JP3413276B2 - 薄膜の形成方法 - Google Patents
薄膜の形成方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は薄膜の形成方法に関し、
より詳細には半導体装置におけるコンタクトホールの内
表面にバリヤ層として形成されるＴｉＮ組成の薄膜の形
成方法に関する。
より詳細には半導体装置におけるコンタクトホールの内
表面にバリヤ層として形成されるＴｉＮ組成の薄膜の形
成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常、ＬＳＩのコンタクト部は下地に基
板表面の拡散層を有し、コンタクトホールを介してＡｌ
などの配線と接続されている。しかし今日のＬＳＩの微
細化、高集積化に伴い、このコンタクトホールのアスペ
クト比が増大し、コンタクトホールの径に比べてその深
さが深くなっているため、Ａｌなどの金属を完全にコン
タクトホールの中に埋め込むことが難しくなってきてい
る。
板表面の拡散層を有し、コンタクトホールを介してＡｌ
などの配線と接続されている。しかし今日のＬＳＩの微
細化、高集積化に伴い、このコンタクトホールのアスペ
クト比が増大し、コンタクトホールの径に比べてその深
さが深くなっているため、Ａｌなどの金属を完全にコン
タクトホールの中に埋め込むことが難しくなってきてい
る。
【０００３】そこで、コンタクトホール中への金属の埋
め込みを完全に行うため、コンタクトホール付近にＡｌ
などの金属の膜を形成した後に高温で熱処理を行い、前
記金属をコンタクトホールに流し込む方法（リフロープ
ロセス）が、半導体製造プロセスの工程数の削減の点か
らも有望視されている。
め込みを完全に行うため、コンタクトホール付近にＡｌ
などの金属の膜を形成した後に高温で熱処理を行い、前
記金属をコンタクトホールに流し込む方法（リフロープ
ロセス）が、半導体製造プロセスの工程数の削減の点か
らも有望視されている。
【０００４】しかし、ＬＳＩの微細化や高集積化につれ
て拡散層も浅くなっているため、この浅い拡散層の上に
直接Ａｌ金属を流し込むと、Ａｌスパイクが生じて接合
を破壊する、あるいはコンタクトホール底部にＳｉが析
出してコンタクト抵抗が増大するなどの問題が生じる。
て拡散層も浅くなっているため、この浅い拡散層の上に
直接Ａｌ金属を流し込むと、Ａｌスパイクが生じて接合
を破壊する、あるいはコンタクトホール底部にＳｉが析
出してコンタクト抵抗が増大するなどの問題が生じる。
【０００５】従来より前記したＡｌスパイクなどの問題
を防止するため、Ａｌ金属と半導体基板との間にバリア
メタルと呼ばれる金属やその化合物を使用した拡散防止
用の薄膜（バリア層）を形成する方法が採用されてい
る。ＴｉＮ薄膜は、比抵抗が小さく、かつ化学的に安定
であるという特性を有し、バリア層としての要求特性を
満足することから、バリア層形成用の化合物として汎用
されている。
を防止するため、Ａｌ金属と半導体基板との間にバリア
メタルと呼ばれる金属やその化合物を使用した拡散防止
用の薄膜（バリア層）を形成する方法が採用されてい
る。ＴｉＮ薄膜は、比抵抗が小さく、かつ化学的に安定
であるという特性を有し、バリア層としての要求特性を
満足することから、バリア層形成用の化合物として汎用
されている。
【０００６】このＴｉＮ薄膜の形成方法としては、例え
ば反応性スパッタ法やプラズマＣＶＤ法などが挙げられ
るが、前記反応性スパッタ法により形成された薄膜は段
差被覆性が悪く、コンタクトホールの底部には形成され
にくいと言う問題がある。一方、プラズマＣＶＤ法、そ
の中でも特に電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ：Elec-t
ron Cyclotron Resonance）励起によりプラズマを発生
される方法を利用したＣＶＤ法（以下、ＥＣＲプラズマ
ＣＶＤ法と記す）は、指向性に優れ、径の小さなコンタ
クトホールの内部にもほぼ均一な厚さの薄膜を形成する
ことができるため、次世代のＵＬＳＩのバリア層の形成
方法として注目されている。
ば反応性スパッタ法やプラズマＣＶＤ法などが挙げられ
るが、前記反応性スパッタ法により形成された薄膜は段
差被覆性が悪く、コンタクトホールの底部には形成され
にくいと言う問題がある。一方、プラズマＣＶＤ法、そ
の中でも特に電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ：Elec-t
ron Cyclotron Resonance）励起によりプラズマを発生
される方法を利用したＣＶＤ法（以下、ＥＣＲプラズマ
ＣＶＤ法と記す）は、指向性に優れ、径の小さなコンタ
クトホールの内部にもほぼ均一な厚さの薄膜を形成する
ことができるため、次世代のＵＬＳＩのバリア層の形成
方法として注目されている。
【０００７】そこで、このＥＣＲプラズマＣＶＤ法を用
いてＴｉＮ薄膜を形成する方法について、以下に説明す
る。図１は、このＥＣＲプラズマＣＶＤ法に用いられる
装置を模式的に示した断面図である。
いてＴｉＮ薄膜を形成する方法について、以下に説明す
る。図１は、このＥＣＲプラズマＣＶＤ法に用いられる
装置を模式的に示した断面図である。
【０００８】この装置は、プラズマ生成室１１と反応室
１２とからなる装置本体１３と、プラズマ生成室１１の
周囲に配設されて直流電源（図示せず）が接続された励
磁コイル１４と、マイクロ波発振器（図示せず）から発
振されたマイクロ波をプラズマ生成室１１に導入する導
波管１５などとから構成されている。１６は石英ガラス
等で形成されたマイクロ波導入窓、１７はこのマイクロ
波導入窓１６に高周波（ＲＦ）電源を印加する高周波発
生源、１８は試料１９が載置される試料台をそれぞれ表
している。
１２とからなる装置本体１３と、プラズマ生成室１１の
周囲に配設されて直流電源（図示せず）が接続された励
磁コイル１４と、マイクロ波発振器（図示せず）から発
振されたマイクロ波をプラズマ生成室１１に導入する導
波管１５などとから構成されている。１６は石英ガラス
等で形成されたマイクロ波導入窓、１７はこのマイクロ
波導入窓１６に高周波（ＲＦ）電源を印加する高周波発
生源、１８は試料１９が載置される試料台をそれぞれ表
している。
【０００９】プラズマ生成室１１は略円筒形状に形成さ
れ、このプラズマ生成室１１の上部壁の略中央部にはマ
イクロ波を導入するための第１の孔２０が形成されてお
り、プラズマ生成室１１の下方には、このプラズマ生成
室１１よりも大口径の反応室１２が一体的に形成されて
いる。また、この反応室１２とプラズマ生成室１１と
は、仕切板２１によって仕切られており、この仕切板２
１の略中央部には第２の孔（プラズマ引出窓）２２が形
成されている。
れ、このプラズマ生成室１１の上部壁の略中央部にはマ
イクロ波を導入するための第１の孔２０が形成されてお
り、プラズマ生成室１１の下方には、このプラズマ生成
室１１よりも大口径の反応室１２が一体的に形成されて
いる。また、この反応室１２とプラズマ生成室１１と
は、仕切板２１によって仕切られており、この仕切板２
１の略中央部には第２の孔（プラズマ引出窓）２２が形
成されている。
【００１０】さらに、反応室１２の側壁には第１の導入
配管２３が接続され、反応室１２の底部には排気系（図
示せず）に連通している排気配管２４が接続されてい
る。また、プラズマ生成室１１の上壁部には第２の導入
配管２５が接続されている。
配管２３が接続され、反応室１２の底部には排気系（図
示せず）に連通している排気配管２４が接続されてい
る。また、プラズマ生成室１１の上壁部には第２の導入
配管２５が接続されている。
【００１１】高周波発生源１７は高周波発振器２６とマ
ッチングボックス２７とから構成され、マイクロ波導入
窓１６と導波管１５との間に挟着された平板電極２８を
介してマイクロ波導入窓１６に高周波（ＲＦ）が印加さ
れるようになっている。
ッチングボックス２７とから構成され、マイクロ波導入
窓１６と導波管１５との間に挟着された平板電極２８を
介してマイクロ波導入窓１６に高周波（ＲＦ）が印加さ
れるようになっている。
【００１２】試料台１８には試料１９に高周波を印加す
るための高周波発振器３１が、マッチングボックス３０
を介して接続されている。この高周波発振器３１により
試料１９に所定の高周波を印加し、前述の薄膜の形成方
法を実施することにより、試料１９にかかるバイアス電
圧により、アスペクト比が高い場合でも段差被覆性の良
好な薄膜を形成することができる。
るための高周波発振器３１が、マッチングボックス３０
を介して接続されている。この高周波発振器３１により
試料１９に所定の高周波を印加し、前述の薄膜の形成方
法を実施することにより、試料１９にかかるバイアス電
圧により、アスペクト比が高い場合でも段差被覆性の良
好な薄膜を形成することができる。
【００１３】また、試料１９を所定のヒータ等で加熱
し、試料１９の温度を所定値、例えば２００〜６００℃
に保つと、形成される薄膜の結晶化が促進され、薄膜の
電気伝導性が良好なものとなる。
し、試料１９の温度を所定値、例えば２００〜６００℃
に保つと、形成される薄膜の結晶化が促進され、薄膜の
電気伝導性が良好なものとなる。
【００１４】上記装置を用いてＴｉＮ薄膜を形成するに
は、まず排気系を操作して装置本体１３内を減圧し、こ
の後、ＴｉＣｌ4 を第１の導入配管２３から反応室１２
内に供給する一方、Ａｒ、Ｈ2 、Ｎ2 をプラズマ生成室
１１内に第２の導入配管２５から供給する。この後、装
置本体１３内を所定の圧力に設定する。
は、まず排気系を操作して装置本体１３内を減圧し、こ
の後、ＴｉＣｌ4 を第１の導入配管２３から反応室１２
内に供給する一方、Ａｒ、Ｈ2 、Ｎ2 をプラズマ生成室
１１内に第２の導入配管２５から供給する。この後、装
置本体１３内を所定の圧力に設定する。
【００１５】さらにマイクロ波発振器から導波管１５を
介してマイクロ波をプラズマ生成室１１に導入すると共
に、励磁コイル１４に直流電流を流してプラズマ生成室
１１内に磁場を生じさせる。そしてプラズマ生成室１１
内で高エネルギ電子と原料ガスとを衝突させ、この原料
ガスを分解してイオン化し、プラズマを生成させる。一
方、高周波発生源１７に通電してマイクロ波導入窓１６
に高周波を印加し、マイクロ波導入窓１６に発生するバ
イアス電圧によるＡｒイオンのスパッタ効果により、Ｔ
ｉＮ薄膜がマイクロ波導入窓１６に付着するのを防止す
る。
介してマイクロ波をプラズマ生成室１１に導入すると共
に、励磁コイル１４に直流電流を流してプラズマ生成室
１１内に磁場を生じさせる。そしてプラズマ生成室１１
内で高エネルギ電子と原料ガスとを衝突させ、この原料
ガスを分解してイオン化し、プラズマを生成させる。一
方、高周波発生源１７に通電してマイクロ波導入窓１６
に高周波を印加し、マイクロ波導入窓１６に発生するバ
イアス電圧によるＡｒイオンのスパッタ効果により、Ｔ
ｉＮ薄膜がマイクロ波導入窓１６に付着するのを防止す
る。
【００１６】生成されたプラズマはプラズマ引出窓２２
を通過し、発散磁界により試料台１８の方向に加速さ
れ、試料台１８に載置された半導体基板などの試料１９
の表面にＴｉＮ薄膜を形成する。
を通過し、発散磁界により試料台１８の方向に加速さ
れ、試料台１８に載置された半導体基板などの試料１９
の表面にＴｉＮ薄膜を形成する。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】上記した装置における
ＴｉＮ薄膜形成の反応メカニズムとしては、下記の化１
式の反応が考えられる。
ＴｉＮ薄膜形成の反応メカニズムとしては、下記の化１
式の反応が考えられる。
【００１８】
【化１】２ＴｉＣｌ4 ＋ Ｎ2 ＋ ４Ｈ2 → ２
ＴｉＮ ＋ ８ＨＣｌ↑ 上記化１式の反応が完全に右側に進行し、生成したＴｉ
Ｎ薄膜中から塩酸が完全に除去されれば、ＴｉＮ薄膜中
に塩素分は残留しないはずである。
ＴｉＮ ＋ ８ＨＣｌ↑ 上記化１式の反応が完全に右側に進行し、生成したＴｉ
Ｎ薄膜中から塩酸が完全に除去されれば、ＴｉＮ薄膜中
に塩素分は残留しないはずである。
【００１９】しかし、ＴｉＣｌ4 を完全に分解してＴｉ
＋４Ｃｌとするためには４００kcalmol-1 以上の非常に
高いエネルギを必要とするため、必ずしもＴｉＣｌ4 が
完全に分解されずに形成されたＴｉＮ薄膜中に残留した
り、又は前記ＴｉＮ薄膜中のＴｉＣｌ4 が分解し、発生
したＣｌ2 が前記ＴｉＮ薄膜に吸着されるという現象が
生ずる。前記ＴｉＮ薄膜中に残留した塩素分（前記ＨＣ
ｌなども含む）は、上層部のＡｌなどの配線と反応して
Ａｌなどの腐食を引き起こし、このために配線が断線し
たり、その電気抵抗が増大するという課題があった。こ
のような配線の腐食は、当然ながらＬＳＩ素子の信頼性
を著しく低下させることになる。
＋４Ｃｌとするためには４００kcalmol-1 以上の非常に
高いエネルギを必要とするため、必ずしもＴｉＣｌ4 が
完全に分解されずに形成されたＴｉＮ薄膜中に残留した
り、又は前記ＴｉＮ薄膜中のＴｉＣｌ4 が分解し、発生
したＣｌ2 が前記ＴｉＮ薄膜に吸着されるという現象が
生ずる。前記ＴｉＮ薄膜中に残留した塩素分（前記ＨＣ
ｌなども含む）は、上層部のＡｌなどの配線と反応して
Ａｌなどの腐食を引き起こし、このために配線が断線し
たり、その電気抵抗が増大するという課題があった。こ
のような配線の腐食は、当然ながらＬＳＩ素子の信頼性
を著しく低下させることになる。
【００２０】先に、本発明者らはこのような課題を解決
するため、上記したＥＣＲプラズマＣＶＤ法に用いられ
る装置によりＴｉＮ薄膜を形成した後、前記ＴｉＮ薄膜
にＡｒ及びＨ2 からなるプラズマを照射することによ
り、ＴｉＮ薄膜中の塩素濃度を低下させる提案を行った
（特開平５−４７７０７号）。
するため、上記したＥＣＲプラズマＣＶＤ法に用いられ
る装置によりＴｉＮ薄膜を形成した後、前記ＴｉＮ薄膜
にＡｒ及びＨ2 からなるプラズマを照射することによ
り、ＴｉＮ薄膜中の塩素濃度を低下させる提案を行った
（特開平５−４７７０７号）。
【００２１】前記方法はＴｉＮ薄膜に吸着しているＣｌ
2 にＨ2 ガスを含むプラズマを照射することにより、Ｃ
ｌ2 をＨＣｌに変換して揮散を容易にし、前記ＴｉＮ薄
膜中の塩素濃度を低下させるものである。この場合、Ｈ
2 ガスに添加したＡｒはプラズマの安定放電やイオンの
衝撃効果に寄与し、これによりＣｌ2 のＨＣｌへの変換
を間接的に促進していると考えられる。
2 にＨ2 ガスを含むプラズマを照射することにより、Ｃ
ｌ2 をＨＣｌに変換して揮散を容易にし、前記ＴｉＮ薄
膜中の塩素濃度を低下させるものである。この場合、Ｈ
2 ガスに添加したＡｒはプラズマの安定放電やイオンの
衝撃効果に寄与し、これによりＣｌ2 のＨＣｌへの変換
を間接的に促進していると考えられる。
【００２２】しかし、上記したＡｒ及びＨ2 からなるプ
ラズマをＴｉＮ薄膜に照射する方法では、ＴｉＮ薄膜中
に残留している塩素分を除去する効果あるものの、前記
ＴｉＮ薄膜中には依然として少しではあるが塩素分が残
留し、完全にＴｉＮ薄膜中の塩素分を効果的に除去する
ことはできなかった。
ラズマをＴｉＮ薄膜に照射する方法では、ＴｉＮ薄膜中
に残留している塩素分を除去する効果あるものの、前記
ＴｉＮ薄膜中には依然として少しではあるが塩素分が残
留し、完全にＴｉＮ薄膜中の塩素分を効果的に除去する
ことはできなかった。
【００２３】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
のであり、ＴｉＣｌ4 、Ｈ2 及びＮ2 を含むガスを原料
とし、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法によりＴｉＮ薄膜を形成
する方法において、殆ど塩素分を含まず、上部に形成さ
れる配線などを腐食させる虞れのないＴｉＮ薄膜を形成
することができる薄膜の形成方法を提供することを目的
としている。
のであり、ＴｉＣｌ4 、Ｈ2 及びＮ2 を含むガスを原料
とし、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法によりＴｉＮ薄膜を形成
する方法において、殆ど塩素分を含まず、上部に形成さ
れる配線などを腐食させる虞れのないＴｉＮ薄膜を形成
することができる薄膜の形成方法を提供することを目的
としている。
【００２４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る薄膜の形成方法は、ＴｉＣｌ4、Ｈ2及び
Ｎ2を含むガスを原料とし、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法に
よりＴｉＮの薄膜を形成する薄膜の形成方法において、
ＴｉＮ薄膜を形成した後、前記ＴｉＮ薄膜表面に、Ｎ 2
ガスと不活性ガスとからなるプラズマを照射することを
特徴としている（１）。
に本発明に係る薄膜の形成方法は、ＴｉＣｌ4、Ｈ2及び
Ｎ2を含むガスを原料とし、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法に
よりＴｉＮの薄膜を形成する薄膜の形成方法において、
ＴｉＮ薄膜を形成した後、前記ＴｉＮ薄膜表面に、Ｎ 2
ガスと不活性ガスとからなるプラズマを照射することを
特徴としている（１）。
【００２５】また、本発明に係る薄膜の形成方法は、Ｔ
ｉＣｌ4、Ｈ2及びＮ2を含むガスを原料とし、ＥＣＲプ
ラズマＣＶＤ法によりＴｉＮの薄膜を形成する薄膜の形
成方法において、ＴｉＮ薄膜を形成した後、前記ＴｉＮ
薄膜表面に、Ｎ 2ガスとＨ2ガスと不活性ガスとからなる
プラズマを照射することを特徴としている（２）。
ｉＣｌ4、Ｈ2及びＮ2を含むガスを原料とし、ＥＣＲプ
ラズマＣＶＤ法によりＴｉＮの薄膜を形成する薄膜の形
成方法において、ＴｉＮ薄膜を形成した後、前記ＴｉＮ
薄膜表面に、Ｎ 2ガスとＨ2ガスと不活性ガスとからなる
プラズマを照射することを特徴としている（２）。
【００２６】
【作用】前記したようにＴｉＮ薄膜中には、ＴｉＣｌ4
又はその部分分解物であるＴｉＣｌx など、比較的高沸
点の成分が含有されていると考えられる。
又はその部分分解物であるＴｉＣｌx など、比較的高沸
点の成分が含有されていると考えられる。
【００２７】上記した薄膜の形成方法（１）において
は、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法によりＴｉＮ薄膜を形成し
た後、このような塩素分が残留しているＴｉＮ薄膜の表
面に、Ｎ 2ガスと不活性ガスとからなるプラズマを照射
する。このプラズマ照射により、下記の化２式の反応が
進行すると考えられる。
は、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法によりＴｉＮ薄膜を形成し
た後、このような塩素分が残留しているＴｉＮ薄膜の表
面に、Ｎ 2ガスと不活性ガスとからなるプラズマを照射
する。このプラズマ照射により、下記の化２式の反応が
進行すると考えられる。
【００２８】
【化２】
２ＴｉＣｌx ＋ Ｎ2 → ２ＴｉＮ ＋ ｘＣｌ2
従って、前記ＴｉＮ薄膜中に含有されるＴｉＣｌx はＴ
ｉＮとＣｌ2 とに変換され、ＴｉＣｌx に比べてより低
沸点のＣｌ2 が揮散することにより、前記ＴｉＮ薄膜中
の塩素分を低減することができると推定される。
ｉＮとＣｌ2 とに変換され、ＴｉＣｌx に比べてより低
沸点のＣｌ2 が揮散することにより、前記ＴｉＮ薄膜中
の塩素分を低減することができると推定される。
【００２９】また、上記した薄膜の形成方法（２）にお
いては、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法によりＴｉＮ薄膜を形
成した後、このような塩素分が残留しているＴｉＮ薄膜
の表面に、Ｎ 2ガスとＨ2ガスと不活性ガスとからなるプ
ラズマを照射する。このプラズマ照射により、上記した
化２式の反応と共に、下記の化３式の反応が進行すると
考えられる。
いては、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法によりＴｉＮ薄膜を形
成した後、このような塩素分が残留しているＴｉＮ薄膜
の表面に、Ｎ 2ガスとＨ2ガスと不活性ガスとからなるプ
ラズマを照射する。このプラズマ照射により、上記した
化２式の反応と共に、下記の化３式の反応が進行すると
考えられる。
【００３０】
【化３】２ＴｉＣｌx ＋ Ｎ2 ＋ ｘＨ2 → ２
ＴｉＮ ＋ ２ｘＨＣｌ この反応によりＴｉＮ薄膜中に残留したＴｉＣｌx はＴ
ｉＮとＨＣｌとに変換される。また、上記化２式の反応
により生成したＣｌ2 もＨ2 によりＨＣｌに変換され
る。このような反応で生成したＨＣｌの沸点は−８４．
９℃であり、Ｃｌ2 の沸点の−３４．１℃と比較してそ
の沸点がより低く、より揮散し易いため、さらに効果的
にＴｉＮ薄膜中の塩素分の量を低減することができると
推定される。
ＴｉＮ ＋ ２ｘＨＣｌ この反応によりＴｉＮ薄膜中に残留したＴｉＣｌx はＴ
ｉＮとＨＣｌとに変換される。また、上記化２式の反応
により生成したＣｌ2 もＨ2 によりＨＣｌに変換され
る。このような反応で生成したＨＣｌの沸点は−８４．
９℃であり、Ｃｌ2 の沸点の−３４．１℃と比較してそ
の沸点がより低く、より揮散し易いため、さらに効果的
にＴｉＮ薄膜中の塩素分の量を低減することができると
推定される。
【００３１】
【実施例及び比較例】以下、本発明に係る薄膜の形成方
法の実施例を図面に基づいて説明する。なお実施例に係
るＥＣＲプラズマＣＶＤ法に用いられる装置は「従来の
技術」で説明したものと同様であるので、ここではその
詳しい説明は省略することとする。
法の実施例を図面に基づいて説明する。なお実施例に係
るＥＣＲプラズマＣＶＤ法に用いられる装置は「従来の
技術」で説明したものと同様であるので、ここではその
詳しい説明は省略することとする。
【００３２】次に、上記装置を用いた実施例に係る薄膜
（ＴｉＮ薄膜）の形成方法（実施例１）について説明す
る。まず試料１９としてシリコン基板を使用して試料台
１８に載置し、試料１９の温度を５００℃に設定して、
以下の方法により前記シリコン基板表面にＴｉＮ薄膜を
形成した。
（ＴｉＮ薄膜）の形成方法（実施例１）について説明す
る。まず試料１９としてシリコン基板を使用して試料台
１８に載置し、試料１９の温度を５００℃に設定して、
以下の方法により前記シリコン基板表面にＴｉＮ薄膜を
形成した。
【００３３】最初に、排気系を操作して装置本体１３内
を減圧し、この後、ＴｉＣｌ4 を第１の導入配管２３か
ら１０ｓｃｃｍの流量で反応室１２内に供給した。一
方、第２の導入配管２５から、Ａｒを７５ｓｃｃｍ、Ｈ
2 を２６ｓｃｃｍ、Ｎ2 を８ｓｃｃｍの流量に設定して
それぞれプラズマ生成室１１内に供給し、この後装置本
体１３内を３．０ｍＴｏｒｒの圧力に設定した。
を減圧し、この後、ＴｉＣｌ4 を第１の導入配管２３か
ら１０ｓｃｃｍの流量で反応室１２内に供給した。一
方、第２の導入配管２５から、Ａｒを７５ｓｃｃｍ、Ｈ
2 を２６ｓｃｃｍ、Ｎ2 を８ｓｃｃｍの流量に設定して
それぞれプラズマ生成室１１内に供給し、この後装置本
体１３内を３．０ｍＴｏｒｒの圧力に設定した。
【００３４】次に、マイクロ波発振器から導波管１５を
介して２．４５ＧＨｚのマイクロ波を２．８ｋＷのパワ
ーでプラズマ生成室１１に導入すると共に、励磁コイル
１４に直流電流を流してプラズマ生成室１１内に磁場を
生じさせてプラズマを生成し、試料１９の表面にＴｉＮ
薄膜を形成した。
介して２．４５ＧＨｚのマイクロ波を２．８ｋＷのパワ
ーでプラズマ生成室１１に導入すると共に、励磁コイル
１４に直流電流を流してプラズマ生成室１１内に磁場を
生じさせてプラズマを生成し、試料１９の表面にＴｉＮ
薄膜を形成した。
【００３５】また、高周波発生源１７に通電してマイク
ロ波導入窓１６に１３．５６ＭＨｚの高周波を１５０Ｗ
のパワーで印加し、ＴｉＮ薄膜がマイクロ波導入窓１６
に付着するのを防止した。
ロ波導入窓１６に１３．５６ＭＨｚの高周波を１５０Ｗ
のパワーで印加し、ＴｉＮ薄膜がマイクロ波導入窓１６
に付着するのを防止した。
【００３６】このＴｉＮ薄膜の形成後、装置本体１３内
のガスを完全に排気し、新たにＡｒを７５ｓｃｃｍ、Ｎ
2 を２６ｓｃｃｍの流量で流し、装置本体１３内の圧力
を３．０ｍＴｏｒｒに設定し、その他は上記ＴｉＮ薄膜
の形成方法と同様の条件でプラズマを３０秒間照射し、
前記ＴｉＮ薄膜に塩素の除去処理を施した。
のガスを完全に排気し、新たにＡｒを７５ｓｃｃｍ、Ｎ
2 を２６ｓｃｃｍの流量で流し、装置本体１３内の圧力
を３．０ｍＴｏｒｒに設定し、その他は上記ＴｉＮ薄膜
の形成方法と同様の条件でプラズマを３０秒間照射し、
前記ＴｉＮ薄膜に塩素の除去処理を施した。
【００３７】次に、実施例２として、上記実施例１の場
合と同様の条件でＴｉＮ薄膜を形成した後、Ａｒを７５
ｓｃｃｍ、Ｈ2 を２６ｓｃｃｍ、Ｎ2 を１０ｓｃｃｍの
流量で流した他は上記実施例１の場合と同様にＴｉＮ薄
膜にプラズマを照射し、前記ＴｉＮ薄膜に塩素の除去処
理を施した。
合と同様の条件でＴｉＮ薄膜を形成した後、Ａｒを７５
ｓｃｃｍ、Ｈ2 を２６ｓｃｃｍ、Ｎ2 を１０ｓｃｃｍの
流量で流した他は上記実施例１の場合と同様にＴｉＮ薄
膜にプラズマを照射し、前記ＴｉＮ薄膜に塩素の除去処
理を施した。
【００３８】また、比較例１として、上記実施例１の場
合と同様の条件でＴｉＮ薄膜を形成した後、Ａｒを７５
ｓｃｃｍ、Ｈ2 を２６ｓｃｃｍの流量で流した他は上記
実施例１の場合と同様に同様にＴｉＮ薄膜にプラズマを
照射し、前記ＴｉＮ薄膜に塩素の除去処理を施した。
合と同様の条件でＴｉＮ薄膜を形成した後、Ａｒを７５
ｓｃｃｍ、Ｈ2 を２６ｓｃｃｍの流量で流した他は上記
実施例１の場合と同様に同様にＴｉＮ薄膜にプラズマを
照射し、前記ＴｉＮ薄膜に塩素の除去処理を施した。
【００３９】また、ＴｉＮ薄膜の形成後に何の処理も行
わなかった場合を比較例２とした。上記した種々の方法
により得られた実施例１〜２及び比較例１〜２に係るＴ
ｉＮ薄膜の膜表面の塩素濃度の分析を蛍光Ｘ線を用いて
行った。
わなかった場合を比較例２とした。上記した種々の方法
により得られた実施例１〜２及び比較例１〜２に係るＴ
ｉＮ薄膜の膜表面の塩素濃度の分析を蛍光Ｘ線を用いて
行った。
【００４０】図２は、その結果を示したグラフであり、
縦軸にはＴｉＮ薄膜表面の単位面積当たりの塩素原子の
数を示している。
縦軸にはＴｉＮ薄膜表面の単位面積当たりの塩素原子の
数を示している。
【００４１】図２より明らかなように、ＴｉＮ薄膜の形
成後に何ら処理を施していないＴｉＮ薄膜（比較例２）
や、ＡｒとＨ2 の混合ガスからなるプラズマを照射した
ＴｉＮ薄膜（比較例１）に比べ、Ｎ2 とＡｒとの混合ガ
スからなるプラズマを照射したＴｉＮ薄膜（実施例１）
では、その塩素量が減少している。実施例１に係るＴｉ
Ｎ薄膜の塩素量はプラズマ処理を行っていないもの（比
較例２）と比較すると約１／３に減少している。
成後に何ら処理を施していないＴｉＮ薄膜（比較例２）
や、ＡｒとＨ2 の混合ガスからなるプラズマを照射した
ＴｉＮ薄膜（比較例１）に比べ、Ｎ2 とＡｒとの混合ガ
スからなるプラズマを照射したＴｉＮ薄膜（実施例１）
では、その塩素量が減少している。実施例１に係るＴｉ
Ｎ薄膜の塩素量はプラズマ処理を行っていないもの（比
較例２）と比較すると約１／３に減少している。
【００４２】さらに、Ｎ2 とＡｒとＨ2 との混合ガスか
らなるプラズマを照射したＴｉＮ薄膜（実施例２）で
は、塩素量がさらに実施例１に係るＴｉＮ薄膜の場合の
約１／２となっている。
らなるプラズマを照射したＴｉＮ薄膜（実施例２）で
は、塩素量がさらに実施例１に係るＴｉＮ薄膜の場合の
約１／２となっている。
【００４３】この結果から明らかなように、実施例に係
る薄膜の形成方法では、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法により
ＴｉＮ薄膜を形成した後、前記ＴｉＮ薄膜表面に、Ｎ2
ガスと不活性ガスとからなるプラズマ、又は前記ガスに
さらにＨ2 ガスが添加されたガスからなるプラズマを照
射するので、ＴｉＮ薄膜中に含まれる塩素分を揮散し易
い物質に変換することができ、実施例に係るプラズマ処
理を施したＴｉＮ薄膜ではプラズマ処理を施さないもの
と比較して、約１／３〜１／６程度にまで塩素量を減少
させることができる。
る薄膜の形成方法では、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法により
ＴｉＮ薄膜を形成した後、前記ＴｉＮ薄膜表面に、Ｎ2
ガスと不活性ガスとからなるプラズマ、又は前記ガスに
さらにＨ2 ガスが添加されたガスからなるプラズマを照
射するので、ＴｉＮ薄膜中に含まれる塩素分を揮散し易
い物質に変換することができ、実施例に係るプラズマ処
理を施したＴｉＮ薄膜ではプラズマ処理を施さないもの
と比較して、約１／３〜１／６程度にまで塩素量を減少
させることができる。
【００４４】
【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る薄膜の
形成方法にあっては、ＴｉＣｌ4、Ｈ2及びＮ2を含むガ
スを原料とし、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法によりＴｉＮの
薄膜を形成する薄膜の形成方法において、ＴｉＮ薄膜を
形成した後、前記ＴｉＮ薄膜表面に、Ｎ 2ガスと不活性
ガスとからなるプラズマを照射するので、前記ＴｉＮ薄
膜中に含まれる塩素分を揮散し易い物質に変換すること
ができ、前記ＴｉＮ薄膜中の塩素分を大きく減少させる
ことができる。その結果、前記ＴｉＮ薄膜中に残留した
塩素分が、上層部のＡｌなどの配線を腐食する虞れがな
くなり、ＬＳＩ素子の信頼性を向上させることができ
る。
形成方法にあっては、ＴｉＣｌ4、Ｈ2及びＮ2を含むガ
スを原料とし、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法によりＴｉＮの
薄膜を形成する薄膜の形成方法において、ＴｉＮ薄膜を
形成した後、前記ＴｉＮ薄膜表面に、Ｎ 2ガスと不活性
ガスとからなるプラズマを照射するので、前記ＴｉＮ薄
膜中に含まれる塩素分を揮散し易い物質に変換すること
ができ、前記ＴｉＮ薄膜中の塩素分を大きく減少させる
ことができる。その結果、前記ＴｉＮ薄膜中に残留した
塩素分が、上層部のＡｌなどの配線を腐食する虞れがな
くなり、ＬＳＩ素子の信頼性を向上させることができ
る。
【００４５】また、本発明に係る薄膜の形成方法は、Ｔ
ｉＣｌ4、Ｈ2及びＮ2を含むガスを原料とし、ＥＣＲプ
ラズマＣＶＤ法によりＴｉＮの薄膜を形成する薄膜の形
成方法において、ＴｉＮ薄膜を形成した後、前記ＴｉＮ
薄膜表面に、Ｎ 2ガスとＨ2ガスと不活性ガスとからなる
プラズマを照射するので、前記ＴｉＮ薄膜中に含まれる
塩素分をより揮散し易い物質に変換することができ、前
記ＴｉＮ薄膜中の塩素分をさらに大きく減少させること
ができる。
ｉＣｌ4、Ｈ2及びＮ2を含むガスを原料とし、ＥＣＲプ
ラズマＣＶＤ法によりＴｉＮの薄膜を形成する薄膜の形
成方法において、ＴｉＮ薄膜を形成した後、前記ＴｉＮ
薄膜表面に、Ｎ 2ガスとＨ2ガスと不活性ガスとからなる
プラズマを照射するので、前記ＴｉＮ薄膜中に含まれる
塩素分をより揮散し易い物質に変換することができ、前
記ＴｉＮ薄膜中の塩素分をさらに大きく減少させること
ができる。
【図１】ＥＣＲプラズマＣＶＤ法に用いられる装置を模
式的に示した断面図である。
式的に示した断面図である。
【図２】実施例１〜２及び比較例１〜２の場合に形成さ
れたＴｉＮ薄膜の単位面積当たりの塩素原子の数を示し
たグラフである。
れたＴｉＮ薄膜の単位面積当たりの塩素原子の数を示し
たグラフである。
Claims (5)
- 【請求項１】 ＴｉＣｌ4、Ｈ2およびＮ2を含むガスを
原料とし、プラズマを利用したＣＶＤ法によりＴｉＮの
薄膜を形成する薄膜の形成方法において、ＴｉＮ薄膜を
形成した後、前記ＴｉＮ薄膜表面に、Ｎ 2ガスと不活性
ガスとからなるプラズマを照射することを特徴とする薄
膜の形成方法。 - 【請求項２】 ＴｉＣｌ4、Ｈ2およびＮ2を含むガスを
原料とし、プラズマを利用したＣＶＤ法によりＴｉＮの
薄膜を形成する薄膜の形成方法において、ＴｉＮ薄膜を
形成した後、前記ＴｉＮ薄膜表面に、Ｎ 2ガスとＨ2ガス
と不活性ガスとからなるプラズマを照射することを特徴
とする薄膜の形成方法。 - 【請求項３】 前記ＴｉＮ薄膜を形成した後、引続き同
一装置内において、プラズマ照射することを特徴とする
請求項１または２に記載の薄膜の形成方法。 - 【請求項４】 前記プラズマを利用したＣＶＤ法は、電
子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）励起により発生させた
プラズマであることを特徴とする請求項１〜３のいずれ
かに記載の薄膜の形成方法。 - 【請求項５】 前記薄膜は、半導体装置におけるコンタ
クトホールの内表面にバリヤ層として形成されることを
特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の薄膜の形成
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08175094A JP3413276B2 (ja) | 1994-04-20 | 1994-04-20 | 薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08175094A JP3413276B2 (ja) | 1994-04-20 | 1994-04-20 | 薄膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07297130A JPH07297130A (ja) | 1995-11-10 |
| JP3413276B2 true JP3413276B2 (ja) | 2003-06-03 |
Family
ID=13755121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08175094A Expired - Lifetime JP3413276B2 (ja) | 1994-04-20 | 1994-04-20 | 薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3413276B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1265279B1 (en) * | 2000-03-13 | 2009-10-14 | OHMI, Tadahiro | Method of fabricating a flash memory device |
| KR20040006481A (ko) * | 2002-07-12 | 2004-01-24 | 주식회사 하이닉스반도체 | 식각 및 증착장비의 항상성 개선방법 |
-
1994
- 1994-04-20 JP JP08175094A patent/JP3413276B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07297130A (ja) | 1995-11-10 |
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