JPH11354468A - バリア膜の成膜方法 - Google Patents
バリア膜の成膜方法Info
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- JPH11354468A JPH11354468A JP10160329A JP16032998A JPH11354468A JP H11354468 A JPH11354468 A JP H11354468A JP 10160329 A JP10160329 A JP 10160329A JP 16032998 A JP16032998 A JP 16032998A JP H11354468 A JPH11354468 A JP H11354468A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高アスペクト比の穴あるいは溝のボトムとサ
イドにバリア膜を成膜できる成膜方法を提供すること。 【解決手段】 真空容器１１と、プラズマビーム発生器
１３と、真空容器内に配置され、蒸発物質としてＴｉま
たはＴａあるいはＴｉＮもしくはＴａＮ、あるいはＳ
ｉ、Ｗ、Ｎｂのうちの少なくとも１種を微量含んだＴｉ
またはＴａあるいはＴｉＮもしくはＴａＮを収容してい
る陽極としての主ハース３０と、該主ハースの周囲に環
状の永久磁石３５とコイル３６とから成る補助陽極３１
とを備え、前記主ハースに対向して配置した基板４１に
ＴｉＮあるいはＴａＮによるバリア膜を成膜する。
イドにバリア膜を成膜できる成膜方法を提供すること。 【解決手段】 真空容器１１と、プラズマビーム発生器
１３と、真空容器内に配置され、蒸発物質としてＴｉま
たはＴａあるいはＴｉＮもしくはＴａＮ、あるいはＳ
ｉ、Ｗ、Ｎｂのうちの少なくとも１種を微量含んだＴｉ
またはＴａあるいはＴｉＮもしくはＴａＮを収容してい
る陽極としての主ハース３０と、該主ハースの周囲に環
状の永久磁石３５とコイル３６とから成る補助陽極３１
とを備え、前記主ハースに対向して配置した基板４１に
ＴｉＮあるいはＴａＮによるバリア膜を成膜する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ処理方法
に関し、特にＴｉＮあるいはＴａＮ薄膜を形成するのに
適した成膜方法に関する。この種の薄膜は、半導体基板
または絶縁体との間に形成され、これによってＣｕなど
の配線材とのマイグレーションを防止したり、密着性を
高めるのに有効であり、バリア膜として使用される。
に関し、特にＴｉＮあるいはＴａＮ薄膜を形成するのに
適した成膜方法に関する。この種の薄膜は、半導体基板
または絶縁体との間に形成され、これによってＣｕなど
の配線材とのマイグレーションを防止したり、密着性を
高めるのに有効であり、バリア膜として使用される。
【０００２】
【従来の技術】現在のＶＬＳＩは高集積化が進み、配線
幅は狭く、高アスペクト化が進んでいる。それにともな
い、配線材の成膜に関する要求が変化して来ている。現
行のＡｌ−Ｃｕ合金での配線材については、スパッタリ
ングを用いて成膜を行い、その後、高温工程によるリフ
ローでホールヘ流し込む方法が知られている。しかし、
Ａｌ−Ｃｕ合金は抵抗率が高いという問題点がある。こ
のため、スパッタリング法を改良してＣｕの成膜が試み
られている。しかし、Ｃｕ配線材は、Ｓｉ基板と良く反
応することが知られている。そのため、ＣｕメタルとＳ
ｉ基板との間には、反応（マイグレーション）を抑制す
る目的でバリア膜が必要となり、そのバリア膜として
は、一般的にＴｉＮやＴａＮが使用される。このバリア
膜の製造方法としては、ロングスロースパッタリングと
ＣＶＤが一般的に知られている。
幅は狭く、高アスペクト化が進んでいる。それにともな
い、配線材の成膜に関する要求が変化して来ている。現
行のＡｌ−Ｃｕ合金での配線材については、スパッタリ
ングを用いて成膜を行い、その後、高温工程によるリフ
ローでホールヘ流し込む方法が知られている。しかし、
Ａｌ−Ｃｕ合金は抵抗率が高いという問題点がある。こ
のため、スパッタリング法を改良してＣｕの成膜が試み
られている。しかし、Ｃｕ配線材は、Ｓｉ基板と良く反
応することが知られている。そのため、ＣｕメタルとＳ
ｉ基板との間には、反応（マイグレーション）を抑制す
る目的でバリア膜が必要となり、そのバリア膜として
は、一般的にＴｉＮやＴａＮが使用される。このバリア
膜の製造方法としては、ロングスロースパッタリングと
ＣＶＤが一般的に知られている。
【０００３】ロングスロースパッタリングとは、スパッ
タリングのＴ−Ｓ間距離を大きく取る手法である。本
来、スパッタリングは、Ｔ−Ｓ間距離を極力短くし、タ
ーゲットからの転写により膜厚分布・成膜速度を高くと
ることが望ましい。しかし、キャリア原子による叩き出
しを利用しているため、スパッタされた物質の飛行方向
はターゲットに対して垂直ではなく、斜め上方に飛行す
る。このことは、スパッタリングではＴ−Ｓ間距離が短
いとボトムとサイドよりトップ部付近への成膜速度の方
が遥かに高速になるということである。そのため、ホー
ルの入口部が先に塞がり、ボトムへの成膜が途中より止
まる。このために、Ｔ−Ｓ間距離を大きくとり、低速で
均一に成膜する方法により、ボトムカバレージの良い成
膜を行うことが必要となる。従って、ロングスロースパ
ッタリング法は成膜速度が低いとう問題点がある。
タリングのＴ−Ｓ間距離を大きく取る手法である。本
来、スパッタリングは、Ｔ−Ｓ間距離を極力短くし、タ
ーゲットからの転写により膜厚分布・成膜速度を高くと
ることが望ましい。しかし、キャリア原子による叩き出
しを利用しているため、スパッタされた物質の飛行方向
はターゲットに対して垂直ではなく、斜め上方に飛行す
る。このことは、スパッタリングではＴ−Ｓ間距離が短
いとボトムとサイドよりトップ部付近への成膜速度の方
が遥かに高速になるということである。そのため、ホー
ルの入口部が先に塞がり、ボトムへの成膜が途中より止
まる。このために、Ｔ−Ｓ間距離を大きくとり、低速で
均一に成膜する方法により、ボトムカバレージの良い成
膜を行うことが必要となる。従って、ロングスロースパ
ッタリング法は成膜速度が低いとう問題点がある。
【０００４】ＩＭＰ（Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｍａｔｅ
ｒｉａｌ Ｐｌａｓｍａ：ＰＶＤ）は、スパッタリング
の成膜空間のプラズマにＲＦを重畳させて飛行物質のイ
オン化を促進し、バイアス電源からの電界でイオン化さ
れた粒子を引込み、ボトムカバレージを良くする方法で
ある。ＩＭＰは、ロングスロースパッタリングに比べて
短いＴ−Ｓ間距離で優れたボトムとサイドへのカバレー
ジ特性を有する。
ｒｉａｌ Ｐｌａｓｍａ：ＰＶＤ）は、スパッタリング
の成膜空間のプラズマにＲＦを重畳させて飛行物質のイ
オン化を促進し、バイアス電源からの電界でイオン化さ
れた粒子を引込み、ボトムカバレージを良くする方法で
ある。ＩＭＰは、ロングスロースパッタリングに比べて
短いＴ−Ｓ間距離で優れたボトムとサイドへのカバレー
ジ特性を有する。
【０００５】ＣＶＤは、ボトム、ステップの両方に付き
回り性が極めて良いとされている。しかし、基板を高温
（６００℃以上）とする必要性がある。これは、将来、
ＬＳＩの遅延対策としてストッパー（キャパシター）の
材料に有機材が用いられた場合に問題となると考えられ
る。また、プロセスに使用されるガスは人体に有害であ
り、その処理のコストや管理が問題となる。
回り性が極めて良いとされている。しかし、基板を高温
（６００℃以上）とする必要性がある。これは、将来、
ＬＳＩの遅延対策としてストッパー（キャパシター）の
材料に有機材が用いられた場合に問題となると考えられ
る。また、プロセスに使用されるガスは人体に有害であ
り、その処理のコストや管理が問題となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】半導体基板上へ直接Ｃ
ｕ膜を形成した場合、マイグレーションにより基板が浸
食されるという、大きな問題点がある。そこで、基板表
面へＣｕ膜を形成する前に、マイグレーションを防止す
る膜を形成し、この膜の上にＣｕ膜を成膜する。
ｕ膜を形成した場合、マイグレーションにより基板が浸
食されるという、大きな問題点がある。そこで、基板表
面へＣｕ膜を形成する前に、マイグレーションを防止す
る膜を形成し、この膜の上にＣｕ膜を成膜する。
【０００７】本発明の課題は、基板とＣｕとの間のバリ
ア膜としては、ＴｉＮやＴａＮが適していることを確認
したことにより、ＴｉＮまたはＴａＮによる薄膜を均一
に成膜でき、しかもサイドカバレージに優れたバリア膜
の成膜方法を提供することにある。
ア膜としては、ＴｉＮやＴａＮが適していることを確認
したことにより、ＴｉＮまたはＴａＮによる薄膜を均一
に成膜でき、しかもサイドカバレージに優れたバリア膜
の成膜方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、成膜室を規定
する真空容器と、該真空容器に取り付けられたプラズマ
源と、前記真空容器内に配置され、蒸発物質Ｃｕを収容
している陽極と、該陽極の周囲に環状の永久磁石と電磁
石コイルとから成る磁場発生機構とを備え、前記蒸発物
質としてＴｉまたはＴａあるいはＴｉＮもしくはＴａ
Ｎ、あるいはＳｉ、Ｗ、Ｎｂの少なくとも１種を微量含
んだＴｉまたはＴａあるいはＴｉＮもしくはＴａＮを用
い、反応性ガスとしてＮ2 を全ガス流量の１％以上導入
することにより、前記陽極に対向して配置した基板にＴ
ｉＮまたはＴａＮをバリア膜として成膜することを特徴
とするバリア膜の成膜方法である。
する真空容器と、該真空容器に取り付けられたプラズマ
源と、前記真空容器内に配置され、蒸発物質Ｃｕを収容
している陽極と、該陽極の周囲に環状の永久磁石と電磁
石コイルとから成る磁場発生機構とを備え、前記蒸発物
質としてＴｉまたはＴａあるいはＴｉＮもしくはＴａ
Ｎ、あるいはＳｉ、Ｗ、Ｎｂの少なくとも１種を微量含
んだＴｉまたはＴａあるいはＴｉＮもしくはＴａＮを用
い、反応性ガスとしてＮ2 を全ガス流量の１％以上導入
することにより、前記陽極に対向して配置した基板にＴ
ｉＮまたはＴａＮをバリア膜として成膜することを特徴
とするバリア膜の成膜方法である。
【０００９】成膜の条件としては、成膜時の真空容器内
の成膜圧力範囲が１０-4〜１０-2Ｔｏｒｒであることを
特徴とする。
の成膜圧力範囲が１０-4〜１０-2Ｔｏｒｒであることを
特徴とする。
【００１０】また、成膜中の電子温度が２ｅＶ以上であ
ることを特徴とする。
ることを特徴とする。
【００１１】更に、成膜中の真空容器中の最大の電子密
度が１０10個／ｃｍ3 以上であることを特徴とする。
度が１０10個／ｃｍ3 以上であることを特徴とする。
【００１２】更に、前記プラズマ源における放電を維持
するためのガスとして、不活性ガスあるいは水素ガスを
導入することを特徴とする。
するためのガスとして、不活性ガスあるいは水素ガスを
導入することを特徴とする。
【００１３】更に、成膜時の放電電流が１０（Ａ）以上
であることを特徴とする。
であることを特徴とする。
【００１４】また、成膜時の放電電流、電圧値をそれぞ
れ、１０（Ａ）、３０（Ｖ）以上としても良い。
れ、１０（Ａ）、３０（Ｖ）以上としても良い。
【００１５】更に、ハース上面から前記基板までの距離
が１００（ｍｍ）〜１０００（ｍｍ）であることを特徴
とする。
が１００（ｍｍ）〜１０００（ｍｍ）であることを特徴
とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１を参照して、本発明を実施す
るのに適した成膜装置について説明する。図１におい
て、真空容器１１の側壁に設けられた筒状部１２には圧
力勾配型のプラズマビーム発生器１３が装着されてい
る。プラズマビーム発生器１３は、陰極１４により一端
が閉塞されたガラス管１５を備えている。このガラス管
１５内では、ＬａＢ6 による円盤１６、タンタルＴａに
よるパイプ１７を内蔵したモリブデンＭｏによる円筒１
８が陰極１４に固定されている。パイプ１７は、アルゴ
ン等の不活性ガスによるキャリアガス１０をプラズマビ
ーム発生器１３内に導入するためのものである。
るのに適した成膜装置について説明する。図１におい
て、真空容器１１の側壁に設けられた筒状部１２には圧
力勾配型のプラズマビーム発生器１３が装着されてい
る。プラズマビーム発生器１３は、陰極１４により一端
が閉塞されたガラス管１５を備えている。このガラス管
１５内では、ＬａＢ6 による円盤１６、タンタルＴａに
よるパイプ１７を内蔵したモリブデンＭｏによる円筒１
８が陰極１４に固定されている。パイプ１７は、アルゴ
ン等の不活性ガスによるキャリアガス１０をプラズマビ
ーム発生器１３内に導入するためのものである。
【００１７】ガラス管１５の陰極１４と反対側の端部と
筒状部１２との間には、第１、第２の中間電極１９、２
０が同心的に配置されている。第１の中間電極（第１の
グリッド）１９内にはプラズマビームを収束するための
環状永久磁石２１が内蔵されている。第２の中間電極２
０（第２のグリッド）内にもプラズマビームを収束する
ための電磁石コイル２２が内蔵されている。この電磁石
コイル２２は電源２３から給電される。
筒状部１２との間には、第１、第２の中間電極１９、２
０が同心的に配置されている。第１の中間電極（第１の
グリッド）１９内にはプラズマビームを収束するための
環状永久磁石２１が内蔵されている。第２の中間電極２
０（第２のグリッド）内にもプラズマビームを収束する
ための電磁石コイル２２が内蔵されている。この電磁石
コイル２２は電源２３から給電される。
【００１８】プラズマビーム発生器１３が装着された筒
状部１２の周囲には、プラズマビームを真空容器１１内
に導くステアリングコイル２４が設けられている。この
ステアリングコイル２４はステアリングコイル用の電源
２５により励磁される。陰極１４と第１、第２の中間電
極１９、２０との間にはそれぞれ、垂下抵抗器２６、２
７を介して、可変電圧型の主電源２８が接続されてい
る。
状部１２の周囲には、プラズマビームを真空容器１１内
に導くステアリングコイル２４が設けられている。この
ステアリングコイル２４はステアリングコイル用の電源
２５により励磁される。陰極１４と第１、第２の中間電
極１９、２０との間にはそれぞれ、垂下抵抗器２６、２
７を介して、可変電圧型の主電源２８が接続されてい
る。
【００１９】真空容器１１の内側の底部に、主ハース３
０とその周囲に配置された環状の補助陽極３１が設置さ
れている。主ハース３０は、筒状のハース本体により構
成され、プラズマビーム発生器１３からのプラズマビー
ムが入射する凹部を有している。ハース本体の貫通孔に
は蒸発物質を収納している。補助陽極３１は、環状の容
器により構成されている。環状の容器内には、フェライ
ト等による環状の永久磁石３５と、これと同心的に積層
されたコイル３６が収納されている。主ハース３０及び
補助陽極３１はいずれも熱伝導率の良い導電性材料、例
えば、銅が使用される。主ハース３０に対して補助陽極
３１は、絶縁物を介して取り付けられている。また、主
ハース３０と補助陽極３１は、抵抗４８を介して接続さ
れている。主ハース３０は、主電源２８の正側に接続さ
れている。従って、主ハース３０は、プラズマビーム発
生器１３に対してそのプラズマビームが吸引される陽極
を構成している。
０とその周囲に配置された環状の補助陽極３１が設置さ
れている。主ハース３０は、筒状のハース本体により構
成され、プラズマビーム発生器１３からのプラズマビー
ムが入射する凹部を有している。ハース本体の貫通孔に
は蒸発物質を収納している。補助陽極３１は、環状の容
器により構成されている。環状の容器内には、フェライ
ト等による環状の永久磁石３５と、これと同心的に積層
されたコイル３６が収納されている。主ハース３０及び
補助陽極３１はいずれも熱伝導率の良い導電性材料、例
えば、銅が使用される。主ハース３０に対して補助陽極
３１は、絶縁物を介して取り付けられている。また、主
ハース３０と補助陽極３１は、抵抗４８を介して接続さ
れている。主ハース３０は、主電源２８の正側に接続さ
れている。従って、主ハース３０は、プラズマビーム発
生器１３に対してそのプラズマビームが吸引される陽極
を構成している。
【００２０】補助陽極３１内のコイル３６は電磁石を構
成し、コイル電源３８から給電される。この場合、励磁
されたコイル３６における中心側の磁界の向きは、永久
磁石３５により発生する中心側の磁界と同じ向きになる
ように構成される。コイル電源３８は可変電源であり、
電圧を変化させることにより、コイル３６に供給する電
流を変化できる。
成し、コイル電源３８から給電される。この場合、励磁
されたコイル３６における中心側の磁界の向きは、永久
磁石３５により発生する中心側の磁界と同じ向きになる
ように構成される。コイル電源３８は可変電源であり、
電圧を変化させることにより、コイル３６に供給する電
流を変化できる。
【００２１】真空容器１１の内部にはまた、主ハース３
０の上部に基板４１を保持するための基板ホルダ４２が
設けられている。基板ホルダ４２にはヒータ４３が設け
られている。ヒータ４３はヒータ電源４４から給電され
ている。基板ホルダ４２は、真空容器１１に対しては電
気的に絶縁支持されている。真空容器１１と基板ホルダ
４２との間にはバイアス電源４５が接続されている。こ
のことにより、基板ホルダ４２はゼロ電位に接続された
真空容器１１に対して負電位にバイアスされている。補
助陽極３１はハース切り替えスイッチ４６を介して主電
源２８の正側に接続されている。主電源２８には、これ
と並列に垂下抵抗器２９と補助放電電源４７とがスイッ
チＳ１を介して接続されている。
０の上部に基板４１を保持するための基板ホルダ４２が
設けられている。基板ホルダ４２にはヒータ４３が設け
られている。ヒータ４３はヒータ電源４４から給電され
ている。基板ホルダ４２は、真空容器１１に対しては電
気的に絶縁支持されている。真空容器１１と基板ホルダ
４２との間にはバイアス電源４５が接続されている。こ
のことにより、基板ホルダ４２はゼロ電位に接続された
真空容器１１に対して負電位にバイアスされている。補
助陽極３１はハース切り替えスイッチ４６を介して主電
源２８の正側に接続されている。主電源２８には、これ
と並列に垂下抵抗器２９と補助放電電源４７とがスイッ
チＳ１を介して接続されている。
【００２２】この成膜装置においては、プラズマビーム
発生器１３の陰極と真空容器１１内の主ハース３０との
間で放電が生じ、これによりプラズマビーム（図示せ
ず）が生成される。このプラズマビームはステアリング
コイル２４と補助陽極３１内の永久磁石３５により決定
される磁界に案内されて主ハース３０に到達する。主ハ
ース３０に収納された蒸発物質はプラズマビームにより
加熱されて蒸発する。この蒸発粒子はプラズマビームに
よりイオン化され、負電圧が印加された基板４１の表面
に付着し、被膜が形成される。
発生器１３の陰極と真空容器１１内の主ハース３０との
間で放電が生じ、これによりプラズマビーム（図示せ
ず）が生成される。このプラズマビームはステアリング
コイル２４と補助陽極３１内の永久磁石３５により決定
される磁界に案内されて主ハース３０に到達する。主ハ
ース３０に収納された蒸発物質はプラズマビームにより
加熱されて蒸発する。この蒸発粒子はプラズマビームに
よりイオン化され、負電圧が印加された基板４１の表面
に付着し、被膜が形成される。
【００２３】この成膜装置自体は、特開平８−２３２０
６０号に開示されており、補助陽極３１における永久磁
石３５とコイル３６の極性の様々な態様、蒸発粒子の飛
行分布について検討がなされている。
６０号に開示されており、補助陽極３１における永久磁
石３５とコイル３６の極性の様々な態様、蒸発粒子の飛
行分布について検討がなされている。
【００２４】本発明は、この成膜装置を使用してＳｉ基
板にＴｉＮまたはＴａＮによる半導体用のバリア膜の成
膜を可能にしたものであり、以下に、その手法の特徴に
ついて説明する。
板にＴｉＮまたはＴａＮによる半導体用のバリア膜の成
膜を可能にしたものであり、以下に、その手法の特徴に
ついて説明する。
【００２５】蒸発物質としてＴｉまたはＴａあるいは
ＴｉＮもしくはＴａＮ、あるいはＳｉ、Ｗ、Ｎｂの少な
くとも１種を微量含んだＴｉまたはＴａあるいはＴｉＮ
もしくはＴａＮを用いること。 反応性ガスとしてＮ2 を全ガス流量の１％以上導入す
ること。 成膜時の真空容器１１内の成膜圧力範囲を１０-4〜１
０-2Ｔｏｒｒとすること。 成膜中の電子温度が２ｅＶ以上であること。 成膜中の真空容器１１内の最大の電子密度が１０10個
／ｃｍ3 以上であること。 プラズマビーム発生器１３における放電を維持するた
めのキャリアガス１０として、アルゴンＡｒやネオンＮ
ｅ等の不活性ガス、または水素ガスを導入すること。 成膜時の放電電流が１０（Ａ）以上であること。 成膜時の電圧値が３０（Ｖ）以上であること。 ハース上面から基板４１までの距離が１００（ｍｍ）
〜１０００（ｍｍ）であること。
ＴｉＮもしくはＴａＮ、あるいはＳｉ、Ｗ、Ｎｂの少な
くとも１種を微量含んだＴｉまたはＴａあるいはＴｉＮ
もしくはＴａＮを用いること。 反応性ガスとしてＮ2 を全ガス流量の１％以上導入す
ること。 成膜時の真空容器１１内の成膜圧力範囲を１０-4〜１
０-2Ｔｏｒｒとすること。 成膜中の電子温度が２ｅＶ以上であること。 成膜中の真空容器１１内の最大の電子密度が１０10個
／ｃｍ3 以上であること。 プラズマビーム発生器１３における放電を維持するた
めのキャリアガス１０として、アルゴンＡｒやネオンＮ
ｅ等の不活性ガス、または水素ガスを導入すること。 成膜時の放電電流が１０（Ａ）以上であること。 成膜時の電圧値が３０（Ｖ）以上であること。 ハース上面から基板４１までの距離が１００（ｍｍ）
〜１０００（ｍｍ）であること。
【００２６】以上のような条件によるアーク放電プラズ
マを利用した成膜方法により、以下の結果が確認されて
いる。
マを利用した成膜方法により、以下の結果が確認されて
いる。
【００２７】一般に、アーク放電プラズマを利用した成
膜方式は、高い電子温度Ｔｅ（２〜１００ｅＶ）と電子
密度Ｎｅ（１０10〜１０13個／ｃｍ3 ）を発生させるこ
とが可能なプロセスであることが知られている。このこ
とは、同時に真空（１０-4〜１０-2Ｔｏｒｒ程度）の成
膜空間において高イオン化率の蒸発物質を得ることが可
能であることを意味し、またバイアス電源を用いること
により、先述のＩＭＰ同様の効果を得ることが出来る。
膜方式は、高い電子温度Ｔｅ（２〜１００ｅＶ）と電子
密度Ｎｅ（１０10〜１０13個／ｃｍ3 ）を発生させるこ
とが可能なプロセスであることが知られている。このこ
とは、同時に真空（１０-4〜１０-2Ｔｏｒｒ程度）の成
膜空間において高イオン化率の蒸発物質を得ることが可
能であることを意味し、またバイアス電源を用いること
により、先述のＩＭＰ同様の効果を得ることが出来る。
【００２８】本方式の蒸発方向性は、スパッタリングと
違いｃｏｓ４乗則あるいはｃｏｓ５乗則に近く、Ｔ−Ｓ
間距離の値によっては直線的に成膜を行うことが出来
る。従って、本方式でのメリットは無バイアスでも穴の
ボトムとサイドに対しての成膜速度は、トップ部と同じ
であり、高アスペクトの深穴や溝に対しても均一にバリ
ア膜を成膜できる。
違いｃｏｓ４乗則あるいはｃｏｓ５乗則に近く、Ｔ−Ｓ
間距離の値によっては直線的に成膜を行うことが出来
る。従って、本方式でのメリットは無バイアスでも穴の
ボトムとサイドに対しての成膜速度は、トップ部と同じ
であり、高アスペクトの深穴や溝に対しても均一にバリ
ア膜を成膜できる。
【００２９】また、成膜速度は他のプロセスに比べ高速
である。
である。
【００３０】尚、主ハース３０の凹部に直接、蒸発物質
を収容するのではなく、ライナーを介して収容するのが
好ましい。そして、このライナーの材料としては、Ｔｉ
Ｎ、ＴａＮ、あるいはカーボン材の表面にＴｉＮまたは
ＴａＮによる膜を形成したものが最も好ましい。あるい
は、ライナーをあらかじめ付けず、最初の成膜の際にエ
ージングを行い、その後、一度冷却して、ライナー材料
に相当するＴｉＮまたはＴａＮ膜を形成しても良い。
を収容するのではなく、ライナーを介して収容するのが
好ましい。そして、このライナーの材料としては、Ｔｉ
Ｎ、ＴａＮ、あるいはカーボン材の表面にＴｉＮまたは
ＴａＮによる膜を形成したものが最も好ましい。あるい
は、ライナーをあらかじめ付けず、最初の成膜の際にエ
ージングを行い、その後、一度冷却して、ライナー材料
に相当するＴｉＮまたはＴａＮ膜を形成しても良い。
【００３１】また、ＣＶＤと違い有害なガスを用いる必
要性が全く無く、環境にやさしい方式であり、人体にあ
まり害が無く、排ガス処理を必要としない。更に、材料
形状は、粉末からピレット状のものまで、ハースに入れ
ればどの様な形状のものでも良い。
要性が全く無く、環境にやさしい方式であり、人体にあ
まり害が無く、排ガス処理を必要としない。更に、材料
形状は、粉末からピレット状のものまで、ハースに入れ
ればどの様な形状のものでも良い。
【００３２】以上の点から、本発明による成膜方法は、
次世代半導体装置の多層配線材料として注目されている
Ｃｕ膜に対するバリア膜の新しい成膜方法であり、ＶＬ
ＳＩの高集積化に伴う配線の微細化、低抵抗化に適して
いる。すなわち、高いアスペクト比の穴や溝へ均一に成
膜を行うことができる。
次世代半導体装置の多層配線材料として注目されている
Ｃｕ膜に対するバリア膜の新しい成膜方法であり、ＶＬ
ＳＩの高集積化に伴う配線の微細化、低抵抗化に適して
いる。すなわち、高いアスペクト比の穴や溝へ均一に成
膜を行うことができる。
【００３３】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明による
アーク放電プラズマを利用したバリア膜の成膜方法は、
高アスペクト比の穴や溝のボトムとサイドに成膜可能で
あり、環境にやさしく、材料コストが安価である等のメ
リットが得られる。
アーク放電プラズマを利用したバリア膜の成膜方法は、
高アスペクト比の穴や溝のボトムとサイドに成膜可能で
あり、環境にやさしく、材料コストが安価である等のメ
リットが得られる。
【図１】本発明が適用される成膜装置の構成を概略的に
示す断面図である。
示す断面図である。
１０ キャリアガス １１ 真空容器 １３ プラズマビーム発生器 １４ 陰極 １５ ガラス管 １９ 第１の中間電極 ２０ 第２の中間電極 ２１ 環状永久磁石 ２２ 電磁石コイル ２３、２５ 電源 ２４ ステアリングコイル ２６、２７ 垂下抵抗器 ２８ 主電源 ３０ 主ハース ３１ 補助陽極
Claims (8)
- 【請求項１】 成膜室を規定する真空容器と、該真空容
器に取り付けられたプラズマ源と、前記真空容器内に配
置され、蒸発物質を収容している陽極と、該陽極の周囲
に環状の永久磁石と電磁石コイルとから成る磁場発生機
構とを備え、前記蒸発物質としてＴｉまたはＴａあるい
はＴｉＮもしくはＴａＮ、あるいはＳｉ、Ｗ、Ｎｂのう
ちの少なくとも１種を微量含んだＴｉまたはＴａあるい
はＴｉＮもしくはＴａＮを用い、反応性ガスとしてＮ2
を全ガス流量の１％以上導入することにより、前記陽極
に対向して配置した基板にＴｉＮまたはＴａＮをバリア
膜として成膜することを特徴とするバリア膜の成膜方
法。 - 【請求項２】 請求項１記載の成膜方法において、成膜
時の真空容器内の成膜圧力範囲が１０-4〜１０-2Ｔｏｒ
ｒであることを特徴とするバリア膜の成膜方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の成膜方法において、成膜
中の電子温度が２ｅＶ以上であることを特徴とするバリ
ア膜の成膜方法。 - 【請求項４】 請求項１記載の成膜方法において、成膜
中の真空容器中の最大の電子密度が１０10個／ｃｍ3 以
上であることを特徴とするバリア膜の成膜方法。 - 【請求項５】 請求項１記載の成膜方法において、前記
プラズマ源における放電を維持するためのガスとして、
不活性ガスあるいは水素ガスを導入することを特徴とす
るバリア膜の成膜方法。 - 【請求項６】 請求項１記載の成膜方法において、成膜
時の放電電流が１０（Ａ）以上であることを特徴とする
バリア膜の成膜方法。 - 【請求項７】 請求項１記載の成膜方法において、成膜
時の放電電流、電圧値がそれぞれ、１０（Ａ）、３０
（Ｖ）以上であることを特徴とするバリア膜の成膜方
法。 - 【請求項８】 請求項１記載の成膜方法において、ハー
ス上面から前記基板までの距離が１００（ｍｍ）〜１０
００（ｍｍ）であることを特徴とするバリア膜の成膜方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10160329A JPH11354468A (ja) | 1998-06-09 | 1998-06-09 | バリア膜の成膜方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10160329A JPH11354468A (ja) | 1998-06-09 | 1998-06-09 | バリア膜の成膜方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11354468A true JPH11354468A (ja) | 1999-12-24 |
Family
ID=15712618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10160329A Pending JPH11354468A (ja) | 1998-06-09 | 1998-06-09 | バリア膜の成膜方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11354468A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104178735A (zh) * | 2013-05-27 | 2014-12-03 | 住友重机械工业株式会社 | 成膜装置 |
-
1998
- 1998-06-09 JP JP10160329A patent/JPH11354468A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104178735A (zh) * | 2013-05-27 | 2014-12-03 | 住友重机械工业株式会社 | 成膜装置 |
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Legal Events
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| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050525 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061002 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080820 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20081217 |