[发明专利]碳基膜的气相沉积

说明书

本申请涉及碳基膜的气相沉积。特别地，公开了形成石墨烯硬遮罩膜的方法。一些方法有利地在较低温度下执行。将基板暴露于芳香族前体以形成石墨烯硬遮罩膜。所述基板包含氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)、硅(Si)、钴(Co)、钛(Ti)、二氧化硅(SiO₂)、铜(Cu)和低介电常数电介质材料中的一者或多者。

技术领域

本公开的实施方式整体上涉及用于沉积石墨烯或形成石墨烯的方法。本公开的一些实施方式涉及用于在电介质基板上形成石墨烯硬遮罩膜的方法。一些实施方式涉及用于在沉积石墨烯的同时改善基板表面质量或沉积参数的方法。

背景技术

石墨烯已经由于其优异的光学和电学特性而在半导体制造中引起了大量关注。由于其独特的2D蜂窝状晶格和一个原子层结构，石墨烯，一种以六边形晶格排列的碳原子的单层，对于电子工业的未来而言具有非凡的潜力。石墨烯是最薄的材料，厚度为一个碳原子，约3.35埃。因此，在碳材料中，石墨烯具有记录的最高比表面积(SSA)。这种高SSA提供了石墨烯比其他碳质材料能够存储更多能量的有希望的属性。此外，石墨烯片中的离域电子能够以约2-2.5×10⁵cm²/vs的固有迁移率高速行进；从而有助于有效地传输电流。

因为金属线的电阻随着其厚度和尺寸的不断缩小而变得越来越高，石墨烯由于其薄厚度和高电子迁移率而可用作下一代半导体器件中传统金属阻挡层的替代物。石墨烯还显示出高光学透明性，其可用于柔性电子装置，例如智能手表应用中。

传统的石墨烯CVD生长需要高温(1000℃)和以金属箔作为催化剂。在这种高温下，电子应用中使用的大多数材料都可被损坏。此外，石墨烯生长之后需要去除金属箔。这种转移过程是昂贵的，并且可损坏石墨烯硬遮罩膜并且还导致金属污染。因此，在不使用金属催化剂的情况下的低温生长是非常期望的。

目前，使用利用金属催化剂的化学气相沉积(CVD)来使石墨烯膜生长。虽然高质量的石墨烯膜可通过CVD生长来沉积，但是该CVD生长需要高生长温度，通常为800-1000℃或更高。这与半导体行业中的当前集成流程不兼容，因为器件晶片上的金属线和低介电常数(k)膜不能耐受如此高的温度。此外，还需要从金属箔上转移通过高温CVD沉积的石墨烯。转移过程是昂贵的，并且可导致膜损坏、膜缺陷和金属污染。因此，通过已知方法进行高温CVD对于工业应用来说既不方便也不可行。因此，在相对较低的温度下在不使用金属催化剂的情况下在任意基板上直接生长是非常期望的。

因此，需要改进的沉积石墨烯硬遮罩膜的方法。

发明内容

本公开的一个或多个实施方式涉及一种形成石墨烯硬遮罩膜的方法。所述方法包括：在处理腔室中将基板暴露于芳香族前体；净化掉处理腔室的芳香族前体；将基板加热到低于600℃的温度以使芳香族前体聚合并在基板上沉积石墨烯硬遮罩膜；以及净化处理腔室。

本公开的附加实施方式涉及形成膜的方法。在一个或多个实施方式中，所述方法包括：通过将基板暴露于芳香族前体，在基板上形成可流动的石墨烯硬遮罩膜；以及将基板暴露于等离子体。

本公开的进一步实施方式涉及一种非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质包括指令，所述指令当由处理腔室的控制器执行时使所述处理腔室执行以下操作：在处理腔室中将基板暴露于芳香族前体；净化掉处理腔室的芳香族前体；将基板加热到低于600℃的温度以使芳香族前体聚合并在基板上沉积石墨烯硬遮罩膜；以及净化处理腔室。

附图说明

为了能够详细地理解本公开的上述特征，可以参考实施方式来对以上简要概述的公开内容进行更具体的描述，所述实施方式中的一些在附图中示出。然而，应当注意的是，附图仅示出了本公开的典型实施方式，因此不应视为对本发明范围的限制，因为本公开可允许其他等效实施方式。

图1示出了根据本公开的一个或多个实施方式的方法的工艺流程图；