JP2024502610A - 低誘電率の炭窒化ホウ素膜 - Google Patents

低誘電率の炭窒化ホウ素膜 Download PDF

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Abstract

半導体処理の例示的な方法は、ホウ素・炭素・窒素含有前駆体を半導体処理チャンバの処理領域に供給することを含みうる。基板は、半導体処理チャンバの処理領域内に配置されうる。本方法は、ホウ素・炭素・窒素含有前駆体の容量結合プラズマを生成することを含みうる。本方法は、基板上にホウ素・炭素・窒素含有層を形成することを含みうる。ホウ素・炭素・窒素含有層は、約３．５以下の誘電率によって特徴付けられうる。【選択図】図２

Description

関連出願の相互参照
［０００１］本出願は、２０２１年１月８日に出願された「低誘電率の炭窒化ホウ素膜（ＬＯＷ－ｋ ＢＯＲＯＮ ＣＡＲＢＯＮＩＴＲＩＤＥ ＦＩＬＭＳ）」と題する米国特許出願第１７／１４４，９７２号の利益及び優先権を主張するものであり、その全体を参照することにより、本明細書に組み込まれる。
［０００２］本技術は、半導体処理のための方法及び構成要素に関する。より具体的には、本技術は、半導体構造のための低誘電率膜を製造するシステム及び方法に関する。
［０００３］集積回路は、基板表面に複雑にパターニングされた材料層を生成するプロセスによって可能になる。基板上にパターニングされた材料を製造するには、材料を形成及び除去するための制御された方法が必要である。デバイスの小型化が進むにつれて、形成される構造の抵抗及び容量の特性がデバイスの性能に大きな影響を及ぼしうる。デバイス間隔の減少によって引き起こされうる悪影響を制限するために、より低い誘電率により特徴付けられる膜を利用することで、動作が改善されうる。しかし、これらの材料はまた、低い弾性率によって特徴付けられうるため、統合の際の使用が困難になることがある。
［０００４］したがって、高品質のデバイス及び構造を製造するために使用することができる改善されたシステム及び方法が必要とされる。本技術は、これら必要性及びその他の必要性に対処する。
発明の詳細な説明
［０００５］半導体処理の例示的な方法は、ホウ素・炭素・窒素含有前駆体を半導体処理チャンバの処理領域に供給することを含みうる。基板は、半導体処理チャンバの処理領域内に配置されうる。本方法は、ホウ素・炭素・窒素含有前駆体の容量結合プラズマを生成することを含みうる。本方法は、基板上にホウ素・炭素・窒素含有層を形成することを含みうる。ホウ素・炭素・窒素含有層は、約３．５以下の誘電率によって特徴付けられうる。
［０００６］いくつかの実施形態では、ホウ素・炭素・窒素含有層を形成している間、半導体処理チャンバ内の圧力は約１Ｔｏｒｒ以上に維持されうる。ホウ素・炭素・窒素含有層を形成している間、半導体処理チャンバ内の圧力は約１０Ｔｏｒｒ以下に維持されうる。プラズマパワー（ｐｌａｓｍａ ｐｏｗｅｒ）は、容量結合プラズマを生成している間、約５００Ｗ以下に維持されうる。ホウ素・炭素・窒素含有層は、約１：１以上のホウ素対窒素の比によって特徴付けられうる。ホウ素・炭素・窒素含有層は、約４０％以上のホウ素濃度によって特徴付けられうる。一旦大気に曝露されると、ホウ素・炭素・窒素含有層は、約１５％以下の酸素の取り込みによって特徴付けられうる。ホウ素・炭素・窒素含有層は、約５０Ｇｐａ以上のヤング率によって特徴付けられうる。本方法は、窒素含有前駆体のプラズマを形成することを含みうる。本方法は、ホウ素・炭素・窒素含有前駆体を提供する前に、窒素含有前駆体のプラズマ放出物で基板を前処理することを含みうる。本方法は、ホウ素・炭素・窒素含有前駆体と共に窒素含有前駆体を供給することを含みうる。本方法は、ホウ素・炭素・窒素含有層を、約７５０℃以上の温度によって特徴付けられるアニールプロセスに曝露することを含みうる。
［０００７］本技術のいくつかの実施形態は、半導体処理方法を包含しうる。本方法は、ホウ素・炭素・窒素含有前駆体を半導体処理チャンバの処理領域に供給することを含みうる。基板は、半導体処理チャンバの処理領域内に配置されうる。本方法は、約５００Ｗ以下のプラズマパワーレベルで、ホウ素・炭素・窒素含有前駆体の容量結合プラズマを生成することを含みうる。半導体処理チャンバの処理領域内の圧力が約１Ｔｏｒｒと約１２Ｔｏｒｒとの間に維持されうる。本方法は、基板上にホウ素・炭素・窒素含有層を形成することを含みうる。
［０００８］いくつかの実施形態では、ホウ素・炭素・窒素含有層は、約３以下の誘電率によって特徴付けられうる。ホウ素・炭素・窒素含有層は、約１５％以上の炭素濃度によって特徴付けられうる。本方法は、窒素含有前駆体のプラズマを形成することを含みうる。本方法は、窒素含有前駆体のプラズマ放出物で基板を前処理することを含みうる。ホウ素・炭素・窒素含有層は、約１：１以上のホウ素対窒素の比によって特徴付けられうる。ホウ素・炭素・窒素含有前駆体は、少なくとも３つのメチル部分を含むことによって特徴付けられうる。本方法は、ホウ素・炭素・窒素含有前駆体と共に窒素含有前駆体を供給することを含みうる。
［０００９］本技術のいくつかの実施形態は、半導体処理方法を包含しうる。本方法は、ホウ素・炭素・窒素含有前駆体を半導体処理チャンバの処理領域に供給することを含みうる。基板は、半導体処理チャンバの処理領域内に配置されうる。ホウ素・炭素・窒素含有前駆体は、窒素と結合した少なくとも２つのメチル部分を有することによって特徴付けられうる。本方法は、ホウ素・炭素・窒素含有前駆体の容量結合プラズマを生成することを含みうる。本方法は、基板上にホウ素・炭素・窒素含有層を形成することを含みうる。
［００１０］いくつかの実施形態では、容量結合プラズマを生成することは、約５００Ｗ以下のプラズマパワーレベルでプラズマを形成することを含みうる。半導体処理チャンバの処理領域内の圧力は、約１Ｔｏｒｒと約１２Ｔｏｒｒとの間に維持されうる。ホウ素・炭素・窒素含有層は、約３．５以下の誘電率によって特徴付けられうる。ホウ素・炭素・窒素含有層は、５０Ｇｐａ以上のヤング率によって特徴付けられうる。
［００１１］このような技術は、従来のシステム及び技法に比べ、多くの利点を提供しうる。例えば、本技術の実施形態は、より低い誘電率によって特徴付けられうる材料を製造しうる。更に、本技術は、増加したヤング率によって特徴付けられる膜を製造しうる。これにより、アニールプロセスが含まれうる統合フローに膜を組み込むことが可能になりうる。これらの実施形態及びその他の実施形態は、その利点や特徴の多くと共に、後述の説明及び添付図面と併せて、より詳細に説明される。
［００１２］開示された技術の性質及び利点は、本明細書の残りの部分と図面を参照することによって更に理解を深めることができる。
［００１３］本技術のいくつかの実施形態による例示的なプラズマシステムの概略断面図を示す。 ［００１４］本技術のいくつかの実施形態による半導体処理方法における工程を示す。
［００１５］いくつかの図面は、概略図として含まれている。図面は例示を目的としており、縮尺どおりであると明記されていない限り、縮尺どおりであるとみなしてはならないことを理解するべきである。更に、概略図として、図面は、理解を助けるために提供されており、現実的な描写に比べてすべての態様又は情報を含まない場合があり、例示を目的として強調された素材を含むことがある。
［００１６］添付の図面では、類似の構成要素及び／又は特徴は、同じ参照符号を有しうる。更に、同種の様々な構成要素は、類似した構成要素同士を区別する文字により、参照符号に従って区別されうる。本明細書において第１の参照符号のみが使用されている場合、その説明は、文字に関わりなく、同じ第１の参照符号を有する類似した構成要素のうちのいずれにも適用可能である。
［００１７］デバイスのサイズが縮小し続けると、デバイスを調整するために、多くの材料層の厚さとサイズが縮小されうる。デバイス内で構造が互いに接近すると、誘電体材料はクロストークやその他の電気的問題を制限する上で重要な役割を果たしうる。現在の材料は、膜の材料特性を犠牲にすることなく、誘電率を十分に低下させることができないことがある。例えば、材料によっては膜特性を低い誘電率に調整することによって、膜のヤング率が低下し、その後の処理に耐える膜強度が低下しうる。非限定的な一例として、ロジック処理は、６００℃以上の温度に構造をさらすバックエンドオブラインアニールプロセス（ｂａｃｋ－ｅｎｄ－ｏｆ－ｌｉｎｅ ａｎｎｅａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ）を含みうる。低い強度によって特徴付けられる膜は、収縮し、構造的な損傷につながる可能性がある。
［００１８］従来技術は、構造的な要求も維持しつつ、誘電率が十分に低い膜を製造するのに苦労してきた。本技術は、炭窒化ホウ素膜のプラズマ強化堆積プロセスを実行することにより、これらの問題を克服する。誘電率及び膜強度の競合特性を克服する条件下で膜を製造することにより、統合の際に含まれうる材料が形成され、この材料はまた、低い誘電率によって特徴付けられうる。実行されるプロセスにより、製造される膜の調整を向上させ、様々な用途のための多様な材料特性によって特徴付けられる膜が得られうる。
［００１９］残りの開示では、開示された技術を利用する特定の堆積プロセスをルーチン的に識別し、１つのタイプの半導体処理チャンバを説明することになるが、説明されるプロセスは、任意の数の半導体処理チャンバで実行されうることが容易に理解されよう。したがって、本技術は、これらの特定の堆積プロセス又はチャンバだけで使用するように限定されたものであると見なされるべきではない。本開示では、ホウ素及び炭素の膜を製造する方法を説明する前に、本技術の実施形態に従ってプロセスを実施するために使用されうる１つの可能なチャンバを説明することになる。
［００２０］図１は、本技術のいくつかの実施形態による例示的な処理チャンバ１００の断面図を示す。本図は、本技術の１つ又は複数の態様を組み込み、及び／又は、本技術の実施形態による１つ又は複数の工程を実行するように具体的に構成されうる、システムの概要を示しうる。チャンバ１００又は実行される方法の追加の詳細にが、以下で更に説明されうる。チャンバ１００は、本技術のいくつかの実施形態に従って膜層を形成するために利用されうるが、本方法は、膜形成が起こりうる任意のチャンバで同様に実行されてよいことが理解されよう。処理チャンバ１００は、チャンバ本体１０２と、チャンバ本体１０２の内部に配置された基板支持体１０４と、チャンバ本体１０２と接続され、処理空間１２０の基板支持体１０４を囲むリッドアセンブリ１０６とを含みうる。基板１０３は、開口部１２６を通して処理空間１２０に提供されてもよく、この開口部は、スリットバルブ又はドアを用いて処理のために従来通りに封止されていてもよい。基板１０３は、処理中に基板支持体の表面１０５に載置されうる。基板支持体１０４は、矢印１４５で示すように、基板支持体１０４のシャフト１４４が位置しうる軸１４７に沿って、回転可能でありうる。あるいは、基板支持体１０４は、堆積プロセス中に必要に応じて回転するように持ち上げられてもよい。
［００２１］プラズマプロファイル変調器１１１は、基板支持体１０４上に配置された基板１０３にわたったプラズマ分布を制御するために、処理チャンバ１００内に配置されうる。プラズマプロファイル変調器１１１は、チャンバ本体１０２に隣接して配置され、チャンバ本体１０２をリッドアセンブリ１０６の他の構成要素から分離することができる第１の電極１０８を含みうる。第１の電極１０８は、リッドアセンブリ１０６の一部であってもよく、又は別個の側壁電極であってもよい。第１の電極１０８は、環状又はリング状の部材であり、リング電極でありうる。第１の電極１０８は、処理空間１２０を囲む処理チャンバ１００の外周周囲の連続的なループであってもよく、所望の場合、選択された位置において不連続であってもよい。また、第１の電極１０８は、例えば、穿孔リング又はメッシュ電極などの穿孔電極であってもよく、又は、例えば、２次ガス分配器などの平板電極であってもよい。
［００２２］例えば酸化アルミニウム及び／又は窒化アルミニウムといった、セラミック又は金属酸化物のような誘電体材料でありうる、１つ又は複数のアイソレータ１１０ａ、１１０ｂは、第１の電極１０８と接触して、第１の電極１０８をガス分配器１１２及びチャンバ本体１０２から電気的及び熱的に分離しうる。ガス分配器１１２は、プロセス前駆体を処理空間１２０に分配するための開孔１１８を画定しうる。ガス分配器１１２は、ＲＦ発生器、ＲＦ電源、ＤＣ電源、パルス状ＤＣ電源、パルス状ＲＦ電源、又は処理チャンバと接続されうる任意の他の電源などの、第１の電力源１４２と接続されうる。いくつかの実施形態では、第１の電力源１４２は、ＲＦ電源でありうる。
［００２３］ガス分配器１１２は、導電性ガス分配器であっても、非導電性ガス分配器であってもよい。また、ガス分配器１１２は、導電性及び非導電性の構成要素から形成されうる。例えば、ガス分配器１１２の本体が導電性である一方で、ガス分配器１１２の面板は非導電性であってもよい。ガス分配器１１２は、図１に示されるような第１の電力源１４２などによって、電力供給されてもよく、又はいくつかの実施形態では、ガス分配器１１２は、接地で接続されてもよい（ｍａｙ ｂｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｗｉｔｈ ｇｒｏｕｎｄ）。
［００２４］第１の電極１０８は、処理チャンバ１００の接地経路を制御しうる第１の同調回路１２８と接続されうる。第１の同調回路１２８は、第１の電子センサ１３０と、第１の電子コントローラ１３４とを含みうる。第１の電子コントローラ１３４は、可変キャパシタ又は他の回路素子であってもよく、又はそれを含んでいてもよい。第１の同調回路１２８は、１つ又は複数のインダクタ１３２であってもよく、又はそれを含んでいてもよい。第１の同調回路１２８は、処理中に処理空間１２０内に存在するプラズマ条件下で可変又は制御可能なインピーダンスを可能にする任意の回路でありうる。図示されるようないくつかの実施形態では、第１の同調回路１２８は、接地と第１の電子センサ１３０との間で平行に接続された第１の回路脚及び第２の回路脚を含みうる。第１の回路脚は、第１のインダクタ１３２Ａを含みうる。第２の回路脚は、第１の電子コントローラ１３４と直列に接続された第２のインダクタ１３２Ｂを含みうる。第２のインダクタ１３２Ｂは、第１の電子コントローラ１３４と、第１及び第２の回路脚の両方を第１の電子センサ１３０に結合するノードとの間に配置されうる。第１の電子センサ１３０は、電圧又は電流センサであり、第１の電子コントローラ１３４と接続され、処理空間１２０の内部のプラズマ条件のある程度の閉ループ制御を許容しうる。
［００２５］第２の電極１２２は、基板支持体１０４と接続されうる。第２の電極１２２は、基板支持体１０４内に埋め込まれてもよく、又は基板支持体１０４の表面と接続されてもよい。第２の電極１２２は、板、穿孔板、メッシュ、ワイヤスクリーン、又は導電性要素の他の分散設備（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）でありうる。第２の電極１２２は同調電極であってもよく、例えば、基板支持体１０４のシャフト１４４内に配置された、５０オームなどの選択された抵抗を有するケーブルなどの導管１４６によって、第２の同調回路１３６と接続されうる。第２の同調回路１３６は、第２の電子センサ１３８と、第２の電子コントローラ１４０とを有しうるが、この第２の電子コントローラ１４０は、第２の可変キャパシタであってもよい。第２の電子センサ１３８は、電圧又は電流センサであり、第２の電子コントローラ１４０と接続され、処理空間１２０内のプラズマ条件に対する更なる制御を提供しうる。
［００２６］バイアス電極及び／又は静電チャック電極でありうる第３の電極１２４は、基板支持体１０４と接続されうる。第３の電極は、フィルタ１４８を通して第２の電力源１５０と連結され、ここでフィルタ１４８は、インピーダンス整合回路でありうる。第２の電力源１５０は、ＤＣ電力、パルス状ＤＣ電力、ＲＦバイアス電力、パルス状ＲＦ源若しくはバイアス電力、又はこれら又は他の電源の組み合わせでありうる。いくつかの実施形態では、第２の電力源１５０は、ＲＦバイアス電力でありうる。基板支持体１０４はまた、基板を約２５℃と約８００℃との間又はそれ以上でありうる処理温度まで加熱するように構成された１つ又は複数の加熱要素を含みうる。
［００２７］図１のリッドアセンブリ１０６及び基板支持体１０４は、プラズマ又は熱処理のための任意の処理チャンバと共に使用されうる。動作において、処理チャンバ１００は、処理空間１２０内のプラズマ条件のリアルタイム制御を許容しうる。基板１０３は基板支持体１０４上に配置され、プロセスガスは、任意の所望のフロー計画に従って、入口１１４を使用してリッドアセンブリ１０６を通して流されうる。気体は、出口１５２を通して処理チャンバ１００を出ることができる。電力は、処理空間１２０内にプラズマを確立するために、ガス分配器１１２と接続されうる。基板は、いくつかの実施形態において、第３の電極１２４を使用して電気バイアスを受けうる。
［００２８］処理空間１２０内のプラズマを励起すると、プラズマと第１の電極１０８との間に電位差が確立されうる。また、プラズマと第２の電極１２２との間に電位差が確立されうる。次に、電子コントローラ１３４、１４０が、２つの同調回路１２８、１３６によって表される接地経路の流れ特性を調整するために使用されうる。堆積速度の独立した制御と、中心からエッジまでのプラズマ密度の均一性の独立した制御を行うために、第１の同調回路１２８と第２の同調回路１３６に設定点がもたらされうる。電子コントローラが両方とも可変キャパシタでありうる実施形態では、電子センサは、独立して、堆積速度を最大化し、厚さ不均一性を最小化するように、可変キャパシタを調整しうる。
［００２９］同調回路１２８、１３６の各々は、それぞれの電子コントローラ１３４、１４０を使用して調整されうる可変インピーダンスを有しうる。電子コントローラ１３４、１４０が可変キャパシタである場合、可変キャパシタの各々の容量範囲、及び第１インダクタ１３２Ａ及び第２インダクタ１３２Ｂのインダクタンスは、インピーダンス範囲を提供するように選択されうる。この範囲は、プラズマの周波数特性や電圧特性に依存し、各可変キャパシタの容量範囲に最小値が存在しうる。それゆえ、第１の電子コントローラ１３４の容量が最小又は最大であるとき、第１の同調回路１２８のインピーダンスは高くなり、基板支持体上の空中又は横方向の被覆率（ｃｏｖｅｒａｇｅ）が最小であるプラズマ形状がもたらされうる。第１の電子コントローラ１３４の容量が第１の同調回路１２８のインピーダンスを最小化する値に近づくと、プラズマの空中被覆率は最大まで成長し、基板支持体１０４の全作業領域を効果的に覆うことになりうる。第１の電子コントローラ１３４の容量が最小インピーダンス設定から外れると、プラズマ形状がチャンバ壁から収縮し、基板支持体の空中被覆率が低下することがある。第２の電子コントローラ１４０は、同様の効果を有し、第２の電子コントローラ１４０の容量が変更されうるので、基板支持体上のプラズマの空中被覆率を増減させうる。
［００３０］電子センサ１３０、１３８は、閉ループでそれぞれの回路１２８、１３６を調整するために使用されうる。使用されるセンサの種類に応じて、電流又は電圧の設定点が各センサに設置され、各それぞれの電子コントローラ１３４、１４０への調整を決定して、設定点からの偏差を最小化する制御ソフトウェアが、センサに提供されうる。その結果、処理中に、プラズマ形状が選択され、動的に制御されうる。前述の議論は、可変キャパシタでありうる電子コントローラ１３４、１４０に基づいているが、調整可能なインピーダンスを有する同調回路１２８、１３６を提供するために、調整可能な特性を有する任意の電子構成要素が使用されうることが理解されよう。
［００３１］窒化ホウ素は、半導体処理において多数のプロセスに使用されるが、統合の際に使用されうる低誘電率特性を提供できないことがある。しかし、炭窒化ホウ素を製造するために炭素を構造に取り込むことで、誘電率が更に低下しうる。炭窒化ホウ素の熱的形成では、低誘電率、高弾性率の膜のための実行可能な経路を生成することができない可能性がある。誘電率が５未満の範囲に微調整されてもよいが、誘電率の数値が低い場合は難しい可能性がある。更に、製造される膜は、熱結合プロセスによって製造される構造のために増加したリーク量及び低下した破壊電圧（ｂｒｅａｋｄｏｗｎ ｖｏｌｔａｇｅ）によって特徴付けられうる。プラズマ強化堆積を実行することによって、本技術は電気的特性だけでなく誘電率の問題も克服し、多くの従来の膜よりも硬度が向上しうる。
［００３２］図２を見ると、本技術のいくつかの実施形態による処理方法２００における例示的な工程が示される。本方法は、上述の処理チャンバ１００を含む様々な処理チャンバ、並びに非プラズマチャンバを含む他の任意のチャンバにおいて実行され、これらのチャンバ内で工程が実行されうる。方法２００は、本技術による方法のいくつかの実施形態に特に関連してもしなくてもよい、多数のオプション工程を含みうる。例えば、工程のうちの多くは、構造形成のより広い範囲を提供するために記載されているが、本技術にとって重要ではなく、又は容易に理解されるであろう代替の方法論によって実行されてもよい。方法２００は、十分な物理的特性を維持しつつ、より低い誘電率によって特徴付けられうるホウ素・炭素・窒素含有膜を現像するための多数の工程を含みうる処理方法を含みうる。以下に更に説明するように、膜が形成されるプロセス条件を制御することによって、ヤング率を増加させたまま誘電率が更に低下しうる。
［００３３］いくつかの実施形態では、方法２００は、オプションの工程２０５において基板表面の前処理をオプションで含みうる。基板の表面を前処理することにより、基板と膜との間に良好な終端を生じさせ、膜の接着が向上しうる。前処理は、熱プロセスであってもよく若しくは熱プロセスを含んでもよく、又はプラズマ強化プロセスを含んでもよい。後述するように、膜形成中も処理条件が維持され、低誘電率、高弾性率の膜の製造を容易にしうる。処理は、水素含有前駆体、窒素含有前駆体、又はその他の前駆体の供給を含みうる。例示的な前駆体は、基板を前処理しうる他の材料の中でも、水素、アンモニア、又は他の水素含有若しくは窒素含有前駆体を含みうる。
［００３４］工程２１０において、本方法は、基板が収容されうる半導体処理チャンバの処理領域に、ホウ素・炭素・窒素含有前駆体を提供することを含みうる。工程２１５において、容量結合プラズマなどの前駆体からプラズマが形成され、工程２２０において、基板上にホウ素・炭素・窒素含有層が形成されうる。後述する処理条件を維持することにより、炭窒化ホウ素などのホウ素・炭素・窒素含有層は、約４．０以下の誘電率によって特徴付けられ、約３．９以下、約３．８以下、約３．７以下、約３．６以下、約３．５以下、約３．４以下、約３．３以下、約３．２以下、約３．１以下、約３．０以下、約２．９以下、約２．８以下、又はこれを下回る誘電率によって特徴付けられうる。
［００３５］処理が実行されるプラズマパワーは、膜の様々な特性だけではなく、膜成長にも影響を与えうる。例えば、膜内に炭素を取り込むことで、膜内に追加のメチル基を取り込むことによって誘電率を低下させることが可能になりうる。しかし、プラズマ処理中に、メチル部分は比較的容易に分解され、炭素はチャンバから排気されうる。加えて、プラズマパワーが増加すると、膜の衝撃が増し、ポアが除去されて膜が高密度化し、膜の誘電率が更に増加しうる。したがって、いくつかの実施形態では、プラズマは、約５００Ｗ以下のプラズマパワーで生成され、約４５０Ｗ以下、約４００Ｗ以下、約３５０Ｗ以下、約３００Ｗ以下、約２５０Ｗ以下、約２００Ｗ以下、約１５０Ｗ以下、約１００Ｗ以下、約５０Ｗ以下、又はこれを下回って生成されうる。
［００３６］同様に、プロセスが実行されうる圧力もまた、プロセスの態様に影響を及ぼしうる。例えば、圧力が上昇すると、大気中の水分の吸収が増加し、膜の誘電率が上昇しうる。圧力が低く維持されると、膜の疎水性が高まりうる。従って、いくつかの実施形態では、圧力は、十分に低い誘電率の製造を可能にするために、約１０Ｔｏｒｒ以下に維持されうる。圧力は、約９Ｔｏｒｒ以下、約８Ｔｏｒｒ以下、約７Ｔｏｒｒ以下、約６Ｔｏｒｒ以下、約５Ｔｏｒｒ以下、約４Ｔｏｒｒ以下、約３Ｔｏｒｒ以下、約２Ｔｏｒｒ以下、約１Ｔｏｒｒ以下、約０．５Ｔｏｒｒ以下、又はこれを下回って維持されうる。しかしながら、プラズマパラメータを維持して膜形成を容易にするために、圧力は約０．５Ｔｏｒｒ以上に維持され、約１Ｔｏｒｒ以上又はこれより高く維持されうる。
［００３７］いくつかの実施形態において前駆体分解を生成するプラズマプロセスのために、半導体処理チャンバ、ペデスタル、又は基板は、約５００℃以下の温度に維持され、いくつかの実施形態では、約４７５℃以下、約４５０℃以下、約４２５℃以下、約４００℃以下、約３７５℃以下、約３５０℃以下、約３２５℃以下、約３００℃以下、約２７５℃以下、約２５０℃以下、約２２５℃以下、約２００℃以下、約１７５℃以下、約１５０℃以下、約１２５℃以下、約１００℃以下、約７５℃以下、又はこれを下回る温度に維持されうる。
［００３８］多くの要因が、膜内の窒素、炭素、及びホウ素の濃度に影響を与えうる。例えば、いくつかの実施形態では、堆積された生成膜は、例えば、汚染物質を占めうる任意の微量物質とともに、ホウ素、炭素、窒素、及び水素に限定されうるか、又は実質的にこれらから成りうる。加えて、大気にさらされた後に、ある量の酸素の取り込みが行われうる。いくつかの実施形態において、ホウ素濃度は、約３０％以上であり、約３２％以上、約３４％以上、約３６％以上、約３８％以上、約４０％以上、約４２％以上、約４４％以上、約４６％以上、又はこれを上回りうる。同様に、炭素濃度は、約１２％以上であり、約１４％以上、約１６％以上、約１８％以上、約２０％以上、約２２％以上、約２４％以上、約２６％以上、約２８％以上、約３０％以上、又はこれを上回りうる。窒素濃度は、約２０％以上であり、約２２％以上、約２４％以上、約２６％以上、約２８％以上、約３０％以上、約３２％以上、約３４％以上、約３６％以上、約３８％以上、又はこれを上回りうる。一旦大気に曝露されると、膜は任意の量の酸素の取り込みを含み、その量は、約１５％以下に維持され、約１４％以下、約１３％以下、約１２％以下、約１１％以下、約１０％以下、約９％以下、約８％以下、又はこれを下回って維持されうる。本技術のいくつかの実施形態による膜は、上述のように、より疎水性であり、したがって膜はある量の酸素を吸収する可能性があるが、その酸素はヒドロキシル酸素（ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｏｘｙｇｅｎ）ではない場合もある。従って、膜に取り込まれた酸素は、誘電率を上昇させることに、より限定的な影響しか与えない可能性がある。
［００３９］炭素又はメチル基は、膜内の誘電率の低下を促進しうるが、膜内のホウ素対窒素比は、膜の硬度及び弾性率に影響を及ぼしうる。したがって、いくつかの実施形態では、ホウ素対窒素の比は、約１：１以上に維持され、約１．２：１以上、約１．４：１以上、約１．６：１以上、約１．８：１以上、約２：１以上、又はこれを上回って維持されうる。炭素対ホウ素の比はまた、本技術のいくつかの実施形態による膜の有益な特性を促進しうる。例えば、炭素の取り込みは、一般的な意味で、膜の硬度に悪影響を及ぼしうるが、膜成長特性に基づいてホウ素と十分に結合すると、硬度及び弾性率が改善されうる。
［００４０］本技術の実施形態に従って膜を製造することによって、ヤング率は、堆積された膜において約４０ＧＰａ以上に維持され、約４２ＧＰａ以上、約４４ＧＰａ以上、約４６ＧＰａ以上、約４８ＧＰａ以上、約５０ＧＰａ以上、約５２ＧＰａ以上、約５４ＧＰａ以上、約５６ＧＰａ以上、約５８ＧＰａ以上、約６０ＧＰａ以上、約６２ＧＰａ以上、又はこれより高く維持されうる。更に、膜硬度は、約４．０ＧＰａ以上に維持され、約４．１ＧＰａ以上、約４．２ＧＰａ以上、約４．３ＧＰａ以上、約４．４ＧＰａ以上、約４．５ＧＰａ以上、約４．６ＧＰａ以上、約４．７ＧＰａ以上、約４．８ＧＰａ以上、又はこれより高く維持されうる。これらの特性は、ＵＶ又は他のプロセスのような付加的な処理がなくても生成されうる。
［００４１］本技術のいくつかの実施形態によるプロセスに利用される前駆体は、前駆体中にホウ素、炭素、及び／又は窒素を含む１つ又は複数の前駆体を含みうる。例えば、本技術は、いくつかの実施形態において、任意のホウ素・炭素・窒素含有前駆体を利用しうる。非限定的な例示的前駆体は、トリス（ジメチルアミノ）ボラン、ジメチルアミンボラン、トリメチルアミンボラン、トリエチルアミンボラン、テトラキス（ジメチルアミノ）ジボラン、又はホウ素、炭素、及び／もしくは窒素のうちの１つ以上を含む任意の他の前駆体であるか、又はこれらを含みうる。いくつかの実施形態では、原子比を調整するために追加の前駆体が含まれうる。例えば、アルゴン、窒素、ヘリウム、若しくは他の材料などのキャリアガス又は不活性ガスとともに、追加の水素含有前駆体、又はアンモニアなどの窒素含有前駆体が含まれうる。
［００４２］前述のように、本技術は、統合処理に含まれるのに十分な特性を有しうる膜を製造しうる。例えば、本技術のいくつかの実施形態に従って製造された膜は、下流処理中に、オプションの工程２２５で高温アニールに曝され、この高温アニールは、７００℃の温度を超え、約７５０℃以上、約８００℃以上、約８５０℃以上、又はこれより高い温度で実行されうる。本技術のいくつかの実施形態によって製造される膜のより高い弾性率及び他の特性のために、低誘電率材料はアニールプロセスによって損傷を受けず、低誘電率材料に対する追加の統合工程が可能になりうる。
［００４３］上記の記載では、説明を目的として、本技術の様々な実施形態の理解を促すために、数々の詳細が提示されてきた。しかしながら、当業者には、これらの詳細のうちの一部がなくても、或いは、追加の詳細があっても、特定の実施形態を実施できることが明らかであろう。
［００４４］いくつかの実施形態を開示したが、実施形態の精神から逸脱することなく、様々な修正例、代替構造物、及び均等物を使用できることが当業者には認識されよう。更に、いくつかの周知のプロセス及び要素は、本技術を不必要に不明瞭にすることを避けるために説明されていない。したがって、上記の説明は、本技術の範囲を限定するものと解釈すべきでない。
［００４５］値の範囲が付与されているところでは、文脈上そうでないと明示されていない限り、その範囲の上限値と下限値との間の各介在値は、下限の単位の最小単位まで具体的に開示されていると理解される。記載された範囲の任意の記載値又は記載されていない介在値の間の任意のより狭い範囲、及びその記載範囲のその他の任意の記載された値又は介在する値も含まれる。このようなより狭い範囲の上限値及び下限値は、その範囲に個々に含まれるか、又はその範囲から除外される場合がある。この狭い範囲に限界値のいずれかが含まれるか、どちらも含まれないか、又は両方が含まれる場合の各範囲も、記載の範囲内に特に除外された限界値がある可能性はあるが、本技術に包含される。記載された範囲が、限界値の一方又は両方を含む場合、これらの含められた限界値のいずれか又は両方を除外する範囲も含まれる。
［００４６］本明細書及び特許請求の範囲で使用される単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈が他のことを明らかに示していない限り、複数の参照対象を含む。したがって、例えば、「ある前駆体（ａ ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）」への言及は、複数のそのような前駆体を含み、「その（前記）層（ｔｈｅ ｌａｙｅｒ）」への言及は、当業者に知られている１つ又は複数の層及びその均等物への言及を含み、その他の形にも同様のことが当てはまる。
［００４７］また、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ（ｓ））」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎ（ｓ））」、「含有している（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ（ｓ））」、及び「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、本明細書及び特許請求の範囲で使用される場合、記載された特徴、整数、構成要素、又は動作の存在を特定することを意図しているが、その他の１つ以上の特徴、整数、構成要素、動作、活動、又は群の存在又は追加を除外するものではない。

Claims (20)

  1. ホウ素・炭素・窒素含有前駆体を、基板が配置された半導体処理チャンバの処理領域に供給することと、
    前記ホウ素・炭素・窒素含有前駆体の容量結合プラズマを生成することと、
    前記基板上に、約３．５以下の誘電率によって特徴付けられるホウ素・炭素・窒素含有層を形成することと
    を含む、半導体処理方法。
  2. 前記ホウ素・炭素・窒素含有層を形成している間、前記半導体処理チャンバ内の圧力は約１Ｔｏｒｒ以上に維持される、請求項１に記載の半導体処理方法。
  3. 前記ホウ素・炭素・窒素含有層を形成している間、前記半導体処理チャンバ内の圧力は約１０Ｔｏｒｒ以下に維持される、請求項２に記載の半導体処理方法。
  4. 前記容量結合プラズマを生成している間、プラズマパワーは約５００Ｗ以下に維持される、請求項１に記載の半導体処理方法。
  5. 前記ホウ素・炭素・窒素含有層は、約１：１以上のホウ素対窒素の比によって特徴付けられる、請求項１に記載の半導体処理方法。
  6. 前記ホウ素・炭素・窒素含有層は、約４０％以上のホウ素濃度によって特徴付けられ、一旦大気に曝露されると、前記ホウ素・炭素・窒素含有層は、約１５％以下の酸素の取り込みによって特徴付けられる、請求項１に記載の半導体処理方法。
  7. 前記ホウ素・炭素・窒素含有層は、約５０Ｇｐａ以上のヤング率によって特徴付けられる、請求項６に記載の半導体処理方法。
  8. 窒素含有前駆体のプラズマを形成することと、
    前記ホウ素・炭素・窒素含有前駆体を供給する前に、前記窒素含有前駆体のプラズマ放出物で前記基板を前処理することと
    を更に含む、請求項１に記載の半導体処理方法。
  9. 前記ホウ素・炭素・窒素含有前駆体と共に窒素含有前駆体を供給すること
    を更に含む、請求項１に記載の半導体処理方法。
  10. 前記ホウ素・炭素・窒素含有層を、約７５０℃以上の温度によって特徴付けられるアニールプロセスに曝露すること
    を更に含む、請求項１に記載の半導体処理方法。
  11. ホウ素・炭素・窒素含有前駆体を、基板が配置された半導体処理チャンバの処理領域に供給することと、
    約５００Ｗ以下のプラズマパワーレベルで、前記ホウ素・炭素・窒素含有前駆体の容量結合プラズマを生成することであって、前記半導体処理チャンバの前記処理領域内の圧力が約１Ｔｏｒｒと約１２Ｔｏｒｒとの間に維持される、容量結合プラズマを生成することと、
    前記基板上にホウ素・炭素・窒素含有層を形成することと
    を含む、半導体処理方法。
  12. 前記ホウ素・炭素・窒素含有層は、約３以下の誘電率によって特徴付けられる、請求項１１に記載の半導体処理方法。
  13. 前記ホウ素・炭素・窒素含有層は、約１５％以上の炭素濃度によって特徴付けられる、請求項１１に記載の半導体処理方法。
  14. 窒素含有前駆体のプラズマを形成することと、
    前記基板を前記窒素含有前駆体のプラズマ放出物で前処理することと
    を更に含む、請求項１１に記載の半導体処理方法。
  15. 前記ホウ素・炭素・窒素含有層は、約１：１以上のホウ素対窒素の比によって特徴付けられる、請求項１１に記載の半導体処理方法。
  16. 前記ホウ素・炭素・窒素含有前駆体は、少なくとも３つのメチル部分を含むことによって特徴付けられる、請求項１１に記載の半導体処理方法。
  17. 前記ホウ素・炭素・窒素含有前駆体と共に窒素含有前駆体を供給すること
    を更に含む、請求項１１に記載の半導体処理方法。
  18. ホウ素・炭素・窒素含有前駆体を半導体処理チャンバの処理領域に供給することであって、前記半導体処理チャンバの前記処理領域内に基板が配置され、前記ホウ素・炭素・窒素含有前駆体が、窒素と結合した少なくとも２つのメチル部分を有することによって特徴付けられる、ホウ素・炭素・窒素含有前駆体を供給することと、
    前記ホウ素・炭素・窒素含有前駆体の容量結合プラズマを生成することと、
    前記基板上にホウ素・炭素・窒素含有層を形成することと
    を含む、半導体処理方法。
  19. 前記容量結合プラズマを生成することが、約５００Ｗ以下のプラズマパワーレベルでプラズマを形成することを含み、前記半導体処理チャンバの前記処理領域内の圧力が約１Ｔｏｒｒと約１２Ｔｏｒｒとの間に維持される、請求項１８に記載の半導体処理方法。
  20. 前記ホウ素・炭素・窒素含有層は、約３．５以下の誘電率、及び約５０Ｇｐａ以上のヤング率によって特徴付けられる、請求項１８に記載の半導体処理方法。
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