(57)【要約】基板上に銅膜を形成する方法が記載される。銅膜は、基板上に銅含有前駆物質と還元ガスを交互に吸着させることによる循環堆積法を用いて形成される。循環堆積プロセスの１以上の堆積サイクルの間、銅含有前駆物質の時間間隔、還元ガスの時間間隔、非パルスの時間間隔の１つ以上の値が異なってもよい。銅膜形成は、集積回路製造プロセスと適合する。一集積回路製造プロセスにおいては、銅膜は相互接続メタライゼーションとして用いることができる。
2005528808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に銅層を形成する方法であって、
（ａ）プロセスチャンバに基板を準備するステップと、
（ｂ）循環堆積プロセスを用いて該基板上に銅層を形成するステップであって、該循環堆積プロセスが複数のサイクルを含み、各サイクルが該プロセスチャンバ内で不活性ガスの流量を設定する工程と該不活性ガスの該流量を銅含有前駆物質と還元ガスの一方にさらす交互周期で変える工程を含む、前記ステップと、
を含む、前記方法。
【請求項２】
該銅含有前駆物質にさらす該周期、該還元ガスにさらす該周期、該銅含有前駆物質にさらす該周期と該還元ガスにさらす該周期との間の該不活性ガスの流量の周期、該還元ガスにさらす該周期と該銅含有前駆物質にさらす該周期との間の該不活性ガスの流量の持続時間が各々同じである、請求項１記載の方法。
【請求項３】
該銅含有前駆物質にさらす該周期、該還元ガスにさらす該周期、該銅含有前駆物質にさらす該周期と該還元ガスにさらす該周期との間の該不活性ガスの流量の周期、及び該還元ガスにさらす該周期と該銅含有前駆物質にさらす該周期との間の該不活性ガスの流量の周期の少なくとも１つの持続時間が異なる、請求項１記載の方法。
【請求項４】
該循環堆積プロセスの各堆積サイクルの間、該銅含有前駆物質のさらす該周期の持続時間が同じである、請求項１記載の方法。
【請求項５】
該循環堆積プロセスの１以上の堆積サイクルの間、該銅含有前駆物質にさらす少なくとも１つの周期の持続時間が異なる、請求項１記載の方法。
【請求項６】
該循環堆積プロセスの各堆積サイクルの間、該還元ガスにさらす該周期の持続時間が同じである、請求項１記載の方法。
【請求項７】
該循環堆積プロセスの１以上の堆積サイクルの間、該還元ガスにさらす少なくとも１つの周期の持続時間が異なる、請求項１記載の方法。
【請求項８】
該循環堆積プロセスの各堆積サイクルの間、該銅含有前記物質にさらす該周期と該還元ガスとの間の該不活性ガスの流量の周期の持続時間が同じである、請求項１記載の方法。
【請求項９】
該循環堆積プロセスの各堆積サイクルの間、該銅含有前駆物質にさらす該周期と該還元ガスとの間の該不活性ガスの流量の少なくとも１つの周期の持続時間が異なる、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
該循環堆積プロセスの各堆積サイクルの間、該還元ガスにさらす該周期と該銅含有前駆物質との間の該不活性ガスの流量の周期の持続時間が同じである、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
該循環堆積プロセスの１以上の堆積サイクルの間、該還元ガスにさらす該周期と該銅含有前駆物質との間の該不活性ガスの流量の少なくとも１つの周期の持続時間が同じである、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
該銅含有前駆物質が銅+1ヘキサフルオロアセチルアセトネートトリメチルビニルシラン(Ｃu+1(hfac)(ＴＭＶＳ))を含む銅+1（β-ジケトネート）シリルオレフィン錯体、銅+2ヘキサフルオロアセチルアセトネート(Ｃu+2(hfac)2)、銅+2ジアセチルアセトネート(Ｃu+2(acac)2)及び２Ｃu Ｍe2ＮsiＭe2ＣＨ2ＣＨ2ＳiＮＭe2からなる群より選ばれた物質を含んでいる、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
該還元ガスがシラン（ＳiＨ4）、ジシラン（Ｓi２Ｈ6）、ジメチルシラン（ＳiＣ2Ｈ8）、メチルシラン（ＳiＣＨ6）、エチルシラン（ＳiＣ2Ｈ8）、ボラン（ＢＨ3）、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）、トリボラン（Ｂ3Ｈ9）、テトラボラン（Ｂ4Ｈ12）、ペンタボラン（Ｂ5Ｈ15）、ヘキサボラン（Ｂ6Ｈ18）、ヘプタボラン（Ｂ7Ｈ21）、オクタボラン（Ｂ8Ｈ24）、ナノボラン（Ｂ9Ｈ27）及びデカボラン（Ｂ10Ｈ30）からなる群より選ばれた１種以上のガスを含んでいる、請求項１記載の方法。
【請求項１４】
該プロセスチャンバが約１８０℃未満の温度で維持される、請求項１記載の方法。
【請求項１５】
基板上に銅層を形成する方法であって、
（ａ）プロセスチャンバに基板を準備するステップと、
（ｂ）循環堆積プロセスを用いて該基板上に銅層を形成するステップであって、該循環堆積プロセスが複数のサイクルを含み、各サイクルが該プロセスチャンバ内で不活性ガスの流量を設定する工程と該不活性ガスの該流量を銅含有前駆物質と還元ガスの一方にさらす交互周期で変える工程を含み、該銅含有前駆物質にさらす該周期、該還元ガスにさらす該周期、該銅含有前駆物質にさらす該周期と該還元ガスにさらす該周期との間の該不活性ガスの流量の周期、該還元ガスにさらす該周期と該銅含有前駆物質にさらす該周期との間の該不活性ガスの流量の周期の持続時間が各々同じである、前記ステップと、
を含む、前記方法。
【請求項１６】
該循環堆積プロセスの各堆積サイクルの間、該銅含有前駆物質のさらす該周期の持続時間が同じである、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
該循環堆積プロセスの１以上の堆積サイクルの間、該銅含有前駆物質にさらす少なくとも１つの周期の持続時間が異なる、請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
該循環堆積プロセスの各堆積サイクルの間、該還元ガスにさらす該周期の持続時間が同じである、請求項１５記載の方法。
【請求項１９】
該循環堆積プロセスの１以上の堆積サイクルの間、該還元ガスにさらす少なくとも１つの周期の持続時間が異なる、請求項１５記載の方法。
【請求項２０】
該循環堆積プロセスの各堆積サイクルの間、該銅含有前記物質にさらす周期と該還元ガスとの間の該不活性ガスの流量の周期の持続時間が同じである、請求項１５記載の方法。
【請求項２１】
該循環堆積プロセスの各堆積サイクルの間、該銅含有前駆物質にさらす該周期と該還元ガスとの間の該不活性ガスの流量の少なくとも１つの周期の持続時間が異なる、請求項１５記載の方法。
【請求項２２】
該循環堆積プロセスの各堆積サイクルの間、該還元ガスにさらす該周期と該銅含有前駆物質との間の該不活性ガスの流量の周期の持続時間が同じである、請求項１５記載の方法。
【請求項２３】
該循環堆積プロセスの１以上の堆積サイクルの間、該還元ガスにさらす該周期と該銅含有前駆物質との間の該不活性ガスの流量の少なくとも１つの周期の持続時間が異なる、請求項１５記載の方法。
【請求項２４】
該銅含有前駆物質が銅+1ヘキサフルオロアセチルアセトネートトリメチルビニルシラン(Ｃu+1(hfac)(ＴＭＶＳ))を含む銅+1（β-ジケトネート）シリルオレフィン錯体、銅+2ヘキサフルオロアセチルアセトネート(Ｃu+2(hfac)2)、銅+2ジアセチルアセトネート(Ｃu+2(acac)2)及び２Ｃu Ｍe2ＮsiＭe2ＣＨ2ＣＨ2ＳiＮＭe2からなる群より選ばれた物質を含んでいる、請求項１５記載の方法。
【請求項２５】
該還元ガスがシラン（ＳiＨ4）、ジシラン（Ｓi２Ｈ6）、ジメチルシラン（ＳiＣ2Ｈ8）、メチルシラン（ＳiＣＨ6）、エチルシラン（ＳiＣ2Ｈ8）、ボラン（ＢＨ3）、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）、トリボラン（Ｂ3Ｈ9）、テトラボラン（Ｂ4Ｈ12）、ペンタボラン（Ｂ5Ｈ15）、ヘキサボラン（Ｂ6Ｈ18）、ヘプタボラン（Ｂ7Ｈ21）、オクタボラン（Ｂ8Ｈ24）、ナノボラン（Ｂ9Ｈ27）及びデカボラン（Ｂ10Ｈ30）からなる群より選ばれた１種以上のガスを含んでいる、請求項１５記載の方法。
【請求項２６】
該プロセスチャンバが約１８０℃未満の温度で維持される、請求項１５記載の方法。
【請求項２７】
基板上に銅層を形成する方法であって、
（ａ）プロセスチャンバに基板を準備するステップと、
（ｂ）循環堆積プロセスを用いて該基板上に銅層を形成するステップであって、該循環堆積プロセスが複数のサイクルを含み、各サイクルが該プロセスチャンバ内で不活性ガスの流量を設定する工程と該不活性ガスの該流量を銅含有前駆物質と還元ガスの一方にさらす交互周期で変える工程を備え、該銅含有前駆物質にさらす該周期の少なくとも１つ、該還元ガスにさらす該周期、該銅含有前駆物質にさらす該周期と該還元ガスにさらす該周期との間の該不活性ガスの流量の周期、及び該還元ガスにさらす該周期と該銅含有前駆物質にさらす該周期との間の該不活性ガスの流量の持続時間が異なる、前記ステップと、
を含む、前記方法。
【請求項２８】
該循環堆積プロセスの各堆積サイクルの間、該銅含有前駆物質のさらす該周期の持続時間が同じである、請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
該循環堆積プロセスの１以上の堆積サイクルの間、該銅含有前駆物質にさらす少なくとも１つの周期の持続時間が異なる、請求項２７記載の方法。
【請求項３０】
該循環堆積プロセスの各堆積サイクルの間、該還元ガスにさらす該周期の持続時間が同じである、請求項２７記載の方法。
【請求項３１】
該循環堆積プロセスの１以上の堆積サイクルの間、該還元ガスにさらす少なくとも１つの周期の持続時間が異なる、請求項２７記載の方法。
【請求項３２】
該循環堆積プロセスの各堆積サイクルの間、該銅含有前記物質にさらす周期と該還元ガスとの間の該不活性ガスの流量の周期の持続時間が同じである、請求項２７記載の方法。
【請求項３３】
該循環堆積プロセスの各堆積サイクルの間、該銅含有前駆物質にさらす該周期と該還元ガスとの間の該不活性ガスの流量の少なくとも１つの周期の持続時間が異なる、請求項２７記載の方法。
【請求項３４】
該循環堆積プロセスの各堆積サイクルの間、該還元ガスにさらす該周期と該銅含有前駆物質との間の該不活性ガスの流量の周期の持続時間が同じである、請求項２７記載の方法。
【請求項３５】
該循環堆積プロセスの１以上の堆積サイクルの間、該還元ガスにさらす該周期と該銅含有前駆物質との間の該不活性ガスの流量の少なくとも１つの周期の持続時間が異なる、請求項２７記載の方法。
【請求項３６】
該銅含有前駆物質が銅+1ヘキサフルオロアセチルアセトネートトリメチルビニルシラン(Ｃu+1(hfac)(ＴＭＶＳ))を含む銅+1（β-ジケトネート）シリルオレフィン錯体、銅+2ヘキサフルオロアセチルアセトネート(Ｃu+2(hfac)2)、銅+2ジアセチルアセトネート(Ｃu+2(acac)2)及び２Ｃu Ｍe2ＮsiＭe2ＣＨ2ＣＨ2ＳiＮＭe2からなる群より選ばれた物質を含んでいる、請求項２７記載の方法。
【請求項３７】
該還元ガスがシラン（ＳiＨ4）、ジシラン（Ｓi２Ｈ6）、ジメチルシラン（ＳiＣ2Ｈ8）、メチルシラン（ＳiＣＨ6）、エチルシラン（ＳiＣ2Ｈ8）、ボラン（ＢＨ3）、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）、トリボラン（Ｂ3Ｈ9）、テトラボラン（Ｂ4Ｈ12）、ペンタボラン（Ｂ5Ｈ15）、ヘキサボラン（Ｂ6Ｈ18）、ヘプタボラン（Ｂ7Ｈ21）、オクタボラン（Ｂ8Ｈ24）、ナノボラン（Ｂ9Ｈ27）及びデカボラン（Ｂ10Ｈ30）からなる群より選ばれた１種以上のガスを含んでいる、請求項２７記載の方法。
【請求項３８】
該プロセスチャンバが約１８０℃未満の温度で維持される、請求項２７記載の方法。
【請求項３９】
基板上に銅層を形成する方法であって、
（ａ）プロセスチャンバに基板を準備するステップと、
（ｂ）循環堆積プロセスを用いて該基板上に銅層を形成するステップであって、該循環堆積プロセスが複数のサイクルを含み、各サイクルが該プロセスチャンバ内で不活性ガスの流量を設定する工程と該不活性ガスの該流量を銅含有前駆物質と還元ガスの一方にさらす交互周期で変える工程を備え、該銅含有前駆物質にさらす該周期、該還元ガスにさらす該周期、該銅含有前駆物質にさらす該周期と該還元ガスにさらす該周期との間の該不活性ガスの流量の周期、該還元ガスにさらす該周期と該銅含有前駆物質にさらす該周期との間の該不活性ガスの流量の周期の持続時間が同じであり、該循環堆積プロセスの各堆積サイクルの間、該還元ガスにさらす該周期、該銅含有前駆物質にさらす該周期と該還元ガスにさらす該周期との間の該不活性ガスの流量の該周期、該還元ガスにさらす該周期と該銅含有前駆物質にさらす該周期との間の該不活性ガスの流量の該周期の持続時間が同じである、前記ステップと、
を含む、前記方法。
【請求項４０】
該銅含有前駆物質が銅+1ヘキサフルオロアセチルアセトネートトリメチルビニルシラン(Ｃu+1(hfac)(ＴＭＶＳ))を含む銅+1（β-ジケトネート）シリルオレフィン錯体、銅+2ヘキサフルオロアセチルアセトネート(Ｃu+2(hfac)2)、銅+2ジアセチルアセトネート(Ｃu+2(acac)2)及び２Ｃu Ｍe2ＮsiＭe2ＣＨ2ＣＨ2ＳiＮＭe2からなる群より選ばれた物質を含んでいる、請求項３９記載の方法。
【請求項４１】
該還元ガスがシラン（ＳiＨ4）、ジシラン（Ｓi２Ｈ6）、ジメチルシラン（ＳiＣ2Ｈ8）、メチルシラン（ＳiＣＨ6）、エチルシラン（ＳiＣ2Ｈ8）、ボラン（ＢＨ3）、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）、トリボラン（Ｂ3Ｈ9）、テトラボラン（Ｂ4Ｈ12）、ペンタボラン（Ｂ5Ｈ15）、ヘキサボラン（Ｂ6Ｈ18）、ヘプタボラン（Ｂ7Ｈ21）、オクタボラン（Ｂ8Ｈ24）、ナノボラン（Ｂ9Ｈ27）及びデカボラン（Ｂ10Ｈ30）からなる群より選ばれた１種以上のガスを含んでいる、請求項３９記載の方法。
【請求項４２】
該プロセスチャンバが約１８０℃未満の温度で維持される、請求項３９記載の方法。
【請求項４３】
基板上に銅層を形成する方法であって、
（ａ）プロセスチャンバに基板を準備するステップと、
（ｂ）循環堆積プロセスを用いて該基板上に銅層を形成するステップであって、該循環堆積プロセスが複数のサイクルを含み、各サイクルが該プロセスチャンバ内で不活性ガスの流量を設定する工程と該不活性ガスの該流量を銅含有前駆物質と還元ガスの一方にさらす交互周期で変える工程を備え、該銅含有前駆物質にさらす該周期、該還元ガスにさらす該周期、該銅含有前駆物質にさらす該周期と該還元ガスにさらす該周期との間の該不活性ガスの流量の周期、該還元ガスにさらす該周期と該銅含有前駆物質にさらす該周期との間の該不活性ガスの流量の周期の持続時間が各々同じであり、該循環堆積プロセスの１以上の堆積サイクルの間、該還元ガスにさらす少なくとも１つの周期、該銅含有前駆物質にさらす該周期と該還元ガスにさらす該周期との間の該不活性ガスの流量の該周期、及び該還元ガスにさらす該周期と該銅含有前駆物質にさらす該周期との間の該不活性ガスの流量の該周期の持続時間が異なる、前記ステップと、
を含む、前記方法。
【請求項４４】
該銅含有前駆物質が銅+1ヘキサフルオロアセチルアセトネートトリメチルビニルシラン(Ｃu+1(hfac)(ＴＭＶＳ))を含む銅+1（β-ジケトネート）シリルオレフィン錯体、銅+2ヘキサフルオロアセチルアセトネート(Ｃu+2(hfac)2)、銅+2ジアセチルアセトネート(Ｃu+2(acac)2)及び２Ｃu Ｍe2ＮsiＭe2ＣＨ2ＣＨ2ＳiＮＭe2からなる群より選ばれた物質を含んでいる、請求項４３記載の方法。
【請求項４５】
該還元ガスがシラン（ＳiＨ4）、ジシラン（Ｓi２Ｈ6）、ジメチルシラン（ＳiＣ2Ｈ8）、メチルシラン（ＳiＣＨ6）、エチルシラン（ＳiＣ2Ｈ8）、ボラン（ＢＨ3）、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）、トリボラン（Ｂ3Ｈ9）、テトラボラン（Ｂ4Ｈ12）、ペンタボラン（Ｂ5Ｈ15）、ヘキサボラン（Ｂ6Ｈ18）、ヘプタボラン（Ｂ7Ｈ21）、オクタボラン（Ｂ8Ｈ24）、ナノボラン（Ｂ9Ｈ27）及びデカボラン（Ｂ10Ｈ30）からなる群より選ばれた１種以上のガスを含んでいる、請求項４３記載の方法。
【請求項４６】
該プロセスチャンバが約１８０℃未満の温度で維持される、請求項４３記載の方法。
【請求項４７】
基板上に銅層を形成する方法であって、
（ａ）プロセスチャンバに基板を準備するステップと、
（ｂ）循環堆積プロセスを用いて該基板上に銅層を形成するステップであって、該循環堆積プロセスが複数のサイクルを含み、各サイクルが該プロセスチャンバ内で不活性ガスの流量を設定する工程と該不活性ガスの該流量を銅含有前駆物質と還元ガスの一方にさらす交互周期で変える工程を備え、該銅含有前駆物質にさらす該周期、該還元ガスにさらす該周期、該銅含有前駆物質にさらす該周期と該還元ガスにさらす該周期との間の該不活性ガスの流量の周期、及び該還元ガスにさらす該周期と該銅含有前駆物質にさらす該周期との間の該不活性ガスの流量の周期の少なくとも１つの持続時間が異なり、該循環堆積プロセスの各堆積サイクルの間、該還元ガスにさらす該周期と該銅含有前駆物質にさらす該周期との間の該不活性ガスの流量の該周期の持続時間が各々同じである、前記ステップと、
を含む、前記方法。
【請求項４８】
該銅含有前駆物質が銅+1ヘキサフルオロアセチルアセトネートトリメチルビニルシラン(Ｃu+1(hfac)(ＴＭＶＳ))を含む銅+1（β-ジケトネート）シリルオレフィン錯体、銅+2ヘキサフルオロアセチルアセトネート(Ｃu+2(hfac)2)、銅+2ジアセチルアセトネート(Ｃu+2(acac)2)及び２Ｃu Ｍe2ＮsiＭe2ＣＨ2ＣＨ2ＳiＮＭe2からなる群より選ばれた物質を含んでいる、請求項４７記載の方法。
【請求項４９】
該還元ガスがシラン（ＳiＨ4）、ジシラン（Ｓi２Ｈ6）、ジメチルシラン（ＳiＣ2Ｈ8）、メチルシラン（ＳiＣＨ6）、エチルシラン（ＳiＣ2Ｈ8）、ボラン（ＢＨ3）、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）、トリボラン（Ｂ3Ｈ9）、テトラボラン（Ｂ4Ｈ12）、ペンタボラン（Ｂ5Ｈ15）、ヘキサボラン（Ｂ6Ｈ18）、ヘプタボラン（Ｂ7Ｈ21）、オクタボラン（Ｂ8Ｈ24）、ナノボラン（Ｂ9Ｈ27）及びデカボラン（Ｂ10Ｈ30）からなる群より選ばれた１種以上のガスを含んでいる、請求項４７記載の方法。
【請求項５０】
該プロセスチャンバが約１８０℃未満の温度で維持される、請求項４７記載の方法。
【請求項５１】
基板上に銅層を形成する方法であって、
（ａ）プロセスチャンバに基板を準備するステップと、
（ｂ）循環堆積プロセスを用いて該基板上に銅層を形成するステップであって、該循環堆積プロセスが複数のサイクルを含み、各サイクルが該プロセスチャンバ内で不活性ガスの流量を設定する工程と該不活性ガスの該流量を銅含有前駆物質と還元ガスの一方にさらす交互周期で変える工程を備え、該銅含有前駆物質にさらす該周期、該還元ガスにさらす該周期、該銅含有前駆物質にさらす該周期と該還元ガスにさらす該周期との間の該不活性ガスの流量の周期、及び該還元ガスにさらす該周期と該銅含有前駆物質にさらす該周期との間の該不活性ガスの流量の周期の少なくとも１つの持続時間が異なり、該循環堆積プロセスの１以上の堆積サイクルの間、該還元ガスにさらす少なくとも１つの周期、該銅含有前駆物質にさらす該周期と該還元ガスにさらす該周期との間の該不活性ガスの流量の該周期、及び該還元ガスにさらす該周期と該銅含有前駆物質にさらす該周期との間の該不活性ガスの流量の該周期の持続時間が異なる、前記ステップと、
を含む、前記方法。
【請求項５２】
該銅含有前駆物質が銅+1ヘキサフルオロアセチルアセトネートトリメチルビニルシラン(Ｃu+1(hfac)(ＴＭＶＳ))を含む銅+1（β-ジケトネート）シリルオレフィン錯体、銅+2ヘキサフルオロアセチルアセトネート(Ｃu+2(hfac)2)、銅+2ジアセチルアセトネート(Ｃu+2(acac)2)及び２Ｃu Ｍe2ＮsiＭe2ＣＨ2ＣＨ2ＳiＮＭe2からなる群より選ばれた物質を含んでいる、請求項５１記載の方法。
【請求項５３】
該還元ガスがシラン（ＳiＨ4）、ジシラン（Ｓi２Ｈ6）、ジメチルシラン（ＳiＣ2Ｈ8）、メチルシラン（ＳiＣＨ6）、エチルシラン（ＳiＣ2Ｈ8）、ボラン（ＢＨ3）、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）、トリボラン（Ｂ3Ｈ9）、テトラボラン（Ｂ4Ｈ12）、ペンタボラン（Ｂ5Ｈ15）、ヘキサボラン（Ｂ6Ｈ18）、ヘプタボラン（Ｂ7Ｈ21）、オクタボラン（Ｂ8Ｈ24）、ナノボラン（Ｂ9Ｈ27）及びデカボラン（Ｂ10Ｈ30）からなる群より選ばれた１種以上のガスを含んでいる、請求項５１記載の方法。
【請求項５４】
該プロセスチャンバが約１８０℃未満の温度で維持される、請求項５１記載の方法。
【請求項５５】
相互接続構造を形成する方法であって、
（ａ）プロセスチャンバに基板構造を準備するステップであって、該基板構造が、バイアがそれを通って電極まで画成されている絶縁材料層を含む、前記ステップと、
（ｂ）循環堆積プロセスを用いて該電極上に銅層を形成するステップであって、該循環堆積プロセスが複数のサイクルを含み、各サイクルが該プロセスチャンバ内で不活性ガスの流量を設定する工程と該不活性ガスの該流量を銅含有前駆物質と還元ガスの一方にさらす交互周期で変える工程を含む、前記ステップと、
を含む、前記方法。
【請求項５６】
該銅含有前駆物質にさらす周期、該還元ガスにさらす周期、該銅含有前駆物質にさらす該周期と該還元ガスにさらす該周期との間の該不活性ガスの流量の周期、該還元ガスにさらす該周期と該銅含有前駆物質にさらす該周期との間の該不活性ガスの流量の周期の持続時間が各々同じである、請求項５５記載の方法。
【請求項５７】
該銅含有前駆物質にさらす該周期、該還元ガスにさらす該周期、該銅含有前駆物質にさらす該周期と該還元ガスにさらす該周期との間の該不活性ガスの流量の周期、及び該還元ガスにさらす該周期と該銅含有前駆物質にさらす該周期との間の該不活性ガスの流量の周期の少なくとも１つの持続時間が異なる、請求項５５記載の方法。
【請求項５８】
該循環堆積プロセスの各堆積サイクルの間、該銅含有前駆物質のさらす該周期の持続時間が同じである、請求項５５記載の方法。
【請求項５９】
該循環堆積プロセスの１以上の堆積サイクルの間、該銅含有前駆物質にさらす少なくとも１つの周期の持続時間が異なる、請求項５５記載の方法。
【請求項６０】
該循環堆積プロセスの各堆積サイクルの間、該還元ガスにさらす該周期の持続時間が同じである、請求項５５記載の方法。
【請求項６１】
該循環堆積プロセスの１以上の堆積サイクルの間、該還元ガスにさらす少なくとも１つの周期の持続時間が異なる、請求項５５記載の方法。
【請求項６２】
該循環堆積プロセスの各堆積サイクルの間、該銅含有前駆物質にさらす該周期と該還元ガスとの間の該不活性ガスの流量の周期の持続時間が同じである、請求項５５記載の方法。
【請求項６３】
該循環堆積プロセスの各堆積サイクルの間、該銅含有前駆物質にさらす該周期と該還元ガスとの間の該不活性ガスの流量の少なくとも１つの周期の持続時間が異なる、請求項５５記載の方法。
【請求項６４】
該循環堆積プロセスの各堆積サイクルの間、該還元ガスにさらす該周期と該銅含有前駆物質との間の該不活性ガスの流量の周期の持続時間が同じである、請求項５５記載の方法。
【請求項６５】
該循環堆積プロセスの１以上の堆積サイクルの間、該還元ガスにさらす該周期と該銅含有前駆物質との間の該不活性ガスの流量の少なくとも１つの周期の持続時間が同じである、請求項５５記載の方法。
【請求項６６】
該銅含有前駆物質が銅+1ヘキサフルオロアセチルアセトネートトリメチルビニルシラン(Ｃu+1(hfac)(ＴＭＶＳ))を含む銅+1（β-ジケトネート）シリルオレフィン錯体、銅+2ヘキサフルオロアセチルアセトネート(Ｃu+2(hfac)2)、銅+2ジアセチルアセトネート(Ｃu+2(acac)2)及び２Ｃu Ｍe2ＮsiＭe2ＣＨ2ＣＨ2ＳiＮＭe2からなる群より選ばれた物質を含んでいる、請求項５５記載の方法。
【請求項６７】
該還元ガスがシラン（ＳiＨ4）、ジシラン（Ｓi２Ｈ6）、ジメチルシラン（ＳiＣ2Ｈ8）、メチルシラン（ＳiＣＨ6）、エチルシラン（ＳiＣ2Ｈ8）、ボラン（ＢＨ3）、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）、トリボラン（Ｂ3Ｈ9）、テトラボラン（Ｂ4Ｈ12）、ペンタボラン（Ｂ5Ｈ15）、ヘキサボラン（Ｂ6Ｈ18）、ヘプタボラン（Ｂ7Ｈ21）、オクタボラン（Ｂ8Ｈ24）、ナノボラン（Ｂ9Ｈ27）及びデカボラン（Ｂ10Ｈ30）からなる群より選ばれた１種以上のガスを含んでいる、請求項５５記載の方法。
【請求項６８】
該プロセスチャンバが約１８０℃未満の温度で維持される、請求項５５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
１．発明の分野
[0001]本発明の実施形態は、一般的には、銅膜の堆積法に関し、特に循環堆積法を用いた銅膜の堆積法に関する。
２．関連技術の説明
[0002]サブクォーターミクロンにおける多重レベルメタライゼーションは、超大規模集積回路（ＶＬＳＩ）、超々大規模集積回路（ＵＬＳＩ）半導体デバイスの次世代の鍵となる技術の一つである。この技術の中心にある多重レベル相互接続部は、コンタクト、バイア、ライン、及び高アスペクト比アパーチャ内に形成された他の特徴部の充填を必要とする。これらの特徴部の信頼できる形成は、ＶＬＳＩとＵＬＳＩ双方の成功と個々の基板やダイ上の回路密度や品質を高める継続した努力に非常に重要なことである。
【０００２】
[0003]回路密度が増加するにつれて、コンタクト、バイア、ライン、他の特徴部とそれらの間の誘電材料の幅が約２５０ｎｍ（ナノメートル）未満に縮小されるが、誘電体層の厚さは実質的に一定であり、結果としてその特徴部のアスペクト比、即ち、幅で割った高さが増大する。多くの従来の堆積プロセスは、アスペクト比が４：１を超える、特にアスペクト比が１０：１を超える構造を充填することが困難である。そのようにして、継続した相当な努力が、アスペクト比の特徴部の高さと特徴部の幅との比が８：１以上であり得るボイドのないナノメートルサイズの構造に向けられている。
【０００３】
[0004]更に特徴部の幅が減少するにつれて、デバイス電流は、典型的には、一定のままか又は増加し、そのような特徴部の電流密度が高くなる。元素のアルミニウム（Ａl）とその合金は、低い電気抵抗、ほとんどの誘電材料に対する優れた密着性、パターン形成の容易さ、高純度な形で得る能力をアルミニウムが感じることからから半導体デバイスにおけるバイアやラインを形成するために用いられる慣習的な金属であった。しかしながら、アルミニウムの電気抵抗は、銅（Ｃu）のような他の導電金属より高く、アルミニウムは、コンダクタにおけるボイド形成を導くエレクトロマイグレーションも起こし得る。
【０００４】
[0005]銅（Ｃu）とその合金の抵抗率アルミニウムより低く、アルミニウムと比較してエレクトロマイグレーション耐性は著しく高い。これらの特性は、高レベルの集積化と高デバイス速度で得られるより高い電流密度を支持するために重要である。銅は、また、熱伝導性が良好である。それ故、銅は半導体基板上のサブクォーターミクロンの高アスペクト比の相互接続特徴部を充填する金属に選択されている。
【０００５】
[0006]半導体デバイス製造に銅を用いることが望ましいにもかかわらず、８：１より大きな高アスペクト比の特徴部へ銅を堆積するための製造法の選択は限られている。図１Ａ−１Ｂは、基板１上の高アスペクト比の特徴部６における物質層堆積の起こり得る結果を示している。高アスペクト比の特徴部６は、コンタクト、バイア又はトレンチのような、隣接した誘電材料層２の間に形成された空間のようないかなる開口であってもよい。図１Ａに示されるように、従来の堆積法（例えば、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理気相体積（ＰＶＤ）、電気めっき）を用いて形成される銅層１１は、それの底部６Ｂ又は側面部６Ｓより高い割合で特徴部６の上エッジ部６Ｔ上に堆積される傾向があり、突出部が生じる。この突出部又は物質の過剰堆積は、しばしばクラウニングと呼ばれる。そのような過剰物質は、開口が堆積した銅層１１で塞がれるまで、特徴部６の上エッジ部６Ｔ上に蓄積し続け、その中にボイド１４を形成する。更に、図１Ｂに示されるように、特徴部６の開口の両側面６Ｓ上に堆積した銅層１１が溶け込むときにシーム８が形成されてしまう。ボイド又はシームの存在は、信頼性の無い集積回路性能生じることがある。
【０００６】
[0007]従って、ボイドがなくかつシームがなく充填する高アスペクト比の特徴部へ銅を堆積する方法が求められている。
【発明の概要】
【０００７】
[0008]基板上に銅膜を形成する方法が記載される。銅膜は、基板上に銅含有前駆物質と還元ガスを交互に吸着することによる循環堆積法を用いて形成される。
【０００８】
[0009]銅膜形成は、集積回路製造プロセスと適合する。一集積回路製造プロセスにおいて、銅膜は相互接続メタライゼーションとして用いることができる。相互接続メタライゼーションプロセスの場合、好ましいプロセスシーケンスには、基板上に形成された一つ以上の誘電体層に画成された相互接続パターンを持った基板を供給することが含まれる。相互接続パターンは、基板上に一致して堆積したバリヤ層を含む。相互接続パターンは、基板上に銅含有前駆物質及び還元ガスを交互に吸着することによる循環堆積法を用いた銅（Ｃｕ）メタライゼーションで充填する。
【０００９】
[0010]本発明の上記特徴部が達成され、詳細に理解することができるように、上で簡単に纏めた本発明のより具体的な記載が、添付の図面に示される実施形態を参照することができる。
【００１０】
[0011]しかしながら、添付の図は本発明の典型的な実施形態のみを示しているので、本発明の範囲を制限するもとみなすべきでなく、本発明が他に等しく有効な実施形態を認めることができることは留意すべきである。
【詳細な説明】
【００１１】
[0017]図２は、本明細書に記載された実施形態の実施に用いることができるプロセスチャンバ２００を示す略断面図である。プロセスチャンバ２００は基板支持２１２を含み、プロセスチャンバ２００内で基板２１０を支持するために用いられる。基板支持体２１２は、置換機構２１４を用いてプロセスチャンバ２００内部の縦方向に移動可能である。基板支持体は、堆積シーケンスの間、そこに基板２１０固定するために真空チャック（図示されていない）、静電気チャック（図示されていない）、又はクランプリング（図示されていない）も含んでもよい。
【００１２】
[0018]個々の堆積プロセスによっては、基板２１０は、堆積の前又はその間にある希望の温度に加熱することができる。例えば、基板支持体２１２は、埋め込まれたヒータ素子（図示されていない）を用いて加熱することができる。基板支持体２１２は、ＡＣ電源（図示されていない）からヒータ素子（図示されていない）に電流を印加することによって抵抗加熱することができる。基板２１０は、基板支持体２１２によって加熱される。あるいは、基板支持体は、例えば、ランプ（図示されていない）のような放射ヒータを用いて加熱することができる。
【００１３】
[0019]ポンピングチャンネル２７９と連通した真空ポンプ２７８は、プロセスチャンバを排気するとともにプロセスチャンバ２００内部の圧力を維持するために用いられる。ガス分配システム２３０は、プロセスチャンバ２００の上部に配置される。ガス分配システム２３０は、プロセスチャンバ２００にプロセスガスを供給する。
【００１４】
[0020]ガス分配システム２３０は、チャンバリッド２３２を含むことができる。チャンバリッド２３２は、チャンバリッド２３２の中心位置から伸びた拡張チャンネル２３４と拡張チャンネル２３４からチャンバリッド２３２の周辺部に伸びた底面２６０を含んでいる。チャンバ２３２の底面２６０は、基板支持体２１２上に配置された基板２１０をほとんど被覆する大きさをし形をしている。拡張チャンネル２３４は、ガスを供給するガス入口２３６Ａ、２３６Ｂも含んでいる。
【００１５】
[0021]ガス入口２３６Ａ、２３６Ｂは、電気制御バルブ２４２Ａ、２４２Ｂ、２５２Ａ、２５２Ｂに結合される。電気制御バルブ２４２Ａ、２４２Ｂは、プロセスガス源２３８、２３９にそれぞれ結合され、電気制御バルブ２５２Ａ、２５２Ｂは、ガス供給源２４０に結合することができる。本明細書に用いられる電気制御バルブ２４２Ａ、２４２Ｂ、２５２Ａ、２５２Ｂは、約１〜２秒より短い、更に好ましくは０.１秒のバルブ開閉サイクルを有するプロセスチャンバ２００に急速で正確なガスフローを供給することのできるあらゆる制御バルブを意味する。ガス分配システム２３０に対するガスフローの適切な制御と調節は、マイクロプロセッサコントローラ２８０によって行われる。
【００１６】
[0022]マイクロプロセッサコントローラ２８０は、様々なチャンバとサブプロセッサを制御する企業設定で用いることができる汎用コンピュータプロセッサ（ＣＰＵ）のあらゆる形の一つであってもよい。コンピュータは、例えば、ランダムアクセスメモリ、読み出し専用メモリ、フロッピーディスクドライブ、ハードディスク、又はデジタルストレージ、ローカル又はリモートのあらゆる他の形のような、あらゆる適切なメモリを用いることができる。様々な支援回路は、従来の方法におけるプロセッサを支持するＣＰＵに結合することができる。必要とされるソフトウェアルーチンは、メモリに保存されるか、又は遠隔に位置することができる第二ＣＰＵによって実行することができる。
【００１７】
[0023]実行されたとき、ソフトウェアルーチンは、チャンバ処理が実行されるように汎用コンピュータをチャンバ動作を制御する個々のプロセスコンピュータへ変換する。例えば、ソフトウェアルーチンは、本明細書に記載される実施形態に従って、プロセスシーケンスの実行のために電気制御バルブの活性化を正確に制御するために用いることができる。或いは、ソフトウェアルーチンは、アプリケーション特異的集積回路又は他のタイプのハードウェア実行、又はソフトウェア又はハードウェアの組合わせとして、ハードウェアで行うことができる。
【００１８】
銅層の形成
[0024]基板上に銅層を形成する方法を記載する。銅層は、循環堆積法を用いて形成される。
【００１９】
[0025]図３は、一定のガスフローを使って銅層を形成するために用いられる様々なステップを詳述した本発明の循環堆積プロセスシーケンスの実施形態を示すものである。これらステップは、図２に関して上記と同様のプロセスチャンバで行うことができる。
【００２０】
[0026]ステップ３０２で示されるように、基板はプロセスチャンバに準備される。基板は、例えば、相互接続パターンがそこに形成された１以上の誘電材料層で画成されたシリコン基板であってもよい。プロセスチャンバ条件、例えば、温度や圧力が基板上にプロセスガスの吸着を高めるように調節される。一般に、銅層堆積の場合、プロセスチャンバは、約１８０℃未満の温度と１torr〜１０torrの範囲内の圧力に維持すべきである。
【００２１】
[0027]一定のキャリアガスフローが望まれる一実施形態においては、ステップ３０４に示されるように、キャリアガス流がプロセスチャンバ内で設定される。キャリアガスは、プロセスチャンバからの揮発性反応種及び/又は副生成物の除去のためにパージガスとして作用するように選択することができる。キャリアガス、例えば、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａr）及びその組合わせを特に用いることができる。
【００２２】
[0028]ステップ３０６を参照すると、キャリアガス流がプロセスチャンバ内で設定された後に、銅含有前駆物質のパルスがキャリアガス流に加えられる。本明細書に用いられるパルスという用語は、キャリアガス流に加えられる一定量の物質を意味する。銅含有前駆物質のパルスは、所定の間隔で続く。
【００２３】
[0029]銅含有前駆物質のパルスの時間間隔は、例えば、用いられるプロセスチャンバ容量、それに結合された真空システム、用いられる反応種の揮発性/反応性のような多くの要因に依存して変化しうる。例えば、（１）大容量プロセスチャンバによりプロセス条件、例えば、キャリアパージガスフローや温度を安定化するために時間が長くなり、長いパルス時間が必要である；（２）プロセスガスのより低い流速により、プロセス条件を安定化するために時間が長くなり、長いパルス時間が必要である；（３）低いチャンバ圧は、プロセスガスがプロセスチャンバからより速く排気されることを意味し、長いパルス時間が必要である。一般に、プロセス条件は、銅含有前駆物質のパルスが十分量の前駆物質を供給するように有利に選択されるので少なくとも銅含有前駆物質の単層が基板上に吸着される。その後に、チャンバに残った過剰の銅含有前駆物質が、真空システムと共に一定のキャリアガス流によってプロセスチャンバから除去することができる。
【００２４】
[0030]ステップ３０８においては、過剰の銅含有前駆物質が一定のキャリアガス流によってプロセスチャンバから除去された後、還元ガスのパルスがキャリアガス流に加えられる。還元ガスのパルスも、銅含有前駆物質によって上記のように可変である所定の時間間隔で続く。一般に、還元ガスのパルス時間間隔は、銅含有前駆物質上の少なくとも還元ガスの単層の吸着に十分長くすべきである。その後、チャンバに残った過剰の還元ガスは、真空システムと共に一定のキャリアガス流によって除去することができる。
【００２５】
[0031]ステップ３０４〜ステップ３０８は、銅層堆積のための堆積サイクルの一実施形態を含んでいる。そのような実施形態については、パルスの周期がキャリアガス流に沿って銅含有前駆物質と還元ガスの間で交互に起こり、非パルスの周期がキャリアガス流だけを含む場合に、パルスと非パルスの交互の周期によって変えられたプロセスチャンバにキャリアガスの一定の流量が供給される。
【００２６】
[0032]銅含有前駆物質と還元ガスの各パルスの時間間隔の持続時間が同じであってもよい。即ち、銅含有前駆物質のパルスの持続時間は、還元ガスのパルスの持続時間と同じであってもよい。そのような実施形態については、銅含有前駆物質のパルスの時間間隔（Ｔ1）は、還元ガスのパルスの時間間隔（Ｔ2）と等しい。
【００２７】
[0033]或いは、銅含有前駆物質と還元ガスの各パルスの時間間隔の持続時間は異なってもよい。即ち、銅含有前駆物質のパルスの持続時間は、還元ガスのパルスの持続時間より短くても長くてもよい。そのような実施形態については、銅含有前駆物質のパルスの時間間隔（Ｔ1）は、還元ガスのパルスの時間間隔（Ｔ2）と異なる。
【００２８】
[0034]更に、銅含有前駆物質と還元ガスの各パルスの間の非パルスの周期の持続時間は同じであってもよい。即ち、銅含有前駆物質と還元ガスの各パルスの間の非パルスの周期の持続時間は同じであってもよい。そのような実施形態については、銅含有前駆物質のパルスと還元ガスのパルスの間の非パルスの時間間隔（Ｔ3）は、還元ガスのパルスと銅含有前駆物質のパルスの間の非パルスの時間間隔（Ｔ4）と等しい。非パルスの時間間隔の周期の間、一定のキャリアガス流だけがプロセスチャンバに供給される。
【００２９】
[0035]或いは、銅含有前駆物質と還元ガスの各パルスの間の非パルスの周期の持続時間は異なってもよい。即ち、銅含有前駆物質の各パルスと還元ガスの各パルスの間の非パルスの周期の持続時間は、還元ガスの各パルスと銅含有前駆物質の各パルスの間の非パルスの周期の持続時間より短くても長くてもよい。そのような実施形態については、銅含有前駆物質のパルスと還元ガスのパルスの間の非パルスの時間間隔（Ｔ3）は、還元ガスのパルスと銅含有前駆物質のパルスの間の非パルスの時間間隔（Ｔ4）と異なる。非パルスの時間間隔の間、一定のキャリアガス流だけがプロセスチャンバに供給される。
【００３０】
[0036]或いは、銅含有前駆物質、還元ガスの各パルス、各堆積サイクルの間の非パルスの周期の時間間隔の持続時間は同じであってもよい。そのような実施形態については、銅含有前駆物質のパルスの時間間隔（Ｔ1）、還元ガスのパルスの時間間隔（Ｔ2）、銅含有前駆物質のパルスと還元ガスのパルスの間の非パルスの時間間隔（Ｔ3）、還元ガスパルスと銅含有パルスの間の非パルスの時間間隔（Ｔ4）は、各堆積サイクルの値と同じである。例えば、第一堆積サイクル（Ｃ1）においては、銅含有前駆物質のパルスの時間間隔（Ｔ1）は、続く堆積サイクル（Ｃ2．．．ＣN）における銅含有前駆物質のパルスの時間間隔（Ｔ1）と持続時間が同じである。同様に、第一堆積サイクル（Ｃ1）においては、銅含有前駆物質と還元ガスのパルスの間の非パルスの周期と同様に還元ガスの各パルスの持続時間は、還元ガスの各パルスの持続時間と続いての堆積サイクル（Ｃ2．．．ＣN）における銅含有前駆物質と還元ガスのパルスの間の非パルスとほぼそれぞれ同じである。
【００３１】
[0037]或いは、銅含有前駆物質、還元ガスの少なくとも一回のパルスの時間間隔と一回以上の銅層の堆積サイクルの間の非パルスの周期の持続時間は異なってもよい。そのような実施形態については、銅含有前駆物質の一回以上の時間間隔（Ｔ1）、還元ガスの時間間隔（Ｔ2）、銅含有前駆物質のパルスと還元ガスのパルスの時間間隔（Ｔ3）、還元ガスのパルスと銅含有前駆物質のパルスとの間の非パルスの時間間隔（Ｔ4）は、循環堆積プロセスの１以上の堆積サイクルの値が異なってもよい。例えば、第一堆積サイクル（Ｃ1）においては、銅含有前駆物質のパルスの時間間隔（Ｔ1）は、続いての堆積サイクル（Ｃ1．．．ＣN）における銅含有前駆物質のパルスの時間間隔（Ｔ1）より長くても短くてもよいものである。同様に、第一堆積サイクル（Ｃ1）における還元ガスの各パルスの持続時間と、銅含有前駆物質と還元ガスのパルスの間の非パルスの周期は、続いての堆積サイクル（Ｃ1．．．ＣN）における還元ガスの対応するパルスの持続時間と、銅含有前駆物質と還元ガスのパルスの間の非パルスの周期とそれぞれ同じであっても異なってもよい。
【００３２】
[0038]ステップ３１０を参照すると、各堆積サイクル（ステップ３０４〜ステップ３０８）後、銅の厚みが基板上に形成される。個々のデバイス要求によっては、続いての堆積サイクルは、希望の厚みを達成するために必要とされてもよい。そのようなものとして、ステップ３０４〜ステップ３０８は、銅層の希望の厚みが達成されるまで繰り返される。その後、銅層の希望の厚みが達成されたときに、ステップ２１２で示されるようにプロセスが停止する。
【００３３】
[0039]図4に関して記載される代替プロセスシーケンスにおいては、銅層堆積サイクルは、銅含有前駆物質、還元ガス、パージガスの各々の別個のパルスを含んでいる。そのような実施形態については、銅層堆積シーケンス４００は、プロセスチャンバに基板を準備するステップ、プロセスチャンバ条件を調節するステップ（ステップ４０２）、パージガスの第一パルスをプロセスチャンバに加えるステップ（ステップ４０４）、銅含有前駆物質のパルスをプロセスチャンバに加えるステップ（ステップ４０６）、パージガスの第二パルスをプロセスチャンバに加えるステップ（ステップ４０８）、還元ガスのパルスをプロセスチャンバに加えるステップ（ステップ４１０）、次にステップ４０４〜ステップ４１０を繰り返すか又は銅層の希望の厚みが達成されたかどうかによっては堆積プロセスを停止するステップ（ステップ４１４）を含んでいる。
【００３４】
[0040]銅含有前駆物質、還元ガス、パージガスの各パルスの時間間隔は、上記図３のように持続時間が同じであっても異なってもよい。或いは、銅層堆積プロセスの１以上の堆積サイクルにおける銅含有前駆物質、還元ガス、パージガスの一回以上のパルスの対応する時間間隔の持続時間は異なってもよい。
【００３５】
[0041]図３−図４においては、銅含有前駆物質のパルスから、続いて還元ガスのパルスを加える銅層堆積サイクルが示されている。或いは、銅層堆積サイクルは還元ガスのパルスから出発し、続いて銅含有前駆物質のパルスを加えることができる。
【００３６】
[0042]銅含有前駆物質は、例えば、特に、銅+1ヘキサフルオロアセチルアセトネートトリメチルビニルシラン(Ｃu+1(hfac)(ＴＭＶＳ))、銅+2ヘキサフルオロアセチルアセトネート(Ｃu+2(hfac)2)、銅+2ジアセチルアセトネート(Ｃu+2(acac)2)、２Ｃu Ｍe2ＮsiＭe2ＣＨ2ＣＨ2ＳiＮＭe2を含む銅+1（β-ジケトネート）シリルオレフィン錯体のような有機金属銅錯体を含むことができる。適切な還元ガスは、例えば、特に、シラン（ＳiＨ4）、ジシラン（Ｓi２Ｈ6）、ジメチルシラン（ＳiＣ2Ｈ8）、メチルシラン（ＳiＣＨ6）、エチルシラン（ＳiＣ2Ｈ8）、ボラン（ＢＨ3）、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）、トリボラン（Ｂ3Ｈ9）、テトラボラン（Ｂ4Ｈ12）、ペンタボラン（Ｂ5Ｈ15）、ヘキサボラン（Ｂ6Ｈ18）、ヘプタボラン（Ｂ7Ｈ21）、オクタボラン（Ｂ8Ｈ24）、ナノボラン（Ｂ9Ｈ27）、デカボラン（Ｂ10Ｈ30）を含むことができる。
【００３７】
[0043]銅層を堆積させる一例示的方法は、銅+1ヘキサフルオロアセチルアセトネートトリメチルビニルシラン(Ｃｕ+1(hfac)(ＴＭＶＳ))のパルスとジボラン(Ｂ2Ｈ6)のパルスを順次加えるステップを含んでいる。銅+1ヘキサフルオロアセチルアセトネートトリメチルビニルシラン(Ｃu+1(hfac)(ＴＭＶＳ))は、約０.０１sccm（標準立方センチメートル/分）〜約５sccm、好ましくは約０.１sccm〜約１sccmの流速で、適切な流量制御バルブ、例えば、電気制御バルブに加えることができ、その後、約５秒以内、好ましくは約１秒以内でパルスされる。ジボラン(Ｂ2Ｈ6)は、約１sccm〜約８０sccmの流速で、好ましくは約１０sccm〜約５０sccmで、適切な流量制御バルブ、例えば、電気流量制御バルブに加えることができる。その後、約１０秒以内、好ましくは約２秒以内でパルスされる。基板は、温度が約１８０℃未満、好ましくは約１２０度で、チャンバ圧が約０.１torr〜約１０torr、好ましくは１torrに維持することができる。
【００３８】
[0044]銅層を堆積させる一例示的方法は、銅+1ヘキサフルオロアセチルアセトネートトリメチルビニルシラン(Ｃu+1(hfac)(ＴＭＶＳ))のパルスとシラン(ＳiＨ4)のパルスを順次加えるステップを含んでいる。銅+1ヘキサフルオロアセチルアセトナートトリメチルビニルシラン(Ｃｕ+1(hfac)(ＴＭＶＳ))は、約０.１sccm（標準立方センチメートル/分）〜約５sccm、好ましくは約０.１sccm〜約１sccmの流速で、適切な流量制御バルブ、例えば、電気制御バルブに加えることができ、その後、約５秒以内、好ましくは約１秒以内でパルスされる。シラン（ＳｉＨ4）は、約１sccm〜約１００sccm、好ましくは約１０sccm〜約５０sccmの流速で、適切な流量制御バルブ、例えば、電気流量制御バルブに供給され、その後、約１０秒以内、好ましくは約２秒以内でパルスされる。基板は、約１８０℃未満、好ましくは約１２０℃の温度で約０.１torr〜約１０torr、好ましくは１torrのチャンバ圧に維持することができる。
【００３９】
銅相互接続部の形成
[0045]図５Ａ-図５Ｂは、本発明の銅層を組み入れた銅相互接続製造シーケンスの異なる段階での基板を示す断面図である。図５Ａは、例えば、金属コンタクト５０４と誘電体層５０２がその上に形成された基板５００を示す断面図である。基板５００は、半導体材料、例えば、シリコン（Ｓi）、ゲルマニウム（Ｇe）、又はガリウム砒素（ＧaＡs）を含むことができる。誘電体層５０２は、絶縁材料、例えば、特に、酸化シリコン、窒化シリコンを含むことができる。金属コンタクト５０４は、例えば、特に、銅（Ｃu）を含むことができる。アパーチャ５０４Ｈは、金属コンタクト５０４の上に開口部を与えるために誘電体層５０２内に画成することができる。アパーチャ５０４Ｈは、従来のリソグラフィとエッチング技術を用いて誘電体層５０２内に画成することができる。
【００４０】
[0046]バリヤ層５０６は、誘電体層５０２内に画成されたアパーチャ５０４Ｈ内に形成することができる。バリヤ層５０６は、1種以上の高融点金属、例えば、特に、チタン（Ｔi）、窒化チタン（ＴiＮ）、タンタリウム（Ｔa）、窒化タンタル（ＴaＮ）、タングステン（Ｗ）、窒化タングステン（ＴaＷ）、タンタリウムシリサイドナイトライド、チタンシリサイドナイトライドを含むことができる。バリヤ層５０６は、適切な堆積プロセスを用いて形成することができる。例えば、窒化チタン（ＴiＮ）は、四塩化チタン（ＴiＣl4）とアンモニア（ＮＨ3）の反応から化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセスにより堆積させることができる。チタンシリサイドナイトライド（ＴiＳiＮ）は、テトラキス(ジメチルアミド)チタン（ＴＤＭＡＴ）の熱分解に続いてシラン（ＳｉＨ4）にさらすことにより窒化チタン（ＴｉＮ）層を形成することにより堆積させることができる。
【００４１】
[0047]その後、図５Ｂを参照すると、アパーチャ５０４Ｈは、銅相互接続部を完成させるために銅（Ｃu）金属相互接続部を充填することができる。銅メタライゼーションは、図３-４に関して上記循環堆積法を用いて形成される。
【００４２】
[0048]上記は本発明の好適実施形態に関するが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく更に多くの本発明の実施形態を講じることができ、本発明の範囲は、次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】
【００４３】
【図１Ａ】図１Ａは、慣用の従来技術による堆積プロセスを用いて充填した高アスペクト比特徴部に起こり得る堆積結果の断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、慣用の従来技術による堆積プロセスを用いて充填した高アスペクト比特徴部に起こり得る堆積結果の断面図である。
【図２】本明細書に記載される実施形態の実施に用いることができるプロセスチャンバを示す略断面図である。
【図３】本明細書に記載される一実施形態の循環堆積法を用いて銅層を形成するプロセスシーケンスを示す図である。
【図４】本明細書に記載される代替実施形態の循環堆積法を用いて銅層を形成するプロセスシーケンスを示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、相互接続製造シーケンスの異なる段階での集積回路を示す略断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、相互接続製造シーケンスの異なる段階での集積回路を示す略断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…基板、２…誘電材料層、６…特徴部、６Ｂ…底部、６Ｓ…側面部、６Ｔ…上エッジ部、１１…銅層、２００…プロセスチャンバ、２１０…基板、２１２…基板支持体、２１４…置換機構、２３０…ガス分配システム、２３２…チャンバリッド、２３４…拡張チャネル、２３６…ガス入口、２４０…ガス供給源、２４２…バルブ、２６０…底面、２７９…ポンピングチャネル、５００…基板、５０２…誘電体層、５０４…金属コンタクト、５０４Ｈ…アパーチャ、５０６…バリヤ層。
2005528808.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005528808.tif 000005
【図４】
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2005528808.tif 000007
【国際調査報告】
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