JPH03265133A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH03265133A
JPH03265133A JP6272290A JP6272290A JPH03265133A JP H03265133 A JPH03265133 A JP H03265133A JP 6272290 A JP6272290 A JP 6272290A JP 6272290 A JP6272290 A JP 6272290A JP H03265133 A JPH03265133 A JP H03265133A
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refractory metal
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sputtering
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inert gas
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Mitsuhiro Togashi
富樫 光浩
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 窒化チタン層等リフラクトリ−メタルの窒化物層の形成
工程の改良に関し、 リフラクトリ−メタルをターゲットとして窒素ガスを含
む不活性ガス中においてなすスパッタ法を使用してリフ
ラクトリ−メタルの窒化物層を形成する工程を有する半
導体装置の製造方法において、窒化したりフラクトリー
メタルターゲットをクリーニングする工程(ターゲット
の表面に形成されている窒化物を除去する工程)におい
て不利益をともなわないように改良された半導体装置の
製造方法を提供することを目的とし、 リフラクトリ−メタルをターゲットとし、このターゲッ
トとウェーハとの間を遮るシャッタを有するスパッタ用
真空容器中に導入される窒素ガスを含む不活性ガス中に
おいてなすスパッタ法を使用してリフラクトリ−メタル
の窒化物層を形成する工程を有する半導体装置の製造方
法において、リフラクトリ−メタルの窒化物層を一旦形
成した後、次にリフラクトリ−メタルの窒化物層を形成
する前に、前記のシャッタを使用して前記のターゲット
と前記のウェーハとの間を遮り、それと同時に、不活性
ガスの導入は継続するが、窒素ガスの導入は遮断し、不
活性ガスのみの中においてスパッタをなして前記のター
ゲットの表面に形成されている前記のりフラクトリーメ
タルの窒化物層を除去する工程を実行する半導体装置の
製造方法を要旨とする。
(産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置の製造方法の改良に関する。特に
、シリコン層とこのシリコン層とオーミックコンタクト
されるアルミニウム層との間に形成されるバリヤ層とし
て、または、電界効果トランジスタのゲート電極として
使用される窒化チタン層等リフラクトリ−メタルの窒化
物層の形成工程の改良に関する。
〔従来の技術〕
シリコンを使用する半導体装置の電極・配線にアルミニ
ウムを使用することが多いが、シリコンとアルミニウム
とのオーミックコンタクト特性は必ずしも良好であると
は云えず、さらに、アルミニウムがシリコン中にマイグ
レートしてスパイクが形成される等の欠点もあるので、
シリコン層とアルミニウム層との間には何らかのバリヤ
層を介在させることが一般である。
このバリヤ層の材料の一つとして、窒化チタン等リフラ
クトリ−メタルの窒化物が使用される。
このリフラクトリ−メタルの窒化物は高融点であるにも
か覧わらず抵抗率が低いので、電界効果トランジスタの
ゲート電極の材料としても使用されている。
このリフラクトリ−メタルの窒化物の層を形成する従来
技術に係る方法の代表例はスパッタ法である。このスパ
ッタ法を使用して、リフラクトリ−メタルの窒化物を形
成するには、真空反応容器中に、その上にリフラクトリ
−メタルの窒化物が堆積される基板とりフラクトリーメ
タルのターゲットとを入れ、アルゴン等の不活性ガスと
窒素ガスとを導入して、直流電圧またはラジオ周波数程
度の高周波電圧を印加して、アルゴン等の不活性ガスと
窒素ガスとをプラズマ化して、ターゲットのりフラクト
リーメタルを励起してラジカルまたはイオンとして基板
上に飛翔させこ\に堆積すること\されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、上記のスバツタ工程において、ターゲットの
表面が窒化されて窒化物に変化することは避は難く、タ
ーゲットの表面が窒化されて窒化物になっていると、ス
パッタ工程において、瞬間的にスパーク放!(アーク放
11)が発生して真空反応容器中のプラズマ状態が急変
して堆積される物質に変化が生じ、極端な場合は連続し
て運転することが困雛になると云う欠点がある。
この欠点を解消するために、従来技術においては、間欠
的に、ターゲットのクリーニング工程(ターゲットの表
面に形成されている窒化物を除去する工程)を実施して
いる。具体的には、リフラクトリ−メタルの窒化物層の
形成工程を数十回実行する度にC数十枚のウェーハにリ
フラクトリ−メタルの窒化物層を形成する度に)、窒素
ガスの導入を中止し、アルゴンガス等不活性ガスのみを
導入してスパッタを実行し、リフラクトリ−メタルター
ゲットの表面に形成されていた窒化物を除去する工程を
必要としていた。
そのため、スルーブツトが低下するばかりでなく、か\
る工程を間欠的に挿入すると云う煩雑性が避は難かった
本発明の目的は、この欠点を解消することにあり、リフ
ラクトリ−メタルをターゲットとして窒素ガスを含む不
活性ガス中においてなすスパッタ法を使用してリフラク
トリ−メタルの窒化物層を形成する工程を有する半導体
装置の製造方法において、窒化したりフラクトリーメタ
ルターゲットをクリーニングする工程(ターゲットの表
面に形成されている窒化物を除去する工程)において不
利益をともなわないように改良された半導体装置の製造
方法を提供することにある。
除去する工程を実行する半導体装置の製造方法である。
[ilBを解決するための手段〕 上記の目的を達成する手段は、リフラクトリ−メタルを
ターゲット(12)とし、このターゲット(12)とウ
ェーハ(S)との間を遮るシャフタ(13)を有するス
パッタ用真空容器(1)中に導入される窒素ガスを含む
不活性ガス中においてなすスパッタ法を使用してリフラ
クトリ−メタルの窒化物層を形成する工程を有する半導
体装置の製造方法において、リフラクトリ−メタルの窒
化物層を一旦形成した後、次にリフラクトリ−メタルの
窒化物層を形成する前に、前記のシャッタ(13)を使
用して前記のターゲット (12)  と前記のウェー
ハ(S) との間を遮り、それと同時に、不活性ガスの
導入は継続するが、窒素ガスの導入は遮断し、不活性ガ
スのみの中においてスパッタをなして前記のターゲット
 (12)の表面に形成されている前記のりフラクトリ
ーメタルの窒化物層を〔作用〕 本発明においては、リフラクトリ−メタルの窒化物の層
を1層形成した後、−旦シャッタを閉塞して、半導体基
板とターゲットとの間を遮り、半導体基板上にリフラク
トリ−メタルの窒化物を形成するスパッタ工程を停止し
た状態において、スパッタ容器中に供給するガスをアル
ゴン等不活性ガスのみに切り替えて(アルゴン等不活性
ガスの供給は継続するが、窒素ガスの供給は停止し)、
リフラクトリ−メタルターゲット上に形成されているリ
フラクトリ−メタルの窒化物を除去し、方、このリフラ
クトリ−メタルターゲットのクリーニング期間に、ロー
ドロック等を使用して半導体基板を交換して次のりフラ
クトリーメタルの窒化物の層の形成工程の11!備をな
すこと覧されているので、スループットを低下すること
なく、リフラクトリ−メタルターゲット上に形成されて
いたリフラクトリ−メタルの窒化物の層を除去(リフラ
クトリ−メタルターゲットをクリーニング)することが
でき、リフラクトリ−メタルの窒化物の層を形成するス
パッタ工程において不可避のりフラクトソーメタルター
ゲット上に形成されたりフラクトリーメタルの窒化物の
層をクリーニングする工程において全く不利益を蒙らな
い半導体装置の製造方法が実現する。
〔実施例〕
以下、図面を参照して、本発明の一実施例に係る半導体
装置の製造方法について説明する。
第1a図参照 図は本発明の一実施例に係る半導体装置の製造方法の実
施に使用されるスパッタ装置の概略構造図である0図に
おいて、1は真空反応容器であり、バルブ■、・■2を
介して窒素源Nオと不活性ガスとしてのアルゴン源Ar
と連通されている。Pは排気装置であり、最高真空度1
0−’Torr程度まで排気可能である。11と12と
は平行平板電極であり、これらの間に直流電圧またばR
F[圧が印加される。これら平行平板電極の一方11は
、その上に半導体基板Sが載置されるサセプタであり、
他方12はターゲットであり、本例においてはチタン等
のりフラクトリーメタルである。13はシャッタであり
、半導体基板Sとターゲット12との間を遮断する。
2はロードロックであり、反応排気装置Pによって最高
真空度10−’Torr程度に排気されうる。
スパッタ用真空反応容器1との間は扉14によって開閉
可能とされ、大気との間は扉21によって開閉可能とさ
れている。23は半導体基板移動手段であり、半導体基
板Sを大気中からスパッタ用真空反応容器1に装入する
場合と、スパッタ用真空反応容器1から大気中に取り出
す場合に使用される。
次に、リフラクトリ−メタルの窒化膜を形成する工程に
ついて説明する。
まづ、排気装置Pを使用して、真空反応容器1を10−
’Torr程度に排気する。バルブV、−V。
を開いて、窒素ガスとアルゴンガスとを真空反応容器l
中に導入する。その結果、その内圧は10−’Torr
程度に上昇する。ロードロック2の扉21を開いて半導
体基板Sが乗せられた半導体基板移動手段を大気中から
ロードロック2中に搬入する。
次に、排気装?&Pを使用して、ロードロック2中を1
0−’Torr程度に排気する。スパッタ用真空反応容
器1のwi14を開いて、半導体基板Sが乗せられた半
導体基板移動手段をロードロック2中からスパッタ用真
空反応容器1中に搬入する。
シャッタ13を開いて、平行平板電極11・12間に電
圧(本例においては半導体基板Sを正としりフラクトリ
ーメタルターゲット12を負とする直流電圧)を印加し
、アルゴンガスと窒素ガスとをプラズマ化して、スパッ
タを実行する。すなわち、プラズマ化したアルゴンと窒
素とは負電位のターゲットに吸引されてこれと衝突し、
リフラクトリ−メタルの微粒子を半導体基板S上に飛翔
させ、こ\に堆積させるが、このとき、活性の強い窒素
とりフラクトリーメタルは反応してリフラクトリ−メタ
ルの窒化物として堆積する。
このスパッタ工程において、リフラクトリ−メタルター
ゲット12もまた窒化されることは止むを得ない。
以上のスパッタ工程期間に、ロードロック2は一旦真空
を破られて、別の半導体基板移動手段23に乗せられた
別の半導体基板Sがロードロック2中に搬入され、再び
、高真空状態に排気されている。
リフラクトリ−メタルの窒化物層を形成するスパッタ工
程完了後にシャッタ13を閉して、半導体基板Sとリフ
ラクトリ−メタルターゲット12とを遮断し、同時に、
バルブ■1を閉じて窒素ガスの供給を停止する。しかし
、不活性ガスのみは供給されつ\けられており、また、
半導体基板Sとリフラクトリーメタルターゲント12と
の間には電圧は印加されつりけられているので、不活性
ガスのみはプラズマ化して、このプラズマはりフラクト
リーメタルターゲソト12に衝突して、その表面に形成
されているリフラクトリ−メタルの窒化物をイオンミリ
ングして除去する。
その間に、扉14を開いて半導体基板移動手段23を使
用して、その上にリフラクトリ−メタルの窒化物が形成
されている半導体基板Sをロードロック2中に取り出し
、別の半導体基板移動手段23に乗せられている新しい
半導体基板を反応容器1に搬入して扉14を閉し、次の
スパッタ工程の準備を完了する。
このようにして、半導体基板Sの交換工程とりフラクト
リーメタルターゲットのクリーニング工程とを同時にな
すので、スルーブツトを低下することなく、リフラクト
リ−メタルターゲット上に形成されていたりフラクトリ
ーメタルの窒化物の層を除去することができる。
〔発明の効果〕
以上説明せるとおり、本発明に係る半導体装置の製造方
法においては、リフラクトリ−メタルの窒化物の層を1
層形成した後、−旦シャッタを閉塞して、半導体基板と
ターゲットとの間を遮り、同時に、アルゴン等不活性ガ
スの供給は継続するが、窒素ガスの供給は停止し、半導
体基板上にリフラクトリ−メタルの窒化物を形成するス
パッタ工程は停止するが、リフラクトリ−メタルターゲ
ット上に形成されているリフラクトリ−メタルの窒化物
に対して励起された不活性ガス(不活性ガスのラジカル
等)を衝突は継続させて、リフラクトリ−メタルターゲ
ット上に形成されているリフラクトリ−メタルの窒化物
の除去は実行し、方、この期間に、ロードロック等を使
用して半導体基板を交換して次のりフラクトリーメタル
の窒化物の層の形成工程の準備をなすこと覧されている
ので、半導体基板の交換工程とりフラクトリーメタルタ
ーゲントのクリーニング工程とは同時になされることに
なり、スルーブツトを低下することなく、リフラクトリ
−メタルターゲット上に形成されていたりフラクトリー
メタルの窒化物の層を除去(リフラクトリ−メタルター
ゲットをクリーニング)することができ、リフラクトリ
−メタルの窒化物の層を形成するスパッタ工程において
不可避のりフラクトソーメタルターゲット上に形成され
たりフラクトリーメタルの窒化物の層をクリーニングす
る工程において全く不利益を蒙らない半導体装置の製造
方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例に係る半導体装置の製造方法
を実施するために使用されるスパッタ装置の構成図であ
る。 Ar・・・不活性ガス源、 P・・・排気装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  リフラクトリーメタルをターゲット(12)とし、該
    ターゲット(12)とウェーハ(S)との間を遮るシャ
    ッタ(13)を有するスパッタ用真空容器(1)中に導
    入される窒素ガスを含む不活性ガス中においてなすスパ
    ッタ法を使用してリフラクトリーメタルの窒化物層を形
    成する工程を有する半導体装置の製造方法において、前
    記リフラクトリーメタルの窒化物層を一旦形成した後、
    次にリフラクトリーメタルの窒化物層を形成する前に、
    前記シャッタ(13)を使用して前記ターゲット(12
    )と前記ウェーハ(S)との間を遮り不活性ガスのみの
    中においてスパッタをなして前記ターゲット(12)の
    表面に形成されている前記リフラクトリーメタルの窒化
    物層を除去する工程を実行することを特徴とする半導体
    装置の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0598422A1 (en) * 1992-10-15 1994-05-25 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method of forming a Ti and a TiN layer on a semiconductor body by a sputtering process, comprising an additional step of cleaning the target
JPH06216067A (ja) * 1992-10-15 1994-08-05 Philips Electron Nv 半導体装置の製造方法
EP1432025A2 (en) * 2002-12-20 2004-06-23 Fujitsu Limited Semiconductor device having a multilayer interconnection structure and fabrication process thereof

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0598422A1 (en) * 1992-10-15 1994-05-25 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method of forming a Ti and a TiN layer on a semiconductor body by a sputtering process, comprising an additional step of cleaning the target
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EP1432025A2 (en) * 2002-12-20 2004-06-23 Fujitsu Limited Semiconductor device having a multilayer interconnection structure and fabrication process thereof
EP1432025A3 (en) * 2002-12-20 2009-03-25 Fujitsu Limited Semiconductor device having a multilayer interconnection structure and fabrication process thereof

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