JPH0786267A - TiN−CVDにおけるガス導入法および装置 - Google Patents

TiN−CVDにおけるガス導入法および装置

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JPH0786267A
JPH0786267A JP22563293A JP22563293A JPH0786267A JP H0786267 A JPH0786267 A JP H0786267A JP 22563293 A JP22563293 A JP 22563293A JP 22563293 A JP22563293 A JP 22563293A JP H0786267 A JPH0786267 A JP H0786267A
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gas
substrate
tin
cvd
reaction
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JP22563293A
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Wataru Fukagawa
渡 深川
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Canon Anelva Corp
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Anelva Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 CVD法によるTiN膜中の残留塩素を少な
くできるTiN−CVDにおけるガス導入法および装置
を提供することを目的とする。 【構成】 基板に端面3aを対向させた二重管3の端面
3aに塞板4が設けてあり、塞板4にガス噴出の為のノ
ズル孔5、6が穿設してある。二重管3の端部には反応
ガスを加熱する為の加熱手段7が設けてある。チタン化
合物と窒素化合物は、基板と対向する部分まで分離して
移送し、基板と対向する部分から基板へ向けて噴出させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、TiN(チタンナイ
トライド)薄膜を基板表面にCVD法で成膜する際の、
反応ガスであるチタン化合物および窒素化合物を反応容
器へ導入する方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】高集積化されたICでは、コンタクト電
極部の信頼性を高める上で、拡散バリアーとしてのTi
N層の形成が必須条件となってきている。このTiN層
の形成は、配線の微細化に伴い、CVD法による成膜が
有力な方法と考えられてきている。
【0003】従来知られているCVD法には、以下のよ
うな技術がある。即ち、 1) TiNの成膜を目的として、図3に示したような装
置でCVD法により成膜する技術がある。NH3 ガス1
1とTiCl4 ガス12が、夫々導管13、14を通し
て反応容器15に導入される。NH3 ガスについては、
拡散を目的とした容器16を経由させ、容器16に形成
したスリット18から基板19の方向へ向かわせる。一
方TiCl4 ガス12はNH3 ガスの下流において、基
板19の方向へ臨ませたパイプ17から噴出させる。N
3 ガス11とTiCl4 ガス12は基板19上で混合
し、基板19の表面にTiNが堆積する(例えば、19
89年3月発行、Journal of the Electrochemical Soc
iety、第36巻、第3号、第882頁〜第883頁)。
【0004】2) TiNの成膜を目的として、図4に示
したような装置でCVD法により成膜する技術がある。
NH3 ガス21とTiCl4 ガス22を、夫々導管2
3、24を通して、反応容器25内に設置したドラム状
の容器26に導入する。容器26には基板28と対向す
る面27に複数の小孔が形成してあり、容器26内で混
合した両反応ガスは小孔を通して噴出し、基板28の表
面にTiNが堆積する(例えば特開平3−64473号
公報)。
【0005】3) SiO2 の成膜を目的として、図5に
示した装置でCVD法により成膜する技術がある。導入
するガスは、主にO3 +O2 ガス31とTEOSガス3
2である。両反応ガスは、夫々別個に、反応容器35内
のディスパージョンヘッド36に導入される。38は排
気管である。両反応ガスは、ディスパージョンヘッド3
6の溝37から層状に噴出し、混合しながら基板39に
向かい、基板39の表面にSiO2 を析出させる(例え
ば、1989年発行、電気化学、第56巻、第7号、第
527頁〜第532頁)。
【0006】4) SiO2 の成膜を目的として、図6
に示した装置でCVD法により成膜する技術がある。導
入するガスは、熱プラズマで生成された励起状酸素ガス
41とTEOSガス42である。TEOSガス42は拡
散を目的とした分散板44を複数設置したガス吹き出し
器43に導入される。ガス吹き出し器43には、基板4
7と対向するように配置した複数のパイプ45が設けて
あり、励起状酸素ガス41はパイプ45を通して噴出す
るようにする。両反応ガスはガス吹き出し器43の先端
部で合流・化合しながら基板47に向かい、基板47の
表面にSiO2 を堆積させる(例えば特開平3−122
281号公報)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前記のような低圧CV
D法でTiN膜を形成する場合の留意点の一つとして、
膜中の残留塩素をいかに少なくするかという点がある。
コンタクト電極部の拡散バリアーとしてTiN層を形成
する場合、拡散バリアーの上に形成する配線層としての
アルミニウム薄膜層が残留塩素により腐食を受ける為で
ある。
【0008】TiN薄膜中に塩素が残留するのは、反応
ガスのCVD反応が完結していない為と考えられる。ま
た、TiCl4 ガスとNH3 ガスが混合し反応する際、
基板表面に達してから反応が始まるものと、気相反応で
はないが基板表面に達する以前に反応過程に入るものと
では、後者の方が反応を完結する割合が大きくなり、膜
中の残留塩素を少なくすることができると考えられる。
然し乍ら、前記従来のガス導入法では、膜中の残留塩素
を少なくすることが困難であった。
【0009】
【課題を解決する為の手段】この発明は前記の如くの問
題点に鑑みてなされたもので、CVD法によるTiN膜
中の残留塩素を少なくできるTiN−CVDにおけるガ
ス導入法および装置を提供することを目的としている。
【0010】斯る目的を達成するこの発明のTiN−C
VDにおけるガス導入法は、TiN−CVD薄膜を基板
表面に成膜するべく、反応ガスであるチタン化合物と窒
素化合物を反応容器へ導入する方法において、前記チタ
ン化合物と窒素化合物を反応容器内の基板と対向する部
分まで分離して移送し、基板と対向する部分から基板へ
向けて噴出させることを特徴としている。
【0011】前記チタン化合物と窒素化合物は、更に、
夫々加熱した状態で噴出させても良い。
【0012】また、前記目的を達成するこの発明のTi
N−CVDにおけるガス導入装置は、TiN−CVD薄
膜を基板表面に成膜するべく、反応ガスであるチタン化
合物と窒素化合物を反応容器へ導入する装置において、
基板に端面を対向させた二重管の、前記端面に塞板が設
けてあり、該塞板にガス噴出の為のノズル孔が穿設して
あることを特徴としている。
【0013】二重管の端部には、更に、反応ガスを加熱
する為の加熱手段を設けても良い。
【0014】
【作用】この発明によれば、反応ガスのチタン化合物と
窒素化合物を反応容器内で噴出させるので反応ガスの撹
拌を促進する。
【0015】また、反応ガスを加熱手段で加熱すること
により、反応ガスに運動エネルギーを与えて、より一層
撹拌を促進することができる。
【0016】
【実施例】以下、この発明の実施例を図を参照して説明
する。図1に示したように、小径の円筒1と大径の円筒
2で、同心に構成した二重管3の、成膜すべき基板(図
示していない)と対向する端面3aに、漏斗状とした塞
板4が固着してあり、塞板4内に、前記円筒1の内側と
連通するノズル孔5、5と、円筒1と円筒2の間に連通
するノズル孔6、6を穿設してガス導入装置が構成して
ある。円筒1、2および塞板4は、反応ガスとして導入
されるチタン化合物や窒素化合物に耐える金属材料(例
えばステンレス)が用いられる。
【0017】前記塞板4内には、ヒータ線7が埋設して
あり、ノズル孔5を通過するガスおよびノズル孔6を通
過するガスを夫々加熱できるようになっている。
【0018】上記実施例のガス導入装置を用いてTiN
−CVD薄膜を成膜する場合、この装置を反応容器内へ
設置し、前記塞板4と基板を所定の間隔を保って対向さ
せる。TiN薄膜を成膜するには、TiCl4 ガスとN
3 ガスを用いる。TiCl4 ガスを反応容器の外部か
ら前記円筒1へ導き、NH3 ガスを反応容器の外部から
円筒1と円筒2の間の空間へ導く。即ち反応ガスは分離
したまま、基板と対向する部分まで移送する。
【0019】円筒1内へ導かれたTiCl4 ガスは、ノ
ズル孔5から噴出して矢示8のように基板側へ流れるの
に対し、円筒1と円筒2の間へ導かれたNH3 ガスはノ
ズル孔6から噴出して矢示9のように基板側へ流れる結
果、両反応ガスは、塞板4と基板の対向空間で撹拌され
ながら基板へ達し、基板表面における反応完結に寄与す
る。この結果、基板表面のTiN薄膜中の、反応不完結
による残留塩素を少なくすることができる。
【0020】前記ヒーター線7へ通電して、ノズル孔
5、6を通過する反応ガスを加熱するようにすれば、各
反応ガスの運動エネルギを増加させるので、撹拌効果が
促進されて、基板表面における反応の完結を助長する。
従って残留塩素を一層少なくすることができる。
【0021】実施例のガス導入装置を用いたCVD法に
よるTiN膜と、従来法によるTiN−CVD膜につい
て残留塩素の含有量および比抵抗を測定した。
【0022】基板温度は600℃、反応容器内の圧力は
300〜500 mTorr、TiCl4ガスの導入速度は2
〜6sccm、NH3 ガスの導入速度は400sccmの同一条
件とした。実施例のガス導入装置は、円筒1の径を10
mm、円筒2の径を30mmとし、ノズル孔5は径2mmを4
個、ノズル孔6は径2mmを8個設けた。
【0023】二次イオン質量分析法で測定した残留塩素
は、従来法の場合3×1021 atms/ccであるのに対し、
実施例の場合1〜4×1020 atms/ccに低減することが
できた。
【0024】比抵抗の測定では、従来法では300μΩ
cmであるのに対し、実施例の場合、150μΩcmと小さ
くすることができた。
【0025】図2は、前記ヒータ線7による加熱手段の
例で、(a)は円筒1および円筒2の端部外側にヒータ
線7aを巻き付けたものであり、(b)は円筒1の端部
内側および円筒1と円筒2の間の空間の端部内側に夫々
ヒータブロック7bを設けたものである。
【0026】これらの加熱手段によっても、ノズル孔
5、6を通して噴出する反応ガスを加熱し、撹拌を促進
して、反応の完結を助長することができる。
【0027】
【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば、反応ガスを十分に撹拌して基板に到達させることが
できるので基板表面におけるCVD反応を促進して反応
を完結させ、TiN膜中の残留塩素を少なくできる効果
がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例の図で、(a)は一部縦断面
図、(b)は底面図である。
【図2】(a)はこの発明の他の実施例の、(b)はこ
の発明の別の実施例の一部縦断面図である。
【図3】従来のガス導入装置の説明図である。
【図4】同じく従来の他のガス導入装置の説明図であ
る。
【図5】同じく従来の別のガス導入装置の説明図であ
る。
【図6】同じく従来の更に別のガス導入装置の説明図で
ある。
【符号の説明】 1、2 円筒 3 二重管 3a 端面 4 塞板 5、6 ノズル孔 7、7a ヒータ線 7b ヒータブロック

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 TiN−CVD薄膜を基板表面に成膜す
    るべく、反応ガスであるチタン化合物と窒素化合物を反
    応容器へ導入する方法において、前記チタン化合物と窒
    素化合物を反応容器内の基板と対向する部分まで分離し
    て移送し、基板と対向する部分から基板へ向けて噴出さ
    せることを特徴とするTiN−CVDにおけるガス導入
    法。
  2. 【請求項2】 チタン化合物と窒素化合物は、夫々加熱
    した状態で噴出させる請求項2記載のTiN−CVDに
    おけるガス導入法。
  3. 【請求項3】 窒素化合物は、チタン化合物を中心とし
    て、チタン化合物の噴出部の周囲から噴出する請求項1
    又は2記載のTiN−CVDにおけるガス導入法。
  4. 【請求項4】 TiN−CVD薄膜を基板表面に成膜す
    るべく、反応ガスであるチタン化合物と窒素化合物を反
    応容器へ導入する装置において、基板に端面を対向させ
    た二重管の、前記端面に塞板が設けてあり、該塞板にガ
    ス噴出の為のノズル孔が穿設してあることを特徴とする
    TiN−CVDにおけるガス導入装置。
  5. 【請求項5】 二重管の端部に、反応ガスを加熱する為
    の加熱手段が設けてある請求項4記載のTiN−CVD
    におけるガス導入装置。
  6. 【請求項6】 二重管の端面は、反応ガスの上流側に凹
    入する漏斗状とした請求項4又は5記載のTiN−CV
    Dにおけるガス導入装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009041111A (ja) * 2001-08-01 2009-02-26 Tokyo Electron Ltd ガス処理装置
JP2013534970A (ja) * 2010-06-11 2013-09-09 東京エレクトロン株式会社 化学気相成長を制御するための装置及び方法
WO2021053904A1 (ja) * 2019-09-20 2021-03-25 株式会社明電舎 酸化膜形成装置

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