JP2002050588A - アモルファス導電性拡散バリアを形成する方法 - Google Patents
アモルファス導電性拡散バリアを形成する方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 隣接する構造への金属の拡散を妨げるように
作用し、適切な導電体として作用する導電性拡散バリア
を形成する方法を提供すること。 【解決手段】 本発明の導電性拡散バリアを形成する方
法は、半導体基板を作製する工程と、半導体基板の上に
バリア層を形成する工程であって、化学蒸着（ＣＶＤ）
を用いて耐熱性金属と窒素の第１の比率ＭaＮbを有する
耐熱性金属（Ｍ）窒化物（Ｎ）を堆積し、ＣＶＤを用い
て耐熱性金属と窒素の第２の比率ＭxＮyを有する同じ耐
熱性金属窒化物を堆積する工程と、該バリア層の上に金
属層を堆積する工程とを包含する。
作用し、適切な導電体として作用する導電性拡散バリア
を形成する方法を提供すること。 【解決手段】 本発明の導電性拡散バリアを形成する方
法は、半導体基板を作製する工程と、半導体基板の上に
バリア層を形成する工程であって、化学蒸着（ＣＶＤ）
を用いて耐熱性金属と窒素の第１の比率ＭaＮbを有する
耐熱性金属（Ｍ）窒化物（Ｎ）を堆積し、ＣＶＤを用い
て耐熱性金属と窒素の第２の比率ＭxＮyを有する同じ耐
熱性金属窒化物を堆積する工程と、該バリア層の上に金
属層を堆積する工程とを包含する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に、半導体技術
に関し、より詳細には半導体デバイスのための導電性拡
散バリアを形成する方法に関する。
に関し、より詳細には半導体デバイスのための導電性拡
散バリアを形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】拡散バリアは、通常、金属の相互拡散を
防ぐために、集積回路（ＩＣ）の製造において用いられ
る。例えば、コンタクト領域で金属線に沿ってＡｌがＳ
ｉに拡散することを防ぐために、ＴｉＮ膜が用いられ
る。ＩＣ、特にコンタクト領域および金属線の寸法が縮
小し続けるにつれて、導電性バリアの必要条件もさらに
厳しくなる。実質的に抵抗率を上げないさらに薄いバリ
アが必要とされる。バリアはまた、製造プロセスに導入
されている各種の新たな金属の拡散に対して、さらに抵
抗性を有する必要がある。導入されている金属の１つが
銅である。効果的に銅の拡散を遮る拡散バリア材料は少
数しかないが、金属窒化物および窒化シリコンが、銅の
拡散に対して良好なバリアとして作用することを示して
きた。
防ぐために、集積回路（ＩＣ）の製造において用いられ
る。例えば、コンタクト領域で金属線に沿ってＡｌがＳ
ｉに拡散することを防ぐために、ＴｉＮ膜が用いられ
る。ＩＣ、特にコンタクト領域および金属線の寸法が縮
小し続けるにつれて、導電性バリアの必要条件もさらに
厳しくなる。実質的に抵抗率を上げないさらに薄いバリ
アが必要とされる。バリアはまた、製造プロセスに導入
されている各種の新たな金属の拡散に対して、さらに抵
抗性を有する必要がある。導入されている金属の１つが
銅である。効果的に銅の拡散を遮る拡散バリア材料は少
数しかないが、金属窒化物および窒化シリコンが、銅の
拡散に対して良好なバリアとして作用することを示して
きた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】効果的な導電性拡散バ
リアを生成するためには、バリアは、好ましくは、隣接
する構造への金属の拡散を妨げるように作用する一方
で、同時に、適切な導電体として作用するべきである。
導電性拡散バリアは、拡散バリア特性と導電特性の適切
なバランスを提供すべきである。
リアを生成するためには、バリアは、好ましくは、隣接
する構造への金属の拡散を妨げるように作用する一方
で、同時に、適切な導電体として作用するべきである。
導電性拡散バリアは、拡散バリア特性と導電特性の適切
なバランスを提供すべきである。
【０００４】銅、または他の金属に対して良好なバリア
として作用する一方で、適切な導電体として作用する導
電性拡散バリアが利用できれば有利である。
として作用する一方で、適切な導電体として作用する導
電性拡散バリアが利用できれば有利である。
【０００５】所望の特徴を備えた拡散バリアを形成する
方法を提供することができれば有利である。
方法を提供することができれば有利である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の方法は、導電性
拡散バリアを形成する方法であって、ａ）半導体基板を
作製する工程と、ｂ）該半導体基板の上にバリア層を形
成する工程であって、化学蒸着（ＣＶＤ）を用いて、耐
熱性金属と窒素の第１の比率ＭaＮbを有する耐熱性金属
（Ｍ）窒化物（Ｎ）を堆積して、ＣＶＤを用いて、耐熱
性金属と窒素の第２の比率ＭxＮyを有する同じ耐熱性金
属窒化物を堆積する工程と、ｃ）該バリア層の上に金属
層を堆積する工程とを包含する。
拡散バリアを形成する方法であって、ａ）半導体基板を
作製する工程と、ｂ）該半導体基板の上にバリア層を形
成する工程であって、化学蒸着（ＣＶＤ）を用いて、耐
熱性金属と窒素の第１の比率ＭaＮbを有する耐熱性金属
（Ｍ）窒化物（Ｎ）を堆積して、ＣＶＤを用いて、耐熱
性金属と窒素の第２の比率ＭxＮyを有する同じ耐熱性金
属窒化物を堆積する工程と、ｃ）該バリア層の上に金属
層を堆積する工程とを包含する。
【０００７】本発明の方法は、工程ｂ）が複数回繰り返
されてもよい。
されてもよい。
【０００８】本発明の方法は、前記化学蒸着（ＣＶＤ）
プロセスが、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）プロ
セスであってもよい。
プロセスが、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）プロ
セスであってもよい。
【０００９】本発明の方法は、前記化学蒸着（ＣＶＤ）
プロセスが、原子層化学蒸着（ＡＬＣＶＤ）プロセスで
あってもよい。
プロセスが、原子層化学蒸着（ＡＬＣＶＤ）プロセスで
あってもよい。
【００１０】本発明の方法は、前記耐熱性金属（Ｍ）
が、Ｔｉ、Ｔａ、およびＷから成る群より選択されても
よい。
が、Ｔｉ、Ｔａ、およびＷから成る群より選択されても
よい。
【００１１】本発明の方法は、前記金属層が、Ａｌ、Ｃ
ｕ、Ａｇ、およびＡｕから成る群より選択される金属の
層であってもよい。
ｕ、Ａｇ、およびＡｕから成る群より選択される金属の
層であってもよい。
【００１２】本発明の方法は、導電性拡散バリアを形成
する方法であって、ａ）半導体基板を作製する工程と、
ｂ）該半導体基板の上にバリア層を形成する工程であっ
て、化学蒸着（ＣＶＤ）を用いて、耐熱性金属とシリコ
ンと窒素の第１の比率ＭaＳｉbＮcを有する耐熱性金属
（Ｍ）窒化（Ｎ）シリコン（Ｓｉ）を堆積して、ＣＶＤ
を用いて、耐熱性金属とシリコンと窒素の第２の比率Ｍ
xＳｉyＮzを有する同じ耐熱性金属窒化シリコンを堆積
する工程と、ｃ）該バリア層の上に金属層を堆積する工
程とを包含する。
する方法であって、ａ）半導体基板を作製する工程と、
ｂ）該半導体基板の上にバリア層を形成する工程であっ
て、化学蒸着（ＣＶＤ）を用いて、耐熱性金属とシリコ
ンと窒素の第１の比率ＭaＳｉbＮcを有する耐熱性金属
（Ｍ）窒化（Ｎ）シリコン（Ｓｉ）を堆積して、ＣＶＤ
を用いて、耐熱性金属とシリコンと窒素の第２の比率Ｍ
xＳｉyＮzを有する同じ耐熱性金属窒化シリコンを堆積
する工程と、ｃ）該バリア層の上に金属層を堆積する工
程とを包含する。
【００１３】本発明の方法は、前記化学蒸着（ＣＶＤ）
プロセスが、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）プロ
セスであってもよい。
プロセスが、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）プロ
セスであってもよい。
【００１４】本発明の方法は、前記化学蒸着（ＣＶＤ）
プロセスが、原子層化学蒸着（ＡＬＣＶＤ）プロセスで
あってもよい。
プロセスが、原子層化学蒸着（ＡＬＣＶＤ）プロセスで
あってもよい。
【００１５】本発明の方法は、前記耐熱性金属（Ｍ）
が、Ｔｉ、Ｔａ、およびＷから成る群より選択されても
よい。
が、Ｔｉ、Ｔａ、およびＷから成る群より選択されても
よい。
【００１６】本発明の方法は、前記金属層が、Ａｌ、Ｃ
ｕ、Ａｇ、およびＡｕから成る群より選択される金属の
層であってもよい。
ｕ、Ａｇ、およびＡｕから成る群より選択される金属の
層であってもよい。
【００１７】本発明の方法は、導電性拡散バリアを形成
する方法であって、ａ）半導体基板を作製する工程と、
ｂ）該半導体基板を化学蒸着（ＣＶＤ）チャンバ内に配
置する工程と、ｃ）ＴｉＮ前駆体および窒素前駆体を該
チャンバ内に導入する工程であって、該窒素前駆体が第
１の窒素前駆体流量で導入されることによって、第１の
比率の元素を有するＴｉＮ材料が堆積される工程と、
ｄ）ＴｉＮ前駆体および窒素前駆体を該チャンバ内に導
入する工程であって、該窒素前駆体が第２の窒素前駆体
流量で導入されることによって、第２の比率の元素を有
するＴｉＮ材料が堆積される工程と、ｅ）該材料をアニ
ーリングする工程と、ｆ）該材料の上に金属の層を堆積
する工程とを包含する。
する方法であって、ａ）半導体基板を作製する工程と、
ｂ）該半導体基板を化学蒸着（ＣＶＤ）チャンバ内に配
置する工程と、ｃ）ＴｉＮ前駆体および窒素前駆体を該
チャンバ内に導入する工程であって、該窒素前駆体が第
１の窒素前駆体流量で導入されることによって、第１の
比率の元素を有するＴｉＮ材料が堆積される工程と、
ｄ）ＴｉＮ前駆体および窒素前駆体を該チャンバ内に導
入する工程であって、該窒素前駆体が第２の窒素前駆体
流量で導入されることによって、第２の比率の元素を有
するＴｉＮ材料が堆積される工程と、ｅ）該材料をアニ
ーリングする工程と、ｆ）該材料の上に金属の層を堆積
する工程とを包含する。
【００１８】本発明の方法は、前記工程ｃ）およびｄ）
が、所望の厚さの実質的にアモルファスである導電性拡
散バリアを形成するために、必要に応じて複数回繰り返
されてもよい。
が、所望の厚さの実質的にアモルファスである導電性拡
散バリアを形成するために、必要に応じて複数回繰り返
されてもよい。
【００１９】本発明の方法は、前記ＴｉＮ前駆体が、テ
トラキス（ジメチルアミノ）チタン（Ｔｉ（Ｎ（Ｃ
Ｈ3）2）4）（ＴＤＭＡＴ）、テトラキス（ジエチルア
ミノ）チタン（Ｔｉ（Ｎ（Ｃ2Ｈ5）2）4）（ＴＤＥＡ
Ｔ）、またはテトラキス（エチルメチルアミノ）チタン
（ＴＥＭＡＴ）であってもよい。
トラキス（ジメチルアミノ）チタン（Ｔｉ（Ｎ（Ｃ
Ｈ3）2）4）（ＴＤＭＡＴ）、テトラキス（ジエチルア
ミノ）チタン（Ｔｉ（Ｎ（Ｃ2Ｈ5）2）4）（ＴＤＥＡ
Ｔ）、またはテトラキス（エチルメチルアミノ）チタン
（ＴＥＭＡＴ）であってもよい。
【００２０】本発明の方法は、前記窒素前駆体が、アン
モニア（ＮＨ3）、ジメチルアミン（ＮＨ（Ｃ
Ｈ3）2）、またはジエチルアミン（ＮＨ（Ｃ2Ｈ5）2）
であってもよい。
モニア（ＮＨ3）、ジメチルアミン（ＮＨ（Ｃ
Ｈ3）2）、またはジエチルアミン（ＮＨ（Ｃ2Ｈ5）2）
であってもよい。
【００２１】本発明の方法は、前記窒素前駆体が、０〜
５０ｓｃｃｍの速度で前記ＣＶＤチャンバに導入されて
もよい。
５０ｓｃｃｍの速度で前記ＣＶＤチャンバに導入されて
もよい。
【００２２】従って、実質的にアモルファスである導電
性拡散バリアを生成する方法が提供されるので、バリア
を通る金属の拡散を可能にするバウンダリー領域が、層
を通って延びない。本発明の方法は、半導体基板、また
はウエハを作製する工程、および第１の比率の元素を有
する耐熱性金属と窒素を含む材料を堆積し、第２の比率
の元素を有する同じ材料を堆積することによって、半導
体基板の上にバリア層を形成する工程を含む。材料は、
同じ基礎的な所望の元素を有する場合には、たとえその
元素の比率が変わったとしても、同じ材料であると見な
される。別の好適な実施形態において、材料は耐熱性金
属、シリコン、および窒素を含む。好ましくは、耐熱性
金属は、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、またはタ
ングステン（Ｗ）から成る群より選択される。
性拡散バリアを生成する方法が提供されるので、バリア
を通る金属の拡散を可能にするバウンダリー領域が、層
を通って延びない。本発明の方法は、半導体基板、また
はウエハを作製する工程、および第１の比率の元素を有
する耐熱性金属と窒素を含む材料を堆積し、第２の比率
の元素を有する同じ材料を堆積することによって、半導
体基板の上にバリア層を形成する工程を含む。材料は、
同じ基礎的な所望の元素を有する場合には、たとえその
元素の比率が変わったとしても、同じ材料であると見な
される。別の好適な実施形態において、材料は耐熱性金
属、シリコン、および窒素を含む。好ましくは、耐熱性
金属は、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、またはタ
ングステン（Ｗ）から成る群より選択される。
【００２３】半導体基板は、作製されて、堆積チャンバ
内に配置される。堆積チャンバは、化学蒸着（ＣＶＤ）
チャンバ、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）チャン
バ、または原子層化学蒸着（ＡＬＣＶＤ）チャンバのい
ずれかである。金属窒化物前駆体は、窒素前駆体と共
に、チャンバに導入される。窒素前駆体は、拡散バリア
材料内の金属と窒素の全体の比率を変えるために、金属
窒化物前駆体と相対的に変えることができる。材料の層
が堆積されるときに、異なる比率の元素を堆積するよう
に窒素前駆体の量が変更される。拡散バリア全体に渡っ
て元素の比率を変えることにより、バリア全体に渡って
密度が変わるアモルファス拡散バリアを生じる。アモル
ファス構造によって、そのままでは銅または他の金属の
拡散経路を提供するかもしれないバウンダリー領域を防
ぐ。
内に配置される。堆積チャンバは、化学蒸着（ＣＶＤ）
チャンバ、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）チャン
バ、または原子層化学蒸着（ＡＬＣＶＤ）チャンバのい
ずれかである。金属窒化物前駆体は、窒素前駆体と共
に、チャンバに導入される。窒素前駆体は、拡散バリア
材料内の金属と窒素の全体の比率を変えるために、金属
窒化物前駆体と相対的に変えることができる。材料の層
が堆積されるときに、異なる比率の元素を堆積するよう
に窒素前駆体の量が変更される。拡散バリア全体に渡っ
て元素の比率を変えることにより、バリア全体に渡って
密度が変わるアモルファス拡散バリアを生じる。アモル
ファス構造によって、そのままでは銅または他の金属の
拡散経路を提供するかもしれないバウンダリー領域を防
ぐ。
【００２４】堆積プロセスに続いて、拡散バリア材料が
アニーリングされ、金属の層が堆積されて半導体基板上
に導電経路が形成される。
アニーリングされ、金属の層が堆積されて半導体基板上
に導電経路が形成される。
【００２５】
【発明の実施の形態】次に、例示目的のための図面（一
定の縮尺で示したものではない）を参照する。図１は、
本発明の方法により生成された半導体デバイス構造１０
を示す。半導体デバイス構造１０は、半導体基板１４と
金属層１６の間に挿入された導電性拡散バリア層１２を
含む。導電性拡散バリア層１２は、金属層１６から半導
体基板１４への金属の拡散を低減または除去する一方
で、金属層１６から半導体基板１４への電流の通過を可
能にする。
定の縮尺で示したものではない）を参照する。図１は、
本発明の方法により生成された半導体デバイス構造１０
を示す。半導体デバイス構造１０は、半導体基板１４と
金属層１６の間に挿入された導電性拡散バリア層１２を
含む。導電性拡散バリア層１２は、金属層１６から半導
体基板１４への金属の拡散を低減または除去する一方
で、金属層１６から半導体基板１４への電流の通過を可
能にする。
【００２６】拡散バリア層１２は電流を伝えるので、好
ましい導電性を有する。しかしながら、拡散バリア層１
２は、金属層１６ほど導電性を有さないので、バリア層
１２は、できる限り薄くなる一方で、半導体基板１４へ
の金属の拡散を継続して妨げるべきである。適切な拡散
バリアを形成することが、銅に関してはさらに困難であ
るが、これは、銅がほとんどの金属を介して、アルミニ
ウムよりも容易に拡散するからである。従来の拡散バリ
ア材料は、窒化チタン（ＴｉＮ）および窒化タンタル
（ＴａＮ）等の多結晶材料を含む。しかしながら、銅は
バリアグレインバウンダリーに沿って拡散することが可
能である。図２（従来技術）に示すように、多結晶材料
が、２つの隣接する結晶構造２０が接触する場所にバウ
ンダリー１８を形成する。銅は、バウンダリー１８に沿
って通過し、下側の構造へと拡散することが可能であ
る。
ましい導電性を有する。しかしながら、拡散バリア層１
２は、金属層１６ほど導電性を有さないので、バリア層
１２は、できる限り薄くなる一方で、半導体基板１４へ
の金属の拡散を継続して妨げるべきである。適切な拡散
バリアを形成することが、銅に関してはさらに困難であ
るが、これは、銅がほとんどの金属を介して、アルミニ
ウムよりも容易に拡散するからである。従来の拡散バリ
ア材料は、窒化チタン（ＴｉＮ）および窒化タンタル
（ＴａＮ）等の多結晶材料を含む。しかしながら、銅は
バリアグレインバウンダリーに沿って拡散することが可
能である。図２（従来技術）に示すように、多結晶材料
が、２つの隣接する結晶構造２０が接触する場所にバウ
ンダリー１８を形成する。銅は、バウンダリー１８に沿
って通過し、下側の構造へと拡散することが可能であ
る。
【００２７】図３（従来技術）は、この問題に対する１
つの提案された解決策を示す。拡散バリア層１２は、異
なる材料からなる複数の層で構成される。例えば、第１
のサブレイヤー２２は窒化チタン（ＴｉＮ）であり、第
２のサブレイヤー２４はオキシ窒化チタン（ＴｉＯＮ）
である。窒化チタンは、ＴｉＯＮよりも良好な電気導電
体であるが、ＴｉＯＮは、おそらくより良好な拡散バリ
アである。ＴｉＮ層の間に薄いＴｉＯＮのサブレイヤー
を設けることによって折衷が達成される。多結晶ＴｉＮ
はなおも、銅が多結晶ＴｉＮを通ってＴｉＯＮ層へと拡
散することを可能にするグレインバウンダリー１８を有
する。この解決策に従って、ＴｉＯＮ層が改善されたバ
リア層を提供する。これは、基板１４まで延びる途切れ
のないグレインバウンダリーがないからである。グレイ
ンバウンダリーがＴｉＯＮ層内に存在したとしても、一
般には、複数の層を通る途切れのないグレインバウンダ
リーは存在しない。この解決策により、導電性拡散バリ
アの電気特性と拡散バリア特性とが折衷される。
つの提案された解決策を示す。拡散バリア層１２は、異
なる材料からなる複数の層で構成される。例えば、第１
のサブレイヤー２２は窒化チタン（ＴｉＮ）であり、第
２のサブレイヤー２４はオキシ窒化チタン（ＴｉＯＮ）
である。窒化チタンは、ＴｉＯＮよりも良好な電気導電
体であるが、ＴｉＯＮは、おそらくより良好な拡散バリ
アである。ＴｉＮ層の間に薄いＴｉＯＮのサブレイヤー
を設けることによって折衷が達成される。多結晶ＴｉＮ
はなおも、銅が多結晶ＴｉＮを通ってＴｉＯＮ層へと拡
散することを可能にするグレインバウンダリー１８を有
する。この解決策に従って、ＴｉＯＮ層が改善されたバ
リア層を提供する。これは、基板１４まで延びる途切れ
のないグレインバウンダリーがないからである。グレイ
ンバウンダリーがＴｉＯＮ層内に存在したとしても、一
般には、複数の層を通る途切れのないグレインバウンダ
リーは存在しない。この解決策により、導電性拡散バリ
アの電気特性と拡散バリア特性とが折衷される。
【００２８】図１を参照して、本発明の方法に従って製
造されたデバイスにおいて、拡散バリア層１２は、耐熱
性金属窒化物、または耐熱性金属窒化シリコンのいずれ
かである、完全に単一の材料から構成される。上述のグ
レインバウンダリーに関する問題を克服するために、拡
散バリア層１２はアモルファスである。拡散バリア層１
２は多結晶ではないので、層を通って延びるグレインバ
ウンダリーは存在しない。
造されたデバイスにおいて、拡散バリア層１２は、耐熱
性金属窒化物、または耐熱性金属窒化シリコンのいずれ
かである、完全に単一の材料から構成される。上述のグ
レインバウンダリーに関する問題を克服するために、拡
散バリア層１２はアモルファスである。拡散バリア層１
２は多結晶ではないので、層を通って延びるグレインバ
ウンダリーは存在しない。
【００２９】また、ＴｉＯＮ等の抵抗率が低いオキシ窒
化物層が存在しないので、全体の抵抗率が、ＴｉＮ／Ｔ
ｉＯＮ／ＴｉＮ等の多層拡散バリアよりも低い。
化物層が存在しないので、全体の抵抗率が、ＴｉＮ／Ｔ
ｉＯＮ／ＴｉＮ等の多層拡散バリアよりも低い。
【００３０】図４〜６は、本発明の方法による拡散バリ
アの形成を示す。半導体基板１４が作製される。簡潔に
するために、基板１４は単純で平坦な構造として示す。
本発明の方法は、より複雑な構造にも同様に適用され得
る。デバイスとの電気的接触を提供するために開いた単
純な接触を本発明を用いて形成することができる。ま
た、多層相互接続およびバイアも本発明により生成する
ことができる。当業者は、本発明の教示を各種の適切な
デバイス構造に適用することが可能である。
アの形成を示す。半導体基板１４が作製される。簡潔に
するために、基板１４は単純で平坦な構造として示す。
本発明の方法は、より複雑な構造にも同様に適用され得
る。デバイスとの電気的接触を提供するために開いた単
純な接触を本発明を用いて形成することができる。ま
た、多層相互接続およびバイアも本発明により生成する
ことができる。当業者は、本発明の教示を各種の適切な
デバイス構造に適用することが可能である。
【００３１】図４に示すとおり、基板１４が作製された
後、拡散バリア材料３０が堆積される。拡散バリア材料
３０は、好ましくは、耐熱性金属窒化物、または耐熱性
金属窒化シリコンである。拡散バリア材料３０は、好ま
しくは、５〜２０オングストロームの厚さである。
後、拡散バリア材料３０が堆積される。拡散バリア材料
３０は、好ましくは、耐熱性金属窒化物、または耐熱性
金属窒化シリコンである。拡散バリア材料３０は、好ま
しくは、５〜２０オングストロームの厚さである。
【００３２】拡散バリア材料３０は、好ましくは、化学
蒸着（ＣＶＤ）によって堆積される。プラズマ強化化学
蒸着（ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｃｈｅｍｉｃ
ａｌｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）（ＰＥＣＶ
Ｄ）も、拡散バリア３０を堆積するために用いることが
できる。極端に薄い拡散バリア材料３０を堆積するとき
には、原子層化学蒸着（ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｃ
ｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）
（ＡＬＣＶＤ）が好ましい。
蒸着（ＣＶＤ）によって堆積される。プラズマ強化化学
蒸着（ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｃｈｅｍｉｃ
ａｌｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）（ＰＥＣＶ
Ｄ）も、拡散バリア３０を堆積するために用いることが
できる。極端に薄い拡散バリア材料３０を堆積するとき
には、原子層化学蒸着（ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｃ
ｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）
（ＡＬＣＶＤ）が好ましい。
【００３３】拡散バリア材料３０は、好ましくは、耐熱
性金属窒化物（ＭＮ）であり、ここでＭは、チタン（Ｔ
ｉ）、タンタル（Ｔａ）、またはタングステン（Ｗ）等
の耐熱性金属を表わす。拡散バリア材料３０は、適切な
前駆体を選択することにより、耐熱性金属と窒素をある
比率（ＭaＮb）で有する材料を生成し、堆積することが
できる。
性金属窒化物（ＭＮ）であり、ここでＭは、チタン（Ｔ
ｉ）、タンタル（Ｔａ）、またはタングステン（Ｗ）等
の耐熱性金属を表わす。拡散バリア材料３０は、適切な
前駆体を選択することにより、耐熱性金属と窒素をある
比率（ＭaＮb）で有する材料を生成し、堆積することが
できる。
【００３４】図５に示すとおり、拡散バリア材料３０を
堆積した後、好ましくは、拡散バリア材料３０を堆積す
るために用いられる方法と同じ堆積方法により、さらな
る拡散バリア材料３２が堆積される。例えば、拡散バリ
ア材料３０を堆積するためにＣＶＤが用いられる場合、
さらなる拡散バリア材料３２を堆積するためにＣＶＤが
用いられる。さらなる拡散バリア材料３２は、拡散バリ
ア材料３０と同じ材料であるが、耐熱性金属と窒素の比
率（ＭxＮy）が異なる。両方の耐熱金属（Ｍ）が同じで
ある場合、拡散バリア材料３０およびさらなる拡散バリ
ア材料３２が、同じ材料であると見なされる。例えば、
耐熱性金属（Ｍ）がチタン（Ｔｉ）である場合、拡散バ
リア材料３０はＴｉaＮbであり、さらなる拡散バリア材
料３２はＴｉxＮyである。ここで、ａ：ｂの比率はｘ：
ｙの比率とは等しくない。
堆積した後、好ましくは、拡散バリア材料３０を堆積す
るために用いられる方法と同じ堆積方法により、さらな
る拡散バリア材料３２が堆積される。例えば、拡散バリ
ア材料３０を堆積するためにＣＶＤが用いられる場合、
さらなる拡散バリア材料３２を堆積するためにＣＶＤが
用いられる。さらなる拡散バリア材料３２は、拡散バリ
ア材料３０と同じ材料であるが、耐熱性金属と窒素の比
率（ＭxＮy）が異なる。両方の耐熱金属（Ｍ）が同じで
ある場合、拡散バリア材料３０およびさらなる拡散バリ
ア材料３２が、同じ材料であると見なされる。例えば、
耐熱性金属（Ｍ）がチタン（Ｔｉ）である場合、拡散バ
リア材料３０はＴｉaＮbであり、さらなる拡散バリア材
料３２はＴｉxＮyである。ここで、ａ：ｂの比率はｘ：
ｙの比率とは等しくない。
【００３５】連続する工程において、異なる比率の元素
を有する少量の同じ材料を堆積することによって、薄い
領域のそれぞれが、導電性拡散バリア層１２全体に渡っ
て、実質的にアモルファスのままである。元素の比率を
変えることにより、そのままであれば導電性拡散バリア
層１２全体を通る拡散経路を提供する、バウンダリー層
を備えた多結晶構造の形成を防ぐ。例えば、窒素の量が
導電性拡散バリア層１２の全体に渡って変化するにつれ
て、密度も変化する。このように密度を変えることは、
導電性拡散バリア層の実質的にアモルファスである性質
を維持することによって、導電性拡散バリア層を通る
銅、または他の金属の拡散を低減すると考えられる。実
質的にアモルファスであるとは、微結晶が導電性拡散バ
リア層１２内で形成され得るが、結晶構造が層全体に渡
って延びず、大部分の材料がアモルファスであることを
意味する。
を有する少量の同じ材料を堆積することによって、薄い
領域のそれぞれが、導電性拡散バリア層１２全体に渡っ
て、実質的にアモルファスのままである。元素の比率を
変えることにより、そのままであれば導電性拡散バリア
層１２全体を通る拡散経路を提供する、バウンダリー層
を備えた多結晶構造の形成を防ぐ。例えば、窒素の量が
導電性拡散バリア層１２の全体に渡って変化するにつれ
て、密度も変化する。このように密度を変えることは、
導電性拡散バリア層の実質的にアモルファスである性質
を維持することによって、導電性拡散バリア層を通る
銅、または他の金属の拡散を低減すると考えられる。実
質的にアモルファスであるとは、微結晶が導電性拡散バ
リア層１２内で形成され得るが、結晶構造が層全体に渡
って延びず、大部分の材料がアモルファスであることを
意味する。
【００３６】耐熱性金属窒化物（ＭＮ）が好ましいが、
本発明の方法はまた、耐熱性金属シリコン窒化物（ＭＳ
ｉＮ）拡散バリアを形成するためにも用いられる。上述
のとおり、耐熱性金属は、チタン、タンタル、またはタ
ングステンであり得る。拡散バリア材料３０がＴｉaＳ
ｉbＮcである場合には、さらなる拡散バリア材料３２は
ＴｉxＳｉyＮzであり、ここで、元素の割合が異なり、
ａ：ｂ：ｃがｘ：ｙ：ｚと等しくない。
本発明の方法はまた、耐熱性金属シリコン窒化物（ＭＳ
ｉＮ）拡散バリアを形成するためにも用いられる。上述
のとおり、耐熱性金属は、チタン、タンタル、またはタ
ングステンであり得る。拡散バリア材料３０がＴｉaＳ
ｉbＮcである場合には、さらなる拡散バリア材料３２は
ＴｉxＳｉyＮzであり、ここで、元素の割合が異なり、
ａ：ｂ：ｃがｘ：ｙ：ｚと等しくない。
【００３７】図６で示すとおり、拡散バリア材料３０お
よびさらなる拡散バリア材料３２は、交互に、何度も堆
積することができる。この堆積プロセスは、２〜２０の
間の異なる密度領域を提供するために繰り返すことがで
きる。好ましくは、４〜５の領域が形成される（Ｔｉa
Ｎb／ＴｉxＮy／ＴｉaＮb／ＴｉxＮy）。導電性拡散バ
リア１２の全体の厚さは、好ましくは、２０〜２００オ
ングストロームである。また、拡散バリア材料３０、ま
たはさらなる拡散バリア材料３２と異なる元素の比率を
有する１以上のさらなる領域４０を形成することは、本
発明の範囲内である。
よびさらなる拡散バリア材料３２は、交互に、何度も堆
積することができる。この堆積プロセスは、２〜２０の
間の異なる密度領域を提供するために繰り返すことがで
きる。好ましくは、４〜５の領域が形成される（Ｔｉa
Ｎb／ＴｉxＮy／ＴｉaＮb／ＴｉxＮy）。導電性拡散バ
リア１２の全体の厚さは、好ましくは、２０〜２００オ
ングストロームである。また、拡散バリア材料３０、ま
たはさらなる拡散バリア材料３２と異なる元素の比率を
有する１以上のさらなる領域４０を形成することは、本
発明の範囲内である。
【００３８】拡散バリア層が、調製のため、および適切
な組成を得るためにアニーリングされる。従来の熱処理
または急速熱アニーリングプロセスが、導電性拡散バリ
ア層１２をアニーリングするために用いられる。
な組成を得るためにアニーリングされる。従来の熱処理
または急速熱アニーリングプロセスが、導電性拡散バリ
ア層１２をアニーリングするために用いられる。
【００３９】本発明の方法の工程を図７に概略的に示
す。第１の工程５１０では、半導体基板を作製する。半
導体基板は、プロセス後の最終的なデバイス全体に渡っ
て接続を提供するために、必要に応じて、下側のデバイ
スまたは複数の金属層、および相互接続に対して開い
た、トレンチまたはコンタクト、もしくはバイアを有す
る。
す。第１の工程５１０では、半導体基板を作製する。半
導体基板は、プロセス後の最終的なデバイス全体に渡っ
て接続を提供するために、必要に応じて、下側のデバイ
スまたは複数の金属層、および相互接続に対して開い
た、トレンチまたはコンタクト、もしくはバイアを有す
る。
【００４０】工程５２０は、拡散バリア材料３０（図４
〜６を参照）を５０Å未満の厚さに堆積する。拡散バリ
ア材料３０は、好ましくは、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＷＮ、Ｔ
ｉＳｉＮ、ＴａＳｉＮ、ＷＳｉＮである。好適な実施形
態において、初期材料は、約５Å〜２０Åの間である
が、好ましくは、１０Åである。
〜６を参照）を５０Å未満の厚さに堆積する。拡散バリ
ア材料３０は、好ましくは、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＷＮ、Ｔ
ｉＳｉＮ、ＴａＳｉＮ、ＷＳｉＮである。好適な実施形
態において、初期材料は、約５Å〜２０Åの間である
が、好ましくは、１０Åである。
【００４１】本発明の好適な実施形態において、化学蒸
着（ＣＶＤ）が、初期材料を堆積するために用いられ
る。低温ＣＶＤが好ましい。例えば、Ｔｉ−Ｎの層を形
成するためには、ＴＤＭＡＴとも呼ばれるテトラキス
（ジメチルアミノ）チタン（Ｔｉ（Ｎ（ＣＨ3）2）4）
の前駆体が用いられる。基板は、３５０〜４５０℃の温
度で前駆体に曝される。ＴＤＥＡＴとも呼ばれるテトラ
キス（ジエチルアミノ）チタン（Ｔｉ（Ｎ（Ｃ
2Ｈ5）2）4）、またはＴＥＭＡＴとも呼ばれるテトラキ
ス（エチルメチルアミノ）チタンも、Ｔｉ−Ｎを形成す
るための前駆体として用いられる。ＴｉとＮの比率は、
およそ１：１である。ＴｉＮの異なる所望の比率を有す
る材料を生成するために、窒素のさらなる前駆体が追加
される。好ましくは、窒素前駆体は、アンモニア（ＮＨ
3）、ジメチルアミン（ＮＨ（ＣＨ3）2）、またはジエ
チルアミン（ＮＨ（Ｃ2Ｈ5）2）である。窒素前駆体を
導入するとき、窒素前駆体は、望ましくない気相反応が
起こらないように選択されるべきである。例えば、ウエ
ハ上に堆積する前に、気体内で形成されているＴｉ：Ｎ
を生じる気相反応を起こすので、アンモニアは、ＴＤＭ
ＡＴとともに用いられるべきではない。好ましくは、所
望の反応が、所望の材料を堆積しているウエハの上面で
起こる。窒素前駆体の量は、およそ１．５：１〜０．
８：１の間のＴｉ：Ｎの比率を生じるように変更するこ
とができる。
着（ＣＶＤ）が、初期材料を堆積するために用いられ
る。低温ＣＶＤが好ましい。例えば、Ｔｉ−Ｎの層を形
成するためには、ＴＤＭＡＴとも呼ばれるテトラキス
（ジメチルアミノ）チタン（Ｔｉ（Ｎ（ＣＨ3）2）4）
の前駆体が用いられる。基板は、３５０〜４５０℃の温
度で前駆体に曝される。ＴＤＥＡＴとも呼ばれるテトラ
キス（ジエチルアミノ）チタン（Ｔｉ（Ｎ（Ｃ
2Ｈ5）2）4）、またはＴＥＭＡＴとも呼ばれるテトラキ
ス（エチルメチルアミノ）チタンも、Ｔｉ−Ｎを形成す
るための前駆体として用いられる。ＴｉとＮの比率は、
およそ１：１である。ＴｉＮの異なる所望の比率を有す
る材料を生成するために、窒素のさらなる前駆体が追加
される。好ましくは、窒素前駆体は、アンモニア（ＮＨ
3）、ジメチルアミン（ＮＨ（ＣＨ3）2）、またはジエ
チルアミン（ＮＨ（Ｃ2Ｈ5）2）である。窒素前駆体を
導入するとき、窒素前駆体は、望ましくない気相反応が
起こらないように選択されるべきである。例えば、ウエ
ハ上に堆積する前に、気体内で形成されているＴｉ：Ｎ
を生じる気相反応を起こすので、アンモニアは、ＴＤＭ
ＡＴとともに用いられるべきではない。好ましくは、所
望の反応が、所望の材料を堆積しているウエハの上面で
起こる。窒素前駆体の量は、およそ１．５：１〜０．
８：１の間のＴｉ：Ｎの比率を生じるように変更するこ
とができる。
【００４２】ＴｉＮ前駆体が、蒸発前駆体材料を堆積チ
ャンバに運ぶキャリアーガスを用いて導入される。この
窒素前駆体はまた、チャンバにも導入される。好ましく
は、１００〜２００ｓｃｃｍのアルゴン等の不活性キャ
リアーガスが、ＴｉＮ前駆体を運ぶために用いられる。
窒素前駆体は、導電性拡散バリア内の窒素の相対量を変
えるために、０〜５０ｓｃｃｍで導入される。
ャンバに運ぶキャリアーガスを用いて導入される。この
窒素前駆体はまた、チャンバにも導入される。好ましく
は、１００〜２００ｓｃｃｍのアルゴン等の不活性キャ
リアーガスが、ＴｉＮ前駆体を運ぶために用いられる。
窒素前駆体は、導電性拡散バリア内の窒素の相対量を変
えるために、０〜５０ｓｃｃｍで導入される。
【００４３】ＴｉＳｉＮを堆積するために、シランをＴ
ｉＮの堆積物の間に導入することができる。最終的な材
料内のシリコンの量は、シランの露出量および露出時間
を制御することによって制御することができる。
ｉＮの堆積物の間に導入することができる。最終的な材
料内のシリコンの量は、シランの露出量および露出時間
を制御することによって制御することができる。
【００４４】上記はＴｉＮおよびＴｉＳｉＮ材料に関す
るが、このプロセスはまた、適切な前駆体を選択し、且
つ窒素を変えることによって、ＴａＮ、ＷＮ、ＴｉＳｉ
Ｎ、ＴａＳｉＮ、ＷＳｉＮを形成することにも適用する
ことができる。
るが、このプロセスはまた、適切な前駆体を選択し、且
つ窒素を変えることによって、ＴａＮ、ＷＮ、ＴｉＳｉ
Ｎ、ＴａＳｉＮ、ＷＳｉＮを形成することにも適用する
ことができる。
【００４５】工程５３０は、拡散バリア材料と同じ材料
であるが、構成元素の割合が異なるさらなる拡散バリア
材料を堆積する工程である。このプロセスは、好ましく
は、工程５２０に関連して上述したプロセスと同じプロ
セスであるが、窒素前駆体の量が異なる。所望の厚さの
拡散バリア材料３０（図４〜６を参照）が一旦堆積され
ると、さらなる拡散材料３２（図４〜６を参照）が、さ
らなる拡散バリア材料３２の１以上の領域を堆積するこ
とによって形成することができる。
であるが、構成元素の割合が異なるさらなる拡散バリア
材料を堆積する工程である。このプロセスは、好ましく
は、工程５２０に関連して上述したプロセスと同じプロ
セスであるが、窒素前駆体の量が異なる。所望の厚さの
拡散バリア材料３０（図４〜６を参照）が一旦堆積され
ると、さらなる拡散材料３２（図４〜６を参照）が、さ
らなる拡散バリア材料３２の１以上の領域を堆積するこ
とによって形成することができる。
【００４６】工程５４０は、所望の数の領域が堆積され
て、全体が所望の厚さになるまで、工程５２０および５
３０を繰り返す。工程５２０、５３０および５４０は、
別々の異なる工程として述べているが、窒素前駆体を続
けて変える一方で、ＴｉＮ材料を連続して堆積すること
も、本発明の範囲内である。
て、全体が所望の厚さになるまで、工程５２０および５
３０を繰り返す。工程５２０、５３０および５４０は、
別々の異なる工程として述べているが、窒素前駆体を続
けて変える一方で、ＴｉＮ材料を連続して堆積すること
も、本発明の範囲内である。
【００４７】工程５５０は、導電性拡散バリア層のアニ
ーリング工程である。導電性拡散バリア層を含むウエハ
が、導電性拡散バリア層を調製するために、炉または急
速熱アニーリングプロセスを用いて熱処理される。好ま
しくは、ウエハは、約３５０℃〜５００℃の間の温度
で、約１〜６０分間アニーリングされる。
ーリング工程である。導電性拡散バリア層を含むウエハ
が、導電性拡散バリア層を調製するために、炉または急
速熱アニーリングプロセスを用いて熱処理される。好ま
しくは、ウエハは、約３５０℃〜５００℃の間の温度
で、約１〜６０分間アニーリングされる。
【００４８】工程５６０は、任意の最新の方法による金
属膜の堆積、およびそれに続く処理工程である。金属膜
は、アルミニウム、銅、銀、金、または任意の他の所望
の金属である。
属膜の堆積、およびそれに続く処理工程である。金属膜
は、アルミニウム、銅、銀、金、または任意の他の所望
の金属である。
【００４９】ＣＶＤプロセス以外にも、ＰＥＣＶＤプロ
セス、またはＡＬＣＶＤプロセスを用いる方法を実行す
ることが可能である。
セス、またはＡＬＣＶＤプロセスを用いる方法を実行す
ることが可能である。
【００５０】本発明の比較的に単純な構造への適用を例
示したが、本発明はまた、トレンチ、複数の導電性層、
およびバイアを含む、より複雑な構造の形成にもよく適
する。
示したが、本発明はまた、トレンチ、複数の導電性層、
およびバイアを含む、より複雑な構造の形成にもよく適
する。
【００５１】別の実施形態が、本発明の範囲内で可能で
ある。例示的説明により明らかであるとおり、本発明
は、各種の材料および堆積技術を用いて実行することが
できる。当業者には、本発明の範囲内の方法の他の変形
例を考えられる。従って、前述の開示およびその説明
は、例示的目的のみであり、本発明を制限するためのも
のではない。本発明は、請求の範囲によって規定され
る。
ある。例示的説明により明らかであるとおり、本発明
は、各種の材料および堆積技術を用いて実行することが
できる。当業者には、本発明の範囲内の方法の他の変形
例を考えられる。従って、前述の開示およびその説明
は、例示的目的のみであり、本発明を制限するためのも
のではない。本発明は、請求の範囲によって規定され
る。
【００５２】拡散バリア全体で比率が変わる元素を有す
る材料を堆積することによって、実質的にアモルファス
である導電性拡散バリアを生成する。金属窒化物、金属
窒化シリコンの拡散バリアが、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ま
たはＡＬＣＶＤを用いて、第１の比率の元素を有する材
料を堆積し、異なる比率の元素を有する実質的に同一の
金属を堆積することにより堆積される。実際に用いられ
る元素は同じであるが、比率が変更される。同じ拡散バ
リア内の元素の比率を変更することによって、密度の変
化が生じ、その材料が、望ましくない多結晶構造を形成
することは不可能である。
る材料を堆積することによって、実質的にアモルファス
である導電性拡散バリアを生成する。金属窒化物、金属
窒化シリコンの拡散バリアが、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ま
たはＡＬＣＶＤを用いて、第１の比率の元素を有する材
料を堆積し、異なる比率の元素を有する実質的に同一の
金属を堆積することにより堆積される。実際に用いられ
る元素は同じであるが、比率が変更される。同じ拡散バ
リア内の元素の比率を変更することによって、密度の変
化が生じ、その材料が、望ましくない多結晶構造を形成
することは不可能である。
【００５３】
【発明の効果】本発明の方法によって、複数のアモルフ
ァス導電性拡散バリア膜を積層するために、従来の薄膜
バリアのようにバウンダリー表面から下面に連続的に貫
通することがなく、バリアを通って金属の拡散を可能に
するバウンダリー領域が延びない。従って、金属配線を
構成する金属のシリコン基板への拡散を防ぐことができ
る。
ァス導電性拡散バリア膜を積層するために、従来の薄膜
バリアのようにバウンダリー表面から下面に連続的に貫
通することがなく、バリアを通って金属の拡散を可能に
するバウンダリー領域が延びない。従って、金属配線を
構成する金属のシリコン基板への拡散を防ぐことができ
る。
【図１】図１は、導電性拡散バリアを示す概略断面図で
ある。
ある。
【図２】図２は、従来技術による導電性拡散バリアを示
す概略断面図である。
す概略断面図である。
【図３】図３は、従来技術による導電性拡散バリアを示
す概略断面図である。
す概略断面図である。
【図４】図４は、導電性拡散バリアの形成の中間工程を
示す概略断面図である。
示す概略断面図である。
【図５】図５は、導電性拡散バリアの形 成の中間工程
を示す概略断面図である。
を示す概略断面図である。
【図６】図６は、複数の密度領域が、導電性拡散バリア
内で形成され得ることを示す概略断面図である。
内で形成され得ることを示す概略断面図である。
【図７】図７は、本発明の方法の工程を示すフローチャ
ートである。
ートである。
１４ 半導体基板 １６ 金属層 ３０ 拡散バリア材料
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｃ２３Ｃ 16/30 Ｃ２３Ｃ 16/30 Ｈ０１Ｌ 21/768 Ｈ０１Ｌ 21/90 Ｄ (72)発明者 ウェイ パン アメリカ合衆国 ワシントン 98683， バンクーバー， エスイー 23アールディ ー ウェイ 17311 (72)発明者 デビッド ラッセル エバンス アメリカ合衆国 オレゴン 97007， ビ ーバートン， エスダブリュー 179ティ ーエイチ 7574 Ｆターム(参考） 4F100 AA12B AA12C AA20B AA20C AB01A AB01D AB17D AB24D AB25D AT00A BA04 BA10A BA10D EH66B EH66C EH662 GB41 JA12B JA12C JJ03B JJ03C 4K030 AA11 BA01 BA02 BA17 BA18 BA20 BA38 BB12 CA04 CA12 DA09 JA05 4M104 BB25 BB27 BB28 BB30 BB32 BB33 BB38 CC01 DD43 DD45 FF18 HH04 5F033 JJ08 JJ11 JJ13 JJ14 JJ27 JJ28 JJ32 JJ33 JJ34 KK01 LL09 NN07 PP02 PP06 PP11 PP12 PP33 WW06 XX28
Claims (16)
- 【請求項１】 導電性拡散バリアを形成する方法であっ
て、 ａ）半導体基板を作製する工程と、 ｂ）該半導体基板の上にバリア層を形成する工程であっ
て、化学蒸着（ＣＶＤ）を用いて、耐熱性金属と窒素の
第１の比率ＭaＮbを有する耐熱性金属（Ｍ）窒化物
（Ｎ）を堆積して、ＣＶＤを用いて、耐熱性金属と窒素
の第２の比率ＭxＮyを有する同じ耐熱性金属窒化物を堆
積する工程と、 ｃ）該バリア層の上に金属層を堆積する工程と、を包含
する方法。 - 【請求項２】 前記工程ｂ）が複数回繰り返される、請
求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記化学蒸着（ＣＶＤ）プロセスが、プ
ラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）プロセスである、請
求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 前記化学蒸着（ＣＶＤ）プロセスが、原
子層化学蒸着（ＡＬＣＶＤ）プロセスである、請求項１
に記載の方法。 - 【請求項５】 前記耐熱性金属（Ｍ）が、Ｔｉ、Ｔａ、
およびＷから成る群より選択される、請求項１に記載の
方法。 - 【請求項６】 前記金属層が、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、およ
びＡｕから成る群より選択される金属の層である、請求
項１に記載の方法。 - 【請求項７】 導電性拡散バリアを形成する方法であっ
て、 ａ）半導体基板を作製する工程と、 ｂ）該半導体基板の上にバリア層を形成する工程であっ
て、化学蒸着（ＣＶＤ）を用いて、耐熱性金属とシリコ
ンと窒素の第１の比率ＭaＳｉbＮcを有する耐熱性金属
（Ｍ）窒化（Ｎ）シリコン（Ｓｉ）を堆積して、ＣＶＤ
を用いて、耐熱性金属とシリコンと窒素の第２の比率Ｍ
xＳｉyＮzを有する同じ耐熱性金属窒化シリコンを堆積
する工程と、 ｃ）該バリア層の上に金属層を堆積する工程と、を包含
する方法。 - 【請求項８】 前記化学蒸着（ＣＶＤ）プロセスが、プ
ラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）プロセスである、請
求項７に記載の方法。 - 【請求項９】 前記化学蒸着（ＣＶＤ）プロセスが、原
子層化学蒸着（ＡＬＣＶＤ）プロセスである、請求項７
に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記耐熱性金属（Ｍ）が、Ｔｉ、Ｔ
ａ、およびＷから成る群より選択される、請求項７に記
載の方法。 - 【請求項１１】 前記金属層が、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、お
よびＡｕから成る群より選択される金属の層である、請
求項７に記載の方法。 - 【請求項１２】 導電性拡散バリアを形成する方法であ
って、 ａ）半導体基板を作製する工程と、 ｂ）該半導体基板を化学蒸着（ＣＶＤ）チャンバ内に配
置する工程と、 ｃ）ＴｉＮ前駆体および窒素前駆体を該チャンバ内に導
入する工程であって、該窒素前駆体が第１の窒素前駆体
流量で導入されることによって、第１の比率の元素を有
するＴｉＮ材料が堆積される工程と、 ｄ）ＴｉＮ前駆体および窒素前駆体を該チャンバ内に導
入する工程であって、該窒素前駆体が第２の窒素前駆体
流量で導入されることによって、第２の比率の元素を有
するＴｉＮ材料が堆積される工程と、 ｅ）該材料をアニーリングする工程と、 ｆ）該材料の上に金属の層を堆積する工程と、を包含す
る方法。 - 【請求項１３】 工程ｃ）およびｄ）が、所望の厚さの
実質的にアモルファスである導電性拡散バリアを形成す
るために、必要に応じて複数回繰り返される、請求項１
２に記載の方法。 - 【請求項１４】 前記ＴｉＮ前駆体が、テトラキス（ジ
メチルアミノ）チタン（Ｔｉ（Ｎ（ＣＨ3）2）4）（Ｔ
ＤＭＡＴ）、テトラキス（ジエチルアミノ）チタン（Ｔ
ｉ（Ｎ（Ｃ2Ｈ5）2）4）（ＴＤＥＡＴ）、またはテトラ
キス（エチルメチルアミノ）チタン（ＴＥＭＡＴ）であ
る、請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１５】 前記窒素前駆体が、アンモニア（ＮＨ
3）、ジメチルアミン（ＮＨ（ＣＨ3）2）、またはジエ
チルアミン（ＮＨ（Ｃ2Ｈ5）2）である、請求項１２に
記載の方法。 - 【請求項１６】 前記窒素前駆体が、０〜５０ｓｃｃｍ
の速度で前記ＣＶＤチャンバに導入される、請求項１５
に記載の方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/585,680 US6194310B1 (en) | 2000-06-01 | 2000-06-01 | Method of forming amorphous conducting diffusion barriers |
| US09/585.680 | 2000-06-01 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002050588A true JP2002050588A (ja) | 2002-02-15 |
| JP3865599B2 JP3865599B2 (ja) | 2007-01-10 |
Family
ID=24342497
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001161493A Expired - Fee Related JP3865599B2 (ja) | 2000-06-01 | 2001-05-29 | アモルファス導電性拡散バリアを形成する方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6194310B1 (ja) |
| JP (1) | JP3865599B2 (ja) |
| KR (1) | KR100429522B1 (ja) |
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