JPH0766143A - 半導体装置におけるバリアメタル層の形成方法 - Google Patents
半導体装置におけるバリアメタル層の形成方法Info
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- JPH0766143A JPH0766143A JP23236593A JP23236593A JPH0766143A JP H0766143 A JPH0766143 A JP H0766143A JP 23236593 A JP23236593 A JP 23236593A JP 23236593 A JP23236593 A JP 23236593A JP H0766143 A JPH0766143 A JP H0766143A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】カバレッジに優れ、従来よりも早い成長速度で
形成することができ、しかも絶縁層との密着性に優れ、
コンタクト抵抗の低いバリアメタル層の形成方法を提供
する。 【構成】半導体装置における配線を構成するバリアメタ
ル層の形成方法は、（イ）バリアメタル層を構成する金
属元素を含有する第１の原料ガスを用いて第１のバリア
メタル層の下層２０ＡをＣＶＤ法にて形成し、引き続
き、この金属元素と化合物を生成し得る元素を含有する
第２の原料ガス及び第１の原料ガスを用い、且つ、第２
の原料ガス量／第１の原料ガス量の割合を０から所定の
割合まで増加させながら、第１のバリアメタル層の上層
２０ＢをＣＶＤ法にて形成し、次いで、（ロ）第２の原
料ガス量／第１の原料ガス量の割合を、前記所定の割合
よりも増加させた状態で、第２のバリアメタル層２２を
第１のバリアメタル層上にＣＶＤ法にて形成する。
形成することができ、しかも絶縁層との密着性に優れ、
コンタクト抵抗の低いバリアメタル層の形成方法を提供
する。 【構成】半導体装置における配線を構成するバリアメタ
ル層の形成方法は、（イ）バリアメタル層を構成する金
属元素を含有する第１の原料ガスを用いて第１のバリア
メタル層の下層２０ＡをＣＶＤ法にて形成し、引き続
き、この金属元素と化合物を生成し得る元素を含有する
第２の原料ガス及び第１の原料ガスを用い、且つ、第２
の原料ガス量／第１の原料ガス量の割合を０から所定の
割合まで増加させながら、第１のバリアメタル層の上層
２０ＢをＣＶＤ法にて形成し、次いで、（ロ）第２の原
料ガス量／第１の原料ガス量の割合を、前記所定の割合
よりも増加させた状態で、第２のバリアメタル層２２を
第１のバリアメタル層上にＣＶＤ法にて形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置におけるバ
リアメタル層の形成方法、より詳しくは化学的気相成長
法にて形成されるバリアメタル層の形成方法に関する。
リアメタル層の形成方法、より詳しくは化学的気相成長
法にて形成されるバリアメタル層の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置には多数のスルーホールある
いはビヤホール（以下、これらを総称して接続孔ともい
う）が形成されている。通常、この接続孔は、半導体基
板に形成された不純物拡散領域上や各種電極上に絶縁層
を形成し、あるいは半導体基板に設けられそして下層配
線層が形成された下層絶縁層上に絶縁層を形成し、かか
る絶縁層に開口部を設けた後、開口部に金属配線材料を
埋め込むことによって形成される。半導体装置の高集積
化に伴い、半導体製造プロセスの寸法ルールも微細化し
つつあり、高いアスペクト比を有する開口部を金属配線
材料で埋め込む技術が重要な課題となっている。尚、不
純物拡散領域や各種電極が形成された半導体基板、ある
いは下層配線層が形成された下層絶縁層を、以下、総称
して基体とも呼ぶ。
いはビヤホール（以下、これらを総称して接続孔ともい
う）が形成されている。通常、この接続孔は、半導体基
板に形成された不純物拡散領域上や各種電極上に絶縁層
を形成し、あるいは半導体基板に設けられそして下層配
線層が形成された下層絶縁層上に絶縁層を形成し、かか
る絶縁層に開口部を設けた後、開口部に金属配線材料を
埋め込むことによって形成される。半導体装置の高集積
化に伴い、半導体製造プロセスの寸法ルールも微細化し
つつあり、高いアスペクト比を有する開口部を金属配線
材料で埋め込む技術が重要な課題となっている。尚、不
純物拡散領域や各種電極が形成された半導体基板、ある
いは下層配線層が形成された下層絶縁層を、以下、総称
して基体とも呼ぶ。
【０００３】開口部を金属配線材料で埋め込む方法とし
て、一般には、純アルミニウムあるいはアルミニウム合
金（以下、Ａｌ系合金ともいう）を用いたスパッタ法が
採用されている。然るに、このスパッタ法においては、
開口部のアスペクト比が高くなるに従い、Ａｌ系合金か
ら成るスパッタ粒子が所謂シャドウイング効果によって
開口部底部あるいはその近傍の開口部側壁に堆積し難く
なる。ここで、シャドウイング効果とは、Ａｌ系合金か
ら成るスパッタ粒子が開口部の側壁あるいは底部に形成
される光学的に影の部分には堆積され難い現象を指す。
その結果、開口部底部あるいはその近傍の開口部側壁に
おけるＡｌ系合金のステップカバレッジが悪くなり、か
かる部分で断線不良が発生し易くなるという問題があ
る。
て、一般には、純アルミニウムあるいはアルミニウム合
金（以下、Ａｌ系合金ともいう）を用いたスパッタ法が
採用されている。然るに、このスパッタ法においては、
開口部のアスペクト比が高くなるに従い、Ａｌ系合金か
ら成るスパッタ粒子が所謂シャドウイング効果によって
開口部底部あるいはその近傍の開口部側壁に堆積し難く
なる。ここで、シャドウイング効果とは、Ａｌ系合金か
ら成るスパッタ粒子が開口部の側壁あるいは底部に形成
される光学的に影の部分には堆積され難い現象を指す。
その結果、開口部底部あるいはその近傍の開口部側壁に
おけるＡｌ系合金のステップカバレッジが悪くなり、か
かる部分で断線不良が発生し易くなるという問題があ
る。
【０００４】このような問題を解決する手段として、所
謂ブランケットＣＶＤ法、高温アルミニウムスパッタ法
あるいはアルミニウムリフロー法が注目されている。
謂ブランケットＣＶＤ法、高温アルミニウムスパッタ法
あるいはアルミニウムリフロー法が注目されている。
【０００５】ブランケットＣＶＤ法においては、図４に
半導体素子の模式的な一部断面図を示すように、基体１
００上に形成された絶縁層１０４の上及びかかる絶縁層
１０４に形成された開口部１０６内に、例えばタングス
テン層１１４を化学的気相成長法（ＣＶＤ法）にて堆積
させる（図４の（Ａ）参照）。その後、絶縁層上１０４
に形成されたタングステン層１１４をエッチバックして
除去する。これによって、開口部１０６内にタングステ
ンから成るメタルプラグ１１６が形成された接続孔を完
成させる（図４の（Ｂ）参照）。尚、このような方法
を、以下、タングステンブランケットＣＶＤ法と呼ぶ。
尚、図４において、１０２は半導体基板に形成された不
純物拡散領域である。
半導体素子の模式的な一部断面図を示すように、基体１
００上に形成された絶縁層１０４の上及びかかる絶縁層
１０４に形成された開口部１０６内に、例えばタングス
テン層１１４を化学的気相成長法（ＣＶＤ法）にて堆積
させる（図４の（Ａ）参照）。その後、絶縁層上１０４
に形成されたタングステン層１１４をエッチバックして
除去する。これによって、開口部１０６内にタングステ
ンから成るメタルプラグ１１６が形成された接続孔を完
成させる（図４の（Ｂ）参照）。尚、このような方法
を、以下、タングステンブランケットＣＶＤ法と呼ぶ。
尚、図４において、１０２は半導体基板に形成された不
純物拡散領域である。
【０００６】タングステンブランケットＣＶＤ法でタン
グステン層を形成する場合、タングステン層の下に、例
えば下からＴｉ層１１０／ＴｉＮ層１１２の２層構造の
バリアメタル層を形成する必要がある。タングステンブ
ランケットＣＶＤ法で形成されるタングステン層は、ス
テップカバレッジには優れるものの、異種材料層の界面
における内部応力の差に起因して、絶縁層１０４に対す
る密着性が乏しい。それ故、密着性改善のためにＴｉＮ
層１１２を形成する。また、ＴｉＮ層１１２と不純物拡
散領域１０２との間の抵抗を低減させる目的でＴｉ層１
１０を形成する。これらのＴｉ層１１０及びＴｉＮ層１
１２は、通常、例えばバイアススパッタ法にて形成され
る。
グステン層を形成する場合、タングステン層の下に、例
えば下からＴｉ層１１０／ＴｉＮ層１１２の２層構造の
バリアメタル層を形成する必要がある。タングステンブ
ランケットＣＶＤ法で形成されるタングステン層は、ス
テップカバレッジには優れるものの、異種材料層の界面
における内部応力の差に起因して、絶縁層１０４に対す
る密着性が乏しい。それ故、密着性改善のためにＴｉＮ
層１１２を形成する。また、ＴｉＮ層１１２と不純物拡
散領域１０２との間の抵抗を低減させる目的でＴｉ層１
１０を形成する。これらのＴｉ層１１０及びＴｉＮ層１
１２は、通常、例えばバイアススパッタ法にて形成され
る。
【０００７】高温アルミニウムスパッタ法においては、
図５に半導体素子の模式的な一部断面図を示すように、
基体１００の上に形成された絶縁層１０４上及びかかる
絶縁層１０４に形成された開口部１０６内に、基体１０
０を高温（例えば５００゜Ｃ程度）に加熱した状態で、
Ａｌ系合金層１２４をスパッタ法にて形成し、併せて、
絶縁層１０４上にＡｌ系合金から成る上層配線層１２６
を形成する。基体１００が高温に加熱されているため、
絶縁層１０４上に堆積したＡｌ系合金は流動状態となり
開口部１０６内に流入する。これによって、開口部１０
６内はＡｌ系合金で確実に埋め込まれ、接続孔が形成さ
れる。尚、図５中、１０２は不純物拡散領域である。半
導体基板等にバイアス電圧を印加しながら高温スパッタ
を行う高温バイアススパッタ法も、本明細書における高
温アルミニウムスパッタ法に包含される。これらを総称
して単に高温アルミニウムスパッタ法ともいう。
図５に半導体素子の模式的な一部断面図を示すように、
基体１００の上に形成された絶縁層１０４上及びかかる
絶縁層１０４に形成された開口部１０６内に、基体１０
０を高温（例えば５００゜Ｃ程度）に加熱した状態で、
Ａｌ系合金層１２４をスパッタ法にて形成し、併せて、
絶縁層１０４上にＡｌ系合金から成る上層配線層１２６
を形成する。基体１００が高温に加熱されているため、
絶縁層１０４上に堆積したＡｌ系合金は流動状態となり
開口部１０６内に流入する。これによって、開口部１０
６内はＡｌ系合金で確実に埋め込まれ、接続孔が形成さ
れる。尚、図５中、１０２は不純物拡散領域である。半
導体基板等にバイアス電圧を印加しながら高温スパッタ
を行う高温バイアススパッタ法も、本明細書における高
温アルミニウムスパッタ法に包含される。これらを総称
して単に高温アルミニウムスパッタ法ともいう。
【０００８】また、アルミニウムリフロー法において
は、基体を約１５０゜Ｃに加熱した状態で、開口部内を
含む絶縁層上にスパッタ法にてＡｌ系合金を堆積させ
る。その後、基体を高温（例えば５００゜Ｃ程度）に加
熱して、絶縁層上に堆積したＡｌ系合金を流動状態とし
て開口部内に流入させて、開口部をＡｌ系合金で埋め込
み、接続孔を形成する。併せて、絶縁層上のＡｌ系合金
が平坦化されて上層配線層が形成される。
は、基体を約１５０゜Ｃに加熱した状態で、開口部内を
含む絶縁層上にスパッタ法にてＡｌ系合金を堆積させ
る。その後、基体を高温（例えば５００゜Ｃ程度）に加
熱して、絶縁層上に堆積したＡｌ系合金を流動状態とし
て開口部内に流入させて、開口部をＡｌ系合金で埋め込
み、接続孔を形成する。併せて、絶縁層上のＡｌ系合金
が平坦化されて上層配線層が形成される。
【０００９】これらの高温アルミニウムスパッタ法やア
ルミニウムリフロー法においては、開口部１０６内のＡ
ｌ系合金が不純物拡散領域１０２に突き抜けることを防
止するために、Ａｌ系合金をスパッタ法にて堆積させる
前に、少なくとも開口部１０６内にバリアメタル層１２
０，１２２を形成する必要がある。また、Ａｌ系合金か
ら成る下層配線層に対して接続孔を設ける場合、基体が
高温に加熱される結果、Ａｌ系合金で埋め込まれた開口
部内に下層配線層中のＡｌ系合金が吸上げられ、下層配
線層にボイドが発生することがある。これを防止するた
めに、Ａｌ系合金をスパッタ法にて堆積させる前に、少
なくとも開口部１０６内にバリアメタル層を形成する必
要がある。これらのバリアメタル層１２０，１２２は、
例えば下からＴｉ糎１２０／ＴｉＮ層１２２の２層構造
を有する。ＴｉＮ層１２２は、Ａｌ系合金の突き抜けや
吸上げを効果的に防止する。ＴｉＮ層１２２と不純物拡
散領域１０２等との間の抵抗を低減させる目的で、Ｔｉ
層１２０を形成する。
ルミニウムリフロー法においては、開口部１０６内のＡ
ｌ系合金が不純物拡散領域１０２に突き抜けることを防
止するために、Ａｌ系合金をスパッタ法にて堆積させる
前に、少なくとも開口部１０６内にバリアメタル層１２
０，１２２を形成する必要がある。また、Ａｌ系合金か
ら成る下層配線層に対して接続孔を設ける場合、基体が
高温に加熱される結果、Ａｌ系合金で埋め込まれた開口
部内に下層配線層中のＡｌ系合金が吸上げられ、下層配
線層にボイドが発生することがある。これを防止するた
めに、Ａｌ系合金をスパッタ法にて堆積させる前に、少
なくとも開口部１０６内にバリアメタル層を形成する必
要がある。これらのバリアメタル層１２０，１２２は、
例えば下からＴｉ糎１２０／ＴｉＮ層１２２の２層構造
を有する。ＴｉＮ層１２２は、Ａｌ系合金の突き抜けや
吸上げを効果的に防止する。ＴｉＮ層１２２と不純物拡
散領域１０２等との間の抵抗を低減させる目的で、Ｔｉ
層１２０を形成する。
【００１０】以上のように、これらの接続孔の形成方法
においては、いずれの場合も、Ｔｉ層／ＴｉＮ層等から
構成されたバリアメタル層を必要とする。しかしなが
ら、開口部が高いアスペクト比を有するようになるに従
い、高いバリア性及び優れたステップカバレッジを有す
るバリアメタル層をスパッタ法にて形成することは困難
になりつつある。そのため、ステップカバレッジに優れ
た電子サイクロトロン共鳴プラズマＣＶＤ法（ＥＣＲプ
ラズマＣＶＤ法）にて、Ｔｉ層／ＴｉＮ層から成るバリ
アメタル層を連続して形成する方法が検討されている。
においては、いずれの場合も、Ｔｉ層／ＴｉＮ層等から
構成されたバリアメタル層を必要とする。しかしなが
ら、開口部が高いアスペクト比を有するようになるに従
い、高いバリア性及び優れたステップカバレッジを有す
るバリアメタル層をスパッタ法にて形成することは困難
になりつつある。そのため、ステップカバレッジに優れ
た電子サイクロトロン共鳴プラズマＣＶＤ法（ＥＣＲプ
ラズマＣＶＤ法）にて、Ｔｉ層／ＴｉＮ層から成るバリ
アメタル層を連続して形成する方法が検討されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ＥＣＲプラズマＣＶＤ
装置を用いてＴｉ層／ＴｉＮ層から成るバリアメタル層
をＥＣＲプラズマＣＶＤ法にて形成する場合、Ｔｉ層の
成長速度は約２ｎｍ／分であり、ＴｉＮ層の成長速度と
比較してＴｉ層の成長速度が約１／１０程度と著しく遅
い。そのため、Ｔｉ層／ＴｉＮ層から成るバリアメタル
層の形成に長時間を要するという問題がある。
装置を用いてＴｉ層／ＴｉＮ層から成るバリアメタル層
をＥＣＲプラズマＣＶＤ法にて形成する場合、Ｔｉ層の
成長速度は約２ｎｍ／分であり、ＴｉＮ層の成長速度と
比較してＴｉ層の成長速度が約１／１０程度と著しく遅
い。そのため、Ｔｉ層／ＴｉＮ層から成るバリアメタル
層の形成に長時間を要するという問題がある。
【００１２】微量の窒素を添加しながら、ＥＣＲプラズ
マＣＶＤ法でＴｉリッチなＴｉＮ層を形成する方法が、
第４０回応用物理学会関係連合講演会予稿集３１ｐ−Ｚ
Ｙ−１６（第７８５頁）から公知である。このような方
法によって、ＴｉリッチなＴｉＮ層を、Ｔｉ層よりも早
い成長速度で形成することができ、しかも、化学量論的
組成（Ｔｉ：Ｎ＝１：１）のＴｉＮよりも低いコンタク
ト抵抗が得られると報告されている。しかしながら、Ｔ
ｉリッチなＴｉＮ層を絶縁層上に形成した場合、ＴｉＮ
の有する内部応力が大きいため、絶縁層に対するＴｉＮ
層の密着性が乏しいという問題を有する。
マＣＶＤ法でＴｉリッチなＴｉＮ層を形成する方法が、
第４０回応用物理学会関係連合講演会予稿集３１ｐ−Ｚ
Ｙ−１６（第７８５頁）から公知である。このような方
法によって、ＴｉリッチなＴｉＮ層を、Ｔｉ層よりも早
い成長速度で形成することができ、しかも、化学量論的
組成（Ｔｉ：Ｎ＝１：１）のＴｉＮよりも低いコンタク
ト抵抗が得られると報告されている。しかしながら、Ｔ
ｉリッチなＴｉＮ層を絶縁層上に形成した場合、ＴｉＮ
の有する内部応力が大きいため、絶縁層に対するＴｉＮ
層の密着性が乏しいという問題を有する。
【００１３】従って、本発明の目的は、カバレッジに優
れ、従来よりも早い成長速度で形成することができ、し
かも絶縁層との密着性に優れ、コンタクト抵抗の低いバ
リアメタル層の形成方法を提供することにある。
れ、従来よりも早い成長速度で形成することができ、し
かも絶縁層との密着性に優れ、コンタクト抵抗の低いバ
リアメタル層の形成方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の半導体装置におけるバリアメタル層の形成
方法は、半導体装置における配線を構成する第１及び第
２のバリアメタル層から成るバリアメタル層の形成方法
であって、（イ）バリアメタル層を構成する金属元素を
含有する第１の原料ガスを用いて第１のバリアメタル層
の下層を化学的気相成長法にて形成し、引き続き、この
金属元素と化合物を生成し得る元素を含有する第２の原
料ガス及び第１の原料ガスを用い、且つ、第２の原料ガ
ス量／第１の原料ガス量の割合を０から所定の割合まで
増加させながら、第１のバリアメタル層の上層を化学的
気相成長法（ＣＶＤ法）にて形成し、次いで、（ロ）第
２の原料ガス量／第１の原料ガス量の割合を、前記所定
の割合よりも増加させた状態で、第２のバリアメタル層
を第１のバリアメタル層上に化学的気相成長法（ＣＶＤ
法）にて形成することを特徴とする。
めの本発明の半導体装置におけるバリアメタル層の形成
方法は、半導体装置における配線を構成する第１及び第
２のバリアメタル層から成るバリアメタル層の形成方法
であって、（イ）バリアメタル層を構成する金属元素を
含有する第１の原料ガスを用いて第１のバリアメタル層
の下層を化学的気相成長法にて形成し、引き続き、この
金属元素と化合物を生成し得る元素を含有する第２の原
料ガス及び第１の原料ガスを用い、且つ、第２の原料ガ
ス量／第１の原料ガス量の割合を０から所定の割合まで
増加させながら、第１のバリアメタル層の上層を化学的
気相成長法（ＣＶＤ法）にて形成し、次いで、（ロ）第
２の原料ガス量／第１の原料ガス量の割合を、前記所定
の割合よりも増加させた状態で、第２のバリアメタル層
を第１のバリアメタル層上に化学的気相成長法（ＣＶＤ
法）にて形成することを特徴とする。
【００１５】ＣＶＤ法にて第１のバリアメタル層を形成
する際、第２の原料ガス量／第１の原料ガス量の割合の
変化量は一定であってもよいし、かかる割合を段階的に
変化させてもよい。
する際、第２の原料ガス量／第１の原料ガス量の割合の
変化量は一定であってもよいし、かかる割合を段階的に
変化させてもよい。
【００１６】本発明のバリアメタル層の形成方法におい
ては、金属元素は、チタン、ハフニウム、又はジルコニ
ウムであることが望ましい。更に、前記第２の原料ガス
は窒素ガスであることが望ましい。
ては、金属元素は、チタン、ハフニウム、又はジルコニ
ウムであることが望ましい。更に、前記第２の原料ガス
は窒素ガスであることが望ましい。
【００１７】本発明のバリアメタル層の形成方法におい
ては、前記（ロ）の工程において、酸素ガスを更に用い
ることができる。
ては、前記（ロ）の工程において、酸素ガスを更に用い
ることができる。
【００１８】あるいは又、前記（ロ）の工程において、
金属元素と化合物を生成する元素を含有する第３の原料
ガスを更に用いることができる。この場合、第３の原料
ガスには、炭素又はホウ素を含ませ得る。更に、前記
（ロ）の工程において、酸素ガスを更に用いることがで
きる。
金属元素と化合物を生成する元素を含有する第３の原料
ガスを更に用いることができる。この場合、第３の原料
ガスには、炭素又はホウ素を含ませ得る。更に、前記
（ロ）の工程において、酸素ガスを更に用いることがで
きる。
【００１９】本発明のバリアメタル層の形成方法におい
ては、第１及び第２のバリアメタル層の形成を電子サイ
クロトロン共鳴プラズマＣＶＤ法（ＥＣＲプラズマＣＶ
Ｄ法）にて行うことが好ましい。
ては、第１及び第２のバリアメタル層の形成を電子サイ
クロトロン共鳴プラズマＣＶＤ法（ＥＣＲプラズマＣＶ
Ｄ法）にて行うことが好ましい。
【００２０】
【作用】本発明においては化学的気相成長法によって第
１及び第２のバリアメタル層を形成するので、バリアメ
タル層のカバレッジに優れる。また、第１のバリアメタ
ル層を下層及び上層に分けて形成するので、下層を構成
する金属元素のみから第１のバリアメタル層を形成する
よりも早い成長速度で第１のバリアメタル層を形成する
ことができる。しかも、金属元素のみから下層が構成さ
れているので、絶縁層に対する第１のバリアメタル層の
密着性に優れ、しかも、低いコンタクト抵抗を得ること
ができる。更には、第２のバリアメタル層が形成されて
いるので、バリア性に優れる。
１及び第２のバリアメタル層を形成するので、バリアメ
タル層のカバレッジに優れる。また、第１のバリアメタ
ル層を下層及び上層に分けて形成するので、下層を構成
する金属元素のみから第１のバリアメタル層を形成する
よりも早い成長速度で第１のバリアメタル層を形成する
ことができる。しかも、金属元素のみから下層が構成さ
れているので、絶縁層に対する第１のバリアメタル層の
密着性に優れ、しかも、低いコンタクト抵抗を得ること
ができる。更には、第２のバリアメタル層が形成されて
いるので、バリア性に優れる。
【００２１】
【実施例】以下、図面を参照して、実施例に基づき本発
明を説明する。
明を説明する。
【００２２】（実施例１）実施例１は、本発明のバリア
メタル層の形成方法を、ブランケットタングステンＣＶ
Ｄ法でコンタクトホールを形成する場合に適用した例で
ある。図２に示すように、実施例１におけるバリアメタ
ル層は、第１のバリアメタル層２０Ａ，２０Ｂ、及び第
２のバリアメタル層２２から成る。
メタル層の形成方法を、ブランケットタングステンＣＶ
Ｄ法でコンタクトホールを形成する場合に適用した例で
ある。図２に示すように、実施例１におけるバリアメタ
ル層は、第１のバリアメタル層２０Ａ，２０Ｂ、及び第
２のバリアメタル層２２から成る。
【００２３】第１のバリアメタル層は、下層２０Ａ及び
上層２０Ｂから構成されている。下層２０Ａは、金属
（実施例１においてはチタン，Ｔｉ）から成る。また、
上層２０Ｂは、下層と同様に金属（実施例１においては
チタン，Ｔｉ）から成り、Ｔｉと化合物を形成する元素
である窒素（Ｎ）を含んでいる。
上層２０Ｂから構成されている。下層２０Ａは、金属
（実施例１においてはチタン，Ｔｉ）から成る。また、
上層２０Ｂは、下層と同様に金属（実施例１においては
チタン，Ｔｉ）から成り、Ｔｉと化合物を形成する元素
である窒素（Ｎ）を含んでいる。
【００２４】第２のバリアメタル層２２は、第１のバリ
アメタル層を構成する金属（Ｔｉ）を含有する金属化合
物（実施例１においてはＴｉＮ）から成る。
アメタル層を構成する金属（Ｔｉ）を含有する金属化合
物（実施例１においてはＴｉＮ）から成る。
【００２５】図２中、１０は半導体基板から成る基体、
１２は基体に形成された不純物拡散領域、１４はＳｉＯ
2から成る絶縁層、２４はタングステンから成る金属配
線材料層、２６はタングステンから成るメタルプラグ、
２８は上層配線層である。実施例１においては、金属配
線材料層２４はタングステンブランケットＣＶＤ法にて
形成する。
１２は基体に形成された不純物拡散領域、１４はＳｉＯ
2から成る絶縁層、２４はタングステンから成る金属配
線材料層、２６はタングステンから成るメタルプラグ、
２８は上層配線層である。実施例１においては、金属配
線材料層２４はタングステンブランケットＣＶＤ法にて
形成する。
【００２６】先ず、本発明のバリアメタル層の形成方法
の実施に適したＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の概要を、図
３を参照して説明する。ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置は、
成膜チャンバ５０及びプラズマチャンバ６０から成る。
成膜チャンバ５０内には、半導体基板１００を載置する
ためのサセプタ５２が配置されている。サセプタ５２の
下にはランプ加熱手段５４が配置されている。半導体基
板１００をランプ加熱手段５４によって加熱することが
できる。
の実施に適したＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の概要を、図
３を参照して説明する。ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置は、
成膜チャンバ５０及びプラズマチャンバ６０から成る。
成膜チャンバ５０内には、半導体基板１００を載置する
ためのサセプタ５２が配置されている。サセプタ５２の
下にはランプ加熱手段５４が配置されている。半導体基
板１００をランプ加熱手段５４によって加熱することが
できる。
【００２７】プラズマチャンバ６０は成膜チャンバ５０
の上部と連通している。プラズマチャンバ６０の上部に
はマイクロ波導入窓６２が設けられ、マイクロ波導入窓
６２の上部には、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を導入す
るためのレクタンギュラーウエイブガイド６６が設けら
れている。プラズマチャンバ６０の周囲には磁気コイル
６４が配設されている。ＲＦパワーがＲＦ電源６８から
マイクロ波導入窓６２に加えられる。プラズマチャンバ
６０には、ガス導入口８０からアルゴンガス及びＮ2Ｏ
ガスが供給される。これらのガスはマイクロ波導入窓６
２のクリーニングを行うために導入される。
の上部と連通している。プラズマチャンバ６０の上部に
はマイクロ波導入窓６２が設けられ、マイクロ波導入窓
６２の上部には、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を導入す
るためのレクタンギュラーウエイブガイド６６が設けら
れている。プラズマチャンバ６０の周囲には磁気コイル
６４が配設されている。ＲＦパワーがＲＦ電源６８から
マイクロ波導入窓６２に加えられる。プラズマチャンバ
６０には、ガス導入口８０からアルゴンガス及びＮ2Ｏ
ガスが供給される。これらのガスはマイクロ波導入窓６
２のクリーニングを行うために導入される。
【００２８】第１の原料ガス供給部から、マスフローコ
ントローラ及び第１のガス導入部７０を通して、第１の
原料ガスが成膜チャンバ５０に供給される。同様に、第
２、第３の原料ガス供給部から、マスフローコントロー
ラ及び第２、第３のガス導入部７２，７４を通して、第
２、第３の原料ガスが成膜チャンバ５０に供給される。
更に、プロセスガス供給部から、マスフローコントロー
ラ及びプロセスガス導入部７６を通して、各種プロセス
ガスが成膜チャンバ５０に供給される。尚、各種プロセ
スガスや第２、第３の原料ガス等を、プラズマチャンバ
６０内に導入することもできる。
ントローラ及び第１のガス導入部７０を通して、第１の
原料ガスが成膜チャンバ５０に供給される。同様に、第
２、第３の原料ガス供給部から、マスフローコントロー
ラ及び第２、第３のガス導入部７２，７４を通して、第
２、第３の原料ガスが成膜チャンバ５０に供給される。
更に、プロセスガス供給部から、マスフローコントロー
ラ及びプロセスガス導入部７６を通して、各種プロセス
ガスが成膜チャンバ５０に供給される。尚、各種プロセ
スガスや第２、第３の原料ガス等を、プラズマチャンバ
６０内に導入することもできる。
【００２９】成膜チャンバ５０内のガスはガス排気部５
６から系外に排気される。尚、図３中、１０２はプラズ
マ流である。また、１００は図１の（Ａ）に示す構造を
有する半導体基板である。熱電対（図示せず）で半導体
基板１００の温度をモニターし、公知の温度制御手段
（図示せず）によってランプ加熱手段５４への供給電力
を制御し、半導体基板１００の温度を一定に保つ。
６から系外に排気される。尚、図３中、１０２はプラズ
マ流である。また、１００は図１の（Ａ）に示す構造を
有する半導体基板である。熱電対（図示せず）で半導体
基板１００の温度をモニターし、公知の温度制御手段
（図示せず）によってランプ加熱手段５４への供給電力
を制御し、半導体基板１００の温度を一定に保つ。
【００３０】以下、実施例１のバリアメタル層の形成方
法を説明する。
法を説明する。
【００３１】［工程−１００］先ず、例えば公知の方法
で不純物拡散領域１２が形成された半導体基板から成る
基体１０上に、ＣＶＤ法等の公知の方法で、例えばＳｉ
Ｏ2から成る絶縁層１４を形成する。次いで、不純物拡
散領域１２の上方の絶縁層１４に、フォトリソグラフィ
技術及び例えばリアクティブ・イオン・エッチング（Ｒ
ＩＥ）技術を用いて、開口部１６を形成する（図１の
（Ａ）参照）。エッチングを、例えば以下の条件で行う
ことができる。 使用ガス ： ＣＨＦ3／Ｏ2＝５０／５sccm 圧力 ： ５Ｐａ パワー ： １ｋＷ
で不純物拡散領域１２が形成された半導体基板から成る
基体１０上に、ＣＶＤ法等の公知の方法で、例えばＳｉ
Ｏ2から成る絶縁層１４を形成する。次いで、不純物拡
散領域１２の上方の絶縁層１４に、フォトリソグラフィ
技術及び例えばリアクティブ・イオン・エッチング（Ｒ
ＩＥ）技術を用いて、開口部１６を形成する（図１の
（Ａ）参照）。エッチングを、例えば以下の条件で行う
ことができる。 使用ガス ： ＣＨＦ3／Ｏ2＝５０／５sccm 圧力 ： ５Ｐａ パワー ： １ｋＷ
【００３２】［工程−１１０］次に、本発明のバリアメ
タル層の形成方法によって、全体の厚さが５ｎｍの第１
のバリアメタル層を形成する。図３に示したＥＣＲプラ
ズマＣＶＤ装置を用いて、バリアメタル層を構成する金
属元素（Ｔｉ）を含有する第１の原料ガス（ＴｉＣ
ｌ4）を用いて第１のバリアメタル層の下層２０ＡをＥ
ＣＲプラズマＣＶＤ法にて形成する。ＥＣＲプラズマＣ
ＶＤによる第１のバリアメタル層の下層２０Ａの形成条
件を、例えば以下のとおりとすることができる。 第１の原料ガス ： ＴｉＣｌ4＝２０sccm プロセスガス ： Ｈ2／Ａｒ＝２６／５０sccm 圧力 ： ０．１３Ｐａ（９．６×１０-4 T
orr） 温度 ： 約４２０゜Ｃ マイクロ波出力 ： ２．８ｋＷ 成膜時間 ： １０秒
タル層の形成方法によって、全体の厚さが５ｎｍの第１
のバリアメタル層を形成する。図３に示したＥＣＲプラ
ズマＣＶＤ装置を用いて、バリアメタル層を構成する金
属元素（Ｔｉ）を含有する第１の原料ガス（ＴｉＣ
ｌ4）を用いて第１のバリアメタル層の下層２０ＡをＥ
ＣＲプラズマＣＶＤ法にて形成する。ＥＣＲプラズマＣ
ＶＤによる第１のバリアメタル層の下層２０Ａの形成条
件を、例えば以下のとおりとすることができる。 第１の原料ガス ： ＴｉＣｌ4＝２０sccm プロセスガス ： Ｈ2／Ａｒ＝２６／５０sccm 圧力 ： ０．１３Ｐａ（９．６×１０-4 T
orr） 温度 ： 約４２０゜Ｃ マイクロ波出力 ： ２．８ｋＷ 成膜時間 ： １０秒
【００３３】［工程−１２０］引き続き、金属元素（Ｔ
ｉ）との化合物（ＴｉＮ）を生成し得る元素（Ｎ）を含
有する第２の原料ガス（窒素ガス）及び第１の原料ガス
（ＴｉＣｌ4）を用い、且つ、第２の原料ガス量／第１
の原料ガス量の割合を０から所定の割合まで増加させな
がら、第１のバリアメタル層の上層２０ＢをＥＣＲプラ
ズマＣＶＤ法にて形成する。第１の原料ガス量を一定に
して、第２の原料ガス量を０から１．５sccmまで徐々に
増加させた。尚、変化量は一定とした。 第１の原料ガス ： ＴｉＣｌ4＝２０sccm 第２の原料ガス ： Ｎ2＝０〜１．５sccm プロセスガス ： Ｈ2／Ａｒ＝２６／５０sccm 圧力 ： ０．１３Ｐａ（９．６×１０-4 T
orr） 温度 ： 約４２０゜Ｃ マイクロ波出力 ： ２．８ｋＷ 成膜時間 ： ６０秒
ｉ）との化合物（ＴｉＮ）を生成し得る元素（Ｎ）を含
有する第２の原料ガス（窒素ガス）及び第１の原料ガス
（ＴｉＣｌ4）を用い、且つ、第２の原料ガス量／第１
の原料ガス量の割合を０から所定の割合まで増加させな
がら、第１のバリアメタル層の上層２０ＢをＥＣＲプラ
ズマＣＶＤ法にて形成する。第１の原料ガス量を一定に
して、第２の原料ガス量を０から１．５sccmまで徐々に
増加させた。尚、変化量は一定とした。 第１の原料ガス ： ＴｉＣｌ4＝２０sccm 第２の原料ガス ： Ｎ2＝０〜１．５sccm プロセスガス ： Ｈ2／Ａｒ＝２６／５０sccm 圧力 ： ０．１３Ｐａ（９．６×１０-4 T
orr） 温度 ： 約４２０゜Ｃ マイクロ波出力 ： ２．８ｋＷ 成膜時間 ： ６０秒
【００３４】これによって、主にＴｉから成る第１のバ
リアメタル層の上層２０Ｂが形成される。この第１のバ
リアメタル層の上層２０Ｂ中には窒素（Ｎ）が僅かに含
まれ得る。
リアメタル層の上層２０Ｂが形成される。この第１のバ
リアメタル層の上層２０Ｂ中には窒素（Ｎ）が僅かに含
まれ得る。
【００３５】第１のバリアメタル層の下層２０Ａは、Ｔ
ｉのみから構成されているので、下地であるＳｉＯ2か
ら成る絶縁層１４との密着性に優れる。また、第１のバ
リアメタル層全体をＴｉのみから構成する場合と比較し
て、第１のバリアメタル層を下層／上層から構成するこ
とによって、第１のバリアメタル層の成膜速度を約１０
０％増加させることができた。
ｉのみから構成されているので、下地であるＳｉＯ2か
ら成る絶縁層１４との密着性に優れる。また、第１のバ
リアメタル層全体をＴｉのみから構成する場合と比較し
て、第１のバリアメタル層を下層／上層から構成するこ
とによって、第１のバリアメタル層の成膜速度を約１０
０％増加させることができた。
【００３６】［工程−１３０］引き続き、第２の原料ガ
ス量／第１の原料ガス量の割合を、［工程−１２０］に
おける所定の割合よりも増加させた状態で、ＴｉＮから
成る第２のバリアメタル層２２を第１のバリアメタル層
上に化学的気相成長法にて形成する。第２のバリアメタ
ル層２２の厚さを５０ｎｍとした。ＥＣＲプラズマＣＶ
Ｄ法による第２のバリアメタル層２２の形成条件を、例
えば以下のとおりとすることができる。 第１の原料ガス ： ＴｉＣｌ4＝２０sccm 第２の原料ガス ： Ｎ2＝８sccm プロセスガス ： Ｈ2／Ａｒ＝２６／５０sccm 圧力 ： ０．１３Ｐａ（９．６×１０-4 T
orr） 温度 ： 約４２０゜Ｃ マイクロ波出力 ： ２．８ｋＷ
ス量／第１の原料ガス量の割合を、［工程−１２０］に
おける所定の割合よりも増加させた状態で、ＴｉＮから
成る第２のバリアメタル層２２を第１のバリアメタル層
上に化学的気相成長法にて形成する。第２のバリアメタ
ル層２２の厚さを５０ｎｍとした。ＥＣＲプラズマＣＶ
Ｄ法による第２のバリアメタル層２２の形成条件を、例
えば以下のとおりとすることができる。 第１の原料ガス ： ＴｉＣｌ4＝２０sccm 第２の原料ガス ： Ｎ2＝８sccm プロセスガス ： Ｈ2／Ａｒ＝２６／５０sccm 圧力 ： ０．１３Ｐａ（９．６×１０-4 T
orr） 温度 ： 約４２０゜Ｃ マイクロ波出力 ： ２．８ｋＷ
【００３７】［工程−１４０］その後、タングステンブ
ランケットＣＶＤ法にて、第２のバリアメタル層２２上
にタングステンから成る金属配線材料層２４を堆積させ
る（図１の（Ｃ）参照）。ブランケットタングステンＣ
ＶＤの条件を、例えば、以下のとおりとすることができ
る。 第１ステップ（核形成段階） ＷＦ6／ＳｉＨ4＝２５／１０sccm 圧力 １．０６×１０4Ｐａ 温度 約４７５°Ｃ 第２ステップ（高速成長段階） ＷＦ6／Ｈ2＝６０／３６０sccm 圧力 １．０６×１０4Ｐａ 温度 約４７５°Ｃ
ランケットＣＶＤ法にて、第２のバリアメタル層２２上
にタングステンから成る金属配線材料層２４を堆積させ
る（図１の（Ｃ）参照）。ブランケットタングステンＣ
ＶＤの条件を、例えば、以下のとおりとすることができ
る。 第１ステップ（核形成段階） ＷＦ6／ＳｉＨ4＝２５／１０sccm 圧力 １．０６×１０4Ｐａ 温度 約４７５°Ｃ 第２ステップ（高速成長段階） ＷＦ6／Ｈ2＝６０／３６０sccm 圧力 １．０６×１０4Ｐａ 温度 約４７５°Ｃ
【００３８】次いで、絶縁層１４上の金属配線材料層２
４並びに第２及び第１のバリアメタル層２２，２０Ｂ，
２０Ａを除去して、開口部内にタングステンから成る金
属配線材料層２４（タングステンプラグ）を残し、ビア
ホール２６を形成する。こうして、図２の（Ａ）に示す
半導体装置の配線構造が作製される。この半導体装置の
絶縁層１４上及びビアホール２４上に、更に、例えばＡ
ｌ−１％Ｓｉ等のＡｌ系合金から成る上層配線層をスパ
ッタ法及びエッチング法等によって形成することができ
る。
４並びに第２及び第１のバリアメタル層２２，２０Ｂ，
２０Ａを除去して、開口部内にタングステンから成る金
属配線材料層２４（タングステンプラグ）を残し、ビア
ホール２６を形成する。こうして、図２の（Ａ）に示す
半導体装置の配線構造が作製される。この半導体装置の
絶縁層１４上及びビアホール２４上に、更に、例えばＡ
ｌ−１％Ｓｉ等のＡｌ系合金から成る上層配線層をスパ
ッタ法及びエッチング法等によって形成することができ
る。
【００３９】あるいは又、図２の（Ｂ）に模式的な一部
断面図を示すように、絶縁層１４上の金属配線材料層２
４並びに第２及び第１のバリアメタル層２２，２０Ｂ，
２０Ａを選択的に除去することによって、絶縁層１４上
に上層配線層２８を形成する。併せて、開口部内に金属
配線材料層２４（タングステンプラグ）を残し、ビアホ
ール２６を形成する。この上層配線層２８は、絶縁層１
４の表面に形成された第１及び第２のバリアメタル層並
びにタングステンから成る金属配線材料層２４から構成
されている。
断面図を示すように、絶縁層１４上の金属配線材料層２
４並びに第２及び第１のバリアメタル層２２，２０Ｂ，
２０Ａを選択的に除去することによって、絶縁層１４上
に上層配線層２８を形成する。併せて、開口部内に金属
配線材料層２４（タングステンプラグ）を残し、ビアホ
ール２６を形成する。この上層配線層２８は、絶縁層１
４の表面に形成された第１及び第２のバリアメタル層並
びにタングステンから成る金属配線材料層２４から構成
されている。
【００４０】（実施例２）実施例２は、実施例１の変形
である。実施例２が実施例１と相違する点は、第２のバ
リアメタル層２２がＴｉＯＮから構成されている点にあ
る。その他の点は実施例１と同等である。以下、実施例
２のバリアメタル層の形成方法を説明する。
である。実施例２が実施例１と相違する点は、第２のバ
リアメタル層２２がＴｉＯＮから構成されている点にあ
る。その他の点は実施例１と同等である。以下、実施例
２のバリアメタル層の形成方法を説明する。
【００４１】［工程−２００］先ず、例えば公知の方法
で不純物拡散領域が形成された半導体基板から成る基体
上に、ＣＶＤ法等の公知の方法で、例えばＳｉＯ2から
成る絶縁層を形成し、次いで、不純物拡散領域の上方の
絶縁層に、フォトリソグラフィ技術、及び例えばリアク
ティブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）技術を用いて開
口部を形成する。この工程は、実施例１の［工程−１０
０］と同様とすることができる。
で不純物拡散領域が形成された半導体基板から成る基体
上に、ＣＶＤ法等の公知の方法で、例えばＳｉＯ2から
成る絶縁層を形成し、次いで、不純物拡散領域の上方の
絶縁層に、フォトリソグラフィ技術、及び例えばリアク
ティブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）技術を用いて開
口部を形成する。この工程は、実施例１の［工程−１０
０］と同様とすることができる。
【００４２】［工程−２１０］次に、実施例１の［工程
−１１０］及び［工程−１２０］と同様の方法で、Ｔｉ
から成る下層及び主にＴｉから成る上層から構成された
厚さ５ｎｍの第１のバリアメタル層を形成する。
−１１０］及び［工程−１２０］と同様の方法で、Ｔｉ
から成る下層及び主にＴｉから成る上層から構成された
厚さ５ｎｍの第１のバリアメタル層を形成する。
【００４３】［工程−２２０］引き続き、第２の原料ガ
ス量／第１の原料ガス量の割合を、［工程−２１０］に
おける所定の割合よりも増加させた状態で、Ｔｉ０Ｎか
ら成る第２のバリアメタル層２２を第１のバリアメタル
層上に化学的気相成長法にて形成する。第２のバリアメ
タル層２２の厚さを５０ｎｍとした。ＥＣＲプラズマＣ
ＶＤによる第２のバリアメタル層２２の形成条件を、例
えば以下のとおりとすることができる。 第１の原料ガス ： ＴｉＣｌ4＝２０sccm 第２の原料ガス ： Ｎ2＝８sccm その他の原料ガス： Ｏ2＝５sccm プロセスガス ： Ｈ2＝２６sccm 圧力 ： ０．１３Ｐａ（９．６×１０-4 T
orr） 温度 ： 約４２０゜Ｃ マイクロ波出力 ： ２．８ｋＷ
ス量／第１の原料ガス量の割合を、［工程−２１０］に
おける所定の割合よりも増加させた状態で、Ｔｉ０Ｎか
ら成る第２のバリアメタル層２２を第１のバリアメタル
層上に化学的気相成長法にて形成する。第２のバリアメ
タル層２２の厚さを５０ｎｍとした。ＥＣＲプラズマＣ
ＶＤによる第２のバリアメタル層２２の形成条件を、例
えば以下のとおりとすることができる。 第１の原料ガス ： ＴｉＣｌ4＝２０sccm 第２の原料ガス ： Ｎ2＝８sccm その他の原料ガス： Ｏ2＝５sccm プロセスガス ： Ｈ2＝２６sccm 圧力 ： ０．１３Ｐａ（９．６×１０-4 T
orr） 温度 ： 約４２０゜Ｃ マイクロ波出力 ： ２．８ｋＷ
【００４４】［工程−２３０］次いで、タングステンブ
ランケットＣＶＤ法にて、第２のバリアメタル層上にタ
ングステンから成る金属配線材料層を堆積させる。その
後、絶縁層上の金属配線材料層並びに第２及び第１のバ
リアメタル層を除去して、開口部内にタングステンから
成る金属配線材料層（タングステンプラグ）を残し、ビ
アホールを形成する。あるいは又、絶縁層上の金属配線
材料層並びに第２及び第１のバリアメタル層を選択的に
除去することによって、絶縁層上に上層配線層を形成
し、併せて、開口部内に金属配線材料層（タングステン
プラグ）を残し、ビアホールを形成する。これらの工程
は実施例１の［工程−１４０］と同様とすることができ
る。
ランケットＣＶＤ法にて、第２のバリアメタル層上にタ
ングステンから成る金属配線材料層を堆積させる。その
後、絶縁層上の金属配線材料層並びに第２及び第１のバ
リアメタル層を除去して、開口部内にタングステンから
成る金属配線材料層（タングステンプラグ）を残し、ビ
アホールを形成する。あるいは又、絶縁層上の金属配線
材料層並びに第２及び第１のバリアメタル層を選択的に
除去することによって、絶縁層上に上層配線層を形成
し、併せて、開口部内に金属配線材料層（タングステン
プラグ）を残し、ビアホールを形成する。これらの工程
は実施例１の［工程−１４０］と同様とすることができ
る。
【００４５】第２のバリアメタル層をＴｉＯＮから構成
する代わりに、ＴｉＢＮ、ＴｉＣＮあるいはＴｉＣＮＯ
から構成することができる。この場合、実施例２の［工
程−２２０］におけるＥＣＲプラズマＣＶＤの条件を以
下に例示する条件に置き換えればよい。 （ＴｉＢＮの成膜） 第１の原料ガス ： ＴｉＣｌ4＝２０sccm 第２の原料ガス ： Ｎ2＝８sccm 第３の原料ガス ： ＢＣｌ3＝１０sccm プロセスガス ： Ｈ2＝２６sccm 圧力 ： ０．１３Ｐａ（９．６×１０-4 T
orr） 温度 ： 約４２０゜Ｃ マイクロ波出力 ： ２．８ｋＷ （ＴｉＣＮの成膜） 第１の原料ガス ： ＴｉＣｌ4＝２０sccm 第２の原料ガス ： Ｎ2＝８sccm 第３の原料ガス ： ＣＨ4＝１０sccm プロセスガス ： Ｈ2＝２６sccm 圧力 ： ０．１３Ｐａ（９．６×１０-4 T
orr） 温度 ： 約４２０゜Ｃ マイクロ波出力 ： ２．８ｋＷ （ＴｉＣＮＯの成膜） 第１の原料ガス ： ＴｉＣｌ4＝２０sccm 第２の原料ガス ： Ｎ2＝８sccm 第３の原料ガス ： ＣＨ4＝１０sccm その他の原料ガス： Ｏ2＝５sccm プロセスガス ： Ｈ2＝２６sccm 圧力 ： ０．１３Ｐａ（９．６×１０-4 T
orr） 温度 ： 約４２０゜Ｃ マイクロ波出力 ： ２．８ｋＷ
する代わりに、ＴｉＢＮ、ＴｉＣＮあるいはＴｉＣＮＯ
から構成することができる。この場合、実施例２の［工
程−２２０］におけるＥＣＲプラズマＣＶＤの条件を以
下に例示する条件に置き換えればよい。 （ＴｉＢＮの成膜） 第１の原料ガス ： ＴｉＣｌ4＝２０sccm 第２の原料ガス ： Ｎ2＝８sccm 第３の原料ガス ： ＢＣｌ3＝１０sccm プロセスガス ： Ｈ2＝２６sccm 圧力 ： ０．１３Ｐａ（９．６×１０-4 T
orr） 温度 ： 約４２０゜Ｃ マイクロ波出力 ： ２．８ｋＷ （ＴｉＣＮの成膜） 第１の原料ガス ： ＴｉＣｌ4＝２０sccm 第２の原料ガス ： Ｎ2＝８sccm 第３の原料ガス ： ＣＨ4＝１０sccm プロセスガス ： Ｈ2＝２６sccm 圧力 ： ０．１３Ｐａ（９．６×１０-4 T
orr） 温度 ： 約４２０゜Ｃ マイクロ波出力 ： ２．８ｋＷ （ＴｉＣＮＯの成膜） 第１の原料ガス ： ＴｉＣｌ4＝２０sccm 第２の原料ガス ： Ｎ2＝８sccm 第３の原料ガス ： ＣＨ4＝１０sccm その他の原料ガス： Ｏ2＝５sccm プロセスガス ： Ｈ2＝２６sccm 圧力 ： ０．１３Ｐａ（９．６×１０-4 T
orr） 温度 ： 約４２０゜Ｃ マイクロ波出力 ： ２．８ｋＷ
【００４６】（実施例３）実施例１及び実施例２におい
ては、バリアメタル層を構成する金属としてチタン（Ｔ
ｉ）を用いた。実施例３においては、バリアメタル層を
構成する金属材料としてハフニウム（Ｈｆ）を用いる。
実施例３においても、金属配線材料層はタングステンブ
ランケットＣＶＤ法にて形成する。以下、実施例３のバ
リアメタル層の形成方法を説明する。
ては、バリアメタル層を構成する金属としてチタン（Ｔ
ｉ）を用いた。実施例３においては、バリアメタル層を
構成する金属材料としてハフニウム（Ｈｆ）を用いる。
実施例３においても、金属配線材料層はタングステンブ
ランケットＣＶＤ法にて形成する。以下、実施例３のバ
リアメタル層の形成方法を説明する。
【００４７】［工程−３００］先ず、例えば公知の方法
で不純物拡散領域が形成された半導体基板から成る基体
上に、ＣＶＤ法等の公知の方法で、例えばＳｉＯ2から
成る絶縁層を形成し、次いで、不純物拡散領域の上方の
絶縁層に、フォトリソグラフィ技術、及び例えばリアク
ティブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）技術を用いて開
口部を形成する。この工程は、実施例１の［工程−１０
０］と同様とすることができる。
で不純物拡散領域が形成された半導体基板から成る基体
上に、ＣＶＤ法等の公知の方法で、例えばＳｉＯ2から
成る絶縁層を形成し、次いで、不純物拡散領域の上方の
絶縁層に、フォトリソグラフィ技術、及び例えばリアク
ティブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）技術を用いて開
口部を形成する。この工程は、実施例１の［工程−１０
０］と同様とすることができる。
【００４８】［工程−３１０］次に、本発明のバリアメ
タル層の形成方法によって、全体の厚さが５ｎｍの第１
のバリアメタル層を形成する。図３に示したＥＣＲプラ
ズマＣＶＤ装置を用いて、バリアメタル層を構成する金
属元素（Ｈｆ）を含有する第１の原料ガス（ＨｆＯＣｌ
2）を用いて第１のバリアメタル層の下層をＥＣＲプラ
ズマＣＶＤ法にて形成する。ＥＣＲプラズマＣＶＤによ
る第１のバリアメタル層の下層の形成条件を、例えば以
下のとおりとすることができる。 第１の原料ガス ： ＨｆＯＣｌ2＝１０sccm プロセスガス ： Ｈ2／Ａｒ＝５０／４０sccm 圧力 ： ０．１３Ｐａ（９．６×１０-4 T
orr） 温度 ： 約４００゜Ｃ マイクロ波出力 ： ２．８ｋＷ 成膜時間 ： １０秒
タル層の形成方法によって、全体の厚さが５ｎｍの第１
のバリアメタル層を形成する。図３に示したＥＣＲプラ
ズマＣＶＤ装置を用いて、バリアメタル層を構成する金
属元素（Ｈｆ）を含有する第１の原料ガス（ＨｆＯＣｌ
2）を用いて第１のバリアメタル層の下層をＥＣＲプラ
ズマＣＶＤ法にて形成する。ＥＣＲプラズマＣＶＤによ
る第１のバリアメタル層の下層の形成条件を、例えば以
下のとおりとすることができる。 第１の原料ガス ： ＨｆＯＣｌ2＝１０sccm プロセスガス ： Ｈ2／Ａｒ＝５０／４０sccm 圧力 ： ０．１３Ｐａ（９．６×１０-4 T
orr） 温度 ： 約４００゜Ｃ マイクロ波出力 ： ２．８ｋＷ 成膜時間 ： １０秒
【００４９】尚、第１の原料ガスとして、ＨｆＯＣｌ2
の代わりに、Ｈｆ（Ｏ−ｔ−Ｃ4Ｈ9）4を用いることも
できる。ＨｆＯＣｌ2及びＨｆ（Ｏ−ｔ−Ｃ4Ｈ9）4は液
体原料である。それ故、ＨｆＯＣｌ2を水、Ｈｆ（Ｏ−
ｔ−Ｃ4Ｈ9）4をアルコール等の溶媒に溶かした後、Ｈ
ｅガス等でバブリングして原料ガスとして使用する。
の代わりに、Ｈｆ（Ｏ−ｔ−Ｃ4Ｈ9）4を用いることも
できる。ＨｆＯＣｌ2及びＨｆ（Ｏ−ｔ−Ｃ4Ｈ9）4は液
体原料である。それ故、ＨｆＯＣｌ2を水、Ｈｆ（Ｏ−
ｔ−Ｃ4Ｈ9）4をアルコール等の溶媒に溶かした後、Ｈ
ｅガス等でバブリングして原料ガスとして使用する。
【００５０】［工程−３２０］引き続き、金属元素（Ｈ
ｆ）との化合物（ＨｆＢX）を生成し得る元素（Ｂ）を
含有する第２の原料ガス（ＢＣｌ3ガス）及び第１の原
料ガス（ＨｆＯＣｌ2）を用い、且つ、第２の原料ガス
量／第１の原料ガス量の割合を０から所定の割合まで増
加させながら、第１のバリアメタル層の上層をＥＣＲプ
ラズマＣＶＤ法にて形成する。第１の原料ガス量を一定
にして、第２の原料ガス量を０から１．５sccmまで徐々
に増加させた。尚、変化量は一定とした。 第１の原料ガス ： ＨｆＯＣｌ2＝１０sccm 第２の原料ガス ： ＢＣｌ3＝０〜１．５sccm プロセスガス ： Ｈ2／Ａｒ＝３０／５０sccm 圧力 ： ０．１３Ｐａ（９．６×１０-4 T
orr） 温度 ： 約６５０゜Ｃ マイクロ波出力 ： ２．８ｋＷ 成膜時間 ： ６０秒 尚、第２の原料ガスとして、ＢＣｌ3の代わりに、ＢＢ
ｒ3あるいはＢ2Ｈ6を用いることもできる。
ｆ）との化合物（ＨｆＢX）を生成し得る元素（Ｂ）を
含有する第２の原料ガス（ＢＣｌ3ガス）及び第１の原
料ガス（ＨｆＯＣｌ2）を用い、且つ、第２の原料ガス
量／第１の原料ガス量の割合を０から所定の割合まで増
加させながら、第１のバリアメタル層の上層をＥＣＲプ
ラズマＣＶＤ法にて形成する。第１の原料ガス量を一定
にして、第２の原料ガス量を０から１．５sccmまで徐々
に増加させた。尚、変化量は一定とした。 第１の原料ガス ： ＨｆＯＣｌ2＝１０sccm 第２の原料ガス ： ＢＣｌ3＝０〜１．５sccm プロセスガス ： Ｈ2／Ａｒ＝３０／５０sccm 圧力 ： ０．１３Ｐａ（９．６×１０-4 T
orr） 温度 ： 約６５０゜Ｃ マイクロ波出力 ： ２．８ｋＷ 成膜時間 ： ６０秒 尚、第２の原料ガスとして、ＢＣｌ3の代わりに、ＢＢ
ｒ3あるいはＢ2Ｈ6を用いることもできる。
【００５１】これによって、主にＨｆから成る第１のバ
リアメタル層の上層が形成される。この第１のバリアメ
タル層の上層中には窒素（Ｎ）が僅かに含まれ得る。
リアメタル層の上層が形成される。この第１のバリアメ
タル層の上層中には窒素（Ｎ）が僅かに含まれ得る。
【００５２】第１のバリアメタル層の下層は、Ｈｆのみ
から構成されているので、下地であるＳｉＯ2から成る
絶縁層との密着性に優れる。また、第１のバリアメタル
層全体をＨｆのみから構成する場合と比較して、第１の
バリアメタル層を下層／上層から構成することによっ
て、第１のバリアメタル層の成膜速度を約１００％増加
させることができた。
から構成されているので、下地であるＳｉＯ2から成る
絶縁層との密着性に優れる。また、第１のバリアメタル
層全体をＨｆのみから構成する場合と比較して、第１の
バリアメタル層を下層／上層から構成することによっ
て、第１のバリアメタル層の成膜速度を約１００％増加
させることができた。
【００５３】［工程−３３０］引き続き、第２の原料ガ
ス量／第１の原料ガス量の割合を、［工程−３２０］に
おける所定の割合よりも増加させた状態で、ＨｆＢ
X（０＜Ｘ≦２）から成る第２のバリアメタル層を第１
のバリアメタル層上に化学的気相成長法にて形成する。
第２のバリアメタル層の厚さを５０ｎｍとした。ＥＣＲ
プラズマＣＶＤによる第２のバリアメタル層の形成条件
を、例えば以下のとおりとすることができる。 第１の原料ガス ： ＨｆＯＣｌ2＝１０sccm 第２の原料ガス ： ＢＣｌ3＝３０sccm プロセスガス ： Ｈ2／Ａｒ＝３０／５０sccm 圧力 ： ０．１３Ｐａ（９．６×１０-4 T
orr） 温度 ： 約６５０゜Ｃ マイクロ波出力 ： ２．８ｋＷ
ス量／第１の原料ガス量の割合を、［工程−３２０］に
おける所定の割合よりも増加させた状態で、ＨｆＢ
X（０＜Ｘ≦２）から成る第２のバリアメタル層を第１
のバリアメタル層上に化学的気相成長法にて形成する。
第２のバリアメタル層の厚さを５０ｎｍとした。ＥＣＲ
プラズマＣＶＤによる第２のバリアメタル層の形成条件
を、例えば以下のとおりとすることができる。 第１の原料ガス ： ＨｆＯＣｌ2＝１０sccm 第２の原料ガス ： ＢＣｌ3＝３０sccm プロセスガス ： Ｈ2／Ａｒ＝３０／５０sccm 圧力 ： ０．１３Ｐａ（９．６×１０-4 T
orr） 温度 ： 約６５０゜Ｃ マイクロ波出力 ： ２．８ｋＷ
【００５４】［工程−３４０］次いで、タングステンブ
ランケットＣＶＤ法にて、第２のバリアメタル層上にタ
ングステンから成る金属配線材料層を堆積させる。その
後、絶縁層上の金属配線材料層並びに第２及び第１のバ
リアメタル層を除去して、開口部内にタングステンから
成る金属配線材料層（タングステンプラグ）を残し、ビ
アホールを形成する。あるいは又、絶縁層上の金属配線
材料層並びに第２及び第１のバリアメタル層を選択的に
除去することによって、絶縁層上に上層配線層を形成
し、併せて、開口部内に金属配線材料層（タングステン
プラグ）を残し、ビアホールを形成する。これらの工程
は実施例１の［工程−１４０］と同様とすることができ
る。
ランケットＣＶＤ法にて、第２のバリアメタル層上にタ
ングステンから成る金属配線材料層を堆積させる。その
後、絶縁層上の金属配線材料層並びに第２及び第１のバ
リアメタル層を除去して、開口部内にタングステンから
成る金属配線材料層（タングステンプラグ）を残し、ビ
アホールを形成する。あるいは又、絶縁層上の金属配線
材料層並びに第２及び第１のバリアメタル層を選択的に
除去することによって、絶縁層上に上層配線層を形成
し、併せて、開口部内に金属配線材料層（タングステン
プラグ）を残し、ビアホールを形成する。これらの工程
は実施例１の［工程−１４０］と同様とすることができ
る。
【００５５】バリアメタル層を構成する金属としてＨｆ
の代わりにジルコニウム（Ｚｒ）を用いることができ
る。この場合、実施例３の［工程−３１０］、［工程−
３２０］及び［工程−３３０］におけるＥＣＲプラズマ
ＣＶＤの条件を以下に例示する条件に置き換えればよ
い。 （第１のバリアメタル層の下層の形成） 第１の原料ガス ： ＺｒＣｌ4＝１０sccm プロセスガス ： Ｈ2／Ａｒ＝５０／４０sccm 圧力 ： ０．１３Ｐａ（９．６×１０-4 T
orr） 温度 ： 約４００゜Ｃ マイクロ波出力 ： ２．８ｋＷ 成膜時間 ： １０秒 （第１のバリアメタル層の上層の形成） 第１の原料ガス ： ＺｒＣｌ4＝１０sccm 第２の原料ガス ： ＢＣｌ3＝０〜１．５sccm プロセスガス ： Ｈ2／Ａｒ＝３０／５０sccm 圧力 ： ０．１３Ｐａ（９．６×１０-4 T
orr） 温度 ： 約６５０゜Ｃ マイクロ波出力 ： ２．８ｋＷ 成膜時間 ： ６０秒 （第２のバリアメタル層（ＺｒＢX，０＜Ｘ≦２））の
形成） 第１の原料ガス ： ＺｒＣｌ4＝１０sccm 第２の原料ガス ： ＢＣｌ3＝３０sccm プロセスガス ： Ｈ2／Ａｒ＝３０／５０sccm 圧力 ： ０．１３Ｐａ（９．６×１０-4 T
orr） 温度 ： 約６５０゜Ｃ マイクロ波出力 ： ２．８ｋＷ
の代わりにジルコニウム（Ｚｒ）を用いることができ
る。この場合、実施例３の［工程−３１０］、［工程−
３２０］及び［工程−３３０］におけるＥＣＲプラズマ
ＣＶＤの条件を以下に例示する条件に置き換えればよ
い。 （第１のバリアメタル層の下層の形成） 第１の原料ガス ： ＺｒＣｌ4＝１０sccm プロセスガス ： Ｈ2／Ａｒ＝５０／４０sccm 圧力 ： ０．１３Ｐａ（９．６×１０-4 T
orr） 温度 ： 約４００゜Ｃ マイクロ波出力 ： ２．８ｋＷ 成膜時間 ： １０秒 （第１のバリアメタル層の上層の形成） 第１の原料ガス ： ＺｒＣｌ4＝１０sccm 第２の原料ガス ： ＢＣｌ3＝０〜１．５sccm プロセスガス ： Ｈ2／Ａｒ＝３０／５０sccm 圧力 ： ０．１３Ｐａ（９．６×１０-4 T
orr） 温度 ： 約６５０゜Ｃ マイクロ波出力 ： ２．８ｋＷ 成膜時間 ： ６０秒 （第２のバリアメタル層（ＺｒＢX，０＜Ｘ≦２））の
形成） 第１の原料ガス ： ＺｒＣｌ4＝１０sccm 第２の原料ガス ： ＢＣｌ3＝３０sccm プロセスガス ： Ｈ2／Ａｒ＝３０／５０sccm 圧力 ： ０．１３Ｐａ（９．６×１０-4 T
orr） 温度 ： 約６５０゜Ｃ マイクロ波出力 ： ２．８ｋＷ
【００５６】第１の原料ガスとして、ＺｒＣｌ4の代わ
りに、ＺｒＣｌ3を用いることもできる。ＺｒＣｌ4及び
ＺｒＣｌ3は液体原料である。それ故、これらを水に溶
かした後、Ｈｅガス等でバブリングして原料ガスとして
使用する。また、第２の原料ガスとして、ＢＣｌ3の代
わりに、ＢＢｒ3あるいはＢ2Ｈ6を用いることもでき
る。第１のバリアメタル層の上層の形成においては、第
１の原料ガス量を一定にして、第２の原料ガス量を０か
ら１．５sccmまで徐々に増加させる。
りに、ＺｒＣｌ3を用いることもできる。ＺｒＣｌ4及び
ＺｒＣｌ3は液体原料である。それ故、これらを水に溶
かした後、Ｈｅガス等でバブリングして原料ガスとして
使用する。また、第２の原料ガスとして、ＢＣｌ3の代
わりに、ＢＢｒ3あるいはＢ2Ｈ6を用いることもでき
る。第１のバリアメタル層の上層の形成においては、第
１の原料ガス量を一定にして、第２の原料ガス量を０か
ら１．５sccmまで徐々に増加させる。
【００５７】以上、実施例に基づき、本発明のバリアメ
タル層の形成方法を説明したが、本発明はこれらの実施
例に限定されるものではない。タングステンを使用した
ブランケットＣＶＤ法の代わりに、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｉ、
Ｃｏ、Ａｌ、Ｃｕ等、あるいは、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎ
ｉ、Ｃｏ等の各種シリサイドを使用したブランケットＣ
ＶＤ法に本発明を適用することができる。また、アルミ
ニウムを使用して、メタルプラグを選択ＣＶＤ法で形成
することもできる。
タル層の形成方法を説明したが、本発明はこれらの実施
例に限定されるものではない。タングステンを使用した
ブランケットＣＶＤ法の代わりに、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｉ、
Ｃｏ、Ａｌ、Ｃｕ等、あるいは、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎ
ｉ、Ｃｏ等の各種シリサイドを使用したブランケットＣ
ＶＤ法に本発明を適用することができる。また、アルミ
ニウムを使用して、メタルプラグを選択ＣＶＤ法で形成
することもできる。
【００５８】各実施例においては、１つのＥＣＲプラズ
マＣＶＤ装置を用いて第１及び第２のバリアメタル層を
形成したが、代わりに、ゲートバルブを介して接続され
た第１の成膜チャンバ及び第２の成膜チャンバを備えた
ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を用いることもできる。この
場合、例えば、第１の成膜チャンバにて第１のバリアメ
タル層を形成し、次いで、真空を破らずに半導体基板を
第２の成膜チャンバに搬入し、第２の成膜チャンバにて
第２のバリアメタル層を形成することができる。
マＣＶＤ装置を用いて第１及び第２のバリアメタル層を
形成したが、代わりに、ゲートバルブを介して接続され
た第１の成膜チャンバ及び第２の成膜チャンバを備えた
ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を用いることもできる。この
場合、例えば、第１の成膜チャンバにて第１のバリアメ
タル層を形成し、次いで、真空を破らずに半導体基板を
第２の成膜チャンバに搬入し、第２の成膜チャンバにて
第２のバリアメタル層を形成することができる。
【００５９】更には、ブランケットＣＶＤ法の代わり
に、純Ａｌ、あるいは、Ａｌ−１％Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−
Ｃｕ、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｇｅ等のアルミニウム合金を
使用した、所謂、高温アルミニウムスパッタ法やアルミ
ニウムリフロー法にてメタルプラグを形成することも可
能である。これらのスパッタ法においては、半導体基板
が高温に加熱されているため、開口部内に堆積したアル
ミニウム又はアルミニウム合金から成る金属配線材料も
約４００°Ｃ以上融点以下まで加熱される。その結果、
軟化した金属配線材料が流動状態となり開口部内を流れ
ることが可能となる。
に、純Ａｌ、あるいは、Ａｌ−１％Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−
Ｃｕ、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｇｅ等のアルミニウム合金を
使用した、所謂、高温アルミニウムスパッタ法やアルミ
ニウムリフロー法にてメタルプラグを形成することも可
能である。これらのスパッタ法においては、半導体基板
が高温に加熱されているため、開口部内に堆積したアル
ミニウム又はアルミニウム合金から成る金属配線材料も
約４００°Ｃ以上融点以下まで加熱される。その結果、
軟化した金属配線材料が流動状態となり開口部内を流れ
ることが可能となる。
【００６０】第１及び第２のバリアメタル層を形成した
後、真空を破らずに連続して他のチャンバでＡｌ−１％
Ｓｉから成るアルミニウム合金を、例えば、以下の条件
の高温アルミニウムスパッタ法に従って成膜することが
できる。 成膜パワー ＤＣ １０ｋＷ スパッタ圧力 ０．４Ｐａ 基体加熱温度 ５００°Ｃ プロセスガス Ａｒ：１００sccm 成膜速度 ０．３〜０．９μｍ／分
後、真空を破らずに連続して他のチャンバでＡｌ−１％
Ｓｉから成るアルミニウム合金を、例えば、以下の条件
の高温アルミニウムスパッタ法に従って成膜することが
できる。 成膜パワー ＤＣ １０ｋＷ スパッタ圧力 ０．４Ｐａ 基体加熱温度 ５００°Ｃ プロセスガス Ａｒ：１００sccm 成膜速度 ０．３〜０．９μｍ／分
【００６１】あるいは又、第１及び第２のバリアメタル
層を形成した後、真空を破らずに連続して他のチャンバ
でＡｌ−１％Ｓｉから成るアルミニウム合金を、例え
ば、以下の条件のアルミニウムリフロー法に従って成膜
することができる。 （アルミニウムのスパッタ条件） プロセスガス ： Ａｒ＝１００sccm ＤＣパワー ： ２０ｋＷ スパッタ圧力 ： ０．４Ｐａ 基体加熱温度 ： １５０゜Ｃ 成膜速度 ： １２００ｎｍ／分 （アルミニウムのリフロー条件） 加熱方式 ： 基板裏面ガス加熱 加熱温度 ： ５００゜Ｃ 加熱時間 ： ２分 プロセスガス ： Ａｒ＝１００sccm プロセスガス圧力： １．１×１０3Ｐａ ここで、基板裏面ガス加熱方式とは、基板裏面に配置し
たヒーターブロックを所定の温度（加熱温度）に加熱
し、ヒーターブロックと基板裏面の間にプロセスガスを
導入することによって基板を加熱する方式である。加熱
方式としては、この方式以外にもランプ加熱方式等を用
いることができる。
層を形成した後、真空を破らずに連続して他のチャンバ
でＡｌ−１％Ｓｉから成るアルミニウム合金を、例え
ば、以下の条件のアルミニウムリフロー法に従って成膜
することができる。 （アルミニウムのスパッタ条件） プロセスガス ： Ａｒ＝１００sccm ＤＣパワー ： ２０ｋＷ スパッタ圧力 ： ０．４Ｐａ 基体加熱温度 ： １５０゜Ｃ 成膜速度 ： １２００ｎｍ／分 （アルミニウムのリフロー条件） 加熱方式 ： 基板裏面ガス加熱 加熱温度 ： ５００゜Ｃ 加熱時間 ： ２分 プロセスガス ： Ａｒ＝１００sccm プロセスガス圧力： １．１×１０3Ｐａ ここで、基板裏面ガス加熱方式とは、基板裏面に配置し
たヒーターブロックを所定の温度（加熱温度）に加熱
し、ヒーターブロックと基板裏面の間にプロセスガスを
導入することによって基板を加熱する方式である。加熱
方式としては、この方式以外にもランプ加熱方式等を用
いることができる。
【００６２】絶縁層は、ＳｉＯ2だけでなく、ＰＳＧ、
ＢＳＧ、ＢＰＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、ＳｂＳＧ、シ
リコン窒化膜、ＳｉＯＮ、ＳＯＧ、ＳｉＯＮ等から構成
することができ、従来のＣＶＤ法で形成することができ
る。
ＢＳＧ、ＢＰＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、ＳｂＳＧ、シ
リコン窒化膜、ＳｉＯＮ、ＳＯＧ、ＳｉＯＮ等から構成
することができ、従来のＣＶＤ法で形成することができ
る。
【００６３】また、不純物拡散領域にコンタクトホール
を形成する実施例に基づいて本発明を説明したが、本発
明のバリアメタル層の形成方法は、金属配線材料によっ
て形成された下層配線層と上層配線層を電気的に接続す
るための所謂ビヤホールの形成、あるいはスルーホール
の形成にも適用することができる。
を形成する実施例に基づいて本発明を説明したが、本発
明のバリアメタル層の形成方法は、金属配線材料によっ
て形成された下層配線層と上層配線層を電気的に接続す
るための所謂ビヤホールの形成、あるいはスルーホール
の形成にも適用することができる。
【００６４】本発明の第１のバリアメタル層を形成する
下地がシリコンの場合、第１のバリアメタル層の下層の
形成条件によっては、第１のバリアメタル層の下層は下
地のシリコンと反応してシリサイド層になる場合があ
る。
下地がシリコンの場合、第１のバリアメタル層の下層の
形成条件によっては、第１のバリアメタル層の下層は下
地のシリコンと反応してシリサイド層になる場合があ
る。
【００６５】
【発明の効果】本発明においては、カバレッジに優れ、
従来よりも速い成長速度で形成することができ、しかも
絶縁層との密着性に優れ、コンタクト抵抗の低いバリア
メタル層を得ることができる。従って、次世代の超ＬＳ
Ｉを信頼性の高いプロセスで生産性良く製造することが
できる。
従来よりも速い成長速度で形成することができ、しかも
絶縁層との密着性に優れ、コンタクト抵抗の低いバリア
メタル層を得ることができる。従って、次世代の超ＬＳ
Ｉを信頼性の高いプロセスで生産性良く製造することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバリアメタル層の形成方法を説明する
ための、半導体素子の模式的な一部断面図である。
ための、半導体素子の模式的な一部断面図である。
【図２】本発明のバリアメタル層の形成方法によって得
られた半導体素子の模式的な一部断面図である。
られた半導体素子の模式的な一部断面図である。
【図３】本発明の実施に適したＥＣＲプラズマＣＶＤ装
置の概要を表わす図である。
置の概要を表わす図である。
【図４】ブランケットＣＶＤ法を説明するための、半導
体素子の模式的な一部断面図である。
体素子の模式的な一部断面図である。
【図５】高温アルミニウムスパッタ法を説明するため
の、半導体素子の模式的な一部断面図である。
の、半導体素子の模式的な一部断面図である。
１０ 基体 １２ 不純物拡散領域 １４ 絶縁層 １６ 開口部 ２０Ａ 第１のバリアメタル層の下層 ２０Ｂ 第１のバリアメタル層の上層 ２２ 第２のバリアメタル層 ２４ 金属配線材料層 ２６ メタルプラグ ２８ 上層配線層 ５０ 成膜チャンバ ５２ サセプタ ５４ ランプ加熱手段 ５６ ガス排気部 ６０ プラズマチャンバ ６２ マイクロ波導入窓 ６６ レクタンギュラーウエイブガイド ６４ 磁気コイル ６８ ＲＦ電源 ７０ 第１のガス導入部 ７２，７４ 第２、第３のガス導入部 ７６ プロセスガス導入部 ８０ ガス導入口 １００ 半導体基板 １０２ プラズマ流
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/3065 21/3205 21/768 Ｈ０１Ｌ 21/88 Ｒ 21/90 Ｃ
Claims (8)
- 【請求項１】半導体装置における配線を構成する第１及
び第２のバリアメタル層から成るバリアメタル層の形成
方法であって、 （イ）バリアメタル層を構成する金属元素を含有する第
１の原料ガスを用いて第１のバリアメタル層の下層を化
学的気相成長法にて形成し、引き続き、該金属元素と化
合物を生成し得る元素を含有する第２の原料ガス及び第
１の原料ガスを用い、且つ、第２の原料ガス量／第１の
原料ガス量の割合を０から所定の割合まで増加させなが
ら、第１のバリアメタル層の上層を化学的気相成長法に
て形成し、次いで、 （ロ）第２の原料ガス量／第１の原料ガス量の割合を、
前記所定の割合よりも増加させた状態で、第２のバリア
メタル層を第１のバリアメタル層上に化学的気相成長法
にて形成することを特徴とする半導体装置におけるバリ
アメタル層の形成方法。 - 【請求項２】前記金属元素は、チタン、ハフニウム、又
はジルコニウムであることを特徴とする請求項１に記載
の半導体装置におけるバリアメタル層の形成方法。 - 【請求項３】前記第２の原料ガスは窒素ガスであること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置
におけるバリアメタル層の形成方法。 - 【請求項４】前記（ロ）の工程において、酸素ガスを更
に用いることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいず
れか１項に記載の半導体装置におけるバリアメタル層の
形成方法。 - 【請求項５】前記（ロ）の工程において、前記金属元素
と化合物を生成する元素を含有する第３の原料ガスを更
に用いることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいず
れか１項に記載の半導体装置におけるバリアメタル層の
形成方法。 - 【請求項６】前記第３の原料ガスには、炭素又はホウ素
が含まれることを特徴とする請求項５に記載の半導体装
置におけるバリアメタル層の形成方法。 - 【請求項７】前記（ロ）の工程において、酸素ガスを更
に用いることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置
におけるバリアメタル層の形成方法。 - 【請求項８】第１及び第２のバリアメタル層の形成を電
子サイクロトロン共鳴プラズマＣＶＤ法にて行うことを
特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載
の半導体装置におけるバリアメタル層の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23236593A JP3225706B2 (ja) | 1993-08-25 | 1993-08-25 | 半導体装置におけるバリアメタル層の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23236593A JP3225706B2 (ja) | 1993-08-25 | 1993-08-25 | 半導体装置におけるバリアメタル層の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0766143A true JPH0766143A (ja) | 1995-03-10 |
| JP3225706B2 JP3225706B2 (ja) | 2001-11-05 |
Family
ID=16938081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23236593A Expired - Fee Related JP3225706B2 (ja) | 1993-08-25 | 1993-08-25 | 半導体装置におけるバリアメタル層の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3225706B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000114247A (ja) * | 1998-09-28 | 2000-04-21 | Stmicroelectronics Srl | 誘電体層をエッチングする処理方法 |
| US6891265B2 (en) | 1999-11-24 | 2005-05-10 | Denso Corporation | Semiconductor device having radiation structure |
| JP2008016803A (ja) * | 2006-06-30 | 2008-01-24 | Hynix Semiconductor Inc | 半導体素子のビットライン形成方法 |
| JP2009088210A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Tokyo Electron Ltd | 金属膜成膜方法及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体 |
| JP2009266999A (ja) * | 2008-04-24 | 2009-11-12 | Renesas Technology Corp | 半導体装置、およびその製造方法 |
| JP2012501093A (ja) * | 2008-08-25 | 2012-01-12 | 東京エレクトロン株式会社 | アルミニウムがドープされた金属炭窒化物ゲート電極の作製方法 |
| JP2012089546A (ja) * | 2010-10-15 | 2012-05-10 | Tokyo Electron Ltd | 成膜方法、成膜装置及び半導体装置の製造方法 |
| WO2017037927A1 (ja) * | 2015-09-03 | 2017-03-09 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法、基板処理装置および記録媒体 |
-
1993
- 1993-08-25 JP JP23236593A patent/JP3225706B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000114247A (ja) * | 1998-09-28 | 2000-04-21 | Stmicroelectronics Srl | 誘電体層をエッチングする処理方法 |
| US6891265B2 (en) | 1999-11-24 | 2005-05-10 | Denso Corporation | Semiconductor device having radiation structure |
| US6960825B2 (en) | 1999-11-24 | 2005-11-01 | Denso Corporation | Semiconductor device having radiation structure |
| US6967404B2 (en) | 1999-11-24 | 2005-11-22 | Denso Corporation | Semiconductor device having radiation structure |
| US6992383B2 (en) | 1999-11-24 | 2006-01-31 | Denso Corporation | Semiconductor device having radiation structure |
| US6998707B2 (en) | 1999-11-24 | 2006-02-14 | Denso Corporation | Semiconductor device having radiation structure |
| JP2008016803A (ja) * | 2006-06-30 | 2008-01-24 | Hynix Semiconductor Inc | 半導体素子のビットライン形成方法 |
| JP2009088210A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Tokyo Electron Ltd | 金属膜成膜方法及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体 |
| JP2009266999A (ja) * | 2008-04-24 | 2009-11-12 | Renesas Technology Corp | 半導体装置、およびその製造方法 |
| JP2012501093A (ja) * | 2008-08-25 | 2012-01-12 | 東京エレクトロン株式会社 | アルミニウムがドープされた金属炭窒化物ゲート電極の作製方法 |
| KR101503969B1 (ko) * | 2008-08-25 | 2015-03-24 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 반도체 디바이스 형성 방법 |
| JP2012089546A (ja) * | 2010-10-15 | 2012-05-10 | Tokyo Electron Ltd | 成膜方法、成膜装置及び半導体装置の製造方法 |
| WO2017037927A1 (ja) * | 2015-09-03 | 2017-03-09 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法、基板処理装置および記録媒体 |
| JPWO2017037927A1 (ja) * | 2015-09-03 | 2018-07-05 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法、基板処理装置および記録媒体 |
| US10361084B2 (en) | 2015-09-03 | 2019-07-23 | Kokusai Electric Corporation | Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, recording medium, and supply system |
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