JP2001308032A - １０００Åを超える厚さの低残留ハロゲン含有ＴｉＮ膜を堆積する方法及び装置 - Google Patents
１０００Åを超える厚さの低残留ハロゲン含有ＴｉＮ膜を堆積する方法及び装置Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 膜厚が約４００Åよりも大きい、特に１，０
００Åよりも大きく、抵抗率が約１７５μΩｃｍよりも
低いＴｉＮ膜が、一連のＴｉＮ層を堆積して所望のＴｉ
Ｎ膜厚を形成するＣＶＤ技術によって形成可能な方法及
び装置を提供する。 【解決手段】 各層はＣＶＤ堆積／処理のステップを使
用して堆積される。処理ステップの間、ＣＶＤ堆積され
た膜から残留ハロゲン（通常塩素）が除去される。具体
的には、約４００Åよりも大きい厚さのＴｉＮ膜が、複
数の堆積／処理ステップによって生成された。このプロ
セスでは、４００Å未満の厚さを有する個々のＴｉＮ層
を連続して生成し、一体となって所望の厚さを有する最
終的なＴｉＮ層を得た。各個々のＴｉＮ層はＣＶＤ堆積
され、その後ＴｉＮ表面を、アンモニア雰囲気中で実行
されるアニールステップにおいてアンモニアにさらして
処理した。形成されるＴｉＮ膜は、抵抗率が約１７５μ
Ωｃｍよりも低く、マイクロクラックもほぼなく、１，
０００Åよりも大きい厚さを持つ膜が含まれる。
００Åよりも大きく、抵抗率が約１７５μΩｃｍよりも
低いＴｉＮ膜が、一連のＴｉＮ層を堆積して所望のＴｉ
Ｎ膜厚を形成するＣＶＤ技術によって形成可能な方法及
び装置を提供する。 【解決手段】 各層はＣＶＤ堆積／処理のステップを使
用して堆積される。処理ステップの間、ＣＶＤ堆積され
た膜から残留ハロゲン（通常塩素）が除去される。具体
的には、約４００Åよりも大きい厚さのＴｉＮ膜が、複
数の堆積／処理ステップによって生成された。このプロ
セスでは、４００Å未満の厚さを有する個々のＴｉＮ層
を連続して生成し、一体となって所望の厚さを有する最
終的なＴｉＮ層を得た。各個々のＴｉＮ層はＣＶＤ堆積
され、その後ＴｉＮ表面を、アンモニア雰囲気中で実行
されるアニールステップにおいてアンモニアにさらして
処理した。形成されるＴｉＮ膜は、抵抗率が約１７５μ
Ωｃｍよりも低く、マイクロクラックもほぼなく、１，
０００Åよりも大きい厚さを持つ膜が含まれる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラグ充填型に適
用するための窒化チタン厚膜を製造する方法及び装置に
関する。より具体的には、本発明は、約４００Å以上
（通常１０００Å以上）の膜厚を持つＴｉＮの堆積方法
であり、堆積された物質が低抵抗率、低応力で、かつ塩
素含有量の少ない、ＴｉＮ堆積方法に関する。
用するための窒化チタン厚膜を製造する方法及び装置に
関する。より具体的には、本発明は、約４００Å以上
（通常１０００Å以上）の膜厚を持つＴｉＮの堆積方法
であり、堆積された物質が低抵抗率、低応力で、かつ塩
素含有量の少ない、ＴｉＮ堆積方法に関する。
【０００２】
【背景技術の簡単な説明】窒化チタンは半導体デバイス
構造の中で、たとえばアルミニウムやシリコンなどの材
料の、隣接する層の相互拡散を防止するバリア層として
使用されている。しかしながら、従来の窒化チタン膜は
抵抗率がしばしば１５０μΩｃｍよりも大きくなり、こ
の抵抗率が層状導電構造の全体導電率に影響して、全体
導電率を減じてしまう。さらに、残留膜応力が高いため
に、窒化チタン膜が下地層（通常、酸化シリコン、チタ
ン、又は珪化チタン）から剥がれてしまうことがある。
あるいは、膜が剥がれない場合、膜応力によって基板
（通常シリコンウェハ）表面上の特性の歪み、又は薄い
ウェハの歪みの原因になることさえある。
構造の中で、たとえばアルミニウムやシリコンなどの材
料の、隣接する層の相互拡散を防止するバリア層として
使用されている。しかしながら、従来の窒化チタン膜は
抵抗率がしばしば１５０μΩｃｍよりも大きくなり、こ
の抵抗率が層状導電構造の全体導電率に影響して、全体
導電率を減じてしまう。さらに、残留膜応力が高いため
に、窒化チタン膜が下地層（通常、酸化シリコン、チタ
ン、又は珪化チタン）から剥がれてしまうことがある。
あるいは、膜が剥がれない場合、膜応力によって基板
（通常シリコンウェハ）表面上の特性の歪み、又は薄い
ウェハの歪みの原因になることさえある。
【０００３】１９９７年３月１１日にＦｏｓｔｅｒらに
付与され、Ｓｏｎｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡さ
れた米国特許番号第５，６１０，１０６号では、ＴｉＮ
膜を、通常、基板上に窒素とアルゴンとの混合物中でチ
タンを反応性スパッタすることにより、あるいは窒素雰
囲気中でチタンを蒸着させることにより堆積されるもの
として記述している。開示では、スパッタされた膜は一
致性（conformity）に乏しく、一方、化学気相堆積され
た膜は、多層メタライゼーション方法での使用には非実
用的な処理であるような高温を使用する必要があること
を付け加えている。Ｆｏｓｔｅｒはこれらの欠陥を克服
するために、プラズマＣＶＤ処理を提案している。Ｆｏ
ｓｔｅｒらによって開示された方法は、約２００Å〜約
５００Å範囲の膜厚を持つ膜を堆積するためのものであ
り、堆積は、温度約４００℃〜約５００℃、処理チャン
バの圧力、約５Ｔｏｒｒにおいて行なわれる。
付与され、Ｓｏｎｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡さ
れた米国特許番号第５，６１０，１０６号では、ＴｉＮ
膜を、通常、基板上に窒素とアルゴンとの混合物中でチ
タンを反応性スパッタすることにより、あるいは窒素雰
囲気中でチタンを蒸着させることにより堆積されるもの
として記述している。開示では、スパッタされた膜は一
致性（conformity）に乏しく、一方、化学気相堆積され
た膜は、多層メタライゼーション方法での使用には非実
用的な処理であるような高温を使用する必要があること
を付け加えている。Ｆｏｓｔｅｒはこれらの欠陥を克服
するために、プラズマＣＶＤ処理を提案している。Ｆｏ
ｓｔｅｒらによって開示された方法は、約２００Å〜約
５００Å範囲の膜厚を持つ膜を堆積するためのものであ
り、堆積は、温度約４００℃〜約５００℃、処理チャン
バの圧力、約５Ｔｏｒｒにおいて行なわれる。
【０００４】１９９４年１月１８日及び１９９４年３月
３日に、Ｅｉｃｈｍａｎらにそれぞれ付与された、米国
特許番号第５，２７９，８５７等及び第５，３０８，６
５５号では、まずウェハ上にＴｉＮ膜を形成し、次に膜
中の残留塩素を６００℃〜７００℃の温度及び１１５ｍ
Ｔｏｒｒ〜３００ｍＴｏｒｒの圧力においてアンモニア
と反応させて、残留塩素を除去することにより、ＴｉＮ
膜の塩素含有量を減少させる方法を記述している。公開
された説は、ＴｉＣｌ4及びＮＨ3ガスから堆積した減圧
化学気相堆積による窒化チタン膜は、膜中に大量の塩素
を取り入れているというものである。この塩素が結晶粒
界及び膜界面に集中して見出されると言われている。Ｅ
ｉｃｈｍａｎらの特許は窒化チタンの「薄膜」に関する
が、そのような膜の厚さについては言及していない。
３日に、Ｅｉｃｈｍａｎらにそれぞれ付与された、米国
特許番号第５，２７９，８５７等及び第５，３０８，６
５５号では、まずウェハ上にＴｉＮ膜を形成し、次に膜
中の残留塩素を６００℃〜７００℃の温度及び１１５ｍ
Ｔｏｒｒ〜３００ｍＴｏｒｒの圧力においてアンモニア
と反応させて、残留塩素を除去することにより、ＴｉＮ
膜の塩素含有量を減少させる方法を記述している。公開
された説は、ＴｉＣｌ4及びＮＨ3ガスから堆積した減圧
化学気相堆積による窒化チタン膜は、膜中に大量の塩素
を取り入れているというものである。この塩素が結晶粒
界及び膜界面に集中して見出されると言われている。Ｅ
ｉｃｈｍａｎらの特許は窒化チタンの「薄膜」に関する
が、そのような膜の厚さについては言及していない。
【０００５】１９８６年２月１８日にＰｒｉｃｅらに付
与された米国特許番号第４，５７０，３２８号には、窒
化チタンのＭＯＳデバイス・ゲート電極を製造する方法
が記述されている。特に、ゲート電極と相互接続が、減
圧化学気相堆積された窒化チタンから作成される。説明
されている膜厚は、約１００ｎｍ〜２００ｎｍ（１，０
００Å〜２，０００Å）の間である。膜は、四塩化チタ
ン、アンモニア及び水素の供給ガスから、約６８０℃〜
８００℃の間の温度、１００ｍＴｏｒｒ〜３００ｍＴｏ
ｒｒの範囲の圧力において堆積される。次いで、膜は抵
抗率を下げるため９００℃〜１，０００℃の温度の窒素
雰囲気中でアニールされる。Ｐｒｉｃｅらは、およそ８
００℃よりも高い膜形成温度において気相が著しく減損
されて、膜厚の均一性管理が損なわれると説明してい
る。およそ６８０℃よりも低い温度では、所望のＴｉＮ
の代わりにＴｉＮＣｌXが成長してしまい、膜のアニー
ルによって塩素原子が膜から出て行く際に「クラック」
や「膨れ」が形成される原因となる。
与された米国特許番号第４，５７０，３２８号には、窒
化チタンのＭＯＳデバイス・ゲート電極を製造する方法
が記述されている。特に、ゲート電極と相互接続が、減
圧化学気相堆積された窒化チタンから作成される。説明
されている膜厚は、約１００ｎｍ〜２００ｎｍ（１，０
００Å〜２，０００Å）の間である。膜は、四塩化チタ
ン、アンモニア及び水素の供給ガスから、約６８０℃〜
８００℃の間の温度、１００ｍＴｏｒｒ〜３００ｍＴｏ
ｒｒの範囲の圧力において堆積される。次いで、膜は抵
抗率を下げるため９００℃〜１，０００℃の温度の窒素
雰囲気中でアニールされる。Ｐｒｉｃｅらは、およそ８
００℃よりも高い膜形成温度において気相が著しく減損
されて、膜厚の均一性管理が損なわれると説明してい
る。およそ６８０℃よりも低い温度では、所望のＴｉＮ
の代わりにＴｉＮＣｌXが成長してしまい、膜のアニー
ルによって塩素原子が膜から出て行く際に「クラック」
や「膨れ」が形成される原因となる。
【０００６】上に挙げた例によって示されるように、Ｃ
ＶＤを使用して堆積されたＴｉＮ膜からハロゲン含有
（一般に塩素含有）残留物を取り除く方法が必要とされ
ている。残留するハロゲン含有物は抵抗率を増加させ、
また上昇した温度における次の処理の間に、膜構造を損
傷する原因となり得る。特に、ＴｉＮ厚膜からハロゲン
含有残留物を取り除く方法が必要であり、その方法は、
低抵抗率、好ましくは約１７５μΩｃｍよりも低い抵抗
率を持つ膜を提供しながら、最終膜構造に最小限の影響
しか与えないものである。
ＶＤを使用して堆積されたＴｉＮ膜からハロゲン含有
（一般に塩素含有）残留物を取り除く方法が必要とされ
ている。残留するハロゲン含有物は抵抗率を増加させ、
また上昇した温度における次の処理の間に、膜構造を損
傷する原因となり得る。特に、ＴｉＮ厚膜からハロゲン
含有残留物を取り除く方法が必要であり、その方法は、
低抵抗率、好ましくは約１７５μΩｃｍよりも低い抵抗
率を持つ膜を提供しながら、最終膜構造に最小限の影響
しか与えないものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、厚さ４
００Å以上、好ましくは１，０００Å以上で、堆積され
た膜の抵抗率が約１７５μΩｃｍよりも低い、実質的に
均一なＴｉＮ膜を製造する方法が提供される。前記方法
は、ハロゲンを含有する先駆物質と窒素を含有する先駆
物質とを用いた化学気相堆積による４００Å以下の厚さ
を持つＴｉＮ層を形成するステップと、ハロゲンと反応
して、処理条件下で揮発性のある反応生成物を生成する
少なくとも１つのガスが存在する中で、ＴｉＮ膜の層を
アニールすることを含むハロゲン残留物除去ステップ
と、膜形成ステップとハロゲン残留物除去ステップを複
数回繰り返して、所望の厚さを有する多層ＴｉＮ膜を形
成するステップとを含む。好ましくは、ハロゲン残留物
除去ステップは、ＴｉＮ膜の堆積に使用する化学気相堆
積チャンバ内で行なわれ、それによって一連のＴｉＮ堆
積及びハロゲン除去ステップを迅速に行ない得る。一連
の堆積−アニールのステップを使用することで、迅速な
膜堆積速度が可能となり、同時に窒化チタンの厚膜から
ハロゲン残留物がより完全に除去される。好ましくは、
本発明の方法によって生成されたＴｉＮ膜中の残留ハロ
ゲン含有量は、約１．５原子％未満であり、膜には膨れ
やクラックがない。
００Å以上、好ましくは１，０００Å以上で、堆積され
た膜の抵抗率が約１７５μΩｃｍよりも低い、実質的に
均一なＴｉＮ膜を製造する方法が提供される。前記方法
は、ハロゲンを含有する先駆物質と窒素を含有する先駆
物質とを用いた化学気相堆積による４００Å以下の厚さ
を持つＴｉＮ層を形成するステップと、ハロゲンと反応
して、処理条件下で揮発性のある反応生成物を生成する
少なくとも１つのガスが存在する中で、ＴｉＮ膜の層を
アニールすることを含むハロゲン残留物除去ステップ
と、膜形成ステップとハロゲン残留物除去ステップを複
数回繰り返して、所望の厚さを有する多層ＴｉＮ膜を形
成するステップとを含む。好ましくは、ハロゲン残留物
除去ステップは、ＴｉＮ膜の堆積に使用する化学気相堆
積チャンバ内で行なわれ、それによって一連のＴｉＮ堆
積及びハロゲン除去ステップを迅速に行ない得る。一連
の堆積−アニールのステップを使用することで、迅速な
膜堆積速度が可能となり、同時に窒化チタンの厚膜から
ハロゲン残留物がより完全に除去される。好ましくは、
本発明の方法によって生成されたＴｉＮ膜中の残留ハロ
ゲン含有量は、約１．５原子％未満であり、膜には膨れ
やクラックがない。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明は、窒化チタン厚膜（約４
００Åよりも厚い膜厚を有する）を堆積する方法に関
し、堆積された膜の抵抗率は約１７５μΩｃｍよりも低
く、また残留するハロゲン含有量は１．５原子％よりも
低い。特に有用な例として、前記方法は膜の堆積速度が
少なくとも４００Å／分で、堆積された膜の抵抗率が約
１７５μΩｃｍよりも低く、厚さが１０００Å以上のほ
ぼ均一なＴｉＮ膜を生成するために使用可能である。
００Åよりも厚い膜厚を有する）を堆積する方法に関
し、堆積された膜の抵抗率は約１７５μΩｃｍよりも低
く、また残留するハロゲン含有量は１．５原子％よりも
低い。特に有用な例として、前記方法は膜の堆積速度が
少なくとも４００Å／分で、堆積された膜の抵抗率が約
１７５μΩｃｍよりも低く、厚さが１０００Å以上のほ
ぼ均一なＴｉＮ膜を生成するために使用可能である。
【０００９】詳細な説明の前置きとして、本明細書及び
添付の請求の範囲で使用されるように、文脈によって明
らかに示されない限り、「１つの（ａ、ａｎ）」という
単数形、及び「その（ｔｈｅ）」は、複数の対象を含む
ものであることを付記しておく。
添付の請求の範囲で使用されるように、文脈によって明
らかに示されない限り、「１つの（ａ、ａｎ）」という
単数形、及び「その（ｔｈｅ）」は、複数の対象を含む
ものであることを付記しておく。
【００１０】Ｉ 発明を実行するために使用する装置 本発明の実施には、いかなる従来の装置を使用すること
もできる。出願人らが発明の方法の開発で使用した装置
は、カリフォルニア、サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ
Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．の市販の、ＴｘＺ−Ｉ
（登録商標）処理システムであった。ＴｘＺ−Ｉ（登録
商標）処理システムは、Ｃｅｎｔｕｒａ（登録商標）及
びＯｐｔｉｍａ（登録商標）のいずれのプラットフォー
ム上でも使用可能であり、単一ウェハ処理用に設計され
ている。図４に典型的な処理チャンバを示す。
もできる。出願人らが発明の方法の開発で使用した装置
は、カリフォルニア、サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ
Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．の市販の、ＴｘＺ−Ｉ
（登録商標）処理システムであった。ＴｘＺ−Ｉ（登録
商標）処理システムは、Ｃｅｎｔｕｒａ（登録商標）及
びＯｐｔｉｍａ（登録商標）のいずれのプラットフォー
ム上でも使用可能であり、単一ウェハ処理用に設計され
ている。図４に典型的な処理チャンバを示す。
【００１１】図４を参照すると、処理チャンバ４００は
内部チャンバ４５０を含んでおり、内部チャンバ４５０
は基本的にバケツの形状をしており、円筒型の側壁４５
４と底部４５２を有する。側壁４５４の内側は、加熱ラ
イナー４６２である。側壁４５４の一部には開口４５６
があり、処理ガス及び製品ガスを除去するための排気ア
センブリ（図示しない）に接続されている。チャンバ底
部４５２は中央に位置する開口４５８を有し、開口４５
８は台座アセンブリ４６０を入れる場所として備えら
れ、台座アセンブリ４６０は、一般に処理中に半導体ウ
ェハを支持する基板支持台４７４に取りつけられる。基
板リフトピン４７８は支持台４７４の上面に対して基板
（図示しない）を上下操作する。抵抗ヒータ４６４が、
加熱ライナー４６２を所望の温度に保つために使用され
る。抵抗ヒータ４６４への電力は、加熱ライナー４６２
に埋め込まれた熱電対４６６から提供される情報に基づ
き、制御される。処理ガスは、ガス分配マニホールド４
７６を通じて処理チャンバ４００へ入る。ガス分配マニ
ホールド４７６はデュアル・ガス・シャワーヘッド・ア
センブリ４６８に接続され、処理ガスは面板４７０を通
じて処理領域４７２に至る。シャワーヘッド・アセンブ
リ４６８は、ガスをあらかじめ混合することなく、処理
領域４７２へＴｉＣｌ4及びＮＨ3の２つのガスを別々に
入れる。ガス分配マニホールド・アセンブリ４７６は、
処理チャンバ４００の蓋も兼ねる。シャワーヘッド・ア
センブリ４６８内部に望ましくない堆積が形成されるの
を避けるため、シャワーヘッド・アセンブリ４６８中の
異なるチャンネル（図示しない）を通る、分離された流
路又は通路が設置される。
内部チャンバ４５０を含んでおり、内部チャンバ４５０
は基本的にバケツの形状をしており、円筒型の側壁４５
４と底部４５２を有する。側壁４５４の内側は、加熱ラ
イナー４６２である。側壁４５４の一部には開口４５６
があり、処理ガス及び製品ガスを除去するための排気ア
センブリ（図示しない）に接続されている。チャンバ底
部４５２は中央に位置する開口４５８を有し、開口４５
８は台座アセンブリ４６０を入れる場所として備えら
れ、台座アセンブリ４６０は、一般に処理中に半導体ウ
ェハを支持する基板支持台４７４に取りつけられる。基
板リフトピン４７８は支持台４７４の上面に対して基板
（図示しない）を上下操作する。抵抗ヒータ４６４が、
加熱ライナー４６２を所望の温度に保つために使用され
る。抵抗ヒータ４６４への電力は、加熱ライナー４６２
に埋め込まれた熱電対４６６から提供される情報に基づ
き、制御される。処理ガスは、ガス分配マニホールド４
７６を通じて処理チャンバ４００へ入る。ガス分配マニ
ホールド４７６はデュアル・ガス・シャワーヘッド・ア
センブリ４６８に接続され、処理ガスは面板４７０を通
じて処理領域４７２に至る。シャワーヘッド・アセンブ
リ４６８は、ガスをあらかじめ混合することなく、処理
領域４７２へＴｉＣｌ4及びＮＨ3の２つのガスを別々に
入れる。ガス分配マニホールド・アセンブリ４７６は、
処理チャンバ４００の蓋も兼ねる。シャワーヘッド・ア
センブリ４６８内部に望ましくない堆積が形成されるの
を避けるため、シャワーヘッド・アセンブリ４６８中の
異なるチャンネル（図示しない）を通る、分離された流
路又は通路が設置される。
【００１２】好ましくは、本発明を実行するために使用
する装置はコンピュータ制御される。図５にコンピュー
タ５００を示す。コンピュータ５００は処理装置５０
２、命令５０６を格納するメモリ５０４、及び１つ以上
のポート５０８を含む。処理装置５０２はメモリ５０４
と通信し、また命令５０６を実行する。処理装置５０２
及びメモリ５０４はまた、１つ以上のポート５０８と通
信する。ポート５０８はＣＶＤ／処理チャンバ５１２と
通信する。チャンバ５１２は、処理装置５０２からポー
ト５０８を介して受信した信号に従い、処理ステップを
実行する。好ましくは、コンピュータ５０２はＣＶＤ処
理ガスの組成と供給速度、残留ハロゲンの除去処理ガス
の組成と供給速度、処理温度、チャンバ内の圧力、各処
理ステップの時間、及びその他の同様の機能を制御する
ことができる。好ましくは、コンピュータ５０２は、チ
ャンバ内の状態を表わす測定値を受け取り、それに応じ
て処理変数を合わせるよう適合されている。処理変数の
制御をこのようにプログラムすることで、任意の用途に
対する要求に応じて、所定のデバイス・エッチング・プ
ロファイルを生成することが可能となる。
する装置はコンピュータ制御される。図５にコンピュー
タ５００を示す。コンピュータ５００は処理装置５０
２、命令５０６を格納するメモリ５０４、及び１つ以上
のポート５０８を含む。処理装置５０２はメモリ５０４
と通信し、また命令５０６を実行する。処理装置５０２
及びメモリ５０４はまた、１つ以上のポート５０８と通
信する。ポート５０８はＣＶＤ／処理チャンバ５１２と
通信する。チャンバ５１２は、処理装置５０２からポー
ト５０８を介して受信した信号に従い、処理ステップを
実行する。好ましくは、コンピュータ５０２はＣＶＤ処
理ガスの組成と供給速度、残留ハロゲンの除去処理ガス
の組成と供給速度、処理温度、チャンバ内の圧力、各処
理ステップの時間、及びその他の同様の機能を制御する
ことができる。好ましくは、コンピュータ５０２は、チ
ャンバ内の状態を表わす測定値を受け取り、それに応じ
て処理変数を合わせるよう適合されている。処理変数の
制御をこのようにプログラムすることで、任意の用途に
対する要求に応じて、所定のデバイス・エッチング・プ
ロファイルを生成することが可能となる。
【００１３】ＩＩ 発明の方法 典型的な化学気相堆積工程では、窒化チタン膜は四ハロ
ゲン化チタン（通常、四塩化チタン）とアンモニアを反
応チャンバに導入することによって堆積される。ガスは
反応して、以下の一般的な反応式にしたがって窒化チタ
ンを形成する。すなわち、 ６ＴｉＸ4＋８ＮＨ3→６ＴｉＮ＋Ｎ2＋２４ＨＸ ここで、Ｘはハロゲン原子である。
ゲン化チタン（通常、四塩化チタン）とアンモニアを反
応チャンバに導入することによって堆積される。ガスは
反応して、以下の一般的な反応式にしたがって窒化チタ
ンを形成する。すなわち、 ６ＴｉＸ4＋８ＮＨ3→６ＴｉＮ＋Ｎ2＋２４ＨＸ ここで、Ｘはハロゲン原子である。
【００１４】通常、ハロゲン原子は塩素であるが、本発
明は塩素含有のハロゲン先駆物質の使用に限定するもの
ではない。しかし実際には、反応は１００％の生成物を
生じるわけではなく、処理条件により、ハロゲン原子の
いくらかが、しばしば生成されたＴｉＮ膜中に取り込ま
れる。
明は塩素含有のハロゲン先駆物質の使用に限定するもの
ではない。しかし実際には、反応は１００％の生成物を
生じるわけではなく、処理条件により、ハロゲン原子の
いくらかが、しばしば生成されたＴｉＮ膜中に取り込ま
れる。
【００１５】残留ハロゲン原子は、様々な問題を引き起
こす。たとえば、ＴｉＮ膜中に塩素が残留していると、
塩素が隣接する導電層中へ移動し、これらの導電層を腐
食する危険性が増加する。さらに、残留塩素原子は一般
に、膜の抵抗率を増加させる。加えて、出願人らは、非
常に厚い膜（１，０００Å以上）をＮＨ3の存在下でア
ニールすると、残留ハロゲン原子は、膜にマイクロクラ
ックを形成する原因となることを発見した。しかし、出
願人らは、アニールされる膜の厚さが４００Åを超えな
ければ、そのようなクラックを形成させることなく、ア
ニールを行ない得ることを発見した。
こす。たとえば、ＴｉＮ膜中に塩素が残留していると、
塩素が隣接する導電層中へ移動し、これらの導電層を腐
食する危険性が増加する。さらに、残留塩素原子は一般
に、膜の抵抗率を増加させる。加えて、出願人らは、非
常に厚い膜（１，０００Å以上）をＮＨ3の存在下でア
ニールすると、残留ハロゲン原子は、膜にマイクロクラ
ックを形成する原因となることを発見した。しかし、出
願人らは、アニールされる膜の厚さが４００Åを超えな
ければ、そのようなクラックを形成させることなく、ア
ニールを行ない得ることを発見した。
【００１６】図１を参照すれば、グラフ１００は従来技
術における、グラフ１００の縦軸で示される抵抗率（μ
Ωｃｍ単位で測定）と、グラフ１００の横軸１２０で示
されるＴｉＮ膜の膜厚（Å単位で測定）との関係を表わ
すものである。曲線１６０は、連続堆積処理を用いて形
成されたＴｉＮ膜では、膜の抵抗率は、膜厚約４００Å
までは膜厚の増加に伴い減少する傾向にあることを表わ
している。膜厚が増加を続けると抵抗率は増加し始め、
膜厚が約１，３５０Åを超えたところで大きく増加す
る。
術における、グラフ１００の縦軸で示される抵抗率（μ
Ωｃｍ単位で測定）と、グラフ１００の横軸１２０で示
されるＴｉＮ膜の膜厚（Å単位で測定）との関係を表わ
すものである。曲線１６０は、連続堆積処理を用いて形
成されたＴｉＮ膜では、膜の抵抗率は、膜厚約４００Å
までは膜厚の増加に伴い減少する傾向にあることを表わ
している。膜厚が増加を続けると抵抗率は増加し始め、
膜厚が約１，３５０Åを超えたところで大きく増加す
る。
【００１７】出願人らは、約２００Å厚のＴｉＮ膜をＮ
Ｈ3の存在下でアニールする場合、約５秒のアニール時
間で膜抵抗率に大幅な減少が生じ、約４０秒までの処理
時間中、減少し続けることを特定した。ＮＨ3の存在下
でより長時間アニールを使用してもよいが、その必要は
ない。図２はグラフ２００を示しており、グラフ２００
は２００Å厚のＴｉＮ膜をアニールすることによる膜抵
抗率への影響を示す。ここで、ＴｉＮ膜は温度約６８０
℃、ＮＨ3の存在下、約１０Ｔｏｒｒの圧力でアニール
される。抵抗率は縦軸２４０にμΩｃｍ単位で示され、
アニール時間は秒単位で横軸２２０に示されている。現
実問題として、処理時間を約２０秒とすれば優秀な結果
が得ることができる。
Ｈ3の存在下でアニールする場合、約５秒のアニール時
間で膜抵抗率に大幅な減少が生じ、約４０秒までの処理
時間中、減少し続けることを特定した。ＮＨ3の存在下
でより長時間アニールを使用してもよいが、その必要は
ない。図２はグラフ２００を示しており、グラフ２００
は２００Å厚のＴｉＮ膜をアニールすることによる膜抵
抗率への影響を示す。ここで、ＴｉＮ膜は温度約６８０
℃、ＮＨ3の存在下、約１０Ｔｏｒｒの圧力でアニール
される。抵抗率は縦軸２４０にμΩｃｍ単位で示され、
アニール時間は秒単位で横軸２２０に示されている。現
実問題として、処理時間を約２０秒とすれば優秀な結果
が得ることができる。
【００１８】前述したように、ＴｉＮ膜中に残留ハロゲ
ン原子が存在すると膜の抵抗率が増加する。図３は、出
願人らの発明の利点を示す比較データである。棒グラフ
３００は、３つの異なる方法を使用して堆積されたＴｉ
Ｎ膜の比較データを表わしている。ＴｉＮ膜の厚さがÅ
単位で目盛３２０上に示され、膜抵抗率がμΩｃｍ単位
で目盛３４０上に示される。
ン原子が存在すると膜の抵抗率が増加する。図３は、出
願人らの発明の利点を示す比較データである。棒グラフ
３００は、３つの異なる方法を使用して堆積されたＴｉ
Ｎ膜の比較データを表わしている。ＴｉＮ膜の厚さがÅ
単位で目盛３２０上に示され、膜抵抗率がμΩｃｍ単位
で目盛３４０上に示される。
【００１９】従来技術の連続堆積方法を用いてＣＶＤ堆
積され、かつ、アニールされなかった様々な厚さの膜
が、符号３７０と付けられた棒によって表わされてい
る。
積され、かつ、アニールされなかった様々な厚さの膜
が、符号３７０と付けられた棒によって表わされてい
る。
【００２０】従来技術の連続堆積方法を用いてＣＶＤ堆
積され、かつ、堆積完了後にＮＨ3の存在下でアニール
された様々な厚さの膜が、符号３６０と付けられた棒に
よって表わされている。アニールは、約６８０℃でＮＨ
3の存在下、約１０Ｔｏｒｒの圧力下で行なわれた。
積され、かつ、堆積完了後にＮＨ3の存在下でアニール
された様々な厚さの膜が、符号３６０と付けられた棒に
よって表わされている。アニールは、約６８０℃でＮＨ
3の存在下、約１０Ｔｏｒｒの圧力下で行なわれた。
【００２１】本発明の方法を用いて堆積された様々な厚
さの膜が、棒グラフ３００の符号３５０と付けられた棒
によって表わされる。これらの膜は、一連の堆積／アニ
ール・ステップによってＣＶＤ堆積されたものであり、
各ステップにはＴｉＮ層のＣＶＤ堆積と、その後に続く
ＮＨ3の存在下におけるアニールとが含まれている。個
々の膜層の平均ＣＶＤ堆積厚さは約２４０Åであった
（棒グラフ３００に示される膜のすべてをＣＶＤ堆積す
るために使用した技術は、以下の実施例の中で説明され
る）。個々の膜層をそれぞれＣＶＤ堆積した後、（各層
が堆積して厚さが増加した）ＴｉＮ膜はＮＨ3の存在
下、約６８０℃で、１０Ｔｏｒｒの圧力において約２０
秒間アニールされた。所望により、より長時間のアニー
ルを使用してもよいが、図２に示されるデータから考え
てその必要はない。実行されたステップの回数は生成さ
れた膜の最終厚さに依存している。
さの膜が、棒グラフ３００の符号３５０と付けられた棒
によって表わされる。これらの膜は、一連の堆積／アニ
ール・ステップによってＣＶＤ堆積されたものであり、
各ステップにはＴｉＮ層のＣＶＤ堆積と、その後に続く
ＮＨ3の存在下におけるアニールとが含まれている。個
々の膜層の平均ＣＶＤ堆積厚さは約２４０Åであった
（棒グラフ３００に示される膜のすべてをＣＶＤ堆積す
るために使用した技術は、以下の実施例の中で説明され
る）。個々の膜層をそれぞれＣＶＤ堆積した後、（各層
が堆積して厚さが増加した）ＴｉＮ膜はＮＨ3の存在
下、約６８０℃で、１０Ｔｏｒｒの圧力において約２０
秒間アニールされた。所望により、より長時間のアニー
ルを使用してもよいが、図２に示されるデータから考え
てその必要はない。実行されたステップの回数は生成さ
れた膜の最終厚さに依存している。
【００２２】棒グラフ３００に見られるように、本発明
の方法により生成された１，４００Å厚の膜の抵抗率は
（符号３５０と付けられた棒により示されるように）、
わずか約１５０μΩｃｍであり、これは基本的にＮＨ3
の存在下でアニールされた２００Å厚の膜の抵抗率と同
じである。これは、ＴｉＮ膜が１つの連続層として堆積
される従来技術の方法と好対照をなしている。ＴｉＮ膜
が単独の連続堆積によりＣＶＤ堆積されて、堆積完了後
にＮＨ3の存在下でアニールされた場合では（符号３６
０が付けられた棒により示されるように）、１，４００
Å厚の膜の抵抗率は、２００Å厚の膜に対する抵抗率が
１５０μΩｃｍであるのに対し、約３７５μΩｃｍまで
増加した。これはまた、１つの連続層として堆積され、
かつアニールされなかったＴｉＮ膜（符号３７０が付け
られた棒によって示されるように）とも好対照を成し、
後者の場合、２００Å厚の膜の抵抗率約２４０μΩｃｍ
に対し、１，４００Å厚の膜の抵抗率は約２５０μΩｃ
ｍである。
の方法により生成された１，４００Å厚の膜の抵抗率は
（符号３５０と付けられた棒により示されるように）、
わずか約１５０μΩｃｍであり、これは基本的にＮＨ3
の存在下でアニールされた２００Å厚の膜の抵抗率と同
じである。これは、ＴｉＮ膜が１つの連続層として堆積
される従来技術の方法と好対照をなしている。ＴｉＮ膜
が単独の連続堆積によりＣＶＤ堆積されて、堆積完了後
にＮＨ3の存在下でアニールされた場合では（符号３６
０が付けられた棒により示されるように）、１，４００
Å厚の膜の抵抗率は、２００Å厚の膜に対する抵抗率が
１５０μΩｃｍであるのに対し、約３７５μΩｃｍまで
増加した。これはまた、１つの連続層として堆積され、
かつアニールされなかったＴｉＮ膜（符号３７０が付け
られた棒によって示されるように）とも好対照を成し、
後者の場合、２００Å厚の膜の抵抗率約２４０μΩｃｍ
に対し、１，４００Å厚の膜の抵抗率は約２５０μΩｃ
ｍである。
【００２３】本発明の方法を用いることにより、出願人
らは、わずか１５０μΩｃｍの抵抗率を有する１，４０
０Åの厚さのＴｉＮ膜を製造することができた。これ
は、当前記技術の従来から知られる方法で製造されたこ
れと同じ厚さの膜では、厚さ１，４００Åで、抵抗率が
約２５０μΩｃｍ〜約３７５μΩｃｍの結果となった。
らは、わずか１５０μΩｃｍの抵抗率を有する１，４０
０Åの厚さのＴｉＮ膜を製造することができた。これ
は、当前記技術の従来から知られる方法で製造されたこ
れと同じ厚さの膜では、厚さ１，４００Åで、抵抗率が
約２５０μΩｃｍ〜約３７５μΩｃｍの結果となった。
【００２４】本発明の利点は、以下の何ら発明を制限し
ない実施例を参照することで、より明らかとなろう。
ない実施例を参照することで、より明らかとなろう。
【００２５】実施例 出願人らの発明の一実施形態は、以下のように実施され
た。すなわち、約１５０Åの厚さを持つ珪化チタン（Ｔ
ｉＳｉ）の遷移層を表面に有するシリコンウェハを作成
する。シリコン基板と上を覆うＴｉＮの膜との間にＴｉ
Ｓｉ層が存在することで、接触抵抗を減少させる利点が
ある。ＴｉＮ膜を異なる基板上、あるいは、基板とＴｉ
Ｎ膜との間に他の中間層を有するシリコンウェハ上に適
用するなどの、本発明の変形が、本発明の範囲内にある
ことは当業者らによって理解されるであろう。
た。すなわち、約１５０Åの厚さを持つ珪化チタン（Ｔ
ｉＳｉ）の遷移層を表面に有するシリコンウェハを作成
する。シリコン基板と上を覆うＴｉＮの膜との間にＴｉ
Ｓｉ層が存在することで、接触抵抗を減少させる利点が
ある。ＴｉＮ膜を異なる基板上、あるいは、基板とＴｉ
Ｎ膜との間に他の中間層を有するシリコンウェハ上に適
用するなどの、本発明の変形が、本発明の範囲内にある
ことは当業者らによって理解されるであろう。
【００２６】１．堆積ステップ 図４を参照すると、上述の基板をすでに説明されたＴｘ
Ｚ−Ｉ（登録商標）のＣＶＤチャンバ内に設置した。約
５５０℃〜約７２０℃の範囲の温度まで加熱された基板
上に、ＴｉＮ層がＣＶＤ堆積される。ここで説明される
実施例の膜については、ＴｉＮ層を約６８０℃でＣＶＤ
堆積した。処理チャンバは約６８０℃まで、約２０秒よ
りも長い時間、加熱した。その後、四塩化チタン（処理
チャンバに入れる前に気化されている）と、アンモニ
ア、窒素、ヘリウム及びアルゴンを含む処理ガスとを処
理チャンバ内に導入した。通常、処理チャンバに入る四
塩化チタン（ＴｉＣｌ4）の量は、約５０ｍｇ／分〜約
４００ｍｇ／分の範囲である。処理ガスの典型的な流量
範囲は、アンモニア（ＮＨ3）が約５０ｓｃｃｍ〜約２
００ｓｃｃｍ、窒素（Ｎ2）が約５００ｓｃｃｍ〜約
２，０００ｓｃｃｍ、ヘリウム（Ｈｅ）が約５００ｓｃ
ｃｍ〜約２，０００ｓｃｃｍ、アルゴン（Ａｒ）が約５
００ｓｃｃｍ〜約２，０００ｓｃｃｍである。処理チャ
ンバの圧力は、通常約５Ｔｏｒｒ〜約３０Ｔｏｒｒの範
囲である。ここで説明されるＴｉＮ膜については、Ｔｉ
Ｃｌ4の供給速度が約２００ｍｇ／分、処理ガスの流量
はＮＨ3が１００ｓｃｃｍ、Ｎ2が１，０００ｓｃｃｍ、
Ｈｅが１，０００ｓｃｃｍ、及びＡｒが１，０００ｓｃ
ｃｍであった。ＣＶＤ処理チャンバの圧力は、各膜堆積
ステップを通じて１０Ｔｏｒｒであった。気化したＴｉ
Ｃｌ4を含有するガスの組み合わせは、ガス分配マニホ
ールド４７６を通じてチャンバ４００内に供給され、シ
ャワーヘッド４６８上の面板（図示しない）を通じて混
合された。処理チャンバ内の圧力は１０Ｔｏｒｒに維持
され、余分な生成ガス及び処理ガスはチャンバ壁の開口
４５６を通じて排気され、排気アセンブリ（図示しな
い）へ導かれた。
Ｚ−Ｉ（登録商標）のＣＶＤチャンバ内に設置した。約
５５０℃〜約７２０℃の範囲の温度まで加熱された基板
上に、ＴｉＮ層がＣＶＤ堆積される。ここで説明される
実施例の膜については、ＴｉＮ層を約６８０℃でＣＶＤ
堆積した。処理チャンバは約６８０℃まで、約２０秒よ
りも長い時間、加熱した。その後、四塩化チタン（処理
チャンバに入れる前に気化されている）と、アンモニ
ア、窒素、ヘリウム及びアルゴンを含む処理ガスとを処
理チャンバ内に導入した。通常、処理チャンバに入る四
塩化チタン（ＴｉＣｌ4）の量は、約５０ｍｇ／分〜約
４００ｍｇ／分の範囲である。処理ガスの典型的な流量
範囲は、アンモニア（ＮＨ3）が約５０ｓｃｃｍ〜約２
００ｓｃｃｍ、窒素（Ｎ2）が約５００ｓｃｃｍ〜約
２，０００ｓｃｃｍ、ヘリウム（Ｈｅ）が約５００ｓｃ
ｃｍ〜約２，０００ｓｃｃｍ、アルゴン（Ａｒ）が約５
００ｓｃｃｍ〜約２，０００ｓｃｃｍである。処理チャ
ンバの圧力は、通常約５Ｔｏｒｒ〜約３０Ｔｏｒｒの範
囲である。ここで説明されるＴｉＮ膜については、Ｔｉ
Ｃｌ4の供給速度が約２００ｍｇ／分、処理ガスの流量
はＮＨ3が１００ｓｃｃｍ、Ｎ2が１，０００ｓｃｃｍ、
Ｈｅが１，０００ｓｃｃｍ、及びＡｒが１，０００ｓｃ
ｃｍであった。ＣＶＤ処理チャンバの圧力は、各膜堆積
ステップを通じて１０Ｔｏｒｒであった。気化したＴｉ
Ｃｌ4を含有するガスの組み合わせは、ガス分配マニホ
ールド４７６を通じてチャンバ４００内に供給され、シ
ャワーヘッド４６８上の面板（図示しない）を通じて混
合された。処理チャンバ内の圧力は１０Ｔｏｒｒに維持
され、余分な生成ガス及び処理ガスはチャンバ壁の開口
４５６を通じて排気され、排気アセンブリ（図示しな
い）へ導かれた。
【００２７】膜厚約２００Åの膜を製造するため、Ｔｉ
Ｃｌ4の供給は約２０秒後に停止した。より厚い膜にす
るためには、ＴｉＣｌ4の供給時間を膜厚に比例して増
加させることが必要である。堆積ステップが完了した
後、膜に塩素除去処理を施した（棒グラフ３００の棒３
７０で示される膜は例外で、アニールも塩素除去処理も
行なわれなかった）。
Ｃｌ4の供給は約２０秒後に停止した。より厚い膜にす
るためには、ＴｉＣｌ4の供給時間を膜厚に比例して増
加させることが必要である。堆積ステップが完了した
後、膜に塩素除去処理を施した（棒グラフ３００の棒３
７０で示される膜は例外で、アニールも塩素除去処理も
行なわれなかった）。
【００２８】２．残留塩素除去処理 堆積ステップが完了した後、ＴｉＣｌ4のチャンバへの
流入を停止し、残留塩素除去処理を以下のように行っ
た。ＴｉＮ膜を含む基板の温度を約６８０℃に維持し、
また、以下の処理ガスを処理チャンバに供給して、堆積
された膜から塩素を除去するための雰囲気を生成した。
塩素除去処理用の処理ガスの典型的な流量は、アンモニ
ア（ＮＨ3）が約１００ｓｃｃｍ〜約３０００ｓｃｃ
ｍ、窒素（Ｎ2）が約５００ｓｃｃｍ〜約２，０００ｓ
ｃｃｍ、ヘリウム（Ｈｅ）が約５００ｓｃｃｍ〜約２，
０００ｓｃｃｍ、アルゴン（Ａｒ）が約５００ｓｃｃｍ
〜約２，０００ｓｃｃｍの範囲である。ここに説明され
るＴｉＮ膜の塩素除去処理では、ＮＨ3が５００ｓｃｃ
ｍ、Ｎ2が１，０００ｓｃｃｍ、Ｈｅが１，０００ｓｃ
ｃｍ、及びＡｒが１，０００ｓｃｃｍであった。塩素除
去処理ガスは、ＣＶＤチャンバ内へ、前述されたのと同
じ注入システムを通じて供給され、チャンバ圧力は、前
述の方法で約５Ｔｏｒｒ〜約３０Ｔｏｒｒの圧力に維持
した。チャンバ圧力は、なるべくＴｉＮ膜のＣＶＤ中に
使用した圧力とほぼ同じになるようにした。残留塩素除
去処理ステップは、約５秒〜約４０秒で、好ましくは約
２０秒間続行した。残留塩素除去処理の回数は、ＴｉＮ
層のＣＶＤ堆積の回数に依存した。棒グラフ３００の符
号３６０と付けられた棒で示される膜は、１回の連続堆
積で堆積され、堆積終了時に１回だけ残留塩素除去処理
を施した。符号３５０と付けられた棒で示される膜は、
複数の堆積／アニールのステップを使用して堆積され、
このとき個々の膜層の平均ＣＶＤ堆積厚さは約２４０Å
であり、各ＣＶＤ堆積の後に塩素除去処理ステップを実
施した。
流入を停止し、残留塩素除去処理を以下のように行っ
た。ＴｉＮ膜を含む基板の温度を約６８０℃に維持し、
また、以下の処理ガスを処理チャンバに供給して、堆積
された膜から塩素を除去するための雰囲気を生成した。
塩素除去処理用の処理ガスの典型的な流量は、アンモニ
ア（ＮＨ3）が約１００ｓｃｃｍ〜約３０００ｓｃｃ
ｍ、窒素（Ｎ2）が約５００ｓｃｃｍ〜約２，０００ｓ
ｃｃｍ、ヘリウム（Ｈｅ）が約５００ｓｃｃｍ〜約２，
０００ｓｃｃｍ、アルゴン（Ａｒ）が約５００ｓｃｃｍ
〜約２，０００ｓｃｃｍの範囲である。ここに説明され
るＴｉＮ膜の塩素除去処理では、ＮＨ3が５００ｓｃｃ
ｍ、Ｎ2が１，０００ｓｃｃｍ、Ｈｅが１，０００ｓｃ
ｃｍ、及びＡｒが１，０００ｓｃｃｍであった。塩素除
去処理ガスは、ＣＶＤチャンバ内へ、前述されたのと同
じ注入システムを通じて供給され、チャンバ圧力は、前
述の方法で約５Ｔｏｒｒ〜約３０Ｔｏｒｒの圧力に維持
した。チャンバ圧力は、なるべくＴｉＮ膜のＣＶＤ中に
使用した圧力とほぼ同じになるようにした。残留塩素除
去処理ステップは、約５秒〜約４０秒で、好ましくは約
２０秒間続行した。残留塩素除去処理の回数は、ＴｉＮ
層のＣＶＤ堆積の回数に依存した。棒グラフ３００の符
号３６０と付けられた棒で示される膜は、１回の連続堆
積で堆積され、堆積終了時に１回だけ残留塩素除去処理
を施した。符号３５０と付けられた棒で示される膜は、
複数の堆積／アニールのステップを使用して堆積され、
このとき個々の膜層の平均ＣＶＤ堆積厚さは約２４０Å
であり、各ＣＶＤ堆積の後に塩素除去処理ステップを実
施した。
【００２９】上述の好ましい実施形態は、本発明の範囲
を限定するものではなく、当業者は本開示に照らして、
実施形態を、請求の範囲に記載される発明の主題に一致
して拡張させることが可能である。
を限定するものではなく、当業者は本開示に照らして、
実施形態を、請求の範囲に記載される発明の主題に一致
して拡張させることが可能である。
【図１】従来技術に従い連続堆積処理を使用して形成さ
れたＴｉＮ膜の、膜厚と抵抗率との関係を示す線図であ
る。この図によれば、膜厚が２８００Åに達するとき、
抵抗率は約５２０μΩｃｍまで増加する。
れたＴｉＮ膜の、膜厚と抵抗率との関係を示す線図であ
る。この図によれば、膜厚が２８００Åに達するとき、
抵抗率は約５２０μΩｃｍまで増加する。
【図２】単独堆積ステップで堆積された、典型的な従来
技術による２００Å厚のＴｉＮ膜について、抵抗率とア
ニール時間との関係を示す線図である。アニールする
間、膜厚に変化は見られなかった。
技術による２００Å厚のＴｉＮ膜について、抵抗率とア
ニール時間との関係を示す線図である。アニールする
間、膜厚に変化は見られなかった。
【図３】異なる方法で堆積された膜について、抵抗率と
膜厚との関係を比較して示す棒グラフである。総膜厚が
目盛３２０上に、抵抗率が目盛３４０上に示される。符
号３５０と付けられた棒は、多段階で堆積された膜を表
し（２００Å厚を除く）、平均約２４５Åの層が複数堆
積され、表示の総膜厚に達したものである。各層の堆積
後、膜は（基板と共に）アンモニアを含有する雰囲気下
でアニールされた。符号３６０と付けられた棒は、単独
堆積で堆積された膜を表し、膜はアンモニアを含有する
雰囲気下でアニールされた。符号３７０と付けられた棒
は、単独堆積で堆積されアニールされなかった膜を表わ
す。
膜厚との関係を比較して示す棒グラフである。総膜厚が
目盛３２０上に、抵抗率が目盛３４０上に示される。符
号３５０と付けられた棒は、多段階で堆積された膜を表
し（２００Å厚を除く）、平均約２４５Åの層が複数堆
積され、表示の総膜厚に達したものである。各層の堆積
後、膜は（基板と共に）アンモニアを含有する雰囲気下
でアニールされた。符号３６０と付けられた棒は、単独
堆積で堆積された膜を表し、膜はアンモニアを含有する
雰囲気下でアニールされた。符号３７０と付けられた棒
は、単独堆積で堆積されアニールされなかった膜を表わ
す。
【図４】本発明を実行するために使用可能な種類の、従
来技術のＣＶＤチャンバの概略図である。
来技術のＣＶＤチャンバの概略図である。
【図５】本発明を実行するための装置の概略図であり、
発明の方法を実施するために使用する装置をコンピュー
タ制御するための要素を含む。
発明の方法を実施するために使用する装置をコンピュー
タ制御するための要素を含む。
１００…従来技術により作成されたＴｉＮ膜の膜厚と抵
抗率との関係を表わすグラフ、１２０…ＴｉＮ膜の膜
厚、１４０…抵抗率、１６０…曲線、２００…単独堆積
ステップで堆積された典型的な従来技術のＴｉＮ膜の抵
抗率とアニール時間との関係を表わすグラフ、２２０…
アニール時間、２４０…抵抗率、３００…異なる方法で
堆積された膜の抵抗率と膜厚との関係を表わす棒グラ
フ、３２０…総膜厚、３４０…抵抗率、３５０…多段階
で堆積された膜、３６０…単独堆積で堆積された膜（ア
ニール有り）、３７０…単独堆積で堆積された膜（アニ
ールなし）、４００…処理チャンバ、４５０…内部チャ
ンバ、４５２…底部、４５４…側壁、４５６…開口、４
５８…開口、４６０…台座アセンブリ、４６２…加熱ラ
イナー、４６４…抵抗ヒータ、４６６…熱電対、４６８
…デュアル・ガス・シャワーヘッド・アセンブリ、４７
０…面板、４７２…処理領域、４７４…基板支持台、４
７６…ガス分配マニホールド、４７８…基板リフトピ
ン、５００…コンピュータ、５０２…処理装置、５０４
…メモリ、５０６…命令、５０８…ポート、５１２…Ｃ
ＶＤ／処理チャンバ。
抗率との関係を表わすグラフ、１２０…ＴｉＮ膜の膜
厚、１４０…抵抗率、１６０…曲線、２００…単独堆積
ステップで堆積された典型的な従来技術のＴｉＮ膜の抵
抗率とアニール時間との関係を表わすグラフ、２２０…
アニール時間、２４０…抵抗率、３００…異なる方法で
堆積された膜の抵抗率と膜厚との関係を表わす棒グラ
フ、３２０…総膜厚、３４０…抵抗率、３５０…多段階
で堆積された膜、３６０…単独堆積で堆積された膜（ア
ニール有り）、３７０…単独堆積で堆積された膜（アニ
ールなし）、４００…処理チャンバ、４５０…内部チャ
ンバ、４５２…底部、４５４…側壁、４５６…開口、４
５８…開口、４６０…台座アセンブリ、４６２…加熱ラ
イナー、４６４…抵抗ヒータ、４６６…熱電対、４６８
…デュアル・ガス・シャワーヘッド・アセンブリ、４７
０…面板、４７２…処理領域、４７４…基板支持台、４
７６…ガス分配マニホールド、４７８…基板リフトピ
ン、５００…コンピュータ、５０２…処理装置、５０４
…メモリ、５０６…命令、５０８…ポート、５１２…Ｃ
ＶＤ／処理チャンバ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジアンファ フー アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サニーヴェイル， パーキントン アヴェ ニュー 127 (72)発明者 イン リン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， マウンテン ヴュー， テイラー コート 640 ナンバー505 (72)発明者 フーファ チェン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， クパティノ， ミラー アヴェニュー 10420 (72)発明者 イェフダ デマヨ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， キャラ コート 2179 (72)発明者 ミン キ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サニーヴェイル， ガーランド アヴェニ ュー 679 ナンバー87
Claims (28)
- 【請求項１】 化学気相堆積を使用して低残留ハロゲン
含有ＴｉＮ層を生成する方法であって、前記ＴｉＮ層の
厚さは４００Åよりも大きく、前記方法は、 （ａ）ハロゲンを含有する先駆物質及び窒素を含有する
先駆物質を用いた化学気相堆積により、約４００Åより
も薄い厚さを持つＴｉＮ層を形成するステップと、 （ｂ）前記ＴｉＮ層を、前記ハロゲンと反応して反応生
成物を生成する少なくとも１つのガスの存在下で処理す
るステップであり、前記反応生成物は前記処理に使用さ
れる処理条件下で揮発性を有する、ステップと、 （ｃ）ステップ（ａ）と（ｂ）とを繰り返して、約４０
０Åよりも大きい全体厚さを有する、一体化したＴｉＮ
層を形成するステップとを含む方法。 - 【請求項２】 前記一体化したＴｉＮ層の前記全体厚さ
が約１，０００Åよりも大きい請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記ハロゲンが塩素である請求項１又は
２に記載の方法。 - 【請求項４】 前記窒素を含有する先駆物質が水素も含
有する請求項１又は２に記載の方法。 - 【請求項５】 前記窒素を含有する先駆物質がアンモニ
アである請求項４に記載の方法。 - 【請求項６】 前記窒素を含有する先駆物質が水素も含
有する請求項３に記載の方法。 - 【請求項７】 前記窒素を含有する先駆物質がアンモニ
アである請求項６に記載の方法。 - 【請求項８】 前記ＴｉＮ層が、約５５０℃〜約７２０
℃の範囲の温度まで加熱された基板上にＣＶＤ堆積され
たＣＶＤ堆積層である請求項３に記載の方法。 - 【請求項９】 前記ＴｉＮ層がシリコン基板上に形成さ
れる請求項１、２、及び５のいずれか１項に記載の方
法。 - 【請求項１０】 前記ＴｉＮ層がＴｉＳｉ層上に形成さ
れる請求項１、２、及び５のいずれか１項に記載の方
法。 - 【請求項１１】 前記ハロゲンを含有する先駆物質がＴ
ｉＣｌ4である請求項３に記載の方法。 - 【請求項１２】 前記窒素を含有する先駆物質がアンモ
ニアである請求項１１に記載の方法。 - 【請求項１３】 前記ＴｉＮ層が約２００μΩｃｍより
も低い抵抗率を有する請求項１又は２に記載の方法。 - 【請求項１４】 前記抵抗率が約１７５μΩｃｍよりも
低い請求項１３に記載の方法。 - 【請求項１５】 前記ＴｉＮ層が約１７５μΩｃｍより
も低い抵抗率を有する請求項３に記載の方法。 - 【請求項１６】 前記抵抗率が約１７５μΩｃｍよりも
低い請求項３に記載の方法。 - 【請求項１７】 前記一体化したＴｉＮ層のハロゲン含
有量が約１．５原子％よりも少ない請求項１又は２に記
載の方法。 - 【請求項１８】 前記ハロゲンが塩素である請求項１７
に記載の方法。 - 【請求項１９】 前記一体化したＴｉＮ層のハロゲン含
有量が約１．５原子％よりも少ない請求項３に記載の方
法。 - 【請求項２０】 前記ハロゲンが塩素である請求項１９
に記載の方法。 - 【請求項２１】 約４００Åよりも大きい厚さと２００
μΩｃｍよりも低い抵抗率を持つＴｉＮ膜を有する半導
体デバイス。 - 【請求項２２】 前記ＴｉＮ膜の厚さが約４００Åより
も大きい請求項２１に記載の半導体デバイス。 - 【請求項２３】 前記ＴｉＮ膜が、約１．５原子％より
も少ないハロゲン含有量を有する請求項２１又は２２に
記載の半導体デバイス。 - 【請求項２４】 前記ＴｉＮ膜にマイクロクラックがほ
ぼ存在しない請求項２１又は２２に記載の半導体デバイ
ス。 - 【請求項２５】 前記ハロゲンが塩素である請求項２３
に記載の半導体デバイス。 - 【請求項２６】 前記ＴｉＮ膜がプラグ充填の形である
請求項２１又は２２に記載の半導体デバイス。 - 【請求項２７】 装置であって、 （ａ）メモリであり、i）ハロゲンを含有する先駆物質
と窒素を含有する先駆物質とから、約４００Å未満の厚
さを有するＴｉＮ層を化学気相堆積により堆積するステ
ップと、 ii）前記ＴｉＮ層を処理して、前記ＴｉＮ層から残留ハ
ロゲンを本質的に除去するステップと、 iii）ステップii）とステップiii）とを繰り返して、約
４００Åよりも大きい厚さを有する一体化したＴｉＮ層
を形成するステップとを含む複数の堆積／残留ハロゲン
除去のステップを使用して、約４００Åよりも大きい厚
さを有する低抵抗率ＴｉＮ層を堆積するための命令を格
納する、メモリと、 （ｂ）前記メモリと通信し、前記メモリによって格納さ
れた命令を実行する処理装置と、 （ｃ）前記メモリからの命令にしたがって前記ＴｉＮ層
を作成するＣＶＤチャンバと、 （ｄ）前記処理装置とＣＶＤチャンバ間で通信を行うポ
ートとを有する装置。 - 【請求項２８】 請求項１の方法により生成されるＴｉ
Ｎ膜の堆積及びＴｉＮ膜の残留ハロゲン除去処理を制御
する装置を、プログラムするために使用される複数のプ
ログラム命令を記録する記録可能媒体を有する製品。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/497787 | 2000-02-03 | ||
| US09/497,787 US6436820B1 (en) | 2000-02-03 | 2000-02-03 | Method for the CVD deposition of a low residual halogen content multi-layered titanium nitride film having a combined thickness greater than 1000 Å |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001308032A true JP2001308032A (ja) | 2001-11-02 |
Family
ID=23978308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001028738A Withdrawn JP2001308032A (ja) | 2000-02-03 | 2001-02-05 | １０００Åを超える厚さの低残留ハロゲン含有ＴｉＮ膜を堆積する方法及び装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6436820B1 (ja) |
| EP (1) | EP1122332A1 (ja) |
| JP (1) | JP2001308032A (ja) |
| KR (1) | KR20010078322A (ja) |
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