JP4319269B2

JP4319269B2 - プラズマｃｖｄによる薄膜形成方法

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Publication number: JP4319269B2
Application number: JP23000798A
Authority: JP
Inventors: 茂水野; 佐藤　　誠; 英樹佐藤
Original assignee: Canon Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 1998-07-31
Filing date: 1998-07-31
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2018-07-31
Also published as: JP2000058484A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置を製造する工程においてプラズマによる気相成長（ＣＶＤ）を利用して配線用薄膜を形成する薄膜形成方法およびプラズマＣＶＤ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の半導体装置製造の分野において素子の集積化と微細化はますます進んでいる。素子の微細化は製造工程に新しい技術を要求する。ここでは、コンタクトホール底部における配線材料と下地Ｓｉ（シリコン）との電気的接触を良好し、オーミックコンタクトを得るためのコンタクト形成について説明する。
【０００３】
従来のコンタクト形成は、配線材料と下地Ｓｉとのバリア膜であるチタン膜をスパッタリング法で形成し、次いでアニールによるコンタクトホール底部のチタンと下地Ｓｉとの固相反応を起こし、チタンシリサイドを形成することによって行われていた。このチタンシリサイドが十分に形成されることによって接触抵抗の低い良好なコンタクトが形成された。しかしながら、スパッタリング法を用いる従来のコンタクト形成では、高アスペクト比の微細ホールの底部に十分な厚さのＴｉを形成することが困難であった。
【０００４】
そこで、近年では、段差被覆性の良好なＣＶＤ法によるコンタクト形成が提案される。ＣＶＤ法によるコンタクト形成によればチタン膜やチタンシリサイド膜が成膜される。ＣＶＤ法によるコンタクト形成の技術では従来２つの例が知られている。第１の例は、チタンのハロゲン化ガス、例えばＴｉＣｌ₄（四塩化チタン）などを原料とし、コンタクトホール底部に直接ＴｉＣｌ₄と下地Ｓｉとを反応させてチタンシリサイド層を形成する技術である（例えば C.Arena,J.Faguet,R.F.Foster,J.T.Hillman,F.Martin and Y.Morand:Advanced Metallization for ULSI Applications in 1994,eds. R Blumenthal and G.Janssen (MRS, Pittsburgh, PA, 1995) p.259 ）。第２の例は、チタンのハロゲン化ガス（例えばＴｉＣｌ₄）とシラン系ガス（Ｓｉ_nＨ_2n+2）とを原料とし、コンタクトホールの内部全体にチタンシリサイド膜を堆積する技術である（例えば、S.Mizuno,M.Tagami,S.Hasegawa and Y.Numasawa:Jpn.J.Appl. Phys.Vol. 36(1997) p.5651 ）。以下に、図を参照して、プラズマＣＶＤ法によるコンタクト形成技術における上記第１の例と第２の例を詳述する。
【０００５】
図５は、上記第１の例を示し、プラズマＣＶＤ法によるシリコン基板上の微細コンタクトホール内へのチタン膜およびチタンシリサイド膜の形成工程について模式的に示している。図５で、下方のグラフは、横軸に基板処理の経過時間とそれに対応するステップ（処理工程）をとり、縦軸に膜形成方法で重要となるＴｉＣｌ₄の流量をとり、各ステップでのＴｉＣｌ₄の流量制御を示している。上方のコンタクトホールの図は各ステップにおける膜形成状態を示す。図５で、７１は基板である下地Ｓｉ、７２は絶縁膜（ＳｉＯ₂）、７３はコンタクトホールである。膜形成は、加熱昇温された基板の直上にＨ₂（水素）によってプラズマを生成する第１ステップ７４と、プラズマ中にＴｉＣｌ₄を導入して、コンタクトホール７３の底部にチタンシリサイド膜７６を形成し、さらにコンタクトホール側壁部や上部平坦部にチタン膜７７を形成する第２ステップ７５によって行われる。
【０００６】
シリコン酸化物（ＳｉＯ₂）であるコンタクトホール側壁部および上部平坦部の表面には、ＴｉＣｌ₄または上記プラズマによってＴｉＣｌ₄が分解して生成した前駆体（ＴｉＣｌ_x：以下「ＴｉＣｌ_x」と示す）が、プラズマ中で生成された水素ラジカルによって還元される結果、チタン膜が形成される。しかし、コンタクトホール底部ではＳｉが露出しているため、ＴｉＣｌ₄またはＴｉＣｌ_xはＳｉと反応し、コンタクトホール底部の下地Ｓｉの或る厚さ部分がチタンシリサイド層７６に置き換わる。この反応の速度は、チタンシリサイド層７６中における下地Ｓｉ７１からのＳｉの拡散またはプラズマ中で生成し表面に吸着したＴｉＣｌ_xの拡散によって律速されるので、チタンシリサイド層７６の厚さは、温度、ＴｉＣｌ₄の分圧、および時間によって制御される。またこの方法は、コンタクトホール側壁部および上部平坦部に形成されるチタン膜７７の堆積速度が、コンタクトホール底部に形成されるチタンシリサイド層７６の形成速度よりも非常に遅いため、コンタクトホール側面部および上部平坦部の膜厚に対するコンタクトホール底部の膜厚の比、すなわち底部膜被覆率は非常に良好である。そして、このチタンシリサイド層７６が、後の工程でホール内に形成される配線材料と下地Ｓｉとの間の拡散バリアとして働き、かつ電気的接触を良好にするという役目を持つ。
【０００７】
図６は、上記第２の例を示し、プラズマＣＶＤ法によるＳｉ基板上の微細コンタクトホール内へのチタンシリサイド膜の形成について模式的に示している。図６で、下方のグラフは、横軸に基板処理の経過時間とそれに対応するステップをとり、縦軸にＴｉＣｌ₄とＳｉＨ₄の各流量をとって各ステップでのＴｉＣｌ₄およびＳｉＨ₄の流量制御を示す。上方のコンタクトホールの図は、図５と同様に、各ステップにおける膜形成状態を示した図である。膜形成は、加熱昇温された基板の直上にＨ₂によってプラズマを生成する第１ステップ８１と、プラズマ中にＴｉＣｌ₄およびＳｉＨ₄を導入してコンタクトホール７３の内外の表面全体にチタンシリサイド膜８３を形成する第２ステップ８２とから行われる。第２の例では、チタンのハロゲン化ガス（例えばＴｉＣｌ₄）とシラン系ガス（Ｓｉ_nＨ_2n+2）とを原料としてチタンシリサイド膜８３を形成するため、上記プラズマ中に生成するＴｉＣｌ_xや塩素ラジカルと下地Ｓｉとの反応が非常に抑制されるという利点を有する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
プラズマＣＶＤ法を利用したコンタクト形成における上記第１の例では、反応初期、コンタクトホール底部に露出した下地Ｓｉ７１の表面にチタンシリサイド層７６が形成される前に、下地Ｓｉ表面に、プラズマによってＴｉＣｌ₄が分解して生成する塩素ラジカルが到達すると、下地Ｓｉと激しく反応を起こし、Ｓｉが四塩化シリコン（ＳｉＣｌ₄）等として気化し、下地Ｓｉ層がピット状に急激にエッチングされるという問題がある。図５で７７はエッチングされた箇所を指している。このエッチングは反応のごく初期に急激に起こるので、制御することが難しい。その結果、コンタクトホール底部付近にある拡散層を破壊し、電気的不良（主にリーク電流）を発生させる等、素子の信頼性や歩留まりを低下させるという問題を提起する。
【０００９】
またプラズマＣＶＤ法を利用したコンタクト形成における上記第２の例では、シラン系ガスの反応性が高いため、十分な段差被覆性が得られないという問題が提起される。
【００１０】
本発明の目的は、上記問題を解決することにあり、ＴｉＣｌ₄を原料としたプラズマＣＶＤによってチタン膜およびチタンシリサイド膜を形成するにあたり、段差被覆性が良く、かつ下地Ｓｉ層の浸食を抑制し、信頼性の高い素子を製造する薄膜形成方法およびプラズマＣＶＤ装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るプラズマＣＶＤによる薄膜形成方法は、上記目的を達成するために、次のように構成される。
本発明に係るプラズマＣＶＤによる薄膜形成方法（請求項１に対応）は、基板を配置した容器内に四塩化チタン、水素、およびシラン系ガスを導入してプラズマを生成し、基板上にチタンシリサイド膜を形成する方法であり、チタンシリサイド膜を形成する薄膜形成工程は、容器内に水素を導入してプラズマを生成する第１工程と、水素によるプラズマ中にシラン系ガスと四塩化チタンを所定流量まで単位時間当たり一定の割合で増大させて導入し基板上の少なくともコンタクトホール底部にチタンシリサイド膜を形成する第２工程とからなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１と図２を参照して本発明に係るプラズマＣＶＤを利用した薄膜形成方法の第１の実施形態を説明する。図１はコンタクトホールへの薄膜形成方法を模式的に示す。図１で下方のグラフは、横軸に基板処理の経過時間とそれに対応するステップ（処理工程）を示し、縦軸に本発明の膜形成方法で重要となるＴｉＣｌ₄およびＳｉＨ₄の流量をとり、各ステップでのＴｉＣｌ₄およびＳｉＨ₄の流量制御を示している。上方のコンタクトホールの図は各ステップの最後における膜形成状態を示した図である。図２は本薄膜形成方法を実施するプラズマＣＶＤ装置の構成を示す。
【００１４】
最初に図２を参照してプラズマＣＶＤ装置の構成を説明する。処理チャンバを形成する容器１１は導電性部材で形成され、アース電位に保持される。容器１１の側壁には排気口１２が形成され、この排気口１２には排気管１３を介して排気機構１４が接続される。排気機構１４によって容器１１の内部は所要の減圧状態に保持される。容器１１の内部には、天井部に絶縁体１５を介して上部電極１６が設けられ、底部に絶縁体１７を介して基板ホルダ１８が設けられる。基板ホルダ１８は下部電極として設けられ、上部電極１６の下面に平行に設けられている。上部電極１６はガス供給部としての機能を有し、反応ガス供給機構１９に接続されると共に下面部にガス導入部２０が形成されている。反応ガス供給機構１９は、Ｈ₂供給源１９ａおよびその供給量を調整するマスフローコントローラ１９ｂと、ＴｉＣｌ₄供給源１９ｃおよびその供給量を調整するマスフローコントローラ１９ｃと、シラン系ガス供給源１９ｅとその供給量を調整するマスフローコントローラ１９ｆとから構成されている。この反応ガス供給機構１９によれば、以下の各実施形態による薄膜形成方法で説明されるごとく、マスフローコントローラ１９ｂ，１９ｄ，１９ｆの各々によって各ガスの供給量を制御することにより、Ｈ₂（水素）とＴｉＣｌ₄（四塩化チタン）とシラン系ガスを工程に応じて選択的に含む反応ガスをガス導入部２０に供給することができる。また上部電極１６には、高周波電源２１と整合回路２２からなる高周波電力供給機構２３が接続され、処理に必要な電力が供給される。基板ホルダ１８の内部には、基板ホルダ１８を加熱するためのヒータ２４が内蔵され、さらに温度状態を検出するための熱電対２５が設けられている。基板ホルダ１８の上面には、処理すべき基板２６が搭載される。基板２６を搬送する機構、基板２６を搬入・搬出するポートの図示は省略されている。
【００１５】
上記プラズマＣＶＤ装置において、容器１１の内部は排気口１２を通し排気機構１４によって減圧状態に維持され、その容器１１内の基板ホルダ１８上に基板２６が載置される。基板ホルダ１８はヒータ２４と熱電対２５によって所定の温度となるように加熱され、基板２６の温度は４００℃〜６５０℃の範囲の含まれる一定温度に維持される。基板２６はシリコン基板である。図１において３１は下地Ｓｉであり、基板２６に対応する。図１に示すごとく、下地Ｓｉ３１の上には絶縁膜（ＳｉＯ₂；シリコン酸化物）３２が形成され、絶縁膜３２にはコンタクトホール３３が形成されている。コンタクトホール３３にはチタン膜３４およびチタンシリサイド膜３５が形成される。チタン膜３４およびチタンシリサイド膜３５の形成は２つのステップによって構成されている。すなわち膜形成は、加熱昇温された基板の直上にＨ₂によってプラズマを生成する第１ステップ４１と、プラズマ中にＴｉＣｌ₄を導入して、コンタクトホール３３の底部にチタンシリサイド膜３５を形成し、さらにコンタクトホール側壁部や上部平坦部にチタン膜３４を形成する第２ステップ４２によって行われる。
【００１６】
第１ステップ４１では、反応ガス供給機構１９からＨ₂を１００〜１０００sccmの範囲内の流量で供給し、ガス導入部２０より容器１１内にＨ₂を導入し、容器１１内を０．０１〜１Torrの範囲内の一定圧力に保った後、高周波電力を高周波電力供給機構２３から上部電極１６に印加して、容器１１内の基板２６の直上にプラズマを生成する。本実施形態における印加電力は２００〜１０００Ｗであり、印加電力の周波数は１３．５６〜２００ＭＨｚである。
【００１７】
次に第２ステップ４２では、ＴｉＣｌ₄を導入して、コンタクトホール３３の底部にチタンシリサイド膜３５を形成する。基板２６の温度、容器１１内の圧力、Ｈ₂の流量および高周波電力については第１ステップ４１の条件と同じである。ＴｉＣｌ₄の導入は、流量０sccmから所定流量（好ましくは３．５sccm）まで単位時間当たり一定の割合で増大させて導入し、その後一定流量で流してチタンシリサイド膜３５を形成する。本実施形態におけるＴｉＣｌ₄の流量は１〜５sccmであり、０sccmから所定流量まで５秒から１５秒の時間をかけて増加させる。図１において第２ステップ４２で示された流量特性の前縁の傾斜部４３がＴｉＣｌ₄の上記流量制御の状態を示している。このＴｉＣｌ₄の流量制御によって、反応初期の塩素ラジカルの量を減少させ、下地Ｓｉ３１のエッチングが抑制された状態でチタンシリサイド膜３５が形成される。一旦チタンシリサイド膜３５が形成されると、チタンシリサイド膜３５の塩素ラジカルに対する化学的耐性が強く下地Ｓｉ３１の保護膜となるため、塩素ラジカルによる下地Ｓｉ３１のエッチングは抑制される。従ってその後は一定流量のＴｉＣｌ₄が導入される（状態４４）。ＴｉＣｌ₄の導入量が一定流量下におけるチタンシリサイド膜３５の成長速度は、チタンシリサイド中を、下地Ｓｉ３１からのＳｉまたはプラズマ中で生成し表面に吸着したＴｉＣｌ_xが拡散する速度によって律速される。そのために下地Ｓｉ３１がチタンシリサイド膜３５で置換される量を、時間で制御することが可能となる。またコンタクトホール側壁部に形成されるチタン膜３４の堆積速度は、チタンシリサイド膜３５の成長速度よりも非常に小さいため、底部の膜被覆性が良好となる。
【００１８】
上記の第１実施形態による薄膜形成方法によれば、下地Ｓｉ３１のエッチングが抑制され、コンタクトホール底部の膜被覆率が良好なチタン膜３４およびチタンシリサイド膜３５が形成される。
【００１９】
次に図３と前述の図２を参照して本発明に係る薄膜形成方法の第２の実施形態を説明する。第２実施形態による薄膜形成方法が実施される装置構成も図２で示した構成と実質的に同じである。相違する点は反応ガス供給機構１９および上部電極１６のガス導入部２０からＴｉＣｌ₄に加え、シラン系ガス（Ｓｉ_nＨ_2n+2）、例えばＳｉＨ₄が導入される点である。第２実施形態による薄膜形成方法は図３に図解される。図３に示した内容も図１で説明した内容と類似しており、図３で同じ要素には同じ符号を付している。すなわち図３で、３１は下地Ｓｉ、３２は絶縁膜、３３はコンタクトホール、３５はチタンシリサイド膜、３４はチタン膜である。相違する点は、下方のグラフにおいて、横軸の経過時間で第１ステップ５１、第２ステップ５２、第３ステップ５３が示され、縦軸の流量で「ＴｉＣｌ₄またはＳｉＨ₄」と示されていることである。第２実施形態によるチタン膜およびチタンシリサイド膜の形成は、第１〜第３の３つのステップ５１〜５３によって行われる。
【００２０】
上記第１ステップ５１は第１実施形態の第１ステップ４１と同じである。すなわち第１ステップ５１では、基板ホルダ１８上の基板２６の温度は４００〜６５０℃の範囲の一定温度に維持され、ガス導入部２０からＨ₂が１００〜１０００sccm導入され、容器１１内を０．０１〜１Torrの一定圧力に保ち、高周波電力を高周波電力供給機構２３から高周波電力を上部電極１６に供給・印加して、容器１１内の基板２６の直上にプラズマを生成する。印加電力は２００〜１０００Ｗ、周波数は１３．５６〜２００ＭＨｚである。
【００２１】
上記第２ステップ５２では、ＳｉＨ₄とＴｉＣｌ₄が導入され、コンタクトホール３３の内部および上部平坦部の全体にチタンシリサイド膜３５を堆積する。ＳｉＨ₄およびＴｉＣｌ₄の導入は、流量０sccmからそれぞれの所定流量（好ましくはＳｉＨ₄＝１．０sccm、ＴｉＣｌ₄＝３．５sccm）まで、単位時間当たり一定の割合で増大させて導入する。本実施形態における条件は、ＴｉＣｌ₄の流量が１〜５sccm、ＳｉＨ₄の流量が０．２〜１．５sccmであり、０sccmから所定流量までの５秒から１５秒の時間をかけて各ガスの流量を増大させる。またＴｉＣｌ₄とＳｉＨ₄の流量比は常に一定値（好ましくは（ＴｉＣｌ₄／ＳｉＨ₄）＝３．５）を保っている。基板２６の温度、容器１１内の温度、Ｈ₂流量および高周波電力は第１ステップ５１と同じである。
【００２２】
ここで第２ステップ５２の効果は、まずプラズマ中で生成する非常に活性なシランラジカルと、同様にプラズマ中で生成するＴｉＣｌ_xとが反応して、チタンシリサイド膜３５が形成される結果、塩素ラジカルによる下地Ｓｉ３１のエッチングはほぼなくなる。この場合、第１実施形態と同様にＴｉＣｌ₄の導入における流量制御が、塩素ラジカルの生成量を一層減少させること、さらに、シランラジカルが塩素ラジカルと、プラズマ中か、または表面において反応するため、塩素ラジカルが消費され減少することによって、一層塩素ラジカルによる下地Ｓｉ３１のエッチングは抑制されることになる。また反応初期にシランラジカルとＴｉＣｌ_xとの反応によってチタンシリサイド膜３５を形成するため、ＴｉＣｌ_xと下地Ｓｉ３１との置換反応も抑制され、下地Ｓｉ３１の表面にチタンシリサイド膜３５が堆積する。ここでＳｉＨ₄の導入についてもＴｉＣｌ₄と同じ流量制御が行われ、ＴｉＣｌ₄とＳｉＨ₄の流量比は常に一定に保られる。図３において第２ステップ５２の流量特性の傾斜部５４，５５はそれぞれＴｉＣｌ₄の流量制御の状態とＳｉＨ₄の流量制御の状態を示している。
【００２３】
次に上記第３ステップ５３では、ＳｉＨ₄の導入を停止し、ＴｉＣｌ₄は第２ステップ５４に継続して一定流量で流し、チタン膜３４およびチタンシリサイド膜３５を堆積する。本実施形態における条件は、ＴｉＣｌ₄流量が１〜５sccmである。基板２６の温度、容器１１内の温度および高周波電力は第１ステップと同じである。この第３ステップ５３では、第２ステップ５２で形成されたチタンシリサイド膜３５中を、下地Ｓｉ３１からのＳｉまたはプラズマ中で生成し表面に吸着したＴｉＣｌ_xが拡散移動することによって、さらにチタンシリサイド膜３５が成長する。第１実施形態と同様に、下地Ｓｉ３１がチタンシリサイド膜３５で置換される量を時間で制御することが可能となる。一方、コンタクトホール３３の側面および上部平坦部においても第２ステップ５２においてチタンシリサイド膜３５が形成されているが、第３ステップ５３では、このチタンシリサイド膜上にチタン膜３４が堆積する。それは、下地がシリコン酸化膜の場合と同じで、Ｓｉ原子の供給がないからである。このチタン膜３４の堆積速度は、コンタクトホール底部におけるチタンシリサイド膜３５の成長速度よりも非常に遅いので、やはり第１実施形態と同様にコンタクトホール底部の膜被覆率は良好である。
【００２４】
従って第２実施形態の薄膜形成方法によれば、下地Ｓｉのエッチングが非常に抑制され、コンタクトホール底部の膜被覆率が良好なチタン膜およびチタンシリサイド膜が形成される。
【００２５】
次に図４と前述の図２を参照して本発明に係る薄膜形成方法の第３の実施形態を説明する。第３実施形態による薄膜形成方法が実施される装置構成も図２で示した構成と実質的に同じである。この実施形態でも、反応ガス供給機構１９および上部電極１６のガス導入部２０からＴｉＣｌ₄とＳｉＨ₄が導入される。第３実施形態による薄膜形成方法は図４に図解される。図４に示した内容も図１で説明した内容と類似しており、図４で同じ要素には同じ符号を付している。すなわち図４で、３１は下地Ｓｉ、３２は絶縁膜、３３はコンタクトホール、３５はチタンシリサイド膜、３４はチタン膜である。下方のグラフに示すごとく、横軸の経過時間で第１ステップ６１、第２ステップ６２、第３ステップ６３が示され、縦軸の流量で「ＴｉＣｌ₄またはＳｉＨ₄」と示される。第３実施形態によるチタン膜およびチタンシリサイド膜の形成は第１〜第３の３つのステップ６１〜６３によって行われる。
【００２６】
第３実施形態による薄膜形成方法における第１ステップ６１の内容は前述した第１ステップ４１，５１とまったく同じである。
【００２７】
次の第２ステップ６２では、反応ガス供給機構２６からＳｉＨ₄のガスのみを供給しガス導入部２０を通して容器１１内に一定時間、一定流量で導入する。本実施形態によるＳｉＨ₄の導入流量は５〜１００sccm、導入時間は５秒から２０秒である。基板２６の温度、容器１１内の温度、Ｈ₂流量および高周波電力は第１ステップ６１と同じである。第２ステップ６２においては、導入したＳｉＨ₄が、プラズマ中で分解されることによって、基板表面に、シリコン原子（Ｓｉ）層またはシリコン水素化物（ＳｉＨ_x）の吸着層６４が形成される。
【００２８】
次の第３ステップ６３では、反応ガス供給機構１９からＴｉＣｌ₄のガスのみを供給し、ガス導入部２０を通して容器１１内に一定時間、一定流量で導入する。ＴｉＣｌ₄の導入に際しては、前述した第１と第２の実施形態と同様に、流量０sccmから所定流量まで単位時間当たり一定の割合で増大させて導入する。すなわち本実施形態におけるＴｉＣｌ₄の流量は１〜５sccmであり、０sccmから所定流量まで５秒から１５秒の時間をかけて増加させる。この第３ステップでは、反応初期、プラズマ中で生成するＴｉＣｌ_xが、第２ステップ６２で形成されたシリコン原子層またはシリコン水素化物の吸着層６４と反応し、チタンシリサイド膜３５を形成する。このチタンシリサイド膜３５の形成において、前述の各実施形態と同様なＴｉＣｌ₄の導入における流量制御によって塩素ラジカルの生成量が減少し、下地Ｓｉ３１のエッチングが抑制される。その後、ＴｉＣｌ₄の流量一定下で、チタンシリサイド膜３５の成長は、上記各実施形態と同様にチタンシリサイド膜３１中のＳｉまたはＴｉＣｌ_xの拡散移動によって継続して起こる。上記各実施形態と同様に、下地Ｓｉ３１がチタンシリサイド膜３５で置換される量を時間で制御することが可能となる。またコンタクトホール３３の側面、上部平坦部においてもプラズマ中で生成したＴｉＣｌ_xが、第２ステップ６２で形成されたシリコン原子層またはシリコン水素化物の吸着層６４と反応し、チタンシリサイド膜３５を形成するが、シリコン原子層またはシリコン水素化物が消費された後はチタン膜３４が形成される。ここで、第２ステップ６２で形成されたシリコン原子層またはシリコン水素化物の吸着層６４は段差被覆性が良好であるため、第３ステップ６３で形成されるチタンシリサイド膜３５は、第２実施形態で形成されるＳｉＨ₄とＴｉＣｌ₄の反応で形成されるチタンシリサイド膜よりも、より段差被覆率が良好である。さらに上部平坦部に形成されるチタン膜の堆積速度は、コンタクトホール底部におけるチタンシリサイド膜の成長速度よりも非常に遅いので、やはり底部の膜被覆率が良好である。
【００２９】
従って第３実施形態の薄膜形成方法によれば、塩素ラジカルによる下地Ｓｉのエッチングが抑制され、コンタクトホールにおける側壁部の段差被覆率および底部の膜被覆率が良好なチタン膜およびチタンシリサイド膜が形成される。
【００３０】
上記の実施形態では、本発明に係る薄膜形成方法を平行平板型プラズマＣＶＤ装置に適用した例を説明したが、本発明を他の形式のプラズマＣＶＤ装置、例えばＥＣＲ型プラズマＣＶＤ装置、誘導結合型プラズマＣＶＤ装置などを用いることも可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように本発明によれば、プラズマＣＶＤを利用して基板の表面に配線用薄膜を形成する薄膜形成方法において、プラズマの中に導入する反応ガスの初期の導入量あるいは導入の仕方を所定方法で制御するようにしたため、下地Ｓｉのエッチングが抑制され、さらに段差被覆性やコンタクトホール底部への膜被覆性に優れたチタン膜およびチタンシリサイド膜の成膜を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る薄膜形成方法の第１実施形態を示す説明図である。
【図２】本発明に係る薄膜形成方法が実施されるプラズマＣＶＤ装置の内部構造を示した縦断面図である。
【図３】本発明に係る薄膜形成方法の第２実施形態を示す説明図である。
【図４】本発明に係る薄膜形成方法の第３実施形態を示す説明図である。
【図５】従来の薄膜形成方法の第１の例を説明する図である。
【図６】従来の薄膜形成方法の第２の例を説明する図である。
【符号の説明】
１１容器
１６上部電極
１８基板ホルダ
２０ガス導入部
２６基板
３１下地Ｓｉ（シリコン）
３２絶縁膜（ＳｉＯ₂）
３３コンタクトホール
３４チタン膜
３５チタンシリサイド膜
６４Ｓｉ吸着層

Claims

基板を配置した容器内に四塩化チタン、水素、およびシラン系ガスを導入してプラズマを生成し、前記基板上にチタンシリサイド膜を形成するプラズマＣＶＤによる薄膜形成方法において、
前記チタンシリサイド膜を形成する薄膜形成工程は、前記容器内に水素を導入してプラズマを生成する第１工程と、水素によるプラズマ中にシラン系ガスと四塩化チタンを所定流量まで単位時間当たり一定の割合で増大させて導入し基板上の少なくともコンタクトホール底部にチタンシリサイド膜を形成する第２工程とからなることを特徴とするプラズマＣＶＤによる薄膜形成方法。