JPH0669157A - チタン膜の形成方法 - Google Patents
チタン膜の形成方法Info
- Publication number
- JPH0669157A JPH0669157A JP24551292A JP24551292A JPH0669157A JP H0669157 A JPH0669157 A JP H0669157A JP 24551292 A JP24551292 A JP 24551292A JP 24551292 A JP24551292 A JP 24551292A JP H0669157 A JPH0669157 A JP H0669157A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- titanium
- titanium film
- cvd method
- 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
Links
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、成膜温度が低温度の熱ＣＶＤ法に
よってチタンを堆積することにより、堆積したチタン膜
と下地との反応を抑えるとともに、ステップカバレジ性
の高いチタン膜を得る。 【構成】 チタンのハロゲン化ガスを高次シラン系ガス
あるいはゲルマン系ガスによって還元する熱ＣＶＤ法に
よって、チタンを堆積してチタン膜２１を形成する。そ
の際、半導体基板１１とチタン膜２１との反応温度より
も低い温度で熱ＣＶＤ法を行う。
よってチタンを堆積することにより、堆積したチタン膜
と下地との反応を抑えるとともに、ステップカバレジ性
の高いチタン膜を得る。 【構成】 チタンのハロゲン化ガスを高次シラン系ガス
あるいはゲルマン系ガスによって還元する熱ＣＶＤ法に
よって、チタンを堆積してチタン膜２１を形成する。そ
の際、半導体基板１１とチタン膜２１との反応温度より
も低い温度で熱ＣＶＤ法を行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、チタン膜の形成方法に
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩの高集積化にともない、微細化す
るコンタクトホールに対して、従来のスパッタ法による
埋め込みでは、ボイドを発生することなく金属を埋め込
むことが難しくなっている。サブミクロン以前のデザイ
ンルールでは、コンタクトホールを形成した後に、層間
絶縁膜のリフロー技術やアルミニウムのバイアススパッ
タ技術等で微細化するコンタクトホールの埋め込みに対
処してきた。ところが、ハーフミクロンやサブミクロン
のデザインルールでは、アスペクト比の大きいコンタク
トホールの埋め込みに対して従来のスパッタ法によって
対処するのが困難になっている。
るコンタクトホールに対して、従来のスパッタ法による
埋め込みでは、ボイドを発生することなく金属を埋め込
むことが難しくなっている。サブミクロン以前のデザイ
ンルールでは、コンタクトホールを形成した後に、層間
絶縁膜のリフロー技術やアルミニウムのバイアススパッ
タ技術等で微細化するコンタクトホールの埋め込みに対
処してきた。ところが、ハーフミクロンやサブミクロン
のデザインルールでは、アスペクト比の大きいコンタク
トホールの埋め込みに対して従来のスパッタ法によって
対処するのが困難になっている。
【０００３】そこで次世代のＬＳＩに用いられる埋め込
み技術として、従来のスパッタ法よりも埋め込み能力が
優れている選択タングステンやブランケットタングステ
ン等のＣＶＤ（化学的気相成長）法によるコンタクトホ
ールの埋め込み技術が提案されている。
み技術として、従来のスパッタ法よりも埋め込み能力が
優れている選択タングステンやブランケットタングステ
ン等のＣＶＤ（化学的気相成長）法によるコンタクトホ
ールの埋め込み技術が提案されている。
【０００４】例えば選択タングステンによる埋め込み技
術は、工程数が少なく、浮遊塵埃の発生が少ないという
特徴を持っている。しかしながら、選択タングステンに
よる埋め込み技術では、（イ）深さの異なるコンタクト
ホールが混在している場合には、ＣＶＤ法のみによって
平坦化することができない、（ロ）基本的に基板表面の
状態の差を利用して選択成長させているので、成長させ
る表面の状態は、一定の状態に保持する必要があり、そ
のための前処理技術の開発が必要である、（ハ）窒化チ
タンは下地によっては選択成長しにくい場合がある、
（ニ）チタンシリサイド（ＴｉＳｉｘ）のように選択成
長しても、チタンシリサイド膜とタングステン膜との界
面に三フッ化チタン（ＴｉＦ3 ）なる不導体が生成され
る。（ホ）シリコン上にタングステンを直接成長させた
場合には、耐熱性が６００℃程度しかない、等の問題を
有している。
術は、工程数が少なく、浮遊塵埃の発生が少ないという
特徴を持っている。しかしながら、選択タングステンに
よる埋め込み技術では、（イ）深さの異なるコンタクト
ホールが混在している場合には、ＣＶＤ法のみによって
平坦化することができない、（ロ）基本的に基板表面の
状態の差を利用して選択成長させているので、成長させ
る表面の状態は、一定の状態に保持する必要があり、そ
のための前処理技術の開発が必要である、（ハ）窒化チ
タンは下地によっては選択成長しにくい場合がある、
（ニ）チタンシリサイド（ＴｉＳｉｘ）のように選択成
長しても、チタンシリサイド膜とタングステン膜との界
面に三フッ化チタン（ＴｉＦ3 ）なる不導体が生成され
る。（ホ）シリコン上にタングステンを直接成長させた
場合には、耐熱性が６００℃程度しかない、等の問題を
有している。
【０００５】一方、ブランケットタングステンによる埋
め込み技術は、非常にステップカバレジの良いＣＶＤタ
ングステン膜でコンタクトホールを埋め込みながら、基
板上の全面にタングステン膜を堆積させる。その後、エ
ッチバック処理を行うことによってコンタクトホールの
内部にのみタングステンを残す。
め込み技術は、非常にステップカバレジの良いＣＶＤタ
ングステン膜でコンタクトホールを埋め込みながら、基
板上の全面にタングステン膜を堆積させる。その後、エ
ッチバック処理を行うことによってコンタクトホールの
内部にのみタングステンを残す。
【０００６】ところがＣＶＤ法により成膜したタングス
テン膜は、一般に層間絶縁膜（酸化シリコン膜）との密
着性が悪く、かつＣＶＤ法に用いる反応ガスの六フッ化
タングステン（ＷＦ6 ）が下地のシリコン基板と非常に
反応しやすい。このためタングステンよりなる密着層と
下地のシリコン基板との間に、反応防止層を形成する必
要がある、この反応防止層としては、例えば窒化チタン
（ＴｉＮ）膜またはタングステン（Ｗ）膜等がある。と
ころが、窒化チタン膜は、シリコン基板とオーミックコ
ンタクトが取りにくいために、窒化チタン膜とシリコン
基板との間に、例えばチタン膜等の金属膜を形成するこ
とにより、オーミックコンタクトが取れるようにする必
要がある。
テン膜は、一般に層間絶縁膜（酸化シリコン膜）との密
着性が悪く、かつＣＶＤ法に用いる反応ガスの六フッ化
タングステン（ＷＦ6 ）が下地のシリコン基板と非常に
反応しやすい。このためタングステンよりなる密着層と
下地のシリコン基板との間に、反応防止層を形成する必
要がある、この反応防止層としては、例えば窒化チタン
（ＴｉＮ）膜またはタングステン（Ｗ）膜等がある。と
ころが、窒化チタン膜は、シリコン基板とオーミックコ
ンタクトが取りにくいために、窒化チタン膜とシリコン
基板との間に、例えばチタン膜等の金属膜を形成するこ
とにより、オーミックコンタクトが取れるようにする必
要がある。
【０００７】上記密着層を形成するチタン膜または窒化
チタン膜等は、スパッタ法によって堆積されることが一
般的である。図４に示すように、例えば層間絶縁膜８１
に設けたコンタクトホール８２に、例えば窒化チタン
（またはチタン）膜８３を形成すた場合には、そのステ
ップカバレジ性は良くない。つまり、コンタクトホール
８２の底部８４に窒化チタン膜（またはチタン）膜８３
が十分に被覆されない。この結果、オーミックコンタク
トをとることが十分にできない。またバリアメタルとし
ての機能も十分に果たせないことになる。
チタン膜等は、スパッタ法によって堆積されることが一
般的である。図４に示すように、例えば層間絶縁膜８１
に設けたコンタクトホール８２に、例えば窒化チタン
（またはチタン）膜８３を形成すた場合には、そのステ
ップカバレジ性は良くない。つまり、コンタクトホール
８２の底部８４に窒化チタン膜（またはチタン）膜８３
が十分に被覆されない。この結果、オーミックコンタク
トをとることが十分にできない。またバリアメタルとし
ての機能も十分に果たせないことになる。
【０００８】そこで、ステップカバレジに優れたＣＶＤ
法による窒化チタン膜の成膜技術が提案されている。例
えば、（Ａ）四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）とアンモニア
（ＮＨ3 ）とを熱反応させて窒化チタン膜を形成する熱
ＣＶＤ法、（Ｂ）上記熱ＣＶＤ法において、化学反応の
活性化エネルギー源として、電磁界を利用するプラズマ
ＣＶＤ法、（Ｃ）有機金属系のガスを利用する熱ＣＶＤ
法、等が提案されている。
法による窒化チタン膜の成膜技術が提案されている。例
えば、（Ａ）四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）とアンモニア
（ＮＨ3 ）とを熱反応させて窒化チタン膜を形成する熱
ＣＶＤ法、（Ｂ）上記熱ＣＶＤ法において、化学反応の
活性化エネルギー源として、電磁界を利用するプラズマ
ＣＶＤ法、（Ｃ）有機金属系のガスを利用する熱ＣＶＤ
法、等が提案されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
（Ａ）の熱ＣＶＤ法によって、チタンをシリコン基板上
に堆積するには、四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）を水素
（Ｈ2 ）で還元する。この方法では、２０００℃程度の
温度雰囲気が必要になり、現在の半導体プロセスには不
適当である。またシラン（ＳｉＨ4 ）を用いて還元した
場合でも、７００℃〜８００℃程度の温度雰囲気が必要
になる。しかもシリコン基板は、四塩化チタン（ＴｉＣ
ｌ4）や反応副生成物の塩化水素（ＨＣｌ）によってエ
ッチングされる。このため、例えばシリコン基板に形成
されている拡散層がエッチングされた場合には、コンタ
クト抵抗の増大や接合リークの増加を生じる。
（Ａ）の熱ＣＶＤ法によって、チタンをシリコン基板上
に堆積するには、四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）を水素
（Ｈ2 ）で還元する。この方法では、２０００℃程度の
温度雰囲気が必要になり、現在の半導体プロセスには不
適当である。またシラン（ＳｉＨ4 ）を用いて還元した
場合でも、７００℃〜８００℃程度の温度雰囲気が必要
になる。しかもシリコン基板は、四塩化チタン（ＴｉＣ
ｌ4）や反応副生成物の塩化水素（ＨＣｌ）によってエ
ッチングされる。このため、例えばシリコン基板に形成
されている拡散層がエッチングされた場合には、コンタ
クト抵抗の増大や接合リークの増加を生じる。
【００１０】たとえ、シリコン基板に損傷を与えること
なくチタン膜を形成することができたとしても、堆積温
度が７００℃〜８００℃程度なので、実際に堆積されて
いる膜は、チタン膜のチタンとシリコン基板のシリコン
とが反応して生成したチタンシリサイド（ＴｉＳｉ2 ）
膜になる。このシリサイド化反応は、シリコン表面の自
然酸化膜の影響を大きく受けるので、一般には不均一に
進行する。このため、シリコンとチタンシリサイドとの
界面のモホロジーが悪化し易くなる。またあまりにも不
均一にシリサイド化が進行した場合には、シリサイド化
反応が接合の付近にまで局所的に進行し、リーク電流を
増加させる。一方均一にシリサイド化反応が進行した場
合でも、７００℃程度の高温に長時間さらされるため、
未反応チタンがシリコンの接合付近まで拡散して、リー
ク電流を増加させる。
なくチタン膜を形成することができたとしても、堆積温
度が７００℃〜８００℃程度なので、実際に堆積されて
いる膜は、チタン膜のチタンとシリコン基板のシリコン
とが反応して生成したチタンシリサイド（ＴｉＳｉ2 ）
膜になる。このシリサイド化反応は、シリコン表面の自
然酸化膜の影響を大きく受けるので、一般には不均一に
進行する。このため、シリコンとチタンシリサイドとの
界面のモホロジーが悪化し易くなる。またあまりにも不
均一にシリサイド化が進行した場合には、シリサイド化
反応が接合の付近にまで局所的に進行し、リーク電流を
増加させる。一方均一にシリサイド化反応が進行した場
合でも、７００℃程度の高温に長時間さらされるため、
未反応チタンがシリコンの接合付近まで拡散して、リー
ク電流を増加させる。
【００１１】さらに窒化チタン（ＴｉＮ）を化学的に気
相成長させる場合にも、成膜温度雰囲気を７００℃程度
の高温状態にする必要がある。
相成長させる場合にも、成膜温度雰囲気を７００℃程度
の高温状態にする必要がある。
【００１２】上記（Ｂ）のプラズマＣＶＤ法では、不純
物を膜中に取り込みやすいので、窒化チタン膜の膜質が
劣化し易い。さらに上記（Ｃ）の熱ＣＶＤ法では、有機
金属ガスが高価であるために、プロセスコストが高くな
る。上記各ＣＶＤ法では、以上のような課題を有してい
る。
物を膜中に取り込みやすいので、窒化チタン膜の膜質が
劣化し易い。さらに上記（Ｃ）の熱ＣＶＤ法では、有機
金属ガスが高価であるために、プロセスコストが高くな
る。上記各ＣＶＤ法では、以上のような課題を有してい
る。
【００１３】本発明は、ステップカバレジ性に優れたチ
タン膜を低温で形成するチタン膜の形成方法を提供する
ことを目的とする。
タン膜を低温で形成するチタン膜の形成方法を提供する
ことを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたチタン膜の形成方法である。すな
わち、チタンのハロゲン化ガスを高次シラン系ガスによ
って還元する熱ＣＶＤ法によって、チタンを堆積してチ
タン膜を形成する。あるいは、チタンのハロゲン化ガス
をゲルマン系ガスによって還元する熱ＣＶＤ法によっ
て、チタンを堆積してチタン膜を形成する。または上記
各方法において、半導体基板とチタン膜との反応温度よ
りも低い温度で熱ＣＶＤ法を行うことによってチタン膜
を形成する方法である。
成するためになされたチタン膜の形成方法である。すな
わち、チタンのハロゲン化ガスを高次シラン系ガスによ
って還元する熱ＣＶＤ法によって、チタンを堆積してチ
タン膜を形成する。あるいは、チタンのハロゲン化ガス
をゲルマン系ガスによって還元する熱ＣＶＤ法によっ
て、チタンを堆積してチタン膜を形成する。または上記
各方法において、半導体基板とチタン膜との反応温度よ
りも低い温度で熱ＣＶＤ法を行うことによってチタン膜
を形成する方法である。
【００１５】
【作用】上記方法によれば、チタンのハロゲン化ガスを
非常に活性な高次シラン系ガスまたはゲルマン系ガスに
よって還元する熱ＣＶＤ法によって、チタンを堆積して
チタン膜を形成することにより、低温度で成膜反応が進
行する。また化学的に気相成長させて成膜するために、
ステップカバレジ性の高い膜になる。また、半導体基板
とチタン膜との反応温度よりも低い温度で熱ＣＶＤ法を
行えるので、成膜したチタン膜がシリサイド化しない。
非常に活性な高次シラン系ガスまたはゲルマン系ガスに
よって還元する熱ＣＶＤ法によって、チタンを堆積して
チタン膜を形成することにより、低温度で成膜反応が進
行する。また化学的に気相成長させて成膜するために、
ステップカバレジ性の高い膜になる。また、半導体基板
とチタン膜との反応温度よりも低い温度で熱ＣＶＤ法を
行えるので、成膜したチタン膜がシリサイド化しない。
【００１６】
【実施例】本発明の第１の実施例を図１に示す形成工程
図により説明する。図１の（１）に示すように、半導体
基板１１には素子分離領域１２が形成されている。また
当該半導体基板１１にはトランジスタ１３が形成されて
いる。このトランジスタ１３を覆う状態に層間絶縁膜１
４が成膜されている。上記トランジスタ１３の活性層１
５上の層間絶縁膜１４には、コンタクトホール１６が設
けられている。
図により説明する。図１の（１）に示すように、半導体
基板１１には素子分離領域１２が形成されている。また
当該半導体基板１１にはトランジスタ１３が形成されて
いる。このトランジスタ１３を覆う状態に層間絶縁膜１
４が成膜されている。上記トランジスタ１３の活性層１
５上の層間絶縁膜１４には、コンタクトホール１６が設
けられている。
【００１７】次いで図１の（２）に示すように、コンタ
クトホール１６の底部に対して、希フッ酸等を用いたラ
イトエッチングによって、コンタクトホール１６の底部
に生成されている自然酸化膜（図示せず）を除去する。
その後、反応ガスに四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）とジシ
ラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）とを用いた熱ＣＶＤ法によって、上
記コンタクトホール１６の内壁と上記層間絶縁膜１４上
とに、例えば厚さが３０ｎｍのチタン（Ｔｉ）膜２１を
成膜する。このときの成膜条件としては、例えば反応ガ
スの供給量を、四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）が２０ｓｃ
ｃｍ、ジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）が２０ｓｃｃｍとし、成
膜温度を４５０℃、成膜雰囲気の圧力を４０Ｐａに設定
する。
クトホール１６の底部に対して、希フッ酸等を用いたラ
イトエッチングによって、コンタクトホール１６の底部
に生成されている自然酸化膜（図示せず）を除去する。
その後、反応ガスに四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）とジシ
ラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）とを用いた熱ＣＶＤ法によって、上
記コンタクトホール１６の内壁と上記層間絶縁膜１４上
とに、例えば厚さが３０ｎｍのチタン（Ｔｉ）膜２１を
成膜する。このときの成膜条件としては、例えば反応ガ
スの供給量を、四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）が２０ｓｃ
ｃｍ、ジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）が２０ｓｃｃｍとし、成
膜温度を４５０℃、成膜雰囲気の圧力を４０Ｐａに設定
する。
【００１８】次いで図１の（３）に示すように、例えば
急速加熱アニール処理（ＲＴＡ）のような短時間アニー
ル処理を行って、成膜したチタン膜（２１）をシリサイ
ド化し、コンタクトホール１６の底部にチタンシリサイ
ド（ＴｉＳｉ2 ）膜２２を生成する。上記アニール処理
条件の一例としては、６００℃のアルゴン（Ａｒ）雰囲
気中で６０秒間の第１アニール処理を行い、続いて８０
０℃のアルゴン（Ａｒ）雰囲気中で６０秒間の第２アニ
ール処理を行う。
急速加熱アニール処理（ＲＴＡ）のような短時間アニー
ル処理を行って、成膜したチタン膜（２１）をシリサイ
ド化し、コンタクトホール１６の底部にチタンシリサイ
ド（ＴｉＳｉ2 ）膜２２を生成する。上記アニール処理
条件の一例としては、６００℃のアルゴン（Ａｒ）雰囲
気中で６０秒間の第１アニール処理を行い、続いて８０
０℃のアルゴン（Ａｒ）雰囲気中で６０秒間の第２アニ
ール処理を行う。
【００１９】続いて図１の（４）に示すように、例えば
反応ガスに四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）とアンモニア
（ＮＨ3 ）とを用いたＣＶＤ法によって、コンタクトホ
ール１６の内壁と層間絶縁膜１４上とに窒化チタン（Ｔ
ｉＮ）膜２３を成膜する。続いてＣＶＤ法によって、少
なくともコンタクトホール１６の内部にブランケットタ
ングステンを堆積する。その後、当該堆積したブランケ
ットタングステン膜２４（２点鎖線で示す部分）と窒化
チタン膜２３（１点鎖線で示す部分）とチタン膜２１
（破線で示す部分）とをエッチバックして除去し、コン
タクトホール１６の内部にブランケットタングステン膜
（２４）よりなるプラグ２５を形成する。
反応ガスに四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）とアンモニア
（ＮＨ3 ）とを用いたＣＶＤ法によって、コンタクトホ
ール１６の内壁と層間絶縁膜１４上とに窒化チタン（Ｔ
ｉＮ）膜２３を成膜する。続いてＣＶＤ法によって、少
なくともコンタクトホール１６の内部にブランケットタ
ングステンを堆積する。その後、当該堆積したブランケ
ットタングステン膜２４（２点鎖線で示す部分）と窒化
チタン膜２３（１点鎖線で示す部分）とチタン膜２１
（破線で示す部分）とをエッチバックして除去し、コン
タクトホール１６の内部にブランケットタングステン膜
（２４）よりなるプラグ２５を形成する。
【００２０】次いで図示はしないが、プラグ２４に接続
する配線を層間絶縁膜１４上に形成する。この配線は、
例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金等により形
成される。
する配線を層間絶縁膜１４上に形成する。この配線は、
例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金等により形
成される。
【００２１】上記第１の実施例の形成方法によれば、チ
タンのハロゲン化ガスの一種の四塩化チタン（ＴｉＣｌ
4 ）を非常に活性な高次シラン系ガスの一種のジシラン
（Ｓｉ2 Ｈ6 ）で還元する熱ＣＶＤ法によってチタン膜
２１を形成することにより、低温度で成膜反応が可能に
なる。また化学的に気相成長させて成膜するために、チ
タン膜２１のコンタクトホール１６におけるステップカ
バレジ性が高くなる。また、半導体基板１１のシリコン
（Ｓｉ）とチタン膜２１のチタン（Ｔｉ）との反応温度
よりも低い温度（この場合には４５０℃）で熱ＣＶＤ法
が行えるので、成膜したチタン膜２１が成膜中にシリサ
イド化しない。
タンのハロゲン化ガスの一種の四塩化チタン（ＴｉＣｌ
4 ）を非常に活性な高次シラン系ガスの一種のジシラン
（Ｓｉ2 Ｈ6 ）で還元する熱ＣＶＤ法によってチタン膜
２１を形成することにより、低温度で成膜反応が可能に
なる。また化学的に気相成長させて成膜するために、チ
タン膜２１のコンタクトホール１６におけるステップカ
バレジ性が高くなる。また、半導体基板１１のシリコン
（Ｓｉ）とチタン膜２１のチタン（Ｔｉ）との反応温度
よりも低い温度（この場合には４５０℃）で熱ＣＶＤ法
が行えるので、成膜したチタン膜２１が成膜中にシリサ
イド化しない。
【００２２】次に、第２の実施例として、チタンシリサ
イドプロセスに応用した場合を、図２の形成工程図によ
り説明する。図では、前記図１で説明したと同様の構成
部品には同一符号を付す。図２の（１）に示すように、
半導体基板１１には素子分離領域１２が形成されてい
る。また当該半導体基板１１にはゲート絶縁膜３１を介
してゲート電極３２が形成されていて、当該ゲート電極
３２の両側における半導体基板１１の上層には活性層３
３が形成されている。また当該ゲート電極の両側にはＬ
ＤＤ用サイドウォール３４が形成されている。
イドプロセスに応用した場合を、図２の形成工程図によ
り説明する。図では、前記図１で説明したと同様の構成
部品には同一符号を付す。図２の（１）に示すように、
半導体基板１１には素子分離領域１２が形成されてい
る。また当該半導体基板１１にはゲート絶縁膜３１を介
してゲート電極３２が形成されていて、当該ゲート電極
３２の両側における半導体基板１１の上層には活性層３
３が形成されている。また当該ゲート電極の両側にはＬ
ＤＤ用サイドウォール３４が形成されている。
【００２３】続いて図２の（２）に示すように、反応ガ
スに四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）と四水素化ゲルマニウ
ム（ＧｅＨ4 ）とを用いた熱ＣＶＤ法によって、上記ゲ
ート電極３２上や上記活性層３３上に、例えば厚さが３
０ｎｍのチタン（Ｔｉ）膜４１を成膜する。このときの
成膜条件としては、例えば反応ガスの供給量を、四塩化
チタン（ＴｉＣｌ4 ）が２０ｓｃｃｍ、ゲルマン（Ｇｅ
Ｈ4 ）が２０ｓｃｃｍとし、成膜温度を４５０℃、成膜
雰囲気の圧力を４０Ｐａに設定する。
スに四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）と四水素化ゲルマニウ
ム（ＧｅＨ4 ）とを用いた熱ＣＶＤ法によって、上記ゲ
ート電極３２上や上記活性層３３上に、例えば厚さが３
０ｎｍのチタン（Ｔｉ）膜４１を成膜する。このときの
成膜条件としては、例えば反応ガスの供給量を、四塩化
チタン（ＴｉＣｌ4 ）が２０ｓｃｃｍ、ゲルマン（Ｇｅ
Ｈ4 ）が２０ｓｃｃｍとし、成膜温度を４５０℃、成膜
雰囲気の圧力を４０Ｐａに設定する。
【００２４】次いで図２の（３）に示すように、例えば
急速加熱アニール処理（ＲＴＡ）のような短時間アニー
ル処理を行って、成膜したチタン膜４１をシリサイド化
し、ゲート電極３２の上層と活性層３３の上層とにチタ
ンシリサイド（ＴｉＳｉ2 ）膜４２を生成する。上記ア
ニール処理条件の一例としては、６００℃のアルゴン
（Ａｒ）雰囲気中で６０秒間の第１アニール処理を行
い、続いて８００℃のアルゴン（Ａｒ）雰囲気中で６０
秒間の第２アニール処理を行う。その後、アンモニア
（ＮＨ3 ）と過酸化水素水（Ｈ2 Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏ））との
混合溶液によるウェットエッチングによって、未反応な
チタン膜４１（２点鎖線で示す部分）を除去する。
急速加熱アニール処理（ＲＴＡ）のような短時間アニー
ル処理を行って、成膜したチタン膜４１をシリサイド化
し、ゲート電極３２の上層と活性層３３の上層とにチタ
ンシリサイド（ＴｉＳｉ2 ）膜４２を生成する。上記ア
ニール処理条件の一例としては、６００℃のアルゴン
（Ａｒ）雰囲気中で６０秒間の第１アニール処理を行
い、続いて８００℃のアルゴン（Ａｒ）雰囲気中で６０
秒間の第２アニール処理を行う。その後、アンモニア
（ＮＨ3 ）と過酸化水素水（Ｈ2 Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏ））との
混合溶液によるウェットエッチングによって、未反応な
チタン膜４１（２点鎖線で示す部分）を除去する。
【００２５】その後図２の（４）に示すように、イオン
注入法によって、半導体基板１１の所定の領域にソース
・ドレイン領域を形成するための不純物を導入した後、
活性化アニール処理を行って、ソース・ドレイン領域３
５を形成する。次いでＣＶＤ法によって層間絶縁膜１４
を形成し、さらにホトリソグラフィー技術とエッチング
とによって、層間絶縁膜１４にコンタクトホール１６を
形成する。続いてＣＶＤ法によって、コンタクトホール
１６の内壁に窒化チタン（ＴｉＮ）膜２３を形成し、さ
らにコンタクトホール１６の内部にアルミニウム合金よ
りなる配線３６を形成する。
注入法によって、半導体基板１１の所定の領域にソース
・ドレイン領域を形成するための不純物を導入した後、
活性化アニール処理を行って、ソース・ドレイン領域３
５を形成する。次いでＣＶＤ法によって層間絶縁膜１４
を形成し、さらにホトリソグラフィー技術とエッチング
とによって、層間絶縁膜１４にコンタクトホール１６を
形成する。続いてＣＶＤ法によって、コンタクトホール
１６の内壁に窒化チタン（ＴｉＮ）膜２３を形成し、さ
らにコンタクトホール１６の内部にアルミニウム合金よ
りなる配線３６を形成する。
【００２６】上記第２の実施例の形成方法によれば、チ
タンのハロゲン化ガスとして四塩化チタン（ＴｉＣ
ｌ4 ）を非常に活性なゲルマン系ガスの一種のゲルマン
（ＧｅＨ4 ）で還元する熱ＣＶＤ法によってチタン膜４
１を形成することにより、低温度での成膜反応が可能に
なる。また化学的に気相成長させて成膜するために、チ
タン膜４１の段差部におけるステップカバレジ性が高く
なる。また、半導体基板１１のシリコン（Ｓｉ）とチタ
ン膜４１のチタン（Ｔｉ）との反応温度よりも低い温度
（この場合には４５０℃）で熱ＣＶＤ法が行えるので、
成膜したチタン膜４１が成膜中にシリサイド化しない。
タンのハロゲン化ガスとして四塩化チタン（ＴｉＣ
ｌ4 ）を非常に活性なゲルマン系ガスの一種のゲルマン
（ＧｅＨ4 ）で還元する熱ＣＶＤ法によってチタン膜４
１を形成することにより、低温度での成膜反応が可能に
なる。また化学的に気相成長させて成膜するために、チ
タン膜４１の段差部におけるステップカバレジ性が高く
なる。また、半導体基板１１のシリコン（Ｓｉ）とチタ
ン膜４１のチタン（Ｔｉ）との反応温度よりも低い温度
（この場合には４５０℃）で熱ＣＶＤ法が行えるので、
成膜したチタン膜４１が成膜中にシリサイド化しない。
【００２７】次に、第３の実施例として、コンタクトホ
ールの埋め込みに応用した場合を、図３の形成工程図に
より説明する。図では、前記図１で説明したと同様の構
成部品には同一符号を付す。図３の（１）に示すよう
に、基板５１上には下層配線５２が形成されている。さ
らに当該下層配線５２を覆う状態の層間絶縁膜５３が成
膜されている。上記下層配線５２の所定の位置における
層間絶縁膜５３にはコンタクトホール５４が形成されて
いる。
ールの埋め込みに応用した場合を、図３の形成工程図に
より説明する。図では、前記図１で説明したと同様の構
成部品には同一符号を付す。図３の（１）に示すよう
に、基板５１上には下層配線５２が形成されている。さ
らに当該下層配線５２を覆う状態の層間絶縁膜５３が成
膜されている。上記下層配線５２の所定の位置における
層間絶縁膜５３にはコンタクトホール５４が形成されて
いる。
【００２８】続いて図３の（２）に示すように、反応ガ
スに四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）とトリシラン（Ｓｉ3
Ｈ8 ）とを用いた熱ＣＶＤ法によって、上記コンタクト
ホール５４の内壁と上記層間絶縁膜５３上とに、例えば
厚さが３０ｎｍのチタン（Ｔｉ）膜６１を成膜する。こ
のときの成膜条件としては、例えば反応ガスの供給量
を、四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）が２０ｓｃｃｍ、トリ
シラン（Ｓｉ3 Ｈ8 ）が２０ｓｃｃｍとし、成膜温度を
３５０℃、成膜雰囲気の圧力を４０Ｐａに設定する。
スに四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）とトリシラン（Ｓｉ3
Ｈ8 ）とを用いた熱ＣＶＤ法によって、上記コンタクト
ホール５４の内壁と上記層間絶縁膜５３上とに、例えば
厚さが３０ｎｍのチタン（Ｔｉ）膜６１を成膜する。こ
のときの成膜条件としては、例えば反応ガスの供給量
を、四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）が２０ｓｃｃｍ、トリ
シラン（Ｓｉ3 Ｈ8 ）が２０ｓｃｃｍとし、成膜温度を
３５０℃、成膜雰囲気の圧力を４０Ｐａに設定する。
【００２９】さらに図３の（３）に示すように、スパッ
タ法によって、コンタクトホール５４の内部と層間絶縁
膜５３上とにアルミニウム合金膜６２を成膜する。また
はＣＶＤ法によって、上記アルミニウム合金膜６２を成
膜することも可能である。この場合のＣＶＤ条件の一例
としては、反応ガスにＴＩＢＡ〔Ａｌ（Ｃ4 Ｈ9 ）3〕
を用い、搬送ガスにアルゴン（Ａｒ）を用いる。また成
膜温度を２５０℃、成膜雰囲気の圧力を７０Ｐａに設定
する。その後、ホトリソグラフィー技術とエッチングと
によって、上記アルミニウム合金膜６２の２点鎖線で示
す部分とチタン膜６１の１点鎖線で示す部分とを除去
し、当該チタン膜（６１）とアルミニウム合金膜（６
２）とで配線６３を形成する。
タ法によって、コンタクトホール５４の内部と層間絶縁
膜５３上とにアルミニウム合金膜６２を成膜する。また
はＣＶＤ法によって、上記アルミニウム合金膜６２を成
膜することも可能である。この場合のＣＶＤ条件の一例
としては、反応ガスにＴＩＢＡ〔Ａｌ（Ｃ4 Ｈ9 ）3〕
を用い、搬送ガスにアルゴン（Ａｒ）を用いる。また成
膜温度を２５０℃、成膜雰囲気の圧力を７０Ｐａに設定
する。その後、ホトリソグラフィー技術とエッチングと
によって、上記アルミニウム合金膜６２の２点鎖線で示
す部分とチタン膜６１の１点鎖線で示す部分とを除去
し、当該チタン膜（６１）とアルミニウム合金膜（６
２）とで配線６３を形成する。
【００３０】上記第３の実施例の形成方法によれば、チ
タンのハロゲン化ガスの一種の四塩化チタン（ＴｉＣｌ
4 ）を非常に活性な高次シラン系ガスの一種のトリシラ
ン（Ｓｉ3 Ｈ8 ）で還元する熱ＣＶＤ法によってチタン
膜６１を形成することにより、低温度（例えば３５０
℃）での成膜反応が可能になる。また化学的に気相成長
させて成膜するために、チタン膜４１のコンタクトホー
ルにおけるステップカバレジ性が高くなる。
タンのハロゲン化ガスの一種の四塩化チタン（ＴｉＣｌ
4 ）を非常に活性な高次シラン系ガスの一種のトリシラ
ン（Ｓｉ3 Ｈ8 ）で還元する熱ＣＶＤ法によってチタン
膜６１を形成することにより、低温度（例えば３５０
℃）での成膜反応が可能になる。また化学的に気相成長
させて成膜するために、チタン膜４１のコンタクトホー
ルにおけるステップカバレジ性が高くなる。
【００３１】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
チタンのハロゲン化ガスを高次シラン系ガスまたはゲル
マン系ガスによって還元する熱ＣＶＤ法によって、チタ
ンを堆積してチタン膜を形成することにより、成膜反応
が活性なので、低温度での成膜ができる。このため、成
膜中にチタン膜のＴｉと下地のＳｉとが反応してシリサ
イドを生成することがない。また４００℃以下の成膜温
度でチタン膜を成膜することも可能なので、多層アルミ
ニウム配線におけるチタン膜とアルミニウムシリコン膜
よりなる積層配線の形成が可能になる。また化学的に気
相成長させて成膜するために、チタン膜のステップカバ
レジ性が高い。したがって、チタン膜を用いた配線の信
頼性の向上を図ることが可能になる。
チタンのハロゲン化ガスを高次シラン系ガスまたはゲル
マン系ガスによって還元する熱ＣＶＤ法によって、チタ
ンを堆積してチタン膜を形成することにより、成膜反応
が活性なので、低温度での成膜ができる。このため、成
膜中にチタン膜のＴｉと下地のＳｉとが反応してシリサ
イドを生成することがない。また４００℃以下の成膜温
度でチタン膜を成膜することも可能なので、多層アルミ
ニウム配線におけるチタン膜とアルミニウムシリコン膜
よりなる積層配線の形成が可能になる。また化学的に気
相成長させて成膜するために、チタン膜のステップカバ
レジ性が高い。したがって、チタン膜を用いた配線の信
頼性の向上を図ることが可能になる。
【図１】第１の実施例の形成工程図である。
【図２】第２の実施例の形成工程図である。
【図３】第３の実施例の形成工程図である。
【図４】従来例の説明図である。
１１ 半導体基板 ２１ チタン膜 ４１ チタン膜 ６１ チタン膜
Claims (3)
- 【請求項１】 チタンのハロゲン化ガスを高次シラン系
ガスによって還元する熱ＣＶＤ法によって、チタンを堆
積してチタン膜を形成することを特徴とするチタン膜の
形成方法。 - 【請求項２】 チタンのハロゲン化ガスをゲルマン系ガ
スによって還元する熱ＣＶＤ法によって、チタンを堆積
してチタン膜を形成することを特徴とするチタン膜の形
成方法。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２記載のチタン膜
の形成方法であって、 半導体基板とチタン膜との反応温度よりも低い温度で前
記熱ＣＶＤ法を行うことによってチタン膜を形成するこ
とを特徴とするチタン膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24551292A JPH0669157A (ja) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | チタン膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24551292A JPH0669157A (ja) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | チタン膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0669157A true JPH0669157A (ja) | 1994-03-11 |
Family
ID=17134788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24551292A Pending JPH0669157A (ja) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | チタン膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0669157A (ja) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6291346B1 (en) | 1998-10-23 | 2001-09-18 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Titanium silicide layer formation method |
| US6599572B2 (en) | 2000-01-18 | 2003-07-29 | Asm Microchemistry Oy | Process for growing metalloid thin films utilizing boron-containing reducing agents |
| US6800552B2 (en) | 1999-10-15 | 2004-10-05 | Asm International, N.V. | Deposition of transition metal carbides |
| US7405143B2 (en) | 2004-03-25 | 2008-07-29 | Asm International N.V. | Method for fabricating a seed layer |
| US9631272B2 (en) | 2008-04-16 | 2017-04-25 | Asm America, Inc. | Atomic layer deposition of metal carbide films using aluminum hydrocarbon compounds |
| US9704716B2 (en) | 2013-03-13 | 2017-07-11 | Asm Ip Holding B.V. | Deposition of smooth metal nitride films |
| US9786491B2 (en) | 2015-11-12 | 2017-10-10 | Asm Ip Holding B.V. | Formation of SiOCN thin films |
| US9786492B2 (en) | 2015-11-12 | 2017-10-10 | Asm Ip Holding B.V. | Formation of SiOCN thin films |
| US9831094B2 (en) | 2005-10-27 | 2017-11-28 | Asm International N.V. | Enhanced thin film deposition |
| US9941425B2 (en) | 2015-10-16 | 2018-04-10 | Asm Ip Holdings B.V. | Photoactive devices and materials |
| US10002936B2 (en) | 2014-10-23 | 2018-06-19 | Asm Ip Holding B.V. | Titanium aluminum and tantalum aluminum thin films |
| US10504901B2 (en) | 2017-04-26 | 2019-12-10 | Asm Ip Holding B.V. | Substrate processing method and device manufactured using the same |
| US10600637B2 (en) | 2016-05-06 | 2020-03-24 | Asm Ip Holding B.V. | Formation of SiOC thin films |
| US10643925B2 (en) | 2014-04-17 | 2020-05-05 | Asm Ip Holding B.V. | Fluorine-containing conductive films |
| US10847529B2 (en) | 2017-04-13 | 2020-11-24 | Asm Ip Holding B.V. | Substrate processing method and device manufactured by the same |
| US10991573B2 (en) | 2017-12-04 | 2021-04-27 | Asm Ip Holding B.V. | Uniform deposition of SiOC on dielectric and metal surfaces |
| US11158500B2 (en) | 2017-05-05 | 2021-10-26 | Asm Ip Holding B.V. | Plasma enhanced deposition processes for controlled formation of oxygen containing thin films |
-
1992
- 1992-08-21 JP JP24551292A patent/JPH0669157A/ja active Pending
Cited By (34)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6291346B1 (en) | 1998-10-23 | 2001-09-18 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Titanium silicide layer formation method |
| US6800552B2 (en) | 1999-10-15 | 2004-10-05 | Asm International, N.V. | Deposition of transition metal carbides |
| US6821889B2 (en) | 1999-10-15 | 2004-11-23 | Asm International N.V. | Production of elemental thin films using a boron-containing reducing agent |
| US7144809B2 (en) | 1999-10-15 | 2006-12-05 | Asm International N.V. | Production of elemental films using a boron-containing reducing agent |
| US7485340B2 (en) | 1999-10-15 | 2009-02-03 | Asm International N.V. | Production of elemental films using a boron-containing reducing agent |
| US6599572B2 (en) | 2000-01-18 | 2003-07-29 | Asm Microchemistry Oy | Process for growing metalloid thin films utilizing boron-containing reducing agents |
| US6794287B2 (en) | 2000-01-18 | 2004-09-21 | Asm International Nv | Process for growing metal or metal carbide thin films utilizing boron-containing reducing agents |
| US7405143B2 (en) | 2004-03-25 | 2008-07-29 | Asm International N.V. | Method for fabricating a seed layer |
| US9831094B2 (en) | 2005-10-27 | 2017-11-28 | Asm International N.V. | Enhanced thin film deposition |
| US10964534B2 (en) | 2005-10-27 | 2021-03-30 | Asm International | Enhanced thin film deposition |
| US10297444B2 (en) | 2005-10-27 | 2019-05-21 | Asm International N.V. | Enhanced thin film deposition |
| US9631272B2 (en) | 2008-04-16 | 2017-04-25 | Asm America, Inc. | Atomic layer deposition of metal carbide films using aluminum hydrocarbon compounds |
| US10074541B2 (en) | 2013-03-13 | 2018-09-11 | Asm Ip Holding B.V. | Deposition of smooth metal nitride films |
| US9704716B2 (en) | 2013-03-13 | 2017-07-11 | Asm Ip Holding B.V. | Deposition of smooth metal nitride films |
| US10643925B2 (en) | 2014-04-17 | 2020-05-05 | Asm Ip Holding B.V. | Fluorine-containing conductive films |
| US10636889B2 (en) | 2014-10-23 | 2020-04-28 | Asm Ip Holding B.V. | Titanium aluminum and tantalum aluminum thin films |
| US10002936B2 (en) | 2014-10-23 | 2018-06-19 | Asm Ip Holding B.V. | Titanium aluminum and tantalum aluminum thin films |
| US11139383B2 (en) | 2014-10-23 | 2021-10-05 | Asm Ip Holding B.V. | Titanium aluminum and tantalum aluminum thin films |
| US9941425B2 (en) | 2015-10-16 | 2018-04-10 | Asm Ip Holdings B.V. | Photoactive devices and materials |
| US11362222B2 (en) | 2015-10-16 | 2022-06-14 | Asm Ip Holding B.V. | Photoactive devices and materials |
| US10861986B2 (en) | 2015-10-16 | 2020-12-08 | Asm Ip Holding B.V. | Photoactive devices and materials |
| US10424476B2 (en) | 2015-11-12 | 2019-09-24 | Asm Ip Holding B.V. | Formation of SiOCN thin films |
| US10510529B2 (en) | 2015-11-12 | 2019-12-17 | Asm Ip Holding B.V. | Formation of SiOCN thin films |
| US11107673B2 (en) | 2015-11-12 | 2021-08-31 | Asm Ip Holding B.V. | Formation of SiOCN thin films |
| US9786492B2 (en) | 2015-11-12 | 2017-10-10 | Asm Ip Holding B.V. | Formation of SiOCN thin films |
| US9786491B2 (en) | 2015-11-12 | 2017-10-10 | Asm Ip Holding B.V. | Formation of SiOCN thin films |
| US10600637B2 (en) | 2016-05-06 | 2020-03-24 | Asm Ip Holding B.V. | Formation of SiOC thin films |
| US11562900B2 (en) | 2016-05-06 | 2023-01-24 | Asm Ip Holding B.V. | Formation of SiOC thin films |
| US10847529B2 (en) | 2017-04-13 | 2020-11-24 | Asm Ip Holding B.V. | Substrate processing method and device manufactured by the same |
| US11195845B2 (en) | 2017-04-13 | 2021-12-07 | Asm Ip Holding B.V. | Substrate processing method and device manufactured by the same |
| US10504901B2 (en) | 2017-04-26 | 2019-12-10 | Asm Ip Holding B.V. | Substrate processing method and device manufactured using the same |
| US11158500B2 (en) | 2017-05-05 | 2021-10-26 | Asm Ip Holding B.V. | Plasma enhanced deposition processes for controlled formation of oxygen containing thin films |
| US11776807B2 (en) | 2017-05-05 | 2023-10-03 | ASM IP Holding, B.V. | Plasma enhanced deposition processes for controlled formation of oxygen containing thin films |
| US10991573B2 (en) | 2017-12-04 | 2021-04-27 | Asm Ip Holding B.V. | Uniform deposition of SiOC on dielectric and metal surfaces |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6255216B1 (en) | Methods of forming a contact having titanium silicide and titanium formed by chemical vapor deposition | |
| US6940172B2 (en) | Chemical vapor deposition of titanium | |
| US6524952B1 (en) | Method of forming a titanium silicide layer on a substrate | |
| JPH0669157A (ja) | チタン膜の形成方法 | |
| US6372643B1 (en) | Method for forming a selective contact and local interconnect in situ and semiconductor devices carrying the same | |
| US6025269A (en) | Method for depositioning a substantially void-free aluminum film over a refractory metal nitride layer | |
| US20020192396A1 (en) | Method of titanium/titanium nitride integration | |
| JP2565131B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US6143362A (en) | Chemical vapor deposition of titanium | |
| JPH05129231A (ja) | 電極配線 | |
| JPH06349774A (ja) | 埋込みプラグの形成方法 | |
| JP3246046B2 (ja) | 高融点金属膜の堆積方法 | |
| JP3120517B2 (ja) | シリサイドプラグの形成方法 | |
| KR100609049B1 (ko) | 반도체 소자의 금속배선 형성방법 | |
| US7858518B2 (en) | Method for forming a selective contact and local interconnect in situ | |
| JP2871943B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| KR0175016B1 (ko) | 선택적 텅스텐 질화 박막 형성방법 및 이를 이용한 금속배선 방법 | |
| JPH053171A (ja) | タングステンプラグの形成方法 | |
| JPH0786182A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH09246522A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JPH08162534A (ja) | 半導体集積回路装置およびその製造方法ならびにそれに用いる製造装置 | |
| JPH0637035A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH06104204A (ja) | 半導体装置の製造方法 |