(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互接続の構造における使用のための半導体デバイスの基体に調節されたタンタル／タンタルの窒化物の拡散障壁スタックを形成するための方法であって、
前記方法は、
タンタルの五フッ化物の前駆体の蒸気からの化学蒸着によってタンタル及びタンタルの窒化物の交互の層の少なくとも一つのシリーズを前記基体に堆積させること；
前記の堆積させることの間に、アンモニアのプラズマで前記のタンタル及び前記のタンタルの窒化物を断続的に処理すること
：を含むと共に、
各々のタンタルの層及び各々のタンタルの窒化物の層は、少なくとも一度処理されると共に、
前記の交互の層の堆積させることは、２５−５０Åのタンタルの窒化物の第一の層を堆積させること、２５−５０Åのタンタルの第二の層を堆積させること、２５−５０Åのタンタルの窒化物の第三の層を堆積させること、及び、２５−５０Åのタンタルの第四の層を堆積させることを含むと共に、
前記のプラズマで処理することは、前記第一の及び第二の層を堆積させることの間に、前記第二の及び第三の層を堆積させることの間に、前記第三の及び第四の層を堆積させることの間に、並びに、前記第四の層を堆積させることの後に、実施される、
方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記のプラズマで処理することは、５０Å以下の堆積毎の後に繰り返される、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、
前記のプラズマで処理することは、２５Åの堆積毎の後に繰り返される、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、
前記断続的なプラズマ処理の各々は、２秒から６００秒までの範囲における時間の間に実施される、方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、
前記のプラズマで処理することは、５０−１０，０００ｓｃｃｍの流量率でアンモニアを提供することを含む、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法において、
前記のプラズマで処理することは、２，０００ｓｃｃｍの流量率でアンモニアを提供することを含む、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法において、
前記の交互の層の堆積させることは、前記タンタルの五フッ化物の前駆体及び水素のプロセスガスからプラズマを励起させることによるＰＥＣＶＤによってタンタルの層を堆積させることを含む、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法において、
前記の交互の層の堆積させることは、前記タンタルの五フッ化物の前駆体及びアンモニアのプロセスガスを反応させることによるＴＣＶＤによってタンタルの窒化物の層を堆積させることを含む、方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法において、
前記断続的なプラズマ処理の各々は、２−６００秒の処理時間の間に５０−１００００の流量率でアンモニアを提供すること及び５０−２５００ＷのＲＦパワーを提供することを含む、方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法において、
前記の交互の層の堆積させることは、２５Åのタンタルの窒化物の第一の層を堆積させること、２５Åのタンタルの第二の層を堆積させること、２５Åのタンタルの窒化物の第三の層を堆積させること、及び、２５Åのタンタルの第四の層を堆積させることを含むと共に、
前記のプラズマで処理することは、前記第一の及び第二の層を堆積させることの間に、前記第二の及び第三の層を堆積させることの間に、前記第三の及び第四の層を堆積させることの間に、並びに、前記第四の層を堆積させることの後に、実施される、
方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法において、
前記の交互の層の堆積させることは、５０Åのタンタルの窒化物の第一の層を堆積させること、５０Åのタンタルの第二の層を堆積させること、５０Åのタンタルの窒化物の第三の層を堆積させること、及び、５０Åのタンタルの第四の層を堆積させることを含むと共に、
前記のプラズマで処理することは、２５Å毎に実施される、
方法。
【請求項１２】
相互接続の構造における使用のための半導体デバイスの基体に調節されたタンタル／タンタルの窒化物の拡散障壁スタックを形成するための方法であって、
前記方法は、
タンタル及びタンタルの窒化物の交互の層の少なくとも一つのシリーズを３００℃−５００℃の範囲における温度を有する前記基体に、前記の基体を含有する反応チャンバーへタンタルの五フッ化物の前駆体の蒸気を提供することによって、前記の前駆体を蒸発させるために十分な温度まで前記の前駆体を加熱すること、その次に前記の基体に前記の層を堆積させるためにプロセスガスと前記の蒸気を組み合わせることによって、堆積させること；
：を含むと共に、
前記タンタルの窒化物は、
（ａ）Ｎ２及びＨ２を必ず含む前記のプロセスガス及び自由選択の不活性ガスと前記の蒸気を組み合わせることを含むプラズマ促進化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、並びに
（ｂ）アンモニアのプロセスガス及び自由選択の不活性ガスと前記の蒸気を組み合わせることを含む熱的な化学蒸着（ＣＶＤ）
：からなる群より選択された方法によって堆積させられると共に、
前記タンタルは、水素のプロセスガス及び自由選択の不活性ガスと前記の蒸気を組み合わせることを含むプラズマ促進化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）によって堆積させられると共に、
前記の堆積させることの間に、アンモニアのプラズマで前記のタンタル及び前記のタンタルの窒化物を断続的に処理することを含むと共に、
各々のタンタルの層及び各々のタンタルの窒化物の層は、少なくとも一度処理されると共に、
前記の交互の層の堆積させることは、２５−５０Åのタンタルの窒化物の第一の層を堆積させること、２５−５０Åのタンタルの第二の層を堆積させること、２５−５０Åのタンタルの窒化物の第三の層を堆積させること、及び、２５−５０Åのタンタルの第四の層を堆積させることを含むと共に、
前記のプラズマで処理することは、前記第一の及び第二の層を堆積させることの間に、前記第二の及び第三の層を堆積させることの間に、前記第三の及び第四の層を堆積させることの間に、並びに、前記第四の層を堆積させることの後に、実施される、
方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法において、
前記のプラズマで処理することは、５０Å以下の堆積毎の後に繰り返される、方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の方法において、
前記のプラズマで処理することは、２５Åの堆積毎の後に繰り返される、方法。
【請求項１５】
請求項１２に記載の方法において、
前記断続的なプラズマ処理の各々は、２秒から６００秒までの範囲における時間の間に実施される、方法。
【請求項１６】
請求項１２に記載の方法において、
前記のプラズマで処理することは、５０−１０，０００ｓｃｃｍの流量率でアンモニアを提供することを含む、方法。
【請求項１７】
請求項１２に記載の方法において、
前記のプラズマで処理することは、２，０００ｓｃｃｍの流量率でアンモニアを提供することを含む、方法。
【請求項１８】
請求項１２に記載の方法において、
前記断続的なプラズマ処理の各々は、２−６００秒の処理時間の間に５０−１００００の流量率でアンモニアを提供すること及び５０−２５００ＷのＲＦパワーを提供することを含む、方法。
【請求項１９】
請求項１２に記載の方法において、
前記の交互の層の堆積させることは、２５Åのタンタルの窒化物の第一の層を堆積させること、２５Åのタンタルの第二の層を堆積させること、２５Åのタンタルの窒化物の第三の層を堆積させること、及び、２５Åのタンタルの第四の層を堆積させることを含むと共に、
前記のプラズマで処理することは、前記第一の及び第二の層を堆積させることの間に、前記第二の及び第三の層を堆積させることの間に、前記第三の及び第四の層を堆積させることの間に、並びに、前記第四の層を堆積させることの後に、実施される、
方法。
【請求項２０】
請求項１２に記載の方法において、
前記の交互の層の堆積させることは、５０Åのタンタルの窒化物の第一の層を堆積させること、５０Åのタンタルの第二の層を堆積させること、５０Åのタンタルの窒化物の第三の層を堆積させること、及び、５０Åのタンタルの第四の層を堆積させることを含むと共に、
前記のプラズマで処理することは、２５Å毎に実施される、
方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスの製造において、銅の拡散に対する障壁として使用されるタンタル／窒化タンタルが調節された膜の付着性及び耐久性に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体産業は、次世代の半導体デバイスにおいて、従来のアルミニウム及びアルミニウム合金の配線に対する代替品として銅の配線を導入することに委ねられている。より大きな電流を運搬するその容量と共に、銅の配線の導入は、デバイスの形状寸法、電力消費量、及び発熱を減少させるはずである。しかしながら、銅は、シリコン中において速い拡散体であり、誘電体中でドリフトし、低温におけるデバイスの劣化に帰着する。銅原子の望まれない移動を回避するために、タンタルを主材料とした材料、特にタンタル及び／又は窒化タンタルのような、遷移金属を主材料とした材料の障壁層又は下層を、典型的に、銅の配線層と、酸化シリコン層のような下にある誘電体層との間における拡散障壁として使用する。
拡散障壁を提供する一つの方法は、スパッタリングによる物理蒸着（ＰＶＤ）である。しかしながら、スパッタ堆積は、他にも問題はあるが、スパッタリングが本質的に視線方向の堆積工程であるので、高いアスペクト比を有する表面付近の形態の側壁を適切に覆うことができない。
【０００３】
二つの化学蒸着（ＣＶＤ）工程、熱的ＣＶＤ（ＴＣＶＤ）及びプラズマ増強ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）は、ＰＶＤに取って代わる候補である。ＣＶＤは、高いアスペクト比を有するトポグラフィー的な形態に一致する高度に均一な層を提供する。ＴＣＶＤは、加熱した半導体基板上におけるガスの反応物の流れが化学的に反応して、加熱した基板上に固体の層を堆積させる、高温の工程である。ＰＥＣＶＤは、プラズマを導入してガスの反応物を活性化させる、比較的低温の工程である。
【０００４】
遷移金属を主材料とする障壁層を堆積させるために、両方のＣＶＤ工程は、気相反応物、例えば、ハロゲン化タンタル又はハロゲン化チタンのような遷移金属のハロゲン化物の試薬を、還元ガス、例えば水素（Ｈ２）又はアンモニア（ＮＨ３）のいずれかのような水素を含有するガスと反応させる。例えば、還元ガスが水素であり気相反応物がハロゲン化タンタルであるとすれば、タンタル（Ｔａ）が堆積する一方で、還元ガスがアンモニア又は窒素及び水素の混合物のような窒素を含有するガスであるとすれば、窒化タンタル（ＴａＮｘ）が堆積する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
遷移金属のハロゲン化物の気相反応物における化学的な還元は、副産物として水素原子を生成する。遷移金属のハロゲン化物の気相反応物を含むガス混合物を使用するＣＶＤ法のいずれかによって堆積した遷移金属を主材料とした材料の層は、望まれない不純物として低い残留レベルの副産物のハロゲン原子を取り込むことになる。例えば、例えば五フッ化タンタルを使用してＰＥＣＶＤにより基板上に堆積させたタンタル層は、通常、平均約０．５原子パーセントの残留ハロゲン化物、この例では、フッ素である残留ハロゲン化物を含有する。しかしながら、残留フッ素濃度は、境界面付近、特に障壁／誘電体の境界面及び障壁／銅の境界面で最高点に達する。
【０００６】
障壁／誘電体の境界面に存在するハロゲン原子の高い濃度が、下にある誘電体に対する遷移金属を主材料とした層の著しく減少した付着性と相関することが見出されてきた。同様に、障壁／銅の境界面における高いハロゲン原子の濃度は、遷移金属を主材料とした層に対する銅の減少した付着性と相関することが見出されてきた。ハロゲン原子は、遷移金属を主材料とした層と誘電体又は銅の膜との間の境界面における原子の結合を著しく妨げるので、遷移金属を主材料とした層及び上にある銅の層は、薄片に剥離することがより起こり得る。障壁層のＣＶＤに先立つ誘電体の表面における窒素を含有するプラズマ前処理を、ＭＥＴＨＯＤＦＯＲ  ＰＲＥＴＲＥＡＴＩＮＧ  ＤＩＥＬＥＣＴＲＩＣ  ＬＡＹＥＲＳ  ＴＯ  ＥＮＨＡＮＣＥ  ＴＨＥ  ＡＤＨＥＳＩＯＮ  ＯＦ  ＣＶＤ  ＭＥＴＡＬ  ＬＡＹＥＲＳ  ＴＨＥＲＥＴＯと題された同時係属出願第０９／７２３，８７６号において提案してきた。前処理は、境界面に窒素を提供し、後に塗布される障壁層の付着性を改善する。障壁／銅の境界面における付着性を扱うために、障壁層のＣＶＤに続く、窒素を含有するプラズマの後処理を、ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲＩＭＰＲＯＶＩＮＧ  ＴＨＥ  ＡＤＨＥＳＩＯＮ  ＯＦ  ＳＰＵＴＴＥＲＥＤＣＯＰＰＥＲ  ＦＩＬＭＳ  ＴＯ  ＣＶＤ  ＴＲＡＮＳＩＴＩＯＮ  ＭＥＴＡＬ  ＢＡＳＥＤ  ＵＮＤＥＲＬＡＹＥＲＳと題された同時係属出願第０９／７２３，８７８号において提案してきた。これらの処理は、それぞれ、障壁／誘電体の境界面及び障壁／銅の境界面における付着性を改善することに有効である一方で、障壁膜は、典型的には、剥離もまた被り易い複数の内部の境界面を有する多層の積み重ねを含む。このように、付着性及び耐久性におけるさらなる改善は、多層の、又は調節されたＴａ／ＴａＮ膜の積み重ね内におけるＴａ／ＴａＮの境界面で望ましい。
【０００７】
このように、残留ハロゲンの不純物が、誘電体で覆われた基板上にＣＶＤ工程によって堆積した、Ｔａ／ＴａＮが調節された障壁層内における層の付着性及び耐久性を変えることを防止するＣＶＤ法に対する要求がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＨＦガスの発生を減少させる、配線構造で使用される半導体デバイスの基板上に、調節されたタンタル／窒化タンタルの拡散障壁の積み重ねを形成する方法を提供し、それによって、後の高温の加工中における膜の積み重ねの付着性及び耐久性を改善する。この為に、本発明に従って、少なくとも一連のタンタル及び窒化タンタルの交互層を、各タンタル層及び各窒化タンタル層を少なくとも一回処理するようなタンタル及び窒化タンタルの断続的なアンモニアプラズマ処理と共に、五フッ化タンタル前駆体の蒸気から化学蒸着によって半導体デバイスの基板上へ堆積させる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この明細書の一部分に組み込まれ、またこの明細書の一部分を構成する、添付する図面は、本発明の実施例を説明し、上記の本発明の一般的な説明及び下記の詳細な説明と共に、本発明を説明することに役立つ。
【００１０】
タンタル（Ｔａ）又はチタン（Ｔｉ）及びそれらの窒化物の膜（ＴａＮ又はＴｉＮ）のような耐熱性の遷移金属は、銅（Ｃｕ）に対する有効な拡散障壁である。それらの有効性は、それらの高い熱安定性、高い導電性、他からの元素又は不純物の拡散に対する抵抗性による。Ｔａ及びＴａＮは、銅とのそれらの化学的な不活性により、特に魅力的である。即ち、Ｃｕ及びＴａ又はＣｕ及びＮの間に化合物が形成しない。最も都合良くは、Ｔａ及びＴａＮの多くの交互層を堆積させて、障壁膜の有効性を最適化する。
【００１１】
ハロゲン化タンタルは、Ｔａ及びＴａＮ障壁層のＣＶＤに対して、都合の良い無機の源を提供する。具体的には、無機の前駆体は、五フッ化タンタル（ＴａＸ５）であり、ここでＸは、ハロゲンのフッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、及び臭素（Ｂｒ）を表す。Ｔａ及びＴａＮ障壁層の低温ＣＶＤに関して、ＴａＦ５は、好適な前駆体となってきた。化学蒸着（ＣＶＤ）工程において、ガスの前駆体を、熱エネルギー又は電気エネルギーのいずれかを使用して、活性化する。活性化において、ガスの前駆体は、化学的に反応して膜を形成する。しかしながら、この工程の間に、前駆体の反応の間に発生するハロゲン原子、特にフッ素原子は、堆積した膜中に取り込まれる。
【００１２】
タンタル及び窒化タンタルの薄膜は、後の加工段階の間に、互いに及び下にある基板へ、付着するに違いない。二酸化シリコンの基板上にＣＶＤによって堆積した多層のタンタル及び窒化タンタルの薄膜は、堆積すると良好な付着性を示した。しかしながら、膜を４００℃又はそれ以上に加熱することは、膜の剥離に帰着した。光学顕微鏡で検査したとき、膜に泡が観察された。いくつかの場合において、泡は、そのままだった。他の場合には、泡は、破裂してしまった。熱脱離分光法は、調節された障壁膜の加熱中における水素、窒素、及びフッ化水素の発生を同定した。ガス放出が泡の原因であることが理論付けられる。このように、本発明は、ＣＶＤによるタンタル及び窒化タンタルが調節された膜における泡の形成を除去する工程を提供する。
【００１３】
このために、本発明に従って、ＣＶＤ法を、調節されたＴａ／ＴａＮ障壁層、例えば、ＴａＮ／Ｔａ／ＴａＮ／Ｔａの積み重ねを堆積させるために使用する。障壁層は、ＣＶＤチャンバー内でその形成中に、アンモニアプラズマに対して断続的に露出される。アンモニアプラズマは、堆積した障壁層内に捕捉されたフッ素原子及び水素原子と反応し、それらを有効に持ち去る。熱脱離分析に基づいて、上述のように、断続的なプラズマ処理無しで堆積した膜の付着性不足の原因が、高温におけるフッ化水素（ＨＦ）ガスの発生であることが推測された。ＨＦガスに関する主な源は、調節された膜の積み重ねの、ＴａＮ層におけるフッ素及びＴａ層における水素の組み合わせであると考えられる。このように、それぞれの層におけるフッ素及び／又は水素の量を減少させることは、ＨＦガスの発生を減少させると共に、従って、高温での膜の積み重ね内における剥離を減少させるか又は除去する効果を有すると信じられる。調節された積み重ねを形成した後、基板をＰＶＤモジュールへ移し、銅の膜を、プラズマ処理した調節された障壁層上へ堆積させる。
【００１４】
図１は、本発明において使用してもよい化学蒸着（ＣＶＤ）システム１０を描く。システム１０は、ＣＶＤ反応チャンバー１１及び前駆体送出システム１２を含む。ここに示すシステム１０の特定の実施例を、本発明の動作を説明するためにのみ提供し、本発明の範囲を限定するために使用してはならない。反応チャンバー１１において、反応を実行して、例えば五フッ化タンタル（ＴａＦ５）又は他のハロゲン化タンタル化合物の前駆体ガスを、タンタル（Ｔａ）及び窒化タンタル（ＴａＮｘ）の障壁層の膜へ変換する。どんな与えられた堆積においてもガスの比を変化させることによってＴａＮｘを連続的に変動させることができるので、ＴａＮ膜は、どんな特定の化学量論比（ＴａＮｘ）にも限定されない。このように、ここで使用するとき、ＴａＮｘは、どんな化学量論比の窒化タンタル膜も包含する。
【００１５】
前駆体送出システム１２は、ＣＶＤ反応チャンバー１１へのガスの吸気口１６をもつ計量システム１５を通ずる、ガス排気口１４を有する前駆体ガスの源１３を含む。源１３は、前駆体の蒸気、例えばハロゲン化タンタル化合物からのハロゲン化タンタルの蒸気を発生させる。その化合物は、標準温度及び圧力のとき固体状態にあるものである。前駆体の源は、好ましくは制御される加熱によって、前駆体の所望の蒸気圧を生ずることになる温度に維持される。好ましくは、蒸気圧は、好ましくはキャリヤーガス無しで、反応チャンバー１１へ前駆体の蒸気を送出するにはそれ自体で十分であるものである。計量システム１５は、反応チャンバー１１において商業的に存立できるＣＶＤ工程を維持するには十分である速度に、源１３から反応チャンバー１１中への前駆体ガスの蒸気の流れを維持する。
【００１６】
反応チャンバー１１は、おおよそ従来のＣＶＤ反応器であり、真空の堅いチャンバー壁２１によって境界付けられる真空チャンバー２０を含む。チャンバー２０に位置するのは、半導体ウェハ２３のような基板が支持される、基板の支持物又はサセプタ２２である。チャンバー２０は、半導体ウェハ基板２３上に調節されたＴａ／ＴａＮｘ障壁層のような膜を堆積させることになるＣＶＤ反応の実施に関して適切な真空に維持される。ＣＶＤ反応チャンバー１１に対する好適な圧力の範囲は、０．２−５．０トール（Torr）の範囲にある。真空は、真空ポンプ２４並びに、送出システム１２を含むと共に例えばタンタルの還元反応を実行することに用いる水素（Ｈ２）、窒素（Ｎ２）、又はアンモニア（ＮＨ３）の還元ガスの源２６及びアルゴン（Ａｒ）又はヘリウム（Ｈｅ）のようなガスに対する不活性ガスの源２７もまた含んでもよい吸気口のガスの源２５の制御された動作によって維持される。源２５からのガスは、基板２３と向かい合うチャンバー２０の一端に位置すると共におおよそ基板２３に平行であり基板２３に面する、シャワーヘッド２８を通じてチャンバー２０に入る。
【００１７】
前駆体ガスの源１３は、垂直に向けられた軸３２を有する円筒形の蒸発装置の容器３１を含む、密閉された蒸発装置３０を含む。容器３１は、合金ＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標）６００のような高い温度許容度の非腐食性材料で形成される円筒形の壁３３によって境界付けられ、その内面３４は、高度に研磨されると共に滑らかである。壁３３は、平坦な円形の閉じた底部３５及び、壁３３と同じ熱許容度の非腐食性材料のカバー３６によって密閉される開いた天板を有する。源１３の排気口１４は、カバー３６の中に位置する。ＴａＢｒ５を伴うような、高温を使用するとき、ＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標）のコイルばねを囲むＣ−形状のニッケル管で形成される、ＨＥＬＩＣＯＦＬＥＸ（商標）シールのような高い温度許容度の真空の適合した金属シール３８によって、壁３３の頂上に対して一体であるフランジリング３７に対してカバー３６を堅く閉じる。ＴａＣｌ５及びＴａＦ５のような、より低温を要求する材料では、従来のゴム弾性のＯ−リングシール３８を使用してカバーを密閉してもよい。
【００１８】
カバー３６を通じて容器３１に接続されるのは、好ましくはＨｅ又はＡｒのような不活性ガスであるキャリヤーガスの源３９である。源１３は、容器３１の底部に、タンタルのフッ化物、塩化物、又は臭化物（ＴａＸ）のような、好ましくは五ハロゲン化物（ＴａＸ５）のような、前駆体の材料の塊４０を含み、その塊は、標準温度及び圧力において固体状態で容器３１中へ入れられる。容器３１は、その中にＴａＸの固体の塊４０を伴う容器３１を密閉することによって、ハロゲン化タンタルの蒸気で満たされる。そのハロゲン化物は、容器３１の底部に置かれる前駆体の塊４０として供給され、ここでそれは、結果として生じる蒸気圧が許容可能な範囲にある限り、好ましくは液体状態まで加熱される。しかしながら、パージガス及びＴａＸの蒸気は、最初に、カバー３６を通じて接続される真空ポンプ４１で容器３１から抜かれるので、ＴａＸの塊４０からのＴａＸの蒸気のみが容器３１に残留する。塊４０が液体である場合、蒸気は、液体の塊４０の液面より上にある。壁３３が垂直な円筒であるので、ＴａＸの塊４０の面積は、液体であれば、ＴａＸの消耗のレベルに関らず、一定のままである。
【００１９】
送出システム１２は、前駆体４０の直接的な送出に限定されないが、代わりに、ガスの源３９から容器３１中へ導入することができる、キャリヤーガスと一緒に前駆体４０の送出に使用され得る。このようなガスは、水素（Ｈ２）、又はヘリウム（Ｈｅ）又はアルゴン（Ａｒ）のような不活性ガスであってもよい。キャリヤーガスを使用する場合、それを、キャリヤーガスに対する塊４０の最大の表面積の露出を達成するために、前駆体の塊４０の上面にわたって分布するように容器３１中へ導入してもよいか、又は、上方への拡散を伴って容器３１の底部３５から塊４０を浸透するように容器３１中へ導入してもよい。さらに別の選択肢は、容器３１にある液体を気化させることである。しかしながら、このような選択肢は、望まれない微粒子を加え、前駆体の直接的な送出、即ちキャリヤーガスの使用無しの送出によって達成される制御された送出速度を提供しない。従って、前駆体の直接的な送出が好適である。
【００２０】
容器３１における前駆体４０の温度を維持するために、壁３３の底部３５は、前駆体４０を制御された温度に、好ましくはその融点より上に維持すると共に、キャリヤーガスが無いときに（即ち、直接的な送出システム）は約３トールよりも高い蒸気圧、及びキャリヤーガスを使用するとき約１トールのようなより低い蒸気圧を生成することになる、ヒーター４４との熱伝達で維持される。正確な蒸気圧は、キャリヤーガスの品質、基板２３の表面積などのような他の変数に依存する。タンタルに対する直接的な送出システムにおいて、蒸気圧を、８３℃乃至２１８℃の範囲においてハロゲン化タンタル前駆体を加熱することによって、５トール又はそれ以上の好適な圧力に維持することができる。ＴａＸ５に関して、ＴａＦ５に対しては所望の温度は、約８３℃−１５０℃、例えば約１１５℃である。ＴａＣｌ５に対しては所望の温度は、約１３０℃−１５０℃、例えば約１４５℃である。ＴａＢｒ５に対しては所望の温度は、約２０２℃−２１８℃、例えば約２０５℃である。それぞれのフッ化物、塩化物、及び臭化物の五ハロゲン化タンタル化合物の融点は、９７℃乃至２６５℃の範囲にある。温度は、ウェハ２３に接触する前に、シャワーヘッド２８又は他において、ガスの早期の反応を引き起こすほど高くてはならない。
【００２１】
例のために、１１５℃の温度が、容器３１の底部３５の加熱に関する制御温度であると仮定する。容器３１の底部３５にこの温度が与えられると、容器３１の壁３３及びカバー３６における前駆体の蒸気の凝結を防止するために、カバー３６の外側と熱接触している単独に制御されるヒーター４５によって、カバーを、壁３３の底部３５においてヒーター４４と同じか又はヒーター４４より高い温度、例えば１１５℃に維持する。容器の壁３３の側面は、容器の壁３３と周囲の同心の外側のアルミニウム壁又は缶４７との間に含まれる、輪状の捕捉された空気間隔４６によって囲まれる。缶４７は、シリコン気泡断熱材４８の輪状の層によってさらに囲まれる。この温度を維持する配置は、カバー３６、壁３３の側面、及び前駆体の塊４０の表面４２によって境界付けられるある容積の容器３１において、約１１５℃の所望の温度及び約３トールより高い、好ましくは５トールより高い圧力で蒸気を維持する。所望の圧力を維持するために適切である温度は、主として五フッ化タンタル化合物であると予想される前駆体の材料と共に変動することになる。
【００２２】
蒸気の流れの計量システム１５は、少なくとも約２乃至４０標準立方センチメートル毎分（ｓｃｃｍ）である所望の流量で、測定できる圧力低下を提供しないように、少なくとも直径１／２インチ又は少なくとも１０ミリメートルの内径の、及び好ましくはより大きい、送出管５０を含む。管５０は、それが排気口１４に対するその上流端で接続する前駆体ガスの源１３から、それが吸気口１６に対するその下流端で接続する反応チャンバー１１まで延びる。蒸発装置の排気口１４から反応器の吸気口１６及び反応チャンバー１１のシャワーヘッド２８までの管５０の全長は、好ましくは、前駆体の材料４０の蒸発温度より上まで、例えば１５０℃まで、加熱される。
【００２３】
管５０に提供されるのは、好ましくは約０．０８９インチの直径を有する円形の穴５２が中心にあるバッフル板５１である。計器５６から計器５７までの圧力降下は、制御弁５３によって調整される。制御弁５３の後、穴５２を通じて、反応チャンバー１１中へのこの圧力降下は、約１０ミリトールよりも大きく、流量に比例することになる。遮断弁５４は、蒸発装置１３の排気口１４と蒸発装置１３の容器３１を閉じるための制御弁５３との間の管路５０に提供される。
【００２４】
圧力検知器５５−５８は、システム１０に提供され、送出システム１５からＣＶＤ反応チャンバー１１のチャンバー２０中への前駆体ガスの流量を制御することを含む、システム１０を制御することに用いる制御器６０へ情報を提供する。圧力検知器は、蒸発容器３１における圧力を監視するために、圧力装置１３の排気口１４と遮断弁５４との間において管５０へ接続される検知器５５を含む。圧力検知器５６は、穴５２の上流の圧力を監視するために、制御弁５３とバッフル５１との間において管５０へ接続される一方で、圧力検知器５７は、穴５２の下流の圧力を監視するために、バッフル５１と反応器の吸気口１６との間において管５０に接続される。さらなる圧力検知器５８は、ＣＶＤチャンバー２０における圧力を監視するために、反応チャンバー１１のチャンバー２０に接続される。
【００２５】
反応チャンバー１１のＣＶＤチャンバー２０中への前駆体の蒸気の流れの制御は、検知器５５−５８、特に、穴５２にわたる圧力降下を決定する検知器５６及び５７によって検知される圧力に応じて、制御器６０によって達成される。その条件が、穴５２を通じた前駆体の蒸気の流れが、アンチョークドフローであるようなものであるとき、管５２を通じた前駆体の蒸気の実際の流れは、圧力検知器５６及び５７によって監視される圧力の関数であり、穴５２の下流側における検知器５７によって測定される圧力に対する、穴５２の上流側における検知器５６によって測定される圧力の比から決定することができる。
【００２６】
その条件が、穴５２を通じた前駆体の蒸気の流れが、チョークドフローであるようなものであるとき、管５２を通じた前駆体の蒸気の実際の流れは、圧力検知器５７によって監視される圧力のみの関数である。いずれかの場合において、工程の条件を解釈するまでに、チョークド又はアンチョークドフローの存在を制御器６０によって決定することができる。その決定を制御器６０によってするとき、前駆体ガスの流量を計算により制御器６０によって決定することができる。
【００２７】
好ましくは、制御器６０によってアクセス可能な不揮発性メモリ６１に記憶される索引又は乗数表からの流量データを検索することによって、前駆体ガスにおける実際の流量の正確な決定を計算する。前駆体の蒸気の実際の流量を決定するとき、所望の流量を、一つ又はそれ以上の変動する穴制御弁５３の閉じたループのフィードバック制御、若しくは排気ポンプ２４によるＣＶＤチャンバーの圧力、源２６及び２７からの不活性ガスの減少の制御によって、又はヒーター４４、４５の制御による容器３１における前駆体ガスの温度及び蒸気圧の制御によって、維持することができる。
【００２８】
平行板のＲＦ放電を、駆動される電極がガス送出シャワーヘッドであると共にウェハ又は基板２３に対するサセプタ２２又はステージがＲＦグランドである場合に使用する。選択したＴａＸ５の蒸気を、約３００℃−５００℃の間の温度まで加熱される、基板より上のＨ２のような他のプロセスガスと組み合わせる。また、Ａｒ及びＨｅを、Ｈ２、ＮＨ３、及び／又はＮ２に加えて、プロセスガスとして、単独か組み合わせかいずれかで使用してもよい。
【００２９】
上述したＣＶＤ装置を伴うような本発明の方法で形成される調節された膜は、Ｔａ及びＴａＮの積層された層を含む。
【００３０】
例によって、調節された膜は、四つの積層された層−ＴａＮ／Ｔａ／ＴａＮ／Ｔａを含んでもよい。ＴａＮ層は、好ましくは、ＴＣＶＤによって堆積され、Ｔａ層は、好ましくは、ＰＥＣＶＤによって堆積される。ＴａＮ層の化学量論比を、工程パラメーターを変えることによって、変動させてもよく、例えばＴａ３Ｎ５であってもよい。さらなる例によって、良好な品質のＰＥＣＶＤによるＴａ膜の堆積に関する工程の条件を、表１に与え、ここで、ｓｌｍは、標準リットル毎分であり、Ｗ／ｃｍ２は、ワット毎平方センチメートルである。
【００３１】
【表１】
0004544817.tif 000002
良好な品質のＰＥＣＶＤによるＴａＮｘ膜の堆積に関する工程の条件を表２に与える。
【００３２】
【表２】
0004544817.tif 000003
良好な品質の熱的ＣＶＤによるＴａＮｘ膜の堆積に関する工程の条件を表３に与える。
【００３３】
【表３】
0004544817.tif 000004
上記方法によって堆積させた一体化した膜は、ＩＣの形成に対して重要な特徴を示す。積層した膜は、小さい配線のインピーダンスに対して十分小さい（１０００μΩｃｍより小さく、好ましくは５００μΩｃｍより小さい）体積抵抗率の範囲にあり、積層した膜は、良好な順応性及び良好な（０．３より大きい）ステップカバレージを有する。また、堆積速度は、スループットの考察に関して十分（１００Å／分より大きい）であり、その工程は、低い（４５０℃より低い）ウェハ温度を使用するので、ＳｉＯ２のものより低い比誘電率をもつ材料を含むデバイス内で使用される他の薄膜材料と適合する。
【００３４】
蒸気相反応物としての五フッ化タンタルを使用する上述のＣＶＤ工程に関して、フッ素の残留レベルは、約２原子パーセントよりも少なく、典型的には約０．５原子パーセントである。より高いフッ素含有量のピークは、例えば５原子パーセントまでは、誘電体の障壁の境界面、Ｔａ／ＴａＮの境界面、及び障壁／銅の境界面で起る場合もある。この残留するハロゲン化物の不純物は、後の調節された障壁層へのＰＶＤによる銅層の塗布の間を含む、後の加工中における構造全体の付着性及び耐久性を減少させる。
【００３５】
本発明に従って、アンモニアプラズマ処理を、積み重ねの形成の間に断続的に障壁層へ適用する。その処理は、上にＴａ又はＴａＮ層を有する基板２３を、予め決められた温度まで加熱すること、及びその層を、反応チャンバー１１内で提供されるアンモニアプロセスガスから励起されたプラズマに対して露出することを含む。プラズマ処理に関するパラメーターは、約１５０℃乃至約５００℃の間の範囲にわたる、例えば約３５０℃の基板の温度、約５０ｓｃｃｍ乃至約１０，０００ｓｃｃｍの間、例えば約２０００ｓｃｃｍのアンモニアガスの流量、約０ｓｃｃｍから約１０，０００ｓｃｃｍまでの範囲にわたる還元ガス、例えば約２０００ｓｃｃｍの水素の流量、約０ｓｃｃｍから約２，０００ｓｃｃｍまでの不活性ガス、例えば約５５０ｓｃｃｍのアルゴンの流量、約０．２トールから約２０トールまでの範囲にわたる、例えば約２トールの反応器の圧力、及び、約５０ワットから約２５００ワットまでの範囲にわたる、例えば約２５０ワットのＲＦ出力である。調節された層の付着性及び耐久性を増強することに有効なプラズマ処理の工程所要時間は、処理毎に約２秒から約６００秒までの範囲にわたり、例えば約６０秒のプラズマ露出である。プラズマ処理に関する条件を表４に要約する。
【００３６】
【表４】
0004544817.tif 000005
断続的なプラズマ処理を、調節された障壁層がＣＶＤ工程によって堆積される、同じ反応器で行う。
【００３７】
アルゴン又はキセノンのような不活性ガスの流れは、プラズマの開始及び維持における援助の機能に関して自由選択であり、その機能が必要でないとすれば、除去することができる。アンモニア処理ガスの雰囲気を伴った水素の含有は、自由選択である。
【００３８】
調節された膜の堆積を、障壁／誘電体の境界面における付着性を改善するために使用されるアンモニアプラズマ前処理によって先行させてもよい。この処理は、２０００年１１月２８に出願した、ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＰＲＥＴＲＥＡＴＩＮＧ  ＤＩＥＬＥＣＴＲＩＣ  ＬＡＹＥＲＳ  ＴＯ  ＥＮＨＡＮＣＥ  ＴＨＥＡＤＨＥＳＩＯＮ  ＯＦ  ＣＶＤ  ＭＥＴＡＬ  ＬＡＹＥＲＳ  ＴＨＥＲＥＴＯと題された同時係属出願第０９／７２３，８７６号に記載されており、ここでは全体として参照により組み込まれる。自由選択の前処理の後、第一の積み重ね層を塗布し、プラズマを、本発明に従ってＣＶＤチャンバーに発生させ、そして次の積み重ね層を形成し、プラズマ処理を繰り返す。断続的なプラズマ処理での積み重ねの形成は、障壁層の所望の厚さ及び構成が形成されるまで、繰り返される。限定しない例によって、本発明の方法は、以下の手順を含んでもよい。ＴＣＶＤによって２５ÅのＴａＮを堆積させる、ＮＨ３のプラズマは堆積したＴａＮを処理する、ＴＣＶＤによって２５ÅのＴａＮを堆積させる、ＮＨ３のプラズマは堆積したＴａＮを処理する、ＰＥＣＶＤによって２５ÅのＴａを堆積させる、ＮＨ３のプラズマは堆積したＴａを処理する、ＰＥＣＶＤによって２５ÅのＴａを堆積させる、ＮＨ３のプラズマは堆積したＴａを処理する。この手順によって、１００Åの調節されたＴａＮ／Ｔａ障壁膜は、２５Å毎の断続的なプラズマ処理と共に形成される。
【００３９】
調節されたＴａ／ＴａＮ膜の各層のアンモニアプラズマ処理は、高温のアニーリングの間に膜の耐久性を増加させる効果を有する。後の加工段階は、銅の拡散障壁の目的に使用されるどんな膜も少なくとも４５０℃の温度に耐えることができなければならないことを要求する。膜を、ダイヤモンドを先端にしたけがき針で引っ掻き、粘着テープを引っ掻いた領域に当てて、そのテープを取り除く、引っ掻き及びテープ付着性試験を使用して、膜の付着性を評価してもよい。良好な付着性を有する膜は、基板に付着したままであることになり、乏しい付着性を有する膜は、テープによって基板から取り除かれることになる。
【００４０】
本発明の断続的なプラズマ処理で処理されてない２００Åの調節されたＴａＮ／Ｔａ膜（５０ÅのＴａＮ／５０ÅのＴａ／５０ÅのＴａＮ／５０ÅのＴａ）は、４００℃における３０分間の窒素中のアニーリング後、引っ掻き及びテープ付着性試験に落ちることを見出した。本発明のアンモニアプラズマの層の断続的な処理を含む以外に同じ条件下で堆積させた２００Åの調節されたＴａＮ／Ｔａ膜は、４５０℃における３０分間の窒素中のアニーリング後、引っ掻き及びテープ付着性試験に合格することを見出した。
【００４１】
本発明の断続的なプラズマ処理で処理されてない１００Åの調節されたＴａＮ／Ｔａ膜（２５ÅのＴａＮ／２５ÅのＴａ／２５ÅのＴａＮ／２５ÅのＴａ）は、５００℃における３０分間の窒素中のアニーリング後、引っ掻き及びテープ付着性試験に落ちることを見出した。本発明のアンモニアプラズマの層の断続的な処理を含む以外に同じ条件下で堆積させた１００Åの調節されたＴａＮ／Ｔａ膜は、５５０℃における３０分間の窒素中のアニーリング後、引っ掻き及びテープ付着性試験に合格することを見出した。
【００４２】
アンモニアプラズマの層の処理が働く機構を、異なる分析技術を使用して調査した。前述の経験に基づいて、プラズマ処理がＴａＮ層においてフッ素の濃度を低下させたことを理論付けた。このことを、本発明のアンモニアプラズマの断続的な処理無しで、及び本発明のアンモニアプラズマの断続的な処理有りで、１００Å及び２００Åの調節された膜を有するウェハにおける二次イオン質量分光法（ＳＩＭＳ）で確認してきた。四つのウェハに対するＳＩＭＳの深さ方向分布を図２−５に示す。ＴａＮ層におけるピークのフッ素レベルは、未処理の膜（それぞれ、図３及び５）におけるよりも、１００Åのプラズマ処理した膜（図２）で２４％低く、２００Åのプラズマ処理した膜（図４）で２９％低い。
【００４３】
ＴＣＶＤによるＴａＮ膜の処理の個々の効果を試験するために、ＴＣＶＤによるＴａＮ膜を、２５Å毎又は５０Å毎に、堆積させてアンモニアプラズマで処理した。これらの膜をＳＩＭＳ及びラザフォード後方散乱分光法（ＲＢＳ）によって分析した。未処理のＴａＮ膜に対するＳＩＭＳの深さ方向分布を図６に示し、５０Å毎及び２５Å毎に処理したＴａＮ膜に対するＳＩＭＳの深さ方向分布をそれぞれ図７及び８に示す。ＳＩＭＳ分析は、２５Å及び５０Åの増分の両方においてＴａＮ膜を処理することが平均のフッ素の濃度における減少に帰着したことを示す。また、ＳＩＭＳの深さ方向分布は、フッ素の濃度の減少がプラズマ処理のステップの長さ及び数にも関係したことを示した。プラズマ処理は、図８に示すように処理を２５Å毎に適用したときの方が、図７に示すようにそれらを５０Å毎に適用したときよりも、フッ素の濃度を減少させた。ＳＩＭＳの深さ方向分布に使用したフッ素の較正の範囲は、精確なフッ素の濃度の決定を不確実にした。よって、ＲＢＳを、ＴａＮ膜の平均のフッ素の濃度を決定するためにも使用した。表５は、ＲＢＳによって測定したフッ素の減少を示す。ＳＩＭＳ及びＲＢＳ分析の両方は、プラズマ処理が、フッ素の原子分率を、未処理のＴａＮ層に存在するものから減少させることにおいて有効であり、５０Å毎に使用するときよりも２５Å毎に使用するときに、フッ素の濃度を減少させることにおいてさらに有効であることを示す。
【００４４】
【表５】
0004544817.tif 000006
また、アンモニアプラズマは、ＰＥＣＶＤによるタンタル層を窒化する効果も有した。このことを、２５Å毎又は５０Å毎にアンモニアプラズマで処理した、ＰＥＣＶＤによるＴａ膜において行われるＲＢＳ及びＸ線回折（ＸＲＤ）分析で確認した。図９は、未処理のＰＥＣＶＤによるタンタルに対するＸＲＤスペクトルを示し、図１０及び１１は、それぞれ、５０Å毎及び２５Å毎に処理した、プラズマ処理したＰＥＣＶＤによるタンタル膜のＸＲＤスペクトルを示す。ＸＲＤスペクトルは、ＲＢＳ及び核反応分析（ＮＲＡ）によって決定される窒素及び水素の原子分率を示す。タンタル膜の窒素含有量は、未処理のタンタル膜（図９）に対する０％から、５０Å毎に処理した膜（図１０）に対する３５％まで、及び２５Å毎に処理した膜（図１１）に対する４４％まで増加した。また、膜の水素含有量もプラズマ処理を増加させると共に減少した。未処理の膜の結晶構造は、体心立方（ＢＣＣ）のＴａＮ０．０５であった一方で、プラズマ処理した膜は、面心立方（ＦＣＣ）のＴａＮの結晶構造を有していた。２５Å毎に処理した試料は、５０Å毎に処理した試料よりも結晶質であった。このＸＲＤデータは、ＲＢＳによって検出された窒素が新しいＴａＮ相を形成するタンタル膜中に取り込まれたことを確認する。
【００４５】
上で説明したように、本発明の断続的なプラズマ処理無しで堆積させた調節された膜の付着性不足の原因は、後の高温の加工におけるフッ化水素（ＨＦ）ガスの発生であったことを推測した。ＨＦガスの源は、調節された膜の積み重ねのＴａＮ層におけるフッ素及びＴａ層における水素の組み合わせであると考えられた。上で述べた個々のＴａ及びＴａＮ膜の分析は、プラズマ処理が、ＴａＮ膜のフッ素含有量及びＴａ膜の水素含有量を減少させてＴａ膜を窒化することを本当に示す。よって、本発明の断続的な処理によるそれぞれの層におけるフッ素及び水素の量を減少させることは、ＨＦガスの発生を減少させる、従って、高温で起こる積み重ねの剥離を減少させるか又は除去する効果を有してきた。プラズマ処理は、調節された膜の個々のＴａ及びＴａＮ層に適用するとき、後の高い加工温度における膜の耐久性を増加させる効果を有してきた。
【００４６】
本発明をその実施例の記載によって説明してきたが、及びその実施例をかなり詳細に記載してきたが、添付した請求項の範囲をこのような細部まで制限する又は決して限定することを意図してない。さらなる利点及び修飾は、当業者には容易に明らかになると思われる。従って、より広い態様において本発明は、示した及び記載した、具体的な細部、典型的な装置及び方法、並びに実例となる例に限定されない。よって、出願人の概括的な発明の概念の範囲又は主旨から逸脱することなく、このような細部から逸脱をしてもよい。
［付記］
付記（１）：配線構造で用いる半導体デバイスの基板に調節されたタンタル／窒化タンタルの拡散障壁の積み重ねを形成する方法であって、前記基板に少なくとも一連のタンタル及び窒化タンタルの交互層を五フッ化タンタルの前駆体の蒸気から化学蒸着によって堆積させること、並びに前記堆積の間に、前記タンタル及び前記窒化タンタルをアンモニアプラズマで断続的に処理すること、を含み、各々の前記タンタルの層及び各々の前記窒化タンタルの層は、少なくとも一回処理される方法。
付記（２）：前記プラズマ処理は、実質的に５０Å以下の堆積毎の後に、繰り返される付記（１）記載の方法。
付記（３）：前記プラズマ処理は、実質的に２５Åの堆積毎の後に、繰り返される付記（１）記載の方法。
付記（４）：前記断続的なプラズマ処理の各々は、約２秒乃至約６００秒の範囲における時間の間、実施される付記（１）記載の方法。
付記（５）：前記プラズマ処理は、約５０−１０，０００ｓｃｃｍの流量でアンモニアを提供することを含む付記（１）記載の方法。
付記（６）：前記プラズマ処理は、約２，０００ｓｃｃｍの流量でアンモニアを提供することを含む付記（１）記載の方法。
付記（７）：前記交互層の堆積は、前記五フッ化タンタル前駆体及び水素プロセスガスからプラズマを励起させることによるＰＥＣＶＤによって前記タンタルの層を堆積させることを含む付記（１）記載の方法。
付記（８）：前記交互層の堆積は、前記五フッ化タンタル前駆体及びアンモニアプロセスガスを反応させることによるＴＣＶＤによって前記タンタルの層を堆積させることを含む付記（１）記載の方法。
付記（９）：前記断続的なプラズマ処理の各々は、約２−６００秒の処理時間の間、約５０−１００００の流量でアンモニアを提供する及び約５０−２５００ＷのＲＦ出力を提供することを含む付記（１）記載の方法。
付記（１０）：前記交互層の堆積は、約２５−５０Åの窒化タンタルの第一の層を堆積させること、約２５−５０Åのタンタルの第二の層を堆積させること、約２５−５０Åの窒化タンタルの第三の層を堆積させること、及び約２５−５０Åのタンタルの第四の層を堆積させること、を含み、前記プラズマ処理は、前記第一及び前記第二の層を堆積させる間に、前記第二及び前記第三の層を堆積させる間に、前記第三及び前記第四の層を堆積させる間に、並びに前記第四の層を堆積させた後に、実施される付記（１）記載の方法。
付記（１１）：前記交互層の堆積は、約２５Åの窒化タンタルの第一の層を堆積させること、約２５Åのタンタルの第二の層を堆積させること、約２５Åの窒化タンタルの第三の層を堆積させること、及び約２５Åのタンタルの第四の層を堆積させること、を含み、前記プラズマ処理は、前記第一及び前記第二の層を堆積させる間に、前記第二及び前記第三の層を堆積させる間に、前記第三及び前記第四の層を堆積させる間に、並びに前記第四の層を堆積させた後に、実施される付記（１）記載の方法。
付記（１２）：前記交互層の堆積は、約５０Åの窒化タンタルの第一の層を堆積させること、約５０Åのタンタルの第二の層を堆積させること、約５０Åの窒化タンタルの第三の層を堆積させること、及び約５０Åのタンタルの第四の層を堆積させること、を含み、前記プラズマ処理は、実質的に２５Å毎に実施される付記（１）記載の方法。
付記（１３）：配線構造で用いる半導体デバイスの基板に調節されたタンタル／窒化タンタルの拡散障壁の積み重ねを形成する方法であって、約３００℃−５００℃の範囲における温度を有する前記基板に、少なくとも一連のタンタル及び窒化タンタルの交互層を、前記基板を含む反応チャンバーへ五フッ化タンタル前駆体の蒸気を提供することによって、前記前駆体を気化させるのに十分な温度まで前記前駆体を加熱すること、次に前記基板に前記層を堆積させるプロセスガスと前記蒸気を組み合わせることによって、堆積させること、を含み、前記窒化タンタルは、（ａ）Ｎ２及びＨ２を必ず含む前記プロセスガス及び自由選択の不活性ガスと前記蒸気を組み合わせることを含むプラズマ増強化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、並びに（ｂ）アンモニアのプロセスガス及び自由選択の不活性ガスと前記蒸気を組み合わせることを含む熱的化学蒸着（ＣＶＤ）からなる群から選択される方法によって堆積され、前記タンタルは、水素プロセスガス及び自由選択の不活性ガスと前記蒸気を組み合わせることを含むプラズマ増強化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）によって堆積され、前記堆積の間に、前記タンタル及び前記窒化タンタルをアンモニアプラズマで断続的に処理すること、を含み、各々の前記タンタルの層及び各々の前記窒化タンタルの層は、少なくとも一回処理される方法。
付記（１４）：前記プラズマ処理は、実質的に５０Å以下の堆積毎の後に、繰り返される付記（１３）記載の方法。
付記（１５）：前記プラズマ処理は、実質的に２５Åの堆積毎の後に、繰り返される付記（１３）記載の方法。
付記（１６）：前記断続的なプラズマ処理の各々は、約２秒乃至約６００秒の範囲における時間の間、実施される付記（１３）記載の方法。
付記（１７）：前記プラズマ処理は、約５０−１０，０００ｓｃｃｍの流量でアンモニアを提供することを含む付記（１３）記載の方法。
付記（１８）：前記プラズマ処理は、約２，０００ｓｃｃｍの流量でアンモニアを提供することを含む付記（１３）記載の方法。
付記（１９）：前記断続的なプラズマ処理の各々は、約２−６００秒の処理時間の間、約５０−１０，０００の流量でアンモニアを提供する及び約５０−２５００ＷのＲＦ出力を提供することを含む付記（１３）記載の方法。
付記（２０）：前記交互層の堆積は、約２５−５０Åの窒化タンタルの第一の層を堆積させること、約２５−５０Åのタンタルの第二の層を堆積させること、約２５−５０Åの窒化タンタルの第三の層を堆積させること、及び約２５−５０Åのタンタルの第四の層を堆積させること、を含み、前記プラズマ処理は、前記第一及び前記第二の層を堆積させる間に、前記第二及び前記第三の層を堆積させる間に、前記第三及び前記第四の層を堆積させる間に、並びに前記第四の層を堆積させた後に、実施される付記（１３）記載の方法。
付記（２１）：前記交互層の堆積は、約２５Åの窒化タンタルの第一の層を堆積させること、約２５Åのタンタルの第二の層を堆積させること、約２５Åの窒化タンタルの第三の層を堆積させること、及び約２５Åのタンタルの第四の層を堆積させること、を含み、前記プラズマ処理は、前記第一及び前記第二の層を堆積させる間に、前記第二及び前記第三の層を堆積させる間に、前記第三及び前記第四の層を堆積させる間に、並びに前記第四の層を堆積させた後に、実施される付記（１３）記載の方法。
付記（２２）：前記交互層の堆積は、約５０Åの窒化タンタルの第一の層を堆積させること、約５０Åのタンタルの第二の層を堆積させること、約５０Åの窒化タンタルの第三の層を堆積させること、及び約５０Åのタンタルの第四の層を堆積させること、を含み、前記プラズマ処理は、実質的に２５Å毎に実施される付記（１３）記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施するために使用する反応器の、部分的に断面の、側面図である。
【図２】１００Åのプラズマ処理した調節されたＴａ／ＴａＮ膜のＳＩＭＳの深さ方向分布である。
【図３】１００Åの未処理の調節されたＴａ／ＴａＮ膜のＳＩＭＳの深さ方向分布である。
【図４】２００Åのプラズマ処理したＴａ／ＴａＮの調節された膜のＳＩＭＳの深さ方向分布である。
【図５】２００Åの未処理の調節されたＴａ／ＴａＮ膜のＳＩＭＳの深さ方向分布である。
【図６】未処理のＴａＮ膜のＳＩＭＳの深さ方向分布である。
【図７】５０Å毎にプラズマ処理したＴａＮ膜のＳＩＭＳの深さ方向分布である。
【図８】２５Å毎にプラズマ処理したＴａＮ膜のＳＩＭＳの深さ方向分布である。
【図９】未処理のＰＥＣＶＤによるＴａ膜のＸＲＤスペクトルである。
【図１０】５０Å毎にプラズマ処理したＰＥＣＶＤによるＴａ膜のＸＲＤスペクトルである。
【図１１】２５Å毎にプラズマ処理したＰＥＣＶＤによるＴａ膜のＸＲＤスペクトルである。
【符号の説明】
１０    化学蒸着システム
１１    ＣＶＤ反応チャンバー
１２    前駆体送出システム
１３    前駆体ガスの源
１４    排気口
１５    計量システム
１６    吸気口
２０    真空チャンバー
２１    チャンバー壁
２２    サセプタ
２３    半導体ウェハ基板
２４、４１  真空ポンプ
２５    ガスの源
２６    還元ガスの源
２７    不活性ガスの源
２８    シャワーヘッド
３０    蒸発装置
３１    容器
３２    軸
３３    容器の壁
３４    壁の内面
３５    容器の底部
３６    カバー
３７    フランジリング
３８    シール
３９    ガスの源
４０    前駆体の塊
４２    塊の表面
４４、４５  ヒーター
４６    空気間隔
４７    缶
４８    シリコン気泡断熱材
５０    送出管
５１    バッフル
５２    穴
５３    制御弁
５４    遮断弁
５５、５６、５７、５８  圧力検知器
６０    制御器
６１    不揮発性メモリ
【図１】
0004544817.tif 000007
【図２】
0004544817.tif 000008
【図３】
0004544817.tif 000009
【図４】
0004544817.tif 000010
【図５】
0004544817.tif 000011
【図６】
0004544817.tif 000012
【図７】
0004544817.tif 000013
【図８】
0004544817.tif 000014
【図９】
0004544817.tif 000015
【図１０】
0004544817.tif 000016
【図１１】
0004544817.tif 000017