JPH05148653A - ＴｉＮ薄膜形成方法 - Google Patents
ＴｉＮ薄膜形成方法Info
- Publication number
- JPH05148653A JPH05148653A JP33798691A JP33798691A JPH05148653A JP H05148653 A JPH05148653 A JP H05148653A JP 33798691 A JP33798691 A JP 33798691A JP 33798691 A JP33798691 A JP 33798691A JP H05148653 A JPH05148653 A JP H05148653A
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- Japan
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- tin
- reaction
- thin film
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＣＶＤ法によるＴｉＮ形成にとっては一般的
な原料であるＴｉＣｌ4とＮＨ3とを用いて基板温度が３
００℃以下でもＴｉＮ薄膜を形成可能にする。 【構成】 反応容器２内にＮＨ3を３００ｓｃｃｍ、Ｔ
ｉＣｌ4を１０ｓｃｃｍの流量で導入し、反応容器２内
の圧力を１００ｍＴｏｒｒにする。基板１４を基板ホル
ダ−１０の内部のヒ−タ１２で３００℃に加熱する。水
銀ランプ２２からの紫外線ビ−ム２４を、石英窓２６を
通して、基板１４の表面に並行にかつ近接して照射す
る。ＮＨ3とＴｉＣｌ4は基板１４の上方で混合され、紫
外線２４の作用により基板表面で励起される。励起され
たガス分子は他のガス分子に衝突する前に基板表面に到
達し、ＣＶＤ反応過程に移行する。
な原料であるＴｉＣｌ4とＮＨ3とを用いて基板温度が３
００℃以下でもＴｉＮ薄膜を形成可能にする。 【構成】 反応容器２内にＮＨ3を３００ｓｃｃｍ、Ｔ
ｉＣｌ4を１０ｓｃｃｍの流量で導入し、反応容器２内
の圧力を１００ｍＴｏｒｒにする。基板１４を基板ホル
ダ−１０の内部のヒ−タ１２で３００℃に加熱する。水
銀ランプ２２からの紫外線ビ−ム２４を、石英窓２６を
通して、基板１４の表面に並行にかつ近接して照射す
る。ＮＨ3とＴｉＣｌ4は基板１４の上方で混合され、紫
外線２４の作用により基板表面で励起される。励起され
たガス分子は他のガス分子に衝突する前に基板表面に到
達し、ＣＶＤ反応過程に移行する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＣＶＤ法によってＴｉＮ
薄膜を形成する方法に関する。
薄膜を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】高集積化されたＩＣでは、コンタクト電
極の信頼性を高める上で拡散バリア−としてのＴｉＮ層
の形成が必須条件となっている。その中でＣＶＤ法によ
る成膜は有力な方法と考えられている。ＴｉＮ薄膜の形
成方法としては、熱ＣＶＤ法によるＴｉＮ形成（例え
ば、J. Electrochem. Vol.136, No.3, March 1989, p.8
82-883）や、有機チタン原料を使った光アシストＣＶＤ
法によるＴｉＮ形成（例えば、第38回応用物理学関係連
合講演会、1991、予稿 29a-SY-24、p.667 ）が知られて
いる。前者はＴｉＣｌ4とＮＨ3を混合して基板上での熱
分解反応によりＴｉＮを堆積させるものであり、後者は
Ｃｐ2Ｔｉ（Ｎ3）2（チタノセンダイアジド）の昇華ガ
スに光を照射して励起させ、基板上の熱分解反応により
ＴｉＮを基板上に堆積させるものである。
極の信頼性を高める上で拡散バリア−としてのＴｉＮ層
の形成が必須条件となっている。その中でＣＶＤ法によ
る成膜は有力な方法と考えられている。ＴｉＮ薄膜の形
成方法としては、熱ＣＶＤ法によるＴｉＮ形成（例え
ば、J. Electrochem. Vol.136, No.3, March 1989, p.8
82-883）や、有機チタン原料を使った光アシストＣＶＤ
法によるＴｉＮ形成（例えば、第38回応用物理学関係連
合講演会、1991、予稿 29a-SY-24、p.667 ）が知られて
いる。前者はＴｉＣｌ4とＮＨ3を混合して基板上での熱
分解反応によりＴｉＮを堆積させるものであり、後者は
Ｃｐ2Ｔｉ（Ｎ3）2（チタノセンダイアジド）の昇華ガ
スに光を照射して励起させ、基板上の熱分解反応により
ＴｉＮを基板上に堆積させるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の方法で
は次のような問題がある。熱ＣＶＤ法によるＴｉＮ形成
においては、ＴｉＣｌ4とＮＨ3の２種類のガスを、加熱
した基板上において混合し、基板表面において熱分解反
応によりＴｉＮを形成するものであるが、良質のＴｉＮ
膜を得るには、基板温度を５００℃以上にする必要があ
った。しかし、半導体素子製造過程において拡散バリア
−層形成時に５００℃以上の高温工程があると、前工程
で作成した部分に悪影響が及ぶという問題がある。
は次のような問題がある。熱ＣＶＤ法によるＴｉＮ形成
においては、ＴｉＣｌ4とＮＨ3の２種類のガスを、加熱
した基板上において混合し、基板表面において熱分解反
応によりＴｉＮを形成するものであるが、良質のＴｉＮ
膜を得るには、基板温度を５００℃以上にする必要があ
った。しかし、半導体素子製造過程において拡散バリア
−層形成時に５００℃以上の高温工程があると、前工程
で作成した部分に悪影響が及ぶという問題がある。
【０００４】有機チタン原料を使った光アシストＣＶＤ
法によるＴｉＮ形成においては、Ｃｐ2Ｔｉ（Ｎ3）
2（室温で固体）という原料を加熱により昇華させ、光
の照射により原料を励起し、上述の熱ＣＶＤ法と同様に
基板表面における熱分解反応によりＴｉＮを形成するも
のである。この方法は、原料が固体であって蒸気圧がＴ
ｉＣｌ4などに比べて低いために原料ガスの安定供給が
難しく、また、光照射はしているが成膜温度が５００℃
と高いために上述の熱ＣＶＤ法と同様の問題がある。
法によるＴｉＮ形成においては、Ｃｐ2Ｔｉ（Ｎ3）
2（室温で固体）という原料を加熱により昇華させ、光
の照射により原料を励起し、上述の熱ＣＶＤ法と同様に
基板表面における熱分解反応によりＴｉＮを形成するも
のである。この方法は、原料が固体であって蒸気圧がＴ
ｉＣｌ4などに比べて低いために原料ガスの安定供給が
難しく、また、光照射はしているが成膜温度が５００℃
と高いために上述の熱ＣＶＤ法と同様の問題がある。
【０００５】本発明の目的は、ＴｉＮ形成にとって一般
的な原料を用いて、基板温度が３００℃以下でも成膜可
能なＴｉＮ薄膜形成方法を提供することにある。
的な原料を用いて、基板温度が３００℃以下でも成膜可
能なＴｉＮ薄膜形成方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、反応容器内に
チタン化合物のガスと窒素化合物のガスとを導入して、
ＣＶＤ反応により基板上にＴｉＮ薄膜を形成するＴｉＮ
薄膜形成方法において、薄膜形成過程において基板の近
傍に光を照射することを特徴としている。本発明におい
て、原料となるチタン化合物と窒素化合物は、反応容器
内に導入されるときはガス状態となっているが、室温で
かつ大気圧の状態では必ずしもガスである必要はなく、
液体状態であってもよい。このような液体原料は、加熱
やバブリングなどによってガス状態にしてから反応容器
内に導入することができる。本発明で使用できるチタン
化合物としては、ＴｉＣｌ4、ＴｉＩ4、ＴｉＢｒ4など
が挙げられる。また、窒素化合物としてはＮＨ3、ＮＨ4
などが挙げられる。チタン化合物と窒素化合物の組み合
わせの好適な例は、ＴｉＣｌ4とＮＨ3の組み合わせであ
る。照射する光の波長としては紫外線領域の波長が用い
られる。照射する光は、ビ−ム状にして、基板表面に対
して平行にかつ基板表面に近接して照射することが望ま
しい。
チタン化合物のガスと窒素化合物のガスとを導入して、
ＣＶＤ反応により基板上にＴｉＮ薄膜を形成するＴｉＮ
薄膜形成方法において、薄膜形成過程において基板の近
傍に光を照射することを特徴としている。本発明におい
て、原料となるチタン化合物と窒素化合物は、反応容器
内に導入されるときはガス状態となっているが、室温で
かつ大気圧の状態では必ずしもガスである必要はなく、
液体状態であってもよい。このような液体原料は、加熱
やバブリングなどによってガス状態にしてから反応容器
内に導入することができる。本発明で使用できるチタン
化合物としては、ＴｉＣｌ4、ＴｉＩ4、ＴｉＢｒ4など
が挙げられる。また、窒素化合物としてはＮＨ3、ＮＨ4
などが挙げられる。チタン化合物と窒素化合物の組み合
わせの好適な例は、ＴｉＣｌ4とＮＨ3の組み合わせであ
る。照射する光の波長としては紫外線領域の波長が用い
られる。照射する光は、ビ−ム状にして、基板表面に対
して平行にかつ基板表面に近接して照射することが望ま
しい。
【０００７】
【作用】従来の熱ＣＶＤ法であれば、反応ガスの反応過
程に必要なすべてのエネルギ−は、加熱された基板の表
面からの熱によってまかなわれているが、本発明では、
光照射の効果により、反応エネルギ−の一部を光から得
ることができる。したがって、基板表面からの熱エネル
ギ−需要を抑えることができる。また、光をビ−ム状に
して基板表面に平行にかつ近接させて照射することによ
り、励起した反応ガスが基底状態に戻る前に基板上の反
応過程に進むことができる。これにより、光照射の効果
を最大限にすることができる。
程に必要なすべてのエネルギ−は、加熱された基板の表
面からの熱によってまかなわれているが、本発明では、
光照射の効果により、反応エネルギ−の一部を光から得
ることができる。したがって、基板表面からの熱エネル
ギ−需要を抑えることができる。また、光をビ−ム状に
して基板表面に平行にかつ近接させて照射することによ
り、励起した反応ガスが基底状態に戻る前に基板上の反
応過程に進むことができる。これにより、光照射の効果
を最大限にすることができる。
【０００８】
【実施例】図１は、本発明の方法を実施するためのＣＶ
Ｄ装置の一例を示す正面断面図である。反応容器２は排
気バルブ４を通して、前段のタ−ボ分子ポンプ６と後段
のロ−タリ−ポンプ８とにより排気されて、減圧に保た
れる。反応ガスのＮＨ 3は、ガス導入管１８を通り拡散
板２０を経て約３００ｓｃｃｍの流量で反応容器２内に
導入される。もう一方の反応ガスＴｉＣｌ4は、ガス導
入管１６を通って約１０ｓｃｃｍの流量で反応容器２内
に導入される。最終的に反応容器２内の圧力は約１００
ｍＴｏｒｒとなる。基板１４は、基板加熱用のヒ−タ１
２を内蔵した基板ホルダ−１０の上に設置され、約３０
０℃に保たれる。
Ｄ装置の一例を示す正面断面図である。反応容器２は排
気バルブ４を通して、前段のタ−ボ分子ポンプ６と後段
のロ−タリ−ポンプ８とにより排気されて、減圧に保た
れる。反応ガスのＮＨ 3は、ガス導入管１８を通り拡散
板２０を経て約３００ｓｃｃｍの流量で反応容器２内に
導入される。もう一方の反応ガスＴｉＣｌ4は、ガス導
入管１６を通って約１０ｓｃｃｍの流量で反応容器２内
に導入される。最終的に反応容器２内の圧力は約１００
ｍＴｏｒｒとなる。基板１４は、基板加熱用のヒ−タ１
２を内蔵した基板ホルダ−１０の上に設置され、約３０
０℃に保たれる。
【０００９】反応容器２の外部には市販の低圧水銀ラン
プ２２が設置される。本実施例ではウシオ電機製の低圧
水銀ランプ（ＵＬ Ｏ−６ ＤＱ）を使用した。このラ
ンプ２２によりビ−ム状の紫外線２４を得ることができ
る。この紫外線２４は、石英製の窓２６を通過して反応
容器２内に導入される。石英製の窓２６は紫外線２４の
エネルギ−損失を少なくしている。紫外線２４は、基板
１４の表面に平行にかつ近接して照射される。
プ２２が設置される。本実施例ではウシオ電機製の低圧
水銀ランプ（ＵＬ Ｏ−６ ＤＱ）を使用した。このラ
ンプ２２によりビ−ム状の紫外線２４を得ることができ
る。この紫外線２４は、石英製の窓２６を通過して反応
容器２内に導入される。石英製の窓２６は紫外線２４の
エネルギ−損失を少なくしている。紫外線２４は、基板
１４の表面に平行にかつ近接して照射される。
【００１０】反応ガスＮＨ3とＴｉＣｌ4の両分子は基板
１４の上方で混合し、窓２６から導入された紫外線２４
の作用により基板表面で励起される。１００ｍＴｏｒｒ
の圧力下では分子の平均自由行程は約０．５ｍｍである
から、基板表面から０．５ｍｍ以内に紫外線２４を照射
すれば、紫外線２４によって励起した反応ガス分子が他
のガス分子に衝突する前に（すなわち励起状態に戻る前
に）基板表面に到達し、ＣＶＤ反応過程に移行できる。
このようにしてＣＶＤ反応が起こることにより、ＣＶＤ
反応に必要なエネルギ−の一部を紫外線から効果的に得
ることができ、基板温度約３００℃でＴｉＮ薄膜を形成
できた。
１４の上方で混合し、窓２６から導入された紫外線２４
の作用により基板表面で励起される。１００ｍＴｏｒｒ
の圧力下では分子の平均自由行程は約０．５ｍｍである
から、基板表面から０．５ｍｍ以内に紫外線２４を照射
すれば、紫外線２４によって励起した反応ガス分子が他
のガス分子に衝突する前に（すなわち励起状態に戻る前
に）基板表面に到達し、ＣＶＤ反応過程に移行できる。
このようにしてＣＶＤ反応が起こることにより、ＣＶＤ
反応に必要なエネルギ−の一部を紫外線から効果的に得
ることができ、基板温度約３００℃でＴｉＮ薄膜を形成
できた。
【００１１】
【発明の効果】本発明のＴｉＮ薄膜形成方法は、ＣＶＤ
反応による薄膜形成過程において基板の近傍に光を照射
しているので、反応ガスとして一般的なチタン化合物の
ガスと窒素化合物のガスとを利用して、低い基板温度で
成膜できる。
反応による薄膜形成過程において基板の近傍に光を照射
しているので、反応ガスとして一般的なチタン化合物の
ガスと窒素化合物のガスとを利用して、低い基板温度で
成膜できる。
【図１】本発明の方法を実施するためのＣＶＤ装置の一
例を示す正面断面図である。
例を示す正面断面図である。
２ 反応容器 １０ 基板ホルダ− １２ ヒ−タ １４ 基板 １６、１８ ガス導入管 ２０ ガス拡散板 ２２ 水銀ランプ ２４ 紫外線 ２６ 窓
Claims (3)
- 【請求項１】 反応容器内にチタン化合物のガスと窒素
化合物のガスとを導入して、ＣＶＤ反応により基板上に
ＴｉＮ薄膜を形成するＴｉＮ薄膜形成方法において、薄
膜形成過程において基板の近傍に光を照射することを特
徴とするＴｉＮ薄膜形成方法。 - 【請求項２】 前記光をビ−ム状にして基板表面に対し
て平行にかつ基板表面に近接して照射することを特徴と
する請求項１記載のＴｉＮ薄膜形成方法。 - 【請求項３】 前記チタン化合物がＴｉＣｌ4であり、
前記窒素化合物がＮＨ3であることを特徴とする請求項
１または２記載のＴｉＮ薄膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33798691A JPH05148653A (ja) | 1991-11-28 | 1991-11-28 | ＴｉＮ薄膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33798691A JPH05148653A (ja) | 1991-11-28 | 1991-11-28 | ＴｉＮ薄膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05148653A true JPH05148653A (ja) | 1993-06-15 |
Family
ID=18313871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33798691A Pending JPH05148653A (ja) | 1991-11-28 | 1991-11-28 | ＴｉＮ薄膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05148653A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004218053A (ja) * | 2003-01-17 | 2004-08-05 | Tokyo Electron Ltd | 薄膜の形成方法及び薄膜の形成装置 |
-
1991
- 1991-11-28 JP JP33798691A patent/JPH05148653A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004218053A (ja) * | 2003-01-17 | 2004-08-05 | Tokyo Electron Ltd | 薄膜の形成方法及び薄膜の形成装置 |
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