(57)【要約】  選択的堆積処理後に、残留物を除去するための方法が提供される。一実施形態では、この方法は、基板の第１の位置に金属含有誘電体材料を形成するために選択的堆積処理を実行することと、基板の第２の位置から残留物を除去するために残留物除去処理を実行することとを含む。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板から残留物を除去するための方法であって、
基板の第１の位置に金属含有誘電体材料を形成するために選択的堆積処理を実行することと、
前記基板の第２の位置から残留物を除去するために残留物除去処理を実行することと
を含む方法。
【請求項２】
前記残留物除去処理は、化学機械研磨処理である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記残留物除去処理は、エッチング処理を実行することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
エッチング処理を実行することは、前記基板の表面にエッチング混合ガスを供給することをさらに含み、前記エッチング混合ガスは少なくともハロゲン含有ガスを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
ハロゲン含有ガスが、ＢＣｌ３、Ｃｌ２、ＮＦ３、ＣＦ４、ＨＣｌ、ＨＢｒ、Ｂｒ２およびこ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】
エッチング混合ガスが、ＢＣｌ３、Ｃｌ２、またはＮＦ３を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記残留物が、３０ｎｍ未満であるが、２ｎｍを超える直径を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記残留物除去処理の後にＣＭＰ処理を実行することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記金属含有誘電体材料および前記残留物が同じ材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
金属含有誘電体層が、１２よりも高い誘電率を有する高誘電率材料である、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
金属含有誘電体層が、ハフニウム含有酸化物（ＨｆＯｘ）、ＡｌＮ、ＷＳｉＯ２、ＷＳｉ、ＡｌＯＮ、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＴｉＯＮ、ＴａＯＮ、酸化ジルコニウム（ＺｒＯｘ）、酸化チタン（ＴｉＯｘ）、酸化タンタル（ＴａＯｘ）、酸化ニオブ（ＮｂＯｘ）、酸化鉄（ＦｅＯｘ）、酸化イットリウム（ＹＯｘ）および酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）からなる群から選択される材料から製造される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記金属含有誘電体材料および前記残留物が共にハフニウム含有酸化物である、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記基板の第１の領域はキャッピング層を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
キャッピング層が、ルテニウム（Ｒｕ）、コバルト（Ｃｏ）、およびタングステン（Ｗ）からなる群から選択される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記基板の第２の領域は誘電体材料を含む、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［０００１］  実施形態は、概して、半導体基板のある位置上で基板から欠陥を除去する方法に関する。より具体的には、実施形態は、局所パッシベーション堆積を利用する選択的堆積処理によって、基板の異なる位置に異なる材料を有する基板上に、所望の材料を選択的に形成するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連技術の説明
［０００２］  サブハーフミクロン以下のフィーチャを確実に生成することは、半導体デバイスの次世代の超大規模集積（ＶＬＳＩ）および極超大規模集積（ＵＬＳＩ）の重要な技術的課題の１つである。しかしながら、回路技術の限界が押し上げられ、ＶＬＳＩおよびＵＬＳＩ技術において寸法が小さくなることにより、処理能力にさらなる要求が突きつけられることになっている。ＶＬＳＩおよびＵＬＳＩを成功させる上で、また、個々の基板やダイの回路密度および品質を向上させるための継続的な取り組みにおいては、信頼性の高いゲート構造物を基板上に形成することが重要である。
【０００３】
［０００３］  半導体デバイスを形成するために使用される構造物の形状寸法限界は、技術的限界とせめぎ合うものであるため、小さな限界寸法と高いアスペクト比とを有する構造物、および、種々の材料を有する構造物を製造するため、所望の材料で正確に形成するための必要性を満たすことは、益々困難になってきている。選択的堆積のための従来の方法は、基板材料とは異なる材料から作製された基板上の平坦な表面の特定の位置のみに、材料層を局所的に形成するために実行されてもよい。しかしながら、構造の幾何学的限界が強いられ続けているため、選択的堆積処理では、基板上の指定された小さな寸法に効率よく限定的に形成されないことがあり、基板の望ましくない位置に望ましくない材料が形成される結果となることがある。さらに、堆積処理の選択性が十分に高くない場合には、一部の残留材料が望ましくない位置に形成されることが多い。そのような残留材料は、望ましくない位置に残り、基板上のデバイス構造を汚染し、デバイスの電気的性能を低下させ、最終的にはデバイスの不具合につながる可能性がある。
【０００４】
［０００４］  したがって、半導体チップまたは他の半導体デバイスの高度な生成に適した選択的堆積処理の後に、残留物を除去する方法の改良が必要とされている。
【発明の概要】
【０００５】
［０００５］  本開示の実施形態は、半導体アプリケーションにおいて基板上の望ましくない位置から残留物を除去するための方法を提供する。一実施形態では、この方法は、基板の第１の位置に金属含有誘電体材料を形成するように選択的堆積処理を実行することと、基板の第２の位置から残留物を除去するための残留物除去処理を実行することとを含む。
【０００６】
［０００６］  別の実施例では、残留物を基板から除去するための方法は、選択的堆積処理を実行して、１２を超える誘電率を有する高誘電率材料である金属含有誘電体材料を基板上の金属材料上に形成し、基板上の誘電体材料上に残留物を残すことと、残留物を基板から除去するため、残留物除去処理を実行することとを含む。
【０００７】
［０００７］  さらに別の実施例では、基板から残留物を除去する方法は、原子層堆積処理によって選択的堆積処理を実行して、基板上の金属材料上に金属含有誘電体材料を形成し、基板上の誘電体材料上に残留物を残すことと、３０ｎｍ未満であるが２ｎｍを超える直径を有する残留物を基板から除去するため、残留物除去処理を実行することとを含む。
【０００８】
［０００８］  本開示の上述の特徴が実現され、詳細に理解できるように、上で簡潔に要約した本開示のより具体的な説明が、添付の図面に示されている本開示の実施形態を参照することによって得られよう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の一または複数の実施形態による、エッチング処理を実行するように構成された処理チャンバの概略断面図である。
【図２】化学機械研磨（ＣＭＰ）処理を実行するように構成された研磨システムの概略断面図である。
【図３】本開示の一または複数の実施形態による、残留物除去処理を実行するための方法のフロー図である。
【図４Ａ】図３のパターニング処理中の基板の断面図を示す。
【図４Ｂ】図３のパターニング処理中の基板の断面図を示す。
【図４Ｃ】図３のパターニング処理中の基板の断面図を示す。
【図５】図３のパターニング処理中の基板の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［０００１４］  理解を容易にするために、可能な場合には、図に共通する同一の要素を指し示すのに同一の参照番号を使用した。一実施形態の要素および特徴は、さらなる記述がなくても、他の実施形態に有益に組み込むことができると考えられている。
【００１１】
［０００１５］  しかしながら、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうることから、添付の図面は本開示の典型的な実施形態しか例示しておらず、したがって、本開示の範囲を限定すると見なすべきではないことに、留意されたい。
【００１２】
［０００１６］  基板から残留物を除去する方法が提供される。この方法は、選択的堆積処理の後に化学機械研磨処理を利用して、選択的堆積処理の残留物を除去する。あるいは、この方法は、所望の位置に形成された材料を損傷または除去することなく、基板の望ましくない位置から残留物を選択的に除去し得るエッチング処理を利用する。残留物を除去した後、必要に応じて基板から残留物（もしあれば）を除去するために、追加の化学機械研磨処理を任意選択で実行することができる。
【００１３】
［０００１７］  本明細書で使用される「基板」という用語は、後続の処理動作の基本となっており、洗浄される表面を含む材料の層を指す。例えば、基板は、シリコン含有材料、Ｓｉ、ポリシリコン、アモルファスシリコン、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＧａＳｂ、ＩｎＳｂなどのＩＶ族またはＩＩＩ−Ｖ族含有化合物、またはこれらの組み合わせを含む、一または複数の材料を含むことができる。さらに、基板は、二酸化ケイ素、有機ケイ酸塩、および炭素ドープ酸化ケイ素などの誘電体材料を含むこともできる。基板は、ニッケル、チタン、白金、モリブデン、レニウム、オスミウム、クロム、鉄、アルミニウム、銅、タングステン、またはこれらの組み合わせなど、一または複数の導電性金属を含んでもよい。さらに、基板は、用途に応じて、金属窒化物、金属酸化物および金属合金など、任意の他の材料を含むことができる。一または複数の実施形態では、基板は、接触構造、金属ケイ素化合物層、またはゲート誘電体層およびゲート電極層を含むゲート構造を形成して、引き続きその上に形成されるプラグ、ビア、コンタクト、ライン、およびワイヤなどのインターコネクト特徴、または半導体デバイスで利用される適切な構造との接続を容易にすることができる。
【００１４】
［０００１８］  しかも、基板は特定の大きさまたは形状に限定されない。基板は、直径２００ｍｍ、直径３００ｍｍ、直径４５０ｍｍ、または他の直径を有する円形ウエハであってもよい。基板はまた、フラットパネルディスプレイの製造に使用される多角形ガラス、プラスティック基板などのように、任意の多角形、正方形、長方形、湾曲した、あるいは非円形の加工対象物であってもよい。
【００１５】
［０００１９］  図１は、処理チャンバ１００内の基板の残留物をエッチングするのに適した例示的な処理チャンバ１００の簡略化された断面図である。例示的な処理チャンバ１００は、パターニング処理の実行に適している。本開示から恩恵を受けるように適合されうる処理チャンバ１００の一実施例は、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，  Ｉｎｃ．から入手可能なＣＥＮＴＲＩＳ（登録商標）Ｓｙｍ３（商標）エッチング処理チャンバである。他の製造業者から入手可能なものを含む他の処理チャンバも、本開示の実施形態を実施するように適合されうることに留意されたい。
【００１６】
［０００２０］  プラズマ処理チャンバ１００は、内部に画定されるチャンバ空間１０１を有するチャンバ本体１０５を含む。チャンバ本体１０５は側壁１１２および底部１１８を有し、これらは接地１２６に連結される。側壁１１２は、側壁１１２を保護し、かつプラズマ処理チャンバ１００の保守サイクル間の時間を延ばすためのライナ１１５を有する。チャンバ本体１０５およびプラズマ処理チャンバ１００の関連構成要素の寸法は限定的なものではなく、一般的に、処理される基板２１０のサイズに比例して大きくなる。基板サイズの例としては、とりわけ、直径２００ｍｍ、直径２５０ｍｍ、直径３００ｍｍ、および直径４５０ｍｍのものが含まれる。
【００１７】
［０００２１］  チャンバ本体１０５は、チャンバ空間１０１を取り囲むチャンバリッドアセンブリ１１０を支持する。チャンバ本体１０５はアルミニウム又は他の適切な材料から作製されうる。チャンバ本体１０５の側壁１１２を貫通して基板アクセスポート１１３が形成されており、これによりプラズマ処理チャンバ１００内外への基板２１０の移送が容易となる。アクセスポート１１３は、移送チャンバおよび／または基板処理システム（図示せず）の他のチャンバに連結されていてもよい。
【００１８】
［０００２２］  チャンバ本体１０５の側壁１１２を貫通してポンピングポート１４５が形成され、チャンバ空間１０１に接続される。ポンピング装置（図示せず）は、内部を排気し圧力制御するために、ポンピングポート１４５を介してチャンバ空間１０１に連結される。ポンピング装置は、一又は複数のポンプおよびスロットルバルブを含みうる。
【００１９】
［０００２３］  ガスパネル１６０は、処理ガスをチャンバ空間１０１内に供給するため、ガスライン１６７によってチャンバ本体１０５に連結されている。ガスパネル１６０は一または複数の処理ガス源１６１、１６２、１６３、１６４を含み、所望であれば不活性ガス、非反応性ガス、および反応性ガスを追加的に含みうる。ガスパネル１６０によって提供されうる処理ガスの実施例には、限定するものではないが、メタン（ＣＨ４）、六フッ化硫黄（ＳＦ６）、四フッ化炭素（ＣＦ４）、臭化水素（ＨＢｒ）、炭化水素含有ガス、アルゴンガス（Ａｒ）、塩素（Ｃｌ２）、窒素（Ｎ２）、および酸素ガス（Ｏ２）を含む、炭化水素含有ガスが含まれる。加えて、処理ガスには、塩素、フッ素、酸素および水素を含むガス、例えば、ＢＣｌ３、Ｃ２Ｆ４、Ｃ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ３Ｆ、ＮＦ３、ＣＯ２、ＳＯ２、ＣＯおよびＨ２などが含まれ得る。
【００２０】
［０００２４］  バルブ１６６は、ガスパネル１６０のソース１６１、１６２、１６３、１６４からの処理ガスの流れを制御し、コントローラ１６５によって管理される。ガスパネル１６０からチャンバ本体１０５に供給されるガスの流れは、ガスの組み合わせを含みうる。
【００２１】
［０００２５］  リッドアセンブリ１１０はノズル１１４を含みうる。ノズル１１４は、ガスパネル１６０のソース１６１、１６２、１６４、１６３からの処理ガスをチャンバ空間１０１に導入するための一または複数のポートを有する。処理ガスがプラズマ処理チャンバ１００に導入された後、プラズマを形成するためガスに通電される。一または複数のインダクタコイルなどのアンテナ１４８は、プラズマ処理チャンバ１００に隣接して提供されうる。アンテナ電源１４２は、処理ガスにエネルギー（ＲＦエネルギーなど）を誘導結合する整合回路１４１を介してアンテナ１４８に給電し、処理ガスから形成されるプラズマをプラズマ処理チャンバ１００のチャンバ空間１０１内に維持しうる。アンテナ電源１４２に代えて、または追加して、基板２１０の下方および／または基板２２１００１の上方の処理電極は、チャンバ空間１０１内にプラズマを維持するため、処理ガスにＲＦ電力を容量結合するために使用されうる。電源１４２の動作は、プラズマ処理チャンバ１００内の他の構成要素の動作も制御するコントローラ（例えば、コントローラ１６５）によって制御されうる。
【００２２】
［０００２６］  基板支持ペデスタル１３５はチャンバ空間１０１内に配設され、処理中に基板２１０を支持する。基板支持ペデスタル１３５は、処理中に基板３０１を保持するための静電チャック１２２を含みうる。静電チャック（ＥＳＣ）１２２は、基板２１０を基板支持アセンブリ１３５に保持するため、静電引力を利用する。ＥＳＣ１２２は、整合回路１２４と一体化したＲＦ電源１２５によって給電される。ＥＳＣ１２２は、誘電体内に埋め込まれた電極１２１を備える。電極１２１はＲＦ電源１２５に連結され、チャンバ空間１０１内の処理ガスによって形成されるプラズマイオンを、ＥＳＣ１２２とその上に配置される基板２１０に引き付けるバイアスを提供する。ＲＦ電源１２５は、基板２１０の処理中にオンとオフを繰り返し、パルスを発しうる。ＥＳＣ１２２は、ＥＳＣ１２２の保守寿命を延ばすため、ＥＳＣ１２２の側壁にプラズマが引き寄せられにくくするための絶縁部１２８を有する。加えて、基板支持体ペデスタル１３５は、プラズマガスから基板支持体ペデスタル１３５の側壁を保護し、プラズマ処理チャンバ１００の保守間隔を延ばすカソードライナ１３６を有してもよい。
【００２３】
［０００２７］  さらに、電極１２１は、電源１５０に連結されている。電源１５０は、約２００ボルト〜約２０００ボルトのチャッキング電圧を電極１２１に供給する。電源１５０はまた、基板２１０をチャッキングおよびデチャッキングを行うためのＤＣ電流を電極１２１へ向けることによって、電極１２１の動作を制御するためのシステムコントローラを含みうる。
【００２４】
［０００２８］  ＥＳＣ１２２は、内部に配設され、基板加熱用の電源（図示せず）に接続されたヒータを含んでもよく、一方、ＥＳＣ１２２を支持する冷却ベース１２９は、ＥＳＣ１２２とその上に配設される基板２１０の温度を維持する熱伝導流体を循環するための導管を含んでもよい。ＥＳＣ１２２は、基板２１０上に製造されるデバイスの熱収支で要求される温度範囲内で動作するように構成されている。例えば、ある実施形態では、ＥＳＣ１２２は、約−２５°Ｃから約５００°Ｃの温度で基板２１０を維持するように構成されうる。
【００２５】
［０００２９］  冷却ベース１２９は、基板２１０の温度制御を支援するように提供される。処理のドリフトと時間を緩和するため、基板２１０の温度は、基板２１０が洗浄チャンバ内にある間中、冷却ベース１２９によってほぼ一定に維持されうる。一実施形態では、基板２１０の温度は、その後の洗浄処理の間中、約３０°Ｃから１２０°Ｃに維持される。
【００２６】
［０００３０］  カバーリング１３０は、ＥＳＣ１２２上に、また、基板支持ペデスタル１３５の周縁に沿って、配置される。カバーリング１３０は、基板２１０の露出した上面の所望の部分にエッチングガスを封じ込めるように構成されている一方で、基板支持ペデスタル１３５の上面をプラズマ処理チャンバ１００内部のプラズマ環境から遮蔽している。基板２１０を基板支持ペデスタル１３５の上方に持ち上げて、移送ロボット（図示せず）またはその他の適切な移送機構による基板２１０へのアクセスを容易にするために、リフトピン（図示せず）は、基板支持ペデスタル１３５を通して選択的に移動される。
【００２７】
［０００３１］  コントローラ１６５は、処理シーケンスを制御し、ガスパネル１６０からプラズマ処理チャンバ１００へのガス流および他の処理パラメータを調整するように利用可能である。ソフトウェアルーチンは、ＣＰＵによって実行されると、本開示に従って処理が実行されるように、ＣＰＵをプラズマ処理チャンバ１００を制御する特定の目的のコンピュータ（コントローラ）に変換する。ソフトウェアルーチンはまた、プラズマ処理チャンバ１００と共に配置される第２のコントローラ（図示せず）によって格納および／または実行されてもよい。
【００２８】
［０００３２］  図２は、例示的な研磨システム２００の概略断面図である。典型的には、研磨パッド２０５は、研磨パッド２０５とプラテン２０２の間に配置された感圧接着剤などの接着剤を用いて、研磨システム２００のプラテン２０２に固定される。プラテン２０２およびその上に取り付けられた研磨パッド２０５に対向する基板キャリア２０８は、基板２１０の異なる領域に対して異なる圧力を加え、一方、研磨パッド２０５の研磨面に対して研磨されるべき基板２１０を付勢するように構成された可撓性ダイヤフラム２１１を含む。基板キャリア２０８は、基板２１０を取り囲むキャリアリング２０９を含む。研磨中、キャリアリング２０９上の下向きの力は、キャリアリング２０９を研磨パッド２０５に押し付け、それによって、基板２１０が基板キャリア２０８から滑るのを防止する。基板キャリア２０８は、キャリア軸２１４を中心に回転し、一方、可撓性ダイヤフラム２１１は、基板２１０の研磨面を研磨パッド２０５の研磨面に対して付勢する。プラテン２０２は、基板キャリア２０８の回転方向とは反対の回転方向に、プラテン軸２０４を中心に回転し、一方、基板キャリア２０８は、プラテン２０２の中心領域からプラテン２０２の外径まで前後に掃引し、研磨パッド２０５の偏摩耗をある程度減少させる。本明細書では、プラテン２０２および研磨パッド２０５は、基板２１０の研磨される表面積よりも大きい表面積を有するが、一部の研磨システムでは、研磨パッド２０５は、基板２１０の研磨される表面積よりも小さい表面積を有する。終点検出（ＥＰＤ）システム２３０は、プラテン開口２２２を通って、さらにプラテン開口２２２の上に配置された研磨パッド２０５の光学的に透明な窓特徴（ｗｉｎｄｏｗ  ｆｅａｔｕｒｅ）２０６を通って、光を基板２１０に向ける。
【００２９】
［０００３３］  研磨中、流体２１６は、プラテン２０２の上に配置された流体ディスペンサ２１８を通して研磨パッド２０５に導入される。典型的には、流体２１６は、研磨流体（研磨流体または研磨材料の一部としての水を含む）、研磨スラリ、洗浄流体、またはこれらの組み合わせである。いくつかの実施形態では、流体２１６は、研磨パッド２０５の研磨剤と共に基板２１０の材料表面の化学機械研磨を可能にするために、ｐＨ調整剤および／または酸化剤などの化学的な活性のある成分を含む研磨流体である。
【００３０】
［０００３４］  図３は、基板から残留物を除去するための方法３００の一実施例のフロー図である。方法３００は操作３０２において、図４Ａに示されるように、基板の上部への配線構造４５０の形成を実行することによって始まる。一実施例では、配線構造４５０は、半導体デバイスを形成するためのバックエンド構造またはフロントエンド構造で利用することができる。図４Ａに示した実施例では、配線構造４５０は、絶縁材料４０２および界面層４０４内に形成された接着材料４０５およびキャッピング層４０６を含み得る。配線構造４５０は、半導体デバイスを形成するために利用されるフロントエンド構造またはゲート構造を含む、任意の構造であってもよいことに留意されたい。
【００３１】
［０００３５］  一実施例では、基板４０１は、結晶シリコン（例えばＳｉ＜１００＞またはＳｉ＜１１１＞）、酸化ケイ素、ストレインドシリコン、シリコンゲルマニウム、ドープされたまたはドープされていないポリシリコン、ドープされたまたはドープされていないシリコンウエハ、パターン形成されたまたはパターン形成されていないウエハシリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）、炭素がドープされた酸化ケイ素、窒化ケイ素、ドープされたシリコン、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガラス、サファイアなどから選択される材料を含み得る。基板４０１は、様々な寸法（例えば２００ｍｍ、３００ｍｍ、４５０ｍｍ、またはその他の直径）を有してよく、また、長方形又は正方形のパネルであることもある。別途明記されない限り、本明細書に記載の実施形態および実施例は、直径２００ｍｍ、直径３００ｍｍ、または直径４５０ｍｍの基板上で実行される。基板４０１でＳＯＩ構造が利用される実施形態では、基板４０１は、結晶シリコン基板に配置された埋め込み型誘電体層を含みうる。本明細書に描かれている実施形態では、基板４０１は結晶シリコン基板であってもよい。しかも、基板４０１は特定の大きさまたは形状に限定されない。基板４０１は、直径２００ｍｍ、直径３００ｍｍ、または他の直径、とりわけ直径４５０ｍｍを有する円形基板であってもよい。基板４０１はまた、フラットパネルディスプレイの製造に使用される多角形ガラス基板などのように、任意の多角形、正方形、長方形、湾曲したあるいは非円形の加工対象物であってもよい。
【００３２】
［０００３６］  図４Ａに描かれた実施例は、配線構造４５０が基板４０１上に形成されることを示したが、必要に応じて、配線構造４５０と基板４０１との間に形成されるさらなる構造が存在し得ることに留意されたい。一実施例では、ゲート構造および／または接触構造のようなフロントエンド構造が、配線構造４５０と基板４０１との間に形成されて、半導体デバイスの機能を可能にしてもよい。
【００３３】
［０００３７］  一実施例では、配線構造４５０に含まれる絶縁材料４０２は、シリコン酸化物材料、シリコン含有材料、ドープされたシリコン材料、炭素含有材料などの低誘電率材料であってもよい。適切な炭素含有材料には、アモルファスカーボン、ＳｉＣ、ＳｉＯＣ、ドープされた炭素材料、または任意の好適な材料が含まれる。低誘電率絶縁誘電体材料の好適な例には、ＳｉＯ含有材料、ＳｉＮ含有材料、ＳｉＯＣ含有材料、ＳｉＣ含有材料、ＳｉＯＣＮ含有材料、カーボンベース材料、または他の好適な材料が含まれる。一実施例では、絶縁材料４０２はＳｉＮ層である。
【００３４】
［０００３８］  絶縁材料４０２は必要に応じて、プラズマ化学気相堆積（ＣＶＤ）、流動性化学気相堆積（ＣＶＤ）、高密度プラズマ（ＨＤＰ）化学気相堆積（ＣＶＤ）処理、原子層堆積（ＡＬＤ）、周期的層堆積（ＣＬＤ）、物理的気相堆積（ＰＶＤ）などによって形成され得る。
【００３５】
［０００３９］  界面層４０４は、接着剤４０５がキャップ層４０６を取り囲んだ状態で、キャッピング層４０６に隣接する絶縁材料４０２上に配置される。界面層４０４はまた、絶縁材料、例えば、シリコン含有材料などの誘電体材料である。界面層４０４の好適な例には、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＯＣ、ＳｉＯＣＮ、ＳｉＣＮなどが含まれる。一実施例では、界面層４０４はＳｉＯＮ層である。
【００３６】
［０００４０］  絶縁材料４０２内で界面層４０４まで垂直に延在する接着剤４０５は、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＷＮなどの金属含有材料によって形成することができる。キャッピング層４０６は、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、これらの合金、およびこれらの組合せなどの金属材料である。特定の一実施例では、キャッピング層４０６は、ルテニウム（Ｒｕ）、コバルト（Ｃｏ）、またはタングステン（Ｗ）層である。１つの具体的な実施例では、キャッピング層４０６は、ルテニウム（Ｒｕ）層である。
【００３７】
［０００４１］  キャッピング層４０６および界面層４０４は露出され、その上に形成される別の材料を受け入れる準備ができる。
【００３８】
［０００４２］  操作３０４では、選択的堆積処理が基板４０１上で実行される。操作３０４における選択的堆積処理は、図４Ｂに示されるように、キャッピング層４０６上に金属含有誘電体材料４０７を形成するために実行される。選択的堆積処理は、図４Ｂに示されるように、金属含有誘電体材料４０７をキャッピング層４０６上に選択的に形成するために実行される。実行される選択的堆積処理は、おもに、適合する膜品質および特性を有する金属含有誘電体材料４０７をキャッピング層４０６からの材料に形成するが、絶縁材料４０２上の界面層４０４には形成しないように実行される。その結果、金属含有誘電体材料４０７は、界面層４０４上ではなく、選択的かつ優先的にキャッピング層４０６上に形成されるか、場合によっては、他の場所での絶縁材料の幾つかの表面を含めて、基板４０１の全体にわたって形成される。
【００３９】
［０００４３］  金属含有誘電体材料４０７は、１０を超える誘電率を有する高誘電体接触材料であってもよい。金属含有誘電体材料４０７の好適な例には、ハフニウム含有酸化物（ＨｆＯｘ）、ＡｌＮ、ＷＳｉＯ２、ＷＳｉ、ＡｌＯＮ、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＴｉＯＮ、ＴａＯＮ、酸化ジルコニウム（ＺｒＯｘ）、酸化チタン（ＴｉＯｘ）、酸化タンタル（ＴａＯｘ）、酸化ニオブ（ＮｂＯｘ）、酸化鉄（ＦｅＯｘ）、酸化イットリウム（ＹＯｘ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）などの金属誘電体材料が含まれる。特定の一実施例では、金属含有誘電体材料４０７は、ハフニウム含有酸化物（ＨｆＯｘ）またはＡｌ２Ｏ３である。
【００４０】
［０００４４］  一実施例では、選択的堆積処理は、ＡＬＤ処理、ＣＶＤ処理、または任意の適切な堆積処理とすることができる。本明細書に示された一実施例では、選択的堆積処理は原子層堆積処理（ＡＬＤ）である。
【００４１】
［０００４５］  いくつかの例では、金属含有誘電体材料４０７のいくつかの残留物４０８および／または残留物は、界面層４０４の表面４０９上などの望ましくない場所に悪影響を及ぼし続ける可能性がある。このような残留物４０８は、基板表面を汚染し、最終的にデバイスの不具合につながる可能性がある。したがって、ほとんどの状況において、金属含有誘電体材料４０７および残留物４０８は、類似または同じ材料である。一実施例では、残留物４０８もまた、１０を超える誘電率を有する高誘電体接触材料である。金属含有誘電体材料４０７の好適な実施例は、ハフニウム酸化物（ＨｆＯｘ）、ＡｌＮ、ＷＳｉＯ２、ＷＳｉ、ＡｌＯＮ、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＴｉＯＮ、ＴａＯＮ、酸化ジルコニウム（ＺｒＯｘ）、酸化チタン（ＴｉＯｘ）、酸化タンタル（ＴａＯｘ）、酸化ニオブ（ＮｂＯｘ）、酸化鉄（ＦｅＯｘ）、酸化イットリウム（ＹＯｘ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）などの金属誘電体材料を含む。特定の一実施例では、金属含有誘電体材料４０７および残留物４０８は共に、ハフニウム含有酸化物（ＨｆＯｘ）またはＡｌ２Ｏ３である。
【００４２】
［０００４６］  任意選択の操作３０６では、図４Ｃに示したように、ＣＭＰ処理を実行して、界面層４０４の表面４０９から残留物４０８を除去することができる。実施されるようなＣＭＰ処理は、近傍の金属含有誘電体材料４０７に悪影響を及ぼすこと、または過剰に研磨することなく、界面層４０４の表面４０９から残留物４０８を除去することができる。基板４０１上に残っている残留物４０８は、金属含有誘電体材料４０７内の結合構造と比較して、界面層４０４の表面４０９に対して比較的緩い結合構造を有する。したがって、相対的に最小の研磨ダウンフォースを使用することによって、誘電体材料４０７を含む金属から材料を損傷または研磨することなく、基板４０１上の残留物４０８を除去することができる。
【００４３】
［０００４７］  一実施例では、残留物４０８は、図２に示す研磨システム２００などのＣＭＰ装置によって除去される。研磨システム２００は、金属含有誘電体材料４０７への過剰な金属除去を防止し、したがって、基板４０１から残留物４０８を選択的に除去するように、比較的低減された／穏やかな除去速度で化学機械処理を実行することができる。
【００４４】
［０００４８］  化学機械研磨処理は、研磨処理中に供給される特定の流体を使用することによって、または脱イオン水によって、基板４０１から残留物４０８を除去または研磨することができる。９０％を超える弾性を有するパッドなどの比較的柔らかい研磨パッドを、化学機械研磨処理中に使用することができる。研磨中、選択された研磨パッドは比較的柔らかい表面を有するので、スラリまたは他の化学流体は必要に応じて除去されてもよい。一実施例では、化学機械研磨処理中に脱イオン水を利用することができる。化学機械研磨処理に続いて、基板表面の清浄度を高めるため、必要に応じて洗浄処理が行われる。
【００４５】
［０００４９］  操作３０８では、エッチング処理が実行され、操作３０６で実行される任意選択のＣＭＰ処理の有無に関わらず、図４Ｃに示されるように、基板４０１から残留物４０８を除去する。エッチング処理は、金属含有誘電体材料４０７を損傷することなく、残留物４０８を基板４０１から選択的に除去するために実行される。エッチング処理は、図１の処理チャンバ１００のような処理チャンバ内で実行され、残留物４０８を優先的かつ選択的に除去する。
【００４６】
［０００５０］  操作３０８におけるエッチング処理は、処理チャンバ１００内の基板４０１にエッチング混合ガスを供給して、金属含有誘電体材料４０７を損傷することなく残留物４０８を優先的かつ選択的に除去することによって実行される。一実施例では、エッチング混合ガスは、少なくともハロゲン含有ガスを含む。ハロゲン含有ガスの好適な例には、ＢＣｌ３、Ｃｌ２、ＮＦ３、ＣＦ４、ＨＣｌ、ＨＢｒ、Ｂｒ２、これらの組み合わせなどが含まれる。ＨｅおよびＡｒなどの不活性ガスをエッチング混合ガスに供給することもできる。いくつかの実施例では、Ｎ２、Ｏ２、ＣＯ２、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２などのキャリアガスをエッチング混合ガスに供給することもできる。１つの特定の実施例では、エッチング混合ガスには、ＢＣｌ３、Ｃｌ２、およびＡｒ、あるいはＢＣｌ３、ＮＦ３、およびＡｒが含まれる。
【００４７】
［０００５１］  残留物４０８と金属含有誘電体材料４０７を含む金属との間の異なる幾何学的構成は、操作３０８におけるエッチング処理中に異なるエッチング機構および挙動をもたらすと考えられている。したがって、基板上の異なる幾何学的構成を有する構造を利用することによって、選択的エッチング処理を得ることができる。残留物４０８と金属含有誘電体材料４０７との間の異なる幾何学的構成は、異なる量のエッチング種が残留物４０８および金属含有誘電体材料４０７とそれぞれ接触することを可能にする異なるエッチング表面積を提供する。例えば、残留物４０８は、しばしば丸形、楕円形、円形または不規則な形状を有するが、一方、誘電体材料４０７を含む金属は、しばしば、長手方向のバルク構造を有する。図５は、残留物４０８および金属含有誘電材料４０７に対するエッチング混合ガスの反応メカニズムの一実施形態を示す。残留物４０８の丸形、楕円形、円形の形状は、金属含有誘電体材料４０７と比較して、より大きな表面積を提供するため、エッチング混合ガスのより多くの反応性種が残留物４０８と反応し、残留物４０８に曝露され、その結果、基板表面から除去され得る（例えば、処理チャンバからポンプで排出される）揮発性副生成物を形成することができる。残留物４０８と反応する表面積が大きくなると、比較的高いエッチング／除去速度がもたらされ、その結果、残留物４０８は、金属含有誘電体材料４０７よりも大きなエッチング／除去速度で基板４０１から除去され得る。その結果、選択的エッチング処理が得られ、金属含有誘電体材料４０７を損傷することや、過剰なアタッキングなしに、残留物４０８を基板４０１から選択的に除去する。図５に示したように、残留物４０８の丸形、楕円形、円形の形状は、矢印５０２で示したように、反応性エッチャントが残留物４０８の周囲を移動することを可能にする。対照的に、金属含有誘電体材料４０７のバルク構造は、比較的強い結合構造を有し、反応のために露出された上面５０６のみを有する。したがって、エッチング混合ガスの反応種は、金属含有誘電体材料４０７の上面５０６からのダングリングボンドまたは残留物５０４（比較的弱い結合構造として）と選択的に反応する。その結果、金属含有誘電体材料４０７の上面５０６におけるエッチング／除去速度は、残留物４０８の外周におけるエッチング／除去速度よりも比較的遅く、したがって、残留物４０８が位置する領域上に所望の選択的エッチング処理を優先的に提供する。
【００４８】
［０００５２］  一例では、エッチング混合ガスは、ＢＣｌ３、Ｃｌ２、およびＡｒを含む。エッチング中、ＢＣｌ３ガスおよびＣｌ２ガスは、反応のために、イオンまたはラジカルなどのＢ＊およびＣｌ＊反応性種に解離される。塩素反応性種（例えば、Ｃｌ＊）は、金属含有誘電体材料４０７を積極的にアタッキングすることなく、基板４０１からの金属含有誘電体材料でもある残留物４０８と反応し得ると考えられている。一実施例では、残留物４０８は、ＨｆＯ２材料などのハフニウム含有酸化物（ＨｆＯｘ）を含む。塩素反応性種（例えば、Ｃｌ＊）は、ＨｆＯ２材料と効率的に反応することができ、残留物４０８を基板から除去する。別の実施例では、エッチング混合ガスは、ＢＣｌ３、ＮＦ３、およびＡｒを含む。フッ素反応性種（例えば、Ｆ＊）はまた、ＨｆＯ２材料と効率的に反応し、残留物４０８を基板から除去し得る。したがって、塩素およびフッ素反応性種（例えば、Ｃｌ＊およびＦ＊）は共に、残留物４０８を基板４０１から効率的に除去するように、ＨｆＯ２材料と反応する良好な種である。
【００４９】
［０００５３］  一実施例では、残留物４０８は、約１２ｎｍから約２５ｎｍまでの間、または約９ｎｍから約１０ｎｍまでの間など、３０ｎｍ未満であるが２ｎｍを超える直径５１０を有する。金属含有誘電体材料４０７は、約８０ｎｍから約９０ｎｍまでの間など、５０ｎｍを超える幅５１２を有する。
【００５０】
［０００５４］  操作３０８でエッチング混合ガスを供給する間、いくつかの処理パラメータを制御することができる。一実施形態では、ＲＦソース電力は、ＲＦバイアス電力の有無にかかわらず、約１００ワットから約３０００ワットの間で、例えば、約３００ワットで、プラズマ処理チャンバ１００に供給されてもよい。ＲＦバイアス電力が利用される場合、ＲＦバイアス電力は、約１ワットから約５００ワットの間で制御され得る。処理チャンバの圧力は、例えば、約５ｍＴｏｒｒから約２００ｍＴｏｒｒまでの間、例えば、約１５０ｍＴｏｒｒなど、２ｍＴｏｒｒを超えるが５００ｍＴｏｒｒ未満の圧力範囲で制御されてもよい。基板ペデスタルは、０°Ｃから２５０°Ｃまでの間、５０°Ｃから１００°Ｃまでの間、例えば、９０°Ｃに維持されてもよい。
【００５１】
［０００５５］  残留物４０８が基板４０１から除去された後、図４Ｃに示したように、基板４０１上に比較的残留物４０８がない状態で、基板上に金属含有誘電体材料４０７を選択的に形成するための選択的堆積処理の後に、比較的清浄な表面が得られる。
【００５２】
［０００５６］  任意選択の操作３１０において、操作３０８でのエッチング処理後、基板４０１からの除去を必要とする残留物または残留材料がまだ存在する場合には、除去効率および性能を高めるために、追加のＣＭＰ処理を実行してもよい。操作３１０において実行されるＣＭＰ処理は、操作３０６において実行されるＣＭＰ処理と同様である。
【００５３】
［０００５７］  このようにして、選択的堆積処理後に残留物を除去するための方法が提供される。この方法は、残留物を除去するために、少なくとも１つのハロゲン含有ガスを含むエッチング混合ガスを利用する。残留物は、ＨｆＯ２材料などのハフニウム含有酸化物（ＨｆＯｘ）を含むことができる。ＣＭＰ処理は、残留除去性能および効率を高めるために、エッチング処理の前または後に任意選択で実行されてもよい。
【００５４】
［０００５８］  上記の説明は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲を逸脱しなければ、本開示の他の実施形態およびさらなる実施形態が考案されてよく、本開示の範囲は以下の特許請求の範囲によって決まる。
【図１】
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【図２】
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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５】
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【国際調査報告】
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