JPS5955016A - 高融点金属窒化膜の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）発明の技術分野　　　″ 本発明は電極配線材料のうち、埋リヤメタルとして有用
な金属窒化膜の形成方法の改善に関する。

（ｂ）技術の背景 半尋体集積回路（ＩＣ・）においては、トランジメタ素
子の電極およびそれから尋出す名配線が表面１１ に設けられ為が、その電極材料・・としそ用いられるア
ルミニウム（ＡＩ）は製造工程中の熱処理又は使用動作
中の昇温によって、接触したシリコン基板と“反応し、
そのシリコンを扱い上けて、トラレジスタ素子邊とのｉ
！り的特性′ｉ化ｉる’Ｔｈｍ（がをる。例えは！容−
の示キなエミツタでＶｉ羊の影智は特に大きく、アル盗
−ウ□ム電極とシリ・すとか反ｉして−−：ス星ミラミ
ツタ電圧Ｅ・。）を劣化き七′。

極端々場−８−にはへ一艮工□ミレク知箱か発生ｊる。

着た一ショ□ッ□トキー・・リヤダイ２」ド蕪子におい
ても同様に輪縁と素子と茹反応して立上り電圧１′七Ｖ
・）を％化させる。　　　−□□　した□がつ♀：”　
’＝１ｍ＋に示讐断面図のよ’６　＊　呈’ｍめアルミ
ニウム電極１と上−のアルミニウム電極２との間際；リ
リへ（障壁）層３を：介在させそりアルミニク云メレリ
コンとの反応を嫉小眼に止める方策がとられている。図
において、４けｐ型Ｊシリ→ン基板、５はｎ型シリコン
領域、６け５１０２ヌＦｉｐｅａあ絶縁膜を示す。　　
　　　　　□（０）椋米技術と問題点 このような・・リヤ層の材料として高融点金属窒化膜が
有効である。（持分昭和５０−２′４５９６号）。

着だ発明者はこの金属窒化膜をバリヤメタルとす′＊、
、ｗ″＠＄・“０−１１°“１′ヤｊ、！　ｌで　、、
げ　、、、士。

：、　　　−□ てきた。（特願ｖ；Ｂ　５６−ｏ９−ｃｏ！他）。

且ら：□、ｄ竺□気金ｉ１じてはＷ、Ｍ□、譬４．ぞ：
票□□−：ぐ１１：：１ Ｈｆ　＋”Ｚｌ”＋”Ｎ１１’＋ｌｖ＋・Ｏｒが＊：川
であり、これらの窒　・・□。

化膜は通常スパッタ法で被着させや。しかし、バ　　。

Ｉ’１１．：、１□ リヤメタルはアルミニウム：と反応、、シない材料でな
ければならない半面、バリヤメタルも電極の一部、、：
１ であるか石高導電性であることが必要条件で、、あり、
　。

導電性が高いほど９．好ましいにきは言うまでもない。

　　　　　　、　：　　　・、：　　・。

（、ｉ）　　発明の目的　　　□　　　　　　　′ｉ□
　　：□・・□、・　　　　　　　・１　、　・：。

本尭萌ｑ　ｔ　（７）　±５　ｉ　′、゛＋ｒ層、、′
、導電性が一層良くなる形成方法を提供するものである
。

（ｅ）　　発明の構成 その目的は＋　　Ｗ＋　Ｍ（’＋　Ｔｉ＋　Ｔａｔ　Ｈ
ｆ　＋　ｚｒ＋　Ｎｂ＋ｖ、Ｃｒから選ばれた金属の窒
化膜を高周波電力を用いたスパッタリングによって半導
体基板上に被着する工程が含まれる高融点金属窒化膜の
形成方法によって達成することができ、以下実施例によ
って詳しく説明する。

、１じｉ、’　、！ｉ）・・□発明０実施例第２図は一
実施例として窒化チタン（ＴＩＮ）膜を白□：’１１１
１１□：’４．．；：：□繭１せ翼ス・・ツタ装置の概
要図を示し、直流１、、□１．（ＤＣ）ｖｔ源’ｌｌ１
１：と陶波数１３．５６　ＭＨ２Ｆめ高同波（ＲＦ）′
□う源１２とを切り換えて印加□工、〜、る一竺：、’
ｃ　ｌある。

−、今、真空容器１３内にＴ１ターグジトト４を収容し
、アルゴン（Ａｒ）と窒素（Ｎ２）との混合ガス・を導
久して、容器内の・スパッタ圧を５．Ｘ１０−３．Ｔ・
ｏｒｒとし、　　Ｄｃｌｉ７１ｉ’か：らる・畔め電力
を印加して試料１５０面上に膜厚１μｍのＴｉＮ膜を被
着した。このようなす、：てクチ慴を具セ方門でＡｒ　
＆”ｌ　Ｎ２と０ガフ比率を変化さ門下・　−看、した
、　７．１Ｎ　！（７）電気抵抗率を測定した実験結果
図表を第３図に示し。

曲線Ｉがそのデータである。次いで、ＦＦ電源１２に切
り換え、２ＫＷの電力を印加して、同様にＴ１ターゲッ
ト１４より試料１５上に膜厚１μｍのＴｉＮ膜を被着し
、その他も同様の条件としてえられたデータを同じく第
３図の曲線■に示す。

第３図の図表によれは＋Ｎ２ガスか２５−３０％混不さ
れたガス比率、の場合に、特に、電気抵抗率、の差が大
きくて、ＲＦ電響で被着したＴ１．Ｎ膜の一竺率（Ｋｑ
率０逆数）、が奇声く、りる二　向・　図７はア］、ら
’３１ｎがＮ２力スｌＯ％以Ｔになる。とＴ　Ｉ　Ｎ　
ＩＩｆｚｉ、％成されずに、Ｔｌメ、、で−、！あるい
は化学式Ｔ１□Ｎ″Ｆ、示に膜町と、なるからバリヤー
して使用するとと軒準理である・、、、また・、Ｎ２ガ
フ比が多、くなる忙〒門の成長速度が小さくな２てくる
ため２通常、Ｎ２ガス）ｉ、、１５．〜２５％が、竺世
押９てセセ、すれ盆考え建入れるとＲＦ電源によるスバ
、ツタ法が著シく導電率が改善されることが明らかであ
る。破線８は１゛１・　　　・　　□　、　　１　　、
：　　　′　、　　　　　・□！−一として書き込、〜
だ’ｒ　ｔ、Ｎ　Ｆ　（９成長速度を示す。

−如、４＄２図〈示：！そバ：γり装！を習、吟て、タ
ーゲット；Ｔ１−ントプレート（焼結体、）１６として
、９．リカスのみ啼入して、！力、ソを！架して膜厚０
．２５１ｔｍのＴＩＮを試料５門に被−一。

それによれば、スパッタ圧を５Ｘ１０−”Ｔａｔ７と１
゜て、ＤＣ電源を用いた時に呻琳都率［２００μΩ１１
１Ｉ中。

間 なり９．、ＲＰ電源をｍ−た時には抵抗率は８５μΩ側
となった。スパッタ圧を１Ｏ−ＩＴｏｒｒから１０−．
３７０ｒｒまで変化させて、その電、気抵抗牛との関係
を検べた実験結像図表を第４図に示している。第４図に
おいて曲線■がＤＣ！［１を用いたテ〒、、タ９．曲線
■がＲＦ電源を用いたデータで弗り、、、Ｒ、Ｆｔ源に
よるスフペンタ法が低い抵抗率を示すことが明白である
。実用上ではスパッタ圧が５×１０−３〜ＩＸＩ　””
ＦＴｏｒｒの闇で最も安定したプラズマの発生かえられ
るたＣと；間のスパッタ圧で被猶させるが、このような
スパッタ法においてもＲ’Ｆ電源に、よ２て被、珈させ
る方が低い琳落手となり、、　’ｌ”１Ｎｌｌｌの導電
性が良くなる。　　　１　　　、：　　　。

（ｇｌ　　発明の効果 以上の実施例から判るようにパリτ層を形成する場合に
Ｒ１ｉ’電力を印加して名パンタする方倦が寧９に、琳
抗率を著叫＜鉢工させるため、ＩＣの素子電極の＊＊性
が改善され、電□子回路の性能向上に極めて寄与丁や、
もの″ｃめる。

：＃、よ記例は′ＦＩＮ膜で輯明しているか、その他の
金−窒化膜も同様の結果がえられることは当然である。

　　　・

【図面の簡単な説明】

第１図は電極にバリヤ層を介在させた半導体装置の部分
断面図、第２図はスバンタ装置の概要図。 第３図および第４図は本発明の効果を示す実験データの
図表である。 Ｌｔ：Ｉ、　　１　、２はアルミニウム電極、３はバリ
ヤ層、１１はＤＣ電源、１２はＲＦ電源、　　１４ｉｊ
Ｔ、１ターゲツト、１６はＴＩＮターゲット、Ｔ、ＩＩ
Ｉはり。 電源によるデータ曲線、ｎ、＋ｖはＲ１１’電源による
データ曲線を示す。　゛ 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. タングステン（Ｗ）、モ□リフテン（Ｍｃ＞）　ｌ　チ
   タン（Ｔｔ）　、　　タンタル（’ｒａ）、’ハフニク
   ム（Ｅｆ’）　＋ヂルコ＝クム（ｚｒ）　、ニオビウム
   （Ｎｂ）、バナジウム（■）、クロム（ｃｒ）から選け
   れた金属の窒化膜を高同波電力を用いたスパンクリング
   によって半導体基板上に被着する工程が含噛れてなるこ
   とを特徴とする高融点金属窒化膜の形成方法。