JPH08186108A - Manufacture of semiconductor and manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor and manufacture of semiconductor device

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JPH08186108A
JPH08186108A JP33868394A JP33868394A JPH08186108A JP H08186108 A JPH08186108 A JP H08186108A JP 33868394 A JP33868394 A JP 33868394A JP 33868394 A JP33868394 A JP 33868394A JP H08186108 A JPH08186108 A JP H08186108A
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titanium
film
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substrate
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Abstract

PURPOSE: To provide a method for manufacturing a semiconductor device in which a titanium nitride film can be formed in the step bottom of a semiconductor substrate with excellent coverage. CONSTITUTION: Titanium is ionized, and a negative bias is applied to a semiconductor substrate 10 to implant titanium ions substantially perpendicularly to the substrate 10. Thus, the ions are deposited on the substrate 10, and a titanium film 16 having flat and sufficient film thickness can be formed even in the bottom of a contact hole 14. Then, after the film 16 is formed on the substrate 10 in this manner, the film 16 is nitrided to form a titanium nitride film 18. As the method for nitriding, a method for introducing the substrate 10 into a furnace having nitrogen or ammonia atmosphere, and nitriding at a high temperature, or a method for implanting nitrogen ions to the substrate 10 is used.

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、微細なパターンを有す
る半導体基板に、たとえばバリア膜として用いられる窒
化チタン膜を形成する半導体装置の製造方法に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device in which a titanium nitride film used as a barrier film is formed on a semiconductor substrate having a fine pattern.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体装置においてバリア膜とし
て用いられる窒化チタン(TiN)膜を形成するには、
スパッタリング法が用いられている。すなわち、このス
パッタリング法では、高真空とされたチャンバー内に、
半導体基板と、チタンで形成したターゲットとを互いに
対向して配置する。そして、チャンバー内にアルゴン等
の不活性ガスを導入し、半導体基板とターゲットとの間
に電圧を印加すると、グロー放電が発生し、アルゴンガ
スが電離する。この正イオンのアルゴンイオンがターゲ
ットの表面に衝突し、ターゲットからチタンを弾き出
す。弾き出されたチタンは、アルゴンイオンにより十分
なエネルギーを得て、半導体基板に向かって飛行する。
ここで、弾き出されたチタンはすべて一様に半導体基板
に対して垂直方向に飛行するのではなく、ある程度、ラ
ンダムな方向性を持っている。そして、半導体基板付近
を窒素雰囲気とすることにより、飛んできたチタンは窒
素と反応し、窒化チタンとなって半導体基板上に堆積す
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, in order to form a titanium nitride (TiN) film used as a barrier film in a semiconductor device,
The sputtering method is used. That is, in this sputtering method, in a high vacuum chamber,
A semiconductor substrate and a target made of titanium are arranged to face each other. Then, when an inert gas such as argon is introduced into the chamber and a voltage is applied between the semiconductor substrate and the target, glow discharge occurs and the argon gas is ionized. The positive argon ions collide with the surface of the target and eject titanium from the target. The ejected titanium obtains sufficient energy by the argon ions and flies toward the semiconductor substrate.
Here, all the ejected titanium does not uniformly fly in the vertical direction with respect to the semiconductor substrate, but has a certain degree of random orientation. Then, by setting a nitrogen atmosphere in the vicinity of the semiconductor substrate, the blown-off titanium reacts with nitrogen and becomes titanium nitride, which is deposited on the semiconductor substrate.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法では、スパッタされたチタンがある程度、ランダム
な方向性を持っているため、生成された窒化チタンも半
導体基板に入射する際の方向がまちまちである。このた
め、図3に示すように、半導体基板50上に酸化膜52
やコンタクトホール54が形成されている場合、窒化チ
タン膜56は、コンタクトホール54の底部には形成さ
れにくく、酸化膜52に対してはオーバーハングを有す
る形状となる。このように、従来の方法では、半導体基
板の段差底部にカバレッジ(coverage)よく窒化チタン
膜を形成することができないという問題があった。した
がって、たとえば、かかる窒化チタン膜56上にタング
ステン膜を形成する場合、コンタクトホール54の底部
の窒化チタン膜56が薄いために、タングステン膜を形
成する際の材料ガスである6フッ化タングステンに対す
るバリア性がなくなり、半導体装置の信頼性が低下す
る。
However, in the conventional method, since the sputtered titanium has a random directional property to some extent, the generated titanium nitride also has different directions when entering the semiconductor substrate. is there. Therefore, as shown in FIG. 3, the oxide film 52 is formed on the semiconductor substrate 50.
When the contact holes 54 are formed, the titanium nitride film 56 is hard to be formed at the bottom of the contact holes 54 and has a shape having an overhang with respect to the oxide film 52. As described above, the conventional method has a problem that the titanium nitride film cannot be formed at the bottom of the step of the semiconductor substrate with good coverage. Therefore, for example, when forming a tungsten film on the titanium nitride film 56, since the titanium nitride film 56 at the bottom of the contact hole 54 is thin, a barrier against tungsten hexafluoride, which is a material gas when forming the tungsten film. And the reliability of the semiconductor device is reduced.

【0004】ところで、スパッタされたチタンを半導体
基板に垂直に入射させる方法として、図4に示すよう
に、半導体基板62とターゲット64との間に、多数の
貫通穴が形成されたコリメータ66を配置するという方
法がある。しかし、この方法では、コリメータ66にチ
タンが付着し、その付着したチタンが半導体基板62上
にごみとして落ちてしまうという、いわゆるパーティク
ルの問題や、スパッタされたチタンのうち半導体基板に
垂直に入射するものだけが成膜に関与するため、成膜速
度が、コリメータを用いないスパッタリング法を適用し
た場合に比べて1/5程度と遅くなるという問題が新た
に生じることとなる。このため、かかる問題を引き起こ
すことなく、半導体基板の段差底部にカバレッジよく窒
化チタン膜を形成することができる方法の実現が望まれ
ている。
As a method of vertically injecting sputtered titanium into a semiconductor substrate, a collimator 66 having a large number of through holes is arranged between a semiconductor substrate 62 and a target 64, as shown in FIG. There is a way to do it. However, with this method, titanium is attached to the collimator 66, and the attached titanium falls off as dust on the semiconductor substrate 62, a so-called particle problem, and among the sputtered titanium, the incident titanium vertically enters the semiconductor substrate. Since only the ones are involved in the film formation, a new problem arises that the film formation speed becomes about 1/5 slower than in the case where the sputtering method without using the collimator is applied. Therefore, it is desired to realize a method capable of forming a titanium nitride film with good coverage on the bottom of a step of a semiconductor substrate without causing such a problem.

【0005】本発明は上記事情に基づいてなされたもの
であり、半導体基板の段差底部にカバレッジよく窒化チ
タン膜を形成することができる半導体装置の製造方法を
提供することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of forming a titanium nitride film at the bottom of a step of a semiconductor substrate with good coverage. .

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体製造
装置は、チタン原子に熱電子を当てることにより、チタ
ン原子をイオン化してチタンイオンを生成する手段と、
負のバイアス電圧を用いて前記チタンイオンを半導体基
板に略垂直に飛行させる引き出し手段と、を備え、前記
半導体基板に前記チタンイオンを略垂直に入射させて、
チタン膜を堆積させることを特徴とするものである。
A semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention comprises means for irradiating titanium atoms with thermoelectrons to ionize the titanium atoms to generate titanium ions.
And a pull-out means for flying the titanium ions substantially vertically to the semiconductor substrate by using a negative bias voltage, and making the titanium ions substantially vertically incident on the semiconductor substrate,
It is characterized by depositing a titanium film.

【0007】また、本発明に係る半導体装置の製造方法
は、チタンをイオン化してチタンイオンを生成する工程
と、前記チタンイオンを半導体基板に略垂直に入射させ
ることにより前記半導体基板上にチタン膜を堆積させる
工程と、前記チタン膜を窒化することにより窒化チタン
膜を形成する工程とを具備することを特徴とするもので
ある。
Further, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a step of ionizing titanium to generate titanium ions, and the titanium ions being incident on the semiconductor substrate substantially perpendicularly, a titanium film is formed on the semiconductor substrate. And a step of forming a titanium nitride film by nitriding the titanium film.

【0008】また、窒素又はアンモニア雰囲気中に前記
半導体基板をおき、高温下で熱窒化の反応を起こさせる
ことにより、前記チタン膜を窒化することを特徴とする
ものである。
The semiconductor film is placed in a nitrogen or ammonia atmosphere, and the titanium film is nitrided by causing a thermal nitriding reaction at a high temperature.

【0009】更に、窒素イオンを前記半導体基板に打ち
込むことにより、前記チタン膜を窒化することを特徴と
するものである。
Further, the titanium film is nitrided by implanting nitrogen ions into the semiconductor substrate.

【0010】[0010]

【作用】本発明の半導体製造装置は、前記の構成によっ
て、チタン原子に熱電子を当てることによりチタン原子
をイオン化してチタンイオンを生成する手段と、負のバ
イアス電圧を用いてチタンイオンを半導体基板に略垂直
に飛行させる引き出し手段とを備えることにより、チタ
ンイオンを効率よく引き出して半導体基板に略垂直に入
射させることができる。
The semiconductor manufacturing apparatus of the present invention has the above-described structure, and a means for ionizing titanium atoms by applying thermoelectrons to the titanium atoms to generate titanium ions, and a semiconductor device for generating titanium ions by using a negative bias voltage. By providing the substrate with the extraction means for flying substantially vertically, it is possible to efficiently extract titanium ions and make them enter the semiconductor substrate substantially vertically.

【0011】そして、本発明の半導体装置の製造方法
は、前記の構成によって、半導体基板にチタンイオンを
略垂直に入射させることにより、半導体基板の段差底部
に、平坦で十分な膜厚を有するチタン膜を形成すること
ができるので、ステップカバレッジの改善を図ることが
できる。しかも、従来の方法のようにチタンを半導体基
板に略垂直に入射させるためにコリメータを用いる必要
がないため、チタンの成膜速度を落とすことなく、半導
体基板にチタン膜を形成することができる。その後、チ
タン膜を窒化することにより、半導体基板の段差底部に
カバレッジよく窒化チタン膜を形成することができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, with the above structure, titanium ions are made to enter the semiconductor substrate substantially perpendicularly, so that titanium having a flat and sufficient film thickness is formed at the bottom of the step of the semiconductor substrate. Since the film can be formed, the step coverage can be improved. Moreover, since it is not necessary to use a collimator to make titanium enter the semiconductor substrate substantially perpendicularly as in the conventional method, a titanium film can be formed on the semiconductor substrate without lowering the titanium film formation rate. Then, by nitriding the titanium film, the titanium nitride film can be formed at the bottom of the step of the semiconductor substrate with good coverage.

【0012】また、窒素又はアンモニア雰囲気中に半導
体基板をおき、高温下で熱窒化の反応を起こさせること
により、チタン膜を容易に窒化することができる。
The titanium film can be easily nitrided by placing the semiconductor substrate in a nitrogen or ammonia atmosphere and causing a thermal nitriding reaction at a high temperature.

【0013】更に、窒素イオンを半導体基板に打ち込む
ことにより、チタン膜を容易に窒化することができる。
また、かかる窒素イオンの打ち込みをチタン膜の形成と
同時に行うことにより、窒化チタン膜を形成するのに要
する時間を短縮することができる。
Furthermore, by implanting nitrogen ions into the semiconductor substrate, the titanium film can be easily nitrided.
Further, by implanting such nitrogen ions simultaneously with the formation of the titanium film, the time required to form the titanium nitride film can be shortened.

【0014】[0014]

【実施例】以下に本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。図1は本発明の一実施例である半導体装
置の製造方法を説明するための図、図2はその半導体装
置の製造方法に使用するチタン成膜装置の概略構成図で
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a titanium film forming apparatus used in the method of manufacturing the semiconductor device.

【0015】本実施例の半導体装置の製造方法では、半
導体基板に窒化チタン膜を形成する場合を考える。この
窒化チタン膜は、たとえばバリア膜として利用されるも
のである。また、半導体基板としては、微細なパターン
が形成されたもの、たとえば、図1(a)に示すよう
に、半導体基板10上に酸化膜12を堆積し、コンタク
トホール14を形成したものを使用する。
In the method of manufacturing a semiconductor device of this embodiment, a case where a titanium nitride film is formed on a semiconductor substrate will be considered. This titanium nitride film is used as a barrier film, for example. As the semiconductor substrate, one having a fine pattern formed thereon, for example, one having an oxide film 12 deposited on a semiconductor substrate 10 and forming a contact hole 14 as shown in FIG. 1A is used. .

【0016】本実施例の半導体装置の製造方法は、半導
体基板10上にチタン膜を堆積させる第一工程と、その
堆積させたチタン膜を窒化する第二工程とを備えるもの
である。
The method of manufacturing the semiconductor device of this embodiment comprises a first step of depositing a titanium film on the semiconductor substrate 10 and a second step of nitriding the deposited titanium film.

【0017】まず、上記第一工程で使用するチタン成膜
装置について、図2を用いて説明する。このチタン成膜
装置は、図示しないチャンバー(真空槽)と、チタンの
イオン化装置20と、引き出し電極32と、チタン膜を
形成する半導体基板10を保持する基板ホルダー34
と、直流電源36,38とを備えるものである。
First, the titanium film forming apparatus used in the first step will be described with reference to FIG. This titanium film forming apparatus includes a chamber (vacuum chamber) (not shown), a titanium ionizer 20, an extraction electrode 32, and a substrate holder 34 for holding a semiconductor substrate 10 on which a titanium film is formed.
And DC power supplies 36 and 38.

【0018】チタンのイオン化装置20は、蒸発源22
と、図示しない熱電子発生手段とを有する。蒸発源22
は、蒸発材料を蒸発させるための加熱源であり、直流電
源22aと、抵抗ヒータ22bと、蒸発材料としてのチ
タン22cとを有する。直流電源22aを用いて抵抗ヒ
ータ22bに通電することによって、チタン22cが加
熱される。熱電子発生手段は、熱電子を発生させるもの
であり、この熱電子を蒸発源22から蒸発したチタン原
子に当てて、チタン原子をイオン化する。
The titanium ionizer 20 comprises an evaporation source 22.
And a thermoelectron generating means (not shown). Evaporation source 22
Is a heating source for evaporating the evaporation material, and has a DC power supply 22a, a resistance heater 22b, and titanium 22c as the evaporation material. The titanium 22c is heated by energizing the resistance heater 22b using the DC power supply 22a. The thermoelectron generating means generates thermoelectrons, and the thermoelectrons are applied to the titanium atoms evaporated from the evaporation source 22 to ionize the titanium atoms.

【0019】引き出し電極32と基板ホルダー34は、
互いに平行に対向して配置される。直流電源36は、チ
タンのイオン化装置20と引き出し電極32に接続さ
れ、引き出し電極32に負のバイアス電圧をかけてい
る。一方、直流電源38は、引き出し電極32と基板ホ
ルダー34に接続され、基板ホルダー34に負のバイア
ス電圧をかけている。
The extraction electrode 32 and the substrate holder 34 are
They are arranged parallel to each other. The DC power supply 36 is connected to the titanium ionizer 20 and the extraction electrode 32, and applies a negative bias voltage to the extraction electrode 32. On the other hand, the DC power supply 38 is connected to the extraction electrode 32 and the substrate holder 34 and applies a negative bias voltage to the substrate holder 34.

【0020】次に、本実施例の半導体装置の製造方法に
ついて図1及び図2を用いて説明する。最初に、半導体
基板10にチタン膜を形成する第一工程を行う。まず、
半導体基板10をチタン成膜装置の基板ホルダー34に
保持させる。そして、高真空下で、抵抗ヒータ22bに
通電してチタン22cを加熱することにより、チタン原
子を蒸発させる。蒸発したチタン原子は、熱電子発生手
段からの熱電子と衝突することにより、イオン化され、
チタンイオンとなる。イオン化装置20と引き出し電極
32の間、及び引き出し電極32と基板ホルダー34の
間には直流電圧が印加されており、引き出し電極32か
ら基板ホルダー34に向かう方向に負の電界勾配が形成
されるので、チタンイオンは、加速されながら、図1
(b)に示すように、半導体基板10に対して略垂直に
入射して、半導体基板10上に堆積することになる。こ
のため、図1(c)に示すように、コンタクトホール1
4の底部において、平坦で十分な膜厚を有するチタン膜
16を形成することができ、ステップカバレージの改善
を図ることができる。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device of this embodiment will be described with reference to FIGS. First, the first step of forming a titanium film on the semiconductor substrate 10 is performed. First,
The semiconductor substrate 10 is held by the substrate holder 34 of the titanium film forming apparatus. Then, under high vacuum, the resistance heater 22b is energized to heat the titanium 22c, thereby evaporating titanium atoms. The vaporized titanium atoms are ionized by colliding with the thermoelectrons from the thermoelectron generating means,
Becomes titanium ions. Since a DC voltage is applied between the ionizer 20 and the extraction electrode 32 and between the extraction electrode 32 and the substrate holder 34, a negative electric field gradient is formed in the direction from the extraction electrode 32 to the substrate holder 34. , Titanium ions are accelerated,
As shown in (b), the light enters the semiconductor substrate 10 substantially perpendicularly and is deposited on the semiconductor substrate 10. Therefore, as shown in FIG.
The titanium film 16 having a flat and sufficient film thickness can be formed at the bottom of No. 4 and the step coverage can be improved.

【0021】次に、このようにしてチタン膜16を半導
体基板10に形成した後、チタン膜16を窒化する第二
工程に移行する。この窒化は、通常用いられる方法によ
り行われる。すなわち、窒素又はアンモニア雰囲気とさ
れた炉内に半導体基板10を入れ、高温下で熱窒化の反
応を起こさせることにより、窒化チタン膜を形成する方
法や、窒素イオンを半導体基板10に打ち込むことによ
り、窒化チタン膜を形成する方法等を用いることができ
る。いずれの方法を適用しても、半導体基板10の段差
底部には予めチタン膜16がカバレッジよく形成されて
いるので、最終的には、図1(d)に示すように、カバ
レッジのよい窒化チタン膜18が得られる。尚、チタン
膜を窒化する方法として、窒素イオンを半導体基板に打
ち込む方法を用いるときには、第二工程を第一工程と同
時に行うことも可能である。これにより、窒化チタン膜
を形成するのに要する時間を短縮することができる。
Next, after the titanium film 16 is formed on the semiconductor substrate 10 in this way, a second step of nitriding the titanium film 16 is performed. This nitriding is performed by a method that is usually used. That is, by placing the semiconductor substrate 10 in a furnace having a nitrogen or ammonia atmosphere and causing a reaction of thermal nitriding at a high temperature to form a titanium nitride film, or by implanting nitrogen ions into the semiconductor substrate 10. A method of forming a titanium nitride film or the like can be used. Whichever method is applied, since the titanium film 16 is formed in advance with good coverage on the bottom of the step of the semiconductor substrate 10, finally, as shown in FIG. 1D, titanium nitride with good coverage is obtained. A film 18 is obtained. When the method of implanting nitrogen ions into the semiconductor substrate is used as the method of nitriding the titanium film, the second step can be performed simultaneously with the first step. As a result, the time required to form the titanium nitride film can be shortened.

【0022】本実施例の半導体装置の製造方法では、半
導体基板に負のバイアス電圧を加えてチタンイオンを半
導体基板に略垂直に入射させることにより、半導体基板
の微細な段差底部に、平坦で十分な膜厚を有するチタン
膜を形成することができるので、ステップカバレッジの
改善を図ることができる。このため、その後、チタン膜
を窒化することにより、その段差底部にカバレッジよく
窒化チタン膜を形成することができる。したがって、た
とえば、窒化チタン膜上にタングステン膜を形成する場
合、そのタングステン膜を形成する際の材料ガスである
6フッ化タングステンに対する窒化チタン膜のバリア性
が十分発揮され、タングステン膜の形成時における6フ
ッ化タングステンの侵食を防止することができる。
In the method for manufacturing a semiconductor device of this embodiment, a negative bias voltage is applied to the semiconductor substrate to cause titanium ions to enter the semiconductor substrate substantially vertically, so that the bottom of the fine step of the semiconductor substrate is sufficiently flat. Since the titanium film having various thicknesses can be formed, the step coverage can be improved. Therefore, by subsequently nitriding the titanium film, the titanium nitride film can be formed with good coverage at the bottom of the step. Therefore, for example, when a tungsten film is formed on the titanium nitride film, the barrier property of the titanium nitride film against tungsten hexafluoride, which is the material gas for forming the tungsten film, is sufficiently exerted, and the tungsten film is not easily formed. Corrosion of tungsten hexafluoride can be prevented.

【0023】また、従来の方法では、チタンを半導体基
板に略垂直に入射させるためにコリメータを使用する必
要があったが、本実施例では、コリメータを使用する必
要がないので、パーティクルの問題が低減し、チタン膜
の成膜速度も低下することがない。
Further, in the conventional method, it was necessary to use a collimator in order to make titanium enter the semiconductor substrate substantially perpendicularly. However, in this embodiment, it is not necessary to use a collimator, so that there is a problem of particles. And the film formation rate of the titanium film does not decrease.

【0024】尚、本発明は上記の実施例に限定されるも
のではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が可
能である。たとえば、上記の実施例では、蒸発材料とし
てのチタンを加熱する方法として、抵抗加熱を用いた場
合について説明したが、チタンに電子線を照射して加熱
する電子線加熱や、チタン自身に誘起される高周波誘導
電流を利用する誘導加熱等を用いてもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, but various modifications can be made within the scope of the invention. For example, in the above embodiment, the case where resistance heating was used was described as the method for heating titanium as the evaporation material, but electron beam heating for irradiating titanium with an electron beam or heating induced by titanium itself. Induction heating using a high frequency induction current may be used.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体製
造装置によれば、チタン原子に熱電子を当てることによ
りチタン原子をイオン化してチタンイオンを生成する手
段と、負のバイアス電圧を用いてチタンイオンを半導体
基板に略垂直に飛行させる引き出し手段とを備えること
により、チタンイオンを効率よく引き出して半導体基板
に略垂直に入射させることができる半導体製造装置を提
供することができる。
As described above, according to the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention, a means for generating titanium ions by ionizing titanium atoms by applying thermal electrons to the titanium atoms and a negative bias voltage are used. It is possible to provide a semiconductor manufacturing apparatus capable of efficiently extracting titanium ions and making them enter the semiconductor substrate substantially vertically by providing the extracting means for causing the titanium ions to fly substantially vertically to the semiconductor substrate.

【0026】そして、本発明の半導体装置の製造方法に
よれば、半導体基板にチタンイオンを略垂直に入射させ
ることにより、半導体基板の段差底部に、平坦で十分な
膜厚を有するチタン膜を形成することができるため、ス
テップカバレッジの改善を図ることができるので、その
後、このチタン膜を窒化することによって半導体基板の
段差底部にカバレッジよく窒化チタン膜を形成すること
ができる半導体装置の製造方法を提供することができ
る。
Further, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, titanium ions are made to enter the semiconductor substrate substantially perpendicularly to form a titanium film having a flat and sufficient thickness at the bottom of the step of the semiconductor substrate. Since it is possible to improve the step coverage, a method of manufacturing a semiconductor device in which a titanium nitride film can be formed on the bottom of a step of a semiconductor substrate with good coverage by nitriding the titanium film after that is provided. Can be provided.

【0027】また、窒素又はアンモニア雰囲気中に半導
体基板をおき、高温下において熱窒化の反応を起こさせ
ることにより、チタン膜を容易に窒化することができる
半導体装置の製造方法を提供することができる。
Further, it is possible to provide a method of manufacturing a semiconductor device in which a titanium film can be easily nitrided by placing a semiconductor substrate in a nitrogen or ammonia atmosphere and causing a thermal nitriding reaction at a high temperature. .

【0028】更に、窒素イオンを半導体基板に打ち込む
ことにより、チタン膜を容易に窒化することができる半
導体装置の製造方法を提供することができる。
Furthermore, by implanting nitrogen ions into the semiconductor substrate, it is possible to provide a method for manufacturing a semiconductor device in which the titanium film can be easily nitrided.

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

【図1】本発明の一実施例である半導体装置の製造方法
を説明するための図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a method for manufacturing a semiconductor device that is an embodiment of the present invention.

【図2】その半導体装置の製造方法に使用するチタン成
膜装置の概略構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a titanium film forming apparatus used in the method for manufacturing the semiconductor device.

【図3】従来のスパッタリング装置を用いて半導体基板
に形成された窒化チタンの形状を説明するための図であ
る。
FIG. 3 is a diagram for explaining the shape of titanium nitride formed on a semiconductor substrate using a conventional sputtering device.

【図4】コリメータを用いた従来のスパッタリング装置
の概略構成図である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a conventional sputtering apparatus using a collimator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 半導体基板 12 酸化膜 14 コンタクトホール 16 チタン膜 18 窒化チタン膜 20 チタンのイオン化装置 22 蒸発源 22a 直流電源 22b 抵抗ヒータ 22c チタン 32 引き出し電極 34 基板ホルダー 36,38 直流電源 10 semiconductor substrate 12 oxide film 14 contact hole 16 titanium film 18 titanium nitride film 20 titanium ionizer 22 evaporation source 22a direct current power supply 22b resistance heater 22c titanium 32 extraction electrode 34 substrate holder 36, 38 direct current power supply

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 チタン原子に熱電子を当てることによ
り、チタン原子をイオン化してチタンイオンを生成する
手段と、 負のバイアス電圧を用いて前記チタンイオンを半導体基
板に略垂直に飛行させる引き出し手段と、 を備え、前記半導体基板に前記チタンイオンを略垂直に
入射させて、チタン膜を堆積させることを特徴とする半
導体製造装置。
1. A means for ionizing titanium atoms to generate titanium ions by applying thermoelectrons to the titanium atoms, and a drawing means for causing the titanium ions to fly substantially perpendicularly to a semiconductor substrate by using a negative bias voltage. And a step of depositing a titanium film by causing the titanium ions to enter the semiconductor substrate substantially vertically.
【請求項2】 チタンをイオン化してチタンイオンを生
成する工程と、前記チタンイオンを半導体基板に略垂直
に入射させることにより前記半導体基板上にチタン膜を
堆積させる工程と、前記チタン膜を窒化することにより
窒化チタン膜を形成する工程とを具備することを特徴と
する半導体装置の製造方法。
2. A step of ionizing titanium to generate titanium ions, a step of depositing a titanium film on the semiconductor substrate by causing the titanium ions to enter the semiconductor substrate substantially perpendicularly, and a step of nitriding the titanium film. And a step of forming a titanium nitride film.
【請求項3】 窒素又はアンモニア雰囲気中に前記半導
体基板をおき、高温下で熱窒化の反応を起こさせること
により、前記チタン膜を窒化することを特徴とする請求
項2記載の半導体装置の製造方法。
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the titanium film is nitrided by placing the semiconductor substrate in a nitrogen or ammonia atmosphere and causing a thermal nitriding reaction at a high temperature. Method.
【請求項4】 窒素イオンを前記半導体基板に打ち込む
ことにより、前記チタン膜を窒化することを特徴とする
請求項2記載の半導体装置の製造方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the titanium film is nitrided by implanting nitrogen ions into the semiconductor substrate.
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