KR20140105569A - 무전해 구리 증착 - Google Patents

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Abstract

무전해 도금을 제공하는 방법이 제공된다. 탄화수소, H2, 산소 프리 (free) 희석제를 포함하는 증착 가스의 플로우 (flow) 를 제공하는 단계, 증착 가스로부터 플라즈마를 형성하는 단계 및 증착 가스의 플로우를 정지하는 단계에 의해, 비정질 탄소 배리어층이 로우-k (low-k) 유전체층 위에 형성된다. H2 및 희석제를 포함하는 컨디셔닝 (conditioning) 가스의 플로우를 제공하는 단계, 비정질 탄소 배리어층의 상부 표면을 컨디셔닝하는 컨디셔닝 가스로부터 플라즈마를 형성하는 단계, 컨디셔닝 가스의 플로우를 정지하는 단계에 의해, 비정질 탄소 배리어층이 컨디셔닝된다 (conditioned). NH3 또는 H2 및 N2를 포함하는 기능화 (functionalizing) 가스의 플로우를 제공하는 단계, 기능화 가스로부터 플라즈마를 형성하는 단계 및 기능화 가스의 플로우를 정지하는 단계에 의해, 비정질 탄소 배리어층이 기능화된다 (functionalized). 무전해 프로세스가 배리어층 위에 전극을 형성하도록 제공된다.

Description

무전해 구리 증착{ELECTROLESS COPPER DEPOSITION}
본 발명은 반도체 웨이퍼 상에 반도체 디바이스들을 형성하는 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 로우-k 유전체층들에 금속 상호접속부들을 형성하는 것에 관한 것이다.
반도체 디바이스들을 형성할 때에, 도전성 금속 상호접속부 (interconnect) 들이 로우-k (low-k) 유전체층들에 배치된다. 금속 상호접속부들이 구리를 함유한다면, 구리 배리어층은 로우-k 유전체층의 구리 독작용 (copper poisoning) 을 방지하는데 사용된다.
앞서 말한 것을 달성하고 본 발명의 목적에 부합하기 위해, 로우-k 유전체층 위에 무전해 도금을 제공하는 방법이 제공된다. 비정질 탄소 배리어층이 탄화수소, H2, 산소 프리 (free) 희석제를 포함하는 증착 가스의 플로우 (flow) 를 제공하고, 비정질 탄소 배리어층을 제공하기 위해 증착 가스로부터 플라즈마를 형성하고, 증착 가스의 플로우를 정지함으로써 로우-k 유전체층 위에 형성된다. 비정질 탄소 배리어층은, H2 및 산소 프리 희석제 (oxygen free diluent) 를 포함하는 컨디셔닝 가스 (conditioning gas) 의 플로우를 제공하고, 비정질 탄소 배리어층의 상부 표면을 컨디셔닝하는 컨디셔닝 가스로부터 플라즈마를 형성하고, 컨디셔닝 가스의 플로우를 정지함으로써, 컨디셔닝된다. 컨디셔닝된 비정질 탄소 배리어층은, NH3 또는 N2 및 H2 또는 그들 전부의 혼합물을 포함하는 기능화 가스 (functionalizing gas) 의 플로우를 제공하고, 기능화 가스로부터 플라즈마를 형성하고, 기능화 가스의 플로우를 정지함으로써, 기능화된다 (functionalized).
본 발명의 다른 발현에서, 장치가 제공된다. 플라즈마 프로세싱 챔버가 제공되는데, 플라즈마 프로세싱 챔버는, 플라즈마 프로세싱 챔버 인클로저 (enclosure) 를 형성하는 챔버 벽, 플라즈마 프로세싱 챔버 인클로저 내의 웨이퍼를 지지하기 위한 기판 지지부, 플라즈마 프로세싱 챔버 인클로저의 압력을 조절하기 위한 압력 조절기, 플라즈마를 유지하기 위해 플라즈마 프로세싱 챔버 인클로저로 전력을 제공하기 위한 적어도 하나의 전극, 플라즈마 프로세싱 챔버 인클로저 내로 가스를 제공하기 위한 가스 유입구 및 플라즈마 프로세싱 챔버 인클로저로부터 가스를 배기하기 위한 가스 유출구를 포함한다. 적어도 하나의 RF 전력 소스는 적어도 하나의 전극과 전기적으로 연결된다. 가스 소스는 가스 유입구와 유체 연통한다. 제어기는 가스 소스 및 적어도 하나의 RF 전력 소스에 제어가능하게 연결된다. 제어기는 적어도 하나의 프로세서 및 컴퓨터 판독가능 매체를 포함한다. 컴퓨터 판독가능 매체는, 로우-k 유전체층 위에 비정질 탄소 배리어층을 형성하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드, 비정질 탄소 배리어층을 컨디셔닝하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드, 및 컨디셔닝된 비정질 탄소 배리어층을 기능화하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드를 포함하고, 비정질 탄소 배리어층을 형성하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드는, 탄화수소, H2, 산소 프리 희석제를 포함하는 증착 가스의 플로우를 제공하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드, 비정질 탄소 배리어층을 제공하기 위해 증착 가스로부터 플라즈마를 형성하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드 및 증착 가스의 플로우를 정지하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드를 포함하고, 비정질 탄소 배리어층을 컨디셔닝하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드는 H2 및 산소 프리 희석제를 포함하는 컨디셔닝 가스의 플로우를 제공하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드, 비정질 탄소 배리어층의 상부 표면을 컨디셔닝하는 컨디셔닝 가스로부터 플라즈마를 형성하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드 및 컨디셔닝 가스의 플로우를 정지하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드를 포함하고, 컨디셔닝된 비정질 탄소 배리어층을 기능화하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드는, NH3 또는 N2 및 H2 또는 그들 전부의 혼합물을 포함하는 기능화 가스의 플로우를 제공하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드, 기능화 가스로부터 플라즈마를 형성하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드 및 기능화 가스의 플로우를 정지하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드를 포함한다.
본 발명의 이러한 특징들 및 다른 특징들은 이하의 본 발명의 상세한 설명에서 후속하는 도면들과 함게 보다 상세하게 설명될 것이다.
본 발명은, 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 지칭하며 수반하는 도안들의 도면들에서, 한정의 형태가 아닌, 예시의 형태로 도시된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 하이 레벨 플로우 챠트이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 프로세스를 사용한 구조들의 형성의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에서 사용될 수도 있는 플라즈마 프로세싱 시스템의 개략도이다.
도 4는 본 발명을 구현하는데 사용될 수도 있는 컴퓨터 시스템의 개략도이다.
도 5는 에칭 단계의 보다 자세한 플로우 챠트이다.
도 6은 비정질 탄소 증착 단계의 보다 자세한 플로우 챠트이다.
도 7은 비정질 탄소 컨디셔닝 단계의 보다 자세한 플로우 챠트이다.
도 8은 컨디셔닝된 비정질 탄소 배리어층의 기능화의 보다 자세한 플로우 챠트이다.
도 9는 기능화되고 컨디셔닝된 비정질 탄소 배리어층의 개략도이다.
본 발명은 이제 첨부하는 도면들에 예시된 바와 같이 그들의 몇몇 바람직한 실시예들을 참조로 하여 보다 상세하게 기술될 것이다. 이하의 기술에서, 많은 구체적 상세들이 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 통상의 기술자에게, 이러한 구체적 상세들의 일부 또는 전부 없이도 본 발명이 구현될 수도 있다는 점이 명백할 것이다. 다른 예시들에서, 잘 알려진 프로세스 단계들 및/또는 구조들은 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 상세하게 기술되지 않았다.
듀얼 다마신 프로세스 (dual damascene process) 를 사용하는 반도체 디바이스들의 형성에 있어서, 트렌치들 또는 비아들과 같은 피쳐들 (features) 은 로우-k 유전체층 (low-k dielectric layer) 에 형성된다. 구리 상호접속부들 (copper interconnects) 은 피쳐들 내에 형성된다. 구리 독작용 (copper poisoning) 을 방지하기 위해, 탄탈륨 나이트라이드 (TaN) 과 같은 배리어층 (barrier layer) 이 로우-k 유전체층 및 구리 상호접속부 사이에 위치된다. 구리 시드층 (seed layer) 은 배리어층 위에 형성된다. 구리 시드층은 구리 컨택트 (contact) 를 성장시키기 위해 전기도금 (electroplating) 에 사용된다. 디바이스 크기가 줄어들수록, 더 얇은 구리 배리어층들을 제공하는 것과 가능하다면 구리가 보다 많은 피쳐 볼륨 (volume) 을 채우게 하기 위해 구리 시드층을 제거하는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 하이 레벨 플로우 챠트이다. 본 실시예에서, 기판은 플라즈마 프로세싱 챔버에 배치된다 (단계 104). 로우-k 유전체층은 기판 상에 형성된다. 로우-k 유전체층은 플라즈마 프로세싱 챔버에서 에칭된다 (단계 108). 비정질 탄소층 (amorphous carbon layer) 이 로우-k 유전체층 위에 형성된다 (단계 112). 비정질 탄소층이 컨디셔닝된다 (conditioned) (단계 116). 컨디셔닝된 비정질 탄소층은 기능화된다 (functionalized) (단계 120). 기판은 플라즈마 프로세싱 챔버로부터 제거된다 (단계 124). 기판은 포스트 에칭 습식 세정 (post etch wet clean) 의 대상이 된다 (단계 128). 무전해 도전성 와이어들이 피쳐들에 형성된다 (단계 132).
본 발명의 바람직한 실시예에서, 기판은 플라즈마 프로세싱 챔버에 배치된다 (단계 104). 도 2a는 포트레지스트 마스크 (212) 아래에 배치된 로우-k 유전체층 (208) 을 가진 기판 (204) 을 가진 스택 (200) 의 단면도이다. 이 예시에서, 1 이상의 층들 (216) 이 기판과 로우-k 유전체층 (208) 사이에 배치된다. 이 예시에서, 로우-k 유전체층은 다공성 로우-k 유전체이다. 일반적으로, 로우-k 유전체는 캘리포니아 산 호세 소재의 노벨러스 (Novellus) 로부터의 CORALTM; 캘리포니아 산타 클라라 소재의 어플라이드 머티리얼스 (Applied Materials) 로부터의 Black DiamondTM; 네델란드 소재의 ASM 인터내셔날 N.V. 사로부터 입수가능한 AuroraTM; 캘리포니아 산타 클라라 소재의 스미토모 케미칼 아메리카 (Sumitomo Chemical America) 로부터 입수가능한 Sumika Film®; 뉴저지 모리스타운 소재의 얼라이드 시그널 (Allied Signal) 로부터의 HOSPTM 또는 DOW 케미칼 컴퍼니 (DOW Chemical Company) 로부터의 advanced porous SiLK; 트리콘 (Trikon) 으로부터의 Orion® FlowfillTM; 및 JSR 코포레이션으로부터의 LKDTM 일 수도 있다. 보다 구체적으로, 본 예시에서 로우-k 유전체층은 다공성 오르가노실리케이트 글라스 (OSG, organosilicate glass) 이다. 다른 실시예들에서, 다른 로우-k 재료들이 사용될 수도 있다. 명세서 및 청구범위들에서, 로우-k 유전체 재료는 3.0 보다 낮은 유전율을 가진다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에서 사용될 수도 있는 플라즈마 프로세싱 시스템 (300) 의 예시를 개략적으로 도시한다. 플라즈마 프로세싱 시스템 (300) 은 챔버 벽 (350) 에 의해 그 안에 정의되는 플라즈마 프로세싱 챔버 (304) 를 가지는 플라즈마 반응기 (302) 를 포함한다. 매칭 네트워크 (308) 에 의해 튜닝되는 (tuned), 플라즈마 전력 공급부 (306) 는 플라즈마 프로세싱 챔버 (304) 내에서 플라즈마 (314) 를 생성하기 위해 플라즈마 프로세싱 챔버 (304) 에 전력을 공급하는 전극이도록 전력 윈도우 (312) 근처에 위치되는 TCP 코일 (310) 에 전력을 공급한다. TCP 코일 (상부 전력원) (310) 은 프로세싱 챔버 (304) 내에서 균일한 확산 프로파일을 만들도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, TCP 코일 (310) 은 플라즈마 (314) 에서 도넛형의 (toroidal) 전력 분포를 생성하도록 구성될 수도 있다. 전력 윈도우 (312) 는, TCP 코일 (310) 로부터 플라즈마 챔버 (304) 로 에너지가 통과하는 것을 허용하는 동안, 플라즈마 챔버 (304) 로부터 TCP 코일 (310) 을 분리하도록 제공된다. 매칭 네트워크 (318) 에 의해 튜닝되는 웨이퍼 바이어스 전압 전력 공급부 (316) 는 전극 (320) 에 의해 지지되는 웨이퍼 (204) 상에 바이어스 전압을 세팅하도록 전극 (320) 에 전력을 공급함으로써, 본 실시예에서의 전극 (320) 는 또한 기판 지지체이다. 펄스 제어부 (352) 는 바이어스 전압이 펄싱될 수 있게 한다. 펄스 제어부 (352) 는 매칭 네트워크 (318) 와 기판 지지체 사이에 있을 수도 있고, 또는 바이어스 전압 전력 공급부 (316) 와 매칭 네트워크 (318) 사이에 있을 수도 있고, 또는 제어기 (324) 와 바이어스 전압 전력 공급부 (316) 사이에 있을 수도 있고, 또는 바이어스 전압을 펄싱될 수 있게 하는 어떤 다른 구성에 있을 수도 있다. 제어기 (324) 는 플라즈마 전력 공급부 (306) 및 웨이퍼 바이어스 전압 공급부 (316) 에 대한 포인트들을 세팅한다.
플라즈마 전력 공급부 (306) 및 웨이퍼 바이어스 전압 전력 공급부 (316) 는 예를 들어 13.56 MHz, 60 MHz, 27 MHz, 2 MHz, 400 kHz 또는 이들의 조합과 같은 특정 무선 주파수들 (radio frequencies) 에서 동작하도록 구성될 수도 있다. 플라즈마 전력 공급부 (306) 및 웨이퍼 바이어스 전력 공급부 (316) 는, 원하는 프로세스 성능을 달성하기 위해 일 범위의 전력들을 공급하도록 적절히 사이징될 (sized) 수도 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에서, 플라즈마 전력 공급부 (306) 는 100 내지 10000 Watts의 범위의 전력을 공급할 수도 있고, 웨이퍼 바이어스 전압 전력 공급부 (316) 는 10 내지 2000 volts의 범위의 바이어스 전압을 공급할 수도 있다. 게다가, TCP 코일 (310) 및/또는 전극 (320) 은 2 이상의 서브-코일들 또는 서브-전극들로 구성될 수도 있고, 이것은 단일 전력 공급부에 의해 전력공급되거나 복수의 전력 공급부들에 의해 전력공급될 수도 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 플라즈마 프로세싱 시스템 (300) 은 가스 소스/가스 공급 메카니즘 (330) 을 더 포함한다. 가스 소스는 제1 컴포넌트 가스 소스 (332), 제2 컴포넌트 가스 소스 (334), 및 선택적으로 부가되는 컴포넌트 가스 소스들 (336) 을 포함한다. 다양한 컴포넌트 가스들이 이하에서 논의될 것이다. 가스 소스들 (332, 334 및 336) 은 가스 유입부 (340) 를 통해 프로세싱 챔버 (304) 와 유체적으로 연결된다. 가스 유입부는 챔버 (304) 내의 임의의 유리한 위치에 위치될 수도 있고, 가스를 주입하기 위한 임의의 형태를 취할 수도 있다. 바람직하게, 그러나, 가스 유입부는 "튜닝가능한" (tunable) 가스 주입 프로파일을 생성하도록 구성될 수도 있고, 이것은 프로세스 챔버 (304) 내에 복수의 영역들에 가스들의 각각의 플로우의 독립적인 조정을 가능하게 한다. 프로세스 가스들 및 부산물들은 압력 조절기인 압력 제어 밸브 (342), 및 플라즈마 프로세싱 챔버 (304) 내에서 특정 압력을 유지시키도록 또한 기능하고 가스 유출부를 또한 제공하는 펌프 (344) 를 통해 챔버 (304) 로부터 제거된다. 가스 소스/가스 공급 메카니즘 (330) 은 제어기 (324) 에 의해 제어된다. 램 리써치 코포레이션에 의한 키요 시스템 (Kiyo system) 이 본 발명의 실시예를 구현하는데 사용될 수도 있다.
도 4는, 본 발명의 실시예들에 사용되는 제어기 (324) 를 구현하는데 적합한 컴퓨터 시스템 (400) 을 보여주는 하이레벨 블록 다이어그램이다. 컴퓨터 시스템은 집적 회로, 인쇄 회로 보드, 및 소형 휴대용 디바이스로부터 대형 슈퍼 컴퓨터에 이르기까지의 범위 내의 다양한 하드웨어 형식들을 가질 수도 있다. 컴퓨터 시스템 (400) 은 1 이상의 프로세서들 (402) 을 포함하고, (그래픽들, 텍스트, 및 여타의 데이터를 표시하기 위한) 전자식 디스플레이 디바이스 (404), 주 메모리 (406) (예를 들어, RAM (random access memory)), 저장 디바이스 (408) (예를 들어, 하드 디스크 드라이브), 이동가능 저장 디바이스 (410) (예를 들어, 광 디스크 드라이브), 사용자 인터페이스 디바이스들 (412) (예를 들어, 키보드들, 터치 스크린들, 키패드들, 마우스들 또는 여타의 포인팅 디바이스들 등), 및 통신 인터페이스 (414) (예를 들어, 무선 네트워크 인터페이스) 를 더 포함할 수도 있다. 통신 인터페이스 (414) 는 링크를 통해 컴퓨터 시스템 (400) 과 외부 디바이스들 간에 소프트웨어 및 데이터가 전송되는 것을 가능하게 한다. 시스템은 또한 상술한 디바이스들/모듈들이 접속되는 통신 인프라스트럭쳐 (416) (예를 들어, 통신 버스, 크로스-오버바 (cross-overbar), 또는 네트워크) 를 포함할 수도 있다.
통신 인터페이스 (414) 를 통해 전송되는 정보는, 신호들을 전달하며 와이어 또는 케이블, 광섬유 (fiber optics), 전화선 (phone line), 무선전화 링크, 무선 주파스 링크, 및/또는 여타의 통신 채널들을 사용하여 구현될 수도 있는 통신 링크를 통해, 통신 인터페이스 (414) 에 의해 수신가능한 전자적 신호, 전자기적 신호, 광학적 신호, 또는 여타의 신호와 같은 신호들의 형식일 수도 있다. 이러한 통신 인터페이스로, 1 이상의 프로세스들 (402) 은, 상술한 방법 단계들을 수행하는 과정에서 네트워크로부터 정보를 수신할 수도 있고, 또는 네트워크로 정보를 출력할 수도 있다. 게다가, 본 발명의 방법 실시예들은 단지 프로세서들 상에서 수행될 수도 있고, 또는 프로세싱의 부분을 공유하는 원격 프로세서들과 협력하여 인터넷과 같은 네트워크 상에서 수행될 수도 있다.
용어 "비-일시적인 컴퓨터 판독가능 매체" (non-transient computer readable medium) 는 일반적으로 주 메모리, 2차적인 메모리, 이동가능 저장장치, 및 하드 디스크들, 플레쉬 메모리, 디스크 드라이브 메모리, CD-ROM 및 여타 형식들의 영구적인 메모리와 같은 저장 디바이스들과 같은 매체를 지칭하고, 반송파들 (carrier waves) 또는 신호들과 같은 일시적인 대상을 커버하는 것으로 이해되지 않아야 한다. 컴퓨터 코드의 예시들은 컴파일러에 의해 생성되는 것과 같은 기계적 코드 (machine code), 및 인터프리터 (interpreter) 를 사용하여 컴퓨터에 의해 수행되는 보다 높은 레벨의 코드를 포함하는 파일들을 포함한다. 컴퓨터 판독가능 매체는 또한 반송파에 포함되는 컴퓨터 데이터 신호에 의해 전송되고 프로세서에 의해 수행가능한 일련의 인스트럭션들 (instructions) 을 표시하는 컴퓨터 코드일 수도 있다.
로우-k 유전체층이 에칭된다 (단계 108). 도 5는 로우-k 유전체층 에칭의 보다 자세한 플로우 챠트이다. 에칭 가스는 플라즈마 프로세싱 챔버 (304) 내로 유동된다 (단계 504). 다공성 OSG 로우-k 유전체층을 에칭하기 위해, 에칭 가스는 C4F6, O2, 및 Ar을 포함한다. RF는 플라즈마 내에 에칭 가스를 형성하도록 제공되고, 이것은 로우-k 유전체층을 에칭하여 피쳐들을 형성한다. 에칭 가스의 플로우는 에칭이 완료된 때에 정지된다 (단계 512). 도 2b는, 에칭이 에칭 피쳐들 (220) 을 형성하여 완료된 후의 스택 (200) 의 단면도이다.
비정질 탄소층은 로우-k 유전체층 위에 형성된다 (단계 112). 본 실시예에서, 양쪽의 로우-k 유전체층의 에칭이 동일한 플라즈마 프로세싱 챔버 (304) 에서 수행된다. 다른 실시예들에서, 에칭은 하나의 챔버에서 수행되고, 비정질 탄소층의 증착은 동일한 클러스터 (cluster) 의 챔버들 내의 다른 챔버에서 수행될 수도 있어, 기판이 에칭 챔버로부터 증착 챔버로 지나가는 동안 진공이 유지된다. 도 6은 비정질 탄소층의 증착의 보다 자세한 플로우 챠트이다. 증착 가스는 플라즈마 프로세싱 챔버 내로 유동된다 (단계 604). 증착 가스는 탄화수소, H2, 및 산소 프리 불활성 희석제 (oxygen free inert diluent) 를 포함한다. 탄화수소는 CxHyFz 또는 CxHy 중 적어도 하나이다. 보다 바람직하게, 탄화수소는 불소가 없고, 따라서 CxHy 의 형태를 가진다. 가장 바람직하게, 탄화수소는 CH4 이다. 산소 프리 희석제는 산소를 함유하지 않는 임의의 불활성 희석제일 수도 있다. 보다 바람직하게, 산소 불활성 희석제는 질소 또는 불활성 가스 (noble gas) 중 하나를 포함한다. 보다 바람직하게, 불활성 희석제는 헬륨이다. 바람직하게, 증착 가스는 탄화수소 분압 (partial pressure) 을 0.1 mTorr 내지 10 mTorr 사이에서 유지하도록 탄화수소 플로우를 제공한다. 보다 바람직하게, 탄화수소의 분압은 1 mTorr 내지 5 mTorr 이다. 가장 바람직하게, 탄화수소의 분압은 약 2 mTorr이다. 탄화수소의 낮은 분압은 얇은 비정질 탄소층을 제공하는데 도움을 준다. 증착 가스는 플라즈마로 형성된다 (단계 608). 증착 가스로부터의 플라즈마는 로우-k 유전체층 위에 비정질 탄소층을 형성하는데 사용된다. 증착 가스의 플로우는 정지된다 (단계 612).
증착 레시피의 예시는 20 mTorr의 압력을 제공한다. 가스 소스/가스 공급 메카니즘 (330) 은 플라즈마 프로세싱 챔버 (304) 내로 50 sccm CH4, 350 sccm H2 및 200 sccm He 를 제공한다 (단계 604). 플라즈마 전력 공급부 (306) 는 500 Watts의 유도성 RF 전력을 13.56 MHz로 챔버에 제공하여 플라즈마 내에 컨디셔닝 가스를 형성한다 (단계 608). 웨이퍼 바이어스 전압 전력 공급부 (316) 는 웨이퍼 (204) 에 0 volts의 바이어스를 제공한다. 대체적으로 바이어스는 300 volts보다 작다. 본 실시예에서 바이어스는 13.56 MHz의 주파수를 가진다.
도 2c는 비정질 탄소 증착층 (224) 이 증착된 후의 스택의 단면도이다. 바람직하게, 비정질 탄소층은 0.5 nm 내지 100 nm 의 두께를 가진다. 보다 바람직하게, 비정질 탄소층은 0.5nm 내지 5nm 의 두께를 가진다. 비정질 탄소 증착층 (224) 을 명확하게 보이기 위해 도면들은 스케일링 (scaling) 하지 않는다는 점에 유의해야 한다.
비정질 탄소층이 컨디셔닝된다 (conditioned) (단계 116). 본 실시예에서, 비정질 탄소의 컨디셔닝은 동일한 플라즈마 프로세싱 챔버 (304) 에서 수행된다. 다른 실시예들에서, 컨디셔닝은 동일한 클러스터의 챔버들 내의 상이한 챔버에서 수행될 수도 있어, 기판이 증착 챔버로부터 컨디셔닝 챔버로 지나가는 동안 진공이 유지된다. 도 7은 비정질 탄소층의 컨디셔닝의 보다 자세한 플로우 챠트이다. 컨디셔닝 가스는 플라즈마 프로세싱 챔버 내로 유동된다 (단계 704). 컨디셔닝 가스는 탄화수소, H2, 및 산소 프리 불활성 희석제를 포함한다. 산소 프리 불활성 희석제는 산소를 함유하지 않는 임의의 불활성 희석제일 수도 있다. 보다 바람직하게, 산소 프리 불활성 희석제는 질소 또는 불활성 가스 중 하나를 포함한다. 보다 바람직하게, 불활성 희석제는 헬륨이다. 바람직하게, 컨디셔닝 가스는 본질적으로 (essentially) 탄화수소 프리 (free) 하다. 본질적으로 프리하다는 것은 탄소 증착물이 존재하지 않도록 탄화수소들의 그러한 낮은 농도를 가지는 것으로 정의된다. 가장 바람직하게, 컨디셔닝 가스는 탄화수소 프리하다. 바람직하게, H2는 1 내지 100 mTorr 의 분압을 가진다. 보다 바람직하게, H2는 5 내지 30 mTorr 의 분압을 가진다. 이러한 H2의 높은 분압은 비정질 탄소층의 컨디셔닝을 향상시킨다. 컨디셔닝 가스는 플라즈마로 형성된다 (단계 708). 높은 바이어스가 제공된다 (단계 712). 높은 바이어스는 비정질 탄소층의 증착 동안의 바이어스 및 컨디셔닝된 비정질 탄소 배리어층의 기능화 (functionalizing) 동안의 바이어스 보다 더 높은 바이어스를 가지는 것으로 정의된다. 보다 구체적으로, 바이어스는 10 내지 200 volts 인 것이 바람직하다. 바이어스 전압은 바이어스 전압 전력 공급부 (316) 에 의해 제공될 수도 있다. 컨디셔닝 가스로부터의 플라즈마는 로우-k 유전체층 위의 비정질 탄소층을 컨디셔닝하는데 사용된다. 컨디셔닝은 비정질 탄소층을 트림하거나 (trim), 밀도를 높이거나 (densify), 세정하는 것으로 여겨진다. 컨디셔닝 가스의 플로우는 정지된다 (단계 716).
컨디셔닝 레시피의 일 예시는 20 mTorr 의 압력을 제공한다. 가스 소스/가스 공급 메카니즘 (330) 은 플라즈마 프로세싱 챔버 (304) 내로 350 sccm H2 및 200 sccm He 를 제공한다 (단계 704). 플라즈마 전력 공급부 (306) 는 500 Watts 의 유도성 RF 전력을 13.56 MHz로 챔버에 제공하여 증착 가스를 플라즈마로 형성한다 (단계 708). 웨이퍼 바이어스 전압 전력 공급부 (316) 는 200 volts의 바이어스를 웨이퍼 (204) 에 제공한다 (단계 712). 본 실시예에서, 바이어스는 13.56 MHz의 주파수를 가진다.
컨디셔닝된 비정질 탄소층은 기능화된다 (functionalized) (단계 112). 명세서에서, 컨디셔닝된 비정질 탄소층의 기능화는 무전해 구리 증착을 증가시키도록 컨디셔닝된 비정질 탄소층 상에 질소 기능들 (nitrogen functionalities) 을 접목하는 (graft) 것으로 정의된다. 본 실시예에서, 컨디셔닝된 비정질 탄소의 기능화는 동일한 플라즈마 프로세싱 챔버 (304) 내에서 인 시츄 (in situ) 로 수행된다. 여타의 실시예들에서, 기능화는 동일한 클러스터의 챔버들 내의 상이한 챔버에서 수행될 수도 있어, 기판이 컨디셔닝 챔버로부터 기능화 챔버로 지나가는 동안 진공이 유지된다. 도 8은 컨디셔닝된 비정질 탄소층의 기능화의 보다 자세한 플로우 챠트이다. 기능화 가스는 플라즈마 프로세싱 챔버 내로 유동된다 (단계 804). 기능화 가스는 NH3 또는 N2 및 H2를 포함한다. 바람직하게, 기능화 가스는 본질적으로 탄화수소가 없다. 탄화수소가 본질적으로 없다는 것은 탄소 증착물이 존재하지 않도록 탄화수소들의 그러한 낮은 농도를 가지는 것으로 정의된다. 가장 바람직하게, 기능화 가스는 탄화수소 프리하다. 바람직하게, 기능화 가스는 NH3를 포함하고, 이것은 N2, H2 및/또는 불활성 캐리어 가스들 (noble carrier gases) 과 혼합될 수 있다. 기능화 가스는 플라즈마로 형성된다 (단계 808). 기능화 가스의 플로우는 정지된다 (단계 816).
기능화 레시피의 일 예시는 50 mTorr의 압력을 제공한다. 가스 소스/가스 공급 메커니즘 (330) 은 100 sccm NH3을 플라즈마 프로세싱 챔버 (304) 내로 제공한다 (단계 804). 플라즈마 전력 공급부는 기능화 가스를 플라즈마로 형성하기 위해 13.56 MHz에서 500 Watts의 유도성 RF 전력을 챔버로 제공한다 (단계 808). 웨어퍼 바이어스 전압 전력 공급부 (316) 는 0 volts의 바이어스를 웨이퍼 (204) 로 제공한다.
이론에 의해 구속됨이 없이, 질소 기능화 모노레이어 (monolayer) 가 컨디셔닝된 비정질 탄소층의 표면 상에 형성되도록, 기능화가 자기-제한적인 것이 믿어진다. 도 9는 로우-k 유전체층 (208) 의 부분의 확대 단면도이다. 본 예시에서, 로우-k 유전체층 (208) 은 구멍들 (904) 에 의해 지시된 바와 같이 다공성이다. 로우-k 유전체층의 구리 독작용 (copper poisoning) 을 방지하도록 구리 배리어층을 제공하는 것에 추가적으로, 증착된 비정질 탄소층 (224) 이 다공성 로우-k 유전체층 (208) 을 밀봉 및 보호하도록 돕는다는 것이 믿어진다. 기능화는 질소 함유기 NHx (908) 의 모노레이어를 증착된 비정질 탄소층 (224) 에 부착시킨다.
본 실시예에서, 스택 (200) 이 습식 프로세스들을 받을 수도 있도록, 스택 (200) 은 챔버 (304) 로부터 제거되고, 클러스터 분위기로부터 제거될 수도 있다 (단계 124). 본 실시예에서, 스택 (200) 은 스택 (200) 으로부터 임의의 잔여물들을 제거하는데 사용되는 포스트 에칭 습식 세정 (128) 을 받는다. 다른 실시예들에서, 포스트 에칭 습식 세정은 로우-k 유전체층을 에칭한 후 및 비정질 탄소층을 형성하기 전과 같은 다른 시간에 수행될 수도 있다. 다른 실시예들에서, 스택 (200) 은 포스트 에칭 습식 세정을 받지 않는다. 습식 세정을 위한 레시피의 일 예시는 스택 (200) 을 H2O와 HF가 200:1인 용액에 2초 동안 노출시킨다.
그 후 무전해 도전성 배선들이 무전해 프로세스를 사용하여 피쳐들 내에 형성된다 (단계 132). 본 실시예에서, 스택 (200) 은 산성 염화 팔라듐 (PdCl2) 용액 습식 배스 (bath) 에 배치된다. 산성 PdCl2 용액으로부터의 Pd2 + 이온들은 기능화된 컨디셔닝된 비정질 탄소층의 질소 작용기에 부착한다. 도 9는 질소 함유기들 (908) 에 부착된 화학흡착된 Pd 종들 (912) 을 도시한다. 대안적인 실시예에서, 니켈 용액이 사용될 수도 있다. Pd2 + 이온들의 질소 작용기들과의 자기 제한 바인딩 때문에, 금속 접착을 위한 핵형성층을 제공하는 팔라듐의 모노레이어가 형성된다.
그 후 산성 PdCl2 습식 배스 이후에 탈이온수 린스가 후속한다. 그 후 스택은 활성화 용액 내에 배치된다. 이는 무전해 도금 용액의 부분일 수 있다. 활성화 용액은 DMAB 디메틸 아민 보란 (dimethyl amine borane), 포름알데히드 (formaldehyde) 또는 다른 것들과 같은 환원제를 함유한다.
바람직하게는, 비정질 탄소 배리어층을 형성하는 단계, 비정질 탄소 배리어층을 컨디셔닝하는 단계 및 컨디셔닝된 비정질 탄소 배리어층을 기능화하는 단계는 본질적으로 (essentially) 산소 프리 (free) 프로세스들이어서, 단지 산소의 미량만이 그러한 프로세스들에서 사용된다. 보다 바람직하게는, 비정질 탄소 배리어층을 형성하는 단계, 비정질 탄소 배리어층을 컨디셔닝하는 단계 및 컨디셔닝된 비정질 탄소 배리어층을 기능화하는 단계는 산소 프리 프로세스들이어서, 산소가 그러한 프로세스들 동안 사용되지 않는다.
본 발명의 일 실시예는 구리 독 (copper poison) 배리어층으로서 동작할 수 있고 다공성 로우-k 배리어층을 밀봉 및 보호하는 밀도를 갖는 비정질 탄소층을 제공한다. 독작용으로부터의 보호에 더하여, 로우-k 배리어층은 로우-k 배리어층의 k 값을 증가시키는 손상으로부터 보호되어야 한다. 바람직하게는, 비정질 탄소층은 0.5 nm 내지 5 nm의 두게를 갖는다. 그러한 두께를 갖는 컨디셔닝된 비정질 탄소층이 구리 독에 대한 충분한 배리어인 것이 확인되었다. 그러한 두께의 배리어층과 기능화를 위한 모노레이어 및 핵형성층의 모노레이어의 결합은 구리 도금을 위한 지지층들을 최소화한다. 보다 작은 피쳐들을 위하여, 이러한 지지층들의 최소화는 구리 상호접속부들을 제공하는데 더 많은 양의 구리를 허용한다.
종래의 시드 레이어들을 갖는 TaN 배리어층들을 사용하는 것은 그러한 작은 피쳐들 내에서의 구리의 볼륨을 감소시키는 훨씬 두꺼운 지지층들을 제공한다는 것이 확인되었다. 그러한 감소는 상호접속부들에서의 저항을 증가시킨다.
다른 실시예에서, 단계들의 다양한 조합들이 순환하는 프로세스를 제공할 수도 있다. 예를 들어, 비정질 탄소층을 형성하는 단계 (단계 112) 및 비정질 탄소층을 컨디셔닝하는 단계 (단계 116) 는 적어도 3회 동안 이러한 단계들을 교번하는 순환하는 프로세스에서 제공될 수도 있다. 복수의 사이클들 동안 그러한 프로세스는 보다 두꺼운 비정질 탄소층을 제공하는데 사용될 수도 있다.
본 발명의 다른 발현 (manifestation) 에서, 본 발명은 실리콘 비아들을 통해 구리 상호접속부들을 제공하는데 사용된다. 그러한 비아들은 실리콘 기판을 완전히 통과한다. 로우-k 유전체층은 실리콘 기판의 측부에 배치되고 비아들의 부분을 형성한다. 본 발명은 비아들 내의 구리 상호접속부들을 제공한다. 다른 실시예에서, 용량적으로 결합 플라즈마 (CCP) 에칭 챔버는 TCP 에칭 챔버 대신에 사용될 수도 있다.
본 발명이 수개의 바람직한 실시예들의 관점에서 설명되었으나, 본 발명의 범위 내에 있는 대안예들, 치환예들, 및 균등예들이 있다. 또한, 본 발명의 방법들 및 장치들을 구현하는 다수의 대안적인 방식들이 있다는 것을 유의하여야 한다. 따라서, 후속하는 첨부된 청구항들이 본 발명의 진정한 사상 및 범위 내에 있는 그러한 대안예들, 치환예들 및 균들예들 모두를 포함하도록 해석되도록 의도된다.

Claims (34)

  1. 로우-k (low-k) 유전체층 위에 무전해 도금을 제공하는 방법으로서,
    상기 로우-k 유전체층 위에 비정질 탄소 배리어층을 형성하는 단계로서, 상기 비정질 탄소 배리어층을 형성하는 단계는,
    탄화수소, H2, 산소 프리 (free) 희석제를 포함하는 증착 가스의 플로우 (flow) 를 제공하는 단계;
    상기 비정질 탄소 배리어층을 제공하기 위해 상기 증착 가스로부터 플라즈마를 형성하는 단계; 및
    상기 증착 가스의 플로우를 정지하는 단계를 포함하는, 상기 비정질 탄소 배리어층을 형성하는 단계;
    상기 비정질 탄소 배리어층을 컨디셔닝하는 (conditioning) 단계로서, 상기 비정질 탄소 배리어층을 컨디셔닝하는 단계는,
    H2 및 산소 프리 희석제를 포함하는 컨디셔닝 가스의 플로우를 제공하는 단계;
    상기 비정질 탄소 배리어층의 상부 표면을 컨디셔닝하는 상기 컨디셔닝 가스로부터 플라즈마를 형성하는 단계; 및
    상기 컨디셔닝 가스의 플로우를 정지하는 단계를 포함하는, 상기 비정질 탄소 배리어층을 컨디셔닝하는 단계; 및
    상기 컨디셔닝된 비정질 탄소 배리어층을 기능화하는 (functionalizing) 단계로서, 상기 컨디셔닝된 비정질 탄소 배리어층을 기능화하는 단계는,
    NH3 또는 H2 및 N2를 포함하는 기능화 가스의 플로우를 제공하는 단계;
    상기 기능화 가스로부터 플라즈마를 형성하는 단계; 및
    상기 기능화 가스의 플로우를 정지하는 단계를 포함하는, 상기 컨디셔닝된 비정질 탄소 배리어층을 기능화하는 단계를 포함하는, 로우-k 유전체층 위에 무전해 도금을 제공하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기능화되고 컨디셔닝된 비정질 탄소 배리어층 위에 무전해 도금을 제공하도록 무전해 프로세스를 사용하는 단계를 더 포함하는, 로우-k 유전체층 위에 무전해 도금을 제공하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    피쳐들이 상기 로우-k 유전체층 내에 에칭되고, 상기 무전해 도금이 상기 에칭된 피쳐들 내에 금속 상호접속부들을 형성하는, 로우-k 유전체층 위에 무전해 도금을 제공하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 컨디셔닝하는 단계는, 상기 비정질 탄소 배리어층을 다듬거나 (trim), 치밀하게 하거나 (densify), 비아 세정하는 (via clean), 로우-k 유전체층 위에 무전해 도금을 제공하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 컨디셔닝 가스는 본질적으로 (essentially) 탄화수소 프리인, 로우-k 유전체층 위에 무전해 도금을 제공하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 증착 가스는 본질적으로 암모니아 프리인, 로우-k 유전체층 위에 무전해 도금을 제공하는 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 컨디셔닝 가스는 완전하게 (absolutely) 탄화수소 프리인, 로우-k 유전체층 위에 무전해 도금을 제공하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 로우-k 유전체층은 다공성 로우-k 유전체로 이루어진, 로우-k 유전체층 위에 무전해 도금을 제공하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 산소 프리 희석제는 영족 가스 (noble gas) 또는 N2 중 적어도 하나로 본질적으로 구성되는, 로우-k 유전체층 위에 무전해 도금을 제공하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 산소 프리 희석제는 He로 본질적으로 구성되는, 로우-k 유전체층 위에 무전해 도금을 제공하는 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 탄화수소는 불소 프리 탄화수소인, 로우-k 유전체층 위에 무전해 도금을 제공하는 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 탄화수소는 CH4인, 로우-k 유전체층 위에 무전해 도금을 제공하는 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    플라즈마 프로세싱 챔버 내에 상기 로우-k 유전체층을 배치하는 단계; 및
    상기 로우-k 유전체층으로 피쳐들을 에칭하는 단계를 더 포함하는, 로우-k 유전체층 위에 무전해 도금을 제공하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 로우-k 유전체층으로 피쳐들을 에칭하는 단계, 상기 비정질 탄소 배리어층을 형성하는 단계, 상기 비정질 탄소 배리어층을 컨디셔닝하는 단계, 및 상기 컨디셔닝된 비정질 탄소 배리어층을 기능화하는 단계는 동일한 플라즈마 프로세싱 챔버 내에서 인 시츄 (in situ) 로 행해지는, 로우-k 유전체층 위에 무전해 도금을 제공하는 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 로우-k 유전체층으로 피쳐들을 에칭하는 단계, 상기 비정질 탄소 배리어층을 형성하는 단계, 상기 비정질 탄소 배리어층을 컨디셔닝하는 단계, 및 상기 컨디셔닝된 비정질 탄소 배리어층을 기능화하는 단계는 플라즈마 프로세싱 챔버들의 일 클러스터 (cluster) 에서 행해지는, 로우-k 유전체층 위에 무전해 도금을 제공하는 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    에칭 잔여물을 제거하기 위한 포스트 에칭 습식 세정 단계를 더 포함하는, 로우-k 유전체층 위에 무전해 도금을 제공하는 방법.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 비정질 탄소 배리어층을 컨디셔닝하는 단계는 이온화된 산소 프리 희석제를 가속화하기 위한 바이어스를 상기 로우-k 유전체층에 제공하는 단계를 더 포함하고,
    상기 비정질 탄소 배리어층을 컨디셔닝하는 단계 동안의 바이어스는 상기 비정질 탄소 배리어층을 형성하는 단계 동안의 바이어스 및 상기 컨디셔닝된 비정질 탄소 배리어층을 기능화하는 단계 동안의 바이어스 보다 큰, 로우-k 유전체층 위에 무전해 도금을 제공하는 방법.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 기능화 가스는 NH3을 포함하는, 로우-k 유전체층 위에 무전해 도금을 제공하는 방법.
  19. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨디셔닝하는 단계는, 상기 비정질 탄소 배리어층을 다듬거나 (trim), 치밀하게 하거나 (densify), 비아 세정하는 (via clean), 로우-k 유전체층 위에 무전해 도금을 제공하는 방법.
  20. 제1항 내지 제3항 및 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨디셔닝 가스는 본질적으로 탄화수소 프리인, 로우-k 유전체층 위에 무전해 도금을 제공하는 방법.
  21. 제1항 내지 제3항 및 제19항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 증착 가스는 본질적으로 암모니아 프리인, 로우-k 유전체층 위에 무전해 도금을 제공하는 방법.
  22. 제1항 내지 제3항 및 제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨디셔닝 가스는 완전하게 탄화수소 프리인, 로우-k 유전체층 위에 무전해 도금을 제공하는 방법.
  23. 제1항 내지 제3항 및 제19항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로우-k 유전체층은 다공성 로우-k 유전체로 이루어진, 로우-k 유전체층 위에 무전해 도금을 제공하는 방법.
  24. 제1항 내지 제3항 및 제19항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산소 프리 희석제는 영족 가스 또는 N2 중 적어도 하나로 본질적으로 구성되는, 로우-k 유전체층 위에 무전해 도금을 제공하는 방법.
  25. 제1항 내지 제3항 및 제19항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산소 프리 희석제는 He로 본질적으로 구성되는, 로우-k 유전체층 위에 무전해 도금을 제공하는 방법.
  26. 제1항 내지 제3항 및 제19항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄화수소는 불소 프리 탄화수소인, 로우-k 유전체층 위에 무전해 도금을 제공하는 방법.
  27. 제1항 내지 제3항 및 제19항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄화수소는 CH4인, 로우-k 유전체층 위에 무전해 도금을 제공하는 방법.
  28. 제1항 내지 제3항 및 제19항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    플라즈마 프로세싱 챔버 내에 상기 로우-k 유전체층을 배치하는 단계; 및
    상기 로우-k 유전체층으로 피쳐들을 에칭하는 단계를 더 포함하는, 로우-k 유전체층 위에 무전해 도금을 제공하는 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 로우-k 유전체층으로 피쳐들을 에칭하는 단계, 상기 비정질 탄소 배리어층을 형성하는 단계, 상기 비정질 탄소 배리어층을 컨디셔닝하는 단계, 및 상기 컨디셔닝된 비정질 탄소 배리어층을 기능화하는 단계는 동일한 플라즈마 프로세싱 챔버 내에서 인 시츄로 행해지는, 로우-k 유전체층 위에 무전해 도금을 제공하는 방법.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 로우-k 유전체층으로 피쳐들을 에칭하는 단계, 상기 비정질 탄소 배리어층을 형성하는 단계, 상기 비정질 탄소 배리어층을 컨디셔닝하는 단계, 및 상기 컨디셔닝된 비정질 탄소 배리어층을 기능화하는 단계는 플라즈마 프로세싱 챔버들의 일 클러스터에서 행해지는, 로우-k 유전체층 위에 무전해 도금을 제공하는 방법.
  31. 제1항 내지 제3항 및 제19항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
    에칭 잔여물을 제거하기 위한 포스트 에칭 습식 세정 단계를 더 포함하는, 로우-k 유전체층 위에 무전해 도금을 제공하는 방법.
  32. 제1항 내지 제3항 및 제19항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비정질 탄소 배리어층을 컨디셔닝하는 단계는 이온화된 산소 프리 희석제를 가속화하기 위한 바이어스를 상기 로우-k 유전체층에 제공하는 단계를 더 포함하고,
    상기 비정질 탄소 배리어층을 컨디셔닝하는 단계 동안의 바이어스는 상기 비정질 탄소 배리어층을 형성하는 단계 동안의 바이어스 및 상기 컨디셔닝된 비정질 탄소 배리어층을 기능화하는 단계 동안의 바이어스 보다 큰, 로우-k 유전체층 위에 무전해 도금을 제공하는 방법.
  33. 제1항 내지 제3항 및 제19항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기능화 가스는 NH3을 포함하는, 로우-k 유전체층 위에 무전해 도금을 제공하는 방법.
  34. 장치로서,
    플라즈마 프로세싱 챔버로서, 상기 플라즈마 프로세싱 챔버는,
    플라즈마 프로세싱 챔버 인클로저를 형성하는 챔버 벽;
    상기 플라즈마 프로세싱 챔버 인클로저 내의 웨이퍼를 지지하기 위한 기판 지지부;
    상기 플라즈마 프로세싱 챔버 인클로저의 압력을 조절하기 위한 압력 조절기;
    플라즈마를 유지하기 위해 상기 플라즈마 프로세싱 챔버 인클로저로 전력을 제공하기 위한 적어도 하나의 전극;
    상기 플라즈마 프로세싱 챔버 인클로저 내로 가스를 제공하기 위한 가스 유입구; 및
    상기 플라즈마 프로세싱 챔버 인클로저로부터 가스를 배기하기 위한 가스 유출구를 포함하는, 상기 플라즈마 프로세싱 챔버;
    상기 적어도 하나의 전극과 전기적으로 연결된 적어도 하나의 RF 전력 소스;
    상기 가스 유입구와 유체 연통하는 가스 소스; 및
    상기 가스 소스 및 상기 적어도 하나의 RF 전력 소스에 제어가능하게 연결된 제어기로서, 상기 제어기는,
    적어도 하나의 프로세서; 및
    컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는, 상기 제어기를 포함하고,
    상기 컴퓨터 판독가능 매체는,
    로우-k 유전체층 위에 비정질 탄소 배리어층을 형성하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드로서, 상기 비정질 탄소 배리어층을 형성하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드는,
    상기 가스 소스로부터 탄화수소, H2, 산소 프리 희석제를 포함하는 증착 가스의 플로우를 제공하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드;
    상기 비정질 탄소 배리어층을 제공하기 위해 상기 증착 가스로부터 플라즈마를 형성하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드; 및
    상기 증착 가스의 플로우를 정지하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드를 포함하는, 상기 비정질 탄소 배리어층을 형성하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드;
    상기 비정질 탄소 배리어층을 컨디셔닝하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드로서, 상기 비정질 탄소 배리어층을 컨디셔닝하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드는,
    상기 가스 소스로부터 H2 및 산소 프리 희석제를 포함하는 컨디셔닝 가스의 플로우를 제공하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드;
    상기 비정질 탄소 배리어층의 상부 표면을 컨디셔닝하는 상기 컨디셔닝 가스로부터 플라즈마를 형성하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드; 및
    상기 컨디셔닝 가스의 플로우를 정지하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드를 포함하는, 상기 비정질 탄소 배리어층을 컨디셔닝하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드; 및
    상기 컨디셔닝된 비정질 탄소 배리어층을 기능화하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드로서, 상기 컨디셔닝된 비정질 탄소 배리어층을 기능화하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드는,
    상기 가스 소스로부터 NH3 또는 H2 및 N2를 포함하는 기능화 가스의 플로우를 제공하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드;
    상기 기능화 가스로부터 플라즈마를 형성하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드; 및
    상기 기능화 가스의 플로우를 정지하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드를 포함하는, 상기 컨디셔닝된 비정질 탄소 배리어층을 기능화하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드를 포함하는, 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160048665A (ko) * 2014-10-25 2016-05-04 램 리써치 코포레이션 선택적인 배리어 증착을 활용하는 인터레벨 도전체 사전-충진

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10096513B2 (en) 2013-12-26 2018-10-09 Intel Corporation Direct plasma densification process and semiconductor devices
KR20160098201A (ko) 2013-12-26 2016-08-18 인텔 코포레이션 직접 플라즈마 고밀화 프로세스 및 반도체 디바이스들
FR3018951B1 (fr) * 2014-03-18 2017-06-09 Commissariat Energie Atomique Procede de gravure d'un materiau dielectrique poreux
CN118176321A (zh) * 2021-11-03 2024-06-11 朗姆研究公司 用于形成碳栓塞的系统和方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1116918A (ja) * 1997-06-25 1999-01-22 Nec Corp 銅配線構造およびその製造方法
JP2000068261A (ja) * 1998-08-19 2000-03-03 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
KR20070003022A (ko) * 2005-06-30 2007-01-05 주식회사 하이닉스반도체 비정질탄소층을 구비한 반도체소자 및 그의 제조 방법
KR20100088713A (ko) * 2008-01-18 2010-08-10 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 어모퍼스 카본막의 처리 방법, 그것을 이용한 반도체 장치의 제조 방법 및 그와 관련된 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6573030B1 (en) * 2000-02-17 2003-06-03 Applied Materials, Inc. Method for depositing an amorphous carbon layer
KR20020087189A (ko) * 2001-05-14 2002-11-22 엘지전자 주식회사 소프트웨어 타이머의 구현 방법
US6541397B1 (en) * 2002-03-29 2003-04-01 Applied Materials, Inc. Removable amorphous carbon CMP stop
DE10250889B4 (de) 2002-10-31 2006-12-07 Advanced Micro Devices, Inc., Sunnyvale Verbesserte SiC-Barrierenschicht für eine Kupfermetallisierungsschicht mit einem Dielektrikum mit kleinem ε und Verfahren zur Herstellung derselben
US7244683B2 (en) 2003-01-07 2007-07-17 Applied Materials, Inc. Integration of ALD/CVD barriers with porous low k materials
US7169215B2 (en) 2004-01-02 2007-01-30 Ramot At Tel Aviv University Ltd. Copper molybdenum electroless deposition process and materials
US7638440B2 (en) * 2004-03-12 2009-12-29 Applied Materials, Inc. Method of depositing an amorphous carbon film for etch hardmask application
CN1930320A (zh) * 2004-03-05 2007-03-14 应用材料公司 用于无定型碳膜的化学气相沉积的液体前驱体
FI121334B (fi) * 2004-03-09 2010-10-15 Canatu Oy Menetelmä ja laitteisto hiilinanoputkien valmistamiseksi
KR100539268B1 (ko) * 2004-06-24 2005-12-27 삼성전자주식회사 반도체 메모리 소자의 제조 방법
US7352065B2 (en) 2004-09-09 2008-04-01 Nanodynamics, Inc. Semiconductor devices having amorphous silicon-carbon dielectric and conducting layers
US7651934B2 (en) 2005-03-18 2010-01-26 Applied Materials, Inc. Process for electroless copper deposition
JP4853857B2 (ja) 2005-06-15 2012-01-11 東京エレクトロン株式会社 基板の処理方法，コンピュータ読み取り可能な記録媒体及び基板処理装置
US7341953B2 (en) * 2006-04-17 2008-03-11 Lam Research Corporation Mask profile control for controlling feature profile
JP4757740B2 (ja) 2006-08-21 2011-08-24 富士通株式会社 半導体装置
TW200823313A (en) * 2006-11-22 2008-06-01 Univ Feng Chia Method of coating carbon film on metal substrate surface at low temperature
JP5154140B2 (ja) 2006-12-28 2013-02-27 東京エレクトロン株式会社 半導体装置およびその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1116918A (ja) * 1997-06-25 1999-01-22 Nec Corp 銅配線構造およびその製造方法
JP2000068261A (ja) * 1998-08-19 2000-03-03 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
KR20070003022A (ko) * 2005-06-30 2007-01-05 주식회사 하이닉스반도체 비정질탄소층을 구비한 반도체소자 및 그의 제조 방법
KR20100088713A (ko) * 2008-01-18 2010-08-10 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 어모퍼스 카본막의 처리 방법, 그것을 이용한 반도체 장치의 제조 방법 및 그와 관련된 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160048665A (ko) * 2014-10-25 2016-05-04 램 리써치 코포레이션 선택적인 배리어 증착을 활용하는 인터레벨 도전체 사전-충진

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