JPS5913607A - 金属窒化物薄膜の製造方法 - Google Patents
金属窒化物薄膜の製造方法Info
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- JPS5913607A JPS5913607A JP11991382A JP11991382A JPS5913607A JP S5913607 A JPS5913607 A JP S5913607A JP 11991382 A JP11991382 A JP 11991382A JP 11991382 A JP11991382 A JP 11991382A JP S5913607 A JPS5913607 A JP S5913607A
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- Japan
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- nitride film
- nitrogen
- hydrogen
- thin metallic
- metallic nitride
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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
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
- C23C14/0036—Reactive sputtering
- C23C14/0057—Reactive sputtering using reactive gases other than O2, H2O, N2, NH3 or CH4
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
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】
本発明は、内部応力が小さく、かつ比抵抗の少い金属窒
化物の製造方法に関するものである。
化物の製造方法に関するものである。
一般にチタン、モリブデン、タンタル等の４ｍ点金属の
窒化物は、きわめて高い融点と高い機械的硬度を有し、
熱的・化学的にも安定であるために、各独装置・部品の
機械的・熱的保護膜として使用され、最近ではさらに半
導体集積回路の高耐熱電極材料の一つとして実用化され
つつ、条る。
窒化物は、きわめて高い融点と高い機械的硬度を有し、
熱的・化学的にも安定であるために、各独装置・部品の
機械的・熱的保護膜として使用され、最近ではさらに半
導体集積回路の高耐熱電極材料の一つとして実用化され
つつ、条る。
金属窒化物＃膜を半導体集積回路の１！極材料として用
いる場合、比抵抗が低いことが第１の条件である。
いる場合、比抵抗が低いことが第１の条件である。
一般に、チタン、ジルコニウムなどの窒化物はバルクで
比較すると、もとの金属元素よシも比抵抗が小さくなる
ことが知られている。しかし、電極材料に用いる厚さ数
１００〜数１０００Ｘの１ｇ膜では、種々の散乱機構の
ために比抵抗は一般に高くなる傾向があり、これを下げ
ることが一つの１要な技術となっている。
比較すると、もとの金属元素よシも比抵抗が小さくなる
ことが知られている。しかし、電極材料に用いる厚さ数
１００〜数１０００Ｘの１ｇ膜では、種々の散乱機構の
ために比抵抗は一般に高くなる傾向があり、これを下げ
ることが一つの１要な技術となっている。
例えば、窒化チタン薄膜を窒素・アルゴン混合ガス中の
反応性スパッタリングにより得る場合、窒素分圧、窒素
・アルゴン混合ガス圧力を増加させると窒化チタン薄膜
の元素組成、膜中の不純物の影響により比抵抗は増加す
るため、通常は放電が持続できる最小の圧力に設定され
る。また、さらに比抵抗を下げるために基板に負の直流
バイアス電圧を印加することが効果的である。
反応性スパッタリングにより得る場合、窒素分圧、窒素
・アルゴン混合ガス圧力を増加させると窒化チタン薄膜
の元素組成、膜中の不純物の影響により比抵抗は増加す
るため、通常は放電が持続できる最小の圧力に設定され
る。また、さらに比抵抗を下げるために基板に負の直流
バイアス電圧を印加することが効果的である。
第１図は、基板に負のバイアス電圧を印加したスパッタ
リング装置の概略図を示すものであシ、図においてｌは
真空チャンバ、２け排気系、３はチタン、モリブデン、
メンタル等の金属ターゲット、４はしやへい板、５は高
周波電諒回路、６は基板、７はバイアス電源、８はガス
導入口、９は流量調節弁である。第２図は窒化チタン薄
膜の場合の換の比抵抗と膜内に発生した内部応力につい
て、基板バイアスの効果を示したグラフである。
リング装置の概略図を示すものであシ、図においてｌは
真空チャンバ、２け排気系、３はチタン、モリブデン、
メンタル等の金属ターゲット、４はしやへい板、５は高
周波電諒回路、６は基板、７はバイアス電源、８はガス
導入口、９は流量調節弁である。第２図は窒化チタン薄
膜の場合の換の比抵抗と膜内に発生した内部応力につい
て、基板バイアスの効果を示したグラフである。
縦軸のρは比抵抗、σは内部応力、横軸ＶＢはバイアス
電圧を示す。このデータは窒素分圧２−８ ｍ Ｔｏｒ
ｒ １窒素・アルゴン混合ガス圧力１６．８ ｍ Ｔｏ
ｒｒ 、高周波電力４００ Ｗ Ｌｖ場合である。
電圧を示す。このデータは窒素分圧２−８ ｍ Ｔｏｒ
ｒ １窒素・アルゴン混合ガス圧力１６．８ ｍ Ｔｏ
ｒｒ 、高周波電力４００ Ｗ Ｌｖ場合である。
このように、基板バイアス印加は窒化チタン薄膜の比抵
抗の低減に対してきわめて効果的ではあるが、反面ｊ良
内に著しい内部応力σが発生するため、半導体集積回路
を製造する際にウエノ・のそシにより微細パターンの形
成が困難となること、膜が厚い場合にはクラックやはが
れが発生するなど著しい障害の原因となつ−Ｃいた。
抗の低減に対してきわめて効果的ではあるが、反面ｊ良
内に著しい内部応力σが発生するため、半導体集積回路
を製造する際にウエノ・のそシにより微細パターンの形
成が困難となること、膜が厚い場合にはクラックやはが
れが発生するなど著しい障害の原因となつ−Ｃいた。
本発明は、以上の問題を解決するために、窒素、アルゴ
ン混合ガス中にさらに水素を添加し、基板に直流バイア
スを印加することなしに、金属窒化物ＮＩＮの比抵抗を
実用上問題ないレベルにまで下げることを目的とするも
のである。
ン混合ガス中にさらに水素を添加し、基板に直流バイア
スを印加することなしに、金属窒化物ＮＩＮの比抵抗を
実用上問題ないレベルにまで下げることを目的とするも
のである。
前記の目的を達成するため、本発明は４電性を有する金
属窒化物薄膜を反応性スパッタ法で形成する金属窒化物
薄膜の製造方法において、窒素。
属窒化物薄膜を反応性スパッタ法で形成する金属窒化物
薄膜の製造方法において、窒素。
アルゴン混合ガスに水素を添加した雰囲ヌ（で形成する
ことを特徴とする金属窒化物薄膜のｇＡ造力法を発明の
要旨とするものである。
ことを特徴とする金属窒化物薄膜のｇＡ造力法を発明の
要旨とするものである。
次に本発明の実施例を１１ｔ’５ ＭＪ図面について説
明する。なお実施例は一つの例示であって、本発明の精
神を逸脱しない範囲内で、柚々の変更あるいは改良を行
いつることは云う丑でもない。
明する。なお実施例は一つの例示であって、本発明の精
神を逸脱しない範囲内で、柚々の変更あるいは改良を行
いつることは云う丑でもない。
本発明の実施に用いられる装置は、第１図に示すもので
あシ、手順は普ずチャンバ１内を排気後、水素をガス傳
入口８に設けられた＃ＬｊＪｆ調節弁９を調節すること
により、所定の分圧になるまで導入する。つづいて窒素
を水素の分圧との和が所定の圧力になる様に導入し、最
後にアルゴンを全圧力が所定の圧力となる壕で導入した
のち、放電を開始させ、金属窒化物薄膜を堆積させる。
あシ、手順は普ずチャンバ１内を排気後、水素をガス傳
入口８に設けられた＃ＬｊＪｆ調節弁９を調節すること
により、所定の分圧になるまで導入する。つづいて窒素
を水素の分圧との和が所定の圧力になる様に導入し、最
後にアルゴンを全圧力が所定の圧力となる壕で導入した
のち、放電を開始させ、金属窒化物薄膜を堆積させる。
このとき基板バイアスにＬ本発明の主旨からすれば、必
ずしも必要でないか、印加することは可能である。
ずしも必要でないか、印加することは可能である。
第３図は一列として、窒化チタン薄膜を窒素分圧２．８
ｍ Ｔｏｒｒ 、窒素・アルゴン混合ガス圧力を、１
６．８ ｍ Ｔｏｒｒ 、高周波電力４００Ｗとし、窒
素・アルゴン混合ガス中にさらに水素を窒素に対する分
圧比すなわちＰＨ／ＰＮが０ 、０．５およびｌと変化
させて加えた場合に堆積した窒化チタン薄膜の比抵抗の
基板バイアス依存性を示したものであシ、第４図は同様
に内部応力の水素添加の効果および基板バイアス依存性
を示したものである。第３図および第４図から、著しい
内部応力が＋ｂ生じない基板バイアスの範囲内で、水累
硝加により実用上十分な価に１で比抵抗を下げることが
可能であることを示している。この場合、基板）（イア
スをわずかに印加することは、基板バイアスを全く印加
しない場合よシも比抵抗を下げることに有効であるが、
水素添加の効果は基板バイアスが無い場合にもあり、十
分その目的は達成される。務加すべき水素の量は分圧比
”Ｈ／ＰＮで１〜２が最適であり、これを越えると比抵
抗は再び増加することが示された。
ｍ Ｔｏｒｒ 、窒素・アルゴン混合ガス圧力を、１
６．８ ｍ Ｔｏｒｒ 、高周波電力４００Ｗとし、窒
素・アルゴン混合ガス中にさらに水素を窒素に対する分
圧比すなわちＰＨ／ＰＮが０ 、０．５およびｌと変化
させて加えた場合に堆積した窒化チタン薄膜の比抵抗の
基板バイアス依存性を示したものであシ、第４図は同様
に内部応力の水素添加の効果および基板バイアス依存性
を示したものである。第３図および第４図から、著しい
内部応力が＋ｂ生じない基板バイアスの範囲内で、水累
硝加により実用上十分な価に１で比抵抗を下げることが
可能であることを示している。この場合、基板）（イア
スをわずかに印加することは、基板バイアスを全く印加
しない場合よシも比抵抗を下げることに有効であるが、
水素添加の効果は基板バイアスが無い場合にもあり、十
分その目的は達成される。務加すべき水素の量は分圧比
”Ｈ／ＰＮで１〜２が最適であり、これを越えると比抵
抗は再び増加することが示された。
第５図はそのデータの一例を示すものであシ、分圧比１
〜２に比抵抗の最小値が存在する。
〜２に比抵抗の最小値が存在する。
以上説明したように、本発明によれば反応性スパッタリ
ングにおいて窒素・アルゴン混合ガス中に水素を添加す
ることによシ、内部応力が小さく、比抵抗の小さな金属
窒化物薄膜を容易に得ることができ、この薄膜を半導体
集積回路の電極の一部に、例えば拡散障壁層として使用
すれば、耐熱性ならびに信頼性に優れた半導体集積回路
が歩貿り良く、経済的に実現することができる。
ングにおいて窒素・アルゴン混合ガス中に水素を添加す
ることによシ、内部応力が小さく、比抵抗の小さな金属
窒化物薄膜を容易に得ることができ、この薄膜を半導体
集積回路の電極の一部に、例えば拡散障壁層として使用
すれば、耐熱性ならびに信頼性に優れた半導体集積回路
が歩貿り良く、経済的に実現することができる。
ｌお水素６Ｘ加によシ比抵抗が低減される機構としては
、金属窒化物薄膜中に含まれ、かつ比抵抗を増加させる
と考えられる酸素の膜中への混入を、その強力＆Ｒ元作
用によシ抑制することが考えられる。
、金属窒化物薄膜中に含まれ、かつ比抵抗を増加させる
と考えられる酸素の膜中への混入を、その強力＆Ｒ元作
用によシ抑制することが考えられる。
第１図はスパッタリング装置の概略図、第２図は窒化チ
タン薄膜を高周波反応性スパッタリング法によシ形成し
た場合の膜の比抵抗と内部応力について基板バイアス幼
果を示すグラフ、第３図は水素・窒素・アルゴン混合ガ
ス中で同じく形成した窒化チタン薄膜の比抵抗の基板バ
イアスおよび水素添加量の効果を示すグラフ、嬉４図は
同じく内部応力の基板バイアスおよび水素砒加証の効果
を示すグラフ、第５図は水素・窒素の分圧比を変化させ
たときの比抵抗に最小値が存在することを示すグラフで
ある。 １・・真空チャンバ、２・・排Ａ糸、３・・・金属ター
ゲット、４・・しやへい板、５・・高周波電諒回路、６
・・基板、７・・バイアス電踪、８・・ガス導入口、９
・・ｆ＃ｒ、鼠調節弁 特許出願人 第１図 ↓ 第２図 ＶＢ （Ｖ） 第３図 Ｖｓ（Ｖ） 第４図 ＶＢ（ｖ）
タン薄膜を高周波反応性スパッタリング法によシ形成し
た場合の膜の比抵抗と内部応力について基板バイアス幼
果を示すグラフ、第３図は水素・窒素・アルゴン混合ガ
ス中で同じく形成した窒化チタン薄膜の比抵抗の基板バ
イアスおよび水素添加量の効果を示すグラフ、嬉４図は
同じく内部応力の基板バイアスおよび水素砒加証の効果
を示すグラフ、第５図は水素・窒素の分圧比を変化させ
たときの比抵抗に最小値が存在することを示すグラフで
ある。 １・・真空チャンバ、２・・排Ａ糸、３・・・金属ター
ゲット、４・・しやへい板、５・・高周波電諒回路、６
・・基板、７・・バイアス電踪、８・・ガス導入口、９
・・ｆ＃ｒ、鼠調節弁 特許出願人 第１図 ↓ 第２図 ＶＢ （Ｖ） 第３図 Ｖｓ（Ｖ） 第４図 ＶＢ（ｖ）
Claims (1)
- 導電性を有する金属窒化物＃膜を反応性スパッタ法で形
成する金属窒化物薄膜の製造方法において、窒素、アル
ゴン混合ガスに水素を添加した夢囲気で形成することを
特徴とする金属窒化物薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11991382A JPS5913607A (ja) | 1982-07-12 | 1982-07-12 | 金属窒化物薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11991382A JPS5913607A (ja) | 1982-07-12 | 1982-07-12 | 金属窒化物薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5913607A true JPS5913607A (ja) | 1984-01-24 |
| JPS629667B2 JPS629667B2 (ja) | 1987-03-02 |
Family
ID=14773287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11991382A Granted JPS5913607A (ja) | 1982-07-12 | 1982-07-12 | 金属窒化物薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5913607A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04365965A (ja) * | 1991-06-12 | 1992-12-17 | Toyota Autom Loom Works Ltd | エンジンの保護装置 |
| JPH0514218U (ja) * | 1991-08-08 | 1993-02-23 | 日本機械工業株式会社 | 傾斜スライド式洗掘防止装置 |
| JPH0514217U (ja) * | 1991-08-07 | 1993-02-23 | 日本機械工業株式会社 | 傾斜スライド式洗掘防止装置 |
| US5466522A (en) * | 1992-06-26 | 1995-11-14 | Eastman Kodak Company | Cobalt platinum magnetic film and method of fabrication thereof |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5428390A (en) * | 1977-08-05 | 1979-03-02 | Kuraray Co Ltd | Preparation of modified polyvinyl alcohol-type polymer |
-
1982
- 1982-07-12 JP JP11991382A patent/JPS5913607A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5428390A (en) * | 1977-08-05 | 1979-03-02 | Kuraray Co Ltd | Preparation of modified polyvinyl alcohol-type polymer |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04365965A (ja) * | 1991-06-12 | 1992-12-17 | Toyota Autom Loom Works Ltd | エンジンの保護装置 |
| JPH0514217U (ja) * | 1991-08-07 | 1993-02-23 | 日本機械工業株式会社 | 傾斜スライド式洗掘防止装置 |
| JPH0514218U (ja) * | 1991-08-08 | 1993-02-23 | 日本機械工業株式会社 | 傾斜スライド式洗掘防止装置 |
| US5466522A (en) * | 1992-06-26 | 1995-11-14 | Eastman Kodak Company | Cobalt platinum magnetic film and method of fabrication thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS629667B2 (ja) | 1987-03-02 |
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