(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置を製造する方法であり、前記方法は：
上に残留物を持つ金属表面及び誘電体層表面を含む平坦化パターン化基板を準備し；
前記残留物を含む前記平坦化パターン化基板を疎水性機能基を含む反応ガスで処理し、前記処理は、前記平坦化パターン化基板から前記残留物を除去し、かつ、前記誘電体層表面の親水性機能基を疎水性機能基で置換し；
前記処理された平坦化パターン化基板を還元性ガスに暴露し；及び
前記誘電体層表面と前記金属表面を金属含有前駆体蒸気を含む堆積ガスに暴露することで前記金属表面に選択的に金属含有キャップ層を堆積することを含む、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であり、前記残留物が有機残留物を含む、方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であり、前記有機残留物がベンゾトリアジン（ＢＴＡ）を含む、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であり、前記還元性ガスが水素（Ｈ２）ガスを含む、方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であり、前記還元性ガスがアンモニア（ＮＨ３）ガスを含む、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であり、前記残留物除去が、さらに：前記処理の前に、前記平坦化パターン化基板を熱処理することを含み、
前記熱処理は、前記平坦化パターン化基板から前記残留物の部分を蒸発させる、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であり、前記処理された平坦化パターン化基板を前記還元ガスに暴露することが、前記処理された平坦化パターン化基板から前記疎水性機能基を除く、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であり、前記反応ガスが、アルキルシラン、アルコキシシラン、アルキルアルコキシシラン、アルキルシロキサン、アルコキシシロキサン、アルキルアルコキシシロキサン、アリールシラン、アシルシラン、アリールシロキサン、アシルシロキサン、アルキルアミンシラン、シラザン又はこれらの組合せから選択されるシリコン含有ガスを含む、方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であり、前記シリコン含有ガスが、ジメチルシランジメチルアミン（ＤＭＳＤＭＡ）、トリメチルシランジメチルアミン（ＴＭＳＤＭＡ）、及びビス（ジメチルアミノ）ジメチルシラン（ＢＤＭＡＤＭＳ）からなる群から選択されるアルキルアミンシランを含む、方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であり、前記金属含有キャップ層が、金属層、金属化合物層又は金属層と金属化合物層の交互層を含み、前記金属層が、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、ルテニウム（Ｒｕ）、  コバルト（Ｃｏ）、タングステン（Ｗ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）又はパラジウム（Ｐｄ）又はこれらの２以上の組合せから選択される金属元素を含み、かつ前記金属化合物が前記金属及びリン（Ｐ）、ホウ素（Ｂ）、窒素（Ｎ）、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ケイ素（Ｓｉ）又はゲルマニウム（Ｇｅ）、又はこれらの２以上の組合せから選択される非金属ドーパントを含む、方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であり、前記金属含有前駆体蒸気が、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、ルテニウム（Ｒｕ）、コバルト（Ｃｏ）、タングステン（Ｗ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、又はパラジウム（Ｐｄ）又はこれらの２以上の組合せから選択される金属元素を含み、かつ前記堆積ガスがさらに、ＰＨ３、ＢＨ３、Ｂ２Ｈ６、ＢＦ３、ＮＦ３、ＮＨ３、Ｎ２Ｈ４、ＰＦ３、ＰＢｒ３、ＢＣｌ３、ＢＩ３、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ３Ｃｌ、ＳｉＨ２ＣＩ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、Ｓｉ２Ｃｌ６、ＳｉＨ３Ｆ、ＳｉＨ２Ｆ、ＳｉＨＦ３、ＳｉＦ４、Ｓｉ２Ｆ６、ＧｅＨ４、又はＧｅＣｌ４、又はこれらの２以上の組合せから選択される非金属ドーパントを含む、方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法であり、前記処理及び暴露が、基板温度が３００℃以下で実施される、方法。
【請求項１３】
半導体装置を形成する方法であり、前記方法は：
上に化学機械的研磨（ＣＭＰ）残留物を持つ、銅（Ｃｕ）表面と誘電体層表面を含む平坦化パターン化基板を準備し；
前記平坦化パターン化基板を疎水性機能基を含むシリコン含有反応ガスで処理し、前記処理が、前記平坦化パターン化基板から前記ＣＭＰ残留物を除去し、かつ、前記誘電体層表面の前記親水性機能基を疎水性機能基と置換し；  
前記処理された平坦化パターン化基板をアンモニア（ＮＨ３）ガスに暴露し；及び
前記誘電体層表面及び前記Ｃｕ金属表面を金属含有前駆体蒸気を含む堆積ガスへ暴露することで前記Ｃｕ金属上に金属含有キャップ層を選択的に堆積することを含む、方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であり、前記金属含有キャップ層の堆積が、前記誘電体層表面及び前記Ｃｕ表面をＲｕ３（ＣＯ）１２前駆体蒸気及びＣＯキャリアガスを含む堆積ガスに暴露することで、前記Ｃｕ表面にルテニウム（Ｒｕ）金属キャップ層を堆積することを含む、方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の方法であり、前記ＣＭＰ残留物を除去することが、前記処理の前に、熱処理することを含み、
前記熱処理は、前記平坦化パターン化基板を前記平坦化パターン化基板から前記残留物の部分を蒸発させる、方法。
【請求項１６】
請求項１３に記載の方法であり、前記処理された平坦化パターン化基板をアンモニア（ＮＨ３）ガスに暴露することが、前記処理された平坦化パターン化基板から前記疎水性機能基を除く、方法。
【請求項１７】
請求項１３に記載の方法であり、前記シリコン含有ガスが、アルキルシラン、アルコキシシラン、アルキルアルコキシシラン、アルキルシロキサン、アルコキシシロキサン、アルキルアルコキシシロキサン、アリールシラン、アシルシラン、アリールシロキサン、アシルシロキサン、アルキルアミンシラン、シラザン又はこれらの全ての組合せを含む、方法。
【請求項１８】
請求項１３に記載の方法であり、前記シリコン含有ガスが、ジメチルシランジメチルアミン（ＤＭＳＤＭＡ）、トリメチルシランジメチルアミン（ＴＭＳＤＭＡ）、及びビス（ジメチルアミノ）ジメチルシラン（ＢＤＭＡＤＭＳ）からなる群から選択されるアルキルアミンシランを含む、方法。
【請求項１９】
請求項１３に記載の方法であり、前記金属含有キャップ層が、金属層、金属化合物層又は金属層と金属化合物層の交互層を含み、前記金属層が、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、ルテニウム（Ｒｕ）、コバルト（Ｃｏ）、タングステン（Ｗ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）又はパラジウム（Ｐｄ）又はこれらの２以上の組合せから選択される金属元素を含み、かつ前記金属化合物が前記金属及びリン（Ｐ）、ホウ素（Ｂ）、窒素（Ｎ）、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ケイ素（Ｓｉ）又はゲルマニウム（Ｇｅ）又はこれらの２以上の組合せから選択される非金属ドーパントを含む、方法。
【請求項２０】
請求項１３に記載の方法であり、前記金属含有前駆体蒸気が、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、ルテニウム（Ｒｕ）、コバルト（Ｃｏ）、タングステン（Ｗ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、又はパラジウム（Ｐｄ）又はこれらの２以上の組合せから選択される金属元素を含み、かつ前記堆積ガスがさらに、ＰＨ３、ＢＨ３、Ｂ２Ｈ６、ＢＦ３、ＮＦ３、ＮＨ３、Ｎ２Ｈ４、ＰＦ３、ＰＢｒ３、ＢＣｌ３、ＢＩ３、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ３Ｃｌ、ＳｉＨ２ＣＩ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、Ｓｉ２Ｃｌ６、ＳｉＨ３Ｆ、ＳｉＨ２Ｆ、ＳｉＨＦ３、ＳｉＦ４、Ｓｉ２Ｆ６、ＧｅＨ４、又はＧｅＣｌ４、又はこれらの２以上の組合せから選択される非金属ドーパントを含む、方法。
【請求項２１】
半導体装置を形成する方法であり、前記方法は：
上にベンゾトリアジン（ＢＴＡ）を含む化学機械的研磨（ＣＭＰ）残留物を持つ銅（Ｃｕ）表面と低誘電率誘電層を含む平坦化パターン化基板を準備し；
前記平坦化パターン化基板から前記ＣＭＰ残留物の第１の部分を蒸発させるために前記平坦化パターン化基板を熱処理し；
その後、前記平坦化パターン化基板の前記ＣＭＰ残留物の第２の部分をアルキルアミンシラン反応ガスで処理し、前記処理が、前記平坦化パターン化基板から前記ＣＭＰ残留物を除去し、かつ、前記誘電体層表面の親水性機能基を−Ｓｉ（ＣＨ３）３基で置換し；
前記処理された平坦化パターン化基板をアンモニア（ＮＨ３）ガスに暴露し；及び
前記誘電体層表面及び前記Ｃｕ表面に、Ｒｕ３（ＣＯ）１２前駆体蒸気及びＣＯ、キャリアガスを含む堆積ガスに暴露することで前記Ｃｕ表面にルテニウム（Ｒｕ）金属キャリア層を選択的に堆積する、ことを含む方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法であり、前記処理された平坦化パターン化基板をアンモニア（ＮＨ３）ガスへ暴露することが、前記処理された平坦化パターン化基板上の−Ｓｉ（ＣＨ３）３機能基を−ＮＨ２又は−ＮＨ基に置換することである、方法。
【請求項２３】
請求項２１に記載の方法であり、前記アルキルアミンシランが、ジメチルシランジメチルアミン（ＤＭＳＤＭＡ）、トリメチルシランジメチルアミン（ＴＭＳＤＭＡ）、及びビス（ジメチルアミノ）ジメチルシラン（ＢＤＭＡＤＭＳ）からなる群から選択されるアルキルアミンシランを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体プロセス及び半導体装置に関し、より具体的には、バルク銅金属内のエレクトロマイグレーション（ＥＭ）及びストレスマイグレーション（ＳＭ）を改善するために、半導体装置の銅（Ｃｕ）メタライゼーションに金属含有キャップ層を集積する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路は種々の半導体装置及び電力を前記半導体装置に与えこれらの半導体装置が共有し情報交換できるための複数の導電性金属パスを含む。前記集積回路内で、金属層は、金属層をお互いに絶縁するための金属間又は層間誘電層を用いてお互いの上にスタックされる。通常は、それぞれの層は少なくとも１つの追加の金属層と電気的接触を形成する必要がある。かかる電気的接触は、前記金属層を分離する層間誘電体中に孔（即ちビア）をエッチングし、得られたビアを金属で充填し内部接触を形成させることで達成される。「ビア」は通常、誘電体層内部の、孔（ホール）、線又は他の類似の構成などの全ての凹部構造であって、前記誘電層と前記誘電層の下部の導電層との電気的接触を与える構造を意味する。同様に、２つ又はそれ以上のビアを接続する凹部構成は通常トレンチと参照される。
【０００３】
集積回路製造のための多層メタライゼーション方法でＣｕ金属の使用は、解決を必要とするいくつかの問題を持つ。例えば、誘電材料及びシリコン（Ｓｉ）中のＣｕ原子の高い移動性により、Ｃｕ原子がこれらの材料中へマイグレーションし、それにより電気的欠陥を生じて集積回路を破壊する恐れがある。従って、Ｃｕ金属層、Ｃｕ充填トレンチ及びＣｕ充填ビアは通常、Ｃｕ元素が前記誘電層に拡散しないようにバリア層で包埋される。バリア層は通常、Ｃｕ堆積に先立って、トレンチ及びビア側壁及びビア底に堆積される。バリア層は好ましくはＣｕと非反応性で非混和性の材料を含み、前記誘電体材料と優れた接着性を与え、低電気抵抗を与える。
【０００４】
集積回路の内部接続での電流密度は、最小構造サイズが減少するに従い、それぞれの連続する技術ノードの増加に従い大きく増加する。エレクトロマイグレーション（ＥＭ）及びストレスマイグレーション（ＳＭ）寿命が電流密度に反比例することから、ＥＭ及びＳＭは急速に重要な解決すべき問題となってきている。Ｃｕデュアルダマシン相互接続構造のＥＭ寿命は、バルクＣｕと周囲の材料との境界面での原子状Ｃｕの移動に強く依存し、これはこれらの境界面の接着に直接関連する。より優れた接着とより長いＥＭ寿命を与える新たな材料がこれまで活発に研究されてきた。例えば、コバルト−タングステン−リン（ＣｏＷＰ）層は、無電解めっき技術を用いてバルクＣｕ金属に選択的に堆積されてきた。ＣｏＷＰとバルク金属の境界面は優れた接着強さを持ち、より長いＥＭ備寿命を与える。しかし、バルクＣｕ金属、特に緊密間隔のＣｕ配線上に許容される選択的堆積を行い、かつ優れた膜均一性を維持することは、この複雑なプロセスを採用する上で躊躇を与える。さらに、酸性溶液を用いる湿式プロセスステップはＣｏＷＰの使用に対して有害となり得る。
【０００５】
従って、良好なＣｕ金属への接着とバルクＣｕ金属の改善されたＥＭ及びＳＭ特性を与える金属含有キャップ層を堆積するための新たな方法が望まれている。特に、これらの方法は、誘電体層表面に比較してＣｕ金属表面上に金属含有キャップ層を形成させるために優れた選択性を与えるべき方法である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の実施態様は、バルクＣｕ金属層内のエレクトロマイグレーション及びストレスマイグレーションを改善するために、Ｃｕメタライゼーションに金属含有キャップ層を統合することで半導体装置製造のための方法を提供する。本方法は、金属表面及び誘電体層表面を含む平坦化パターン化基板上に、改善された金属含有キャップ層の選択的な堆積を与える。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの実施態様によれば、前記方法は、残留物が上に形成された金属表面及び誘電体層表面を含む平坦化パターン化基板を準備し、前記残留物を前記平坦化パターン化基板から除去し、及び前記誘電体層表面と金属表面を金属含有前駆体蒸気を含む堆積ガスへ暴露することで前記金属表面上に金属含有キャップ層を堆積する、ことを含む。前記除去は、前記残留物を含む前記平坦化パターン化基板を疎水性機能基を含む反応ガスと処理することを含み、前記処理は、前記誘電体層表面の親水性機能基を疎水性機能基に置換し、かつ前記処理された平坦化パターン化基板を還元性ガスに暴露することを含む。
【０００８】
本発明の他の実施態様によると、前記方法は、化学的機械研磨（ＣＭＰ）残留物を持つＣｕ表面とｌｏｗ−ｋ誘電体層表面を含む平坦化パターン化基板を準備し、前記ＣＭＰ残留物を前記平坦化パターン化基板から除去し、及び前記誘電体層表面とＣｕ金属表面を金属含有前駆体蒸気を含む堆積ガスへ暴露することで前記Ｃｕ金属表面上に金属含有キャップ層を堆積する、ことを含む。前記除去には、前記平坦化パターン化基板を、疎水性機能基を含むシリコン含有反応ガスで処理し、前記処理が前記誘電体層の親水性機能基を疎水性機能基と置換し、及び前記処理された平坦化パターン化基板をＮＨ３ガスに暴露することを含む。
【０００９】
本発明の他の実施態様によると、前記方法は、ベンゾトリアジン（ＢＴＡ）を含むＣＭＰ残留物を持つＣｕ表面及びｌｏｗ−ｋ誘電体層表面を含む平坦化パターン化基板を準備し、前記平坦化パターン化基板から前記ＣＭＰ残留物を除去し、及び前記誘電体層表面及び前記Ｃｕ表面をＲｕ３（ＣＯ）１２前駆体蒸気とＣＯキャリアガスとを含む堆積ガスに暴露することでルテニウム（Ｒｕ）金属キャップ層を前記Ｃｕ表面上に選択的に堆積することを含む。前記除去には、前記平坦化パターン化基板を熱処理して前記平坦化パターン化基板から前記ＣＭＰ残留物の第１の部分を揮発させ、その後前記平坦化パターン化基板の前記ＣＭＰ残留物の第２の部分をアルキルアミンシラン反応ガスで処理し、前記処理が前記誘電体層表面の親水性機能基を−Ｓｉ（ＣＨ３）３機能基と置換し、及び前記処理された平坦化パターン化基板をＮＨ３ガスに暴露することを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の実施態様のより完全な理解及びそれに伴う多くの利点は、以下の詳細な説明を、特に添付図面と関連して考慮することで容易に明らかとなるであろう。
【図１Ａ】図１Ａから１Ｈは、本発明の実施態様による半導体装置のＣｕメタライゼーションでの金属含有キャップ層の形成を示す模式的断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａから１Ｈは、本発明の実施態様による半導体装置のＣｕメタライゼーションでの金属含有キャップ層の形成を示す模式的断面図である。
【図１Ｃ】図１Ａから１Ｈは、本発明の実施態様による半導体装置のＣｕメタライゼーションでの金属含有キャップ層の形成を示す模式的断面図である。
【図１Ｄ】図１Ａから１Ｈは、本発明の実施態様による半導体装置のＣｕメタライゼーションでの金属含有キャップ層の形成を示す模式的断面図である。
【図１Ｅ】図１Ａから１Ｈは、本発明の実施態様による半導体装置のＣｕメタライゼーションでの金属含有キャップ層の形成を示す模式的断面図である。
【図１Ｆ】図１Ａから１Ｈは、本発明の実施態様による半導体装置のＣｕメタライゼーションでの金属含有キャップ層の形成を示す模式的断面図である。
【図１Ｇ】図１Ａから１Ｈは、本発明の実施態様による半導体装置のＣｕメタライゼーションでの金属含有キャップ層の形成を示す模式的断面図である。
【図１Ｇ】図１Ａから１Ｈは、本発明の実施態様による半導体装置のＣｕメタライゼーションでの金属含有キャップ層の形成を示す模式的断面図である。
【図１Ｉ】図１Ａから１Ｈは、本発明の実施態様による半導体装置のＣｕメタライゼーションでの金属含有キャップ層の形成を示す模式的断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、疎水性表面を含むＳｉＣＯＨ低誘電率（ｌｏｗ−ｋ）層を示す模式的断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の実施態様による疎水性表面を含む変性ＳｉＣＯＨｌｏｗ−ｋ層の模式的断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施態様による統合処理を実行するための真空プロセス装置の模式的ダイヤグラムである。
【図４】図４は、本発明の実施態様により、平坦化パターン化基板上の金属キャップ層の表面洗浄及び選択的形成のためのプロセスフローダイヤグラムを示す。
【図５】図５は、基板処理の関数として、相対的ＢＴＡ強度及びＢＴＡパーセント除去を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施態様は、半導体装置内のエレクトロマイグレーション及びストレスマイグレーションを改善するために金属含有キャップ層をＣｕメタライゼーションに統合するための方法を提供する。半導体装置内の金属表面（例えばＣｕ表面又はタングステン（Ｗ）表面）上の金属含有キャップ層の存在は、前記金属層のエレクトロマイグレーション及びストレスマイグレーション特性に対し非常に有効であるけれども、前記金属層に隣接する誘電体層表面上に追加された金属含有材料の痕跡量の存在でさえ、半導体装置の種々の電気的特性へ悪影響を与える。
【００１２】
半導体装置の最小構成サイズが小さくなり、隣接する金属層間の誘電層の厚さが小さくなるに従い、エレクトロマイグレーション及びストレスマイグレーションの問題はより一層深刻なものとなる。一例として、３２ｎｍ最小構造サイズ装置世代は、隣接する金属層間の僅か約４５−５０ｎｍ誘電体厚さを利用し、前記誘電体層表面上に追加された痕跡量の金属含有材料は、前記隣接金属層間に電流リークを生じ、前記半導体装置の電流（Ｉ）−電圧（Ｖ）及び時間依存性誘電破壊（ＴＤＤＢ）挙動に強く影響する。
【００１３】
当業者が理解するべきことは、種々の実施態様は１つ又はそれ以上の具体的な詳細がなくても実施され得るものであり、又は他の置換物及び／又は追加の方法、材料又は部品を用いても実施され得るものである、ということである。同様に、説明の目的で、具体的な数字、材料及び構成が本発明の完全な理解を与えるために記載される。さらに、理解されるべきことは、図に示される種々の実施態様は説明のための表現であり、必ずしも寸法通りではない、ということである。
【００１４】
本明細書を通じて「１つの実施態様」は、実施態様に関連して記載された具体的な構成、構造、材料又は性質が本発明の少なくとも１つの実施態様に含まれるものであることを意味するが、これらが全ての実施態様に現れることを意味するものではない。従って、用語「１つの実施態様」又は「１実施態様」が本明細書の種々の場所で用いられることは、必ずしも本発明の同じ実施態様を意味するものではない。
【００１５】
図１Ａ−１Ｈは、本発明の実施態様による半導体装置のＣｕメタライゼーションにおいて金属含有キャップ層の形成の模式的断面図を示す。図１Ａは、誘電層１００内の複数の凹部構造を含むパターン化基板１を示す。前記凹部構造１０は従来のリソグラフィ及びプラズマエッチング技術を用いて形成され得る。前記凹部構造１０は、高アスペクト比の相互接続構造の一部である得る。前記凹部構造１０は、約２：１以上、例えば３：１、４：１、５：１、６：１、１２：１、１５：１又はそれを超えるアスペクト比を持ち得る。前記凹部構造１０は幅１１を持ち、この幅は約５００ｎｍ（ｎｍ＝１０−９ｍ）未満であり、例えば２５０ｎｍ、２００ｎｍ、１５０ｎｍ、１００ｎｍ、６５ｎｍ、４５ｎｍ、３２ｎｍ、２０ｎｍ、又はそれ未満であり得る。しかし本発明の実施態様はこれらのアスペクト比又は構造幅に限定されるものではなく、他のアスペクト比及び構造幅でも又使用され得る。理解されるべきことは、本発明の実施態様は、半導体製造で見出される種々の単純な及び複雑な凹部構造に適用され得るということである。
【００１６】
前記誘電層１００は、例えばＳｉＯ２、ｌｏｗ−ｋ材料又はｈｉｇｈ−ｋ材料を含み得る。ｌｏｗ−ｋ誘電材料はＳｉＯ２の誘電率より小さい名目誘電率を持ち、約４（例えば熱成長二酸化ケイ素は約３．８から３．９の範囲であり得る）である。ｈｉｇｈ−ｋ材料はＳｉＯ２の誘電率を超える名目誘電率を持つ。
【００１７】
半導体技術の当業者に知られているように、相互接続遅延は、集積回路（ＩＣ）の速度及び性能を改善するための道での主な制限因子である。相互接続遅延を最小化する一つの方法は、前記ＩＣの製造の際にｌｏｗ−ｋ材料を使用することで相互接続電気容量を減少させることである。かかるｌｏｗ−ｋ材料はまた、低温プロセスで有用であることが認められている。従って、近年、ｌｏｗ−ｋ残留物が、シリコン酸化物などの比較的高い誘電率絶縁材料を置き換えるために開発されてきている。
【００１８】
特に、ｌｏｗ−ｋ膜は、半導体装置の金属層間のレベル外及びレベル内誘電体層のために有用である。さらに、絶縁材料の誘電率をさらに低減するために、材料膜はポアを持ち、即ち多孔性ｌｏｗ−ｋ材料として形成される。かかるｌｏｗ−ｋ材料は、フォトレジストに類似するスピンオン誘電体（ＳＯＤ）方法又は化学蒸方法（ＣＶＤ）により堆積され得る。
【００１９】
ｌｏｗ−ｋ誘電体材料は３．７未満の誘電率、又は１．６から３．７の範囲の誘電率を持つ。ｌｏｗ−ｋ誘電材料は、フッ化シリコンガラス（ＦＳＧ）、炭素ドープ酸化物、ポリマー、ＳｉＣＯＨ含有ｌｏｗ−ｋ材料、非多孔性ｌｏｗ−ｋ材料、多孔性ｌｏｗ−ｋ材料、スピンオン誘電体（ＳＯＤ）ｌｏｗ−ｋ材料又はその他の全ての適切な誘電材料を含む。前記ｌｏｗ−ｋ誘電材料には、ＢＬＡＣＫ  ＤＩＡＭＯＮＤ（Ｒ）（ＢＤ）又はＢＬＡＣＫ  ＤＩＡＭＯＮＤ（Ｒ）ＩＩ（ＢＤＩＩ）ＳｉＣＯＨ材料が含まれ、これらはＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、Ｉｎｃ．から市販されており、又はＣｏｒａｌ（Ｒ）ＣＶＤ膜が含まれ、これはＮｏｖｅｌｌｕｓ  Ｓｙｓｔｅｍｓ、Ｉｎｃ．から市販されている。その他の市販の炭素含有材料には、Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌから入手可能なＳＩＬＫ（Ｒ）（例えば、ＳｉＬＫ−ｌ、ＳｉＬＫ−Ｊ、ＳｉＬＫ−Ｈ、ＳｉＬＫ−Ｄ、及び多孔性ＳｉＬＫ半導体誘電樹脂）、及びＨｏｎｅｙｗｅｌｌから入手可能なＧＸ−３（ＴＭ）及びＧＸ−３ＰＴＭ）半導体誘電樹脂が含まれる。
【００２０】
ｌｏｗ−ｋ誘電率材料には、多孔性無機−有機ハイブリッド膜が含まれ、これは小さなボイド（又はポア）を形成するための硬化又は堆積プロセスの際に前記膜の完全な細密化を抑制するＣＨ３結合を持つシリコン酸化物系マトリックスなどの単一相からなる。又は、これらの誘電体層には、多孔性無機−有機ハイブリッド膜が含まれ、これは硬化プロセスの際に分解又は蒸発される有機材料（例えばポロゲン）のポアを持つ炭素ドープシリコン酸化物系マトリクスなどの少なくとも２つの相からなる。
【００２１】
さらに、ｌｏｗ−ｋ材料には、ＳＯＤ技術を用いて堆積される、水素シルセスキオキサン（ＨＳＱ）又はメチルシルセスキオキサン（ＭＳＱ）などのシリケート系材料が含まれる。かかる膜の例には、Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇから入手可能なＦＯｘ（Ｒ）ＨＳＱ、Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇから入手可能なＸＬＫ多孔性ＨＳＱ、及びＳＲ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓから入手可能なＪＳＲ  ＬＫＤ−５１０９が含まれる。
【００２２】
ｌｏｗ−ｋ材料は半導体回路の製造のために有望である一方、ｌｏｗ−ｋ材料（例えばＳｉＣＯＨ材料）を半導体製造プロセスへ統合させることはいくつかの問題がある。非多孔性及び多孔性ｌｏｗ−ｋ材料は一般的に脆く（即ち、低凝集力、低破壊長さ及び低破壊靭性を持つ）、従来の誘電材料よりも丈夫さに欠け、通常の誘電材料をパターン化する際に使用されるエッチング及びプラズマアッシングプロセスなどのウェハプロセスの間に損傷を受ける可能性がある。さらに、液体水及び水蒸気は前記ｌｏｗ−ｋ材料の凝集力をさらに低減させる。
【００２３】
図１Ｂは平坦化パターン化基板１が示され、図１Ａの凹部構成１０に拡散バリア層１０２形成され、及び凹部構造１０を充填する金属層１０４（例えばＣｕ又はＷ）を形成するプロセスが続く。前記拡散バリア層１０２は、例えばタンタル（Ｔａ）含有層（例えばＴａ、ＴａＣ、ＴａＮ又はＴａＣＮ又はこれらの組合せ）、チタン（Ｔｉ）含有層（例えばＴｉ、ＴｉＮ又はこれらの組合せ）、又はタングステン（Ｗ）含有層（例えば、Ｗ、ＷＮ又はこれらの組合せ）又はこれらの２以上の組合せを含み得る。本発明の１つの実施態様によると、前記拡散バリア層１０２はさらに、前記凹部構造１０内の前記金属層と直接接触する接着層、例えばＲｕ金属層又はＲｕ金属を含む金属合金を含み得る。いくつかの例では、拡散バリア層１０２は、約５ｎｍ未満の厚さを持ち得る。１つの例では、Ｒｕ金属接着層の厚さ約２ｎｍであり得る。
【００２４】
前記凹部構造のＣｕ金属充填はＣｕめっき処理で実行され、例えば電気化学的めっき処理又は無電解めっき処理で実施され、かつその後化学機械研磨（ＣＭＰ）処理が従来方法のように、前記Ｃｕめっき処理の後に過剰のＣｕ金属を除去するために実施される。前記ＣＭＰ処理は、前記誘電層１００に対して高い選択性を持ってＣｕを除去するために最適化され得る。ＣＭＰ及びＣｕめっき処理は当業者にはよく知られている。図１Ｂでは、平坦化パターン化基板１が平坦化金属表面１０５と誘電体層表面１０１を含む。
【００２５】
図１Ｂはさらに、前記誘電体層表面１０１上及びＣＭＰ処理に続く前記金属表面１０５上に存在し得るＣＭＰ残留物１０９を模式的に示す。１つの例では、前記ＣＭＰ残留物１０９はベンゾトリアジン（ＢＴＡ）を含み得る。これはＣＭＰ処理で共通に使用される化学試薬である。しかしＣＭＰ処理残留物１０９はＣＭＰ処理で使用される他の化学物も含み得る。
【００２６】
ＢＴＡの構造が下に示される。
【００２７】
【化１】
0005911844.tif 000002
当業者には容易に理解されるように、ＣＭＰ処理残留物１０９の効果的除去は前記平坦化パターン化基板１をさらに処理する前に必要である。これには前記平坦化パターン化基板１の金属表面１０５上への金属含有キャップ層などのさらなる材料層の選択的堆積が含まれる。本発明者は次のことを認めた。ＣＭＰ残留物１０９を前記金属表面１０５及び誘電体層表面１０１から洗浄するための多くの従来技術（高温度水素アニーリング及び／又はＨ２プラズマ処理を含む）は、ｌｏｗ−ｋ材料を含む装置を含む多くの先進的半導体の製造には許容され得ない、ということである。これらの方法は、ＣＭＰ残留物１０９及び他の汚染物を基板表面から十分に洗浄することはなく、高温度及び／又はプラズマ暴露を用いることで前記ｌｏｗ−ｋ材料を損傷させる可能性もある。
【００２８】
本発明の実施態様は、ＣＭＰ残留物及び他の汚染物を、平坦化パターン化表面から、金属表面１０５などの金属表面上に金属含有キャップ層の選択的堆積を行う前に洗浄し、前記金属表面１０５の間の誘電体層１０１上に追加の金属含有材料の形成を防止又は最小化する、新しい低温方法を提供する。この改善された選択性は、金属キャップ層を含む半導体装置のライン−ライン破壊及び電気リーク性能に対し改善された余裕（マージン）を与える。
【００２９】
本発明の１つの実施態様によれば、ＣＭＰ処理に続いて、図１Ｂに示される前記平坦化パターン化基板１は空気中又は真空条件下でＣＭＰ残留物１０９の第１の部分を除去するために熱処理される。熱処理は、ＣＭＰ残留物１０９の材料の約沸点以上の温度で実施される。１つの実施態様では、ＢＴＡを含むＣＭＰ残留物１０９は約２１０℃又はそれ以上の温度で熱処理され、ＣＭＰ残留物の第１の部分（バルク）に存在するＢＴＡを除去する。ＢＴＡは沸点２０９．４℃を持つ。熱処理は、平坦化パターン化基板１上にＣＭＰ残留物の部分（第２の部分）を残す結果となる。この部分は直接金属表面１０５と誘電体層１０１の表面に結合されている。従って、一例では、前記第１の残留物部分はＢＴＡ分子の多層を含み、前記ＣＭＰ残留物の第２の残留物部分は平坦化パターン化基板１上にＢＴＡの分子のほぼ単一層を含み得る。
【００３０】
図１Ｃは、疎水性機能基を含む反応ガス１１８での前記平坦化パターン化基板１の処理を模式的に示す。本発明者は次のことを見出した。すなわち、前記平坦化パターン化基板１を低温度（例えば約１５０℃と約２５０℃の間）で前記反応ガス１１８に暴露することは、前記平坦化パターン化基板１からＣＭＰ残留物１０９を除去するために効果的であり、これは従来の高温度Ｈ２アニール又はＨ２プラズマアニールプロセス（ｌｏｗ−ｋ材料を含む装置を含む多くの先進的半導体装置の製造には許容されない）に置き換えられ得る、ということである。
【００３１】
前記平坦化パターン化基板１からＣＭＰ残留物１０９を除去することに加えて、反応ガス１１８に暴露することは、誘電体層１０１上の親水性機能基を反応ガス１１８からの疎水性機能基に置換し得る。図２Ａは、金属表面２１６と親水性ｌｏｗ−ｋ誘電体層表面２１４を含むｌｏｗ−ｋ誘電体層２０４を持つ金属層２０６を含む平坦化パターン化基板の模式的断面を表す。例えば、パターンエッチング又はＣＭＰの際にＳｉ−ＣＨ３基を含むｌｏｗ−ｋ材料の表面から−ＣＨ３などの疎水性機能基を除去することは、金属含有前駆体のための望ましくない吸収サイトを与えることで前記誘電体層表面上への金属含有堆積のインキュベーション時間を減少させると考えられる。さらに、多くのｌｏｗ−ｋ材料は多孔性であり、これらの材料を金属含有前駆体蒸気に暴露することは前記孔（ポア）中に前記金属含有前駆体を捕捉し反応する恐れがある。
【００３２】
例示的なＳｉＣＯＨｌｏｗ−ｋ誘電体層２０４は、親水性機能基２３０を持つ親水性ｌｏｗ−ｋ誘電体層表面２１４を含む。例示的親水性機能基２３０はヒドロキシ基（−ＯＨ基）であり、これはＳｉＣＯＨｌｏｗ−ｋ誘電体層２０４からパターン化エッチング又はＣＭＰの際に−ＣＨ３基を除去することで生成され得る。親水性機能基２３０は、金属含有前駆体のための望ましくない吸収サイトを与え、これにより親水性ｌｏｗ−ｋ誘電体層表面２１４上の金属含有堆積のためのインキュベーション時間を減少させる、と考えられる。従って、前記親水性ｌｏｗ−ｋ誘電体層表面２１４上に対して前記金属表面２１６上に金属含有層を選択的に堆積することは問題が多い。
【００３３】
図２Ｂは、本発明の１つの実施態様による疎水性表面を含む変性ＳｉＣＯＨｌｏｗ−ｋ材料の模式的断面図である。前記変性ＳｉＣＯＨｌｏｗ−ｋ誘電体層２０５は、疎水性機能基２３１を持つ疎水性ｌｏｗ−ｋ誘電体表面２１５を含む。例示的な−Ｓｉ（ＣＨ３）３疎水性機能基２３１が図２Ｂに示される。本発明の実施態様によれば、疎水性機能基２３１を含む疎水性ｌｏｗ−ｋ誘電体層表面２１５は、図２Ａの親水性ｌｏｗ−ｋ誘電体層表面２１４を疎水性機能基を含む反応ガスへ暴露し、それにより親水性機能基２３０を反応ガスから疎水性機能基と置換することで、調製され得る。この置換は、前記金属表面２１６及び／又は他の金属含有表面上の選択的金属含有堆積を改善する。即ち、長時間のインキュベーション時間を持つ前記疎水性ｌｏｗ−ｋ誘電体層表面上に対して金属含有堆積のための短いインキュベーション時間を持つ。前記疎水性ｌｏｗ−ｋ誘電体層表面２１５は金属含有前駆体のための吸収サイトを僅か含むか又は全く含まず、従って疎水性ｌｏｗ−ｋ誘電体層表面２１５を金属含有前駆体に暴露することは、前記金属表面上に対して疎水性ｌｏｗ−ｋ誘電体層表面２１５上への長いインキュベーション時間を必要とし、かつ金属含有堆積が遅れる結果をとなる。このことは、疎水性ｌｏｗ−ｋ誘電体層表面上にほとんど又は全く堆積することなく、前記金属表面２１６上への金属含有層を選択的に形成することを可能にする。さらに、多孔性ＳｉＣＯＨｌｏｗ−ｋ誘電体層２０４及び変性多孔性ＳｉＣＯＨｌｏｗ−ｋ誘電体層２０５の場合に、前記疎水性機能基２３１は、多孔性ＳｉＣＯＨｌｏｗ−ｋ誘電体層２０４の孔（ポア）を少なくとも部分的に充填し、それにより前記孔中の金属含有前駆体の移動及び続く反応を抑止又は減少させ得る。
【００３４】
図１Ｃを参照する。本発明のいくつかの実施態様によれば、反応ガス１１８は、アルキルシラン、アルコキシシラン、アルキルアルコキシシラン、アルキルシロキサン、アルコキシシロキサン、アルキルアルコキシシロキサン、アリールシラン、アシルシラン、アリールシロキサン、アシルシロキサン、アルキルアミンシラン、シラザン、又はこれらの全ての組合せを含む、シリコン含有ガスを含み得る。反応ガス１１８への暴露は例えば、時間間隔が約１０秒と約１２０分との間、又は約３０秒と約６０秒の間で、ガス圧力が約０．１トール（Ｔｏｒｒ）と約１０トールとの間、又は約１トールと約５トールとの間で、基板温度が約２０℃と約３００℃との間、約１５０℃と約３００℃との間、又は約１５０℃と約２５０℃との間で、実施され得る。反応ガス１１８は、プラズマ励起（前記平坦化パターン化基板１上のリモートプラズマ又は直接プラズマによる）又は反応ガスプラズマ励起を行わないで前記平坦化パターン化基板１に暴露させ得る。
【００３５】
本発明のいくつかの実施態様によれば、反応ガスは、アルキルアミンシラン、例えばジメチルシランジメチルアミン（ＤＭＳＤＭＡ）、トリメチルシランジメチルアミン（ＴＭＳＤＭＡ）、ビス（ジメチルアミノ）ジメチルシラン（ＢＤＭＡＤＭＳ）、又はその他のアルキルアミンシランを含み得る。他の実施態様によれば、反応ガスは、Ｎ、Ｏ−ビストリメチルシリルトリフルオロアセタミド（ＢＳＴＦＡ）及びトリメチルシリル−ピロール（ＴＭＳ−ピロール）から選択され得る。
【００３６】
ＴＭＳＤＭＡの構造は以下のようである。
【００３７】
【化２】
0005911844.tif 000003
本発明のいくつかの実施態様によると、反応ガスはシラザン化合物から選択され得る。シラザンは飽和ケイ素−窒素ハイブリッドである。これらは、−Ｏ−の代わりに−ＮＨ−を持つシロキサンとの類似構造を持つ。有機シラザン前駆体はさらに、前記Ｓｉ原子へ結合する少なくとも１つのアルキル基を含む。前記アルキル基には、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、又はブチル基又はこれらの組合せが含まれる。さらにアルキル基は、フェニール基などの環状炭化水素基が含まれる。さらにアルキル基にはビニール基が含まれる。ジシラザンはケイ素原子に結合する１から６のメチル基、又はケイ素原子に結合する１から６のエチル基を持つ化合物、又はケイ素原子に結合するメチル基とエチル基の組合せを持つ化合物である。
【００３８】
ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）の構造は以下に示される。
【００３９】
【化３】
0005911844.tif 000004
ＨＭＤＳは１つのＳｉ−Ｎ−Ｓｉ構造単位とＳｉ原子に結合する３つのメチル基を含む。ＨＭＤＳの蒸気圧は２０℃で約２０トールであり、市販されている。
【００４０】
有機シラザン化合物の例は表１に示される。
【００４１】
【表１】
0005911844.tif 000005
前記ＣＭＰ残留物１０９の除去に加えて、前記平坦化パターン化基板１を反応ガスに暴露させることは、前記誘電体層表面１０１中の親水性機能基（例えば−ＯＨ基）を反応ガスからの疎水性機能基（例えば−Ｓｉ（ＣＨ３）３）と置換することで変性誘電体層表面１０３を形成することができる。前記疎水性機能基は変性誘電体層表面１０３上で記号「＋」で示される。図１Ｃで示されるように、前記平坦化パターン化基板１を反応ガス１１８に暴露することはさらに、少量の反応ガス１１８ａが前記金属表面１０５上に吸収される結果となる。
【００４２】
図１Ｄを参照して、反応ガス１１８への暴露に続いて、前記平坦化パターン化基板１は還元性ガス１２３、例えば水素（Ｈ２）ガス又はアンモニア（ＮＨ３）ガスの存在下、プラズマ励起を行わずに熱処理される。前記還元性ガスへの暴露は、前記金属表面上の酸化金属（例えばＣｕＯ）を対応する金属（例えばＣｕ）へ化学的に還元する、と考えられる。さらに、ＮＨ３ガスへの暴露は、誘電体層表面１０１の未反応親水性機能基（例えば−ＯＨ基）を−ＮＨＸ基（−ＮＨ２又は−ＮＨ基）に置換し、それによりさらに前記誘電体層表面１０１に対して金属表面１０５上への選択的金属含有堆積を改善する、と考えられる。前記ＮＨ３ガスへの暴露はさらに、金属表面１０５から全ての残留する有機汚染物を除去し得る。いくつかの実施態様によれば、前記ＮＨ３ガスへの暴露は、変性誘電体層表面１０３から疎水性機能基を少なくとも部分的に除去して−ＮＨＸ基と置換する。しかし他の実施態様によれば、前記疎水性機能基は、ＮＨ３ガス暴露の際にも前記変性誘電体層表面１０３上に残り得る。１つの実施態様では、前記基板温度は、金属表面１０５上に金属含有キャップ層を堆積する前に、変性誘電体層表面１０３から疎水性機能基を除去することを強化するために制御され増加される。
【００４３】
図１Ｅは、本発明の１つの実施態様による還元性ガス１２３での熱処理に続く平坦化パターン化基板１を示す。図１Ｅで示される実施態様では、疎水性機能基（例えば−Ｓｉ（ＣＨ３）３基）は還元性ガス暴露により変性誘電体層表面１０３から除去され、吸収された反応ガス１１８ａが金属表面１０５から除去される。
【００４４】
図１Ｆは、本発明の１つの実施態様による、金属含有前駆体蒸気を含む堆積ガス１１９への前記平坦化パターン化基板１の暴露を模式的に示す。堆積ガス１１９はさらに、キャリアガス（例えば不活性ガス）、還元性ガス又はキャリアガスと還元性ガスの両方を含み得る。金属含有前駆体蒸気は金属含有前駆体を含み得る。これは、ルテニウム（Ｒｕ）含有前駆体、コバルト（Ｃｏ）含有前駆体、モリブデン（Ｍｏ）含有前駆体、タングステン（Ｗ）含有前駆体、白金（Ｐｔ）含有前駆体、イリジウム（Ｉｒ）含有前駆体、ロジウム（Ｒｈ）含有前駆体、及びレニウム（Ｒｅ）含有前駆体から選択され得る。Ｒｕ含有前駆体の例には、Ｒｕ３（ＣＯ）１２、（２、４−ジメチルペンタジエニル）（エチルシクロペンタジエニル）ルテニウム（Ｒｕ（ＤＭＰＤ）（ＥｔＣｐ））、ビス（２、４−ジメチルペンタジエニル）ルテニウム（Ｒｕ（ＤＭＰＤ）２）、４−ジメチルペンタジエニル）（メチルシクロペンタジエニル）ルテニウム（Ｒｕ（ＤＭＰＤ）（ＭｅＣｐ））、又はビス（エチルシクロペンタジエニル）ルテニウム（Ｒｕ（ＥｔＣｐ）２）が含まれる。Ｃｏ含有前駆体の例には、Ｃｏ２（ＣＯ）８、Ｃｏ４（ＣＯ）１２、ＣｏＣｐ（ＣＯ）２、Ｃｏ（ＣＯ）３（ＮＯ）、Ｃｏ２（ＣＯ）６（ＨＣＣｔＢｕ）、Ｃｏ（ａｃａｃ）２、Ｃｏ（Ｃｐ）２、Ｃｏ（Ｍｅ５Ｃｐ）２）、Ｃｏ（ＥｔＣｐ）２、コバルト（ｌｌ）ヘキサフルオロアセチルアセトナートハイドラート、コバルトトリス（２、２、６、６−テトラメチル−３、５−ヘプタンジオナート）、コバルト（ｌｌｌ）アセチルアセトナート、ビス（Ｎ、Ｎ’−ジイソプロピルアセタミジナート）コバルト及びトリカルボニルアルルコバルトが含まれる。Ｍｏ前駆体の一例はＭｏ（ＣＯ）６である。Ｗ前駆体の例には、Ｗ（ＣＯ）６及びタングステンハロゲン化物（ＷＸ６、ここでＸはハロゲン）が含まれる。Ｐｔ前記の例には、Ｐｔ（ＣＯ）２Ｃｌ２、Ｐｔ（ａｃａｃ）２、Ｍｅ２ＰｔＣ５Ｈ５、Ｐｔ（ＰＦ３）及びＭｅＣｐＰｔＭｅ３が含まれる。Ｉｒ前駆体の例には、ｌｒ４（ＣＯ）１２、ｌｒ（アリル）３、（メチルシクロペンタジエニル）（１、５−シクロオクタジエン）イリジウム（ｌ）、（Ｃ６Ｈ７）（Ｃ８Ｈ１２）ｌｒ、及びＩｒＣが含まれる。（η５−Ｃ５Ｈ５）Ｒｈ（ＣＯ）２、及びＲｈＣｌ３が含まれる。Ｒｈ前駆体の例には、Ｒｈ（ａｃａｃ）（ＣＯ）２、（η５−Ｃ５Ｈ５）Ｒｈ（Ｈ２Ｃ＝ＣＨ２）２、（η５−Ｃ５Ｈ５）Ｒｈ（ＣＯ）２、及びＲｈＣｌ３が含まれる。Ｒｅ前駆体の一例はＲｅ２（ＣＯ）１０である。当業者に理解されるべきことは、いくつかの他の金属含有前駆体は、本発明の実施態様で使用され得る。
【００４５】
図１Ｆで、前記堆積ガス１１９への暴露は金属含有キャップ層１１５を金属表面１０５上に選択的に堆積し、さらに図１Ｆに示されるように、前記誘電体層表面１０１上の金属含有前駆体のための吸収サイトが無いことから前記誘電体層表面１０１上には僅か又は全く金属含有堆積が起こらない。図１Ｆには示されていないが、前記誘電体層方面１０１はさらに、疎水性機能基を含み、これがさらに誘電体層表面１０１への金属含有堆積を阻止し得る。金属含有キャップ層１１５は、金属層、金属化合物層又は金属層と金属化合物層との交互層が含まれ得る。一例では、金属含有キャップ層１１５の平均厚さは２オングストローム（オングストローム＝１０−１０ｍ）と２００オングストロームとの間であり、例えば約２、５、１０、１５、２０、３０、４０、５０、１００、又は２００オングストロームである。いくつかの例では、金属含有キャップ層１１５は、平均厚さが２と５オングストロームの間である。しかし、本発明の実施態様はこれらの厚さに限定されず、金属含有キャップ層１１５は２００オングストロームよりも厚い場合もあり得る。１つの実施態様によると、金属表面１０５上の金属含有キャップ層１１５の表面被覆は、不完全であってよく、この場合金属表面１０５が暴露される隙間を持つ。
【００４６】
本のいくつかの実施態様によれば、金属含有キャップ層１１５は１又はそれ以上の金属を含むか、それからなる。前記金属層は、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ又はＲｅ又はそれらの組合せから選択される金属元素を含み得る。いくつかの例では、前記金属含有キャップ層１１５は前記平坦化パターン化基板１上に、前記平坦化パターン化基板１を化学蒸着（ＣＶＤ）、プラズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）又はプラズマ強化ＡＬＤ（ＰＥＡＬＤ）技術を用いて堆積ガス１１９に暴露することで堆積され得る。一例では、前記金属含有キャップ層１１５は、Ｒｕ金属を含むか、それからなり、前記拡散層１０２は前記金属層１０４と直接接触するＲｕ金属接着層を含み得る。従って図１Ｆで示される前記金属層１０４の部分はＲｕ金属で包埋され得る。
【００４７】
本発明の他の実施態様によると、前記金属含有キャップ層１１５は、金属化合物を含むかそれからなる。前記金属化合物層は、金属元素、例えば上記の１又はそれ以上の金属元素を含み得る。例えば、前記ドーパントは、リン（Ｐ）、ホウ素（Ｂ）、窒素（Ｎ）、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ケイ素（Ｓｉ）又はゲルマニウム（Ｇｅ）又はそれらの組合せである非金属ドーパント元素であり得る。いくつかの実施態様では、前記金属化合物層は、前記表面１０５上に、前記平坦化パターン化基板１を金属含有前駆体蒸気及びドーパントガスを含む堆積ガス１１９へ暴露することで堆積され得る。例えば、前記ドーパントガスは、ＰＨ３、ＢＨ３、Ｂ２Ｈ６、ＢＦ３、ＮＦ３、ＮＨ３、Ｎ２、Ｎ２Ｈ４、ＰＦ３、ＰＢｒ３、ＢＣｌ３、Ｂｌ３、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ３Ｃｌ、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、Ｓｉ２Ｃｌ６、ＳｉＨ３Ｆ、ＳｉＨ２Ｆ、ＳｉＨＦ３、ＳｉＦ４、Ｓｉ２Ｆ６、ＧｅＨ４又はＧｅＣｌ４又はそれらの２以上の組合せである非金属性ドーパントを含むか、からなり得る。
【００４８】
図１Ｇは、図１Ｆでさらに前記平坦化パターン化基板１のプロセスの後、前記金属含有キャップ層１１５上に形成された誘電体拡散バリア層１３０を示す。前記誘電体拡バリア層１３０は、例えば窒化ケイ素（ＳｉＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）又は炭化窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）を含み得る。
【００４９】
他の実施態様によると、図１Ｄでの還元性ガスでの処理条件は、疎水性機能基が、前記変性誘電体層表面１０３から実質的に除去されないように選択され得る。図１Ｈは、前記金属含有キャップ層１１５及び前記変性誘電体層表面１０３上に形成された第２の誘電体拡散バリア層１３１を示す。前記第２の誘電体拡散バリア層１３１は、例えばＳｉＮ、ＳｉＣ又はＳｉＣＮを含み得る。
【００５０】
図３は、本発明の実施態様による統合化処理を実施するための真空処理装置の模式的ダイヤグラムを示す。前記真空処理装置３００は、基板（ウェハ）移送システム３０１を含み、これはカセットモジュール３０１Ａ及び３０１Ｂ、及び基板アラインメントモジュール３０１Ｃを含む。ロードロックチャンバ３０２Ａ及び３０２Ｂが前記基板移送システム３０１に組み合わされる。前記基板移送システム３０１は、常圧に維持されるが、不活性ガスでパージすることでクリーン環境が設けられる。
【００５１】
前記ロードロックチャンバ３０２Ａ及び３０２Ｂは基板移送システム３０３と組み合わされる。前記基板移送システム３０３は、ターブ分子ポンプ（図示されていない）を用いて非常に低いベース圧力（例えば５ｘ１０−８トール以下）に維持され又は常に不活性ガスでパージされている。前記基板移送システム３０３は、基板移送ロボットを含み、脱ガスシステム３０４Ａ及び３０４Ｄと組み合わされ、処理システム３０４Ｂは前記基板を疎水性機能基を含む反応ガスへ暴露するように構成され、処理システム３０４Ｃは、前記基板を還元性ガス（例えばＨ２又はＮＨ３）へ暴露するように構成される。
【００５２】
さらに、前記基板移送システム３０３は基板移送システム３０５と基板ハンドリングチャンバ３０４Ｅを介して組み合わされる。前記基板移送システム３０３内で基板移送システム３０５は、ターボ分子ポンプを用いて非常に低いベース圧力（例えば５ｘ１０−８トール以下）に維持されるか又は不活性ガスで常にパージされる。前記基板移送システム３０５は基板移送ロボットを含む。前記基板移送システム３０５は、処理システム３０６Ａ及び３０６Ｄと組み合わされ、これらは前記パターン化基板を堆積ガスに暴露させて前記基板上に金属含有キャップ層を堆積し、処理システム３０６Ｃは場合により金属含有キャップ層をドーパントガスに暴露し、処理システム３０６Ｂは誘電体バリア層を前記基板上に堆積するように構成される。
【００５３】
本発明の１つの実施態様によると、前記処理システム３０６ＡはＲｕＣＶＤシステムであり、Ｒｕ３（ＣＯ）１２及びＣＯを含む堆積ガスをＲｕ金属キャップ層を堆積するために使用するように構成される。ＲｕＣＶＤシステムの例は、米国特許第７２７０８４８及び７２７９４２１に記載されている。
【００５４】
前記真空処理装置３００は、制御装置３１０を含み、これは図３に示される全ての又はいくつかの前記処理システム及び処理要素と組み合わされて前記統合基板処理に際して制御することができる。これに代えて又はこれに加えて、制御装置３１０は追加の制御装置／コンピュータ（図示されていない）の１つ又はそれ以上と組み合わされ、かつ制御装置３１０は追加の制御装置／コンピュータからの設定及び／又は構成情報を得ることができる。前記制御装置３１０は、前記処理システム及び処理要素のいくつか又は全てを構成するために使用され、前記制御装置３１０は、前記処理システム及び処理要素のいくつか又は全てからのデータを収集、提供、処理、記憶及び表示することができる。前記制御装置３１０は、前記処理システム及び処理要素のいくつか又は全てを制御するためのいくつかのアプリケーションを含む。例えば制御装置３１０は、グラフィックユーザインタフェース（ＧＵＩ）コンポーネント（図示されていない）を含み、これはユーザーが処理システム及び処置要素の１つ又はそれ以上をモニタ及び／又は制御することを可能にするインタフェースを使用することを容易にする。
【００５５】
前記制御装置３１０は、マイクロプロセッサ、メモリ及び、前記真空装置３００と交信し、入力を開始及び情報を交換し、さらに前記真空処理装置３００からの出力をモニタするために十分な電圧を生成することができるデジタルＩ／Ｏポートを含む。例えば、前記メモリに保存されたプログラムは、統合基板処理を実行するための処理手順に従い前記真空処理装置３００の入力を開始させるために使用され得る。前記制御装置３１０は、メモリに保存された１又はそれ以上の命令の１又はそれ以上の手順を実行するプロセッサに応じて本発明の処理ステップに基づくマイクロプロセッサの一部又は全部を実行する汎用目的コンピュータシステムとして実装され得る。かかる命令は、前記制御装置に、ハードディスクや移動可能な媒体ドライブなどの他のコンピュータ読み取り可能媒体から読み込まれ得る。マルチ処理での１つ又はそれ以上のプロセッサはまた、前記制御装置マイクロプロセッサとして適用され、メインメモリに含まれた一連の命令を実行する。他の実施態様では、実線回路がソフトウェア命令に代えて又は共に使用され得る。従って、実施態様は、ハードウェア及びソフトウェアのいかなる特定の組合せに限定されるものではない。
【００５６】
制御装置３１０は、少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能媒体又は前記制御メモリなどを含み、これらメモリは本発明の教示によるプログラムされた命令を保持し、本発明を実行するために必要であるデータ構造、テーブル、レコード又はその他のデータを含むことができる。コンピュータ読み取り可能媒体の例には、コンパクトディスク、ハードディスク、フロッピーディスク、テープ、ＳＤＲＡＭ又は全ての他の磁気媒体、コンパクトディスク（例えばＣＤ−ＲＯＭ）又は他の全ての光学媒体、パンチカード、紙テープ又は他の穴のパターンを持つ物理的媒体、キャリア波（以下説明される）又は全ての他のコンピュータが読み取り可能な媒体が含まれる。
【００５７】
本発明は、本発明を実施するための装置を駆動するため、及び／又は前記制御装置３１０を人ユーザーと対話させることを可能とするための、コンピュータ読み取り可能媒体の１又はそれ以上の組合せに保存された制御装置３１０を制御するソフトウェアを含む。かかるソフトウェアは、装置ドライバ、オペレーティングシステム、開発ツール及びアプリケーションソフトウェアを含むが、これらに限定されない。かかるコンピュータ読み取り可能媒体はさらに、本発明で実施される処理の全て又は一部（処理が分散されている場合）を実行するための本発明のコンピュータプログラム製品を含む。
【００５８】
本発明の前記コンピュータコード装置は、全ての解釈可能又は実行可能なコード機構であってよく、スクリプト、解釈可能プログラム、ダイナミックリンクライブラリ（ＤＬＬ）、Ｊａｖａクラス及び完全な実行可能なプログラムであり得る。さらに、本発明の処理の部分は、よりよい性能、信頼性及び／又はコストのために分散されてよい。
【００５９】
ここで使用される用語「コンピュータ読み取り可能媒体」は、実行のために前記制御装置３１０のプロセッサへ命令を与えることに関与する全ての媒体を意味する。コンピュータ読み取り可能媒体は、非揮発性媒体、揮発性媒体及び伝送媒体を含むが、これらの限定されない。非揮発性媒体には、例えば前記ハードディスクや移動可能媒体ドライブなどの光ディスク、磁気ディスク及び光磁気ディスクが含まれる。揮発性媒体には、前記メインメモリなどのダイナミックメモリが含まれる。さらに、コンピュータ読み取り可能媒体の種々の形が、実行のための制御装置のプロセッサへ１又はそれ以上の命令の１又はそれ以上の命令手順の実行に関与し得る。例えば、前記命令は、最初は遠隔コンピュータの磁気ディスク上で実行され得る。前記遠隔コンピュータは本発明の全ての又は部分を実行するための命令をダイナミックメモリにロードし前記命令をネットワークを通じて前記制御装置３１０へ送る。
【００６０】
前記制御装置３１０は前記真空処理装置３００に関して近くに位置され、又は前記真空処理装置３００に関して離れて位置され得る。例えば、前記制御装置３１０は、直接接続、イントラネット、インターネット及び無線接続の少なくとも１つを用いて前記真空処理装置３００とデータ交換を行うことができる。前記制御装置３１０は、イントラネットで、例えば顧客サイト（即ち半導体装置製造者など）と接続され、又はイントラネットで、例えば販売者サイト（即ち、装置製造者）と接続され得る。さらに、例えば前記制御装置３１０はインターネットに接続され得る。さらに他のコンピュータ（即ちコントローラー、サーバーなど）が、例えば前記制御装置３１０にアクセスして、直接接続、イントラネット、インターネット及び無線接続の少なくとも１つを介してデータを交換することができる。当業者に理解されるべきことは、制御装置３１０は無線を介して前記真空処理装置３００とデータを交換することができる、ということである。
【００６１】
当業者は、本発明の実施態様は、図３に示される真空処理装置３００の全ての処理システムを使用する必要はないことを容易に理解できるであろう。上述のように、前記真空処理装置３００は、同じ処理又は類似の処理を実行するように構成された２つの処理システム（例えば、処理システム３０６Ａ及び３０６Ｄ）を含み得る。これは、前記真空処理装置３００のウェハスループットを増加させるためになされ得る。従って本発明のいくつかの実施態様は、図３に示される処理システムの全てを使用しない場合を含み、さらに前記処理システムが図３で示されるものとは異なるように構成され得る。
【００６２】
図４は、本発明の１つの実施態様による、表面洗浄及び平坦化パターン化基板上に金属含有キャップ層の選択的形成のためのプロセスフローダイヤグラムである。図１Ａ−１Ｈ及び図３を参照して、前記処理４００は、４１０で、真空処理装置３００内に、残留物１０９を持つ金属表面１０５と誘電体層表面１０１を含む平坦化パターン化基板１を準備する。１つの実施態様によると、前記残留物はベンゾトリアジン（ＢＴＡ）を含むＣＭＰ残留物を含み得る。
【００６３】
前記平坦化パターン化基板１は、カセットモジュール３０１Ａ及び３０１Ｂを用いてロードされ、前記基板アラインメントモジュール３０１Ｃ内に整列され、及びロードロックチャンバ３０２Ａ又は３０２Ｂを用いて減圧される。その後、平坦化パターン化基板１は、前記基板移送システム３０３により脱ガスシステム３０４Ａ又は３０４Ｄ内に導入され得る。本発明の１つの実施態様によると、脱ガスシステム３０４Ａ又は３０４Ｄ内で、前記平坦化パターン化基板１は真空条件下で熱処理され、前記平坦化パターン化基板１から前記ＣＭＰ残留物１０９の第１に部分を揮発（蒸発）させる。他の実施態様によると、前記平坦化パターン化基板１は、他の真空処理装置又は空気中で加熱され、前記平坦化パターン化基板１を前記真空処理装置３００に導入する前に前記平坦化パターン化基板１から前記ＣＭＰ残留物１０９の第１の部分を揮発させ得る。
【００６４】
４２０で、前記平坦化パターン化基板１は、疎水性機能基を含む反応ガス１１８に処理システム３０４Ｂで暴露される。前記暴露は、前記誘電体層表面１０１上の親水性機能基を、疎水性機能基で置換されることで前記誘電体層表面１０１を変性する。前記反応ガス１１８はシリコン含有反応ガスを含み、これにはアルキルシラン、アルコキシシラン、アルキルアルコキシシラン、アルキルシロキサン、アルコキシシロキサン、アルキルアルコキシシロキサン、アリールシラン、アシルシラン、アリールシロキサン、アシルシロキサン、アルキルアミンシラン、シラザン又はそれらの組合せが含まれる。
【００６５】
４３０で、前記平坦化パターン化基板１は、前記処理システム３０４Ｃで還元性ガスに暴露される。前記還元性ガス暴露は、金属表面１０５上の酸化金属（例えばＣｕＯ）を化学的に対応する金属（例えばＣｕ）へ還元でき、ＮＨ３ガス暴露はさらに、前記誘電体表面１０１で、未反応の親水性機能基（例えば−ＯＨ基）を−ＮＨ２又は−ＮＨ基と置換することができる。いくつかの実施態様によると、ＮＨ３ガス暴露は、前記疎水性機能基を前記誘電体層表面１０１から除去して−ＮＨ２又は−ＮＨ基で置換し得る。しかし、他の実施態様によると、前記疎水性機能基は、ＮＨ３ガス暴露の際にでも前記誘電体層表面１０１上に残留し得る。１つの実施態様では、前記基板温度が制御され、前記金属表面１０５上に金属含有キャップ層の堆積の前に前記誘電体層表面１０１からの前記疎水性機能基の除去を強化するために増加される。１つの例では、前記平坦化パターン化基板１は、ステップ４２０と４３０の間で真空条件下で熱処理され得る。
【００６６】
本発明のいくつかの実施態様によると、反応ガス１１８への暴露、前記還元性ガスへの暴露、又は反応性ガスと還元性ガスの両方への暴露は、約２０℃と約３００℃との間、１５０℃と約３００℃との間、又は例えば約１５０℃と約２５０℃との間で実施され得る。
【００６７】
４４０で、金属含有キャップ層１１５は、前記処理システム３０６Ａ又は前記処理システム３０６Ｄで、前記誘電体層表面１０１及び前記金属表面１０５を金属含有前駆体蒸気を含む堆積ガスへ暴露することで前記平坦化パターン化基板１の金属表面１０５に選択的に堆積される。前記金属含有前駆体蒸気は、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｗ、Ｒｈ、Ｉｒ、又はＰｄ又はこれらの２以上の組合せから選択される金属を含むことができる。いくつかの実施態様では、前記堆積ガスはさらに、非金属ドーパントガスを含み、これには、ＰＨ３、ＢＨ３、Ｂ２Ｈ６、ＢＦ３、ＮＦ３、ＮＨ３、Ｎ２Ｈ４、ＰＦ３、ＰＢｒ３、ＢＣｌ３、Ｂｌ３、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ３Ｃｌ、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、Ｓｉ２Ｃｌ６、ＳｉＨ３Ｆ、ＳｉＨ２Ｆ、ＳｉＨＦ３、ＳｉＦ４、Ｓｉ２Ｆ６、ＧｅＨ４、ｏｒ  ＧｅＣｌ４又はこれらの２以上の組合せから選択される。
【００６８】
又は、金属含有キャップ層１１５は、前記平坦化パターン化基板１の金属表面１０５に、前記誘電体層表面１０１及び前記金属表面１０５を、前記処理システム３０６Ａ又は前記処理システム３０６Ｄで前記金属含有前駆体蒸気に暴露することで、前記金属表面に選択的に金属層を堆積させて形成され得る。ここで前記金属層はＰｔ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｗ、Ｒｈ、Ｉｒ、又はＰｄ又はこれらの２以上の組合せを含む。その後、平坦化パターン化基板１は、前記処理システム３０６Ｃへ移送され、ドーパントを前記金属層内に、前記堆積金属層を、ＰＨ３、ＢＨ３、Ｂ２Ｈ６、ＢＦ３、ＮＦ３、ＮＨ３、Ｎ２、Ｎ２Ｈ４、ＰＦ３、ＰＢｒ３、ＢＣｌ３、Ｂｌ３、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ３Ｃｌ、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、Ｓｉ２Ｃｌ６、ＳｉＨ３Ｆ、ＳｉＨ２Ｆ、ＳｉＨＦ３、ＳｉＦ４、Ｓｉ２Ｆ６、ＧｅＨ４、又はＧｅＣｌ４又はこれらの２以上の組合せから選択されるドーパントガスに暴露することで導入される。本発明の１つの実施態様によれば、処理システム３０６ＣはＧＣＩＢ処理システムであり得る。
【００６９】
次に、前記平坦化パターン化基板１は基板移送システム３０５、前記基板ハンドリングチャンバ３０４Ｅ、前記基板移送システム３０３、前記ロードロックチャンバ３０２Ａ又は３０２Ｂに戻され、及び前記カセットモジュール３０１Ａ又は３０１Ｂへ戻され、さらなる処理のために前記真空処理装置３００から取り出され得る。又は、平坦化パターン化基板１は、前記処理システム３０６Ｂ内に導入されて、前記金属含有キャップ層１１５及び前記誘電体層表面１０１上に誘電体拡散バリア層１３０が堆積される。前記誘電体拡散バリア層１３０は、例えば窒化ケイ素（ＳｉＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）又は炭化窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）を含み得る。その後、前記平坦化パターン化基板１は基板移送システム３０５、前記基板ハンドリングチャンバ３０４Ｅ、前記基板移送システム３０３、前記ロードロックチャンバ３０２Ａ又は３０２Ｂへ戻され、かつ前記カセットモジュール３０１Ａ又は３０１Ｂへ戻されてさらなる処理のために前記真空処理装置３００から取り出され得る。
【００７０】
他の実施態様によると、前記平坦化パターン化基板１を疎水性機能基を含む反応ガスに暴露するように構成される１つ又はそれ以上の外部処理システムが前記真空処理装置３００と組み合わされ得る。１つの実施態様では、前記平坦化パターン化基板１は、１又はそれ以上の外部処理システムにおいて反応ガス１１８へ暴露され、その後空気へ暴露されて真空処理装置３００へさらなる処理のために移送される。前記さらなる処理には、脱ガス、前記平坦化パターン化基板１の還元性ガスへの暴露、及び前記平坦化パターン化基板１上に金属含有キャップ層１１５の選択的堆積処理が含まれる。
【００７１】
図５は、基板処理を関数として、相対的なＢＴＡ強度及びＢＴＡ強度除去パーセントを示す。下軸は、タイムフライト二次イオンマススペクトル（ＴｏＦ−ＳＩＭＳ）により測定されたＢＴＡ強度を示す。上軸は、未処理サンプル（サンプル１）に比較して処理サンプルのＢＴＡ強度に基づくＢＴＡ除去パーセントを示す。前記未処理サンプルは、ブランクの３００ｍｍＳｉウェハ上にイオン化物理蒸着（ｉＰＶＤ）で４ｎｍＴａＮ堆積、前記ＴａＮ上にｉＰＶＤによる２０ｎｍのＣｕ堆積、及び前記Ｃｕシード層上に電気化学めっき（ＥＣＰ）により６５０ｎｍのＣｕめっきすることで調製された。前記めっきＣｕは１００℃で１時間アニールされ、その後１５０ｎｍのＣｕがＢＴＡを含むＣＭＰ処理で除去された。サンプル１は、ＢＴＡを用いるＣＭＰ残留処理の後、未処理サンプルとして参照された。サンプル２−６は、さらなる熱処理（アニーリング）の前に真空条件下で２２０℃で８０秒脱ガスされた。サンプル２は、２２０℃で６０秒間、Ｈ２／Ａｒ（１０：１）ガス雰囲気下（ガス圧力１トール５００ｓｃｃｍのＨ２ガスフロー及び５０ｓｃｃｍのＡｒフローを使用）処理された。サンプル３は、２２０℃で６０秒間、ＮＨ３ガス雰囲気下（ガス圧力１トール１０００ｓｃｃｍのＮＨ３ガスフローを使用）処理された。サンプル４は、２２０℃で６０秒間、Ｎ２／Ｈ２（１：４）ガス雰囲気下（ガス圧力１トール５００ｓｃｃｍのＮ２ガスフロー及び２０００ｓｃｃｍのＨ２フローを使用）処理された。サンプル５は、脱ガスの前にＮＨ４ＯＨ溶液（ＮＨ３水溶液）で処理され、さらに２２０℃で６０秒間、ＮＨ３ガス雰囲気下（ガス圧力１トール１０００ｓｃｃｍのＮＨ３ガスフローを使用）処理された。サンプル６は、脱ガスの前にＴＭＳＤＭＡに暴露され、さらに２２０℃で６０秒間、ＮＨ３ガス雰囲気下（ガス圧力１トール１０００ｓｃｃｍのＮＨ３ガスフローを使用）処理された。サンプル７は、３５０℃で８０秒間真空下で脱ガスされた。サンプル８は、２６０℃で６０秒間、Ｈ２／Ａｒガス雰囲気下（ガス圧力１トール５００ｓｃｃｍのＨ２ガスフロー及び５０ｓｃｃｍのＡｒフローを使用）処理された。サンプル９は、２６０℃で６０秒間、Ｈ２／Ａｒプラズマ雰囲気下（ガス圧力１トール５００ｓｃｃｍのＨ２ガスフロー及び５０ｓｃｃｍのＡｒフローを使用）処理された。サンプル１０は、２６０℃で６０秒間、ＮＨ３／Ａｒガス雰囲気下（ガス圧力１トール１０００ｓｃｃｍのＮＨ３ガスフロー及び５０ｓｃｃｍのＡｒフローを使用）処理された。サンプル１１は、２６０℃で６０秒間、ＮＨ３／Ａｒプラズマ雰囲気下（ガス圧力１トール１０００ｓｃｃｍのＮＨ３ガスフロー及び５０ｓｃｃｍのＡｒフローを使用）処理された。
【００７２】
図５のデータは、Ｈ２（サンプル１）、ＮＨ３（サンプル２）及びＮ２／ＮＨ３（サンプル３）を用いて低温（２２０℃）加熱処理は、前記基板からＢＴＡの除去には比較的効果的ではない、ことを示す。さらに、Ｈ２ガス雰囲気下で２６０℃（サンプル８）での熱処理、ＮＨ３ガス雰囲気下で２６０℃（サンプル１０）での熱処理、及びＮＨ３プラズマ雰囲気下で２６０℃（サンプル１１）での熱処理もまた比較的基板からＢＴＡの除去には効果的ではない。しかし、真空下で３５０℃での高温脱ガス（サンプル７）、Ｈ２プラズマ雰囲気下２６０℃での熱処理（サンプル９）、脱ガスの前にＮＨ４ＯＨ（ＮＨ３水溶液）で処理した後ＮＨ３ガス雰囲気下で２２０℃での熱処理（サンプル５）は基板からＢＴＡの除去に効果的であった。しかし、上で説明したようにこれらの方法は、高温度、プラズマ暴露及び水系溶液への暴露のために多くのｌｏｗ−ｋ材料には適するものではない。図５はさらに、ＴＭＳＤＭＳ含有反応ガスへ低温度（２２０度）で暴露させ、続いてＮＨ３ガス雰囲気下で２２０℃での処理（サンプル６）は基板からＢＴＡの除去に効果的であることを示す。
【００７３】
ここまで、Ｃｕメタライゼーションでのエレクトロマイグレーション及びストレスマイグレーションを改善するために、半導体装置の製造へ金属キャップ層を統合するための複数の実施態様が開示された。本発明の実施態様のこれまでの記載は図示及び説明のためだけのものである。本発明を開示された形態だけに限定することは意図されていない。この明細書および以下の特許請求の範囲は、説明するための目的で使用される用語を含み、これらの用語は本発明を限定するものとして解釈されるものではない。例えば、ここで（特許請求の範囲も含む）使用される用語「上」は、パターン化基板「上」の膜が前記基板に直接接触する場合のみならず、前記膜と前記基板との間に第２の膜又はその他の構造が存在する場合をも意味する。
【００７４】
当業者は、前記教示に照らして多くに変更・変法が可能である、ということを理解することができる。当業者は、図で示される種々のコンポーネントについて種々の均等な組合せ及び置換物を認識するであろう。従って、本発明の範囲は、詳細な説明ではなく、添付の特許請求の範囲により限定されるものである。
【００７５】
本発明は、２００９年３月３１日出願の米国特許出願番号１２／４１４９１７（Ｄｏｃｋｅｔ  ｎｏ．ＴＴＣＡ−２９９）（発明の名称「ＳＥＬＥＣＴＩＶＥ  ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＯＦ  ＭＥＴＡＬ−ＣＯＮＴＡＩＮＩＮＧ  ＣＡＰ  ＬＡＹＥＲＳ  ＦＯＲ  ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ  ＤＥＶＩＣＥＳ」）に関連する。この出願の全内容は参照されて本明細書に援用される。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
0005911844.tif 000007
【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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【図１Ｈ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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