JPH05230639A - 化合物膜の形成方法 - Google Patents
化合物膜の形成方法Info
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- JPH05230639A JPH05230639A JP21907391A JP21907391A JPH05230639A JP H05230639 A JPH05230639 A JP H05230639A JP 21907391 A JP21907391 A JP 21907391A JP 21907391 A JP21907391 A JP 21907391A JP H05230639 A JPH05230639 A JP H05230639A
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- substrate
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 化合物膜、例えばＴｉＮ膜の堆積速度を向上
するとともに、抵抗率の低い良質の化合物膜を得る。 【構成】 反応性スパッタによる化合物膜の形成方法に
おいて、カソード１０のＴｉターゲット１１に対して、
基板バイアスを印加していない状態で堆積速度が低下し
ない低反応ガス分圧を設定するとともに、負のバイアス
を基板１２に印加して成膜する。
するとともに、抵抗率の低い良質の化合物膜を得る。 【構成】 反応性スパッタによる化合物膜の形成方法に
おいて、カソード１０のＴｉターゲット１１に対して、
基板バイアスを印加していない状態で堆積速度が低下し
ない低反応ガス分圧を設定するとともに、負のバイアス
を基板１２に印加して成膜する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超ＬＳＩ製造に必要な
化合物膜の形成方法に関するものである。
化合物膜の形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば以下に示すようなものがあった。超ＬＳＩ製造に
おけるメタライゼーションプロセスに使用されるＴｉＮ
膜は、反応性スパッタ法によって形成される。反応性ス
パッタ法とは、用いる不活性ガス（主にＡｒ）中に、形
成したい化合物膜の成分原子を含んだ反応ガスを１００
％まで含ませることによって、必要な組成、又は特性の
化合物膜を得る成膜技術である。
例えば以下に示すようなものがあった。超ＬＳＩ製造に
おけるメタライゼーションプロセスに使用されるＴｉＮ
膜は、反応性スパッタ法によって形成される。反応性ス
パッタ法とは、用いる不活性ガス（主にＡｒ）中に、形
成したい化合物膜の成分原子を含んだ反応ガスを１００
％まで含ませることによって、必要な組成、又は特性の
化合物膜を得る成膜技術である。
【０００３】ＴｉＮ膜形成の場合は、Ｔｉターゲットを
用いＡｒ中にＮ2 を混ぜた、あるいは１００％Ｎ2 の雰
囲気でスパッタを行なう。図４は、ＴｉＮ膜堆積速度と
Ｎ2 分圧との関係で示した特性図であり、横軸にＮ2 分
圧比（％）、縦軸に堆積速度（Å／ｓｅｃ）を示してい
る。ここでは、ＤＣマグネトロンスパッタ装置を用い、
ＤＣ放電パワーは、１．８ｋｗ、全圧は７ｍＴｏｒｒ、
基板加熱なしの条件で成膜を行なった。
用いＡｒ中にＮ2 を混ぜた、あるいは１００％Ｎ2 の雰
囲気でスパッタを行なう。図４は、ＴｉＮ膜堆積速度と
Ｎ2 分圧との関係で示した特性図であり、横軸にＮ2 分
圧比（％）、縦軸に堆積速度（Å／ｓｅｃ）を示してい
る。ここでは、ＤＣマグネトロンスパッタ装置を用い、
ＤＣ放電パワーは、１．８ｋｗ、全圧は７ｍＴｏｒｒ、
基板加熱なしの条件で成膜を行なった。
【０００４】この図から明らかなように、堆積速度はＮ
2 分圧１０〜１５％のところで急激に減少する。そし
て、１５％以上のＮ2 分圧で、膜は銀色のＴｉ膜から金
色のＴｉＮ膜に変化する。すなわち、Ｔｉを窒化させる
だけのＮ2 を供給するには１５％以上が必要となる。な
お、堆積速度の急激な減少はターゲットの窒化によるも
のといわれている。
2 分圧１０〜１５％のところで急激に減少する。そし
て、１５％以上のＮ2 分圧で、膜は銀色のＴｉ膜から金
色のＴｉＮ膜に変化する。すなわち、Ｔｉを窒化させる
だけのＮ2 を供給するには１５％以上が必要となる。な
お、堆積速度の急激な減少はターゲットの窒化によるも
のといわれている。
【０００５】従来、超ＬＳＩ製造のメタライゼーション
に使用するＴｉＮ膜の形成は、十分高いＮ2 分圧（〜１
００％）で形成してきた。その理由は、図５に示すよう
に、Ｎ2 分圧が高くなるにつれ抵抗率の低い良質の膜が
形成されるようになるからである。
に使用するＴｉＮ膜の形成は、十分高いＮ2 分圧（〜１
００％）で形成してきた。その理由は、図５に示すよう
に、Ｎ2 分圧が高くなるにつれ抵抗率の低い良質の膜が
形成されるようになるからである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高いＮ
2 分圧でのＴｉＮ膜の形成は、堆積速度が６Å／ｓｅｃ
と遅いため、スループットが著しく低下する。通常、Ｔ
ｉＮは１０００Å程度堆積するが、それでも約３分を要
する。因みに、Ａｌ合金膜は１００００Åを１分で堆積
している。
2 分圧でのＴｉＮ膜の形成は、堆積速度が６Å／ｓｅｃ
と遅いため、スループットが著しく低下する。通常、Ｔ
ｉＮは１０００Å程度堆積するが、それでも約３分を要
する。因みに、Ａｌ合金膜は１００００Åを１分で堆積
している。
【０００７】本発明は、上記問題点を除去し、化合物
膜、例えばＴｉＮ膜の堆積速度を向上するとともに、抵
抗率の低い良質の化合物膜を得ることができる化合物膜
の形成方法を提供することを目的とする。
膜、例えばＴｉＮ膜の堆積速度を向上するとともに、抵
抗率の低い良質の化合物膜を得ることができる化合物膜
の形成方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【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、反応性スパッタによる化合物膜の形成方
法において、基板バイアスを印加していない状態で堆積
速度が低下しない低反応ガス分圧を設定するとともに、
負のバイアスを基板に印加して成膜するようにしたもの
である。
成するために、反応性スパッタによる化合物膜の形成方
法において、基板バイアスを印加していない状態で堆積
速度が低下しない低反応ガス分圧を設定するとともに、
負のバイアスを基板に印加して成膜するようにしたもの
である。
【０００９】
【作用】本発明によれば、例えば成膜条件をＤＣパワー
１．８ｋｗ、Ａｒ+ Ｎ2 の全圧７ｍＴｏｒｒ、基板加熱
なし、Ｎ2 分圧１０．５％（０．７３ｍＴｏｒｒ）、基
板バイアス−９２０Ｖとする。このように、基板バイア
スを印加していない状態で堆積速度が低下しない低反応
ガス分圧を設定するとともに、負のバイアスを基板に印
加してＴｉＮ膜を成膜する。
１．８ｋｗ、Ａｒ+ Ｎ2 の全圧７ｍＴｏｒｒ、基板加熱
なし、Ｎ2 分圧１０．５％（０．７３ｍＴｏｒｒ）、基
板バイアス−９２０Ｖとする。このように、基板バイア
スを印加していない状態で堆積速度が低下しない低反応
ガス分圧を設定するとともに、負のバイアスを基板に印
加してＴｉＮ膜を成膜する。
【００１０】従って、ＴｉＮ膜の堆積速度が速く、しか
も低抵抗率のＴｉＮ膜を成膜することができる。
も低抵抗率のＴｉＮ膜を成膜することができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。この実施例においては、図１に
示すように、ＤＣマグネトロンスパッタ装置において、
カソード１０のＴｉターゲット１１を用いて基板１２に
ＴｉＮ膜の堆積を行なう。堆積条件はＤＣパワー（Ｗ）
１．８ｋｗ、Ａｒ＋Ｎ2 の全圧（ＰT ）７ｍＴｏｒｒ、
基板加熱（ＴＳ）なしである。
ながら詳細に説明する。この実施例においては、図１に
示すように、ＤＣマグネトロンスパッタ装置において、
カソード１０のＴｉターゲット１１を用いて基板１２に
ＴｉＮ膜の堆積を行なう。堆積条件はＤＣパワー（Ｗ）
１．８ｋｗ、Ａｒ＋Ｎ2 の全圧（ＰT ）７ｍＴｏｒｒ、
基板加熱（ＴＳ）なしである。
【００１２】Ｎ2 分圧（ＰＮ2 ）を決定するには、予め
前記した図４に示すような堆積速度とＮ2 分圧の関係を
前述の堆積条件で求めておく必要がある。ここでは、Ｎ
2 分圧は、１０．５％（０．７３ｍＴｏｒｒ）とする。
更に、負の基板バイアスＶSを印加する。この負の基板
バイアスは基板よりＲＦ電力を印加することにより、誘
起される自己バイアスで得られる。ここでは−９２０Ｖ
とする。
前記した図４に示すような堆積速度とＮ2 分圧の関係を
前述の堆積条件で求めておく必要がある。ここでは、Ｎ
2 分圧は、１０．５％（０．７３ｍＴｏｒｒ）とする。
更に、負の基板バイアスＶSを印加する。この負の基板
バイアスは基板よりＲＦ電力を印加することにより、誘
起される自己バイアスで得られる。ここでは−９２０Ｖ
とする。
【００１３】次に堆積条件をまとめて示すと、以下のよ
うである。 ＤＣパワー（Ｗ）＝１．８ｋｗ Ａｒ＋Ｎ2 の全圧（ＰT ）＝７ｍＴｏｒｒ Ｎ2 分圧（ＰＮ2 ）＝１０．５％（０．７３ｍＴｏｒ
ｒ） 基板バイアス（ＶS ）＝−９２０Ｖ 基板加熱なし 次に、本発明の化合物膜の形成方法の要点について述べ
る。
うである。 ＤＣパワー（Ｗ）＝１．８ｋｗ Ａｒ＋Ｎ2 の全圧（ＰT ）＝７ｍＴｏｒｒ Ｎ2 分圧（ＰＮ2 ）＝１０．５％（０．７３ｍＴｏｒ
ｒ） 基板バイアス（ＶS ）＝−９２０Ｖ 基板加熱なし 次に、本発明の化合物膜の形成方法の要点について述べ
る。
【００１４】まず、堆積速度が低下しない、つまりター
ゲットが窒化しないＮ2 分圧を設定する。通常このよう
な条件ではＴｉＮ膜は得られない。そこで、負の基板バ
イアスを印加することにより、プラズマ中の窒素イオン
（主にＮ2 + ）を膜中に引き込み、補充してやるように
する。図２は本発明に係る基板バイアス−９２０Ｖを印
加した時のＴｉＮ堆積速度とＮ2 分圧との関係を示す図
である。この図において、横軸はＮ2 分圧（ｍＴｏｒ
ｒ）、縦軸は堆積速度（Å／ｓｅｃ）を示しており、前
記条件のように、ＰT ＝７ｍＴｏｒｒ、Ｗ＝１．８ｋ
ｗ、ＶS ＝−９２０Ｖ、ＰＮ2 ＝１０．５％（０．７３
ｍＴｏｒｒ）の場合、堆積速度（Å／ｓｅｃ）は８．５
Å／ｓｅｃを得ている。ここで、堆積速度は、従来に比
して約４０％向上している。この時、膜は黄金色であ
り、ＴｉＮが形成されている。
ゲットが窒化しないＮ2 分圧を設定する。通常このよう
な条件ではＴｉＮ膜は得られない。そこで、負の基板バ
イアスを印加することにより、プラズマ中の窒素イオン
（主にＮ2 + ）を膜中に引き込み、補充してやるように
する。図２は本発明に係る基板バイアス−９２０Ｖを印
加した時のＴｉＮ堆積速度とＮ2 分圧との関係を示す図
である。この図において、横軸はＮ2 分圧（ｍＴｏｒ
ｒ）、縦軸は堆積速度（Å／ｓｅｃ）を示しており、前
記条件のように、ＰT ＝７ｍＴｏｒｒ、Ｗ＝１．８ｋ
ｗ、ＶS ＝−９２０Ｖ、ＰＮ2 ＝１０．５％（０．７３
ｍＴｏｒｒ）の場合、堆積速度（Å／ｓｅｃ）は８．５
Å／ｓｅｃを得ている。ここで、堆積速度は、従来に比
して約４０％向上している。この時、膜は黄金色であ
り、ＴｉＮが形成されている。
【００１５】因みに、Ｎ2 分圧（ｍＴｏｒｒ）が１０．
５％（０．７３ｍＴｏｒｒ）以上になると、堆積速度
（Å／ｓｅｃ）は急激に遅くなる。図３は本発明に係る
基板バイアス−９２０Ｖを印加した時のＴｉＮ膜の抵抗
率とＮ2 分圧との関係を示す図である。この図におい
て、横軸はＮ2 分圧（ｍＴｏｒｒ）、縦軸は抵抗率（μ
Ωｃｍ）を示しており、前記と同様の条件下で、Ｎ2分
圧（ｍＴｏｒｒ）が１０．５％（０．７３ｍＴｏｒｒ）
の場合、９５μΩｃｍと低い。基板バイアスをかけてい
ないときと比べて１桁程小さい値となる。これは、基板
バイアス印加によるイオン衝撃により、付着原子のマイ
グレーションが助長されたため良質な膜が得られたもの
と考えられる。
５％（０．７３ｍＴｏｒｒ）以上になると、堆積速度
（Å／ｓｅｃ）は急激に遅くなる。図３は本発明に係る
基板バイアス−９２０Ｖを印加した時のＴｉＮ膜の抵抗
率とＮ2 分圧との関係を示す図である。この図におい
て、横軸はＮ2 分圧（ｍＴｏｒｒ）、縦軸は抵抗率（μ
Ωｃｍ）を示しており、前記と同様の条件下で、Ｎ2分
圧（ｍＴｏｒｒ）が１０．５％（０．７３ｍＴｏｒｒ）
の場合、９５μΩｃｍと低い。基板バイアスをかけてい
ないときと比べて１桁程小さい値となる。これは、基板
バイアス印加によるイオン衝撃により、付着原子のマイ
グレーションが助長されたため良質な膜が得られたもの
と考えられる。
【００１６】因みに、Ｎ2 分圧（ｍＴｏｒｒ）が１０．
５％（０．７３ｍＴｏｒｒ）以上になると、抵抗率（μ
Ωｃｍ）は高くなっていく。上記から明らかなように、
ＰT ＝７ｍＴｏｒｒ、Ｗ＝１．８ｋｗ、ＶS ＝−９２０
Ｖ、ＰＮ2 ＝１０．５％（０．７３ｍＴｏｒｒ）、基板
加熱なしの場合、堆積速度は速く、しかも抵抗率が低い
成膜を行うことができる。
５％（０．７３ｍＴｏｒｒ）以上になると、抵抗率（μ
Ωｃｍ）は高くなっていく。上記から明らかなように、
ＰT ＝７ｍＴｏｒｒ、Ｗ＝１．８ｋｗ、ＶS ＝−９２０
Ｖ、ＰＮ2 ＝１０．５％（０．７３ｍＴｏｒｒ）、基板
加熱なしの場合、堆積速度は速く、しかも抵抗率が低い
成膜を行うことができる。
【００１７】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【００１８】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、基板バイアスを印加していない状態で堆積速度
が低下しない低反応ガス分圧を設定するとともに、負の
バイアスを基板に印加して成膜するようにしたので、化
合物膜、例えばＴｉＮ膜の堆積速度を向上するととも
に、低抵抗率が低い良質の化合物膜を得ることができ
る。
よれば、基板バイアスを印加していない状態で堆積速度
が低下しない低反応ガス分圧を設定するとともに、負の
バイアスを基板に印加して成膜するようにしたので、化
合物膜、例えばＴｉＮ膜の堆積速度を向上するととも
に、低抵抗率が低い良質の化合物膜を得ることができ
る。
【００１９】例えば、ＰT ＝７ｍＴｏｒｒ、Ｗ＝１．８
ｋｗ、ＶS ＝−９２０Ｖ、ＰＮ2 ＝１０．５％（０．７
３ｍＴｏｒｒ）、基板加熱なしの場合、８．５Å／ｓｅ
ｃの堆積速度を得ており、従来の堆積速度に対して約４
０％の向上であり、抵抗率は９５μΩｃｍとなり、基板
バイアスをかけていないときと比べて１桁程小さい値と
なる。
ｋｗ、ＶS ＝−９２０Ｖ、ＰＮ2 ＝１０．５％（０．７
３ｍＴｏｒｒ）、基板加熱なしの場合、８．５Å／ｓｅ
ｃの堆積速度を得ており、従来の堆積速度に対して約４
０％の向上であり、抵抗率は９５μΩｃｍとなり、基板
バイアスをかけていないときと比べて１桁程小さい値と
なる。
【図１】本発明に係る反応性スパッタの説明図である。
【図２】本発明に係る基板バイアス−９２０Ｖを印加し
た時のＴｉＮ堆積速度とＮ2 分圧との関係を示す図であ
る。
た時のＴｉＮ堆積速度とＮ2 分圧との関係を示す図であ
る。
【図３】本発明に係る基板バイアス−９２０Ｖを印加し
た時のＴｉＮ膜の抵抗率とＮ2分圧との関係を示す図で
ある。
た時のＴｉＮ膜の抵抗率とＮ2分圧との関係を示す図で
ある。
【図４】ＴｉＮ堆積速度とＮ2 分圧の関係を示す図であ
る。
る。
【図５】ＴｉＮ膜の抵抗率とＮ2 分圧の関係を示す図で
ある。
ある。
１０ カソード １１ Ｔｉターゲット １２ 基板
Claims (3)
- 【請求項１】 反応性スパッタによる化合物膜の形成方
法において、 基板バイアスを印加していない状態で堆積速度が低下し
ない低反応ガス分圧を設定するとともに、負のバイアス
を基板に印加して成膜すること特徴とする化合物膜の形
成方法。 - 【請求項２】 ＴｉＮ膜を成膜することを特徴とする請
求項１記載の化合物膜の形成方法。 - 【請求項３】 成膜条件をＤＣパワー１．８ｋｗ、Ａｒ
＋Ｎ2 の全圧７ｍＴｏｒｒ、基板加熱なし、Ｎ2 分圧１
０．５％（０．７３ｍＴｏｒｒ）、基板バイアス−９２
０Ｖとすることを特徴とする請求項１または２記載の化
合物膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21907391A JPH05230639A (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | 化合物膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21907391A JPH05230639A (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | 化合物膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05230639A true JPH05230639A (ja) | 1993-09-07 |
Family
ID=16729842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21907391A Pending JPH05230639A (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | 化合物膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05230639A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0711846A1 (en) * | 1994-11-14 | 1996-05-15 | Applied Materials, Inc. | Titanium nitride deposited by chemical vapor deposition |
-
1991
- 1991-08-30 JP JP21907391A patent/JPH05230639A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0711846A1 (en) * | 1994-11-14 | 1996-05-15 | Applied Materials, Inc. | Titanium nitride deposited by chemical vapor deposition |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010206 |