JP2002356774A - 金属窒化物基板上に高密着性銅薄膜を堆積する方法 - Google Patents
金属窒化物基板上に高密着性銅薄膜を堆積する方法Info
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- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
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- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
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- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
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- H01L21/28556—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table by chemical means, e.g. CVD, LPCVD, PECVD, laser CVD
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- C23C16/18—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material from metallo-organic compounds
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 周囲温度において安定で、液体であり、比較
的安価な銅薄膜ＣＶＤ前駆体を提供すること。また、下
の基板、特に、窒化物成分を有する基板に対して良好な
密着性を有する銅薄膜を生じる銅薄膜ＣＶＤ前駆体を提
供すること。さらに、所望な電気特性を有する銅薄膜を
生じる銅薄膜ＣＶＤ前駆体を提供すること。 【解決手段】 基板へ銅金属薄膜を化学蒸着させるため
の方法であって、化学蒸着チャンバ内で銅金属薄膜が上
に堆積される基板を加熱する工程と、銅金属を含む前駆
体を気化する工程であって、前駆体は、（α−メチルス
チレン）Ｃｕ（Ｉ）（ｈｆａｃ）および（ｈｆａｃ）Ｃ
ｕ（Ｉ）Ｌの化合物である、工程と、気化した前駆体を
加熱された基板に近接する化学蒸着チャンバ内に導入す
る工程と、基板に気化した前駆体を凝結させ、それによ
り、基板に銅金属を堆積させる工程とを包含する方法を
用いる。
的安価な銅薄膜ＣＶＤ前駆体を提供すること。また、下
の基板、特に、窒化物成分を有する基板に対して良好な
密着性を有する銅薄膜を生じる銅薄膜ＣＶＤ前駆体を提
供すること。さらに、所望な電気特性を有する銅薄膜を
生じる銅薄膜ＣＶＤ前駆体を提供すること。 【解決手段】 基板へ銅金属薄膜を化学蒸着させるため
の方法であって、化学蒸着チャンバ内で銅金属薄膜が上
に堆積される基板を加熱する工程と、銅金属を含む前駆
体を気化する工程であって、前駆体は、（α−メチルス
チレン）Ｃｕ（Ｉ）（ｈｆａｃ）および（ｈｆａｃ）Ｃ
ｕ（Ｉ）Ｌの化合物である、工程と、気化した前駆体を
加熱された基板に近接する化学蒸着チャンバ内に導入す
る工程と、基板に気化した前駆体を凝結させ、それによ
り、基板に銅金属を堆積させる工程とを包含する方法を
用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、銅薄膜の形成に関
し、より詳細には、揮発性前駆体およびＣＶＤを用いた
窒化物ベースの基板上の銅薄膜の形成に関する。
し、より詳細には、揮発性前駆体およびＣＶＤを用いた
窒化物ベースの基板上の銅薄膜の形成に関する。
【０００２】
【従来の技術】低電気抵抗率（〜１．７μΩ−ｃｍ）お
よびエレクトロマイグレーションに対する高い抵抗のた
めに、銅薄膜を形成するためのＣＶＤの使用は、多くの
注目を集めている。銅薄膜は、ＩＣデバイスにおける金
属相互接続材料として使用されるのに理想的と考えられ
ている。
よびエレクトロマイグレーションに対する高い抵抗のた
めに、銅薄膜を形成するためのＣＶＤの使用は、多くの
注目を集めている。銅薄膜は、ＩＣデバイスにおける金
属相互接続材料として使用されるのに理想的と考えられ
ている。
【０００３】銅薄膜のＣＶＤ技術は、安定で、かつ、揮
発性の前駆体（好ましくは、液体の形態）を使用するこ
とが必要である。商業的な観点から、前駆体の費用はリ
ーズナブルである必要がある。それによって生成される
薄膜は、金属−窒化物でコーティングされた基板に対す
る良好な密着性、低抵抗率（すなわち、１．８μΩ−ｃ
ｍより小さい）、表面構造および不規則性への優れた適
合性ならびに良好な電気移動抵抗を有する必要がある。
ＣＶＤ加工において、銅前駆体は、妥当な堆積速度を保
持するために十分に高い気圧を有するだけでなく、ＣＶ
Ｄ液体輸送ラインまたは気化器において分解されること
なく、堆積温度で安定である必要がある。
発性の前駆体（好ましくは、液体の形態）を使用するこ
とが必要である。商業的な観点から、前駆体の費用はリ
ーズナブルである必要がある。それによって生成される
薄膜は、金属−窒化物でコーティングされた基板に対す
る良好な密着性、低抵抗率（すなわち、１．８μΩ−ｃ
ｍより小さい）、表面構造および不規則性への優れた適
合性ならびに良好な電気移動抵抗を有する必要がある。
ＣＶＤ加工において、銅前駆体は、妥当な堆積速度を保
持するために十分に高い気圧を有するだけでなく、ＣＶ
Ｄ液体輸送ラインまたは気化器において分解されること
なく、堆積温度で安定である必要がある。
【０００４】ＢｅａｃｈらのＣｈｅｍ． Ｍａｔｅ
ｒ．、Ｖｏｌ．２，ｐｐ．２１６−２１９（１９９０）
に開示されるように、銅金属薄膜は、任意の多くの銅前
駆体（例えば、Ｃｕ（Ｃ5Ｈ5）（ＰＲ3）、ここで、Ｒ
＝メチル、エチルまたはブチル）を用いて、ＣＶＤによ
って、調製され得る。Ｈａｍｐｄｅｎ−Ｓｍｉｔｈら
は、（ｔｅｒｔ−ＢｕＯ）Ｃｕ（ＰＭｅ3）を用いて、
同様な結果を得た（Ｃｈｅｍ． Ｍａｔｅｒ．，Ｖｏ
ｌ．２，ｐ６３６（１９９０））。しかし、上述した薄
膜は、多くの量の不純物（炭素およびリン）を含み、マ
イクロプロセッサにおいて相互接続する場合に、得られ
た薄膜が使用できなくなる。
ｒ．、Ｖｏｌ．２，ｐｐ．２１６−２１９（１９９０）
に開示されるように、銅金属薄膜は、任意の多くの銅前
駆体（例えば、Ｃｕ（Ｃ5Ｈ5）（ＰＲ3）、ここで、Ｒ
＝メチル、エチルまたはブチル）を用いて、ＣＶＤによ
って、調製され得る。Ｈａｍｐｄｅｎ−Ｓｍｉｔｈら
は、（ｔｅｒｔ−ＢｕＯ）Ｃｕ（ＰＭｅ3）を用いて、
同様な結果を得た（Ｃｈｅｍ． Ｍａｔｅｒ．，Ｖｏ
ｌ．２，ｐ６３６（１９９０））。しかし、上述した薄
膜は、多くの量の不純物（炭素およびリン）を含み、マ
イクロプロセッサにおいて相互接続する場合に、得られ
た薄膜が使用できなくなる。
【０００５】銅（Ｉ）フルオリネートβ−ジケトネート
錯体の一連の調査に集中した１９９０年代初期の銅前駆
体の研究により、これが銅金属薄膜のＣＶＤにおいて使
用される許容可能なソースであると後に示されてきてい
る。銅（Ｉ）フルオリネートβ−ジケトネート錯体は、
Ｄｏｙｌｅに１９８３年５月２４日に与えられた米国特
許第４，３８５，００５号「Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ
ｓｅｐａｒａｔｉｎｇｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ ｈｙｄ
ｒｏｃａｒｂｏｎｓ ｕｓｉｎｇ ｃｏｐｐｅｒ ｏｒ
ｓｉｌｖｅｒ ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ ｗｉｔｈ ｆｌ
ｕｏｒｉｎａｔｅｄ ｄｉｋｅｔｏｎａｔｅｓ」、およ
び、１９８４年１月１０日に与えられた米国特許第４，
４２５，２８１号「Ｃｏｐｐｅｒ ｏｒ ｓｉｌｖｅｒ
ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ ｗｉｔｈ ｆｌｕｏｒｉｎａｔ
ｅｄ ｄｉｋｅｔｏｎｅｓ ａｎｄ ｕｎｓａｔｕｒａ
ｔｅｄ ｌｉｇａｎｄｓ」によって始めに合成された。
これらは、不飽和有機炭化水素の分離における合成方法
および応用を記載する（Ｄｏｙｌｅら．， Ｏｒｇａｎ
ｏｍｅｔａｌｌｉｃｓ，Ｖｏｌ．４，ｐ．８３０（１９
８５））。
錯体の一連の調査に集中した１９９０年代初期の銅前駆
体の研究により、これが銅金属薄膜のＣＶＤにおいて使
用される許容可能なソースであると後に示されてきてい
る。銅（Ｉ）フルオリネートβ−ジケトネート錯体は、
Ｄｏｙｌｅに１９８３年５月２４日に与えられた米国特
許第４，３８５，００５号「Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ
ｓｅｐａｒａｔｉｎｇｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ ｈｙｄ
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び、１９８４年１月１０日に与えられた米国特許第４，
４２５，２８１号「Ｃｏｐｐｅｒ ｏｒ ｓｉｌｖｅｒ
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ｅｄ ｄｉｋｅｔｏｎｅｓ ａｎｄ ｕｎｓａｔｕｒａ
ｔｅｄ ｌｉｇａｎｄｓ」によって始めに合成された。
これらは、不飽和有機炭化水素の分離における合成方法
および応用を記載する（Ｄｏｙｌｅら．， Ｏｒｇａｎ
ｏｍｅｔａｌｌｉｃｓ，Ｖｏｌ．４，ｐ．８３０（１９
８５））。
【０００６】Ｂａｕｍらに１９９２年３月１７日に与え
られた米国特許第５，０９６，７３７号「Ｌｉｇａｎｄ
ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ ＋１ ｍｅｔａｌ β−ｄｉ
ｋｅｔｏｎａｔｅ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ ｃｏｍ
ｐｌｅｘｅｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｕｓｅ ｉｎ ｃ
ｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏ
ｆ ｍｅｔａｌ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ」は、ＣＶＤ銅
薄膜調製のための銅前駆体として銅（Ｉ）フルオリネー
トβ−ジケトネート錯体の使用を記載する。Ｂａｕｍら
のＣｈｅｍ． Ｍａｔｅｒ．，Ｖｏｌ．４，ｐ３６５
（１９９２）、および、ＢａｕｍらのＪ．Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｃｈｅｍ；Ｓｏｃ．，１９９３，Ｖｏｌ．１４０，Ｎ
ｏ．１．，１５４−１５８（１９９３）によって開示さ
れるように、後の研究として、Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ＣＨ
3Ｃ≡ＣＣＨ3）（ここで、ｈｆａｃは、ヘキサフルオロ
アセチルアセトネート）の使用を記載した。銅薄膜は、
これらの前駆体を用いたＣＶＤによって調製されてい
る。
られた米国特許第５，０９６，７３７号「Ｌｉｇａｎｄ
ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ ＋１ ｍｅｔａｌ β−ｄｉ
ｋｅｔｏｎａｔｅ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ ｃｏｍ
ｐｌｅｘｅｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｕｓｅ ｉｎ ｃ
ｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏ
ｆ ｍｅｔａｌ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ」は、ＣＶＤ銅
薄膜調製のための銅前駆体として銅（Ｉ）フルオリネー
トβ−ジケトネート錯体の使用を記載する。Ｂａｕｍら
のＣｈｅｍ． Ｍａｔｅｒ．，Ｖｏｌ．４，ｐ３６５
（１９９２）、および、ＢａｕｍらのＪ．Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｃｈｅｍ；Ｓｏｃ．，１９９３，Ｖｏｌ．１４０，Ｎ
ｏ．１．，１５４−１５８（１９９３）によって開示さ
れるように、後の研究として、Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ＣＨ
3Ｃ≡ＣＣＨ3）（ここで、ｈｆａｃは、ヘキサフルオロ
アセチルアセトネート）の使用を記載した。銅薄膜は、
これらの前駆体を用いたＣＶＤによって調製されてい
る。
【０００７】１，６−ジメチル１，５−シクロオクタジ
エン銅（Ｉ）ヘキサフルオロアセチルアセトネート
（（ＤＭＣＯＤ）Ｃｕ（ｈｆａｃ））とヘキシン銅
（Ｉ）ヘキサフルオロアセチルアセトネート（（ＨＹ
Ｎ）Ｃｕ（ｈｆａｃ））とを混合した１，５−ジメチル
１，５−シクロオクタジエン銅（Ｉ）ヘキサフルオロア
セチルアセトネートを含む他の潜在的な前駆体は、広範
囲に調べらている。（ＤＭＣＯＤ）Ｃｕ（ｈｆａｃ）を
用いて堆積された銅薄膜は、金属および金属窒化物基板
に対して良好な密着性を示すが、２．５μΩ−ｃｍのオ
ーダの抵抗率および低い堆積速度を有する。（ＨＹＮ）
Ｃｕ（ｈｆａｃ）は、ＴｉＮ基板との乏しい密着性を受
け、許容不可能な２．１μΩ−ｃｍのオーダの抵抗率を
有する。
エン銅（Ｉ）ヘキサフルオロアセチルアセトネート
（（ＤＭＣＯＤ）Ｃｕ（ｈｆａｃ））とヘキシン銅
（Ｉ）ヘキサフルオロアセチルアセトネート（（ＨＹ
Ｎ）Ｃｕ（ｈｆａｃ））とを混合した１，５−ジメチル
１，５−シクロオクタジエン銅（Ｉ）ヘキサフルオロア
セチルアセトネートを含む他の潜在的な前駆体は、広範
囲に調べらている。（ＤＭＣＯＤ）Ｃｕ（ｈｆａｃ）を
用いて堆積された銅薄膜は、金属および金属窒化物基板
に対して良好な密着性を示すが、２．５μΩ−ｃｍのオ
ーダの抵抗率および低い堆積速度を有する。（ＨＹＮ）
Ｃｕ（ｈｆａｃ）は、ＴｉＮ基板との乏しい密着性を受
け、許容不可能な２．１μΩ−ｃｍのオーダの抵抗率を
有する。
【０００８】他の化合物、ブチン銅（Ｉ）（ｈｆａｃ）
（（ＢＵＹ）Ｃｕ（ｈｆａｃ））は、約１．９３μΩ−
ｃｍの低い抵抗率を有する銅薄膜を提供するが、その薄
膜の密着性は乏しく、前駆体は比較的高価であり、か
つ、室温で固体である。
（（ＢＵＹ）Ｃｕ（ｈｆａｃ））は、約１．９３μΩ−
ｃｍの低い抵抗率を有する銅薄膜を提供するが、その薄
膜の密着性は乏しく、前駆体は比較的高価であり、か
つ、室温で固体である。
【０００９】Ｎｏｒｍａｎらによって、Ｊｏｕｒｎａｌ
ｄｅ Ｐｈｙｓｉｑｕｅ ＩＶ，Ｖｏｌ．１．，Ｃ２
−２７１−２７８，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １９９１，お
よび、１９９２年２月４日に与えられた米国特許第５，
０８５，７３１号「Ｖｏｌａｔｉｌｅ ｌｉｑｕｉｄ
ｐｒｅｃｕｒｓｏｒｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏ
ｐｐｅｒ」に開示されるように、Ｃｕ（ｈｆａｃ）（Ｔ
ＭＶＳ）前駆体（ここで、ＴＭＶＳ＝トリメチルビニル
シラン）を提供した結果、改良された特性を有する銅薄
膜を生じた。液体Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ＴＭＶＳ）を用い
て堆積された銅薄膜は、低い抵抗率および基板に対する
妥当な密着性を有する。この特定の前駆体は、ある期
間、ＣＶＤによる銅薄膜形成のために使用されてきた
が、その前駆体は複数の欠点を有している。その欠点
は、例えば、安定性がないこと、所望な密着性より劣る
こと、ＴＭＶＳ安定剤が高価な化合物であるので費用が
高価であることである。上記は、研究室プロセスにおい
て純粋な銅薄膜の堆積を報告している。
ｄｅ Ｐｈｙｓｉｑｕｅ ＩＶ，Ｖｏｌ．１．，Ｃ２
−２７１−２７８，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １９９１，お
よび、１９９２年２月４日に与えられた米国特許第５，
０８５，７３１号「Ｖｏｌａｔｉｌｅ ｌｉｑｕｉｄ
ｐｒｅｃｕｒｓｏｒｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏ
ｐｐｅｒ」に開示されるように、Ｃｕ（ｈｆａｃ）（Ｔ
ＭＶＳ）前駆体（ここで、ＴＭＶＳ＝トリメチルビニル
シラン）を提供した結果、改良された特性を有する銅薄
膜を生じた。液体Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ＴＭＶＳ）を用い
て堆積された銅薄膜は、低い抵抗率および基板に対する
妥当な密着性を有する。この特定の前駆体は、ある期
間、ＣＶＤによる銅薄膜形成のために使用されてきた
が、その前駆体は複数の欠点を有している。その欠点
は、例えば、安定性がないこと、所望な密着性より劣る
こと、ＴＭＶＳ安定剤が高価な化合物であるので費用が
高価であることである。上記は、研究室プロセスにおい
て純粋な銅薄膜の堆積を報告している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、周囲
温度において安定で、液体であり、比較的安価な銅薄膜
ＣＶＤ前駆体を提供することである。
温度において安定で、液体であり、比較的安価な銅薄膜
ＣＶＤ前駆体を提供することである。
【００１１】本発明の別の目的は、下の基板、特に、窒
化物成分を有する基板に対して良好な密着性を有する銅
薄膜を生じる銅薄膜ＣＶＤ前駆体を提供することであ
る。
化物成分を有する基板に対して良好な密着性を有する銅
薄膜を生じる銅薄膜ＣＶＤ前駆体を提供することであ
る。
【００１２】本発明のさらなる目的は、所望な電気特性
を有する銅薄膜を生じる銅薄膜ＣＶＤ前駆体を提供する
ことである。
を有する銅薄膜を生じる銅薄膜ＣＶＤ前駆体を提供する
ことである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板へ銅金属
薄膜を化学蒸着させるための方法であって、化学蒸着チ
ャンバ内で該銅金属薄膜が上に堆積される基板を加熱す
る工程と、銅金属を含む前駆体を気化する工程であっ
て、該前駆体は、（α−メチルスチレン）Ｃｕ（Ｉ）
（ｈｆａｃ）（ｈｆａｃは、ヘキサフルオロアセチルア
セトネート）および（ｈｆａｃ）Ｃｕ（Ｉ）Ｌ（Ｌはア
ルケン）の化合物である、工程と、該気化した前駆体を
該加熱された基板に近接する該化学蒸着チャンバ内に導
入する工程と、該基板に該気化した前駆体を凝結させ、
それにより、該基板に銅金属を堆積させる工程とを包含
する方法であり、これにより目的が達成される。
薄膜を化学蒸着させるための方法であって、化学蒸着チ
ャンバ内で該銅金属薄膜が上に堆積される基板を加熱す
る工程と、銅金属を含む前駆体を気化する工程であっ
て、該前駆体は、（α−メチルスチレン）Ｃｕ（Ｉ）
（ｈｆａｃ）（ｈｆａｃは、ヘキサフルオロアセチルア
セトネート）および（ｈｆａｃ）Ｃｕ（Ｉ）Ｌ（Ｌはア
ルケン）の化合物である、工程と、該気化した前駆体を
該加熱された基板に近接する該化学蒸着チャンバ内に導
入する工程と、該基板に該気化した前駆体を凝結させ、
それにより、該基板に銅金属を堆積させる工程とを包含
する方法であり、これにより目的が達成される。
【００１４】本発明の一つの実施形態は、前記気化する
工程は、１−ペンテン、１−ヘキセンおよびトリメチル
ビニルシランからなるアルケンの群からアルケンを選択
する工程を包含する、上記に記載の方法である。
工程は、１−ペンテン、１−ヘキセンおよびトリメチル
ビニルシランからなるアルケンの群からアルケンを選択
する工程を包含する、上記に記載の方法である。
【００１５】本発明の一つの実施形態は、前記気化する
工程は、約１０重量％の（α−メチルスチレン）Ｃｕ
（Ｉ）（ｈｆａｃ）と約９０重量％の（ｈｆａｃ）Ｃｕ
（Ｉ）Ｌの比の前駆体化合物を混合する工程を包含す
る、上記に記載の方法である。
工程は、約１０重量％の（α−メチルスチレン）Ｃｕ
（Ｉ）（ｈｆａｃ）と約９０重量％の（ｈｆａｃ）Ｃｕ
（Ｉ）Ｌの比の前駆体化合物を混合する工程を包含す
る、上記に記載の方法である。
【００１６】本発明の一つの実施形態は、前記導入する
工程は、気化器温度約６５℃、シャワーヘッド温度約６
５℃、雰囲気堆積温度約１９０℃、前記チャンバの圧力
約０．５Ｔｏｒｒ、ヘリウムキャリアガスの流速約１０
０ｓｃｃｍ、ウエットヘリウムバブリングガス流速約
２．５ｓｃｃｍ、該シャーワーヘッドとウェハとの間の
距離約２０ｍｍである、チャンバ条件を保持する工程を
包含する、上記に記載の方法である。
工程は、気化器温度約６５℃、シャワーヘッド温度約６
５℃、雰囲気堆積温度約１９０℃、前記チャンバの圧力
約０．５Ｔｏｒｒ、ヘリウムキャリアガスの流速約１０
０ｓｃｃｍ、ウエットヘリウムバブリングガス流速約
２．５ｓｃｃｍ、該シャーワーヘッドとウェハとの間の
距離約２０ｍｍである、チャンバ条件を保持する工程を
包含する、上記に記載の方法である。
【００１７】さらに、本発明は、基板へ銅金属薄膜を化
学蒸着させるための方法であって、化学蒸着チャンバ内
で該銅金属薄膜が上に堆積される基板を加熱する工程
と、銅金属を含む前駆体を気化する工程であって、該前
駆体は、（α−メチルスチレン）Ｃｕ（Ｉ）（ｈｆａ
ｃ）（ｈｆａｃは、ヘキサフルオロアセチルアセトネー
ト）および（ｈｆａｃ）Ｃｕ（Ｉ）Ｌ（Ｌは、１−ペン
テン、１−ヘキセンおよびトリメチルビニルシランから
なるアルケンの群から選択されるアルケンである）の化
合物であり、該前駆体化合物は、約１０重量％の（α−
メチルスチレン）Ｃｕ（Ｉ）（ｈｆａｃ）と約９０重量
％の（ｈｆａｃ）Ｃｕ（Ｉ）Ｌの比である、工程と、該
気化した前駆体を該加熱された基板に近接する該化学蒸
着チャンバ内に導入する工程と、該基板に該気化した前
駆体を凝結させ、それにより、該基板に銅金属を堆積さ
せる工程とを包含する方法であり、これにより上記目的
が達成される。
学蒸着させるための方法であって、化学蒸着チャンバ内
で該銅金属薄膜が上に堆積される基板を加熱する工程
と、銅金属を含む前駆体を気化する工程であって、該前
駆体は、（α−メチルスチレン）Ｃｕ（Ｉ）（ｈｆａ
ｃ）（ｈｆａｃは、ヘキサフルオロアセチルアセトネー
ト）および（ｈｆａｃ）Ｃｕ（Ｉ）Ｌ（Ｌは、１−ペン
テン、１−ヘキセンおよびトリメチルビニルシランから
なるアルケンの群から選択されるアルケンである）の化
合物であり、該前駆体化合物は、約１０重量％の（α−
メチルスチレン）Ｃｕ（Ｉ）（ｈｆａｃ）と約９０重量
％の（ｈｆａｃ）Ｃｕ（Ｉ）Ｌの比である、工程と、該
気化した前駆体を該加熱された基板に近接する該化学蒸
着チャンバ内に導入する工程と、該基板に該気化した前
駆体を凝結させ、それにより、該基板に銅金属を堆積さ
せる工程とを包含する方法であり、これにより上記目的
が達成される。
【００１８】本発明の一つの実施形態は、前記導入する
工程は、気化器温度約６５℃、シャワーヘッド温度約６
５℃、雰囲気堆積温度約１９０℃、前記チャンバの圧力
約０．５Ｔｏｒｒ、ヘリウムキャリアガスの流速約１０
０ｓｃｃｍ、ウエットヘリウムバブリングガス流速約
２．５ｓｃｃｍ、該シャーワーヘッドとウェハとの間の
距離約２０ｍｍである、チャンバ条件を保持する工程を
包含する、上記に記載の方法である。
工程は、気化器温度約６５℃、シャワーヘッド温度約６
５℃、雰囲気堆積温度約１９０℃、前記チャンバの圧力
約０．５Ｔｏｒｒ、ヘリウムキャリアガスの流速約１０
０ｓｃｃｍ、ウエットヘリウムバブリングガス流速約
２．５ｓｃｃｍ、該シャーワーヘッドとウェハとの間の
距離約２０ｍｍである、チャンバ条件を保持する工程を
包含する、上記に記載の方法である。
【００１９】さらに、本発明は、銅金属薄膜の化学蒸着
に使用される銅金属前駆体であって、（α−メチルスチ
レン）Ｃｕ（Ｉ）（ｈｆａｃ）（ｈｆａｃは、ヘキサフ
ルオロアセチルアセトネート）および（ｈｆａｃ）Ｃｕ
（Ｉ）Ｌ（Ｌは、１−ペンテン、１−ヘキセンおよびト
リメチルビニルシランからなるアルケンの群から選択さ
れるアルケンである）の化合物を含む銅金属前駆体であ
り、これにより上記目的が達成される。
に使用される銅金属前駆体であって、（α−メチルスチ
レン）Ｃｕ（Ｉ）（ｈｆａｃ）（ｈｆａｃは、ヘキサフ
ルオロアセチルアセトネート）および（ｈｆａｃ）Ｃｕ
（Ｉ）Ｌ（Ｌは、１−ペンテン、１−ヘキセンおよびト
リメチルビニルシランからなるアルケンの群から選択さ
れるアルケンである）の化合物を含む銅金属前駆体であ
り、これにより上記目的が達成される。
【００２０】本発明の一つの実施形態は、前記化合物
は、約１０重量％の（α−メチルスチレン）Ｃｕ（Ｉ）
（ｈｆａｃ）と約９０重量％の（ｈｆａｃ）Ｃｕ（Ｉ）
Ｌの比である、上記に記載の銅金属前駆体である。
は、約１０重量％の（α−メチルスチレン）Ｃｕ（Ｉ）
（ｈｆａｃ）と約９０重量％の（ｈｆａｃ）Ｃｕ（Ｉ）
Ｌの比である、上記に記載の銅金属前駆体である。
【００２１】本発明の一つの実施形態は、気化器温度約
６５℃、シャワーヘッド温度約６５℃、雰囲気堆積温度
約１９０℃、前記チャンバの圧力約０．５Ｔｏｒｒ、ヘ
リウムキャリアガスの流速約１００ｓｃｃｍ、ウエット
ヘリウムバブリングガス流速約２．５ｓｃｃｍ、該シャ
ーワーヘッドとウェハとの間の距離約２０ｍｍである、
チャンバ条件で、化学蒸着チャンバ内の基板に堆積され
る、上記に記載の銅金属前駆体である。
６５℃、シャワーヘッド温度約６５℃、雰囲気堆積温度
約１９０℃、前記チャンバの圧力約０．５Ｔｏｒｒ、ヘ
リウムキャリアガスの流速約１００ｓｃｃｍ、ウエット
ヘリウムバブリングガス流速約２．５ｓｃｃｍ、該シャ
ーワーヘッドとウェハとの間の距離約２０ｍｍである、
チャンバ条件で、化学蒸着チャンバ内の基板に堆積され
る、上記に記載の銅金属前駆体である。
【００２２】基板へ銅金属薄膜を化学蒸着させるための
方法は、化学蒸着チャンバ内で銅金属薄膜が上に堆積さ
れる基板を加熱する工程と、銅金属を含む前駆体を気化
する工程であって、その前駆体は、（α−メチルスチレ
ン）Ｃｕ（Ｉ）（ｈｆａｃ）（ｈｆａｃは、ヘキサフル
オロアセチルアセトネート）および（ｈｆａｃ）Ｃｕ
（Ｉ）Ｌ（Ｌはアルケン）の化合物である、工程と、気
化した前駆体を加熱された基板に近接する化学蒸着チャ
ンバ内に導入する工程と、基板に気化した前駆体を凝結
させ、それにより、基板上に銅金属を堆積させる工程と
を包含する。
方法は、化学蒸着チャンバ内で銅金属薄膜が上に堆積さ
れる基板を加熱する工程と、銅金属を含む前駆体を気化
する工程であって、その前駆体は、（α−メチルスチレ
ン）Ｃｕ（Ｉ）（ｈｆａｃ）（ｈｆａｃは、ヘキサフル
オロアセチルアセトネート）および（ｈｆａｃ）Ｃｕ
（Ｉ）Ｌ（Ｌはアルケン）の化合物である、工程と、気
化した前駆体を加熱された基板に近接する化学蒸着チャ
ンバ内に導入する工程と、基板に気化した前駆体を凝結
させ、それにより、基板上に銅金属を堆積させる工程と
を包含する。
【００２３】銅金属薄膜の化学蒸着に使用する銅金属前
駆体は、（α−メチルスチレン）Ｃｕ（Ｉ）（ｈｆａ
ｃ）（ｈｆａｃは、ヘキサフルオロアセチルアセトネー
ト）および（ｈｆａｃ）Ｃｕ（Ｉ）Ｌ（Ｌは、１−ペン
テン、１−ヘキセンおよびトリメチルビニルシランから
なるアルケンの群から選択されるアルケンである）の化
合物である。
駆体は、（α−メチルスチレン）Ｃｕ（Ｉ）（ｈｆａ
ｃ）（ｈｆａｃは、ヘキサフルオロアセチルアセトネー
ト）および（ｈｆａｃ）Ｃｕ（Ｉ）Ｌ（Ｌは、１−ペン
テン、１−ヘキセンおよびトリメチルビニルシランから
なるアルケンの群から選択されるアルケンである）の化
合物である。
【００２４】本発明の要旨および目的は、本発明の本質
の速やかな理解を可能にするように提供される。図面に
関連して本発明の好適な実施形態の以下の詳細な説明を
参照することによって、本発明のより完全な理解が得ら
れ得る。
の速やかな理解を可能にするように提供される。図面に
関連して本発明の好適な実施形態の以下の詳細な説明を
参照することによって、本発明のより完全な理解が得ら
れ得る。
【００２５】
【発明の実施の形態】本発明の方法において使用される
前駆体は、（α−メチルスチレン）Ｃｕ（Ｉ）（ｈｆａ
ｃ）（ｈｆａｃは、ヘキサフルオロアセチルアセトネー
ト）と、（ｈｆａｃ）Ｃｕ（Ｉ）Ｌ（Ｌは、例えば、１
−ペンテン、１−ヘキセンおよびトリメチルビニルシラ
ンなどのアルケンである）との混合物である。（α−メ
チルスチレン）Ｃｕ（Ｉ）（ｈｆａｃ）を他の極めて揮
発性銅前駆体へ付加することにより、金属窒化物基板に
対して極めて高い密着性を有する銅薄膜が生成される。
この混合物は、以下の２〜３のウェハチャンバ条件で、
クリーンＣＶＤ気化器、シャワーヘッドおよび反応器に
付与され得る。
前駆体は、（α−メチルスチレン）Ｃｕ（Ｉ）（ｈｆａ
ｃ）（ｈｆａｃは、ヘキサフルオロアセチルアセトネー
ト）と、（ｈｆａｃ）Ｃｕ（Ｉ）Ｌ（Ｌは、例えば、１
−ペンテン、１−ヘキセンおよびトリメチルビニルシラ
ンなどのアルケンである）との混合物である。（α−メ
チルスチレン）Ｃｕ（Ｉ）（ｈｆａｃ）を他の極めて揮
発性銅前駆体へ付加することにより、金属窒化物基板に
対して極めて高い密着性を有する銅薄膜が生成される。
この混合物は、以下の２〜３のウェハチャンバ条件で、
クリーンＣＶＤ気化器、シャワーヘッドおよび反応器に
付与され得る。
【００２６】本発明の前駆体の一例は、１０％（ｗ／
ｗ）の（α−メチルスチレン）Ｃｕ（Ｉ）（ｈｆａｃ）
と、９０％（ｗ／ｗ）の（ｈｆａｃ）Ｃｕ（Ｉ）ＴＭＶ
Ｓとの混合物である。本発明の前駆体の別の例は、１０
％（ｗ／ｗ）の（α−メチルスチレン）Ｃｕ（Ｉ）（ｈ
ｆａｃ）と、９０％（ｗ／ｗ）の（ｈｆａｃ）Ｃｕ
（Ｉ）１−ペンテンとの混合物である。
ｗ）の（α−メチルスチレン）Ｃｕ（Ｉ）（ｈｆａｃ）
と、９０％（ｗ／ｗ）の（ｈｆａｃ）Ｃｕ（Ｉ）ＴＭＶ
Ｓとの混合物である。本発明の前駆体の別の例は、１０
％（ｗ／ｗ）の（α−メチルスチレン）Ｃｕ（Ｉ）（ｈ
ｆａｃ）と、９０％（ｗ／ｗ）の（ｈｆａｃ）Ｃｕ
（Ｉ）１−ペンテンとの混合物である。
【００２７】ＣＶＤチャンバの条件は、気化器温度６５
℃、シャワーヘッド温度６５℃、堆積温度１９０℃、堆
積チャンバの圧力０．５Ｔｏｒｒ、ヘリウムキャリアガ
スの流速１００ｓｃｃｍ、ウエット（ｗｅｔ）ヘリウム
バブリングガス流速２．５ｓｃｃｍ、シャーワーヘッド
とウェハとの間の距離２０ｍｍである。
℃、シャワーヘッド温度６５℃、堆積温度１９０℃、堆
積チャンバの圧力０．５Ｔｏｒｒ、ヘリウムキャリアガ
スの流速１００ｓｃｃｍ、ウエット（ｗｅｔ）ヘリウム
バブリングガス流速２．５ｓｃｃｍ、シャーワーヘッド
とウェハとの間の距離２０ｍｍである。
【００２８】本発明の前駆体を用いて、上記の方法によ
って形成される銅薄膜は、特に、金属窒化物基板（例え
ば、窒化チタン、窒化タンタル）に対して高い密着性を
示し、１．９μΩ−ｃｍのオーダの抵抗率を示す。その
前駆体材料は安定であり、比較的安価である。その前駆
体は、ＩＣの金属化および相互接続のための銅シード層
と銅薄膜層のＣＶＤとの両方の商業的製造に適してい
る。
って形成される銅薄膜は、特に、金属窒化物基板（例え
ば、窒化チタン、窒化タンタル）に対して高い密着性を
示し、１．９μΩ−ｃｍのオーダの抵抗率を示す。その
前駆体材料は安定であり、比較的安価である。その前駆
体は、ＩＣの金属化および相互接続のための銅シード層
と銅薄膜層のＣＶＤとの両方の商業的製造に適してい
る。
【００２９】このように、金属窒化物基板上の高い密着
性の銅薄膜を堆積するための方法および化学的前駆体が
開示された。本発明のさらなる変更および改変が特許請
求の範囲において規定される本発明の範囲内にあること
が理解される。
性の銅薄膜を堆積するための方法および化学的前駆体が
開示された。本発明のさらなる変更および改変が特許請
求の範囲において規定される本発明の範囲内にあること
が理解される。
【００３０】基板へ銅金属薄膜を化学蒸着させるための
方法は、化学蒸着チャンバ内で銅金属薄膜が上に堆積さ
れる基板を加熱する工程と、銅金属を含む前駆体を気化
する工程であって、その前駆体は、（α−メチルスチレ
ン）Ｃｕ（Ｉ）（ｈｆａｃ）（ｈｆａｃは、ヘキサフル
オロアセチルアセトネート）および（ｈｆａｃ）Ｃｕ
（Ｉ）Ｌ（Ｌはアルケン）の化合物である、工程と、気
化した前駆体を加熱された基板に近接する化学蒸着チャ
ンバ内に導入する工程と、基板上に気化した前駆体を凝
結させ、それにより、基板上に銅金属を堆積させる工程
とを包含する。銅金属薄膜の化学蒸着に使用する銅金属
前駆体は、（α−メチルスチレン）Ｃｕ（Ｉ）（ｈｆａ
ｃ）（ｈｆａｃは、ヘキサフルオロアセチルアセトネー
ト）および（ｈｆａｃ）Ｃｕ（Ｉ）Ｌ（Ｌは、１−ペン
テン、１−ヘキセンおよびトリメチルビニルシランから
なるアルケンの群から選択されるアルケン）の化合物で
ある。
方法は、化学蒸着チャンバ内で銅金属薄膜が上に堆積さ
れる基板を加熱する工程と、銅金属を含む前駆体を気化
する工程であって、その前駆体は、（α−メチルスチレ
ン）Ｃｕ（Ｉ）（ｈｆａｃ）（ｈｆａｃは、ヘキサフル
オロアセチルアセトネート）および（ｈｆａｃ）Ｃｕ
（Ｉ）Ｌ（Ｌはアルケン）の化合物である、工程と、気
化した前駆体を加熱された基板に近接する化学蒸着チャ
ンバ内に導入する工程と、基板上に気化した前駆体を凝
結させ、それにより、基板上に銅金属を堆積させる工程
とを包含する。銅金属薄膜の化学蒸着に使用する銅金属
前駆体は、（α−メチルスチレン）Ｃｕ（Ｉ）（ｈｆａ
ｃ）（ｈｆａｃは、ヘキサフルオロアセチルアセトネー
ト）および（ｈｆａｃ）Ｃｕ（Ｉ）Ｌ（Ｌは、１−ペン
テン、１−ヘキセンおよびトリメチルビニルシランから
なるアルケンの群から選択されるアルケン）の化合物で
ある。
【００３１】
【発明の効果】本発明により、周囲温度において安定
で、液体であり、比較的安価な銅薄膜ＣＶＤ前駆体を提
供することが可能となった。また、本発明により、下の
基板、特に、窒化物成分を有する基板に対して良好な密
着性を有する銅薄膜を生じる銅薄膜ＣＶＤ前駆体を提供
することが可能となった。さらに、本発明により、所望
な電気特性を有する銅薄膜を生じる銅薄膜ＣＶＤ前駆体
を提供することが可能となった。
で、液体であり、比較的安価な銅薄膜ＣＶＤ前駆体を提
供することが可能となった。また、本発明により、下の
基板、特に、窒化物成分を有する基板に対して良好な密
着性を有する銅薄膜を生じる銅薄膜ＣＶＤ前駆体を提供
することが可能となった。さらに、本発明により、所望
な電気特性を有する銅薄膜を生じる銅薄膜ＣＶＤ前駆体
を提供することが可能となった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デイビッド 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 (72)発明者 シェン テン スー アメリカ合衆国 ワシントン 98607， ケイマス， エヌダブリュー トラウト コート 2216 Ｆターム(参考） 4K022 AA02 BA08 BA31 DA06 DB30 4K030 AA11 AA16 BA01 CA05 EA01 FA10 JA06 JA09 JA10 JA12 LA15 4M104 BB04 BB30 BB32 CC01 DD45 FF18
Claims (9)
- 【請求項１】 基板へ銅金属薄膜を化学蒸着させるため
の方法であって、 化学蒸着チャンバ内で該銅金属薄膜が上に堆積される基
板を加熱する工程と、 銅金属を含む前駆体を気化する工程であって、該前駆体
は、（α−メチルスチレン）Ｃｕ（Ｉ）（ｈｆａｃ）
（ｈｆａｃは、ヘキサフルオロアセチルアセトネート）
および（ｈｆａｃ）Ｃｕ（Ｉ）Ｌ（Ｌはアルケン）の化
合物である、工程と、 該気化した前駆体を該加熱された基板に近接する該化学
蒸着チャンバ内に導入する工程と、 該基板に該気化した前駆体を凝結させ、それにより、該
基板に銅金属を堆積させる工程とを包含する方法。 - 【請求項２】 前記気化する工程は、１−ペンテン、１
−ヘキセンおよびトリメチルビニルシランからなるアル
ケンの群からアルケンを選択する工程を包含する、請求
項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記気化する工程は、約１０重量％の
（α−メチルスチレン）Ｃｕ（Ｉ）（ｈｆａｃ）と約９
０重量％の（ｈｆａｃ）Ｃｕ（Ｉ）Ｌの比の前駆体化合
物を混合する工程を包含する、請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 前記導入する工程は、気化器温度約６５
℃、シャワーヘッド温度約６５℃、雰囲気堆積温度約１
９０℃、前記チャンバの圧力約０．５Ｔｏｒｒ、ヘリウ
ムキャリアガスの流速約１００ｓｃｃｍ、ウエットヘリ
ウムバブリングガス流速約２．５ｓｃｃｍ、該シャーワ
ーヘッドとウェハとの間の距離約２０ｍｍである、チャ
ンバ条件を保持する工程を包含する、請求項１に記載の
方法。 - 【請求項５】 基板へ銅金属薄膜を化学蒸着させるため
の方法であって、 化学蒸着チャンバ内で該銅金属薄膜が上に堆積される基
板を加熱する工程と、 銅金属を含む前駆体を気化する工程であって、該前駆体
は、（α−メチルスチレン）Ｃｕ（Ｉ）（ｈｆａｃ）
（ｈｆａｃは、ヘキサフルオロアセチルアセトネート）
および（ｈｆａｃ）Ｃｕ（Ｉ）Ｌ（Ｌは、１−ペンテ
ン、１−ヘキセンおよびトリメチルビニルシランからな
るアルケンの群から選択されるアルケンである）の化合
物であり、該前駆体化合物は、約１０重量％の（α−メ
チルスチレン）Ｃｕ（Ｉ）（ｈｆａｃ）と約９０重量％
の（ｈｆａｃ）Ｃｕ（Ｉ）Ｌの比である、工程と、該気
化した前駆体を該加熱された基板に近接する該化学蒸着
チャンバ内に導入する工程と、 該基板に該気化した前駆体を凝結させ、それにより、該
基板に銅金属を堆積させる工程とを包含する方法。 - 【請求項６】 前記導入する工程は、気化器温度約６５
℃、シャワーヘッド温度約６５℃、雰囲気堆積温度約１
９０℃、前記チャンバの圧力約０．５Ｔｏｒｒ、ヘリウ
ムキャリアガスの流速約１００ｓｃｃｍ、ウエットヘリ
ウムバブリングガス流速約２．５ｓｃｃｍ、該シャーワ
ーヘッドとウェハとの間の距離約２０ｍｍである、チャ
ンバ条件を保持する工程を包含する、請求項５に記載の
方法。 - 【請求項７】 銅金属薄膜の化学蒸着に使用される銅金
属前駆体であって、（α−メチルスチレン）Ｃｕ（Ｉ）
（ｈｆａｃ）（ｈｆａｃは、ヘキサフルオロアセチルア
セトネート）および（ｈｆａｃ）Ｃｕ（Ｉ）Ｌ（Ｌは、
１−ペンテン、１−ヘキセンおよびトリメチルビニルシ
ランからなるアルケンの群から選択されるアルケンであ
る）の化合物を含む銅金属前駆体。 - 【請求項８】 前記化合物は、約１０重量％の（α−メ
チルスチレン）Ｃｕ（Ｉ）（ｈｆａｃ）と約９０重量％
の（ｈｆａｃ）Ｃｕ（Ｉ）Ｌの比である、請求項７に記
載の銅金属前駆体。 - 【請求項９】 気化器温度約６５℃、シャワーヘッド温
度約６５℃、雰囲気堆積温度約１９０℃、前記チャンバ
の圧力約０．５Ｔｏｒｒ、ヘリウムキャリアガスの流速
約１００ｓｃｃｍ、ウエットヘリウムバブリングガス流
速約２．５ｓｃｃｍ、該シャーワーヘッドとウェハとの
間の距離約２０ｍｍである、チャンバ条件で、化学蒸着
チャンバ内の基板に堆積される、請求項７に記載の銅金
属前駆体。
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