JP2022511650A - 超伝導体配線製造のためのプレクリーンおよび誘電体堆積方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(政府の利益)
本発明は、米国契約番号第30080984号の下でなされた。したがって、米国政府は、その契約で指定されている発明に対する権利を有する。
以下に、本開示に含まれる技術思想を付記として記載する。
[付記1]
超伝導体デバイス配線構造を形成する方法であって、
基板を覆う第1の誘電体層を形成すること、
前記第1の誘電体層に超伝導配線要素を形成することであって、第1の配線層を形成するために前記第1の誘電体層の上面と揃えられた上面を有する前記超伝導配線要素を形成すること、
前記超伝導体デバイス配線構造を誘電体堆積チャンバに移動させること、
前記誘電体堆積チャンバ内の前記第1の配線層の上面に対してクリーニングプロセスを実施して、前記第1の配線層の上面から酸化を除去すること、
前記誘電体堆積チャンバ内において前記第1の配線層の上に第2の誘電体層を堆積すること
を含む方法。
[付記2]
前記クリーニングプロセスは、三フッ化窒素(NF 3 )ベースのプラズマクリーンエッチングプロセスである、付記1に記載の方法。
[付記3]
前記超伝導配線要素は、ニオブから形成されている、付記1に記載の方法。
[付記4]
前記第1の誘電体層および前記第2の誘電体層は、非酸化物ベースの誘電体材料から形成されている、付記1に記載の方法。
[付記5]
前記非酸化物ベースの誘電体材料は、窒化ケイ素、アモルファスシリコン、およびアモルファス炭化ケイ素(SiC)のうちの1つである、付記4に記載の方法。
[付記6]
前記第1の配線層を形成するために前記第1の誘電体層の前記上面と揃えられた上面を有する前記超伝導配線要素を形成することは、前記第1の誘電体層に開口を形成すること、形成された開口を充填するためにコンタクト材料充填を実施すること、化学機械的研磨(CMP)を実施して、前記超伝導配線要素の上面を、前記第1の誘電体層の上面に揃えることを含み、前記クリーニングプロセスは、前記CMPによって生じた前記超伝導配線要素の上面の酸化を除去する、付記1に記載の方法。
[付記7]
前記超伝導配線要素は、第1の導電配線であり、前記方法は、前記第2の誘電体層に第2の導電配線および第1のコンタクトを形成すること、前記第2の誘電体層に第3の導電配線および第2のコンタクトを形成することをさらに含み、前記第1のコンタクトおよび前記第2のコンタクトは、前記第1の導電配線の異なる部分に結合されている、付記1に記載の方法。
[付記8]
前記クリーニングプロセスは、
前記誘電体堆積チャンバの圧力を約1.5T(トール)に設定し、同時に三フッ化窒素(NF 3 )ガスを約25標準立方センチメートル/分(sccm)から約45sccmの流量で、およびアルゴンを約1050sccmから約1250sccmの流量で導入すること、
前記誘電体堆積チャンバの温度を約400℃に設定すること、
前記誘電体堆積チャンバのRF電力を約700ワット(W)にすること、
前記第1の配線層の面を、毎分約300から約850オングストロームのエッチング速度で約10秒間エッチングすること、
前記第1の配線層上に第2の誘電体層を堆積する前に、前記誘電体堆積チャンバからNF 3 ガスおよびArガスを排出すること
を含む、付記1に記載の方法。
[付記9]
約0sccmから約200sccmの窒素(N 2 )ガスを前記NF 3 ガスおよび前記Arガスとともに導入することをさらに含む、付記8に記載の方法。
[付記10]
前記誘電体堆積チャンバは、平行平板プラズマ強化化学気相成長(PECVD)チャンバである、付記8に記載の方法。
[付記11]
超伝導体デバイス配線構造を形成する方法であって、
誘電体堆積チャンバ内に超伝導配線層を配置することを含み、前記超伝導配線層は、第1の誘電体層の上面と揃えられた上面を有する超伝導コンタクトまたは導電配線を有し、前記超伝導コンタクトまたは前記導電配線の上面は、酸化層を有し、前記第1の誘電体層の前記上面は、酸化層を有しており、前記方法は、
三フッ化窒素(NF 3 )ガスを前記誘電体堆積チャンバに導入すること、
所定の期間、前記NF 3 ガスでプラズマクリーンエッチングを誘起するようにエッチング条件を設定して、前記超伝導コンタクトまたは前記導電配線から前記酸化層を除去し、前記第1の誘電体層から前記酸化層を除去すること、
前記誘電体堆積チャンバからNF 3 ガスを排出すること、
前記超伝導配線層上に第2の誘電体層を堆積すること
を含む、方法。
[付記12]
前記超伝導コンタクトまたは前記導電配線を形成するために使用される超伝導材料は、ニオブ(Nb)であり、前記酸化層は、酸化ニオブであり、前記プラズマクリーンエッチングは、前記ニオブの表面から酸化層を除去して、清浄なニオブ上面を形成し、前記第1の誘電体層から酸化層を除去する、付記11に記載の方法。
[付記13]
前記エッチング条件を設定することは、
前記誘電体堆積チャンバの圧力を約1.5T(トール)に設定し、同時に前記NF 3 ガスを約25標準立方センチメートル/分(sccm)から約45sccmの流量で導入するとともに、アルゴン(Ar)を約1050sccmから約1250sccmの流量で導入すること、
前記誘電体堆積チャンバの温度を約400℃に設定すること、
前記誘電体堆積チャンバのRF電力を約700ワット(W)にすること、
前記超伝導配線層の面を、毎分約300から約850オングストロームのエッチング速度で約10秒間エッチングすること
を含む、付記11に記載の方法。
[付記14]
約0sccmから約200sccmの窒素(N 2 )ガスを前記NF 3 ガスおよびArガスとともに導入することをさらに含む、付記13に記載の方法。
[付記15]
前記第1の誘電体層および前記第2の誘電体層は、非酸化物ベースの誘電体材料から形成されている、付記11に記載の方法。
[付記16]
前記非酸化物ベースの誘電体材料は、窒化ケイ素、アモルファスシリコン、およびアモルファス炭化ケイ素(SiC)のうちの1つである、付記15に記載の方法。
[付記17]
前記超伝導配線層は、前記第1の誘電体層に開口を形成すること、形成された開口を充填するために超伝導材料充填を実施すること、化学機械研磨(CMP)を実施して、前記超伝導材料充填の上面を、前記第1の誘電体層の上面に揃えることによって形成され、クリーニングプロセスは、前記CMPによって生じた超伝導配線要素の上面の酸化を除去する、付記11に記載の方法。
[付記18]
超伝導配線要素は、第1の導電配線であり、前記方法は、前記第2の誘電体層に第2の導電配線および第1のコンタクトを形成すること、前記第2の誘電体層に第3の導電配線および第2のコンタクトを形成することをさらに含み、前記第1のコンタクトおよび前記第2のコンタクトは、前記第1の導電配線の異なる部分に結合されている、付記11に記載の方法。
[付記19]
前記誘電体堆積チャンバは、平行平板プラズマ強化化学気相成長(PECVD)チャンバである、付記11に記載の方法。
Claims (19)
- 超伝導体デバイス配線構造を形成する方法であって、
基板を覆う第1の誘電体層を形成すること、
前記第1の誘電体層に超伝導配線要素を形成することであって、第1の配線層を形成するために前記第1の誘電体層の上面と揃えられた上面を有する前記超伝導配線要素を形成すること、
前記超伝導体デバイス配線構造を誘電体堆積チャンバに移動させること、
前記誘電体堆積チャンバ内の前記第1の配線層の上面に対してクリーニングプロセスを実施して、前記第1の配線層の上面から酸化を除去すること、
前記誘電体堆積チャンバ内において前記第1の配線層の上に第2の誘電体層を堆積すること
を含む方法。 - 前記クリーニングプロセスは、三フッ化窒素(NF3)ベースのプラズマクリーンエッチングプロセスである、請求項1に記載の方法。
- 前記超伝導配線要素は、ニオブから形成されている、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の誘電体層および前記第2の誘電体層は、非酸化物ベースの誘電体材料から形成されている、請求項1に記載の方法。
- 前記非酸化物ベースの誘電体材料は、窒化ケイ素、アモルファスシリコン、およびアモルファス炭化ケイ素(SiC)のうちの1つである、請求項4に記載の方法。
- 前記第1の配線層を形成するために前記第1の誘電体層の前記上面と揃えられた上面を有する前記超伝導配線要素を形成することは、前記第1の誘電体層に開口を形成すること、形成された開口を充填するためにコンタクト材料充填を実施すること、化学機械的研磨(CMP)を実施して、前記超伝導配線要素の上面を、前記第1の誘電体層の上面に揃えることを含み、前記クリーニングプロセスは、前記CMPによって生じた前記超伝導配線要素の上面の酸化を除去する、請求項1に記載の方法。
- 前記超伝導配線要素は、第1の導電配線であり、前記方法は、前記第2の誘電体層に第2の導電配線および第1のコンタクトを形成すること、前記第2の誘電体層に第3の導電配線および第2のコンタクトを形成することをさらに含み、前記第1のコンタクトおよび前記第2のコンタクトは、前記第1の導電配線の異なる部分に結合されている、請求項1に記載の方法。
- 前記クリーニングプロセスは、
前記誘電体堆積チャンバの圧力を約1.5T(トール)に設定し、同時に三フッ化窒素(NF3)ガスを約25標準立方センチメートル/分(sccm)から約45sccmの流量で、およびアルゴンを約1050sccmから約1250sccmの流量で導入すること、
前記誘電体堆積チャンバの温度を約400℃に設定すること、
前記誘電体堆積チャンバのRF電力を約700ワット(W)にすること、
前記第1の配線層の面を、毎分約300から約850オングストロームのエッチング速度で約10秒間エッチングすること、
前記第1の配線層上に第2の誘電体層を堆積する前に、前記誘電体堆積チャンバからNF3ガスおよびArガスを排出すること
を含む、請求項1に記載の方法。 - 約0sccmから約200sccmの窒素(N2)ガスを前記NF3ガスおよび前記Arガスとともに導入することをさらに含む、請求項8に記載の方法。
- 前記誘電体堆積チャンバは、平行平板プラズマ強化化学気相成長(PECVD)チャンバである、請求項8に記載の方法。
- 超伝導体デバイス配線構造を形成する方法であって、
誘電体堆積チャンバ内に超伝導配線層を配置することを含み、前記超伝導配線層は、第1の誘電体層の上面と揃えられた上面を有する超伝導コンタクトまたは導電配線を有し、前記超伝導コンタクトまたは前記導電配線の上面は、酸化層を有し、前記第1の誘電体層の前記上面は、酸化層を有しており、前記方法は、
三フッ化窒素(NF3)ガスを前記誘電体堆積チャンバに導入すること、
所定の期間、前記NF3ガスでプラズマクリーンエッチングを誘起するようにエッチング条件を設定して、前記超伝導コンタクトまたは前記導電配線から前記酸化層を除去し、前記第1の誘電体層から前記酸化層を除去すること、
前記誘電体堆積チャンバからNF3ガスを排出すること、
前記超伝導配線層上に第2の誘電体層を堆積すること
を含む、方法。 - 前記超伝導コンタクトまたは前記導電配線を形成するために使用される超伝導材料は、ニオブ(Nb)であり、前記酸化層は、酸化ニオブであり、前記プラズマクリーンエッチングは、前記ニオブの表面から酸化層を除去して、清浄なニオブ上面を形成し、前記第1の誘電体層から酸化層を除去する、請求項11に記載の方法。
- 前記エッチング条件を設定することは、
前記誘電体堆積チャンバの圧力を約1.5T(トール)に設定し、同時に前記NF3ガスを約25標準立方センチメートル/分(sccm)から約45sccmの流量で導入するとともに、アルゴン(Ar)を約1050sccmから約1250sccmの流量で導入すること、
前記誘電体堆積チャンバの温度を約400℃に設定すること、
前記誘電体堆積チャンバのRF電力を約700ワット(W)にすること、
前記超伝導配線層の面を、毎分約300から約850オングストロームのエッチング速度で約10秒間エッチングすること
を含む、請求項11に記載の方法。 - 約0sccmから約200sccmの窒素(N2)ガスを前記NF3ガスおよびArガスとともに導入することをさらに含む、請求項13に記載の方法。
- 前記第1の誘電体層および前記第2の誘電体層は、非酸化物ベースの誘電体材料から形成されている、請求項11に記載の方法。
- 前記非酸化物ベースの誘電体材料は、窒化ケイ素、アモルファスシリコン、およびアモルファス炭化ケイ素(SiC)のうちの1つである、請求項15に記載の方法。
- 前記超伝導配線層は、前記第1の誘電体層に開口を形成すること、形成された開口を充填するために超伝導材料充填を実施すること、化学機械研磨(CMP)を実施して、前記超伝導材料充填の上面を、前記第1の誘電体層の上面に揃えることによって形成され、クリーニングプロセスは、前記CMPによって生じた超伝導配線要素の上面の酸化を除去する、請求項11に記載の方法。
- 超伝導配線要素は、第1の導電配線であり、前記方法は、前記第2の誘電体層に第2の導電配線および第1のコンタクトを形成すること、前記第2の誘電体層に第3の導電配線および第2のコンタクトを形成することをさらに含み、前記第1のコンタクトおよび前記第2のコンタクトは、前記第1の導電配線の異なる部分に結合されている、請求項11に記載の方法。
- 前記誘電体堆積チャンバは、平行平板プラズマ強化化学気相成長(PECVD)チャンバである、請求項11に記載の方法。
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