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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-01-16
(54)【発明の名称】フィーチャ内でのモリブデン堆積
(51)【国際特許分類】
C23C 16/14 20060101AFI20240109BHJP
H01L 21/28 20060101ALI20240109BHJP
【ＦＩ】
C23C16/14
H01L21/28 301R
H01L21/28 A
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023539751
(86)(22)【出願日】2022-01-03
(85)【翻訳文提出日】2023-08-24
(86)【国際出願番号】 US2022011053
(87)【国際公開番号】W WO2022150270
(87)【国際公開日】2022-07-14
(31)【優先権主張番号】63/199,525
(32)【優先日】2021-01-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】592010081
【氏名又は名称】ラム リサーチ コーポレーション
【氏名又は名称原語表記】ＬＡＭ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
(74)【代理人】
【識別番号】110000028
【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ナ・ジョン－ソク
(72)【発明者】
【氏名】ソンベール・シュルティ・ヴィヴェク
(72)【発明者】
【氏名】シェ・ヤオ－ツン
(72)【発明者】
【氏名】マンディア・デヴィッド・ジョゼフ
(72)【発明者】
【氏名】ライ・チウキン・スティーヴン
【テーマコード（参考）】
4K030
4M104
【Ｆターム（参考）】
4K030AA02
4K030AA03
4K030AA16
4K030AA17
4K030BA12
4K030CA04
4K030CA12
4K030DA03
4K030EA01
4K030EA03
4K030FA01
4K030FA10
4K030GA02
4K030HA01
4K030JA01
4K030JA09
4K030JA10
4K030JA16
4K030JA18
4K030LA15
4M104AA01
4M104AA03
4M104AA05
4M104BB14
4M104BB16
4M104BB29
4M104BB30
4M104BB32
4M104DD23
4M104DD43
4M104DD44
4M104DD45
4M104DD46
4M104EE02
4M104EE14
4M104EE16
4M104EE17
4M104FF17
4M104FF18
4M104FF21
4M104FF22
4M104HH15
(57)【要約】
塩化モリブデン（ＭｏＣｌx）前駆体を使用する薄い保護Ｍｏ層の堆積を含む堆積プロセスが提供される。これに続いて、オキシハロゲン化モリブデン（ＭｏＯyＸz）前駆体を使用してフィーチャを充填するためにＭｏ堆積が行われることがある。保護Ｍｏ層により、下層の表面を酸化することなくＭｏＯyＸz前駆体を使用してＭｏを充填することができる。また、堆積前に、ＭｏＣｌx前駆体を使用して下層の表面から酸化を除去するインサイチュ洗浄プロセスも提供される。ＭｏＣｌx前駆体を使用した後続の堆積は、初期層を堆積する、および／またはフィーチャを充填することができる。
【選択図】図７Ｅ
【選択図】図７Ｅ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
方法であって、フィーチャ底部およびフィーチャ側壁を有するフィーチャを備える基板を提供することと、
ハロゲン化モリブデン前駆体および還元剤を使用して前記フィーチャ内に初期モリブデン被膜を堆積することと、
前記初期モリブデン被膜を堆積した後、オキシハロゲン化モリブデン前駆体を使用して前記フィーチャにモリブデンを少なくとも部分的に充填することと、
を含む方法。
【請求項2】
請求項１に記載の方法であって、前記フィーチャ底部が酸化金属シリサイド表面を含み、前記フィーチャ側壁が酸化金属表面を含み、前記方法が、少なくとも前記フィーチャ底部の前記酸化金属シリサイド表面から酸化物を除去して、金属シリサイド表面を残し、前記初期モリブデン被膜が前記金属シリサイド表面に直接堆積されるようにすることをさらに含む、方法。
【請求項3】
請求項２に記載の方法であって、前記金属シリサイド表面が、チタンシリサイド（ＴｉＳｉx）、ニッケルシリサイド（ＮｉＳｉx）、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉx）、コバルトシリサイド（ＣｏＳｉx）、プラチナシリサイド（ＰｔＳｉx）、ルテニウムシリサイド（ＲｕＳｉx）、およびニッケルプラチナシリサイド（ＮｉＰｔyＳｉx）のうちの１つである、方法。
【請求項4】
請求項２に記載の方法であって、前記フィーチャ底部の前記酸化金属シリサイド表面から酸化物を除去することが、Ｃｌベースのプラズマによる洗浄、ＨＦ蒸気洗浄、またはフッ化アンモニウム洗浄を含む、方法。
【請求項5】
請求項１に記載の方法であって、前記フィーチャ底部が酸化半導体表面を備える、方法。
【請求項6】
請求項５に記載の方法であって、前記半導体表面がシリコン（Ｓｉ）である、方法。
【請求項7】
請求項５に記載の方法であって、前記半導体表面がシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）である、方法。
【請求項8】
請求項５に記載の方法であって、前記フィーチャ底部の前記酸化半導体表面から酸化物を除去することが、Ｃｌベースのプラズマによる洗浄、ＨＦ蒸気洗浄、またはフッ化アンモニウム洗浄を含む、方法。
【請求項9】
請求項１から８のいずれか一項に記載の方法であって、前記初期モリブデン被膜が、５ナノメートル以下の厚さである、方法。
【請求項10】
請求項１から８のいずれか一項に記載の方法であって、前記初期モリブデン被膜が、２ナノメートル以下の厚さである、方法。
【請求項11】
請求項１から８のいずれか一項に記載の方法であって、前記ハロゲン化モリブデン前駆体が塩化モリブデン前駆体である、方法。
【請求項12】
請求項１から８のいずれか一項に記載の方法であって、前記ハロゲン化モリブデン前駆体が五塩化モリブデン（ＭｏＣｌ5）である、方法。
【請求項13】
請求項１から８のいずれか一項に記載の方法であって、前記ハロゲン化モリブデン前駆体が六塩化モリブデン（ＭｏＣｌ6）である、方法。
【請求項14】
請求項１から８のいずれか一項に記載の方法であって、前記初期モリブデン被膜が、少なくとも３００℃であり５００℃以下の基板温度で堆積される、方法。
【請求項15】
請求項１から８のいずれか一項に記載の方法であって、前記初期モリブデン被膜が、少なくとも３５０℃であり４５０℃以下の基板温度で堆積される、方法。
【請求項16】
請求項１から８のいずれか一項に記載の方法であって、前記初期モリブデン被膜が、少なくとも３０Ｔｏｒｒの圧力を有するチャンバ内で堆積される、方法。
【請求項17】
請求項１から８のいずれか一項に記載の方法であって、前記オキシハロゲン化モリブデン前駆体がオキシ塩化モリブデン（ＭｏＯxＣｌｙ）である、方法。
【請求項18】
請求項１から８のいずれか一項に記載の方法であって、前記オキシハロゲン化モリブデン前駆体がオキシフッ化モリブデン（ＭｏＯxＦｙ）である、方法。
【請求項19】
請求項１から８のいずれか一項に記載の方法であって、前記初期モリブデン被膜を堆積することが、マルチステーションチャンバの第１のステーションで実施され、前記フィーチャを少なくとも部分的に充填することが、少なくとも前記マルチステーションチャンバの第２のステーションで実施される、方法。
【請求項20】
方法であって、フィーチャ底部およびフィーチャ側壁を有するフィーチャを備える基板を提供することであって、前記フィーチャ底部が酸化表面を含む、基板の提供と、
前記フィーチャをハロゲン化モリブデン前駆体に浸漬して、前記酸化表面から酸化物を除去し、非酸化表面を残すことと、
前記ハロゲン化モリブデン前駆体および還元剤を使用して、前記非酸化表面に直接堆積することを含め、前記フィーチャ内にモリブデンを堆積することと、
を含む方法。
【請求項21】
請求項２０に記載の方法であって、前記フィーチャ内にモリブデンを堆積することが、前記フィーチャ内に非選択的なモリブデン層を堆積することを含む、方法。
【請求項22】
請求項２０に記載の方法であって、前記フィーチャ内にモリブデンを堆積することが、前記フィーチャ側壁に比べて前記非酸化表面にモリブデン層を選択的に堆積することを含む、方法。
【請求項23】
請求項２１または２２に記載の方法であって、前記フィーチャ内に前記モリブデンを堆積した後、オキシハロゲン化モリブデン前駆体を使用して前記フィーチャ内にバルクモリブデン層を堆積することをさらに含む、方法。
【請求項24】
請求項２０に記載の方法であって、前記フィーチャ底部が金属含有表面を備え、
前記フィーチャ側壁が誘電体表面を備え、
モリブデンを堆積することが、前記誘電体表面に対して前記金属含有表面にモリブデンを選択的に堆積することをさらに含む、
方法。
【請求項25】
請求項２０に記載の方法であって、前記フィーチャ内にモリブデンを堆積することが、前記ハロゲン化モリブデン前駆体を使用して前記フィーチャ内にバルクモリブデン層を堆積することを含む、方法。
【請求項26】
請求項２０に記載の方法であって、前記酸化表面が酸化窒化チタン表面である、方法。
【請求項27】
請求項２０から２２のいずれか一項に記載の方法であって、前記フィーチャを前記ハロゲン化モリブデン前駆体に浸漬することが第１のチャンバで実施され、前記フィーチャ内にモリブデンを堆積することが第２のチャンバで実施され、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとが異なるチャンバである、方法。
【請求項28】
請求項２０から２２のいずれか一項に記載の方法であって、前記フィーチャを前記ハロゲン化モリブデン前駆体に浸漬することと、前記フィーチャ内に前記モリブデンを堆積することとが同じチャンバ内で実施される、方法。
【請求項29】
請求項２８に記載の方法であって、前記チャンバがマルチステーションチャンバであり、前記フィーチャを前記ハロゲン化モリブデン前駆体に浸漬することが、前記マルチステーションチャンバの第１のステーションで実施され、前記フィーチャ内に前記モリブデンを堆積することが、少なくとも前記マルチステーションチャンバの第２のステーションで実施される、方法。
【請求項30】
請求項２０から２２のいずれか一項に記載の方法であって、前記フィーチャを前記ハロゲン化モリブデン前駆体に浸漬することが、少なくとも１０秒間持続する、方法。
【請求項31】
請求項２０から２２のいずれか一項に記載の方法であって、前記フィーチャを前記ハロゲン化モリブデン前駆体に浸漬することが、少なくとも６０秒間持続する、方法。
【請求項32】
請求項２１または２２に記載の方法であって、前記モリブデン層が、５ナノメートル以下の厚さである、方法。
【請求項33】
請求項２１または２２に記載の方法であって、前記モリブデン層が、２ナノメートル以下の厚さである、方法。
【請求項34】
請求項２０から２２のいずれか一項に記載の方法であって、前記ハロゲン化モリブデン前駆体が塩化モリブデン前駆体である、方法。
【請求項35】
請求項２０から２２のいずれか一項に記載の方法であって、前記フィーチャ内にモリブデンを堆積することが、少なくとも３００℃であり５００℃以下の基板温度で堆積される、方法。
【請求項36】
請求項２０から２２のいずれか一項に記載の方法であって、前記フィーチャ内にモリブデンを堆積することが、少なくとも３５０℃であり４５０℃以下の基板温度で堆積される、方法。
【請求項37】
請求項２０から２２のいずれか一項に記載の方法であって、前記フィーチャ内にモリブデンを堆積することが、少なくとも１０Ｔｏｒｒの圧力を有するチャンバ内で堆積される、方法。
【請求項38】
請求項２０から２２のいずれか一項に記載の方法であって、前記フィーチャ内にモリブデンを堆積することが、少なくとも３０Ｔｏｒｒの圧力を有するチャンバ内で堆積される、方法。
【請求項39】
請求項２０から２２のいずれか一項に記載の方法であって、前記フィーチャを浸漬する前に、前記フィーチャを酸素含有化学物質に露出して、前記酸化表面を形成することをさらに含む、方法。
【請求項40】
請求項３４に記載の方法であって、前記塩化モリブデン前駆体が、五塩化モリブデン（ＭｏＣｌ5）または六塩化モリブデン（ＭｏＣｌ6）である、方法。
【請求項41】
請求項４０に記載の方法であって、前記酸化表面が酸化されたシリコンであり、前記塩化モリブデン前駆体が五塩化モリブデンであり、前記フィーチャを前記ハロゲン化モリブデン前駆体に浸漬することが、前記酸化されたシリコンから酸化物を除去してシリコンを残す、方法。
【請求項42】
請求項４０に記載の方法であって、前記酸化表面が酸化されたシリコンゲルマニウムであり、前記塩化モリブデン前駆体が五塩化モリブデンであり、前記フィーチャをハロゲン化モリブデン前駆体に浸漬することが、前記シリコンゲルマニウムから酸化物を除去してシリコンゲルマニウムを残す、方法。
【請求項43】
請求項４０に記載の方法であって、前記フィーチャが窒化チタン層を有し、前記塩化モリブデン前駆体が五塩化モリブデンであり、前記フィーチャをハロゲン化モリブデン前駆体に浸漬することが、前記窒化チタン層をエッチングする、方法。
【請求項44】
請求項４３に記載の方法であって、前記窒化チタン層の前記エッチングを制御して、前記窒化チタン層を所望の厚さで残すことができる、方法。
【請求項45】
請求項４３に記載の方法であって、前記窒化チタン層が完全に除去される、方法。
【請求項46】
請求項２３に記載の方法であって、前記フィーチャを前記ハロゲン化モリブデン前駆体に浸漬することと、前記フィーチャ内に前記モリブデンを堆積することとが、マルチステーションチャンバの第１のステーションで実施され、前記方法が、前記フィーチャ内にバルクモリブデン層を堆積することをさらに含み、前記バルクモリブデン層を堆積することが、少なくとも前記マルチステーションチャンバの第２のステーションで実施される、方法。
【請求項47】
請求項２０から２２のいずれか一項に記載の方法であって、前記フィーチャを浸漬することが、前記フィーチャを前記ハロゲン化モリブデン前駆体に連続的に露出することを含む、方法。
【請求項48】
請求項２０から２２のいずれか一項に記載の方法であって、前記フィーチャを浸漬することが、前記フィーチャを、前記ハロゲン化モリブデン前駆体と不活性ガスとの交互の用量に露出することを含む、方法。
【請求項49】
方法であって、フィーチャ底部およびフィーチャ側壁を有するフィーチャを備える基板を提供することであって、前記フィーチャ底部が金属窒化物表面を含む、基板の提供と、
ハロゲン化モリブデン前駆体および還元剤を使用して、前記フィーチャ側壁、および前記フィーチャ底部の前記金属窒化物表面に初期モリブデン被膜を堆積することと、
前記フィーチャ側壁からモリブデン被膜を除去し、前記金属窒化物表面フィーチャ底部にモリブデン被膜を残すことと、
前記フィーチャにモリブデンを少なくとも部分的に充填することと、
を含む方法。
【請求項50】
請求項４９に記載の方法であって、前記金属窒化物が窒化チタン（ＴｉＮ）である、方法。
【請求項51】
請求項４９に記載の方法であって、前記金属窒化物が窒化チタンシリサイド（ＴｉＳｉＮ）である、方法。
【請求項52】
請求項４９に記載の方法であって、前記フィーチャ底部の前記金属窒化物が、半導体表面およびチタンシリサイド（ＴｉＳｉ）層を含むスタックに重なる、方法。
【請求項53】
請求項５２に記載の方法であって、前記半導体表面がシリコン（Ｓｉ）である、方法。
【請求項54】
請求項５２に記載の方法であって、前記半導体表面がシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）である、方法。
【請求項55】
請求項４９に記載の方法であって、前記側壁および前記フィーチャ底部の前記金属窒化物表面に初期モリブデン被膜を堆積する前に、前記フィーチャ側壁から少なくとも一部の金属窒化物を除去することをさらに含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
参照による組込み
ＰＣＴ願書が、本出願の一部として本明細書と同時に提出される。同時に提出されたＰＣＴ願書で特定される、本出願が利益または優先権を主張する各出願は、その全体をあらゆる目的のために参照により本明細書に組み込む。
ＰＣＴ願書が、本出願の一部として本明細書と同時に提出される。同時に提出されたＰＣＴ願書で特定される、本出願が利益または優先権を主張する各出願は、その全体をあらゆる目的のために参照により本明細書に組み込む。
【背景技術】
【0002】
半導体製造では、ラインやビアなどのフィーチャが、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、およびコバルト（Ｃｏ）などの導電性材料で充填されることがある。半導体デバイスが１０ｎｍノード以下にスケールダウンすると、金属相互接続においてラインおよびビアの接触抵抗が急速に増加する。これは、電流搬送断面積の減少と、電子散乱の増加と、細いフィーチャでの現在のＣｕまたはＷプロセススキームによる細いフィーチャへの充填の問題の増加と、に起因する。
本明細書で提供される背景の説明は、本開示の文脈を全般的に提示する目的のものである。この背景のセクションに記載されている範囲での本発明者らの業績、および出願時に先行技術とみなされていないことがある記載の態様は、本開示に対する先行技術として明示的にも暗示的にも認められない。
本明細書で提供される背景の説明は、本開示の文脈を全般的に提示する目的のものである。この背景のセクションに記載されている範囲での本発明者らの業績、および出願時に先行技術とみなされていないことがある記載の態様は、本開示に対する先行技術として明示的にも暗示的にも認められない。
【発明の概要】
【0003】
塩化モリブデン（ＭｏＣｌx）前駆体を使用する薄い保護Ｍｏ層の堆積を含む堆積プロセスが提供される。これに続いて、オキシハロゲン化モリブデン（ＭｏＯyＸz）前駆体を使用してフィーチャを充填するためにＭｏ堆積が行われることがある。保護Ｍｏ層により、下層の表面を酸化することなくＭｏＯyＸz前駆体を使用してＭｏを充填することができる。また、堆積前に、ＭｏＣｌx前駆体を使用して下層の表面から酸化を除去するインサイチュ洗浄プロセスも提供される。ＭｏＣｌx前駆体を使用した後続の堆積は、初期層を堆積する、および／またはフィーチャを充填することができる。
【0004】
本開示の一態様は、フィーチャ底部およびフィーチャ側壁を有するフィーチャを含む基板を提供することと、ハロゲン化モリブデン前駆体および還元剤を使用してフィーチャ内に初期モリブデン被膜を堆積することと、初期モリブデン被膜を堆積した後、オキシハロゲン化モリブデン前駆体を使用してフィーチャにモリブデンを少なくとも部分的に充填することと、を含む方法に関する。
【0005】
いくつかの実施形態では、フィーチャ底部が酸化金属シリサイド表面を含み、フィーチャ側壁が酸化金属表面を含み、方法が、少なくともフィーチャ底部の酸化金属シリサイド表面から酸化物を除去して、金属シリサイド表面を残し、初期モリブデン被膜が金属シリサイド表面に直接堆積されるようにすることをさらに含む。
【0006】
いくつかのそのような実施形態では、金属シリサイド表面が、チタンシリサイド（ＴｉＳｉx）、ニッケルシリサイド（ＮｉＳｉx）、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉx）、コバルトシリサイド（ＣｏＳｉx）、プラチナシリサイド（ＰｔＳｉx）、ルテニウムシリサイド（ＲｕＳｉx）、およびニッケルプラチナシリサイド（ＮｉＰｔyＳｉx）のうちの１つである。
【0007】
いくつかの実施形態では、フィーチャ底部の酸化金属シリサイド表面から酸化物を除去することが、Ｃｌベースのプラズマによる洗浄、ＨＦ蒸気洗浄、またはフッ化アンモニウム洗浄を含む。
【0008】
いくつかの実施形態では、フィーチャ底部が酸化半導体表面を含む。
【0009】
いくつかのそのような実施形態では、半導体表面がシリコン（Ｓｉ）である。
【0010】
いくつかのそのような実施形態では、半導体表面がシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）である。
【0011】
いくつかのそのような実施形態では、フィーチャ底部の酸化半導体表面から酸化物を除去することが、Ｃｌベースのプラズマによる洗浄、ＨＦ蒸気洗浄、またはフッ化アンモニウム洗浄を含む。
【0012】
いくつかの実施形態では、初期モリブデン被膜が、５ナノメートル以下の厚さである。
【0013】
いくつかの実施形態では、初期モリブデン被膜が、２ナノメートル以下の厚さである。
【0014】
いくつかの実施形態では、ハロゲン化モリブデン前駆体が塩化モリブデン前駆体である。
【0015】
いくつかの実施形態では、ハロゲン化モリブデン前駆体が五塩化モリブデン（ＭｏＣｌ5）である。
【0016】
いくつかの実施形態では、ハロゲン化モリブデン前駆体が六塩化モリブデン（ＭｏＣｌ6）である。
【0017】
いくつかの実施形態では、初期モリブデン被膜が、少なくとも３００℃であり５００℃以下の基板温度で堆積される。
【0018】
いくつかの実施形態では、初期モリブデン被膜が、少なくとも３５０℃であり４５０℃以下の基板温度で堆積される。
【0019】
いくつかの実施形態では、初期モリブデン被膜が、少なくとも３０Ｔｏｒｒの圧力を有するチャンバ内で堆積される。
【0020】
いくつかの実施形態では、オキシハロゲン化モリブデン前駆体がオキシ塩化モリブデン前駆体（ＭｏＯxＣｌｙ）である。
【0021】
いくつかの実施形態では、オキシハロゲン化モリブデン前駆体がオキシフッ化モリブデン（ＭｏＯxＦｙ）である。
【0022】
いくつかの実施形態では、初期モリブデン被膜を堆積することが、マルチステーションチャンバの第１のステーションで実施され、フィーチャを少なくとも部分的に充填することが、少なくともマルチステーションチャンバの第２のステーションで実施される。
【0023】
本開示の別の態様は、フィーチャ底部およびフィーチャ側壁を有するフィーチャを含む基板を提供することであって、フィーチャ底部が酸化表面を含む、基板の提供と、フィーチャをハロゲン化モリブデン前駆体に浸漬して、酸化表面から酸化物を除去し、非酸化表面を残すことと、ハロゲン化モリブデン前駆体および還元剤を使用して、非酸化表面に直接堆積することを含め、フィーチャ内にモリブデンを堆積することと、を含む方法に関する。
【0024】
いくつかの実施形態では、フィーチャ内にモリブデンを堆積することが、フィーチャ内に非選択的なモリブデン層を堆積することを含む。
【0025】
いくつかの実施形態では、フィーチャ内にモリブデンを堆積することが、フィーチャ側壁に比べて非酸化表面にモリブデン層を選択的に堆積することを含む。
【0026】
いくつかのそのような実施形態では、フィーチャ内にモリブデンを堆積した後、オキシハロゲン化モリブデン前駆体を使用してフィーチャ内にバルクモリブデン層を堆積することをさらに含む。
【0027】
いくつかの実施形態では、フィーチャ底部が金属含有表面を含み、フィーチャ側壁が誘電体表面を含み、モリブデンを堆積することが、誘電体表面に対して金属含有表面にモリブデンを選択的に堆積することをさらに含む。
【0028】
いくつかの実施形態では、フィーチャ内にモリブデンを堆積することが、ハロゲン化モリブデン前駆体を使用してフィーチャ内にバルクモリブデン層を堆積することを含む。
【0029】
いくつかの実施形態では、酸化表面が酸化窒化チタン表面である。
【0030】
いくつかの実施形態では、フィーチャをハロゲン化モリブデン前駆体に浸漬することが第１のチャンバで実施され、フィーチャ内にモリブデンを堆積することが第２のチャンバで実施され、第１のチャンバと第２のチャンバとが異なるチャンバである。
【0031】
いくつかの実施形態では、フィーチャをハロゲン化モリブデン前駆体に浸漬することと、フィーチャ内にモリブデンを堆積することとが同じチャンバ内で実施される。いくつかのそのような実施形態では、チャンバがマルチステーションチャンバであり、フィーチャをハロゲン化モリブデン前駆体に浸漬することが、マルチステーションチャンバの第１のステーションで実施され、フィーチャ内にモリブデンを堆積することが、少なくともマルチステーションチャンバの第２のステーションで実施される。
【0032】
いくつかの実施形態では、フィーチャをハロゲン化モリブデン前駆体に浸漬することが、少なくとも１０秒間持続する。
【0033】
いくつかの実施形態では、フィーチャをハロゲン化モリブデン前駆体に浸漬することが、少なくとも６０秒間持続する。
【0034】
いくつかの実施形態では、モリブデン層が、５ナノメートル以下の厚さである。
【0035】
いくつかの実施形態では、モリブデン層が、２ナノメートル以下の厚さである。
【0036】
いくつかの実施形態では、ハロゲン化モリブデン前駆体が塩化モリブデン前駆体である。
【0037】
いくつかの実施形態では、フィーチャ内にモリブデンを堆積することが、少なくとも３００℃であり５００℃以下の基板温度で堆積される。
【0038】
いくつかの実施形態では、フィーチャ内にモリブデンを堆積することが、少なくとも３５０℃であり４５０℃以下の基板温度で堆積される。
【0039】
いくつかの実施形態では、フィーチャ内にモリブデンを堆積することが、少なくとも１０Ｔｏｒｒの圧力を有するチャンバ内で堆積される。
【0040】
いくつかの実施形態では、フィーチャ内にモリブデンを堆積することが、少なくとも３０Ｔｏｒｒの圧力を有するチャンバ内で堆積される。
【0041】
いくつかの実施形態では、この方法は、フィーチャを浸漬する前に、フィーチャを酸素含有化学物質に露出して、酸化表面を形成することをさらに含む。
【0042】
いくつかの実施形態では、塩化モリブデン前駆体が、五塩化モリブデン（ＭｏＣｌ5）または六塩化モリブデン（ＭｏＣｌ6）である。
【0043】
いくつかのそのような実施形態では、酸化表面が酸化されたシリコンであり、塩化モリブデン前駆体が五塩化モリブデンであり、フィーチャをハロゲン化モリブデン前駆体に浸漬することが、酸化されたシリコンから酸化物を除去してシリコンを残す。
【0044】
いくつかのそのような実施形態では、酸化表面が酸化されたシリコンゲルマニウムであり、塩化モリブデン前駆体が五塩化モリブデンであり、フィーチャをハロゲン化モリブデン前駆体に浸漬することが、シリコンゲルマニウムから酸化物を除去してシリコンゲルマニウムを残す。
【0045】
いくつかのそのような実施形態では、フィーチャが窒化チタン層を有し、塩化モリブデン前駆体が五塩化モリブデンであり、フィーチャをハロゲン化モリブデン前駆体に浸漬することが、窒化チタン層をエッチングする。
【0046】
いくつかのそのような実施形態では、窒化チタン層のエッチングを制御して、窒化チタン層を所望の厚さで残すことができる。
【0047】
いくつかのそのような実施形態では、窒化チタン層が完全に除去される。
【0048】
いくつかの実施形態では、フィーチャをハロゲン化モリブデン前駆体に浸漬することと、フィーチャ内にモリブデンを堆積することとが、マルチステーションチャンバの第１のステーションで実施され、方法が、フィーチャ内にバルクモリブデン層を堆積することをさらに含み、バルクモリブデン層を堆積することが、少なくともマルチステーションチャンバの第２のステーションで実施される。
【0049】
いくつかの実施形態では、フィーチャを浸漬することが、フィーチャをハロゲン化モリブデン前駆体に連続的に露出することを含む。
【0050】
いくつかの実施形態では、フィーチャを浸漬することが、フィーチャを、ハロゲン化モリブデン前駆体と不活性ガスとの交互の用量に露出することを含む。
【0051】
本開示の別の態様は、フィーチャ底部およびフィーチャ側壁を有するフィーチャを備える基板を提供することであって、フィーチャ底部が金属窒化物表面を含む、基板の提供と、ハロゲン化モリブデン前駆体および還元剤を使用して、フィーチャ側壁、およびフィーチャ底部の金属窒化物表面に初期モリブデン被膜を堆積することと、フィーチャ側壁からモリブデン被膜を除去し、金属窒化物表面フィーチャ底部にモリブデン被膜を残すことと、フィーチャにモリブデンを少なくとも部分的に充填することと、を含む方法に関する。
【0052】
いくつかの実施形態では、金属窒化物が窒化チタン（ＴｉＮ）である。
【0053】
いくつかの実施形態では、金属窒化物が窒化チタンシリサイド（ＴｉＳｉＮ）である。
【0054】
いくつかの実施形態では、フィーチャ底部の金属窒化物が、半導体表面およびチタンシリサイド（ＴｉＳｉ）層を含むスタックに重なる。
【0055】
いくつかの実施形態では、半導体表面がシリコン（Ｓｉ）である。
【0056】
いくつかの実施形態では、半導体表面がシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）である。
【0057】
いくつかの実施形態では、方法が、側壁およびフィーチャ底部の金属窒化物表面に初期モリブデン被膜を堆積する前に、フィーチャ側壁から少なくとも一部の金属窒化物を除去することをさらに含む。
【0058】
これらおよび他の態様について、図面を参照して以下でさらに論じる。
【図面の簡単な説明】
【0059】
【0060】
【図3A】様々な実施形態による充填プロセス中のフィーチャの断面図を示す概略図である。
【図3B】様々な実施形態による充填プロセス中のフィーチャの断面図を示す概略図である。
【図3C】様々な実施形態による充填プロセス中のフィーチャの断面図を示す概略図である。
【図3D】様々な実施形態による充填プロセス中のフィーチャの断面図を示す概略図である。
【図3E】様々な実施形態による充填プロセス中のフィーチャの断面図を示す概略図である。
【図3F】様々な実施形態による充填プロセス中のフィーチャの断面図を示す概略図である。
【図3G】様々な実施形態による充填プロセス中のフィーチャの断面図を示す概略図である。
【図3H】様々な実施形態による充填プロセス中のフィーチャの断面図を示す概略図である。
【図4A】様々な実施形態による充填プロセス中のフィーチャの断面図を示す概略図である。
【図4B】様々な実施形態による充填プロセス中のフィーチャの断面図を示す概略図である。
【図4C】様々な実施形態による充填プロセス中のフィーチャの断面図を示す概略図である。
【図4D】様々な実施形態による充填プロセス中のフィーチャの断面図を示す概略図である。
【図5A】様々な実施形態による充填プロセス中のフィーチャの断面図を示す概略図である。
【図5B】様々な実施形態による充填プロセス中のフィーチャの断面図を示す概略図である。
【図5C】様々な実施形態による充填プロセス中のフィーチャの断面図を示す概略図である。
【図5D】様々な実施形態による充填プロセス中のフィーチャの断面図を示す概略図である。
【0061】
【図6】保護窒化物層を有するフィーチャを充填するための方法を示す流れ図である。
【0062】
【図7A】充填中の保護窒化物層を有するフィーチャの断面図を示す概略図である。
【図7B】充填中の保護窒化物層を有するフィーチャの断面図を示す概略図である。
【図7C】充填中の保護窒化物層を有するフィーチャの断面図を示す概略図である。
【図7D】充填中の保護窒化物層を有するフィーチャの断面図を示す概略図である。
【図7E】充填中の保護窒化物層を有するフィーチャの断面図を示す概略図である。
【0063】
【図8】本明細書で述べる方法を実施するために使用することができる装置の例を示す図である。
【図9A】本明細書で述べる方法を実施するために使用することができる装置の例を示す図である。
【図9B】本明細書で述べる方法を実施するために使用することができる装置の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0064】
フィーチャにモリブデン（Ｍｏ）被膜を充填する方法が提供される。Ｍｏ被膜は、ビアおよびトレンチなどの半導体基板フィーチャ内にライナ層およびフィーチャ充填物として堆積されることがある。用途には、サブ１０ｎｍノードのミドルオブライン（ＭＯＬ）およびバックエンドオブライン（ＢＥＯＬ）ロジック相互接続が含まれる。一例では、これらの方法は、ソース／ドレインコンタクト充填に使用され得る。
【0065】
Ｍｏは、コバルト（Ｃｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）などの他の金属に勝るいくつかの利益を提供する：（ｉ）バリアなしおよびライナなしのＭｏ被膜堆積は、Ｃｏ、Ｒｕ、およびＷに比べて酸化物および窒化物上での実現可能性が高い；（ｉｉ）Ｍｏ抵抗率スケーリングは、Ｗよりも良好である；（ｉｉｉ）４５０℃未満で、ＲｕとＣｏとの混合に比べて、Ｍｏと下層のＣｏとの混合は予想されない；および（ｉｖ）ＣｏおよびＲｕに比べて、Ｍｏは、現在のＷスキームに比較的容易に組み込むことができる。
【0066】
いくつかの実施形態では、プロセスは、塩化モリブデン（ＭｏＣｌx）前駆体を使用する薄い保護Ｍｏ層の堆積を含む。これに続いて、オキシハロゲン化モリブデン（ＭｏＯyＸz）前駆体を使用してフィーチャを充填するためにＭｏ堆積が行われることがある。保護Ｍｏ層により、下層の表面を酸化することなくＭｏＯyＸz前駆体を使用してＭｏを充填することができる。これは、シリコン（Ｓｉ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、チタンシリサイド（ＴｉＳｉ2）などの酸素感受性表面に有用であり得る。また、堆積前に、ＭｏＣｌx前駆体を使用して下層の表面から酸化物を除去する洗浄およびエッチングプロセスも提供される。ＭｏＣｌx前駆体を使用した後続の堆積が、ライナ層を生成する、および／またはフィーチャを充填することができる。保護Ｍｏ層は、フィーチャの底面を保護する。いくつかの実施形態では、保護Ｍｏ層は、フィーチャ側壁にはほとんどまたは全く堆積せずに、底面に選択的に堆積される。いくつかの実施形態では、保護Ｍｏ層は、底面および側壁面に非選択的に堆積される。
【0067】
塩化モリブデン前駆体は、式ＭｏＣｌxで与えられ、ここで、ｘは２、３、４、５、または６であり、二塩化モリブデン（ＭｏＣｌ2）、三塩化モリブデン（ＭｏＣｌ3）、四塩化モリブデン（ＭｏＣｌ4）、五塩化モリブデン（ＭｏＣｌ5）、および六塩化モリブデン（ＭｏＣｌ6）を含む。いくつかの実施形態では、ＭｏＣｌ5またはＭｏＣｌ6が使用される。この説明では主にＭｏＣｌx前駆体に言及するが、他の実施形態では、他のハロゲン化モリブデン前駆体が使用されることもある。ハロゲン化モリブデン前駆体は、式ＭｏＸzで与えられ、ここで、Ｘは、ハロゲン（フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、またはヨウ素（Ｉ））であり、ｚは、２、３、４、５、または６である。ＭｏＸz前駆体の例には、フッ化モリブデン（ＭｏＦ6）が含まれる。いくつかの実施形態では、フッ素によるエッチングまたはフッ素の取り込みを防止するために、フッ素を含有しないＭｏＸz前駆体が使用される。いくつかの実施形態では、エッチングまたは臭素またはヨウ素の取り込みを防止するために、臭素を含有しないおよび／またはヨウ素を含有しないＭｏＸz前駆体が使用される。
【0068】
オキシハロゲン化モリブデン前駆体は、式ＭｏＯyＸzで与えられ、ここで、Ｘは、ハロゲン（フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、またはヨウ素（Ｉ））であり、ｙおよびｚは、ＭｏＯyＸzが安定な化合物を生成するように０よりも大きい数である。オキシハロゲン化モリブデンの例には、二塩化二酸化モリブデン（ＭｏＯ2Ｃｌ2）、四塩化酸化モリブデン（ＭｏＯＣｌ4）、四フッ化酸化モリブデン（ＭｏＯＦ4）、二臭化二酸化モリブデン（ＭｏＯ2Ｂｒ2）、ならびにヨウ化モリブデンＭｏＯ2ＩおよびＭｏ4Ｏ11Ｉが含まれる。
【0069】
様々な実施形態によれば、本明細書で述べる方法によって、以下の利点のうちの１つまたは複数を実現することができる。いくつかの実施形態では、フィーチャの洗浄とその後のフィーチャ内への堆積との両方に単一のモジュールを使用することができ、別個の洗浄モジュールの必要をなくす。いくつかの実施形態では、Ｍｏは、Ｍｏと下層との界面に酸化物層または酸化表面を有さずに堆積される。これは、接触抵抗を低下させる。いくつかの実施形態では、窒化チタン（ＴｉＮ）バリア層などのライナ層が、よく制御されたプロセスでエッチングされて、その厚さを減少させる。様々な実施形態によれば、ライナ層は部分的にまたは完全に除去されることがある。ライナ層のこの薄層化は、製造される半導体回路のラインおよびビアの抵抗を低下させることがある。
【0070】
図１は、フィーチャをモリブデン（Ｍｏ）被膜で充填するための方法を示すプロセスフロー図である。用途の例には、ミドルオブライン（ＭＯＬ）またはバックエンドオブライン（ＢＥＯＬ）相互接続が含まれる。一例では、これらの方法は、ソース／ドレインコンタクト充填に使用することができる。方法１００は、操作１０１で、Ｍｏを堆積すべきフィーチャを含む基板を提供することから始まる。基板は、半導体処理ツールに提供されることがある。
【0071】
フィーチャは、誘電体層に形成されたトレンチまたはビアであり得る。誘電体材料の例には、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）や酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）などの酸化物；窒化ケイ素（ＳｉＮ）などの窒化物；窒素ドープ炭化ケイ素（ＮＤＣ）や酸素ドープ炭化ケイ素（ＯＤＣ）などの炭化物；および炭素ドープＳｉＯ2などの低ｋ誘電体が含まれる。Ｍｏをフィーチャ内に堆積させて、下層との電気接触を形成することができる。下層の例には、金属、金属シリサイド、および半導体が含まれる。金属の例には、Ｃｏ、Ｒｕ、銅（Ｃｕ）、Ｗ、Ｍｏ、ニッケル（Ｎｉ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、タンタル（Ｔａ）、およびＴｉが含まれる。金属シリサイドの例には、ＴｉＳｉx、ニッケルシリサイド（ＮｉＳｉx）、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉx）、コバルトシリサイド（ＣｏＳｉx）、プラチナシリサイド（ＰｔＳｉx）、ルテニウムシリサイド（ＲｕＳｉx）、およびニッケルプラチナシリサイド（ＮｉＰｔyＳｉx）が含まれる。半導体の例には、シリコン（Ｓｉ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、およびガリウムヒ素（ＧａＡｓ）が含まれ、炭素（Ｃ）、ヒ素（Ａｓ）、ホウ素（Ｂ）、リン（Ｐ）、スズ（Ｓｎ）、およびアンチモン（Ｓｂ）などの半導体ドーパントを含むまたは含まない。
【0072】
フィーチャは、一般に、側壁面を有する側壁と、底面を有する底部とを有する。側壁は、１つまたは複数の層で形成されることがある。側壁は、フィールドから底部まで延在する。フィーチャ底部は、フィーチャの第１の側壁からフィーチャの第２の側壁まで延在することがあり、１つまたは複数の層で形成されることがある。側壁面は、側壁の露出領域であり、ウェハ処理中に変わることがあり、例えば、第２の材料が側壁に堆積された後、側壁面は第１の材料から第２の材料に変わることがある。同様に、底面は、底部の露出領域であり、ウェハ処理中に変わることがある。いくつかの実施形態では、側壁面は、底面と同じ材料でよい。例えば、いくつかの実施形態では、側壁面および底面はＴｉＮである。いくつかの実施形態では、側壁面は、底面の材料とは異なる材料でもよい。例えば、底面は金属シリサイドでよく、側壁面はＳｉＯ2などの酸化ケイ素でよい。
【0073】
Ｍｏ堆積の前に、ライナ層が、未充填のフィーチャをライニングし、側壁面および／または底面を形成することができる。いくつかの実施形態では、ライナ層は、フィーチャ全体をライニングし、側壁面および底面を形成する。いくつかの他の実施形態では、ライナ層は、フィーチャの一部分のみをライニングする。例えば、ＴｉＮ層が、底面をライニングせずに側壁をライニングすることがある。ライナ層に関する材料の例には、金属窒化物（例えばＴｉＮまたは窒化タンタル（ＴａＮ）バリア層）および金属（例えばＴｉ接着層）が含まれる。
【0074】
いくつかの実施形態では、底面および側壁面が酸化される。酸化は、フィーチャの表面を空気または他の酸化条件にさらすことによって引き起こされることがある。例えば、金属シリサイド（ＭＳｉx、ここでＭは金属）表面は、空気への露出時に酸化されて酸化金属シリサイド（ＭＳｉxＯy）になり得る。酸化表面の他の例には、酸化金属窒化物（ＭＮxＯy）、酸化ケイ素（ＳｉＯx）、および酸化シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅＯx）が含まれる（ここでの説明では、式中、下付き文字ｘとｙは非ゼロの数を示すために使用される）。
【0075】
いくつかの実施形態では、基板処理または移送操作の過程で酸化条件が発生する。いくつかの実施形態では、図２を参照して以下でさらに述べるように、意図的な酸化が行われる。
【0076】
Ｍｏを堆積すべきフィーチャを含む基板を提供した後、任意選択の洗浄操作１０２を実施することができる。任意選択の洗浄は、フィーチャの表面の酸化物を除去するために使用することができる。いくつかの実施形態では、フィーチャ底部での金属基板上の酸化された金属を還元するために、水素プラズマ処理、熱水素処理、または還元処理が使用される。いくつかの実施形態では、Ｃｌベースのプラズマを用いた原子層洗浄、フッ化水素（ＨＦ）蒸気洗浄、フッ化アンモニウム（ＮＨ4Ｆ）洗浄、または他の還元剤を用いた処理を使用して、フィーチャ底部での基板上のＳｉまたはＳｉＧｅの酸化物を還元することができる。いくつかの実施形態では、塩化モリブデン（ＭｏＣｌx）などのハロゲン化モリブデン化合物を使用するインサイチュ洗浄を使用することができる。インサイチュ洗浄プロセスについては、図２に関して以下でさらに述べる。
【0077】
基板が提供されると、操作１０３で、フィーチャに初期Ｍｏ層が堆積される。初期Ｍｏ層は、原子層堆積（ＡＬＤ）法によって堆積されることがある。ＡＬＤは、前駆体と反応物質との複数の用量が堆積チャンバに順次に導入される表面修飾堆積技法である。初期Ｍｏ層は、Ｍｏ前駆体および還元剤を堆積チャンバに順次に導入することによって堆積される。Ｍｏ前駆体とおよび還元剤との連続する用量の１つまたは複数のサイクルを使用して、初期Ｍｏ層を堆積することができる。いくつかの実施形態では、初期Ｍｏ層は、フィーチャにコンフォーマルに堆積されることがある。いくつかの実施形態では、コンフォーマルＭｏ層は１～５ｎｍでよい。いくつかの実施形態では、コンフォーマルＭｏ層は、厚さ２ｎｍ以下である。いくつかの実施形態では、Ｍｏは、側壁に比べてフィーチャの底部に選択的に堆積されるように、非コンフォーマルに堆積されることもある。
【0078】
初期Ｍｏ層の堆積に関して、Ｍｏ前駆体は、ＭｏＣｌx前駆体である。上でも論じたように、他の実施形態では他のＭｏＸz前駆体を使用することもできる。還元剤の例には、水素（Ｈ2）、シラン（ＳｉＨ4）、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）、ゲルマン（ＧｅＨ4）、ＮＨ3、およびヒドラジン（Ｎ2Ｈ4）が含まれる。酸素を含有しないＭｏ前駆体を使用して初期Ｍｏ層を堆積することで、フィーチャの表面の酸化が防止される。これは、酸素が初期Ｍｏ層に取り込まれることも防止する。酸化は、接触抵抗を高める。酸化および酸素の取り込みがないことで、接触抵抗が低いままであることが保証される。
【0079】
ＡＬＤでは、基板の温度およびチャンバの圧力を制御することができる。いくつかの実施形態では、基板は、３００℃～５００℃の間、例えば３５０℃～４５０℃の間に加熱されることがある。いくつかの実施形態では、チャンバは、少なくとも１０Ｔｏｒｒ、例えば少なくとも３０Ｔｏｒｒ、または少なくとも５０Ｔｏｒｒに加圧されることがある。
【0080】
いくつかの実施形態では、温度などのプロセスパラメータを使用して、選択性を制御することができる。例えば、Ｍｏは、コンフォーマル堆積の場合よりも低い温度を使用することによって、酸化ケイ素側壁面に比べて金属シリサイド表面または金属窒化物表面に選択的に堆積することができる。例えば、いくつかの実施形態では、４００℃よりも低い温度が使用される。
【0081】
初期Ｍｏ層が堆積された後、操作１０５で、オキシハロゲン化モリブデン（ＭｏＯyＸz）前駆体を使用して、フィーチャにＭｏが充填される。上で示したように、ＭｏＯyＸz前駆体の例には、ＭｏＯ2Ｃｌ2、ＭｏＯＣｌ4、ＭｏＯＦ4、ＭｏＯ2Ｂｒ2、ＭｏＯ2Ｉ、およびＭｏ4Ｏ11Ｉが含まれる。フィーチャは、ＡＬＤ、プラズマＡＬＤ、化学気相成長（ＣＶＤ）、またはプラズマＣＶＤを使用して充填することができる。ＣＶＤプロセスでは、ＭｏＯyＸz前駆体と還元剤とは、堆積チャンバ内で共に気相である。ＡＬＤまたはＣＶＤでは、Ｈ2が還元剤であり得る。オキシハロゲン化モリブデン前駆体を使用すると、初期Ｍｏ層を形成するために使用されるＭｏＣｌx前駆体よりも迅速にＭｏが堆積する。例えば、ＭｏＯyＸz前駆体は、非プラズマプロセスの場合、ＭｏＣｌx前駆体の少なくとも２倍の堆積速度でＭｏを堆積することができる。プラズマ支援プロセスを使用して、より低い温度でフィーチャを充填する、および／または堆積速度を高めることができる。
【0082】
図２は、酸化されたフィーチャを洗浄するためのインサイチュ洗浄法を示すプロセスフロー図である。方法２００は、操作２０１で、１つまたは複数の酸化表面を有するフィーチャを含む基板を提供することから始まる。基板は、半導体処理ツールに提供されることがある。
【0083】
図１の操作１０１で言及したフィーチャと同様に、フィーチャは、一般に底面および側壁面を有する。フィーチャは、トレンチまたはビアとして誘電体層内に形成されることがあり、下層に接続する。ライナ層を含む底面および側壁面を形成する材料の例は、図１の操作１０１を参照して上で挙げた。
【0084】
フィーチャは、少なくとも１つの酸化表面を有する。いくつかの実施形態では、底面と側壁面との両方が酸化される。他のいくつかの実施形態では、一部の表面のみ（例えば底面のみ）が酸化される。図１を参照して上述したように、酸化表面は、表面を酸化条件にさらすことによって生じることがある。酸化条件の例には、表面を空気に露出させること、および酸素ベースの熱処理またはプラズマ処理で表面を処理することが含まれる。いくつかの実施形態では、基板処理または移送操作の過程で酸化条件が発生する。いくつかの実施形態では、以下でさらに述べるように、意図的な酸化が行われる。酸化表面の例は、図１を参照して上で挙げた。
【0085】
基板を提供した後、表面の任意選択の意図的な酸化を行うことができる。意図的な酸化は、表面を空気に露出させること、酸素ベースの熱処理または酸素プラズマ処理で表面を処理することによって生じ得る。表面の意図的な酸化を使用して、ライナ層、例えばＴｉＮバリア層の酸化を高めることができる。これは、インサイチュ洗浄中に除去されるライナ層の量を増加する。このようにしてライナ層を薄くすると、フィーチャ内の抵抗が低下する。
【0086】
Ｍｏを堆積すべきフィーチャを含む基板を提供した後、任意選択の洗浄操作２０２を実施することができる。任意選択の洗浄は、フィーチャの表面の酸化物を除去するために使用することができる。いくつかの実施形態では、フィーチャ底部での金属基板上の酸化金属を還元するために、水素プラズマ処理、熱水素処理、または還元処理が使用される。いくつかの実施形態では、Ｃｌベースのプラズマを用いた原子層洗浄、フッ化水素（ＨＦ）蒸気洗浄、フッ化アンモニウム（ＮＨ4Ｆ）洗浄、または他の還元剤を用いた処理を使用して、フィーチャ底部での基板上のＳｉまたはＳｉＧｅの酸化物を還元することができる。
【0087】
次に、操作２０３で、フィーチャは浸漬を施される。フィーチャの表面から酸化を除去するために、フィーチャは、塩化モリブデン（ＭｏＣｌx）前駆体に浸漬される。いくつかの実施形態では、浸漬は連続的に行われることがある。いくつかの実施形態では、浸漬はパルス化されることがあり、ＭｏＣｌx、およびアルゴン（Ａｒ）などのパージガスを循環させる。前駆体は、フィーチャの表面から酸化を除去することができる、酸素を含有しないＣｌ含有Ｍｏ化合物である。ＭｏＣｌx化合物の例は、上に挙げた。Ｃｌ含有前駆体は、酸化表面が表面材料上で安定している場合など、熱またはプラズマＨ2による従来の洗浄が機能しない場合に使用することができる。Ｃｌ含有前駆体は、Ｆ含有化合物よりもフィーチャのライナ層をオーバーエッチングする、またはフィーチャの表面を腐食する可能性が低い。
【0088】
一例では、フィーチャは、そのライナ層としてＴｉＮバリア層を有することがある。ライナ層を酸化して、ＴｉＮxＯy表面層を形成することができる。ＴｉＮxＯyは安定しているので、Ｈ2プロセスは、ＴｉＮ層からＴｉＮxＯyを効率的に除去することができないことがある。ＭｏＣｌ5などのＭｏＣｌx前駆体にフィーチャを浸漬すると、ＴｉＮライナ層から酸化物が効果的に除去される。比較的薄いライナの場合、フッ化タングステン（ＷＦ6）などのＦベースの前駆体により、ライナのオーバーエッチングが生じ得る。Ｆベースの前駆体は、フィーチャの底面など、下にある表面を腐食し得る。図２のインサイチュ洗浄プロセスは、ＴｉＮライナのオーバーエッチングおよび下にある表面の腐食を防止する。ＴｉＮバリア層の例では、Ｆベースの前駆体が、ＴｉＮバリア層および／または下にある任意の金属シリサイドを腐食し得る。
【0089】
インサイチュ洗浄の場合、基板の温度、半導体処理ツール内のチャンバの圧力、およびフィーチャへの前駆体の露出時間を制御することができる。いくつかの実施形態では、基板は、３００℃～５００℃の間、例えば３５０℃～４５０℃の間に加熱されることがある。いくつかの実施形態では、チャンバは、少なくとも１０Ｔｏｒｒ、例えば少なくとも３０Ｔｏｒｒ、または少なくとも５０Ｔｏｒｒに加圧されることがある。フィーチャへの前駆体の総露出時間は、少なくとも１０秒、例えば少なくとも６０秒でよい。上に示したように、浸漬は、連続的でもパルス化されてもよい。
【0090】
フィーチャが浸漬を受け、酸化がフィーチャの表面から除去された後、操作２０５で、フィーチャにＭｏを充填することができる。操作２０５は、操作２０３でフィーチャを浸漬するために使用されたのと同じ前駆体であるＭｏＣｌxを使用した、初期Ｍｏ層および／または充填物の堆積を含むことがある。いくつかの他の実施形態では、フィーチャは、オキシハロゲン化モリブデン前駆体ＭｏＣｌｙＸzを使用して充填されることがある。Ｍｏオキシハロゲン化物前駆体の例は、上に挙げた。フィーチャは、熱およびプラズマＡＬＤおよびＣＶＤプロセスを含む、ＡＬＤまたはＣＶＤを使用して充填されることがある。
【0091】
フィーチャ充填は、様々な実施形態に従って非選択的でも選択的でもよい。いくつかの実施形態では、フィーチャ充填は選択的であり、フィーチャを部分的に充填することができ、その後、よりコンフォーマルな充填を行ってフィーチャ充填を完了することができる。非選択的な堆積は、堆積された層が下にあるフィーチャの輪郭に一致するという点で、本明細書ではコンフォーマル堆積と呼ばれることがある。そのような堆積された層は、ある程度の厚さ不均一性を有することがある。
【0092】
いくつかの実施形態では、フィーチャは、ＡＬＤによって充填することができ、まずＭｏＣｌx前駆体を使用して、フィーチャの表面に初期Ｍｏ層を堆積する。初期Ｍｏ層が堆積された後、Ｍｏバルク充填用のＭｏオキシハロゲン化物前駆体を使用したＡＬＤで充填を継続することができる。いくつかの実施形態では、フィーチャは、単一の充填操作でＭｏＣｌx前駆体を使用して充填されることがある。他の実施形態では、図１で述べた操作１０３および１０５が実施されることがある。
【0093】
操作２０５での充填プロセスに関して、基板の温度およびチャンバの圧力が制御されることがあり、反応物質の露出時間が制御されることがある。２０３での操作と同様に、基板は、３００℃～５００℃の間、例えば３５０℃～４５０℃の間に加熱されることがある。チャンバは、少なくとも１０Ｔｏｒｒ、例えば少なくとも３０Ｔｏｒｒ、または少なくとも５０Ｔｏｒｒに加圧されることがある。反応物の露出時間は、少なくとも５秒、例えば少なくとも１５秒でよい。
【0094】
いくつかの実施形態では、温度などのプロセスパラメータを使用して、選択性を制御することができる。例えば、コンフォーマル堆積の場合よりも低い温度を使用することによって、酸化ケイ素側壁面に比べて金属シリサイド表面または金属窒化物表面に選択的にＭｏを堆積することができる。
【0095】
図３Ａ～５Ｄは、図１および／または図２のプロセスの概略的な例を示す。図３Ａには、ＴｉＮライナ層３１５を有するフィーチャ３０１が示されている。フィーチャ３０１は、誘電体材料３１３内に形成され、下にある金属シリサイド（ＭＳｉx）３０７に接続する。下にあるＭＳｉxは、シリコン（Ｓｉ）またはシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）などの半導体層３０６に接続されている。このスタックは、トランジスタ接合構造で使用することができる。図３Ａの例では、誘電体材料３１３は、大部分が酸化物であり、窒化物層３１４を含む。ＭＳｉx層の一例は、チタンシリサイド（ＴｉＳｉx）である。
【0096】
ＴｉＮライナ層３１５は、フィーチャ３０１をライニングする。ＴｉＮライナ層３１５は、ソース／ドレイン用途のためにトレンチコンタクト内のＴｉＳｉxなどの金属シリサイドの上で使用されるバリア層である。ＴｉＮ層の１つの目的は、ＭＳｉxが、上にある金属と反応する可能性を防ぐことである。別の目的は、ＭＳｉxまたはＭｏ拡散バリアをフッ素の腐食から保護することである。さらに別の目的は、空気中で、または後続の処理中にＭＳｉxが酸化されるのを防止することである。しかし、ＴｉＮ層が空気に露出されると、ＴｉＮ表面酸化物（すなわち、ＴｉＮxＯy）が形成される。熱またはプラズマＨ2前洗浄プロセスによってＴｉＮxＯyを還元するのは容易ではない。また、ＴｉＮxＯyが前洗浄プロセスによって完全に還元されたとしても、ＴｉＮ表面は、後続のＭｏ堆積で再び酸化されやすい。再酸化は、接触抵抗を高める。本明細書で述べる方法は、接触抵抗のこの上昇を伴わずにＭｏの堆積を可能にする。さらに、本明細書で述べる方法は、ＴｉＮの厚さを薄くすることができ、抵抗をさらに低下させる。
【0097】
ＴｉＮライナ層３１５の少なくとも上面は酸化される。酸化されたＴｉＮは、ＴｉＮxＯy３１７であり、底面３０５および側壁面３１１を形成する。図３Ｂは、図２で上述したように、インサイチュ洗浄を受けているフィーチャ３０１を示す。フィーチャを浸漬するＭｏＣｌx前駆体３１９が示されている。いくつかの実施形態では、浸漬は連続的である。いくつかの実施形態では、浸漬は、ＭｏＣｌx前駆体とパージガスとの交互の用量の複数サイクルでよい。ＭｏＣｌx前駆体浸漬は、表面から酸化物を効果的に除去する。ＴｉＮxＯy３１７層はエッチングされ、ＴｉＮが残る。インサイチュ洗浄が完了すると、酸化されていないＴｉＮライナ層３１５が、フィーチャ３０１の底面３０５および側壁面３１１を形成する。いくつかの実施形態では、酸化されていないＴｉＮライナ層３１５は、約１～１０オングストロームの厚さでよい。
【0098】
図３Ｃは、初期Ｍｏ層３２１が堆積された後のフィーチャ３０１を示す。図１で述べたように、初期Ｍｏ層３２１は、ＡＬＤプロセスを使用して堆積される。図３Ｃの例では、ＡＬＤプロセスはＭｏＣｌx前駆体を使用し、このＭｏＣｌx前駆体は、図３Ｂに示されるインサイチュ洗浄で使用されるのと同じ前駆体である。その結果、薄い初期Ｍｏ層３２１が、ＴｉＮライナ層３１５上に非選択的に堆積される。初期Ｍｏ層３２１は、いくつかの実施形態では、５ｎｍ未満の厚さ、または２ｎｍ未満の厚さでよい。前駆体は、酸素を含有しないモリブデン前駆体である。したがって、図３Ｃに示されるように、フィーチャ３０１の再酸化はない。初期Ｍｏ層３２１も酸化されない。フィーチャは、酸化されていないＴｉＮライナ層３１５が酸化されていない初期Ｍｏ層３２１によって覆われた状態で残される。
【0099】
図３Ｄには、Ｍｏギャップ充填後のフィーチャ３０１が示されている。フィーチャは、Ｍｏ３２３で充填されている。フィーチャは、ＡＬＤまたはＣＶＤプロセスを使用して充填することができる。Ｍｏギャップ充填物は、フィーチャの上部まで初期Ｍｏ層３２１に堆積される。図１で述べたように、ギャップ充填は、Ｍｏオキシハロゲン化物前駆体を使用する。Ｍｏオキシハロゲン化物前駆体は酸素を含むが、初期Ｍｏ層３２１が、ＴｉＮライナ層３１５の酸化を防止する。ＴｉＮ層３１５が完全に除去される場合、初期Ｍｏ層３２１は、ＭＳｉx層の酸化を防止する。いくつかの実施形態では、ギャップ充填は、ＭｏＣｌx前駆体を使用し続けることができる。
【0100】
上で論じたように、いくつかの実施形態では、ＴｉＮ層３１５が完全に除去され、したがって側壁ＳｉＯ2３１３およびＭＳｉx層３０７を露出するとき、フィーチャ内のＭｏの堆積は、底面に対して選択的であり得る。これにより、コンフォーマルな充填ではなくボトムアップの充填が行われ、継ぎ目や空隙の形成を防止するのに有用となり得る。選択的堆積の例を、図３Ｅ～３Ｈに関して以下で述べる。
【0101】
図３Ｅは、ＴｉＮライナ層３１５を有するフィーチャ３０１を示す。フィーチャ３０１は、誘電体材料３１３内に形成され、下にあるＭＳｉx３０７に接続する。下にあるＭＳｉxは、ＳｉまたはＳｉＧｅなどの半導体層３０６に接続されている。誘電体材料３１３は、大部分が酸化物であり、窒化物層３１４を含む。ＴｉＮライナ層３１５は、フィーチャを覆う。ＴｉＮライナ層の少なくとも上層は酸化され、ＴｉＮxＯy３１７層を形成する。ＴｉＮxＯy層は、底面３０５および側壁面３１１を形成する。
【0102】
図３Ｆは、インサイチュ洗浄を受けているフィーチャ３０１を示す。フィーチャを浸漬するＭｏＣｌx前駆体３１９が示されている。ＭｏＣｌx前駆体浸漬は、底面３０５と側壁面３１１との両方から酸化物およびＴｉＮライナ層３１７を効果的に除去する。ＴｉＮxＯy３１７層とＴｉＮライナ層３１５との両方がエッチング除去される。インサイチュ洗浄は、誘電体材料３１３を側壁面３１１として露出し、下にあるＭＳｉx３０７を底面３０５として露出する。
【0103】
図３Ｇは、Ｍｏ３２３が選択的に堆積された後のフィーチャ３０１を示す。Ｍｏ３２３は、ＡＬＤプロセスまたはＣＶＤプロセスを使用して堆積されることがある。いくつかの実施形態では、ＡＬＤプロセスはＭｏＣｌx前駆体を使用し、このＭｏＣｌx前駆体は、図３Ｆに示されるインサイチュ洗浄で使用されるのと同じ前駆体である。その結果、Ｍｏ３２３は、下にあるＭＳｉx３０７に選択的に堆積される。選択的堆積とは、誘電体材料３１３の表面に対して金属含有表面ＭＳｉxにＭｏ３２３をより多く堆積することを表す。いくつかの実施形態では、Ｍｏが誘電材料表面上に堆積されない、または不連続なＭｏ被膜しか堆積されない。図３Ｃに関して述べたように、前駆体は、酸素を含有しないＭｏ前駆体であり、したがってフィーチャ３０１の再酸化はなく、Ｍｏ３２３も酸化されない。フィーチャは、Ｍｏが底面３０５に堆積された状態で残される。
【0104】
図３Ｈは、Ｍｏギャップ充填後のフィーチャ３２３を示す。フィーチャは、初期Ｍｏ堆積からフィーチャの上部までＭｏ３２３で充填される。フィーチャは、ＡＬＤまたはＣＶＤプロセスを使用して充填することができる。いくつかの実施形態では、充填は、一段階の堆積で実施されることがあり、図３Ｆでの初期充填と同じパラメータ、例えば温度および圧力を使用して充填が継続される。いくつかの他の実施形態では、充填は、多段階のＭｏ堆積で行われることがある。多段階の堆積では、堆積は、堆積中にパラメータを変えることがある。例えば、第１の段階で行われる選択的堆積は、第１の温度を有することがある。第１の段階での選択的堆積の後、堆積は第２の段階で継続することができ、第１の温度よりも高い第２の温度を有することがある。温度の上昇を使用してＭｏバルク充填率を高め、処理時間を短縮することができる。選択的なＭｏ堆積は、多段階構成で他のプロセスパラメータを変えることによっても実現することができる。例えば、いくつかの実施形態では、Ｍｏ前駆体および反応物濃度が、異なる段階で変えられる。いくつかの実施形態では、欠乏状態のＭｏ前駆体領域での動作により、特定の実施形態ではより高い選択性がもたらされることがある。いくつかの実施形態では、特定の条件での堆積は、最初は選択的であり、露出時間が増加し、核生成遅延が克服されるにつれて非選択的堆積に移行することがある。したがって、選択的堆積は、露出時間を制限することを含むことがある。
【0105】
図４Ａには、フィーチャ４０１が示されている。フィーチャ４０１は、誘電体材料４１３内に形成されて、下にあるチタンシリサイド（ＴｉＳｉx）４０７に接続する。下にあるＴｉＳｉxは、シリコン（Ｓｉ）またはシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）などの半導体層４０６に接続されている。このスタックは、トランジスタ接合構造で使用することができる。誘電体材料４１３は、大部分が酸化物であり、窒化物層４１４を含み、側壁面４１１を形成する。いくつかの実施形態では、側壁面４１１は、Ｔｉライナ層（図示せず）でコーティングされることがある。下にあるＴｉＳｉx４０７の少なくとも上面は酸化される。酸化されたＴｉＳｉxは、酸化チタンシリサイドＴｉＳｉxＯy４０８であり、底面４０５を形成する。
【0106】
図４Ｂは、前洗浄プロセスを受けるフィーチャ４０１を示す。前洗浄プロセスは、Ｃｌベースのプラズマを用いた原子層洗浄、フッ化水素（ＨＦ）蒸気洗浄、フッ化アンモニウム（ＮＨ4Ｆ）洗浄、または他の還元剤を用いた処理でよい。前洗浄は、表面から酸化物を除去する一体化プロセス（真空破壊なし）である。ＴｉＳｉxＯy４０８層が除去され、下にあるＴｉＳｉx４０７を底面４０５として露出する。
【0107】
図４Ｃは、初期Ｍｏ層４２１が堆積された後のフィーチャ４０１を示す。初期Ｍｏ層４２１は、ＭｏＣｌx前駆体を使用するＡＬＤプロセスを使用して堆積される。その結果、誘電体材料４１３および下にあるＴｉＳｉx４０７に直接堆積することを含めて、初期Ｍｏ層４２１が非選択的に堆積される。初期Ｍｏ層４２１は、５ｎｍ未満の厚さの層でよい。前駆体は、酸素を含有しない。したがって、図４Ｃに示されるように、フィーチャ４０１の再酸化はない。初期Ｍｏ層４２１も酸化されない。フィーチャは、下にあるＴｉＳｉxが酸化されていない状態で残される。初期Ｍｏ層４２１は、フィーチャ側壁の誘電体材料４１３およびフィーチャ底部のＴｉＳｉx４０７をコンフォーマルに覆う。
【0108】
図４Ｄは、Ｍｏギャップ充填後のフィーチャ４０１を示す。フィーチャにはＭｏ４２３が充填されている。フィーチャは、ＡＬＤ、プラズマＡＬＤ、ＣＶＤ、またはプラズマＣＶＤを使用して充填することができる。Ｍｏギャップ充填物は、フィーチャの上部まで初期Ｍｏ層４２１に堆積される。ギャップ充填は、Ｍｏオキシハロゲン化物前駆体を使用する。Ｍｏオキシハロゲン化物前駆体は酸素を含むが、初期Ｍｏ層４２１が、Ｔｉライナ層および下にあるＴｉＳｉxの酸化を防止する。図４Ｃの例は、初期Ｍｏ層４２１をコンフォーマル層として示しているが、他の実施形態では、初期Ｍｏ層４２１は、図３Ｇの場合のように選択的に堆積されることもある。そのような場合、Ｍｏギャップ充填は、図３Ｈの場合のようにボトムアップ充填である。
【0109】
図５Ａは、ライナ層を有さないフィーチャ５０１を示す。フィーチャは、誘電体材料５１３内に形成されて、ＳｉまたはＳｉＧｅなどの下にある半導体５０７に接続する。半導体表面の少なくとも上面が酸化されて、底面５０５を形成する。例えば、半導体表面Ｓｉは、酸化されて酸化ケイ素（ＳｉＯx）５０８を形成する。誘電体材料５１３は、側壁面５１１を形成する。誘電体材料５１３は、大部分が酸化物であり、窒化物層５１４を含む。
【0110】
図５Ｂは、前洗浄プロセスを受けるフィーチャ５０１を示す。任意選択の前洗浄プロセスとして図１および２で述べたように、前洗浄プロセスは、Ｃｌベースのプラズマによる原子層洗浄、ＨＦ蒸気洗浄、フッ化アンモニウム洗浄、または他の還元剤を使用した処理でよい。前洗浄プロセスは、半導体表面から酸化物を除去し、半導体表面は、底面５０５を形成する。例えば、ＳｉＯx５０８層はＳｉに変換され、これが底面５０５を形成する。別の実施形態では、前洗浄プロセスは、ＭｏＣｌx浸漬プロセスでもよい。また、図５Ｂは、フィーチャを浸漬するＭｏＣｌx前駆体を示すことができる。いくつかの実施形態では、浸漬は連続的である。いくつかの実施形態では、浸漬は、ＭｏＣｌx前駆体とパージガスとの交互の用量の複数サイクルでよい。ＭｏＣｌx前駆体浸漬は、Ｓｉ（およびＳｉＧｅ）表面５０８から酸化物５０８を効果的に除去する。
【0111】
図５Ｃは、初期Ｍｏ層５２１が堆積された後のフィーチャ５０１を示す。初期Ｍｏ層５２１は、ＡＬＤプロセスを使用して堆積される。図５Ｃの例では、ＡＬＤプロセスは、ＭｏＣｌx前駆体を使用する。その結果、誘電体材料５１３および下にある半導体５０７に直接堆積することを含めて、薄い初期Ｍｏ層５２１がフィーチャ５０１にコンフォーマルに堆積される。初期Ｍｏ層は、５ｎｍ未満の厚さでよい。前駆体は、酸素を含有しないモリブデン前駆体である。したがって、図５Ｃに示されるように、フィーチャ５０１の再酸化はない。初期Ｍｏ層５２１も酸化されない。フィーチャは、酸化されていない下にある半導体５０７、および誘電体材料５１３が、酸化されていない初期Ｍｏ層５２１によってコンフォーマルに覆われた状態で残される。
【0112】
図５Ｄは、Ｍｏギャップ充填後のフィーチャ５０１を示す。フィーチャにはＭｏ５２３が充填されている。フィーチャは、ＡＬＤ、プラズマＡＬＤ、ＣＶＤ、またはプラズマＣＶＤを使用して充填することができる。Ｍｏギャップ充填物は、フィーチャの上部まで初期Ｍｏ層５２１に堆積される。ギャップ充填は、Ｍｏオキシハロゲン化物前駆体を使用する。Ｍｏオキシハロゲン化物前駆体は酸素を含有するが、初期Ｍｏ層５２１が、誘電体材料および下にある半導体表面の酸化を防止する。
【0113】
図５Ｃの例は、初期Ｍｏ層５２１をコンフォーマル層として示しているが、他の実施形態では、初期Ｍｏ層５２１は、図３Ｇの場合のように選択的に堆積されることもある。そのような場合、Ｍｏギャップ充填は、図３Ｈの場合のようにボトムアップ充填である。
【0114】
図１および／または２の方法を使用してＭｏを有利に充填することができるフィーチャは、図３Ａ～３Ｈでの例に限定されない。他の底面および／または側壁面を有するフィーチャも、インサイチュで洗浄する、および／またはＭｏＣｌx前駆体を使用して充填することができる。一例では、底面は、酸化されたＭｏ、Ｗ、Ｃｏ、Ｃｕ、またはＴｉ表面などの酸化金属表面でよい。酸化を除去するためにインサイチュ洗浄が行われ、酸化されていない金属表面を残すことができる。
【0115】
図６は、保護窒化物層を有するフィーチャにモリブデン（Ｍｏ）被膜を充填するための方法を示すプロセスフロー図である。保護窒化物層を使用して、フィーチャの底部、およびフィーチャの底面の下にある下層材料を保護することができる。方法６００は、操作６０１で、金属窒化物層を有する基板を提供することから始まる。基板は、半導体処理ツールに提供されることがある。
【0116】
図１の操作１０１で言及したフィーチャと同様に、フィーチャは、一般に、底面を有する底部と、側壁面を有する側面とを有する。フィーチャは、トレンチまたはビアとして誘電体層内に形成されることがあり、下層に接続する。底部および側壁を形成する材料の例は、図１の操作１０１を参照して上で挙げた。
【0117】
提供されるフィーチャでは、底面は金属窒化物層である。金属窒化物の例は、ＴｉＮおよびＴｉＳｉＮである。いくつかの実施形態では、金属窒化物層は、側壁面および底面が金属窒化物層となるように、フィーチャをコンフォーマルにライニングすることがある。いくつかの実施形態では、側壁面は、底面の材料とは異なる材料でよい。例えば、底面は金属窒化物層でよく、側壁面は誘電体材料でよい。
【0118】
いくつかの実施形態では、底面および側壁面は酸化される。酸化は、フィーチャの表面を空気または他の酸化条件にさらすことによって引き起こされることがある。いくつかの実施形態では、基板処理または移送操作の過程で酸化条件が発生する。いくつかの実施形態では、図２を参照して上述したように、意図的な酸化が行われる。
【0119】
基板に金属窒化物層を設けた後、操作６０２で、任意選択の洗浄および／または任意選択のエッチングを行うことができる。洗浄を使用して、フィーチャのフィールド、側壁面、および底面から酸化物を除去することができ、任意選択のエッチングを使用して、基板の側壁またはフィールド上の金属窒化物層の一部を除去することができる。洗浄処理の例は、図２の操作２０２で上述した。
【0120】
実施される場合、操作６０２は、フィーチャをＭｏ前駆体に浸漬して、酸化を除去し、および／または金属窒化物層をフィーチャから除去するもしくは還元することを含むことがある。いくつかの実施形態では、浸漬は連続的に行われることがある。いくつかの実施形態では、パルス化された浸漬を使用することができ、パージガスを流しながら前駆体ガスを循環させる。いくつかの実施形態では、前駆体ガスをパージガスと交互に循環させることができる。いくつかの実施形態では、前駆体ガスはＭｏＣｌxであり、例えば前駆体ガスはＭｏＣｌ5である。他のＭｏＣｌx前駆体の例は、上に挙げた。
【0121】
６０２での洗浄／エッチング操作に関して、基板の温度、半導体処理ツール内のチャンバの圧力、およびフィーチャへの前駆体露出時間を制御することができる。いくつかの実施形態では、基板は、３００℃～５００℃の間、例えば３５０℃～４５０℃の間に加熱されることがある。いくつかの実施形態では、チャンバは、少なくとも１０Ｔｏｒｒ、例えば少なくとも３０Ｔｏｒｒ、または少なくとも５０Ｔｏｒｒに加圧されることがある。フィーチャへの前駆体の総露出時間は、少なくとも１０秒、例えば少なくとも６０秒でよい。上に示したように、浸漬は、連続的でもパルス化されてもよい。
【0122】
操作６０３で、初期Ｍｏ層がフィーチャ内に堆積される。初期Ｍｏ層は、ＡＬＤによって堆積されることがある。初期Ｍｏ層は、Ｍｏ前駆体と還元剤との１回または複数回の連続する用量を堆積チャンバ内に堆積することによって形成される。Ｍｏ前駆体は、酸素を含有しないＭｏ前駆体でよい。酸素を含有しない前駆体は、フィーチャの表面の酸化を防止し、接触抵抗が低いままであることを保証する助けとなる。酸素を含有しない前駆体の例は、上述したＭｏＣｌx前駆体である。還元剤の例は、図１の操作１０３で上述した。初期Ｍｏ層は、金属窒化物層上でフィーチャ内に選択的に堆積されることがある。Ｍｏは、Ｍｏ層がフィーチャの底面になるように堆積される。いくつかの実施形態では、コンフォーマルＭｏ層は、１～５ｎｍでよい。いくつかの実施形態では、コンフォーマルＭｏ層は、厚さ２ｎｍ以下である。
【0123】
ＡＬＤの場合、基板の温度およびチャンバの圧力を制御することができる。いくつかの実施形態では、基板は、３００℃～５００℃の間、例えば３５０℃～４５０℃の間に加熱されることがある。いくつかの実施形態では、チャンバは、少なくとも１０Ｔｏｒｒ、例えば少なくとも３０Ｔｏｒｒ、または少なくとも５０Ｔｏｒｒに加圧されることがある。
【0124】
Ｍｏ層が堆積された後、Ｍｏ層および下にある金属窒化物層が、フィーチャの側壁の少なくとも一部分から除去される。操作６０５は、操作６０２に関して上述したものと同様のエッチング操作を実施することを含むことがある。エッチングは、底面上の金属窒化物層およびＭｏ層がフィーチャ内に残るように行われる。フィーチャ底部表面上の金属窒化物層およびＭｏ層を使用して、フィーチャ底部上の活性接合を保護することができる。エッチングは、操作６０２で上述したエッチング操作で述べたのと同じ前駆体および同じ方法を使用することができる。操作６０５でのエッチングは、操作６０２で行われる洗浄および／またはエッチングよりも「強力」であり得る。操作６０５でのより強力なエッチングは、操作６０２でのエッチングよりも高い温度、高い圧力、長い前駆体露出時間、またはそれらの組合せで行われることがある。
【0125】
操作６０５でフィーチャの側壁から金属窒化物層およびＭｏ層が除去された後、操作６０７でフィーチャにＭｏが充填される。フィーチャは、熱およびプラズマＡＬＤおよびＣＶＤプロセスを含む、ＡＬＤまたはＣＶＤを使用することによって充填されることがある。充填操作のための前駆体として、Ｍｏハロゲン化物またはＭｏオキシハロゲン化物が使用されることがある。いくつかの実施形態では、フィーチャを充填するために複数の前駆体が使用されることがある。そのような一実施形態では、Ｍｏハロゲン化物前駆体を使用してフィーチャ内にＭｏを堆積し、その後、Ｍｏオキシハロゲン化物前駆体を使用してバルクＭｏ充填を行うことができる。例えば、フィーチャは、最初に前駆体としてＭｏＣｌ5を使用して充填され、その後、ＭｏＯ2Ｃｌ2を使用して充填されることがある。Ｍｏハロゲン化物前駆体およびＭｏオキシハロゲン化物前駆体の例は上述した。様々な実施形態によれば、フィーチャ充填は、非選択的でも選択的でもよい。いくつかの実施形態では、フィーチャ充填は選択的であり、フィーチャを部分的に充填することができ、その後、よりコンフォーマルな充填を行ってフィーチャ充填を完了することができる。
【0126】
充填プロセスは、図２で上述したのと同じパラメータを使用することができる。２０３での操作と同様に、基板は、３００℃～５００℃の間、例えば３５０℃～４５０℃の間に加熱されることがある。チャンバは、少なくとも１０Ｔｏｒｒ、例えば少なくとも３０Ｔｏｒｒ、または少なくとも５０Ｔｏｒｒに加圧されることがある。反応物の露出時間は、少なくとも５秒、例えば少なくとも１５秒でよい。いくつかの実施形態では、温度などのプロセスパラメータを使用して、選択性を制御することができる。
【0127】
図７Ａ～７Ｆは、図６のプロセスの概略的な例を示す。図７Ａには、ＴｉＮライナ層７１５を有するフィーチャ７０１が示されている。フィーチャ７０１は、底面７０５および側壁面７１１を有する。図７Ａでは、ＴｉＮライナは、底面７０５および側壁面７１１である。いくつかの実施形態では、ライナ層は、窒化チタンシリコン（ＴｉＳｉxＮ）ライナ層でよい。いくつかの実施形態では、ＴｉＮ層７１５は、層の上面で酸化されることがある。フィーチャ７０１は、誘電体材料７１３内に形成される。下層スタック７１０は、フィーチャ底面７０５の下にある。図示される例では、下層スタック７１０は、シリコン（Ｓｉ）またはシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）などの半導体層７０６に接続された、金属シリサイド窒化物（ＭＳｉxＮy）層７０８および金属シリサイド層（ＭＳｉx）７０７を有する。このスタック７１０は、トランジスタ接合構造で使用することができる。ＭＳｉx層の一例は、チタンシリサイド（ＴｉＳｉx）であり、金属シリサイド窒化物（ＭＳｉxＮy）は、窒化チタンシリサイド（ＴｉＳｉxＮy）である。底面７０５上のＴｉＮライナ層７１５は、フィーチャ底面の下にある下層スタック７１０を保護するために使用される。図３Ａに関して上述したように、ＴｉＮライナ層は、拡散バリアとして作用し、下層材料のエッチングを防止し、下層材料の酸化を防止することができる。
【0128】
図７Ｂは、図６の６０２の操作で上述したように、洗浄およびエッチングプロセスを受けるフィーチャ７０１を示す。フィーチャを浸漬するＭｏＣｌx前駆体７１９が示されている。ＭｏＣｌx前駆体７１９の浸漬は、表面の酸化物を効果的に除去する。例えば、ＴｉＮxＯyを洗浄することができ、ＴｉＮ層７１５を残すことができる。エッチングは、フィールド上のＴｉＮ層を除去し、基板側壁上のＴｉＮ層の一部または全てを除去することができる。図示される実施形態では、ＴｉＮ層７１５の一部は側壁に残り、ＴｉＮ層は、上部に比べて側壁の底部で厚い。ＴｉＮ層は、底面７０５として残り、フィーチャ７０１内の残りのＴｉＮ層の最も厚い部分となり得る。ＴｉＮ層は、底面７０５として残り、後続の処理中に下層スタック７１０を保護する。
【0129】
図７Ｃは、初期Ｍｏ層７２１が堆積された後のフィーチャ７０１を示す。Ｍｏ層７２１は、ＭｏＣｌ5などのＭｏハロゲン化物前駆体を還元剤と共に使用するＡＬＤプロセスを使用して堆積される。図示されるように、初期Ｍｏ層７２１は、フィーチャ内のＴｉＮ層７１５に選択的に堆積され、側壁およびフィーチャ底部を覆う。Ｍｏ層７２１は、誘電体表面ではなく、ＴｉＮ層７１５に直接堆積される。
【0130】
図７Ｄは、図６の動作６０５での第２のエッチングプロセス後のフィーチャ７０２を示す。エッチングプロセスは、図７Ｂで使用された洗浄およびエッチングプロセスと同様でよい。フィーチャ７０１は、ＭｏＣｌx前駆体７１９による浸漬プロセスを受けることがある。いくつかの実施形態では、浸漬は連続的でよい。さらにいくつかの他の実施形態では、浸漬は、ＭｏＣｌx前駆体とパージガスとの交互の用量の複数サイクルでよい。図６の操作６０５で上述したように、７Ｄでのエッチングは、７Ｂに示されるエッチングよりも強力なエッチングでよい。エッチングは、フィーチャの側壁でのＭｏ層およびＴｉＮ層を除去する。図示されるように、誘電体材料７１３は、エッチング後に側壁面７１１を形成する。エッチングは、ＴｉＮ層７１５およびＭｏ層７２１をフィーチャ７０１の底部に残し、したがって、それらの層が底面７０４を形成し、下層スタック７１０を保護する。洗浄は、表面の酸化物または汚染物質を除去する。
【0131】
図７Ｅは、フィーチャのＭｏギャップ充填後のフィーチャ７０１を示す。フィーチャ７０１にＭｏ充填物７２３が充填される。ＴｉＮ層７１５は、Ｍｏ充填物７２３と下層スタック７１０との間に残る。フィーチャ７０１は、ＡＬＤまたはＣＶＤプロセスを使用して充填することができる。充填は、酸素を含有するＭｏオキシハロゲン化物前駆体、酸素を含有しないＭｏハロゲン化物前駆体、またはそれらの組合せを用いて行うことができる。いくつかの実施形態では、充填は、図３Ｃおよび３Ｄに関して上で論じたように、コンフォーマル充填およびそれに続くギャップ充填でよい。いくつかの実施形態では、充填は、図３Ｇおよび３Ｈに関して上で論じたように、ボトムアップ充填でよい。いくつかの実施形態では、充填は、一段階の堆積で実施されることがあり、初期充填と同じパラメータ、例えば温度および圧力を使用して充填が継続される。いくつかの他の実施形態では、充填は、多段階Ｍｏ堆積で行われることがあり、堆積中にパラメータが変更されることがある。例えば、第１の段階での堆積は、第１の温度を有することがある。第１の段階の後、堆積は第２の段階で継続することができ、第１の温度よりも高い第２の温度を有することがある。温度の上昇を使用してＭｏバルク充填率を高め、処理時間を短縮することができる。多段階堆積の別の例では、Ｍｏ前駆体および反応物濃度を、異なる段階で変えることができる。
【0132】
図８は、低圧環境を維持するためのプロセスチャンバ８０２を有するＡＬＤプロセスステーション８００の一実施形態の概略図を示す。いくつかの実施形態では、複数のＡＬＤプロセスステーションが、共通の低圧プロセスツール環境に含まれることがある。例えば、図９は、マルチステーション処理ツール９００の一実施形態を示す。いくつかの実施形態では、以下で詳細に論じるパラメータを含む、ＡＬＤプロセスステーション８００の１つまたは複数のハードウェアパラメータが、１つまたは複数のコンピュータコントローラ８５０によってプログラムにより調節されることがある。いくつかの他の実施形態では、プロセスチャンバは、単一のステーションチャンバでよい。
【0133】
ＡＬＤプロセスステーション８００は、プロセスガスを分配シャワーヘッド８０６に送達するための反応物送達システム８０１ａと流体連通する。反応物送達システム８０１ａは、シャワーヘッド８０６への送達のために、Ｍｏ前駆体含有ガス、水素含有ガス、アルゴンもしくは他のキャリアガス、または他の反応物含有ガスなどのプロセスガスを混合および／または調整するための混合容器８０４を含む。１つまたは複数の混合容器入口バルブ８２０が、混合容器８０４へのプロセスガスの導入を制御することができる。様々な実施形態において、初期Ｍｏ層の堆積はプロセスステーション８００で行われ、いくつかの実施形態では、図９に関して以下でさらに述べるように、インサイチュ洗浄またはＭｏギャップ充填などの他の操作は、マルチステーション処理ツール８００の同じステーションまたは別のステーションで行われることがある。
【0134】
一例として、図８の実施形態は、混合容器８０４に供給すべき液体反応物を蒸発させるための蒸発点８０３を含む。いくつかの実施形態では、蒸発点８０３は、加熱式の蒸発器でよい。いくつかの実施形態では、液体前駆体または液体反応物は、液体インジェクタ（図示せず）で蒸発させることができる。例えば、液体インジェクタは、混合容器８０４の上流で、キャリアガス流に液体反応物のパルスを注入することがある。一実施形態では、液体インジェクタは、液体を高圧から低圧に流すことによって反応物を蒸発させることがある。別の例では、液体インジェクタは、液体を分散微小液滴に霧化することがあり、その後、これらの液滴が、加熱された送達パイプ内で蒸発される。より小さい液滴は、より大きい液滴よりも速く蒸発することができ、液体注入と完全な蒸発との間の遅延を減少させる。より速い蒸発により、蒸発点８０３から下流の配管の長さを減少させることができる。１つのシナリオでは、液体インジェクタが混合容器８０４に直接取り付けられることがある。別のシナリオでは、液体インジェクタがシャワーヘッド８０６に直接取り付けられることがある。
【0135】
いくつかの実施形態では、蒸発点８０３の上流に液体フローコントローラ（ＬＦＣ）を設けて、蒸発およびプロセスチャンバ８０２への送達のために液体の質量流量を制御することができる。例えば、ＬＦＣは、ＬＦＣの下流に位置する熱式マスフローメータ（ＭＦＭ）を含むことがある。ここで、ＬＦＣのプランジャバルブは、ＭＦＭと電気通信する比例積分微分（ＰＩＤ）コントローラによって提供されるフィードバック制御信号に応答して調整されることがある。しかし、フィードバック制御を使用して液体の流れを安定させるには１秒以上かかることがある。これは、液体反応物を投与するための時間を延ばすことがある。したがって、いくつかの実施形態では、ＬＦＣは、フィードバック制御モードと直接制御モードとの間で動的に切り替えることができる。いくつかの実施形態では、これは、ＬＦＣおよびＰＩＤコントローラの感知管を使用不可にすることによって行われることがある。
【0136】
シャワーヘッド８０６は、プロセスガスを基板８１２に向けて分配する。図８に示される実施形態では、基板８１２は、シャワーヘッド８０６の下に位置され、ペデスタル８０８に乗った状態で示されている。シャワーヘッド８０６は、任意の適切な形状を有することがあり、プロセスガスを基板８１２に分配するための任意の適切な数および配置のポートを有することがある。
【0137】
いくつかの実施形態では、ペデスタル８０８は、基板８１２とシャワーヘッド８０６との間の体積に基板８１２を露出させるために上昇または下降させることができる。いくつかの実施形態では、ペデスタル８０８は、ヒータ８１０によって温度制御されることがある。ペデスタル８０８は、開示される様々な実施形態を実施するための動作中に、約３００℃～約５００℃の間などの任意の適切な温度に設定することができる。いくつかの実施形態では、ペデスタルの高さは、適切なコンピュータコントローラ８５０によってプログラムにより調整することができることを理解されたい。プロセス段階の終了時、別の基板移送段階中にペデスタル８０８を下げて、ペデスタル８０８からの基板８１２の取外しを可能にすることができる。
【0138】
いくつかの実施形態では、シャワーヘッド８０６の位置をペデスタル８０８に対して調節して、基板８１２とシャワーヘッド８０６との間の体積を変化させることができる。さらに、本開示の範囲内の任意の適切な機構によって、ペデスタル８０８および／またはシャワーヘッド８０６の垂直位置を変更することができることを理解されたい。いくつかの実施形態では、ペデスタル８０８は、基板８１２の向きを回転させるための回転軸を含むことがある。いくつかの実施形態では、これらの例示的な調節のうちの１つまたは複数は、１つまたは複数の適切なコンピュータコントローラ８５０によってプログラムにより実施することができることを理解されたい。コンピュータコントローラ８５０は、図８のコントローラ８５０に関して以下で述べる特徴の任意のものを含むことができる。
【0139】
上述したようにプラズマが使用されることがあるいくつかの実施形態では、シャワーヘッド８０６およびペデスタル８０８は、プラズマに電力供給するための無線周波数（ＲＦ）電源８１４および整合ネットワーク８１６と電気的に通信する。いくつかの実施形態では、プラズマエネルギーは、プロセスステーション圧力、ガス濃度、ＲＦ電源電力、ＲＦ電源周波数、およびプラズマ電力パルスタイミングのうちの１つまたは複数を制御することによって制御されることがある。例えば、ＲＦ電源８１４および整合ネットワーク８１６は、所望の組成のラジカル種を有するプラズマを生成するために、任意の適切な電力で動作させることができる。同様に、ＲＦ電源８１４は、任意の適切な周波数のＲＦ電力を供給することができる。いくつかの実施形態では、ＲＦ電源８１４は、高周波ＲＦ電源と低周波ＲＦ電源とを互いに独立して制御するように構成されることがある。例示的な低周波ＲＦ周波数は、限定はしないが、０ｋＨｚ～９００ｋＨｚの間の周波数を含むことがある。例示的な高周波ＲＦ周波数は、限定はしないが、１．８ＭＨｚ～２．４５ＧＨｚの間の周波数、または約１３．５６ＭＨｚを超える周波数、または２７ＭＨｚを超える周波数、または８０ＭＨｚを超える周波数、または６０ＭＨｚを超える周波数を含むことがある。表面反応のためのプラズマエネルギーを提供するために、任意の適切なパラメータを離散的または連続的に変調することができることを理解されたい。
【0140】
いくつかの実施形態では、プラズマは、１つまたは複数のプラズマモニタによってインサイチュで監視されることがある。１つのシナリオでは、プラズマ電力は、１つまたは複数の電圧、電流センサ（例えば、ＶＩプローブ）によって監視されることがある。別のシナリオでは、プラズマ密度および／またはプロセスガス濃度は、１つまたは複数の発光分光センサ（ＯＥＳ）によって測定されることがある。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のプラズマパラメータは、そのようなインサイチュプラズマモニタからの測定に基づいてプログラムにより調整されることがある。例えば、プラズマ電力のプログラムによる制御を提供するためのフィードバックループで、ＯＥＳセンサを使用することができる。いくつかの実施形態では、プラズマおよび他のプロセス特性を監視するために他のモニタを使用することもできることを理解されたい。そのようなモニタには、限定はしないが、赤外線（ＩＲ）モニタ、音響モニタ、および圧力トランスデューサなどが含まれることがある。
【0141】
いくつかの実施形態では、コントローラ８５０に対する命令は、入出力制御（ＩＯＣ）シーケンス命令によって提供されることがある。一例では、プロセス段階に関する条件を設定するための命令は、プロセスレシピの対応するレシピ段階に含まれることがある。いくつかの場合には、プロセスレシピ段階が順次に配置されることがあり、１つのプロセス段階に関する全ての命令が、そのプロセス段階で同時に実行される。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のリアクタパラメータを設定するための命令がレシピ段階に含まれることがある。例えば、第１のレシピ段階は、不活性ガスおよび／または反応ガス（例えば、Ｍｏ前駆体）の流量を設定するための命令と、キャリアガス（アルゴンなど）の流量を設定するための命令と、第１のレシピ段階の時間遅延命令と、を含むことがある。第２の後続のレシピ段階は、不活性ガスおよび／または反応ガスの流量を変調または停止するための命令と、キャリアガスまたはパージガスの流量を変調するための命令と、第２のレシピ段階のための時間遅延命令と、を含むことがある。第３のレシピ段階は、Ｈ2などの第２の反応ガスの流量を変調するための命令と、キャリアガスまたはパージガスの流量を変調するための命令と、プラズマを点火するための命令と、第３のレシピ段階のための時間遅延命令と、を含むことがある。第４の後続のレシピ段階は、不活性ガスおよび／または反応ガスの流量を変調または停止するための命令と、キャリアガスまたはパージガスの流量を変調するための命令と、第４のレシピ段階のための時間遅延命令と、を含むことがある。これらのレシピ段階は、本開示の範囲内で任意の適切な方法でさらに細分化および／または反復することができることを理解されたい。
【0142】
さらに、いくつかの実施形態では、プロセスステーション８００の圧力制御は、バタフライバルブ８１８によって提供されることがある。図８の実施形態に示されるように、バタフライバルブ８１８は、下流の真空ポンプ（図示せず）によって提供される真空を絞る。しかし、いくつかの実施形態では、プロセスステーション８００の圧力制御は、プロセスステーション８００に導入される１つまたは複数のガスの流量を変化させることによって調節されることもある。
【0143】
図９Ａおよび図９Ｂは、処理システムの例を示す。図９Ａは、複数のチャンバを含む処理システムの例を示す。システム９００は、移送モジュール９０３を含む。移送モジュール９０３は、処理される基板が様々なモジュール間を移動されるときに基板の汚染のリスクを最小限に抑えるために、清浄な真空環境を提供する。移送モジュール９０３には、上述したインサイチュ洗浄および／またはＡＬＤプロセスを実施することができるマルチステーションチャンバ９０９が取り付けられている。初期Ｍｏ層の堆積は、後続のＭｏギャップ充填と同じまたは異なるステーションまたはチャンバで実施することができる。
【0144】
チャンバ９０９は、開示される実施形態に従って操作を順次に実施することができる複数のステーション９１１、９１３、９１５、および９１７を含むことがある。例えば、チャンバ９０９は、図２で述べたように、ステーション９１１が、ＭｏＣｌx前駆体を使用して基板のインサイチュ洗浄を実施し、さらにＭｏＣｌx前駆体およびＨ2を使用して初期Ｍｏ層の後続の堆積を実施し、ステーション９１３、９１５、および９１７が、オキシハロゲン化モリブデン前駆体およびＨ2を使用してバルクＭｏのＡＬＤを実施するように構成されることがある。別の例では、チャンバ９０９は、ステーション９１１がインサイチュ洗浄を実施し、ステーション９１３が初期Ｍｏ層のＡＬＤを実施し、ステーション９１３および９１４がバルクＭｏの堆積を実施するように構成されることがある。別の例では、チャンバ９０９は、基板の並列処理を行うように構成されることがあり、各ステーションが複数のプロセスを順次に実施する。
【0145】
２つ以上のステーションがマルチステーションチャンバ（例えば２個～６個）に含まれることがあり、操作が適切に分散される。例えば、２ステーションチャンバは、第１のステーションで初期Ｍｏ層のＡＬＤを実施し、続いて第２のステーションでバルクＭｏのＡＬＤを実施するように構成されることがある。ステーションは、加熱式のペデスタルまたは基板支持体、１つまたは複数のガス入口、またはシャワーヘッド、または分散プレートを含むことがある。
【0146】
また、移送モジュール９０３には、１つまたは複数のシングルまたはマルチステーションモジュール９０７が取り付けられることがある。いくつかの実施形態では、上述した前洗浄は、モジュール９０７内で実施されることがあり、その後、基板は、ＡＬＤのために真空下で別のモジュール（例えば、別のモジュール９０７またはチャンバ９０９）に移送される。
【0147】
システム９００は、１つまたは複数のウェハソースモジュール９０１も含み、ウェハは、処理の前後に保管される。大気移送チャンバ９１９内の大気ロボット（図示せず）は、まず、ソースモジュール９０１からロードロック９２１にウェハを取り出すことがある。移送モジュール９０３内のウェハ移送デバイス（一般にロボットアームユニット）は、ロードロック９２１から移送モジュール９０３に取り付けられたモジュールに、およびモジュール間でウェハを移動させる。
【0148】
いくつかの実施形態では、ＭｏのＡＬＤは、システム９００のようなシステムの一部であり得る第１のチャンバ内で実施され、オーバーバーデン層として堆積されるＷまたはＭｏまたは他の導電性材料のＣＶＤまたはＰＶＤが別のチャンバ内で実施され、このチャンバは、共通の移送モジュールに結合されていなくてもよく、別のシステムの一部でもよい。
【0149】
図９Ｂは、９Ａで述べたシステム９００の一実施形態である。図９Ｂのシステム９００は、図９Ａを参照して上述したように、ウェハソースモジュール９０１、移送モジュール９０３、大気移送チャンバ９１９、およびロードロック９２１を有する。図Ｂのシステムは、３つの単一のステーションモジュール９５７を有する。システム９００は、開示される実施形態に従って操作を順次に実施するように構成されることがある。例えば、単一のステーションモジュール９５７は、第１のモジュール９５７ａが洗浄操作を実施し、第２のモジュール９５７ｂが、ＭｏＣｌx前駆体を使用した初期Ｍｏ層のＡＬＤを実施し、第３のモジュール９５７ｃが、オキシハロゲン化モリブデン前駆体を使用したバルクＭｏのＡＬＤを実施するように構成されることがある。この例では、第１のモジュール９５７ａでの前洗浄の代わりに、またはそれに加えて、任意選択で第２のモジュール９５７ｂでインサイチュ洗浄を実施することができる。ステーションは、図８を参照して上述したように、加熱式のペデスタルもしくは基板支持体、１つまたは複数のガス入口もしくはシャワーヘッド、または分散プレートを含むことがある。
【0150】
様々な実施形態において、システムコントローラ９２９は、堆積中のプロセス条件を制御するために採用される。コントローラ９２９は、典型的には、１つまたは複数のメモリデバイスおよび１つまたは複数のプロセッサを含む。プロセッサは、ＣＰＵまたはコンピュータ、アナログおよび／またはデジタル入出力接続、ステッピングモータコントローラボードなどを含むことがある。
【0151】
コントローラ９２９は、装置の全ての活動を制御することができる。システムコントローラ９２９は、システム制御ソフトウェアを実行し、このソフトウェアは、タイミング、ガスの混合、チャンバ圧力、チャンバ温度、ウェハ温度、高周波（ＲＦ）電力レベル、ウェハチャックまたはペデスタル位置、および特定のプロセスの他のパラメータを制御するための命令セットを含む。いくつかの実施形態では、コントローラ９２９に関連付けられたメモリデバイスに格納された他のコンピュータプログラムを採用することができる。
【0152】
典型的には、コントローラ９２９に関連付けられたユーザインターフェースが存在する。ユーザインターフェースは、表示画面、装置および／またはプロセス条件のグラフィカルソフトウェア表示、ならびにユーザ入力デバイス、例えばポインティングデバイス、キーボード、タッチスクリーン、マイクロフォンなどを含むことがある。
【0153】
システム制御ロジックは、任意の適切な形で構成することができる。一般に、ロジックは、ハードウェアおよび／またはソフトウェアで設計または構成することができる。駆動回路を制御するための命令は、ハードコード化されても、ソフトウェアとして提供されてもよい。命令は、「プログラミング」によって提供されることがある。そのようなプログラミングは、デジタル信号プロセッサ、特定用途向け集積回路、およびハードウェアとして実装された特定のアルゴリズムを有する他のデバイスにおけるハードコード化されたロジックを含む、任意の形式のロジックを含むものと理解される。また、プログラミングは、汎用プロセッサ上で実行されることがあるソフトウェアまたはファームウェア命令も含むものと理解される。システム制御ソフトウェアは、任意の適切なコンピュータ可読プログラミング言語でコード化することができる。
【0154】
Ｍｏ前駆体パルス、水素パルス、およびアルゴン流、ならびにプロセスシーケンスにおける他のプロセスを制御するためのコンピュータプログラムコードは、任意の従来のコンピュータ可読プログラミング言語、例えばアセンブリ言語、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｐａｓｃａｌ、Ｆｏｒｔｒａｎなどで書くことができる。コンパイルされたオブジェクトコードまたはスクリプトは、プロセッサによって実行されて、プログラム内で特定されたタスクを実施する。また、上述したように、プログラムコードはハードコード化されることもある。
【0155】
コントローラパラメータは、例えば、プロセスガスの組成および流量、温度、圧力、冷却ガス圧力、基板温度、およびチャンバ壁温度などのプロセス条件に関連する。これらのパラメータは、レシピの形式でユーザに提供され、ユーザインターフェースを利用して入力することができる。
【0156】
プロセスを監視するための信号は、システムコントローラ９２９のアナログおよび／またはデジタル入力接続によって提供されることがある。プロセスを制御するための信号は、堆積装置のアナログおよびデジタル出力接続に出力される。
【0157】
システムソフトウェアは、多くの形で設計または構成することができる。例えば、開示される実施形態に従って堆積プロセスを実施するために必要なチャンバ構成要素の動作を制御するために、様々なチャンバ構成要素サブルーチンまたは制御オブジェクトを記述することができる。この目的のためのプログラムまたはプログラムのセクションの例には、基板位置決めコード、プロセスガス制御コード、圧力制御コード、およびヒータ制御コードが含まれる。
【0158】
いくつかの実装形態では、コントローラ９２９はシステムの一部であり、システムは、上述した例の一部でよい。そのようなシステムは、処理ツール、チャンバ、処理用のプラットフォーム、および／または特定の処理コンポーネント（ウェハペデスタル、ガスフローシステムなど）を含む半導体処理機器を含むことができる。これらのシステムは、半導体ウェハまたは基板の処理前、処理中、および処理後の操作を制御するための電子機器と統合することができる。電子機器は、「コントローラ」と呼ばれることがあり、システムの様々な構成要素または下位要素を制御することができる。コントローラ９２９は、処理要件および／またはシステムのタイプに応じて、処理ガスの送達、温度設定（例えば加熱および／または冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、いくつかのシステムにおける無線周波（ＲＦ）発生器設定、ＲＦ整合回路設定、周波数設定、流量設定、流体送達設定、位置および動作設定、ツール、ならびに特定のシステムに接続またはインターフェースされた他の移送ツールおよび／またはロードロック内外へのウェハの移送を含む、本明細書に開示されるプロセスの任意のものを制御するようにプログラムされることがある。
【0159】
概して、コントローラは、例えば、命令を受信し、命令を発出し、動作を制御し、洗浄操作を可能にし、終点測定を可能にする様々な集積回路、ロジック、メモリ、および／またはソフトウェアを有する電子機器として定義することができる。集積回路は、プログラム命令を格納するファームウェアの形態でのチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定義されたチップ、および／または１つもしくは複数のマイクロプロセッサ、もしくはプログラム命令（例えばソフトウェア）を実行するマイクロコントローラを含むことがある。プログラム命令は、様々な個別の設定（またはプログラムファイル）の形でコントローラに通信される命令でよく、半導体ウェハ上でもしくは半導体ウェハに対して、またはシステムに対して特定のプロセスを実施するための操作パラメータを定義する。いくつかの実施形態では、操作パラメータは、ウェハの１つまたは複数の層、材料、金属、酸化物、シリコン、二酸化ケイ素、表面、回路、および／またはダイの製造中に１つまたは複数の処理ステップを達成するためにプロセスエンジニアによって定義されたレシピの一部でよい。
【0160】
いくつかの実装形態では、コントローラ９２９は、システムに統合された、システムに結合された、もしくはシステムにネットワーク接続された、またはそれらの組合せでのコンピュータの一部である、またはそれに結合されることがある。例えば、コントローラ９２９は、「クラウド」にあってよく、または工場ホストコンピュータシステムの全てまたは一部でもよく、これは、ウェハ処理のリモートアクセスを可能にし得る。コンピュータは、システムへのリモートアクセスを可能にして、製造操作の現在の進行状況を監視する、過去の製造操作の履歴を検査する、複数の製造操作からの傾向もしくは性能指標を検査する、現在の処理のパラメータを変更する、現在の処理に従うように処理ステップを設定する、または新たなプロセスを開始することができる。いくつかの例では、リモートコンピュータ（例えばサーバ）は、ローカルネットワークまたはインターネットを含むことがあるネットワークを介してシステムにプロセスレシピを提供することができる。リモートコンピュータは、パラメータおよび／または設定の入力またはプログラミングを可能にするユーザインターフェースを含むことがあり、次いで、パラメータおよび／または設定は、リモートコンピュータからシステムに通信される。いくつかの例では、コントローラは、命令をデータの形式で受信し、命令は、１つまたは複数の操作中に実施される各処理ステップに関するパラメータを指定する。パラメータは、実施すべきプロセスのタイプ、およびコントローラがインターフェースするまたは制御するように構成されているツールのタイプに特有であり得る。したがって、上述したように、互いにネットワーク接続され、本明細書で述べるプロセスおよび制御などの共通の目的に向けて動作する１つまたは複数のディスクリートコントローラを含むことなどによって、コントローラを分散させることができる。そのような目的のための分散型コントローラの一例は、組み合わさってチャンバでのプロセスを制御する遠隔に位置された（例えば、プラットフォームレベルでまたはリモートコンピュータの一部として）１つまたは複数の集積回路と通信する、チャンバにある１つまたは複数の集積回路である。
【0161】
限定はしないが、例示的なシステムには、プラズマエッチングチャンバまたはモジュール、堆積チャンバまたはモジュール、スピンリンスチャンバまたはモジュール、金属めっきチャンバまたはモジュール、洗浄チャンバまたはモジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはモジュール、ＰＶＤチャンバまたはモジュール、ＣＶＤチャンバまたはモジュール、ＡＬＤチャンバまたはモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバまたはモジュール、イオン注入チャンバまたはモジュール、トラックチャンバまたはモジュール、ならびに、半導体ウェハの作製および／または製造に関連付けられるまたは使用されることがある任意の他の半導体処理システムが含まれることがある。
【0162】
上述したように、ツールによって実施されるプロセスステップに応じて、コントローラは、他のツール回路またはモジュール、他のツールコンポーネント、クラスタツール、他のツールインターフェース、隣接するツール、隣り合うツール、工場全体に配置されたツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、または半導体製造工場内のツール位置および／またはロードポート内外にウェハのコンテナを導く材料輸送に使用されるツールのうちの１つまたは複数と通信することができる。
【0163】
コントローラ９２９は、様々なプログラムを含むことができる。基板位置決めプログラムは、基板をペデスタルまたはチャックに装填し、基板と、ガス入口および／またはターゲットなどのチャンバの他の部分との間隔を制御するために使用されるチャンバ構成要素を制御するためのプログラムコードを含むことがある。プロセスガス制御プログラムは、ガス組成、流量、パルス時間を制御するためのコード、および任意選択で、チャンバ内の圧力を安定させるために堆積前にチャンバにガスを流すためのコードを含むことがある。圧力制御プログラムは、例えばチャンバの排気システムのスロットルバルブを調整することによってチャンバ内の圧力を制御するためのコードを含むことがある。ヒータ制御プログラムは、基板を加熱するために使用される加熱ユニットへの電流を制御するためのコードを含むことがある。代替として、ヒータ制御プログラムは、ウェハチャックへのヘリウムなどの熱伝達ガスの送達を制御することもある。
【0164】
堆積中に監視することができるチャンバセンサの例には、マスフローコントローラ、圧力計などの圧力センサ、およびペデスタルまたはチャックに配置された熱電対が含まれる。適切にプログラムされたフィードバックおよび制御アルゴリズムを、これらのセンサからのデータと共に使用して、望ましいプロセス条件を維持することができる。
【0165】
以上、シングルまたはマルチチャンバ半導体処理ツールにおける開示される実施形態の実装を述べた。本明細書で述べる装置およびプロセスは、例えば、半導体デバイス、ディスプレイ、ＬＥＤ、太陽光発電パネルなどの作製または製造のためのリソグラフィパターン形成ツールまたはプロセスと併せて使用することができる。必須ではないが、典型的には、そのようなツール／プロセスは共通の製造施設で一緒に使用または実行される。被膜のリソグラフィパターン形成は、典型的には、以下のステップのいくつかまたは全てを含み、各ステップに、いくつかの使用可能なツールが提供される：（１）スピンオンまたはスプレーオンツールを使用して、ワークピース、すなわち基板にフォトレジストを塗布するステップ；（２）ホットプレート、炉、またはＵＶ硬化ツールを使用してフォトレジストを硬化するステップ；（３）ウェハステッパなどのツールを用いて、可視光、ＵＶ光、またはＸ線光にフォトレジストを露光するステップ；（４）ウェットベンチなどのツールを使用して、レジストを現像してレジストを選択的に除去し、それによりパターン形成するステップ；（５）ドライまたはプラズマ支援エッチングツールを使用することによって、レジストパターンを下にある被膜またはワークピースに転写するステップ；（６）ＲＦまたはマイクロ波プラズマレジストストリッパなどのツールを使用してレジストを除去するステップ。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図3F】
【図3G】
【図3H】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図7E】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【国際調査報告】