JP2002530885A - 半導体製造における金属形状のパターニングのためのシランベース酸化物反射防止膜 - Google Patents
半導体製造における金属形状のパターニングのためのシランベース酸化物反射防止膜Info
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Abstract
(57)【要約】
小さな寸法（たとえば０．１８ミクロンまたはそれ未満）および大きなアスペクト比を有する金属配線をパターニングするための反射防止膜で用いるため、約３００ｎｍまたはそれ未満の厚みを有するシランベース酸化物（４０）が形成される。酸化物（４０）は、それが一般的な深紫外フォトレジスト（３８）と反応しないように形成される。「足部形成」（１８）として知られる反応は、意図された特徴寸法の喪失という結果を生じ得る。この方法の１つの実施例では、シランベース酸化物（４０）は、シラン用の非窒素キャリアガスを用いて堆積される。代替的な実施例では、窒素キャリアガスが用いられ、酸化物（４０）はその後Ｎ2Ｏプラズマ（２）に露出される。結果として生じる酸化物（４０）は、他の酸化物形成法と比較して、低コスト、高スループットおよび欠点の少ないプロセスを用いて作ることができる。
Description
【０００１】
１．技術分野 この発明は、集積回路の作製に関し、より特定的には、０．１８ミクロンまた
はそれ未満の寸法を有する配線などの高アスペクト比金属形状をパターニングす
るための方法に関する。
はそれ未満の寸法を有する配線などの高アスペクト比金属形状をパターニングす
るための方法に関する。
【０００２】 ２．背景技術 集積回路は、モノリシック半導体基板に作製された多数のトランジスタを含む
。個別のトランジスタを互いから電気的に分離するのに、フィールド酸化膜また
は浅いトレンチ誘電体などの分離構造が用いられる。次にトランジスタは他のト
ランジスタまたはコンタクトパッドに選択的に結合され、パターニングされた導
体層を用いることにより所望の回路を達成する。導体は、誘電体によって互いか
らおよび下にある導電素子から分離され、好適な誘電体は、たとえば二酸化ケイ
素（酸化物）である。これにより、導体は半導体地形構造にわたってリソグラフ
ィックにパターニングされ、地形構造は半導体基板上に置かれた誘電体を含む。
導体は導電材料から作られ、好適な材料は、金属、ドープされたポリシリコン、
金属シリサイドまたはその組合せを含む。導体で形成される配線のタイプが導電
材料の選択に部分的に影響するのが一般的である。近隣のトランジスタ間の接続
などの比較的短い接続に用いられる導体は、しばしば「ローカル配線」と称され
る。ローカル配線は、ドープされたポリシリコンまたは金属シリサイドなどの材
料から形成されてもよい。集積回路中でおよびそれにわたってより長い距離に延
びる導体は、しばしば「グローバル配線」と呼ばれる。グローバル配線は、ロー
カル配線を含む層よりも上の層に一般的に存在し、グローバル配線導体の長さの
ために、アルミニウムまたは、より最近では銅などの低抵抗率の材料からそれら
が形成されることが重要になっている。
。個別のトランジスタを互いから電気的に分離するのに、フィールド酸化膜また
は浅いトレンチ誘電体などの分離構造が用いられる。次にトランジスタは他のト
ランジスタまたはコンタクトパッドに選択的に結合され、パターニングされた導
体層を用いることにより所望の回路を達成する。導体は、誘電体によって互いか
らおよび下にある導電素子から分離され、好適な誘電体は、たとえば二酸化ケイ
素（酸化物）である。これにより、導体は半導体地形構造にわたってリソグラフ
ィックにパターニングされ、地形構造は半導体基板上に置かれた誘電体を含む。
導体は導電材料から作られ、好適な材料は、金属、ドープされたポリシリコン、
金属シリサイドまたはその組合せを含む。導体で形成される配線のタイプが導電
材料の選択に部分的に影響するのが一般的である。近隣のトランジスタ間の接続
などの比較的短い接続に用いられる導体は、しばしば「ローカル配線」と称され
る。ローカル配線は、ドープされたポリシリコンまたは金属シリサイドなどの材
料から形成されてもよい。集積回路中でおよびそれにわたってより長い距離に延
びる導体は、しばしば「グローバル配線」と呼ばれる。グローバル配線は、ロー
カル配線を含む層よりも上の層に一般的に存在し、グローバル配線導体の長さの
ために、アルミニウムまたは、より最近では銅などの低抵抗率の材料からそれら
が形成されることが重要になっている。
【０００３】 アルミニウムなどの金属の層がパターニングされて導体を形成するとき、金属
の上にフォトレジストの層が形成されるのが典型的である。フォトレジストは、
技術分野で周知の技術を用いて、その後マスクを通して露光されかつ現像される
。しかしながら、金属層の高い反射率により、金属の上に堆積したフォトレジス
トの露光は複雑になる。金属層がフォトレジストを通して露光の光を反射し返し
、露光の間にフォトレジスト内に定在波を発生させてしまうことがある。これは
、現像されたレジスト形状の側壁の垂直方向の起伏をもたらし、その結果、エッ
チングプロセスの間に、金属へのマスクパターンの不正確な転写を生じ得る。こ
の問題を扱うため、フォトリソグラフィ／エッチングシーケンスに先立って、金
属層上に反射防止膜（ＡＲＣ）が典型的に堆積される。ＡＲＣは典型的に、露光
の間にレジストを通過する放射の大部分を吸収することにより働き、それにより
レジストに放射が反射し返されるのを防ぐ。一般的に用いられるＡＲＣ材料は窒
化チタン（ＴｉＮ）である。
の上にフォトレジストの層が形成されるのが典型的である。フォトレジストは、
技術分野で周知の技術を用いて、その後マスクを通して露光されかつ現像される
。しかしながら、金属層の高い反射率により、金属の上に堆積したフォトレジス
トの露光は複雑になる。金属層がフォトレジストを通して露光の光を反射し返し
、露光の間にフォトレジスト内に定在波を発生させてしまうことがある。これは
、現像されたレジスト形状の側壁の垂直方向の起伏をもたらし、その結果、エッ
チングプロセスの間に、金属へのマスクパターンの不正確な転写を生じ得る。こ
の問題を扱うため、フォトリソグラフィ／エッチングシーケンスに先立って、金
属層上に反射防止膜（ＡＲＣ）が典型的に堆積される。ＡＲＣは典型的に、露光
の間にレジストを通過する放射の大部分を吸収することにより働き、それにより
レジストに放射が反射し返されるのを防ぐ。一般的に用いられるＡＲＣ材料は窒
化チタン（ＴｉＮ）である。
【０００４】 特定のＡＲＣ材料の好適性は、用いられる特定のフォトレジストに依存するこ
とがある。用いられるフォトレジストは露光波長に依存し、これはマスク形状の
寸法に依存するものである。１．０ミクロン未満またはより特定的には０．１８
ミクロン未満の寸法を有する形状には、深紫外（ＤＵＶ）フォトレジストが典型
的に必要である。ＤＵＶフォトレジストの化学的性質は、より大きな形状をパタ
ーニングするのに用いられる近紫外および中間紫外フォトレジストとは大きく異
なり得る。極小の形状をパターニングするのに望ましいとわかっているＤＵＶフ
ォトレジストの１つは、シプレイ社（Shipley Company）から入手可能な、ＵＶ
５として知られる製品である。しかしながら、このフォトレジストはＴｉＮ Ａ
ＲＣ層と反応して、ＴｉＮ層に隣接するフォトレジストの一部がＴｉＮに結合さ
れ、現像液で取除かれないことがわかった。この結果、図１の部分断面図に示さ
れるように、現像されかつパターニングされたフォトレジスト形状の底部に沿っ
て現われる、フォトレジストの余分の「足部（foot）」が生じてしまう。
とがある。用いられるフォトレジストは露光波長に依存し、これはマスク形状の
寸法に依存するものである。１．０ミクロン未満またはより特定的には０．１８
ミクロン未満の寸法を有する形状には、深紫外（ＤＵＶ）フォトレジストが典型
的に必要である。ＤＵＶフォトレジストの化学的性質は、より大きな形状をパタ
ーニングするのに用いられる近紫外および中間紫外フォトレジストとは大きく異
なり得る。極小の形状をパターニングするのに望ましいとわかっているＤＵＶフ
ォトレジストの１つは、シプレイ社（Shipley Company）から入手可能な、ＵＶ
５として知られる製品である。しかしながら、このフォトレジストはＴｉＮ Ａ
ＲＣ層と反応して、ＴｉＮ層に隣接するフォトレジストの一部がＴｉＮに結合さ
れ、現像液で取除かれないことがわかった。この結果、図１の部分断面図に示さ
れるように、現像されかつパターニングされたフォトレジスト形状の底部に沿っ
て現われる、フォトレジストの余分の「足部（foot）」が生じてしまう。
【０００５】 図１の半導体基板１０は、配線金属層１２およびＴｉＮ ＡＲＣ層１４で覆わ
れる。次にＵＶ５フォトレジストの層が回転で作られ、露光されおよび現像され
て、フォトレジスト形状１６を形成する。ＴｉＮとのインターフェイスにおける
フォトレジストの「足部形成（footing）」は、（破線で形状１６と分けられる
）フォトレジスト延長部１８を生じる結果となる。足部形成は、意図された形状
幅ｄiよりも大きな実際の形状幅ｄaを結果的に生じてしまう。この増加した形状
幅はその後のエッチングステップの間に金属層に転写され、それにより意図され
た配線幅が実現されなくなってしまう。
れる。次にＵＶ５フォトレジストの層が回転で作られ、露光されおよび現像され
て、フォトレジスト形状１６を形成する。ＴｉＮとのインターフェイスにおける
フォトレジストの「足部形成（footing）」は、（破線で形状１６と分けられる
）フォトレジスト延長部１８を生じる結果となる。足部形成は、意図された形状
幅ｄiよりも大きな実際の形状幅ｄaを結果的に生じてしまう。この増加した形状
幅はその後のエッチングステップの間に金属層に転写され、それにより意図され
た配線幅が実現されなくなってしまう。
【０００６】 したがって、上述の足部形成の問題を避けるため、ＴｉＮとＵＶ５レジスト間
のコンタクトに関わらないＡＲＣを開発することが必要である。ＴｉＮ層の上に
薄い酸化物層を含む２層のＡＲＣを用いるのは魅力ある方策である。このように
すると、ＴｉＮの放射吸収特性を保持しながら、なおかつＵＶ５フォトレジスト
はＴｉＮとコンタクトしない。パターニングのために金属の上に堆積されるＡＲ
Ｃは、金属がパターニングされた後に保持されるのが典型的である。金属／ＡＲ
Ｃ配線パターンは、最終パシベーション層またはさらなる配線層のための中間レ
ベル誘電体のいずれかとして機能し得る誘電体層で覆われる。配線の幅および配
線導体間の間隔が小さく作られるときには、金属／ＡＲＣ配線導体の過剰な厚み
を避けるように注意しなければならない。エッチングプロセスにより導体間に形
成されるチャネルのアスペクト比（高さ対幅の比）が大きすぎれば、その後に堆
積された誘電体はチャネルを完全に埋めず、ボイドを残してしまうことがある。
誘電体膜中のボイドは、たとえば、後に不所望の反応を引起し得る気体を閉じ込
めることにより、信頼性の問題を引起し得る。金属層の厚みは、約０．６ミクロ
ンから約１ミクロンの範囲であってもよく、ＴｉＮ ＡＲＣ層は典型的に約８０
ｎｍから１２０ｎｍの間の厚みである。金属／ＴｉＮ／酸化物配線の厚みを制限
するには、酸化物層は、約３０ｎｍまたはそれ未満の厚みに制限されるのが好ま
しい。
のコンタクトに関わらないＡＲＣを開発することが必要である。ＴｉＮ層の上に
薄い酸化物層を含む２層のＡＲＣを用いるのは魅力ある方策である。このように
すると、ＴｉＮの放射吸収特性を保持しながら、なおかつＵＶ５フォトレジスト
はＴｉＮとコンタクトしない。パターニングのために金属の上に堆積されるＡＲ
Ｃは、金属がパターニングされた後に保持されるのが典型的である。金属／ＡＲ
Ｃ配線パターンは、最終パシベーション層またはさらなる配線層のための中間レ
ベル誘電体のいずれかとして機能し得る誘電体層で覆われる。配線の幅および配
線導体間の間隔が小さく作られるときには、金属／ＡＲＣ配線導体の過剰な厚み
を避けるように注意しなければならない。エッチングプロセスにより導体間に形
成されるチャネルのアスペクト比（高さ対幅の比）が大きすぎれば、その後に堆
積された誘電体はチャネルを完全に埋めず、ボイドを残してしまうことがある。
誘電体膜中のボイドは、たとえば、後に不所望の反応を引起し得る気体を閉じ込
めることにより、信頼性の問題を引起し得る。金属層の厚みは、約０．６ミクロ
ンから約１ミクロンの範囲であってもよく、ＴｉＮ ＡＲＣ層は典型的に約８０
ｎｍから１２０ｎｍの間の厚みである。金属／ＴｉＮ／酸化物配線の厚みを制限
するには、酸化物層は、約３０ｎｍまたはそれ未満の厚みに制限されるのが好ま
しい。
【０００７】 オルト珪酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）の分解を用いて成長する酸化物層が、上
述の薄い酸化物層の可能な候補の１つである。ＴＥＯＳ堆積された酸化物は、非
常に絶縁保護的（conformal）であることが知られており、分離トレンチを埋め
るおよびトランジスタ地形構造の上に中間レベル誘電体を形成するなどの用途に
対するＴＥＯＳ酸化物の人気を高めている。しかしながら、薄い酸化物形成につ
いては、ＴＥＯＳに関連する問題が存在する。他の酸化物形成反応についてより
も、厚みの制御を達成するのが困難なため、ＴＥＯＳ酸化物を薄く（１００ｎｍ
未満）成長させるのは困難である。厚みの制御を困難にする要因には、ＴＥＯＳ
分圧に対する堆積速度の依存、チャンバ洗浄周波数および、より高い温度での、
温度に対する堆積速度の指数関数的な依存が含まれる。ＴＥＯＳ堆積プロセスは
、チャンバの取付具および壁の上へのかなりの堆積も生じ得る。したがって、堆
積チャンバをしばしば洗浄する必要があり得、その結果ダウンタイムが増加しか
つスループットがより低くなってしまう。さらに、チャンバの壁および取付具の
熱特性および反応特性の、洗浄後にそれらが再被覆される間の変化により、各洗
浄の後に堆積状態が安定するのが困難になり得る。全体的には、ＴＥＯＳベース
の酸化物ＡＲＣは、他の堆積プロセスを用いて形成された酸化物と比較して、よ
り低いスループット、より少ない欠点およびより高いコストをもたらす結果にな
り得る。
述の薄い酸化物層の可能な候補の１つである。ＴＥＯＳ堆積された酸化物は、非
常に絶縁保護的（conformal）であることが知られており、分離トレンチを埋め
るおよびトランジスタ地形構造の上に中間レベル誘電体を形成するなどの用途に
対するＴＥＯＳ酸化物の人気を高めている。しかしながら、薄い酸化物形成につ
いては、ＴＥＯＳに関連する問題が存在する。他の酸化物形成反応についてより
も、厚みの制御を達成するのが困難なため、ＴＥＯＳ酸化物を薄く（１００ｎｍ
未満）成長させるのは困難である。厚みの制御を困難にする要因には、ＴＥＯＳ
分圧に対する堆積速度の依存、チャンバ洗浄周波数および、より高い温度での、
温度に対する堆積速度の指数関数的な依存が含まれる。ＴＥＯＳ堆積プロセスは
、チャンバの取付具および壁の上へのかなりの堆積も生じ得る。したがって、堆
積チャンバをしばしば洗浄する必要があり得、その結果ダウンタイムが増加しか
つスループットがより低くなってしまう。さらに、チャンバの壁および取付具の
熱特性および反応特性の、洗浄後にそれらが再被覆される間の変化により、各洗
浄の後に堆積状態が安定するのが困難になり得る。全体的には、ＴＥＯＳベース
の酸化物ＡＲＣは、他の堆積プロセスを用いて形成された酸化物と比較して、よ
り低いスループット、より少ない欠点およびより高いコストをもたらす結果にな
り得る。
【０００８】 したがって、小さな特徴寸法および高アスペクト比を有する配線をパターニン
グするためのＡＲＣの一部として、より低コストでより高スループットの薄い酸
化物を形成するための方法を開発することが望ましい。所望の酸化物は、ＵＶ５ ＤＵＶフォトレジストまたは、ＴｉＮ ＡＲＣと反応し得る他のフォトレジス
トの足部形成を引起してはならない。酸化物堆積プロセス（すなわち速度および
厚み）の正確な制御もまた有利である。
グするためのＡＲＣの一部として、より低コストでより高スループットの薄い酸
化物を形成するための方法を開発することが望ましい。所望の酸化物は、ＵＶ５ ＤＵＶフォトレジストまたは、ＴｉＮ ＡＲＣと反応し得る他のフォトレジス
トの足部形成を引起してはならない。酸化物堆積プロセス（すなわち速度および
厚み）の正確な制御もまた有利である。
【０００９】
上に概略が述べられた問題は、シランベースの薄い酸化物を形成することによ
り大部分が扱われる。本明細書中に記載の態様で形成されるとき、小さな幅およ
び大きなアスペクト比を有する金属配線をパターニングするためのＡＲＣプロセ
スでこの酸化物が用いられてもよく、これはＵＶ５フォトレジストの足部形成を
引起さない。この方法は、たとえば、超小型電子機械システム（ＭＥＭＳ）に見
られるような、他の小さな金属形状のパターニングにも有用であろう。
り大部分が扱われる。本明細書中に記載の態様で形成されるとき、小さな幅およ
び大きなアスペクト比を有する金属配線をパターニングするためのＡＲＣプロセ
スでこの酸化物が用いられてもよく、これはＵＶ５フォトレジストの足部形成を
引起さない。この方法は、たとえば、超小型電子機械システム（ＭＥＭＳ）に見
られるような、他の小さな金属形状のパターニングにも有用であろう。
【００１０】 絶縁層が基板の上に堆積され、その上およびその中にトランジスタが形成され
る。配線金属が絶縁層上に堆積され、ＡＲＣ、好ましくはＴｉＮが配線金属上に
堆積される。次に、シランベースＣＶＤプロセスを用いて、薄い（約５０ｎｍま
たはそれ未満）酸化物層が形成される。酸化物は、好ましくは、プラズマＣＶＤ
（ＰＥＣＶＤ）を用いて堆積され、これは約２００℃から約５００℃の間の温度
での堆積を可能にする。低温での酸化物層の堆積は、下にある金属層をアルミニ
ウムなどの低抵抗、低融点の金属から形成するのを可能にする。酸化物向けのシ
ランベースＣＶＤプロセスは、特徴が明確でありかつ制御可能であるため、大き
な困難なしに薄い層が成長し得る。本明細書中に記載の、ＡＲＣ向けの酸化物の
シランベースＣＶＤもまた、ＴＥＯＳ酸化物を形成するよりも低コストでかつ高
スループットであると考えられている。上記および本明細書中のいずれかに記載
のプラズマ励起成長は、以下に記載されるＮ2Ｏプラズマを用いたプラズマ処理
とは区別されることに留意すべきである。本明細書中で用いられる「プラズマ処
理」という語は、本明細書中に記載の方法の実施例で行なわれる、Ｎ2Ｏプラズ
マへの堆積後露出を指している。
る。配線金属が絶縁層上に堆積され、ＡＲＣ、好ましくはＴｉＮが配線金属上に
堆積される。次に、シランベースＣＶＤプロセスを用いて、薄い（約５０ｎｍま
たはそれ未満）酸化物層が形成される。酸化物は、好ましくは、プラズマＣＶＤ
（ＰＥＣＶＤ）を用いて堆積され、これは約２００℃から約５００℃の間の温度
での堆積を可能にする。低温での酸化物層の堆積は、下にある金属層をアルミニ
ウムなどの低抵抗、低融点の金属から形成するのを可能にする。酸化物向けのシ
ランベースＣＶＤプロセスは、特徴が明確でありかつ制御可能であるため、大き
な困難なしに薄い層が成長し得る。本明細書中に記載の、ＡＲＣ向けの酸化物の
シランベースＣＶＤもまた、ＴＥＯＳ酸化物を形成するよりも低コストでかつ高
スループットであると考えられている。上記および本明細書中のいずれかに記載
のプラズマ励起成長は、以下に記載されるＮ2Ｏプラズマを用いたプラズマ処理
とは区別されることに留意すべきである。本明細書中で用いられる「プラズマ処
理」という語は、本明細書中に記載の方法の実施例で行なわれる、Ｎ2Ｏプラズ
マへの堆積後露出を指している。
【００１１】 本明細書中に記載の方法の１つの実施例では、非窒素キャリアガスを用いてシ
ランベース酸化物が成長される。シランは発火性が高くかつ空気に晒されると燃
焼するため、窒素またはアルゴンなどの不活性キャリアガス中に希釈された形で
供給されるのが典型的である。窒素は、他の不活性ガスと比較した低コストのた
めに非常に人気のあるキャリアガスである。残念ながら、窒素キャリアガス中で
シランを用いて成長した酸化物は、ＴｉＮがフォトレジストとコンタクトすると
きに発生する足部形成と同様に、ＵＶ５フォトレジストの足部形成を生じる結果
になることがわかっている。そのようなシランベースの酸化物中に窒素−水素（
Ｎ−Ｈ）結合が検出されており、これらのＮ−Ｈ結合からの窒素がＵＶ５フォト
レジストと反応して足部形成を引起すと考えられる。アルゴンまたはヘリウムな
どの非窒素キャリアガスをシラン源に用いることは、堆積された酸化物層中の窒
素を実質的に排除し、それにより足部形成のもとを排除すると考えられている。
ランベース酸化物が成長される。シランは発火性が高くかつ空気に晒されると燃
焼するため、窒素またはアルゴンなどの不活性キャリアガス中に希釈された形で
供給されるのが典型的である。窒素は、他の不活性ガスと比較した低コストのた
めに非常に人気のあるキャリアガスである。残念ながら、窒素キャリアガス中で
シランを用いて成長した酸化物は、ＴｉＮがフォトレジストとコンタクトすると
きに発生する足部形成と同様に、ＵＶ５フォトレジストの足部形成を生じる結果
になることがわかっている。そのようなシランベースの酸化物中に窒素−水素（
Ｎ−Ｈ）結合が検出されており、これらのＮ−Ｈ結合からの窒素がＵＶ５フォト
レジストと反応して足部形成を引起すと考えられる。アルゴンまたはヘリウムな
どの非窒素キャリアガスをシラン源に用いることは、堆積された酸化物層中の窒
素を実質的に排除し、それにより足部形成のもとを排除すると考えられている。
【００１２】 本明細書中に記載の方法の代替的な実施例では、シランベース酸化物はシラン
源用の窒素キャリアガスを用いて堆積される。この酸化物堆積の後に、短い（約
２分未満）Ｎ2Ｏプラズマ処理が行なわれる。約２４０Ｐａから４２５Ｐａの範
囲のプラズマ圧が用いられる。このＮ2Ｏプラズマ処理は、おそらくは窒素の酸
素パシベーションにより、酸化物表面上のいずれの窒素と、上にあるＵＶ５フォ
トレジストとの反応も実質的に排除すると考えられる。プラズマ処理は、シラン
ベース酸化物層の表面上のいずれのＮ−Ｈ結合も破壊し得る。Ｎ2Ｏプラズマ処
理の使用は、酸化物堆積で用いられるシラン用のより安価な窒素キャリアガスの
使用を可能にする。
源用の窒素キャリアガスを用いて堆積される。この酸化物堆積の後に、短い（約
２分未満）Ｎ2Ｏプラズマ処理が行なわれる。約２４０Ｐａから４２５Ｐａの範
囲のプラズマ圧が用いられる。このＮ2Ｏプラズマ処理は、おそらくは窒素の酸
素パシベーションにより、酸化物表面上のいずれの窒素と、上にあるＵＶ５フォ
トレジストとの反応も実質的に排除すると考えられる。プラズマ処理は、シラン
ベース酸化物層の表面上のいずれのＮ−Ｈ結合も破壊し得る。Ｎ2Ｏプラズマ処
理の使用は、酸化物堆積で用いられるシラン用のより安価な窒素キャリアガスの
使用を可能にする。
【００１３】 上記実施例のいずれかに従う、シランベースの薄い酸化物層の形成の後、ＤＵ
Ｖフォトレジスト、好ましくはＵＶ５フォトレジストの層で酸化物層が被覆され
てもよい。次にフォトレジストは露光されかつ現像されて、フォトレジスト中に
配線パターンを発生する。この態様で形成されるフォトレジスト形状は、上述の
足部形成を示さないと考えられる。上にある膜の表面での、ＵＶ５フォトレジス
トと窒素との反応により、足部形成が引起されると仮定される。シランベースの
薄い酸化物を形成するための、本明細書中に記載の方法は、酸化物からの窒素と
フォトレジストとの反応を実質的に排除すると考えられる。非窒素シランキャリ
アガスを用いて酸化物が成長する実施例では、窒素自体が排除されると考えられ
る。成長した酸化物がＮ2Ｏプラズマで処理される実施例では、酸化物表面上の
いずれの窒素の反応性も減じられると考えられる。ドライエッチングプロセスを
用いて、酸化物、ＡＲＣおよび金属層をエッチングすることにより、その後フォ
トレジスト中の配線パターンを金属に転写し得る。この態様で、極小の特徴寸法
および高アスペクト比を有する配線が形成され得る。
Ｖフォトレジスト、好ましくはＵＶ５フォトレジストの層で酸化物層が被覆され
てもよい。次にフォトレジストは露光されかつ現像されて、フォトレジスト中に
配線パターンを発生する。この態様で形成されるフォトレジスト形状は、上述の
足部形成を示さないと考えられる。上にある膜の表面での、ＵＶ５フォトレジス
トと窒素との反応により、足部形成が引起されると仮定される。シランベースの
薄い酸化物を形成するための、本明細書中に記載の方法は、酸化物からの窒素と
フォトレジストとの反応を実質的に排除すると考えられる。非窒素シランキャリ
アガスを用いて酸化物が成長する実施例では、窒素自体が排除されると考えられ
る。成長した酸化物がＮ2Ｏプラズマで処理される実施例では、酸化物表面上の
いずれの窒素の反応性も減じられると考えられる。ドライエッチングプロセスを
用いて、酸化物、ＡＲＣおよび金属層をエッチングすることにより、その後フォ
トレジスト中の配線パターンを金属に転写し得る。この態様で、極小の特徴寸法
および高アスペクト比を有する配線が形成され得る。
【００１４】 本明細書中に記載のシランベース酸化物の堆積および、ある実施例でのプラズ
マ処理は、半導体産業で用いられる「クラスターツール」と関連付けられるＣＶ
Ｄチャンバの中で典型的に行なわれる。クラスターツールは、ともにグループ化
されたチャンバを含むため、プロセスの間に基板を室内の空気に晒すことなく、
複数の堆積、エッチングまたは他のプロセスを順に行なうことができる。ＣＶＤ
チャンバは、複数の（たとえば６つの）基板マウント位置を有することがしばし
ばである。チャンバ内のマウント位置の各々にある基板で堆積の一部が行なわれ
るように、基板は堆積の間に異なる位置に順に動かされる。たとえば、基板はチ
ャンバの第１の基板位置に入れられてもよく、その後堆積の１／６が行なわれる
。次に基板は第２の基板位置に動かされ、第２の基板がチャンバ内にもたらされ
て第１の位置に入れられる。別の１／６の堆積が行なわれ、隣接する位置への２
つの基板の移動とともにおよび第３の基板がチャンバに入るのとともに、プロセ
スが継続する。このタイプのシステムは、複数の基板向けの重なる堆積シーケン
スを可能にすることによりスループットを増すだけでなく、チャンバの場所に依
存するばらばらなプロセスの違いを平均することにより、堆積された層の、基板
にわたる均一性を向上させるように設計される。
マ処理は、半導体産業で用いられる「クラスターツール」と関連付けられるＣＶ
Ｄチャンバの中で典型的に行なわれる。クラスターツールは、ともにグループ化
されたチャンバを含むため、プロセスの間に基板を室内の空気に晒すことなく、
複数の堆積、エッチングまたは他のプロセスを順に行なうことができる。ＣＶＤ
チャンバは、複数の（たとえば６つの）基板マウント位置を有することがしばし
ばである。チャンバ内のマウント位置の各々にある基板で堆積の一部が行なわれ
るように、基板は堆積の間に異なる位置に順に動かされる。たとえば、基板はチ
ャンバの第１の基板位置に入れられてもよく、その後堆積の１／６が行なわれる
。次に基板は第２の基板位置に動かされ、第２の基板がチャンバ内にもたらされ
て第１の位置に入れられる。別の１／６の堆積が行なわれ、隣接する位置への２
つの基板の移動とともにおよび第３の基板がチャンバに入るのとともに、プロセ
スが継続する。このタイプのシステムは、複数の基板向けの重なる堆積シーケン
スを可能にすることによりスループットを増すだけでなく、チャンバの場所に依
存するばらばらなプロセスの違いを平均することにより、堆積された層の、基板
にわたる均一性を向上させるように設計される。
【００１５】 プラズマ処理が行なわれる、本明細書中に記載の方法の実施例については、こ
のシーケンスは好ましくは変更され、酸化物層の堆積は、１つを除きすべての基
板マウント位置の間で分割され、最後のマウント位置上の基板でプラズマ処理が
行われる。たとえば、上述の６つのマウント位置を有するチャンバを用いると、
基板マウント位置１から５を用いて酸化物層が堆積されてもよく、マウント位置
６上の基板でプラズマ処理が行なわれてもよい。このように、酸化物堆積の後、
基板を室内の空気に晒すことなくプラズマ処理を行なうことができる。これが望
ましいのは、室内の空気に晒すことで粒子の汚染および／または不所望の酸化を
引起すことがあるためである。
のシーケンスは好ましくは変更され、酸化物層の堆積は、１つを除きすべての基
板マウント位置の間で分割され、最後のマウント位置上の基板でプラズマ処理が
行われる。たとえば、上述の６つのマウント位置を有するチャンバを用いると、
基板マウント位置１から５を用いて酸化物層が堆積されてもよく、マウント位置
６上の基板でプラズマ処理が行なわれてもよい。このように、酸化物堆積の後、
基板を室内の空気に晒すことなくプラズマ処理を行なうことができる。これが望
ましいのは、室内の空気に晒すことで粒子の汚染および／または不所望の酸化を
引起すことがあるためである。
【００１６】 上述のものなどのＣＶＤ堆積システムは、各々の基板マウント位置の上に位置
された「シャワーヘッド」をさらに含むのが典型的である。シャワーヘッドは孔
のアレイを典型的に含み、それを通して堆積の間に基板上の領域に反応ガスが供
給される。シャワーヘッド構造は金属表面も含み、それに対して無線周波数（Ｒ
Ｆ）電圧が印加されて、プラズマ励起プロセスのためにグロー放電を生成する。
プラズマ励起成長の場合、このシステム構成は、約１３．５６ＭＨｚの周波数を
典型的に有する高周波数（ＨＦ）ＲＦ電圧がシャワーヘッドに印加されるような
ものであるのが典型的である。このタイプの堆積システムの中で行なわれれば、
このＲＦ接続構成は、ＰＥＣＶＤ酸化物堆積と本明細書中に記載のＮ2Ｏプラズ
マ処理との両者に用いられる。１ＭＨｚ未満の周波数を典型的に有する低周波数
（ＬＦ）ＲＦ電圧が用いられれば、それはチャンバの金属基板マウント表面に印
加されるのが典型的である。本明細書中に記載の堆積およびプラズマ処理プロセ
スは、好ましくはＨＦ電力しか用いない。このタイプのＣＶＤシステムが本明細
書中に記載のプラズマ処理に用いられるとき、プラズマ処理のためのＨＦ電力は
約５００ワットから約１１００ワットの範囲であってもよく、プラズマ処理に用
いられるＮ2Ｏ流量は約５００標準立法センチメートル毎秒（ｓｃｃｍ）から約
２０００ｓｃｃｍの間であってもよい。
された「シャワーヘッド」をさらに含むのが典型的である。シャワーヘッドは孔
のアレイを典型的に含み、それを通して堆積の間に基板上の領域に反応ガスが供
給される。シャワーヘッド構造は金属表面も含み、それに対して無線周波数（Ｒ
Ｆ）電圧が印加されて、プラズマ励起プロセスのためにグロー放電を生成する。
プラズマ励起成長の場合、このシステム構成は、約１３．５６ＭＨｚの周波数を
典型的に有する高周波数（ＨＦ）ＲＦ電圧がシャワーヘッドに印加されるような
ものであるのが典型的である。このタイプの堆積システムの中で行なわれれば、
このＲＦ接続構成は、ＰＥＣＶＤ酸化物堆積と本明細書中に記載のＮ2Ｏプラズ
マ処理との両者に用いられる。１ＭＨｚ未満の周波数を典型的に有する低周波数
（ＬＦ）ＲＦ電圧が用いられれば、それはチャンバの金属基板マウント表面に印
加されるのが典型的である。本明細書中に記載の堆積およびプラズマ処理プロセ
スは、好ましくはＨＦ電力しか用いない。このタイプのＣＶＤシステムが本明細
書中に記載のプラズマ処理に用いられるとき、プラズマ処理のためのＨＦ電力は
約５００ワットから約１１００ワットの範囲であってもよく、プラズマ処理に用
いられるＮ2Ｏ流量は約５００標準立法センチメートル毎秒（ｓｃｃｍ）から約
２０００ｓｃｃｍの間であってもよい。
【００１７】 この発明の他の目的および利点は、以下の詳細な説明を読みかつ添付の図面を
参照して明らかになるであろう。
参照して明らかになるであろう。
【００１８】 この発明はさまざまな変更および代替的な形が可能であるが、その特定の実施
例が例示の目的で図面に示されかつ本明細書中に詳細に説明される。しかしなが
ら、図面およびそれらについての詳細な説明は、開示された特定の形にこの発明
を限定することを意図するものではないことが理解されなければならない。これ
に対して、意図するものは、この発明の精神および範囲内に入るすべての変更、
均等物および代替物を対象とすることである。
例が例示の目的で図面に示されかつ本明細書中に詳細に説明される。しかしなが
ら、図面およびそれらについての詳細な説明は、開示された特定の形にこの発明
を限定することを意図するものではないことが理解されなければならない。これ
に対して、意図するものは、この発明の精神および範囲内に入るすべての変更、
均等物および代替物を対象とすることである。
【００１９】
図面を参照すると、図２は、半導体基板２０の上に配置されたゲート導体２４
およびゲート誘電体２２を含むトランジスタの部分断面図を示す。ゲート導体２
４に隣接して誘電体スペーサ２６が形成されてもよい。ゲート導体２４に自己整
列された、薄くドープされた不純物分布およびスペーサ２６の側面に自己整列さ
れた、濃くドープされた不純物分布を用いて、ソースおよびドレイン領域２８が
形成されてもよい。ソースおよびドレイン領域２８の形成の後に、技術分野で周
知の態様でサリサイドプロセスが行なわれて、ソースおよびドレイン領域２８な
らびにゲート導体２４の上部表面上にシリサイド３０を形成してもよい。スペー
サ２６の形成は、チャネルのドレイン端で生じた最大電界を弱め得る、スペーサ
下の薄くドープされた領域を形成する能力を含む理由のために有利であろう。こ
の弱められた電界は、ドレイン／基板接合でのおよびゲート誘電体へのキャリア
の注入の際のアバランシェ降伏などのホットキャリア効果の厳しさを減じ得る。
サリサイドプロセスが行われ得るように、ソース／ドレイン領域とゲート領域と
の間に分離をもたらすことにより、スペーサ２６もまた有利であろう。
およびゲート誘電体２２を含むトランジスタの部分断面図を示す。ゲート導体２
４に隣接して誘電体スペーサ２６が形成されてもよい。ゲート導体２４に自己整
列された、薄くドープされた不純物分布およびスペーサ２６の側面に自己整列さ
れた、濃くドープされた不純物分布を用いて、ソースおよびドレイン領域２８が
形成されてもよい。ソースおよびドレイン領域２８の形成の後に、技術分野で周
知の態様でサリサイドプロセスが行なわれて、ソースおよびドレイン領域２８な
らびにゲート導体２４の上部表面上にシリサイド３０を形成してもよい。スペー
サ２６の形成は、チャネルのドレイン端で生じた最大電界を弱め得る、スペーサ
下の薄くドープされた領域を形成する能力を含む理由のために有利であろう。こ
の弱められた電界は、ドレイン／基板接合でのおよびゲート誘電体へのキャリア
の注入の際のアバランシェ降伏などのホットキャリア効果の厳しさを減じ得る。
サリサイドプロセスが行われ得るように、ソース／ドレイン領域とゲート領域と
の間に分離をもたらすことにより、スペーサ２６もまた有利であろう。
【００２０】 基板２０の上に中間レベル誘電体３２がその後堆積されてもよく、次に平坦化
されてもよい。平坦化は、たとえば化学機械研磨またはエッチバック技術を用い
て行なわれてもよい。ソースおよびドレイン領域２８ならびにゲート導体２４へ
のコンタクトのため、誘電体中に開口が形成される。開口は導電材料３４で埋め
られる。たとえば、開口を１列に並べるように接着層が堆積されかつ次に開口を
埋めるようにタングステンが堆積されるタングステンプラグプロセスが用いられ
てもよい。ソース、ドレインおよびゲートが回路の他の領域に接続される配線を
形成するために、金属層３６が堆積される。金属層３６上にＴｉＮなどのＡＲＣ
層３８が堆積される。上述のように、上にあるフォトレジスト中での定在波の形
成を避けるため、金属をパターニングするときにはＡＲＣが典型的に必要である
。
されてもよい。平坦化は、たとえば化学機械研磨またはエッチバック技術を用い
て行なわれてもよい。ソースおよびドレイン領域２８ならびにゲート導体２４へ
のコンタクトのため、誘電体中に開口が形成される。開口は導電材料３４で埋め
られる。たとえば、開口を１列に並べるように接着層が堆積されかつ次に開口を
埋めるようにタングステンが堆積されるタングステンプラグプロセスが用いられ
てもよい。ソース、ドレインおよびゲートが回路の他の領域に接続される配線を
形成するために、金属層３６が堆積される。金属層３６上にＴｉＮなどのＡＲＣ
層３８が堆積される。上述のように、上にあるフォトレジスト中での定在波の形
成を避けるため、金属をパターニングするときにはＡＲＣが典型的に必要である
。
【００２１】 半導体基板２０は好ましくは単結晶シリコンであり、ｎ型またはｐ型のいずれ
かにドープされる。より特定的には、基板２０は、単結晶シリコン基板上に成長
したエピタキシャルシリコン層または単結晶シリコン基板中に形成されたｎ型も
しくはｐ型のウェル領域であってもよい。図示されないが、隣接するトランジス
タを分離する基板２０中に誘電体分離領域が形成されてもよい。そのような分離
領域を形成し得る１つの方法は、堆積された誘電体で後に埋められるトレンチの
形成であり、用い得る別の方法は、窒化ケイ素を用いて、トランジスタが形成さ
れるべき活性領域をマスクする、局所的な基板の酸化である。ゲート誘電体２２
は、酸化環境において約７００℃よりも大きい温度に基板２０を加熱して二酸化
ケイ素を成長させることにより成長するのが好ましい。しかしながら、窒化ケイ
素、窒化された二酸化ケイ素、シリコンオキシナイトライドおよび堆積された二
酸化ケイ素を含む、他のゲート誘電体を用いてもよい。ゲート導体２４は、たと
えばシラン源からシリコンの化学気相成長法（ＣＶＤ）を用いて堆積されるポリ
シリコン層からパターニングされるポリシリコンゲート導体であることが好まし
い。そのようなＣＶＤプロセスは、特に、低い基板温度が用いられれば、アモル
ファスシリコン層を代替的にもたらす結果となり得る。アモルファスシリコン層
もパターニングされてゲート導体２４を形成してもよく、（ソースおよびドレイ
ン領域を形成するのに必要なものなどの）その後の処理に耐えることができる他
の材料も用いられてもよい。
かにドープされる。より特定的には、基板２０は、単結晶シリコン基板上に成長
したエピタキシャルシリコン層または単結晶シリコン基板中に形成されたｎ型も
しくはｐ型のウェル領域であってもよい。図示されないが、隣接するトランジス
タを分離する基板２０中に誘電体分離領域が形成されてもよい。そのような分離
領域を形成し得る１つの方法は、堆積された誘電体で後に埋められるトレンチの
形成であり、用い得る別の方法は、窒化ケイ素を用いて、トランジスタが形成さ
れるべき活性領域をマスクする、局所的な基板の酸化である。ゲート誘電体２２
は、酸化環境において約７００℃よりも大きい温度に基板２０を加熱して二酸化
ケイ素を成長させることにより成長するのが好ましい。しかしながら、窒化ケイ
素、窒化された二酸化ケイ素、シリコンオキシナイトライドおよび堆積された二
酸化ケイ素を含む、他のゲート誘電体を用いてもよい。ゲート導体２４は、たと
えばシラン源からシリコンの化学気相成長法（ＣＶＤ）を用いて堆積されるポリ
シリコン層からパターニングされるポリシリコンゲート導体であることが好まし
い。そのようなＣＶＤプロセスは、特に、低い基板温度が用いられれば、アモル
ファスシリコン層を代替的にもたらす結果となり得る。アモルファスシリコン層
もパターニングされてゲート導体２４を形成してもよく、（ソースおよびドレイ
ン領域を形成するのに必要なものなどの）その後の処理に耐えることができる他
の材料も用いられてもよい。
【００２２】 ソースおよびドレイン領域２８を形成する不純物分布は、イオン注入を用いて
導入されるのが好ましく、かつ基板２０とは反対の型である。ｎチャネルトラン
ジスタについては、たとえば基板２０はｐ型であり、ソースおよびドレイン領域
２８はｎ型である。典型的なｎ型ドーパントはヒ素およびリンを含み、ホウ素は
典型的なｐ型ドーパントである。ソースおよびドレイン領域２８がイオン注入に
よって導入されれば、その後のアニールは、不純物を活性化しかつ基板２０に対
する損傷を修復するように行なわれる。スペーサ２６は、絶縁保護二酸化ケイ素
層のＣＶＤおよびスペーサを形成する層の異方性エッチングにより形成された二
酸化ケイ素であるのが典型的である。スペーサ２６は、窒化ケイ素またはシリコ
ンオキシナイトライドなどの他の誘電体からも形成されてもよい。シリサイド３
０は典型的にはチタンシリサイドまたはコバルトシリサイドであるが、たとえば
、タンタル、ニッケル、タングステン、モリブデンおよびプラチナを含む、他の
金属を用いて形成されてもよい。
導入されるのが好ましく、かつ基板２０とは反対の型である。ｎチャネルトラン
ジスタについては、たとえば基板２０はｐ型であり、ソースおよびドレイン領域
２８はｎ型である。典型的なｎ型ドーパントはヒ素およびリンを含み、ホウ素は
典型的なｐ型ドーパントである。ソースおよびドレイン領域２８がイオン注入に
よって導入されれば、その後のアニールは、不純物を活性化しかつ基板２０に対
する損傷を修復するように行なわれる。スペーサ２６は、絶縁保護二酸化ケイ素
層のＣＶＤおよびスペーサを形成する層の異方性エッチングにより形成された二
酸化ケイ素であるのが典型的である。スペーサ２６は、窒化ケイ素またはシリコ
ンオキシナイトライドなどの他の誘電体からも形成されてもよい。シリサイド３
０は典型的にはチタンシリサイドまたはコバルトシリサイドであるが、たとえば
、タンタル、ニッケル、タングステン、モリブデンおよびプラチナを含む、他の
金属を用いて形成されてもよい。
【００２３】 中間レベル誘電体３２は典型的に、ＣＶＤを用いて形成された酸化物層である
が、異なる誘電体から形成することができる。誘電体３２は、シランベースＣＶ
Ｄを用いて形成されるかまたは代替的にＴＥＯＳの分解により形成されてもよい
。堆積は、約２００℃から５００℃の間の温度でＰＥＣＶＤを用いて行なわれる
のが好ましいが、減圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）および常圧ＣＶＤ（ＡＰＣＶＤ）な
どの他の方法も用いてもよい。誘電体３２は、誘電体の残余のものとは異なる組
成を有するエッチストップ層も含んでもよい。導電材料３４は、上に注記された
ように、タングステンプラグからなってもよくまたは、異なる金属もしくはドー
プされたポリシリコンなどの別の導体であってもよい。導電材料３４は、接着層
および／または拡散バリア層も含んでもよい。金属層３６は典型的にはアルミニ
ウムまたはアルミニウム合金であるが、銅または配線に用いられる他の材料から
も形成されてもよい。導電材料３４について、金属層３６は、接着層および／ま
たは拡散バリア層も含んでもよい。金属層３６が基板２０の上の第１の配線レベ
ルにある図２に示された場合では、層３６の厚みは典型的には約０．６ミクロン
から約１．８ミクロンの範囲である。本明細書中に記載の方法は、より高レベル
の配線のために実行することもできる。上部配線レベルについては、金属層の厚
みは典型的に約０．８ミクロンから２．０ミクロンの間である。ＡＲＣ層３８は
好ましくはＴｉＮであり、これは半導体処理において特徴が明確な材料である。
ＴｉＮは、ＡＲＣ層だけでなく接着層および拡散バリア層にも一般的に用いられ
る。ＴｉＮから形成されるとき、ＡＲＣ層３８は、約６０ｎｍから約１４０ｎｍ
の間の厚みを有し得る。
が、異なる誘電体から形成することができる。誘電体３２は、シランベースＣＶ
Ｄを用いて形成されるかまたは代替的にＴＥＯＳの分解により形成されてもよい
。堆積は、約２００℃から５００℃の間の温度でＰＥＣＶＤを用いて行なわれる
のが好ましいが、減圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）および常圧ＣＶＤ（ＡＰＣＶＤ）な
どの他の方法も用いてもよい。誘電体３２は、誘電体の残余のものとは異なる組
成を有するエッチストップ層も含んでもよい。導電材料３４は、上に注記された
ように、タングステンプラグからなってもよくまたは、異なる金属もしくはドー
プされたポリシリコンなどの別の導体であってもよい。導電材料３４は、接着層
および／または拡散バリア層も含んでもよい。金属層３６は典型的にはアルミニ
ウムまたはアルミニウム合金であるが、銅または配線に用いられる他の材料から
も形成されてもよい。導電材料３４について、金属層３６は、接着層および／ま
たは拡散バリア層も含んでもよい。金属層３６が基板２０の上の第１の配線レベ
ルにある図２に示された場合では、層３６の厚みは典型的には約０．６ミクロン
から約１．８ミクロンの範囲である。本明細書中に記載の方法は、より高レベル
の配線のために実行することもできる。上部配線レベルについては、金属層の厚
みは典型的に約０．８ミクロンから２．０ミクロンの間である。ＡＲＣ層３８は
好ましくはＴｉＮであり、これは半導体処理において特徴が明確な材料である。
ＴｉＮは、ＡＲＣ層だけでなく接着層および拡散バリア層にも一般的に用いられ
る。ＴｉＮから形成されるとき、ＡＲＣ層３８は、約６０ｎｍから約１４０ｎｍ
の間の厚みを有し得る。
【００２４】 金属３６の下にある構造は、本明細書中に記載の方法の有用性を変更すること
がなければ、いくつかの点で図２のものとは異なってもよい。図２に示されるト
ランジスタは異なる態様で形成されてもよい。たとえば、スペーサ２６およびシ
リサイド３０は省略されてもよい。本明細書中に記載の方法をバイポーラ回路に
も適用してもよいため、バイポーラトランジスタは、図２に示された金属酸化物
半導体（ＭＯＳ）電界効果トランジスタよりもむしろ金属３６の下にある。これ
に代えて、配線を形成するのとは異なる目的のためにこの方法を金属層のパター
ニングに適用してもよく、その場合、トランジスタが基板２０上に形成されない
ことがある。そのような場合の例が、ＭＥＭＳデバイス作製のための半導体基板
上での金属構造の形成であろう。ＭＯＳ回路における使用のためですら、金属３
６の下にある構造は、さらなる配線層をその中に含んでもよいという点において
異なり得る。ローカル配線層またはグローバル配線層のいずれかが金属層３６の
下に形成されてもよい。
がなければ、いくつかの点で図２のものとは異なってもよい。図２に示されるト
ランジスタは異なる態様で形成されてもよい。たとえば、スペーサ２６およびシ
リサイド３０は省略されてもよい。本明細書中に記載の方法をバイポーラ回路に
も適用してもよいため、バイポーラトランジスタは、図２に示された金属酸化物
半導体（ＭＯＳ）電界効果トランジスタよりもむしろ金属３６の下にある。これ
に代えて、配線を形成するのとは異なる目的のためにこの方法を金属層のパター
ニングに適用してもよく、その場合、トランジスタが基板２０上に形成されない
ことがある。そのような場合の例が、ＭＥＭＳデバイス作製のための半導体基板
上での金属構造の形成であろう。ＭＯＳ回路における使用のためですら、金属３
６の下にある構造は、さらなる配線層をその中に含んでもよいという点において
異なり得る。ローカル配線層またはグローバル配線層のいずれかが金属層３６の
下に形成されてもよい。
【００２５】 図３に示されるように、ＡＲＣ層３８の上に酸化物４０がその後堆積される。
酸化物４０はシランベースのプロセスを用いて堆積される。シランはＣＶＤ反応
器の中で酸素含有気体と反応される。酸素含有気体は好ましくはＯ2であるが、
Ｎ2Ｏなどの他の気体も用いてもよい。酸化物は、ＰＥＣＶＤを用いて約４００
℃の基板温度で堆積されるのが好ましい。ＰＥＣＶＤ堆積はまた、約２００℃か
ら約５００℃の範囲の温度で行われてもよい。金属３６がアルミニウムまたは銅
などの低融点金属であるときには、そのような低い堆積温度が必要である。タン
グステンなどのより高温の金属が、金属３６および下にある他のどの金属層に対
しても用いられれば、ＬＰＣＶＤなどのより高温の堆積法が用いられてもよい。
酸化物４０はわずか約３０ｎｍの厚みであるのが好ましい。
酸化物４０はシランベースのプロセスを用いて堆積される。シランはＣＶＤ反応
器の中で酸素含有気体と反応される。酸素含有気体は好ましくはＯ2であるが、
Ｎ2Ｏなどの他の気体も用いてもよい。酸化物は、ＰＥＣＶＤを用いて約４００
℃の基板温度で堆積されるのが好ましい。ＰＥＣＶＤ堆積はまた、約２００℃か
ら約５００℃の範囲の温度で行われてもよい。金属３６がアルミニウムまたは銅
などの低融点金属であるときには、そのような低い堆積温度が必要である。タン
グステンなどのより高温の金属が、金属３６および下にある他のどの金属層に対
しても用いられれば、ＬＰＣＶＤなどのより高温の堆積法が用いられてもよい。
酸化物４０はわずか約３０ｎｍの厚みであるのが好ましい。
【００２６】 本明細書中に記載の方法の１つの実施例では、酸化物４０は、アルゴンまたは
ヘリウムなどの非窒素シランキャリアガスを用いて堆積される。これは、窒素キ
ャリアガスが用いられるときに観察されるＵＶ５フォトレジスト足部形成のもと
であると考えられる、堆積された酸化物層中の窒素を実質的に排除すると考えら
れる。この酸化物層の堆積の後、図５に示されたようにかつ以下にさらに論じら
れるように、ＤＵＶフォトレジスト層を塗布しかつパターニングすることができ
る。
ヘリウムなどの非窒素シランキャリアガスを用いて堆積される。これは、窒素キ
ャリアガスが用いられるときに観察されるＵＶ５フォトレジスト足部形成のもと
であると考えられる、堆積された酸化物層中の窒素を実質的に排除すると考えら
れる。この酸化物層の堆積の後、図５に示されたようにかつ以下にさらに論じら
れるように、ＤＵＶフォトレジスト層を塗布しかつパターニングすることができ
る。
【００２７】 酸化物４０が窒素キャリアガスを用いて堆積される、この方法の代替的な実施
例では、図４に示されるように、酸化物層４０にプラズマ処理２がその後適用さ
れる。プラズマ処理２は、約２分またはそれ未満の持続時間の間、基板２０をＮ 2 Ｏプラズマに露出することにより行なわれる。プラズマ処理２の間の基板温度
は好ましくは約４００℃であるが、約３８０℃から約４３０℃の範囲であっても
よい。ノベラス社（Novellus）のコンセプトII（Concept II）堆積チャンバなど
の複数の基板マウント位置を有する堆積チャンバの中で酸化物４０が堆積されか
つプラズマ処理２が行なわれてもよい。この場合、プラズマ処理２に用いられる
プラズマ圧は約２４０Ｐａから約４２５Ｐａの間であり、Ｎ2Ｏの流量は５００
標準立法センチメートル毎秒（ｓｃｃｍ）から２０００ｓｃｃｍの間である。こ
の実施例は、約５００ワットから約１１００ワットの間のＨＦ ＲＦ電力をさら
に用いる。本明細書中に記載の方法のこの実施例では、ＬＦ電力はプラズマプロ
セス２に必要ではないが、この方法の有用性を変更しなければＬＦ電力を含んで
もよいと考えられる。さらに、非窒素キャリアガスが酸化物４０の堆積に用いら
れる実施例ではプラズマ処理２が必要ないと考えられるが、この場合、酸化物４
０の性能を損なわなければプラズマ処理を適用してもよいと考えられる。
例では、図４に示されるように、酸化物層４０にプラズマ処理２がその後適用さ
れる。プラズマ処理２は、約２分またはそれ未満の持続時間の間、基板２０をＮ 2 Ｏプラズマに露出することにより行なわれる。プラズマ処理２の間の基板温度
は好ましくは約４００℃であるが、約３８０℃から約４３０℃の範囲であっても
よい。ノベラス社（Novellus）のコンセプトII（Concept II）堆積チャンバなど
の複数の基板マウント位置を有する堆積チャンバの中で酸化物４０が堆積されか
つプラズマ処理２が行なわれてもよい。この場合、プラズマ処理２に用いられる
プラズマ圧は約２４０Ｐａから約４２５Ｐａの間であり、Ｎ2Ｏの流量は５００
標準立法センチメートル毎秒（ｓｃｃｍ）から２０００ｓｃｃｍの間である。こ
の実施例は、約５００ワットから約１１００ワットの間のＨＦ ＲＦ電力をさら
に用いる。本明細書中に記載の方法のこの実施例では、ＬＦ電力はプラズマプロ
セス２に必要ではないが、この方法の有用性を変更しなければＬＦ電力を含んで
もよいと考えられる。さらに、非窒素キャリアガスが酸化物４０の堆積に用いら
れる実施例ではプラズマ処理２が必要ないと考えられるが、この場合、酸化物４
０の性能を損なわなければプラズマ処理を適用してもよいと考えられる。
【００２８】 図５を参照すると、酸化物４０の上にＤＵＶフォトレジスト層４２がその後堆
積される。ＤＵＶフォトレジストは、約３００ｎｍよりも小さい波長を有する露
光放射に応答する。フォトレジスト層４２はシプレイ社のＵＶ５フォトレジスト
から形成されることが好ましい。図６に示されたように、フォトレジスト層４２
は、その後、マスクを通して露光されかつ現像されて、フォトレジスト形状４４
を形成する。フォトレジスト形状４４は、図１のフォトレジスト形状１６で示さ
れたものなどの足部形成とは無縁であると考えられる。酸化物４０の中またはそ
の上での窒素とフォトレジストとの一切の反応の実質的な排除により、足部形成
がなくなると考えられる。酸化物４０が非窒素キャリアガスを用いて堆積される
上述の実施例では、酸化物４０中の窒素の不在が、フォトレジストと窒素との一
切の反応を妨げると考えられる。窒素キャリアガスを用いた酸化物４０の堆積の
後にプラズマ処理２が続く上述の実施例では、酸化物の表面上に存在する一切の
窒素がフォトレジストと反応しないようにされると考えられる。したがって、露
光マスクのパターン寸法は形状４４によって再現され、エッチングプロセスを介
して金属３６にその後転写することができる。
積される。ＤＵＶフォトレジストは、約３００ｎｍよりも小さい波長を有する露
光放射に応答する。フォトレジスト層４２はシプレイ社のＵＶ５フォトレジスト
から形成されることが好ましい。図６に示されたように、フォトレジスト層４２
は、その後、マスクを通して露光されかつ現像されて、フォトレジスト形状４４
を形成する。フォトレジスト形状４４は、図１のフォトレジスト形状１６で示さ
れたものなどの足部形成とは無縁であると考えられる。酸化物４０の中またはそ
の上での窒素とフォトレジストとの一切の反応の実質的な排除により、足部形成
がなくなると考えられる。酸化物４０が非窒素キャリアガスを用いて堆積される
上述の実施例では、酸化物４０中の窒素の不在が、フォトレジストと窒素との一
切の反応を妨げると考えられる。窒素キャリアガスを用いた酸化物４０の堆積の
後にプラズマ処理２が続く上述の実施例では、酸化物の表面上に存在する一切の
窒素がフォトレジストと反応しないようにされると考えられる。したがって、露
光マスクのパターン寸法は形状４４によって再現され、エッチングプロセスを介
して金属３６にその後転写することができる。
【００２９】 図７を参照すると、例示的な堆積チャンバ４６の断面の上面図が示される。図
７に示されたものなどの半導体産業用の堆積チャンバは、たとえばノベラス社が
製造している。基板マウント面４８は、複数の基板またはウェハマウント位置（
この場合は６個）を含む。破線の矢印は、堆積用チャンバに入る基板がとる経路
を示す。堆積される層の第１の部分は第１のマウント位置５０上の基板で形成さ
れる。次に基板は層の第２の部分の堆積のために第２のマウント位置５２に動か
される。堆積プロセスは典型的に、第６のマウント位置５６上の基板で第６の部
分が堆積されるまで各マウント位置上で継続し、次に基板は堆積チャンバから取
出される。堆積後プラズマ処理が用いられる、本明細書中に記載の方法の実施例
では、このシーケンスは若干変更される。図３に示されたように、酸化物４０の
堆積は、チャンバ中の基板マウント位置の１つを除くすべての間で分割される。
したがって、図７のチャンバについては、酸化物堆積は初めは位置５０で始まり
、第５の位置５４で終了する。次に残余の基板マウント位置（図７のチャンバ内
では第６の位置）が、図４に示されたＮ2Ｏプラズマ処理２に用いられる。プラ
ズマ処理２の完了の後、基板はフォトレジスト塗布のためにチャンバ４６から除
去される。
７に示されたものなどの半導体産業用の堆積チャンバは、たとえばノベラス社が
製造している。基板マウント面４８は、複数の基板またはウェハマウント位置（
この場合は６個）を含む。破線の矢印は、堆積用チャンバに入る基板がとる経路
を示す。堆積される層の第１の部分は第１のマウント位置５０上の基板で形成さ
れる。次に基板は層の第２の部分の堆積のために第２のマウント位置５２に動か
される。堆積プロセスは典型的に、第６のマウント位置５６上の基板で第６の部
分が堆積されるまで各マウント位置上で継続し、次に基板は堆積チャンバから取
出される。堆積後プラズマ処理が用いられる、本明細書中に記載の方法の実施例
では、このシーケンスは若干変更される。図３に示されたように、酸化物４０の
堆積は、チャンバ中の基板マウント位置の１つを除くすべての間で分割される。
したがって、図７のチャンバについては、酸化物堆積は初めは位置５０で始まり
、第５の位置５４で終了する。次に残余の基板マウント位置（図７のチャンバ内
では第６の位置）が、図４に示されたＮ2Ｏプラズマ処理２に用いられる。プラ
ズマ処理２の完了の後、基板はフォトレジスト塗布のためにチャンバ４６から除
去される。
【００３０】 チャンバ４６を通って移動する際のシーケンスが１つの基板について説明され
たが、図７に示される堆積システムの典型的な動作の間に新しい基板が第１のマ
ウント位置５０に動かされ、堆積の各部分の後、完成した基板はチャンバから除
去されることに留意しなければならない。言換えれば、６つの基板は同時に堆積
を経験することができ、チャンバの１つの部分の各基板が合計堆積量の一部を受
ける。または、プラズマ処理を含む実施例の場合は、１つの基板がプラズマ処理
を経験する間、５つの基板が同時に堆積を経験していてもよい。図７に示されて
いない典型的なチャンバの部品は、基板ハンドリングメカニズム、基板ヒータ、
反応ガス供給用の配管、プラズマ生成のための電極および１つまたはそれ以上の
真空ポンプを含む。６つの基板マウント位置が図７のチャンバの中に示されるが
、異なる数の位置を用いることができる。
たが、図７に示される堆積システムの典型的な動作の間に新しい基板が第１のマ
ウント位置５０に動かされ、堆積の各部分の後、完成した基板はチャンバから除
去されることに留意しなければならない。言換えれば、６つの基板は同時に堆積
を経験することができ、チャンバの１つの部分の各基板が合計堆積量の一部を受
ける。または、プラズマ処理を含む実施例の場合は、１つの基板がプラズマ処理
を経験する間、５つの基板が同時に堆積を経験していてもよい。図７に示されて
いない典型的なチャンバの部品は、基板ハンドリングメカニズム、基板ヒータ、
反応ガス供給用の配管、プラズマ生成のための電極および１つまたはそれ以上の
真空ポンプを含む。６つの基板マウント位置が図７のチャンバの中に示されるが
、異なる数の位置を用いることができる。
【００３１】 図８を参照すると、図７のチャンバ４６などの堆積チャンバの基板マウント位
置でのガス供給およびＲＦ接続レイアウトを図示する断面図が示される。基板５
８はマウント面４８の基板マウント位置にマウントされ、その一部が図８に示さ
れる。シャワーヘッド６０が基板５８の上に位置付けられるため、基板５８の近
傍に反応ガス６２を供給することができる。ガス線６４は、典型的には孔のアレ
イを通して散布用シャワーヘッド６０に反応ガスを送る。ＨＦ ＲＦ電圧は、チ
ャンバ壁の外部にあるＨＦ発生器６６を用いてシャワーヘッド６０の金属部分に
接続されるのが典型的である。ＨＦ電圧は典型的に、電気的に一致するネットワ
ークを介して接続される。ＬＦ電圧が用いられる場合、それは金属基板マウント
面４８に接続されるのが典型的である。ノベラス社のコンセプト２などのチャン
バを用いる、本明細書中に記載の方法の実施例では、ＬＦ電力は、シランベース
酸化物堆積またはＮ2Ｏプラズマ処理に必要ない。
置でのガス供給およびＲＦ接続レイアウトを図示する断面図が示される。基板５
８はマウント面４８の基板マウント位置にマウントされ、その一部が図８に示さ
れる。シャワーヘッド６０が基板５８の上に位置付けられるため、基板５８の近
傍に反応ガス６２を供給することができる。ガス線６４は、典型的には孔のアレ
イを通して散布用シャワーヘッド６０に反応ガスを送る。ＨＦ ＲＦ電圧は、チ
ャンバ壁の外部にあるＨＦ発生器６６を用いてシャワーヘッド６０の金属部分に
接続されるのが典型的である。ＨＦ電圧は典型的に、電気的に一致するネットワ
ークを介して接続される。ＬＦ電圧が用いられる場合、それは金属基板マウント
面４８に接続されるのが典型的である。ノベラス社のコンセプト２などのチャン
バを用いる、本明細書中に記載の方法の実施例では、ＬＦ電力は、シランベース
酸化物堆積またはＮ2Ｏプラズマ処理に必要ない。
【００３２】 図７および図８に示されたものなどの装置を用いる、本明細書中に記載の方法
を実行するための手順が図９のフローチャートに与えられる。図７および図８に
示される装置の部品に対する参照標識を用いて、フローチャートの手順が以下に
説明される。基板５８上での薄い酸化物ＡＲＣ形成のための、本明細書中に記載
のプロセスを実行するため、堆積チャンバ４６の第１の基板マウント位置５０上
に基板が置かれる。酸化物堆積に用いられるマウント位置の数は、シランに窒素
キャリアガスが用いられるか否かに依存する。窒素キャリアガスが用いられれば
、酸化物堆積の後にプラズマ処理がチャンバ内で行なわれる。したがって、この
場合、図７に示されたように、チャンバ４６の初めの５つの基板マウント位置を
通して基板を移動させることにより、５つの部分で酸化物が堆積される。この酸
化物は、図３に示された酸化物４０に対応する。図９のフローチャートに説明さ
れたように、基板は堆積温度に加熱され、反応ガス６２が導入される前に温度が
安定するようになる。反応ガス６２は、シランおよび酸素含有化学物質、好まし
くはＯ2を含む。酸化物層のＰＥＣＶＤ堆積のためには、各マウント位置ごとに
シャワーヘッド６０などの対応するシャワーヘッドにＨＦ電圧が印加されるのが
典型的である。このプロセスは堆積の各部分ごとに繰返される。
を実行するための手順が図９のフローチャートに与えられる。図７および図８に
示される装置の部品に対する参照標識を用いて、フローチャートの手順が以下に
説明される。基板５８上での薄い酸化物ＡＲＣ形成のための、本明細書中に記載
のプロセスを実行するため、堆積チャンバ４６の第１の基板マウント位置５０上
に基板が置かれる。酸化物堆積に用いられるマウント位置の数は、シランに窒素
キャリアガスが用いられるか否かに依存する。窒素キャリアガスが用いられれば
、酸化物堆積の後にプラズマ処理がチャンバ内で行なわれる。したがって、この
場合、図７に示されたように、チャンバ４６の初めの５つの基板マウント位置を
通して基板を移動させることにより、５つの部分で酸化物が堆積される。この酸
化物は、図３に示された酸化物４０に対応する。図９のフローチャートに説明さ
れたように、基板は堆積温度に加熱され、反応ガス６２が導入される前に温度が
安定するようになる。反応ガス６２は、シランおよび酸素含有化学物質、好まし
くはＯ2を含む。酸化物層のＰＥＣＶＤ堆積のためには、各マウント位置ごとに
シャワーヘッド６０などの対応するシャワーヘッドにＨＦ電圧が印加されるのが
典型的である。このプロセスは堆積の各部分ごとに繰返される。
【００３３】 第５のマウント位置５４での酸化物の最終部分の堆積の後、基板５８はＮ2Ｏ
プラズマ処理のために第６のマウント位置５６に移動される。このプラズマ処理
は図４で示されたプラズマ処理２に対応する。図９のフローチャートに示された
ように、基板はプラズマ処理温度にもたらされる。ノベラス社のコンセプト２な
どのチャンバでは、プラズマ処理温度と酸化物堆積温度とは同じである。これは
、チャンバ内に、すべての基板を同じ温度にもたらす１つのヒータが存在するた
めである。基板５８がプラズマ処理を受ける間に他の基板が堆積を経験するのが
典型的であるため、堆積および処理は同じ温度で行なわれる。堆積およびプラズ
マ処理のために独立した基板温度制御を有し得る他の装置が用いられる場合、こ
れらのプロセスを異なる基板温度で行うことができる。第６の基板マウント位置
５６に対応してシャワーヘッドにＨＦ電圧が印加され、１つまたはそれ以上のガ
ス線６４を通してＮ2Ｏが供給される。この態様でグロー放電が生じるため、反
応ガス６２はＮ2Ｏ分子だけでなくＮ2Ｏから形成されたイオンおよびラジカルを
含む。約１０秒から約２分の範囲の時間の間Ｎ2Ｏプラズマに露出された後、基
板５８はフォトレジスト塗布のために堆積チャンバ４６から除去される。
プラズマ処理のために第６のマウント位置５６に移動される。このプラズマ処理
は図４で示されたプラズマ処理２に対応する。図９のフローチャートに示された
ように、基板はプラズマ処理温度にもたらされる。ノベラス社のコンセプト２な
どのチャンバでは、プラズマ処理温度と酸化物堆積温度とは同じである。これは
、チャンバ内に、すべての基板を同じ温度にもたらす１つのヒータが存在するた
めである。基板５８がプラズマ処理を受ける間に他の基板が堆積を経験するのが
典型的であるため、堆積および処理は同じ温度で行なわれる。堆積およびプラズ
マ処理のために独立した基板温度制御を有し得る他の装置が用いられる場合、こ
れらのプロセスを異なる基板温度で行うことができる。第６の基板マウント位置
５６に対応してシャワーヘッドにＨＦ電圧が印加され、１つまたはそれ以上のガ
ス線６４を通してＮ2Ｏが供給される。この態様でグロー放電が生じるため、反
応ガス６２はＮ2Ｏ分子だけでなくＮ2Ｏから形成されたイオンおよびラジカルを
含む。約１０秒から約２分の範囲の時間の間Ｎ2Ｏプラズマに露出された後、基
板５８はフォトレジスト塗布のために堆積チャンバ４６から除去される。
【００３４】 非窒素キャリアガスが用いられる実施例では、上述のプラズマ処理は必要でな
いと考えられる。この場合、酸化物４０の堆積は、図９のフローチャートに示さ
れたように、堆積チャンバ内のすべてのマウント位置の間で分割される。酸化物
４０の最後の部分がチャンバ４６の第６のマウント位置５６上で堆積されること
を除き、堆積は上述のように進行する。次にフォトレジスト塗布のために基板５
８はチャンバ４６から除去される。
いと考えられる。この場合、酸化物４０の堆積は、図９のフローチャートに示さ
れたように、堆積チャンバ内のすべてのマウント位置の間で分割される。酸化物
４０の最後の部分がチャンバ４６の第６のマウント位置５６上で堆積されること
を除き、堆積は上述のように進行する。次にフォトレジスト塗布のために基板５
８はチャンバ４６から除去される。
【００３５】 フォトレジスト塗布およびその後の処理は、クラスタツール構成の一部として
チャンバ４６に接続されたさらなるチャンバ内で行なわれてもよい。これに代え
て、さらなる処理のために基板を別個のチャンバに動かす必要があり得る。上記
図７の説明で指摘されたように、第１のマウント位置が空くとすぐに新しい基板
が各チャンバに導かれるのが典型的であるため、いずれの所与の時間にも複数の
基板がプロセスを通して移動している。図７の場合のように、基板ヒータおよび
真空ポンプを含む、実際のチャンバのいくつかの局面は図８には示されていない
。
チャンバ４６に接続されたさらなるチャンバ内で行なわれてもよい。これに代え
て、さらなる処理のために基板を別個のチャンバに動かす必要があり得る。上記
図７の説明で指摘されたように、第１のマウント位置が空くとすぐに新しい基板
が各チャンバに導かれるのが典型的であるため、いずれの所与の時間にも複数の
基板がプロセスを通して移動している。図７の場合のように、基板ヒータおよび
真空ポンプを含む、実際のチャンバのいくつかの局面は図８には示されていない
。
【００３６】 ３．産業上の適用可能性 この発明は、半導体回路製造および超小型電子機械システム製造の分野を含む
、しかしそれらに限定されない、多数の産業用用途に好適である。この開示の利
点を有する技術分野の当業者には、この発明が、小さな特徴寸法および大きなア
スペクト比を有する金属配線のパターニングのためのＡＲＣの一部として用いら
れるべき薄い酸化物を形成するための方法を提供すると考えられることが認めら
れるであろう。この説明を考慮する当該技術分野の当業者には、この発明のさま
ざまな局面のさらなる変更および代替的な実施例が明らかであろう。たとえば、
本明細書中に記載のプロセスを実施するのに、本明細書中に記載の堆積チャンバ
以外の装置を用いることができる。用い得る他のタイプの堆積チャンバは、水平
管ＬＰＣＶＤ反応器を含む。添付の請求項がすべてのそのような修正および変更
を含むと解釈され、したがって、明細書および図面が制限的な意味というよりは
むしろ例示的な意味とみなされるべきことが意図される。
、しかしそれらに限定されない、多数の産業用用途に好適である。この開示の利
点を有する技術分野の当業者には、この発明が、小さな特徴寸法および大きなア
スペクト比を有する金属配線のパターニングのためのＡＲＣの一部として用いら
れるべき薄い酸化物を形成するための方法を提供すると考えられることが認めら
れるであろう。この説明を考慮する当該技術分野の当業者には、この発明のさま
ざまな局面のさらなる変更および代替的な実施例が明らかであろう。たとえば、
本明細書中に記載のプロセスを実施するのに、本明細書中に記載の堆積チャンバ
以外の装置を用いることができる。用い得る他のタイプの堆積チャンバは、水平
管ＬＰＣＶＤ反応器を含む。添付の請求項がすべてのそのような修正および変更
を含むと解釈され、したがって、明細書および図面が制限的な意味というよりは
むしろ例示的な意味とみなされるべきことが意図される。
【図１】 金属およびＴｉＮ層が形成されかつフォトレジスト形状がパター
ニングされる半導体基板を含む半導体地形構造の部分断面図である。
ニングされる半導体基板を含む半導体地形構造の部分断面図である。
【図２】 トランジスタが形成され、中間レベル誘電体を介してトランジス
タへのコンタクトが作られかつ金属層およびＡＲＣ層が堆積される、半導体地形
構造の部分断面図である。
タへのコンタクトが作られかつ金属層およびＡＲＣ層が堆積される、半導体地形
構造の部分断面図である。
【図３】 図２のＡＲＣ層堆積の後、薄い酸化物層がＡＲＣ層の上に形成さ
れる、半導体地形構造の部分断面図である。
れる、半導体地形構造の部分断面図である。
【図４】 図３の酸化物堆積の後、プラズマ処理が行なわれる、半導体地形
構造の部分断面図である。
構造の部分断面図である。
【図５】 図３の酸化物堆積または図４のプラズマ処理の後、ＤＵＶフォト
レジスト層が酸化物層の上に堆積される、半導体地形構造の部分断面図である。
レジスト層が酸化物層の上に堆積される、半導体地形構造の部分断面図である。
【図６】 図５のフォトレジスト堆積の後、フォトレジスト形状がパターニ
ングされる、半導体地形構造の部分断面図である。
ングされる、半導体地形構造の部分断面図である。
【図７】 例示的な堆積システムの基板マウント位置レイアウトを示す上面
図である。
図である。
【図８】 例示的な堆積システムの基板マウント位置でのガス供給およびＲ
Ｆ接続レイアウトを示す平面図である。
Ｆ接続レイアウトを示す平面図である。
【図９】 本明細書中に記載の方法の実施例のためのプロセスシーケンスの
フローチャートの図である。
フローチャートの図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年１０月１３日（２０００．１０．１３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００２】 ２．背景技術 ＵＳ−Ａ−５８０７６６０は、集積回路デバイスの作製における、下にある誘
電体層への、フォトレジスト層の接着を改良するための方法を開示している。誘
電体層は、Ｎ2Ｏ、窒素またはアルゴンのプラズマ処理で処理される。誘電体層
に与えられるプラズマは、上部酸化物層の表面特徴を変更することがあり、これ
はその後に堆積されるフォトレジスト層の接着を大幅に改良する。 ＥＰ−Ａ−０８４０３６１は、反射防止膜の上に酸化ケイ素膜を堆積し、その
後に塗布されるフォトレジスト層の足部形成を減じるための方法を開示している
。これは、反射防止膜の上に酸化物キャッピング層または硬いマスクを堆積する
ことにより達成される。この参考文献は請求項１のプリアンブルに記載された形
状を開示している。 ＷＯ−Ａ−８７／０７３０９は、半導体ウェハ用の複数のマウント位置を備え
る、化学気相成長プロセスにおいて用いるための堆積装置を開示している。 集積回路は、モノリシック半導体基板に作製された多数のトランジスタを含む
。個別のトランジスタを互いから電気的に分離するのに、フィールド酸化膜また
は浅いトレンチ誘電体などの分離構造が用いられる。次にトランジスタは他のト
ランジスタまたはコンタクトパッドに選択的に結合され、パターニングされた導
体層を用いることにより所望の回路を達成する。導体は、誘電体によって互いか
らおよび下にある導電素子から分離され、好適な誘電体は、たとえば二酸化ケイ
素（酸化物）である。これにより、導体は半導体地形構造にわたってリソグラフ
ィックにパターニングされ、地形構造は半導体基板上に置かれた誘電体を含む。
導体は導電材料から作られ、好適な材料は、金属、ドープされたポリシリコン、
金属シリサイドまたはその組合せを含む。導体で形成される配線のタイプが導電
材料の選択に部分的に影響するのが一般的である。近隣のトランジスタ間の接続
などの比較的短い接続に用いられる導体は、しばしば「ローカル配線」と称され
る。ローカル配線は、ドープされたポリシリコンまたは金属シリサイドなどの材
料から形成されてもよい。集積回路中でおよびそれにわたってより長い距離に延
びる導体は、しばしば「グローバル配線」と呼ばれる。グローバル配線は、ロー
カル配線を含む層よりも上の層に一般的に存在し、グローバル配線導体の長さの
ために、アルミニウムまたは、より最近では銅などの低抵抗率の材料からそれら
が形成されることが重要になっている。
電体層への、フォトレジスト層の接着を改良するための方法を開示している。誘
電体層は、Ｎ2Ｏ、窒素またはアルゴンのプラズマ処理で処理される。誘電体層
に与えられるプラズマは、上部酸化物層の表面特徴を変更することがあり、これ
はその後に堆積されるフォトレジスト層の接着を大幅に改良する。 ＥＰ−Ａ−０８４０３６１は、反射防止膜の上に酸化ケイ素膜を堆積し、その
後に塗布されるフォトレジスト層の足部形成を減じるための方法を開示している
。これは、反射防止膜の上に酸化物キャッピング層または硬いマスクを堆積する
ことにより達成される。この参考文献は請求項１のプリアンブルに記載された形
状を開示している。 ＷＯ−Ａ−８７／０７３０９は、半導体ウェハ用の複数のマウント位置を備え
る、化学気相成長プロセスにおいて用いるための堆積装置を開示している。 集積回路は、モノリシック半導体基板に作製された多数のトランジスタを含む
。個別のトランジスタを互いから電気的に分離するのに、フィールド酸化膜また
は浅いトレンチ誘電体などの分離構造が用いられる。次にトランジスタは他のト
ランジスタまたはコンタクトパッドに選択的に結合され、パターニングされた導
体層を用いることにより所望の回路を達成する。導体は、誘電体によって互いか
らおよび下にある導電素子から分離され、好適な誘電体は、たとえば二酸化ケイ
素（酸化物）である。これにより、導体は半導体地形構造にわたってリソグラフ
ィックにパターニングされ、地形構造は半導体基板上に置かれた誘電体を含む。
導体は導電材料から作られ、好適な材料は、金属、ドープされたポリシリコン、
金属シリサイドまたはその組合せを含む。導体で形成される配線のタイプが導電
材料の選択に部分的に影響するのが一般的である。近隣のトランジスタ間の接続
などの比較的短い接続に用いられる導体は、しばしば「ローカル配線」と称され
る。ローカル配線は、ドープされたポリシリコンまたは金属シリサイドなどの材
料から形成されてもよい。集積回路中でおよびそれにわたってより長い距離に延
びる導体は、しばしば「グローバル配線」と呼ばれる。グローバル配線は、ロー
カル配線を含む層よりも上の層に一般的に存在し、グローバル配線導体の長さの
ために、アルミニウムまたは、より最近では銅などの低抵抗率の材料からそれら
が形成されることが重要になっている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バン・ンゴウ，ミン アメリカ合衆国、94538 カリフォルニア 州、フレモント、ザルディーノ・ドライ ブ、39219、アパートメント・266 Ｆターム(参考） 2H025 AA03 AB16 AC04 DA30 DA34 4K030 AA06 BA44 CA04 CA12 DA05 FA10 JA10 5F033 HH04 HH08 HH09 HH11 HH17 HH19 HH25 HH27 HH28 HH29 HH30 JJ04 JJ19 KK04 KK25 KK27 KK28 KK29 KK30 LL01 MM05 MM13 NN02 NN07 PP06 QQ02 QQ03 QQ04 QQ08 QQ09 QQ10 QQ11 QQ25 QQ31 QQ37 QQ48 QQ58 QQ65 RR04 RR06 RR07 RR08 SS02 SS04 SS12 SS13 SS15 TT08 VV06 WW00 WW01 WW03 WW05 WW06 XX01 XX03 XX04 5F046 PA03 PA05 PA13 5F058 BC02 BD01 BD04 BD15 BF07 BF23 BF29 BH16 BJ02
Claims (10)
- 【請求項１】 半導体基板（２０）上に形状をパターニングするための方法
であって、 半導体地形構造の上に酸化物（４０）を形成するステップと、 亜酸化窒素を用いて形成されたプラズマ（２）に前記酸化物（４０）を露出す
るステップと、 前記酸化物層（４０）上にフォトレジスト層（４２）を形成するステップとを
含む、方法。 - 【請求項２】 酸化物（４０）を形成する前記ステップは、 前記半導体地形構造の上およびその中にトランジスタを形成するステップと、 前記トランジスタの上に絶縁層（３２）を形成するステップと、 前記絶縁層（３２）上に金属層（３６）を形成するステップと、 前記金属層（３６）上に反射防止膜（３８）を形成するステップとをさらに含
む、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記反射防止膜（３８）は窒化チタンを含む、請求項２に記
載の方法。 - 【請求項４】 酸化物（４０）を形成する前記ステップは、約２００℃から
約５００℃の範囲の堆積温度でシランを酸素含有化学物質と反応させることによ
り、プラズマ励起化学気相成長させるステップを含む、請求項１に記載の方法。 - 【請求項５】 露出の前記ステップは、約１３．５６ＭＨｚの周波数を備え
る、約５００ワットから約１１００ワットの範囲の高周波数電力および約５００
標準立法センチメートル毎秒（ｓｃｃｍ）から約２０００ｓｃｃｍの範囲の亜酸
化窒素の流量を用いて、約２４０Ｐａから約４２５Ｐａの範囲の圧力を有するプ
ラズマ（２）を形成するステップを含み、露出の前記ステップは、約３８０℃か
ら約４３０℃の範囲の基板温度で約２分未満の持続時間の間行なわれる、請求項
１に記載の方法。 - 【請求項６】 フォトレジスト層（４２）を形成する前記ステップは、約３
００ｎｍ未満またはそれと等しい波長を有する放射による露光のために設計され
たフォトレジストを堆積するステップを含む、請求項１に記載の方法。 - 【請求項７】 半導体基板（２０）上に形状をパターニングするための方法
であって、 複数の基板マウント位置を有する堆積チャンバ（４６）の第１の基板マウント
位置（５０）に前記半導体基板を置くステップと、 堆積温度が維持されるまで、約２００℃から約５００℃の範囲の堆積温度に前
記半導体基板（２０）を加熱するステップと、 前記堆積チャンバ（４６）に反応ガス（６２）を導入して酸化物（４０）の一
部を堆積するステップと、 各基板マウント位置での前記酸化物（４０）の別の部分の堆積のために、前記
堆積チャンバ（４６）中の残りのマウント位置の１つを除くすべてに前記半導体
基板（２０）を順に移動させて、完全な酸化物を堆積するステップと、 前記堆積チャンバ（４６）中の前記１つの残りのマウント位置（５６）に前記
半導体基板（２０）を順に移動させるステップと、 約３８０℃から約４３０℃の範囲のプラズマ処理温度に前記半導体基板（２０
）を加熱するステップと、 亜酸化窒素を用いて形成されたプラズマ（２）に、約２分未満の持続時間の間
前記半導体基板（２０）を露出するステップと、 前記堆積チャンバ（４６）から前記半導体基板（２０）を除去するステップと
、 前記酸化物（４０）上にフォトレジスト層（４２）を形成するステップとを含
む、方法。 - 【請求項８】 反応ガス（６２）を導入する前記ステップは、シランおよび
酸素含有化学物質を導入するステップを含み、前記堆積チャンバ（４６）の導電
面（６０）に無線周波数電力を与えてグロー放電を形成するステップをさらに含
む、請求項７に記載の方法。 - 【請求項９】 露出の前記ステップは、約５００ワットから約１１００ワッ
トの範囲の高周波数電力および約５００ｓｃｃｍから約２０００ｓｃｃｍの範囲
の亜酸化窒素の流量を用いて、約２４０Ｐａから約４２５Ｐａの範囲の圧力を有
するプラズマ（２）を形成するステップを含む、請求項７に記載の方法。 - 【請求項１０】 半導体基板（２０）上に形状をパターニングするための方
法であって、 前記半導体基板（２０）上に堆積された金属層（３６）上に窒化チタン反射防
止膜（３８）を形成するステップと、 前記反射防止膜（３８）上に酸化物層（４０）を堆積するステップとを特徴と
し、前記酸化物（４０）は、シランおよび酸素を用いた化学気相成長によって堆
積され、前記酸化物（４０）の堆積のために堆積チャンバ（４６）に導入された
ガスは実質的に窒素を含まず、さらに 前記酸化物層（４０）の上にフォトレジスト層（４２）を形成するステップを
特徴とし、前記フォトレジスト層（４２）は、約３００ｎｍ未満の波長を有する
放射を用いた露光のために設計される、方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US19993698A | 1998-11-25 | 1998-11-25 | |
| US09/199,936 | 1998-11-25 | ||
| PCT/US1999/014599 WO2000031782A1 (en) | 1998-11-25 | 1999-06-28 | Silane-based oxide anti-reflective coating for patterning of metal features in semiconductor manufacturing |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002530885A true JP2002530885A (ja) | 2002-09-17 |
Family
ID=22739630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000584517A Withdrawn JP2002530885A (ja) | 1998-11-25 | 1999-06-28 | 半導体製造における金属形状のパターニングのためのシランベース酸化物反射防止膜 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1133788A1 (ja) |
| JP (1) | JP2002530885A (ja) |
| KR (1) | KR20010086053A (ja) |
| WO (1) | WO2000031782A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007500443A (ja) * | 2003-07-28 | 2007-01-11 | フリースケール セミコンダクター インコーポレイテッド | 有機反射防止膜（ａｒｃ）を有する半導体装置及びその方法 |
| JP2007511073A (ja) * | 2003-11-06 | 2007-04-26 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板上に材料を堆積させる方法。 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6656643B2 (en) | 2001-02-20 | 2003-12-02 | Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. | Method of extreme ultraviolet mask engineering |
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