JPH0917747A - タングステン堆積のための改良付着層 - Google Patents
タングステン堆積のための改良付着層Info
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- JPH0917747A JPH0917747A JP8146216A JP14621696A JPH0917747A JP H0917747 A JPH0917747 A JP H0917747A JP 8146216 A JP8146216 A JP 8146216A JP 14621696 A JP14621696 A JP 14621696A JP H0917747 A JPH0917747 A JP H0917747A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 チタン層と窒化チタン層を有する基板の縁部
から自由チタンを排除する方法を提供すること。 【解決手段】 自由チタンの排除は、窒素含有ガスのプ
ラズマを形成することにより達成される。このプラズマ
は露出した自由チタン（１８′）と反応し、そこで窒化
チタンを生成する。チタン層（１８′）と窒化チタン層
（１８″）の堆積及びプラズマ処理はすべて、同一のチ
ャンバ（１１４）内で行われるのが好ましい。
から自由チタンを排除する方法を提供すること。 【解決手段】 自由チタンの排除は、窒素含有ガスのプ
ラズマを形成することにより達成される。このプラズマ
は露出した自由チタン（１８′）と反応し、そこで窒化
チタンを生成する。チタン層（１８′）と窒化チタン層
（１８″）の堆積及びプラズマ処理はすべて、同一のチ
ャンバ（１１４）内で行われるのが好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ブランケットタン
グステンプラグ（blanket tungsten plug）の形成プロ
セスの改良に関する。特に本発明は、タングステンの堆
積に先立つ、下層の吸着層の処理に関する。
グステンプラグ（blanket tungsten plug）の形成プロ
セスの改良に関する。特に本発明は、タングステンの堆
積に先立つ、下層の吸着層の処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】タングステンは、タングステンヘキサフ
ルオライド（ＷＦ6）から化学気相成長（ＣＶＤ）によ
って、コンタクト層として堆積される。タングステンは
シリコン酸化物及びシリコン窒化物などの誘電材料に良
好に付着しないので、付着層をまず堆積し、タングステ
ンと基板との間の良好な付着を確実にする。堆積の後、
タングステンと付着層は、一般的に誘電層のレベルまで
エッチングバックされる。
ルオライド（ＷＦ6）から化学気相成長（ＣＶＤ）によ
って、コンタクト層として堆積される。タングステンは
シリコン酸化物及びシリコン窒化物などの誘電材料に良
好に付着しないので、付着層をまず堆積し、タングステ
ンと基板との間の良好な付着を確実にする。堆積の後、
タングステンと付着層は、一般的に誘電層のレベルまで
エッチングバックされる。
【０００３】図１は、三つのステップ、いわゆるブラン
ケットタングステン堆積プロセスを示している。図１の
（ａ）は、シリコン基板１２と、コンタクト開口部１６
を形成するためにパターン形成されたシリコン酸化物な
どの誘電層１４とを示している。付着層１８は、開口部
１６と誘電層１４の上にその形状に従って堆積されてい
る。図１の（ｂ）は、タングステン層２０のブランケッ
ト堆積後、タングステン２０が開口部１６を満たし、付
着層１８と誘電層１４の上に広がっている状態を示して
いる。図１の（ｃ）は、タングステン層２０と付着層１
８とを誘電層１４のレベルにエッチバックした後、誘電
層１４が再び露出され、開口部１６がタングステン２０
で満たされた状態を示している。付着層１８はエッチバ
ックプロセス中に誘電層１４から除去されるが、基板１
２とタングステン層２０との間には残る。
ケットタングステン堆積プロセスを示している。図１の
（ａ）は、シリコン基板１２と、コンタクト開口部１６
を形成するためにパターン形成されたシリコン酸化物な
どの誘電層１４とを示している。付着層１８は、開口部
１６と誘電層１４の上にその形状に従って堆積されてい
る。図１の（ｂ）は、タングステン層２０のブランケッ
ト堆積後、タングステン２０が開口部１６を満たし、付
着層１８と誘電層１４の上に広がっている状態を示して
いる。図１の（ｃ）は、タングステン層２０と付着層１
８とを誘電層１４のレベルにエッチバックした後、誘電
層１４が再び露出され、開口部１６がタングステン２０
で満たされた状態を示している。付着層１８はエッチバ
ックプロセス中に誘電層１４から除去されるが、基板１
２とタングステン層２０との間には残る。
【０００４】付着層の存在は、シリコン酸化物などの誘
電層、又は、シリコンやアルミニウム、チタニウム、シ
リサイドなどからなる伝動層を含むあらゆる型式の基板
上へのタングステン堆積を可能にする。付着層は、一般
的にスパッタリングや化学気相成長により堆積される。
電層、又は、シリコンやアルミニウム、チタニウム、シ
リサイドなどからなる伝動層を含むあらゆる型式の基板
上へのタングステン堆積を可能にする。付着層は、一般
的にスパッタリングや化学気相成長により堆積される。
【０００５】良好な付着層は、以下の基準を満たさなけ
ればならない。すなわち、（１）基板とタングステンと
に対する良好な付着性を提供すること、（２）タングス
テン堆積の化学作用と両立しなければならないこと、す
なわち、フッ素含有タングステン堆積化学作用と反応し
てはならないし、フッ素汚染種が付着層を通して拡散
し、下層と反応することができてはならないこと、
（３）許容範囲のコンタクト抵抗を持たなければならな
いこと、（４）合理的なステップカバレッジを与えなけ
ればならないこと、（５）低欠陥で製造可能なプロセス
によって作ることができなければならないこと、といっ
た基準を満たさなければならない。
ればならない。すなわち、（１）基板とタングステンと
に対する良好な付着性を提供すること、（２）タングス
テン堆積の化学作用と両立しなければならないこと、す
なわち、フッ素含有タングステン堆積化学作用と反応し
てはならないし、フッ素汚染種が付着層を通して拡散
し、下層と反応することができてはならないこと、
（３）許容範囲のコンタクト抵抗を持たなければならな
いこと、（４）合理的なステップカバレッジを与えなけ
ればならないこと、（５）低欠陥で製造可能なプロセス
によって作ることができなければならないこと、といっ
た基準を満たさなければならない。
【０００６】窒化チタン（ＴｉＮ）やチタニウムタング
ステン（ＴｉＷ）といったバリヤ層は、タングステンに
対して良好な付着層を作るということが知られている。
これらの材料は、アルミニウムコンタクトについてのコ
ンタクト信頼性とコンタクト抵抗とを向上するために広
く使用されていて、タングステンコンタクトについての
同様の目的も同じように果たすものである。
ステン（ＴｉＷ）といったバリヤ層は、タングステンに
対して良好な付着層を作るということが知られている。
これらの材料は、アルミニウムコンタクトについてのコ
ンタクト信頼性とコンタクト抵抗とを向上するために広
く使用されていて、タングステンコンタクトについての
同様の目的も同じように果たすものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】多くの方法が、タング
ステン付着層としてのＴｉＮの堆積に使用されてきた。
スパッタされたＴｉＮは良好な付着とバリヤ特性を持
ち、良好な特質を示し、今日の製造方法においてはより
抜きのＴｉＮ堆積方法として使用されている。しかしな
がら、ＴｉＮ層と下層との間の電気的なコンタクト抵抗
があまり良好でないので、一般的に、付着層の堆積に先
立ち、最初に薄いＴｉ層がスパッタリングによって堆積
される。しかしながら、特に、例えばＴｉＮの堆積中と
いったプロセス中に、基板をサポートに押し付けるため
に、連続するステップでクランプリングが使用されると
き、この最初のチタン層は基板の端部で完全に被覆され
ない場合がある。またチタンがウエハの斜面で露出する
場合もある。
ステン付着層としてのＴｉＮの堆積に使用されてきた。
スパッタされたＴｉＮは良好な付着とバリヤ特性を持
ち、良好な特質を示し、今日の製造方法においてはより
抜きのＴｉＮ堆積方法として使用されている。しかしな
がら、ＴｉＮ層と下層との間の電気的なコンタクト抵抗
があまり良好でないので、一般的に、付着層の堆積に先
立ち、最初に薄いＴｉ層がスパッタリングによって堆積
される。しかしながら、特に、例えばＴｉＮの堆積中と
いったプロセス中に、基板をサポートに押し付けるため
に、連続するステップでクランプリングが使用されると
き、この最初のチタン層は基板の端部で完全に被覆され
ない場合がある。またチタンがウエハの斜面で露出する
場合もある。
【０００８】図２は、基板１２の端部で露出しているチ
タン層１８′を示している。この基板１２は、その上に
同じチャンバ内でチタン１８′と窒化チタン１８″がス
パッタ堆積されたものである。特に、チタン１８′は、
温度制御型チャックにウエハを留めるために使用するク
ランプリングの下方で堆積する。クランプリングは、ス
パッタ堆積が生じないよう基板１２の縁部を覆う。露出
したチタンはタングステン堆積ステップ中にＷＦ６と反
応し、ＴｉＦＸを形成するが、これは付着欠陥ないしは
付着ロスを引き起こし、結果として基板１２上にパーテ
ィクルが付着する。従って、ＣＶＤタングステンを堆積
させるのに先立ち、基板１２の縁部で又は当該縁部の近
傍で露出したチタンを排除する方法が見出されなければ
ならない。
タン層１８′を示している。この基板１２は、その上に
同じチャンバ内でチタン１８′と窒化チタン１８″がス
パッタ堆積されたものである。特に、チタン１８′は、
温度制御型チャックにウエハを留めるために使用するク
ランプリングの下方で堆積する。クランプリングは、ス
パッタ堆積が生じないよう基板１２の縁部を覆う。露出
したチタンはタングステン堆積ステップ中にＷＦ６と反
応し、ＴｉＦＸを形成するが、これは付着欠陥ないしは
付着ロスを引き起こし、結果として基板１２上にパーテ
ィクルが付着する。従って、ＣＶＤタングステンを堆積
させるのに先立ち、基板１２の縁部で又は当該縁部の近
傍で露出したチタンを排除する方法が見出されなければ
ならない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本願発明者は、Ｔｉ／Ｔ
ｉＮ層のスパッタ堆積の後に、半導体ウエハなどの基板
の縁部で又は当該縁部の近傍で露出したチタンが、好ま
しくは前記材料がスパッタされる同一チャンバ内におい
て、窒素含有ガスのプラズマに自由チタン（free titan
ium）を晒すことにより排除できることを見出した。プ
ラズマは、例えば、従来のスパッタ堆積チャンバに、Ｒ
Ｆパワーの発生源を基板支持ペディスタルに接続して設
けることにより形成される。窒素含有ガスがチャンバ内
に流され、ＲＦパワーが印加されるとき、窒素含有ガス
のプラズマは基板近傍で形成される。窒素プラズマはま
た、プラズマ領域の回りに置かれているＲＦパワー発生
源により誘導的に発生させられることができる。或はま
た、マイクロ波チャンバやＥＣＲチャンバなどの遠隔の
チャンバ内で窒素含有プラズマを生成し、そのプラズマ
をスパッタリングチャンバ内に導入することもできる。
窒素含有プラズマは自由チタンと容易に反応し、ＴｉＮ
を形成する
ｉＮ層のスパッタ堆積の後に、半導体ウエハなどの基板
の縁部で又は当該縁部の近傍で露出したチタンが、好ま
しくは前記材料がスパッタされる同一チャンバ内におい
て、窒素含有ガスのプラズマに自由チタン（free titan
ium）を晒すことにより排除できることを見出した。プ
ラズマは、例えば、従来のスパッタ堆積チャンバに、Ｒ
Ｆパワーの発生源を基板支持ペディスタルに接続して設
けることにより形成される。窒素含有ガスがチャンバ内
に流され、ＲＦパワーが印加されるとき、窒素含有ガス
のプラズマは基板近傍で形成される。窒素プラズマはま
た、プラズマ領域の回りに置かれているＲＦパワー発生
源により誘導的に発生させられることができる。或はま
た、マイクロ波チャンバやＥＣＲチャンバなどの遠隔の
チャンバ内で窒素含有プラズマを生成し、そのプラズマ
をスパッタリングチャンバ内に導入することもできる。
窒素含有プラズマは自由チタンと容易に反応し、ＴｉＮ
を形成する
【００１０】
【発明の実施の形態】スパッタされたＴｉ／ＴｉＮ層を
その上に持つ堆積基板から、露出した自由チタン（自由
露出チタン：free exposed titanium）を排除するため
には、図３に示すような改良型スパッタ堆積チャンバを
使用することができる。
その上に持つ堆積基板から、露出した自由チタン（自由
露出チタン：free exposed titanium）を排除するため
には、図３に示すような改良型スパッタ堆積チャンバを
使用することができる。
【００１１】図３は、垂直に移動可能な基板サポート１
２４を含む物理気相堆積（ＰＶＤ）チャンバ１１４を示
したものである。基板、例えばウエハ１３６を処理して
いる過程において、ウエハ１３６は基板サポート１２４
上に配置される。基板サポート１２４は、クランプリン
グ１１６を持ち上げているシールド１１７を通して、点
線で示される処理位置まで持ち上げられる。ガス制御回
路は、チャンバ１１４内へのガス流を制御することがで
きる。真空ポンプ１２５は、ウエハ１３６を処理してい
る間、チャンバ１１４内に真空を作り出すために使用さ
れる。
２４を含む物理気相堆積（ＰＶＤ）チャンバ１１４を示
したものである。基板、例えばウエハ１３６を処理して
いる過程において、ウエハ１３６は基板サポート１２４
上に配置される。基板サポート１２４は、クランプリン
グ１１６を持ち上げているシールド１１７を通して、点
線で示される処理位置まで持ち上げられる。ガス制御回
路は、チャンバ１１４内へのガス流を制御することがで
きる。真空ポンプ１２５は、ウエハ１３６を処理してい
る間、チャンバ１１４内に真空を作り出すために使用さ
れる。
【００１２】発生源１２０は、例えばチタンで構成され
るスパッタターゲット１２２を持つ。発生源１２０は、
シールド１１７やＰＶＤチャンバの他の部分から絶縁リ
ング１１０によって電気的に絶縁されている。ＤＣパワ
ー供給源１２１は、シールド１１７と発生源１２０との
間に電位を確立する。スパッタ堆積を行う際、ＤＣパワ
ー供給源１２１の負端子はターゲット１２２に接続され
る。正端子はＰＶＤチャンバ１１４に接地される。この
操作モードは、アルゴンなどの気体状のイオンが、パワ
ー供給源１２１の負端子に接続されている表面に対して
加速するといった理由で使用されている。このようにす
ると、堆積プラズマ中のイオンはターゲット１２２に衝
突し、サポート１２４上のウエハ１３６の上へのターゲ
ット材料のスパッタリングを引き起こす。このようにし
て、チタン層はウエハ上に形成される。同一のスパッタ
リングチャンバ又は別の類似のスパッタリングチャンバ
内で、ＴｉＮ薄膜は、アルゴン／窒素雰囲気内でのＴｉ
の反応性スパッタリングによってウエハ上に形成される
ことができる。しかし、これは、ウエハの不完全なアラ
イメントやクランプリングの効果によっては、ウエハの
縁部領域でＴｉを露出させるものである。
るスパッタターゲット１２２を持つ。発生源１２０は、
シールド１１７やＰＶＤチャンバの他の部分から絶縁リ
ング１１０によって電気的に絶縁されている。ＤＣパワ
ー供給源１２１は、シールド１１７と発生源１２０との
間に電位を確立する。スパッタ堆積を行う際、ＤＣパワ
ー供給源１２１の負端子はターゲット１２２に接続され
る。正端子はＰＶＤチャンバ１１４に接地される。この
操作モードは、アルゴンなどの気体状のイオンが、パワ
ー供給源１２１の負端子に接続されている表面に対して
加速するといった理由で使用されている。このようにす
ると、堆積プラズマ中のイオンはターゲット１２２に衝
突し、サポート１２４上のウエハ１３６の上へのターゲ
ット材料のスパッタリングを引き起こす。このようにし
て、チタン層はウエハ上に形成される。同一のスパッタ
リングチャンバ又は別の類似のスパッタリングチャンバ
内で、ＴｉＮ薄膜は、アルゴン／窒素雰囲気内でのＴｉ
の反応性スパッタリングによってウエハ上に形成される
ことができる。しかし、これは、ウエハの不完全なアラ
イメントやクランプリングの効果によっては、ウエハの
縁部領域でＴｉを露出させるものである。
【００１３】引続き、同一チャンバ内で自由露出チタン
を基板から排除するために、コンデンサ１２９を介して
陰極サポート１２４に接続されているＲＦパワー供給源
１２８は、例えば１３．５６ＭＨｚのパワー信号を発生
する。サポート１２４は、ウエハ１３６とクランプリン
グ１１６との間に空間を形成するために僅かに低くさ
れ、もって、クランプリング１１６とウエハ１３６との
間を絶縁すると共に、発生したプラズマが露出チタン１
８′に容易に近づけるようにするのが好ましい。図４
は、プラズマ処理ステップ中の、クランプリング１１６
と、基板１３６と、基板サポート１２４の相対的配置を
示したものである。かかる状態において、窒素含有ガス
の流入を開始し、ＲＦパワーを電極支持部１２４に付加
すると、窒素含有プラズマがウエハ１３６のちょうど上
方領域に形成され、全ての露出したチタン１８′と反応
し、ＴｉＮを形成する。
を基板から排除するために、コンデンサ１２９を介して
陰極サポート１２４に接続されているＲＦパワー供給源
１２８は、例えば１３．５６ＭＨｚのパワー信号を発生
する。サポート１２４は、ウエハ１３６とクランプリン
グ１１６との間に空間を形成するために僅かに低くさ
れ、もって、クランプリング１１６とウエハ１３６との
間を絶縁すると共に、発生したプラズマが露出チタン１
８′に容易に近づけるようにするのが好ましい。図４
は、プラズマ処理ステップ中の、クランプリング１１６
と、基板１３６と、基板サポート１２４の相対的配置を
示したものである。かかる状態において、窒素含有ガス
の流入を開始し、ＲＦパワーを電極支持部１２４に付加
すると、窒素含有プラズマがウエハ１３６のちょうど上
方領域に形成され、全ての露出したチタン１８′と反応
し、ＴｉＮを形成する。
【００１４】クランプリング１１６とシールド１１７と
の間の空間が、プラズマのダークスペースの幅より小さ
い場合、該プラズマはクランプリング１１６及びシール
ド１１７の表面間に発生されず、プラズマは拡散のみに
よって自由チタン１８′に広がることとなろう。しかし
ながら、クランプリング１１６とシールド１１７との間
の間隔がプラズマのダークスペースの幅より大きい場合
は、プラズマは自由チタン１８′が最も発見される可能
性のある基板の縁部に広がる。
の間の空間が、プラズマのダークスペースの幅より小さ
い場合、該プラズマはクランプリング１１６及びシール
ド１１７の表面間に発生されず、プラズマは拡散のみに
よって自由チタン１８′に広がることとなろう。しかし
ながら、クランプリング１１６とシールド１１７との間
の間隔がプラズマのダークスペースの幅より大きい場合
は、プラズマは自由チタン１８′が最も発見される可能
性のある基板の縁部に広がる。
【００１５】このように、本発明による好ましい付着層
堆積・処理法は、 ａ）パターン形成された半導体基板上にＴｉ／ＴｉＮの
コンフォーマルな（形状を合せた）層をスパッタ堆積す
るステップと、 ｂ）チャンバに窒素含有前駆ガス（precursor gas）を
導入するステップと、 ｃ）ＲＦパワーをサポートに与え、それによって、全て
の露出したチタンと反応してＴｉＮを形成する窒素含有
プラズマを形成するステップと、を備えている。
堆積・処理法は、 ａ）パターン形成された半導体基板上にＴｉ／ＴｉＮの
コンフォーマルな（形状を合せた）層をスパッタ堆積す
るステップと、 ｂ）チャンバに窒素含有前駆ガス（precursor gas）を
導入するステップと、 ｃ）ＲＦパワーをサポートに与え、それによって、全て
の露出したチタンと反応してＴｉＮを形成する窒素含有
プラズマを形成するステップと、を備えている。
【００１６】最も好ましい実施形態では、半導体基板サ
ポートは、クランプリングがプラズマ処理ステップ中に
基板と接触しないように、プラズマの形成に先立ち低く
される。
ポートは、クランプリングがプラズマ処理ステップ中に
基板と接触しないように、プラズマの形成に先立ち低く
される。
【００１７】適切な窒素含有プラズマ前駆ガスは、窒素
（Ｎ2）、アンモニア（ＮＨ3）、ヒドラジン（Ｎ
2Ｈ2）、その他同様の物質を含む。また同時に、アルゴ
ンのような希ガスなどからなるキャリヤガスをチャンバ
内に流入してもよい。
（Ｎ2）、アンモニア（ＮＨ3）、ヒドラジン（Ｎ
2Ｈ2）、その他同様の物質を含む。また同時に、アルゴ
ンのような希ガスなどからなるキャリヤガスをチャンバ
内に流入してもよい。
【００１８】Ｔｉ及びＴｉＮは、同一の一つのチャンバ
内又は異なる複数のチャンバ内で堆積させることができ
るが、Ｔｉ層とＴｉＮ層の両方を堆積するのに一つのチ
ャンバを使用することはスループットを向上することが
できるので、好ましい。従って、ＴｉとＴｉＮの両方を
同一のチャンバ内で堆積し、更にプラズマ処理ステップ
も同一のチャンバ内で実施するのが、好適である。同様
に、露出したＴｉを排除するためのプラズマ処理ステッ
プは、別個独立の一つのチャンバ内で実施することがで
きるが、これもまた、スループットとコストに負担がか
かるものとなる。従って、ＴｉとＴｉＮの両方を同一の
スパッタリングチャンバ内で堆積し、プラズマ処理も同
一のチャンバ内で実施するのが好ましい。しかしなが
ら、もし都合が良いことが判ったならば、別個のプラズ
マ処理チャンバに基板を移してもよい。或はまた、プラ
ズマを、マイクロ波発生チャンバからというように遠隔
的に発生させてもよく、このマイクロ波発生チャンバ
は、ＮＨ2・やＮ2・などの長寿の活性種を生成でき、か
かる活性種はスパッタリングチャンバ又は別個のプラズ
マ処理チャンバ内に流入されるのである。
内又は異なる複数のチャンバ内で堆積させることができ
るが、Ｔｉ層とＴｉＮ層の両方を堆積するのに一つのチ
ャンバを使用することはスループットを向上することが
できるので、好ましい。従って、ＴｉとＴｉＮの両方を
同一のチャンバ内で堆積し、更にプラズマ処理ステップ
も同一のチャンバ内で実施するのが、好適である。同様
に、露出したＴｉを排除するためのプラズマ処理ステッ
プは、別個独立の一つのチャンバ内で実施することがで
きるが、これもまた、スループットとコストに負担がか
かるものとなる。従って、ＴｉとＴｉＮの両方を同一の
スパッタリングチャンバ内で堆積し、プラズマ処理も同
一のチャンバ内で実施するのが好ましい。しかしなが
ら、もし都合が良いことが判ったならば、別個のプラズ
マ処理チャンバに基板を移してもよい。或はまた、プラ
ズマを、マイクロ波発生チャンバからというように遠隔
的に発生させてもよく、このマイクロ波発生チャンバ
は、ＮＨ2・やＮ2・などの長寿の活性種を生成でき、か
かる活性種はスパッタリングチャンバ又は別個のプラズ
マ処理チャンバ内に流入されるのである。
【００１９】スパッタ堆積とプラズマ発生の両方に同一
のチャンバが使用される場合、プラズマ処理ステップ中
での基板表面上やクランプリング上へのＴｉ／ＴｉＮの
スパッタリングを避けるために、バイアス電圧は、例え
ば１００Ｖ以下、好ましくは５０Ｖ以下の低さに維持さ
れるべきである。
のチャンバが使用される場合、プラズマ処理ステップ中
での基板表面上やクランプリング上へのＴｉ／ＴｉＮの
スパッタリングを避けるために、バイアス電圧は、例え
ば１００Ｖ以下、好ましくは５０Ｖ以下の低さに維持さ
れるべきである。
【００２０】基板をシールドするためにクランプリング
を用いている、図３で示すようなスパッタリングチャン
バが使用された場合、露出したチタン１８′は一般的に
クランプリング１１６の下方に存在する。しかしなが
ら、たとえクランプリングが使用されなくても、いくら
かのＴｉは基板の縁部で露出する可能性があり、この露
出チタンもブランケットタングステン堆積ステップ中に
パーティクルを形成するおそれがある。
を用いている、図３で示すようなスパッタリングチャン
バが使用された場合、露出したチタン１８′は一般的に
クランプリング１１６の下方に存在する。しかしなが
ら、たとえクランプリングが使用されなくても、いくら
かのＴｉは基板の縁部で露出する可能性があり、この露
出チタンもブランケットタングステン堆積ステップ中に
パーティクルを形成するおそれがある。
【００２１】スパッタされる材料の指向性を向上させる
ために、スパッタリングチャンバ内でコリメータが使用
される場合でも、基板の縁部でいくらかのＴｉが発見さ
れる可能性がある。
ために、スパッタリングチャンバ内でコリメータが使用
される場合でも、基板の縁部でいくらかのＴｉが発見さ
れる可能性がある。
【００２２】好ましいスパッタリングプロセスでは、ア
ルゴン中で、Ｔｉが初めに約２ｍＴｏｒｒの圧力と３ｋ
Ｗのパワーを使用しながらスパッタされる。二番目のＴ
ｉＮ層はアルゴンと窒素の雰囲気中で、約４ｍＴｏｒｒ
の総圧力と１０ｋＷのパワーを使用しながらスパッタさ
れる。これらの条件下で約１０００オングストローム／
ｍｉｎ（１０００×１０-10ｍ／ｍｉｎ）のＴｉ含有材
料が堆積される。一般的には、約２００オングストロー
ム（２００×１０-10ｍ）のＴｉ層と、約５００オング
ストローム（５００×１０-10ｍ）のＴｉＮ層とが、上
層となるタングステン層のための付着層を形成するため
に堆積される。
ルゴン中で、Ｔｉが初めに約２ｍＴｏｒｒの圧力と３ｋ
Ｗのパワーを使用しながらスパッタされる。二番目のＴ
ｉＮ層はアルゴンと窒素の雰囲気中で、約４ｍＴｏｒｒ
の総圧力と１０ｋＷのパワーを使用しながらスパッタさ
れる。これらの条件下で約１０００オングストローム／
ｍｉｎ（１０００×１０-10ｍ／ｍｉｎ）のＴｉ含有材
料が堆積される。一般的には、約２００オングストロー
ム（２００×１０-10ｍ）のＴｉ層と、約５００オング
ストローム（５００×１０-10ｍ）のＴｉＮ層とが、上
層となるタングステン層のための付着層を形成するため
に堆積される。
【００２３】ＴｉとＴｉＮの双方を同一のチャンバ内で
堆積することが好ましい。しかしながら、デュアルスパ
ッタリングチャンバ、すなわち二つのスパッタリングチ
ャンバの使用は、二つの異なる基板サポート上に配置さ
れなければならない基板の不適切なアライメントの問題
と、二つのチャンバ内での二つのクランプリングの使用
といった理由のために、露出したＴｉを排除しない。二
つのクランプリングは正確に同じサイズである可能性は
少ないので、二つのチャンバは、実際、露出したＴｉの
問題を、一つのスパッタリングチャンバが使用された場
合よりもさらに悪化させる。さらに、デュアルチャンバ
構造におけるクランプリングは、不適切なアライメント
の問題に適応するような大きさに作られなければならな
いので、クランプリングは、ウエハの縁部の、より大き
な領域を覆うように作られなければならず、それによっ
て、デバイスをつくるために有効な基板の総表面を減少
することになる。
堆積することが好ましい。しかしながら、デュアルスパ
ッタリングチャンバ、すなわち二つのスパッタリングチ
ャンバの使用は、二つの異なる基板サポート上に配置さ
れなければならない基板の不適切なアライメントの問題
と、二つのチャンバ内での二つのクランプリングの使用
といった理由のために、露出したＴｉを排除しない。二
つのクランプリングは正確に同じサイズである可能性は
少ないので、二つのチャンバは、実際、露出したＴｉの
問題を、一つのスパッタリングチャンバが使用された場
合よりもさらに悪化させる。さらに、デュアルチャンバ
構造におけるクランプリングは、不適切なアライメント
の問題に適応するような大きさに作られなければならな
いので、クランプリングは、ウエハの縁部の、より大き
な領域を覆うように作られなければならず、それによっ
て、デバイスをつくるために有効な基板の総表面を減少
することになる。
【００２４】別の実施形態においては、プラズマ処理ス
テップ中にプラズマ誘導を形成するために、誘電コイル
をスパッタリングチャンバの壁面に沿って設置すること
もできる。要求されることは、自由チタンと反応するよ
うに反応的な窒素含有種を供給する手段のみである。
テップ中にプラズマ誘導を形成するために、誘電コイル
をスパッタリングチャンバの壁面に沿って設置すること
もできる。要求されることは、自由チタンと反応するよ
うに反応的な窒素含有種を供給する手段のみである。
【００２５】以上、本発明について、ある特定の装置と
プロセスステップに関して説明したが、当業者ならば、
多種の変形した装置とプロセスステップが均等である可
能性があり且つ置換し得るということは理解されよう。
本発明は、特許請求の範囲の請求項によってのみ制限さ
れるものである。
プロセスステップに関して説明したが、当業者ならば、
多種の変形した装置とプロセスステップが均等である可
能性があり且つ置換し得るということは理解されよう。
本発明は、特許請求の範囲の請求項によってのみ制限さ
れるものである。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、窒素含有ガスのプラズ
マを形成して露出自由チタンと反応させ、窒化チタンを
形成するので、チタン層と窒化チタン層を有する基板の
縁部から自由チタンを無くすことができる。
マを形成して露出自由チタンと反応させ、窒化チタンを
形成するので、チタン層と窒化チタン層を有する基板の
縁部から自由チタンを無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、タングステン堆
積プロセスの三つのステップを示した図である。
積プロセスの三つのステップを示した図である。
【図２】チタン／窒化チタンの二層をその上に持つ基板
を図示したもので、チタンが多少露出している状態の図
である。
を図示したもので、チタンが多少露出している状態の図
である。
【図３】現行のプロセスを実行することのできるスパッ
タリング真空チャンバの断面図である。
タリング真空チャンバの断面図である。
【図４】プラズマ処理ステップ中における図３のチャン
バの基板サポートとクランプリングとの相対的な位置の
一実施形態を示す断面図である。
バの基板サポートとクランプリングとの相対的な位置の
一実施形態を示す断面図である。
１２…シリコン基板、１４…誘電層、１６…接触開口
部、１８…付着層、１８′…チタン層、１８″…窒化チ
タン層、２０…タングステン層、１１０…絶縁リング、
１１４…ＰＶＤチャンバ、１１６…クランプリング、１
１７…シールド、１２０…発生源、１２１…ＤＣパワー
供給源、１２２…スパッタターゲット、１２４…基板サ
ポート、１２５…真空ポンプ、１２６…ガス制御回路、
１２８…ＲＦパワー供給源、１２９…コンデンサ、１３
６…ウエハ。
部、１８…付着層、１８′…チタン層、１８″…窒化チ
タン層、２０…タングステン層、１１０…絶縁リング、
１１４…ＰＶＤチャンバ、１１６…クランプリング、１
１７…シールド、１２０…発生源、１２１…ＤＣパワー
供給源、１２２…スパッタターゲット、１２４…基板サ
ポート、１２５…真空ポンプ、１２６…ガス制御回路、
１２８…ＲＦパワー供給源、１２９…コンデンサ、１３
６…ウエハ。
Claims (13)
- 【請求項１】 チタンの層及び窒化チタンの層が連続的
にスパッタリングにより形成された基板から自由露出チ
タンを排除する方法であって、 ａ）プロセスチャンバ内の基板サポートに前記基板を装
着することと、 ｂ）窒素含有プラズマに前記基板を晒し、前記露出チタ
ンから窒化チタンを形成することと、を備える自由露出
チタンの排除方法。 - 【請求項２】 ＲＦパワーの発生源が設けられた前記プ
ロセスチャンバに窒素含有ガスを流通させて、前記窒素
含有ガスのプラズマの点火を行うことにより、前記窒素
含有プラズマが発生される請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記窒素含有ガスが窒素、アンモニア及
びヒドラジンからなる群から選択された一つを含む請求
項２記載の方法。 - 【請求項４】 チタンと窒化チタンが同一のスパッタリ
ングチャンバ内で基板上にスパッタ堆積される請求項１
記載の方法。 - 【請求項５】 窒素プラズマ処理ステップが同一のスパ
ッタリングチャンバ内で実施される請求項４記載の方
法。 - 【請求項６】 窒素プラズマが前記基板サポートにＲＦ
パワーを与えることにより発生される請求項５記載の方
法。 - 【請求項７】 窒素プラズマが、前記チャンバ内のプラ
ズマ領域を取り囲むコイルにＲＦパワーを与えることに
より発生される請求項５記載の方法。 - 【請求項８】 プラズマが遠隔プラズマチャンバ内で発
生され、そして前記スパッタリングチャンバに流入され
る請求項１記載の方法。 - 【請求項９】 前記遠隔プラズマチャンバがＥＣＲチャ
ンバである請求項７記載の方法。 - 【請求項１０】 前記遠隔プラズマチャンバがマイクロ
波チャンバである請求項７記載の方法。 - 【請求項１１】 プラズマに基板を晒す前に、前記基板
を下げ、前記チャンバ内で支持されたクランプリングと
前記基板との間に空間を形成する請求項１記載の方法。 - 【請求項１２】 チタンの層及び窒化チタンの層が連続
的に堆積された基板から自由露出チタンを排除する方法
であって、 ａ）基板サポートに接続されたＲＦ発生手段が設けられ
たスパッタリングチャンバ内における前記基板サポート
上に前記基板を装着することと、 ｂ）前記チャンバに窒素含有ガスを流すことと、 ｃ）ＲＦパワー供給源を投入することにより前記窒素含
有ガスからプラズマを点火し、それにより、窒化チタン
を形成するために全ての露出したチタンと反応すること
ができる活性化された窒素種を形成することと、を備え
る自由露出チタンの排除方法。 - 【請求項１３】 前記プラズマ処理に先立ち、前記基板
サポートを下げ、前記基板とその上のクランプリングと
の間に空間を形成する請求項１２記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/482,682 US5725740A (en) | 1995-06-07 | 1995-06-07 | Adhesion layer for tungsten deposition |
| US08/482682 | 1995-06-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0917747A true JPH0917747A (ja) | 1997-01-17 |
Family
ID=23917012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8146216A Withdrawn JPH0917747A (ja) | 1995-06-07 | 1996-06-07 | タングステン堆積のための改良付着層 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5725740A (ja) |
| EP (1) | EP0747502B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0917747A (ja) |
| KR (1) | KR970003543A (ja) |
| AT (1) | ATE196513T1 (ja) |
| DE (1) | DE69610365T2 (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6221792B1 (en) * | 1997-06-24 | 2001-04-24 | Lam Research Corporation | Metal and metal silicide nitridization in a high density, low pressure plasma reactor |
| JPH11168071A (ja) * | 1997-12-03 | 1999-06-22 | Sony Corp | Ｔｉ／ＴｉＮ膜の連続形成方法 |
| US6030509A (en) * | 1998-04-06 | 2000-02-29 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd | Apparatus and method for shielding a wafer holder |
| US6132575A (en) * | 1998-09-28 | 2000-10-17 | Alcatel | Magnetron reactor for providing a high density, inductively coupled plasma source for sputtering metal and dielectric films |
| US6337289B1 (en) | 1999-09-24 | 2002-01-08 | Applied Materials. Inc | Method and apparatus for integrating a metal nitride film in a semiconductor device |
| US6791197B1 (en) | 2002-08-26 | 2004-09-14 | Integrated Device Technology, Inc. | Reducing layer separation and cracking in semiconductor devices |
| US20040214417A1 (en) * | 2003-03-11 | 2004-10-28 | Paul Rich | Methods of forming tungsten or tungsten containing films |
| JP4923450B2 (ja) * | 2005-07-01 | 2012-04-25 | 富士ゼロックス株式会社 | バッチ処理支援装置および方法、プログラム |
| US20070084720A1 (en) * | 2005-07-13 | 2007-04-19 | Akihiro Hosokawa | Magnetron sputtering system for large-area substrates having removable anodes |
| US20070012558A1 (en) * | 2005-07-13 | 2007-01-18 | Applied Materials, Inc. | Magnetron sputtering system for large-area substrates |
| US20070012559A1 (en) * | 2005-07-13 | 2007-01-18 | Applied Materials, Inc. | Method of improving magnetron sputtering of large-area substrates using a removable anode |
| US20070012663A1 (en) * | 2005-07-13 | 2007-01-18 | Akihiro Hosokawa | Magnetron sputtering system for large-area substrates having removable anodes |
| US20070051616A1 (en) * | 2005-09-07 | 2007-03-08 | Le Hienminh H | Multizone magnetron assembly |
| US20070056843A1 (en) * | 2005-09-13 | 2007-03-15 | Applied Materials, Inc. | Method of processing a substrate using a large-area magnetron sputtering chamber with individually controlled sputtering zones |
| US7588668B2 (en) | 2005-09-13 | 2009-09-15 | Applied Materials, Inc. | Thermally conductive dielectric bonding of sputtering targets using diamond powder filler or thermally conductive ceramic fillers |
| US20070056850A1 (en) * | 2005-09-13 | 2007-03-15 | Applied Materials, Inc. | Large-area magnetron sputtering chamber with individually controlled sputtering zones |
| TWI814888B (zh) | 2019-08-15 | 2023-09-11 | 聯華電子股份有限公司 | 一種製作半導體元件的方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53121469A (en) * | 1977-03-31 | 1978-10-23 | Toshiba Corp | Gas etching unit |
| JPS57152127A (en) * | 1981-03-16 | 1982-09-20 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Fabrication of electrode of semiconductor device |
| JPS61222534A (ja) * | 1985-03-28 | 1986-10-03 | Anelva Corp | 表面処理方法および装置 |
| GB8629634D0 (en) * | 1986-12-11 | 1987-01-21 | Dobson C D | Reactive ion & sputter etching |
| JPS63162573A (ja) * | 1986-12-26 | 1988-07-06 | 日本鋼管株式会社 | 窒化チタン膜の製造方法 |
| US5202008A (en) * | 1990-03-02 | 1993-04-13 | Applied Materials, Inc. | Method for preparing a shield to reduce particles in a physical vapor deposition chamber |
| JP3343620B2 (ja) * | 1992-04-09 | 2002-11-11 | アネルバ株式会社 | マグネトロンスパッタリングによる薄膜形成方法および装置 |
| US5427666A (en) * | 1993-09-09 | 1995-06-27 | Applied Materials, Inc. | Method for in-situ cleaning a Ti target in a Ti + TiN coating process |
-
1995
- 1995-06-07 US US08/482,682 patent/US5725740A/en not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-06-05 EP EP96109031A patent/EP0747502B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-06-05 DE DE69610365T patent/DE69610365T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-06-05 AT AT96109031T patent/ATE196513T1/de not_active IP Right Cessation
- 1996-06-05 KR KR1019960019927A patent/KR970003543A/ko not_active Application Discontinuation
- 1996-06-07 JP JP8146216A patent/JPH0917747A/ja not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69610365T2 (de) | 2001-04-26 |
| ATE196513T1 (de) | 2000-10-15 |
| DE69610365D1 (de) | 2000-10-26 |
| US5725740A (en) | 1998-03-10 |
| EP0747502A1 (en) | 1996-12-11 |
| KR970003543A (ko) | 1997-01-28 |
| EP0747502B1 (en) | 2000-09-20 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030902 |