沉积的方法。所述方法包含：将包含金属材料及非金属材料的基板暴露于不饱和烃，该金属材料具有第一表面且该非金属材料具有第二表面，以相对于第二表面将阻止层选择性地形成于该第一表面上。将基板依序暴露于金属前驱物及反应物，以相对于该第一表面上的该阻止层将膜形成于该第二表面上。从第一表面去除阻止层。

此揭示内容的进一步实施方式涉及形成低电阻金属过孔的方法。所述方法包含：提供具有基板表面的基板，至少一个特征形成于该基板表面中。至少一个特征具有侧壁及底部。侧壁包含非金属材料表面。底部包含金属材料表面。将基板暴露于不饱和烃，以相对于该非金属材料表面将阻止层选择性地形成于该金属材料表面上。将基板依序暴露于金属前驱物及反应物，以相对于该金属材料表面上的该阻止层将膜形成于该非金属材料表面上。有选择地从金属材料表面去除阻止层。将导电填充材料沉积于至少一个特征内，以形成低电阻金属过孔。

附图说明

为了可详细理解本揭示内容的上述特征的方式，可参照实施方式更特定地描述上文简要概述的本揭示内容，其中一些实施方式图示于附图中。然而，请注意，附图仅示出了此揭示内容的典型实施方式，因此不应视为对其范围的限制，因为本揭示内容可以允许其他等效实施方式。

图1绘示根据本揭示内容的一或多个实施方式的处理期间的示例性基板的截面视图；