[发明专利]钌的选择性原子层沉积

说明书

兹描述选择性地沉积钌的方法。优选的沉积表面根据处理期间的基板温度而改变。在高温下，钌沉积在导电材料的第一表面上更甚于绝缘材料的第二表面。在低温下，钌沉积在绝缘表面上更甚于导电表面。

技术领域

本公开的实施例与选择性地沉积钌膜的方法有关。更具体而言，本公开的实施例涉及使钌沉积在导电材料上更甚于沉积在绝缘材料上的方法、使钌沉积在绝缘材料上更甚于沉积在导电材料上的方法、及控制工艺选择率的方法。

背景技术

通过如自动驾驶交通工具、虚拟现实和未来移动装置等新兴行业对移动和高性能系统的需求的驱动，半导体工业继续致力于持续的装置小型化。为了实现此目标，需要新的高性能材料来回避在微电子装置中快速缩减特征所遇到的既有工程和物理问题。

因为具有高熔点(有能力承受高电流密度)、优异的密度和传导电流的能力，使钌成为用于集成的新式材料。钌及含钌薄膜具有吸引人的材料及导电性质。已提出将钌膜用于从半导体和微电子装置的前端到后端部分的应用。

理想情况下，可使用诸如化学气相沉积(CVD)及原子层沉积(ALD)等薄膜沉积技术来沉积钌的薄膜，因为他们具有以高通量、共形和精确方式沉积材料的固有能力。

随着半导体器件设计的发展，半导体工业中的精密材料制造已进入原子尺度的时代。在原子尺度上，一个桩(stake)只有几十个原子，没有误差的余地，即每个原子都很重要。这一前所未有的挑战需要具有原子级精度的新材料处理技术。然而，原子级装置制造中所需的工艺流的复杂性增加会显著增加制造成本。

选择性沉积技术为半导体膜图案化提供了化学选择性原子层精度的潜力。选择性沉积亦通过移除光刻或其他工艺来提供更简单的工艺流的潜力。

可以各种方式完成材料的选择性沉积。举例而言，某些工艺可基于他们的表面化学性质而具有对表面的固有选择率。这些工艺很罕见，且通常需要具有截然不同的表面能量的表面，如金属和电介质。

因此，需要在各种基板材料上选择性地沉积钌膜的方法。

发明内容

本公开的一或多个实施例涉及选择性沉积方法，包含以下步骤：提供基板，所述基板包含导电材料及绝缘材料，导电材料具有第一表面，而绝缘材料具有第二表面。使基板暴露于钌前驱物。使基板暴露于反应物。所述反应物包含以下一或多种：O₂、H₂或H₂O。钌可选择性地沉积在第一表面上更甚于第二表面，或可选择性地沉积在第二表面上更甚于第一表面。

本公开的额外实施例涉及选择性沉积方法，包含以下步骤：提供基板，所述基板包含导电材料及绝缘材料，导电材料具有第一表面，而绝缘材料具有第二表面。导电材料包含以下一或多种：Cu、Co、W、Ta、Ti或他们的氧化物或氮化物。绝缘材料包含以下一或多种：SiO₂、SiN或高电阻Si。使基板暴露于钌前驱物。使基板暴露于反应物。所述反应物包含以下一或多种：O₂、H₂或H₂O。将基板维持在大于或等于约250℃的温度下，且钌选择性地沉积在第一表面上更甚于第二表面。

本公开的进一步实施例涉及选择性沉积方法，包含以下步骤：提供基板，所述基板包含导电材料及绝缘材料，导电材料具有第一表面，而绝缘材料具有第二表面。导电材料包含以下一或多种：Cu、Co、W、Ta、Ti或他们的氧化物或氮化物。绝缘材料包含以下一或多种：SiO₂、SiN或高电阻Si。使基板暴露于钌前驱物。使基板暴露于反应物。所述反应物包含以下一或多种：O₂、H₂或H₂O。将基板维持在小于或等于约200℃的温度下，且钌选择性地沉积在第二表面上更甚于第一表面。

附图说明