(57)【要約】      （修正有）【課題】高導電度または低抵抗率を有する導電膜を形成するプロセスを提供する。【解決手段】堆積チャンバにおいて基板上に導電膜を堆積した後、基板を取り出すためにチャンバ内に還元ガスを導入する。堆積チャンバはバッチＣＶＤチャンバであってよく、堆積される膜は、例えば窒化チタンなど遷移金属窒化物である金属窒化物であってよい。チャンバから基板を取り出す準備の一部として、基板を冷却してよく、チャンバを還元ガスで充填してチャンバ圧力を上昇させる。この時にチャンバ内に酸化剤が導入され得ることが認められている。充填及び／または冷却プロセスの間、露出した金属含有膜を酸化から保護するために、還元ガスを導入することが発見された。還元ガスは、還元剤が還元ガスの少数成分であるような還元剤とキャリアガスとから形成される。還元剤を供給することによって、露出した金属含有膜の酸化が低減され、その結果金属膜の導電特性が向上する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバにおいて基板を提供する段階と、
堆積圧力及び堆積温度の前記ＣＶＤチャンバにおいて、前記基板上に遷移金属窒化物膜を堆積させる段階と、
続いて、不活性ガスと還元剤とを含む還元ガスを前記ＣＶＤチャンバへと流すことによって、前記堆積圧力からアンロード圧力まで前記ＣＶＤチャンバ内の圧力を増加する段階と、
アンロード圧力及びアンロード温度の前記ＣＶＤチャンバから前記基板を取り出す段階と、
を含むことを特徴とする遷移金属窒化物膜の形成方法。
【請求項２】
前記ＣＶＤチャンバにおいて、圧力を増加させると同時に、前記堆積温度からアンロード温度まで前記基板温度を低下する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記堆積圧力が１０Ｔｏｒｒ以下であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記アンロード圧力が大気圧であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記アンロード温度が４００℃以下であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記遷移金属窒化物が４０ｎｍ以下の厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記還元剤がＨ２を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ＣＶＤチャンバ内の前記還元剤の濃度が４ｖｏｌ％以下であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記遷移金属窒化物が窒化チタンを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記ＣＶＤチャンバが、２５以上の基板を処理するよう構成された垂直バッチ反応器を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記遷移金属窒化物膜を堆積する段階の後に、前記還元ガスを流し始めることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
堆積チャンバにおいて基板を提供する段階と、
堆積圧力の前記チャンバにおいて、前記基板上に導電膜を堆積させる段階と、
続いて、不活性ガスと還元剤とを含み、前記チャンバ内の前記還元剤の量が前記不活性ガスの量より少ない還元ガスを前記チャンバへと流すことによって、前記チャンバ内の圧力を増加する段階と、
アンロード圧力の前記チャンバから前記基板を取り出す段階と、
を含むことを特徴とする半導体処理方法。
【請求項１３】
前記堆積圧力が１０Ｔｏｒｒ以下であることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記アンロード圧力が大気圧であることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記導電膜が遷移金属窒化物またはシリコンを含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
取り出された基板の前記導電膜が８０μΩ・ｃｍ以下の抵抗率を有することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記還元剤が、Ｈ２と、メタノールと、プロパノールと、イソプロピルアルコールと、それらの混合物とからなる群から選択されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記チャンバにおいて、前記還元剤がガスの全容積の２ｖｏｌ％以下を示すことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に半導体製造に関し、特に金属含有膜の堆積後酸化の防止に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子製造は複雑なプロセスである。電子デバイスは典型的に半導体基板上に形成され、たいていの場合絶縁要素によって分離された導電要素を含む。導電要素は、例えば電極及び相互接続導体として作用し得る。
【０００３】
トランジスタ装置などのさまざまな電子デバイスが、一般的なトランジスタ装置である金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を備えた今日の集積回路製造において存在する。一般的に、ＭＯＳＦＥＴはゲート誘電体上に形成された導電ゲート電極を含み、典型的に単結晶シリコンである半導体基板上に順に積層される。ＭＯＳＦＥＴなどの電子デバイスにおける信頼性のある性能には、ゲート電極などの導電部分の導電度を維持することが重要であり、導電部分は金属または金属窒化物などの導電材料からなり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、高導電度または低抵抗率を有する導電膜を形成するプロセスのための継続的な必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のある実施形態は、遷移金属窒化物膜を形成する方法を提供する。基板は、化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバ内に提供される。遷移金属窒化物膜は、堆積圧力及び堆積温度のＣＶＤチャンバ内の基板上に堆積される。続いて、ＣＶＤチャンバ内の圧力は、還元ガスをＣＶＤチャンバ内に流すことによって堆積圧力からアンロード圧力まで上昇される。還元ガスは、不活性ガスと、還元剤とを含む。ＣＶＤチャンバ内の圧力を上昇させると同時に、基板の温度は堆積温度からアンロード温度まで低下される。基板はアンロード圧力及びアンロード温度のＣＶＤチャンバから取り出される。
【０００６】
本発明の別の実施形態は、半導体を処理するための方法を提供する。基板は、堆積チャンバ内に提供される。導電膜は、堆積圧力のチャンバ内の基板上に堆積される。ＣＶＤチャンバ内の圧力は、続いて還元ガスをＣＶＤチャンバ内に流すことによって堆積圧力からアンロード圧力まで上昇される。還元ガスは、不活性ガスと、還元剤とを含む、チャンバ内の還元剤の量は、不活性ガスの量よりも少ない。基板はアンロード圧力のチャンバから取り出される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態で使用される垂直炉反応器の図である。
【図２】本発明の実施形態による基板処理方法のフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態による堆積及び堆積後の充填処理の間の温度及び圧力変化を示すグラフである。
【図４】本発明の実施形態による異なる条件下で処理された窒化チタン膜の低効率を比較したｇグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明は、説明の目的であって本発明を限定する目的でない発明の詳細な説明及び添付の図面からよりよく理解されるだろう。
【０００９】
化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバなどの堆積チャンバの内部は、高度に制御された環境である。温度、圧力、反応性化学種の有無及び濃度は、チャンバ内での基板上への膜の堆積など、所望の処理結果を得るために綿密に制御される。その結果、チャンバ内に流される不活性ガスを含むガスは通常高純度を有する。
【００１０】
堆積は典型的に、例えば１００Ｔｏｒｒ以下または１０Ｔｏｒｒ以下などの減圧下、例えば約４５０℃以上または約６００℃以上などの高温で行われる。堆積処理の後、チャンバから基板を取り出すのに適した大気圧程度までチャンバ圧力を上昇させるために、チャンバはガスで“充填”され得る。さらに、チャンバ及び基板の温度もまた基板の取り出しに適した程度まで冷却され得る。
【００１１】
堆積チャンバ環境は、充填及び冷却の間も依然として高度に制御される。不活性ガスは典型的に充填に使用される。これらのガスは、不要な酸化またはその他の反応が典型的に予測されないように、通常は高純度であると考えられる。それにもかかわらず、酸化の発生が見られ、問題となり得る。例えば、金属または金属窒化物が堆積されるような酸化剤を利用しないチャンバ内での堆積でさえ酸化が起こる。これらの酸化剤は、不活性ガス源自体に存在する、且つ／またはチャンバへ不活性ガスを流す流路にわたるガス供給システムから得る、且つ／またはチャンバ内に存在する残留量であることが理論的に制限されずに考えられている。真空に近い圧力から大気圧程度までガス圧を増加させるために堆積チャンバ内に大量のガスが流されるため、チャンバに侵入する不活性ガス中の酸化剤の存在は、充填の間に悪化する。酸化剤は、金属含有材料に不要に酸素を取り込んだり、不要に抵抗率を上昇させたりし得る金属含有材料の酸化を引き起こす。いかなる酸化物も薄膜の大部分を占め得るため、酸化は、金属窒化物薄膜などの薄く堆積された膜には特に問題である。現在、より薄い金属窒化物膜が増加しつつあるように、集積回路の規模は減少され続けているため、これらの酸化に関する問題が拡大しつつある。
【００１２】
本発明の実施形態は、堆積チャンバが冷却及び／または充填される堆積後の取り出し工程の間に、有利に酸化を制御する。実施形態によっては、例えば金属窒化物膜などの金属含有膜の堆積後、充填処理の間の金属窒化物膜の酸化を抑制するために、後続の堆積後充填／冷却の間に還元ガスが使用される。還元ガスは、不活性ガス中に混合された還元剤を含む。還元剤を供給することによって、金属窒化物膜は酸化から保護されるため、所望の導電特性が維持される。いくつかの実施形態では、金属含有膜は約１００ｎｍ以下、または約４０ｎｍ以下、または約３ｎｍから約２０ｎｍの厚さを有する。
【００１３】
還元剤は、還元ガスの少数成分である。好ましくは、還元剤はガスであり、還元ガスの約４容量パーセント（ｖｏｌ．％）以下、または約２ｖｏｌ．％以下を占める。いくつかの実施形態では、還元ガス中の還元剤の濃度は、約０．１から約４ｖｏｌ．％の範囲にある。還元ガスは、効果的に酸化を抑制し、堆積された金属含有膜の抵抗率を低レベルに維持することが可能となり、有利である。さらに、還元ガスは“安全”であり、非爆発性である。従って、堆積チャンバを開放してアンロード環境、最終的にはクリーンルーム環境と接触させることが可能であり、堆積チャンバが還元ガスで充填された状態で、堆積チャンバ雰囲気の成分を変化させる必要なく基板を取り出すことが可能であり、有利である。
【００１４】
ここで、全体を通して同様の参照符号が同様の部分を参照している図面について説明する。当然のことながら、ここで開示される充填の間に酸化を抑制するための方法は、金属窒化物表面または遷移金属窒化物表面などの露出された導電表面を有する様々な構成に適用される。
【００１５】
図１を参照すると、いくつかの実施形態で使用される反応器が図示されている。反応器１０は、垂直炉反応器であり、互いに垂直方向に分離された基板４０を収容し、効果的な加熱及び取り出し順序の利点を有する。基板は、例えばシリコンウエハを含む半導体基板であってよい。実施形態によっては、反応器１０は、２５以上または５０以上の基板を収容することができる。適当な垂直炉は、オランダ、アルメレにあるＡＳＭ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，  Ｎ．Ｖ．から市販されているＡ４００ＴＭ及びＡ４１２ＴＭ垂直炉である。垂直バッチ炉の内容が開示された実施形態もあるが、ここで開示される原理及び利点は、枚葉反応器を含むその他の種類の反応器にも適用されることは明らかである。
【００１６】
続けて図１を参照すると、管１２は、垂直炉または反応器１０内部において、反応チャンバ２０を画定する。管１２の下端は、フランジ９０において終結している。フランジ９０は、下部指示面１４と接触することによってチャンバ２０を機械的にシールする。プロセスガスは、チャンバ２０の上部に位置するガス入口２２を通して反応チャンバ２０内へと供給され、チャンバ２０の底部に位置するガス出口２４を通してチャンバ２０から排出されることができる。反応チャンバ２０は、垂直方向に間隔をあけた基板またはウエハ４０の積層体を保持するウエハボートを収容する。
【００１７】
プロセス管フランジ９０は、プロセスガスがそこで濃縮されることを防ぐために、高温で維持されることができる。当然ながら、上昇した温度はプロセス間で変化することができ、好ましくはプロセスガスの特性に基づいて選択される。フランジ９０の温度の調整は、電気ヒーター及びウエハ冷却システムを備えて提供することによって達成される。ウエハ冷却は、高温ウエハ４０のバッチを取り出す間のフランジ９０の過熱を防ぐことを主な目的とする。
【００１８】
反応チャンバ２０に反応物または前駆体を供給するために、さまざまなシステムを使用することができる。例えば、前駆体がガスの場合、ガス源から直接チャンバ２０へと流すことができる。ガスのフロー時間及び流量は、反応器１０に接続されたプログラム式コントローラによって制御することができる。コントローラは、順に、チャンバ２０に接続された配管系における質量流量コントローラを制御する。
【００１９】
前駆体が液体として貯蔵されている場合、バブラーを使用して前駆体を気体形態でチャンバ２０に供給することができる。前駆体のフロー時間及び流量は。バブラーにおいて液体を通るキャリアガスのフローを制御し、且つ液体温度を制御することによって調製することができる。当然のことながら、キャリアガスによって運ばれる液体前駆体の品質は、温度上昇に伴って向上する。
【００２０】
プロセスガスは、様々な方法でチャンバ２０に導入されることができる。例えば、図１に示す反応器では、ガスは上部入口２２を介して反応器１０の上部に位置する内部空間２０へと導入され、出口２４を介して反応器１０の底部から排出される。別の実施形態では、プロセスガスは、垂直に分布した分離された穴のアレイを備えた垂直方向にのびる注入器を通して導入されることができる。
【００２１】
図２には、いくつかの実施形態による基板の処理方法のフローチャートが示されている。最初に、堆積チャンバまたは反応チャンバ内に基板を提供する２１０。いくつかの実施形態において、チャンバは低圧ＣＶＤ、パルスＣＶＤ、またはプラズマＣＶＤに適したチャンバを含む。チャンバは、原子層堆積（ＡＬＤ）または物理気相堆積（ＰＶＤ）を実施するように構成され得る。
【００２２】
チャンバ内に提供される基板は２１０、堆積に適したワークピースを含む。実施形態によっては、基板は枚葉シリコンウエハ、セミコンダクタ・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）基板、またはエピタキシャルシリコン表面、シリコン‐ゲルマニウム表面、またはウエハ上に堆積したＩＩＩ‐Ｖ族物質である。ワークピースはウエハに限定されず、ガラス、プラスチック、または半導体処理に使用されるその他の基板も含む。実施形態によっては、基板が、例えばシリコン及び絶縁領域など、２つ以上の異なる種類の表面形態を有する“混合”基板を含むものもある。
【００２３】
実施形態によっては、堆積チャンバにおいて提供される基板２１０は、基板上に１つ以上の層が堆積された、部分的に製造された集積回路を含む。層は、二酸化シリコン、シリコン窒化物、金属酸化物、または金属ケイ酸塩などの誘電材料を含むことができる。層はまた、ポリシリコンあるいはタングステンまたはチタンを含むさまざまな種類の金属などの導電材料を含むことができ、それらはゲート電極構造体として使用されることができる。実施形態によっては、シリコン基板は、誘電層と、その上に形成された窒化チタンを含む金属含有層とを備えてＣＶＤチャンバにおいて提供される２１０。
【００２４】
チャンバにおいて基板を提供した２１０後、インサイチューで基板上に膜を堆積する。堆積の間、チャンバは約３５０℃以上、または約４５０℃以上、または約６００℃以上など、比較的高温（または堆積温度）に維持されることができる。堆積温度に到達するために、いくつかの実施形態では、高温熱エネルギーを発生させることができる放射熱源がチャンバ外部に提供されてチャンバが加熱される。さらに、堆積の間、チャンバは、約１００Ｔｏｒｒ以下、または約１０Ｔｏｒｒ以下、または高真空圧に近い０Ｔｏｒｒの低い堆積圧に維持されることができる。
【００２５】
実施形態によっては、堆積膜は金属窒化物、または遷移金属窒化物またはポリシリコンなどの導電体を含む。好ましい実施形態では、堆積される膜は、窒化タングステン、窒化チタン、チタン窒化シリコン、または窒化タンタルなどを含むがこれらに限定されない遷移金属窒化物などの金属窒化物膜を含む。膜は、例えばブランケットまたは選択的堆積などを使用して堆積され得る。膜の最終的な厚さは、膜の使用目的に応じて変化することができ、実施形態によっては、約１００ｎｍ以下、または約４０ｎｍ以下の厚さを有する導電膜が堆積される。実施形態によっては、膜は化学気相堆積によって堆積される。
【００２６】
図２を参照すると、基板上に膜を堆積した２２０後、充填プロセスにおいてチャンバ内へと還元ガスを流すことによって、チャンバ内のガス圧を上昇させる２３０。還元ガスを流すことによって、チャンバ内の圧力は、低い堆積圧力から、チャンバから基板を取り出すのに適したより高い圧力へと上昇する。実施例によっては、還元ガスは、還元剤として水素（Ｈ２）ガスを含む。その他の適当な還元剤は、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、及びそれらの混合物などのアルコールを含む。還元剤は、例えばＮ２、Ａｒ、Ｈｅなどの不活性ガスまたは不活性ガスの混合物と混合される。好ましくは、還元剤は還元ガスの少数成分である。例えばいくつかの実施形態では、還元剤は還元ガスの約４ｖｏｌ．％以下、または約２ｖｏｌ．％以下を占める。実施形態によっては、還元剤は、還元ガスの約０．１から約４ｖｏｌ．％、または約０．１から約２ｖｏｌ．％を占める。
【００２７】
いくつかの実施形態において、還元剤は、例えば堆積プロセスの間など、充填に先立って堆積チャンバへと導入され、堆積後の充填プロセスの間、例えばキャリアガスフローとともに、継続してチャンバ内へと流され続ける。還元ガスが堆積プロセス時から堆積後の充填プロセスを通して継続的に流されるような実施形態において、還元ガスの流量は変化することも一定に維持することもできる。例えば、還元剤が、堆積の間は比較的高濃度であって、充填の間は約０．１から４ｖｏｌ．％、または約０．１から２ｖｏｌ．％まで濃度が低下されることができる。
【００２８】
別の実施形態では、還元ガスフローは膜の堆積後、及び堆積後の充填の間に開始され、チャンバ内の圧力を上昇させる。実施形態によっては、還元ガスフローが堆積プロセスの間に開始されるかまたは堆積後の充填の間に開始されるかにかかわらず、還元ガスフローは基板がウエハチャンバから取り出されるまで継続されることができる。
【００２９】
続けて図２を参照すると、チャンバ内の圧力を上昇させる２３０間、温度も低下させる２４０ことができる。比較的高い堆積温度から、処理された基板をチャンバから取り出すのに適した温度まで、温度を低下させることができる。実施形態によっては、チャンバ外部の放射熱源から放射される熱の強度を低減することによって温度を低下させることができる。
【００３０】
チャンバ圧力が適当なアンロード圧力まで上昇し、チャンバ温度が適当なアンロード温度まで低下すると、基板をチャンバから取り出す２５０ことができる。いくつかの実施形態において、アンロード圧力は大気圧程度であり、アンロード温度は約４００℃以下、または約３５０℃以下である。非常に低いアンロード温度は、粒子生成を引き起こし得ることが認められている。実施形態によっては、この粒子生成を防ぐために、アンロード温度を約２５０℃以上、好ましくは約３００℃以上、例えば約３００℃から約４００℃の範囲に設定する。
【００３１】
還元ガスは、基板上で露出した金属窒化物などの導電体の酸化を抑制する。結果として、導電体は有利に低い抵抗率を有する。いくつかの実施形態において、膜厚約１０ｎｍ以下の堆積された膜の抵抗率は、約８０μΩ・ｃｍ以下、または約７０μΩ・ｃｍ以下である。実施形態によっては、膜厚約２０ｎｍ以下の金属膜の抵抗率は、約７０μΩ・ｃｍ以下、または約６０μΩ・ｃｍ以下である。
【００３２】
図３は、いくつかの実施形態による、堆積並びに堆積後の充填及び冷却の間の堆積チャンバ内の温度及び圧力変化を示すグラフである。図示されているように、チャンバにおいて基板を提供した後、チャンバは例えば約１０Ｔｏｒｒ以下の堆積圧力まで減圧され、チャンバ温度は例えば約６００℃の堆積温度まで上昇される。所望の圧力及び温度が得られると、堆積プロセスが実施される。
【００３３】
堆積プロセスが実施された後、チャンバは還元ガスで充填されてチャンバ圧力は上昇する。還元ガスは、例えばＨ２及びＮ２、好ましくは約４ｖｏｌ．％のＨ２及びＮ２（このような還元ガスはフォーミングガスとも称される）から形成されることができる。堆積後、チャンバ及びチャンバ内の基板は、約６００℃の堆積温度から約３００℃のアンロード温度まで冷却される。
【００３４】
チャンバ圧力及び温度が所望のアンロード圧力及びアンロード温度に到達すると、チャンバを開放して基板を取り出すことができる。いくつかの実施形態において、基板はウエハボート上で垂直方向に分離されて保持されており、基板を取り出す段階は、堆積チャンバからウエハボートを取り出すことを含む。
【００３５】
続けて図３を参照すると、ｘ軸の時間は任意であって堆積プロセス及び充填プロセスのいずれも特定の期間に制限されるものではないことは、当業者にとって明らかである。
【実施例】
【００３６】
さまざまな条件下で形成した窒化チタン膜の抵抗率を分析した。窒化チタン膜は、オランダ、アルメレにあるＡＳＭ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，  Ｎ．Ｖ．から市販されているＡ４１２ＴＭＣＶＤバッチ反応器において、基板上に堆積させた。窒化チタンは、それぞれ流量約２ｇ／ｍｉｎ及び０．２ｓｌｍのＴｉＣｌ４及びＮＨ３を使用し、化学気相堆積法によって堆積させた。堆積温度は約６００℃であり、堆積圧力は約０．２Ｔｏｒｒであった。これらの条件下で、堆積プロセスをさまざまｎ時間実施し、結果として、厚さ１０ｎｍ、２０ｎｍ及び４０ｎｍを有する窒化チタン膜を堆積させた。堆積された膜にさまざまな堆積後プロセスを実施して膜の抵抗率を測定した。結果を図４に示す。
【００３７】
いかなる場合においても、堆積後プロセスは、チャンバ内の圧力を大気圧程度まで上昇させるための堆積チャンバの充填及び３００℃のアンロード温度までの基板の冷却を含む。堆積後プロセスは、以下の３つのプロセスに区別される。
（１）堆積後の充填の間に還元ガスを供給せず、堆積後アニールを実施しない“標準”プロセス。堆積チャンバは単に窒素ガスで充填し、基板をアンロード温度まで冷却する。
（２）堆積後の充填の間に還元ガスを供給する本発明の実施形態によるプロセス。還元ガスは、Ｈ２濃度４ｖｏｌ．％であるＨ２とＮ２との混合物から成る（フォーミングガス）。
（３）堆積後の充填の間に還元剤を供給しない標準プロセス。標準プロセスに加えて、基板に堆積チャンバ外で堆積後アニールを施す。堆積チャンバ外アニールは、０．４％ＮＨ３、１９．５％Ｈ２を含み、残りの雰囲気がＮ２であるアニールチャンバにおいて、約７５０℃の温度で３０分間実施した。
【００３８】
図４を参照すると、続いて、さまざまな膜の抵抗率を測定した。グラフは、充填の間に還元剤を供給せず、堆積後アニールを実施しない標準堆積後プロセスにおいて、全ての膜厚で、測定されたその他の堆積後方法を使用して処理された窒化チタン膜よりも著しく高い抵抗率窒を有する化チタン膜が得られたことを示している。
【００３９】
還元ガスにおける堆積チャンバ外での堆積後アニールが堆積された膜の抵抗率を低下させることができることは、当業者に理解されるであろう。これは、図４で明らかであり、堆積チャンバ外での堆積後アニールによって、堆積チャンバ外での堆積後アニールを行わない標準プロセスと比較して、最も薄い膜では約２０μΩ・ｃｍ、最も厚い膜でも約１０μΩ・ｃｍ抵抗率が低下したことが示されている。
【００４０】
充填及び冷却の間に還元ガスを堆積チャンバ内に流すことによって、還元ガスにおける堆積チャンバ外でのアニールから得られる結果と同様の抵抗率が有利に得られることが認められた。１０ｎｍの厚さでは抵抗率は約７０μΩ・ｃｍであり、堆積チャンバ外アニールを施された膜での結果よりわずかに低下した。２０ｎｍ及び４０ｎｍの厚さでは、抵抗率はそれぞれ６０μΩ・ｃｍ未満及び５０μΩ・ｃｍ未満であった。従って、特に約４０ｎｍ以下または約２０ｎｍ以下の薄膜では、還元ガスを使用した充填及び冷却によって、堆積チャンバ外での堆積後アニールによって得られる結果に類似した抵抗率が得られる。これは、堆積チャンバ外アニールを省略することができ、その結果金属窒化物または遷移金属窒化物膜などの導電膜の形成において処理段階を減少し、処理量を増加させることができることを示唆している。
【００４１】
当然のことながら、本発明の教示は、堆積後充填の状況に有利に適用されると同時に、その他様々な状況にも適用されることができる。例えば、堆積が比較的低温で実施され、堆積温度及びアンロード温度が等しいような場合、堆積後に温度を低下させる必要はない。それにもかかわらず、堆積チャンバへ還元ガスを流すことによって、チャンバが充填されて基板が堆積チャンバから取り出すように調整された時に、酸化を抑制する利点が得られる。
【００４２】
以上より、本発明の範囲または精神を逸脱することなく、本発明に様々な修正及び変形がなされ得ることは当業者に明らかである。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲内である発明の修正及び変形またはそれと同等のものも含むことを目的とする。
【符号の説明】
【００４３】
１０  反応器
１２  管
１４  下部支持面
２０  反応チャンバ
２２  ガス入口
２４  ガス出口
３０  ウエハボート
４０  基板
９０  フランジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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