[发明专利]选择性钝化和选择性沉积

说明书

提供了选择性沉积的方法。材料相对于不同材料成分的第二表面选择性地沉积在基板的第一表面上。相对于第二表面，在第一表面上由气相反应物选择性地形成抑制剂，例如聚酰亚胺层。相对于第一表面，感兴趣的层从气相反应物选择性地沉积在第二表面上。第一表面可以是金属的，而第二表面是介电的。因此，诸如介电过渡金属氧化物和氮化物的材料可以使用这里描述的技术相对于介电表面选择性地沉积在金属表面上。

通过引用任何优先权申请而并入

本申请是2019年9月30日提交的第16/588,600号美国申请的部分继续 申请，该美国申请又要求2019年2月14日提交的第62/805,471号美国临时 专利申请和2018年10月2日提交的第62/740,124号美国临时专利申请的权 益，这两项申请均以引用方式全文并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及相对于不同材料成分的第二表面，在基板的第一表面 上选择性沉积材料。

背景技术

半导体制造中器件尺寸的缩小需要新的创新处理方法。传统上，半导体 处理中的图案化涉及减材工艺，其中覆盖层被沉积，通过光刻技术遮盖，并 通过掩模中的开口进行蚀刻。添加的图案化也是已知的，其中掩模步骤在感 兴趣材料的沉积之前，例如使用剥离技术或镶嵌工艺进行图案化。在大多数 情况下，昂贵的多步光刻技术用于图案化。

图案化可以通过选择性沉积来简化，这在半导体制造商中引起了越来越 多的兴趣。选择性沉积在各种方面都非常有益。值得注意的是，它可以减少 光刻步骤，降低处理成本。选择性沉积还可以例如通过使自下而上填充成为 可能而提升窄结构中的缩放比例。电化学沉积是选择性沉积的一种形式，因 为金属可以选择性地形成在导电元件上。化学气相沉积(CVD)和原子层沉 积(ALD)是表面敏感技术气相沉积技术，因此已作为选择性沉积的良好候 选技术进行了研究。例如，在U.S.6,391,785中提出了选择性ALD。

选择性沉积的挑战之一是沉积工艺的选择性通常不足以实现选择性目 标。表面预处理有时可用于抑制或促进在一个或两个表面上的沉积，但通常 此类处理本身需要光刻来进行处理或仅保留在待处理的表面上。

因此，需要更实用的方法来实现选择性沉积。

发明内容

一方面，提供了一种相对于基板第一表面在基板第二表面上选择性沉积 的方法，其中第一和第二表面具有不同的组成。该方法依次包括：相对于第 二表面，在第一表面上由气相反应物选择性地形成抑制剂层；烘烤抑制剂层； 以及在相对于钝化层的第二表面上选择性地沉积来自气相反应物的感兴趣 的层。

在一些实施例中，该方法还包括在选择性形成抑制剂层之前处理第一和 第二表面。在一些实施例中，该方法包括其中处理包括将基板暴露于等离子 体。在一些实施例中，处理包括将衬底暴露于硅烷，例如烷基氨基硅烷。在 一些实施例中，处理包括将基板暴露于N-(三甲基甲硅烷基)二甲胺 (TMSDMA)或三甲基氯硅烷。在一些实施例中，该方法还包括在选择性地形 成抑制剂层之后清洁第二表面以去除任何抑制剂。在一些实施例中，该方法包括其中清洁包括用氢等离子体处理。在一些实施例中，烘烤包括将基板加 热到大约300到400℃的温度。

在一些实施例中，该方法还包括在选择性沉积感兴趣的层后清洁第一和 第二表面。在一些实施例中，清洁包括用氢等离子体处理表面。在一些实施 例中，该方法还包括，其中选择性地形成抑制剂层包括在第一表面上选择性 地气相沉积有机层。在一些实施例中，有机层是聚酰亚胺层。

在一些实施例中，通过原子层沉积工艺选择性沉积感兴趣的层。在一些 实施例中，第一表面包括金属或金属性材料，第二表面包括介电材料。