バリヤ物質の原子層堆積
１以上の物質層のバリヤ層を原子層堆積により堆積させるために基板を処理する方法が提供される。一態様においては、金属含有化合物の１以上のパルスと窒素含有化合物の１以上のパルスを交互に導入することにより基板表面の少なくとも一部上に金属窒化物バリヤ層を堆積させるステップと、金属含有化合物の１以上のパルスと還元剤の１以上のパルスを交互に導入することにより金属窒化物バリヤ層の少なくとも一部上に金属バリヤ層を堆積させるステップとを含む基板を処理する方法が提供される。金属窒化物バリヤ層及び/又は金属バリヤ層の堆積前に基板表面上で浸漬プロセスが行われてもよい。
【発明の詳細な説明】
【関連出願についての説明】
【０００１】
[0001]本出願は、２００３年６月１８日出願の米国仮特許出願第６０/４７９，４２６号の恩典を主張し、この開示内容は本明細書に援用されている。
【発明の背景】
【０００２】
発明の分野
[0002]本発明の実施形態は、集積回路デバイスの製造方法に関する。更に詳細には、本発明の実施形態は、１つ以上の周期的堆積プロセスを用いた金属相互接続構造を形成することに関する。
【０００３】
関連技術の説明
[0003]集積回路（ＩＣ）デバイスの構造サイズがサブクォータミクロンの寸法に縮小されるにつれて、電気抵抗と電流密度が関心と改善の領域になった。マルチレベル相互接続技術によって、ＩＣデバイス全体の導電路が得られ、コンタクト、プラグ、バイア、ライン、ワイヤ、他の特徴部を含む高アスペクト比の特徴部が形成される。基板上に相互接続部を形成するのに典型的なプロセスは、１つ以上の層を堆積するステップと、層の少なくとも１つをエッチングして１つ以上の特徴部を形成するステップと、特徴部内にバリヤ層を堆積するステップと、１つ以上の層を堆積して特徴部を充填するステップとを含んでいる。典型的には、特徴部は下部の導電層と上部の導電層との間に配置された誘電物質内に形成される。相互接続部は、上部導電層と下部導電層を結合するために特徴部内に形成される。これら相互接続特徴部の信頼性のある形成は、回路の製造と個々の基板やダイについて回路密度や品質を高める継続した努力に重要である。
【０００４】
[0004]銅とその合金がアルミニウムより電気抵抗が小さいことから、最近銅がサブミクロン高アスペクト比の相互接続特徴部を充填するための金属に選択されてきた。しかしながら、銅は周囲の物質内により容易に拡散し、隣接層の電子デバイス特性を変化させることができ、例えば、層間に導電路を形成することができ、それにより回路全体の信頼性を低下させ、その結果デバイス欠陥さえも引き起こしてしまう。
【０００５】
[0005]それ故、銅原子の拡散を防止又は阻止するために銅メタライゼーションの前にバリヤ層が堆積される。バリヤ層は、典型的にはタングステン、チタン、タンタル、その窒化物のような金属を含有し、それらは全て抵抗率が銅より大きい。特徴部内にバリヤ層を堆積するために、バリヤ層は特徴部の底面と側壁上に堆積されなければならない。それ故、特徴部の底面上のバリヤ層の追加量は特徴部の抵抗全体を増大させるだけでなく、多層相互接続構造の高い金属相互接続部と低い金属相互接続との間に妨害物を形成する。
【０００６】
[0006]それ故、相互接続部の電気抵抗を最小にする金属相互接続構造を形成するための改良された方法が求められている。
【発明の概要】
【０００７】
[0007]１つ以上の原子層堆積技術を用いて基板表面上にバリヤ層を堆積するための方法が提供される。一態様においては、基板を、タングステン含有化合物を含む浸漬プロセスに晒すステップと、基板上にタンタルバリヤ層を原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、基板をタンタル前駆物質と還元剤の連続パルスに晒す工程を含む、前記ステップとを含む、基板を処理する方法が提供される。
【０００８】
[0008]他の態様においては、基板上に窒化タンタルバリヤ層を原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、基板を第一タンタル前駆物質と窒素前駆物質の連続パルスに晒す工程を含む、前記ステップと、基板をタングステン含有化合物を含む浸漬プロセスに晒すステップと、窒化タンタルバリヤ層上にタンタルバリヤ層を第二原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、基板を第二タンタル前駆物質と還元剤の連続パルスに晒す工程を含む、前記ステップとを含む、基板を処理する方法が提供される。
【０００９】
[0009]他の態様においては、第一金属含有化合物の１以上のパルスと窒素含有化合物の１以上のパルスを交互に導入することにより基板表面の少なくとも一部上に金属窒化物層を堆積させるステップと、金属窒化物層を第一窒素除外還元剤に晒すステップと、金属窒化物層をタングステン含有化合物に晒すステップと、第二金属含有化合物の１以上のパルスと第二窒素除外還元剤の１以上のパルスを交互に導入することにより金属窒化物層の少なくとも一部上に金属含有バリヤ層を堆積させるステップとを含む、基板を処理する方法が提供される。
【００１０】
[0010]他の態様においては、第一タンタル含有化合物の１以上のパルスと窒素含有化合物の１以上のパルスを処理チャンバに交互に導入することにより基板表面上に窒化タンタルバリヤ層を堆積させるステップと、第二タンタル含有化合物の１以上のパルスと還元剤の１以上のパルスをプロセスチャンバ内に交互に導入することにより窒化タンタルバリヤ層の少なくとも一部上にタンタル含有バリヤ層を堆積させるステップと、プラズマ処理プロセスにタンタル含有バリヤ層を晒すステップとを含む、基板を処理する方法が提供される。
【００１１】
[0011]他の態様においては、基板を第一浸漬プロセスに晒すステップであって、第一還元剤を所定の時間含む、前記ステップと、基板上に窒化タンタルバリヤ層をプロセスチャンバ内で原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、基板を第一タンタル前駆物質に晒す工程を含む、前記ステップと、プロセスチャンバをパージガスでパージするステップと、基板を窒素前駆物質に晒すステップと、プロセスチャンバをパージガスでパージするステップと、基板を第二浸漬プロセスに晒すステップと、窒化タンタルバリヤ層上にタンタルバリヤ層を堆積させるステップとを含む、基板を処理する方法が提供される。
【００１２】
[0012]他の態様においては、基板上に窒化タンタルバリヤ層をプロセスチャンバ内で原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、基板をタンタル前駆物質に晒す工程と、プロセスチャンバをパージガスでパージする工程と、基板を窒素前駆物質に晒す工程と、プロセスチャンバをパージガスでパージする工程とを含む、前記ステップと、基板を浸漬プロセスに晒すステップと、窒化タンタルバリヤ層上にタンタルバリヤ層を第二原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、基板を第二タンタル前駆物質に晒す工程と、パージガスでパージする工程と、基板を窒素除外還元剤に晒す工程と、パージガスでパージする工程とを含む、前記ステップとを含む、基板を処理する方法が提供される。
【００１３】
[0013]他の態様においては、基板上に窒化タンタルバリヤ層をプロセスチャンバ内で原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、基板を有機金属タンタル前駆物質に晒す工程と、プロセスチャンバをパージガスでパージする工程と、基板を窒素前駆物質に晒す工程と、プロセスチャンバをパージガスでパージする工程とを含む、前記ステップと、窒化タンタルバリヤ層上にタンタルバリヤ層を第二原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、基板をタンタルハロゲン化物前駆物質と還元剤の連続パルスに晒す工程を含む、前記ステップと、を含む、基板を処理する方法が提供される。
【００１４】
[0014]他の態様においては、第一金属を含有する窒化物層を第一原子層堆積プロセスにより堆積させるステップと、窒化物層を第一金属とは異なる第二金属を含む浸漬プロセスに晒すステップと、窒化物層上に金属層を第二原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、金属層が第一金属を含んでいる、前記ステップとを含む、基板を処理する方法が提供される。
【００１５】
[0015]本発明の上記特徴が得られ、詳細に理解され得るように、上で簡単に纏めた本発明の更に具体的な説明は、添付の図面に示されるその実施形態によってなされるものである。
【００１６】
[0016]しかしながら、添付の図面は本発明の典型的な実施形態だけを示すので、本発明の範囲を限定するものとみなすべきでなく、他の等しく有効な実施形態を許容することができる。
【好適実施形態の詳細な説明】
【００１７】
[0021]１つ以上の相互接続構造を形成するためのプロセスシーケンスが提供される。本明細書に記載される実施形態に従って形成された相互接続構造は、従来技術の相互接続部より全体に抵抗が小さく、電気的性質が良好であり、集積回路の製造において用いられるメモリやロジック構造を作るのに特に有効である。相互接続構造の形成は、下に横たわる金属層上に少なくとも部分的に堆積されるバリヤ層、バリヤ層上に少なくとも部分的に堆積されるシード層、シード層上に少なくとも部分的に堆積されるバルク金属層の形成を含んでいる。
【００１８】
[0022]本明細書に用いられる語句は、更に定義されない限り当業者によって当技術における通常の慣習的な意味を示されるべきである。
【００１９】
[0023]本明細書で用いられる“基板表面”又は“原子層堆積”は、膜処理が行われる基板上に形成されたあらゆる基板又は物質の表面を意味する。例えば、処理が行われる基板表面は、シリコン、酸化シリコン、ストレインドシリコン、絶縁体上のシリコン（ＳＯＩ）、炭素ドープされた酸化シリコン、窒化シリコン、ドープされたシリコン、ゲルマニウム、ガリウムひ素、ガラス、サファイアのような物質、金属、金属窒化物、合金のようなあらゆる他の物質、他の導電物質を含み、適用に左右される。基板表面上のバリヤ層、金属又は金属窒化物は、チタン、窒化チタン、タンタル、窒化タンタルを含んでいる。基板は、種々の寸法、例えば、２００ｍｍ又は３００ｍｍの寸法のウエハ、矩形又は正方形を有することができる。本明細書に記載されるプロセスの実施形態は、多くの基板や表面上にハフニウム含有化合物を堆積する。本発明の実施形態が有効であることができる基板は、半導体ウエハ、例えば、結晶シリコン（例えばＳｉ＜１００＞又はＳｉ＜１１１＞）、酸化シリコン、ストレインドシリコン、ＳＯＩ、シリコンゲルマニウム、ドープされた又はドープされていない多結晶シリコン、ドープされた又はドープされていないシリコンウエハ、窒化シリコンおよびパターン形成された又はパターン形成されていないウエハを含むがこれらに限定されない。表面は、ベアシリコンウエハ、膜、層、誘電性、導電性、バリヤ特性を有する物質を含み、酸化アルミニウムや多結晶シリコンを含んでいる。表面の前処理は、研磨、エッチング、還元、酸化、ヒドロキシル化、アニーリング、ベーキングを含んでいる。
【００２０】
[0024]本明細書に用いられる“相互接続部”という用語は、集積回路内に形成されたあらゆる導電路を意味する。本明細書に用いられる“バルク”という用語は、相互接続構造を形成するために堆積された他の物質に相対して多い量の堆積された物質を意味する。“化合物”は１つ以上の前駆物質、還元剤（還元剤）、反応種、触媒物質を含むことを意味する。各化合物は、単一化合物又は２つ以上の化合物の混合物/組合せであってもよい。
【００２１】
[0025]本明細書に用いられる“原子層堆積”又は“周期的堆積”は、基板表面上に物質層を堆積するために２つ以上の反応性化合物の連続導入を意味する。２つ、３つ又はそれ以上の反応性化合物は、処理チャンバの反応ゾーンに交互に導入されることができる。通常、各反応性化合物は、時間の遅れによって分離され、各化合物を基板表面上に付着及び/又は反応させることができる。一態様においては、第一前駆物質又は化合物Ａは、反応ゾーンにパルスされ、第一時間の遅れが続く。次に、第二前駆物質又は化合物Ｂは、反応ゾーンにパルスされ、第二の遅れが続く。各時間の遅れの間、窒素のようなパージガスが処理チャンバに導入され、反応ゾーンをパージするか或いは反応ゾーンからあらゆる残留反応性化合物又は副生成物を除去する。或いは、パージガスは、反応性化合物のパルス間での時間の遅れ延の間、パージガスだけが流れるような堆積プロセス全体に連続してパージガスを流すことができる。反応性化合物は、所望の膜又は膜厚が基板表面上に形成されるまで交互にパルスされる。どちらのシナリオにおいても、サイクルは、化合物Ａのパルス、パージガス、化合物Ｂのパルス、パージガスのＡＬＤプロセスである。サイクルは、化合物Ａか又は化合物Ｂから始まり且つ所望の厚さを有する膜を達成するまでサイクルのそれぞれの順序を続けることができる。
【００２２】
[0026]本明細書に用いられる“不活性ガス”や“非反応性ガス”は、金属層形成に関与はしない単一ガス又はガスの混合物を意味する。例示的な非反応性ガスは、アルゴン、ヘリウム、窒素、その化合物を含んでいる。
【００２３】
[0027]本明細書に用いられる“パルス”、“ドーズ”又は“パルス/ドーズ”は、処理チャンバの反応ゾーンに断続的に又は不連続に導入される具体的な化合物の量を意味するものである。各パルス内の具体的な化合物の量は、時間が経つにつれて変化させることができ、パルスの持続時間に左右される。各パルスの持続時間は可変であり、多くの要素、例えば、使われるプロセスチャンバの容積能力、そこに結合した真空システム、具体的な化合物自体の揮発性/反応性に左右される。本明細書に用いられる“半反応”は、前駆物質ステップのパルスに続いてパージステップを意味するものである。パルスの持続時間は、一般的には約１秒未満である。
【００２４】
[0028]本明細書に用いられる“サイクル”は、反応ゾーン内に連続して導入される異なる具体的な化合物の２つ以上のパルスを意味するものである。各パルスにおける具体的な化合物の量は、時間が経つにつれて変化させることができ、パルスの持続時間に左右される。サイクルは、典型的には堆積プロセスについて繰り返される。
【００２５】
[0029]本明細書に用いられる“浸漬”又は“浸漬プロセス”は、処理チャンバの反応ゾーンに導入して基板の表面を活性化させる具体的な化合物の量を意味するものである。表面の活性化は、表面を水和する工程、表面を触媒する工程、又はハロゲン化末端表面を形成する工程を含むことができる。具体的な浸漬プロセスは、単一化合物又は２つ以上の化合物の混合物/組合せを含むことができる。２つ以上の化合物が用いられる場合には、浸漬は一サイクルを含むだけである。浸漬プロセスの持続時間は、一般的には、約１秒以上である。
【００２６】
[0030]“反応ゾーン”は処理される基板と液体で連通しているあらゆる容積を含むことを意味する。反応ゾーンは、ガス源と基板表面との間にある処理チャンバ内のあらゆる容積を含むことができる。例えば、反応ゾーンは、基板が配置されるドーズバルブの下流のあらゆる容積を含んでいる。
【００２７】
堆積装置
[0031]図１は、本明細書に開示されるプラットフォームプロセスに適合することができる例示的なマルチチャンバ処理システム１００の概略正面図である。このような処理システム１００は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から市販されているＥＮＤＵＲＡ(登録商標)システムであってもよい。同様のマルチチャンバプロセスシステムは、１９９３年２月１６日発行の“段階真空ウエハ処理システム及び方法”と称する米国特許第５，１８７６，７１８号に開示され、この開示内容は本明細書に援用されている。
【００２８】
[0032]システム１００は、一般的には、基板をシステム１００内外に搬送するためのロードロックチャンバ１０２を含んでいる。典型的には、システム１００は真空中にあるので、ロードロックチャンバ１０２、１０４はシステム１００に導入された基板を“ポンプで送る”ことができる。第一ロボット４１０はロードロックチャンバ１０２、１０４と１つ以上の基板プロセスチャンバ１１２、１１４、１１６、１１８（４つが図示されている）の第一セット間に基板を搬送することができる。各処理チャンバ１１２、１１４、１１６、１１８は、周期的層堆積、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理気相堆積（ＰＶＤ）、エッチング、前洗浄、脱ガス、向き、他の基板プロセスのような多くの基板処理動作を行うために設けることができる。第一ロボット１１０は、１つ以上の搬送チャンバ１２２、１２４へ/から基板を搬送する。
【００２９】
[0033]搬送チャンバ１２２、１２４は、基板をシステム１００内に搬送させることができつつ、超高真空状態を維持するよう用いられる。第二ロボット１３０は、搬送チャンバ１２２、１２４と１つ以上のプロセスチャンバ１３２、１３４、１３６、１３８の第二セット間に基板を搬送することができる。プロセスチャンバ１１２、１１４、１１６、１１８と同様に、プロセスチャンバ１３２、１３４、１３６、１３８は、例えば、周期的層堆積、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理気相堆積（ＰＶＤ）、エッチング、前洗浄、脱ガス向きの種々の基板処理動作を行うために設けることができる。基板処理チャンバ１１２、１１４、１１６、１１８、１３２、１３４、１３６、１３８のいずれも、システム１００によって行うべき具体的なプロセスに必要ない場合には、システム１００から取り除くことができる。
【００３０】
[0034]一装置においては、各処理チャンバ１３２と１３８は、シード層を堆積するように適合された物理気相堆積チャンバ、化学気相堆積チャンバ又は周期的堆積チャンバであってもよい。各処理チャンバ１３４と１３６は、バリヤ層を堆積するように適合された周期的堆積チャンバ、化学気相堆積チャンバ、又は物理気相堆積チャンバであってもよい。各処理チャンバ１１２と１１４は、誘電体層を堆積するように適合された物理気相堆積チャンバ、化学気相堆積チャンバ、又は周期的堆積チャンバであってもよい。各プロセスチャンバ１１６と１１８は、相互接続特徴部のアパーチャ又は開口をエッチングするために設けられたエッチングチャンバであってもよい。システム１００のこの具体的な一装置は、本発明を示すためのものであり、本発明の範囲を制限するために用いるべきではない。
【００３１】
[0035]システム全体の制御と自動化を容易にするために、集積処理システムは中央処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、支援回路を備えたコントローラ１４０を含むことができる。ＣＰＵは、種々のドライブや圧力を制御するための工業用設定で用いられるコンピュータプロセッサのあらゆる形態の１つであってもよい。メモリはＣＰＵに接続され、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、又はローカル又はリモートの他のあらゆるデジタル記憶形態のような１つ以上の容易に用いうるメモリであってもよい。ソフトウェア命令やコードは、コード化され、ＣＰＵを命令するためにメモリ内に記憶され得る。支援回路も従来の方法でプロセッサを支持するためにＣＰＵに接続されている。支援回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入力/出力回路、サブシステム等を含むことができる。
【００３２】
[0036]図２は、本発明の実施形態によってバリヤ層を形成するための例示的な処理チャンバ２００を示す概略部分断面図である。このようなプロセスチャンバ２００は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手でき、以下はその簡単な説明である。更に詳細な説明は、２００１年１２月２１日出願の“原子層堆積のためのガス分配装置及び方法”と称する、共同譲渡された米国特許出願第１０/０３２，２８４号に見ることができ、特許を請求した態様とその中の開示内容と一致する程度まで本明細書に援用されている。
【００３３】
[0037]プロセスチャンバ２００は、アプライドマテリアルズ社から入手できるＥＮＤＵＲＡ(登録商標)プラットフォームのような、集積処理プラットフォームに組込むことができる。ＥＮＤＵＲＡ(登録商標)プラットフォームの詳細は、１９９９年１１月３０日出願の、“集積モジュラー処理プラットフォーム”と称する共同譲渡された米国特許出願第０９/４５１，６２８号で記載され、特許を請求した態様とその中の開示と一致する程度まで本明細書に援用されている。
【００３４】
[0038]図２を参照すると、チャンバ２００は、チャンバ本体２０２を含み、その側壁２０４内に形成されたスリットバルブ２０８とその中に配置された基板支持体体２１２を有する。基板２１２は、基板支持体２１２とその上に配置された基板２１０を上下するリフトモータ２１４に取り付けられている。基板支持体２１２は、真空チャック、静電チャック、又は処理中に基板２１０を基板支持体２１２に固定するためのクランプリングを含むこともできる。更に、基板支持体２１２は抵抗ヒータのような埋込み加熱素子を用いて加熱することができ、又は基板支持体２１２上に配置された加熱ランプのような放射熱を用いて加熱することもできる。パージリング２２２は、基板２１０の周辺部上の堆積を防止するためにパージガスを供給するパージチャネル２２４を画成するために基板２１２上に配置することができる。
【００３５】
[0039]ガス分配装置２３０は、チャンバ本体２０２の上部に配置されてプロセスガス及び/又はパージガスのようなガスをチャンバ２００に供給する。真空システム２７８は、チャンバ２００からガスを排気するとともにチャンバ２００のポンピングゾーン２６６内部に所望の圧力又は所望の圧力範囲を維持することを援助するためにポンピングチャネル２７９と連通している。
【００３６】
[0040]ガス分配装置２３０は、その中央部分内に形成された拡張チャネル２３４を有するチャンバリッド２３２を含んでいる。チャンバリッド２３２は、拡張チャネル２３４からチャンバリッド２３２の周辺部に伸びている底面２６０も含んでいる。底面２６０は、基板支持体２１２上に配置された基板２１０をほぼ覆う大きさと形である。拡張チャネル２３４は、チャンバリッド２３２の底面２６０に隣接した上部２３７から下部２３５に徐々に増大した内径を有する。ガスの膨張によりガスが拡張チャネル２３４を通って流れるので、それを通って流れるガスの速度がは低下する。ガス速度の低下は、基板２１０表面上に吸着された反応種を吹き飛ばす可能性を減少させる。
【００３７】
[0041]ガス分配装置２３０は、また、１つ以上のポートを有する少なくとも２つの高速動作バルブ２４２を含んでいる。少なくとも１つのバルブ２４２は、各反応性化合物の専用である。例えば、第一バルブはタンタルやチタンのような金属含有化合物の専用であり、第二バルブは窒素含有化合物の専用である。３つの物質が所望される場合、第三バルブは追加の化合物の専用である。例えば、シリサイドが所望される場合には、追加の化合物はシリコン含有化合物であってもよい。
【００３８】
[0042]バルブ２４２は、チャンバ本体２０２に化合物の短いパルスを正確に繰り返し分配することができるいかなるバルブであってもよい。時には、バルブ２４２のオン/オフサイクル又はパルスは約１００ｍｓｅｃ以下程度の速さであってもよい。バルブ２４２は、例えば、メインフレームのようなシステムコンピュータによって直接制御することができ、又は２００４年５月１１日発行の“ＡＬＤチャンバのためのバルブコントロールシステム”と称する、譲渡された米国特許第６，７３４，０２０号に詳述されているプログラマブルロジックコンピュータ（ＰＬＣ）のようなチャンバ/アプリケーション特定コントローラにより制御することができ、特許を請求した態様とその中の開示内容と一致する程度まで本明細書に援用されている。例えば、バルブ２４２は、パート番号ＦＲ‐２１‐６．３５ＵＦＧ‐ＡＰＤとして日本のＦｊｕｉｋｉｎから市販されている、電気制御（ＥＣ）バルブであってもよい。
【００３９】
[0043]図１に戻ると、プログラムされたパーソナルコンピュータ、ワークステーションコンピュータ等のコントロールユニット２８０が、処理条件を制御するためにチャンバ２００に結合することができる。例えば、コントロールユニット２８０は、基板プロセスシーケンスの異なる段階の間、バルブ２４２Ａ、２４２Ｂを通ってガス源２３８、２３９、２４９から種々のプロセスガスやパージガスのフローを制御するように形成することができる。コントロールユニット２８０は、種々のチャンバやサブプロセッサを制御するために工業設定で使用し得る汎用コンピュータプロセッサのあらゆる形態の１つであってもよい。
【００４０】
[0044]説明的には、コントロールユニット２８０は、関連した制御ソフトウェアを含む、中央処理装置（ＣＰＵ）、支援回路、メモリを含んでいる。ＣＰＵは、ランダムアクセスメモリ、読み取り専用メモリ、フロッピーディスクドライブ、ハードディスク、又はローカル又はリモートのデジタル記憶のあらゆる他の形態のような、あらゆる適切なメモリを用いることができる。種々の支援回路は、チャンバ２００を支持するＣＰＵに接続されてもよい。コントロールユニット２８０は、バルブ２４２Ａ、２４２Ｂのプログラマブルロジックコントローラのような隣接した個々のチャンバコンポーネントに位置する他のコントローラに接続されてもよい。コントローラユニット２８０とチャンバ２００の種々の他のコンポーネント間の二方向連通は、集団的に信号バスと呼ばれる多くの信号ケーブルをによって処理される。ガス源２３８、２３９、２４０から、バルブ２４２Ａ、２４２Ｂのプログラマブルロジックコントローラからのプロセスガスとパージガスの制御に加えて、コントローラユニット２８０は、他の添加物の中で、ウエハ搬送、温度制御、チャンバ排気のような、ウエハ輸送に用いられる他の活性の自動制御に関与するように形成することができ、その一部は本明細書に別のところに記載されている。
【００４１】
バリヤ堆積プロセス
[0045]図３と図４Ａ‐図４Ｄは、本発明の実施形態によるプロセスシーケンス３００を示す一実施形態である。基板４１０は、図４Ａに示されるように、ステップ３１０でその上に配置されたパターン形成誘電体層４１２とともに示されている。特徴画成部４１４は、パターン形成誘電物質中に形成されている。特徴画成部４１４は、側壁４１６と底面４１８を有する。基板４１０は、例えば、下に横たわる金属ゲート又は金属相互接続部の、その中に形成された特徴部４０７を有してもよい。開始層を形成するステップのような任意の前処理プロセス、又は“浸漬”プロセスのような表面処理プロセスは、堆積プロセスの前のステップ３１５で行うことができる。
【００４２】
[0046]金属窒化物バリヤ層４３０は、ステップ３２０と図４Ｂに図示されるように、特徴画成部４１４内と基板表面上に少なくとも部分的に最初に堆積される。金属窒化物バリヤ層４３０は、本明細書に記載される周期的層堆積技術に従って原子層として堆積される。一態様においては、バリヤ層は、特に、窒化タンタル（ＴａＮ）のような金属窒化物である。他の適した金属窒化物の例は、窒化タンタルシリコン、窒化チタン、窒化チタンシリコン、窒化タングステン、窒化タングステンシリコン、窒化ニオブ、窒化モリブデン、その合金、その組合せを含んでいる。浸漬プロセスは、金属窒化物バリヤ層４３０の堆積プロセスの中間部分中に行われてもよい。
【００４３】
[0047]任意に、金属窒化物バリヤ層４３０は、その後、不純物や汚染物質を除去するために還元ガスプラズマ（又は本明細書に記載される還元剤）のような後処理プロセスで処理することもできる。“浸漬”プロセスのような、任意の前処理プロセス又は表面処理プロセスは金属バリヤ層４４０の堆積前のステップ３２５で行うこともできる。
【００４４】
[0048]その後、金属バリヤ層４４０は、ステップ３３０や図４Ｃに示されるように、金属窒化物バリヤ層４３０上に堆積させることができる。金属バリヤ層４４０は、本明細書で記載される周期的層堆積技術によって堆積される。一態様においては、金属バリヤ層４４０は、例えば、タンタル、タンタルシリサイド、ホウ化タンタル、チタン、チタンシリサイド、ホウ化チタン、タングステン、タングステンシリサイド、ホウ化タングステン、ニオブ、ニオブシリサイド、ホウ化ニオブ、モリブデン、モリブデンシリサイド、ホウ化モリブデン、ルテニウム、ホウ化ルテニウム、ルテニウムシリサイド、その合金、その組合せの金属含有層である。浸漬プロセスは、また、金属バリヤ層４４０の堆積プロセスの中間部分中に行うこともできる。
【００４５】
[0049]金属バリヤ層４４０は、その後、ステップ３４０で不純物や汚染物質を取り除くために、還元ガスプラズマのような後処理プロセスで処理することができる。層４３０と４４０は、また、続いてのメタライゼーションのための湿潤層、付着層、又はグルー層として用いることもできる。“浸漬”プロセスの間に開始層を形成するステップのような任意の前処理プロセスは、金属バリヤ層４４０堆積プロセスの前又は中間部分中に行うことができる。金属窒化物バリヤ層４３０と金属バリヤ層４４０は、同一のチャンバ、分離チャンバ、搬送チャンバ、又は真空を遮断せずに系内で堆積させることができる。
【００４６】
[0050]或いは、バリヤ増強層が、金属窒化物バリヤ層４３０又は金属バリヤ層４４０上に堆積されてもよい。
【００４７】
[0051]シード層４５０は、図４Ｄに示されるようにステップ３５０でバリヤ層４３０、４４０上に少なくとも部分的に堆積される。シード層４５０は、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理気相堆積（ＰＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、電気めっき又は無電解めっきのような、あらゆる従来の堆積技術を用いて堆積させることができる。好ましくは、シード層４５０は、下に横たわるバリヤ層４３０、４４０上にコンホーマルに堆積される。シード層４５０は、従来の銅シード層又は二重合金シード層であってもよい。例示的な二重合金シード層は、１）ドープされていない銅を含有するターゲットを用いて堆積されたドープされていない銅、２）約２．０原子パーセントの濃度でアルミニウムを含む銅‐アルミニウムターゲットを用いて堆積された約２．０原子パーセントの濃度でアルミニウムを含有する銅合金、３）約２．０原子パーセントの濃度でスズを含む銅‐スズターゲットを用いて堆積された約２．０原子パーセントの濃度でスズを含有する銅合金、４）約２．０原子パーセントの濃度でジルコニウムを含む銅‐ジルコニウムターゲットを用いて堆積された約２．０原子パーセントの濃度でジルコニウムを含有する銅合金を含んでいる。
【００４８】
[0052]バルク金属層４６０は、図４Ｄに示されるようにステップ３６０でシード層４５０上に少なくとも部分的に堆積される。金属層も、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理気相堆積（ＰＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、電気めっき又は無電解めっきのようなあらゆる従来の堆積技術用いて堆積させることができる。金属層は、例えば、アルミニウム、銅、タングステン、その合金、又はその組合せのようなあらゆる導電物質を含むことが好ましい。
【００４９】
[0053]図４Ａに戻ると、誘電体層４１２は、現在知られていてもまだ発見されていなくても低ｋ誘電物質（ｋ≦４．０）を含むあらゆる誘電物質であってもよい。例えば、誘電体層４１２は酸化シリコン又は炭素ドープされた酸化シリコンであってもよい。誘電体層４１２は、従来の技術や周知の技術を用いてその中に特徴画成部４１４を形成するためにエッチングされている。特徴画成部４１４は、プラグ、バイア、コンタクト、ライン、ワイヤ、又はあらゆる他の相互接続コンポーネントであってもよい。典型的には、特徴画成部４１４は、アスペクト比が約４：１以上、例えば、約６：１の垂直な側壁４１６と床面４１８を有する。床面４１８は下部レベルの金属相互接続部４１０の少なくとも一部を晒している。
【００５０】
前堆積技術
[0054]金属窒化物バリヤ層４３０又は金属層４４０を堆積する前に、パターン形成された又はエッチングされた金属誘電体層４１２は、その表面から未変性酸化物又は他の汚染物質を取り除くために洗浄することができる。例えば、反応性ガスは、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手できる反応性前洗浄チャンバのようなリモートプラズマ源チャンバ内のプラズマに励起される。前洗浄ステップは、それにリモートプラズマ源を接続することにより金属ＣＶＤ又はＰＶＤチャンバ内で行うこともできる。或いは、ガス分配システムを有する金属堆積チャンバは、基板上に位置するガス拡散シャワヘッドのような既存のガス流入口を通って前洗浄ガスプラズマを分配するために変更することができる。
【００５１】
[0055]一態様においては、反応性前洗浄プロセスは、アルゴン、窒素、ヘリウムのような１以上の不活性ガス及び/又は水素、酸素、フッ素含有化合物を含む１以上の反応性ガス、その組合せのプラズマからラジカルを形成する。例えば、処理ガスは、テトラフルオロカーボン（ＣＦ4）と酸素（Ｏ2）の混合物、又はヘリウム（Ｈｅ）と三フッ化窒素（ＮＦ3）の混合物を含むことができる。更に好ましくは、反応性ガスはヘリウムと三フッ化窒素の混合物である。
【００５２】
[0056]前洗浄プロセスの一例においては、基板は、まず、アルゴンのような不活性ガスのプラズマに晒され、その後、チャンバ圧は約１４０ミリＴｏｒｒになり、本質的に水素とヘリウムからなる処理ガスが処理領域内に導入される。好ましくは、処理ガスは、約５％の水素と約９５％のヘリウムを含んでいる。水素プラズマは約５０ワット〜約１，０００ワットの電力を加えることにより生成する。水素プラズマは約１０秒〜約３００秒間維持される。
【００５３】
[0057]バリヤ層４３０又は４４０の堆積前に、基板表面は、続いての物質の堆積を増強するために、例えば、金属及び/又は金属窒化物堆積を改良するために、表面処理プロセス、“浸漬”プロセスに晒すことができる。基板表面は、誘電物質、導電物質、例えば、金属、又はその双方の物質の組合せを含むことができる。
【００５４】
[0058]浸漬プロセスは、基板表面を処理ガスに晒すことにより行うことができる。浸漬プロセスは、本明細書に記載されるように、パルスせずに基板表面に還元剤を晒すことにより適用することができる。浸漬プロセスは、２成分浸漬プロセスの一サイクルのみに通常行うことにより原子層堆積プロセスとは異なり、１秒以上、約５秒〜約３３０秒、例えば、６０秒の持続時間行われる。プラズマは、浸漬プロセスと組み合わせて用いることもできる。適切な還元剤は、水素、ボラン、ボラン誘導体、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）、トリボラン、テトラボラン、ペンタボラン、ヘキサボラン、ヘプタボラン、オクタボラン、ナノボラン、デカボラン、アルキルボラン（例えば、Ｅｔ3Ｂ）、その組合せ、シラン、シラン誘導体、例えば、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ4）、ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ2Ｃｌ6）又はジクロロシラン（ＳｉＣｌ2Ｈ2）、その上に配置された１つ以上のアミン基を有するガス、例えば、アンモニア又はヒドラジン（Ｎ2Ｈ4）、その組合せを含んでいる。
【００５５】
[0059]例えば、金属堆積プロセスに用いることもできる金属窒化物堆積プロセスの場合、基板表面の浸漬は、基板表面上にアミン基を形成することができる処理ガスに基板表面を晒すことによって行うことができる。プロセスガスの例は、アンモニア、窒素と水素を含むガス混合物、アンモニア、ヒドラジン、メチルヒドラジン、ジメチルヒドラジン、ｔ‐ブチルヒドラジン、フェニルヒドラジン、アゾイソブタン、エチルアジド、その誘導体、その組合せを含んでいる。
【００５６】
[0060]浸漬プロセスは、また、本明細書に記載された還元剤と独立して、又は共に用いられる金属前駆物質浸漬を含むことができる。例えば、金属前駆物質による浸漬プロセスは、金属堆積のために基板表面をハロゲン化するために用いることができる。浸漬プロセスによる基板表面のハロゲン化は、タンタル、チタン、タングステン、ハフニウム、ジルコニウム、モリブデン、ニオブ、バナジウム、ルテニウムおよびアルミニウムのハロゲン化物、シリコン、ゲルマニウム、炭素のような非金属ハロゲン化物の化合物を含む金属ハロゲン化物浸漬により達成することができる。金属ハロゲン化物の例は、ＴａＦ5、ＴａＣｌ5、ＷＦ6、ＴｉＣｌ4、ＨｆＣｌ4、ＺｒＣｌ4、ＡｌＣｌ3、ＭｏＣｌ6を含んでいる。
【００５７】
[0061]浸漬プロセスは、基板表面を水和又はハロゲン化することにより基板表面を活性化することができ、開始層又は浸漬層として知られる堆積された物質の層さえも形成することができると考えられる。浸漬プロセスは下部層の所望の末端により選択的であり、化学試薬がＡＬＤサイクルを開始することに依存している。浸漬プロセスに用いられる化合物は、所望の化学構造を有する堆積表面を形成させることができる。例えば、ＡＬＤサイクルが還元剤（例えば、Ｂ2Ｈ6又はＳｉＨ4）から開始する場合には、ハロゲン化末端下部層が所望されるので、金属ハロゲン化物の化合物が浸漬プロセスに用いられる。しかしながら、ＡＬＤサイクルが金属前駆物質（例えば、ＴａＦ5）から開始する場合には、水素化末端下部層が所望されるので、還元剤が浸漬プロセスに用いられる。
【００５８】
[0062]例えば、シラン又はボラン化合物の使用は続いての物質堆積を容易にする水素末端表面を生成することができ、アンモニア化合物は続いての物質堆積を容易にするアミン末端表面を生成することができ、ＴａＦ5又はＷＦ6のようなハロゲン化物の化合物を含む前駆物質の使用は、続いての物質堆積を容易にするフッ素末端表面を生成することができる。浸漬プロセスは、続いての原子層堆積プロセス又は化学気相堆積プロセスの成長プロセスを容易にすると考えられる。
【００５９】
[0063]浸漬プロセスの一例は、約１秒〜約１２０秒間、例えば６０秒間、パルスせずに、例えば、約５秒〜約６０秒間、例えば、約１０秒〜約３０秒間、基板表面をアンモニアに晒す工程を含んでいる。
【００６０】
[0064]浸漬プロセスは２つ以上の還元剤を用いて２つ以上のステップを含むことができる。更に、浸漬プロセスは、本明細書に記載される金属又は金属窒化物を堆積するために用いられる前駆物質のような金属含有化合物を含むことができる。二段浸漬プロセスの一実施形態においては、還元剤浸漬に続いて前駆物質浸漬が行われる。例えば、ＴａＦ5又はＷＦ6のような金属含有化合物（前駆物質）浸漬は、本明細書に記載される金属窒化物層４３０又は金属層４４０を堆積する前に、本明細書に記載される還元剤浸漬後に行うことができる。他の実施形態においては、還元剤浸漬は、例えば、ＷＦ6の浸漬に続いてジボラン又はシランの浸漬が行われる、金属含有化合物浸漬後に行うことができる。二段浸漬プロセスの各浸漬ステップは、本明細書に記載されるように、約５秒〜約３３０秒間行うことができる。
【００６１】
[0065]２段浸漬プロセスの例は、還元剤浸漬に続いて金属前駆物質浸漬に続くを含むことができ、例えば、浸漬プロセスは５秒のＢ2Ｈ6浸漬に続いて３００秒のＴａＦ5浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは１０秒のＢ2Ｈ6浸漬に続いて３００秒のＴａＦ5浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは２０秒のＢ2Ｈ6浸漬に続いて３００秒のＴａＦ5浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは２０秒のＢ2Ｈ6浸漬に続いて３０秒のＴａＦ5浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは２０秒のＢ2Ｈ6浸漬に続いて１００秒のＴａＦ5浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは２０秒のＢ2Ｈ6浸漬に続いて２００秒のＴａＦ5浸漬を含むことができる。二段浸漬プロセスの他の例においては、浸漬プロセスは５秒のＳｉＨ4浸漬に続いて３００秒のＴａＦ5浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは１０秒のＳｉＨ4浸漬に続いて３００秒のＴａＦ5浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは２０秒のＳｉＨ4浸漬に続いて３００秒のＴａＦ5浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは２０秒のＳｉＨ4浸漬に続いて３０秒のＴａＦ5浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは２０秒のＳｉＨ4浸漬に続いて１００秒のＴａＦ5浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは２０秒のＢ2Ｈ6浸漬に続いて２００秒のＴａＦ5浸漬を含むことができる。
【００６２】
[0066]浸漬プロセスの他の例は、５秒のＢ2Ｈ6浸漬に続いて３００秒のＷＦ6浸漬を含み；他の浸漬プロセスは１０秒のＢ2Ｈ6浸漬に続いて３００秒のＷＦ6浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは２０秒のＢ2Ｈ6浸漬に続いて３００秒のＷＦ6浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは２０秒のＢ2Ｈ6浸漬に続いて３０秒のＷＦ6浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは２０秒のＢ2Ｈ6浸漬に続いて１００秒のＷＦ6浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは２０秒のＢ2Ｈ6浸漬に続いて２００秒のＷＦ6浸漬を含むことができる。二段浸漬プロセスの他の例においては、５秒のＳｉＨ4浸漬に続いて３００秒のＷＦ6浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは１０秒のＳｉＨ4浸漬に続いて３００秒のＷＦ6浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは２０秒のＳｉＨ4浸漬に続いて３００秒のＷＦ6浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは２０秒のＳｉＨ4浸漬に続いて３０秒のＷＦ6浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは２０秒のＳｉＨ4浸漬に続いて１００秒のＷＦ6浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは２０秒のＢ2Ｈ6浸漬に続いて２００秒のＷＦ6浸漬を含むことができる。
【００６３】
[0067]一例においては、金属堆積プロセスはジボラン浸漬、ＴａＦ5浸漬、４０サイクルのＳｉＨ4/ＴａＦ5を含んでいる。他の例においては、金属堆積プロセスは、ジボラン浸漬、ＷＦ6浸漬、４０サイクルのＳｉ2Ｈ6/ＴａＦ5を含んでいる。層形成を改善するために又は堆積物質を変更するときに複数の金属窒化物４３０と金属層４４０サイクル間に浸漬層を用いることができる。例えば、本明細書に記載される金属層４４０は、２０サイクルのジボラン/ＴａＦ5、ＳｉＨ4浸漬を６０秒間、その後、４０〜２００サイクルのＳｉＨ4/ＴａＦ5によって堆積させることができる。
【００６４】
[0068]各浸漬前駆物質がプロセスチャンバ内に導入された後に第二浸漬前駆物質又は原子層堆積プロセスのための第一前駆物質の導入前にパージガスパルスを用いることができる。更に、各浸漬前駆物質は、キャリアガスとプロセスチャンバに導入することができる。適切なパージガス及び/又はキャリアガスは、ヘリウム、アルゴン、水素、窒素、形成ガス又はその組合せを含んでいる。
【００６５】
[0069]浸漬プロセスは、以下の条件下、金属タンタル前駆物質を約１ｓｃｃｍ〜約１，０００ｓｃｃｍ、例えば、約２５ｓｃｃｍ〜約５００ｓｃｃｍの流量で供給すること、及び/又は還元剤を約１ｓｃｃｍ〜約１，０００ｓｃｃｍ、例えば、約２５ｓｃｃｍ〜約５００ｓｃｃｍの流量で供給すること、キャリアガスを約１００ｓｃｃｍ〜約１，０００ｓｃｃｍ、例えば、約１００ｓｃｃｍ〜約７００ｓｃｃｍの流量で供給すること、チャンバ圧力を約１２０Ｔｏｒｒ未満、例えば、約１Ｔｏｒｒ〜約５０Ｔｏｒｒに維持すること、ヒータ温度を約１００℃〜約６００℃、例えば、１７５℃〜約３５０℃、例えば、３００℃に維持することを含む条件で行うことができる。
【００６６】
[0070]基板表面を浸漬プロセスガスに晒すことにより、サイクル時間が速くなることを含む、金属前駆物質の化学吸着に良好な表面になると考えられる。浸漬プロセスガス、例えば、アンモニアの使用により、それぞれのアミンによって、ＴａＦ5のような金属含有前駆物質からの金属の還元反応が触媒される。浸漬層の追加により、還元剤に晒す時間の増加で続いての堆積層の抵抗率が低下し且つ均一性が改善されることが認められた。
【００６７】
金属窒化物バリヤ層
[0071]図４Ｂを参照すると、金属窒化物バリヤ層４３０は、床面４１８と特徴画成部４１４の側壁４１６上もコンホーマルに堆積される。金属窒化物バリヤ層４３０は、金属含有化合物の１つ以上のパルスと窒素含有化合物の１つ以上のパルスを与えることにより形成される。
【００６８】
[0072]一例においては、バリヤ層は窒化タンタルを含み、基板がその中に配置された反応ゾーンにタンタル金属含有化合物の１つ以上のパルスを約１００ｓｃｃｍ〜約１，０００ｓｃｃｍの流量で約１秒未満の時間、窒素含有化合物の１つ以上のパルスを約１００ｓｃｃｍ〜約１，０００ｓｃｃｍの流量で約１秒未満の時間与えることにより形成される。金属窒化物バリヤ層４３０のプロセスは、特徴画成部にＴａＮ層を作る化合物を反応させるのに適した条件下で行われる。金属窒化物バリヤ層４３０のプロセスは、プラズマ増強プロセスであってもよい。
【００６９】
[0073]例示的なタンタル金属含有化合物は、有機金属タンタル含有化合物、例えば、ｔ‐ブチルイミノトリス（ジエチルアミノ）タンタル（ＴＢＴＤＥＴ）、ペンタキス（エチルメチルアミノ）タンタル（ＰＥＭＡＴ）、ペンタキス（ジメチルアミノ）タンタル（ＰＤＭＡＴ）、ペンタキス（ジエチルアミノ）タンタル（ＰＤＥＡＴ）、ｔ‐ブチルイミノトリス（エチルメチルアミノ）タンタル（ＴＢＴＭＥＴ）、ｔ‐ブチルイミノトリス（ジメチルアミノ）タンタル（ＴＢＴＤＭＴ）、ビス（シクロエンタジエニル）タンタル、トリヒドリド（（Ｃｐ）2ＴａＨ3）、ビス（メチルシクロペンタジエニル）タンタル、トリハイドライド（（ＣｐＭｅ）2ＴａＨ3）、タンタルヒドリド（ＣＰ）2ＴａＨ3、五フッ化タンタル（ＴａＦ5）、五塩化タンタル（ＴａＣｌ5）、五臭化タンタル（ＴａＢｒ5）、五ヨウ化タンタル（ＴａＩ5）、その組合せを含んでいる。
【００７０】
[0074]例示的な窒素含有化合物は、活性化二窒素、アンモニア、ヒドラジン、メチルヒドラジン、ジメチルヒドラジン、ｔ‐ブチルヒドラジン、フェニルヒドラジン、アゾイソブタン、エチルアジド、ｔｅｒｔ‐ブチルアミン、アリルアミン、その誘導体、その組合せを含んでいる。また、窒素含有化合物は、リモートプラズマ窒化（ＲＰＮ）プロセスのようにプラズマで活性化することができる。
【００７１】
[0075]これらの化合物又は上に示されていない他の化合物は、室温で固体、液体又は気体であってもよい。例えば、ＰＤＭＡＴは室温で固体であり、ＴＢＴＤＥＴは室温で液体である。従って、非気相前駆物質は、処理チャンバに導入する前に、当該技術において共に周知である昇華又は気化ステップに供される。アルゴン、ヘリウム、窒素、水素又はその混合物のようなキャリアガスは、処理チャンバに化合物を分配することを援助するために用いることもできる。
【００７２】
[0076]各パルスは連続して行われ、約２００ｓｃｃｍ〜約１，０００ｓｃｃｍの流量でパージガスのそれぞれのフローに随伴する。パージガス（パージ又はパージパルス）のそれぞれのフローは反応性化合物の各パルスの間にパルスされ、パージガスのそれぞれのフローは堆積プロセス全体に連続して導入することもできる。パルスでも連続でもパージガスのそれぞれのフローは、反応性化合物の望ましくない気相反応を防止するために反応ゾーンからあらゆる過剰な反応種を除去する働きをし、また、処理チャンバからあらゆる反応副生成物を除去する働きをする。これらの働きに加えて、パージガスのそれぞれの連続フローは、キャリアガスと同様に基板表面に反応性化合物のパルスを分配することを援助する。
【００７３】
[0077]各パルス/ドーズの時間は可変であり、例えば、処理チャンバの容積能力とそれに結合した真空システムの性能に適合させるために調節することができる。更に、化合物のドーズ時間は、化合物の流量、化合物の圧力、化合物の温度、ドーズバルブの種類、使われる制御システムの種類、基板表面上に吸着する化合物の能力に従って異なってもよい。ドーズ時間は、形成される層の種類と形成されるデバイスの形に基づいて異なってもよい。
【００７４】
[0078]典型的には、各パルス/ドーズ又は“ドーズ時間”は典型的には約１秒未満である。通常、ドーズ時間は基板の表面に吸着/化学吸着し且つそれに化合物の層を形成するのに十分な量の化合物を供給するのに十分長くすべきである。
【００７５】
[0079]具体的な実施形態においては、ＴａＮバリヤ層は、基板表面にＰＤＭＡＴとアンモニアを周期的に導入することにより形成される。ＴａＮ層の周期的堆積を開始するために、アルゴンのようなキャリアガスが処理チャンバ２００にその中の圧力と温度を安定させるために導入される。キャリアガスは堆積プロセスの間に連続して流すことができ、アルゴンは各化合物のパルス間に流れるだけである。ＰＤＭＡＴの第一パルスは、約１００ｓｃｃｍ〜約４００ｓｃｃｍの流量でガス源２３８から、チャンバ温度と圧力が約２００℃〜約３００℃、約１Ｔｏｒｒ〜約５Ｔｏｒｒで安定化した後に約０．６秒以内のパルス時間で供給される。その後、アンモニアのパルスは、約２００ｓｃｃｍ〜約６００ｓｃｃｍの流量でガス源２３９から、約０．６秒以内のパルス時間で供給される。
【００７６】
[0080]ＰＤＭＡＴとアンモニアのパルス間の中断は約１．０秒以内、好ましくは約０．５秒以内、更に好ましくは約０．１秒以内である。種々の態様においては、パルス間の時間の短縮は少なくともスループットが大きくなる。結果として、アンモニアのパルス後の中断も約１．０秒以内、約０．５秒以内、又は約０．１秒以内である。約１００ｓｃｃｍ〜約１，０００ｓｃｃｍ、例えば、約１００ｓｃｃｍ〜約４００ｓｃｃｍを流すアルゴンガスはガス源２４０から各バルブ２４２を通って連続して供給される。一態様においては、アンモニアのパルスが注入されるとき、ＰＤＭＡＴのパルスは、まだチャンバにあってもよい。通常、キャリアガス及び/又はポンプ排気の時間は、反応ゾーン内でＰＤＭＡＴとアンモニアのパルスが共に混合することを防止するのに十分長くなければならない。
【００７７】
[0081]ヒータ温度は約１００℃〜約３００℃に約１．０〜約５．０Ｔｏｒｒのチャンバ圧で維持される。ＰＤＭＡＴのパルス、中断、アンモニアのパルス、中断からなる各サイクルによって、厚さが約０．３オングストローム〜約１．０オングストローム/サイクルの窒化タンタル層が得られる。交互シーケンスは、所望の厚さが達成されるまで繰り返すことができ、約２０オングストローム未満、例えば、約１０オングストロームであってもよい。従って、堆積法は、１０〜７０サイクルを必要とすることができ、更に典型的には、約２０オングストローム未満、例えば、約１０オングストロームの所望の厚さについては２０〜３０サイクルであることが認められた。
【００７８】
[0082]プロセスによって堆積した窒化タンタル層は、約１：１．９２〜約１：１〜約３：１のタンタルと窒素比の層組成を有することができる。
【００７９】
[0083]窒化タンタル堆積プロセスは、以下の堆積条件、タンタル前駆物質を約１ｓｃｃｍ〜約１００ｓｃｃｍ、例えば、約５ｓｃｃｍ〜約５０ｓｃｃｍの流量で供給すること、窒素含有還元剤を約１ｓｃｃｍ〜約１００ｓｃｃｍ、例えば、約５ｓｃｃｍ〜約５０ｓｃｃｍの流量で供給すること、キャリアガスを約１００ｓｃｃｍ〜約１，０００ｓｃｃｍ、例えば、約１００ｓｃｃｍ〜約７００ｓｃｃｍの流量で供給すること、チャンバ圧を約１２０Ｔｏｒｒ未満、例えば、約１Ｔｏｒｒ〜約５０Ｔｏｒｒ、例えば、約１Ｔｏｒｒ〜約５０Ｔｏｒｒに維持すること、堆積温度を約１００℃〜約４００℃、例えば、約１７５℃〜約３５０℃、例えば３００℃に維持することを含む条件下で行うことができる。金属層や金属窒化物層のＡＬＤ堆積は、２００２年１０月２５日出願の、米国特許出願第１０/２８１，０７９号に更に記載され、特許を請求した態様とその中の開示内容と一致する程度まで援用されている。
【００８０】
金属バリヤ層
[0084]図４Ｃを参照すると、金属バリヤ層４４０は特徴画成部４１４の床面４１８と側壁４１６又は本明細書に記載される金属窒化物バリヤ層４３０上にコンホーマルに堆積されている。金属窒化物バリヤ層４３０は金属含有化合物の１以上のパルスと還元剤の１以上のパルスを与えることによって形成される。各パルスは、金属バリヤ層４４０の望ましい組成、厚さ、密度、ステップカバレージを与えるように調節される。金属バリヤ層４４０は、広く、金属、例えば、タンタル（Ｔａ）、誘導金属、窒化タンタルのほかに、例えば、タンタルシリサイド（ＴａＳｉ）、ホウ化タンタル（ＴａＢ）、タンタルボロニトリド（ＴａＢＮ）、窒化タンタルシリコン（ＴａＳｉＮ）を含んでいる。金属バリヤ層４４０のプロセスはプラズマ増強プロセスであってもよい。
【００８１】
[0085]一例においては、バリヤ層はタンタルを含み、その中に基板が配置されたプロセスゾーンにタンタル含有化合物の１以上のパルスを約１００ｓｃｃｍ〜約１，０００ｓｃｃｍの流量で約５秒以内の時間、還元剤の１以上のパルスを約１００ｓｃｃｍ〜約１，０００ｓｃｃｍの流量で約５秒未満の時間与えることにより形成される。金属バリヤ層４４０のプロセスは、特徴画成部においてＴａ層、又はＴａ誘導体層を生成する化合物を反応させるのに適した条件下で行われる。
【００８２】
[0086]例示的なタンタル金属含有化合物は、有機金属タンタル含有化合物、例えば、ｔ‐ブチルイミノトリス（ジエチルアミノ）タンタル（ＴＢＴＤＥＴ）、ペンタキス（エチルメチルアミノ）タンタル（ＰＥＭＡＴ）、ペンタキス（ジメチルアミノ）タンタル（ＰＤＭＡＴ）、ペンタキス（ジエチルアミノ）タンタル（ＰＤＥＡＴ）、ｔ‐ブチルイミノトリス（エチルメチルアミノ）タンタル（ＴＢＴＭＥＴ）、ｔ‐ブチルイミノトリス（ジメチルアミノ）タンタル（ＴＢＴＤＭＴ）、ビス（シクロペンタジエニル）タンタルトリヒドリド（（Ｃｐ）2ＴａＨ3）、ビス（メチルシクロペンタジエニル）タンタルトリヒドリド（（ＣｐＭｅ）2ＴａＨ3）、その誘導体、その組合せを含んでいる。好ましい金属含有化合物は、また、無機金属タンタル含有化合物、例えば、五フッ化タンタル（ＴａＦ5）、五塩化タンタル（ＴａＣｌ5）、五臭化タンタル（ＴａＢｒ5）、五ヨウ化タンタル（ＴａＩ5）、その組合せを含んでいる。金属バリヤ層４４０の金属含有前駆物質は、金属窒化物バリヤ層４３０の前駆物質と同一であってもよい。
【００８３】
[0087]例示的な還元剤は、水素、ボラン、ボラン誘導体、例えば、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）、トリボラン、テトラボラン、ペンタボラン、ヘキサボラン、ヘプタボラン、オクタボラン、ナノボラン、デカボラン、アルキルボラン（例えば、Ｅｔ3Ｂ）、その組合せ、シラン、シラン誘導体、例えば、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ4）、ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ2Ｃｌ6）又はジクロロシラン（ＳｉＣｌ2Ｈ2）を含む窒素除外還元剤を含んでいる。或いは、還元剤は、アンモニア、ヒドラジン、メチルヒドラジン、ジメチルヒドラジン、ｔ‐ブチルヒドラジン、フェニルヒドラジン、アゾイソブタン、エチルアジド、その誘導体、その組合せのグループより選ばれた窒素含有化合物を含むことができる。アルゴン、ヘリウム、窒素、水素、又はその混合物のようなキャリアガスも、プロセスチャンバに化合物を分配することを促進するために用いることができる。
【００８４】
[0088]各パルスは連続して行われ、約２００ｓｃｃｍ〜約１，０００ｓｃｃｍの流量で別々のパージガスフローを付随している。別々のパージガスフローは反応性化合物の各パルス間にパルスされ、別々のパージガスフローは堆積プロセス全体に連続して導入することができる。
【００８５】
[0089]各パルス/ドーズの時間は可変であり、例えば、処理チャンバの容積能力やそれに結合した真空システムの性能を適合させるために調節することができる。更に、化合物のドーズ時間は、化合物の流量、化合物の圧力、化合物の温度、ドーズバルブの種類、使われる制御システムの種類、基板表面上に吸着する化合物の能力に従って異なってもよい。ドーズ時間は、形成される層の種類や形成されるデバイスの形に基づいて異なってもよい。
【００８６】
[0090]典型的に、各パルス/ドーズの時間又は“ドーズ時間”は、典型的には約１秒未満である。しかしながら、ドーズ時間はマイクロ秒からミリ秒まで、秒まで、分までもの範囲であり得る。通常、ドーズ時間は基板の全面に吸着/化学吸着するとともにその上に化合物の層を形成するのに十分な化合物の容積を供給するのに十分長くなければならない。
【００８７】
[0091]具体的な実施形態においては、ホウ化タンタル又はタンタルシリサイドバリヤ層は、基板表面に五フッ化タンタルとジボラン又はシラン又はジシランを周期的に導入することにより形成される。Ｔａ層の周期的堆積を開始するために、アルゴンのようなキャリアガスが処理チャンバ２００に導入されてその中の圧力と温度を安定させる。キャリアガスは堆積プロセスの間連続して流すことができ、アルゴンは各化合物のパルス間に流すだけである。ガス源２３８からチャンバに供給されるＴａＦ5の第一パルスの一例は、チャンバ温度と圧力が約２００℃〜約６００℃、例えば、約３００℃〜約３５０℃、約１Ｔｏｒｒ〜約５Ｔｏｒｒに安定された後に、約１００ｓｃｃｍ〜約４００ｓｃｃｍの流量を、約５秒未満、例えば、約０．６秒以内のパルス時間で含んでいる。その後、ジボラン又はシラン又はジシランのパルスは、ガス源２３９から約２００ｓｃｃｍ〜約６００ｓｃｃｍの流量で、約５秒未満、好ましくは約１秒未満、例えば、約０．６秒以内のパルス時間で与えられる。ヒータ温度は、約１００℃〜約６５０℃に約１Ｔｏｒｒ〜約５Ｔｏｒｒのチャンバ圧について維持される。
【００８８】
[0092]ＴａＦ5とジボラン又はシランのパルス間の中断は、約５秒未満、例えば、約１秒未満、好ましくは約０．５秒以内、更に好ましくは約０．１秒以内であってもよい。種々の態様においては、パルス間の時間の短縮は、少なくともスループットが大きくなる。結果として、ジボラン又はシラン又はジシランのパルス後の中断も、約５秒未満、例えば、約１秒未満、好ましくは約０．５秒以内、又は約０．１秒以内である。約１００ｓｃｃｍ〜約４００ｓｃｃｍ、例えば、約１００ｓｃｃｍ〜約１，０００ｓｃｃｍで流れるアルゴンガスは、ガス源２４０から各バルブ２４２Ａ、２４２Ｂを通って連続して供給される。一態様においては、ＴａＦ5のパルスは、ジボラン又はシラン又はジシランのパルスが入るときに、まだチャンバ内にあってもよい。通常、キャリアガス及び/又はポンプ排気の時間は、反応ゾーンにおいてＴａＦ5とジボラン又はシランのパルスが共に混合することを防止するのに十分に長くなければならない。
【００８９】
[0093]ＴａＦ5のパルス、中断、ジボラン又はシラン又はジシランのパルス、中断を含む各サイクルは、厚さが約５オングストローム以下、例えば、約３オングストローム〜約４オングストローム/サイクルのタンタル層を供給する。交互シーケンスは、約５０オングストローム未満、例えば、約１０オングストロームである所望の厚さが達成されるまで繰り返すことができる。従って、堆積法は、２〜７０サイクル、２０〜３０サイクルが必要である。記載されるプロセスは、膜抵抗率が約１８０マイクロ−オーム−センチメートル（μΩ‐ｃｍ）であり、シリコン含量が約３０原子又は質量パーセント以下、フッ素含量が約１原子又は質量パーセント未満のタンタル層を堆積することができる。
【００９０】
[0094]本明細書に記載されるプロセスは、タンタルボロニトリド又は窒化タンタルシリコンのような、三成分からなる化合物を堆積するを企図している。本明細書に記載されるプロセスは、ジボラン又はシランパルスの前に又は後に、アンモニアのような窒素含有還元剤のパルスを含むように適合させることができる。一実施形態においては、各サイクルは、タンタル含有化合物のパルス、中断、ボロン含有化合物、例えば、ボラン、又はシラン含有化合物、例えば、シラン又はジシランのパルス、中断、窒素含有化合物のパルス、中断からなる。各パルスは連続して行われ、上記と同じプロセス条件で別々のキャリアガスフローを付随する。別々のパージガスフローは反応性化合物の各パルス間にパルスされてもよく、別々のキャリアガスフローが堆積プロセス全体に連続して導入されてもよい。
【００９１】
[0095]或いは、１以上の還元剤は、１以上の二成分からなる化合物を形成するために金属バリヤ層４４０の堆積に用いることができる。還元剤は、周期的堆積の間交互に又は置き換えることができる。例えば、置換堆積技術においては、金属バリヤ層４４０は、まず２０サイクルのジボラン/ＴａＦ5、その後、４０サイクルのＳｉＨ4/ＴａＦ5によって堆積される。交互前駆物質技術においては、金属バリヤ層４４０は、１サイクルのジボラン/ＴａＦ5、その後、１サイクルのＳｉＨ4/ＴａＦ5、その後、プロセスを繰り返すことによって堆積することができる。
【００９２】
[0096]金属窒化物の上面にバリヤ金属を堆積する前に、金属窒化物表面は、本明細書に記載される浸漬プロセスによるＡＬＤで最初の金属バリヤ成長を活性化させることを必要とすることがある。例えば、ＡＬＤＴａＮ上にＡＬＤ Ｔａ（Ｓｉ）を堆積するための浸漬プロセスは、二段浸漬プロセスによって行うことができる。二段プロセスは、フッ素を末端にすべきＴａＮ表面を変換するためにＷＦ6のＢ2Ｈ6の還元剤浸漬を約０．１秒〜約６０秒間、続いて前駆物質浸漬を約０．１秒〜約６０秒間含んでいる。この浸漬プロセスは、更に、シリコンを末端にすべき表面を搬送するためにＳｉＨ4（又はジシラン、Ｓｉ2Ｈ6）の第二還元剤に約０．１秒〜約１０秒間、約０．０１Ｔｏｒｒ〜約１００Ｔｏｒｒの圧力で、還元剤に晒すことを含むように行うことができるので、表面がＴａＦ5と反応し易くなり、タンタル金属バリヤ層を形成する。或いは、ＡＬＤＴａ成長は、ＳｉＨ4（又はジシラン、Ｓｉ2Ｈ6）浸漬ステップを含まずに行うことができ、シランの存在によりＳｉＨ4（又はジシラン、Ｓｉ2Ｈ6）とバイアの下のＣｕ金属ラインとの反応によりＣｕＳｉが形成される。タングステン浸漬プロセスにより形成されたＡＬＤＷ層は、ＳｉＨ4（又はジシラン、Ｓｉ2Ｈ6）で終了させることができ、ＡＬＤ ＴａＮとＣｕとの間のインタフェースに対して良好なＣｕ湿潤層であり得る。
【００９３】
[0097]タンタル堆積プロセスは、以下の堆積条件下、タンタル前駆物質を約１ｓｃｃｍ〜約１００ｓｃｃｍ、例えば、約５ｓｃｃｍ〜約５０ｓｃｃｍの流量で供給すること、窒素除外還元剤を約１ｓｃｃｍ〜約１００ｓｃｃｍ、例えば、約５ｓｃｃｍ〜約５０ｓｃｃｍの流量で供給すること、キャリアガスを約１００ｓｃｃｍ〜約１，０００ｓｃｃｍ、例えば、約１００ｓｃｃｍ〜約７００ｓｃｃｍの流量で供給すること、チャンバ圧を約１２０Ｔｏｒｒ未満、例えば、約１Ｔｏｒｒ〜約５０Ｔｏｒｒに維持すること、堆積温度を約１００℃〜約４００℃、例えば、１７５℃〜約３５０℃、例えば、３００℃に維持することを含む条件で行うことができる。
【００９４】
堆積後の技術
[0098]金属窒化物層４３０及び/又は金属層４４０は、基板表面からハロゲン化物のような汚染物質を除去するために還元プラズマに晒すことができる。プラズマ処理は、バリヤ層４３０、４４０を堆積するために用いられる同一のチャンバ内で行うことができる。プラズマ処理は、バリヤ層４３０、４４０の堆積後又は金属層又は金属窒化物層を堆積するための各パルス又はパルスサイクル後に行うことができる。プラズマ処理は、一般的には、プロセスチャンバに、ヘリウム、アルゴン、ネオン、キセノン、クリプトン、又はその組合せを含み、ヘリウムが好ましい、不活性ガス、及び/又は水素、アンモニア、浸漬プロセスについて本明細書に記載される還元剤、その組合せを含む還元ガスを供給することを含んでいる。還元プラズマは、金属バリヤ層４４０に対しては水素ガス、金属窒化物バリヤ層４３０に対してはアンモニアのように各バリヤ層４３０、４４０に対して指定することができる。水素プラズマは、基板を処理するために処理チャンバに搬送されるリモートプラズマであってもよい。
【００９５】
[0099]可能なガス処理の一例は、還元ガス、例えば、水素と、任意に不活性ガスを約５００ｓｃｃｍ〜約３０００ｓｃｃｍ、例えば、約１，０００ｓｃｃｍ〜約２５００ｓｃｃｍの水素の総流量で処理チャンバに導入するステップと、ＲＦ電力レベルが２００ｍｍ基板に対して約１０Ｗ〜約１，０００Ｗの範囲にある、約０．０３Ｗ/ｃｍ2〜約３．２Ｗ/ｃｍ2の範囲にある電力密度を用いて処理チャンバ内にプラズマを生成するステップとを含んでいる。ＲＦ電力は、１３ＭＨｚ〜１４ＭＨｚのような高周波で供給することができる。ＲＦ電力は連続して又は短い持続時間サイクルで供給することができ、ここで、電力はサイクルに対して約２００Ｈｚ未満の安定したレベルにあり、サイクル時総数が総負荷サイクルの約１０％〜約３０％である。或いは、ＲＦ電力は、堆積するシリコンカーバイド層をプラズマ処理するために３５６ｋＨｚのような低周波で供給することができる。或いは、マイクロ波源やリモートプラズマ源は、本明細書に記載されるＲＦ電力印加の代替物としてプラズマを生成するために用いることができる。
【００９６】
[0100]水素プラズマプロセスの例については、プラズマプロセスの間、処理チャンバは約１０ミリＴｏｒｒ〜約１２Ｔｏｒｒのチャンバ圧で維持することができ、基板は約２００℃〜約４５０℃の温度で維持することができる。水素プラズマ処理の例は、約１０秒〜約１００秒間行うことができ、約４０秒〜ら約６０秒のプラズマ処理を用いることが好ましい。処理ガスは、基板表面から約５０ミル〜約６００ミルに位置するガス拡散器によりチャンバに導入することができる。しかしながら、各々のパラメータは種々のチャンバや異なる基板サイズ、例えば、３００ｍｍ基板においてプラズマプロセスを行うために変更することができることは留意すべきである。
【００９７】
[0101]アニール技術は、金属窒化バリヤ層４３０と金属バリヤ層４４０を含む個々の層の堆積後に行うことができる。アニールプロセスは、本明細書における還元プラズマ技術を組み合わせて行うことができる。例えば、堆積された層４３０及び/又は４４０は、窒素雰囲気中で約１時間、約３８０℃のアニーリングプロセスに晒すことができる。
【００９８】
[0102]アニール技術は、アニールプロセスの堆積後に行うこともできる。例えば、ＡＬＤ金属窒化物層４３０/ＡＬＤ金属バリヤ層４４０/Ｃｕシード４５０スタック膜は、ＡＬＤ金属/Ｃｕシード界面を安定させるために、約５０℃〜約５００℃の温度で約１秒〜約６００秒間アニールすることができ、スタック膜がＥＣＰ銅の充填前に空気に晒されてもＣｕのアグロメレーションを防止することができる。
【００９９】
追加の層堆積
[0103]或いは、金属層４４０は、他の方法によって堆積した金属物質の堆積により増強させることができる。例えば、厚さが約２０オングストローム以下、例えば、約１０オングストロームのアルファ相タンタル（α‐Ｔａ）層は、以前に堆積したバリヤ層４３０、４４０の少なくとも一部上に堆積することができる。α‐Ｔａ層は、従来の技術、ＰＶＤ、ＣＶＤ、又は更に他のＡＬＦＤプロセスさえも用いて堆積することができる。例えば、二層のスタックは、上記の周期的層堆積によって堆積されたＴａＮ部分、上記の周期的層堆積によって堆積されたＴａ部分、高密度プラズマ物理気相堆積（ＨＤＰ‐ＰＶＤ）によって堆積されたα‐Ｔａ部分を含むことができる。
【０１００】
[0104]更に具体的に説明するために、スタックのα‐Ｔａ部分は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手できる、電離金属プラズマ（ＩＭＰ）チャンバ、ＶｅｃｔｒａTMを用いて堆積させることができる。ＩＭＰチャンバは、ターゲット、コイル、バイアスを掛けた基板支持体部材を含み、アプライドマテリアルズ社から入手できる、ＥＮＤＵＲＡTMプラットフォームに組込むことができる。約０．５ｋＷ〜約５ｋＷの電力がターゲットに加えられ、約０．５ｋＷ〜約３ｋＷの電力がコイルに加えられる。１３．５６ＭＨｚの周波数の約２００Ｗ〜約５００Ｗの電力が、基板にバイアスを掛けるために基板支持体部材に加えることもできる。アルゴンは約３５ｓｃｃｍ〜約８５ｓｃｃｍの流速でチャンバに流され、窒素は約５ｓｃｃｍ〜約１００ｓｃｃｍの流速でチャンバに添加することができる。チャンバの圧力は、典型的には約５ミリＴｏｒｒ〜約１００ミリＴｏｒｒであり、チャンバの温度は約２０℃〜約３００℃である。
【０１０１】
金属堆積
[0105]図４Ｄを参照すると、シード層４５０は、良好でコンホーマルなカバレージを可能にするために高密度プラズマ物理気相堆積（ＨＤＰ‐ＰＶＤ）を用いて堆積させることができる。ＨＤＰ‐ＰＶＤチャンバの一例は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手できる、自己電離プラズマＳＩＰTMである。もちろん、他の技術、物理気相堆積、化学気相堆積、原子層堆積、無電解めっき、電気めっき、又はその組合せを用いることができる。
【０１０２】
[0106]典型的なＳＩＰTMチャンバは、ターゲット、コイル、バイアスが掛けられた基板支持体部材を含んでいる。銅シード層を形成するために、約０．５ｋＷ〜約５ｋＷの電力がターゲットに加えられ、約０．５ｋＷ〜３ｋＷの間の電力がコイルに加えられる。約１３．５６ＭＨｚの周波数の約２００〜約５００Ｗの間の電力が、基板にバイアスを掛けるために加えられる。アルゴンは約３５ｓｃｃｍ〜約８５ｓｃｃｍの流量でチャンバ内に流され、窒素は約５ｓｃｃｍ〜約１００ｓｃｃｍの流量でチャンバに添加することができる。チャンバの圧力は、典型的には約５ミリＴｏｒｒ〜約１００ミリＴｏｒｒである。
【０１０３】
[0107]或いは、銅合金を含有するシード層４５０は、あらゆる適切な技術、例えば、物理気相堆積、化学気相堆積、無電解堆積、又はこれら技術の組合せによって堆積させることができる。好ましくは、銅合金シード層４５０はアルミニウムを含有し、上記ＰＶＤ技術を用いて堆積される。堆積の間、プロセスチャンバは約０．１ミリＴｏｒｒ〜約１０ミリＴｏｒｒ間の圧力で維持される。ターゲットは、銅と約２〜約１０原子質量パーセントのアルミニウムを含んでいる。ターゲットは、約５ｋＷ〜約１００ｋＷの電力でＤＣバイアスを掛けることができる。ペデスタルは、約１０Ｗ〜約１，０００Ｗの電力でＲＦバイアスを掛けることができる。銅合金シード層４５０は、少なくとも約５オングストローム、約５オングストローム〜約５００オングストロームの厚さに堆積される。
【０１０４】
[0108]金属層４６０は銅であることが好ましく、ＣＶＤ、ＰＶＤ、電気めっき、又は無電解めっき技術を用いて堆積される。好ましくは、銅層４６０は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手できる電気めっきセル、ＥＬＥＣＴＲＡ(登録商標)Ｃｕ ＥＣＰシステム内で形成される。ＥＬＥＣＴＲＡ(登録商標)Ｃｕ ＥＣＰシステムは、アプライドマテリアルズ社から入手できるＥＮＤＵＲＡ(登録商標)に組込むこともできる。
【０１０５】
[0109]銅の電解溶液と銅の電気めっき技術は、“電着化学”と称する、共同譲渡された米国特許第６，１１３，７７１号に記載され、特許を請求した態様とその中の開示内容と一致する程度まで本明細書全体に援用されている。典型的には、電気めっき槽の銅濃度は約０．７Ｍより大きく、硫酸銅濃度は約０．８５で、ｐＨ約１．７５である。電気めっき槽は当該技術において周知である種々の添加物を含むことができる。槽の温度は約１５℃〜約２５℃である。バイアスは約−１５ボルト〜約１５ボルトである。一態様においては、正バイアスは約０．１ボルト〜約１０ボルトの範囲にあり、負バイアスは約−０．１〜約−１０ボルトの範囲にある。
【０１０６】
[0110]任意に、アニール処理は、金属層４６０の堆積後、ウエハを約１００℃〜約５００℃、例えば、約４７５℃の温度に約１０分〜約１時間、好ましくは約３０分間供することによって行うことができる。アニールプロセスの二例は、窒素雰囲気に４７５℃で３０分間、窒素雰囲気に３８０℃で１時間晒すことである。ヘリウム、アルゴン、水素、窒素又はその混合物のようなキャリア/パージガスは、約１００ｓｃｃｍ〜約１０，０００ｓｃｃｍの流量で導入される。チャンバ圧は、約２Ｔｏｒｒ〜約１０Ｔｏｒｒに維持される。任意に、ＲＦ電力は、約１３．５６ＭＨｚの周波数の約２００Ｗ〜約１，０００Ｗを加えることができる。好ましい基板空間は約３００ミル〜約８００ミルである。
【０１０７】
[0111]堆積後、得られた構造の上面部分は平坦化されてもよい。例えば、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手できるＭｉｒｒａTMシステムの化学機械的研磨（ＣＭＰ）装置を用いることができる。任意に、構造の中間の表面が、上記の続いての層の堆積の間に平坦化されてもよい。
【０１０８】
[0112]以下の実施例は、本発明の一実施形態の制限されない実例を示すものである。
【０１０９】
実施例
[0113]タンタル（Ｔａ）層を、以下の多段周期的堆積プロセスと浸漬プロセスとを用いることによりＴａＮ層上に堆積させた。
【０１１０】
[0114]窒化タンタル層を、ＴａＦ5、ＳｉＨ3、ＮＨ3又はＴａＦ5、ＮＨ3、ＳｉＨ4を流すことを含むプロセスによって形成した。例えば、ＰＤＭＡＴ/ＮＨ3プロセス、その後、ＮＨ3約３秒間、ＳｉＨ4約１秒間、ＴａＦ5約２秒間の１０サイクル、ＳｉＨ4浸漬、その後、ＳｉＨ4１秒間とＴａＦ5約１秒間の１サイクルにより約５オングストロームのＴａＮを堆積させることにより３２５℃で窒化タンタル層を堆積することができる。
【０１１１】
[0115]浸漬プロセスは、過剰なシラン（又はジシラン）に晒されることを防止するために、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）とフッ化タングステン（ＷＦ6）の１サイクル又は複数サイクルによりタングステンの開始層を形成する。タングステン層は、ＳｉＨ末端であるべき表面を変換するために、少量のドーズ量のシラン（ジシラン）に晒され、表面はＴａＦ5と反応し易くなりＡＬＤ Ｔａ成長を開始する。例えば、浸漬プロセスは、ジボラン（アルゴン中５％、５Ｔｏｒｒ）に約３秒〜約１０秒間晒し、続いてタングステンヘキサフルオライドに約１秒間浸漬することを含むことができる。或いは、ＴａＳｉxＮyの開始層を形成する浸漬プロセスは、アンモニアに約５秒〜約２０秒間晒し、パージプロセスを約５秒間、続いて六フッ化タングステンを約３秒間浸漬することを用いて形成された。
【０１１２】
[0116]その後、タンタル（Ｔａ）層を以下の多段周期的堆積プロセスを用いて堆積させた。タンタル物質は、シラン（ＳｉＨ4）又はジシラン２秒間、アルゴンのパージ１秒間、ヘリウムキャリアガス中のＴａＦ5４秒間、アルゴンパージ１秒間を含む複数のサイクルでサイクルを繰り返して堆積させた。或いは、タンタルの開始層をジボラン（Ｂ2Ｈ6）と五フッ化タンタル（ＴａＦ5）の２０サイクルにより堆積させ、シランの浸漬層を６０秒間堆積させ、残りのタンタル物質をシラン（ＳｉＨ4）とＴａＦ5の２００サイクルとして堆積させた。その後、基板を窒素雰囲気中３８０℃で約１時間以上アニールした。
【０１１３】
[0117]本明細書に記載されるプロセスに従って、シラン（ＳｉＨ4）とＴａＦ5のサイクルによる多段周期的堆積プロセスを約１オングストローム〜約５オングストロームの堆積速度で用いてタンタル（Ｔａ）層を堆積させて約３０原子％Ｓｉと１原子％未満のＦを有する膜抵抗が約１８０μΩ/ｃｍの膜を得、その膜は４７０℃のアニール後に証明された銅付着と湿潤が良好であった。
【０１１４】
[0118]上記は本発明の実施形態に関するが、本発明の他の多くの実施形態が本発明の基本的な範囲から逸脱することなく構成されてもよく、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】図１は、本明細書に記載される相互接続部製造シーケンスを行うのに適合し得る典型的な集積クラスタツールを示す概略平面図である。
【図２】図２は、本明細書に記載される周期的堆積技術を行うための例示的処理チャンバの一実施形態を示す概略部分断面図である。
【図３】図３は、本明細書に記載される本発明の種々の実施形態による処理シーケンスを示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本明細書に記載される実施形態による相互接続製造シーケンスの異なる段階での例示的ウエハの概略断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本明細書に記載される実施形態による相互接続製造シーケンスの異なる段階での例示的ウエハの概略断面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、本明細書に記載される実施形態による相互接続製造シーケンスの異なる段階での例示的ウエハの概略断面図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、本明細書に記載される実施形態による相互接続製造シーケンスの異なる段階での例示的ウエハの概略断面図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１００…マルチチャンバ処理システム、１０２、１０４…ロードロックチャンバ、４１０…ロボット、１１２、１１４、１１６、１１８…基板処理チャンバ、１２２、１２４…搬送チャンバ、１３２、１３４、１３６、１３８…処理チャンバ、２００…処理チャンバ、２０２…チャンバ本体、２０４…側壁、２０８…スリットバルブ、２１０…基板、２１２…基板支持体、２１４…リフトモータ、２２２…パージリング、２２４…パージチャネル、２３０…ガス分配装置、２３２…チャンバリッド、２３４…拡張チャネル、２３５…下部、２３７…上部、２３８、２３９，２４０…ガス源、２４２…バルブ、２６０…底面、２６６…ポンピングゾーン、２７８…真空システム、２７９…ポンピングチャネル、２８０…コントロールユニット、４０７…特徴部、４１０…基板、４１２…誘電物質、４１４…特徴画成部、４１６…側壁、４１８…底面、４３０…金属窒化物バリヤ層、４４０…金属バリヤ層、４５０…シード層、４６０…金属層。
【関連出願についての説明】
【０００１】
[0001]本出願は、２００３年６月１８日出願の米国仮特許出願第６０/４７９，４２６号の恩典を主張し、この開示内容は本明細書に援用されている。
【発明の背景】
【０００２】
発明の分野
[0002]本発明の実施形態は、集積回路デバイスの製造方法に関する。更に詳細には、本発明の実施形態は、１つ以上の周期的堆積プロセスを用いた金属相互接続構造を形成することに関する。
【０００３】
関連技術の説明
[0003]集積回路（ＩＣ）デバイスの構造サイズがサブクォータミクロンの寸法に縮小されるにつれて、電気抵抗と電流密度が関心と改善の領域になった。マルチレベル相互接続技術によって、ＩＣデバイス全体の導電路が得られ、コンタクト、プラグ、バイア、ライン、ワイヤ、他の特徴部を含む高アスペクト比の特徴部が形成される。基板上に相互接続部を形成するのに典型的なプロセスは、１つ以上の層を堆積するステップと、層の少なくとも１つをエッチングして１つ以上の特徴部を形成するステップと、特徴部内にバリヤ層を堆積するステップと、１つ以上の層を堆積して特徴部を充填するステップとを含んでいる。典型的には、特徴部は下部の導電層と上部の導電層との間に配置された誘電物質内に形成される。相互接続部は、上部導電層と下部導電層を結合するために特徴部内に形成される。これら相互接続特徴部の信頼性のある形成は、回路の製造と個々の基板やダイについて回路密度や品質を高める継続した努力に重要である。
【０００４】
[0004]銅とその合金がアルミニウムより電気抵抗が小さいことから、最近銅がサブミクロン高アスペクト比の相互接続特徴部を充填するための金属に選択されてきた。しかしながら、銅は周囲の物質内により容易に拡散し、隣接層の電子デバイス特性を変化させることができ、例えば、層間に導電路を形成することができ、それにより回路全体の信頼性を低下させ、その結果デバイス欠陥さえも引き起こしてしまう。
【０００５】
[0005]それ故、銅原子の拡散を防止又は阻止するために銅メタライゼーションの前にバリヤ層が堆積される。バリヤ層は、典型的にはタングステン、チタン、タンタル、その窒化物のような金属を含有し、それらは全て抵抗率が銅より大きい。特徴部内にバリヤ層を堆積するために、バリヤ層は特徴部の底面と側壁上に堆積されなければならない。それ故、特徴部の底面上のバリヤ層の追加量は特徴部の抵抗全体を増大させるだけでなく、多層相互接続構造の高い金属相互接続部と低い金属相互接続との間に妨害物を形成する。
【０００６】
[0006]それ故、相互接続部の電気抵抗を最小にする金属相互接続構造を形成するための改良された方法が求められている。
【発明の概要】
【０００７】
[0007]１つ以上の原子層堆積技術を用いて基板表面上にバリヤ層を堆積するための方法が提供される。一態様においては、基板を、タングステン含有化合物を含む浸漬プロセスに晒すステップと、基板上にタンタルバリヤ層を原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、基板をタンタル前駆物質と還元剤の連続パルスに晒す工程を含む、前記ステップとを含む、基板を処理する方法が提供される。
【０００８】
[0008]他の態様においては、基板上に窒化タンタルバリヤ層を原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、基板を第一タンタル前駆物質と窒素前駆物質の連続パルスに晒す工程を含む、前記ステップと、基板をタングステン含有化合物を含む浸漬プロセスに晒すステップと、窒化タンタルバリヤ層上にタンタルバリヤ層を第二原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、基板を第二タンタル前駆物質と還元剤の連続パルスに晒す工程を含む、前記ステップとを含む、基板を処理する方法が提供される。
【０００９】
[0009]他の態様においては、第一金属含有化合物の１以上のパルスと窒素含有化合物の１以上のパルスを交互に導入することにより基板表面の少なくとも一部上に金属窒化物層を堆積させるステップと、金属窒化物層を第一窒素除外還元剤に晒すステップと、金属窒化物層をタングステン含有化合物に晒すステップと、第二金属含有化合物の１以上のパルスと第二窒素除外還元剤の１以上のパルスを交互に導入することにより金属窒化物層の少なくとも一部上に金属含有バリヤ層を堆積させるステップとを含む、基板を処理する方法が提供される。
【００１０】
[0010]他の態様においては、第一タンタル含有化合物の１以上のパルスと窒素含有化合物の１以上のパルスを処理チャンバに交互に導入することにより基板表面上に窒化タンタルバリヤ層を堆積させるステップと、第二タンタル含有化合物の１以上のパルスと還元剤の１以上のパルスをプロセスチャンバ内に交互に導入することにより窒化タンタルバリヤ層の少なくとも一部上にタンタル含有バリヤ層を堆積させるステップと、プラズマ処理プロセスにタンタル含有バリヤ層を晒すステップとを含む、基板を処理する方法が提供される。
【００１１】
[0011]他の態様においては、基板を第一浸漬プロセスに晒すステップであって、第一還元剤を所定の時間含む、前記ステップと、基板上に窒化タンタルバリヤ層をプロセスチャンバ内で原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、基板を第一タンタル前駆物質に晒す工程を含む、前記ステップと、プロセスチャンバをパージガスでパージするステップと、基板を窒素前駆物質に晒すステップと、プロセスチャンバをパージガスでパージするステップと、基板を第二浸漬プロセスに晒すステップと、窒化タンタルバリヤ層上にタンタルバリヤ層を堆積させるステップとを含む、基板を処理する方法が提供される。
【００１２】
[0012]他の態様においては、基板上に窒化タンタルバリヤ層をプロセスチャンバ内で原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、基板をタンタル前駆物質に晒す工程と、プロセスチャンバをパージガスでパージする工程と、基板を窒素前駆物質に晒す工程と、プロセスチャンバをパージガスでパージする工程とを含む、前記ステップと、基板を浸漬プロセスに晒すステップと、窒化タンタルバリヤ層上にタンタルバリヤ層を第二原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、基板を第二タンタル前駆物質に晒す工程と、パージガスでパージする工程と、基板を窒素除外還元剤に晒す工程と、パージガスでパージする工程とを含む、前記ステップとを含む、基板を処理する方法が提供される。
【００１３】
[0013]他の態様においては、基板上に窒化タンタルバリヤ層をプロセスチャンバ内で原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、基板を有機金属タンタル前駆物質に晒す工程と、プロセスチャンバをパージガスでパージする工程と、基板を窒素前駆物質に晒す工程と、プロセスチャンバをパージガスでパージする工程とを含む、前記ステップと、窒化タンタルバリヤ層上にタンタルバリヤ層を第二原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、基板をタンタルハロゲン化物前駆物質と還元剤の連続パルスに晒す工程を含む、前記ステップと、を含む、基板を処理する方法が提供される。
【００１４】
[0014]他の態様においては、第一金属を含有する窒化物層を第一原子層堆積プロセスにより堆積させるステップと、窒化物層を第一金属とは異なる第二金属を含む浸漬プロセスに晒すステップと、窒化物層上に金属層を第二原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、金属層が第一金属を含んでいる、前記ステップとを含む、基板を処理する方法が提供される。
【００１５】
[0015]本発明の上記特徴が得られ、詳細に理解され得るように、上で簡単に纏めた本発明の更に具体的な説明は、添付の図面に示されるその実施形態によってなされるものである。
【００１６】
[0016]しかしながら、添付の図面は本発明の典型的な実施形態だけを示すので、本発明の範囲を限定するものとみなすべきでなく、他の等しく有効な実施形態を許容することができる。
【好適実施形態の詳細な説明】
【００１７】
[0021]１つ以上の相互接続構造を形成するためのプロセスシーケンスが提供される。本明細書に記載される実施形態に従って形成された相互接続構造は、従来技術の相互接続部より全体に抵抗が小さく、電気的性質が良好であり、集積回路の製造において用いられるメモリやロジック構造を作るのに特に有効である。相互接続構造の形成は、下に横たわる金属層上に少なくとも部分的に堆積されるバリヤ層、バリヤ層上に少なくとも部分的に堆積されるシード層、シード層上に少なくとも部分的に堆積されるバルク金属層の形成を含んでいる。
【００１８】
[0022]本明細書に用いられる語句は、更に定義されない限り当業者によって当技術における通常の慣習的な意味を示されるべきである。
【００１９】
[0023]本明細書で用いられる“基板表面”又は“原子層堆積”は、膜処理が行われる基板上に形成されたあらゆる基板又は物質の表面を意味する。例えば、処理が行われる基板表面は、シリコン、酸化シリコン、ストレインドシリコン、絶縁体上のシリコン（ＳＯＩ）、炭素ドープされた酸化シリコン、窒化シリコン、ドープされたシリコン、ゲルマニウム、ガリウムひ素、ガラス、サファイアのような物質、金属、金属窒化物、合金のようなあらゆる他の物質、他の導電物質を含み、適用に左右される。基板表面上のバリヤ層、金属又は金属窒化物は、チタン、窒化チタン、タンタル、窒化タンタルを含んでいる。基板は、種々の寸法、例えば、２００ｍｍ又は３００ｍｍの寸法のウエハ、矩形又は正方形を有することができる。本明細書に記載されるプロセスの実施形態は、多くの基板や表面上にハフニウム含有化合物を堆積する。本発明の実施形態が有効であることができる基板は、半導体ウエハ、例えば、結晶シリコン（例えばＳｉ＜１００＞又はＳｉ＜１１１＞）、酸化シリコン、ストレインドシリコン、ＳＯＩ、シリコンゲルマニウム、ドープされた又はドープされていない多結晶シリコン、ドープされた又はドープされていないシリコンウエハ、窒化シリコンおよびパターン形成された又はパターン形成されていないウエハを含むがこれらに限定されない。表面は、ベアシリコンウエハ、膜、層、誘電性、導電性、バリヤ特性を有する物質を含み、酸化アルミニウムや多結晶シリコンを含んでいる。表面の前処理は、研磨、エッチング、還元、酸化、ヒドロキシル化、アニーリング、ベーキングを含んでいる。
【００２０】
[0024]本明細書に用いられる“相互接続部”という用語は、集積回路内に形成されたあらゆる導電路を意味する。本明細書に用いられる“バルク”という用語は、相互接続構造を形成するために堆積された他の物質に相対して多い量の堆積された物質を意味する。“化合物”は１つ以上の前駆物質、還元剤（還元剤）、反応種、触媒物質を含むことを意味する。各化合物は、単一化合物又は２つ以上の化合物の混合物/組合せであってもよい。
【００２１】
[0025]本明細書に用いられる“原子層堆積”又は“周期的堆積”は、基板表面上に物質層を堆積するために２つ以上の反応性化合物の連続導入を意味する。２つ、３つ又はそれ以上の反応性化合物は、処理チャンバの反応ゾーンに交互に導入されることができる。通常、各反応性化合物は、時間の遅れによって分離され、各化合物を基板表面上に付着及び/又は反応させることができる。一態様においては、第一前駆物質又は化合物Ａは、反応ゾーンにパルスされ、第一時間の遅れが続く。次に、第二前駆物質又は化合物Ｂは、反応ゾーンにパルスされ、第二の遅れが続く。各時間の遅れの間、窒素のようなパージガスが処理チャンバに導入され、反応ゾーンをパージするか或いは反応ゾーンからあらゆる残留反応性化合物又は副生成物を除去する。或いは、パージガスは、反応性化合物のパルス間での時間の遅れ延の間、パージガスだけが流れるような堆積プロセス全体に連続してパージガスを流すことができる。反応性化合物は、所望の膜又は膜厚が基板表面上に形成されるまで交互にパルスされる。どちらのシナリオにおいても、サイクルは、化合物Ａのパルス、パージガス、化合物Ｂのパルス、パージガスのＡＬＤプロセスである。サイクルは、化合物Ａか又は化合物Ｂから始まり且つ所望の厚さを有する膜を達成するまでサイクルのそれぞれの順序を続けることができる。
【００２２】
[0026]本明細書に用いられる“不活性ガス”や“非反応性ガス”は、金属層形成に関与はしない単一ガス又はガスの混合物を意味する。例示的な非反応性ガスは、アルゴン、ヘリウム、窒素、その化合物を含んでいる。
【００２３】
[0027]本明細書に用いられる“パルス”、“ドーズ”又は“パルス/ドーズ”は、処理チャンバの反応ゾーンに断続的に又は不連続に導入される具体的な化合物の量を意味するものである。各パルス内の具体的な化合物の量は、時間が経つにつれて変化させることができ、パルスの持続時間に左右される。各パルスの持続時間は可変であり、多くの要素、例えば、使われるプロセスチャンバの容積能力、そこに結合した真空システム、具体的な化合物自体の揮発性/反応性に左右される。本明細書に用いられる“半反応”は、前駆物質ステップのパルスに続いてパージステップを意味するものである。パルスの持続時間は、一般的には約１秒未満である。
【００２４】
[0028]本明細書に用いられる“サイクル”は、反応ゾーン内に連続して導入される異なる具体的な化合物の２つ以上のパルスを意味するものである。各パルスにおける具体的な化合物の量は、時間が経つにつれて変化させることができ、パルスの持続時間に左右される。サイクルは、典型的には堆積プロセスについて繰り返される。
【００２５】
[0029]本明細書に用いられる“浸漬”又は“浸漬プロセス”は、処理チャンバの反応ゾーンに導入して基板の表面を活性化させる具体的な化合物の量を意味するものである。表面の活性化は、表面を水和する工程、表面を触媒する工程、又はハロゲン化末端表面を形成する工程を含むことができる。具体的な浸漬プロセスは、単一化合物又は２つ以上の化合物の混合物/組合せを含むことができる。２つ以上の化合物が用いられる場合には、浸漬は一サイクルを含むだけである。浸漬プロセスの持続時間は、一般的には、約１秒以上である。
【００２６】
[0030]“反応ゾーン”は処理される基板と液体で連通しているあらゆる容積を含むことを意味する。反応ゾーンは、ガス源と基板表面との間にある処理チャンバ内のあらゆる容積を含むことができる。例えば、反応ゾーンは、基板が配置されるドーズバルブの下流のあらゆる容積を含んでいる。
【００２７】
堆積装置
[0031]図１は、本明細書に開示されるプラットフォームプロセスに適合することができる例示的なマルチチャンバ処理システム１００の概略正面図である。このような処理システム１００は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から市販されているＥＮＤＵＲＡ(登録商標)システムであってもよい。同様のマルチチャンバプロセスシステムは、１９９３年２月１６日発行の“段階真空ウエハ処理システム及び方法”と称する米国特許第５，１８７６，７１８号に開示され、この開示内容は本明細書に援用されている。
【００２８】
[0032]システム１００は、一般的には、基板をシステム１００内外に搬送するためのロードロックチャンバ１０２を含んでいる。典型的には、システム１００は真空中にあるので、ロードロックチャンバ１０２、１０４はシステム１００に導入された基板を“ポンプで送る”ことができる。第一ロボット４１０はロードロックチャンバ１０２、１０４と１つ以上の基板プロセスチャンバ１１２、１１４、１１６、１１８（４つが図示されている）の第一セット間に基板を搬送することができる。各処理チャンバ１１２、１１４、１１６、１１８は、周期的層堆積、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理気相堆積（ＰＶＤ）、エッチング、前洗浄、脱ガス、向き、他の基板プロセスのような多くの基板処理動作を行うために設けることができる。第一ロボット１１０は、１つ以上の搬送チャンバ１２２、１２４へ/から基板を搬送する。
【００２９】
[0033]搬送チャンバ１２２、１２４は、基板をシステム１００内に搬送させることができつつ、超高真空状態を維持するよう用いられる。第二ロボット１３０は、搬送チャンバ１２２、１２４と１つ以上のプロセスチャンバ１３２、１３４、１３６、１３８の第二セット間に基板を搬送することができる。プロセスチャンバ１１２、１１４、１１６、１１８と同様に、プロセスチャンバ１３２、１３４、１３６、１３８は、例えば、周期的層堆積、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理気相堆積（ＰＶＤ）、エッチング、前洗浄、脱ガス向きの種々の基板処理動作を行うために設けることができる。基板処理チャンバ１１２、１１４、１１６、１１８、１３２、１３４、１３６、１３８のいずれも、システム１００によって行うべき具体的なプロセスに必要ない場合には、システム１００から取り除くことができる。
【００３０】
[0034]一装置においては、各処理チャンバ１３２と１３８は、シード層を堆積するように適合された物理気相堆積チャンバ、化学気相堆積チャンバ又は周期的堆積チャンバであってもよい。各処理チャンバ１３４と１３６は、バリヤ層を堆積するように適合された周期的堆積チャンバ、化学気相堆積チャンバ、又は物理気相堆積チャンバであってもよい。各処理チャンバ１１２と１１４は、誘電体層を堆積するように適合された物理気相堆積チャンバ、化学気相堆積チャンバ、又は周期的堆積チャンバであってもよい。各プロセスチャンバ１１６と１１８は、相互接続特徴部のアパーチャ又は開口をエッチングするために設けられたエッチングチャンバであってもよい。システム１００のこの具体的な一装置は、本発明を示すためのものであり、本発明の範囲を制限するために用いるべきではない。
【００３１】
[0035]システム全体の制御と自動化を容易にするために、集積処理システムは中央処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、支援回路を備えたコントローラ１４０を含むことができる。ＣＰＵは、種々のドライブや圧力を制御するための工業用設定で用いられるコンピュータプロセッサのあらゆる形態の１つであってもよい。メモリはＣＰＵに接続され、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、又はローカル又はリモートの他のあらゆるデジタル記憶形態のような１つ以上の容易に用いうるメモリであってもよい。ソフトウェア命令やコードは、コード化され、ＣＰＵを命令するためにメモリ内に記憶され得る。支援回路も従来の方法でプロセッサを支持するためにＣＰＵに接続されている。支援回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入力/出力回路、サブシステム等を含むことができる。
【００３２】
[0036]図２は、本発明の実施形態によってバリヤ層を形成するための例示的な処理チャンバ２００を示す概略部分断面図である。このようなプロセスチャンバ２００は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手でき、以下はその簡単な説明である。更に詳細な説明は、２００１年１２月２１日出願の“原子層堆積のためのガス分配装置及び方法”と称する、共同譲渡された米国特許出願第１０/０３２，２８４号に見ることができ、特許を請求した態様とその中の開示内容と一致する程度まで本明細書に援用されている。
【００３３】
[0037]プロセスチャンバ２００は、アプライドマテリアルズ社から入手できるＥＮＤＵＲＡ(登録商標)プラットフォームのような、集積処理プラットフォームに組込むことができる。ＥＮＤＵＲＡ(登録商標)プラットフォームの詳細は、１９９９年１１月３０日出願の、“集積モジュラー処理プラットフォーム”と称する共同譲渡された米国特許出願第０９/４５１，６２８号で記載され、特許を請求した態様とその中の開示と一致する程度まで本明細書に援用されている。
【００３４】
[0038]図２を参照すると、チャンバ２００は、チャンバ本体２０２を含み、その側壁２０４内に形成されたスリットバルブ２０８とその中に配置された基板支持体体２１２を有する。基板２１２は、基板支持体２１２とその上に配置された基板２１０を上下するリフトモータ２１４に取り付けられている。基板支持体２１２は、真空チャック、静電チャック、又は処理中に基板２１０を基板支持体２１２に固定するためのクランプリングを含むこともできる。更に、基板支持体２１２は抵抗ヒータのような埋込み加熱素子を用いて加熱することができ、又は基板支持体２１２上に配置された加熱ランプのような放射熱を用いて加熱することもできる。パージリング２２２は、基板２１０の周辺部上の堆積を防止するためにパージガスを供給するパージチャネル２２４を画成するために基板２１２上に配置することができる。
【００３５】
[0039]ガス分配装置２３０は、チャンバ本体２０２の上部に配置されてプロセスガス及び/又はパージガスのようなガスをチャンバ２００に供給する。真空システム２７８は、チャンバ２００からガスを排気するとともにチャンバ２００のポンピングゾーン２６６内部に所望の圧力又は所望の圧力範囲を維持することを援助するためにポンピングチャネル２７９と連通している。
【００３６】
[0040]ガス分配装置２３０は、その中央部分内に形成された拡張チャネル２３４を有するチャンバリッド２３２を含んでいる。チャンバリッド２３２は、拡張チャネル２３４からチャンバリッド２３２の周辺部に伸びている底面２６０も含んでいる。底面２６０は、基板支持体２１２上に配置された基板２１０をほぼ覆う大きさと形である。拡張チャネル２３４は、チャンバリッド２３２の底面２６０に隣接した上部２３７から下部２３５に徐々に増大した内径を有する。ガスの膨張によりガスが拡張チャネル２３４を通って流れるので、それを通って流れるガスの速度がは低下する。ガス速度の低下は、基板２１０表面上に吸着された反応種を吹き飛ばす可能性を減少させる。
【００３７】
[0041]ガス分配装置２３０は、また、１つ以上のポートを有する少なくとも２つの高速動作バルブ２４２を含んでいる。少なくとも１つのバルブ２４２は、各反応性化合物の専用である。例えば、第一バルブはタンタルやチタンのような金属含有化合物の専用であり、第二バルブは窒素含有化合物の専用である。３つの物質が所望される場合、第三バルブは追加の化合物の専用である。例えば、シリサイドが所望される場合には、追加の化合物はシリコン含有化合物であってもよい。
【００３８】
[0042]バルブ２４２は、チャンバ本体２０２に化合物の短いパルスを正確に繰り返し分配することができるいかなるバルブであってもよい。時には、バルブ２４２のオン/オフサイクル又はパルスは約１００ｍｓｅｃ以下程度の速さであってもよい。バルブ２４２は、例えば、メインフレームのようなシステムコンピュータによって直接制御することができ、又は２００４年５月１１日発行の“ＡＬＤチャンバのためのバルブコントロールシステム”と称する、譲渡された米国特許第６，７３４，０２０号に詳述されているプログラマブルロジックコンピュータ（ＰＬＣ）のようなチャンバ/アプリケーション特定コントローラにより制御することができ、特許を請求した態様とその中の開示内容と一致する程度まで本明細書に援用されている。例えば、バルブ２４２は、パート番号ＦＲ‐２１‐６．３５ＵＦＧ‐ＡＰＤとして日本のＦｊｕｉｋｉｎから市販されている、電気制御（ＥＣ）バルブであってもよい。
【００３９】
[0043]図１に戻ると、プログラムされたパーソナルコンピュータ、ワークステーションコンピュータ等のコントロールユニット２８０が、処理条件を制御するためにチャンバ２００に結合することができる。例えば、コントロールユニット２８０は、基板プロセスシーケンスの異なる段階の間、バルブ２４２Ａ、２４２Ｂを通ってガス源２３８、２３９、２４９から種々のプロセスガスやパージガスのフローを制御するように形成することができる。コントロールユニット２８０は、種々のチャンバやサブプロセッサを制御するために工業設定で使用し得る汎用コンピュータプロセッサのあらゆる形態の１つであってもよい。
【００４０】
[0044]説明的には、コントロールユニット２８０は、関連した制御ソフトウェアを含む、中央処理装置（ＣＰＵ）、支援回路、メモリを含んでいる。ＣＰＵは、ランダムアクセスメモリ、読み取り専用メモリ、フロッピーディスクドライブ、ハードディスク、又はローカル又はリモートのデジタル記憶のあらゆる他の形態のような、あらゆる適切なメモリを用いることができる。種々の支援回路は、チャンバ２００を支持するＣＰＵに接続されてもよい。コントロールユニット２８０は、バルブ２４２Ａ、２４２Ｂのプログラマブルロジックコントローラのような隣接した個々のチャンバコンポーネントに位置する他のコントローラに接続されてもよい。コントローラユニット２８０とチャンバ２００の種々の他のコンポーネント間の二方向連通は、集団的に信号バスと呼ばれる多くの信号ケーブルをによって処理される。ガス源２３８、２３９、２４０から、バルブ２４２Ａ、２４２Ｂのプログラマブルロジックコントローラからのプロセスガスとパージガスの制御に加えて、コントローラユニット２８０は、他の添加物の中で、ウエハ搬送、温度制御、チャンバ排気のような、ウエハ輸送に用いられる他の活性の自動制御に関与するように形成することができ、その一部は本明細書に別のところに記載されている。
【００４１】
バリヤ堆積プロセス
[0045]図３と図４Ａ‐図４Ｄは、本発明の実施形態によるプロセスシーケンス３００を示す一実施形態である。基板４１０は、図４Ａに示されるように、ステップ３１０でその上に配置されたパターン形成誘電体層４１２とともに示されている。特徴画成部４１４は、パターン形成誘電物質中に形成されている。特徴画成部４１４は、側壁４１６と底面４１８を有する。基板４１０は、例えば、下に横たわる金属ゲート又は金属相互接続部の、その中に形成された特徴部４０７を有してもよい。開始層を形成するステップのような任意の前処理プロセス、又は“浸漬”プロセスのような表面処理プロセスは、堆積プロセスの前のステップ３１５で行うことができる。
【００４２】
[0046]金属窒化物バリヤ層４３０は、ステップ３２０と図４Ｂに図示されるように、特徴画成部４１４内と基板表面上に少なくとも部分的に最初に堆積される。金属窒化物バリヤ層４３０は、本明細書に記載される周期的層堆積技術に従って原子層として堆積される。一態様においては、バリヤ層は、特に、窒化タンタル（ＴａＮ）のような金属窒化物である。他の適した金属窒化物の例は、窒化タンタルシリコン、窒化チタン、窒化チタンシリコン、窒化タングステン、窒化タングステンシリコン、窒化ニオブ、窒化モリブデン、その合金、その組合せを含んでいる。浸漬プロセスは、金属窒化物バリヤ層４３０の堆積プロセスの中間部分中に行われてもよい。
【００４３】
[0047]任意に、金属窒化物バリヤ層４３０は、その後、不純物や汚染物質を除去するために還元ガスプラズマ（又は本明細書に記載される還元剤）のような後処理プロセスで処理することもできる。“浸漬”プロセスのような、任意の前処理プロセス又は表面処理プロセスは金属バリヤ層４４０の堆積前のステップ３２５で行うこともできる。
【００４４】
[0048]その後、金属バリヤ層４４０は、ステップ３３０や図４Ｃに示されるように、金属窒化物バリヤ層４３０上に堆積させることができる。金属バリヤ層４４０は、本明細書で記載される周期的層堆積技術によって堆積される。一態様においては、金属バリヤ層４４０は、例えば、タンタル、タンタルシリサイド、ホウ化タンタル、チタン、チタンシリサイド、ホウ化チタン、タングステン、タングステンシリサイド、ホウ化タングステン、ニオブ、ニオブシリサイド、ホウ化ニオブ、モリブデン、モリブデンシリサイド、ホウ化モリブデン、ルテニウム、ホウ化ルテニウム、ルテニウムシリサイド、その合金、その組合せの金属含有層である。浸漬プロセスは、また、金属バリヤ層４４０の堆積プロセスの中間部分中に行うこともできる。
【００４５】
[0049]金属バリヤ層４４０は、その後、ステップ３４０で不純物や汚染物質を取り除くために、還元ガスプラズマのような後処理プロセスで処理することができる。層４３０と４４０は、また、続いてのメタライゼーションのための湿潤層、付着層、又はグルー層として用いることもできる。“浸漬”プロセスの間に開始層を形成するステップのような任意の前処理プロセスは、金属バリヤ層４４０堆積プロセスの前又は中間部分中に行うことができる。金属窒化物バリヤ層４３０と金属バリヤ層４４０は、同一のチャンバ、分離チャンバ、搬送チャンバ、又は真空を遮断せずに系内で堆積させることができる。
【００４６】
[0050]或いは、バリヤ増強層が、金属窒化物バリヤ層４３０又は金属バリヤ層４４０上に堆積されてもよい。
【００４７】
[0051]シード層４５０は、図４Ｄに示されるようにステップ３５０でバリヤ層４３０、４４０上に少なくとも部分的に堆積される。シード層４５０は、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理気相堆積（ＰＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、電気めっき又は無電解めっきのような、あらゆる従来の堆積技術を用いて堆積させることができる。好ましくは、シード層４５０は、下に横たわるバリヤ層４３０、４４０上にコンホーマルに堆積される。シード層４５０は、従来の銅シード層又は二重合金シード層であってもよい。例示的な二重合金シード層は、１）ドープされていない銅を含有するターゲットを用いて堆積されたドープされていない銅、２）約２．０原子パーセントの濃度でアルミニウムを含む銅‐アルミニウムターゲットを用いて堆積された約２．０原子パーセントの濃度でアルミニウムを含有する銅合金、３）約２．０原子パーセントの濃度でスズを含む銅‐スズターゲットを用いて堆積された約２．０原子パーセントの濃度でスズを含有する銅合金、４）約２．０原子パーセントの濃度でジルコニウムを含む銅‐ジルコニウムターゲットを用いて堆積された約２．０原子パーセントの濃度でジルコニウムを含有する銅合金を含んでいる。
【００４８】
[0052]バルク金属層４６０は、図４Ｄに示されるようにステップ３６０でシード層４５０上に少なくとも部分的に堆積される。金属層も、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理気相堆積（ＰＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、電気めっき又は無電解めっきのようなあらゆる従来の堆積技術用いて堆積させることができる。金属層は、例えば、アルミニウム、銅、タングステン、その合金、又はその組合せのようなあらゆる導電物質を含むことが好ましい。
【００４９】
[0053]図４Ａに戻ると、誘電体層４１２は、現在知られていてもまだ発見されていなくても低ｋ誘電物質（ｋ≦４．０）を含むあらゆる誘電物質であってもよい。例えば、誘電体層４１２は酸化シリコン又は炭素ドープされた酸化シリコンであってもよい。誘電体層４１２は、従来の技術や周知の技術を用いてその中に特徴画成部４１４を形成するためにエッチングされている。特徴画成部４１４は、プラグ、バイア、コンタクト、ライン、ワイヤ、又はあらゆる他の相互接続コンポーネントであってもよい。典型的には、特徴画成部４１４は、アスペクト比が約４：１以上、例えば、約６：１の垂直な側壁４１６と床面４１８を有する。床面４１８は下部レベルの金属相互接続部４１０の少なくとも一部を晒している。
【００５０】
前堆積技術
[0054]金属窒化物バリヤ層４３０又は金属層４４０を堆積する前に、パターン形成された又はエッチングされた金属誘電体層４１２は、その表面から未変性酸化物又は他の汚染物質を取り除くために洗浄することができる。例えば、反応性ガスは、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手できる反応性前洗浄チャンバのようなリモートプラズマ源チャンバ内のプラズマに励起される。前洗浄ステップは、それにリモートプラズマ源を接続することにより金属ＣＶＤ又はＰＶＤチャンバ内で行うこともできる。或いは、ガス分配システムを有する金属堆積チャンバは、基板上に位置するガス拡散シャワヘッドのような既存のガス流入口を通って前洗浄ガスプラズマを分配するために変更することができる。
【００５１】
[0055]一態様においては、反応性前洗浄プロセスは、アルゴン、窒素、ヘリウムのような１以上の不活性ガス及び/又は水素、酸素、フッ素含有化合物を含む１以上の反応性ガス、その組合せのプラズマからラジカルを形成する。例えば、処理ガスは、テトラフルオロカーボン（ＣＦ4）と酸素（Ｏ2）の混合物、又はヘリウム（Ｈｅ）と三フッ化窒素（ＮＦ3）の混合物を含むことができる。更に好ましくは、反応性ガスはヘリウムと三フッ化窒素の混合物である。
【００５２】
[0056]前洗浄プロセスの一例においては、基板は、まず、アルゴンのような不活性ガスのプラズマに晒され、その後、チャンバ圧は約１４０ミリＴｏｒｒになり、本質的に水素とヘリウムからなる処理ガスが処理領域内に導入される。好ましくは、処理ガスは、約５％の水素と約９５％のヘリウムを含んでいる。水素プラズマは約５０ワット〜約１，０００ワットの電力を加えることにより生成する。水素プラズマは約１０秒〜約３００秒間維持される。
【００５３】
[0057]バリヤ層４３０又は４４０の堆積前に、基板表面は、続いての物質の堆積を増強するために、例えば、金属及び/又は金属窒化物堆積を改良するために、表面処理プロセス、“浸漬”プロセスに晒すことができる。基板表面は、誘電物質、導電物質、例えば、金属、又はその双方の物質の組合せを含むことができる。
【００５４】
[0058]浸漬プロセスは、基板表面を処理ガスに晒すことにより行うことができる。浸漬プロセスは、本明細書に記載されるように、パルスせずに基板表面に還元剤を晒すことにより適用することができる。浸漬プロセスは、２成分浸漬プロセスの一サイクルのみに通常行うことにより原子層堆積プロセスとは異なり、１秒以上、約５秒〜約３３０秒、例えば、６０秒の持続時間行われる。プラズマは、浸漬プロセスと組み合わせて用いることもできる。適切な還元剤は、水素、ボラン、ボラン誘導体、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）、トリボラン、テトラボラン、ペンタボラン、ヘキサボラン、ヘプタボラン、オクタボラン、ナノボラン、デカボラン、アルキルボラン（例えば、Ｅｔ3Ｂ）、その組合せ、シラン、シラン誘導体、例えば、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ4）、ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ2Ｃｌ6）又はジクロロシラン（ＳｉＣｌ2Ｈ2）、その上に配置された１つ以上のアミン基を有するガス、例えば、アンモニア又はヒドラジン（Ｎ2Ｈ4）、その組合せを含んでいる。
【００５５】
[0059]例えば、金属堆積プロセスに用いることもできる金属窒化物堆積プロセスの場合、基板表面の浸漬は、基板表面上にアミン基を形成することができる処理ガスに基板表面を晒すことによって行うことができる。プロセスガスの例は、アンモニア、窒素と水素を含むガス混合物、アンモニア、ヒドラジン、メチルヒドラジン、ジメチルヒドラジン、ｔ‐ブチルヒドラジン、フェニルヒドラジン、アゾイソブタン、エチルアジド、その誘導体、その組合せを含んでいる。
【００５６】
[0060]浸漬プロセスは、また、本明細書に記載された還元剤と独立して、又は共に用いられる金属前駆物質浸漬を含むことができる。例えば、金属前駆物質による浸漬プロセスは、金属堆積のために基板表面をハロゲン化するために用いることができる。浸漬プロセスによる基板表面のハロゲン化は、タンタル、チタン、タングステン、ハフニウム、ジルコニウム、モリブデン、ニオブ、バナジウム、ルテニウムおよびアルミニウムのハロゲン化物、シリコン、ゲルマニウム、炭素のような非金属ハロゲン化物の化合物を含む金属ハロゲン化物浸漬により達成することができる。金属ハロゲン化物の例は、ＴａＦ5、ＴａＣｌ5、ＷＦ6、ＴｉＣｌ4、ＨｆＣｌ4、ＺｒＣｌ4、ＡｌＣｌ3、ＭｏＣｌ6を含んでいる。
【００５７】
[0061]浸漬プロセスは、基板表面を水和又はハロゲン化することにより基板表面を活性化することができ、開始層又は浸漬層として知られる堆積された物質の層さえも形成することができると考えられる。浸漬プロセスは下部層の所望の末端により選択的であり、化学試薬がＡＬＤサイクルを開始することに依存している。浸漬プロセスに用いられる化合物は、所望の化学構造を有する堆積表面を形成させることができる。例えば、ＡＬＤサイクルが還元剤（例えば、Ｂ2Ｈ6又はＳｉＨ4）から開始する場合には、ハロゲン化末端下部層が所望されるので、金属ハロゲン化物の化合物が浸漬プロセスに用いられる。しかしながら、ＡＬＤサイクルが金属前駆物質（例えば、ＴａＦ5）から開始する場合には、水素化末端下部層が所望されるので、還元剤が浸漬プロセスに用いられる。
【００５８】
[0062]例えば、シラン又はボラン化合物の使用は続いての物質堆積を容易にする水素末端表面を生成することができ、アンモニア化合物は続いての物質堆積を容易にするアミン末端表面を生成することができ、ＴａＦ5又はＷＦ6のようなハロゲン化物の化合物を含む前駆物質の使用は、続いての物質堆積を容易にするフッ素末端表面を生成することができる。浸漬プロセスは、続いての原子層堆積プロセス又は化学気相堆積プロセスの成長プロセスを容易にすると考えられる。
【００５９】
[0063]浸漬プロセスの一例は、約１秒〜約１２０秒間、例えば６０秒間、パルスせずに、例えば、約５秒〜約６０秒間、例えば、約１０秒〜約３０秒間、基板表面をアンモニアに晒す工程を含んでいる。
【００６０】
[0064]浸漬プロセスは２つ以上の還元剤を用いて２つ以上のステップを含むことができる。更に、浸漬プロセスは、本明細書に記載される金属又は金属窒化物を堆積するために用いられる前駆物質のような金属含有化合物を含むことができる。二段浸漬プロセスの一実施形態においては、還元剤浸漬に続いて前駆物質浸漬が行われる。例えば、ＴａＦ5又はＷＦ6のような金属含有化合物（前駆物質）浸漬は、本明細書に記載される金属窒化物層４３０又は金属層４４０を堆積する前に、本明細書に記載される還元剤浸漬後に行うことができる。他の実施形態においては、還元剤浸漬は、例えば、ＷＦ6の浸漬に続いてジボラン又はシランの浸漬が行われる、金属含有化合物浸漬後に行うことができる。二段浸漬プロセスの各浸漬ステップは、本明細書に記載されるように、約５秒〜約３３０秒間行うことができる。
【００６１】
[0065]２段浸漬プロセスの例は、還元剤浸漬に続いて金属前駆物質浸漬に続くを含むことができ、例えば、浸漬プロセスは５秒のＢ2Ｈ6浸漬に続いて３００秒のＴａＦ5浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは１０秒のＢ2Ｈ6浸漬に続いて３００秒のＴａＦ5浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは２０秒のＢ2Ｈ6浸漬に続いて３００秒のＴａＦ5浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは２０秒のＢ2Ｈ6浸漬に続いて３０秒のＴａＦ5浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは２０秒のＢ2Ｈ6浸漬に続いて１００秒のＴａＦ5浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは２０秒のＢ2Ｈ6浸漬に続いて２００秒のＴａＦ5浸漬を含むことができる。二段浸漬プロセスの他の例においては、浸漬プロセスは５秒のＳｉＨ4浸漬に続いて３００秒のＴａＦ5浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは１０秒のＳｉＨ4浸漬に続いて３００秒のＴａＦ5浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは２０秒のＳｉＨ4浸漬に続いて３００秒のＴａＦ5浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは２０秒のＳｉＨ4浸漬に続いて３０秒のＴａＦ5浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは２０秒のＳｉＨ4浸漬に続いて１００秒のＴａＦ5浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは２０秒のＢ2Ｈ6浸漬に続いて２００秒のＴａＦ5浸漬を含むことができる。
【００６２】
[0066]浸漬プロセスの他の例は、５秒のＢ2Ｈ6浸漬に続いて３００秒のＷＦ6浸漬を含み；他の浸漬プロセスは１０秒のＢ2Ｈ6浸漬に続いて３００秒のＷＦ6浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは２０秒のＢ2Ｈ6浸漬に続いて３００秒のＷＦ6浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは２０秒のＢ2Ｈ6浸漬に続いて３０秒のＷＦ6浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは２０秒のＢ2Ｈ6浸漬に続いて１００秒のＷＦ6浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは２０秒のＢ2Ｈ6浸漬に続いて２００秒のＷＦ6浸漬を含むことができる。二段浸漬プロセスの他の例においては、５秒のＳｉＨ4浸漬に続いて３００秒のＷＦ6浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは１０秒のＳｉＨ4浸漬に続いて３００秒のＷＦ6浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは２０秒のＳｉＨ4浸漬に続いて３００秒のＷＦ6浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは２０秒のＳｉＨ4浸漬に続いて３０秒のＷＦ6浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは２０秒のＳｉＨ4浸漬に続いて１００秒のＷＦ6浸漬を含むことができ；他の浸漬プロセスは２０秒のＢ2Ｈ6浸漬に続いて２００秒のＷＦ6浸漬を含むことができる。
【００６３】
[0067]一例においては、金属堆積プロセスはジボラン浸漬、ＴａＦ5浸漬、４０サイクルのＳｉＨ4/ＴａＦ5を含んでいる。他の例においては、金属堆積プロセスは、ジボラン浸漬、ＷＦ6浸漬、４０サイクルのＳｉ2Ｈ6/ＴａＦ5を含んでいる。層形成を改善するために又は堆積物質を変更するときに複数の金属窒化物４３０と金属層４４０サイクル間に浸漬層を用いることができる。例えば、本明細書に記載される金属層４４０は、２０サイクルのジボラン/ＴａＦ5、ＳｉＨ4浸漬を６０秒間、その後、４０〜２００サイクルのＳｉＨ4/ＴａＦ5によって堆積させることができる。
【００６４】
[0068]各浸漬前駆物質がプロセスチャンバ内に導入された後に第二浸漬前駆物質又は原子層堆積プロセスのための第一前駆物質の導入前にパージガスパルスを用いることができる。更に、各浸漬前駆物質は、キャリアガスとプロセスチャンバに導入することができる。適切なパージガス及び/又はキャリアガスは、ヘリウム、アルゴン、水素、窒素、形成ガス又はその組合せを含んでいる。
【００６５】
[0069]浸漬プロセスは、以下の条件下、金属タンタル前駆物質を約１ｓｃｃｍ〜約１，０００ｓｃｃｍ、例えば、約２５ｓｃｃｍ〜約５００ｓｃｃｍの流量で供給すること、及び/又は還元剤を約１ｓｃｃｍ〜約１，０００ｓｃｃｍ、例えば、約２５ｓｃｃｍ〜約５００ｓｃｃｍの流量で供給すること、キャリアガスを約１００ｓｃｃｍ〜約１，０００ｓｃｃｍ、例えば、約１００ｓｃｃｍ〜約７００ｓｃｃｍの流量で供給すること、チャンバ圧力を約１２０Ｔｏｒｒ未満、例えば、約１Ｔｏｒｒ〜約５０Ｔｏｒｒに維持すること、ヒータ温度を約１００℃〜約６００℃、例えば、１７５℃〜約３５０℃、例えば、３００℃に維持することを含む条件で行うことができる。
【００６６】
[0070]基板表面を浸漬プロセスガスに晒すことにより、サイクル時間が速くなることを含む、金属前駆物質の化学吸着に良好な表面になると考えられる。浸漬プロセスガス、例えば、アンモニアの使用により、それぞれのアミンによって、ＴａＦ5のような金属含有前駆物質からの金属の還元反応が触媒される。浸漬層の追加により、還元剤に晒す時間の増加で続いての堆積層の抵抗率が低下し且つ均一性が改善されることが認められた。
【００６７】
金属窒化物バリヤ層
[0071]図４Ｂを参照すると、金属窒化物バリヤ層４３０は、床面４１８と特徴画成部４１４の側壁４１６上もコンホーマルに堆積される。金属窒化物バリヤ層４３０は、金属含有化合物の１つ以上のパルスと窒素含有化合物の１つ以上のパルスを与えることにより形成される。
【００６８】
[0072]一例においては、バリヤ層は窒化タンタルを含み、基板がその中に配置された反応ゾーンにタンタル金属含有化合物の１つ以上のパルスを約１００ｓｃｃｍ〜約１，０００ｓｃｃｍの流量で約１秒未満の時間、窒素含有化合物の１つ以上のパルスを約１００ｓｃｃｍ〜約１，０００ｓｃｃｍの流量で約１秒未満の時間与えることにより形成される。金属窒化物バリヤ層４３０のプロセスは、特徴画成部にＴａＮ層を作る化合物を反応させるのに適した条件下で行われる。金属窒化物バリヤ層４３０のプロセスは、プラズマ増強プロセスであってもよい。
【００６９】
[0073]例示的なタンタル金属含有化合物は、有機金属タンタル含有化合物、例えば、ｔ‐ブチルイミノトリス（ジエチルアミノ）タンタル（ＴＢＴＤＥＴ）、ペンタキス（エチルメチルアミノ）タンタル（ＰＥＭＡＴ）、ペンタキス（ジメチルアミノ）タンタル（ＰＤＭＡＴ）、ペンタキス（ジエチルアミノ）タンタル（ＰＤＥＡＴ）、ｔ‐ブチルイミノトリス（エチルメチルアミノ）タンタル（ＴＢＴＭＥＴ）、ｔ‐ブチルイミノトリス（ジメチルアミノ）タンタル（ＴＢＴＤＭＴ）、ビス（シクロエンタジエニル）タンタル、トリヒドリド（（Ｃｐ）2ＴａＨ3）、ビス（メチルシクロペンタジエニル）タンタル、トリハイドライド（（ＣｐＭｅ）2ＴａＨ3）、タンタルヒドリド（ＣＰ）2ＴａＨ3、五フッ化タンタル（ＴａＦ5）、五塩化タンタル（ＴａＣｌ5）、五臭化タンタル（ＴａＢｒ5）、五ヨウ化タンタル（ＴａＩ5）、その組合せを含んでいる。
【００７０】
[0074]例示的な窒素含有化合物は、活性化二窒素、アンモニア、ヒドラジン、メチルヒドラジン、ジメチルヒドラジン、ｔ‐ブチルヒドラジン、フェニルヒドラジン、アゾイソブタン、エチルアジド、ｔｅｒｔ‐ブチルアミン、アリルアミン、その誘導体、その組合せを含んでいる。また、窒素含有化合物は、リモートプラズマ窒化（ＲＰＮ）プロセスのようにプラズマで活性化することができる。
【００７１】
[0075]これらの化合物又は上に示されていない他の化合物は、室温で固体、液体又は気体であってもよい。例えば、ＰＤＭＡＴは室温で固体であり、ＴＢＴＤＥＴは室温で液体である。従って、非気相前駆物質は、処理チャンバに導入する前に、当該技術において共に周知である昇華又は気化ステップに供される。アルゴン、ヘリウム、窒素、水素又はその混合物のようなキャリアガスは、処理チャンバに化合物を分配することを援助するために用いることもできる。
【００７２】
[0076]各パルスは連続して行われ、約２００ｓｃｃｍ〜約１，０００ｓｃｃｍの流量でパージガスのそれぞれのフローに随伴する。パージガス（パージ又はパージパルス）のそれぞれのフローは反応性化合物の各パルスの間にパルスされ、パージガスのそれぞれのフローは堆積プロセス全体に連続して導入することもできる。パルスでも連続でもパージガスのそれぞれのフローは、反応性化合物の望ましくない気相反応を防止するために反応ゾーンからあらゆる過剰な反応種を除去する働きをし、また、処理チャンバからあらゆる反応副生成物を除去する働きをする。これらの働きに加えて、パージガスのそれぞれの連続フローは、キャリアガスと同様に基板表面に反応性化合物のパルスを分配することを援助する。
【００７３】
[0077]各パルス/ドーズの時間は可変であり、例えば、処理チャンバの容積能力とそれに結合した真空システムの性能に適合させるために調節することができる。更に、化合物のドーズ時間は、化合物の流量、化合物の圧力、化合物の温度、ドーズバルブの種類、使われる制御システムの種類、基板表面上に吸着する化合物の能力に従って異なってもよい。ドーズ時間は、形成される層の種類と形成されるデバイスの形に基づいて異なってもよい。
【００７４】
[0078]典型的には、各パルス/ドーズ又は“ドーズ時間”は典型的には約１秒未満である。通常、ドーズ時間は基板の表面に吸着/化学吸着し且つそれに化合物の層を形成するのに十分な量の化合物を供給するのに十分長くすべきである。
【００７５】
[0079]具体的な実施形態においては、ＴａＮバリヤ層は、基板表面にＰＤＭＡＴとアンモニアを周期的に導入することにより形成される。ＴａＮ層の周期的堆積を開始するために、アルゴンのようなキャリアガスが処理チャンバ２００にその中の圧力と温度を安定させるために導入される。キャリアガスは堆積プロセスの間に連続して流すことができ、アルゴンは各化合物のパルス間に流れるだけである。ＰＤＭＡＴの第一パルスは、約１００ｓｃｃｍ〜約４００ｓｃｃｍの流量でガス源２３８から、チャンバ温度と圧力が約２００℃〜約３００℃、約１Ｔｏｒｒ〜約５Ｔｏｒｒで安定化した後に約０．６秒以内のパルス時間で供給される。その後、アンモニアのパルスは、約２００ｓｃｃｍ〜約６００ｓｃｃｍの流量でガス源２３９から、約０．６秒以内のパルス時間で供給される。
【００７６】
[0080]ＰＤＭＡＴとアンモニアのパルス間の中断は約１．０秒以内、好ましくは約０．５秒以内、更に好ましくは約０．１秒以内である。種々の態様においては、パルス間の時間の短縮は少なくともスループットが大きくなる。結果として、アンモニアのパルス後の中断も約１．０秒以内、約０．５秒以内、又は約０．１秒以内である。約１００ｓｃｃｍ〜約１，０００ｓｃｃｍ、例えば、約１００ｓｃｃｍ〜約４００ｓｃｃｍを流すアルゴンガスはガス源２４０から各バルブ２４２を通って連続して供給される。一態様においては、アンモニアのパルスが注入されるとき、ＰＤＭＡＴのパルスは、まだチャンバにあってもよい。通常、キャリアガス及び/又はポンプ排気の時間は、反応ゾーン内でＰＤＭＡＴとアンモニアのパルスが共に混合することを防止するのに十分長くなければならない。
【００７７】
[0081]ヒータ温度は約１００℃〜約３００℃に約１．０〜約５．０Ｔｏｒｒのチャンバ圧で維持される。ＰＤＭＡＴのパルス、中断、アンモニアのパルス、中断からなる各サイクルによって、厚さが約０．３オングストローム〜約１．０オングストローム/サイクルの窒化タンタル層が得られる。交互シーケンスは、所望の厚さが達成されるまで繰り返すことができ、約２０オングストローム未満、例えば、約１０オングストロームであってもよい。従って、堆積法は、１０〜７０サイクルを必要とすることができ、更に典型的には、約２０オングストローム未満、例えば、約１０オングストロームの所望の厚さについては２０〜３０サイクルであることが認められた。
【００７８】
[0082]プロセスによって堆積した窒化タンタル層は、約１：１．９２〜約１：１〜約３：１のタンタルと窒素比の層組成を有することができる。
【００７９】
[0083]窒化タンタル堆積プロセスは、以下の堆積条件、タンタル前駆物質を約１ｓｃｃｍ〜約１００ｓｃｃｍ、例えば、約５ｓｃｃｍ〜約５０ｓｃｃｍの流量で供給すること、窒素含有還元剤を約１ｓｃｃｍ〜約１００ｓｃｃｍ、例えば、約５ｓｃｃｍ〜約５０ｓｃｃｍの流量で供給すること、キャリアガスを約１００ｓｃｃｍ〜約１，０００ｓｃｃｍ、例えば、約１００ｓｃｃｍ〜約７００ｓｃｃｍの流量で供給すること、チャンバ圧を約１２０Ｔｏｒｒ未満、例えば、約１Ｔｏｒｒ〜約５０Ｔｏｒｒ、例えば、約１Ｔｏｒｒ〜約５０Ｔｏｒｒに維持すること、堆積温度を約１００℃〜約４００℃、例えば、約１７５℃〜約３５０℃、例えば３００℃に維持することを含む条件下で行うことができる。金属層や金属窒化物層のＡＬＤ堆積は、２００２年１０月２５日出願の、米国特許出願第１０/２８１，０７９号に更に記載され、特許を請求した態様とその中の開示内容と一致する程度まで援用されている。
【００８０】
金属バリヤ層
[0084]図４Ｃを参照すると、金属バリヤ層４４０は特徴画成部４１４の床面４１８と側壁４１６又は本明細書に記載される金属窒化物バリヤ層４３０上にコンホーマルに堆積されている。金属窒化物バリヤ層４３０は金属含有化合物の１以上のパルスと還元剤の１以上のパルスを与えることによって形成される。各パルスは、金属バリヤ層４４０の望ましい組成、厚さ、密度、ステップカバレージを与えるように調節される。金属バリヤ層４４０は、広く、金属、例えば、タンタル（Ｔａ）、誘導金属、窒化タンタルのほかに、例えば、タンタルシリサイド（ＴａＳｉ）、ホウ化タンタル（ＴａＢ）、タンタルボロニトリド（ＴａＢＮ）、窒化タンタルシリコン（ＴａＳｉＮ）を含んでいる。金属バリヤ層４４０のプロセスはプラズマ増強プロセスであってもよい。
【００８１】
[0085]一例においては、バリヤ層はタンタルを含み、その中に基板が配置されたプロセスゾーンにタンタル含有化合物の１以上のパルスを約１００ｓｃｃｍ〜約１，０００ｓｃｃｍの流量で約５秒以内の時間、還元剤の１以上のパルスを約１００ｓｃｃｍ〜約１，０００ｓｃｃｍの流量で約５秒未満の時間与えることにより形成される。金属バリヤ層４４０のプロセスは、特徴画成部においてＴａ層、又はＴａ誘導体層を生成する化合物を反応させるのに適した条件下で行われる。
【００８２】
[0086]例示的なタンタル金属含有化合物は、有機金属タンタル含有化合物、例えば、ｔ‐ブチルイミノトリス（ジエチルアミノ）タンタル（ＴＢＴＤＥＴ）、ペンタキス（エチルメチルアミノ）タンタル（ＰＥＭＡＴ）、ペンタキス（ジメチルアミノ）タンタル（ＰＤＭＡＴ）、ペンタキス（ジエチルアミノ）タンタル（ＰＤＥＡＴ）、ｔ‐ブチルイミノトリス（エチルメチルアミノ）タンタル（ＴＢＴＭＥＴ）、ｔ‐ブチルイミノトリス（ジメチルアミノ）タンタル（ＴＢＴＤＭＴ）、ビス（シクロペンタジエニル）タンタルトリヒドリド（（Ｃｐ）2ＴａＨ3）、ビス（メチルシクロペンタジエニル）タンタルトリヒドリド（（ＣｐＭｅ）2ＴａＨ3）、その誘導体、その組合せを含んでいる。好ましい金属含有化合物は、また、無機金属タンタル含有化合物、例えば、五フッ化タンタル（ＴａＦ5）、五塩化タンタル（ＴａＣｌ5）、五臭化タンタル（ＴａＢｒ5）、五ヨウ化タンタル（ＴａＩ5）、その組合せを含んでいる。金属バリヤ層４４０の金属含有前駆物質は、金属窒化物バリヤ層４３０の前駆物質と同一であってもよい。
【００８３】
[0087]例示的な還元剤は、水素、ボラン、ボラン誘導体、例えば、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）、トリボラン、テトラボラン、ペンタボラン、ヘキサボラン、ヘプタボラン、オクタボラン、ナノボラン、デカボラン、アルキルボラン（例えば、Ｅｔ3Ｂ）、その組合せ、シラン、シラン誘導体、例えば、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ4）、ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ2Ｃｌ6）又はジクロロシラン（ＳｉＣｌ2Ｈ2）を含む窒素除外還元剤を含んでいる。或いは、還元剤は、アンモニア、ヒドラジン、メチルヒドラジン、ジメチルヒドラジン、ｔ‐ブチルヒドラジン、フェニルヒドラジン、アゾイソブタン、エチルアジド、その誘導体、その組合せのグループより選ばれた窒素含有化合物を含むことができる。アルゴン、ヘリウム、窒素、水素、又はその混合物のようなキャリアガスも、プロセスチャンバに化合物を分配することを促進するために用いることができる。
【００８４】
[0088]各パルスは連続して行われ、約２００ｓｃｃｍ〜約１，０００ｓｃｃｍの流量で別々のパージガスフローを付随している。別々のパージガスフローは反応性化合物の各パルス間にパルスされ、別々のパージガスフローは堆積プロセス全体に連続して導入することができる。
【００８５】
[0089]各パルス/ドーズの時間は可変であり、例えば、処理チャンバの容積能力やそれに結合した真空システムの性能を適合させるために調節することができる。更に、化合物のドーズ時間は、化合物の流量、化合物の圧力、化合物の温度、ドーズバルブの種類、使われる制御システムの種類、基板表面上に吸着する化合物の能力に従って異なってもよい。ドーズ時間は、形成される層の種類や形成されるデバイスの形に基づいて異なってもよい。
【００８６】
[0090]典型的に、各パルス/ドーズの時間又は“ドーズ時間”は、典型的には約１秒未満である。しかしながら、ドーズ時間はマイクロ秒からミリ秒まで、秒まで、分までもの範囲であり得る。通常、ドーズ時間は基板の全面に吸着/化学吸着するとともにその上に化合物の層を形成するのに十分な化合物の容積を供給するのに十分長くなければならない。
【００８７】
[0091]具体的な実施形態においては、ホウ化タンタル又はタンタルシリサイドバリヤ層は、基板表面に五フッ化タンタルとジボラン又はシラン又はジシランを周期的に導入することにより形成される。Ｔａ層の周期的堆積を開始するために、アルゴンのようなキャリアガスが処理チャンバ２００に導入されてその中の圧力と温度を安定させる。キャリアガスは堆積プロセスの間連続して流すことができ、アルゴンは各化合物のパルス間に流すだけである。ガス源２３８からチャンバに供給されるＴａＦ5の第一パルスの一例は、チャンバ温度と圧力が約２００℃〜約６００℃、例えば、約３００℃〜約３５０℃、約１Ｔｏｒｒ〜約５Ｔｏｒｒに安定された後に、約１００ｓｃｃｍ〜約４００ｓｃｃｍの流量を、約５秒未満、例えば、約０．６秒以内のパルス時間で含んでいる。その後、ジボラン又はシラン又はジシランのパルスは、ガス源２３９から約２００ｓｃｃｍ〜約６００ｓｃｃｍの流量で、約５秒未満、好ましくは約１秒未満、例えば、約０．６秒以内のパルス時間で与えられる。ヒータ温度は、約１００℃〜約６５０℃に約１Ｔｏｒｒ〜約５Ｔｏｒｒのチャンバ圧について維持される。
【００８８】
[0092]ＴａＦ5とジボラン又はシランのパルス間の中断は、約５秒未満、例えば、約１秒未満、好ましくは約０．５秒以内、更に好ましくは約０．１秒以内であってもよい。種々の態様においては、パルス間の時間の短縮は、少なくともスループットが大きくなる。結果として、ジボラン又はシラン又はジシランのパルス後の中断も、約５秒未満、例えば、約１秒未満、好ましくは約０．５秒以内、又は約０．１秒以内である。約１００ｓｃｃｍ〜約４００ｓｃｃｍ、例えば、約１００ｓｃｃｍ〜約１，０００ｓｃｃｍで流れるアルゴンガスは、ガス源２４０から各バルブ２４２Ａ、２４２Ｂを通って連続して供給される。一態様においては、ＴａＦ5のパルスは、ジボラン又はシラン又はジシランのパルスが入るときに、まだチャンバ内にあってもよい。通常、キャリアガス及び/又はポンプ排気の時間は、反応ゾーンにおいてＴａＦ5とジボラン又はシランのパルスが共に混合することを防止するのに十分に長くなければならない。
【００８９】
[0093]ＴａＦ5のパルス、中断、ジボラン又はシラン又はジシランのパルス、中断を含む各サイクルは、厚さが約５オングストローム以下、例えば、約３オングストローム〜約４オングストローム/サイクルのタンタル層を供給する。交互シーケンスは、約５０オングストローム未満、例えば、約１０オングストロームである所望の厚さが達成されるまで繰り返すことができる。従って、堆積法は、２〜７０サイクル、２０〜３０サイクルが必要である。記載されるプロセスは、膜抵抗率が約１８０マイクロ−オーム−センチメートル（μΩ‐ｃｍ）であり、シリコン含量が約３０原子又は質量パーセント以下、フッ素含量が約１原子又は質量パーセント未満のタンタル層を堆積することができる。
【００９０】
[0094]本明細書に記載されるプロセスは、タンタルボロニトリド又は窒化タンタルシリコンのような、三成分からなる化合物を堆積するを企図している。本明細書に記載されるプロセスは、ジボラン又はシランパルスの前に又は後に、アンモニアのような窒素含有還元剤のパルスを含むように適合させることができる。一実施形態においては、各サイクルは、タンタル含有化合物のパルス、中断、ボロン含有化合物、例えば、ボラン、又はシラン含有化合物、例えば、シラン又はジシランのパルス、中断、窒素含有化合物のパルス、中断からなる。各パルスは連続して行われ、上記と同じプロセス条件で別々のキャリアガスフローを付随する。別々のパージガスフローは反応性化合物の各パルス間にパルスされてもよく、別々のキャリアガスフローが堆積プロセス全体に連続して導入されてもよい。
【００９１】
[0095]或いは、１以上の還元剤は、１以上の二成分からなる化合物を形成するために金属バリヤ層４４０の堆積に用いることができる。還元剤は、周期的堆積の間交互に又は置き換えることができる。例えば、置換堆積技術においては、金属バリヤ層４４０は、まず２０サイクルのジボラン/ＴａＦ5、その後、４０サイクルのＳｉＨ4/ＴａＦ5によって堆積される。交互前駆物質技術においては、金属バリヤ層４４０は、１サイクルのジボラン/ＴａＦ5、その後、１サイクルのＳｉＨ4/ＴａＦ5、その後、プロセスを繰り返すことによって堆積することができる。
【００９２】
[0096]金属窒化物の上面にバリヤ金属を堆積する前に、金属窒化物表面は、本明細書に記載される浸漬プロセスによるＡＬＤで最初の金属バリヤ成長を活性化させることを必要とすることがある。例えば、ＡＬＤＴａＮ上にＡＬＤ Ｔａ（Ｓｉ）を堆積するための浸漬プロセスは、二段浸漬プロセスによって行うことができる。二段プロセスは、フッ素を末端にすべきＴａＮ表面を変換するためにＷＦ6のＢ2Ｈ6の還元剤浸漬を約０．１秒〜約６０秒間、続いて前駆物質浸漬を約０．１秒〜約６０秒間含んでいる。この浸漬プロセスは、更に、シリコンを末端にすべき表面を搬送するためにＳｉＨ4（又はジシラン、Ｓｉ2Ｈ6）の第二還元剤に約０．１秒〜約１０秒間、約０．０１Ｔｏｒｒ〜約１００Ｔｏｒｒの圧力で、還元剤に晒すことを含むように行うことができるので、表面がＴａＦ5と反応し易くなり、タンタル金属バリヤ層を形成する。或いは、ＡＬＤＴａ成長は、ＳｉＨ4（又はジシラン、Ｓｉ2Ｈ6）浸漬ステップを含まずに行うことができ、シランの存在によりＳｉＨ4（又はジシラン、Ｓｉ2Ｈ6）とバイアの下のＣｕ金属ラインとの反応によりＣｕＳｉが形成される。タングステン浸漬プロセスにより形成されたＡＬＤＷ層は、ＳｉＨ4（又はジシラン、Ｓｉ2Ｈ6）で終了させることができ、ＡＬＤ ＴａＮとＣｕとの間のインタフェースに対して良好なＣｕ湿潤層であり得る。
【００９３】
[0097]タンタル堆積プロセスは、以下の堆積条件下、タンタル前駆物質を約１ｓｃｃｍ〜約１００ｓｃｃｍ、例えば、約５ｓｃｃｍ〜約５０ｓｃｃｍの流量で供給すること、窒素除外還元剤を約１ｓｃｃｍ〜約１００ｓｃｃｍ、例えば、約５ｓｃｃｍ〜約５０ｓｃｃｍの流量で供給すること、キャリアガスを約１００ｓｃｃｍ〜約１，０００ｓｃｃｍ、例えば、約１００ｓｃｃｍ〜約７００ｓｃｃｍの流量で供給すること、チャンバ圧を約１２０Ｔｏｒｒ未満、例えば、約１Ｔｏｒｒ〜約５０Ｔｏｒｒに維持すること、堆積温度を約１００℃〜約４００℃、例えば、１７５℃〜約３５０℃、例えば、３００℃に維持することを含む条件で行うことができる。
【００９４】
堆積後の技術
[0098]金属窒化物層４３０及び/又は金属層４４０は、基板表面からハロゲン化物のような汚染物質を除去するために還元プラズマに晒すことができる。プラズマ処理は、バリヤ層４３０、４４０を堆積するために用いられる同一のチャンバ内で行うことができる。プラズマ処理は、バリヤ層４３０、４４０の堆積後又は金属層又は金属窒化物層を堆積するための各パルス又はパルスサイクル後に行うことができる。プラズマ処理は、一般的には、プロセスチャンバに、ヘリウム、アルゴン、ネオン、キセノン、クリプトン、又はその組合せを含み、ヘリウムが好ましい、不活性ガス、及び/又は水素、アンモニア、浸漬プロセスについて本明細書に記載される還元剤、その組合せを含む還元ガスを供給することを含んでいる。還元プラズマは、金属バリヤ層４４０に対しては水素ガス、金属窒化物バリヤ層４３０に対してはアンモニアのように各バリヤ層４３０、４４０に対して指定することができる。水素プラズマは、基板を処理するために処理チャンバに搬送されるリモートプラズマであってもよい。
【００９５】
[0099]可能なガス処理の一例は、還元ガス、例えば、水素と、任意に不活性ガスを約５００ｓｃｃｍ〜約３０００ｓｃｃｍ、例えば、約１，０００ｓｃｃｍ〜約２５００ｓｃｃｍの水素の総流量で処理チャンバに導入するステップと、ＲＦ電力レベルが２００ｍｍ基板に対して約１０Ｗ〜約１，０００Ｗの範囲にある、約０．０３Ｗ/ｃｍ2〜約３．２Ｗ/ｃｍ2の範囲にある電力密度を用いて処理チャンバ内にプラズマを生成するステップとを含んでいる。ＲＦ電力は、１３ＭＨｚ〜１４ＭＨｚのような高周波で供給することができる。ＲＦ電力は連続して又は短い持続時間サイクルで供給することができ、ここで、電力はサイクルに対して約２００Ｈｚ未満の安定したレベルにあり、サイクル時総数が総負荷サイクルの約１０％〜約３０％である。或いは、ＲＦ電力は、堆積するシリコンカーバイド層をプラズマ処理するために３５６ｋＨｚのような低周波で供給することができる。或いは、マイクロ波源やリモートプラズマ源は、本明細書に記載されるＲＦ電力印加の代替物としてプラズマを生成するために用いることができる。
【００９６】
[0100]水素プラズマプロセスの例については、プラズマプロセスの間、処理チャンバは約１０ミリＴｏｒｒ〜約１２Ｔｏｒｒのチャンバ圧で維持することができ、基板は約２００℃〜約４５０℃の温度で維持することができる。水素プラズマ処理の例は、約１０秒〜約１００秒間行うことができ、約４０秒〜ら約６０秒のプラズマ処理を用いることが好ましい。処理ガスは、基板表面から約５０ミル〜約６００ミルに位置するガス拡散器によりチャンバに導入することができる。しかしながら、各々のパラメータは種々のチャンバや異なる基板サイズ、例えば、３００ｍｍ基板においてプラズマプロセスを行うために変更することができることは留意すべきである。
【００９７】
[0101]アニール技術は、金属窒化バリヤ層４３０と金属バリヤ層４４０を含む個々の層の堆積後に行うことができる。アニールプロセスは、本明細書における還元プラズマ技術を組み合わせて行うことができる。例えば、堆積された層４３０及び/又は４４０は、窒素雰囲気中で約１時間、約３８０℃のアニーリングプロセスに晒すことができる。
【００９８】
[0102]アニール技術は、アニールプロセスの堆積後に行うこともできる。例えば、ＡＬＤ金属窒化物層４３０/ＡＬＤ金属バリヤ層４４０/Ｃｕシード４５０スタック膜は、ＡＬＤ金属/Ｃｕシード界面を安定させるために、約５０℃〜約５００℃の温度で約１秒〜約６００秒間アニールすることができ、スタック膜がＥＣＰ銅の充填前に空気に晒されてもＣｕのアグロメレーションを防止することができる。
【００９９】
追加の層堆積
[0103]或いは、金属層４４０は、他の方法によって堆積した金属物質の堆積により増強させることができる。例えば、厚さが約２０オングストローム以下、例えば、約１０オングストロームのアルファ相タンタル（α‐Ｔａ）層は、以前に堆積したバリヤ層４３０、４４０の少なくとも一部上に堆積することができる。α‐Ｔａ層は、従来の技術、ＰＶＤ、ＣＶＤ、又は更に他のＡＬＦＤプロセスさえも用いて堆積することができる。例えば、二層のスタックは、上記の周期的層堆積によって堆積されたＴａＮ部分、上記の周期的層堆積によって堆積されたＴａ部分、高密度プラズマ物理気相堆積（ＨＤＰ‐ＰＶＤ）によって堆積されたα‐Ｔａ部分を含むことができる。
【０１００】
[0104]更に具体的に説明するために、スタックのα‐Ｔａ部分は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手できる、電離金属プラズマ（ＩＭＰ）チャンバ、ＶｅｃｔｒａTMを用いて堆積させることができる。ＩＭＰチャンバは、ターゲット、コイル、バイアスを掛けた基板支持体部材を含み、アプライドマテリアルズ社から入手できる、ＥＮＤＵＲＡTMプラットフォームに組込むことができる。約０．５ｋＷ〜約５ｋＷの電力がターゲットに加えられ、約０．５ｋＷ〜約３ｋＷの電力がコイルに加えられる。１３．５６ＭＨｚの周波数の約２００Ｗ〜約５００Ｗの電力が、基板にバイアスを掛けるために基板支持体部材に加えることもできる。アルゴンは約３５ｓｃｃｍ〜約８５ｓｃｃｍの流速でチャンバに流され、窒素は約５ｓｃｃｍ〜約１００ｓｃｃｍの流速でチャンバに添加することができる。チャンバの圧力は、典型的には約５ミリＴｏｒｒ〜約１００ミリＴｏｒｒであり、チャンバの温度は約２０℃〜約３００℃である。
【０１０１】
金属堆積
[0105]図４Ｄを参照すると、シード層４５０は、良好でコンホーマルなカバレージを可能にするために高密度プラズマ物理気相堆積（ＨＤＰ‐ＰＶＤ）を用いて堆積させることができる。ＨＤＰ‐ＰＶＤチャンバの一例は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手できる、自己電離プラズマＳＩＰTMである。もちろん、他の技術、物理気相堆積、化学気相堆積、原子層堆積、無電解めっき、電気めっき、又はその組合せを用いることができる。
【０１０２】
[0106]典型的なＳＩＰTMチャンバは、ターゲット、コイル、バイアスが掛けられた基板支持体部材を含んでいる。銅シード層を形成するために、約０．５ｋＷ〜約５ｋＷの電力がターゲットに加えられ、約０．５ｋＷ〜３ｋＷの間の電力がコイルに加えられる。約１３．５６ＭＨｚの周波数の約２００〜約５００Ｗの間の電力が、基板にバイアスを掛けるために加えられる。アルゴンは約３５ｓｃｃｍ〜約８５ｓｃｃｍの流量でチャンバ内に流され、窒素は約５ｓｃｃｍ〜約１００ｓｃｃｍの流量でチャンバに添加することができる。チャンバの圧力は、典型的には約５ミリＴｏｒｒ〜約１００ミリＴｏｒｒである。
【０１０３】
[0107]或いは、銅合金を含有するシード層４５０は、あらゆる適切な技術、例えば、物理気相堆積、化学気相堆積、無電解堆積、又はこれら技術の組合せによって堆積させることができる。好ましくは、銅合金シード層４５０はアルミニウムを含有し、上記ＰＶＤ技術を用いて堆積される。堆積の間、プロセスチャンバは約０．１ミリＴｏｒｒ〜約１０ミリＴｏｒｒ間の圧力で維持される。ターゲットは、銅と約２〜約１０原子質量パーセントのアルミニウムを含んでいる。ターゲットは、約５ｋＷ〜約１００ｋＷの電力でＤＣバイアスを掛けることができる。ペデスタルは、約１０Ｗ〜約１，０００Ｗの電力でＲＦバイアスを掛けることができる。銅合金シード層４５０は、少なくとも約５オングストローム、約５オングストローム〜約５００オングストロームの厚さに堆積される。
【０１０４】
[0108]金属層４６０は銅であることが好ましく、ＣＶＤ、ＰＶＤ、電気めっき、又は無電解めっき技術を用いて堆積される。好ましくは、銅層４６０は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手できる電気めっきセル、ＥＬＥＣＴＲＡ(登録商標)Ｃｕ ＥＣＰシステム内で形成される。ＥＬＥＣＴＲＡ(登録商標)Ｃｕ ＥＣＰシステムは、アプライドマテリアルズ社から入手できるＥＮＤＵＲＡ(登録商標)に組込むこともできる。
【０１０５】
[0109]銅の電解溶液と銅の電気めっき技術は、“電着化学”と称する、共同譲渡された米国特許第６，１１３，７７１号に記載され、特許を請求した態様とその中の開示内容と一致する程度まで本明細書全体に援用されている。典型的には、電気めっき槽の銅濃度は約０．７Ｍより大きく、硫酸銅濃度は約０．８５で、ｐＨ約１．７５である。電気めっき槽は当該技術において周知である種々の添加物を含むことができる。槽の温度は約１５℃〜約２５℃である。バイアスは約−１５ボルト〜約１５ボルトである。一態様においては、正バイアスは約０．１ボルト〜約１０ボルトの範囲にあり、負バイアスは約−０．１〜約−１０ボルトの範囲にある。
【０１０６】
[0110]任意に、アニール処理は、金属層４６０の堆積後、ウエハを約１００℃〜約５００℃、例えば、約４７５℃の温度に約１０分〜約１時間、好ましくは約３０分間供することによって行うことができる。アニールプロセスの二例は、窒素雰囲気に４７５℃で３０分間、窒素雰囲気に３８０℃で１時間晒すことである。ヘリウム、アルゴン、水素、窒素又はその混合物のようなキャリア/パージガスは、約１００ｓｃｃｍ〜約１０，０００ｓｃｃｍの流量で導入される。チャンバ圧は、約２Ｔｏｒｒ〜約１０Ｔｏｒｒに維持される。任意に、ＲＦ電力は、約１３．５６ＭＨｚの周波数の約２００Ｗ〜約１，０００Ｗを加えることができる。好ましい基板空間は約３００ミル〜約８００ミルである。
【０１０７】
[0111]堆積後、得られた構造の上面部分は平坦化されてもよい。例えば、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手できるＭｉｒｒａTMシステムの化学機械的研磨（ＣＭＰ）装置を用いることができる。任意に、構造の中間の表面が、上記の続いての層の堆積の間に平坦化されてもよい。
【０１０８】
[0112]以下の実施例は、本発明の一実施形態の制限されない実例を示すものである。
【０１０９】
実施例
[0113]タンタル（Ｔａ）層を、以下の多段周期的堆積プロセスと浸漬プロセスとを用いることによりＴａＮ層上に堆積させた。
【０１１０】
[0114]窒化タンタル層を、ＴａＦ5、ＳｉＨ3、ＮＨ3又はＴａＦ5、ＮＨ3、ＳｉＨ4を流すことを含むプロセスによって形成した。例えば、ＰＤＭＡＴ/ＮＨ3プロセス、その後、ＮＨ3約３秒間、ＳｉＨ4約１秒間、ＴａＦ5約２秒間の１０サイクル、ＳｉＨ4浸漬、その後、ＳｉＨ4１秒間とＴａＦ5約１秒間の１サイクルにより約５オングストロームのＴａＮを堆積させることにより３２５℃で窒化タンタル層を堆積することができる。
【０１１１】
[0115]浸漬プロセスは、過剰なシラン（又はジシラン）に晒されることを防止するために、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）とフッ化タングステン（ＷＦ6）の１サイクル又は複数サイクルによりタングステンの開始層を形成する。タングステン層は、ＳｉＨ末端であるべき表面を変換するために、少量のドーズ量のシラン（ジシラン）に晒され、表面はＴａＦ5と反応し易くなりＡＬＤ Ｔａ成長を開始する。例えば、浸漬プロセスは、ジボラン（アルゴン中５％、５Ｔｏｒｒ）に約３秒〜約１０秒間晒し、続いてタングステンヘキサフルオライドに約１秒間浸漬することを含むことができる。或いは、ＴａＳｉxＮyの開始層を形成する浸漬プロセスは、アンモニアに約５秒〜約２０秒間晒し、パージプロセスを約５秒間、続いて六フッ化タングステンを約３秒間浸漬することを用いて形成された。
【０１１２】
[0116]その後、タンタル（Ｔａ）層を以下の多段周期的堆積プロセスを用いて堆積させた。タンタル物質は、シラン（ＳｉＨ4）又はジシラン２秒間、アルゴンのパージ１秒間、ヘリウムキャリアガス中のＴａＦ5４秒間、アルゴンパージ１秒間を含む複数のサイクルでサイクルを繰り返して堆積させた。或いは、タンタルの開始層をジボラン（Ｂ2Ｈ6）と五フッ化タンタル（ＴａＦ5）の２０サイクルにより堆積させ、シランの浸漬層を６０秒間堆積させ、残りのタンタル物質をシラン（ＳｉＨ4）とＴａＦ5の２００サイクルとして堆積させた。その後、基板を窒素雰囲気中３８０℃で約１時間以上アニールした。
【０１１３】
[0117]本明細書に記載されるプロセスに従って、シラン（ＳｉＨ4）とＴａＦ5のサイクルによる多段周期的堆積プロセスを約１オングストローム〜約５オングストロームの堆積速度で用いてタンタル（Ｔａ）層を堆積させて約３０原子％Ｓｉと１原子％未満のＦを有する膜抵抗が約１８０μΩ/ｃｍの膜を得、その膜は４７０℃のアニール後に証明された銅付着と湿潤が良好であった。
【０１１４】
[0118]上記は本発明の実施形態に関するが、本発明の他の多くの実施形態が本発明の基本的な範囲から逸脱することなく構成されてもよく、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】図１は、本明細書に記載される相互接続部製造シーケンスを行うのに適合し得る典型的な集積クラスタツールを示す概略平面図である。
【図２】図２は、本明細書に記載される周期的堆積技術を行うための例示的処理チャンバの一実施形態を示す概略部分断面図である。
【図３】図３は、本明細書に記載される本発明の種々の実施形態による処理シーケンスを示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本明細書に記載される実施形態による相互接続製造シーケンスの異なる段階での例示的ウエハの概略断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本明細書に記載される実施形態による相互接続製造シーケンスの異なる段階での例示的ウエハの概略断面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、本明細書に記載される実施形態による相互接続製造シーケンスの異なる段階での例示的ウエハの概略断面図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、本明細書に記載される実施形態による相互接続製造シーケンスの異なる段階での例示的ウエハの概略断面図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１００…マルチチャンバ処理システム、１０２、１０４…ロードロックチャンバ、４１０…ロボット、１１２、１１４、１１６、１１８…基板処理チャンバ、１２２、１２４…搬送チャンバ、１３２、１３４、１３６、１３８…処理チャンバ、２００…処理チャンバ、２０２…チャンバ本体、２０４…側壁、２０８…スリットバルブ、２１０…基板、２１２…基板支持体、２１４…リフトモータ、２２２…パージリング、２２４…パージチャネル、２３０…ガス分配装置、２３２…チャンバリッド、２３４…拡張チャネル、２３５…下部、２３７…上部、２３８、２３９，２４０…ガス源、２４２…バルブ、２６０…底面、２６６…ポンピングゾーン、２７８…真空システム、２７９…ポンピングチャネル、２８０…コントロールユニット、４０７…特徴部、４１０…基板、４１２…誘電物質、４１４…特徴画成部、４１６…側壁、４１８…底面、４３０…金属窒化物バリヤ層、４４０…金属バリヤ層、４５０…シード層、４６０…金属層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する方法であって、
該基板を、タングステン前駆物質を含む浸漬プロセスに晒すステップと、
該基板上にタンタルバリヤ層を原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、該基板をタンタル前駆物質と還元剤の連続パルスに晒す工程を含む、前記ステップと、
を含む、前記方法。
【請求項２】
該還元剤が、シラン、ジシラン、シラン誘導体、ボラン、ジボラン、ボラン誘導体、水素、及びその組合せからなる群より選ばれた窒素除外還元剤を含み、該タンタル前駆物質が五フッ化タンタル、ペンタキス（ジメチルアミノ）タンタル、又はその組合せを含んでいる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
該タングステン前駆物質が、六フッ化タングステンを含んでいる、請求項２記載の方法。
【請求項４】
該基板を該浸漬プロセスに晒す前に、窒素含有化合物の１以上のパルスと金属含有化合物の１以上のパルスを交互に導入することにより基板表面上に窒化タンタルバリヤ層を堆積させるステップを更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
該窒化タンタルバリヤ層が、アミン含有化合物とタンタル含有化合物の１以上のパルスによって堆積される、請求項４記載の方法。
【請求項６】
該タンタルバリヤ層をプラズマ処理に晒すステップを更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
基板を処理する方法であって、
該基板上に窒化タンタルバリヤ層を原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、該基板を第一タンタル前駆物質と窒素前駆物質の連続パルスに晒す工程を含む、前記ステップと、
該基板をタングステン含有化合物を含む浸漬プロセスに晒すステップと、
該窒化タンタルバリヤ層上にタンタルバリヤ層を第二原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、該基板を第二タンタル前駆物質と還元剤の連続パルスに晒す工程を含む、前記ステップと、
を含む、前記方法。
【請求項８】
該窒素前駆物質がアンモニア、ヒドラジン、メチルヒドラジン、ジメチルヒドラジン、ｔ‐ブチルヒドラジン、フェニルヒドラジン、アゾイソブタン、エチルアジド、及びその組合せからなる群より選ばれた化合物を含み、該還元剤がシラン、ジシラン、シラン誘導体、ボラン、ジボラン、ボラン誘導体、水素、及びその組合せからなる群より選ばれた窒素除外還元剤を含む、請求項７記載の方法。
【請求項９】
該第一タンタル前駆物質がペンタキス（ジメチルアミノ）タンタルを含み、該第二タンタル前駆物質が五フッ化タンタルを含み、該タングステン含有前駆物質が六フッ化タングステンを含む、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
該タンタルバリヤ層をプラズマ処理に晒すステップを更に含む、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
基板を処理する方法であって、
第一金属含有化合物の１以上のパルスと窒素含有化合物の１以上のパルスを交互に導入することにより基板表面の少なくとも一部上に金属窒化物層を堆積させるステップと、
該金属窒化物層を第一窒素除外還元剤に晒すステップと、
該金属窒化物層をタングステン含有化合物に晒すステップと、
第二金属含有化合物の１以上のパルスと第二窒素除外還元剤の１以上のパルスを交互に導入することにより該金属窒化物層の少なくとも一部上に金属含有バリヤ層を堆積させるステップと、
を含む、前記方法。
【請求項１２】
該基板表面をプラズマ処理に晒すステップを更に含む、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
該金属窒化物層が窒化タンタルを含み、該金属含有バリヤがタンタル、ホウ化タンタル、又はタンタルシリサイドを含む、請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
該第一金属含有化合物と第二金属含有化合物が、独立してｔ‐ブチルイミノトリス（ジエチルアミノ）タンタル、ペンタキス（エチルメチルアミノ）タンタル、ペンタキス（ジメチルアミノ）タンタル、ペンタキス（ジエチルアミノ）タンタル、ｔ‐ブチルイミノトリス（エチルメチルアミノ）タンタル、ｔ‐ブチルイミノトリス（ジメチルアミノ）タンタル、ビス（シクロペンタジエニル）タンタルトリヒドリド、ビス（メチルシクロペンタジエニル）タンタルトリヒドリド、五フッ化タンタル、五塩化タンタル、五臭化タンタル、五ヨウ化タンタル、及びその組合せからなる群より選ばれ、該タングステン含有化合物が六フッ化タングステンを含んでいる、請求項１１記載の方法。
【請求項１５】
該窒素含有化合物がアンモニア、ヒドラジン、メチルヒドラジン、ジメチルヒドラジン、ｔ‐ブチルヒドラジン、フェニルヒドラジン、アゾイソブタン、エチルアジド、及びその誘導体、及びその組合せからなる群より選ばれ、該第一窒素除外還元剤と第二窒素除外還元剤がシラン、ジシラン、ジクロロシラン、ヘキサクロロジシラン、ボラン、ジボラン、トリボラン、テトラボラン、ペンタボラン、ヘキサボラン、ヘプタボラン、オクタボラン、ナノボラン、及びデカボラン、トリエチルボラン、及びその組合せからなる群より選ばれる、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
該第一金属含有化合物と第二金属含有化合物が独立してペンタキス（ジメチルアミノ）タンタル又は五フッ化タンタルを含み、該窒素含有化合物がアンモニアを含み、該タングステン含有化合物が六フッ化タングステンを含んでいる、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
該金属窒化物層を堆積させるステップ、該金属窒化物層を該タングステン含有化合物に晒すステップ、該金属窒化物層を該還元剤に晒すステップ、該金属含有バリヤ層を堆積させるステップが、同一チャンバ又は同一処理装置内で真空を遮断せずに行われる、請求項１１記載の方法。
【請求項１８】
基板を処理する方法であって、
第一タンタル含有化合物の１以上のパルスと窒素含有化合物の１以上のパルスを処理チャンバに交互に導入することにより基板表面上に窒化タンタルバリヤ層を堆積させるステップと、
第二タンタル含有化合物の１以上のパルスと還元剤の１以上のパルスを処理チャンバに交互に導入することにより該窒化タンタルバリヤ層の少なくとも一部上にタンタル含有バリヤ層を堆積させるステップと、
該タンタル含有バリヤ層をプラズマ処理プロセスに晒すステップと、
を含む、前記方法。
【請求項１９】
該プラズマ処理プロセスが還元ガスを含んでいる、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
該還元ガスが水素を含んでいる、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
該第一タンタル含有化合物と第二タンタル含有化合物が、独立してペンタキス（ジメチルアミノ）タンタル又は五フッ化タンタルを含み、該窒素含有化合物がアンモニアを含み、該還元剤がジボラン又はシランを含んでいる、請求項１８記載の方法。
【請求項２２】
該窒化タンタルバリヤ層を堆積させるステップ、該タンタル含有バリヤ層を堆積させるステップ、該タンタル含有バリヤを該プラズマ処理に晒すステップが、同一チャンバ又は同一処理装置内で真空を遮断せずに行われる、請求項１９記載の方法。
【請求項２３】
該タンタル含有バリヤ層がタンタル、ホウ化タンタル、又はタンタルシリサイドを含んでいる、請求項１８記載の方法。
【請求項２４】
基板を処理する方法であって、
該基板を第一浸漬プロセスに晒すステップであって、該浸漬プロセスが第一還元剤を所定の時間含んでいる、前記ステップと、
該基板上に窒化タンタルバリヤ層をプロセスチャンバ内で原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、
該基板をタンタル前駆物質に晒す工程と、
該プロセスチャンバをパージガスでパージする工程と、
該基板を窒素前駆物質に晒す工程と、
該プロセスチャンバを該パージガスでパージする工程と、
を含む、前記ステップと、
該基板を第二浸漬プロセスに晒すステップと、
窒化タンタルバリヤ層上にタンタルバリヤ層を堆積させるステップと、
を含む、前記方法。
【請求項２５】
該所定の時間が１秒以上を含んでいる、請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
該窒素前駆物質がアンモニア、ヒドラジン、メチルヒドラジン、ジメチルヒドラジン、ｔ‐ブチルヒドラジン、フェニルヒドラジン、アゾイソブタン、エチルアジド、その誘導体、及びその組合せからなる群より選ばれる、請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
該タンタル前駆物質がｔ‐ブチルイミノトリス（ジエチルアミノ）タンタル、ペンタキス（エチルメチルアミノ）タンタル、ペンタキス（ジメチルアミノ）タンタル、ペンタキス（ジエチルアミノ）タンタル、ｔ‐ブチルイミノトリス（エチルメチルアミノ）タンタル、ｔ‐ブチルイミノトリス（ジメチルアミノ）タンタル、ビス（シクロペンタジエニル）タンタルトリヒドリド、ビス（メチルシクロペンタジエニル）タンタルトリヒドリド、五フッ化タンタル、五塩化タンタル、五臭化タンタル、五ヨウ化タンタル、及びその組合せからなる群より選ばれた物質を含み、該第二浸漬プロセスが六フッ化タングステンを含んでいる、請求項２５記載の方法。
【請求項２８】
該パージガスが、ヘリウム、アルゴン、水素、窒素、又はその組合せからなる群より選ばれたガスを含んでいる、請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
該第二浸漬プロセスが、
該窒化タンタルバリヤ層を第一窒素除外還元剤に晒す工程と、
該窒化タンタル層を該六フッ化タングステンに晒す工程と、
を含む、請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
該タンタルバリヤ層をプラズマ処理プロセスに晒すステップを更に含む、請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
基板を処理する方法であって、
該基板上に窒化タンタルバリヤ層をプロセスチャンバ内で原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、
該基板を第一タンタル前駆物質に晒す工程と、
該プロセスチャンバをパージガスでパージする工程と、
該基板を窒素前駆物質に晒す工程と、
該プロセスチャンバを該パージガスでパージする工程と、
を含む、前記ステップと、
該基板を浸漬プロセスに晒すステップと、
該窒化タンタルバリヤ層上にタンタルバリヤ層を第二原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、
該基板を第二タンタル前駆物質に晒す工程と、
該パージガスでパージする工程と、
該基板を窒素除外還元剤に晒す工程と、
該パージガスでパージする工程と、
を含む、前記ステップと、
を含む、前記方法。
【請求項３２】
該窒素前駆物質がアンモニア、ヒドラジン、メチルヒドラジン、ジメチルヒドラジン、ｔ‐ブチルヒドラジン、フェニルヒドラジン、アゾイソブタン、エチルアジド、その誘導体、及びその組合せからなる群より選ばれた窒素含有化合物を含み、該窒素除外還元剤がシラン、ジシラン、ジクロロシラン、ヘキサクロロジシラン、ボラン、ジボラン、トリボラン、テトラボラン、ペンタボラン、ヘキサボラン、ヘプタボラン、オクタボラン、ナノボラン、デカボラン、トリエチルボラン、及びその組合せからなる群より選ばれた化合物を含んでいる、請求項３１記載の方法。
【請求項３３】
該第一タンタル前駆物質と第二タンタル前駆物質が、独立してｔ‐ブチルイミノトリス（ジエチルアミノ）タンタル、ペンタキス（エチルメチルアミノ）タンタル、ペンタキス（ジメチルアミノ）タンタル、ペンタキス（ジエチルアミノ）タンタル、ｔ‐ブチルイミノトリス（エチルメチルアミノ）タンタル、ｔ‐ブチルイミノトリス（ジメチルアミノ）タンタル、ビス（シクロペンタジエニル）タンタルトリヒドリド、ビス（メチルシクロペンタジエニル）タンタルトリヒドリド、五フッ化タンタル、五塩化タンタル、五臭化タンタル、五ヨウ化タンタル、及びその組合せからなる群より選ばれた物質を含み、該タングステン含有化合物が六フッ化タングステンを含んでいる、請求項３２記載の方法。
【請求項３４】
該パージガスが、ヘリウム、アルゴン、水素、窒素、又はその組合せからなる群より選ばれたガスを含んでいる、請求項３３記載の方法。
【請求項３５】
該タンタルバリヤ層をプラズマ処理プロセスに晒すステップを更に含む、請求項３４記載の方法。
【請求項３６】
基板を処理する方法であって、
該基板上に窒化タンタルバリヤ層をプロセスチャンバ内で原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、
該基板を有機金属タンタル前駆物質に晒す工程と、
該プロセスチャンバをパージガスでパージする工程と、
該基板を窒素前駆物質に晒す工程と、
該プロセスチャンバを該パージガスでパージする工程と、
を含む、前記ステップと、
該窒化タンタルバリヤ層上にタンタルバリヤ層を第二原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、該基板をタンタルハロゲン化物と還元剤の連続パルスに晒す工程を含む、前記ステップと、
を含む、前記方法。
【請求項３７】
該窒素前駆物質がアンモニア、ヒドラジン、メチルヒドラジン、ジメチルヒドラジン、ｔ‐ブチルヒドラジン、フェニルヒドラジン、アゾイソブタン、エチルアジド、その誘導体、及びその組合せからなる群より選ばれた窒素含有化合物を含み、該還元剤がシラン、ジシラン、ジクロロシラン、ヘキサクロロジシラン、ボラン、ジボラン、トリボラン、テトラボラン、ペンタボラン、ヘキサボラン、ヘプタボラン、オクタボラン、ナノボラン、デカボラン、トリエチルボラン、及びその組合せからなる群より選ばれた窒素除外化合物を含んでいる、請求項３６記載の方法。
【請求項３８】
該有機タンタル前駆物質がｔ‐ブチルイミノトリス（ジエチルアミノ）タンタル、ペンタキス（エチルメチルアミノ）タンタル、ペンタキス（ジメチルアミノ）タンタル、ペンタキス（ジエチルアミノ）タンタル、ｔ‐ブチルイミノトリス（エチルメチルアミノ）タンタル、ペンタキス（ジエチルアミノ）タンタル、ｔ‐ブチルイミノトリス（ジメチルアミノ）タンタル、ビス（シクロペンタジエニル）タンタルトリヒドリド、ビス（メチルシクロペンタジエニル）タンタルトリヒドリドからなる群より選ばれた化合物を含み、該タンタルハロゲン化物前駆物質が五フッ化タンタル、五塩化タンタル、五臭化タンタル、五ヨウ化タンタル、及びその組合せからなる群より選ばれ、該タングステン含有化合物が六フッ化タングステンを含んでいる、請求項３６記載の方法。
【請求項３９】
該パージガスが、ヘリウム、アルゴン、水素、窒素、又はその組合せからなる群より選ばれたガスを含んでいる、請求項３８記載の方法。
【請求項４０】
該タンタルバリヤ層をプラズマ処理プロセスに晒すステップを更に含む、請求項３９記載の方法。
【請求項４１】
基板を処理する方法であって、
第一金属を含有する窒化物層を第一原子層堆積プロセスにより堆積させるステップと、
該窒化物層を該第一金属と異なる第二金属を含む浸漬プロセスに晒すステップと、
該窒化物層上に金属層を第二原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、該金属層が該第一金属を含んでいる、前記ステップと、
を含む、前記方法。
【請求項４２】
該第一金属が、タンタル、チタン、ルテニウム、及びその組合せからなる群より選ばれる、請求項４１記載の方法。
【請求項４３】
該第一金属がタンタルであり、該第二金属がタングステンである、請求項４２記載の方法。
【請求項４４】
該第一原子層堆積プロセスが有機金属タンタル前駆物質を含み、該第二原子層堆積プロセスがタンタルハロゲン化物前駆物質を含む、請求項４３記載の方法。
【請求項４５】
該浸漬プロセスが六フッ化タングステンを含んでいる、請求項４３記載の方法。
【請求項４６】
該金属層をプラズマ処理に晒すステップを更に含む、請求項４４記載の方法。
【請求項１】
基板を処理する方法であって、
該基板を、タングステン前駆物質を含む浸漬プロセスに晒すステップと、
該基板上にタンタルバリヤ層を原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、該基板をタンタル前駆物質と還元剤の連続パルスに晒す工程を含む、前記ステップと、
を含む、前記方法。
【請求項２】
該還元剤が、シラン、ジシラン、シラン誘導体、ボラン、ジボラン、ボラン誘導体、水素、及びその組合せからなる群より選ばれた窒素除外還元剤を含み、該タンタル前駆物質が五フッ化タンタル、ペンタキス（ジメチルアミノ）タンタル、又はその組合せを含んでいる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
該タングステン前駆物質が、六フッ化タングステンを含んでいる、請求項２記載の方法。
【請求項４】
該基板を該浸漬プロセスに晒す前に、窒素含有化合物の１以上のパルスと金属含有化合物の１以上のパルスを交互に導入することにより基板表面上に窒化タンタルバリヤ層を堆積させるステップを更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
該窒化タンタルバリヤ層が、アミン含有化合物とタンタル含有化合物の１以上のパルスによって堆積される、請求項４記載の方法。
【請求項６】
該タンタルバリヤ層をプラズマ処理に晒すステップを更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
基板を処理する方法であって、
該基板上に窒化タンタルバリヤ層を原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、該基板を第一タンタル前駆物質と窒素前駆物質の連続パルスに晒す工程を含む、前記ステップと、
該基板をタングステン含有化合物を含む浸漬プロセスに晒すステップと、
該窒化タンタルバリヤ層上にタンタルバリヤ層を第二原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、該基板を第二タンタル前駆物質と還元剤の連続パルスに晒す工程を含む、前記ステップと、
を含む、前記方法。
【請求項８】
該窒素前駆物質がアンモニア、ヒドラジン、メチルヒドラジン、ジメチルヒドラジン、ｔ‐ブチルヒドラジン、フェニルヒドラジン、アゾイソブタン、エチルアジド、及びその組合せからなる群より選ばれた化合物を含み、該還元剤がシラン、ジシラン、シラン誘導体、ボラン、ジボラン、ボラン誘導体、水素、及びその組合せからなる群より選ばれた窒素除外還元剤を含む、請求項７記載の方法。
【請求項９】
該第一タンタル前駆物質がペンタキス（ジメチルアミノ）タンタルを含み、該第二タンタル前駆物質が五フッ化タンタルを含み、該タングステン含有前駆物質が六フッ化タングステンを含む、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
該タンタルバリヤ層をプラズマ処理に晒すステップを更に含む、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
基板を処理する方法であって、
第一金属含有化合物の１以上のパルスと窒素含有化合物の１以上のパルスを交互に導入することにより基板表面の少なくとも一部上に金属窒化物層を堆積させるステップと、
該金属窒化物層を第一窒素除外還元剤に晒すステップと、
該金属窒化物層をタングステン含有化合物に晒すステップと、
第二金属含有化合物の１以上のパルスと第二窒素除外還元剤の１以上のパルスを交互に導入することにより該金属窒化物層の少なくとも一部上に金属含有バリヤ層を堆積させるステップと、
を含む、前記方法。
【請求項１２】
該基板表面をプラズマ処理に晒すステップを更に含む、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
該金属窒化物層が窒化タンタルを含み、該金属含有バリヤがタンタル、ホウ化タンタル、又はタンタルシリサイドを含む、請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
該第一金属含有化合物と第二金属含有化合物が、独立してｔ‐ブチルイミノトリス（ジエチルアミノ）タンタル、ペンタキス（エチルメチルアミノ）タンタル、ペンタキス（ジメチルアミノ）タンタル、ペンタキス（ジエチルアミノ）タンタル、ｔ‐ブチルイミノトリス（エチルメチルアミノ）タンタル、ｔ‐ブチルイミノトリス（ジメチルアミノ）タンタル、ビス（シクロペンタジエニル）タンタルトリヒドリド、ビス（メチルシクロペンタジエニル）タンタルトリヒドリド、五フッ化タンタル、五塩化タンタル、五臭化タンタル、五ヨウ化タンタル、及びその組合せからなる群より選ばれ、該タングステン含有化合物が六フッ化タングステンを含んでいる、請求項１１記載の方法。
【請求項１５】
該窒素含有化合物がアンモニア、ヒドラジン、メチルヒドラジン、ジメチルヒドラジン、ｔ‐ブチルヒドラジン、フェニルヒドラジン、アゾイソブタン、エチルアジド、及びその誘導体、及びその組合せからなる群より選ばれ、該第一窒素除外還元剤と第二窒素除外還元剤がシラン、ジシラン、ジクロロシラン、ヘキサクロロジシラン、ボラン、ジボラン、トリボラン、テトラボラン、ペンタボラン、ヘキサボラン、ヘプタボラン、オクタボラン、ナノボラン、及びデカボラン、トリエチルボラン、及びその組合せからなる群より選ばれる、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
該第一金属含有化合物と第二金属含有化合物が独立してペンタキス（ジメチルアミノ）タンタル又は五フッ化タンタルを含み、該窒素含有化合物がアンモニアを含み、該タングステン含有化合物が六フッ化タングステンを含んでいる、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
該金属窒化物層を堆積させるステップ、該金属窒化物層を該タングステン含有化合物に晒すステップ、該金属窒化物層を該還元剤に晒すステップ、該金属含有バリヤ層を堆積させるステップが、同一チャンバ又は同一処理装置内で真空を遮断せずに行われる、請求項１１記載の方法。
【請求項１８】
基板を処理する方法であって、
第一タンタル含有化合物の１以上のパルスと窒素含有化合物の１以上のパルスを処理チャンバに交互に導入することにより基板表面上に窒化タンタルバリヤ層を堆積させるステップと、
第二タンタル含有化合物の１以上のパルスと還元剤の１以上のパルスを処理チャンバに交互に導入することにより該窒化タンタルバリヤ層の少なくとも一部上にタンタル含有バリヤ層を堆積させるステップと、
該タンタル含有バリヤ層をプラズマ処理プロセスに晒すステップと、
を含む、前記方法。
【請求項１９】
該プラズマ処理プロセスが還元ガスを含んでいる、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
該還元ガスが水素を含んでいる、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
該第一タンタル含有化合物と第二タンタル含有化合物が、独立してペンタキス（ジメチルアミノ）タンタル又は五フッ化タンタルを含み、該窒素含有化合物がアンモニアを含み、該還元剤がジボラン又はシランを含んでいる、請求項１８記載の方法。
【請求項２２】
該窒化タンタルバリヤ層を堆積させるステップ、該タンタル含有バリヤ層を堆積させるステップ、該タンタル含有バリヤを該プラズマ処理に晒すステップが、同一チャンバ又は同一処理装置内で真空を遮断せずに行われる、請求項１９記載の方法。
【請求項２３】
該タンタル含有バリヤ層がタンタル、ホウ化タンタル、又はタンタルシリサイドを含んでいる、請求項１８記載の方法。
【請求項２４】
基板を処理する方法であって、
該基板を第一浸漬プロセスに晒すステップであって、該浸漬プロセスが第一還元剤を所定の時間含んでいる、前記ステップと、
該基板上に窒化タンタルバリヤ層をプロセスチャンバ内で原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、
該基板をタンタル前駆物質に晒す工程と、
該プロセスチャンバをパージガスでパージする工程と、
該基板を窒素前駆物質に晒す工程と、
該プロセスチャンバを該パージガスでパージする工程と、
を含む、前記ステップと、
該基板を第二浸漬プロセスに晒すステップと、
窒化タンタルバリヤ層上にタンタルバリヤ層を堆積させるステップと、
を含む、前記方法。
【請求項２５】
該所定の時間が１秒以上を含んでいる、請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
該窒素前駆物質がアンモニア、ヒドラジン、メチルヒドラジン、ジメチルヒドラジン、ｔ‐ブチルヒドラジン、フェニルヒドラジン、アゾイソブタン、エチルアジド、その誘導体、及びその組合せからなる群より選ばれる、請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
該タンタル前駆物質がｔ‐ブチルイミノトリス（ジエチルアミノ）タンタル、ペンタキス（エチルメチルアミノ）タンタル、ペンタキス（ジメチルアミノ）タンタル、ペンタキス（ジエチルアミノ）タンタル、ｔ‐ブチルイミノトリス（エチルメチルアミノ）タンタル、ｔ‐ブチルイミノトリス（ジメチルアミノ）タンタル、ビス（シクロペンタジエニル）タンタルトリヒドリド、ビス（メチルシクロペンタジエニル）タンタルトリヒドリド、五フッ化タンタル、五塩化タンタル、五臭化タンタル、五ヨウ化タンタル、及びその組合せからなる群より選ばれた物質を含み、該第二浸漬プロセスが六フッ化タングステンを含んでいる、請求項２５記載の方法。
【請求項２８】
該パージガスが、ヘリウム、アルゴン、水素、窒素、又はその組合せからなる群より選ばれたガスを含んでいる、請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
該第二浸漬プロセスが、
該窒化タンタルバリヤ層を第一窒素除外還元剤に晒す工程と、
該窒化タンタル層を該六フッ化タングステンに晒す工程と、
を含む、請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
該タンタルバリヤ層をプラズマ処理プロセスに晒すステップを更に含む、請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
基板を処理する方法であって、
該基板上に窒化タンタルバリヤ層をプロセスチャンバ内で原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、
該基板を第一タンタル前駆物質に晒す工程と、
該プロセスチャンバをパージガスでパージする工程と、
該基板を窒素前駆物質に晒す工程と、
該プロセスチャンバを該パージガスでパージする工程と、
を含む、前記ステップと、
該基板を浸漬プロセスに晒すステップと、
該窒化タンタルバリヤ層上にタンタルバリヤ層を第二原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、
該基板を第二タンタル前駆物質に晒す工程と、
該パージガスでパージする工程と、
該基板を窒素除外還元剤に晒す工程と、
該パージガスでパージする工程と、
を含む、前記ステップと、
を含む、前記方法。
【請求項３２】
該窒素前駆物質がアンモニア、ヒドラジン、メチルヒドラジン、ジメチルヒドラジン、ｔ‐ブチルヒドラジン、フェニルヒドラジン、アゾイソブタン、エチルアジド、その誘導体、及びその組合せからなる群より選ばれた窒素含有化合物を含み、該窒素除外還元剤がシラン、ジシラン、ジクロロシラン、ヘキサクロロジシラン、ボラン、ジボラン、トリボラン、テトラボラン、ペンタボラン、ヘキサボラン、ヘプタボラン、オクタボラン、ナノボラン、デカボラン、トリエチルボラン、及びその組合せからなる群より選ばれた化合物を含んでいる、請求項３１記載の方法。
【請求項３３】
該第一タンタル前駆物質と第二タンタル前駆物質が、独立してｔ‐ブチルイミノトリス（ジエチルアミノ）タンタル、ペンタキス（エチルメチルアミノ）タンタル、ペンタキス（ジメチルアミノ）タンタル、ペンタキス（ジエチルアミノ）タンタル、ｔ‐ブチルイミノトリス（エチルメチルアミノ）タンタル、ｔ‐ブチルイミノトリス（ジメチルアミノ）タンタル、ビス（シクロペンタジエニル）タンタルトリヒドリド、ビス（メチルシクロペンタジエニル）タンタルトリヒドリド、五フッ化タンタル、五塩化タンタル、五臭化タンタル、五ヨウ化タンタル、及びその組合せからなる群より選ばれた物質を含み、該タングステン含有化合物が六フッ化タングステンを含んでいる、請求項３２記載の方法。
【請求項３４】
該パージガスが、ヘリウム、アルゴン、水素、窒素、又はその組合せからなる群より選ばれたガスを含んでいる、請求項３３記載の方法。
【請求項３５】
該タンタルバリヤ層をプラズマ処理プロセスに晒すステップを更に含む、請求項３４記載の方法。
【請求項３６】
基板を処理する方法であって、
該基板上に窒化タンタルバリヤ層をプロセスチャンバ内で原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、
該基板を有機金属タンタル前駆物質に晒す工程と、
該プロセスチャンバをパージガスでパージする工程と、
該基板を窒素前駆物質に晒す工程と、
該プロセスチャンバを該パージガスでパージする工程と、
を含む、前記ステップと、
該窒化タンタルバリヤ層上にタンタルバリヤ層を第二原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、該基板をタンタルハロゲン化物と還元剤の連続パルスに晒す工程を含む、前記ステップと、
を含む、前記方法。
【請求項３７】
該窒素前駆物質がアンモニア、ヒドラジン、メチルヒドラジン、ジメチルヒドラジン、ｔ‐ブチルヒドラジン、フェニルヒドラジン、アゾイソブタン、エチルアジド、その誘導体、及びその組合せからなる群より選ばれた窒素含有化合物を含み、該還元剤がシラン、ジシラン、ジクロロシラン、ヘキサクロロジシラン、ボラン、ジボラン、トリボラン、テトラボラン、ペンタボラン、ヘキサボラン、ヘプタボラン、オクタボラン、ナノボラン、デカボラン、トリエチルボラン、及びその組合せからなる群より選ばれた窒素除外化合物を含んでいる、請求項３６記載の方法。
【請求項３８】
該有機タンタル前駆物質がｔ‐ブチルイミノトリス（ジエチルアミノ）タンタル、ペンタキス（エチルメチルアミノ）タンタル、ペンタキス（ジメチルアミノ）タンタル、ペンタキス（ジエチルアミノ）タンタル、ｔ‐ブチルイミノトリス（エチルメチルアミノ）タンタル、ペンタキス（ジエチルアミノ）タンタル、ｔ‐ブチルイミノトリス（ジメチルアミノ）タンタル、ビス（シクロペンタジエニル）タンタルトリヒドリド、ビス（メチルシクロペンタジエニル）タンタルトリヒドリドからなる群より選ばれた化合物を含み、該タンタルハロゲン化物前駆物質が五フッ化タンタル、五塩化タンタル、五臭化タンタル、五ヨウ化タンタル、及びその組合せからなる群より選ばれ、該タングステン含有化合物が六フッ化タングステンを含んでいる、請求項３６記載の方法。
【請求項３９】
該パージガスが、ヘリウム、アルゴン、水素、窒素、又はその組合せからなる群より選ばれたガスを含んでいる、請求項３８記載の方法。
【請求項４０】
該タンタルバリヤ層をプラズマ処理プロセスに晒すステップを更に含む、請求項３９記載の方法。
【請求項４１】
基板を処理する方法であって、
第一金属を含有する窒化物層を第一原子層堆積プロセスにより堆積させるステップと、
該窒化物層を該第一金属と異なる第二金属を含む浸漬プロセスに晒すステップと、
該窒化物層上に金属層を第二原子層堆積プロセスにより堆積させるステップであって、該金属層が該第一金属を含んでいる、前記ステップと、
を含む、前記方法。
【請求項４２】
該第一金属が、タンタル、チタン、ルテニウム、及びその組合せからなる群より選ばれる、請求項４１記載の方法。
【請求項４３】
該第一金属がタンタルであり、該第二金属がタングステンである、請求項４２記載の方法。
【請求項４４】
該第一原子層堆積プロセスが有機金属タンタル前駆物質を含み、該第二原子層堆積プロセスがタンタルハロゲン化物前駆物質を含む、請求項４３記載の方法。
【請求項４５】
該浸漬プロセスが六フッ化タングステンを含んでいる、請求項４３記載の方法。
【請求項４６】
該金属層をプラズマ処理に晒すステップを更に含む、請求項４４記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公表番号】特表２００７−５２３９９４（Ｐ２００７−５２３９９４Ａ）
【公表日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５１７３６０（Ｐ２００６−５１７３６０）
【出願日】平成１６年６月１８日（２００４．６．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０１９４１７
【国際公開番号】ＷＯ２００４／１１３５８５
【国際公開日】平成１６年１２月２９日（２００４．１２．２９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．フロッピー
【出願人】（３９００４０６６０）アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド (1,346)
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月１８日（２００４．６．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０１９４１７
【国際公開番号】ＷＯ２００４／１１３５８５
【国際公開日】平成１６年１２月２９日（２００４．１２．２９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．フロッピー
【出願人】（３９００４０６６０）アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド (1,346)
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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