JP2000331957A - Ｃｕ配線膜形成方法 - Google Patents
Ｃｕ配線膜形成方法Info
- Publication number
- JP2000331957A JP2000331957A JP11135592A JP13559299A JP2000331957A JP 2000331957 A JP2000331957 A JP 2000331957A JP 11135592 A JP11135592 A JP 11135592A JP 13559299 A JP13559299 A JP 13559299A JP 2000331957 A JP2000331957 A JP 2000331957A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- wiring
- forming
- chamber
- tin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体デバイスでＣｕ配線を用いる場合に拡
散バリア用下地膜とＣｕ配線膜との密着性を高め、かつ
簡易な構成と簡略な工程で密着性向上、製作コストの上
昇と生産効率の低下を抑制したＣｕ配線膜形成方法を提
供する。 【解決手段】 このＣｕ配線膜形成方法は、拡散バリア
用ＴｉＮ膜を成膜し、ＴｉＮ膜の上にＣｕ配線膜を成膜
する方法であり、ＴｉＮ膜の成膜工程とＣｕ配線膜の成
膜工程の間に下地膜の成膜工程後大気にさらすことなく
真空一貫の状態で２００〜５００℃の温度で加熱するア
ニール工程を設ける。これによって下地膜とその後の成
膜で堆積する上層のＣｕ膜との密着性を高くする。アニ
ール工程は、ＴｉＮ膜の成膜を行うチャンバと同じチャ
ンバで実施することもできる。
散バリア用下地膜とＣｕ配線膜との密着性を高め、かつ
簡易な構成と簡略な工程で密着性向上、製作コストの上
昇と生産効率の低下を抑制したＣｕ配線膜形成方法を提
供する。 【解決手段】 このＣｕ配線膜形成方法は、拡散バリア
用ＴｉＮ膜を成膜し、ＴｉＮ膜の上にＣｕ配線膜を成膜
する方法であり、ＴｉＮ膜の成膜工程とＣｕ配線膜の成
膜工程の間に下地膜の成膜工程後大気にさらすことなく
真空一貫の状態で２００〜５００℃の温度で加熱するア
ニール工程を設ける。これによって下地膜とその後の成
膜で堆積する上層のＣｕ膜との密着性を高くする。アニ
ール工程は、ＴｉＮ膜の成膜を行うチャンバと同じチャ
ンバで実施することもできる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスで
配線材料としてＣｕを用いる場合に拡散バリア用下地膜
と配線用Ｃｕ膜の間の密着性を高めたＣｕ配線膜の形成
方法に関する。
配線材料としてＣｕを用いる場合に拡散バリア用下地膜
と配線用Ｃｕ膜の間の密着性を高めたＣｕ配線膜の形成
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体デバイスの高性能化で配線
材料としてＣｕ（銅）が注目されている。その理由は、
Ｃｕは、Ａｌ（アルミニウム）に比較して、ストレスマ
イグレーションやエレクトロマイグレーションという配
線を構成する金属原子の拡散挙動が支配する現象に対し
て高い耐性を有しているからである。Ｃｕ膜の成膜方法
としては、多層配線層間の接続孔（ビアホールまたはコ
ンタクトホール）等の段差被覆性が優れたＣＶＤ法（化
学気相成長法）が使用される。一方、Ｃｕ膜を半導体デ
バイスの配線材料として利用する場合、Ｃｕ膜中のＣｕ
原子はシリコンやシリコン酸化膜の中に拡散し、トラン
ジスタ素子等の電気特性に悪影響を及ぼすため、配線層
のＣｕ原子の拡散を阻止する目的で拡散防止用薄膜（拡
散バリア層）を下地膜として形成する必要がある。拡散
バリア層としては熱的に安定な高融点金属の窒化物とし
てのＴｉＮが注目されている。シリコン大規模集積回路
の極微細化によるビアホール等の増加するアスペクト比
に対する良好なステップカバリレッジの形成方法として
ＴｉＮ膜のＣＶＤ法が研究されている。
材料としてＣｕ（銅）が注目されている。その理由は、
Ｃｕは、Ａｌ（アルミニウム）に比較して、ストレスマ
イグレーションやエレクトロマイグレーションという配
線を構成する金属原子の拡散挙動が支配する現象に対し
て高い耐性を有しているからである。Ｃｕ膜の成膜方法
としては、多層配線層間の接続孔（ビアホールまたはコ
ンタクトホール）等の段差被覆性が優れたＣＶＤ法（化
学気相成長法）が使用される。一方、Ｃｕ膜を半導体デ
バイスの配線材料として利用する場合、Ｃｕ膜中のＣｕ
原子はシリコンやシリコン酸化膜の中に拡散し、トラン
ジスタ素子等の電気特性に悪影響を及ぼすため、配線層
のＣｕ原子の拡散を阻止する目的で拡散防止用薄膜（拡
散バリア層）を下地膜として形成する必要がある。拡散
バリア層としては熱的に安定な高融点金属の窒化物とし
てのＴｉＮが注目されている。シリコン大規模集積回路
の極微細化によるビアホール等の増加するアスペクト比
に対する良好なステップカバリレッジの形成方法として
ＴｉＮ膜のＣＶＤ法が研究されている。
【０００３】かかる配線用Ｃｕ膜を形成するＣＶＤ法で
は、従来より拡散バリア用下地膜であるＴｉＮ膜とＣｕ
膜の間の密着性が弱いという問題があり、そのため配線
形成後の研磨工程等でＣｕ膜が剥がれるという不具合が
あった。密着性が弱い理由は、ＭＯＣＶＤ法で成膜され
たＴｉＮの膜中からガスが放出されるからである。従来
では、下地膜とＣｕ膜の間の密着性を高めるために、密
着層としてのＴｉ膜を設ける方法があった。また当該密
着性を良好にする従来の技術として特開平８−２８８２
４２号公報に開示される半導体装置の製造方法があっ
た。この方法によれば、例えばその実施例１に記載され
るごとく、拡散防止層としての下地のＴｉＮ膜をスパッ
タリング法で成膜し、さらにＴｉＮ膜の上に熱ＣＶＤ法
により成膜されたＣｕ膜を、その後で加熱処理するよう
にしている。
は、従来より拡散バリア用下地膜であるＴｉＮ膜とＣｕ
膜の間の密着性が弱いという問題があり、そのため配線
形成後の研磨工程等でＣｕ膜が剥がれるという不具合が
あった。密着性が弱い理由は、ＭＯＣＶＤ法で成膜され
たＴｉＮの膜中からガスが放出されるからである。従来
では、下地膜とＣｕ膜の間の密着性を高めるために、密
着層としてのＴｉ膜を設ける方法があった。また当該密
着性を良好にする従来の技術として特開平８−２８８２
４２号公報に開示される半導体装置の製造方法があっ
た。この方法によれば、例えばその実施例１に記載され
るごとく、拡散防止層としての下地のＴｉＮ膜をスパッ
タリング法で成膜し、さらにＴｉＮ膜の上に熱ＣＶＤ法
により成膜されたＣｕ膜を、その後で加熱処理するよう
にしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】半導体デバイスで配線
材料としてＣｕ膜を用いるとき、拡散バリア用下地膜と
してのＴｉＮ膜と配線用Ｃｕ膜との間の密着性を高める
ためＴｉ膜を成膜する方法は、Ｔｉ膜を成膜するための
装置構成（電力供給系を備えたプラズマ生成機構等）を
別途に追加しなければならず、装置の複雑化を招くとい
う問題が起きる。上記密着性を高くするための手段は、
低コストな簡易な構成で実現されることが望まれる。
材料としてＣｕ膜を用いるとき、拡散バリア用下地膜と
してのＴｉＮ膜と配線用Ｃｕ膜との間の密着性を高める
ためＴｉ膜を成膜する方法は、Ｔｉ膜を成膜するための
装置構成（電力供給系を備えたプラズマ生成機構等）を
別途に追加しなければならず、装置の複雑化を招くとい
う問題が起きる。上記密着性を高くするための手段は、
低コストな簡易な構成で実現されることが望まれる。
【０００５】本発明の目的は、上記の課題に鑑み、半導
体デバイスでＣｕ配線を用いる場合において、拡散バリ
ア用下地膜とＣｕ配線膜との密着性を高め、簡易な構成
および簡略な工程で密着性を向上でき、製作コストの上
昇と生産効率の低下を抑制したＣｕ配線膜形成方法を提
供することにある。
体デバイスでＣｕ配線を用いる場合において、拡散バリ
ア用下地膜とＣｕ配線膜との密着性を高め、簡易な構成
および簡略な工程で密着性を向上でき、製作コストの上
昇と生産効率の低下を抑制したＣｕ配線膜形成方法を提
供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段および作用】本発明に係る
Ｃｕ配線膜形成方法は、ＭＯＣＶＤ法により原料として
テトラキスジアルキルアミノチタン（ＴＤＡＡＴ）を用
いて拡散バリア用ＴｉＮ膜を成膜し、下地膜の上に配線
用Ｃｕ膜を成膜するＣｕ配線膜形成方法であり、下地膜
の成膜工程とＣｕ膜の成膜工程の間に下地膜の成膜工程
後大気にさらすことなく真空一貫の状態で２００〜５０
０℃の温度で加熱するアニール工程を設けたことを特徴
とする。ＭＯＣＶＤ法によるＴＤＡＡＴを用いたＴｉＮ
膜は、非常に活性で、大気にさらされると、大気中の酸
素等と反応を起こし、また、酸素をＴｉＮの膜中に取り
込む。真空下にあり、酸素を取り込んでいないＴｉＮ膜
は、前記アニール工程により、成膜時残留したガスを放
出させることは容易であるが、一旦、大気にさらすこと
により取り込んだ酸素を放出することは困難である。こ
こにＭＯＶＣＤ法によるＴｉＮ膜の成膜とアニール工程
が真空一貫の条件下で行われる必要性がある。これによ
って、ＴｉＮ膜中の密着性に悪影響を及ぼす残留ガスは
低減され、その後の成膜で堆積する上層のＣｕ膜との密
着性が向上する。２００〜５００℃の温度範囲は、例え
ばＭＯＣＶＤ−ＴｉＮ膜の場合、膜形成後のＣｕ−ＣＶ
Ｄの成膜条件は通常２００℃以下であり、従って最低限
２００℃以上に加熱しないと、密着性改善の効果が不十
分となる。また上限の５００℃は、高温アニールによる
基板へのダメージが生じない温度範囲であり、半導体製
造工程で広く実施されている多層配線形成時の上限温度
である。ただし、アニール工程で使用されるガスは、窒
素、アルゴン、水素、アンモニアのうちのいずれか１種
類のガスあるいは２種類以上の混合ガスであり、その圧
力範囲は１Ｐａ〜１０ｋＰａとする。特に、アニール工
程で使用するガスとして、アンモニア単体やこれを含む
混合ガスを用いた場合、アンモニアは、２００℃以上で
乖離を起こし、化学的に活性なラジカル（ＮＨ，ＮＨ2
等）を生成するため、これらのラジカルにより、ＴｉＮ
膜中の不純物の除去をさらに促進させ、堆積するＣｕ膜
との密着性をいっそう高める効果がある。
Ｃｕ配線膜形成方法は、ＭＯＣＶＤ法により原料として
テトラキスジアルキルアミノチタン（ＴＤＡＡＴ）を用
いて拡散バリア用ＴｉＮ膜を成膜し、下地膜の上に配線
用Ｃｕ膜を成膜するＣｕ配線膜形成方法であり、下地膜
の成膜工程とＣｕ膜の成膜工程の間に下地膜の成膜工程
後大気にさらすことなく真空一貫の状態で２００〜５０
０℃の温度で加熱するアニール工程を設けたことを特徴
とする。ＭＯＣＶＤ法によるＴＤＡＡＴを用いたＴｉＮ
膜は、非常に活性で、大気にさらされると、大気中の酸
素等と反応を起こし、また、酸素をＴｉＮの膜中に取り
込む。真空下にあり、酸素を取り込んでいないＴｉＮ膜
は、前記アニール工程により、成膜時残留したガスを放
出させることは容易であるが、一旦、大気にさらすこと
により取り込んだ酸素を放出することは困難である。こ
こにＭＯＶＣＤ法によるＴｉＮ膜の成膜とアニール工程
が真空一貫の条件下で行われる必要性がある。これによ
って、ＴｉＮ膜中の密着性に悪影響を及ぼす残留ガスは
低減され、その後の成膜で堆積する上層のＣｕ膜との密
着性が向上する。２００〜５００℃の温度範囲は、例え
ばＭＯＣＶＤ−ＴｉＮ膜の場合、膜形成後のＣｕ−ＣＶ
Ｄの成膜条件は通常２００℃以下であり、従って最低限
２００℃以上に加熱しないと、密着性改善の効果が不十
分となる。また上限の５００℃は、高温アニールによる
基板へのダメージが生じない温度範囲であり、半導体製
造工程で広く実施されている多層配線形成時の上限温度
である。ただし、アニール工程で使用されるガスは、窒
素、アルゴン、水素、アンモニアのうちのいずれか１種
類のガスあるいは２種類以上の混合ガスであり、その圧
力範囲は１Ｐａ〜１０ｋＰａとする。特に、アニール工
程で使用するガスとして、アンモニア単体やこれを含む
混合ガスを用いた場合、アンモニアは、２００℃以上で
乖離を起こし、化学的に活性なラジカル（ＮＨ，ＮＨ2
等）を生成するため、これらのラジカルにより、ＴｉＮ
膜中の不純物の除去をさらに促進させ、堆積するＣｕ膜
との密着性をいっそう高める効果がある。
【０００７】上記方法において、下地膜はＴｉＮ膜であ
ってＭＯＣＶＤ法で成膜され、Ｃｕ膜はＣＶＤ法で成膜
される。本発明ではＭＯＣＶＤ法で作製されるＴｉＮ膜
が最も好ましい。ＭＯＣＶＤ法でＴｉＮ膜をバリア層と
して成膜する場合、原料としてはテトラキスジアルキル
アミノチタン（ＴＤＡＡＴ）が好ましい。また上記のア
ニール工程は、ＴｉＮ膜の成膜が行われるチャンバ内
で、成膜工程が終了した後に行うことも可能である。
ってＭＯＣＶＤ法で成膜され、Ｃｕ膜はＣＶＤ法で成膜
される。本発明ではＭＯＣＶＤ法で作製されるＴｉＮ膜
が最も好ましい。ＭＯＣＶＤ法でＴｉＮ膜をバリア層と
して成膜する場合、原料としてはテトラキスジアルキル
アミノチタン（ＴＤＡＡＴ）が好ましい。また上記のア
ニール工程は、ＴｉＮ膜の成膜が行われるチャンバ内
で、成膜工程が終了した後に行うことも可能である。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
を添付図面に基づいて説明する。
を添付図面に基づいて説明する。
【０００９】図１は、本発明に係るＣｕ配線膜形成方法
の実施する装置の概略構成の一例を示す。この装置は、
ＭＯＣＶＤ(Metal Organic Chemical vapour Depositio
n)チャンバ１１、ＣＶＤチャンバ１２、アニールチャン
バ１３を備えたマルチチャンバ式装置である。この装置
の構成によれば、中央に位置する搬送モジュール１４の
周囲にＭＯＣＶＤチャンバ１１、ＣＶＤチャンバ１２、
アニールチャンバ１３が設けられ、さらに２つのロード
／アンロード・ロック・モジュール１５，１６が付設さ
れている。ここで「モジュール」とは、装置・機械・シ
ステムを構成する部分で、機能的にまとまった部分を意
味する。なおＭＯＣＶＤ、ＣＶＤ、アニールが実施され
るチャンバもモジュールとして構成されるのは当然であ
るが、これらの処理方法が実施される場所を指す用語と
してチャンバが使用される。チャンバ等の各々にはゲー
トバルブ１７が設けられている。搬送モジュール１４の
チャンバ中には搬送ロボット（基板搬送機構）１８が設
けられ、搬送ロボット１８はそのハンドでシリコン基板
１９を各チャンバ等に搬入しまたは各チャンバ等から搬
出する。
の実施する装置の概略構成の一例を示す。この装置は、
ＭＯＣＶＤ(Metal Organic Chemical vapour Depositio
n)チャンバ１１、ＣＶＤチャンバ１２、アニールチャン
バ１３を備えたマルチチャンバ式装置である。この装置
の構成によれば、中央に位置する搬送モジュール１４の
周囲にＭＯＣＶＤチャンバ１１、ＣＶＤチャンバ１２、
アニールチャンバ１３が設けられ、さらに２つのロード
／アンロード・ロック・モジュール１５，１６が付設さ
れている。ここで「モジュール」とは、装置・機械・シ
ステムを構成する部分で、機能的にまとまった部分を意
味する。なおＭＯＣＶＤ、ＣＶＤ、アニールが実施され
るチャンバもモジュールとして構成されるのは当然であ
るが、これらの処理方法が実施される場所を指す用語と
してチャンバが使用される。チャンバ等の各々にはゲー
トバルブ１７が設けられている。搬送モジュール１４の
チャンバ中には搬送ロボット（基板搬送機構）１８が設
けられ、搬送ロボット１８はそのハンドでシリコン基板
１９を各チャンバ等に搬入しまたは各チャンバ等から搬
出する。
【００１０】上記装置において、カセット（図示せず）
にセットされた１枚のシリコン基板１９は１つのロード
／アンロード・ロック・モジュール１５から搬送ロボッ
ト１８によって搬送モジュール１４内に搬入される。Ｍ
ＯＣＶＤチャンバ１１、ＣＶＤチャンバ１２、アニール
チャンバ１３のそれぞれで所定処理を行った後に、シリ
コン基板１９は搬送ロボット１８によってロード／アン
ロード・ロック・モジュール１６に戻され、搬出され
る。上記のマルチチャンバ式装置構成では、搬送モジュ
ール１４によって、真空雰囲気に維持されたまま、すな
わち大気に晒されることなく真空一貫の接続構造で、予
め定められた手順に従って行われる。
にセットされた１枚のシリコン基板１９は１つのロード
／アンロード・ロック・モジュール１５から搬送ロボッ
ト１８によって搬送モジュール１４内に搬入される。Ｍ
ＯＣＶＤチャンバ１１、ＣＶＤチャンバ１２、アニール
チャンバ１３のそれぞれで所定処理を行った後に、シリ
コン基板１９は搬送ロボット１８によってロード／アン
ロード・ロック・モジュール１６に戻され、搬出され
る。上記のマルチチャンバ式装置構成では、搬送モジュ
ール１４によって、真空雰囲気に維持されたまま、すな
わち大気に晒されることなく真空一貫の接続構造で、予
め定められた手順に従って行われる。
【００１１】図１に示された構成において、ＭＯＣＶＤ
チャンバ１１は配線用Ｃｕ膜（Ｃｕ配線膜）の中の金属
原子がシリコン等に拡散するのを防止するバリア層とし
ての下地膜（拡散バリア用下地膜）を成膜するためのチ
ャンバであり、ＣＶＤチャンバ１２はＣｕ配線膜を成膜
するためのチャンバであり、アニールチャンバ１３は各
層における下地膜の成膜とＣｕ配線膜の成膜に関し下地
膜とＣｕ配線膜の密着性を高めるアニール処理を実施す
るためのチャンバである。ＭＯＣＶＤチャンバ１１で
は、原料ガスが導入され、ＭＯＣＶＤ法によって拡散バ
リア用下地膜が成膜される。下地膜は好ましくはＴｉＮ
膜である。ＴｉＮ膜の成膜では、原料としてテトラキス
ジアルキルアミノチタン（ＴＤＡＡＴ）を用いられるこ
とが好ましい。またＣＶＤチャンバ１２では、有機金属
錯体等の原料を用いてＣＶＤ法によって、バリア膜であ
るＴｉＮ膜の上にＣｕ配線膜が成膜される。多層配線構
造の半導体デバイスの場合、下層の電気回路部と上層の
電気回路部との間に層間絶縁膜が形成されており、下層
と上層のそれぞれで下地膜の成膜とＣｕ配線膜の成膜が
行われる。上層における下地膜とＣｕ配線膜の成膜工程
では、下層のＣｕ配線膜との電気的接続を行うため、層
間絶縁膜にビアホールを形成し、その後に、バリア層と
しての下地膜を成膜し、さらにその後に上層のＣｕ配線
膜の成膜が行われることになる。上層のＣｕ配線膜の成
膜ではＣｕがビアホールの中に埋め込まれ、ビアプラグ
が形成され、下層のＣｕ配線膜と上層のＣｕ配線膜とが
接続される。
チャンバ１１は配線用Ｃｕ膜（Ｃｕ配線膜）の中の金属
原子がシリコン等に拡散するのを防止するバリア層とし
ての下地膜（拡散バリア用下地膜）を成膜するためのチ
ャンバであり、ＣＶＤチャンバ１２はＣｕ配線膜を成膜
するためのチャンバであり、アニールチャンバ１３は各
層における下地膜の成膜とＣｕ配線膜の成膜に関し下地
膜とＣｕ配線膜の密着性を高めるアニール処理を実施す
るためのチャンバである。ＭＯＣＶＤチャンバ１１で
は、原料ガスが導入され、ＭＯＣＶＤ法によって拡散バ
リア用下地膜が成膜される。下地膜は好ましくはＴｉＮ
膜である。ＴｉＮ膜の成膜では、原料としてテトラキス
ジアルキルアミノチタン（ＴＤＡＡＴ）を用いられるこ
とが好ましい。またＣＶＤチャンバ１２では、有機金属
錯体等の原料を用いてＣＶＤ法によって、バリア膜であ
るＴｉＮ膜の上にＣｕ配線膜が成膜される。多層配線構
造の半導体デバイスの場合、下層の電気回路部と上層の
電気回路部との間に層間絶縁膜が形成されており、下層
と上層のそれぞれで下地膜の成膜とＣｕ配線膜の成膜が
行われる。上層における下地膜とＣｕ配線膜の成膜工程
では、下層のＣｕ配線膜との電気的接続を行うため、層
間絶縁膜にビアホールを形成し、その後に、バリア層と
しての下地膜を成膜し、さらにその後に上層のＣｕ配線
膜の成膜が行われることになる。上層のＣｕ配線膜の成
膜ではＣｕがビアホールの中に埋め込まれ、ビアプラグ
が形成され、下層のＣｕ配線膜と上層のＣｕ配線膜とが
接続される。
【００１２】本発明によるＣｕ配線膜形成方法では、ア
ニールチャンバ１３でのアニール処理によって、各層に
おける下地膜の成膜とＣｕ配線膜の成膜に関し下地膜と
Ｃｕ配線膜の密着性が高められる。ＭＯＣＶＤチャンバ
１１で基板１９に対してＭＯＣＶＤによって下地膜の成
膜が行われた後に、当該基板はアニールチャンバ１３に
搬入され、ここにおいて当該下地膜は２００〜５００℃
の範囲に含まれる温度でアニールされる。これにより下
地膜とＣｕ配線膜の密着性が高められる。本実施形態の
場合には、アニール専用のチャンバを設けた構成とした
が、特別にアニール工程用のチャンバを設けず、例えば
ＭＯＣＶＤチャンバ１１にてアニール工程が実施される
ように構成することもできる。ＭＯＣＶＤチャンバ１１
は、本来、前述のごとく拡散バリア用の下地膜を成膜す
るためのチャンバではあるが、５００℃までの加熱が可
能な熱ＣＶＤチャンバとして構成されているものである
ので、これによってＭＯＣＶＤチャンバ１１内で密着性
改善のためのアニール工程を行うことが可能となる。従
って、ＭＯＣＶＤチャンバ１１で、ＭＯＣＶＤによって
下地膜の成膜が行われた後に、当該下地膜は２００〜５
００℃の範囲に含まれる温度でアニールすることもでき
る。
ニールチャンバ１３でのアニール処理によって、各層に
おける下地膜の成膜とＣｕ配線膜の成膜に関し下地膜と
Ｃｕ配線膜の密着性が高められる。ＭＯＣＶＤチャンバ
１１で基板１９に対してＭＯＣＶＤによって下地膜の成
膜が行われた後に、当該基板はアニールチャンバ１３に
搬入され、ここにおいて当該下地膜は２００〜５００℃
の範囲に含まれる温度でアニールされる。これにより下
地膜とＣｕ配線膜の密着性が高められる。本実施形態の
場合には、アニール専用のチャンバを設けた構成とした
が、特別にアニール工程用のチャンバを設けず、例えば
ＭＯＣＶＤチャンバ１１にてアニール工程が実施される
ように構成することもできる。ＭＯＣＶＤチャンバ１１
は、本来、前述のごとく拡散バリア用の下地膜を成膜す
るためのチャンバではあるが、５００℃までの加熱が可
能な熱ＣＶＤチャンバとして構成されているものである
ので、これによってＭＯＣＶＤチャンバ１１内で密着性
改善のためのアニール工程を行うことが可能となる。従
って、ＭＯＣＶＤチャンバ１１で、ＭＯＣＶＤによって
下地膜の成膜が行われた後に、当該下地膜は２００〜５
００℃の範囲に含まれる温度でアニールすることもでき
る。
【００１３】上記のごとくアニールチャンバ１３でアニ
ール処理が行われた後に、基板１９はＣＶＤチャンバ１
２に搬入され、ここでＣｕ配線膜が成膜される。
ール処理が行われた後に、基板１９はＣＶＤチャンバ１
２に搬入され、ここでＣｕ配線膜が成膜される。
【００１４】上記の構成において、各チャンバ１１，１
２，１３には、それぞれ真空排気機構１１ａ，１２ａ，
１３ａを備える。各チャンバは、その真空排気機構によ
って内部を適宜な減圧状態すなわち所望の真空状態に保
持される。真空排気機構１１ａ，１２ａ，１３ａの動作
はコントローラ２０によって制御される。またアニール
工程で使用されるガス（窒素、アルゴン、水素、アンモ
ニア）は、主にＭＦＣと配管より構成されるガス供給系
（図示せず）によりアニールチャンバ１３へ導入される
が、その他のチャンバで使用されるプロセスガスと同
様、それらの流量制御も上記コントローラ２０によって
行われる。
２，１３には、それぞれ真空排気機構１１ａ，１２ａ，
１３ａを備える。各チャンバは、その真空排気機構によ
って内部を適宜な減圧状態すなわち所望の真空状態に保
持される。真空排気機構１１ａ，１２ａ，１３ａの動作
はコントローラ２０によって制御される。またアニール
工程で使用されるガス（窒素、アルゴン、水素、アンモ
ニア）は、主にＭＦＣと配管より構成されるガス供給系
（図示せず）によりアニールチャンバ１３へ導入される
が、その他のチャンバで使用されるプロセスガスと同
様、それらの流量制御も上記コントローラ２０によって
行われる。
【００１５】またチャンバ１１，１２，１３の間の基板
の移動は、基板に対する処理の手順に応じて決まる。当
該基板１９の移動は、搬送ロボット１８の動作によって
行われる。基板１９の移動の仕方についてはコントロー
ラ２０によって制御される。また各チャンバ１１，１
２，１３における下地膜あるいはＣｕ配線膜の成膜、下
地膜のアニール等の各動作もコントローラ２０によって
制御される。
の移動は、基板に対する処理の手順に応じて決まる。当
該基板１９の移動は、搬送ロボット１８の動作によって
行われる。基板１９の移動の仕方についてはコントロー
ラ２０によって制御される。また各チャンバ１１，１
２，１３における下地膜あるいはＣｕ配線膜の成膜、下
地膜のアニール等の各動作もコントローラ２０によって
制御される。
【００１６】次に、本発明に係るＣｕ配線膜形成方法の
実施例について述べる。
実施例について述べる。
【００１７】実施例１：ＭＯＣＶＤチャンバ１１におい
て拡散バリア用下地膜としてＴｉＮ膜を成膜する条件は
次の通りである。まず原料としてＴＤＡＡＴが例えば
０．００４〜０．２ｇ／分の範囲で供給され、このとき
キャリアガス（アルゴン：Ａｒ）は例えば１００〜１０
００sccmの流量範囲で、添加ガス（ＮＨ3 ）は例えば１
〜５００sccmの流量範囲で供給される。ＭＯＣＶＤチャ
ンバ１１の内部圧力は例えば０．１〜１５Ｐａの範囲で
ある。さらに温度条件は例えば約３００〜４００℃とな
るように加熱される。上記の条件によってバリア層であ
るＴｉＮ膜は例えば１０〜３０ｎｍの膜厚で成膜され
る。
て拡散バリア用下地膜としてＴｉＮ膜を成膜する条件は
次の通りである。まず原料としてＴＤＡＡＴが例えば
０．００４〜０．２ｇ／分の範囲で供給され、このとき
キャリアガス（アルゴン：Ａｒ）は例えば１００〜１０
００sccmの流量範囲で、添加ガス（ＮＨ3 ）は例えば１
〜５００sccmの流量範囲で供給される。ＭＯＣＶＤチャ
ンバ１１の内部圧力は例えば０．１〜１５Ｐａの範囲で
ある。さらに温度条件は例えば約３００〜４００℃とな
るように加熱される。上記の条件によってバリア層であ
るＴｉＮ膜は例えば１０〜３０ｎｍの膜厚で成膜され
る。
【００１８】実施例２：アニールチャンバ１３におい
て、成膜されたＴｉＮ膜をアニールする条件は、次の通
りである。基板はその温度が例えば約４００℃になるよ
うに加熱される。その結果、ＴｉＮ膜は４００℃で加熱
される。このとき、チャンバ内はＡｒが導入され、Ａｒ
雰囲気で例えば約８．０Ｐａに保持されている。加熱時
間は例えば約１０分である。
て、成膜されたＴｉＮ膜をアニールする条件は、次の通
りである。基板はその温度が例えば約４００℃になるよ
うに加熱される。その結果、ＴｉＮ膜は４００℃で加熱
される。このとき、チャンバ内はＡｒが導入され、Ａｒ
雰囲気で例えば約８．０Ｐａに保持されている。加熱時
間は例えば約１０分である。
【００１９】実施例３：アニールに使用するガスとして
アンモニアを用いた場合のアニール条件は次の通りであ
る。アンモニア流量を５０sccm、窒素流量を５０sccmの
混合ガスを使用し、圧力１ｋＰａ、加熱温度３００℃で
３０分加熱した。
アンモニアを用いた場合のアニール条件は次の通りであ
る。アンモニア流量を５０sccm、窒素流量を５０sccmの
混合ガスを使用し、圧力１ｋＰａ、加熱温度３００℃で
３０分加熱した。
【００２０】実施例４：ＣＶＤチャンバ１２において拡
散バリア用下地膜としての上記ＴｉＮ膜の上にＣｕ配線
膜を成膜する条件は次の通りである。材料としてCu(hfa
c)(tmvs)が例えば約０．１７ｇ／分の流量で供給され、
このときキャリアガス（Ｈ2 ）が例えば約３００sccmで
供給される。また成膜の際の温度は例えば約１７０℃に
保持され、内部圧力は例えば約２．６ｋＰａに保持され
る。この条件で、Ｃｕ配線膜は約２００ｎｍの膜厚で成
膜される。
散バリア用下地膜としての上記ＴｉＮ膜の上にＣｕ配線
膜を成膜する条件は次の通りである。材料としてCu(hfa
c)(tmvs)が例えば約０．１７ｇ／分の流量で供給され、
このときキャリアガス（Ｈ2 ）が例えば約３００sccmで
供給される。また成膜の際の温度は例えば約１７０℃に
保持され、内部圧力は例えば約２．６ｋＰａに保持され
る。この条件で、Ｃｕ配線膜は約２００ｎｍの膜厚で成
膜される。
【００２１】前述の本実施例（実施例１〜４）と同じ手
順で成膜したＣＶＤＣｕ／ＭＯ−ＣＶＤＴｉＮ／Ｓｉウ
ェハーの積層構造を有する試料について、Ｃｕ膜とＴｉ
Ｎ膜の密着性の評価としてテープ（メンディングテー
プ）を用いた引き剥がし試験を行った。下記の表１は、
実施例および比較例のテープ引き剥がし試験の評価結果
を示す。
順で成膜したＣＶＤＣｕ／ＭＯ−ＣＶＤＴｉＮ／Ｓｉウ
ェハーの積層構造を有する試料について、Ｃｕ膜とＴｉ
Ｎ膜の密着性の評価としてテープ（メンディングテー
プ）を用いた引き剥がし試験を行った。下記の表１は、
実施例および比較例のテープ引き剥がし試験の評価結果
を示す。
【００２２】
【表１】
【００２３】上記の表中では、ＣＶＤＣｕ／ＭＯ−ＣＶ
ＤＴｉＮの積層条件の違い、つまり、ＭＯ−ＣＶＤＴｉ
Ｎ成膜後のアニールの有無、および積層過程での雰囲気
の違いにより、比較用として比較例Ａ〜Ｃを作成した。
ただし、上記アニールの有無、および積層過程での雰囲
気以外のＣＶＤＣｕ／ＭＯ−ＣＶＤＴｉＮの積層条件本
実施例と同等である。また表中の密着性評価結果におい
て、○はＣｕ膜の剥離がなかったもの、△は一部剥離が
確認されたもの、×は完全にＣｕ膜が箔状に剥がれたも
のを示している。以上のことから、本発明によるＣｕ配
線膜の形成方法を用いることにより、Ｃｕ膜と下地であ
るＴｉＮ膜との密着性を向上させることができることが
確認された。
ＤＴｉＮの積層条件の違い、つまり、ＭＯ−ＣＶＤＴｉ
Ｎ成膜後のアニールの有無、および積層過程での雰囲気
の違いにより、比較用として比較例Ａ〜Ｃを作成した。
ただし、上記アニールの有無、および積層過程での雰囲
気以外のＣＶＤＣｕ／ＭＯ−ＣＶＤＴｉＮの積層条件本
実施例と同等である。また表中の密着性評価結果におい
て、○はＣｕ膜の剥離がなかったもの、△は一部剥離が
確認されたもの、×は完全にＣｕ膜が箔状に剥がれたも
のを示している。以上のことから、本発明によるＣｕ配
線膜の形成方法を用いることにより、Ｃｕ膜と下地であ
るＴｉＮ膜との密着性を向上させることができることが
確認された。
【００２４】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、ＭＯＣＶＤ法により所定の原料を用いて拡散バリ
ア用のＴｉＮ膜を成膜し、このＴｉＮ膜の上にＣｕ配線
膜を成膜する方法において、ＴｉＮ膜の成膜とＣｕ配線
膜の成膜の間に下地膜の成膜工程後大気にさらすことな
く真空一貫の状態で２００〜５００℃の温度で加熱する
アニール工程を設けため、ＴｉＮ膜とＣｕ配線膜との密
着性を高めることができ、特にアンモニアガスを用いた
場合、良好な密着性が得られた。その結果、簡易な構成
および簡略な工程で密着性を向上でき、製作コストの上
昇と生産効率の低下を抑制することができる。
れば、ＭＯＣＶＤ法により所定の原料を用いて拡散バリ
ア用のＴｉＮ膜を成膜し、このＴｉＮ膜の上にＣｕ配線
膜を成膜する方法において、ＴｉＮ膜の成膜とＣｕ配線
膜の成膜の間に下地膜の成膜工程後大気にさらすことな
く真空一貫の状態で２００〜５００℃の温度で加熱する
アニール工程を設けため、ＴｉＮ膜とＣｕ配線膜との密
着性を高めることができ、特にアンモニアガスを用いた
場合、良好な密着性が得られた。その結果、簡易な構成
および簡略な工程で密着性を向上でき、製作コストの上
昇と生産効率の低下を抑制することができる。
【図１】本発明に係るＣｕ配線膜形成方法を実施するた
めの装置の概略図である。
めの装置の概略図である。
１１ ＭＯＣＶＤチャンバ １２ ＣＶＤチャンバ １３ アニールチャンバ １４ 搬送モジュール １８ 搬送ロボット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/3205 Ｈ０１Ｌ 21/88 Ｒ (72)発明者 関口 敦 東京都府中市四谷５丁目８番１号 アネル バ株式会社内 Ｆターム(参考） 4K030 AA01 AA11 AA16 BA01 BA38 BB12 CA04 CA12 DA09 EA01 EA11 GA14 KA25 4M104 BB04 BB30 DD44 DD45 DD79 FF16 FF18 5F033 HH11 HH33 JJ11 JJ33 MM05 MM13 NN06 NN07 PP02 PP06 PP11 QQ73 QQ85 QQ98 WW03 WW05 XX13
Claims (3)
- 【請求項１】 ＭＯＣＶＤ法により原料としてテトラキ
スジアルキルアミノチタン（ＴＤＡＡＴ）を用いて拡散
バリア用ＴｉＮ膜を成膜し、前記下地膜の上に配線用Ｃ
ｕ膜を成膜するＣｕ配線膜形成方法において、前記下地
膜の成膜工程と前記Ｃｕ膜の成膜工程の間に前記下地膜
の成膜工程後大気にさらすことなく真空一貫の状態で２
００〜５００℃の温度で加熱するアニール工程を設けた
ことを特徴とするＣｕ配線膜形成方法。 - 【請求項２】 前記アニール工程では、１Ｐａ〜１０ｋ
Ｐａの圧力範囲で、かつ使用されるガスは、窒素、アル
ゴン、水素のうちのいずれか１種類のガスあるいは２種
類以上の混合ガスで行うことを特徴とする請求項１記載
のＣｕ配線膜形成方法。 - 【請求項３】 前記アニール工程では、１Ｐａ〜１０ｋ
Ｐａの圧力範囲で、かつ使用されるガスが、アンモニア
単体、または、窒素、アルゴン、水素のうちの１種類の
ガスあるいは２種類以上のガスとアンモニアとの混合ガ
スで行うことを特徴とする請求項１記載のＣｕ配線膜形
成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11135592A JP2000331957A (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | Ｃｕ配線膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11135592A JP2000331957A (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | Ｃｕ配線膜形成方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008070590A Division JP2008166847A (ja) | 2008-03-19 | 2008-03-19 | Ｃｕ配線膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000331957A true JP2000331957A (ja) | 2000-11-30 |
Family
ID=15155435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11135592A Pending JP2000331957A (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | Ｃｕ配線膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000331957A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100398034B1 (ko) * | 2000-12-28 | 2003-09-19 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 구리 배선 형성 방법 |
| KR100413481B1 (ko) * | 2001-06-12 | 2003-12-31 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 구리 박막 증착 장비 |
| JP2004363583A (ja) * | 2003-06-03 | 2004-12-24 | Samsung Electronics Co Ltd | 半導体装置の導電性構造体の形成方法 |
| JP2009044056A (ja) * | 2007-08-10 | 2009-02-26 | Ulvac Japan Ltd | 銅膜作製方法 |
| JP2013048268A (ja) * | 2012-10-18 | 2013-03-07 | Ulvac Japan Ltd | 銅膜作製方法 |
| DE10062399B4 (de) * | 2000-12-14 | 2013-10-31 | Cree, Inc. | Hochtemperaturtaugliches Multilayer-Kontaktsystem |
-
1999
- 1999-05-17 JP JP11135592A patent/JP2000331957A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10062399B4 (de) * | 2000-12-14 | 2013-10-31 | Cree, Inc. | Hochtemperaturtaugliches Multilayer-Kontaktsystem |
| KR100398034B1 (ko) * | 2000-12-28 | 2003-09-19 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 구리 배선 형성 방법 |
| KR100413481B1 (ko) * | 2001-06-12 | 2003-12-31 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 구리 박막 증착 장비 |
| JP2004363583A (ja) * | 2003-06-03 | 2004-12-24 | Samsung Electronics Co Ltd | 半導体装置の導電性構造体の形成方法 |
| JP2009044056A (ja) * | 2007-08-10 | 2009-02-26 | Ulvac Japan Ltd | 銅膜作製方法 |
| JP2013048268A (ja) * | 2012-10-18 | 2013-03-07 | Ulvac Japan Ltd | 銅膜作製方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3315116B2 (ja) | 低比抵抗窒化チタン膜の製造方法 | |
| US5478780A (en) | Method and apparatus for producing conductive layers or structures for VLSI circuits | |
| JP5366235B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、半導体製造装置及び記憶媒体 | |
| US8101521B1 (en) | Methods for improving uniformity and resistivity of thin tungsten films | |
| JP2004525510A (ja) | 拡散バリアを有する銅の配線構造 | |
| KR102394249B1 (ko) | 코발트에 대한 망간 배리어 층 및 접착 층 | |
| JP5725454B2 (ja) | ＮｉＳｉ膜の形成方法、シリサイド膜の形成方法、シリサイドアニール用金属膜の形成方法、真空処理装置、及び成膜装置 | |
| TWI825115B (zh) | 用於襯墊鈍化及黏著性改善的金屬襯墊之鋅化及摻雜 | |
| US5943600A (en) | Treatment of a titanium nitride layer to improve resistance to elevated temperatures | |
| KR100934887B1 (ko) | 구리 배선의 형성 방법 | |
| WO2021060115A1 (ja) | 半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置 | |
| JP2000331957A (ja) | Ｃｕ配線膜形成方法 | |
| US6153515A (en) | Method of forming multilayered film | |
| JP2012212899A (ja) | Ｃｕ膜の形成方法 | |
| JP4931170B2 (ja) | タンタル窒化物膜の形成方法 | |
| JP2002329682A (ja) | Ｃｕ薄膜作製方法 | |
| JP7465287B2 (ja) | 自己形成バリア層を備えた低誘電率誘電体 | |
| CN108475638B (zh) | Cu膜的形成方法 | |
| JP3250543B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2008166847A (ja) | Ｃｕ配線膜形成方法 | |
| JP4327407B2 (ja) | 銅配線膜形成方法 | |
| JP3199945B2 (ja) | 半導体装置の製造方法およびその製造装置 | |
| US6790777B2 (en) | Method for reducing contamination, copper reduction, and depositing a dielectric layer on a semiconductor device | |
| JP2007281518A (ja) | 高融点金属窒化膜の形成方法 | |
| TW202333223A (zh) | 用於氧化鎢移除之氟化鎢浸泡及處理 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060515 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071024 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071030 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071221 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080129 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20080204 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080227 |