(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路製造用の膜の堆積方法であって、
（ａ）基板上にタングステンを含む少なくとも１つのホウ化物層を形成するステップを有し、前記少なくとも１つのホウ化物層は、シーケンシャルな化学吸着プロセスを用いて形成されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ステップ（ａ）の前記シーケンシャルな化学吸着プロセスは、
（ｂ）ホウ素含有化合物の単一層及びタングステン含有化合物の単一層を基板上に化学吸着して、タングステンを含むホウ化物層を基板上に形成するステップを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基板は、各々の単一層の化学吸着に続いてパージガスに曝されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ホウ素含有化合物は、ジボランであることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記ホウ素含有化合物は、ボラン、ジボラン、トリボラン、テトラボラン、ペンタボラン、ヘキサボラン、ヘプタボラン、オクタボラン、ノナボラン及びデカボランからなるグループから選択されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記タングステン含有化合物は、タングステンヘキサフロライドであることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記ステップ（ｂ）は、５００℃より低い基板温度で行われることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記ステップ（ｂ）は、１００トルより低い圧力で行われることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項９】
前記パージガスは、ヘリウム、アルゴン、水素、窒素、アンモニア及びそれらの組合わせからなるグループから選択されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項１０】
前記ホウ素含有化合物の単一層及びタングステン含有化合物の単一層は、基板上に交互に化学吸着されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１１】
前記ホウ素含有化合物の１つの単一層は、タングステン含有化合物の各々の化学吸着された単一層の間に化学吸着されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
集積回路製造用の膜の堆積方法であって、
（ａ）基板上にタングステンを含む少なくとも１つのホウ化物層を形成するステップであって、前記少なくとも１つのホウ化物層は、シーケンシャルな化学吸着プロセスを用いて形成されるステップと、
（ｂ）ホウ素含有化合物の単一層及びタングステン含有化合物の単一層を基板上に化学吸着して、タングステンを含むホウ化物層を基板上に形成するステップであって、前記ホウ素含有化合物はジボランを含むステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１３】
集積回路の製造において使用するためのバリア層構造を形成する方法において、
（ａ）基板上に酸化物層を有する基板を設けるステップであって、前記酸化物層は、前記基板の表面内で前記酸化物層に形成される開口を有するステップと、
（ｂ）前記酸化物層と前記基板の表面の少なくとも一部に少なくとも１つのタングステンを含むホウ化物層を形成するステップであって、前記少なくとも１つのホウ化物層は、シーケンシャルな化学吸着プロセスを用いて形成されるステップとを有することを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記ステップ（ｂ）の前記シーケンシャルな化学吸着プロセスは、（ｃ）ホウ素含有化合物の単一層及びタングステン含有化合物の単一層を基板上に化学吸着して、タングステンを含むホウ化物層を基板上に形成するステップを有することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記基板は、各々の単一層の化学吸着に続いてパージガスに曝されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ホウ素含有化合物は、ジボランであることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記ホウ素含有化合物は、ボラン、ジボラン、トリボラン、テトラボラン、ペンタボラン、ヘキサボラン、ヘプタボラン、オクタボラン、ノナボラン及びデカボランからなるグループから選択されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記タングステン含有化合物は、タングステンヘキサフロライドであることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記ステップ（ｃ）は、５００℃より低い基板温度で行われることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記ステップ（ｃ）は、１００トルより低い圧力で行われることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
前記パージガスは、ヘリウム、アルゴン、水素、窒素、アンモニア及びそれらの組合わせからなるグループから選択されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２２】
前記ホウ素含有化合物の単一層及びタングステン含有化合物の単一層は、基板上に交互に化学吸着されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項２３】
前記ホウ素含有化合物の１つの単一層は、タングステン含有化合物の各々の化学吸着された単一層の間に化学吸着されることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
集積回路の製造において使用するためのバリア層構造を形成する方法において、
（ａ）基板上に酸化物層を有する基板を設けるステップであって、前記酸化物層は、前記基板の表面内で前記酸化物層に形成される開口を有し、
（ｂ）前記酸化物層と前記基板の表面の少なくとも一部上に第１のタングステンを含むホウ化物層を形成するステップであって、前記前記第１のホウ化物層は、シーケンシャルな化学吸着プロセスを用いて形成され、且つ
（ｃ）前記第１のホウ化物層上に第２のホウ化物層を形成するステップであって、前記第２のホウ化物層は、２つまたはそれ以上の耐熱金属を有することを特徴とする方法。
【請求項２５】
前記第１のホウ化物層は、１００Åより薄い厚さを有することを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記第２のホウ化物層は、５００Å〜３０００Åの範囲にある厚さを有することを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記第２のホウ化物層は、シーケンシャルな化学吸着プロセスを用いて形成されることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記ステップ（ｂ）のシーケンシャルな化学吸着プロセスは、その上に第１のタングステンを含むホウ化物層を形成するために、ホウ素含有化合物の単一層及びタングステン含有化合物の単一層を基板上に化学吸着するステップを有することを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
ホウ素含有化合物の単一層及びタングステン含有化合物の単一層は、前記基板上に交互に化学吸着されることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記ホウ素含有化合物の１つの単一層は、タングステン含有化合物の各々の化学吸着された単一層の間に化学吸着されることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記シーケンシャルな化学吸着プロセスは、５００℃より低い基板温度で行われることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
ソフトウエアが実行されるとき、（ａ）基板上にタングステンを含むホウ化物層を形成し、前記ホウ化物は、シーケンシャルな化学吸着プロセスを用いて形成されるステップを有する薄膜堆積方法を用いて、汎用コンピュータに堆積チャンバを制御させるソフトウエアルーチンを含むコンピュータ記憶媒体。
【請求項３３】
前記ステップ（ａ）の前記シーケンシャルな化学吸着プロセスは、（ａ）ホウ素含有化合物の単一層及びタングステン含有化合物の単一層を基板上に化学吸着して、タングステンを含むホウ化物層を基板上に形成するステップを有することを特徴とする請求項３２に記載のコンピュータ記憶媒体。
【請求項３４】
前記基板は、各々の単一層の化学吸着に続いてパージガスに曝されることを特徴とする請求項３３に記載のコンピュータ記憶媒体。
【請求項３５】
前記ホウ素含有化合物は、ジボランであることを特徴とする請求項３３に記載のコンピュータ記憶媒体。
【請求項３６】
前記ホウ素含有化合物は、ボラン、ジボラン、トリボラン、テトラボラン、ペンタボラン、ヘキサボラン、ヘプタボラン、オクタボラン、ノナボラン及びデカボランからなるグループから選択されることを特徴とする請求項３３に記載のコンピュータ記憶媒体。
【請求項３７】
前記タングステン含有化合物は、タングステンヘキサフロライドであることを特徴とする請求項３３に記載のコンピュータ記憶媒体。
【請求項３８】
前記ホウ素含有化合物の単一層及び前記タングステン含有化合物の単一層は、基板上に交互に化学吸着されることを特徴とする請求項３３に記載のコンピュータ記憶媒体。
【請求項３９】
前記ホウ素含有化合物の１つの単一層は、前記タングステン含有化合物の各々の化学吸着された単一層の間に化学吸着されることを特徴とする請求項３８に記載のコンピュータ記憶媒体。
【請求項４０】
前記シーケンシャルな化学吸着プロセスは、５００℃より低い基板温度で行われることを特徴とする請求項３３に記載のコンピュータ記憶媒体。
【請求項４１】
デバイスであって、
前記基板上に形成された前記タングステンを含むホウ化物層を有し、前記ホウ化物層は、請求項１、１３又は２４に記載の方法のいずれかによって形成されることを特徴とするデバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】  （発明の背景）
本発明は、ホウ化物バリア層の形成、特に、化学吸着技術を用いるホウ化物バリア層の形成に関する。
【０００２】  集積回路の製造において、バリア層は、このバリア層の下にある領域へ金属及び他の不純物が拡散するのを防止するためにしばしば用いられる。これらの下にある領域は、トランジスタゲート、キャパシタ、誘電体、半導体基板、金属ラインばかりでなく、集積回路に現れる多くの他の構造体をも含む。
【０００３】  半導体デバイスの現在のサブハーフミクロン（０．５μｍ）の生成に対して、相互接続層間の境界におけるあらゆる微小反応は、その結果生じる集積回路を劣化させる（相互接続層の抵抗率を増大する）。結果的に、バリア層は、相互接続メタライゼーションスキームの信頼性を向上するための重要な素子となった。
【０００４】  例えば、窒化物、ホウ化物、及び炭化物のような耐熱金属の化合物は、それらの化学的不活性及び低い抵抗率（例えば、一般的に約２００μΩ−ｃｍより低い抵抗率）のために拡散バリアとして示唆されていた。特に、例えば、二ホウ化チタン（ＴｉＢ2）のようなホウ化物は、それらで形成された層は、一般に低い抵抗率（例えば、約１５０μΩ−ｃｍより低い抵抗率）であるので、バリア材料としての使用が示唆されていた。
【０００５】  ホウ化物のバリア層は、一般に化学気相体積（ＣＶＤ）技術を用いて形成される。例えば、チタニウムテトラクロライド（ＴｉＣｌ4）は、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）と反応して、ＣＶＤを用いてチタニウムジボライド（ＴｉＢ2）を形成する。しかし、ホウ化物のバリア層を形成するためにＣｌベースの化学作用が用いられると、信頼性の問題が生じる可能性がある。特に、ＣＶＤの塩素ベースの化学作用を用いて形成されるホウ化物層は、一般に高い塩素（Ｃｌ）含有量（例えば、約３％以上の塩素含有量）を有する。高い塩素含有量は、塩素がホウ化物のバリア層から隣接する相互接続層へ移行し、これらの相互接続層のコンタクト抵抗を増大し、それらから形成される集積回路の特性を著しく変化するので、望ましくない。
【０００６】  したがって、集積回路の製造のためホウ化物バリア層に対する信頼性のある技術の必要性がある。特に、相互接続構造に有用な信頼性のあるホウ化物層が必要である。
【０００７】  （発明の概要）
本発明は、集積回路の製造のためのホウ化物バリア層を提供する。１つの実施の形態においては、ホウ化物バリア層は、１つの耐熱金属を有する。ホウ化物バリア層は、ホウ素化合物の単一層と耐熱金属化合物の単一層を交互に基板上に順次化学吸着することによって形成される。
【０００８】  他の実施の形態においては、複合ホウ化物バリア層が形成される。この複合ホウ化物バリア層は、２つまたはそれ以上の耐熱金属を有する。複合ホウ化物バリア層は、ホウ素化合物の単一層と２つまたはそれ以上の耐熱金属化合物の単一層を基板上に順次化学吸着することによって形成される。
【０００９】  ホウ化物バリア層は、集積回路の製造プロセスと両立することができる。１つの集積回路の製造プロセスにおいて、ホウ化物バリア層は１つの耐熱金属を有する。このホウ化物バリア層は、ホウ素化合物の単一層と１つの耐熱金属化合物の単一層を交互に基板上に順次化学吸着することによって形成される。その後、１つまたはそれ以上の金属層がホウ化物バリア層の上に堆積され、相互接続構造を形成する。
【００１０】  他の集積回路の製造プロセスにおいて、ホウ化物バリア層は、複合構造を有する。この複合ホウ化化物バリア層は、２つまたはそれ以上の耐熱金属を有する。この複合ホウ化物層は、ホウ素化合物の単一層と２つまたはそれ以上の耐熱金属化合物の単一層を基板上に順次化学吸着することによって形成される。その後、１つまたはそれ以上の金属層が複合ホウ化物バリア層の上に堆積されて、相互接続構造を形成する。
【００１１】  （発明の実施の形態）
図１は、ここに説明される実施の形態にしたがってホウ化物バリア層を形成するために用いることができるウエハ処理システム１０の概略図である。このシステム１０は、プロセスチャンバ１００、ガスパネル１３０、制御ユニット１１０、及び他のハードウエア、例えば電源１０６や真空ポンプ１０２を有する。プロセスチャンバ１００の顕著な特徴は以下に簡単に説明される。
【００１２】チャンバ１００
プロセスチャンバ１００は、一般にプロセスチャンバ１００内に半導体ウエハ１９０のような基板を支持するために用いられる支持ペデスタル１５０を含む。特定のプロセスに依存して、半導体ウエハ１９０は、層形成の前に所望の温度に加熱することができる。
【００１３】  チャンバ１００において、ウエハ支持ペデスタル１５０は、埋め込まれたヒータ１７０によって加熱される。例えば、ペデスタル１５０は、ＡＣ電源１０６からヒータ素子１７０へ電流を供給することによって抵抗加熱される。ウエハ１９０は、順次ペデスタル１５０によって加熱され、例えば約２０℃から約５００℃までの所望のプロセス温度範囲に維持される。
【００１４】  温度センサ１７２、例えば熱電対もウエハ支持ペデスタル１５０に埋め込まれていて、従来の方法でペデスタル１５０の温度を監視する。例えば、測定された温度は、電源１０６によってヒータ素子１７０に供給される電流を制御するために、フィードバックループにおいて用いられ、その結果ウエハ温度が特定のプロセス応用に適した所望の温度に維持または制御される。ペデスタル１５０は、放射加熱（図示せず）を用いて任意に加熱することができる。
【００１５】  プロセスチャンバ１００からプロセスガスを排気し、チャンバ１００内に所望の圧力を維持するために真空ポンプ１０２が用いられる。プロセスガスをプロセスチャンバ１００に導入するためにオリフィス１２０が用いられる。オリフィス１２０の大きさは可変であり、プロセスチャンバ１００のサイズに依存する。
【００１６】  オリフィス２１０は、バルブ１２５を介してガスパネル１３０へ結合される。ガスパネル１３０は、２つまたはそれ以上のガス源１３５と１３６からオリフィス１２０とバルブ１２５を介してプロセスチャンバ１００ヘプロセスガスを供給する。また、ガスパネル１３０は、パージガス源１３８からオリフィスとバルブ１２５を介してプロセスチャンバ１００ヘパージガスを供給する。
【００１７】  制御ユニット１１０、例えばコンピュータがウエハプロセスシーケンスのいろいろなステップ中にガスパネル１３０を介していろいろなプロセスガスの流ればかりでなくバルブ１２５を制御する。図示によれば、制御ユニット１１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）１１２、支援回路１１４、及び関連した制御ソフトウエア１１６を含む記憶装置を有する。ガスパネル１３０を介するプロセスガスの制御に加えて、制御ユニット１１０は、他のステップもあるが、例えばウエハの移送、温度制御及びチャンバの排気等のウエハ処理に必要ないろいろなステップの自動制御にも関わる。
【００１８】  制御ユニット１１０は、いろいろなチャンバおよびサブプロセッサを制御するため産業上設置することができる汎用コンピュータプロセッサの形態の１つであることができる。コンピュータプロセッサは、ローカルまたは遠隔に適したあらゆるメモリ、例えばランダムアクセスメモリ、リードオンリーメモリ、フロッピディスクドライブ、ハードディスクまたはディジタル記憶装置などの他の形態を用いることができる。いろいろな支援回路は、プロセッサを支援するためのコンピュータプロセッサに従来の方法で結合される。必要とされるソフトウエアルーティンがメモリに記憶され、または遠隔に配置された第２のプロセッサによって実行されることができる。制御ユニット１１０及びウエハプロセッサシステム１０のいろいろな要素間の双方向通信は、信号バス１１８と一まとめに呼ばれる多くの信号ケーブル（それらのあるものは図１に示されている）を介して扱われる。
【００１９】ホウ化物バリア層の形成
図２Ａ−図２Ｃは、相互接続構造の集積回路製造のためのホウ化物層形成の１つの好適な実施の形態を示す。一般に、基板２００は膜処理が行われるワークピースを示し、基板構造２５０は、基板２００ばかりでなく基板２００上に形成される他の材料層を示すために用いられる。特定の処理段階に依存して、基板２００はシリコン半導体ウエハ、またはウエハ上に形成された他の材料層であることができる。例えば、図２Ａは、基板２００上に材料層２０２を有する基板構造２５０の断面を示す。この特定の図示において、材料層２０２は酸化物（例えば、二酸化シリコン）であることができる。この材料層２０２は、基板２００の上面２００Ｔまで延びるコンタクトホール２０２Ｈを設けるために従来のように形成され、パターン化される。
【００２０】  図２Ｂは、基板構造２５０上に一様に形成されるホウ化物２０４を示す。ホウ化物２０４は、基板構造２５０上に、ホウ素を含む化合物の単一層と耐熱金属の単一層を化学吸着することによって形成される。
【００２１】  これらの単一層は、ホウ素含有化合物と１つの耐熱金属化合物をプロセスチャンバへ順次与えることによって化学吸着される。第１のシーケンシャルな化学吸着プロセスにおいて、図３Ａ−図３Ｃに示されるように、ホウ素を含む化合物の単一層と１つの耐熱金属の単一層が基板３００上に交互に化学吸着される。
【００２２】  図３Ａは、集積回路の製造段階にある基板３００の断面図を示す。図１に示されるプロセスチャンバと同様なチャンバにホウ素を含むガスのパルスを導入することによって、ホウ素含有化合物３０５の単一層が基板３００上に化学吸着される。ホウ素含有化合物は、一般にホウ素原子３１０と１つまたはそれ以上の反応種ｂ３１５を結合している。ホウ化物バリア層の形成中、反応種ｂ３１５は、真空システムによって基板３００の表面から運ばれた副産物を形成する。
【００２３】  ホウ素含有化合物３０５の化学吸着された単一層は、１つの単一層のみが与えられたパルス中に基板３００の表面へ化学吸着されることを自己制限している。基板は限られた表面積を有しているので、ホウ素含有化合物３０５の化学吸着された単一層のみが基板上に化学吸着される。この限られた表面積は、ホウ素含有化合物を化学吸着するための限られた大きさの場所を提供する。この限られた大きさの場所がホウ素含有化合物によって占有されると、ホウ素含有化合物の更なる化学吸着は阻止される。
【００２４】  ホウ素含有化合物は、例えば、一般式ＢｘＨｙを有するホウ素化合物であり、ここで、ｘは１〜１０の間の範囲を有し、ｙは３〜３０の間の範囲を有する。例えば、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）、ノナボラン（Ｂ9Ｈ27）及びデカボラン（Ｂ10Ｈ30）がホウ素含有化合物として用いられる。
【００２５】  ホウ素化合物の単一層が基板３００上へ化学吸着された後、余分のホウ素含有化合物は、パージガスのパルスをプロセスチャンバへ導入することによってプロセスチャンバから排除される。パージガスは、例えば、他にもあるがヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ2）、アンモニア（ＮＨ3）及び水素（Ｈ2）が用いられる。
【００２６】  プロセスチャンバがパージガスできれいにされた後、１つの耐熱金属化合物のパルスがプロセスチャンバへ導入される。図３Ｂを参照すると、耐熱金属化合物３０７の層がホウ素単一層３０５上に化学吸着される。この耐熱金属化合物は、一般に耐熱金属原子３２０と１つまたはそれ以上の反応種ａ３２５と結合している。
【００２７】  耐熱金属化合物３０７の化学吸着された単一層は、ホウ素含有単一層３０５と反応して、ホウ化物層３０９を形成する。反応種ａ３２５とｂ３１５は、真空システムによって基板３００の表面から運ばれる副産物ａｂ３３０を形成する。ホウ素化合物の１つの単一層のみが基板３００の表面上に化学吸着されるので、耐熱金属化合物３０７のホウ素単一層３０５との反応は自己制限される。
【００２８】  耐熱金属化合物は、例えば、塩素（Ｃｌ）及びフッ素（Ｆ）のような反応種と結合される、例えば、とりわけチタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオビウム（Ｎｂ）、バナジウム（Ｖ）、及びクロム（Ｃｒ）のような耐熱金属を含む。例えば、チタニウムテトラクロライド（ＴｉＣｌ4）、ハフニウムテトラクロライド（ＨｆＣｌ4）、モリブデンペンタクロライド（ＭｏＣｌ5）、ニオビウムペンタクロライド（ＮｂＣｌ5）、バナジウムペンタクロライド（ＶＣｌ5）、クロムテトラクロライド（ＣｒＣｌ4）などが耐熱金属化合物として用いられる。
【００２９】  耐熱金属化合物の単一層が基板３００上に化学吸着された後、余分な耐熱金属化合物は、パージガスの他のパルスをプロセスチャンバに導入することによってそこから排除される。その後、図３Ｃに示されるように、ホウ素含有化合物の単一層及び耐熱金属化合物の単一層を交互に設けるホウ化物層の堆積シーケンスは、ホウ化物層の所望の厚さが得られるまで繰返される。例えば、ホウ化物層は２００Å〜約５０００Åの範囲の厚さを有し、好ましくは約２５００Åの厚さを有する。
【００３０】  図３Ａ−図３Ｃにおいて、ホウ化物層の形成は、基板上へのホウ素含有単一層の化学吸着で始まり、耐熱金属化合物の単一層が続くステップとして示されている。代わりに、ホウ化物層の形成は、基板上への耐熱金属化合物の単一層の化学吸着で始まり、ホウ素含有化合物の単一層が続いてもよい。
【００３１】  ホウ素含有化合物、１つまたはそれ以上の耐熱金属化合物、及びパージガスの各々のパルスに対する時間は、可変であり、且つ堆積チャンバの体積容量ばかりでなく、堆積チャンバに結合された真空システムに依存する。
【００３２】  一般に、交互の単一層は、約５００℃より低い基板温度、及び約１００トル（Ｔｏｒｒ）より低いチャンバ圧力で化学吸着される。基板上にホウ化物層を含む交互の単一層を化学吸着するのに、ホウ素含有化合物に対して約１秒より少ないパルス時間及び耐熱金属化合物に対して約１秒より少ないパルス時間で充分である。反応副産物ばかりでなくプロセスチャンバに残っている残留物質を除去するのに、パージガスに対して約１秒より少ないパルス時間で一般に充分である。
【００３３】  第２の化学吸着において、ホウ素を含む単一層および２つまたはそれ以上の耐熱金属化合物が基板上に交互に化学吸着され、複合ホウ化物層を形成する。図４Ａは、集積回路の製造段階にある基板４００の断面図を示す。ホウ素含有化合物４０５の自己制限する単一層が、図２Ａ−図２Ｃを参照して上述したプロセス条件により、図１に示されたプロセスチャンバと同様なプロセスチャンバにホウ素含有化合物のパルスを導入することによって基板４００上に化学吸着される。ホウ素含有化合物はホウ素原子４１０と１つまたはそれ以上の反応種ｂ４１５とを結合している。
【００３４】  ホウ素化合物４０５の単一層が基板４００上に化学吸着された後、余分なホウ素を含む化合物は、パージガスのパルスをプロセスチャンバへ導入することによってプロセスチャンバから除去される。
【００３５】  図４Ｂを参照すると、プロセスチャンバがパージガスできれいにされた後、第１の耐熱金属化合物Ｍ1ａ1のパルスがプロセスチャンバへ導入される。第１の耐熱金属化合物４０７の層がホウ素単一層４０５上に化学吸着される。第１の耐熱金属化合物は、一般に第１の耐熱金属原子Ｍ1４２０と１つまたはそれ以上の反応種ａ1４２５とを結合している。
【００３６】  第１の耐熱金属化合物４０７の化学吸着された単一層は、ホウ素含有単一層４０５と反応して、ホウ化物単一層４０９を形成する。反応種ａ1４２５とｂ４１５は、真空システムによって基板４００の表面から運ばれる副産物ａ1ｂ４３０を形成する。
【００３７】  第１の耐熱金属化合物４０７の単一層が基板４００上へ化学吸着された後、余分な第１の耐熱金属化合物は、パージガスの他のパルスをプロセスチャンバに導入することによってプロセスチャンバから除去される。
【００３８】  その後、ホウ素含有化合物の他のパルスがプロセスチャンバに導入される。ホウ素含有化合物４０５の単一層は、図４Ｃに示されるように、第１の耐熱金属単一層４０７上に化学吸着される。ホウ素含有化合物４０５の化学吸着された単一層は、第１の耐熱金属単一層４０７と反応して、ホウ化物層４０９を形成する。反応種ａ1４２５とｂ４１５は、真空システムによって基板４００の表面から運ばれた副産物ａ1ｂ４３０を形成する。
【００３９】  ホウ素化合物４０５の単一層が第１の耐熱金属単一層４０７上に化学吸着した後、余分なホウ素含有化合物は、パージガスのパルスをプロセスチャンバへ導入することによってプロセスチャンバから除去される。
【００４０】  図４Ｄを参照すると、プロセスチャンバがパージガスできれいにされた後、第２の耐熱金属化合物Ｍ2ａ1のパルスがプロセスチャンバへ導入される。第２の耐熱金属化合物４１１の層がホウ素の単一層４０５上に化学吸着される。第２の耐熱金属化合物は、一般に第２の耐熱金属原子Ｍ2４４０と１つまたはそれ以上の反応種ａ1４２５とを結合している。
【００４１】  第２の耐熱金属化合物４１１の化学吸着された単一層は、ホウ素含有単一層４０５と反応して、ホウ化物の複合層４０９を形成する。反応種ａ1４２５とｂ４１５は、真空システムによって基板４００の表面から運ばれる副産物ａ1ｂ４３０を形成する。
【００４２】  第２の耐熱金属化合物４１１の単一層が基板４００上に化学吸着された後、余分な第２の耐熱金属化合物Ｍ2ａ1は、パージガスの他のパルスをプロセスチャンバへ導入することによってプロセスチャンバから除去される。
【００４３】  その後、ホウ素含有化合物の単一層と２つの耐熱金属化合物Ｍ1ａ1およびＭ2ａ1の単一層を交互に設けるホウ化物層の堆積シーケンスは、ホウ化物層の所望の厚さが得られるまで繰返される。
【００４４】  図４Ａ−図４Ｄにおいて、ホウ化物層の形成は、基板上へのホウ素含有単一層の化学吸着で始まり、２つの耐熱金属化合物の単一層が続くステップとして示されている。代わりに、ホウ化物層の形成は、基板上への２つの耐熱金属化合物の単一層のいずれかの化学吸着で始まり、ホウ素含有化合物の単一層が続いてもよい。２つより多い耐熱金属化合物の単一層を基板４００上に任意に化学吸着してもよい。
【００４５】  第３の化学吸着プロセスにおいて、ホウ素を含む単一層及び２つまたはそれ以上の耐熱金属化合物が基板上に交互に化学吸着されて、図５Ａ−図５Ｄに示されるように、複合ホウ化物層を形成する。
【００４６】  図５Ａは、集積回路の製造の段階にある基板５００の断面図を示す。第１の耐熱金属化合物５０７の自己制限する単一層が図２Ａ−図２Ｃを参照して上述されたプロセス条件によって、図１に示されたプロセスチャンバと同様なプロセスチャンバへ第１の耐熱金属化合物Ｍ1ａ1のパルスを導入することによって基板５００上に化学吸着される。
【００４７】  第１の耐熱金属化合物５０７の単一層が基板５００上に化学吸着された後、余分な第１の耐熱金属化合物は、パージガスの他のパルスをプロセスチャンバへ導入することによってプロセスチャンバから除去される。
【００４８】  図５Ｂを参照すると、プロセスチャンバがパージガスできれいにされた後、第２の耐熱金属化合物Ｍ2ａ1のパルスがプロセスチャンバへ導入される。第２の耐熱金属化合物５１１の層が第１の耐熱金属の単一層５０７上に化学吸着される。
【００４９】  第２の耐熱金属化合物５１１の単一層が基板５００上に化学吸着された後、余分な第２の耐熱金属化合物Ｍ2ａ1は、パージガスの他のパルスをプロセスチャンバへ導入することによってプロセスチャンバから除去される。
【００５０】  その後、ホウ素含有化合物のパルスがプロセスチャンバへ導入される。図５Ｃに示されるように、ホウ素含有化合物５０５の単一層が第２の耐熱金属単一層５１１上に化学吸着される。ホウ素含有化合物５０５の化学吸着された単一層は第２の耐熱金属単一層５１１と反応して、ホウ化物層５０９を形成する。反応種ａ1５２５とｂ５１５は、真空システムによって基板５００の表面から運ばれる副産物ａ1ｂ５３０を形成する。
【００５１】  ホウ素化含有化合物５０５の単一層が第２の耐熱金属単一層５１１上へ化学吸着した後、余分なホウ素含有化合物はプロセスチャンバヘパージガスのパルスを導入することによってプロセスチャンバから除去される。
【００５２】  図５Ｄを参照すると、プロセスチャンバがパージガスできれいにされた後、第１の耐熱金属化合物Ｍ1ａ1のパルスがプロセスチャンバへ導入される。第１の耐熱金属化合物５０７の層がホウ素の単一層５０５上に化学吸着される。
【００５３】  第１の耐熱金属化合物５０７の化学吸着された単一層は、ホウ素含有単一層５０５と反応し、ホウ化物単一層５０９を形成する。反応種ａ1５２５とｂ５１５は、真空システムによって基板５００から運ばれる副産物ａ1ｂ５３０を形成する。
【００５４】  第１の耐熱金属化合物５０７の単一層が基板５００上に化学吸着された後に、余分な第１の耐熱金属化合物Ｍ1ａ1は、パージガスの他のパルスをプロセスチャンバへ導くことによってプロセスチャンバから除去される。
【００５５】  その後、ホウ素含有化合物の単一層と２つの耐熱金属化合物Ｍ1ａ1とＭ2ａ1を交互に設けるホウ化物層の堆積シーケンスは、ホウ化物層の所望の厚さが得られるまで繰返される。
【００５６】  図５Ａ−図５Ｄにおいて、ホウ化物層の形成は、基板上への第１の耐熱金属の化学吸着で始まり、第２の耐熱金属化合物の単一層及びホウ素含有化合物の単一層が続くステップとして示されている。代わりに、ホウ化物層の形成は、基板上へのホウ素含有化合物の単一層の化学吸着で始まり、２つの耐熱金属化合物の単一層が続いてもよい。２つより多い耐熱金属化合物の単一層を基板５００上に任意に化学吸着してもよい。
【００５７】  ホウ化物層を形成するために用いられた単一層の化学吸着メカニズムのため、上述のシーケンシャルな堆積プロセスはホウ化物層に対して良好なステップカバレージを有利に提供する。特に、単一層の化学吸着メカニズムを用いるホウ化物層の形成は、複雑な基板形状にわたってほぼ完全なステップカバレージに寄与すると考えられる。
【００５８】  更に、化学吸着プロセスにおいて、唯一の単一層は局在する表面上に吸着されるので、堆積面積の大きさは、一旦単一層が形成されると、反応チャンバに残っている先駆ガスの量に殆ど無関係である。
【００５９】  図２Ｃを参照すると、ホウ化物層２０４の形成後に、コンタクト層２０６がその上に形成され、相互接続構造を完成する。このコンタクト層２０６は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）及びそれらの組合わせのグループから選択されるのが好ましい。
【００６０】  コンタクト層２０６は、例えば、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理気相堆積（ＰＶＤ）、またはＣＶＤとＰＶＤの組合わせを用いて形成されることができる。例えば、アルミニウム（Ａｌ）層は、ジメチルアルミニウムハイドライド（ＤＭＡＨ）と水素（Ｈ２）またはアルゴン（Ａｒ）または他のＤＭＡＨを含む化合物を含む混合ガスの反応から堆積され、ＣＶＤの銅層は、Ｃｕ+2（ｈｆａｃ）2（copper hexaf luoro acetylacetonate：銅ヘキサフルオロアセチァセトネート）、Ｃｕ+2（ｆｏｄ）2（copper heptafluoro dimethyl octanediene：銅ヘプタフルオロジメチルオクタンジエン）、Ｃｕ+1ｈｆａｃＴＭＶＳ（copper hexafluoro acetylacetonate trimethylvinylsilane：銅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）、またはそれらの組合わせを含む混合ガスから堆積され、及びＣＶＤのタングステン層は、タングステンヘキサフルオライド（ＷＦ6）を含む混合ガスから堆積される。ＰＶＤ層は、銅のターゲット、アルミニウムのターゲット、またはタングステンのターゲットから堆積される。
【００６１】  図６Ａ−図６Ｃは、相互接続構造の集積回路製造のためのホウ化物層形成の他の実施の形態を示す。一般に、基板６００は、膜の処理が行われるあらゆるワークピースを示し、基板構造６５０は、基板６００ばかりでなく基板６００上に形成される他の材料層を示すために用いられる。処理の特定の段階に依存して、基板６００は、シリコン半導体ウエハ、またはウエハ上に形成された他の材料層である。図６Ａは、例えば基板構造上に材料層６０２を有する基板構造６５０の断面図を示す。この特定の概略図において、材料層６０２は酸化物（例えば、二酸化シリコン）であることができる。この材料層６０２は、基板６００の上面６００Ｔまで延びるコンタクトホール６０２Ｈを設けるために従来のように形成され、パターン化される。
【００６２】
図６Ｂは、基板構造６５０上に一様に形成された２つのホウ化物層６０４と６０６を示す。これらのホウ化物層６０４と６０６は、図３Ａ−図５Ｄを参照して説明されたように、ホウ素含有化合物の単一層及び１つまたはそれ以上の耐熱金属化合物の単一層を基板上に化学吸着することによって形成される。２つのホウ化物層６０４と６０６は、各々１つまたはそれより多い耐熱金属を有する。２つまたはそれ以上のホウ化物層６０４と６０６の厚さは、処理の特定の段階に依存して可変である。第１のホウ化物層は、１００Åより薄い厚さを有するものとすることができる。第２のホウ化物層は、５００Å〜３０００Åの範囲にある厚さを有するものとすることができる。各々のホウ化物層６０４と６０６は、例えば、約２００Å〜５０００Åの範囲にある厚さを有する。
【００６３】  図６Ｃを参照すると、ホウ化物層６０４と６０６の形成後に、コンタクト層６０８がその上に形成され、相互接続構造を完成する。コンタクト層６０８は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）及びそれらの組み合わせのグループから選択されるのが好ましい。
【００６４】  上述された特定のプロセス条件は、図示の目的のみに対するものである。先駆ガス及び不活性ガス、流量範囲、圧力、及び温度などのようなプロセスパラメータの他の組合せは、本発明のホウ化物層を形成においても用いられる。
【００６５】  本発明の教示を含む幾つかの好適な実施の形態が示され、詳細に説明されたが、いわゆる当業者は、これらの教示を含む他の多くの変更された実施の形態を容易に考えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ここに説明される実施の形態の実施のために用いられる装置の概略図を示す。
【図２Ａ】  ホウ化物バリア層を含む集積回路の製造の１つの段階における基板構造の断面図を示す。
【図２Ｂ】  ホウ化物バリア層を含む集積回路の製造の１つの段階における基板構造の断面図を示す。
【図２Ｃ】  ホウ化物バリア層を含む集積回路の製造の１つの段階における基板構造の断面図を示す。
【図３Ａ】  ホウ化物バリア層を形成するためにホウ化物と１つの耐熱金属化合物の第１のシーケンシャルな化学吸着プロセスを行う基板の断面図を示す。
【図３Ｂ】  ホウ化物バリア膚を形成するためにホウ化物と１つの耐熱金属化合物の第１のシーケンシャルな化学吸着プロセスを行う基板の断面を図示す。
【図３Ｃ】  ホウ化物バリア層を形成するためにホウ化物と１つの耐熱金属化合物の第１のシーケンシャルな化学吸着プロセスを行う基板の断面図を示す。
【図４Ａ】  複合ホウ化物バリア層を形成するためにホウ素化合物と２つの耐熱金属化合物の第２のシーケンシャルな化学吸着プロセスを行う基板の断面図を示す。
【図４Ｂ】  複合ホウ化物バリア層を形成するためにホウ素化合物と２つの耐熱金属化合物の第２のシーケンシャルな化学吸着プロセスを行う基板の断面図を示す。
【図４Ｃ】  複合ホウ化物バリア層を形成するためにホウ素化合物と２つの耐熱金属化合物の第２のシーケンシャルな化学吸着プロセスを行う基板の断面図を示す。
【図４Ｄ】  複合ホウ化物バリア層を形成するためにホウ素化合物と２つの耐熱金属化合物の第２のシーケンシャルな化学吸着プロセスを行う基板の断面図を示す。
【図５Ａ】  複合ホウ化物バリア層を形成するためにホウ素化合物と２つの耐熱金属化合物の第３のシーケンシャルな化学吸着プロセスを行う基板の断面図を示す。
【図５Ｂ】  複合ホウ化物バリア層を形成するためにホウ素化合物と２つの耐熱金属化合物の第３のシーケンシャルな化学吸着プロセスを行う基板の断面図を示す。
【図５Ｃ】  複合ホウ化物バリア層を形成するためにホウ素化合物と２つの耐熱金属化合物の第３のシーケンシャルな化学吸着プロセスを行う基板の断面図を示す。
【図５Ｄ】  複合ホウ化物バリア層を形成するためにホウ素化合物と２つの耐熱金属化合物の第３のシーケンシャルな化学吸着プロセスを行う基板の断面図を示す。
【図６Ａ】  １つより多いホウ化物バリア層を含む集積回路製造の１つの段階における基板構造の断面図を示す。
【図６Ｂ】  １つより多いホウ化物バリア層を含む集積回路製造の１つの段階における基板構造の断面図を示す。
【図６Ｃ】  １つより多いホウ化物バリア層含む集積回路製造の１つの段階における基板構造の断面図を示す。
【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３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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