JP7305622B2 - シリサイド化による金属含有膜の体積膨張 - Google Patents

Description

［０００１］本開示は、一般に、薄膜を堆積して処理する方法に関する。特に、本開示は、自己整合構造を生成するプロセスに関する。

［０００２］自己整合金属酸化物ピラーは、間隙充填金属膜の酸化によって形成することができる。金属が、孔またはトレンチの構造上に堆積され、酸化されて、金属酸化物を形成する。酸化中の体積膨張により、ピラーが孔またはトレンチから押し出される。ピラーは、金属のみから下から上に選択的に成長する。

［０００３］ただし、金属酸化物の柱状物を形成するための金属の体積膨張の速度と量のために、このプロセスを使用することにはいくつかの課題がある。第一に、応力の急激な変化は、本来の構造の劣化につながることがある。これにより、ＣＤが小さい場合に、背の高い柱状物が曲がることがある。第二に、体積の急激な変化は、金属酸化物のピラーと基板との間の接着の問題につながることがある。第三に、酸化されていない残留金属が、しばしばトレンチの底部に残る。

［０００４］当技術分野では、自己整合構造を生成するための代替方法が必要とされている。より具体的には、より遅い形成速度および膨張量を与える自己整合柱状物および構造を生成するための代替方法が、当技術分野で必要とされている。

［０００５］本開示の１つ以上の実施形態は、自己整合構造を生成するための方法を対象とする。この方法は、少なくとも１つのフィーチャがその中に形成された基板表面を有する基板を提供することを含む。少なくとも１つのフィーチャは、基板表面から基板内に、ある距離だけ延びており、側壁および底部を有する。金属含有膜が、少なくとも１つのフィーチャ内に形成され、少なくとも１つのフィーチャの外側には形成されない。金属含有膜は、ケイ素前駆体に曝されて、少なくとも１つのフィーチャから膨張する金属シリサイドの自己整合構造を形成する。

［０００６］本開示の追加の実施形態は、自己整合構造を生成するための方法を対象とする。この方法は、少なくとも１つのフィーチャがその中に形成された基板表面を有する基板を提供することを含む。少なくとも１つのフィーチャは、基板表面から基板内に、ある距離だけ延びており、側壁および底部を有する。タングステン膜が、基板表面上および少なくとも１つのフィーチャ内に形成される。タングステン膜が、少なくとも１つのフィーチャを除いて基板表面から除去される。タングステン膜が、ケイ素前駆体および水素に曝されて、少なくとも１つのフィーチャから所定の速度で膨張するタングステンシリサイドの自己整合構造を形成する。自己整合構造は、フィーチャ内のタングステン膜の約２倍の体積を有する。

［０００７］本開示のさらなる実施形態は、自己整合ビアを生成するための方法を対象とする。この方法は、少なくとも１つのフィーチャがその中に形成された基板表面を有する基板を提供することを含む。少なくとも１つのフィーチャは、基板表面から基板内に、ある距離だけ延びており、側壁および底部を有する。タングステン膜が、基板表面上および少なくとも１つのフィーチャ内に形成される。タングステン膜が、少なくとも１つのフィーチャを除いて基板表面から除去される。タングステン膜が、ケイ素前駆体に曝されて、少なくとも１つのフィーチャから所定の速度で膨張するタングステンシリサイドの自己整合構造を形成する。材料が、自己整合構造の周囲に堆積される。自己整合構造が、水素プラズマと金属フッ化物エッチャントに曝されて、自己整合構造が除去され、自己整合ビアが形成される。

［０００８］本開示の上記の特徴を詳細に理解することができるように、ここで手短に要約された本開示のより詳細な説明が、実施形態を参照することによって得られ、実施形態のいくつかが、添付の図面に示されている。ただし、添付の図面は、本開示の典型的な実施形態のみを示しており、したがって、本開示は他の同等に有効な実施形態を認め得るので、範囲を限定するものと見なされるべきではないことに、留意されたい。

本開示の１つ以上の実施形態による、基板フィーチャの断面図を示す。 図２Ａから図２Ｃは、本開示の１つ以上の実施形態による、自己整合構造形成プロセスの断面概略図を示す。

［００１１］本開示のいくつかの例示的な実施形態を説明する前に、本開示は、以下の説明に記載される構造またはプロセスステップの細部に限定されないことを、理解されたい。本開示は、他の実施形態が可能であり、様々な方法で実施または実行することができる。

［００１２］本明細書で使用される「基板」は、製造プロセス中にその上で膜処理が実行される任意の基板または基板上に形成された材料表面を指す。例えば、その上で処理を実行できる基板表面には、ケイ素、酸化ケイ素、歪みシリコン、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）、炭素がドープされた酸化ケイ素、アモルファスケイ素、ドープされたケイ素、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガラス、サファイア、などの材料、ならびに用途に応じて、金属、金属窒化物、金属合金、およびその他の導電性材料などの他の材料が含まれる。基板には、半導体ウェハが含まれるが、これに限定されない。基板は、基板表面を研磨、エッチング、還元、酸化、ヒドロキシル化、アニール、ＵＶ硬化、電子線硬化、および／またはベーキングする前処理プロセスに曝されてもよい。直接に基板自体の表面上での膜処理に加えて、本開示では、以下により詳細に開示されるように、開示された膜処理ステップのいずれもが、基板上に形成された下層上でも実行されてよく、「基板表面」という用語は、文脈が示すようなそのような下層を含むことを意図している。したがって、例えば、膜／層または部分的な膜／層が、基板表面上に堆積された場合、新たに堆積された膜／層の露出表面が、基板表面になる。

［００１３］本開示の１つ以上の実施形態は、自己整合構造を形成するための方法を対象とする。本開示の実施形態は、制御された速度で、および／または制御された量の体積膨張で、金属含有膜から自己整合構造を形成する方法を、有利に提供する。本開示のいくつかの実施形態は、自己整合構造を除去して自己整合ビアを生成する方法を、有利に提供する。

［００１４］本開示の１つ以上の実施形態は、よりゆっくりと生成される、および／またはより少ない体積膨張を有する自己整合構造を生成するための方法を提供する。理論に縛られるものではないが、これらの実施形態は、基板へのより良好な接着および基板から真っ直ぐ上への成長を示す構造を提供する。

［００１５］図１は、フィーチャ１１０を有する基板１００の部分断面図を示す。図は、単一のフィーチャを有する基板を、例示の目的で示すが、１つより多いフィーチャがあり得ることを、当業者は理解するであろう。フィーチャ１１０の形状は、トレンチおよび円筒状ビアを含むがこれらに限定されない任意の適切な形状であり得る。特定の実施形態では、フィーチャ１１０は、トレンチである。この点について用いられる場合、「フィーチャ」という用語は、任意の意図的な表面の不規則性を意味する。フィーチャの適切な例には、上部、２つの側壁および底部を有するトレンチ、上部および２つの側壁を有し、個別の底部がない谷、ならびに表面から下に延びる側壁を有し、底部が開口しているビアが含まれるが、これらに限定されない。フィーチャは、任意の適切なアスペクト比（フィーチャの深さとフィーチャの幅の比）を有することができる。いくつかの実施形態では、アスペクト比は、約５：１以上、約１０：１以上、約１５：１以上、約２０：１以上、約２５：１以上、約３０：１以上、約３５：１以上または約４０：１以上である。

［００１６］基板１００は、上面１２０を有する。少なくとも１つのフィーチャ１１０は、上面１２０に開口部を形成する。フィーチャ１１０は、上面１２０から深さＤの底面１１２まで延びる。フィーチャ１１０は、フィーチャ１１０の幅Ｗを画定する第１の側壁１１４および第２の側壁１１６を有する。側壁と底部によって形成される開口領域は、間隙とも呼ばれる。

［００１７］図２Ａから図２Ｃを参照すると、基板２００が、処理のために提供される。基板２００は、図１に示される基板１００と同様である。この点について用いられる場合、「提供される」という用語は、基板がさらなる処理のための位置または環境に置かれることを意味する。図２Ａに示される基板２００は、第１の表面材料２５０および第２の表面材料２６０を有する。第１の表面材料２５０および第２の表面材料２６０は、基板２００上の同じ表面材料であっても、または異なる表面材料であってもよい。底部２１２が、第１の表面材料２５０であり、側壁２１４、２１６および上面２２０が、第２の表面材料２６０であるように、フィーチャ２１０が形成される。

［００１８］膜２３０が、上面２２０ならびにフィーチャ２１０の壁および底部に形成される。膜２３０は、化学気相堆積、プラズマ化学気相堆積、原子層堆積、プラズマ原子層堆積および／または物理的気相堆積を含むがこれらに限定されない任意の適切なプロセスによって形成される任意の適切な膜であってよい。いくつかの実施形態では、膜２３０は、原子層堆積またはプラズマ原子層堆積によって形成される。

［００１９］いくつかの実施形態では、膜２３０は、少なくとも１つのフィーチャ２１０上に共形に形成される。本明細書で使用する場合、「共形の」または「共形に」という用語は、膜の平均厚さに対して１％未満のばらつきを有する厚さで、露出表面に接着し、露出表面を均一に覆う層を指す。例えば、１，０００Åの厚さの膜では、厚さのばらつきが１０Å未満になる。この厚さと、ばらつきは、凹部の縁部、隅部、側部、および底部を含む。例えば、本開示の様々な実施形態においてＡＬＤによって堆積された共形層は、複雑な表面上における本質的に均一な厚さの、堆積された領域にわたる被覆を提供するであろう。

［００２０］いくつかの実施形態では、膜２３０は、約２５Åから約２００Åの範囲、または約５０Åから約１５０Åの範囲の厚さまで堆積される。１つ以上の実施形態では、膜２３０が堆積され、膜にシーム（継ぎ目）は実質的に形成されない。シームの形成は、フィーチャが膜で充填される前に、膜の厚さがフィーチャ２１０の上部で終わる場所で発生する。いくつかの実施形態では、基板表面は、少なくとも１つのフィーチャの側壁間にシームがある膜を有する。この点について用いられる場合、「間」という用語は、シームの両側にシームとフィーチャの側壁との間にいくらかの膜があることを意味する。シームは、側壁と側壁の正確に中央にあることに限定されない。

［００２１］いくつかの実施形態では、膜２３０は、連続的な膜である。本明細書で使用される場合、「連続」という用語は、間隙または堆積された層の下にある材料を露出させる露出した場所なしに露出表面全体を覆う層を指す。連続的な層は、膜の総表面積の約１％未満の表面積を有する間隙または露出した場所を有してもよい。

［００２２］いくつかの実施形態では、膜２３０は、フィーチャ２１０内で実質的にシームなしで形成される。いくつかの実施形態では、シームは、フィーチャ２１０の幅以内で形成されてもよい。シームは、フィーチャ２１０の壁２１４と壁２１６の間に形成される任意の間隙、スペース、またはボイドであってもよい。

［００２３］膜２３０は、任意の適切な金属含有材料とすることができる。いくつかの実施形態では、膜２３０は、金属膜である。いくつかの実施形態では、膜２３０は、金属含有膜である。本開示および添付の特許請求の範囲の目的にとって、金属含有膜は、金属種を含有する任意の膜である。金属含有膜は、金属原子のみで構成されてもよい。金属含有膜は、金属原子および他の原子（例えば、酸素、窒素、炭素、ホウ素）から構成されてもよい。

［００２４］適切な金属含有膜は、金属膜の誘導体を含む。金属膜の適切な誘導体には、窒化物、ホウ化物、炭化物、酸窒化物、オキシホウ化物、酸炭化物、炭窒化物、ホウ素炭化物、ホウ素窒化物、ホウ素炭窒化物、ホウ素酸炭窒化物、酸炭窒化物、ホウ素酸炭化物およびホウ素酸窒化物が含まれるが、これらに限定されない。当業者は、堆積された金属含有膜が、非化学量論量の原子を有し得ることを、理解するであろう。

［００２５］当業者は、金属含有膜が非化学量論量の原子を有し得ることを、理解するであろう。例えば、ＷＮとして指定された膜は、種々の量のタングステンおよび窒素を有し得る。ＷＮ膜は、例えば、９０原子％のタングステンであってもよい。窒化タングステン膜を記述するためにＷＮを使用することは、膜がタングステン原子と窒素原子を含むことを意味し、膜を特定の組成に限定するものとして解釈されるべきではない。いくつかの実施形態では、膜は、本質的に、指定された原子からなる。例えば、膜が本質的にＷＮからなるというのは、膜の組成が、約９５％以上、約９８％以上、約９９％以上または約９９．５％以上のタングステン原子および窒素原子であることを、意味する。

［００２６］いくつかの実施形態では、膜２３０は、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｙ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｏｓ、ＵまたはＬａのうちの１種以上を含む。いくつかの実施形態では、膜２３０は、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｙ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｏｓ、Ｕおよび／またはＬａのうちの１種以上を除外する。いくつかの実施形態では、膜２３０は、タングステンを含む。いくつかの実施形態では、膜は、本質的にタングステンからなる。

［００２７］図２Ｂにおいて、膜２３０が完全にフィーチャ２１０内に包含されるように、膜２３０が上面２２０から除去される。膜２３０は、任意の適切なエッチングプロセスによって除去することができる。いくつかの実施形態では、膜２３０は、化学機械平坦化（ＣＭＰ）プロセスによって除去される。

［００２８］いくつかの実施形態では、実質的に全ての膜２３０が、フィーチャ２１０内に形成される。この点について用いられる場合、「実質的に全て」という用語は、重量ベースで膜の約９５％以上、約９８％以上または約９９％以上がフィーチャ２１０内に形成されることを意味する。

［００２９］いくつかの実施形態では、膜２３０は、フィーチャ２１０内に選択的に堆積されて、基板の上面２２０には堆積されない。これらの実施形態では、基板２００は、図２Ａのように見えることなく図１から図２Ｂに移るように処理される。第１の表面材料２５０および第２の表面材料２６０の組成は、他方の表面と比較して一方の表面に膜２３０を選択的に堆積させることを可能にするように、選択することができる。

［００３０］いくつかの実施形態では、方法は、フィーチャ２１０の深さ以下の高さＨまでトレンチ内に膜２３０を選択的に堆積させることを含む。一実施形態では、膜２３０は、トレンチの容積の少なくとも１０％を充填する。他の実施形態では、膜２３０は、トレンチの容積の少なくとも１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、または１００％を充填する。いくつかの実施形態では、フィーチャ２１０内に堆積された膜２３０は、フィーチャ２１０の深さの約９８％以下の、約９５％以下の、約９０％以下の、約８０％以下の、約７０％以下の、約６０％以下の、または約５０％以下の高さＨを有する。

［００３１］図２Ｃに示されるように、処理方法は、膜２３０を処理して膜材料の体積を膨張させて自己整合構造２４０を提供することを、さらに含む。自己整合構造２４０は、基板の上面２２０を越えて延びる。自己整合構造２４０は、金属シリサイドを含む。これに関して、金属シリサイドは、金属原子およびケイ素原子を含む。いくつかの実施形態では、自己整合構造２４０の金属シリサイドは、他の原子を含むこともできる。いくつかの実施形態では、自己整合構造２４０は、基板の上面２２０に対して実質的に直交している。

［００３２］金属含有膜での使用に適した金属には、ピリング・ベドワース比が２より大きい、２．２５より大きい、または２．５より大きい金属が含まれるが、これらに限定されない。ピリング・ベドワース比は、金属シリサイドの基本セルの体積と、対応する金属含有膜から金属シリサイドが形成される、該対応する金属含有膜の基本セルの体積との比を指す。ピリング・ベドワース比は、Ｖ_{ｓｉｌｉｃｉｄｅ}／Ｖ_{ｍｅｔａｌ}として定義され、ここで、Ｖは体積である。金属シリサイドのピリング・ベドワース比を決定するために、Ｖ_{ｓｉｌｉｃｉｄｅ}は、金属シリサイドの分子量に金属シリサイドの密度を掛けたものに等しく、Ｖ_{ｍｅｔａｌ}は、金属シリサイドの１分子あたりの金属原子の数に、金属の原子量を掛けて金属シリサイドの密度を掛けたものに等しい。そのような膜の例は、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｙ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｏｓ、Ｕおよび／またはＬａのうちの１種以上を含む。いくつかの実施形態では、金属は、１．５より大きい、１．７５より大きい、２．０より大きい、２．２５より大きい、または２．５より大きいピリング・ベドワース比を有する。いくつかの特定の実施形態では、金属は、タングステンを除外する。

［００３３］いくつかの実施形態では、自己整合構造の体積は、膜の体積の１．２５倍より大きい、１．５倍より大きい、１．６倍より大きい、１．７倍より大きい、１．７５倍より大きい、１．８倍より大きい、１．９倍より大きい、２．０倍より大きい、または２．５倍より大きい。いくつかの実施形態では、自己整合構造の体積は、膜の体積の３．０倍より小さい、２．５倍より小さい、２．０倍より小さい、１．９倍より小さい、１．８倍より小さい、１．７５倍より小さい、１．７倍より小さい、１．６倍より小さい、または１．５倍より小さい。いくつかの実施形態では、自己整合構造の体積は、フィーチャ２１０内の膜の体積の１倍より大きく２倍より小さい範囲にある。

［００３４］膜２３０の膨張は、約１０％から約５００％までの範囲、または約２５％から約２００％までの範囲、または約５０％から約１５０％までの範囲であり得る。いくつかの実施形態では、膜２３０は、約１０％以上、約２０％以上、約２５％以上、約５０％以上、約７５％以上または約１００％以上の量だけ膨張する。いくつかの実施形態では、膜２３０は、約７５％から約１２５％までの範囲の量だけ膨張する。１つ以上の実施形態では、膜を処理することにより、体積が、少なくとも１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、１００％、１５０％、２００％、２５０％、３００％、３５０％、または４００％増加する。複数のフィーチャが膜２３０で充填されたときに、複数の自己整合構造２４０が形成されて、自己整合構造を提供することができる。いくつかの実施形態では、これらの自己整合構造は、マスクを使用せずにパターンとして機能することができる。

［００３５］膜２３０を処理することは、膜をシリサイド化することを含む。いくつかの実施形態では、膜２３０を処理することは、膜をケイ素前駆体に曝すことを含む。ケイ素前駆体は、金属およびケイ素を含む膜を生成する任意の適切な反応物であり得る。いくつかの実施形態では、ケイ素前駆体は、シラン、ジシラン、トリシラン、テトラシラン、ペンタシラン、ヘキサシラン、トリメチルシラン、トリメチルシリル置換基を有する化合物、およびそれらの組み合わせのうちの１種以上を含む。いくつかの実施形態では、膨張は、熱シリサイド化、プラズマシリサイド化、遠隔プラズマシリサイド化、マイクロ波および高周波（例えば、ＩＣＰ、ＣＣＰ）を含む。いくつかの実施形態では、ケイ素前駆体は、トリメチルシラン、シラン、ジシラン、トリシラン、テトラシラン、より高次のシラン、ジクロロシラン、トリクロロシランまたはトリシリルアミンのうちの１種以上を含む。いくつかの実施形態では、膜は、ケイ素前駆体のプラズマに曝される。

［００３６］ケイ素前駆体は、例えば、膜の組成、ケイ素前駆体、ドープ剤、所定の膨張速度または所定の体積膨張量に応じて、任意の適切な流量で処理チャンバに供給され得る。いくつかの実施形態では、ケイ素前駆体は、約１００ｓｃｃｍから約２０００ｓｃｃｍまでの範囲の流量で提供される。いくつかの実施形態では、ケイ素前駆体は、約５００ｓｃｃｍの流量で提供される。

［００３７］膜２３０を処理することは、例えば、膜の組成、ケイ素前駆体、ドープ剤、所定の膨張速度または所定の体積膨張量に応じて、任意の適切な圧力で行うことができる。いくつかの実施形態では、膜の膨張は、約１トールから約４０トールまでの範囲の圧力で起こる。いくつかの実施形態では、膨張は、約１トール以上、約５トール以上、約１０トール以上、約２０トール以上、約２５トール以上、約３０トール以上、または約３５トール以上の圧力で起こる。いくつかの実施形態では、膨張は、約４０トール以下、約３５トール以下、約３０トール以下、約２５トール以下、約２０トール以下、約１０トール以下、または約５トール以下の圧力で起こる。いくつかの実施形態では、膨張は、約５トールの圧力で起こる。

［００３８］いくつかの実施形態では、膜２３０を処理することは、プラズマ源を利用することができる。プラズマは、遠隔で生成されてもよいし、または処理チャンバ内で生成されてもよい。プラズマは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）であっても、または容量結合プラズマ（ＣＣＰ）であってもよい。処理は、例えば、膜の組成、ケイ素前駆体、ドープ剤、所定の膨張速度または所定の体積膨張量に応じて、任意の適切な電力で行うことができる。いくつかの実施形態では、膜膨張は、約２ｋＷから約１０ｋＷまでの範囲のプラズマ出力を利用する。いくつかの実施形態では、膨張は、約２ｋＷ以上、約５ｋＷ以上、または約８ｋＷ以上のプラズマ出力を利用する。いくつかの実施形態では、膨張は、約１０ｋＷ以下、約８ｋＷ以下、または約５ｋＷ以下のプラズマ出力を利用する。いくつかの実施形態では、膨張は、約１０ｋＷのプラズマ出力を利用する。

［００３９］いくつかの実施形態では、膜２３０を処理することは、マイクロ波または高周波を利用してもよい。処理は、例えば、膜の組成、ケイ素前駆体、ドープ剤、所定の膨張速度または所定の体積膨張量に応じて、任意の適切な周波数で行うことができる。いくつかの実施形態では、膜膨張は、約２ＭＨｚから約１００ＭＨｚまでの範囲の周波数を利用する。いくつかの実施形態では、膨張は、約２ＭＨｚ以上、約５ＭＨｚ以上、約１０ＭＨｚ以上、約１３．５６ＭＨｚ以上、約２５ＭＨｚ以上、約３０ＭＨｚ以上、約４０ＭＨｚ以上、約５０ＭＨｚ以上、約６０ＭＨｚ以上、約７５ＭＨｚ以上、または約１００ＭＨｚ以上の周波数を利用する。いくつかの実施形態では、膨張は、約１００ＭＨｚ以下、約９０ＭＨｚ以下、約７５ＭＨｚ以下、約５０ＭＨｚ以下、約４０ＭＨｚ以下、約３０ＭＨｚ以下、約２５ＭＨｚ以下、約１０ＭＨｚ以下、または約５ＭＨｚ以下の周波数を利用する。いくつかの実施形態では、膨張は、約１３．５６ＭＨｚの周波数を利用する。

［００４０］いくつかの実施形態では、膜は、ドープ剤で処理されて、ドープされた金属シリサイドを形成する。いくつかの実施形態では、膜は、ケイ素前駆体に曝される前にドープ剤に曝される。いくつかの実施形態では、膜は、ケイ素前駆体に曝された後にドープ剤に曝される。いくつかの実施形態では、膜は、ケイ素前駆体に曝されるのと同時にドープ剤に曝される。

［００４１］いくつかの実施形態では、ドープされた金属シリサイドは、炭素（ＭＳｉＣ）、窒素（ＭＳｉＮ）または酸素（ＭＳｉＯ）を含む。いくつかの実施形態では、ドープ剤は、エチンまたはエタンを含み、ドープされた金属シリサイドは、金属カルボシリサイド（ＭＳｉＣ）である。いくつかの実施形態では、ドープ剤は、アンモニア、または窒素ガスと水素ガスの混合物を含み、ドープされた金属シリサイドは、金属ニトロシリサイド（ＭＳｉＮ）である。いくつかの実施形態では、ドープ剤は、酸素を含み、ドープされた金属シリサイドは、金属オキシシリサイド（ＭＳｉＯ）である。

［００４２］膜２３０を処理することは、例えば、膜の組成、ケイ素前駆体、ドープ剤、所定の膨張速度または所定の体積膨張量に応じて、任意の適切な温度で行うことができる。いくつかの実施形態では、膜の膨張は、約２００℃から約６００℃までの範囲の温度で起こる。いくつかの実施形態では、膨張は、約２００℃以上、約３００℃以上、約３５０℃以上、約４００℃以上、約４５０℃以上、約５００℃以上、または約５５０℃以上の温度で起こる。いくつかの実施形態では、膨張は、約６００℃以下、約５００℃以下、約４５０℃以下、約４００℃以下、約３５０℃以下、約３００℃以下、または約２５０℃以下の温度で起こる。

［００４３］いくつかの実施形態では、自己整合構造を形成するための膜の膨張速度が、制御される。いくつかの実施形態では、膨張の量が、制御される。

［００４４］いくつかの実施形態では、膨張の速度または量は、ケイ素前駆体と一緒に水素ガスを流すことによって制御される。理論に縛られるものではないが、基板を水素ガスに曝すと、競合する逆反応を促進することにより、および／または反応生成物を導入して反応の平衡をシフトさせることにより、反応が遅くなると、考えられている。

［００４５］水素ガスは、例えば、膜の組成、ケイ素前駆体、ドープ剤、所定の膨張速度または所定の体積膨張量に応じて、任意の適切な流量で処理チャンバに供給され得る。いくつかの実施形態では、水素ガスは、０ｓｃｃｍより大きく約５０００ｓｃｃｍまでの範囲の流量で提供される。いくつかの実施形態では、水素ガスは、約１０００ｓｃｃｍの流量で提供される。

［００４６］いくつかの実施形態では、膨張の速度または量は、自己整合構造を水素プラズマ源に曝すことによって制御される。理論に縛られるものではないが、水素プラズマは、自己整合構造からケイ素原子を除去し、自己整合構造の体積を、膨張前の膜の体積の方に戻すと、考えられている。

［００４７］図２Ｃに示されるように、膨張中、フィーチャ形状の忠実度が、フィーチャの上部で維持され、膜２３０は、フィーチャ２１０から真っ直ぐ上に成長する。この点について用いられる場合、「真っ直ぐ上」とは、膨張した膜２４０の側面が、フィーチャ２１０の側壁２１４、２１６と実質的に同一の平面上にあることを、意味する。側壁２１４と表面の接合部で形成される角度が、±１０°である場合、表面は、側壁２１４と同一平面上にある。これに関して、側壁が基板の上面に垂直である場合、フィーチャから「真っ直ぐ上」に延びる膨張した膜は、基板の上面に直交すると記述されてもよい。

［００４８］いくつかの実施形態では、自己整合構造を形成した後、材料が自己整合構造の周囲に堆積され、自己整合構造が除去されて、自己整合ビアが形成される。堆積される材料は、任意の適切な材料とすることができる。いくつかの実施形態では、堆積される材料は、誘電体材料である。いくつかの実施形態では、堆積される材料は、第１の表面材料２５０と同じである。いくつかの実施形態では、堆積される材料は、層間絶縁膜（ＩＬＤ）である。

［００４９］いくつかの実施形態では、自己整合構造をエッチャントに曝すことによって、自己整合構造が除去される。いくつかの実施形態では、エッチャントは、金属ハロゲン化物エッチャントである。いくつかの実施形態では、エッチャントは、ＷＣｌ_５を含む。いくつかの実施形態では、エッチャントは、金属フッ化物エッチャントである。いくつかの実施形態では、エッチャントは、ＷＦ_６を含む。いくつかの実施形態では、自己整合構造は、エッチャントと水素プラズマの両方に構造を曝すことによって、除去される。

［００５０］いくつかの実施形態は、任意選択の処理プロセスを含む。処理プロセスは、膜２３０を処理して、膜のパラメータを改善する。いくつかの実施形態では、処理プロセスは、膜をアニールすることを含む。いくつかの実施形態では、処理は、堆積および／または酸化に使用されたのと同じプロセスチャンバ内で、インシトゥアニールによって実行することができる。適切なアニールプロセスは、高速熱処理（ＲＴＰ）もしくは高速熱アニール（ＲＴＡ）、スパイクアニール、またはＵＶ硬化、または電子線硬化および／またはレーザーアニールを含むが、これらに限定されない。アニール温度は、約５００℃から９００℃までの範囲であり得る。アニール中の環境の組成は、Ｈ_２、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ_２、ＮＨ_３、ＳｉＨ_４などのうちの１種以上を含むことができる。アニール中の圧力は、約１００ミリトールから約１気圧までの範囲であり得る。

［００５１］１つ以上の実施形態によれば、基板は、層２３０または自己整合構造２４０を形成する前および／または後に処理を受ける。この処理は、同じチャンバ内で実行することも、１つ以上の別個の処理チャンバ内で実行することもできる。いくつかの実施形態では、基板は、さらなる処理のために、第１のチャンバから別個の第２のチャンバに移動される。基板は、第１のチャンバから別個の処理チャンバに直接移動させることもできるし、または第１のチャンバから１つ以上の移送チャンバに移動させて、その後、別個の処理チャンバに移動させることもできる。したがって、処理装置は、移送ステーションと通信する複数のチャンバを備えていてもよい。この種の装置は、「クラスタツール」または「クラスタ化システム」などと呼ばれる場合がある。

［００５２］一般に、クラスタツールは、基板の中心検出と配向、脱ガス、アニーリング、堆積および／またはエッチングを含む様々な機能を実行する複数のチャンバを備えたモジュール式システムである。１つ以上の実施形態によれば、クラスタツールは、少なくとも第１のチャンバと中央移送チャンバを含む。中央移送チャンバは、複数の処理チャンバと複数のロードロックチャンバの間で基板を往復させることができるロボットを収容してもよい。移送チャンバは通常、真空状態に維持され、基板を、あるチャンバから別のチャンバに、および／またはクラスタツールの前端に位置するロードロックチャンバに移動させるための中間ステージを提供する。チャンバの正確な配置および組み合わせは、本明細書で説明されるプロセスの特定のステップを実行する目的で変更されてもよい。使用され得る他の処理チャンバには、周期的層堆積（ＣＬＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、エッチング、前洗浄、化学洗浄、ＲＴＰなどの熱処理、プラズマ窒化、ガス抜き、配向、ヒドロキシル化、その他の基板プロセスが含まれるが、これらに限定されない。クラスタツールのチャンバ内でプロセスを実行することにより、次の膜を堆積させる前に酸化させることなく、大気中の不純物による基板の表面汚染を回避することができる。

［００５３］１つ以上の実施形態によれば、基板は、継続的に真空または「ロードロック」状態にあり、１つのチャンバから次のチャンバに移動する際に周囲の空気に曝されない。したがって、移送チャンバは、真空状態にあり、真空圧で「排気」されている。不活性ガスが、処理チャンバ内または移送チャンバ内に存在してもよい。いくつかの実施形態では、不活性ガスが、反応物の一部または全部を除去するためのパージガスとして使用される。１つ以上の実施形態によれば、パージガスが、堆積チャンバの出口で注入されて、反応物が堆積チャンバから移送チャンバおよび／または追加の処理チャンバに移動するのを防ぐ。したがって、不活性ガスの流れは、チャンバの出口でカーテンを形成する。

［００５４］基板は、単一の基板がロードされ、処理され、アンロードされた後に、別の基板が処理される単一基板堆積チャンバ内で、処理することができる。基板は、複数の基板が個別にチャンバの第１の部分にロードされ、チャンバ内を通って、チャンバの第２の部分からアンロードされるコンベアシステムのように、連続的に処理することもできる。チャンバおよび関連するコンベアシステムの形状は、直線経路または曲線経路を形成することができる。加えて、処理チャンバは、複数の基板が中心軸の周りを移動し、カルーセル経路全体を通して堆積、エッチング、アニーリング、洗浄などのプロセスに曝されるカルーセルであってもよい。

［００５５］処理中、基板は、加熱または冷却することができる。そのような加熱または冷却は、基板支持体の温度を変化させること、および加熱または冷却されたガスを基板表面へ流すことを含むが、これらに限定されない任意の適切な手段によって、達成することができる。いくつかの実施形態では、基板支持体は、基板温度を伝導的に変化させるように制御できるヒーター／クーラーを含む。１つ以上の実施形態において、使用されているガス（反応性ガスまたは不活性ガス）が、基板温度を局所的に変化させるように加熱または冷却される。いくつかの実施形態では、基板温度を対流的に変化させるように、ヒーター／クーラーが、基板表面に隣接してチャンバ内に配置される。

［００５６］基板はまた、処理中、静止していてもよいし、または回転させることもできる。回転する基板は、連続的に回転させることもできるし、または離散的なステップで回転させることもできる。例えば、プロセス全体を通して基板を回転させてもよいし、異なる反応性ガスまたはパージガスへの曝露の間に基板を少量だけ回転させることもできる。処理中（連続的または段階的に）基板を回転させることは、例えば、ガス流形状の局所的な変動の影響を最小限に抑えることによって、より均一な堆積またはエッチングを実現するのに役立ち得る。

［００５７］プロセスは酸化と呼ばれることもあるが、本開示が、膜を膨張させるための酸化反応に限定されないことを、当業者は理解するであろう。様々な実施形態を説明するための酸化反応の使用は、便宜のためだけであり、本開示の範囲を限定するものではない。

［００５８］本明細書を通して「１つの実施形態」、「特定の実施形態」、「１つ以上の実施形態」または「実施形態」への言及は、実施形態に関連して説明された特定の特徴、構造、材料、または特性が、本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを、意味する。したがって、本明細書を通して様々な場所における「１つ以上の実施形態で」、「特定の実施形態で」、「１つの実施形態で」または「実施形態で」などの語句は、必ずしも、本開示の同じ実施形態を指しているわけではない。さらに、特定の特徴、構造、材料、または特性は、１つ以上の実施形態で任意の適切な方法で組み合わせることができる。

［００５９］本開示は本明細書中で、特定の実施形態を参照して説明されたが、これらの実施形態は、本開示の原理および用途の単なる例示であることを、理解されたい。本開示の精神および範囲から逸脱することなく、本開示の方法および装置に様々な修正および変更を加えることができることが、当業者には明らかであろう。したがって、本開示は添付の特許請求の範囲およびそれらの等価物の範囲内にある修正および変更を含むことが、意図されている。

Claims (14)

1. 自己整合構造を生成する方法であって、
   少なくとも１つのフィーチャが形成された基板表面を有する基板であって、前記少なくとも１つのフィーチャが、前記基板表面から前記基板内に、ある距離だけ延びており、かつ側壁および底部を有している、前記基板を、提供することと、
   金属含有膜を、前記少なくとも１つのフィーチャ内に形成し、前記少なくとも１つのフィーチャの外側には形成しないことと、
   前記金属含有膜をケイ素前駆体に曝して、前記少なくとも１つのフィーチャから膨張する金属シリサイドの自己整合構造を形成することと、
   前記自己整合構造の周囲に材料を堆積させることと、
   前記自己整合構造を除去して、自己整合ビアを形成することと、
   を含む方法。
2. 自己整合構造を生成する方法であって、
   少なくとも１つのフィーチャが形成された基板表面を有する基板であって、前記少なくとも１つのフィーチャが、前記基板表面から前記基板内に、ある距離だけ延びており、かつ側壁および底部を有している、前記基板を、提供することと、
   金属含有膜を、前記少なくとも１つのフィーチャ内に形成し、前記少なくとも１つのフィーチャの外側には形成しないことと、
   前記金属含有膜をケイ素前駆体に曝して、前記少なくとも１つのフィーチャから膨張する金属シリサイドの自己整合構造を形成することと、
   を含み、
   前記自己整合構造の形成速度が、シリサイド化中に前記基板を水素に曝すことによって制御される、方法。
3. 自己整合構造を生成する方法であって、
   少なくとも１つのフィーチャが形成された基板表面を有する基板であって、前記少なくとも１つのフィーチャが、前記基板表面から前記基板内に、ある距離だけ延びており、かつ側壁および底部を有している、前記基板を、提供することと、
   金属含有膜を、前記少なくとも１つのフィーチャ内に形成し、前記少なくとも１つのフィーチャの外側には形成しないことと、
   前記金属含有膜をケイ素前駆体に曝して、前記少なくとも１つのフィーチャから膨張する金属シリサイドの自己整合構造を形成することと、
   前記自己整合構造を水素プラズマに曝すことによって、前記自己整合構造の体積を減少させることと、
   を含む方法。
4. 前記自己整合構造が、前記フィーチャ内の前記金属含有膜の体積の１倍より大きく２倍より小さい範囲の体積を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記少なくとも１つのフィーチャ内に前記金属含有膜を形成することが、前記基板表面上および前記少なくとも１つのフィーチャ内に金属含有膜を形成することと、前記少なくとも１つのフィーチャを除いて前記基板表面から前記金属含有膜を除去することと、を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記自己整合構造が、前記基板表面に対して実質的に直交している、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記金属含有膜が、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｙ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｏｓ、ＵおよびＬａのうちの１種以上を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記金属含有膜が、前記ケイ素前駆体のプラズマに曝される、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記ケイ素前駆体が、トリメチルシラン、シラン、ジシラン、ジクロロシラン、トリクロロシランおよびトリシリルアミンのうちの１種以上を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記金属含有膜をドープ剤に曝して、ドープされた金属シリサイドを形成することを、さらに含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記ドープされた金属シリサイドが、炭素、窒素、または酸素を含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記自己整合構造が、金属カルボシリサイド（ＭＳｉＣ）を含み、前記ドープ剤が、エチンまたはエタンを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記自己整合構造が、金属ニトロシリサイド（ＭＳｉＮ）を含み、前記ドープ剤が、アンモニアおよび窒素のうちの１種以上を含む、請求項１１に記載の方法。
14. 前記自己整合構造が、金属オキシシリサイド（ＭＳｉＯ）を含み、前記ドープ剤が、酸素含有前駆体を含む、請求項１１に記載の方法。

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