JPH0562933A - 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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JPH0562933A
JPH0562933A JP22426191A JP22426191A JPH0562933A JP H0562933 A JPH0562933 A JP H0562933A JP 22426191 A JP22426191 A JP 22426191A JP 22426191 A JP22426191 A JP 22426191A JP H0562933 A JPH0562933 A JP H0562933A
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Seishiyou Chin
世昌 陳
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 本発明は、半導体装置のコンタクトホールな
どを埋め込む材料としてW(タングステン)などを使用
する場合の密着層であるTiN膜の形成方法に関するも
ので、より良いステップカバレージと、低抵抗化を図る
ことを目的とするものである。 【構成】 本発明は前記目的のために、TiN膜1,5
を形成するに先立って、その下地膜としてTiリッチな
TiSiX 膜1,4を形成するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置のコンタ
クトホールなどを埋め込む材料としてW(タングステ
ン)などの膜を使用する際、その密着層であるTiN膜
の形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体装置のコンタクトホールの
埋め込み材として、CVD法によるブランケットW(タ
ングステン)膜を形成してからエッチ・バックして、コ
ンタクトホールや、コンタクト部のみにWを残すプロセ
スが良く使われている。そのプロセス及び膜構成の略図
を図2に示す。左側は密着層として反応性スパッタTi
Nとした場合、右側はCVDTiNとした場合である。
【0003】まずSi基板(2,1)上にコンタクト部
に該当する所に、層間絶縁膜(2,3)をエッチングす
ることによって、コンタクトホールを形成する(図2
(a))。次に後述のCVDのブランケットW膜(2,
7)を堆積する場合のそのブランケットW(2,7)の
膜剥れやアニールによる接合層との反応などを防止する
為に、ブランケットW膜(2,7)を堆積する前に、ウ
ェハ全面を反応性スパッタ法によって、TiN膜(図2
(b)左図)或いはCVD法(化学的気相成長法)(L
P−CVD法やPE−CVD法)によってTi/TiN
膜(2,4および2,5)を形成し(図2(b)右
図)、W膜の密着層として用いる。その後、CVD法ブ
ランケットW膜(2,7)を堆積する(図2(c))。
次に、RIE(反応性イオンエッチング)技術などによ
ってW膜(2,7)を層間絶縁膜(2,3)上まで全面
にエッチ・バックしてW膜(2,7)をコンタクト部内
のみに残しておく。その後、図示しないがAl系の配線
を形成する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、以上述べたい
ずれの方法であっても、デバイスにおける微細化によっ
て、問題が生じてしまう。例えば、反応性スパッタTi
N膜の場合、コンタクト内に、まず抵抗を下げる為Ti
膜を堆積しておくが、微細化によって、膜の堆積が不十
分になり、極端な場合、コンタクト部内にはTiとTi
N膜がほとんど堆積されないこともありうる。又、CV
D法によるTiN膜の形成においては、TiN膜の底部
にTiリッチ(ある成分の量が多いこと。通常50%以
上)なTi膜を作っておく手法があるが、VLSIの微
細化に伴い、TiリッチなTiN膜の場合、十分なTi
Si2.0 膜が得られないことによる抵抗の上昇を生じ、
またTi膜を有する場合では、TiSi2.0 を作ると
き、接合部のSiを消費する為、接合部での接合破壊が
発生する恐れが生じてしまう。
【0005】この発明は以上述べたコンタクト内に不完
全なTi或いはTiN膜の堆積、そしてTi膜のTiS
2.0 膜になるシリサイディーション化による接合破壊
などの問題点を除去する為、CVD法(LP−CVD法
やPE−CVD法など)により、コンタクト内に十分な
TiSi2.0 膜が形成出来ると共に、接合部でのSiの
消費を抑えて、低抵抗のコンタクト部でのTiN膜の形
成技術を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は前述の目的の
ために、CVDブランケットW膜の密着層として用いる
TiN膜の形成方法において、ステップカバレージの良
い、かつ、TiリッチなTiSiX 膜をTiN模の下地
膜として用いることによってコンタクト部の低抵抗化
や、デバイスの微細化による浅い接合での接合破壊を防
止することによって、高信頼性かつ、低抵抗のコンタク
ト配線にしたものである。
【0007】
【作用】前述したように、この発明の製造方法によれ
ば、CVD法でブランケットW膜の密着層として用いる
TiN膜を形成する時、最初にTiリッチなTiSiX
膜を形成してから、in−situ(大気にさらすこと
なく同一チャンバー内で処理すること)で、TiN膜を
形成するようにしたので、後工程の熱処理で、コンタク
ト部にTiSi2.0 膜を形成させる場合、下地が純Ti
膜ではなくTiリッチなTiSiX 膜である為、接合部
のSiの消費量を極力に減少出来、接合深さが浅くなっ
ても接合破壊の防止が出来ると共に、コンタクト部の低
抵抗化が図れる。
【0008】
【実施例】この発明の実施例を図1に示す。これに沿っ
て説明すると、まず従来法と同じように層間絶縁膜
(1,3)をエッチングしてコンタクト部を形成する。
(図1(a))その後、後述のCVDブランケットW膜
(1,7)の密着層として用いるTiN膜(1,5)を
形成する前に、同じTiN膜形成チャンバ(in−si
tu)内で、まず、TiリッチなTiSiX 膜(1,
4)を全面に堆積してから、連続的にTiN膜(1,
5)を堆積する。このプロセスを更に詳細に説明する
と、まず膜形成チャンバーに上記コンタクト部形成済み
のウェハをセットしてから、例えばPE−CVD法の場
合SiH4 とTiCl4 ガスをソースガスとして用い
て、それぞれの流量比を1.5〜3.0にして1.0〜
2.0Torrの圧力、300℃〜600℃の温度で、
200W〜800Wのパワーをかけて組成xが約1.1
〜1.8になるTiリッチなTiSiX 膜(1,4)を
形成してから、SiH4 ガスを止める。その後圧力、温
度とパワーを同じにしても、変化させてもよいが、通常
スループットを考慮すると少なくとも、温度を同じ条件
にして、NH3 とTiCl4 ガスをソースガスとして用
いて、それらの流量比を例えば、1/10〜1/20な
ど、ストイキオメトリな(生成エンタルピーが最少の化
学的に最も安定な)TiN膜(1,4)が形成出来る最
適条件にして、TiN膜(1,5)を形成する。その後
図1(a)のように、CVD法によるブランケットW膜
(1,7)を形成してから、RIE法などによってエッ
チ・バックする。この時、層間絶縁膜(1,3)上のT
iリッチTiSiX 膜(1,4)、TiN膜(1,5)
とブランケットW膜(1,7)をエッチオフしておく。
そうすればコンタクト部内の膜構成としては、Tiリッ
チなTiSiX 膜/TiN膜/W膜となる。又、ブラン
ケットW膜(1,7)を堆積する前に、TiSiX
(1,4)のアニール工程を入れてもよい。このような
構造のコンタクト部においてはアニールを行えば、まず
TiリッチなTiSiX 膜(1,4)が下地の接合部の
Siを消費してTiSi2.0 になるが、TiSiX
(1,4)の組成は約1.1〜1.8である為、同じ膜
厚を有する純Ti膜に比べて、TiSi2.0 膜になる為
のSiの必要量は、半分以下になる。これによって、十
分な厚さを有するTiSi2.0 膜が形成出来る。従って
抵抗は低くすることができると共に、接合部でのSiの
消費は、極めて低減出来る。この為、デバイスの微細化
によって接合深さが浅くなっても、接合破壊の防止が大
きく向上出来る。
【0009】なお、本実施例は埋め込み材としてW膜の
例を示したが、W膜以外のMoやCrなどの高融点金
属、さらにはAlなどの金属でも同様の効果を得られ
る。
【0010】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、この発明
の製造方法によれば、CVD法でブランケットW膜の密
着層として用いるTiN膜を形成するに当たって、最初
にTiリッチなTiSiX 膜を形成してから、in−s
ituでTiN膜を形成するようにしたので、後工程の
熱処理でコンタクト部にTiSi2.0 膜を形成させる場
合、下地が純Ti膜ではなくTiリッチなTiSiX
である為、接合部のSiの消費量を極力に減少出来、接
合深さが浅くなっても、接合破壊の防止が出来ると共
に、コンタクト部の低抵抗化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例
【図2】従来例
【符号の説明】
1,4 TiリッチなTiSiX 膜 1,5 TiN膜 1,6 TiSi2.0 膜 1,7 CVDW膜

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高融点金属やその他の金属でコンタクト
    ホールを埋め込むようなときに、前記金属とコンタクト
    ホール底部の導電性シリコン膜との間の密着層として、 該TiN膜の形成を行なう装置内で、先ずTiリッチな
    TiSiX 膜を形成してから、連続してTiN膜を形成
    するようにしたことを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
JP03224261A 1991-09-04 1991-09-04 半導体装置の製造方法 Expired - Fee Related JP3085745B2 (ja)

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US08/119,440 US5462895A (en) 1991-09-04 1993-08-23 Method of making semiconductor device comprising a titanium nitride film
US08/423,144 US5525543A (en) 1991-09-04 1995-04-17 Method of making a semiconductor device using a titanium-rich silicide film

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0846050A (ja) * 1994-08-01 1996-02-16 Nec Corp 半導体記憶装置およびその製造方法
WO1999035675A1 (fr) * 1998-01-09 1999-07-15 Tokyo Electron Limited Procede pour former un film de titane par d.c.p.v.

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JPH0846050A (ja) * 1994-08-01 1996-02-16 Nec Corp 半導体記憶装置およびその製造方法
WO1999035675A1 (fr) * 1998-01-09 1999-07-15 Tokyo Electron Limited Procede pour former un film de titane par d.c.p.v.

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