KR20000071446A

KR20000071446A - 질화티탄 박막의 제작방법 및 제작장치

Info

Publication number: KR20000071446A
Application number: KR1020000013273A
Authority: KR
Inventors: 도베료키; 도이히로시; 세키구치아츠시
Original assignee: 니시히라 순지; 아네르바 가부시키가이샤
Priority date: 1999-03-17
Filing date: 2000-03-16
Publication date: 2000-11-25
Also published as: TWI231314B; US6468604B1; US20020015791A1

Abstract

본 발명은 TDAAT가스와 암모니아가스를 반응용기내에 공급하고, 가스압과 온도를 규제하여 CVD법을 사용하여 종횡비 6이상의 홀에 대하여 양호한 스텝 커버리지를 얻는 것을 목적으로 한 것이다.

본 발명은 테트라키스 디알킬아미노티탄(TDAAT)과, 이에 반응하는 첨가가스, 암모니아가스를 반응용기내에 공급하여 전압 100Pa 이하의 저압하에 소정온도로 가열한 기체의 표면상에 질화티탄 박막을 화학적 기상증착법(CVD법)에 의하여 제작하는 방법에 있어서, 첨가하는 암모니아가스의 분압 P_NH3에 대하여, 원료가스의 분압 P_TDAAT를 0<P_NH3/P_TDAAT<10의 범위로 설정하는 것을 특징으로 하는 질화티탄의 박막의 제작방법이다.

Description

질화티탄 박막의 제작방법 및 제작장치{METHOD AND MANUFACTURING DEVICE FOR MANUFACTURING A TITANIUM NITRIDE THIN FILM}

본 발명은 TDAAT가스와 암모니아가스를 반응용기내로 공급하고, 가스압과 온도를 규제하여 CVD법을 사용하여 종횡비 6이상의 홀에 대하여 양호한 스텝 커버리지를 얻는 것을 목적으로 한 질화티탄 박막의 제작방법 및 제작장치에 관한 것이다.

종래 반도체 디바이스와 각종 전자부품, 각종센서등의 기판상에 질화티탄 박막을 성장시키는 방법으로서는 금속티탄 타깃과 질소가스를 이용한 반응성 스퍼터링 법이 주로 사용되고 있다. 근래, 실리콘 대규모 집적회로의 극미세화에 의하여 64메가비트 이상의 DRAM의 설계규정은 대략 0.35㎛이하로 되고, 더욱더 디바이스의 콘택트홀의 종횡비는 증가하는 경향이다. 이 콘택트 홀의 배리어 메탈로서 질화티탄 박막을 사용하는 경우에 종래의 반응성 스퍼터링법으로 질화티탄박막을 형성하면, 그 스텝 커버리지가 양호하지 않고 특히 측벽에 등각의 성막을 할 수 없다라는 문제점이 있다. 스텝 커버리지가 뒤떨어져 있으면 반도체 디바이스로서의 전기특성이 열화하고, 차세대 디바이스를 제조하는 점에서의 심각한 문제로 될 것이 예상된다. 따라서, 콘택트 홀의 매입특성이나 커버리지 특성에 우수한 CVD법을 사용하여 등각의 배리어 멘탈을 형성하는 것이 기대되고 있다.

이와 같은 배경에서, CVD법(화학적 기상증착법)에 의한 질화티탄 박막의 제작기술이 근래 주목되고 있다. 질화티탄박막의 제작을 위하여 현재 여러가지 CVD법이나 원료가스가 제안되고 있지만, 그 하나로, 유기금속화합물의 일종인 테트라키스디알킬아미노티탄 이하, TDAAT로 약기한다.)를 사용한 기술이 있다. 이 TDAAT의 화학구조식을 도 5에 도시한다. 이 화학구조식에 있어서, R는 알킬기이다. 이 R를 에틸기로 한 것이 테트라키스 디에틸아미노티탄(이하, TDEAT로 약기한다.)이다.

이들의 유기티탄화합물은 실온·대기압의 조건에서 액체이지만, 이를 기화시킨후, H₂, Ar, N₂와 같은 캐리어가스와 함께 샤워헤드를 통하여 반응용기내에 공급한다. 또, 유기티탄화합물과 화학반응하는 첨가가스(암모니아가스)도 반응용기내에 공급한다. 반응용기내에는 기판이 있고, 이 기판은 소정의 반응온도를 유지하고 있다.

유기티탄 화합물과 첨가가스는 질화티탄을 생성하는 반응을 일으켜, 기판상에 질화티탄(TiN)의 막이 부착한다. 부착한 질화티탄의 전기적인 특성이나 스텝 커버리지는 반응용기내에서 반응하는 유기티탄 화합물과 첨가가스의 유량이나 기판온도나 반응압력에 의존하는 것이 알려져 있다.

예를 들면 Raajimaker는「Thin solid films, 247(1994)85」이나 그 인용문헌에서 원료의 TDAAT를 캐리어가스의 Ar와 함께 반응용기에 공급하고, 더욱더 첨가가스로서 암모니아가스(NH₃)를 사용하여, 질화티탄박막을 제작하고 있다. 암모니아가스의 유량은 1000sccm 혹은 그 이상이다. 얻어진 질화티탄박막은 직경이 0.8㎛로 종횡비가 1의 콘택트 홀에 퇴적한 경우에는 스텝 커버리지가 85%로 양호하였다. 그러나, 64메가비트 DRAM에서 사용되는 것과 같은 직경 0.35㎛이하의 콘택트 홀에 있어서는 스텝 커버리지가 20% 이하로 밖에는 되지 않는 것이 예상되고 있다.

또, Jackson 등은「R.L.Jackson, E.J.MCineney, B.Roberts, J.Strupp, A.Velaga, S.Patel, and L.Halliday, Proc. Advanced Metallization for ULSI Application, ed. by D.P.Favreau, Y.Shacham-Diamond, and Y.Horiike (Mat.Res.Soc., Pittsburgh, PA, 1994), p.20」에서 TDEAT 원료를 기화기를 통하여 기화시켜, 이것을 캐리어가스의 질소가스와 함께, 샤워헤드를 통하여 반응용기중에 공급하고 있다. 더욱더, 암모니아가스(NH₃)를 다른 경로의 샤워헤드를 통하여 첨가하여, 질화티탄 박막을 제작하고 있다. 이 문헌에서는 특히 TDEAT원료와 암모니아가스의 공급량의 비율의 영향을 보고하고 있다. 직경이 0.35㎛로 종횡비가 3.4인 콘택트 홀에 있어서, 성막온도가 350℃, 압력이 10∼50Torr의 조건에서는 암모니아가스의 첨가량의 증가에 동반하여 스텝 커버리지가 65%로부터 약 20%까지 감소하고 있다. 한편 성막온도를 425℃로 올렸을 경우, 같은 콘택트 홀에 있어서 스텝 커버리지가 5%까지 저하하고 있다. 이와 같이 TDEAT에 대하여 암모니아가스의 유량이 증가하면 미세한 콘택트홀의 스텝 커버리지는 불충분하다.

그래서, 본 발명자는 앞서 출원한 일본특원평 10-241138호(일본평성 10년 8원 13일 출원)에서 TDAAT와 그 캐리어가스(N₂) 및 첨가하는 암모니아가스와 그 캐리어가스(N₂)의 각각의 유량이나 유속을 정하므로써, 종횡비 4의 콘택트홀의 스텝 커버리지를 70%이상의 양호한 TiN성막을 가능하게 하는 박막제작방법 및 박막제작장치를 제안하였다. 그러나, 앞의 출원단계에서는 개구경 ø0.25㎛이하로 종횡비 6이상의 스텝 커버리지에 관하여는 70% 이상의 양호한 성막은 곤란하였다.

상기의 Jackson등의 종래기술에 있어서는 TDAAT에 암모니아가스를 첨가하면 콘택트 홀의 스텝 커버리지가 악화하는 것이 명백하게 되어, 이점이, 유기티탄화합물을 사용한 CVD법에 의한 질화티탄의 성막기술을 반도체 디바이스의 양산기술로서 채용하는 것의 큰 문제로 되어 있었다.

그러나, 상기의 본 발명자등의 선출원에 의하여, 암모니아가스의 미량첨가가 종횡비 4의 홀에 대하여는 양호한 스텝 커버리지를 얻을 수 있음을 명백히 하고 있더라도 실용상의 종횡비 6이상에 대하여는 곤란하다라는 문제점이 남아있었다.

본 발명은, TDAAT를 원료로 사용하여, CVD법으로 질화티탄박막을 제작하는 경우에, 첨가하는 암모니아가스의 공급량(분압)을 최적화하는 것으로, 개구직경 ø0.25㎛이하로 종횡비 6이상을 갖는 콘택트홀이나 홈의 스텝 커버리지를 양호하게 하는 것을 목적으로 한 질화티탄 박막의 제작방법 및 제작장치이다.

도 1은 본 발명의 질화티탄박막 제작방법을 실시하기 위한 CVD장치의 일례의 구성도,

도 2는 샤워헤드의 평면도,

도 3은 동일 TiN막의 커버리지와 NH₃분압의 TDAAT 분압에 대한 비(P_NH3/P_TDAAT)와의 관계도,

도 4는 동일 컨텍트 홀에 질화티탄 박막을 형성한 상태의 단면도,

도 5는 동일 TDAAT의 화학구조식을 도시하는 도면.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10: 반응용기 12:배기계

14: 제 1진공계(저진공용) 16: 제 2진공계(고진공용)

18: 기체홀더 20: 기체

22: 원료가스도입계 24: 첨가가스 도입계

26: 터보분자펌프 27: 압력제어밸브

28: 드라이펌프 30: 기체가열장치

32: 열전대 34: 히터

35: 가열전원 36: 원료용기

38: 기화기 40: 제 1 유량제어기

42: 제 1캐리어가스의 가스실린더 44: 제 2 유량제어기

46: 첨가가스실린더 48: 제 3 유량제어기

50: 제 2캐리어가스의 가스실린더 52: 제 4 유량제어기

54: 샤워헤드 56: 제 1분출공

58: 제 2분출공 60: 제 1혼합가스

62: 제 1확산실 64: 분산판

66: 분산공 68: 제 2확산실

70: 제 2혼합가스 72: 제 3확산실

74: 질화티탄박막 76: 제 1공급로

78: 제 2공급로 80: 콘택트홀

본 발명의 질화티탄박막의 제작방법은 테트라키스디알킬아미노티탄(TDAAT)과, 이에 반응하는 암모니아가스를 사용하여 CVD법으로 질화티탄박막을 기판상에 퇴적하는 것이고, 첨가하는 암모니아가스의 최적 공급량(분압)의 범위를 원료가스(TDAAT)와 첨가 암모니아가스의 양재료간의 분압 관계로 명백하게 한 것에 주된 특징이 있다.

즉, 방법의 발명은, 테트라키스디알킬아미노티탄(TDAAT)과, 이에 반응하는 첨가가스, 암모니아를 반응용기내에 공급하여, 전압 100pa이하의 저압하에 소정온도로 가열한 기체의 표면상에 질화티탄박막을 화학적 기상증착법(CVD법)에 의하여 제작하는 방법에 있어서, 첨가하는 암모니아가스의 분압 P_NH3에 대하여, 원료가스(TDAAT)의 분압 P_TDAAT을 0<P_NH3/P_TDAAT<10의 범위로 설정하는 것을 특징으로 한 질화티탄박막의 제작방법이고, 테트라키스디알킬아미노티탄(TDAAT)이 테트라키스디에틸아미노티탄(TDEAT)인 것을 특징으로 한 것이다.

또 장치의 발명은, 진공배기 가능한 반응용기와, 그 반응용기내를 배기하여 이 반응용기내를 전압 100Pa이하의 저압으로 유지할 수 있는 배기장치와, 상기 반응용기내에 원료가스를 도입하기 위한 가스공급장치와, 질화티탄박막을 그 위에 퇴적시키는 기체를 유지하는 기체홀더와, 기체를 가열하는 가열장치를 구비한 장치로서 첨가하는 암모니아가스의 분압 P_NH3에 대하여 원료가스(TDAAT)의 분압 P_TDAAT이 0<P_NH3/P_TDAAT<10의 관계를 만족하여야 할 유량제어기 및 압력제어기를 구비한 것을 특징으로 하는 질화티탄박막의 제작장치이다.

일반적으로, 단체의 TDAAT원료가스의 성막종(TiN막을 형성하는 전구체)은 기체의 표면에 대하여 부착확율이 높고, 확산속도는 낮다.

즉, TDAAT성막종이, 콘택트 홀내에 종횡비(콘택트홀의 깊이 H/구멍직경 D)가 크게 됨에 따라, 상기의 TDAAT성막종의 특성으로 부터 성막종이 콘택트홀의 구멍근방의 내벽에 보다 지나치게 많이 정착되기 때문에, 깊이방향에 도달할 수 있는 성막종이 희박하게 되고, 스텝 커버리지가 나쁘게 될 것이 예상된다.

그러나, 원료인 TDAAT단체가스에 확산계수가 큰 암모니아가스를 첨가함으로써, 암모니아가스는 TDAAT와 높은 반응성을 나타낸다. 암모니아가스는 콘택트 홀내의 깊이방향으로 용이하게 도달할 수 있기 때문에, 결과로서 성막종의 공급을 높이는 것이 되고, 깊이방향의 측벽 또는 저부에서 균일하게 TiN막을 형성시키는 효과가 있다.

게다가, 그 첨가되는 암모니아의 첨가량은 상기와 같이 원료가스의 분압을 P_TDAAT, 암모니아의 분압을 P_NH3로 기술한 경우, 0<P_NH3/P_TDAAT<10로 되도록 미량의 공급량을 설정하는 것이 바람직하다.

이 공급량제어의 이유를 설명하기 위하여 커버리지와 암모니아의 분압의 TDAAT분압에 대한 비(P_NH3/P_TDAAT)의 관계를 조사하였다.

기판온도는 실용상 유용하다고 고려되는 대표적인 온도영역인 300℃, 350℃로 설정하였다.

도 3으로부터는 TDAAT분압에 대하여 암모니아의 분압이 증가함에 따라 급격히 커버리지를 변화시키는 영역(A)과, 변화를 나타내지 않고 일정하게 되는 영역(B)이 있는 것이 확인된다. 또, 커버리지가 P_NH3/P_TDAAT에 대하여 변화를 나타내지 않게 되는 시작점(여기서는 P_CN로 한다)은, 300℃에 비하여 350℃의 편이 P_NH3/P_TDAAT값으로 낮은 값을 나타내고 있다. P_CN은 기판온도가 300℃보다 고온으로 됨에 따라, P_NH3/P_TDAAT의 낮은 값으로 시프트 하는 것이 예측된다.

이상의 사실로부터 첨가되는 암모니아의 최적첨가량은 원료인 TDAAT의 분압에 대하여 0<P_NH3/P_TDAAT<10로 되는 소정량이 바람직한 것이 확인되었다. 도 3의 결과에 이르는 사용한 장치 구성 및 프로세스 조건은 실시예에서 상세히 설명한다.

TDAAT와 암모니아가스와는 각각의 유량제어기로 유량조절된다. 또 TDAAT와 암모니아가스는 각각의 캐리어가스인 N₂에 대하여도 전용의 유량제어기로 유량조절할 수 있다.

TDAAT로서는 TDEAT를 사용할 수가 있다. 캐리어가스는 TDAAT의 화학적 반응에는 기여하지 않는 것이고, 어느 경우도 질소가스를 사용하는 것이 최적합하다.

(발명의 실시형태)

본 발명은, 테트라키스디알킬아미노티탄과, 이에 반응하는 첨가가스, 암모니아를 반응용기내에 공급하여, 전압 100pa이하의 저압하에 소정온도로 가열한 기체의 표면상에 질화티탄박막을 화학적 기상증착법(CVD법)에 의하여 제작하는 방법으로서 암모니아가스의 분압 P_NH3에 대하여, 원료가스(TDAAT)의 분압 P_TDATT을 0<P_NH3/P_TDAAT<10의 범위로 설정하는 것을 특징으로 한 질화티탄박막의 제작방법이다. 상기 발명에 있어서, 테트라키스디알킬아미노티탄(TDAAT)는 테트라키스디에틸아미노티탄(TDEAT)으로 한 것이다.

또 다른 발명은, 진공배기 가능한 반응용기와, 그 반응용기내를 배기하여 이 반응용기내를 전압 100Pa이하의 저압으로 유지할 수 있는 배기장치와, 상기 반응용기내에 원료가스를 도입하기 위한 가스공급장치와, 질화티탄박막을 그 위에 퇴적시키는 기체를 유지하는 기체홀더와, 기체를 가열하는 가열장치를 구비한 장치로서, 첨가하는 암모니아가스의 분압(P_NH3)에 대하여, 원료가스(TDAAT)의 분압(P_TDAAT)이 0<P_NH3/P_TDAAT<10의 관계를 만족하도록 유량제어기 및 압력제어기를 구비한 것을 특징으로 하는 질화티탄박막의 제작장치이다.

0.6<P(NH3)/P(TDAAT)<8의 범위에 있어서, 종횡비 6, 직경 0.25㎛의 홀에 기판온도 300℃에서 성막할 때, 질화티탄막의 스텝 커버리지는 100%였다.

6<P(NH3)/P(TDAAT)<3의 범위에 있어서, 종횡비 6, 직경 0.25㎛의 홀에 기판온도 350℃에서 성막할 때, 질화티탄막의 비저항은 막두께 10나노미터에서 약 10mΩ^-cm이였다. 이 값은 기판온도 300℃로하고 다른 조건을 동일하게하여 성막했을 때의 질화티탄막의 비저항에 비해 약 1/5을 나타낸다.

(실시예 1)

도 1은 본 발명의 질화티탄박막 제작방법을 실시하기 위한 CVD장치의 일예의 구성도이다. 이 장치에 구비한 반응용기(10)의 내부에는 기체홀더(18)가 있고, 이 기체홀더(18)에 기체(20)를 장치한다. 이 기체(20)의 표면에 질화티탄 박막을 제작한다. 상기 기체홀더(18)에 대향하도록 가스도입용의 샤워헤드(54)가 있고, 이 샤워헤드(54)를 통하여 원료가스 도입계(22)로부터 원료가스를 도입할 수 있음과 동시에 첨가가스도입계(24)로 부터 첨가가스를 도입할 수 있다.

상기 반응용기(10)는 스테인리스강제로 배기계(12)에 의하여 진공배기할 수 있어서, 내부를 기밀하게 유지할 수가 있다. 상기 배기계(12)는 터보분자펌프(26)와, 드라이펌프(28) 및 압력제어밸브(27)로 이루어져 있다. 이 배기계(12)로 반응용기(10)의 내부를 10^-4Pa의 압력까지 배기할 수 있어서, 소망의 압력으로 유지할 수 있다. 상기 드라이펌프(28)는 아네르바사제의 V060F 드라이펌프이고 배기속도는 1000리터/min이다.

상기 반응용기(10)내의 압력을 측정하는 진공계로서는 저진공용의 제 1 진공계(14)와 고진공용의 제 2 진공계(16)가 있다. 상기 제 1 진공계(14)는 압력의 측정범위가 0.1Pa∼133Pa의 고정밀도 다이어프램(diaphragm)진공계이고, 이 실시형태에서는 MKS사제의 바라트론 TYPE 128A를 사용한다. 상기 제 2 진공계(16)는 압력의 측정범위가 10^-2Pa∼10^-6Pa의 전리진공계이고, 이 실시형태에서는 아네르바사제의 BA 게이지 UGD-1S를 사용하고 있다.

상기 기체홀더(18)는 기체(20)를 가열하기 위한 기체가열장치(30)를 구비하고 있다. 이 기체가열장치(30)는 기체(20)의 온도를 측정하는 열전대(32), 히터(34), 가열전원(35)을 구비하고 있다. 또 가열전원(35)에서는 온도측정치에 의거하여 기체온도의 PID제어(혹은 PI제어, ON-OFF제어, 퍼지제어 등 기타의 제어방식)를 실시하고 있다.

상기 원료가스 도입계(22)는 액체원료인 TDAAT를 수용한 원료용기(36)와 액체의 TDAAT를 기화시키는 기화기(38)와, 기화된 TDAAT가스의 유량을 제어하는 제 1 유량제어기(40)와, TDAAT가스를 위한 캐리어가스를 수용한 가스실린더(42)와 캐리어 가스의 유량을 제어하는 유량제어기(44)로 구성되고 있다. 기화기는 린텍사제의 VU-104이고 버블링은 행하고 있지 않는다. 기화한 TDAAT는 캐리어가스와 혼합되어 공급로(76)를 경유하여 샤워헤드(54)에 공급된다.

상기 첨가가스도입계(24)는 첨가가스(암모니아가스)를 수용한 첨가가스실린더(46)와, 첨가가스의 유량을 제어하는 유량제어기(48)와 첨가가스를 위한 캐리어가스를 수용한 가스실린더(50)와, 캐리어가스의 유량을 제어하는 제 4 유량제어기(52)로 구성되어 있다. 첨가가스는 캐리어가스와 혼합되어 공급로(78)를 경유하여 샤워헤드(54)로 공급된다.

각종 가스의 대표예를 설명하면, 원료가스는 TDEAT이고, 첨가가스는 암모니아가스이고, 각각의 캐리어가스를 질소가스이다. 이하의 설명에서는 특히 예고가 없는 한, 이 대표의 가스를 사용하고 있다.

도 2에 있어서, 원료가스와 캐리어가스(N₂)의 혼합가스(60)는 제 1 공급로(76)를 통하여, 우선 샤워헤드(54)의 제 1 확산실(62)로 들어간다. 다음에 분산판(64)에 형성된 분산공(66)을 지나, 제 2 확산실(68)로 들어간다. 그리고, 이들 확산실(62,68)에서 균등하게 혼합된 후, 제 1 분출공(56)을 지나 반응용기의 내부로 나아간다. 한편, 암모니아가스와 캐리어가스(N₂)의 혼합가스(70)는 제 2 공급로(78)를 지나, 우선 샤워헤드(54)의 제 3 확산실(72)로 들어가고, 제 2분출공(58)을 지나 반응용기의 내부로 나아간다.

암모니아와 TDAAT의 분압을 소정의 분압으로 설정하기 위해, 캐리어가스(N₂)의 유량은 100sccm에서 300sccm의 범위로 변화된다.

(실시예 2)

본 발명에 있는 TiN박막 제작방법을 실시하기 위하여, 상술의 CVD장치를 사용하여, 이하의 프로세스 조건에 의하여, 성막을 행하고 커버리지 평가의 측정을 행하였다.

(1) 원료가스: TDAAT(TDEAT)

(2) 첨가가스: 암모니아

(3) 캐리어가스: TDEAT, 암모니아와 함께 N₂

(4) 퍼지가스(Purge gas):Ar…50cc(기체이면에의 막부착방지용, 도시생략)

(5) 기판온도: 300℃, 350℃

(6) 압력(전압): 1∼2Pa

(7) 기체의 홀직경(종횡비): ø0.25㎛(6∼8)

TDAAT의 분압(P_TDAAT), 암모니아가스의 분압(P_NH3)은 양방의 캐리어가스의 유량 또는 전압을 변경함으로써 얻어진다.

도 5는 콘택트 홀에 질화티탄 박막을 형성한 상태의 단면도이다. 콘택트홀(80)의 종횡비는「깊이 H」÷「구멍직경D」로 정의된다. 또, 콘택트홀(80)의 스텝 커버리지는 질화티탄박막(74)의 콘택트홀이외에서의 퇴적두께(a)에 대한 콘택트홀 저면에서의 퇴적두께(b)의 비율로서 정의된다. 즉 스텝 커버리지(%)=(b/a)×100이다. 스텝 커버리지는 SEM관찰에 의하여 측정하였다.

도 3은 홀직경 ø0.25㎛, 종횡비 6의 콘택트홀에 대한 커버리지와 암모니아 분압의 TDAAT분압에 대한 비(P_NH3/P_TDAAT)의 관계를 나타낸다.

기판온도는 실용상, 유용하다고 고려되는 대표적인 온도영역인 300℃, 350℃로 설정하였다.

도 3으로부터는 TDAAT분압에 대하여 암모니아 분압이 증가함에 따라 급격히 커버리지가 변화되는영역(A)과 변화를 나타내지 않고 일정하게 되는 영역(B)이 있는 것을 확인할 수 있다.

커버리지는 영역(A)에서, 기판온도=300℃일때는 약 70%∼100%, 350℃ 일때에는 약 70%∼80%의 양호한 값을 나타내었다.

다만, 기판온도가 400℃까지의 영역에서도 실용상 문제없다고 되는 70%이상의 양호한 스텝 커버리지의 값이 얻어지는 것을 확인하고 있다.

기판온도의 하한은 280℃이다. 기판온도가 그 하한온도보다 낮으면, 성막온도가 극히 느려진다. 이것은 양산으로서는 실용적이지 않다는 것을 표시한다.

기판온도의 상한은 400℃이다. 기판온도가 그 상한온도 보다 높으면 스텝 커버리지가 30%로 감소한다.

TEAMAT(tetrakis(ethylmethylamino)titanium)도 또한 TDMAT나 TDEAT와 동일 효과를 나타낸다.

또, 성막시의 전압이 100Pa까지의 영역에서는 같은 경향이 확인되고, 원료가스로서, TDMAT(테트라키스디메틸아미노티탄)을 사용한 경우에도, 같은 효과가 얻어지는 것을 확인하고 있다.

본 발명에 의하면, 테트라키스디알킬아미노티탄(TDAAT)과, 이에 반응하는 첨가가스, 암모니아를 반응용기내에 공급하여 전압 100Pa이하의 저압하 및 소정온도로 가열한 기체의 표면상에 질화티탄박막(TiN막)를 CVD법(화학적 기상증착법)에 의하여 퇴적하는 박막제작방법 및 박막제작장치에 의하여 분압 P_NH3가 분압 P_TDAAT이 0<P_NH3/P_TDAAT<10의 관계를 만족하는 것으로, 종횡비 6이상의 홀에 대하여, 양호한 스텝 커버리지를 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims

화학적 기상 증착법에 의해 기판의 표면에 질화 티탄박막을 제작하는 방법에 있어서,

유기금속물질과, 그 유기금속물질과 반응하는 첨가가스를 반응 용기내에 공급하는 단계; 및

전압 100 Pa이하의 저압하에서 소정 온도로 상기 공급된 가스를 가열하는 단계;를 포함하며, 상기 첨가가스의 분압에 대한 상기 유기금속물질의 분압의 비율은 0에서 10의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 유기금속물질은 테트라키스디알킬아미노 티탄 (TDAAT)인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 첨가가스는 암모니아인 것을 특징으로 하는 방법.
제 2 항에 있어서, 상기 첨가가스는 암모니아인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 비율은 0.6에서 8의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 비율은 0.6에서 3의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제 2 항에 있어서, 상기 테트라키스알킬아미노티탄(TDAAT)은 테트라키스디에틸아미노티탄(TDEAT)인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 소정온도는 280℃에서 400℃의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 소정온도는 대략 300℃인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 소정온도는 대략 350℃인 것을 특징으로 하는 방법.
제 2 항에 있어서, 상기 테트라키스알킬아미노티탄(TDAAT)은 테트라키스디메틸아미노티탄(TDMAT)인 것을 특징으로 하는 방법.
제 2 항에 있어서, 상기 테트라키스알킬아미노티탄(TDAAT)은 테트라키스(에틸메틸아미노)티탄(TEMAT)인 것을 특징으로 하는 방법.
진공배기가능한 반응용기;

그 반응용기내를 배기하여 이 반응용기내를 전압 100Pa이하의 저압으로 유지시킬수 있는 배기장치;

상기 반응용기내에 원료가스를 도입하기 위한 가스공급장치;

질화티탄박막이 증착되는 기판을 유지하는 기판홀더; 및

상기 기판을 가열하는 가열장치;를 구비한 장치에 있어서,

상기 가스공급장치는 첨가가스의 분압(P_AG)에 대하여 원료가스의 분압(P_SMG)이 0 < P_AG/P_SMG< 10의 관계를 만족하게 하는 유량제어기 및 압력제어기를 구비한 것을 특징으로 하는 질화티탄박막의 제작장치.
제 13 항에 있어서, 상기 원료가스는 유기금속물질이고, 상기 첨가가스는 암모니아인 것을 특징으로 하는 질화티탄박막의 제작장치.
제 13 항에 있어서, 상기 원료가스는 테트라키스디알킬아미노 티탄(TDAAT)이고, 상기 첨가가스는 암모니아인 것을 특징으로 하는 질화티탄박막의 제작장치.
제 13 항에 있어서, 상기 관계는 0.6 < P_AG/P_SMG< 8인 것을 특징으로 하는 질화티탄박막의 제작장치.
제 13 항에 있어서, 상기 관계는 0.6 < P_AG/P_SMG< 3인 것을 특징으로 하는 질화티탄박막의 제작장치.