JP2000299322A - アルミニウム素子間配線におけるエレクトロマイグレーションを減少させるためのウエッティング／バリヤー・レイヤーの適合方法。 - Google Patents
アルミニウム素子間配線におけるエレクトロマイグレーションを減少させるためのウエッティング／バリヤー・レイヤーの適合方法。Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 優れたエレクトロマイグレーション特性を有
するアルミニウム素子間配線を可能にする多数の異なる
ウエッティング・レイヤーあるいはウエッティング／バ
リヤー・レイヤーを提供する。 【解決手段】 バリヤー・レイヤーは次の通りである。
１）Ｔｉのみ、Ｔｉは高密度プラズマを使用して堆積す
る ２）Ｔｉ／ＴｉＮ、Ｔｉ層は高密度プラズマを使用して
堆積され、ＴｉＮは標準スパッタリング技術あるいはコ
リメート・スパッタリング技術を使用して堆積される。 ３）Ｔｉ上に１度以下の（１１１）回析強度曲線半値全
幅角を有するアルミニウムを形成する。
するアルミニウム素子間配線を可能にする多数の異なる
ウエッティング・レイヤーあるいはウエッティング／バ
リヤー・レイヤーを提供する。 【解決手段】 バリヤー・レイヤーは次の通りである。
１）Ｔｉのみ、Ｔｉは高密度プラズマを使用して堆積す
る ２）Ｔｉ／ＴｉＮ、Ｔｉ層は高密度プラズマを使用して
堆積され、ＴｉＮは標準スパッタリング技術あるいはコ
リメート・スパッタリング技術を使用して堆積される。 ３）Ｔｉ上に１度以下の（１１１）回析強度曲線半値全
幅角を有するアルミニウムを形成する。
Description
【０００１】１．発明の属する技術分野 本発明は、バリヤー・レイヤー上に堆積されたアルミニ
ウム素子間配線の＜１１１＞結晶方位を増加させ、それ
によりアルミニウム素子間配線内のエレクトロマイグレ
ーションを減少させるための、バリヤー／ウエッティン
グ・レイヤー(wetting layer)の適合方法に関する。
ウム素子間配線の＜１１１＞結晶方位を増加させ、それ
によりアルミニウム素子間配線内のエレクトロマイグレ
ーションを減少させるための、バリヤー／ウエッティン
グ・レイヤー(wetting layer)の適合方法に関する。
【０００２】２．背景技術の簡単な説明 プラズマ・スパッターされたアルミニウムは、半導体デ
バイス内の素子間配線を形成するために広く使用されて
いる。素子間配線の信頼性はデバイスの信頼性にとって
重要である。アルミニウム素子間配線の信頼性に重大な
影響を与える要因の１つは、アルミニウム原子が電子流
により物理的に移動されるエレクトロマイグレーション
である。移動した原子は、時間と共に徐々に大きくなり
最終的に素子間配線の障害を起こすボイド空間を、後に
残す。
バイス内の素子間配線を形成するために広く使用されて
いる。素子間配線の信頼性はデバイスの信頼性にとって
重要である。アルミニウム素子間配線の信頼性に重大な
影響を与える要因の１つは、アルミニウム原子が電子流
により物理的に移動されるエレクトロマイグレーション
である。移動した原子は、時間と共に徐々に大きくなり
最終的に素子間配線の障害を起こすボイド空間を、後に
残す。
【０００３】エレクトロマイグレーションを減少させる
ために、いくつかの異なる研究方法が業界で使用されて
いる。たとえば、アルミニウムに銅を添加すると、アル
ミニウムの粒界を大幅に強化することができ、エレクト
ロマイグレーションを減少させる。アルミニウム表面の
パッシベーション（エレクトロマイグレーションを生じ
る傾向のない材料の層をアルミニウム表面上に堆積す
る）も有用である。ダマシンあるいはデュアル・ダマシ
ン構造において、数社の製造業者は、（しばしばバリヤ
ー・レイヤーと呼ばれる）下層(under layer)の上に堆
積されたアルミニウムのエレクトロマイグレーションを
減少させるために、下層を使用している。通常、下層は
Ｔｉ／ＴｉＮの２重層である。ここでＴｉはチタンを表
し、ＴｉＮは窒化チタンを表す。
ために、いくつかの異なる研究方法が業界で使用されて
いる。たとえば、アルミニウムに銅を添加すると、アル
ミニウムの粒界を大幅に強化することができ、エレクト
ロマイグレーションを減少させる。アルミニウム表面の
パッシベーション（エレクトロマイグレーションを生じ
る傾向のない材料の層をアルミニウム表面上に堆積す
る）も有用である。ダマシンあるいはデュアル・ダマシ
ン構造において、数社の製造業者は、（しばしばバリヤ
ー・レイヤーと呼ばれる）下層(under layer)の上に堆
積されたアルミニウムのエレクトロマイグレーションを
減少させるために、下層を使用している。通常、下層は
Ｔｉ／ＴｉＮの２重層である。ここでＴｉはチタンを表
し、ＴｉＮは窒化チタンを表す。
【０００４】アルミニウムの結晶構造とエレクトロマイ
グレーションの間の関係は文献に発表されている。公知
の一般的に認められている関係は、バイダヤ(Vaidya)及
びシンハ(Sinha)により１９８１年に公表された次の公
式である。
グレーションの間の関係は文献に発表されている。公知
の一般的に認められている関係は、バイダヤ(Vaidya)及
びシンハ(Sinha)により１９８１年に公表された次の公
式である。
【０００５】ここで、ＭＴＴＦは平均故障寿命であり、
Ｓは平均粒径であり、σは粒径分布の標準偏差であり、
Ｉ（１１１）はアルミニウム（１１１）平面の放射強度
であり、Ｉ（２００）はアルミニウム（２００）平面の
放射強度である。(S.Vaidya,A.K.Sinha, Thin Solid Fi
lms, Vol. 75, p.253（１９８１）参照） この関係から、アルミニウム結晶方位の集合組織(textu
re)が高いほど（量が多いほど）平均故障寿命が長いこ
とが明らかである。この原理にもとづいて、堆積された
アルミニウム層内のアルミニウム（１１１）の集合組織
を決定する他の方法が業界で開発されている。
Ｓは平均粒径であり、σは粒径分布の標準偏差であり、
Ｉ（１１１）はアルミニウム（１１１）平面の放射強度
であり、Ｉ（２００）はアルミニウム（２００）平面の
放射強度である。(S.Vaidya,A.K.Sinha, Thin Solid Fi
lms, Vol. 75, p.253（１９８１）参照） この関係から、アルミニウム結晶方位の集合組織(textu
re)が高いほど（量が多いほど）平均故障寿命が長いこ
とが明らかである。この原理にもとづいて、堆積された
アルミニウム層内のアルミニウム（１１１）の集合組織
を決定する他の方法が業界で開発されている。
【０００６】集合組織を決定するために業界で使用され
ている１つの方法はＸ線回折であり、Ｘ線回折において
は、与えられた材料の結晶構造はその材料が既知の波長
のＸ線を回折させる方法で測定される。本発明の開発に
用いられたＸ線回折の説明を以下に詳細に説明する。
ている１つの方法はＸ線回折であり、Ｘ線回折において
は、与えられた材料の結晶構造はその材料が既知の波長
のＸ線を回折させる方法で測定される。本発明の開発に
用いられたＸ線回折の説明を以下に詳細に説明する。
【０００７】「従来のスパッタリング方法」を使用して
堆積されたチタン・ウエッティング・レイヤー及び窒化
チタンバリヤー・レイヤーが、アルミニウム及びアルミ
ニウム合金層の基礎となる半導体デバイス構造に使用さ
れる。しかし、窒化チタンバリヤー・レイヤーの表面上
に堆積されたアルミニウムの結晶方位は、たとえば、通
常高度に集合組織化されてなく（よりランダムな結晶方
位を有する）、エレクトロマイグレーション抵抗は不十
分である。素子間配線構造の信頼性は、低集合組織(low
texturing)であるアルミニウムのエレクトロマイグレ
ーションにより影響を受ける。
堆積されたチタン・ウエッティング・レイヤー及び窒化
チタンバリヤー・レイヤーが、アルミニウム及びアルミ
ニウム合金層の基礎となる半導体デバイス構造に使用さ
れる。しかし、窒化チタンバリヤー・レイヤーの表面上
に堆積されたアルミニウムの結晶方位は、たとえば、通
常高度に集合組織化されてなく（よりランダムな結晶方
位を有する）、エレクトロマイグレーション抵抗は不十
分である。素子間配線構造の信頼性は、低集合組織(low
texturing)であるアルミニウムのエレクトロマイグレ
ーションにより影響を受ける。
【０００８】基板上に膜層を形成する方法を用語「従来
のスパッタリング」あるいは「標準のスパッタリング」
と呼び、この方法では、ターゲットがスパッターされ、
ターゲットからスパッターされた材料はターゲットと基
板の間を通過し基板上に膜層を形成するが、ターゲット
からスパッターされたターゲット材料の大部分を基板に
到達する前にイオン化する手段は備えていない。従来の
スパッタリングを行うように構成された１つの装置が、
米国特許第５，３２０，７２８号に開示されており、参
考文献として本明細書に包含される。このような従来の
スパッタリング構成において、ターゲットからスパッタ
ーされた材料の中で、イオン化されるターゲット材料の
割合は１０％未満、通常は１％未満であると信じられて
いる。
のスパッタリング」あるいは「標準のスパッタリング」
と呼び、この方法では、ターゲットがスパッターされ、
ターゲットからスパッターされた材料はターゲットと基
板の間を通過し基板上に膜層を形成するが、ターゲット
からスパッターされたターゲット材料の大部分を基板に
到達する前にイオン化する手段は備えていない。従来の
スパッタリングを行うように構成された１つの装置が、
米国特許第５，３２０，７２８号に開示されており、参
考文献として本明細書に包含される。このような従来の
スパッタリング構成において、ターゲットからスパッタ
ーされた材料の中で、イオン化されるターゲット材料の
割合は１０％未満、通常は１％未満であると信じられて
いる。
【０００９】窒素ガスと組み合わせたアルゴンのような
不活性ガスから作成されたプラズマと共に、反応性スパ
ッタリングによりチタンターゲットがスパッターされた
基板の上に、「従来の方法でスパッターされた」チタン
窒化物含有(titanium nitride-comprising)膜あるいは
層が堆積される。ターゲットからスパッターされたチタ
ンの一部がプラズマにより活性化された窒素ガスに反応
して窒化チタンを作り、気相混合物が基板に接触して基
板上にチタン窒化物含有層を形成する。適切な量の窒素
がプラズマ源ガスに存在していれば、チタン窒化物含有
層内のチタン及び窒素濃度は化学式どおりになる。この
ような従来の方法でスパッターされたチタン窒化物含有
層は、コンタクト・バイアに熱いアルミニウムを充填す
るために、ウエッティング・レイヤーの作用をすること
ができるが、基板表面温度が摂氏約５００度未満では良
いバイアの充填は通常実現できない。従来のスパッタリ
ング方法は、トレンチあるいは充填されるべきバイアの
開口部の端縁に沿ってオーバー・ハングを発生し、オー
バー・ハングを克服するために、十分にアルミニウムを
流すには高い温度を必要とした。
不活性ガスから作成されたプラズマと共に、反応性スパ
ッタリングによりチタンターゲットがスパッターされた
基板の上に、「従来の方法でスパッターされた」チタン
窒化物含有(titanium nitride-comprising)膜あるいは
層が堆積される。ターゲットからスパッターされたチタ
ンの一部がプラズマにより活性化された窒素ガスに反応
して窒化チタンを作り、気相混合物が基板に接触して基
板上にチタン窒化物含有層を形成する。適切な量の窒素
がプラズマ源ガスに存在していれば、チタン窒化物含有
層内のチタン及び窒素濃度は化学式どおりになる。この
ような従来の方法でスパッターされたチタン窒化物含有
層は、コンタクト・バイアに熱いアルミニウムを充填す
るために、ウエッティング・レイヤーの作用をすること
ができるが、基板表面温度が摂氏約５００度未満では良
いバイアの充填は通常実現できない。従来のスパッタリ
ング方法は、トレンチあるいは充填されるべきバイアの
開口部の端縁に沿ってオーバー・ハングを発生し、オー
バー・ハングを克服するために、十分にアルミニウムを
流すには高い温度を必要とした。
【００１０】１９９６年８月６日発行の山田他への米国
特許第５，５４３，３５７号は、アルミニウム合金膜の
デバイス特性の悪化を防止するために、アルミニウム合
金膜に対する下膜としてチタン膜が使用される半導体デ
バイスの製造プロセスを説明している。チタン膜は、バ
イアホールを含む基板表面上にスパッタリング・プロセ
スにより形成される。続いて、アルミニウム膜がチタン
膜の上にスパッターされる。次に、アルミニウム合金膜
を融かすために、基板は摂氏４５０度から摂氏５００度
に加熱され、それによってバイアホールは充填される。
チタン膜の厚さは、アルミニウム合金膜の厚さの１０％
以下で、最大でも２５ナノメートルに設定される。シリ
コンを含まないアルミニウム合金膜の場合には、チタン
膜はアルミニウム合金膜の厚さの５％以下に設定され
る。本プロセスの他の態様においては、チタン膜を貼る
前にチタン窒化物膜が基板表面上に形成される。
特許第５，５４３，３５７号は、アルミニウム合金膜の
デバイス特性の悪化を防止するために、アルミニウム合
金膜に対する下膜としてチタン膜が使用される半導体デ
バイスの製造プロセスを説明している。チタン膜は、バ
イアホールを含む基板表面上にスパッタリング・プロセ
スにより形成される。続いて、アルミニウム膜がチタン
膜の上にスパッターされる。次に、アルミニウム合金膜
を融かすために、基板は摂氏４５０度から摂氏５００度
に加熱され、それによってバイアホールは充填される。
チタン膜の厚さは、アルミニウム合金膜の厚さの１０％
以下で、最大でも２５ナノメートルに設定される。シリ
コンを含まないアルミニウム合金膜の場合には、チタン
膜はアルミニウム合金膜の厚さの５％以下に設定され
る。本プロセスの他の態様においては、チタン膜を貼る
前にチタン窒化物膜が基板表面上に形成される。
【００１１】Ｓ・Ｍ・ロスナゲル(Rossnagel)及びＪ・
ホップウッド(Hopwood）は、Ｊ・Ｖａｃ・Ｓｃｉ・Ｔｅ
ｃｈｎｏｌ・Ｂ、Ｖｏｌ．１２、Ｎｏ．１、１９９４年
１月／２月号に公表された、「イオン化マグネトロン・
スパッタ放電からの金属イオン堆積」と題する１９９３
年の論文で、従来のマグネトロン・スパッタを、スパッ
タリング陰極と基板の間の領域で高密度誘導結合高周波
プラズマと併用する技術を説明している。この論文は、
スパッターされたアルミニウムに対する相対的イオン化
レベルを、様々なプロセス変数の関数として説明してい
る。さらに、高アスペクト比トレンチの側面及び底面に
沿った薄いライナーあるいは拡散障壁として、ＴｉＮ膜
の堆積の詳細ではないが一般的な説明がされている。低
イオンエネルギー（０−１０電子ボルト）で堆積された
ＴｉＮ膜は、２００マイクロオーム・センチメートル範
囲の抵抗率を有し、青銅色であると言われ、一方高イオ
ンエネルギー（２０−５０電子ボルト）で堆積された膜
は、７５マイクロオーム・センチメートル範囲の抵抗率
を有し、明るい橙黄色であると言われるが、高応力膜(h
ighly stressed film)の特性であると言われる。劈開に
よって層状に剥離している回路トポグラフィ・フィーチ
ャー上の堆積では、ピーリングは７００オングストロー
ム以上の厚さでよくあることであると言われている。高
密度プラズマ・スパッタリング法のさらに詳しい説明
は、Ｊ・Ｖａｃ・Ｓｃｉ・Ｔｅｃｈｎｏｌ・Ｂ、Ｖｏ
ｌ．１４、Ｎｏ．３、１９９６年５月／６月号の、Ｓ・
Ｍ・ロスナゲル及びＪ・ホップウッドの論文「拡散障
壁、接着層及びシード層応用(seed layer application)
のための薄い高原子量高融点膜堆積」にされている。
ホップウッド(Hopwood）は、Ｊ・Ｖａｃ・Ｓｃｉ・Ｔｅ
ｃｈｎｏｌ・Ｂ、Ｖｏｌ．１２、Ｎｏ．１、１９９４年
１月／２月号に公表された、「イオン化マグネトロン・
スパッタ放電からの金属イオン堆積」と題する１９９３
年の論文で、従来のマグネトロン・スパッタを、スパッ
タリング陰極と基板の間の領域で高密度誘導結合高周波
プラズマと併用する技術を説明している。この論文は、
スパッターされたアルミニウムに対する相対的イオン化
レベルを、様々なプロセス変数の関数として説明してい
る。さらに、高アスペクト比トレンチの側面及び底面に
沿った薄いライナーあるいは拡散障壁として、ＴｉＮ膜
の堆積の詳細ではないが一般的な説明がされている。低
イオンエネルギー（０−１０電子ボルト）で堆積された
ＴｉＮ膜は、２００マイクロオーム・センチメートル範
囲の抵抗率を有し、青銅色であると言われ、一方高イオ
ンエネルギー（２０−５０電子ボルト）で堆積された膜
は、７５マイクロオーム・センチメートル範囲の抵抗率
を有し、明るい橙黄色であると言われるが、高応力膜(h
ighly stressed film)の特性であると言われる。劈開に
よって層状に剥離している回路トポグラフィ・フィーチ
ャー上の堆積では、ピーリングは７００オングストロー
ム以上の厚さでよくあることであると言われている。高
密度プラズマ・スパッタリング法のさらに詳しい説明
は、Ｊ・Ｖａｃ・Ｓｃｉ・Ｔｅｃｈｎｏｌ・Ｂ、Ｖｏ
ｌ．１４、Ｎｏ．３、１９９６年５月／６月号の、Ｓ・
Ｍ・ロスナゲル及びＪ・ホップウッドの論文「拡散障
壁、接着層及びシード層応用(seed layer application)
のための薄い高原子量高融点膜堆積」にされている。
【００１２】１９９７年３月２７日出願の、ヌガン(Nga
n)他の米国特許出願番号第０８／８２４，９９１号は、
高（１１１）配向性のアルミニウム素子間配線を可能に
するＴｉ／ＴｉＮ／ＴｉＮｘ下層(underlayer)を説明し
ている。特に、３つの層のすべてが、スパッタリング陰
極と基板支持電極の間に高密度プラズマが作成され、そ
れによってスパッターされた放射の増加部分が基板表面
に到達する時にはイオンの形式である、イオン金属プラ
ズマ技術を使用して堆積される。Ｔｉ第一層の厚さは約
１００オングストローム以上から約５００オングストロ
ームの範囲であり、ＴｉＮ第二層の厚さは約１００オン
グストロームから約８００オングストロームの範囲であ
り、厚さが約１５オングストロームから約５００オング
ストロームであるＴｉＮｘ第三層は、ＴｉＮ層の堆積の
終了と共にプロセス・チャンバへの窒素ガスの供給を止
めることにより形成される。この技術は、各層が高密度
プラズマから作成される多層バリヤー／ウエッティング
・システムに関し、摂氏約３５０度から摂氏約５００度
までの温度範囲で堆積されたアルミニウム充填を有す
る。この出願は本発明の被譲渡人に譲渡され、参考文献
として本明細書に包含されている。
n)他の米国特許出願番号第０８／８２４，９９１号は、
高（１１１）配向性のアルミニウム素子間配線を可能に
するＴｉ／ＴｉＮ／ＴｉＮｘ下層(underlayer)を説明し
ている。特に、３つの層のすべてが、スパッタリング陰
極と基板支持電極の間に高密度プラズマが作成され、そ
れによってスパッターされた放射の増加部分が基板表面
に到達する時にはイオンの形式である、イオン金属プラ
ズマ技術を使用して堆積される。Ｔｉ第一層の厚さは約
１００オングストローム以上から約５００オングストロ
ームの範囲であり、ＴｉＮ第二層の厚さは約１００オン
グストロームから約８００オングストロームの範囲であ
り、厚さが約１５オングストロームから約５００オング
ストロームであるＴｉＮｘ第三層は、ＴｉＮ層の堆積の
終了と共にプロセス・チャンバへの窒素ガスの供給を止
めることにより形成される。この技術は、各層が高密度
プラズマから作成される多層バリヤー／ウエッティング
・システムに関し、摂氏約３５０度から摂氏約５００度
までの温度範囲で堆積されたアルミニウム充填を有す
る。この出願は本発明の被譲渡人に譲渡され、参考文献
として本明細書に包含されている。
【００１３】本発明は、チタン含有ウエッティング・レ
イヤー及び高（１１１）含有量アルミニウム素子間配線
の堆積を可能にするウエッティング／バリヤー構造を提
供する点で、上に引用された技術の改良であり、一方で
は、製造プロセスの複雑さと製造に必要な装置のコスト
を減少させる。
イヤー及び高（１１１）含有量アルミニウム素子間配線
の堆積を可能にするウエッティング／バリヤー構造を提
供する点で、上に引用された技術の改良であり、一方で
は、製造プロセスの複雑さと製造に必要な装置のコスト
を減少させる。
【００１４】本発明の概要 本発明者は、優れたエレクトロマイグレーション特性を
有するアルミニウム素子間配線層を続いて堆積するため
に、上に引用した参考文献のいくつかに説明されている
種類の３層のウエッティング・レイヤー／バリヤー・レ
イヤー構造（Ｔｉ／ＴｉＮ／ＴｉＮｘ）を有する必要は
ないことを発見した。本発明者は、約１度以下の回折強
度曲線半値全幅角θを提供するに十分な（１１１）集合
組織化(texturing)を有する上に重なるアルミニウム素
子間配線層の堆積を可能にする多数の異なるウエッティ
ング・レイヤーあるいはウエッティング／バリヤー・レ
イヤー構造を発見した。これらのバリヤー・レイヤーは
次の通りである。１）Ｔｉのみ、Ｔｉは高密度プラズマ
を使用して堆積される。２）Ｔｉ／ＴｉＮ、両方の層は
高密度プラズマを使用して堆積される。３）Ｔｉ／Ｔｉ
Ｎ、Ｔｉ層は高密度プラズマを使用して堆積され、Ｔｉ
Ｎ層は標準スパッタリング技術あるいはコリメート・ス
パッタリング技術を使用して堆積される。これらのバリ
ヤー・レイヤーは、バリヤー・レイヤーの組成及び与え
られた堆積チャンバで利用できる特徴に応じて、単一の
プロセス・チャンバで、あるいは２つのプロセス・チャ
ンバで基板上に形成することができる。
有するアルミニウム素子間配線層を続いて堆積するため
に、上に引用した参考文献のいくつかに説明されている
種類の３層のウエッティング・レイヤー／バリヤー・レ
イヤー構造（Ｔｉ／ＴｉＮ／ＴｉＮｘ）を有する必要は
ないことを発見した。本発明者は、約１度以下の回折強
度曲線半値全幅角θを提供するに十分な（１１１）集合
組織化(texturing)を有する上に重なるアルミニウム素
子間配線層の堆積を可能にする多数の異なるウエッティ
ング・レイヤーあるいはウエッティング／バリヤー・レ
イヤー構造を発見した。これらのバリヤー・レイヤーは
次の通りである。１）Ｔｉのみ、Ｔｉは高密度プラズマ
を使用して堆積される。２）Ｔｉ／ＴｉＮ、両方の層は
高密度プラズマを使用して堆積される。３）Ｔｉ／Ｔｉ
Ｎ、Ｔｉ層は高密度プラズマを使用して堆積され、Ｔｉ
Ｎ層は標準スパッタリング技術あるいはコリメート・ス
パッタリング技術を使用して堆積される。これらのバリ
ヤー・レイヤーは、バリヤー・レイヤーの組成及び与え
られた堆積チャンバで利用できる特徴に応じて、単一の
プロセス・チャンバで、あるいは２つのプロセス・チャ
ンバで基板上に形成することができる。
【００１５】さらに、３層のバリヤー・レイヤーを使用
することが望ましいとき（エレクトロマイグレーション
抵抗以外の理由で）、少なくとも最初のＴｉ層が高密度
プラズマで形成されたＴｉ／ＴｉＮ／ＴｉＮｘ３層が、
その上に続いて堆積されたアルミニウム層において優れ
たエレクトロマイグレーション抵抗をもたらすことを、
本発明者は発見した。素子間配線のために、アルミニウ
ム堆積温度が摂氏約３５０度以下であるときでも、これ
は事実である。
することが望ましいとき（エレクトロマイグレーション
抵抗以外の理由で）、少なくとも最初のＴｉ層が高密度
プラズマで形成されたＴｉ／ＴｉＮ／ＴｉＮｘ３層が、
その上に続いて堆積されたアルミニウム層において優れ
たエレクトロマイグレーション抵抗をもたらすことを、
本発明者は発見した。素子間配線のために、アルミニウ
ム堆積温度が摂氏約３５０度以下であるときでも、これ
は事実である。
【００１６】さらに本発明者は、少なくとも最初のＴｉ
層の堆積の間に、（基板にイオンを吸引するために）基
板にバイアスを加えることが、続いて堆積されるアルミ
ニウム層の（１１１）集合組織化を、その後に（１１
１）集合組織化が減少する点まで改善するために有益で
あることを確認した。この効果は、摂氏約３５０度まで
の堆積温度に対してアルミニウム堆積温度から独立して
いることが、一般的に観察される。
層の堆積の間に、（基板にイオンを吸引するために）基
板にバイアスを加えることが、続いて堆積されるアルミ
ニウム層の（１１１）集合組織化を、その後に（１１
１）集合組織化が減少する点まで改善するために有益で
あることを確認した。この効果は、摂氏約３５０度まで
の堆積温度に対してアルミニウム堆積温度から独立して
いることが、一般的に観察される。
【００１７】好適実施例の詳細な説明 本発明は、バリヤー・レイヤー上に堆積されたアルミニ
ウム素子間配線の＜１１１＞結晶方位を増加させ、それ
によりアルミニウム素子間配線内のエレクトロマイグレ
ーションを減少させるための、ウエッティング・レイヤ
ーあるいはウエッティング・レイヤー／バリヤー・レイ
ヤー構造の適合方法に関する。特に重要なことに、次の
ウエッティング・レイヤー及びウエッティング／バリヤ
ー構造が、約１度以下の回折強度曲線半値全幅角を生成
するに十分な（１１１）集合組織化を有するアルミニウ
ム素子間配線層の堆積を可能にすることを、本発明者は
確認した。この回折強度曲線角は、アルミニウムのエレ
クトロマイグレーション特性において、当該技術分野に
おいて既知の特性に対して著しい改良を示す。ウエッテ
ィング・レイヤー及びウエッティング／バリヤー構造、
１）Ｔｉのみ、Ｔｉは高密度プラズマを使用して堆積さ
れる、２）Ｔｉ／ＴｉＮ、両方の層は高密度プラズマを
使用して堆積される、３）Ｔｉ／Ｔｉ層、Ｔｉ層は高密
度プラズマを使用して堆積され、ＴｉＮ層は標準スパッ
タリング技術を使用して堆積される。これらのバリヤー
・レイヤーは、単一のプロセス・チャンバで基板上に形
成でき、必要であれば２つ以上のプロセス・チャンバで
も基板上に形成できる。
ウム素子間配線の＜１１１＞結晶方位を増加させ、それ
によりアルミニウム素子間配線内のエレクトロマイグレ
ーションを減少させるための、ウエッティング・レイヤ
ーあるいはウエッティング・レイヤー／バリヤー・レイ
ヤー構造の適合方法に関する。特に重要なことに、次の
ウエッティング・レイヤー及びウエッティング／バリヤ
ー構造が、約１度以下の回折強度曲線半値全幅角を生成
するに十分な（１１１）集合組織化を有するアルミニウ
ム素子間配線層の堆積を可能にすることを、本発明者は
確認した。この回折強度曲線角は、アルミニウムのエレ
クトロマイグレーション特性において、当該技術分野に
おいて既知の特性に対して著しい改良を示す。ウエッテ
ィング・レイヤー及びウエッティング／バリヤー構造、
１）Ｔｉのみ、Ｔｉは高密度プラズマを使用して堆積さ
れる、２）Ｔｉ／ＴｉＮ、両方の層は高密度プラズマを
使用して堆積される、３）Ｔｉ／Ｔｉ層、Ｔｉ層は高密
度プラズマを使用して堆積され、ＴｉＮ層は標準スパッ
タリング技術を使用して堆積される。これらのバリヤー
・レイヤーは、単一のプロセス・チャンバで基板上に形
成でき、必要であれば２つ以上のプロセス・チャンバで
も基板上に形成できる。
【００１８】I．定義 詳細説明への序論として、本明細書及び添付した特許請
求の範囲で使用される単数形は、特に明確に指示のない
限り複数形の指示対象を含むことに注目するべきであ
る。上に述べたように、たとえば、用語「半導体」は半
導体の動作特性を有することが知られているさまざまな
異なる材料を含み、また「アルミニウム素子間配線材
料」の記載はアルミニウム及びアルミニウム合金を含
む。
求の範囲で使用される単数形は、特に明確に指示のない
限り複数形の指示対象を含むことに注目するべきであ
る。上に述べたように、たとえば、用語「半導体」は半
導体の動作特性を有することが知られているさまざまな
異なる材料を含み、また「アルミニウム素子間配線材
料」の記載はアルミニウム及びアルミニウム合金を含
む。
【００１９】本発明の説明に特別に重要な特定の専門用
語を以下に定義する。
語を以下に定義する。
【００２０】用語「アルミニウム」は、半導体産業で通
常使用される種類のアルミニウムの合金を含む。このよ
うな合金には、たとえば、アルミニウム銅合金及びアル
ミニウム銅シリコン合金を含む。典型的なアルミニウム
銅合金は、たとえば約０．５％の銅を含んでもよいが、
これに限らない。
常使用される種類のアルミニウムの合金を含む。このよ
うな合金には、たとえば、アルミニウム銅合金及びアル
ミニウム銅シリコン合金を含む。典型的なアルミニウム
銅合金は、たとえば約０．５％の銅を含んでもよいが、
これに限らない。
【００２１】用語「アスペクト比」は、特定の開口部の
幅寸法に対する高さ寸法の比率を指す。通常、アスペク
ト比の計算に使用される幅寸法は最少のフィーチャー寸
法である。たとえば、複数の層を介して管状の形式で通
常延びているバイア開口部は高さ及び直径を有し、アス
ペクト比は直径で除算した管状の高さであろう。トレン
チのアスペクト比は、トレンチのベースにおいて、トレ
ンチの最小移動幅により除算したトレンチの高さであろ
う。
幅寸法に対する高さ寸法の比率を指す。通常、アスペク
ト比の計算に使用される幅寸法は最少のフィーチャー寸
法である。たとえば、複数の層を介して管状の形式で通
常延びているバイア開口部は高さ及び直径を有し、アス
ペクト比は直径で除算した管状の高さであろう。トレン
チのアスペクト比は、トレンチのベースにおいて、トレ
ンチの最小移動幅により除算したトレンチの高さであろ
う。
【００２２】用語「フィーチャー」は、コンタクト、バ
イア、トレンチ及び基板表面のトポグラフィを構成する
他の構造を指す。
イア、トレンチ及び基板表面のトポグラフィを構成する
他の構造を指す。
【００２３】用語「高密度プラズマ技術」、あるいは
「イオン堆積スパッターされた」、あるいは「イオン金
属プラズマ・スパッターされた」は、物理的蒸着（望ま
しくはマグネトロン・スパッター堆積）を示し、高密度
プラズマはスパッタリング陰極と基板支持電極の間に作
成され、イオンの形式でスパッターされた放射の部分は
基板表面に到達する時に増加している。
「イオン堆積スパッターされた」、あるいは「イオン金
属プラズマ・スパッターされた」は、物理的蒸着（望ま
しくはマグネトロン・スパッター堆積）を示し、高密度
プラズマはスパッタリング陰極と基板支持電極の間に作
成され、イオンの形式でスパッターされた放射の部分は
基板表面に到達する時に増加している。
【００２４】用語「高密度プラズマ」は、少なくとも立
方センチメートル当たり５×１０の１０乗エレクトロン
の電子密度を有するプラズマを指すが、しかしこれに限
定されない。
方センチメートル当たり５×１０の１０乗エレクトロン
の電子密度を有するプラズマを指すが、しかしこれに限
定されない。
【００２５】用語「反応性イオン堆積」、「反応性イオ
ン・メタル・プラズマ」あるいは「反応性高密度プラズ
マ技術」は、高密度プラズマからの物理的蒸着を指す
が、しかしこれに限定されない。ここで、反応性ガス
は、スパッターされるイオン化された材料に反応するた
めに、スパッタリングの間に供給され、反応性ガス元素
を含むイオン堆積スパッター化合物を生成する。
ン・メタル・プラズマ」あるいは「反応性高密度プラズ
マ技術」は、高密度プラズマからの物理的蒸着を指す
が、しかしこれに限定されない。ここで、反応性ガス
は、スパッターされるイオン化された材料に反応するた
めに、スパッタリングの間に供給され、反応性ガス元素
を含むイオン堆積スパッター化合物を生成する。
【００２６】用語「反応性スパッタリング」は、スパッ
ターされる材料に反応するために、スパッタリングの間
に反応性ガスが供給される標準あるいは従来のスパッタ
リングを指し、反応性ガス元素を含むスパッター堆積化
合物を生成する。
ターされる材料に反応するために、スパッタリングの間
に反応性ガスが供給される標準あるいは従来のスパッタ
リングを指し、反応性ガス元素を含むスパッター堆積化
合物を生成する。
【００２７】用語「ＳＥＭ」は走査電子顕微鏡を指す。
【００２８】用語「ＸＲＤ」（Ｘ線回折）は、組成と構
造が決定される材料を介して通過する特定の波長の輻射
が結晶の方位を測定するために普通に使用される技術を
示し、通常輻射に露出された試料の中の結晶方位を決定
するプロセスにおいて、輻射が通過する材料に起因する
放射の回折が測定される。
造が決定される材料を介して通過する特定の波長の輻射
が結晶の方位を測定するために普通に使用される技術を
示し、通常輻射に露出された試料の中の結晶方位を決定
するプロセスにおいて、輻射が通過する材料に起因する
放射の回折が測定される。
【００２９】II．本発明を実施するための装置 本発明の方法を実行できるプロセス・システムは、アプ
ライド・マテリアルズ社（米国カリフォルニア州、サン
タクララ）のＥｎｄｕｒａ（登録商標）統合化プロセス
・システムである。このプロセス・システムは具体的に
は図示しないが、図１２に示すプロセス要素は、そのよ
うな統合化プロセス・システムに含まれる減圧プロセス
・チャンバの１つの中で動作させることができる。本シ
ステムは、米国特許明細書第５，１８６，７１８号及び
第５，２３６，８６８号に示され説明されており、その
開示内容は参考文献として本明細書に含まれる。図１２
を参照すると、高密度プラズマ・スパッター堆積装置の
重要な要素が示されている、プロセス・チャンバ６００
は、ＴｉあるいはＴｉｘＮｙ層のようなバリヤー・レイ
ヤーの高密度プラズマ堆積のために使用することができ
る。このプロセス・チャンバは、イオン化コイル９０８
に電力を印加しない場合には、標準のスパッタリング用
に使用することができる。
ライド・マテリアルズ社（米国カリフォルニア州、サン
タクララ）のＥｎｄｕｒａ（登録商標）統合化プロセス
・システムである。このプロセス・システムは具体的に
は図示しないが、図１２に示すプロセス要素は、そのよ
うな統合化プロセス・システムに含まれる減圧プロセス
・チャンバの１つの中で動作させることができる。本シ
ステムは、米国特許明細書第５，１８６，７１８号及び
第５，２３６，８６８号に示され説明されており、その
開示内容は参考文献として本明細書に含まれる。図１２
を参照すると、高密度プラズマ・スパッター堆積装置の
重要な要素が示されている、プロセス・チャンバ６００
は、ＴｉあるいはＴｉｘＮｙ層のようなバリヤー・レイ
ヤーの高密度プラズマ堆積のために使用することができ
る。このプロセス・チャンバは、イオン化コイル９０８
に電力を印加しない場合には、標準のスパッタリング用
に使用することができる。
【００３０】プロセス・チャンバ６００は、通常、スパ
ッタリング・プラズマを閉じこめ、スパッター速度の増
加を可能にするために、標準のスパッター・マグネット
（図示せず）を使用するマグネトロン・チャンバであ
る。さらに、プロセス・チャンバは、通常、スパッタリ
ング陰極（ターゲット）６０２と基板支持電極６０４の
間に位置する単一のフラット・コイル６０８の形式の誘
導結合高周波電源６１０を有し、スパッターされた放射
の大部分は基板表面に到達する時にはイオンの形式であ
る。高周波電源６０６が基板支持電極６０４にバイアス
を印加するために使用されてもよく、半導体基板６０５
上に直流バイアスの形成を可能にする。通常、シールド
６１３が、チャネル６０３を介して入るガスからプラズ
マ６０７が作られる領域を取り囲んでいる。シールド６
１３は、真空排気チャネル（図示せず）を介して基板処
理領域からガスの排気を可能にする真空チャンバ６１２
により囲まれている。形成されるバリヤー・レイヤーが
ＴｉｘＮｙである本発明の好適実施例において、当該技
術分野において既知の技術を使用して、窒化チタンがチ
タンターゲットのスパッタリングにより形成される。こ
の場合、スパッタリング・イオンを作成するために使用
されるガスはアルゴンであり、チャネル６０３を介して
プロセス・チャンバ６００に窒素が加えられる。少なく
とも窒素の一部が、イオン化コイル６０８を通過すると
きに、イオン化される。反応性の窒素は反応性のチタン
に自由に反応し、基板上に加えられたバイアスにより、
半導体基板６０５の表面に向かって吸引される窒化チタ
ンを形成する。１９９７年３月２７日出願の、ヌガン他
の米国特許出願番号第０８／８２５，２１６号は、低い
抵抗率を有する平坦なチタン窒化物膜とその製造方法を
説明している。この出願には、膜の結晶方位を含むＴｉ
Ｎ特性に与える多数のプロセス変数の効果の説明を含ん
でいる。この出願は本発明の被譲渡人に譲渡され、参考
文献として本出願に包含されている。
ッタリング・プラズマを閉じこめ、スパッター速度の増
加を可能にするために、標準のスパッター・マグネット
（図示せず）を使用するマグネトロン・チャンバであ
る。さらに、プロセス・チャンバは、通常、スパッタリ
ング陰極（ターゲット）６０２と基板支持電極６０４の
間に位置する単一のフラット・コイル６０８の形式の誘
導結合高周波電源６１０を有し、スパッターされた放射
の大部分は基板表面に到達する時にはイオンの形式であ
る。高周波電源６０６が基板支持電極６０４にバイアス
を印加するために使用されてもよく、半導体基板６０５
上に直流バイアスの形成を可能にする。通常、シールド
６１３が、チャネル６０３を介して入るガスからプラズ
マ６０７が作られる領域を取り囲んでいる。シールド６
１３は、真空排気チャネル（図示せず）を介して基板処
理領域からガスの排気を可能にする真空チャンバ６１２
により囲まれている。形成されるバリヤー・レイヤーが
ＴｉｘＮｙである本発明の好適実施例において、当該技
術分野において既知の技術を使用して、窒化チタンがチ
タンターゲットのスパッタリングにより形成される。こ
の場合、スパッタリング・イオンを作成するために使用
されるガスはアルゴンであり、チャネル６０３を介して
プロセス・チャンバ６００に窒素が加えられる。少なく
とも窒素の一部が、イオン化コイル６０８を通過すると
きに、イオン化される。反応性の窒素は反応性のチタン
に自由に反応し、基板上に加えられたバイアスにより、
半導体基板６０５の表面に向かって吸引される窒化チタ
ンを形成する。１９９７年３月２７日出願の、ヌガン他
の米国特許出願番号第０８／８２５，２１６号は、低い
抵抗率を有する平坦なチタン窒化物膜とその製造方法を
説明している。この出願には、膜の結晶方位を含むＴｉ
Ｎ特性に与える多数のプロセス変数の効果の説明を含ん
でいる。この出願は本発明の被譲渡人に譲渡され、参考
文献として本出願に包含されている。
【００３１】図１３は、図１２を参照して説明された種
類のＰＶＤチャンバを示す。図１３において、チャンバ
内における本発明の方法の実行を容易にするために、Ｐ
ＶＤチャンバ（通常スパッタリング・チャンバ）はプロ
グラムされたコンピュータにより制御される。コンピュ
ータ７００は、プロセッサ７０２、命令７０６を蓄積す
るように適合されたメモリ７０４及び１つ以上のポート
７０８を有する。プロセッサ７０２は、メモリ７０４と
通信するように、また命令７０６を実行するように適合
されている。またプロセッサ７０２及びメモリ７０４
は、１つ以上のポート７０８と通信するように適合され
ている。ポート７０８は、ＰＶＤチャンバ７１２と通信
するように適合されている。ＰＶＤチャンバ７１２は、
ポート７０８を介してプロセッサ７０２から受信した信
号にしたがってプロセス段階を実行するように適合され
ている。本発明による方法を達成するために、コンピュ
ータ７００はプロセス変数を制御できることが望まし
い。
類のＰＶＤチャンバを示す。図１３において、チャンバ
内における本発明の方法の実行を容易にするために、Ｐ
ＶＤチャンバ（通常スパッタリング・チャンバ）はプロ
グラムされたコンピュータにより制御される。コンピュ
ータ７００は、プロセッサ７０２、命令７０６を蓄積す
るように適合されたメモリ７０４及び１つ以上のポート
７０８を有する。プロセッサ７０２は、メモリ７０４と
通信するように、また命令７０６を実行するように適合
されている。またプロセッサ７０２及びメモリ７０４
は、１つ以上のポート７０８と通信するように適合され
ている。ポート７０８は、ＰＶＤチャンバ７１２と通信
するように適合されている。ＰＶＤチャンバ７１２は、
ポート７０８を介してプロセッサ７０２から受信した信
号にしたがってプロセス段階を実行するように適合され
ている。本発明による方法を達成するために、コンピュ
ータ７００はプロセス変数を制御できることが望まし
い。
【００３２】Ｘ線回折測定法 本発明者の研究において、Ｘ線波長はＣｕＫα線の波長
であった。堆積された薄膜試料は、その主要な表面が、
Ｘ線ビーム源と同一平面上にあるように、また電離検出
器と同一平面上にあるように、Ｘ線源が試料の右側に、
電離検出器が試料の左側にあるように、初めに搭載され
た。この最初の位置において、探知器角及びＸ線源角
は、主要な試料表面の平面からそれぞれ零度である。続
いて、Ｘ線源に隣接する試料の右の端縁が、Ｘ線ビーム
源から入射角θになるような量だけ元の位置から反時計
方向に回転された。アルミニウム（１１１）の測定に対
して、試料の品質によって、２θは通常約３８．５度か
ら約３８．６度の範囲である。探知器は、次に（Ｘ線源
と探知器の間の角度が１８０度マイナス２θになるよう
に）試料表面の元の平面から角度２θになるような量だ
け反時計方向に回転され、探知器が放射ビームを検出す
る正しい位置にあることを自動的に保証する。アルミニ
ウム（１１１）に対する格子面からの回折角θは、アル
ミニウム（１１１）に対するブラッグ角とも呼ばれる。
であった。堆積された薄膜試料は、その主要な表面が、
Ｘ線ビーム源と同一平面上にあるように、また電離検出
器と同一平面上にあるように、Ｘ線源が試料の右側に、
電離検出器が試料の左側にあるように、初めに搭載され
た。この最初の位置において、探知器角及びＸ線源角
は、主要な試料表面の平面からそれぞれ零度である。続
いて、Ｘ線源に隣接する試料の右の端縁が、Ｘ線ビーム
源から入射角θになるような量だけ元の位置から反時計
方向に回転された。アルミニウム（１１１）の測定に対
して、試料の品質によって、２θは通常約３８．５度か
ら約３８．６度の範囲である。探知器は、次に（Ｘ線源
と探知器の間の角度が１８０度マイナス２θになるよう
に）試料表面の元の平面から角度２θになるような量だ
け反時計方向に回転され、探知器が放射ビームを検出す
る正しい位置にあることを自動的に保証する。アルミニ
ウム（１１１）に対する格子面からの回折角θは、アル
ミニウム（１１１）に対するブラッグ角とも呼ばれる。
【００３３】０度から８０度への探知器からの走査は、
試料格子面の起こり得るすべての反射からの強度と２θ
回折角度の両方を提供する。アルミニウム方位特性の通
常報告される指標、「集合組織」とも呼ばれる、は「回
折強度曲線」であり、探知器を２θに固定しながら、そ
の位相の指定されたブラッグ角度を介して試料の回転
（ロッキング）により得られる測定値である。測定値の
増加する角度におけるＣＰＳ（１秒当たりのフォトン度
数）のプロットが作成され、増加する角度において測定
された特定の結晶方位の量の分布曲線が作られる。カー
ブの最大高さの２分の１を示すカーブ上の位置でカーブ
の幅を測ることにより、回折強度曲線の半値全幅は計算
される。度で表現される半値全幅は、最大高さの２分の
１におけるカーブの幅により測られる度数を表す。大き
い度数にわたるより幅の広いカーブは、関心のある結晶
学的方位が高度に集合組織化されていないことを示す。
少ない度数にわたる幅の狭いカーブは、関心のある結晶
学的方位の大きい量（高い集合組織）を示す強い信号で
ある。半値全幅測定は、測定変数に高感度ではなく、与
えられた試料に対する集合組織の程度の直接の指標であ
るから、放射強度に関して結晶学的方位すなわち「集合
組織」の指標として好まれる。回折強度曲線半値全幅
は、堆積されたアルミニウム膜に対するエレクトロマイ
グレーション抵抗の標準指標になっており、この目的の
ために本明細書において参照される。
試料格子面の起こり得るすべての反射からの強度と２θ
回折角度の両方を提供する。アルミニウム方位特性の通
常報告される指標、「集合組織」とも呼ばれる、は「回
折強度曲線」であり、探知器を２θに固定しながら、そ
の位相の指定されたブラッグ角度を介して試料の回転
（ロッキング）により得られる測定値である。測定値の
増加する角度におけるＣＰＳ（１秒当たりのフォトン度
数）のプロットが作成され、増加する角度において測定
された特定の結晶方位の量の分布曲線が作られる。カー
ブの最大高さの２分の１を示すカーブ上の位置でカーブ
の幅を測ることにより、回折強度曲線の半値全幅は計算
される。度で表現される半値全幅は、最大高さの２分の
１におけるカーブの幅により測られる度数を表す。大き
い度数にわたるより幅の広いカーブは、関心のある結晶
学的方位が高度に集合組織化されていないことを示す。
少ない度数にわたる幅の狭いカーブは、関心のある結晶
学的方位の大きい量（高い集合組織）を示す強い信号で
ある。半値全幅測定は、測定変数に高感度ではなく、与
えられた試料に対する集合組織の程度の直接の指標であ
るから、放射強度に関して結晶学的方位すなわち「集合
組織」の指標として好まれる。回折強度曲線半値全幅
は、堆積されたアルミニウム膜に対するエレクトロマイ
グレーション抵抗の標準指標になっており、この目的の
ために本明細書において参照される。
【００３４】チタン・ウエッティング・レイヤー チタン層の厚さがバリヤー・レイヤーの表面上に堆積さ
れたアルミニウム層の不当な量を消費しないかぎり、チ
タンはアルミニウム素子間配線フィーチャーのエレクト
ロマイグレーションを改善するウエッティング・レイヤ
ーとして単独で使用することができる。図１Ａ及び図１
Ｂは、素子間配線フィーチャーの例を示す概念図であ
る。図１Ａは、表面上に誘電体層１０１を堆積した基板
１０６を有するデバイス構造１００を示す。層１０１
は、電気的コンタクト１０２ｂを有するメタライゼーシ
ョンのための開口部を作成するためにパターンを形成さ
れている。ウエッティング・レイヤーあるいはウエッテ
ィング／バリヤー・レイヤー構造１０７は、誘電体層１
０１の表面上に作成されており、電気的コンタクト１０
２ｂを充填し、誘電体層１０１の表面上に金属膜を設け
るために、その上に金属層１０３（通常アルミニウム）
が堆積されている。金属層１０３は、配線１０２ａのよ
うな素子間配線アルミニウム構造を作成するために、当
該技術分野において既知の技術を使用して次にエッチン
グされる。次に誘電体層１０４が金属充填層１０３の表
面上に作成される。次に、電気的コンタクト１０５ｂを
有するメタライゼーションのために付加的な開口部を作
成するために、誘電体層１０４はパターンを形成され
る。次に、誘電体層１０４の表面上にウエッティング・
レイヤーあるいはウエッティング／バリヤー・レイヤー
構造１０９が作成され、電気コンタクト１０５ｂを充填
し誘電体層１０４の表面上に金属膜を設けるために、続
いて金属層１０６が堆積される。素子間配線１０５ａを
設けるために、次に金属層１０６をエッチングすること
ができる。この方法によって、多層導電性デバイスが作
成される。
れたアルミニウム層の不当な量を消費しないかぎり、チ
タンはアルミニウム素子間配線フィーチャーのエレクト
ロマイグレーションを改善するウエッティング・レイヤ
ーとして単独で使用することができる。図１Ａ及び図１
Ｂは、素子間配線フィーチャーの例を示す概念図であ
る。図１Ａは、表面上に誘電体層１０１を堆積した基板
１０６を有するデバイス構造１００を示す。層１０１
は、電気的コンタクト１０２ｂを有するメタライゼーシ
ョンのための開口部を作成するためにパターンを形成さ
れている。ウエッティング・レイヤーあるいはウエッテ
ィング／バリヤー・レイヤー構造１０７は、誘電体層１
０１の表面上に作成されており、電気的コンタクト１０
２ｂを充填し、誘電体層１０１の表面上に金属膜を設け
るために、その上に金属層１０３（通常アルミニウム）
が堆積されている。金属層１０３は、配線１０２ａのよ
うな素子間配線アルミニウム構造を作成するために、当
該技術分野において既知の技術を使用して次にエッチン
グされる。次に誘電体層１０４が金属充填層１０３の表
面上に作成される。次に、電気的コンタクト１０５ｂを
有するメタライゼーションのために付加的な開口部を作
成するために、誘電体層１０４はパターンを形成され
る。次に、誘電体層１０４の表面上にウエッティング・
レイヤーあるいはウエッティング／バリヤー・レイヤー
構造１０９が作成され、電気コンタクト１０５ｂを充填
し誘電体層１０４の表面上に金属膜を設けるために、続
いて金属層１０６が堆積される。素子間配線１０５ａを
設けるために、次に金属層１０６をエッチングすること
ができる。この方法によって、多層導電性デバイスが作
成される。
【００３５】図１Ｂは電気的コンタクトがタングステン
・プラグで充填されている同様なデバイス構造を示し、
タングステン・プラグはアルミニウム素子間配線で上張
りされている。図１Ｂを参照すると、表面上に誘電体層
１２１を堆積された基板１２６を有するデバイス構造１
２０。誘電体層１２１は、電気的コンタクト１２２のた
めに開口部を作成するようにパターンを形成されてい
る。ウエッティング・レイヤーあるいはウエッティング
／バリヤー・レイヤー構造１２７は、誘電体層１２１の
表面上に作成され、続いてタングステンで充填される。
タングステンは当該技術分野において既知の技術（ＣＭ
Ｐのような）を使用して平坦化され、電気的コンタクト
１２２の外部のウエッティング・レイヤーあるいはウエ
ッティング／バリヤー・レイヤー構造１２７の表面を平
坦で、また必要であれば本質的にタングステンのない状
態で、タングステン・プラグを電気的コンタクト１２２
の中に残す。アルミニウム層１３０が平坦化された表面
上に次に堆積される。次に当該技術分野において既知の
技術を使用して、アルミニウム層１３０がエッチングさ
れ、配線１２３のような素子間配線アルミニウム構造を
作成する。誘電体層１２４がエッチングされたアルミニ
ウムの表面上に作成される。次に誘電体１２４は、電気
的コンタクト１２５のための開口部を作成するためにパ
ターンを形成される。
・プラグで充填されている同様なデバイス構造を示し、
タングステン・プラグはアルミニウム素子間配線で上張
りされている。図１Ｂを参照すると、表面上に誘電体層
１２１を堆積された基板１２６を有するデバイス構造１
２０。誘電体層１２１は、電気的コンタクト１２２のた
めに開口部を作成するようにパターンを形成されてい
る。ウエッティング・レイヤーあるいはウエッティング
／バリヤー・レイヤー構造１２７は、誘電体層１２１の
表面上に作成され、続いてタングステンで充填される。
タングステンは当該技術分野において既知の技術（ＣＭ
Ｐのような）を使用して平坦化され、電気的コンタクト
１２２の外部のウエッティング・レイヤーあるいはウエ
ッティング／バリヤー・レイヤー構造１２７の表面を平
坦で、また必要であれば本質的にタングステンのない状
態で、タングステン・プラグを電気的コンタクト１２２
の中に残す。アルミニウム層１３０が平坦化された表面
上に次に堆積される。次に当該技術分野において既知の
技術を使用して、アルミニウム層１３０がエッチングさ
れ、配線１２３のような素子間配線アルミニウム構造を
作成する。誘電体層１２４がエッチングされたアルミニ
ウムの表面上に作成される。次に誘電体１２４は、電気
的コンタクト１２５のための開口部を作成するためにパ
ターンを形成される。
【００３６】次にウエッティング・レイヤーあるいはウ
エッティング／バリヤー・レイヤー構造１２９が誘電体
層１２４の表面上に作成され、電気的コンタクト１２５
がタングステンで充填される。タングステンはＣＭＰの
ような技術を使用して平坦化され、電気的コンタクト１
２５の中にタングステン・プラグを残す。続いて、アル
ミニウム層１３２が平坦化された表面上に堆積される。
次にアルミニウム層１３２がエッチングされ、素子間配
線１２６が作成される。この方法によって、多層導電性
デバイスが作成される。
エッティング／バリヤー・レイヤー構造１２９が誘電体
層１２４の表面上に作成され、電気的コンタクト１２５
がタングステンで充填される。タングステンはＣＭＰの
ような技術を使用して平坦化され、電気的コンタクト１
２５の中にタングステン・プラグを残す。続いて、アル
ミニウム層１３２が平坦化された表面上に堆積される。
次にアルミニウム層１３２がエッチングされ、素子間配
線１２６が作成される。この方法によって、多層導電性
デバイスが作成される。
【００３７】Ｔｉ層が高密度プラズマ技術を使用して堆
積されれば、アルミニウムのメタライゼーション層の下
にチタンのウエッティング・レイヤーを使用して、アル
ミニウムのエレクトロマイグレーション抵抗を著しく改
善することができる。本発明者は、約１度以下のアルミ
ニウム層（１１１）回折強度曲線半値全幅角により示さ
れるような、このような改善されたエレクトロマイグレ
ーション抵抗を示すアルミニウム素子間配線を得ること
ができた。図３は、アルミニウムの堆積温度の関数とし
て、アルミニウム（１１１）半値全幅角（軸３０２上の
度で示す）のグラフ３００を示す。（基板支持プラテン
温度は軸３０４上に摂氏で示されている。アルミニウム
が堆積される基板の実際の温度は、摂氏約５０度以下で
ある。
積されれば、アルミニウムのメタライゼーション層の下
にチタンのウエッティング・レイヤーを使用して、アル
ミニウムのエレクトロマイグレーション抵抗を著しく改
善することができる。本発明者は、約１度以下のアルミ
ニウム層（１１１）回折強度曲線半値全幅角により示さ
れるような、このような改善されたエレクトロマイグレ
ーション抵抗を示すアルミニウム素子間配線を得ること
ができた。図３は、アルミニウムの堆積温度の関数とし
て、アルミニウム（１１１）半値全幅角（軸３０２上の
度で示す）のグラフ３００を示す。（基板支持プラテン
温度は軸３０４上に摂氏で示されている。アルミニウム
が堆積される基板の実際の温度は、摂氏約５０度以下で
ある。
【００３８】一連のカーブは、チタン・ウエッティング
・レイヤーが異なる電圧にバイアスされた基板上に高密
度プラズマ技術を使用して堆積されたときの、チタン・
ウエッティング・レイヤー上に高密度プラズマ技術を使
用して堆積されたアルミニウム層の（１１１）回折強度
曲線半値全幅に対するバイアス電力の効果を示す。カー
ブ３０６は、印加されたバイアスが基板上に約−１０ボ
ルトを発生する高密度プラズマが存在する状態で堆積さ
れたチタン・ウエッティング・レイヤーに対するもので
ある。カーブ３０８は、基板上に約−３０ボルトで堆積
されたチタン・ウエッティング・レイヤーを表す。カー
ブ３１０は、基板上に約−４５ボルトで堆積されたチタ
ン・ウエッティング・レイヤーを表す。カーブ３１２
は、基板上に約−５５ボルトで堆積されたチタン・ウエ
ッティング・レイヤーを表す。これらの基板バイアス・
レベルにおいて、すべての場合にアルミニウム上層（１
１１）半値全幅の改善が観察される。アルミニウム層の
（１１１）回折強度曲線半値全幅は、アルミニウムが堆
積される温度の関数としても示される。摂氏約３８０度
のヒーター温度（基板温度摂氏約３３０度）まで、チタ
ン・ウエッティング・レイヤーの堆積の間の基板バイア
スの増加は、有益な効果を有すると思われる。図３に示
すように、チタン・ウエッティング・レイヤーの高密度
プラズマ堆積の間に基板にバイアスを加える効果は、そ
の温度以上では一様になる傾向がある。
・レイヤーが異なる電圧にバイアスされた基板上に高密
度プラズマ技術を使用して堆積されたときの、チタン・
ウエッティング・レイヤー上に高密度プラズマ技術を使
用して堆積されたアルミニウム層の（１１１）回折強度
曲線半値全幅に対するバイアス電力の効果を示す。カー
ブ３０６は、印加されたバイアスが基板上に約−１０ボ
ルトを発生する高密度プラズマが存在する状態で堆積さ
れたチタン・ウエッティング・レイヤーに対するもので
ある。カーブ３０８は、基板上に約−３０ボルトで堆積
されたチタン・ウエッティング・レイヤーを表す。カー
ブ３１０は、基板上に約−４５ボルトで堆積されたチタ
ン・ウエッティング・レイヤーを表す。カーブ３１２
は、基板上に約−５５ボルトで堆積されたチタン・ウエ
ッティング・レイヤーを表す。これらの基板バイアス・
レベルにおいて、すべての場合にアルミニウム上層（１
１１）半値全幅の改善が観察される。アルミニウム層の
（１１１）回折強度曲線半値全幅は、アルミニウムが堆
積される温度の関数としても示される。摂氏約３８０度
のヒーター温度（基板温度摂氏約３３０度）まで、チタ
ン・ウエッティング・レイヤーの堆積の間の基板バイア
スの増加は、有益な効果を有すると思われる。図３に示
すように、チタン・ウエッティング・レイヤーの高密度
プラズマ堆積の間に基板にバイアスを加える効果は、そ
の温度以上では一様になる傾向がある。
【００３９】図３を参照すると、その上にアルミニウム
が堆積されたチタン・ウエッティング・レイヤーは、Ｅ
ＮＤＵＲＡ（登録商標）金属堆積チャンバで堆積され
た。各バリヤー・レイヤーは個別のテストウェーハ上に
堆積された。テストウェーハの表面は約１０，０００オ
ングストロームの厚さの酸化ケイ素の層である。各チタ
ン・ウエッティング・レイヤーの厚さは約３００オング
ストロームである。図１２を参照すると、堆積チャンバ
は次の状態で運転された。チタン・ターゲット６０２へ
の電力は直流約２ｋｗである。約２メガヘルツの周波数
で、約２．５ｋｗの高周波電力をフラット・コイル６０
８に印加することにより、高密度、誘導結合高周波プラ
ズマ６０７がチタンターゲット陰極６０２と基板６０５
の間の領域に生成された。堆積チャンバの圧力は、通常
約１０から約３５ｍＴであるように選択された。チタン
・ウエッティング・レイヤーの堆積の間の基板温度は摂
氏約８０度である。
が堆積されたチタン・ウエッティング・レイヤーは、Ｅ
ＮＤＵＲＡ（登録商標）金属堆積チャンバで堆積され
た。各バリヤー・レイヤーは個別のテストウェーハ上に
堆積された。テストウェーハの表面は約１０，０００オ
ングストロームの厚さの酸化ケイ素の層である。各チタ
ン・ウエッティング・レイヤーの厚さは約３００オング
ストロームである。図１２を参照すると、堆積チャンバ
は次の状態で運転された。チタン・ターゲット６０２へ
の電力は直流約２ｋｗである。約２メガヘルツの周波数
で、約２．５ｋｗの高周波電力をフラット・コイル６０
８に印加することにより、高密度、誘導結合高周波プラ
ズマ６０７がチタンターゲット陰極６０２と基板６０５
の間の領域に生成された。堆積チャンバの圧力は、通常
約１０から約３５ｍＴであるように選択された。チタン
・ウエッティング・レイヤーの堆積の間の基板温度は摂
氏約８０度である。
【００４０】約５，０００オングストロームの厚さを有
するアルミニウム層が、各バリヤー・レイヤー試料構造
の上に堆積された。アルミニウムが、標準のＥＮＤＵＲ
Ａ（登録商標）プロセス・チャンバ内で、標準スパッタ
リング技術を使用して堆積された。アルミニウム・ター
ゲットの電力は直流約９ｋｗである。基板にバイアスは
印加されていない。プロセス圧力は２ｍＴであり、図３
の軸３０４上に示す基板支持台ヒーター温度より摂氏約
５０度低い基板温度で、アルミニウムが堆積された。
するアルミニウム層が、各バリヤー・レイヤー試料構造
の上に堆積された。アルミニウムが、標準のＥＮＤＵＲ
Ａ（登録商標）プロセス・チャンバ内で、標準スパッタ
リング技術を使用して堆積された。アルミニウム・ター
ゲットの電力は直流約９ｋｗである。基板にバイアスは
印加されていない。プロセス圧力は２ｍＴであり、図３
の軸３０４上に示す基板支持台ヒーター温度より摂氏約
５０度低い基板温度で、アルミニウムが堆積された。
【００４１】過去においては、チタン・バリヤー・レイ
ヤーの＜２００＞結晶（結晶粒）方位の含有量が高けれ
ば、これは、チタン・バリヤー・レイヤーの表面上に作
成されたアルミニウム層内のより高い（１１１）集合組
織化へ平行移動したと信じられていた。しかし、本発明
者は、アルミニウム層の集合組織化（回折強度曲線半値
全幅角）は、チタンバリヤー・レイヤーの（２００）含
有量を示すＸＲＤピーク強度と直接には相関しないこと
を発見した。
ヤーの＜２００＞結晶（結晶粒）方位の含有量が高けれ
ば、これは、チタン・バリヤー・レイヤーの表面上に作
成されたアルミニウム層内のより高い（１１１）集合組
織化へ平行移動したと信じられていた。しかし、本発明
者は、アルミニウム層の集合組織化（回折強度曲線半値
全幅角）は、チタンバリヤー・レイヤーの（２００）含
有量を示すＸＲＤピーク強度と直接には相関しないこと
を発見した。
【００４２】この発見の結果として、本発明者は、チタ
ン・バリヤー・レイヤーの表面が堆積の間にイオンで適
度に衝撃されれば、より密度が高く、より平坦なチタン
表面が作成されるという理論を立てた。このより密度が
高く、より平坦なチタン表面は、堆積の間のチタン・ウ
エッティング・レイヤー表面のイオン衝撃の結果として
チタンの（２００）含有量が低いという事実にもかかわ
らず、より良い（１１１）集合組織化の実現ができ、エ
レクトロマイグレーションに対してより耐性があるアル
ミニウム層の堆積を可能にする。
ン・バリヤー・レイヤーの表面が堆積の間にイオンで適
度に衝撃されれば、より密度が高く、より平坦なチタン
表面が作成されるという理論を立てた。このより密度が
高く、より平坦なチタン表面は、堆積の間のチタン・ウ
エッティング・レイヤー表面のイオン衝撃の結果として
チタンの（２００）含有量が低いという事実にもかかわ
らず、より良い（１１１）集合組織化の実現ができ、エ
レクトロマイグレーションに対してより耐性があるアル
ミニウム層の堆積を可能にする。
【００４３】他の驚くべき発見として、本発明者は、堆
積されたアルミニウム層の（１１１）集合組織化がより
高いとき（回折強度曲線半値全幅角は低い）、アルミニ
ウムのエレクトロマイグレーション抵抗が改良されるの
みではなく、アルミニウムのパターンがエッチングされ
ていれば、エッチングされたフィーチャーの側壁がエッ
チングの間に孔食する傾向が減少することを学んだ。
積されたアルミニウム層の（１１１）集合組織化がより
高いとき（回折強度曲線半値全幅角は低い）、アルミニ
ウムのエレクトロマイグレーション抵抗が改良されるの
みではなく、アルミニウムのパターンがエッチングされ
ていれば、エッチングされたフィーチャーの側壁がエッ
チングの間に孔食する傾向が減少することを学んだ。
【００４４】図２Ｂは、堆積されたアルミニウム層の下
の基礎構造として、Ｔｉ／ＴｉＮ（図示せず）から成る
標準のウエッティング／バリヤー２層構造が使用され
た、エッチングされたアルミニウム・フィーチャー２２
０の実例である。Ｔｉ層及びＴｉＮ層は両方共に、標準
スパッタリング技術を使用して堆積され、堆積されたア
ルミニウム層の（１１１）回折強度曲線半値全幅は約２
度から３度であった。アルミニウム層２２２は、当該技
術分野において標準であり普通に使用されているアルミ
ニウム・エッチング条件を使用して、ＣＥＮＴＵＲＡ
（登録商標）プロセス・チャンバ内でエッチングされ
た。エッチングされたフィーチャー２２０は、上部表面
２２７及び側壁２２８を持つ溝２２３を有する。側壁２
２８は、エッチングプロセスの結果として孔食２３２を
示した。側壁２２８の孔食２３２は拡大図２３０で示さ
れている。（ここで２２７はアルミニウム層２２２の上
部表面を表し、２２８はエッチングされた溝２２３の側
壁を表し、２２９はエッチングされた溝の底部表面を表
す。
の基礎構造として、Ｔｉ／ＴｉＮ（図示せず）から成る
標準のウエッティング／バリヤー２層構造が使用され
た、エッチングされたアルミニウム・フィーチャー２２
０の実例である。Ｔｉ層及びＴｉＮ層は両方共に、標準
スパッタリング技術を使用して堆積され、堆積されたア
ルミニウム層の（１１１）回折強度曲線半値全幅は約２
度から３度であった。アルミニウム層２２２は、当該技
術分野において標準であり普通に使用されているアルミ
ニウム・エッチング条件を使用して、ＣＥＮＴＵＲＡ
（登録商標）プロセス・チャンバ内でエッチングされ
た。エッチングされたフィーチャー２２０は、上部表面
２２７及び側壁２２８を持つ溝２２３を有する。側壁２
２８は、エッチングプロセスの結果として孔食２３２を
示した。側壁２２８の孔食２３２は拡大図２３０で示さ
れている。（ここで２２７はアルミニウム層２２２の上
部表面を表し、２２８はエッチングされた溝２２３の側
壁を表し、２２９はエッチングされた溝の底部表面を表
す。
【００４５】図２Ａは、本発明の方法を使用して実現さ
れたエッチングされたフィーチャー２００の実例であ
る。Ｔｉ／ＴｉＮウエッティング／バリヤー２層構造
（図示せず）が、アルミニウム層２０２の堆積の間に基
礎構造として用いられた。Ｔｉウエッティング・レイヤ
ーは高密度プラズマ技術を使用して堆積され、ＴｉＮ層
は標準スパッタリング技術を使用して堆積された。作成
されたアルミニウム上層２０２は、約１度から１．５度
の（１１１）半値全幅を示した。アルミニウム層２０２
は、図２Ｂを参照して説明した同じ標準のアルミニウム
・エッチング条件を使用して、ＣＥＮＴＵＲＡ（登録商
標）プロセス・チャンバ内でエッチングされた。拡大図
２０５に示すように、エッチングされたフィーチャー２
００は、側壁２０６に孔食を示していない溝２０３を含
んでいる。（ここで２０４はアルミニウム層２０２の上
部表面を表し、２０６はエッチングされた溝２０３の側
壁を表し、また２０１はエッチングされた溝の底部表面
を表す。
れたエッチングされたフィーチャー２００の実例であ
る。Ｔｉ／ＴｉＮウエッティング／バリヤー２層構造
（図示せず）が、アルミニウム層２０２の堆積の間に基
礎構造として用いられた。Ｔｉウエッティング・レイヤ
ーは高密度プラズマ技術を使用して堆積され、ＴｉＮ層
は標準スパッタリング技術を使用して堆積された。作成
されたアルミニウム上層２０２は、約１度から１．５度
の（１１１）半値全幅を示した。アルミニウム層２０２
は、図２Ｂを参照して説明した同じ標準のアルミニウム
・エッチング条件を使用して、ＣＥＮＴＵＲＡ（登録商
標）プロセス・チャンバ内でエッチングされた。拡大図
２０５に示すように、エッチングされたフィーチャー２
００は、側壁２０６に孔食を示していない溝２０３を含
んでいる。（ここで２０４はアルミニウム層２０２の上
部表面を表し、２０６はエッチングされた溝２０３の側
壁を表し、また２０１はエッチングされた溝の底部表面
を表す。
【００４６】チタン・ウエッティング・レイヤーが窒化
チタンバリヤー・レイヤー無しで使用される場合、チタ
ンに反応するアルミニウム層の量が制御されるように、
チタン・ウエッティング・レイヤーの厚さが限定される
必要があることに、言及することが重要である。これ
は、体積の変化を防止し、アルミニウム表面のＣＭＰを
可能にするために重要である。Ｔｉウエッティング・レ
イヤーの厚さが１００オングストロームから約３００オ
ングストロームまで増加されるにつれて、本発明による
Ｔｉウエッティング・レイヤー上に堆積されたアルミニ
ウム層の（１１１）半値全幅が改善することを本発明者
は確認した。約３００オングストローム以上では、本発
明者は多くの改善はないと判断する。標準のアルミニウ
ム層の厚さは、約５，０００オングストロームから約
６，０００オングストロームであり、約４００オングス
トロームのアルミニウムのみが、１００オングストロー
ムのチタン・ウエッティング・レイヤーとの反応により
消費されるべきである。
チタンバリヤー・レイヤー無しで使用される場合、チタ
ンに反応するアルミニウム層の量が制御されるように、
チタン・ウエッティング・レイヤーの厚さが限定される
必要があることに、言及することが重要である。これ
は、体積の変化を防止し、アルミニウム表面のＣＭＰを
可能にするために重要である。Ｔｉウエッティング・レ
イヤーの厚さが１００オングストロームから約３００オ
ングストロームまで増加されるにつれて、本発明による
Ｔｉウエッティング・レイヤー上に堆積されたアルミニ
ウム層の（１１１）半値全幅が改善することを本発明者
は確認した。約３００オングストローム以上では、本発
明者は多くの改善はないと判断する。標準のアルミニウ
ム層の厚さは、約５，０００オングストロームから約
６，０００オングストロームであり、約４００オングス
トロームのアルミニウムのみが、１００オングストロー
ムのチタン・ウエッティング・レイヤーとの反応により
消費されるべきである。
【００４７】Ｔｉ／ＴｉＮウエッティング／バリヤー・
レイヤー本発明者は、高密度プラズマが存在する状態で
Ｔｉが堆積され、３つの異なる方法でＴｉ／Ｎが堆積さ
れたＴｉ／ＴｉＮウエッティング／バリヤー・レイヤー
構造を調査した。１）高密度プラズマが存在する状態。
２）コリメーション技術を用いる。３）従来のスパッタ
リング技術を用いる。
レイヤー本発明者は、高密度プラズマが存在する状態で
Ｔｉが堆積され、３つの異なる方法でＴｉ／Ｎが堆積さ
れたＴｉ／ＴｉＮウエッティング／バリヤー・レイヤー
構造を調査した。１）高密度プラズマが存在する状態。
２）コリメーション技術を用いる。３）従来のスパッタ
リング技術を用いる。
【００４８】高アスペクト比（２：１を超える）フィー
チャーと比較して、作製されるデバイス構造が比較的平
担な素子間配線であるとき、アルミニウムの流れを誘起
するために、アルミニウム層の直下にＴｉＮあるいはＴ
ｉＮｘ表面を有する必要はない。このような場合、Ｔｉ
ウエッティング・レイヤーが通常適切である。さらに、
本出願の背景技術部分で引用した参考文献のいくつかで
推薦されたような高温でアルミニウムを堆積する必要は
ない。アルミニウムは、摂氏約２５度から摂氏５００度
までの範囲の、また望ましくは摂氏約３５０度以下の温
度で、バリヤー・レイヤー上に堆積できる。
チャーと比較して、作製されるデバイス構造が比較的平
担な素子間配線であるとき、アルミニウムの流れを誘起
するために、アルミニウム層の直下にＴｉＮあるいはＴ
ｉＮｘ表面を有する必要はない。このような場合、Ｔｉ
ウエッティング・レイヤーが通常適切である。さらに、
本出願の背景技術部分で引用した参考文献のいくつかで
推薦されたような高温でアルミニウムを堆積する必要は
ない。アルミニウムは、摂氏約２５度から摂氏５００度
までの範囲の、また望ましくは摂氏約３５０度以下の温
度で、バリヤー・レイヤー上に堆積できる。
【００４９】２：１を超えるアスペクト比に対しては、
Ｔｉ／ＴｉＮあるいはＴｉ／ＴｉＮｘ（ｘは１未満であ
る）２層ウエッティング・レイヤーを使用することが賢
明である。微粒子の形成を減少させるためには、Ｔｉ／
ＴｉＮ層が望ましい。最良のＴｉ／ＴｉＮウエッティン
グ／バリヤー・レイヤーを供給するためには、Ｔｉ及び
ＴｉＮ層の両方を高密度プラズマが存在する状態で堆積
することが推薦される。しかし、ＴｉＮ層はコリメーシ
ョン技術あるいは標準スパッタリング技術を使用してス
パッターされてもよい。ＴｉＮ層の堆積の時に基板に印
加されるバイアスの量によって、アルミニウムの（１１
１）回折強度曲線半値全幅角が約１度以下に維持されれ
ば、ＴｉＮ層に対する厚さの限界があるであろう。
Ｔｉ／ＴｉＮあるいはＴｉ／ＴｉＮｘ（ｘは１未満であ
る）２層ウエッティング・レイヤーを使用することが賢
明である。微粒子の形成を減少させるためには、Ｔｉ／
ＴｉＮ層が望ましい。最良のＴｉ／ＴｉＮウエッティン
グ／バリヤー・レイヤーを供給するためには、Ｔｉ及び
ＴｉＮ層の両方を高密度プラズマが存在する状態で堆積
することが推薦される。しかし、ＴｉＮ層はコリメーシ
ョン技術あるいは標準スパッタリング技術を使用してス
パッターされてもよい。ＴｉＮ層の堆積の時に基板に印
加されるバイアスの量によって、アルミニウムの（１１
１）回折強度曲線半値全幅角が約１度以下に維持されれ
ば、ＴｉＮ層に対する厚さの限界があるであろう。
【００５０】図４は、Ｔｉ／ＴｉＮ２層ウエッティング
／バリヤー・レイヤー上に堆積されたアルミニウム層の
（１１１）半値全幅（軸４８２上に示す）に対する従来
技術の比較データを、アルミニウム堆積温度（軸４８４
上に示す）の関数として示すグラフ４８０である。Ｔｉ
ウエッティング・レイヤー及びＴｉＮバリヤー・レイヤ
ーは共に、標準スパッタリング技術を使用し基板にバイ
アスを印加せずに堆積された。カーブ４８６は、厚さ
５，０００オングストロームのアルミニウム層（この層
も標準スパッタリング技術を使用してスパッターされ
た）を重畳した厚さ２００オングストロームのＴｉウエ
ッティング・レイヤー及び厚さ６００オングストローム
のＴｉＮバリヤー・レイヤーのデータを示す。（１１
１）回折強度曲線半値全幅角は約３．５度から約４度の
範囲に及び、アルミニウムに対するエレクトロマイグレ
ーション特性にもとづいて所望の１度以下をはるかに超
えている。カーブ４８８は、厚さ５，０００オングスト
ロームのアルミニウム層を重畳した厚さ５００オングス
トロームのＴｉウエッティング・レイヤー及び厚さ２０
０オングストロームのＴｉＮバリヤー・レイヤーのデー
タを示す。（１１１）回折強度曲線半値全幅角は、約
２．２５度から約３．１度の間の範囲に改善されたが、
依然として所望の１度以下をはるかに超えている。
／バリヤー・レイヤー上に堆積されたアルミニウム層の
（１１１）半値全幅（軸４８２上に示す）に対する従来
技術の比較データを、アルミニウム堆積温度（軸４８４
上に示す）の関数として示すグラフ４８０である。Ｔｉ
ウエッティング・レイヤー及びＴｉＮバリヤー・レイヤ
ーは共に、標準スパッタリング技術を使用し基板にバイ
アスを印加せずに堆積された。カーブ４８６は、厚さ
５，０００オングストロームのアルミニウム層（この層
も標準スパッタリング技術を使用してスパッターされ
た）を重畳した厚さ２００オングストロームのＴｉウエ
ッティング・レイヤー及び厚さ６００オングストローム
のＴｉＮバリヤー・レイヤーのデータを示す。（１１
１）回折強度曲線半値全幅角は約３．５度から約４度の
範囲に及び、アルミニウムに対するエレクトロマイグレ
ーション特性にもとづいて所望の１度以下をはるかに超
えている。カーブ４８８は、厚さ５，０００オングスト
ロームのアルミニウム層を重畳した厚さ５００オングス
トロームのＴｉウエッティング・レイヤー及び厚さ２０
０オングストロームのＴｉＮバリヤー・レイヤーのデー
タを示す。（１１１）回折強度曲線半値全幅角は、約
２．２５度から約３．１度の間の範囲に改善されたが、
依然として所望の１度以下をはるかに超えている。
【００５１】図５は、Ｔｉ／ＴｉＮウエッティング／バ
リヤー２層バリヤー・レイヤー上に堆積されたアルミニ
ウム層の（１１１）回折強度曲線半値全幅角（軸４０２
上に示す）に対する追加的な従来技術の比較データを、
ＴｉＮバリヤー・レイヤーの堆積温度（軸４０４上に示
す）の関数として示すグラフ４００である。Ｔｉウエッ
ティング・レイヤーは、当該技術分野において公知のコ
リメーション技術を使用して堆積された。ＴｉＮバリヤ
ー・レイヤーは、標準の反応性スパッタリング技術を使
用して堆積された。約６，０００オングストロームμｍ
の厚さを有するアルミニウム層が標準スパッタリング技
術を使用して堆積された。カーブ４０６は、基礎のＴｉ
ウエッティング・レイヤーの厚さが約３００オングスト
ロームであり、ＴｉＮバリヤー・レイヤーの厚さが約
１，２００オングストロームであり、アルミニウム上層
が摂氏約３５０度で堆積された場合の、アルミニウム上
層の（１１１）回折強度曲線半値全幅角を示す。結果と
して生ずる（１１１）回折強度曲線半値全幅角は、所望
の１度以下よりはるかに高く、約２．４５度から約２．
５５度の範囲である。カーブ４０８は、基礎のＴｉウエ
ッティング・レイヤーの厚さが約３００オングストロー
ムであり、ＴｉＮバリヤー・レイヤーの厚さが約８００
オングストロームであるときの、アルミニウム上層の
（１１１）回折強度曲線半値全幅角を示す。ＴｉＮ厚さ
の減少が（１１１）半値全幅の改善をもたらしたが、こ
の指標はまだ２度より高い。アルミニウムは再び摂氏３
５０度で堆積されたが、後に示すように、基礎のＴｉ／
ＴｉＮウエッティング／バリヤー・レイヤーが本発明の
方法を使用して堆積されるとき、これは適切なアルミニ
ウム堆積温度を超えている。カーブ４１０は、Ｔｉ層の
厚さが３００オングストロームであり、ＴｉＮ層の厚さ
が約１，２００オングストロームであり、アルミニウム
層が摂氏１７５度で堆積された場合の基礎のＴｉ／Ｔｉ
Ｎウエッティング／バリヤー・レイヤーを表す。驚くべ
きことに、この低い温度におけるアルミニウム層の堆積
が、摂氏３５０度のアルミニウム堆積温度で得られたも
のより、（１１１）回折強度曲線半値全幅角の改善をも
たらした。依然として、アルミニウム上層の（１１１）
回折強度曲線半値全幅角は、約１．７度に留まってい
る。カーブ４１２は、Ｔｉ層の厚さが約３００オングス
トロームであり、ＴｉＮ層の厚さが約８００オングスト
ロームであり、アルミニウム層が摂氏１７５度で堆積さ
れた場合の基礎のＴｉ／ＴｉＮウエッティング／バリヤ
ー・レイヤーを表す。再び、ＴｉＮバリヤー・レイヤー
の厚さの減少が（１１１）半値全幅の改善をもたらして
いるが、この指標は約１．５度から１．４度に頑強に留
まり、所望の１度以下をはるかに超えている。
リヤー２層バリヤー・レイヤー上に堆積されたアルミニ
ウム層の（１１１）回折強度曲線半値全幅角（軸４０２
上に示す）に対する追加的な従来技術の比較データを、
ＴｉＮバリヤー・レイヤーの堆積温度（軸４０４上に示
す）の関数として示すグラフ４００である。Ｔｉウエッ
ティング・レイヤーは、当該技術分野において公知のコ
リメーション技術を使用して堆積された。ＴｉＮバリヤ
ー・レイヤーは、標準の反応性スパッタリング技術を使
用して堆積された。約６，０００オングストロームμｍ
の厚さを有するアルミニウム層が標準スパッタリング技
術を使用して堆積された。カーブ４０６は、基礎のＴｉ
ウエッティング・レイヤーの厚さが約３００オングスト
ロームであり、ＴｉＮバリヤー・レイヤーの厚さが約
１，２００オングストロームであり、アルミニウム上層
が摂氏約３５０度で堆積された場合の、アルミニウム上
層の（１１１）回折強度曲線半値全幅角を示す。結果と
して生ずる（１１１）回折強度曲線半値全幅角は、所望
の１度以下よりはるかに高く、約２．４５度から約２．
５５度の範囲である。カーブ４０８は、基礎のＴｉウエ
ッティング・レイヤーの厚さが約３００オングストロー
ムであり、ＴｉＮバリヤー・レイヤーの厚さが約８００
オングストロームであるときの、アルミニウム上層の
（１１１）回折強度曲線半値全幅角を示す。ＴｉＮ厚さ
の減少が（１１１）半値全幅の改善をもたらしたが、こ
の指標はまだ２度より高い。アルミニウムは再び摂氏３
５０度で堆積されたが、後に示すように、基礎のＴｉ／
ＴｉＮウエッティング／バリヤー・レイヤーが本発明の
方法を使用して堆積されるとき、これは適切なアルミニ
ウム堆積温度を超えている。カーブ４１０は、Ｔｉ層の
厚さが３００オングストロームであり、ＴｉＮ層の厚さ
が約１，２００オングストロームであり、アルミニウム
層が摂氏１７５度で堆積された場合の基礎のＴｉ／Ｔｉ
Ｎウエッティング／バリヤー・レイヤーを表す。驚くべ
きことに、この低い温度におけるアルミニウム層の堆積
が、摂氏３５０度のアルミニウム堆積温度で得られたも
のより、（１１１）回折強度曲線半値全幅角の改善をも
たらした。依然として、アルミニウム上層の（１１１）
回折強度曲線半値全幅角は、約１．７度に留まってい
る。カーブ４１２は、Ｔｉ層の厚さが約３００オングス
トロームであり、ＴｉＮ層の厚さが約８００オングスト
ロームであり、アルミニウム層が摂氏１７５度で堆積さ
れた場合の基礎のＴｉ／ＴｉＮウエッティング／バリヤ
ー・レイヤーを表す。再び、ＴｉＮバリヤー・レイヤー
の厚さの減少が（１１１）半値全幅の改善をもたらして
いるが、この指標は約１．５度から１．４度に頑強に留
まり、所望の１度以下をはるかに超えている。
【００５２】図６は、Ｔｉ／ＴｉＮウエッティング／バ
リヤー２層上に堆積されたアルミニウム層に対する（１
１１）回折強度曲線半値全幅角（軸４２２上に示す）
を、ＴｉＮ層の厚さ（軸４２４上に示す）の関数として
示すグラフ４２０である。図６は、高密度プラズマが存
在する状態のＴｉウエッティング・レイヤー及びＴｉＮ
層が標準スパッタリング技術を使用して堆積された場合
の本発明の１つの推奨実施例を示す。厚さ約４，５００
オングストロームのアルミニウム層が、摂氏約３００度
の温度でＴｉ／ＴｉＮウエッティング／バリヤー・レイ
ヤー上に堆積された。カーブ４２６は、厚さ３００オン
グストロームのＴｉ層が摂氏約１５０度の温度で高密度
プラズマからスパッターされ、摂氏約２５０度でＴｉＮ
層の標準の反応性スパッタリングが続く、グラフ４２０
の軸４２４上に示す厚さを有する基礎のＴｉ／ＴｉＮバ
リヤー・レイヤーを表す。このウエッティング／バリヤ
ー２層は、基板に対するバイアス無しで作成された。結
果として生ずる（１１１）アルミニウム上層の回折強度
曲線半値全幅角は約１度未満であった。（ＴｉＮ層の厚
さが約３００オングストロームから約６００オングスト
ロームまで増加するにつれて、約０．８６から約０．９
１の範囲に及ぶ。カーブ４２８は、厚さ３００オングス
トロームのＴｉ層が摂氏約１５０度の温度で高密度プラ
ズマからスパッターされ、摂氏約２５０度でＴｉＮ層の
標準の反応性スパッタリングが続く、軸４２４上に示す
厚さを有するＴｉ／ＴｉＮウエッティング／バリヤー２
層上に堆積されたアルミニウム層に対する（１１１）回
折強度曲線半値全幅角データを示す。しかし、このＴｉ
ウエッティング・レイヤーは、約−３３ボルトの電圧を
発生するために、基板に印加されたバイアスを使用して
作成された。結果として、上に重なるアルミニウムの
（１１１）回折強度曲線半値全幅角は、約３００オング
ストロームから約６００オングストロームまでのＴｉＮ
の厚さの全範囲にわたって、約０．８０度に減少した。
リヤー２層上に堆積されたアルミニウム層に対する（１
１１）回折強度曲線半値全幅角（軸４２２上に示す）
を、ＴｉＮ層の厚さ（軸４２４上に示す）の関数として
示すグラフ４２０である。図６は、高密度プラズマが存
在する状態のＴｉウエッティング・レイヤー及びＴｉＮ
層が標準スパッタリング技術を使用して堆積された場合
の本発明の１つの推奨実施例を示す。厚さ約４，５００
オングストロームのアルミニウム層が、摂氏約３００度
の温度でＴｉ／ＴｉＮウエッティング／バリヤー・レイ
ヤー上に堆積された。カーブ４２６は、厚さ３００オン
グストロームのＴｉ層が摂氏約１５０度の温度で高密度
プラズマからスパッターされ、摂氏約２５０度でＴｉＮ
層の標準の反応性スパッタリングが続く、グラフ４２０
の軸４２４上に示す厚さを有する基礎のＴｉ／ＴｉＮバ
リヤー・レイヤーを表す。このウエッティング／バリヤ
ー２層は、基板に対するバイアス無しで作成された。結
果として生ずる（１１１）アルミニウム上層の回折強度
曲線半値全幅角は約１度未満であった。（ＴｉＮ層の厚
さが約３００オングストロームから約６００オングスト
ロームまで増加するにつれて、約０．８６から約０．９
１の範囲に及ぶ。カーブ４２８は、厚さ３００オングス
トロームのＴｉ層が摂氏約１５０度の温度で高密度プラ
ズマからスパッターされ、摂氏約２５０度でＴｉＮ層の
標準の反応性スパッタリングが続く、軸４２４上に示す
厚さを有するＴｉ／ＴｉＮウエッティング／バリヤー２
層上に堆積されたアルミニウム層に対する（１１１）回
折強度曲線半値全幅角データを示す。しかし、このＴｉ
ウエッティング・レイヤーは、約−３３ボルトの電圧を
発生するために、基板に印加されたバイアスを使用して
作成された。結果として、上に重なるアルミニウムの
（１１１）回折強度曲線半値全幅角は、約３００オング
ストロームから約６００オングストロームまでのＴｉＮ
の厚さの全範囲にわたって、約０．８０度に減少した。
【００５３】図７は、Ｔｉ／ＴｉＮ２層ウエッティング
／バリヤー・レイヤー上に標準のスパッタリング条件を
使用して堆積された、厚さ約５，０００オングストロー
ムのアルミニウム層に対する（１１１）回折強度曲線半
値全幅角（軸４３２上に示す）を、アルミニウム層堆積
温度（軸４３４上にアルミニウム・ヒーター温度として
示し、実際の基板温度より通常摂氏約５０度高い）の関
数として示すグラフ４３０である。
／バリヤー・レイヤー上に標準のスパッタリング条件を
使用して堆積された、厚さ約５，０００オングストロー
ムのアルミニウム層に対する（１１１）回折強度曲線半
値全幅角（軸４３２上に示す）を、アルミニウム層堆積
温度（軸４３４上にアルミニウム・ヒーター温度として
示し、実際の基板温度より通常摂氏約５０度高い）の関
数として示すグラフ４３０である。
【００５４】Ｔｉウエッティング・レイヤーは、基板バ
イアス約−２６ボルトで、高密度プラズマが存在する状
態で堆積された。Ｔｉ層の厚さは約３００オングストロ
ームであった。ＴｉＮ層は、標準のスパッタリングを使
用して約３００オングストロームの厚さに堆積された。
イアス約−２６ボルトで、高密度プラズマが存在する状
態で堆積された。Ｔｉ層の厚さは約３００オングストロ
ームであった。ＴｉＮ層は、標準のスパッタリングを使
用して約３００オングストロームの厚さに堆積された。
【００５５】カーブ４３６は、アルミニウム堆積温度の
増加による回折強度曲線半値全幅角の減少を示し、より
重要なことに、アルミニウムに対する（１１１）回折強
度曲線半値全幅角は減少している。その結果回折強度曲
線半値全幅角は、アルミニウムが摂氏約１２５度（ヒー
ター温度は摂氏約１７５度）の基板温度で堆積されたと
きの約１．０度から、アルミニウムが摂氏約４２５度の
基板温度で堆積されたときの約０．８度の範囲に分布し
ている。アルミニウム層の（１１１）回折強度曲線半値
全幅角は、低バイアス（基板上で−２６ボルト）と共
に、高密度プラズマを使用して基礎のＴｉウエッティン
グ・レイヤーを堆積することにより、所望の１度以下に
減少した。
増加による回折強度曲線半値全幅角の減少を示し、より
重要なことに、アルミニウムに対する（１１１）回折強
度曲線半値全幅角は減少している。その結果回折強度曲
線半値全幅角は、アルミニウムが摂氏約１２５度（ヒー
ター温度は摂氏約１７５度）の基板温度で堆積されたと
きの約１．０度から、アルミニウムが摂氏約４２５度の
基板温度で堆積されたときの約０．８度の範囲に分布し
ている。アルミニウム層の（１１１）回折強度曲線半値
全幅角は、低バイアス（基板上で−２６ボルト）と共
に、高密度プラズマを使用して基礎のＴｉウエッティン
グ・レイヤーを堆積することにより、所望の１度以下に
減少した。
【００５６】図８は、２つの異なるＴｉ／ＴｉＮウエッ
ティング／バリヤー２層構造上に堆積された厚さ５，０
００オングストロームのアルミニウム層の（１１１）回
折強度曲線半値全幅角に対する比較データを示す。バリ
ヤー・レイヤー。カーブ４５６は、Ｔｉ層がコリメート
・スパッタリング技術を使用して約３００オングストロ
ームの厚さに堆積された従来技術によるウエッティング
／バリヤー２層構造を表し、Ｔｉ／Ｎ層は約３００オン
グストロームの厚さに、標準の従来のスパッタリングを
使用してスパッターされた。カーブ４５６に対する（１
１１）回折強度曲線半値全幅角（軸４５２上に示す）
は、基板温度が摂氏約１２５度から摂氏約３００度へ増
加するにつれて回折強度曲線半値全幅角は増加し、約
１．４度から約２．１５度の範囲に及んでいる。カーブ
４５８は、Ｔｉ層が高密度プラズマを使用して堆積さ
れ、基板は約−５０ボルトにバイアスされ、Ｔｉ／Ｎ層
は標準スパッタリング技術を使用して堆積された、Ｔｉ
／ＴｉＮ２層上に堆積された等価なアルミニウム膜に対
する（１１１）回折強度曲線半値全幅角の約１度以下へ
の改善を示す。再度、Ｔｉ層は厚さ約３００オングスト
ロームであり、ＴｉＮ層は厚さ約３００オングストロー
ムであった。このデータは、高密度プラズマが存在する
状態で適度にバイアスされた基板上にＴｉ層がスパッタ
ーされた場合の、Ｔｉ／ＴｉＮウエッティング／バリヤ
ー・レイヤーの優越性を示している。
ティング／バリヤー２層構造上に堆積された厚さ５，０
００オングストロームのアルミニウム層の（１１１）回
折強度曲線半値全幅角に対する比較データを示す。バリ
ヤー・レイヤー。カーブ４５６は、Ｔｉ層がコリメート
・スパッタリング技術を使用して約３００オングストロ
ームの厚さに堆積された従来技術によるウエッティング
／バリヤー２層構造を表し、Ｔｉ／Ｎ層は約３００オン
グストロームの厚さに、標準の従来のスパッタリングを
使用してスパッターされた。カーブ４５６に対する（１
１１）回折強度曲線半値全幅角（軸４５２上に示す）
は、基板温度が摂氏約１２５度から摂氏約３００度へ増
加するにつれて回折強度曲線半値全幅角は増加し、約
１．４度から約２．１５度の範囲に及んでいる。カーブ
４５８は、Ｔｉ層が高密度プラズマを使用して堆積さ
れ、基板は約−５０ボルトにバイアスされ、Ｔｉ／Ｎ層
は標準スパッタリング技術を使用して堆積された、Ｔｉ
／ＴｉＮ２層上に堆積された等価なアルミニウム膜に対
する（１１１）回折強度曲線半値全幅角の約１度以下へ
の改善を示す。再度、Ｔｉ層は厚さ約３００オングスト
ロームであり、ＴｉＮ層は厚さ約３００オングストロー
ムであった。このデータは、高密度プラズマが存在する
状態で適度にバイアスされた基板上にＴｉ層がスパッタ
ーされた場合の、Ｔｉ／ＴｉＮウエッティング／バリヤ
ー・レイヤーの優越性を示している。
【００５７】図９は、標準スパッタリング技術を使用し
てＴｉ／ＴｉＮ２層バリヤー・レイヤー上にスパッター
堆積された厚さ５，０００オングストロームのアルミニ
ウム層の（１１１）回折強度曲線半値全幅角（軸４４２
上）に対する比較データを、アルミニウム層堆積温度
（軸４４４上にアルミニウム・ヒーター温度として示
す）の関数として示すグラフ４４０である。図９にカー
ブ４４６で示すＴｉ／ＴｉＮウエッティング／バリヤー
・レイヤーは、厚さ４００オングストロームのＴｉ層の
コリメート・スパッタリングと、それに続く厚さ８００
オングストロームのＴｉＮ層の標準の反応性スパッタリ
ングにより準備された。アルミニウム上層に対する（１
１１）回折強度曲線半値全幅角は、アルミニウム堆積温
度（軸４４４上に示すヒーター温度）によって、約１．
４から約２．２に及んだ。これは、高密度プラズマを使
用して堆積された厚さ３００オングストロームのＴｉ層
と、高密度プラズマから堆積された厚さ３００オングス
トロームのＴｉＮ層を有するＴｉ／ＴｉＮ２層上に堆積
されたアルミニウム層に対して得られた約０．７度の極
めて改善された（１１１）回折強度曲線半値全幅角に匹
敵する。ＴｉあるいはＴｉＮ層の堆積の間に、基板バイ
アスは印加されていない。
てＴｉ／ＴｉＮ２層バリヤー・レイヤー上にスパッター
堆積された厚さ５，０００オングストロームのアルミニ
ウム層の（１１１）回折強度曲線半値全幅角（軸４４２
上）に対する比較データを、アルミニウム層堆積温度
（軸４４４上にアルミニウム・ヒーター温度として示
す）の関数として示すグラフ４４０である。図９にカー
ブ４４６で示すＴｉ／ＴｉＮウエッティング／バリヤー
・レイヤーは、厚さ４００オングストロームのＴｉ層の
コリメート・スパッタリングと、それに続く厚さ８００
オングストロームのＴｉＮ層の標準の反応性スパッタリ
ングにより準備された。アルミニウム上層に対する（１
１１）回折強度曲線半値全幅角は、アルミニウム堆積温
度（軸４４４上に示すヒーター温度）によって、約１．
４から約２．２に及んだ。これは、高密度プラズマを使
用して堆積された厚さ３００オングストロームのＴｉ層
と、高密度プラズマから堆積された厚さ３００オングス
トロームのＴｉＮ層を有するＴｉ／ＴｉＮ２層上に堆積
されたアルミニウム層に対して得られた約０．７度の極
めて改善された（１１１）回折強度曲線半値全幅角に匹
敵する。ＴｉあるいはＴｉＮ層の堆積の間に、基板バイ
アスは印加されていない。
【００５８】図１０は、Ｔｉ／ＴｉＮウエッティング／
バリヤー・レイヤーのＴｉ層の堆積の間の基板バイアス
が、続いてＴｉ／ＴｉＮ層上に堆積されるアルミニウム
層の回折強度曲線半値全幅角に、いかに影響を与えるか
を示す。厚さ約４，５００オングストロームのアルミニ
ウム層が、標準スパッタリング技術を使用して、摂氏約
３００度の基板温度で、ウエッティング／バリヤー・レ
イヤー上に堆積された。厚さ３００オングストロームの
Ｔｉの層が、摂氏約１５０度の基板温度で高密度プラズ
マから堆積され、グラフ５００の軸５０４上に示される
厚さのＴｉＮ層が続いている。ＴｉＮ層は、標準スパッ
タリング技術を使用して、基板バイアスの印加無しで、
摂氏約２５０度の基板温度で堆積された。カーブ５０８
は、Ｔｉ層の堆積の間に基板バイアスの印加のない、ア
ルミニウム上層に対する（１１１）回折強度曲線半値全
幅角を（軸５０２上に）示す。（最小の自己バイアスが
あるが、正確な量は不明である）カーブ５１０は、Ｔｉ
層が約−３０ボルトにバイアスされた基板上に作成され
たアルミニウム上層の回折強度曲線半値全幅角を示す。
カーブ５１２は、Ｔｉ層が約−５０ボルトにバイアスさ
れた基板上に作成されたアルミニウム上層の回折強度曲
線半値全幅角を示す。カーブ５０６は、Ｔｉ層が約−９
５ボルトにバイアスされた基板上に作成されたアルミニ
ウム上層の回折強度曲線半値全幅角を示す。明らかにこ
の基板バイアスは高すぎ、その結果Ｔｉ／ＴｉＮウエッ
ティング／バリヤー・レイヤーから望まれる平坦で高密
度の表面は得られなかった。約−７０ボルト以上の基板
バイアスは、バイアスが印加されない基板に対して何の
利点もないと推測される。
バリヤー・レイヤーのＴｉ層の堆積の間の基板バイアス
が、続いてＴｉ／ＴｉＮ層上に堆積されるアルミニウム
層の回折強度曲線半値全幅角に、いかに影響を与えるか
を示す。厚さ約４，５００オングストロームのアルミニ
ウム層が、標準スパッタリング技術を使用して、摂氏約
３００度の基板温度で、ウエッティング／バリヤー・レ
イヤー上に堆積された。厚さ３００オングストロームの
Ｔｉの層が、摂氏約１５０度の基板温度で高密度プラズ
マから堆積され、グラフ５００の軸５０４上に示される
厚さのＴｉＮ層が続いている。ＴｉＮ層は、標準スパッ
タリング技術を使用して、基板バイアスの印加無しで、
摂氏約２５０度の基板温度で堆積された。カーブ５０８
は、Ｔｉ層の堆積の間に基板バイアスの印加のない、ア
ルミニウム上層に対する（１１１）回折強度曲線半値全
幅角を（軸５０２上に）示す。（最小の自己バイアスが
あるが、正確な量は不明である）カーブ５１０は、Ｔｉ
層が約−３０ボルトにバイアスされた基板上に作成され
たアルミニウム上層の回折強度曲線半値全幅角を示す。
カーブ５１２は、Ｔｉ層が約−５０ボルトにバイアスさ
れた基板上に作成されたアルミニウム上層の回折強度曲
線半値全幅角を示す。カーブ５０６は、Ｔｉ層が約−９
５ボルトにバイアスされた基板上に作成されたアルミニ
ウム上層の回折強度曲線半値全幅角を示す。明らかにこ
の基板バイアスは高すぎ、その結果Ｔｉ／ＴｉＮウエッ
ティング／バリヤー・レイヤーから望まれる平坦で高密
度の表面は得られなかった。約−７０ボルト以上の基板
バイアスは、バイアスが印加されない基板に対して何の
利点もないと推測される。
【００５９】図１１は、２層のＴｉＮ層の堆積の間に、
基板に過剰なバイアスを印加することの影響を示す。厚
さ５，０００オングストロームのアルミニウム層が、グ
ラフ５２０の軸５２２上に示す基板温度でＴｉ／ＴｉＮ
ウエッティング／バリヤー・レイヤー上に堆積された。
厚さ３００オングストロームのＴｉ層が、バイアスが印
加されていない基板上に摂氏約１５０度の温度で、高密
度プラズマから堆積された。続いて、厚さ３００オング
ストロームのＴｉＮ層が、摂氏約２５０度の温度で基板
上に高密度プラズマから堆積された。カーブ５２８は、
バイアスが印加されていない基板上にＴｉＮ層が堆積さ
れた場合の、アルミニウム上層に対する（１１１）回折
強度曲線半値全幅角を（軸５２０上に）示す。カーブ５
２６は、他の条件は大体同じで、ＴｉＮ層の反応性スパ
ッタリングの間のチタン・ターゲットへの電力が低い場
合（正確に言えば３ｋｗでなく２ｋｗ）のアルミニウム
上層に対する（１１１）回折強度曲線半値全幅角を示
す。カーブ５２４は、ＴｉＮ層の堆積の間に基板が約−
２００ボルトにバイアスされ、チタン・ターゲットへの
電力が３ｋｗである場合の、アルミニウム上層に対する
（１１１）回折強度曲線半値全幅角を示す。容易に理解
できるように、ＴｉＮ層の堆積の間に過度にバイアスさ
れた基板は、基礎のＴｉ層の適切な堆積にかかわらず、
１度未満の（１１１）回折強度曲線半値全幅角を得るた
めに要求される平坦で高密度の表面を破壊することがあ
る。
基板に過剰なバイアスを印加することの影響を示す。厚
さ５，０００オングストロームのアルミニウム層が、グ
ラフ５２０の軸５２２上に示す基板温度でＴｉ／ＴｉＮ
ウエッティング／バリヤー・レイヤー上に堆積された。
厚さ３００オングストロームのＴｉ層が、バイアスが印
加されていない基板上に摂氏約１５０度の温度で、高密
度プラズマから堆積された。続いて、厚さ３００オング
ストロームのＴｉＮ層が、摂氏約２５０度の温度で基板
上に高密度プラズマから堆積された。カーブ５２８は、
バイアスが印加されていない基板上にＴｉＮ層が堆積さ
れた場合の、アルミニウム上層に対する（１１１）回折
強度曲線半値全幅角を（軸５２０上に）示す。カーブ５
２６は、他の条件は大体同じで、ＴｉＮ層の反応性スパ
ッタリングの間のチタン・ターゲットへの電力が低い場
合（正確に言えば３ｋｗでなく２ｋｗ）のアルミニウム
上層に対する（１１１）回折強度曲線半値全幅角を示
す。カーブ５２４は、ＴｉＮ層の堆積の間に基板が約−
２００ボルトにバイアスされ、チタン・ターゲットへの
電力が３ｋｗである場合の、アルミニウム上層に対する
（１１１）回折強度曲線半値全幅角を示す。容易に理解
できるように、ＴｉＮ層の堆積の間に過度にバイアスさ
れた基板は、基礎のＴｉ層の適切な堆積にかかわらず、
１度未満の（１１１）回折強度曲線半値全幅角を得るた
めに要求される平坦で高密度の表面を破壊することがあ
る。
【００６０】以下に特許を請求する本発明の主題に一致
するような実施例を拡大することは、当業者にはこの開
示を考慮して可能であるから、以上に説明した推奨実施
例は本発明の範囲を制限するものではない。
するような実施例を拡大することは、当業者にはこの開
示を考慮して可能であるから、以上に説明した推奨実施
例は本発明の範囲を制限するものではない。
【図１】分図（Ａ）は、アルミニウム素子間配線と組み
合わせたアルミニウムを充填したコンタクト・バイアを
有する多層金属スタックの断面図の概念図である。分図
（Ｂ）は、アルミニウム素子間配線と組み合わせたタン
グステンを充填したコンタクト・バイアの断面図の概念
図である。
合わせたアルミニウムを充填したコンタクト・バイアを
有する多層金属スタックの断面図の概念図である。分図
（Ｂ）は、アルミニウム素子間配線と組み合わせたタン
グステンを充填したコンタクト・バイアの断面図の概念
図である。
【図２】分図（Ａ）は、エッチングされたアルミニウム
配線の３次元概念図を、エッチングされた金属配線の表
面の側面図の各場合における拡大図と共に示す。エッチ
ングされた金属表面の拡大図は、アルミニウム配線をエ
ッチングする時に発生する側壁孔食の量に対する（１１
１）アルミニウム集合組織化の量の効果を示す。分図
（Ｂ）は、エッチングされたアルミニウム配線の３次元
概念図を、エッチングされた金属配線の表面の側面図の
各場合における拡大図と共に示す。エッチングされた金
属表面の拡大図は、アルミニウム配線をエッチングする
時に発生する側壁孔食の量に対する（１１１）アルミニ
ウム集合組織化の量の効果を示す。
配線の３次元概念図を、エッチングされた金属配線の表
面の側面図の各場合における拡大図と共に示す。エッチ
ングされた金属表面の拡大図は、アルミニウム配線をエ
ッチングする時に発生する側壁孔食の量に対する（１１
１）アルミニウム集合組織化の量の効果を示す。分図
（Ｂ）は、エッチングされたアルミニウム配線の３次元
概念図を、エッチングされた金属配線の表面の側面図の
各場合における拡大図と共に示す。エッチングされた金
属表面の拡大図は、アルミニウム配線をエッチングする
時に発生する側壁孔食の量に対する（１１１）アルミニ
ウム集合組織化の量の効果を示す。
【図３】従来の標準スパッタリング技術を使用して、Ｔ
ｉウエッティング・レイヤーの表面上に堆積されたアル
ミニウム層を有する高密度プラズマを使用して堆積され
たＴｉウエッティング・レイヤーに対するデータを示す
グラフである。Ｔｉ層は、堆積の間に様々な量のバイア
スを基板に印加して、基板上に堆積されている。堆積さ
れたアルミニウム層の（１１１）回折強度曲線半値全幅
は、異なるＴｉウエッティング・レイヤーの各々に対し
てアルミニウム堆積温度の関数として示されている。
ｉウエッティング・レイヤーの表面上に堆積されたアル
ミニウム層を有する高密度プラズマを使用して堆積され
たＴｉウエッティング・レイヤーに対するデータを示す
グラフである。Ｔｉ層は、堆積の間に様々な量のバイア
スを基板に印加して、基板上に堆積されている。堆積さ
れたアルミニウム層の（１１１）回折強度曲線半値全幅
は、異なるＴｉウエッティング・レイヤーの各々に対し
てアルミニウム堆積温度の関数として示されている。
【図４】標準スパッタリング技術を使用して堆積された
Ｔｉウエッティング・レイヤーと標準スパッタリング技
術を使用して堆積されたＴｉＮバリヤー・レイヤーから
成る２層ウエッティング／バリヤー構造上に堆積された
アルミニウム層の（１１１）回折強度曲線半値全幅角を
示すグラフである。異なるＴｉ及びＴｉＮの厚さを表す
２つのカーブが示されている。アルミニウムの半値全幅
角は、アルミニウム堆積温度の関数として示されてい
る。これは、従来技術の結果と本発明による改良とを示
す比較データである。
Ｔｉウエッティング・レイヤーと標準スパッタリング技
術を使用して堆積されたＴｉＮバリヤー・レイヤーから
成る２層ウエッティング／バリヤー構造上に堆積された
アルミニウム層の（１１１）回折強度曲線半値全幅角を
示すグラフである。異なるＴｉ及びＴｉＮの厚さを表す
２つのカーブが示されている。アルミニウムの半値全幅
角は、アルミニウム堆積温度の関数として示されてい
る。これは、従来技術の結果と本発明による改良とを示
す比較データである。
【図５】２層ウエッティング／バリヤー構造とアルミニ
ウムの上層(overlying aluminum layer)で形成される３
層スタックに対する比較データを示すグラフである。ウ
エッティング／バリヤー２層構造は、Ｔｉの層及びＴｉ
Ｎの層から成り、チタン層はコリメート・スパッタリン
グ技術を使用して堆積され、窒化チタンは標準スパッタ
リング技術を使用して堆積されている。アルミニウムの
上層(overlying layer)は、標準スパッタリング技術を
使用して堆積されている。アルミニウム層の（１１１）
回折強度曲線半値全幅角は、２つのＴｉＮ層の厚さと、
２つのアルミニウム堆積温度に対するＴｉＮ堆積温度の
関数として示されている。
ウムの上層(overlying aluminum layer)で形成される３
層スタックに対する比較データを示すグラフである。ウ
エッティング／バリヤー２層構造は、Ｔｉの層及びＴｉ
Ｎの層から成り、チタン層はコリメート・スパッタリン
グ技術を使用して堆積され、窒化チタンは標準スパッタ
リング技術を使用して堆積されている。アルミニウムの
上層(overlying layer)は、標準スパッタリング技術を
使用して堆積されている。アルミニウム層の（１１１）
回折強度曲線半値全幅角は、２つのＴｉＮ層の厚さと、
２つのアルミニウム堆積温度に対するＴｉＮ堆積温度の
関数として示されている。
【図６】２層ウエッティング／バリヤー構造と本発明の
方法を使用して作成されたアルミニウム上層で形成され
る３層スタックに対する比較データを示すグラフであ
る。２層構造は、高密度プラズマを使用して堆積された
Ｔｉの最初の層と、その後に標準の反応性スパッタリン
グ技術を使用して堆積されたＴｉＮの層から成る。アル
ミニウム上層は、標準スパッタリング技術を使用して堆
積されている。アルミニウム層の（１１１）回折強度曲
線半値全幅角は、Ｔｉ層が基板にバイアスを印加して堆
積された時と、印加せずに堆積された時の、ＴｉＮ層の
厚さの関数として示されている。
方法を使用して作成されたアルミニウム上層で形成され
る３層スタックに対する比較データを示すグラフであ
る。２層構造は、高密度プラズマを使用して堆積された
Ｔｉの最初の層と、その後に標準の反応性スパッタリン
グ技術を使用して堆積されたＴｉＮの層から成る。アル
ミニウム上層は、標準スパッタリング技術を使用して堆
積されている。アルミニウム層の（１１１）回折強度曲
線半値全幅角は、Ｔｉ層が基板にバイアスを印加して堆
積された時と、印加せずに堆積された時の、ＴｉＮ層の
厚さの関数として示されている。
【図７】（高密度プラズマを使用して堆積されたＴｉウ
エッティング・レイヤーと、標準の反応性スパッタリン
グ技術を使用して堆積されたＴｉＮバリヤー・レイヤー
から成る）図５に示す種類の２層ウエッティング／バリ
ヤー構造の上に堆積されたアルミニウム層の（１１１）
回折強度曲線半値全幅角に、アルミニウム堆積温度がど
のように影響を与えるかを示すグラフである。
エッティング・レイヤーと、標準の反応性スパッタリン
グ技術を使用して堆積されたＴｉＮバリヤー・レイヤー
から成る）図５に示す種類の２層ウエッティング／バリ
ヤー構造の上に堆積されたアルミニウム層の（１１１）
回折強度曲線半値全幅角に、アルミニウム堆積温度がど
のように影響を与えるかを示すグラフである。
【図８】１）（約５０ボルトで適度にバイアスされた基
板上に）高密度プラズマを使用して堆積されたＴｉウエ
ッティング・レイヤーと、標準の反応性スパッタリング
技術を使用して堆積されたＴｉＮバリヤー・レイヤーの
２層ウエッティング／バリヤー構造及び、 ２）コリメート・スパッタリング技術を使用して堆積さ
れたＴｉウエッティング・レイヤーに続いて標準の反応
性スパッタリング技術を使用して堆積されたＴｉＮバリ
ヤー・レイヤー、に堆積されたアルミニウム層の（１１
１）回折強度曲線半値全幅角に対する比較例を示すグラ
フである。
板上に）高密度プラズマを使用して堆積されたＴｉウエ
ッティング・レイヤーと、標準の反応性スパッタリング
技術を使用して堆積されたＴｉＮバリヤー・レイヤーの
２層ウエッティング／バリヤー構造及び、 ２）コリメート・スパッタリング技術を使用して堆積さ
れたＴｉウエッティング・レイヤーに続いて標準の反応
性スパッタリング技術を使用して堆積されたＴｉＮバリ
ヤー・レイヤー、に堆積されたアルミニウム層の（１１
１）回折強度曲線半値全幅角に対する比較例を示すグラ
フである。
【図９】２層Ｔｉ／ＴｉＮ構造の上に堆積されたアルミ
ニウム層の（１１１）回折強度曲線半値全幅角に対する
比較データを示すグラフであり、ここで、カーブの一方
は、コリメート・スパッタリング技術を使用して堆積さ
れたチタン層に続いて標準の反応性スパッタリングを使
用して作られたＴｉＮ層の２層に対するものであり、他
のカーブは、Ｔｉ層及びＴｉＮ層の両方が高密度プラズ
マを使用して堆積された本発明の推奨実施例の１つを使
用して作られた２層に対するものである。第二の事例に
おいて、両方のバリヤー・レイヤーはコリメーション技
術を使用して堆積されている。このグラフは、各事例に
おいて、堆積されたアルミニウム層の回折強度曲線半値
全幅をアルミニウム堆積温度の関数として示す。Ｔｉ及
びＴｉＮバリヤー・レイヤーの厚さは試料ごとに変化す
るが、変化は決して２０％以上にはならない、またこの
厚さの変化は、このデータの比較の性質に影響を与える
ものとは考えられない。
ニウム層の（１１１）回折強度曲線半値全幅角に対する
比較データを示すグラフであり、ここで、カーブの一方
は、コリメート・スパッタリング技術を使用して堆積さ
れたチタン層に続いて標準の反応性スパッタリングを使
用して作られたＴｉＮ層の２層に対するものであり、他
のカーブは、Ｔｉ層及びＴｉＮ層の両方が高密度プラズ
マを使用して堆積された本発明の推奨実施例の１つを使
用して作られた２層に対するものである。第二の事例に
おいて、両方のバリヤー・レイヤーはコリメーション技
術を使用して堆積されている。このグラフは、各事例に
おいて、堆積されたアルミニウム層の回折強度曲線半値
全幅をアルミニウム堆積温度の関数として示す。Ｔｉ及
びＴｉＮバリヤー・レイヤーの厚さは試料ごとに変化す
るが、変化は決して２０％以上にはならない、またこの
厚さの変化は、このデータの比較の性質に影響を与える
ものとは考えられない。
【図１０】Ｔｉ／ＴｉＮ２層構造のＴｉウエッティング
・レイヤーを作成する間の基板バイアスが、Ｔｉ層の上
に堆積されたアルミニウム層の（１１１）回折強度曲線
半値全幅角に及ぼす効果を示すグラフである。Ｔｉ層は
高密度プラズマ技術を使用して堆積され、ＴｉＮ及びア
ルミニウム層は標準スパッタリング技術を使用して堆積
されている。アルミニウムの（１１１）回折強度曲線半
値全幅は、同様にＴｉＮ層の厚さの関数として示されて
いる。
・レイヤーを作成する間の基板バイアスが、Ｔｉ層の上
に堆積されたアルミニウム層の（１１１）回折強度曲線
半値全幅角に及ぼす効果を示すグラフである。Ｔｉ層は
高密度プラズマ技術を使用して堆積され、ＴｉＮ及びア
ルミニウム層は標準スパッタリング技術を使用して堆積
されている。アルミニウムの（１１１）回折強度曲線半
値全幅は、同様にＴｉＮ層の厚さの関数として示されて
いる。
【図１１】ＴｉＮバリヤー・レイヤーのみを作成する間
の基板バイアスの効果を示すグラフである。各Ｔｉ層
は、基板バイアスを印加せずに、高密度プラズマ技術を
使用して作成されている。各ＴｉＮ層は高密度プラズマ
技術を使用して作成されており、ＴｉＮ層の２つは基板
バイアスを印加せずに堆積され、ＴｉＮ層の１つは基板
に−２１０ボルトを加えて堆積されている。アルミニウ
ム（１１１）回折強度曲線半値全幅角は、同様にアルミ
ニウム堆積温度の関数として示されている。
の基板バイアスの効果を示すグラフである。各Ｔｉ層
は、基板バイアスを印加せずに、高密度プラズマ技術を
使用して作成されている。各ＴｉＮ層は高密度プラズマ
技術を使用して作成されており、ＴｉＮ層の２つは基板
バイアスを印加せずに堆積され、ＴｉＮ層の１つは基板
に−２１０ボルトを加えて堆積されている。アルミニウ
ム（１１１）回折強度曲線半値全幅角は、同様にアルミ
ニウム堆積温度の関数として示されている。
【図１２】スパッターされたウエッティング層、バリヤ
ー・レイヤー、あるいはメタライゼーション層を、高密
度プラズマ技術を使用して堆積するために必要な重要な
要素を有する装置の概念図を示す。
ー・レイヤー、あるいはメタライゼーション層を、高密
度プラズマ技術を使用して堆積するために必要な重要な
要素を有する装置の概念図を示す。
【図１３】スパッタリング・チャンバ内での、本発明に
よる方法の実行を容易にするようにプログラムされたコ
ンピュータにより制御されるＰＶＤチャンバ（スパッタ
リング・チャンバ）の概念図を示す。
よる方法の実行を容易にするようにプログラムされたコ
ンピュータにより制御されるＰＶＤチャンバ（スパッタ
リング・チャンバ）の概念図を示す。
１００…デバイス構造、１０１…層、１０２ａ…配線、
１０２ｂ…電気的コンタクト、１０３…金属層、１０４
…誘電体層、１０５ｂ…電気コンタクト、１０６…金属
層、１０７、１０９…ウエッティング／バリヤー・レイ
ヤー構造、１２０…デバイス構造、１２１…誘電体層、
１２２…電気的コンタクト、１２４…誘電体層、１２５
…電気的コンタクト、１２６…素子間配線、１２７…ウ
エッティング／バリヤー・レイヤー構造、１２９…ウエ
ッティング／バリヤー・レイヤー構造、１３０…アルミ
ニウム層、１３２…アルミニウム層、２００…フィーチ
ャー、２０３…溝、２０６…側壁、２２０…アルミニウ
ム・フィーチャー、２２２…アルミニウム層、２２３…
溝、２２７…上部表面、２２８…側壁、２３２…孔食、
６００…プロセス・チャンバ、６０２…スパッタリング
陰極、６０３…チャネル、６０４…基板支持電極、６０
５…半導体基板、６０６…高周波電源、６０７…プラズ
マ、６０８…フラット・コイル、６１２…真空チャン
バ、６１３…シールド、７００…コンピュータ、７０２
…プロセッサ、７０４…メモリ、７０６…命令、７０８
…ポート、７１２…ＰＶＤチャンバ、
１０２ｂ…電気的コンタクト、１０３…金属層、１０４
…誘電体層、１０５ｂ…電気コンタクト、１０６…金属
層、１０７、１０９…ウエッティング／バリヤー・レイ
ヤー構造、１２０…デバイス構造、１２１…誘電体層、
１２２…電気的コンタクト、１２４…誘電体層、１２５
…電気的コンタクト、１２６…素子間配線、１２７…ウ
エッティング／バリヤー・レイヤー構造、１２９…ウエ
ッティング／バリヤー・レイヤー構造、１３０…アルミ
ニウム層、１３２…アルミニウム層、２００…フィーチ
ャー、２０３…溝、２０６…側壁、２２０…アルミニウ
ム・フィーチャー、２２２…アルミニウム層、２２３…
溝、２２７…上部表面、２２８…側壁、２３２…孔食、
６００…プロセス・チャンバ、６０２…スパッタリング
陰極、６０３…チャネル、６０４…基板支持電極、６０
５…半導体基板、６０６…高周波電源、６０７…プラズ
マ、６０８…フラット・コイル、６１２…真空チャン
バ、６１３…シールド、７００…コンピュータ、７０２
…プロセッサ、７０４…メモリ、７０６…命令、７０８
…ポート、７１２…ＰＶＤチャンバ、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/285 ３０１ Ｈ０１Ｌ 21/285 ３０１Ｌ 21/88 Ｒ (72)発明者 ジンガング ス アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サニーヴェイル， クレセント アヴェニ ュー 455， ナンバー23 (72)発明者 ゴングダ ヤオ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， フリーモント， ワインディング レーン 44875 (72)発明者 シャン シュ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， フォスター シティ， ハドソン ベイ ストリート 279 (72)発明者 フセン チャン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， クパティノ， スターン アヴェニュー 10390
Claims (27)
- 【請求項１】 １度以下の（１１１）回折強度曲線半値
全幅角を有するアルミニウム層を形成する方法であっ
て、前記方法は、 ａ）高密度プラズマを使用して、基板上にチタン層を堆
積する段階と、 ｂ）高密度プラズマあるいは標準スパッタリング技術の
いずれかを使用して、前記チタン層の表面上に前記アル
ミニウム層を堆積する段階を有する１度以下の（１１
１）回折強度曲線半値全幅角を有するアルミニウム層を
形成する方法。 - 【請求項２】 前記チタン層が、約１００オングストロ
ームから約３００オングストロームの範囲の厚さに堆積
される請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 その上に前記チタン層が堆積される前記
基板が、約−０ボルトから約−９５ボルトまでバイアス
される請求項１あるいは請求項２記載の方法。 - 【請求項４】 前記アルミニウムが、摂氏約７５度から
摂氏約５００度の範囲の温度で堆積される請求項１ある
いは請求項２記載の方法。 - 【請求項５】 前記アルミニウムが、摂氏約３５０度未
満の温度で堆積される請求項１あるいは請求項２記載の
方法。 - 【請求項６】 前記アルミニウムが、摂氏約７５度から
摂氏約５００度の範囲の温度で堆積される請求項３記載
の方法。 - 【請求項７】 前記アルミニウムが、摂氏約３５０度未
満の温度で堆積される請求項３記載の方法。 - 【請求項８】 １度以下の（１１１）回折強度曲線半値
全幅角を有するアルミニウム層を形成する方法であっ
て、前記方法は、 ａ）高密度プラズマを使用して、基板上にチタン層を堆
積する段階と、 ｂ）前記チタン層の表面上に窒化チタン層を堆積する段
階と、 ｃ）高密度プラズマあるいは標準スパッタリング技術の
いずれかを使用して、前記窒化チタン層の表面上に前記
アルミニウム層を堆積する段階を有する１度以下の（１
１１）回折強度曲線半値全幅角を有するアルミニウム層
を形成する方法。 - 【請求項９】 前記チタン層が、約１００オングストロ
ームから約３００オングストロームの範囲の厚さに堆積
される請求項８記載の方法。 - 【請求項１０】 前記窒化チタン層が、高密度プラズマ
反応性スパッタリング技術を使用して堆積される請求項
８記載の方法。 - 【請求項１１】 前記窒化チタン層が、標準の反応性ス
パッタリング技術を使用して堆積される請求項８記載の
方法。 - 【請求項１２】 その上に前記チタン層が堆積される前
記基板が、約−０ボルトから約−９５ボルトまでバイア
スされる請求項８記載の方法。 - 【請求項１３】 前記アルミニウムが、摂氏約７５度か
ら摂氏約５００度の範囲の温度で堆積される請求項８あ
るいは請求項９、あるいは請求項１０、あるいは請求項
１１、あるいは請求項１２記載の方法。 - 【請求項１４】 前記アルミニウムが、摂氏約３５０度
未満の温度で堆積される請求項８あるいは請求項９、あ
るいは請求項１０、あるいは請求項１１、あるいは請求
項１２記載の方法。 - 【請求項１５】 １度以下の（１１１）回折強度曲線半
値全幅角を有するアルミニウム層を形成する方法であっ
て、前記方法は、 ａ）高密度プラズマを使用して、基板上にチタンの第一
層を堆積する段階と、 ｂ）チタンの前記第一層の表面上に窒化チタンの層を堆
積する段階と、 ｃ）前記窒化チタン層の表面上にチタンの第二層を堆積
する段階と、 ｄ）高密度プラズマあるいは標準スパッタリング技術の
いずれかを使用して、チタンの前記第二層の表面上に前
記アルミニウム層を堆積する段階を有する１度以下の
（１１１）回折強度曲線半値全幅角を有するアルミニウ
ム層を形成する方法。 - 【請求項１６】 前記チタン層が、約１００オングスト
ロームから約３００オングストロームの範囲の厚さに堆
積される請求項１５記載の方法。 - 【請求項１７】 前記窒化チタン層が、高密度プラズマ
反応性スパッタリング技術を使用して堆積される請求項
１５記載の方法。 - 【請求項１８】 前記窒化チタン層が、標準の反応性ス
パッタリング技術を使用して堆積される請求項１５記載
の方法。 - 【請求項１９】 その上に前記チタンの第一層が堆積さ
れる前記基板が、約−０ボルトから約−９５ボルトまで
バイアスされる請求項１５記載の方法。 - 【請求項２０】 前記チタンの第二層が、高密度プラズ
マを使用して堆積される請求項１５記載の方法。 - 【請求項２１】 前記チタンの第二層が、高密度プラズ
マを使用して堆積される請求項１７記載の方法。 - 【請求項２２】 前記アルミニウムが、摂氏約５００度
未満の温度で堆積される請求項１６、あるいは請求項１
８、あるいは請求項１９記載の方法。 - 【請求項２３】 前記アルミニウムが、摂氏約３５０度
未満の温度で堆積される請求項１５、あるいは請求項１
６、あるいは請求項１７、あるいは請求項１８、あるい
は請求項１９、あるいは請求項２０、あるいは請求項２
１記載の方法。 - 【請求項２４】 約１度未満の（１１１）回折強度曲線
半値全幅角を有するアルミニウム層を有するアルミニウ
ム素子間配線構造であって、前記アルミニウム素子間配
線構造は、 ａ）高密度プラズマを使用して堆積された少なくとも１
つのチタンの基礎層と、 ｂ）前記アルミニウム層の前記（１１１）回折強度曲線
半値全幅角は、前記チタン層の集合組織化により影響を
受ける前記チタン層に重なる位置に堆積された前記アル
ミニウム層を有する約１度未満の（１１１）回折強度曲
線半値全幅角を有するアルミニウム層を有するアルミニ
ウム素子間配線構造。 - 【請求項２５】 前記素子間配線構造が、 ｃ）前記チタン層に重なり、前記アルミニウム層の基礎
となっている窒化チタンの層をさらに有する請求項２４
記載のアルミニウム素子間配線構造。 - 【請求項２６】 前記窒化チタンが、標準のスパッタリ
ングを使用して堆積される請求項２５記載のアルミニウ
ム素子間配線構造。 - 【請求項２７】 前記素子間配線構造が、 ｄ）前記窒化チタン層に重なっているチタンの第二の層
をさらに有する請求項２６記載のアルミニウム素子間配
線構造。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/244,280 US6383915B1 (en) | 1999-02-03 | 1999-02-03 | Tailoring of a wetting/barrier layer to reduce electromigration in an aluminum interconnect |
| US09/244280 | 1999-02-03 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000299322A true JP2000299322A (ja) | 2000-10-24 |
Family
ID=22922110
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000026340A Pending JP2000299322A (ja) | 1999-02-03 | 2000-02-03 | アルミニウム素子間配線におけるエレクトロマイグレーションを減少させるためのウエッティング／バリヤー・レイヤーの適合方法。 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6383915B1 (ja) |
| EP (1) | EP1032032A3 (ja) |
| JP (1) | JP2000299322A (ja) |
| KR (1) | KR100753289B1 (ja) |
| TW (1) | TW501231B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021521349A (ja) * | 2018-05-04 | 2021-08-26 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | 高反射率アルミニウム層のための方法および装置 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6569751B1 (en) * | 2000-07-17 | 2003-05-27 | Lsi Logic Corporation | Low via resistance system |
| KR100401498B1 (ko) * | 2001-01-11 | 2003-10-17 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체장치의 배리어층 형성방법 |
| CN101048918B (zh) * | 2004-11-08 | 2013-06-26 | 胡贝尔和茹纳股份公司 | 同轴电缆的电缆插头和这样的电缆插头的组装方法 |
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