JP2002543589A - Formation of CVD TiN plug from titanium halide precursor - Google Patents

Formation of CVD TiN plug from titanium halide precursor

Info

Publication number
JP2002543589A
JP2002543589A JP2000614498A JP2000614498A JP2002543589A JP 2002543589 A JP2002543589 A JP 2002543589A JP 2000614498 A JP2000614498 A JP 2000614498A JP 2000614498 A JP2000614498 A JP 2000614498A JP 2002543589 A JP2002543589 A JP 2002543589A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tin
precursor
substrate
film
deposited
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Abandoned
Application number
JP2000614498A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ホウタラ、ジョン、ジェイ
ウェステンドープ、ジョウハニーズ、エフ、エム
ネモト、タケナオ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Publication of JP2002543589A publication Critical patent/JP2002543589A/en
Abandoned legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/285Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
    • H01L21/28506Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
    • H01L21/28512Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L21/28556Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table by chemical means, e.g. CVD, LPCVD, PECVD, laser CVD
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76877Filling of holes, grooves or trenches, e.g. vias, with conductive material

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 高品質の窒化チタン(TiN)膜を蒸着させ、そして高アスペクト比フィーチャーを有する小さいコンタクトをTiNを使用して充填する方法。この方法は、前駆体物質として四ヨウ化チタン(TiI4)を用いるCVD法を使用する。この方法は、約0.3μmより大きい厚さを有するTiN膜をクラック形成なしに蒸着させるのを可能にする。十分に高いTiNの蒸着速度と十分に低いTiNの抵抗率のために、そのプロセス温度は少なくとも約500℃である。この方法は、プロセス圧力を変えて高アスペクト比の構造体中にシームレスプラグ充填を達成するものである。 Abstract: A method of depositing a high quality titanium nitride (TiN) film and filling small contacts with high aspect ratio features using TiN. This method uses a CVD method using titanium tetraiodide (TiI 4 ) as a precursor material. This method allows TiN films having a thickness greater than about 0.3 μm to be deposited without crack formation. For a sufficiently high TiN deposition rate and a sufficiently low TiN resistivity, the process temperature is at least about 500 ° C. This method varies the process pressure to achieve seamless plug filling in high aspect ratio structures.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 (技術分野) 本発明は、集積回路の形成、具体的にはハロゲン化チタン前駆体からの窒化チ
タン膜の化学蒸着に関する。
TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to the formation of integrated circuits, and specifically to the chemical vapor deposition of titanium nitride films from titanium halide precursors.

【0002】 (背景技術) 集積回路は電気ディバイスに信号輸送路を提供する。1つのディバイス中の集
積回路(IC)は、半導体基板のケイ素ベース層中に含まれる多数の能動トラン
ジスタから構成される。ICの容量を高めるために、基板のケイ素ベース中の1
つの能動トランジスタと、その基板のケイ素ベース中のもう1つの能動トランジ
スタとの間に金属「線」による非常に多数の接続が作られる。回路の金属接続と
して集合的に知られるこれらの接続は、基板に切り込まれたホール、バイアまた
はトレンチのようなフィーチャー(features)を通じて作られる。ケイ
素ベースと実際に接触する特定の金属接続点がコンタクトとして知られるもので
ある。ホール、バイアまたはトレンチの残りは、コンタクトプラグと称される導
電性材料で充填される。トランジスタの密度が増加し続けてより高レベルのIC
が形成されると、それにつれてコンタクトプラグの直径は、増加した数の接続、
多層メタライゼーション構造およびアスペクト比がより大きいバイアを考慮して
小さくならなければならない。
BACKGROUND OF THE INVENTION Integrated circuits provide a signal transport path for electrical devices. An integrated circuit (IC) in one device is made up of a number of active transistors contained in a silicon base layer of a semiconductor substrate. To increase the capacity of the IC, one of the
Numerous connections are made by metal "wires" between one active transistor and another active transistor in the silicon base of the substrate. These connections, collectively known as circuit metal connections, are made through features such as holes, vias or trenches cut into the substrate. The specific metal connection that actually makes contact with the silicon base is what is known as a contact. The rest of the holes, vias or trenches are filled with a conductive material called a contact plug. Higher levels of IC as transistor density continues to increase
Is formed, the diameter of the contact plugs accordingly increases with an increased number of connections,
Multilayer metallization structures and aspect ratios must be reduced to account for larger vias.

【0003】 直径が約0.16μmより大きいバイアは、次のようにして充填されるのが一
般的である。約100Åのチタン(Ti)のライナーを、まず、CVDかPVD
のいずれかを用いて蒸着させる。このTi層はケイ素ベース層に対する電気的接
触を向上させる。次に、そのTi層の上に約500Åの窒化チタン(TiN)の
ライナーを蒸着させる。蒸着はCVDまたはPVDのいずれによってもよいが、
低圧CVD(LPCVD)が好ましい。LPCVDだけが、高アスペクト比を持
つサブミクロン構造体の底面および側壁を覆うのに必要な、下にある基板の表面
形状を正確に再現する能力と定義される整合性(conformality)を
与えるからである。このTiN層は、次に続くWF6からのタングステン(W)
の蒸着中におけるフッ素(F)による腐食攻撃からTiを保護する金属拡散バリ
アとして役立つ。Wは金属酸化物に接着しないので、TiNはW用の接着層とし
ても役立つ。TiNは卓越した接触バリアを提供するが、そのTiNはバリアと
して有効であるためには約500Åの厚さを有していなければならない。TiN
の厚さが約500Å未満であるならば、Ti金属はケイ素中に拡散していく。次
いで、プラグの残りをCVDにより蒸着されるWで充填する。Wは、電気抵抗率
が低く、またコンタクトプラグの形成に際して信頼性があるために使用される。
このW層は、ICにおける電流の導通に重要である低抵抗領域を提供する。次に
、コンタクトプラグの表面をエッチングまたは研磨する。得られる平坦化された
表面は、最適の金属接続にとって、従ってICの最適機能にとって必要なもので
ある。
[0003] Vias larger than about 0.16 μm in diameter are typically filled as follows. An approximately 100 ° titanium (Ti) liner is first deposited by CVD or PVD.
Is vapor-deposited using any of the above. This Ti layer improves the electrical contact to the silicon base layer. Next, a titanium nitride (TiN) liner of about 500 ° is deposited on the Ti layer. Deposition may be by either CVD or PVD,
Low pressure CVD (LPCVD) is preferred. Because only LPCVD provides the conformity defined as the ability to accurately replicate the underlying substrate topography needed to cover the bottom and sidewalls of high aspect ratio submicron structures. is there. This TiN layer is made of tungsten (W) from the following WF 6.
Serves as a metal diffusion barrier to protect Ti from corrosion attack by fluorine (F) during the deposition of Ti. Since W does not adhere to metal oxides, TiN also serves as an adhesion layer for W. Although TiN provides an excellent contact barrier, the TiN must have a thickness of about 500 ° to be effective as a barrier. TiN
If the thickness is less than about 500 °, the Ti metal will diffuse into the silicon. The remainder of the plug is then filled with W deposited by CVD. W is used because it has a low electric resistivity and is reliable in forming a contact plug.
This W layer provides a low resistance region that is important for current conduction in the IC. Next, the surface of the contact plug is etched or polished. The resulting planarized surface is necessary for optimal metallization and thus for optimal functioning of the IC.

【0004】 トランジスタの密度が増加し続けると、それにつれてフィーチャーが小さくな
り続け、即ちその直径は0.25μm以下となる。コンタクトプラグの直径はそ
の増加した接続数を考慮して小さくならなければならない。直径が約0.16μ
m未満であるバイアの場合は、しかし、コンタクトプラグのメタライゼーション
層の抵抗はTiN拡散バリア層により支配される。TiNバリア層は拡散バリア
としての耐久性能のために約500Åになっていなければならないから、Wで充
填されるコンタクトプラグの部分は減少されるということになる。例えば、直径
0.15μmの構造体は、プラグ中心に約300Åに過ぎないWの膜、即ち「コ
ア」を有する。従って、有効プラグ抵抗は、それより高い抵抗率のTiNによっ
て、さらに重要なことには、TiN層とW層との間の界面の抵抗によって支配さ
れるようになる。
As the density of transistors continues to increase, features continue to shrink, that is, their diameters are less than 0.25 μm. The diameter of the contact plug must be reduced in view of its increased number of connections. About 0.16μ in diameter
For vias less than m, however, the resistance of the metallization layer of the contact plug is dominated by the TiN diffusion barrier layer. Since the TiN barrier layer must be at about 500 ° for durability as a diffusion barrier, the portion of the contact plug filled with W is reduced. For example, a 0.15 μm diameter structure has a film or “core” of W at only about 300 ° at the center of the plug. Thus, the effective plug resistance becomes dominated by the higher resistivity TiN and, more importantly, by the resistance at the interface between the TiN layer and the W layer.

【0005】 こうなると、次に続くコンタクトプラグのWによる充填は、そのコンタクトプ
ラグの総抵抗に有意の影響が全くない特別の操作工程となる。よって、ICの形
成におけるプロセス工程はこれをなくすことができ、従ってTiNおよびWによ
るのではなくTiNだけのコンタクトプラグによりバイアを充填することによっ
て製造効率を高めることができると思われる。それ故、必要とされるものは、C
VDによりTiNコンタクトプラグを形成して、ICの形成に際してコンタクト
プラグのW層をなくす方法である。
[0005] The subsequent filling of the contact plug with W then constitutes a special operating step with no significant effect on the total resistance of the contact plug. Thus, it is believed that the process steps in the formation of the IC can eliminate this, thus increasing manufacturing efficiency by filling vias with TiN-only contact plugs rather than with TiN and W. Therefore, what is needed is a C
In this method, a TiN contact plug is formed by VD, and the W layer of the contact plug is eliminated when an IC is formed.

【0006】 CVDにより蒸着されたTiN膜は、しかし、比較的高い応力を有する。高い
応力を有する膜は、それが外部の力に付されるとき、その膜の容積変化または形
状変化に抗する、内部分散された力または力の成分の強さが大きい。この高応力
は蒸着され得る最大膜厚を制限する。典型的には、CVDで蒸着される、従来の
第一レベルの酸化物を覆うTiN膜の最大厚さは約800Åである。約800Å
より厚いTiN膜は膜中の内部応力のためにクラックを形成し始める。TiN膜
の抵抗を大きくすべく十分に大きい表面材料中の不連続部と定義される、TiN
膜表面に現れるマイクロクラックは、かくして、ICに最適性能に及ばない性能
をもたらす。
[0006] TiN films deposited by CVD, however, have relatively high stresses. A membrane with high stress has a greater strength of internally dispersed forces or force components that resist changes in volume or shape of the membrane when it is subjected to external forces. This high stress limits the maximum film thickness that can be deposited. Typically, the maximum thickness of a TiN film deposited over a conventional first level oxide deposited by CVD is about 800 °. About 800Å
Thicker TiN films begin to crack due to internal stresses in the film. TiN, defined as a discontinuity in the surface material that is large enough to increase the resistance of the TiN film
Microcracks appearing on the film surface thus provide sub-optimal performance for the IC.

【0007】 W層の絶対厚さは、充填されるべきバイアの寸法に従って変えることができる
が、その相対的な厚さはバイア直径の約80%である。これは、蒸着膜がバイア
の全容積をコンタクトプラグで充填しなければならないだけでなく、コンタクト
プラグの上の「くぼみ」も充填しなければならないからである。バイアの充填中
に形成されるTiN中のへこみと定義されるこの「くぼみ」は、プラグの上面に
TiNをさらに蒸着させてキャップ層をもたらすことによってなくなる。かくし
て、0.25μmのフィーチャーには、2000Å(0.8×2500Å)の厚
さを有するTiN膜が必要とされる。良好なプラグ充填には、また、TiN膜が
連続で、完全整合性で、かつシームレスであることも極めて重要なことである。
整合性のある膜とは、下にある基板の表面形状を正確に再現するもののことであ
る。シームレスの膜とはクラックを含まないもののことである。
[0007] The absolute thickness of the W layer can vary according to the dimensions of the via to be filled, but its relative thickness is about 80% of the via diameter. This is because the deposited film must not only fill the entire volume of the via with the contact plug, but also the "dent" above the contact plug. This "dent", defined as a dent in the TiN formed during via filling, is eliminated by further depositing TiN on the top surface of the plug to provide a capping layer. Thus, a 0.25 μm feature requires a TiN film having a thickness of 2000 ° (0.8 × 2500 °). For good plug filling, it is also very important that the TiN film be continuous, perfectly consistent and seamless.
A conformable film is one that accurately reproduces the surface profile of the underlying substrate. A seamless film is one that does not contain cracks.

【0008】 基板中のバイアをTiNプラグで充填し、その上面をTiN層で覆うCVD法
は、ここで全体を参照することにより含められる、東京エレクトロン社(Tok
yo Electron Limited)に譲渡された米国特許出願第08/
964,532号明細書に開示されている。これらのフィーチャーは、TiCl 4 前駆体を用いる、CVD法による現存のTiN蒸着法によっては得ることがで
きない。TiCl4前駆体によれば、その膜は厚さが約500〜800Åを越え
ると常にクラックができるのである。クラックの形成は、下にある層に対する膜
の接着を妨げて膜を「剥離」させ、従って後続のプロセスを危険に曝すので許容
できない。クラックの形成は、また、プラグの予想電気抵抗率を増加させる。
A CVD method in which a via in a substrate is filled with a TiN plug and the upper surface is covered with a TiN layer
Is hereby incorporated by reference in its entirety.
U.S. patent application Ser. No. 08 / assigned to US Electron Limited.
964,532. These features are TiCl Four It can be obtained by the existing TiN deposition method by the CVD method using the precursor.
I can't. TiClFourAccording to the precursor, the film has a thickness of more than about 500-800Å
Then you can always crack. The formation of cracks depends on the underlying layer
Acceptable because it prevents the adhesion of the membrane and "peels" the membrane, thus putting the subsequent process at risk
Can not. The formation of cracks also increases the expected electrical resistivity of the plug.

【0009】 従って、高アスペクト比のバイアを、TiNの高品質の整合性コンタクトプラ
グによりクラックの形成なしに充填する方法が望まれる。このような膜はWの蒸
着工程をなくし、従ってコンタクトを充填するプロセス工程の数を少なくするこ
とになろう。これはディバイス加工の著しい節約となるだろう。
[0009] Therefore, a method of filling high aspect ratio vias with high quality conformal contact plugs of TiN without crack formation is desired. Such a film would eliminate the W deposition step and thus reduce the number of process steps to fill the contacts. This would be a significant savings in device processing.

【0010】 (発明の概要) この目的のために、本発明の原理によれば、高アスペクト比のバイアをTiN
プラグで充填して、タングステンの蒸着工程をなくす方法が開示される。TiN
プラグは、CVDによりヨウ化チタン(TiI)前駆体から蒸着される。好まし
いTiI前駆体は四ヨウ化チタン(TiI4)であって、それは熱CVDで蒸着
される。
SUMMARY OF THE INVENTION To this end, according to the principles of the present invention, high aspect ratio vias are made of TiN
A method of filling with a plug to eliminate the tungsten deposition step is disclosed. TiN
The plug is deposited from a titanium iodide (TiI) precursor by CVD. Preferred TiI precursor is a titanium tetraiodide (TiI 4), which is deposited by thermal CVD.

【0011】 本発明は、また、直径が約0.16μm未満である高アスペクト比のバイアを
CVDで蒸着されるTiN層で完全に充填する方法にも関する。
The present invention also relates to a method for completely filling high aspect ratio vias having a diameter of less than about 0.16 μm with a CVD deposited TiN layer.

【0012】 本発明は、また、TiI4前駆体で与えられるTiN層のCVDにより、IC
のバイア中にコンタクトプラグを形成する方法にも関する。そのバイアは直径が
約0.16μm未満である高アスペクト比のバイアである。
[0012] The present invention also provides a method of forming a ICN by CVD of a TiN layer provided with a TiI 4 precursor.
And forming a contact plug in the via. The via is a high aspect ratio via having a diameter of less than about 0.16 μm.

【0013】 コンタクトプラグを本発明に従って充填するTiN膜は、その下の形状と10
0%整合性である。100%整合性である膜は、それらが下にある基板の表面形
状を正確に再現し、このことがICの最適機能を可能にするので有益である。か
くして、この方法は高アスペクト比のフィーチャーを完全に充填するのに有用で
ある。この方法のもう1つの利点は、Wを蒸着させる別個のプロセス工程が除か
れることであって、時間と経費が共に節約される。この方法は、また、W層のT
iNに対する接着の問題も取り除く。本発明のこれらのおよび他の目的と利点は
、添付図面とその説明から明らかにされるだろう。
The TiN film filling the contact plug according to the present invention has a shape
0% consistency. Films that are 100% compatible are beneficial because they accurately reproduce the topography of the underlying substrate, which allows for optimal functioning of the IC. Thus, this method is useful for completely filling high aspect ratio features. Another advantage of this method is that the separate process step of depositing W is eliminated, saving both time and money. This method also involves the T layer of the W layer.
It also eliminates the problem of adhesion to iN. These and other objects and advantages of the present invention will be apparent from the accompanying drawings and description thereof.

【0014】 (詳細な説明) 化学蒸着(CVD)法においては、ガス前駆体は熱エネルギーか電気エネルギ
ーのいずれかを用いて活性化される。活性化されると、すぐに、ガス前駆体は化
学的に反応して膜を形成する。CVDの1つの好ましい方法が図1に図解されて
いるが、これは、本出願と同日に出願され、ここで参照することにより全体が含
められる、東京エレクトロン社に譲渡された、ウエステンドープ(Westen
dorp)等による「固体供給源からCVDチャンバーに蒸気を送出するための
装置と方法」と題される出願中の出願に開示される。化学蒸着(CVD)系10
はCVD反応チャンバー11および前駆体送出系12を含む。反応チャンバー1
1においては、ハロゲン化チタン化合物、例えばヨウ化チタン(TiI)より成
る前駆体ガスをTiNのバリア層膜のような膜に転化させる反応が行われる。
DETAILED DESCRIPTION In a chemical vapor deposition (CVD) method, a gas precursor is activated using either thermal energy or electrical energy. Once activated, the gas precursor reacts chemically to form a film. One preferred method of CVD is illustrated in FIG. 1, which is assigned to Tokyo Electron, Westen Dope, Inc., filed on the same day as the present application and incorporated herein by reference in its entirety. Westen
Dorp) et al., in a co-pending application entitled "Apparatus and method for delivering vapor from a solid source to a CVD chamber." Chemical vapor deposition (CVD) system 10
Includes a CVD reaction chamber 11 and a precursor delivery system 12. Reaction chamber 1
In 1, a reaction is performed to convert a precursor gas comprising a titanium halide compound, for example, titanium iodide (TiI), to a film such as a barrier layer film of TiN.

【0015】 前駆体送出系12はガス出口14を有する前駆体ガスの供給源13を含み、そ
のガス出口14は計量系15を通ってガス入口16とCVD反応チャンバー11
まで連通している。供給源13は、前駆体ガス、例えばTiI蒸気をそれぞれの
TiI化合物、好ましくはTiI4から生成させる。この化合物は標準の温度お
よび圧力において固体状態にある化合物である。この前駆体供給源は、好ましく
は制御された加熱により、所望とされる前駆体蒸気圧をもたらす温度に保持され
る。蒸気圧は、それ自体、前駆体蒸気を反応チャンバー11に、好ましくはキャ
リアーガスを用いずに送出するのに十分な蒸気圧である。計量系15は、供給源
13からの前駆体ガス蒸気の反応チャンバー11への流れを、工業的に実行可能
なCVDプロセスをその反応チャンバー11中に維持するのに十分な速度に保持
する。
The precursor delivery system 12 includes a source 13 of precursor gas having a gas outlet 14, the gas outlet 14 passing through a metering system 15 and the gas inlet 16 and the CVD reaction chamber 11.
It is connected to. Source 13, the precursor gas, for example, each TiI compound TiI vapor, preferably to produce from TiI 4. This compound is a compound that is in a solid state at standard temperature and pressure. The precursor source is maintained at a temperature that provides the desired precursor vapor pressure, preferably by controlled heating. The vapor pressure is itself a vapor pressure sufficient to deliver the precursor vapor to the reaction chamber 11, preferably without a carrier gas. The metering system 15 maintains the flow of the precursor gas vapor from the source 13 into the reaction chamber 11 at a rate sufficient to maintain an industrially viable CVD process in the reaction chamber 11.

【0016】 反応チャンバー11は一般に常用されているCVD反応器であって、境界が空
密のチャンバー壁21によって画成されている真空チャンバー20を含む。チャ
ンバー20には、半導体ウェーハ23のような基板が支持される基板支持体、即
ちサセプタ22が配置されている。チャンバー20は、半導体ウェーハ基板23
上にTiNバリア層のような膜を蒸着させるCVD反応の実行に適切な真空に保
持される。好ましい圧力範囲は0.2〜5.0トルである。この真空は、真空ポ
ンプ24および入口ガス供給源25の制御された作動によって維持される。入口
ガス供給源25は送出系12を含み、また、例えばTi還元反応を実施する際に
使用するための水素(H2)、窒素(N2)またはアンモニア(NH3)の還元性
ガス供給源26、およびアルゴン(Ar)またはヘリウム(He)のようなガス
のための不活性ガス供給源27を含んでいることもできる。供給源25からのガ
ス類は、基板23に対向するチャンバー20の一端に、一般に基板23に対して
平行に面して配置されているシャワーヘッド28を通してチャンバー20に入る
The reaction chamber 11 is a commonly used CVD reactor and includes a vacuum chamber 20 whose boundary is defined by an airtight chamber wall 21. In the chamber 20, a substrate support for supporting a substrate such as a semiconductor wafer 23, that is, a susceptor 22 is arranged. The chamber 20 includes a semiconductor wafer substrate 23
A vacuum is maintained that is appropriate for performing a CVD reaction on which to deposit a film such as a TiN barrier layer. The preferred pressure range is 0.2-5.0 torr. This vacuum is maintained by controlled operation of vacuum pump 24 and inlet gas supply 25. The inlet gas supply 25 includes a delivery system 12 and a hydrogen (H 2 ), nitrogen (N 2 ) or ammonia (NH 3 ) reducing gas supply, for example, for use in performing a Ti reduction reaction. 26 and an inert gas supply 27 for a gas such as argon (Ar) or helium (He). Gases from a source 25 enter the chamber 20 through a showerhead 28, which is positioned at one end of the chamber 20 facing the substrate 23, generally facing parallel to the substrate 23.

【0017】 前駆体ガス供給源13は封止された蒸発装置30を含み、その蒸発装置は垂直
方向に向く軸32を有する円筒状蒸発容器31を含む。容器31は、インコネル
(INCONEL)600という合金のような高温耐性の非腐食性材料から形成
されている円筒状の壁33で境界が画成されており、その内側表面34は高度に
研磨されて滑らかになっている。壁33は平らな閉じた円形の底35と開いた頂
部を有し、その頂部は壁33と同じ熱耐性の非腐食性材料のカバー36で封止さ
れている。供給源13の出口14はカバー36中に配置されている。TiI4
たはTaBr5を用いる場合のような高温が使用されるときは、カバー36は、
インコネル製コイルバネを取り囲んでいるC−形状のニッケル管から形成されて
いる、ヘリコフレックス(HELICOFLEX)シールのような、高温耐性の
、真空に合った金属シール38により壁33の頂部に一体となっているフランジ
環37に対して封止されている。TaCl5およびTaF5のようなもっと低い温
度を必要とする材料を用いる場合は、カバーを封止するのに常用のエラストマー
性O−リングシール38が使用できる。
The precursor gas supply 13 includes a sealed evaporator 30, which includes a cylindrical evaporator 31 having a vertically oriented axis 32. The vessel 31 is delimited by a cylindrical wall 33 made of a high temperature resistant non-corrosive material, such as the alloy INCONEL 600, whose inner surface 34 is highly polished. It is smooth. The wall 33 has a flat closed circular bottom 35 and an open top, the top of which is sealed with a cover 36 of the same heat-resistant, non-corrosive material as the wall 33. The outlet 14 of the source 13 is located in the cover 36. When high temperatures are used, such as when using TiI 4 or TaBr 5 , the cover 36
A high temperature resistant, vacuum-fitting metal seal 38, such as a HELICOFLEX seal, formed from a C-shaped nickel tube surrounding an Inconel coil spring, is integrated with the top of the wall 33. The flange ring 37 is sealed. When using a material requiring lower temperatures, such as TaCl 5 and TaF 5, elastomeric O- ring seal 38 conventional to seal the cover can be used.

【0018】 容器31には、好ましくはHeまたはArのような不活性ガスであるキャリア
ーガスの供給源39がカバー36を通して接続されている。供給源13は、標準
の温度および圧力において固体状態で容器31に装填されている、TiI、好ま
しくはTiI4のようなある量の前駆体物質をその容器31の底に含む。容器3
1は、この容器31にその中のTiIの固体集塊を封入することによりTiI蒸
気で満たされる。そのTiIは前駆体集塊40として供給され、容器31の底に
置かれる。その底で、その前駆体は、得られる蒸気圧が許容範囲にある限り、液
体状態まで加熱されるのが好ましい。その集塊40が液状である場合、その蒸気
は液状集塊40の高さより上にある。壁33は垂直の円筒体であるので、TiI
集塊40の表面積は、それが液体であるならば、TiIの消耗レベルにかかわら
ず一定のままである。
A supply 39 of a carrier gas, preferably an inert gas such as He or Ar, is connected to the container 31 through a cover 36. Source 13 is loaded in the container 31 in a solid state at normal temperature and pressure, TiI, preferably comprises an amount of the precursor material with such as TiI 4 in the bottom of the container 31. Container 3
1 is filled with TiI vapor by enclosing the solid agglomerate of TiI therein in this container 31. The TiI is supplied as a precursor agglomerate 40 and is placed at the bottom of the container 31. At the bottom, the precursor is preferably heated to a liquid state as long as the resulting vapor pressure is acceptable. If the agglomerate 40 is liquid, the vapor is above the level of the liquid agglomerate 40. Since the wall 33 is a vertical cylinder, TiI
The surface area of the agglomerate 40, if it is a liquid, remains constant regardless of the depletion level of TiI.

【0019】 送出系12は前駆体40の直接送出に限定されず、容器31にガス供給源39
から導入することができるキャリアーガスと共に前駆体40を送出する別法でも
利用することができる。このようなガスは水素(H2)であってもよいし、ある
いはヘリウム(He)またはアルゴン(Ar)のような不活性ガスであってもよ
い。キャリアーガスが用いられる場合、それは、前駆体集塊40の上面の全域に
分布するように容器31に導入することもできるし、あるいは、前駆体集塊40
のキャリアーガスに対する最大表面積での曝露を達成するために、上向き拡散で
、容器31の底35から集塊40を通してしみ通るように容器31に導入するこ
ともできる。さらにもう1つの代替法は、容器31中に存在する液体を気化させ
る方法である。しかし、このような代替法は望ましくない微粒子を加えることに
なり、前駆体の直接送出、即ちキャリアーガスを使用しない送出によって達成さ
れる制御された送出速度を実現できない。従って、前駆体の直接送出の方が好ま
しい。
The delivery system 12 is not limited to the direct delivery of the precursor 40, but includes a gas supply 39
Alternative methods of delivering the precursor 40 with a carrier gas that can be introduced from the can be used. Such a gas may be hydrogen (H 2 ) or an inert gas such as helium (He) or argon (Ar). If a carrier gas is used, it can be introduced into the vessel 31 so as to be distributed throughout the top surface of the precursor agglomerate 40, or
Can be introduced into the vessel 31 in an upward diffusion to penetrate through the agglomerate 40 from the bottom 35 of the vessel 31 to achieve maximum surface area exposure to the carrier gas. Yet another alternative is to vaporize the liquid present in the container 31. However, such an alternative would add undesirable particulates and would not achieve the controlled delivery rate achieved by direct delivery of the precursor, i.e., delivery without a carrier gas. Therefore, direct delivery of the precursor is preferred.

【0020】 容器31中の前駆体40の温度を維持するために、壁33の底35はヒーター
44と熱連通状態に保たれる。ヒーター44は、前駆体40を、キャリアーガス
の非存在下(即ち、直接送出系)では約3トルより高い蒸気圧を、またキャリア
ーガスが用いられるときは約1トルのようなより低い蒸気圧をもたらす制御され
た温度、好ましくはその前駆体の融点より高い温度に保持する。正確な蒸気圧は
、キャリアーガスの量、基板23の表面積等々のような他の変数に依存する。T
iI、特にTiI4の直接送出系では、このような温度は約180〜190℃の
範囲である。温度は、シャワーヘッド28中で、さもなければウェーハ23と接
触する前にガスの反応を早期に引き起こしてしまうほど高くてはならない。
To maintain the temperature of the precursor 40 in the container 31, the bottom 35 of the wall 33 is kept in thermal communication with a heater 44. The heater 44 converts the precursor 40 to a vapor pressure greater than about 3 Torr in the absence of a carrier gas (ie, a direct delivery system) and a lower vapor pressure such as about 1 Torr when a carrier gas is used. , Preferably above the melting point of the precursor. The exact vapor pressure will depend on other variables, such as the amount of carrier gas, the surface area of substrate 23, and the like. T
iI, in particular a direct delivery system TiI 4, such temperature is in the range of about 180 to 190 ° C.. The temperature should not be so high in the showerhead 28 that it would otherwise cause the gas to react prematurely before contacting the wafer 23.

【0021】 例としての目的のために、180℃という温度を容器31の底35の加熱用制
御温度であると仮定する。この温度は、TiI4前駆体を用いて所望とされる蒸
気圧をもたらすのに適切な温度である。容器31の底35にこの温度を与えると
すれば、前駆体蒸気の容器31の壁33およびカバー36における凝縮を防ぐた
めに、そのカバーは、カバー36の外側と熱接触状態にある別個に制御されたヒ
ーター45により、壁33の底35において、ヒーター44よりも高い温度、例
えば190℃に保持される。チャンバー壁33の側面は、チャンバー壁33とそ
れを取り囲んでいる同心の外側アルミニウム壁または缶47との間に含まれる、
空気が閉じ込められている環状空間46で包囲されている。缶47は、さらに、
シリコン発泡体の環状絶縁層48により包囲されている。この温度保持配置が、
カバー36、壁33の側面および前駆体集塊40の表面42により境界が画成さ
れるチャンバーの容積中の前駆体蒸気を、180〜190℃という所望とされる
例示温度範囲および約3トルより高く、好ましくは5トルより高い圧力に保持す
る。所望とされる圧力を保持するのに適切な温度は前駆体物質により変わるが、
その物質は主としてハロゲン化チタン化合物であると考えられる。
For the purpose of example, assume that a temperature of 180 ° C. is the control temperature for heating the bottom 35 of the container 31. This temperature is a suitable temperature to provide a vapor pressure that is desired using TiI 4 precursor. Given this temperature at the bottom 35 of the container 31, the cover is separately controlled in thermal contact with the outside of the cover 36 to prevent condensation of the precursor vapor on the wall 33 and the cover 36 of the container 31. The heater 45 maintains the bottom 35 of the wall 33 at a higher temperature than the heater 44, for example, at 190 ° C. The sides of the chamber wall 33 are included between the chamber wall 33 and a concentric outer aluminum wall or can 47 surrounding it.
It is surrounded by an annular space 46 in which air is trapped. The can 47 is
It is surrounded by an annular insulating layer 48 of silicon foam. This temperature holding arrangement
The precursor vapor in the volume of the chamber bounded by the cover 36, the sides of the wall 33 and the surface 42 of the precursor agglomerate 40 is reduced from the desired exemplary temperature range of 180-190 ° C. and about 3 Torr. Maintain high pressure, preferably greater than 5 torr. The appropriate temperature to maintain the desired pressure depends on the precursor material,
The material is believed to be primarily a titanium halide compound.

【0022】 蒸気流の計量系15は、1分当たり少なくとも約2標準立方センチメートル(
sccm)であって、40sccmまでである所望とされる流量において、感知
できるほどの圧力降下を与えないように、直径が少なくとも1/2インチである
か、または内径が少なくとも10ミリメートル、好ましくはそれより大きい送出
管50を含む。送出管50は前駆体ガス供給源13から反応チャンバー11まで
延在し、この場合管50はその上流端において出口14に接続し、その下流端に
おいて入口16に接続している。蒸発装置の出口14から反応器の入口16およ
び反応チャンバー20のシャワーヘッド28までの管50の全長も、前駆体物質
40の蒸発温度より高い温度まで、例えば195℃まで加熱されるのが好ましい
The vapor flow metering system 15 has at least about 2 standard cubic centimeters per minute (
sccm) and at a desired flow rate of up to 40 sccm, so as not to give an appreciable pressure drop, or at least 1/2 inch in diameter or at least 10 mm in inner diameter, preferably Includes a larger delivery tube 50. The delivery tube 50 extends from the precursor gas supply 13 to the reaction chamber 11, where the tube 50 connects to the outlet 14 at its upstream end and to the inlet 16 at its downstream end. The total length of the tube 50 from the evaporator outlet 14 to the reactor inlet 16 and the showerhead 28 of the reaction chamber 20 is also preferably heated to a temperature above the evaporation temperature of the precursor material 40, for example to 195 ° C.

【0023】 管50の中には、中心に好ましくは直径が約0.089インチである円形のオ
リフィス52が配されているじゃま板51が設けられている。ゲージ1(56)
からゲージ2(57)までの圧力降下は制御弁53により調節される。制御弁5
3の後であって、オリフィス52を通り、反応チャンバー11へと至るこの圧力
降下は約10ミリトルより高く、それは流量に比例する。蒸発装置13の出口1
4と制御弁53との間のライン50中には、蒸発装置13の容器31を閉じるた
めに遮断弁54が設けられている。
Provided within the tube 50 is a baffle 51 in the center of which is disposed a circular orifice 52, preferably about 0.089 inches in diameter. Gauge 1 (56)
The pressure drop from to the gauge 2 (57) is regulated by the control valve 53. Control valve 5
After 3, and through orifice 52 to reaction chamber 11, this pressure drop is greater than about 10 millitorr, which is proportional to the flow rate. Outlet 1 of evaporator 13
In a line 50 between the control valve 4 and the control valve 53, a shutoff valve 54 is provided for closing the container 31 of the evaporator 13.

【0024】 系10中には、送出系15からCVD反応チャンバー11のチャンバー20へ
の前駆体ガスの流量を制御することを含めて、系10を制御する際に利用するた
めのコントローラ60に情報を与えるために、圧力センサ55〜58が設けられ
ている。これらの圧力センサは、蒸発容器31中の圧力をモニターするために、
蒸発装置13の出口14と遮断弁54との間の管50に接続されたセンサ55を
含む。圧力センサ56は、オリフィス52の上流の圧力をモニターするために、
制御弁53とじゃま板51との間の管50に接続され、一方圧力センサ57は、
オリフィス52の下流の圧力をモニターするために、じゃま板51と反応器入口
16との間の管50に接続されている。さらにもう1つの圧力センサ58は、C
VDチャンバー20中の圧力をモニターするために、反応チャンバー11のチャ
ンバー20に接続されている。
The system 10 includes information to the controller 60 for use in controlling the system 10, including controlling the flow rate of the precursor gas from the delivery system 15 to the chamber 20 of the CVD reaction chamber 11. Pressure sensors 55-58 are provided. These pressure sensors are used to monitor the pressure in the evaporation vessel 31.
It includes a sensor 55 connected to the pipe 50 between the outlet 14 of the evaporator 13 and the shut-off valve 54. The pressure sensor 56 monitors the pressure upstream of the orifice 52,
The pressure sensor 57 is connected to the pipe 50 between the control valve 53 and the baffle 51,
It is connected to a tube 50 between the baffle 51 and the reactor inlet 16 to monitor the pressure downstream of the orifice 52. Yet another pressure sensor 58 is C
It is connected to the chamber 20 of the reaction chamber 11 to monitor the pressure in the VD chamber 20.

【0025】 反応チャンバー11のCVDチャンバー20への前駆体蒸気の流れの制御は、
センサ55〜58、特に、オリフィス52の前後における圧力降下を測定するセ
ンサ56および57により感知された圧力に応答して、コントローラ60により
達成される。条件が、オリフィス52を通る前駆体蒸気の流れが非チョークドフ
ローとなるほどのものであるとき、管52を通る前駆体蒸気の実際の流れは、圧
力センサ56および57でモニターされる圧力の関数であり、それはオリフィス
52の上流側でセンサ56によって測定される圧力の、オリフィス52の下流側
でセンサ57によって測定される圧力に対する比から決めることができる。
Control of the flow of the precursor vapor into the CVD chamber 20 of the reaction chamber 11
Achieved by controller 60 in response to pressure sensed by sensors 55-58, particularly sensors 56 and 57, which measure the pressure drop across orifice 52. When the conditions are such that the flow of precursor vapor through orifice 52 is unchoked, the actual flow of precursor vapor through tube 52 is a function of the pressure monitored by pressure sensors 56 and 57. Which can be determined from the ratio of the pressure measured by sensor 56 upstream of orifice 52 to the pressure measured by sensor 57 downstream of orifice 52.

【0026】 条件が、オリフィス52を通る前駆体蒸気の流れがチョークドフローとなるほ
どのものであるときは、管52を通る前駆体蒸気の実際の流れは、圧力センサ5
7でモニターされる圧力だけの関数である。いずれにせよ、チョークドフローま
たは非チョークドフローの存在は、プロセス条件を解釈することにより、コント
ローラ60で確認することができる。この確認がコントローラ60でなされると
、前駆体ガスの流量をコントローラ60により計算で決めることができる。
When the conditions are such that the flow of precursor vapor through orifice 52 is choked, the actual flow of precursor vapor through tube 52 is
7 is a function of only the pressure monitored. In any case, the presence of choked flow or non-choked flow can be ascertained by controller 60 by interpreting the process conditions. When this confirmation is made by the controller 60, the flow rate of the precursor gas can be determined by calculation by the controller 60.

【0027】 前駆体ガスの実際の流量の正確な決定は、コントローラ60でアクセスできる
不揮発性メモリ61に記憶されたルックアップ表または乗算器表から流量データ
を引き出すことによって、計算でなされるのが好ましい。前駆体蒸気の実際の流
量が決定されると、可変オリフィス制御弁53、排気ポンプ24によるCVDチ
ャンバーの圧力、若しくは供給源26および27からの還元性または不活性ガス
の制御の1つまたは2つ以上の閉ループ・フィードバック制御によるか、または
容器31中の前駆体ガスの温度と蒸気圧をヒーター44、45の調節により制御
することによって、その所望とされる流量を維持することができる。
An accurate determination of the actual flow rate of the precursor gas can be made computationally by retrieving flow rate data from a look-up or multiplier table stored in a non-volatile memory 61 accessible by the controller 60. preferable. Once the actual flow rate of the precursor vapor is determined, one or two of the control of the pressure of the CVD chamber by the variable orifice control valve 53, the exhaust pump 24, or the reducing or inert gas from the sources 26 and 27. The desired flow rate can be maintained by the above-described closed loop feedback control or by controlling the temperature and vapor pressure of the precursor gas in the vessel 31 by adjusting the heaters 44 and 45.

【0028】 TiI4は99.99%の純度で広く入手することができる。それは、約15
0℃の融点を持つ、周囲温度(18〜22℃)において紫黒色の固体であり、そ
して感湿性である。図1に示されるように、固体のTiI4前駆体物質40は、
その前駆体物質の有効表面積を最大限に大きくする円筒状の耐腐食性金属容器3
1の中に封入されている。TiI4からの蒸気は、反応チャンバー11への高コ
ンダクタンス送出系で、直接、即ちキャリアーガスの使用なしで送出された。反
応チャンバー11は、蒸着副生成物の凝縮を防ぐために、少なくとも約100℃
の温度まで加熱された。蒸着膜の厚さを精密に制御するためには、キャリアーガ
スを使用しないことが望ましかった。
[0028] TiI 4 is widely available in 99.99% purity. It is about 15
It is a purple-black solid at ambient temperature (18-22 ° C.) with a melting point of 0 ° C. and is moisture-sensitive. As shown in FIG. 1, the solid TiI 4 precursor material 40 comprises
A cylindrical corrosion-resistant metal container 3 which maximizes the effective surface area of the precursor material.
It is enclosed in 1. Vapor from the TiI 4 was delivered directly, ie, without the use of a carrier gas, in a high conductance delivery system to the reaction chamber 11. Reaction chamber 11 is at least about 100 ° C. to prevent condensation of deposition by-products.
Was heated to the temperature. In order to precisely control the thickness of the deposited film, it was desired not to use a carrier gas.

【0029】 TiI4蒸気の反応チャンバーへの制御された直接送出は、約3トルより高い
、好ましくは5トルより高い十分な蒸気圧を得るために、固体のTiI4前駆体
を約180〜190℃の範囲内の温度まで加熱することによって成し遂げられた
。この圧力は高コンダクタンス送出系の中に画成されたオリフィスの前後で一定
の圧力降下を維持し、同時に約0.1〜2.0トルの範囲で作動しているプロセ
スチャンバーに約50sccmまでのTiI4前駆体を送出するのに必要とされ
た。この圧力を得るための温度は、TiI4に関しては約185℃であった。
The TiI 4 controlled directly delivered to the reaction chamber of the steam is greater than about 3 Torr, preferably in order to obtain a higher 5 torr sufficient vapor pressure, about the TiI 4 precursor solid 180-190 Achieved by heating to a temperature in the range of ° C. This pressure maintains a constant pressure drop across the orifice defined in the high conductance delivery system while simultaneously providing up to about 50 sccm to the process chamber operating in the range of about 0.1 to 2.0 Torr. Required to deliver the TiI 4 precursor. The temperature to obtain this pressure was about 185 ° C. for TiI 4 .

【0030】 駆動電極がガス送出シャワーヘッドであり、そしてウェーハ、即ち基板23の
サセプタ22または段がRFグラウンドである場合、平行板RF放電が用いられ
た。TiI4蒸気が、約300〜500℃の温度まで加熱されている基板上方の
アンモニア(NH3)を含んでいるプロセスガスと化合せしめられた。プロセス
ガスとして、アルゴン(Ar)、窒素(N2)、水素(H2)およびヘリウム(H
e)が単独または組み合わせのいずれかで使用することができた。
When the drive electrode was a gas delivery showerhead and the susceptor 22 or step on the wafer, ie substrate 23, was at RF ground, a parallel plate RF discharge was used. TiI 4 vapor was allowed to combine with process gas comprising from about 300 to 500 ° C. Ammonia above the substrate being heated to a temperature of (NH 3). As process gases, argon (Ar), nitrogen (N 2 ), hydrogen (H 2 ) and helium (H
e) could be used either alone or in combination.

【0031】 TiI4前駆体からのTiN膜についての蒸着要件は次のとおりである。基板
、即ちウェーハ23上の下層材料の保全(integrity)を保証するため
に、蒸着温度は約650℃未満でなければならない。許容できる処理量を実現で
きるようにするために、蒸着速度は1分当たり約300Åより高くなければなら
ない。チャンバー圧力は、所望とされる膜厚を得るように変えることができる。
例えば、3000sccmのNH3および25sccmのTiI4を用い、そして
キャリアーガスを用いない場合、約550℃のウェーハ温度においては、約2.
0トルの圧力が1分当たり約500〜600Åの範囲の蒸着速度を与える。これ
らの同じ条件下で、約1.5トルの圧力は1分当たり約300Åの蒸着速度を与
え、また約1.0トルの圧力は1分当たり約150Åの蒸着速度を与える。蒸着
した膜は、単位面積当たりの力として測定して、低い応力を有していなければな
らない。膜応力は約1×1010ダイン/cm2未満でなければならず、その場合
クラック形成閾値は約2000Åより高い。蒸着膜の電気抵抗率は約250μΩ
cm未満であるのが好ましい。膜は、高アスペクト比の構造体において、100
%の整合性を示すべきである。本発明で用いられる高アスペクト比の構造体は、
8.0より大きいアスペクト比を有し、最大10.0またはさらにそれより大き
いアスペクト比を持つ構造体を含む。フィーチャーはバイア、ホール、トレンチ
等々であることができる。アルミニウム(Al)膜のような引き続いて蒸着され
た膜に侵食または腐食はあるべきでない。膜中の不純物は最低限、理想的には約
2原子パーセント未満でなければならない。最後に、He、Ar、H2およびN2 のようなプロセスガスは工業的に妥当な量で使用されなければならない。
The deposition requirements for a TiN film from a TiI 4 precursor are as follows. To ensure the integrity of the underlying material on the substrate, ie, wafer 23, the deposition temperature must be less than about 650 ° C. To be able to achieve an acceptable throughput, the deposition rate must be higher than about 300 ° per minute. The chamber pressure can be varied to obtain the desired film thickness.
For example, at 3000 sccm NH 3 and 25 sccm TiI 4 and no carrier gas, at a wafer temperature of about 550 ° C., about 2.
A pressure of 0 torr provides a deposition rate in the range of about 500-600 ° per minute. Under these same conditions, a pressure of about 1.5 Torr provides a deposition rate of about 300 ° per minute, and a pressure of about 1.0 Torr provides a deposition rate of about 150 ° per minute. The deposited film must have low stress, measured as force per unit area. The film stress must be less than about 1 × 10 10 dynes / cm 2 , in which case the crack formation threshold is higher than about 2000 °. The electric resistivity of the deposited film is about 250μΩ
cm. The film has a 100 aspect ratio in high aspect ratio structures.
% Consistency should be indicated. The high aspect ratio structure used in the present invention is:
Include structures having aspect ratios greater than 8.0 and up to 10.0 or even greater. The features can be vias, holes, trenches, etc. There should be no erosion or corrosion in subsequently deposited films, such as aluminum (Al) films. Impurities in the film should be minimal, ideally less than about 2 atomic percent. Finally, He, Ar, a process gas such as H 2 and N 2 should be used industrially at reasonable amount.

【0032】 CVD TiN膜の蒸着に好ましい範囲が表2に与えられるが、ここで好まし
い条件は括弧の中に示される。Slmは1分当たりの標準リットル数であり、ま
たW/cm2は1平方センチメートル当たりのワット数である。
Preferred ranges for the deposition of CVD TiN films are given in Table 2, where the preferred conditions are shown in parentheses. Slm is standard liters per minute and W / cm 2 is watts per square centimeter.

【0033】 [0033]

【0034】 本発明に従ってTiI4前駆体からCVDで蒸着されたTiN膜は、所望とさ
れる基準を全て満たす;それらは続いて蒸着されたAl層に対する侵食はないこ
とを示し、そして10.0よりもさらに大きいアスペクト比を有するフィーチャ
ーにおいて100%の整合性を示した。より高い蒸着温度はより低い抵抗率、よ
り低い残留ヨウ素濃度およびより高い蒸着速度をもたらし、この場合整合性また
はクラック形成閾値に犠牲はなかった。
The TiN films deposited by CVD from the TiI 4 precursor according to the present invention meet all the desired criteria; they show no erosion on the subsequently deposited Al layer, and 10.0 100% consistency in features with even greater aspect ratios. Higher deposition temperatures resulted in lower resistivity, lower residual iodine concentration and higher deposition rates, without sacrificing integrity or cracking threshold.

【0035】 TiI4前駆体を用いて本発明に従って蒸着されたTiN膜は、TiCl4のよ
うな他のハロゲン化チタン前駆体を用いて蒸着されたTiN膜よりも高いクラッ
ク形成閾値を有する。図2はTiI4系およびTiCl4系のTiN膜の応力、即
ちクラック形成を比較しているグラフである。丸はTiCl4前駆体から580
℃で蒸着されたTiN膜を示す。三角はTiI4前駆体から550℃で蒸着され
たTiN膜を示す。矢印はクラック形成がTiCl4膜に観察された点を示す。
オングストローム(Å)で測定された膜厚の小さな増加を伴う、ダイン/cm2
で測定された膜応力の急激な低下は、広範なクラックの形成に対応する。
A TiN film deposited according to the present invention using a TiI 4 precursor has a higher crack formation threshold than a TiN film deposited using another titanium halide precursor such as TiCl 4 . FIG. 2 is a graph comparing stresses of TiI 4 -based and TiCl 4 -based TiN films, that is, crack formation. Circles are 580 from TiCl 4 precursor
Figure 2 shows a TiN film deposited at ° C. Triangles indicate TiN films deposited at 550 ° C. from TiI 4 precursor. The arrow indicates the point where crack formation was observed in the TiCl 4 film.
Dyne / cm 2 with a small increase in film thickness measured in Angstroms (Å)
The sharp drop in film stress measured in step (1) corresponds to the formation of extensive cracks.

【0036】 図2に示されるとおり、TiCl4系の膜は、約1000Å未満の厚さの場合
、膜応力に急速な低下を示す。TiCl4系前駆体を用いて蒸着されたTiN膜
の走査電子顕微鏡写真(SEM)により、約600Åより大きい膜に広範なクラ
ックの形成が観察された。4000Åより大きい厚さを有するTiI4膜中には
、どの地点にもクラック形成の形跡は観察されなかった。図3は、本発明に従っ
てトレンチを充填し、蒸着された、2000Åの、クラックを含まないTiI4
系TiN膜の走査電子顕微鏡写真(SEM)である。そのTiN層60は二酸化
ケイ素層62の上に2000Åで蒸着されている。
As shown in FIG. 2, TiCl 4 -based films show a rapid drop in film stress for thicknesses less than about 1000 °. Scanning electron micrographs (SEM) of TiN films deposited using TiCl 4 -based precursors showed extensive crack formation in films greater than about 600 °. No evidence of crack formation was observed at any point in the TiI 4 film having a thickness greater than 4000 °. FIG. 3 shows a 2000 ° crack free TiI 4 filled and deposited trench according to the present invention.
It is a scanning electron microscope photograph (SEM) of a system TiN film. The TiN layer 60 is deposited on the silicon dioxide layer 62 at 2000 °.

【0037】 TiI4前駆体を用いて蒸着されたTiN膜のクラック形成閾値がより高い1
つの理由は、その膜中の結晶粒度が、TiCl4前駆体を用いて蒸着されたTi
N膜に比較して、それより本来的に小さいことである。小さい結晶粒のマトリッ
クスから構成された膜は、それより大きいTiN結晶粒より成る膜に比較して、
クラックの成長を抑制すると思われる。図4は、TiI4系およびTiCl4系の
前駆体を用いて、それぞれ550℃および580℃で、本発明に従ってCVDで
蒸着されたTiN膜の透過電子顕微鏡写真(TEM)である。図4に示されるよ
うに、TiI4系膜は実質的により小さい結晶粒を有する。このより小さい結晶
粒が、TiI4系TiN膜の優れたクラック形成閾値の考えられる理由である。
The TiN film deposited using the TiI 4 precursor has a higher crack formation threshold 1
One reason is that the grain size in the film is such that the TiCl 4 precursor deposited Ti
This is inherently smaller than the N film. A film composed of a matrix of small grains has a smaller size than a film composed of larger TiN grains.
It seems to suppress crack growth. FIG. 4 is a transmission electron micrograph (TEM) of a TiN film deposited by CVD using a TiI 4 -based and TiCl 4 -based precursor at 550 ° C. and 580 ° C. according to the present invention, respectively. As shown in FIG. 4, the TiI 4 -based film has substantially smaller crystal grains. This smaller crystal grain is a possible reason for the excellent crack formation threshold of the TiI 4 -based TiN film.

【0038】 図5および図6に示されるように、高アスペクト比のフィーチャーを有する構
造体において、膜の整合性は、他のプロセス条件が全て同一であるとき、プロセ
ス圧力に依存性であった。これらの条件は次のとおりであった:温度550℃、
NH3の流量3slmおよびTiI4の流量25sccm。図5は、CVDで1.
5トルの圧力において蒸着されたTiNにより充填されている10:1アスペク
ト比構造体のSEMである。図6は、CVDで1.0トルの圧力において蒸着さ
れたTiNにより充填されている10:1アスペクト比構造体のSEMである。
As shown in FIGS. 5 and 6, in structures with high aspect ratio features, film integrity was dependent on process pressure when all other process conditions were identical. . These conditions were as follows: temperature 550 ° C.,
Flow 3slm and TiI 4 flow 25sccm of NH 3. FIG.
5 is a SEM of a 10: 1 aspect ratio structure filled with TiN deposited at a pressure of 5 Torr. FIG. 6 is a SEM of a 10: 1 aspect ratio structure filled with TiN deposited by CVD at a pressure of 1.0 Torr.

【0039】 高アスペクト比構造体では、「キーホール(keyholes)」を持たない
良好なプラグを形成するために非常に高度に飽和されたプロセスが必要とされる
。「キーホール」効果は、コンタクトプラグを形成するためにバイア中に蒸着さ
れたTiNがそのバイアを完全には充填せず、TiNを含んでいないキーホール
と称される領域を残すときに生ずる。この効果は、バイアが実質的に垂直な壁、
即ちベースに対して実質的に垂直な壁を有するときに生ずる。傾斜している壁を
持つバイアでは、キーホール効果はなくなる。これら構造体の充填には、3sl
mのNH3および25sccmのTiI4というガス流量を保持しながら、約1.
5トル未満の低いプロセス圧力が必要とされることが観察された。良好なプラグ
充填プロセスはもっと低い流量でも可能であるが、それは蒸着速度を犠牲にする
ときにのみできることである。逆に、より高い蒸着速度は表2に記載される流量
よりも大きい流量により可能である。
For high aspect ratio structures, a very highly saturated process is required to form good plugs without “keyholes”. The "keyhole" effect occurs when TiN deposited in a via to form a contact plug does not completely fill the via, leaving an area referred to as a keyhole that does not contain TiN. The effect is that the vias are substantially vertical walls,
That is, it occurs when it has a wall that is substantially perpendicular to the base. In vias with sloping walls, the keyhole effect disappears. For filling these structures, 3 sl
while maintaining a gas flow rate of NH 3 m and 25 sccm TiI 4 .
It was observed that low process pressures of less than 5 Torr were required. A good plug filling process is possible at lower flow rates, but only at the expense of deposition rate. Conversely, higher deposition rates are possible with flow rates greater than those listed in Table 2.

【0040】 図7は、電気的試験構造体についての接触抵抗データを示すものである。本発
明に従ってTiI4前駆体から蒸着されたTiおよびTiNのプラグ(黒塗りの
丸)が、TiI4前駆体を用いて典型的なTi/TiN充填およびW充填で充填
されたプラグ(白抜きの丸)と比較された。コンタクトの寸法は0.3μmであ
り、そしてアスペクト比は4:1であった。図7に示されるとおり、コンタクト
プラグを充填する際に、通常のTi、TiNおよびWの層のTiおよびTiNに
よる置換は、同等の接触抵抗をもたらす。これは、WからTiNになるときのバ
ルク材料抵抗率の増加が金属界面の数の減少によって補償される以上のものであ
ることを示唆するものであった。
FIG. 7 shows contact resistance data for an electrical test structure. Ti and TiN plugs (filled circles) deposited from a TiI 4 precursor according to the present invention are filled with typical Ti / TiN and W fills using the TiI 4 precursor (open circles). Circle). The contact dimensions were 0.3 μm and the aspect ratio was 4: 1. As shown in FIG. 7, when filling the contact plug, replacement of the normal Ti, TiN and W layers with Ti and TiN results in equivalent contact resistance. This suggested that the increase in bulk material resistivity from W to TiN was more than compensated for by the decrease in the number of metal interfaces.

【0041】 かくして、TiI4からのプラグ充填プロセスは、ICディバイスの形成にお
いて、現在使われているWプラグの代替プラグとして実行可能な解決法である。
接触抵抗は、本発明を用いても、それが標準Wプラグによる場合と同じである。
これは、TiNのバルク抵抗率が10μΩcmの抵抗率を有するWの場合より1
5〜20倍大きいことを考えると、注目に値することである。このことは、単一
プロセスおよびプラグ中の減少した界面数の有利さを強調する。
Thus, the plug filling process from TiI 4 is a viable solution as an alternative to the currently used W plug in the formation of IC devices.
The contact resistance is the same with the present invention as it is with a standard W plug.
This is 1% higher than that of W in which the bulk resistivity of TiN is 10 μΩcm.
Considering that it is 5 to 20 times larger, it is worth noting. This emphasizes the advantages of a single process and a reduced number of interfaces in the plug.

【0042】 本発明の方法で蒸着された膜はICの形成に対して重要な特性を発揮する。こ
の膜は低配線インピーダンスについて低い十分な電気抵抗率を有し、蒸着速度は
処理量に関する考慮点について十分であり(100Å/分より大)、そしてその
膜はクラックの形成なしに0.3μmより大きい厚さで蒸着させることができる
。本発明の方法は、直径が0.15μmほどの小さい、10:1より大きいアス
ペクト比のフィーチャーを充填するのに用いることができる。
The films deposited by the method of the present invention exhibit important properties for IC formation. This film has a low enough electrical resistivity for low wiring impedance, the deposition rate is sufficient for throughput considerations (greater than 100 ° / min), and the film is less than 0.3 μm without crack formation. It can be deposited with a large thickness. The method of the present invention can be used to fill features with aspect ratios greater than 10: 1, as small as 0.15 μm in diameter.

【0043】 この明細書に示され、そして説明された本発明の態様は、この技術に習熟した
本発明者が好ましいとした態様に過ぎず、いかなる意味でも限定しているもので
はないことを理解すべきである。例えば、下記の出願にそれぞれ開示されるが、
Ta膜はこれをPECVDで蒸着させることができ、TaNx膜はこれを熱CV
D、PECVDおよびプラズマ処理・熱CVD(PTTCVD)により蒸着させ
ることができる:本出願と同日に出願された出願中の出願であって、ここで参照
することにより全体が明白に含められる、東京エレクトロン社に譲渡された、全
てがハウタラ(Hautala)およびウエステンドープの発明になる「ハロゲ
ン化タンタル前駆体からTa膜のPECVD」、「ハロゲン化タンタル前駆体か
らTaN膜の熱CVD」、「ハロゲン化タンタル前駆体からTaN膜のPECV
D」および「ハロゲン化タンタル前駆体からTaN膜のプラズマ処理・熱CVD
」。さらに、下記の出願にそれぞれ開示されるが、Ta/TaNx二層はこれを
CVDで蒸着させることができ、またTaNxはこれを本発明に従ってプラグ充
填に使用することができる:本出願と同日に出願された出願中の出願であって、
ここで参照することにより全体が明白に含められる、東京エレクトロン社に譲渡
された、共にハウタラおよびウエステンドープの発明になる「ハロゲン化タンタ
ル前駆体からCVD Ta膜およびTaNx膜の統合(integration
)」および「ハロゲン化タンタル前駆体からのCVD TaNxプラグの形成」
。従って、これらの態様には、本発明の精神と前記特許請求の範囲から逸脱しな
い限りは、いろいろな変更、修正または改変を行うことができるし、あるいはそ
のような変更、修正または改変に頼ることができる。
It is understood that the embodiments of the invention shown and described herein are only those preferred by the inventor skilled in the art and are not limiting in any way. Should. For example, each is disclosed in the following applications,
A Ta film can be deposited by PECVD and a TaN x film can be
D, can be deposited by PECVD and plasma processing thermal CVD (PTTCVD): Tokyo Electron, a pending application filed on even date herewith, which is expressly incorporated by reference herein in its entirety. "PECVD of tantalum halide precursor to Ta film", "Thermal CVD of TaN film from tantalum halide precursor", "Halogenation", all of which are transferred to Hautala and Westen-doped inventions. PECV of TaN film from tantalum precursor
Plasma treatment / thermal CVD of TaN film from tantalum halide precursor
". Further, although the disclosed respective application below, Ta / TaNx two layers can be deposited this with CVD, also TaN x can be used for plug fill according to the present invention by: the same day as the present application A pending application filed in
"Integration of CVD Ta and TaN x films from tantalum halide precursors, both transferred to Tokyo Electron and both invented as Houtara and Westen-doped, which are hereby expressly incorporated by reference herein in their entirety.
)) And "Formation of CVD TaN x plugs from tantalum halide precursors"
. Accordingly, various changes, modifications, or alterations may be made to these embodiments without departing from the spirit of the invention and the scope of the appended claims, or rely on such alterations, modifications, or alterations. Can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 化学蒸着(CVD)用装置の模式図である。FIG. 1 is a schematic view of an apparatus for chemical vapor deposition (CVD).

【図2】 ハロゲン化チタン(TiX)系窒化チタン(TiN)膜中の応力を比較してい
るグラフである。
FIG. 2 is a graph comparing stresses in titanium halide (TiX) -based titanium nitride (TiN) films.

【図3】 四ヨウ化チタン(TiI4)系TiN膜のSEM写真である。FIG. 3 is an SEM photograph of a titanium tetraiodide (TiI 4 ) -based TiN film.

【図4】 図4Aおよび図4Bは、Tiハライド系TiN膜の透過電子顕微鏡写真である
FIGS. 4A and 4B are transmission electron micrographs of a Ti halide-based TiN film.

【図5】 CVDで1.5トルの圧力において蒸着されたTiNにより充填されている1
0:1アスペクト比の構造体のSEM写真である。
FIG. 5 is filled with TiN deposited by CVD at a pressure of 1.5 Torr.
It is a SEM photograph of the structure of 0: 1 aspect ratio.

【図6】 CVDで1.0トルの圧力において蒸着されたTiNにより充填されている1
0:1アスペクト比の構造体のSEM写真である。
FIG. 6 is filled with TiN deposited by CVD at a pressure of 1.0 Torr.
It is a SEM photograph of the structure of 0: 1 aspect ratio.

【図7】 CVDで1.0トルの圧力において蒸着されたTiNにより充填されている1
0:1アスペクト比の構造体のSEM写真である。
FIG. 7: Filled with TiN deposited by CVD at a pressure of 1.0 Torr.
It is a SEM photograph of the structure of 0: 1 aspect ratio.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 化学蒸着(CVD)系 11 CVD反応チャンバー 12 前駆体送出系 13 前駆体ガス供給源 14 ガス出口 15 計量系 16 ガス入口 20 真空チャンバー 21 チャンバー壁 22 サセプタ 23 基板 24 真空ポンプ 25 入口ガス供給源 26 還元性ガス供給源 27 不活性ガス供給源 28 シャワーヘッド 30 蒸発装置 31 円筒状蒸発容器 33 円筒状壁 34 内側表面 35 底 36 カバー 37 フランジ環 38 金属シール 39 キャリアーガス供給源 40 前駆体 42 表面 44、45 ヒーター 47 缶 48 環状絶縁層 50 送出管 51 じゃま板 52 オリフィス 53 制御弁 54 遮断弁 55、56、57、58 圧力センサ 60 コントローラ 61 不揮発性メモリ 60 TiN層 62 二酸化ケイ素層 Reference Signs List 10 Chemical vapor deposition (CVD) system 11 CVD reaction chamber 12 Precursor delivery system 13 Precursor gas supply source 14 Gas outlet 15 Metering system 16 Gas inlet 20 Vacuum chamber 21 Chamber wall 22 Susceptor 23 Substrate 24 Vacuum pump 25 Inlet gas supply 26 Reducing gas supply source 27 Inert gas supply source 28 Shower head 30 Evaporator 31 Cylindrical evaporation container 33 Cylindrical wall 34 Inner surface 35 Bottom 36 Cover 37 Flange ring 38 Metal seal 39 Carrier gas supply source 40 Precursor 42 Surface 44 , 45 heater 47 can 48 annular insulating layer 50 delivery pipe 51 baffle plate 52 orifice 53 control valve 54 shutoff valve 55, 56, 57, 58 pressure sensor 60 controller 61 non-volatile memory 60 TiN layer 62 silicon dioxide layer

【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書[Procedural Amendment] Submission of translation of Article 34 Amendment of the Patent Cooperation Treaty

【提出日】平成13年3月28日(2001.3.28)[Submission Date] March 28, 2001 (2001. 3.28)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0010[Correction target item name] 0010

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正の内容】[Contents of correction]

【0010】 Journal of the Electrochemical Society、1997年3月、Electrochem. S
oc. USA、第144巻、第3号、第1002−1008頁、XP0009386
72ISSN:0013−4651の、ファルテマイアーC.(Faltemeier C.
)等の「四ヨウ化チタンからの低温化学蒸着によって成長せしめられた窒化チタ
ン膜のバリア性」は、段差被覆性のために使用できるTiN膜の形成方法を開示
している。この方法は、TiI4を反応ゾーンに流量30sccmのH2キャリア
ーガスと共に適用することを含む。TiI4はアンモニアと0.3トル(39.
97N/m2)の反応器圧において反応せしめられる。この前駆体のためにキャ
リアーガスを使用することは、他の既知の膜形成方法の1つの特長である。
[0010] Journal of the Electrochemical Society, March 1997, Electrochem. S
oc. USA, Vol. 144, No. 3, pp. 1002-1008, XP0009386.
Fartemire C. 72 ISSN: 0013-4651. (Faltemeier C.
) Disclose a method of forming a TiN film that can be used for step coverage, such as "barrier properties of a titanium nitride film grown by low-temperature chemical vapor deposition from titanium tetraiodide". The method involves applying TiI 4 to the reaction zone with a H 2 carrier gas at a flow rate of 30 sccm. TiI 4 is ammonia and 0.3 torr (39.
At a reactor pressure of 97 N / m 2 ). The use of a carrier gas for this precursor is one feature of other known film forming methods.

【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書[Procedural Amendment] Submission of translation of Article 34 Amendment of the Patent Cooperation Treaty

【提出日】平成13年6月26日(2001.6.26)[Submission date] June 26, 2001 (2001.6.26)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0010[Correction target item name] 0010

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正の内容】[Contents of correction]

【0010】 Journal of the Electrochemical Society、1997年3月、Electrochem. S
oc. USA、第144巻、第3号、第1002−1008頁、XP0009386
72ISSN:0013−4651の、ファルテマイアー C.(Faltemeier C
.)等の「四ヨウ化チタンからの低温化学蒸着によって成長せしめられた窒化チ
タン膜のバリア性」は、段差被覆性のために使用できるTiN膜の形成方法を開
示している。この方法は、TiI4を反応ゾーンに流量30sccmのH2キャリ
アーガスと共に適用することを含む。TiI4はアンモニアと0.3トル(39
.97N/m2)の反応器圧において反応せしめられる。この前駆体のためにキ
ャリアーガスを使用することは、他の既知の膜形成方法の1つの特長である。こ
れは所望とされない微粒子が加えられることがあるという問題をもたらし、また
前駆体の正確な計量を妨げる。
[0010] Journal of the Electrochemical Society, March 1997, Electrochem. S
oc. USA, Vol. 144, No. 3, pp. 1002-1008, XP0009386.
Fartemire C. 72 ISSN: 0013-4651. (Faltemeier C
")," A barrier property of a titanium nitride film grown by low-temperature chemical vapor deposition from titanium tetraiodide "discloses a method of forming a TiN film that can be used for step coverage. The method involves applying TiI 4 to the reaction zone with a H 2 carrier gas at a flow rate of 30 sccm. TiI 4 is 0.3 torr (39
. At a reactor pressure of 97 N / m 2 ). The use of a carrier gas for this precursor is one feature of other known film forming methods. This leads to the problem that unwanted particulates may be added and hinders accurate metering of the precursor.

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0011[Correction target item name] 0011

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正の内容】[Contents of correction]

【0011】 (発明の概要) 本発明の原理によれば、反応チャンバー中の基板の高アスペクト比フィーチャ
ー中に、整合性のシームレス窒化チタン(TiN)プラグを与える方法は、上記
基板を400〜650℃の範囲内の温度まで加熱し、そして四ヨウ化チタン前駆
体を気化させるのに十分な温度までその前駆体を加熱することにより、キャリア
ーガスを用いずに、上記前駆体の蒸気を上記チャンバーに約5〜40sccmの
範囲内の流量で与えながら、上記チャンバー中に1.5トル(199.98N/
2)未満の圧力を与え、次いで、上記蒸気を、窒素含有プロセスガスと、化学
蒸着法により上記TiNを蒸着させるように化合させる工程を含む。
SUMMARY OF THE INVENTION In accordance with the principles of the present invention, a method of providing a conformable seamless titanium nitride (TiN) plug in a high aspect ratio feature of a substrate in a reaction chamber comprises the steps of: Heating the precursor vapor to a temperature in the range of 0.degree. C. and heating the precursor to a temperature sufficient to vaporize the titanium tetraiodide precursor without using a carrier gas. Into the chamber at a flow rate in the range of about 5-40 sccm.
applying a pressure of less than m 2 ) and then combining the vapor with a nitrogen-containing process gas to deposit the TiN by chemical vapor deposition.

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0012[Correction target item name] 0012

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正の内容】[Contents of correction]

【0012】 好ましくは四ヨウ化チタン(TiI4)前駆体が熱CVDで蒸着される。Preferably, a titanium tetraiodide (TiI 4 ) precursor is deposited by thermal CVD.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正の内容】[Contents of correction]

【特許請求の範囲】[Claims]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウェステンドープ、ジョウハニーズ、エ フ、エム アメリカ合衆国 マサチューセッツ、ロッ クポート、ウッドベリ レイン 9 (72)発明者 ネモト、タケナオ アメリカ合衆国 アリゾナ、フェニック ス、ナンバー 1108 エス、フォーティフ ォース ストリート 13820 Fターム(参考) 4K030 AA02 AA13 BA18 BA38 FA10 JA01 JA05 JA09 JA10 LA15 4M104 BB14 BB30 DD45 FF13 FF21 FF22 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventors Westen Dope, Johnny's, F, M Massachusetts, United States of America, Rockport, Woodbury Lane 9 (72) Inventors Nemoto, Takenoo, Arizona, United States of America, Phoenix, Number 1108 Es, Forty fourth street 13820 F term (reference) 4K030 AA02 AA13 BA18 BA38 FA10 JA01 JA05 JA09 JA10 LA15 4M104 BB14 BB30 DD45 FF13 FF21 FF22

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 蒸着されたチタン(Ti)膜を中に有する基板中のフィーチ
ャーを充填する方法であって、Tiハライド前駆体の蒸気を、基板が入っている
反応チャンバーに、該前駆体を気化させるのに十分な温度まで該前駆体を加熱す
ることにより与え、次いで該蒸気を窒素を含んでいるプロセスガスと化合させて
窒化チタン(TiN)を化学蒸着(CVD)法で蒸着させることによって該Ti
Nを蒸着させる工程を含む上記の方法。
1. A method of filling a feature in a substrate having a deposited titanium (Ti) film therein, comprising: depositing a vapor of a Ti halide precursor in a reaction chamber containing the substrate. By heating the precursor to a temperature sufficient to vaporize it, and then combining the vapor with a process gas containing nitrogen to deposit titanium nitride (TiN) by a chemical vapor deposition (CVD) process. The Ti
The above method comprising the step of depositing N.
【請求項2】 フィーチャーが8.0より大きいアスペクト比を有する、請
求項1記載の方法。
2. The method of claim 1, wherein the features have an aspect ratio greater than 8.0.
【請求項3】 フィーチャーが約0.16μm未満の直径を有する、請求項
1記載の方法。
3. The method of claim 1, wherein the features have a diameter of less than about 0.16 μm.
【請求項4】 ハロゲン化チタン前駆体が四ヨウ化チタン(TiI4)であ
る、請求項1記載の方法。
4. The method according to claim 1, wherein the titanium halide precursor is titanium tetraiodide (TiI 4 ).
【請求項5】 基板が約400〜650℃の範囲の温度まで加熱される、請
求項4記載の方法。
5. The method according to claim 4, wherein the substrate is heated to a temperature in the range of about 400-650 ° C.
【請求項6】 前駆体の送出が約5〜40sccmの範囲である、請求項4
記載の方法。
6. The precursor delivery in the range of about 5 to 40 sccm.
The described method.
【請求項7】 TiNが約100〜600Å/分の範囲の速度で蒸着される
、請求項4記載の方法。
7. The method of claim 4, wherein the TiN is deposited at a rate in the range of about 100-600 ° / min.
【請求項8】 窒素含有ガスがアンモニアである、請求項1記載の方法。8. The method of claim 1, wherein the nitrogen-containing gas is ammonia. 【請求項9】 アンモニアの流量が約3slmである、請求項8記載の方法
9. The method according to claim 8, wherein the flow rate of ammonia is about 3 slm.
【請求項10】 化学蒸着法が熱CVD法である、請求項1記載の方法。10. The method according to claim 1, wherein the chemical vapor deposition method is a thermal CVD method. 【請求項11】 整合性のシームレス窒化チタン(TiN)プラグを反応チ
ャンバー中の基板の高アスペクト比フィーチャーの中に与える方法であって、四
ヨウ化チタン前駆体の蒸気を該チャンバーに該前駆体を気化させるのに十分な温
度で与えながら該チャンバー中に1.5トル未満の圧力を与え、次いで該蒸気を
窒素を含んでいるプロセスガスと約5〜40sccmの範囲の流量で化合させて
、該TiNを化学蒸着法で蒸着させる工程を含む上記の方法。
11. A method of providing a compatible seamless titanium nitride (TiN) plug into a high aspect ratio feature of a substrate in a reaction chamber, the method comprising: depositing titanium tetraiodide precursor vapor into the chamber. Applying a pressure of less than 1.5 Torr into the chamber while providing a temperature sufficient to evaporate and then combining the vapor with a process gas containing nitrogen at a flow rate in the range of about 5-40 sccm; The above method comprising the step of depositing the TiN by a chemical vapor deposition method.
【請求項12】 Ti膜上にTiハライド前駆体から蒸着された整合性のシ
ームレスTiN膜により充填されている高アスペクト比フィーチャーを含む基板
であって、該TiN膜が約1〜15×109ダイン/cm2の範囲の応力に耐える
ことができ、かつ約85〜400μΩcmの範囲の抵抗率を有する上記の基板。
12. A substrate comprising a high aspect ratio feature filled with a conformable seamless TiN film deposited on a Ti film from a Ti halide precursor, wherein the TiN film is about 1-15 × 10 9. Such a substrate, which can withstand stress in the range of dynes / cm 2 and has a resistivity in the range of about 85-400 μΩcm.
【請求項13】 TiN膜が少なくとも4000Åまでの厚さを有する、請
求項12記載の基板。
13. The substrate of claim 12, wherein the TiN film has a thickness of at least 4000 °.
【請求項14】 TiN膜が約2原子パーセント以下の不純物を有する、請
求項12記載の基板。
14. The substrate of claim 12, wherein the TiN film has no more than about 2 atomic percent of impurities.
【請求項15】 Tiハライド前駆体が四ヨウ化チタンである、請求項12
記載の基板。
15. The method according to claim 12, wherein the Ti halide precursor is titanium tetraiodide.
The substrate as described.
【請求項16】 Tiハライド前駆体が、該前駆体を気化させるのに十分な
温度まで該前駆体を加熱し、次いで該蒸気を窒素を含んでいるプロセスガスと化
合させ、そしてTiNを基板上に化学蒸着法で蒸着させることによって、該基板
が入っている反応チャンバーに与えられる、請求項12記載の基板。
16. The Ti halide precursor heats the precursor to a temperature sufficient to vaporize the precursor, then combines the vapor with a process gas containing nitrogen, and deposits TiN on the substrate. 13. The substrate of claim 12, wherein said substrate is provided to said reaction chamber containing said substrate by chemical vapor deposition.
JP2000614498A 1999-04-27 2000-04-26 Formation of CVD TiN plug from titanium halide precursor Abandoned JP2002543589A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US30016599A 1999-04-27 1999-04-27
US09/300,165 1999-04-27
PCT/US2000/011212 WO2000065649A1 (en) 1999-04-27 2000-04-26 CVD TiN PLUG FORMATION FROM TITANIUM HALIDE PRECURSORS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002543589A true JP2002543589A (en) 2002-12-17

Family

ID=23157985

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000614498A Abandoned JP2002543589A (en) 1999-04-27 2000-04-26 Formation of CVD TiN plug from titanium halide precursor

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP2002543589A (en)
KR (1) KR100634651B1 (en)
TW (1) TW466593B (en)
WO (1) WO2000065649A1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011035201A (en) * 2009-08-03 2011-02-17 Sumitomo Electric Ind Ltd Gas-phase treatment device, gas-phase treatment method, and substrate
WO2013008372A1 (en) * 2011-07-08 2013-01-17 株式会社フジキン Raw material gas supply device for semiconductor manufacturing device
US9494947B2 (en) 2011-05-10 2016-11-15 Fujikin Incorporated Pressure type flow control system with flow monitoring
WO2017037927A1 (en) * 2015-09-03 2017-03-09 株式会社日立国際電気 Substrate processing device, recording medium, and method for manufacturing semiconductor device
US9631777B2 (en) 2011-09-06 2017-04-25 Fujikin Incorporated Raw material vaporizing and supplying apparatus equipped with raw material concentration
JP7520869B2 (en) 2019-03-13 2024-07-23 メトオックス インターナショナル,インコーポレイテッド Solid precursor delivery system for thin film deposition
JP7561552B2 (en) 2020-09-14 2024-10-04 株式会社Screenホールディングス Metal Wiring Formation Method

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7258892B2 (en) 2003-12-10 2007-08-21 Micron Technology, Inc. Methods and systems for controlling temperature during microfeature workpiece processing, e.g., CVD deposition
US7906393B2 (en) 2004-01-28 2011-03-15 Micron Technology, Inc. Methods for forming small-scale capacitor structures
US8133554B2 (en) 2004-05-06 2012-03-13 Micron Technology, Inc. Methods for depositing material onto microfeature workpieces in reaction chambers and systems for depositing materials onto microfeature workpieces
US10689405B2 (en) * 2017-11-30 2020-06-23 L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Titanium-containing film forming compositions for vapor deposition of titanium-containing films

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2776826B2 (en) * 1988-04-15 1998-07-16 株式会社日立製作所 Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP3129251B2 (en) * 1997-09-19 2001-01-29 日本電気株式会社 Contact plug formation method

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011035201A (en) * 2009-08-03 2011-02-17 Sumitomo Electric Ind Ltd Gas-phase treatment device, gas-phase treatment method, and substrate
US9632511B2 (en) 2011-05-10 2017-04-25 Fujikin Incorporated Pressure type flow control system with flow monitoring, and method for detecting anomaly in fluid supply system and handling method at abnormal monitoring flow rate using the same
US9494947B2 (en) 2011-05-10 2016-11-15 Fujikin Incorporated Pressure type flow control system with flow monitoring
US9870006B2 (en) 2011-05-10 2018-01-16 Fujikin Incorporated Pressure type flow control system with flow monitoring
US10386861B2 (en) 2011-05-10 2019-08-20 Fujikin Incorporated Pressure type flow control system with flow monitoring, and method for detecting anomaly in fluid supply system and handling method at abnormal monitoring flow rate using the same
JP2013019003A (en) * 2011-07-08 2013-01-31 Fujikin Inc Raw material gas supply device for semiconductor manufacturing device
US9556518B2 (en) 2011-07-08 2017-01-31 Fujikin Incorporated Raw material gas supply apparatus for semiconductor manufacturing equipment
WO2013008372A1 (en) * 2011-07-08 2013-01-17 株式会社フジキン Raw material gas supply device for semiconductor manufacturing device
US9631777B2 (en) 2011-09-06 2017-04-25 Fujikin Incorporated Raw material vaporizing and supplying apparatus equipped with raw material concentration
WO2017037927A1 (en) * 2015-09-03 2017-03-09 株式会社日立国際電気 Substrate processing device, recording medium, and method for manufacturing semiconductor device
JPWO2017037927A1 (en) * 2015-09-03 2018-07-05 株式会社日立国際電気 Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus, and recording medium
US10361084B2 (en) 2015-09-03 2019-07-23 Kokusai Electric Corporation Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, recording medium, and supply system
JP7520869B2 (en) 2019-03-13 2024-07-23 メトオックス インターナショナル,インコーポレイテッド Solid precursor delivery system for thin film deposition
JP7561552B2 (en) 2020-09-14 2024-10-04 株式会社Screenホールディングス Metal Wiring Formation Method

Also Published As

Publication number Publication date
KR20020020882A (en) 2002-03-16
TW466593B (en) 2001-12-01
WO2000065649A1 (en) 2000-11-02
KR100634651B1 (en) 2006-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4919534B2 (en) Thermal CVD of TaN films from tantalum halide precursors
JP5054867B2 (en) PECVD of TaN films from tantalum halide precursors
JP4919535B2 (en) Plasma treatment of thermal CVD TaN films from tantalum halide precursors
JP3956049B2 (en) Method for forming tungsten film
KR100668892B1 (en) CVD OF INTEGRATED Ta AND TaNx FILMS FROM TANTALUM HALIDE PRECURSORS
JP2726118B2 (en) Deposition film formation method
WO2002058115A2 (en) Method for deposit copper on metal films
US20030211736A1 (en) Method for depositing tantalum silicide films by thermal chemical vapor deposition
JP2002543589A (en) Formation of CVD TiN plug from titanium halide precursor
JPH08269720A (en) Formation of titanium nitride thin film and film forming device used therefor
JP3381774B2 (en) Method of forming CVD-Ti film
JP4919536B2 (en) PECVD of Ta films from tantalum halide precursors
JPH06283453A (en) Manufacture of semiconductor device
JP4763894B2 (en) Formation of CVD tantalum nitride plugs from tantalum halide precursors.
TW201114942A (en) Film forming method and plasma film forming apparatus
JP4175610B2 (en) Copper thin film forming method and copper thin film forming apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070326

A762 Written abandonment of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762

Effective date: 20090925

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20090925