(57)【要約】【課題】    表面に凹凸パターンを有する基板上に均一な膜を所定の膜厚で成膜する方法を提供することを目的とする。【解決手段】    表面に凹凸パターンを有する基板上に第１の材料からなる第１の膜厚の薄膜を堆積する工程を備えた半導体装置の製造方法であって、表面に凹凸パターンを有しないモニタ基板上に前記第１の材料からなる薄膜を形成してその薄膜の膜厚を測定することにより前記第１の膜厚の薄膜を堆積する第１の条件を算出し、前記凹凸パターンを有する基板上に、前記第１の条件よりも厚い薄膜が堆積される第２の条件で前記第１の材料を堆積することを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。【選択図】    図１
2006147695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に凹凸パターンを有する基板上に第１の材料からなる第１の膜厚の薄膜を堆積する工程を備えた半導体装置の製造方法であって、
表面に凹凸パターンを有しないモニタ基板上に前記第１の材料からなる薄膜を形成してその薄膜の膜厚を測定することにより前記第１の膜厚の薄膜を堆積する第１の条件を算出し、
前記凹凸パターンを有する基板上に、前記第１の条件よりも厚い薄膜が堆積される第２の条件で前記第１の材料を堆積することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
表面に凹凸パターンを有する基板上に第１の材料からなる第１の膜厚の薄膜を堆積する薄膜堆積工程を備えた半導体装置の製造方法であって、前記薄膜堆積工程は、
表面に凹凸パターンを有しないモニタ基板上に、薄膜を堆積する工程と、
前記堆積された前記薄膜の膜厚を測定し、前記第１の膜厚の薄膜を堆積するための第１の条件を算出する工程と、
前記第１の条件よりも薄膜の膜厚が厚くなる第２の条件において前記表面に凹凸パターンを有する基板上に前記第１の条件からなる薄膜を堆積する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１の材料からなる薄膜を堆積するための原料は、少なくとも２種類あり、
前記２種類の原料は交互に供給され、
前記モニタ基板上の単位面積あたりに供給する前記２種類の原料のうちの少なくともいずれかの原料の量は、前記表面に凹凸パターンを有する基板上の単位面積あたりに供給する前記いずれかの原料の量よりも少ないことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記いずれかの原料は、前記薄膜の堆積速度を律速する原料であることを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記凹凸パターンのアスペクト比の最大値をＲとしたとき、
前記モニタ基板の単位面積あたりに供給する原料の量は、前記表面に凹凸パターンを有する基板の単位面積あたりに供給する原料の量の１／（１＋Ｒ）倍よりも少ないことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、表面にパターンを有する基板上に、原料の供給不足を生じさせることなく均一な薄膜を形成する半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造に際しては、凹凸を有するパターンが形成された基板上に、薄膜を均一な膜厚で堆積する必要がある場合が多い。  
例えば、半導体装置の製造に際して、トレンチやビアホールなどの中にバリアメタルを薄く均一な膜厚で形成することが必要とされる場合がある。以下、この具体例について説明する。
【０００３】
すなわち、近年、半導体装置の配線での信号伝搬の遅延が素子動作を律速している。配線での遅延定数は配線抵抗と配線間容量の積で表される。従って、配線抵抗を下げることによって素子動作を高速化するために、配線層間膜と材料には従来のＳｉＯ２よりも比誘電率の小さい材料が用いられ、配線材料には比抵抗値の小さいＣｕが用いられる。Ｃｕ配線の形成に当たっては、ＣｕのＳｉ中への拡散による素子特性の劣化、絶縁膜との密着性が乏しいことによる加工性の劣化、不動態酸化膜を形成せずに酸化が内部まで進行する事による配線特性の劣化、などの課題を解決する必要がある。これらの課題を解決するための一手段として、バリアメタルがＣｕと配線層間膜との界面に設けられる。バリアメタルとしては、Ｔａ、ＴａＮの単層膜或いは多層膜が用いられ、その成膜方法には、従来、スパッタ法が用いられてきた。
【０００４】
バリアメタルは、上述の様にＣｕ配線形成に必須であり、前記の課題を解決するための最低の膜厚が存在する。一方で、比抵抗の高いバリアメタルはＣｕ配線の抵抗を増加させるので、素子の高速化の観点からはバリアメタルの厚さは出来るだけ薄くする必要があり、パターン上に前記最低膜厚で均一に堆積することが望ましい。
【０００５】
現在、製品に用いられているスパッタ法は、被覆率が悪いため、被覆率の良い原子層気相成長（以下、Atomic Layer Deposition：「ＡＬＤ」と表記する）によるバリアメタル成膜が注目されている（例えば、特許文献１）。
【０００６】
ＡＬＤは、少なくとも二種類の原料を基板に交互に供給して行う。このとき、基板温度、原料流量、原料供給時間などの成膜条件を、それらの原料が基板上に飽和吸着する条件に設定する。成膜量や組成は飽和吸着量で定まるが、理想的なＡＬＤでは飽和吸着量はウェハ面内やパターン上で一定であり、ウェハ面内やパターン上で均一な成膜が可能となる。また、一回の供給で飽和量の分子しか吸着しないため、原子オーダーでの膜厚制御が可能である。
【０００７】
実際には、飽和吸着量は基板の材質に依存し、完全な飽和吸着は出来ないが、スパッタ法や通常の化学気相成長法（Chemical Vapor Deposition：ＣＶＤ）に比べれば均一な薄膜を得やすい。
【特許文献１】特表２００３−５０８８９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、バリアメタルには高融点金属を用いることが多く、そのためＡＬＤ原料も高融点金属のハロゲン化物や有機化合物が用いられる。これらの材料は固体や液体で蒸気圧が低いことが多く、その場合、加熱して気体にして供給しなければならない。このため、加熱による原料の変質や気化器等の「詰まり」などが発生し、原料供給量が一定とならない場合が発生する。このとき、原料の蒸気圧は低いことが多いため、基板への原料の供給不足が生じやすい。
【０００９】
原料供給量が十分な場合にはウェハ面内やパターン上に均一に飽和吸着が生じるが、不足が生じるとその均一性が低下し、成膜の均一性が劣化する。特に、半導体装置のように凹凸パターンを有する基板では、吸着面積が大きいために、必要な供給量は平坦な基板よりも多くなり、原料供給不足による均一性の劣化が生じやすい。
【００１０】
以上説明したように、ＡＬＤの成膜均一性は原料供給量に依存し、原料安定性の影響を受けやすく、成膜を定期的にモニターする必要がある。また、原料交換後など装置の状態が変化する可能性があるとき等にも随時成膜をモニターする必要がある。特に、影響が特に懸念されるパターン基板での成膜として膜厚分布や被覆率を点検する必要がある。しかしながら、パターン基板は平坦な基板に比べて高価であり、それを用いてモニターをすると、製造コストが上昇する。一方、平坦な基板では原料不安定性の影響を受けにくいため、正確なモニターができない。
【００１１】
本発明はかかる課題の認識に基づいてなされたものであり、その目的は、表面に凹凸パターンを有する基板上に均一な膜を所定の膜厚で成膜する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、
表面に凹凸パターンを有する基板上に第１の材料からなる第１の膜厚の薄膜を堆積する工程を備えた半導体装置の製造方法であって、
表面に凹凸パターンを有しないモニタ基板上に前記第１の材料からなる薄膜を形成してその薄膜の膜厚を測定することにより前記第１の膜厚の薄膜を堆積する第１の条件を算出し、
前記凹凸パターンを有する基板上に、前記第１の条件よりも厚い薄膜が堆積される第２の条件で前記第１の材料を堆積することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【００１３】
また、本発明の他の一態様によれば、
表面に凹凸パターンを有する基板上に第１の材料からなる第１の膜厚の薄膜を堆積する薄膜堆積工程を備えた半導体装置の製造方法であって、前記薄膜堆積工程は、
表面に凹凸パターンを有しないモニタ基板上に、薄膜を堆積する工程と、
前記堆積された前記薄膜の膜厚を測定し、前記第１の膜厚の薄膜を堆積するための第１の条件を算出する工程と、
前記第１の条件よりも薄膜の膜厚が厚くなる第２の条件において前記表面に凹凸パターンを有する基板上に前記第１の条件からなる薄膜を堆積する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【００１４】
ここで、前記第１の材料からなる薄膜を堆積するための原料は、少なくとも２種類あり、
前記２種類の原料は交互に供給され、
前記モニタ基板上の単位面積あたりに供給する前記２種類の原料のうちの少なくともいずれかの原料の量は、前記表面に凹凸パターンを有する基板上の単位面積あたりに供給する前記いずれかの原料の量よりも少ないものとすることができる。
【００１５】
また、前記いずれかの原料は、前記薄膜の堆積速度を律速する原料であるものとすることができる。  
また、前記凹凸パターンのアスペクト比の最大値をＲとしたとき、
前記モニタ基板の単位面積あたりに供給する原料の量は、前記表面に凹凸パターンを有する基板の単位面積あたりに供給する原料の量の１／（１＋Ｒ）倍よりも少ないことを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、原子層気相成長法において、表面にパターンを有する基板上に均一な膜を形成する半導体装置の製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。  
図１は、本実施形態の半導体装置の製造方法の要部工程を表すフローチャートである。
【００１８】
また、図２は、本実施形態において用いることができるＡＬＤ装置の要部構成を例示する模式図である。  
まず、図２に表したＡＬＤ装置について説明すると、この装置は、基板ステージ３６が収容されたチャンバ３１を有する。基板ステージ３６には、製造途中の半導体装置の基板３５が載置される。また、チャンバ３１には、ガス導入口３２〜３４が設けられ、所定のガスが導入される。また、チャンバ３１には、ガス排出口３７が設けられ、導入されたガスを排出するとともに、図示しない真空ポンプなどの排気手段によってチャンバ３１の内部を排気可能としている。
【００１９】
ＡＬＤによる堆積の際には、ガス導入口３２〜３４からそれぞれ原料ガスや搬送ガス、パージガスなどが適宜導入され、基板３５の表面あるいはその近傍で、熱分解やプラズマなどを利用した分解により所定の堆積種が形成され、基板３５の上に薄膜が形成される。
【００２０】
次に、図１に戻り、本実施形態のプロセスについて説明する。  
本実施形態においては、まず、ステップ１０１において、凹凸パターンが設けられていないモニタ基板を用いてＡＬＤによる薄膜の堆積を行う。
【００２１】
次に、ステップ１０２において、モニタの結果から原料の供給量Ｓ１を算出する。すなわち、ステップ１０１においてモニタの基板の上に堆積された薄膜の厚みを測定する。そして、その厚みから、モニタ基板を用いた場合に供給すべき原料の供給量Ｓ１を算出する。例えば、基板上に、ＴａＮを１０ナノメータ堆積することが必要な場合には、ステップ１０１におけるモニタの結果から、ＴａＮを１０ナノメータ堆積するために必要な原料の供給量を算出する。一般的に、原料の供給量は、原料ガスの流量と供給時間とにより決定される。従って、例えば、モニタ基板の上にＴａＮを１０ナノメータ堆積するために必要な原料ガスの流量と時間とにより表される供給量と１を、ステップ１０２において決定することができる。  
なおここで、供給量Ｓ１、Ｓ２としては、原料のうちで、堆積速度に影響を与えやすいものについて決定すればよい。例えば、元素Ａと元素Ｂとからなる化合物ＡＢを堆積するとき、元素Ａの原料の供給が堆積速度を律速する場合には、元素Ａの原料の供給量Ｓ１、Ｓ２について、制御すればよい。
【００２２】
次に、ステップ１０３において、設定供給量Ｓ２を決定する。この時、設定供給量Ｓ２は、ステップ１０２において決定した供給量Ｓ１よりも大きくなるように決定する。例えば、供給量Ｓ１と比較して、原料ガスの流量を大きくしてもよく、時間を長くしてもよい。または、流量を大きく、時間を長くしてもよい。
【００２３】
そして、このようにして決定した設定供給量Ｓ２に基づいて、ステップ１０４にいて、凹凸パターン基板に堆積を実行する。
【００２４】
以上説明したように、本実施形態においては、凹凸のないモニタ基板を用いて得られた条件（供給量Ｓ１）よりも供給量を増加させて凹凸のある基板への堆積を実行する。このようにすると、凹凸のある基板上に、目的の膜厚を有する薄膜を確実に堆積できる。これは、凹凸のないモニタ基板と、凹凸のある実際の基板とでは、表面積が異なるために、所定の厚みの薄膜を形成するために必要とされる堆積種の量が異なるからである。つまり、凹凸がある実際の基板では、モニタ基板よりも表面積が大きいので、より多くの堆積種が必要とされる。本実施形態においては、このような凹凸の有無による表面積の相違を考慮して供給量Ｓ２を決定することにより、凹凸パターンが設けられた基板の上に、所定の厚みの薄膜を確実に堆積できる。
【００２５】
以下、本実施形態について具体例を参照しつつさらに詳細に説明する。  
図３は、本発明の実施の形態を適用して得られる、半導体装置の断面構造を例示する模式図である。    
すなわち、図３（ａ）は、表面にパターンのない基板の断面構造を例示する模式図である。同図に表すように、表面にパターンを有しない基板１０上に、ＴａＮ膜１１が形成されている。
【００２６】
図３（ｂ）は、表面にパターンが形成されている基板の断面構造を例示する模式図である。基板１０の上に、誘電性材料１２とその中に埋め込まれた導電性材料１３とからなる層が形成されている。その上に、誘電性材料からなる凹凸パターン１４が形成されている。そして、さらにその上に、凹凸パターン１４を覆うように、ＴａＮ膜１１が形成されている。
【００２７】
ここで、凹凸パターンつき基板の表面積Ａと、凹凸パターンのない基板の表面積Ｂとを比較すると、凹凸パターンつき基板の方が、凹凸パターンのない基板よりも、成膜する表面積が広いことがわかる。すなわち、Ａ＞Ｂであることがわかる。
【００２８】
従って、ＡＬＤ法をはじめとした各種の薄膜堆積方法において、パターンつき基板とパターンのない基板とに、等しい量の原料を供給した場合、パターンつき基板においては、原料供給不足が生じる可能性が考えられる。
【００２９】
図４は、本発明の実施の形態を説明するためのグラフ図である。  
すなわち、本発明者は、ペンタジメチルアミノタンタリウム（Ｔａ［Ｎ（ＣＨ３）２］５：ＰＤＭＡＴ）とアンモニア（ＮＨ３）を交互供給してＴａＮ膜を形成する場合を考え、ＰＤＭＡＴの供給時間と成膜量の関係について測定を行った。図４の縦軸は、基板上の成膜量を示し、横軸は、チャンバー内へのＰＤＭＡＴの供給時間を表す。
【００３０】
図４から、ＰＤＭＡＴを供給し始めると成膜量が急激に増え、その後、成膜量は飽和していくことがわかる。ここで、成膜量が一定値に飽和するように、傾きが変化し始める時間をＴＳとする。
【００３１】
ＰＤＭＡＴとＮＨ３を比べた場合、ＰＤＭＡＴは固体原料でありＮＨ３は気体原料である。固体原料は一般に蒸気圧が低く、使用時に加熱が必要であるが、それにより原料が変質し供給量や供給される成分が変化することが懸念される。即ちＮＨ３に比べてＰＤＭＡＴは原料供給が不安定である。一方、ＮＨ３は過剰に供給することが可能であり、また、原料供給量の変化も極めて少なく、安定供給に特に懸念はない。従って、ＰＤＭＡＴの原料供給量の安定性のみを検知できれば実用上問題がない。
【００３２】
図５は、本発明の実施の形態にかかる成膜方法の具体例を説明するためのフローチャートである。
【００３３】
同図に表したように、第１のステップ１５として、原子層気相成長法において、表面積Ａを有する凹凸パターンつき基板に、原料供給時間ＴＰで成膜をする際、表面積Ｂを有する凹凸パターンのない基板の単位表面積あたりの原料供給量ＴＭ×ＦＭ／Ｂを、ＴＭ×ＦＭ／Ｂ＜ＴＰ×ＦＰ／Ａと設定する。
【００３４】
この原料供給量の根拠は、以下に列挙する如くである。  
まず、凹凸パターンの無い基板での供給時間ＴＭは、ＡＬＤ成膜が生じる飽和時間ＴＳよりも短いと、ＡＬＤのモニターとしての意味がないためＴＭ＞ＴＳでなければならない。
【００３５】
次に、基板に供給される原料は、原料流量Ｆと供給時間Ｔの積に概ね比例する。従って、凹凸パターン付き基板の供給時間がＴＰ、原料流量がＦＰのとき、凹凸パターン付き基板に供給される原料はＴＰ×ＦＰに比例する。従って、凹凸パターン付き基板の表面積がＡのとき、単位表面積当たりに供給される原料はＴＰ×ＦＰ／Ａに比例する。  
一方、凹凸パターンの無い基板での供給時間がＴＭ、原料流量がＦＭ、表面積がＢのときは単位表面積当たりに供給される原料はＴＭ×ＦＭ／Ｂに比例する。
【００３６】
凹凸パターンの無い基板に単位表面積当たりに供給される原料が凹凸パターン付き基板よりも多い場合、原料不安定性等により製品で供給不足が生じていても、凹凸パターンの無い基板では検知できない。一方、その逆の場合、凹凸パターンの無い基板で検知したとき製品での供給量には余裕があることになる。
【００３７】
従って、ＴＭ×ＦＭ／Ｂ＜ＴＰ×ＦＰ／Ａとして凹凸パターンの無い基板に単位表面積当たりに供給される原料を凹凸パターン付き基板より少なくすることで、ＰＤＭＡＴの安定性が製品に成膜するのに十分であるか否かを検知することができる。  
続いて、第２のステップ１６、第３のステップ１７として、ＴＭ×ＦＭ／Ｂ＜ＴＰ×ＦＰ／Ａを満たす原料供給量で、凹凸パターンのない基板に成膜を行う。そして、原料供給不足などにより不均一な膜が形成されていないことを確認する。  
そして、第４のステップ１８として、凹凸パターンつき基板に成膜を行う。
【００３８】
このように、ＰＤＭＡＴの原料供給時間をＴＳ＜ＴＭ＜ＴＰ×ＦＰ／ＦＭ×Ｂ／Ａとすることで、凹凸パターンの無い基板で、凹凸パターン付き基板の成膜安定性をモニターをする事が可能となる。
【００３９】
凹凸パターン毎に表面積は変わるので、Ｂ／Ａの値は変わる。凹凸パターン毎に凹凸パターンの無い基板での成膜時間を設定するのは非効率的であるので、最も表面積の大きな凹凸パターンのＴＰ×Ｂ／Ａに合わせて凹凸パターンの無い基板での成膜時間を決定して、全製品で共通の値にするのが好ましい。
【００４０】
また、本実施形態ではＰＤＭＡＴとＮＨ３を用いたＴａＮ成膜の例を述べたが、他の組み合わせにより他の膜をＡＬＤ成膜する場合も同様に凹凸パターンの無い基板での成膜時間を決定すればよい。
【００４１】
凹凸パターンの無い基板での成膜をいつ行うかに関しては凹凸パターン付き基板を成膜する度に行う必要は無く、定期的に行っても良いし、装置状態が変更された時に行っても良いし、産業でモニターを行う通常のタイミングで行えば良い。
【００４２】
このように、本発明の実施の形態によれば、凹凸パターン付き基板の成膜の安定性を、凹凸パターンのない基板において確認することができる。それによって、凹凸パターン付き基板において、原料供給不足などに起因する、不均一な膜を形成することなく、安定な膜を形成することができる。
【００４３】
その結果として、凹凸パターンが設けられた基板上に、所定の厚みの薄膜を均一に再現性よく堆積できる。具体的には、例えば、ＣｕのＳｉ中への拡散による素子特性の劣化、絶縁膜との密着性が乏しい事による加工性の劣化、不動態酸化膜を形成せずに酸化が内部まで進行することによる配線特性の劣化などを防ぐことができる信頼性の高いバリアメタルを形成できる。
【００４４】
次に、本発明の第１の実施例について説明する。
【００４５】
凹凸パターンのない基板の原料供給時間と、凹凸パターン付き基板の原料供給時間とを一定にする場合について説明する。
【００４６】
ＰＤＭＡＴとアンモニア（ＮＨ３）を交互供給してＴａＮを形成するとき、凹凸パターン付き基板で用いるＰＤＭＡＴの供給流量をＦＰ、凹凸パターンの無い基板でのＰＤＭＡＴの供給流量ＦＭをＦＭ＜ＦＰ×Ｂ／Ａの範囲に定める。尚、ここでＡとＢはそれぞれ凹凸パターン付き基板と凹凸パターンの無い基板の表面積である。上記条件で凹凸パターンの無い基板でＴａＮの成膜確認を行った後、凹凸パターン付き基板で成膜を行う。
【００４７】
ＴＭ×ＦＭ／Ｂ＜ＴＰ×ＦＰ／Ａとして凹凸パターンの無い基板に単位面積当たりに供給される原料を凹凸パターン付き基板より少なくすることで、原料の安定性が製品に成膜するのに十分であるか否かを検知する事ができる。この場合、供給時間を同じにしているので、ＦＭ＜ＦＰ×Ｂ／Ａとすることで、凹凸パターンの無い基板で凹凸パターン付き基板での成膜のモニターをする事が可能となる。
【００４８】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。
【００４９】
凹凸パターンのない基板の原料供給流量と、凹凸パターン付き基板の原料供給流量とを一定にする場合について説明する。
【００５０】
ＰＤＭＡＴとアンモニア（ＮＨ３）を交互供給してＴａＮを形成するとき、凹凸パターン付き基板で用いるＰＤＭＡＴの供給時間をＴＰ、凹凸パターンの無い基板でのＰＤＭＡＴの供給時間ＴＭをＴＭ＜ＴＰ×Ｂ／Ａの範囲に定める。なお、ここでＡとＢはそれぞれ凹凸パターン付き基板と凹凸パターンの無い基板の表面積である。上記条件で凹凸パターンの無い基板でＴａＮの成膜確認を行った後、凹凸パターン付き基板で成膜を行う。
【００５１】
ＴＭ×ＦＭ／Ｂ＜ＴＰ×ＦＰ／Ａとして凹凸パターンの無い基板に単位面積当たりに供給される原料を凹凸パターン付き基板より少なくすることで、原料の安定性が製品に成膜するのに十分であるか否かを検知することができる。この場合、供給流量を同じにしているので、ＴＭ＜ＴＰ×Ｂ／Ａとすることで、凹凸パターンの無い基板で凹凸パターン付き基板での成膜のモニターをすることが可能となる。
【００５２】
次に、本発明の第３の実施例について説明する。
【００５３】
本実施例では、凹凸パターン付き基板の原料供給量の安定性を確認するために、凹凸パターンのない基板でモニターをする際の、凹凸パターンのない基板における成膜確認の方法について説明する。
【００５４】
ＰＤＭＡＴとアンモニア（ＮＨ３）を交互供給してＴａＮを形成するとき、凹凸パターンの無い基板でのＰＤＭＡＴの単位面積あたりの供給量を、凹凸パターン付き基板の単位面積あたりの供給量に対してＴＭ×ＦＭ／Ｂ＜ＴＰ×ＦＰ／Ａの関係を満たすように決定する。上記条件で凹凸パターンの無い基板でＴａＮの成膜確認を行い、膜厚分布の分散が１０％以下である事を確認した後、凹凸パターン付き基板で成膜を行う。
【００５５】
従って、凹凸パターン付きでの原料供給を、ＴＭ×ＦＭ／Ｂ＜ＴＰ×ＦＰ／Ａを満たす様に設定し、凹凸パターンの無い基板の膜厚分布の分散が１０％以下であれば凹凸パターン付き基板において十分な被覆率が確保できる。
【００５６】
次に、本発明の第４の実施例について説明する。
【００５７】
本実施例では、凹凸パターン付き基板の原料供給量の安定性を確認するために、凹凸パターンのない基板でモニターをする際の、凹凸パターンのない基板における原料供給量について説明する。
【００５８】
本実施例においても、ＰＤＭＡＴとアンモニア（ＮＨ３）を交互供給してＴａＮを形成するとき、凹凸パターンの無い基板でのＰＤＭＡＴの供給量を、凹凸パターン付き基板の供給量に対してＴＭ×ＦＭ／Ｂ＜ＴＰ×ＦＰ／Ａの関係を満たすように決定する。
【００５９】
特に本実施例では、凹凸パターンの無い基板でのＰＤＭＡＴの供給量を次のように限定する。凹凸パターン付き基板のアスペクト比のうち最大値をＲとする。このとき、凹凸パターンの無い基板でのＰＤＭＡＴの単位面積あたりの供給量を、凹凸パターン付き基板の単位面積あたりの供給量の１／（１＋Ｒ）倍よりも少なく設定する。
【００６０】
アスペクト比とは、基板上に形成されている凹凸パターンの 深さと幅の比であるから、凹凸パターンの無い基板でのＰＤＭＡＴの供給量をこのように設定することで、凹凸パターン付き基板の表面積の大きさだけではなく、凹凸度に起因する、膜の不安定性をも防ぐことができる。
その結果、アスペクト比の大きな深い微細孔の内部においても、十分な段差被覆率を有する膜を形成することができる。  
ＡＬＤではＡＬＤ的な成膜の他に、原料の基板との反応や気相反応による成膜も発生しており、原料供給時間が変わるとＡＬＤ的な成膜とＣＶＤ的な割合が変わる。原料流量を変更する場合は、その割合が変わらない範囲内で調整することが望ましい。  
また一方、本発明はＡＬＤのみに限定されるものではなく、その他、ＣＶＤ、スパッタリング、蒸着などの各種の方法に適用して同様の作用効果を得ることができる。
【００６１】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。  
しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、本発明で用いる薄膜堆積方法の具体的な工程、構成、供給原料の種類などについては、当業者が公知の範囲から適宜選択したものも本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施形態の半導体装置の製造方法の要部工程を表すフローチャートである。
【図２】本発明の実施形態において用いることができるＡＬＤ装置の要部構成を例示する模式図である。
【図３】本発明の実施の形態を適用して得られる、半導体装置の断面構造を例示する模式図である。
【図４】本発明の実施の形態を説明するための、ペンタジメチルアミノタンタリウム（Ｔａ［Ｎ（ＣＨ３）２］５：ＰＤＭＡＴ）の供給時間と成膜量の関係を示すグラフ図である。
【図５】本発明の実施の形態にかかる成膜方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００６３】
１０ 基板
１１ ＴａＮ膜
１２ 誘電性材料
１３ 導電性材料
１４ 凹凸パターン
１５ 第１工程
１６ 第２工程
１７ 第３工程
１８ 第４工程
ＦＭ、ＦＰ 原料供給流量
ＴＭ、ＴＰ 原料供給時間
ＴＳ 成膜飽和時間
【図１】
2006147695.tif 000003
【図２】
2006147695.tif 000004
【図３】
2006147695.tif 000005
【図４】
2006147695.tif 000006
【図５】
2006147695.tif 000007