JP2001520314A - 金属被膜の化学蒸着法 - Google Patents
金属被膜の化学蒸着法Info
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Abstract
(57)【要約】
基体表面上に、実質的になめらかな表面形態および低抵抗率を有する厚い金属被膜を形成する方法。基体をプラズマに暴露する。化学蒸着法により第１の薄い金属被膜を基体上に蒸着する。基体上に蒸着された被膜を有する基体をプラズマに暴露し、そして第２の薄い金属被膜を第１の被膜の上面の上に蒸着させる。次いで、所望の被膜の厚さが得られるまでプラズマに暴露および被膜の蒸着のサイクルにかけてもよい。得られた被膜はなめらかな表面形態および低抵抗率を有する。
Description
【０００１】 （技術分野） 一般的に言って、本発明は、半導体基体上への金属被膜（ｍｅｔａｌ ｆｉｌ
ｍ）の化学蒸着（ＣＶＤ）に関し、更に詳細には、比較的なめらかでありかつ低
抵抗率を有する金属被膜の被覆を有する基体表面を製造する方法に関する。
ｍ）の化学蒸着（ＣＶＤ）に関し、更に詳細には、比較的なめらかでありかつ低
抵抗率を有する金属被膜の被覆を有する基体表面を製造する方法に関する。
【０００２】 （背景技術） 集積回路（ＩＣ）の形成において、しばしば金属およびメタロイド元素を含む
薄い被膜を半導体基体の表面上に蒸着させて回路の中におよびＩＣの種々なデバ
イス（ｄｅｖｉｃｅｓ）の間に導電性およびオーム接点を提供する。例えば、所
望の金属の薄い被膜を、半導体基体上の接点の暴露表面に、または孔を介して、
適用させてもよい。基体上の絶縁層を通して通過する被膜は、絶縁層を横切って
内部連絡させる目的のための導電性物質のプラグ（ｐｌｕｇｓ）を提供する。
薄い被膜を半導体基体の表面上に蒸着させて回路の中におよびＩＣの種々なデバ
イス（ｄｅｖｉｃｅｓ）の間に導電性およびオーム接点を提供する。例えば、所
望の金属の薄い被膜を、半導体基体上の接点の暴露表面に、または孔を介して、
適用させてもよい。基体上の絶縁層を通して通過する被膜は、絶縁層を横切って
内部連絡させる目的のための導電性物質のプラグ（ｐｌｕｇｓ）を提供する。
【０００３】 薄い金属被膜を付着させるための既知方法の１つに化学蒸着法（ＣＶＤ）があ
る。ＣＶＤにおいては、薄被膜は、基体の表面において、種々な付着または反応
体ガスの間の化学反応を用いて蒸着される。反応体ガスを反応室内部の基体に近
接してポンプで入れ、次いで基体表面において反応させ、暴露された基体表面上
に被膜を形成する１種以上の反応副生成物となる。
る。ＣＶＤにおいては、薄被膜は、基体の表面において、種々な付着または反応
体ガスの間の化学反応を用いて蒸着される。反応体ガスを反応室内部の基体に近
接してポンプで入れ、次いで基体表面において反応させ、暴露された基体表面上
に被膜を形成する１種以上の反応副生成物となる。
【０００４】 化学蒸着法により基体上に蒸着された薄い金属被膜は、なめらかな鏡のような
表面形態を有している。しかし、より多くの被膜が蒸着されるにつれて被膜の表
面形態は、被膜の厚さに直接比例して粗くかつ曇ってくる。粗い表面は望ましく
ない。なぜなら、それは電気移動を生じ、それにより高電流密度下で電子を流す
ことによって発揮される力によって金属原子が粒界にそって移動するからである
。その結果として、金属ライン（ｍｅｔａｌ ｌｉｎｅｓ）の一端においてボイ
ド（ｖｏｉｄｓ）が形成され、そして他端において押し出し（ｅｘｔｒｕｓｉｏ
ｎｓ）が形成される。これは、ボイドの領域において回路が破損される確率の増
加へと導く。
表面形態を有している。しかし、より多くの被膜が蒸着されるにつれて被膜の表
面形態は、被膜の厚さに直接比例して粗くかつ曇ってくる。粗い表面は望ましく
ない。なぜなら、それは電気移動を生じ、それにより高電流密度下で電子を流す
ことによって発揮される力によって金属原子が粒界にそって移動するからである
。その結果として、金属ライン（ｍｅｔａｌ ｌｉｎｅｓ）の一端においてボイ
ド（ｖｏｉｄｓ）が形成され、そして他端において押し出し（ｅｘｔｒｕｓｉｏ
ｎｓ）が形成される。これは、ボイドの領域において回路が破損される確率の増
加へと導く。
【０００５】 なめらかな表面形態に加えて、銅被膜を蒸着させる場合には、被膜が純粋な銅
金属の抵抗率である１．６８マイクロオーム−ｃｍ（μｏｈｍｓ−ｃｍ）のバル
ク抵抗率（ｂｕｌｋ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）に近い抵抗率を有することが半
導体基体の商業的な製造のために望ましい。約２マイクロオーム−ｃｍより高い
抵抗率を有する銅被膜は、製造技術としては実行可能性がより少ない。なぜなら
、同様の高抵抗率を有する他の金属により銅を置き換えることができるからであ
る。被膜の抵抗率に影響を与える因子には、被膜の厚さ、密度、純度、および粒
子サイズ（ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ）が含まれる。
金属の抵抗率である１．６８マイクロオーム−ｃｍ（μｏｈｍｓ−ｃｍ）のバル
ク抵抗率（ｂｕｌｋ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）に近い抵抗率を有することが半
導体基体の商業的な製造のために望ましい。約２マイクロオーム−ｃｍより高い
抵抗率を有する銅被膜は、製造技術としては実行可能性がより少ない。なぜなら
、同様の高抵抗率を有する他の金属により銅を置き換えることができるからであ
る。被膜の抵抗率に影響を与える因子には、被膜の厚さ、密度、純度、および粒
子サイズ（ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ）が含まれる。
【０００６】 従って、なめらかな表面形態および低い抵抗を有する厚い金属被膜で被覆され
た基体を製造する方法が提供される。
た基体を製造する方法が提供される。
【０００７】 （発明の概要） このために、そして本発明の原理により、本発明の１つの目的は、基体の表面
上に、実質的になめらかな表面形態を有する金属被膜を提供することである。
上に、実質的になめらかな表面形態を有する金属被膜を提供することである。
【０００８】 本発明の他の目的は、基体の表面上に、低抵抗率を有する金属被膜を提供する
ことである。
ことである。
【０００９】 本発明のさらに他の目的は、基体の表面上に、実質的になめらかな表面形態お
よび低抵抗率を有する銅被膜を提供することである。
よび低抵抗率を有する銅被膜を提供することである。
【００１０】 本発明のなおさらに他の目的は、実質的になめらかな表面形態および約２マイ
クロオーム−ｃｍより小さい抵抗率を有する約７５０Åより大きい厚さの銅被膜
の被覆を有する基体を提供することである。
クロオーム−ｃｍより小さい抵抗率を有する約７５０Åより大きい厚さの銅被膜
の被覆を有する基体を提供することである。
【００１１】 特に、本発明は、基体の表面上に、なめらかな表面形態および低抵抗率を有す
る金属被膜を蒸着する方法に指向される。更に詳細には、本発明は、基体の表面
上に、なめらかな表面形態および約７５０Åより小さい厚さの銅被膜に匹敵する
抵抗率を有する約７５０Åより大きい厚さを有する銅被膜を蒸着する方法に指向
される。
る金属被膜を蒸着する方法に指向される。更に詳細には、本発明は、基体の表面
上に、なめらかな表面形態および約７５０Åより小さい厚さの銅被膜に匹敵する
抵抗率を有する約７５０Åより大きい厚さを有する銅被膜を蒸着する方法に指向
される。
【００１２】 本発明の原理により、基体をプラズマに暴露する方法が提供される。薄い金属
被膜は、化学蒸着法によって基体の表面上に蒸着される。被覆された基体をプラ
ズマに暴露する。次いで、基体表面上の予め蒸着された被膜の層の上に、第２の
薄い金属被膜層を蒸着する。基体を再びプラズマに暴露する。追加の被膜の層を
蒸着しそしてプラズマに暴露する連続サイクルを行って所望の厚さの被膜を造る
。好ましい態様においては、プラズマは水素／アルゴンのプラズマであり、被膜
は銅の被膜である。本発明の方法を使用して蒸着された銅の被膜は、純粋な銅金
属のバルク抵抗率に近い抵抗率を示しかつ実質的になめらかな表面形態を有する
。
被膜は、化学蒸着法によって基体の表面上に蒸着される。被覆された基体をプラ
ズマに暴露する。次いで、基体表面上の予め蒸着された被膜の層の上に、第２の
薄い金属被膜層を蒸着する。基体を再びプラズマに暴露する。追加の被膜の層を
蒸着しそしてプラズマに暴露する連続サイクルを行って所望の厚さの被膜を造る
。好ましい態様においては、プラズマは水素／アルゴンのプラズマであり、被膜
は銅の被膜である。本発明の方法を使用して蒸着された銅の被膜は、純粋な銅金
属のバルク抵抗率に近い抵抗率を示しかつ実質的になめらかな表面形態を有する
。
【００１３】 それ故、前述したように、化学蒸着法により基体上に蒸着されたなめらかな表
面形態および低抵抗率の厚い金属被膜を提供する方法が提供される。これらの目
的およびその他の目的は、添付図面およびそれらの記載から明らかになるであろ
う。
面形態および低抵抗率の厚い金属被膜を提供する方法が提供される。これらの目
的およびその他の目的は、添付図面およびそれらの記載から明らかになるであろ
う。
【００１４】 （図面の簡単な説明） 第１図は、サセプタ−（ｓｕｓｃｅｐｔｅｒ）および基体の概略図である。
【００１５】 第２図は、銅ＣＶＤのための反応室の概略断面図である。
【００１６】 （図面の詳細な説明） 第１図に関し、銅ＣＶＤの間の半導体基体２２のためのサセプター２０が示さ
れる。典型的なサセプター２０は、その上面２６ａおよび側面２６ｂの上に自然
酸化物層２４を有している。基体２２は、加工処理のためにサセプター２０の上
に支持されている。基体２２は、その上面２８として、約１０Å〜約２０Åの厚
さの自然酸化物層３０を有している。この上面層３０は、順番に、約５００Åの
厚さのＴｉＮ層３２の上面にあり、ＴｉＮ層３２は、順番に、シリコン３４の層
の上に被覆されている。
れる。典型的なサセプター２０は、その上面２６ａおよび側面２６ｂの上に自然
酸化物層２４を有している。基体２２は、加工処理のためにサセプター２０の上
に支持されている。基体２２は、その上面２８として、約１０Å〜約２０Åの厚
さの自然酸化物層３０を有している。この上面層３０は、順番に、約５００Åの
厚さのＴｉＮ層３２の上面にあり、ＴｉＮ層３２は、順番に、シリコン３４の層
の上に被覆されている。
【００１７】 第２図に関し、化学蒸着法により半導体基体２２の表面２８上に銅を蒸着させ
るための反応器４５が例示される。反応器４５には、加工処理空間４８を囲む反
応室４６が含まれる。サセプター２０の上に基体２２を含むように示されている
反応室４６の中に、ＣＶＤのための反応体ガスが加工処理空間４８に供給される
。米国特許第５，６２８，８２９号“Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａｐｐａｒａｔｕ
ｓ ｆｏｒ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ
ＣＶＤ ａｎｄ ＰＥＣＶＤ ｆｉｌｍｓ”（この特許は、本発明の譲り受け人
に譲渡されており、かつそれにより、その明細書の記載は本明細書の記載の中に
援用される）に記載されているようなガス供給系により、ＣＶＤ法のためのガス
の適当な流れおよび分布が提供される。一般的に、ガス供給系には、反応室４６
中に平らなシャワーヘッド５０のようなガス分散用要素が含まれる。シャワーヘ
ッド５０は、導入される反応体ガスを反応室４６の加工処理空間４８の四方に散
布してサセプター２０および基体２２に近いガスの均質な分布および流れを確保
する。均質なガスの分布および流れは、均質な効率のよい蒸着法、密着したプラ
ズマおよびなめらかな（均質な）蒸着被膜のために望ましい。
るための反応器４５が例示される。反応器４５には、加工処理空間４８を囲む反
応室４６が含まれる。サセプター２０の上に基体２２を含むように示されている
反応室４６の中に、ＣＶＤのための反応体ガスが加工処理空間４８に供給される
。米国特許第５，６２８，８２９号“Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａｐｐａｒａｔｕ
ｓ ｆｏｒ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ
ＣＶＤ ａｎｄ ＰＥＣＶＤ ｆｉｌｍｓ”（この特許は、本発明の譲り受け人
に譲渡されており、かつそれにより、その明細書の記載は本明細書の記載の中に
援用される）に記載されているようなガス供給系により、ＣＶＤ法のためのガス
の適当な流れおよび分布が提供される。一般的に、ガス供給系には、反応室４６
中に平らなシャワーヘッド５０のようなガス分散用要素が含まれる。シャワーヘ
ッド５０は、導入される反応体ガスを反応室４６の加工処理空間４８の四方に散
布してサセプター２０および基体２２に近いガスの均質な分布および流れを確保
する。均質なガスの分布および流れは、均質な効率のよい蒸着法、密着したプラ
ズマおよびなめらかな（均質な）蒸着被膜のために望ましい。
【００１８】 銅被膜の蒸着のためには、銅前駆体、銅Iヘキサフルオロアセチルアセトネー トトリメチルビニルシラン（ＣｕI（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ））の２分子を反応 させ、次の不均化反応において銅金属を生成させる： ２ＣｕI（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）−Ｃｕ0＋ＣｕII（ｈｆａｃ）2＋２（ｔｍ ｖｓ） ｔｍｖｓ配位子は、その蒸発段階の間に前駆体を安定化し、そしてｈｆａｃ配位
子は、前駆体を基体表面においてより高い金属化率の方へ活性化する。反応室４
６における典型的な条件は次の如くである：基体温度は約１７０℃；反応圧力は
約０．５ｔｏｒｒ〜約２．０ｔｏｒｒ；前駆体の流れは液体の約０．２ｍＬ／分
〜約１．０ｍＬ／分（蒸気の約１６〜８０ｓｃｃｍに等しい）；および希釈剤の
流れは約１００ｓｃｃｍ。
子は、前駆体を基体表面においてより高い金属化率の方へ活性化する。反応室４
６における典型的な条件は次の如くである：基体温度は約１７０℃；反応圧力は
約０．５ｔｏｒｒ〜約２．０ｔｏｒｒ；前駆体の流れは液体の約０．２ｍＬ／分
〜約１．０ｍＬ／分（蒸気の約１６〜８０ｓｃｃｍに等しい）；および希釈剤の
流れは約１００ｓｃｃｍ。
【００１９】 本発明の１つの態様によれば、反応器４５には、サセプター２０の上に加工処
理のための基体２２を置く前に、または置いた後に、サセプター２０を水素／ア
ルゴンのプラズマに暴露するためのプラズマ発生装置５１が装備される。サセプ
ター２０を水素／アルゴンのプラズマに暴露するための装置５１は、係属中の米
国特願第０８／７９７，３９７号“Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｃｈｅｍｉｃａｌ
ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｕｎｇｓｔｅｎ ｏｎｔｏ
ａ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｎｉｔｒｉｄｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｓｕｒｆａｃｅ
”（この特許出願は、本発明の譲り受け人に譲渡されており、その明細書の記載
は本明細書の記載の中に援用される）に記載されているタイプでよい。好ましく
は、装置５１には、シャワーヘッド５０に取り付けられており４５０ＫＨｚを発
生することが可能な高周波（ＲＦ）発生器５２が含まれる。
理のための基体２２を置く前に、または置いた後に、サセプター２０を水素／ア
ルゴンのプラズマに暴露するためのプラズマ発生装置５１が装備される。サセプ
ター２０を水素／アルゴンのプラズマに暴露するための装置５１は、係属中の米
国特願第０８／７９７，３９７号“Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｃｈｅｍｉｃａｌ
ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｕｎｇｓｔｅｎ ｏｎｔｏ
ａ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｎｉｔｒｉｄｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｓｕｒｆａｃｅ
”（この特許出願は、本発明の譲り受け人に譲渡されており、その明細書の記載
は本明細書の記載の中に援用される）に記載されているタイプでよい。好ましく
は、装置５１には、シャワーヘッド５０に取り付けられており４５０ＫＨｚを発
生することが可能な高周波（ＲＦ）発生器５２が含まれる。
【００２０】 本発明方法において、サセプター２０の上に支持されている基体２２は、反応
室４６内において水素／アルゴンのプラズマに暴露される。反応室４６における
条件は次の如くである：室内圧力は約１ｔｏｒｒ；パワーは約７５０Ｗ；周波数
は約４５０ＫＨｚ；水素の流れは約２００ｓｃｃｍ；アルゴンの流れは約５０ｓ
ｃｃｍ；時間は約１０秒；および基体温度は約１７０℃。
室４６内において水素／アルゴンのプラズマに暴露される。反応室４６における
条件は次の如くである：室内圧力は約１ｔｏｒｒ；パワーは約７５０Ｗ；周波数
は約４５０ＫＨｚ；水素の流れは約２００ｓｃｃｍ；アルゴンの流れは約５０ｓ
ｃｃｍ；時間は約１０秒；および基体温度は約１７０℃。
【００２１】 銅I（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）は、基体２２の上に化学蒸着法によって薄い層 に蒸着され、薄い銅の被膜を形成する。好ましい態様に置いて、銅の被膜は約５
００Åの厚さである。反応室４６における条件は次の如くである：基体温度は約
１７０℃；室内圧力は約０．５〜２．０ｔｏｒｒ；前駆体の流速は約０．２〜１
．０ｍＬ／分；および希釈剤の流速は約１００ｓｃｃｍ。
００Åの厚さである。反応室４６における条件は次の如くである：基体温度は約
１７０℃；室内圧力は約０．５〜２．０ｔｏｒｒ；前駆体の流速は約０．２〜１
．０ｍＬ／分；および希釈剤の流速は約１００ｓｃｃｍ。
【００２２】 次いで、基体２２は、プラズマを暴露するための前述の条件と同じ条件下で水
素／アルゴンのプラズマに暴露される。次いで、銅の第２の薄層は、銅を蒸着さ
せるために前述したような反応室４６における条件下で第１層の上面の上に蒸着
される。好ましくは、第２の銅被膜層は約３００Åの厚さである。プラズマへの
暴露とそれに続く銅の蒸着の続く追加のサイクルを用いて所望の厚さの銅被膜を
造ることができる。
素／アルゴンのプラズマに暴露される。次いで、銅の第２の薄層は、銅を蒸着さ
せるために前述したような反応室４６における条件下で第１層の上面の上に蒸着
される。好ましくは、第２の銅被膜層は約３００Åの厚さである。プラズマへの
暴露とそれに続く銅の蒸着の続く追加のサイクルを用いて所望の厚さの銅被膜を
造ることができる。
【００２３】 本発明についてそれらの態様を記載することにより説明し、例示態様をかなり
詳細に記載したが、本発明者には、特許請求の範囲をそのような詳細な事項に限
定しまたはある程度まで限定するような意図はない。追加の利点および変更は当
業者にとって容易に分かるであろう。例えば、サセプター２０は、同時に出願さ
れた表題“Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｅｌｉｍｉｎａｔｉｎｇ ｅｄｇｅ ｅｆｆｅ
ｃｔ ｉｎ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ａ
ｍｅｔａｌ”（この出願の明細書の記載はその全部が本明細書の記載の中に援
用される）の出願に記載されているように、基体２２上の周辺効果（ｅｄｇｅ
ｅｆｆｅｃｔ）を排除するために金属被膜で前処理してもよい。それ故、より広
い面における本発明は、示されかつ記載された特別な細部、代表的な装置および
方法、および例示された例に限定されない。従って、本発明者の一般的な発明思
想の精神または概念から逸脱することなしに、そのような細部から変更してもよ
い。
詳細に記載したが、本発明者には、特許請求の範囲をそのような詳細な事項に限
定しまたはある程度まで限定するような意図はない。追加の利点および変更は当
業者にとって容易に分かるであろう。例えば、サセプター２０は、同時に出願さ
れた表題“Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｅｌｉｍｉｎａｔｉｎｇ ｅｄｇｅ ｅｆｆｅ
ｃｔ ｉｎ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ａ
ｍｅｔａｌ”（この出願の明細書の記載はその全部が本明細書の記載の中に援
用される）の出願に記載されているように、基体２２上の周辺効果（ｅｄｇｅ
ｅｆｆｅｃｔ）を排除するために金属被膜で前処理してもよい。それ故、より広
い面における本発明は、示されかつ記載された特別な細部、代表的な装置および
方法、および例示された例に限定されない。従って、本発明者の一般的な発明思
想の精神または概念から逸脱することなしに、そのような細部から変更してもよ
い。
【図１】 第１図は、サセプターおよび基体の概略図である。
【図２】 第２図は、銅ＣＶＤのための反応室の概略断面図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年４月７日（２０００．４．７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】 欧州特許出願０２８８７５４号公報には、シリコン基体上に厚く低応力のタン
グステンを蒸着させる方法が開示されている。その方法は、六フッ化タングステ
ンのＣＶＤによりタングステン層を蒸着させることを包含する。基体のシリコン
は、ＷＦ6と反応してフッ化シリコンおよびタングステンを形成する。次の工程 は、プラズマ蒸着によるシリコン層の蒸着である。これらの２つの工程は、所望
のタングステンの厚さが達成されるまで繰り返される。 Ｅｉｓｅｎｂｒａｕｎらの論文である“Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｇｒｏｗｔｈ ｏ
ｆ Ｄｅｖｉｃｅ−Ｑｕａｌｉｔｙ Ｃｏｐｐｅｒ ｂｙ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ
Ｐｌａｓｍａ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓ
ｉｔｉｏｎ”Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．６０
，Ｎｏ．２５，Ｊｕｎｅ １９９２，ｐａｇｅｓ ３１２６−３１２８には、水
素プラズマを用いて１６０〜１７０℃の温度、１．３〜１．７Ｔｏｒｒ（１７３
．３〜２２６．７Ｎ／ｍ2）の圧力及び１５〜３０Ｗの範囲の水素プラズマパワ ーで銅被膜が蒸着され得ることが記載されている。その被膜は緻密で高度に均一
であると考えられている。
グステンを蒸着させる方法が開示されている。その方法は、六フッ化タングステ
ンのＣＶＤによりタングステン層を蒸着させることを包含する。基体のシリコン
は、ＷＦ6と反応してフッ化シリコンおよびタングステンを形成する。次の工程 は、プラズマ蒸着によるシリコン層の蒸着である。これらの２つの工程は、所望
のタングステンの厚さが達成されるまで繰り返される。 Ｅｉｓｅｎｂｒａｕｎらの論文である“Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｇｒｏｗｔｈ ｏ
ｆ Ｄｅｖｉｃｅ−Ｑｕａｌｉｔｙ Ｃｏｐｐｅｒ ｂｙ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ
Ｐｌａｓｍａ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓ
ｉｔｉｏｎ”Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．６０
，Ｎｏ．２５，Ｊｕｎｅ １９９２，ｐａｇｅｓ ３１２６−３１２８には、水
素プラズマを用いて１６０〜１７０℃の温度、１．３〜１．７Ｔｏｒｒ（１７３
．３〜２２６．７Ｎ／ｍ2）の圧力及び１５〜３０Ｗの範囲の水素プラズマパワ ーで銅被膜が蒸着され得ることが記載されている。その被膜は緻密で高度に均一
であると考えられている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】 （発明の概要） 本発明の１つの目的は、基体の表面上に、実質的になめらかな表面形態を有す
る金属被膜を提供することである。
る金属被膜を提供することである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】 本発明の原理により、化学蒸着によって基体の少なくとも１つの表面上に第１
の金属被膜を蒸着し；基体上に蒸着された該第１の金属被膜を有する基体をプラ
ズマに暴露し；そして第２の金属を含有するガスの化学蒸着によって基体表面上
の第１の金属被膜の上面の上に第２の金属被膜を蒸着させる、諸工程を含む方法
であって、該方法が、第１の金属被膜を蒸着する前に基体をプラズマに暴露する
予備工程を含み、第２の金属被膜が、第１の金属被膜を該金属含有ガスに曝露す
ることにより蒸着する、ことを特徴とする方法が提供される。追加の被膜の層を
蒸着しそしてプラズマに暴露する連続サイクルを行って所望の厚さの被膜を造っ
てもよい。好ましい態様においては、プラズマは水素／アルゴンのプラズマであ
り、被膜は銅の被膜である。本発明の方法を使用して蒸着された銅の被膜は、純
粋な銅金属のバルク抵抗率に近い抵抗率を示しかつ実質的になめらかな表面形態
を有する。
の金属被膜を蒸着し；基体上に蒸着された該第１の金属被膜を有する基体をプラ
ズマに暴露し；そして第２の金属を含有するガスの化学蒸着によって基体表面上
の第１の金属被膜の上面の上に第２の金属被膜を蒸着させる、諸工程を含む方法
であって、該方法が、第１の金属被膜を蒸着する前に基体をプラズマに暴露する
予備工程を含み、第２の金属被膜が、第１の金属被膜を該金属含有ガスに曝露す
ることにより蒸着する、ことを特徴とする方法が提供される。追加の被膜の層を
蒸着しそしてプラズマに暴露する連続サイクルを行って所望の厚さの被膜を造っ
てもよい。好ましい態様においては、プラズマは水素／アルゴンのプラズマであ
り、被膜は銅の被膜である。本発明の方法を使用して蒸着された銅の被膜は、純
粋な銅金属のバルク抵抗率に近い抵抗率を示しかつ実質的になめらかな表面形態
を有する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】 銅被膜の蒸着のためには、銅前駆体、銅Iヘキサフルオロアセチルアセトネー トトリメチルビニルシラン（ＣｕI（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ））の２分子を反応 させ、次の不均化反応において銅金属を生成させる： ２ＣｕI（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）−Ｃｕ0＋ＣｕII（ｈｆａｃ）2＋２（ｔｍ ｖｓ） ｔｍｖｓ配位子は、その蒸発段階の間に前駆体を安定化し、そしてｈｆａｃ配位
子は、前駆体を基体表面においてより高い金属化率の方へ活性化する。反応室４
６における典型的な条件は次の如くである：基体温度は約１７０℃；反応圧力は
約０．５ｔｏｒｒ〜約２．０ｔｏｒｒ（６６．６６〜２６６．６４Ｎ／ｍ2）； 前駆体の流れは液体の約０．２ｍＬ／分〜約１．０ｍＬ／分（蒸気の約１６〜８
０ｓｃｃｍに等しい）；および希釈剤の流れは約１００ｓｃｃｍ。
子は、前駆体を基体表面においてより高い金属化率の方へ活性化する。反応室４
６における典型的な条件は次の如くである：基体温度は約１７０℃；反応圧力は
約０．５ｔｏｒｒ〜約２．０ｔｏｒｒ（６６．６６〜２６６．６４Ｎ／ｍ2）； 前駆体の流れは液体の約０．２ｍＬ／分〜約１．０ｍＬ／分（蒸気の約１６〜８
０ｓｃｃｍに等しい）；および希釈剤の流れは約１００ｓｃｃｍ。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】 本発明の１つの態様によれば、反応器４５には、サセプター２０の上に加工処
理のための基体２２を置く前に、または置いた後に、サセプター２０を水素／ア
ルゴンのプラズマに暴露するためのプラズマ発生装置５１が装備される。サセプ
ター２０を水素／アルゴンのプラズマに暴露するための装置５１は、係属中の米
国特願第０８／７９７，３９７号“Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｃｈｅｍｉｃａｌ
ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｕｎｇｓｔｅｎ ｏｎｔｏ
ａ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｎｉｔｒｉｄｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｓｕｒｆａｃｅ
”（この特許出願は、本発明の譲り受け人に譲渡されている）に記載されている
タイプでよい。好ましくは、装置５１には、シャワーヘッド５０に取り付けられ
ており４５０ＫＨｚを発生することが可能な高周波（ＲＦ）発生器５２が含まれ
る。
理のための基体２２を置く前に、または置いた後に、サセプター２０を水素／ア
ルゴンのプラズマに暴露するためのプラズマ発生装置５１が装備される。サセプ
ター２０を水素／アルゴンのプラズマに暴露するための装置５１は、係属中の米
国特願第０８／７９７，３９７号“Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｃｈｅｍｉｃａｌ
ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｕｎｇｓｔｅｎ ｏｎｔｏ
ａ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｎｉｔｒｉｄｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｓｕｒｆａｃｅ
”（この特許出願は、本発明の譲り受け人に譲渡されている）に記載されている
タイプでよい。好ましくは、装置５１には、シャワーヘッド５０に取り付けられ
ており４５０ＫＨｚを発生することが可能な高周波（ＲＦ）発生器５２が含まれ
る。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】 本発明方法において、サセプター２０の上に支持されている基体２２は、反応
室４６内において水素／アルゴンのプラズマに暴露される。反応室４６における
条件は次の如くである：室内圧力は約１ｔｏｒｒ（１３３．３２Ｎ／ｍ2）；パ ワーは約７５０Ｗ；周波数は約４５０ＫＨｚ；水素の流れは約２００ｓｃｃｍ；
アルゴンの流れは約５０ｓｃｃｍ；時間は約１０秒；および基体温度は約１７０
℃。
室４６内において水素／アルゴンのプラズマに暴露される。反応室４６における
条件は次の如くである：室内圧力は約１ｔｏｒｒ（１３３．３２Ｎ／ｍ2）；パ ワーは約７５０Ｗ；周波数は約４５０ＫＨｚ；水素の流れは約２００ｓｃｃｍ；
アルゴンの流れは約５０ｓｃｃｍ；時間は約１０秒；および基体温度は約１７０
℃。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２１】 銅I（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）は、基体２２の上に化学蒸着法によって薄い層 に蒸着され、薄い銅の被膜を形成する。好ましい態様に置いて、銅の被膜は約５
００Åの厚さである。反応室４６における条件は次の如くである：基体温度は約
１７０℃；室内圧力は約０．５〜２．０ｔｏｒｒ（６６．６６〜２６６．６４Ｎ
／ｍ2）；前駆体の流速は約０．２〜１．０ｍＬ／分；および希釈剤の流速は約 １００ｓｃｃｍ。
００Åの厚さである。反応室４６における条件は次の如くである：基体温度は約
１７０℃；室内圧力は約０．５〜２．０ｔｏｒｒ（６６．６６〜２６６．６４Ｎ
／ｍ2）；前駆体の流速は約０．２〜１．０ｍＬ／分；および希釈剤の流速は約 １００ｓｃｃｍ。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】 本発明についてそれらの態様を記載することにより説明し、例示態様をかなり
詳細に記載したが、追加の利点および変更は当業者にとって容易に分かるであろ
う。例えば、サセプター２０は、同時に出願された表題“Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ
ｅｌｉｍｉｎａｔｉｎｇ ｅｄｇｅ ｅｆｆｅｃｔ ｉｎ ｃｈｅｍｉｃａｌ
ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｍｅｔａｌ”の出願に記載され
ているように、基体２２上の周辺効果（ｅｄｇｅ ｅｆｆｅｃｔ）を排除するた
めに金属被膜で前処理してもよい。
詳細に記載したが、追加の利点および変更は当業者にとって容易に分かるであろ
う。例えば、サセプター２０は、同時に出願された表題“Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ
ｅｌｉｍｉｎａｔｉｎｇ ｅｄｇｅ ｅｆｆｅｃｔ ｉｎ ｃｈｅｍｉｃａｌ
ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｍｅｔａｌ”の出願に記載され
ているように、基体２２上の周辺効果（ｅｄｇｅ ｅｆｆｅｃｔ）を排除するた
めに金属被膜で前処理してもよい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，Ｌ Ｕ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ， ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，Ｕ Ｇ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 バートラム、ロナルド、ティ アメリカ合衆国 アリゾナ、フェニック ス、キャンベル ロード 3141 ダブリュ (72)発明者 グイドッティ、エマヌエル フランス国 バルベラズ、リュ ド ビュ イソン − ロン、25、ル ルコニュイエ (72)発明者 ヒルマン、ジョセフ、ティ アメリカ合衆国 アリゾナ、スコッツデー ル、イー、マックルラン ブールバード 8025
Claims (23)
- 【請求項１】 （ａ）基体をプラズマに暴露し、 （ｂ）基体の少なくとも１つの表面上に第１の金属被膜を蒸着し、 （ｃ）基体上に蒸着された被膜を有する基体をプラズマに暴露し、そして （ｄ）基体表面上の第１の金属被膜の上面の上に第２の金属被膜を蒸着させる、
諸工程を含む、化学蒸着法によって半導体基体表面上に金属被膜を蒸着する方法
。 - 【請求項２】 工程（ｃ）および（ｄ）を繰り返し、所望の被膜の厚さを達
成させることをさらに含む、請求項１の方法。 - 【請求項３】 暴露工程（ａ）および（ｃ）は、基体を水素／アルゴンのプ
ラズマに暴露することを含み、そして蒸着工程（ｂ）および（ｄ）は、銅の被膜
を蒸着することを含む、請求項１の方法。 - 【請求項４】 工程（ｃ）および（ｄ）を繰り返し、所望の被膜の厚さを達
成させることをさらに含む、請求項３の方法。 - 【請求項５】 蒸着工程を、約０．１〜１０ｔｏｒｒの範囲における圧力下
、好ましくは約０．５〜２．０ｔｏｒｒの範囲における圧力下の反応室内におい
て行う、請求項３の方法。 - 【請求項６】 蒸着工程を、約０．０１ｍＬ／分〜約５ｍＬ／分の範囲にお
ける前駆体の流れ、好ましくは約０．２ｍＬ／分〜約１．０ｍＬ／分の範囲にお
ける前駆体の流れで反応室内において行う、請求項３の方法。 - 【請求項７】 蒸着工程を、約１０〜１５００ｓｃｃｍの範囲、好ましくは
約１００ｓｃｃｍの水素流のもとで反応室内において行う、請求項３の方法。 - 【請求項８】 蒸着工程を、約１２０〜２８０℃の範囲、好ましくは約１７
０℃のサセプター温度で反応室内において行う、請求項３の方法。 - 【請求項９】 暴露工程を、約０．１〜２５ｔｏｒｒの範囲、好ましくは約
１ｔｏｒｒの圧力下で反応室内において行う、請求項３の方法。 - 【請求項１０】 暴露工程を、約５０〜１５００Ｗの範囲、好ましくは約７
５０Ｗのパワーで反応室内において行う、請求項３の方法。 - 【請求項１１】 暴露工程を、約２５０〜５００ＫＨｚの範囲、好ましくは
約４５０ＫＨｚの周波数で反応室内において行う、請求項３の方法。 - 【請求項１２】 暴露工程を、約５０〜５０００ｓｃｃｍの範囲、好ましく
は約２００ｓｃｃｍの水素流のもとで反応室内において行う、請求項３の方法。 - 【請求項１３】 暴露工程を、約１０〜１５００ｓｃｃｍの範囲、好ましく
は約５０ｓｃｃｍのアルゴン流のもとで反応室内において行う、請求項３の方法
。 - 【請求項１４】 暴露工程を、約１２０〜２８０℃の範囲、好ましくは約１
７０℃のサセプター温度で反応室内において行う、請求項３の方法。 - 【請求項１５】 暴露工程を、約２〜２４０秒の範囲、好ましくは約１０秒
の時間、反応室内において行う、請求項３の方法。 - 【請求項１６】 （ａ）サセプター上に支持された基体を水素／アルゴンの
プラズマに暴露し、 （ｂ）基体の少なくとも１つの表面上に約５００Åの厚さの第１の銅被膜を蒸着
し、 （ｃ）銅被膜を含む基体を水素／アルゴンのプラズマに暴露し、そして （ｄ）基体の表面上の第１の銅被膜の上面の上に、約３００Åの厚さの第２の銅
被膜を蒸着させる、 諸工程を含む、半導体基体上にＣＶＤ銅被膜を形成する方法。 - 【請求項１７】 工程（ｃ）〜（ｄ）を繰り返し、所望の被膜の厚さを達成
させることをさらに含む、請求項１６の方法。 - 【請求項１８】 請求項１の方法の生成物。
- 【請求項１９】 請求項２の方法の生成物。
- 【請求項２０】 請求項３の方法の生成物。
- 【請求項２１】 請求項４の方法の生成物。
- 【請求項２２】 請求項１６の方法の生成物。
- 【請求項２３】 請求項１７の方法の生成物。
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