(57)【要約】  基板上にホウ素含有ライナ層を堆積させる方法は、２重層を形成することを伴い、２重層は、２重層から下にある基板内へホウ素が拡散するのを抑制するために障壁材料を含む開始層を含む。
2012531045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工チャンバ内で基板上の溝内に２重層ライナを堆積させる方法であって、
窒素および炭素からなる要素の群の少なくとも１つを含む厚さ約１５Å以下の開始層を形成するステップと
前記開始層上にホウ素含有層を形成するステップとを含み、
前記開始層が、前記ホウ素含有層から前記基板内へホウ素が拡散するのを低減する、方法。
【請求項２】
前記ホウ素含有層の厚さが約２００Å以下である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記開始層が窒化シリコンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記開始層が、窒化シリコン層および窒化シリコンホウ素層を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ホウ素含有層が窒化ホウ素を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記開始層が窒素を含み、窒素原子濃度が約１０％より大きく、ホウ素原子濃度が１０％未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記開始層が炭素を含み、炭素原子濃度が約１０％より大きく、ホウ素原子濃度が１０％未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記開始層が炭素と窒素の両方を含み、前記炭素と窒素の原子濃度の合計が約１０％より大きく、前記開始層のホウ素原子濃度が１０％未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記開始層が、窒素を多く含む窒化ホウ素層を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記開始層が、ホウ素原子濃度が約４７％未満であるホウ素と、窒素原子濃度が約５３％より大きい窒素とを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記開始層が、ホウ素原子濃度が約４４％未満であるホウ素と、窒素原子濃度が約５６％より大きい窒素とを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記開始層が、ホウ素原子濃度が約４２％未満であるホウ素と、窒素原子濃度が約５８％より大きい窒素とを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
加工チャンバ内で基板の表面上に２重層ライナを堆積させる方法であって、
前記加工チャンバの内部表面上に障壁材料層を形成するステップであり、前記障壁材料層が、窒素および炭素からなる群から少なくとも１つの要素を含む、ステップと、
前記基板を前記加工チャンバ内へ移動させるステップと、
前記加工チャンバ内をプラズマ状態にして前記拡散障壁材料の一部分を前記加工チャンバの前記内部表面から前記基板上へ再分散させることによって、前記基板上に開始層を形成するステップであり、前記開始層の厚さが約１５Å以下である、ステップと、
前記開始層上にホウ素含有層を形成するステップとを含む、方法。
【請求項１４】
前記基板の前記表面が溝を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ホウ素含有層の厚さが約２００Å以下である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記開始層が窒化シリコンを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記シリコン含有層が窒化ホウ素を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記開始層が窒素を含み、窒素原子濃度が約１０％より大きく、ホウ素原子濃度が１０％未満である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記開始層が炭素を含み、炭素原子濃度が約１０％より大きく、ホウ素原子濃度が１０％未満である、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記開始層が炭素と窒素の両方を含み、前記炭素と窒素の窒素原子濃度の合計が約１０％より大きく、ホウ素原子濃度が１０％未満である、請求項１３に記載の方法。
【請求項２１】
前記開始層が、窒素を多く含む窒化ホウ素層を含む、請求項１３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
本願は、どちらも「ＢＯＲＯＮ  ＮＩＴＲＩＤＥ  ＡＮＤ  ＢＯＲＯＮ  ＮＩＴＲＩＤＥ−ＤＥＲＩＶＥＤ  ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ  ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＭＥＴＨＯＤ」という名称の米国特許出願第１１／７６５，２５７号および米国仮特許出願第６１／０４２，６３８号に関する。本願はまた、「ＧＡＰＦＩＬＬ  ＩＭＰＲＯＶＥＭＥＮＴ  ＷＩＴＨ  ＨＩＧＨ  ＬＯＷ  ＥＴＣＨ  ＲＡＴＥ  ＤＩＥＬＥＣＴＲＩＣ  ＬＩＮＥＲＳ」という名称の米国仮特許出願第６１／１０６，０７６号に関する。
【０００２】
本願は、薄膜および被覆の堆積、パターン形成、および処理で使用される機器、プロセス、および材料に関わる製造技術の解決策に関し、代表的な例には、半導体および誘電体の材料およびデバイス、シリコンベースのウェーハ、ならびに平面型ディスプレイ（ＴＦＴなど）に関わる適用分野が含まれる（しかし、それだけに限定されるものではない）。
【背景技術】
【０００３】
集積回路の密度を増大させると、速度を増大させて新しい適用分野を可能にすることができる。密度を増大させると、隣接する回路要素および導電線間で望ましくない電気的相互作用を増大させる可能性がある。望ましくない相互作用は通常、電気的に絶縁性の材料で充填された溝を提供して要素を物理的にも電気的にも分離することによって防止される。しかし、回路密度が増大すると、これらの溝の幅が低減して溝の縦横比を増大させ、空隙を残さないで溝を充填するのが累進的により困難になる。完全に充填されていない溝は、分離の程度が損なわれて、最大動作周波数を制限し、または他の方法で集積回路の動作に悪影響を与えることがあるため、望ましくない。
【０００４】
間隙充填の適用分野で使用される一般的な技法は、化学気相成長（「ＣＶＤ」）技法である。従来の熱ＣＶＤプロセスでは、基板の表面に反応性ガスを供給し、この表面で熱的に誘導される化学反応を引き起こして、所望の膜を生じさせる。プラズマ強化ＣＶＤ（「ＰＥＣＶＤ」）技法では、基板の表面付近の反応区間に無線周波数（「ＲＦ」）エネルギーを適用してプラズマを発生させることによって、反応ガスの励起および／または解離を促進する。プラズマ状態では種の反応性が高いため、化学反応を促進するのに必要な熱エネルギーを低減させ、それによって、従来の熱ＣＶＤプロセスと比較すると、そのようなＣＶＤプロセスに必要な温度を下げる。これらの利点は、高密度プラズマ（「ＨＤＰ」）ＣＶＤ技法によってさらに利用することができる。これらの技法では、低い真空圧力で高密度のプラズマが形成され、したがってイオン化された反応物質が、全体的な反応物質群のより大きい部分を形成する。ＨＤＰ−ＣＶＤでは、イオン化された反応物質と同じ密度の場合、平均自由行程を延ばすことができ、これらの反応物質の衝突速度の大きさを増大させ、一方向に制御することができる。これらの技法はそれぞれ、大まかには「ＣＶＤ技法」の範囲内に入るが、それぞれ特徴的な特性を有しており、特定の特有の適用分野により適したものになったり、あまり適さないものになったりする。
【０００５】
ＣＶＤ技法で成長させる膜内にホウ素を含むことで、窒化シリコンに対して比誘電率を下げ、ホウ素含有膜で充填された溝によって提供される電気的分離を改善することができる。比誘電率は、含まれるホウ素の量、膜内に存在する他の要素、および用いられる特定の堆積技法に基づいて変動する量だけ低減させることができる。ホウ素の存在は、エッチング速度を低減させ、半導体製造プロセスシーケンスにおける所与のステップにとって望ましい膜特性の他の変化を引き起こすこともある。
【０００６】
特にフロントエンドプロセスでは、堆積させた膜内にホウ素が存在することで、ホウ素が基板内へマイグレーションするリスクが生じる。ホウ素は、シリコントランジスタの活性領域の性能に影響を与えるために使用される一般的なドーパントである。ホウ素を追加することで、低濃度ドープ領域をより高濃度のドープ領域に変化させ、デバイスの性能に悪影響を与えることがある。したがって、ホウ素が下にある層へ拡散するのを抑制する技法を開発することが望ましい。
【発明の概要】
【０００７】
本開示の態様は、パターンのない基板またはパターン形成された基板上にホウ素含有ライナ層を堆積させる方法に関する。実施形態では、ホウ素含有ライナ層は、拡散を抑制するために障壁材料を含む開始層を含む２重層である。
【０００８】
一実施形態では、本開示は、加工チャンバ内で基板上の溝内に２重層ライナを堆積させる方法を提供する。この方法は、窒素および／または炭素を含有する厚さ約１５Å以下の開始層を形成するステップを含む。方法はまた、開始層上にホウ素含有層を形成するステップを含む。開始層は、ホウ素含有層から基板内へホウ素が拡散するのを低減させる。
【０００９】
別の実施形態では、本開示は、加工チャンバ内で基板の表面上に２重層ライナを堆積させる方法を提供する。この方法は、加工チャンバの内部表面上に障壁材料層を形成するステップを含み、障壁材料層は、窒素および／または炭素を含有する。方法は、基板を加工チャンバ内へ移動させるステップをさらに含む。方法は、加工チャンバ内をプラズマ状態にして拡散障壁材料の一部分を加工チャンバの内部表面から基板上へ再分散させることによって、基板上に開始層を形成するステップをさらに含む。開始層の厚さは、約１５Å以下である。方法は、開始層上にホウ素含有層を形成するステップをさらに含む。
【００１０】
追加の実施形態および特徴については、以下の説明で一部述べるが、一部は、本明細書を考察すれば当業者には明らかになり、または開示の実施形態を実施することによって学習することができる。開示の実施形態の特徴および利点は、本明細書に記載の手段、組合せ、および方法を用いて実現および達成することができる。
【００１１】
開示の実施形態の性質および利点のさらなる理解は、本明細書の残りの部分および図面を参照することによって実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】開示の実施形態によるホウ素含有２重層の堆積プロセスの流れ図である。
【図２】開示の実施形態によるホウ素含有２重層の堆積プロセスの流れ図である。
【図３】基板を１０５０℃に加熱した後、開示の実施形態によって成長させたホウ素含有２重層から下にある基板内へ拡散させた後のホウ素濃度のグラフである。
【図４】窒化ホウ素層を形成する方法の流れ図である。
【図５】本発明の実施形態による開始層を堆積させる方法における選択されたステップを示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
添付の図では、類似の構成要素および／または特徴は、同じ参照標識を有することができる。さらに、同じタイプの様々な構成要素は、ダッシュ付きの参照標識および類似の構成要素を区別する第２の標識に従って区別することができる。本明細書で第１の参照標識だけが使用される場合、その説明は、第２の参照標識にかかわらず、同じ第１の参照標識を有する類似の構成要素のいずれにも適用することができる。
【００１４】
本開示の態様は、パターンのない基板またはパターン形成された基板上にホウ素含有ライナ層を堆積させる方法に関する。ホウ素含有ライナ層は、デバイスの性能、デバイスの寿命、または製造プロセスフローに関する利益を提供する。実施形態では、ホウ素含有ライナ層は２重層であり、２重層から下にある基板内へホウ素が拡散するのを抑制するために障壁材料の開始層を含む。基板によっては、開始層はまた、材料が基板から２重層内へ、または２重層間で拡散するのを抑制することもできる。
【００１５】
開始層は、基板上に直接形成することができる。別法として、開始層は、基板がない場合、加工チャンバの内側表面上に障壁材料を堆積させることによって形成することができる。本明細書では、このプロセスを、チャンバのシーズニングと呼ぶことがある。基板を加工チャンバ内へ導入した後、障壁材料をプラズマプロセスで再堆積させ、それによって基板上に開始層を形成することができる。別法として、開始層は、化学気相成長（ＣＶＤ）によって堆積させることもできる。開始層が形成された後、ホウ素含有膜が形成される。ホウ素含有膜は、真空を破壊し、それによって基板を大気へ露出させるかどうかにかかわらず、同じチャンバ内で形成しても異なる加工チャンバ内で形成してもよい。
【００１６】
ホウ素含有材料のライナ層は、本明細書に記載の革新から利益を得ることができる１つの適用分野であるが、ホウ素含有層の他の適用分野も利益を得ることができる。適切な適用分野は、パターンのない基板またはパターン形成された基板上に形成された薄膜または厚膜とすることができる。開始層は一般に、障壁層または拡散障壁層と呼ばれることがある。パターン形成された基板は、基板の表面上に溝を有することができる。溝の壁は均質にすることができ、または２つ以上の材料から壁を形成することもできる。場合によっては、壁の一部分は、下にある基板材料から形成される。これらのようなフロントエンドプロセスは特に、ホウ素の拡散を受けやすい。
【００１７】
本明細書に開示の方法は、開始層を形成してから、ホウ素を含有する後に堆積させるライナ層を形成するステップを含むことができる。開始層は、ホウ素を含有しても含有しなくてもよい。開示の実施形態では、基板内へのホウ素のマイグレーションは、開始層を適用してからホウ素含有層を形成することによって抑制される。実施形態では、開始層は、材料が基板から２重層へ、または２重層間で拡散するのを抑制する。本明細書では、開始層を、区別なく障壁層と呼ぶ。
【００１８】
２重層の第１の層は、開始層または障壁層である。様々な実施形態では、開始層は、窒化シリコン、酸窒化シリコン、炭化シリコン、または窒素を多く含む窒化ホウ素を含むことができる。これらの材料および成分の組合せもまた、開始層として使用するための障壁材料としての有用性を提供することができる。開始層自体は、２つ以上の層の組合せとすることができ、これらの層の１つまたは複数は、拡散障壁材料を含む。本明細書では、そのような開始層を異種開始層と呼び、これらの層の一部は、たとえば接着を容易にするために、ホウ素、リン、および他のドーパントを含むことができる。
【００１９】
開始層に続く層は、ホウ素含有ライナ層であり、窒化ホウ素（ＢＮ）とすることができるが、酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）または炭化ホウ素（ＢＣ）とすることもできる。他のホウ素含有ライナ層は、窒化ホウ素シリコン（ＢＳｉＮ）、酸化ホウ素シリコン（ＢＳｉＯ）、窒化ホウ素炭素（ＢＣＮ）、窒化リンホウ素（ＰＢＮ）、窒化シリコンホウ素（ＳｉＢＮ）、および窒化ホウ素炭素シリコン（ＢＣＳｉＮ）の膜を含むことができる。この場合も、これらの材料および成分の組合せは、開示の実施形態による２重層内でライナ層としての有用性を提供することができる。
【００２０】
本明細書に論じる２重層の有用性は、ホウ素含有層の特性に関する。有用な特性は、物理的強度、化学的不活性、高温安定性、電気的絶縁性、および高比誘電率を含むことができる。例示的な適用分野には、下にある膜の応力を制御するために使用されるスペーサ層および歪み誘導層など、「フロントエンド」の適用分野が含まれる。本明細書に記載のホウ素含有膜と障壁層の組合せを使用すると、エッチングプロセスに対して、窒化シリコン膜より大きい耐性を提供することもできる。バルクホウ素含有膜と開始層の組合せを使用すると、低誘電率の誘電体で溝を充填して、他の高密度の間隙充填膜と比較すると、溝の両側の領域間で電気的分離を高めることができる。
【００２１】
適用分野にかかわらず、実施形態による障壁層は、層全体にわたってホウ素が拡散するのを抑制する。本明細書で記載および請求する主題を、正しかったり正しくなかったりする理論上の仮説に拘束することなく、構造に関する議論は、記載の革新の重要性を理解するのに役立つことができる。ホウ素の拡散の抑制は、高密度の開始層（たとえば、窒化シリコン）によって引き起こすことができる。高密度の開始層は多孔性が低く、開始層内にホウ素が結合する場所がほとんどない。そのような開始層は、層全体にわたってホウ素が拡散するのを抑制する。障壁層は、障壁層内のホウ素の移動度が低い限り、ホウ素を含有することもできる。低いホウ素の移動度は、多孔性が低いこと、および／または膜内に含有されるホウ素が全体として膜内の他の成分にしっかりと結合されるように層を形成することに起因することがある。窒素を多く含む窒化ホウ素層は、障壁層内でホウ素をしっかりと留める１つの方法である。
【００２２】
本発明をよりよく理解および評価するために、開示の実施形態によるホウ素含有２重層の堆積プロセスの流れ図である図１を次に参照されたい。このプロセスは、基板が加工チャンバ内へ移動される動作１１０で始まる。動作１１５で、基板上に薄い共形の窒化シリコン開始層が堆積される。様々な実施形態では、薄い開始層は、約２５Å以下、約１５Å以下、約１０Å以下、または約５Å以下とすることができる。シリコン含有上部層をもつ基板では、窒化シリコン開始層は、上部層および／またはシリコン含有前駆体（基板上に直接または間接的に堆積される）からのシリコンを含むことができる。動作１２０で、開始層上にホウ素含有層（たとえば、窒化ホウ素層）が形成され、基板は加工チャンバから取り出される（動作１２５）。
【００２３】
図２は、開示の実施形態によるホウ素含有２重層の堆積プロセスの別の流れ図である。基板を加工チャンバ内へ移動させる前に、チャンバを清浄にすることができる（動作２０４）。窒素含有前駆体およびシリコン含有前駆体の存在下でチャンバ内をプラズマ状態にすることによって、加工チャンバの内部表面（複数可）上に窒化シリコン膜が堆積される（動作２０５）。これは通常、第１のウェーハを加工する影響を低減させるために行われるとき、チャンバの「シーズニング」と呼ばれており、窒化シリコンに加えて、様々な膜に使用することができる。この場合、内部表面（複数可）を窒化シリコンで意図的に被覆してから、各基板をチャンバ内へ移動させることができる。この堆積は、チャンバ清浄レシピの最後に付加することができる。内部表面上での窒化シリコンの堆積と基板上への窒化シリコンの堆積の間には、加工チャンバ内で真空（または比較的不活性の環境）を維持することが好ましい。真空を維持することで、内部表面上で材料のさらなる酸素含有量を低減させ、最終的には開始層内の酸素含有量を低減させる。
【００２４】
動作２１０で、基板は加工チャンバへ送達される。加工チャンバ内でプラズマを形成することによって、壁からの材料は基板の表面へ移動し（動作２１５）、開始層を形成する。プラズマは、比較的不活性のガス（窒素（Ｎ２）、水素（Ｈ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、またはキセノン（Ｘｅ）など）を加工領域内へ流しながら電力（たとえば、ＲＦ周波数で）を加えることによって発生させることができる。これらのガスは主として不活性であるが、開始層は、特に窒素および／または水素が使用されるとき、不活性ガスの一部を取り込むことがある。この場合も、開示の実施形態では、開始層は、約２５Å以下、約１５Å以下、約１０Å以下、または約５Å以下とすることができる。本明細書では、基板の表面上に直接層を堆積させるプロセスと区別するために、このタイプの堆積を開始層の間接堆積と呼ぶことがある。開始層の間接堆積に続いて、動作２２０で、ホウ素含有層が形成され、次いで基板を加工チャンバから取り出すことができる（動作２２５）。
【００２５】
（基板上へ直接開始層を堆積させるのではなく）チャンバを第１にシーズニングすることによって開始層を成長させる利益は、非常に薄い膜の場合でも厚さをより良好に制御できることである。非常に薄い開始層（約５Åまで）が望ましいことがあり、したがって２重層の特性は、特に狭く縦横比の高い溝を充填するとき、ライナ層によって大部分が決定される。薄い開始層の厚さをさらに制御する代わりに、組成の化学量論を予測または制御するのがいくぶん困難になる。
【００２６】
内部表面上の材料の厚さは、基板上に堆積させる厚さより大きくすることができる。内部表面は、基板の表面付近の任意の表面とすることができ、一部の実施形態では、シャワーヘッドとすることができる。開示の実施形態では、間接堆積プロセスの第１のステップ中にシャワーヘッド上に堆積させる材料の厚さは、約１００Å〜約２０００Åまたは約６００Å〜約１０００Åとすることができ、間接堆積プロセスの第２のステップ（再堆積）では、材料の一部分だけを基板へ移動させることができる。材料の多くは、排出管を通って汲み出すことができるが、一部はシャワーヘッドおよび／または他の内部表面（複数可）上に残ることがある。実施形態では、あらゆる残りの材料は、後の清浄サイクル中に除去することができ、内部表面（複数可）上に新しい材料を堆積させてから、次の基板を加工する。
【００２７】
開示の実施形態による方法で成長させる開始層は、窒素およびホウ素を含有することができ、原子濃度はホウ素より窒素の方が高い。このタイプの窒化ホウ素膜を、窒素を多く含む窒化ホウ素膜と呼ぶ。窒素を多く含む窒化ホウ素開始層は、開始層内でホウ素とよりしっかりと結合し、膜内でホウ素の移動度を低減させる。開示の実施形態では、約５３％、約５６％、または約５８％より大きい窒素原子含有量を含有する窒素を多く含む窒化ホウ素層を使用して、開始層を形成することができる。
【００２８】
開示の実施形態による方法で成長させる開始層は、窒素および／または炭素を含有することができる。炭素原子と窒素原子はどちらも小さく、層内で強い化学結合を形成することが可能である。特有の理論上の構造に縛られるものではないが、これらの特性は、大部分の窒素、炭素、またはこれら２つの組合せを含有する層全体にわたって様々な種が拡散するのを抑制するのに役立つことができる。窒素は、炭素と同様であるがより低い濃度で、ホウ素の拡散を抑制することがわかった。開示の実施形態では、開始層の窒素原子濃度は、約１０％、約２０％、または約３０％より大きくすることができる。開示の実施形態では、開始層のホウ素原子濃度は、約４７％未満、約４４％未満、約４２％未満、約３０％未満、約２０％未満、または約１０％未満とすることができる。開示の実施形態では、開始層の炭素原子濃度はまた、約１０％、約２０％、または約３０％より大きくすることができる。
【００２９】
開示の実施形態では、炭素と窒素が共存して類似の役割を果たすことができるため、開始層の窒素原子濃度と炭素原子濃度の合計はまた、約１０％、約２０％、または約３０％より大きくすることができる。開示の実施形態による開始層を形成するために使用できる例示的な材料は、窒化シリコン、酸窒化シリコン、炭化シリコン、窒化ホウ素炭素、および窒素を多く含む窒化ホウ素である。開示の実施形態では、開始層のシリコン原子濃度はまた、約１０％、約２０％、または約３０％より大きくすることができる。開始層内に見られる追加の要素には、フッ素および水素が含まれる。
【００３０】
図３は、開示の実施形態によって成長させたホウ素含有２重層から下にあるシリコン基板内へ拡散した後のホウ素濃度のグラフである。水平軸３１０は、ホウ素含有２重層の界面より下の深さ（ｎｍ単位）であり、垂直軸３０５は、対数目盛を使用して示すホウ素の原子濃度である。１０５０℃までアニールしていない窒化ホウ素／基板のスタックに対するホウ素プロファイルを示す（曲線３３５）。曲線３３５は、比較的低温で維持される基板内では移動度が低いためにホウ素プロファイルが最小になるため、参照曲線として有用である。ホウ素濃度は、１５ｎｍの深さで約１×１０１６原子／ｃｍ３から、３ｎｍの深さで３×１０１７原子／ｃｍ３まで変動する。
【００３１】
対照的に、４００℃で基板上に直接形成され、続いて１０５０℃まで急速熱アニール（ＲＴＡまたはＲＴＰアニール）が行われた窒化ホウ素ライナ層に対する曲線３２０も示す。ホウ素濃度は、１５ｎｍの深さで約１×１０１７原子／ｃｍ３（１立方センチメートル当たりの原子数）から、３ｎｍの深さで４×１０１８原子／ｃｍ３まで変動する。基板とライナ層の間の界面で障壁として働く開始層がないため、層／基板では、ホウ素の拡散量が高いことを示す。
【００３２】
１０５０℃までＲＴＰアニールした後、基板と「バルク」窒化ホウ素の間に窒素を多く含む窒化ホウ素の界面（厚さ約５Å）とともに形成される窒化ホウ素層を、曲線３１５によって示す。間接堆積プロセスによって基板上へ作製された窒化シリコン層の５Åの開始層上に形成されるバルク窒化ホウ素層から得られる定量的に類似している曲線３３０も示す。どちらの曲線（３１５および３３０）も、ホウ素濃度が１５ｎｍの深さで約２×ｌ０１６原子／ｃｍ３から、３ｎｍの深さで５×１０１７原子／ｃｍ３まで変動し、数量は曲線３２０より曲線３３５に類似していることを示す。したがって、窒化ホウ素層と基板の間に薄い開始層を組み込むことで、高温アニール中に窒化ホウ素が基板内へ拡散するのを、アニールしていない層のスタックのレベル近くまで低減させる。
【００３３】
直接堆積プロセス
次の議論は、別段の指示がない限り、開始層とライナ層の両方に当てはまる。開始層とライナ層の違いについて指摘する。組成上の違いは、本明細書に記載のライナ層がホウ素を含有するのに対して、開始層は含有しても含有しなくてもよいことである。ホウ素含有量（炭化シリコン、窒化シリコン、および酸窒化シリコンを含む）をほとんどまたは一切もたない開始層は、従来の手段によって、または本明細書に記載の方法で堆積させることができる。
【００３４】
窒素、炭素、酸素、ホウ素、およびシリコンを含有する膜を成長させるための様々なガスが知られている。窒素含有膜を成長させる反応性の窒素源として、アンモニアが使用されることが多いが、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）も使用されてきた。炭素源には、メタン、エタン、および一般にはＣｘＨｙが含まれる。酸素源としては、酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、一酸化窒素（ＮＯ）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、および／または水（Ｈ２Ｏ）を使用することができる。ホウ素源は、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、ボラジン（Ｂ３Ｎ３Ｈ６）、およびボラジンのアルキル置換誘導体を含むことができる。一般的なシリコン源は、シラン、ジシラン、トリシリルアミン（ＴＳＡ）、トリメチルシラン（ＴＭＳ）、およびシラザン類である。
【００３５】
ホウ素含有開始層またはライナ層を堆積させる例示的な方法について、図４の流れ図を参照しながら説明する。この例は、窒化ホウ素を堆積させる方法に的を絞っている。動作４０５に示すように、ホウ素含有前駆体がチャンバ内へ導入される。動作４１０で、ホウ素含有前駆体からチャンバ内の基板上に、ホウ素含有膜が堆積される。次いで、動作４１５で、ホウ素含有膜を処理して、膜の組成を修正する（たとえば、膜の窒素含有量を増大させる）。動作４１５でのホウ素含有膜の処理は、ホウ素含有膜を窒素含有前駆体に露出させることを含む。図４に表す連続した露出を使用して、本明細書に記載の他の膜の多くも同様に堆積させることができる。
【００３６】
動作４０５に戻ると、ホウ素含有前駆体が導入されるチャンバは、任意の化学気相成長チャンバまたはプラズマ強化化学気相成長チャンバとすることができる。使用できるチャンバの例には、ＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）ＳＥおよびＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）ＧＴ  ＰＥＣＶＤというチャンバが含まれる。どちらも、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能である。本明細書に提供する加工条件は、２つの分離された加工領域をもち、１つの加工領域につき１つの基板をもつ３００ｍｍのＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）ＳＥチャンバで実現される。したがって、各基板加工領域および基板で受ける流量は、チャンバ内へ入る流量の半分である。堆積プロセスの詳細について説明する前に、他の方法を使用して開始層およびライナ層として使用するためのホウ素含有膜を形成することもでき、これらの方法は、図４に表す連続した露出を使用しても使用しなくてもよいことに留意されたい。開始層は、ホウ素を含有しても含有しなくてもよく、同時露出によっても同様に堆積させることができる。
【００３７】
ホウ素含有２重層が堆積される下にある基板は、シリコン、シリコン含有物、またはガラスとすることができる。基板は、むき出しの基板とすることができ、あるいは基板上に１つもしくは複数の材料層を堆積させ、および／または基板内に特徴を形成することもできる。基板上に堆積させる例示的な材料は、半導電性、誘電性、および／または金属とすることができる。本明細書では、「基板」という用語は、下にある基板、または下にある基板と下にある基板上に形成および場合によってはパターン形成された１つもしくは複数の層との組合せを指すために使用する。
【００３８】
動作４０５で、ホウ素含有前駆体は、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、ボラジン（Ｂ３Ｎ３Ｈ６）、またはボラジンのアルキル置換誘導体とすることができる。ホウ素含有前駆体は、約１０ｓｃｃｍ〜約１ｓｌｍなど、約５ｓｃｃｍ〜約５０ｓｌｍの流量でチャンバ内へ導入することができる。通常、ホウ素含有前駆体は、希釈ガスとして窒素（Ｎ２）、水素（Ｈ２）、アルゴン（Ａｒ）、またはこれらの組合せとともにチャンバ内へ導入される。希釈ガスは、約１ｓｌｍ〜約１０ｓｌｍなど、約５ｓｃｃｍ〜約５０ｓｌｍの流量でチャンバ内へ導入することができる。
【００３９】
チャンバ内にプラズマがない場合にホウ素含有膜を堆積させるには、チャンバ内の基板支持部の温度を約１００℃〜約１０００℃、たとえば約３００℃〜約５００℃に設定することができ、堆積中、チャンバ内の圧力を約１０ミリトル〜約７６０トル、たとえば約２トル〜約１０トルとすることができる。ホウ素含有前駆体と窒素含有前駆体、炭素含有前駆体、酸素含有前駆体、および／またはシリコン含有前駆体を組み合わせて、１０ｓｃｃｍ〜約１ｓｌｍなど、約５ｓｃｃｍ〜約５０ｓｌｍの流量で、チャンバ内で同時に流すこともできる。
【００４０】
チャンバ内でプラズマの存在下でホウ素含有膜を堆積させるには、チャンバ内の基板支持部の温度を約１００℃〜約１０００℃、たとえば約３００℃〜約５００℃に設定することができ、堆積中、チャンバ内の圧力を約１０ミリトル〜約７６０トル、たとえば約２トル〜約１０トルにすることができる。プラズマは、チャンバのシャワーヘッド電極および／または基板支持部電極へ送達されるＲＦ電力によって提供することができる。ＲＦ電力は、約１００ｋＨｚ〜約１ＭＨｚ、たとえば約３００ｋＨｚ〜約４００ｋＨｚの単一の低周波数では、約３０Ｗ〜約１０００Ｗなど、約２Ｗ〜約５０００Ｗの電力レベルで提供することができ、または約１ＭＨｚより大きく最高約６０ＭＨｚなど、約１ＭＨｚより大きい、たとえば１３．６ＭＨｚの単一の高周波数では、約３０Ｗ〜約１０００Ｗなど、約２Ｗ〜約５０００Ｗの電力レベルで提供することができる。別法として、ＲＦ電力は、約３０Ｗ〜約１０００Ｗなど、約２Ｗ〜約５０００Ｗの電力レベルで約１００ｋＨｚ〜約１ＭＨｚ、たとえば約３００ｋＨｚ〜約４００ｋＨｚの第１の周波数と、約３０Ｗ〜約１０００Ｗなど、約２Ｗ〜約５０００Ｗの電力レベルで約１ＭＨｚより大きく最高約６０ＭＨｚなど、約１ＭＨｚより大きい、たとえば１３．６ＭＨｚの第２の周波数とを含む混合周波数で提供することができる。
【００４１】
実施形態では、図４の動作４１５で、窒素含有前駆体を導入することによって、窒化ホウ素膜を形成することができる。使用できる窒素含有前駆体の例には、アンモニア（ＮＨ３）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）が含まれる。窒化ホウ素膜の厚さは、約２Å〜約５０００Åとすることができる。
【００４２】
酸素含有前駆体、シリコン含有前駆体、炭素含有前駆体、リン含有前駆体などを含む他の前駆体も、同様に使用することができる。前駆体の組合せを使用することもできる。場合によっては、ホウ素含有前駆体がチャンバ内に位置する一方で、これらの前駆体が存在することもできる（図４には図示せず）。別法として、前駆体は、ホウ素含有前駆体の導入前または導入後に、チャンバ内へ導入することができる。酸素含有前駆体の例には、酸素（Ｏ２）、一酸化窒素（ＮＯ）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、および水（Ｈ２Ｏ）が含まれる。使用できるシリコン含有前駆体の例には、シラン、トリシリルアミン（ＴＳＡ）、トリメチルシラン（ＴＭＳ）、およびヘキサメチルシクロトリシラザン（ＨＭＣＴＺ）などのシラザン類が含まれる。使用できる炭素含有前駆体の例には、アルカン類、アルケン類、およびアルキン類など、一般式ＣｘＨｙを有する炭化水素前駆体が含まれる。使用できるリン含有前駆体の一例は、ホスフィン（ＰＨ３）である。チャンバ内のプラズマの有無にかかわらず、ホウ素含有前駆体からチャンバ内の基板上に膜を堆積させることができる。膜の厚さは、約２Å〜約５０００Åとすることができる。
【００４３】
動作４１５はまた、膜内へ窒素を組み込んで窒化ホウ素膜を形成することによって、窒化ホウ素膜の組成を修正する処理を含むことができる。この処理は、プラズマプロセス、紫外（ＵＶ）硬化プロセス、熱アニールプロセス、およびこれらの組合せからなる群から選択され、ホウ素含有膜を窒素含有前駆体に露出させて膜内へ窒素を組み込んで窒化ホウ素膜を形成するステップを含む。窒素含有前駆体は、たとえば窒素ガス（Ｎ２）、アンモニア（ＮＨ３）、またはヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）とすることができる。窒素含有前駆体は、アルゴン、ヘリウム、水素、またはキセノンなどの希釈ガスで希釈することができる。
【００４４】
処理がプラズマプロセスを含む実施形態では、プラズマプロセスは、ホウ素含有膜を堆積させた同じチャンバ内で実行しても、異なるチャンバ内で実行してもよい。プラズマは、チャンバのシャワーヘッド電極および／または基板支持部電極へ送達されるＲＦ電力によって提供することができる。ＲＦ電力は、約１００ｋＨｚ〜約１ＭＨｚ、たとえば約３００ｋＨｚ〜約４００ｋＨｚの単一の低周波数では、約３０Ｗ〜約１０００Ｗなど、約２Ｗ〜約５０００Ｗの電力レベルで提供することができ、または約１ＭＨｚより大きく最高約６０ＭＨｚなど、約１ＭＨｚより大きい、たとえば１３．６ＭＨｚの単一の高周波数では、約３０Ｗ〜約１０００Ｗなど、約２Ｗ〜約５０００Ｗの電力レベルで提供することができる。別法として、ＲＦ電力は、約３０Ｗ〜約１０００Ｗなど、約２Ｗ〜約５０００Ｗの電力レベルで約１００ｋＨｚ〜約１ＭＨｚ、たとえば約３００ｋＨｚ〜約４００ｋＨｚの第１の周波数と、約３０Ｗ〜約１０００Ｗなど、約２Ｗ〜約５０００Ｗの電力レベルで約１ＭＨｚより大きく最高約６０ＭＨｚなど、約１ＭＨｚより大きい、たとえば１３．６ＭＨｚの第２の周波数とを含む混合周波数で提供することができる。処理中に、窒素含有前駆体は、約１００ｓｃｃｍ〜約５００ｓｃｃｍなど、約５ｓｃｃｍ〜約５０ｓｌｍの流量でチャンバ内へ導入することができる。窒素含有前駆体は、約１秒〜約６０秒など、約１秒〜約２時間などの期間にわたってチャンバ内へ流すことができる。処理中に、チャンバ圧力は、約１０ミリトル〜約７６０トルとすることができ、チャンバ内の基板支持部の温度は、約２０℃〜約１０００℃とすることができる。増大させた高周波数ＲＦ電力、増大させたＮＨ３流量、および処理時間のより長いプラズマプロセスを使用して、膜のエッチング速度を調整することができる。
【００４５】
処理がＵＶ硬化プロセスを含む実施形態では、ＵＶ硬化プロセスは、堆積チャンバと同じチャンバ内で実行しても、ホウ素含有膜を堆積させた堆積チャンバを含む組み込まれた器具の一部であるチャンバ内で実行してもよい。たとえば、ＵＶ硬化プロセスは、ホウ素含有膜を堆積させるＰＥＣＶＤチャンバを含むＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）プラットホームの一部であるＮＡＮＯＣＵＲＥ（商標）というチャンバ内で実行することができる。
【００４６】
使用できる例示的なＵＶ硬化プロセス条件には、約１０ミリトル〜約７６０トルのチャンバ圧力および約２０℃〜約１０００℃の基板支持部温度が含まれる。処理中に、窒素含有前駆体は、約５ｓｃｃｍ〜約５０ｓｃｃｍの流量でチャンバ内へ導入することができる。窒素含有前駆体は、約１秒〜約１０分など、約１秒〜約２時間などの期間にわたってチャンバ内へ流すことができる。ＵＶ放射は、水銀マイクロ波アークランプ、パルスキセノンフラッシュランプ、または高効率のＵＶ発光ダイオードアレイなどの任意のＵＶ源によって提供することができる。ＵＶ放射の波長は、たとえば約１７０ｎｍ〜約４００ｎｍとすることができる。処理は、ホウ素含有膜を約１ワット／ｃｍ２〜約１０００ワット／ｃｍ２の紫外放射に露出させるステップを含むことができ、紫外放射は、約１ｅＶ〜約６ｅＶなど、約０．５ｅＶ〜約１０ｅＶの光子エネルギーを提供することができる。
【００４７】
通常、ＵＶ硬化プロセスでは、膜から水素を除去する。これは、水素が膜を通って基板の半導電性の領域内へ拡散し、基板上に形成されたデバイスの信頼性を劣化させる可能性があるため望ましい。ＵＶ硬化プロセスはまた通常、膜の密度を増大させてエッチング速度を低減させる。
【００４８】
本明細書に記載の処理プロセスは、膜（たとえば、ホウ素含有膜）を堆積させた同じチャンバ内で実行しても、異なるチャンバ内で実行してもよい。
【００４９】
ホウ素の拡散に対する障壁の機能を実行し、それによって開始層として使用するのに適した層にするために、窒化ホウ素層が窒素を多く含むようにすることができる。図４の流れ図によって形成される窒化ホウ素層は、動作４１５のプロセスパラメータを修正することによって、窒素を多く含むようにすることができる。具体的には、化学的露出または硬化の持続時間を延ばすことができる。窒素含有前駆体の流量を増大させることができる。硬化ステップは、温度を上げ、放射の強度を増大させ、かつ／またはＵＶ光のスペクトル分布を通常より短い波長の方へ変動させることによって強化することができる。動作４１５でプラズマ励起が使用される場合、プラズマ電力レベルを増大させて窒素含有量を増大させることも可能である。
【００５０】
図４に関連して説明した実施形態では、基板がホウ素含有前駆体および窒素含有前駆体に順次露出されるのに対して、代替実施形態では、基板がホウ素含有前駆体と窒素含有前駆体前駆体に同時に露出される。一般に、同時に露出させることで、膜の成長速度をより速くすることができるが、薄い窒化ホウ素膜の特性および厚さを制御する何らかの能力を犠牲にすることがある。そのような実施形態では、ホウ素含有前駆体および窒素含有前駆体は、チャンバ内へ導入され、次いで反応させて、チャンバ内の基板上に窒化ホウ素膜を化学気相成長させる。
【００５１】
窒化ホウ素膜の形成は例示的であった。一般に、２重層の膜は、２重層内のホウ素が下にある基板内へ拡散するのを防ぐための障壁として実行することが可能な開始層を含む。ホウ素含有前駆体、窒素前駆体、シリコン含有前駆体、酸素含有前駆体、炭素含有前駆体、リン含有前駆体、およびこれらの組合せをチャンバ内へ同時に導入して、開始層および／またはライナ層を堆積させることもできる。様々な前駆体の反応は、チャンバ内のプラズマの有無にかかわらず実行することができる。
【００５２】
実施形態では、ＲＦプラズマ励起とともに上記で概説した流量ならびにプロセス条件で基板をシランおよびアンモニアに同時に露出させることから、異種開始層を形成することができる。その結果得られる開始層の第１の部分は窒化シリコン（ＳｉＮ）であり、基板の内外への拡散に対する障壁を形成する。プラズマまたはプロセスガスの流れを止めることなく、加工領域にジボランを追加して、窒化シリコンホウ素（ＳｉＢＮ）から構成される開始層の第２の部分を成長させることができる。これは、特に開始層の堆積前に露出された金属（たとえば、銅）の領域内で、後に堆積させる窒化ホウ素層と基板の間で接着を促進させることがわかった。様々な実施形態では、窒化シリコン層を厚さ約３Å〜１０Åとすることができ、窒化シリコンホウ素層を厚さ約３Å〜１０Åとすることができる。本明細書では、「開始層」という用語は、異種開始層と均質な開始層の両方を指すために使用する。ここで説明した異種開始層は例示的であり、他のプロセスおよび前駆体で他の材料を堆積させて、異なる異種開始層を形成することもできる。
【００５３】
間接堆積プロセス
次の議論は、下にある基板の内外への拡散に対する障壁を形成する開始層に当てはまる。開始層は、ホウ素を含有しても含有しなくてもよい。ホウ素含有量（炭化シリコン、窒化シリコン、および酸窒化シリコンを含む）をほとんどまたは一切もたない開始層は、従来の手段によって、または本明細書に記載の方法で堆積させることができる。
【００５４】
窒素、炭素、酸素、ホウ素、およびシリコンを含有する膜を成長させるための様々なガスが利用可能である。窒素含有膜を成長させる反応性の窒素源として、アンモニアを使用できるが、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）を使用することもできる。炭素源には、メタン、エタン、および一般にはＣｘＨｙが含まれる。酸素源としては、酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、一酸化窒素（ＮＯ）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、および／または水（Ｈ２Ｏ）を使用することができる。ホウ素源は、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、ボラジン（Ｂ３Ｎ３Ｈ６）、およびボラジンのアルキル置換誘導体を含むことができる。一般的なシリコン源は、シラン、ジシラン、トリシリルアミン（ＴＳＡ）、トリメチルシラン（ＴＭＳ）、およびシラザン類である。
【００５５】
開始層を堆積させる例示的な方法について、図５の流れ図を参照しながら説明する。この例は、窒化シリコンを堆積させる方法に的を絞っている。動作５２０〜５２１に示すように、窒素含有前駆体およびシリコン含有前駆体がチャンバ内へ導入される。動作５２２で、プラズマを発生させて、チャンバの内部表面上に窒化シリコン膜を堆積させる。動作５２２中、基板が存在する必要はない。次いで、動作５３０で、加工チャンバ内へ基板が移動される。動作５４０で、第２のプラズマを開始させて、チャンバの内部表面から、動作５３０で内部表面上へ移動させた基板へ、窒化シリコンの一部を動かす。膜を形成するこの間接的な方法は、炭化シリコン、酸窒化シリコン、および窒素を多く含む窒化ホウ素を含めて、窒化シリコン以外の膜に対しても同様に使用することができる。
【００５６】
動作５２０〜５４０に使用されるチャンバは、化学気相成長チャンバまたはプラズマ強化化学気相成長チャンバとすることができる。使用できるチャンバの例には、ＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）ＳＥおよびＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）ＧＴ  ＰＥＣＶＤというチャンバが含まれる。どちらも、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能である。本明細書に提供する加工条件は、２つの分離された加工領域をもち、１つの加工領域につき１つの基板をもつ３００ｍｍのＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）ＳＥチャンバで実現される。したがって、各基板加工領域および基板で受ける流量は、チャンバ内へ入る流量の半分である。堆積プロセスの詳細について説明する前に、他の方法を使用して開始層およびライナ層として使用するための障壁膜を形成することもでき、これらの方法は、図５に表す間接堆積技法を使用しても使用しなくてもよいことに留意されたい。窒化シリコンが、電子機器で使用されることの多い材料であり、他の方法を使用して窒化シリコン開始層を堆積させることもできるが、膜の厚さを制御するのがより困難になることがある。
【００５７】
ホウ素含有２重層が堆積される下にある基板は、シリコン、シリコン含有物、またはガラスとすることができる。基板は、むき出しの基板とすることができ、あるいは基板上に１つもしくは複数の材料層を堆積させ、および／または基板内に特徴を形成することもできる。基板上に堆積させる例示的な材料は、半導電性、誘電性、および／または金属とすることができる。本明細書では、「基板」という用語は、下にある基板、または下にある基板と下にある基板上に形成および場合によってはパターン形成された１つもしくは複数の層との組合せを指すために使用する。
【００５８】
動作５２０で、窒素含有前駆体は、バブラーを通って送達される２原子の窒素（Ｎ２）、アンモニア（ＮＨ３）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）、またはさらには水酸化アンモニウム（ＮＨ４ＯＨ）とすることができる。これらの前駆体の組合せも可能である。窒素含有前駆体は、約１０ｓｃｃｍ〜約１ｓｌｍなど、約５ｓｃｃｍ〜約５０ｓｌｍの流量でチャンバ内へ導入することができる。通常、窒素含有前駆体は、希釈ガスとして窒素（Ｎ２）、水素（Ｈ２）、アルゴン（Ａｒ）、またはこれらの組合せとともにチャンバ内へ導入される。希釈ガスは、約１ｓｌｍ〜約１０ｓｌｍなど、約５ｓｃｃｍ〜約５０ｓｌｍの流量でチャンバ内へ導入することができる。
【００５９】
動作５２１で、シリコン含有前駆体は、シラン、ジシラン、トリシリルアミン（ＴＳＡ）、トリメチルシラン（ＴＭＳ）、および／またはシラザン類とすることができる。窒素含有前駆体は、約１０ｓｃｃｍ〜約１ｓｌｍなど、約５ｓｃｃｍ〜約５０ｓｌｍの流量でチャンバ内へ導入することができる。通常、シリコン含有前駆体は、希釈ガスとして窒素（Ｎ２）、水素（Ｈ２）、アルゴン（Ａｒ）、またはこれらの組合せとともにチャンバ内へ導入される。希釈ガスは、約１ｓｌｍ〜約１０ｓｌｍなど、約５ｓｃｃｍ〜約５０ｓｌｍの流量でチャンバ内へ導入することができる。
【００６０】
動作５２２で、加工チャンバ内でプラズマを発生させることによって、チャンバの内部表面上に窒化シリコンが堆積される。チャンバ内でプラズマの存在下で開始層を堆積させるには、チャンバ内の基板支持部の温度を約１００℃〜約１０００℃、たとえば約３００℃〜約５００℃に設定することができ、堆積中、チャンバ内の圧力を約１０ミリトル〜約７６０トル、たとえば約２トル〜約１０トルにすることができる。プラズマは、チャンバのシャワーヘッド電極および／または基板支持部電極へ送達されるＲＦ電力によって提供することができる。ＲＦ電力は、約１００ｋＨｚ〜約１ＭＨｚ、たとえば約３００ｋＨｚ〜約４００ｋＨｚの単一の低周波数では、約３０Ｗ〜約１０００Ｗなど、約２Ｗ〜約５０００Ｗの電力レベルで提供することができ、または約１ＭＨｚより大きく最高約６０ＭＨｚなど、約１ＭＨｚより大きい、たとえば１３．６ＭＨｚの単一の高周波数では、約３０Ｗ〜約１０００Ｗなど、約２Ｗ〜約５０００Ｗの電力レベルで提供することができる。別法として、ＲＦ電力は、約３０Ｗ〜約１０００Ｗなど、約２Ｗ〜約５０００Ｗの電力レベルで約１００ｋＨｚ〜約１ＭＨｚ、たとえば約３００ｋＨｚ〜約４００ｋＨｚの第１の周波数と、約３０Ｗ〜約１０００Ｗなど、約２Ｗ〜約５０００Ｗの電力レベルで約１ＭＨｚより大きく最高約６０ＭＨｚなど、約１ＭＨｚより大きい、たとえば１３．６ＭＨｚの第２の周波数とを含む混合周波数で提供することができる。
【００６１】
窒化シリコンはまた、チャンバ内にプラズマがない場合にチャンバの内部表面上に堆積させることもでき、チャンバ内の基板支持部の温度を約１００℃〜約１０００℃、たとえば約３００℃〜約５００℃に設定することができ、堆積中、チャンバ内の圧力を約１０ミリトル〜約７６０トル、たとえば約２トル〜約１０トルとすることができる。
【００６２】
チャンバの内部表面上に材料を堆積させるためにプラズマが使用されるかどうかにかかわらず、窒化シリコンは、堆積できる唯一の材料ではない。他の膜を、障壁材料として使用することもできる。シリコン、窒素、および追加の材料を含有する膜も可能である。窒素含有前駆体およびシリコン含有前駆体とホウ素含有前駆体、炭素含有前駆体、および／または酸素含有前駆体を組み合わせて、１０ｓｃｃｍ〜約１ｓｌｍなど、約５ｓｃｃｍ〜約５０ｓｌｍの流量で、チャンバ内で同時に流すこともできる。
【００６３】
チャンバの内部表面上に障壁材料を堆積させることに続いて、動作５３０で、チャンバ内へ基板が移動される。動作５３５で、チャンバ内へ不活性ガスが導入される。例示的な不活性ガスは、窒素（Ｎ２）、水素（Ｈ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、またはキセノン（Ｘｅ）などの１つまたは複数のガスを含むことができる。不活性ガスは、チャンバの内部表面を被覆するために使用されるものなどの反応性前駆体と組み合わせることができる。次いで反応性前駆体は、内部表面から再分散される材料に加えて、開始層に材料を供給することができる。動作５４０で、プラズマを発生させて、障壁材料（流れ図では窒化シリコン）の一部分をチャンバの内部表面から基板へ移動させる。プラズマは、チャンバのシャワーヘッド電極および／または基板支持部電極へ送達されるＲＦ電力によって提供することができる。ＲＦ電力は、約１００ｋＨｚ〜約１ＭＨｚ、たとえば約３００ｋＨｚ〜約４００ｋＨｚの単一の低周波数では、約３０Ｗ〜約１０００Ｗなど、約２Ｗ〜約５０００Ｗの電力レベルで提供することができ、または約１ＭＨｚより大きく最高約６０ＭＨｚなど、約１ＭＨｚより大きい、たとえば１３．６ＭＨｚの単一の高周波数では、約３０Ｗ〜約１０００Ｗなど、約２Ｗ〜約５０００Ｗの電力レベルで提供することができる。別法として、ＲＦ電力は、約３０Ｗ〜約１０００Ｗなど、約２Ｗ〜約５０００Ｗの電力レベルで約１００ｋＨｚ〜約１ＭＨｚ、たとえば約３００ｋＨｚ〜約４００ｋＨｚの第１の周波数と、約３０Ｗ〜約１０００Ｗなど、約２Ｗ〜約５０００Ｗの電力レベルで約１ＭＨｚより大きく最高約６０ＭＨｚなど、約１ＭＨｚより大きい、たとえば１３．６ＭＨｚの第２の周波数とを含む混合周波数で提供することができる。
【００６４】
処理中に、不活性ガスは、約１００ｓｃｃｍ〜約５００ｓｃｃｍなど、約５ｓｃｃｍ〜約５０ｓｌｍの流量でチャンバ内へ導入することができる。不活性ガスは、約１秒〜約６０秒など、約１秒〜約２時間などの期間にわたってチャンバ内へ流すことができる。処理中に、チャンバ圧力は、約１０ミリトル〜約７６０トルとすることができ、チャンバ内の基板支持部の温度は、約２０℃〜約１０００℃とすることができる。
【００６５】
開始層として窒化ホウ素層を使用することができ、チャンバの内部表面上に窒化ホウ素を堆積させる間に、窒素を多く含むようにすることができる。内部表面上に形成される窒化ホウ素層は、堆積プロセスパラメータを修正することによって、窒素を多く含むようにすることができる。たとえば、窒素含有前駆体とホウ素含有前駆体の比を増大させることができる。
【００６６】
前項の直接堆積プロセスに有用な処理に類似している堆積後の処理は、本項で説明する間接堆積プロセスでも有用性を見出すことができる。これらの処理を使用して、チャンバの内部表面上に位置する間に、または基板の表面上へ堆積された後に、障壁材料の特性を調整することができる。窒素を多く含む窒化ホウ素層を形成するために、窒素含有前駆体への露出の持続時間もしくは硬化の持続時間を延ばすことができ、窒素含有前駆体の流量を増大させることができ、および／またはプラズマ電力レベルを増大させることができる。
【００６７】
本明細書では、「基板」とは、その上に層が形成されるかどうかにかかわらず、支持基板とすることができる。支持基板は、絶縁体、または様々なドープ濃度およびプロファイルの半導体とすることができ、たとえば、集積回路の製造で使用されるタイプの半導体基板とすることができる。「励起状態」にあるガスとは、ガス分子の少なくとも一部が振動によって励起され、解離され、および／またはイオン化された状態であるガスを指す。ガスは、２つ以上のガスの組合せとすることができる。本明細書全体にわたって、溝という用語を使用するが、エッチングされた幾何形状が必ずしも大きな水平の縦横比を有することを示唆しない。表面の上から見ると、溝は、円形、楕円形、多角形、方形、または様々な他の形状に見える。
【００６８】
いくつかの実施形態を開示したが、開示の実施形態の精神から逸脱することなく、様々な修正、代替の構造、および等価物を使用できることが、当業者には理解されるであろう。さらに、本発明を不必要に曖昧にしないように、複数の周知のプロセスおよび要素については説明しなかった。したがって、上記の説明は、本発明の範囲を限定すると解釈されるべきではない。
【００６９】
値の範囲が提供される場合、その範囲の上限と下限の間のそれぞれの介在する値もまた、文脈上別途明示しない限り下限の小数第１位まで、具体的に開示していることが理解される。任意の記載の値または記載の範囲内の介在する値と、任意の他の記載の値またはその記載の範囲内に介在する値との間では、それぞれのより小さい範囲も包含される。これらのより小さい範囲の上限および下限は、独自に、範囲内に含み、または排除することができ、より小さい範囲内に限界のいずれかを含むか、どちらも含まないか、それとも両方を含む各範囲はまた、記載の範囲内の何らかの具体的に排除された限界に応じて、本発明内に包含される。記載の範囲が限界の一方または両方を含む場合、これらの含まれる限界のいずれかまたは両方を排除する範囲も含まれる。
【００７０】
本明細書および添付の特許請求の範囲では、単数形の「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈上別途明示しない限り、複数の指示対象を含む。したがって、たとえば「プロセス」への言及は、複数のそのようなプロセスを含み、「誘電体材料」への言及は、当業者には知られている１つまたは複数の誘電体材料およびその等価物への言及を含み、以下同様である。
【００７１】
また、本明細書および以下の特許請求の範囲で使用する「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」は、記載の特徴、整数、構成要素、またはステップの存在を指定するものであるが、１つまたは複数の他の特徴、整数、構成要素、ステップ、動作、または群の存在または追加を除外しない。
【図１】
2012531045.tif 000003
【図２】
2012531045.tif 000004
【図３】
2012531045.tif 000005
【図４】
2012531045.tif 000006
【図５】
2012531045.tif 000007
【国際調査報告】
2012531045.tif 000008
2012531045.tif 000009