JPH06140348A - Method for forming thin film - Google Patents

Method for forming thin film

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JPH06140348A
JPH06140348A JP13422693A JP13422693A JPH06140348A JP H06140348 A JPH06140348 A JP H06140348A JP 13422693 A JP13422693 A JP 13422693A JP 13422693 A JP13422693 A JP 13422693A JP H06140348 A JPH06140348 A JP H06140348A
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film
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ticl
tin
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孝 赤堀
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Abstract

PURPOSE:To obtain a sufficient film growth to the bottom of a contact hole by setting the ratio of the gas flow rate of H2 to the gas flow rate of TiCl4 to a value equal to or smaller than a specific value when a TiN film is formed using TiCl4, H2, Ar and N2 as raw material gases. CONSTITUTION:When a TiN film is formed, the ratio of the gas flow rates of TiCl4 and H2 is set to two or smaller, and the flow rates of TiCl4, Ar and N2 are made constant, namely, 10sccm, 43sccm and 15sccm, respectively, with the flow rate of H2 being varied to 10sccm, 20sccm, 30sccm and 50sccm. In the sectional views of the vicinity of the contact hole under the respective conditions, (a), (b), (c) and (d) indicate the instances of 10sccm, 20sccm, 30sccm and 50sccm, respectively. According to the sectional views, for the H2 flow rate of 20sccm, a TiN film 12 was uniformly grown on the bottom 11b of a contact hole 11 and an insulating film 20, but little grown on a side wall 11a, whereby no groove is seen along the contact hole side wall 11a even after an etchback.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は主として半導体装置の製
造にかかる薄膜の形成方法に関し、より詳細にはプラズ
マCVD法、特にECRプラズマCVD法を用いる薄膜
の形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a thin film mainly for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for forming a thin film using a plasma CVD method, particularly an ECR plasma CVD method.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置におけるコンタクトホールや
バイア(Via)ホールにはバリヤ膜としてのTiN膜
が成膜されており、このバリヤ膜は前記コンタクトホー
ルや前記バイアホール内に形成されるW(タングステ
ン)やAl(アルミニウム)のプラグ(電極)が下地層
と反応したり、下地層に拡散するのを防止するためのも
のである。従来、TiN膜は反応性スパッタ法を用いて
成膜されていたが、反応性スパッタ法によるTiN膜
は、ステップカバレッジが悪く、コンタクトホール底部
にはほとんど成膜せず、微細化するLSIには使用でき
ないという問題があった。そこでマイクロ波プラズマC
VD法、その中でも指向性に優れたECRプラズマCV
D法が注目され、このECRプラズマCVD法はホール
底部に対しても十分な成膜性を示すことから、次世代の
ULSIにおけるバリア膜形成方法として有望視されて
いる。
2. Description of the Related Art A TiN film as a barrier film is formed in a contact hole or a via hole in a semiconductor device, and the barrier film is a W (tungsten) formed in the contact hole or the via hole. ) Or Al (aluminum) plug (electrode) is prevented from reacting with the underlayer or diffusing into the underlayer. Conventionally, the TiN film was formed by using the reactive sputtering method. However, the TiN film formed by the reactive sputtering method has poor step coverage and is hardly formed on the bottom of the contact hole. There was a problem that it could not be used. So microwave plasma C
VD method, among which ECR plasma CV with excellent directivity
The D method has attracted attention, and since the ECR plasma CVD method exhibits a sufficient film-forming property even on the bottom of the hole, it is regarded as a promising method for forming a barrier film in the next-generation ULSI.

【0003】図12は一般に薄膜の形成に使用するプラ
ズマCVD装置を模式的に示した断面図である。該プラ
ズマCVD装置は、プラズマ生成室31と反応室32と
からなる装置本体33と、プラズマ生成室31の周囲に
配設されて直流電源(図示せず)が接続された励磁コイ
ル34と、マイクロ波発振器(図示せず)から発振され
たマイクロ波をプラズマ生成室31に導入する導波管3
5等とから構成されている。36はマイクロ波導入窓、
37はマイクロ波導入窓36に高周波(RF)を印加す
る高周波発生源、38は試料39が載置される試料台を
それぞれ表している。
FIG. 12 is a sectional view schematically showing a plasma CVD apparatus generally used for forming a thin film. The plasma CVD apparatus includes an apparatus main body 33 including a plasma generation chamber 31 and a reaction chamber 32, an excitation coil 34 arranged around the plasma generation chamber 31 and connected to a DC power source (not shown), and a micro Waveguide 3 for introducing microwaves oscillated from a wave oscillator (not shown) into the plasma generation chamber 31
It is composed of 5 mag. 36 is a microwave introduction window,
Reference numeral 37 denotes a high-frequency generation source that applies a high frequency (RF) to the microwave introduction window 36, and 38 denotes a sample table on which a sample 39 is placed.

【0004】プラズマ生成室31は略円筒形状に形成さ
れ、このプラズマ生成室31の上部壁の略中央部にはマ
イクロ波を導入するための第1の孔40が形成されてお
り、プラズマ生成室31の下方には、このプラズマ生成
室31よりも大口径を有する反応室32が一体的に形成
されている。また、この反応室32とプラズマ生成室3
1とは、仕切板41によって仕切られており、この仕切
板41の略中央部には第2の孔(プラズマ引出窓)42
が形成されている。
The plasma generation chamber 31 is formed in a substantially cylindrical shape, and a first hole 40 for introducing microwaves is formed in a substantially central portion of an upper wall of the plasma generation chamber 31. A reaction chamber 32 having a larger diameter than the plasma generation chamber 31 is integrally formed below the plasma generation chamber 31. In addition, the reaction chamber 32 and the plasma generation chamber 3
1 is partitioned by a partition plate 41, and a second hole (plasma lead-out window) 42 is formed in the partition plate 41 at a substantially central portion thereof.
Are formed.

【0005】さらに、反応室32の側壁には第1の導入
配管43が接続され、反応室32の底部には排気系(図
示せず)に連通している排気配管44が接続されてい
る。また、プラズマ生成室31の上部壁には第2の導入
配管45が接続されている。
Further, a first introduction pipe 43 is connected to the side wall of the reaction chamber 32, and an exhaust pipe 44 communicating with an exhaust system (not shown) is connected to the bottom of the reaction chamber 32. A second introduction pipe 45 is connected to the upper wall of the plasma generation chamber 31.

【0006】高周波発生源37は高周波発生器46とマ
ッチングボックス47とから構成され、マイクロ波導入
窓36と導波管35との間に挟着された平板電極48を
介してマイクロ波導入窓36に高周波が印加されるよう
になっている。
The high frequency generator 37 comprises a high frequency generator 46 and a matching box 47, and a microwave introducing window 36 is interposed via a plate electrode 48 sandwiched between the microwave introducing window 36 and the waveguide 35. A high frequency is applied to.

【0007】試料台38には試料39に高周波を印加す
るための高周波発振器51が、マッチングボックス50
を介して接続されている。この高周波発振器51より試
料39に所定の高周波を印加して薄膜の形成を行なうこ
とより、試料39にかかるバイアス電圧が作用し、試料
39表面の凹凸面が微細な場合でも段差被覆性の良好な
薄膜を形成できる。
A high frequency oscillator 51 for applying a high frequency to the sample 39 is provided on the sample table 38, and a matching box 50 is provided.
Connected through. By applying a predetermined high frequency to the sample 39 from the high-frequency oscillator 51 to form a thin film, the bias voltage applied to the sample 39 acts and the step coverage is excellent even when the uneven surface of the sample 39 is minute. A thin film can be formed.

【0008】上記装置を用いてTiN薄膜を形成するに
は、まず排気系を操作して装置本体33内を所定の圧力
に減圧し、この後TiCl4 を第1の導入配管43から
反応室32内に供給する一方、Ar、H2 及びN2 を第
2の導入配管45からプラズマ生成室31内に供給す
る。この後装置本体33を所定の圧力に設定する。
In order to form a TiN thin film using the above apparatus, first, the exhaust system is operated to reduce the pressure inside the apparatus main body 33 to a predetermined pressure, and then TiCl 4 is introduced from the first introducing pipe 43 into the reaction chamber 32. Meanwhile, Ar, H 2 and N 2 are supplied into the plasma generation chamber 31 from the second introducing pipe 45. After that, the device body 33 is set to a predetermined pressure.

【0009】さらに、高周波発生源37に通電してマイ
クロ波導入窓36に電圧を印加し、高周波によるArイ
オンのスパッタ効果により、TiN薄膜がマイクロ波導
入窓36に付着するのを防止する。
Further, the high-frequency generator 37 is energized to apply a voltage to the microwave introduction window 36 to prevent the TiN thin film from adhering to the microwave introduction window 36 due to the Ar ion sputtering effect by the high frequency.

【0010】一方、マイクロ波をマイクロ波発振器から
導波管35を介してプラズマ生成室31に導入するとと
もに、励磁コイル34に直流電源を接続してプラズマ生
成室31内に磁場を生じさせる。そしてプラズマ生成室
31内で高エネルギー電子と原料ガスとを衝突させ、こ
の原料ガスを分解してイオン化し、プラズマを生成させ
る。
On the other hand, microwaves are introduced from the microwave oscillator into the plasma generation chamber 31 via the waveguide 35, and a DC power source is connected to the exciting coil 34 to generate a magnetic field in the plasma generation chamber 31. Then, high-energy electrons collide with the raw material gas in the plasma generation chamber 31, and the raw material gas is decomposed and ionized to generate plasma.

【0011】この生成されたプラズマは第2の孔42を
通過し、発散磁界により図中矢印A方向に加速されて反
応室32内に導かれ、試料台38に載置された試料39
の表面にTiN薄膜を形成する。
The generated plasma passes through the second hole 42, is accelerated in the direction of arrow A in the figure by the divergent magnetic field, is guided into the reaction chamber 32, and is placed on the sample table 38.
A TiN thin film is formed on the surface of.

【0012】また、バリヤ膜としてのTiN膜成長後
は、次工程としてコンタクトホールやバイアホール(以
下、バイアホールを含めてコンタクトホールと記す)内
へのプラグの埋め込み形成を行なっており、これはWを
LPCVD(減圧CVD)法により埋め込んだり、Al
を溶融させるリフロー法により行なっている。
Further, after the TiN film as a barrier film is grown, a plug is formed in a contact hole or a via hole (hereinafter, referred to as a contact hole including the via hole) as a next step. W is embedded by LPCVD (Low Pressure CVD) method or Al
Is carried out by the reflow method of melting.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】上記したように、EC
RプラズマCVD法を用いれば、微細なコンタクトホー
ル底部に対してもTiN膜を成膜することができる。し
かし、ECRプラズマCVD法は指向性が高く、コンタ
クトホール側壁部に成膜されたTiN膜はポーラス
(疎)な膜となりやすい。そして、このTiN膜がポー
ラスな膜であった場合、このTiN膜の形成後、次工程
であるW膜の成膜工程、続いてエッチバックによる前記
コンタクトホール部以外のW膜のエッチング除去工程を
行うと、側壁部に成膜したこのポーラスな膜がエッチン
グされ、コンタクトホールの側壁部に沿って溝が形成さ
れ、十分なコンタクトをとることができないという問題
があった。
As described above, the EC
If the R plasma CVD method is used, the TiN film can be formed even on the fine bottom portion of the contact hole. However, the ECR plasma CVD method has high directivity, and the TiN film formed on the side wall of the contact hole tends to be a porous film. When the TiN film is a porous film, after the formation of the TiN film, a W film forming step, which is the next step, and a step of etching away the W film other than the contact hole portion by etching back are performed. When this is done, this porous film formed on the side wall portion is etched, a groove is formed along the side wall portion of the contact hole, and there is a problem that a sufficient contact cannot be made.

【0014】また、コンタクトホール側壁部に成膜され
たTiN膜にはオーバーハング(突き出た状態)部が形
成され易く、さらに成膜を続けると、オーバーハング部
が相互に結合し、上部が閉塞されてTiN膜内にボイド
(空洞)が残存してデバイスの特性を劣化させるという
課題があった。したがって、このボイドの発生と上記し
たポーラスなTiN膜の生成とにより、TiN膜でプラ
グを形成するのが難しいという課題があった。
Further, an overhang (protruding state) portion is easily formed on the TiN film formed on the side wall of the contact hole, and if the film formation is further continued, the overhang portions are connected to each other and the upper portion is closed. As a result, there is a problem that voids (cavities) remain in the TiN film and the device characteristics are deteriorated. Therefore, there is a problem that it is difficult to form the plug with the TiN film due to the generation of the void and the formation of the porous TiN film.

【0015】また、バリヤ膜としてのTiN膜の成膜後
にWやAlによるプラグ形成工程を組み入れることは、
工程数を増加させるとともに、WやAlによるプラグ形
成は歩留りが悪く、スループットも遅いため、量産ライ
ンにおけるコストアップの要因になるという課題があっ
た。
Incorporating a plug forming process using W or Al after forming a TiN film as a barrier film is
As the number of steps is increased, the formation of plugs using W or Al has a low yield and a low throughput, which causes a problem of cost increase in a mass production line.

【0016】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、微細化するコンタクトホールへのTiN膜の成膜に
関し、コンタクトホール底部への十分な成膜はもちろ
ん、その後のコンタクトホールへのプラグの埋め込み形
成後においても十分なコンタクトを図ることが可能なバ
リヤ膜としてのTiN膜を形成することができ、またボ
イドの発生がなく、十分なコンタクトを図ることが可能
なプラグとしてのTiN膜を形成することができる薄膜
の形成方法を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above problems, and relates to the formation of a TiN film on a miniaturized contact hole, as well as a sufficient formation on the bottom of the contact hole and the subsequent formation of a plug on the contact hole. It is possible to form a TiN film as a barrier film capable of achieving sufficient contact even after the buried formation, and to form a TiN film as a plug capable of achieving sufficient contact without generation of voids. It is an object of the present invention to provide a method for forming a thin film that can be formed.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る第1の薄膜の形成方法は、プラズマCV
D法を用いて、TiCl4 とH2 とArとN2 とを、ま
たは、TiCl4 とH2 とN2 とを、原料ガスとしてT
iN膜を形成する薄膜の形成方法において、TiCl4
のガス流量に対するH2 のガス流量の比を2以下とする
ことを特徴とし、また、本発明に係る第2の薄膜の形成
方法は、プラズマCVD法を用いて、TiCl4 とH2
とArとN2 とを、または、TiCl4 とH2 とN2
を、原料ガスとしてTiN膜を形成する薄膜の形成方法
において、TiCl4 のガス流量に対するN2 のガス流
量の比を1以下とすることを特徴とし、また、本発明に
係る第3の薄膜の形成方法は、プラズマCVD法を用い
て、TiCl4 とH2 とArとN2 とを、または、Ti
Cl4 とH2 とN2 とを、原料ガスとしてTiN膜を形
成する薄膜の形成方法において、試料に高周波を印加し
ながらTiN膜を形成することを特徴としている。
In order to achieve the above object, a first thin film forming method according to the present invention is a plasma CV method.
By using the D method, TiCl 4 , H 2 , Ar, and N 2 or TiCl 4 , H 2, and N 2 are used as source gases, and T
In a method of forming a thin film for forming an iN film, TiCl 4
The ratio of the gas flow rate of H 2 to the gas flow rate of H 2 is set to 2 or less, and the second thin film forming method according to the present invention uses plasma CVD to form TiCl 4 and H 2
And Ar and N 2 or TiCl 4 , H 2 and N 2 as raw material gases in the method of forming a TiN film, the ratio of the gas flow rate of N 2 to the gas flow rate of TiCl 4 is 1 A third method for forming a thin film according to the present invention is characterized in that the following is used, and TiCl 4 , H 2 , Ar and N 2 or Ti
In the method of forming a TiN film using Cl 4 , H 2 and N 2 as source gases, a TiN film is formed while applying a high frequency to a sample.

【0018】[0018]

【作用】TiN膜の反応のメカニズムとしては下記の反
応式が考えられる。 2TiCl4 + N2 + 4H2 → 2TiN+ 8HCl そこで、まずH2 の供給量をTiCl4 の供給量に対し
低下させる場合を考える。この場合には、TiCl4
らの塩素引き抜き効果が低下し、反応式は左から右に進
みにくくなる。しかしコンタクトホールの底部やコンタ
クトホール以外の部分のようにプラズマによるイオン衝
撃のあるところは、そのイオン衝撃のエネルギーによっ
てTiCl4 が分解し、TiN膜の成膜が進むと考えら
れる。一方、コンタクトホール側壁部は、イオン衝撃が
少ないのでTiCl4 の分解が進まず、その結果TiN
膜の成膜が抑制される。したがって、H2 の供給量をT
iCl4 の供給量に対し低下させることによって、ポー
ラスな膜であるか否かにかかわらず、側壁部へのTiN
膜の成膜を抑制し、エッチバックの際に問題となるポー
ラスなTiN膜のエッチングから生ずるコンタクトホー
ル側壁に沿う溝の発生を防ぎ、十分にコンタクトがとれ
たバリヤ膜としてのTiN膜を形成し得ることとなる。
また、さらに続けて成膜処理を施す場合には、コンタク
トホールの底部から上方に向けて次第に成膜が進み、ボ
イドの発生を防止しつつ、十分にコンタクトがとれたプ
ラグとしてのTiN膜を形成し得ることとなる。
The following reaction formula is considered as the mechanism of the reaction of the TiN film. 2TiCl 4 + N 2 + 4H 2 → 2TiN + 8HCl Then, first, consider the case where the supply amount of H 2 is made lower than the supply amount of TiCl 4 . In this case, the effect of extracting chlorine from TiCl 4 is lowered, and the reaction formula becomes difficult to proceed from left to right. However, it is considered that TiCl 4 is decomposed by the energy of the ion bombardment at the place where the ion bombardment is caused by plasma, such as the bottom of the contact hole or the part other than the contact hole, and the TiN film is formed. On the other hand, since the side wall of the contact hole is less ion-impacted, the decomposition of TiCl 4 does not proceed, resulting in TiN
The film formation is suppressed. Therefore, the supply amount of H 2 is T
By lowering the supply amount of iCl 4 , the TiN on the side wall can be formed regardless of whether it is a porous film or not.
The formation of a film is suppressed, the formation of a groove along the side wall of the contact hole caused by the etching of the porous TiN film, which is a problem during etch back, is prevented, and a TiN film as a barrier film with sufficient contact is formed. You will get it.
Further, when the film formation process is further continued, the film formation gradually progresses upward from the bottom of the contact hole, and a TiN film as a plug with sufficient contact is formed while preventing the occurrence of voids. It will be possible.

【0019】次にN2 の供給量をTiCl4 の供給量に
対し低下させる場合を考える。この場合には、TiCl
4 が過剰となるので、TiCl4 がコンタクトホール部
全体、底部・側壁部にかかわらず吸着マイグレートした
状態となり、TiCl4 がマイグレートしている表面部
分にN2 及びH2 が到達した時に反応は起こる。すなわ
ち表面マイグレーションの効果の強い反応となりコンフ
ォーマルな成膜が行われる。その結果ポーラスでない良
質なTiN膜の成膜がコンタクトホール底部のみならず
側壁部にも行われ、エッチバックの際にもエッチングが
TiN膜のところだけ速く進むということがなくなり、
結果としてコンタクトホール側壁に沿う溝の発生を防
ぎ、十分にコンタクトがとれたバリヤ膜としてのTiN
膜を形成し得ることとなる。また、さらに続けて成膜処
理を施す場合には、コンタクトホールの側壁部における
オーバーハング部の形成が抑制され、ボイドの発生を防
止しつつ、十分にコンタクトがとれたプラグとしてのT
iN膜をより速く形成し得ることとなる。
Next, consider the case where the supply amount of N 2 is made lower than the supply amount of TiCl 4 . In this case, TiCl
Since 4 is excessive, TiCl 4 is adsorbed and migrated irrespective of the entire contact hole part, bottom part and side wall part, and reacts when N 2 and H 2 reach the surface part where TiCl 4 is migrating. Will happen. That is, a reaction having a strong effect of surface migration is formed and a conformal film formation is performed. As a result, a good quality non-porous TiN film is formed not only on the bottom of the contact hole but also on the side wall of the contact hole, and the etching does not proceed rapidly only at the TiN film.
As a result, it is possible to prevent the formation of grooves along the side wall of the contact hole, and to make TiN as a barrier film with sufficient contact.
A film can be formed. Further, when the film formation process is further continued, formation of an overhang portion on the side wall portion of the contact hole is suppressed, a void is prevented from being formed, and a T as a plug with sufficient contact is formed.
The iN film can be formed faster.

【0020】また、本発明に係る第3の薄膜の形成方法
によれば、試料に高周波を印加しながらTiN膜を形成
するので、成膜物質の指向性が高められ、コンタクトホ
ールの底部から成膜が進むこととなり、また上記第1あ
るいは第2の方法によりコンタクトホールの側壁部にオ
ーバーハング部が形成されるのを防止しなくとも、オー
バーハング部が逆スパッタされて、TiN膜上部が閉塞
されるのが防止され、ボイドの発生が防げることとな
る。またイオンの衝撃作用により側壁部近傍におけるポ
ーラスなTiN膜の形成が抑制され、エッチバックの際
にもコンタクトホール側壁に沿う態様の溝の形成が防止
され、十分にコンタクトがとれたバリヤ膜としてのTi
N膜を形成し得ることとなる。また、さらに続けて成膜
処理を施すことにより、コンタクトホールの底部から上
方に向けて次第に成膜が進み、ボイドの発生を防止しつ
つ、十分にコンタクトがとれたプラグとしてのTiN膜
を形成し得ることとなる。また上記した第1あるいは第
2の薄膜の形成方法と第3の薄膜の形成方法とを組み合
わせた場合には、より一層成膜速度を速め得ることとな
る。
Further, according to the third method for forming a thin film of the present invention, since the TiN film is formed while applying a high frequency to the sample, the directivity of the film-forming material is enhanced and the TiN film is formed from the bottom of the contact hole. Even if the film is advanced and the overhang portion is not formed on the side wall portion of the contact hole by the first or second method, the overhang portion is reverse-sputtered and the upper portion of the TiN film is closed. Therefore, the occurrence of voids can be prevented. Further, the ion bombardment action suppresses the formation of a porous TiN film in the vicinity of the side wall portion, prevents the formation of a groove along the side wall of the contact hole even during etchback, and provides a barrier film with sufficient contact. Ti
The N film can be formed. Further, by further performing the film formation process, the film formation gradually progresses upward from the bottom of the contact hole, and a TiN film as a plug with sufficient contact is formed while preventing the occurrence of voids. You will get it. Further, when the method for forming the first or second thin film and the method for forming the third thin film described above are combined, the film forming rate can be further increased.

【0021】なおArガスの添加はプラズマの強度を強
め、成膜速度を高める目的で用いられる。
The addition of Ar gas is used for the purpose of increasing the plasma intensity and increasing the film formation rate.

【0022】[0022]

【実施例】以下、本発明に係る薄膜の形成方法の一実施
例について説明する。本実施例においては、本発明にか
かる薄膜の形成方法、すなわちコンタクトホール部への
TiN膜の成膜に関し、その後のW膜の成膜および絶縁
膜上のW膜のエッチバックを含めて説明する。また、W
膜の成膜を行わず、そのまま続けて成膜処理を施し、T
iN膜によるプラグ埋め込みを行った場合についても説
明する。
EXAMPLE An example of a method of forming a thin film according to the present invention will be described below. In this example, a method for forming a thin film according to the present invention, that is, a film formation of a TiN film on a contact hole portion will be described including a subsequent film formation of a W film and an etchback of a W film on an insulating film. . Also, W
The film is not formed, and the film forming process is continuously performed as it is.
A case in which the plug is embedded with the iN film will also be described.

【0023】本実施例のTiN膜の成長に用いたプラズ
マCVD装置の構成は図12に示した従来のものと同様
であり、ここではその詳細な説明を省略することとす
る。また本実施例におけるTiN膜の成膜は、TiCl
4 の流量を10sccm、Arの流量を43sccmで
一定としてN2 流量またはH2 流量を変化させ(ただし
圧力は1mTorrに保持する)、マイクロ波パワー
2.8kw、試料温度460℃、マイクロ波窓のRFパ
ワー150wの条件で、直径が略1μmのコンタクトホ
ールを有する試料上に行った。次に、それぞれの試料上
にW膜をLPCVD法によって成膜した。成膜条件はW
6 の流量150sccm、H2 の流量750scc
m、N2 の流量2700sccm、圧力45mTor
r、試料温度480℃であった。そして引き続き、EC
Rプラズマ法によりそれぞれの試料にエッチバック処理
を施した。エッチバックの条件はSF6 の流量100s
ccm、圧力1mTorr、マイクロ波パワー1.5k
w、試料温度100℃であった。また、W膜の成膜は行
わず、そのまま続けてTiNの成膜処理を施してTiN
膜によるプラグ埋め込みを行った後、CMP(Chemical
Mechanical Polishing:化学的機械的研磨)によりコン
タクトホール上部におけるTiN膜を除去する操作も行
った。そしてそれぞれの試料のコンタクトホール部の断
面をSEM(走査型電子顕微鏡)を用いて観察した。
The structure of the plasma CVD apparatus used for the growth of the TiN film of this embodiment is the same as that of the conventional one shown in FIG. 12, and a detailed description thereof will be omitted here. In addition, the TiN film in the present embodiment is formed of TiCl
The flow rate of 4 was 10 sccm, the flow rate of Ar was 43 sccm, and the N 2 flow rate or H 2 flow rate was changed (however, the pressure was maintained at 1 mTorr). Microwave power 2.8 kw, sample temperature 460 ° C., microwave window The test was performed on a sample having a contact hole with a diameter of about 1 μm under the condition of RF power of 150 w. Next, a W film was formed on each sample by the LPCVD method. Film forming condition is W
F 6 flow rate 150 sccm, H 2 flow rate 750 sccc
m, N 2 flow rate 2700 sccm, pressure 45 mTorr
r, the sample temperature was 480 ° C. And then, EC
Each sample was etched back by the R plasma method. Etchback conditions are SF 6 flow rate 100 s
ccm, pressure 1mTorr, microwave power 1.5k
w, the sample temperature was 100 ° C. In addition, the W film is not formed, and the TiN film forming process is continuously performed as it is.
After plugging with a film, CMP (Chemical
Mechanical polishing (Chemical Polishing) was also performed to remove the TiN film above the contact hole. Then, the cross section of the contact hole portion of each sample was observed using an SEM (scanning electron microscope).

【0024】先ず、TiCl4 の流量を10sccm、
Arの流量を43sccm、N2 の流量を15sccm
で一定とし、H2 の流量を10sccm、20scc
m、30sccm、50sccmと変化させてTiN膜
を成膜した。それぞれの条件でのコンタクトホール部近
傍の断面図を図1に示しており、(a)は10scc
m、(b)は20sccm、(c)は30sccm、
(d)は50sccmの場合を示している。またその後
のW膜の成膜後及びエッチバック後におけるコンタクト
ホール部近傍の断面をそれぞれ図2、図3に示す。図2
(a)、図3(a)は図1(a)に対応するものであ
り、他も同様である。この断面図によると、H2流量が
20sccm以下(TiCl4 の流量に対するH2 の流
量比が2以下)の時、TiN膜12はコンタクトホール
11の底部11b及び絶縁膜(SiO2 膜)20の上部
には均一に成膜されたが、側壁部11aにはほとんど成
膜せず(図1(a)、(b))、その結果エッチバック
を行ってもコンタクトホール側壁11aに沿っての溝が
見られなかった(図3(a)、(b))。またH2 流量
が30sccm以上(TiCl4 の流量に対するH2
流量比が3以上)のときは、TiN膜12が側壁部11
aにも成膜したが(図1(c)、(d))、側壁部11
aの成膜はコンタクトホールの入り口部の方が底部に近
い方に比べて厚く成膜したので、W16の成膜時にはボ
イド13が発生し(図2(c)、(d))、さらにエッ
チバック時にはコンタクトホールの側壁に沿って溝14
が発生し、またボイド13はホール15となった(図3
(c)、(d))。
First, the flow rate of TiCl 4 is 10 sccm,
Ar flow rate 43sccm, N 2 flow rate 15sccm
Is kept constant at a flow rate of H 2 of 10 sccm and 20 sccc.
The TiN film was formed by changing m, 30 sccm, and 50 sccm. FIG. 1 shows a cross-sectional view in the vicinity of the contact hole portion under each condition, where (a) is 10 scc.
m, (b) is 20 sccm, (c) is 30 sccm,
(D) shows the case of 50 sccm. 2 and 3 are sectional views of the vicinity of the contact hole portion after the W film is formed and after the etch back. Figure 2
(A) and FIG. 3 (a) correspond to FIG. 1 (a), and the others are the same. According to this cross-sectional view, when the H 2 flow rate is 20 sccm or less (the H 2 flow rate ratio to the TiCl 4 flow rate is 2 or less), the TiN film 12 includes the bottom portion 11 b of the contact hole 11 and the insulating film (SiO 2 film) 20. A film was uniformly formed on the upper portion, but almost no film was formed on the side wall portion 11a (FIGS. 1A and 1B). As a result, even if etching back is performed, the groove along the contact hole side wall 11a is formed. Was not observed (FIGS. 3 (a) and 3 (b)). Further, when the H 2 flow rate is 30 sccm or more (the flow rate ratio of H 2 to the flow rate of TiCl 4 is 3 or more), the TiN film 12 forms the sidewall portion 11
A film was also formed on a (FIGS. 1C and 1D), but the side wall 11
Since the film of a is formed thicker at the entrance of the contact hole than at the part near the bottom, voids 13 are generated during the film formation of W16 (FIGS. 2C and 2D), and further etching is performed. When backing, groove 14 along the side wall of the contact hole
Occurred, and the void 13 became a hole 15 (Fig. 3
(C), (d)).

【0025】また図4は、図1に示した工程の後、W膜
の成膜を行わず、そのまま続けてTiNの成膜処理を施
した際におけるコンタクトホール部近傍を模式的に示し
た断面図であり、(a)は図1(a)のものに続けて成
膜処理を施した場合を示し、(b)は図1(b)、
(c)は図1(c)、(d)は図1(d)の場合にそれ
ぞれ対応している。図4より明らかなように、実施例に
係る図4(a)、図4(b)の場合、側壁部11aには
成膜され難いため、オーバーハング部が形成されず、コ
ンタクトホール11内にTiN膜12を確実に埋め込む
ことができた。しかしながら比較例における図4
(c)、図4(d)の場合、側壁部11aにも十分成膜
されるため、オーバーハング部17が形成され、これが
接合してTiN膜12中にボイド13が形成された。次
に、これらの試料におけるTiN膜12上部をCMPに
より除去した結果を図5に示す。図5(a)、図5
(b)、…は図4(a)、図4(b)、…の場合と対応
している。これより明らかなように、実施例に係る図5
(a)、図5(b)の場合にはTiN膜12によりプラ
グを確実に形成することができたが、比較例における図
5(c)、図5(d)の場合にはコンタクトホール11
が途中までしか埋まらず、プラグの形成が不完全であっ
た。
Further, FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the vicinity of the contact hole portion when the Ti film is continuously formed without forming the W film after the step shown in FIG. It is a figure, (a) shows the case where a film-forming process is performed following the thing of FIG. 1 (a), (b) shows FIG. 1 (b),
1C corresponds to FIG. 1C, and FIG. 1D corresponds to FIG. 1D. As is clear from FIG. 4, in the case of FIG. 4A and FIG. 4B according to the embodiment, it is difficult to form a film on the side wall portion 11a, so that the overhang portion is not formed and the inside of the contact hole 11 is not formed. The TiN film 12 could be buried reliably. However, in FIG.
In the case of (c) and FIG. 4 (d), the overhang portion 17 was formed because the film was sufficiently formed on the side wall portion 11a, and the void 13 was formed in the TiN film 12 by joining the overhang portion 17. Next, FIG. 5 shows the result of removing the upper portion of the TiN film 12 in these samples by CMP. 5 (a) and FIG.
(B), ... Corresponds to the case of FIG. 4 (a), FIG. 4 (b) ,. As is clear from this, FIG.
In the case of (a) and FIG. 5 (b), the plug could be reliably formed by the TiN film 12, but in the case of FIG. 5 (c) and FIG. 5 (d) in the comparative example, the contact hole 11 was formed.
Was only partially filled, and the formation of the plug was incomplete.

【0026】次に、TiCl4 の流量と、Arの流量は
それぞれ10sccm、43sccmと先の実施例と同
じ条件で、N2 の流量を10sccm(TiCl4 の流
量に対するN2 の流量比が1)に減少させ一定とし、H
2 流量を20sccmと30sccmとした場合につい
てTiN膜を成膜した。それぞれのコンタクトホール部
近傍の断面を図6に示し、(a)は20sccm、
(b)は30sccmの場合を示している。またその後
のW膜の成膜後及びエッチバック後のコンタクトホール
部近傍の断面を図7、図8に示す。図7(a)、図8
(a)は図6(a)に対応するものであり、他も同様で
ある。この結果を先の実施例におけるN2 の流量を15
sccmとしH2 の流量を20sccmと30sccm
とした場合の図1(b)、(c)、図2(b)、
(c)、図3(b)、(c)と比較してみる。すると、
側壁部11aにも成膜するようなコンフォーマルな成膜
が行われ(図6(a)、(b)、ただし図6(b)はコ
ンフォーマル度はやや落ちるが)、しかもエッチバック
後もエッチングされずTiN膜12が側壁に残っており
(図8(a)、(b))、これより膜質の良いTiN膜
12が側壁部11aにも成膜されていることがわかる。
またコンフォーマルな成膜なので、W16成膜時におい
てもボイドが発生しない(図7(a)、(b))。ただ
しコンフォーマルといっても指向性の良いECRプラズ
マによって成膜したので、コンタクトホール底部に比べ
て側壁部の膜厚は20%以下であった。
Next, the TiCl 4 flow rate and the Ar flow rate were 10 sccm and 43 sccm, respectively, under the same conditions as in the previous embodiment, and the N 2 flow rate was 10 sccm (the N 2 flow rate ratio to the TiCl 4 flow rate was 1). To a constant value, H
2 A TiN film was formed when the flow rate was 20 sccm and 30 sccm. FIG. 6 shows a cross section in the vicinity of each contact hole portion, (a) is 20 sccm,
(B) shows the case of 30 sccm. 7 and 8 show cross sections near the contact hole portion after the W film is formed and after the etch back. 7 (a) and 8
(A) corresponds to FIG. 6 (a), and the others are the same. The result is obtained by setting the flow rate of N 2 in the above embodiment to 15
The flow rate of H 2 is 20 sccm and 30 sccm.
1 (b), (c), FIG. 2 (b),
Compare with (c), FIG. 3 (b), and (c). Then,
A conformal film formation is also performed on the side wall portion 11a (FIGS. 6A and 6B, but the conformality is slightly lower in FIG. 6B), and even after the etch back. The TiN film 12 is not etched and remains on the side wall (FIGS. 8A and 8B), which shows that the TiN film 12 having a better film quality is also formed on the side wall 11a.
Further, since the film is conformal, no void is generated even when W16 is formed (FIGS. 7A and 7B). However, since the film was formed by ECR plasma having good directivity even though it is conformal, the film thickness on the side wall portion was 20% or less compared to the bottom portion of the contact hole.

【0027】また図9は、図6に示した工程の後、W膜
の成膜を行わず、そのまま続けてTiNの成膜処理を施
した際におけるコンタクトホール部近傍を模式的に示し
た断面図であり、(a)、(b)はそれぞれ図6におけ
る(a)、(b)のものに続けて成膜処理を施した場合
を示し、(c)は図6(a)の場合に対応し、ただし直
径が略0.5μmの微細なコンタクトホール11を有す
る試料にTiNの成膜処理を連続して施した場合を示し
ている。図9より明らかなように、実施例に係る図9
(a)、図9(b)の場合、コンフォーマルに成膜する
ことができ、コンタクトホール11の側壁部11aにお
けるオーバーハング部の形成を抑制することができ、コ
ンタクトホール11の底部11b側はもとより側壁部1
1a側からも成膜することができた。したがってボイド
の発生を防止しつつ、十分にコンタクトがとれたTiN
膜12をより速くコンタクトホール11内に埋め込むこ
とが可能となった。また微細なコンタクトホール11に
成膜する実施例に係る(c)の場合においても、側壁部
11aからコンフォーマルに成膜することができ、ボイ
ドのないTiN膜12をコンタクトホール11内に埋め
込むことができた。次に、これらの試料におけるTiN
膜12上部をCMPにより除去した結果を図10に示
す。これより明らかなように、実施例における図10
(a)、図10(b)、図10(c)の場合にはTiN
膜12によりプラグを確実に形成することができた。な
お実施例に係る図9(c)の場合、コンフォーマル度が
高く、TiN膜12に溝も発生しないため、CMPに限
らず、エッチバック処理を施しても図10(c)に示し
たようなプラグを形成することができた。
Further, FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing the vicinity of the contact hole portion when the Ti film is continuously formed without forming the W film after the step shown in FIG. 6A and 6B show a case where a film forming process is performed subsequent to that of FIGS. 6A and 6B, and FIG. 6C shows a case of FIG. 6A. Corresponding, however, shows the case where a TiN film forming process is continuously applied to a sample having a fine contact hole 11 having a diameter of about 0.5 μm. As is clear from FIG. 9, FIG.
In the case of (a) and FIG. 9 (b), it is possible to form a film conformally, it is possible to suppress the formation of an overhang portion in the side wall portion 11a of the contact hole 11, and the bottom portion 11b side of the contact hole 11 is formed. Originally side wall 1
It was possible to form a film also from the 1a side. Therefore, TiN is sufficiently contacted while preventing the generation of voids.
The film 12 can be embedded in the contact hole 11 faster. Also, in the case of (c) according to the example in which the film is formed in the fine contact hole 11, the film can be formed conformally from the side wall portion 11a, and the TiN film 12 having no void is embedded in the contact hole 11. I was able to. Then the TiN in these samples
The result of removing the upper portion of the film 12 by CMP is shown in FIG. As is clear from this, FIG.
In the case of (a), FIG. 10 (b) and FIG. 10 (c), TiN
The film 12 allowed the plug to be reliably formed. In the case of FIG. 9C according to the example, since the conformality is high and no groove is formed in the TiN film 12, not only CMP but also etchback treatment is performed as shown in FIG. 10C. It was possible to form a simple plug.

【0028】次に、試料に高周波を印加した場合につい
て説明する。成膜条件は、TiCl4 の流量10scc
m、N2 の流量15sccm、H2 の流量50scc
m、Arの流量43sccm、マイクロ波パワー2.8
kw、試料温度460℃、マイクロ波窓のRFパワー1
50wであり、試料には高周波発振器51(図12)を
用いて13.56MHz(500w)の高周波を印加し
た。図11はTiN成膜処理時間と成膜状態との関係及
び成膜後のプラグを模式的に示した断面図であり、
(a)は成膜2分間後、(b)は(a)よりさらに成膜
2分間(合計4分間)後、(c)は(b)よりさらに成
膜1分間(合計5分間)後の場合を示し、(d)はCM
P処理を施した後のプラグを示している。高周波を印加
しなければオーバーハング部とポーラス膜とが形成され
るような条件下においても、試料に高周波を印加すると
逆スパッタ作用によりオーバーハング部の形成を防止す
ることができ、底部11b近傍における付き回りを改善
することができる。またイオンの衝撃作用により側壁部
11a近傍におけるポーラスなTiN膜の形成を防止す
ることができ、したがって十分にコンタクトがとれたバ
リヤ膜としてのTiN膜12の形成が可能となった
(a)。さらに成膜を続けると、コンタクトホール11
にTiN膜12を埋め込むことができ((b)、
(c))、CMPプロセスを用いてTiN膜12上部を
除去することにより、TiN膜12のプラグを確実に形
成することができた。
Next, the case where a high frequency is applied to the sample will be described. The film forming conditions are a TiCl 4 flow rate of 10 scc
m, N 2 flow rate 15 sccm, H 2 flow rate 50 sccc
m, Ar flow rate 43 sccm, microwave power 2.8
kw, sample temperature 460 ° C, RF power of microwave window 1
It was 50 w, and a high frequency of 13.56 MHz (500 w) was applied to the sample using the high frequency oscillator 51 (FIG. 12). FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing the relationship between the TiN film formation processing time and the film formation state and the plug after film formation,
(A) is after 2 minutes of film formation, (b) is after 2 minutes of film formation (a total of 4 minutes) than (a), and (c) is after 1 minute of film formation (a total of 5 minutes) than (b). Shows the case, (d) CM
The plug after P processing is shown. Even under the condition that the overhang portion and the porous film are formed unless the high frequency is applied, the formation of the overhang portion can be prevented by the reverse sputtering effect by applying the high frequency to the sample, and in the vicinity of the bottom portion 11b. You can improve your surroundings. In addition, the impact of the ions can prevent the formation of the porous TiN film in the vicinity of the side wall portion 11a, and thus the TiN film 12 as a barrier film with sufficient contact can be formed (a). When the film formation is further continued, the contact hole 11
The TiN film 12 can be embedded in ((b),
(C)) By removing the upper portion of the TiN film 12 using the CMP process, the plug of the TiN film 12 could be reliably formed.

【0029】また、本実施例では試料に13.56MH
zの高周波を印加したが、別の実施例では2MHz、4
00kHzの高周波を印加し、実施例の場合と同様の効
果を得ることができる。
In this embodiment, the sample is 13.56 MH.
A high frequency of z was applied, but in another embodiment, 2 MHz, 4
By applying a high frequency of 00 kHz, the same effect as in the case of the embodiment can be obtained.

【0030】また、本実施例では高周波を印加しなけれ
ばオーバーハング部とポーラス膜とが形成される条件下
で試料に高周波を印加したが、別の実施例では図1
(a)、(b)あるいは図6(a)、(b)に示した実
施例に係る薄膜の形成方法に併用して高周波を印加して
もよく、この場合、処理時間の短縮を図ることができ
る。
Further, in this embodiment, the high frequency was applied to the sample under the condition that the overhang portion and the porous film were formed unless the high frequency was applied, but in another embodiment, as shown in FIG.
A high frequency may be applied in combination with the thin film forming method according to the embodiment shown in (a), (b) or FIGS. 6 (a), (b), in which case the treatment time should be shortened. You can

【0031】以上説明したように、TiCl4 の流量
と、Arの流量を一定にして、TiCl4 の流量に対す
るH2 またはN2 の流量比を変化させ、あるいは高周波
を印加した結果、TiCl4 の流量に対するH2 の流量
比を2以下とすることによって、コンタクトホール側壁
部11aへのTiN膜12の成膜を抑制することによ
り、あるいはTiCl4 の流量に対するN2 の流量比を
1以下とすることによって、コンタクトホール側壁部1
1aへも膜質の良いTiN膜12をコンフォーマルに成
膜することができ、あるいは逆スパッタ作用とイオン衝
撃作用とにより、その後のW膜16の成膜、エッチバッ
ク工程によっても、溝14の発生によるコンタクトの悪
化などのないバリヤ膜としてのTiN膜12を形成する
ことができた。また、いずれの場合もその結果としてボ
イド13の発生も防ぐことができた。また、W膜16の
成膜をせずに、そのままTiN成膜を続けることにより
プラグとしてのTiN膜12を形成することができた。
また、本発明は、コンタクトホールのみならず、すべて
のホール形状の部分へのTiN膜の成膜へ適用し得るも
のである。
[0031] As described above, with the flow rate of TiCl 4, the flow rate of Ar constant by changing the flow ratio of H 2 or N 2 to the flow rate of TiCl 4, or the result of applying a high frequency, of TiCl 4 The flow rate ratio of H 2 to the flow rate is 2 or less, the formation of the TiN film 12 on the contact hole side wall 11a is suppressed, or the flow rate ratio of N 2 to the flow rate of TiCl 4 is 1 or less. As a result, the contact hole sidewall 1
The TiN film 12 having a good film quality can be conformally formed on the layer 1a, or the groove 14 is generated by the subsequent film formation of the W film 16 and the etchback process due to the reverse sputtering action and the ion bombardment action. It was possible to form the TiN film 12 as a barrier film without deterioration of contact due to the above. Further, in any case, as a result, the generation of the void 13 could be prevented. Further, the TiN film 12 as a plug could be formed by continuing the TiN film formation without forming the W film 16.
Further, the present invention can be applied not only to the contact hole but also to the formation of the TiN film on all the hole-shaped portions.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
係る薄膜の形成方法によれば、プラズマCVD法を用い
て、TiCl4 とH2 とArとN2 とを、または、Ti
Cl4とH2 とN2 とを、原料ガスとしてTiN膜を形
成する薄膜の形成方法において、TiCl4 のガス流量
に対するH2 のガス流量の比を2以下とし、ホール側壁
部へのTiN膜の成膜を抑制するので、前記ホール側壁
部にはポーラスなTiN膜が成膜せず、次工程のW膜の
成膜及びエッチバック時においても、ホール側壁部から
の溝の発生が無く、結果としてコンタクト特性に優れた
デバイスを作製することができる。またW膜などの成膜
をせずにTiN膜をコンタクトホールに埋め込み、プラ
グを形成することができ、したがって工程数の削減、ス
ループット及び歩留の向上を図ることができる。
As is apparent from the above description, according to the thin film forming method of the present invention, TiCl 4 , H 2 , Ar and N 2 or TiCl 4 is formed by using the plasma CVD method.
In the method of forming a TiN film using Cl 4 , H 2 and N 2 as source gases, the ratio of the gas flow rate of H 2 to the gas flow rate of TiCl 4 is set to 2 or less, and the TiN film on the side wall of the hole is formed. Since the formation of the film is suppressed, a porous TiN film is not formed on the side wall of the hole, and a groove is not generated from the side wall of the hole even when the W film is formed and etched back in the next step. As a result, a device having excellent contact characteristics can be manufactured. Further, the TiN film can be buried in the contact hole to form the plug without forming the W film or the like, so that the number of steps can be reduced and the throughput and the yield can be improved.

【0033】また上記方法によれば、プラズマCVD法
を用いて、TiCl4 とH2 とArとN2 とを、また
は、TiCl4 とH2 とN2 とを、原料ガスとしてTi
N膜を形成する薄膜の形成方法において、TiCl4
ガス流量に対するN2 のガス流量の比を1以下とし、ホ
ール側壁部おいても膜質の良いTiN膜を形成するの
で、やはり次工程のW膜の成膜及びエッチング時におい
ても、ホール側壁部からの溝の発生は無く、結果として
コンタクト特性の優れたデバイスを作成することができ
る。またW膜などの成膜をせずにTiN膜をコンタクト
ホールに埋め込み、プラグを形成することができ、した
がって工程数の削減、スループット及び歩留の向上を図
ることができる。
According to the above method, TiCl 4 , H 2 , Ar and N 2 or TiCl 4 , H 2 and N 2 are used as the source gas for Ti using the plasma CVD method.
In the method of forming a thin film for forming an N film, the ratio of the gas flow rate of N 2 to the gas flow rate of TiCl 4 is set to 1 or less, and a TiN film of good film quality is formed even on the side wall of the hole. No groove is formed from the side wall of the hole during film formation and etching, and as a result, a device having excellent contact characteristics can be produced. Further, the TiN film can be buried in the contact hole to form the plug without forming the W film or the like, so that the number of steps can be reduced and the throughput and the yield can be improved.

【0034】また上記方法によれば、プラズマCVD法
を用いて、TiCl4 とH2 とArとN2 とを、また
は、TiCl4 とH2 とN2 とを、原料ガスとしてTi
N膜を形成する薄膜の形成方法において、試料に高周波
を印加しながらTiN膜を形成するので、やはり次工程
のW膜の成膜及びエッチング時においても、ホール側壁
部からの溝の発生は無く、結果としてコンタクト特性の
優れたデバイスを作成することができる。またW膜など
の成膜をせずにTiN膜をコンタクトホールに埋め込
み、プラグを形成することができ、したがって工程数の
削減、スループット及び歩留の向上を図ることができ
る。
According to the above method, TiCl 4 , H 2 , Ar, and N 2 or TiCl 4 , H 2, and N 2 are used as the source gas for Ti using the plasma CVD method.
In the thin film forming method for forming the N film, since the TiN film is formed while applying a high frequency to the sample, no groove is generated from the side wall of the hole even when the W film is formed and etched in the next step. As a result, a device with excellent contact characteristics can be created. Further, the TiN film can be buried in the contact hole to form the plug without forming the W film or the like, so that the number of steps can be reduced and the throughput and the yield can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(a)〜(d)はECRプラズマCVD装置を
用い、TiCl4 に対するH2の流量比を変化させ、T
iN膜を成長させた場合のコンタクトホール部近傍の形
状を示した模式的断面図である。
1 (a) to 1 (d) use an ECR plasma CVD apparatus and change the flow rate ratio of H 2 to TiCl 4 to obtain T
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a shape in the vicinity of a contact hole portion when an iN film is grown.

【図2】(a)〜(d)は図1(a)〜(d)に示した
工程の後、LPCVD法によりW膜を成長させた場合の
コンタクトホール部近傍の形状を示した模式的断面図で
ある。
2 (a) to (d) are schematic views showing the shape in the vicinity of a contact hole portion when a W film is grown by an LPCVD method after the steps shown in FIGS. 1 (a) to (d). FIG.

【図3】(a)〜(d)は図2(a)〜(d)に示した
工程の後、絶縁膜上部のW膜をエッチバックした場合の
コンタクトホール部近傍の形状を示した模式的断面図で
ある。
3 (a) to 3 (d) are schematic views showing the shape in the vicinity of a contact hole portion when the W film on the insulating film is etched back after the steps shown in FIGS. 2 (a) to 2 (d). FIG.

【図4】(a)〜(d)は図1(a)〜(d)に示した
工程の後、W膜を成長させずに続けてTiN膜を成長さ
せた場合のコンタクトホール部近傍の形状を示した模式
的断面図である。
4 (a) to (d) are views showing the vicinity of a contact hole portion when a TiN film is continuously grown without growing a W film after the steps shown in FIGS. 1 (a) to (d). It is a schematic sectional view showing a shape.

【図5】(a)〜(d)は図4(a)〜(d)に示した
工程の後、絶縁膜上部のTiN膜をCMPにより除去し
た場合のコンタクトホール部近傍の形状を示した模式的
断面図である。
5A to 5D show shapes in the vicinity of a contact hole portion when the TiN film on the insulating film is removed by CMP after the steps shown in FIGS. 4A to 4D. It is a schematic sectional view.

【図6】(a)、(b)はECRプラズマCVD装置に
て、TiCl4 に対するN2 の流量比を1として、Ti
N膜を成長させた場合のコンタクトホール部近傍の形状
を示した模式的断面図である。
6 (a) and 6 (b) are an ECR plasma CVD apparatus in which the flow rate ratio of N 2 to TiCl 4 is 1, and Ti
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a shape in the vicinity of a contact hole portion when an N film is grown.

【図7】(a)、(b)は図6(a)、(b)に示した
工程の後、LPCVD法によりW膜を成長させた場合の
コンタクトホール部近傍の形状を示した模式的断面図で
ある。
7 (a) and 7 (b) are schematic views showing the shape in the vicinity of a contact hole portion when a W film is grown by LPCVD after the steps shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b). FIG.

【図8】(a)、(b)は図7(a)、(b)に示した
工程の後、絶縁膜上部のW膜をエッチバックした場合の
コンタクトホール部近傍の形状を示した模式的断面図で
ある。
FIGS. 8A and 8B are schematic views showing the shape in the vicinity of a contact hole portion when the W film on the insulating film is etched back after the steps shown in FIGS. 7A and 7B. FIG.

【図9】(a)、(b)は図6(a)、(b)に示した
工程の後、W膜を成長させずに続けてTiN膜を成長さ
せた場合、(c)は図6(a)に対応し、ただしコンタ
クトホールの直径が0.5μmの試料にW膜を成長させ
ずに続けてTiN膜を成長させた場合のコンタクトホー
ル部近傍の形状を示した模式的断面図である。
9 (a) and 9 (b) are diagrams showing a case where a TiN film is continuously grown without growing a W film after the steps shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b). 6 (a), but a schematic cross-sectional view showing the shape in the vicinity of the contact hole portion when a TiN film is continuously grown without growing a W film on a sample having a contact hole diameter of 0.5 μm Is.

【図10】(a)、(b)は図9(a)、(b)に示し
た工程の後、絶縁膜上部のTiN膜をCMPにより除去
した場合、(c)は図9(c)に示した工程の後、絶縁
膜上部のTiN膜をCMPにより除去した場合のコンタ
クトホール部近傍の形状を示した模式的断面図である。
FIGS. 10A and 10B show a case where the TiN film on the insulating film is removed by CMP after the steps shown in FIGS. 9A and 9B, and FIG. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a shape in the vicinity of a contact hole portion when the TiN film on the insulating film is removed by CMP after the step shown in FIG.

【図11】TiN成膜処理時間と成膜状態との関係及び
成膜後のプラグを模式的に示した断面図であり、(a)
は成膜2分間後、(b)は(a)よりさらに成膜2分間
(合計4分間)後、(c)は(b)よりさらに成膜1分
間(合計5分間)後の場合を示し、(d)はCMP処理
後のプラグを示している。
FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing the relationship between the TiN film formation processing time and the film formation state and the plug after film formation,
Shows the case after 2 minutes of film formation, (b) shows the case after 2 minutes of film formation (a total of 4 minutes) from (a), and (c) shows the case after 1 minute of film formation (a total of 5 minutes) from (b). , (D) show the plugs after the CMP process.

【図12】一般に用いられるプラズマCVD装置を示し
た模式的断面図である。
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing a commonly used plasma CVD apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 コンタクトホール 11a 側壁部 11b 底部 12 TiN膜 20 絶縁膜 21 シリコン 11 Contact Hole 11a Side Wall 11b Bottom 12 TiN Film 20 Insulating Film 21 Silicon

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プラズマCVD法を用いて、TiCl4
とH2 とArとN2とを、または、TiCl4 とH2
2 とを、原料ガスとしてTiN膜を形成する薄膜の形
成方法において、TiCl4 のガス流量に対するH2
ガス流量の比を2以下とすることを特徴とする薄膜の形
成方法。
1. TiCl 4 is formed by using a plasma CVD method.
And H 2 , Ar and N 2 or TiCl 4 , H 2 and N 2 as raw material gases in the method of forming a thin film, the gas flow rate of H 2 relative to the gas flow rate of TiCl 4 is changed. A method of forming a thin film, characterized in that the ratio is 2 or less.
【請求項2】 プラズマCVD法を用いて、TiCl4
とH2 とArとN2とを、または、TiCl4 とH2
2 とを、原料ガスとしてTiN膜を形成する薄膜の形
成方法において、TiCl4 のガス流量に対するN2
ガス流量の比を1以下とすることを特徴とする薄膜の形
成方法。
2. TiCl 4 is formed by using a plasma CVD method.
In the thin film forming method of forming a TiN film using TiCl 4 , H 2 , Ar and N 2 or TiCl 4 , H 2 and N 2 as source gases, the gas flow rate of N 2 with respect to the gas flow rate of TiCl 4 is A method of forming a thin film, wherein the ratio is 1 or less.
【請求項3】 プラズマCVD法を用いて、TiCl4
とH2 とArとN2とを、または、TiCl4 とH2
2 とを、原料ガスとしてTiN膜を形成する薄膜の形
成方法において、試料に高周波を印加しながらTiN膜
を形成することを特徴とする薄膜の形成方法。
3. TiCl 4 is formed by using a plasma CVD method.
In the method of forming a TiN film using TiCl 4 , H 2 , Ar and N 2 or TiCl 4 , H 2 and N 2 as source gases, a TiN film is formed while applying a high frequency to a sample. A method for forming a thin film, comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007067015A (en) * 2005-08-29 2007-03-15 Shibaura Mechatronics Corp Deposition method and manufacturing method of electronic device
CN101880869A (en) * 2009-05-08 2010-11-10 东京毅力科创株式会社 Film forming method and plasma film forming apparatus

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007067015A (en) * 2005-08-29 2007-03-15 Shibaura Mechatronics Corp Deposition method and manufacturing method of electronic device
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