JP7368394B2 - ライナの不動態化および接着性改善のための金属ライナのジンケート処理およびドーピング - Google Patents

Description

ドープされた銅配線を形成するための現在の技術は、主に物理気相堆積（ＰＶＤ）によるものである。ＣｕＭｎ（マンガンドープ銅）およびＣｕＡｌ（アルミニウムドープ銅）は、注目される２つの主要なドープ銅（Ｃｕ）種であり、ＰＶＤによって堆積される。これは、限界寸法（ＣＤ）がより小さく、アスペクト比（ＡＲ）がより大きい将来のテクノロジーノードにスケーリング可能な技術ではない。高アスペクト比の幅狭構造のためにＣｕＭｎまたはＣｕＡｌの原子層堆積（ＡＬＤ）共堆積プロセスを設計することは、非常に困難である。さらに、ＭｎドーパントおよびＡｌドーパントは、Ｃｕ線の抵抗率を大幅に増加させる（それぞれ２．８および１．２５ｕｏｈｍ－ｃｍ／ａｔ％）。したがって、抵抗ペナルティが少ない代わりのドーパントも望まれている。

また、電着によるライナ（ＣｏまたはＲｕなど）の直接Ｃｕメタライゼーションは、配線工程（バックエンド、ＢＥＯＬ）における課題となっている。ライナ材料のような異種基板に直接めっきするには、天然金属酸化物を還元するために広範囲の表面前処理が必要である。さもなければ、前述のライナ上でのＣｕの核形成が不十分となる。その結果、薄いライナへの直接電気めっきを必要とする将来の配線のメタライゼーションにとって、表面処理およびキュー時間の管理が極めて重要である。

本開示の実施態様は、このような状況で生じるものである。

配線金属のドーピングは、以前から様々な理由（例えば、自己形成バリア、エレクトロマイグレーションの改善）により望ましいとされている。本開示の実施態様によれば、配線金属の新規なトップダウンドーピング方法が提供される。これは、確立された技術（例えば、ＣＶＤ、ＡＬＤ、ＰＶＤなど）によって共形金属酸化物層を配線構造上に堆積することを伴う。次に、配線金属上の金属酸化物は、熱処理によって元素金属に選択的に還元される。還元された金属は配線金属に拡散し、ドープされた配線を提供する。

また、共形酸化亜鉛層を使用して、ライナを酸化から保護する。還元環境における熱処理後、ＺｎＯは金属亜鉛に還元され、その後、金属亜鉛が亜鉛／誘電体界面に移行して、接着性、および場合によってはバリア特性を提供する。ライナ層内の未反応の金属亜鉛の一部は、酸化亜鉛層を優先的に形成することによって、空気に曝露されたときにライナを酸化から保護する。

いくつかの実施態様において、基板のフィーチャ内に自己形成バリアを形成するための方法を提供する。この方法は、以下の動作を含む：基板のフィーチャ内に金属ライナを堆積することであって、金属ライナは、基板の誘電体上に堆積されること；金属ライナ上に亜鉛含有前駆体を堆積すること；基板のサーマルソークを実施すること；亜鉛含有前駆体の堆積および基板のサーマルソークを所定のサイクル数にわたって繰り返すこと。この方法は、金属ライナと誘電体の間の界面に亜鉛含有バリア層を形成する。

いくつかの実施態様では、金属ライナは、ルテニウムからなる。

いくつかの実施態様では、金属ライナは、コバルトからなる。

いくつかの実施態様では、フィーチャは、ビアである。

いくつかの実施態様では、フィーチャは、配線である。

いくつかの実施態様では、亜鉛含有前駆体は、ジエチル亜鉛である。

いくつかの実施態様では、亜鉛含有前駆体を堆積することは、化学気相堆積プロセスによって実施される。

いくつかの実施態様では、サーマルソークは、約１８０～４００℃の温度で実施される。

いくつかの実施態様では、この方法は、所定のサイクル数にわたる繰り返しの後、基板のフィーチャ内に導体を堆積することをさらに含む。

いくつかの実施態様では、導体は、銅である。

いくつかの実施態様において、基板のフィーチャ内に自己形成バリアを形成するための方法を提供する。この方法は、以下の動作を含む：基板のフィーチャ内に金属ライナを堆積することであって、金属ライナは、基板の誘電体上に堆積されること；金属ライナ上にインジウム含有前駆体を堆積すること；基板のサーマルソークを実施すること；インジウム含有前駆体の堆積および基板のサーマルソークを所定のサイクル数にわたって繰り返すこと。この方法は、金属ライナと誘電体の間の界面にインジウム含有バリア層を形成する。

いくつかの実施態様では、金属ライナは、ルテニウムからなる。

いくつかの実施態様では、金属ライナは、コバルトからなる。

いくつかの実施態様では、フィーチャは、ビアである。

いくつかの実施態様では、フィーチャは、配線である。

いくつかの実施態様では、インジウム含有前駆体は、トリメチルインジウムである。

いくつかの実施態様では、インジウム含有前駆体を堆積することは、化学気相堆積プロセスによって実施される。

いくつかの実施態様では、サーマルソークは、約１８０～４００℃の温度で実施される。

いくつかの実施態様では、この方法は、所定のサイクル数にわたる繰り返しの後、基板のフィーチャ内に導体を堆積することをさらに含む。

いくつかの実施態様では、導体は、銅である。

本明細書における開示の他の態様および利点は、本開示の原理を例として示す添付の図面と併せて、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

本開示の実施態様は、例示される図を参照して理解されよう。

図１Ａは、次世代テクノロジーノードを可能にするために限界寸法の大きさが縮小するときに発生する問題を示す図である。

図１Ｂは、本開示の実施態様による、自己形成バリア層の形成プロセスを示す図である。

図２は、本開示の実施態様による、ブランケット基板への銅－インジウム（Ｃｕ－Ｉｎ）の無電解堆積による界面層形成を実証する図である。

図３は、本開示の実施態様による、銅－インジウムの無電解堆積によって実施されるビア充填の様々な画像を示す図である。

図４は、本開示の実施態様による、基板のビア構造における様々なアニール条件およびそれに起因するインジウムの分布を示す図である。

図５は、本開示の実施態様による、上述の２段階アニール後のビアの事前充填におけるインジウムおよび銅の存在を示す、ＥＤＳマップ画像５００を示す図である。

図６は、本開示の実施態様による、金属酸化物層のアニーリングを介した自己形成バリアの生成プロセスを示す図である。

図７は、本開示の実施態様による、上述のプロセスに従って処理されたビア構造の特性を示しており、酸化亜鉛および亜鉛がビアの事前充填に拡散することを実証する図である。

図８Ａは、本開示の実施態様による、ＡＬＤ前駆体を用いたドーピングプロセスを示す図である。

図８Ｂは、本開示の実施態様による、自己形成バリア（ＳＦＢ）の形成のためにＲｕライナをドーピングするプロセスを概念的に示す図である。

図８Ｃは、本開示の実施態様による、ビアのメタライゼーションのためのプロセスを概念的に示す図である。

図９は、本開示の実施態様による、ＺｎＯ層の堆積、およびその後の熱処理を通じて、どのようにＺｎがＣｕおよびＲｕにドープされ得るかをさらに示す図である。

図１０は、本開示の実施態様による、Ｃｕ中のドープＺｎが金属である理由、そして空気に曝露されたとき、どのように亜鉛がＣｕの上に酸化亜鉛層を形成し得るかを示す図である。

図１１は、本開示の実施態様による、本開示の概念をどのように適用すれば、直接めっき可能なライナを実現できるかを示す図である。

図１２は、本開示の実施態様を実施するためのコンピュータシステムの簡略概略図である。

以下の説明では、例示的な実施態様の十分な理解を提供するために、特定の詳細が多数記載される。しかし、例示的な実施態様は、これらの特定の詳細の一部を伴わずに実施されてもよいことが当業者には明らかであろう。他の例では、プロセス動作および実施態様の詳細が既に周知である場合、詳細には説明されていない。

本明細書で使用する場合、「約」および「およそ」という用語は、指定されたパラメータが妥当な許容範囲内、例えば、いくつかの実施態様では±１０％、いくつかの実施態様では±１５％、またはいくつかの実施態様では±２０％で変更することができることを意味する。

本開示の実施態様は、金属配線のドーピング方法を提供するものであり、無電解共堆積によるもの、金属酸化物の選択的還元によるもの、および熱解離によるものを含む。

トップダウンドーピング法により、高アスペクト比構造におけるＣｕＸ（Ｘ＝ドーピング元素）の共堆積プロセスが不要になる。メタライゼーション後、下記（１）、（２）によりドーピング元素を配線金属に打ち込むことが可能である：（１）金属がドーピング元素である金属酸化物層の堆積（例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＭｎＯ２、ＳｎＯ２、およびＩｎ２Ｏ３などのための金属酸化物プロセスが確立されている（例えば、ＡＬＤ、ＣＶＤ、またはＰＶＤ））、（２）高温での配線金属への熱解離前駆体（例えば、ＡＬＤ前駆体が考えられる）の投入。さらに、本明細書で説明するトップダウンドーピング法によれば、ＺｎおよびＩｎのように抵抗がより低い（それぞれ０．２５および１．１ｕｏｈｍ－ｃｍ／ａｔ％）、代わりのドーピング元素が可能である。

このような方法は、自己形成バリア（ＳＦＢ）を生成し、エレクトロマイグレーション（ＥＭ）を改善するためのＣｕのドーピングを、ＰＶＤでは現在不可能な、より小さな寸法に対して行うことを可能にする。将来のテクノロジーノードにおいて、このような自己形成バリアおよびエレクトロマイグレーションの改善は、バリアスケーリングの停止（抵抗率の増加）時およびＪｍａｘ（最大電流）の増加（ＥＭ障害）時に必要になるだろう。

本明細書で説明する概念は、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＩｎＯ２、およびＭｎＯ２などの金属酸化物に適用可能である（ＡＬＤおよびＰＶＤ）。例えば、ＺｎＯを金属酸化物と見なすと（あくまでも一例であり、これに限定されるものではない）、熱処理の後、ＺｎＯはＣｕ上およびＲｕ上で金属Ｚｎに選択的に還元され、その金属Ｚｎが下層の金属に拡散して、ドープされた配線を形成する。

ＲｕまたはＣｏなどのライナ上に直接めっきを行うための現在の技術は、３００℃を超える表面前処理を行って天然金属酸化物を還元することを伴う。その後のキュー時間の管理は、ライナの再酸化を防ぐために極めて重要である。異種基板上の電気化学的核形成は表面条件および表面状態に非常に敏感であるため、これは大きな課題である。

ジンケート処理（亜鉛置換）は、アルミニウムを金属化するための既知のプロセスである。このプロセスでは、金属アルミニウムが高アルカリ性の溶液中でＺｎ（ＯＨ）２－と反応し、アルミニウム上に亜鉛を堆積する。この亜鉛層がアルミニウムの再酸化を防ぎ、アルミニウムの金属化（メタライゼーション）を可能にする。

しかし、本開示の実施態様では、ＡＬＤプロセスまたはＣＶＤプロセス、およびその後の熱処理による「ジンケート処理」を提供する。従来の「ジンケート処理」で使用されるアルカリプロセスを半導体製造において利用することは実用的ではない。

Ｒｕ、Ｃｏ、Ｍｏなどのライナ材料上に堆積された共形酸化亜鉛は、還元環境における熱処理を介して金属亜鉛に還元することができる。還元された亜鉛は、（１）ライナ／金属界面でケイ酸亜鉛化合物を形成して接着性を改善し、（２）周囲条件に曝露されたときにライナを再酸化から保護し、（３）ライナに粒界を「詰め込み」、界面化合物を形成することによってバリア特性を改善することができる。

ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＧｅＯ２、ＦｅｘＯｙ、ＭｎＯ２、ＣｏＯｘなど、いくつかの他の金属酸化物が同様の性質を示す場合がある。

図１Ａは、次世代テクノロジーノードを可能にするために限界寸法の大きさが縮小するときに発生する問題を示している。フィーチャサイズが縮小すると、伝導領域がバリア層とライナ層に比べて失われるため、バリア層とライナ層の高い抵抗が支配的となる。図示される導体線およびビアの場合、導体断面がライナ層とバリア層に侵食されているため、現在のライナ／バリア構成は将来のテクノロジーノードに合わせてスケーリングできない。また、導体断面の縮小に加えて、現在のライナおよびバリア層が抵抗接触を発生するため、例えば、１Ｄパターニングでは、ビア抵抗が支配的な抵抗になりつつある。

図１Ｂは、本開示の実施態様による、自己形成バリア層の形成プロセスを示している。基板にエッチングされた配線フィーチャの断面を参照番号１００で示す。フィーチャは、ビア１０８とトレンチ１０６を含む。フィーチャは誘電体にパターニングされており、いくつかの実施態様では、この誘電体が酸化物（ＳｉＯ２など）またはｌｏｗ－ｋ誘電体であり得る。ビアの底部には、下層の導体（Ｃｕ）線１０４が存在する。参照番号１１０に示すように、無電解堆積プロセスを用いて、ドープされた銅種ＣｕＸ（Ｘはドーパントである）からなるビアの事前充填（ＶＰＦ）１１２を堆積する。様々な実施態様において、無電解堆積プロセスによって銅などの導体と共堆積でき、本明細書に記載のような自己形成バリアまたは接着層を提供できるＺｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、または他の元素を、Ｘとすることができる。

次に、還元環境における熱処理を実施する。これは、参照番号１１２に示すように、ビア側壁へのドーパントＸの移行を引き起こし、かつ／または加速する。そして、ドーパントＸは、ビア側壁に自己形成バリア層１１４を形成する。自己形成バリア層１１４は、側壁への接着性を改善し、エレクトロマイグレーションを防ぐ。ドーパントＸは、酸化物と反応してケイ酸塩錯体を形成すると考えられている。ドーパントが側壁に移行したので、ビアの事前充填１１２はこの時点でほぼ純銅であることが理解されよう。

自己形成バリア１１４の生成に続いて、次に、参照番号１１６に示すように、標準的なメタライゼーションプロセスを実施することができる。このプロセスは、例えば、バリア／ライナ層１１８の堆積、およびそれに続くバルク導体１２０の堆積を含む。別の実施態様では、ライナのみを堆積し、ドープされた銅の充填を別に実施し、続いてアニールすることで、ビアの事前充填に関して説明したものと同様の自己形成バリアを形成することが可能であろう。

前述のプロセスには、いくつかの利点が存在する。ビアの導体部分の断面積が最大になるとビアの抵抗が減少する。さらに、ビアが既に充填されているため、アスペクト比が小さくなったトレンチに対してＣｕの電気めっき（ＥＣＰ）を行うことが可能になる。これは、より高アスペクト比のビアを可能にするので有利である。以前は、トレンチとビアのアスペクト比は、約４対１（高さ対幅）を超えることができなかった。しかし、本明細書に記載のようなプロセスでは、トレンチの充填をビアの充填から切り離すことができるため、はるかに高いビアを形成することができ、これにより中間層間の静電容量を低下させる。そして、充填プロセス（例えば、ＥＣＰ）でビアの深さまで充填する必要がなくなってトレンチをより高くすることが可能になったので、トレンチについても、あたかもアスペクト比によって限定されたかのように、より高いトレンチとすることが可能である。したがって、このプロセスはビア抵抗を低減し、アスペクト比を小さくすることができるため、電気めっきプロセスの実行可能性が広がる。

図２は、本開示の実施態様による、ブランケット基板への銅－インジウム（Ｃｕ－Ｉｎ）の無電解堆積による界面層形成を実証している。参照番号２００に示すように、基板表面は、最初は熱酸化物層２０２上のＣｕ層２０４（例えば、厚さ５ｎｍ）からなる。これは、一例としてビアの界面構造を模倣しているが、これに限定されるものではない。次に、参照番号２０６に示すように、Ｃｕ層２０４上に無電解堆積によってＣｕ－Ｉｎ層２０８（例えば、厚さ約１００ｎｍ）を堆積し、Ｃｕ－Ｉｎ層２０８上に無電解堆積によってＣｕ層２１０（例えば、厚さ約４０ｎｍ）を堆積する。

形成ガスアニールを３５０℃で実施した。得られた膜構造を参照番号２１２で示す。インジウムのほとんどが酸化物層２０２との界面に移行し、移行したインジウムの少なくとも一部がこの界面で酸化インジウム層２１４（例えば、Ｉｎ２Ｏ３）を形成すると考えられている。残りのバルクＣｕ層２１６は２つの層２０８と２１０を含んでおり、微量のインジウムを含む可能性はあるが、大部分が純銅である。インジウムの大部分は酸化物界面に移行済みであり、さらに、酸素に曝露された場合には、構造上部の空気界面にも移行している可能性がある（例えば、大気条件に曝露されたときに起こりうる）。

接着試験を実施する目的で、参照番号２１８に示すように、追加の厚いＣｕ層２２０（例えば、厚さ約４００ｎｍ）をＰＶＤによってバルク銅層２１６上に堆積する。参照番号２２２は、上記のプロセスに従って処理された基板であり、接着性を試験する剥離試験の実施後の状態を示している。図示されるように、表面構造の銅含有層は、剥離試験後もほとんど無傷であり、酸化インジウム層２１４に起因する強い接着性を示している。

対照プロセスをブランケット基板に対して実施した。参照番号２３０に示すように、Ｃｕ層２０４上に無電解堆積によってＣｕ層２３２（厚さ約１６０ｎｍ）を堆積した。同じ形成ガスアニールを３５０℃で実施し、酸化物層２０２上にバルク銅層２３６を得た。このＣｕ層２３６上に、厚い銅層２３８をＰＶＤによって堆積した。参照番号２４２に示すように、得られた基板を剥離試験で試験した。この図から分かるように、銅含有層は基板から剥離しており、上述のインジウム含有構造の接着性と比較して相対的に接着性が低いことを示している。

参照番号２５０の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）画像は、参照番号２１２で説明したように処理された形成ガスアニール後の基板の一部（処理を経てインジウムを含むようになった銅と酸化物の界面の領域を含む）の断面を示している。小部分２５２を電子回折分光法（ＥＤＳ）によって観察し、そのＥＤＳマップを参照番号２６０に示す。この図から分かるように、インジウム（参照番号２６４）は、銅（参照番号２６６）と酸化ケイ素（２６２）との間に位置している。グラフ２７０は、Ｃｕ（曲線２７２）、Ｉｎ（曲線２７４）、およびＳｉ（曲線２７６）の原子百分率を、深さの関数として示している。ここでも、インジウムは、銅から酸化ケイ素への遷移部に見られる。

図３は、本開示の実施態様による、銅－インジウムの無電解堆積によって実施されるビア充填の様々な画像を示す。画像３００は、無電解堆積によるビア充填後にトレンチおよびビアがパターニングされた基板表面のトップダウン走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）画像である。基板に対し、形成ガス下において２００℃で５分間、予備洗浄を行った。銅－インジウムの無電解堆積を４０秒実施し、続いて３５０℃の形成ガスアニールを２０分間実施した。画像３０２は、画像３００の一部の拡大図を示す。画像３０８（ビアの充填寸法をｎｍで示す）、３１０、および３１２は、画像３００／３０２に従ってビア充填後のビア構造を示す断面ＴＥＭ画像である。

画像３０４は、上述と同様に処理された基板のトップダウン走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）画像であるが、銅－インジウムの無電解堆積の実施時間がより長く、９０秒であった。画像３０６は、画像３０４の一部の拡大図を示す。画像３１４、３１６、および３１８は、画像３０４／３０６に従ってビア充填後のビア構造を示す断面ＴＥＭ画像である。これらの画像から分かるように、ビア充填の高さおよびオーバーフロー幅は、充填時間が４０秒の場合よりも増加している。

銅インジウムの無電解堆積のための電解質堆積溶液は、銅の塩化物塩やインジウムの塩化物塩（例えば、ＩｎＣｌ３、ＣｕＣｌ２）のように、銅源とインジウム源の両方を含むことが理解されよう。いくつかの実施態様では、溶液は、還元剤としてコバルトを含む。いくつかの実施態様では、溶液は、リガンドとしてエチレンジアミンまたは別のアミン含有分子を含む。いくつかの実施態様では、無電解堆積が、約５～１０の範囲のｐＨ、および約２０～８０℃の範囲の温度で実施される。いくつかの実施態様では、ｐＨの範囲は約７～９である。いくつかの実施態様では、温度は、室温、または２５℃付近、または約２５℃である。

図４は、本開示の実施態様による、基板のビア構造における様々なアニール条件およびそれに起因するインジウムの分布を示している。上述の技法に従って、９０秒間ビアに銅インジウムを無電解充填し（ビアの事前充填（ＶＰＦ）を形成する）、異なるアニーリング方法を実施した。画像４００および４０４は、図示のように異なるアニール条件によるビア充填のＴＥＭ断面を示す。また、ＴＥＭ断面の下に、対応するＥＤＳマップ画像４０２および４０６を示す。これらの画像は、インジウムの存在および場所を示している。

これらの画像から分かるように、ビアの事前充填界面（酸化物および空気との界面）へのインジウムの偏析は、ＥＤＳ画像４０６によって示されるように、短時間の低温アニール、およびその後の長時間の高温アニールを含む２段階アニール（還元環境、例えば、形成ガス中で実施）によって著しく改善される。ビアの事前充填界面へのインジウムの移行は、低温アニールまたは高温アニールを１回だけ実施した他のサンプルよりも大幅に明確である。

したがって、いくつかの実施態様では、低温（例えば、約１５０～２００℃の範囲）での第１のアニール、およびその後の高温（例えば、約３００～４００℃の範囲）での第２のアニールからなる２段階アニールが利用される。いくつかの実施態様では、第１のアニールはより短時間（例えば、約１～５分の範囲）であり、第２のアニールは、より長時間（例えば、約１０～３０分の範囲）である。

図５は、本開示の実施態様による、上述の２段階アニール後のビアの事前充填におけるインジウムおよび銅の存在を示すＥＤＳマップ画像５００である。図示されるように、インジウムはビアの事前充填構造の外縁に集中しており、ビアの事前充填自体は大部分が純銅である。

本開示に記載のように、導体金属（銅）は、自己形成バリアを達成するためにドープおよびアニールすることができる。電気陰性ドーパント金属（例えば、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ）は、いかなるものであっても、酸化物側壁に向かって移行し、側壁において酸化剤をクエンチし、それによって銅の酸化を防ぐはずであることに留意されたい。しかし、特定の金属を具体的にどのようにドープするかという課題が残っている。上述した無電解堆積は、（例えば、ビア内で）選択的堆積を提供するには有利である。しかし、銅の無電解堆積はかなり容易に可能である一方、ドープ銅の無電解堆積はドーパントによって困難な場合がある。例えば、亜鉛やマンガンのような電気陰性度の高い元素は、無電解堆積によって銅と共堆積することが難しい場合がある。

上記を考慮して、自己形成バリアを達成するために必要な金属を供給する別の方法は、気相プロセスを用いて構造（例えば、ビア事前充填構造）の上部から金属（例えば、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｍｎ）を注入することである。したがって、いくつかの実施態様では、共形酸化亜鉛層を堆積し、その後、還元して金属亜鉛に戻し、この金属亜鉛を導体金属に拡散させることができる。最近発見された別の方法は、ＣＶＤに似たプロセスを使用した直接熱解離によるものである。例えば、加熱されたウエハ上に亜鉛前駆体を供給してもよく、その亜鉛前駆体がウエハの金属部分で選択的に分解されて金属に拡散することが見出された。

図６は、本開示の実施態様による、金属酸化物層のアニーリングを介した自己形成バリアの生成プロセスを示している。参照番号６００は、下層の導体線６０４（例えば、銅）への配線を形成するため基板表面にパターニングされたフィーチャを示しており、このフィーチャは、酸化物６０２内にエッチングされたビア６０６およびトレンチ６０８を含む。参照番号６１０に示すように、無電解堆積プロセスを用いて、ビアの事前充填６１２（例えば、銅）を堆積する。無電解堆積プロセスは、導体線６０４に対して選択的であるため、有利である。

参照番号６１４に示すように、共形金属酸化物層６１６（例えば、ＺｎＯ、ＭｎＯ２、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３）を、ＡＬＤ、ＰＶＤ、またはＣＶＤなどの共形堆積プロセスによってトレンチ６０８内に堆積する。次に、還元環境における熱処理（またはアニール）を実施する。いくつかの実施態様では、熱処理は約２００～３５０℃の範囲である。いくつかの実施態様では、還元環境は形成ガス環境によって定義される。この熱処理により、ビアの事前充填６１２上に位置する金属酸化物が選択的に破壊される。その結果、金属が下層のビアの事前充填に拡散し、さらにビアの酸化物側壁との界面に移行して、その界面に、接着性を改善するとともにエレクトロマイグレーションを阻害する自己形成バリア６２０を形成する。

画像６３０は、ビアのＣｕ事前充填上に堆積された酸化亜鉛膜を使用して、上述の方法に従って処理されたビア構造のＴＥＭ断面画像である。図示されるように、熱処理の後、ＺｎＯはビアの事前充填自体には存在していない。これは、ＺｎＯが金属Ｚｎに還元され、その金属ＺｎがビアのＣｕ事前充填内に拡散したからである。Ｚｎは、銅と酸化物の間の界面へのビア側壁に移行し、自己形成バリアを形成することができる。上記のように、自己形成バリアは、一つには、側壁でのケイ酸亜鉛の形成に由来している可能性がある。

いくつかの実施態様では、この熱処理が、残りの酸化亜鉛層６１６（ビアの事前充填６１２上に位置しない酸化亜鉛層）にも（例えば、トレンチ６０８の側壁に沿って）ケイ酸亜鉛を形成させる。これは、同じプロセスによってトレンチとビア壁の両方に沿って連続的なバリアが得られるため、有利である。さらに、トレンチのバルク充填を（例えば、銅に選択性を提供する無電解堆積によって）実施することができ、そうすると導体の断面積が最大化され、抵抗接触が回避されることになり、これらすべてによって電気的性能が改善される。

いくつかの実施態様では、残りの酸化亜鉛層６１６（ビアの事前充填６１２上に位置しない酸化亜鉛層）を、例えば、水または酸で除去する。

図７は、本開示の実施態様による、上述のプロセスに従って処理されたビア構造の特性を示しており、酸化亜鉛および亜鉛がビアの事前充填に拡散することを実証する。具体的には、酸化亜鉛層をＡＬＤによって堆積し、その後、３５０℃の形成ガスアニールを実施した。

ＥＤＳマップ画像７００は、Ｚｎ、Ｏ、およびＮの存在を示している（図示されるように、構造中にＳｉＮ膜が含まれていた）。この画像から分かるように、亜鉛は主に誘電体酸化物の酸素の上で側壁に沿って存在しているが、一部の亜鉛が側壁酸化物に拡散している。注目すべき点として、ビアの事前充填の上または内部には、（微量を超える）亜鉛は存在していない。酸化亜鉛層が消失し、亜鉛はビアの銅事前充填を通して拡散した。代わりに、亜鉛は銅とＳｉＮの間の界面に存在している。

グラフ７０２は、下層の銅線に平行な、深さの関数としてのＯ、Ｃｕ、Ｚｎ、およびＮの原子百分率（ａｔ％）を示す。曲線７０４、７０６、７０８、および７１０は、それぞれＮ、Ｃｕ、Ｏ、およびＺｎの原子百分率を示す。

グラフ７１２は、下層の銅線に垂直な、深さの関数としてのＮ、Ｏ、Ｃｕ、およびＺｎの原子百分率（ａｔ％）を示す。曲線７１４、７１６、７１８、および７２０は、それぞれＯ、Ｃｕ、Ｚｎ、およびＮの原子百分率を示す。

グラフ７２２は、銅と窒化物の界面を横切る深さの関数としてのＳｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、およびＮの原子百分率（ａｔ％）を示す。曲線７２４、７２６、７２８、および７３０は、それぞれＳｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、およびＮの原子百分率を示す。

以上のことから、Ｃｕ中のＺｎ濃度は約６～８ａｔ％であり、深さと共に減少することがわかる。Ｉｎと同様に、ＺｎもＣｕ／ＳｉＮ界面に蓄積する。また、一部のＺｎ前駆体が多孔質のｌｏｗ－ｋ誘電体に浸透している。

図８Ａは、本開示の実施態様による、ＡＬＤ前駆体を用いたドーピングプロセスを示している。参照番号８００は、ＡＬＤプロセスを示す時間対圧力のグラフである。ＡＬＤプロセスは、ジエチル亜鉛（ＤＥＺ）（参照番号８０２）の３０ｍｓパルスと水（参照番号８０６）の１５ｍｓパルスを、２０秒のパージ（参照番号８０４）を挟んで交互に行うことからなり、１７５℃のプロセス温度で実施された。

ＴＥＭ画像８１０は、ポストアニール操作を伴わず、上述のＡＬＤプロセスを５０サイクル実施した後に形成されたビアの事前充填の寸法およびＺｎＯ層の厚さ（ｎｍ単位）を示す。対応するＥＤＳマップ画像８１２は、亜鉛がビアの銅事前充填に拡散していることを示す。これは、ビアの事前充填を貫く深さの関数としての亜鉛および銅の原子百分率のグラフ８１４によっても示される。曲線８１６および８１８は、それぞれ亜鉛および銅の原子百分率を示す。この図から分かるように、亜鉛はビアの事前充填構造の上部に存在しており、金属亜鉛がＤＥＺから解離して、銅に拡散したことを示している。

この図から分かるように、ＤＥＺのようなＡＬＤ前駆体は、金属の存在下で、十分な温度（例えば、約１５０～２００℃以上）で分解し得る。本実施形態の場合、銅は、ＤＥＺを金属亜鉛に解離するための触媒として作用している。

これらの発見を考慮して、ＡＬＤ前駆体のこのような自発的熱解離を利用するＣＶＤドーピングプロセスが提供される。グラフ８２０は、ＣＶＤドーピングプロセスの時間対圧力の関係を示しており、このプロセスでは、金属含有ＡＬＤ前駆体（例えば、ＤＥＺ）の投入ステップ（参照番号８２２）を実施し、続いてサーマルソーク（熱浸漬）（参照番号８２４）を実施する。プロセスは、比較的高温、すなわち、ビアの金属事前充填上に堆積されたときにＡＬＤ前駆体の熱解離を達成するのに十分な温度で実施される。いくつかの実施態様では、プロセス温度は約１７５～３００℃の範囲にある。このサイクルは、所望の量のドーパント金属がビアの事前充填に拡散するまで繰り返される。

参照番号８３０は、エッチングされた配線構造を示しており、誘電体８３２にビア８３６およびトレンチ８３８がエッチングされて、下層の銅線８３４への接続を形成している。参照番号８４０に示すように、無電解堆積プロセスを実施して、ビア８３６内にビアのＣｕ事前充填８４２を選択的に堆積する。次に、上述した繰り返しサイクルにおいて、ＤＥＺのような金属含有ＡＬＤ前駆体の投入および所定時間のソーク（浸漬）を行うことによって、ビアの事前充填８４２をドープする。ＤＥＺは、ビアのＣｕ事前充填上で金属亜鉛に熱的に解離し、銅に拡散する。十分な温度において、亜鉛は銅に拡散するとともに誘電体との界面に移行し、前述のように自己形成バリア８４６を形成することができる。

誘電体界面でケイ酸塩を形成するには、十分に高い温度が必要な場合があることが理解されよう。いくつかの実施態様では、第１の低温（例えば、約１７５～３００℃）でドーピングプロセスを実施し、その後、ケイ酸塩の形成を促進するために、第２の高温（例えば、約３００～４００℃）でポストアニールを実施する。さらに、亜鉛が下層の銅線８３４と誘電体８３２の間の界面（あるいは、ＳｉＮ層が存在する場合には、銅線８３４とＳｉＮ層の間の界面の可能性もある）にも移行する場合があることに留意されたい。したがって、自己形成バリアは、ビア領域だけでなく、下層の導体の接着性も強化することができる。

上述のプロセスの利点は、酸化剤を必要としないことである。露出した誘電体と一緒に酸化剤を使用すると、欠陥部位や誘電体の損傷がより多く生じる可能性があるため、露出した誘電体と一緒に水またはオゾンを使用しないことが望ましく、そうすることにより、誘電体の完全性が本プロセスでより良好に維持される。

ただし、上述のＡＬＤプロセスのように水パルスを使用しない場合、酸化物上で検出可能な亜鉛がそれほど多くないことが判明し、したがって、亜鉛前駆体が酸化物に対して良好な接着性を有さないことに留意されたい。

ここまで、亜鉛によるドーピングおよび亜鉛前駆体ＤＥＺの使用について具体的に説明してきたが、他の元素および対応する前駆体で代用できることが理解されよう。いくつかの実施態様では、亜鉛前駆体としてジメチル亜鉛が使用される。様々な実施態様において、ドーパント金属として、Ｚｎ、Ｉｎ（例えば、トリメチルインジウム）、Ｓｎ、またはＭｎなどの代わりに、他の有機金属ＡＬＤ前駆体を適用することができる。

図８Ｂは、本開示の実施態様による、自己形成バリア（ＳＦＢ）の形成のためにＲｕライナをドーピングするプロセスを概念的に示している。参照番号８５０に示すように、誘電体８５２（例えば、ＳｉＯ２、ｌｏｗ－ｋ）に形成されたビアは、Ｒｕライナ８５４でめっきされている。投入とサーマルソークを含むプロセスを複数サイクル実施することができ、これにより、参照番号８５６に示すように自己形成バリア８５８を形成する。一例として、約４トル（７２５ｓｃｃｍ Ｎ₂）のベース圧力でプロセスを実施した。各サイクルは、ＤＥＺへの約１分間の曝露、およびその後の２０１４ｓｃｃｍ Ｈ₂（８トル）での１分間のサーマルソークを含み、台座の温度は約３５０℃であった。

１０サイクル後、深さの関数として得られた原子百分率プロファイルをグラフ８６０に示す。曲線８６２、８６４、８６６、および８６８は、それぞれＳｉ、Ｚｎ、Ｒｕ、および酸化亜鉛の原子百分率を示す。この図から分かるように、Ｚｎは、Ｒｕ－空気の界面とＲｕ－ＳｉＯ２の界面の両方に分布している。

図８Ｃは、本開示の実施態様による、ビアのメタライゼーションのためのプロセスを概念的に示している。参照番号８５０に示すように、誘電体８５２に形成されたビアは、ＲｕライナまたはＣｏライナ８５４でめっきされている。参照番号８７０において、図８Ｂを参照して説明したプロセスに従って熱ドーピングのプロセスサイクルを実施する。これにより、ＺｎまたはＩｎなどの元素ＸがＲｕライナ上に堆積し、ライナ８５４と誘電体８５２の間の界面に移行して、自己形成接着／バリア層８５８が形成される。いくつかの実施態様では、プロセスサイクル／ドーピングプロセスを約１８０～４００℃の温度で実施する。基板を空気に曝露すると、参照番号８７２に示すように、要素Ｘの酸化物層８７４（ＸＯ保護層）が表面に形成され、ライナの表面を不動態化する保護層として作用する。

ビアのメタライゼーションの前に、還元環境におけるアニーリング（例えば、形成ガスアニール）などによって酸化物層８７４を除去する。次に、充填堆積のための任意の既知の方法（ＡＬＤ、ＣＶＤ、電気めっき、無電解堆積など）によって、ビアを導体８７８（例えば、Ｃｕ）でバルク充填する。

上述のプロセスをブランケットウエハ上で実証し、そのＴＥＭおよびＥＤＳマップの結果を示した。参照番号８８０は、Ｚｎドーピング後のＲｕ帯を示す断面のＴＥＭ画像である。対応するＥＤＳマップ８８２はＲｕ部分を示しているが、Ｒｕ層の両側にＺｎが分布している。ＴＥＭ画像８８４は、表面の酸化亜鉛の除去およびＣｕメタライゼーションを実施した後のＳｉＯ２層、Ｒｕ層、およびＣｕ層を示している。対応するＥＤＳマップ画像８８６は、Ｒｕ－酸化物の界面におけるＺｎを示している。

図９は、本開示の実施態様による、ＺｎＯ層の堆積、およびその後の熱処理を通じて、どのようにＺｎがＣｕおよびＲｕにドープされ得るかをさらに示している。ＰＶＤによる酸化亜鉛層が銅の上に堆積されたブランケットウエハについて、水素処理前と水素処理後の両方の結果を示す。

ＥＤＳマップ画像９００および９０２は、アニールの実施後に酸化亜鉛層が消失することを示す。酸化亜鉛は金属亜鉛に還元され、その金属亜鉛が銅層に拡散する。これは、元素深さプロファイル９０４にも示されている。

ＥＤＳマップ画像９０６および９０８、ならびに深さプロファイル９１０は、ルテニウムについて同様の概念を示す。

図１０は、本開示の実施態様による、Ｃｕ中のドープＺｎが金属である理由、そして空気に曝露されたとき、どのように亜鉛がＣｕの上に酸化亜鉛層を形成し得るかを示している。例示される図は、亜鉛が還元されて銅に拡散するとき、そのプロセスが真空中で行われること、そして、空気に曝露されたとき、拡散した金属亜鉛の一部が出てきて、銅の酸化を防ぐ自己形成酸化亜鉛層を銅層の上に形成することによって銅を不動態化することを実証している。ＴＥＭ画像１０００は、Ｃｕ層およびＴａＮ層を示しており、Ｃｕの上にＺｎＯ層が存在する。

参照番号１０１０は、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）による銅の表面状態の分析を示しており、ＺｎＯに対応する０オングストロームのスパッタ深さでの（すなわち、表面での）Ｚｎピークを実証している。これは、表面の亜鉛は酸化亜鉛であるが、最上層がスパッタリングされた場合には、銅の中の亜鉛が金属亜鉛になる（銅層に留まる金属亜鉛のリザーバを形成する）ことを示している。

参照番号１０２０は、表面Ｃｕの化学状態を示しており、表面Ｃｕが金属であることを実証している。

参照番号１０３０は、Ｚｎの深さプロファイルの分析を示しており、亜鉛濃度が表面では高く、深さと共に減少することを示している。

参照番号１０４０は、ＣｕまたはＲｕが触媒として存在することにより、ＺｎＯの還元温度を４００℃未満に下げられる可能性を示している。

図示される実施態様では、ＴａＮ層が存在するため、亜鉛が下層の酸化物に移行することが阻止されている。しかし、ＴａＮ層が（例えば、ビア内に）存在しない場合、酸化亜鉛は金属亜鉛に還元され、その金属亜鉛がルテニウムに拡散し、酸素を有する２つの界面（Ｒｕ下部のＲｕ－酸化物の界面、および空気に曝露されたときＺｎが酸化するＲｕ上部のＲｕ－酸化物の界面）に偏析する。

参照番号１０５０は、酸化亜鉛が金属亜鉛に還元されて銅に拡散するメカニズムを示している。その亜鉛は反応性であるため、基板が大気条件に曝露されると、その一部が出てきて、銅を酸化から保護するＺｎＯ層を形成する。

図１１は、本開示の実施態様による、本開示の概念をどのように適用すれば、直接めっき可能なライナを実現できるかを示している。

いくつかの実施態様では、コントローラは、本開示の実施態様に従って動作または方法を実施するように構成することができるシステムの一部である。そのようなシステムは、１つまたは複数の処理ツール、１つまたは複数のチャンバ、１つまたは複数の処理用プラットフォーム、および／または特定の処理構成要素（ウエハ台座、ガス流システムなど）を含む半導体処理装置を備えることができる。これらのシステムは、半導体ウエハまたは基板の処理前、処理中、および処理後のシステム動作を制御するための電子機器と一体化されてもよい。そのような電子機器は「コントローラ」と呼ばれることがあり、１つまたは複数のシステムの様々な構成要素または副部品を制御してもよい。コントローラは、処理要件および／またはシステムのタイプに応じて、本明細書に開示されるプロセスのいずれかを制御するようにプログラムされてもよい。そのようなプロセスとしては、処理ガスの供給、温度設定（例えば、加熱および／または冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、無線周波数（ＲＦ）発生器設定、ＲＦ整合回路設定、周波数設定、流量設定、流体供給設定、位置および動作設定、ツールに対するウエハの搬入と搬出、ならびに、特定のシステムに接続または連動する他の搬送ツールおよび／またはロードロックに対するウエハの搬入と搬出が含まれる。

広義には、コントローラは、命令を受信し、命令を発行し、動作を制御し、洗浄動作を可能にし、エンドポイント測定を可能にするなどの様々な集積回路、ロジック、メモリ、および／またはソフトウェアを有する電子機器として定義されてもよい。集積回路は、プログラム命令を記憶するファームウェアの形式のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定義されたチップ、および／または、１つまたは複数のマイクロプロセッサ、すなわちプログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行するマイクロコントローラを含んでもよい。プログラム命令は、様々な個々の設定（またはプログラムファイル）の形式でコントローラに通信される命令であって、特定のプロセスを半導体ウエハ上で、または半導体ウエハ用に、またはシステムに対して実行するための動作パラメータを定義してもよい。動作パラメータは、いくつかの実施態様では、１つまたは複数の層、材料、金属、酸化物、ケイ素、二酸化ケイ素、表面、回路、および／またはウエハダイの製作における１つまたは複数の処理ステップを実現するためプロセスエンジニアによって定義されるレシピの一部であってもよい。

コントローラは、いくつかの実施態様では、システムと統合されるか、システムに結合されるか、他の方法でシステムにネットワーク接続されるコンピュータの一部であってもよく、またはそのようなコンピュータに結合されてもよく、またはそれらの組み合わせであってもよい。例えば、コントローラは、「クラウド」内にあってもよいし、ファブホストコンピュータシステムのすべてもしくは一部であってもよい。これにより、ウエハ処理のリモートアクセスが可能となる。コンピュータは、システムへのリモートアクセスを可能にして、製作動作の現在の進捗状況を監視し、過去の製作動作の履歴を検討し、複数の製作動作から傾向または性能基準を検討し、現在の処理のパラメータを変更し、現在の処理に続く処理ステップを設定するか、または新しいプロセスを開始してもよい。いくつかの例では、リモートコンピュータ（例えば、サーバ）は、ネットワークを通じてプロセスレシピをシステムに提供することができる。そのようなネットワークは、ローカルネットワークまたはインターネットを含んでいてもよい。リモートコンピュータは、パラメータおよび／または設定のエントリまたはプログラミングを可能にするユーザインターフェースを含んでもよく、そのようなパラメータおよび／または設定は、その後リモートコンピュータからシステムに通信される。いくつかの例では、コントローラは命令をデータの形式で受信する。そのようなデータは、１つまたは複数の動作中に実施される各処理ステップのためのパラメータを特定するものである。パラメータは、実施されるプロセスのタイプ、およびコントローラが連動または制御するように構成されるツールのタイプに特有のものであってもよいことを理解されたい。したがって、上述したように、コントローラは、例えば、互いにネットワーク接続され共通の目的（本明細書に記載のプロセスおよび制御など）に向けて協働する１つまたは複数の個別のコントローラを備えることによって分散されてもよい。このような目的のための分散型コントローラの例として、チャンバ上の１つまたは複数の集積回路であって、（例えば、プラットフォームレベルで、またはリモートコンピュータの一部として）遠隔配置されておりチャンバにおけるプロセスを制御するよう組み合わせられる１つまたは複数の集積回路と通信するものが挙げられるであろう。

例示的なシステムは、プラズマエッチングチャンバまたはモジュール、堆積チャンバまたはモジュール、スピンリンスチャンバまたはモジュール、金属めっきチャンバまたはモジュール、洗浄チャンバまたはモジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはモジュール、物理気相堆積（ＰＶＤ）チャンバまたはモジュール、化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバまたはモジュール、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバまたはモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバまたはモジュール、イオン注入チャンバまたはモジュール、追跡チャンバまたはモジュール、ならびに半導体ウエハの製作および／または製造に関連するか使用されてもよい任意の他の半導体処理システムを含むことができるが、これらに限定されない。

上述のように、ツールによって実施される１つまたは複数のプロセスステップに応じて、コントローラは、１つまたは複数の他のツール回路もしくはモジュール、他のツール構成要素、クラスタツール、他のツールインターフェース、隣接するツール、近接するツール、工場全体に位置するツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、または半導体製造工場内のツール場所および／もしくはロードポートに対してウエハの容器を搬入および搬出する材料搬送に使用されるツールと通信してもよい。

図１２は、本開示の実施態様を実施するためのコンピュータシステムの簡略概略図である。本明細書に記載の方法は、従来の汎用コンピュータシステムなどのデジタル処理システムを用いて実施されてもよいことを理解されたい。あるいは、１つの機能のみを実施するように設計またはプログラムされた専用コンピュータが使用されてもよい。コンピュータシステム１８００は、中央処理装置（ＣＰＵ）１８０４を含み、ＣＰＵは、バス１８１０を介して、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１８２８、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）１８１２、およびマスストレージデバイス１８１４に結合されている。システムコントローラプログラム１８０８は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１８２８に格納されているが、マスストレージ１８１４に格納されてもよい。

マスストレージデバイス１８１４は、フロッピーディスクドライブまたは固定ディスクドライブなどの永続データ記憶装置であり、ローカルであってもリモートであってもよい。ネットワークインターフェース１８３０が、ネットワーク１８３２を介して接続を提供し、他のデバイスとの通信を可能にする。ＣＰＵ１８０４は、汎用プロセッサ、専用プロセッサ、または特別にプログラムされた論理デバイスとして実装され得ることを理解されたい。入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース１８２０は、様々な周辺機器との通信を提供し、バス１８１０を介して、ＣＰＵ１８０４、ＲＡＭ１８２８、ＲＯＭ１８１２、およびマスストレージデバイス１８１４と接続されている。周辺機器の例は、ディスプレイ１８１８、キーボード１８２２、カーソルコントロール１８２４、リムーバブルメディアデバイス１８３４などを含む。

ディスプレイ１８１８は、本明細書に記載のユーザインターフェースを表示するように構成される。キーボード１８２２、カーソルコントロール（マウス）１８２４、リムーバブルメディアデバイス１８３４、および他の周辺機器は、命令選択の情報をＣＰＵ１８０４に通信するために、Ｉ／Ｏインターフェース１８２０に結合される。外部デバイスとのデータのやりとりは、Ｉ／Ｏインターフェース１８２０を介して通信されてもよいことを理解されたい。実施態様は、有線または無線ネットワークを介してリンクされた遠隔処理デバイスによってタスクが実施される分散コンピューティング環境で実施されてもよい。

実施態様は、ハンドヘルドデバイス、マイクロプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースまたはプログラム可能な家電、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータなどを含む様々なコンピュータシステム構成で実施されてもよい。実施態様は、ネットワークを介してリンクされた遠隔処理デバイスによってタスクが実施される分散コンピューティング環境で実施されてもよい。

上記の実施態様を念頭に置いて、実施態様は、コンピュータシステムに格納されたデータを含め、コンピュータに実装された様々な動作を利用することができることを理解されたい。これらの動作は、物理量の物理操作を必要とするものである。実施態様の一部を形成する本明細書に記載の動作はいずれも、有用な機械動作である。実施態様はまた、これらの動作を実施するためのデバイスまたは装置に関する。装置は、専用コンピュータのように、必要とされる目的向けに特別に構築されてもよい。専用コンピュータとして定義された場合、コンピュータは、専用の目的に含まれない他の処理、プログラム実行、またはルーチンも実施しつつ、専用の目的のために動作することができる。あるいは、動作は、コンピュータメモリ、キャッシュに格納されたまたはネットワークを介して取得された１つまたは複数のコンピュータプログラムによって選択的にアクティベートまたは構成された汎用コンピュータで処理されてもよい。ネットワークを介してデータが取得される場合、そのデータは、ネットワーク（例えば、コンピューティングリソースのクラウド）上の他のコンピュータによって処理されてもよい。

１つまたは複数の実施態様は、コンピュータ可読媒体上でコンピュータ可読コードとして製作されてもよい。コンピュータ可読媒体は、コンピュータシステムによって読み出し可能であるようにデータを格納することができる任意のデータ記憶装置である。コンピュータ可読媒体の例としては、ハードドライブ、ネットワーク接続ストレージ（ＮＡＳ）、読み取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－ＲＷ、磁気テープ、ならびに他の光学および非光学式のデータ記憶装置が挙げられる。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読コードが分散的に格納および実行されるように、ネットワーク結合コンピュータシステム上に分散されたコンピュータ可読有形媒体を含むことができる。

方法の動作は特定の順番で記載されているが、オーバーレイ動作の処理が所望の形で実施される限りは、他のハウスキーピング動作が動作の合間に実施されてもよいし、動作が若干異なる時間に実行されるように調整されてもよいし、処理に関連した様々な間隔で処理動作が実行されることを許容するシステムに分散されてもよいことを理解されたい。

したがって、例示的な実施態様の開示は本開示の範囲の例示を意図しているが、それらを限定する意図はなく、本開示の範囲は以下の特許請求の範囲およびその同等物に記載されるものである。理解を深めるために、本開示の例示的な実施態様についてある程度詳しく説明したが、以下の特許請求の範囲内でいくらかの変更および変形を行ってもよいことは明らかである。以下の特許請求の範囲において、各要素および／または各ステップは、請求項において明示的に陳述されていない限り、または本開示によって暗示的に要求されていない限り、動作の特定の順序を暗示するものではない。本開示は以下の適用例を含む。
［適用例１］
基板のフィーチャ内に自己形成バリアを形成するための方法であって、
前記基板の前記フィーチャ内に金属ライナを堆積することであって、前記金属ライナは、前記基板の誘電体上に堆積されることと、
前記金属ライナ上に亜鉛含有前駆体を堆積することと、
前記基板のサーマルソークを実施することと、
前記亜鉛含有前駆体の前記堆積および前記基板の前記サーマルソークを所定のサイクル数にわたって繰り返すことと
を含み、
前記方法は、前記金属ライナと前記誘電体の間の界面に亜鉛含有バリア層を形成する、
方法。
［適用例２］
適用例１に記載の方法であって、
前記金属ライナは、ルテニウムからなる、方法。
［適用例３］
適用例１に記載の方法であって、
前記金属ライナは、コバルトからなる、方法。
［適用例４］
適用例１に記載の方法であって、
前記フィーチャは、ビアである、方法。
［適用例５］
適用例１に記載の方法であって、
前記フィーチャは、配線である、方法。
［適用例６］
適用例１に記載の方法であって、
前記亜鉛含有前駆体は、ジエチル亜鉛である、方法。
［適用例７］
適用例１に記載の方法であって、
前記亜鉛含有前駆体を堆積することは、化学気相堆積プロセスによって実施される、方法。
［適用例８］
適用例１に記載の方法であって、
前記サーマルソークは、約１８０～４００℃の温度で実施される、方法。
［適用例９］
適用例１に記載の方法であって、
前記所定のサイクル数にわたる前記繰り返しの後、前記基板の前記フィーチャ内に導体を堆積すること
をさらに含む、方法。
［適用例１０］
適用例９に記載の方法であって、
前記導体は、銅である、方法。
［適用例１１］
基板のフィーチャ内に自己形成バリアを形成するための方法であって、
前記基板の前記フィーチャ内に金属ライナを堆積することであって、前記金属ライナは、前記基板の誘電体上に堆積されることと、
前記金属ライナ上にインジウム含有前駆体を堆積することと、
前記基板のサーマルソークを実施することと、
前記インジウム含有前駆体の前記堆積および前記基板の前記サーマルソークを所定のサイクル数にわたって繰り返すことと
を含み、
前記方法は、前記金属ライナと前記誘電体の間の界面にインジウム含有バリア層を形成する、
方法。
［適用例１２］
適用例１１に記載の方法であって、
前記金属ライナは、ルテニウムからなる、方法。
［適用例１３］
適用例１１に記載の方法であって、
前記金属ライナは、コバルトからなる、方法。
［適用例１４］
適用例１１に記載の方法であって、
前記フィーチャは、ビアである、方法。
［適用例１５］
適用例１１に記載の方法であって、
前記フィーチャは、配線である、方法。
［適用例１６］
適用例１１に記載の方法であって、
前記インジウム含有前駆体は、トリメチルインジウムである、方法。
［適用例１７］
適用例１１に記載の方法であって、
前記インジウム含有前駆体を堆積することは、化学気相堆積プロセスによって実施される、方法。
［適用例１８］
適用例１１に記載の方法であって、
前記サーマルソークは、約１８０～４００℃の温度で実施される、方法。
［適用例１９］
適用例１１に記載の方法であって、
前記所定のサイクル数にわたる前記繰り返しの後、前記基板の前記フィーチャ内に導体を堆積すること
をさらに含む、方法。
［適用例２０］
適用例１９に記載の方法であって、
前記導体は、銅である、方法。

Claims (20)

1. 基板のフィーチャ内に自己形成バリアを形成するための方法であって、
   前記基板の前記フィーチャ内に金属ライナを堆積することであって、前記金属ライナは、前記基板の誘電体上に堆積されることと、
   前記金属ライナ上に亜鉛含有前駆体を堆積することと、
   前記基板のサーマルソークを実施することと、
   前記亜鉛含有前駆体の前記堆積および前記基板の前記サーマルソークを所定のサイクル数にわたって繰り返すことと
   を含み、
   前記方法は、前記金属ライナと前記誘電体の間の界面に亜鉛含有バリア層を形成する、
   方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   前記金属ライナは、ルテニウムからなる、方法。
3. 請求項１に記載の方法であって、
   前記金属ライナは、コバルトからなる、方法。
4. 請求項１に記載の方法であって、
   前記フィーチャは、ビアである、方法。
5. 請求項１に記載の方法であって、
   前記フィーチャは、トレンチである、方法。
6. 請求項１に記載の方法であって、
   前記亜鉛含有前駆体は、ジエチル亜鉛である、方法。
7. 請求項１に記載の方法であって、
   前記亜鉛含有前駆体を堆積することは、化学気相堆積プロセスによって実施される、方法。
8. 請求項１に記載の方法であって、
   前記サーマルソークは、約１８０～４００℃の温度で実施される、方法。
9. 請求項１に記載の方法であって、
   前記所定のサイクル数にわたる前記繰り返しの後、前記基板の前記フィーチャ内に導体を堆積すること
   をさらに含む、方法。
10. 請求項９に記載の方法であって、
    前記導体は、銅である、方法。
11. 基板のフィーチャ内に自己形成バリアを形成するための方法であって、
    前記基板の前記フィーチャ内に金属ライナを堆積することであって、前記金属ライナは、前記基板の誘電体上に堆積されることと、
    前記金属ライナ上にインジウム含有前駆体を堆積することと、
    前記基板のサーマルソークを実施することと、
    前記インジウム含有前駆体の前記堆積および前記基板の前記サーマルソークを所定のサイクル数にわたって繰り返すことと
    を含み、
    前記方法は、前記金属ライナと前記誘電体の間の界面にインジウム含有バリア層を形成する、
    方法。
12. 請求項１１に記載の方法であって、
    前記金属ライナは、ルテニウムからなる、方法。
13. 請求項１１に記載の方法であって、
    前記金属ライナは、コバルトからなる、方法。
14. 請求項１１に記載の方法であって、
    前記フィーチャは、ビアである、方法。
15. 請求項１１に記載の方法であって、
    前記フィーチャは、トレンチである、方法。
16. 請求項１１に記載の方法であって、
    前記インジウム含有前駆体は、トリメチルインジウムである、方法。
17. 請求項１１に記載の方法であって、
    前記インジウム含有前駆体を堆積することは、化学気相堆積プロセスによって実施される、方法。
18. 請求項１１に記載の方法であって、
    前記サーマルソークは、約１８０～４００℃の温度で実施される、方法。
19. 請求項１１に記載の方法であって、
    前記所定のサイクル数にわたる前記繰り返しの後、前記基板の前記フィーチャ内に導体を堆積すること
    をさらに含む、方法。
20. 請求項１９に記載の方法であって、
    前記導体は、銅である、方法。

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