JP2023504743A - 複数の障壁材料から作製される拡散障壁、並びに関連する物品及び方法 - Google Patents

複数の障壁材料から作製される拡散障壁、並びに関連する物品及び方法 Download PDF

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Abstract

固体材料中に存在する不純物が固体材料の表面から流出及び放出するのを抑制するために有効な拡散障壁、並びにその表面に拡散障壁を有する物品、表面に拡散障壁を含む物品を調製する方法、表面に拡散障壁を有する物品を含む機器、並びに物品及び機器を使用する方法が記載され、拡散障壁は、少なくとも２種の異なる障壁材料を含む。【選択図】図３Ａ

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年１２月９日に出願された米国仮出願第６２／９４５，６０２号の利益及び優先権を主張し、その全体はあらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書は、固体材料中又は固体材料の表面から、存在する不純物の放出を抑制する拡散障壁、並びにその表面に拡散障壁を有する物品、表面に拡散障壁を含む物品を調製する方法、表面に拡散障壁を有する物品を含む機器、並びに物品及び機器を使用する方法に関する。
半導体及びマイクロ電子デバイスの製造プロセスは、加工のためにワークピースを収容する高度に清浄な加工環境を必要とする。半導体加工ステップの例は、高純度材料から作製され、非常に精密な化学的構成を有する半導体ウエハに、ある量の高純度材料を添加することを伴う。
一般的な半導体プロセスステップの一例は、化学蒸着、原子層堆積、物理蒸着などによって正確な量の所望の（高純度の）材料を半導体基板上に堆積させる堆積プロセスである。加工環境、すなわち堆積が行われる環境は、汚染物質、不純物、微粒子などをほとんど含まないことが求められる真空環境であり、なぜなら、これらの望ましくない材料のいずれもが、望ましくない不純物として基板上に堆積する可能性があるためである。加工環境は、半導体基板、堆積を実行するのに必要なガス状（プラズマ、イオン性を含む）プロセス材料、及び最小限の他の材料又は構造を収容する以外に排気されるプロセスチャンバによって収容される。
半導体製造プロセスの異なる例は、イオンを半導体基板の表面に侵入させて半導体基板の材料に添加するイオン注入プロセスである。正確な量の注入されたイオン（「ドーパント」と呼ばれることもある）は、基板にイオンを衝突させることによって（例えば、イオンビームによって、又はイオン浸漬技術によって）半導体基板材料に添加される。この場合も、基板は、（その意図された成分に関して）精密で純粋な化学的構成を有し、基板表面に添加されるイオン（ドーパント）もまた、高純度でなければならない。加工環境は、半導体基板、注入のためのイオン、注入を実行するのに必要な任意の他のプロセス流体、及び不純物又は汚染物質と考えられる最小限の他の材料を含む以外は排気されるプロセスチャンバ（例えば、イオン注入チャンバ又は表面改質チャンバ）によって収容される。
不純物を可能な限り含まない、高度に清浄化された加工環境内で実行される半導体製造ステップのさらに他の例は、アニーリングプロセス、エッチングプロセス（例えば、プラズマエッチング）、洗浄ステップなどである。
半導体製造ツールの加工環境を画定し収容する構造は、プロセスチャンバ（具体例は、アニールチャンバ、堆積チャンバ、イオン注入チャンバ、エッチングチャンバ）と呼ばれる場合がある。プロセスチャンバは、加工環境を含む内部空間を画定し、さらに特定の半導体製造プロセスを実行するための適切な構造及びデバイスを収容する。プロセスチャンバは、加工環境を画定する構成要素（「プロセスチャンバ構成要素」としても公知）（例えば、側壁）と、プロセスチャンバ及びプロセスチャンバを収容する半導体加工ツールが所望の半導体製造プロセスを実行することを可能にする構成要素とから作製され、それらを収容する。側壁に加えて、プロセスチャンバ構成要素は、ワークピース（例えば、半導体ウエハ）を収容又は支持するため、プロセス材料をチャンバに送達するため、又はチャンバ内で実行されているプロセスを監視するためのデバイス、機器、及び部品を含む。例には、チャンバ壁、流導管（例えば、フローライン、フローヘッドなど）、締結具、トレイ、支持体（例えば、ワークピースを支持するためのプラテン又は「チャック」）、ポート、電子機器、監視デバイスだけでなく、加工物を支持するため、プロセス材料をプロセスチャンバに対して送達若しくは収容するため、又はプロセスチャンバ内で実行されている加工を実行若しくは監視するために使用される様々な他の構造が含まれる。
加工環境内の不純物の量を低減するために、プロセスチャンバ構成要素は、使用前、使用中、又は使用後のいずれにおいても、加工環境に不純物を導入してはならない。プロセスチャンバ構成要素は、表面不純物を含んでいてはならない。また、プロセスチャンバ構成要素の材料が、経時的に材料から放出（例えば、ガス放出）され得る不純物、例えば材料の固体構造内に吸着された不純物を含有する限り、これらの不純物を加工環境に放出させるべきではない。
半導体製造ツールで使用するためのプロセスチャンバ構成要素を形成するために、様々な固体材料が使用されてきた。有用な材料は、一般に、金属及び金属合金（例えば、アルミニウム（アルミニウム合金を含む）、ステンレス鋼）；石英等の鉱物；セラミック；ガラス；ケイ素材料；及び様々なポリマーを含むことができる。これらの固体材料は高レベルの純度（低レベルの不純度）に調製することができるが、最高レベルの純度であっても、いくらかの量の不純物含有量を有する。公知の不純物の一般的な例は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｎａ、Ｃａ、Ｋなどを含み、「微量金属不純物」と呼ばれる場合もある金属である。これらの微量金属不純物は、微量金属不純物を含有する固体材料を介して拡散し、特に高温において、経時的に材料表面から放出されることが公知である。半導体製造環境では、放出されたこれらの不純物がそのような微量であっても、ワークピースに有害である可能性がある。半導体加工は、微量金属などの不純物がデバイス及び製造プロセスの性能及び歩留まりに影響を及ぼすので、これらの材料に対して非常に敏感である。
したがって、プロセスチャンバ構成要素の固体材料から半導体加工環境への微量金属不純物の放出を防止するために、プロセスチャンバ構成要素は、典型的には金属酸化物から作製される拡散障壁を表面に含むように調製されている。拡散障壁は、固体材料の表面から隣接する真空へ、又は直接半導体ワークピース上への微量金属不純物の通過に抵抗する。実際の拡散障壁は、すべての不純物をバルク材料内に閉じ込める試みにおいて、プロセスチャンバ構成要素を覆うか又は「カプセル化する」ように設計されている。これらの拡散障壁のための材料の２つの例は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）及び酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）である。
近年、半導体加工ツール及び半導体加工方法の進歩により、微量金属不純物などの不純物が半導体加工ツールのプロセスチャンバ構成要素から加工環境に放出されることを防止する必要性が高まっている。
１つの要因として、いくつかのタイプの半導体加工方法がより高温で実行されるようになっている。例えば、イオン注入法は、最近では、室温を大幅に上回る温度、例えば摂氏３００、４００又は５００度を超える温度を含む、より一層高い温度で実行されている。さらに高いイオン注入加工温度、例えば最大摂氏６００若しくは７００度、又はそれらを超える温度が、将来のプロセスで使用される可能性がある。同様に、堆積方法（例えば、化学蒸着、物理蒸着、原子層堆積）及びアニーリングステップは、摂氏４００、５００以上又は６００度以上の温度で実行される場合がある。これらの高いプロセス温度では、プロセスチャンバ構成要素の材料内に存在する不純物は、材料内での拡散速度がより高くなり、材料の表面からの放出速度がより高くなる。
また、現在行われている増加中の手法では、微量金属不純物に対する半導体デバイスの感度のレベルが上がっている。マイクロ電子デバイス機構のサイズの小型化、並びに高速化及び誤差の低減に関する性能期待値の向上により、完成品のデバイス内の不純物の許容レベルは下がっている。
本開示は、不純物を含有する固体材料の表面からの不純物の放出を抑制する拡散障壁に関する。本開示はまた、表面に拡散障壁を含む固体物体、表面に拡散障壁を含む固体物体を調製する方法；プロセスチャンバ構成要素、及び拡散障壁を有する固体物体を含むプロセスチャンバ構成要素を含む加工機器；並びにそのようなプロセスチャンバ構成要素及び加工機器を使用する方法に関する。拡散障壁は、少なくとも２種の異なる障壁材料を含有し、多層拡散障壁、積層体、又は複合体の形態であってもよい。障壁材料のうちの１種又は複数は、イットリウムの酸化物、窒化物、又はフッ化物であってもよく；障壁材料のうちの１種又は複数は、アルミニウムの酸化物、窒化物、又はフッ化物であってもよく；障壁材料のうちの１種又は複数は、チタンの酸化物、窒化物、又はフッ化物であってもよく；障壁材料のうちの１種又は複数は、ジルコニウムの酸化物、窒化物、又はフッ化物であってもよく；障壁材料のうちの１種又は複数は、タンタルの酸化物、窒化物、又はフッ化物であってもよい。障壁材料を金属のうちの１種の「酸化物」、「窒化物」、又は「フッ化物」と呼ぶ場合、これらの用語は、具体的には、金属のうちの１種の窒化酸化物、窒化フッ化物、又は酸化フッ化物、例えば、ＭｘＯｘＮｙ、ＭＯＦ（Ｍは列挙された金属のうちの１種）、例えばＹｘＯｘＮｙ又はＹＯＦなどを含んでもよい。
一態様では、本開示は、少なくとも２種の障壁材料を含有する拡散障壁に関する。障壁材料は、イットリウムの酸化物、窒化物、又はフッ化物から選択されるイットリウム化合物；アルミニウムの酸化物、窒化物、又はフッ化物から選択されるアルミニウム化合物；チタンの酸化物、窒化物、又はフッ化物から選択されるチタン化合物；ジルコニウムの酸化物、窒化物、又はフッ化物から選択されるジルコニウム化合物；及びタンタルの酸化物、窒化物、又はフッ化物から選択されるタンタル化合物から選択される。
別の態様において、本開示は、拡散障壁を有する基板を含む物品に関する。拡散障壁は、イットリウムの酸化物、窒化物、又はフッ化物から選択されるイットリウム化合物；アルミニウムの酸化物、窒化物、又はフッ化物から選択されるアルミニウム化合物；チタンの酸化物、窒化物、又はフッ化物から選択されるチタン化合物；ジルコニウムの酸化物、窒化物、又はフッ化物から選択されるジルコニウム化合物；及びタンタルの酸化物、窒化物、又はフッ化物から選択されるタンタル化合物から選択される少なくとも２種の障壁材料を含む。
本開示は、添付の図面に関連する様々な例示的な実施形態の以下の説明を考慮してより完全に理解することができる。
拡散障壁を有する従来技術の固体物体の例を示す図である。 記載された拡散障壁を有する固体物体の例を示す図である。 記載された拡散障壁を有する固体物体の特定の例示的な実施形態を示す図である。 記載された拡散障壁を有する固体物体の特定の例示的な実施形態を示す図である。 記載された拡散障壁を有する固体物体の特定の例示的な実施形態を示す図である。 記載された拡散障壁を有する静電チャックの一例を示す図である。
本開示は、様々な修正及び代替形態を受け入れることができるが、その詳細は、例として図面に示され、詳述されている。しかしながら、本開示の態様を記載された特定の例示的な実施形態に限定することを意図するものではないことを理解されたい。むしろ、本開示の精神及び範囲内に入るすべての修正、等価物、及び代替物を網羅することを意図している。
本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、及び「その（ｔｈｅ）」は、内容上他に明確に指示されない限り、それらの複数の指示対象を含む。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、「又は」という用語は、一般に、内容上他に明確に指示されない限り、「及び／又は」を含む意味で使用される。
用語「約」は、一般に、列挙された値と等価である（例えば、同じ機能又は結果を有する）と考えられる数の範囲を指す。多くの場合、「約」という用語は、最も近い有効数字に四捨五入された数字を含むことができる。
端点を使用して表される数値範囲は、その範囲内に包含されるすべての数を含む（例えば、１～５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４及び５を含む）。
以下の詳細な説明は、図面を参照して読まれるべきであり、異なる図面の同様の要素には同じ番号が付してある。詳細な説明、及び必ずしも縮尺通りではない図面は、例示的な実施形態を示しており、本発明の範囲を限定することを意図していない。図示された例示的な実施形態は、例示としてのみ意図されている。反対のことが明確に述べられていない限り、任意の例示的な実施形態の選択された特徴は、追加の実施形態に組み込まれてもよい。
以下の説明は、不純物を含有する固体物体の表面からの不純物の放出を抑制するのに効果的な拡散障壁、又はその拡散障壁を表面に含む固体物体；表面に拡散障壁を含む固体物体を調製する方法；プロセスチャンバ構成要素、及び拡散障壁を有する固体物体を含むプロセスチャンバ構成要素を含む加工機器；並びにそのようなプロセスチャンバ構成要素及び加工機器を使用する方法に関する。
拡散障壁は、固体物体内に存在する不純物（例えば、微量金属不純物）が、不純物又は他の材料の存在が望ましくない、不利な、又は潜在的に有害である隣接又は接続された環境に固体物体から放出されるのを防止する必要性又は要望が存在する、構造、物品、デバイス、又はプロセス機器若しくは装置の構成要素の一部として役立つ可能性がある。拡散障壁は、固体物体内の界面又は表面に配置され、そして、固体物体内に吸着不純物として存在する不純物が、拡散及びガス放出によって固体物体内から隣接する環境へと通過することを効果的に抑制又は防止するための組成及び構造を有する。
例示的な用途では、拡散障壁は、半導体加工ツール及び半導体加工方法と共に、半導体加工ツールのプロセスチャンバ構成要素中に存在する不純物がプロセスチャンバ構成要素の表面から加工環境に放出されるのを防止するのに役立つ可能性がある。不純物の放出により、加工ツールが収容する高度に清浄な加工環境に不純物が置かれる。加工環境に存在すると、不純物は、半導体加工ツールを使用して加工されているワークピース（例えば、半導体ウエハ）に接触して組み込まれる可能性があるため、望ましくない。
半導体加工ツールのプロセスチャンバ構成要素の固体として用いられる固体材料の例には、金属（ステンレス鋼及びアルミニウム合金などの合金を含む）、セラミック、ガラス、ポリマー、及び石英が含まれる。これらの固体材料は、その特定の組成に応じて、様々な異なるタイプの微量金属不純物、例えば、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、銅、マグネシウム、マンガン、ナトリウム、カルシウム、カリウム、ホウ素、ベリリウム、アルミニウム、チタン、バナジウム、セレン、ストロンチウム、ヒ素、モリブデン、カドミウム、スズ、タングステン、水銀、鉛、バリウム、アンチモンなどの１種又は複数を含有する。これらの不純物は、固体材料から拡散し、固体材料の表面から隣接する環境に、又は半導体ワークピース上に直接生じる（例えば、「ガス放出する」）可能性がある。これは、特定の半導体加工方法で時々使用される高温及び高真空条件で特に当てはまる。
拡散障壁は、上述したように、２種以上の異なるタイプの不純物が固体物体から拡散及び放出されることを同時に抑制する２種以上の異なる障壁材料を含む。例示的な拡散障壁によれば、２種の障壁材料のうちの１種は、第１の不純物に対する障壁として作用するのに効果的であってもよく、２種の障壁材料のうちの第２の障壁材料は、第１の不純物とは異なり、例えば、障壁材料を通る拡散速度に関して第１の障壁材料では効果が低い少なくとも１種の追加の不純物（「第２の不純物」と呼ばれる）に対する障壁として作用するのに効果的であってもよい。
拡散障壁は、少なくとも２種の異なる障壁材料から作製され、その各々は、イットリウム、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、又はタンタルの酸化物、窒化物、又はフッ化物である（これらの材料は、具体的には、いずれかの金属の窒化酸化物、窒化フッ化物、及び酸化フッ化物の化合物を含む）。より詳細には、例示的な拡散障壁は、少なくとも２種の異なる障壁材料から作製されてもよく、各障壁材料は金属含有化合物であり、金属はイットリウム、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、又はタンタルであり、例えば、拡散障壁は、イットリウム化合物、アルミニウム化合物、チタン化合物、ジルコニウム化合物、及びタンタル化合物から選択される２種の異なる化合物から作製されてもよく、各化合物は金属の酸化物、フッ化物、又は窒化物である。障壁材料のうちの１種は、イットリウムの酸化物、窒化物、又はフッ化物であってもよく；障壁材料のうちの１種は、アルミニウムの酸化物、窒化物、又はフッ化物であってもよく；障壁材料のうちの１種は、チタンの酸化物、窒化物、又はフッ化物であってもよく；障壁材料のうちの１種は、ジルコニウムの酸化物、窒化物、又はフッ化物であってもよく；障壁材料のうちの１種は、タンタルの酸化物、窒化物、又はフッ化物であってもよい。すべての場合において、金属酸化物、金属フッ化物、及び金属窒化物という用語は、金属窒化酸化物、金属窒化フッ化物、又は金属酸化フッ化物、例えば、ＹｘＯｘＮｙ又はＹＯＦ、並びにアルミニウム、チタン、ジルコニウム、及びタンタルの類似の化合物を含む。
拡散障壁の２種の異なる障壁材料は、２種の異なる金属（イットリウム、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、又はタンタル）に基づいてもよく、例えば、拡散障壁は、アルミニウム含有化合物とイットリウム含有化合物、例えばアルミナとイットリアの組み合わせ、又はアルミニウム含有化合物とジルコニウム含有化合物、例えばアルミナとジルコニアの組み合わせなどであってもよい。あるいは、２種の異なる障壁材料はそれぞれ同じ金属を含有してもよく、例えば、障壁材料は、両方ともイットリウム、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、又はタンタルから選択される同じ金属に基づく２種の異なる金属含有化合物を含んでもよい。例えば、拡散障壁は、アルミナとフッ化アルミニウムの組み合わせ、又はイットリアとフッ化イットリウムの組み合わせ、又はチタニアとフッ化チタンなどであってもよい。
２種以上の異なる障壁材料を選択して、固体物体の固体材料中に存在する複数の異なる不純物に対して効果的な障壁特性を有する拡散障壁を提供することができる。異なるタイプの固体材料（例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、ガラス、又はセラミック）は、異なる組み合わせの微量金属不純物を含有し、例示的な金属合金、ガラス、又はセラミックは、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、銅、マグネシウム、マンガン、ナトリウム、カルシウム、カリウムなどのうちの２種以上を含む場合がある。異なる障壁材料は、これらのうちの１種又は複数の通過を防止する障壁として効果的である場合があるが、他の不純物（記載されたリストからの、又はそれ以外）の通過を防止するためには効果が低いか、又は効果的でない場合がある。本明細書の拡散障壁は、第１の不純物の通過を防止するための障壁材料として作用するのに効果的であるが、異なる（第２の）不純物の通過を防止するための障壁材料として作用するのに効果的ではないか、又ははるかに効果が低い第１の障壁材料を含んでもよく、拡散障壁は、第２の不純物の通過を防止するのに効果的な（例えば、第１の障壁材料よりも効果的である）異なる（第２の）障壁材料を含んでもよい。
単に一例として、いくつかの固体材料は、鉄、コバルト、ニッケル、又は銅のグループからの第１の不純物と、マグネシウム、ナトリウム、カルシウム、又はカリウムのグループからの第２の不純物とを含んでもよい。特定の障壁材料は、第１のグループの１種又は複数の不純物に対する障壁として効果的であるが、第２のグループのいずれにも効果的ではない場合がある。他の障壁材料が、第２のグループの１種又は複数の不純物に対する障壁として効果的である場合がある。本明細書の有用な拡散障壁は、鉄、コバルト、ニッケル、又は銅に対する効果的な障壁である第１の障壁材料と、マグネシウム、ナトリウム、カルシウム、又はカリウムに対する障壁として効果的な第２の障壁材料とを含んでもよい。より具体的には、アルミナは、鉄、コバルト、ニッケル又は銅の障壁材料として効果的である可能性があるが、マグネシウム、ナトリウム、カルシウム又はカリウムに対する障壁としては効果的ではない。効果的な拡散障壁は、鉄、コバルト、ニッケル、又は銅の流出を抑制するための第１の障壁材料としてのアルミナと、マグネシウム、ナトリウム、カルシウム、又はカリウムに対する障壁として効果的な第２の障壁材料（例えば、チタン化合物、ジルコニウム化合物、イットリウム化合物、又はタンタル化合物）とを含んでもよい。
第１の障壁材料が第１の不純物に対する障壁材料として適切に効果的であるが、第２の不純物に対する障壁材料として適切に効果的ではない場合、第２の障壁材料は、第２の不純物に対する障壁としてより効果的なものであってもよい。第２の障壁材料は、第１の障壁材料と比較して、第２の不純物に対する障壁材料として少なくとも２倍、好ましくは５倍又は１０倍効果的であってもよい。障壁材料を通過する不純物の拡散速度に関して、第２の障壁材料を通過する第２の不純物の拡散速度は、第１の障壁材料を通過する第２の不純物の拡散速度の半分、１／５（２０％）、又は１／１０（１０％）であってもよい。
拡散障壁はまた、第１及び第２の障壁材料を含有する拡散障壁の一般的又は全体的な障壁特性を改善するように機能する第３の障壁材料を含んでもよい。第３の障壁材料が、最初の２種の障壁特性と組み合わせて使用される場合、１種又は複数の不純物の拡散速度を低減させることができる。特定の例では、第３の障壁材料は、第１及び第２の障壁材料のみを含む同等の拡散障壁と比較して、少なくとも１種の不純物に対する拡散障壁の効果を高めるものであってもよい。第１及び第２の障壁材料から作製された拡散障壁に追加された第３の障壁材料は、第１及び第２の障壁材料のみを含む同等の拡散障壁と比較して、不純物の拡散速度を少なくとも１０、２０、又は５０％低減させることができる。
記載された拡散障壁又は拡散障壁材料は、特定の環境、用途、又は不純物における拡散障壁に必要な性能の少なくとも有用な基準を達成する。半導体加工ツールで使用する場合、記載された拡散障壁又は拡散材料は、好ましくは、拡散障壁層を横切る元素不純物濃度勾配に基づいて拡散障壁としての効果を示すことができる。例えば、半導体加工ツール（例えば、本明細書で特定されるもの）の有効動作温度において、拡散障壁は、拡散障壁層を横切って測定された濃度勾配を生成する。濃度勾配は、特に半導体加工ツールの文脈では、拡散障壁の一方の側の元素不純物の濃度を、拡散障壁の第２の側の同じ元素不純物の濃度と比較した差、すなわち、拡散障壁を有する固体物体内の不純物の濃度を、ガス状雰囲気（例えば、半導体加工ツールのプロセスチャンバ）に隣接する拡散障壁層表面における同じ元素不純物の濃度と比較した差として定義することができる。例示的な拡散障壁によれば、例示的な半導体加工ツールでは、濃度勾配は、固体物体内の不純物の濃度に対するプロセスチャンバの拡散障壁層表面における不純物の濃度と見なす場合、１／１０、１／１００、又は１／１０００の範囲内になることができる。具体的には、有用な又は好ましい障壁は、動作温度において、プロセスチャンバ上の同じ不純物の濃度の１／１０、１／１００、又は１／１０００である、プロセスチャンバ内の不純物濃度をもたらすことができる。
様々なタイプのプロセスチャンバ構成要素に使用され、例えば特定の加工方法で使用するためのプロセスチャンバ構成要素のコーティングとして使用される場合、拡散障壁はまた、耐薬品性又は化学的不活性、所望の電気的特性、及び本明細書に記載の半導体加工ツールの動作温度などの高い動作温度での経時的な安定性などの１つ又は複数の追加の物理的特性を示すことが望ましい場合がある。
特定の用途では、プラズマエッチングツール、イオン注入ツール、又はプラズマ、イオン材料、塩基若しくは酸、又は他の反応性蒸気などの反応性プロセス材料を使用する別のタイプの半導体加工ツールのプロセスチャンバ内で、特に高温で使用されるプロセスチャンバ構成要素には、化学的劣化に対する高度の耐性、すなわち化学的不活性が望ましい場合がある。この目的のために、固体物体上に配置された、記載された拡散障壁を含むプロセスチャンバ構成要素は、任意選択的に、固体物体の表面又は拡散障壁に隣接する化学的耐性材料の追加の層を含んでもよい。半導体加工ツールに有用な化学的耐性層を含む化学的耐性材料の例は公知であり、特定の具体的な例としては、限定されないが、金属酸化物及び金属フッ化物、例えば陽極酸化によって形成された酸化アルミニウム；酸化イットリウム；酸化アルミニウムと酸化イットリウムの多層の組み合わせなどが挙げられる。
記載された拡散障壁は、好ましくは高度に非晶質形態を示すことができる。例えば、Ｘ線回折技術の使用によって決定されるように、本明細書の有用な又は好ましい拡散障壁は、実質的に非晶質の拡散障壁層において著しく低減した不純物拡散速度を有することができ、拡散障壁のＸＲＤピークの半値全幅（ＦＷＨＭ）は、Ｘ線回折による２．５度の２θよりも広い。
記載された拡散障壁は、微量金属不純物の拡散速度が増加する比較的高い加工温度で使用される場合に特に役に立つ、又は有利になる可能性がある。様々な半導体加工方法は、摂氏３００又は４００度を超える温度などの比較的高いプロセス温度で実行される。イオン注入法は、摂氏３００、４００若しくは５００度を超える、又はさらには最大摂氏６００若しくは７００度、又はそれらを超える温度で実施される場合がある。堆積方法（例えば、原子層堆積、化学蒸着、物理蒸着など）並びにアニーリングプロセスは、摂氏３００、４００、５００又は６００度以上の温度で実行される場合がある。これらの比較的高い加工温度では、プロセスチャンバ構成要素の固体材料中に存在する微量金属不純物の拡散速度が増加する。拡散速度が増加すると、より多くの量の不純物が固体材料の表面を介して拡散し、固体材料の表面から放出され、半導体プロセスツールの加工環境に入る。したがって、これらの比較的高い加工温度では、効果的な拡散障壁は高い価値を有する。
記載された拡散障壁は、固体物体の表面に設けられ、記載された２種以上の障壁材料から作製された堆積コーティングの形態を有してもよい。障壁材料は、任意の形態で存在してもよく、例は、異なる障壁材料の２つからいくつか（例えば、２～１０）の別個の識別可能な層を含む「多層」形態；数十、数百、又は数千の範囲の数など、異なる障壁材料のより多数の別個の識別可能な層を含む「積層体」形態；及び２種以上の異なるタイプの障壁材料を含有し、異なる障壁材料が完全な又は連続した層には形成されていない「複合体」材料（例えば、堆積された材料のアイランド）である。
一般に、非限定的な例として、拡散障壁の単一の識別可能な層の厚さは、１ナノメートル未満、例えば、約０．１、０．５、１、２、５、又は１０ナノメートル、最大１００、５００、８００、又は９００ナノメートル（０．９ミクロン）の範囲内であってもよい。拡散障壁の総厚は、１０ナノメートル～１０００ナノメートル（１ミクロン）の範囲内であってもよい。
異なる障壁材料の別個の層を含む拡散障壁、例えば多層拡散障壁又は積層体拡散障壁では、個々の層はそれぞれ、例えば温度サイクルの寿命にわたって、多層拡散の安定性を可能にする熱膨張係数（ＣＴＥ）を示すことができる。望ましくは、各層の熱膨張係数は、１００、７５、５０、２０、又は１０％以下の範囲内など、隣接する層の熱膨張係数と同様であってもよい。多層拡散障壁又は積層体拡散障壁の場合、拡散障壁のすべての層は、好ましくは、任意の隣接する層、すなわち、すべての内層に対する２つの隣接する層、並びに上層及び下層に対する単一の隣接する層の熱膨張係数の１００、７５、５０、２０、又は１０パーセント以下の範囲内の熱膨張係数を有してもよい。これらの選択により、多層拡散障壁の層は、使用中に拡散障壁に与えられる潜在的に高い熱応力を考慮するように配列され順序付けられる。
本明細書で「多層」拡散障壁と呼ばれる例示的な拡散障壁は、２つ以上、例えば２、３、５、又は最大１０、２０、若しくは３０の個々の層から作製される拡散障壁を含み、各層は単一の障壁材料から作製され、拡散障壁含有層は少なくとも２種の異なる障壁材料から作製される。各層は連続的であり、識別可能な厚さを有し、比較的高いレベルの純度、例えば、本明細書に記載の単一の障壁材料の重量基準で少なくとも９０、９５、９８、又は９９％の純度を有する単一の障壁材料から作製される。拡散障壁の層は、１、２、５、又は１０ナノメートルから最大で１０、１００、５００、８００、又は９００ナノメートルまでの範囲の厚さなど、任意の有用な厚さであってもよく、例えば、各々が２～１０ナノメートルの範囲の厚さを有する２つから５つの層である。このタイプの拡散障壁の総厚は、任意の有用な厚さであってもよく、例示的な厚さは、５又は１０から、最大５００、７５０、又は１０００ナノメートルの範囲である。
多層拡散障壁の各層の厚さは、同じであっても、ほぼ同じであってもよく、又は異なっていてもよい。多層拡散障壁の例には、それぞれ異なる厚さを有する３つの繰り返し層Ａ、Ｂ、及びＣなどの異なる厚さのパターンを示す障壁材料層が含まれてもよく、例えば、（Ｎ）回の繰り返しにわたって繰り返されて、（５ｎｍのＡ、２０ｎｍのＢ、及び２ｎｍのＣ）×Ｎの厚さとなる（Ｎは１から１０であってもよい）。他の例は、５０ｎｍの厚さを有する単一の障壁材料層Ａに、Ｂ及びＣの複数の繰り返し障壁材料層を組み合わせた３つの層、Ａ、Ｂ、及びＣであってもよく、繰り返し数（Ｎ）にわたって繰り返されて、（５ｎｍのＢ及び３ｎｍのＣ）×Ｎとなる（（Ｎ）は１から１０であってもよい）。
２～１０の個々の層を含有する例示的な多層拡散障壁は、イットリウムの酸化物、窒化物、又はフッ化物；アルミニウムの酸化物、窒化物又はフッ化物；チタンの酸化物、窒化物又はフッ化物；ジルコニウムの酸化物、窒化物又はフッ化物；及びタンタルの酸化物、窒化物又はフッ化物から選択される、高レベルの純度を有する２種以上の異なる障壁材料から作製されてもよい。多層拡散障壁は、物理蒸着、化学蒸着、原子層堆積、そのような堆積方法の任意の派生物、又は他の公知のコーティング及び堆積技術などによって、複数の層を例えば個別に固体材料上に堆積させる任意の方法によって調製することができる。
複数の層、例えば数十又は数百の層などの多くの層を含有する拡散障壁の他の例は、積層体と呼ばれる場合がある。積層体は、少なくとも２種の異なる障壁材料の層を含有してもよく、８～１０００の全層を有してもよく、各層は、例えば０．１～１０ナノメートルの範囲の厚さを有する。
図１を参照すると、固体材料（例えば、金属、金属合金、ガラス、石英、セラミックなど）から作製された固体物体１０２の表面に配置された拡散障壁１０４を含む典型的なプロセスチャンバ構成要素１００が示されている。固体物体１０２の固体材料は、微量金属不純物などの不純物を含む。拡散障壁１０４は、酸化アルミニウムなどの単一酸化物化合物から作製された層であり、固体物体１０２からの微量金属不純物の放出を防止する。
図２は、様々な実施形態による、本明細書に記載の２種以上の異なる障壁材料を含む、固体物体１０２及び拡散障壁１１４から作製された例示的なプロセスチャンバ構成要素１０１（又は別のタイプのデバイス又は物品）を示す。
図３Ａでより詳細に示すように、いくつかの実施形態によれば、プロセスチャンバ構成要素１０１は、固体物体１０２と、複数（図示のように３つ）の層に形成された２種又は３種の異なる障壁材料から作製された拡散障壁１１４とから作製されてもよい。層１２４、１２６、及び１２８は、少なくとも２種の異なる障壁材料から作製され、異なる層の各々は単一の障壁材料から作製されてもよい。例えば、層１２４、１２６、及び１２８の各々は、異なる障壁材料から作製されてもよく、障壁材料のうちの１種又は複数は、イットリウムの酸化物、窒化物、又はフッ化物であってもよく；障壁材料のうちの１種又は複数は、アルミニウムの酸化物、窒化物、又はフッ化物であってもよく；障壁材料のうちの１種又は複数は、チタンの酸化物、窒化物、又はフッ化物であってもよく；障壁材料のうちの１種又は複数は、ジルコニウムの酸化物、窒化物、又はフッ化物であってもよく；障壁材料のうちの１種又は複数は、タンタルの酸化物、窒化物、又はフッ化物であってもよい。各層は、好ましくは高純度、例えば、障壁材料の重量基準で少なくとも９０、９５、９８、又は９９％の純度を有してもよい。障壁材料の各層は、固体物体１０２の表面にわたって連続していてもよく、１ナノメートル未満、例えば、約１、２、５、又は１０ナノメートルから、最大１０、１００、５００、８００、又は９００ナノメートル（０．９ミクロン）の範囲の厚さを有してもよい。
異なるタイプの障壁材料又は非障壁材料の他の層は除外されず、存在してもよいが、必要又は好ましいとは限らない。
図３Ｂは、本開示の実施形態に従って提供される別の例示的なプロセスチャンバ構成要素１０１を示す。チャンバ構成要素１０１は、固体物体１０２と、それぞれが単一の障壁材料である多数の（例えば、数十、数百、又は数千の）個々の層に形成された２種以上の異なる障壁材料から作製された拡散障壁１１４とを含む。層１３４、１３６、及び１３８は、少なくとも２種の異なる障壁材料から作製され、各層は単一の障壁材料から作製されてもよい。例えば、層１３４、１３６、及び１３８の各々は、異なる障壁材料から作製され、異なる層の各々は、単一の障壁材料から作製されてもよい。障壁材料のうちの１種又は複数は、イットリウムの酸化物、窒化物、又はフッ化物であってもよく；障壁材料のうちの１種又は複数は、アルミニウムの酸化物、窒化物、又はフッ化物であってもよく；障壁材料のうちの１種又は複数は、チタンの酸化物、窒化物、又はフッ化物であってもよく；障壁材料のうちの１種又は複数は、ジルコニウムの酸化物、窒化物、又はフッ化物であってもよく；障壁材料のうちの１種又は複数は、タンタルの酸化物、窒化物、又はフッ化物であってもよい。各層は、好ましくは高純度、例えば、障壁材料の重量基準で少なくとも９０、９５、９８、又は９９％の純度を有してもよい。障壁の各層は、固体物体１０２の表面にわたって連続していてもよく、１ナノメートル未満、例えば、約０．１、０．５、１、２、５、又は１０ナノメートルから、最大１０、１５、又は２０ナノメートルの範囲の厚さを有してもよい。
異なるタイプの障壁材料又は非障壁材料の他の層は、必ずしも除外されず、存在してもよいが、必要又は好ましいとは限らない。
数十、数百、又は数千の層を含有する図３Ｂの拡散障壁１１４は、「積層体」拡散障壁と呼ばれる場合がある。積層体拡散障壁は、一連のガス状前駆体材料に表面を曝露することにより、単一の障壁材料から作製された個々の層の各々を順次形成する一連の原子層堆積ステップによって、固体物体１０２の表面に塗布されてもよい。堆積した障壁材料の各連続量が、「層」であると見なされる。一例として、各ステップは単一の前駆体材料を使用して単一の障壁層を形成する、一連の原子層堆積ステップを実行してもよい。この一連は、少なくとも２種の異なるタイプの障壁材料層を堆積させて積層体の異なる層を形成するステップを含む。積層体拡散障壁は、識別可能な層堆積障壁材料が、例えばパターン化された順序で堆積される多段階プロセスに起因して、個別の「層」を含む。
積層体は、異なる堆積材料の個別の「層」を既知の技術の使用によって識別することが困難であり得るとしても、各原子層堆積ステップによってそれぞれ生成された異なる層から作製されていると見なされる。いくつかの積層体コーティングでは、個別の層は、トンネル電子顕微鏡を使用して検出可能である場合がある。各層は、「単層」を構成すると見なされる場合があり、「単層」という用語は化学堆積技術で使用され、堆積材料が基板又は前のＡＬＤ層上の反応部位を飽和させるように、基板の表面又は前のＡＬＤ層に堆積された堆積材料の量を指す。単層は、少数の原子のみの厚さ、すなわち、表面の限られた数の反応部位と会合することによって表面を覆い、約２、３、又は５個以下の原子の厚さを有する単層を生成する原子又は分子の単一層の厚さを有する。
図３Ｃは、本開示の実施形態に従って提供される別のプロセスチャンバ構成要素１０１の一例を示す。チャンバ構成要素１０１は、固体物体１０２及び拡散障壁１１４を含み、拡散障壁１１４は、不完全な層の「複合体」形態に形成された２種以上の異なる障壁材料から作製された複合体（１４４）の形態である。複合体は、「積層体」拡散障壁と同様に、一連の原子層堆積ステップによる原子層堆積によっても形成することができるが、一連の各ステップ中に堆積される各材料の量は、堆積された障壁材料の均一に堆積された連続層を生成しない量である。例えば、障壁材料は、障壁材料が堆積される表面の粗さよりも小さい厚さを有する量の障壁材料を堆積させる原子層堆積ステップによって堆積されてもよい。連続して堆積された場合、堆積された量の異なる障壁材料は、異なる堆積材料から作製された「複合体」材料を形成するが、個別の又は連続した層を形成せず、例えば、１～５原子厚の厚さを有する単層さえ形成しない。
複合体１４４の形態の拡散障壁１１４は、記載されたように２種以上の障壁材料から作製されてもよい。障壁材料のうちの１種又は複数は、イットリウムの酸化物、窒化物、又はフッ化物であってもよく；障壁材料のうちの１種又は複数は、アルミニウムの酸化物、窒化物、又はフッ化物であってもよく；障壁材料のうちの１種又は複数は、チタンの酸化物、窒化物、又はフッ化物であってもよく；障壁材料のうちの１種又は複数は、ジルコニウムの酸化物、窒化物、又はフッ化物であってもよく；障壁材料のうちの１種又は複数は、タンタルの酸化物、窒化物、又はフッ化物であってもよい。複合体は、好ましくは、拡散障壁を形成するように作製された２種以上の障壁材料の重量基準で少なくとも９０、９５、９８、又は９９％を含有することなどによって、高純度を有してもよい。拡散障壁の総厚はまた、１０～１０００ナノメートルの範囲の厚さなど、任意の有用な厚さであってもよい。
２種（この例では、２種のみ）の異なる障壁材料から作製された、現在好ましい拡散障壁の例は、２つの層、複数の層（例えば、３～１０）を有してもよく、又は２種の障壁材料の積層体又は複合体であってもよい。多層拡散障壁又は積層体の個々の層は、アルミナ、イットリア、ジルコニア、及びチタニアから選択される障壁材料から作製されてもよい。例えば、２種の障壁材料のみを使用して作製された多層又は積層体拡散障壁は、アルミナとイットリア、アルミナとジルコニア、アルミナとチタニア、イットリウムとジルコニア、又はイットリアとチタニアの交互層から作製されてもよい。合計２つの層（各障壁材料から１つの層が作製される）のみを含有する拡散障壁の場合、各層は約５０ナノメートル、例えば４０～６０ナノメートルであってもよい。３～１０の層を含有する拡散障壁の場合、各層は、１、５、又は１０から、２０から４０ナノメートルまで、例えば１０～３０ナノメートルであってもよい。これら又は複合体拡散障壁は、５０～１５０ナノメートル、例えば８０～１２０ナノメートルの総厚を有してもよい。２種の障壁材料のそれぞれの層数の比は、約１：１、例えば、４０：６０～６０：４０、又は４５：５５～５５：４５であってもよい。
３種（この例では、３種のみ）の異なる障壁材料から作製された、現在好ましい拡散障壁の例は、３つの層、複数の層（例えば、４～１０）を有してもよく、又は３種の異なる障壁材料の積層体又は複合体であってもよい。多層拡散障壁又は積層体の個々の層は、アルミナ、イットリア、ジルコニア、及びチタニアから選択される障壁材料から作製されてもよい。例えば、３種の障壁材料のみを使用して作製された多層、積層体、又は複合体拡散障壁は、アルミナ、ジルコニア、及びイットリア；アルミナ、チタニア、及びイットリア；ジルコニア、チタニア、及びイットリア；ジルコニア、アルミナ、及びチタニアのパターン化された層から作製されてもよい。合計３つの層（各障壁材料から１つの層が作製される）のみを含有する拡散障壁の場合、各層は約２５～７０ナノメートル、例えば３０～６０ナノメートルであってもよい。４～１０の層を含有する拡散障壁の場合、各層は２０～４５ナノメートル、例えば１５～４０ナノメートルであってもよい。これら又は複合体拡散障壁は、５０～２００ナノメートル、例えば８０～１６０ナノメートルの総厚を有してもよい。拡散障壁内の異なる障壁材料の量は、各障壁材料の約３３重量％、例えば、拡散障壁内の各障壁材料の３０～４０重量％であってもよい。
本明細書の拡散障壁は、望ましくは物品から拡散するのを防止される不純物を含有する任意の物品又は表面に配置される場合に役立つ可能性がある。記載された拡散障壁は、半導体加工ツール、例えば、イオン注入ツール、又は例えば化学徐着、物理蒸着、原子層堆積長などの一種の堆積ツールの一部である物品、デバイス、又は構成要素（例えば、「プロセスチャンバ構成要素」）の固体物体から不純物が漏出するのを防止する障壁として特に役立つ可能性がある。
本明細書の範囲を限定するものではないが、半導体加工ツールは、半導体基板が加工される真空で動作するプロセスチャンバを含む任意のタイプとすることができる。プロセスチャンバは、高レベルの真空で動作して半導体デバイスを収容し、そして、半導体基板に適用されるプラズマ、イオン、又はガス若しくは蒸気の形態の分子化合物などの高純度プロセス材料にデバイスを曝露することによって、半導体デバイスの加工を可能にする。プロセスチャンバは、基板をプロセスチャンバ内へと、プロセスチャンバ外へと、及びプロセスチャンバ内において搬送、保持、固定、支持、又は移動するのに有用な構成要素及び表面を収容しなければならない。プロセスチャンバはまた、加工材料（例えば、プラズマ、イオン、ガス状堆積材料など）をプロセスチャンバに収容された真空内外に流し、送達し、そして除去するのに有効な構造のシステムを収容しなければならない。これらの異なるタイプのプロセスチャンバ構成要素の例には、プロセスチャンバの内面を画定する側壁又はライナ、並びにフローヘッド（シャワーヘッド）、シールド、トレイ、支持体、ノズル、バルブ、導管、基板を取り扱い又は保持するためのステージ、ウエハハンドリング固定具、チャンバライナ（すなわち、側壁）、セラミックウエハキャリア、ウエハホルダ、サセプタ、スピンドル、チャック、リング、バッフル、及び様々なタイプの締結具（ねじ、ナット、ボルト、クランプ、リベットなど）が含まれる。これら又は他のタイプのプロセスチャンバ構成要素のいずれも、プロセスチャンバ構成要素を形成する固体材料からプロセスチャンバの真空環境への不純物の通過を抑制又は防止するために、本明細書に記載の拡散障壁を含むように適合させることができる。
プロセスチャンバ構成要素は、（ライナ又は側壁のための）平坦で平面状の表面などの任意の形状又は任意の形態の表面を有してもよく、又は追加的若しくは代替的に、高いアスペクト比を有すると考えられるような機構を含む、開口部（ｏｐｅｎｉｎｇ）、開口部（ａｐｅｒｔｕｒｅ）、チャネル、トンネル、ねじ山付きねじ、ねじ山付きナット、多孔質膜、フィルタ、三次元ネットワーク、孔などを含む物理的形状又は形態を有してもよい。記載された特定の例示的な拡散障壁を提供するための原子層堆積技術は、アスペクト比が少なくとも２０：１、５０：１、１００：１、２００：１、又は５００：１の構造を有する物品を含むそのような構造上に、均一で高品質の拡散障壁を提供するのに効果的である可能性がある。
記載された拡散障壁は、任意のタイプの半導体加工ツールのプロセスチャンバ構成要素、並びに任意の温度及び他のプロセス条件で動作する加工ツールに役立つ可能性がある。記載された拡散障壁は、室温を大幅に上回る温度などの高温で動作する半導体加工ツールのプロセスチャンバ構成要素上に配置される場合に特に役立つ可能性がある。一例として、より新しいイオン注入方法は、摂氏３００、４００、５００、６００又は７００度を超える温度を含む、より一層高い温度で実行される。様々な堆積技術（例えば、化学蒸着、物理蒸着、原子層堆積）及びアニーリングステップは、摂氏４００、５００又は６００度以上の温度で実行される場合がある。これらの方法では、半導体加工ツールを使用して実行されると、ツールのプロセスチャンバ構成要素が同じ高温に曝露され、プロセスチャンバ構成要素の固体材料中の微量金属不純物の拡散速度が増加する。効果的な障壁材料は、本明細書に記載されるように、これらの加工ツール及び加工方法に特に役立つ可能性がある。
プロセスチャンバ構成要素は、「真空適合性基板」と呼ばれる場合もあるタイプの固体材料（「固体物体」又は「基板」とも呼ばれる）から作製されてもよい。一般に、真空適合性基板として有用な固体材料の例には、セラミック材料、金属（アルミニウム合金及び固体鋼などの合金を含む）、ガラス、石英、及びポリマー材料が含まれてもよい。真空適合性基板として有用なセラミック材料には、アルミナ、炭化ケイ素、窒化アルミニウムが含まれる。金属及び金属合金の例には、ステンレス鋼及びアルミニウムが含まれる。真空適合性基板はまた、石英、サファイア、誘電材料、導電材料、シリカ、溶融シリカ、溶融石英、ケイ素、陽極酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、並びに半導体産業で使用される特定のプラスチック、例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）及びポリイミドなどのプラスチックであってもよい。
単一の例として、記載された拡散障壁は、ビーム型イオン注入デバイス又はプラズマイオン浸漬注入デバイスであり得るイオン注入デバイスの静電チャックの表面又はその付近に含まれる場合に効果的である可能性がある。公知のように、静電チャックは、イオン注入プロセス中に半導体ウエハの位置を支持して維持するために、イオン注入デバイスのプロセスチャンバ内に収容されてもよい。
静電チャックの様々な一般的及び具体的な設計は公知である。図４を参照すると、典型的な静電チャック（２００）は、固体誘電体（例えば、セラミック）材料のベース層２１０と、接着剤結合層と、第２の誘電体層２１４とを含む複数の層から形成されてもよい。上面２２０は、同じく誘電材料から作製され得る任意選択のエンボス２３０を含んでもよい。導電層（例えば、接地層、電荷散逸層）などの電気デバイスを含む様々な他の構造及びデバイスも存在することができる。
特定の例によれば、図４に示すような静電チャックの形態のプロセスチャンバ構成要素は、静電チャックの上部、例えば第２の誘電体層２１４の上面又はその付近に拡散障壁２４０を含んでもよい。拡散障壁２４０は、誘電体層２１４から静電チャック２００を含有するイオン注入デバイスの雰囲気への不純物の通過を防止するのに効果的である可能性がある。
拡散障壁２４０は、本明細書に記載の任意の組成及び形態、例えば、多層拡散障壁、積層体、又は複合体であってもよい。
本明細書は、半導体製造プロセス（例えば、イオン注入、堆積ステップ）、半導体加工ツール、及び関連するプロセスチャンバ構成要素における拡散障壁の使用に言及することが多いが、記載された拡散障壁はこれらの項目及び用途に限定されない。他の環境、例えば高真空環境で使用するための様々な他の固体物体もまた、不純物が固体物体から真空環境に通過するのを防止するために、記載された拡散障壁から利益を得ることができる。

Claims (19)

  1. 少なくとも２種の異なる障壁材料を含む拡散障壁であって、前記少なくとも２種の異なる障壁材料は、
    イットリウムの酸化物、窒化物若しくはフッ化物から選択されるイットリウム化合物、
    アルミニウムの酸化物、窒化物若しくはフッ化物から選択されるアルミニウム化合物、
    チタンの酸化物、窒化物若しくはフッ化物から選択されるチタン化合物、
    ジルコニウムの酸化物、窒化物若しくはフッ化物から選択されるジルコニウム化合物、又は
    タンタルの酸化物、窒化物若しくはフッ化物から選択されるタンタル化合物
    を含む、拡散障壁。
  2. 前記少なくとも２種の異なる障壁材料のうちの１種は、第１の微量金属不純物に対する障壁として作用するのに効果的であり、前記少なくとも２種の障壁材料のうちの第２の障壁材料は、前記第１の微量金属不純物とは異なる第２の微量金属不純物に対する障壁として作用するのに効果的である、請求項１に記載の拡散障壁。
  3. 不純物としての鉄、コバルト、ニッケル、及び銅のうちの１種又は複数に対する拡散障壁として効果的な第１の障壁材料と、
    不純物としてのＺｎ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｃａ、Ｋのうちの１種又は複数に対する拡散障壁として有効な第２の障壁材料と
    を含む、請求項１に記載の拡散障壁。
  4. 前記少なくとも２種の異なる障壁材料の２つから５つの層を備え、各層は２～１０ナノメートルの範囲の厚さを有する、請求項１に記載の拡散障壁。
  5. ジルコニア層、チタニア層、イットリア層、タンタラ層、及びアルミナ層から選択される２つ又は３つの層を備える、請求項４に記載の拡散障壁。
  6. 前記少なくとも２種の異なる障壁材料の８～１０００の層を備え、各層は０．１～１０ナノメートルの範囲の厚さを有する、請求項１に記載の拡散障壁。
  7. 複数のジルコニア層、複数のチタニア層、複数のイットリア層、複数のタンタラ層、複数のアルミナ層のうちの少なくとも２つを含む、請求項６に記載の拡散障壁。
  8. 前記少なくとも２種の異なる障壁材料は複合材料である、請求項１に記載の拡散障壁。
  9. ジルコニア、チタニア、イットリア、タンタラ、及びアルミナから選択される障壁材料を含む、請求項８に記載の拡散障壁。
  10. イットリウムの酸化物、窒化物若しくはフッ化物から選択されるイットリウム化合物、
    アルミニウムの酸化物、窒化物若しくはフッ化物から選択されるアルミニウム化合物、
    チタンの酸化物、窒化物若しくはフッ化物から選択されるチタン化合物、
    ジルコニウムの酸化物、窒化物若しくはフッ化物から選択されるジルコニウム化合物、又は
    タンタルの酸化物、窒化物若しくはフッ化物から選択されるタンタル化合物
    を含む少なくとも２種の異なる障壁材料から本質的になる、請求項１に記載の拡散障壁。
  11. ジルコニア層、チタニア層、イットリア層、タンタラ層、又はアルミナ層から選択される少なくとも２種の異なる障壁材料から本質的になる、請求項１に記載の拡散障壁。
  12. ５～１０００ナノメートルの範囲の厚さを有する、請求項１に記載の拡散障壁。
  13. 拡散障壁を有する基板を備える物品であって、前記拡散障壁は、
    イットリウムの酸化物、窒化物若しくはフッ化物から選択されるイットリウム化合物と、
    アルミニウムの酸化物、窒化物若しくはフッ化物から選択されるアルミニウム化合物と、
    チタンの酸化物、窒化物若しくはフッ化物から選択されるチタン化合物と、
    ジルコニウムの酸化物、窒化物若しくはフッ化物から選択されるジルコニウム化合物、又は
    タンタルの酸化物、窒化物若しくはフッ化物から選択されるタンタル化合物
    を含む少なくとも２種の異なる障壁材料を含む、物品。
  14. 前記２種の異なる障壁材料のうちの１種は、第１の微量金属不純物に対する障壁として作用するのに効果的であり、前記２種の異なる障壁材料のうちの第２の障壁材料は、前記第１の微量金属不純物とは異なる第２の微量金属不純物に対する障壁として作用するのに効果的である、請求項１３に記載の物品。
  15. 不純物としての鉄、コバルト、ニッケル及び銅のうちの１種又は複数に対する拡散障壁として効果的な第１の障壁材料と、
    不純物としてのＺｎ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｃａ、Ｋのうちの１種又は複数に対する拡散障壁として効果的な第２の障壁材料と
    を含む、請求項１３に記載の物品。
  16. 半導体製造ツールのプロセスチャンバ構成要素である、請求項１３に記載の物品。
  17. 前記半導体製造ツールは、イオン注入デバイス、堆積チャンバ、エッチングチャンバ、又は表面改質チャンバである、請求項１３に記載の物品。
  18. 前記プロセスチャンバ構成要素が、内壁面、ウエハサセプタ、静電チャック、シャワーヘッド、ノズル、バッフル、締結具、ウエハ搬送構造、又はこれらのいずれかの一部若しくは構成要素から選択される、請求項１３に記載の物品。
  19. 前記半導体製造ツールはイオン注入デバイスであり、前記構成要素は静電チャックである、請求項１３に記載の物品。
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Family Cites Families (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6967154B2 (en) * 2002-08-26 2005-11-22 Micron Technology, Inc. Enhanced atomic layer deposition
US7601649B2 (en) * 2004-08-02 2009-10-13 Micron Technology, Inc. Zirconium-doped tantalum oxide films
JP2006245528A (ja) * 2005-02-01 2006-09-14 Tohoku Univ 誘電体膜及びその形成方法
KR20080003387A (ko) * 2005-04-07 2008-01-07 에비자 테크놀로지, 인크. 다중층, 다중성분 높은-ｋ 막들 및 이들의 증착 방법
US20070080426A1 (en) * 2005-10-11 2007-04-12 Texas Instruments Incorporated Single lithography-step planar metal-insulator-metal capacitor and resistor
KR100801315B1 (ko) * 2006-09-29 2008-02-05 주식회사 하이닉스반도체 돌기형트랜지스터가 구비된 반도체소자의 제조 방법
CN101246910B (zh) * 2007-02-13 2012-06-06 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 金属-绝缘-金属型电容器及其制作方法
US20080272421A1 (en) * 2007-05-02 2008-11-06 Micron Technology, Inc. Methods, constructions, and devices including tantalum oxide layers
KR100919576B1 (ko) * 2007-10-17 2009-10-01 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자 및 그 제조 방법
TW200924109A (en) * 2007-11-21 2009-06-01 Promos Technologies Inc Method for forming shallow trench isolation structure and method for preparing recessed gate structure using the same
JP2010087187A (ja) * 2008-09-30 2010-04-15 Tokyo Electron Ltd 酸化珪素膜およびその形成方法、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体並びにプラズマｃｖｄ装置
JP4415100B1 (ja) * 2008-12-19 2010-02-17 国立大学法人東北大学 銅配線、半導体装置および銅配線形成方法
US8390100B2 (en) * 2008-12-19 2013-03-05 Unity Semiconductor Corporation Conductive oxide electrodes
KR101205160B1 (ko) * 2010-02-04 2012-11-27 에스케이하이닉스 주식회사 반도체 소자 및 그의 제조 방법
CN103733350A (zh) * 2011-06-10 2014-04-16 Posco公司 太阳能电池基底、其制备方法以及使用其的太阳能电池
TWI520217B (zh) * 2011-06-16 2016-02-01 聯華電子股份有限公司 半導體元件及其製造方法
US9553195B2 (en) * 2011-06-30 2017-01-24 Applied Materials, Inc. Method of IGZO and ZNO TFT fabrication with PECVD SiO2 passivation
US9330963B2 (en) * 2011-12-20 2016-05-03 Intel Corporation Conformal low temperature hermetic dielectric diffusion barriers
US8994002B2 (en) * 2012-03-16 2015-03-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. FinFET having superlattice stressor
US8865544B2 (en) * 2012-07-11 2014-10-21 Micron Technology, Inc. Methods of forming capacitors
KR20140017272A (ko) * 2012-07-31 2014-02-11 에스케이하이닉스 주식회사 반도체 소자 및 이의 제조 방법
US9136213B2 (en) * 2012-08-02 2015-09-15 Infineon Technologies Ag Integrated system and method of making the integrated system
US9614026B2 (en) * 2013-03-13 2017-04-04 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration High mobility transport layer structures for rhombohedral Si/Ge/SiGe devices
CN112420816A (zh) * 2013-09-23 2021-02-26 量子半导体有限公司 超晶格材料和应用
KR102375081B1 (ko) * 2014-01-30 2022-03-15 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비 알루미나 코팅된 절삭 공구
US9793339B2 (en) * 2015-01-08 2017-10-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method for preventing copper contamination in metal-insulator-metal (MIM) capacitors
KR20210111885A (ko) * 2015-02-13 2021-09-13 엔테그리스, 아이엔씨. 기판 제품 및 장치의 특성 및 성능을 향상시키기 위한 코팅
US9941111B2 (en) * 2015-05-29 2018-04-10 Infineon Technologies Ag Method for processing a semiconductor layer, method for processing a silicon substrate, and method for processing a silicon layer
JP6507875B2 (ja) * 2015-06-17 2019-05-08 富士電機株式会社 炭化珪素半導体装置の製造方法
US9613856B1 (en) * 2015-09-18 2017-04-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method of forming metal interconnection
JP6576235B2 (ja) * 2015-12-21 2019-09-18 東京エレクトロン株式会社 Ｄｒａｍキャパシタの下部電極およびその製造方法
KR102410927B1 (ko) * 2015-12-22 2022-06-21 에스케이하이닉스 주식회사 반도체장치 및 그 제조 방법
US11326253B2 (en) * 2016-04-27 2022-05-10 Applied Materials, Inc. Atomic layer deposition of protective coatings for semiconductor process chamber components
US20180016678A1 (en) * 2016-07-15 2018-01-18 Applied Materials, Inc. Multi-layer coating with diffusion barrier layer and erosion resistant layer
CN111566255A (zh) * 2017-12-18 2020-08-21 恩特格里斯公司 通过原子层沉积涂覆的耐化学性多层涂层
DE102018110240A1 (de) * 2018-04-27 2019-10-31 Infineon Technologies Ag Halbleitervorrichtung und Herstellung
EP3576132A1 (en) * 2018-05-28 2019-12-04 IMEC vzw A iii-n semiconductor structure and a method for forming a iii-n semiconductor structure
KR102568797B1 (ko) * 2018-06-21 2023-08-21 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 기판 처리 시스템
US11572620B2 (en) * 2018-11-06 2023-02-07 Asm Ip Holding B.V. Methods for selectively depositing an amorphous silicon film on a substrate
US11063114B2 (en) * 2018-11-20 2021-07-13 Iqe Plc III-N to rare earth transition in a semiconductor structure
KR20210095050A (ko) * 2020-01-20 2021-07-30 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 박막 형성 방법 및 박막 표면 개질 방법
KR20220170009A (ko) * 2021-06-22 2022-12-29 삼성전자주식회사 반도체 장치

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