JPH09306870A - バリア膜の形成方法 - Google Patents
バリア膜の形成方法Info
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- JPH09306870A JPH09306870A JP12043696A JP12043696A JPH09306870A JP H09306870 A JPH09306870 A JP H09306870A JP 12043696 A JP12043696 A JP 12043696A JP 12043696 A JP12043696 A JP 12043696A JP H09306870 A JPH09306870 A JP H09306870A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＴｉＣｌ４／ＮＨ３ガス系を用いたＣＶＤ法
によりＴｉＮ薄膜を堆積させた場合、膜中にＣｌが残留
する。また、上記のＣＶＤ法により得られるＴｉＮ膜は
柱状構造を有しているため、Ｃｕに対するバリア性が低
い。 【解決手段】 酸化膜中にトレンチが形成されたシリコ
ン基板２を基板保持部３上に保持し、チャンバー１の内
部を真空ポンプ１７で排気した後、基板加熱機構４によ
り基板２を加熱する。基板温度が安定した後、ＮＨ３ガ
スをバルブ１２を開けて供給する。次に、バルブ１０と
バルブ１４を開け、ＴｉＣｌ４とＢ２Ｈ６をシャワーヘ
ッド１５より供給し、Ｂを含むＴｉＮ膜を基板２のトレ
ンチに堆積させる。Ｂ２Ｈ６の強い還元性によりＴｉＮ
膜中の残留塩素濃度が少量で、また、膜中にＢが添加さ
れた結果、膜の構造が柱状からアモルファスに変化し、
配線材料として銅を使用した場合にも十分なバリア性を
示す。
によりＴｉＮ薄膜を堆積させた場合、膜中にＣｌが残留
する。また、上記のＣＶＤ法により得られるＴｉＮ膜は
柱状構造を有しているため、Ｃｕに対するバリア性が低
い。 【解決手段】 酸化膜中にトレンチが形成されたシリコ
ン基板２を基板保持部３上に保持し、チャンバー１の内
部を真空ポンプ１７で排気した後、基板加熱機構４によ
り基板２を加熱する。基板温度が安定した後、ＮＨ３ガ
スをバルブ１２を開けて供給する。次に、バルブ１０と
バルブ１４を開け、ＴｉＣｌ４とＢ２Ｈ６をシャワーヘ
ッド１５より供給し、Ｂを含むＴｉＮ膜を基板２のトレ
ンチに堆積させる。Ｂ２Ｈ６の強い還元性によりＴｉＮ
膜中の残留塩素濃度が少量で、また、膜中にＢが添加さ
れた結果、膜の構造が柱状からアモルファスに変化し、
配線材料として銅を使用した場合にも十分なバリア性を
示す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はバリア膜の形成方法
に係り、特に大規模集積回路（ＬＳＩ）などの半導体装
置における電極接続孔に、化学気相成長（ＣＶＤ；chem
ical vapor deposition）によりバリアメタル層として
ホウ素（Ｂ）を含むチタン・ナイトライド（窒化チタ
ン：ＴｉＮ）膜で被覆するＴｉＮ系バリア膜の形成方法
に関する。
に係り、特に大規模集積回路（ＬＳＩ）などの半導体装
置における電極接続孔に、化学気相成長（ＣＶＤ；chem
ical vapor deposition）によりバリアメタル層として
ホウ素（Ｂ）を含むチタン・ナイトライド（窒化チタ
ン：ＴｉＮ）膜で被覆するＴｉＮ系バリア膜の形成方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩなどの半導体装置においては、配
線工程における熱処理により電極接続孔底部において、
配線材料であるアルミニウム（Ａｌ）金属あるいはアル
ミニウムと銅（Ｃｕ）の合金と基板シリコン（Ｓｉ）が
反応し、接合が破壊される問題が生じる。このことを避
けるために、従来より配線金属と基板Ｓｉとの間に、Ｔ
ｉＮ薄膜をバリア膜として堆積させることが行われてい
る。
線工程における熱処理により電極接続孔底部において、
配線材料であるアルミニウム（Ａｌ）金属あるいはアル
ミニウムと銅（Ｃｕ）の合金と基板シリコン（Ｓｉ）が
反応し、接合が破壊される問題が生じる。このことを避
けるために、従来より配線金属と基板Ｓｉとの間に、Ｔ
ｉＮ薄膜をバリア膜として堆積させることが行われてい
る。
【０００３】これはＴｉＮが９００度以上の高温でもＳ
ｉと反応せず、更に燐（Ｐ）やホウ素（Ｂ）などの基板
Ｓｉ中の不純物が拡散することを抑制し、更にはＡｌが
基板Ｓｉ中に拡散することを抑制することができるため
である。
ｉと反応せず、更に燐（Ｐ）やホウ素（Ｂ）などの基板
Ｓｉ中の不純物が拡散することを抑制し、更にはＡｌが
基板Ｓｉ中に拡散することを抑制することができるため
である。
【０００４】従来、チタン（Ｔｉ）ターゲットとアルゴ
ン（Ａｒ）＋窒素（Ｎ２）混合ガスを用いた反応性スパ
ッタ法により接続孔底部にこのバリア層のＴｉＮ薄膜を
堆積してきた。しかしながら、半導体装置の微細化に伴
い、配線接続孔の直径が０．５ミクロン以下に狭くな
り、かつ、接続孔の直径に対する孔の深さの比（アスペ
クト比）が大きくなった結果、通常の反応性スパッタ法
によるＴｉＮ膜の埋め込み形状の劣化が問題となってき
ている。
ン（Ａｒ）＋窒素（Ｎ２）混合ガスを用いた反応性スパ
ッタ法により接続孔底部にこのバリア層のＴｉＮ薄膜を
堆積してきた。しかしながら、半導体装置の微細化に伴
い、配線接続孔の直径が０．５ミクロン以下に狭くな
り、かつ、接続孔の直径に対する孔の深さの比（アスペ
クト比）が大きくなった結果、通常の反応性スパッタ法
によるＴｉＮ膜の埋め込み形状の劣化が問題となってき
ている。
【０００５】埋め込み形状が劣化すると、ＴｉＮは主に
電極孔上部に堆積し、電極用の微細孔の底部には堆積し
ないため、良好な電極形成ができなくなり、前記接合破
壊等の問題が生じる。この問題を回避することを目的と
して、スパッタ粒子の方向性を制御したコリメートスパ
ッタ法やロングスロースパッタ法などが開発されている
が、半導体装置がより微細化された場合には、従来のス
パッタ法と同様に、埋め込み形状が劣化する可能性があ
る。
電極孔上部に堆積し、電極用の微細孔の底部には堆積し
ないため、良好な電極形成ができなくなり、前記接合破
壊等の問題が生じる。この問題を回避することを目的と
して、スパッタ粒子の方向性を制御したコリメートスパ
ッタ法やロングスロースパッタ法などが開発されている
が、半導体装置がより微細化された場合には、従来のス
パッタ法と同様に、埋め込み形状が劣化する可能性があ
る。
【０００６】この問題を解決するために、化学気相成長
（ＣＶＤ）法によるＴｉＮ薄膜堆積技術が開発されてい
る（例えば特開昭６３−１７４３１９号公報、特開平６
−２８３５３２号公報など）。これは、加熱された基板
表面及び気相中での化学反応を利用し、接続孔底部及び
側壁にＴｉＮ膜を堆積させる方法である。ＴｉＮのＣＶ
Ｄ法には、Ｔｉの原料ガスとして有機金属ガスを用いる
有機金属ＣＶＤ（ＭＯＣＶＤ）法と、塩化物を用いるク
ロライド法に大別される。
（ＣＶＤ）法によるＴｉＮ薄膜堆積技術が開発されてい
る（例えば特開昭６３−１７４３１９号公報、特開平６
−２８３５３２号公報など）。これは、加熱された基板
表面及び気相中での化学反応を利用し、接続孔底部及び
側壁にＴｉＮ膜を堆積させる方法である。ＴｉＮのＣＶ
Ｄ法には、Ｔｉの原料ガスとして有機金属ガスを用いる
有機金属ＣＶＤ（ＭＯＣＶＤ）法と、塩化物を用いるク
ロライド法に大別される。
【０００７】一般には、後者のクロライド法により得ら
れる膜の方が良好な膜質及び良好な電極埋め込み形状を
有するとされ、例えばＴｉの原料ガスとして四塩化チタ
ン（ＴｉＣｌ４）、窒素の原料ガスとしてアンモニア
（ＮＨ３）を使用し、加熱した基板上で原料ガスの熱分
解及び還元反応を利用してＴｉＮ薄膜を堆積させる。
れる膜の方が良好な膜質及び良好な電極埋め込み形状を
有するとされ、例えばＴｉの原料ガスとして四塩化チタ
ン（ＴｉＣｌ４）、窒素の原料ガスとしてアンモニア
（ＮＨ３）を使用し、加熱した基板上で原料ガスの熱分
解及び還元反応を利用してＴｉＮ薄膜を堆積させる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、良好な膜質
及び埋め込み形状が比較的容易に得られる従来のＴｉＣ
ｌ４／ＮＨ３ガス系を用いたＣＶＤ法によりＴｉＮ薄膜
を堆積させた場合、膜中に原料ガスの構成元素である塩
素（Ｃｌ）が残留する問題が起こる。膜中に残留した塩
素は、配線腐食の原因となり、半導体装置の特性劣化あ
るいは長期信頼性を劣化させる原因となる。膜中の塩素
濃度を低減させるには、成膜温度を高くする必要がある
が、他のプロセスとの整合性を考慮すると、単に成膜温
度を上昇させることはできない。更に、上記のＣＶＤ法
により得られるＴｉＮ膜は柱状構造を有しているため、
次期配線材料として検討されている銅（Ｃｕ）に対する
バリア性が低い問題がある。
及び埋め込み形状が比較的容易に得られる従来のＴｉＣ
ｌ４／ＮＨ３ガス系を用いたＣＶＤ法によりＴｉＮ薄膜
を堆積させた場合、膜中に原料ガスの構成元素である塩
素（Ｃｌ）が残留する問題が起こる。膜中に残留した塩
素は、配線腐食の原因となり、半導体装置の特性劣化あ
るいは長期信頼性を劣化させる原因となる。膜中の塩素
濃度を低減させるには、成膜温度を高くする必要がある
が、他のプロセスとの整合性を考慮すると、単に成膜温
度を上昇させることはできない。更に、上記のＣＶＤ法
により得られるＴｉＮ膜は柱状構造を有しているため、
次期配線材料として検討されている銅（Ｃｕ）に対する
バリア性が低い問題がある。
【０００９】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
良好な接続孔埋め込み形状を有し、バリア性が高く、膜
中の塩素濃度が低い膜を形成できるバリア膜の形成方法
を提供することを目的とする。
良好な接続孔埋め込み形状を有し、バリア性が高く、膜
中の塩素濃度が低い膜を形成できるバリア膜の形成方法
を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、接続孔の底面及び側面に、構成元素として
窒素を含むガス及び四塩化チタンを原料ガスとして使用
した化学気相成長法により窒化チタン膜によるバリア膜
を成長させる方法であって、原料ガスと共にジボランガ
スを供給し、接続孔の底面及び側面に、ホウ素を含む窒
化チタン膜によるバリア膜を堆積するようにしたもので
ある。
成するため、接続孔の底面及び側面に、構成元素として
窒素を含むガス及び四塩化チタンを原料ガスとして使用
した化学気相成長法により窒化チタン膜によるバリア膜
を成長させる方法であって、原料ガスと共にジボランガ
スを供給し、接続孔の底面及び側面に、ホウ素を含む窒
化チタン膜によるバリア膜を堆積するようにしたもので
ある。
【００１１】本発明では、接続孔の底面及び側面に、ホ
ウ素（Ｂ）を含む窒化チタン（ＴｉＮ）膜によるバリア
膜を化学気相成長法により堆積するに際し、構成元素と
して窒素（Ｎ）を含むガス及び四塩化チタン（ＴｉＣｌ
4）ガスと共に、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）ガスを供給するよ
うにしたため、Ｂ2Ｈ6の強い還元作用により成膜中の表
面から塩素が効率よく引き抜かれ、従来方法では塩素が
大量に残留する成膜温度においても、残留塩素濃度を低
減することができる。更に、本発明では、ＴｉＮ膜中に
Ｂが添加されることにより、ＴｉＮ膜の構造が従来の柱
状構造よりも密な微結晶あるいはアモルファス構造とす
ることができる。
ウ素（Ｂ）を含む窒化チタン（ＴｉＮ）膜によるバリア
膜を化学気相成長法により堆積するに際し、構成元素と
して窒素（Ｎ）を含むガス及び四塩化チタン（ＴｉＣｌ
4）ガスと共に、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）ガスを供給するよ
うにしたため、Ｂ2Ｈ6の強い還元作用により成膜中の表
面から塩素が効率よく引き抜かれ、従来方法では塩素が
大量に残留する成膜温度においても、残留塩素濃度を低
減することができる。更に、本発明では、ＴｉＮ膜中に
Ｂが添加されることにより、ＴｉＮ膜の構造が従来の柱
状構造よりも密な微結晶あるいはアモルファス構造とす
ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。
て図面と共に説明する。
【００１３】図１は本発明方法の一実施の形態に適用す
るＣＶＤ装置の模式図を示す。同図において、Ｔｉの原
料ガスとしてＴｉＣｌ４、Ｎの原料ガスとしてＮＨ３を
用いた。更に、これらの原料ガスに加えてＨ２により１
％希釈したジボラン（Ｂ２Ｈ６）を添加した。１％希釈
したのは、原料ガスの毒性が高くて１００％で使用した
くなく、またガスの流量制御の際に希釈したガスの方が
使い易いからである。
るＣＶＤ装置の模式図を示す。同図において、Ｔｉの原
料ガスとしてＴｉＣｌ４、Ｎの原料ガスとしてＮＨ３を
用いた。更に、これらの原料ガスに加えてＨ２により１
％希釈したジボラン（Ｂ２Ｈ６）を添加した。１％希釈
したのは、原料ガスの毒性が高くて１００％で使用した
くなく、またガスの流量制御の際に希釈したガスの方が
使い易いからである。
【００１４】このＣＶＤ装置は、チャンバー１と、その
中にある基板２を保持する基板保持部３と、基板２及び
基板保持部３を加熱するための基板加熱機構４と、基板
２の温度を測定するための熱電対５と、基板加熱機構４
への電力供給と温度制御を行う温度制御系６と、バブラ
ー７に保持されたＴｉＣｌ４の温度を変化させる恒温槽
８と、ＴｉＣｌ４の供給・停止を制御するマスフローコ
ントローラ９及びバルブ１０と、ＮＨ３ガスの供給・停
止を制御するマスフローコントローラ１１及びバルブ１
２と、Ｂ２Ｈ６ガスの供給・停止を制御するマスフロー
コントローラ１３及びバルブ１４と、それらのガスを基
板２の表面に供給するシャワーヘッド１５と、導入され
た前記原料ガスの圧力をチャンバー１の内部で一定に維
持する圧力調整用可変バルブ１６と、真空ポンプ１７
と、チャンバー１内部の圧力を測る圧力計１８と、Ｎ系
原料をプラズマにより分解するためのプラズマ源１９
と、プラズマ源１９へのＮＨ３ガスの供給・停止を司る
バルブ２０とを有する。
中にある基板２を保持する基板保持部３と、基板２及び
基板保持部３を加熱するための基板加熱機構４と、基板
２の温度を測定するための熱電対５と、基板加熱機構４
への電力供給と温度制御を行う温度制御系６と、バブラ
ー７に保持されたＴｉＣｌ４の温度を変化させる恒温槽
８と、ＴｉＣｌ４の供給・停止を制御するマスフローコ
ントローラ９及びバルブ１０と、ＮＨ３ガスの供給・停
止を制御するマスフローコントローラ１１及びバルブ１
２と、Ｂ２Ｈ６ガスの供給・停止を制御するマスフロー
コントローラ１３及びバルブ１４と、それらのガスを基
板２の表面に供給するシャワーヘッド１５と、導入され
た前記原料ガスの圧力をチャンバー１の内部で一定に維
持する圧力調整用可変バルブ１６と、真空ポンプ１７
と、チャンバー１内部の圧力を測る圧力計１８と、Ｎ系
原料をプラズマにより分解するためのプラズマ源１９
と、プラズマ源１９へのＮＨ３ガスの供給・停止を司る
バルブ２０とを有する。
【００１５】図２は本発明方法の一実施の形態を基板構
造を示す模式図を示す。同図において、シリコン基板２
１上には、ＣＶＤ法により約１ミクロンの厚さのシリコ
ン酸化膜２２が堆積されている。その上にフォトレジス
トを塗布し、通常のマスク露光、ドライエッチングによ
り、図２に示すように幅０．２５ミクロン、深さ１ミク
ロンのトレンチ２３が形成されている。その後、酸素ガ
スを用いたアッシングにより、残ったレジストが除去さ
れて図２に示す基板構造が作製される。
造を示す模式図を示す。同図において、シリコン基板２
１上には、ＣＶＤ法により約１ミクロンの厚さのシリコ
ン酸化膜２２が堆積されている。その上にフォトレジス
トを塗布し、通常のマスク露光、ドライエッチングによ
り、図２に示すように幅０．２５ミクロン、深さ１ミク
ロンのトレンチ２３が形成されている。その後、酸素ガ
スを用いたアッシングにより、残ったレジストが除去さ
れて図２に示す基板構造が作製される。
【００１６】次に、この基板構造を用いて図１のＣＶＤ
装置によりバリア膜を形成する方法について説明する。
図２の構造のシリコン基板２を基板保持部３上に保持
し、チャンバー１の内部を真空ポンプ１７で排気した
後、基板加熱機構４により基板２を４００度に加熱す
る。このときのシリコン基板２の温度は、熱電対５によ
り測定し温度制御系６で制御される。
装置によりバリア膜を形成する方法について説明する。
図２の構造のシリコン基板２を基板保持部３上に保持
し、チャンバー１の内部を真空ポンプ１７で排気した
後、基板加熱機構４により基板２を４００度に加熱す
る。このときのシリコン基板２の温度は、熱電対５によ
り測定し温度制御系６で制御される。
【００１７】基板温度が安定した後、ＮＨ３ガスをバル
ブ１２を開けて供給する。ＮＨ３ガス流量は、マスフロ
ーコントローラ１１により制御し、４００ｓｃｃｍとさ
れる。この実施の形態では、プラズマ源１９は使用しな
いでシャワーヘッド１５より基板２にＮＨ３ガスを供給
した。この時、圧力調整バルブ１６及び真空ポンプ１７
を使用して、チャンバー１の内部の圧力を３００ｍｍＴ
ｏｒｒに維持した。
ブ１２を開けて供給する。ＮＨ３ガス流量は、マスフロ
ーコントローラ１１により制御し、４００ｓｃｃｍとさ
れる。この実施の形態では、プラズマ源１９は使用しな
いでシャワーヘッド１５より基板２にＮＨ３ガスを供給
した。この時、圧力調整バルブ１６及び真空ポンプ１７
を使用して、チャンバー１の内部の圧力を３００ｍｍＴ
ｏｒｒに維持した。
【００１８】次に、バルブ１０とバルブ１４を開け、Ｔ
ｉＣｌ４とＢ２Ｈ６をシャワーヘッド１５より供給し、
Ｂを含むＴｉＮ膜を堆積させる。ＴｉＣｌ４とＢ２Ｈ６
の各ガス流量は、マスフローコントローラ９、１３によ
り制御し、それぞれ１０ｓｃｃｍ、５ｓｃｃｍとした。
ｉＣｌ４とＢ２Ｈ６をシャワーヘッド１５より供給し、
Ｂを含むＴｉＮ膜を堆積させる。ＴｉＣｌ４とＢ２Ｈ６
の各ガス流量は、マスフローコントローラ９、１３によ
り制御し、それぞれ１０ｓｃｃｍ、５ｓｃｃｍとした。
【００１９】他の成長条件は同一にして、成膜中にＢ２
Ｈ６を供給しない場合には、得られたＴｉＮ膜中には１
０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の塩素が残留していた。ここ
で、膜中の残留塩素濃度は二次イオン質量分析器（ＳＩ
ＭＳ：Secondary Ion Mass Spectrometer）により定量
的に分析した。Ｂ２Ｈ６を供給しない場合には、ＴｉＮ
バリア膜を用いてアルミ配線を形成しても、すぐにアル
ミ配線が塩素により腐食し断線が生じた。また、得られ
た膜は柱状構造を有しており、配線材料として銅を用い
た場合、十分なバリア性が得られず半導体装置の特性が
劣化した。
Ｈ６を供給しない場合には、得られたＴｉＮ膜中には１
０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の塩素が残留していた。ここ
で、膜中の残留塩素濃度は二次イオン質量分析器（ＳＩ
ＭＳ：Secondary Ion Mass Spectrometer）により定量
的に分析した。Ｂ２Ｈ６を供給しない場合には、ＴｉＮ
バリア膜を用いてアルミ配線を形成しても、すぐにアル
ミ配線が塩素により腐食し断線が生じた。また、得られ
た膜は柱状構造を有しており、配線材料として銅を用い
た場合、十分なバリア性が得られず半導体装置の特性が
劣化した。
【００２０】一方、成膜中にＢ２Ｈ６を供給したこの実
施の形態により得られたＴｉＮ膜中には残留塩素濃度が
１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満と少量であり、残留塩
素濃度が配線腐食の原因とはならなかった。また、膜中
にＢが添加された結果、膜の構造が柱状からアモルファ
スに変化し、配線材料として銅を使用した場合にも十分
なバリア性を示し、半導体装置の特性劣化を抑制するこ
とができた。電極孔であるトレンチの埋め込み形状とし
ては、Ｂ２Ｈ６を供給しない場合には、ステップカバレ
ッジ（トレンチの底部とシリコン酸化膜上部の膜厚の
比）がほぼ１００％であったのに対し、Ｂ２Ｈ６を供給
することにより、約８５％に低下した。しかし、このス
テップカバレッジでも実用上十分であり、良好な埋め込
み形状が実現された。
施の形態により得られたＴｉＮ膜中には残留塩素濃度が
１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満と少量であり、残留塩
素濃度が配線腐食の原因とはならなかった。また、膜中
にＢが添加された結果、膜の構造が柱状からアモルファ
スに変化し、配線材料として銅を使用した場合にも十分
なバリア性を示し、半導体装置の特性劣化を抑制するこ
とができた。電極孔であるトレンチの埋め込み形状とし
ては、Ｂ２Ｈ６を供給しない場合には、ステップカバレ
ッジ（トレンチの底部とシリコン酸化膜上部の膜厚の
比）がほぼ１００％であったのに対し、Ｂ２Ｈ６を供給
することにより、約８５％に低下した。しかし、このス
テップカバレッジでも実用上十分であり、良好な埋め込
み形状が実現された。
【００２１】この実施の形態において述べた良好なＢを
含むＴｉＮ膜は、この実施の形態に述べた成膜条件に限
られるものではなく、膜中の残留塩素濃度が低減され、
微結晶あるいはアモルファス結晶が得られる成膜条件が
適宜選択される。
含むＴｉＮ膜は、この実施の形態に述べた成膜条件に限
られるものではなく、膜中の残留塩素濃度が低減され、
微結晶あるいはアモルファス結晶が得られる成膜条件が
適宜選択される。
【００２２】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。装置構成は図１と同一であり、また、使用す
る基板は図２の構造を有する点は第１の実施の形態と同
様である。図２の構造を有するシリコン基板基板保持部
３上に保持し、チャンバー１の内部を真空ポンプ１７で
排気した後、基板加熱機構４により基板２を３５０度に
加熱する。このときのシリコン基板２の温度は、熱電対
５により測定し温度制御系６で制御される。
説明する。装置構成は図１と同一であり、また、使用す
る基板は図２の構造を有する点は第１の実施の形態と同
様である。図２の構造を有するシリコン基板基板保持部
３上に保持し、チャンバー１の内部を真空ポンプ１７で
排気した後、基板加熱機構４により基板２を３５０度に
加熱する。このときのシリコン基板２の温度は、熱電対
５により測定し温度制御系６で制御される。
【００２３】基板温度が安定した後、ＮＨ３ガスをプラ
ズマ源１９への供給・停止を司るバルブ２０を開けて供
給する。ＮＨ３ガス流量は、マスフローコントローラ１
１により制御し、４００ｓｃｃｍとされる。この実施の
形態では、プラズマ源１９を使用し、基板２に予め分解
したＮＨ３ガスを供給した。この時、圧力調整バルブ１
６及び真空ポンプ１７を使用して、チャンバー１の内部
の圧力を３００ｍｍＴｏｒｒに維持した。
ズマ源１９への供給・停止を司るバルブ２０を開けて供
給する。ＮＨ３ガス流量は、マスフローコントローラ１
１により制御し、４００ｓｃｃｍとされる。この実施の
形態では、プラズマ源１９を使用し、基板２に予め分解
したＮＨ３ガスを供給した。この時、圧力調整バルブ１
６及び真空ポンプ１７を使用して、チャンバー１の内部
の圧力を３００ｍｍＴｏｒｒに維持した。
【００２４】次に、バルブ１０とバルブ１４を開け、Ｔ
ｉＣｌ４とＢ２Ｈ６をシャワーヘッド１５より供給し、
Ｂを含むＴｉＮ膜を堆積させる。ＴｉＣｌ４とＢ２Ｈ６
の各ガス流量は、マスフローコントローラ９、１３によ
り制御し、それぞれ１０ｓｃｃｍ、５ｓｃｃｍとした。
ｉＣｌ４とＢ２Ｈ６をシャワーヘッド１５より供給し、
Ｂを含むＴｉＮ膜を堆積させる。ＴｉＣｌ４とＢ２Ｈ６
の各ガス流量は、マスフローコントローラ９、１３によ
り制御し、それぞれ１０ｓｃｃｍ、５ｓｃｃｍとした。
【００２５】この実施の形態においては、プラズマ源１
９を用いているため基板温度を第１の実施の形態と比較
して低温にした。しかし、プラズマ源１９を用いて予め
Ｎの反応性を高めるために、原料ガスであるＮＨ３を分
解したため、この実施の形態においても第１の実施の形
態と同様な効果が得られた。
９を用いているため基板温度を第１の実施の形態と比較
して低温にした。しかし、プラズマ源１９を用いて予め
Ｎの反応性を高めるために、原料ガスであるＮＨ３を分
解したため、この実施の形態においても第１の実施の形
態と同様な効果が得られた。
【００２６】なお、本発明は以上の実施の形態に限定さ
れるものではなく、例えば窒素を含むガスは、ＮＨ3以
外にＮ2又はＮ2Ｈ4ガスを用いることもでき、あるいは
ＮＨ3、Ｎ2及びＮ2Ｈ4の二つ又は三つの混合ガスでもよ
い。
れるものではなく、例えば窒素を含むガスは、ＮＨ3以
外にＮ2又はＮ2Ｈ4ガスを用いることもでき、あるいは
ＮＨ3、Ｎ2及びＮ2Ｈ4の二つ又は三つの混合ガスでもよ
い。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
Ｎを含むガスとＴｉＣｌ４を原料ガスとして使用したＴ
ｉＮ ＣＶＤ法において、ＴｉＮの原料ガス系に加えて
Ｂ２Ｈ６を供給するようにしたため、Ｂ2Ｈ6の強い還元
作用により成膜中の表面から塩素が効率よく引き抜か
れ、従来方法では塩素が大量に残留する成膜温度におい
ても、残留塩素濃度を低減することができ、従来に比し
半導体装置の特性や長期信頼性を向上することができ
る。
Ｎを含むガスとＴｉＣｌ４を原料ガスとして使用したＴ
ｉＮ ＣＶＤ法において、ＴｉＮの原料ガス系に加えて
Ｂ２Ｈ６を供給するようにしたため、Ｂ2Ｈ6の強い還元
作用により成膜中の表面から塩素が効率よく引き抜か
れ、従来方法では塩素が大量に残留する成膜温度におい
ても、残留塩素濃度を低減することができ、従来に比し
半導体装置の特性や長期信頼性を向上することができ
る。
【００２８】また、本発明によれば、ＴｉＮ膜中にＢが
添加されることにより、ＴｉＮ膜の構造が従来の柱状構
造よりも密な微結晶あるいはアモルファス構造とするこ
とができるため、バリア性を従来よりも向上できる。従
って、本発明によれば、接続孔において良好なステップ
カバレッジを維持しつつ、膜中の残留塩素濃度が低く、
かつ、バリア性が優れたＴｉＮバリア層薄膜を形成する
ことができる。
添加されることにより、ＴｉＮ膜の構造が従来の柱状構
造よりも密な微結晶あるいはアモルファス構造とするこ
とができるため、バリア性を従来よりも向上できる。従
って、本発明によれば、接続孔において良好なステップ
カバレッジを維持しつつ、膜中の残留塩素濃度が低く、
かつ、バリア性が優れたＴｉＮバリア層薄膜を形成する
ことができる。
【図１】本発明方法の実施の形態に適用するＣＶＤ装置
の構成図である。
の構成図である。
【図２】本発明方法の実施の形態を説明するための基板
構造を示す模式図である。
構造を示す模式図である。
１ チャンバー ２ 基板 ３ 基板保持部 ４ 基板加熱機構 ５ 熱電対 ６ 温度制御系 ７ バブラー ８ 恒温槽 ９、１１、１３ マスフローコントローラ １０、１２、１４、２０ バルブ １５ シャワーヘッド １６ 圧力調整用可変バルブ １７ 真空ポンプ １８ 圧力計 １９ プラズマ源 ２１ シリコン基板 ２２ シリコン酸化膜 ２３ トレンチ
Claims (3)
- 【請求項１】 接続孔の底面及び側面に、構成元素とし
て窒素を含むガス及び四塩化チタンを原料ガスとして使
用した化学気相成長法により窒化チタン膜によるバリア
膜を成長させる方法であって、 前記原料ガスと共にジボランガスを供給し、前記接続孔
の底面及び側面に、ホウ素を含む窒化チタン膜によるバ
リア膜を堆積することを特徴とするバリア膜の形成方
法。 - 【請求項２】 予め前記窒素を含むガスをプラズマによ
り分解して前記接続孔の底面及び側面に供給し、その後
四塩化チタンと共にジボランガスを供給し、前記接続孔
の底面及び側面に、ホウ素を含む窒化チタン膜によるバ
リア膜を堆積することを特徴とする請求項１記載のバリ
ア膜の形成方法。 - 【請求項３】 前記窒素を含むガスは、Ｎ2、ＮＨ3及び
Ｎ2Ｈ4ガスの一つ、あるいはこれらの二つ又は三つの混
合ガスであることを特徴とする請求項１又は２記載のバ
リア膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12043696A JPH09306870A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | バリア膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12043696A JPH09306870A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | バリア膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09306870A true JPH09306870A (ja) | 1997-11-28 |
Family
ID=14786169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12043696A Pending JPH09306870A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | バリア膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09306870A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003012860A3 (en) * | 2001-07-31 | 2003-11-27 | Micron Technology Inc | Boron-doped titanium nitride layer for high aspect ratio semiconductor devices |
| US6746952B2 (en) | 2001-08-29 | 2004-06-08 | Micron Technology, Inc. | Diffusion barrier layer for semiconductor wafer fabrication |
| US6824825B2 (en) | 1999-09-13 | 2004-11-30 | Tokyo Electron Limited | Method for depositing metallic nitride series thin film |
| US6888252B2 (en) | 2001-08-29 | 2005-05-03 | Micron Technology, Inc. | Method of forming a conductive contact |
-
1996
- 1996-05-15 JP JP12043696A patent/JPH09306870A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6824825B2 (en) | 1999-09-13 | 2004-11-30 | Tokyo Electron Limited | Method for depositing metallic nitride series thin film |
| WO2003012860A3 (en) * | 2001-07-31 | 2003-11-27 | Micron Technology Inc | Boron-doped titanium nitride layer for high aspect ratio semiconductor devices |
| US6696368B2 (en) | 2001-07-31 | 2004-02-24 | Micron Technology, Inc. | Titanium boronitride layer for high aspect ratio semiconductor devices |
| US6822299B2 (en) | 2001-07-31 | 2004-11-23 | Micron Technology Inc. | Boron-doped titanium nitride layer for high aspect ratio semiconductor devices |
| US6746952B2 (en) | 2001-08-29 | 2004-06-08 | Micron Technology, Inc. | Diffusion barrier layer for semiconductor wafer fabrication |
| US6791149B2 (en) | 2001-08-29 | 2004-09-14 | Micron Technology, Inc. | Diffusion barrier layer for semiconductor wafer fabrication |
| US6888252B2 (en) | 2001-08-29 | 2005-05-03 | Micron Technology, Inc. | Method of forming a conductive contact |
| US7067416B2 (en) | 2001-08-29 | 2006-06-27 | Micron Technology, Inc. | Method of forming a conductive contact |
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