KR20230067573A - 텅스텐 저항률을 감소시키기 위한 방법들 및 장치 - Google Patents

텅스텐 저항률을 감소시키기 위한 방법들 및 장치 Download PDF

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Abstract

기판들 상에 낮은 저항률 텅스텐 막을 형성하는 방법 및 장치가 제공된다. 일부 실시예들에서, 텅스텐의 저항률을 감소시키는 방법은 크립톤의 프로세스 가스를 통해 그리고 대략 60MHz의 주파수를 갖는 RF 전력 및 마그네트론을 사용하여 물리 기상 증착(PVD) 챔버의 프로세싱 볼륨에서 플라즈마를 생성하는 단계; 기판에 대략 13.56MHz의 주파수의 바이어스 전력을 인가하는 단계; 및 기판 상에 텅스텐 박막을 증착하기 위해 텅스텐 타겟을 스퍼터링하는 단계를 포함한다. 증착된 텅스텐 박막의 적어도 대략 90%는 기판의 최상부 표면에 대략적으로 평행한 <110> 결정 배향 평면을 갖는다.

Description

텅스텐 저항률을 감소시키기 위한 방법들 및 장치
[0001] 본 원리들의 실시예들은 일반적으로 반도체 기판들의 반도체 프로세싱에 관한 것이다.
[0002] 반도체 구조들을 위해 선택된 재료들은 종종 그 구조들을 위해 필요한 크기 조정 또는 치수들에 기반하여 선정된다. 더 작은 임계 치수들에 대한 요구가 구조들의 크기들을 축소시킴에 따라, 선택된 재료들의 제한들은 추가적인 소형화를 방해하는 장애들을 야기할 수 있다. 500 옹스트롬의 두께에서 낮은 저항률을 갖는 재료는 250 옹스트롬에서는 높은 저항성이 되어, 더 작은 크기의 구조들에서 재료의 사용을 제한할 수 있다. 본 발명자들은, 텅스텐의 두께가 감소됨에 따라 텅스텐의 저항률이 극적으로 증가한다는 것을 관찰하였다. 더 얇은 텅스텐 층들에 대한 요건들은 제조업자들이 텅스텐을 포기하고 값비싼 대체물들을 찾게 유도해서, 반도체 구조들의 비용들을 증가시킬 수 있다.
[0003] 따라서, 본 발명자들은 텅스텐의 저항률을 감소시키기 위한 향상된 방법들 및 장치를 제공하였다.
[0004] 텅스텐의 저항률을 감소시키기 위한 방법들 및 장치가 본원에서 제공된다.
[0005] 일부 실시예들에서, 텅스텐의 저항률을 감소시키는 방법은 크립톤의 프로세스 가스를 통해 그리고 대략 60MHz의 주파수를 갖는 RF 전력 및 마그네트론을 사용하여 물리 기상 증착(PVD) 챔버의 프로세싱 볼륨에서 플라즈마를 생성하는 단계, 기판에 대략 13.56MHz의 주파수의 바이어스 전력을 인가하는 단계, 및 기판 상에 텅스텐 박막을 증착하기 위해 텅스텐 타겟을 스퍼터링하는 단계를 포함하고, 여기서 텅스텐 박막의 적어도 대략 90%는 기판의 최상부 표면에 대략적으로 평행한 <110> 결정 배향 평면을 갖는다.
[0006] 일부 실시예들에서, 방법은 기판이 실리콘으로 구성될 때 제1 온도에서 기판 상에 텅스텐 박막을 증착하는 단계 또는 기판이 실리콘 질화물로 구성될 때 제2 온도에서 기판 상에 텅스텐 박막을 증착하는 단계 ― 제1 온도는 제2 온도와 상이함 ―, 및 PVD 챔버에서의 플라즈마 밀도 및 분포와 기판 상의 증착 균일성에 영향을 미치기 위해 자기장을 사용하는 단계를 더 포함할 수 있고, 여기서 텅스텐 박막은 대략 200 옹스트롬 두께에서 대략 9.5μohm-cm 이하의 저항률 값을 갖고, 그리고/또는 RF 전력은 대략 4 킬로와트 이상이고 바이어스 전력은 0 킬로와트 초과 내지 대략 500 킬로와트 미만이다.
[0007] 일부 실시예들에서, 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 매체는 명령들을 저장하고, 명령들은 실행될 때, 텅스텐의 저항률을 감소시키기 위한 방법으로 하여금 수행되게 하고, 방법은 크립톤의 프로세스 가스를 통해 그리고 대략 40MHz 내지 대략 75MHz의 주파수의 RF 전력 및 마그네트론을 사용하여 물리 기상 증착(PVD) 챔버의 프로세싱 볼륨에서 플라즈마를 생성하는 단계, 기판에 바이어스 전력을 인가하는 단계, 기판에 근접한 레벨에서 프로세싱 볼륨을 둘러싸는 전자석에 전류를 인가하는 단계, 및 기판 상에 텅스텐 박막을 증착하기 위해 텅스텐 타겟을 스퍼터링하는 단계를 포함한다.
[0008] 일부 실시예들에서, 바이어스 전력은 13.56MHz의 주파수를 갖고, RF 전력은 0 킬로와트 초과 내지 대략 10 킬로와트이고, RF 전력은 대략 4 킬로와트이고, 바이어스 전력은 0 와트 초과 내지 대략 500 와트이고, 방법은 기판이 실리콘으로 구성될 때 제1 온도에서 기판 상에 텅스텐 박막을 증착하는 단계 또는 기판이 실리콘 질화물로 구성될 때 제2 온도에서 기판 상에 텅스텐 박막을 증착하는 단계 ― 제1 온도는 제2 온도와 상이하고, RF 전력은 대략 60MHz의 주파수를 갖고, 그리고 텅스텐 박막의 적어도 대략 90%는 기판의 최상부 표면에 대략적으로 평행한 <110> 결정 배향 평면을 가짐 ―, 및 PVD 챔버에서의 플라즈마 밀도 및 분포와 기판 상의 증착 균일성에 영향을 미치기 위해 자기장을 사용하는 단계를 더 포함할 수 있고, 그리고/또는 텅스텐 박막은 200 옹스트롬 두께에서 대략 9.5μohm-cm 이하의 저항률 값을 갖는다.
[0009] 일부 실시예들에서, 낮은 저항률을 갖는 텅스텐 막을 증착하기 위한 장치는 타겟과 기판 지지부 사이에 배치되는 프로세싱 볼륨을 갖는 물리 기상 증착(PVD) 챔버 ― PVD 챔버는 대략 75mm 내지 대략 150mm의 타겟-대-기판 간격을 갖고, 타겟은 텅스텐으로 제조되며, 프로세싱 볼륨에서 생성된 플라즈마에 의한 스퍼터링을 위해 구성됨 ―, 타겟의 스퍼터링 동안 자기장들을 생성하도록 구성된 마그네트론, 프로세싱 볼륨 내로 크립톤 가스를 제공하도록 구성된 프로세스 가스 공급 소스, 대략 40MHz 내지 대략 75MHz의 주파수에서 프로세싱 볼륨 내에서 크립톤 가스로부터 플라즈마를 생성하도록 구성된 RF 전력 소스, 기판 지지부 상에 놓인 기판에 바이어스를 공급하도록 구성된 바이어스 전력 소스, 및 기판 지지부의 최상부 표면에 근접한 레벨에서 프로세싱 볼륨을 둘러싸는 자기장 소스를 포함할 수 있고, 여기서 자기장 소스는 PVD 챔버에서의 플라즈마 밀도 및 분포와 기판 상의 증착 균일성에 영향을 미치도록 구성된다.
[0010] 일부 실시예들에서, RF 전력 소스는 대략 4 킬로와트의 전력으로 대략 60MHz의 주파수에서 프로세싱 볼륨 내에서 플라즈마를 생성하도록 구성되고, 바이어스 전력 소스는 0 와트 초과 내지 대략 500 와트 미만의 전력으로 13.56MHz의 주파수에서 동작하도록 구성되고, 자기장 소스는 이중 코일 및 조정가능 자기장을 갖는 전자석이며, 그리고/또는 자기장 소스는 PVD 챔버 외부에 놓이고 이격되는 복수의 영구 자석들이다.
[0011] 다른 및 추가적인 실시예들이 아래에 설명된다.
[0012] 위에서 간략하게 요약되고 아래에서 더 상세히 논의되는 본 원리들의 실시예들은 첨부된 도면들에서 도시된 원리들의 예시적인 실시예들을 참조하여 이해될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 원리들의 단지 통상적인 실시예들만을 예시하는 것이므로, 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 하는데, 이는 본 원리들이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0013] 도 1은 본 원리들의 일부 실시예들에 따른, 프로세스 챔버를 도시한다.
[0014] 도 2는 본 원리들의 일부 실시예들에 따른, 자석들에 의해 둘러싸인 프로세싱 볼륨의 평면도를 도시한다.
[0015] 도 3은 본 원리들의 일부 실시예들에 따른, 텅스텐 증착들에서 저항률을 감소시키는 방법이다.
[0016] 이해를 가능하게 하기 위하여, 도면들에 공통적인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해서 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 도면들은 실척대로 도시되지 않으며, 명확화를 위해 간략화될 수 있다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 특징들은 추가적인 언급 없이 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있다.
[0017] 방법들 및 장치는 텅스텐(W) 박막들의 감소된 저항률을 제공한다. 텅스텐 박막들은, 텅스텐의 결정 구조의 대부분에서 더 작은 평균 자유 경로(텅스텐 결정 배향 <110>)가 생성되도록 증착된다. 일부 실시예들에서, 증착된 텅스텐 박막은 기판의 최상부 표면에 평행한 평면에서 95% 이상의 <110> 결정 배향을 가질 수 있다. 방법들 및 장치는, 예를 들어, 텅스텐 타겟을 스퍼터링하여 편향된 기판 상에 텅스텐 박막을 증착하기 위해서 마그네트론과 함께 초고주파(VHF) 플라즈마 생성 전력 소스를 갖는 물리 기상 증착(PVD) 챔버를 활용한다. 예시적인 조합은 <110> 결정 배향의 성장을 촉진시켜, 박막 응용들을 위한 낮은 저항률 텅스텐으로 이어진다.
[0018] DC 전력 소스에 의해 증착된 PVD 텅스텐은 수년 동안 동적 랜덤-액세스 메모리(DRAM) 비트 라인들에 사용되어, DRAM 비트 라인을 위한 더 낮은 저항률 금속 막을 제공해 왔다. 그러나, 디바이스들이 기술 노드들을 통해 축소됨에 따라, 텅스텐에 대한 임계 치수(CD)가 더 작아지고 있어서, 박막 텅스텐(대략 15nm 이하)의 더 높은 저항률로 이어진다. 박막 텅스텐 저항률 감소를 위한 이전 방법들은 기능적 한계들에 도달했다. 본 원리들의 방법들 및 장치는 텅스텐의 사용을 미래 기술 노드로 유리하게 확장하기 위해서 박막 텅스텐에 대한 저항률 감소를 가능하게 한다. 예를 들어, 100 옹스트롬 내지 300 옹스트롬 텅스텐 막 상에서는, DC 플라즈마 스퍼터 프로세스와 비교하여, 산화물 기판 상에서의 대략 5% 내지 15% 이상의 텅스텐 막 저항률 감소가 달성가능하다. <110> 결정 배향은 DC 플라즈마 스퍼터 프로세스들에 대한 약 60%로부터 본 원리들을 사용하는 VHF RF 플라즈마 스퍼터 프로세스들에서의 90% 초과까지 증가한다. 텅스텐 <110> 성장의 개선은 예를 들어 실리콘 질화물(SiN)과 같은 상이한 기판 상에서도 역시 관찰되었다. 본 원리의 이점들은 예를 들어 DRAM 비트 라인 기판들 상에서 훨씬 더 극적인데, 여기서는 DC 플라즈마 스퍼터 프로세스들과 비교하여, WSiN 기판들 상에서의 20% 초과 저항률 감소가 VHF RF PVD W를 통해 달성되었다.
[0019] 입자 크기, 상(phase) 구조, 불순물, 표면 거칠기, 및 증착된 재료의 밀도는 증착된 막의 저항률을 요인으로 포함한다. 본 발명자들은, 표면 거칠기 및 밀도보다는 막 형태가 낮은 저항률을 위해 훨씬 더 중요하다는 것을 발견했다. 상이한 막 형태들은 상이한 결정 배향을 표시한다. 낮은 저항률 막은 기판의 표면 평면에 평행한 평면에서 더 큰 <110> 결정 배향을 가질 것이다. 증착 층에서의 고 레벨의 <110> 결정 배향은 AFM(원자력 현미경) 스캔 또는 톱(top) TEM(투과 전자 현미경) 스캔에서 확인되는 페더(feather)-유형 형상을 갖는 주상정-유형 형태를 가질 것이다. RF 전력의 주파수, 마그네트론의 동작, 바이어스 전력, 온도 및 낮은 압력 모두는 <110> 결정 배향의 형성에 영향을 미친다.
[0020] 도 1은 텅스텐의 저항률을 감소시키기 위한 방법들이 실시될 수 있는 장치이다. 장치는 소스 어셈블리(118), 타겟(124) 및 기판 지지부(130)를 갖는 PVD 챔버(100)를 포함한다. 마그네트론 어셈블리(134)는 프로세싱 동안 타겟 근처에 전자들을 구속하기 위해 사용된다. 마그네트론 어셈블리(134)는 개방, 폐쇄, 부분 폐쇄 등이 될 수 있다. PVD 챔버(100)는 타겟(124)과 기판 지지부(130) 사이에 배치된 프로세싱 볼륨(122)을 갖는다. 프로세싱 볼륨(122)은 차폐부(126)에 의해 둘러싸일 수 있다. 일부 실시예들에서, 타겟-대-기판 거리(104)는 대략 75mm 내지 대략 150mm이다. 일부 실시예들에서, 타겟-대-기판 거리(104)는 대략 90mm 내지 대략 150mm이다. 일부 실시예들에서, 타겟-대-기판 거리(104)는 대략 95mm이다. RF 전력 소스(102)는 프로세싱 볼륨(122)에서 플라즈마(120)를 생성하기 위해 RF 정합 네트워크(140)를 통해 RF 전력을 제공한다. 일부 실시예들에서, RF 전력 소스(102)는 대략 40MHz 내지 대략 75MHz의 주파수의 RF 전력을 제공한다. 일부 실시예들에서, RF 전력 소스(102)는 대략 50MHz 내지 대략 70MHz의 주파수의 RF 전력을 제공한다. 일부 실시예들에서, RF 전력 소스(102)는 대략 60MHz의 주파수의 RF 전력을 제공한다. 일부 실시예들에서, RF 전력 소스(102)는 대략 65MHz 이상의 주파수의 RF 전력을 제공한다. RF 전력의 주파수 증가는 이온 에너지 분포를 변경한다. 주파수가 높을수록, 증착된 텅스텐 박막들에서는 <110> 텅스텐 결정 배향의 더 큰 형성이 달성된다. 주파수 상한은 주로 챔버 설계 제한들로 인한 것이다. 일부 실시예들에서, RF 전력 소스는 0 킬로와트 초과 내지 대략 10 킬로와트 이상의 전력에서 동작한다. 일부 실시예들에서, RF 전력 소스는 대략 3 킬로와트 초과 내지 대략 10 킬로와트의 전력에서 동작한다. 일부 실시예들에서, RF 전력 소스는 대략 4킬로와트의 전력에서 동작한다. 일부 실시예들에서, RF 전력 소스는 대략 6 킬로와트 내지 대략 10 킬로와트의 전력에서 동작한다. 전력이 높을수록, 증착된 텅스텐 박막에서는 더 큰 <110> 결정 배향이 생성된다. 전력 상한은 주로 응력으로 인한 PVD 챔버의 제한들로 인한 것이다. 초고주파 RF는 또한 기판(128) 상의 증가된 이온 밀도를 제공한다.
[0021] 바이어스 전력 소스(116)는 바이어스 정합 네트워크(114)를 통해 기판(128)에 바이어스 전력을 제공한다. 일부 실시예들에서, 바이어스 전력 소스(116)는 대략 13.56MHz의 주파수의 바이어스 전력을 제공한다. 일부 실시예들에서, 바이어스 전력 소스는 0 와트 초과 내지 대략 500 와트의 전력에서 동작한다. 일부 실시예들에서, 바이어스 전력 소스는 대략 200 와트 내지 대략 400 와트의 전력에서 동작한다. 바이어스 전력은, 기판 전위를 제어하고 기판 표면에서 이온 에너지를 증가시키기 위해 사용된다. 일부 실시예들에서, RF 전력, 바이어스 전력, 및 마그네트론의 조합은 PVD 증착 동안 <110> 평면에서 텅스텐 결정 성장의 촉진을 가능하게 한다. 텅스텐 <110> 배향은, 특히 박막 증착들의 경우에 더 작은 평균 자유 경로 및 더 낮은 저항률을 갖는다. PVD 챔버(100)는 또한 플라즈마 생성 동안 프로세싱 볼륨(122)에 프로세스 가스를 제공하는 프로세스 가스 소스(106)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 프로세싱 가스는 크립톤을 포함할 수 있다. 크립톤은 프로세싱 동안 증착 재료 내로 혼입되는 프로세스 가스 재료의 양을 감소시켜 증착 재료의 순도를 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 진공 소스(132)가 또한 프로세싱 볼륨(122) 내부의 압력의 조정을 허용하기 위해 PVD 챔버(100)에 포함될 수 있다. <110> 결정 배향의 더 큰 성장이 더 낮은 압력에서 달성된다. 일부 실시예들에서, 압력은 대략 1mTorr 내지 대략 15mTorr일 수 있다.
[0022] PVD 챔버(100)는 또한 프로세싱 동안 기판(128) 온도의 제어를 허용하기 위해 적어도 하나의 가열 요소(138)를 포함하는 가열 시스템(136)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 가열 시스템(136)은 대략 150℃ 내지 대략 450℃의 온도로 기판을 유지할 수 있다. 일부 실시예들에서, 가열 시스템(136)은 대략 200℃ 내지 대략 400℃의 온도로 기판을 유지할 수 있다. 더 높은 기판 온도들은 증착 재료에서 더 큰 입자 크기 형성을 촉진한다. 본 발명자들은, 기판 온도가 상이한 타입들의 기판 재료들에 대한 <110> 결정 배향의 형성에 상이하게 영향을 미친다는 것을 발견했다(아래의 논의 참조).
[0023] 본 발명자들은, 바이어스 전력으로 PVD 챔버를 동작시킬 때, 바이어스 전력이 마그네트론 설계 및 타겟-대-마그네트론 간격으로 인해서 중심에 비해 기판들의 에지의 높은 리스퍼터링을 야기한다는 것을 발견했다. 본 발명자들은, 자기장 소스가 기판 에지에서의 높은 리스퍼터링 비율을 감소시켜 막 균일성을 증가시키기 위해 사용될 수 있다는 것을 발견했다. 자기장 소스는 챔버에서의 플라즈마 생성 및 분포에 영향을 미치고, 이는 기판 상의 증착 프로파일에 영향을 미친다. 일부 실시예들에서, PVD 챔버(100)는 기판(128)에 근접한 레벨에서 프로세싱 볼륨(122)을 둘러싸는 자기장 소스(108)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 자기장 소스(108)는 예를 들어 이중 코일(110, 112)을 갖는 전자석(도 1에 도시됨)일 수 있다. 전자석의 자기장은 코일들을 통과하는 전류의 레벨 및/또는 코일들을 통과하는 전류의 방향을 조정함으로써 프로세싱 동안 조정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전류는 0amps 초과 내지 대략 25amps일 수 있다. 일부 실시예들에서, 전류는 대략 6amps일 수 있다. 도 2의 평면도(200)에 도시된 바와 같은 일부 실시예들에서, 자기장 소스(108)는 프로세싱 볼륨(122) 주위에 이격된 복수의 영구 자석들(202)을 포함할 수 있다. 본 발명자들은, 복수의 영구 자석들(202)이 프로세싱 볼륨(122)에서의 자기 분포에 그리고 궁극적으로는 기판 상의 증착된 재료의 균일성에 영향을 미친다는 것을 발견했다. 일부 실시예들에서, 영구 자석들(202)은 기판 상의 에지 증착을 조정하기 위해 사용될 수 있다. 영구 자석들(202)의 배향(예를 들어, 북극을 위로하는 배향 또는 남극을 위로하는 배향)의 에지 증착 효과(예를 들어, 에지들 상의 증착의 증가 또는 감소)는 챔버 및/또는 마그네트론 설계들에 따라 좌우된다.
[0024] 제어기(198)는, 예를 들어 마그네트론 동작, 기판 온도, 및 전자기장들을 포함하는 PVD 챔버(100)의 동작을 제어한다. 동작 시에, 제어기(198)는 PVD 챔버(100)의 성능을 최적화시키기 위해 개개의 시스템들로부터의 데이터 수집 및 피드백을 가능하게 한다. 제어기(198)는 일반적으로 CPU(Central Processing Unit)(160), 메모리(158), 및 지원 회로(162)를 포함한다. CPU(160)는 산업 현장에서 사용될 수 있는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서일 수 있다. 지원 회로(162)는 CPU(160)에 통상적으로 결합되고, 캐시, 클록 회로들, 입력/출력 서브시스템들, 전력 공급부들 등을 포함할 수 있다. 위에서 설명된 방법과 같은 소프트웨어 루틴들은 메모리(158)에 저장되고, CPU(160)에 의해 실행될 때, CPU(160)를 특정 목적 컴퓨터(제어기(198))로 변환할 수 있다. 소프트웨어 루틴들은 또한 PVD 챔버(100)로부터 원격으로 위치된 제2 제어기(미도시)에 의해 저장 및/또는 실행될 수 있다.
[0025] 메모리(158)는, CPU(160)에 의해 실행될 때 반도체 프로세스들 및 장비의 동작을 가능하게 하기 위한 명령들을 포함하는 컴퓨터-판독가능 저장 매체들의 형태이다. 메모리(158) 내의 명령들은 본 원리들에 방법을 구현하는 프로그램과 같은 프로그램 제품의 형태이다. 프로그램 코드는 다수의 상이한 프로그래밍 언어들 중 임의의 언어를 따를 수 있다. 일 예에서, 본 개시내용은 컴퓨터 시스템에 사용하기 위해 컴퓨터-판독가능 저장 매체들에 저장된 프로그램 제품으로서 구현될 수 있다. 프로그램 제품의 프로그램(들)은 (본원에서 설명된 방법들을 포함하는) 양상들의 기능들을 정의한다. 예시적인 컴퓨터-판독가능 저장 매체들은 정보가 영구적으로 저장되는 비-기입가능 저장 매체들(예를 들어, 컴퓨터 내의 판독-전용 메모리 디바이스들, 이를테면 CD-ROM 드라이브에 의해 판독가능한 CD-ROM 디스크들, 플래시 메모리, ROM 칩들, 또는 임의의 타입의 고체-상태 비-휘발성 반도체 메모리); 및 변경가능한 정보가 저장되는 기입가능 저장 매체들(예를 들어, 디스켓 드라이브 또는 하드-디스크 드라이브 내의 플로피 디스크들 또는 임의의 타입의 고체-상태 랜덤 액세스 반도체 메모리)을 포함하지만, 이것들로 제한되지는 않는다. 그러한 컴퓨터-판독가능 저장 매체들은, 본원에서 설명된 방법들의 기능들을 지시하는 컴퓨터-판독가능 명령들을 보유할 때, 본 원리들의 양상들이다.
[0026] 도 3은 일부 실시예들에 따른, 텅스텐 증착들에서 저항률을 감소시키는 방법(300)이다. 블록(302)에서, 마그네트론을 사용하여 텅스텐 타겟을 스퍼터링하기 위해 대략 40MHz 내지 대략 75MHz의 주파수의 RF 전력을 사용하고 크립톤을 프로세스 가스로서 사용하여, PVD 챔버의 프로세싱 볼륨에서 플라즈마가 생성된다. 마그네트론은 플라즈마에 의해 생성된 전자들을 타겟 근처에 구속하여 기판 상의 이온 밀도를 증가시키는 것을 가능하게 한다. 크립톤은 프로세싱 동안 증착 재료 내로 혼입되는 프로세스 가스 재료의 양을 감소시켜 증착 재료의 순도를 증가시키고 증착 재료의 저항률을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, RF 전력은 대략 40MHz 내지 대략 70MHz의 주파수를 갖는다. 일부 실시예들에서, RF 전력은 대략 50MHz 내지 대략 70MHz의 주파수를 갖는다. 일부 실시예들에서, RF 전력은 대략 60MHz의 주파수를 갖는다. 일부 실시예들에서, RF 전력은 대략 65MHz 이상의 주파수를 갖는다. RF 전력의 주파수 증가는 이온 에너지 분포를 변경한다. 주파수가 높을수록, 증착된 텅스텐 박막들에서는 <110> 텅스텐 결정 배향의 더 큰 형성이 달성된다. 주파수 상한은 주로 챔버 설계 제한들로 인한 것이다. 일부 실시예들에서, RF 전력은 0 킬로와트 초과 내지 대략 10 킬로와트이다. 일부 실시예들에서, RF 전력은 대략 4 킬로와트이다. 일부 실시예들에서, RF 전력은 대략 6 킬로와트 내지 대략 10 킬로와트이다. 전력이 높을수록, 증착된 텅스텐 박막에서는 더 큰 <110> 결정 배향이 생성된다. 전력 상한은 주로 응력으로 인한 PVD 챔버의 제한들로 인한 것이다. 초고주파 RF는 또한 기판 표면 상의 증가된 이온 밀도를 제공한다.
[0027] 블록(304)에서, 바이어스 전력이 기판에 인가된다. 일부 실시예들에서, 바이어스 전력은 대략 13.56MHz의 주파수를 갖는다. 일부 실시예들에서, 바이어스 전력은 0 와트 초과 내지 대략 500 와트이다. 일부 실시예들에서, 바이어스 전력 소스는 대략 200 와트 내지 대략 400 와트의 전력에서 동작한다. 바이어스 전력은, 기판 전위를 제어하기 위해 그리고 기판 표면에서 이온 에너지를 증가시키기 위해 사용된다. 일부 실시예들에서는, 선택적인 블록(306)에서, PVD 챔버에서의 플라즈마 밀도 및 분포에 영향을 미치기 위해 그리고 기판 상의 증착 균일성에 영향을 미치기 위해서, 프로세싱 볼륨을 둘러싸는 전자석을 통해 전류가 인가된다. 전자석은 기판 지지부의 최상부 표면 또는 존재할 경우의 기판에 근접한 레벨에서 프로세싱 볼륨을 둘러싼다. 일부 실시예에서, 영구 자석들이 전자석 대신에 사용될 수 있다.
[0028] 블록(308)에서, 텅스텐 박막을 형성하기 위해 기판 상으로 텅스텐이 스퍼터링된다. 일부 실시예들에서, RF 전력, 바이어스 전력, 및 마그네트론의 조합은 PVD 증착 동안 <110> 평면에서 텅스텐 결정 성장의 촉진을 가능하게 한다. 텅스텐 <110> 배향은, 특히 박막 증착들의 경우에 더 작은 평균 자유 경로 및 더 낮은 저항률을 갖는다. 일부 실시예들에서, 텅스텐 박막의 적어도 대략 90%는 기판의 최상부 표면에 대략적으로 평행한 <110> 결정 배향 평면을 가져서, 텅스텐 박막의 저항률을 실질적으로 감소시킨다. 본 발명자들은 또한, 증착이 상이한 재료들의 기판들 상에서 발생할 때는 온도가 텅스텐 <110> 결정 배향에 영향을 미친다는 것을 발견했다. 예를 들어, WSi 기판, WSiN 기판, 및 SiN 기판은 <110> 결정 배향의 최적의 형성을 위해 상이한 기판 온도들을 가질 수 있다. 본 원리들의 방법들은, 텅스텐 박막이 200 옹스트롬 두께에서 대략 9.5μohm-cm 이하의 저항률 값을 갖게 증착되도록 허용한다. 일부 실시예들에서, 텅스텐 박막은 200 옹스트롬 두께에서 대략 9.0μohm-cm 이하의 저항률 값을 갖게 증착될 수 있다.
[0029] 본 원리들에 따른 실시예들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이것들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 실시예들은 또한 하나 이상의 프로세서들에 의해 판독 및 실행될 수 있는, 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 매체들을 사용하여 저장된 명령들로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 기계(예를 들어, 컴퓨팅 플랫폼 또는 하나 이상의 컴퓨팅 플랫폼들 상에서 실행되는 "가상 기계")에 의해 판독 가능한 형태로 정보를 저장 또는 송신하기 위한 임의의 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 판독 가능 매체는 임의의 적합한 형태의 휘발성 또는 비-휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 컴퓨터 판독가능 매체들은 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 매체를 포함할 수 있다.
[0030] 전술한 것이 본 원리들의 실시예들에 관한 것이지만, 본 원리들의 다른 및 추가적인 실시예들이 본 원리들의 기본적인 범위를 벗어나지 않으면서 안출될 수 있다.

Claims (20)

  1. 텅스텐의 저항률을 감소시키는 방법으로서,
    크립톤의 프로세스 가스를 통해 그리고 대략 60MHz의 주파수를 갖는 RF 전력 및 마그네트론을 사용하여 물리 기상 증착(PVD) 챔버의 프로세싱 볼륨에서 플라즈마를 생성하는 단계;
    기판에 대략 13.56MHz의 주파수의 바이어스 전력을 인가하는 단계; 및
    상기 기판 상에 텅스텐 박막을 증착하기 위해 텅스텐 타겟을 스퍼터링하는 단계를 포함하고,
    상기 텅스텐 박막의 적어도 대략 90%는 상기 기판의 최상부 표면에 대략적으로 평행한 <110> 결정 배향 평면을 갖는, 텅스텐의 저항률을 감소시키는 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 기판이 실리콘으로 구성될 때 제1 온도에서 상기 기판 상에 상기 텅스텐 박막을 증착하는 단계; 또는
    상기 기판이 실리콘 질화물로 구성될 때 제2 온도에서 상기 기판 상에 상기 텅스텐 박막을 증착하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제1 온도는 상기 제2 온도와 상이한, 텅스텐의 저항률을 감소시키는 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 PVD 챔버에서의 플라즈마 밀도 및 분포와 상기 기판 상의 증착 균일성에 영향을 미치기 위해 자기장을 사용하는 단계를 더 포함하는, 텅스텐의 저항률을 감소시키는 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 텅스텐 박막은 대략 200 옹스트롬 두께에서 대략 9.5μohm-cm 이하의 저항률 값을 갖는, 텅스텐의 저항률을 감소시키는 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 RF 전력은 대략 4 킬로와트 이상이고 상기 바이어스 전력은 0 킬로와트 초과 내지 대략 500 킬로와트 미만인, 텅스텐의 저항률을 감소시키는 방법.
  6. 명령들이 저장되는 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 매체로서,
    상기 명령들은 실행될 때, 텅스텐의 저항률을 감소시키기 위한 방법으로 하여금 수행되게 하고,
    상기 방법은:
    크립톤의 프로세스 가스를 통해 그리고 대략 40MHz 내지 대략 75MHz의 주파수의 RF 전력 및 마그네트론을 사용하여 물리 기상 증착(PVD) 챔버의 프로세싱 볼륨에서 플라즈마를 생성하는 단계;
    기판에 바이어스 전력을 인가하는 단계;
    상기 기판에 근접한 레벨에서 상기 프로세싱 볼륨을 둘러싸는 전자석에 전류를 인가하는 단계; 및
    상기 기판 상에 텅스텐 박막을 증착하기 위해 텅스텐 타겟을 스퍼터링하는 단계를 포함하는, 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 매체.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 바이어스 전력은 13.56MHz의 주파수를 갖는, 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 매체.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 RF 전력은 0 킬로와트 초과 내지 대략 10 킬로와트인, 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 매체.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 RF 전력은 대략 4 킬로와트인, 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 매체.
  10. 제6 항에 있어서,
    상기 바이어스 전력은 0 와트 초과 내지 대략 500 와트인, 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 매체.
  11. 제6 항에 있어서,
    상기 방법은:
    상기 기판이 실리콘으로 구성될 때 제1 온도에서 상기 기판 상에 상기 텅스텐 박막을 증착하는 단계; 또는
    상기 기판이 실리콘 질화물로 구성될 때 제2 온도에서 상기 기판 상에 상기 텅스텐 박막을 증착하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제1 온도는 상기 제2 온도와 상이한, 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 매체.
  12. 제6 항에 있어서,
    상기 RF 전력은 대략 60MHz의 주파수를 갖는, 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 매체.
  13. 제6 항에 있어서,
    상기 텅스텐 박막의 적어도 대략 90%는 상기 기판의 최상부 표면에 대략적으로 평행한 <110> 결정 배향 평면을 갖는, 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 매체.
  14. 제6 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 PVD 챔버에서의 플라즈마 밀도 및 분포와 상기 기판 상의 증착 균일성에 영향을 미치기 위해 자기장을 사용하는 단계를 더 포함하는, 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 매체.
  15. 제6 항에 있어서,
    상기 텅스텐 박막은 200 옹스트롬 두께에서 대략 9.5μohm-cm 이하의 저항률 값을 갖는, 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 매체.
  16. 낮은 저항률을 갖는 텅스텐 막을 증착하기 위한 장치로서,
    타겟과 기판 지지부 사이에 배치되는 프로세싱 볼륨을 갖는 물리 기상 증착(PVD) 챔버 ― 상기 PVD 챔버는 대략 75mm 내지 대략 150mm의 타겟-대-기판 간격을 갖고, 상기 타겟은 텅스텐으로 제조되며, 상기 프로세싱 볼륨에서 생성된 플라즈마에 의한 스퍼터링을 위해 구성됨 ―;
    상기 타겟의 스퍼터링 동안 자기장들을 생성하도록 구성된 마그네트론;
    상기 프로세싱 볼륨 내로 크립톤 가스를 제공하도록 구성된 프로세스 가스 공급 소스;
    대략 40MHz 내지 대략 75MHz의 주파수에서 상기 프로세싱 볼륨 내에서 상기 크립톤 가스로부터 플라즈마를 생성하도록 구성된 RF 전력 소스;
    상기 기판 지지부 상에 놓인 기판에 바이어스를 공급하도록 구성된 바이어스 전력 소스; 및
    상기 기판 지지부의 최상부 표면에 근접한 레벨에서 상기 프로세싱 볼륨을 둘러싸는 자기장 소스를 포함하고,
    상기 자기장 소스는 상기 PVD 챔버에서의 플라즈마 밀도 및 분포와 상기 기판 상의 증착 균일성에 영향을 미치도록 구성되는, 낮은 저항률을 갖는 텅스텐 막을 증착하기 위한 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 RF 전력 소스는 대략 4 킬로와트의 전력으로 대략 60MHz의 주파수에서 상기 프로세싱 볼륨 내에서 플라즈마를 생성하도록 구성되는, 낮은 저항률을 갖는 텅스텐 막을 증착하기 위한 장치.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 바이어스 전력 소스는 0 와트 초과 내지 대략 500 와트 미만의 전력으로 13.56MHz의 주파수에서 동작하도록 구성되는, 낮은 저항률을 갖는 텅스텐 막을 증착하기 위한 장치.
  19. 제16 항에 있어서,
    상기 자기장 소스는 이중 코일 및 조정가능 자기장을 갖는 전자석인, 낮은 저항률을 갖는 텅스텐 막을 증착하기 위한 장치.
  20. 제16 항에 있어서,
    상기 자기장 소스는 상기 PVD 챔버 외부에 놓이고 이격되는 복수의 영구 자석들인, 낮은 저항률을 갖는 텅스텐 막을 증착하기 위한 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5888414A (en) * 1991-06-27 1999-03-30 Applied Materials, Inc. Plasma reactor and processes using RF inductive coupling and scavenger temperature control
US6200433B1 (en) 1999-11-01 2001-03-13 Applied Materials, Inc. IMP technology with heavy gas sputtering
US20060063025A1 (en) * 2004-04-07 2006-03-23 Jing-Yi Huang Method and system for making thin metal films
CN102046822B (zh) 2008-06-02 2016-02-10 Jx日矿日石金属株式会社 钨烧结体溅射靶
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US9117821B2 (en) 2013-03-12 2015-08-25 Carnegie Mellon University Oriented crystal nanowire interconnects
KR102152706B1 (ko) 2014-03-06 2020-09-07 삼성전자주식회사 막 증착 시스템 및 이를 이용한 도전 패턴 형성 방법
US9984976B2 (en) 2015-02-13 2018-05-29 Applied Materials, Inc. Interconnect structures and methods of formation
US10043670B2 (en) 2015-10-22 2018-08-07 Applied Materials, Inc. Systems and methods for low resistivity physical vapor deposition of a tungsten film
SG10202004443YA (en) 2015-11-24 2020-06-29 Applied Materials Inc Pre-coated shield for use in vhf-rf pvd chambers
US11322338B2 (en) 2017-08-31 2022-05-03 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Sputter target magnet
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