特開 2024-177289 周期的堆積プロセスにより基材上にレニウム含有膜を形成する方法及び関連する半導体デバイス構造

(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】P2024177289

(43)【公開日】2024-12-19

(54)【発明の名称】周期的堆積プロセスにより基材上にレニウム含有膜を形成する方法及び関連する半導体デバイス構造

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/40 20060101AFI20241212BHJP

   H01L 21/316 20060101ALN20241212BHJP

【ＦＩ】

C23C16/40

H01L21/316 X

【審査請求】有

【請求項の数】24

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2024172394

(22)【出願日】2024-10-01

(62)【分割の表示】P 2019217938の分割

【原出願日】2019-12-02

(31)【優先権主張番号】16/219,555

(32)【優先日】2018-12-13

(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】100188558

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅人

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(72)【発明者】

【氏名】バルン・シャルマ

(57)【要約】

【課題】周期的堆積によって基材上にレニウム含有膜を形成する方法を提供する。
【解決手段】周期的堆積によって基材上にレニウム含有膜を形成する方法が開示される。方法は、基材をレニウム前駆体を含む第一の気相反応物質と接触させること、及び基材を第二の気相反応物質と接触させることを含み得る。本開示の方法によって形成されるレニウム含有膜を含む半導体デバイス構造も開示される。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

周期的堆積プロセスにより基材上にレニウム含有膜を形成する方法であって、前記方法が、
前記基材と、レニウムオキシハライド前駆体、アルキルレニウムオキシド前駆体、シクロペンタジエニル系レニウム前駆体、又はレニウムカルボニルハライド前駆体からなる群から選択されるレニウム前駆体を含む第一の気相反応物質を接触させること、及び、
前記基材を第二の気相反応物質と接触させることを含む、方法。

【請求項2】

前記レニウム含有膜が、酸化レニウム膜、ホウ化レニウム膜、硫化レニウム膜、又は元素レニウム膜のうちの少なくとも一つを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第二の気相反応物質が、酸素含有前駆体、ホウ素含有前駆体、硫黄含有前駆体、または水素含有前駆体のうちの少なくとも一つを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記酸素含有前駆体が、水（Ｈ_２Ｏ）、オゾン（Ｏ_３）、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）、酸素分子（Ｏ_２）、酸素原子（Ｏ）、三酸化硫黄（ＳＯ_３）、酸化窒素、ギ酸（ＣＨ_２Ｏ_２）、または酸素系プラズマのうちの少なくとも一つを含む、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記レニウム含有膜が、酸化レニウム膜を含む、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記酸化レニウム膜が、酸化レニウム（ＩＶ）（ＲｅＯ_２）、三酸化レニウム（ＲｅＯ_３）、酸化レニウム（ＶＩＩ）（Ｒｅ_２Ｏ_７）、または一般式Ｒｅ_ａＯ_ｂを有する酸化レニウムであって、式中、ａ及びｂが７以下の値を有する酸化レニウム、のうちの少なくとも一つを含む、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記酸化レニウム膜が、酸化レニウム（ＶＩＩ）（Ｒｅ_２Ｏ_７）を含み、前記方法が、前記酸化レニウム（ＶＩＩ）（Ｒｅ_２Ｏ_７）を還元剤前駆体と接触させ、それによって酸化レニウム（ＩＶ）（ＲｅＯ_２）、または三酸化レニウム（ＲｅＯ_３）のうちの少なくとも一つを形成することをさらに含む、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記還元剤前駆体が、一酸化炭素（ＣＯ）、一酸化窒素（ＮＯ）、ジオン、二酸化硫黄（ＳＯ_２）、無水シュウ酸、または酸のうちの少なくとも一つを含む、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記酸化レニウム膜が、少なくとも一つの酸化レニウム（ＩＶ）（ＲｅＯ_２）、または三酸化レニウム（ＲｅＯ_３）を含み、前記方法が、前記酸化レニウム膜を追加的な酸素含有前駆体と接触させることによって酸化レニウム（ＶＩＩ）（Ｒｅ_２Ｏ_７）を形成することをさらに含む、請求項６に記載の方法。

【請求項10】

前記酸化レニウム膜が、７００μΩ－ｃｍ未満の電気抵抗率を有する導電性酸化レニウム膜を含む、請求項５に記載の方法。

【請求項11】

前記酸化レニウム膜の表面上に導電性キャッピング層を形成することをさらに含む、請求項５に記載の方法。

【請求項12】

前記導電性キャッピング層が、窒化チタン、ホウ化レニウム、炭化レニウム、リン化レニウム、窒化レニウム、窒化タンタル、タンタル、炭化タングステン、モリブデン、またはホウ化ニオブのうちの少なくとも一つを含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記酸化レニウム膜を、１００℃超の温度で熱アニールすることをさらに含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項14】

前記レニウムオキシハライドが、レニウムオキシフルオリドを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項15】

前記レニウムオキシフルオリドが、レニウムオキシテトラフルオリド（ＲｅＯＦ_４）、レニウムオキシペンタフルオリド（ＲｅＯＦ_５）、レニウムジオキシジフルオリド（ＲｅＯ_２Ｆ_２）、レニウムトリオキシフルオリド（ＲｅＯ_３Ｆ）、レニウムジオキシトリフルオリド（ＲｅＯ_２Ｆ_３）、レニウムオキシジフルオリド（ＲｅＯＦ_２）、レニウムオキシトリフルオリド（ＲｅＯＦ_３）、またはレニウムオキシフルオリド（ＲｅＯＦ）のうちの少なくとも一つを含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記レニウムオキシハライドが、レニウムオキシクロリドを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項17】

前記レニウムオキシクロリドが、レニウムジオキシトリクロリド（ＲｅＯ_２Ｃｌ_３）、レニウムオキシテトラクロリド（ＲｅＯＣｌ_４）、レニウムオキシペンタフルオリド（ｒｈｅｎｉｕｍ ｏｘｙｐｅｎｔａｆｌｕｏｒｉｄｅ）（ＲｅＯＣｌ_５）、レニウムトリオキシクロリド（ＲｅＯ_３Ｃｌ）、レニウムジオキシジクロリド（ＲｅＯ_２Ｃｌ_２）、レニウムオキシジクロリド（ＲｅＯＣｌ_２）、レニウムオキシトリクロリド（ＲｅＯＣｌ_３）、またはレニウムオキシクロリド（ＲｅＯＣｌ）のうちの少なくとも一つを含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記アルキルレニウムオキシド前駆体が、メチルレニウムトリオキシド（ＣＨ_３ＲｅＯ_３）を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項19】

前記シクロペンタジエニル系レニウム前駆体が、シクロペンタジエニルレニウムヒドリド又はシクロペンタジエニルレニウムカルボニルのうちの少なくとも一つを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項20】

前記レニウムカルボニルハライド前駆体が、ＲｅＣｌ［ＣＯ］_５を含む、請求項１９に記載の方法。

【請求項21】

前記硫黄含有前駆体が、硫化水素（Ｈ_２Ｓ）、二酸化硫黄（ＳＯ_２）、二硫化炭素（ＣＳ_２）、硫化ジメチル（Ｃ_２Ｈ_６Ｓ）、メタンチオール（ＣＨ_３ＳＨ）、またはジアルキルジスルフィドのうちの少なくとも一つを含む、請求項３に記載の方法。

【請求項22】

前記レニウム含有膜が、二硫化レニウム（ＲｅＳ_２）を含む、請求項２１に記載の方法。

【請求項23】

前記レニウム含有膜が酸化レニウム膜を含み、前記方法が、前記酸化レニウム膜を追加的な硫黄含有前駆体と接触させることによって、二硫化レニウム（ＲｅＳ_２）膜を形成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項24】

前記水素含有前駆体が、硫化水素（Ｈ_２Ｓ）、水素分子（Ｈ_２）、水素原子（Ｈ）、水素系プラズマ、ヒドラジン（Ｎ_２Ｈ_４）、フォーミングガス（Ｈ_２＋Ｎ_２）、アンモニア（ＮＨ_３）、またはアンモニア－水素（ＮＨ_３－Ｈ_２）混合物のうちの少なくとも一つを含む、請求項３に記載の方法。

【請求項25】

前記レニウム含有膜が、元素レニウム膜を含む、請求項２４に記載の方法。

【請求項26】

前記レニウム含有膜が酸化レニウム膜を含み、前記方法が、前記酸化レニウム膜を水素含有前駆体と接触させることによって、元素レニウム膜を形成することをさらに含む、請求項２に記載の方法。

【請求項27】

前記周期的堆積プロセスが、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項28】

前記周期的堆積プロセスが周期的化学気相蒸着（ＣＣＶＤ）プロセスを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項29】

請求項１に記載の方法により形成されたレニウム含有膜を含む半導体デバイス構造。

【請求項30】

請求項１に記載の方法を実施するように構成された反応システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に、周期的堆積プロセスにより基材上にレニウム含有膜を形成する方法、及び特にレニウム前駆体を利用する周期的堆積プロセスによりレニウム含有膜を形成する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

レニウム含有膜は、幅広い技術用途で利用され得る。例えば、元素レニウム膜は、高温超合金、超電導用途、接着層、ライナー、拡散バリア、シード層、他の材料の成長を改善するためのシード層、及びマイクロエレクトロニクス用途において、触媒として使用され得る。さらに、酸化レニウムは、低い電気抵抗率を示し得、したがって、例えば、動的ランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）デバイスなどの半導体デバイス構造に電極として利用され得る。さらには、例えば、二硫化レニウム（ＲｅＳ_２）などの硫化レニウムは、３Ｄバルク形態においてさえも、２Ｄ材料に類似した様式の動きを見せることが示されている。したがって、硫化レニウムは、トライボロジー、他の低摩擦用途、太陽電池用途、並びに量子コンピューティング及び超高速データ処理における用途を見出すことができる。したがって、レニウム含有膜及びレニウム含有膜を含む関連する半導体デバイス構造を形成する方法が非常に望ましい。

【発明の概要】

【0003】

この発明の概要は、概念の選択を簡略化した形で紹介するように提供する。これらの概念について、以下の本開示の例示的な実施形態の「発明を実施するための形態」において、さらに詳細に説明される。この発明の概要は、特許請求される主題の主要な特徴または本質的な特徴を特定することは意図しておらず、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。

【0004】

いくつかの実施形態では、周期的堆積プロセスにより基材上にレニウム含有膜を形成する方法が提供される。方法は、レニウムオキシハライド前駆体、アルキルレニウムオキシド前駆体、シクロペンタジエニル系レニウム前駆体、又はレニウムカルボニルハライド前駆体からなる群から選択されるレニウム前駆体を含む第一の気相反応物質を基材と接触させること、及び基材を第二の気相反応物質と接触させることを含むことができる。

【0005】

先行技術を超えて達成される本発明及び利点を要約する目的で、本発明のある特定の目的及び利点が本明細書において上記に説明される。当然のことながら、必ずしもこうした目的または利点のすべてが本発明の任意の特定の実施形態によって達成されなくてもよいことが理解されるべきである。それ故に、例えば本明細書に教授または示唆する通り、一つの利点または一群の利点を達成または最適化する様態で、本明細書で教授または示唆されうる通りの他の目的または利点を必ずしも達成することなく、本発明が具体化または実行されてもよいことを当業者は認識するであろう。

【0006】

これらの実施形態のすべては、本明細書に開示する本発明の範囲内であることが意図される。当業者には、これらの及び他の実施形態は、添付の図面を参照して、以下のいくつかの実施形態の発明を実施するための形態から容易に明らかとなり、本発明は、開示される全ての特定の実施形態にも限定されない。

【図面の簡単な説明】

【0007】

本明細書は、本発明の実施形態と見なされるものを具体的に指摘し、明確に特許請求する特許請求の範囲で結論付ける一方で、本開示の実施形態の利点は、添付の図面と併せて読むと、本開示の実施形態のある特定の実施例の記述から、より容易に確定されうる。

【0008】

【図1】図１は、本開示の実施形態による周期的堆積プロセスによって、基材上に酸化レニウム膜を形成するための方法を説明する、非限定的な例示的プロセスフローを示す。

【0009】

【図2】図２は、本開示の実施形態による周期的堆積プロセスによって、基材上に酸化レニウム膜を形成するための追加的方法を説明する、非限定的な例示的プロセスフローを示す。

【0010】

【図3】図３は、本開示の実施形態による周期的堆積プロセスによって、基材上に酸化レニウム膜を形成するためのさらなる方法を説明する、非限定的な例示的プロセスフローを示す。

【0011】

【図4】図４Ａ～図４Ｃは、本開示の実施形態による周期的堆積プロセスによって、基材上に抵抗率の低い酸化レニウム膜を形成するプロセスによって形成され得る半導体構造の断面概略図を示す。

【0012】

【図5】図５は、本開示の実施形態による周期的堆積プロセスによって、基材上に硫化レニウム膜を形成するための方法を説明する、非限定的な例示的プロセスフローを示す。

【0013】

【図6】図６は、本開示の実施形態による周期的堆積プロセスによって、基材上に硫化レニウム膜を形成するための追加的方法を説明する、非限定的な例示的プロセスフローを示す。

【0014】

【図7】図７は、本開示の実施形態による周期的堆積プロセスによって、基材上に元素レニウム膜を形成するための方法を説明する、非限定的な例示的プロセスフローを示す。

【0015】

【図8】図８は、本開示の実施形態による周期的堆積プロセスによって、基材上に元素レニウム膜を形成するための追加的方法を説明する、非限定的な例示的プロセスフローを示す。

【0016】

【図9】図９は、本開示の実施形態によって形成されるレニウム含有膜を含む半導体デバイス構造の断面概略図を示す。

【0017】

【図10】図１０は、本開示の実施形態による周期的堆積方法を実施するように構成された例示的な反応システムを示す。

【発明を実施するための形態】

【0018】

いくつかの実施形態及び実施例を以下に開示するが、本発明が、具体的に開示する本発明の実施形態及び／または用途、並びにその明白な変更及び均等物を超えて拡大することは、当業者により理解されるであろう。それ故に、開示される本発明の範囲は、以下に説明される特定の開示された実施形態によって限定されるべきではないことが意図される。

【0019】

本明細書に示される図は、任意の特定の材料、構造またはデバイスの実際の図であることを意味せず、本開示の実施形態を説明するために使用される、単に理想化された表現にすぎない。

【0020】

本明細書で使用される場合、「レニウムオキシハライド前駆体」という用語は、一般式Ｒｅ_ａＯ_ｂＸ_ｃを有する分子を指してもよく、式中、Ｒｅはレニウムであり、Ｏは酸素であり、Ｘは、例えば、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、またはヨウ素（Ｉ）などのハロゲン原子であり、ａ、ｂ、及びｃは１以上の整数である。

【0021】

本明細書で使用される「周期的化学気相蒸着」という用語は、基材を二つ以上の揮発性前駆体に逐次曝し、その前駆体が基材上で反応及び／又は分解して所望の堆積物を生成する、任意のプロセスを指すことができる。

【0022】

本明細書で使用する用語「基材」は、使用することができる、または上にデバイス、回路、もしくは膜を形成することができる、任意の下地材料または複数の材料を指すことができる。

【0023】

本明細書で使用される「原子層堆積」（ＡＬＤ）という用語は、蒸着プロセスを指し、複数の連続堆積サイクルを含む堆積サイクルが反応チャンバー内で行われる。典型的には、各サイクルの間、前駆体は、堆積表面（例えば、基材の表面又は以前に堆積させた下地の表面、例えば、以前のＡＬＤサイクルを用いて堆積させた材料等）に化学吸着し、追加の前駆体と容易に反応しない単分子層又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、必要に応じて、化学吸着した前駆体を堆積表面上で所望の材料に変換するのに使用するために、反応物質（例えば、別の前駆体又は反応ガス）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。典型的には、この反応物質は前駆体と更に反応することができる。更に、各サイクル中にパージ工程を利用して、化学吸着された前駆体の変換後に、過剰な前駆体をプロセスチャンバーから除去する、ならびに／または過剰の反応物質及び／もしくは反応副生成物をプロセスチャンバーから除去することができる。更に、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、「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）、ガス源ＭＢＥ、又は有機金属ＭＢＥ、並びに前駆体組成物、反応性ガス、及びパージ（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の化学ビームエピタキシー等、により示されるプロセスを含むことも意味する。

【0024】

本明細書で使用する場合、「膜」及び「薄膜」という用語は、本明細書に開示された方法により形成された任意の連続的または非連続的な構造及び材料を意味することを意図する。「膜」及び「薄膜」としては、例えば、２Ｄ材料、ナノロッド、ナノラミネート、ナノチューブ、またはナノ粒子、または部分的なもしくは完全な分子層、または部分的なもしくは完全な原子層、または原子及び／もしくは分子のクラスター、を挙げることができる。「膜」及び「薄膜」は、ピンホールを有する材料または層を含み得るが、それでも少なくとも部分的に連続している。

【0025】

本開示の実施形態を通じて多くの例示的な材料が与えられており、例示的な材料のそれぞれに与えられる化学式は限定的であると解釈されるべきではなく、与えられる非限定的な例示的な材料はある例示的な化学量論によって限定されるべきではないことに留意されたい。

【0026】

本開示は、レニウム含有膜を形成し、それを利用し得る方法及び関連する半導体デバイス構造を含む。例えば、元素レニウム膜、酸化レニウム膜、硫化レニウム膜、及びホウ化レニウム膜などのレニウム含有膜は、幅広い様々な技術用途で利用され得る。

【0027】

非限定的な例として、三酸化レニウム（ＲｅＯ_３）などの特定の酸化レニウム膜は、非常に低い電気抵抗率を示し得、したがって、デバイス相互接続、バリア層、ショットキーデバイス、金属－絶縁体半導体（ＭＩＳ）装置、金属－絶縁体－金属装置（ＭＩＭ）、及びゲート電極の一部としてなど、これらに限定されない数多くの半導体装置用途で利用され得る。

【0028】

レニウム酸化物は半導体デバイスのドーピングにも利用され得る。例えば、レニウム酸化物を利用して、半導体材料の導電率を調節し、特定の材料の接着を調節し得る。さらなる例において、レニウム酸化物を利用して、例えば、固体－固体反応の場合など、興味深い混合化合物が形成され得る。

【0029】

例えば、二酸化レニウム、三酸化レニウム、または七酸化二レニウムなどのレニウム酸化物の魅力的な物理的特性により、いくつかの新規用途が利用され得る。いくつかの実施形態では、レニウム酸化物は、複合３Ｄ構造において、トレンチ構造、ピット、またはギャップ構造のボトムアップ充填または充填に利用され得る。酸化レニウムによるボトムアップ及び／又はギャップ充填は、例えば、これに限定するものではないが、酸化レニウムを低い堆積温度で堆積させ、その後、より高い温度で堆積した酸化レニウム膜をアニールし、酸化レニウム膜を３Ｄ構造の下部領域内にリフトーさせるなど、多くの方法で実現されうる。酸化レニウム膜のアニール温度は、５０℃超、１００℃超、または２００℃超、または３００℃超、または３５０℃超であり得る。酸化レニウム膜のアニールは、酸化レニウム膜の特定の組成を維持するために、酸化環境または還元環境で実行されてもよい。例えば、酸化レニウム膜のアニールは、一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ_２）、硫黄酸化物（例えば、ＳＯ_２ またはＳＯ_３）、酸素、または水のうちの少なくとも一つを含む環境で実施され得る。

【0030】

さらなる非限定的な例として、例えば、Ｒｅ_２Ｏ_７などの酸化レニウムは、化学蒸着（ＣＶＤ）プロセスの原材料として利用されてもよく、薄膜用途及び／またはギャップ充填用途のためにＲｅ_２Ｏ_７を堆積させるため、Ｒｅ_２Ｏ_７は約１００℃超の温度で、または約１５０℃超の温度で、または約１８０度超の温度で昇華を開始し得る。

【0031】

本開示のいくつかの実施形態では、酸化レニウム膜の第一の組成物が酸化レニウム膜の第二の組成物の上に堆積され得るように、堆積温度は注意深く制御され得、第一の組成物及び第二の組成物は互いに異なる。例えば、約２２０℃～３５０℃の堆積温度では、組成物Ｒｅ_２Ｏ_７を含まない酸化レニウム膜が堆積され得る。

【0032】

いくつかの実施形態では、酸化レニウム膜は、例えば、酸化レニウム材料を含む量子ドット、ナノドット、ナノワイヤー、またはナノパターンの形成のために、例えば波形表面、及び／又はパターン付表面などの鋳型構造上に堆積され得る。このような実施形態では、初期材料または最終材料は、酸化レニウム、元素レニウム金属、ホウ化レニウム、または硫化レニウムのいずれか一つであってもよい。望ましいレニウム含有材料に応じて、初期レニウム含有膜の酸化、還元、または硫化などの様々な処理工程が利用され得る。上述の通り、アニール工程はまた、レニウム含有材料が、波形の下部頂点または３Ｄ構造の下部領域に蓄積することを可能にするために利用され得る。

【0033】

いくつかの実施形態では、堆積されたレニウム含有膜またはそれらの合金は、ホウ素、硫黄、炭素、窒素、リン、またはそれらの組み合わせのいずれかを含み得る。いくつかの実施形態では、レニウム含有膜は、炭化レニウム、ホウ化レニウム、窒化レニウム、リン化レニウムのうちの可能性のある相の一つとして分類され、または場合によっては二つ以上の元素を含み得る。例えば、レニウム含有膜は、ホウ素及び炭素、窒素及びホウ素、又はホウ素、炭素、窒素、及びリンのいずれかの可能性のある組み合わせを含み得る。本開示のいくつかの実施形態では、レニウム含有膜は、レニウムボロンカーバイド（ＲｅＢＣ）、二ホウ化レニウム（ＲｅＢ_２）三ホウ化二レニウム（Ｒｅ_２Ｂ_３）、またはホウ化レニウム（ＲｅＢ、Ｒｅ_３Ｂ_７、Ｒｅ_３Ｂ及びＲｅ_２Ｂ）を含み得る。

【0034】

本開示のいくつかの実施形態では、レニウム含有膜は、ホウ素、炭素、窒素、硫黄、リン、またはそれらの任意の可能な組み合わせを含み得る。レニウム、ホウ素、炭素、窒素、またはリンのこうした混合合金の非限定的用途は、接着改善層、シード層、拡散バリア、ハードコーティング、高弾性率スーパーハード層、またはライナーとして利用され得る。

【0035】

いくつかの実施形態では、レニウム含有膜は、ＲｅＢＣ、ＲｅＢ、ＲｅＣ、Ｒｅ_３Ｐ_４、Ｒｅ_２Ｐ、ＲｅＰ_４、Ｒｅ_３Ｎ、Ｒｅ_２Ｎ、ＲｅＮ、ＲｅＮ_２、ＲｅＮ_４、Ｒｅ_２Ｃ、ＲｅＣ、Ｒｅ_４Ｃ、ＲｅＢ_２のうちの少なくとも一つを含み得る。いくつかの実施形態では、レニウム含有膜は、超電導層、パターン形成用途におけるハードマスク、パターン形成用途におけるエッチストップ層、反応チャンバーならびに反応チャンバーの構成要素、またエッチング反応器のためのコーティング、エッチング化学物質に対する保護コーティング、及び半導体層としてのＲｅＰ_４として使用され得る。

【0036】

一部の場合では、空隙を形成することが望ましく、低沸点の酸化レニウム膜はそのような用途で利用され得る。例えば、酸化レニウム膜を約４００℃超の温度でアニールすることにより、酸化レニウム膜が充填されたギャップ特徴から完全に昇華されるか、または堆積した酸化レニウム膜を昇華させ得る。いくつかの実施形態では、酸化レニウム膜の昇華は空隙を残してもよく、または代替的に酸化レニウム膜は犠牲層及び／又はパターニング用途のパターニング層として利用され得る。

【0037】

いくつかの実施形態では、レニウム含有膜は、金属接点などのバックエンド（ＢＥＯＬ）用途で利用されてもよく、金属接点は、下方のライナー層、接着層、シード層、または拡散バリア層の上に堆積されてもよく、一部の用途では、金属接点は金属合金によってキャップされてもよい。例えば、いくつかの用途では、金属相互接続は元素レニウムであってもよく、例えば、炭化レニウム、ホウ化レニウム、窒化レニウム、又はリン化レニウムなどの下方のレニウム合金の上に堆積されてもよい。いくつかの実施形態では、金属接点を堆積するために利用される金属前駆体は、ライナー層、接着層、シード層、または拡散バリア層の堆積で利用されるものと同様であり、第二の反応物質及び／またはプロセス条件（例えば、堆積温度）の選択のみが異なってもよい。このアプローチは、一つの金属前駆体のみが使用されるため、処理において有利で有り得、またこのアプローチは、例えば、金属接点または相互接続としてのコバルト、及び接着層、またはライナー層としてのリン化コバルトなどの異なる金属を利用する他のプロセスに適用され得る。ルテニウム系プロセス及びその関連する炭化物について同様のアプローチを利用し得る。

【0038】

加えて、例えば、酸化レニウム（ＶＩＩ）（Ｒｅ_２Ｏ_７）などの酸化レニウム膜は、誘電特性を示してもよく、したがってＤＲＡＭデバイスにおいて、またコンデンサ構造として利用され得る。ＲｅＯ_２は、例えば、スピントロニクスデバイス、ならびに抵抗変化型ＲＡＭなどのメモリデバイスに用途を見出すことができる。いくつかの実施形態では、酸化レニウムは、触媒科学において利用され得る。いくつかの実施形態では、堆積されたレニウム含有膜は、選択的堆積又はエッチングを促進し得る。例えば、ＲｅＯ_ｘの触媒効果はその表面上で反応または分解するためのいくつかのＡＬＤ前駆体を支援し得る。

【0039】

さらに、例えば、三酸化レニウム（ＲｅＯ_３）などの酸化レニウム膜は、低融点を示し、低融点は、例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）などのキャッピング層によって酸化レニウム膜をキャップし、その後、レニウム酸化膜を熱アニールして、単結晶酸化レニウム膜を形成するか、または酸化レニウム膜を含む結晶の粒子サイズを増大させ、それによって酸化レニウム膜の電気抵抗率を減少させることにより、利益を得ることができる。

【0040】

したがって、本開示の実施形態は、周期的堆積プロセスによって基材上にレニウム含有膜を形成する方法を含み得る。いくつかの実施形態では、本方法は、レニウムオキシハライド前駆体、アルキルレニウムオキシド前駆体、シクロペンタジエニル系レニウム前駆体、又はレニウムカルボニルハライド前駆体からなる群から選択されるレニウム前駆体を含む第一の気相反応物質を基材と接触させること、及び基材を第二の気相反応物質と接触させることを含むことができる。

【0041】

本明細書に開示される、レニウム含有膜の形成方法は、例えば、原子層堆積（ＡＬＤ）、または周期的化学気相蒸着（ＣＣＶＤ）などの周期的堆積プロセスを含み得る。

【0042】

周期的堆積プロセスの非限定的な例示の実施形態は原子層堆積（ＡＬＤ）を含み、ＡＬＤは典型的な自己制御反応に基づいており、それにより反応物質の逐次及び交互パルスを用いて、堆積サイクル当たり材料の約１原子（または分子）単層を堆積する。堆積条件及び前駆体は、典型的には、一つの反応物質の吸着層が同じ反応物質の気相反応物質と非反応性の表面終端を残すように、自己飽和反応を提供するように選択される。その後、基材を、前の終端と反応する異なる反応物質と接触させ、連続的な堆積を可能にする。従って、交互パルスの各サイクルは、典型的には、所望の材料の約一層以下の単層を残す。しかし、上記のように、一つ以上のＡＬＤサイクルにおいて、例えば、交互するプロセスの性質にもかかわらずいくつかの気相反応が起こる場合、材料の一つより多い単層を堆積させることができることを、当業者は認識するであろう。

【0043】

例えば、元素レニウム膜、酸化レニウム膜、硫化レニウム膜、またはホウ化レニウム膜などのレニウム含有膜の形成のために利用されるＡＬＤ型プロセスにおいて、一つの堆積サイクルは、基材を第一の気相反応物質に曝露することと、全ての未反応の第一の反応物質及び反応副生成物を反応チャンバーから除去することと、基材を第二の気相反応物質に曝露することと、を含むことができ、第二の除去工程に続く。本開示のいくつかの実施形態では、第一の気相反応物質はレニウム前駆体を含み得、第二の気相反応物質は、酸素含有前駆体、硫黄含有前駆体、ホウ素含有前駆体、水素含有前駆体のうちの少なくとも一つを含み得る。

【0044】

本開示のいくつかの実施形態では、ホウ素含有前駆体は、一般式Ｂ_ｎＨ_ｎ＋ｘのボランを含み、式中、ｎ及びｘは１以上の整数である。いくつかの実施形態では、ホウ素含有前駆体は、一般式Ｒ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｏ_３Ｂのアルキルホウ酸塩を含有してもよく、式中、Ｒは任意のアルキル基またはアリール基である。いくつかの実施形態では、ホウ素含有前駆体は、ホウ素水素化物（ＢＨ_３）、ジボラン（Ｂ_２Ｈ_６）、デカボラン（Ｂ_１０Ｈ_１４）、テトラボラン（Ｂ_４Ｈ_１０）、ホウ酸トリメチルまたはホウ酸トリエチルのうちの少なくとも一つを含み得る。

【0045】

前駆体は、反応物質間の気相反応を防止し、自己飽和表面反応を可能にするように、不活性ガス、例えばアルゴン（Ａｒ）または窒素（Ｎ_２）によって分離されることができる。しかし、いくつかの実施形態では、基材を移動させて、第一の気相反応物質と第二の気相反応物質とを、別々に接触させることができる。反応が自己飽和するので、基材の厳密な温度制御及び前駆体の正確な投与量制御は必要でない場合もある。しかし、基材温度は、入射ガス種が単層に凝縮しないように、及び表面で分解しない程度である。基材を次の反応性化学物質と接触させる前に、余分な化学物質及び反応副生成物がある場合には、それらを、例えば反応空間をパージすることにより又は基材を移動させることにより、基材の表面から除去する。望ましくない気体の分子を、不活性パージガスを用いて反応空間から効果的に排出することができる。パージを促進するために、真空ポンプを使用することができる。

【0046】

レニウム含有膜を堆積するために使用することができる反応器は、本明細書に記載の周期的堆積プロセスのために使用することができる。このような反応器は、前駆体を供給するように構成されたＡＬＤ反応器ならびにＣＶＤ反応器を含む。いくつかの実施形態によれば、シャワーヘッド反応器を使用し得る。いくつかの実施形態によれば、クロスフロー、バッチ、ミニバッチ、または空間ＡＬＤ反応器が使用され得る。

【0047】

本開示のいくつかの実施形態では、バッチ式反応器を使用し得る。いくつかの実施形態では、垂直バッチ式反応器を使用し得る。他の実施形態では、バッチ式反応器は、１０枚以下のウェーハ、８枚以下のウェーハ、６枚以下のウェーハ、４枚以下のウェーハ、または２枚以下のウェーハを収容するように構成されたミニバッチ反応器を備える。バッチ式反応器が使用されるいくつかの実施形態では、ウェーハ間の不均一性は５％（１シグマ）未満、または３％未満、または２％未満、または１％未満、または更には０．５％未満である。

【0048】

本明細書に記載の例示的な周期的堆積プロセスを、クラスタツールに連結された反応器または反応チャンバーで任意に行い得る。クラスタツールでは、各反応チャンバーが一つのタイプのプロセス専用であるため、各モジュール内の反応チャンバーの温度を一定に保つことができ、各運転の前に基材をプロセス温度まで加熱する反応器と比較してスループットが向上する。更に、クラスタツールでは、反応チャンバーを基材間で所望のプロセス圧力レベルに排気する時間を短縮することが可能である。本開示のいくつかの実施形態では、本明細書に開示されるレニウム含有膜の形成のための例示的な周期的堆積プロセスは、複数の反応チャンバーを含むクラスタツール内で実施されてもよく、各個々の反応チャンバーは、基材を個々の前駆体ガスに曝露させるために利用されてもよく、複数の前駆体ガスに曝露させるために基材を異なる反応チャンバー間で搬送してもよく、基材の搬送は基材の酸化／汚染を防止するために制御された環境下で実施される。本開示のいくつかの実施形態では、レニウム含有膜形成のための周期的堆積プロセスは、複数の反応チャンバーを備えるクラスタツール内で実施されてもよく、各個々の反応チャンバーは、基材を異なる温度に加熱するように構成されてもよい。

【0049】

独立型反応器はロードロックを備え得る。その場合、各運転と運転との間に反応チャンバーを冷却する必要はない。

【0050】

いくつかの実施形態では、レニウム含有膜の形成において利用される堆積プロセスは、例えばＡＬＤサイクル又は周期的ＣＶＤサイクルなどの複数の堆積サイクルを含み得る。

【0051】

いくつかの実施形態では、周期的堆積プロセスは、ハイブリッドＡＬＤ／ＣＶＤまたは周期的ＣＶＤプロセスであることができる。例えば、いくつかの実施形態では、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使用される温度よりも高い基材温度で動作するアプローチであり、結果として化学蒸着プロセスの部分になるが、更に前駆体の逐次導入を利用し、このようなプロセスは周期的ＣＶＤと呼ばれ得る。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前駆体の導入を含み得、反応チャンバー内の二つ以上の前駆体の間の重複の期間は、堆積のＡＬＤ成分と堆積のＣＶＤ成分の両方をもたらす。例えば、周期的ＣＶＤプロセスは、第一の前駆体の連続的な流れ、及び第二の前駆体の反応チャンバー内への定期的なパルス注入を含むことができる。

【0052】

本開示のいくつかの実施形態によれば、ＡＬＤプロセスを用いて、レニウム含有膜を、例えば集積回路ワークピースなどの基材上に堆積させる。本開示のいくつかの実施形態では、各ＡＬＤサイクルは、二つ以上の別々の堆積工程または段階を含み得る。堆積サイクルの第一段階（「レニウム段階」）では、堆積が望まれる基材の表面は、基材の表面上に化学吸着するレニウム前駆体を含み、基材の表面上に反応物質種の約一層以下の単層を形成する第一の気相反応物質と接触させ得る。堆積の第二段階では、堆積が望まれる基材表面を、酸素含有前駆体、硫黄含有前駆体、ホウ素含有前駆体、または水素含有前駆体のうちの少なくとも一つを含む第二の気相反応物質と接触させ得る。追加の段階は、酸化段階、還元段階、及び／または予備洗浄段階を含み得る。

【0053】

本開示のいくつかの実施形態では、レニウムの特定の酸化物を、酸化レニウムの別の組成物の表面上に選択的に堆積させてもよい。こうした選択的酸化は、酸化環境を特に選択することによって制御することができる。いくつかの実施形態では、ある特定の酸化環境が、周期的堆積プロセスに定期的に適され得る。

【0054】

本開示のいくつかの実施形態では、還元段階が周期的堆積プロセスに適用され得る。このような実施形態では、レニウム含有膜におけるレニウムの特定の酸化状態を維持するために還元段階が必要とされ得、レニウム含有膜は、限定するものではないが、レニウム、酸素、炭素、水素、窒素、ハロゲン化合物、リン、硫黄、又はホウ素を含有し得る。

【0055】

酸化レニウム膜形成のための例示的な周期的堆積プロセス
本開示のいくつかの実施形態では、周期的堆積プロセスは、例えば、酸化レニウム（ＩＶ）（ＲｅＯ_２）、三酸化レニウム（ＲｅＯ_３）、酸化レニウム（ＶＩＩ）（Ｒｅ_２Ｏ_７）、または一般式Ｒｅ_ａＯ_ｂを有する酸化レニウム、式中、ａ及びｂは７未満の値を有する、のうちの少なくとも一つなどの酸化レニウムを形成するために利用され得る。いくつかの実施形態では、酸化レニウム膜は、一般式ＲｅＯ_ｘを有する亜酸化物を含んでもよく、式中、ｘは２より小さい。

【0056】

いくつかの実施形態では、周期的堆積プロセスは、第一の気相反応物質と第二の気相反応物質との間の表面反応によって酸化レニウム膜を形成することを含み得る。いくつかの実施形態では、周期的堆積プロセスは、中間酸化レニウム膜を形成することに続き、中間酸化レニウム膜を還元剤前駆体と接触させて、所望の組成の酸化レニウム膜を形成することを含み得る。いくつかの実施形態では、周期的堆積プロセスは、中間酸化レニウム膜を形成すること、続いて中間酸化レニウム膜をさらなる酸素含有前駆体と接触させて、所望の組成の酸化レニウム膜を形成することを含み得る。

【0057】

例示的な酸化レニウム膜形成プロセスは、酸化レニウム膜の形成のための例示的な周期的堆積プロセス１００を示す図１を参照して理解され得る。

【0058】

より詳細には、図１は、周期的堆積フェーズ１０５を含む例示的な酸化レニウム形成プロセス１００を示す。例示的な酸化レニウム形成プロセス１００は、基材を反応チャンバー内に供給すること、及び基材を所望の堆積温度に加熱することを含む、プロセスブロック１１０によって開始し得る。

【0059】

本開示のいくつかの実施形態では、基材は、高いアスペクト比形体、例えば、トレンチ構造及び／またはフィン構造を含む平面基材またはパターン付き基材を含むことができる。基材は、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ゲルマニウムスズ（ＧｅＳｎ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、シリコンゲルマニウムスズ（ＳｉＧｅＳｎ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、またはＩＩＩ－Ｖ族半導体材料、例えば、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、ガリウムリン（ＧａＰ）、もしくは窒化ガリウム（ＧａＮ）を含む一つまたは複数の材料を含むことができるが、これらに限定されない。本開示のいくつかの実施形態では、基材は設計された基材を備え得、表面半導体層は、その間に配置された介在する埋め込み酸化（ＢＯＸ）によってバルク支持体上に配置される。いくつかの実施形態では、ライナーが使用されてもよく、これは、例えば、金属、金属窒化物、金属ホウ化物、金属炭化物、金属リン化物、または金属硫化物を含み得る。いくつかの実施形態では、ライナーは、窒化チタン、窒化タンタル、炭化タンタル、炭化タングステン、モリブデン、ホウ化ニオブ、または炭化ニオブのうちの少なくとも一つを含みうる。

【0060】

パターン化された基材は、基材の表面内または表面上に形成された半導体デバイス構造を含むことができる基材を備えることができ、例えば、パターン化された基材は、部分的に製造された半導体デバイス構造、例えばトランジスタ及び／またはメモリ素子を含むことができる。いくつかの実施形態では、基材は、単結晶表面及び／または、多結晶表面及び／または非結晶表面などの非単結晶表面を含み得る一つ以上の二次表面を含み得る。単結晶表面は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、ゲルマニウムスズ（ｇＥＳｎ）、またはゲルマニウム（Ｇｅ）のうちの一つ以上を含み得る。多結晶またはアモルファス表面は、誘電体材料、例えば酸化物、酸窒化物または窒化物、例えば酸化ケイ素及び窒化ケイ素等を含むことができる。

【0061】

堆積に利用される反応チャンバーは、原子層堆積反応チャンバー、または化学蒸着反応チャンバー、または本明細書で前述したような反応チャンバーのいずれかであってもよい。本開示のいくつかの実施形態では、基材は、後続の周期的堆積フェーズ１０５のために所望の堆積温度に加熱され得る。例えば、基材は、約７５０℃未満、または約６５０℃未満、または約５５０℃未満、または約４５０℃未満、または約３５０℃未満、または約２５０℃未満、または約１５０℃未満の基材温度に加熱され得る。本開示のいくつかの実施形態では、周期的堆積フェーズの間の基材温度は、３００℃～７５０℃の間、または４００℃～６００℃の間、または４００℃～４５０℃の間で有り得る。いくつかの実施形態では、周期的堆積フェーズの間の基材温度は、８０℃～１５０℃、または１５０℃～２００℃、または更には２００℃～３５０℃であり得る。

【0062】

基材を所望の堆積温度まで加熱するにあたり、例示的な酸化レニウム堆積プロセス１００は、プロセスブロック１２０によって周期的堆積フェーズ１０５により継続され得るが、これは基材を第一の気相反応物質と接触させること、特に、いくつかの実施形態において、すなわち、レニウム前駆体である、レニウム気相反応物質を含む第一の気相反応物質と基材を接触させることを含む。

【0063】

本開示のいくつかの実施形態では、レニウム前駆体はハロゲン化レニウム前駆体を含み得る。いくつかの実施形態では、ハロゲン化レニウム前駆体は、４、または５、または６、または７のいずれかの酸化状態を有し得る。いくつかの実施形態では、ハロゲン化レニウム前駆体は、塩化レニウム、フッ化レニウム、臭化レニウム、又はヨウ化レニウムのうちの少なくとも一つを含み得る。いくつかの実施形態では、第一の気相反応物質は、例えば、六塩化レニウム（ＲｅＣｌ_６）、または五塩化レニウム（ＲｅＣｌ_５）などの塩化レニウムを含み得る。いくつかの実施形態では、第一の気相反応物質は、例えば、五臭化レニウム（ＲｅＢｒ_５）などの臭化レニウムを含み得る。いくつかの実施形態では、第一の気相反応物質は、例えば、五フッ化レニウム（ＲｅＦ_５）、七フッ化レニウム（ＲｅＦ_７）、六フッ化レニウム（ＲｅＦ_６）などのフッ化レニウムを含み得る。

【0064】

本開示のいくつかの実施形態では、レニウム前駆体はレニウムオキシハライド前駆体を含み得、「レニウムオキシハライド前駆体」という用語は、一般式Ｒｅ_ａＯ_ｂＸ_ｃを有する分子を指してもよく、式中、Ｒｅはレニウムであり、Ｏは酸素であり、Ｘは、例えば、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、またはヨウ素（Ｉ）などのハロゲン原子であり、ａ、ｂ、及びｃは１以上の整数である。

【0065】

いくつかの実施形態では、レニウムオキシハライドは、様々な酸化状態を含み得る。例えば、レニウムオキシハライド中のレニウムの酸化状態は、２、または３、または４、または５、または６、または更には７であり得る。いくつかの実施形態では、レニウムオキシハライドは、一つ、二つ、または三つの中性配位子を含み得る。例えば、中性配位子は、アルキルもしくはアリールアミン、アルキルもしくはアリールホスフィン、または例えばピリジンなどの環状アミンとし得る。いくつかの実施形態では、レニウムオキシハライドは、オキソトリクロロビス（トリフェニルホスフィン）レニウム（Ｖ）ＲｅＯＣｌ_３［ＰＰｈ_３］_２、オキソトリクロロビス（トリメチルホスフィン）レニウム（Ｖ）ＲｅＯＣｌ_３［（ＣＨ３）_３Ｐ］_２、またはオキソトリクロロビス（ジメチルアミノ）レニウム（Ｖ）ＲｅＯＣｌ_３［（Ｍｅ_２ＮＨ）］_２を含み得る。いくつかの実施形態では、レニウム前駆体は、限定するものではないが、レニウムオキシフルオリド（ＲｅＯＦ）、レニウムトリオキシフルオリド（ＲｅＯ_３Ｆ）、レニウムオキシテトラフルオリド（ＲｅＯＦ_４）、レニウムオキシペンタフルオリド（ＲｅＯＦ_５）、またはレニウムジオキシフルオリド（ＲｅＯ_２Ｆ_２）を含む、レニウムオキシフルオリドを含み得る。いくつかの実施形態では、レニウム前駆体は、限定するものではないが、レニウムオキシクロリド（ＲｅＯＣｌ）、レニウムトリオキシクロリド（ＲｅＯ_３Ｃｌ）、またはレニウムジオキシジクロリド（ＲｅＯ_２Ｃｌ_３）を含む、レニウムオキシクロリドを含み得る。

【0066】

いくつかの実施形態では、レニウム前駆体は、例えばアルキルレニウムトリオキシド（ＲＲｅＯ_３、式中、Ｒはアルキル基である）などのアルキルレニウムオキシドを含み得る。いくつかの実施形態では、アルキルレニウムオキシド前駆体は、メチルレニウムトリオキシド（ＣＨ_３ＲｅＯ_３）を含み得る。

【0067】

いくつかの実施形態では、レニウム前駆体は、シクロペンタジエニル系レニウム前駆体を含み得る。いくつかの実施形態では、シクロペンタジエニル系レニウム前駆体は、シクロペンタジエニルレニウムヒドリド、ペンタカルボニルヒドリドレニウム ＲｅＨ［ＣＯ］_５、シクロペンタジエニルレニウムカルボニル、またはジレニウムデカルボニル Ｒｅ_２［ＣＯ］_１０のうちの少なくとも一つを含み得る。いくつかの実施形態では、シクロペンタジエニルレニウムヒドリド前駆体は、ＲｅＨＣｐ_２を含み得る。いくつかの実施形態では、シクロペンタジエニルレニウムカルボニルは、１、または２、または３、または４、または５、または６のいずれかの酸化状態を有し得る。例えば、シクロペンタジエニルレニウムカルボニルは、ＲｅＣｐ［ＣＯ］_３、アミノシクロペンタジニエルレニウムカルボニル Ｒｅ（Ｃ_５Ｈ_４ＮＨ_２）（ＣＯ）_３、またはＲｅ［Ｃ_５Ｍｅ_５］［ＣＯ］_３を含み得る。

【0068】

いくつかの実施形態では、レニウム前駆体は、酸化状態が１、または２、または３、または４または、５または、６で、一般式ＲｅＸ_ａ［ＣＯ］_ｂを有するレニウムカルボニルハライド前駆体を含み、式中、Ｘは、フッ素、臭素、塩素、またはヨウ素であってもよく、「ａ」、「ｂ」は、１以上であり得る。いくつかの実施形態では、レニウムカルボニルハライド前駆体は、クロロペンタカルボニルレニウム（Ｉ）ＲｅＣｌ［ＣＯ］_５、またはブロモペンタカルボニルレニウム（Ｉ）ＲｅＢｒ［ＣＯ］_５を含み得る。

【0069】

本開示のいくつかの実施形態では、金属前駆体は、第二の反応物質の選択によって、及び／または処理条件を変更することによって、金属及び金属合金を堆積するように選択され得る。いくつかの実施形態では、第二の反応物質は、例えば、水素ガス、アンモニア、アルキルアミン、アンモニア－水素混合物、窒素－水素プラズマ、水素プラズマなどの水素もしくは窒素含有前駆体、または例えば、ボラン、アルキルボレートなどのホウ素含有前駆体、またはハロゲン化アルキル、有機物混合ハロゲン化合物、飽和もしくは不飽和ならびに脂肪族もしくは非脂肪族アルカンなどの炭素含有前駆体、または例えば、ホスフィン（ＰＨ_３）もしくはアルキルホスフィンなどのリン含有前駆体であってもよい。

【0070】

いくつかの実施形態では、有機物混合ハロゲン化物は一般的式Ｃ_ａＸ_ｂＹ_ｄからなり、式中、Ｃは炭素であり、Ｘは塩素または臭素またはヨウ素もしくはフッ素などのハロゲン化物であり、ａ、ｂ、ｄは１より大きな整数である。

【0071】

本開示のいくつかの実施形態では、基材をレニウム前駆体を含む第一の気相反応物質と接触させることは、レニウム前駆体を基材に、約０．０１秒～約６０秒の間、約０．０５秒～約１０秒の間、または約０．１秒～約５．０秒の間、接触させることを含み得る。さらに、基材をレニウム前駆体と接触させる間、レニウム前駆体の流量は、２０００ｓｃｃｍ未満、または５００ｓｃｃｍ未満、またはさらに１００ｓｃｃｍ未満とすることができる。さらに、基材をレニウム前駆体と接触させる間、レニウム前駆体の流量は、約１～２０００ｓｃｃｍ、約５～１０００ｓｃｃｍ、または約１０～約５００ｓｃｃｍの範囲であってもよい。

【0072】

図１の例示的な酸化レニウム形成プロセス１００は、反応チャンバーをパージすることによって継続してもよい。例えば、過剰な第一の気相反応物質及び反応副生成物（あれば）を、例えば、不活性ガスでポンプ注入することによって、基材の表面から除去することができる。本開示のいくつかの実施形態では、パージプロセスは、パージサイクルを含んでもよく、基材表面は、約５．０秒未満、または約３．０秒未満、または更に約２．０秒未満の時間にわたってパージされる。例えば、過剰なレニウム前駆体及び可能性のある反応副生成物などの過剰な第一の気相反応物質を、反応チャンバーと流体連通するポンプシステムによって生成される真空を用いて除去してもよい。

【0073】

反応チャンバーをパージサイクルでパージすると、例示的な酸化レニウム形成プロセス１００は、基材を第二の気相反応物質と接触させること、基材を特に酸素含有前駆体（「酸素前駆体」）を含む第二の気相反応物質と接触させることを含むプロセスブロック１３０によって、周期的堆積フェーズ１０５の第二段階を継続し得る。

【0074】

いくつかの実施形態では、酸素含有前駆体は、酸素、オゾン（Ｏ_３）、酸素プラズマ、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）、水（Ｈ_２Ｏ）、またはギ酸のうちの少なくとも一つを含み得る。いくつかの実施形態では、レニウム前駆体は、レニウムオキシジフルオリド（ＲｅＯＦ_２）、またはレニウムジオキシジクロリド（ＲｅＯＣｌ_２）を含み得、第二の気相反応物質は、水（Ｈ_２Ｏ）、オゾン（Ｏ_３）、または過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）を含み得る。いくつかの実施形態では、レニウム前駆体は、レニウムオキシテトラフルオリド（ＲｅＯＦ_４）、またはレニウムオキシテトラクロリド（ＲｅＯＣｌ_４）を含み得、第二の気相反応物質は、水（Ｈ_２Ｏ）、オゾン（Ｏ_３）、または過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）を含み得る。

【0075】

本開示のいくつかの実施形態において、酸素含有前駆体は、水（Ｈ_２Ｏ）、オゾン（Ｏ_３）、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）、酸素分子（Ｏ_２）、酸素原子（Ｏ）、三酸化硫黄（ＳＯ_３）、または酸素系のプラズマ、のうちの少なくとも一つを含むことができ、酸素系プラズマは、酸素原子（Ｏ）、酸素イオン、酸素ラジカル、及び励起酸素種を含み、酸素含有ガスの励起によって（例えば、ＲＦ電力の印加によって）生成されることができる。「気相反応物質」という用語は励起プラズマ及びプラズマを含む励起種を含むことに留意されたい。

【0076】

本開示のいくつかの実施形態では、基材を酸素含有前駆体と接触させることは、酸素前駆体を基材に約０．０１秒～約６０秒の間、約０．０５秒～約１０秒の間、または約０．１秒～約５．０秒の間の時間、接触させることを含むことができる。さらに、基材を酸素前駆体と接触させる間、酸素前駆体の流量は、２０００ｓｃｃｍ未満、または５００ｓｃｃｍ未満、またはさらに１００ｓｃｃｍ未満とすることができる。さらに、基材を酸素前駆体と接触させる間、酸素前駆体の流量は、約１～２０００ｓｃｃｍ、約５～１０００ｓｃｃｍ、または約１０～約５００ｓｃｃｍの範囲であってもよい。

【0077】

基材を酸素前駆体と接触させると、例示的な酸化レニウム形成プロセス１００は、反応チャンバーをパージすることによって進むことができる。例えば、過剰な酸素前駆体及び反応副生成物を（もしあれば）、例えば、不活性ガスを流しながら排気することにより、基材の表面から除去することができる。本開示のいくつかの実施形態では、パージプロセスは、基材表面を約０．１秒～約１０秒間、または約０．５秒～約３秒間、または更には約１秒～２秒間、パージすることを含み得る。

【0078】

第二の気相反応物質、すなわち、反応チャンバーからの酸素前駆体（及び反応副生成物）のパージが完了すると、例示的な酸化レニウム形成プロセス１００の周期的堆積フェーズ１０５は決定ゲート１４０で継続され、決定ゲート１４０は堆積された酸化レニウム膜の厚さに依存する。例えば、酸化レニウム膜が所望のデバイス用途に対して不十分な厚さで堆積された場合、プロセスブロック１２０に戻ること、及びさらなる堆積サイクルを継続することによって周期的堆積フェーズ１０５を繰り返してもよく、一単位の堆積サイクルは、基材をレニウム前駆体と接触させること（プロセスブロック１２０）、反応チャンバーをパージすること、基材を酸素含有前駆体と接触させること（プロセスブロック１３０）、及びまた反応チャンバーをパージすること、を含み得る。周期的堆積フェーズ１０５の単位堆積サイクルは、所望の厚さの酸化レニウム膜が基材上に堆積されるまで一回または複数回繰り返されてもよい。酸化レニウム膜が所望の厚さに堆積されると、例示的なプロセス１００はプロセスブロック１５０を介して終了され、酸化レニウム膜がその上に堆積された基材は、デバイス構造の形成のためにさらなる処理に供され得る。

【0079】

本開示のいくつかの実施形態では、基材を第一の気相反応物質（例えば、レニウム前駆体）及び第二の気相反応物質（例えば、酸素前駆体）と接触させる順序は、基材を最初に第二の気相反応物質と、続いて第一の気相反応物質と接触させるようにすることができる。更に、いくつかの実施形態では、例示的なプロセス１００の周期的堆積フェーズ１０５は、基材を第二の気相反応物質と一回以上接触させる前に、基材を第一の気相反応物質と一回以上接触させることを含んでもよい。更に、いくつかの実施形態では、例示的なプロセス１００の周期的堆積フェーズ１０５は、基材を第一の気相反応物質と一回以上接触させる前に、基材を第二の気相反応物質と一回以上接触させることを含んでもよい。

【0080】

非限定的な例として、反応チャンバーはＡＬＤ反応器を備えてもよく、基材はおよそ２００℃の温度に加熱されてもよい（プロセスブロック１１０）。次いで、基材は、周期的堆積フェーズ１０５の一つ以上の堆積サイクルに供されてもよく、これは基材をＲｅＯＦ_２、またはＲｅＯＦ_４と接触させ、その後、基材を水蒸気またはオゾンと接触させることにより、三酸化レニウム（ＲｅＯ_３）膜を形成することを含み得る。

【0081】

さらなる非限定的な例として、反応チャンバーはＡＬＤ反応器を備えてもよく、基材はおよそ１８０℃の温度に加熱されてもよい（プロセスブロック１１０）。次いで、基材は、周期的堆積フェーズ１０５の一つ以上の堆積サイクルに供されてもよく、これは基材をＲｅＯＦ_５と接触させ、その後、基材を水蒸気と接触させることにより、酸化レニウム（ＶＩＩ）（Ｒｅ_２Ｏ_７）膜を形成することを含み得る。

【0082】

いくつかの実施形態では、基材は、次いで、周期的堆積フェーズ１０５の一つ以上の堆積サイクルに供されてもよく、これは基材をＲｅＯＣｌ、またはＲｅＯＦと接触させ、その後、基材を酸素、オゾン、過酸化水素、または水蒸気と接触させることにより、酸化レニウム（ＩＶ）（ＲｅＯ_２）膜を形成することを含み得る。

【0083】

さらなる例示的な酸化レニウム形成プロセスは、酸化レニウム膜の形成のための周期的堆積プロセス２００を示す図２を参照して理解され得る。

【0084】

より詳細には、周期的堆積プロセス２００は、基材を反応チャンバー内に供給すること、及び基材を堆積温度に加熱することを含むプロセスブロック１１０によって開始することができる。プロセスブロック１１０は、図１（周期的堆積プロセス１００）を参照して詳細に説明してきており、そのためプロセスブロック１１０の詳細は、周期的堆積プロセス２００に関して繰り返さない。

【0085】

基材を所望の堆積温度に加熱するにあたり、適切な反応チャンバー内で、周期的堆積プロセス２００は、酸化レニウム膜を所望の厚さに周期的に堆積させることを含む周期的堆積フェーズ１０５によって継続してもよい。酸化レニウム膜を堆積するための周期的堆積フェーズ１０５は、図１（例示的プロセス１００）を参照してすでに詳細に説明されており、したがって、周期的堆積プロセス２００に関して短縮した形態で説明される。より詳細には、周期的堆積フェーズ１０５は、一つ以上の周期的堆積サイクルを含み得、単位堆積サイクルは、基材をレニウム前駆体と接触させること、過剰なレニウム前駆体及びあらゆる反応副生成物を反応チャンバーからパージすること、基材を酸素含有前駆体と接触させること、並びに過剰な酸素前駆体及びあらゆる反応副生成物を反応チャンバーからパージすることを含む。

【0086】

非限定的な例として、周期的堆積フェーズ１０５は、基材を例えばＲｅＯＦ_５などのレニウムオキシフルオリドと接触させること、及び基材を水蒸気（Ｈ_２Ｏ）と接触させることにより、例えば酸化レニウム（ＶＩＩ）（Ｒｅ_２Ｏ_７）などの酸化レニウム膜を堆積させることを含み得る。

【0087】

いくつかの実施形態では、断続的還元段階、すなわち、堆積した酸化レニウム膜を還元剤前駆体と接触させることは、特定の厚さの酸化レニウム膜を堆積させた後に適用され得る。例えば、厚さ約０．５オングストロームの厚さの酸化レニウムを堆積後、または１ナノメートル未満の堆積後、または３ナノメートル未満の堆積後、または５ナノメートル以下の堆積後、また更には５ナノメートル超の堆積後にも、酸化レニウム膜に還元段階を適用してもよい。

【0088】

さらなる非限定的な例として、周期的堆積フェーズ１０５は、基材を例えばＲｅＯＦ_４などのレニウムオキシフルオリドと接触させること、及び基材を水蒸気（Ｈ_２Ｏ）と接触させることにより、例えば三酸化レニウム（ＲｅＯ_３）などの酸化レニウム膜を堆積させることを含み得る。

【0089】

本開示の実施形態では、周期的堆積フェーズ１０５は、酸化レニウム膜を１オングストローム未満、または２オングストローム未満、または５オングストローム未満、または１０オングストローム未満、または更には１００オングストローム未満の厚さにまで堆積するために利用され得る。本開示の実施形態では、周期的堆積フェーズ１０５は、その後に酸化レニウム膜を還元剤前駆体と接触させることによって（「還元段階」）完全に還元させ得る厚さまで酸化レニウム膜を堆積させるために利用されてもよく、いくつかの代替的な実施形態では、周期的堆積フェーズ１０５は、その後に酸化レニウム膜を還元剤前駆体と接触させることによって部分的にのみ還元され得る厚さまで酸化レニウム膜を堆積させるために利用されてもよい。

【0090】

酸化レニウム膜を所望の厚さに形成するに当たり、例示的プロセス２００は、基材を接触させること、及び特に酸化レニウム膜を還元剤前駆体と接触させることを含むプロセスブロック２２０によって進めることができる。いくつかの実施形態では、還元剤前駆体は、例えば、２，５－ヘキサンジオン、シクロヘキセン－１，４－ジオン、またはシクロヘキサンジオンなどのジオンを含み得る。いくつかの実施形態では、還元剤前駆体は、例えば、グリオキシル酸（ＯＣＨＣＯ_２Ｈ）、ギ酸（ＨＣＯＯＨ）、ＨＣｌ、ＨＦ、ＨＩ、ＨＢｒのようなハロゲン化水素、またはオキサル酸（ＣＯＯＨ）_２などの酸またはカルボキシル酸を含み得る。いくつかの実施形態では、還元剤前駆体は、エチレンオキシド（Ｃ_２Ｈ_４Ｏ）、またはエチレンカーボネートを含み得る。いくつかの実施形態では、還元剤前駆体は、限定するものではないが、無水酢酸（ＣＨ_３ＣＯ）_２Ｏ）、無水フタル酸、または無水マレイン酸Ｃ_２Ｈ_２（ＣＯ）_２Ｏなどの無水物を含み得る。いくつかの実施形態では、還元剤前駆体は、一酸化炭素（ＣＯ）、一酸化窒素（ＮＯ）、一酸化硫黄（ＳＯ）、二酸化硫黄（ＳＯ_２）、水素（Ｈ_２）、ヒドラジン（Ｎ_２Ｈ_４）、フォーミングガス（Ｈ_２＋Ｎ_２）、アンモニア（ＮＨ_３）、またはアンモニア－水素（ＮＨ_３－Ｈ_２）混合物を含み得る。

【0091】

本開示のいくつかの実施形態では、基材を還元剤前駆体と接触させることは、還元材前駆体を基材に、約０．０１秒～約６０秒間、約０．０５秒～約１０秒間、または約０．１秒～約５．０秒間、接触させることを含み得る。さらに、基材を還元剤前駆体と接触させる間、還元剤前駆体の流量は、２０００ｓｃｃｍ未満、または５００ｓｃｃｍ未満、またはさらに１００ｓｃｃｍ未満とすることができる。さらに、還元剤前駆体を基材に接触させる間、還元剤前駆体の流量は、約１～２０００ｓｃｃｍ、約５～１０００ｓｃｃｍ、または約１０～約５００ｓｃｃｍの範囲であってもよい。

【0092】

非限定的な例として、例示的プロセス２００の周期的堆積フェーズ１０５は、酸化レニウム（ＶＩＩ）（Ｒｅ_２Ｏ_７）膜を約１００オングストローム未満の厚さに堆積されてもよく、その後、酸化レニウム（ＶＩＩ）（Ｒｅ_２Ｏ_７）膜は、２５０℃未満の基材温度で１秒間よりも長い時間にわたり、または３５０℃未満の基材温度で１００秒間よりも長い時間にわたり、限定するものではないが、例えば一酸化炭素（ＣＯ）などの還元剤前駆体と接触されてもよい。例えば、還元剤前駆体は、一酸化炭素（ＣＯ）、一酸化窒素（ＮＯ）、または一酸化硫黄（ＳＯ）蒸気を含み得、還元剤前駆体は酸化レニウム（ＶＩＩ）（Ｒｅ_２Ｏ_７）膜と接触し、それによって膜を還元して三酸化レニウム（ＲｅＯ_３）膜を形成し得る。

【0093】

さらなる非限定的な例として、例示的プロセス２００の周期的堆積フェーズ１０５は、三酸化レニウム（ＲｅＯ_３）を、約１０００オングストローム未満、または５００オングストローム未満、または１００オングストローム未満、または１０オングストローム未満、また更には１オングストローム未満の厚さに堆積して、その後、三酸化レニウム（ＲｅＯ_３）膜は、例えば、限定するものではないが、一酸化炭素（ＣＯ）、一酸化窒素（ＮＯ）、グリオキシル酸（ＯＣＨＣＯ_２Ｈ）、２，５－ヘキサンジオン、シクロヘキセン－１，４－ジオン、シクロヘキサンジオン、二酸化硫黄（ＳＯ_２）、ギ酸（ＨＣＯＯＨ）、無水酢酸（ＣＨ_３ＣＯ）_２Ｏ、オキサル酸（ＣＯＯＨ）_２または無水マレイン酸Ｃ_２Ｈ_２（ＣＯ）_２Ｏなどの還元剤前駆体と、５分未満、または１分未満、また更には１０秒未満にわたって、６０℃超の基材温度で、または１２０℃超の基材温度で、または１８０℃超の基材温度で、または更には２５０℃超の基材温度で、接触されてもよい。例えば、還元剤前駆体は、三酸化レニウム（ＲｅＯ_３）膜に接触することにより膜を還元して酸化レニウム（ＩＶ）（ＲｅＯ_２）膜を形成し得る一酸化窒素（ＮＯ）蒸気を含み得る。

【0094】

いくつかの実施形態では、周期的堆積フェーズ１０５によって堆積された酸化レニウム膜全体を、酸化レニウム膜を還元剤前駆体と接触させることによって還元することができ、一方で本開示のいくつかの代替的な実施形態では、周期的堆積フェーズ１０５によって堆積された酸化レニウム膜の一部分のみを、酸化レニウム膜を還元剤前駆体と接触させることによって還元し得る。

【0095】

基材を還元剤前駆体と接触させると、例示的な酸化レニウム形成プロセス２００は、反応チャンバーをパージすることによって進めることができる。例えば、過剰な還元剤前駆体及び反応副生成物を、例えば、不活性ガスを流しながらポンプ注入することによって、基材の表面から除去することができる。本開示のいくつかの実施形態では、パージプロセスは、基材表面を約０．１秒～約１０秒間、または約０．５秒～約３秒間、または更には約１秒～２秒間、パージすることを含み得る。

【0096】

反応チャンバーからの過剰な還元剤前駆体（及びあらゆる反応副生成物）のパージが完了すると、例示的な酸化レニウム形成プロセス２００は、決定ゲート２４０で継続され、決定ゲート２４０は形成された酸化レニウム膜の厚さに依存する。例えば、酸化レニウム膜が所望の装置用途に対して不十分な厚さで形成される場合、例示的なプロセス２００の周期的堆積フェーズ２０５は、周期的堆積フェーズ１０５に戻って、一つ以上の周期的堆積サイクル２０５を通して継続することによって繰り返されてもよく、周期的堆積サイクル２０５の単位堆積サイクルは、所望の厚さに酸化レニウム膜を周期的に堆積させること（周期的堆積フェーズ１０５）、反応チャンバーをパージすること、基材を還元剤前駆体と接触させること（プロセスブロック２２０）、及び再度反応チャンバーをパージすることを含み得る。周期的堆積フェーズ２０５の単位堆積サイクルは、所望の組成を有する、所望の厚さの酸化レニウム膜が基材上に形成されるまで、一回以上繰り返されてもよい。酸化レニウム膜が所望の厚さと組成に形成されると、例示的なプロセス２００はプロセスブロック２５０を介して終了し、酸化レニウム膜がその上に形成された基材は、デバイス構造の形成のためにさらなる処理に供され得る。

【0097】

さらなる例示的な酸化レニウム形成プロセスは、酸化レニウム膜の形成のための周期的堆積プロセス３００を示す図３を参照して理解され得る。

【0098】

より詳細には、周期的堆積プロセス３００は、基材を反応チャンバー内に供給すること、及び基材を堆積温度に加熱することを含むプロセスブロック１１０によって開始することができる。プロセスブロック１１０は、図１（周期的堆積プロセス１００）を参照して詳細に説明してきており、そのためプロセスブロック１１０の詳細は、周期的堆積プロセス３００に関して繰り返さない。

【0099】

基材を適切な反応チャンバー内で所望の堆積温度に加熱すると、周期的堆積プロセス３００は、周期的堆積フェーズ１０５（プロセス１００、図１）または周期的堆積フェーズ２０５（プロセス２００、図２）のいずれかを利用して継続され得る。周期的堆積フェーズ１０５及び周期的堆積フェーズ２０５の両方を既に詳細に説明してきたため、周期的堆積プロセス３００に関しては短縮された形態で説明する。

【0100】

より詳細には、いくつかの実施形態では、周期的堆積フェーズ１０５は、酸化レニウムを所望の厚さ及び組成に堆積するために利用されてもよく、周期的堆積フェーズ１０５の一つ以上の周期的堆積サイクルを含んでもよく、単位堆積サイクルは、基材をレニウム前駆体と接触させること、過剰なレニウム前駆体及びあらゆる反応副生成物を反応チャンバーからパージすること、基材を酸素含有前駆体と接触させること、並びに過剰な酸素前駆体及びあらゆる反応副生成物を反応チャンバーからパージすることを含む。いくつかの代替的な実施形態では、周期的堆積フェーズ２０５は、酸化レニウムを所望の厚さ及び組成に堆積させるために利用されてもよく、また周期的堆積フェーズ２０５の単位サイクルを含んでもよく、単位サイクルは、酸化レニウム膜を所望の厚さに周期的に堆積すること、反応チャンバーから過剰な前駆体及びあらゆる反応副生成物をパージすること、基材を還元剤前駆体と接触させること、ならびに反応チャンバーから過剰な還元剤前駆体及びあらゆる反応副生成物をパージすることを含み得る。

【0101】

非限定的な例として、周期的堆積フェーズ１０５は、基材を例えばＲｅＯＦ_４などのレニウムオキシフルオリドと接触させること、及び基材を水蒸気（Ｈ_２Ｏ）と接触させることにより、例えば三酸化レニウム（ＲｅＯ_３）などの酸化レニウム膜を堆積させることによって利用され得る。

【0102】

さらなる非限定的な例として、周期的堆積フェーズ２０５は、例えば、三酸化レニウム（ＲｅＯ_３）などの酸化レニウム膜を所望の厚さに形成するために利用することができ、三酸化レニウム（ＲｅＯ_３）を還元剤前駆体と接触させることによって所望の厚さの酸化レニウム（ＩＶ）（ＲｅＯ_２）膜を形成する。

【0103】

本開示の実施形態では、周期的堆積フェーズ１０５及び２０５は、酸化レニウム膜を１０００オングストローム未満、または５００オングストローム未満、または１００オングストローム未満、または更には１０オングストローム未満の厚さにまで堆積するために利用され得る。本開示の実施形態では、周期的堆積フェーズ１０５及び２０５は、その後に酸化レニウム膜を追加的な酸素含有前駆体と接触させることによって、完全に酸化させ得る厚さまで酸化レニウム膜を堆積させるために利用されてもよく、いくつかの代替的な実施形態では、周期的堆積フェーズ１０５及び２０５は、その後に酸化レニウム膜を追加的な酸素含有前駆体と接触させることによって部分的にのみ酸化され得る厚さまで酸化レニウムを形成させるために利用されてもよい。

【0104】

酸化レニウム膜を所望の厚さ及び組成に形成すると、例示的プロセス３００は、基材を接触させること、及び特に酸化レニウム膜を追加的な酸素含有前駆体と接触させることを含むプロセスブロック３２０によって進めることができる。

【0105】

本開示のいくつかの実施形態において、追加的な酸素含有前駆体は、水（Ｈ_２Ｏ）、オゾン（Ｏ_３）、ギ酸（ＣＨ_２Ｏ_２）、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）、酸素分子（Ｏ_２）、酸素原子（Ｏ）、三酸化硫黄（ＳＯ_３）、または酸素系のプラズマ、のうちの少なくとも一つを含むことができ、酸素系プラズマは、酸素原子（Ｏ）、酸素イオン、酸素ラジカル、及び励起酸素種を含み、酸素含有ガスの励起によって（例えば、ＲＦ電力の印加によって）生成されることができる。「気相反応物質」という用語は励起プラズマ及びプラズマを含む励起種を含むことに留意されたい。

【0106】

本開示のいくつかの実施形態では、基材を追加的な酸素含有前駆体と接触させることは、追加的な酸素前駆体を基材に約０．０１秒～約６０秒の間、約０．０５秒～約１０秒の間、または約０．１秒～約５．０秒の間の時間、接触させることを含むことができる。さらに、追加的な酸素前駆体を基材と接触させる間、追加的な酸素前駆体の流量は、２０００ｓｃｃｍ未満、または５００ｓｃｃｍ未満、またはさらに１００ｓｃｃｍ未満とすることができる。さらに、基材を追加的な酸素前駆体と接触させる間、追加的な酸素前駆体の流量は、約１～２０００ｓｃｃｍ、約５～１０００ｓｃｃｍ、または約１０～約５００ｓｃｃｍの範囲であってもよい。

【0107】

非限定的な例として、例示的プロセス３００の周期的堆積フェーズ１０５は、三酸化レニウム膜（ＲｅＯ_３）を、約１０００オングストローム未満、または５００オングストローム未満、または１００オングストローム未満、または更には１オングストローム未満の厚さに堆積させるために利用されてもよく、その後、三酸化レニウム（ＲｅＯ_３）膜は、例えば、酸素、水、酸素含有プラズマ、オゾン、酢酸、または過酸化水素などの追加的な酸素前駆体と、１０分以下、または１分未満、または更には１０秒未満の時間にわたって、４００℃未満、または３００℃未満、または２００℃未満、または更には１００℃未満の基材温度で、接触させてもよい。例えば、追加的な酸素含有前駆体は、三酸化レニウム膜（ＲｅＯ_３）に接触することにより、膜を酸化して酸化レニウム（ＶＩＩ）（Ｒｅ_２Ｏ_７）膜を形成し得るオゾン（Ｏ_３）を含み得る。

【0108】

さらなる非限定的な例として、例示的プロセス３００の周期的堆積フェーズ１０５は、酸化レニウム（ＩＶ）（ＲｅＯ_２）膜を、約１０００オングストローム未満、または５００オングストローム未満、または１００オングストローム未満、または更には１０オングストローム未満の厚さに堆積させるために利用されてもよく、その後、酸化レニウム（ＩＶ）（ＲｅＯ_２）膜は、例えば、酸素、水、酸素含有プラズマ、オゾン、酢酸、または過酸化水素などの追加的な酸素前駆体と、１０分以下、または１分未満、または更には１０秒未満の時間にわたって、４００℃未満、または３００℃未満、または２００℃未満、または更には１００℃未満の基材温度で、接触させてもよい。例えば、追加的な酸素含有前駆体は、酸化レニウム（ＩＶ）（ＲｅＯ_２）膜に接触することにより、膜を酸化して酸化レニウム（ＶＩＩ）（Ｒｅ_２Ｏ_７）膜を形成し得る過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）を含み得る。

【0109】

さらなる非限定的な例として、例示的プロセス３００の周期的堆積フェーズ２０５は、酸化レニウム（ＩＶ）（ＲｅＯ_２）膜を、約１０００オングストローム未満、または５００オングストローム未満、または１００オングストローム未満、または１０オングストローム未満の厚さに形成させるために利用されてもよく、その後、酸化レニウム（ＩＶ）（ＲｅＯ_２）膜は、例えば、酸素、水、酸素含有プラズマ、オゾン、酢酸、または過酸化水素などの追加的な酸素前駆体と、１０分以下、または１分未満、または更には１０秒未満の時間にわたって、４００℃未満、または３００℃未満、または２００℃未満、または更には１００℃未満の基材温度で、接触させてもよい。例えば、追加的な酸素含有前駆体は、酸化レニウム（ＩＶ）（ＲｅＯ_２）膜に接触することにより、膜を酸化して酸化レニウム（ＶＩＩ）（Ｒｅ_２Ｏ_７）膜を形成し得る酸素系プラズマを含み得る。

【0110】

したがって、本開示のいくつかの実施形態では、酸化レニウム膜は、酸化レニウム（ＩＶ）（ＲｅＯ_２）膜、または三酸化レニウム（ＲｅＯ_３）膜のうちの少なくとも一つを含み、本開示の方法はさらに、酸化レニウム膜を追加的な酸素含有前駆体と接触させることによって酸化レニウム（ＶＩＩ）（Ｒｅ_２Ｏ_７）膜を形成することを含む。

【0111】

基材を追加的な酸素前駆体と接触させると、例示的な酸化レニウム形成プロセス３００は、反応チャンバーをパージすることによって進めることができる。例えば、過剰な追加的な酸素前駆体及び反応副生成物を（もしあれば）、例えば、不活性ガスを流しながら排気することにより、基材の表面から除去することができる。本開示のいくつかの実施形態では、パージプロセスは、基材表面を約１秒～約１００秒間、または約０．１秒～約１０秒間、または約０．５秒～約３秒間、または更には約１秒～２秒間、パージすることを含み得る。

【0112】

反応チャンバーからの過剰な追加的な酸素前駆体（及びあらゆる反応副生成物）のパージが完了すると、例示的な酸化レニウム形成プロセス３００は、決定ゲート３４０で継続され、決定ゲート３４０は形成された酸化レニウム膜の厚さに依存する。例えば、酸化レニウム膜が所望の装置用途に対して不十分な厚さで形成される場合、周期的堆積フェーズ３０５は、周期的堆積フェーズ１０５または２０５に戻って、周期的堆積フェーズ３０５を通して継続することによって繰り返されてもよく、周期的堆積サイクル３０５の単位堆積サイクルは、所望の厚さ及び組成に酸化レニウム膜を形成すること（周期的フェーズ１０５または２０５）、反応チャンバーをパージすること、基材を追加的酸素含有前駆体と接触させること（プロセスブロック３２０）、及び再度反応チャンバーをパージすることを含み得る。周期的堆積フェーズ３０５の単位堆積サイクルは、所望の組成を有する、所望の厚さの酸化レニウム膜が基材上に形成されるまで一回以上繰り返されてもよい。酸化レニウム膜が所望の厚さと組成に形成されると、例示的なプロセス３００はプロセスブロック３５０を介して終了し、酸化レニウム膜がその上に形成された基材は、デバイス構造の形成のためにさらなる処理に供され得る。

【0113】

本開示のいくつかの実施形態では、本明細書に開示される例示的なプロセスによって形成される酸化レニウム膜は誘電材料を含み得る。例えば、本明細書に開示される方法によって形成される酸化レニウム（ＶＩＩ）（Ｒｅ_２Ｏ_７）膜、または酸化レニウム（ＩＶ）（ＲｅＯ_２）膜は、誘電材料を含み得る。

【0114】

本開示のいくつかの実施形態では、本明細書に開示される例示的なプロセスによって形成される酸化レニウム膜は、導電性酸化レニウム膜を含み得る。いくつかの実施形態では、酸化レニウム膜の導電相は、酸化レニウム（ＩＶ）（ＲｅＯ_２）、または三酸化レニウム（ＲｅＯ_３）膜を含み得る。いくつかの実施形態では、導電性酸化レニウム膜は、一般式ＲｅＯ_ｘを有する亜酸化物を含んでもよく、式中、ｘは２より小さい。いくつかの実施形態では、本開示の実施形態によって形成された酸化レニウム膜の導電相は、１０００μΩ－ｃｍ未満、または７００μΩ－ｃｍ未満、または５００μΩ－ｃｍ未満、または２５０μΩ－ｃｍ未満、または１００μΩ－ｃｍ未満、または５０μΩ－ｃｍ未満、または２５μΩ－ｃｍ未満、または１０μΩ－ｃｍ、または更には５μΩ－ｃｍ未満の堆積された直後の電気抵抗率を有することができる。いくつかの実施形態では、本開示の実施形態によって形成された酸化レニウム膜の導電相は、５μΩ－ｃｍ～１０００μΩ－ｃｍの間の堆積された直後の電気抵抗率を有することができる。

【0115】

本開示のいくつかの実施形態では、本開示の実施形態によって形成された酸化レニウム膜を一つ以上のさらなるプロセスに供し、酸化レニウム膜の電気抵抗率をさらに改善することができる。

【0116】

より詳細には、図４Ａ～図４Ｃは、低抵抗導電性酸化レニウム膜を形成するための例示的なプロセスを利用して形成された半導体構造の断面概略図を示す。いくつかの実施形態では、本開示の方法は、図４Ａの基材４００などの基材を提供することを含み得る。基材４００は、非平面または平面（図示するように）を含んでもよく、図１のプロセスブロック１１０を参照して既に開示されるように、一つ以上の材料をさらに含んでもよい。

【0117】

基材４００は、例えば原子層堆積（ＡＬＤ）反応チャンバーなどの適切な反応チャンバー内に配置され、所望の堆積温度に加熱され得る。基材を所望の堆積温度に加熱すると、例示的プロセス１００（図１）、２００（図２）、または３００（図３）のうちの一つを利用して、酸化レニウム膜４０２（図４Ｂ）を基材４００上に堆積することができる。いくつかの実施形態では、酸化レニウム膜４０２は、導電性酸化レニウム膜を含む。いくつかの実施形態では、導電性酸化レニウム膜４０２は、酸化レニウム（ＩＶ）（ＲｅＯ_２）、または三酸化レニウム（ＲｅＯ_３）のうちの少なくとも一つを含み得る。いくつかの実施形態では、導電性酸化レニウム膜は、一般式ＲｅＯ_ｘを有する亜酸化物を含んでもよく、式中、ｘは２より小さい。いくつかの実施形態において、導電性酸化レニウム膜は、１０００オングストローム未満、又は５００オングストローム未満、又は２５０オングストローム未満、又は１００オングストローム未満、又は５０オングストローム未満、又は更には２０オングストローム未満の厚さに形成されてもよく、１０００μΩ－ｃｍ未満、又は５００μΩ－ｃｍ未満、又は１００μΩ－ｃｍ未満、又は５０μΩ－ｃｍ未満、または更には２０μΩ－ｃｍ未満の電気抵抗率を有してもよい。

【0118】

本開示のいくつかの実施形態では、低電気抵抗性導電性酸化レニウム膜の形成方法は、酸化レニウム膜の表面上にキャッピング層を形成することをさらに含み得る。例えば、キャッピング層４０４は、酸化レニウム膜４０２の上側に露出した表面上に直接堆積させることができ、それにより、図４Ｃに示すように、半導体構造４０６を形成する。いくつかの実施形態では、キャッピング層４０４は、例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、タンタル（Ｔａ）、炭化タングステン（ＷＣ）、モリブデン（Ｍｏ）、またはホウ化ニオブ（ＮｂＢ）などの導電層を含み得る。いかなる特定の理論または機構にも束縛されるべきではないが、酸化レニウム膜の表面上にキャッピング層を添加することが、酸化レニウム膜の昇華を防止する、または実質的に防止することができると考えられる。

【0119】

キャッピング層４０４が酸化レニウム膜４０２の表面上に堆積すると、本開示の方法は、酸化レニウム膜４０２を熱アニールすることをさらに含み得る。例えば、酸化レニウム膜４０２を含む半導体構造４０６は、５０℃超の、または１００℃超の、または２００℃超の、または３００℃超の、または更には４００℃超の温度で、または５０℃～４００℃の温度範囲で熱アニールされてもよい。いくつかの実施形態では、酸化レニウム膜４０２を熱アニールすることは、酸化レニウム膜４０２を含む結晶の粒径を増加させることをさらに含み得る。いくつかの実施形態では、酸化レニウム膜４０２を熱アニールすることは、実質的に単結晶酸化レニウム膜を形成することをさらに含み得る。いくつかの実施形態では、酸化レニウム膜４０２を熱アニールすることは、酸化レニウム膜内の粒界の密度を低減させることをさらに含み得る。いくつかの実施形態では、酸化レニウム膜４０２を熱アニールすることは、酸化レニウム膜の電気抵抗率を低減させることをさらに含み得る。例えば、熱アニーリング後の酸化レニウム膜は、１０００μΩ－ｃｍ未満、又は１００μΩ－ｃｍ未満、又は１０μΩ－ｃｍ未満の電気抵抗率を有し得る。

【0120】

硫化レニウム膜形成のための例示的な周期的堆積プロセス
本開示のいくつかの実施形態では、周期的堆積プロセスは、一般的式ＲｅＳ_ａまたＲｅ_ｘＳ_ｙの硫化レニウムを形成するために利用されてもよく、式中、ａ、ｘ及びｙは、例えば、二硫化レニウム（ＲｅＳ_２）、またはジレニウムヘプタスルフィド（Ｒｅ_２Ｓ_７）などのように、７以下である。いくつかの実施形態では、周期的堆積プロセスは、第一の気相反応物質と第二の気相反応物質との間の表面反応によって硫化レニウム膜を形成することを含み得る。いくつかの実施形態では、周期的堆積プロセスは、中間酸化レニウム膜を形成すること、続いて中間酸化レニウム膜を硫黄含有前駆体と接触させることを含み得る。

【0121】

例示的な硫化レニウム形成プロセスは、硫化レニウム膜の形成のための例示的な周期的堆積プロセス５００を示す図５を参照して理解され得る。

【0122】

より詳細には、周期的堆積プロセス５００は、基材を反応チャンバー内に供給すること、及び基材を堆積温度に加熱することを含むプロセスブロック１１０によって開始することができる。プロセスブロック１１０は、図１（周期的堆積プロセス１００）を参照して詳細に説明してきており、そのためプロセスブロック１１０の詳細は、周期的堆積プロセス５００に関して繰り返さない。

【0123】

基材を適切な反応チャンバー内で所望の堆積温度に加熱すると、周期的堆積プロセス５００は、プロセスブロック１２０を介して開始され得る周期的堆積フェーズ５０５のプロセスにより継続され得る。プロセスブロック１２０は、図１（周期的堆積プロセス１００）を参照してすでに詳細に説明されており、したがって、周期的堆積プロセス５００に関して短縮した形態で表される。

【0124】

より詳細には、プロセスブロック１２０は、基材をレニウム前駆体と接触させることを含み得る。いくつかの実施形態では、レニウム前駆体は、例えば、塩化レニウム、ホウ化レニウム、フッ化レニウム、又はヨウ化レニウムなどのハロゲン化レニウムを含み得る。特定の実施形態では、レニウム前駆体は、例えば、レニウムオキシハライド、またはレニウムオキシフルオリドなどのレニウムオキシハライドを含み得る。いくつかの実施形態では、レニウムオキシハライドは、ＲｅＯＦ_４、ＲｅＯＦ_５、ＲｅＯ_２Ｆ_２、またはＲｅＯ_２Ｃｌ_３のうちの少なくとも一つを含み得る。いくつかの実施形態では、レニウム前駆体は、アルキルレニウムオキシド前駆体、シクロペンタジエニル系レニウム前駆体、またはレニウムカルボニルハライド前駆体を含み得る。

【0125】

図５の例示的な硫化レニウム形成プロセス５００は、反応チャンバーをパージすることによって継続してもよい。例えば、過剰なレニウム前駆体及び反応副生成物を（もしあれば）、例えば、不活性ガスをポンプ注入することにより、基材の表面から除去することができる。本開示のいくつかの実施形態では、パージプロセスは、パージサイクルを含んでもよく、基材表面は、約５．０秒未満、または約３．０秒未満、または更に約２．０秒未満の時間にわたってパージされる。過剰なレニウム前駆体及び可能性のある反応副生成物を、反応チャンバーと流体連通するポンプシステムによって生成される真空を用いて除去してもよい。

【0126】

例示的な硫化レニウム形成プロセス５００の周期的堆積フェーズ５０５は、基材を硫黄含有前駆体（「硫黄前駆体」）と接触させることを含むブロック５３０によって継続され得る。いくつかの実施形態では、硫黄含有前駆体は、硫化水素（Ｈ_２Ｓ）、二酸化硫黄（ＳＯ_２）、二硫化炭素（ＣＳ_２）、硫化ジメチル（Ｃ_２Ｈ_６Ｓ）、メタンチオール（ＣＨ_３ＳＨ）、またはジアルキルジスルフィドのうちの少なくとも一つを含む。

【0127】

本開示のいくつかの実施形態では、基材を硫黄含有前駆体と接触させることは、硫黄前駆体を基材に約０．０１秒～約６０秒の間、約０．０５秒～約１０秒の間、または約０．１秒～約５．０秒の間の時間、接触させることを含むことができる。さらに、基材を硫黄前駆体と接触させる間、硫黄前駆体の流量は、２０００ｓｃｃｍ未満、または５００ｓｃｃｍ未満、またはさらに１００ｓｃｃｍ未満とすることができる。さらに、基材を硫黄前駆体と接触させる間、硫黄前駆体の流量は、約１～２０００ｓｃｃｍ、約５～１０００ｓｃｃｍ、または約１０～約５００ｓｃｃｍの範囲であってもよい。

【0128】

図５の例示的な硫化レニウム形成プロセス５００は、反応チャンバーをパージすることによって継続してもよい。例えば、過剰な硫黄前駆体及び反応副生成物を（もしあれば）、例えば、不活性ガスをポンプ注入することにより、基材の表面から除去することができる。本開示のいくつかの実施形態では、パージプロセスは、パージサイクルを含んでもよく、基材表面は、約５．０秒未満、または約３．０秒未満、または更に約２．０秒未満の時間にわたってパージされる。過剰な硫黄前駆体及び可能性のある反応副生成物を、反応チャンバーと流体連通するポンプシステムによって生成される真空を用いて除去してもよい。

【0129】

反応チャンバーからの過剰な硫黄前駆体（及びあらゆる反応副生成物）のパージが完了すると、例示的な硫化レニウム形成プロセス５００は、決定ゲート５４０で継続され、決定ゲート５４０は堆積された硫化レニウム膜の厚さに依存する。例えば、硫化レニウム膜が所望のデバイス用途に対して不十分な厚さで堆積された場合、プロセスブロック１２０に戻ること、及び周期的堆積フェーズ５０５を継続することによって周期的堆積フェーズ５０５を繰り返してもよく、周期的堆積フェーズ５０５の単位堆積サイクルは、基材をレニウムオキシハライド前駆体と接触させること（プロセスブロック１２０）、反応チャンバーをパージすること、基材を硫黄含有前駆体と接触させること（プロセスブロック５３０）、及びまた反応チャンバーをパージすること、を含み得る。周期的堆積フェーズ５０５の単位堆積サイクルは、所望の組成を有する、所望の厚さの硫化レニウム膜が基材上に形成されるまで一回以上繰り返されてもよい。硫化レニウム膜が所望の厚さと組成に堆積されると、例示的なプロセス５００はプロセスブロック５５０を介して終了し、硫化レニウム膜がその上に形成された基材は、デバイス構造の形成のためにさらなる処理に供され得る。

【0130】

当然のことながら、本開示のいくつかの実施形態では、基材を第一の気相反応物質（例えば、レニウム前駆体）及び第二の気相反応物質（例えば、硫黄前駆体）と接触させる順序は、基材を最初に第二の気相反応物質と接触させるのに続いて、第一の気相反応物質と接触させるようにすることができる。更に、いくつかの実施形態では、例示的なプロセス５００の周期的堆積フェーズ５０５は、基材を第二の気相反応物質と一回以上接触させる前に、基材を第一の気相反応物質と一回以上接触させることを含んでもよい。更に、いくつかの実施形態では、例示的なプロセス５００の周期的堆積フェーズ５０５は、基材を第一の気相反応物質と一回以上接触させる前に、基材を第二の気相反応物質と一回以上接触させることを含んでもよい。

【0131】

非限定的な例として、反応チャンバーはＡＬＤ反応器を備えてもよく、基材はおよそ１００℃～およそ４００℃の温度に加熱されてもよい（プロセスブロック１１０）。次いで、基材は、周期的堆積フェーズ５０５の一つ以上の堆積サイクルに供されてもよく、これは基材をＲｅＯ_２Ｆ_２と接触させ、その後、基材を硫化水素（Ｈ_２Ｓ）と接触させることにより、二硫化レニウム（ＲｅＳ_２）膜を形成することを含み得る。

【0132】

さらなる例示的な硫化レニウム形成プロセスは、硫化レニウム膜を形成するための周期的堆積プロセス６００を示す図６を参照して理解され得る。

【0133】

より詳細には、周期的堆積プロセス６００は、基材を反応チャンバー内に供給すること、及び基材を堆積温度に加熱することを含むプロセスブロック１１０によって開始することができる。プロセスブロック１１０は、図１（周期的堆積プロセス１００）を参照して詳細に説明してきており、そのためプロセスブロック１１０の詳細は、周期的堆積プロセス６００に関して繰り返さない。

【0134】

基材を適切な反応チャンバー内で所望の堆積温度に加熱すると、周期的堆積プロセス６００は、周期的堆積フェーズ１０５（プロセス１００、図１）、周期的堆積フェーズ２０５（プロセス２００、図２）、または周期的堆積フェーズ３０５（図３、プロセス３００の）いずれかを用いて、酸化レニウム膜を所望の厚さ及び組成に形成することによって継続され得る。周期的堆積フェーズ１０５、２０５及び３０５は、既に詳細に説明してきており、そのため、周期的堆積フェーズ１０５、２０５及び３０５の詳細は、周期的堆積プロセス６００に関して繰り返さない。

【0135】

本開示のいくつかの実施形態では、周期的堆積フェーズ１０５、２０５、または３０５は、例えば、酸化レニウム（ＩＶ）（ＲｅＯ_２）膜、三酸化レニウム（ＲｅＯ_３）、または酸化レニウム（ＶＩＩ）（Ｒｅ_２Ｏ_７）膜などの酸化レニウム膜を形成するために利用され得る いくつかの実施形態では、酸化レニウム膜は、１０００オングストローム未満、または５００オングストローム未満、または２５０オングストローム未満、または１００オングストローム未満、または更には１０オングストローム未満までの厚さに形成され得る。

【0136】

本開示のいくつかの実施形態では、酸化レニウムは、その後、酸化レニウムを硫黄前駆体と接触させると、完全に硫化レニウム膜に変換され得る厚さに形成され得、一方、いくつかの代替的な実施形態では、酸化レニウムは、その後、酸化レニウムを硫黄前駆体と接触させると、部分的にのみ硫化レニウム膜に変換され得る厚さに形成され得る。

【0137】

本開示のいくつかの実施形態では、周期的堆積フェーズ６０５は、基材を硫黄含有前駆体（「硫黄前駆体」）と接触させることを含むプロセスブロック６２０によって継続され得る。いくつかの実施形態では、硫黄含有前駆体は、硫化水素（Ｈ_２Ｓ）、二酸化硫黄（ＳＯ_２）、二硫化炭素（ＣＳ_２）、硫化ジメチル（Ｃ_２Ｈ_６Ｓ）、メタンチオール（ＣＨ_３ＳＨ）、またはジアルキルジスルフィドのうちの少なくとも一つを含み得る。

【0138】

本開示のいくつかの実施形態では、基材、及び特に酸化レニウム膜を硫黄含有前駆体と接触させることは、硫黄前駆体を基材に約０．０１秒～約６０秒の間、約０．０５秒～約１０秒の間、または約０．１秒～約５．０秒の間の時間、接触させることを含むことができる。さらに、基材を硫黄前駆体と接触させる間、硫黄前駆体の流量は、２０００ｓｃｃｍ未満、または５００ｓｃｃｍ未満、またはさらに１００ｓｃｃｍ未満とすることができる。さらに、硫黄前駆体を基材に接触させる間、硫黄前駆体の流量は、約１～２０００ｓｃｃｍ、約５～１０００ｓｃｃｍ、または約１０～約５００ｓｃｃｍの範囲であってもよい。

【0139】

図６の例示的な硫化レニウム形成プロセス６００は、反応チャンバーをパージすることによって継続してもよい。例えば、過剰な硫黄前駆体及び反応副生成物を（もしあれば）、例えば、不活性ガスをポンプ注入することにより、基材の表面から除去することができる。本開示のいくつかの実施形態では、パージプロセスは、パージサイクルを含んでもよく、基材表面は、約５．０秒未満、または約３．０秒未満、または更に約２．０秒未満の時間にわたってパージされる。過剰な硫黄前駆体及び可能性のある反応副生成物を、反応チャンバーと流体連通するポンプシステムによって生成される真空を用いて除去してもよい。

【0140】

反応チャンバーからの過剰な追加的な硫黄前駆体（及びあらゆる反応副生成物）のパージが完了すると、例示的な硫化レニウム形成プロセス６００は、決定ゲート６４０で継続され、決定ゲート６４０は形成された硫化レニウム膜の厚さに依存する。例えば、硫化レニウム膜が所望の装置用途に対して不十分な厚さで形成される場合、周期的堆積フェーズ６０５は、酸化レニウム膜を所望の厚さと組成に形成するために、周期的フェーズ１０５、２０５または３０５に戻って、周期的堆積フェーズ６０５を通して継続することによって繰り返されてもよく、周期的堆積サイクル６０５の単位堆積サイクルは、所望の厚さ及び組成に酸化レニウム膜を形成すること（周期的フェーズ１０５、２０５、または３０５）、反応チャンバーをパージすること、基材を硫黄前駆体と接触させること（プロセスブロック６４０）、及び再度反応チャンバーをパージすることを含み得る。周期的堆積フェーズ６０５の単位堆積サイクルは、所望の組成を有する、所望の厚さの硫化レニウム膜が基材上に形成されるまで一回以上繰り返されてもよい。硫化レニウム膜が所望の厚さと組成に形成されると、例示的なプロセス６００はプロセスブロック６５０を介して終了し、硫化レニウム膜がその上に形成された基材は、デバイス構造の形成のためにさらなる処理に供され得る。

【0141】

非限定的な例として、周期的堆積フェーズ１０５は、周期的堆積プロセス６００で利用され、三酸化レニウム膜（ＲｅＯ_３）を、およそ３００オングストローム未満の厚さに堆積し、その後、三酸化レニウム（ＲｅＯ_３）膜は、例えば、硫化水素（Ｈ_２Ｓ）、一酸化硫黄（ＳＯ）、二酸化硫黄（ＳＯ_２）、二硫化炭素（ＣＳ_２）、硫化ジメチル（Ｃ_２Ｈ_６Ｓ）、またはメタンチオール（ＣＨ_３ＳＨ）などの硫黄前駆体と、１０分未満、または５分未満、または１分未満、または更には１０秒未満までの時間にわたって、１００℃～４００℃、または１５０℃～３００℃の範囲の基材温度で、接触されてもよい。例えば、硫黄含有前駆体は、三酸化レニウム膜（ＲｅＯ_３）と接触して、それによって酸化レニウム膜を変換して、二硫化レニウム（ＲｅＳ_２）、ジレニウムヘプタスルフィド（Ｒｅ_２Ｓ_７）または一般式ＲｅＳ_ａの硫化レニウム（式中、ａは３．５より小さい非整数である）を形成する、硫化水素（Ｈ_２Ｓ）を含み得る。

【0142】

元素レニウム膜形成のための例示的な周期的堆積プロセス
本開示のいくつかの実施形態では、周期的堆積プロセスを利用して元素レニウム膜を形成し得る。いくつかの実施形態では、周期的堆積プロセスは、第一の気相反応物質と第二の気相反応物質との間の表面反応によって元素レニウム膜を形成することを含み得る。いくつかの実施形態では、周期的堆積プロセスは、中間酸化レニウム膜を形成すること、続いて中間酸化レニウム膜を水素含有前駆体と接触させ、それによって元素レニウム膜を形成することを含み得る。

【0143】

例示的な元素レニウム形成プロセスは、元素レニウム膜の形成のための例示的な周期的堆積プロセス７００を示す図７を参照して理解され得る。

【0144】

より詳細には、周期的堆積プロセス７００は、基材を反応チャンバー内に供給すること、及び基材を堆積温度に加熱することを含むプロセスブロック１１０によって開始することができる。プロセスブロック１１０は、図１（周期的堆積プロセス１００）を参照して詳細に説明してきており、そのためプロセスブロック１１０の詳細は、周期的堆積プロセス７００に関して繰り返さない。

【0145】

基材を適切な反応チャンバー内で所望の堆積温度に加熱すると、周期的堆積プロセス７００は、プロセスブロック１２０を介して開始され得る周期的堆積フェーズ７０５のプロセスにより継続され得る。プロセスブロック１２０は、図１（周期的堆積プロセス１００）を参照してすでに詳細に説明されており、したがって、周期的堆積プロセス７００に関して短縮した形態で表される。

【0146】

より詳細には、プロセスブロック１２０は、基材をレニウム前駆体と接触させることを含み得る。いくつかの実施形態では、レニウム前駆体は、例えば、塩化レニウム、ホウ化レニウム、フッ化レニウム、又はヨウ化レニウムなどのハロゲン化レニウムを含み得る。特定の実施形態では、レニウム前駆体は、例えば、レニウムオキシハライド、またはレニウムオキシフルオリドなどのレニウムオキシハライドを含み得る。いくつかの実施形態では、レニウムオキシハライドは、ＲｅＯＦ_４、ＲｅＯＦ_５、ＲｅＯ_２Ｆ_２、またはＲｅＯ_２Ｃｌ_３のうちの少なくとも一つを含み得る。いくつかの実施形態では、レニウム前駆体は、アルキルレニウムオキシド前駆体、シクロペンタジエニル系レニウム前駆体、またはレニウムカルボニルハライド前駆体を含み得る。

【0147】

図７の例示的な元素レニウム形成プロセス７００は、反応チャンバーをパージすることによって継続してもよい。例えば、過剰なレニウム前駆体及び反応副生成物を（もしあれば）、例えば、不活性ガスをポンプ注入することにより、基材の表面から除去することができる。本開示のいくつかの実施形態では、パージプロセスは、パージサイクルを含んでもよく、基材表面は、約５．０秒未満、または約３．０秒未満、または更に約２．０秒未満の時間にわたってパージされる。過剰なレニウム前駆体及び可能性のある反応副生成物を、反応チャンバーと流体連通するポンプシステムによって生成される真空を用いて除去してもよい。

【0148】

例示的な元素レニウム形成プロセス７００の周期的堆積フェーズ７０５は、基材を水素含有前駆体（「水素前駆体」）と接触させることを含むブロック７３０によって継続され得る。いくつかの実施形態では、水素含有前駆体は、少なくとも一つの硫化水素（Ｈ_２Ｓ）、水素分子（Ｈ_２）、水素原子（Ｈ）、ヒドラジン（Ｎ_２Ｈ_４）、フォーミングガス（Ｈ_２＋Ｎ_２）、アンモニア（ＮＨ_３）、アンモニア－水素（ＮＨ_３－Ｈ_２）混合物、または水素系プラズマのうちの少なくとも一つを含み、水素系プラズマが、水素原子（Ｈ）、水素イオン、水素ラジカル、及び励起水素種を含み、水素含有ガスの励起によって（例えば、ＲＦ電力を印加することによって）生成され得る。「気相反応物質」という用語は励起プラズマ及びプラズマを含む励起種を含むことに留意されたい。

【0149】

本開示のいくつかの実施形態では、基材を水素含有前駆体と接触させることは、水素前駆体を基材に約０．０１秒～約６０秒の間、約０．０５秒～約１０秒の間、または約０．１秒～約５．０秒の間の時間、接触させることを含むことができる。さらに、基材を水素前駆体と接触させる間、水素前駆体の流量は、２０００ｓｃｃｍ未満、または５００ｓｃｃｍ未満、または更には１００ｓｃｃｍ未満とすることができる。さらに、基材を水素前駆体と接触させる間、水素前駆体の流量は、約１～２０００ｓｃｃｍ、約５～１０００ｓｃｃｍ、または約１０～約５００ｓｃｃｍの範囲であってもよい。

【0150】

図７の例示的な元素レニウム形成プロセス７００は、反応チャンバーをパージすることによって継続してもよい。例えば、過剰な水素前駆体及び反応副生成物（もしあれば）を、例えば、不活性ガスをポンプ注入することにより、基材の表面から除去することができる。本開示のいくつかの実施形態では、パージプロセスは、パージサイクルを含んでもよく、基材表面は、約５．０秒未満、または約３．０秒未満、または更に約２．０秒未満の時間にわたってパージされる。過剰な水素前駆体及び可能性のある反応副生成物を、反応チャンバーと流体連通するポンプシステムによって生成される真空を用いて除去してもよい。

【0151】

反応チャンバーからの過剰な水素前駆体（及びあらゆる反応副生成物）のパージが完了すると、例示的な元素レニウム形成プロセス７００は、決定ゲート７４０で継続され、決定ゲート７４０は形成された元素レニウム膜の厚さに依存する。例えば、元素レニウム膜が所望のデバイス用途に対して不十分な厚さで形成された場合、プロセスブロック１２０に戻ること、及び周期的堆積フェーズ７０５を継続することによって周期的堆積フェーズ７０５を繰り返してもよく、周期的堆積フェーズ７０５の単位堆積サイクルは、基材をレニウム前駆体と接触させること（プロセスブロック１２０）、反応チャンバーをパージすること、基材を水素含有前駆体と接触させること（プロセスブロック７３０）、及びまた反応チャンバーをパージすること、を含み得る。周期的堆積フェーズ７０５の単位堆積サイクルは、所望の厚さの元素レニウム膜が基材上に形成されるまで一回以上繰り返されてもよい。元素レニウム膜が所望の厚さに堆積されると、例示的なプロセス７００はプロセスブロック７５０を介して終了し、元素レニウム膜がその上に形成された基材は、デバイス構造の形成のためにさらなる処理に供され得る。

【0152】

当然のことながら、本開示のいくつかの実施形態では、基材を第一の気相反応物質（例えば、レニウム前駆体）及び第二の気相反応物質（例えば、水素前駆体）と接触させる順序は、基材を最初に第二の気相反応物質と接触させるのに続いて、第一の気相反応物質と接触させるようにすることができる。更に、いくつかの実施形態では、例示的なプロセス７００の周期的堆積フェーズ７０５は、基材を第二の気相反応物質と一回以上接触させる前に、基材を第一の気相反応物質と一回以上接触させることを含んでもよい。更に、いくつかの実施形態では、例示的なプロセス７００の周期的堆積フェーズ７０５は、基材を第一の気相反応物質と一回以上接触させる前に、基材を第二の気相反応物質と一回以上接触させることを含んでもよい。

【0153】

非限定的な例として、反応チャンバーはＡＬＤ反応器を備えてもよく、基材はおよそ１５０℃～３００℃の温度に加熱されてもよい（プロセスブロック１１０）。次いで、基材は、周期的堆積フェーズ７０５の一つ以上の堆積サイクルに供されてもよく、これは基材をＲｅＯ_２Ｆ_２と接触させ、その後、基材を水素系プラズマと接触させることにより、元素レニウム膜を形成することを含み得る。

【0154】

さらなる例示的な元素レニウム形成プロセスは、元素レニウム膜の形成のための例示的な周期的堆積プロセス８００を示す図８を参照して理解され得る。

【0155】

より詳細には、周期的堆積プロセス８００は、基材を反応チャンバー内に供給すること、及び基材を堆積温度に加熱することを含むプロセスブロック１１０によって開始することができる。プロセスブロック１１０は、図１（周期的堆積プロセス１００）を参照して詳細に説明してきており、そのためプロセスブロック１１０の詳細は、周期的堆積プロセス８００に関して繰り返さない。

【0156】

基材を適切な反応チャンバー内で所望の堆積温度に加熱すると、周期的堆積プロセス８００は、周期的堆積フェーズ１０５（プロセス１００、図１）、周期的堆積フェーズ２０５（プロセス２００、図２）、または周期的堆積フェーズ３０５（図３、プロセス３００の）いずれかを用いて、酸化レニウム膜を所望の厚さ及び組成に形成することによって継続され得る。周期的堆積フェーズ１０５、２０５、及び３０５は、既に詳細に説明してきており、そのため、周期的堆積フェーズ１０５、２０５及び３０５の詳細は、周期的堆積プロセス８００に関して繰り返さない。

【0157】

本開示のいくつかの実施形態では、周期的堆積フェーズ１０５、２０５、または３０５は、例えば、酸化レニウム（ＩＶ）（ＲｅＯ_２）膜、三酸化レニウム（ＲｅＯ_３）、または酸化レニウム（ＶＩＩ）（Ｒｅ_２Ｏ_７）膜などの酸化レニウム膜を形成するために利用され得る いくつかの実施形態では、酸化レニウム膜は、１０００オングストローム未満、または５００オングストローム未満、または１００オングストローム未満、または１０オングストローム未満、または更には５オングストローム未満の厚さに形成される。

【0158】

本開示のいくつかの実施形態では、酸化レニウムは、その後、酸化レニウムを硫黄前駆体と接触させることにより、完全に元素レニウム膜に変換され得る厚さに形成され得、一方、いくつかの代替的な実施形態では、酸化レニウムは、その後、酸化レニウムを水素前駆体と接触させることによって、部分的にのみ元素レニウム膜に変換される厚さに形成され得る。

【0159】

本開示のいくつかの実施形態では、周期的堆積フェーズ８０５は、基材を水素含有前駆体（「水素前駆体」）と接触させることを含むプロセスブロック８２０によって継続され得る。いくつかの実施形態では、水素含有前駆体は、硫化水素（Ｈ_２Ｓ）、ヒドラジン（Ｎ_２Ｈ_４）、フォーミングガス（Ｈ_２＋Ｎ_２）、アンモニア（ＮＨ_３）、アンモニア－水素（ＮＨ_３－Ｈ_２）混合物、水素分子（Ｈ_２）、水素原子（Ｈ）、または水素系プラズマのうちの少なくとも一つを含んでもよく、水素系プラズマが、水素原子（Ｈ）、水素イオン、水素ラジカル、及び励起水素種を含み、水素含有ガスの励起によって（例えば、ＲＦ電力を印加することによって）生成され得る。

【0160】

本開示のいくつかの実施形態では、基材及び特に酸化レニウム膜を水素含有前駆体と接触させることは、水素前駆体を基材に約０．０１秒～約６０秒の間、約０．０５秒～約１０秒の間、または約０．１秒～約５．０秒の間の時間、接触させることを含むことができる。さらに、基材を水素前駆体と接触させる間、水素前駆体の流量は、２０００ｓｃｃｍ未満、または５００ｓｃｃｍ未満、または更には１００ｓｃｃｍ未満とすることができる。さらに、基材を水素前駆体と接触させる間、水素前駆体の流量は、約１～２０００ｓｃｃｍ、約５～１０００ｓｃｃｍ、または約１０～約５００ｓｃｃｍの範囲であってもよい。

【0161】

図８の例示的な元素レニウム膜形成プロセス８００は、反応チャンバーをパージすることによって継続してもよい。例えば、過剰な水素前駆体及び反応副生成物（もしあれば）を、例えば、不活性ガスをポンプ注入することにより、基材の表面から除去することができる。本開示のいくつかの実施形態では、パージプロセスは、パージサイクルを含んでもよく、基材表面は、約５．０秒未満、または約３．０秒未満、または更に約２．０秒未満の時間にわたってパージされる。過剰な水素前駆体及び可能性のある反応副生成物を、反応チャンバーと流体連通するポンプシステムによって生成される真空を用いて除去してもよい。

【0162】

反応チャンバーからの過剰な水素前駆体（及びあらゆる反応副生成物）のパージが完了すると、例示的な元素レニウム形成プロセス８００は、決定ゲート８４０で継続され、決定ゲート８４０は形成された元素レニウム膜の厚さに依存する。例えば、元素レニウム膜が所望の装置用途に対して不十分な厚さで形成される場合、周期的堆積フェーズ８０５は、酸化レニウム膜を所望の厚さと組成に形成するために、周期的フェーズ１０５、２０５または３０５に戻って、堆積サイクルフェーズ８０５を通して継続することによって繰り返されてもよく、周期的堆積サイクル８０５の単位堆積サイクルは、所望の厚さ及び組成に酸化レニウム膜を形成すること（周期的フェーズ１０５、２０５、または３０５）、反応チャンバーをパージすること、基材を水素前駆体と接触させること（プロセスブロック８２０）、及び再度反応チャンバーをパージすることを含み得る。周期的堆積フェーズ８０５の単位堆積サイクルは、所望の厚さの元素レニウム膜が基材上に形成されるまで一回以上繰り返されてもよい。元素レニウム膜が所望の厚さに形成されると、例示的なプロセス８００はプロセスブロック８５０を介して終了し、元素レニウム膜がその上に形成された基材は、デバイス構造の形成のためにさらなる処理に供され得る。

【0163】

非限定的な例として、周期的堆積フェーズ１０５は、周期的堆積プロセス８００で利用され、三酸化レニウム膜（ＲｅＯ_３）を２００オングストローム未満の厚さに堆積させることができ、その後、三酸化レニウム（ＲｅＯ_３）膜は、例えば、水素二原子ガス（Ｈ_２）、水素含有プラズマ、アンモニア（ＮＨ_３）、アンモニア－水素混合物（ＮＨ_３－Ｈ_２）、またはフォーミングガス（Ｈ_２－Ｎ_２）などの水素前駆体と、１０分未満、または５分未満、または１分未満、または更には１０秒未満の時間にわたって、８０℃～４００℃の温度範囲の基材温度で、接触させてもよい。例えば、水素含有前駆体は、三酸化レニウム膜（ＲｅＯ_３）に接触してそれによって酸化膜を変換して元素レニウム膜を形成し得る水素系プラズマを含み得る。

【0164】

周期的堆積プロセスによって形成されるレニウム含有膜の特性
本開示のいくつかの実施形態では、例えば、元素レニウム膜、酸化レニウム膜、ホウ化レニウム膜、又は硫化レニウム膜などのレニウム含有膜の成長速度は、約０．００５オングストローム／サイクル～約５オングストローム／サイクル、約０．０１オングストローム／サイクル～約２．０オングストローム／サイクルであり得る。いくつかの実施形態では、レニウム含有膜の成長速度は、約０．１オングストローム／サイクル～約１０オングストローム／サイクルであり得る。いくつかの実施形態では、レニウム含有膜の成長速度は、約０．０５オングストローム／サイクル超、約０．１オングストローム／サイクル超、約０．１５オングストローム／サイクル超、約０．２０オングストローム／サイクル超、約０．２５オングストローム／サイクル超、又は更には約０．３オングストローム／サイクル超である。いくつかの実施形態では、レニウム含有膜の成長速度は、約２．０オングストローム／サイクル未満、または約１．０オングストローム／サイクル未満、または約０．７５オングストローム／サイクル未満、または約０．５オングストローム／サイクル未満、または０．２オングストローム／サイクル未満である。本開示のいくつかの実施形態は、レニウム含有膜を、約２．５オングストローム／サイクル未満、または更には１オングストローム／サイクル未満の成長速度で堆積させ得る。

【0165】

本明細書に開示される方法によって堆積されたレニウム含有膜は、連続的膜であり得る。いくつかの実施形態では、レニウム含有膜は、約１００オングストローム以下、または約６０オングストローム以下、または約５０オングストローム以下、または約４０オングストローム以下、または約３０オングストローム以下、または約２０オングストローム以下、または約１０オングストローム以下、または更には約５オングストローム以下の厚さで連続的であり得る。本明細書で言及される連続性は、物理的連続性または電気的連続性であることができる。本開示のいくつかの実施形態では、材料膜が物理的に連続的であってもよい厚さは、膜が電気的に連続的である厚さと同じでなくてもよく、その逆もまた同じである。

【0166】

本開示のいくつかの実施形態では、本開示の実施形態によって形成されるレニウム含有膜は、約２０ナノメートル～約１００ナノメートル、または約２０ナノメートル～約６０ナノメートルの厚さを有し得る。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の実施形態のいくつかによって堆積されたレニウム含有膜は、約２０ナノメートルを超える、または約３０ナノメートルを超える、または約４０ナノメートルを超える、または約５０ナノメートルを超える、または約６０ナノメートルを超える、または約１００ナノメートルを超える、または約２５０ナノメートルを超える、または約５００ナノメートルを超える、またはそれを超える厚さを有し得る。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の実施形態のいくつかによって堆積されたレニウム含有膜は、約５０ナノメートル未満、または約３０ナノメートル未満、または約２０ナノメートル未満、または約１５ナノメートル未満、または約１０ナノメートル未満、または約５ナノメートル未満、または約３ナノメートル未満、または更には約２ナノメートル未満の厚さを有し得る。いくつかの実施形態では、レニウム含有膜は、約０．１ナノメートル～５０ナノメートル、または１ナノメートル～３０ナノメートル、または４ナノメートル～２０ナノメートルの厚さを有し得る。

【0167】

本開示のいくつかの実施形態では、レニウム含有膜は、例えば三次元、非平面の基材などの、高いアスペクト比特徴を含む基材上に形成され得る。いくつかの実施形態では、レニウム含有膜のステップカバレッジは、アスペクト比２以上、または５以上、または１０以上、または２５以上、または５０以上、または更には１００以上のアスペクト比（高さ／幅）を有する構造上で、約５０％以上、または約８０％以上、または約９０％以上、または約９５％以上、または約９８％以上、または約９９％以上、またはそれ以上で有り得る。

【0168】

本開示のいくつかの実施形態では、レニウム含有膜は、純粋なレニウム、又はレニウム及び水素、またはレニウム、水素及び酸素、又はレニウム、水素、炭素及び酸素、又はレニウム、硫黄及び酸素を含み得る。いくつかの実施形態では、レニウム含有膜は、限定するものではないが、ハロゲン化物（例えば、塩素、フッ素、ヨウ素、又は臭素）、炭素、水素、及び窒素を含む不純物を更に含み得る。

【0169】

本開示の実施形態によって形成されたレニウム含有膜は、様々な技術用途で利用され得る。非限定的な例示的酸化レニウム膜は、電気相互接続、バリア層膜、ショットキーダイオードデバイスの一部として、金属－絶縁体－半導体（ＭＩＳ）装置の一部として、金属－絶縁体－金属（ＭＩＭ）装置の一部として、例えばＮＭＯＳまたはＰＭＯＳロジック装置などの半導体装置に対するゲート電極の一部として、例えばＤＲＡＭ装置などの半導体デバイス構造に対する電極として、利用され得る。加えて、例えば、酸化レニウム（ＶＩＩ）（Ｒｅ_２Ｏ_７）などの酸化レニウム膜は、誘電特性を示してもよく、したがってＤＲＡＭデバイスにおいて、またコンデンサ構造において利用され得る。さらに、例えば、二硫化レニウム（ＲｅＳ_２）などの硫化レニウムは、２Ｄ材料と同様の様式で動作することができ、トライボロジー、他の低摩擦用途、太陽電池用途、量子コンピューティング、及び超高速データ処理において用途を見出し得る。

【0170】

非限定的な例示的な実施形態として、レニウム含有膜は、導電性酸化レニウム膜を含んでもよく、一つ以上の半導体デバイス構造を電気的に接続するための導電性相互接続を含む半導体デバイス構造で利用され得る。

【0171】

より詳細には、図９は、基材の表面内またはその上に形成された一つ以上の半導体デバイス構造（図示せず）を含み得る基材９０２を備え得る半導体デバイス構造９００を図示する。例えば、基材９０２は、部分的に作成された及び／または作成された、トランジスタ及びメモリ素子などの半導体デバイス構造を含み得る。半導体デバイス構造９００はまた、基材９０２の上に形成された誘電材料９０４を含んでもよく、誘電材料は、低誘電率材料、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、またはそれらの混合物を含み得る。半導体デバイス構造９００は、導電性相互接続材料９０８が周囲の誘電材料９０４内へ拡散するのを防止または実質的に防止するバリア材料９０６をさらに備え得る。本開示のいくつかの実施形態では、バリア材料９０６は、例えば、導電性酸化レニウムなど、本開示の実施形態によって形成されたレニウム含有材料を含み得る。半導体デバイス構造９００は、基材９０２内及び／または上に形成された半導体デバイス構造を電気的に接続するために利用され得る、導電性相互接続材料９０８をさらに含み得る。本開示のいくつかの実施形態では、導電性相互接続材料９０８は、本開示の実施形態によって形成されたレニウム含有膜も含み得る。例えば、導電性相互接続材料９０８は、本明細書に開示される方法によって形成された導電性酸化レニウムまたは元素レニウムを含み得る。半導体デバイス構造９００はまた、例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、またはタングステン（Ｗ）を含む導電性キャッピング層などのキャッピング層９１０を含み得る。

【0172】

本開示の実施形態はまた、本開示のレニウム含有膜を形成するように構成された反応システムを含み得る。より詳細には、図１０は、所定の圧力、温度、及び環境条件下で基材（図示せず）を保持し、基材を様々なガスに選択的に曝す機構を更に備える反応チャンバー１００２を備える反応システム１０００を概略的に例示する。前駆体反応物質源１００４は、導管又は他の適切な手段１００４Ａにより反応チャンバー１００２に連結していてもよく、更に、マニホールド、バルブ制御システム、質量流量制御システム、又は機構に連結して前駆体反応物質源１００４に由来する気体前駆体を制御してもよい。前駆体反応物質源１００４により供給される前駆体（図示せず）、反応物質（図示せず）は、室温及び標準大気圧条件下で液体又は固体であることができる。このような前駆体は、反応物質源の真空容器内で気化されることができ、そして前駆体は前駆体源チャンバー内で気化温度以上に維持され得る。このような実施形態では、気化された前駆体は、キャリアガス（例えば、不活性ガス（ｉｎａｃｔｉｖｅ ｇａｓ）又は不活性ガス（ｉｎｅｒｔ ｇａｓ））で輸送され、そして導管１００４Ａを通って反応チャンバー１００２の中へ供給され得る。他の実施形態では、前駆体は、標準的な条件下で気体であることができる。このような実施形態では、前駆体は気化する必要がなく、キャリアガスを必要としない。例えば、一実施形態では、前駆体をガスボンベに貯蔵し得る。

【0173】

上記のように、反応システム１０００はまた、導管１００６Ａにより反応チャンバーに連結され得る前駆体反応物質源１００６などの追加の前駆体反応物質源も含み得る。上記のように、反応システムは、導管１００８Ａにより反応チャンバーに連結され得る追加的な前駆体反応物質源１００８を含み得る。記載のように、反応システムはまた、導管１００９Ａにより反応チャンバーに連結され得るさらなる追加的な前駆体反応物質源１００９を含み得る。本開示のいくつかの実施形態では、前駆体反応物質源１００４は、レニウム前駆体を含んでもよく、前駆体反応物質源１００６は、酸素含有前駆体、硫黄含有前駆体、ホウ素含有前駆体、または水素含有前駆体のうちの少なくとも一つを含んでもよく、前駆体反応物質源１００８は、還元剤前駆体を含んでもよく、前駆体反応物質源１００９は、酸化前駆体を含んでもよい。したがって、本開示のいくつかの実施形態では、本開示の例示的な周期的堆積プロセス１００、２００、３００、５００、６００、７００、及び８００は、単一の反応チャンバーで実施されてもよい。

【0174】

パージガス源１０１０はまた、導管１０１０Ａを介して反応チャンバー１００２に連結され、反応チャンバー１００２に様々な不活性ガス又は希ガスを選択的に供給して、反応チャンバーからの前駆体ガス又は廃棄ガスの除去を支援する。供給され得る様々な不活性ガス又は希ガスは、固体、液体又は貯蔵される気体形態に由来し得る。

【0175】

図１０の反応システム１０００はまた、反応システム１０００に含まれるバルブ、マニホールド、ポンプ及び他の装置を選択的に動作させるための電子回路及び機械的構成要素を提供するシステム動作及び制御機構１０１２を備え得る。このような回路及び構成要素は、前駆体、それぞれの前駆体源１００４、１００６、１００８、１００９、及びパージガス源１０１０から、パージガスを導入するように作動する。システム動作及び制御機構１０１２はまた、ガスパルスシーケンスのタイミング、基材及び反応チャンバーの温度、反応チャンバーの圧力、並びに反応システム１０００を適切に作動させるのに必要な様々な他の作動を制御する。動作及び制御機構１０１２は、反応チャンバー１００２内外への前駆体、反応物質、及びパージガスの流れを制御するための制御ソフトウェア及び電気的又は空気制御バルブを含むことができる。制御システムは、特定のタスクを実行するソフトウェア又はハードウェアコンポーネント、例えばＦＰＧＡ又は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、一つ又は複数のプロセスを実行するように構成され得る。

【0176】

関連技術分野の当業者は、異なる数及び種類の前駆体反応物質源及びパージガス源を備える本反応システムの他の形態が可能であることを理解する。更に、このような当業者はまた、反応チャンバー１００２の中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得るバルブ、導管、前駆体原料、パージガス源の多くの配置があることを理解するであろう。更に、反応システムの略図として、説明を簡単にするために多くの構成要素を省略する。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、浄化装置、ヒーター、容器、通気孔、及び／又はバイパス等を挙げることができる。

【0177】

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。いかなる同等の実施形態も、本発明の範囲内にあることを意図している。実際に、記載した要素の代替の有用な組み合わせなど、本明細書に示し記載したものに加えて、本開示の様々な改変が、記載から当業者に明らかとなってもよい。このような改変及び実施形態もまた、添付の特許請求の範囲に入ると意図される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【手続補正書】

【提出日】2024-10-03

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

周期的堆積プロセスにより基材上にレニウム含有膜を形成する方法であって、前記方法が、
前記基材と、レニウムオキシハライド前駆体、アルキルレニウムオキシド前駆体、シクロペンタジエニル系レニウム前駆体、又はレニウムカルボニルハライド前駆体からなる群から選択されるレニウム前駆体を含む第一の気相反応物質を接触させること、及び、
前記基材を第二の気相反応物質と接触させることを含み、
前記レニウム含有膜が、酸化レニウム膜を含み、
前記酸化レニウム膜が、酸化レニウム（ＶＩＩ）（Ｒｅ _２ Ｏ _７ ）を含み、前記方法が、前記酸化レニウム（ＶＩＩ）（Ｒｅ _２ Ｏ _７ ）を還元剤前駆体と接触させ、それによって酸化レニウム（ＩＶ）（ＲｅＯ _２ ）、または三酸化レニウム（ＲｅＯ _３ ）のうちの少なくとも一つを形成することをさらに含む、方法。

【請求項2】

前記レニウム含有膜が、ホウ化レニウム膜、硫化レニウム膜、又は元素レニウム膜のうちの少なくとも一つをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第二の気相反応物質が、酸素含有前駆体、ホウ素含有前駆体、硫黄含有前駆体、または水素含有前駆体のうちの少なくとも一つを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記酸素含有前駆体が、水（Ｈ_２Ｏ）、オゾン（Ｏ_３）、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）、酸素分子（Ｏ_２）、酸素原子（Ｏ）、三酸化硫黄（ＳＯ_３）、酸化窒素、ギ酸（ＣＨ_２Ｏ_２）、または酸素系プラズマのうちの少なくとも一つを含む、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記還元剤前駆体が、一酸化炭素（ＣＯ）、一酸化窒素（ＮＯ）、ジオン、二酸化硫黄（ＳＯ_２）、無水シュウ酸、または酸のうちの少なくとも一つを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記酸化レニウム膜が、７００μΩ－ｃｍ未満の電気抵抗率を有する導電性酸化レニウム膜を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記酸化レニウム膜の表面上に導電性キャッピング層を形成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記導電性キャッピング層が、窒化チタン、ホウ化レニウム、炭化レニウム、リン化レニウム、窒化レニウム、窒化タンタル、タンタル、炭化タングステン、モリブデン、またはホウ化ニオブのうちの少なくとも一つを含む、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記酸化レニウム膜を、１００℃超の温度で熱アニールすることをさらに含む、請求項７に記載の方法。

【請求項10】

周期的堆積プロセスにより基材上にレニウム含有膜を形成する方法であって、前記方法が、
前記基材と、レニウムオキシハライド前駆体、アルキルレニウムオキシド前駆体、シクロペンタジエニル系レニウム前駆体、又はレニウムカルボニルハライド前駆体からなる群から選択されるレニウム前駆体を含む第一の気相反応物質を接触させること、及び、
前記基材を第二の気相反応物質と接触させることを含み、
前記レニウムオキシハライドが、レニウムオキシフルオリドを含む、方法。

【請求項11】

前記レニウムオキシフルオリドが、レニウムオキシテトラフルオリド（ＲｅＯＦ_４）、レニウムオキシペンタフルオリド（ＲｅＯＦ_５）、レニウムジオキシジフルオリド（ＲｅＯ_２Ｆ_２）、レニウムトリオキシフルオリド（ＲｅＯ_３Ｆ）、レニウムジオキシトリフルオリド（ＲｅＯ_２Ｆ_３）、レニウムオキシジフルオリド（ＲｅＯＦ_２）、レニウムオキシトリフルオリド（ＲｅＯＦ_３）、またはレニウムオキシフルオリド（ＲｅＯＦ）のうちの少なくとも一つを含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

周期的堆積プロセスにより基材上にレニウム含有膜を形成する方法であって、前記方法が、
前記基材と、レニウムオキシハライド前駆体、アルキルレニウムオキシド前駆体、シクロペンタジエニル系レニウム前駆体、又はレニウムカルボニルハライド前駆体からなる群から選択されるレニウム前駆体を含む第一の気相反応物質を接触させること、及び、
前記基材を第二の気相反応物質と接触させることを含み、
前記レニウムオキシハライドが、レニウムオキシクロリドを含む、方法。

【請求項13】

前記レニウムオキシクロリドが、レニウムジオキシトリクロリド（ＲｅＯ_２Ｃｌ_３）、レニウムオキシテトラクロリド（ＲｅＯＣｌ_４）、レニウムオキシペンタフルオリド（ｒｈｅｎｉｕｍ ｏｘｙｐｅｎｔａｆｌｕｏｒｉｄｅ）（ＲｅＯＣｌ_５）、レニウムトリオキシクロリド（ＲｅＯ_３Ｃｌ）、レニウムジオキシジクロリド（ＲｅＯ_２Ｃｌ_２）、レニウムオキシジクロリド（ＲｅＯＣｌ_２）、レニウムオキシトリクロリド（ＲｅＯＣｌ_３）、またはレニウムオキシクロリド（ＲｅＯＣｌ）のうちの少なくとも一つを含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

周期的堆積プロセスにより基材上にレニウム含有膜を形成する方法であって、前記方法が、
前記基材と、レニウムオキシハライド前駆体、アルキルレニウムオキシド前駆体、シクロペンタジエニル系レニウム前駆体、又はレニウムカルボニルハライド前駆体からなる群から選択されるレニウム前駆体を含む第一の気相反応物質を接触させること、及び、
前記基材を第二の気相反応物質と接触させることを含み、
前記アルキルレニウムオキシド前駆体が、メチルレニウムトリオキシド（ＣＨ_３ＲｅＯ_３）を含む、方法。

【請求項15】

前記シクロペンタジエニル系レニウム前駆体が、シクロペンタジエニルレニウムヒドリド又はシクロペンタジエニルレニウムカルボニルのうちの少なくとも一つを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項16】

周期的堆積プロセスにより基材上にレニウム含有膜を形成する方法であって、前記方法が、
前記基材と、レニウムオキシハライド前駆体、アルキルレニウムオキシド前駆体、シクロペンタジエニル系レニウム前駆体、又はレニウムカルボニルハライド前駆体からなる群から選択されるレニウム前駆体を含む第一の気相反応物質を接触させること、及び、
前記基材を第二の気相反応物質と接触させることを含み、
前記シクロペンタジエニル系レニウム前駆体が、シクロペンタジエニルレニウムヒドリド又はシクロペンタジエニルレニウムカルボニルのうちの少なくとも一つを含み、
前記レニウムカルボニルハライド前駆体が、ＲｅＣｌ［ＣＯ］_５を含む、方法。

【請求項17】

前記硫黄含有前駆体が、硫化水素（Ｈ_２Ｓ）、二酸化硫黄（ＳＯ_２）、二硫化炭素（ＣＳ_２）、硫化ジメチル（Ｃ_２Ｈ_６Ｓ）、メタンチオール（ＣＨ_３ＳＨ）、またはジアルキルジスルフィドのうちの少なくとも一つを含む、請求項３に記載の方法。

【請求項18】

前記レニウム含有膜が、二硫化レニウム（ＲｅＳ_２）を含む、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

周期的堆積プロセスにより基材上にレニウム含有膜を形成する方法であって、前記方法が、
前記基材と、レニウムオキシハライド前駆体、アルキルレニウムオキシド前駆体、シクロペンタジエニル系レニウム前駆体、又はレニウムカルボニルハライド前駆体からなる群から選択されるレニウム前駆体を含む第一の気相反応物質を接触させること、及び、
前記基材を第二の気相反応物質と接触させることを含み、
前記レニウム含有膜が酸化レニウム膜を含み、前記方法が、前記酸化レニウム膜を追加的な硫黄含有前駆体と接触させることによって、二硫化レニウム（ＲｅＳ_２）膜を形成することをさらに含む、方法。

【請求項20】

前記水素含有前駆体が、硫化水素（Ｈ_２Ｓ）、水素分子（Ｈ_２）、水素原子（Ｈ）、水素系プラズマ、ヒドラジン（Ｎ_２Ｈ_４）、フォーミングガス（Ｈ_２＋Ｎ_２）、アンモニア（ＮＨ_３）、またはアンモニア－水素（ＮＨ_３－Ｈ_２）混合物のうちの少なくとも一つを含む、請求項３に記載の方法。

【請求項21】

前記レニウム含有膜が、元素レニウム膜を含む、請求項２０に記載の方法。

【請求項22】

周期的堆積プロセスにより基材上にレニウム含有膜を形成する方法であって、前記方法が、
前記基材と、レニウムオキシハライド前駆体、アルキルレニウムオキシド前駆体、シクロペンタジエニル系レニウム前駆体、又はレニウムカルボニルハライド前駆体からなる群から選択されるレニウム前駆体を含む第一の気相反応物質を接触させること、及び、
前記基材を第二の気相反応物質と接触させることを含み、
前記レニウム含有膜が酸化レニウム膜を含み、前記方法が、前記酸化レニウム膜を水素含有前駆体と接触させることによって、元素レニウム膜を形成することをさらに含む、方法。

【請求項23】

前記周期的堆積プロセスが、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項24】

前記周期的堆積プロセスが周期的化学気相蒸着（ＣＣＶＤ）プロセスを含む、請求項１に記載の方法。

【外国語明細書】