(57)【要約】  導電材料と誘電体層間の接着層を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、本発明は、基板を処理する方法であって、導電材料が基板表面上に配置された基板を配置するステップと、基板表面を還元化合物、シリコンベースの化合物、又はその双方に曝すステップと、基板表面の少なくとも一部と該還元化合物、シリコンベースの化合物、又はその双方とを反応させるステップと、炭化シリコン層を真空を破壊せずに堆積させるステップと、を含む前記方法を提供する。【選択図】  図２Ｂ
2007533171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する方法であって、
処理チャンバ内に基板を配置するステップであって、該基板が１つ以上のパターン形成低ｋ誘電体層とその中に形成された導電材料を含む、前記ステップと、
シリコンベースの化合物を該処理チャンバに導入するステップと、
該導電材料のシリサイド層を形成するステップと、
該シリサイド層上に炭化シリコン層を真空を破壊せずに堆積させるステップと、
を含む、前記方法。
【請求項２】
該シリサイドが、該シリコンベースの化合物と該導電材料を熱増強プロセス、プラズマ増強プロセス、又はその双方によって反応させることにより形成される、請求項１記載の方法。
【請求項３】
該炭化シリコン層の堆積前に、該シリサイド層を窒素と水素を含む還元化合物のプラズマに曝すステップを更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
該シリコンベースの化合物が炭素を含まないシリコンベースの化合物を含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
該炭素を含まないシリコンベースの化合物がシランを含む、請求項４記載の方法。
【請求項６】
該炭化シリコン層が、
トリメチルシラン、２,４,６,８-テトラメチルシクロテトラシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、ジメチルフェニルシラン、ジフェニルメチルシラン、及びそれらの組合せの群より選ばれる有機ケイ素化合物を導入するステップと、
該有機ケイ素化合物のプラズマを生成させるステップと、
によって堆積される、請求項１記載の方法。
【請求項７】
該炭化シリコン層の堆積中、不活性ガス、還元化合物、シリコンベースの化合物、又はそれらの組合せを導入するステップを更に含む、請求項６記載の方法。
【請求項８】
該シリコンベースの化合物が、炭素含有シリコンベースの化合物を含む、請求項１記載の方法。
【請求項９】
該炭素含有シリコンベースの化合物が、トリメチルシラン、ジメチルフェニルシラン、ジメチルメチルシラン、及びそれらの組合せを含む、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
該炭素含有シリコンベースの化合物とともに不活性ガスを導入するステップを更に含む、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
該不活性ガスがヘリウム、アルゴン、又はそれらの組合せを含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
該シリサイドが、該炭素含有シリコンベースの化合物と該導電材料を不活性ガスの存在下にプラズマ増強プロセスによって反応させることにより形成される、請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
窒素と水素を含む還元化合物を該処理チャンバに導入するステップと、
該還元化合物のプラズマを該処理チャンバ内で開始させるステップと、
該シリコンベースの化合物を該処理チャンバに導入する前に、該導電材料を該還元化合物の該プラズマに曝すステップと、
を更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項１４】
該還元化合物が、アンモニア又は窒素ガスと水素ガスの混合物を含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
該還元化合物とともに不活性ガスを導入するステップを更に含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
該シリコンベースの化合物とともに窒素と水素を含む還元化合物を導入するステップを更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項１７】
基板を処理する方法であって、
該基板を処理チャンバ内に配置するステップであって、該基板が１つ以上のパターン形成低ｋ誘電体層とその中に形成された導電材料を含む、前記ステップと、
シリコンベースの化合物と還元化合物を該処理チャンバに導入するステップと、
該導電材料のシリサイド層を形成するステップと、
該シリコンベースの化合物と還元化合物のプラズマを開始させるステップと、
窒化シリコン層を堆積させるステップと、
該窒化シリコン層上に炭化シリコン層を真空を破壊せずに堆積させるステップと、
を含む、前記方法。
【請求項１８】
該シリサイドが、該シリコンベースの化合物と該導電材料を熱増強プロセス、プラズマ増強プロセス、又はその双方によって反応させることにより形成される、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
該シリコンベースの化合物が、炭素を含まないシリコンベースの化合物を含む、請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
該炭素を含まないシリコンベースの化合物がシランを含む、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
該炭化シリコン層が、
トリメチルシラン、２,４,６,８-テトラメチルシクロテトラシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、ジメチルフェニルシラン、ジフェニルメチルシラン、及びそれらの組合せの群より選ばれる有機ケイ素化合物を導入するステップと、
該有機ケイ素化合物のプラズマを生成させるステップと、
によって堆積される、請求項１７記載の方法。
【請求項２２】
該炭化シリコン層の堆積中、不活性ガス、還元化合物、シリコンベースの化合物、又はそれらの組合せを導入するステップを更に含む、請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
該シリコンベースの化合物が、炭素含有シリコンベースの化合物を含む、請求項１７記載の方法。
【請求項２４】
該炭素含有シリコンベースの化合物が、トリメチルシラン、ジメチルフェニルシラン、ジフェニルメチルシラン、及びそれらの組合せを含む、請求項１７記載の方法。
【請求項２５】
該炭素含有シリコンベースの化合物とともに不活性ガスを導入するステップであって、該不活性ガスがヘリウム、アルゴン、又はそれらの組合せを含む、前記ステップを更に含む、請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
該窒化シリコン層の堆積前に、該シリサイド層を窒素と水素を含む還元化合物のプラズマに曝すステップを更に含む、請求項１７記載の方法。
【請求項２７】
該シリサイドが、該炭素含有シリコンベースの化合物と該導電材料を不活性ガスの存在下にプラズマ増強プロセスによって反応させることにより形成される、請求項２５記載の方法。
【請求項２８】
窒素と水素を含む還元化合物を該処理チャンバに導入するステップと、
該還元化合物のプラズマを該処理チャンバ内で開始させるステップと、
該シリコンベースの化合物を該処理チャンバに導入する前に、該導電材料を該還元化合物の該プラズマに曝すステップと、
を更に含む、請求項１７記載の方法。
【請求項２９】
該還元化合物が、アンモニア又は窒素ガスと水素ガスの混合物を含む、請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
該還元化合物とともに不活性ガスを導入するステップを更に含む、請求項２８記載の方法。
【請求項３１】
基板を処理する方法であって、
該基板を処理チャンバ内に配置するステップであって、該基板が１つ以上のパターン形成低ｋ誘電体層とその中に形成された導電材料を含む、前記ステップと、
窒素と水素を含む還元化合物を該処理チャンバに導入するステップと、
該還元化合物のプラズマを該処理チャンバ内で開始させるステップと、
該導電材料を該還元化合物の該プラズマに曝すステップと、
有機ケイ素前駆物質を該処理チャンバに導入するステップと、
該有機ケイ素前駆物質と該還元化合物とを反応させるステップと、
窒素ドープされた炭化シリコン誘電材料を該１つ以上のパターン形成低ｋ誘電体層と導電材料上に堆積させるステップと、
炭化シリコン層を該ドープされた炭化シリコン層上に真空を破壊せずに堆積させるステップと、
を含む前記方法。
【請求項３２】
該還元化合物が、アンモニア又は窒素ガスと水素ガスの混合物を含む、請求項３１記載の方法。
【請求項３３】
該還元化合物とともに不活性ガスを導入するステップを更に含む、請求項３１記載の方法。
【請求項３４】
該有機ケイ素化合物が、トリメチルシラン、２,４,６,８-テトラメチルシクロテトラシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、ジメチルフェニルシラン、ジフェニルメチルシラン、及びそれらの組合せの群より選ばれる、請求項３１記載の方法。
【請求項３５】
該有機ケイ素化合物とともに不活性ガス、水素ガス、該還元化合物、又はそれらの組合せを導入するステップを更に含む、請求項３１記載の方法。
【請求項３６】
プラズマを開始させる該ステップが、単一周波数ＲＦ電源又はデュアル周波数ＲＦ電源によってプラズマを生成させる工程を含む、請求項３１記載の方法。
【請求項３７】
該導電材料が、銅、ドープされた銅、又は銅合金を含む、請求項３１記載の方法。
【請求項３８】
該１つ以上のパターン形成低ｋ誘電体層が、炭化シリコン、ドープされた炭化シリコン、シリコンオキシカーバイド、又はそれらの組合せを含む、請求項３１記載の方法。
【請求項３９】
基板を処理する方法であって、
該基板を処理チャンバ内に配置するステップであって、該基板が１つ以上のパターン形成低ｋ誘電体層とその中に形成された導電材料を含む、前記ステップと、
窒素と水素を含む還元化合物を該処理チャンバに導入するステップと、
該還元化合物の第１プラズマを該処理チャンバ内で開始させるステップと、
該導電材料を該還元化合物の該プラズマに曝すステップと、
該第１プラズマと還元化合物を停止させるステップと、
有機ケイ素前駆物質を該処理チャンバ内に導入するステップと、
該有機ケイ素前駆物質の第２プラズマを該処理チャンバ内で開始させるステップと、
該有機ケイ素化合物とともに該還元化合物を導入するステップと、
窒素ドープされた炭化シリコン誘電材料を該１つ以上のパターン形成低ｋ誘電体層と導電材料上に真空を破壊せずに堆積させるステップと、
を含む前記方法。
【請求項４０】
該還元化合物が、アンモニア又は窒素ガスと水素ガスの混合物を含む、請求項３９記載の方法。
【請求項４１】
該還元化合物とともに不活性ガスを導入するステップを更に含む、請求項３９記載の方法。
【請求項４２】
該有機ケイ素化合物が、トリメチルシラン、２,４,６,８-テトラメチルシクロテトラシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、ジメチルフェニルシラン、ジフェニルメチルシラン、及びそれらの組合せの群より選ばれる、請求項３９記載の方法。
【請求項４３】
該有機ケイ素化合物とともに、不活性ガス、水素ガス、該還元化合物、又はそれらの組合せを導入するステップを更に含む、請求項３９記載の方法。
【請求項４４】
プラズマを開始させる該ステップが、単一周波数ＲＦ電源又はデュアル周波数ＲＦ電源によってプラズマを生成させる工程を含む、請求項３９記載の方法。
【請求項４５】
該導電材料が、銅、ドープされた銅、又は銅合金を含む、請求項３９記載の方法。
【請求項４６】
該１つ以上のパターン形成低ｋ誘電体層が、炭化シリコン、ドープされた炭化シリコン、シリコンオキシカーバイド、又はそれらの組合せを含む、請求項３９記載の方法。
【請求項４７】
基板を処理する方法であって、
該基板を処理チャンバ内に配置するステップであって、該基板が１つ以上のパターン形成低ｋ誘電体層とその中に形成された導電材料を含む前記ステップと、
窒素と水素を含む還元化合物を第１流量で該処理チャンバに導入するステップと、
該還元化合物の第１プラズマを該処理チャンバ内で開始させるステップと、
該導電材料を該還元化合物の該プラズマに曝すステップと、
該第１プラズマを停止させるステップと、
有機ケイ素前駆物質を該処理チャンバに導入するステップと、
該還元化合物を該第１流量を超える第２流量で導入するステップと、
該有機ケイ素前駆物質と該還元化合物の第２プラズマを該処理チャンバ内で開始させるステップと、
炭素ドープされた窒化シリコン誘電材料を該１つ以上のパターン形成低ｋ誘電体層と導電材料上に堆積させるステップと、
該第２プラズマを停止させるステップと、
該有機ケイ素前駆物質を該処理チャンバに導入するステップと、
該還元化合物を該第２流量未満の第３流量で導入するステップと、
該有機ケイ素前駆物質と該還元化合物の第３プラズマを該処理チャンバ内で開始させるステップと、
窒素ドープされた炭化ケイ素誘電材料を該１つ以上のパターン形成低ｋ誘電体層と導電材料上に真空を破壊せずに堆積させるステップと、
を含む、前記方法。
【発明の詳細な説明】
【開示の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明は、集積回路の製造並びに基板上に誘電体層を堆積させる方法及び誘電体層によって形成された構造に関する。
【０００２】
関連技術の説明
[0002]最新の半導体デバイスの製造における主要なステップの１つは、ガスの化学反応によって基板上に金属層と誘電体層を形成させることである。このような堆積プロセスは化学気相堆積又はＣＶＤと呼ばれる。従来の熱ＣＶＤプロセスは基板表面に反応性ガスを供給し、そこで熱誘導化学反応が起こり、所望される層が生成される。
【０００３】
[0003]半導体デバイス形状は、このようなデバイスが数十年前に初めて導入されて以来、サイズが劇的に小さくなってきた。そのとき以来、集積回路は一般的に、２年で半分のサイズというルール（しばしば、ムーアの法則と呼ばれる）に従っており、それはチップ上に適合するデバイスの数が２年ごとに倍になっていることを意味している。今日の製造工場は、通常０.３５μｍ、実に０.１８μｍの特徴部サイズをもつデバイスを製造しており、将来の工場は、まもなく、更に小さな形状をもつデバイスを製造するであろう。
【０００４】
[0004]集積回路上のデバイスのサイズを小さくするために、更に、抵抗率の低い導電材料を用い、低誘電率（誘電率＜４.０）をもつ絶縁体を用いることが必要となり、隣接する金属ライン間の静電結合を低下させることにもなる。このような１つの低ｋ誘電材料は、ドープされていないシリコンガラス（ＵＳＧ）又はフッ素ドープされたシリコンガラス（ＦＳＧ）のようなスピンオンガラスであり、半導体製造プロセスにおいてギャップ充填層として堆積することができる。他の低ｋ誘電材料は、ダマシン特徴部を製造する際に誘電体層として用いることができるシリコンオキシカーバイドである。
【０００５】
[0005]認められている１つの導電材料は、銅及びその合金であり、銅が、アルミニウムより抵抗率が低く（アルミニウムの３.１μΩ-ｃｍと比べて１.７μΩ-ｃｍ）、電流が大きく、運搬力が高いことから、サブクォーターミクロン相互接続技術にとって選択の材料になってきた。これらの特徴は、高レベルの集積化と高デバイス速度で経験するより高い電流密度を支持するのに重要である。更に、銅は、熱導電性が良好であり、非常に純粋な状態で利用できる。
【０００６】
[0006]半導体デバイスに銅を用いる際の１つの難しさは、銅が正確なパターンを得るためにエッチングするのが難しいということである。相互接続部を形成するための伝統的な堆積/エッチングプロセスを用いて銅をエッチングすることは、十分なものではなかった。それ故、銅含有材料や低ｋ誘電材料を有する相互接続部を製造する新規な方法が開発されている。
【０００７】
[0007]垂直の相互接続部や水平の相互接続部を形成する１つの方法は、ダマシン法又はデュアルダマシン法による。ダマシン法では、低ｋ誘電材料のような１つ以上の誘電材料が、垂直の相互接続部、即ち、バイア、水平の相互接続部、即ち、ラインを形成するために堆積され、パターンエッチングされる。その後、銅含有材料のような導電材料、また、周囲の低ｋ誘電体に銅含有材料が拡散するのを防止するために用いられるバリヤ層材料のような他の材料が、エッチングされたパターンにはめ込まれる。その後、基板の周囲のようなエッチングされたパターンの外の余分な銅含有材料や余分なバリヤ層材料が除去され、平坦化表面が形成される。ダマシン構造の第２層を形成するように次に続く処理に対して、絶縁層又はバリヤ層のような誘電体層が銅特徴部上に形成される。
【０００８】
[0008]しかしながら、銅の平坦化と次に続く誘電体層の堆積の間、銅材料は、処理チャンバ間又は処理ツール間で曝されることによって酸化反応を受けてしまうことが見られてきた。酸化環境に曝されることにより、銅材料上に表面酸化物が形成されることになる。酸化物は、その上に堆積される、次に続く層、例えば、誘電体層の接着を阻止する。
【０００９】
[0009]それ故、低ｋ誘電体層間の層間接着を改善させる方法がなお求められている。
【発明の概要】
【００１０】
[0010]本発明の態様は、一般的には、導電材料と誘電体層の間に接着層を堆積させる方法を提供する。一態様においては、本発明は、基板を処理する方法であって、処理チャンバ内に基板を配置するステップであって、基板が１つ以上のパターン形成低ｋ誘電体層とその中に形成された１つの導電材料を含む前記ステップと、処理チャンバにシリコンベースの化合物を導入するステップと、導電材料のシリサイド層を形成するステップと、シリサイド層上に炭化シリコン層を真空を破壊せずに堆積させるステップと、を含む前記方法を提供する。
【００１１】
[0011]本発明の他の態様においては、基板を処理する方法であって、処理チャンバ内に基板を配置するステップであって、基板が１つ以上のパターン形成低ｋ誘電体層とその中に形成された導電材料を含むステップと、処理チャンバにシリコンベースの化合物と還元化合物を導入するステップと、導電材料のシリサイド層を形成するステップと、シリコンベースの化合物と還元化合物のプラズマを開始させるステップと、窒化シリコン層を堆積させるステップと、窒化シリコン層上に炭化シリコン層を真空を破壊せずに堆積させるステップと、を含む前記方法が提供される。
【００１２】
[0012]本発明の他の態様においては、基板を処理する方法であって、処理チャンバ内に基板を配置するステップであって、基板が１つ以上のパターン形成低ｋ誘電体層とその中に形成された１つの導電材料を含む前記ステップと、処理チャンバに窒素及び水素を含む還元化合物を導入するステップと、処理チャンバ内に還元化合物のプラズマを開始させるステップと、還元化合物のプラズマに導電材料を曝すステップと、処理チャンバ内に有機ケイ素前駆物質を導入するステップと、有機ケイ素前駆物質と還元化合物とを反応させるステップと、１つ以上のパターン形成低ｋ誘電体層と導電材料上に窒素ドープされた炭化シリコン誘電材料を堆積させるステップと、ドープされた炭化シリコン層上に炭化シリコン層を真空を破壊せずに堆積させるステップと、を含む前記方法が提供される。
【００１３】
[0013]本発明の他の態様においては、基板を処理する方法であって、処理チャンバ内に基板を置くステップであって、基板が１つ以上のパターン形成低ｋ誘電体層とその中に形成された１つの導電材料を含むステップと、処理チャンバに窒素と水素を含む還元化合物を導入するステップと、処理チャンバ内に還元化合物の第１プラズマを開始させるステップと、還元化合物のプラズマに導電材料を曝すステップと、第１プラズマと還元化合物を停止させるステップと、有機ケイ素前駆物質を処理チャンバに導入するステップと、処理チャンバ内で有機ケイ素前駆物質の第２プラズマを開始させるステップと、有機ケイ素化合物と共に還元化合物を導入するステップと、１つ以上のパターン形成低ｋ誘電体層と導電材料上に窒素ドープされた炭化シリコン誘電体を真空を破壊せずに堆積させるステップと、含む前記方法を提供する。
【００１４】
[0014]本発明の他の態様においては、基板を処理する方法であって、処理チャンバ内に基板を配置するステップであって、基板が１つ以上のパターン形成低ｋ誘電体層とその中に形成された１つの導電材料を含む前記ステップと、処理チャンバに窒素と水素を含む還元化合物を第１流量で導入するステップと、その処理チャンバ内に還元化合物の第１プラズマを開始させるステップと、還元化合物のプラズマに導電材料を曝すステップと、第１プラズマを停止させるステップと、有機ケイ素前駆物質を処理チャンバに導入するステップと、第１流量より大きい第２流量で還元化合物を導入するステップと、処理チャンバ内で有機ケイ素前駆物質と還元化合物の第２プラズマを開始させるステップと、１つ以上のパターン形成低ｋ誘電体層及び導電材料上に炭素ドープされた窒化シリコン誘電体を堆積させるステップと、第２プラズマを停止させるステップと、有機ケイ素前駆物質を処理チャンバ内に導入するステップと、還元化合物を第２流量より小さい第３流量で導入するステップと、処理チャンバ内に有機ケイ素前駆物質と還元化合物の第３プラズマを開始させ、１つ以上のパターン形成低ｋ誘電体層と導電材料上に窒素ドープされた炭化シリコン誘電材料を真空を破壊せずに堆積させるステップと、を含む前記方法が提供される。
【００１５】
[0015]本発明の上記態様が得られ詳細に理解され得るように、上で簡単にまとめた本発明のより詳しい説明は、添付の図面に示されるその実施形態によって参照されるものである。
【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し、それ故、本発明の範囲を制限するものとみなされるべきでなく、本発明は他の等しく有効な実施形態を許容するものである。
【００１７】
[0020]本発明の態様を更に理解するために、次の詳細な説明を参照すべきである。
【好適な実施形態の詳細な説明】
【００１８】
[0021]本明細書に記載される本発明の態様は、導電材料と誘電体層との層間接着を改善させる方法及び装置に言及するものである。層間接着を改善するステップは、次の誘電体層を堆積させる前に導電材料を表面処理するステップ、次の誘電体層を堆積させる前に中間材料を形成するステップ、又は次の誘電体層を堆積させる前に接着が改善された中間層を堆積させるステップを含むことができる。開始層は、シリコン、炭素、任意に酸素を含むことができる。好ましくは、それらのプロセスは、再汚染を最小限にするとともに基板処理能力を改善させるためにインサイチュで行われる。
【００１９】
[0022]本明細書に用いられる語句は、更に定義されない限り、当業者が当該技術において通常の慣用の意味を示すべきである。インサイチュは、広く解釈されるべきであり、材料を介在する汚染環境に曝さずに、例えば、プロセスステップ又はツール内のチャンバ間の真空を破壊せずに、示されたチャンバ内で、例えば、プラズマチャンバ内で、又はシステム内で、例えば、集積クラスタツール装置内でを含むが、それらに限定されない。インサイチュプロセスは、典型的には、他の処理チャンバ又は領域に基板を移動させるのに比べて、プロセス時間と起こりうる混入物を最小限にする。
【００２０】
[0023]次の説明はデュアルダマシン構造の導電材料と誘電体の間の層間接着の使用を詳述しているが、本発明は他の構造形成プロセスやストレート堆積プロセスが本明細書に記載される接着態様を用いて行うことができることを企図しているので、本発明が示された例に解釈又は限定されるべきではない。
【００２１】
デュアルダマシン構造の堆積
[0024]図１Ａに示されるように、その中の基板表面材料１０５に形成された金属特徴部１０７を有する基板１００を用いて形成されるダマシン構造は処理チャンバに供給される。第１炭化シリコンバリヤ層１１０は、一般的には、基板表面上に堆積され、基板と次に堆積した材料の間の層間拡散を排除する。バリヤ層の材料の誘電率は、約９まで、好ましくは約２.５〜約４未満であってもよい。炭化シリコンバリヤ層の誘電率は、約５以下、好ましくは約４未満であってもよい。
【００２２】
[0025]第１炭化シリコンバリヤ層１１０の炭化シリコン材料は、窒素及び/又は酸素でドープすることができる。図示されていないが、窒素を含まない炭化シリコン又は酸化シリコンのキャッピング層は、バリヤ層１１０上に堆積させることができる。窒素を含まない炭化シリコン又は酸化シリコンキャッピング層は、処理ガスの組成を調整することによって、インサイチュで堆積させることができる。例えば、窒素を含まない炭化シリコンのキャッピング層は、窒素源ガスを最少にするか又は排除することによって第１炭化シリコンバリヤ層１１０上にインサイチュで堆積させることができる。或いは、図示されていない開始層を、第１炭化シリコンバリヤ層１１２上に堆積させることができる。開始層は、２００４年３月１５日出願の米国特許出願第１０/８０１,１９０号で更に十分に記載され、その中の特許を請求した態様及び開示と矛盾しない範囲によって本明細書に援用されている。
【００２３】
[0026]第１誘電体層１１２は、トリメチルシラン及び/又はオクタメチルシクロテトラシロキサンを含むことができる有機ケイ素化合物を酸化することによって、製造すべき構造のサイズによっては、約５,０００〜約１５,０００オングストロームの厚さに炭化シリコンバリヤ層１１０上に堆積される。その後、第１誘電体層１１２は、プラズマ又はｅ-ビームプロセスで後処理することができる。任意に、酸化シリコンキャップ層（図示せず）は、本明細書に記載されるシリコンオキシカーバイド堆積プロセスにおいて酸素濃度を上げることによって第１誘電体層１１２上にインサイチュで堆積させ、堆積した材料から炭素を除去することができる。第１誘電体層は、また、パラリンを含む低ポリマー材料のような他の低ｋ誘電材料又はドープされていないシリコンガラス（ＵＳＧ）又はフッ素ドープされたシリコンガラス（ＦＳＧ）のような低誘電率スピンオンガラスを含むことができる。その後、第１誘電体層は、本明細書に記載されるようにプラズマプロセスによって処理することができる。
【００２４】
[0027]炭化シリコンのエッチストップ（又は第２バリヤ層）１１４は、窒素又は酸素でドープすることができ、その後、第１誘電体層１１２上に堆積させる。エッチストップ１１４は、第１誘電体層１１２上に約１００オングストローム〜約１０００オングストロームの厚さに堆積させることができる。低ｋエッチストップ１１４は、炭化シリコン材料又はシリコンオキシカーバイド材料の場合、本明細書に記載されるようにプラズマ処理することができる。その後、エッチストップ１１４は、パターンエッチングされて、コンタクト/バイア１１６の開口を画成するとともにコンタクト/バイア１１６が形成される領域において第１誘電体層１１２を露出する。好ましくは、低ｋエッチストップ１１４は従来のフォトリソグラフィーとフッ素、炭素、酸素イオンを用いたエッチングプロセスを用いてパターンエッチングされる。図示されていないが、約１００オングストローム〜約５００オングストロームの窒素を含まない炭化シリコン又は酸化シリコンキャップ層が、更に材料が堆積される前に低ｋエッチストップ１１４上に任意に堆積されてもよい。
【００２５】
[0028]図１Ｂに示されるように、その後、酸化したオルガノシラン又はオルガノシロキサンの第２誘電体層１１８が、レジスト材料が除去された後、パターンエッチストップ１１４の上に堆積される。第２誘電体層１１８は、本明細書に記載されるプロセスによってトリメチルシランのような酸化したオルガノシラン又はオルガノシロキサンからのシリコンオキシカーバイドを含むことができ、約５,０００〜約１５,０００オングストロームの厚さに堆積される。その後、第２誘電体層１１８は、プラズマ又はｅ-ビーム処理されても及び/又は本明細書に記載されるプロセスによって、その上に酸化シリコンキャップ材料が配置されてもよい。
【００２６】
[0029]その後、レジスト材料１２２は、第２誘電体層１１８（又はキャップ層）上に堆積され、好ましくは従来のフォトリソグラフィープロセスを用いてパターン形成されて、図１Ｂに示されるように相互接続ライン１２０が画成される。レジスト材料１２２は、当該技術分野において慣用的に知られる材料、好ましくはマサチューセッツ州マールバラのＳｈｉｐｌｅｙＣｏｍｐａｎｙ Ｉｎｃ.から市販されているＵＶ-５のような高活性化エネルギーのレジスト材料を含む。その後、相互接続部とコンタクト/バイアは、反応性イオンエッチング又は他の異方性エッチング技術を用いてエッチングされて、図１Ｃに示されるようにメタライゼーション構造（即ち、相互接続部とコンタクト/バイア）が画成される。エッチストップ１１４又は第２誘電体層１１８をパターン形成するために用いられるあらゆるレジスト材料又は他の材料も、酸素片又は他の適したプロセスを用いて除去される。
【００２７】
[0030]その後、メタライゼーション構造は、アルミニウム、銅、タングステン又はそれらの組合せのような導電材料で形成される。現在は、銅の低い抵抗率（アルミニウムの３.１ｍΩ-ｃｍと比べて１.７ｍΩ-ｃｍ）によって、より小さい特徴部を形成するために銅を用いる傾向がある。好ましくは、図２Ｃに示されように、窒化タンタルのような適切な金属バリヤ層１２４が、まずメタライゼーションパターンに適合して堆積され、周囲のシリコン及び/又は誘電材料への銅の移動を防止する。その後、銅は、化学気相堆積、物理気相堆積、電気めっき、又はそれらの組合せのいずれかを用いて堆積され、導電性構造を形成する。構造が銅又は他の導電性金属で充填されると、図１Ｄに示されるように、表面が化学機械的研磨を用いて平坦化され、導電性金属特徴部１２６の表面が露出する。
【００２８】
接着プロセス及び誘電体層堆積
[0031]一態様においては、層間接着は、導電材料を反応する化合物に曝して、炭化シリコン層のような誘電体層を堆積させる前に、酸化物を除去するか又はシリサイド層もしくはシリサイド材料を形成することによって改善させることができる。層間接着の改善及び誘電体層の堆積は、同一の処理チャンバ又は処理システム内でインサイチュで行うことができる。
【００２９】
[0032]続いての堆積プロセスは３００ｍｍＰｒｏｄｕｃｅｒＴＭデュアル堆積ステーション処理チャンバの使用において記載され、それに合わせて説明されるべきである。例えば、流量は総流量であり、チャンバ内の各堆積ステーションでプロセス流量を記載するために２で割らなければならない。更に、それぞれのパラメータは、種々のチャンバ内で、また、２００ｍｍ基板のような異なる基板サイズに対してプラズマプロセスを行うために変更されてもよいことは留意されるべきである。更に、続いてのプロセスは銅と炭化シリコンについて記載されるが、本発明は、このプロセスが半導体製造に用いられる他の導電材料と誘電材料と用いることができることを企図している。
【００３０】
[0033]層間接着は、水素と窒素含有前駆物質の還元化合物を、導電材料を有する基板の上の処理チャンバに導入して、図２Ａに示されるようにその中に形成されたあらゆる酸化物１２８を除去し、その後、有機ケイ素化合物を導入して還元化合物と反応させ、図２Ｂに示されるようにニトロ化層１３０を形成することによって改善することができる。除去すべき酸化物は、また、バリヤ層１２４の露出部分のようなバリヤ材料上に形成されてもよい。ニトロ化層１３０は、基板の露出面の上に連続しても非連続であってもよい。有機ケイ素化合物は、好ましくは、機械的消耗によって還元化合物を除去せずに導入される。有機ケイ素化合物は、更に及び/又は連続して処理チャンバに導入して、図２Ｃに示されるように、ニトロ化層上に炭化シリコン層１３２を形成することができる。
【００３１】
[0034]還元化合物は、熱的に及び/又はプラズマ増強プロセスによって、露出された導電材料と反応することができる。好ましい還元化合物としては、水素、窒素含有ガス、例えば、アンモニア、水素（Ｈ２）と窒素（Ｎ２）のガス混合物、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ２）、アミン、アミン誘導体、又はそれらの組合せが挙げられる。
【００３２】
[0035]還元化合物によるプラズマ増強プロセスの一例としては、還元化合物を約５０ｓｃｃｍ〜約２０００ｓｃｃｍ、例えば、約１００ｓｃｃｍ〜約１６００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、任意に、窒素のような窒素含有キャリヤガスを約１００ｓｃｃｍ〜約２５０００ｓｃｃｍ、例えば、約１０００ｓｃｃｍ〜約２００００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、約１トール〜約１２トール、例えば、約２.５トール〜約９トールのチャンバ圧を維持するステップと、約１００℃〜約５００℃、例えば、約２５０℃〜約４５０℃のヒータ温度を維持するステップと、基板表面から約２００ミル〜約１０００ミル、例えば、約３００ミル〜約５００ミルにガス分配器又は“シャワーヘッド”を配置するステップと、プラズマを生成させるステップとを含む。プラズマ処理は、約３秒〜約１２０秒間で行うことができ、例えば、約５秒〜約４０秒間が好ましく用いられる。
【００３３】
[0036]プラズマは、約０.０３Ｗ/ｃｍ２〜約３.２Ｗ/ｃｍ２の範囲の電力密度を適用することによって生成させることができ、２００ｍｍ基板に対しては約１０Ｗ〜約１０００Ｗ、例えば、１３ＭＨｚ〜１４ＭＨｚ、例えば、１３.５６ＭＨｚのような高周波数で約１００Ｗ〜約４００ＷのＲＦ電力レベルである。プラズマは、約０.０１Ｗ/ｃｍ２〜約１.４Ｗ/ｃｍ２の範囲の電力密度を適用することによって生成させることができ、３００ｍｍ基板に対しては約１０Ｗ〜約１０００Ｗ、例えば、１３ＭＨｚ〜１４ＭＨｚ、例えば、１３.５６ＭＨｚのような高周波数で約１００Ｗ〜約４００ＷのＲＦ電力レベルである。或いは、プラズマは、本明細書に記載されるようにデュアル周波数ＲＦ電源によって生成させることができる。或いは、すべてのプラズマ生成は、堆積した材料のプラズマ処理又は材料層の堆積のために処理チャンバに導入された生成ラジカルにより遠隔で行うことができる。
【００３４】
[0037]還元化合物としては、アンモニア又はヒドラジンのような単一成分を約５０ｓｃｃｍ〜約３０００ｓｃｃｍ、例えば、約１００ｓｃｃｍ〜約２０００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給することが含まれてもよい。単一成分の分配としては、更に、約１００ｓｃｃｍ〜約１００００ｓｃｃｍ、例えば、約１０００ｓｃｃｍ〜約５０００ｓｃｃｍの流量のキャリヤガス又は不活性ガス、例えば、窒素、ヘリウム、又はアルゴンが含まれてもよい。窒素ガスと水素ガスの混合物のような多成分システムでは、窒素を約５０ｓｃｃｍ〜約５０００ｓｃｃｍ、例えば、約１００ｓｃｃｍ〜約１０００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、水素を約５０ｓｃｃｍ〜約５０００ｓｃｃｍ、例えば、約１００ｓｃｃｍ〜約１５００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップを含むプロセスによって処理チャンバに供給されてもよい。
【００３５】
[0038]プラズマ処理プロセスの一例としては、アンモニアを約７００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、ヘリウムを約１２００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、チャンバ圧を約４.２トールに維持するステップと、約３５０℃のヒータ温度を維持するステップと、ガス分配器又は“シャワーヘッド”を約３５０ミルに配置するステップと、１３.５６ＭＨｚの高周波数で約３００ＷのＲＦ電力レベルを約２０秒間適用することによってプラズマを生成させるステップとが含まれる。
【００３６】
[0039]プラズマ処理プロセスの他の例としては、アンモニアを約１６０ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、窒素を約１８０００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、チャンバ圧を約４.２トールに維持するステップと、約３５０℃のヒータ温度を維持するステップと、ガス分配器、又は“シャワーヘッド”を約３５０ミルに配置するステップと、１３.５６ＭＨｚの高周波数で約３００ＷのＲＦ電力レベルを約２０秒間適用することによってプラズマを生成させるステップとが含まれる。
【００３７】
[0040]プラズマ処理プロセスの他の例としては、アンモニアを約７５ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、窒素を約５０００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、チャンバ圧を約４.２トールに維持するステップと、約３５０℃のヒータ温度を維持するステップと、ガス分配器、又は“シャワーヘッド”を約３５０ミルに配置するステップと、１３.５６ＭＨｚの高周波数で約１５０ＷのＲＦ電力レベルを約１５秒間適用することによってプラズマを生成させることが含まれる。
【００３８】
[0041]ニトロ化層１３０は、基板とその上に曝された導電材料上に、図２Ａに示されるように、還元ガスの存在下に処理チャンバに有機ケイ素化合物を導入することによって堆積することができる。このことは、インサイチュ堆積に対して、プラズマ処理の間又はその直後に、有機ケイ素化合物を処理チャンバに導入することによって達成することができ、有機ケイ素化合物は、還元ガスからの窒素と反応して、ニトロ化層、例えば、窒素ドープされた炭化シリコン（ＳｉＣＮ：Ｈ）又は窒素ドープされたシリコンオキシカーバイド（ＳｉＣＯＮ：Ｈ）を形成することができる。還元化合物は有機ケイ素化合物と供給されてもよく、有機ケイ素化合物はプラズマ処理からの還元化合物の残量と反応してもよい。還元化合物と有機ケイ素化合物間の反応は、熱的又はプラズマ増強堆積プロセスであってもよい。適切な有機ケイ素化合物の例としては、トリメチルシラン（ＴＭＳ）やジメチルフェニルシラン（ＤＭＰＳ）が含まれる。
【００３９】
[0042]ニトロ化炭化シリコン層１３０の堆積の一実施形態は、有機ケイ素前駆物質を約１０ｓｃｃｍ〜約１０００ｓｃｃｍ、例えば、約５０ｓｃｃｍ〜約５００ｓｃｃｍの流量で導入するステップと、還元化合物を約１００ｓｃｃｍ〜約２５００ｓｃｃｍ、例えば、約５００ｓｃｃｍ〜約２０００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、任意に、希ガスを約１ｓｃｃｍ〜約１０,０００ｓｃｃｍの流量で供給するステップと、チャンバ圧を約１００ミリトール〜約１００トール、例えば、約２.５トール〜約９トールに維持するステップと、ヒータ温度を約１００℃〜約５００℃、例えば、約２５０℃〜約４５０℃に維持するステップと、ガス分配器、又は“シャワーヘッド”を基板表面から約２００ミル〜約１０００ミル、例えば、２００ミル〜約４００ミルに配置するステップと、任意に、プラズマを生成させるステップとが含まれる。
【００４０】
[0043]プラズマは、２００ｍｍ基板に対して約１０Ｗ〜約２０００Ｗ、例えば、１３ＭＨｚ〜１４ＭＨｚ、例えば、１３.５６ＭＨｚのような高周波数で約５００Ｗ〜約１１００ＷのＲＦ電力レベルである、約０.０３Ｗ/ｃｍ２〜約６.４Ｗ/ｃｍ２の範囲の電力密度を適用することによって生成させることができる。プラズマは、３００ｍｍ基板に対して約１０Ｗ〜約２０００Ｗ、例えば、１３ＭＨｚ〜１４ＭＨｚ、例えば、１３.５６ＭＨｚのような高周波数で約５００Ｗ〜約１１００ＷのＲＦ電力レベルである、約０.０１Ｗ/ｃｍ２と約２.８Ｗ/ｃｍ２の範囲の電力密度を適用することによって生成させることができる。
【００４１】
[0044]電力は、デュアル周波数ＲＦ電源から、約２００ワット〜約１０００ワットの範囲の電力で約１０ＭＨｚ〜約３０ＭＨｚの範囲の周波数をもつ第１ＲＦ電力と約１００ＫＨｚ〜約５００ＫＨｚの周波数と約１ワット〜約２００ワットの電力をもつ少なくとも第２ＲＦ電力を印加することができる。開始層は、約１秒〜約６０秒、例えば、２秒のような約１〜約５秒間の時間堆積させることができる。
【００４２】
[0045]ニトロ化層１３０の堆積の一例は、アンモニアを７００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに導入するステップと、ヘリウムを１２００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに導入するステップと、トリメチルシラン（ＴＭＳ）を約３５０ｓｃｃｍの流量で導入するステップと、約３５０℃のヒータ温度でチャンバを維持するステップと、約３.７トールのチャンバ圧を維持するステップと、基板表面から約２８０ミルにガス分配器を配置するステップと、１３.５６ＭＨｚで約９００ワットのＲＦ電力を印加するステップとが含まれる。
【００４３】
[0046]続いての炭化シリコン層１３２は本明細書に記載されるように、例えば、上記の有機ケイ素化合物を連続して導入するか又は炭化シリコン前駆ガス流量とドーパント、キャリヤガス、又は本明細書に記載される他の化合物を調整して、所望される性質をもつ炭化シリコン層を堆積させることによって堆積させることができる。還元化合物処理プロセス中又はその直後の有機ケイ素前駆物質の連続フローによって、酸化物の除去、ニトロ化層の形成、炭化シリコン層の堆積がインサイチュで行われることが可能になる。堆積プロセスの一例は、本明細書に開示される実施例２で示される。
【００４４】
[0047]更に、プロセスガス安定化ステップは、プラズマ処理プロセスと堆積プロセスの間、また、堆積プロセス間で行うことができる。このような安定化ステップは、一般的には、プラズマを含まないプロセスが含まれ、新しいプラズマが処理プロセス又は堆積プロセスの必要に応じて生成される。
【００４５】
[0048]任意に、本明細書に記載される窒素ドープされた炭化シリコン材料を含む、本明細書に記載される堆積した炭化シリコン材料のすべての堆積後プラズマ処理は、堆積した材料の性質を増強するために又は混入物を除去するために、或いはその上に材料が堆積される前に炭化シリコン層の露出面を洗浄するために行うことができる。堆積後プラズマ処理は、堆積プロセスとともにインサイチュで行うことができる。
【００４６】
[0049]不活性ガス、還元ガス、又はそれらの組合せの堆積後プラズマ処理を適用することができる。プラズマ不活性ガスは、ヘリウム、アルゴン、ネオン、キセノン、クリプトン、又はそれらの組合せを含み、ヘリウムが好ましい。還元ガスは、水素、アンモニア、又はそれらの組合せを含み、アンモニアが好ましい。堆積後プラズマ処理は、プラズマパージステップの生成物であってもよく、プロセスチャンバを排気しつつ１つを除く全てのガスが止められる。
【００４７】
[0050]堆積後プラズマ処理の一例としては、アンモニアを９５０ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに導入するステップと、約３５０℃のヒータ温度でチャンバを維持するステップと、約３.７トールのチャンバ圧を維持するステップと、基板表面から約２８０ミルにガス分配器を配置するステップと、１３.５６ＭＨｚで約３００ワットのＲＦ電力を約２秒間印加することが含まれる。
【００４８】
[0051]プラズマ処理と堆積プロセスの一実施形態においては、トリメチルシランのような有機ケイ素化合物のプラズマは、プラズマ処理後と堆積プロセス前に行うことができる。有機ケイ素化合物のプラズマは、プラズマ処理した表面上にシリサイド層を形成して、堆積した炭化シリコン層の接着を改善すると考えられる。有機ケイ素変性プロセスのプラズマを含む処理ステップとしては、例えば、本明細書に記載されるようにプラズマ処理に基板表面を曝すステップと、有機ケイ素化合物の安定化ステップと、有機ケイ素化合物のプラズマを生成させるステップと、次に、窒素ドープされた炭化シリコンを堆積させるステップとが含まれる。
【００４９】
[0052]有機ケイ素化合物のプラズマの一例は、有機ケイ素化合物を約５０ｓｃｃｍ〜約１５００ｓｃｃｍ、例えば、約４００ｓｃｃｍ〜約５００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、任意に、ヘリウムのような不活性ガスを約１００ｓｃｃｍ〜約２００００ｓｃｃｍ、例えば、約８００ｓｃｃｍ〜約１５００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、チャンバ圧を約１トール〜約１２トール、例えば、約２.５トール〜約９トールに維持するステップと、ヒータ温度を約１００℃〜約５００℃、例えば、約２５０℃〜約４５０℃に維持するステップと、ガス分配器、又は“シャワーヘッド”を基板表面から約２００ミル〜約１０００ミル、例えば、約３００ミル〜約５００ミルに配置するステップと、プラズマを生成させるステップとが含まれる。プラズマ処理は約１秒〜約１０秒で行うことができ、例えば、約１秒〜約５秒が好ましく用いられる。
【００５０】
[0053]プラズマは、２００ｍｍ基板に対して約１０Ｗ〜約１０００Ｗ、例えば、１３ＭＨｚ〜１４ＭＨｚ、例えば、１３.５６ＭＨｚのような高周波数で約１００Ｗ〜約４００ＷのＲＦ電力レベルである、約０.０３Ｗ/ｃｍ２〜約３.２Ｗ/ｃｍ２の範囲の電力密度を印加することによって生成させることができる。プラズマは、３００ｍｍ基板に対して約１０Ｗ〜約１０００Ｗ、例えば、１３ＭＨｚ〜１４ＭＨｚ、例えば、１３.５６ＭＨｚのような高周波数で約１００Ｗ〜約４００ＷのＲＦ電力レベルである、約０.０１Ｗ/ｃｍ２〜約１.４Ｗ/ｃｍ２の範囲の電力密度を適用することによって生成させることができる。或いは、プラズマは、本明細書に記載されるようにデュアル周波数ＲＦ電源によって生成させることができる。或いは、すべてのプラズマの生成は遠隔で行うことができ、生成されたラジカルが堆積した材料のプラズマ処理又は材料層の堆積のために処理チャンバに導入される。一例は、本明細書に開示される実施例で示される。
【００５１】
[0054]プラズマ処理と堆積プロセスの他の一実施形態においては、窒化シリコン層は、トリメチルシランのような有機ケイ素化合物によって、プラズマ処理後で堆積プロセス前に堆積させることができる。処理ステップとしては、例えば、本明細書に記載されるようにプラズマ処理に基板表面を曝すステップと、窒化シリコン堆積プロセスの安定化ステップと、窒化シリコン層を堆積させるステップと、窒素ドープされた炭化シリコン堆積プロセスの安定化ステップと、次に、窒素ドープされた炭化シリコン化合物を堆積させるステップとが含まれる。窒化シリコン材料は、炭素ドープされた窒化シリコンであってもよい。
【００５２】
[0055]窒化シリコン堆積プロセスの一例は、有機ケイ素化合物を約５０ｓｃｃｍ〜約１０００ｓｃｃｍ、例えば、約２５０ｓｃｃｍ〜約５００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、本明細書に記載される還元化合物のような窒素含有化合物を約５００ｓｃｃｍ〜約２５００ｓｃｃｍ、例えば、約１２５０ｓｃｃｍ〜約１７５０ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、任意に、ヘリウム又は窒素のような不活性ガスを約１００ｓｃｃｍ〜約２００００ｓｃｃｍ、例えば、約１５０００ｓｃｃｍ〜約１９０００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、チャンバ圧を約１トール〜約１２トール、例えば、約２.５トール〜約９トールに維持するステップと、ヒータ温度を約１００℃〜約５００℃、例えば、約２５０℃〜約４５０℃に維持するステップと、ガス分配器、又は“シャワーヘッド”を基板表面から約２００ミル〜約１０００ミル、例えば、約３００ミル〜約５００ミルに配置するステップと、プラズマを生成させるステップとを含む。プラズマ処理は約１秒〜約１０秒間行うことができ、例えば、約１秒〜約５秒間が好ましく用いられる。
【００５３】
[0056]プラズマは、２００ｍｍ基板に対して約１０Ｗ〜約１２００Ｗ、例えば、１３ＭＨｚ〜１４ＭＨｚ、例えば、１３.５６ＭＨｚのような高周波数で約１００Ｗ〜約４００ＷのＲＦ電力レベルである、約０.０３Ｗ/ｃｍ２〜約６.４Ｗ/ｃｍ２の範囲の電力密度を適用することによって生成させることができる。プラズマは、３００ｍｍ基板に対して約１０Ｗ〜約２０００Ｗ、例えば、１３ＭＨｚと１４ＭＨｚの間、例えば、１３.５６ＭＨｚのような高周波数で約１００Ｗ〜約４００Ｗの間のＲＦ電力レベルである、約０.０１Ｗ/ｃｍ２〜約２.８Ｗ/ｃｍ２の範囲の電力密度を適用することによって生成させることができる。或いは、プラズマは、本明細書に記載されるようにデュアル周波数ＲＦ電源によって生成させることができる。或いは、すべてのプラズマの生成は遠隔で行うことができ、生成したラジカルが堆積した材料のプラズマ処理又は材料層の堆積のために処理チャンバに導入される。一例は、本明細書に開示される実施例４に示されている。
【００５４】
シリサイド形成
[0057]図３Ａ-図３Ｃを参照すると、本明細書に記載される処理と堆積プロセスの他の実施形態においては、層間接着は、酸化された部分１２８をもってしまう図３Ａに示されるように導電材料１２６を有する基板の上にシリコンベースの化合物を導入し、その後、シリコンベースの化合物と導電材料と反応させて、図３Ｂに示すように導電材料１４０の上にシリサイド１４２を形成することにより改善することができる。シリコン堆積１４２はシリサイド形成中に誘電材料上で起こることができる。有機ケイ素化合物は、その後、処理チャンバに導入され、図３Ｃに示されるようにシリサイド層１４２と基板の表面上に炭化シリコン層１４４を堆積させることができる。アンモニアを含む、窒素含有化合物のようなドーパントを、導電材料とともにニトロシリサイドを形成するために用いることができる。更に、シラン（ＳｉＨ４）のような適切なシリコンベースの化合物も還元化合物として更に機能させ、導電材料上に形成された酸化物を除去することができる。更に、シリコンベースの化合物を導入する前に、不活性プラズマ処理を基板表面上で行うことができる。
【００５５】
[0058]シリコンベースの化合物は、シラン、ジシラン、それらの誘導体を含む炭素を含まないシリコン化合物を含むことができる。シリコンベースの化合物は、また、本明細書に記載される有機ケイ素化合物、例えば、トリメチルシラン（ＴＭＳ）及び/又はジメチルフェニルシラン（ＤＭＰＳ）を含む炭素含有シリコン化合物を含むことができる。シリコンベースの化合物は、熱的及び/又はプラズマ増強プロセスによって露出した導電材料と反応することができる。酸素や窒素のようなドーパントは、本明細書に記載されるように、シリコンベースの化合物とともに用いることができる。更に、ヘリウムやアルゴンを含む希ガスのような不活性ガスをシリサイドプロセス中に用いることができ、好ましくは、熱プロセスに対してはキャリヤガスとして、プラズマ増強シリサイド形成プロセスに対しては追加のプラズマ化学種として用いられる。シリコン含有化合物には、更に、本明細書に記載される還元化合物のようなドーパントが含まれ、ニトロシリサイドを形成することができる。このような実施形態においては、還元化合物は本明細書に記載されるように分配することができる。
【００５６】
[0059]本明細書に記載されるシリコンベースの化合物によるシリサイドプロセスの一例としては、シリコンベースの化合物を約１０ｓｃｃｍ〜約１０００ｓｃｃｍ、例えば、約７５ｓｃｃｍ〜約２００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、チャンバ圧を約１トール〜約１２トール、例えば、約２.５トール〜約９トールに維持するステップと、ヒータ温度を約１００℃〜約５００℃、例えば、約２５０℃〜約４５０℃に維持するステップと、ガス分配器、又は“シャワーヘッド”を基板表面から約２００ミル〜約１０００ミル、例えば、２００ミル〜４００ミルに配置するステップとが含まれる。
【００５７】
[0060]シリサイド形成プロセスは、更に、プラズマを発生させることによって増強させることができる。プラズマは、２００ｍｍ基板に対して約１０Ｗ〜約２０００Ｗ、例えば、１３ＭＨｚ〜１４ＭＨｚ、例えば、１３.５６ＭＨｚのような高周波数で約１００Ｗ〜約４００ＷのＲＦ電力レベルである、約０.０３Ｗ/ｃｍ２〜約６.４Ｗ/ｃｍ２の範囲の電力密度を適用することによって生成させることができる。プラズマは、３００ｍｍ基板に対して約１０Ｗ〜約２０００Ｗ、例えば、１３ＭＨｚ〜１４ＭＨｚ、例えば、１３.５６ＭＨｚのような高周波数で約１００Ｗ〜約４００ＷのＲＦ電力レベルである、約０.０１Ｗ/ｃｍ２〜約２.８Ｗ/ｃｍ２の範囲の電力密度を適用することによって生成させることができる。或いは、プラズマは、本明細書に記載されるようにデュアル周波数ＲＦ電源によって生成させることができる。或いは、すべてのプラズマの生成は遠隔で行うことができ、生成したラジカルが堆積した材料のプラズマ処理又は材料層の堆積のために処理チャンバに導入される。プラズマは、約１秒〜約６０秒間生成させることができ、例えば、好ましくは約１秒〜約５秒間が用いられ、シリサイド層が形成される。
【００５８】
[0061]シリサイドプロセスの一例としては、シランを約１２５ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、ヘリウムを約４００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、アンモニアを約３２５ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、チャンバ圧を約３トールに維持するステップと、約３５０℃のヒータ温度に維持するステップと、ガス分配器、又は“シャワーヘッド”を約３００ミルに約２.５秒間配置するステップとが含まれる。
【００５９】
[0062]任意に、シリサイド形成後、基板表面は、本明細書に記載されるように、還元化合物のプラズマに曝されてもよい。還元プラズマに曝すことにより、窒素ドープされたシリサイド層が形成されると考えられる。窒素ドープされたシリサイド層、銅、銅窒化シリコン（ＣｕＳｉＮ）のような金属窒化シリコンは、更に、層間接着を改善させると考えられる。
【００６０】
[0063]続いての炭化シリコン層は、炭化シリコン堆積に対して本明細書に記載されるように堆積させることができる。炭化シリコン堆積は、また、シリサイドプロセスの場合と同一の炭素含有シリコンベース化合物を用いて行うことができ、同一のチャンバ内で行うことができる。炭化シリコン層は、本明細書に記載されるように、堆積後プラズマに曝すことができる。
【００６１】
[0064]シリサイド形成プロセスの一実施形態においては、基板は、本明細書に記載されるように還元化合物のプラズマ処理に供され、シリコン含有化合物に曝されてシリサイドを形成し、その後、窒素ドープされた炭化シリコン層がその上に堆積される。処理ステップは、更に、シリサイド形成プロセスの前に安定化ステップを含むことができる。
【００６２】
[0065]シリサイドプロセスの他の実施形態においては、窒化シリコン層は、シリサイド形成後、また、堆積プロセス前に堆積させることができる。処理ステップとしては、例えば、本明細書に記載されるように、プラズマ処理に基板表面を曝すステップと、シリサイド形成に対する安定化ステップと、窒化シリコン層を堆積させるステップと、次に、窒素ドープされた炭化シリコン層を堆積させるステップとが含まれる。処理ステップは、更に、シリサイド形成プロセスの前に安定化ステップを含むことができる。窒化シリコン材料は、炭素ドープされた窒化シリコンであってもよい。
【００６３】
[0066]窒化シリコン堆積プロセスの一例は、シランを約５０ｓｃｃｍ〜約１０００ｓｃｃｍ、例えば、約５０ｓｃｃｍ〜約３００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、本明細書に記載される還元化合物のような窒素含有化合物を約１０ｓｃｃｍ〜約１０００ｓｃｃｍ、例えば、約５０ｓｃｃｍ〜約１５０ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、任意に、ヘリウム又は窒素のような不活性ガスを約１０ｓｃｃｍ〜約２００００ｓｃｃｍ、例えば、約２０００ｓｃｃｍ〜約１００００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、チャンバ圧を約１トール〜約１２トール、例えば、約２.５トール〜約９トールに維持するステップと、ヒータ温度を約１００℃〜約５００℃、例えば、約２５０℃〜約４５０℃に維持するステップと、ガス分配器、又は“シャワーヘッド”を基板表面から約２００ミル〜約１０００ミル、例えば、３００ミル〜６００ミルに配置するステップと、プラズマを生成させるステップとを含む。プラズマは、約１秒〜約１０秒間、例えば、約１秒〜約５秒間生成させることができる。
【００６４】
[0067]プラズマは、２００ｍｍ基板に対して約１０Ｗ〜約２０００Ｗ、例えば、１３ＭＨｚ〜１４ＭＨｚ、例えば、１３.５６ＭＨｚのような高周波数で約１００Ｗ〜約４００ＷのＲＦ電力レベルである、約０.０３Ｗ/ｃｍ２〜約６.４Ｗ/ｃｍ２の範囲の電力密度を適用することによって生成させることができる。プラズマは、３００ｍｍ基板に対して約１０Ｗ〜約２０００Ｗ、例えば、１３ＭＨｚ〜１４ＭＨｚ、例えば、１３.５６ＭＨｚのような高周波数で約１００Ｗ〜約４００ＷのＲＦ電力レベルである、約０.０１Ｗ/ｃｍ２〜約２.８Ｗ/ｃｍ２の範囲の電力密度を適用することによって生成させることができる。或いは、プラズマは、本明細書に記載されるようにデュアル周波数ＲＦ電源によって生成させることができる。或いは、すべてのプラズマの生成は遠隔で行うことができ、生成したラジカルが堆積した材料のプラズマ処理又は材料層の堆積のために処理チャンバに導入される。
【００６５】
[0068]窒化シリコン堆積プロセスの一例としては、シランを約２２０ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、窒素を約５０００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、アンモニアを約７５ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、チャンバ圧を約４.２トールに維持するステップと、約３５０℃のヒータ温度を維持するステップと、ガス分配器、又は“シャワーヘッド”を約４９５ミルに配置するステップと、約４４０ワット〜約４５０ワットの電力レベルで約２秒間プラズマを生成させるステップとが含まれる。
【００６６】
[0069]続いての炭化シリコン層は、炭化シリコン堆積に対して本明細書に記載されるように堆積させることができる。炭化シリコン堆積は、また、シリサイドプロセスの場合と同一の炭素含有シリコンベース化合物を用いて行うことができ、同一のチャンバ内で行うことができる。
【００６７】
実施例
[0070]以下の実施例は、改善された層間接着を示すために、標準的な中間層スタックに比較して本明細書に記載される接着プロセスの種々の実施形態を示すものである。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によって製造、販売されている、ツーピース石英プロセスキットをもつ固態のデュアル周波数ＲＦマッチングユニットを含むＰｒｏｄｕｃｅｒＴＭ３００ｍｍ処理チャンバを用いて試料を着手した。
【００６８】
[0071]試験試料を次の通り準備した。誘電体層のスタックを次のようにシリコン基板上に堆積させた。基板は、約１０００オングストロームの酸化シリコンがその上に配置されたシリコン基板、酸化シリコン上に配置された約２５０オングストロームのタンタル、タンタル上に配置された約４５００オングストロームの銅を含み、その後、本明細書に記載される接着プロセスを基板上で行い、典型的には、銅層上に配置された約２０００オングストロームの窒素ドープされた炭化シリコンが得られる。
【００６９】
[0072]接着テストを次の通り試験試料について行った。既知の剥離特性をもつ約１２０μｍ〜約１５０μｍのエポキシ材料を試験試料上に堆積させた。シリコン層をその上に堆積させた。その後、試験試料を約１９０℃で１時間焼成又は硬化し、次に、１ｃｍ×１ｃｍ試料に切断し、液体窒素で-１７０℃に冷却した。その後、試料を一定の温度で最も弱い中間層の境界面で起こる層間剥離を求めるために観察した。一定の温度でのエポキシの縮小が、剥離を誘発させるのに必要とされる力に関係している。この所見から、接着の定量を計算することができる。接着（ＧＣ）は式σ√(ｈ/２）に基づき、ｈはエポキシの厚みであり、σは残留応力である。
【００７０】
[0073]実施例１の接着プロセスには、アンモニアプラズマ処理、続いて、安定化プロセス、次に、基板表面上での窒素ドープされた炭化シリコンの堆積が含まれる。プロセスは次の通り行った。
【００７１】
[0074]プラズマ処理プロセスには、アンモニアを約１６０ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、窒素を約１８０００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、チャンバ圧を約４.２トールに維持するステップと、約３５０℃のヒータ温度を維持するステップと、ガス分配器、又は“シャワーヘッド”を約３５０ミルに配置するステップと、１３.５６ＭＨｚの高周波数で約３００ＷのＲＦ電力レベルを適用することにより約２０秒間プラズマを生成させるステップとが含まれる。
【００７２】
[0075]安定化プロセスには、トリメチルシランを約３５０ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、アンモニアを約７００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、ヘリウムを約１２００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、チャンバ圧を約３.７トールに維持するステップと、約３５０℃のヒータ温度を維持するステップと、ガス分配器、又は“シャワーヘッド”を約２８０ミルに配置するステップとが含まれる。安定化プロセスは約５秒間行うことができる。１３.５６ＭＨｚの高周波数で約９００ＷのＲＦ電力レベルを適用することにより約６３秒間プラズマを生成させることにより有機ケイ素化合物のプラズマを開始させることにより窒素ドープされた炭化シリコン層を堆積させる。
【００７３】
[0076]実施例１の基板の接着測定値ＧＣは、約３.８＋/-０.６Ｊ-ｍ２であった。
【００７４】
[0077]実施例２の接着プロセスには、アンモニアプラズマ処理に続いて、基板表面上にニトロ化炭化シリコン層を形成させることが含まれる。プロセスは次の通り行った。
【００７５】
[0078]プラズマ処理プロセスには、アンモニアを約７００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、ヘリウムを約１２００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、チャンバ圧を約４.２トールに維持するステップと、約３５０℃のヒータ温度を維持するステップと、ガス分配器、又は“シャワーヘッド”を約３５０ミルに配置するステップと、１３.５６ＭＨｚの高周波数で約３００ＷのＲＦ電力レベルを適用することによりプラズマを約２０秒間生成させるステップとが含まれる。
【００７６】
[0079]ニトロ化層は、アンモニアを７００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに導入し、ヘリウムを１２００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに導入し、トリメチルシラン（ＴＭＳ）を約３５０ｓｃｃｍの流量で導入し、約３５０℃のヒータ温度でチャンバを維持し、約３.７トールのチャンバ圧を維持し、ガス分配器を基板表面から約２８０ミルに配置し、１３.５６ＭＨｚで約９００ワットのＲＦ電力を適用することによって堆積させた。
【００７７】
[0080]実施例２の基板の接着測定値ＧＣは、約３.２＋/-０.３Ｊ-ｍ２であった。
【００７８】
[0081]実施例３の接着プロセスには、アンモニアプラズマ処理、続いて、有機ケイ素プラズマ処理に対する安定化プロセス、次に、基板表面上の窒素ドープされた炭化シリコン堆積が含まれる。プロセスは次の通り行った。
【００７９】
[0082]プラズマ処理プロセスには、アンモニアを約１６０ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、窒素を約１８０００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、チャンバ圧を約４.２トールに維持するステップと、約３５０℃のヒータ温度を維持するステップと、ガス分配器、又は“シャワーヘッド”を約３５０ミルに配置するステップと、１３.５６ＭＨｚの高周波数で約３００ＷのＲＦ電力レベルを適用することにより約２０秒間プラズマを生成させるステップとが含まれる。
【００８０】
[0083]安定化プロセスには、トリメチルシランを約４５０ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、ヘリウムを約１２００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、チャンバ圧を約３.７トールに維持するステップと、約３５０℃のヒータ温度を維持するステップと、ガス分配器、又は“シャワーヘッド”を約２８０ミルに約５秒間配置するステップとが含まれる。１３.５６ＭＨｚの高周波数で約３００ＷのＲＦ電力レベルを適用することにより約２秒間プラズマを生成させることにより有機ケイ素化合物のプラズマを開始させる。
【００８１】
[0084]窒素ドープされた炭化シリコン層は、アンモニアを７００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに導入し、ヘリウムを１２００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに導入し、トリメチルシラン（ＴＭＳ）を約３５０ｓｃｃｍの流量で導入し、約３５０℃のヒータ温度でチャンバを維持し、約３.７トールのチャンバ圧を維持し、ガス分配器を基板表面から約２８０ミルに配置し、１３.５６ＭＨｚで約９００ワットのＲＦ電力を適用することによって堆積させる。
【００８２】
[0085]実施例３の基板の接着測定ＧＣは、約４.０＋/-０.２Ｊ-ｍ２であった。
【００８３】
[0086]実施例４の接着プロセスには、アンモニアプラズマ処理と、窒化堆積に対する安定化プロセスと、約１００オングストロームの窒化堆積と、窒素ドープされた炭化シリコンへの窒化堆積に対する安定化プロセスと、次に、基板表面上での窒素ドープされた炭化シリコン堆積とが含まれる。プロセスは次の通り行った。
【００８４】
[0087]プラズマ処理プロセスは、アンモニアを約１６０ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、窒素を約１８０００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、チャンバ圧を約４.２トールに維持するステップと、約３５０℃のヒータ温度を維持するステップと、ガス分配器、又は“シャワーヘッド”を約３５０ミルに配置するステップと、１３.５６ＭＨｚの高周波数で約３００ＷのＲＦ電力レベルを適用することにより約２０秒間プラズマを生成させるステップとのプラズマ処理プロセスが含まれる。
【００８５】
[0088]安定化プロセスには、トリメチルシランを約３５０ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、アンモニアを約１５００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、窒素を約１８０００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、チャンバ圧を約３.７トールに維持するステップと、約３５０℃のヒータ温度を維持するステップと、ガス分配器、又は“シャワーヘッド”を約２８０ミルに約５秒間配置するステップとが含まれる。１３.５６ＭＨｚの高周波数で約９００ＷのＲＦ電力レベルを適用することにより約２秒〜約３秒間プラズマを生成させることにより有機ケイ素化合物のプラズマを開始させることにより窒化シリコン（炭素ドープされた）層を堆積させる。
【００８６】
[0089]安定化プロセスには、トリメチルシランを約３５０ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、アンモニアを約７００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、ヘリウムを約１２００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、チャンバ圧を約３.７トールに維持するステップと、約３５０℃のヒータ温度を維持するステップと、ガス分配器、又は“シャワーヘッド”を約２８０ミルに約５秒間配置するステップとが含まれる。１３.５６ＭＨｚの高周波数で約９００ＷのＲＦ電力レベルを適用することにより約６０秒間プラズマを生成させることにより有機ケイ素化合物のプラズマを開始させることにより窒素ドープされた炭化シリコン層を堆積させる。
【００８７】
[0090]実施例４の基板の接着測定値ＧＣは、約２.９＋/-０.３Ｊ-ｍ２であった。
【００８８】
[0091]実施例５の接着プロセスには、アンモニアプラズマ処理と、シリサイド形成に対する安定化プロセスと、シリサイド形成と、次に、基板表面上での窒素ドープされた炭化シリコン堆積とを含むシリサイドプロセスが含まれる。プロセスは次の通り行った。
【００８９】
[0092]プラズマ処理プロセスには、アンモニアを約７５ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、窒素を約５０００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、チャンバ圧を約４.２トールに維持するステップと、約３５０℃のヒータ温度を維持するステップと、ガス分配器、又は“シャワーヘッド”を約３５０ミルに配置するステップと、１３.５６ＭＨｚの高周波数で約１５０ＷのＲＦ電力レベルを適用することにより約１５秒間プラズマを発生させるステップとが含まれる。
【００９０】
[0093]安定化プロセスには、アンモニアを約３２５ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、ヘリウムを約４００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、チャンバ圧を約３トールに維持するステップと、約３５０℃のヒータ温度を維持するステップと、ガス分配器、又は“シャワーヘッド”を約３００ミルに約１０秒間配置するステップとが含まれる。
【００９１】
[0094]シランを約１２５ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給し、ヘリウムを約４００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給し、アンモニアを約３２５ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給し、チャンバ圧を約３トールに維持し、約３５０℃のヒータ温度を維持し、ガス分配器、又は“シャワーヘッド”を約３００ミルに約２.５秒間配置することによってシリサイドを形成する。
【００９２】
[0095]窒素ドープされた炭化シリコンは、トリメチルシランを約１６０ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給し、アンモニアを約３２５ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給し、ヘリウムを約４００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給し、チャンバ圧を約３トールに維持し、約３５０℃のヒータ温度を維持し、ガス分配器、又は“シャワーヘッド”を約３００ミルに配置し、１３.５６ＭＨｚの高周波数で約３００〜約３１０ＷのＲＦ電力レベルを適用することによって約７６秒間プラズマを生成させることによって堆積させることができる。
【００９３】
[0096]実施例４の基板の接着測定値ＧＣは、約３.９＋/-０.５Ｊ-ｍ２であった。
【００９４】
[0097]実施例６の接着プロセスには、アンモニアプラズマ処理を含むシリサイドプロセス、シリサイド形成に対する安定化プロセス、シリサイド形成、約１００オングストロームの窒化シリコンの堆積、次に、基板表面上の窒素ドープされた炭化シリコン堆積が含まれる。プロセスは次の通り行った。
【００９５】
[0098]プラズマ処理プロセスには、アンモニアを約７５ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、窒素を約５０００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、チャンバ圧を約４.２トールに維持するステップと、約３５０℃のヒータ温度を維持するステップと、ガス分配器、又は“シャワーヘッド”を約３５０ミルに配置するステップと、１３.５６ＭＨｚの高周波数で約１５０ＷのＲＦ電力レベルを適用することにより約１５秒間プラズマを生成させるステップとが含まれる。
【００９６】
[0099]安定化プロセスには、アンモニアを約７５ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、窒素を約５０００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給するステップと、チャンバ圧を約４.２トールに維持するステップと、約３５０℃のヒータ温度を維持するステップと、ガス分配器、又は“シャワーヘッド”を約４９５ミルに約５秒間配置するステップとが含まれる。シランを約１２５ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに約２.５秒間供給することによってシリサイドが形成される。
【００９７】
[00100]窒化シリコンは、シランを約２２０ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給し、アンモニアを約７５ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給し、窒素を約５０００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給し、チャンバ圧を約４.２トールに維持し、約３５０℃のヒータ温度を維持し、ガス分配器、又は“シャワーヘッド”を約４９５ミルに配置し、１３.５６ＭＨｚの高周波数で約４４０〜約４５０ＷのＲＦ電力レベルを適用することによって、約２秒間プラズマを生成させることによって堆積させる。
【００９８】
[0100]窒素ドープされた炭化シリコンは、トリメチルシランを約１６０ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給し、アンモニアを約３２５ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給し、ヘリウムを約４００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給し、チャンバ圧を約３トールに維持し、約３５０℃のヒータ温度を維持し、ガス分配器、又は“シャワーヘッド”を約３００ミルに配置し、１３.５６ＭＨｚの高周波数で約３００〜約３１０ＷのＲＦ電力レベルを適用することによって、約７２秒間プラズマを生成させることによって堆積させることができる。
【００９９】
[0101]実施例４の基板の接着測定値ＧＣは、約５.３Ｊ-ｍ２であった。
【０１００】
層堆積
[0102]炭化シリコン層は、有機ケイ素化合物を反応させて、炭素-シリコン結合及び約４未満の誘電率をもつ誘電体層を形成することによって堆積させる。炭化シリコン層は、好ましくは、アモルファス水素化炭化シリコンである。炭化シリコン層は、不活性ガス、水素ガス、又は双方のプラズマで堆積させることができる。炭化シリコン誘電体層は、ドープされた炭化シリコン層であってもよい。炭化シリコン層は、導電材料又は誘電体層に隣接して配置されたバリヤ層として堆積されてもよく、１つ以上の誘電体層間に堆積されたエッチストップであってもよい。
【０１０１】
[0103]炭化シリコン堆積に対して本明細書に用いられる適切な有機ケイ素化合物の例は、好ましくは以下の構造を含む。
【０１０２】
【化１】
2007533171.tif 000003
【０１０３】
（ここで、Ｒは、アルキル基、アルケニル基、シクロヘキセニル基、及びアリール基を含む有機官能基、及びそれらの官能性誘導体である。）
有機前駆物質は、シリコン原子に結合した１つを超えるＲ基を有してもよく、本発明は、Ｓｉ-Ｈ結合を含む又は含まない有機ケイ素前駆物質の使用を企図している。
【０１０４】
[0104]有機ケイ素化合物は、少なくとも１つのシリコン-炭素結合を有する、脂肪族有機ケイ素化合物、環状有機ケイ素化合物、又はそれらの組合せを含み、任意に、構造は酸素を含んでもよい。環状有機ケイ素化合物は、典型的には、３つ以上のシリコン原子を含む環を有する。脂肪族有機ケイ素化合物は、１つ以上のシリコン原子と１つ以上の炭素原子を含む直鎖又は分枝鎖構造を有する。市販の脂肪族有機ケイ素化合物は、シリコン原子間に酸素を含まないオルガノシラン、及び酸素ドープされた炭化シリコン層に対しては、２つ以上のシリコン原子間に酸素を含むオルガノシロキサンを含む。本明細書に記載される有機ケイ素化合物のフッ素化誘導体は、また、本明細書に記載される炭化シリコン及びシリコンオキシカーバイド層を堆積させるために用いることができる。
【０１０５】
[0105]適切な脂肪族及び環状有機ケイ素化合物の例としては、例えば、１つ以上の次の化合物が挙げられる。
メチルシラン                               CH3-SiH3
ジメチルシラン                             (CH3)2-SiH２
トリメチルシラン(TMS)                      (CH3)3-SiH
エチルシラン                               CH3-CH2-SiH3
ジシラノメタン                             SiH3-CH2-SiH3
ビス(メチルシラノ)メタン                   CH3-SiH2-CH２-SiH2-CH3
１,２-ジシラノエタン                       SiH3-CH2-CH2-SiH3
１,２-ビス(メチルシラノ)エタン             CH3-SiH2-CH2-CH2-SiH2-CH3
２,２-ジシラノプロパン                     SiH3-C(CH3)2-SiH3
１,３,５-トリシラノ-２,４,６-トリメチレン  -(-SiH2-CH2-)3-(環状)
ジエチルシラン                             (C2H5)2SiH2
プロピルシラン                             C３H７SiH3
ビニルメチルシラン                         (CH2=CH)(CH3)SiH2
ジビニルジメチルシラン(DVDMS)              (CH2=CH)2(CH3)2Si
１,１,２,２-テトラメチルジシラン           HSi(CH3)2-Si(CH3)2H
ヘキサメチルジシラン                       (CH3)3Si-Si(CH3)3
１,１,２,２,３,３-ヘキサメチルトリシラン   H(CH3)2Si-Si(CH3)2-SiH(CH3)2
１,１,２,３,３-ペンタメチルトリシラン      H(CH3)2Si-SiH(CH3)-SiH(CH3)2
ジメチルジシラノエタン                     CH3-SiH2-(CH2)2-SiH2-CH3
ジメチルジシラノプロパン                   CH３-SiH2-(CH2)3-SiH2-CH3
テトラメチルジシラノエタン                 (CH)2-SiH-(CH2)2-SiH-(CH)2
テトラメチルジシラノプロパン               (CH3)2-SiH-(CH2)3-SiH-(CH3)2
上記のリストは、説明的であり、本発明の範囲を限定するものとして解釈又は説明されるべきではない。
【０１０６】
[0106]フェニル含有有機ケイ素化合物は、また、炭化シリコン材料を堆積させるために用いられ、一般的には、下記構造を含む。
【０１０７】
【化２】
2007533171.tif 000004
【０１０８】
（ここで、Ｒはフェニル基である。）
例えば、適切なフェニル含有有機ケイ素化合物は、一般的には、式ＳｉＨａ(ＣＨ３)ｂ(Ｃ５Ｈ５)ｃ（ここで、ａは０〜３であり、ｂは０〜３であり、ｃは１〜４であり、ａ＋ｂ＋ｃは４である。）を含む。この式から導かれる適切な前駆物質の例としては、ジフェニルシラン、ジメチルフェニルシラン、ジフェニルメチルシラン、フェニルメチルシラン、及びそれらの組合せが挙げられる。ｂが１〜３、ｃが１〜３であるフェニル含有有機ケイ素化合物が好ましく用いられる。バリヤ層材料として堆積に最も好ましい有機ケイ素化合物は、式ＳｉＨａ(ＣＨ３)ｂ(Ｃ６Ｈ５)ｃ（ここで、ａは１又は２であり、ｂは１又は２であり、ｃは１又は２である。）を有する有機ケイ素化合物を含む。好ましい前駆物質の例としては、ジメチルフェニルシラン及びジフェニルメチルシランが挙げられる。
【０１０９】
[0107]一般的には、有機ケイ素化合物は、窒素（Ｎ２）のような比較的不活性なガス及びヘリウム又はアルゴンのような希ガスを含むプラズマ中で反応する。堆積した炭化シリコン層は約５以下の誘電率をもち、ドープされた炭化シリコン層は約３以下の誘電率をもつことができる。処理ガスは、また、水素ガスを含むことができる。水素ガスは、一般的には、有機ケイ素化合物と水素ガスのモル比が、約１：１〜約１０：１、例えば、約１：１〜約６：１で加えられる。有機ケイ素化合物と水素ガスの好ましい堆積プロセスの有機ケイ素化合物と水素ガスのモル比は、約１：１〜約１.５：１である。
【０１１０】
[0108]一実施形態においては、トリメチルシランを約１０ミリグラム/分（ｍｇｍ）〜約５０００ミリグラム/分（ｍｇｍ）の流量でプラズマ処理チャンバに供給することにより好ましい炭化シリコン層を堆積させる。ミリグラム/分を標準立方センチメートル毎分（ｓｃｃｍ）への変換は有機ケイ素化合物間で異なってしまうので、有機ケイ素化合物のミリグラム/分を用いることが好ましい。ヘリウム、アルゴン、又はそれらの組合せのような不活性ガスは、また、約５０ｓｃｃｍ〜約５０００ｓｃｃｍの流量でチャンバに供給される。チャンバ圧は、約１００ミリトール〜約１５トールに維持される。基板表面温度は、堆積プロセス中、約１００℃〜約４５０℃に維持される。炭化シリコン層を堆積させる方法の一例は、２００３年３月２５日発行の米国特許出願第６,５３７,７３３号に開示され、その中に記載される特許請求の範囲と開示に一致する範囲によって本明細書に援用されている。
【０１１１】
[0109]炭化シリコン層は、また、酸素、窒素、ホウ素、リン、又はそれらの組合せを含むドープされた炭化シリコン層であってもよい。ドープされた炭化シリコンは、一般的には、約１５原子パーセント（原子％）以下の１つ以上のドーパントを含む。ドーパントは、ドーパントと有機ケイ素化合物が約１：５以上、例えば、１：５〜約１：１００の割合で処理ガスにおいて用いることができる。
【０１１２】
[0110]酸素ドープされた及び/又は窒素ドープされた炭化シリコン層を形成するために酸素源又は窒素源を反応中に用いることができる。酸素源の例としては、酸素、オゾン、一酸化炭素、二酸化炭素、亜酸化窒素、酸素含有有機ケイ素前駆物質、又はそれらの組合せ、例えば、一酸化炭素や酸素含有有機ケイ素前駆物質のような酸化ガスが挙げられる。酸素ドープされた炭化シリコンは、一般的には、約１５原子パーセント（原子％）未満の酸素、好ましくは、約１０原子％以下の酸素を含む。
【０１１３】
[0111]酸素含有有機ケイ素化合物としては、例えば、下記成分が挙げられる。
ジメチルジメトキシシラン(DMDMOS)                   (CH3)2-Si-(OCH3)2
ジエトキシメチルシラン(DEMS)                       (CH3)-SiH-(OCH3)2
1,3-ジメチルジシロキサン                          CH3-SiH2-O-SiH2-CH3
1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン(TMDSO)            (CH3)2-SiH-O-SiH-(CH3)2
ヘキサメチルジシロキサン(HMDS)                     (CH3)3-Si-O-Si-(CH3)3
ヘキサメトキシジシロキサン(HMDSO)                  (CH3O)3-Si-O-Si-(OCH3)3
1,3-ビス(シラノメチレン)ジシロキサン              (SiH3-CH2-SiH2-)2-O
ビス(１-メチルジシロキサニル)メタン                (CH3-SiH2-O-SiH2-)2-CH2
2,2-ビス(１-メチルジシロキサニル)プロパン          (CH3-SiH2-O-SiH2-)2-C(CH3)2
1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサン(TMCTS)  -(-SiHCH3-O-)4-(環状)
オクタメチルシクロテトラシロキサン(OMCTS)          -(-Si(CH3)2-O-)4-(環状）
2,4,6,8,10-ペンタメチルシクロペンタシロキサン      -(-SiHCH3-O-)５-(環状)
1,3,5,7-テトラシラノ-2,6-ジオキシ-4,8-ジメチレン  -(-SiH2-CH2-SiH2-O-)2-(環状)
ヘキサメチルシクロトリシロキサン                   -(-Si(CH3)2-O-)3-(環状)
１,３-ジメチルジシロキサン                         CH3-SiH2-O-SiH2-CH3
ヘキサメトキシジシロキサン(HMDOS）                 (CH3O)3-Si-O-Si-(OCH3)3
及びそれらのフッ素化誘導体を含む。
【０１１４】
[0112]窒素ドープされた炭化シリコンは、２０原子％までの窒素を含み、例えば、アンモニア、窒素ガス、窒素及び水素ガスの混合物、及び、シラザン化合物のようなＳｉ-Ｎ-Ｓｉ結合基を有する化合物を含む窒素含有化合物を加えることによって堆積させることができる。適切なシラザン前駆物質の例としては、ヘキサメチルジシラザンやジビニルテトラメチルジシラザンのような脂肪族化合物、ヘキサメチルシクロトリシラザンのような環状化合物をが挙げられる。
【０１１５】
[0113]例えば、ドープされた炭化シリコン層は、酸素源及び/又は窒素源、又は他のドーパントを、約５０ｓｃｃｍ〜約１０,０００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに導入することによって堆積させることができる。例えば、窒素含有又は窒素ドープされた炭化シリコン層は、炭化シリコン層の堆積中、アンモニア、窒素、窒素及び水素の混合物、又はそれらの組合せのような窒素源を導入することによって堆積させることができる。
【０１１６】
[0114]低ｋ炭化シリコン層のリン及び/又はホウ素ドーピングは、堆積プロセス中、ホスフィン（ＰＨ３）又はボラン（ＢＨ３）、又はジボラン（Ｂ２Ｈ６）のようなそれらのボラン誘導体をチャンバに導入することによって行うことができる。ドーパントは堆積した炭化シリコン材料の誘電率を低下させることができると考えられる。リン及び/又はホウ素ドーパントは約５０ｓｃｃｍ〜約１０,０００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに導入することができる。
【０１１７】
[0115]脂肪族炭化水素化合物のような有機化合物は、また、堆積した炭化シリコン材料の炭素含量を増加させるために処理ガス中で用いることができる。適切な脂肪族炭化水素化合物としては、１〜約２０個の隣接した炭素原子を有する化合物が含まれる。炭化水素化合物は、単結合、二重結合、三重結合のあらゆる組み合わせによって結合する隣接した炭素原子を含むことができる。
【０１１８】
[0116]窒素含有炭化シリコン層を堆積させる方法の例は、２０００年７月２８日、２００１年２月２３日出願の米国特許出願第０９/６２７,６６７号及び２００３年３月２５日発行の米国特許出願第６,５３７,７３３号に開示され、その中に記載される特許請求の範囲及び開示と一致する範囲によって本明細書に援用されている。酸素含有炭化シリコン層を堆積させる方法の一例は、２００２年７月１５日出願の米国特許出願第１０/１９６,４９８号に開示され、その中に記載される特許請求の範囲及び開示と一致する範囲によって援用されている。ホウ素及び/又はリン炭化シリコン層を堆積させる方法の一例は、２００３年１月１３日出願の米国特許出願第１０/３４２,０７９号に開示され、その中に記載される特許請求の範囲及び開示と一致する範囲によって本明細書に援用されている。
【０１１９】
[0117]一般的には、有機ケイ素化合物、不活性ガス、任意のドーパントは、炭化シリコン層が堆積されている基板から約２００ミリメートル（ｍｍ）〜約６００ミリメートルの隔置されたガス分配プレートによって処理チャンバに導入される。
【０１２０】
[0118]電力は、単一又はデュアル周波数ＲＦ電源を適用することができる。例えば、プラズマは、２００ｍｍ基板に対して約１０Ｗ〜約２０００Ｗ、例えば、１３ＭＨｚ〜１４ＭＨｚ、例えば、１３.５６ＭＨｚのような高周波数で約５００Ｗ〜約１１００ＷのＲＦ電力レベルである、約０.０３Ｗ/ｃｍ２〜約６.４Ｗ/ｃｍ２の範囲の電力密度を適用することによって生成させることができる。プラズマは、３００ｍｍ基板に対して約１０Ｗ〜約２０００Ｗ、例えば、１３ＭＨｚ〜１４ＭＨｚ、例えば、１３.５６ＭＨｚのような高周波数で約５００Ｗ〜約１１００ＷのＲＦ電力レベルである、約０.０１Ｗ/ｃｍ２〜約２.８Ｗ/ｃｍ２の範囲の電力密度を適用することによって生成させることができる。
【０１２１】
[0119]電力は、デュアル周波数ＲＦ出力源から適用することができる。混合ＲＦ電力のデュアル周波数源は、約１０ＭＨｚ〜約３０ＭＨｚの範囲、例えば、約１３.５６ＭＨｚの高周波数電力と、約１００ＫＨｚ〜約５００ＫＨｚの範囲、例えば、約３５０ＫＨｚの低周波数電力を供給する。混合周波数ＲＦ電力印加の一例としては、約２００ワット〜約１０００ワットの範囲の電力の約１０ＭＨｚ〜約３０ＭＨｚの範囲の周波数をもつ第１ＲＦ電力と、約１ワット〜約２００ワットの範囲の電力の約１００ＫＨｚ〜約５００ＫＨｚの範囲の周波数をもつ少なくとも第２ＲＦ電力を含むことができる。第２ＲＦ電力と総混合周波数電力との比は、好ましくは約０.２未満：１.０である。
【０１２２】
[0120]更に、ガス混合物におけるシリコン源とドーパントとの比は、約１：１〜約１００：１の範囲になければならない。上記のプロセスパラメータは、カリフォルニア州サンタクララにあるアプライドマテリアルズ社から入手できる堆積チャンバ内で２００ｍｍ（ミリメール）基板上で実施した場合、約１００オングストローム/分〜約３０００オングストローム/分の範囲の炭化シリコン層の堆積速度を与える。
【０１２３】
[0121]炭化シリコン層を堆積させるために本明細書に記載される実施形態は、本発明を具体的に説明するために示され、図示された具体的な実施形態は本発明の範囲を制限するために用いるべきではない。本発明は、また、炭化シリコン層を堆積させるために用いられる他のプロセス及び材料を企図している。
【０１２４】
[0122]上記は本発明の好ましい実施形態に関するが、本発明の更に多くの実施形態がその基本的範囲から逸脱せずに構成されてもよく、そ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】
【０１２５】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明のデュアルダマシン堆積順序の一実施形態を示す断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明のデュアルダマシン堆積順序の一実施形態を示す断面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本発明のデュアルダマシン堆積順序の一実施形態を示す断面図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、本発明のデュアルダマシン堆積順序の一実施形態を示す断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の改善された層間接着順序の一実施形態を示す断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の改善された層間接着順序の一実施形態を示す断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明の改善された層間接着順序の一実施形態を示す断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の改善された層間接着順序の一実施形態を示す断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の改善された層間接着順序の一実施形態を示す断面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本発明の改善された層間接着順序の一実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１２６】
１００…基板、１０５…基板表面材料、１０７…金属特徴部、１１０…バリヤ層、１１２…誘電体層、１１４…エッチストップ、１１６…コンタクト/バイア、１１８…誘電体層、１２０…相互接続ライン、１２２…レジスト材料、１２４…バリヤ層、１２６…特徴部、１２８…酸化物、１３０…ニトロ化層、１３２…炭化シリコン層、１４０…導電材料、１４２…シリサイド層、１４４…炭化シリコン層。
【図１Ａ】
2007533171.tif 000005
【図１Ｂ】
2007533171.tif 000006
【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
2007533171.tif 000009
【図２Ｂ】
2007533171.tif 000010
【図２Ｃ】
2007533171.tif 000011
【図３Ａ】
2007533171.tif 000012
【図３Ｂ】
2007533171.tif 000013
【図３Ｃ】
2007533171.tif 000014
【国際調査報告】
2007533171.tif 000015
2007533171.tif 000016
2007533171.tif 000017
2007533171.tif 000018
2007533171.tif 000019