JPH08186114A

JPH08186114A - 配線薄膜、及び配線薄膜製造方法

Info

Publication number: JPH08186114A
Application number: JP33981594A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Kadokura; 好之門倉; Joji Hiroishi; 城司広石
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 1994-12-29
Filing date: 1994-12-29
Publication date: 1996-07-16

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単なプロセスにより、基板上の絶縁膜に開
けられた微細な配線孔を配線薄膜材料で充填する技術を
提供する。【構成】配線薄膜をスパッタリングで成膜し、基板上
に成膜された絶縁膜に設けられた配線孔4内を前記配線
薄膜で充填する際、前記配線薄膜にグレーン成長阻害剤
が添加されるようにすると、該配線薄膜6、7₁、9を構成
する粒子のグレーンサイズが小さくなり、移動度が増し
て、アスペクト比の大きい配線孔を埋込むことができ
る。特に、前記配線薄膜がアルミニウムを主成分とする
場合には、グレーン成長阻害剤としてチタン又はジルコ
ニウムが有効である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置等の電子機
器の製造に際して用いられる配線薄膜、及び配線薄膜製
造方法にかかり、特に基板上の絶縁膜に設けられた高ア
スペクト比の配線孔を充填できる配線薄膜、及び配線薄
膜製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製品のうち、超ＬＩＳには多層配
線膜が用いられており、半導体基板上の絶縁膜や、多層
配線膜間を絶縁する層間絶縁膜に設けられた、コンタク
トホールやヴィアホール等の配線孔を充填し、多層配線
膜と基板との電気的接続や、多層配線膜同士の電気的接
続がとられている。

【０００３】このような、多層配線膜の電気的接続のた
めに、配線孔内を配線薄膜で充填する技術として、従来
は、真空容器内にガスを導入し、導入されたガスの反応
により基板上に薄膜を堆積させるCVD法が用いられてお
り、微細な配線孔を埋め込むことができる点で有効であ
るとされていた。

【０００４】このCVD法では、配線孔の底部に露出した
基板等の表面で反応を起こして所望の配線薄膜材料を析
出さるガスの存在が不可欠である。従って、例えばシリ
コン基板上にＴｉ膜やＴｉＮ膜を成長させたい場合に
は、基板表面で化学反応を起し、Ｔｉを析出させる原料
ガスが必要となるが、そのような原料ガスはいまのとこ
ろ発見されていない。

【０００５】しかしながらＴｉ膜は、ＴｉＮ／Ｔｉ／Ｓ
ｉのサンドイッチ構造として、特にシリコン基板を使用
した集積回路にとって必要な薄膜である。そこで一般に
は、この薄膜を成膜するために、物理的な方法であるス
パッタリング方法を用いている。

【０００６】図１０(ａ)を用い、このスパッタリング方
法により、コンタクトホール内に金属薄膜を形成する工
程を簡単に説明する。１０１は成膜対象のシリコン基板
であり、該シリコン基板１０１表面にはシリコン熱酸化
膜１００が形成されており、該シリコン熱酸化膜１００
には配線孔であるコンタクトホール１０５が設けられ、
その底面１０２の下には、図示しないオーミック接続用
の拡散層が設けられている。

【０００７】金属薄膜を成膜するために、このシリコン
基板１０１をスパッタリング装置内に搬入し、金属薄膜
の材料から成るターゲットに対向配置させ、真空状態と
した後アルゴン等のスパッタガスを導入し、前記ターゲ
ットが置かれた電極に負電圧を印加して放電させ、この
放電によってスパッタガスのプラズマが発生する。該プ
ラズマ中の電離ガス分子（イオン）が前記ターゲットに
入射すると、該ターゲット表面から金属薄膜の材料物質
であるターゲット粒子(ターゲットを構成する原子やそ
のクラスター。ターゲットがチタンから構成されていれ
ばチタン原子、及びそのクラスター。)が余弦則により
種々の方向に叩き出され、前記コンタクトホール１０５
に対して種々の方向から入射する。

【０００８】この場合、前記金属薄膜で埋込むべきコン
タクトホール１０５の開口が小さく、しかもその側壁が
底面１０２から直角に立ち上がっていた場合には、図１
０(ｂ)に示すように、種々の方向から飛来したターゲッ
ト粒子１０３のうち、シリコン基板表面に対して斜め方
向から入射してきたものは前記底面１０２に到達せず、
前記コンタクトホール１０５の開口周辺の絶縁膜に堆積
し、ここでオーバーハング１０６を形成してしまう。こ
のようなオーバーハング１０６が生じると、底面１０２
に到達するターゲット粒子は増々減少し、コンタクトホ
ール１０５をアルミニウム薄膜１０７₁で埋込むことが
できなくなってしまう。

【０００９】一方、近年増々要求される微細化のため、
用いられるコンタクトホール等の配線孔の開口は小さく
なる一方である。このため、配線孔のアスペクト比(深
さに対する開口径の比)も大きくなり、埋込み不良が増
々発生しやすくなり、深刻な問題となっている。

【００１０】このような高アスペクト比の配線孔を埋込
む場合の不都合は、チタン等のバリアメタルの薄膜を形
成する際にも発生し得るが、特にアルミニウムを主成分
とする薄膜(以下、アルミニウムを主成分とする薄膜を
アルミニウム薄膜と略す。)等の配線薄膜を成膜する場
合に起しやすく、コンタクトホール底面のボトムカバレ
ッジの悪化による埋込み不良を招いていた。

【００１１】そこで従来技術では、ボトムカバレッジを
向上させるために、基板を室温程度の低温状態に置いて
チタン薄膜上にアルミニウム薄膜を成膜し、次いで該ア
ルミニウム薄膜を３５０℃〜５５０℃に加熱してリフロ
ーイングを行ったり、または、低温状態でチタン薄膜上
に１stアルミニウム薄膜を成膜し、次いで基板を３５０
℃〜５５０℃の温度の高温状態にして前記１stアルミニ
ウム薄膜上に更に２ndアルミニウム薄膜を成膜し、アル
ミニウムをフローさせる等のＡｌフロー法が行われてい
る。

【００１２】これらＡｌフロー法を使用すると、図１０
(ｂ)のような、穴の中に所望膜厚が確保できていないコ
ンタクトホールにも、基板表面のアルミニウム薄膜が流
れ込ませて、図１０(ｃ)に示すように、コンタクトホー
ル１０５内をアルミニウム薄膜１０７₂で充填できるも
のである。

【００１３】しかしながらこのＡｌフロー法を使用して
アスペクト比が１．０以上の配線孔を埋込む場合は、ア
ルミニウム薄膜を成膜し、フローさせるために、基板を
低温状態にし、次いで高温状態にするという２工程を必
要とし、しかもチタン薄膜上にアルミニウム薄膜を成膜
しなければならないという制約がある。

【００１４】従って、このＡｌフロー法を行うための装
置は、図４(ｄ)に示す成膜装置３００₄のように、少な
くとも、プリヒート室３０１と、チタン成膜室３０２
と、１stアルミニウム薄膜を成膜する低温Ａｌ室３０
３’と、２ndアルミニウム薄膜成膜を成膜する高温Ａｌ
室３０４’との４つのチャンバーを必要とし、また、前
記チタン成膜室３０４、前記低温Ａｌ室３０３’、高温
Ａｌ室３０４’とで使用する３個のターゲット(スパッ
タ源)を必要とするため、装置が大型で高価になるとい
う問題があった。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の不都合を解消するために創作されたもので、その目的
は、簡単なプロセスにより、コンタクトホール等の高ア
スペクト比の配線孔を配線薄膜で埋込むことができる技
術を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、スパッタリングにより成膜
され、基板上に設けられた絶縁膜の有する配線孔内を埋
込むべき配線薄膜であって、グレーン成長阻害剤が添加
されたことを特徴とし、請求項２記載の発明は、請求項
１記載の配線薄膜であって、前記配線薄膜の組成はアル
ミニウムを主成分とし、前記グレーン成長阻害剤として
チタン又はジルコニウムのいずれか一方、又は両方が添
加されたことを特徴とし、請求項３記載の発明は、配線
薄膜をスパッタリングで成膜し、基板上に設けられた絶
縁膜の有する配線孔内を前記配線薄膜で埋込む配線薄膜
製造方法であって、前記スパッタリングの際に前記配線
薄膜にグレーン成長阻害剤を添加することを特徴とし、
請求項４記載の発明は、請求項３記載の配線薄膜製造方
法であって、前記配線薄膜の組成がアルミニウムを主成
分とし、前記グレーン成長阻害剤としてチタン又はジル
コニウムのいずれか一方、又は両方を用いることを特徴
とする。

【００１７】

【作用】従来は、スパッタリングにより配線薄膜を成膜
して高アスペクト比の配線孔を充填する場合に、チタン
薄膜を下地として用いると埋込み特性が良好になるの
は、チタン薄膜の表面張力が低いため、その上に成膜さ
れる配線薄膜の構成物質がチタン薄膜上を動きやすいか
らであると言われていた。

【００１８】しかしながら本発明の発明者は、下地のチ
タン薄膜が埋込み特性を向上させる本質的な理由は、チ
タン薄膜の表面張力の値そのものよりも、むしろチタン
薄膜上に成膜される配線薄膜のグレーンサイズが小さい
点にあることを見出した。

【００１９】このことを具体的に、配線薄膜の断面のＳ
ＥＭ写真を用いて説明する。図５(ａ)〜(ｄ)と図６(ａ)
〜(ｄ)は、いずれもシリコン基板上に設けられたアルミ
ニウム配線薄膜の段面のＳＥＭ写真であり、これらの配
線薄膜は、シリコン基板上の熱酸化膜にコンタクトホー
ルを設け、該コンタクトホール内にチタン薄膜(２０nm)
と窒化チタン薄膜(７０nm)とから成るバリア層を成膜
し、アニール後、プレヒート及び基板加熱は行わずに前
記窒化チタン薄膜上に膜厚５０nmのチタン薄膜を成膜
し、更にこのチタン薄膜上に、Ａｌ−1％Ｓｉ−0.5％Ｃ
ｕのターゲットをスパッタして膜厚３００nmの１stアル
ミニウム薄膜を成膜し、次いでこのシリコン基板を４５
０℃に加熱してリフローイングを行った後、基板温度を
４５０℃にして前記ターゲットと同じ組成のターゲット
をスパッタし、２ndアルミニウム薄膜の成膜とリフロー
イングを行って形成したものである。

【００２０】図５(ａ)〜(ｄ)と図６(ａ)〜(ｄ)は、コン
タクトホールのアスペクト比が相違し、図５の各写真は
アスペクト比が２、図６の各写真は、アスペクト比が
０．８である。

【００２１】図５(ａ)〜(ｄ)及び、図６の(ａ)〜(ｄ)で
は、それぞれ１stアルミニウム薄膜成膜時の基板温度が
異なっている。その基板温度は、図５(ａ)と図６(ａ)は
室温、図５(ｂ)と図６(ｂ)は１００℃、図５(ｃ)と図６
(ｃ)は２５０℃、図５(ｄ)と図６(ｄ)は３００℃であ
る。

【００２２】これらＳＥＭ写真を観察すると、アスペク
ト比が０．８のコンタクトホールでは、埋込み特性は良
好であるが、１stアルミニウム薄膜の成膜温度が低いほ
どアルミニウムの流動性が増している(図６(ａ)〜
(ｄ))。しかし、アスペクト比が２．０のコンタクトホ
ールでは、１stアルミニウム薄膜を３００℃で成膜した
場合の埋込みは不完全になっている(図５(ｄ))。

【００２３】これらの写真から、１stアルミニウム薄膜
の成膜温度Ｔ₁(℃)を横軸にとり、配線薄膜のグレーン
サイズＧ₁(μm)を縦軸にとると、両者の関係は図８のグ
ラフＬ₁、Ｌ₂、Ｌ₃のようになる。

【００２４】前記グラフＬ₁は１stアルミニウム薄膜成
膜直後のグレーンサイズを示し、グラフＬ₂は１stアル
ミニウム薄膜成膜後に基板を４５０℃に昇温させ、リフ
ローイングを行った後のグレーンサイズを示し、グラフ
Ｌ₃は、前記リフローイング後、基板温度を４５０℃に
保って１stアルミニウム薄膜上に膜厚１００nmの２ndア
ルミニウム薄膜の成膜、リフローイングを行った後のグ
レーンサイズである。いずれの場合も成膜温度が低いほ
ど１stアルミニウム薄膜のグレーンサイズは小さく、ま
た、１stアルミニウム薄膜のグレーンサイズが小さいほ
ど、その上に２ndアルミニウム薄膜が成膜されて形成さ
れた配線薄膜のグレーンサイズも小さくなり、１stアル
ミニウム薄膜のグレーンサイズの大小を反映したものと
なっており、グレーンサイズが小さい方が、埋込み特性
が良好になっている。

【００２５】その理由を、埋込み特性が良好な図５(ａ)
の場合と、埋込み特性の悪い図５(ｄ)の場合とを、それ
ぞれ模式的に図７(ａ)、(ｂ)に表して説明する。

【００２６】図７(ａ)、(ｂ)を参照し、５０は前記バリ
ア層とその上に成膜されたチタン薄膜とから成るサンド
イッチ構造の積層膜であり、該積層膜５０上には、１st
アルミニウム薄膜(３００nm)と２ndアルミニウム薄膜
(１００nm)とで構成される配線薄膜５１₁、５１₂が成膜
されている。

【００２７】この配線薄膜５１₁、５１₂の膜厚は４００
nmであるから、図７(ｂ)のように、グレーンサイズが４
００nmよりも大きくなると、配線薄膜５１₂は断面でバ
ンブー構造を示すようになってしまい、配線薄膜５１₂
を構成する物質の移動度は小さくなる。従って、基板を
加熱しても配線孔５２₂を充填することは困難となる。

【００２８】一方、図７(ａ)のように、グレーンサイズ
が４００nmよりも小さければ、配線薄膜５１₁はバンブ
ー構造にはならない。この図７(ａ)のような構造の場合
は、配線薄膜５１₁を構成する物質が粒子のバウンダリ
ーを通って自由に移動ができ、そのため、加熱によるリ
フローイングが行われやすく、配線孔５２₁は充填され
やすくなる。

【００２９】以上により、高アスペクト比の配線孔を埋
込むためにはアルミニウム薄膜のグレーンサイズを小さ
くすればよいことが分る。

【００３０】しかしながらアルミニウム薄膜のグレーン
サイズは、成膜温度ばかりでなく、下地の薄膜の種類で
も異なる。このグレーンサイズの下地依存性を、アルミ
ニウム薄膜をシリコン酸化膜上と、窒化チタン薄膜上
と、チタン薄膜上とに成膜した場合について説明する。
図９に、アルミニウム薄膜の成膜温度Ｔ₂(℃)を横軸に
とり、グレーンサイズＧ₂(μm)を縦軸にとって、前記各
下地膜につき、シリコン酸化膜の場合をグラフＬ₄、窒
化チタン薄膜の場合をグラフＬ₅、チタン薄膜の場合を
グラフＬ₆で示す。下地がシリコン酸化膜、窒化チタ
ン、チタン薄膜の順にアルミニウム薄膜のグレーンサイ
ズは小さくなる。即ち、チタン薄膜の場合が最も小さい
ことが分る。

【００３１】以上の結果を総合すると、チタン薄膜上に
アルミニウム薄膜を成膜した場合に高アスペクト比のコ
ンタクトホールを埋込むことができるのは、従来言われ
ていたように、チタン薄膜の表面張力が低いから、アル
ミニウム薄膜の構成物質が動きやすいというよりも、む
しろ、チタン薄膜がアルミニウム薄膜のグレーンの成長
を止め、グレーンサイズを小さくしているためにアルミ
ニウム薄膜の構成物質が動きやすい、ということがわか
る。

【００３２】従って、スパッタリングによる配線薄膜の
成膜の際、該配線薄膜にグレーンサイズを小さくするグ
レーン成長阻害剤を添加すれば、配線薄膜のグレーンサ
イズを膜厚よりも小さくし、バンブー構造の発生を防止
でき、そのため、配線薄膜の構成物質の移動度が大きく
なって高アスペクト比の配線孔を配線薄膜で充填するこ
とが可能となる。特に、アルミニウムを主成分とする配
線薄膜には、チタンやジルコニウムがグレーン成長阻害
剤として有効なので、アルミニウムを主成分とする配線
薄膜中にチタン又はジルコニウムのいずれか一方、又は
両方を添加すると、アスペクト比の高い配線孔も充填す
ることが可能となる。

【００３３】

【実施例】本発明方法の第１の実施例を図面を用いて説
明する。図１(ａ)を参照し、２０は成膜対象のウェハー
であり、シリコン基板２上に成膜されたシリコン熱酸化
膜である絶縁膜３にアスペクト比が２のコンタクトホー
ル４が設けられ、該コンタクトホール４の底面には、前
記シリコン基板２の表面が露出している。

【００３４】このウェハー２０をスパッタリング装置内
に搬入し、図１(ｂ)のように、該ウェハー２０上に、前
記シリコン基板２との接触抵抗を低下させるためのチタ
ン薄膜を成膜し、次いで、後で成膜する配線薄膜に対す
るウェット層である窒化チタン薄膜を成膜し、前記チタ
ン薄膜と前記窒化チタン薄膜とでバリア層５を形成す
る。

【００３５】前記バリア層５中の窒化チタン薄膜は、後
で成膜する配線薄膜中のアルミニウム原子とシリコン基
板２中のシリコン原子との相互拡散を防止するバリア機
能を有しており、このバリア機能は酸素に触れると高ま
るため、図１(ｃ)に示すように、前記バリア層５を形成
したウェハーを一旦大気雰囲気に置く。

【００３６】次に、前記バリア層５が形成されたウェハ
ーを図４(ａ)に示す成膜装置３００₁のカセット室３０
５₁にセットし、図示しない真空ポンプで該カセット室
３０５₁内を真空状態にした後、搬送室３０６を通して
プリヒート室３０１に移動させ、該プリヒート室３０１
内で加熱して、図１(ｄ)に示すように、大気雰囲気に置
かれたときに前記バリア層５の表面に吸着した水分や吸
着ガスのガス出しが行われる。なお、前記カセット室３
０５₁とは別に、もう一つカセット室３０５₂を設けてお
けば、前記カセット室３０５₁の減圧中に他のウェハー
の搬出入が行えるので都合がよい。

【００３７】前記プリヒートが終ったウェハーは、前記
搬送室３０６を通して高温Ａｌ室３０４に移動させる。

【００３８】該高温Ａｌ室３０４は、アルミニウムを主
成分とする配線薄膜を成膜するスパッタ室であり、アル
ミニウムに０．５重量％の銅が添加され、更に、０．１
５重量％のチタンがグレーン成長阻害剤として添加され
たチタン添加ターゲット(Ａｌ−0.5％Ｃｕ−0.15％Ｔ
ｉ)が配置されており、該高温Ａｌ室３０４内のウェハ
ーを４５０℃に加熱して、前記チタン添加ターゲットを
アルゴンプラズマでスパッタリングすると、前記バリア
層５上に成膜される配線薄膜６の組成はアルミニウムを
主成分とし、それにチタンが添加されるので、配線薄膜
を構成する粒子のグレーンサイズは小さくなり、コンタ
クトホール４内が該配線薄膜６で埋込まれたウェハー３
１が得られる。

【００３９】なお、従来技術では、図４(ｄ)に示した成
膜装置３００₄を用いており、図１(ａ)〜(ｄ)までは上
記実施例と同様のプロセスが行われるが、前記バリア層
５上に直接配線薄膜を成膜すると前記コンタクトホール
４内を完全に埋込むことができないため、プリヒート室
で処理したウェハーは、チタン成膜室３０２で図１１
(ａ)に示すように、前記バリア層５上にチタン薄膜８を
成膜し、低温Ａｌ室３０３’で、ウェハーを加熱せずに
Ａｌ−1％Ｓｉ−0.5％Ｃｕのターゲットをスパッタし
て、図１１(ｂ)に示すように、前記チタン薄膜８上に１
stアルミニウム層１１を成膜し、次に高温Ａｌ室３０
４’でウェハーを４５０℃に加熱してスパッタリングを
行い、２ndアルミニウム層を成膜し、前記コンタクトホ
ール４内を、１stアルミニウム層と２ndアルミニウム層
とで構成される配線薄膜１２で埋込んでいた。

【００４０】このように、従来技術に比べて本発明は、
従来技術で必要とされるチタン薄膜８を成膜しなくても
コンタクトホール内を配線薄膜で埋込むことができ、ま
た、低温で１stアルミニウム薄膜を成膜する工程を省略
できるので、小型の成膜装置３００₁を用いることが可
能となった。

【００４１】次に、第１の実施例よりも高いアスペクト
比のコンタクトホールに対応できる本発明の第２の実施
例を説明する。この第２の実施例では図４(ｂ)に示す成
膜装置３００₂により、図１(ａ)〜(ｄ)まで、前記成膜
装置３００₁を使用した第１の実施例と同様にウェハー
の処理を行い、ガス出しの終了したウェハー２１をプレ
ヒート室３０１から搬送室３０６を通して低温Ａｌ室３
０３に搬入する。

【００４２】該低温Ａｌ室３０３はウェハーを加熱しな
いでスパッタリングを行うスパッタ室であり、アルミニ
ウムに０．５重量％の銅が添加され、更に、０．１５重
量％のチタンがグレーン成長阻害剤として添加されたチ
タン添加ターゲットが配置されており、該チタン添加タ
ーゲットをアルゴンでスパッタし、図２(ａ)に示すよう
に、バリア層５上に、チタンが添加された膜厚３００nm
の１stアルミニウム薄膜７₁を成膜し、該低温Ａｌ室３
０３から前記搬送室３０６を通して高温Ａｌ室３０４に
移動させ、４５０℃に加熱して、該高温Ａｌ室３０４に
配置された前記チタン添加ターゲットと同じ組成のチタ
ン添加ターゲットをアルゴンガスでスパッタし、チタン
が添加された膜厚１００nmの２ndアルミニウム薄膜を堆
積させながらリフローイングを行い、前記１stアルミニ
ウム薄膜と前記２ndアルミニウム薄膜とで配線金属薄膜
７₂を形成させ、該配線金属薄膜７₂でコンタクトホール
４内が埋込まれたウェハー３２を得る。なお、前記２nd
アルミニウム薄膜にはグレーン成長阻害剤を添加しなく
ても高アスペクト比の配線孔を埋込むことができる。

【００４３】また、前記第１の実施例よりもアスペクト
比の高い配線孔に対応できる本発明の第３の実施例を説
明する。この第３の実施例では、図４(ｃ)に示す成膜装
置３００₃を使用して、前記第１の実施例と同様に図１
(ａ)〜(ｄ)までの処理を行い、ガス出しを終了したウェ
ハー２１をプレヒート室３０１から搬送室３０６を通し
てチタン成膜室３０１に移動させ、図３(ａ)に示すよう
に、バリア層５上にチタン薄膜８を成膜し、前記搬送室
３０６を通して高温Ａｌ室３０４にウェハーを移動させ
る。該高温Ａｌ室３０４にも前記チタン添加ターゲット
と同じ組成のターゲットが配置されており、ウェハーを
３００℃に加熱して該ターゲットのスパッタリングを行
い、膜厚４００nmのアルミニウム薄膜から成る配線薄膜
９を成膜してコンタクトホール４の埋込みを行いウェハ
ー３３を得る。

【００４４】なお、上記各実施例は配線孔がコンタクト
ホールの場合について説明したが、配線孔底面に下地配
線金属が露出したヴィアホールに対しても適用できる。

【００４５】また、前記チタン添加ターゲットには銅が
添加されているが、それに限定されるものではなく、例
えば、０．５重量％の銅と１．０重量％のシリコンを添
加することも可能であるし、上記実施例のグレーン成長
阻害剤としてチタンが使用されているが、これに限定さ
れるものではない。アルミニウムを主成分とする配線薄
膜には、特にジルコニウム、又はチタンとジルコニウム
の両方をグレーン成長阻害剤に用いると効果的である。
更に、ターゲット中のグレーン成長阻害剤の割合(重量
％)も実施例の値に限定されるものではなく、例えばチ
タンをグレーン成長阻害剤として使用する場合は、ター
ゲット中でチタンが析出しない３重量％程度の濃度まで
高めることができるし、配線薄膜中のグレーン成長を効
果的に小さくできる０．１重量％程度の濃度に下げるこ
とも可能である。

【００４６】更に、配線薄膜用のターゲットにグレーン
成長阻害剤を添加するのではなく、配線薄膜用のターゲ
ットとは別にグレーン成長阻害剤を主成分とするターゲ
ットを用意し、前記配線薄膜用のターゲットをスパッタ
リングする際に、前記グレーン成長阻害剤を主成分とす
るターゲットのスパッタリングも行い、成膜される配線
薄膜にグレーン成長阻害剤が添加されるようにしてもよ
いし、スパッタガス中にグレーン成長阻害剤をガス状態
で導入してもよい。

【００４７】

【発明の効果】工程を付加することなく、配線薄膜をス
パッタリングにより成膜する際にグレーン成長阻害剤を
添加するだけで、アスペクト比の大きい配線孔を充填で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の工程を説明するための
図

【図２】本発明の第２の実施例の工程を説明するための
図

【図３】本発明の第３の実施例の工程を説明するための
図

【図４】(ａ)本発明の第１の実施例に用いられる成膜装
置の一例 (ｂ)本発明の第２の実施例に用いられる成膜装置の一例 (ｃ)本発明の第３の実施例に用いられる成膜装置の一例 (ｄ)従来技術に用いられる成膜装置の一例

【図５】(ａ)アスペクト比2.0のコンタクトホールに室
温と４５０度で成膜したアルミニウム薄膜の断面のＳＥ
Ｍ写真 (ｂ)アスペクト比2.0のコンタクトホールに１００℃と
４５０℃で成膜したアルミニウム薄膜の断面のＳＥＭ写
真 (ｃ)アスペクト比2.0のコンタクトホールに２５０℃と
４５０℃で成膜したアルミニウム薄膜の断面のＳＥＭ写
真 (ｄ)アスペクト比2.0のコンタクトホールに３００℃と
４５０℃で成膜したアルミニウム薄膜の断面のＳＥＭ写
真

【図６】(ａ)アスペクト比0.8のコンタクトホールに室
温と４５０度で成膜したアルミニウム薄膜の断面のＳＥ
Ｍ写真 (ｂ)アスペクト比0.8のコンタクトホールに１００℃と
４５０℃で成膜したアルミニウム薄膜の断面のＳＥＭ写
真 (ｃ)アスペクト比0.8のコンタクトホールに２５０℃と
４５０℃で成膜したアルミニウム薄膜の断面のＳＥＭ写
真 (ｄ)アスペクト比0.8のコンタクトホールに３００℃と
４５０℃で成膜したアルミニウム薄膜の断面のＳＥＭ写
真

【図７】(ａ)グレーンサイズの小さい配線薄膜の構造を
説明するための図 (ｂ)グレーンサイズの大きい配線薄膜の構造を説明する
ための図

【図８】１stアルミニウム薄膜の成膜温度とグレーンサ
イズの関係を示す図

【図９】アルミニウム薄膜のグレーンサイズの下地依存
性を説明するための図

【図１０】従来技術の工程を説明するための図

【図１１】従来技術で高アスペクト比のコンタクトホー
ルを埋込む場合の工程を説明するための図

【符号の説明】

２……基板３……絶縁膜４……配線孔６、７₁、９……グレーン成長阻害剤が添加された配線
薄膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スパッタリングにより成膜され、基板上に
設けられた絶縁膜の有する配線孔を埋込むべき配線薄膜
であって、グレーン成長阻害剤が添加されたことを特徴とする配線
薄膜。
【請求項２】前記配線薄膜の組成はアルミニウムを主成
分とし、前記グレーン成長阻害剤としてチタン又はジルコニウム
のいずれか一方、又は両方が添加されたことを特徴とす
る請求項１記載の配線薄膜。
【請求項３】配線薄膜をスパッタリングで成膜し、基板
上に設けられた絶縁膜の有する配線孔内を前記配線薄膜
で埋込む配線薄膜製造方法であって、前記スパッタリングの際に前記配線薄膜にグレーン成長
阻害剤を添加することを特徴とする配線薄膜製造方法。
【請求項４】前記配線薄膜の組成はアルミニウムを主成
分とし、前記グレーン成長阻害剤としてチタン又はジルコニウム
のいずれか一方、又は両方を用いることを特徴とする請
求項３記載の配線薄膜製造方法。