JP2000049142A - Ｔｉ除去方法 - Google Patents
Ｔｉ除去方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体装置を構成するコンタクト底部にＴi
Ｓi2層を形成するときに、コンタクトホール内の層間絶
縁膜上に堆積した未反応Ｔiを簡便に取り除く方法を提
供する。 【解決手段】 原料ガスＴiＣl4の有する成膜反応とエ
ッチング反応の二面性、すなわちガスの流量比や基板温
度によってどちらの反応が優勢になるかが決定されるこ
と、および、下地の違いによる反応性の差を利用するこ
とによる、目的とする領域へのＴiＳi2成膜、Ｔi除去。
Ｓi2層を形成するときに、コンタクトホール内の層間絶
縁膜上に堆積した未反応Ｔiを簡便に取り除く方法を提
供する。 【解決手段】 原料ガスＴiＣl4の有する成膜反応とエ
ッチング反応の二面性、すなわちガスの流量比や基板温
度によってどちらの反応が優勢になるかが決定されるこ
と、および、下地の違いによる反応性の差を利用するこ
とによる、目的とする領域へのＴiＳi2成膜、Ｔi除去。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置を構成
する電極材料であるＴiＳi2層を形成するときに絶縁膜
上に堆積した未反応Ｔiを、簡便に取り除く方法に関す
る。
する電極材料であるＴiＳi2層を形成するときに絶縁膜
上に堆積した未反応Ｔiを、簡便に取り除く方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】シリサイド技術は、コンタクトホールや
ＭＯＳＦＥＴ構造作成における、いわゆるサリサイド技
術等において、ＵＬＳIの電極形成技術として重要であ
る。従来、このサリサイド化技術では、スパッタ法等で
Ｔiを堆積、これを熱処理してシリサイド化する方法が
一般的であった。しかし近年、ＵＬＳIの微細化に伴
い、スパッタ法では高アスペクト比のコンタクトホール
に段差被覆性良くＴiを堆積できなくなっている。特
に、コンタクトホール底部にＴiを効率良く堆積するこ
とは困難である。
ＭＯＳＦＥＴ構造作成における、いわゆるサリサイド技
術等において、ＵＬＳIの電極形成技術として重要であ
る。従来、このサリサイド化技術では、スパッタ法等で
Ｔiを堆積、これを熱処理してシリサイド化する方法が
一般的であった。しかし近年、ＵＬＳIの微細化に伴
い、スパッタ法では高アスペクト比のコンタクトホール
に段差被覆性良くＴiを堆積できなくなっている。特
に、コンタクトホール底部にＴiを効率良く堆積するこ
とは困難である。
【０００３】このような状況を踏まえて、段差被覆性の
改善に効果があるＣＶＤ法によるＴi膜堆積技術が注目
されてきた。
改善に効果があるＣＶＤ法によるＴi膜堆積技術が注目
されてきた。
【０００４】例えば、プラズマＣＶＤ法による一般的な
ＴiＳi2層の形成では、Ａr/Ｈ2/ＴiＣl4雰囲気中で基板
を６００℃程度に加熱しながらＴi膜を堆積させる。こ
のとき、Ｔiは露出した下地Ｓiとシリサイド化反応を起
こす。
ＴiＳi2層の形成では、Ａr/Ｈ2/ＴiＣl4雰囲気中で基板
を６００℃程度に加熱しながらＴi膜を堆積させる。こ
のとき、Ｔiは露出した下地Ｓiとシリサイド化反応を起
こす。
【０００５】この場合、素子分離等により選択的に形成
された層間絶縁膜、例えばシリカ膜上にもＴiが堆積す
る。このＴiは、リーク電流の原因となるため、除去さ
れることが望ましい。一般的なＴi除去方法としては、
Ｈ2Ｏ2、ＮＨ4ＯＨ、Ｈ2Ｏを混合した溶液を用いて選択
的に除去するウェットプロセスと、Ｃl2、ＢＣl3、Ｓi
Ｃl4等の塩素系ガスを用いたプラズマエッチングによる
ドライプロセスが挙げられる。Ｔi除去後、試料は再び
ＣＶＤ装置へ搬送され、ＴiＮ等のバリア膜の形成がお
こなわれる。
された層間絶縁膜、例えばシリカ膜上にもＴiが堆積す
る。このＴiは、リーク電流の原因となるため、除去さ
れることが望ましい。一般的なＴi除去方法としては、
Ｈ2Ｏ2、ＮＨ4ＯＨ、Ｈ2Ｏを混合した溶液を用いて選択
的に除去するウェットプロセスと、Ｃl2、ＢＣl3、Ｓi
Ｃl4等の塩素系ガスを用いたプラズマエッチングによる
ドライプロセスが挙げられる。Ｔi除去後、試料は再び
ＣＶＤ装置へ搬送され、ＴiＮ等のバリア膜の形成がお
こなわれる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上、電極技術では、
Ｔi堆積、シリサイド化、電極とのバリアメタルである
ＴiＮの形成が必須である。この中に存在する絶縁膜上
に堆積したＴi除去工程は、工程数の増大や歩留まり低
下の大きな原因となる。特に、常温でおこなわれるＨ2
Ｏ2＋ＮＨ4ＯＨ＋Ｈ2Ｏ溶液を用いたウェットプロセス
は、高温でおこなわれるクラスターツールによるＴiＳi
2成膜とその後に続くＴiＮバリアメタル形成の連続性を
損なう。一方、プラズマエッチングによるＴi除去工程
は、エッチング用チャンバーやエッチング用ガスライン
の増設が必要となり、工程数の増加と装置の大型化が問
題となる。
Ｔi堆積、シリサイド化、電極とのバリアメタルである
ＴiＮの形成が必須である。この中に存在する絶縁膜上
に堆積したＴi除去工程は、工程数の増大や歩留まり低
下の大きな原因となる。特に、常温でおこなわれるＨ2
Ｏ2＋ＮＨ4ＯＨ＋Ｈ2Ｏ溶液を用いたウェットプロセス
は、高温でおこなわれるクラスターツールによるＴiＳi
2成膜とその後に続くＴiＮバリアメタル形成の連続性を
損なう。一方、プラズマエッチングによるＴi除去工程
は、エッチング用チャンバーやエッチング用ガスライン
の増設が必要となり、工程数の増加と装置の大型化が問
題となる。
【０００７】本発明は、ＴiＳi2膜、ＴiＮ膜形成の連続
性を損なうことなく、また、従来のＴiプラズマＣＶＤ
装置をそのまま使用し、ＴiＳi2形成に使用したガス種
をそのまま用いることにより、簡便にＴiを除去する方
法を提供する。
性を損なうことなく、また、従来のＴiプラズマＣＶＤ
装置をそのまま使用し、ＴiＳi2形成に使用したガス種
をそのまま用いることにより、簡便にＴiを除去する方
法を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、シリコン基板
上に素子領域を形成後、その上に層間絶縁膜を堆積し、
所定個所にホールを形成してなる半導体材料の表面に、
少なくともＴiＣl4とＨ2を含むガスのプラズマ解離雰囲
気下でＴi膜を堆積し、シリコン膜上に堆積した該Ｔi膜
をシリサイド化反応によりＴiＳi2にした後、堆積時よ
りもＴiＣl4の流量をＨ2の流量に対して増加させること
で、層間絶縁膜上に堆積したＴi膜を除去し、その後、
表面にバリア膜を形成するホールの形成方法に関するも
のである。
上に素子領域を形成後、その上に層間絶縁膜を堆積し、
所定個所にホールを形成してなる半導体材料の表面に、
少なくともＴiＣl4とＨ2を含むガスのプラズマ解離雰囲
気下でＴi膜を堆積し、シリコン膜上に堆積した該Ｔi膜
をシリサイド化反応によりＴiＳi2にした後、堆積時よ
りもＴiＣl4の流量をＨ2の流量に対して増加させること
で、層間絶縁膜上に堆積したＴi膜を除去し、その後、
表面にバリア膜を形成するホールの形成方法に関するも
のである。
【０００９】なお、本発明における「ホール」とは、コ
ンタクトホールおよびヴィアホールを指す。
ンタクトホールおよびヴィアホールを指す。
【００１０】プラズマＣＶＤ法によるＴiＳi2膜形成に
おいて、原料ガスとして使用するＴiＣl4は、成膜反応
とエッチング反応とを引き起こす。それぞれの反応は、
ガスの流量比や基板温度によってどちらの反応が優勢に
なるかが決定される。また、それぞれの反応性は下地の
種類によっても異なる。例えば、下地がＳi、ＴiＳi2、
ＳiＯ2上での成膜速度、あるいは、エッチング速度はそ
れぞれ異なる。本発明では、原料ガスＴiＣl4の有する
成膜とエッチング反応の二面性、および、下地の違いに
よる反応性の差を利用することにより、目的とする領域
へのＴiＳi2成膜、Ｔi除去をおこなう。
おいて、原料ガスとして使用するＴiＣl4は、成膜反応
とエッチング反応とを引き起こす。それぞれの反応は、
ガスの流量比や基板温度によってどちらの反応が優勢に
なるかが決定される。また、それぞれの反応性は下地の
種類によっても異なる。例えば、下地がＳi、ＴiＳi2、
ＳiＯ2上での成膜速度、あるいは、エッチング速度はそ
れぞれ異なる。本発明では、原料ガスＴiＣl4の有する
成膜とエッチング反応の二面性、および、下地の違いに
よる反応性の差を利用することにより、目的とする領域
へのＴiＳi2成膜、Ｔi除去をおこなう。
【００１１】
【発明の実施の形態】ＴiＣl4とＨ2との流量比を変える
ことにより、成膜反応とエッチング反応とを制御するこ
とが可能となる。ＴiＣl4とＨ2とを用いたプラズマＣＶ
Ｄ法では、プラズマの安定化のためにＡrを加えるが、
基板温度６００℃程度でＴiＳi2膜の形成をおこなう場
合、ＴiＳi2成膜時のＴiＣl4/Ｈ2流量比が０.０１程度
で効率良く堆積される。このとき、露出したＳi上で、
Ｔiはシリサイド化反応によりＴiＳi2となるが、ＳiＯ2
上においては、シリサイド化反応は起こらず、Ｔi膜が
堆積する。続いて、ＴiＣl4/Ｈ2の値を大きくしてプラ
ズマを発生させると、Ｔi膜のエッチングが起こる。こ
の場合、０.６≦ＴiＣl4/Ｈ2≦1.０とするのがＴi膜の
エッチング効率と、ＳiＯ2、ＴiＳi2膜のエッチング抑
制の点から好ましく、より好ましくはＴiＣl4/Ｈ2〜０.
７５である。
ことにより、成膜反応とエッチング反応とを制御するこ
とが可能となる。ＴiＣl4とＨ2とを用いたプラズマＣＶ
Ｄ法では、プラズマの安定化のためにＡrを加えるが、
基板温度６００℃程度でＴiＳi2膜の形成をおこなう場
合、ＴiＳi2成膜時のＴiＣl4/Ｈ2流量比が０.０１程度
で効率良く堆積される。このとき、露出したＳi上で、
Ｔiはシリサイド化反応によりＴiＳi2となるが、ＳiＯ2
上においては、シリサイド化反応は起こらず、Ｔi膜が
堆積する。続いて、ＴiＣl4/Ｈ2の値を大きくしてプラ
ズマを発生させると、Ｔi膜のエッチングが起こる。こ
の場合、０.６≦ＴiＣl4/Ｈ2≦1.０とするのがＴi膜の
エッチング効率と、ＳiＯ2、ＴiＳi2膜のエッチング抑
制の点から好ましく、より好ましくはＴiＣl4/Ｈ2〜０.
７５である。
【００１２】なお、ＴiＣl4/Ｈ2＞1.０なる条件におい
ては、ＳiＯ2、ＴiＳi2膜のエッチング反応が顕著にな
るため、好ましくない。
ては、ＳiＯ2、ＴiＳi2膜のエッチング反応が顕著にな
るため、好ましくない。
【００１３】Ｔiをエッチングする反応をおこなう温度
は、ＴiＳi2、Ｓiのエッチング量を抑制でき、かつ、Ｔ
iのエッチング量を確保する観点から６００℃以上、７
００℃未満が好ましく、より好ましくは６００〜６５０
℃である。実施例ではコンタクトホール埋め込みプロセ
スについて説明するが、多層配線におけるヴィアホール
においても有効である。
は、ＴiＳi2、Ｓiのエッチング量を抑制でき、かつ、Ｔ
iのエッチング量を確保する観点から６００℃以上、７
００℃未満が好ましく、より好ましくは６００〜６５０
℃である。実施例ではコンタクトホール埋め込みプロセ
スについて説明するが、多層配線におけるヴィアホール
においても有効である。
【００１４】
【実施例】図１に、本実施例で用意した試料の概略図を
示す。以下に、試料の作成方法を簡単に説明する。ｎ-
Ｓi(１００)基板上１にフィールド酸化膜２を選択的に
形成し、露出したＳi基板にＢを注入する。熱処理によ
り拡散層を活性化し、０.1μｍ程度の浅いp+拡散層４を
形成する。続いて、層間絶縁膜としてＣＶＤ-ＳiＯ2膜
３を２.５μｍ堆積し、拡散層上にコンタクトホールを
形成する。尚、開口径は約０.５μｍであり、したがっ
てこのコンタクトホールのアスペクト比は約５である。
最後に、希フッ酸液で洗浄し、拡散層上の自然酸化膜を
除去する。洗浄後、試料は直ちにＥＣＲ-ＣＶＤ装置へ
搬入され、本発明によるプロセスに従って拡散層上にＴ
iＳi2層を形成し、その後、絶縁膜上のＴiを除去する。
示す。以下に、試料の作成方法を簡単に説明する。ｎ-
Ｓi(１００)基板上１にフィールド酸化膜２を選択的に
形成し、露出したＳi基板にＢを注入する。熱処理によ
り拡散層を活性化し、０.1μｍ程度の浅いp+拡散層４を
形成する。続いて、層間絶縁膜としてＣＶＤ-ＳiＯ2膜
３を２.５μｍ堆積し、拡散層上にコンタクトホールを
形成する。尚、開口径は約０.５μｍであり、したがっ
てこのコンタクトホールのアスペクト比は約５である。
最後に、希フッ酸液で洗浄し、拡散層上の自然酸化膜を
除去する。洗浄後、試料は直ちにＥＣＲ-ＣＶＤ装置へ
搬入され、本発明によるプロセスに従って拡散層上にＴ
iＳi2層を形成し、その後、絶縁膜上のＴiを除去する。
【００１５】[実施例１] (ＴiＳi2成膜条件)ＴiＳi2成膜条件の一例を以下に示
す。ＴiＳi2成膜時間は、２０ｍin.で、膜厚は３００Å
程度である。 Ａr流量 ； ５０sccｍ Ｈ2流量 ； ２０sccｍ ＴiＣl4流量 ； ０.０３sccｍ 基板温度 ； ６００℃ マイクロ波パワー； １０００Ｗ 本条件でＴiＳi2膜を形成したときの試料断面図を図２
に示す。Ｓi基板上に堆積したＴi膜はシリサイド化反応
を起こし、ＴiＳi2膜６となるが、ＳiＯ2膜３上に堆積
したＴi膜５はそのまま残る。
す。ＴiＳi2成膜時間は、２０ｍin.で、膜厚は３００Å
程度である。 Ａr流量 ； ５０sccｍ Ｈ2流量 ； ２０sccｍ ＴiＣl4流量 ； ０.０３sccｍ 基板温度 ； ６００℃ マイクロ波パワー； １０００Ｗ 本条件でＴiＳi2膜を形成したときの試料断面図を図２
に示す。Ｓi基板上に堆積したＴi膜はシリサイド化反応
を起こし、ＴiＳi2膜６となるが、ＳiＯ2膜３上に堆積
したＴi膜５はそのまま残る。
【００１６】(Ｔi除去プロセス)次に、Ｔi堆積をおこな
ったチャンバー内で、Ｔi堆積に使用したガス種を変え
ずに、流量だけを変化させてＴi除去プロセスをおこな
った。Ｔi除去プロセス条件の一例を以下に示す。Ｔi除
去時間は、７ｍin.とした。 Ａr流量 ； ５０sccｍ Ｈ2流量 ； ２０sccｍ ＴiＣl4流量 ； １２sccｍ 基板温度 ； ６００℃ マイクロ波パワー； １０００Ｗ 本条件で、Ｔi膜５をエッチングしたときの試料断面図
を図３に示す。Ｔi膜の堆積したＳiＯ2膜３やコンタク
ト底部のＴiＳi2層６にダメージを与えることなく、目
的とするＴi膜５だけを取り除くことができた。
ったチャンバー内で、Ｔi堆積に使用したガス種を変え
ずに、流量だけを変化させてＴi除去プロセスをおこな
った。Ｔi除去プロセス条件の一例を以下に示す。Ｔi除
去時間は、７ｍin.とした。 Ａr流量 ； ５０sccｍ Ｈ2流量 ； ２０sccｍ ＴiＣl4流量 ； １２sccｍ 基板温度 ； ６００℃ マイクロ波パワー； １０００Ｗ 本条件で、Ｔi膜５をエッチングしたときの試料断面図
を図３に示す。Ｔi膜の堆積したＳiＯ2膜３やコンタク
ト底部のＴiＳi2層６にダメージを与えることなく、目
的とするＴi膜５だけを取り除くことができた。
【００１７】Ｔi除去後、同一チャンバー内で、Ｎ2/Ｎ
Ｈ3/ＴiＣl4雰囲気中でＴiＮ膜７を作成した。図４にそ
の模式図を示す。ＳiＯ2上のＴiを除去したことによ
り、コンフォーマルなＴiＮ膜７が形成された。
Ｈ3/ＴiＣl4雰囲気中でＴiＮ膜７を作成した。図４にそ
の模式図を示す。ＳiＯ2上のＴiを除去したことによ
り、コンフォーマルなＴiＮ膜７が形成された。
【００１８】以上のようにして良好なＴiＮ/ＴiＳi2構
造を、目的とするコンタクト底部に形成できた。
造を、目的とするコンタクト底部に形成できた。
【００１９】[参考例１] (Ｔi除去プロセス：Ｈ2流量依存性)本実施例では、実施
例１で示したＴi除去プロセス条件を以下のように変化
させた。尚、エッチング時間は７ｍin.とした。また、
Ｔi除去プロセスをおこなう直前までの試料作成条件
は、すべて同一とした。 Ａr流量 ； ５０sccｍ Ｈ2流量 ； ０-３０sccｍ ＴiＣl4流量 ； １０sccｍ 基板温度 ； ６００℃ マイクロ波パワー； １０００Ｗ 水素流量が３０sccｍの条件でＴiをエッチングした場
合、ＳiＯ2側壁や登頂部にＴi膜が残留した。本条件
は、ＴiＣl4流量と比較してＨ2流量が多い。水素は原料
ガスを還元すること、および、原料ガスの分解によって
生成される塩素と結合し、塩素による基板のエッチング
反応を抑制する働きがある。したがって、水素流量を増
加させた場合、Ｔiのエッチング反応が抑制され、エッ
チング時間を長くする必要がある。一方、水素流量が５
sccｍの条件でＴiをエッチングした場合、Ｔi膜は完全
に除去されるが、同時にＳiＯ2膜やコンタクトホール底
部のＴiＳi2膜もエッチングされた。水素流量が少ない
領域ではエッチング種が過剰となり、その結果、ＳiＯ2
やＴiＳi2に対するエッチングが大きくなったと考えら
れる。
例１で示したＴi除去プロセス条件を以下のように変化
させた。尚、エッチング時間は７ｍin.とした。また、
Ｔi除去プロセスをおこなう直前までの試料作成条件
は、すべて同一とした。 Ａr流量 ； ５０sccｍ Ｈ2流量 ； ０-３０sccｍ ＴiＣl4流量 ； １０sccｍ 基板温度 ； ６００℃ マイクロ波パワー； １０００Ｗ 水素流量が３０sccｍの条件でＴiをエッチングした場
合、ＳiＯ2側壁や登頂部にＴi膜が残留した。本条件
は、ＴiＣl4流量と比較してＨ2流量が多い。水素は原料
ガスを還元すること、および、原料ガスの分解によって
生成される塩素と結合し、塩素による基板のエッチング
反応を抑制する働きがある。したがって、水素流量を増
加させた場合、Ｔiのエッチング反応が抑制され、エッ
チング時間を長くする必要がある。一方、水素流量が５
sccｍの条件でＴiをエッチングした場合、Ｔi膜は完全
に除去されるが、同時にＳiＯ2膜やコンタクトホール底
部のＴiＳi2膜もエッチングされた。水素流量が少ない
領域ではエッチング種が過剰となり、その結果、ＳiＯ2
やＴiＳi2に対するエッチングが大きくなったと考えら
れる。
【００２０】以上のような条件で、Ｔiを除去した後、
同一チャンバー内で、Ｎ2/ＮＨ3/ＴiＣl4雰囲気中でＴi
Ｎ膜を作成した。いずれの場合もコンフォーマルなＴi
Ｎ膜が形成されたものの、Ｔi除去が不十分であった
り、ＴiＳi2層がエッチングされているため、リーク電
流が増加した。
同一チャンバー内で、Ｎ2/ＮＨ3/ＴiＣl4雰囲気中でＴi
Ｎ膜を作成した。いずれの場合もコンフォーマルなＴi
Ｎ膜が形成されたものの、Ｔi除去が不十分であった
り、ＴiＳi2層がエッチングされているため、リーク電
流が増加した。
【００２１】ここで、試料上に現われる様々な下地(Ｔ
i、ＴiＳi2、Ｓi、ＳiＯ2)に対して、ＴiあるいはＳiの
エッチング量の水素流量依存性を図５に示す。下地の種
類にかかわらず、水素流量の増加とともにエッチング量
が減少していることが分かる。水素は原料ガスを還元す
ること、および、原料ガスの分解によって生成される塩
素と結合し、塩素による基板のエッチング反応を抑制す
る働きがある。またエッチング量は、水素流量０-３０s
ccｍの範囲でＴi＞ＴiＳi2＞Ｓi＞ＳiＯ2の順に大き
い。水素流量が少ない領域(０-１０sccｍ)では、ＴiＳi
2、Ｓiのエッチング量が大きいため、目的としない領域
もエッチングしてしまう。
i、ＴiＳi2、Ｓi、ＳiＯ2)に対して、ＴiあるいはＳiの
エッチング量の水素流量依存性を図５に示す。下地の種
類にかかわらず、水素流量の増加とともにエッチング量
が減少していることが分かる。水素は原料ガスを還元す
ること、および、原料ガスの分解によって生成される塩
素と結合し、塩素による基板のエッチング反応を抑制す
る働きがある。またエッチング量は、水素流量０-３０s
ccｍの範囲でＴi＞ＴiＳi2＞Ｓi＞ＳiＯ2の順に大き
い。水素流量が少ない領域(０-１０sccｍ)では、ＴiＳi
2、Ｓiのエッチング量が大きいため、目的としない領域
もエッチングしてしまう。
【００２２】逆に、水素流量が多い領域(３０sccｍ)で
はＴiのエッチング量が減少し、プロセスに時間がかか
る。
はＴiのエッチング量が減少し、プロセスに時間がかか
る。
【００２３】図５より、ＴiＳi2、Ｓiのエッチング量を
抑制でき、かつ、Ｔiのエッチング量を確保できる条件
は、Ｈ2=２０sccｍ程度のときである。以上、下地の種
類によるエッチング量の違いから、Ｔiを選択的にエッ
チングすることができる。
抑制でき、かつ、Ｔiのエッチング量を確保できる条件
は、Ｈ2=２０sccｍ程度のときである。以上、下地の種
類によるエッチング量の違いから、Ｔiを選択的にエッ
チングすることができる。
【００２４】[参考例２] (Ｔi除去工程；ＴiＣl4流量依存性)本実施例では、実施
例１で示したＴi除去プロセス条件を以下のように変化
させた。尚、エッチング時間は７ｍin.とした。また、
Ｔi除去プロセスをおこなう直前までの試料作成条件
は、実施例１での条件とすべて同一とした。 Ａr流量 ； ５０sccｍ Ｈ2流量 ； ２０sccｍ ＴiＣl4流量 ； ０-３０sccｍ 基板温度 ； ６００℃ マイクロ波パワー； １０００ＷＴiＣl4流量が０-５sc
cｍの条件でＴiをエッチングした場合、ＳiＯ2側壁や登
頂部にＴi膜が残留した。本条件は、ＴiＣl4流量と比較
してＨ2流量が多い。したがって、比較例１で述べたの
と同じ理由により、基板のエッチング反応が抑制された
と考えられる。一方、ＴiＣl4流量が１５-３０sccｍの
条件でＴiをエッチングした場合、Ｔi膜は完全に除去さ
れるが、同時にＳiＯ2膜やコンタクトホール底部のＴi
Ｓi2膜もエッチングされた。
例１で示したＴi除去プロセス条件を以下のように変化
させた。尚、エッチング時間は７ｍin.とした。また、
Ｔi除去プロセスをおこなう直前までの試料作成条件
は、実施例１での条件とすべて同一とした。 Ａr流量 ； ５０sccｍ Ｈ2流量 ； ２０sccｍ ＴiＣl4流量 ； ０-３０sccｍ 基板温度 ； ６００℃ マイクロ波パワー； １０００ＷＴiＣl4流量が０-５sc
cｍの条件でＴiをエッチングした場合、ＳiＯ2側壁や登
頂部にＴi膜が残留した。本条件は、ＴiＣl4流量と比較
してＨ2流量が多い。したがって、比較例１で述べたの
と同じ理由により、基板のエッチング反応が抑制された
と考えられる。一方、ＴiＣl4流量が１５-３０sccｍの
条件でＴiをエッチングした場合、Ｔi膜は完全に除去さ
れるが、同時にＳiＯ2膜やコンタクトホール底部のＴi
Ｓi2膜もエッチングされた。
【００２５】ここで、試料上に現われる様々な下地(Ｔ
i、ＴiＳi2、Ｓi、ＳiＯ2)に対して、ＴiあるいはＳiの
エッチング量のＴiＣl4流量依存性を図６に示す。下地
の種類にかかわらず、ＴiＣl4流量の増加とともにエッ
チング量が増加していることが分かる。これは、原料ガ
スであるＴiＣl4が水素ラジカルと反応、分解すること
によって生成される塩素系エッチング種が増加するため
である。エッチング量は、ＴiＣl4流量０-１５sccｍの
範囲でＴi＞ＴiＳi2＞Ｓi＞ＳiＯ2の順に大きい。ＴiＣ
l4流量が少ない領域(０-５sccｍ)では、Ｔiのエッチン
グ量が少ないため、プロセスに時間がかかる。逆に、Ｔ
iＣl4流量が多い領域(１５-３０sccｍ)ではＳi、ＴiＳi
2のエッチング量が増加し、目的としない領域をエッチ
ングする。図６より、ＴiＳi2、Ｓiのエッチング量を抑
制でき、かつ、Ｔiのエッチング量を確保できる条件
は、ＴiＣl4＝１２sccｍ程度のときである。
i、ＴiＳi2、Ｓi、ＳiＯ2)に対して、ＴiあるいはＳiの
エッチング量のＴiＣl4流量依存性を図６に示す。下地
の種類にかかわらず、ＴiＣl4流量の増加とともにエッ
チング量が増加していることが分かる。これは、原料ガ
スであるＴiＣl4が水素ラジカルと反応、分解すること
によって生成される塩素系エッチング種が増加するため
である。エッチング量は、ＴiＣl4流量０-１５sccｍの
範囲でＴi＞ＴiＳi2＞Ｓi＞ＳiＯ2の順に大きい。ＴiＣ
l4流量が少ない領域(０-５sccｍ)では、Ｔiのエッチン
グ量が少ないため、プロセスに時間がかかる。逆に、Ｔ
iＣl4流量が多い領域(１５-３０sccｍ)ではＳi、ＴiＳi
2のエッチング量が増加し、目的としない領域をエッチ
ングする。図６より、ＴiＳi2、Ｓiのエッチング量を抑
制でき、かつ、Ｔiのエッチング量を確保できる条件
は、ＴiＣl4＝１２sccｍ程度のときである。
【００２６】以上、参考例1、２より明らかなように、
ＴiＣl4/Ｈ2流量比が、下地のＴi膜や、ＳiＯ2、ＴiＳi
2膜のエッチング量を決定する。Ｔi除去プロセス条件を
変化させ、Ｔiの除去効果と下地に与える影響とを詳細
に検討した結果、目的とするＴi膜だけを効率よく除去
する最適な条件は、０.６≦ＴiＣl4/Ｈ2≦1のときであ
る。
ＴiＣl4/Ｈ2流量比が、下地のＴi膜や、ＳiＯ2、ＴiＳi
2膜のエッチング量を決定する。Ｔi除去プロセス条件を
変化させ、Ｔiの除去効果と下地に与える影響とを詳細
に検討した結果、目的とするＴi膜だけを効率よく除去
する最適な条件は、０.６≦ＴiＣl4/Ｈ2≦1のときであ
る。
【００２７】[参考例３] (Ｔi除去工程；基板温度依存性)本実施例では、実施例
１で示したＴi除去プロセス条件を以下のように変化さ
せた。尚、エッチング時間は７ｍin.とした。また、Ｔi
除去プロセスをおこなう直前までの試料作成条件は、実
施例１での条件とすべて同一とした。 Ａr流量 ； ５０sccｍ Ｈ2流量 ； ２０sccｍ ＴiＣl4流量 ； １２sccｍ 基板温度 ； ５００-７５０℃ マイクロ波パワー； １０００Ｗ 基板温度５００-５５０℃の条件でＴiをエッチングした
場合、ＳiＯ2側壁や登頂部にＴi膜が残留した。また、
基板温度７００-７５０℃の条件でＴiをエッチングした
場合、Ｔi膜は完全に除去されるが、同時にＳiＯ2膜や
コンタクトホール底部のＴiＳi2膜もエッチングされ
た。
１で示したＴi除去プロセス条件を以下のように変化さ
せた。尚、エッチング時間は７ｍin.とした。また、Ｔi
除去プロセスをおこなう直前までの試料作成条件は、実
施例１での条件とすべて同一とした。 Ａr流量 ； ５０sccｍ Ｈ2流量 ； ２０sccｍ ＴiＣl4流量 ； １２sccｍ 基板温度 ； ５００-７５０℃ マイクロ波パワー； １０００Ｗ 基板温度５００-５５０℃の条件でＴiをエッチングした
場合、ＳiＯ2側壁や登頂部にＴi膜が残留した。また、
基板温度７００-７５０℃の条件でＴiをエッチングした
場合、Ｔi膜は完全に除去されるが、同時にＳiＯ2膜や
コンタクトホール底部のＴiＳi2膜もエッチングされ
た。
【００２８】図７に様々な下地を用いた時の、Ｔiある
いはＳiのエッチング量の基板温度依存性を示す。図７
から、下地の種類にかかわらず、基板温度の上昇ととも
にエッチング量が増加していることが分かる。これは、
プラズマ中で生成される塩素系エッチング種と基板とが
反応するのに必要なエネルギーが、基板から熱エネルギ
ーとして供給されるためである。エッチング量の増加
は、基板温度５００-７５０℃の範囲でＴi＞ＴiＳi2＞
Ｓi＞ＳiＯ2の順に大きい。基板温度が低いとき(５００
℃)、Ｔiのエッチング量は少ないため、プロセスに時間
がかかる。一方、基板温度が高い領域(７００-７５０
℃)ではＳi、ＴiＳi2のエッチング量が増加し、目的と
しない領域をエッチングする。
いはＳiのエッチング量の基板温度依存性を示す。図７
から、下地の種類にかかわらず、基板温度の上昇ととも
にエッチング量が増加していることが分かる。これは、
プラズマ中で生成される塩素系エッチング種と基板とが
反応するのに必要なエネルギーが、基板から熱エネルギ
ーとして供給されるためである。エッチング量の増加
は、基板温度５００-７５０℃の範囲でＴi＞ＴiＳi2＞
Ｓi＞ＳiＯ2の順に大きい。基板温度が低いとき(５００
℃)、Ｔiのエッチング量は少ないため、プロセスに時間
がかかる。一方、基板温度が高い領域(７００-７５０
℃)ではＳi、ＴiＳi2のエッチング量が増加し、目的と
しない領域をエッチングする。
【００２９】図７から、ＴiＳi2、Ｓiのエッチング量を
抑制でき、かつ、Ｔiのエッチング量を確保できる条件
は、基板温度＝６００-６５０℃のときである。
抑制でき、かつ、Ｔiのエッチング量を確保できる条件
は、基板温度＝６００-６５０℃のときである。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明を用いるこ
とによって、新規にガスを導入することなく、簡便にＴ
i膜を除去することができる。したがって、プロセスの
連続性を損なうことなく、リーク電流の少ないＴiＮ/Ｔ
iＳi2構造を容易に形成することが可能となる。
とによって、新規にガスを導入することなく、簡便にＴ
i膜を除去することができる。したがって、プロセスの
連続性を損なうことなく、リーク電流の少ないＴiＮ/Ｔ
iＳi2構造を容易に形成することが可能となる。
【図１】本発明の実施例で使用した、半導体装置の断面
図。
図。
【図２】本発明の実施例で使用した、半導体装置の製造
工程を示す断面図。
工程を示す断面図。
【図３】本発明の実施例で使用した、半導体装置の製造
工程を示す断面図。
工程を示す断面図。
【図４】本発明の実施例で使用した、半導体装置の製造
工程を示す断面図。
工程を示す断面図。
【図５】本発明の実施例で使用した、Ｔi、ＴiＳi2、Ｓ
i、ＳiＯ2基板のエッチング量と水素流量依存性。
i、ＳiＯ2基板のエッチング量と水素流量依存性。
【図６】本発明の実施例で使用した、Ｔi、ＴiＳi2、Ｓ
i、ＳiＯ2基板のエッチング量とＴiＣl4流量依存性。
i、ＳiＯ2基板のエッチング量とＴiＣl4流量依存性。
【図７】本発明の実施例で使用した、Ｔi、ＴiＳi2、Ｓ
i、ＳiＯ2基板のエッチング量と基板温度依存性。
i、ＳiＯ2基板のエッチング量と基板温度依存性。
１ シリコン基板 ２ フィールド酸化膜 ３ 層間絶縁膜(ＣＶＤ ＳiＯ2膜) ４ ｐ+拡散層 ５ Ｔi膜 ６ ＴiＳi2膜 ７ ＴiＮ膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K057 DA19 DB08 DB15 DD01 DE01 DE20 DG02 DG07 DG12 DN01 4M104 AA01 BB25 CC01 DD07 DD43 DD65 DD79 DD84 DD90 FF13 FF16 HH13 5F004 AA16 BA14 BB14 BB26 CA04 DA00 DA23 DA24 DA30 DB08 EA27 EB01 EB02 EB03
Claims (8)
- 【請求項１】 絶縁膜上に堆積したＴi膜を、少なくと
もＴiＣl4とＨ2を含み、ＴiＣl4/Ｈ2導入比０.６以上、
1.０以下のガスのプラズマ解離雰囲気に置くことにより
ＴiをエッチングするＴi除去方法。 - 【請求項２】 基板温度６００℃以上、７００℃未満で
Ｔiをエッチングすることを特徴とする、請求項１に記
載のＴi除去方法。 - 【請求項３】 シリコン基板上に素子領域を形成後、そ
の上に層間絶縁膜を堆積し、該層間絶縁膜の所定個所に
ホールを形成した後少なくともＴiＣl4とＨ2を含むガス
のプラズマ解離雰囲気下でＴi膜を堆積し、シリコン膜
上に堆積した該Ｔi膜をシリサイド化反応によりＴiＳi2
にした後、前記Ｔi膜の堆積時よりもＴiＣl4の流量をＨ
2の流量に対して増加させることで、層間絶縁膜上に堆
積したＴi膜を除去し、その後、表面にバリア膜を形成
するホールの形成方法。 - 【請求項４】 前記Ｔi除去工程がＴiＣl4/Ｈ2導入比
０.６以上、1.０以下でＴiをエッチングする方法であ
る、請求項３に記載のホールの形成方法。 - 【請求項５】 前記Ｔi除去工程が基板温度６００℃以
上、７００℃未満でＴiをエッチングする方法である、
請求項３または４に記載のホールの形成方法。 - 【請求項６】 前記Ｔi除去工程が前記ＴiＳi2形成プロ
セスの直後に同一反応装置内でおこなわれる、請求項３
ないし５のいずれか１項に記載のホールの形成方法。 - 【請求項７】 前記Ｔi除去工程がその直後の前記バリ
ア膜形成工程と同一反応装置内でおこなわれる、請求項
３ないし６のいずれか１項に記載のホールの形成方法。 - 【請求項８】 前記バリア膜がＴiＮである、請求項３
ないし７のいずれか１項に記載のホールの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21114698A JP3171245B2 (ja) | 1998-07-27 | 1998-07-27 | Ｔｉ除去方法及びそれを用いたホールの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21114698A JP3171245B2 (ja) | 1998-07-27 | 1998-07-27 | Ｔｉ除去方法及びそれを用いたホールの形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000049142A true JP2000049142A (ja) | 2000-02-18 |
| JP3171245B2 JP3171245B2 (ja) | 2001-05-28 |
Family
ID=16601150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21114698A Expired - Fee Related JP3171245B2 (ja) | 1998-07-27 | 1998-07-27 | Ｔｉ除去方法及びそれを用いたホールの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3171245B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009141227A (ja) * | 2007-12-08 | 2009-06-25 | Tokyo Electron Ltd | チタン膜の成膜方法及びチタン膜の成膜装置 |
-
1998
- 1998-07-27 JP JP21114698A patent/JP3171245B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009141227A (ja) * | 2007-12-08 | 2009-06-25 | Tokyo Electron Ltd | チタン膜の成膜方法及びチタン膜の成膜装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3171245B2 (ja) | 2001-05-28 |
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