JPH10150041A

JPH10150041A - 成膜方法

Info

Publication number: JPH10150041A
Application number: JP31702296A
Authority: JP
Inventors: Megumi Taoka; 恵田岡; Michio Ariga; 美知雄有賀
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 1996-11-13
Filing date: 1996-11-13
Publication date: 1998-06-02

Abstract

(57)【要約】【課題】基板との密着性を確保しつつ、微細な立体構
造へのアルミニウム材料の埋め込みを改善する。【解決手段】基板上（６０）にチタン（６２）及び窒
化チタン（６４）を形成した後アルミニウム材料の膜
（７０）を形成する成膜方法において、アルミニウム材
料の形成の前に、チタンアルミニウム（ＴｉＡｌ_X ）の
層（６８）を基板上に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程等
で用いられる成膜技術に関する。本発明は特に、アルミ
ニウム材料を用いた平坦化技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化が進
み、素子の微細化や多層化が進展するに伴い、素子間を
電気的に接続するための電極配線形成技術においても微
細化及び多層化が進展している。特に多層化を更に進展
させるためには、段差のない理想的な多層電極配線構造
を形成することが必須であり、このため、コンタクトホ
ールのためのホール等の微細な立体的構造を表面に有す
るウエハ等の上に電極材料や配線材料の膜を形成する場
合、表面の平坦化の技術が重要になる。

【０００３】電極材料や配線材料として好適な、アルミ
ニウムやアルミニウム合金等のアルミニウム材料を用い
た場合、高温アルミニウム膜とシリコンや下層配線等の
基板との間に介在させる下地層ないしウェット層にチタ
ン（Ｔｉ）膜や窒化チタン（ＴｉＮ）膜等を用いるのが
一般的である。このような下地層をアルミニウムと基板
との間に介在させることにより、アルミニウムと基板と
の濡れ性が向上する結果、アルミニウムの形成が均一に
行われて表面の状態も良好になる。

【０００４】図１７（ａ）〜（ｃ）は、ＳｉＯ₂ 基板の
断面図であり、従来技術による典型的なＡｌ膜の埋め込
みプロセスを例示する。例えば図１７（ａ）に示される
ような埋め込み用のホール１１２を有するＳｉＯ₂ ／Ｓ
ｉ基板１１０にアルミニウム材料膜を埋め込む場合、図
１７（ｂ）に示されるように、通常のバリアメタル（Ｔ
ｉ／ＴｉＮ）を成膜後、これとアルミニウム材料膜との
間の濡れ性を向上させるため、ＳｉＯ₂ 基板上にアルミ
ニウム材料膜のための下地層としてのチタン層１１４を
スパッタリング等の物理気相堆積（ＰＶＤ）によって形
成し、アルミニウム材料１１６を除々に流し込む。

【０００５】ここで、２層目の配線以降は、チタン／窒
化チタンの積層からなるバリアメタルを用いない場合も
あり、この場合は、ＳｉＯ₂ の上に、濡れ性向上のため
のチタン層を直接成膜する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの工程
において、図１７（ｃ）に模式的に示されるように、ア
ルミニウム材料１１６の埋め込みが阻害されホールの内
部にボイド１２０を発生してしまう問題が生じていた。
ホール内にボイドが発生すれば、ホール抵抗が上昇する
こととなり、デバイスの特性を損ねてしまう。このよう
な問題は、特にデバイスの微細化が進めば更に顕著とな
る。

【０００７】また、高温でアルミニウムを形成すると、
一般に、表面層の平滑性は低くなる。アルミニウム層の
表面の平滑性は、その後のフォトリソグラフィーの工程
において非常に重要である。即ち、フォトリソグラフィ
ーにおけるアラインメント取りの際にアルミニウム表面
が粗ければ、アラインメント取りのためのマークが表面
の凹凸によって埋没してしまい、正確なアラインメント
取りが困難になる。

【０００８】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、微細な立体構造を表面に有する基板上へのアルミ
ニウム材料の成膜において、アルミニウム表面のスムー
ズさを確保しつつ、微細な立体構造へのアルミニウムの
埋め込みを改善する成膜方法及び配線又は電極の構造体
を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を克服する
ため、本発明者は鋭意検討を重ねた結果、ホール内のボ
イド発生の原因と思われる現象を見出した。即ち、アル
ミニウム材料層の形成は基板温度で４００〜５００℃程
度の高温で行われ、このような高温ではチタンはアルミ
ニウムと容易に反応して、図１７（ｃ）に示されるよう
に、チタンアルミニウムの合金（ＴｉＡｌ_X ）の部分１
１８が形成されてしまう。この合金（ＴｉＡｌ_X ）の部
分１１８は、図１７（ｃ）に示されるように、アルミニ
ウム材料層１１６の形成が進むにつれて次第に厚くな
る。

【００１０】このように成長した合金層１１８は、図１
７（ｃ）に模式的に示されるように、ホール１１２の上
部に厚い部分（オーバーハング）を形成してホールの入
口を狭めるため、アルミニウム材料の埋め込みが阻害さ
れてしまい、ホールの内部にボイド１２０を発生してし
まうことが、本発明者により見出された。また、ＴｉＡ
ｌ_X は抵抗率が高いため、これが厚く成長することによ
りホール抵抗が上昇し、デバイスの特性を更に損ねてし
まうことも見出された。

【００１１】このような状況下で、更に本発明者は検討
を重ねた結果、本発明に係る成膜方法を得ることができ
た。即ち、本発明の成膜方法は、基板上に、チタンの下
地層（Ｔｉ下地層）又はチタン層と窒化チタン層とを備
える下地層（Ｔｉ／ＴｉＮ下地層）の、いずれか１つの
下地層を形成した後、アルミニウム材料の膜を形成する
成膜方法において、アルミニウム材料の形成の前に、チ
タンアルミニウム（ＴｉＡｌ_X ）の層を、基板上の第１
の下地層の上に形成することを特徴とする。

【００１２】予めＴｉＡｌ_X の層を下地層とアルミニウ
ム層の間に形成することにより、チタンとアルミニウム
の過剰な反応が抑制される。その結果、ホール上のオー
バーハングの形成が防止され、その上のアルミニウム層
の平坦性が失われることがなくなる。また、抵抗率の高
いＴｉＡｌ_X の過剰な形成が防止される。尚、ここでア
ルミニウム材料とは、アルミニウム及びアルミニウム合
金のことを指す。

【００１３】また、本発明の成膜方法は、合金（ＴｉＡ
ｌ_X ）のＸが１．０〜５．０の範囲にあることを特徴と
してもよく、更に、ＴｉＡｌ₂ と、ＴｉＡｌ₃ と、Ｔｉ
Ａｌ₄ とから成る群より選択されることを特徴としても
よい。

【００１４】また、本発明の成膜方法は、アルミニウム
材料の層の形成が物理気相堆積（ＰＶＤ）により行われ
ることを特徴としてもよく、合金（ＴｉＡｌ_X ）の層
が、この合金（ＴｉＡｌ_X ）をターゲットに用いるスパ
ッタリングにより形成されることを特徴としてもよい。
また、本発明の成膜方法は、合金（ＴｉＡｌ_X ）の層
が、５ｎｍ〜１００ｎｍの厚さに形成されることを特徴
としてもよい。

【００１５】本発明の別の成膜方法は、アルミニウム材
料の形成の前に、チタンとアルミニウムとの合金（Ｔｉ
Ａｌ_X ）の層からなる下地層を前記基板の上に形成する
ことを特徴とする。チタンとアルミニウムとの合金（Ｔ
ｉＡｌ_X ）を下地層として、直接基板上に形成した後ア
ルミニウム層を形成することによっても、アルミニウム
表面の平坦性及びアルミニウムの埋め込み性を高めつつ
も、アルミニウムとの良好な密着性を確保できる。

【００１６】本発明の電極配線構造体は、基板と、基板
の上に形成された、チタンの下地層（Ｔｉ下地層）又は
チタン層と窒化チタン層とを備える下地層（Ｔｉ／Ｔｉ
Ｎ下地層）との、何れか１つの下地層と、下地層の上に
形成された、厚さ５ｎｍ〜１００ｎｍであるチタンとア
ルミニウムとの合金（ＴｉＡｌ_X ）の層と、チタンとア
ルミニウムの合金（ＴｉＡｌ_X ）の層の上に形成され
た、アルミニウム材料の層と、を備えることを特徴とす
る。

【００１７】抵抗率の高いＴｉＡｌ_X を、５ｎｍ〜１０
０ｎｍの非常に薄い膜としてチタン下地層とアルミニウ
ムの間に予め介在させることにより、抵抗率を上昇させ
ることなく、微細な立体構造を表面に有する基板上への
アルミニウム密着性及びアルミニウム表面の平坦性が確
保される。

【００１８】また、本発明の電極配線構造体は、チタン
とアルミニウムの合金（ＴｉＡｌ_X）のＸが１．０〜
５．０の範囲にあることを特徴としてもよい。

【００１９】本発明の別の電極配線構造体は、基板と、
基板の上に形成された、厚さ５ｎｍ〜１００ｎｍである
チタンとアルミニウムとの合金（ＴｉＡｌ_X ）の下地層
と、この下地層の上に形成された、アルミニウム材料の
層と、を備えることを特徴とする。抵抗率の高いＴｉＡ
ｌ_X を、５ｎｍ〜１００ｎｍの非常に薄い膜として形成
すれば、下地層に用いることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の代表的な実施形態
を、添付の図面を参照しつつ説明する。尚、添付の図面
においては、同一の要素に同一の符号を付し、重複する
説明を省略する。

【００２１】先ず、図１及び２を参照して本発明に係る
成膜装置１０を説明する。図１は成膜装置１０の上面図
であり、図２（ａ）は成膜装置の一部を構成するＰＶＤ
チャンバの断面図であり、図２（ａ）はＰＶＤチャンバ
内のペデスタルの断面図である。図１に示される成膜装
置１０のメインフレーム１２の形成には、モノリスと称
されるアルミニウムの一体成形構造が採用されており、
装置内に溶接部分を極力省くことにより高い真空度を維
持することを可能としている。メインフレーム１２は、
バッファチャンバ１４及びトランスファチャンバ１６の
２つのチャンバから主に構成されている。

【００２２】図１に示されるように、トランスファチャ
ンバ１６の周りには、ＰＶＤチャンバ１８，２０，２２
と、デガスチャンバ２４とが取り付けられている。ＰＶ
Ｄチャンバ１８はＴｉ及びＴｉＮをスパッタリングによ
り成膜するためのチャンバであり、ＰＶＤチャンバ２０
はＴｉＡｌ_X をスパッタリングにより成膜するためのチ
ャンバである。これらのチャンバ１８及び２０は、ウエ
ハ１００を支持するペデスタル４３と、ペデスタル４３
に対向して配置されたＴｉ（ＰＶＤチャンバ１８）又は
ＴｉＡｌ_X （ＰＶＤチャンバ２０）のターゲット４４と
を備えている。この詳細は、図２（ａ）に示される。ま
た、ＰＶＤチャンバ１８にはガス供給装置が４５接続さ
れている。このガス供給装置４５は、アルゴンガス源４
６が供給弁７８を介してＰＶＤチャンバ１８に接続され
たものである。また、ＰＶＤチャンバ１８内を所望の真
空度にするために、ＰＶＤチャンバ１８には真空排気装
置４８が接続されている。これらの点、ＰＶＤチャンバ
２０も同様の構成を有している。

【００２３】ＰＶＤチャンバ１８（以下チャンバ２０も
同様）のペデスタル４３の下側には、加熱装置４９が具
備されている。図２（ｂ）を参照してこの加熱装置４９
を説明すると、密着対向するヒータプレート５０ａ，５
０ｂの間にヒータコイル５１が介在して、そのヒータプ
レート５０ａ，５０ｂを加熱するように配置されてい
る。ヒータプレート５０ｂの下面には冷却プレート５２
を介して冷却水配管５３が取り付けられており、過剰に
加熱されたヒータプレート５０ａ，５０ｂを冷却プレー
ト５２を介して冷却できるようにしている。さらに、ヒ
ータプレート５０ａ，５０ｂを貫通して設けられたヒー
タ用ガス配管５４が、ペデスタル４３上面から内部に延
びた貫通孔５５と接続されている。また、このヒータ用
ガス配管５４にはアルゴン等の不活性ガスの供給源（図
示せず）が接続されて、所定流量の不活性ガスがペデス
タル４３上面に供給されるようになっており、このた
め、不活性ガスがペデスタル４３上面に到達するまで
に、ヒータプレート５０ａ，５０ｂによって加熱ないし
は冷却されることとなる。したがって、特定の温度を有
したヒータプレート５０ａ，５０ｂの熱が不活性ガスに
よってペデスタル４３上面に伝えられることとなる。

【００２４】また、ペデスタル４３の上面近傍の温度を
測定するために、熱電対を備えた温度計５６が、加熱装
置４９の下部中央からペデスタル４３上面近傍まで延び
た状態で設けられている。これによって、ペデスタル４
３と熱的に接触しながら支持されるウエハの温度を測定
することができる。なお、図示しないが、ペデスタル４
３上面に供給される不活性ガスによってウエハが移動し
ないように、ペデスタル４３にはウエハをその周縁部で
固定するためのクランプが設けられている。

【００２５】ＰＶＤチャンバ２２はスパッタリングによ
ってアルミニウム又はその合金を成膜させるために用い
られるものである。ＰＶＤチャンバ２２は、ウエハの加
熱のため、ＰＶＤチャンバ１８及び２０と同様の加熱装
置（図示せず）を具備している。一方、デガスチャンバ
２４は、ウエハを減圧下で高温で加熱処理してデガスを
行うために用いられるものである。

【００２６】尚、バッファチャンバ１４の周りにロード
ロックチャンバ３４ａ，３４ｂが配置されていることに
より、処理すべきウエハの出し入れ時には、バッファ及
びトランスファチャンバ１４，１６を大気開放せずに真
空を保持することができる。ロードロックチャンバ３４
ａ又は３４ｂに隣り合った位置には、デガスオリエンタ
チャンバ３６及び３８が配置され、この中で、ホール等
の微細構造を表面に有するウエハのデガスやオリエンテ
ーションフラットの調整等が行われる。また、オリエン
タデガスチャンバ３６又は３８のいずれかには、高温デ
ガス用のＰＶＤタイプのチャンバを配置してもよい。ま
た、バッファチャンバ１４とトランスファチャンバ１６
との間には、ウエハを冷却する水冷式のクールダウンチ
ャンバ４０と、ウエハ表面に形成された酸化・窒化薄膜
を前処理として除去するプレクリーンチャンバ４２とが
設けられている。

【００２７】上に述べたチャンバは全て連通しており、
各連通部分は開閉可能なシャッタ（図示せず）で仕切ら
れている。これらシャッタによって、図１に示すアルミ
ニウム材料の成膜装置１０は、ロードロックチャンバ３
４ａ，３４ｂからＰＶＤチャンバ１８，２０，２２ま
で、５段のステージから分割構成されることとなり、各
ステージでの真空度を徐々に高めることができる。すな
わち、圧力をロードロックチャンバ３４ａ，３４ｂでは
1 ×10^-5Torr程度とし、バッファチャンバ１４、デガス
オリエンタチャンバ３６及びクールダウンチャンバ３８
では1 ×10^-6Torr程度とし、プレクリーンチャンバ４２
では1 ×10^-7Torr程度とし、また、トランスファチャン
バ１６では1 ×10^-8Torr程度とし、そして、ＰＶＤチャ
ンバ１８，２０，２２及びデガスチャンバ２４では1 ×
10^-9Torr程度にすることができる。このため、バッファ
及びトランスファチャンバ１４、１６の間を仕切るシャ
ッタが開いているときにも、各チャンバ間のクロスコン
タミネーションが防止される。

【００２８】なお、処理すべきウエハが各チャンバへ搬
送されるように、バッファ及びトランスファチャンバ１
４，１６の中央部には搬送用ロボットアーム３０，３２
が設けられている。また、図示しないが、ＰＶＤチャン
バ１８及び２０以外の上記各チャンバにも、ウエハを載
置するためのペデスタル及び各チャンバ内を真空排気す
る真空排気装置が具備される。更に、ターゲットからス
パッタされて飛び出した粒子の流れを整えるために、Ｐ
ＶＤチャンバ１８及び２０内のターゲットとペデスタル
との間には、コリメータ（図示せず）が配置されている
ことが好ましい。

【００２９】

【実施例】

（第１実施例）以上のように構成された装置を用いて、
本発明のアルミニウム材料の成膜方法に係る実施形態に
ついて、図３の工程図を参照して説明する。

【００３０】図３は、Ｓｉ基板の断面図であり、本発明
に従ったアルミニウム層の埋め込みの代表的なプロセス
を例示する。本発明に従った成膜の工程は以下のようで
ある。図３（ａ）に示されるような、Ｓｉ層６１の上に
ＳｉＯ₂ 層６０を有する基板において、Ｓｉ層６１のす
ぐ上まで形成された埋め込み用のホール６２に対して、
図３（ｂ）に示されるように、バリアメタル層としての
チタン６４及び窒化チタン層６６をスパッタリングによ
り形成する。次いで図３（ｃ）に示されるように、窒化
チタン層６６の上に、ＴｉＡｌ_X 層６８をスパッタリン
グにより形成する。その後、図３（ｄ）に示されるよう
に、ＴｉＡｌ_X 層６８の上にアルミニウム７０を形成す
る。

【００３１】以下、図１〜３に示される成膜装置を用
い、図３（ａ）〜（ｄ）に示される工程に従い、ＳｉＯ
₂ 基板の上に、Ｔｉ、ＴｉＡｌ_X 、Ａｌの順に成膜を行
った実施例を説明する。

【００３２】まず、ＳｉＯ₂ 基板をＴｉターゲットを備
えたＰＶＤチャンバ１８内に移送してペデスタル４３上
に載置し、チャンバ内を1 ×10^-9Torrに減圧した後アル
ゴンガスをチャンバ１８内に供給し、Ｔｉターゲット４
４とペデスタル４３との間にＤＣ電圧を印加してＴｉタ
ーゲットをスパッタリングして、ＳｉＯ₂ 基板６０上に
Ｔｉ層６４を形成した。次いで、上記のスパッタリング
の条件に、Ｎ₂ ガスの流入を更に行い、反応によりＴｉ
Ｎ層６６を形成し、バリア層とした。（図３（ｂ））。

【００３３】次に、この基板をデガスチャンバ２４内に
移送し、減圧下、温度３５０〜５２０℃でデガスを行っ
た。

【００３４】次いで、デガスの済んだＴｉ層及びＴｉＮ
層を有するＳｉＯ₂ 基板を、ＴｉＡｌ_X の形成のための
ＰＶＤチャンバ２０に移送した。ここで、本実施例で
は、ＴｉＡｌ_X のＸの値を２，３及び４の３種類とし
た、３種類の膜（ＴｉＡｌ₂ ，ＴｉＡｌ₃ 及びＴｉＡｌ
₄ ）について検討を行う目的で、ＰＶＤチャンバ２０内
に設置するターゲットとして、ＴｉＡｌ₂ ，ＴｉＡｌ₃
及びＴｉＡｌ₄ の３種類のターゲットを用意した。以
下、ＴｉＡｌ₂ 層の形成を代表的に説明する。チャンバ
２０内の圧力を5 ×10^-9Torrに減圧した後、アルゴンガ
スを流量 2.0 sccm 、ヒーターガス１５ｓｃｃｍを導入
してチャンバ内圧力を1.0 mTorrとし、ＴｉＡｌ₂ ター
ゲットとペデスタルとの間に8.0 kWのＤＣ電圧を印加
し、２８秒間ＴｉＡｌ₂ の堆積を行った。この堆積工程
により、約４０ｎｍのＴｉＡｌ₂ の層６８が、ＴｉＮ層
６６の上に形成された（図３（ｃ））。ＴｉＡｌ₃ 及び
ＴｉＡｌ₄の層の形成についても、ＴｉＡｌ₃ ターゲッ
ト及びＴｉＡｌ₄ ターゲットをそれぞれ用いて、上記の
ＴｉＡｌ₂ 層の形成と概ね同様の条件で層の形成を行っ
た。

【００３５】その後、ＴｉＡｌ_X の層が形成された基板
をアルミニウム層堆積のためのＰＶＤチャンバ２２へと
移送し、アルミニウム（Ａｌ）層の堆積を行った。チャ
ンバ内の圧力を減圧した後、アルゴンガスを導入してチ
ャンバ内の圧力を2.0 mTorrとし、先ず室温でＡｌター
ゲットとペデスタルとの間に9.0kWのＤＣ電力を印加し
て１１秒間Ａｌ層のスパッタリングを行い、Ａｌ層を厚
さ２００ｎｍ形成した後、温度を５００℃に上げ、ＤＣ
電力の印加を1.0kWとしてスパッタリングを行い、この
上にＡｌ層を厚さ６００ｎｍ形成した。

【００３６】このように、ホールの構造６２を表面に有
するＳｉＯ₂ 基板６０の上に、Ｔｉ層６４及びＴｉＮ層
６６の下地層、ＴｉＡｌ_X 層６８（Ｘ：２，３，４）、
Ａｌ層７０が形成された。これらの表面及び断面を、走
査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した結果を、図５〜１３
に示す。ＴｉＡｌ₂ 層の場合の、Ａｌ層表面のＳＥＭ写
真を図５に、ホール部分の断面のＳＥＭ写真を図６及び
７に示した。また、ＴｉＡｌ₃ 層の場合の、Ａｌ層表面
のＳＥＭ写真を図８に、ホール部分の断面のＳＥＭ写真
を図９及び１０に示した。また、ＴｉＡｌ₄ 層の場合
の、Ａｌ層表面のＳＥＭ写真を図１１に、ホール部分の
断面のＳＥＭ写真を図１２及び１３に示した。

【００３７】また、これら本発明に従った場合と従来技
術による場合とを比較するため、ホールの構造を表面に
有するＳｉＯ₂ 基板の上にＴｉ／ＴｉＮ／Ｔｉ下地層を
形成した後、上記と同じ条件でＡｌを形成し、ＴｉＡｌ
_X 層を介在させなかった場合について、Ａｌ表面のＳＥ
Ｍ写真を図１４に、ホール部分の断面のＳＥＭ写真を図
１５及び１６に示した。

【００３８】本発明に従った図５、８及び１１のＳＥＭ
写真と、従来技術の図１４とを比較すれば明らかなよう
に、本発明に従った場合はＡｌ表面がおよそ平坦である
が、従来技術の場合はＡｌ表面上に起伏が見られる。

【００３９】また、図６、７、９、１０、１２及び１３
から明らかなように、本発明に従った場合では、Ａｌが
ホール内に十分に充填され、ボイドもほぼ認められない
ことがわかる。これに対し、従来技術の場合では、図１
５及び１６に見られるように、ＴｉとＡｌが反応して形
成されたと思われるＴｉＡｌ_X の厚い層がホールを覆
い、ホール上部の入口にオーバーハングを形成してい
る。その結果、ホールの内部のＡｌ層内にボイドが形成
されていることが示された。

【００４０】即ち、本発明に従って、Ｔｉ／ＴｉＮ下地
層と電極や配線用のアルミニウム材料との間に、予めＴ
ｉＡｌ_X の層を、濡れ性向上Ｔｉ層の代りに適当な厚さ
で介在させることにより、ＴｉとＡｌの極端な反応を抑
制し、アルミニウム材料中のボイドの発生、アルミニウ
ム表面の凹凸発生や抵抗率の上昇が防止される。

【００４１】（実施例２）ＴｉやＴｉＮのバリア層を形
成せずに、基板上に直接ＴｉＡｌ_X 層を形成しても、上
記と同様の効果が得られた。図４は、基板の断面図であ
り、第２実施例における工程を表す。図４に示されるよ
うに、本第２実施例においても、Ｓｉ層６１の上にＳｉ
Ｏ₂ 層６０を有する基板において、Ｓｉ層６１のすぐ上
まで形成された埋め込み用のホール６２に対して、図４
（ｂ）に示されるように、ＴｉＡｌ_X 層７２を形成し
て、これを下地層とし、その上に、図４（ｃ）に示すよ
うにアルミニウム層７４を埋め込んだ。

【００４２】実施例１で用いた装置と同じ装置を用い、
基板をオリエンタデガスチャンバ３６又は３８に移送し
て、オリフラ合せ及び３５０℃の条件でのデガスを行っ
た。次いで、基板をデガスチャンバ２４に移して、減圧
下、３５０度よりも高温〜５２０℃程度でデガスがなさ
れた。

【００４３】そして、実施例１と同じ条件で、約４０ｎ
ｍのＴｉＡｌ_X 層７４を、ＳｉＯ₂層６０の上に形成
し、次いで、基板をアルミニウム堆積のためのＰＶＤチ
ャンバ２２へと移送し、アルミニウム層を６００ｎｍの
厚さで形成し、ホール６２の埋め込みを行った。

【００４４】この場合も、形成されたアルミニウム層の
表面には大きな凹凸が形成されず、また、ホールの埋め
込みも良好であったことが、ＳＥＭによる測定で観測さ
れた。

【００４５】即ち、従来ではピュアなＴｉを下地層とし
て形成していた代りに、本発明に従って、Ｔｉに予めＡ
ｌを適切な割合混入させて、適切な厚さでＴｉＡｌ_X 層
を形成することにより、ＴｉとＡｌの極端な反応を抑制
し、アルミニウム材料中のボイドの発生、アルミニウム
表面の凹凸発生や抵抗率の上昇が防止される。

【００４６】尚、本発明は、上記の好適な態様の例示や
実施例以外にも様々な変形が可能である。例えば、Ｔｉ
Ａｌ_X のＸは、１．０〜５．０の範囲にあれば、上述と
同様の効果を奏する。

【００４７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、基板上の上へ、アルミニウム材料の形成の前にＴ
ｉＡｌ_X 層を形成することにより、基板との密着性及び
導電性を確保しつつ、微細な立体構造へのアルミニウム
材料の埋め込み及びアルミニウム表面の平坦性を改善す
る成膜方法及び配線又は電極の構造体が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施に好適なＰＶＤ装置の上面図であ
る。

【図２】（ａ）は、図１のＰＶＤ装置の一部を構成する
ＰＶＤチャンバの断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のチ
ャンバ内のペデスタルの断面図である。

【図３】ホールの構造を有するＳｉＯ₂ 基板の断面図で
あり、（ａ）〜（ｄ）の順に、本発明に従った実施例１
のプロセスを例示する図である。

【図４】ホールの構造を有するＳｉＯ₂ 基板の断面図で
あり、（ａ）〜（ｃ）の順に、本発明に従った実施例２
のプロセスを例示する図である。

【図５】本発明に従い、ＴｉＡｌ₂ を介在させた場合の
Ａｌ層の表面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。

【図６】本発明に従い、ＴｉＡｌ₂ を介在させた場合の
基板断面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。

【図７】本発明に従い、ＴｉＡｌ₂ を介在させた場合の
基板断面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。

【図８】本発明に従い、ＴｉＡｌ₃ を介在させた場合の
Ａｌ層の表面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。

【図９】本発明に従い、ＴｉＡｌ₃ を介在させた場合の
基板断面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。

【図１０】本発明に従い、ＴｉＡｌ₃ を介在させた場合
の基板断面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。

【図１１】本発明に従い、ＴｉＡｌ₄ を介在させた場合
のＡｌ層の表面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真であ
る。

【図１２】本発明に従い、ＴｉＡｌ₄ を介在させた場合
の基板断面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。

【図１３】本発明に従い、ＴｉＡｌ₄ を介在させた場合
の基板断面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。

【図１４】従来技術による場合のＡｌ層の表面の走査電
子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。

【図１５】従来技術による場合の基板断面の走査電子顕
微鏡（ＳＥＭ）写真である。

【図１６】従来技術による場合の基板断面の走査電子顕
微鏡（ＳＥＭ）写真である。

【図１７】ホールの構造を有するＳｉＯ₂ 基板の断面図
であり、（ａ）〜（ｃ）の順に、従来技術に従ったプロ
セスを例示する図である。

【符号の説明】

１０…成膜装置、１２…メインフレーム、１４…バッフ
ァチャンバ、１６…トランスファチャンバ、１８…ＰＶ
Ｄチャンバ、２０…ＰＶＤチャンバ、２２…ＰＶＤチャ
ンバ、２４…デガスチャンバ、３０…ロボットアーム、
３２…ロボットアーム、３４ａ，ｂ…ロードロックチャ
ンバ、３６，３８…デガスオリエンタチャンバ、４０…
クールダウンチャンバ、４２…プレクリーンチャンバ、
４５…ガス供給装置、４６…ガス供給源、４８…加熱装
置、５０ａ，５０ｂ…ヒータプレート、５１…ヒータコ
イル、５２…冷却プレート、５３…冷却水配管、５４…
ヒータ用ガス配管、５５…貫通孔、５６…温度計、６０
…ＳｉＯ₂ 、６１…Ｓｉ、６２…ホール、６４…Ｔｉ下
地層、６６…ＴｉＮ下地層、６８…ＴｉＡｌ_X 層、７０
…ＴｉＡｌ_X 層、７２…、１１０…ＳｉＯ₂ 基板、１１
２…ホール、１１４…Ｔｉ下地層、１１６…アルミニウ
ム材料層、１１８…ＴｉＡｌ_X 反応層。

フロントページの続き (72)発明者有賀美知雄千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内アプライドマテリアルズジャパン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、チタンの下地層（Ｔｉ下地
層）又はチタン層と窒化チタン層とを備える下地層（Ｔ
ｉ／ＴｉＮ下地層）の、いずれか１つの第１の下地層を
形成した後、アルミニウム材料の層を形成する成膜方法
において、アルミニウム材料の形成の前に、チタンとア
ルミニウムとの合金（ＴｉＡｌ_X ）の層からなる第２の
下地層を前記基板上の前記第１の下地層の上に形成する
ことを特徴とする成膜方法。
【請求項２】前記合金（ＴｉＡｌ_X ）のＸが１．０〜
５．０の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の
成膜方法。
【請求項３】前記アルミニウム材料の層の形成が物理
気相堆積（ＰＶＤ）により行われることを特徴とする請
求項１に記載の成膜方法。
【請求項４】前記合金（ＴｉＡｌ_X ）の層が、前記合
金（ＴｉＡｌ_X ）をターゲットに用いるスパッタリング
により形成されることを特徴とする請求項１に記載の成
膜方法。
【請求項５】前記合金（ＴｉＡｌ_X ）が、ＴｉＡｌ₂
と、ＴｉＡｌ₃ と、ＴｉＡｌ₄ とから成る群より選択さ
れることを特徴とする請求項２に記載の成膜方法。
【請求項６】前記合金（ＴｉＡｌ_X ）の層が、５ｎｍ
〜１００ｎｍの厚さに形成されることを特徴とする請求
項１に記載の成膜方法。
【請求項７】基板上にアルミニウム材料の層を形成す
る成膜方法において、アルミニウム材料の形成の前に、
チタンとアルミニウムとの合金（ＴｉＡｌ_X）の層から
なる下地層を前記基板の上に形成することを特徴とする
成膜方法。
【請求項８】基板と、前記基板の上に形成された、チタンの下地層（Ｔｉ下地
層）又はチタン層と窒化チタン層とを備える下地層（Ｔ
ｉ／ＴｉＮ下地層）の、いずれか１つの第１の下地層
と、前記下地層の上に形成された、厚さ５ｎｍ〜１００ｎｍ
のチタンとアルミニウムとの合金（ＴｉＡｌ_X ）からな
る第２の下地層と、前記第２の下地層の上に形成された、アルミニウム材料
の層とを備えることを特徴とする電極又は配線の構造
体。
【請求項９】前記合金（ＴｉＡｌ_X ）のＸが１．０〜
５．０の範囲にあることを特徴とする請求項８に記載の
電極又は配線の構造体。
【請求項１０】基板と、前記基板の上に形成された、厚さ５ｎｍ〜１００ｎｍ
の、チタンとアルミニウムとの合金（ＴｉＡｌ_X ）から
なる下地層と、前記下地層の上に形成された、アルミニウム材料の層と
を備えることを特徴とする電極又は配線の構造体。