JPH10209079A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体装置の電極形成においてチタン堆積速
度を安定化させる。 【解決手段】 チタン膜を形成する工程の後、チタン膜
を形成する反応室の内部に堆積されたチタンをハロゲン
を含むガスにより除去する。基板上に形成されたチタン
膜を同時に除去しても良い。これにより、反応室内に堆
積したチタンがエッチングされることによる塩化チタン
の発生を防止でき、安定したチタン膜形成速度が得られ
る。
度を安定化させる。 【解決手段】 チタン膜を形成する工程の後、チタン膜
を形成する反応室の内部に堆積されたチタンをハロゲン
を含むガスにより除去する。基板上に形成されたチタン
膜を同時に除去しても良い。これにより、反応室内に堆
積したチタンがエッチングされることによる塩化チタン
の発生を防止でき、安定したチタン膜形成速度が得られ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に関し、化学的気相成長を用いたバリアメタ
ル形成方法の改良に関する。
の製造方法に関し、化学的気相成長を用いたバリアメタ
ル形成方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の微細化及び高密度化は依然
として精力的に進められている。現在では０．１５μｍ
程度の寸法基準で設計されるメモリデバイスあるいはロ
ジックデバイス等の超高集積半導体デバイスが開発試作
されている。このような半導体デバイスの高集積化に伴
いコンタクトホールの直径はさらに縮小されることとな
るが、その一方、コンタクトホールの深さは配線抵抗や
容量の要請から小さくすることが困難である。このた
め、近年、コンタクトホールのアスペクト比は急激に増
大してきている。これに伴い、少なくともコンタクトホ
ールの底面の部分には、通常、バリアメタル層が設けら
れる。このバリアメタル層は、金属配線を構成する金属
および拡散層のシリコンの相互拡散を防止し、コンタク
ト抵抗の上昇を抑制する機能がある。
として精力的に進められている。現在では０．１５μｍ
程度の寸法基準で設計されるメモリデバイスあるいはロ
ジックデバイス等の超高集積半導体デバイスが開発試作
されている。このような半導体デバイスの高集積化に伴
いコンタクトホールの直径はさらに縮小されることとな
るが、その一方、コンタクトホールの深さは配線抵抗や
容量の要請から小さくすることが困難である。このた
め、近年、コンタクトホールのアスペクト比は急激に増
大してきている。これに伴い、少なくともコンタクトホ
ールの底面の部分には、通常、バリアメタル層が設けら
れる。このバリアメタル層は、金属配線を構成する金属
および拡散層のシリコンの相互拡散を防止し、コンタク
ト抵抗の上昇を抑制する機能がある。
【０００３】コンタクトホールにバリアメタルを形成す
る方法として、最近、化学的気相成長法が注目されてい
る。以下、その従来法の一例について図１を用いて説明
する。まず図１（Ａ）に示すように、シリコン基板１上
に厚さ２００ｎｍの素子分離酸化膜２を形成してシリコ
ン基板１に所定の不純物を導入し拡散層３を形成する。
つづいて、厚さ１５００ｎｍの絶縁膜４を形成し拡散層
３上に接続孔５を開口する。次に図３に示すような化学
的気相成長装置を用いてチタンシリサイド膜７を形成す
る。すなわち、図１（Ｂ）に示すように、反応室Ａにお
いて四塩化チタン、水素、アルゴンを原料ガスとした化
学的気相成長法を用いて絶縁膜４上に厚さ１０ｎｍのチ
タン膜６及び拡散層３上に厚さ２０ｎｍのチタンシリサ
イド膜７を形成する。さらに図１（Ｃ）に示すように、
反応室Ｂにおいて絶縁膜１上のチタン膜６をアンモニア
により窒化し窒化チタン膜８形成し、図１（Ｄ）に示す
ように四塩化チタン、アンモニア、窒素を原料ガスとし
た化学的気相成長法を用いて窒化チタン膜８とチタンシ
リサイド膜７上に厚さ５００ｎｍの窒化チタン膜９を形
成する。以上のようにしてコンタクトホールにバリアメ
タル層が形成される。
る方法として、最近、化学的気相成長法が注目されてい
る。以下、その従来法の一例について図１を用いて説明
する。まず図１（Ａ）に示すように、シリコン基板１上
に厚さ２００ｎｍの素子分離酸化膜２を形成してシリコ
ン基板１に所定の不純物を導入し拡散層３を形成する。
つづいて、厚さ１５００ｎｍの絶縁膜４を形成し拡散層
３上に接続孔５を開口する。次に図３に示すような化学
的気相成長装置を用いてチタンシリサイド膜７を形成す
る。すなわち、図１（Ｂ）に示すように、反応室Ａにお
いて四塩化チタン、水素、アルゴンを原料ガスとした化
学的気相成長法を用いて絶縁膜４上に厚さ１０ｎｍのチ
タン膜６及び拡散層３上に厚さ２０ｎｍのチタンシリサ
イド膜７を形成する。さらに図１（Ｃ）に示すように、
反応室Ｂにおいて絶縁膜１上のチタン膜６をアンモニア
により窒化し窒化チタン膜８形成し、図１（Ｄ）に示す
ように四塩化チタン、アンモニア、窒素を原料ガスとし
た化学的気相成長法を用いて窒化チタン膜８とチタンシ
リサイド膜７上に厚さ５００ｎｍの窒化チタン膜９を形
成する。以上のようにしてコンタクトホールにバリアメ
タル層が形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の半導体装置の製造方法は、以下に示す欠点があ
る。すなわち、反応室Ａにおいてチタン膜を形成し反応
室Ｂにおいてチタンの窒化と窒化チタン成膜を行ってお
り、反応室Ａ内でチタン膜を形成する際に、半導体基板
以外の部分、すなわち、基板ホルダー、上部電極（図
４）および反応室の内壁にもチタンが堆積される。この
チタンは原料ガスである四塩化チタンガスによりエッチ
ングされるため、ＴｉＣｌxが発生し、基板上には過剰
な塩化チタンが供給されることとなる。このため、塩化
チタン分圧が処理枚数により変動し、所望の分圧が得ら
れず、半導体基板上のチタン膜形成速度が変動してしま
う。したがって、上記の方法では安定したコンタクト電
極の電気特性を得ることが困難であった。
た従来の半導体装置の製造方法は、以下に示す欠点があ
る。すなわち、反応室Ａにおいてチタン膜を形成し反応
室Ｂにおいてチタンの窒化と窒化チタン成膜を行ってお
り、反応室Ａ内でチタン膜を形成する際に、半導体基板
以外の部分、すなわち、基板ホルダー、上部電極（図
４）および反応室の内壁にもチタンが堆積される。この
チタンは原料ガスである四塩化チタンガスによりエッチ
ングされるため、ＴｉＣｌxが発生し、基板上には過剰
な塩化チタンが供給されることとなる。このため、塩化
チタン分圧が処理枚数により変動し、所望の分圧が得ら
れず、半導体基板上のチタン膜形成速度が変動してしま
う。したがって、上記の方法では安定したコンタクト電
極の電気特性を得ることが困難であった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、化学的気相成長法を用いて基板上にチタン膜
を形成する工程を有する半導体装置の製造方法におい
て、チタン膜を形成する工程の後、チタン膜を形成する
反応室の内部に堆積されたチタンをハロゲンを含むガス
により除去する工程を有することを特徴とする。チタン
を除去する工程では、反応室の内部に堆積されたチタン
および基板上に形成されたチタン膜の両方を同時に除去
しても良い。本発明によれば、反応室内に堆積されたチ
タンがハロゲンを含むガスにより除去されるため、反応
室内に堆積したチタンがエッチングされることによる塩
化チタンの発生が起こらない。したがって、所望の四塩
化チタン分圧を得ることができ、安定したチタン膜形成
速度が得られるため、コンタクト電極の電気特性の安定
化を図ることができる。
造方法は、化学的気相成長法を用いて基板上にチタン膜
を形成する工程を有する半導体装置の製造方法におい
て、チタン膜を形成する工程の後、チタン膜を形成する
反応室の内部に堆積されたチタンをハロゲンを含むガス
により除去する工程を有することを特徴とする。チタン
を除去する工程では、反応室の内部に堆積されたチタン
および基板上に形成されたチタン膜の両方を同時に除去
しても良い。本発明によれば、反応室内に堆積されたチ
タンがハロゲンを含むガスにより除去されるため、反応
室内に堆積したチタンがエッチングされることによる塩
化チタンの発生が起こらない。したがって、所望の四塩
化チタン分圧を得ることができ、安定したチタン膜形成
速度が得られるため、コンタクト電極の電気特性の安定
化を図ることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明においては、反応室の内部
に堆積されたチタンや基板上に形成されたチタンをハロ
ゲンを含むガスにより除去する。ここで、反応室の内部
とは、基板ホルダー、上部電極や反応室の内壁を指す
（図４）。ハロゲンを含むガスとしては、例えば、塩
素、塩素化合物、フッ素、フッ素化合物、臭素、臭素化
合物、ヨウ素、ヨウ素化合物等のガスを用いることがで
きるが、特にＣｌ2、ＨＣｌ、ＨＢｒまたはＦ2のいずれ
かを含むガスが好ましい。なお、ハロゲンを含むガスに
よりチタン膜を除去するときの処理時間等の条件は特に
限定されないが、反応室の内部に堆積されたチタンが実
用上問題を起こさない程度にまで除去されるような条件
とする。
に堆積されたチタンや基板上に形成されたチタンをハロ
ゲンを含むガスにより除去する。ここで、反応室の内部
とは、基板ホルダー、上部電極や反応室の内壁を指す
（図４）。ハロゲンを含むガスとしては、例えば、塩
素、塩素化合物、フッ素、フッ素化合物、臭素、臭素化
合物、ヨウ素、ヨウ素化合物等のガスを用いることがで
きるが、特にＣｌ2、ＨＣｌ、ＨＢｒまたはＦ2のいずれ
かを含むガスが好ましい。なお、ハロゲンを含むガスに
よりチタン膜を除去するときの処理時間等の条件は特に
限定されないが、反応室の内部に堆積されたチタンが実
用上問題を起こさない程度にまで除去されるような条件
とする。
【０００７】チタン膜をハロゲンを含むガスにより除去
する工程の後、ひきつづいて窒化チタン膜を形成する工
程を行うことができる。ここで、窒化チタン膜の形成
は、チタン膜の形成を行った反応室と同一の反応室であ
っても異なる反応室であっても良い。従来法において
は、反応室内に堆積されたチタンが窒化チタン膜形成時
に原料ガスである四塩化チタン等によりエッチングさ
れ、ＴｉＣｌx等が発生し、これが基板上のＴｉ膜の膜
剥がれを引き起こすことから、反応室を換える必要があ
った。これに対し、本発明では反応室内に堆積されたチ
タンをハロゲンを含むガスにより除去するためＴｉＣｌ
x等が発生せず、同一の反応室とすることができるので
ある。
する工程の後、ひきつづいて窒化チタン膜を形成する工
程を行うことができる。ここで、窒化チタン膜の形成
は、チタン膜の形成を行った反応室と同一の反応室であ
っても異なる反応室であっても良い。従来法において
は、反応室内に堆積されたチタンが窒化チタン膜形成時
に原料ガスである四塩化チタン等によりエッチングさ
れ、ＴｉＣｌx等が発生し、これが基板上のＴｉ膜の膜
剥がれを引き起こすことから、反応室を換える必要があ
った。これに対し、本発明では反応室内に堆積されたチ
タンをハロゲンを含むガスにより除去するためＴｉＣｌ
x等が発生せず、同一の反応室とすることができるので
ある。
【０００８】チタン膜の形成と窒化チタン膜の形成を同
一の反応室で行う場合は、基板への過剰な塩化チタン供
給はさらに抑制される。すなわち、ハロゲンを含むガス
により反応室内部のチタンを除去した後、完全に除去さ
れずに反応室内部にチタンが残存した場合であっても、
この残存チタンは窒化され、四塩化チタンガスによるチ
タンエッチングを防止できるからである。したがってチ
タン膜形成速度をさらに安定化することができる。
一の反応室で行う場合は、基板への過剰な塩化チタン供
給はさらに抑制される。すなわち、ハロゲンを含むガス
により反応室内部のチタンを除去した後、完全に除去さ
れずに反応室内部にチタンが残存した場合であっても、
この残存チタンは窒化され、四塩化チタンガスによるチ
タンエッチングを防止できるからである。したがってチ
タン膜形成速度をさらに安定化することができる。
【０００９】チタンをハロゲンを含むガスにより除去す
る工程の後、前記反応室に残留するハロゲンガスを除去
する工程を含めても良い。ハロゲンガスの除去は、例え
ば、アルゴンと水素を用いた高周波放電により達成でき
る。また、ジボラン、ホスフィン、アルシン等を用いる
こともできる。
る工程の後、前記反応室に残留するハロゲンガスを除去
する工程を含めても良い。ハロゲンガスの除去は、例え
ば、アルゴンと水素を用いた高周波放電により達成でき
る。また、ジボラン、ホスフィン、アルシン等を用いる
こともできる。
【００１０】
【実施例】 （実施例１）次に本発明の第１の実施例について図１を
参照して説明する。まず図１（Ａ）に示すように、シリ
コン基板１上に厚さ２００ｎｍの素子分離酸化膜２を形
成してシリコン基板１に所定の不純物を導入し拡散層３
を形成した。続いて、厚さ１５００ｎｍの絶縁膜１を形
成し拡散層３上に接続孔５を開口した。次に化学的気相
成長法によりチタンシリサイド膜７を形成した。ここ
で、図３に化学的気相成長装置の概略を示し、図４に反
応室の概略を示す。半導体基板を搭載する基板ホルダー
は、石英、窒化珪素、窒化アルミあるいは窒化チタン等
のハロゲンによってエッチングされにくい材料で保護さ
れている。図１（Ｂ）に示すように、反応室Ａにおいて
化学的気相成長法により、四塩化チタン２sccm、水素１
０００sccm、アルゴン５００sccmの混合ガスを原料ガス
として、基板温度５００℃、圧力５tｏrr、高周波放電
出力５００ｋＷの条件の下で絶縁膜４上に厚さ１０ｎｍ
チタン膜６及び拡散層３上に厚さ２０ｎｍのチタンシリ
サイド膜７を形成した。次に反応室Ａから基板を取り出
した後、反応室Ａの基板ホルダーや上部電極（図４）、
反応室の内壁等に堆積されたチタン膜６を除去した。エ
ッチングは塩素ガスを用い、塩素１００sccm、基板温度
５００℃、圧力１torrの条件とした。このエッチング処
理の後、アルゴンと水素を用いた高周波放電を用いてア
ルゴン５００sccm、水素１０００sccm、基板温度５００
℃、圧力１torr、高周波放電出力５００ｋＷの条件で半
導体基板上と反応室内の残留塩素を除去した。後処理と
してアンモニアプラズマ処理を行っても良い。次に図１
（Ｃ）に示すように、反応室Ｂにおいてアンモニア１０
０sccm、基板温度６００℃、圧力２０torr、高周波放電
出力５００ｋＷの条件下で絶縁膜４上にチタン膜６上に
窒化処理を施し窒化チタン膜８を形成した。つづいて図
１（Ｄ）に示すように、反応室Ｂにおいて化学的気相成
長法を用いて四塩化チタン４０sccm、アンモニア１００
sccm、窒素３０００sccmの混合ガスを原料ガスとして基
板温度６００℃、圧力２０torrの条件の下で化学的気相
成長法を用いて窒化チタン膜８上に厚さ５０ｎｍの窒化
チタン膜９を形成した。本実施例で示した半導体装置の
製造方法によれば、チタン膜形成用反応室において、堆
積されたチタンが塩素ガスにより除去される。したがっ
て、反応室内に堆積したチタンがエッチングされること
によって発生する基板への塩化チタンの供給が起こらな
いため、所望の四塩化チタン分圧を得ることができ、安
定したチタン膜形成速度が得られた。これによりコンタ
クト電極の電気特性の安定化を図ることができた。
参照して説明する。まず図１（Ａ）に示すように、シリ
コン基板１上に厚さ２００ｎｍの素子分離酸化膜２を形
成してシリコン基板１に所定の不純物を導入し拡散層３
を形成した。続いて、厚さ１５００ｎｍの絶縁膜１を形
成し拡散層３上に接続孔５を開口した。次に化学的気相
成長法によりチタンシリサイド膜７を形成した。ここ
で、図３に化学的気相成長装置の概略を示し、図４に反
応室の概略を示す。半導体基板を搭載する基板ホルダー
は、石英、窒化珪素、窒化アルミあるいは窒化チタン等
のハロゲンによってエッチングされにくい材料で保護さ
れている。図１（Ｂ）に示すように、反応室Ａにおいて
化学的気相成長法により、四塩化チタン２sccm、水素１
０００sccm、アルゴン５００sccmの混合ガスを原料ガス
として、基板温度５００℃、圧力５tｏrr、高周波放電
出力５００ｋＷの条件の下で絶縁膜４上に厚さ１０ｎｍ
チタン膜６及び拡散層３上に厚さ２０ｎｍのチタンシリ
サイド膜７を形成した。次に反応室Ａから基板を取り出
した後、反応室Ａの基板ホルダーや上部電極（図４）、
反応室の内壁等に堆積されたチタン膜６を除去した。エ
ッチングは塩素ガスを用い、塩素１００sccm、基板温度
５００℃、圧力１torrの条件とした。このエッチング処
理の後、アルゴンと水素を用いた高周波放電を用いてア
ルゴン５００sccm、水素１０００sccm、基板温度５００
℃、圧力１torr、高周波放電出力５００ｋＷの条件で半
導体基板上と反応室内の残留塩素を除去した。後処理と
してアンモニアプラズマ処理を行っても良い。次に図１
（Ｃ）に示すように、反応室Ｂにおいてアンモニア１０
０sccm、基板温度６００℃、圧力２０torr、高周波放電
出力５００ｋＷの条件下で絶縁膜４上にチタン膜６上に
窒化処理を施し窒化チタン膜８を形成した。つづいて図
１（Ｄ）に示すように、反応室Ｂにおいて化学的気相成
長法を用いて四塩化チタン４０sccm、アンモニア１００
sccm、窒素３０００sccmの混合ガスを原料ガスとして基
板温度６００℃、圧力２０torrの条件の下で化学的気相
成長法を用いて窒化チタン膜８上に厚さ５０ｎｍの窒化
チタン膜９を形成した。本実施例で示した半導体装置の
製造方法によれば、チタン膜形成用反応室において、堆
積されたチタンが塩素ガスにより除去される。したがっ
て、反応室内に堆積したチタンがエッチングされること
によって発生する基板への塩化チタンの供給が起こらな
いため、所望の四塩化チタン分圧を得ることができ、安
定したチタン膜形成速度が得られた。これによりコンタ
クト電極の電気特性の安定化を図ることができた。
【００１１】（実施例２）次に本発明の第２の実施例に
ついて図２を参照して説明する。まず、実施例１と同様
にして、シリコン基板１上に素子分離酸化膜２、拡散層
３を形成し、接続孔５を開口した後、チタンシリサイド
膜７を形成した。つづいて、塩素１００sccm、基板温度
５００℃、圧力１torrの条件で、絶縁膜４上のチタン膜
６を除去した。ここで、反応室Ａの半導体基板以外の部
分に堆積されたチタン膜も同時に除去される。実施例１
では、基板を取り出した後に反応室内のチタン除去を行
ったが、本実施例では、基板と反応室内のチタンを同時
に除去した。なお、基板上に形成されたチタンシリサイ
ド膜７は塩素ガスによるエッチングをほとんど受けな
い。このエッチング処理の後、アルゴンと水素を用いた
高周波放電を用いてアルゴン５００sccm、水素１０００
sccm、基板温度５００℃、圧力１torr、高周波放電出力
５００ｋＷの条件で半導体基板上と反応室内の残留塩素
を除去した。後処理としてアンモニアプラズマ処理を行
っても良い。次に図２（Ｄ）に示すように、反応室Ｂに
おいて化学的気相成長法を用い、絶縁膜４とチタンシリ
サイド膜６上に厚さ５０ｎｍの窒化チタン膜８を形成し
た。成膜条件は四塩化チタン４０sccm、アンモニア１０
０sccm、窒素３０００sccmの混合ガスを原料ガスとし、
基板温度６００℃、圧力２０torrとした。本実施例で示
した半導体装置の製造方法によれば、チタン膜形成用反
応室において、堆積されたチタンが塩素ガスにより除去
される。したがって、反応室内に堆積したチタンがエッ
チングされることによって発生する基板への塩化チタン
の供給が起こらないため、所望の四塩化チタン分圧を得
ることができ、安定したチタン膜形成速度が得られた。
このためコンタクト電極の電気特性の安定化を図ること
ができた。
ついて図２を参照して説明する。まず、実施例１と同様
にして、シリコン基板１上に素子分離酸化膜２、拡散層
３を形成し、接続孔５を開口した後、チタンシリサイド
膜７を形成した。つづいて、塩素１００sccm、基板温度
５００℃、圧力１torrの条件で、絶縁膜４上のチタン膜
６を除去した。ここで、反応室Ａの半導体基板以外の部
分に堆積されたチタン膜も同時に除去される。実施例１
では、基板を取り出した後に反応室内のチタン除去を行
ったが、本実施例では、基板と反応室内のチタンを同時
に除去した。なお、基板上に形成されたチタンシリサイ
ド膜７は塩素ガスによるエッチングをほとんど受けな
い。このエッチング処理の後、アルゴンと水素を用いた
高周波放電を用いてアルゴン５００sccm、水素１０００
sccm、基板温度５００℃、圧力１torr、高周波放電出力
５００ｋＷの条件で半導体基板上と反応室内の残留塩素
を除去した。後処理としてアンモニアプラズマ処理を行
っても良い。次に図２（Ｄ）に示すように、反応室Ｂに
おいて化学的気相成長法を用い、絶縁膜４とチタンシリ
サイド膜６上に厚さ５０ｎｍの窒化チタン膜８を形成し
た。成膜条件は四塩化チタン４０sccm、アンモニア１０
０sccm、窒素３０００sccmの混合ガスを原料ガスとし、
基板温度６００℃、圧力２０torrとした。本実施例で示
した半導体装置の製造方法によれば、チタン膜形成用反
応室において、堆積されたチタンが塩素ガスにより除去
される。したがって、反応室内に堆積したチタンがエッ
チングされることによって発生する基板への塩化チタン
の供給が起こらないため、所望の四塩化チタン分圧を得
ることができ、安定したチタン膜形成速度が得られた。
このためコンタクト電極の電気特性の安定化を図ること
ができた。
【００１２】（実施例３）次に本発明の第３の実施例に
ついて図２を参照して説明する。まず、実施例２と同様
にして、図２（Ｃ）までの工程を行った。すなわち、シ
リコン基板１上に素子分離酸化膜２、拡散層３を形成
し、接続孔５を設け、チタンシリサイド膜７を形成した
後、チタン膜６を塩素ガスにより除去するとともに反応
室内のチタンを同時に除去した。つづいて、以上の反応
を行った反応室Ａ内で化学的気相成長法により、絶縁膜
４とチタンシリサイド膜６上に厚さ５０ｎｍの窒化チタ
ン膜８を形成した（図２（Ｄ））。実施例２では基板を
反応室Ｂに移した後、上記工程を行ったが、本実施例で
は同一の反応室とした。成膜条件は実施例２と同様とし
た。すなわち、四塩化チタン４０sccm、アンモニア１０
０sccm、窒素３０００sccmの混合ガスを原料ガスとし、
基板温度６００℃、圧力２０torrとした。本実施例で示
した半導体装置の製造方法によれば、チタン膜の形成と
窒化チタン膜の形成が同一の反応室で行われるため、ハ
ロゲンを含むガスにより除去後の残留チタンが窒化さ
れ、四塩化チタンガスのチタンエッチングによる基板へ
の過剰な塩化チタン供給がさらに抑制された。これによ
りチタン膜形成速度をさらに安定化することができた。
ついて図２を参照して説明する。まず、実施例２と同様
にして、図２（Ｃ）までの工程を行った。すなわち、シ
リコン基板１上に素子分離酸化膜２、拡散層３を形成
し、接続孔５を設け、チタンシリサイド膜７を形成した
後、チタン膜６を塩素ガスにより除去するとともに反応
室内のチタンを同時に除去した。つづいて、以上の反応
を行った反応室Ａ内で化学的気相成長法により、絶縁膜
４とチタンシリサイド膜６上に厚さ５０ｎｍの窒化チタ
ン膜８を形成した（図２（Ｄ））。実施例２では基板を
反応室Ｂに移した後、上記工程を行ったが、本実施例で
は同一の反応室とした。成膜条件は実施例２と同様とし
た。すなわち、四塩化チタン４０sccm、アンモニア１０
０sccm、窒素３０００sccmの混合ガスを原料ガスとし、
基板温度６００℃、圧力２０torrとした。本実施例で示
した半導体装置の製造方法によれば、チタン膜の形成と
窒化チタン膜の形成が同一の反応室で行われるため、ハ
ロゲンを含むガスにより除去後の残留チタンが窒化さ
れ、四塩化チタンガスのチタンエッチングによる基板へ
の過剰な塩化チタン供給がさらに抑制された。これによ
りチタン膜形成速度をさらに安定化することができた。
【００１３】
【発明の効果】本発明の半導体装置の製造方法によれ
ば、反応室内に堆積されたチタンがハロゲンを含むガス
により除去されるため、安定したチタン膜形成速度が得
られる。反応室内に堆積したチタンがエッチングされる
ことによって発生する基板への塩化チタンの供給が起こ
らないからである。したがって、所望の四塩化チタン分
圧を得ることができ、安定したチタン膜形成速度が得ら
れるため、コンタクト電極の電気特性の安定化を図るこ
とができる。
ば、反応室内に堆積されたチタンがハロゲンを含むガス
により除去されるため、安定したチタン膜形成速度が得
られる。反応室内に堆積したチタンがエッチングされる
ことによって発生する基板への塩化チタンの供給が起こ
らないからである。したがって、所望の四塩化チタン分
圧を得ることができ、安定したチタン膜形成速度が得ら
れるため、コンタクト電極の電気特性の安定化を図るこ
とができる。
【００１４】さらに、上記の手段をとることにより、そ
の後の窒化チタン膜の形成工程を同一の反応室で行うこ
とが可能となる。すなわち、従来法においては、反応室
内に堆積されたチタンが窒化チタン膜形成時に四塩化チ
タン等の原料ガスによりエッチングされ、ＴｉＣｌxが
発生し、これが基板上のＴｉ膜の膜剥がれを引き起こす
ことから、反応室を換える必要があった。これに対し、
本発明では反応室内に堆積されたチタンをハロゲンを含
むガスにより除去するため、同一の反応室としても上記
問題が生じない。これにより、反応室が一つで済むとい
う利点も生まれる。
の後の窒化チタン膜の形成工程を同一の反応室で行うこ
とが可能となる。すなわち、従来法においては、反応室
内に堆積されたチタンが窒化チタン膜形成時に四塩化チ
タン等の原料ガスによりエッチングされ、ＴｉＣｌxが
発生し、これが基板上のＴｉ膜の膜剥がれを引き起こす
ことから、反応室を換える必要があった。これに対し、
本発明では反応室内に堆積されたチタンをハロゲンを含
むガスにより除去するため、同一の反応室としても上記
問題が生じない。これにより、反応室が一つで済むとい
う利点も生まれる。
【００１５】さらに、チタン膜の形成と窒化チタン膜の
形成を同一の反応室で行うことにより、ハロゲンを含む
ガスにより除去後の残留チタンが窒化されるため、四塩
化チタンガスのチタンエッチングによる基板への過剰な
塩化チタン供給はさらに抑制される。したがってチタン
膜形成速度をさらに安定化することができる。
形成を同一の反応室で行うことにより、ハロゲンを含む
ガスにより除去後の残留チタンが窒化されるため、四塩
化チタンガスのチタンエッチングによる基板への過剰な
塩化チタン供給はさらに抑制される。したがってチタン
膜形成速度をさらに安定化することができる。
【図１】半導体装置の製造方法の模式的工程断面図であ
る。
る。
【図２】半導体装置の製造方法の模式的工程断面図であ
る。
る。
【図３】化学気相成長装置の概略図である。
【図４】化学気相成長装置の反応室の概略図である。
１ シリコン基板 ２ 素子分離酸化膜 ３ 拡散層 ４ 絶縁膜 ５ 接続孔 ６ チタン膜 ７ チタンシリサイド膜 ８ 窒化チタン膜 ９ 窒化チタン膜
Claims (7)
- 【請求項１】 化学的気相成長法を用いて基板上にチタ
ン膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法にお
いて、チタン膜を形成する工程の後、チタン膜を形成す
る反応室の内部に堆積されたチタンをハロゲンを含むガ
スにより除去する工程を有することを特徴とする半導体
装置の製造方法。 - 【請求項２】 化学的気相成長法を用いて基板上にチタ
ン膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法にお
いて、チタン膜を形成する工程の後、チタン膜を形成す
る反応室の内部に堆積されたチタンおよび基板上に形成
されたチタン膜をハロゲンを含むガスにより除去する工
程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 反応室の内部に堆積されたチタンおよび
基板上に形成されたチタン膜をハロゲンを含むガスによ
り除去する工程の後、前記反応室で化学的気相成長法を
用いて基板上に窒化チタン膜を形成する工程を有するこ
とを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項４】 反応室の内部に堆積されたチタンおよび
基板上に形成されたチタン膜をハロゲンを含むガスによ
り除去する工程の後、前記反応室と異なる反応室で化学
的気相成長法を用いて基板上に窒化チタン膜を形成する
工程を有することを特徴とする請求項２に記載の半導体
装置の製造方法。 - 【請求項５】 チタンをハロゲンを含むガスにより除去
する工程の後、前記反応室に残留するハロゲンガスを除
去する工程を有することを特徴とする請求項１乃至４い
ずれかに記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記反応室に残留するハロゲンガスを、
アルゴンと水素を用いた高周波放電により除去すること
を特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 前記ハロゲンを含むガスがＣｌ2、ＨＣ
ｌ、ＨＢｒまたはＦ2のいずれかを含むガスである請求
項１乃至６いずれかに記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9010390A JP3003608B2 (ja) | 1997-01-23 | 1997-01-23 | 半導体装置の製造方法 |
| US09/010,187 US6407003B2 (en) | 1997-01-23 | 1998-01-21 | Fabrication process of semiconductor device with titanium film |
| CN98100376.1A CN1109356C (zh) | 1997-01-23 | 1998-01-23 | 半导体器件制造工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9010390A JP3003608B2 (ja) | 1997-01-23 | 1997-01-23 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10209079A true JPH10209079A (ja) | 1998-08-07 |
| JP3003608B2 JP3003608B2 (ja) | 2000-01-31 |
Family
ID=11748806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9010390A Expired - Fee Related JP3003608B2 (ja) | 1997-01-23 | 1997-01-23 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6407003B2 (ja) |
| JP (1) | JP3003608B2 (ja) |
| CN (1) | CN1109356C (ja) |
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