JP2544477B2 - 窒化チタン膜形成方法 - Google Patents
窒化チタン膜形成方法Info
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- JP2544477B2 JP2544477B2 JP1082906A JP8290689A JP2544477B2 JP 2544477 B2 JP2544477 B2 JP 2544477B2 JP 1082906 A JP1082906 A JP 1082906A JP 8290689 A JP8290689 A JP 8290689A JP 2544477 B2 JP2544477 B2 JP 2544477B2
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- titanium nitride
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- nitride film
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、装飾部品、切断工具等の表面被覆膜や、半
導体集積回路の金属配線とSi基板との接合部分での界面
反応を抑止する拡散バリア膜として用いられている窒化
チタン膜の成膜技術に関するものである。
導体集積回路の金属配線とSi基板との接合部分での界面
反応を抑止する拡散バリア膜として用いられている窒化
チタン膜の成膜技術に関するものである。
＜従来の技術＞ 半導体集積回路の作製中の熱処理により金属配線とSi
基板との接合部での界面反応が生じ接合部の抵抗の増大
等が発生する。集積回路の微細化が進むと、この抵抗の
増大が無視できなくなる。この問題を解決するために金
属配線とSi基板間にこれらの相互反応を抑制する拡散バ
リア膜を挿入することが試みられている。拡散バリア膜
として各種検討されているが、低抵抗で耐熱性を有する
窒化チタンが注目されている。
基板との接合部での界面反応が生じ接合部の抵抗の増大
等が発生する。集積回路の微細化が進むと、この抵抗の
増大が無視できなくなる。この問題を解決するために金
属配線とSi基板間にこれらの相互反応を抑制する拡散バ
リア膜を挿入することが試みられている。拡散バリア膜
として各種検討されているが、低抵抗で耐熱性を有する
窒化チタンが注目されている。
また、窒化チタン膜は、装飾部品、切断工具等の表面
被覆膜としても用いられている。
被覆膜としても用いられている。
上記窒化チタン膜の成膜技術としては、イオンプレー
ティング法，スパッタリング法などの物理的成長法や化
学的気相成長法（以下CVD法）などが利用されている。
ティング法，スパッタリング法などの物理的成長法や化
学的気相成長法（以下CVD法）などが利用されている。
＜発明が解決しようとする課題＞ イオンプレーティング法は付着強度が優れているた
め、工具，装飾品などに実用化されているが段差被覆性
が悪いため基体を自公転させなければならない。また、
スパッタリング法はイオンプレーティング法に比べ段差
被覆性はやや改善されるものの、物理吸着であるため半
導体集積回路のような微細なものに対する被覆性に適用
限界がある。
め、工具，装飾品などに実用化されているが段差被覆性
が悪いため基体を自公転させなければならない。また、
スパッタリング法はイオンプレーティング法に比べ段差
被覆性はやや改善されるものの、物理吸着であるため半
導体集積回路のような微細なものに対する被覆性に適用
限界がある。
これに対してCVD法は、反応ガスの基板表面への到
着、基板表面での反応ガスの吸着，反応，泳動，核形
成，反応生成物の脱離が逐次進むため段差被覆性良く薄
膜を堆積する方法として有用である。CVDでTiN膜を形成
する主な方法として、高温下（1300℃以下）で四塩化チ
タン（以下TiCl4）と窒素ガス（以下N2）を反応させ
る。比較的低温（500℃）で形成するにはTiCl4とアンモ
ニアガス（以下NH3）を反応させる。しかしながら、半
導体集積回路にはTiCl4とN2系のような高温を必要とす
る工程は適用できない。TiCl4＋NH3系では多量の反応副
生成物（塩化アンモニュウム）が発生し汚染源となる。
また、原料にTiCl4を用いると形成したTiN膜に不純物と
してClが混入するため経時変化等の恐れがある。
着、基板表面での反応ガスの吸着，反応，泳動，核形
成，反応生成物の脱離が逐次進むため段差被覆性良く薄
膜を堆積する方法として有用である。CVDでTiN膜を形成
する主な方法として、高温下（1300℃以下）で四塩化チ
タン（以下TiCl4）と窒素ガス（以下N2）を反応させ
る。比較的低温（500℃）で形成するにはTiCl4とアンモ
ニアガス（以下NH3）を反応させる。しかしながら、半
導体集積回路にはTiCl4とN2系のような高温を必要とす
る工程は適用できない。TiCl4＋NH3系では多量の反応副
生成物（塩化アンモニュウム）が発生し汚染源となる。
また、原料にTiCl4を用いると形成したTiN膜に不純物と
してClが混入するため経時変化等の恐れがある。
本発明は上記の問題を解決した窒化チタン膜形成方法
の提供を目的とするものである。
の提供を目的とするものである。
＜課題を解決するための手段＞ 本発明の窒化チタン膜形成方法は、反応室内で表面に
窒化チタン膜が形成される基板及び該基板を搭載する保
持具を加熱し、該保持具と上記基板とからの輻射熱のみ
により、上記反応室に導入されたチタン及びアミンを含
む有機金属材料ガスとアンモニアガスとを有効成分とす
るガスに対して化学反応を生じさせ、上記基板表面に窒
化チタン膜を形成することを特徴とするものである。
窒化チタン膜が形成される基板及び該基板を搭載する保
持具を加熱し、該保持具と上記基板とからの輻射熱のみ
により、上記反応室に導入されたチタン及びアミンを含
む有機金属材料ガスとアンモニアガスとを有効成分とす
るガスに対して化学反応を生じさせ、上記基板表面に窒
化チタン膜を形成することを特徴とするものである。
＜実施例＞ 第１図は本発明の実施方法に用いる装置の構成図であ
る。
る。
チタンおよびアミンを含む有機金属原料（Ti（Ｎ（CH
3）２）４）を封入した容器１をヒーターにより加熱
し、原料のガスの発生に適する温度に保持する。この容
器１に、不活性ガス（N2,Ar）をキャリアガスとして流
し反応室２に原料ガスを導入する。同時にNH3ガスを反
応室２に導入し、原料ガスと反応させる。反応室２の圧
力は真空ポンプ（ターボ・モレキュラー・ポンプ３及び
ロータリーポンプ４）により一定の減圧状態に保たれて
いる。窒化チタン膜を堆積する基板５はサセプター６上
に置き、反応室底部からハロゲンランプ７によりサセプ
ター６を加熱する（8:石英ガラスから成る窓部）。温度
制御は基板に取り付けた熱電対によりランプ強度を制御
することにより行っている。９はその制御器である。
3）２）４）を封入した容器１をヒーターにより加熱
し、原料のガスの発生に適する温度に保持する。この容
器１に、不活性ガス（N2,Ar）をキャリアガスとして流
し反応室２に原料ガスを導入する。同時にNH3ガスを反
応室２に導入し、原料ガスと反応させる。反応室２の圧
力は真空ポンプ（ターボ・モレキュラー・ポンプ３及び
ロータリーポンプ４）により一定の減圧状態に保たれて
いる。窒化チタン膜を堆積する基板５はサセプター６上
に置き、反応室底部からハロゲンランプ７によりサセプ
ター６を加熱する（8:石英ガラスから成る窓部）。温度
制御は基板に取り付けた熱電対によりランプ強度を制御
することにより行っている。９はその制御器である。
上記基板、サセプターからの輻射熱により原料反応ガ
スが分解され、基板上にTiN膜を形成する。
スが分解され、基板上にTiN膜を形成する。
原料ガスのみでもTiN膜は形成できるが、膜形成はTi
リッチになる。また、キャリアガスとしてH2を用いる
と、熱分解した−Ｎ（CH3）、−CH3等のラジカルを安定
な気体NH（CH3）,CH4として保応室から排気できるため
Ｃ等の不純物除去が期待できる。
リッチになる。また、キャリアガスとしてH2を用いる
と、熱分解した−Ｎ（CH3）、−CH3等のラジカルを安定
な気体NH（CH3）,CH4として保応室から排気できるため
Ｃ等の不純物除去が期待できる。
本発明により形成したTiN膜のＸ線回折スペクトルを
第２図に示す。基板温度300℃以上で堆積した膜につい
てTiN結晶の回折パターン（111），（200）が観測され
た。本発明方法で形成したTiN膜および反応性スパッタ
リング法で形成したTiN膜のXPSスペクトルを第３図に示
す。本発明方法で形成したTiN膜のTi2P 3/2のピークは
反応性スパッタリング法で形成した膜のTi2P 3/2のピー
クとほぼ一致した。Ti2P 3/2の結合エネルギーは455eV
となり、この値はＮとの結合によるシフトとほぼ一致す
る。また、Nlsピークの結合エネルギーが397eVであるこ
とからも本発明により形成した膜が窒化物であることが
確認された。
第２図に示す。基板温度300℃以上で堆積した膜につい
てTiN結晶の回折パターン（111），（200）が観測され
た。本発明方法で形成したTiN膜および反応性スパッタ
リング法で形成したTiN膜のXPSスペクトルを第３図に示
す。本発明方法で形成したTiN膜のTi2P 3/2のピークは
反応性スパッタリング法で形成した膜のTi2P 3/2のピー
クとほぼ一致した。Ti2P 3/2の結合エネルギーは455eV
となり、この値はＮとの結合によるシフトとほぼ一致す
る。また、Nlsピークの結合エネルギーが397eVであるこ
とからも本発明により形成した膜が窒化物であることが
確認された。
上記実施例に於いては、チタンおよびアミンを含む有
機金属原料ガスとしてTi（Ｎ（CH3）２）４ガスを用い
る構成としているが、原料ガスとしてTi（Ｎ（C
2H5）２）４ガス或いはTi（Ｎ（C3H7）２）４ガス等を
用いることもできる。
機金属原料ガスとしてTi（Ｎ（CH3）２）４ガスを用い
る構成としているが、原料ガスとしてTi（Ｎ（C
2H5）２）４ガス或いはTi（Ｎ（C3H7）２）４ガス等を
用いることもできる。
＜発明の効果＞ 本発明の方法を用いることにより、CVD−TiN膜を半導
体集積回路の作製に導入可能な温度で形成でき、スパッ
タリング法よりも段差被覆性が優れているため、次世代
の超微細集積回路の拡散バリア膜形成方法として大いに
期待できるものである。また、本発明は、装飾部品，切
断工具等の表面被覆膜を構成する窒化チタン膜の形成に
も有効に利用することができるものである。
体集積回路の作製に導入可能な温度で形成でき、スパッ
タリング法よりも段差被覆性が優れているため、次世代
の超微細集積回路の拡散バリア膜形成方法として大いに
期待できるものである。また、本発明は、装飾部品，切
断工具等の表面被覆膜を構成する窒化チタン膜の形成に
も有効に利用することができるものである。
第１図は本発明の実施方法に用いる装置の構成図、第２
図は本発明方法により形成した膜のＸ線回折結果を示す
図、第３図は本発明方法により形成した膜のXPSスペク
トルを示す図である。 符号の説明 2:反応室、5:基板
図は本発明方法により形成した膜のＸ線回折結果を示す
図、第３図は本発明方法により形成した膜のXPSスペク
トルを示す図である。 符号の説明 2:反応室、5:基板
Claims (1)
- 【請求項１】反応室内で表面に窒化チタン膜が形成され
る基板及び該基板を搭載する保持具を加熱し、該保持具
と上記基板とからの輻射熱のみにより、上記反応室に導
入されたチタン及びアミンを含む有機金属材料ガスとア
ンモニアガスとを有効成分とするガスに対して化学反応
を生じさせ、上記基板表面に窒化チタン膜を形成するこ
とを特徴とする窒化チタン膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1082906A JP2544477B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 窒化チタン膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1082906A JP2544477B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 窒化チタン膜形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02259073A JPH02259073A (ja) | 1990-10-19 |
| JP2544477B2 true JP2544477B2 (ja) | 1996-10-16 |
Family
ID=13787301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1082906A Expired - Fee Related JP2544477B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 窒化チタン膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2544477B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5192589A (en) * | 1991-09-05 | 1993-03-09 | Micron Technology, Inc. | Low-pressure chemical vapor deposition process for depositing thin titanium nitride films having low and stable resistivity |
| US5254499A (en) * | 1992-07-14 | 1993-10-19 | Micron Technology, Inc. | Method of depositing high density titanium nitride films on semiconductor wafers |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5271174A (en) * | 1975-12-10 | 1977-06-14 | Fujitsu Ltd | Production of semiconductor device |
| JPS55164072A (en) * | 1979-06-08 | 1980-12-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Coating |
| EP0174743A3 (en) * | 1984-09-05 | 1988-06-08 | Morton Thiokol, Inc. | Process for transition metal nitrides thin film deposition |
-
1989
- 1989-03-31 JP JP1082906A patent/JP2544477B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02259073A (ja) | 1990-10-19 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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