(57)【要約】  高度な半導体デバイスに低容量相互接続用のエアギャップを製造する方法。本方法は、基板をガスパルスシーケンスに曝露して、隆起フィーチャ間にエアギャップを形成する材料を堆積させることを含む。
2021521637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板処理方法であって、
隆起フィーチャを含有する基板に、頂部領域及び側壁、並びに前記隆起フィーチャ間の底部領域を提供することと、
前記基板をガスパルスシーケンスに曝露して、前記隆起フィーチャ間にエアギャップを形成する材料を堆積させることと、を含み、前記ガスパルスシーケンスが、任意の順序で、
ａ）連続して、第１に、前記基板を第１の前駆体ガスに曝露して、前記側壁の下部上及び前記底部領域上ではなく、前記頂部領域上及び前記側壁の上部上に、第１の前駆体層を非コンフォーマルに形成することと、第２に、前記基板を前記第１の前駆体層と反応する第２の前駆体ガスに曝露して、前記基板上に前記材料の第１の層を形成することと、
ｂ）連続して、第１に、前記基板を前記第１の前駆体ガスに曝露して、前記頂部領域上、前記側壁上、及び前記底部領域上に、第２の前駆体層をコンフォーマルに形成することと、第２に、前記基板を前記第２の前駆体層と反応する前記第２の前駆体ガスに曝露して、前記基板上に前記材料の第２の層を形成することと、を含む、方法。
【請求項２】
前記エアギャップが形成されるまで、ステップａ）、ｂ）、又はａ）及びｂ）を少なくとも１回繰り返すことを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の前駆体ガスが、金属含有前駆体を含有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の前駆体が、アルミニウム、チタン、又はそれらの組み合わせを含有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記前駆体層が、Ａｌ、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ、Ａｌ含有前駆体、Ａｌ合金、ＣｕＡｌ、ＴｉＡｌＮ、ＴａＡｌＮ、Ｔｉ、ＴｉＡｌＣ、ＴｉＯ２、ＴｉＯＮ、ＴｉＮ、Ｔｉ含有前駆体、Ｔｉ合金、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記材料の前記第１の層及び第２の層が、ＳｉＯ２を含有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第２の前駆体ガスが、シラノールガスを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記シラノールガスが、トリス（ｔｅｒｔ−ペントキシ）シラノール、トリス（ｔｅｒｔ−ブトキシ）シラノール、及びビス（ｔｅｒｔ−ブトキシ）（イソプロポキシ）シラノールからなる群から選択される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
第１の前駆体がＡｌＭｅ３を含有し、前記第２の前駆体がトリス（ｔｅｒｔ−ペントキシ）シラノールを含有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記基板を前記第２の前駆体ガスに前記曝露することが、
いかなる酸化剤及び加水分解剤も存在しない場合、前記基板を、約１５０℃以下の基板温度で、シラノールを含有するプロセスガスに曝露することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
基板処理方法であって、
隆起フィーチャを含有する基板に、頂部領域及び側壁、並びに前記隆起フィーチャ間の底部領域を提供することと、
前記基板をガスパルスシーケンスに曝露して、前記隆起フィーチャ間にエアギャップを形成する材料を堆積させることと、を含み、前記ガスパルスシーケンスが、任意の順序で、
ａ）連続して、第１に、前記基板を第１の前駆体ガスに曝露して、前記頂部領域上、前記側壁上、及び前記底部領域上に、第１の前駆体層をコンフォーマルに形成することと、第２に、前記基板をプラズマ励起ハロゲン含有ガスに曝露して、前記頂部領域及び前記底部領域の前記第１の前駆体層を不活性化するか、又は少なくとも部分的に除去することと、第３に、前記基板を前記前駆体層と反応する前記第２の前駆体ガスに曝露して、前記側壁上に前記材料の第１の層を形成することと、
ｂ）連続して、第１に、前記基板を前記第１の前駆体ガスに曝露して、前記頂部領域上、前記側壁上、及び前記底部領域上に、第２の前駆体層をコンフォーマルに形成することと、第２に、前記基板を前記第２の前駆体層と反応する前記第２の前駆体ガスに曝露して、前記基板上に前記材料の第２の層を形成することと、を含む、ことと、を含む、方法。
【請求項１２】
前記エアギャップが形成されるまで、ステップａ）、ｂ）、又はａ）及びｂ）を少なくとも１回繰り返すことを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の前駆体ガスが、金属含有前駆体を含有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の前駆体が、アルミニウム、チタン、又はそれらの組み合わせを含有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記前駆体層が、Ａｌ、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ、Ａｌ含有前駆体、Ａｌ合金、ＣｕＡｌ、ＴｉＡｌＮ、ＴａＡｌＮ、Ｔｉ、ＴｉＡｌＣ、ＴｉＯ２、ＴｉＯＮ、ＴｉＮ、Ｔｉ含有前駆体、Ｔｉ合金、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記材料の前記第１の層及び第２の層が、ＳｉＯ２を含有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２の前駆体ガスが、シラノールガスを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記シラノールガスが、トリス（ｔｅｒｔ−ペントキシ）シラノール、トリス（ｔｅｒｔ−ブトキシ）シラノール、及びビス（ｔｅｒｔ−ブトキシ）（イソプロポキシ）シラノールからなる群から選択される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記基板を前記第２の前駆体ガスに前記曝露することが、
いかなる酸化剤及び加水分解剤も存在しない場合、前記基板を、約１５０℃以下の基板温度で、シラノールを含有するプロセスガスに曝露することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
前記プラズマ励起ハロゲン含有ガスが、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＣＣｌ４、ＨＣｌ、ＨＢｒ、若しくはＴｉＣｌ４、又はそれらの組み合わせを含む、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年４月９日に出願された米国仮特許出願第６２／６５４，７６０号に関連し、その優先権を主張するものであり、その内容全体が参照により本明細書に援用される。
【０００２】
本発明は、半導体製造及び半導体デバイスの分野に関し、より詳細には、低容量相互接続用のエアギャップを備えた半導体デバイスを形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
デバイスフィーチャサイズがスケーリングされるにつれて、相互接続は、パフォーマンス向上において重要な問題になりつつある。これにより、一部には、デバイスフィーチャサイズがますます減少すると電気抵抗率（Ｒｓ）が増大し、且つ、隣接するフィーチャ間の有害な静電容量が増大することになる。静電容量を低減する１つの方法は、超低誘電体材料を使用することであるが、エアギャップは、約１である最低の誘電率（ｋ）値を提供する。その結果、デバイス製造者は、高度なメタライゼーションスキームでは、重要な層にエアギャップを追加している。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この開示は、高度な半導体デバイスにおいてエアギャップを製造する新規な方法を記載する。１つの実施形態によれば、方法は、隆起フィーチャを含有する基板に、頂部領域及び側壁、並びに隆起フィーチャ間の底部領域を提供することと、基板をガスパルスシーケンスに曝露して、隆起フィーチャ間にエアギャップを形成する材料を堆積させることと、を含み、ガスパルスシーケンスが、任意の順序で、ａ）連続して、第１に、基板を第１の前駆体ガスに曝露して、側壁の下部上及び底部領域上ではなく、頂部領域上及び側壁の上部上に、第１の前駆体層を非コンフォーマルに形成することと、第２に、基板を第１の前駆体層と反応する第２の前駆体ガスに曝露して、基板上に材料の層を形成することと、ｂ）連続して、第１に、基板を第１の前駆体ガスに曝露して、頂部領域上、側壁上、及び底部領域上に、第２の前駆体層をコンフォーマルに形成することと、第２に、基板を第２の前駆体層と反応する第２の前駆体ガスに曝露して、基板上に材料の第２の層を形成することと、を含む。ステップａ）、ｂ）、又はａ）及びｂ）は、エアギャップが形成されるまで少なくとも１回繰り返されてもよい。
【０００５】
別の実施形態によれば、方法は、隆起フィーチャを含有する基板に、頂部領域及び側壁、並びに隆起フィーチャ間の底部領域を提供することと、基板をガスパルスシーケンスに曝露して、隆起フィーチャ間にエアギャップを形成する材料を堆積させることと、を含み、ガスパルスシーケンスが、任意の順序で、ａ）連続して、第１に、基板を第１の前駆体ガスに曝露して、頂部領域上、側壁上、及び底部領域上に、第１の前駆体層をコンフォーマルに形成することと、第２に、基板をプラズマ励起ハロゲン含有ガスに曝露して、頂部領域及び底部領域の第１の前駆体層を不活性化するか、又は少なくとも部分的に除去することと、第３に、基板を第１の前駆体層と反応する第２の前駆体ガスに曝露して、側壁上に材料の層を形成することと、ｂ）連続して、第１に、基板を第１の前駆体ガスに曝露して、頂部領域上、側壁上、及び底部領域上に、第２の前駆体層をコンフォーマルに形成することと、第２に、基板を第２の前駆体層と反応する第２の前駆体ガスに曝露して、基板上に材料の第２の層を形成することと、を含む。ステップａ）、ｂ）、又はａ）及びｂ）は、エアギャップが形成されるまで少なくとも１回繰り返されてもよい。
【０００６】
添付の図面に関連して考慮されるとき、以下の詳細な説明を参照することによって本発明がよりよく理解されるようになるので、本発明及びその付随する利点の多くについてのより完全な評価が容易に得られることになる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態による基板を処理するためのプロセスフロー図である。
【図２Ａ−２Ｆ】本発明の一実施形態による基板を処理する方法を、断面図を通して概略的に示す。
【図３】本発明の一実施形態による基板を処理するためのプロセスフロー図である。
【図４Ａ−４Ｇ】本発明の一実施形態による基板を処理する方法を、断面図を通して概略的に示す。
【図５】本発明の一実施形態によるＳｉＯ２材料中に形成されたエアギャップの断面走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）画像を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
高度な半導体デバイスにエアギャップを製造する方法が記載されている。図１は、本発明の一実施形態による基板を処理するためのプロセスフロー図であり、図２Ａ〜図２Ｆは、本発明の一実施形態による基板を処理する方法を、断面図を通して概略的に示す。
【０００９】
図１のプロセスフロー１は、１００において、ベース膜２００及び隆起フィーチャ２０２を含有する基板２に、頂部領域２０１及び側壁２０８、並びに隆起フィーチャ２０２間の底部領域２０６を提供することを含む。隆起フィーチャ２０２は、隆起フィーチャ２０２間に凹状フィーチャ２０４を画定する。凹状フィーチャ２０４は、例えば、２００ｎｍ未満、１００ｎｍ未満、５０ｎｍ未満、２５ｎｍ未満、２０ｎｍ未満、又は１０ｎｍ未満の幅２０７を有することができる。他の実施例では、凹状フィーチャ２０４は、５ｎｍ〜１０ｎｍの間、１０ｎｍ〜２０ｎｍの間、２０ｎｍ〜５０ｎｍの間、５０ｎｍ〜１００ｎｍの間、１００ｎｍ〜２００ｎｍの間、１０ｎｍ〜５０ｎｍの間、又は１０ｎｍ〜１００ｎｍの間の幅２０７を有することができる。幅２０７はまた、限界寸法（ＣＤ）と呼ぶことができる。凹状フィーチャ２０４は、例えば、２５ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍ、又はより大きい深さを有することができる。
【００１０】
いくつかの実施例で、ベース膜２００及び隆起フィーチャ２０２は、同じ材料を含有するか、又は同じ材料で構成されてもよい。１つの実施例では、ベース膜２００及び隆起フィーチャ２０２は、Ｓｉを含有するか、又はＳｉで構成されてもよい。いくつかの実施例で、隆起フィーチャ２０２は、誘電体材料、例えばＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＳｉＮ、高誘電体材料、低誘電体材料、又は超低誘電体材料を含有してもよい。凹状フィーチャ２０４は、周知のリソグラフィ及びエッチングプロセスを使用して形成されてもよい。
【００１１】
プロセスフロー１は更に、基板２をガスパルスシーケンスに曝露して、基板２上にエアギャップを形成する材料を堆積させることを含み、ガスパルスシーケンスが、任意の順序で、１０２において、連続して、第１に、基板を第１の前駆体ガスに曝露して、側壁の下部上及び底部領域上ではなく、頂部領域上及び側壁の上部上に、第１の前駆体層を非コンフォーマルに形成すること（図２Ｂ）と、第２に、基板を第１の前駆体層と反応する第２の前駆体ガスに曝露して、基板上に材料の第１の層を形成すること（図２Ｃ）と、１０４において、連続して、第１に、基板を第１の前駆体ガスに曝露して、頂部領域上、側壁上、及び底部領域上に、第２の前駆体層をコンフォーマルに形成すること（図２Ｄ）と、第２に、基板を第２の前駆体層と反応する第２の前駆体ガスに曝露して、基板上に材料の第２の層を形成すること（図２Ｅ）と、を含む。
【００１２】
図２Ｂは、頂部領域２０１、及び側壁２０８の上部に非コンフォーマルに形成されるが、側壁２０８の下部、及び底部領域２０６には形成されない、第１の前駆体層２１０を概略的に示す。本発明の実施形態によれば、第１の前駆体層２１０は、ａ）凹状フィーチャ２０４内の第１の前駆体ガスの消耗をもたらす第１の前駆体ガスの不飽和曝露を使用した、基板での飽和レジーム制御、ｂ）第１の前駆体ガスの底部領域２０６への拡散を制限するための基板での圧力制御、ｃ）原子層堆積（ＡＬＤ）プロセス中に第１の前駆体ガスを分配するガスインレットの下の回転基板の空間的で急速な水平方向動作、又はｄ）頂部領域２０１、及び側壁２０８の上部上でのコンフォーマル前駆体層のプラズマ高密度化に続く、コンフォーマル前駆体層の側壁２０８の下部、及び底部領域２０６のエッチング、を含む様々な方法によって、堆積又は形成され得る。
【００１３】
図２Ｃは、図２Ｂの第１の前駆体層２１０と反応する第２の前駆体ガスの曝露からの材料の第１の層２１２の形成を示す。
【００１４】
図２Ｄは、頂部領域２０１、側壁２０８、及び底部領域２０６上にコンフォーマルに形成される第２の前駆体層２１４を示す。第２の前駆体層２１４は、隆起フィーチャ２０２間の底部領域２０６に到達してそれを飽和させる第１の前駆体ガスの飽和曝露を使用して堆積されてもよい。
【００１５】
図２Ｅは、図２Ｄの第２の前駆体層２１４と反応する第２の前駆体ガスの曝露からの材料の第２の層２１６の形成を示す。
【００１６】
ステップ１０２、１０４、又は１０２及び１０４の両方は、基板２上にエアギャップが形成されるまで少なくとも１回繰り返されてもよい。ステップ１０２及び１０４は、任意の順序、すなわち、ステップ１０４の前にステップ１０２、又はステップ１０２の前にステップ１０４、で実行されてもよい。図２Ｆは、凹状フィーチャ２０４が頂部近くでピンチオフされるまで、追加の材料の堆積に続く、材料２１８におけるエアギャップ２２０の形成を示す。エアギャップ２２０を含有する材料２１８は、材料の第１の層２１２、材料の第２の層２１６、及び凹状フィーチャ２０４の頂部近くの開口部を閉じるために必要な任意の更なる材料を含む。
【００１７】
１つの実施例では、第１の前駆体ガスは、金属含有前駆体を含むことができ、第１及び第２の前駆体層２１０及び２１４は、厚さがおよそ１原子層である第１の前駆体の吸着層を形成することができる。
【００１８】
いくつかの例では、金属含有前駆体は、アルミニウム、チタン、又はそれらの組み合わせを含有する。金属含有前駆体の例には、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、又はアルミニウム及びチタンの両方が含まれる。１つの実施形態によれば、第１及び第２の前駆体層２１０及び２１４は、Ａｌ、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ、Ａｌ含有前駆体、Ａｌ合金、ＣｕＡｌ、ＴｉＡｌＮ、ＴａＡｌＮ、Ｔｉ、ＴｉＡｌＣ、ＴｉＯ２、ＴｉＯＮ、ＴｉＮ、Ｔｉ含有前駆体、Ｔｉ合金、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される。
【００１９】
本発明の実施形態は、多種多様なＡｌ含有前駆体を利用することができる。例えば、多くのアルミニウム前駆体は、式：ＡｌＬ１Ｌ２Ｌ３Ｄｘを有し、式中、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は個別の陰イオン配位子であり、Ｄは中性ドナー配位子であり、ここでｘは０、１、又は２とすることができる。各Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３配位子は、アルコキシド、ハロゲン化物、アリールオキシド、アミド、シクロペンタジエニル、アルキル、シリル、アミジナート、ｂ−ジケトナート、ケトイミナート、シラノエート、及びカルボン酸塩の群から個別に選択され得る。Ｄ配位子は、エーテル、フラン、ピリジン、ピロール、ピロリジン、アミン、クラウンエーテル、グライム、及びニトリルの群から選択され得る。
【００２０】
アルミニウム前駆体の他の例には、ＡｌＭｅ３、ＡｌＥｔ３、ＡｌＭｅ２Ｈ、［Ａｌ（ＯｓＢｕ）３］４、Ａｌ（ＣＨ３ＣＯＣＨＣＯＣＨ３）３、ＡｌＣｌ３、ＡｌＢｒ３、ＡｌＩ３、Ａｌ（ＯｉＰｒ）３、［Ａｌ（ＮＭｅ２）３］２、Ａｌ（ｉＢｕ）２Ｃｌ、Ａｌ（ｉＢｕ）３、Ａｌ（ｉＢｕ）２Ｈ、ＡｌＥｔ２Ｃｌ、Ｅｔ３Ａｌ２（ＯｓＢｕ）３、及びＡｌ（ＴＨＤ）３が含まれる。
【００２１】
本発明の実施形態は、多種多様なＴｉ含有前駆体を利用することができる。その例には、Ｔｉ（ＮＥｔ２）４（ＴＤＥＡＴ）、Ｔｉ（ＮＭｅＥｔ）４（ＴＥＭＡＴ）、Ｔｉ（ＮＭｅ２）４（ＴＤＭＡＴ）を含む、「Ｔｉ−Ｎ」分子内結合を有するＴｉ含有前駆体が含まれる。他の例には、Ｔｉ（ＣＯＣＨ３）（η５−Ｃ５Ｈ５）２Ｃｌ、Ｔｉ（η５−Ｃ５Ｈ５）Ｃｌ２、Ｔｉ（η５−Ｃ５Ｈ５）Ｃｌ３、Ｔｉ（η５−Ｃ５Ｈ５）２Ｃｌ２、Ｔｉ（η５−Ｃ５（ＣＨ３）５）Ｃｌ３、Ｔｉ（ＣＨ３）（η５−Ｃ５Ｈ５）２Ｃｌ、Ｔｉ（η５−Ｃ９Ｈ７）２Ｃｌ２、Ｔｉ（（η５−Ｃ５（ＣＨ３）５）２Ｃｌ、Ｔｉ（（η５−Ｃ５（ＣＨ３）５）２Ｃｌ２、Ｔｉ（η５−Ｃ５Ｈ５）２（μ−Ｃｌ）２、Ｔｉ（η５−Ｃ５Ｈ５）２（ＣＯ）２、Ｔｉ（ＣＨ３）３（η５−Ｃ５Ｈ５）、Ｔｉ（ＣＨ３）２（η５−Ｃ５Ｈ５）２、Ｔｉ（ＣＨ３）４、Ｔｉ（η５−Ｃ５Ｈ５）（η７−Ｃ７Ｈ７）、Ｔｉ（η５−Ｃ５Ｈ５）（η８−Ｃ８Ｈ８）、Ｔｉ（Ｃ５Ｈ５）２（η５−Ｃ５Ｈ５）２、Ｔｉ（（Ｃ５Ｈ５）２）２（η−Ｈ）２、Ｔｉ（η５−Ｃ５（ＣＨ３）５）２、Ｔｉ（η５−Ｃ５（ＣＨ３）５）２（Ｈ）２、及びＴｉ（ＣＨ３）２（η５−Ｃ５（ＣＨ３）５）２を含む、「Ｔｉ−Ｃ」分子内結合を含有するＴｉ含有前駆体が含まれる。ＴｉＣｌ４は、「Ｔｉ−ハロゲン」結合を含有するハロゲン化チタン前駆体の一例である。
【００２２】
いくつかの実施形態によれば、第２の前駆体ガスはシラノールガスを含んでもよく、基板上に堆積される材料はＳｉＯ２を含むことができる。いくつかの例では、シラノールガスは、トリス（ｔｅｒｔ−ペントキシ）シラノール（ＴＰＳＯＬ）、トリス（ｔｅｒｔ−ブトキシ）シラノール、及びビス（ｔｅｒｔ−ブトキシ）（イソプロポキシ）シラノールからなる群から選択されてもよい。
【００２３】
いかなる酸化剤及び加水分解剤も存在しない場合、基板を、約１５０℃以下の基板温度で、シラノールガスを含有するプロセスガスに曝露して、ＳｉＯ２膜を堆積させることができる。ＳｉＯ２膜の厚さは、前駆体層上のシラノールガスの自己制限吸着によって制御される。この触媒効果は、ＳｉＯ２膜が約３ｎｍの厚さになるまで観察され、その後、ＳｉＯ２堆積が停止される。別の実施形態では、基板温度は、約１２０℃以下であってもよい。更に別の実施形態では、基板温度は、約１００℃以下であってもよい。
【００２４】
図５は、本発明の一実施形態によるＳｉＯ２材料５００中に形成されたエアギャップ５０２の断面走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）画像を示す。ＳｉＯ２材料５００は、図１及び図２Ａ〜図２Ｆに記載された実施形態に従って隆起フィーチャの上に堆積されたものである。第１の前駆体はＡｌＭｅ３を含み、第２の前駆体はトリス（ｔｅｒｔ−ペントキシ）シラノールを含有していた。
【００２５】
図３は、本発明の一実施形態による基板を処理するためのプロセスフロー図であり、図４Ａ〜図４Ｇは、本発明の一実施形態による基板を処理する方法を、断面図を通して概略的に示す。
【００２６】
プロセスフロー３は、３００において、ベース膜４００及び隆起フィーチャ４０２を含有する基板４に、頂部領域４０１及び側壁４０８、並びに隆起フィーチャ４０２間の底部領域４０６を提供することを含む。図４Ａに示されるように、隆起フィーチャ４０２は、隆起フィーチャ４０２間に幅４０７を有する凹状フィーチャ４０４を画定する。
【００２７】
プロセスフロー３は更に、基板４をガスパルスシーケンスに曝露して、基板４上にエアギャップを形成する材料を堆積させることを含み、ガスパルスシーケンスが、任意の順序で、３０２において、連続して、第１に、基板を第１の前駆体ガスに曝露して、頂部領域上、側壁上、及び底部領域上に、第１の前駆体層をコンフォーマルに形成すること（図４Ｂ）と、第２に、基板をプラズマ励起ハロゲン含有ガスに曝露して、頂部領域及び底部領域の第１の前駆体層を不活性化するか、又は少なくとも部分的に除去すること（図４Ｃ）と、第３に、基板を前駆体層と反応する第２の前駆体ガスに曝露して、側壁上に材料の第１の層を形成すること（図４Ｄ）と、３０４において、連続して、第１に、基板を第１の前駆体ガスに曝露して、頂部領域上、側壁上、及び底部領域上に、第２の前駆体層をコンフォーマルに形成すること（図４Ｅ）と、第２に、基板を第２の前駆体層と反応する第２の前駆体ガスに曝露して、基板上に材料の追加の層を形成すること（図４Ｆ）と、を含む。ステップａ）、ｂ）又はａ）及びｂ）は、材料の第１及び第２の層の厚さを増大させるために少なくとも１回繰り返されてもよい。
【００２８】
図４Ｂは、頂部領域４０１上、側壁４０８上、及び底部領域４０６上にコンフォーマルに形成される第１の前駆体層４１０を示す。１つの実施形態によれば、第１の前駆体層４１０は、第１の前駆体ガスの飽和曝露を使用して堆積させることができる。
【００２９】
図４Ｃは、基板４をプラズマ励起ハロゲン含有ガスに曝露したことに続く、第１の前駆体層４１０を示す。プラズマ励起ハロゲン含有ガスへの曝露により、第１の前駆体層４１０を、頂部領域４０１及び底部領域４０６から除去する。ハロゲン含有ガスの非限定的な実施例は、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＣＣｌ４、ＨＣｌ、ＨＢｒ、ＴｉＣｌ４、又はそれらの組み合わせを含有する。ハロゲン含有ガスは、アルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスを更に含むことができる。いくつかの実施例で、プラズマ励起は、高密度プラズマ源、例えば、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）源又はマイクロ波プラズマ源を使用して実行されてもよい。基板ホルダを通して基板４にバイアスをかけて、プラズマ曝露の異方性特性を更に強化してもよい。更に、基板温度、ガス圧力、及びプラズマ出力などの処理条件は、第１の前駆体層４１０の除去を制御し、且つ基板４への損傷を最小化するように選択されてもよい。
【００３０】
図４Ｄは、図４Ｃの側壁４０８上の第１の前駆体層４１０と反応する第２の前駆体ガスの曝露からの材料の第２の層４１２の形成を示す。
【００３１】
図４Ｅは、頂部領域４０１上、側壁４０８上、及び底部領域４０６上にコンフォーマルに形成される第２の前駆体層４１４を示す。第２の前駆体層４１４は、隆起フィーチャ４０２間の底部領域４０６に到達してそれを飽和させる第１の前駆体ガスの飽和曝露を使用して堆積されてもよい。
【００３２】
図４Ｆは、図４Ｅの第２の前駆体層４１４と反応する第２の前駆体ガスの曝露からの材料の第２の層４１６の形成を示す。
【００３３】
ステップ３０２、３０４、又は３０２及び３０４の両方は、基板４上にエアギャップが形成されるまで少なくとも１回繰り返されてもよい。ステップ３０２及び３０４は、任意の順序、すなわち、ステップ３０４の前にステップ３０２、又はステップ３０２の前にステップ３０４、で実行されてもよい。図４Ｇは、凹状フィーチャ４０４が頂部近くでピンチオフされるまで、追加の材料の堆積に続く、材料４１８におけるエアギャップ４２０の形成を示す。エアギャップ４２０を含有する材料４１８は、材料層４１２、追加の材料層２１６、及び凹状フィーチャ２０４の頂部近くの開口部を閉じるために必要な任意の更なる材料を含む。
【００３４】
高度な半導体デバイスにエアギャップを製造する方法の複数の実施形態が説明されてきた。本発明の実施形態の前述の説明は、例示及び説明の目的で提示されてきた。それは、網羅的であるように、又は本発明を開示された正確な形態に限定するように意図されてはいない。本明細書及び以下の特許請求の範囲は、説明目的でのみ使用され、限定するものと解釈されるべきでない用語を含む。上記の教示を踏まえて多くの修正形態及び変形形態が可能であることを関連技術の当業者は正しく理解することができる。当業者であれば、図に示された様々な構成要素に対する様々な同等の組み合わせ及び置換を認識することになる。従って、本発明の範囲は、この詳細な説明によってではなく、本明細書に添付された特許請求の範囲によって限定されることが意図される。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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