JP4421061B2 - Ｃｕ導電膜を備えたバリアメタル積層膜構造体およびその積層膜の形成方法 - Google Patents
Ｃｕ導電膜を備えたバリアメタル積層膜構造体およびその積層膜の形成方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＣｕ導電膜を備えたバリアメタル積層膜構造体およびその積層膜の形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
次世代のＬＳＩ電極配線において、コンタクトホールやビアホールなどの径は小さくなり、配線幅０．１３μｍレベルの配線ではアスペクト比は６以上となっている。近年、配線材料として、Ａｌの他に低抵抗でＥＭ耐性に優れたＣｕの使用も進められている。このような状況では、段差被覆性に優れたバリアメタル膜の形成が求められる。従来のスパッタ法によるＴｉＮ膜では配線幅が狭まると段差被覆性の改善が難しいことから、コンフォーマルに成膜できる手段としてＣＶＤ法が有望となっている。
【０００３】
従来技術によりバリアメタル膜および導電膜が形成された基板は、図１に示すような構造を有する。この基板は、Ｓｉ基板１上に形成された熱酸化膜(ＳｉＯ2膜)２を通常のフォトレジストプロセス、ドライエッチングなどにより処理して配線溝を形成し、その上に熱ＣＶＤ法でバリアメタル膜（ＴａＮ、ＴｉＮ膜など）３を形成し、その後、このバリアメタル膜上へ導電膜４としてのＣｕ膜またはＡｌ膜を形成することにより作製される。この場合、導電膜としてＷＦ6を用いて得たＷ膜でも良い。
【０００４】
また、比抵抗が低くかつバリア性に優れているバリアメタル膜として、本出願人による特願平１１−３５６３３７号記載の薄膜形成方法によって得られるタンタル窒化物膜またはタンタル・シリコン窒化物膜が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記タンタル・シリコン窒化物膜の場合、比抵抗が低くかつバリア性に優れているが、この膜の上にダマシンプロセスでＣｕ膜をスパッタ法、メッキ法またはＣＶＤ法で作製した後、ＣＭＰ工程を行うと、Ｃｕ膜がタンタル・シリコン窒化物膜から剥離するという問題が生じる。これは、タンタル・シリコン窒化物膜とＣｕ膜との密着力が不充分であるためである。また、バリアメタル層としてのタンタル窒化物単膜の場合には、Ｃｕ膜との密着力は強いが、タンタル・シリコン窒化物膜と比べて比抵抗は高く、配線遅延を引き起こす原因になるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するもので、プラズマＣＶＤ法により形成される、比抵抗が低くかつバリア性に優れているとともに配線としての導電膜（Ｃｕ膜など）との密着性に優れたＣｕ導電膜を備えたバリアメタル積層膜構造体およびその積層膜形成方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、比抵抗の低いタンタル・シリコン窒化物膜を形成後、その上にタンタル窒化物膜を形成することにより、比抵抗が低くかつバリア性に優れるとともに導電膜との密着性に優れたバリアメタル積層膜が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
本発明のＣｕ導電膜を備えたバリアメタル積層膜構造体は、半導体基板上に設けられたアモルファス状のタンタル・シリコン窒化物膜（ただし、シリコン含有量は５〜３０ａｔ％である）と、その表面上に設けられた、シリコン含有量が徐々に減少した傾斜膜であるアモルファス状のタンタル・シリコン窒化物と、その表面上に設けられた、アモルファス状のタンタル窒化物と、その上に成膜されたＣｕ導電膜とからなる。
【０００９】
本発明のＣｕ導電膜を備えたバリアメタル積層膜形成方法は、プラズマＣＶＤ法により、タンタルハロゲン化物、窒素源ガス、およびシリコン源ガスからバリアメタル積層膜を形成する方法であって、該タンタルハロゲン化物、窒素源ガス、およびシリコン源ガスをプラズマ分解し、基板上にシリコン含有量が５〜３０ａｔ％の範囲内のタンタル・シリコン窒化物膜を形成する第１工程と、該シリコン源ガスの導入を中止し、該第１工程と同様の操作を続けて、該タンタル・シリコン窒化物膜上にアモルファス状のタンタル窒化物膜を形成する第２工程と、該タンタル窒化物膜上にＣｕ膜を成膜する第３工程とを含むことからなる。
【００１０】
第１工程において、タンタル・シリコン窒化物膜中のシリコン含有量が５〜３０ａｔ％の範囲内になるように、シリコン源ガスの導入量を調整することが好ましい。
【００１１】
第２工程において、シリコン源ガスの導入を中止することにより、系内の残留シリコン源ガスが消費されるにつれて、タンタル・シリコン窒化物のシリコン含有量が徐々に減少した傾斜膜であるアモルファス状のタンタル・シリコン窒化物膜が形成される。上記したように傾斜膜が形成されて、シリコン源ガスが消費されると、シリコン含有量がゼロであるタンタル窒化物膜が形成される。
【００１２】
第２工程に次いで、得られたバリアメタル積層膜の上に、さらにＣｕ膜の導電膜を形成する。
【００１３】
かくして、比抵抗が低くかつバリア性に優れ、また、導電膜との密着性にも優れたバリアメタル積層膜が得られると共に、この積層膜を利用することにより配線遅延の問題も解消される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明によるＣｕ導電膜を備えたバリアメタル積層膜形成方法は、上記したように、タンタルハロゲン化物原料および窒素源ガス（窒素源の反応性ガス）とともにシリコン源ガス（シリコン源の反応性ガス）を成膜チャンバへ導入して、プラズマ中でアモルファス構造のタンタル・シリコン窒化物膜を形成する第１工程と、シリコン源ガスの供給を止めて、タンタル・シリコン窒化物中のシリコン(Ｓｉ)含有量が徐々に減少した傾斜膜であるタンタル・シリコン窒化物膜（系内のシリコン源ガスが消費され尽くされれば、シリコン含有量は、最終的にはゼロになる）を形成する第２工程を含むものである。ここで、第１工程で形成されるタンタル・シリコン窒化物はＴａＳｉｘＮｙで表され、ｘは０．０５〜０．３とする。また、タンタル窒化物はＴａＮｚで表され、ｚは任意の数値をとる。以下、特に断らない限り、タンタル・シリコン窒化物はＴａＳｉＮ、傾斜タンタル・シリコン窒化物は傾斜ＴａＳｉＮ、タンタル窒化物はＴａＮ、また、最上層がタンタル窒化物となる傾斜膜は傾斜ＴａＮ・ＴａＳｉＮとして記載する。
【００１５】
本発明で用いるタンタルハロゲン化物は、例えばフッ化タンタル(ＴａＦ5)、塩化タンタル(ＴａＣｌ5)、臭化タンタル(ＴａＢｒ5)、およびヨウ化タンタル(ＴａＩ5)から選ばれるものであることが好ましい。窒素源ガスとしては、例えば窒素(Ｎ2)、アンモニア(ＮＨ3)、および三フッ化窒素(ＮＦ3)から選ばれるものを用いることが好ましい。また、シリコン源ガスとしては、例えばＳｉＨ4、ＳｉＣｌ4、ＳｉＦ4などのようなシラン系ガスおよびＳｉ2Ｈ6、Ｓｉ2Ｃｌ6、Ｓｉ2Ｆ6などのようなジシラン系ガスである無機シランガス、ならびにそれらの塩素化物（例えば、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨＣｌ3など）から選ばれるものを用いることが好ましい。窒素源ガスとしてＮＨ3およびＮＦ3などの反応性ガスを用いる場合、原料のタンタルハロゲン化物ガスと熱反応を起こしてしまうので、この原料ガスとは別の導入管路を設けることが必要である。なお、Ｎ2ガスを用いる場合には、原料ガスとは反応しないので、同じ管路であってもよいし、別の管路を設けてもよい。
【００１６】
シリコン源ガスの供給量は、上記したように、第１工程で得られるＴａＳｉｘＮｙ膜中のＳｉの含有量が５〜３０ａｔ％、すなわちｘ＝０．０５〜０．３の範囲内となるように調整する。Ｓｉ含有量が５ａｔ％未満であると得られる積層膜の比抵抗が高くなったり、ハロゲン原子の含有量が増加するという不具合があり、３０ａｔ％を超えると結合を持たない、遊離したＳｉ原子が膜中に混入し、バリア性が低下するという不具合がある。
【００１７】
また、タンタルハロゲン化物のキャリアガスとしては、Ｈ2、ＡｒまたはＨｅなどの通常のキャリアガスを用いることができる。
【００１８】
上記タンタルハロゲン化物、窒素源ガス、シリコン源ガス、キャリアガスを用いて本発明の方法を実施すれば、所定の構造および物性を有するバリアメタル積層膜が得られる。ＴａＮ膜がＣｕ膜のような導電膜との密着性を向上せしめるので、ＴａＮ膜／ＴａＳｉＮ膜の積層膜、傾斜ＴａＳｉＮ膜／ＴａＳｉＮ膜の積層膜、または傾斜ＴａＮ・ＴａＳｉＮ膜／ＴａＳｉＮ膜の積層膜とすることにより、比抵抗が低くかつバリア性に優れ、また、導電膜との密着性にも優れたバリアメタル積層膜を形成できる。また、プラズマＣＶＤ法を用いることで、プラズマが膜表面に作用し、膜の結晶化が阻害され、所望のアモルファス状の薄膜となる。シリコン源ガスの操作だけで簡便に良質な積層膜を作製できる。
【００１９】
本発明の方法を実施してバリアメタル積層膜を形成し、次いでこの積層膜の上に導電膜としてのＣｕ膜を形成した基板の模式的断面図を図２に示す。まず、基板１上に形成した熱酸化膜（ＳｉＯ2膜）２を通常のフォトレジストプロセス、ドライエッチングを用いて、例えばホール径０．１３μｍ、アスペクト比６の接続孔を形成する。その後、タンタルハロゲン化物ガス用のキャリアガス（例えば、Ｈ2）と窒素源ガス（例えば、ＮＨ3）とシリコン源ガス（例えば、ＳｉＨ4、モノシランの代わりにジシランでも良い）とを所定の導入管路（ノズル）から導入して、静電チャック付きホットプレートのヒータ電極部へＲＦを印加してプラズマを発生させる。ＲＦは専用のリング電極を設けて発生させても良い。プラズマ発生と同時にＴａＢｒ5（その他ＴａＣｌ5、ＴａＩ5、ＴａＦ5でも良い）ガスをタンタルハロゲン化物用収納容器に接続したバルブを開けてＣＶＤチャンバー内へ導入し、ＴａＳｉＮ膜５を５〜２０ｎｍ形成する。その後、シリコン源ガスの供給を止め、ＴａＮ膜６を１〜５ｎｍ形成する。シリコン源ガスの供給を止めることにより、Ｓｉ含有量が徐々に減少した傾斜ＴａＳｉＮ膜が形成され、系内の残留シリコン源ガスが消費され尽くされると最終的にはＴａＮ膜となる。
【００２０】
また、タンタルハロゲン化物原料は固体であっても液体であっても同じように使用できる。また、この原料をヘキサンなどの有機溶媒に溶解し、この溶液を気化器などで気化させ、ＣＶＤチャンバに導入するいわゆる溶液気化法を用いてもよい。原料を加熱することによりガスを生じせしめて、ＣＶＤチャンバ内に導入するわけであるが、そのガスが凝縮しないようにするため、該原料の収納容器、導入管路、ＣＶＤチャンバなどを所定の温度に保持しておくことが必要である。
【００２１】
本発明では、例えば、以下説明する図５に示すＣＶＤチャンバを備えた半導体製造装置を用いて、その形成方法を実施することができる。あるいはまた、本出願人による特願平１１−１４３３１０号に記載されているように、ＣＶＤ用原料であるタンタルハロゲン化物の蒸発源用収納容器を備えたＣＶＤチャンバにおいて、例えば、その収納容器を介して該チャンバへ導入される原料ガスの凝縮を防止するための加熱手段、収納容器の壁温を制御するための加熱手段、原料の蒸発温度を制御するための加熱手段、チャンバ壁温度を所定の温度に維持するための加熱手段が適宜設けられている構造を有する半導体製造装置を、本発明の目的に合わせて適宜設計変更して、本発明の形成方法を実施するために用いることもできる。
【００２２】
上記したようにＣｕ膜との密着層として機能するＴａＮ膜、またはＳｉ含有量が限りなくゼロに近い傾斜ＴａＳｉＮ膜を形成した後、導電性膜として、例えば１．５μｍのＣｕ膜をスパッタ法またはＣＶＤ法またはメッキ法により形成する。その後、ＣＭＰによりＣｕ膜を研磨してダマシンプロセスを完了する。
【００２３】
本発明のバリアメタル積層膜形成方法は、上記したように半導体基板上へ形成する場合の他に多層配線中の接続孔の形成にも使用できる。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の実施例および比較例を図面を参照して説明する。
（実施例１）
本実施例では、図３に概略の構成の一例を示す半導体製造装置および図５にその概略の構成の一例を示すＣＶＤ装置に基づいてバリアメタル積層膜を形成した。図３に示す半導体製造装置は、基板の搬送用ロボットが組みこまれたコア室１１と、基板の搬入・搬出室１２と、バリアメタル積層膜形成のためのＣＶＤ室１３と、加熱処理室１４と、導電膜形成用スパッタ室１５とを備えており、コア室１１とその他の各室１２〜１５とはそれぞれ、ゲートバルブ１６を介して連結されている。これらの各室は真空排気系に接続されている。
【００２５】
まず、図４に示すＳｉＯ2膜２が基板１全面に１μｍ形成された８インチ基板２１を、図３に示す搬入・搬出室１２からコア室１１を経由してＣＶＤ室１３へ搬送した。次いで、図５に示すＣＶＤチャンバでＴａＳｉＮ膜、傾斜ＴａＳｉＮ膜、ＴａＮ膜からなる積層膜を以下のようにして形成した。
【００２６】
ＣＶＤチャンバ２８へ搬送した基板２１を静電チャック付きホットプレート２２の上に置き、静電気を利用した機構で加熱されたプレート上へ吸着した。このときの基板温度を一定温度（例えば３８０℃）に保った。次に、原料ガス（ＴａＢｒ5ガス）のキャリアガスとしてＨ2の一定流量（例えば、４００ＳＣＣＭ）を、ガス導入管２３から、バルブ２３ａを開けて導入管路２５を経て混合室２６へ導入し、また、窒素源ガスとしてＮＨ3の一定流量（例えば、１．０ＳＣＣＭ）を、ガス導入管３９から、バルブ３９ａを開けてチャンバ２８へと導入した。この際、窒素ガス源としてＮＦ3を用いる場合は、ＮＨ3の場合と同様にガス導入管路３９から導入するが、Ｎ2を用いる場合は、ガス導入管２４からバルブ２４ａを開けてチャンバ２８へ導入してもよい。次いで、シリコン源ガスとしてＳｉＨ4の一定流量（例えば、１．０ＳＣＣＭ）をガス導入管２９からバルブ２９ａを開けてチャンバ２８へ導入した。このとき、圧力調整用バルブでチャンバ２８の圧力を６６．５Ｐａに設定した。静電チャック内部に組みこまれたヒータ電極部３０へＲＦ電源（１３．５６ＭＨｚ）３１からマッチングボックス３２を通して一定パワー（例えば、５０Ｗ）を投入して、基板２１の上方にプラズマを発生させた。その後、ＴａＢｒ5の収納された蒸発源収納容器３３（１６５℃±０．１℃の温度制御してある）から、バルブ３４を開けて、ＴａＢｒ5ガスをガス導入管２３から導入されたキャリアガスとともに導入管路２５を経て混合室２６へ輸送した。次いで、この混合ガスをシャワープレート２７を通してチャンバ２８へ導入し、ＴａＢｒ5をＨ2とＮＨ3とＳｉＨ4との混合ガスで発生したプラズマ中を通過させ、基板２１上にＴａＳｉＮ膜を形成した。このとき、成膜時間５分で５０ｎｍの薄膜が形成された。得られたＴａＳｉＮ膜の組成は、オージェ電子分光分析（ＡＥＳ）によると、Ｔａ：５５％、Ｓｉ：２０％、Ｎ：２５％であった。
【００２７】
その後、バルブ２９ａを閉めてＳｉＨ4の供給を止め、Ｈ2とＮＨ3とＴａＢｒ5とのプラズマＣＶＤとして、傾斜膜を１分間で３ｎｍ形成した。この場合、原料ガスの導入管路２５は原料ガスの凝集を防ぐ目的でヒーター３５により２００℃に、また、ＣＶＤチャンバ２８はヒーター３６により１５０℃に加熱されていた。さらに、蒸発源収納容器３３、この容器から導入管路２５へ至る経路および混合室２６も含めて、ＴａＢｒ5ガスの搬送される経路は全て、加熱手段３７、３８により所定の温度になるように構成されている。
【００２８】
上記のようにして得られた傾斜膜は、シリコン源ガスの導入を止めた後、反応系内の残留シリコン源ガスが消費されるにつれて、Ｓｉ含有量が徐々に減少したＴａＳｉＮと残留シリコン源ガスが消費された後のＳｉ含有量がゼロであるＴａＮ（ＡＥＳによる組成分析；Ｔａ：６５％、Ｎ：３５％）とからなる傾斜膜であった。積層膜の比抵抗は２５０〜５００μΩ・ｃｍの範囲内に入った。傾斜膜の組成は、ＡＥＳによる組成分析からＴａ：５５〜６５％、Ｓｉ：０〜２０％、Ｎ：２５〜３５％の範囲内に入り、傾斜膜であると確認された。
【００２９】
次いで、バリアメタル積層膜の形成された基板２１をコア室１１を経てスパッタ室１３へ搬送して、通常のスパッタ法によりＴａＮ膜の上にＣｕ膜を１．２μｍ形成した。得られたバリアメタル積層膜のＣｕ膜に対する密着性をテープ試験で調べたところ、膜剥離は生じなかった。比較のために、ＴａＳｉＮのみのバリアメタル膜を形成した基板に対し同様にＣｕ膜を１．２μｍ厚さに形成してその密着性を調べたところ、Ｃｕ／ＴａＳｉＮ層間で剥離が生じた。以上の結果から、ＴａＮ膜はＣｕ膜との密着性に優れていることが実証された。
【００３０】
また、ＴａＮ／ＴａＳｉＮ積層膜をＢＨＦ洗浄したＳｉ基板上へ５ｎｍ形成後、この基板をＣｕスパッタ室１３へ搬送してＣｕ膜を３００ｎｍ形成し、これを加熱室１４にて６５０℃で４時間加熱した。ＸＲＤからはＣｕのピークのみ観測され、Ｃｕシリサイドのピークは観測されなかった。また、ＡＥＳにてＣｕの拡散を調べたところ、ＣｕのＳｉ基板中への拡散の形跡は認められず、良好なバリア性を示した。
（実施例２）
図４に示す熱酸化膜（ＳｉＯ2膜）２の０．１５μｍパターンが基板１上に施されたアスペクト比６の８インチ基板２１を用いて、実施例１と同様な操作にてＴａＳｉＮ膜５を２０ｎｍ、ＴａＮ膜６を２ｎｍ形成した。その後、ＣＶＤ法とメッキ法によりＣｕ膜７を１．２μｍ形成して、配線溝を穴埋めした（図２）。このようにして作製した基板をＣｕスラリーを用いて、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）を行った。Ｃｕ膜は研磨中も剥がれなど起こさず、良好な密着性を示した。一方、ＴａＮ密着層のないＴａＳｉＮ単層膜ではＣＭＰ中にＣｕ膜がＴａＳｉＮ膜上から剥がれるという不具合が生じた。
（実施例３）
タンタルハロゲン化物原料としてＴａＩ5を用いて、実施例１と同様な操作によりＴａＮ／ＴａＳｉＮ積層膜をＳｉＯ2膜上へ形成した。ＴａＩ5の蒸発温度を２３０℃、導入管路の温度を２４０℃、チャンバ温度を１６０℃に設定して、実施例１と同様のガス系で成膜を行い、その後、スパッタＣｕ膜を１．２μｍ形成した。バリアメタル積層膜とＣｕ膜との密着性を調べたところ、Ｃｕ膜の剥離は生じなかった。
（比較例１）
ＴａＮｚ単膜をプラズマＣＶＤ法により形成した例を示す。Ｈ2＝４００ＳＣＣＭ、ＴａＢｒ5＝１６５．０℃、基板温度３８０℃の条件にてＮＨ3流量を０．１〜２．０ＳＣＣＭの間で変化させてＴａＮｚ膜を作製した。ガス導入手順は実施例１に準じた。Ｃｕ／ＴａＮｚ／ＳｉＯ2の膜構成の試料を得、ＴａＮｚ膜のＣｕ膜に対する密着性を調べたところ、ＴａＮｚにおいてｚ＝０．５以上の場合、Ｃｕ膜に対する密着性に優れていた。しかし、比抵抗は１０００〜１５００μΩｃｍと高くなり、バリアメタル膜としてコンタクト抵抗に問題があることがわかった。
【００３１】
以上の実施例および比較例の結果からＴａＮｚ／ＴａＳｉｘＮｙ積層膜の有用性が実証された。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明のＣｕ導電膜を備えたバリアメタル積層膜形成方法によれば、ＴａＮ膜を利用した膜構成により、導電膜との密着性を向上できる。膜構成をＴａＮ／ＴａＳｉＮ積層膜、傾斜ＴａＳｉＮ／ＴａＳｉＮ積層膜、または傾斜ＴａＮ・ＴａＳｉＮ／ＴａＳｉＮ積層膜にすることにより、比抵抗が低くかつバリア性に優れると共に導電膜との密着性にも優れたバリアメタル積層膜を形成できる。また、シリコン源ガス量の調整だけで簡便に良質な積層膜を作製できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来技術によりバリアメタル膜および導電膜の形成された基板の概略断面図。
【図２】 本発明の方法によりバリアメタル積層膜および導電膜の形成された基板の概略断面図。
【図３】 本発明の方法の実施に用いる半導体製造装置の一構成を示す概略配置図。
【図４】 本発明の実施例で用いるＳｉＯ2の成膜された基板の概略断面図。
【図５】 本発明の方法の実施に用いるＣＶＤチャンバの一例を示す概略構成図。
【符号の説明】
１ 基板（Ｓｉ基板） ２ 熱酸化膜（ＳｉＯ2膜）
３ バリアメタル膜 ４ 導電膜
５ ＴａＳｉＮ膜 ６ ＴａＮ膜（傾斜ＴａＳｉＮ膜）
７ 導電膜（Ｃｕ膜） １１ コア室
１２ 基板の搬入・搬出室 １３ ＣＶＤ室
１４ 加熱処理室 １５ スパッタ室
２１ 基板 ２２ 静電チャック付きホットプレート
２３、２４ ガス導入管 ２５ 導入管路
２６ 混合室 ２７ シャワープレート
２８ ＣＶＤチャンバ ２９ ガス導入管
３０ ヒータ電極部 ３１ ＲＦ電源
３２ マッチングボックス ３３ 収納容器
３４ バルブ ３５、３６、３７、３８ 加熱手段
２９ａ、２３ａ、２４ａ、３９ａ バルブ
３９ ガス導入管
【発明の属する技術分野】
本発明はＣｕ導電膜を備えたバリアメタル積層膜構造体およびその積層膜の形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
次世代のＬＳＩ電極配線において、コンタクトホールやビアホールなどの径は小さくなり、配線幅０．１３μｍレベルの配線ではアスペクト比は６以上となっている。近年、配線材料として、Ａｌの他に低抵抗でＥＭ耐性に優れたＣｕの使用も進められている。このような状況では、段差被覆性に優れたバリアメタル膜の形成が求められる。従来のスパッタ法によるＴｉＮ膜では配線幅が狭まると段差被覆性の改善が難しいことから、コンフォーマルに成膜できる手段としてＣＶＤ法が有望となっている。
【０００３】
従来技術によりバリアメタル膜および導電膜が形成された基板は、図１に示すような構造を有する。この基板は、Ｓｉ基板１上に形成された熱酸化膜(ＳｉＯ2膜)２を通常のフォトレジストプロセス、ドライエッチングなどにより処理して配線溝を形成し、その上に熱ＣＶＤ法でバリアメタル膜（ＴａＮ、ＴｉＮ膜など）３を形成し、その後、このバリアメタル膜上へ導電膜４としてのＣｕ膜またはＡｌ膜を形成することにより作製される。この場合、導電膜としてＷＦ6を用いて得たＷ膜でも良い。
【０００４】
また、比抵抗が低くかつバリア性に優れているバリアメタル膜として、本出願人による特願平１１−３５６３３７号記載の薄膜形成方法によって得られるタンタル窒化物膜またはタンタル・シリコン窒化物膜が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記タンタル・シリコン窒化物膜の場合、比抵抗が低くかつバリア性に優れているが、この膜の上にダマシンプロセスでＣｕ膜をスパッタ法、メッキ法またはＣＶＤ法で作製した後、ＣＭＰ工程を行うと、Ｃｕ膜がタンタル・シリコン窒化物膜から剥離するという問題が生じる。これは、タンタル・シリコン窒化物膜とＣｕ膜との密着力が不充分であるためである。また、バリアメタル層としてのタンタル窒化物単膜の場合には、Ｃｕ膜との密着力は強いが、タンタル・シリコン窒化物膜と比べて比抵抗は高く、配線遅延を引き起こす原因になるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するもので、プラズマＣＶＤ法により形成される、比抵抗が低くかつバリア性に優れているとともに配線としての導電膜（Ｃｕ膜など）との密着性に優れたＣｕ導電膜を備えたバリアメタル積層膜構造体およびその積層膜形成方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、比抵抗の低いタンタル・シリコン窒化物膜を形成後、その上にタンタル窒化物膜を形成することにより、比抵抗が低くかつバリア性に優れるとともに導電膜との密着性に優れたバリアメタル積層膜が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
本発明のＣｕ導電膜を備えたバリアメタル積層膜構造体は、半導体基板上に設けられたアモルファス状のタンタル・シリコン窒化物膜（ただし、シリコン含有量は５〜３０ａｔ％である）と、その表面上に設けられた、シリコン含有量が徐々に減少した傾斜膜であるアモルファス状のタンタル・シリコン窒化物と、その表面上に設けられた、アモルファス状のタンタル窒化物と、その上に成膜されたＣｕ導電膜とからなる。
【０００９】
本発明のＣｕ導電膜を備えたバリアメタル積層膜形成方法は、プラズマＣＶＤ法により、タンタルハロゲン化物、窒素源ガス、およびシリコン源ガスからバリアメタル積層膜を形成する方法であって、該タンタルハロゲン化物、窒素源ガス、およびシリコン源ガスをプラズマ分解し、基板上にシリコン含有量が５〜３０ａｔ％の範囲内のタンタル・シリコン窒化物膜を形成する第１工程と、該シリコン源ガスの導入を中止し、該第１工程と同様の操作を続けて、該タンタル・シリコン窒化物膜上にアモルファス状のタンタル窒化物膜を形成する第２工程と、該タンタル窒化物膜上にＣｕ膜を成膜する第３工程とを含むことからなる。
【００１０】
第１工程において、タンタル・シリコン窒化物膜中のシリコン含有量が５〜３０ａｔ％の範囲内になるように、シリコン源ガスの導入量を調整することが好ましい。
【００１１】
第２工程において、シリコン源ガスの導入を中止することにより、系内の残留シリコン源ガスが消費されるにつれて、タンタル・シリコン窒化物のシリコン含有量が徐々に減少した傾斜膜であるアモルファス状のタンタル・シリコン窒化物膜が形成される。上記したように傾斜膜が形成されて、シリコン源ガスが消費されると、シリコン含有量がゼロであるタンタル窒化物膜が形成される。
【００１２】
第２工程に次いで、得られたバリアメタル積層膜の上に、さらにＣｕ膜の導電膜を形成する。
【００１３】
かくして、比抵抗が低くかつバリア性に優れ、また、導電膜との密着性にも優れたバリアメタル積層膜が得られると共に、この積層膜を利用することにより配線遅延の問題も解消される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明によるＣｕ導電膜を備えたバリアメタル積層膜形成方法は、上記したように、タンタルハロゲン化物原料および窒素源ガス（窒素源の反応性ガス）とともにシリコン源ガス（シリコン源の反応性ガス）を成膜チャンバへ導入して、プラズマ中でアモルファス構造のタンタル・シリコン窒化物膜を形成する第１工程と、シリコン源ガスの供給を止めて、タンタル・シリコン窒化物中のシリコン(Ｓｉ)含有量が徐々に減少した傾斜膜であるタンタル・シリコン窒化物膜（系内のシリコン源ガスが消費され尽くされれば、シリコン含有量は、最終的にはゼロになる）を形成する第２工程を含むものである。ここで、第１工程で形成されるタンタル・シリコン窒化物はＴａＳｉｘＮｙで表され、ｘは０．０５〜０．３とする。また、タンタル窒化物はＴａＮｚで表され、ｚは任意の数値をとる。以下、特に断らない限り、タンタル・シリコン窒化物はＴａＳｉＮ、傾斜タンタル・シリコン窒化物は傾斜ＴａＳｉＮ、タンタル窒化物はＴａＮ、また、最上層がタンタル窒化物となる傾斜膜は傾斜ＴａＮ・ＴａＳｉＮとして記載する。
【００１５】
本発明で用いるタンタルハロゲン化物は、例えばフッ化タンタル(ＴａＦ5)、塩化タンタル(ＴａＣｌ5)、臭化タンタル(ＴａＢｒ5)、およびヨウ化タンタル(ＴａＩ5)から選ばれるものであることが好ましい。窒素源ガスとしては、例えば窒素(Ｎ2)、アンモニア(ＮＨ3)、および三フッ化窒素(ＮＦ3)から選ばれるものを用いることが好ましい。また、シリコン源ガスとしては、例えばＳｉＨ4、ＳｉＣｌ4、ＳｉＦ4などのようなシラン系ガスおよびＳｉ2Ｈ6、Ｓｉ2Ｃｌ6、Ｓｉ2Ｆ6などのようなジシラン系ガスである無機シランガス、ならびにそれらの塩素化物（例えば、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨＣｌ3など）から選ばれるものを用いることが好ましい。窒素源ガスとしてＮＨ3およびＮＦ3などの反応性ガスを用いる場合、原料のタンタルハロゲン化物ガスと熱反応を起こしてしまうので、この原料ガスとは別の導入管路を設けることが必要である。なお、Ｎ2ガスを用いる場合には、原料ガスとは反応しないので、同じ管路であってもよいし、別の管路を設けてもよい。
【００１６】
シリコン源ガスの供給量は、上記したように、第１工程で得られるＴａＳｉｘＮｙ膜中のＳｉの含有量が５〜３０ａｔ％、すなわちｘ＝０．０５〜０．３の範囲内となるように調整する。Ｓｉ含有量が５ａｔ％未満であると得られる積層膜の比抵抗が高くなったり、ハロゲン原子の含有量が増加するという不具合があり、３０ａｔ％を超えると結合を持たない、遊離したＳｉ原子が膜中に混入し、バリア性が低下するという不具合がある。
【００１７】
また、タンタルハロゲン化物のキャリアガスとしては、Ｈ2、ＡｒまたはＨｅなどの通常のキャリアガスを用いることができる。
【００１８】
上記タンタルハロゲン化物、窒素源ガス、シリコン源ガス、キャリアガスを用いて本発明の方法を実施すれば、所定の構造および物性を有するバリアメタル積層膜が得られる。ＴａＮ膜がＣｕ膜のような導電膜との密着性を向上せしめるので、ＴａＮ膜／ＴａＳｉＮ膜の積層膜、傾斜ＴａＳｉＮ膜／ＴａＳｉＮ膜の積層膜、または傾斜ＴａＮ・ＴａＳｉＮ膜／ＴａＳｉＮ膜の積層膜とすることにより、比抵抗が低くかつバリア性に優れ、また、導電膜との密着性にも優れたバリアメタル積層膜を形成できる。また、プラズマＣＶＤ法を用いることで、プラズマが膜表面に作用し、膜の結晶化が阻害され、所望のアモルファス状の薄膜となる。シリコン源ガスの操作だけで簡便に良質な積層膜を作製できる。
【００１９】
本発明の方法を実施してバリアメタル積層膜を形成し、次いでこの積層膜の上に導電膜としてのＣｕ膜を形成した基板の模式的断面図を図２に示す。まず、基板１上に形成した熱酸化膜（ＳｉＯ2膜）２を通常のフォトレジストプロセス、ドライエッチングを用いて、例えばホール径０．１３μｍ、アスペクト比６の接続孔を形成する。その後、タンタルハロゲン化物ガス用のキャリアガス（例えば、Ｈ2）と窒素源ガス（例えば、ＮＨ3）とシリコン源ガス（例えば、ＳｉＨ4、モノシランの代わりにジシランでも良い）とを所定の導入管路（ノズル）から導入して、静電チャック付きホットプレートのヒータ電極部へＲＦを印加してプラズマを発生させる。ＲＦは専用のリング電極を設けて発生させても良い。プラズマ発生と同時にＴａＢｒ5（その他ＴａＣｌ5、ＴａＩ5、ＴａＦ5でも良い）ガスをタンタルハロゲン化物用収納容器に接続したバルブを開けてＣＶＤチャンバー内へ導入し、ＴａＳｉＮ膜５を５〜２０ｎｍ形成する。その後、シリコン源ガスの供給を止め、ＴａＮ膜６を１〜５ｎｍ形成する。シリコン源ガスの供給を止めることにより、Ｓｉ含有量が徐々に減少した傾斜ＴａＳｉＮ膜が形成され、系内の残留シリコン源ガスが消費され尽くされると最終的にはＴａＮ膜となる。
【００２０】
また、タンタルハロゲン化物原料は固体であっても液体であっても同じように使用できる。また、この原料をヘキサンなどの有機溶媒に溶解し、この溶液を気化器などで気化させ、ＣＶＤチャンバに導入するいわゆる溶液気化法を用いてもよい。原料を加熱することによりガスを生じせしめて、ＣＶＤチャンバ内に導入するわけであるが、そのガスが凝縮しないようにするため、該原料の収納容器、導入管路、ＣＶＤチャンバなどを所定の温度に保持しておくことが必要である。
【００２１】
本発明では、例えば、以下説明する図５に示すＣＶＤチャンバを備えた半導体製造装置を用いて、その形成方法を実施することができる。あるいはまた、本出願人による特願平１１−１４３３１０号に記載されているように、ＣＶＤ用原料であるタンタルハロゲン化物の蒸発源用収納容器を備えたＣＶＤチャンバにおいて、例えば、その収納容器を介して該チャンバへ導入される原料ガスの凝縮を防止するための加熱手段、収納容器の壁温を制御するための加熱手段、原料の蒸発温度を制御するための加熱手段、チャンバ壁温度を所定の温度に維持するための加熱手段が適宜設けられている構造を有する半導体製造装置を、本発明の目的に合わせて適宜設計変更して、本発明の形成方法を実施するために用いることもできる。
【００２２】
上記したようにＣｕ膜との密着層として機能するＴａＮ膜、またはＳｉ含有量が限りなくゼロに近い傾斜ＴａＳｉＮ膜を形成した後、導電性膜として、例えば１．５μｍのＣｕ膜をスパッタ法またはＣＶＤ法またはメッキ法により形成する。その後、ＣＭＰによりＣｕ膜を研磨してダマシンプロセスを完了する。
【００２３】
本発明のバリアメタル積層膜形成方法は、上記したように半導体基板上へ形成する場合の他に多層配線中の接続孔の形成にも使用できる。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の実施例および比較例を図面を参照して説明する。
（実施例１）
本実施例では、図３に概略の構成の一例を示す半導体製造装置および図５にその概略の構成の一例を示すＣＶＤ装置に基づいてバリアメタル積層膜を形成した。図３に示す半導体製造装置は、基板の搬送用ロボットが組みこまれたコア室１１と、基板の搬入・搬出室１２と、バリアメタル積層膜形成のためのＣＶＤ室１３と、加熱処理室１４と、導電膜形成用スパッタ室１５とを備えており、コア室１１とその他の各室１２〜１５とはそれぞれ、ゲートバルブ１６を介して連結されている。これらの各室は真空排気系に接続されている。
【００２５】
まず、図４に示すＳｉＯ2膜２が基板１全面に１μｍ形成された８インチ基板２１を、図３に示す搬入・搬出室１２からコア室１１を経由してＣＶＤ室１３へ搬送した。次いで、図５に示すＣＶＤチャンバでＴａＳｉＮ膜、傾斜ＴａＳｉＮ膜、ＴａＮ膜からなる積層膜を以下のようにして形成した。
【００２６】
ＣＶＤチャンバ２８へ搬送した基板２１を静電チャック付きホットプレート２２の上に置き、静電気を利用した機構で加熱されたプレート上へ吸着した。このときの基板温度を一定温度（例えば３８０℃）に保った。次に、原料ガス（ＴａＢｒ5ガス）のキャリアガスとしてＨ2の一定流量（例えば、４００ＳＣＣＭ）を、ガス導入管２３から、バルブ２３ａを開けて導入管路２５を経て混合室２６へ導入し、また、窒素源ガスとしてＮＨ3の一定流量（例えば、１．０ＳＣＣＭ）を、ガス導入管３９から、バルブ３９ａを開けてチャンバ２８へと導入した。この際、窒素ガス源としてＮＦ3を用いる場合は、ＮＨ3の場合と同様にガス導入管路３９から導入するが、Ｎ2を用いる場合は、ガス導入管２４からバルブ２４ａを開けてチャンバ２８へ導入してもよい。次いで、シリコン源ガスとしてＳｉＨ4の一定流量（例えば、１．０ＳＣＣＭ）をガス導入管２９からバルブ２９ａを開けてチャンバ２８へ導入した。このとき、圧力調整用バルブでチャンバ２８の圧力を６６．５Ｐａに設定した。静電チャック内部に組みこまれたヒータ電極部３０へＲＦ電源（１３．５６ＭＨｚ）３１からマッチングボックス３２を通して一定パワー（例えば、５０Ｗ）を投入して、基板２１の上方にプラズマを発生させた。その後、ＴａＢｒ5の収納された蒸発源収納容器３３（１６５℃±０．１℃の温度制御してある）から、バルブ３４を開けて、ＴａＢｒ5ガスをガス導入管２３から導入されたキャリアガスとともに導入管路２５を経て混合室２６へ輸送した。次いで、この混合ガスをシャワープレート２７を通してチャンバ２８へ導入し、ＴａＢｒ5をＨ2とＮＨ3とＳｉＨ4との混合ガスで発生したプラズマ中を通過させ、基板２１上にＴａＳｉＮ膜を形成した。このとき、成膜時間５分で５０ｎｍの薄膜が形成された。得られたＴａＳｉＮ膜の組成は、オージェ電子分光分析（ＡＥＳ）によると、Ｔａ：５５％、Ｓｉ：２０％、Ｎ：２５％であった。
【００２７】
その後、バルブ２９ａを閉めてＳｉＨ4の供給を止め、Ｈ2とＮＨ3とＴａＢｒ5とのプラズマＣＶＤとして、傾斜膜を１分間で３ｎｍ形成した。この場合、原料ガスの導入管路２５は原料ガスの凝集を防ぐ目的でヒーター３５により２００℃に、また、ＣＶＤチャンバ２８はヒーター３６により１５０℃に加熱されていた。さらに、蒸発源収納容器３３、この容器から導入管路２５へ至る経路および混合室２６も含めて、ＴａＢｒ5ガスの搬送される経路は全て、加熱手段３７、３８により所定の温度になるように構成されている。
【００２８】
上記のようにして得られた傾斜膜は、シリコン源ガスの導入を止めた後、反応系内の残留シリコン源ガスが消費されるにつれて、Ｓｉ含有量が徐々に減少したＴａＳｉＮと残留シリコン源ガスが消費された後のＳｉ含有量がゼロであるＴａＮ（ＡＥＳによる組成分析；Ｔａ：６５％、Ｎ：３５％）とからなる傾斜膜であった。積層膜の比抵抗は２５０〜５００μΩ・ｃｍの範囲内に入った。傾斜膜の組成は、ＡＥＳによる組成分析からＴａ：５５〜６５％、Ｓｉ：０〜２０％、Ｎ：２５〜３５％の範囲内に入り、傾斜膜であると確認された。
【００２９】
次いで、バリアメタル積層膜の形成された基板２１をコア室１１を経てスパッタ室１３へ搬送して、通常のスパッタ法によりＴａＮ膜の上にＣｕ膜を１．２μｍ形成した。得られたバリアメタル積層膜のＣｕ膜に対する密着性をテープ試験で調べたところ、膜剥離は生じなかった。比較のために、ＴａＳｉＮのみのバリアメタル膜を形成した基板に対し同様にＣｕ膜を１．２μｍ厚さに形成してその密着性を調べたところ、Ｃｕ／ＴａＳｉＮ層間で剥離が生じた。以上の結果から、ＴａＮ膜はＣｕ膜との密着性に優れていることが実証された。
【００３０】
また、ＴａＮ／ＴａＳｉＮ積層膜をＢＨＦ洗浄したＳｉ基板上へ５ｎｍ形成後、この基板をＣｕスパッタ室１３へ搬送してＣｕ膜を３００ｎｍ形成し、これを加熱室１４にて６５０℃で４時間加熱した。ＸＲＤからはＣｕのピークのみ観測され、Ｃｕシリサイドのピークは観測されなかった。また、ＡＥＳにてＣｕの拡散を調べたところ、ＣｕのＳｉ基板中への拡散の形跡は認められず、良好なバリア性を示した。
（実施例２）
図４に示す熱酸化膜（ＳｉＯ2膜）２の０．１５μｍパターンが基板１上に施されたアスペクト比６の８インチ基板２１を用いて、実施例１と同様な操作にてＴａＳｉＮ膜５を２０ｎｍ、ＴａＮ膜６を２ｎｍ形成した。その後、ＣＶＤ法とメッキ法によりＣｕ膜７を１．２μｍ形成して、配線溝を穴埋めした（図２）。このようにして作製した基板をＣｕスラリーを用いて、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）を行った。Ｃｕ膜は研磨中も剥がれなど起こさず、良好な密着性を示した。一方、ＴａＮ密着層のないＴａＳｉＮ単層膜ではＣＭＰ中にＣｕ膜がＴａＳｉＮ膜上から剥がれるという不具合が生じた。
（実施例３）
タンタルハロゲン化物原料としてＴａＩ5を用いて、実施例１と同様な操作によりＴａＮ／ＴａＳｉＮ積層膜をＳｉＯ2膜上へ形成した。ＴａＩ5の蒸発温度を２３０℃、導入管路の温度を２４０℃、チャンバ温度を１６０℃に設定して、実施例１と同様のガス系で成膜を行い、その後、スパッタＣｕ膜を１．２μｍ形成した。バリアメタル積層膜とＣｕ膜との密着性を調べたところ、Ｃｕ膜の剥離は生じなかった。
（比較例１）
ＴａＮｚ単膜をプラズマＣＶＤ法により形成した例を示す。Ｈ2＝４００ＳＣＣＭ、ＴａＢｒ5＝１６５．０℃、基板温度３８０℃の条件にてＮＨ3流量を０．１〜２．０ＳＣＣＭの間で変化させてＴａＮｚ膜を作製した。ガス導入手順は実施例１に準じた。Ｃｕ／ＴａＮｚ／ＳｉＯ2の膜構成の試料を得、ＴａＮｚ膜のＣｕ膜に対する密着性を調べたところ、ＴａＮｚにおいてｚ＝０．５以上の場合、Ｃｕ膜に対する密着性に優れていた。しかし、比抵抗は１０００〜１５００μΩｃｍと高くなり、バリアメタル膜としてコンタクト抵抗に問題があることがわかった。
【００３１】
以上の実施例および比較例の結果からＴａＮｚ／ＴａＳｉｘＮｙ積層膜の有用性が実証された。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明のＣｕ導電膜を備えたバリアメタル積層膜形成方法によれば、ＴａＮ膜を利用した膜構成により、導電膜との密着性を向上できる。膜構成をＴａＮ／ＴａＳｉＮ積層膜、傾斜ＴａＳｉＮ／ＴａＳｉＮ積層膜、または傾斜ＴａＮ・ＴａＳｉＮ／ＴａＳｉＮ積層膜にすることにより、比抵抗が低くかつバリア性に優れると共に導電膜との密着性にも優れたバリアメタル積層膜を形成できる。また、シリコン源ガス量の調整だけで簡便に良質な積層膜を作製できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来技術によりバリアメタル膜および導電膜の形成された基板の概略断面図。
【図２】 本発明の方法によりバリアメタル積層膜および導電膜の形成された基板の概略断面図。
【図３】 本発明の方法の実施に用いる半導体製造装置の一構成を示す概略配置図。
【図４】 本発明の実施例で用いるＳｉＯ2の成膜された基板の概略断面図。
【図５】 本発明の方法の実施に用いるＣＶＤチャンバの一例を示す概略構成図。
【符号の説明】
１ 基板（Ｓｉ基板） ２ 熱酸化膜（ＳｉＯ2膜）
３ バリアメタル膜 ４ 導電膜
５ ＴａＳｉＮ膜 ６ ＴａＮ膜（傾斜ＴａＳｉＮ膜）
７ 導電膜（Ｃｕ膜） １１ コア室
１２ 基板の搬入・搬出室 １３ ＣＶＤ室
１４ 加熱処理室 １５ スパッタ室
２１ 基板 ２２ 静電チャック付きホットプレート
２３、２４ ガス導入管 ２５ 導入管路
２６ 混合室 ２７ シャワープレート
２８ ＣＶＤチャンバ ２９ ガス導入管
３０ ヒータ電極部 ３１ ＲＦ電源
３２ マッチングボックス ３３ 収納容器
３４ バルブ ３５、３６、３７、３８ 加熱手段
２９ａ、２３ａ、２４ａ、３９ａ バルブ
３９ ガス導入管
Claims (5)
- 半導体基板上に設けられたアモルファス状のタンタル・シリコン窒化物膜（ただし、シリコン含有量は５〜３０ａｔ％である）と、その表面上に設けられた、シリコン含有量が徐々に減少した傾斜膜であるアモルファス状のタンタル・シリコン窒化物と、その表面上に設けられた、アモルファス状のタンタル窒化物と、その上に成膜されたＣｕ導電膜とからなるＣｕ導電膜を備えたバリアメタル積層膜構造体。
- プラズマＣＶＤ法により、タンタルハロゲン化物、窒素源ガス、およびシリコン源ガスからバリアメタル積層膜を形成する方法であって、該タンタルハロゲン化物、窒素源ガス、およびシリコン源ガスをプラズマ分解し、基板上にシリコン含有量が５〜３０ａｔ％の範囲内のアモルファス状のタンタル・シリコン窒化物膜を形成する第１工程と、該シリコン源ガスの導入を中止し、該第１工程と同様の操作を続けて、該タンタル・シリコン窒化物膜上にアモルファス状のタンタル窒化物膜を形成する第２工程と、該タンタル窒化物膜上にＣｕ膜を成膜する第３工程とを含むことを特徴とするＣｕ導電膜を備えたバリアメタル積層膜の形成方法。
- 前記第１工程において、形成されるタンタル・シリコン窒化物膜中のシリコン含有量が５〜３０ａｔ％の範囲内になるように、シリコン源ガスの導入量を調整することを特徴とする請求項２記載のＣｕ導電膜を備えたバリアメタル積層膜の形成方法。
- 前記第２工程において、シリコン源ガスの導入を中止することにより、系内の残留シリコン源ガスが消費されるにつれて、タンタル・シリコン窒化物のシリコン含有量が徐々に減少した傾斜膜であるアモルファス状のタンタル・シリコン窒化物が形成され、該残留シリコン源ガスが消費されると、シリコン含有量がゼロであるタンタル窒化物膜が形成されることを特徴とする請求項２または３のいずれかに記載のＣｕ導電膜を備えたバリアメタル積層膜の形成方法。
- プラズマＣＶＤ法により、タンタルハロゲン化物、窒素源ガス、およびシリコン源ガスからバリアメタル積層膜を形成する方法であって、該タンタルハロゲン化物、窒素源ガス、およびシリコン源ガスをプラズマ分解し、基板上にシリコン含有量が５〜３０ａｔ％の範囲内のアモルファス状のタンタル・シリコン窒化物膜を形成する工程において、形成されるタンタル・シリコン窒化物膜中のシリコン含有量が５〜３０ａｔ％の範囲内になるように、該シリコン源ガスの導入量を調整して行う第１工程と、該シリコン源ガスの導入を中止し、該第１工程と同様の操作を続けて、系内の残留シリコン源ガスが消費されるにつれて、タンタル・シリコン窒化物のシリコン含有量が徐々に減少した傾斜膜であるアモルファス状のタンタル・シリコン窒化物膜を形成し、該残留シリコン源ガスが消費されると、シリコン含有量がゼロであるタンタル窒化物膜を形成する第２工程と、該タンタル窒化物膜上にＣｕ膜を成膜する第３工程とを含むことを特徴とするＣｕ導電膜を備えたバリアメタル積層膜の形成方法。
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