JPH0920518A - チタン含有バリア層形成のためのプロセス - Google Patents
チタン含有バリア層形成のためのプロセスInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アルミニウム層のバリア層を貫通するスパイ
キングに対して高められたバリアを与え、且つ、スルー
プットを向上させる。 【解決手段】 本発明のプロセスでは、酸素処理された
チタン層を、スパッタによる第１のチタン層の堆積の後
に形成する。この酸素処理チタン層は、チタン層の酸素
プラズマを用いた後処理によって形成してもよく、ある
いは、酸素若しくは酸素と窒素の混合ガス又はこれらの
両者の存在下でチタンターゲットをスパッタして、チタ
ン層の上にＴｉＯ2 層又はＴｉＯＮ層を形成してもよ
い。このステップに続いて、窒化チタン層のスパッタ堆
積が行われる。このインシチュウプロセスにより、上に
あるアルミニウム層のバリア層を貫通するスパイキング
に対する向上したバリアが与えられ、また、スループッ
トが向上する。
キングに対して高められたバリアを与え、且つ、スルー
プットを向上させる。 【解決手段】 本発明のプロセスでは、酸素処理された
チタン層を、スパッタによる第１のチタン層の堆積の後
に形成する。この酸素処理チタン層は、チタン層の酸素
プラズマを用いた後処理によって形成してもよく、ある
いは、酸素若しくは酸素と窒素の混合ガス又はこれらの
両者の存在下でチタンターゲットをスパッタして、チタ
ン層の上にＴｉＯ2 層又はＴｉＯＮ層を形成してもよ
い。このステップに続いて、窒化チタン層のスパッタ堆
積が行われる。このインシチュウプロセスにより、上に
あるアルミニウム層のバリア層を貫通するスパイキング
に対する向上したバリアが与えられ、また、スループッ
トが向上する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウムコン
タクトを形成する前に、向上したチタン／窒化チタンバ
リア層を堆積するためのプロセスに関する。
タクトを形成する前に、向上したチタン／窒化チタンバ
リア層を堆積するためのプロセスに関する。
【０００２】
【従来の技術】窒化チタンは、シリコン基板へのアルミ
ニウムのスパイキングを防止するために用いられるバリ
ア材料として知られている。窒化チタンは窒素ガス及び
アルゴンガスの存在下でチタン層をスパッタリングする
ことにより堆積できる。また、膜をアニールするか、又
は膜に酸素を含有させることにより、窒化チタンのバリ
ア性能が向上することも知られている。窒化チタンの粒
界の間の空間には、酸素が充填される。アニールの工程
は、急速熱アニール（ＲＴＡ：Rapid Thermal Anneal）
チャンバで行うか、あるいは、酸素を含有する窒素雰囲
気下で加熱することにより行うかにより実施可能であ
る。これは、窒化チタン層の「スタッフィング」として
知られている。スタッフィングされた窒化チタンバリア
層の上に、一般にはスパッタリングによって、アルミニ
ウム層が堆積される。そして、窒化チタンバリア層はア
ルミニウムコンタクトの流動温度よりも高い温度への加
熱が可能なため、アルミニウムをコンタクト開口に流入
させるに十分加熱して開口が完全に充填されボイドが存
在しなくなることを確保できる。
ニウムのスパイキングを防止するために用いられるバリ
ア材料として知られている。窒化チタンは窒素ガス及び
アルゴンガスの存在下でチタン層をスパッタリングする
ことにより堆積できる。また、膜をアニールするか、又
は膜に酸素を含有させることにより、窒化チタンのバリ
ア性能が向上することも知られている。窒化チタンの粒
界の間の空間には、酸素が充填される。アニールの工程
は、急速熱アニール（ＲＴＡ：Rapid Thermal Anneal）
チャンバで行うか、あるいは、酸素を含有する窒素雰囲
気下で加熱することにより行うかにより実施可能であ
る。これは、窒化チタン層の「スタッフィング」として
知られている。スタッフィングされた窒化チタンバリア
層の上に、一般にはスパッタリングによって、アルミニ
ウム層が堆積される。そして、窒化チタンバリア層はア
ルミニウムコンタクトの流動温度よりも高い温度への加
熱が可能なため、アルミニウムをコンタクト開口に流入
させるに十分加熱して開口が完全に充填されボイドが存
在しなくなることを確保できる。
【０００３】基板ウエハのサイズが大きくなり、ウエハ
に形成されたデバイスは小さくなり互いにより接近して
配置されるようになるにつれて、ボイドの形成を防止す
る共形な方法で小さな開口の中に材料を充填することに
対して多くの問題が生じてきた。アスペクト比（幅対深
さの比）が大きくなるほど、特にスパッタにより開口を
充填することがより困難になる。
に形成されたデバイスは小さくなり互いにより接近して
配置されるようになるにつれて、ボイドの形成を防止す
る共形な方法で小さな開口の中に材料を充填することに
対して多くの問題が生じてきた。アスペクト比（幅対深
さの比）が大きくなるほど、特にスパッタにより開口を
充填することがより困難になる。
【０００４】Ｔｉ／ＴｉＮスパッタ堆積物の共形性を向
上させるため、スパッタリングチャンバにコリメータを
用いることが可能である。このことにより、スパッタさ
れたものの中で垂直方向の向きを有しているものだけが
コリメータを通り抜けて基板に到達することができるた
め、堆積膜の共形性が向上する。
上させるため、スパッタリングチャンバにコリメータを
用いることが可能である。このことにより、スパッタさ
れたものの中で垂直方向の向きを有しているものだけが
コリメータを通り抜けて基板に到達することができるた
め、堆積膜の共形性が向上する。
【０００５】Liaoらは、文献 "Ti/TiN Barrier Enhance
ment for Alminium Plug Interconnect Technology", V
MIC conf. 1994 ISMIC-103/94 pp 428-434の中で、スパ
ッタによる低密度の チタン／窒化チタン 積層を開示し
ており、ここでは、チタン／窒化チタンの界面にＴｉＯ
Ｎ層を形成していた。ここで示唆されたプロセスでは、
先ず５５０オングストロームのチタンをスパッタリング
した後、５００オングストロームの窒化チタンをスパッ
タリングすることが要求される。チタン／窒化チタン
積層を酸素に暴露した後、ウエハは空気中に暴露されＲ
ＴＡチャンバ内で６５０℃に加熱される。しかし、この
プロセスは、 チタン／窒化チタン 積層のバリア性能を
向上するものの、チタン層／窒化チタン層の堆積の後に
真空をブレークし、酸素暴露のステップ及びＲＴＡのス
テップを、上を覆うアルミニウムコンタクト層をスパッ
タ堆積するに先立ち行う必要がある。
ment for Alminium Plug Interconnect Technology", V
MIC conf. 1994 ISMIC-103/94 pp 428-434の中で、スパ
ッタによる低密度の チタン／窒化チタン 積層を開示し
ており、ここでは、チタン／窒化チタンの界面にＴｉＯ
Ｎ層を形成していた。ここで示唆されたプロセスでは、
先ず５５０オングストロームのチタンをスパッタリング
した後、５００オングストロームの窒化チタンをスパッ
タリングすることが要求される。チタン／窒化チタン
積層を酸素に暴露した後、ウエハは空気中に暴露されＲ
ＴＡチャンバ内で６５０℃に加熱される。しかし、この
プロセスは、 チタン／窒化チタン 積層のバリア性能を
向上するものの、チタン層／窒化チタン層の堆積の後に
真空をブレークし、酸素暴露のステップ及びＲＴＡのス
テップを、上を覆うアルミニウムコンタクト層をスパッ
タ堆積するに先立ち行う必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このプロセスは良好に
機能するが、酸素暴露のステップとアニールのステップ
とを余計に要し、スループット、特に枚葉式処理のスル
ープットを低下させる。更に、このプロセスではアルミ
ニウムのスパイキングを完全には防止しない。従って、
チタン含有バリア層を向上して、層を貫通して基板に至
るアルミニウムスパイキングを防止する試みが、継続し
て行われてきた。
機能するが、酸素暴露のステップとアニールのステップ
とを余計に要し、スループット、特に枚葉式処理のスル
ープットを低下させる。更に、このプロセスではアルミ
ニウムのスパイキングを完全には防止しない。従って、
チタン含有バリア層を向上して、層を貫通して基板に至
るアルミニウムスパイキングを防止する試みが、継続し
て行われてきた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】我々は、窒化チタンの酸
素スタッフィングでは、上にあるアルミニウム層による
スパイキングを排除するに十分ではないことを見出し
た。本発明のプロセスでは、酸素処理されたチタン層
を、スパッタによる第１のチタン層の堆積の後に形成す
る。この酸素処理チタン層は、チタン層の酸素プラズマ
を用いた後処理によって形成してもよく、あるいは、酸
素若しくは酸素と窒素の混合ガス又はこれらの両者の存
在下でチタンターゲットをスパッタして、チタン層の上
にＴｉＯ2 層又はＴｉＯＮ層を形成してもよい。このス
テップに続いて、窒化チタン層のスパッタ堆積が行われ
る。このインシチュウプロセスにより、上にあるアルミ
ニウム層のバリア層を貫通するスパイキングに対する向
上したバリアが与えられ、また、スループットが向上す
る。
素スタッフィングでは、上にあるアルミニウム層による
スパイキングを排除するに十分ではないことを見出し
た。本発明のプロセスでは、酸素処理されたチタン層
を、スパッタによる第１のチタン層の堆積の後に形成す
る。この酸素処理チタン層は、チタン層の酸素プラズマ
を用いた後処理によって形成してもよく、あるいは、酸
素若しくは酸素と窒素の混合ガス又はこれらの両者の存
在下でチタンターゲットをスパッタして、チタン層の上
にＴｉＯ2 層又はＴｉＯＮ層を形成してもよい。このス
テップに続いて、窒化チタン層のスパッタ堆積が行われ
る。このインシチュウプロセスにより、上にあるアルミ
ニウム層のバリア層を貫通するスパイキングに対する向
上したバリアが与えられ、また、スループットが向上す
る。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明のプロセスに従い、アルゴ
ン中で第１のチタン層が基板上にスパッタ堆積する。こ
こで、基板は通常はシリコンウエハであり、チタンター
ゲットに接続したＤＣ電源を備えるスパッタリングチャ
ンバの中で行われる。このとき通常は、１０,０００〜
１２,０００ワットもの高いＤＣ電力でチタン層の堆積
が行われるため、約１０００オングストロームの堆積速
度でチタン層が堆積する。基板支持体には、ＲＦ電源が
接続されている。この第１のＴｉ層を堆積した後に、酸
素とアルゴン（窒素を含むこともある）の混合ガス等の
酸素含有ガスがチャンバに流入し、ＲＦ電力が作動し
て、スパッタリングチャンバ内のプラズマ前駆体ガスか
らプラズマが発生する。この発生した酸素プラズマによ
りＴｉＯX が形成され、あるいは窒素が添加された場合
はＴｉＯXＮYが形成されることになる。
ン中で第１のチタン層が基板上にスパッタ堆積する。こ
こで、基板は通常はシリコンウエハであり、チタンター
ゲットに接続したＤＣ電源を備えるスパッタリングチャ
ンバの中で行われる。このとき通常は、１０,０００〜
１２,０００ワットもの高いＤＣ電力でチタン層の堆積
が行われるため、約１０００オングストロームの堆積速
度でチタン層が堆積する。基板支持体には、ＲＦ電源が
接続されている。この第１のＴｉ層を堆積した後に、酸
素とアルゴン（窒素を含むこともある）の混合ガス等の
酸素含有ガスがチャンバに流入し、ＲＦ電力が作動し
て、スパッタリングチャンバ内のプラズマ前駆体ガスか
らプラズマが発生する。この発生した酸素プラズマによ
りＴｉＯX が形成され、あるいは窒素が添加された場合
はＴｉＯXＮYが形成されることになる。
【０００９】第２の具体例では、ＲＦ電力の印加に加え
て、ターゲットにも約５００ワットの低いＤＣ電力が印
加される。酸素プラズマの存在下で、チタンが低い堆積
速度でスパッタされる。この方法によっても、第１のチ
タン層の上に酸化チタン(titanium oxide)又は酸化窒化
チタン(titanium oxynitride )の薄い層（厚さ約２０オ
ングストローム）が形成される。
て、ターゲットにも約５００ワットの低いＤＣ電力が印
加される。酸素プラズマの存在下で、チタンが低い堆積
速度でスパッタされる。この方法によっても、第１のチ
タン層の上に酸化チタン(titanium oxide)又は酸化窒化
チタン(titanium oxynitride )の薄い層（厚さ約２０オ
ングストローム）が形成される。
【００１０】別の具体例は、ＲＦ電力が印加されない点
を除いて、第２の実施例に従って行われる。このプロセ
スによっても、第１のチタン層の上に酸化チタン又は酸
化窒化チタンの薄い層が形成される。
を除いて、第２の実施例に従って行われる。このプロセ
スによっても、第１のチタン層の上に酸化チタン又は酸
化窒化チタンの薄い層が形成される。
【００１１】従って、このプラズマ堆積プロセスは、Ｄ
Ｃ電源及びＲＦ電源を調整し、且つ、ガスフロー及びガ
ス流量を調整することにより制御される。
Ｃ電源及びＲＦ電源を調整し、且つ、ガスフロー及びガ
ス流量を調整することにより制御される。
【００１２】このプロセスは、ＲＦ電力を遮断して継続
され、既知の方法で窒素（一般的には窒素とアルゴン）
の存在下でチタンをスパッタすることにより継続して窒
化チタンの堆積が行われる。
され、既知の方法で窒素（一般的には窒素とアルゴン）
の存在下でチタンをスパッタすることにより継続して窒
化チタンの堆積が行われる。
【００１３】酸化物の層の厚さが約２０オングストロー
ムまで至ったとき、酸素プラズマが中断する。この薄い
酸化物層は、窒化チタン層の抵抗又はアルミニウムコン
タクトの抵抗に悪影響することはなく、バリア層の靭性
を向上させる。
ムまで至ったとき、酸素プラズマが中断する。この薄い
酸化物層は、窒化チタン層の抵抗又はアルミニウムコン
タクトの抵抗に悪影響することはなく、バリア層の靭性
を向上させる。
【００１４】図１は、従来からのチャンバを、チタン／
窒化チタンバリア層の堆積中に酸素プラズマを形成でき
るように改良したものの、模式的な図である。チャンバ
１０は、ＤＣ電源１３に接続したチタンターゲット１２
と基板支持体１４とを有している。ターゲット１２と基
板支持体１４の間にコリメータ１６が載置される。基板
支持体１４にはＲＦ電源１８が接続されている。ガス流
入マニホールド２０により、チャンバ内に種々のガスを
制御の下に流入することが可能である。処理中は、基板
２２は基板支持体１４上に載置されている。
窒化チタンバリア層の堆積中に酸素プラズマを形成でき
るように改良したものの、模式的な図である。チャンバ
１０は、ＤＣ電源１３に接続したチタンターゲット１２
と基板支持体１４とを有している。ターゲット１２と基
板支持体１４の間にコリメータ１６が載置される。基板
支持体１４にはＲＦ電源１８が接続されている。ガス流
入マニホールド２０により、チャンバ内に種々のガスを
制御の下に流入することが可能である。処理中は、基板
２２は基板支持体１４上に載置されている。
【００１５】本発明の堆積プロセスの遂行のためには、
複数の露出開口が具備された基板が与えられ、それらの
開口はアルミニウムコンタクトが形成されるべきところ
にある。基板２２を基板支持体１４上に載置した後にチ
ャンバ内にアルゴンを流し始め、この環境でチタンが基
板支持体２２上にスパッタされる。ＤＣ電力を調整し、
ＲＦ電力の供給を基板支持体１４へ開始し、酸素をチャ
ンバ内に流入させて、基板２２の表面の上方且つコリメ
ータ１６の下方のプラズマ領域２４に酸素プラズマが発
生する。酸素の流入を停止し、アルゴン及び窒素の流入
を開始する。そして、窒素の存在下でチタンをスパッタ
して、酸素含有チタン層の上に窒化チタンの層が堆積す
る。
複数の露出開口が具備された基板が与えられ、それらの
開口はアルミニウムコンタクトが形成されるべきところ
にある。基板２２を基板支持体１４上に載置した後にチ
ャンバ内にアルゴンを流し始め、この環境でチタンが基
板支持体２２上にスパッタされる。ＤＣ電力を調整し、
ＲＦ電力の供給を基板支持体１４へ開始し、酸素をチャ
ンバ内に流入させて、基板２２の表面の上方且つコリメ
ータ１６の下方のプラズマ領域２４に酸素プラズマが発
生する。酸素の流入を停止し、アルゴン及び窒素の流入
を開始する。そして、窒素の存在下でチタンをスパッタ
して、酸素含有チタン層の上に窒化チタンの層が堆積す
る。
【００１６】通常は別のスパッタリングチャンバで、こ
の上にアルミニウムを堆積して、基板２２のコンタクト
開口を充填する。アルミニウムの堆積を同じチャンバで
行う場合は、チタンターゲット１２をアルミニウムター
ゲットに変える必要がある。しかし、この方法はあまり
好ましくなく、何故なら、ターゲットの交換のためにス
パッタリングチャンバの真空をブレークする必要がある
からである。好ましくは、チタン／窒化チタンでコーテ
ィングされた基板支持体を第２のスパッタリングチャン
バに移送してアルミニウムを堆積させる。
の上にアルミニウムを堆積して、基板２２のコンタクト
開口を充填する。アルミニウムの堆積を同じチャンバで
行う場合は、チタンターゲット１２をアルミニウムター
ゲットに変える必要がある。しかし、この方法はあまり
好ましくなく、何故なら、ターゲットの交換のためにス
パッタリングチャンバの真空をブレークする必要がある
からである。好ましくは、チタン／窒化チタンでコーテ
ィングされた基板支持体を第２のスパッタリングチャン
バに移送してアルミニウムを堆積させる。
【００１７】アルミニウムを堆積した後、約５５０℃で
１時間加熱するテストをコンタクトは受け、コンタクト
がバリア層を貫通してスパイキングする点が検査され
る。
１時間加熱するテストをコンタクトは受け、コンタクト
がバリア層を貫通してスパイキングする点が検査され
る。
【００１８】図２は、本発明に従って形成された堆積積
層が係るスパイクテストを受けた後の、顕微鏡写真であ
る。図２に示されているように、基板支持体の開口はど
れも、完全に充填されており、示されている８つの開口
のいずれにもスパイキングが生じていない。
層が係るスパイクテストを受けた後の、顕微鏡写真であ
る。図２に示されているように、基板支持体の開口はど
れも、完全に充填されており、示されている８つの開口
のいずれにもスパイキングが生じていない。
【００１９】第１の比較例として、第１のチタン層を備
えるコンタクトを基板上にスパッタ堆積し、その上に上
述のように窒化チタン層を堆積し、窒化チタン層の上に
第３のチタン層を堆積し、最後のアルミニウム層を堆積
した。これらの堆積操作中に酸素はチャンバ内に存在し
ていなかった。図３に示されているように、コンタクト
全てが、貫通して基板に至るスパイキングを生じてい
た。
えるコンタクトを基板上にスパッタ堆積し、その上に上
述のように窒化チタン層を堆積し、窒化チタン層の上に
第３のチタン層を堆積し、最後のアルミニウム層を堆積
した。これらの堆積操作中に酸素はチャンバ内に存在し
ていなかった。図３に示されているように、コンタクト
全てが、貫通して基板に至るスパイキングを生じてい
た。
【００２０】第２の比較例では、チタン層を堆積した
後、続いて、窒化チタン層を堆積した。窒化チタン層
は、そのおよそ半分が堆積したところで、酸素プラズマ
に暴露された。窒化チタンの最後のバリア層を堆積し、
続いて、アルミニウム層を堆積した。図４に示されるよ
うに、コンタクトのほとんどでスパイキングが生じてい
た。
後、続いて、窒化チタン層を堆積した。窒化チタン層
は、そのおよそ半分が堆積したところで、酸素プラズマ
に暴露された。窒化チタンの最後のバリア層を堆積し、
続いて、アルミニウム層を堆積した。図４に示されるよ
うに、コンタクトのほとんどでスパイキングが生じてい
た。
【００２１】第３の比較例では、窒化チタン層を最後ま
で堆積した後、チタン／窒化チタンの２つの堆積層を酸
素プラズマに暴露し、続いて、最後のチタン層およびア
ルミニウム層を堆積した。図５に示されているように、
チタン／窒化チタン／チタンバリア層を貫通するアルミ
ニウムのスパイキングが生じていた。
で堆積した後、チタン／窒化チタンの２つの堆積層を酸
素プラズマに暴露し、続いて、最後のチタン層およびア
ルミニウム層を堆積した。図５に示されているように、
チタン／窒化チタン／チタンバリア層を貫通するアルミ
ニウムのスパイキングが生じていた。
【００２２】チタン層の酸素プラズマ処理に引続いて窒
素中でチタンが堆積されるが、この酸素プラズマ処理で
酸素処理チタン層が形成され、これが酸化チタンにな
り、あるいは、ＴｉＯＮとなり、あるいはこれらの混合
物となると考えられる。高められたバリア性能を与える
のは、酸素プラズマ処理中に形成された酸素処理チタン
層であると考えられている。Ｔｉ／ＴｉＮ界面に存在す
る酸素の量は、良好なバリア性能をあたえるに十分であ
る必要があるが、コンタクトの接触抵抗を低下させるほ
ど十分であってはならない。酸素の量の制御は、チタン
のスパッタ堆積の際中に酸素又は酸素と窒素を添加する
ことによって制御でき、また、酸素プラズマ処理の際中
に多少のアルゴンを添加して酸素を希釈することによっ
ても制御できる。また、酸素プラズマ処理のステップの
間に窒素を導入することにより、Ｔｉ／ＴｉＮ界面での
酸化チタンの量を更に制御することができる。堆積した
酸化チタン層の厚さが２０オングストローム未満である
場合は、その上にある窒化チタン層のシート抵抗と、コ
ンタクト抵抗とは、所望のレベルよりも低く低減しない
だろう。
素中でチタンが堆積されるが、この酸素プラズマ処理で
酸素処理チタン層が形成され、これが酸化チタンにな
り、あるいは、ＴｉＯＮとなり、あるいはこれらの混合
物となると考えられる。高められたバリア性能を与える
のは、酸素プラズマ処理中に形成された酸素処理チタン
層であると考えられている。Ｔｉ／ＴｉＮ界面に存在す
る酸素の量は、良好なバリア性能をあたえるに十分であ
る必要があるが、コンタクトの接触抵抗を低下させるほ
ど十分であってはならない。酸素の量の制御は、チタン
のスパッタ堆積の際中に酸素又は酸素と窒素を添加する
ことによって制御でき、また、酸素プラズマ処理の際中
に多少のアルゴンを添加して酸素を希釈することによっ
ても制御できる。また、酸素プラズマ処理のステップの
間に窒素を導入することにより、Ｔｉ／ＴｉＮ界面での
酸化チタンの量を更に制御することができる。堆積した
酸化チタン層の厚さが２０オングストローム未満である
場合は、その上にある窒化チタン層のシート抵抗と、コ
ンタクト抵抗とは、所望のレベルよりも低く低減しない
だろう。
【００２３】スループットを向上させるため、チタン層
の堆積のステップと窒化チタン層の堆積のステップと
は、プラズマ処理のステップと共に１つの堆積チャンバ
で遂行されることが好ましい。しかし、不便でないなら
ば、これらのステップは別々のチャンバで遂行されても
よい。全プロセスを、図６に示されているような、 May
dan らの米国特許第４,９５１,６０１号に記載されてい
るようなマルチチャンバシステムで遂行してもよい。
の堆積のステップと窒化チタン層の堆積のステップと
は、プラズマ処理のステップと共に１つの堆積チャンバ
で遂行されることが好ましい。しかし、不便でないなら
ば、これらのステップは別々のチャンバで遂行されても
よい。全プロセスを、図６に示されているような、 May
dan らの米国特許第４,９５１,６０１号に記載されてい
るようなマルチチャンバシステムで遂行してもよい。
【００２４】図６に示されているように、システム６０
は、真空ロードロックチャンバ６４を画している側壁６
３を有して包囲されているメインハウジング６２を有し
ている。中央移送チャンバ６６は、ロボット６２を有し
ており、これにより、システムから外部のロードロック
６８及び６９への基板６５の出し入れが可能となる。ま
た、中央移送チャンバ６６は複数のスリットバルブ７０
を介して複数のプロセスチャンバ７２，７４，７６及び
７８へ接続されている。ロボット６２は、必要に応じ
て、ウエハを一方のプロセスチャンバから他方へと移送
させることができる。このケースでは、プロセスチャン
バ７２，７４，７６及び７８のうち２つはスパッタリン
グチャンバであり、１つはチタン及び窒化チタンのスパ
ッタリングのためのものであり、他方は、アルミニウム
のスパッタリングのためのものである。
は、真空ロードロックチャンバ６４を画している側壁６
３を有して包囲されているメインハウジング６２を有し
ている。中央移送チャンバ６６は、ロボット６２を有し
ており、これにより、システムから外部のロードロック
６８及び６９への基板６５の出し入れが可能となる。ま
た、中央移送チャンバ６６は複数のスリットバルブ７０
を介して複数のプロセスチャンバ７２，７４，７６及び
７８へ接続されている。ロボット６２は、必要に応じ
て、ウエハを一方のプロセスチャンバから他方へと移送
させることができる。このケースでは、プロセスチャン
バ７２，７４，７６及び７８のうち２つはスパッタリン
グチャンバであり、１つはチタン及び窒化チタンのスパ
ッタリングのためのものであり、他方は、アルミニウム
のスパッタリングのためのものである。
【００２５】このプロセスの利点は、チタン含有層の堆
積工程とプラズマ処理の全てを１つのチャンバにおいて
行うことができ、別のチャンバでのアニールのステップ
の必要性やスパッタリングチャンバの真空をブレークす
る必要性がないことである。コンタクトの堆積全体を、
２つのスパッタリングチャンバ（１つはチタン堆積、も
う１つはアルミニウムのスパッタリング）を備えるデュ
アルチャンバシステムで遂行することが可能となる。こ
れにより、低コストのプロセスが実現する。また更に、
得られたバリア層−アルミニウムコンタクトの品質は、
従来のコンタクトに比べて改善された。特に、チタン層
の酸素プラズマ処理は、アルミニウムコンタクトの低抵
抗率を得るための窒化チタン層のスタッフィングに比べ
て、バリア性能を向上させる点でより効果的である。
積工程とプラズマ処理の全てを１つのチャンバにおいて
行うことができ、別のチャンバでのアニールのステップ
の必要性やスパッタリングチャンバの真空をブレークす
る必要性がないことである。コンタクトの堆積全体を、
２つのスパッタリングチャンバ（１つはチタン堆積、も
う１つはアルミニウムのスパッタリング）を備えるデュ
アルチャンバシステムで遂行することが可能となる。こ
れにより、低コストのプロセスが実現する。また更に、
得られたバリア層−アルミニウムコンタクトの品質は、
従来のコンタクトに比べて改善された。特に、チタン層
の酸素プラズマ処理は、アルミニウムコンタクトの低抵
抗率を得るための窒化チタン層のスタッフィングに比べ
て、バリア性能を向上させる点でより効果的である。
【００２６】本発明は特定の具体例について説明してき
たが、いわゆる当業者には、堆積のパラメータその他の
変化のさせ方等がわかるであろうし、このような変形は
本発明の範囲に含まれる。
たが、いわゆる当業者には、堆積のパラメータその他の
変化のさせ方等がわかるであろうし、このような変形は
本発明の範囲に含まれる。
【００２７】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、アルミニウム層のバリア層を貫通するスパイキン
グに対して高められたバリアが与えられ、且つ、スルー
プットが向上する。
れば、アルミニウム層のバリア層を貫通するスパイキン
グに対して高められたバリアが与えられ、且つ、スルー
プットが向上する。
【図１】本発明のプロセスの実施に用いることが可能な
スパッタリングチャンバの模式的な断面図である。
スパッタリングチャンバの模式的な断面図である。
【図２】本発明のプロセスに従って作製されたコンタク
トの顕微鏡写真である。
トの顕微鏡写真である。
【図３】従来技術に従って作製されたコンタクトの顕微
鏡写真である。
鏡写真である。
【図４】別の従来技術に従って作製されたコンタクトの
顕微鏡写真である。
顕微鏡写真である。
【図５】また別の従来技術に従って作製されたコンタク
トの顕微鏡写真である。
トの顕微鏡写真である。
【図６】連続した処理のステップを行うための、マルチ
チャンバ真空システムの模式的な断面図である。
チャンバ真空システムの模式的な断面図である。
１０…チャンバ、１２…チタンターゲット、１３…ＤＣ
電源、１４…基板支持体、１６…コリメータ、１８…Ｒ
Ｆ電源、２０…ガス流入マニホールド、２２…基板、２
４…プラズマ領域、６０…システム、６２…メインハウ
ジング、６３…側壁、６４…真空ロードロックチャン
バ、６５…基板、６６…中央移送チャンバ、６８，６９
…外部ロードロックチャンバ、７０…スリットバルブ、
７２，７４，７６，７８…プロセスチャンバ。
電源、１４…基板支持体、１６…コリメータ、１８…Ｒ
Ｆ電源、２０…ガス流入マニホールド、２２…基板、２
４…プラズマ領域、６０…システム、６２…メインハウ
ジング、６３…側壁、６４…真空ロードロックチャン
バ、６５…基板、６６…中央移送チャンバ、６８，６９
…外部ロードロックチャンバ、７０…スリットバルブ、
７２，７４，７６，７８…プロセスチャンバ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フセン チェン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， カパティーノ， ポータル プラザ 19910
Claims (19)
- 【請求項１】 基板支持体に接続したＲＦ電源を備える
スパッタリングチャンバにおいて、窒化チタン層を堆積
させるプロセスであって、 ａ）基板の露出面上にチタン層をスパッタ堆積させるス
テップと、 ｂ）該チタン層の上に酸素含有チタン層を形成するステ
ップと、 ｃ）この上に窒化チタン層をスパッタ堆積させるステッ
プを有するプロセス。 - 【請求項２】 該酸素含有チタン層が、前記スパッタチ
ャンバに酸素含有ガスを添加することにより形成される
請求項１に記載のプロセス。 - 【請求項３】 前記酸素含有チタン層が、該チタン層を
酸素プラズマに暴露させることにより形成される請求項
２に記載のプロセス。 - 【請求項４】 前記酸素プラズマが、酸素とアルゴンと
の混合ガスから形成される請求項２に記載のプロセス。 - 【請求項５】 前記酸素プラズマが、酸素と窒素との混
合ガスから形成される請求項２に記載のプロセス。 - 【請求項６】 前記酸素プラズマが、酸素とアルゴンと
窒素との混合ガスから形成される請求項２に記載のプロ
セス。 - 【請求項７】 前記プラズマが、該基板支持体にＲＦ電
力を印加することにより形成される請求項２に記載のプ
ロセス。 - 【請求項８】 該酸素含有層が、酸素含有ガスの存在な
しにチタンをスパッタすることにより形成される請求項
１に記載のプロセス。 - 【請求項９】 前記酸素含有ガスが、酸素とアルゴンと
の混合ガスである請求項８に記載のプロセス。 - 【請求項１０】 前記酸素含有ガスが、酸素とアルゴン
と窒素との混合ガスである請求項８に記載のプロセス。 - 【請求項１１】 前記酸素含有ガスのスパッタリング中
に、ＲＦ電源に接続した該基板支持体にＲＦ電力が印加
される請求項８に記載のプロセス。 - 【請求項１２】 酸素含有チタン層の形成の後、窒化チ
タンを堆積するスパッタリングが同じチャンバにおいて
継続して行われる請求項１に記載のプロセス。 - 【請求項１３】 酸素含有チタン層が厚さ約２０オング
ストロームに堆積するまで、酸素含有チタン層の形成操
作が継続して行われる請求項１に記載のプロセス。 - 【請求項１４】 チタンをスパッタする該ステップ中に
酸素がアルゴンに添加される請求項１に記載のプロセ
ス。 - 【請求項１５】 チタンをスパッタする該ステップ中
に、酸素と窒素とがアルゴンに添加される請求項１に記
載のプロセス。 - 【請求項１６】 前記ステップａ）、ｂ）及びｃ）が、
１つのスパッタリングチャンバにて行われる請求項１に
記載のプロセス。 - 【請求項１７】 前記ステップａ）及びｂ）が１つのス
パッタリングチャンバにて行われ、前記ステップｃ）が
第２のスパッタリングチャンバにて行われる請求項１に
記載のプロセス。 - 【請求項１８】 前記ステップａ）が１つのスパッタリ
ングチャンバにて行われ、前記ステップｂ）及びｃ）が
第２のスパッタリングチャンバにて行われる請求項１に
記載のプロセス。 - 【請求項１９】 該窒化チタン層の上にアルミニウムが
をスパッタする請求項１に記載のプロセス。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/482,379 US5858184A (en) | 1995-06-07 | 1995-06-07 | Process for forming improved titanium-containing barrier layers |
| US08/482379 | 1995-06-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0920518A true JPH0920518A (ja) | 1997-01-21 |
Family
ID=23915824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8168258A Withdrawn JPH0920518A (ja) | 1995-06-07 | 1996-06-07 | チタン含有バリア層形成のためのプロセス |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5858184A (ja) |
| EP (1) | EP0747499A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0920518A (ja) |
| KR (1) | KR970003544A (ja) |
| TW (1) | TW287206B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2012172933A1 (ja) * | 2011-06-17 | 2012-12-20 | シャープ株式会社 | 窒化物半導体装置およびその製造方法 |
Families Citing this family (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5895266A (en) | 1996-02-26 | 1999-04-20 | Applied Materials, Inc. | Titanium nitride barrier layers |
| EP1028173A3 (en) * | 1996-02-26 | 2000-11-02 | Applied Materials, Inc. | Titanium nitride barrier layers |
| US20060105494A1 (en) * | 1996-07-23 | 2006-05-18 | Karen Huang | Method and apparatus for cleaning and sealing display packages |
| GB2319532B (en) | 1996-11-22 | 2001-01-31 | Trikon Equip Ltd | Method and apparatus for treating a semiconductor wafer |
| GB2319533B (en) * | 1996-11-22 | 2001-06-06 | Trikon Equip Ltd | Methods of forming a barrier layer |
| TW417249B (en) * | 1997-05-14 | 2001-01-01 | Applied Materials Inc | Reliability barrier integration for cu application |
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| KR100274603B1 (ko) * | 1997-10-01 | 2001-01-15 | 윤종용 | 반도체장치의제조방법및그의제조장치 |
| US5976327A (en) | 1997-12-12 | 1999-11-02 | Applied Materials, Inc. | Step coverage and overhang improvement by pedestal bias voltage modulation |
| US6287977B1 (en) | 1998-07-31 | 2001-09-11 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for forming improved metal interconnects |
| JP3606095B2 (ja) * | 1998-10-06 | 2005-01-05 | セイコーエプソン株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JP3533968B2 (ja) | 1998-12-22 | 2004-06-07 | セイコーエプソン株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| US20010052323A1 (en) * | 1999-02-17 | 2001-12-20 | Ellie Yieh | Method and apparatus for forming material layers from atomic gasses |
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| US6130155A (en) * | 1999-07-02 | 2000-10-10 | Promos Technologies, Inc. | Method of forming metal lines in an integrated circuit having reduced reaction with an anti-reflection coating |
| US6344419B1 (en) | 1999-12-03 | 2002-02-05 | Applied Materials, Inc. | Pulsed-mode RF bias for sidewall coverage improvement |
| US6554979B2 (en) | 2000-06-05 | 2003-04-29 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for bias deposition in a modulating electric field |
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