JP2946543B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 [概要] TiN膜形成工程を有する半導体装置の製造方法に関
し、 パーティクルが少なく、膜厚を制御できるTiNの形成
方法を提供することを目的とし、 必要により第2のTi膜をSi基板上に形成し、その後Ti
N生成量以下のNを含有する第1のTi膜を形成し、次に
N含有雰囲気中でアニールを行い、N含有の第2のTi膜
をTiNに変換するように構成する。
し、 パーティクルが少なく、膜厚を制御できるTiNの形成
方法を提供することを目的とし、 必要により第2のTi膜をSi基板上に形成し、その後Ti
N生成量以下のNを含有する第1のTi膜を形成し、次に
N含有雰囲気中でアニールを行い、N含有の第2のTi膜
をTiNに変換するように構成する。
[産業上の利用分野] 本発明は、半導体装置の製造方法に関するものであ
り、さらに詳しく述べるならばTiN膜成膜工程を有する
半導体装置の製造方法に関するものである。
り、さらに詳しく述べるならばTiN膜成膜工程を有する
半導体装置の製造方法に関するものである。
近年、ICのLSI化に伴い電気的コンタクトの耐熱性が
要求されている。このためTiNがコンタクト部のバリヤ
メタルとして提供されている(「VLSI製造技術」日経BP
社、平成1年1月14日発行、第171頁)。
要求されている。このためTiNがコンタクト部のバリヤ
メタルとして提供されている(「VLSI製造技術」日経BP
社、平成1年1月14日発行、第171頁)。
[従来の技術] TiNの形成方法としては、TiターゲットをN雰囲気中
でスパッタするリアクティブスパッタ法が知られている
が、この方法ではTiとNがスパッタチャンバーで反応
し、サブミクロンのパーテイクルの原因になり易いとい
う問題がある。また、Si基板上にTiをスパッタし、Ti膜
をN雰囲気中で熱処理するTiN形成法も知られている
が、熱処理中にTiNと同時に形成されるTiSi2はSi基板の
表面状態に敏感であるため、波状になったりし、層の厚
さを制御することが難しい。
でスパッタするリアクティブスパッタ法が知られている
が、この方法ではTiとNがスパッタチャンバーで反応
し、サブミクロンのパーテイクルの原因になり易いとい
う問題がある。また、Si基板上にTiをスパッタし、Ti膜
をN雰囲気中で熱処理するTiN形成法も知られている
が、熱処理中にTiNと同時に形成されるTiSi2はSi基板の
表面状態に敏感であるため、波状になったりし、層の厚
さを制御することが難しい。
[発明が解決しようとする課題] このため、パーティクルを少なくして歩留まりや素子
の信頼性を高めるとともに、膜厚制御ができバリヤメタ
ルとしての性能がすぐれたTiNを形成する必要がある。
の信頼性を高めるとともに、膜厚制御ができバリヤメタ
ルとしての性能がすぐれたTiNを形成する必要がある。
従来、Tiをスパッタした後、例えばNH3ガス雰囲気中
で熱処理を行う際、ランプアニールを行うことによりTi
N形成を短時間で完了し、パーティクル発生を抑えるこ
とが試みられた。ところが、Tiの下層がSiである場合、
ランプアニール中にもTiとSiが反応することは避けられ
ず、この際TiSi2形成速度はAs,P,Bなどの不純物の種類
によって影響される(B>P>Asの順にTiSi2形成速度
大)ために、必然的にn+コンタクト部とP+コンタクト部
でTiNの膜厚が異なることになる。
で熱処理を行う際、ランプアニールを行うことによりTi
N形成を短時間で完了し、パーティクル発生を抑えるこ
とが試みられた。ところが、Tiの下層がSiである場合、
ランプアニール中にもTiとSiが反応することは避けられ
ず、この際TiSi2形成速度はAs,P,Bなどの不純物の種類
によって影響される(B>P>Asの順にTiSi2形成速度
大)ために、必然的にn+コンタクト部とP+コンタクト部
でTiNの膜厚が異なることになる。
従って従来のTiN形成方法ではTiNの膜厚が十分に得ら
れず、バリヤ性を失うといった欠点を生じていた。
れず、バリヤ性を失うといった欠点を生じていた。
本発明はパーティクルが少なく、膜厚を制御できるTi
Nの形成方法を提供することを目的とする。
Nの形成方法を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明の第一は、TiN膜をSi基板上に有する半導体装
置の製造方法において、TiN生成量以下のNを含有する
第1のTi膜を形成し、次に、N2またはNH3を含有する不
活性ガス雰囲気中でアニールを行い、前記第1のTi膜を
等量のTiNに変換する半導体装置の製造方法であり、 本発明の第二は、TiN膜をSi基板上に有する半導体装
置の製造方法において、Nを含まないTiからなる第2の
Ti膜をSi基板上に形成し、該第2のTi膜の上にTiN生成
量以下のNを含有する第1のTi膜を形成し、次に、N2ま
たはNH3を含有する不活性ガス雰囲気中でアニールを行
い、該第1のTi膜を等量のTiN膜に、該第2のTi膜をTiS
i2膜にそれぞれ変換する半導体装置の製造方法である。
置の製造方法において、TiN生成量以下のNを含有する
第1のTi膜を形成し、次に、N2またはNH3を含有する不
活性ガス雰囲気中でアニールを行い、前記第1のTi膜を
等量のTiNに変換する半導体装置の製造方法であり、 本発明の第二は、TiN膜をSi基板上に有する半導体装
置の製造方法において、Nを含まないTiからなる第2の
Ti膜をSi基板上に形成し、該第2のTi膜の上にTiN生成
量以下のNを含有する第1のTi膜を形成し、次に、N2ま
たはNH3を含有する不活性ガス雰囲気中でアニールを行
い、該第1のTi膜を等量のTiN膜に、該第2のTi膜をTiS
i2膜にそれぞれ変換する半導体装置の製造方法である。
第一の発明において、約5atm%以下、好ましくは1〜
5atm%のN2および/またはNH3を含有する不活性ガス雰
囲気中でスパッタを行う方法や、第2のTi膜を堆積し、
Nをイオン注入する方法などにより、TiN生成量以下の
Nを含有する第1のTi膜を例えば500〜200Åの厚みに形
成し、続いてN2,NH3などのN源を含有する雰囲気で、好
ましくは600〜700℃の温度で前述のTi膜を窒化し、等量
のTiN膜に変えることにより所望のバリヤメタルを得
る。
5atm%のN2および/またはNH3を含有する不活性ガス雰
囲気中でスパッタを行う方法や、第2のTi膜を堆積し、
Nをイオン注入する方法などにより、TiN生成量以下の
Nを含有する第1のTi膜を例えば500〜200Åの厚みに形
成し、続いてN2,NH3などのN源を含有する雰囲気で、好
ましくは600〜700℃の温度で前述のTi膜を窒化し、等量
のTiN膜に変えることにより所望のバリヤメタルを得
る。
第二の発明は、TiNバリヤメタルの下にTiSi2を敷く必
要があるトランジスタのソースやドレーンに適用され、
まず、Ti膜、すなわちNを含まないTiからなる第2のTi
膜を好ましくは100〜500Åの厚みに形成後、第一の発明
のプロセスを行うものである。この後段のプロセスにお
いてTi膜がSi基板と反応してTiSi2膜に変換される。
要があるトランジスタのソースやドレーンに適用され、
まず、Ti膜、すなわちNを含まないTiからなる第2のTi
膜を好ましくは100〜500Åの厚みに形成後、第一の発明
のプロセスを行うものである。この後段のプロセスにお
いてTi膜がSi基板と反応してTiSi2膜に変換される。
[作用] 本発明により、先ず形成されるTi膜のなかにあらかじ
めNが数原子%含まれている。しかし、この含有量はTi
N生成量以下であり、このような少量のNを含有するTi
(以下、N含有Tiという)は半導体デバイスの製造プロ
セスの温度(約700℃)で、Siと反応しないため、Ti膜
とSi基板が接触していても界面にTiSixは形成されな
い。また、N含有Tiはスパッタで形成しても、TiNの生
成はスパッタチャンバー中で起こらないからパーティク
ルの発生は非常に少ない。
めNが数原子%含まれている。しかし、この含有量はTi
N生成量以下であり、このような少量のNを含有するTi
(以下、N含有Tiという)は半導体デバイスの製造プロ
セスの温度(約700℃)で、Siと反応しないため、Ti膜
とSi基板が接触していても界面にTiSixは形成されな
い。また、N含有Tiはスパッタで形成しても、TiNの生
成はスパッタチャンバー中で起こらないからパーティク
ルの発生は非常に少ない。
次に、TiNを形成するためには、N含有雰囲気中での
加熱を行うことにより、N含有Tiを窒化してTiNを生成
させる。このTiN生成中にもN含有TiはSiと反応しない
ために、TiSixは形成されない。
加熱を行うことにより、N含有Tiを窒化してTiNを生成
させる。このTiN生成中にもN含有TiはSiと反応しない
ために、TiSixは形成されない。
したがって、最終的に生成されるTiNは均一な膜厚を
有することになる。またTiNの膜厚は、N含有TiをN含
有雰囲気中で加熱する時間によって制御され、バリアメ
タル層の一部がTiSixに変換することがないからTiSix生
成に消費されたTiの分だけTiNを生成しなくなることが
避けられるので、TiNの膜厚制御精度が高い。
有することになる。またTiNの膜厚は、N含有TiをN含
有雰囲気中で加熱する時間によって制御され、バリアメ
タル層の一部がTiSixに変換することがないからTiSix生
成に消費されたTiの分だけTiNを生成しなくなることが
避けられるので、TiNの膜厚制御精度が高い。
第二の発明においては、積極的にTiSi2を生成させる
が、そのためにNを含まないTiからなる第2のTi膜を設
けているので、バリヤメタル層がTiSi2形成に消耗され
て、バリヤメタル層の膜厚が不均一になることはない。
が、そのためにNを含まないTiからなる第2のTi膜を設
けているので、バリヤメタル層がTiSi2形成に消耗され
て、バリヤメタル層の膜厚が不均一になることはない。
以下、実施例および比較例により本発明をさらに詳し
く説明する。
く説明する。
[実施例] 比較例 1 第2図(イ)〜(ハ)は従来法によりバリアメタルを
形成した比較例を示す。図中、1はSi基板、1aはB+拡散
層、2はSiO2膜、3はTi膜、4はTiN膜、5a,5bはTiS
i2、6はAl配線である。
形成した比較例を示す。図中、1はSi基板、1aはB+拡散
層、2はSiO2膜、3はTi膜、4はTiN膜、5a,5bはTiS
i2、6はAl配線である。
通常の方法でB+拡散層1aを形成後SiO2膜2の堆積、90
0℃での活性化アニール、コンタクト窓開口を順次行っ
た後、スパッタにより厚みが900ÅのTi膜3を形成した
(第2図(イ))。その後、NH3ガス雰囲気中、680℃で
ランプアニール(RTA)してTi膜3をTiN化し、TiN膜4
(厚み300Å)を形成したところ、その下部では、TiとS
iの反応により、Ti膜3の下部がTiSi2(5a)となり、ま
たB+拡散層1aの上部がTiSi2(5b)となった。続いてAl
を厚み1.0μmに蒸着し、パターンニングし、450℃でア
ニールしたところ、コンタクト部のいくつかでは第2図
(ハ)中で6aで示すようにスパイクが発生した。
0℃での活性化アニール、コンタクト窓開口を順次行っ
た後、スパッタにより厚みが900ÅのTi膜3を形成した
(第2図(イ))。その後、NH3ガス雰囲気中、680℃で
ランプアニール(RTA)してTi膜3をTiN化し、TiN膜4
(厚み300Å)を形成したところ、その下部では、TiとS
iの反応により、Ti膜3の下部がTiSi2(5a)となり、ま
たB+拡散層1aの上部がTiSi2(5b)となった。続いてAl
を厚み1.0μmに蒸着し、パターンニングし、450℃でア
ニールしたところ、コンタクト部のいくつかでは第2図
(ハ)中で6aで示すようにスパイクが発生した。
実施例 1 第2図(イ)を参照して説明したコンタクト窓開口ま
でを行った後、95atm%Ar,5atm%N2混合ガス雰囲気中で
2.0kwのパワーの条件でスパッタによりN含有の第1のT
i膜7(第1図)を厚み1000Åまで堆積した。続いて、N
H3ガス中680℃で、60sec時間ランプ加熱(RTA)し、N
含有の第1のTi膜7を窒化して全体を等量のTiN膜4
(第1図(ロ))に変えたが、窒化中にTiSi2はSi基板
1の界面に生成されなかった。その後、第1図(ハ)に
示すように1%Si−Alを蒸着により堆積し、配線として
パターンニングし、450℃でアニールした。
でを行った後、95atm%Ar,5atm%N2混合ガス雰囲気中で
2.0kwのパワーの条件でスパッタによりN含有の第1のT
i膜7(第1図)を厚み1000Åまで堆積した。続いて、N
H3ガス中680℃で、60sec時間ランプ加熱(RTA)し、N
含有の第1のTi膜7を窒化して全体を等量のTiN膜4
(第1図(ロ))に変えたが、窒化中にTiSi2はSi基板
1の界面に生成されなかった。その後、第1図(ハ)に
示すように1%Si−Alを蒸着により堆積し、配線として
パターンニングし、450℃でアニールした。
実施例 2 第2図(イ)を参照して説明したコンタクト窓開口ま
でを行った後、Nを含まないTiからなる第2のTi膜3
(第3図(イ)の厚み200Åに形成し、実施例1と同様
の条件でスパッタによりN含有の第1のTi膜7を厚み10
00Åまで堆積した。続いて、実施例1と同様の条件でラ
ンプ加熱(RTA)し、N含有の第1のTi膜7を窒化して
全体を等量のTiN膜4(第3図(ロ))に変えたが、窒
化中にTiSi2(5a,5b)がSi基板1の界面に生成された。
その後、第1図(ハ)に示すように1%Si−Alを蒸着に
より堆積し、配線としてパターンニングし、450℃でア
ニールした。
でを行った後、Nを含まないTiからなる第2のTi膜3
(第3図(イ)の厚み200Åに形成し、実施例1と同様
の条件でスパッタによりN含有の第1のTi膜7を厚み10
00Åまで堆積した。続いて、実施例1と同様の条件でラ
ンプ加熱(RTA)し、N含有の第1のTi膜7を窒化して
全体を等量のTiN膜4(第3図(ロ))に変えたが、窒
化中にTiSi2(5a,5b)がSi基板1の界面に生成された。
その後、第1図(ハ)に示すように1%Si−Alを蒸着に
より堆積し、配線としてパターンニングし、450℃でア
ニールした。
[発明の効果] 以上説明した様に、本発明によれば、パーティクルの
発生量を抑え、かつ、膜厚が制御できるTiNを形成する
ことができ、バリヤメタルとして寄与するところが大き
い。
発生量を抑え、かつ、膜厚が制御できるTiNを形成する
ことができ、バリヤメタルとして寄与するところが大き
い。
第1図(イ)は本発明によるN含有の第1のTi膜形成工
程の説明図、 第1図(ロ)はN含有の第1のTi膜を窒化して等量のTi
Nに変換する工程の説明図、 第1図(ハ)はAl配線形成工程の説明図、 第2図(イ)は従来法によるTi膜形成工程の説明図、 第2図(ロ)はランプアニール工程の説明図、 第2図(ハ)はAl配線形成工程の説明図、 第3図(イ)は本発明によるNを含まないTiからなる第
2のTi膜とN含有の第1のTi膜形成工程の説明図、 第3図(ロ)は窒化とTiSi2生成工程の説明図である。 1a……B+拡散層、2……SiO2膜、3……Ti膜、4……等
量のTiN膜、5a,5b……TiSi2、6……Al配線、7……N
含有の第1のTi膜
程の説明図、 第1図(ロ)はN含有の第1のTi膜を窒化して等量のTi
Nに変換する工程の説明図、 第1図(ハ)はAl配線形成工程の説明図、 第2図(イ)は従来法によるTi膜形成工程の説明図、 第2図(ロ)はランプアニール工程の説明図、 第2図(ハ)はAl配線形成工程の説明図、 第3図(イ)は本発明によるNを含まないTiからなる第
2のTi膜とN含有の第1のTi膜形成工程の説明図、 第3図(ロ)は窒化とTiSi2生成工程の説明図である。 1a……B+拡散層、2……SiO2膜、3……Ti膜、4……等
量のTiN膜、5a,5b……TiSi2、6……Al配線、7……N
含有の第1のTi膜
Claims (2)
- 【請求項1】TiN膜をSi基板上に有する半導体装置の製
造方法において、 TiN生成量以下のNを含有する第1のTi膜を形成し、次
に、N2またはNH3を含有する不活性ガス雰囲気中でアニ
ールを行い、前記第1のTi膜を等量のTiN膜に変換する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】TiN膜をSi基板上に有する半導体装置の製
造方法において、 Tiからなる第2のTi膜をSi基板上に形成し、該第2のTi
膜の上にTiN生成量以下のNを含有する第1のTi膜を形
成し、次に、N2またはNH3を含有する不活性ガス雰囲気
中でアニールを行い、該第1のTi膜を等量のTiN膜に、
該第2のTi膜をTiSi2膜にそれぞれ変換することを特徴
とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21432189A JP2946543B2 (ja) | 1989-08-21 | 1989-08-21 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21432189A JP2946543B2 (ja) | 1989-08-21 | 1989-08-21 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0377316A JPH0377316A (ja) | 1991-04-02 |
JP2946543B2 true JP2946543B2 (ja) | 1999-09-06 |
Family
ID=16653825
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21432189A Expired - Fee Related JP2946543B2 (ja) | 1989-08-21 | 1989-08-21 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2946543B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2789309B2 (ja) * | 1995-03-20 | 1998-08-20 | エルジイ・セミコン・カンパニイ・リミテッド | 高融点金属窒化膜の形成方法 |
-
1989
- 1989-08-21 JP JP21432189A patent/JP2946543B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0377316A (ja) | 1991-04-02 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |