JPS596370A - 高融点金属窒化膜の形成方法 - Google Patents
高融点金属窒化膜の形成方法Info
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- JPS596370A JPS596370A JP11369582A JP11369582A JPS596370A JP S596370 A JPS596370 A JP S596370A JP 11369582 A JP11369582 A JP 11369582A JP 11369582 A JP11369582 A JP 11369582A JP S596370 A JPS596370 A JP S596370A
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- metal nitride
- gas
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C26/00—Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
- C23C8/24—Nitriding
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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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。
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、バリヤメタルとして有用
な窒化金属膜の改良された形成方法に関する。
な窒化金属膜の改良された形成方法に関する。
(b) 技術の背景
半導体集積回路(IC)においては、トランジッタ素子
のエミッタ、ベース、コレクタの各電極及びそれを導出
して接続する配線がIC素子面上に形成され、これらの
電極配線材料として用いられているアルミニウム(AI
)は、製造工程中の熱処理あるいは使用動作中の昇温に
よって、接続したシリコン基板と反応を生じ、各領域内
のシリコンを吸い上げてトランジスタ素子等の電気的特
性を変化させる問題がある。特に容積の小さなエミッタ
では、その影響が大きく、電極配線材料と反応して’V
KB Oを次第に変化させて、EBショートを発生させ
たりする。またトランジスタのみならずショットキーバ
リヤダイオード素子においても、立上り電圧特性V、が
変化する。
のエミッタ、ベース、コレクタの各電極及びそれを導出
して接続する配線がIC素子面上に形成され、これらの
電極配線材料として用いられているアルミニウム(AI
)は、製造工程中の熱処理あるいは使用動作中の昇温に
よって、接続したシリコン基板と反応を生じ、各領域内
のシリコンを吸い上げてトランジスタ素子等の電気的特
性を変化させる問題がある。特に容積の小さなエミッタ
では、その影響が大きく、電極配線材料と反応して’V
KB Oを次第に変化させて、EBショートを発生させ
たりする。またトランジスタのみならずショットキーバ
リヤダイオード素子においても、立上り電圧特性V、が
変化する。
したがって、第1図に示すトランジスタ素子断面図のよ
うに、電極を8層構造として、下層!、4fIlと上層
電極2との間にバリヤ層(阻止層)8を介在させ、シリ
コン基板との反応を最小限に止める方策がとられている
。図において、4はエミッタ領域、5はベース領域、6
はコレクタコンタクト領域、7は絶縁膜を示す。
うに、電極を8層構造として、下層!、4fIlと上層
電極2との間にバリヤ層(阻止層)8を介在させ、シリ
コン基板との反応を最小限に止める方策がとられている
。図において、4はエミッタ領域、5はベース領域、6
はコレクタコンタクト領域、7は絶縁膜を示す。
(C)従来技術と問題点
このようなバリヤ層の材料として、従来よりチタンタン
グヌテン(Ti、W)膜が著名であり、それは重量%で
T:l:W=lO:90のTiW合金である。
グヌテン(Ti、W)膜が著名であり、それは重量%で
T:l:W=lO:90のTiW合金である。
このTiW合金と比べて耐熱性がすぐれており、一層有
用なバリヤメタルとしてTiN (IIIfタン)が以
前から知られている。しかしながら、TiNはヌープ硬
度2000程度と非常に硬くて、脆いためスパッタなど
の成長装置で直接TINを被着させれば、装置内でTi
Nの微粉末を発生し、IC素子面に微粉末が付着して、
歩留並びに品質を悪化させる欠点がある。
用なバリヤメタルとしてTiN (IIIfタン)が以
前から知られている。しかしながら、TiNはヌープ硬
度2000程度と非常に硬くて、脆いためスパッタなど
の成長装置で直接TINを被着させれば、装置内でTi
Nの微粉末を発生し、IC素子面に微粉末が付着して、
歩留並びに品質を悪化させる欠点がある。
1!1)発明の目的
本発明は上記欠点を解消し、ICの歩留や品質を低下さ
せることのない窒化金属膜の形成方法を提案するもので
ある。
せることのない窒化金属膜の形成方法を提案するもので
ある。
(e) 発明の構成
この目的は、基板上に高融点金属1例えばチタン(T1
)膜を被着し、窒素又はアンモニアガス中で或いは窒素
(N2)又はアンモニアガスを含む不活性又は還元性ガ
ス中で加熱して、TiNとする形成方法によって達成す
ることかで′きる。またこの方法は、MO,Zr、 I
f、 Ta、 W、 Nb、 V、 Cr、 W等の窒
化物の形成にも適用可能である。
)膜を被着し、窒素又はアンモニアガス中で或いは窒素
(N2)又はアンモニアガスを含む不活性又は還元性ガ
ス中で加熱して、TiNとする形成方法によって達成す
ることかで′きる。またこの方法は、MO,Zr、 I
f、 Ta、 W、 Nb、 V、 Cr、 W等の窒
化物の形成にも適用可能である。
(f) 発明の実施例
以下、図面を参照して詳細に説明する。第2図表いし第
5図は一実施例の工程順断面図で、エミッタ領域の部分
のみ拡大し図示したものである。
5図は一実施例の工程順断面図で、エミッタ領域の部分
のみ拡大し図示したものである。
先づ、第2図に示すように膜厚1000人のモリブデン
シリサイド(MO8ig)膜10をスパッタ法で被着し
、更にその上に膜厚1000人のTi膜11を蒸着法又
はスパッタ法で被着し、N2ガスに僅かに3%水素(N
2)ガスを混合させたN2−N2ガス流入して高温熱処
理炉で700℃に加熱し、Ti膜11をN2ガスと高温
反応させて、T1N膜11’を生成する。次いで第3図
に示すようにTiN膜11’をかるくドライエッチした
あと膜厚1μmのi膜12を蒸着あるいはスパッタする
。次いで、第4図に示すようにフォトレジヌト膜18を
マスクとして、CCl4.BC63,C1e等の塩素系
の反応ガスを用いてドライエツチング法により三層膜を
パターンニングし、第5図に示したようにレジスト膜を
除去して8層構造の電極に形成する。
シリサイド(MO8ig)膜10をスパッタ法で被着し
、更にその上に膜厚1000人のTi膜11を蒸着法又
はスパッタ法で被着し、N2ガスに僅かに3%水素(N
2)ガスを混合させたN2−N2ガス流入して高温熱処
理炉で700℃に加熱し、Ti膜11をN2ガスと高温
反応させて、T1N膜11’を生成する。次いで第3図
に示すようにTiN膜11’をかるくドライエッチした
あと膜厚1μmのi膜12を蒸着あるいはスパッタする
。次いで、第4図に示すようにフォトレジヌト膜18を
マスクとして、CCl4.BC63,C1e等の塩素系
の反応ガスを用いてドライエツチング法により三層膜を
パターンニングし、第5図に示したようにレジスト膜を
除去して8層構造の電極に形成する。
この実施例から判るように、本発明は金属のチタン膜を
被着した後、高温熱処理によってTiN膜を生成する方
法であるから、このようにすればT1膜が軟かいため蒸
着又はスパッタなどの成長装置内で微粉末を発生するこ
となく、Ti膜が被着し。
被着した後、高温熱処理によってTiN膜を生成する方
法であるから、このようにすればT1膜が軟かいため蒸
着又はスパッタなどの成長装置内で微粉末を発生するこ
となく、Ti膜が被着し。
したがって清浄な環境でTiN膜を生成することができ
る。
る。
この際、高温熱処理温度は600℃以上にすれば、N2
ガスの存在によってTiN膜が生成され、それはX線回
折によってTiN組成を確認することができた。次表は
熱処理温度とX線回折結果の各ミラー指数の回折角(2
0)との関係を示しており、TiNの形成の事実はAS
TM (Amerj−can 5ociety for
Testing Materials )による標準(
1’)T’i、Ti、Nの回折角度と比較対照すれば明
白である、尚、上記表はN2−N2ガス中で熱処理した
還元性ガス気流中のデータであるが、N2ガスのみの中
性ガス気流中でも同様の結果をえることができる。又ア
ニール雰囲気としては、NH3ガスでもT1を窒化する
事ができ、上記のN2ガスを用いた場合と同じ結果を得
た。またTaにおいてもN2/H1!アニーμによりT
aNが成長できることが、X線回折により確められた。
ガスの存在によってTiN膜が生成され、それはX線回
折によってTiN組成を確認することができた。次表は
熱処理温度とX線回折結果の各ミラー指数の回折角(2
0)との関係を示しており、TiNの形成の事実はAS
TM (Amerj−can 5ociety for
Testing Materials )による標準(
1’)T’i、Ti、Nの回折角度と比較対照すれば明
白である、尚、上記表はN2−N2ガス中で熱処理した
還元性ガス気流中のデータであるが、N2ガスのみの中
性ガス気流中でも同様の結果をえることができる。又ア
ニール雰囲気としては、NH3ガスでもT1を窒化する
事ができ、上記のN2ガスを用いた場合と同じ結果を得
た。またTaにおいてもN2/H1!アニーμによりT
aNが成長できることが、X線回折により確められた。
CuKα使用
コノヨうにTiだけでなく、Ta、W、Hf、Mo。
Zr、Nb、V、Orの窒化物を成長するのに有効な方
法であるう ■ 発明の詳細 な説明のように、本発明は耐熱性の良いTiN膜の様な
窒化金属膜をバリヤメタルとして!極間に介在させる形
成方法に於て、成長時に窒化金属の微粉末を発生するこ
とがないために、LSIなどの高集積化したICの高品
質化に寄与するものである。
法であるう ■ 発明の詳細 な説明のように、本発明は耐熱性の良いTiN膜の様な
窒化金属膜をバリヤメタルとして!極間に介在させる形
成方法に於て、成長時に窒化金属の微粉末を発生するこ
とがないために、LSIなどの高集積化したICの高品
質化に寄与するものである。
且つ、本発明はトランジスタ素子だけでなく、ショット
キーバリヤダイオード素子をも含むLSIに適用して、
特に効果が大きい。
キーバリヤダイオード素子をも含むLSIに適用して、
特に効果が大きい。
第1図はバリヤ層を介在させた8層構造の電極を有する
トランジスタ素子の断面図、第2図ないし第5図は本発
明にか−る一実施例の工程順断面図である。図中、lは
下層電極、2は上層電極、8はバリヤ層、4はエミッタ
領域、5はベース領域、ioはMO8ig膜、11はT
1膜、l l’はTiN膜、12はレジスト膜、13は
A4膜を示す。
トランジスタ素子の断面図、第2図ないし第5図は本発
明にか−る一実施例の工程順断面図である。図中、lは
下層電極、2は上層電極、8はバリヤ層、4はエミッタ
領域、5はベース領域、ioはMO8ig膜、11はT
1膜、l l’はTiN膜、12はレジスト膜、13は
A4膜を示す。
Claims (1)
- 半導体基板上にタングステン(W)、モリブデン(MO
) +チタン(’l)、ll:/jllVcTa)、
ハフニウム(Hf)、デルコニウム(Zr)、ニオビウ
ム(Nb)、バナジウム(V)、又はクロム(Or)の
内から選ばれた高融点金属を被着し、窒素ガス、アンモ
ニアガス、あるいは窒素又はアンモニアガスを含む不活
性ガス又は還元性ガス中で加熱して、窒化金属膜を形成
する工程が含ま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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11369582A JPS596370A (ja) | 1982-06-29 | 1982-06-29 | 高融点金属窒化膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11369582A JPS596370A (ja) | 1982-06-29 | 1982-06-29 | 高融点金属窒化膜の形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS596370A true JPS596370A (ja) | 1984-01-13 |
Family
ID=14618831
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11369582A Pending JPS596370A (ja) | 1982-06-29 | 1982-06-29 | 高融点金属窒化膜の形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS596370A (ja) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5110135A (ja) * | 1974-07-16 | 1976-01-27 | Yashica Co Ltd | Anmonyagasuomochiita chitanno chitsukahoho |
JPS5642377A (en) * | 1979-09-14 | 1981-04-20 | Fujitsu Ltd | Ultraviolet ray erasable type rewritable read-only memory |
-
1982
- 1982-06-29 JP JP11369582A patent/JPS596370A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5110135A (ja) * | 1974-07-16 | 1976-01-27 | Yashica Co Ltd | Anmonyagasuomochiita chitanno chitsukahoho |
JPS5642377A (en) * | 1979-09-14 | 1981-04-20 | Fujitsu Ltd | Ultraviolet ray erasable type rewritable read-only memory |
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