JPH05267220A - 半導体装置の密着層及びメタルプラグ形成方法 - Google Patents
半導体装置の密着層及びメタルプラグ形成方法Info
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- JPH05267220A JPH05267220A JP9238992A JP9238992A JPH05267220A JP H05267220 A JPH05267220 A JP H05267220A JP 9238992 A JP9238992 A JP 9238992A JP 9238992 A JP9238992 A JP 9238992A JP H05267220 A JPH05267220 A JP H05267220A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】高耐熱性で且つ優れた密着性を有し、形成時に
パーティクルの生成が少なく、しかも、形成時の原料ガ
スの制御が容易であり、更には、特性の安定した、半導
体装置のメタルプラグのための密着層を提供する。更に
は、かかる密着層の形成を含むメタルプラグの形成方法
を提供する。 【構成】密着層は、ＴｉＢX、ＴｉＣX、ＴｉＢXＮ1-X又
はＴｉＣXＮ1-Xから成る群から選ばれた組成から成る。
また、メタルプラグ形成方法は、（イ）半導体基板１０
０上に形成された層間絶縁層１０４に開口部１０６を形
成する工程と、（ロ）ＴｉＢX、ＴｉＣX、ＴｉＢXＮ1-X
又はＴｉＣXＮ1-Xから成る群から選ばれた組成から成る
密着層１１０を、層間絶縁層の上面及び開口部内に形成
する工程と、（ハ）金属材料１１２を開口部内に形成す
る工程、から成る。
パーティクルの生成が少なく、しかも、形成時の原料ガ
スの制御が容易であり、更には、特性の安定した、半導
体装置のメタルプラグのための密着層を提供する。更に
は、かかる密着層の形成を含むメタルプラグの形成方法
を提供する。 【構成】密着層は、ＴｉＢX、ＴｉＣX、ＴｉＢXＮ1-X又
はＴｉＣXＮ1-Xから成る群から選ばれた組成から成る。
また、メタルプラグ形成方法は、（イ）半導体基板１０
０上に形成された層間絶縁層１０４に開口部１０６を形
成する工程と、（ロ）ＴｉＢX、ＴｉＣX、ＴｉＢXＮ1-X
又はＴｉＣXＮ1-Xから成る群から選ばれた組成から成る
密着層１１０を、層間絶縁層の上面及び開口部内に形成
する工程と、（ハ）金属材料１１２を開口部内に形成す
る工程、から成る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造にお
けるメタルプラグ形成方法に関する。
けるメタルプラグ形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置等の電子デバイスは年々微細
化してきている。特に、半導体集積回路の微細化に伴
い、コンタクトホール、ビアホールあるいはスルーホー
ル（以下、総称して接続孔ともいう）の寸法も益々小さ
くなりつつある。接続孔は、半導体基板上に形成された
開口部に配線材料を埋め込むことによって形成される。
配線材料としてアルミニウム又はアルミニウム合金を用
い、バイアススパッタ法等によってかかる配線材料で開
口部を埋め込む従来のスパッタ技術では、最早、微細な
接続孔の形成が困難になっている。
化してきている。特に、半導体集積回路の微細化に伴
い、コンタクトホール、ビアホールあるいはスルーホー
ル（以下、総称して接続孔ともいう）の寸法も益々小さ
くなりつつある。接続孔は、半導体基板上に形成された
開口部に配線材料を埋め込むことによって形成される。
配線材料としてアルミニウム又はアルミニウム合金を用
い、バイアススパッタ法等によってかかる配線材料で開
口部を埋め込む従来のスパッタ技術では、最早、微細な
接続孔の形成が困難になっている。
【０００３】このような背景下、ステップカバレッジの
良い、所謂ブランケットＣＶＤ法が注目されている。こ
のブランケットＣＶＤ法においては、図４に示すよう
に、半導体基板１００上に形成された層間絶縁層１０４
に開口部１０６を設け、ＣＶＤ法にて例えばタングステ
ンから成る金属層１１２を層間絶縁層の上面上及び開口
部内に形成する。その後、層間絶縁層の上面上の金属層
１１２を選択的にエッチバックによって除去し、開口部
１０６内に金属から成るメタルプラグを形成し、これに
よって接続孔が完成する。尚、１０２は不純物拡散領域
である。
良い、所謂ブランケットＣＶＤ法が注目されている。こ
のブランケットＣＶＤ法においては、図４に示すよう
に、半導体基板１００上に形成された層間絶縁層１０４
に開口部１０６を設け、ＣＶＤ法にて例えばタングステ
ンから成る金属層１１２を層間絶縁層の上面上及び開口
部内に形成する。その後、層間絶縁層の上面上の金属層
１１２を選択的にエッチバックによって除去し、開口部
１０６内に金属から成るメタルプラグを形成し、これに
よって接続孔が完成する。尚、１０２は不純物拡散領域
である。
【０００４】このタングステンを用いたブランケットＣ
ＶＤ法においては、タングステンは半導体基板１００等
の下地と密着性が悪いため、金属層と半導体基板との間
に密着層を形成することが必須とされている。密着層と
しては、ＴｉＮ層又はＴｉＯＮ層が多く用いられてい
る。ところが、図４に示すように、開口部に対する密着
層１１０のカバレッジが悪い場合、ブランケットＣＶＤ
法で層間絶縁層１０４上及び開口部１０６内に金属層を
堆積させたとき、開口部１０６中の金属層にボイド（中
空部）１１４が生じるという問題がある。
ＶＤ法においては、タングステンは半導体基板１００等
の下地と密着性が悪いため、金属層と半導体基板との間
に密着層を形成することが必須とされている。密着層と
しては、ＴｉＮ層又はＴｉＯＮ層が多く用いられてい
る。ところが、図４に示すように、開口部に対する密着
層１１０のカバレッジが悪い場合、ブランケットＣＶＤ
法で層間絶縁層１０４上及び開口部１０６内に金属層を
堆積させたとき、開口部１０６中の金属層にボイド（中
空部）１１４が生じるという問題がある。
【０００５】更に、通常、ＴｉＮから成る密着層をＣＶ
Ｄ法で形成する場合、原料ガスとしてＴｉＣｌ4を使用
するため、ＴｉＮ層にＣｌが取り込まれ易いという問題
がある。これについては、例えば、文献、「Photo Assi
sted LP-CVD TiN For Deep Submicron Contact Using O
rgano-titanium Compound」, Koichi Ikeda et al, 199
0 Symposium on VLSI Technology pp61-62 を参照のこ
と。ＴｉＮ層にＣｌが取り込まれると、ＴｉＮ層（密着
層）の品質が低下し、バリヤ性が低下する。
Ｄ法で形成する場合、原料ガスとしてＴｉＣｌ4を使用
するため、ＴｉＮ層にＣｌが取り込まれ易いという問題
がある。これについては、例えば、文献、「Photo Assi
sted LP-CVD TiN For Deep Submicron Contact Using O
rgano-titanium Compound」, Koichi Ikeda et al, 199
0 Symposium on VLSI Technology pp61-62 を参照のこ
と。ＴｉＮ層にＣｌが取り込まれると、ＴｉＮ層（密着
層）の品質が低下し、バリヤ性が低下する。
【０００６】そこで、ＴｉＮ層を電子サイクロトロン共
鳴（ＥＣＲ）プラズマＣＶＤ法で成膜する方法が提案さ
れている（例えば、１９９０年春 応用物理学会予稿集
５９１頁の赤堀他 ２９ａ−ＺＡ−６参照）。この方
法によれば、カバレッジ良くＴｉＮ層を形成でき、しか
も６５０°Ｃ程度の温度でＴｉＮを成膜することによ
り、ＴｉＮ層中へのＣｌの取り込み量が少なくなったと
されている。
鳴（ＥＣＲ）プラズマＣＶＤ法で成膜する方法が提案さ
れている（例えば、１９９０年春 応用物理学会予稿集
５９１頁の赤堀他 ２９ａ−ＺＡ−６参照）。この方
法によれば、カバレッジ良くＴｉＮ層を形成でき、しか
も６５０°Ｃ程度の温度でＴｉＮを成膜することによ
り、ＴｉＮ層中へのＣｌの取り込み量が少なくなったと
されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ＴｉＮ層、あるいはＴ
ｉＮ層の下にＴｉ層を形成することによってＴｉＮ層と
の不純物拡散領域との間の抵抗を減らしたＴｉ／ＴｉＮ
の２層構造を上述のようにブランケットＣＶＤ法におけ
る密着層として用いる場合、ＴｉＮ層では、耐熱性やバ
リア性が充分であるとはいい難い。そこでＴｉＮ層の代
わりにＴｉＯＮ層を形成する方法が提案されているが、
ＴｉＯＮ層の形成中にＴｉＯ2のパーティクルが発生す
るという問題がある。
ｉＮ層の下にＴｉ層を形成することによってＴｉＮ層と
の不純物拡散領域との間の抵抗を減らしたＴｉ／ＴｉＮ
の２層構造を上述のようにブランケットＣＶＤ法におけ
る密着層として用いる場合、ＴｉＮ層では、耐熱性やバ
リア性が充分であるとはいい難い。そこでＴｉＮ層の代
わりにＴｉＯＮ層を形成する方法が提案されているが、
ＴｉＯＮ層の形成中にＴｉＯ2のパーティクルが発生す
るという問題がある。
【０００８】また、ＴｉＯＮ層形成時の原料ガス組成の
制御が難しいという問題もある。その理由は、ＴｉＯＮ
成膜装置に残留したガス中に酸素が含まれており、Ｔｉ
ＯＮ形成時、ＴｉＯＮ成膜装置に残留した酸素を考慮し
てＴｉＯＮを形成しなければならないこと、及びＴｉが
酸化され易いことにある。
制御が難しいという問題もある。その理由は、ＴｉＯＮ
成膜装置に残留したガス中に酸素が含まれており、Ｔｉ
ＯＮ形成時、ＴｉＯＮ成膜装置に残留した酸素を考慮し
てＴｉＯＮを形成しなければならないこと、及びＴｉが
酸化され易いことにある。
【０００９】更に、スパッタ法でＴｉＯＮ層を形成した
場合、半導体基板の処理枚数が増加するにつれて、成膜
後の半導体基板のシート抵抗が増加するという問題があ
る。この原因は、スパッタ装置の処理室の内壁に付着し
たＴｉが、スパッタ処理の開始時、処理室に流したＯ2
を吸着するために、成膜後の半導体基板のシート抵抗が
低くなり、スパッタ装置における半導体基板の処理枚数
が増加するに従い、スパッタ装置の処理室の内壁に付着
したＴｉにゲッターされる酸素が少なくなるため、Ｔｉ
ＯＮ層に取り込まれる酸素が多くなり、半導体基板のシ
ート抵抗が高くなるためであると考えられている。その
ため特性の安定した高耐熱性を有する新しい密着層が望
まれている。
場合、半導体基板の処理枚数が増加するにつれて、成膜
後の半導体基板のシート抵抗が増加するという問題があ
る。この原因は、スパッタ装置の処理室の内壁に付着し
たＴｉが、スパッタ処理の開始時、処理室に流したＯ2
を吸着するために、成膜後の半導体基板のシート抵抗が
低くなり、スパッタ装置における半導体基板の処理枚数
が増加するに従い、スパッタ装置の処理室の内壁に付着
したＴｉにゲッターされる酸素が少なくなるため、Ｔｉ
ＯＮ層に取り込まれる酸素が多くなり、半導体基板のシ
ート抵抗が高くなるためであると考えられている。その
ため特性の安定した高耐熱性を有する新しい密着層が望
まれている。
【００１０】従って、本発明の目的は、高耐熱性で且つ
優れた密着性を有し、形成時にパーティクルの生成が少
なく、しかも、形成時の原料ガスの制御が容易であり、
更には、特性の安定した密着層を提供することにある。
更に、本発明の目的は、かかる密着層の形成を含むメタ
ルプラグの形成方法を提供することにある。
優れた密着性を有し、形成時にパーティクルの生成が少
なく、しかも、形成時の原料ガスの制御が容易であり、
更には、特性の安定した密着層を提供することにある。
更に、本発明の目的は、かかる密着層の形成を含むメタ
ルプラグの形成方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、本発明の
第１の態様により、ＴｉＢX、ＴｉＣX、ＴｉＢXＮ1-X又
はＴｉＣXＮ1-Xから成る群から選ばれた組成から成るこ
とを特徴とする、半導体装置のメタルプラグのための密
着層によって達成することができる。
第１の態様により、ＴｉＢX、ＴｉＣX、ＴｉＢXＮ1-X又
はＴｉＣXＮ1-Xから成る群から選ばれた組成から成るこ
とを特徴とする、半導体装置のメタルプラグのための密
着層によって達成することができる。
【００１２】ＴｉＢXにおけるＸは、０．１＜Ｘ≦２で
ある。ＴｉＣXにおけるＸは、０．１＜Ｘ≦２である。
ＴｉＢXＮ1-XにおけるＸは、０．１＜Ｘ＜０．９であ
る。また、ＴｉＣXＮ1-XにおけるＸは、０．１＜Ｘ＜
０．９である。
ある。ＴｉＣXにおけるＸは、０．１＜Ｘ≦２である。
ＴｉＢXＮ1-XにおけるＸは、０．１＜Ｘ＜０．９であ
る。また、ＴｉＣXＮ1-XにおけるＸは、０．１＜Ｘ＜
０．９である。
【００１３】上記の目的は、本発明の第２の態様によ
り、（イ）半導体基板上に形成された層間絶縁層に開口
部を形成する工程と、（ロ）ＴｉＢX、ＴｉＣX、ＴｉＢ
XＮ1-X又はＴｉＣXＮ1-Xから成る群から選ばれた組成か
ら成る密着層を、層間絶縁層の上面及び開口部内に形成
する工程と、（ハ）金属材料を開口部内に形成する工
程、から成ることを特徴とする本発明のメタルプラグ形
成方法によって達成することができる。
り、（イ）半導体基板上に形成された層間絶縁層に開口
部を形成する工程と、（ロ）ＴｉＢX、ＴｉＣX、ＴｉＢ
XＮ1-X又はＴｉＣXＮ1-Xから成る群から選ばれた組成か
ら成る密着層を、層間絶縁層の上面及び開口部内に形成
する工程と、（ハ）金属材料を開口部内に形成する工
程、から成ることを特徴とする本発明のメタルプラグ形
成方法によって達成することができる。
【００１４】本発明のメタルプラグ形成方法の好ましい
実施態様によれば、前記（イ）の工程の後に、Ｔｉ層を
層間絶縁層の上面及び開口部内に形成し、次いで連続し
て前記（ロ）の工程を行う。
実施態様によれば、前記（イ）の工程の後に、Ｔｉ層を
層間絶縁層の上面及び開口部内に形成し、次いで連続し
て前記（ロ）の工程を行う。
【００１５】本発明のメタルプラグ形成方法の更に好ま
しい実施態様によれば、前記密着層を、電子サイクロト
ロン共鳴プラズマＣＶＤ法にて形成する。
しい実施態様によれば、前記密着層を、電子サイクロト
ロン共鳴プラズマＣＶＤ法にて形成する。
【００１６】
【作用】本発明の密着層がＴｉＢX又はＴｉＣXから成る
場合、ＴｉＮに比べて、パーティクルの発生も少なく、
また、２元素であるため組成の制御も行い易い。ＴｉＢ
XあるいはＴｉＣXは、元来バリア性が良い。更に、密着
層の形成時酸素の添加が必要なくなり、原料ガスの制御
が容易となる。しかも、ＴｉＯＮ層の形成時問題となる
半導体基板のシート抵抗の変動も生じることがない。従
って、信頼性の高いプロセスで半導体装置を製造するこ
とができる。
場合、ＴｉＮに比べて、パーティクルの発生も少なく、
また、２元素であるため組成の制御も行い易い。ＴｉＢ
XあるいはＴｉＣXは、元来バリア性が良い。更に、密着
層の形成時酸素の添加が必要なくなり、原料ガスの制御
が容易となる。しかも、ＴｉＯＮ層の形成時問題となる
半導体基板のシート抵抗の変動も生じることがない。従
って、信頼性の高いプロセスで半導体装置を製造するこ
とができる。
【００１７】密着層がＴｉＢXＮ1-X又はＴｉＣXＮ1-Xか
ら成る場合、ＴｉＮに比べて、パーティクルの発生も少
なく、また、３元素ではあるが組成の制御も行い易い。
ＴｉＢXＮ1-XあるいはＴｉＣXＮ1-Xは、元来バリア性が
良い。更に、密着層の形成時酸素の添加が必要なくな
り、原料ガスの制御が容易となる。しかも、ＴｉＯＮ層
の形成時問題となる半導体基板のシート抵抗の変動も生
じることがない。従って、信頼性の高いプロセスで半導
体装置を製造することができる。
ら成る場合、ＴｉＮに比べて、パーティクルの発生も少
なく、また、３元素ではあるが組成の制御も行い易い。
ＴｉＢXＮ1-XあるいはＴｉＣXＮ1-Xは、元来バリア性が
良い。更に、密着層の形成時酸素の添加が必要なくな
り、原料ガスの制御が容易となる。しかも、ＴｉＯＮ層
の形成時問題となる半導体基板のシート抵抗の変動も生
じることがない。従って、信頼性の高いプロセスで半導
体装置を製造することができる。
【００１８】本発明のメタルプラグ形成方法における好
ましい実施態様によれば、連続してＴｉ層／密着層の形
成を行う。それ故、メタルプラグのコンタクト抵抗を更
に低下させ得るばかりか、スループットを上げることが
できる。
ましい実施態様によれば、連続してＴｉ層／密着層の形
成を行う。それ故、メタルプラグのコンタクト抵抗を更
に低下させ得るばかりか、スループットを上げることが
できる。
【００１９】本発明のメタルプラグ形成方法における更
に好ましい実施態様によれば、密着層は、高密度プラズ
マが形成可能な、電子サイクロトロン共鳴プラズマＣＶ
Ｄ法（ＥＣＲ−ＣＶＤ法）にて形成される。このような
ＥＣＲ−ＣＶＤ法によって、密着層を、約７００゜Ｃで
成膜する熱ＣＶＤ法に比べて低温で成膜でき、しかも、
開口部の底部に密着層を厚く堆積させることができる。
中でも、密着層がＴｉＣXＮ1-Xから成る場合、反応性の
高いＣＨ3ＣＮを用いて形成することができるので、他
のＴｉ化合物と比較して、一層低温で成膜することがで
きる。
に好ましい実施態様によれば、密着層は、高密度プラズ
マが形成可能な、電子サイクロトロン共鳴プラズマＣＶ
Ｄ法（ＥＣＲ−ＣＶＤ法）にて形成される。このような
ＥＣＲ−ＣＶＤ法によって、密着層を、約７００゜Ｃで
成膜する熱ＣＶＤ法に比べて低温で成膜でき、しかも、
開口部の底部に密着層を厚く堆積させることができる。
中でも、密着層がＴｉＣXＮ1-Xから成る場合、反応性の
高いＣＨ3ＣＮを用いて形成することができるので、他
のＴｉ化合物と比較して、一層低温で成膜することがで
きる。
【００２０】
【実施例】以下、本発明を、図面を参照して実施例に基
づき説明する。 （実施例１）実施例１は、本発明の密着層及びメタルプ
ラグ形成方法を、ブランケットタングステンＣＶＤ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り、
半導体基板とタングステンから成る金属層との間に、先
ずＴｉ層を形成し、次いで連続して密着層としてＴｉＢ
Xを形成する。開口部内に形成される金属材料はタング
ステンから成る。実施例１においては、原料ガスの平均
自由行程を長くとることができる、図２に示すＥＣＲプ
ラズマプロセス装置を使用した。また、ＴｉＢX層を形
成するための原料ガスとして、ＴｉＣｌ4／ＢＣｌ3／Ｈ
2を使用した。
づき説明する。 （実施例１）実施例１は、本発明の密着層及びメタルプ
ラグ形成方法を、ブランケットタングステンＣＶＤ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り、
半導体基板とタングステンから成る金属層との間に、先
ずＴｉ層を形成し、次いで連続して密着層としてＴｉＢ
Xを形成する。開口部内に形成される金属材料はタング
ステンから成る。実施例１においては、原料ガスの平均
自由行程を長くとることができる、図２に示すＥＣＲプ
ラズマプロセス装置を使用した。また、ＴｉＢX層を形
成するための原料ガスとして、ＴｉＣｌ4／ＢＣｌ3／Ｈ
2を使用した。
【００２１】先ず、図２に示すＥＣＲプラズマプロセス
装置の概要を説明する。プラズマプロセス装置１は、成
膜チャンバ１０及びプラズマチャンバ２０から成る。成
膜チャンバ１０内には、半導体基板１００を載置するた
めのサセプタ１２が配置されている。サセプタ１２の下
にはランプ加熱手段５０が配置されている。半導体基板
１００をランプ加熱手段５０によって加熱することがで
きる。
装置の概要を説明する。プラズマプロセス装置１は、成
膜チャンバ１０及びプラズマチャンバ２０から成る。成
膜チャンバ１０内には、半導体基板１００を載置するた
めのサセプタ１２が配置されている。サセプタ１２の下
にはランプ加熱手段５０が配置されている。半導体基板
１００をランプ加熱手段５０によって加熱することがで
きる。
【００２２】プラズマチャンバ２０は成膜チャンバ１０
の上部と連通している。プラズマチャンバ２０の上部に
はマイクロ波導入窓２２が設けられ、マイクロ波導入窓
２２の上部には、２．４５ＭＨｚ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２６が設けら
れている。プラズマチャンバ２０の周囲には磁気コイル
２４が配設されている。ＲＦパワーがＲＦ電源２８から
マイクロ波導入窓２２に加えられる。プラズマチャンバ
２０には、アルゴンガス導入口３０からアルゴンガスが
供給される。アルゴンガスはマイクロ波導入窓２２のク
リーニングを行うために導入される（この技術について
は、１９８９年春の応用物理学会予稿集７２１頁の赤堀
ら３Ｐ−２Ｆ−１参照）。
の上部と連通している。プラズマチャンバ２０の上部に
はマイクロ波導入窓２２が設けられ、マイクロ波導入窓
２２の上部には、２．４５ＭＨｚ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２６が設けら
れている。プラズマチャンバ２０の周囲には磁気コイル
２４が配設されている。ＲＦパワーがＲＦ電源２８から
マイクロ波導入窓２２に加えられる。プラズマチャンバ
２０には、アルゴンガス導入口３０からアルゴンガスが
供給される。アルゴンガスはマイクロ波導入窓２２のク
リーニングを行うために導入される（この技術について
は、１９８９年春の応用物理学会予稿集７２１頁の赤堀
ら３Ｐ−２Ｆ−１参照）。
【００２３】成膜チャンバ１０には、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４０を通して、Ｔｉ系化合物から成る第１の原料ガス
が供給される。また、各種の第２の原料ガスが、同様に
マスフローコントローラ及び第２のガス導入部４２を通
して成膜チャンバ１０に供給される。成膜チャンバ１０
内のガスはガス排気部１６から系外に排気される。尚、
図２中、３２はプラズマ流である。また、１００は図１
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５２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。
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４０を通して、Ｔｉ系化合物から成る第１の原料ガス
が供給される。また、各種の第２の原料ガスが、同様に
マスフローコントローラ及び第２のガス導入部４２を通
して成膜チャンバ１０に供給される。成膜チャンバ１０
内のガスはガス排気部１６から系外に排気される。尚、
図２中、３２はプラズマ流である。また、１００は図１
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５２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。
【００２４】以下、図２に示したＥＣＲプラズマプロセ
ス装置を使用して、ブランケットタングステンＣＶＤ法
でコンタクトホールを形成する工程を、図１を参照して
説明する。
ス装置を使用して、ブランケットタングステンＣＶＤ法
でコンタクトホールを形成する工程を、図１を参照して
説明する。
【００２５】［工程−１００］シリコン基板等の基板１
００の不純物拡散領域１０２上に、ＳｉＯ2から成る層
間絶縁層１０４をＣＶＤ法で形成し、この層間絶縁層１
０４にフォトリソグラフィ法及びドライエッチング法を
用いて、開口部１０６を形成する（図１の（Ａ）参
照）。この工程は、通常の各種の方法を適宜用いること
ができる。
００の不純物拡散領域１０２上に、ＳｉＯ2から成る層
間絶縁層１０４をＣＶＤ法で形成し、この層間絶縁層１
０４にフォトリソグラフィ法及びドライエッチング法を
用いて、開口部１０６を形成する（図１の（Ａ）参
照）。この工程は、通常の各種の方法を適宜用いること
ができる。
【００２６】［工程−１１０］次に、図２に示したＥＣ
Ｒ−ＣＶＤ装置１を用いて、Ｔｉ層を形成する。第１の
原料ガスとしてＴｉＣｌ4を、第２の原料ガスとしてＨ2
を使用した。先ず、第１のガス導入部４０からＴｉＣｌ
4ガスを、第２のガス導入部４２からＨ2ガスを、成膜チ
ャンバ１０に供給し、厚さ３０ｎｍのＴｉ層１０８を層
間絶縁層１０４の上面上及び開口部１０６内に形成す
る。Ｔｉ層１０８の成膜条件を以下のとおりとした。 ガス ＴｉＣｌ4／Ａｒ／Ｈ2＝１０／４０／５
０sccm 温度 約４００°Ｃ 圧力 ０．１３Ｐａ マイクロ波 ２．８ｋＷ 半導体基板１００はランプ加熱手段５０によって約４０
０゜Ｃに加熱される。尚、ＴｉＣｌ4の代わりにＴｉＣ
ｌ3を使用することもできる。
Ｒ−ＣＶＤ装置１を用いて、Ｔｉ層を形成する。第１の
原料ガスとしてＴｉＣｌ4を、第２の原料ガスとしてＨ2
を使用した。先ず、第１のガス導入部４０からＴｉＣｌ
4ガスを、第２のガス導入部４２からＨ2ガスを、成膜チ
ャンバ１０に供給し、厚さ３０ｎｍのＴｉ層１０８を層
間絶縁層１０４の上面上及び開口部１０６内に形成す
る。Ｔｉ層１０８の成膜条件を以下のとおりとした。 ガス ＴｉＣｌ4／Ａｒ／Ｈ2＝１０／４０／５
０sccm 温度 約４００°Ｃ 圧力 ０．１３Ｐａ マイクロ波 ２．８ｋＷ 半導体基板１００はランプ加熱手段５０によって約４０
０゜Ｃに加熱される。尚、ＴｉＣｌ4の代わりにＴｉＣ
ｌ3を使用することもできる。
【００２７】［工程−１２０］続いて、ＴｉＢXから成
る密着層を形成した。第１の原料ガスとしてＴｉＣｌ4
を使用し、第２の原料ガスとしてＢＣｌ3及びＨ2ガスを
使用した。第１のガス導入部４０からＴｉＣｌ4ガス
を、第２のガス導入部４２からＢＣｌ3及びＨ2ガスを流
し、厚さ５０ｎｍのＴｉＢXから成る密着層１１０をＴ
ｉ層１０８の上に形成する。ＴｉＢXから成る密着層１
１０の成膜条件を以下のとおりとした。温度
約６５０°Ｃ マイクロ波 ２．８ｋＷ 圧力 ０．１３Ｐａ ＲＦバイアス ３００Ｗ ガス ＴｉＣｌ4／ＢＣｌ3／Ｈ2／Ａｒ ＝１０／３０／３０／５０sccm 尚、ガス流量の比は適宜に設定することができる。尚、
ＴｉＣｌ4の代わりにＴｉＣｌ3を使用することもでき
る。また、ＢＣｌ3の代わりに、ＢＢｒ3、Ｂ2Ｈ6を使用
することもできる。半導体基板１００をランプ加熱手段
５０によって約６５０゜Ｃに加熱しておく。また、ＲＦ
バイアスを印加するので、ＴｉＢXのカバレッジが向上
し、一層緻密な膜となり、バリア性が向上する。ＴｉＢ
Xから成る密着層１１０は低圧にて形成されるため、開
口部１０６の底部にも厚く形成され、図１の（Ｂ）に示
す構造が得られる。また、Ｃｌも揮発性の高い化合物Ｈ
Ｃｌという形態でＥＣＲ−ＣＶＤ装置１から排気され、
Ｔｉ層及び密着層のＣｌ含有量が少なくなり、膜質も向
上する。又、これらの層を真空を破らず連続して形成す
るので、膜質も安定し、スループットも向上する。
る密着層を形成した。第１の原料ガスとしてＴｉＣｌ4
を使用し、第２の原料ガスとしてＢＣｌ3及びＨ2ガスを
使用した。第１のガス導入部４０からＴｉＣｌ4ガス
を、第２のガス導入部４２からＢＣｌ3及びＨ2ガスを流
し、厚さ５０ｎｍのＴｉＢXから成る密着層１１０をＴ
ｉ層１０８の上に形成する。ＴｉＢXから成る密着層１
１０の成膜条件を以下のとおりとした。温度
約６５０°Ｃ マイクロ波 ２．８ｋＷ 圧力 ０．１３Ｐａ ＲＦバイアス ３００Ｗ ガス ＴｉＣｌ4／ＢＣｌ3／Ｈ2／Ａｒ ＝１０／３０／３０／５０sccm 尚、ガス流量の比は適宜に設定することができる。尚、
ＴｉＣｌ4の代わりにＴｉＣｌ3を使用することもでき
る。また、ＢＣｌ3の代わりに、ＢＢｒ3、Ｂ2Ｈ6を使用
することもできる。半導体基板１００をランプ加熱手段
５０によって約６５０゜Ｃに加熱しておく。また、ＲＦ
バイアスを印加するので、ＴｉＢXのカバレッジが向上
し、一層緻密な膜となり、バリア性が向上する。ＴｉＢ
Xから成る密着層１１０は低圧にて形成されるため、開
口部１０６の底部にも厚く形成され、図１の（Ｂ）に示
す構造が得られる。また、Ｃｌも揮発性の高い化合物Ｈ
Ｃｌという形態でＥＣＲ−ＣＶＤ装置１から排気され、
Ｔｉ層及び密着層のＣｌ含有量が少なくなり、膜質も向
上する。又、これらの層を真空を破らず連続して形成す
るので、膜質も安定し、スループットも向上する。
【００２８】［工程−１３０］次に、ブランケットタン
グステンＣＶＤ法にてタングステンから成る金属層をＴ
ｉＢXから成る密着層１１０の上に形成する。形成条件
を以下の２段階とした。 第１段階（核成長段階） ＷＦ6／ＳｉＨ4＝２５／１０sccm 圧力 １．０６×１０4Ｐａ 温度 ４７５°Ｃ 第２段階（高速成長段階） ＷＦ6／Ｈ2＝６０／３６０sccm 圧力 １．０６×１０4Ｐａ 温度 ４７５°Ｃ これにより、開口部１０６内の密着層１１０上にカバレ
ッジ良くタングステンから成る金属層１１２が形成され
た。こうして、図１の（Ｃ）に示す構造が得られた。こ
の際、Ｔｉ／密着層にオーバーハングが生じることがな
く、カバレッジも良いので、開口部１０６内のタングス
テンから成る金属層にボイドが発生することがなかっ
た。また、開口部１０６において、このＴｉ／密着層は
良好なバリア性を有する膜として機能した。また、パー
ティクル発生の低減や組成の制御の面でも、従来のＴｉ
Ｎ層あるいはＴｉＯＮ層の形成よりも改善された。次い
で、層間絶縁層１０４の上面上のタングステンから成る
金属層を選択的にエッチバックして、開口部１０６内に
金属層が形成されたメタルプラグを完成させる。
グステンＣＶＤ法にてタングステンから成る金属層をＴ
ｉＢXから成る密着層１１０の上に形成する。形成条件
を以下の２段階とした。 第１段階（核成長段階） ＷＦ6／ＳｉＨ4＝２５／１０sccm 圧力 １．０６×１０4Ｐａ 温度 ４７５°Ｃ 第２段階（高速成長段階） ＷＦ6／Ｈ2＝６０／３６０sccm 圧力 １．０６×１０4Ｐａ 温度 ４７５°Ｃ これにより、開口部１０６内の密着層１１０上にカバレ
ッジ良くタングステンから成る金属層１１２が形成され
た。こうして、図１の（Ｃ）に示す構造が得られた。こ
の際、Ｔｉ／密着層にオーバーハングが生じることがな
く、カバレッジも良いので、開口部１０６内のタングス
テンから成る金属層にボイドが発生することがなかっ
た。また、開口部１０６において、このＴｉ／密着層は
良好なバリア性を有する膜として機能した。また、パー
ティクル発生の低減や組成の制御の面でも、従来のＴｉ
Ｎ層あるいはＴｉＯＮ層の形成よりも改善された。次い
で、層間絶縁層１０４の上面上のタングステンから成る
金属層を選択的にエッチバックして、開口部１０６内に
金属層が形成されたメタルプラグを完成させる。
【００２９】（実施例２）図３に、実施例２で使用した
ＥＣＲプラズマプロセス装置２００の概要を示す。尚、
図３及び図２において、同一参照番号は同一の要素を示
す。
ＥＣＲプラズマプロセス装置２００の概要を示す。尚、
図３及び図２において、同一参照番号は同一の要素を示
す。
【００３０】図３に示すＥＣＲプラズマプロセス装置２
００は、Ｔｉ層を形成するための第１の成膜チャンバ２
１０、及びＴｉ系化合物から成る密着層（実施例２にお
いては、ＴｉＢX層）を成膜するための第２の成膜チャ
ンバ２２０から成る。第１の成膜チャンバ２１０には、
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４０を通して第１の原料ガスが供給される。
また、第２の原料ガスが同様に、マスフローコントロー
ラ及び第２のガス導入部４２を通して成膜チャンバ２１
０に供給される。第２の成膜チャンバ２２０には、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４０Ａを通して第１の原料ガスが供給され、第２
の原料ガスが、同様にマスフローコントローラ及び第２
のガス導入部４２Ａを通して供給される。第１の成膜チ
ャンバ２１０と第２の成膜チャンバ２２０とはゲートバ
ルブ２３０を介して接続されている。また、ランプ加熱
手段５０，５０Ａが、それぞれの成膜チャンバ２１０，
２２０内のサセプタ１２，１２Ａの下に設けられてい
る。
００は、Ｔｉ層を形成するための第１の成膜チャンバ２
１０、及びＴｉ系化合物から成る密着層（実施例２にお
いては、ＴｉＢX層）を成膜するための第２の成膜チャ
ンバ２２０から成る。第１の成膜チャンバ２１０には、
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４０を通して第１の原料ガスが供給される。
また、第２の原料ガスが同様に、マスフローコントロー
ラ及び第２のガス導入部４２を通して成膜チャンバ２１
０に供給される。第２の成膜チャンバ２２０には、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４０Ａを通して第１の原料ガスが供給され、第２
の原料ガスが、同様にマスフローコントローラ及び第２
のガス導入部４２Ａを通して供給される。第１の成膜チ
ャンバ２１０と第２の成膜チャンバ２２０とはゲートバ
ルブ２３０を介して接続されている。また、ランプ加熱
手段５０，５０Ａが、それぞれの成膜チャンバ２１０，
２２０内のサセプタ１２，１２Ａの下に設けられてい
る。
【００３１】図３に示すプラズマプロセス装置２００を
使用して、ブランケットタングステンＣＶＤ法でコンタ
クトホールを形成する工程を、図１を参照して説明す
る。尚、半導体基板とタングステンから成る金属層との
間に、先ずＴｉ層を形成し、連続して、ＴｉＢXから成
る密着層を形成した。開口部内に形成される金属材料は
タングステンから成る。
使用して、ブランケットタングステンＣＶＤ法でコンタ
クトホールを形成する工程を、図１を参照して説明す
る。尚、半導体基板とタングステンから成る金属層との
間に、先ずＴｉ層を形成し、連続して、ＴｉＢXから成
る密着層を形成した。開口部内に形成される金属材料は
タングステンから成る。
【００３２】［工程−２００］先ず、図１の（Ａ）に示
した構造の半導体素子を、実施例１と同様の方法で形成
した。
した構造の半導体素子を、実施例１と同様の方法で形成
した。
【００３３】［工程−２１０］次に同じく図３に示した
２つの成膜チャンバを有するバイアス印加可能なＥＣＲ
−ＣＶＤ装置にて、先ず、成膜チャンバ２１０内で、３
０ｎｍ厚さのＴｉ層１０８を実施例１と同じ条件で形成
する。即ち、Ｔｉ層１０８の形成条件を以下のとおりと
した。第１の原料ガスとしてＴｉＣｌ4を、第２の原料
ガスとしてＨ2を使用した。 ガス ＴｉＣｌ4／Ａｒ／Ｈ2＝１０／４０／５
０sccm 温度 約４００°Ｃ 圧力 ０．１３Ｐａ マイクロ波 ２．８ｋＷ 尚、半導体基板１００をランプ加熱手段５０によって約
４００゜Ｃに加熱しておく。尚、ＴｉＣｌ4の代わりに
ＴｉＣｌ3を使用することもできる。
２つの成膜チャンバを有するバイアス印加可能なＥＣＲ
−ＣＶＤ装置にて、先ず、成膜チャンバ２１０内で、３
０ｎｍ厚さのＴｉ層１０８を実施例１と同じ条件で形成
する。即ち、Ｔｉ層１０８の形成条件を以下のとおりと
した。第１の原料ガスとしてＴｉＣｌ4を、第２の原料
ガスとしてＨ2を使用した。 ガス ＴｉＣｌ4／Ａｒ／Ｈ2＝１０／４０／５
０sccm 温度 約４００°Ｃ 圧力 ０．１３Ｐａ マイクロ波 ２．８ｋＷ 尚、半導体基板１００をランプ加熱手段５０によって約
４００゜Ｃに加熱しておく。尚、ＴｉＣｌ4の代わりに
ＴｉＣｌ3を使用することもできる。
【００３４】［工程−２２０］続いて、ＴｉＢXから成
る密着層を形成した。第１の原料ガスとしてＴｉＣｌ4
を使用し、第２の原料ガスとしてＢＣｌ3及びＨ2ガスを
使用した。即ち、Ｔｉ層の形成後、ゲートバルブ２３０
を介して搬送手段（図３には図示せず）によって、半導
体基板１００を第２の成膜チャンバ２２０に搬入し、第
１のガス導入口４０ＡからＴｉＣｌ4を、第２のガス導
入口４２ＡからＢＣｌ3及びＨ2ガスを流し、ＴｉＢXか
ら成る密着層１１０を形成する。ＴｉＢXから成る密着
層の具体的な形成条件は以下のとおりとした。尚、半導
体基板１００をランプ加熱手段５０Ａによって約６５０
゜Ｃに加熱しておく。 温度 約６５０°Ｃ マイクロ波 ２．８ｋＷ 圧力 ０．１３Ｐａ ＲＦバイアス ３００Ｗ ガス ＴｉＣｌ4／ＢＣｌ3／Ｈ2／Ａｒ ＝１０／３０／３０／５０sccm 尚、ガス流量の比は適宜に設定することができる。尚、
ＴｉＣｌ4の代わりにＴｉＣｌ3を使用することもでき
る。また、ＢＣｌ3の代わりに、ＢＢｒ3、Ｂ2Ｈ6を使用
することもできる。ＲＦバイアスを印加するので、Ｔｉ
ＢXのカバレッジが向上し、一層緻密な膜となり、バリ
ア性が向上する。ＴｉＢXから成る密着層１１０は低圧
にて形成されるため、開口部１０６の底部にも厚く形成
され、図１の（Ｂ）に示す構造が得られる。また、Ｃｌ
も揮発性の高い化合物ＨＣｌという形態でＥＣＲ−ＣＶ
Ｄ装置２００から排気され、Ｔｉ層及び密着層のＣｌ含
有量が少なくなり、膜質も向上する。又、これらの層を
真空を破らず連続して形成するので、膜質も安定し、ス
ループットも向上する。
る密着層を形成した。第１の原料ガスとしてＴｉＣｌ4
を使用し、第２の原料ガスとしてＢＣｌ3及びＨ2ガスを
使用した。即ち、Ｔｉ層の形成後、ゲートバルブ２３０
を介して搬送手段（図３には図示せず）によって、半導
体基板１００を第２の成膜チャンバ２２０に搬入し、第
１のガス導入口４０ＡからＴｉＣｌ4を、第２のガス導
入口４２ＡからＢＣｌ3及びＨ2ガスを流し、ＴｉＢXか
ら成る密着層１１０を形成する。ＴｉＢXから成る密着
層の具体的な形成条件は以下のとおりとした。尚、半導
体基板１００をランプ加熱手段５０Ａによって約６５０
゜Ｃに加熱しておく。 温度 約６５０°Ｃ マイクロ波 ２．８ｋＷ 圧力 ０．１３Ｐａ ＲＦバイアス ３００Ｗ ガス ＴｉＣｌ4／ＢＣｌ3／Ｈ2／Ａｒ ＝１０／３０／３０／５０sccm 尚、ガス流量の比は適宜に設定することができる。尚、
ＴｉＣｌ4の代わりにＴｉＣｌ3を使用することもでき
る。また、ＢＣｌ3の代わりに、ＢＢｒ3、Ｂ2Ｈ6を使用
することもできる。ＲＦバイアスを印加するので、Ｔｉ
ＢXのカバレッジが向上し、一層緻密な膜となり、バリ
ア性が向上する。ＴｉＢXから成る密着層１１０は低圧
にて形成されるため、開口部１０６の底部にも厚く形成
され、図１の（Ｂ）に示す構造が得られる。また、Ｃｌ
も揮発性の高い化合物ＨＣｌという形態でＥＣＲ−ＣＶ
Ｄ装置２００から排気され、Ｔｉ層及び密着層のＣｌ含
有量が少なくなり、膜質も向上する。又、これらの層を
真空を破らず連続して形成するので、膜質も安定し、ス
ループットも向上する。
【００３５】［工程−２３０］次に、ブランケットタン
グステンＣＶＤ法にてタングステンから成る金属層を密
着層１１０の上に形成する。形成条件を以下のとおりと
した。 ＷＦ6／Ｈ2＝６０／３６０sccm 圧力 １．０６×１０4Ｐａ 温度 ４７５°Ｃ あるいは又、実施例１と同様に２段階でタングステンか
ら成る金属層を形成することもできる。 第１段階（核成長段階） ＷＦ6／ＳｉＨ4＝２５／１０sccm 圧力 １．０６×１０4Ｐａ 温度 ４７５°Ｃ 第２段階（高速成長段階） ＷＦ6／Ｈ2＝６０／３６０sccm 圧力 １．０６×１０4Ｐａ 温度 ４７５°Ｃ これにより、開口部１０６内の密着層１１０上にカバレ
ッジ良くタングステンから成る金属層１１２が形成され
た。こうして、図１の（Ｃ）に示す構造が得られた。こ
の際、Ｔｉ／密着層にオーバーハングが生じることがな
く、カバレッジも良いので、開口部１０６内の金属層に
ボイドが発生することがなかった。また、開口部１０６
において、このＴｉ／密着層は良好なバリア性を有する
膜として機能した。また、パーティクル発生の低減や組
成の制御の面でも、従来のＴｉＮ層あるいはＴｉＯＮ層
の形成よりも改善された。次いで、層間絶縁層１０４の
上面上のタングステンから成る金属層を選択的にエッチ
バックして、開口部１０６内に金属層が形成されたメタ
ルプラグを完成させる。
グステンＣＶＤ法にてタングステンから成る金属層を密
着層１１０の上に形成する。形成条件を以下のとおりと
した。 ＷＦ6／Ｈ2＝６０／３６０sccm 圧力 １．０６×１０4Ｐａ 温度 ４７５°Ｃ あるいは又、実施例１と同様に２段階でタングステンか
ら成る金属層を形成することもできる。 第１段階（核成長段階） ＷＦ6／ＳｉＨ4＝２５／１０sccm 圧力 １．０６×１０4Ｐａ 温度 ４７５°Ｃ 第２段階（高速成長段階） ＷＦ6／Ｈ2＝６０／３６０sccm 圧力 １．０６×１０4Ｐａ 温度 ４７５°Ｃ これにより、開口部１０６内の密着層１１０上にカバレ
ッジ良くタングステンから成る金属層１１２が形成され
た。こうして、図１の（Ｃ）に示す構造が得られた。こ
の際、Ｔｉ／密着層にオーバーハングが生じることがな
く、カバレッジも良いので、開口部１０６内の金属層に
ボイドが発生することがなかった。また、開口部１０６
において、このＴｉ／密着層は良好なバリア性を有する
膜として機能した。また、パーティクル発生の低減や組
成の制御の面でも、従来のＴｉＮ層あるいはＴｉＯＮ層
の形成よりも改善された。次いで、層間絶縁層１０４の
上面上のタングステンから成る金属層を選択的にエッチ
バックして、開口部１０６内に金属層が形成されたメタ
ルプラグを完成させる。
【００３６】（実施例３）実施例３は、本発明の密着層
及びメタルプラグ形成方法を、ブランケットタングステ
ンＣＶＤ法でコンタクトホールを形成する場合に適用し
た例であり、半導体基板とタングステンから成る金属層
との間に、先ずＴｉ層を形成し、次いで連続して密着層
としてＴｉＣXを形成する。開口部内に形成される金属
材料はタングステンから成る。実施例３においては、図
２に示すＥＣＲプラズマプロセス装置を使用した。ま
た、ＴｉＣX層を形成するための原料ガスとして、Ｔｉ
Ｃｌ4／ＣＨ4／Ｈ2を使用した。
及びメタルプラグ形成方法を、ブランケットタングステ
ンＣＶＤ法でコンタクトホールを形成する場合に適用し
た例であり、半導体基板とタングステンから成る金属層
との間に、先ずＴｉ層を形成し、次いで連続して密着層
としてＴｉＣXを形成する。開口部内に形成される金属
材料はタングステンから成る。実施例３においては、図
２に示すＥＣＲプラズマプロセス装置を使用した。ま
た、ＴｉＣX層を形成するための原料ガスとして、Ｔｉ
Ｃｌ4／ＣＨ4／Ｈ2を使用した。
【００３７】［工程−３００］先ず、図１の（Ａ）に示
した構造の半導体素子を、実施例１と同様の方法で形成
した。
した構造の半導体素子を、実施例１と同様の方法で形成
した。
【００３８】［工程−３１０］次に、図２に示したＥＣ
Ｒ−ＣＶＤ装置１を用いて、Ｔｉ層を形成する。第１の
原料ガスとしてＴｉＣｌ4を、第２の原料ガスとしてＨ2
を使用した。Ｔｉ層１０８の形成条件は、実施例１と同
様であり、その詳細な説明は省略する。
Ｒ−ＣＶＤ装置１を用いて、Ｔｉ層を形成する。第１の
原料ガスとしてＴｉＣｌ4を、第２の原料ガスとしてＨ2
を使用した。Ｔｉ層１０８の形成条件は、実施例１と同
様であり、その詳細な説明は省略する。
【００３９】［工程−３２０］続いて、ＴｉＣXから成
る密着層を形成した。第１の原料ガスとしてＴｉＣｌ4
を使用し、第２の原料ガスとしてＣＨ4及びＨ2ガスを使
用した。第１のガス導入部４０からＴｉＣｌ4ガスを、
第２のガス導入部４２からＣＨ4及びＨ2ガスを流し、厚
さ５０ｎｍのＴｉＣXから成る密着層１１０をＴｉ層１
０８の上に形成する。ＴｉＣXから成る密着層１１０の
成膜条件を以下のとおりとした。 温度 約６５０°Ｃ マイクロ波 ２．８ｋＷ 圧力 ０．１３Ｐａ ＲＦバイアス ３００Ｗ ガス ＴｉＣｌ4／ＣＨ4／Ｈ2／Ａｒ ＝１０／３０／３０／５０sccm 尚、ガス流量の比は適宜に設定することができる。尚、
ＴｉＣｌ4の代わりにＴｉＣｌ3を使用することもでき
る。また、ＣＨ4の代わりに、ＣＣｌ4、Ｃ2Ｈ6、ＣＯを
使用することもできる。半導体基板１００をランプ加熱
手段５０によって約６５０゜Ｃに加熱しておく。また、
ＲＦバイアスを印加するので、ＴｉＣXのカバレッジが
向上し、一層緻密な膜となり、バリア性が向上する。Ｔ
ｉＣXから成る密着層１１０は低圧にて形成されるた
め、開口部１０６の底部にも厚く形成され、図１の
（Ｂ）に示す構造が得られる。また、Ｃｌも揮発性の高
い化合物ＨＣｌという形態でＥＣＲ−ＣＶＤ装置１から
排気され、Ｔｉ層及び密着層のＣｌ含有量が少なくな
り、膜質も向上する。又、これらの層を真空を破らず連
続して形成するので、膜質も安定し、スループットも向
上する。
る密着層を形成した。第１の原料ガスとしてＴｉＣｌ4
を使用し、第２の原料ガスとしてＣＨ4及びＨ2ガスを使
用した。第１のガス導入部４０からＴｉＣｌ4ガスを、
第２のガス導入部４２からＣＨ4及びＨ2ガスを流し、厚
さ５０ｎｍのＴｉＣXから成る密着層１１０をＴｉ層１
０８の上に形成する。ＴｉＣXから成る密着層１１０の
成膜条件を以下のとおりとした。 温度 約６５０°Ｃ マイクロ波 ２．８ｋＷ 圧力 ０．１３Ｐａ ＲＦバイアス ３００Ｗ ガス ＴｉＣｌ4／ＣＨ4／Ｈ2／Ａｒ ＝１０／３０／３０／５０sccm 尚、ガス流量の比は適宜に設定することができる。尚、
ＴｉＣｌ4の代わりにＴｉＣｌ3を使用することもでき
る。また、ＣＨ4の代わりに、ＣＣｌ4、Ｃ2Ｈ6、ＣＯを
使用することもできる。半導体基板１００をランプ加熱
手段５０によって約６５０゜Ｃに加熱しておく。また、
ＲＦバイアスを印加するので、ＴｉＣXのカバレッジが
向上し、一層緻密な膜となり、バリア性が向上する。Ｔ
ｉＣXから成る密着層１１０は低圧にて形成されるた
め、開口部１０６の底部にも厚く形成され、図１の
（Ｂ）に示す構造が得られる。また、Ｃｌも揮発性の高
い化合物ＨＣｌという形態でＥＣＲ−ＣＶＤ装置１から
排気され、Ｔｉ層及び密着層のＣｌ含有量が少なくな
り、膜質も向上する。又、これらの層を真空を破らず連
続して形成するので、膜質も安定し、スループットも向
上する。
【００４０】［工程−３３０］次に、ブランケットタン
グステンＣＶＤ法にてタングステンから成る金属層をＴ
ｉＣXから成る密着層１１０の上に形成する。形成条件
は、実施例１と同様であり、その詳細な説明は省略す
る。これにより、開口部１０６内の密着層１１０上にカ
バレッジ良くタングステンから成る金属層１１２が形成
された。こうして、図１の（Ｃ）に示す構造が得られ
た。この際、Ｔｉ／密着層にオーバーハングが生じるこ
とがなく、カバレッジも良いので、開口部１０６内の金
属層にボイドが発生することがなかった。また、開口部
１０６において、このＴｉ／密着層は良好なバリア性を
有する膜として機能した。また、パーティクル発生の低
減や組成の制御の面でも、従来のＴｉＮ層あるいはＴｉ
ＯＮ層の形成よりも改善された。次いで、層間絶縁層１
０４の上面上のタングステンから成る金属層を選択的に
エッチバックして、開口部１０６内に金属層が形成され
たメタルプラグを完成させる。
グステンＣＶＤ法にてタングステンから成る金属層をＴ
ｉＣXから成る密着層１１０の上に形成する。形成条件
は、実施例１と同様であり、その詳細な説明は省略す
る。これにより、開口部１０６内の密着層１１０上にカ
バレッジ良くタングステンから成る金属層１１２が形成
された。こうして、図１の（Ｃ）に示す構造が得られ
た。この際、Ｔｉ／密着層にオーバーハングが生じるこ
とがなく、カバレッジも良いので、開口部１０６内の金
属層にボイドが発生することがなかった。また、開口部
１０６において、このＴｉ／密着層は良好なバリア性を
有する膜として機能した。また、パーティクル発生の低
減や組成の制御の面でも、従来のＴｉＮ層あるいはＴｉ
ＯＮ層の形成よりも改善された。次いで、層間絶縁層１
０４の上面上のタングステンから成る金属層を選択的に
エッチバックして、開口部１０６内に金属層が形成され
たメタルプラグを完成させる。
【００４１】（実施例４）図３に示すプラズマプロセス
装置２００を使用して、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工程を、図１を参照
して説明する。尚、半導体基板とタングステンから成る
金属層との間に、先ずＴｉ層を形成し、連続して、Ｔｉ
ＣXから成る密着層を形成した。開口部内に形成される
金属材料はタングステンから成る。
装置２００を使用して、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工程を、図１を参照
して説明する。尚、半導体基板とタングステンから成る
金属層との間に、先ずＴｉ層を形成し、連続して、Ｔｉ
ＣXから成る密着層を形成した。開口部内に形成される
金属材料はタングステンから成る。
【００４２】［工程− ４００］先ず、図１の（Ａ）に
示した構造の半導体素子を、実施例１と同様の方法で形
成した。
示した構造の半導体素子を、実施例１と同様の方法で形
成した。
【００４３】［工程−４１０］次に同じく図３に示した
２つの成膜チャンバを有するバイアス印加可能なＥＣＲ
−ＣＶＤ装置にて、先ず、成膜チャンバ２１０内で、３
０ｎｍ厚さのＴｉ層１０８を形成した。形成条件は実施
例２と同じ条件であり、その詳細な説明は省略する。
２つの成膜チャンバを有するバイアス印加可能なＥＣＲ
−ＣＶＤ装置にて、先ず、成膜チャンバ２１０内で、３
０ｎｍ厚さのＴｉ層１０８を形成した。形成条件は実施
例２と同じ条件であり、その詳細な説明は省略する。
【００４４】［工程−４２０］続いて、ＴｉＣXから成
る密着層を形成した。第１の原料ガスとしてＴｉＣｌ4
を使用し、第２の原料ガスとしてＣＨ4及びＨ2ガスを使
用した。即ち、Ｔｉ層の形成後、ゲートバルブ２３０を
介して搬送手段（図３には図示せず）によって、半導体
基板１００を第２の成膜チャンバ２２０に搬入し、第１
のガス導入口４０ＡからＴｉＣｌ4を、第２のガス導入
口４２ＡからＣＨ4及びＨ2ガスを流し、ＴｉＣXから成
る密着層１１０を形成する。ＴｉＣXから成る密着層の
具体的な形成条件は、実施例３におけるＴｉＣXの形成
条件と同様であり、その詳細な説明は省略する。これに
よって、図１の（Ｂ）に示す構造が得られた。
る密着層を形成した。第１の原料ガスとしてＴｉＣｌ4
を使用し、第２の原料ガスとしてＣＨ4及びＨ2ガスを使
用した。即ち、Ｔｉ層の形成後、ゲートバルブ２３０を
介して搬送手段（図３には図示せず）によって、半導体
基板１００を第２の成膜チャンバ２２０に搬入し、第１
のガス導入口４０ＡからＴｉＣｌ4を、第２のガス導入
口４２ＡからＣＨ4及びＨ2ガスを流し、ＴｉＣXから成
る密着層１１０を形成する。ＴｉＣXから成る密着層の
具体的な形成条件は、実施例３におけるＴｉＣXの形成
条件と同様であり、その詳細な説明は省略する。これに
よって、図１の（Ｂ）に示す構造が得られた。
【００４５】［工程−４３０］次に、ブランケットタン
グステンＣＶＤ法にてタングステンから成る金属層を密
着層１１０の上に形成する。形成条件は、実施例２と同
様の条件であり、その詳細な説明は省略する。これによ
って、こうして、図１の（Ｃ）に示す構造が得られた。
次いで、層間絶縁層１０４の上面上の金属層を選択的に
エッチバックして、開口部１０６内に金属層が形成され
たメタルプラグを完成させる。
グステンＣＶＤ法にてタングステンから成る金属層を密
着層１１０の上に形成する。形成条件は、実施例２と同
様の条件であり、その詳細な説明は省略する。これによ
って、こうして、図１の（Ｃ）に示す構造が得られた。
次いで、層間絶縁層１０４の上面上の金属層を選択的に
エッチバックして、開口部１０６内に金属層が形成され
たメタルプラグを完成させる。
【００４６】（実施例５）実施例５は、本発明の密着層
及びメタルプラグ形成方法を、ブランケットタングステ
ンＣＶＤ法でコンタクトホールを形成する場合に適用し
た例であり、半導体基板とタングステンから成る金属層
との間に、先ずＴｉ層を形成し、次いで連続して密着層
としてＴｉＢXＮ1-Xを形成する。開口部内に形成される
金属材料はタングステンから成る。実施例５において
は、図２に示すＥＣＲプラズマプロセス装置を使用し
た。また、ＴｉＢXＮ1-X層を形成するための原料ガスと
して、ＴｉＣｌ4／ＢＣｌ3／ＮＨ3を使用した。
及びメタルプラグ形成方法を、ブランケットタングステ
ンＣＶＤ法でコンタクトホールを形成する場合に適用し
た例であり、半導体基板とタングステンから成る金属層
との間に、先ずＴｉ層を形成し、次いで連続して密着層
としてＴｉＢXＮ1-Xを形成する。開口部内に形成される
金属材料はタングステンから成る。実施例５において
は、図２に示すＥＣＲプラズマプロセス装置を使用し
た。また、ＴｉＢXＮ1-X層を形成するための原料ガスと
して、ＴｉＣｌ4／ＢＣｌ3／ＮＨ3を使用した。
【００４７】［工程−５００］先ず、図１の（Ａ）に示
した構造の半導体素子を、実施例１と同様の方法で形成
した。
した構造の半導体素子を、実施例１と同様の方法で形成
した。
【００４８】［工程−５１０］次に、図２に示したＥＣ
Ｒ−ＣＶＤ装置１を用いて、Ｔｉ層を形成する。第１の
原料ガスとしてＴｉＣｌ4を、第２の原料ガスとしてＨ2
を使用した。Ｔｉ層１０８の形成条件は、実施例１と同
様であり、その詳細な説明は省略する。
Ｒ−ＣＶＤ装置１を用いて、Ｔｉ層を形成する。第１の
原料ガスとしてＴｉＣｌ4を、第２の原料ガスとしてＨ2
を使用した。Ｔｉ層１０８の形成条件は、実施例１と同
様であり、その詳細な説明は省略する。
【００４９】［工程−５２０］続いて、ＴｉＢXＮ1-Xか
ら成る密着層を形成した。第１の原料ガスとしてＴｉＣ
ｌ4を使用し、第２の原料ガスとしてＢＣｌ3及びＮＨ3
ガスを使用した。第１のガス導入部４０からＴｉＣｌ4
ガスを、第２のガス導入部４２からＢＣｌ3及びＮＨ3ガ
スを流し、厚さ５０ｎｍのＴｉＢXＮ1-Xから成る密着層
１１０をＴｉ層１０８の上に形成する。ＴｉＢXＮ1-Xか
ら成る密着層１１０の成膜条件を以下のとおりとした。 温度 約６５０°Ｃ マイクロ波 ２．８ｋＷ 圧力 ０．１３Ｐａ ＲＦバイアス ３００Ｗ ガス ＴｉＣｌ4／ＢＣｌ3／ＮＨ3／Ａｒ ＝１０／３０／３０／５０sccm 尚、ガス流量の比は適宜に設定することができる。尚、
ＴｉＣｌ4の代わりにＴｉＣｌ3を使用することもでき
る。また、ＢＣｌ3の代わりに、ＢＢｒ2、Ｂ2Ｈ6を使用
することもできる。更に、ＮＨ3の代わりに、Ｎ2と
Ｈ2、あるいはＮ2Ｏを使用することもできる。半導体基
板１００をランプ加熱手段５０によって約６５０゜Ｃに
加熱しておく。また、ＲＦバイアスを印加するので、Ｔ
ｉＢXＮ1-Xのカバレッジが向上し、一層緻密な膜とな
り、バリア性が向上する。ＴｉＢXＮ1-Xから成る密着層
１１０は低圧にて形成されるため、開口部１０６の底部
にも厚く形成され、図１の（Ｂ）に示す構造が得られ
る。また、Ｃｌも揮発性の高い化合物ＨＣｌという形態
でＥＣＲ−ＣＶＤ装置１から排気され、Ｔｉ層及び密着
層のＣｌ含有量が少なくなり、膜質も向上する。又、こ
れらの層を真空を破らず連続して形成するので、膜質も
安定し、スループットも向上する。
ら成る密着層を形成した。第１の原料ガスとしてＴｉＣ
ｌ4を使用し、第２の原料ガスとしてＢＣｌ3及びＮＨ3
ガスを使用した。第１のガス導入部４０からＴｉＣｌ4
ガスを、第２のガス導入部４２からＢＣｌ3及びＮＨ3ガ
スを流し、厚さ５０ｎｍのＴｉＢXＮ1-Xから成る密着層
１１０をＴｉ層１０８の上に形成する。ＴｉＢXＮ1-Xか
ら成る密着層１１０の成膜条件を以下のとおりとした。 温度 約６５０°Ｃ マイクロ波 ２．８ｋＷ 圧力 ０．１３Ｐａ ＲＦバイアス ３００Ｗ ガス ＴｉＣｌ4／ＢＣｌ3／ＮＨ3／Ａｒ ＝１０／３０／３０／５０sccm 尚、ガス流量の比は適宜に設定することができる。尚、
ＴｉＣｌ4の代わりにＴｉＣｌ3を使用することもでき
る。また、ＢＣｌ3の代わりに、ＢＢｒ2、Ｂ2Ｈ6を使用
することもできる。更に、ＮＨ3の代わりに、Ｎ2と
Ｈ2、あるいはＮ2Ｏを使用することもできる。半導体基
板１００をランプ加熱手段５０によって約６５０゜Ｃに
加熱しておく。また、ＲＦバイアスを印加するので、Ｔ
ｉＢXＮ1-Xのカバレッジが向上し、一層緻密な膜とな
り、バリア性が向上する。ＴｉＢXＮ1-Xから成る密着層
１１０は低圧にて形成されるため、開口部１０６の底部
にも厚く形成され、図１の（Ｂ）に示す構造が得られ
る。また、Ｃｌも揮発性の高い化合物ＨＣｌという形態
でＥＣＲ−ＣＶＤ装置１から排気され、Ｔｉ層及び密着
層のＣｌ含有量が少なくなり、膜質も向上する。又、こ
れらの層を真空を破らず連続して形成するので、膜質も
安定し、スループットも向上する。
【００５０】［工程−５３０］次に、ブランケットタン
グステンＣＶＤ法にてタングステンから成る金属層をＴ
ｉＢXＮ1-Xから成る密着層１１０の上に形成する。形成
条件は、実施例１と同様であり、その詳細な説明は省略
する。これにより、開口部１０６内の密着層１１０上に
カバレッジ良くタングステンから成る金属層１１２が形
成された。こうして、図１の（Ｃ）に示す構造が得られ
た。この際、Ｔｉ／密着層にオーバーハングが生じるこ
とがなく、カバレッジも良いので、開口部１０６内の金
属層にボイドが発生することがなかった。また、開口部
１０６において、このＴｉ／密着層は良好なバリア性を
有する膜として機能した。また、パーティクル発生の低
減や組成の制御の面でも、従来のＴｉＮ層あるいはＴｉ
ＯＮ層の形成よりも改善された。次いで、層間絶縁層１
０４の上面上のタングステンから成る金属層を選択的に
エッチバックして、開口部１０６内に金属層が形成され
たメタルプラグを完成させる。
グステンＣＶＤ法にてタングステンから成る金属層をＴ
ｉＢXＮ1-Xから成る密着層１１０の上に形成する。形成
条件は、実施例１と同様であり、その詳細な説明は省略
する。これにより、開口部１０６内の密着層１１０上に
カバレッジ良くタングステンから成る金属層１１２が形
成された。こうして、図１の（Ｃ）に示す構造が得られ
た。この際、Ｔｉ／密着層にオーバーハングが生じるこ
とがなく、カバレッジも良いので、開口部１０６内の金
属層にボイドが発生することがなかった。また、開口部
１０６において、このＴｉ／密着層は良好なバリア性を
有する膜として機能した。また、パーティクル発生の低
減や組成の制御の面でも、従来のＴｉＮ層あるいはＴｉ
ＯＮ層の形成よりも改善された。次いで、層間絶縁層１
０４の上面上のタングステンから成る金属層を選択的に
エッチバックして、開口部１０６内に金属層が形成され
たメタルプラグを完成させる。
【００５１】（実施例６）図３に示すプラズマプロセス
装置２００を使用して、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工程を、図１を参照
して説明する。尚、半導体基板とタングステンから成る
金属層との間に、先ずＴｉ層を形成し、連続して、Ｔｉ
ＢXＮ1-Xから成る密着層を形成した。開口部内に形成さ
れる金属材料はタングステンから成る。
装置２００を使用して、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工程を、図１を参照
して説明する。尚、半導体基板とタングステンから成る
金属層との間に、先ずＴｉ層を形成し、連続して、Ｔｉ
ＢXＮ1-Xから成る密着層を形成した。開口部内に形成さ
れる金属材料はタングステンから成る。
【００５２】［工程−６００］先ず、図１の（Ａ）に示
した構造の半導体素子を、実施例１と同様の方法で形成
した。
した構造の半導体素子を、実施例１と同様の方法で形成
した。
【００５３】［工程−６１０］次に同じく図３に示した
２つの成膜チャンバを有するバイアス印加可能なＥＣＲ
−ＣＶＤ装置にて、先ず、成膜チャンバ２１０内で、３
０ｎｍ厚さのＴｉ層１０８を形成した。形成条件は実施
例２と同じ条件であり、その詳細な説明は省略する。
２つの成膜チャンバを有するバイアス印加可能なＥＣＲ
−ＣＶＤ装置にて、先ず、成膜チャンバ２１０内で、３
０ｎｍ厚さのＴｉ層１０８を形成した。形成条件は実施
例２と同じ条件であり、その詳細な説明は省略する。
【００５４】［工程−６２０］続いて、ＴｉＢXＮ1-Xか
ら成る密着層を形成した。第１の原料ガスとしてＴｉＣ
ｌ4を使用し、第２の原料ガスとしてＢＣｌ3及びＮＨ3
ガスを使用した。即ち、Ｔｉ層の形成後、ゲートバルブ
２３０を介して搬送手段（図３には図示せず）によっ
て、半導体基板１００を第２の成膜チャンバ２２０に搬
入し、第１のガス導入口４０ＡからＴｉＣｌ4を、第２
のガス導入口４２ＡからＢＣｌ3及びＮＨ3ガスを流し、
ＴｉＢXＮ1-Xから成る密着層１１０を形成する。ＴｉＢ
XＮ1-Xから成る密着層の具体的な形成条件は、実施例５
におけるＴｉＢXＮ1-Xの形成条件と同様であり、その詳
細な説明は省略する。これによって、図１の（Ｂ）に示
す構造が得られる。
ら成る密着層を形成した。第１の原料ガスとしてＴｉＣ
ｌ4を使用し、第２の原料ガスとしてＢＣｌ3及びＮＨ3
ガスを使用した。即ち、Ｔｉ層の形成後、ゲートバルブ
２３０を介して搬送手段（図３には図示せず）によっ
て、半導体基板１００を第２の成膜チャンバ２２０に搬
入し、第１のガス導入口４０ＡからＴｉＣｌ4を、第２
のガス導入口４２ＡからＢＣｌ3及びＮＨ3ガスを流し、
ＴｉＢXＮ1-Xから成る密着層１１０を形成する。ＴｉＢ
XＮ1-Xから成る密着層の具体的な形成条件は、実施例５
におけるＴｉＢXＮ1-Xの形成条件と同様であり、その詳
細な説明は省略する。これによって、図１の（Ｂ）に示
す構造が得られる。
【００５５】［工程−６３０］次に、ブランケットタン
グステンＣＶＤ法にてタングステンから成る金属層１１
２を密着層１１０の上に形成する。形成条件は、実施例
２と同様の条件であり、その詳細な説明は省略する。こ
れによって、こうして、図１の（Ｃ）に示す構造が得ら
れた。次いで、層間絶縁層１０４の上面上の金属層を選
択的にエッチバックして、開口部１０６内に金属層が形
成されたメタルプラグを完成させる。
グステンＣＶＤ法にてタングステンから成る金属層１１
２を密着層１１０の上に形成する。形成条件は、実施例
２と同様の条件であり、その詳細な説明は省略する。こ
れによって、こうして、図１の（Ｃ）に示す構造が得ら
れた。次いで、層間絶縁層１０４の上面上の金属層を選
択的にエッチバックして、開口部１０６内に金属層が形
成されたメタルプラグを完成させる。
【００５６】（実施例７）実施例７は、本発明の密着層
及びメタルプラグ形成方法を、ブランケットタングステ
ンＣＶＤ法でコンタクトホールを形成する場合に適用し
た例であり、半導体基板とタングステンから成る金属層
との間に、先ずＴｉ層を形成し、次いで連続して密着層
としてＴｉＣXＮ1-Xを形成する。開口部内に形成される
金属材料はタングステンから成る。実施例７において
は、図２に示すＥＣＲプラズマプロセス装置を使用し
た。また、ＴｉＣXＮ1-X層を形成するための原料ガスと
して、ＴｉＣｌ4／ＣＨ3ＣＮ／Ｎ2を使用した。
及びメタルプラグ形成方法を、ブランケットタングステ
ンＣＶＤ法でコンタクトホールを形成する場合に適用し
た例であり、半導体基板とタングステンから成る金属層
との間に、先ずＴｉ層を形成し、次いで連続して密着層
としてＴｉＣXＮ1-Xを形成する。開口部内に形成される
金属材料はタングステンから成る。実施例７において
は、図２に示すＥＣＲプラズマプロセス装置を使用し
た。また、ＴｉＣXＮ1-X層を形成するための原料ガスと
して、ＴｉＣｌ4／ＣＨ3ＣＮ／Ｎ2を使用した。
【００５７】［工程−７００］先ず、図１の（Ａ）に示
した構造の半導体素子を、実施例１と同様の方法で形成
した。
した構造の半導体素子を、実施例１と同様の方法で形成
した。
【００５８】［工程−７１０］次に、図２に示したＥＣ
Ｒ−ＣＶＤ装置１を用いて、Ｔｉ層を形成する。第１の
原料ガスとしてＴｉＣｌ4を、第２の原料ガスとしてＨ2
を使用した。Ｔｉ層１０８の形成条件は、実施例１と同
様であり、その詳細な説明は省略する。
Ｒ−ＣＶＤ装置１を用いて、Ｔｉ層を形成する。第１の
原料ガスとしてＴｉＣｌ4を、第２の原料ガスとしてＨ2
を使用した。Ｔｉ層１０８の形成条件は、実施例１と同
様であり、その詳細な説明は省略する。
【００５９】［工程−７２０］続いて、ＴｉＣXＮ1-Xか
ら成る密着層を形成した。第１の原料ガスとしてＴｉＣ
ｌ4を使用し、第２の原料ガスとしてＣＨ3ＣＮ及びＮ2
ガスを使用した。第１のガス導入部４０からＴｉＣｌ4
ガスを、第２のガス導入部４２からＣＨ3ＣＮ及びＮ2ガ
スを流し、厚さ５０ｎｍのＴｉＣXＮ1-Xから成る密着層
１１０をＴｉ層１０８の上に形成する。ＴｉＣXＮ1-Xか
ら成る密着層１１０の成膜条件を以下のとおりとした。 温度 約６５０°Ｃ マイクロ波 ２．８ｋＷ 圧力 ０．１３Ｐａ ＲＦバイアス ３００Ｗ ガス ＴｉＣｌ4／ＣＨ3ＣＮ／Ｎ2／Ａｒ ＝１０／３０／３０／５０sccm 尚、ガス流量の比は適宜に設定することができる。尚、
ＴｉＣｌ4の代わりにＴｉＣｌ3を使用することもでき
る。また、ＮＨ3の代わりに、Ｎ2とＨ2、あるいはＮ2Ｏ
を使用することもできる。半導体基板１００をランプ加
熱手段５０によって約６５０゜Ｃに加熱しておく。ま
た、ＲＦバイアスを印加するので、ＴｉＣXＮ1-Xのカバ
レッジが向上し、一層緻密な膜となり、バリア性が向上
する。ＴｉＣXＮ1-Xから成る密着層１１０は低圧にて形
成されるため、開口部１０６の底部にも厚く形成され、
図１の（Ｂ）に示す構造が得られる。また、Ｃｌも揮発
性の高い化合物ＨＣｌという形態でＥＣＲ−ＣＶＤ装置
１から排気され、Ｔｉ層及び密着層のＣｌ含有量が少な
くなり、膜質も向上する。又、これらの層を真空を破ら
ず連続して形成するので、膜質も安定し、スループット
も向上する。
ら成る密着層を形成した。第１の原料ガスとしてＴｉＣ
ｌ4を使用し、第２の原料ガスとしてＣＨ3ＣＮ及びＮ2
ガスを使用した。第１のガス導入部４０からＴｉＣｌ4
ガスを、第２のガス導入部４２からＣＨ3ＣＮ及びＮ2ガ
スを流し、厚さ５０ｎｍのＴｉＣXＮ1-Xから成る密着層
１１０をＴｉ層１０８の上に形成する。ＴｉＣXＮ1-Xか
ら成る密着層１１０の成膜条件を以下のとおりとした。 温度 約６５０°Ｃ マイクロ波 ２．８ｋＷ 圧力 ０．１３Ｐａ ＲＦバイアス ３００Ｗ ガス ＴｉＣｌ4／ＣＨ3ＣＮ／Ｎ2／Ａｒ ＝１０／３０／３０／５０sccm 尚、ガス流量の比は適宜に設定することができる。尚、
ＴｉＣｌ4の代わりにＴｉＣｌ3を使用することもでき
る。また、ＮＨ3の代わりに、Ｎ2とＨ2、あるいはＮ2Ｏ
を使用することもできる。半導体基板１００をランプ加
熱手段５０によって約６５０゜Ｃに加熱しておく。ま
た、ＲＦバイアスを印加するので、ＴｉＣXＮ1-Xのカバ
レッジが向上し、一層緻密な膜となり、バリア性が向上
する。ＴｉＣXＮ1-Xから成る密着層１１０は低圧にて形
成されるため、開口部１０６の底部にも厚く形成され、
図１の（Ｂ）に示す構造が得られる。また、Ｃｌも揮発
性の高い化合物ＨＣｌという形態でＥＣＲ−ＣＶＤ装置
１から排気され、Ｔｉ層及び密着層のＣｌ含有量が少な
くなり、膜質も向上する。又、これらの層を真空を破ら
ず連続して形成するので、膜質も安定し、スループット
も向上する。
【００６０】［工程−７３０］次に、ブランケットタン
グステンＣＶＤ法にてタングステンから成る金属層をＴ
ｉＣXＮ1-Xから成る密着層１１０の上に形成する。形成
条件は、実施例１と同様であり、その詳細な説明は省略
する。これにより、開口部１０６内の密着層１１０上に
カバレッジ良くタングステンから成る金属層１１２が形
成された。こうして、図１の（Ｃ）に示す構造が得られ
た。この際、Ｔｉ／密着層にオーバーハングが生じるこ
とがなく、カバレッジも良いので、開口部１０６内の金
属層にボイドが発生することがなかった。また、開口部
１０６において、このＴｉ／密着層は良好なバリア性を
有する膜として機能した。また、パーティクル発生の低
減や組成の制御の面でも、従来のＴｉＮ層あるいはＴｉ
ＯＮ層の形成よりも改善された。次いで、層間絶縁層１
０４の上面上の金属層を選択的にエッチバックして、開
口部１０６内に金属層が形成されたメタルプラグを完成
させる。
グステンＣＶＤ法にてタングステンから成る金属層をＴ
ｉＣXＮ1-Xから成る密着層１１０の上に形成する。形成
条件は、実施例１と同様であり、その詳細な説明は省略
する。これにより、開口部１０６内の密着層１１０上に
カバレッジ良くタングステンから成る金属層１１２が形
成された。こうして、図１の（Ｃ）に示す構造が得られ
た。この際、Ｔｉ／密着層にオーバーハングが生じるこ
とがなく、カバレッジも良いので、開口部１０６内の金
属層にボイドが発生することがなかった。また、開口部
１０６において、このＴｉ／密着層は良好なバリア性を
有する膜として機能した。また、パーティクル発生の低
減や組成の制御の面でも、従来のＴｉＮ層あるいはＴｉ
ＯＮ層の形成よりも改善された。次いで、層間絶縁層１
０４の上面上の金属層を選択的にエッチバックして、開
口部１０６内に金属層が形成されたメタルプラグを完成
させる。
【００６１】（実施例８）図３に示すプラズマプロセス
装置２００を使用して、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工程を、図１を参照
して説明する。尚、半導体基板とタングステンから成る
金属層との間に、先ずＴｉ層を形成し、連続して、Ｔｉ
ＣXＮ1-Xから成る密着層を形成した。開口部内に形成さ
れる金属材料はタングステンから成る。
装置２００を使用して、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工程を、図１を参照
して説明する。尚、半導体基板とタングステンから成る
金属層との間に、先ずＴｉ層を形成し、連続して、Ｔｉ
ＣXＮ1-Xから成る密着層を形成した。開口部内に形成さ
れる金属材料はタングステンから成る。
【００６２】［工程− ８００］先ず、図１の（Ａ）に
示した構造の半導体素子を、実施例１と同様の方法で形
成した。
示した構造の半導体素子を、実施例１と同様の方法で形
成した。
【００６３】［工程−８１０］次に同じく図３に示した
２つの成膜チャンバを有するバイアス印加可能なＥＣＲ
−ＣＶＤ装置にて、先ず、成膜チャンバ２１０内で、３
０ｎｍ厚さのＴｉ層１０８を形成した。形成条件は実施
例２と同じ条件であり、その詳細な説明は省略する。
２つの成膜チャンバを有するバイアス印加可能なＥＣＲ
−ＣＶＤ装置にて、先ず、成膜チャンバ２１０内で、３
０ｎｍ厚さのＴｉ層１０８を形成した。形成条件は実施
例２と同じ条件であり、その詳細な説明は省略する。
【００６４】［工程−８２０］続いて、ＴｉＣXＮ1-Xか
ら成る密着層を形成した。第１の原料ガスとしてＴｉＣ
ｌ4を使用し、第２の原料ガスとしてＣＨ3ＣＮ及びＮ2
ガスを使用した。即ち、Ｔｉ層の形成後、ゲートバルブ
２３０を介して搬送手段（図３には図示せず）によっ
て、半導体基板１００を第２の成膜チャンバ２２０に搬
入し、第１のガス導入口４０ＡからＴｉＣｌ4を、第２
のガス導入口４２ＡからＣＨ3ＣＮ及びＮ2ガスを流し、
ＴｉＣXＮ1-Xから成る密着層１１０を形成する。ＴｉＣ
XＮ1-Xから成る密着層の具体的な形成条件は、実施例７
におけるＴｉＣXＮ1-Xの形成条件と同様であり、その詳
細な説明は省略する。これによって、図１の（Ｂ）に示
す構造が得られる。
ら成る密着層を形成した。第１の原料ガスとしてＴｉＣ
ｌ4を使用し、第２の原料ガスとしてＣＨ3ＣＮ及びＮ2
ガスを使用した。即ち、Ｔｉ層の形成後、ゲートバルブ
２３０を介して搬送手段（図３には図示せず）によっ
て、半導体基板１００を第２の成膜チャンバ２２０に搬
入し、第１のガス導入口４０ＡからＴｉＣｌ4を、第２
のガス導入口４２ＡからＣＨ3ＣＮ及びＮ2ガスを流し、
ＴｉＣXＮ1-Xから成る密着層１１０を形成する。ＴｉＣ
XＮ1-Xから成る密着層の具体的な形成条件は、実施例７
におけるＴｉＣXＮ1-Xの形成条件と同様であり、その詳
細な説明は省略する。これによって、図１の（Ｂ）に示
す構造が得られる。
【００６５】［工程−８３０］次に、ブランケットタン
グステンＣＶＤ法にてタングステンから成る金属層を密
着層１１０の上に形成する。形成条件は、実施例２と同
様の条件であり、その詳細な説明は省略する。これによ
って、こうして、図１の（Ｃ）に示す構造が得られた。
次いで、層間絶縁層１０４の上面上の金属層を選択的に
エッチバックして、開口部１０６内に金属層が形成され
たメタルプラグを完成させる。
グステンＣＶＤ法にてタングステンから成る金属層を密
着層１１０の上に形成する。形成条件は、実施例２と同
様の条件であり、その詳細な説明は省略する。これによ
って、こうして、図１の（Ｃ）に示す構造が得られた。
次いで、層間絶縁層１０４の上面上の金属層を選択的に
エッチバックして、開口部１０６内に金属層が形成され
たメタルプラグを完成させる。
【００６６】以上、実施例に基づき、本発明の密着層及
びメタルプラグ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、Ｔ
ｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｃｕ等、あるいは、Ｗ、Ｍｏ、
Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ等の各種シリサイドを使用したブラン
ケットＣＶＤ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ＣＶ
Ｄ法で形成することもできる。
びメタルプラグ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、Ｔ
ｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｃｕ等、あるいは、Ｗ、Ｍｏ、
Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ等の各種シリサイドを使用したブラン
ケットＣＶＤ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ＣＶ
Ｄ法で形成することもできる。
【００６７】更には、ブランケットＣＶＤ法の代わり
に、所謂、アルミニウム又はアルミニウム合金を使用し
て高温スパッタ法にてメタルプラグを形成することも可
能である。この高温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。即ち、Ｔｉ層／密着層を形成し
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 基板加熱温度 ５００°Ｃ プロセスガス Ａｒ：１００sccm 成膜速度 ０．３〜０．９μｍ／分
に、所謂、アルミニウム又はアルミニウム合金を使用し
て高温スパッタ法にてメタルプラグを形成することも可
能である。この高温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。即ち、Ｔｉ層／密着層を形成し
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 基板加熱温度 ５００°Ｃ プロセスガス Ａｒ：１００sccm 成膜速度 ０．３〜０．９μｍ／分
【００６８】層間絶縁層は、ＳｉＯ2だけでなく、ＰＳ
Ｇ、ＢＳＧ、ＢＰＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、ＳｂＳ
Ｇ、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。また、開口部の形成は、通常、フォトリソグ
ラフィ法及びリアクティブ・イオン・エッチング法で形
成することができる。
Ｇ、ＢＳＧ、ＢＰＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、ＳｂＳ
Ｇ、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。また、開口部の形成は、通常、フォトリソグ
ラフィ法及びリアクティブ・イオン・エッチング法で形
成することができる。
【００６９】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
明のメタルプラグ形成方法は、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
明のメタルプラグ形成方法は、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。
【００７０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の密着層及び
メタルプラグ形成方法によれば、バリア性の高いＴｉ系
化合物から成る密着層を、パーティクルの発生を抑制し
つつ、安定性して形成でき、組成の制御も行い易い。更
に、密着層の形成時酸素の添加が必要なくなり、原料ガ
スの制御が容易となる。しかも、ＴｉＯＮ層の形成時、
問題となる半導体基板のシート抵抗の変動も生じること
がない。従って、信頼性の高いプロセスで半導体装置を
製造することができる。又、例えばＴｉ層とＴｉ系化合
物から成る密着層を連続して形成すれば、半導体基板を
大気に暴露させることがなく、密着層等の膜質が向上す
るし、スループットも向上する。従って信頼性の高い電
子デバイスを生産性良く製造することができる。
メタルプラグ形成方法によれば、バリア性の高いＴｉ系
化合物から成る密着層を、パーティクルの発生を抑制し
つつ、安定性して形成でき、組成の制御も行い易い。更
に、密着層の形成時酸素の添加が必要なくなり、原料ガ
スの制御が容易となる。しかも、ＴｉＯＮ層の形成時、
問題となる半導体基板のシート抵抗の変動も生じること
がない。従って、信頼性の高いプロセスで半導体装置を
製造することができる。又、例えばＴｉ層とＴｉ系化合
物から成る密着層を連続して形成すれば、半導体基板を
大気に暴露させることがなく、密着層等の膜質が向上す
るし、スループットも向上する。従って信頼性の高い電
子デバイスを生産性良く製造することができる。
【図１】本発明の各実施例の工程を説明するための、半
導体素子の模式的な一部断面図である。
導体素子の模式的な一部断面図である。
【図２】本発明の密着層の形成に適したＣＶＤ装置の一
例の構成を示す図である。
例の構成を示す図である。
【図３】本発明の密着層の形成に適したＣＶＤ装置の別
の例の構成を示す図である。
の例の構成を示す図である。
【図４】従来の技術における問題点を示す図である。
１００ 半導体基板 １０２ 不純物拡散領域 １０４ 層間絶縁層 １０６ 開口部 １０８ Ｔｉ層 １１０ 密着層 １１２ 金属層 １１４ ボイド １，２００ プラズマプロセス装置 １０，２１０，２２０ 成膜チャンバ ２０ プラズマチャンバ １２，１２Ａ サセプタ １６ ガス排気部 ２２ マイクロ波導入窓 ２４ 磁気コイル ２６ レクタンギュラーウエイブガイド ２８ ＲＦ電源 ３０ Ａｒガス導入口 ３２ プラズマ流 ３４ ＲＦバイアス印加装置 ４０，４０Ａ，４２，４２Ａ ガス導入部 ５０，５０Ａ ランプ加熱手段 ５２ ランプ ２３０ ゲートバルブ
Claims (4)
- 【請求項１】ＴｉＢX、ＴｉＣX、ＴｉＢXＮ1-X又はＴｉ
ＣXＮ1-Xから成る群から選ばれた組成から成ることを特
徴とする、半導体装置のメタルプラグのための密着層。 - 【請求項２】（イ）半導体基板上に形成された層間絶縁
層に開口部を形成する工程と、 （ロ）ＴｉＢX、ＴｉＣX、ＴｉＢXＮ1-X又はＴｉＣXＮ
1-Xから成る群から選ばれた組成から成る密着層を、層
間絶縁層の上面及び開口部内に形成する工程と、 （ハ）金属材料を開口部内に形成する工程、から成るこ
とを特徴とするメタルプラグ形成方法。 - 【請求項３】前記（イ）の工程の後に、Ｔｉ層を層間絶
縁層の上面及び開口部内に形成し、次いで連続して前記
（ロ）の工程を行うことを特徴とする請求項２に記載の
メタルプラグ形成方法。 - 【請求項４】前記密着層を、電子サイクロトロン共鳴プ
ラズマＣＶＤ法にて形成することを特徴とする請求項２
又は請求項３に記載のメタルプラグ形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9238992A JPH05267220A (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 半導体装置の密着層及びメタルプラグ形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9238992A JPH05267220A (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 半導体装置の密着層及びメタルプラグ形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05267220A true JPH05267220A (ja) | 1993-10-15 |
Family
ID=14053069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9238992A Pending JPH05267220A (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 半導体装置の密着層及びメタルプラグ形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05267220A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003012860A3 (en) * | 2001-07-31 | 2003-11-27 | Micron Technology Inc | Boron-doped titanium nitride layer for high aspect ratio semiconductor devices |
| US6746952B2 (en) | 2001-08-29 | 2004-06-08 | Micron Technology, Inc. | Diffusion barrier layer for semiconductor wafer fabrication |
| US6888252B2 (en) | 2001-08-29 | 2005-05-03 | Micron Technology, Inc. | Method of forming a conductive contact |
| KR100914975B1 (ko) * | 2006-12-29 | 2009-09-02 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 금속배선 형성방법 |
| 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 |
-
1992
- 1992-03-19 JP JP9238992A patent/JPH05267220A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003012860A3 (en) * | 2001-07-31 | 2003-11-27 | Micron Technology Inc | Boron-doped titanium nitride layer for high aspect ratio semiconductor devices |
| US6696368B2 (en) | 2001-07-31 | 2004-02-24 | Micron Technology, Inc. | Titanium boronitride layer for high aspect ratio semiconductor devices |
| CN100352035C (zh) * | 2001-07-31 | 2007-11-28 | 美光科技公司 | 用于高纵横比半导体器件的掺硼氮化钛层 |
| KR100715389B1 (ko) * | 2001-07-31 | 2007-05-08 | 마이크론 테크놀로지, 인크. | 높은 어스팩트비의 반도체 디바이스용 붕소-도핑 티타늄질화물층 |
| US6822299B2 (en) | 2001-07-31 | 2004-11-23 | Micron Technology Inc. | Boron-doped titanium nitride layer for high aspect ratio semiconductor devices |
| US7067416B2 (en) | 2001-08-29 | 2006-06-27 | Micron Technology, Inc. | Method of forming a conductive contact |
| US6888252B2 (en) | 2001-08-29 | 2005-05-03 | Micron Technology, Inc. | Method of forming a conductive contact |
| US6791149B2 (en) | 2001-08-29 | 2004-09-14 | Micron Technology, Inc. | Diffusion barrier layer for semiconductor wafer fabrication |
| US6746952B2 (en) | 2001-08-29 | 2004-06-08 | Micron Technology, Inc. | Diffusion barrier layer for semiconductor wafer fabrication |
| KR100914975B1 (ko) * | 2006-12-29 | 2009-09-02 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 금속배선 형성방법 |
| 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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