JPH08250585A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPH08250585A JPH08250585A JP7046888A JP4688895A JPH08250585A JP H08250585 A JPH08250585 A JP H08250585A JP 7046888 A JP7046888 A JP 7046888A JP 4688895 A JP4688895 A JP 4688895A JP H08250585 A JPH08250585 A JP H08250585A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- halogen
- density
- titanium
- tin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、コンタクトホールやシリコンの
ソース・ドレイン形成時のバリアメタルとして用いられ
る窒化チタン膜の形成方法に関し、膜の中への不純物拡
散量を低減させる。 【構成】 半導体基板上に形成された窒化チタン膜上
にハロゲンを含むガスを用いたＣＶＤ法により金属膜を
堆積する半導体装置の製造プロセスにおいて、ハロゲン
が窒化チタン膜を貫通しないように、窒化チタン膜の密
度を大きくする。
ソース・ドレイン形成時のバリアメタルとして用いられ
る窒化チタン膜の形成方法に関し、膜の中への不純物拡
散量を低減させる。 【構成】 半導体基板上に形成された窒化チタン膜上
にハロゲンを含むガスを用いたＣＶＤ法により金属膜を
堆積する半導体装置の製造プロセスにおいて、ハロゲン
が窒化チタン膜を貫通しないように、窒化チタン膜の密
度を大きくする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コンタクトホールやシ
リコン（Ｓｉ）のソース・ドレイン形成時のバリアメタ
ルとして用いられる窒化チタン（ＴｉＮ）膜の形成方法
に関する。
リコン（Ｓｉ）のソース・ドレイン形成時のバリアメタ
ルとして用いられる窒化チタン（ＴｉＮ）膜の形成方法
に関する。
【０００２】近年の半導体デバイスの高密度化、微細化
にともない、高精度、低抵抗、高信頼性の多層配線電極
構造の必要性がますます大きくなってきている。窒化チ
タン膜は他のバリアメタルに比較して成膜時の初塵が少
なく、半導体製造プロセスにおける熱サイクルに対して
十分なバリア性があるため、今日の超ＬＳＩの多層配線
のいたるところに利用されている。
にともない、高精度、低抵抗、高信頼性の多層配線電極
構造の必要性がますます大きくなってきている。窒化チ
タン膜は他のバリアメタルに比較して成膜時の初塵が少
なく、半導体製造プロセスにおける熱サイクルに対して
十分なバリア性があるため、今日の超ＬＳＩの多層配線
のいたるところに利用されている。
【０００３】このＴｉＮ膜上にハロゲン化物を用いて金
属層を析出させる際には、ＴｉＮ膜のバリア性を維持す
るために、ＴｉＮ膜中への不純物拡散を抑制する必要が
ある。
属層を析出させる際には、ＴｉＮ膜のバリア性を維持す
るために、ＴｉＮ膜中への不純物拡散を抑制する必要が
ある。
【０００４】
【従来の技術】図４は従来例の説明図である。図におい
て、１はＳｉ基板、２はＳｉＯ2 膜、３はＴｉＮ膜、４
はＷ膜である。
て、１はＳｉ基板、２はＳｉＯ2 膜、３はＴｉＮ膜、４
はＷ膜である。
【０００５】従来、図４（ａ）に示すように、Ｓｉ基板
１や、アルミニウム （Ａｌ）膜等の上の二酸化シリコ
ン（ＳｉＯ2 ）膜２にコンタクトホールを開口し、スパ
ッタ等で形成するＴｉＮ膜３をバリアメタルとして被覆
した上に六弗化タングステン（ＷＦ6 ）を用いてタング
ステン（Ｗ）膜４を析出させる場合、或いは、四塩化チ
タンを用いてチタン（Ｔｉ）を析出させる場合に、図４
（ｂ）に示すように、これらの膜の剥がれが発生した
り、図４（ｃ）に示すように、コンタクト抵抗が高いと
いった問題を生じていた。
１や、アルミニウム （Ａｌ）膜等の上の二酸化シリコ
ン（ＳｉＯ2 ）膜２にコンタクトホールを開口し、スパ
ッタ等で形成するＴｉＮ膜３をバリアメタルとして被覆
した上に六弗化タングステン（ＷＦ6 ）を用いてタング
ステン（Ｗ）膜４を析出させる場合、或いは、四塩化チ
タンを用いてチタン（Ｔｉ）を析出させる場合に、図４
（ｂ）に示すように、これらの膜の剥がれが発生した
り、図４（ｃ）に示すように、コンタクト抵抗が高いと
いった問題を生じていた。
【０００６】すなわち、高抵抗体であるハロゲン化合物
が金属界面に形成されることがその原因であった。また
ハロゲン元素の終端が機械的強度を低下させるために，
剥がれの原因となっていた。
が金属界面に形成されることがその原因であった。また
ハロゲン元素の終端が機械的強度を低下させるために，
剥がれの原因となっていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来のスパッタ等の製
造方法の条件で形成されるＴｉＮ膜は柱状結晶であり、
多孔質な膜質であるため、ハロゲンがＴｉＮ膜中を拡散
し下層の金属或いはＳｉの活性領域界面にハロゲン元素
或いはハロゲン化物が堆積し、これが機械的強度を低下
させていた。
造方法の条件で形成されるＴｉＮ膜は柱状結晶であり、
多孔質な膜質であるため、ハロゲンがＴｉＮ膜中を拡散
し下層の金属或いはＳｉの活性領域界面にハロゲン元素
或いはハロゲン化物が堆積し、これが機械的強度を低下
させていた。
【０００８】本発明は、ＴｉＮ膜形成時において、膜の
中への不純物拡散量を低減させることを目的として提供
されるものである。
中への不純物拡散量を低減させることを目的として提供
されるものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図、図２〜３はＴｉＮ膜の密度と深さ方向の不純物濃度
の関係を示す図である。
図、図２〜３はＴｉＮ膜の密度と深さ方向の不純物濃度
の関係を示す図である。
【００１０】前記のように、ＴｉＮ膜は柱状構造で多孔
質の膜であるため、ＴｉＮ膜内の隙間をなるべく減らす
ことが必要となる。つまり、膜の密度をバルクの値に近
づけることによって、析出した膜中への不純物が入りに
くくなり、不純物拡散量が低減されることとなる。
質の膜であるため、ＴｉＮ膜内の隙間をなるべく減らす
ことが必要となる。つまり、膜の密度をバルクの値に近
づけることによって、析出した膜中への不純物が入りに
くくなり、不純物拡散量が低減されることとなる。
【００１１】具体的にはスパッタによるＴｉＮ膜を成膜
する際に、プラズマ密度を大きく変えることによって柱
状構造から緻密な密度の膜に変化させることが出来る。
すなわち、本発明の問題点の解決は、図１（ａ）、
（ｂ）に示すような、Ｓｉ基板１或いはＡｌ膜５上に形
成されたＴｉＮ膜３上にハロゲンを含むガスを用いたＣ
ＶＤ法により、Ｗ膜４のような金属膜やＴｉＳｉ膜６の
ような金属シリサイド膜を堆積する半導体装置の製造プ
ロセスにおいて、該ハロゲンがＴｉＮ膜３を貫通しない
ように、ＴｉＮ膜３の密度を大きくすることにより、そ
して、ＴｉＮ膜３の密度が４．４ｇ／ｃｍ3 より大きい
ことにより、また、前記ハロゲンを含むガスに六フッ化
タングステンを用い、前記金属層がタングステンまたは
タングステンシリサイドであることにより、或いは、前
記ハロゲンを含むガスに四塩化チタンを用い、前記金属
層がチタンまたはチタンシリサイドであることにより達
成される。
する際に、プラズマ密度を大きく変えることによって柱
状構造から緻密な密度の膜に変化させることが出来る。
すなわち、本発明の問題点の解決は、図１（ａ）、
（ｂ）に示すような、Ｓｉ基板１或いはＡｌ膜５上に形
成されたＴｉＮ膜３上にハロゲンを含むガスを用いたＣ
ＶＤ法により、Ｗ膜４のような金属膜やＴｉＳｉ膜６の
ような金属シリサイド膜を堆積する半導体装置の製造プ
ロセスにおいて、該ハロゲンがＴｉＮ膜３を貫通しない
ように、ＴｉＮ膜３の密度を大きくすることにより、そ
して、ＴｉＮ膜３の密度が４．４ｇ／ｃｍ3 より大きい
ことにより、また、前記ハロゲンを含むガスに六フッ化
タングステンを用い、前記金属層がタングステンまたは
タングステンシリサイドであることにより、或いは、前
記ハロゲンを含むガスに四塩化チタンを用い、前記金属
層がチタンまたはチタンシリサイドであることにより達
成される。
【００１２】
【作用】図３（ｄ）に示したように、ＴｉＮ膜の密度が
４．４ｇ／ｃｍ3 では、柱状構造のため、弗素（Ｆ）や
塩素（Ｃｌ）等のハロゲンが金属界面まで拡散して金属
とハロゲン化物を形成し高抵抗物となり、コンタクト抵
抗が高くなる。
４．４ｇ／ｃｍ3 では、柱状構造のため、弗素（Ｆ）や
塩素（Ｃｌ）等のハロゲンが金属界面まで拡散して金属
とハロゲン化物を形成し高抵抗物となり、コンタクト抵
抗が高くなる。
【００１３】一方、図２（ａ）（ｂ）〜図３（ｃ）に示
すように、少なくとも５．３、５．１、４．９ｇ／ｃｍ
3 では、界面でのＦ濃度は減少している。これにより、
ＴｉＮ膜密度を４．５ｇ／ｃｍ3 より大きいことによ
り、膜の中の不純物拡散量を低減することができる。従
って、コンタクト抵抗の値の上昇を防ぐことが出来る。
（出来れば４．５ｇ／ｃｍ2 のデータが欲しい）
すように、少なくとも５．３、５．１、４．９ｇ／ｃｍ
3 では、界面でのＦ濃度は減少している。これにより、
ＴｉＮ膜密度を４．５ｇ／ｃｍ3 より大きいことによ
り、膜の中の不純物拡散量を低減することができる。従
って、コンタクト抵抗の値の上昇を防ぐことが出来る。
（出来れば４．５ｇ／ｃｍ2 のデータが欲しい）
【００１４】
【実施例】図１は本発明の原理説明図兼第１、第２の実
施例の説明図である。図において、１はＳｉ基板、２は
ＳｉＯ2 膜、３はＴｉＮ膜、４はＷ膜、５はＡｌ膜、６
はＴｉＳｉ膜である。
施例の説明図である。図において、１はＳｉ基板、２は
ＳｉＯ2 膜、３はＴｉＮ膜、４はＷ膜、５はＡｌ膜、６
はＴｉＳｉ膜である。
【００１５】図１に示すように、スパッタリング法によ
りＴｉＮ膜を成膜する際、Ｓｉ基板の負電圧値を種々変
化させることによって、成膜表面の成長核密度を変え、
膜密度を変化させた。この膜密度は重量と堆積から算出
することにより定義した。
りＴｉＮ膜を成膜する際、Ｓｉ基板の負電圧値を種々変
化させることによって、成膜表面の成長核密度を変え、
膜密度を変化させた。この膜密度は重量と堆積から算出
することにより定義した。
【００１６】図１（ａ）に示すように、本発明の第１の
実施例として、膜密度が５．３ｇ／ｃｍ3 であるスパッ
タＴｉＮ膜３をＭＯＳデバイスのソース・ドレイン領域
のＳｉ基板１上に４，０００Åの厚さに成膜したものを
用いた。また、比較として膜密度が５．１ｇ／ｃｍ3 、
４．９ｇ／ｃｍ3 、４．４ｇ／ｃｍ3 のＴｉＮ膜も同様
に成膜した。
実施例として、膜密度が５．３ｇ／ｃｍ3 であるスパッ
タＴｉＮ膜３をＭＯＳデバイスのソース・ドレイン領域
のＳｉ基板１上に４，０００Åの厚さに成膜したものを
用いた。また、比較として膜密度が５．１ｇ／ｃｍ3 、
４．９ｇ／ｃｍ3 、４．４ｇ／ｃｍ3 のＴｉＮ膜も同様
に成膜した。
【００１７】そして、このＳｉ基板１上にＷＦ6 を用い
てＷ膜４。そしてＴｉＮ膜中の不純物残留量を調べ、Ｓ
ＩＭＳ(Secondary Ion Mass Spectrometry) で深さ方向
分析をおこなった結果、膜の密度が４．４ｇ／ｃｍ3 以
下では界面に不純物であるＷ、Ｆ、Ｏがかなり存在して
いた。
てＷ膜４。そしてＴｉＮ膜中の不純物残留量を調べ、Ｓ
ＩＭＳ(Secondary Ion Mass Spectrometry) で深さ方向
分析をおこなった結果、膜の密度が４．４ｇ／ｃｍ3 以
下では界面に不純物であるＷ、Ｆ、Ｏがかなり存在して
いた。
【００１８】図１（ｂ）は本発明の第２の実施例とし
て、膜密度が４．４ｇ／ｃｍ3 より大きい有機金属を用
いたＣＶＤ法によるＴｉＮ膜３をバイポーラデバイスの
電極形成領域のＡｌ膜５上に２，０００Åの厚さに成膜
したものを用いた。
て、膜密度が４．４ｇ／ｃｍ3 より大きい有機金属を用
いたＣＶＤ法によるＴｉＮ膜３をバイポーラデバイスの
電極形成領域のＡｌ膜５上に２，０００Åの厚さに成膜
したものを用いた。
【００１９】そして、この基板上に四塩化チタン（Ｔｉ
Ｃｌ4 ）を用いてチタンシリサイド（ＴｉＳｉ）膜６を
析出させた。そしてＴｉＮ膜中の不純物残留量を調べ、
ＳＩＭＳ(Secondary Ion Mass Spectrometry) で深さ方
向分析をおこなった結果、膜の密度が４．４ｇ／ｃｍ3
より大きいと、膜中の不純物であるＷ、Ｆ、Ｏが界面で
は明らかに減少しており、剥離も起こらなかった。
Ｃｌ4 ）を用いてチタンシリサイド（ＴｉＳｉ）膜６を
析出させた。そしてＴｉＮ膜中の不純物残留量を調べ、
ＳＩＭＳ(Secondary Ion Mass Spectrometry) で深さ方
向分析をおこなった結果、膜の密度が４．４ｇ／ｃｍ3
より大きいと、膜中の不純物であるＷ、Ｆ、Ｏが界面で
は明らかに減少しており、剥離も起こらなかった。
【００２０】尚、上記二つの実施例では六弗化タングス
テンあるいは四塩化チタンを用いたが、五塩化タンタル
を用いたタンタルまたは窒化タンタル、五弗化モリブデ
ン或いは六弗化モリブデンを用いたモリブデンまたは窒
化モリブデンの膜の析出においても同様な効果が得られ
た。
テンあるいは四塩化チタンを用いたが、五塩化タンタル
を用いたタンタルまたは窒化タンタル、五弗化モリブデ
ン或いは六弗化モリブデンを用いたモリブデンまたは窒
化モリブデンの膜の析出においても同様な効果が得られ
た。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ハロゲンがＴｉＮ膜３を貫通しないように、ＴｉＮ膜３
の密度を少なくとも４．４ｇ／ｃｍ3 より大きくするこ
とで、界面に存在する不純物の量を減らすことが出来、
超ＬＳＩ半導体デバイスの開発に大きく寄与することが
出来る。
ハロゲンがＴｉＮ膜３を貫通しないように、ＴｉＮ膜３
の密度を少なくとも４．４ｇ／ｃｍ3 より大きくするこ
とで、界面に存在する不純物の量を減らすことが出来、
超ＬＳＩ半導体デバイスの開発に大きく寄与することが
出来る。
【図１】 本発明の原理説明図
【図２】 ＴｉＮ膜の密度と深さ方向不純物濃度（その
１）
１）
【図３】 ＴｉＮ膜の密度と深さ方向不純物濃度（その
２）
２）
【図４】 従来例の説明図
図において １ Ｓｉ基板 ２ ＳｉＯ2 膜 ３ ＴｉＮ膜 ４ Ｗ膜 ５ Ａｌ膜 ６ ＴｉＳｉ膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/90 Ｄ
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体基板上に形成された窒化チタン膜
上にハロゲンを含むガスを用いたＣＶＤ法により金属膜
を堆積する半導体装置の製造プロセスにおいて、該ハロ
ゲンが該窒化チタン膜を貫通しないように該窒化チタン
膜の密度を大きくしたことを特徴とする半導体装置の製
造方法。 - 【請求項２】 前記窒化チタン膜の密度が４．４ｇ／ｃ
ｍ3 より大きいことを特徴とする請求項１記載の半導体
装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記ハロゲンを含むガスに六フッ化タン
グステンを用い、前記金属層がタングステンまたはタン
グステンシリサイドであることを特徴とする請求項１ま
たは２記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 前記ハロゲンを含むガスに四塩化チタン
を用い、前記金属層がチタンまたはチタンシリサイドで
あることを特徴とする請求項１〜３記載の半導体装置の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7046888A JPH08250585A (ja) | 1995-03-07 | 1995-03-07 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7046888A JPH08250585A (ja) | 1995-03-07 | 1995-03-07 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08250585A true JPH08250585A (ja) | 1996-09-27 |
Family
ID=12759912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7046888A Pending JPH08250585A (ja) | 1995-03-07 | 1995-03-07 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08250585A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008300866A (ja) * | 2008-08-01 | 2008-12-11 | Denso Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JP2009059882A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Nec Electronics Corp | 半導体装置 |
-
1995
- 1995-03-07 JP JP7046888A patent/JPH08250585A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009059882A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Nec Electronics Corp | 半導体装置 |
| JP2008300866A (ja) * | 2008-08-01 | 2008-12-11 | Denso Corp | 半導体装置の製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5420072A (en) | Method for forming a conductive interconnect in an integrated circuit | |
| KR0184279B1 (ko) | 금속 또는 금속실리사이드막의 형성방법 | |
| US5780356A (en) | Method for forming metal wire of semiconductor device | |
| JP2889430B2 (ja) | コンタクト部形成方法 | |
| US20020000662A1 (en) | Chemical vapor deposition of titanium | |
| US6136690A (en) | In situ plasma pre-deposition wafer treatment in chemical vapor deposition technology for semiconductor integrated circuit applications | |
| US5223455A (en) | Method of forming refractory metal film | |
| US5963828A (en) | Method for tungsten nucleation from WF6 using titanium as a reducing agent | |
| JP2592844B2 (ja) | 高融点金属膜の形成方法 | |
| JPH05129231A (ja) | 電極配線 | |
| JPH08250585A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2000091266A (ja) | タングステン・エッチ・バック処理のためのアルミニウム金属化組織の改良方法。 | |
| JP3246046B2 (ja) | 高融点金属膜の堆積方法 | |
| JP2829143B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US5946599A (en) | Method of manufacturing a semiconductor IC device | |
| JP3085745B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP3109269B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| KR0150989B1 (ko) | 반도체소자 배선 형성방법 | |
| EP0572212A2 (en) | Method to form silicon doped CVD aluminium | |
| JP2002217133A (ja) | バリアメタル膜の形成方法 | |
| JP3027987B2 (ja) | 金属膜又は金属シリサイド膜の形成方法及び半導体装置の製造方法 | |
| JPH05226282A (ja) | タングステン膜の形成方法 | |
| JP2841457B2 (ja) | アルミニウム膜の形成方法 | |
| JPH04186730A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH01225336A (ja) | 半導体装置の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20031021 |