特開 2022-20585 遷移金属層を備える構造を形成するための方法およびシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022020585

(43)【公開日】2022-02-01

(54)【発明の名称】遷移金属層を備える構造を形成するための方法およびシステム

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/08 20060101AFI20220125BHJP

   H01L 21/3205 20060101ALI20220125BHJP

   H01L 21/768 20060101ALI20220125BHJP

   H01L 21/28 20060101ALI20220125BHJP

   H01L 21/285 20060101ALI20220125BHJP

【ＦＩ】

C23C16/08

H01L21/88 R

H01L21/90 B

H01L21/28 301R

H01L21/285 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】21

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021118001

(22)【出願日】2021-07-16

(31)【優先権主張番号】63/054,135

(32)【優先日】2020-07-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】519237203

【氏名又は名称】エーエスエム・アイピー・ホールディング・ベー・フェー

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】ポール・マ

(72)【発明者】

【氏名】ロガイエ・ロトフィ

(72)【発明者】

【氏名】ジェボム・イ

(72)【発明者】

【氏名】エリック・クリストファー・スティーヴンス

(72)【発明者】

【氏名】チャリス・エランガ・ナナヤックカーラ

【テーマコード（参考）】

4K030

4M104

5F033

【Ｆターム（参考）】

4K030AA01

4K030AA02

4K030AA03

4K030AA04

4K030AA05

4K030AA09

4K030AA11

4K030AA12

4K030AA13

4K030AA17

4K030AA18

4K030BA12

4K030BA36

4K030BA38

4K030BA50

4K030BA58

4K030DA09

4K030FA10

4K030HA01

4K030JA01

4K030JA10

4K030LA15

4M104BB04

4M104BB13

4M104BB14

4M104BB16

4M104BB17

4M104BB18

4M104DD43

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4M104DD45

4M104DD78

4M104DD79

4M104FF13

4M104HH08

4M104HH09

5F033GG01

5F033GG03

5F033HH07

5F033HH11

5F033HH15

5F033HH17

5F033HH18

5F033HH19

5F033HH20

5F033HH21

5F033HH31

5F033JJ01

5F033JJ07

5F033JJ31

5F033MM05

5F033NN07

5F033PP06

5F033QQ73

5F033VV16

5F033WW03

(57)【要約】

【課題】金属層を形成するための改善された方法およびシステムを提供する。
【解決手段】基材の表面上に遷移金属層を形成するための方法およびシステム、ならびに方法を使用して形成される構造およびデバイスが開示される。例示的な方法は、遷移金属層を形成する前に遷移層を形成することを含む。遷移層を使用して、遷移金属層の堆積中の形体の屈曲を軽減しながら、高アスペクト比の形体上へ遷移金属層を容易に続いて堆積させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

構造を形成する方法であって、前記方法は、
基材を供給する工程と、
前記基材の表面上に、遷移金属硫化物、遷移金属炭化物、および遷移金属窒化物のうちの一つまたは複数を含む遷移層を形成する工程と、
前記遷移層の上に遷移金属層を形成する工程と、を含む、方法。

【請求項2】

遷移金属硫化物、遷移金属炭化物、および遷移金属窒化物のうちの一つまたは複数の遷移金属ならびに前記遷移金属層の前記遷移金属は同一である、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記遷移層は、第４族から第７族の遷移金属から選択される遷移金属を含む、請求項１または請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記遷移層の厚さは、１００オングストロームを超える、１ｎｍを超える、５ｎｍを超える、約１ｎｍ～約２０ｎｍ、または約１ｎｍ～約１０ｎｍである、請求項１～３のいずれかに一項に記載の方法。

【請求項5】

前記遷移層を形成する前記工程は、周期的堆積プロセスを含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記周期的堆積プロセスは、
遷移金属前駆体を反応チャンバーへ供給することと、
炭素、硫黄、および窒素反応物質のうちの一つまたは複数を前記反応チャンバーに供給することと、
必要に応じて、還元反応物質を前記反応チャンバーに供給することと、を含む、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記遷移金属前駆体は、ハロゲン化遷移金属、ハロゲン化遷移金属カルコゲニド、遷移金属カルボニル、遷移金属有機前駆体、および遷移金属有機金属前駆体のうちの一つまたは複数を含む、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記炭素反応物質は、アセチレン、エチレン、ハロゲン化アルキル化合物、ハロゲン化アルケン化合物、および金属アルキル化合物のうちの一つまたは複数を含む、請求項６または請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記窒素反応物質は、窒素（Ｎ_２）、アンモニア（ＮＨ_３）、ヒドラジン（Ｎ_２Ｈ_４）、またはヒドラジン誘導体、水素と窒素の混合物、窒素イオン、窒素ラジカル、および窒素励起種のうちの一つまたは複数を含む、請求項６～８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

前記硫黄反応物質は、硫化水素（Ｈ_２Ｓ）、硫黄、チオール、ジスルフィド結合を含む化合物、硫黄－アルキル基結合を含む化合物、式Ｒ－Ｓ－Ｓ－Ｒ’またはＳ－Ｒ（式中、ＲおよびＲ’は、脂肪族（Ｃ１～Ｃ８）および芳香族基から互いに独立して選択される）によって表される化合物、およびハロゲン化硫黄のうちの一つまたは複数を含む、請求項６～９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記還元反応物質は、水素、水素ラジカル、水素イオン、式Ｓｉ_ｎＨ_{（２ｎ＋２）}を有するシラン、式Ｇｅ_ｎＨ_２ｎ＋２を有するゲルマン、および式Ｂ_ｎＨ_ｎ＋４またはＢ_ｎＨ_ｎ＋６を有するボランのうちの一つまたは複数を含む、請求項６～１０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

前記遷移金属層を形成する前記工程は、周期的堆積プロセスを含む、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項13】

前記周期的堆積プロセスは、
モリブデン前駆体を反応チャンバーに供給することと、
還元反応物質を前記反応チャンバーに供給することと、を含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記モリブデン前駆体は、ハロゲン化モリブデン、ハロゲン化モリブデンカルコゲニド、モリブデンカルボニル、モリブデン金属有機前駆体、およびモリブデン有機金属前駆体のうちの一つまたは複数を含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記モリブデン前駆体は少なくとも一つのハロゲン配位子を含む、請求項１３または請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記モリブデン前駆体は、四塩化モリブデン（ＭｏＣｌ_５）、三塩化モリブデン（ＭｏＣｌ_３）、四塩化モリブデン（ＭｏＣｌ_４）、五塩化モリブデン（ＭｏＣｌ_５）、六塩化モリブデン（ＭｏＣｌ_６）、六フッ化モリブデン（ＭｏＦ_６）、モリブデンヘキサカルボニル（Ｍｏ（ＣＯ）_６）、テトラクロロ（シクロペンタジエニル）モリブデン、三塩化酸化モリブデン（Ｖ）（ＭｏＯＣｌ_３）、四塩化酸化モリブデン（ＶＩ）（ＭｏＯＣｌ_４）、および二塩化酸化モリブデン（ＩＶ）（ＭｏＯ_２Ｃｌ_２）のうちの一つまたは複数、Ｍｏ（ｔＢｕＮ）_２（ＮＭｅ_２）_２、Ｍｏ（ＮＢｕ）_２（ＳｔＢｕ）_２、（Ｍｅ_２Ｎ）_４Ｍｏ、（ｉＰｒＣｐ）_２ＭｏＨ_２、Ｍｏ（ＮＭｅ_２）_４、Ｍｏ（ＮＥｔ_２）_４、Ｍｏ_２（ＮＭｅ_２）_６、Ｍｏ（ｔＢｕＮ）_２（ＮＭｅ_２）_２、Ｍｏ（ＮｔＢｕ）_２（ＳｔＢｕ）_２、Ｍｏ（ＮｔＢｕ）_２（ｉＰｒ_２ＡＭＤ）_２、Ｍｏ（ｔｈｄ）_３、ＭｏＯ_２（ａｃａｃ）_２、ＭｏＯ_２（ｔｈｄ）_２、ＭｏＯ_２（ｉＰｒ_２ＡＭＤ）_２、Ｍｏ（Ｃｐ）_２Ｈ_２、Ｍｏ（ｉＰｒＣｐ）_２Ｈ_２、Ｍｏ（η_６－エチルベンゼン）_２、ＭｏＣｐ（ＣＯ）_２（η３－アリル）、およびＭｏＣｐ（ＣＯ）_２（ＮＯ）を含む、請求項１３～１５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項17】

前記遷移金属層を形成する工程中の堆積温度は、８００℃未満、６５０℃未満、６００℃未満、５５０℃未満、５００℃未満、約３００℃～５５０℃、約３００℃～５００℃、または約３００℃～４５０℃である、請求項１３～１６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項18】

前記遷移金属層を還元雰囲気中でアニーリングする工程をさらに含む、請求項１～１７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項19】

前記アニーリング工程中の温度は、約４５０℃～約１０００℃または約５５０℃～約９００℃である、請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

請求項１～１９のいずれか一項に記載の方法に従って形成される構造。

【請求項21】

請求項１～１９のいずれか一項に記載の方法を実行するための反応器システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、概ね、基材の表面上に層を形成するための好適な方法およびシステム、ならびに層を備える構造に関する。より具体的には、本開示は、遷移金属を含む層を形成するための方法およびシステム、ならびに方法およびシステムを使用して形成される構造に関する。

【背景技術】

【0002】

電子デバイス、例えば半導体デバイスのスケーリングにより、集積回路の性能と密度が大幅に向上している。しかし、従来のデバイス・スケーリング技術は、将来のテクノロジーノードにとっての大きな課題に直面している。

【0003】

例えば、一つの課題は、金属ギャップフィル用途に使用するための導電性材料を堆積させるのに好適な技術を見つけることであり、この材料は、基材の表面上にある（例えば、誘電体の）形体に望ましくない変形または応力を引き起こさず、望ましくは低い比抵抗を有する。ボイドおよび／またはシームのないギャップフィルを備える、所望の（すなわち、比較的低い）粗さを有する導電層を堆積させるための別の課題が存在する。したがって、このような特性を有する金属層を形成するための改善された方法およびシステムが望まれる。

【0004】

この節で説明される問題および解決策の説明を含むすべての説明は、本開示の背景を提供する目的でのみ本開示に含まれている。かかる説明は、発明が行われた時点で、あるいは先行技術を構成する時点で、情報の一部またはすべてが既知であったことを認めるものと解釈されるべきではない。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0005】

この節では、選択された概念を簡略化した形態で紹介し、これは以下でさらに詳細に説明されることができる。この発明の概要は、特許請求される主題の主要な特徴又は本質的な特徴を特定することを必ずしも意図しておらず、特許請求される主題の範囲を限定するために使用することも意図していない。

【0006】

本開示の様々な実施形態は、遷移金属層を備える構造を形成する方法、このような方法を使用して形成される構造、ならびに方法を実行するためのシステムおよび／または構造を形成するためのシステムに関する。遷移金属層は、ライナーまたはバリア層（例えば、３Ｄ－ＮＡＮＤまたはＤＲＡＭワードライン用）用途として、相互接続用途等用に、使用するためのギャップフィル（例えば、相補形金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ））用途を含む様々な用途で使用されることができる。さらに、以下でより詳細に説明するように、本開示の実施例を使用して、比較的滑らかで、シーム形成もボイド形成も示さず、所望の（低い）比抵抗値を示す遷移金属層を堆積させることができる。

【0007】

本開示の例示的な実施形態によれば、構造を形成する方法が開示される。構造を形成する例示的な方法は、基材を供給することと、遷移金属硫化物、遷移金属炭化物、および遷移金属窒化物のうちの一つまたは複数を含む遷移層を基材の表面上に形成することと、遷移層を覆う遷移金属層を形成することと、を含む。遷移層および／または遷移金属層における遷移金属は、例えば、第４族～第７族または他の遷移金属であってもよい。例示的な遷移金属は、チタン、タングステン、モリブデン、バナジウム、ルテニウム、銅、ニオブ、タンタル、コバルト、ハフニウム、およびジルコニウムからなる群から選択されることができる。場合によっては、遷移層および遷移金属層における遷移金属は、同じ金属であることができる。本開示の実施例によれば、遷移層の厚さは、１００オングストロームを超える、１ｎｍを超える、５ｎｍを超える、約１ｎｍ～約２０ｎｍ、または約１ｎｍ～約１０ｎｍである。別の実施例によれば、遷移層を形成する工程は、周期的堆積プロセスを含む。周期的堆積プロセスは、遷移金属前駆体を反応チャンバーに供給することと、炭素、硫黄、および窒素反応物質のうちの一つまたは複数を反応チャンバー供給することと、還元反応物質を反応チャンバーに供給することと、を含むことができる。遷移金属層を形成する工程は、周期的堆積プロセスを含むことができる。遷移層を形成する工程および／または遷移金属層を形成する工程中の温度は、６５０℃未満、６００℃未満、５５０℃未満、５００℃未満、約３００℃～６００℃、約３００℃～６５０℃、約３００℃～５５０℃、約３００℃～５００℃、または約３００℃～４５０℃とすることができる。場合によっては、遷移層を形成する工程中の基材の温度は、遷移金属層を形成する工程中の温度よりも低くてもよい。本開示の実施例によれば、方法はまた、還元雰囲気中で遷移金属層をアニーリングする工程を含む。アニーリング工程中の温度は、約４５０℃～１０００℃または約５５０℃～９００℃とすることができる。遷移金属層を形成する工程中の反応チャンバー内の圧力は、７６０Ｔｏｒｒ未満、約０．２～約３００Ｔｏｒｒ、約０．５～約６０Ｔｏｒｒ、約２０～約８０Ｔｏｒｒ、約０．５～約５０Ｔｏｒｒ、または約０．５～約２０Ｔｏｒｒとすることができる。遷移層を形成する工程中の反応チャンバー内の圧力は、遷移金属層を形成する工程中の圧力よりも低くてもよく、例えば、上記で指定される範囲内であることができる。

【0008】

本開示のなおさらなる例示的実施形態によれば、構造は、本明細書に記載の方法を使用して形成される。構造は、基材、基材状に形成される（例えば、一時的な）遷移層、および遷移層上に形成される遷移金属層を備えることができる。遷移層を用いて、遷移層上に形成される遷移金属膜の粗さを低減し、低減しなければ発生するであろうシームおよび／またはボイドの形成を低減することができ、遷移金属層が形体上に直接堆積される場合、低減しなければ発生する可能性がある、下にある形体の屈曲または応力を軽減することができる。遷移金属層は、ライナーまたはバリアとして、相互接続等としてギャップフィルを含む様々な用途に使用されることができる。

【0009】

本開示のさらに別の実施例によれば、本明細書に記載の方法を実行するための、および／または構造またはその一部を形成するためのシステムが開示される。

【0010】

当業者には、これらのおよび他の実施形態は、添付の図面を参照して、以下のある特定の実施形態の詳細な説明から容易に明らかとなる。本発明は、開示された任意の特定の実施形態に限定されない。

【図面の簡単な説明】

【0011】

本開示の実施形態のより完全な理解は、以下の例示的な図面に関連して考慮される場合、発明を実施するための形態および特許請求の範囲を参照することによって得られることができる。

【0012】

【図1】図１は、本開示の例示的な実施形態による方法である。

【図2】図２は、本開示の例示的な実施形態によるプロセスである。

【図3】図３は、本開示の例示的な実施形態によるプロセスである。

【図4】図４は、本開示の実施例による構造である。

【図5】図５は、本開示の追加の例示的な実施形態による反応器システムを図示する。

【0013】

当然のことながら、図内の要素は、単純化および明瞭化のために例示されていて、必ずしも実寸に比例して描かれていない。例えば、図内の要素のうちのいくつかの寸法は、本開示の例示された実施形態の理解の向上を助けるために他の要素に対して相対的に誇張されている場合がある。

【発明を実施するための形態】

【0014】

下記に提供される方法、構造、デバイス、およびシステムの例示的な実施形態の記述は、単に例示であって、また説明のみを意図しており、下記の記述は本開示または特許請求の範囲を限定することを意図したものではない。さらに、記載された特徴を有する複数の実施形態の列挙は、追加の特徴を有する他の実施形態も、記載された特徴の異なる組み合わせを組み込む他の実施形態をも排除することを意図していない。例えば、様々な実施形態が例示的な実施形態として記載され、従属する特許請求の範囲に引用され得る。特に記載がない限り、例示的な実施形態またはその構成要素は、様々な組み合わせで組み合わせられてもよく、または互いに別々に適用されることができる。

【0015】

以下により詳細に説明するように、本開示の様々な実施形態は、様々な用途に好適な構造を形成するための方法を提供する。例示的な方法を使用して、例えば、遷移金属層、好適なギャップフィル用途、相互接続用途、バリアまたはライナー用途等を形成することができる。しかしながら、特に明記されない限り、本発明は必ずしもそのような例に限定されない。

【0016】

本開示において、「ガス」は、常温常圧（ＮＴＰ）の気体である材料、気化した固体および／または気化した液体を含むことができ、状況に応じて単一の気体または気体の混合物で構成されることができる。プロセスガス以外のガス、すなわち、ガス分配アセンブリ、他のガス分配装置等を通過することなく導入されるガスは、例えば反応空間を密封するために使用可能で、シールガス、例えば希ガスを含むことができる。場合によっては、用語「前駆体」は、別の化合物を生成する化学反応に参加する化合物、および具体的には膜のマトリックスまたは膜の主骨格を構成する化合物を指すことができる。用語「反応物」は、用語前駆体と互換的に使用されることができる。用語「不活性ガス」は、化学反応に関与しない、および／または相当な程度まで膜マトリクスの一部にならないガスを指し得る。例示的な不活性ガスは、ヘリウム、アルゴンおよびそれらの任意の組み合わせを含む。一部の例では、不活性ガスは窒素および／または水素を含み得る。

【0017】

本明細書で使用される、用語「基材」は、デバイス、回路、もしくは膜を形成するのに使用され得る任意の下地材料または材料、またはデバイス、回路、もしくは膜が上に形成され得る任意の下地材料または材料を指し得る。基材は、シリコン（例えば、単結晶シリコン）などのバルク材料、ゲルマニウムなどの他のＩＶ族材料、またはＩＩ－ＶＩ族、もしくはＩＩＩ－Ｖ族半導体材料などの他の半導体材料を含むことができる、かつバルク材料の上に重なる、または下にある一つまたは複数の層を含むことができる。さらに、基材は、基材の層の少なくとも一部分の中またはその上に形成される様々な特徴（陥凹部、突出部およびこれに類するものなど）を含むことができる。例示として、基材は、バルク半導体材料と、バルク半導体材料の少なくとも一部分の上に重なる絶縁または誘電材料層とを含み得る。

【0018】

本明細書で使用する用語「膜」および／または「層」は、任意の連続的または非連続的な構造および材料、例えば本明細書に開示の方法により堆積された材料を指すことができる。例えば、膜および／または層としては、二次元材料、三次元材料、ナノ粒子、あるいは部分的もしくは完全な分子層、または部分的もしくは完全な原子層、または原子および／もしくは分子のクラスターさえをも挙げることができる。膜または層は、ピンホールを有する材料または層を含んでもよく、少なくとも部分的に連続していてもよい。

【0019】

本明細書で使用される場合、「構造」は、本明細書に記載される基材であるか、またはそれを含み得る。構造は、本明細書に記載の方法に従って形成された一つまたは複数の層など、基材上を覆う一つまたは複数の層を含み得る。

【0020】

「周期的堆積プロセス（ｃｙｃｌｉｃ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ）」または「周期的堆積プロセス（ｃｙｃｌｉｃａｌ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ）」という用語は、前駆体（および／または反応物質）を反応チャンバー内へ連続的に導入して基材上に層を堆積させることを指すことができ、かつ、ＡＬＤ成分と周期的ＣＶＤ成分とを含む、原子層堆積（ＡＬＤ）、周期的化学気相堆積（周期的ＣＶＤ）、およびハイブリッド周期的堆積プロセスなどの処理技術を含む。用語、方法およびプロセスは、互換的に使用されることができる。

【0021】

用語、「原子層堆積」は、堆積サイクル、典型的には複数の連続堆積サイクルがプロセスチャンバー内で行われる蒸着プロセスを指すことができる。本明細書で使用される原子層堆積という用語は、関連する用語、例えば、前駆体／反応性ガス、およびパージ（例えば、不活性キャリア）ガスの交互パルスで実施される場合、化学蒸着原子層堆積、原子層エピタキシー（ＡＬＥ）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）、ガス供給源ＭＢＥ、または有機金属ＭＢＥ、ならびに化学ビームエピタキシー、により示されるプロセスを含むことも意味する。

【0022】

一般的に、ＡＬＤサイクルでは、各サイクル中に、前駆体が反応チャンバーに導入され、堆積表面（例えば、以前のＡＬＤサイクルから以前に堆積した材料または他の材料を含みうる、基材表面）に化学吸着され、別の前駆体と容易に反応しない材料の単分子層またはサブ単分子層を形成する（すなわち、自己制御反応）。その後、一部の事例では、化学吸着した前駆体を堆積表面上で所望の材料に変態させるのに使用するために、反応物質（例えば、別の前駆体または反応ガス）をその後プロセスチャンバー内に導入することができる。反応物質は、前駆体とさらに反応することができる。パージ工程は、一つまたは複数のサイクルの間、例えば各サイクルの各工程の間に利用されて、過剰な前駆体をプロセスチャンバーから除去し、および／または過剰な反応物質および／または反応副生成物を反応チャンバーから除去する。

【0023】

本明細書で使用する場合、「遷移金属層」は、遷移金属、例えば一つまたは複数の第４族から第７族の遷移金属または他の遷移金属を含む化学式によって表わされることができる材料層であることができる。例として、遷移金属層は、チタン、タングステン、モリブデン、バナジウム、ルテニウム、銅、ニオブ、タンタル、コバルト、ハフニウム、およびジルコニウムからなる群から選択される一つまたは複数の遷移金属を含むことができる。遷移金属層は、金属であることができる。

【0024】

本明細書で使用する場合、「遷移金属前駆体」は、気体、または気体になることができ、かつ遷移金属、例えば上記の遷移金属を含む化学式で表わされることができる材料を含む。

【0025】

本明細書で使用する場合、「ハロゲン化遷移金属前駆体」は、ガス、または気体になることができ、かつ遷移金属およびハロゲン、例えばフッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）のうちの一つまたは複数を含む化学式で表されることができる材料を含む。

【0026】

用語「窒素反応物質」は、気体になり得、窒素を含む化学式によって表され得る気体または材料を指し得る。場合によっては、化学式は窒素および水素を含む。場合によっては、窒素反応物質は、二原子窒素を含まない。

【0027】

用語「硫黄反応物質」は、気体、または気体になることができ、かつ硫黄を含む化学式で表されることができる材料を指すことができる。場合によっては、化学式は硫黄および水素を含む。場合によっては、硫黄反応物質は、原子の硫黄を含まない。

【0028】

用語「炭素反応物質」は、気体、または気体になることができ、かつ炭素を含む化学式によって表されることができる材料を指すことができる。場合によっては、化学式は炭素および水素を含む。

【0029】

さらに、本開示では、任意の二つの変数はその変数の実行可能な範囲を構成することができ、示された任意の範囲は、端点を含んでもよく、または除外してもよい。さらに、示された変数の任意の値は（それらが「約」で示されているか否かにかかわらず）、正確な値またはおおよその値を指し、等価物を含み、平均値、中央値、代表値、または大多数等を指してもよい。さらに、本開示では、「含む」「によって構成される」および「有する」という用語は、いくつかの実施形態では、「典型的にまたは広く含む」、「含む」、「から本質的になる」、または「からなる」を独立して指す。本開示では、任意の定義された意味は、いくつかの実施形態では、通常および慣習的な意味を必ずしも排除するものではない。

【0030】

ここで図を参照すると、図１は、本開示の例示的な実施形態による構造を形成する方法１００を例示する。方法１００は、基材を供給する工程（工程１０２）、遷移層を形成する工程（工程１０４）、遷移金属層を形成する工程（工程１０６）、およびアニーリングの工程（工程１０８）を含む。

【0031】

工程１０２の間、基材を反応チャンバー内に供給する。工程１０２の間に使用される反応チャンバーは、周期的堆積プロセスを実施するように構成された化学蒸着反応器システムの反応チャンバーであるか、またはそれを含み得る。反応チャンバーは、スタンドアローンの反応チャンバーまたはクラスターツールの一部であり得る。

【0032】

工程１０２は、基材を反応チャンバー内で所望の堆積温度に加熱することを含み得る。本開示のいくつかの実施形態では、工程１０２は、基材を８００℃未満の温度に加熱することを含む。例えば、本開示のいくつかの実施形態では、基材を堆積温度に加熱することは、約２０℃～約８００℃、６５０℃未満、６００℃未満、５５０℃未満、５００℃未満、約３００℃～６００℃、約３００℃～６５０℃、約３００℃～５５０℃、約３００℃～５００℃、または３００℃～４５０℃温度に基材を加熱することを含んでもよい。場合によっては、工程１０２および／または工程１０４中の基材の温度は、工程１０６中の基材の温度よりも低い。

【0033】

基材の温度を制御することに加えて、反応チャンバー内の圧力もまた調節されることができる。例えば、本開示のいくつかの実施形態では、工程１０２および／または工程１０４の間の反応チャンバー内の圧力は、７６０Ｔｏｒｒ未満、または約０．２～約３００Ｔｏｒｒ、約０．５～５０Ｔｏｒｒ、もしくは約０．５～約２０Ｔｏｒｒとすることができる。工程１０２および／または工程１０４中の反応チャンバー内の圧力は、工程１０６中の圧力よりも小さくてもよい。工程１０２の温度および圧力は、工程１０４に好適な温度および圧力である。

【0034】

工程１０４中、遷移金属硫化物、遷移金属炭化物、および遷移金属窒化物のうちの一つまたは複数を含む遷移層は、基材の表面上に形成される。遷移層を、周期的堆積プロセス、例えば、周期的ＣＶＤ、ＡＬＤ、またはハイブリッド周期的ＣＶＤ／ＡＬＤプロセスを使用して形成することができる。例えば、いくつかの実施形態では、特定のＡＬＤプロセスの成長速度は、ＣＶＤプロセスと比較して低い場合がある。成長速度を増加させる一つのアプローチは、ＡＬＤプロセスにおいて典型的に用いられる温度よりも高い堆積温度で動作するものであり得、結果として化学蒸着プロセスの一部となるが、なお反応物質の逐次導入の利点を有する。このようなプロセスは、周期的ＣＶＤと呼ばれる場合がある。いくつかの実施形態では、周期的ＣＶＤプロセスは、反応チャンバー内への二つ以上の反応物質の導入を含み得、反応チャンバー内の二つ以上の反応物質の間の重複の持続時間は、堆積のＡＬＤ成分と堆積のＣＶＤ成分の両方をもたらす。これはハイブリッドプロセスと呼ばれる。別の実施例によれば、周期的堆積プロセスは、一つの反応物質／前駆体の連続的な流れ、および第二の前駆体の反応チャンバー内への周期的なパルスを含んでもよい。

【0035】

本開示のいくつかの例によれば、周期的堆積プロセスは熱堆積プロセスである。これらの事例では、周期的堆積プロセスには、周期的堆積プロセスにおける使用のための活性種を形成するためのプラズマの使用は含まれない。例えば、周期的堆積プロセスは、窒素プラズマ、硫黄プラズマ、および炭素プラズマの形成も使用も含まない場合があり、窒素励起種、硫黄励起種、および炭素励起種の形成も使用も含まない場合があり、ならびに／または窒素ラジカル、硫黄ラジカル、および炭素ラジカルの形成も使用も含まない場合がある。

【0036】

別の場合、工程１０４は、一つまたは複数の前駆体、反応物質、および不活性ガスから励起種を形成することを含むことができる。励起種は、直接プラズマおよび／または遠隔プラズマを使用して形成することができる。

【0037】

周期的堆積プロセスは、遷移金属前駆体を反応チャンバーに（例えば、別々におよび／または順次）供給すること、ならびに反応物質を反応チャンバーに供給することを含むことができる。

【0038】

工程１０４に好適な例示的な周期的堆積プロセス２００を図２に例示する。プロセス２００は、遷移金属前駆体を反応チャンバーに供給する工程（工程２０２）と、炭素反応物質、硫黄反応物質、および窒素反応物質のうちの一つまたは複数を反応チャンバーに供給する工程（工程２０４）と、還元反応物質を反応チャンバーに供給する工程（工程２０６）とを含む。特に明記しない限り、工程２０２～２０６は、例示した順序で実行される必要はない。例えば、プロセス２００は、工程２０２と、続いて工程２０６と、続いて工程２０４とを含むことができる。あるいは、プロセス２００は、工程２０２および２０４、または工程２０２および２０６のみを含むことができる。

【0039】

遷移金属前駆体中の遷移金属は、第４族から第７族の遷移金属または他の遷移金属から選択される金属を含むことができる。一例として、遷移金属は、チタン、タングステン、モリブデン、バナジウム、ルテニウム、銅、ニオブ、タンタル、コバルト、ハフニウム、およびジルコニウムからなる群から選択されることができる。

【0040】

本開示の別の実施例によれば、遷移金属前駆体は、ハロゲン化遷移金属、ハロゲン化遷移金属カルコゲニド、遷移金属カルボニル、遷移金属有機前駆体、および遷移金属有機金属前駆体のうちの一つまたは複数を含むことができる。

【0041】

一例として、遷移金属は、モリブデンであることができ、またはモリブデンを含むことができる。この場合、遷移金属前駆体は、ハロゲン化モリブデン、オキシハロゲン化モリブデン、モリブデン有機金属化合物、モリブデン金属有機化合物等のうちの一つまたは複数を含むことができる。

【0042】

特定の例として、ハロゲン化モリブデンは、フッ化モリブデン、塩化モリブデン、臭化モリブデン、およびヨウ化モリブデンのうちの一つまたは複数から選択されることができる。ハロゲン化モリブデンは、モリブデンおよび一つまたは複数のハロゲンのみを含むことができる。例示的な好適なハロゲン化モリブデンは、三塩化モリブデン（ＭｏＣｌ_３）、四塩化モリブデン（ＭｏＣｌ_４）、五塩化モリブデン（ＭｏＣｌ_５）、六塩化モリブデン（ＭｏＣｌ_６）、および六フッ化モリブデン（ＭｏＦ_６）のうちの一つまたは複数を含む。

【0043】

オキシハロゲン化モリブデンは、オキシハロゲン化モリブデンのうちの一つまたは複数、例えば、オキシフッ化モリブデン、オキシ塩化モリブデン、オキシ臭化モリブデン、およびオキシヨウ化モリブデンのうちの一つまたは複数から選択されることができる。オキシハロゲン化モリブデンは、モリブデン、酸素、および一つまたは複数のハロゲンのみを含むことができる。一例として、オキシハロゲン化モリブデンは、臭素、塩素、およびヨウ素のうちの一つまたは複数を含む化合物から選択され、ならびに、三塩化酸化モリブデン（Ｖ）（ＭｏＯＣｌ_３）、四塩化酸化モリブデン（ＶＩ）（ＭｏＯＣｌ_４）、および二塩化酸化モリブデン（ＩＶ）（ＭｏＯ_２Ｃｌ_２）のうちの一つまたは複数を含むことができる。

【0044】

別の例示的なモリブデン前駆体は、モリブデンヘキサカルボニル（Ｍｏ（ＣＯ）_６）、テトラクロロ（シクロペンタジエニル）モリブデン、Ｍｏ（ｔＢｕＮ）_２（ＮＭｅ_２）_２、Ｍｏ（ＮＢｕ）_２（ＳｔＢｕ）_２、（Ｍｅ_２Ｎ）_４Ｍｏ、（ｉＰｒＣｐ）_２ＭｏＨ_２、Ｍｏ（ＮＭｅ_２）_４、Ｍｏ（ＮＥｔ_２）_４、Ｍｏ_２（ＮＭｅ_２）_６、Ｍｏ（ｔＢｕＮ）_２（ＮＭｅ_２）_２、Ｍｏ（ＮｔＢｕ）_２（ＳｔＢｕ）_２、Ｍｏ（ＮｔＢｕ）_２（ｉＰｒ_２ＡＭＤ）_２、Ｍｏ（ｔｈｄ）_３、ＭｏＯ_２（ａｃａｃ）_２、ＭｏＯ_２（ｔｈｄ）_２、ＭｏＯ_２（ｉＰｒ_２ＡＭＤ）_２、Ｍｏ（Ｃｐ）_２Ｈ_２、Ｍｏ（ｉＰｒＣｐ）_２Ｈ_２、Ｍｏ（η_６－エチルベンゼン）_２、ＭｏＣｐ（ＣＯ）_２（η_３－アリル）、およびＭｏＣｐ（ＣＯ）_２（ＮＯ）を含む。

【0045】

例示的な遷移金属（例えば、モリブデン）前駆体として、「ヘテロレプティック」または混合リガンド前駆体を挙げることができ、ここで、任意の達成可能な数（典型的には３～５個のリガンドであるが例外がある）の例示的なリガンドタイプの任意の組み合わせを遷移金属／モリブデン原子に結合させることができる。場合によっては、遷移金属／モリブデン前駆体は、少なくとも一つのハロゲン配位子を含む。

【0046】

ハロゲン化物前駆体およびオキシハロゲン化物前駆体の使用は、他の前駆体、例えば有機金属前駆体を使用する方法と比較して有利であることができる。なぜなら、ハロゲン化物前駆体およびオキシハロゲン化物前駆体は比較的安価であることができるため、不純物、例えば炭素の濃度がより低い遷移金属層をもたらすことができ、および／またはこのような前駆体を使用するプロセスは、有機金属前駆体もしくは他のモリブデン前駆体もしくは他の遷移金属前駆体を使用するプロセスと比較して、より制御可能であることができるからである。さらに、このような前駆体を使用して、プラズマの助けの有無に関わらず、励起種を形成することができる。さらに、ハロゲン化遷移金属前駆体を使用するプロセスは、有機金属遷移金属前駆体を使用する方法と比較して、容易にスケールアップすることができる。

【0047】

工程２０４の間、炭素反応物質、硫黄反応物質、および窒素反応物質のうちの一つまたは複数は、反応チャンバーに供給される。

【0048】

例示的な窒素反応物質は、窒素（Ｎ_２）、アンモニア（ＮＨ_３）、ヒドラジン（Ｎ_２Ｈ_４）、またはヒドラジン誘導体、水素と窒素の混合物、窒素イオン、窒素ラジカル、および窒素励起種、ならびに他の窒素および水素含有ガスのうちの一つまたは複数から選択されることができる。窒素反応物質は、窒素および水素を含むか、またはこれからなり得る。場合によっては、窒素反応物質は、二原子窒素を含まない。

【0049】

例示的な硫黄反応物質は、硫化水素（Ｈ_２Ｓ）、硫黄（例えば、Ｓ_８）、チオール（例えば、アルキルおよびアリールチオール）、ジスルフィド結合を含む化合物、硫黄－アルキル基結合を含む化合物、および式Ｒ－Ｓ－Ｓ－Ｒ’またはＳ－Ｒ（式中、ＲおよびＲ’は、脂肪族（例えば、Ｃ１～Ｃ８）および芳香族基から互いに独立して選択される）によって表される化合物、ハロゲン化硫黄（例えば、一つの硫黄、例えばＳＣｌ_２もしくはＳＢｒ_２、または一つのハロゲン化物、例えば二塩化二硫黄を含む）を含む。アルキルチオールは、Ｃ１～Ｃ８アルキルチオールを含むことができる。

【0050】

例示的な炭素反応物質として、アセチレン、エチレン、ハロゲン化アルキル化合物、ハロゲン化アルケン化合物、金属アルキル化合物等が挙げられる。例示的なハロゲン化アルキル化合物として、ＣＸ_４、ＣＨＸ_３、ＣＨ_２Ｘ_２、ＣＨ_３Ｘ（式中、ＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、またはＩである）が挙げられる。例示的なハロゲン化アルケン化合物として、Ｃ_２Ｈ_３Ｘ、Ｃ_２Ｈ_２Ｘ_２、Ｃ_２ＨＸ_３、およびＣ_２Ｘ_４（式中、ＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、またはＩである）が挙げられる。例示的なハロゲン化アルキン化合物として、Ｃ_２Ｘ_２およびＨＣ_２Ｘ（式中、ＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、またはＩである）が挙げられる。例示的な金属アルキル化合物として、ＡｌＭｅ_３、ＡｌＥｔ_３、Ａｌ（ｉＰｒ）_３、Ａｌ（ｉＢｕ）_３、Ａｌ（ｔＢｕ）_３、ＧａＭｅ_３、ＧａＥｔ_３、Ｇａ（ｉＰｒ）_３、Ｇａ（ｉＢｕ）_３、Ｇａ（ｔＢｕ）_３、ＩｎＭｅ_３、ＩｎＥｔ_３、Ｉｎ（ｉＰｒ）_３、Ｉｎ（ｉＢｕ）_３、Ｉｎ（ｔＢｕ）_３、およびＺｎＭｅ_２、ＺｎＥｔ_２が挙げられる。

【0051】

工程２０６の間、還元反応物質が反応チャンバーに供給される。還元反応物質は、水素、水素ラジカル、水素イオン、式Ｓｉ_ｎＨ_{（２ｎ＋２）}を有するシラン、式Ｇｅ_ｎＨ_２ｎ＋２を有するゲルマン、式Ｂ_ｎＨ_ｎ＋４またはＢ_ｎＨ_ｎ＋６を有するボラン、その他の水素化ホウ素、揮発性金属水素化物、およびそれらの付加物、例えば、ＤＩＢＡＬおよびＲ_３Ｎ－ＡｌＨ_３、（式中、Ｒは、金属とキレートを形成することができるヘテロ原子を有するものを含む任意のアルキル基またはアリール基である）のうちの一つまたは複数を含むことができる。

【0052】

場合によっては、二つ以上の前駆体および／または二つ以上の反応物質が反応チャンバー内で重なり合うように、二つ以上の前駆体および／または二つ以上の反応物質を反応チャンバーに流すことができる。例えば、一つまたは複数の窒素反応物質および一つまたは複数の炭素反応物質を、反応チャンバーに並流させることができる。

【0053】

熱周期的堆積プロセスの場合、反応チャンバーに反応物質を供給する工程の持続時間は、反応物質が前駆体またはその誘導体と反応することを可能にするために比較的長くてもよい。例えば、持続時間は、約０．１～約３０秒、約１～約５秒、または約１．５～約１０秒とすることができる。

【0054】

工程１０４／プロセス２００の一部として、反応チャンバーは、真空および／または不活性ガスを使用してパージされ、例えばＡＬＤの場合、前駆体／反応物質間の気相反応を緩和し、自己飽和表面反応を可能にする。追加的にまたは代替的に、第一の気相反応物質と第二の気相反応物質を別々に接触させるために、基材を移動させることができる。反応チャンバーに前駆体を供給する工程の後、および／もしくは反応チャンバーに反応物質を供給する工程の後、および／もしくは反応チャンバーに還元反応物質を供給する工程の後、反応チャンバーをパージし、ならびに／または基材を移動させることができる。

【0055】

本開示のいくつかの実施形態では、プロセス２００は、（１）遷移金属前駆体を反応チャンバーに、（２）反応物質を反応チャンバーに供給することと、（３）工程（１）および／もしくは工程（２）ならびに／または工程（３）の後の任意のパージまたは移動工程を用いて、還元反応物質を反応チャンバーに供給することと、を含む単位堆積サイクルを繰り返すことを含む。堆積サイクルは、例えば、遷移層の所望の厚さ、例えば、１００オングストロームを超える、１ｎｍを超える、５ｎｍを超える、約１ｎｍ～約２０ｎｍ、または約１ｎｍ～約１０ｎｍ、に基づいて、一回または複数回繰り返されてもよい。

【0056】

遷移層が所望の厚さに堆積されると、方法１００は工程１０６に進む。工程１０４と同様に、工程１０６は、周期的プロセスを含むことができる。工程１０６に好適な例示的な周期的プロセスを、プロセス３００として図３に例示する。

【0057】

プロセス３００は、遷移金属前駆体を反応チャンバーに供給すること（工程３０２）と、還元反応物質を反応チャンバーに供給すること（工程３０４）とを含む。

【0058】

工程３０２の間、遷移前駆体は、反応チャンバー、例えば、工程１０４で使用されるのと同じ反応チャンバーに供給される。遷移前駆体は、上記の遷移金属前駆体のいずれかであることができるか、またはそれらを含むことができる。

【0059】

本明細書に記述される他の利点に加えて、上記で形成される遷移層の使用により、プロセス３００中の比較的低い堆積温度が可能になることができる。例えば、工程１０６／プロセス３００中の堆積温度は、６５０℃未満、６００℃未満、５５０℃未満、５００℃未満、約３００℃～６００℃、約３００℃～６５０℃、約３００℃～５５０℃、約３００℃～５００℃、または約３００℃～４５０℃とすることができる。工程１０６／プロセス３００中の反応チャンバー内の圧力は、約０．２～約３００Ｔｏｒｒ、約０．５～約６０Ｔｏｒｒ、または約２０～約８０Ｔｏｒｒとすることができる。上記のように、工程１０６中の基材温度ならびに／または反応チャンバー圧力は、工程１０２および／もしくは工程１０４中の基材温度ならびに／または反応チャンバー圧力よりも高い場合がある。

【0060】

図１に戻ると、工程１０８は、工程１０４および１０６の間に形成される層をアニールし、遷移金属硫化物、遷移金属炭化物、および遷移金属窒化物のうちの一つまたは複数を含む遷移層を、それぞれの遷移金属に変態させることを含む。工程１０８中の温度は、約４５０℃～約１０００℃、または約５５０℃～約９００℃とすることができる。工程１０８中の反応チャンバー内の圧力は、約０．１～約７６０Ｔｏｒｒ、約０．２～約３００Ｔｏｒｒ、約１～約１００Ｔｏｒｒ、または約０．５～約６０Ｔｏｒｒとすることができる。

【0061】

工程１０８の間に、還元反応物質が反応チャンバー内に導入される。還元反応物質は、工程３０４中に使用される還元反応物質と同一または類似であってもよい。場合によっては、不活性ガスは、工程１０８中に反応チャンバー内に導入されてもよい。

【0062】

特定の例として、工程１０４中に形成される窒化モリブデン層は、工程１０４および１０６中に形成される組み合わされた層の比抵抗が金属の比抵抗を示すように、モリブデンに変態することができる。換言すると、表面上の遷移金属硫化物、遷移金属炭化物、および／または遷移金属窒化物は、工程１０８中に金属層に変態する。遷移層はまた、堆積工程１０６中に少なくとも部分的に金属に変態することができる。

【0063】

場合によっては、例えば、遷移層が約５０オングストローム以下である場合、遷移層は工程１０６中に変態することができ、したがって、さらなる還元工程は使用されない。

【0064】

本開示の様々な実施例によれば、プロセス条件、例えば、温度、圧力、前駆体流量、反応物質流量、および励起種が形成されるかどうかを使用して、遷移金属層における応力を操作することができる。例えば、遷移金属層の使用は、低温で遷移金属層の堆積を可能にすることができる。（例えば、誘電体材料、例えば酸化アルミニウムまたは酸化シリコン上に）低い温度、例えば上記の温度で堆積された遷移金属層は、遷移なしでおよび／またはより高い温度で堆積された遷移金属層と比較して、比較的高い圧縮応力を有する遷移金属層を可能にする。さらに、工程１０４および１０６中にプロセス条件を制御することによって、遷移金属層の応力を調整し、例えば２０ｎｍのモリブデン層の場合、最大約４５０ＭＰａまたは２００ＭＰａを超える圧縮応力を層内に達成することが可能である。

【0065】

図４は、本開示の別の実施例によるデバイス４００の構造／部分を例示する。デバイス部または構造４００は、基材４０２、遷移金属層４０４、および基材４０２と遷移金属層４０４との間の（例えば、一方または両方と接触する）遷移層４０６を備える。

【0066】

基材４０２は、本明細書に記載の基材材料のいずれかであることができるか、またはそれを含むことができる。本開示の実施例によれば、基材４０２は誘電体層または絶縁層を含む。

【0067】

誘電体層または絶縁体層は、一つまたは複数の誘電体材料層または絶縁材料層を含むことができる。一例として、誘電体層または絶縁層はｈｉｇｈ－ｋ材料、例えば、約７よりも大きい誘電率を有する金属酸化物であることができる。いくつかの実施形態では、ｈｉｇｈ－ｋ材料は、酸化シリコンの誘電率よりも高い誘電率を有する。例示的なｈｉｇｈ－ｋ材料は、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯ_ｘ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）、窒化チタン、および一つまたは複数のこのような層を含む混合物／ラミネートのうちの一つまたは複数を含む。場合によっては、絶縁材料は酸化ケイ素を含む。

【0068】

遷移金属層４０４および遷移層４０６は、本明細書に記載の方法に従って形成されることができる。遷移層４０６が周期的堆積プロセスを使用して形成される場合、遷移層４０６の構成要素（例えば、遷移金属、Ｃ、Ｓ、またはＮ）の濃度は、例えば、一つまたは複数の堆積サイクル中の前駆体および／もしくは反応物質の量ならびに／またはそれぞれのパルス時間を制御することによって、遷移層４０６の底部から遷移層４０６のトップまで変化することができる。場合によっては、遷移金属層４０４は金属とすることができる。遷移金属層４０４の応力は、遷移層４０６の形成中に特性（例えば、厚さおよび／もしくは組成）ならびに／またはプロセス条件を変更することによって変化されることができる。

【0069】

遷移金属層４０４は、不純物、例えば、ハロゲン化物、水素等を、１原子パーセント未満、０．２原子パーセント未満、０．１原子パーセント未満、または０．０５原子パーセント未満の量で、単独でまたは組み合わせて含むことができる。

【0070】

追加的にまたは代替的に、遷移金属層４０４は、例えば、方法１００を使用して、５ｎｍ未満、４ｎｍ未満、３ｎｍ未満、２ｎｍ未満、１．５ｎｍ未満、１．２ｎｍ未満、１．０ｎｍ未満、または０．９ｎｍ未満の厚さで、連続膜を形成することができる。

【0071】

遷移層４０６（例えば、変態後）と層４０４の総計の厚さは、５０ｎｍ未満、２０ｎｍ未満、約０．５ｎｍ～約２０ｎｍ、約１ｎｍ～約１５ｎｍ、または約１ｎｍ～約１０ｎｍとすることができる。

【0072】

上記のように、工程１０８の後、遷移層４０６は、遷移金属層４０４と組成が実質的に同じである金属層に変態することができる。例えば、遷移金属層４０４がモリブデンを含む（例えば、本質的にモリブデンからなる）場合、アニール工程１０８の後、遷移層４０６はモリブデンから本質的になることができる。

【0073】

遷移層４０６を使用し、次に遷移層を金属に変態させることにより、より滑らかな遷移金属層４０４の堆積が可能になり、これにより、遷移金属層４０４および他の利点を使用してより良いギャップフィルが可能になる。さらに、高アスペクト比の特徴、例えば、５：１を超えるもしくは１０：１を超える、または約５：１～約２０：１、約５：１～約１０：１のアスペクト比を有する形体の上に直接遷移金属を堆積させることは、遷移金属層４０４の堆積中に形体の屈曲をもたらすることができる。しかし、本明細書に記載のように遷移層（例えば、遷移層４０６）の使用およびその後のアニーリングにより遷移層を金属へ変態させることは、遷移金属層４０４の堆積中の高アスペクト比の形体の屈曲を軽減または排除する。

【0074】

本開示の例に従って形成される構造の二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）分析および電子エネルギー損失分光法（ＥＥＬＳ）分析は、工程１０８後、下にある遷移層の金属層への変態を検証した。

【0075】

化合され変えられた層４０６および遷移金属（例えば、モリブデン）層４０４の比抵抗は、遷移金属層の比抵抗とほぼ同じであることができる。すなわち、本明細書に記載のように遷移層を使用する場合、比抵抗に有害な影響は観察されることができない。

【0076】

図５は、本開示のさらに別の例示的な実施形態によるシステム５００を例示する。システム５００を使用して、本明細書に記載の方法もしくはプロセスを実行し、および／または本明細書に記載の構造またはデバイス部を形成することができる。

【0077】

例示した実施例では、システム５００は、一つまたは複数の反応チャンバー５０２、前駆体ガス源５０４、反応物質ガス源５０６、還元反応物質源５０７、パージガス源５０８、排気源５１０、およびコントローラー５１２を備える。

【0078】

反応チャンバー５０２は、任意の好適な反応チャンバー、例えばＡＬＤまたはＣＶＤ反応チャンバーを備えることができる。

【0079】

前駆体ガス源５０４は、容器、および本明細書に記載の一つもしくは複数の遷移金属前駆体を、単独で、または一つもしくは複数のキャリア（例えば、不活性）ガスと混合して含むことができる。反応物質ガス源５０６は、容器、および本明細書に記載の一つもしくは複数の反応物質を、単独で、または一つもしくは複数のキャリアガスと混合して含むことができる。還元反応物質源５０７は、一つまたは複数の還元反応物質を、単独で、または一つもしくは複数のキャリアガスと混合して含むことができる。パージガス源５０８は、本明細書に記載の一つまたは複数の不活性ガスを含むことができる。四つのガス源５０４、５０６、５０７、および５０８が例示されているが、システム５００は任意の好適な数のガス源を備えることができる。例えば、システム５００は、別の遷移金属前駆体源および／または別の還元反応物質を含むことができる。ガス源５０４、５０６、５０７、および５０８は、それぞれが流量コントローラー、バルブ、ヒーター等を備えることができるライン５１４、５１６、５１８、および５１９を介して、反応チャンバー５０２に連結することができる。

【0080】

排気源５１０は、一つまたは複数の真空ポンプを備えることができる。

【0081】

コントローラー５１２は、バルブ、マニホールド、ヒーター、ポンプ、およびシステム５００に含まれる他の構成要素を選択的に動作させる電子回路およびソフトウェアを備える。このような回路および構成要素は、前駆体、反応物質、およびパージガスを、それぞれの供給源５０４、５０６、５０７、および５０８から導入するように動作する。コントローラー５１２は、ガスパルスシーケンスのタイミング、基材および／または反応チャンバーの温度、反応チャンバー内の圧力、ならびに様々な他の動作を制御して、システム５００を適切に動作させることができる。コントローラー５１２は、反応チャンバー５０２内外への前駆体、反応物質、およびパージガスの流量を制御するために、バルブを電気的にまたは空気圧で制御する制御ソフトウェアを備えることができる。コントローラー５１２は、特定のタスクを実行するソフトウェアまたはハードウェアコンポーネント、例えばＦＰＧＡまたはＡＳＩＣ等のモジュールを含むことができる。モジュールは、有利には、制御システムのアドレス指定可能な記憶媒体上に存在するように構成され、一つまたは複数のプロセスを実行するように構成され得る。

【0082】

システム５００は、一つまたは複数の遠隔励起源５２０および／または直接励起源５２２、例えば遠隔および／または直接プラズマ発生装置を備えることができる。

【0083】

異なる数および種類の前駆体源および反応物質源ならびにパージガス源を備える、システム５００の他の構成が可能である。さらに、反応チャンバー５０２内へ選択的にガスを供給するという目的を達成するために使用されることができるバルブ、導管、前駆体源、およびパージガス源の多くの配置があることが理解されるであろう。更に、システムの概略図として、説明を簡単にするために多くの構成要素が省略されている。このような構成要素としては、例えば、様々なバルブ、マニホールド、精製器、ヒーター、容器、通気孔、および／またはバイパスを挙げることができる。

【0084】

反応器システム５００の作動中に、半導体ウェーハなどの基材（図示せず）が、例えば基材ハンドリングシステムから反応チャンバー５０２へ搬送される。基材が反応チャンバー５０２に搬送されると、ガス源５０４、５０６、５０７、および５０８からの一つまたは複数のガス、例えば、前駆体、反応物質、キャリアガス、および／またはパージガスが、反応チャンバー５０２の中に導入され、例えば、方法１００、プロセス２００、またはプロセス３００のうちの一つまたは複数を実行する。

【0085】

上に記載した本開示の例示的実施形態は、添付の特許請求の範囲及びその法的等価物により定義される、本発明の実施形態の単なる例であるため、これらの実施形態によって本発明の範囲は限定されない。任意の均等物の実施形態は、本発明の範囲内であることが意図される。実際に、記載の要素の代替的な有用な組み合わせなど、本明細書に示されかつ記載されたものに加えて、本開示の様々な修正は、記載内容から当業者には明らかになる場合がある。こうした修正および実施形態も、添付の特許請求の範囲の範囲内に含まれることが意図される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【外国語明細書】