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Updated: Jul 23, 2026
12:35
Atomically Traceable Nanostructure Fabrication
Published on: July 17, 2015
使用碳基前体和氧合反应剂沉积Ru的区域选择性原子层沉积:了解缺陷形成机制
Jayant Kumar Lodha1,2, Johan Meersschaut2, Mattia Pasquali2
1Department of Chemistry, Faculty of Science, KU Leuven, B-3001 Leuven, Belgium.
Nanomaterials (Basel, Switzerland)
|July 26, 2024
概括
区域选择性沉积 (ASD) 通过使用自组装单层和小分子抑制剂,有效地防止非生长区域的 (Ru) 膜缺陷. 这种方法提高了集成电路制造中的选择性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 半导体制造业 半导体制造业
背景情况:
- 区域选择性沉积 (ASD) 对于先进的集成电路 (IC) 制造至关重要,它解决了传统石墨蚀刻方法固有的错位问题.
- ASD可以实现自下而上的金属化,并通过在指定区域 (GA) 选择性地生长材料,同时被动化其他区域 (NGA) 来抵抗色调反转.
- 在ASD中,一个关键的挑战是防止被动化非生长区域的颗粒和缺陷形成.
研究的目的:
- 用自组装单层 (SAM) 和小分子抑制剂 (SMI) 进行选择性 (Ru) 膜沉积,研究氧化 (SiO2) 非生长区域的被动化.
- 分析原子层沉积 (ALD) 过程中被动化表面上Ru缺陷生成的机制.
- 为了展示一个优化的ASD流程Ru电影在3D图案结构.
主要方法:
- (Ru) 薄膜使用原子层沉积 (ALD) 与三碳 (三甲) (Ru TMM(CO) 3前体和O2共同反应剂沉积.
- 使用SAM和小分子抑制剂 (SMIs),特别是二甲基氨基三甲基西兰 (DMA-TMS),使氧化 (SiO2) 非生长区域被被动化.
- 薄膜特性,包括粗度,每周期增长 (GPC),粒子形成,覆盖面和密度,被分析为ALD周期的函数.
主要成果:
- 实现了光滑的Ru薄膜 (RMS粗度<0.1 nm),初始GPC为1.6 Å/周期.
- 最小化氧联合反应剂剂量提高了ASD选择性,产生0.95 Å/周期的Ru GPC,同时保持膜质量.
- 详细的分析揭示了对被动化区域Ru缺陷生成机制的洞察力.
- 在使用DMA-TMS作为SMI的TiN/SiO2 3D图案结构上成功演示了Ru的优化ASD.
结论:
- 自组装的单层和小分子抑制剂有效地使SiO2 NGAs被动,通过ALD实现高度选择性的Ru沉积.
- 控制氧联合反应剂剂量对于优化选择性和最大限度地减少Ru ASD中的缺陷至关重要.
- 这些发现为在先进的半导体制造中无缺陷的Ru薄膜沉积提供了途径.
