JPH05114581A - 薄膜の形成方法 - Google Patents
薄膜の形成方法Info
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- JPH05114581A JPH05114581A JP3301028A JP30102891A JPH05114581A JP H05114581 A JPH05114581 A JP H05114581A JP 3301028 A JP3301028 A JP 3301028A JP 30102891 A JP30102891 A JP 30102891A JP H05114581 A JPH05114581 A JP H05114581A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、高融点金属膜と高融点金属酸窒化
膜(または高融点金属窒化膜)を連続的な化学的気相成
長(CVD)法で成膜することにより、低抵抗で、ステ
ップカバレジとスループットとに優れた膜形成を可能に
する。 【構成】 第1の工程で、基板11上の絶縁膜13の表
面とコンタクトホール14の内壁とを覆う状態に高融点
金属膜15を、CVD法によって成膜し、その後第2の
工程で、第1の工程のCVD法に連続したCVD法によ
って、高融点金属膜(例えばTi膜)15の上面に、当
該高融点金属膜15よりなる高融点金属と酸素と窒素と
の化合物よりなる高融点金属酸窒化膜(例えばTiON
膜)16〔または高融点金属窒化膜(図示せず)〕を成
膜する。また、上記第1,第2の工程のCVD法を行う
際に、基板11にRFバイアスを印加する。
膜(または高融点金属窒化膜)を連続的な化学的気相成
長(CVD)法で成膜することにより、低抵抗で、ステ
ップカバレジとスループットとに優れた膜形成を可能に
する。 【構成】 第1の工程で、基板11上の絶縁膜13の表
面とコンタクトホール14の内壁とを覆う状態に高融点
金属膜15を、CVD法によって成膜し、その後第2の
工程で、第1の工程のCVD法に連続したCVD法によ
って、高融点金属膜(例えばTi膜)15の上面に、当
該高融点金属膜15よりなる高融点金属と酸素と窒素と
の化合物よりなる高融点金属酸窒化膜(例えばTiON
膜)16〔または高融点金属窒化膜(図示せず)〕を成
膜する。また、上記第1,第2の工程のCVD法を行う
際に、基板11にRFバイアスを印加する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に用いる薄
膜の形成方法に関するものである。
膜の形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】窒化チタン(TiO)膜または酸窒化チ
タン(TiON)膜は、例えば半導体装置の基板と配線
とを密着する密着層として用いられる。また上記基板と
配線とを接続する技術には、例えば、コンタクトホール
内にプラグを形成する技術がある。その一つに、いわゆ
るブランケットタングステン(以下BLK−Wと略記す
る)による埋め込み技術がある。
タン(TiON)膜は、例えば半導体装置の基板と配線
とを密着する密着層として用いられる。また上記基板と
配線とを接続する技術には、例えば、コンタクトホール
内にプラグを形成する技術がある。その一つに、いわゆ
るブランケットタングステン(以下BLK−Wと略記す
る)による埋め込み技術がある。
【0003】この埋め込み技術を、図5の形成工程図に
より説明する。図5の(1)に示すように、半導体基板
(例えば単結晶シリコン基板)61の上層に拡散層62
を形成する。次いで半導体基板61の上面に絶縁膜63
を成膜する。その後上記拡散層62上の当該絶縁膜63
にコンタクトホール64を設ける。次いで図5の(2)
に示す如く、化学的気相成長(CVD)法によって、上
記コンタクトホール64の内壁と絶縁膜63の上面とを
覆う状態に、例えばTiNよりなる密着層65を成膜す
る。続いて図5の(3)に示すように、例えばCVD法
によって、上記コンタクトホール64の内部と密着層6
5の上面とに、BLK−W膜66を成膜する。さらにタ
ングステン(W)プラグ(図示せず)を形成する場合に
は、上記BLK−W膜66をエッチバックして、コンタ
クトホール64の内部にBLK−W膜66を残すことに
よって、Wプラグを形成する。
より説明する。図5の(1)に示すように、半導体基板
(例えば単結晶シリコン基板)61の上層に拡散層62
を形成する。次いで半導体基板61の上面に絶縁膜63
を成膜する。その後上記拡散層62上の当該絶縁膜63
にコンタクトホール64を設ける。次いで図5の(2)
に示す如く、化学的気相成長(CVD)法によって、上
記コンタクトホール64の内壁と絶縁膜63の上面とを
覆う状態に、例えばTiNよりなる密着層65を成膜す
る。続いて図5の(3)に示すように、例えばCVD法
によって、上記コンタクトホール64の内部と密着層6
5の上面とに、BLK−W膜66を成膜する。さらにタ
ングステン(W)プラグ(図示せず)を形成する場合に
は、上記BLK−W膜66をエッチバックして、コンタ
クトホール64の内部にBLK−W膜66を残すことに
よって、Wプラグを形成する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記B
LK−Wによる埋め込み技術では、図6に示す如く、コ
ンタクトホール64内の密着層65のカバレジが十分で
ない場合に、CVD法によって成膜したBLK−W膜6
6にボイド67が生じる。また密着層65をCVD法に
よるTiN膜で形成する際に、ソースとして四塩化チタ
ン(TiCl4 )を用いた場合には、成膜した密着層6
5内に塩素(Cl)が取り込まれる。このため、密着層
65の品質が劣化し、バリヤ性が低下する。またTiN
膜はコンタクトホール64底部での拡散層62との接触
抵抗を大きくする。または、CVD法によって、密着層
65を酸窒化チタン(TiON)膜で形成した場合に
は、密着層65中に塩素を取り込む課題は解決される
が、コンタクトホール64底部での拡散層62との接触
抵抗が大きくなる課題は解決されない。このため、いず
れの場合もコンタクト抵抗が大きくなる。
LK−Wによる埋め込み技術では、図6に示す如く、コ
ンタクトホール64内の密着層65のカバレジが十分で
ない場合に、CVD法によって成膜したBLK−W膜6
6にボイド67が生じる。また密着層65をCVD法に
よるTiN膜で形成する際に、ソースとして四塩化チタ
ン(TiCl4 )を用いた場合には、成膜した密着層6
5内に塩素(Cl)が取り込まれる。このため、密着層
65の品質が劣化し、バリヤ性が低下する。またTiN
膜はコンタクトホール64底部での拡散層62との接触
抵抗を大きくする。または、CVD法によって、密着層
65を酸窒化チタン(TiON)膜で形成した場合に
は、密着層65中に塩素を取り込む課題は解決される
が、コンタクトホール64底部での拡散層62との接触
抵抗が大きくなる課題は解決されない。このため、いず
れの場合もコンタクト抵抗が大きくなる。
【0005】そこで、スパッタ法によって、チタン(T
i)膜を成膜した後、上記CVD法によって、TiON
膜を成膜することで、接触抵抗を低減し、バリヤ性を向
上させていた。ところが、Ti膜をスパッタ法で成膜
し、TiON膜をCVD法によって成膜するために、ス
ループットが大幅に低下する。
i)膜を成膜した後、上記CVD法によって、TiON
膜を成膜することで、接触抵抗を低減し、バリヤ性を向
上させていた。ところが、Ti膜をスパッタ法で成膜
し、TiON膜をCVD法によって成膜するために、ス
ループットが大幅に低下する。
【0006】本発明は、接触抵抗が低く、膜質とスルー
プットに優れた薄膜の形成方法を提供することを目的と
する。
プットに優れた薄膜の形成方法を提供することを目的と
する。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされた薄膜の形成方法である。すなわ
ち、第1の工程で、基板上の絶縁膜パターンを覆う状態
に高融点金属膜を、化学的気相成長(CVD)法によっ
て成膜し、その後第2の工程で、第1の工程のCVD法
に連続して、高融点金属膜の表面に、当該高融点金属膜
を形成する高融点金属と酸素と窒素との化合物よりなる
高融点金属酸窒化膜、または当該高融点金属膜を形成す
る高融点金属と窒素との化合物よりなる高融点金属窒化
膜を、CVD法によって成膜する。また、上記第1の工
程のCVD法と上記第2の工程のCVD法とを行う際
に、RFバイアスを印加する。
成するためになされた薄膜の形成方法である。すなわ
ち、第1の工程で、基板上の絶縁膜パターンを覆う状態
に高融点金属膜を、化学的気相成長(CVD)法によっ
て成膜し、その後第2の工程で、第1の工程のCVD法
に連続して、高融点金属膜の表面に、当該高融点金属膜
を形成する高融点金属と酸素と窒素との化合物よりなる
高融点金属酸窒化膜、または当該高融点金属膜を形成す
る高融点金属と窒素との化合物よりなる高融点金属窒化
膜を、CVD法によって成膜する。また、上記第1の工
程のCVD法と上記第2の工程のCVD法とを行う際
に、RFバイアスを印加する。
【0008】
【作用】上記薄膜の形成方法では、CVD法によって高
融点金属膜を成膜し、さらにCVD法によって高融点金
属酸窒化膜または高融点金属窒化膜を成膜することによ
り、成膜のスループットが高まる。また高融点金属膜に
よって基板との接触抵抗が低減され、高融点金属酸窒化
膜または高融点金属窒化膜によって、基板に対するバリ
ヤ性が高まる。また上記第1,第2の工程のCVD法
を、RFバイアスを印加する化学的気相成長法で行うこ
とにより、高融点金属膜のステップカバレジが高まると
ともに、高融点金属酸窒化膜または高融点金属窒化膜の
ステップカバレジも高まる。
融点金属膜を成膜し、さらにCVD法によって高融点金
属酸窒化膜または高融点金属窒化膜を成膜することによ
り、成膜のスループットが高まる。また高融点金属膜に
よって基板との接触抵抗が低減され、高融点金属酸窒化
膜または高融点金属窒化膜によって、基板に対するバリ
ヤ性が高まる。また上記第1,第2の工程のCVD法
を、RFバイアスを印加する化学的気相成長法で行うこ
とにより、高融点金属膜のステップカバレジが高まると
ともに、高融点金属酸窒化膜または高融点金属窒化膜の
ステップカバレジも高まる。
【0009】
【実施例】本発明の第1の実施例を図1に示す薄膜の形
成工程図および図2に示すCVD装置により説明する。
図1では、一例として、ブランケットタングステン(B
LK−W)膜の密着層を形成する場合を説明する。
成工程図および図2に示すCVD装置により説明する。
図1では、一例として、ブランケットタングステン(B
LK−W)膜の密着層を形成する場合を説明する。
【0010】図1の(1)に示すように、基板(例えば
単結晶シリコン基板)11の上層には、例えば導電性不
純物を導入した拡散層12が設けられている。また基板
11の上面には絶縁膜13が形成されている。この絶縁
膜13には、絶縁膜パターンとして、例えば前記拡散層
12上にコンタクトホール14が設けられている。
単結晶シリコン基板)11の上層には、例えば導電性不
純物を導入した拡散層12が設けられている。また基板
11の上面には絶縁膜13が形成されている。この絶縁
膜13には、絶縁膜パターンとして、例えば前記拡散層
12上にコンタクトホール14が設けられている。
【0011】図1の(2)に示す如く、まず第1の工程
で、後述するRFバイアスを基板11に印加して成膜を
行うECR(電子サイクロトロン共鳴)−CVD(化学
的気相成長)装置31(図2参照)を用いたCVD法に
よって、上記コンタクトホール14の内壁を含む絶縁膜
13表面を覆う状態に、高融点金属膜〔例えばチタン
(Ti)膜〕15を、例えば30nmの厚さに成膜す
る。このときのTi膜15の成膜条件の一例を説明す
る。反応ガスに四塩化チタン(TiCl4 )を用い、パ
ージガスにアルゴン(Ar)を用いる。上記TiCl4
の流量を50sccmに設定し、Arの流量を50sc
cm設定する。また反応雰囲気の温度をおよそ400℃
以下、同圧力を1.33Pa、マイクロ波(2.45G
Hz)出力を2.8kW、RFバイアス出力を300W
に設定する。
で、後述するRFバイアスを基板11に印加して成膜を
行うECR(電子サイクロトロン共鳴)−CVD(化学
的気相成長)装置31(図2参照)を用いたCVD法に
よって、上記コンタクトホール14の内壁を含む絶縁膜
13表面を覆う状態に、高融点金属膜〔例えばチタン
(Ti)膜〕15を、例えば30nmの厚さに成膜す
る。このときのTi膜15の成膜条件の一例を説明す
る。反応ガスに四塩化チタン(TiCl4 )を用い、パ
ージガスにアルゴン(Ar)を用いる。上記TiCl4
の流量を50sccmに設定し、Arの流量を50sc
cm設定する。また反応雰囲気の温度をおよそ400℃
以下、同圧力を1.33Pa、マイクロ波(2.45G
Hz)出力を2.8kW、RFバイアス出力を300W
に設定する。
【0012】上記CVD装置31は、図2に示す如く、
プラズマを発生するプラズマ室32と、プラズマ室32
の上部側に接続したマイクロ波導波管33と、プラズマ
室32の側周に設けた電磁コイル34と、プラズマ室3
2の下部側に接続した反応室35と、反応室35に接続
したガス供給部36と、反応室35の下部側に形成した
排気口37と、反応室35内に設置したステージ38
と、ステージ38に接続したRFバイアス印加部39と
により構成されている。
プラズマを発生するプラズマ室32と、プラズマ室32
の上部側に接続したマイクロ波導波管33と、プラズマ
室32の側周に設けた電磁コイル34と、プラズマ室3
2の下部側に接続した反応室35と、反応室35に接続
したガス供給部36と、反応室35の下部側に形成した
排気口37と、反応室35内に設置したステージ38
と、ステージ38に接続したRFバイアス印加部39と
により構成されている。
【0013】その後図1の(3)に示すように、第2の
工程で、上記同様のRFバイアスを印加するECR−C
VD装置を用いたCVD法によって、上記Ti膜15の
表面に、Ti膜15を形成するチタン(Ti)と酸素
(O)と窒素(N)との化合物よりなる高融点酸窒化金
属膜〔例えば酸窒化チタン(TiON)膜〕16を成膜
する。上記TiON膜16の成膜は、上記Ti膜15を
成膜したECR−CVD装置31で行う。Ti膜15を
成膜した後、反応室(図示せず)内のTi膜15を成膜
したときに用いたガスを排気して、反応室内をほぼ真空
状態にする。その後TiON膜16を成膜するための反
応ガスを反応室内に導入する。
工程で、上記同様のRFバイアスを印加するECR−C
VD装置を用いたCVD法によって、上記Ti膜15の
表面に、Ti膜15を形成するチタン(Ti)と酸素
(O)と窒素(N)との化合物よりなる高融点酸窒化金
属膜〔例えば酸窒化チタン(TiON)膜〕16を成膜
する。上記TiON膜16の成膜は、上記Ti膜15を
成膜したECR−CVD装置31で行う。Ti膜15を
成膜した後、反応室(図示せず)内のTi膜15を成膜
したときに用いたガスを排気して、反応室内をほぼ真空
状態にする。その後TiON膜16を成膜するための反
応ガスを反応室内に導入する。
【0014】このときのTiON膜16の成膜条件の一
例を説明する。反応ガスに四塩化チタン(TiCl4 )
と一酸化二窒素(N2 O)と酸素(O2 )とを用い、パ
ージガスにアルゴン(Ar)を用いる。上記TiCl4
は、80℃でバブリングし、その流量を10sccmに
設定し、N2 Oの流量を30sccm、O2 の流量を3
0sccmに設定し、Arの流量を50sccmに設定
する。また反応雰囲気の温度をおよそ400℃以下、同
圧力を1.33Pa、マイクロ波出力を2.8kW、R
Fバイアス出力を300Wに設定する。
例を説明する。反応ガスに四塩化チタン(TiCl4 )
と一酸化二窒素(N2 O)と酸素(O2 )とを用い、パ
ージガスにアルゴン(Ar)を用いる。上記TiCl4
は、80℃でバブリングし、その流量を10sccmに
設定し、N2 Oの流量を30sccm、O2 の流量を3
0sccmに設定し、Arの流量を50sccmに設定
する。また反応雰囲気の温度をおよそ400℃以下、同
圧力を1.33Pa、マイクロ波出力を2.8kW、R
Fバイアス出力を300Wに設定する。
【0015】上記条件で成膜した場合には、TiCl4
中のClは、反応によって揮発性の高い酸塩化チタン
(TiClxOy)になり、反応室35(図2参照)の
外部に排出される。そして通常TiOxNyなる組成の
膜が成膜される。この結果、成膜されるTiON膜16
中にはほとんどClが含まれないので、TiON膜16
の膜質が向上する。また成膜時にRFバイアスを印加し
たので、成膜されるTiON膜16の膜質は緻密なもの
となり、バリヤ性が向上する。
中のClは、反応によって揮発性の高い酸塩化チタン
(TiClxOy)になり、反応室35(図2参照)の
外部に排出される。そして通常TiOxNyなる組成の
膜が成膜される。この結果、成膜されるTiON膜16
中にはほとんどClが含まれないので、TiON膜16
の膜質が向上する。また成膜時にRFバイアスを印加し
たので、成膜されるTiON膜16の膜質は緻密なもの
となり、バリヤ性が向上する。
【0016】なお、反応ガスに四塩化チタン(TiCl
4 )と一酸化二窒素(N2 O)とを用い、パージガスに
アルゴン(Ar)を用いることも可能である。この場合
には、TiCl4 の流量を10sccm、N2 Oの流量
を60sccmに設定し、Arの流量を50sccmに
設定する。その他の成膜条件は、上記した条件と同様で
ある。またTiCl4 のかわりに四臭化チタン(TiB
r4 )または有機金属チタン等を用いることも可能であ
る。さらにN2 Oの代わりに、他の酸化窒素ガスを用い
ることもできる。なお各種ガスの流量比は、上記比率に
限定されることはなく、適宜決定される。実験によれ
ば、TiCl4 が1に対してN2 O+O2 またはN2 O
のそれぞれが1ないし2の比率が好ましい。
4 )と一酸化二窒素(N2 O)とを用い、パージガスに
アルゴン(Ar)を用いることも可能である。この場合
には、TiCl4 の流量を10sccm、N2 Oの流量
を60sccmに設定し、Arの流量を50sccmに
設定する。その他の成膜条件は、上記した条件と同様で
ある。またTiCl4 のかわりに四臭化チタン(TiB
r4 )または有機金属チタン等を用いることも可能であ
る。さらにN2 Oの代わりに、他の酸化窒素ガスを用い
ることもできる。なお各種ガスの流量比は、上記比率に
限定されることはなく、適宜決定される。実験によれ
ば、TiCl4 が1に対してN2 O+O2 またはN2 O
のそれぞれが1ないし2の比率が好ましい。
【0017】上記第2の工程では、TiON膜16を成
膜したが、この代わりの高融点窒化金属膜として、例え
ば、高融点金属のチタンと窒素との化合物よりなるTi
N膜(図示せず)を形成することも可能である。また上
記説明の高融点金属としては、チタンの他に、例えばタ
ングステン(W),モリブデン(Mo),ハフニウム
(Hf),ジルコニウム(Zr)等を用いることもでき
る。
膜したが、この代わりの高融点窒化金属膜として、例え
ば、高融点金属のチタンと窒素との化合物よりなるTi
N膜(図示せず)を形成することも可能である。また上
記説明の高融点金属としては、チタンの他に、例えばタ
ングステン(W),モリブデン(Mo),ハフニウム
(Hf),ジルコニウム(Zr)等を用いることもでき
る。
【0018】上記のように、高融点金属膜15が半導体
基板11の拡散層12に直接接触するので、拡散層12
に対する高融点金属膜15の接触抵抗は小さくなる。ま
たTi膜15とTiON膜16とを連続的に成膜したの
で、スループットが向上する。さらにTi膜15の成膜
時とTiON膜16の成膜時にRFバイアスを印加して
化学的気相成長させたので、Ti膜15,TiON膜1
6のステップカバレジ性が高まる。
基板11の拡散層12に直接接触するので、拡散層12
に対する高融点金属膜15の接触抵抗は小さくなる。ま
たTi膜15とTiON膜16とを連続的に成膜したの
で、スループットが向上する。さらにTi膜15の成膜
時とTiON膜16の成膜時にRFバイアスを印加して
化学的気相成長させたので、Ti膜15,TiON膜1
6のステップカバレジ性が高まる。
【0019】その後図3に示すように、例えば通常のC
VD法によって、TiON膜16の表面に、プラグ形成
層として例えばブランケットタングステン(BLK−
W)膜17を成膜する。このBLK−W膜17の成膜
は、通常2段階の成膜工程によって行う。まず、第1段
階の成膜では、例えば反応ガスに25sccmの流量の
六フッ化タングステン(WF6 )と10sccmの流量
のモノシラン(SiH4 )を用いる。また反応雰囲気の
圧力を、例えば10.6kPaに設定し、同温度を、例
えば475℃に設定する。このような条件下で第1段階
の成膜を行う。続いて第2段階の成膜を行う、第2段階
の成膜条件は、例えば反応ガスに60sccmの流量の
六フッ化タングステン(WF6)と360sccmの流
量の水素(H2 )を用いる。また反応雰囲気の圧力、同
温度は、第1段階の成膜時と同様に設定される。
VD法によって、TiON膜16の表面に、プラグ形成
層として例えばブランケットタングステン(BLK−
W)膜17を成膜する。このBLK−W膜17の成膜
は、通常2段階の成膜工程によって行う。まず、第1段
階の成膜では、例えば反応ガスに25sccmの流量の
六フッ化タングステン(WF6 )と10sccmの流量
のモノシラン(SiH4 )を用いる。また反応雰囲気の
圧力を、例えば10.6kPaに設定し、同温度を、例
えば475℃に設定する。このような条件下で第1段階
の成膜を行う。続いて第2段階の成膜を行う、第2段階
の成膜条件は、例えば反応ガスに60sccmの流量の
六フッ化タングステン(WF6)と360sccmの流
量の水素(H2 )を用いる。また反応雰囲気の圧力、同
温度は、第1段階の成膜時と同様に設定される。
【0020】上記の如くに、BLK−W膜17を形成し
た場合には、BLK−W膜17の密着層となるTiON
膜16がコンタクトホール14内も含めて均一な膜厚に
成膜されるので、BLK−W膜17は、コンタクトホー
ル14内にボイドを発生することなく成膜される。
た場合には、BLK−W膜17の密着層となるTiON
膜16がコンタクトホール14内も含めて均一な膜厚に
成膜されるので、BLK−W膜17は、コンタクトホー
ル14内にボイドを発生することなく成膜される。
【0021】次に第2の実施例として、前記第1の実施
例で説明したTi膜15とTiON膜16とを連続的に
成膜する方法を、図4に示すCVD装置および前記説明
した図1により説明する。図に示すように、CVD装置
30は、第1,第2のCVD装置(例えばRFバイアス
を印加するECR−CVD装置)31,41の各反応室
35,45同士をゲートバルブ51を介して接続したも
のである。上記第1,第2のCVD装置31,41は、
前記図2で説明したと同様のCVD装置で構成されるの
で、ここでの詳細な説明は省略する。
例で説明したTi膜15とTiON膜16とを連続的に
成膜する方法を、図4に示すCVD装置および前記説明
した図1により説明する。図に示すように、CVD装置
30は、第1,第2のCVD装置(例えばRFバイアス
を印加するECR−CVD装置)31,41の各反応室
35,45同士をゲートバルブ51を介して接続したも
のである。上記第1,第2のCVD装置31,41は、
前記図2で説明したと同様のCVD装置で構成されるの
で、ここでの詳細な説明は省略する。
【0022】まず第1の工程として、第1のCVD装置
31の反応室35内で、高融点金属膜(例えばTi膜)
15〔図1(2)参照〕を成膜する。成膜条件は、第1
の実施例で説明したと同様である。その後、第1のCV
D装置31の反応室35より処理した半導体基板11
を、ゲートバルブ51を通して第2のCVD装置41の
反応室45内に移送する。そして第2の工程で、Ti膜
15(図1参照)上に高融点金属酸窒化膜(例えばTi
ON膜)16〔図1(3)参照〕を成膜する。この成膜
条件は、第1の実施例で説明したと同様である。
31の反応室35内で、高融点金属膜(例えばTi膜)
15〔図1(2)参照〕を成膜する。成膜条件は、第1
の実施例で説明したと同様である。その後、第1のCV
D装置31の反応室35より処理した半導体基板11
を、ゲートバルブ51を通して第2のCVD装置41の
反応室45内に移送する。そして第2の工程で、Ti膜
15(図1参照)上に高融点金属酸窒化膜(例えばTi
ON膜)16〔図1(3)参照〕を成膜する。この成膜
条件は、第1の実施例で説明したと同様である。
【0023】上記の如くに、反応室35内でTi膜15
を形成後、Ti膜を成膜した半導体基板11を大気にさ
らすことなく、反応室45内に移送して、TiON膜1
6を成膜したので、Ti膜15上には自然酸化膜が形成
されない。また清浄なTi膜15の表面にTiON膜1
6を成膜できる。このため、TiON膜16の膜質は優
れたものになり、バリヤ性が高い膜になる。また反応室
35,45を用いて、連続的に成膜したので、成膜のス
ループットがさらに向上する。
を形成後、Ti膜を成膜した半導体基板11を大気にさ
らすことなく、反応室45内に移送して、TiON膜1
6を成膜したので、Ti膜15上には自然酸化膜が形成
されない。また清浄なTi膜15の表面にTiON膜1
6を成膜できる。このため、TiON膜16の膜質は優
れたものになり、バリヤ性が高い膜になる。また反応室
35,45を用いて、連続的に成膜したので、成膜のス
ループットがさらに向上する。
【0024】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
基板との接触抵抗を下げるための高融点金属膜と、基板
に対するバリヤ性を確保するための高融点金属窒化膜ま
たは高融点金属酸窒化膜とを、同様の化学的気相成長法
によって、連続的に成膜するので、スループットの向上
が図れる。またRFバイアスを印加する化学的気相成長
法で成膜するので、高融点金属膜と高融点金属酸窒化膜
(または高融点金属窒化膜)との膜厚均一性を向上する
ことができる。このため、ステップカバレジ性が向上に
なる。
基板との接触抵抗を下げるための高融点金属膜と、基板
に対するバリヤ性を確保するための高融点金属窒化膜ま
たは高融点金属酸窒化膜とを、同様の化学的気相成長法
によって、連続的に成膜するので、スループットの向上
が図れる。またRFバイアスを印加する化学的気相成長
法で成膜するので、高融点金属膜と高融点金属酸窒化膜
(または高融点金属窒化膜)との膜厚均一性を向上する
ことができる。このため、ステップカバレジ性が向上に
なる。
【図1】第1の実施例の形成工程図である。
【図2】第1の実施例に用いるCVD装置の概略構成図
である。
である。
【図3】ブランケットタングステン膜の形成説明図であ
る。
る。
【図4】第2の実施例に用いるCVD装置の概略構成図
である。
である。
【図5】従来の埋め込み技術の形成工程図である。
【図6】課題の説明図である。
11 基板 13 絶縁膜 14 コンタクトホール 15 高融点金属膜(Ti膜) 16 高融点金属酸窒化膜(TiON膜)
【手続補正書】
【提出日】平成3年12月16日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0002
【補正方法】変更
【補正内容】
【0002】
【従来の技術】窒化チタン(TiN)膜または酸窒化チ
タン(TiON)膜は、例えば半導体装置の基板と配線
とを密着する密着層として用いられる。また上記基板と
配線とを接続する技術には、例えば、コンタクトホール
内にプラグを形成する技術がある。その一つに、いわゆ
るブランケットタングステン(以下BLK−Wと略記す
る)による埋め込み技術がある。
タン(TiON)膜は、例えば半導体装置の基板と配線
とを密着する密着層として用いられる。また上記基板と
配線とを接続する技術には、例えば、コンタクトホール
内にプラグを形成する技術がある。その一つに、いわゆ
るブランケットタングステン(以下BLK−Wと略記す
る)による埋め込み技術がある。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】図1の(2)に示す如く、まず第1の工程
で、後述するRFバイアスを基板11に印加して成膜を
行うECR(電子サイクロトロン共鳴)−CVD(化学
的気相成長)装置31(図2参照)を用いたCVD法に
よって、上記コンタクトホール14の内壁を含む絶縁膜
13表面を覆う状態に、高融点金属膜〔例えばチタン
(Ti)膜〕15を、例えば30nmの厚さに成膜す
る。このときのTi膜15の成膜条件の一例を説明す
る。反応ガスに四塩化チタン(TiCl4)を用い、励
起ガスにアルゴン(Ar)を用いる。上記TiCl4の
流量を50sccmに設定し、Arの流量を50scc
m設定する。また反応雰囲気の温度をおよそ400℃以
下、同圧力を1.33Pa、マイクロ波(2.45GH
z)出力を2.8kW、RFバイアス出力を300Wに
設定する。
で、後述するRFバイアスを基板11に印加して成膜を
行うECR(電子サイクロトロン共鳴)−CVD(化学
的気相成長)装置31(図2参照)を用いたCVD法に
よって、上記コンタクトホール14の内壁を含む絶縁膜
13表面を覆う状態に、高融点金属膜〔例えばチタン
(Ti)膜〕15を、例えば30nmの厚さに成膜す
る。このときのTi膜15の成膜条件の一例を説明す
る。反応ガスに四塩化チタン(TiCl4)を用い、励
起ガスにアルゴン(Ar)を用いる。上記TiCl4の
流量を50sccmに設定し、Arの流量を50scc
m設定する。また反応雰囲気の温度をおよそ400℃以
下、同圧力を1.33Pa、マイクロ波(2.45GH
z)出力を2.8kW、RFバイアス出力を300Wに
設定する。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】このときのTiON膜16の成膜条件の一
例を説明する。反応ガスに四塩化チタン(TiCl4)
と一酸化二窒素(N2O)と酸素(O2)とを用い、励
起ガスにアルゴン(Ar)を用いる。上記TiCl
4は、80℃でバブリングし、その流量を10sccm
に設定し、N2Oの流量を30sccm、O2の流量を
30sccmに設定し、Arの流量を50sccmに設
定する。また反応雰囲気の温度をおよそ400℃以下、
同圧力を1.33Pa、マイクロ波出力を2.8kW、
RFバイアス出力を300Wに設定する。
例を説明する。反応ガスに四塩化チタン(TiCl4)
と一酸化二窒素(N2O)と酸素(O2)とを用い、励
起ガスにアルゴン(Ar)を用いる。上記TiCl
4は、80℃でバブリングし、その流量を10sccm
に設定し、N2Oの流量を30sccm、O2の流量を
30sccmに設定し、Arの流量を50sccmに設
定する。また反応雰囲気の温度をおよそ400℃以下、
同圧力を1.33Pa、マイクロ波出力を2.8kW、
RFバイアス出力を300Wに設定する。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】なお、反応ガスに四塩化チタン(TiCl
4)と一酸化二窒素(N2O)とを用い、励起ガスにア
ルゴン(Ar)を用いることも可能である。この場合に
は、TiCl4の流量を10sccm、N2Oの流量を
60sccmに設定し、Arの流量を50sccmに設
定する。その他の成膜条件は、上記した条件と同様であ
る。またTiCl4のかわりに四臭化チタン(TiBr
4)または有機金属チタン等を用いることも可能であ
る。さらにN2Oの代わりに、他の酸化窒素ガスを用い
ることもできる。なお各種ガスの流量比は、上記比率に
限定されることはなく、適宜決定される。実験によれ
ば、TiCl4が1に対してN2O+O2またはN2O
のそれぞれが1ないし2の比率が好ましい。
4)と一酸化二窒素(N2O)とを用い、励起ガスにア
ルゴン(Ar)を用いることも可能である。この場合に
は、TiCl4の流量を10sccm、N2Oの流量を
60sccmに設定し、Arの流量を50sccmに設
定する。その他の成膜条件は、上記した条件と同様であ
る。またTiCl4のかわりに四臭化チタン(TiBr
4)または有機金属チタン等を用いることも可能であ
る。さらにN2Oの代わりに、他の酸化窒素ガスを用い
ることもできる。なお各種ガスの流量比は、上記比率に
限定されることはなく、適宜決定される。実験によれ
ば、TiCl4が1に対してN2O+O2またはN2O
のそれぞれが1ないし2の比率が好ましい。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0024
【補正方法】変更
【補正内容】
【0024】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
基板との接触抵抗を下げるための高融点金属膜と、基板
に対するバリヤ性を確保するための高融点金属窒化膜ま
たは高融点金属酸窒化膜とを、同様の化学的気相成長法
によって、連続的に成膜するので、スループットの向上
が図れる。またRFバイアスを印加する化学的気相成長
法で成膜するので、高融点金属膜と高融点金属酸窒化膜
(または高融点金属窒化膜)との膜厚均一性を向上する
ことができる。このため、ステップカバレジ性が向上す
る。
基板との接触抵抗を下げるための高融点金属膜と、基板
に対するバリヤ性を確保するための高融点金属窒化膜ま
たは高融点金属酸窒化膜とを、同様の化学的気相成長法
によって、連続的に成膜するので、スループットの向上
が図れる。またRFバイアスを印加する化学的気相成長
法で成膜するので、高融点金属膜と高融点金属酸窒化膜
(または高融点金属窒化膜)との膜厚均一性を向上する
ことができる。このため、ステップカバレジ性が向上す
る。
Claims (2)
- 【請求項1】 基板上の絶縁膜パターンを覆う状態にし
て、当該基板上に高融点金属膜を成膜する第1の工程
と、 前記高融点金属膜の表面に、当該高融点金属膜を形成す
る高融点金属と酸素と窒素との化合物よりなる高融点金
属酸窒化膜、または当該高融点金属膜を形成する高融点
金属と窒素との化合物よりなる高融点金属窒化膜を成膜
する第2の工程とよりなる薄膜の形成方法であって、 前記第1の工程の高融点金属膜の成膜を化学的気相成長
法によって行った後、連続して、前記第2の工程の高融
点金属酸窒化膜または高融点金属窒化膜の成膜を化学的
気相成長法によって行うことを特徴とする薄膜の形成方
法。 - 【請求項2】 前記請求項1記載の薄膜の形成方法であ
って、 前記第1の工程の化学的気相成長法と前記第2の工程の
化学的気相成長法とを行う際に、前記基板にRFバイア
スを印加することを特徴とする薄膜の形成方法。
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