JPH07109030B2 - 半導体ウェーハ上にアルミニウム層をスパッタする方法 - Google Patents

半導体ウェーハ上にアルミニウム層をスパッタする方法

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JPH07109030B2 JP4018766A JP1876692A JPH07109030B2 JP H07109030 B2 JPH07109030 B2 JP H07109030B2 JP 4018766 A JP4018766 A JP 4018766A JP 1876692 A JP1876692 A JP 1876692A JP H07109030 B2 JPH07109030 B2 JP H07109030B2
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    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76877—Filling of holes, grooves or trenches, e.g. vias, with conductive material

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体ウェーハ上にアル
ミニウムの層を形成するための改良された方法に関し、
更に詳細には、至近間隔をおく隆起部を有する半導体ウ
ェーハの面上に、該ウェーハにバイアスがけすることな
しに、アルミニウムの層を堆積させるための多段スパッ
タ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】段付き面上に、例えば、集積回路構造
が、半導体ウェーハ上に、相互間隔をおく線路、トレン
チ、及び／又はヴァイアまたは接点穴を有しており、そ
して前記間隔が小さく、例えば、線路またはトレンチの
相互間隔が1.６マイクロメートル（ミクロン）未満であ
り、またはヴァイア径が1.６マイクロメートル未満であ
るというような段付き面上にアルミニウムを堆積させる
ためにスパッタによってアルミニウム層を形成する際に
は、従来のスパッタ方法によって形成されるアルミニウ
ム層は平坦でないのみならず、更に、かかるアルミニウ
ム層は、事実上、前記至近間隔の隆起部相互間の領域に
おいて、即ち、段部またはトレンチ壁相互間またはヴァ
イア上において薄くなる。
【０００３】これは遮蔽効果によるものと考えられる。
即ち、前記の幅小領域の両側にある隆起部または段部
が、スパッタされた原子がかかる領域に到達して堆積す
ることを妨げるのであり、原子は、ウェーハとほぼ垂直
な通路からでないかぎり、前記領域に到達することがで
きないのである。即ち、スパッタされてウェーハへ向か
って或る角度で走行する原子は、隆起部、即ちトレンチ
またはヴァイアの側壁に行き当ってそこに堆積し、かか
る至近または狭い相互間隔の隆起部の間にあるウェーハ
上の低い領域に到達しない。
【０００４】図１は、前記従来の方法を用いて得られた
結果を例示するものであり、半導体ウェーハ上の段部が
相互に至近間隔をおいているときの遮蔽効果を示すもの
である。半導体ウェーハ１０は、その面に段部１１、１
２及び１３が形成されており、その上にアルミニウム層
２０がスパッタされている。アルミニウム層２０は、至
近間隔をおく段部１１と１２との間の幅小領域１４を満
たさず、薄層部２２を形成するだけであり、この薄層部
はアルミニウム層２０の残部よりも薄い。即ち、領域１
４は隣接する高い段部１１及び１２によって遮蔽される
からである。これに対して、間隔が至近していない段部
１２と１３との間の幅大領域１６はアルミニウムで完全
に満たされており、このアルミニウムは、参照番号２４
で示すように、層２０の残部よりも薄くない。即ち、こ
の幅大領域においては領域１４におけるような遮蔽効果
がないからであると考えられる。
【０００５】領域１４及び１６に堆積したアルミニウム
相互間に厚さの差があるほかに、アルミニウム層２０は
幅小領域１４の側壁上に参照番号２６において薄い層を
形成し、そして、このアルミニウム層２０は、「負」傾
斜と呼ばれる状態で内方へ徐々に傾斜し、図１における
参照番号２８においてアルミニウム層２０の張出し部ま
たは内方ネッキングを形成する。この効果はまた図１に
おいて領域１６上に参照番号２４におけるアルミニウム
層２０において若干認められるが、このような幅大領域
上のこの効果は無視することができる。しかし、図１に
おける領域１４上に示すような、半導体ウェーハの至近
間隔をおく隆起部相互間の領域におけるこの負傾斜効果
は、アルミニウム層内に空隙を形成し、また、領域１４
内へスパッタされるアルミニウムの通路を更に妨げるこ
とによって前記遮蔽効果を増加させる可能性がある。
【０００６】半導体ウェーハ上に形成される集積回路
は、機構がより微細となって益々小形となりつつあり、
線路はより細くなり、線路ピッチはより小さくなり、接
点穴はより小さくなりつつあるので、半導体ウェーハの
至近間隔をおく隆起部相互間の低い領域における前記遮
蔽効果及びアルミニウムの負傾斜堆積を克服することが
できるということ、及び、至近間隔をおく隆起部を含ん
でいるウェーハ面上にアルミニウムをスパッタし、この
スパッタが、集積回路構造の至近間隔をおく隆起部相互
間の領域において前記のような膜または層を形成するこ
とがなく、半導体ウェーハの至近間隔をおく隆起部相互
間の前記のような低い領域をほぼ完全に満たしてアルミ
ニウム堆積中に負傾斜を形成することがないようにする
ことができるということが重要となってきている。
【０００７】前記のような集積回路構造上にアルミニウ
ム層を形成するための従来の方法においては、通例、ス
パッタ堆積過程と、この堆積過程の最中またはその後に
ウェーハにバイアスをかけることとを組み合わせて行な
い、これによりウェーハのイオンボンバードを提供し、
堆積されたアルミニウムを前記のような低い領域に満た
たせる。例えば米国特許第４，７５６，８１０号には、
堆積アルミニウム層で満たすべきヴァイアを含んでいる
集積回路構造にわたって基体上にアルミニウム層をスパ
ッタするための方法及び装置が記載されている。この方
法及び装置においては、約５ｋＨｚないし約１ＭＨｚの
無線周波数でバイアス電圧を基体に印加し、これによ
り、プラズマからのイオン基体を衝撃し、既に堆積され
ているアルミニウムを再配分してアルミニウム層の平坦
化及びヴァイアの充満を助けるようになっている。
【０００８】米国特許第４，８１０，３４２号には、ア
ルミニウム線のような配線材料を半導体ウェーハ上にス
パッタする方法が開示されている。この方法において
は、第１の加熱ガス源を用い、次いで、ウェーハ温度が
上昇するにつれてこの加熱ガスの流量を減少し、且つ同
時に第２のガス源からの同じガスの流量を増加すること
によってウェーハの温度を保持し、このようにして温度
及び圧力を一定に保持するようになっている。
【０００９】米国特許第４，８１６，１２６号には、基
体上のアルミニウム膜を８５０ボルトよりも大きいバイ
アス電圧によって加速された荷電粒子で衝撃して温度上
昇によって前記膜を流動化することにより、前記膜を平
坦化する方法が記載されている。一実施例においては、
先ずアルミニウム膜を基体上に形成し、次いで、バイア
ス電圧を前記基体に印加することによってアルミニウム
膜を流動化する。即ち、発生したプラズマ内のアルゴン
イオンのようなイオンを前記アルミニウム膜に衝突させ
る。他の実施例においては、スパッタ堆積中、基体にバ
イアスをかける。基体の温度上昇により、及び基体に対
するバイアスの結果として生ずる荷電粒子での基体のボ
ンバードにより、アルミニウムは徐々に流動化される。
第３の実施例においては、第１のアルミニウム膜をバイ
アスなしで、即ち、イオンボンバードなしで堆積させ、
そして、バイアス電圧を印加しながら、即ち、基体をイ
オンで衝撃しながら第２のアルミニウム膜を堆積させ、
このようにしてアルミニウム膜を流動化する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本出願に対する親出願
にあたる米国特許出願第０７／５０２，３６２号におい
ては、アルミニウムを３段階式処理過程で半導体ウェー
ハ上に堆積させた。即ち、第２及び第３の段階中におい
てウェーハにバイアス電圧を印加し、第３の堆積段階中
においてのみウェーハ温度を制御した。
【００１１】ここで、平坦なアルミニウム層を多段階処
理過程で半導体ウェーハ上に堆積させることができ、こ
のアルミニウムが、堆積段階中にウェーハにバイアスが
けすることなしに、即ち、アルミニウム層の堆積中にプ
ラズマからのイオンでウェーハを衝撃することなしに、
ウェーハ上の至近間隔をおく隆起部相互間の低い領域を
満たすということが認められた。
【００１２】従って、本発明の目的は、至近間隔をおく
隆起部を有する半導体ウェーハ上にアルミニウム層をス
パッタし、前記アルミニウムが、スパッタ堆積過程中に
ウェーハにバイアスがけすることなしに、前記ウェーハ
上の至近間隔をおく隆起部相互間の低い領域を満たし、
且つ、前記アルミニウムが該アルミニウムの堆積中に負
傾斜を形成することのないようにした改良された方法を
提供することにある。
【００１３】本発明の他の目的は、至近間隔をおく隆起
部を有する半導体ウェーハ上に、多段階処理過程を用い
てアルミニウム層をスパッタするための改良された方法
を提供することにある。本発明の更に他の目的は、至近
間隔をおく隆起部を有する半導体ウェーハ上に、ウェー
ハにバイアスがけすることなしに、多段階処理過程を用
いてアルミニウム層をスパッタするための改良された方
法を提供することにある。
【００１４】本発明の更に他の目的は、至近間隔をおく
隆起部を有する半導体ウェーハ上に、ウェーハにバイア
スがけすることなしに、多段階処理過程を用いてアルミ
ニウム層をスパッタするための他の改良された方法を提
供することにある。本発明の更に他の目的は、至近間隔
をおく隆起部を有する半導体ウェーハ上に、ウェーハに
バイアスがけすることなしに、アルミニウム層をスパッ
タするための装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明方法の一つの態様
においては、第１の段階において、ウェーハを、約１５
０℃よりも低い温度に保持し、及び、約0.１ないし約0.
３分の期間にわたって約２００ないし約３００オングス
トローム／秒の堆積速度を提供するのに十分なターゲッ
ト電力値を保持しながら、該ウェーハ上に約３０００オ
ングストロームを越えないアルミニウム層をスパッタす
る。次いで、第２のスパッタ段階において、前記ターゲ
ット電力値の範囲を、約0.２ないし約1.１分の期間にわ
たって約２０ないし約４０オングストローム／秒の堆積
速度を提供するように十分に低下させ、及びウェーハ温
度を約６００℃を越えない温度に上昇させる。そして、
第３のスパッタ堆積段階において、ウェーハを約６００
℃を越えない温度に保持しながら、前記ターゲット電力
値を、約１００ないし約２５０オングストローム／秒の
堆積速度を提供するように十分に上昇させ、このように
して約0.６ないし約２マイクロメートルの最終厚さに到
達させる。これにより、ウェーハにバイアス電圧を印加
することなしに、ウェーハ上の至近間隔をおく隆起部相
互間の低い領域はほぼ完全に満たされ、負傾斜は形成さ
れない。
【００１６】本発明方法の他の態様においては、第１の
段階において、ウェーハを、約１５０℃よりも低い温度
に保持し、及び、約0.１ないし約0.３分の期間にわたっ
て約２００ないし約３００オングストローム／秒の堆積
速度を提供するのに十分なターゲット電力値を保持しな
がら、該ウェーハ上に約３０００オングストロームを越
えないアルミニウム層をスパッタする。次いで、第２の
スパッタ段階において、前記ターゲット電力値の範囲
を、約0.６ないし約1.１分の期間にわたって約２０ない
し約４０オングストローム／秒の堆積速度を提供するよ
うに十分に低下させ、及び、ウェーハ温度を約４７５℃
ないし約６００℃の温度に上昇させる。そして、第３の
スパッタ堆積段階において、前記ウェーハを約４７５℃
ないし約６００℃の温度に保持しながら、前記ターゲッ
ト電力値を、約１００ないし約２５０オングストローム
／秒の堆積速度を提供するように十分に上げ、このよう
にして約１ないし約２マイクロメートルの最終厚さに到
達する。これにより、ウェーハにバイアス電圧を印加す
ることなしに、ウェーハ上の至近間隔をおく隆起部相互
間の低い領域はほぼ完全に満たされ、負傾斜は形成され
ない。
【００１７】本発明方法の更に他の態様においては、ウ
ェーハを約１５０℃よりも低い温度で真空装置に入れ
る。前記ウェーハを前記真空装置内のスパッタ区域へ移
動させる。そして、前記ウェーハを、約１５０℃よりも
低い温度に保持し、及び、約0.１ないし約0.３分の期間
にわたって約２００ないし約３００オングストローム／
秒の堆積速度を提供するのに十分なターゲット電力値を
保持しながら、第１の段階において前記ウェーハ上に約
１０００ないし約３０００オングストロームのアルミニ
ウム層をスパッタする。次いで、第２のスパッタ段階に
おいて、加熱体内蔵のウェーハ支持体を移動させて前記
ウェーハの背面の一部に接触させることによって該ウェ
ーハの温度を約５００℃ないし約６００℃の温度に上
げ、及び、このウェーハの背面を導熱性ガスと接触させ
ることによって該ウェーハを前記ウェーハ支持体に熱的
に結合して前記ウェーハの温度を安定させながら、前記
ターゲット電力値の範囲を、約0.６ないし約1.１分の期
間にわたって約２０ないし約４０オングストローム／秒
の堆積速度を提供するように十分に低下させる。そし
て、第３のスパッタ堆積段階において、前記ウェーハを
約５００℃ないし約６００℃の温度に保持しながら、前
記ターゲット電力値を、約１００ないし約２５０オング
ストローム／秒の堆積速度を提供するのに十分な値に上
昇させ、このようにして約0.６ないし約２マイクロメー
トルの最終厚さに到達する。これにより、ウェーハにバ
イアス電圧を印加することなしに、ウェーハ上の至近間
隔をおく隆起部相互間の低い領域はほぼ完全に満たさ
れ、負傾斜は形成されない。
【００１８】本発明装置は、ウェーハを真空装置内で約
１５０℃よりも低い温度に冷却するための手段と、前記
ウェーハを前記真空装置内のスパッタ区域へ移動させる
ための手段と、前記ウェーハを、約１５０℃よりも低い
温度に保持し、及び、約0.１ないし約0.２分の期間にわ
たって約２００ないし約３００オングストローム／秒の
堆積速度を提供するのに十分なターゲット電力値を保持
しながら、第１の段階において該ウェーハ上に約１００
０ないし約３０００オングストロームのアルミニウム層
をスパッタするための手段と、前記ウェーハの温度を約
５００℃ないし約６００℃の温度に上昇させるための手
段とを備えており、ウェーハの温度を上昇させるための
前記手段は、加熱体内蔵のウェーハ支持体を移動させて
前記ウェーハの背面の一部に接触させるための手段と、
約0.６ないし約1.１分の期間にわたって約２０ないし約
４０オングストローム／秒の堆積速度を提供するのに十
分なターゲット電力値範囲を提供しながら、この第２の
スパッタ段階中、前記ウェーハを加熱してその温度を安
定させるため、前記ウェーハの前記背面を導熱性ガスと
接触させて該ウェーハを前記ウェーハ支持体に熱的に結
合するための手段と、前記ウェーハを約５００℃ないし
約６００℃の温度に保持しながら、第３の堆積段階にお
いて、約１００ないし約２５０オングストローム／秒の
堆積速度を提供するように前記ターゲット電力値十分に
値に上昇させるための手段とを具備しており、このよう
にして約0.６ないし約２マイクロメートルの最終厚さに
到達するようになっている。これにより、ウェーハにバ
イアス電圧を印加することなしに、ウェーハ上の至近間
隔をおく隆起部相互間の低い領域はほぼ完全に満たさ
れ、負傾斜は形成されない。
【００１９】本発明の前記及び他の目的は、実施例につ
いて図面を参照して行なう以下の詳細な説明から明らか
に解る。
【００２０】
【実施例】本発明においては、多段処理過程を用いて半
導体ウェーハの面にアルミニウム層をスパッタする。こ
れにより、図２において参照番号２２’に示すように、
ウェーハ上の至近間隔をおく段部相互間の領域は、図１
に示す従来の方法によってスパッタした場合とは異な
り、ほぼ完全に満たされる。更に、アルミニウムの堆積
面は、図１において参照番号２６に示すような負傾斜を
有しておらず、堆積したアルミニウムは、図２において
参照番号２４’及び２６’に示すように、実質的に平坦
な層から正傾斜まで延びる層を形成する。
【００２１】本明細書において用いる「至近間隔をおく
隆起部」なる語は、半導体ウェーハ上の、隆起線、また
はトレンチの対向壁、またはヴァイアの側壁のような隆
起部を示すのであり、かかる隆起部（または壁）相互間
の低い領域の幅に対する隆起部の高さ間のアスペクト比
は約０．６２５（１／１．６）から少なくとも約０．８
３（１／１．２）にわたり、壁がウェーハ面に対して約
８０°またはそれ以下のテーパ状になっている場合には
１．２というような高い値となる場合もある。本明細書
において「至近間隔をおく隆起部」のアスペクト比は、
直線状壁の場合０．６２５から１．２の範囲とし、約８
０°またはそれ以下のテーパ状になっている場合には
０．６２５から１．２とする。
【００２２】本明細書において、本発明に従って半導体
ウェーハ上にスパッタされたアルミニウム層の面を説明
する際に用いる「負傾斜」及び「正傾斜」なる語は、半
導体ウェーハの至近間隔をおく隆起部相互間の該ウェー
ハの低い領域にわたるアルミニウム層の面が該アルミニ
ウム層の残りの面に対して形成する角度に関するもので
ある。この角度が、図１において参照番号２６に、及び
図１Ａに示すように９０°を越える場合にはその傾斜を
「負傾斜」といい、図２及び図２Ａに示すような９０°
未満の角度である場合には「正傾斜」という。
【００２３】スパッタ過程中、ウェーハが衝撃されない
ようにウェーハにバイアス電圧を印加しないということ
に関しては、「・・・ウェーハにバイアス電圧を印加す
ることなしに・・・」というような表現を用い、アルミ
ニウムがターゲットからスパッタされつつある間、即ち
堆積中と、または、前掲の米国特許第４，８１６，１２
６号に記載されているように、実際のスパッタが停止さ
れた後、即ちターゲットに対する電力が遮断された後と
のいずれにおいてもバイアス電圧がウェーハに印加され
ない、ということを示す。
【００２４】本発明方法によって形成されたスパッタ済
みアルミニウム層は、純粋なアルミニウム、例えば、９
9.９＋重量％のアルミニウムであるか、または、約２重
量％までのシリコンまたは約４重量％までの銅またはこ
れら両者の混合物を前記それぞれの限界内で含有するア
ルミニウム合金である。それで、本明細書において用い
る「アルミニウム」なる語は、純粋なアルミニウム、及
び、シリコンまたは銅のいずれか一方またはこれら両方
を前記の限界内で含むアルミニウム合金を意味する。
【００２５】また、本発明の多段スパッタ過程は、同一
のチャンバ内で行なうことも、または複数のチャンバ内
で行なうこともできる。堆積の全段階に対して単一のチ
ャンバを使用することは、一つのチャンバから他のチャ
ンバへの移動中におけるウェーハの汚染を避けるために
好ましい。例えば、酸化（酸化アルミニウムを形成）の
ような汚染は、一つの段階から他の段階へ堆積パラメー
タを変更しながらウェーハ上にアルミニウムを堆積し続
けることにより、単一のチャンバを用いれば避けること
ができる。これに対して、後で詳述するように、転送中
には、かかる転送のための堆積過程の中断中の汚染の発
生を避けるため、高真空を用いることが必要である。こ
の理由で、本発明の装置、特に処理段階を、先ず、真空
装置の同一堆積チャンバ内で行なわれる多段堆積につい
て説明する。 (a) スパッタ装置 本発明方法を実施するために用いる典型的なスパッタ装
置を図３ないし図５に示す。上壁４２及び側壁４８を有
するスパッタチャンバ４０内に先ずウェーハ３０を挿入
し、図３ないし図５に示す円筒状またはリング状の支持
部材５０のようなウェーハ支持部材上に載せる。この支
持部材には、ウェーハ３０のための支持体を提供するた
め、適当な直径の径大上部フランジ５２が設けられてい
る。支持部材５０はカラー５６によって所定位置に配置
または支持され、このカラーは、支持部材５０及びその
上のウェーハをチャンバ４０内のスパッタ位置へ持ち上
げる伸縮式ベローズ部材５８上に取り付けられている。
【００２６】チャンバ４０にはまた、アルゴン（図示せ
ず）のようなスパッタガス源１０８に接続されたスパッ
タガス入口４４が設けられており、このガスは、約１５
標準立方センチメートル／分（ｓｃｃｍ）の流量から約
３００ｓｃｃｍまでの流量でチャンバ４０に流入させら
れる。また、この同じスパッタガス源を用い、後述する
ように、開口部１０６を通じてウェーハの背面にガスを
提供するようになっている。チャンバ４０にある出口４
６が真空ポンプ手段（図示せず）に接続され、スパッタ
チャンバ４０内の圧力を約１ないし約８ミリトルの範囲
内に保持するようになっている。
【００２７】チャンバ４０の上壁４２にはアルミニウム
ターゲット６０が取り付けられており、このターゲット
は絶縁体６２によってチャンバ４０の接地壁４８から絶
縁されている。ターゲット６０は、調整可能（リセット
可能）な電力値を有する電源６６の負端子に電気的に接
続されている。円筒状のシールド部材７０がターゲット
６０を取り巻いてチャンバ４０の上壁４２に取り付けら
れており、このシールド部材には下部フランジまたは肩
部７２及び上方へ延びる内部リップ７４が設けられてい
る。このリップは、ウェーハ３０がスパッタ位置へ持ち
上げられたときに該ウェーハの上面の縁に係合するため
の締付リング８０を支持しており、このようにして、後
述する目的で、ウェーハ３０を円形のウェーハ支持兼加
熱プラットホーム１００に対して密封するようになって
いる。
【００２８】ウェーハ支持兼加熱プラットホーム１００
及びウェーハ支持リング５０は、いずれも、図３に示す
ようにウェーハ３０の下方の位置にあり、最初ウェーハ
３０をチャンバ４０内にロードするのを容易にするよう
になっている。加熱プラットホーム１００及び支持リン
グ５０は各々が独立に昇降可能であり、図４及び図５の
それぞれ示すようにウェーハ３０をターゲット６０の下
方の堆積位置に支持するようになっている。
【００２９】図４に示すように、伸縮式ベローズ部材５
８は、外部の流体動力手段（図示せず）を介して伸縮さ
れ、ウェーハ支持体５０及びその上のウェーハ３０をシ
ールド７０内の及びターゲット６０の下方のスパッタ位
置に持ち上げ、第１の堆積段階においてウェーハ３０上
にアルミニウム層をスパッタ堆積させる。次いで、この
ウェーハは、支持兼加熱プラットホーム１００と接触す
ることにより、加熱または温度制御される。
【００３０】支持兼加熱プラットホーム１００はまた、
図５に示すように、ウェーハ３０の下面と接触する位置
へ昇降手段１１０を介して独立に持ち上げられるように
なっている。昇降手段１１０は、例えば、中空のシャフ
トまたはロッド１１４を介してプラットホーム１００に
連結された流体動力シリンダを具備している。ウェーハ
３０への堆積の準備として、支持兼加熱プラットホーム
１００がターゲット６０の下方のウェーハ支持位置へ持
ち上げられると、後述するように、リング状支持部材５
０が下降させられてウェーハ３０の下面とプラットホー
ム１００の縁との間に良好な密封を形成する。
【００３１】プラットホーム１００は、中空シャフト１
１４を介して加熱体電源１２４に電気的に接続された電
気抵抗式加熱体からなる加熱手段１２０を包含してい
る。加熱手段１２０は、移動させられてウェーハ３０と
接触した後、スパッタ堆積過程の第２の段階中、ウェー
ハ３０を加熱し、次いで、後述するように、開口部１０
６から流入してウェーハ３０を加熱体即ち加熱手段１２
０及びプラットホーム１００に熱的に結合するガスを介
して、前記の処理過程の残部を通じてウェーハを加熱体
の温度に保持する。プラットホーム１００には水冷コイ
ル（図示せず）のような冷却手段が更に設けられてお
り、前記と同じ熱的結合を介してプラットホーム１００
の温度を更に安定させる。
【００３２】プラットホーム１００が上昇位置にあると
きに、本発明のスパッタ過程のその部分中、ウェーハの
温度を上げて安定させるため、プラットホーム１００に
はプラットホーム１００の凸状上面１０２の縁に隣接し
てクラウン部１０４が更に設けられており、これは締付
けリング８０と協同してウェーハ３０の背面の縁をプラ
ットホーム１００の上面１０２に密封することにより、
ウェーハ３０の背面と上面１０２との間に密封室を形成
する。この密封室には、上面１０２内の開口部１０６を
通じてアルゴンのような導熱性ガスが導入され、後述す
るように、この処理過程の一部中、ウェーハの温度を加
熱手段１２０の温度を越えない温度に保持する。
【００３３】導熱性ガスはガス源１０８から供給され
る。このガス源は、前述したように、入口４４を通じて
チャンバ４０に流入するスパッタガスの供給源としても
働く。導熱性ガスは、中空シャフト１１４を通って出口
即ち開口部１０６へ流れ、ウェーハ３０をプラットホー
ム１００に熱的に結合する役をなす。本発明のスパッタ
過程中、ウェーハ３０における熱の蓄積が過大になる
と、この熱は前記ガスを介してウェーハ３０からプラッ
トホーム１００へ伝達される。プラットホーム１００は
ウェーハよりも質量がはるかに大きく、従って大きなヒ
ートシンクとして作用し、追加の熱が発生されるにつれ
てこれを吸収する。 (b) 処理過程の第１の堆積段階 前述したように、本発明の多段式アルミニウムスパッタ
処理は複数のチャンバを用いて行なうこともできるが、
新しく堆積されるアルミニウムの面の汚染を避けるた
め、単一のチャンバを用いて行なうのが好ましい。従っ
て、以下に行なう本発明実施例の３つの処理段階の説明
は、全数３つの堆積段階に対する単一の堆積チャンバの
使用に関するものである。
【００３４】本発明の多段スパッタ処理の実行において
は、先ず、約0.１ないし約0.３分（約６ないし約１８
秒）、一般には約0.２分（約１２秒）の期間にわたって
ウェーハ面上にアルミニウムをスパッタする。ターゲッ
ト電源を、約−３００ないし約−６００ボルトの、更に
好ましくは約−４５０ないし約−５５０ボルトの、最も
好ましくは約−５００ボルトの電圧に、そして、約２０
０ないし約３００オングストローム／秒の堆積速度を提
供するのに十分な電力値に設定する。例えば、直径約１
５２ｍｍ（６インチ）のウェーハに対しては、前記のよ
うな堆積速度は、第１の堆積段階中、約９キロワットな
いし約１７キロワットの、一般には約１０キロワットの
電力値を用いて保持される。
【００３５】前記の期間及び堆積速度は、約１０００な
いし約３０００オングストロームの、一般には約２００
０オングストロームの厚さを有する最初のアルミニウム
層を形成するのに十分である。この第１の堆積段階中、
図４に示すように、支持兼加熱プラットホーム１００を
ウェーハ３０から遠くに保持することにより、即ち、ウ
ェーハ３０と接触する位置にプラットホーム１００（加
熱手段を包含）を持ち上げないことにより、ウェーハの
温度を約１５０℃よりも低く保持する。
【００３６】この第１のスパッタ段階の間中、及びこの
処理の残部を通じて、アルゴンのようなスパッタガスを
約１５標準立法センチメートル／分（ｓｃｃｍ）から約
３００ｓｃｃｍまでの流速でスパッタチャンバに流入さ
せながら、スパッタチャンバ内の圧力を約１ミリトルな
いし約８ミリトルの範囲内に保持する。本発明のスパッ
タ堆積過程の第１の段階を実施するため、先ずウェーハ
をロードロック真空室からチャンバ４０内のリング状支
持部材５０上にロードする。次いで、チャンバ４０を先
ず少なくとも約１０-8トルに排気して堆積チャンバから
ほぼ全ての汚染物を除去する。チャンバ４０内へのウェ
ーハ３０の挿入前に、プラットホーム１００内の加熱手
段１２０は既にプラットホーム１００を約４７５℃ない
し約６００℃に、好ましくは約５００℃ないし約５５０
℃に加熱している。その目的については後述の第２の堆
積段階において詳細に説明する。ウェーハ３０をチャン
バ４０内に挿入してリング状支持部材５０に載せた後、
ベローズ部材５８内に流体圧力を導入してリング状支持
部材５０をその上のウェーハ３０とともに図４に示すス
パッタ位置へ持ち上げることにより、ウェーハ３０を図
４に示すスパッタ位置へ持ち上げる。
【００３７】次いで、チャンバ４０を約１ミリトルから
約８ミリトルまでの所望の圧力範囲に保持しながら、ア
ルゴンのようなスパッタガスを前述の流量範囲内でチャ
ンバに導入し、そして、ターゲット６０と、ターゲット
６０に向いているチャンバ４の接地部分、主としてシー
ルド７０との間にプラズマを発生させることにより、こ
の堆積過程の第１の段階が開始する。この第１の堆積段
階を、前述したように、0.１ないし0.３分の期間にわた
って実施する。 (c) 第２の堆積段階 次に、最大ウェーハ温度を、約４７５℃から約６００℃
までの、好ましくは約５００℃から約５５０℃までの値
に保持した状態で、第２のアルミニウム堆積段階を堆積
チャンバ即ちスパッタチャンバ４０内で行なう。これ
は、支持兼加熱プラットホーム１００を図５に示す位置
に移動または上昇させてウェーハ３０の背面をプラット
ホーム１００の前面１０２上の隆起クラウン部１０４に
接触させることによって行なわれる。
【００３８】前述したように、プラットホーム１００内
の加熱体１２０を、この過程の第１の段階中の所望のウ
ェーハ温度よりも高い温度に保持する。その理由は、こ
の過程における第２及び第３の段階中は、加熱体温度を
より高い温度にすることが必要であり、そして、本発明
の諸段階の速度が与えられると、加熱体を、この過程の
第１の段階中には低い温度に保持し、第２及び第３の段
階中には更に高く、即ち、より高い温度に加熱する、と
いうことが不可能であるからである。
【００３９】それで、全処理過程中、加熱体を同じ温度
に、即ち、約５００℃ないし約６００℃に保持しておく
が、第１の段階中はウェーハ３０からプラットホーム１
００の間隔をあけ、及びこの第１の堆積段階中は導熱性
結合または伝熱を除去することにより、第１の堆積段階
中はウェーハ温度をこの処理過程の残部中の温度よりも
低く保持するという所期の目的を達成する。
【００４０】この第２の堆積段階中、ウェーハ温度を上
げ、次いで、アルゴンのような導熱性ガスを開口部１０
６を通じてウェーハ３０とプラットホーム１００の面１
０２との間の密封領域内に流入させることにより、約６
００℃を越えない所望の温度に、即ち、約４７５℃ない
し約６００℃の範囲内に保持する。これは、ウェーハ３
０をプラットホーム１００及び加熱体１２０に熱的に結
合することによってウェーハ温度のそれ以上の上昇を制
限する。
【００４１】第２の段階においてはターゲット電力値を
低くして、堆積速度を１秒当たり約２０ないし約４０オ
ングストロームにする。この第２の堆積段階中は、例え
ば直径約１５２ｍｍ（６インチ）のウェーハに対して
は、この電力値は約１キロワットないし約３キロワット
の範囲内にあり、一般には約２キロワットである。この
第２の堆積段階を、堆積チャンバ４０内で、約0.６ない
し約1.１分（約３６ないし約６６秒）の、好ましくは約
0.７ないし約１分（約４２ないし約６０秒）の期間にわ
たって行なう。これにより、約１０００ないし約３００
０オングストロームの、一般には約２０００オングスト
ロームの追加のアルミニウムが堆積され、これはウェー
ハ３０上に、前に堆積したアルミニウム上にスパッタさ
れる。 (d) 第３の堆積段階 本発明のスパッタ過程の第２の段階が終わったら、第３
の段階を開始する。この第３の段階においては、もっと
高いターゲット電力値を用いて少なくとも約３０００オ
ングストロームの追加のアルミニウムをウェーハ面に更
に堆積する。この第３の段階を、引き続いて堆積チャン
バ４０を用いて、約0.３ないし約0.４分（約１８ないし
約２４秒）の期間にわたって、または、約0.６ないし約
２マイクロメートルの総計厚さに達するまで行ない、１
秒当たり約１００オングストロームないし約２５０オン
グストロームの堆積速度を提供するのに十分なターゲッ
ト電力値の用いて追加のアルミニウムを堆積する。例え
ば、直径約１５２ｍｍ（１インチ）に対しては、この電
力値は約４ないし約１７キロワットの範囲内にあり、一
般には約９キロワットである。この第３の堆積段階中に
ウェーハの面に追加のアルミニウムを堆積したい場合に
は、この第３の段階の堆積期間の長さを適当に延長すれ
ばよい。
【００４２】この第３の堆積段階中、ウェーハ温度を第
２の段階中と同じ値に、即ち、約４７５℃ないし約６０
０℃の、好ましくは約５００℃ないし約５５０℃の値に
保持し、最高ウェーハ温度が約６００℃を越えないよう
にする。要すれば、この第３の段階中は電力値を下げ、
ウェーハ温度を前記の温度限界内に保持する。第３の段
階中のアルミニウムの堆積については、ウェーハ上にス
パッタされるべきアルミニウムの最小総量は、或る程度
までは、その下のウェーハの表面形状に応じて定まる。
ウェーハの至近間隔をおく隆起部相互間のウェーハの低
い領域上に堆積されたアルミニウム層の最小総計厚さ
は、ウェーハ上のヴァイアまたはトレンチの深さの、ま
たは線の高さの少なくとも８０％、好ましくは約１００
ないし２００％であるべきである。
【００４３】前述の方法を用いてアルミニウム層を堆積
する。このアルミニウム層は、その下に横たわる半導体
ウェーハの最も高い部分の上に、少なくとも約0.６ない
し約２ミクロン、通例は約１ミクロンの平均厚さを有
す。この堆積済みアルミニウム層は、ウェーハ上の前記
至近間隔をおく隆起部相互間の低い領域内をほぼ完全に
満たし、ウェーハのかかる低い領域の上に負傾斜を形成
しない。
【００４４】即ち、本発明方法を用いると、1.２という
ような高いアスペクト比（高さ／幅）を有する直状壁ト
レンチ及び至近間隔をおく垂直隆起線相互間領域をアル
ミニウムで十分に満たすことができ、前記従来のアルミ
ニウム層の薄層化がない。そして、壁が水平面に対して
約８０°またはそれ以下の角度で下方にテーパ状になっ
ている場合に、1.５というような高いアスペクト比（ト
レンチまたは隆起線相互間領域の底で測って）を有する
トレンチまたは隆起線相互間領域を、本発明方法を用い
てアルミニウムで十分に満たすことができる。
【００４５】同様に、0.８３というような高いアスペク
ト比を有する直状壁ヴァイアを、本発明方法を用いて十
分に満たすことができ、また、水平面に対して７０°ま
たはそれ以下の角度を形成する壁を有するテーパ状ヴァ
イアを、アスペクト比が1.２というような高いものであ
っても、本発明方法によって十分に満たすことができ
る。
【００４６】また、堆積過程の全数３つの段階に対して
単一の堆積チャンバを用いることにより、堆積を連続的
に行なうことができ、これは、単一チャンバの使用につ
いての主な利点のうちの一つである。堆積パラメータ、
例えばウェーハ温度及びターゲット電力値を変更しなが
らであっても、アルミニウム堆積を連続的に行なうこと
により、堆積されつつあるアルミニウムの汚染が更に防
止される。
【００４７】その理由は、アルミニウムが連続的に堆積
させられ、従って、面上のアルミニウムが汚染物質例え
ば酸素原子と反応する機会がないからである。これと異
なり、複数のチャンバを使用する場合には、ウェーハを
一つのチャンバから他のチャンバへ転送するときに堆積
を停止しなければならない。これは、面上のアルミニウ
ム原子が真空装置内のなんらかの汚染原子と反応するこ
とのできる期間を与える。堆積のこの中断があるので、
後述するように、ウェーハの転送中、汚染を避けるため
にウェーハを高真空の下に保持するということが極めて
大切である。 (e) 複数の堆積チャンバの使用 全数３つの堆積段階に対して単一の堆積チャンバを使用
することが好ましいのであるが、本発明においてまた、
前述した第１の堆積段階を別個のスパッタ堆積チャンバ
内で行ない、次いで、ウェーハを第２の堆積チャンバ
（ウェーハの汚染を防止するために同一の真空装置内に
包含させることができる）へ移動させることができる。
【００４８】最初の段階に対して一つのチャンバを用
い、次いで、真空の下でウェーハを第２のチャンバへ転
送するということを望む場合には、両方のチャンバは同
形式のウェーハ取り扱い兼堆積装置を用いることができ
るが、図４に示すウェーハ堆積位置を用いる必要はな
い。各堆積に対して、ウェーハ３０及びウェーハ支持兼
加熱プラットホーム１００を図５に示す堆積位置へ持ち
上げ、そして導熱性ガスを開口部１０６を通じてウェー
ハの背面へ流す。次いで、一つのチャンバ内の加熱体即
ち支持兼加熱プラットホーム１００を第１の堆積のため
の所望の温度に保持し、一方、第２の堆積チャンバ内の
加熱体１００を第２及び第３の堆積段階のための所望の
温度に保持する。
【００４９】本発明のアルミニウム堆積過程のために複
数の堆積チャンバを使用する場合、プラズマを連続的に
保持しないことを補償するために処理パラメータを若干
変更する。例えば、第１の堆積段階に対し、その堆積チ
ャンバ内の加熱体温度を調整することにより、ウェーハ
を約１００℃よりも低い温度に保持する。堆積速度及び
総計堆積時間のような他のパラメータも、処理過程の第
１の堆積段階を別個のチャンバ内で行なう場合には、該
段階に対して異なるものとなる。
【００５０】一例をあげると、要すれば２チャンバ式処
理におけるこの第１の段階に対して、約２０００オング
ストロームの堆積に到達するまで、例えば１秒当たり約
１００オングストロームの低い堆積速度を用い、このよ
うにして第１のチャンバ内の総計堆積時間を長くする。
ターゲット電力値を、第１のチャンバ内で、１キロワン
トないし約２０キロワットの範囲内に保持する。
【００５１】多チャンバ式堆積を行なう場合には、ウェ
ーハを第１の堆積チャンバから第２の堆積チャンバへ転
送するが、この転送段階中におけるウェーハのアルミニ
ウム面の汚染を避けるため、約１０-8ないし約１０-9ト
ルの範囲の真空の下にある相互接続真空チャンバを通じ
て転送を行なう。前述したように、単一堆積段階を用い
る場合には、アルミニウム層を形成しつつある時の該ア
ルミニウムの汚染を最小にするため、堆積処理を連続的
に行なう。即ち、多チャンバ式堆積を行なう場合には堆
積過程に中断しなければならないので、堆積過程中の汚
染を防止するために予防措置を講ずることが極めて大切
である。この汚染は、単一チャンバ式堆積処理とは異な
り、前述の高真空を保持しないかぎり、一つの堆積チャ
ンバから他の堆積チャンバへのウェーハの転送中に生ず
るのである。
【００５２】ウェーハを、高真空下に保持しながら一つ
の真空チャンバから他の真空チャンバへ転送することを
可能にする前記のような相互接続真空チャンバを有する
真空装置は米国特許第４，７８５，９６２号及び第４，
９５１，６０１号に記載されている。ウェーハを第２の
堆積チャンバへ転送した後、要すれば１秒当たり０ない
し約４０オングストロームの速度でアルミニウムを堆積
しながら、ウェーハ温度を、約５０秒の期間にわたっ
て、約５３０℃ないし約６００℃の温度に上げる（第２
のチャンバ内の加熱体１００と接触させることによ
り）。前述したように、第２の堆積段階中はターゲット
電力を低くする。例えば、直径約１５２ｍｍ（６イン
チ）のウェーハに対しては、この第２の堆積段階中、電
力値を、約１キロワットないし約３キロワット、一般に
は約２キロワットにする。
【００５３】５０秒の期間の後、堆積速度を１秒当たり
約１００ないし約３００オングストロームに上げ、そし
て、約0.６ないし約２マイクロメートルのアルミニウム
が堆積するまで、６００℃を越えない温度でこの速度に
保持する。この第３の堆積段階中、ターゲット電力値
を、例えば、直径約１５２ｍｍ（６インチ）のウェーハ
に対しては、単一チャンバ式処理における第３の段階に
対して前述したパラメータにおいて、約４ないし約１７
キロワットの範囲内に、一般には約９キロワットに保持
する。
【００５４】次に、本発明方法の実例について説明す
る。 実例 Ｉ 厚さ0.６ｍｍのシリコンウェーハを前述のようなスパッ
タチャンバ内にロードした。このウェーハは、その上に
形成された一連の高さ１ミクロン、幅1.２ミクロンの酸
化シリコンの段部を有しており、段部相互間の間隔は約
１ミクロンであった。
【００５５】スパッタチャンバの圧力を、堆積過程中、
約３ミリトルに保持した。ターゲット電源を、最初、１
０キロワットに設定し、ターゲット電圧を直流−４２８
ボルトとした。加熱体温度を、堆積過程を通じて、６０
０℃に保持し、その結果、スパッタチャンバの全体的温
度は約６００℃となった。ウェーハをチャンバ内にロー
ドした後、このウェーハを上に載せたウェーハ支持リン
グを持ち上げ、ウェーハをスパッタ位置へ移動させた。
次いで、アルゴンを１００ｓｃｃｍでこのチャンバを通
して流した。次いで、この電力値で約１２秒間プラズマ
を発生させ、アルミニウムをウェーハ上にスパッタし、
その結果、ウェーハ上に約２０００オングストロームの
アルミニウムが堆積された。
【００５６】次いで、ターゲット電源の電力値を約２キ
ロワットに下げ、加熱体内蔵の支持プラットホームを持
ち上げてウェーハの背面と接触させ、その後、アルゴン
をウェーハ背面と支持プラットホームとの間に流入さ
せ、第２の堆積段階中、ウェーハ温度を約６００℃に上
げた。次いで、ウェーハをこの電力値で更に約４８秒間
スパッタし、その結果、ウェーハ上に２０００オングス
トロームの追加のアルミニウムが堆積した。
【００５７】次いで、ターゲット電力を約９キロワット
に上げたこと以外は第２の段階におけると同じ条件の下
で、スパッタ過程を第３の堆積段階において継続した。
堆積を更に１２秒間行ない（全数３つの段階に対して総
計７２秒）、ウェーハ面上に更に３０００オングストロ
ームの他のアルミニウムを堆積させ、堆積の総計は９０
００オングストロームとなった。
【００５８】次いで、このウェーハをチャンバから取り
出し、切断し、そして走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の下で
検査した。至近間隔をおく段部相互間の低い領域はアル
ミニウムで完全に満たされていることが見られ、目に見
える空隙形成の徴候はなく、この低い領域上に堆積した
アルミニウム層の傾斜は正であった。 実例 II ２堆積チャンバの使用を示すため、実例Ｉに於いて用い
たのとほぼ同じ厚さ0.６ｍｍのシリコンウェーハを前述
のような第１のスパッタチャンバ内にロードした。しか
し、加熱体は、約５０℃の温度に保持した。そこで、加
熱体を持ち上げてウェーハと接触させ、第１の堆積段階
中、ウェーハの背面を横切ってガスを流してウェーハを
５０℃に保持した。スパッタチャンバ圧力を、堆積中、
約３ミリトルに保持し、そして、実例Ｉの第１の段階に
おいて用いたのと同じ条件の下で約２０００オングスト
ロームのアルミニウムをウェーハ上にスパッタした。
【００５９】次いで、この被覆されたウェーハをこの第
１のスパッタチャンバから取り出し、そして、ウェーハ
上のアルミニウムの汚染を避けるために１０-8ないし１
０-9トルに保持された相互接続チャンバを通じて、同じ
真空装置内の第２のスパッタチャンバへ移動させた。こ
の第２のチャンバは、該チャンバ内の加熱体が、第２及
び第３の堆積段階中、約６００℃の温度に保持されると
いうことを除き、第１のチャンバと同構造であった。第
２のチャンバをまた、第２及び第３の堆積段階中、約３
ミリトルの圧力に保持した。実例Ｉにおいて説明した第
２及び第３の堆積段階と同じ２つの段階において前記ウ
ェーハ上に追加のアルミニウムをスパッタした。但し、
第２の段階を５０秒間にわたって行ない、そして、１マ
イクロメートルの総計厚さに到達するまで第３の堆積段
階を行なった。
【００６０】前の実例におけるように、次いでウェーハ
をチャンバから取り出し、切断し、そして走査顕微鏡
（ＳＥＭ）の下で検査した。ここでも、至近間隔をおく
段部相互間の低い領域はアルミニウムで完全に満たされ
ていることが見られ、目に見える空隙形成の徴候はな
く、この低い領域上に堆積したアルミニウム層の傾斜は
正であった。
【００６１】
【発明の効果】即ち、本発明は新規なアルミニウムスパ
ッタ方法を提供するものであり、この本発明方法におい
ては、半導体ウェーハ上の至近間隔をおく隆起部相互間
の領域はアルミニウムでほぼ完全に満たされ、ウェーハ
の至近間隔をおく隆起部相互間の低い領域の上に堆積し
たアルミニウム層上の負傾斜が避けられ、堆積過程中に
ウェーハにバイアス電圧を印加することがない、即ち、
イオンでウェーハの面を衝撃することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】至近間隔をおく段部を上に有する半導体ウェー
ハ上に従来の方法によってスパッタされたアルミニウム
層の部分垂直断面図である。図１Ａは、域１４における
アルミニウム層が残部のアルミニウム層とともに形成す
る、「負傾斜」と呼ばれる９０°よりも大きい角度を、
明瞭化のために参照番号を省いて示す図１の一部の部分
垂直断面図である。
【図２】至近間隔をおく段部を上に有する半導体ウェー
ハ上に本発明方法によってスパッタされたアルミニウム
層の部分垂直断面図である。図２Ａは、図２の低い領域
１４におけるアルミニウム層が残部のアルミニウム層と
ともに形成する、「正傾斜」と呼ばれる９０°よりも小
さい角度を、明瞭化のために参照番号を省いて示す図２
の一部の部分垂直断面図である。
【図３】チャンバ内にロードした直後であってスパッタ
位置へ持ち上げる前におけるウェーハを示す本発明方法
において用いるスパッタチャンバの垂直断面図である。
【図４】全スパッタ過程に対して単一チャンバを用いる
場合に第１のスパッタ段階のためのスパッタ位置へ持ち
上げられたウェーハを示す図３におけると同様のスパッ
タチャンバの垂直断面図である。
【図５】ウェーハ温度を制御するため、ウェーハの背面
と接触する位置へ持ち上げられたウェーハ支持兼加熱プ
ラットホームを示す図３及び図４におけると同様のスパ
ッタチャンバの垂直断面図である。
【図６】本発明の処理過程を示す流れ図である。
【符号の説明】
３０ 半導体ウェーハ ４０ スパッタチャンバ ６０ アルミニウムターゲット ６６ ターゲット電源 １００ ウェーハ支持兼加熱プラットホーム １０８ スパッタガス源 １１０ 昇降手段 １２４ 加熱体電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２３Ｃ 14/54 Ｄ 8414−4Ｋ Ｈ０１Ｌ 21/285 Ｓ ３０１ Ｌ 21/3205 (72)発明者 ハイム ギルボア アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94306 パロ アルト ラ ダナ アベニ ュー 3687 (56)参考文献 特開 平２−219224（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−45525（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−225224（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 段付き半導体ウェーハの上に、該ウェー
    ハにバイアス電圧を印加することなしに、アルミニウム
    層を堆積し、前記段が満たされ、アルミニウム層が平ら
    になるようにするためのスパッタ方法において、 （ａ）１秒当たり２００ないし３００オングストローム
    の堆積速度を提供するのに十分なターゲット電力値を保
    持しながら、及び前記ウェーハを１５０℃よりも低い温
    度に保持しながら、第１の堆積段階においてターゲット
    から前記ウェーハ上にアルミニウムをスパッタする段階
    と、 （ｂ）１秒当たり２０ないし４０オングストロームの堆
    積速度を提供するように前記ターゲット電力値の範囲を
    変更し、及び、前記ウェーハを６００℃を越えない温度
    に上げて該ウェーハをこの温度に保持しながら、第２の
    堆積段階において前記ウェーハ上に追加のアルミニウム
    をスパッタする段階と、 （ｃ）次いで、１秒当たり１００ないし２５０オングス
    トロームの堆積速度を提供するように前記ターゲット電
    力値の範囲を上げ、及び、前記ウェーハを６００℃を越
    えない温度に保持し続けながら、第３の堆積段階におい
    て前記ウェーハの面上に更にアルミニウムをスパッタす
    る段階とを有する半導体ウェーハの上にアルミニウム層
    を堆積するためのスパッタ方法。
  2. 【請求項２】 第１の堆積段階の前に、ウェーハ支持プ
    ラットホーム及びその内部の加熱体を、最初、５００℃
    ないし６００℃の温度に加熱する請求項１記載の半導体
    ウェーハの上にアルミニウム層を堆積するためのスパッ
    タ方法。
  3. 【請求項３】 至近間隔をおく隆起部を有する半導体ウ
    ェーハ上に、該ウェーハにバイアス電圧を印加すること
    なしに、実質的に平らな面を有するアルミニウム層をス
    パッタするための方法において、 （ａ）スパッタチャンバ内において内部に加熱手段を有
    するウェーハ支持プラット ホームを５００℃ないし６
    ００℃の温度に加熱する段階と、 （ｂ）至近間隔をおく隆起部を有する半導体ウェーハ
    を、スパッタ過程を通じてアルミニウムターゲット上の
    電圧を直流−３００ないし−６００ボルトの範囲内に保
    持することのできるターゲット電源に接続されたアルミ
    ニウムターゲットを内部に有するスパッタチャンバ内に
    挿入する段階と、 （ｃ）前記チャンバを１ミリトルないし８ミリトルの範
    囲内に保持しながらスパッタガスを３０ないし３００ｓ
    ｃｃｍの割合で前記チャンバに流入する段階と、 （ｄ）１秒当たり２００ないし３００オングストローム
    の堆積速度を提供するのに十分な電力値を前記ターゲッ
    トに対して保持しながら、及び前記ウェーハを１５０℃
    よりも低い温度に保持しながら、第１の堆積段階におい
    て前記ウェーハ上に前記ターゲットからアルミニウムを
    スパッタするため、前記チャンバ内にプラズマを発生さ
    せる段階と、 （ｅ）次いで、前記加熱された支持プラットホームを持
    ち上げて前記ウェーハの背面に接触させる段階と、 （ｆ）前記ウェーハを前記支持プラットホーム及びその
    内部の加熱手段に熱的に結合することによって前記ウェ
    ーハの温度を６００℃を越えない温度に上げるため、前
    記ウェーハ支持プラットホームの上面と前記ウェーハの
    背面との間の密封領域に導熱性ガスを流す段階と、 （ｇ）前記ウェーハを６００℃を越えない前記温度に保
    持しながら、１秒当たり２０ないし４０オングストロー
    ムの堆積速度を提供するように前記ターゲット電力値の
    範囲を変更し、及び第２の堆積段階において前記ウェー
    ハ上に追加のアルミニウムをスパッタする段階と、 （ｈ）次いで、１秒当たり１００ないし２５０オングス
    トロームの堆積速度を提供するように十分に前記ターゲ
    ット電力値の範囲を上げ、及び、１ないし２ミクロンの
    最終平均厚さのアルミニウムが堆積されるまで、前記ウ
    ェーハを６００℃を越えない温度に保持し続けながら、
    第３の堆積段階において前記ウェーハの面上に更にアル
    ミニウムをスパッタする段階とを有する半導体ウェーハ
    上にアルミニウム層をスパッタする方法。
  4. 【請求項４】 至近間隔をおく隆起部を有する半導体ウ
    ェーハ上に、該ウェーハにバイアス電圧を印加すること
    なしに、実質的に平らな面を有するアルミニウム層をス
    パッタするための方法において、 （ａ）至近間隔をおく隆起部を有する半導体ウェーハ
    を、１ないし８ミリトルの圧力に、及び１００℃を越え
    ない温度に保持された第１のスパッタ堆積チャンバ内に
    挿入する段階を有し、前記第１のチャンバは、ターゲッ
    ト電圧を直流−３００ないし−６００ボルトの範囲内に
    保持することのできるターゲット電源に接続されたアル
    ミニウムターゲットを内部に有しており、更に、 （ｂ）前記ウェーハ上に２０００オングストロームまで
    のアルミニウムを堆積するため、前記ウェーハを１００
    ℃よりも下の温度に保持しながら第１の堆積段階におい
    て前記ウェーハ上に前記ターゲットからアルミニウムを
    スパッタするために前記チャンバ内にプラズマを発生す
    る段階と、 （ｃ）１０−８ないし１０−９トルの範囲の真空の下で
    前記第１のチャンバから前記ウェーハを取り出し、及
    び、スパッタガスを含有し、４７５℃ないし６００℃の
    温度に加熱された第２のスパッタ堆積チャンバ内に、該
    チャンバ内の圧力を１ミリトルないし８ミリトルの範囲
    内に保持しながら、前記ウェーハを挿入する段階とを有
    し、前記第１のチャンバも、ターゲット電圧を直流−３
    ００ないし−６００ボルトの範囲内に保持することので
    きるターゲット電源に接続されたアルミニウムターゲッ
    トを内部に有しており、更に、 （ｄ）前記第２のチャンバ内の前記ターゲットに対する
    電力値の範囲を、１秒当たり０ないし４０オングストロ
    ーム堆積速度を提供するのに十分な値に保持しながら、
    及び、前記ウェーハを５００℃ないし６００℃の温度に
    保持しながら、第２の堆積段階において前記ウェーハ上
    に追加のアルミニウムをスパッタする段階と、（ｅ）次
    いで、前記ターゲットの電力値の範囲を、１秒当たり１
    ００ないし３００オングストローム堆積速度を提供する
    値に上げ、及び、前記ウェーハを５５０℃ないし６００
    ℃の温度に保持し続けながら第３の堆積段階において前
    記第２の堆積チャンバ内のウェーハ面上に更にアルミニ
    ウムをスパッタする段階とを有する半導体ウェーハ上に
    アルミニウム層をスパッタする方法。
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