JPH03214734A - 窒化チタン膜の形成方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、窒化チタン膜の形成方法に関する。

［発明の概要］ 請求項１の発明は、四臭化チタン（ＴｉＢｒ＋）ガス及
び窒素（Ｎ）系ガスとを少なく・とも含む原料ガスに３
］；ろ化学的気相成長法を用いることによチャンバ内の
パーティクルの発生や配管の詰まりを防止すると共に、
窒化チタン膜の信頼性を高めるようにしたものである。

請求項２の発明は、ヂタンアルコキシドガス及び窒素（
Ｎ）系ガスとを少なくとも含む原料ガスによる化学的気
相成長法を用いることにより、前記請求項ｌの発明と同
様に、ヂャンバ内のパーティクルの発生や配管の詰まり
を防止すると共に窒化ヂタン膜の信頼性を高めるように
したものである。

［従来の技術］ 従来、コンタクトホールの埋込み材料としては、アルミ
ニウムが一般に用いられており、このように埋め込まれ
たアルミニウムが下地シリコン基板に拡散するのを防止
するため、第２図に示すように、ヂタン（Ｔｉ），窒化
チタン（Ｔ　ｉ　Ｎ）等のバリャメタル膜１を介在させ
た構造が知られている。なお、図中２はシリコン基板、
３は層間絶縁膜、４はＡｆｆ膜である。しかし、微細化
が進みコンタクトホールが０．５μｍルールとなると、
アルミニウムのバイアススバッタでの埋込みはできなく
なる。そこで、微細加工が可能であり、且つ低抵抗なタ
ングステンをアルミニウムに代えて用いることが行なわ
れている。このようにタングステンを埋込みに用いた場
合、後の製造工程でアニール等の熱処理が施ざれるごと
により、６００℃程度で下地のシリコンとタングステン
が反応してタングステンシリサイド（ＷＳｉｘ）を形成
してしまうという耐熱性に問題がある。このため、タン
グステンシリサイドの形成を防止する耐熱層として、タ
ングステンとの密着性が良く、しかも被覆性の良いＣＶ
Ｄ法により形成される窒化チタンが有望と考えられてい
る（１９８９年秋季第５０回応用物理学会学術講演会講
演予稿集２８ｐ−ＤＩ及び２８ｐ−Ｖ−４参照）。斯る
窒化チタンの形成方法としては、現状では四塩化チタン
（Ｔｉｃ（！．）とアンモニア（ＮＨ．）の反応によっ
てＴｉＮを形成する方法が開発されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、ごのような従来の窒化チタン唖の形成方
法にあっては、ＴｉＮの他に同時に塩化アンモニウム（
　Ｎ　Ｉ−１　，　Ｃ　（１　）が生成され、この塩化
アンモニウｌ１は３５０℃以下の比較的低温で固体にな
るため、ＣＶＤ装置等の配管を詰まらせたり、パーティ
クルを発生させるなどの問題点をイ』゛シている。

［課題を解決するための手段］ そこで、請求項１の発明は、四臭化チタン（ＴｉＢｒ．
）ガス及び窒素（Ｎ）系ガスとを少なくとも含む原料ガ
スによる化学的気相成長法を用いることを、その解決手
段としている。

また、請求項２め発明は、チタンアルコキシドガス及び
窒素（Ｎ）系ガスとを少なくとも含む原料ガスによる化
学的気相成長法を用いることを、その解決手段としてい
る。

３ ［作用］ 請求項１の発明においては、四臭化チタン（ＴｉＢｒ４
）と窒素系ガスを少なくとも含む原料ガスによってＣＶ
Ｄを行なうことにより、窒化チタン膜が形成される。ま
た、ソースガスに塩素が含まれないため、塩化アンモニ
ウムの生成が未然に防止される。

請求項２の発明においては、チタンアルコキシドガス及
び窒素系ガスとを少なくとも含む原料ガスによってＣＶ
Ｄを行なうことにより、窒化チタン膜が形成される。ま
た、ソースガスに塩素が含まれないため、塩化アンモニ
ウムの生成が未然に防止される。

［実施例］ 以下、本発明に係る窒化チタン膜の形成方法の詳細を実
施例に基づいて説明する。

（第１実施例） 第１図Ａ〜第１図Ｅは、本発明の第ｌ実施例を示してい
る。

４ 先ず、第ｌ図Ａに示すように、不純物拡散領域１ｌが形
成されたシリコン基板１０上にＳｉＯｐ絶縁膜ｌ２を例
えば０．８μｍの厚さに形成し、次にフォトリソグラフ
ィー法を用いて開口幅０５〜０．６μｍのコンタクトホ
ールｌ３を開設して不純物拡散領域１１を露出させる。

次に、Ｓｉｎ，絶縁膜１２表面及びコンタクトホール１
３内壁及び露出した不純物拡散領域ｌｌ上にＴｉＮ膜Ｉ
４を形成ずる。

このＴｉＮ膜１４の形成においては、減圧Ｃ■Ｄ炉を用
い、ＩＲランプを用いてウエハに照射加熱を行なう。ま
た、チャンバは、チラーにより低温に保つ所謂コールド
ウオール型にする。ソースガスとしては、四臭化チタン
（ＴｉＢｒ４）とアンモニア（　Ｎ　Ｈ　３）を用い、
パージガスとしてＨｐ（又はＮ，）を用いる。そして、
ＴｉＢｒｔは、恒温槽などにより加熱し、それによって
生じる蒸気を用いる。

また、Ｃ　Ｖ　Ｄにおける各ガスの流量は、ＴｉＢｒ．
−・・１００８ｃｃＭ Ｎ　　Ｈ　　３　　　　　　　　　−　　−　　１　　
　０　　０　　ｓｃｃＭＨ　２　　　　　　　−・−　
１　　０　０　０　８ＣＣＭ（Ｎ，）　　　　−・・（
２００５ｏＣＭ）に設定し、温度は５００〜７５０℃、
ヂャンバ内の圧力は０　１〜０．５Ｔｏｒｒに設定する
。

斯るＣＶＤにより、ＴｉＮとＨＢｒとＮ　Ｈ　４　Ｂ　
ｒが生成されるが、ＨＢｒ及びＮＨ４Ｂｒは上記温度で
は気体状態（ＮＨ４Ｂｒは２３５℃（真空）以上で気体
）でチャンバから排出される。なお、Ｔ　ｊＢ　ｒ　４
の融点は３９℃、沸点は２３０℃である。

次に、第ｌ図Ｃに示すように、ＴｉＮ膜１４のタングス
テン膜１５を全面成長させる。次いで、第１図Ｄに示す
ように、タングステン膜ｌ５をエッチバックしてＳ１０
，絶縁膜１２の表面を露出させる。そして、第１図Ｅに
示すように、タングステン膜ｌ５及びＳｉＯ２絶縁膜１
２上に上層配線であるアルミニウム膜１６を形成する。

以」二、第１実施例について説明したが、ＴｉＮ１陰１
４の形成時のＣＶＤ条件としては、適宜変更が可能であ
る。また、第１実施例においては、ソースガスとしてＮ
　Ｈ　３を用いたが、他の窒素系ガス（例えば、Ｎ　Ｈ
　２，　Ｎ　，Ｈ　，等）を用いても勿論よい。

（第２実施例） 本実施例は、上記第工実施例と同様のプロセスを行なう
が、ＴｉＮ膜１４の形成条件が異なっている。

即ち、本実施例においては、ｃｖＤにおいてソースガス
としてチタンアルコキシドＴ　ｉ（Ｏ　Ｒ）４［Ｒ：ア
ルキル基］とＮ　Ｈ　３を用いる。本実施例においても
、減圧ＣＶＤ炉を用い、ウェハの加熱にはｒＲランプを
使用し、直接ウエハに照射加熱するという方法を用いる
。そして、チャンバは、チラーにより低温に保つという
コールドゥオール型ヲ用い、ソースガスは、マスフロー
コントローラにより制御する。

ガスの流量比は、Ｔ　ｉ　（ＯＲ）　．／ＮＨ．／ＩＩ
，／（Ｎ，）−１００／＋００／１０００／（２００　
）　．．ＣＣ）ｌとする。また、温度ｉＪ：　〜７００
℃、ｎ：ヵ７〜 は０．１〜０．５Ｔｏｒｒとする。

なお、ヂタンアルコキシドとしては、例えば、テ｝・ラ
エ１・キンチタ：／　Ｔ　ｉ　（　Ｏ　Ｃ　２Ｈ　５）
　４．　テトラ−Ｌ−ブトキンチタンＴ　ｉ　（０−ｔ
−Ｃ４Ｈｅ）４，テトラーｓｅｃ−ブトキシチタンＴｉ
（０−ｓｅｃ−Ｃ４Ｈ９）４等か用いられる。これらチ
タンアルコキシドは室温では液体であるが、Ｔｉ（ＱＣ
Ｊ｛ｓ）４は１０４℃、Ｔ　１（ｏ　　ｔ　　Ｃ４Ｈｌ
ｌ）　４は６４　５℃、Ｔ　ｉ　　（０−ｓ　ｅ　ｃ−
Ｃ＋Ｈｅ）　４は９０〜９２゜Ｃで気体となる。

本実施例においても、ＴｉＮＩ］ＡＩ４の形成時のＣＶ
Ｄ条件としては、上記の例に限られるものではない。

「発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、請求項ｌ及び請求項２
に係る窒化ヂタン膜の形成方法によれば、チャンバ内の
パーティクルの発生や配管等の詰まりを防止できる効果
がある。また、窒化チタン膜中に塩素が取り込まれるこ
とがないため、信頼性８ が高くなる効果もある。

また、請求項２に係る方法によれば、カバレージに有利
な有機物をソースガスに使用するため、窒化チタン膜の
カバレージを改善する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ〜第１図Ｅは本発明に係る窒化ヂクン膜の形成
方法の第１実施例の工程を示す断面図、第２図は従来例
を示す断面図である。 １０・・・シリコン基板、１ｌ・・・不純物拡散領域、
１２・・・Ｓｉｎｓ絶縁膜、ｌ３・・・コンタクトポー
ル、１４・・・ＴｉＮＪｌｉ、１５・・・タングステン
膜。 （Ｎ　　ｒ−　　　０

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）四臭化チタン（ＴｉＢｒ＿４）ガス及び窒素（Ｎ
   ）系ガスとを少なくとも含む原料ガスによる化学的気相
   成長法を用いることを特徴とする窒化チタン膜の形成方
   法。
2. （２）チタンアルコキシドガス及び窒素（Ｎ）系ガスと
   を少なくとも含む原料ガスによる化学的気相成長法を用
   いることを特徴とする窒化チタン膜の形成方法。