JPS63181422A - 窒化チタン膜の形成方法 - Google Patents

窒化チタン膜の形成方法

Info

Publication number
JPS63181422A
JPS63181422A JP62014537A JP1453787A JPS63181422A JP S63181422 A JPS63181422 A JP S63181422A JP 62014537 A JP62014537 A JP 62014537A JP 1453787 A JP1453787 A JP 1453787A JP S63181422 A JPS63181422 A JP S63181422A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
titanium
ions
tin
forming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP62014537A
Other languages
English (en)
Inventor
Masabumi Kubota
正文 久保田
Hiroshi Imai
宏 今井
Yoji Masuda
洋司 益田
Noboru Nomura
登 野村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP62014537A priority Critical patent/JPS63181422A/ja
Publication of JPS63181422A publication Critical patent/JPS63181422A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体集積回路製造プロセス等で用いられる窒
化チタン膜の形成方法に関するものである。
従来の技術 窒化チタン(TiN)や硅化チタン(TiSiり等のチ
タンを含む薄膜は高密度集積回路の低抵抗ゲート材料、
配線材料等への応用が期待され、研究が進められている
。とりわけTiN はAIl等の金属に対して良好な拡
散バリア、エレクトロマイグレーション阻止材料となり
、TiSi工は極めてシート抵抗が低く、拡散層のシー
ト抵抗の低減、配線金属と拡散層間のコンタクト抵抗低
減に役立つものと期待されている。
TiNとTiSi  の2層構造を用いた従来のシリサ
イド化接合MO5)ランジスタの形成方法について第4
図a−eを用いて説明する。まず、周知のMO3型集積
回路プロセスによゆ第4図aに示すMO3構造をシリコ
ン基板1上に形成する。リンドープしたポリシリコンゲ
ート2はCVD酸化膜3をマスクとして形成され、その
側壁はスペーサ酸化膜4で覆われている。5はゲート酸
化膜、6はソース及びドレイン領域、7は素子間分離の
だめの酸化膜領域である。次にTi をスパッタ法また
は電子ビーム蒸着法により堆積し、数100人のTi薄
膜8を形成し、Ar等の不活性ガス中にて1oOo℃前
後で熱処理し、シリコン表面の出ているソース・ドレイ
ン拡散領域6でTi とシリコンとを反応させ、シリサ
イド領域9を形成する(第4図b)。次にこの基板をT
i のエツチング液(例えばNH4OH+2H2o2+
H20)中で処理すると未反応のTiはすべてエツチン
グされ、シリサイド化された領域にのみチタンシリサイ
ドTiSi、C9が残りシリサイド化接合6Aができる
。スペーサ酸化膜4はポリシリコンゲート2とTi薄膜
8の反応を防止するために設けられている(第4図C)
。次にCVD法によりリンガラスとノンドープのガラス
の2層からなるCVD酸化膜1oを堆積し、周知のフォ
トリソグラフィ技術、ドライエッチ技術によりシリサイ
ド化接合9上にコンタクトホール11を形成する(第4
図d)。続いてTiN膜1膜上22膜13をスパッタに
より蒸着しフォトリングラフィ技術、ドライエツチング
技術により配線領域のみにこれら2層の膜を残す(第4
図e)。通常、シリサイド化接合を形成する場合のソー
スOドレイン領域6は0.1〜0.2μmと浅いため、
TiN膜1膜上2くことができない。
A2とTiSix は35C)C程度以上で簡単に反応
してしまうため、400℃を超える八2 シンタ一時に
A2が接合を越えてシリコン基板1中に拡散し、いわゆ
るA2スパイクを生じて大きな接合リークを生じるから
である。
発明が解決しようとする問題点 こうして形成されたTiN12をバリア層とする構造は
AIlスパイクを生じない安定なコンタクトとなるが、
他方製造プロセス上では次の様な問題があることが明ら
かとなってきた。
■ TiN膜には適切な反応性ドライエツチングのでき
るガスが現在のところ逐ぐ、フォトレジストや他の材料
との選択比の小さいいわゆるスパッタ性の強いエツチン
グを行なわざるを得ない。このため、エツチング中にパ
ターンシフトを生じ、また残渣のために配線間の短絡を
生じたり、長時間イオンでたたかれるためにデバイス中
に損傷を残したりすることがある。このため微細なパタ
ーンの形成が難しい。
■ スパッタ法でTiN12を形成する場合、コンタク
トホール11が微細かつ垂直になるとその底面にTLN
が付着しにくく々す、バリア層としての信頼性に欠ける
■ TiN膜はスパッタ法以外にもTiを含む膜を熱窒
化することにより形成できるが、そのためには1000
℃以上の熱処理が必要でその間不納物プロファイルの変
化等の望ましくない現象を生じる。
本発明はこの様な従来のバリア層形成方法の問題点に鑑
みてなされたもので、微細なコンタクトホールにも信頼
性の良いバリア層を比較的低温下で形成する方法を提供
しようとするものである。
また本発明の他の目的は、T i N/l’1.の2層
構造を用いてへ2配線のエレクトロマイグレーション現
象発生を抑制する際に、T i N/111.配線の微
細パターン形成を容易にしようとするものである。
A4配線のエレクトロマイグレーション発生を抑制する
ために、へ2配線上にTiN  膜を形成することが効
果的であるが、他方微細配線には余り適用されていなか
った。なぜならば先にも触れた様にTiN はドライエ
ツチングが難しくエツチング中にパターンシフトを生じ
、微細パターン形成が困難であったからである。
本発明はこの様なエレクトロマイグレーション抑制のた
めのTiN/Aff  2層構造を微細配線に適用可能
にする方法を提供しようとするものである。
問題点を解決するだめの手段 上記の様な問題点を解決するために本発明は、TiN膜
を形成する工程にイオン打込み法を適用する。すなわち
あらかじめチタン膜またはチタン化合物膜を堆積してお
き、これに窒素イオンまたは窒素を含む化合物イオンを
イオン打込みすることにより、TiN膜を形成しようと
するものである。
作  用 TiN膜が必要とされる殆んどの場合はせいぜい110
0nから200nm程度迄の極く薄いTiN 膜で充分
である。このためチタン膜またはチタン化合物膜に数K
eV から数10KeVの加速エネルギーで窒素または
窒素化合物をイオン打込みする事によりこの程度の厚み
のTiN  膜を形成できる。この際、イオン打込みは
通常の半導体装置の製造工程で使用される様な質量分析
を必ずしも必要としない。イオンの純度に対する要求が
TiN 膜を必要としている工程ではかなしゆるやかだ
からである。
あらかじめチタン膜あるいはチタン化合物膜を、必要と
する微細パターンに加工しておき、次に窒素原子まだは
窒素化合物を基板全体にイオン打込みすることにより上
層がTiN  層となった微細なパターンを得ることが
できる。あるいはチタン膜あるいはチタン化合物上のT
iN  膜を形成したい部分のみを開口し、他の領域を
イオン打込み阻止材料でマスクしてイオン打込みするこ
とにより部分的にTiN膜を形成しようとするのが本発
明の方法である。
実施例 本発明について実施例を用いて詳細に説明する。
第1図aから第1図すは本発明をシリサイド化接合MO
8集積回路に適用した例である。シリサイド化接合形成
を経てコンタクトホール11形成までの工程(第1図a
−c)までは従来例と同様である。コンタクトホールの
底部のチタンシリサイドTiSi工9は0.1〜0.2
μと薄い。この一部をTiN 化するために、第1図d
に示す様に窒素イオ7(N”)を1〜40 KeV 、
5X1016/cM −5X1017/iの範囲でイオ
ン打込みした。ドーズ量はチタンの原子密度とほぼ同等
になる様に選んだ。イオン打込みはビーム電流を犬とす
るため、質量分析は行なわれなかった。この場合、イオ
ンソースでは窒素ガスを用いているため、イオン流には
窒素イオンのみならず、窒素分子も含まれる。
イオン打込み後、Ar中にて700℃数分間のラピッド
サーマルアニールを行ない、イオン打込みによるシリサ
イド化接合中の損傷を回復し、同時にTiN膜12Aの
低抵抗化を図った。
この後、第1図eに示す様にAn配線13を形成し、シ
リサイド化接合を有するMOSトランジスタができあが
る。この様にイオン打込み法によりTiNバリアメタル
を形成することにより、従来プロセスで生じたようなコ
ンタクトホールでのTiN膜の堆積不良や微細配線形成
の際の不良は生シナイ。TiN 膜12Aはコンタクト
ホール11の開口部にのみ自己整合で形成されるため、
歩留りが良い。
本実施例ではチタンシリサイド領域9を形成して後にイ
オン打込みを行なったが、順を逆にすることもできる。
すなわち第1図aの工程の後第2図に示す様に、Ti薄
膜8を全面ば蒸着し、TiNを形成したい部分のみを開
口するマスクでフォトレジスト14のパターン出しを行
なう。このフォトレジストをマスクとして窒素イオン打
込みを行ない、所望の領域にのみTiN12Bを形成す
ることができる。この場合にはTi薄膜8Aの厚みを決
める際、TiN12Bに変質する分を考慮し少し厚くし
て、後工程のシリサイド接合形成にそなえる必要がある
。以下の工程は従来例と同様に取扱うことができる。
第3図a、bは本発明を配線のエレクトロマイグレーシ
ョン抑制に適用した第2の実施例を示している。まず、
第3図aに示す様にシリコン基板1上に形成されたフィ
ールド酸化膜16上にAQ膜、チタン膜をスパッタ法に
よりそれぞれ〜600nm、〜50nm形成し、公知の
フォトリソグラフィー技術によりフォトレジスト(図示
せず)でパターン出しする。このフォトレジストをマス
クとして塩素及び四塩化硅素を主体とするガス系でプラ
ズマエツチングを行なう。酸素プラズマ等を用いてフォ
トレジストを除去し、微細パターンのA2配線16、チ
タン膜17が得られる。次に加速エネルギー数KeVか
ら数10KeVで窒素イオン流をシリコン基板全面に照
射する。ドーズ量はチタンの原子密度とほぼ同等になる
様6×1o 〜5x1o  /cni とした(第3図
b)。これによりチタン膜17は窒化し、TiN膜1日
となる。この方法によれば、あらかじめパターンはチタ
ン膜17、An配線16形成時点で確定しているため、
従来法で問題となったTiN  エツチング時のパター
ンシフト等の問題は生じない。TiN膜/Af!、膜の
2層構造とすることで、All膜層層際に比べるとヒル
ロックの発生が極めて少なくなり、エレクトロマイグレ
ーションも発生しにくくなることは言うまでもない。こ
の実施例ではA2膜16上にチタン膜17を形成すると
したが、チタン膜17の代りにチタンシリサイド膜を用
いても何らさしつかえない。
発明の効果 この様に本発明を適用することによりサブミクロンルー
ルでの■ コンタクトバリアメタルの形成、■ 金属配
線のエレクトロマイグレーション抑止膜の形成、を高歩
留りで信頼性よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図a、b、c、d、eは本発明の一実施例を説明す
るだめの工程断面図、第2図は本発明の他の実施例を示
す断面図、第3図a、bは本発明のさらに他の実施例を
説明するための工程断面図、第4図a、b、c、d、e
は従来例を説明するための工程断面図である。 1・・・・・・シリコン基板、8,8A・・・・・・チ
タン薄膜、9・・・・・・シリサイド領域、12A、1
2B・・・・・・TiN。 13.16・・・・・・A2配線、17・・・・・・チ
タン膜、18・・・・・・TiN膜。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名!−
シリコン基板 2−、l?リシリコンゲート 3−CVD酸イと、膜 l −シリコン墓叔 I5−酸化膜 16−   パノ 配 祿 1’l  −+  ダ  ン 膜 1B−TiNM 第3図 1− ンリコン@扱 2− ポリシリコンケート 3−CVD酸イ乙バ寓 4− スペーサ鮫化膜 g−ソリサイト化併合

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)チタン膜またはチタン化合物を含む膜に窒素イオ
    ンまたは窒素原子を含むイオンをイオン打込みしてなる
    窒化チタン膜の形成方法。
  2. (2)膜中に含まれるチタン原子密度とほぼ同程度にな
    る様にドーズ量、加速エネルギーを設定してイオン打込
    みする特許請求の範囲第1項に記載の窒化チタン膜の形
    成方法。
  3. (3)膜がチタンシリサイドである特許請求の範囲第1
    項に記載の窒化チタン膜の形成方法。
  4. (4)膜がチタンシリサイド化接合を構成している特許
    請求の範囲第1項に記載の窒化チタン膜の形成方法。
  5. (5)膜がチタン膜またはチタンシリサイド膜とアルミ
    ニウムを主体とする膜とを含む多層構造膜である特許請
    求の範囲第1項に記載の窒化チタン膜の形成方法。
  6. (6)膜をパターンニングした後に窒素イオン打込みす
    る特許請求の範囲第1項に記載の窒化チタン膜の形成方
    法。
  7. (7)膜上にマスクを形成し、前記マスク開口部を通し
    て前記膜にイオン打込みする特許請求の範囲第1項に記
    載の窒化チタン膜の形成方法。
JP62014537A 1987-01-23 1987-01-23 窒化チタン膜の形成方法 Pending JPS63181422A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62014537A JPS63181422A (ja) 1987-01-23 1987-01-23 窒化チタン膜の形成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62014537A JPS63181422A (ja) 1987-01-23 1987-01-23 窒化チタン膜の形成方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS63181422A true JPS63181422A (ja) 1988-07-26

Family

ID=11863899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62014537A Pending JPS63181422A (ja) 1987-01-23 1987-01-23 窒化チタン膜の形成方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS63181422A (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5221853A (en) * 1989-01-06 1993-06-22 International Business Machines Corporation MOSFET with a refractory metal film, a silicide film and a nitride film formed on and in contact with a source, drain and gate region
JPH0653168A (ja) * 1992-06-05 1994-02-25 Hyundai Electron Ind Co Ltd チタニウムシリサイドコンタクト製造方法
US5491365A (en) * 1991-07-12 1996-02-13 Hughes Aircraft Company Self-aligned ion implanted transition metal contact diffusion barrier apparatus
US5494860A (en) * 1995-03-14 1996-02-27 International Business Machines Corporation Two step annealing process for decreasing contact resistance
US5508212A (en) * 1995-04-27 1996-04-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. Salicide process for a MOS semiconductor device using nitrogen implant of titanium
US5656546A (en) * 1995-08-28 1997-08-12 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd Self-aligned tin formation by N2+ implantation during two-step annealing Ti-salicidation
US5874351A (en) * 1996-06-13 1999-02-23 Micron Tecnology, Inc. Sputtered metal silicide film stress control by grain boundary stuffing
US6027990A (en) * 1996-07-08 2000-02-22 Micron Technology, Inc. Using implants to lower anneal temperatures

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5221853A (en) * 1989-01-06 1993-06-22 International Business Machines Corporation MOSFET with a refractory metal film, a silicide film and a nitride film formed on and in contact with a source, drain and gate region
US5491365A (en) * 1991-07-12 1996-02-13 Hughes Aircraft Company Self-aligned ion implanted transition metal contact diffusion barrier apparatus
JPH0653168A (ja) * 1992-06-05 1994-02-25 Hyundai Electron Ind Co Ltd チタニウムシリサイドコンタクト製造方法
US5494860A (en) * 1995-03-14 1996-02-27 International Business Machines Corporation Two step annealing process for decreasing contact resistance
US5508212A (en) * 1995-04-27 1996-04-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. Salicide process for a MOS semiconductor device using nitrogen implant of titanium
US5656546A (en) * 1995-08-28 1997-08-12 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd Self-aligned tin formation by N2+ implantation during two-step annealing Ti-salicidation
US5874351A (en) * 1996-06-13 1999-02-23 Micron Tecnology, Inc. Sputtered metal silicide film stress control by grain boundary stuffing
US6054744A (en) * 1996-06-13 2000-04-25 Micron Technology Inc. Metal silicide film stress control by grain boundary stuffing
US6204173B1 (en) 1996-06-13 2001-03-20 Micron Technology, Inc. Multiple implantation and grain growth method
US6027990A (en) * 1996-07-08 2000-02-22 Micron Technology, Inc. Using implants to lower anneal temperatures

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5196360A (en) Methods for inhibiting outgrowth of silicide in self-aligned silicide process
JP3704427B2 (ja) 半導体装置の銅金属配線形成方法
KR0126906B1 (ko) 모스(mos) 집적 회로상에 자기 얼라인 코발트 규화물을 형성하는 방법
JP3168421B2 (ja) 半導体デバイスの製造方法
JPH0736403B2 (ja) 耐火金属の付着方法
JPH07335759A (ja) 半導体装置およびその形成方法
US6879043B2 (en) Electrode structure and method for fabricating the same
JPS63181422A (ja) 窒化チタン膜の形成方法
KR100280905B1 (ko) 이온금속 플라즈마 증착을 이용한 금속 샐리사이드 공정
JPH0774129A (ja) 半導体装置とその製造方法
JPS59200418A (ja) 半導体装置の製造方法
JPS6312132A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2647842B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP3185235B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH01160009A (ja) 半導体装置の製造方法
JP3341329B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH04196122A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0434926A (ja) 半導体装置の製造方法
KR100265228B1 (ko) 반도체 소자의 제조 방법
JPH0730108A (ja) Mis型半導体装置及びその製造方法
JPS63116A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0159731B2 (ja)
JPS62104078A (ja) 半導体集積回路装置の製造方法
JPS62291146A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2668380B2 (ja) 半導体装置の製造方法