JPH11204457A - ＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法 - Google Patents
ＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法Info
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- JPH11204457A JPH11204457A JP1348398A JP1348398A JPH11204457A JP H11204457 A JPH11204457 A JP H11204457A JP 1348398 A JP1348398 A JP 1348398A JP 1348398 A JP1348398 A JP 1348398A JP H11204457 A JPH11204457 A JP H11204457A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 コンタクト抵抗が安定し、下地のＳｉとの界
面のモホロジーが良好となるＴｉ膜を成膜することがで
きるＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法を提供すること。 【解決手段】 コンタクトホール４６の底に存在するＳ
ｉ基板４１上にＴｉＣｌ4ガスを含む成膜ガスを用いて
ＣＶＤによりＴｉ膜を成膜するにあたり、下地のＳｉ上
に存在する自然酸化膜５０が残存した状態で前記ＴｉＣ
ｌ4ガスを含む成膜ガスを供給してＴｉ膜を成膜し、Ｓ
ｉ基板４１の上にＴｉＳｉ2層５１を形成する。
面のモホロジーが良好となるＴｉ膜を成膜することがで
きるＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法を提供すること。 【解決手段】 コンタクトホール４６の底に存在するＳ
ｉ基板４１上にＴｉＣｌ4ガスを含む成膜ガスを用いて
ＣＶＤによりＴｉ膜を成膜するにあたり、下地のＳｉ上
に存在する自然酸化膜５０が残存した状態で前記ＴｉＣ
ｌ4ガスを含む成膜ガスを供給してＴｉ膜を成膜し、Ｓ
ｉ基板４１の上にＴｉＳｉ2層５１を形成する。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、半導体装置におい
て例えばコンタクトメタルまたはアドヒージョンとして
用いられるＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法に関する。
て例えばコンタクトメタルまたはアドヒージョンとして
用いられるＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの製造においては、最近
の高密度化および高集積化の要請に対応して、回路構成
を多層配線構造にする傾向にあり、このため、下層の半
導体デバイスと上層の配線層との接続部であるコンタク
トホールや、上下の配線層同士の接続部であるビアホー
ルなどの層間の電気的接続のための埋め込み技術が重要
になっている。
の高密度化および高集積化の要請に対応して、回路構成
を多層配線構造にする傾向にあり、このため、下層の半
導体デバイスと上層の配線層との接続部であるコンタク
トホールや、上下の配線層同士の接続部であるビアホー
ルなどの層間の電気的接続のための埋め込み技術が重要
になっている。
【０００３】このようなコンタクトホールやビアホール
の埋め込みには、一般的にＡｌ（アルミニウム）やＷ
（タングステン）、あるいはこれらを主体とする合金が
用いられるが、このような金属や合金が下層のＳｉ（シ
リコン）基板やＡｌ配線と直接接触すると、これらの境
界部分においてＡｌの吸い上げ効果等に起因して両金属
の合金が形成されるおそれがある。このようにして形成
される合金は抵抗値が大きく、このような合金が形成さ
れることは近時デバイスに要求されている省電力化およ
び高速動作の観点から好ましくない。
の埋め込みには、一般的にＡｌ（アルミニウム）やＷ
（タングステン）、あるいはこれらを主体とする合金が
用いられるが、このような金属や合金が下層のＳｉ（シ
リコン）基板やＡｌ配線と直接接触すると、これらの境
界部分においてＡｌの吸い上げ効果等に起因して両金属
の合金が形成されるおそれがある。このようにして形成
される合金は抵抗値が大きく、このような合金が形成さ
れることは近時デバイスに要求されている省電力化およ
び高速動作の観点から好ましくない。
【０００４】また、ＷまたはＷ合金をコンタクトホール
の埋め込み層として用いる場合には、埋め込み層の形成
に用いるＷＦ6ガスがＳｉ基板に侵入して電気的特性等
を劣化させる傾向となり、やはり好ましくない結果をも
たらす。
の埋め込み層として用いる場合には、埋め込み層の形成
に用いるＷＦ6ガスがＳｉ基板に侵入して電気的特性等
を劣化させる傾向となり、やはり好ましくない結果をも
たらす。
【０００５】そこで、これらの不都合を防止するため
に、コンタクトホールやビアホールに埋め込み層を形成
する前に、これらの内壁にバリア層を形成し、その上か
ら埋め込み層を形成することが行われている。この場合
のバリア層としては、Ｔｉ（チタン）膜およびＴｉＮ
（窒化チタン）膜の２層構造のものを用いるのが一般的
である。
に、コンタクトホールやビアホールに埋め込み層を形成
する前に、これらの内壁にバリア層を形成し、その上か
ら埋め込み層を形成することが行われている。この場合
のバリア層としては、Ｔｉ（チタン）膜およびＴｉＮ
（窒化チタン）膜の２層構造のものを用いるのが一般的
である。
【０００６】従来、このようなバリア層は、物理的蒸着
（ＰＶＤ）を用いて成膜されていたが、最近のようにデ
バイスの微細化および高集積化が特に要求され、デザイ
ンルールが特に厳しくなって、それにともなって線幅や
ホールの開口径が一層小さくなり、しかも高アスペクト
比化されるにつれ、ＰＶＤ膜では電気抵抗が増加し、要
求に対応することが困難となってきた。
（ＰＶＤ）を用いて成膜されていたが、最近のようにデ
バイスの微細化および高集積化が特に要求され、デザイ
ンルールが特に厳しくなって、それにともなって線幅や
ホールの開口径が一層小さくなり、しかも高アスペクト
比化されるにつれ、ＰＶＤ膜では電気抵抗が増加し、要
求に対応することが困難となってきた。
【０００７】そこで、バリア層を構成するＴｉ膜および
ＴｉＮ膜を、より良質の膜を形成することが期待できる
化学的蒸着（ＣＶＤ）で成膜することが行われている。
この場合に、まずコンタクトメタルであるＴｉ膜をホー
ルの底のＳｉ上に成膜する。この場合には、通常、コン
タクト抵抗を下げるために、前工程において下地のＳｉ
上に形成された自然酸化膜を１％の希フッ酸による洗浄
処理によって除去している。
ＴｉＮ膜を、より良質の膜を形成することが期待できる
化学的蒸着（ＣＶＤ）で成膜することが行われている。
この場合に、まずコンタクトメタルであるＴｉ膜をホー
ルの底のＳｉ上に成膜する。この場合には、通常、コン
タクト抵抗を下げるために、前工程において下地のＳｉ
上に形成された自然酸化膜を１％の希フッ酸による洗浄
処理によって除去している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに自然酸化膜を除去するための洗浄処理を行うと、洗
浄条件および洗浄後の時間管理により、コンタクト形成
時の電気特性が異なるという問題がある。
うに自然酸化膜を除去するための洗浄処理を行うと、洗
浄条件および洗浄後の時間管理により、コンタクト形成
時の電気特性が異なるという問題がある。
【０００９】また、Ｔｉ膜の成膜においては、成膜ガス
としてＴｉＣｌ4を使用し、成膜時には下地のＳｉとＴ
ｉが反応してＴｉＳｉ2が形成されるが、その反応の際
に過程で下地のＳｉとの界面のモホロジーが悪化し、コ
ンタクトホール形成のプロセスに使用した場合には、ジ
ャンクションリークを起こしやすくなるし、ビアホール
の場合にも悪影響を及ぼす。
としてＴｉＣｌ4を使用し、成膜時には下地のＳｉとＴ
ｉが反応してＴｉＳｉ2が形成されるが、その反応の際
に過程で下地のＳｉとの界面のモホロジーが悪化し、コ
ンタクトホール形成のプロセスに使用した場合には、ジ
ャンクションリークを起こしやすくなるし、ビアホール
の場合にも悪影響を及ぼす。
【００１０】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであって、コンタクト抵抗が安定し、下地のＳｉとの
界面のモホロジーが良好となるＴｉ膜を成膜することが
できるＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法を提供することを目的
とする。
のであって、コンタクト抵抗が安定し、下地のＳｉとの
界面のモホロジーが良好となるＴｉ膜を成膜することが
できるＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法を提供することを目的
とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第１発明は、Ｓｉ基板上またはその上のＳｉ膜上に
ＴｉＣｌ4ガスを含む成膜ガスを用いてＣＶＤによりＴ
ｉ膜を成膜するにあたり、下地のＳｉ上に存在する自然
酸化膜が残存した状態で前記ＴｉＣｌ4ガスを含む成膜
ガスを供給してＴｉ膜を成膜することを特徴とするＣＶ
Ｄ−Ｔｉ膜の成膜方法を提供する。
に、第１発明は、Ｓｉ基板上またはその上のＳｉ膜上に
ＴｉＣｌ4ガスを含む成膜ガスを用いてＣＶＤによりＴ
ｉ膜を成膜するにあたり、下地のＳｉ上に存在する自然
酸化膜が残存した状態で前記ＴｉＣｌ4ガスを含む成膜
ガスを供給してＴｉ膜を成膜することを特徴とするＣＶ
Ｄ−Ｔｉ膜の成膜方法を提供する。
【００１２】第２発明は、コンタクトホールまたはビア
ホールの底に存在するＳｉ上にＴｉＣｌ4ガスを含む成
膜ガスを用いてＣＶＤによりＴｉ膜を成膜するにあた
り、下地のＳｉ上に存在する自然酸化膜が残存した状態
で前記ＴｉＣｌ4ガスを含む成膜ガスを供給してＴｉ膜
を成膜することを特徴とするＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法
を提供する。
ホールの底に存在するＳｉ上にＴｉＣｌ4ガスを含む成
膜ガスを用いてＣＶＤによりＴｉ膜を成膜するにあた
り、下地のＳｉ上に存在する自然酸化膜が残存した状態
で前記ＴｉＣｌ4ガスを含む成膜ガスを供給してＴｉ膜
を成膜することを特徴とするＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法
を提供する。
【００１３】第３発明は、第１発明または第２発明にお
いて、成膜ガスのプラズマを励起させた状態でＴｉ膜の
成膜を行うことを特徴とするＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法
を提供する。
いて、成膜ガスのプラズマを励起させた状態でＴｉ膜の
成膜を行うことを特徴とするＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法
を提供する。
【００１４】本発明者は、ＴｉＣｌ4ガスを含む成膜ガ
スを用いてＣＶＤ−Ｔｉ膜を成膜するにあたり、コンタ
クト抵抗を安定化させるとともにＴｉ膜と下地のＳｉと
の界面のモホロジーを良好にすべく検討を重ねた結果、
下地のＳｉの上に形成されている自然酸化膜を残存させ
た状態で成膜すればよいことを見出した。
スを用いてＣＶＤ−Ｔｉ膜を成膜するにあたり、コンタ
クト抵抗を安定化させるとともにＴｉ膜と下地のＳｉと
の界面のモホロジーを良好にすべく検討を重ねた結果、
下地のＳｉの上に形成されている自然酸化膜を残存させ
た状態で成膜すればよいことを見出した。
【００１５】従来、コンタクトメタルとしてのＴｉ膜は
ＰＶＤで成膜されることが多く、その際に下地のＳｉに
自然酸化膜が残存しているとＴｉ成膜後のコンタクト抵
抗が高くなるため、自然酸化膜を除去していた。そこで
ＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜においても同様に自然酸化膜を除
去していた。
ＰＶＤで成膜されることが多く、その際に下地のＳｉに
自然酸化膜が残存しているとＴｉ成膜後のコンタクト抵
抗が高くなるため、自然酸化膜を除去していた。そこで
ＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜においても同様に自然酸化膜を除
去していた。
【００１６】一方、Ｔｉ膜をＣＶＤで成膜する場合に、
Ｔｉ膜と下地のＳｉとの界面のモホロジーが悪化する原
因について調査した結果、ＴｉとＳｉとの界面ではこれ
らの相互拡散が大きくそれにともなって界面の凹凸が大
きくなること、ＴｉＣｌ4ガスにより下地のＳｉが等方
エッチングされることが原因であることを見出した。そ
して、これらは下地のＳｉが露出していることにより生
じるのであり、自然酸化膜を残存させることによりこの
ような不都合が解消されることを知見した。つまり、自
然酸化膜が残存していることにより、ＴｉとＳｉとの相
互拡散を抑制し、またＴｉＣｌ4ガスのエッチングのバ
リアとして作用するのである。
Ｔｉ膜と下地のＳｉとの界面のモホロジーが悪化する原
因について調査した結果、ＴｉとＳｉとの界面ではこれ
らの相互拡散が大きくそれにともなって界面の凹凸が大
きくなること、ＴｉＣｌ4ガスにより下地のＳｉが等方
エッチングされることが原因であることを見出した。そ
して、これらは下地のＳｉが露出していることにより生
じるのであり、自然酸化膜を残存させることによりこの
ような不都合が解消されることを知見した。つまり、自
然酸化膜が残存していることにより、ＴｉとＳｉとの相
互拡散を抑制し、またＴｉＣｌ4ガスのエッチングのバ
リアとして作用するのである。
【００１７】また、ＣＶＤ成膜の場合には、自然酸化膜
が残存していても、化学反応によって酸化膜がＳｉとＴ
ｉとの間の界面から消失するため、Ｔｉ膜のコンタクト
抵抗が高いという問題も生じず、酸化膜を除去する必要
がないため、コンタクト抵抗の安定性も高い。
が残存していても、化学反応によって酸化膜がＳｉとＴ
ｉとの間の界面から消失するため、Ｔｉ膜のコンタクト
抵抗が高いという問題も生じず、酸化膜を除去する必要
がないため、コンタクト抵抗の安定性も高い。
【００１８】さらに、前工程での洗浄工程を省略するこ
とができるため、工程数が減少することにより製造効率
を極めて高いものとすることができる。
とができるため、工程数が減少することにより製造効率
を極めて高いものとすることができる。
【００１９】本発明は、Ｓｉ上の自然酸化膜は除去する
ものであるという固定観念に抗してなされたものであ
り、しかもこれにより上述のように極めて大きな効果を
奏するものであって、その工業的価値は高い。
ものであるという固定観念に抗してなされたものであ
り、しかもこれにより上述のように極めて大きな効果を
奏するものであって、その工業的価値は高い。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発
明の実施に用いられるＴｉ成膜装置の一例を示す断面図
である。この成膜装置は、気密に構成された略円筒状の
チャンバー１を有しており、その中には被処理体である
ＳｉウエハＷを水平に支持するためのサセプター２がそ
の中央を昇降可能な円筒状の支持部材３により支持され
た状態で配置されている。また、サセプター２にはヒー
ター４が埋め込まれており、このヒーター５は図示しな
い電源から給電されることにより被処理体であるＳｉウ
エハＷを所定の温度に加熱する。
明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発
明の実施に用いられるＴｉ成膜装置の一例を示す断面図
である。この成膜装置は、気密に構成された略円筒状の
チャンバー１を有しており、その中には被処理体である
ＳｉウエハＷを水平に支持するためのサセプター２がそ
の中央を昇降可能な円筒状の支持部材３により支持され
た状態で配置されている。また、サセプター２にはヒー
ター４が埋め込まれており、このヒーター５は図示しな
い電源から給電されることにより被処理体であるＳｉウ
エハＷを所定の温度に加熱する。
【００２１】チャンバー１の上端部分には、シャワーヘ
ッド１０がサセプター２に支持された半導体ウエハＷと
対向するように設けられており、そのウエハＷと対向す
る下面には多数のガス吐出孔１０ａが形成されている。
シャワーヘッド１０の内部には空間１１が形成されてお
り、その中に多数の孔が形成された分散板１２が水平に
設けられている。シャワーヘッド１０の上部には、その
中にガスを導入するガス導入口１３が形成されており、
このガス導入口１３にはガス供給管１５が接続されてい
る。
ッド１０がサセプター２に支持された半導体ウエハＷと
対向するように設けられており、そのウエハＷと対向す
る下面には多数のガス吐出孔１０ａが形成されている。
シャワーヘッド１０の内部には空間１１が形成されてお
り、その中に多数の孔が形成された分散板１２が水平に
設けられている。シャワーヘッド１０の上部には、その
中にガスを導入するガス導入口１３が形成されており、
このガス導入口１３にはガス供給管１５が接続されてい
る。
【００２２】ガス供給管１５には、Ｈ2ガス源１６、Ａ
ｒガス源１７、ＴｉＣｌ4ガス源１８が接続されてお
り、これらガス源から各ガスがガス供給管１５およびシ
ャワーヘッド１０を通ってチャンバー１内に供給され、
ＳｉウエハＷにＴｉ膜が成膜される。なお、各ガス源に
接続される配管には、いずれもバルブ１９およびマスフ
ローコントローラー２０が設けられている。
ｒガス源１７、ＴｉＣｌ4ガス源１８が接続されてお
り、これらガス源から各ガスがガス供給管１５およびシ
ャワーヘッド１０を通ってチャンバー１内に供給され、
ＳｉウエハＷにＴｉ膜が成膜される。なお、各ガス源に
接続される配管には、いずれもバルブ１９およびマスフ
ローコントローラー２０が設けられている。
【００２３】シャワーヘッド１０にはマッチング回路２
２を介して高周波電源２３が接続されており、この高周
波電源２３からシャワーヘッド１０に高周波電力が印加
され得るようになっている。この高周波電力により、チ
ャンバー１内に成膜ガスのプラズマが形成される。な
お、シャワーヘッド１０とチャンバー１との間は、絶縁
部材１４により電気的に絶縁されており、チャンバー１
は接地されている。
２を介して高周波電源２３が接続されており、この高周
波電源２３からシャワーヘッド１０に高周波電力が印加
され得るようになっている。この高周波電力により、チ
ャンバー１内に成膜ガスのプラズマが形成される。な
お、シャワーヘッド１０とチャンバー１との間は、絶縁
部材１４により電気的に絶縁されており、チャンバー１
は接地されている。
【００２４】チャンバー１の底壁には、排気ポート８が
設けられており、この排気ポート８にはチャンバー１内
を排気するための排気系９が接続されている。また、チ
ャンバー１の側壁下部にはウエハＷの搬入出口２４が設
けられており、この搬入出口２４はゲートバルブ２５に
より開閉可能となっている。ウエハＷの搬入出はサセプ
タ２を下降させた状態で行われる。
設けられており、この排気ポート８にはチャンバー１内
を排気するための排気系９が接続されている。また、チ
ャンバー１の側壁下部にはウエハＷの搬入出口２４が設
けられており、この搬入出口２４はゲートバルブ２５に
より開閉可能となっている。ウエハＷの搬入出はサセプ
タ２を下降させた状態で行われる。
【００２５】このような成膜装置により、Ｔｉ膜を成膜
するためには、ゲートバルブ２５を開にしてチャンバー
１内にＳｉウエハＷを装入してサセプタ２上に載置し、
ヒーター４によりＳｉウエハＷを加熱しながら排気系９
の真空ポンプにより真空引きして高真空状態にし、引き
続き、ＴｉＣｌ4ガス、Ｈ2ガス、Ａｒガスを導入すると
ともに、高周波電源２３から高周波電力を印加すること
によりプラズマを生成させる。
するためには、ゲートバルブ２５を開にしてチャンバー
１内にＳｉウエハＷを装入してサセプタ２上に載置し、
ヒーター４によりＳｉウエハＷを加熱しながら排気系９
の真空ポンプにより真空引きして高真空状態にし、引き
続き、ＴｉＣｌ4ガス、Ｈ2ガス、Ａｒガスを導入すると
ともに、高周波電源２３から高周波電力を印加すること
によりプラズマを生成させる。
【００２６】ここで、Ｔｉ膜を形成する対象としては、
図２の（ａ）に示すように、Ｓｉ基板４１上に絶縁膜と
してＳｉＯ2膜４２が形成され、そこにコンタクトホー
ル４３が形成されたもの、および図２の（ｂ）に示すよ
うに、Ｓｉ基板４１に形成されたポリＳｉ膜４４の上に
層間絶縁膜としてＳｉＯ2膜４５が形成され、そこにビ
アホール４６が形成されたものが例示される。
図２の（ａ）に示すように、Ｓｉ基板４１上に絶縁膜と
してＳｉＯ2膜４２が形成され、そこにコンタクトホー
ル４３が形成されたもの、および図２の（ｂ）に示すよ
うに、Ｓｉ基板４１に形成されたポリＳｉ膜４４の上に
層間絶縁膜としてＳｉＯ2膜４５が形成され、そこにビ
アホール４６が形成されたものが例示される。
【００２７】本実施の形態においては、下地Ｓｉ上に形
成された自然酸化膜を予め除去することなく上述のよう
にＴｉ膜を成膜する。この場合には、具体的には、図３
の（ａ）のようにホール４３の底のＳｉ基板４１上に自
然酸化膜５０が残存した状態で、ＴｉＣｌ4ガス、Ｈ2ガ
ス、Ａｒガスを導入するとともに、高周波電源２３から
高周波電力を印加することによりプラズマを生成させて
Ｔｉ膜を形成する。この場合には、自然酸化膜５０の存
在によりＴｉとＳｉとの相互拡散が抑制され、かつＴｉ
Ｃｌ4ガスによるＳｉのエッチングも抑制される。した
がって図３（ｂ）に示すように、ＴｉとＳｉとの拡散に
よって生じたＴｉＳｉ2膜５１と下地のＳｉ基板４１と
の界面のモホロジーが良好になる。
成された自然酸化膜を予め除去することなく上述のよう
にＴｉ膜を成膜する。この場合には、具体的には、図３
の（ａ）のようにホール４３の底のＳｉ基板４１上に自
然酸化膜５０が残存した状態で、ＴｉＣｌ4ガス、Ｈ2ガ
ス、Ａｒガスを導入するとともに、高周波電源２３から
高周波電力を印加することによりプラズマを生成させて
Ｔｉ膜を形成する。この場合には、自然酸化膜５０の存
在によりＴｉとＳｉとの相互拡散が抑制され、かつＴｉ
Ｃｌ4ガスによるＳｉのエッチングも抑制される。した
がって図３（ｂ）に示すように、ＴｉとＳｉとの拡散に
よって生じたＴｉＳｉ2膜５１と下地のＳｉ基板４１と
の界面のモホロジーが良好になる。
【００２８】それに対して、従来のように自然酸化膜を
除去すると、図４の（ａ）に示すように、ＴｉＣｌ4が
下地のＳｉ基板４１を直接エッチングするとともに、Ｓ
ｉおよびＴｉの間に介在する層がないため、これらの相
互拡散が激しくなり、結果として、図４の（ｂ）に示す
ように、ＴｉＳｉ2膜５１と下地のＳｉ基板４１との界
面のモホロジーが悪くなる。この場合に、ＴｉＣｌ4の
エッチングは等方的であるから、Ｓｉ基板が深さ方向の
みならず横方向にもエッチングされ、ジャンクションリ
ークが生じやすくなる。
除去すると、図４の（ａ）に示すように、ＴｉＣｌ4が
下地のＳｉ基板４１を直接エッチングするとともに、Ｓ
ｉおよびＴｉの間に介在する層がないため、これらの相
互拡散が激しくなり、結果として、図４の（ｂ）に示す
ように、ＴｉＳｉ2膜５１と下地のＳｉ基板４１との界
面のモホロジーが悪くなる。この場合に、ＴｉＣｌ4の
エッチングは等方的であるから、Ｓｉ基板が深さ方向の
みならず横方向にもエッチングされ、ジャンクションリ
ークが生じやすくなる。
【００２９】このように、Ｓｉ上にＴｉ膜をＣＶＤで形
成する場合に、自然酸化膜を除去する工程を経ることな
く、自然酸化膜を残存させた状態で成膜することによ
り、従来の自然酸化膜を除去する場合のようなモホロジ
ーの悪化が生じず、ジャンクションリーク等が生じにく
くなる。また、洗浄工程が不要になることから工程数の
減少というプロセス上大きなメリットがあり、また洗浄
工程を経ることによる電気特性のばらつきも考慮する必
要がなくなる。なお、ＣＶＤの場合はＰＶＤの場合と異
なり、自然酸化膜を除去しなくても最終的に酸素が界面
に残存することはなく、化学反応により除去される。
成する場合に、自然酸化膜を除去する工程を経ることな
く、自然酸化膜を残存させた状態で成膜することによ
り、従来の自然酸化膜を除去する場合のようなモホロジ
ーの悪化が生じず、ジャンクションリーク等が生じにく
くなる。また、洗浄工程が不要になることから工程数の
減少というプロセス上大きなメリットがあり、また洗浄
工程を経ることによる電気特性のばらつきも考慮する必
要がなくなる。なお、ＣＶＤの場合はＰＶＤの場合と異
なり、自然酸化膜を除去しなくても最終的に酸素が界面
に残存することはなく、化学反応により除去される。
【００３０】次に、本発明における好ましい条件につい
て説明する。良好な界面モホロジーを維持しつつ得る観
点からは、自然酸化膜の厚さは５〜２０オングストロー
ム程度の範囲が好ましい。また、成膜ガスであるＴｉＣ
ｌ4ガス、Ｈ2ガス、Ａｒガスの量は、それぞれ、３〜３
０ＳＣＣＭ、０．５〜３ＳＬＭ、０．５〜３ＳＬＭの範
囲とすることが好ましい。さらに、基板温度：４００〜
７００℃、高周波電源への投入電力：１００〜１０００
Ｗ、チャンバー内圧力：０．５〜３．０Torrの範囲に設
定することが好ましい。
て説明する。良好な界面モホロジーを維持しつつ得る観
点からは、自然酸化膜の厚さは５〜２０オングストロー
ム程度の範囲が好ましい。また、成膜ガスであるＴｉＣ
ｌ4ガス、Ｈ2ガス、Ａｒガスの量は、それぞれ、３〜３
０ＳＣＣＭ、０．５〜３ＳＬＭ、０．５〜３ＳＬＭの範
囲とすることが好ましい。さらに、基板温度：４００〜
７００℃、高周波電源への投入電力：１００〜１０００
Ｗ、チャンバー内圧力：０．５〜３．０Torrの範囲に設
定することが好ましい。
【００３１】一例として、チャンバー内圧力：１．５To
rr、高周波電源（１３．５６ＭＨｚ）への投入電力：３
００Ｗ、Ｈ2ガス流量：０．５ＳＬＭ、Ａｒガス流量：
１．０ＳＬＭ、ＴｉＣｌ4ガス流量：７ＳＣＣＭ、基板
温度６００℃の条件で、自然酸化膜を除去することな
く、ＳｉＯ2膜に形成されたコンタクトホールにＴｉ膜
の成膜を行った。比較のため、前工程で自然酸化膜を除
去したウエハについても同様のＴｉ膜の成膜を行った。
rr、高周波電源（１３．５６ＭＨｚ）への投入電力：３
００Ｗ、Ｈ2ガス流量：０．５ＳＬＭ、Ａｒガス流量：
１．０ＳＬＭ、ＴｉＣｌ4ガス流量：７ＳＣＣＭ、基板
温度６００℃の条件で、自然酸化膜を除去することな
く、ＳｉＯ2膜に形成されたコンタクトホールにＴｉ膜
の成膜を行った。比較のため、前工程で自然酸化膜を除
去したウエハについても同様のＴｉ膜の成膜を行った。
【００３２】その結果、自然酸化膜を除去した場合に
は、上述の図４に示すように、ホール部分のＴｉＳｉ2
と下地Ｓｉ基板との界面モホロジーが悪く、またその界
面がＳｉがＴｉＣｌ4によりエッチングされることによ
り横方向に拡がっていることが確認された。一方、自然
酸化膜を残存させた本発明例では、上述の図３に示すよ
うに、ＴｉＳｉ2層は薄く均一であり、良好な界面モホ
ロジーが得られることが確認された。
は、上述の図４に示すように、ホール部分のＴｉＳｉ2
と下地Ｓｉ基板との界面モホロジーが悪く、またその界
面がＳｉがＴｉＣｌ4によりエッチングされることによ
り横方向に拡がっていることが確認された。一方、自然
酸化膜を残存させた本発明例では、上述の図３に示すよ
うに、ＴｉＳｉ2層は薄く均一であり、良好な界面モホ
ロジーが得られることが確認された。
【００３３】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れることなく種々変形可能である。例えば、上記実施の
形態では、ＴｉＣｌ4ガス、Ｈ2ガス、Ａｒガスを用いた
が、他のガスが含まれていてもよい。また、製造条件に
ついても上記条件に限るものではなく、所望のＴｉ膜が
形成されるよう適宜設定すればよい。
れることなく種々変形可能である。例えば、上記実施の
形態では、ＴｉＣｌ4ガス、Ｈ2ガス、Ａｒガスを用いた
が、他のガスが含まれていてもよい。また、製造条件に
ついても上記条件に限るものではなく、所望のＴｉ膜が
形成されるよう適宜設定すればよい。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
Ｓｉ基板上またはその上のＳｉ膜上に形成された絶縁膜
のホールにＣＶＤ−Ｔｉ膜を成膜するにあたり、下地の
自然酸化膜を除去せずに成膜するので、コンタクト抵抗
が安定し、下地のＳｉとの界面のモホロジーを良好にす
ることができる。
Ｓｉ基板上またはその上のＳｉ膜上に形成された絶縁膜
のホールにＣＶＤ−Ｔｉ膜を成膜するにあたり、下地の
自然酸化膜を除去せずに成膜するので、コンタクト抵抗
が安定し、下地のＳｉとの界面のモホロジーを良好にす
ることができる。
【図１】本発明に係るＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法を実施
するための成膜装置の一例を示す断面図。
するための成膜装置の一例を示す断面図。
【図２】本発明が適用されるＳｉウエハを示す断面図。
【図３】本発明におけるＴｉ成膜を説明するための模式
図。
図。
【図４】従来のＴｉ成膜を説明するための模式図。
１……チャンバー ２……サセプタ ４……ヒーター １０……シャワーヘッド １６，１７，１８……成膜ガス源 ２３……高周波電源 ４１……Ｓｉ基板 ４２，４５……ＳｉＯ2膜 ４４……ポリＳｉ膜 ４３，４６……ホール ５０……自然酸化膜 ５１……ＴｉＳｉ2膜 Ｗ……Ｓｉウエハ
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｓｉ基板上またはその上のＳｉ膜上にＴ
ｉＣｌ4ガスを含む成膜ガスを用いてＣＶＤによりＴｉ
膜を成膜するにあたり、下地のＳｉ上に存在する自然酸
化膜が残存した状態で前記ＴｉＣｌ4ガスを含む成膜ガ
スを供給してＴｉ膜を成膜することを特徴とするＣＶＤ
−Ｔｉ膜の成膜方法。 - 【請求項２】 コンタクトホールまたはビアホールの底
に存在するＳｉ上にＴｉＣｌ4ガスを含む成膜ガスを用
いてＣＶＤによりＴｉ膜を成膜するにあたり、下地のＳ
ｉ上に存在する自然酸化膜が残存した状態で前記ＴｉＣ
ｌ4ガスを含む成膜ガスを供給してＴｉ膜を成膜するこ
とを特徴とするＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法。 - 【請求項３】 成膜ガスのプラズマを励起させた状態で
Ｔｉ膜の成膜を行うことを特徴とする請求項１または請
求項２に記載のＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1348398A JPH11204457A (ja) | 1998-01-09 | 1998-01-09 | ＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法 |
| PCT/JP1999/000033 WO1999035675A1 (fr) | 1998-01-09 | 1999-01-08 | Procede pour former un film de titane par d.c.p.v. |
| TW88100264A TW469300B (en) | 1998-01-09 | 1999-01-08 | Method of forming a titanium film by a CVD process |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1348398A JPH11204457A (ja) | 1998-01-09 | 1998-01-09 | ＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11204457A true JPH11204457A (ja) | 1999-07-30 |
Family
ID=11834374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1348398A Pending JPH11204457A (ja) | 1998-01-09 | 1998-01-09 | ＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11204457A (ja) |
| TW (1) | TW469300B (ja) |
| WO (1) | WO1999035675A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5193494B2 (ja) * | 2007-04-27 | 2013-05-08 | 東京エレクトロン株式会社 | Ｔｉ膜の成膜方法および記憶媒体 |
| US10714334B2 (en) | 2017-11-28 | 2020-07-14 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Conductive feature formation and structure |
| CN115072770B (zh) * | 2022-06-13 | 2023-12-12 | 重庆大学 | 一硫化钛纳米材料及其制备方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3085745B2 (ja) * | 1991-09-04 | 2000-09-11 | 沖電気工業株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JP3109687B2 (ja) * | 1992-03-09 | 2000-11-20 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置の導電層接続構造の製造方法 |
| JPH0653165A (ja) * | 1992-07-28 | 1994-02-25 | Sony Corp | メタルプラグの形成方法 |
| JPH06349774A (ja) * | 1993-06-08 | 1994-12-22 | Sony Corp | 埋込みプラグの形成方法 |
-
1998
- 1998-01-09 JP JP1348398A patent/JPH11204457A/ja active Pending
-
1999
- 1999-01-08 TW TW88100264A patent/TW469300B/zh active
- 1999-01-08 WO PCT/JP1999/000033 patent/WO1999035675A1/ja active Search and Examination
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1999035675A1 (fr) | 1999-07-15 |
| TW469300B (en) | 2001-12-21 |
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