Copper is a highly used material for making interconnects in complementary metal-oxide-semiconductor devices in today's semiconductor industry. In this process, chemical mechanical polishing (CMP) is performed on silicon (Si) wafers patterned with electroplated (EP) copper (Cu) whereby further processing by selective atomic layer deposition (SALD) of zirconia on Si only is highly desirable. Although there have been previous studies of the selectivity on Si over Cu, inherent selectivity of an ALD process on post-CMP Cu was not discussed. CMP can modify the Cu surface and leave residual contaminants which can influence the selectivity of deposition. To understand the impact of CMP treated Cu surface on SALD, this study, first, examines the chemical surfaces of three forms of Cu: electron-beam deposited, EP, and post-CMP Cu and then evaluates the selectivity of the ALD process by altering process parameters. X-ray photoelectron spectroscopic surface analysis and atomic force microscopy reveal post-CMP Cu having a slightly different chemical composition and lower surface roughness than EP Cu. SALD of zirconia was performed using ethanol both as the pre-deposition surface treatment agent and the oxygen source for the zirconium precursor used - tris(dimethylamino)cyclopentadienyl zirconium under variable process parameters. Since CMP of Cu is a necessary component of semiconductor manufacturing, assessing selectivity of this process on this form of Cu was necessary. In this study, we show a ∼2 nm ZrO₂ layer on Si via ALD was possible with no deposition on post-CMP Cu under a less robust process window than that observed for other forms of Cu.

铜是当今半导体行业中用于在互补金属氧化物半导体器件中制造互连的常用材料。在这个过程中，化学机械抛光 (CMP) 在用电镀 (EP) 铜 (Cu) 图案化的硅 (Si) 晶片上进行，因此非常需要仅在 Si 上通过氧化锆的选择性原子层沉积 (SALD) 进行进一步处理。尽管之前已经对 Si 对 Cu 的选择性进行了研究，但并未讨论 ALD 工艺对 CMP 后 Cu 的固有选择性。CMP 可以修饰 Cu 表面并留下残留污染物，这会影响沉积的选择性。为了了解 CMP 处理的 Cu 表面对 SALD 的影响，本研究首先检查了三种形式的 Cu 的化学表面：电子束沉积、EP、和后 CMP 铜，然后通过改变工艺参数来评估 ALD 工艺的选择性。X 射线光电子能谱表面分析和原子力显微镜显示后 CMP 铜具有与 EP 铜略有不同的化学成分和较低的表面粗糙度。使用乙醇作为预沉积表面处理剂和所用锆前体的氧源 - 三（二甲氨基）环戊二烯基锆，在可变工艺参数下进行氧化锆的 SALD。由于铜的 CMP 是半导体制造的必要组成部分，因此有必要评估该工艺对这种形式的铜的选择性。在这项研究中，我们展示了 ∼2 nm ZrO X 射线光电子能谱表面分析和原子力显微镜显示后 CMP 铜具有与 EP 铜略有不同的化学成分和较低的表面粗糙度。使用乙醇作为预沉积表面处理剂和所用锆前体的氧源 - 三（二甲氨基）环戊二烯基锆，在可变工艺参数下进行氧化锆的 SALD。由于铜的 CMP 是半导体制造的必要组成部分，因此有必要评估该工艺对这种形式的铜的选择性。在这项研究中，我们展示了 ∼2 nm ZrO X 射线光电子能谱表面分析和原子力显微镜显示后 CMP 铜具有与 EP 铜略有不同的化学成分和较低的表面粗糙度。使用乙醇作为预沉积表面处理剂和所用锆前体的氧源 - 三（二甲氨基）环戊二烯基锆，在可变工艺参数下进行氧化锆的 SALD。由于铜的 CMP 是半导体制造的必要组成部分，因此有必要评估该工艺对这种形式的铜的选择性。在这项研究中，我们展示了 ∼2 nm ZrO 使用乙醇作为预沉积表面处理剂和所用锆前体的氧源 - 三（二甲氨基）环戊二烯基锆，在可变工艺参数下进行氧化锆的 SALD。由于铜的 CMP 是半导体制造的必要组成部分，因此有必要评估该工艺对这种形式的铜的选择性。在这项研究中，我们展示了 ∼2 nm ZrO 使用乙醇作为预沉积表面处理剂和所用锆前体的氧源 - 三（二甲氨基）环戊二烯基锆，在可变工艺参数下进行氧化锆的 SALD。由于铜的 CMP 是半导体制造的必要组成部分，因此有必要评估该工艺对这种形式的铜的选择性。在这项研究中，我们展示了 ∼2 nm ZrO₂层通过 ALD 在 Si 上是可能的，而在 CMP 后的 Cu 上没有沉积，并且工艺窗口不如其他形式的 Cu 观察到的稳健。