JPH1032175A - 化学蒸着の際の粒子成長の制御法 - Google Patents
化学蒸着の際の粒子成長の制御法Info
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- JPH1032175A JPH1032175A JP9086794A JP8679497A JPH1032175A JP H1032175 A JPH1032175 A JP H1032175A JP 9086794 A JP9086794 A JP 9086794A JP 8679497 A JP8679497 A JP 8679497A JP H1032175 A JPH1032175 A JP H1032175A
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 フィルムの粒度を制御して、フィルムのエレ
クトロマイグレーション(electromigration)抵抗、小さ
な構造を蒸着フィルムで充填する能力、フィルムの全般
的形態学、およびフィルムの固有抵抗を制御することが
できる方法を提供する。 【解決手段】 基剤上に形成され且つ第一の厚みを有す
る蒸着材料の粒度を制御する方法において、蒸着材料の
第一層を形成して第一の厚み未満の第二の厚みとし、こ
の第一層が粒子構造を有し、第一層上に薄い介在層を形
成し、この介在層が蒸着材料の第一層の粒子構造とは異
なる粒子構造を有し、薄い介在層上に蒸着材料の第二層
を形成して、第一の厚み未満の第三の厚みとする、工程
を含んでなり、第一の厚みが、第二および第三の厚みの
和に等しいことを特徴とする、方法。
クトロマイグレーション(electromigration)抵抗、小さ
な構造を蒸着フィルムで充填する能力、フィルムの全般
的形態学、およびフィルムの固有抵抗を制御することが
できる方法を提供する。 【解決手段】 基剤上に形成され且つ第一の厚みを有す
る蒸着材料の粒度を制御する方法において、蒸着材料の
第一層を形成して第一の厚み未満の第二の厚みとし、こ
の第一層が粒子構造を有し、第一層上に薄い介在層を形
成し、この介在層が蒸着材料の第一層の粒子構造とは異
なる粒子構造を有し、薄い介在層上に蒸着材料の第二層
を形成して、第一の厚み未満の第三の厚みとする、工程
を含んでなり、第一の厚みが、第二および第三の厚みの
和に等しいことを特徴とする、方法。
Description
【０００１】関連特許／特許出願に対するクロス・レフ
ァレンス 下記の通常に譲渡された特許／特許出願は、ここでは参
考として本明細書に引用する。特許番号／出願番号 出願日 ＴＩケース番号 ＴＩ−２１２１６ ＴＩ−２１３４１
ァレンス 下記の通常に譲渡された特許／特許出願は、ここでは参
考として本明細書に引用する。特許番号／出願番号 出願日 ＴＩケース番号 ＴＩ−２１２１６ ＴＩ−２１３４１
【０００２】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
および加工に関し、更に具体的には化学蒸着法における
粒子の成長の制御に関する。
および加工に関し、更に具体的には化学蒸着法における
粒子の成長の制御に関する。
【０００３】
【従来の技術】多くの化学蒸着（ＣＶＤ）法において、
粒度はフィルムの厚みの増加と共に増加する。粒度のこ
の増加は、表面の粗さを強めるので問題になることが多
い。フィルムをパターン化しようとする場合には（光学
パターニングでは誤差が導入されるので）、またはフィ
ルムをトレンチ・フィル(trench fill) により接触に使
用しようとする場合には（粒度が大きいため充填される
小さな領域にボイドが形成され易くなるので）、表面の
粗さが増すことが問題となる。更に、粗いフィルムは表
面荒さによって散乱が誘発されるため固有抵抗が高く、
粗いフィルム上に蒸着したフィルムの特性も低下するこ
とがある。
粒度はフィルムの厚みの増加と共に増加する。粒度のこ
の増加は、表面の粗さを強めるので問題になることが多
い。フィルムをパターン化しようとする場合には（光学
パターニングでは誤差が導入されるので）、またはフィ
ルムをトレンチ・フィル(trench fill) により接触に使
用しようとする場合には（粒度が大きいため充填される
小さな領域にボイドが形成され易くなるので）、表面の
粗さが増すことが問題となる。更に、粗いフィルムは表
面荒さによって散乱が誘発されるため固有抵抗が高く、
粗いフィルム上に蒸着したフィルムの特性も低下するこ
とがある。
【０００４】（プラズマ補助蒸着および物理蒸着のよう
な）ＣＶＤ以外の多くの蒸着技術は、小さな粒度のフィ
ルムを生成するが、これらの方法は、ＣＶＤ法が提供す
るようなコンフォーマリティ(conformality)および化学
量論的コントロール(stoichiometric control)を提供し
ない。更に、粒度が大きいと幾つかの欠陥があるが、幾
つかの利点もある。粒度が大きいフィルムはバルク固有
抵抗(bulk resistivity)が小さく、優れたエレクトロマ
イグレーション(electromigration)抵抗を有する。
な）ＣＶＤ以外の多くの蒸着技術は、小さな粒度のフィ
ルムを生成するが、これらの方法は、ＣＶＤ法が提供す
るようなコンフォーマリティ(conformality)および化学
量論的コントロール(stoichiometric control)を提供し
ない。更に、粒度が大きいと幾つかの欠陥があるが、幾
つかの利点もある。粒度が大きいフィルムはバルク固有
抵抗(bulk resistivity)が小さく、優れたエレクトロマ
イグレーション(electromigration)抵抗を有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、フィルムの粒度を制御して、フィルムのエレクトロ
マイグレーション(electromigration)抵抗、小さな構造
を蒸着フィルムで充填する能力、フィルムの全般的形態
学、およびフィルムの固有抵抗を制御することができる
方法を提供することである。
は、フィルムの粒度を制御して、フィルムのエレクトロ
マイグレーション(electromigration)抵抗、小さな構造
を蒸着フィルムで充填する能力、フィルムの全般的形態
学、およびフィルムの固有抵抗を制御することができる
方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の態様は、基剤上
に形成され且つ第一の厚みを有する蒸着材料の粒度を制
御する方法において、蒸着材料の第一層を形成して第一
の厚み未満の第二の厚みとし、この第一層が粒子構造を
有し、第一層上に薄い介在層を形成し、この介在層が蒸
着材料の第一層の粒子構造とは異なる粒子構造を有し、
薄い介在層上に蒸着材料の第二層を形成して、第一の厚
み未満の第三の厚みとする、工程を含んでなり、第一の
厚みが、第二および第三の厚みの和に等しいことを特徴
とする、方法である。好ましくは、介在層は間質層であ
る。好ましくは、第一層、第一層上の介在層および薄い
介在層上の第二層を形成する段階を少なくとも１回繰り
返す。好ましくは、第一および第二層は、ＣＶＤ金属、
ＣＶＤ絶縁フィルム、およびＣＶＤ半導体フィルムから
なる群から選択される材料からなり、更に具体的には、
第一および第二層が、ＣＶＤアルミニウムおよびＣＶＤ
ポリシリコンからなる群から選択される材料からなる。
に形成され且つ第一の厚みを有する蒸着材料の粒度を制
御する方法において、蒸着材料の第一層を形成して第一
の厚み未満の第二の厚みとし、この第一層が粒子構造を
有し、第一層上に薄い介在層を形成し、この介在層が蒸
着材料の第一層の粒子構造とは異なる粒子構造を有し、
薄い介在層上に蒸着材料の第二層を形成して、第一の厚
み未満の第三の厚みとする、工程を含んでなり、第一の
厚みが、第二および第三の厚みの和に等しいことを特徴
とする、方法である。好ましくは、介在層は間質層であ
る。好ましくは、第一層、第一層上の介在層および薄い
介在層上の第二層を形成する段階を少なくとも１回繰り
返す。好ましくは、第一および第二層は、ＣＶＤ金属、
ＣＶＤ絶縁フィルム、およびＣＶＤ半導体フィルムから
なる群から選択される材料からなり、更に具体的には、
第一および第二層が、ＣＶＤアルミニウムおよびＣＶＤ
ポリシリコンからなる群から選択される材料からなる。
【０００７】本発明のもう一つの態様は、基剤上に形成
され且つ第一の厚みを有する蒸着材料の粒度を制御する
方法において、アルミニウムの第一層を形成して、第一
の厚み未満の第二の厚みとし、この第一層が粒子構造を
有し、アルミニウムの第一層上に薄い介在層を形成し、
この介在層がアルミニウムの第一層の粒子構造とは異な
る粒子構造を有し、薄い介在層上にアルミニウムの第二
層を形成して、第一の厚み未満の第三の厚みとする、工
程を含んでなる方法である。好ましくは、アルミニウム
の第一および第二層の厚みがそれぞれ約１０００〜２０
００オングストロームであり、前記介在層の厚みが約５
０〜５００オングストロームであり、且つＣＶＤアルミ
ニウムからなる。好ましくは、介在層が、非晶質化アル
ミニウム、ＰＶＤアルミニウム、プラズマ−アシステド
(assisted)ＣＶＤアルミニウム、ＴｉＮ、およびＣＶＤ
アルミニウムとは異なる結晶構造を有する任意の他の材
料からなる群から選択される材料からなる。
され且つ第一の厚みを有する蒸着材料の粒度を制御する
方法において、アルミニウムの第一層を形成して、第一
の厚み未満の第二の厚みとし、この第一層が粒子構造を
有し、アルミニウムの第一層上に薄い介在層を形成し、
この介在層がアルミニウムの第一層の粒子構造とは異な
る粒子構造を有し、薄い介在層上にアルミニウムの第二
層を形成して、第一の厚み未満の第三の厚みとする、工
程を含んでなる方法である。好ましくは、アルミニウム
の第一および第二層の厚みがそれぞれ約１０００〜２０
００オングストロームであり、前記介在層の厚みが約５
０〜５００オングストロームであり、且つＣＶＤアルミ
ニウムからなる。好ましくは、介在層が、非晶質化アル
ミニウム、ＰＶＤアルミニウム、プラズマ−アシステド
(assisted)ＣＶＤアルミニウム、ＴｉＮ、およびＣＶＤ
アルミニウムとは異なる結晶構造を有する任意の他の材
料からなる群から選択される材料からなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】前記のように、多くのＣＶＤ法で
は、フィルムの粒度はフィルムの厚みと共に増加する。
本発明の一態様では、蒸着フィルム（好ましくは、ＣＶ
Ｄ Ａｌ、ＣＶＤポリシリコン、または粒子構造の制御
により有利な特徴が提供される任意の他の材料）の粒度
が許容不可能なほど大きくなるときに、ＣＶＤ法を中断
し、介在層（好ましくは、非晶質／微晶質層）であっ
て、ＣＶＤフィルムとは異なる粒子パターンを有するも
のを形成し（好ましくは、蒸着し）た後ＣＶＤ法を継続
することによって、粒度を制御する。これは、複数回行
なって、粒子が余り大きくならず、これにより所望な粒
度分布を得ることができるようにすることができる。
は、フィルムの粒度はフィルムの厚みと共に増加する。
本発明の一態様では、蒸着フィルム（好ましくは、ＣＶ
Ｄ Ａｌ、ＣＶＤポリシリコン、または粒子構造の制御
により有利な特徴が提供される任意の他の材料）の粒度
が許容不可能なほど大きくなるときに、ＣＶＤ法を中断
し、介在層（好ましくは、非晶質／微晶質層）であっ
て、ＣＶＤフィルムとは異なる粒子パターンを有するも
のを形成し（好ましくは、蒸着し）た後ＣＶＤ法を継続
することによって、粒度を制御する。これは、複数回行
なって、粒子が余り大きくならず、これにより所望な粒
度分布を得ることができるようにすることができる。
【０００９】介在層は、ＣＶＤフィルムの表面を低エネ
ルギーの適量インプラント(low energy moderate dose
implant)で非晶質化することによって形成させることが
でき、またはこれは物理処理によって非晶質化すること
ができる。更に、介在層は、プラズマ補助蒸着または物
理蒸着（ＰＶＤ）によって単に蒸着させることができ
る。例えば、ＣＶＤ Ａｌフィルムの粒子構造を制御す
るため、熱的ＣＶＤ法を約１０００オングストローム毎
に中断し、ＰＶＤまたはプラズマ補助蒸着によって形成
された薄い（好ましくは５０〜５００オングストロー
ム）Ａｌフィルムを蒸着させることができる。ＰＶＤ
Ａｌフィルムの代わりのプラズマ補助ＣＶＤＡｌフィル
ムの利点は、プラズマ補助法をＣＶＤ Ａｌ法と同じ室
で行なうことができるので、処理高に余り影響しないこ
とである。
ルギーの適量インプラント(low energy moderate dose
implant)で非晶質化することによって形成させることが
でき、またはこれは物理処理によって非晶質化すること
ができる。更に、介在層は、プラズマ補助蒸着または物
理蒸着（ＰＶＤ）によって単に蒸着させることができ
る。例えば、ＣＶＤ Ａｌフィルムの粒子構造を制御す
るため、熱的ＣＶＤ法を約１０００オングストローム毎
に中断し、ＰＶＤまたはプラズマ補助蒸着によって形成
された薄い（好ましくは５０〜５００オングストロー
ム）Ａｌフィルムを蒸着させることができる。ＰＶＤ
Ａｌフィルムの代わりのプラズマ補助ＣＶＤＡｌフィル
ムの利点は、プラズマ補助法をＣＶＤ Ａｌ法と同じ室
で行なうことができるので、処理高に余り影響しないこ
とである。
【００１０】介在層は、粒子構造を中断する材料とは異
なる材料からなることもできる。更に具体的には、粒子
構造を中断するフィルムとは異なる格子構造を有する任
意の材料を形成させることができ、これは蒸着したフィ
ルムの特性を損なわないと思われるが、この介在フィル
ムは好ましくは数原子層(a few atomic layers) だけの
厚みであるからである。例えば、ＣＶＤ Ａｌフィルム
の粒子構造を中断するため、蒸着法を中断し、ウェーハ
ーをＴｉＮ前駆体（好ましくは、ＴｉＣｌ4 またはＴＤ
ＭＡＴ／ＴＤＥＡＴ金属−有機ＣＶＤ（ＭＯＣＶＤ）前
駆体）に短時間暴露して、薄い微晶質ＴｉＮ層を形成す
ることができる。これを完了した後、ＣＶＤ Ａｌ蒸着
法を継続する。
なる材料からなることもできる。更に具体的には、粒子
構造を中断するフィルムとは異なる格子構造を有する任
意の材料を形成させることができ、これは蒸着したフィ
ルムの特性を損なわないと思われるが、この介在フィル
ムは好ましくは数原子層(a few atomic layers) だけの
厚みであるからである。例えば、ＣＶＤ Ａｌフィルム
の粒子構造を中断するため、蒸着法を中断し、ウェーハ
ーをＴｉＮ前駆体（好ましくは、ＴｉＣｌ4 またはＴＤ
ＭＡＴ／ＴＤＥＡＴ金属−有機ＣＶＤ（ＭＯＣＶＤ）前
駆体）に短時間暴露して、薄い微晶質ＴｉＮ層を形成す
ることができる。これを完了した後、ＣＶＤ Ａｌ蒸着
法を継続する。
【００１１】図１は、ＣＶＤ Ａｌフィルムの反射率を
示すグラフである。プロット１０４は、５００オングス
トロームの厚みのＴｉＮフィルムの最上部に形成したＣ
ＶＤＡｌフィルム（その厚みはｘ軸上でオングストロー
ムで示される）の反射率を示す。プロット１０２は、２
種類のＣＶＤ Ａｌ層の間に形成した微晶質材料で３０
００オングストロームのＣＶＤ Ａｌ層上に形成したＣ
ＶＤ Ａｌフィルム（その厚みはｘ軸上でオングストロ
ームで示される）の反射率を示す。点１０６から分かる
ように、３０００オングストロームの厚みのＣＶＤ Ａ
ｌ層、微晶質の薄層、および１５００オングストローム
のＣＶＤ Ａｌからなる堆積物の反射率は、約１８５％
である。点１０８については、５００オングストローム
のＴｉＮフィルム上に形成した４５００オングストロー
ムのＣＶＤ Ａｌフィルムの反射率は、約１４５％であ
る。これらの２つの反射率値を参照すると、介在層を含
む堆積物は全体で厚みが４５００オングストロームのと
きには、厚みが４５００オングストロームであり且つ介
在層を用いないＣＶＤ Ａｌ層よりも小さな粒度を有す
ることが明らかである。
示すグラフである。プロット１０４は、５００オングス
トロームの厚みのＴｉＮフィルムの最上部に形成したＣ
ＶＤＡｌフィルム（その厚みはｘ軸上でオングストロー
ムで示される）の反射率を示す。プロット１０２は、２
種類のＣＶＤ Ａｌ層の間に形成した微晶質材料で３０
００オングストロームのＣＶＤ Ａｌ層上に形成したＣ
ＶＤ Ａｌフィルム（その厚みはｘ軸上でオングストロ
ームで示される）の反射率を示す。点１０６から分かる
ように、３０００オングストロームの厚みのＣＶＤ Ａ
ｌ層、微晶質の薄層、および１５００オングストローム
のＣＶＤ Ａｌからなる堆積物の反射率は、約１８５％
である。点１０８については、５００オングストローム
のＴｉＮフィルム上に形成した４５００オングストロー
ムのＣＶＤ Ａｌフィルムの反射率は、約１４５％であ
る。これらの２つの反射率値を参照すると、介在層を含
む堆積物は全体で厚みが４５００オングストロームのと
きには、厚みが４５００オングストロームであり且つ介
在層を用いないＣＶＤ Ａｌ層よりも小さな粒度を有す
ることが明らかである。
【００１２】本発明の特定の態様をここに記載したが、
これらは本発明の範囲を制限するものと解釈すべきでは
ない。本発明の多くの態様は、明細書の方法を考慮する
ことによって当業者には明らかになるであろう。本発明
の範囲は、特許請求の範囲によってのみ制限される。
これらは本発明の範囲を制限するものと解釈すべきでは
ない。本発明の多くの態様は、明細書の方法を考慮する
ことによって当業者には明らかになるであろう。本発明
の範囲は、特許請求の範囲によってのみ制限される。
【図１】ＣＶＤ Ａｌフィルムの反射率を示すグラフで
ある。ｘ軸は、堆積物の最上層の厚みを表し、ｙ軸はＣ
ＶＤ Ａｌフィルムの反射率を表す。
ある。ｘ軸は、堆積物の最上層の厚みを表し、ｙ軸はＣ
ＶＤ Ａｌフィルムの反射率を表す。
Claims (9)
- 【請求項１】 基剤上に形成され且つ第一の厚みを有す
る蒸着材料の粒度を制御する方法において、 前記蒸着材料の第一層を形成して前記第一の厚み未満の
第二の厚みとし、この第一層が粒子構造を有し、 前記第一層上に薄い介在層を形成し、この介在層が蒸着
材料の前記第一層の粒子構造とは異なる粒子構造を有
し、 前記の薄い介在層上に前記蒸着材料の第二層を形成し
て、前記第一の厚み未満の第三の厚みとする、工程を含
んでなり、 前記の第一の厚みが、第二および第三の厚みの和に等し
いことを特徴とする、方法。 - 【請求項２】 前記介在層が間質層である、請求項１に
記載の方法。 - 【請求項３】 前記第一層、この第一層上の前記の薄い
介在層、およびこの薄い介在層上の前記第二層を形成す
る段階を、少なくとも１回繰り返す、請求項１に記載の
方法。 - 【請求項４】 前記第一および前記第二層が、ＣＶＤ金
属、ＣＶＤ絶縁フィルム、およびＣＶＤ半導体フィルム
からなる群から選択される材料からなる、請求項１に記
載の方法。 - 【請求項５】 前記第一および前記第二層が、ＣＶＤア
ルミニウムおよびＣＶＤポリシリコンからなる群から選
択される材料からなる、請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 基剤上に形成され且つ第一の厚みを有す
る蒸着材料の粒度を制御する方法において、 アルミニウムの第一層を形成して、前記第一の厚み未満
の第二の厚みとし、この第一層が粒子構造を有し、 アルミニウムの前記第一層上に薄い介在層を形成し、こ
の介在層がアルミニウムの前記第一層の粒子構造とは異
なる粒子構造を有し、 前記の薄い介在層上にアルミニウムの第二層を形成し
て、前記第一の厚み未満の第三の厚みとする、工程を含
んでなる、方法。 - 【請求項７】 前記のアルミニウムの第一および第二層
の厚みがそれぞれ約１０００〜２０００オングストロー
ムであり、前記介在層の厚みが約５０〜５００オングス
トロームである、請求項６に記載の方法。 - 【請求項８】 前記のアルミニウムの第一および第二層
がＣＶＤアルミニウムからなる、請求項６に記載の方
法。 - 【請求項９】 前記介在層が、非晶質化アルミニウム、
ＰＶＤアルミニウム、プラズマ−アシステドＣＶＤアル
ミニウム、ＴｉＮ、およびＣＶＤアルミニウムとは異な
る結晶構造を有する任意の他の材料からなる群から選択
される材料からなる、請求項８に記載の方法。
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