JPH05195210A - 集積回路、その製造方法およびその薄膜形成装置 - Google Patents
集積回路、その製造方法およびその薄膜形成装置Info
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- JPH05195210A JPH05195210A JP4004636A JP463692A JPH05195210A JP H05195210 A JPH05195210 A JP H05195210A JP 4004636 A JP4004636 A JP 4004636A JP 463692 A JP463692 A JP 463692A JP H05195210 A JPH05195210 A JP H05195210A
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- layer
- integrated circuit
- vapor
- titanium
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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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/34—Nitrides
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 バリア層の電気的コンタクトおよびバリア性
が向上した集積回路を得ることを目的とする。 【構成】 シリコン基板６２上にバリア層６１を介して
配線層６０が形成された大規模集積回路において、バリ
ア層６１を、シリコン基板６２から配線層６０に向って
チタン層６５、窒化二チタン層６８および窒化チタン層
６７の順序で形成した。
が向上した集積回路を得ることを目的とする。 【構成】 シリコン基板６２上にバリア層６１を介して
配線層６０が形成された大規模集積回路において、バリ
ア層６１を、シリコン基板６２から配線層６０に向って
チタン層６５、窒化二チタン層６８および窒化チタン層
６７の順序で形成した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、基板上にバリア層を
介して配線層が形成された集積回路、その製造方法およ
びその薄膜形成装置に関するものである。
介して配線層が形成された集積回路、その製造方法およ
びその薄膜形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来からＬＳＩ（大規模集積回路）の配
線層とシリコン基板との境界には、配線層の配線材料が
シリコン基板中に拡散することを防止するため及び配線
材料とシリコン基板との電気的コンタクトを確保するた
めに窒化チタン等の材料がバリア層もしくは密着層とし
て使われている。ＬＳＩの微細化が進むにつれて、設計
ルールはハーフミクロンに達し、良好なコンタクトが確
保できるバリア層を蒸着できる方法が要求されている。
線層とシリコン基板との境界には、配線層の配線材料が
シリコン基板中に拡散することを防止するため及び配線
材料とシリコン基板との電気的コンタクトを確保するた
めに窒化チタン等の材料がバリア層もしくは密着層とし
て使われている。ＬＳＩの微細化が進むにつれて、設計
ルールはハーフミクロンに達し、良好なコンタクトが確
保できるバリア層を蒸着できる方法が要求されている。
【０００３】図７はセミコンジャパンの予稿集に掲載さ
れた単純スタック型セル構造の６４ＭＤＲＡＭの配線部
コンタクトホールおよびその構造を示すもので、６０は
アルミニウム・シリコン・銅合金の配線層、６１は窒化
チタンのバリア層、６２はシリコン基板、６３はコンタ
クトホール、６４はスルーホール、６９は絶縁層であ
る。上記の集積回路のバリア層６１は、スパッタリング
法、ＣＶＤ法などの方法でシリコン基板６上に被膜され
ている。
れた単純スタック型セル構造の６４ＭＤＲＡＭの配線部
コンタクトホールおよびその構造を示すもので、６０は
アルミニウム・シリコン・銅合金の配線層、６１は窒化
チタンのバリア層、６２はシリコン基板、６３はコンタ
クトホール、６４はスルーホール、６９は絶縁層であ
る。上記の集積回路のバリア層６１は、スパッタリング
法、ＣＶＤ法などの方法でシリコン基板６上に被膜され
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の集積回路の窒化
チタンからなるバリア層は、設計ルールが小さくなり薄
膜化が進んだ場合、面内での特性のバラッキが顕著にな
ったり、また配線層６０とシリコン基板６２との相互作
用や拡散作用を抑えたりすることができないという課題
があった。この発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたもので、電気コンタクト性が良く、またバ
リア性の良い高品質なバリア層を有する集積回路、その
製造方法およびその薄膜形成装置を得ることを目的とす
る。
チタンからなるバリア層は、設計ルールが小さくなり薄
膜化が進んだ場合、面内での特性のバラッキが顕著にな
ったり、また配線層６０とシリコン基板６２との相互作
用や拡散作用を抑えたりすることができないという課題
があった。この発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたもので、電気コンタクト性が良く、またバ
リア性の良い高品質なバリア層を有する集積回路、その
製造方法およびその薄膜形成装置を得ることを目的とす
る。
【０００５】
【課題の解決するための手段】この発明の請求項１に係
る集積回路のバリア層は、基板から配線層に向って組成
Ｘが変化する窒化チタン（ＴｉＮｘ）薄膜層で構成され
たものである。
る集積回路のバリア層は、基板から配線層に向って組成
Ｘが変化する窒化チタン（ＴｉＮｘ）薄膜層で構成され
たものである。
【０００６】この発明の請求項２に係る集積回路のバリ
ア層は、基板から配線層に向ってチタン層、窒化ニチタ
ン層および窒化チタン層の順序で形成されたものであ
る。
ア層は、基板から配線層に向ってチタン層、窒化ニチタ
ン層および窒化チタン層の順序で形成されたものであ
る。
【０００７】この発明の請求項３に係る集積回路のバリ
ア層は、基板から配線層に向って、チタン（Ｔｉ）層、
徐々に窒素成分がチタン組成に対して大きくなるように
した窒化チタン（ＴｉＮｘ）層、そして最後に窒化チタ
ン（ＴｉＮ）層の順序で形成されたものである。
ア層は、基板から配線層に向って、チタン（Ｔｉ）層、
徐々に窒素成分がチタン組成に対して大きくなるように
した窒化チタン（ＴｉＮｘ）層、そして最後に窒化チタ
ン（ＴｉＮ）層の順序で形成されたものである。
【０００８】この発明の請求項４に係る集積回路の製造
方法は、真空槽中の基板近傍に窒素ガスを導入する量を
順次制御して、クラスター型イオン源によって基板上に
イオンを照射しながらチタンを蒸着して、組成Ｘが変化
する窒化チタン（ＴｉＮｘ）薄膜層からなる前記バリア
層を形成したものである。
方法は、真空槽中の基板近傍に窒素ガスを導入する量を
順次制御して、クラスター型イオン源によって基板上に
イオンを照射しながらチタンを蒸着して、組成Ｘが変化
する窒化チタン（ＴｉＮｘ）薄膜層からなる前記バリア
層を形成したものである。
【０００９】この発明の請求項５に係る集積回路の製造
方法は、真空槽中の基板近傍に窒素ガスの混合ガスもし
くは窒素元素を含む混合ガスを導入する量を順次制御し
て、前記基板に不活性ガスイオンを照射しながらクラス
ター型イオン源によって前記基板上にイオンを照射しな
がらチタンを蒸着して、組成Ｘが変化する窒化チタン
（ＴｉＮｘ）薄膜層からなる前記バリア層を形成したも
のである。
方法は、真空槽中の基板近傍に窒素ガスの混合ガスもし
くは窒素元素を含む混合ガスを導入する量を順次制御し
て、前記基板に不活性ガスイオンを照射しながらクラス
ター型イオン源によって前記基板上にイオンを照射しな
がらチタンを蒸着して、組成Ｘが変化する窒化チタン
（ＴｉＮｘ）薄膜層からなる前記バリア層を形成したも
のである。
【００１０】この発明の請求項６に係る集積回路の薄膜
形成装置は、基板近傍に流量が調整された窒素ガスを導
入するガス導入管を有するクラスター型イオン源を備え
たものである。
形成装置は、基板近傍に流量が調整された窒素ガスを導
入するガス導入管を有するクラスター型イオン源を備え
たものである。
【００１１】この発明の請求項７に係る集積回路の薄膜
形成装置は、基板近傍に流量が調整された窒素ガスを導
入するガス導入管を有するクラスター型イオン源と、不
活性ガスをイオン化するガスイオン化手段と不活性ガス
イオンを加速制御する加速手段とで構成されたガスイオ
ン源とを備えたものである。
形成装置は、基板近傍に流量が調整された窒素ガスを導
入するガス導入管を有するクラスター型イオン源と、不
活性ガスをイオン化するガスイオン化手段と不活性ガス
イオンを加速制御する加速手段とで構成されたガスイオ
ン源とを備えたものである。
【００１２】
【作用】この発明の請求項１ないし請求項５の集積回路
においては、そのバリア層は薄膜化しても電気的コンタ
クトおよびバリア性がよい。
においては、そのバリア層は薄膜化しても電気的コンタ
クトおよびバリア性がよい。
【００１３】この発明の請求項６および請求項７の集積
回路の薄膜形成装置は、電気的コンタクトおよびバリア
性がよいバリア層を形成する装置を提供する。また、請
求項７の集積回路の薄膜形成装置は、基板近傍に導入さ
れた窒素ガスが不活性ガスイオンで照射されながら、活
性化して基板に蒸着するので、蒸気もしくはクラスター
との反応効率が向上する。
回路の薄膜形成装置は、電気的コンタクトおよびバリア
性がよいバリア層を形成する装置を提供する。また、請
求項７の集積回路の薄膜形成装置は、基板近傍に導入さ
れた窒素ガスが不活性ガスイオンで照射されながら、活
性化して基板に蒸着するので、蒸気もしくはクラスター
との反応効率が向上する。
【００１４】
【実施例】以下この発明の一実施例を図について説明す
る。図１はこの発明の一実施例によるＬＳＩコンタクト
ホールおよびスルーホールの断面構造を示すもので、６
０は配線層、６１は組成的に傾斜機能を持ったチタン層
６５、窒化二チタン層６８そして窒化チタン層６７の三
層構造からなるバリア層、６２はシリコン基板、６９は
絶縁層である。
る。図１はこの発明の一実施例によるＬＳＩコンタクト
ホールおよびスルーホールの断面構造を示すもので、６
０は配線層、６１は組成的に傾斜機能を持ったチタン層
６５、窒化二チタン層６８そして窒化チタン層６７の三
層構造からなるバリア層、６２はシリコン基板、６９は
絶縁層である。
【００１５】また、図２はこの発明のバリア層の別の実
施例で、６０は配線層、６１は組成的に傾斜機能を持っ
たチタン層６５、しだいに窒素組成がチタン組成に対し
て大きくなるようにした窒化チタン（ＴｉＮｘ）層６
６、そして窒化チタン層６７からなるバリア層、６２は
シリコン基板である。
施例で、６０は配線層、６１は組成的に傾斜機能を持っ
たチタン層６５、しだいに窒素組成がチタン組成に対し
て大きくなるようにした窒化チタン（ＴｉＮｘ）層６
６、そして窒化チタン層６７からなるバリア層、６２は
シリコン基板である。
【００１６】また、図３はこの発明の一実施例による窒
化チタン薄膜の製造装置を模式的に示す断面図であり、
図において５は真空槽６を所定の真空度に保持する真空
排気系、４は反応性ガス導入系で、例えば窒素ガスが充
填されているガスボンベ４１、反応性ガスを真空槽６に
導入するための流量調整バルブ４２および反応性ガスを
導入する導入管４３で構成される。１は蒸気発生源で、
ノズル１１を有する密閉型のルツボ１２、このルツボ１
２を加熱するフィラメント１３および熱シールド板１４
からなる。１５はこのルツボ１２に充填されたチタン、
１６はこの蒸着物質であるチタン１５の蒸気をルツボ１
２のノズル１１から噴出させて形成したクラスター（塊
状原子集団）である。
化チタン薄膜の製造装置を模式的に示す断面図であり、
図において５は真空槽６を所定の真空度に保持する真空
排気系、４は反応性ガス導入系で、例えば窒素ガスが充
填されているガスボンベ４１、反応性ガスを真空槽６に
導入するための流量調整バルブ４２および反応性ガスを
導入する導入管４３で構成される。１は蒸気発生源で、
ノズル１１を有する密閉型のルツボ１２、このルツボ１
２を加熱するフィラメント１３および熱シールド板１４
からなる。１５はこのルツボ１２に充填されたチタン、
１６はこの蒸着物質であるチタン１５の蒸気をルツボ１
２のノズル１１から噴出させて形成したクラスター（塊
状原子集団）である。
【００１７】２はクラスター１６のイオン化手段で、電
子ビーム放出フィラメント２１、このフィラメント２１
から電子を引き出し加速する電子引き出し電極２２およ
び熱シールド板２３で構成される。３はイオン化された
クラスター１６を電界で加速し、運動エネルギーを付与
する加速手段である加速電極、７はその表面に窒化物チ
タン薄膜が形成される基板、８はバイアス用の直流電源
８１，８２，８３とフィラメント加熱用の電源８４，８
５が収納されている電源装置である。
子ビーム放出フィラメント２１、このフィラメント２１
から電子を引き出し加速する電子引き出し電極２２およ
び熱シールド板２３で構成される。３はイオン化された
クラスター１６を電界で加速し、運動エネルギーを付与
する加速手段である加速電極、７はその表面に窒化物チ
タン薄膜が形成される基板、８はバイアス用の直流電源
８１，８２，８３とフィラメント加熱用の電源８４，８
５が収納されている電源装置である。
【００１８】まず、上記電源装置８内の各バイアス電源
の機能は、次のとおりである。第一の直流電源８１はフ
ィラメント加熱用の電源８４で加熱されたルツボ加熱用
フィラメント１３から放出された熱電子がルツボ１２に
衝突するように、フィラメント１３に対してルツボ１２
の電位を正にバイアスする。次に第二の直流電源８２は
フィラメント加熱用の電源８５で加熱されたイオン化フ
ィラメント２１から放出された熱電子を引き出し電極２
２内部に引き出されるように、フィラメント２１に対し
て引き出し電極２２の電位を正にバイアスする。また、
第三の直流電源８３はアース電位である加速電極３に対
して電子ビーム引き出し電極２２およびルツボ１２の電
位を正にバイアスし、この間に形成される電界レンズに
よって、正電荷のクラスターイオンを加速制御する。
の機能は、次のとおりである。第一の直流電源８１はフ
ィラメント加熱用の電源８４で加熱されたルツボ加熱用
フィラメント１３から放出された熱電子がルツボ１２に
衝突するように、フィラメント１３に対してルツボ１２
の電位を正にバイアスする。次に第二の直流電源８２は
フィラメント加熱用の電源８５で加熱されたイオン化フ
ィラメント２１から放出された熱電子を引き出し電極２
２内部に引き出されるように、フィラメント２１に対し
て引き出し電極２２の電位を正にバイアスする。また、
第三の直流電源８３はアース電位である加速電極３に対
して電子ビーム引き出し電極２２およびルツボ１２の電
位を正にバイアスし、この間に形成される電界レンズに
よって、正電荷のクラスターイオンを加速制御する。
【００１９】次の動作について説明する。真空排気系５
によって真空槽６内が１０-4Ｔｏｒｒ以下の真空度にな
るまで排気した後、流量調整バルブ４２を開き、窒素ガ
スをガス導入管４３より導入する。一方、ルツボ１２内
の蒸気圧が数Ｔｏｒｒになる温度までルツボ加熱用フィ
ラメント１３から直流電源８１で印加される電界によっ
て、放出される電子をルツボ１２に衝突させて加熱する
と、蒸着物質チタン１５を蒸発し、ノズル１１から真空
中に噴射する。この噴射する蒸気は、ノズル１１を通過
する際、断熱膨張により加速冷却されて凝縮し、クラス
ター１６と呼ばれる塊状原子集団が形成される。このク
ラスター１６は次いでイオン化フィラメント２１から放
出される電子によって一部イオン化され、クラスターイ
オンとなり、さらに加速電極３で形成された電界による
加速をうけてイオン化されていない中性のクラスターと
共に基板７に衝突する。一方、基板７近傍には反応性で
ある窒素ガスが存在し、基板７上でチタン１５のクラス
ター１６と反応性ガスとの反応が進行して窒化チタン薄
膜が基板７に蒸着される。
によって真空槽６内が１０-4Ｔｏｒｒ以下の真空度にな
るまで排気した後、流量調整バルブ４２を開き、窒素ガ
スをガス導入管４３より導入する。一方、ルツボ１２内
の蒸気圧が数Ｔｏｒｒになる温度までルツボ加熱用フィ
ラメント１３から直流電源８１で印加される電界によっ
て、放出される電子をルツボ１２に衝突させて加熱する
と、蒸着物質チタン１５を蒸発し、ノズル１１から真空
中に噴射する。この噴射する蒸気は、ノズル１１を通過
する際、断熱膨張により加速冷却されて凝縮し、クラス
ター１６と呼ばれる塊状原子集団が形成される。このク
ラスター１６は次いでイオン化フィラメント２１から放
出される電子によって一部イオン化され、クラスターイ
オンとなり、さらに加速電極３で形成された電界による
加速をうけてイオン化されていない中性のクラスターと
共に基板７に衝突する。一方、基板７近傍には反応性で
ある窒素ガスが存在し、基板７上でチタン１５のクラス
ター１６と反応性ガスとの反応が進行して窒化チタン薄
膜が基板７に蒸着される。
【００２０】図４は、導入される窒素ガスの量を変化さ
せた場合に形成された窒化チタン層の結晶性をＸ線回折
法で分析したもので、これをみると窒素分圧４．０ｘ１
０-6Ｔｏｒｒ以下ではチタン（Ｔｉ）、１．０ｘ１０-5
Ｔｏｒｒでは窒化二チタン（Ｔｉ2Ｎ)、１．７ｘ１０-5
Ｔｏｒｒでは窒化二チタン（Ｔｉ2Ｎ)と窒化チタン（Ｔ
ｉＮ）との混晶、３．０ｘ１０-5Ｔｏｒｒ以上では窒化
チタン（ＴｉＮ）となっていて窒素分圧によって結晶性
と膜中の窒素とチタンの組成が自由に制御することがで
きる。なお、図４中の（）内のＰＮ2 の値はチタン１５
が蒸発する前の真空槽６内の窒素分圧である。
せた場合に形成された窒化チタン層の結晶性をＸ線回折
法で分析したもので、これをみると窒素分圧４．０ｘ１
０-6Ｔｏｒｒ以下ではチタン（Ｔｉ）、１．０ｘ１０-5
Ｔｏｒｒでは窒化二チタン（Ｔｉ2Ｎ)、１．７ｘ１０-5
Ｔｏｒｒでは窒化二チタン（Ｔｉ2Ｎ)と窒化チタン（Ｔ
ｉＮ）との混晶、３．０ｘ１０-5Ｔｏｒｒ以上では窒化
チタン（ＴｉＮ）となっていて窒素分圧によって結晶性
と膜中の窒素とチタンの組成が自由に制御することがで
きる。なお、図４中の（）内のＰＮ2 の値はチタン１５
が蒸発する前の真空槽６内の窒素分圧である。
【００２１】一方、図５はさまざまな組成の窒化チタン
（ＴｉＮｘ）層の電気抵抗率を示したもので、組成的に
窒素が少なくチタンが多いほど電気抵抗が低いことが解
る。
（ＴｉＮｘ）層の電気抵抗率を示したもので、組成的に
窒素が少なくチタンが多いほど電気抵抗が低いことが解
る。
【００２２】一方、図６は本発明の製造装置の別の実施
例を示すもので、４０は基板７近傍に窒素ガスを導入す
る導入管、４１はアルゴンボンベ、４２はガスの流量調
整弁、４３はガス導入管、４４は電子ビーム放出手段で
あるフィラメント（カソード）、４５は内部でプラズマ
を形成する電子ビーム引き出し電極（アノード）、４６
はイオンを加速制御して多孔電極４７を通して基板７に
照射する加速手段、４８は電子ビーム放出手段であるフ
ィラメント４４を加熱するフィラメント加熱電源、４９
は電子ビーム放出手段であるフィラメント４４に対して
電子ビーム引き出し電極４５を正の電位にバイアスする
直流電源、５０は加速電極４６に対して電子ビーム引き
出し電極４５を正の電位にバイアスする直流電源であ
る。
例を示すもので、４０は基板７近傍に窒素ガスを導入す
る導入管、４１はアルゴンボンベ、４２はガスの流量調
整弁、４３はガス導入管、４４は電子ビーム放出手段で
あるフィラメント（カソード）、４５は内部でプラズマ
を形成する電子ビーム引き出し電極（アノード）、４６
はイオンを加速制御して多孔電極４７を通して基板７に
照射する加速手段、４８は電子ビーム放出手段であるフ
ィラメント４４を加熱するフィラメント加熱電源、４９
は電子ビーム放出手段であるフィラメント４４に対して
電子ビーム引き出し電極４５を正の電位にバイアスする
直流電源、５０は加速電極４６に対して電子ビーム引き
出し電極４５を正の電位にバイアスする直流電源であ
る。
【００２３】また、本発明の別の実施例では、４０は基
板７近傍に窒素ガスの混合ガスもしくは窒素元素を含む
混合ガスを導入するガス導入管であってもよい。
板７近傍に窒素ガスの混合ガスもしくは窒素元素を含む
混合ガスを導入するガス導入管であってもよい。
【００２４】次に、この窒化チタン薄膜形成装置の動作
について説明する。真空排気装置５によって高真空中に
保たれた真空槽６内に、基板７近傍にガス導入管４０に
よって窒素ガスを導入する一方、ガスボンベ４１より流
量調整バルブ４２を調整することにより、ガスイオン源
の電子ビーム引き出し電極４５内にガス導入管４３より
不活性ガスにあるアルゴンガスを導入し、真空層６内の
ガス圧をアルゴン分圧と窒素分圧合わせて１０-5〜１０
-3Ｔｏｒｒ程度になるように調整する。フィラメント加
熱電源４８により、電子ビーム放出手段である加熱され
たフィラメント４４から、電子ビーム引き出し電極４５
に向かって電子ビームが放出されるように直流電源４９
によってバイアス電圧を印加すると、放出された熱電子
が電子ビーム引き出し電極４５内のアルゴンガスと衝突
しプラズマを形成し、イオン化が行われる。生成した窒
素イオンは、加速電極４６で形成される電界による加速
を受けて、多孔電極４７より引き出されて基板７に照射
される。次いで、ルツボ１２内の蒸気圧が数Ｔｏｒｒに
なる温度までルツボ加熱用フィラメント１３によって加
熱すると、蒸着物質であるチタン１５は蒸発し、ノズル
１１から噴射する。この噴射するチタンの蒸気もしくは
クラスター１６は、次にイオン化フィラメント２１から
放出される電子によって一部イオン化され、加速電極３
で形成される電界による加速を受けて、イオン化されて
いない蒸気もしくはクラスターと共に基板７に衝突す
る。
について説明する。真空排気装置５によって高真空中に
保たれた真空槽６内に、基板７近傍にガス導入管４０に
よって窒素ガスを導入する一方、ガスボンベ４１より流
量調整バルブ４２を調整することにより、ガスイオン源
の電子ビーム引き出し電極４５内にガス導入管４３より
不活性ガスにあるアルゴンガスを導入し、真空層６内の
ガス圧をアルゴン分圧と窒素分圧合わせて１０-5〜１０
-3Ｔｏｒｒ程度になるように調整する。フィラメント加
熱電源４８により、電子ビーム放出手段である加熱され
たフィラメント４４から、電子ビーム引き出し電極４５
に向かって電子ビームが放出されるように直流電源４９
によってバイアス電圧を印加すると、放出された熱電子
が電子ビーム引き出し電極４５内のアルゴンガスと衝突
しプラズマを形成し、イオン化が行われる。生成した窒
素イオンは、加速電極４６で形成される電界による加速
を受けて、多孔電極４７より引き出されて基板７に照射
される。次いで、ルツボ１２内の蒸気圧が数Ｔｏｒｒに
なる温度までルツボ加熱用フィラメント１３によって加
熱すると、蒸着物質であるチタン１５は蒸発し、ノズル
１１から噴射する。この噴射するチタンの蒸気もしくは
クラスター１６は、次にイオン化フィラメント２１から
放出される電子によって一部イオン化され、加速電極３
で形成される電界による加速を受けて、イオン化されて
いない蒸気もしくはクラスターと共に基板７に衝突す
る。
【００２５】一方、基板７および基板７付近にはガス導
入管４０より供給される窒素ガスが存在し、アルゴンイ
オン照射によって励起、解離もしくはイオン化された活
性な状態にあり、この窒素ガスは蒸着物質のチタン蒸気
もしくはクラスターと衝突して効率よく反応が進行し酸
化窒化チタン薄膜が基板７に蒸着される。このとき、基
板７に照射する窒素イオンの量を変化させると、膜中の
チタンと窒素の組成比が変化するため、自由に組成比を
制御することが可能となる。
入管４０より供給される窒素ガスが存在し、アルゴンイ
オン照射によって励起、解離もしくはイオン化された活
性な状態にあり、この窒素ガスは蒸着物質のチタン蒸気
もしくはクラスターと衝突して効率よく反応が進行し酸
化窒化チタン薄膜が基板７に蒸着される。このとき、基
板７に照射する窒素イオンの量を変化させると、膜中の
チタンと窒素の組成比が変化するため、自由に組成比を
制御することが可能となる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の請求項
１ないし請求項３に係る集積回路によれば、そのバリア
層をチタンと窒素との組成比を変化させた傾斜構造にし
たことにより、バリア層を薄膜化しても電気的コンタク
トおよびバリア性が向上するという効果がある。
１ないし請求項３に係る集積回路によれば、そのバリア
層をチタンと窒素との組成比を変化させた傾斜構造にし
たことにより、バリア層を薄膜化しても電気的コンタク
トおよびバリア性が向上するという効果がある。
【００２７】この発明の請求項４および請求項５に係る
集積回路の製造方法によれば、チタンと窒素との組成比
を変化させる傾斜構造を真空槽中に導入される窒素の量
を制御することにより簡単に形成することができるとい
う効果がある。
集積回路の製造方法によれば、チタンと窒素との組成比
を変化させる傾斜構造を真空槽中に導入される窒素の量
を制御することにより簡単に形成することができるとい
う効果がある。
【００２８】この発明の請求項６および請求項７に係る
集積回路の薄膜形成装置によれば、チタンと窒素の組成
が変化した傾斜構造のバリア層を形成することができ
る。また、請求項７に係る薄膜形成装置によれば、基板
近傍に導入された窒素ガスが不活性ガスイオンで照射さ
れながら活性化して基板に蒸着するので、蒸気もしくは
クラスターとの反応効率が向上し、高品質な薄膜が形成
されるという効果がある。
集積回路の薄膜形成装置によれば、チタンと窒素の組成
が変化した傾斜構造のバリア層を形成することができ
る。また、請求項７に係る薄膜形成装置によれば、基板
近傍に導入された窒素ガスが不活性ガスイオンで照射さ
れながら活性化して基板に蒸着するので、蒸気もしくは
クラスターとの反応効率が向上し、高品質な薄膜が形成
されるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例による大規模集積回路の断
面図である。
面図である。
【図２】この発明の別の実施例による大規模集積回路の
断面図である。
断面図である。
【図３】この発明の一実施例を示す集積回路の薄膜形成
装置の断面図である。
装置の断面図である。
【図４】窒化チタンの結晶性を示す図である。
【図５】窒化チタンの電気抵抗率を示す図である。
【図６】この発明の別の実施例を示す集積回路の薄膜形
成装置の断面図である。
成装置の断面図である。
【図７】従来の大規模集積回路の一例を示す断面図であ
る。
る。
１ 蒸気発生源 ２ イオン化手段 ３ 加速電極 ６ 真空槽 ７ 基板 ４０ ガス導入管 ４３ ガス導入管 ４４ フィラメント（電子ビーム放出手段） ４５ 電子ビーム引き出し電極 ４６ 加速手段 ６０ 配線層 ６１ バリア層 ６２ シリコン基板 ６５ チタン層 ６６ 窒化チタン（ＴｉＮｘ）層 ６７ 窒化チタン層 ６８ 窒化ニチタン層
Claims (7)
- 【請求項１】 基板上にバリア層を介して配線層が形成
された集積回路において、前記バリア層は、前記基板か
ら前記配線層に向って組成Ｘが変化する窒化チタン（Ｔ
ｉＮｘ）薄膜層であることを特徴とする集積回路。 - 【請求項２】 基板上にバリア層を介して配線層が形成
された集積回路において、前記バリア層は、前記基板か
ら前記配線層に向ってチタン層、窒化二チタン層および
窒化チタン層の順序で形成されたことを特徴とする集積
回路。 - 【請求項３】 基板上にバリア層を介して配線層が形成
された集積回路において、前記バリア層は、前記基板か
ら前記配線層に向って、チタン層、徐々に窒素組成がチ
タン組成に対して大きくなるようにした窒化チタン（Ｔ
ｉＮｘ）層そして最後に窒化チタン（ＴｉＮ）層の順序
で形成されたことを特徴とする集積回路。 - 【請求項４】 基板上にバリア層を介して配線層が形成
された集積回路の製造方法において、真空槽中の基板近
傍に窒素ガスを導入する量を順次制御して、クラスター
型イオン源によって前記基板上にイオンを照射しながら
チタンを蒸着して、組成Ｘが変化する窒化チタン（Ｔｉ
Ｎｘ）薄膜層からなる前記バリア層を形成したことを特
徴とする集積回路の製造方法。 - 【請求項５】 基板上にバリア層を介して配線層が形成
された集積回路の製造方法において、真空槽中の基板近
傍に窒素ガスの混合ガスもしくは窒素元素を含む混合ガ
スを導入する量を順次制御して、前記基板に不活性ガス
イオンを照射しながらクラスター型イオン源によって前
記基板上にイオンを照射しながらチタンを蒸着して、組
成Ｘが変化する窒化チタン（ＴｉＮｘ）薄膜層からなる
前記バリア層を形成したことを特徴とする集積回路の製
造方法。 - 【請求項６】 内部に基板が配置されるとともに所定の
真空度に保持された真空槽、前記基板近傍に流量を調整
された窒素ガスを導入するガス導入管、またこの基板に
向けて蒸着物質の蒸気を噴出し、この蒸着物質の蒸気も
しくはクラスターを発生させる蒸気発生源、この蒸着物
質の蒸気もしくはクラスターの一部をイオン化するイオ
ン化手段およびイオン化された蒸気もしくはクラスター
イオンを加速制御し、イオン化されていない蒸着物質の
蒸気もしくはクラスターと共に前記基板に輸送する加速
手段によって構成されるクラスター型イオン源を備えた
ことを特徴とする集積回路の薄膜形成装置。 - 【請求項７】 内部に基板が配置されるとともに所定の
真空度に保持された真空槽、前記基板近傍に流量を調整
された窒素ガスの混合ガスもしくは窒素元素を含む混合
ガスを導入するガス導入管、またこの基板に向けて蒸着
物質の蒸気を噴出し、この蒸着物質の蒸気もしくはクラ
スターを発生させる蒸気発生源、この蒸着物質の蒸気も
しくはクラスターの一部をイオン化するイオン化手段、
イオン化された蒸気もしくはクラスターイオンを加速制
御し、イオン化されていない蒸着物質の蒸気もしくはク
ラスターと共に基板に輸送する加速手段によって構成さ
れるクラスター型イオン源と、 前記真空層内に設けられた不活性ガス導入管、不活性ガ
スの導入部分に配置された電子ビーム引き出し電極と電
子ビーム放出手段からなる、不活性ガスをイオン化する
ガスイオン化手段、この電子ビーム放出手段によりイオ
ン化された不活性ガスを加速制御する加速手段によって
構成されるガスイオン源と、を備えたことを特徴とする
集積回路の薄膜形成装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4004636A JPH05195210A (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 集積回路、その製造方法およびその薄膜形成装置 |
| EP93100189A EP0551117A2 (en) | 1992-01-08 | 1993-01-07 | Large scale integrated circuit device and thin film forming method and apparatus for the same |
| KR1019930000136A KR0126457B1 (ko) | 1992-01-08 | 1993-01-07 | 집적회로, 그 제조방법 및 그 박막형성장치 |
| US08/414,014 US5561326A (en) | 1992-01-08 | 1995-03-30 | Large scale integrated circuit device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4004636A JPH05195210A (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 集積回路、その製造方法およびその薄膜形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05195210A true JPH05195210A (ja) | 1993-08-03 |
Family
ID=11589493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4004636A Pending JPH05195210A (ja) | 1992-01-08 | 1992-01-14 | 集積回路、その製造方法およびその薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05195210A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006342371A (ja) * | 2005-06-07 | 2006-12-21 | Bridgestone Corp | 導電性化合物薄膜及びその成膜方法 |
-
1992
- 1992-01-14 JP JP4004636A patent/JPH05195210A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006342371A (ja) * | 2005-06-07 | 2006-12-21 | Bridgestone Corp | 導電性化合物薄膜及びその成膜方法 |
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