JPH09205094A - Method and system for fabricating electronic device and depositing titanium nitride - Google Patents
Method and system for fabricating electronic device and depositing titanium nitrideInfo
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- JPH09205094A JPH09205094A JP3133796A JP3133796A JPH09205094A JP H09205094 A JPH09205094 A JP H09205094A JP 3133796 A JP3133796 A JP 3133796A JP 3133796 A JP3133796 A JP 3133796A JP H09205094 A JPH09205094 A JP H09205094A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本願の発明は、半導体集積回
路素子、超伝導素子、各種電子素子、各種センサー等の
各種電子デバイス特に窒化チタンを主成分とする薄膜
（以下、本明細書において窒化チタン薄膜という）を有
する電子デバイスに関するものであり、またそのような
窒化チタン薄膜の作成方法及び作成装置に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to various electronic devices such as semiconductor integrated circuit devices, superconducting devices, various electronic devices and various sensors, especially thin films containing titanium nitride as a main component (hereinafter referred to as titanium nitride in the present specification). The present invention relates to an electronic device having a thin film), and to a method and an apparatus for producing such a titanium nitride thin film.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体集積回路素子、超伝導素子、各種
電子素子、各種センサー等の電子デバイスを製造する際
に必要な拡散防止膜、密着層膜、配線膜等の各種薄膜の
作成には、蒸着法、スパッタリング法、化学蒸着（ＣＶ
Ｄ）法、プラズマ誘起ＣＶＤ法、スピンコート等の種々
の方法が採用されている。また、近年、電子デバイスの
集積化が進むにつれて、高アスペクト比の穴や溝への被
覆性の良い成膜が求められている。2. Description of the Related Art Various thin films such as diffusion preventive film, adhesion layer film, wiring film, etc. necessary for manufacturing electronic devices such as semiconductor integrated circuit devices, superconducting devices, various electronic devices and various sensors are manufactured. Vapor deposition method, sputtering method, chemical vapor deposition (CV
Various methods such as D) method, plasma-induced CVD method, spin coating and the like are adopted. Further, in recent years, as the integration of electronic devices has progressed, there is a demand for film formation with good coverage on holes and grooves having a high aspect ratio.
【０００３】例えば、半導体集積回路のコンタクト部の
作成技術として、配線用タングステン（Ｗ）またはアル
ミニウム（Ａｌ）と基体であるシリコン（Ｓｉ）との相
互拡散を防止して安定した電気的特性を得るためや、ロ
ジック系集積回路用配線材料として期待される銅（Ｃ
ｕ）が基体（Ｓｉ）や絶縁層（ＳｉＯ2 ）中へ拡散して
しまうことを防止するため、窒化チタン薄膜を拡散防止
層用薄膜（バリアメタル）として作成する必要が生じて
いる。また更に、半導体集積回路の層間配線技術とし
て、下層のアルミニウム膜層と上層のアルミニウム膜層
とをつなぐように設けられたスルーホール中に導通用の
薄膜を作成することも必要になっている。この導通用の
薄膜としては、やはり窒化チタン薄膜が用いられ、高ア
スペクト比の穴（コンタクトホール、スルーホール等）
に良好な被覆性で窒化チタン薄膜を作成することも求め
られている。For example, as a technique of forming a contact portion of a semiconductor integrated circuit, mutual diffusion between tungsten (W) or aluminum (Al) for wiring and silicon (Si) as a base is prevented to obtain stable electric characteristics. Therefore, copper (C) which is expected as a wiring material for logic integrated circuits
In order to prevent u) from diffusing into the substrate (Si) or the insulating layer (SiO 2 ), it is necessary to form a titanium nitride thin film as a diffusion prevention thin film (barrier metal). Furthermore, as an interlayer wiring technique for semiconductor integrated circuits, it is necessary to form a conductive thin film in a through hole provided so as to connect a lower aluminum film layer and an upper aluminum film layer. Titanium nitride thin film is also used as the conductive thin film, and holes with high aspect ratio (contact holes, through holes, etc.)
It is also required to prepare a titanium nitride thin film with excellent coverage.
【０００４】一方、上記窒化チタン薄膜を比較的良好な
被覆性で作成する方法として注目されている方法の一つ
に、有機金属化合物や有機金属錯体を原料として用いた
ＣＶＤ技術がある。たとえば、M. Eizenberg 等の App
l. Phys. Lett. Vol. 65 (1994) pp. 2416- 2418 の中
にその方法に関する記事がある。M. Eizenberg 等は、
テトラキスジメチルアミノチタン（ＴＤＭＡＴ）のみを
原料ガスとし、雰囲気圧力０．４５Ｔｏｒｒ（６０Ｐ
ａ）、基体温度３８０‐４７０℃で炭素含有の窒化チタ
ン薄膜を作成している。彼らが作成した窒化チタン薄膜
は、ラザフォード後方散乱法による分析では、約２３％
の酸素が含有している。また、オージエ電子分光法にお
いては、約２４％の酸素の含有が報告されている。On the other hand, one of the methods attracting attention as a method for forming the above-mentioned titanium nitride thin film with relatively good coverage is a CVD technique using an organic metal compound or an organic metal complex as a raw material. For example, App by M. Eizenberg et al.
There is an article on the method in l. Phys. Lett. Vol. 65 (1994) pp. 2416-2418. M. Eizenberg et al.
Only tetrakisdimethylaminotitanium (TDMAT) is used as the source gas, and the atmospheric pressure is 0.45 Torr (60P
a) A carbon-containing titanium nitride thin film is formed at a substrate temperature of 380 to 470 ° C. The titanium nitride thin film they created was about 23% by Rutherford backscattering analysis.
Contains oxygen. In addition, according to Auger electron spectroscopy, a content of oxygen of about 24% has been reported.
【０００５】この酸素の含有は、堆積時に得られた窒化
チタン薄膜（彼らはＴｉＣＮ膜と呼んでいる）が、大気
中で徐々に酸化されてしまうことによって生じる。一般
にテトラキスジアルキルアミノチタン（ＴＤＡＡＴ）を
原料ガスとして用いたＣＶＤ法により作成した窒化チタ
ン薄膜は、大気によって酸化されてしまい、このような
高い濃度の酸素混入が生じてしまう。電気特性の観点で
は、この酸素の混入に伴い膜の抵抗率が増大してしま
う。このことは、信頼性の高い各種電子デバイスの製造
に使用する際、重大な欠点を伴なっていることになる。
また、窒化チタン薄膜が酸化されて抵抗率が上昇するた
め、低抵抗の薄膜として使用することが不可能となって
しまっていた。This oxygen content is caused by the fact that the titanium nitride thin film (which they call a TiCN film) obtained during the deposition is gradually oxidized in the atmosphere. In general, a titanium nitride thin film formed by a CVD method using tetrakisdialkylaminotitanium (TDAAT) as a source gas is oxidized by the atmosphere, and oxygen is mixed at such a high concentration. From the viewpoint of electrical characteristics, the resistivity of the film increases with the mixing of oxygen. This is accompanied by serious drawbacks when used in the manufacture of various reliable electronic devices.
Further, since the titanium nitride thin film is oxidized and the resistivity increases, it has become impossible to use it as a low resistance thin film.
【０００６】この問題から、彼らは、作成された窒化チ
タン薄膜を大気に晒すことなくその窒化チタン薄膜の上
側にＷ薄膜を連続して堆積させ、該窒化チタン薄膜と大
気の接触とを遮断することによって該窒化チタン薄膜の
酸化を防止している。この工程を行なうことによって彼
らは酸素含有量を１％に抑えることが可能であるとして
いる。From this problem, they continuously deposit a W thin film on the upper side of the titanium nitride thin film without exposing the produced titanium nitride thin film to the atmosphere, and block the contact between the titanium nitride thin film and the atmosphere. As a result, the titanium nitride thin film is prevented from being oxidized. By carrying out this process, they say that it is possible to reduce the oxygen content to 1%.
【０００７】しかしながら、ＴＤＡＡＴを原料ガスとし
た熱ＣＶＤ法により作成された窒化チタン薄膜は、蒸着
等の物理的方法により作成された膜に比べ、本質的に化
学的には不安定な膜である。そのような不安定な膜の上
側に他の膜を堆積することによって大気を遮断して酸化
を防止する方法では、化学的に不安定であるという窒化
チタン薄膜の特性を根本的に解消することはできず、経
時的な化学構造の変化等の長期的な経時変化により生ず
る特性劣化が避けられない。このことから、ＴＤＡＡＴ
を用いた熱ＣＶＤ法による窒化チタン薄膜の作成は、被
覆性等の点で優れているとの評価を受けつつも、作成さ
れる膜の電気特性の点で電子デバイスの信頼性を低下さ
せる問題が生じてきた。However, the titanium nitride thin film formed by the thermal CVD method using TDAAT as a source gas is essentially a chemically unstable film as compared with a film formed by a physical method such as vapor deposition. . A method of blocking the atmosphere to prevent oxidation by depositing another film on top of such an unstable film is to fundamentally eliminate the characteristic of the titanium nitride thin film that is chemically unstable. Inevitably, deterioration of characteristics caused by long-term changes with time, such as changes in chemical structure with time, cannot be avoided. From this, TDAAT
The production of a titanium nitride thin film by the thermal CVD method using TiO2 is evaluated to be excellent in terms of covering property, etc., but the reliability of the electronic device is deteriorated in terms of electric characteristics of the formed film. Has occurred.
【０００８】また、作成された窒化チタン薄膜を大気に
晒すことなく上側に薄膜を堆積させる方法を実用化する
には、窒化チタン薄膜を作成する成膜チャンバーと上層
に堆積させる薄膜を作成する成膜チャンバーとを気密に
接続した装置とする必要があり、それらの成膜チャンバ
ー間に基体を真空雰囲気で搬送可能な機構を配設する必
要がある。その一方で、上層に堆積させる薄膜として
は、Ｗ、Ａｌ、Ｃｕ等の場合が考えられ、いずれかの材
料に限定して装置を構成することは適切ではないので、
それぞれの材料に応じて、Ｗの成膜チャンバー、Ａｌの
成膜チャンバー、Ｃｕの成膜チャンバーを配設する必要
がある。この場合、上記窒化チタンの成膜チャンバー
は、Ｗの成膜チャンバー、Ａｌの成膜チャンバー、Ｃｕ
の成膜チャンバーのそれぞれに気密に接続する必要があ
り、結果的に多くの成膜チャンバーが必要になって装置
全体が非常に大型化する欠点がある。In order to put into practical use a method of depositing a titanium nitride thin film on the upper side of the titanium nitride thin film without exposing it to the atmosphere, a deposition chamber for producing the titanium nitride thin film and a thin film to be deposited on the upper layer should be prepared. It is necessary to use an apparatus that is hermetically connected to the film chamber, and to arrange a mechanism capable of transporting the substrate in a vacuum atmosphere between these film forming chambers. On the other hand, the thin film to be deposited on the upper layer may be W, Al, Cu, or the like, and it is not appropriate to configure the device by limiting to any material,
It is necessary to provide a W film forming chamber, an Al film forming chamber, and a Cu film forming chamber according to each material. In this case, the titanium nitride film forming chamber includes a W film forming chamber, an Al film forming chamber, and a Cu film forming chamber.
It is necessary to hermetically connect each of the film forming chambers, and as a result, a large number of film forming chambers are required, resulting in a very large size of the entire apparatus.
【０００９】また、中央に搬送用の真空チャンバーを配
設し、その周りに窒化チタンの成膜チャンバー、Ｗの成
膜チャンバー、Ａｌの成膜チャンバー、Ｃｕの成膜チャ
ンバーをそれぞれ気密に配設する装置の構成も考えられ
るが、中央の真空チャンバーにおける搬送の機構が複雑
になってコスト高となる欠点がある。また、中央の真空
チャンバーは何ら生産には寄与しない無駄なスペースで
あるが、このようなスペースによって装置全体が不必要
に大きくなる欠点もある。A vacuum chamber for transportation is arranged in the center, and a titanium nitride film forming chamber, a W film forming chamber, an Al film forming chamber, and a Cu film forming chamber are airtightly arranged around them. However, there is a drawback that the transport mechanism in the central vacuum chamber becomes complicated and the cost becomes high. Further, the central vacuum chamber is a useless space that does not contribute to the production at all, but there is also a drawback that such a space unnecessarily increases the size of the apparatus.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】上述した通り、ＴＤＡ
ＡＴを原料とした熱ＣＶＤ法による窒化チタン薄膜の作
成技術は、高アスペクト比の穴や溝への被覆性という点
で優れているが、作成される膜の電気特性やそれを実施
する装置を構成する際の容易性等の点で欠点があった。
本願発明は、この点を解決課題とするものであり、作成
される膜の電気特性が良好であって経時的にも劣化せ
ず、作成装置の構成としても簡易な構造となるようにす
るために成されたものである。As described above, the TDA
The technique of forming a titanium nitride thin film by the thermal CVD method using AT as a raw material is excellent in the coverage of holes and trenches with a high aspect ratio. There is a drawback in terms of ease of construction and the like.
The present invention is to solve this problem, and in order to achieve a simple structure as a structure of a manufacturing apparatus, the electric characteristics of a formed film are good and do not deteriorate over time. It was made in.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願の請求項１記載の発明は、窒化チタン薄膜を有
する電子デバイスであって、当該窒化チタン薄膜は、気
化したテトラキスジアルキルアミノチタンよりなる原料
ガスを加熱して化学反応させることにより堆積されたも
のであってフッ素又はフッ素化合物を所定量含有してい
る。同様に上記課題を解決するため、請求項２記載の発
明は、上記請求項１の構成において、窒化チタン薄膜
は、二つの層の間の拡散防止用又は導通用として作成さ
れており、フッ素又はフッ素化合物の含有量は３〜１０
％の範囲であるという構成を有する。同様に上記課題を
解決するため、請求項３記載の発明は、上記請求項１又
は２の構成において、テトラキスジアルキルアミノチタ
ンは、テトラキスジエチルアミノチタン又はテトラキス
ジメチルアミノチタンであるという構成を有する。同様
に上記課題を解決するため、請求項４記載の発明は、上
記請求項１，２又は３の構成において、窒化チタン薄膜
は、当該窒化チタン薄膜の導電性を高めるための所定の
添加ガスを原料ガスに添加して作成されたものであると
いう構成を有する。同様に上記課題を解決するため、請
求項５記載の発明は、上記請求項４の構成において、添
加ガスは、アンモニアであるという構成を有する。同様
に上記課題を解決するため、請求項６記載の発明は、気
化したテトラキスジアルキルアミノチタンよりなる原料
ガスを加熱して化学反応させ、この化学反応によって、
所定の基体の目的とする表面上に窒化チタン薄膜を作成
する窒化チタン薄膜の作成方法において、第一の工程に
おいて、前記原料ガスを加熱して化学反応させて所定の
基体の目的とする表面上に素薄膜を堆積し、第二の工程
において、該素薄膜をフッ素系ガスよりなる処理ガスに
暴露することによって、フッ素又はフッ素化合物を含有
した窒化チタン薄膜を作成するという構成を有する。同
様に上記課題を解決するため、請求項７記載の発明は、
上記請求項６の構成において、第一の工程と第二の工程
は、基体を大気に晒すことなく真空雰囲気中で連続的に
行なわれることを特徴とする請求項６記載の窒化チタン
薄膜の作成方法。同様に上記課題を解決するため、請求
項８記載の発明は、気化したテトラキスジアルキルアミ
ノチタンよりなる原料ガスを加熱して化学反応させ、こ
の化学反応によって、所定の基体の目的とする表面上に
窒化チタン薄膜を作成する窒化チタン薄膜の作成方法に
おいて、当該気化したテトラキスジアルキルアミノチタ
ンよりなる原料ガスに、フッ素系ガスを混合し、該フッ
素系ガスの存在下において前記原料ガスを加熱して化学
反応させて所定の基体の目的とする表面上にフッ素又は
フッ素化合物を含有した窒化チタン薄膜を作成すること
を特徴とする窒化チタン薄膜の作成方法。同様に上記課
題を解決するため、請求項９記載の発明は、上記請求項
６，７又は８の構成において、テトラキスジアルキルア
ミノチタンは、テトラキスジエチルアミノチタンまたは
テトラキスジメチルアミノチタンであるという構成を有
する。同様に上記課題を解決するため、請求項１０記載
の発明は、上記請求項６，７，８又は９の構成におい
て、作成される窒化チタン薄膜の導電性を高めるための
所定の添加ガスを原料ガスに添加して行うという構成を
有する。同様に上記課題を解決するため、請求項１１記
載の発明は、上記請求項１０の構成において、添加ガス
は、アンモニアであるという構成を有する。同様に上記
課題を解決するため、請求項１２記載の発明は、気化し
たテトラキスジアルキルアミノチタンよりなる原料ガス
を加熱して化学反応させ、この化学反応によって、所定
の基体の目的とする表面上に窒化チタン薄膜を作成する
窒化チタン薄膜の作成装置において、前記原料ガスを化
学反応させて堆積した素薄膜をフッ素系ガスよりなる処
理ガスに暴露する暴露用処理ガス供給系を具備している
という構成を有する。同様に上記課題を解決するため、
請求項１３記載の発明は、上記請求項１２の構成におい
て、原料ガスによる素薄膜の堆積が行われる反応容器を
有し、暴露用処理ガス供給系は、この反応容器内に処理
ガスを供給するものであるという構成を有する。同様に
上記課題を解決するため、請求項１４記載の発明は、上
記請求項１２の構成において、原料ガスによる素薄膜の
堆積が行われる反応容器と、この反応容器とは別に設け
られた処理容器とを有し、暴露用処理ガス供給系は、こ
の処理容器内に処理ガスを供給するものであり、素薄膜
が堆積した基体を反応容器から処理容器に搬送する搬送
機構を有している。同様に上記課題を解決するため、請
求項１５記載の発明は、気化したテトラキスジアルキル
アミノチタンよりなる原料ガスを加熱して化学反応さ
せ、この化学反応によって、所定の基体の目的とする表
面上に窒化チタン薄膜を作成する窒化チタン薄膜の作成
装置において、前記基体が内部に配置される反応容器
と、この反応容器の内部に前記原料ガスを基体に供給す
る原料ガス供給系と、フッ素系ガスを反応容器内に供給
して該フッ素系ガスが存在する雰囲気中において前記原
料ガスの化学反応を行わせるフッ素系ガス供給系とを具
備している。同様に上記課題を解決するため、請求項１
６記載の発明は、上記請求項１２，１３，１４又は１５
の構成において、テトラキスジアルキルアミノチタン
は、テトラキスジエチルアミノチタンまたはテトラキス
ジメチルアミノチタンであるという構成を有する。同様
に上記課題を解決するため、請求項１７記載の発明は、
上記請求項１２，１３，１４，１５，又は１６構成にお
いて、作成される窒化チタン薄膜の導電性を高めるため
の所定の添加ガスを原料ガスに添加する添加ガス供給系
を具備している。同様に上記課題を解決するため、請求
項１８記載の発明は、上記請求項１７の構成において、
添加ガスは、アンモニアであるという構成を有する。In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 of the present application is an electronic device having a titanium nitride thin film, wherein the titanium nitride thin film is formed from vaporized tetrakisdialkylaminotitanium. It is deposited by heating the above raw material gas to cause a chemical reaction, and contains a predetermined amount of fluorine or a fluorine compound. Similarly, in order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 2 is the structure according to claim 1, wherein the titanium nitride thin film is formed for diffusion prevention or conduction between two layers, and fluorine or Fluorine compound content is 3-10
It has the composition of being in the range of%. Similarly, in order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 3 has the structure according to claim 1 or 2 in which the tetrakisdialkylaminotitanium is tetrakisdiethylaminotitanium or tetrakisdimethylaminotitanium. Similarly, in order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 4 is the structure according to claim 1, 2 or 3, wherein the titanium nitride thin film contains a predetermined additive gas for increasing the conductivity of the titanium nitride thin film. It has a configuration in which it is created by adding it to a raw material gas. Similarly, in order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 5 has a structure in which the additive gas is ammonia in the structure according to claim 4. Similarly, in order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 6 heats a raw material gas composed of vaporized tetrakisdialkylaminotitanium to cause a chemical reaction, and by this chemical reaction,
In the method for producing a titanium nitride thin film for producing a titanium nitride thin film on a desired surface of a predetermined substrate, in the first step, the raw material gas is heated to cause a chemical reaction so that the desired surface of the predetermined substrate is obtained. Then, a titanium thin film containing fluorine or a fluorine compound is formed by depositing an elementary thin film on the substrate and exposing the elementary thin film to a processing gas comprising a fluorine-based gas in the second step. Similarly, in order to solve the above problems, the invention according to claim 7 is
7. The titanium nitride thin film according to claim 6, wherein the first step and the second step are continuously performed in a vacuum atmosphere without exposing the substrate to the atmosphere. Method. Similarly, in order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 8 heats a raw material gas made of vaporized tetrakisdialkylaminotitanium to cause a chemical reaction, and by this chemical reaction, a desired surface of a predetermined substrate is formed. In the method for producing a titanium nitride thin film for producing a titanium nitride thin film, a fluorine-based gas is mixed with a source gas composed of the vaporized tetrakisdialkylaminotitanium, and the source gas is heated in the presence of the fluorine-based gas to chemically react. A method for producing a titanium nitride thin film, which comprises reacting to produce a titanium nitride thin film containing fluorine or a fluorine compound on a desired surface of a predetermined substrate. Similarly, in order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 9 has a structure in which the tetrakisdialkylaminotitanium is tetrakisdiethylaminotitanium or tetrakisdimethylaminotitanium in the structure of the above-mentioned claim 6, 7 or 8. Similarly, in order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 10 is the structure according to claim 6, 7, 8 or 9, wherein a predetermined additive gas for increasing the conductivity of the titanium nitride thin film produced is used as a raw material. It has a configuration in which it is added to gas. Similarly, in order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 11 has a structure in which the additive gas is ammonia in the structure according to claim 10. Similarly, in order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 12 heats a raw material gas made of vaporized tetrakisdialkylaminotitanium to cause a chemical reaction, and by this chemical reaction, a desired surface of a predetermined substrate is formed. A titanium nitride thin film forming apparatus for forming a titanium nitride thin film, comprising a processing gas supply system for exposure for exposing a thin film deposited by chemically reacting the raw material gas to a processing gas made of a fluorine-based gas. Have. Similarly, to solve the above problems,
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the configuration of the twelfth aspect, there is provided a reaction vessel in which the thin film is deposited by the source gas, and the processing gas supply system for exposure supplies the processing gas into the reaction vessel. It has a structure of being a thing. Similarly, in order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 14 is, in the structure according to claim 12, characterized in that a reaction container in which a thin film is deposited by a raw material gas and a processing container provided separately from this reaction container. The exposure processing gas supply system supplies the processing gas into the processing container and has a transfer mechanism for transferring the substrate on which the thin film is deposited from the reaction container to the processing container. Similarly, in order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 15 heats a vaporized source gas made of tetrakisdialkylaminotitanium to cause a chemical reaction, and by this chemical reaction, a desired surface of a predetermined substrate is formed. In a titanium nitride thin film producing apparatus for producing a titanium nitride thin film, a reaction vessel in which the substrate is placed, a source gas supply system for supplying the source gas to the substrate in the reaction vessel, and a fluorine-based gas It is provided with a fluorine-based gas supply system which is supplied into a reaction vessel and causes a chemical reaction of the raw material gas in an atmosphere in which the fluorine-based gas exists. Similarly, in order to solve the above problems, claim 1
The invention described in 6 is the above-mentioned claim 12, 13, 14 or 15
In the above structure, the tetrakisdialkylaminotitanium has a structure of being tetrakisdiethylaminotitanium or tetrakisdimethylaminotitanium. Similarly, in order to solve the above problems, the invention according to claim 17 is
In the above-mentioned structure of claim 12, 13, 14, 15 or 16, there is provided an additive gas supply system for adding a predetermined additive gas to the raw material gas for increasing the conductivity of the titanium nitride thin film to be produced. Similarly, in order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 18 is the structure of claim 17, wherein
The additive gas has a configuration in which it is ammonia.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態につ
いて説明する。図１は、本願発明の電子デバイスの実施
形態を説明する断面概略図である。本実施形態では、電
子デバイスの一例として、ＳＲＡＭやＤＲＡＭ等の各種
メモリや論理素子等で多く見られるＣＭＯＳ構造を採用
した電子デバイスが採り上げられている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a schematic sectional view illustrating an embodiment of the electronic device of the present invention. In the present embodiment, as an example of the electronic device, an electronic device adopting a CMOS structure which is often found in various memories such as SRAM and DRAM and logic elements is adopted.
【００１３】図１に示すように、ＣＭＯＳ構造では、シ
リコン基板７上に、一対のｎチャンネル７１１及び第一
のゲート電極７１２とからなるｎチャンネルＭＯＳＦＥ
Ｔと、一対のｐチャンネル７２１及び第二のゲート電極
７２２とからなるｐチャンネルＭＯＳＦＥＴとの二つの
トランジスタが形成される。そして、各ＭＯＳＦＥＴの
チャンネル７１１，７２１には、第一層配線としてコン
タクト配線７３が形成される。コンタクト配線７３は、
二つのトランジスタを覆うように形成された絶縁層（又
はパシベーション層）７４を貫通して設けられたコンタ
クトホールにＷ又はＡｌ等の配線材料を埋め込むことに
より構成される。As shown in FIG. 1, in the CMOS structure, an n-channel MOSFE composed of a pair of n-channels 711 and a first gate electrode 712 is formed on a silicon substrate 7.
Two transistors of T and a p-channel MOSFET including a pair of p-channel 721 and the second gate electrode 722 are formed. Then, the contact wiring 73 is formed as the first layer wiring on the channels 711 and 721 of each MOSFET. The contact wiring 73 is
It is configured by embedding a wiring material such as W or Al in a contact hole provided through an insulating layer (or passivation layer) 74 formed so as to cover two transistors.
【００１４】上記メモリや論理素子等の集積回路では、
集積度を高めるため、多くの場合多層配線構造が採用さ
れる。即ち、図１に示すように、絶縁層７４の上層には
層間絶縁膜７５を介して第二層配線７６が形成される。
第二層配線７６は、層間絶縁膜７５を貫通して設けられ
たスルーホール（ビアホールともいう）に配線材料を埋
め込むことで形成された層間配線７８を介してコンタク
ト配線７３に接続される。In the integrated circuit such as the above memory or logic element,
In order to increase the degree of integration, a multilayer wiring structure is often used. That is, as shown in FIG. 1, the second layer wiring 76 is formed on the insulating layer 74 via the interlayer insulating film 75.
The second layer wiring 76 is connected to the contact wiring 73 through an interlayer wiring 78 formed by embedding a wiring material in a through hole (also referred to as a via hole) provided through the interlayer insulating film 75.
【００１５】図２は、図１に示す電子デバイスの構造の
うち、コンタクト配線７３の部分を拡大して示したもの
である。図２に示す通り、下地であるチャンネル７２
１，７１１とコンタクト配線７３との間及び絶縁層７４
とコンタクト配線７３との間には、配線材料の拡散防止
のためのバリアメタルとして窒化チタン薄膜７７が介在
されている。また、図１からは明かではないが、層間配
線である第二層配線７６が埋め込まれたスルーホールの
部分にも、バリアメタルとして窒化チタン薄膜が形成さ
れている。FIG. 2 is an enlarged view of a portion of the contact wiring 73 in the structure of the electronic device shown in FIG. As shown in FIG. 2, the base channel 72
1, 711 and contact wiring 73 and insulating layer 74
Between the contact wiring 73 and the contact wiring 73, a titanium nitride thin film 77 is interposed as a barrier metal for preventing diffusion of wiring material. Although not apparent from FIG. 1, a titanium nitride thin film is also formed as a barrier metal in the through hole portion where the second layer wiring 76 which is an interlayer wiring is buried.
【００１６】本実施形態の電子デバイスの特徴は、上述
したバリアメタルとしての窒化チタン薄膜７７が、気化
したＴＤＡＡＴよりなる原料ガスを加熱して化学反応さ
せることにより堆積されたものであってフッ素又はフッ
素化合物を所定量含有していることである。前述したよ
うに、コンタクトホールやスルーホールのようなアスペ
クト比の高い穴又は溝への窒化チタン薄膜の作成は、気
化したＴＤＡＡＴを原料ガスとした熱ＣＶＤ法による場
合、被覆性良く成膜が行えるので良好である。この場
合、発明者の研究により、窒化チタン薄膜がフッ素又は
フッ素化合物を所定量含有するように成膜を行うと、比
抵抗の経時的劣化等が防止され、電気特性の点でも優れ
たものになることが見い出された。The electronic device of this embodiment is characterized in that the above-mentioned titanium nitride thin film 77 as a barrier metal is deposited by heating and chemically reacting a vaporized source gas of TDAAT with fluorine or That is, it contains a predetermined amount of a fluorine compound. As described above, when a titanium nitride thin film is formed in a hole or groove having a high aspect ratio such as a contact hole or a through hole, the film can be formed with good coverage when the thermal CVD method using vaporized TDAAT as a source gas is used. So good. In this case, according to the research conducted by the inventor, when the titanium nitride thin film is formed so as to contain a predetermined amount of fluorine or a fluorine compound, deterioration of specific resistance over time is prevented and excellent electrical characteristics are obtained. It was found that
【００１７】図３は、フッ素含有の効果を確認した実験
の結果を示す図である。図３の横軸は窒化チタン成膜後
の大気露出時間を示し、縦軸は比抵抗を示している。ま
ず、窒化チタン薄膜は、原料として気化させたテトラキ
スジエチルアミノチタン（ＴＤＥＡＴ）が０．０８グラ
ム毎分の流量で使用され、基板温度は２５０℃として熱
ＣＶＤ法により成膜が行われた。また、ＴＤＥＡＴに
は、添加ガスとしてアンモニアガスが９０ｓｃｃｍの流
量で添加され、成膜時の全圧は３０ｍＴｏｒｒとされ
た。このようにして二つの基板に成膜を行い、一方の基
板については、基板温度を１００℃として六フッ化タン
グステンガスに３分間晒してフッ素ガス暴露を行った。
もう一方の基板については、このフッ素系ガスへの暴露
処理を行わなかった。FIG. 3 is a diagram showing the results of an experiment confirming the effect of containing fluorine. The horizontal axis of FIG. 3 represents the atmospheric exposure time after titanium nitride film formation, and the vertical axis represents the specific resistance. First, for the titanium nitride thin film, vaporized tetrakisdiethylaminotitanium (TDEAT) was used at a flow rate of 0.08 g / min, and the substrate temperature was 250 ° C. and the film was formed by a thermal CVD method. Ammonia gas was added to TDEAT as an additive gas at a flow rate of 90 sccm, and the total pressure during film formation was set to 30 mTorr. Film formation was performed on two substrates in this way, and one substrate was exposed to fluorine gas by exposing it to a tungsten hexafluoride gas for 3 minutes at a substrate temperature of 100 ° C.
The other substrate was not exposed to this fluorine-based gas.
【００１８】図３中、○で示すグラフは、上記暴露処理
を行わない基板上の窒化チタン薄膜の比抵抗の変化を示
し、□で示すグラフは、上記暴露処理を行った窒化チタ
ン薄膜の比抵抗の変化を示している。図３から明かなよ
うに、暴露処理を行わなかった窒化チタン薄膜は、成膜
後大気に晒すことによって徐々に比抵抗が増加し、７０
時間程度経過した際には当初の５倍程度の比抵抗（２０
００００μΩｃｍ程度）にまで達している。これに対
し、暴露処理を行った窒化チタン薄膜は、成膜当初の比
抵抗も１００００μΩｃｍ程度と小さく、また大気露出
時間の経過によってもその値は殆ど変化していない。こ
れらの窒化チタン薄膜について、ＲＢＳ（ラザフォード
後方散乱）分析法によって分析してみると、フッ素ガス
暴露処理を行わない窒化チタン薄膜についてはフッ素含
有量はゼロであったのに対して、暴露処理を行った窒化
チタン薄膜については、約８％程度のフッ素を含有して
いた。In FIG. 3, the graph indicated by ◯ shows the change in the specific resistance of the titanium nitride thin film on the substrate not subjected to the above exposure treatment, and the graph indicated by □ is the ratio of the titanium nitride thin film subjected to the above exposure treatment. It shows the change in resistance. As is clear from FIG. 3, the titanium nitride thin film that has not been subjected to the exposure treatment gradually increases in specific resistance when exposed to the air after the film formation,
When the time has passed, the specific resistance (20 times the original value)
Up to about 0000 μΩcm). On the other hand, the exposed titanium nitride thin film has a small specific resistance of about 10000 μΩcm at the beginning of film formation, and its value hardly changes with the passage of atmospheric exposure time. Analysis of these titanium nitride thin films by RBS (Rutherford backscattering) analysis revealed that the titanium nitride thin films not subjected to the fluorine gas exposure treatment had a fluorine content of zero, while the titanium nitride thin films were not exposed to the fluorine gas exposure treatment. The performed titanium nitride thin film contained about 8% fluorine.
【００１９】このように、ＴＤＡＡＴの熱ＣＶＤにより
作成された薄膜にフッ素を含有させておくと、成膜直後
の比抵抗が小さくできるばかりでなく、基板を大気に晒
した場合でも比抵抗は殆ど変化しないことが確認され
た。発明者の行った他の実験の結果から、膜中のフッ素
の含有量は３％〜１０％程度とすることが好ましいこと
が確認された。即ち、３％以下であると、フッ素含有の
効果が薄れて大気露出による比抵抗の変化が大きくな
り、１０％以上であると、後工程でエッチング等が行わ
れた際にフッ素が相当量放出され、基板上の他の回路部
分や成膜装置の露出部分等を腐食させる問題がある。As described above, when fluorine is contained in the thin film formed by the thermal CVD of TDAAT, not only the specific resistance immediately after the film formation can be reduced but also the specific resistance is almost even when the substrate is exposed to the air. It was confirmed that it did not change. From the results of other experiments conducted by the inventor, it was confirmed that the content of fluorine in the film is preferably about 3% to 10%. That is, if it is 3% or less, the effect of fluorine content is weakened and the change in resistivity due to exposure to the atmosphere is large, and if it is 10% or more, a considerable amount of fluorine is released when etching or the like is performed in a subsequent process. Therefore, there is a problem that other circuit parts on the substrate and exposed parts of the film forming apparatus are corroded.
【００２０】フッ素含有によって何故上述のような効果
が生ずるかは、現時点では完全には解明されていない
が、以下のように推定される。即ち、まず、ＴＤＡＡＴ
の熱ＣＶＤによる成膜では、蒸着やスパッタ等のような
物理的手法により作成された薄膜に比べ化学的に不安定
であり、未結合の反応基やラジカル等を多く含んでいる
と考えられる。このような膜中に存在する反応基やラジ
カル等は、大気中の酸素を取り込んで酸化し、前述のよ
うに膜の比抵抗を増大させる原因となる。また、窒化チ
タン薄膜の上に異種の薄膜が積層された場合、反応基や
ラジカルはその異種の薄膜の材料を取り込んで反応して
何らかの化合物を生じ、この結果、膜質が変化して電気
特性等を劣化させる原因となると考えられる。The reason why the above-mentioned effects are brought about by containing fluorine is not completely understood at present, but it is presumed as follows. That is, first, TDAAT
The film formation by thermal CVD is chemically unstable as compared with a thin film formed by a physical method such as vapor deposition or sputtering, and is considered to contain a large amount of unbonded reactive groups and radicals. Such reactive groups and radicals existing in the film take in oxygen in the atmosphere and oxidize it, which increases the specific resistance of the film as described above. Also, when a different kind of thin film is laminated on the titanium nitride thin film, the reactive groups and radicals take in the different kinds of thin film materials and react with each other to produce some compound, which results in a change in film quality and electrical characteristics. Is considered to cause deterioration.
【００２１】ここで、上述のように膜中にフッ素を含有
させた場合、フッ素は未結合の反応基やラジカルと反応
して安定な化学種を生成し、この結果、大気中の酸素を
取り込んで酸化したり、上層の材料を取り込んで膜質を
劣化させる化合物を生成したりするようなことが抑制さ
れると考えられる。窒化チタン薄膜中のフッ素がどのよ
うな状態で含有されているかは、一概に言えないが、例
えば、ＴｉとＦのネットワーク構造の形で存在している
ものと推定される。When fluorine is contained in the film as described above, fluorine reacts with unbonded reactive groups and radicals to generate stable chemical species, and as a result, oxygen in the atmosphere is taken up. It is considered that the formation of a compound that deteriorates the film quality by oxidizing the material or incorporating the material of the upper layer is suppressed. The state of fluorine contained in the titanium nitride thin film cannot be generally stated, but is presumed to exist in the form of a network structure of Ti and F, for example.
【００２２】いずれにしろ、本実施形態の電子デバイス
では、コンタクト配線７３や層間配線７８の部分にバリ
アメタルとして窒化チタン薄膜７７が介在されているの
で、配線材料の拡散等の問題が回避されているととも
に、その窒化チタン薄膜７７にフッ素が含有されている
ので、その窒化チタン薄膜７７の部分において経時的に
比抵抗が増大してしまう様な問題が無く、電気特性の安
定したデバイスとなる。In any case, in the electronic device of this embodiment, since the titanium nitride thin film 77 is interposed as a barrier metal in the contact wiring 73 and the interlayer wiring 78, problems such as diffusion of wiring material are avoided. In addition, since the titanium nitride thin film 77 contains fluorine, there is no problem that the specific resistance of the titanium nitride thin film 77 increases with time, and the device has stable electric characteristics.
【００２３】上記実施形態では、バリアメタルとして窒
化チタン薄膜が形成されている電子デバイスについて説
明したが、リソグラフィーを行うための露光時の反射防
止膜等の目的で窒化チタン薄膜が形成されているものに
ついても同様に実施できる。また、メモリや論理素子等
の集積回路以外にも、ＣＣＤイメージセンサ等の各種セ
ンサや表示デバイス等についても、ＴＤＡＡＴを使用し
た熱ＣＶＤ法により作成した窒化チタン薄膜を有する電
子デバイスであれば、どんなものでも良い。In the above embodiment, the electronic device in which the titanium nitride thin film is formed as the barrier metal has been described, but the titanium nitride thin film is formed for the purpose of an antireflection film at the time of exposure for performing lithography. Can be similarly implemented. In addition to integrated circuits such as memories and logic elements, various sensors such as CCD image sensors and display devices can be used as long as they are electronic devices having a titanium nitride thin film formed by a thermal CVD method using TDAAT. Anything is fine.
【００２４】次に、窒化チタン薄膜の成膜方法の発明及
び窒化チタン薄膜の成膜装置の発明の実施形態について
説明する。まず、請求項６の方法及び請求項１２の装置
の発明に対応した実施形態について説明する。請求項６
の方法及び請求項１２の装置の発明は、素薄膜を堆積し
た後にフッ素系ガスにこの素薄膜を暴露し、これによっ
てフッ素含有の窒化チタン薄膜を得る技術思想である。Next, embodiments of the invention of a method for forming a titanium nitride thin film and the invention of a titanium nitride thin film forming apparatus will be described. First, an embodiment corresponding to the invention of the method of claim 6 and the apparatus of claim 12 will be described. Claim 6
The invention of the method and the apparatus of claim 12 is a technical idea of depositing a thin film and then exposing the thin film to a fluorine-based gas to obtain a fluorine-containing titanium nitride thin film.
【００２５】図４は、請求項６の方法を実施する装置で
あって請求項１２及び１３の装置の実施形態に係る窒化
チタン薄膜の成膜装置の概略について示した図である。
図４に示す窒化チタン薄膜の成膜装置は、窒化チタン薄
膜を作成する基体２を内部に配置する反応容器１と、反
応容器１内の所定の位置に基体２を配置する基体ホルダ
３と、反応容器１内に原料ガスを含む所定のガスを供給
するガス供給手段と、供給された原料ガスを加熱して該
原料ガスを熱的に化学反応させて窒化チタン薄膜を作成
する加熱手段とから主に構成されている。FIG. 4 is a view showing an outline of an apparatus for carrying out the method of claim 6 and a titanium nitride thin film forming apparatus according to an embodiment of the apparatus of claims 12 and 13.
The titanium nitride thin film forming apparatus shown in FIG. 4 includes a reaction container 1 in which a substrate 2 for forming a titanium nitride thin film is arranged, a substrate holder 3 in which the substrate 2 is arranged at a predetermined position in the reaction container 1, From a gas supply means for supplying a predetermined gas containing a raw material gas into the reaction vessel 1, and a heating means for heating the supplied raw material gas to thermally chemically react the raw material gas to form a titanium nitride thin film. It is mainly composed.
【００２６】まず、反応容器１は、ステンレス製の気密
な容器であり、排気系１１によって内部が真空排気され
るようになっている。排気系１１としては、回転ポンプ
やターボ分子ポンプなどを組み合わせたシステムが採用
され、１０-4パスカル程度まで排気可能に構成されてい
る。反応容器１内の圧力は、二つの真空計によって計測
されるようになっている。これら真空計１２、１３とし
ては、ダイヤフラム真空計１２と電離真空計１３の二つ
が用いられている。ダイヤフラム真空計１２は、０．１
〜１３３パスカル程度の範囲で測定可能な真空計であ
り、例えばＭＫＳ社製バラトロンＴＹＰＥ１２８Ａ等の
高精度のものが好適に採用できる。また、電離真空計１
３は、１０-2から１０-6パスカル程度の範囲で測定可能
な真空計であり、例えばアネルバ（株）社製Ｂ−Ａゲー
ジ（型式ＵＧＤ−１Ｓ）等が採用可能である。First, the reaction vessel 1 is an airtight vessel made of stainless steel, and the inside of the reaction vessel 1 is evacuated by an exhaust system 11. As the exhaust system 11, a system in which a rotary pump, a turbo molecular pump and the like are combined is adopted, and it is configured to be able to exhaust up to about 10 −4 Pascal. The pressure in the reaction container 1 is measured by two vacuum gauges. As these vacuum gauges 12 and 13, two diaphragm vacuum gauges 12 and ionization vacuum gauges 13 are used. Diaphragm vacuum gauge 12 is 0.1
It is a vacuum gauge capable of measuring in the range of about 133 Pascal, and for example, a highly accurate vacuum gauge such as Baratron TYPE 128A manufactured by MKS can be suitably used. Also, an ionization vacuum gauge 1
Reference numeral 3 is a vacuum gauge capable of measuring in the range of about 10 -2 to 10 -6 Pascal, and for example, a BA gauge (Model UGD-1S) manufactured by Anerva Co., Ltd. can be adopted.
【００２７】また、反応容器１は、基体２の出し入れを
行なうための不図示のゲートバルブを備えている。窒化
チタン薄膜の作成が行なわれる基体２は、このゲートバ
ルブを通って反応容器１内に進入し、基体ホルダ３に保
持されるようになっている。尚、ゲートバルブを介して
反応容器１に隣接するようにして不図示の補助真空容器
が配設されている。この補助真空容器は、反応容器１へ
の基体２の出し入れの際に基体２が内部に配置される部
分であり、不図示の排気系によって排気可能とされてい
る。Further, the reaction container 1 is provided with a gate valve (not shown) for loading and unloading the substrate 2. The substrate 2 on which the titanium nitride thin film is formed enters the reaction container 1 through the gate valve and is held by the substrate holder 3. An auxiliary vacuum container (not shown) is arranged so as to be adjacent to the reaction container 1 via a gate valve. This auxiliary vacuum container is a portion in which the substrate 2 is placed inside when the substrate 2 is taken in and out of the reaction container 1, and can be evacuated by an exhaust system (not shown).
【００２８】基体ホルダ３は、本実施形態では半導体ウ
エハを基体２として保持するよう構成されており、その
成膜面を下方に向けて保持するようになっている。この
構成は、成膜面へのパーティクル等のゴミの付着を防止
する点から有益である。具体的には、基体ホルダ３は、
その周縁から下方に断面Ｌ字状のフィンガを有し、この
フィンガの部分で基体２を保持するようになっている。In the present embodiment, the substrate holder 3 is configured to hold a semiconductor wafer as the substrate 2, and holds the film forming surface thereof downward. This configuration is advantageous from the viewpoint of preventing dust such as particles from adhering to the film formation surface. Specifically, the substrate holder 3 is
A finger having an L-shaped cross section is provided downward from the peripheral edge, and the base portion 2 is held by the finger portion.
【００２９】ガス供給手段は、大きく分けると、原料ガ
ス供給系４、添加ガス供給系５、キャリアガス供給系
６、暴露用処理ガス供給系８等から成り立っている。原
料ガス供給系４は、原料であるＴＤＡＡＴを溜めた原料
容器４１と、ＴＤＡＡＴを気化させる不図示の気化手段
と、ＴＤＡＡＴの流量を制御する流量制御器４２とから
主に構成されている。The gas supply means is roughly divided into a source gas supply system 4, an additive gas supply system 5, a carrier gas supply system 6, an exposure processing gas supply system 8 and the like. The raw material gas supply system 4 is mainly composed of a raw material container 41 in which TDAAT as a raw material is stored, a vaporization means (not shown) for vaporizing TDAAT, and a flow rate controller 42 for controlling the flow rate of TDAAT.
【００３０】原料となるＴＤＡＡＴは、テトラキスジメ
チルアミノチタン（ＴＤＭＡＴ）やテトラキスジエチル
アミノチタン（ＴＤＥＡＴ）の場合、常温、常圧で液体
の材料であり、液体の状態で原料容器４１内に溜められ
ている。テトラキスジイソプロピルアミノチタン等の場
合は常温、常圧で固体である。もちろん、このような場
合は固体の状態で原料容器４１内に溜められている。原
料容器４１は、ステンレスで形成されたものであり、そ
の内壁は電解研磨処理が施されている。不図示の気化手
段は、原料容器４１内のＴＤＡＡＴを加熱して気化させ
たり、加熱して液体の状態で別のガスを原料容器４１内
に導入して原料の泡を生じさせて気化させたりする構成
が採用される。ＴＤＡＡＴが液体の場合、流量制御器４
２が液体の状態で流量を制御し、不図示の気化器によっ
て気化させて供給するよう構成することも可能である。
尚、ＴＤＡＡＴを供給する配管には、必要に応じて温度
調節機構が設けられ、気化したＴＤＡＡＴが液化しない
ように構成される。In the case of tetrakisdimethylaminotitanium (TDMAT) or tetrakisdiethylaminotitanium (TDEAT), which is a raw material, TDAAT is a liquid material at room temperature and atmospheric pressure, and is stored in the raw material container 41 in a liquid state. . In the case of tetrakisdiisopropylaminotitanium or the like, it is solid at room temperature and atmospheric pressure. Of course, in such a case, it is stored in the raw material container 41 in a solid state. The raw material container 41 is made of stainless steel, and its inner wall is subjected to electrolytic polishing treatment. The vaporization means (not shown) heats TDAAT in the raw material container 41 to vaporize it, or introduces another gas into the raw material container 41 in a liquid state by heating to vaporize the raw material bubbles. The configuration is adopted. Flow controller 4 when TDAAT is liquid
It is also possible to control the flow rate of the liquid in the state of liquid 2 and vaporize and supply the liquid by a vaporizer (not shown).
A pipe for supplying TDAAT is provided with a temperature adjusting mechanism as necessary to prevent vaporized TDAAT from liquefying.
【００３１】また、添加ガス供給系５は、アンモニア等
の添加ガスを溜めた添加ガスタンク５１と、添加ガスの
流量を制御する流量制御器５２とから主に構成され、キ
ャリアガス供給系６は、所定のキャリアガスを溜めたタ
ンク６１と、キャリアガスの流量を制御する流量制御器
６２とから主に構成されている。さらに、暴露用処理ガ
ス供給系８は、本実施形態の装置の大きな特徴点を成す
ものであり、フッ素系ガスを暴露用処理ガスとして反応
容器１内に供給するものである。尚、「フッ素系ガス」
とは、フッ素ガス及びフッ素化合物のガスの総称であ
る。この暴露用処理ガス供給系８は、六フッ化タングス
テン等のフッ素系ガスを溜めた暴露用処理ガスタンク８
１と、暴露用処理ガスの流量を制御する流量制御器８２
とから主に構成されている。The additive gas supply system 5 is mainly composed of an additive gas tank 51 in which an additive gas such as ammonia is stored, and a flow rate controller 52 for controlling the flow rate of the additive gas, and the carrier gas supply system 6 is It is mainly configured by a tank 61 which stores a predetermined carrier gas and a flow rate controller 62 which controls the flow rate of the carrier gas. Further, the exposure processing gas supply system 8 is a major feature of the apparatus of this embodiment, and supplies a fluorine-based gas into the reaction vessel 1 as an exposure processing gas. "Fluorine gas"
Is a general term for fluorine gas and fluorine compound gas. The exposure processing gas supply system 8 is an exposure processing gas tank 8 containing a fluorine-based gas such as tungsten hexafluoride.
1 and a flow rate controller 82 for controlling the flow rate of the processing gas for exposure
It is mainly composed of
【００３２】次に、成膜のために必要な化学反応を生じ
させる加熱手段の構成について説明する。本実施形態に
おける加熱手段は、基体ホルダ３の内部に設けられたホ
ルダ温度調整機構３１によって構成されている。ホルダ
温度調整機構３１は、基体ホルダ３の内部に埋め込まれ
たヒータ３１１と、基体ホルダ３の温度を測定する熱電
対からなる温度計３１２と、ヒータ３１１を通電して昇
温させる電源３１３と、温度計３１２によって測定され
た基体ホルダ３の温度に基づきサイリスタユニットなど
の制御素子を使用しながらＰＩＤ制御、ＰＩ制御、ＯＮ
−ＯＦＦ制御、ファジー制御などの制御を行なう制御器
３１４などから主に構成されている。このようなホルダ
温度調整機構３１によって、基体ホルダ３は例えば３５
０℃程度までの所定の温度に加熱されるようになってお
り、この基体ホルダ３の熱によって基体２が加熱され、
この熱によって原料ガスが所定の化学反応を生じるよう
になっている。Next, the structure of the heating means for causing the chemical reaction required for film formation will be described. The heating means in the present embodiment is constituted by a holder temperature adjusting mechanism 31 provided inside the substrate holder 3. The holder temperature adjusting mechanism 31 includes a heater 311 embedded in the base holder 3, a thermometer 312 including a thermocouple for measuring the temperature of the base holder 3, a power supply 313 for energizing the heater 311 to raise the temperature, Based on the temperature of the substrate holder 3 measured by the thermometer 312, while using a control element such as a thyristor unit, PID control, PI control, ON
It is mainly composed of a controller 314 for performing control such as -OFF control and fuzzy control. With such a holder temperature adjusting mechanism 31, the base body holder 3 is, for example, 35
The substrate 2 is heated to a predetermined temperature up to about 0 ° C., and the substrate 2 is heated by the heat of the substrate holder 3,
This heat causes the raw material gas to undergo a predetermined chemical reaction.
【００３３】また、上述した反応容器１の外壁面には、
容器温度調節機構１４が配設されている。この容器温度
調節機構１４は、反応容器１の器壁内面に原料ガスが付
着して液化することのないように器壁を加熱するもので
あり、反応容器１の外壁面に沿って配設されたヒータ１
４１と、反応容器１の温度を測定するために取り付けら
れた熱電対よりなる温度計１４２と、ヒータ１４１を通
電して昇温させる電源１４３と、温度計１４２によって
測定された反応容器１の温度に基づきサイリスタユニッ
トなどの制御素子を使用しながらＰＩＤ制御、ＰＩ制
御、ＯＮ−ＯＦＦ制御、ファジー制御などの制御を行な
う制御器１４とから主に構成されている。このような容
器温度調節機構１４によって、反応容器１は例えば７０
℃程度までの所定の温度に加熱され、原料ガスの液化を
防止する。On the outer wall surface of the reaction vessel 1 described above,
A container temperature adjusting mechanism 14 is provided. The vessel temperature adjusting mechanism 14 is for heating the vessel wall of the reaction vessel 1 so that the source gas is not liquefied by adhering to the inner surface of the vessel wall, and is arranged along the outer wall surface of the reaction vessel 1. Heater 1
41, a thermometer 142 composed of a thermocouple attached to measure the temperature of the reaction vessel 1, a power source 143 for energizing the heater 141 to raise the temperature, and a temperature of the reaction vessel 1 measured by the thermometer 142. It is mainly configured by a controller 14 that performs control such as PID control, PI control, ON-OFF control, and fuzzy control while using a control element such as a thyristor unit based on the above. With such a container temperature adjusting mechanism 14, the reaction container 1 is, for example, 70
It is heated to a predetermined temperature up to about ℃ and prevents the liquefaction of the source gas.
【００３４】次に、上記構成に係る薄膜作成装置の動作
を説明しながら、請求項６の窒化チタン薄膜の作成方法
の実施形態について説明する。この薄膜作成装置の動作
即ち窒化チタン薄膜の作成方法の実施形態は、窒化チタ
ンの素薄膜を堆積する第一の工程と、素薄膜を処理ガス
に暴露する第二の工程に分かれる。Next, an embodiment of the method for forming a titanium nitride thin film according to claim 6 will be described while explaining the operation of the thin film forming apparatus having the above structure. The operation of this thin film forming apparatus, that is, the embodiment of the method for forming a titanium nitride thin film is divided into a first step of depositing an elemental thin film of titanium nitride and a second step of exposing the elemental thin film to a processing gas.
【００３５】まず、基体２は、不図示の補助真空容器内
に配置される。該補助真空容器内を排気した後、基体２
は、不図示のゲートバルブを通って反応容器１内に導入
され、基体ホルダ３に保持される。反応容器１の内部
は、排気系１１によって例えば１０-4パスカル程度まで
予め排気される。尚、この際の圧力は、電離真空計１３
によって測定される。また、基体ホルダ３は、ホルダ温
度調節機構３１によってあらかじめ３５０℃程度の温度
に加熱され、従って基体２もこの程度の温度に加熱され
た状態となる。First, the substrate 2 is placed in an auxiliary vacuum container (not shown). After exhausting the inside of the auxiliary vacuum container, the substrate 2
Is introduced into the reaction vessel 1 through a gate valve (not shown) and is held by the substrate holder 3. The inside of the reaction vessel 1 is previously evacuated to about 10 −4 Pascal by the exhaust system 11. In addition, the pressure at this time is the ionization vacuum gauge 13
Is measured by Further, the substrate holder 3 is preheated to a temperature of about 350 ° C. by the holder temperature adjusting mechanism 31, so that the substrate 2 is also heated to this temperature.
【００３６】次に、原料ガスおよびキャリアガスを供給
入する配管４０に設けられたバルブ４３を開け、ＴＤＡ
ＡＴの原料ガスおよびキャリアガスの混合ガスを反応容
器１内に供給する。同時に、添加ガス供給系５に設けら
れたバルブ５３も開け、添加ガスも反応容器１内に供給
する。反応容器１内に供給されたＴＤＡＡＴガスは、基
体ホルダ３に設けたホルダ温度調節機構３１の熱によっ
て加熱され、所定の化学反応が生じる。この結果、基体
２の表面には窒化チタンの素薄膜が形成される。素薄膜
の厚さが所定の値に達すると、各バルブ４３、５３を閉
めて原料ガス及び添加ガスの供給を停止した後、排気系
１１によって反応容器１内を再び排気する。ここまでが
第一の工程であり、以後は第二の工程となる。Next, the valve 43 provided in the pipe 40 for supplying and supplying the raw material gas and the carrier gas is opened to open the TDA.
A mixed gas of an AT source gas and a carrier gas is supplied into the reaction vessel 1. At the same time, the valve 53 provided in the additive gas supply system 5 is also opened to supply the additive gas into the reaction vessel 1. The TDAAT gas supplied into the reaction container 1 is heated by the heat of the holder temperature adjusting mechanism 31 provided in the substrate holder 3, and a predetermined chemical reaction occurs. As a result, a titanium nitride thin film is formed on the surface of the substrate 2. When the thickness of the thin film reaches a predetermined value, the valves 43 and 53 are closed to stop the supply of the raw material gas and the additive gas, and then the exhaust system 11 evacuates the reaction vessel 1 again. The process up to this point is the first process, and the process thereafter is the second process.
【００３７】まず、基板ホルダ３に設けたホルダ温度調
節機構３１によって、基体２の温度を所定の処理温度に
維持する。この処理温度は、素薄膜中へのフッ素の取り
込みが効率的に行われる温度であり、室温〜２００℃の
範囲内で適宜決定される。次に、暴露用処理ガス供給系
８のバルブを開けて暴露用処理ガスを反応容器１内に供
給する。暴露用処理ガスの流量は流量制御器８２によっ
て制御され、例えば５〜５００ｓｃｃｍ程度の流量とさ
れる。また、反応容器１内の圧力は、流量制御器８２の
制御や排気系の制御によって例えば４０パスカル程度に
維持され、この圧力はダイヤフラム真空計１２によって
測定される。このようにして、素薄膜が堆積した基体２
は、暴露用処理ガスに暴露される。First, the holder temperature adjusting mechanism 31 provided on the substrate holder 3 maintains the temperature of the substrate 2 at a predetermined processing temperature. This processing temperature is a temperature at which fluorine is effectively taken into the thin film, and is appropriately determined within the range of room temperature to 200 ° C. Next, the valve of the exposure processing gas supply system 8 is opened to supply the exposure processing gas into the reaction container 1. The flow rate of the processing gas for exposure is controlled by the flow rate controller 82, and is set to, for example, about 5 to 500 sccm. The pressure inside the reaction container 1 is maintained at, for example, about 40 Pascal by the control of the flow rate controller 82 and the control of the exhaust system, and this pressure is measured by the diaphragm vacuum gauge 12. In this way, the substrate 2 on which the thin film is deposited
Is exposed to the process gas for exposure.
【００３８】このような暴露処理を所定時間行った後、
バルブを閉じて暴露用処理ガスの供給を停止し、排気系
１１によって反応容器１内を再び排気する。このように
して第二の工程が終了し、フッ素を含有した窒化チタン
薄膜の作成が完了する。その後、基体２は、反応容器１
に搬入したのと逆の手順で不図示のゲートバルブを通し
て反応容器１から取り出され、不図示の補助真空容器内
に配置される。そして、補助真空容器内の雰囲気を必要
に応じて大気圧に戻し、その後基体２は補助真空容器か
ら取り出される。After performing such an exposure treatment for a predetermined time,
The valve is closed to stop the supply of the processing gas for exposure, and the exhaust system 11 evacuates the reaction vessel 1 again. In this way, the second step is completed, and the production of the titanium nitride thin film containing fluorine is completed. After that, the substrate 2 becomes the reaction container 1
It is taken out of the reaction container 1 through a gate valve (not shown) in the reverse order of the procedure carried in and is placed in an auxiliary vacuum container (not shown). Then, the atmosphere in the auxiliary vacuum container is returned to atmospheric pressure as necessary, and then the substrate 2 is taken out from the auxiliary vacuum container.
【００３９】上記構成及び作用の窒化チタン薄膜の作成
方法及び装置によれば、所定量のフッ素が含有した窒化
チタン薄膜が作成できる。このような窒化チタン薄膜
は、前述したように、フッ素を含まない窒化チタン薄膜
に比べ、成膜直後の比抵抗が小さくて配線形成の際のバ
リアメタルとして良好なものになる他、経時的な比抵抗
の増大が抑えられるため、このような窒化チタン薄膜を
回路要素として有する電子デバイスの特性安定化に貢献
する。According to the method and apparatus for producing a titanium nitride thin film having the above configuration and action, a titanium nitride thin film containing a predetermined amount of fluorine can be produced. As described above, such a titanium nitride thin film has a smaller specific resistance immediately after film formation as compared with a titanium nitride thin film containing no fluorine, and thus is excellent as a barrier metal at the time of forming a wiring, Since the increase in the specific resistance is suppressed, it contributes to the stabilization of the characteristics of the electronic device having such a titanium nitride thin film as a circuit element.
【００４０】上述した窒化チタン薄膜の作成方法の実施
形態において、第一の工程は従来の窒化チタン薄膜の成
膜条件と同様に行うようにして一向に差し支えない。つ
まり、「素薄膜」とは、フッ素を含有しない窒化チタン
薄膜という意味である。一方、第二の工程の条件につい
ては、必要なフッ素の含有量との関係で最適化する必要
がある。まず、基体２の温度については、フッ素を効率
良く取り込むために、室温から２００℃程度までの範囲
で適宜選定する。尚、２００℃以上の温度になると、フ
ッ素化合物の還元が生じる可能性があり、例えば六フッ
化タングステンをした場合、フッ素が還元されて膜中又
は膜の表面に析出してしまう問題がある。In the embodiment of the method for producing a titanium nitride thin film described above, the first step may be carried out in the same manner as the conventional film formation conditions for a titanium nitride thin film. That is, the “elementary thin film” means a titanium nitride thin film that does not contain fluorine. On the other hand, the conditions of the second step need to be optimized in relation to the required content of fluorine. First, the temperature of the substrate 2 is appropriately selected within a range from room temperature to about 200 ° C. in order to efficiently take in fluorine. At a temperature of 200 ° C. or higher, there is a possibility that the fluorine compound may be reduced. For example, in the case of using tungsten hexafluoride, there is a problem that fluorine is reduced and deposited in the film or on the surface of the film.
【００４１】また、フッ素系ガスの供給量については、
六フッ化タングステンを用いる場合、０．５〜５００Ｔ
ｏｒｒ程度の圧力にすると好適である。０．５Ｔｏｒｒ
以下であるとフッ素含有量が少なくなって効果が無く、
また５００Ｔｏｒｒ以上であると、反応容器１からフッ
素系ガスが漏れ出す危険性があるからである。Regarding the supply amount of the fluorine-based gas,
When using tungsten hexafluoride, 0.5-500T
A pressure of about orr is suitable. 0.5 Torr
When the content is less than the above, the fluorine content is reduced and the effect is not obtained.
Further, when it is 500 Torr or more, there is a risk that the fluorine-based gas leaks from the reaction container 1.
【００４２】次に、請求項１４の発明の実施形態につい
て説明する。図５は、請求項１４の発明の実施形態に係
る窒化チタン薄膜の作成装置の概略を示した図である。
請求項１４の発明は、請求項１２の技術思想に係るもの
ではあるが、処理ガスによる暴露処理が素薄膜の堆積を
行う反応容器１とは別の処理容器１’で行われることが
特徴点になっている。即ち、図５に示す窒化チタン薄膜
の作成装置は、原料ガスによる素薄膜の堆積が行われる
反応容器１とは別に、処理ガスによる暴露処理が行われ
る処理容器１’を有している。そして、暴露用処理ガス
供給系８は、処理容器１’の方に暴露用処理ガスを供給
するようになっている。処理容器１’は、不図示の排気
系を備えた気密な容器であり、搬送チャンバー９２を介
して反応容器１に接続されている。また、処理容器１’
の排気系は、処理容器１’内を１０-7Ｔｏｒｒ程度まで
排気可能なものが使用される。Next, an embodiment of the invention of claim 14 will be described. FIG. 5 is a schematic view of an apparatus for producing a titanium nitride thin film according to an embodiment of the invention of claim 14.
The invention according to claim 14 relates to the technical idea according to claim 12, but is characterized in that the exposure treatment with the treatment gas is performed in a processing container 1 ′ different from the reaction container 1 for depositing a thin film. It has become. That is, the titanium nitride thin film forming apparatus shown in FIG. 5 has a processing container 1'for performing an exposure process with a processing gas, in addition to the reaction container 1 for depositing a thin film with a source gas. The exposure processing gas supply system 8 is adapted to supply the exposure processing gas toward the processing container 1 ′. The processing container 1 ′ is an airtight container provided with an exhaust system (not shown), and is connected to the reaction container 1 via the transfer chamber 92. Also, the processing container 1 '
As the exhaust system, a system capable of exhausting the inside of the processing container 1 ′ to about 10 −7 Torr is used.
【００４３】処理容器１’内には、暴露処理中に基体２
を保持する基体ホルダ３’が設けられている。この基体
ホルダ３’は、前述した反応容器１内のものと同様の構
造のものを使用することができる。そして、この処理容
器１’内の基体ホルダ３’も、ホルダ温度調整機構３
１’からなる加熱手段を備えており、ホルダ温度調整機
構３１’は、基体ホルダ３’の内部に埋め込まれたヒー
タ３１１’と、基体ホルダ３’の温度を測定する熱電対
からなる温度計３１２’と、ヒータ３１１’を通電して
昇温させる電源３１３と’、温度計３１２’によって測
定された基体ホルダ３’の温度に基づきサイリスタユニ
ットなどの制御素子を使用しながらＰＩＤ制御、ＰＩ制
御、ＯＮ−ＯＦＦ制御、ファジー制御などの制御を行な
う制御器３１４’などから主に構成されている。このよ
うなホルダ温度調整機構３１’によって、基体ホルダ
３’は２００℃程度までの所定の温度に加熱されるよう
になっており、この基体ホルダ３’の熱によって基体２
が加熱され、この熱によって素薄膜がフッ素を効率的に
取り込むよう構成されている。The processing container 1'has a substrate 2 during the exposure process.
A substrate holder 3'for holding As the substrate holder 3 ', one having the same structure as that in the reaction container 1 described above can be used. The substrate holder 3'in the processing container 1'also has the holder temperature adjusting mechanism 3
The holder temperature adjusting mechanism 31 ′ includes a heater 311 ′ embedded in the base body holder 3 ′ and a thermometer 312 including a thermocouple for measuring the temperature of the base body holder 3 ′. , PID control, PI control using a control element such as a thyristor unit based on the temperature of the substrate holder 3'measured by a power source 313 for energizing the heater 311 'and'the thermometer 312', It is mainly configured by a controller 314 ′ that performs control such as ON-OFF control and fuzzy control. The base body holder 3'is heated to a predetermined temperature up to about 200 ° C. by such a holder temperature adjusting mechanism 31 ', and the base body 2 is heated by the heat of the base body holder 3'.
Is heated, and the thin film efficiently takes in fluorine by the heat.
【００４４】また、搬送チャンバー９２内には搬送機構
９１が設けられており、素薄膜が堆積した基体２を反応
容器１から処理容器１’に搬送するよう構成されてい
る。尚、搬送チャンバー９２内には、反応容器１と処理
容器１’とを隔絶された空間とするためのゲートバルブ
９３が設けられている。そして、搬送チャンバー９２に
は、内部を排気する不図示の排気系が設けられており、
真空状態で基体２を搬送できるようになっている。これ
は、反応容器１で堆積した素薄膜はフッ素を含有しない
ので、大気に触れると前述のように酸化して比抵抗が増
大してしまうからである。搬送チャンバー９２の排気系
は、搬送チャンバー９２内を１０-7Ｔｏｒｒ程度の圧力
になるように排気する。A transfer mechanism 91 is provided in the transfer chamber 92, and is configured to transfer the substrate 2 on which the thin film has been deposited from the reaction container 1 to the processing container 1 '. A gate valve 93 is provided in the transfer chamber 92 for separating the reaction container 1 and the processing container 1 ′ from each other. And, the transfer chamber 92 is provided with an exhaust system (not shown) for exhausting the inside,
The substrate 2 can be transported in a vacuum state. This is because the thin film deposited in the reaction container 1 does not contain fluorine, and thus, when it is exposed to the atmosphere, it is oxidized as described above and the specific resistance increases. The exhaust system of the transfer chamber 92 exhausts the inside of the transfer chamber 92 to a pressure of about 10 −7 Torr.
【００４５】上記構成に係る本実施形態の装置では、ま
ず、反応容器１内に基体２を搬入し、前述のように基体
ホルダ３に保持させて第一の工程を行い、素薄膜を堆積
させる。原料ガス、キャリアガス及び添加ガスの供給を
停止した後、排気系を動作させて反応容器１内を排気す
る。そして、ゲートバルブ９３を開けて基体２を反応容
器１から搬送チャンバー９２内を経て処理容器１’に搬
入し、ゲートバルブ９３を閉じる。処理容器１’内は予
め排気されている。In the apparatus of this embodiment having the above-described structure, first, the substrate 2 is loaded into the reaction container 1, held by the substrate holder 3 as described above, and the first step is performed to deposit a thin film. . After stopping the supply of the source gas, the carrier gas and the additive gas, the exhaust system is operated to exhaust the inside of the reaction vessel 1. Then, the gate valve 93 is opened, the substrate 2 is loaded from the reaction container 1 into the processing container 1 ′ through the transfer chamber 92, and the gate valve 93 is closed. The inside of the processing container 1'is evacuated in advance.
【００４６】処理容器１’に搬入された基体２は、予め
１００℃程度に温度調節された基体ホルダ３’に保持さ
れ、この程度の温度まで加熱される。そして、暴露用処
理ガス供給系８を動作させて暴露用処理ガスを処理容器
１’内に供給し、暴露処理が行われる。この結果、素薄
膜中にフッ素が取り込まれ、前述のように窒化チタン薄
膜の電気特性安定化が図られる。尚、搬送チャンバー９
２内を真空とせず、素薄膜を大気に晒す場合には、なる
べく短時間のうちに第二の工程に移ることが好ましい。
望ましくは、５分以内である。The substrate 2 carried into the processing container 1'is held by the substrate holder 3 'whose temperature is adjusted to about 100 ° C. in advance and heated to this temperature. Then, the exposure processing gas supply system 8 is operated to supply the exposure processing gas into the processing container 1 ', and the exposure processing is performed. As a result, fluorine is taken into the thin film, and the electrical characteristics of the titanium nitride thin film are stabilized as described above. The transfer chamber 9
When the thin film is not exposed to a vacuum and the thin film is exposed to the atmosphere, it is preferable to move to the second step within the shortest possible time.
Desirably, it is within 5 minutes.
【００４７】この実施形態の装置のメリットは、第二の
工程を別の容器で行うため、工程全体の生産性が向上す
ることである。即ち、処理容器１’で第二の工程が行わ
れる間に次の基体２を反応容器１に搬入して第一の工程
を行うことができるので、工程全体のスループットが前
述の実施形態の装置に比べ向上する。その反面、容器の
数が多くなるので装置としては大がかりになる欠点があ
る。The advantage of the apparatus of this embodiment is that the productivity of the entire process is improved because the second process is performed in another container. That is, since the next substrate 2 can be carried into the reaction container 1 and the first step can be carried out while the second step is being carried out in the processing container 1 ′, the throughput of the whole process is the apparatus of the above-described embodiment. Better than. On the other hand, since the number of containers is large, there is a drawback that the device becomes bulky.
【００４８】尚、この図５に示す実施形態の装置は、い
わゆるクラスターツール方式のチャンバーレイアウトを
採用するシステムに好適に適用することができる。即
ち、中央に搬送用のチャンバーがあり、その周辺に各種
処理や成膜を行うチャンバーを幾つか配置するクラスタ
ーツール方式の場合、周辺のチャンバーの一つを素薄膜
の堆積を行う前記反応容器１とし、一つを前記処理容器
１’とする。そして、さらに一つをＷやＡｌ等の埋め込
み配線用の成膜装置とすれば、バリアメタルの成膜から
埋め込み配線までの配線工程を一つの装置で真空雰囲気
で一括して処理することができる。勿論、反応容器１で
第二の工程をも行う図４の構成も、このようなクラスタ
ーツール方式のシステムに適用することは可能である。The apparatus of the embodiment shown in FIG. 5 can be suitably applied to a system adopting a so-called cluster tool type chamber layout. That is, in the case of the cluster tool system in which a chamber for transportation is provided in the center and several chambers for performing various kinds of processing and film formation are arranged in the periphery thereof, one of the chambers in the periphery is used for the reaction container 1 for depositing a thin film. And one is the processing container 1 ′. Further, if one further is a film forming apparatus for embedded wiring such as W or Al, the wiring process from the film formation of the barrier metal to the embedded wiring can be collectively processed in a vacuum atmosphere by one apparatus. . Of course, the configuration of FIG. 4 in which the reaction container 1 also performs the second step can be applied to such a cluster tool system.
【００４９】以上で、請求項６の方法及び請求項１２の
装置の発明に対応した実施形態について説明を終了し、
次に、請求項８の方法及び請求項１５の発明に対応した
実施形態について説明する。この請求項８の方法及び請
求項１５の装置の発明は、フッ素又はフッ素化合物の存
在下において原料ガスの熱ＣＶＤを行うようにする技術
思想であり、前述した第一の工程と第二の工程とを一緒
に行ってしまおうとするものである。The description of the embodiment corresponding to the invention of the method of claim 6 and the apparatus of claim 12 is completed.
Next, an embodiment corresponding to the method of claim 8 and the invention of claim 15 will be described. The invention of the method of claim 8 and the apparatus of claim 15 is a technical idea of performing thermal CVD of a raw material gas in the presence of fluorine or a fluorine compound, and the first step and the second step described above. They are going to go together with.
【００５０】請求項８の方法を実施する装置即ち請求項
１５の装置の実施形態は、ハードウェアとしては上述し
た図４の装置と同様のものを採用することができる。但
し、装置の動作状態が変わるので、ソフトウェアは別の
ものになる。また装置の構成として重要な点は、フッ素
系ガス供給系８の配管８０と添加ガス供給系５の配管と
は分離して反応容器１に接続する点である。これは、添
加ガスとしてアンモニアのようなガスを使用する場合、
六フッ化タングステン等のフッ素系ガスと反応してフッ
化アンモニアを生成してしまうからである。従って、ア
ンモニアのような添加ガスは、反応容器１内の基体２の
付近の圧力の低い場所でフッ素系ガスに触れるように構
成する。The embodiment of the apparatus for carrying out the method of claim 8 or the apparatus of claim 15 can employ the same hardware as the apparatus of FIG. 4 described above. However, the software is different because the operating state of the device changes. Further, an important point in the configuration of the apparatus is that the pipe 80 of the fluorine-based gas supply system 8 and the pipe of the additive gas supply system 5 are separated and connected to the reaction vessel 1. This is because when using a gas such as ammonia as an additive gas,
This is because it reacts with a fluorine-based gas such as tungsten hexafluoride to produce ammonium fluoride. Therefore, the additive gas such as ammonia is configured so as to come into contact with the fluorine-based gas in a place where the pressure is low near the substrate 2 in the reaction vessel 1.
【００５１】以下、図４の装置の動作を説明しながら、
請求項８の方法の実施形態について説明する。まず、前
述と同様にゲートバルブを通して基体２を反応容器１内
に搬入し、予め温度調節された基体ホルダ３に保持させ
る。ゲートバルブを閉じて反応容器１内を排気し若しく
は予め排気しておき、ガス供給手段を動作させる。この
際、原料ガス供給系４、キャリアガス供給系６、添加ガ
ス供給系５の各バルブの他、暴露用処理ガス供給系８
（以下、本実施形態の説明では「フッ素系ガス供給系」
と言い替える）のバルブも開けて、反応容器１内に原料
ガス、キャリアガス、添加ガス及びフッ素系ガスを供給
する。この結果、基体２の表面付近で、フッ素系ガスの
存在下、原料ガスの熱化学反応が進行し、フッ素が取り
込まれた状態で窒化チタン薄膜の堆積が行われる。Hereinafter, while explaining the operation of the apparatus of FIG.
An embodiment of the method of claim 8 will be described. First, similarly to the above, the substrate 2 is loaded into the reaction container 1 through the gate valve and held by the substrate holder 3 whose temperature has been adjusted in advance. The gate valve is closed to evacuate the inside of the reaction vessel 1 or evacuate it in advance, and the gas supply means is operated. At this time, in addition to the valves of the source gas supply system 4, the carrier gas supply system 6, and the additive gas supply system 5, the exposure processing gas supply system 8
(Hereinafter, in the description of the present embodiment, "fluorine-based gas supply system"
(In other words), the raw material gas, the carrier gas, the additive gas, and the fluorine-based gas are supplied into the reaction vessel 1. As a result, in the vicinity of the surface of the substrate 2, the thermochemical reaction of the raw material gas proceeds in the presence of the fluorine-based gas, and the titanium nitride thin film is deposited with fluorine taken in.
【００５２】このようにして窒化チタン薄膜の堆積を所
定時間行うと、すべてのガス供給系のバルブを閉じてガ
ス供給を停止する。そして、反応容器１内を排気した
後、搬入時とは逆の動作で基体２を反応容器１から搬出
する。このような実施形態によっても、膜中にフッ素が
取り込まれ、未結合の反応基やラジカルと結合して安定
な化学種を作り出すので、経時的な比抵抗の増大が抑え
られ、特性が安定化する。When the titanium nitride thin film is deposited for a predetermined time in this way, all gas supply system valves are closed and gas supply is stopped. Then, after evacuating the inside of the reaction container 1, the substrate 2 is carried out of the reaction container 1 by an operation reverse to that at the time of carrying in. Also in such an embodiment, since fluorine is incorporated into the film and bonded to unbonded reactive groups or radicals to form stable chemical species, increase in resistivity over time is suppressed and characteristics are stabilized. To do.
【００５３】尚、このような装置は、装置全体の動作を
制御するコントローラを備えており、コントローラに格
納されるソフトウェアが前述の実施形態とは上述のよう
に異なっている。このような請求項６の方法及び請求項
１５の装置の実施形態によれば、第一の工程と第二の工
程とは一緒に行えるので、生産性が大きく向上する。ま
た、図５のように二つの容器を設ける必要は無いので、
装置も大がかりにならず、占有面積も大きくならない。Such an apparatus is provided with a controller for controlling the operation of the entire apparatus, and the software stored in the controller is different from that of the above-described embodiment as described above. According to the method of the sixth aspect and the apparatus of the fifteenth aspect, the first step and the second step can be performed together, so that the productivity is greatly improved. Moreover, since it is not necessary to provide two containers as shown in FIG. 5,
The device does not become large, and the occupied area does not increase.
【００５４】以上説明した各実施形態の発明において、
フッ素系ガスとしては、上述した六フッ化タングステン
の他、四フッ化メタン，六フッ化エタン等のフロン誘導
体，六フッ化硫黄，三フッ化窒素，四フッ化シラン，フ
ッ素ガス，フッ化水素ガス等を使用しても同様に効果が
ある。In the invention of each embodiment described above,
As the fluorine-based gas, in addition to the above-mentioned tungsten hexafluoride, chlorofluorocarbon derivatives such as tetrafluoromethane and hexafluoroethane, sulfur hexafluoride, nitrogen trifluoride, tetrafluorosilane, fluorine gas, hydrogen fluoride The same effect can be obtained by using gas or the like.
【００５５】次に、上述した各実施形態の技術思想の好
適な応用例について説明する。上述したように、各実施
形態の技術思想の特徴は、ＴＤＡＡＴの熱ＣＶＤ法にお
いて、成膜中又は成膜後にフッ素系ガスを導入する点に
ある。ここで、エッチング作用のあるフッ素系ガスを使
用することで、基体２の表面の形状を整形しながらフッ
素含有窒化チタン薄膜を作成することが可能になる。Next, preferred application examples of the technical idea of each of the above-described embodiments will be described. As described above, the technical idea of each embodiment is characterized in that in the thermal CVD method of TDAAT, a fluorine-based gas is introduced during or after film formation. Here, by using a fluorine-based gas having an etching action, it becomes possible to form a fluorine-containing titanium nitride thin film while shaping the surface shape of the substrate 2.
【００５６】図６は、表面整形を行う応用例について説
明する図である。まず、前述したコンタクトホールやス
ルーホール等のアスペクト比の高い穴や溝への成膜で
は、ボトムカバレッジ（上面への堆積量に対する穴又は
溝の底面への堆積量の比）を大きくするのに限界がある
ことから、図６（Ａ）に示すように、穴又は溝９０の縁
の部分に厚く膜が堆積し、「オーバーハング」と呼ばれ
る盛り上がり９１が出来てしまう傾向にある。このよう
な盛り上がり９１が形成されると、穴又は溝９０の開口
が設計値以上に小さくなってしまい、次の工程でＷやＡ
ｌ等の配線材料を埋め込む際、穴や溝の内部に配線材料
が充分到達せず、図６（Ｂ）に示すように内部にボイド
と呼ばれる空洞９２が形成される可能性が高くなる。こ
のような空洞９２が形成されると、配線９３の断面積が
小さくなって抵抗が増してしまう。FIG. 6 is a diagram for explaining an application example in which surface shaping is performed. First, in forming a film on a hole or groove having a high aspect ratio such as a contact hole or a through hole as described above, it is necessary to increase bottom coverage (ratio of the amount of deposition on the bottom surface of the hole or groove to the amount of deposition on the upper surface). Since there is a limit, as shown in FIG. 6 (A), a thick film is deposited on the edge portion of the hole or groove 90, and a bulge 91 called "overhang" tends to be formed. When such a bulge 91 is formed, the opening of the hole or groove 90 becomes smaller than the design value, and W or A is formed in the next step.
When the wiring material such as 1 is buried, the wiring material does not reach the inside of the hole or groove sufficiently, and there is a high possibility that a cavity 92 called a void is formed inside as shown in FIG. 6B. When such a cavity 92 is formed, the cross-sectional area of the wiring 93 becomes small and the resistance increases.
【００５７】ここで、フッ素系ガスとして、四フッ化シ
ラン、フッ素ガス、フッ化水素ガス等のエッチング作用
のあるガスを使用して上記第二の工程を行うと、第一の
工程で堆積した素薄膜の上記盛り上がり９１の部分をエ
ッチングしながら暴露処理を行うことが可能である。暴
露処理後の窒化チタン薄膜の断面形状は、図６（Ｃ）に
示すように整形され、オーバーハングは解消される。こ
の状態で、配線材料の埋め込みを行うと、図６（Ｄ）に
示すように空洞が形成されることなく正常な配線９３が
形成される。このように暴露用処理ガスにエッチング作
用を持たせると、フッ素含有による特性安定化の効果と
ともに後工程での埋め込み配線の際の空洞形成抑制の効
果をも得ることが可能になるのである。When a gas having an etching action such as silane tetrafluoride, fluorine gas or hydrogen fluoride gas is used as the fluorine-based gas, the second step is carried out, and the second step is deposited. It is possible to perform the exposure processing while etching the raised portion 91 of the thin film. The cross-sectional shape of the titanium nitride thin film after the exposure processing is shaped as shown in FIG. 6C, and the overhang is eliminated. When the wiring material is embedded in this state, a normal wiring 93 is formed without forming a cavity as shown in FIG. When the processing gas for exposure has an etching effect in this way, it is possible to obtain the effect of stabilizing the characteristics due to the inclusion of fluorine and the effect of suppressing the formation of cavities at the time of embedded wiring in a later step.
【００５８】エッチングは、ガスの種類のみならず第一
の工程の成膜条件によっても影響を受ける。一般に第一
の工程における基体２の温度を高くすると、窒化チタン
の素薄膜の結合が強くなるため、第二の工程でエッチン
グされる量は少なくなるが、低い温度で第一の工程を行
うと、第二の工程でエッチングされる量は多くなる。例
えば、発明者の実験では、第一の工程で２００℃で成膜
した素薄膜は比較的エッチングされやすかったが、４０
０℃で成膜した素薄膜はほとんどエッチングされなかっ
た。The etching is affected not only by the type of gas but also by the film forming conditions in the first step. Generally, when the temperature of the substrate 2 in the first step is increased, the bond between the titanium nitride thin films becomes stronger, so that the amount etched in the second step is smaller, but when the first step is performed at a low temperature. The amount of etching in the second step increases. For example, in the experiment by the inventor, the thin film formed at 200 ° C. in the first step was relatively easy to be etched.
The thin film formed at 0 ° C. was hardly etched.
【００５９】このような形状整形効果は、第一の工程と
第二の工程とを同時に行う請求項８の方法の実施形態に
おいても得ることができる。即ち、四フッ化シラン、フ
ッ素ガス、フッ化水素ガス等のエッチング作用のあるガ
スを原料ガスに混合して供給することで、オーバーハン
グの形成を抑制しながら穴又は溝への成膜を行うことが
できる。また、エッチングによる形状整形効果は、四フ
ッ化シラン、フッ素ガス、フッ化水素ガス以外のフッ素
系ガスでも、処理条件を適宜変更することにより得られ
る場合があることは勿論である。例えば、基体２の温度
を高くしたり、気体放電等によりガスをイオン化させた
りすることで、暴露処理とエッチングとを同時進行させ
ることが可能である。Such a shape shaping effect can also be obtained in the embodiment of the method of claim 8 in which the first step and the second step are performed simultaneously. That is, a gas having an etching action, such as silane tetrafluoride, fluorine gas, and hydrogen fluoride gas, is mixed with the source gas and supplied, thereby forming a film in a hole or a groove while suppressing the formation of an overhang. be able to. Of course, the shape shaping effect of etching may be obtained by appropriately changing the treatment conditions even with a fluorine-based gas other than tetrafluorosilane, fluorine gas, and hydrogen fluoride gas. For example, by increasing the temperature of the substrate 2 or by ionizing the gas by gas discharge or the like, it is possible to simultaneously perform the exposure process and the etching.
【００６０】[0060]
【実施例】次に、上述した実施形態の方法及び装置に属
する実施例について説明する。まず、請求項６の方法及
び請求項１２の装置の実施形態に属する実施例について
説明する。EXAMPLES Next, examples of the methods and apparatuses according to the above-described embodiments will be described. First, an example belonging to the embodiment of the method of claim 6 and the apparatus of claim 12 will be described.
【００６１】基体２として、直径１５０ｍｍのシリコン
ウェハを用い、図４に示す装置を使用して成膜及び処理
を行った。まず、第一の工程では、基体２の温度を２５
０℃とし、ＴＤＡＡＴとしてＴＤＥＡＴを使用した。原
料ガスは、液体の状態で流量制御を行い、０．０２〜
０．２０ｇ／分の範囲内（例えば０．０４ｇ／分）の流
量で供給した。また、キャリアとして使用された窒素ガ
スの流量は１５０ｓｃｃｍ、添加ガスとしてのアンモニ
アガスの流量は９０ｓｃｃｍとした。成膜時の反応容器
１内圧力は４パスカルとした。このようにして、基体２
の表面に窒化チタンの素薄膜を４０ｎｍ成膜した。この
後、反応容器１の内部を排気した。第二の工程では処理
ガスとして六フッ化タングステンを用いた。まず、基体
２の温度を１００℃とし、六フッ化タングステンの流量
１００ｓｃｃｍ、キャリアガス（アルゴンガスを使用）
の流量３５０ｓｃｃｍで反応容器１内に供給した。反応
容器１内の圧力は４０パスカルとし、基体２の素薄膜を
９０秒間暴露した。A silicon wafer having a diameter of 150 mm was used as the substrate 2, and film formation and processing were performed using the apparatus shown in FIG. First, in the first step, the temperature of the substrate 2 is set to 25
The temperature was 0 ° C., and TDEAT was used as TDAAT. The flow rate of the raw material gas is controlled in the liquid state by 0.02 to
It was supplied at a flow rate within the range of 0.20 g / min (for example, 0.04 g / min). The flow rate of nitrogen gas used as a carrier was 150 sccm, and the flow rate of ammonia gas as an additive gas was 90 sccm. The pressure inside the reaction container 1 during film formation was 4 Pascal. In this way, the base 2
A 40 nm thick titanium nitride thin film was formed on the surface of the. Then, the inside of the reaction container 1 was evacuated. In the second step, tungsten hexafluoride was used as the processing gas. First, the temperature of the substrate 2 is set to 100 ° C., the flow rate of tungsten hexafluoride is 100 sccm, and the carrier gas (using argon gas).
Was supplied into the reaction container 1 at a flow rate of 350 sccm. The pressure in the reaction vessel 1 was set to 40 Pascal, and the thin film of the substrate 2 was exposed for 90 seconds.
【００６２】この第二の工程を行なわない窒化チタン薄
膜は、大気に取り出すと膜の抵抗が徐々に増加してしま
った。抵抗率としては、大気に取り出した直後が２６ｍ
Ωｃｍであり、一日後、４倍近くの９８ｍΩｃｍまで増
大してしまった。一方、第二の工程を行なった窒化チタ
ン薄膜の抵抗率は、大気に取り出した直後に６．２ｍΩ
ｃｍであり、一日後も７．３ｍΩｃｍであった。一日後
の抵抗率で比較すると、第二の工程を行なうことによっ
て１３倍も抵抗値の低い膜が使用できることとなった。
これは産業上非常に有用である．When the titanium nitride thin film not subjected to the second step was taken out into the air, the resistance of the film gradually increased. The resistivity is 26m immediately after being taken out to the atmosphere.
It was Ωcm, and after one day, it increased to nearly 4 times 98 mΩcm. On the other hand, the resistivity of the titanium nitride thin film subjected to the second step has a resistivity of 6.2 mΩ immediately after being taken out to the atmosphere.
cm, and it was 7.3 mΩcm even after one day. Comparing the resistivity after one day, by performing the second step, a film having a resistance value as low as 13 times can be used.
This is very useful industrially.
【００６３】次に、請求項８の方法及び請求項１５の装
置の実施形態に属する実施例について説明する。基体２
としては、同様に直径１５０ｍｍのシリコンウェハを用
い、図４に示す装置を使用して成膜を行った。基体２の
温度を２５０℃とし、ＴＤＡＡＴとしてＴＤＥＡＴを使
用した。原料ガスは、同様に液体の状態で流量制御を行
い、０．０２〜０．２０ｇ／分の範囲内（例えば０．０
４ｇ／分）の流量で供給した。キャリアガスとしては窒
素ガスが使用され、その流量は１５０ｓｃｃｍとされ
た。また、添加ガスとしてのアンモニアガスの流量は９
０ｓｃｃｍとした。そして、フッ素系ガスとして六フッ
化タングステンを用い、１００ｓｃｃｍの流量で反応容
器１の内部に供給した。尚、成膜時の反応容器１内圧力
は４パスカルとした。このようにして、該基体２の表面
にフッ素含有の窒化チタンの薄膜を４０ｎｍ成膜した。Examples of the method of claim 8 and the apparatus of claim 15 will now be described. Substrate 2
Similarly, a silicon wafer having a diameter of 150 mm was used, and film formation was performed using the apparatus shown in FIG. The temperature of the substrate 2 was set to 250 ° C., and TDEAT was used as TDAAT. Similarly, the raw material gas is flow-controlled in a liquid state, and is in the range of 0.02 to 0.20 g / min (for example, 0.0
It was supplied at a flow rate of 4 g / min). Nitrogen gas was used as the carrier gas, and its flow rate was set to 150 sccm. In addition, the flow rate of ammonia gas as an additive gas is 9
0 sccm. Then, tungsten hexafluoride was used as the fluorine-based gas, and was supplied into the reaction container 1 at a flow rate of 100 sccm. The pressure inside the reaction vessel 1 during film formation was 4 Pascal. In this way, a thin film of fluorine-containing titanium nitride having a thickness of 40 nm was formed on the surface of the substrate 2.
【００６４】このようにして作成した窒化チタン薄膜
は、大気に取り出した直後に１．８ｍΩｃｍであり、一
日後も１．９ｍΩｃｍであった。一方、フッ素系ガスを
使用しないで作成した窒化チタン薄膜は、大気に取り出
すと膜の抵抗が徐々に増加してしまった．抵抗率として
は、大気に取り出した直後が２６ｍΩｃｍであり、一日
後、４倍近くの９８ｍΩｃｍまで増大してしまった。こ
のことから、実施例の方法及び装置による窒化チタン薄
膜は、一日後の抵抗率で比較すると、約１／５０倍も抵
抗値の低い膜となっており、産業上非常に有用である。The titanium nitride thin film thus prepared had a value of 1.8 mΩcm immediately after being taken out to the atmosphere and a value of 1.9 mΩcm even after one day. On the other hand, the titanium nitride thin film prepared without using the fluorine-based gas showed a gradual increase in film resistance when taken out into the atmosphere. The resistivity was 26 mΩcm immediately after being taken out to the atmosphere, and increased to 98 mΩcm, which was almost four times, one day later. From this, the titanium nitride thin film produced by the method and apparatus of the example is a film having a resistance value as low as about 1/50 times as high as that after one day, which is very useful industrially.
【００６５】以上説明した本願発明の実施形態及び実施
例において、ＴＤＡＡＴとしては、上述したＴＤＥＡＴ
の他、テトラキスジメチルアミノチタン（ＴＤＭＡＴ）
等の他のＴＤＡＡＴを使用することが可能である。尚、
フッ素系ガスに代えて塩素系ガスを使用した構成におい
ても、同様の効果が得られるが、塩素含有窒化チタン薄
膜は、アルミニウムを腐食させる傾向があり、窒化チタ
ン薄膜の上に配線用等のためアルミニウムを積層する場
合には不適である。塩素含有窒化チタン薄膜による腐食
は、銅の場合により顕著である。従って、フッ素化合物
を本発明の処理ガスとして用いることが最も有用であ
る。In the embodiments and examples of the present invention described above, TDAAT is the above-mentioned TDEAT.
In addition, tetrakis dimethylamino titanium (TDMAT)
It is possible to use other TDAATs such as still,
The same effect can be obtained in a configuration using chlorine gas instead of fluorine gas, but chlorine-containing titanium nitride thin film tends to corrode aluminum and is used for wiring etc. on the titanium nitride thin film. It is not suitable when laminating aluminum. Corrosion by the chlorine-containing titanium nitride thin film is more remarkable in the case of copper. Therefore, it is most useful to use the fluorine compound as the processing gas of the present invention.
【００６６】[0066]
【発明の効果】以上説明した通り、本願発明によれば、
窒化チタン薄膜の電気特性の経時変化が抑制され、信頼
性の高い電子デバイスの提供に寄与することができる。
また、フッ素系ガスの供給という簡易な構成によってこ
の効果が得られるので、装置の構成の点でも大がかりに
なることはなく、実用性は極めて高い。As described above, according to the present invention,
The change over time in the electrical characteristics of the titanium nitride thin film is suppressed, which can contribute to the provision of a highly reliable electronic device.
Further, since this effect can be obtained by a simple configuration of supplying a fluorine-based gas, the apparatus configuration does not become large and the practicability is extremely high.
【図１】本願発明の電子デバイスの実施形態を説明する
断面概略図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating an embodiment of an electronic device of the present invention.
【図２】図１に示す電子デバイスの構造のうち、コンタ
クト配線７３の部分を拡大して示したものである。2 is an enlarged view of a portion of a contact wiring 73 in the structure of the electronic device shown in FIG.
【図３】フッ素含有の効果を確認した実験の結果を示す
図である。FIG. 3 is a diagram showing the results of an experiment confirming the effect of containing fluorine.
【図４】請求項６の方法を実施する装置であって請求項
１２及び１３の装置の実施形態に係る窒化チタン薄膜の
成膜装置の概略について示した図である。FIG. 4 is a diagram showing an outline of an apparatus for carrying out the method of claim 6, which is a film forming apparatus for a titanium nitride thin film according to an embodiment of the apparatus of claims 12 and 13;
【図５】請求項１４の発明の実施形態に係る窒化チタン
薄膜の作成装置の概略を示した図である。FIG. 5 is a schematic view of an apparatus for producing a titanium nitride thin film according to an embodiment of the invention of claim 14;
【図６】表面整形を行う応用例について説明する図であ
る。FIG. 6 is a diagram illustrating an application example in which surface shaping is performed.
７ シリコン基板 ７１１ ｎチャンネル ７１２ 第一のゲート電極 ７２１ ｐチャンネル ７２２ 第二のゲート電極 ７３ コンタクト配線 ７４ 絶縁層 ７５ 層間絶縁層 ７６ 第二層配線 ７７ 窒化チタン薄膜 １ 反応容器 ２ 基体 ３ 基体ホルダ ３１ ホルダ温度調整機構 ４ 原料ガス供給系 ５ 添加ガス供給系 ６ キャリアガス供給系 ８ 暴露用処理ガス供給系 １’処理容器 ９１ 搬送機構 ９２ 搬送チャンバー 7 Silicon Substrate 711 n-Channel 712 First Gate Electrode 721 p-Channel 722 Second Gate Electrode 73 Contact Wiring 74 Insulating Layer 75 Interlayer Insulating Layer 76 Second Layer Wiring 77 Titanium Nitride Thin Film 1 Reaction Vessel 2 Base 3 Base Substrate Holder 31 Holder Temperature control mechanism 4 Raw material gas supply system 5 Additive gas supply system 6 Carrier gas supply system 8 Exposure process gas supply system 1'Process container 91 Transfer mechanism 92 Transfer chamber
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲吉▼村 孝憲 東京都府中市四谷５丁目８番１号アネルバ 株式会社内 (72)発明者 水野 茂 東京都府中市四谷５丁目８番１号アネルバ 株式会社内 (72)発明者 渡邊 和人 東京都府中市四谷５丁目８番１号アネルバ 株式会社内 (72)発明者 田上 学 東京都府中市四谷５丁目８番１号アネルバ 株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor ▲ Yoshi ▼ Takanori Mura 5-8 Yotsuya, Fuchu-shi, Tokyo Anerva Co., Ltd. (72) Inventor Shigeru Mizuno 5-8-1 Yotsuya, Fuchu-shi, Tokyo Anerva Co., Ltd. (72) Inventor Kazuto Watanabe 5-8-1, Yotsuya, Fuchu-shi, Tokyo Anerva Co., Ltd. (72) Inventor Manabu Tagami 5-4-1, Yotsuya, Fuchu-shi, Tokyo Anerva Co., Ltd.
Claims (18)
あって、当該窒化チタン薄膜は、気化したテトラキスジ
アルキルアミノチタンよりなる原料ガスを加熱して化学
反応させることにより堆積されたものであってフッ素又
はフッ素化合物を所定量含有していることを特徴とする
電子デバイス。1. An electronic device having a titanium nitride thin film, wherein the titanium nitride thin film is deposited by heating and chemically reacting a raw material gas made of vaporized tetrakisdialkylaminotitanium, and fluorine or An electronic device containing a predetermined amount of a fluorine compound.
拡散防止用又は導通用として作成されており、前記フッ
素又はフッ素化合物の含有量は３〜１０％の範囲である
ことを特徴とする請求項１記載の電子デバイス。2. The titanium nitride thin film is formed for diffusion prevention or conduction between two layers, and the content of the fluorine or fluorine compound is in the range of 3 to 10%. The electronic device according to claim 1.
は、テトラキスジエチルアミノチタン又はテトラキスジ
メチルアミノチタンであることを特徴とする請求項第１
又は２記載の電子デバイス。3. The tetrakisdialkylaminotitanium is tetrakisdiethylaminotitanium or tetrakisdimethylaminotitanium.
Or the electronic device according to 2.
薄膜の導電性を高めるための所定の添加ガスを前記原料
ガスに添加して作成されたものであることを特徴とする
請求項１、２又は３記載の電子デバイス。4. The titanium nitride thin film is prepared by adding a predetermined additive gas for increasing the conductivity of the titanium nitride thin film to the raw material gas. Or the electronic device according to 3.
を特徴とする請求項４記載の電子デバイス。5. The electronic device according to claim 4, wherein the additive gas is ammonia.
タンよりなる原料ガスを加熱して化学反応させ、この化
学反応によって、所定の基体の目的とする表面上に窒化
チタン薄膜を作成する窒化チタン薄膜の作成方法におい
て、 第一の工程において、前記原料ガスを加熱して化学反応
させて所定の基体の目的とする表面上に素薄膜を堆積
し、 第二の工程において、該素薄膜をフッ素系ガスよりなる
処理ガスに暴露することによって、フッ素又はフッ素化
合物を含有した窒化チタン薄膜を作成する窒化チタン薄
膜の作成方法。6. A method for producing a titanium nitride thin film, wherein a raw material gas comprising vaporized tetrakisdialkylaminotitanium is heated to cause a chemical reaction, and a titanium nitride thin film is produced on a target surface of a predetermined substrate by this chemical reaction. In the first step, the raw material gas is heated to cause a chemical reaction to deposit a thin film on a target surface of a predetermined substrate, and in the second step, the thin film is made of a fluorine-based gas. A method for producing a titanium nitride thin film, which comprises exposing a treatment gas to a titanium nitride thin film containing fluorine or a fluorine compound.
体を大気に晒すことなく真空雰囲気中で連続的に行なわ
れることを特徴とする請求項６記載の窒化チタン薄膜の
作成方法。7. The method for producing a titanium nitride thin film according to claim 6, wherein the first step and the second step are continuously performed in a vacuum atmosphere without exposing the substrate to the atmosphere. .
タンよりなる原料ガスを加熱して化学反応させ、この化
学反応によって、所定の基体の目的とする表面上に窒化
チタン薄膜を作成する窒化チタン薄膜の作成方法におい
て、 当該気化したテトラキスジアルキルアミノチタンよりな
る原料ガスに、フッ素系ガスを混合し、該フッ素系ガス
の存在下において前記原料ガスを加熱して化学反応させ
て所定の基体の目的とする表面上にフッ素又はフッ素化
合物を含有した窒化チタン薄膜を作成することを特徴と
する窒化チタン薄膜の作成方法。8. A method for producing a titanium nitride thin film, wherein a raw material gas comprising vaporized tetrakisdialkylaminotitanium is heated to cause a chemical reaction, and a titanium nitride thin film is produced on a target surface of a predetermined substrate by this chemical reaction. In the above, on the target surface of a predetermined substrate, a fluorine-based gas is mixed with a source gas composed of the vaporized tetrakisdialkylaminotitanium, and the source gas is heated to cause a chemical reaction in the presence of the fluorine-based gas. A method for producing a titanium nitride thin film, which comprises producing a titanium nitride thin film containing fluorine or a fluorine compound therein.
は、テトラキスジエチルアミノチタンまたはテトラキス
ジメチルアミノチタンであることを特徴とする請求項第
７又は８記載の窒化チタンの作成方法。9. The method for producing titanium nitride according to claim 7, wherein the tetrakisdialkylaminotitanium is tetrakisdiethylaminotitanium or tetrakisdimethylaminotitanium.
高めるための所定の添加ガスを前記原料ガスに添加して
行うことを特徴とする請求項７、８又は９記載の窒化チ
タン薄膜の作成方法。10. The titanium nitride thin film according to claim 7, 8 or 9, wherein a predetermined additive gas for increasing the conductivity of the titanium nitride thin film to be formed is added to the raw material gas. Method.
とを特徴とする請求項１０記載の窒化チタン薄膜の作成
方法。11. The method for producing a titanium nitride thin film according to claim 10, wherein the additive gas is ammonia.
チタンよりなる原料ガスを加熱して化学反応させ、この
化学反応によって、所定の基体の目的とする表面上に窒
化チタン薄膜を作成する窒化チタン薄膜の作成装置にお
いて、 前記原料ガスを化学反応させて堆積した素薄膜をフッ素
系ガスよりなる処理ガスに暴露する暴露用処理ガス供給
系を具備していることを特徴とする窒化チタン薄膜の作
成装置。12. An apparatus for producing a titanium nitride thin film for producing a titanium nitride thin film on a target surface of a predetermined substrate by heating a vaporized source gas made of tetrakisdialkylaminotitanium to cause a chemical reaction. 2. The apparatus for producing a titanium nitride thin film according to claim 1, further comprising an exposure processing gas supply system for exposing the thin film deposited by chemically reacting the source gas to a processing gas made of a fluorine-based gas.
われる反応容器を有し、前記暴露用処理ガス供給系は、
この反応容器内に処理ガスを供給するものであることを
特徴とする請求項１２記載の窒化チタン薄膜の作成装
置。13. The exposure processing gas supply system has a reaction vessel for depositing a thin film by the source gas,
The apparatus for producing a titanium nitride thin film according to claim 12, wherein a processing gas is supplied into the reaction container.
われる反応容器と、この反応容器とは別に設けられた処
理容器とを有し、前記暴露用処理ガス供給系は、この処
理容器内に処理ガスを供給するものであり、前記素薄膜
が堆積した基体を反応容器から処理容器に搬送する搬送
機構を有していることを特徴とする請求項１２記載の窒
化チタン薄膜の作成装置。14. A reaction container for depositing a thin film by the source gas, and a processing container provided separately from the reaction container, wherein the processing gas supply system for exposure is provided in the processing container. 13. The apparatus for producing a titanium nitride thin film according to claim 12, further comprising a transfer mechanism that supplies a processing gas and transfers the substrate on which the thin film has been deposited from the reaction container to the processing container.
チタンよりなる原料ガスを加熱して化学反応させ、この
化学反応によって、所定の基体の目的とする表面上に窒
化チタン薄膜を作成する窒化チタン薄膜の作成装置にお
いて、 前記基体が内部に配置される反応容器と、この反応容器
の内部に前記原料ガスを基体に供給する原料ガス供給系
と、フッ素系ガスを反応容器内に供給して該フッ素系ガ
スが存在する雰囲気中において前記原料ガスの化学反応
を行わせるフッ素系ガス供給系とを具備していることを
特徴とする窒化チタン薄膜の作成装置。15. An apparatus for producing a titanium nitride thin film for producing a titanium nitride thin film on a desired surface of a predetermined substrate by heating a raw material gas comprising vaporized tetrakisdialkylaminotitanium to cause a chemical reaction. In, a reaction vessel in which the substrate is disposed, a source gas supply system for supplying the source gas to the substrate inside the reaction vessel, and a fluorine-based gas is supplied into the reaction vessel An apparatus for producing a titanium nitride thin film, comprising: a fluorine-based gas supply system that causes a chemical reaction of the raw material gas in an existing atmosphere.
ンは、テトラキスジエチルアミノチタンまたはテトラキ
スジメチルアミノチタンであることを特徴とする請求項
第１２、１３、１４又は１５記載の窒化チタンの作成装
置。16. The apparatus for producing titanium nitride according to claim 12, 13, 14 or 15, wherein the tetrakisdialkylaminotitanium is tetrakisdiethylaminotitanium or tetrakisdimethylaminotitanium.
高めるための所定の添加ガスを前記原料ガスに添加する
添加ガス供給系を具備していることを特徴とする請求項
１２、１３、１４、１５又は１６記載の窒化チタン薄膜
の作成装置。17. The additive gas supply system for adding a predetermined additive gas for increasing the conductivity of a titanium nitride thin film to be produced to the raw material gas, according to claim 12, 13, or 14. 15. The apparatus for producing a titanium nitride thin film according to 15 or 16.
とを特徴とする請求項１７記載の窒化チタン薄膜の作成
装置。18. The apparatus for forming a titanium nitride thin film according to claim 17, wherein the additive gas is ammonia.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3133796A JPH09205094A (en) | 1996-01-25 | 1996-01-25 | Method and system for fabricating electronic device and depositing titanium nitride |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3133796A JPH09205094A (en) | 1996-01-25 | 1996-01-25 | Method and system for fabricating electronic device and depositing titanium nitride |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09205094A true JPH09205094A (en) | 1997-08-05 |
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ID=12328444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3133796A Pending JPH09205094A (en) | 1996-01-25 | 1996-01-25 | Method and system for fabricating electronic device and depositing titanium nitride |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09205094A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004363583A (en) * | 2003-06-03 | 2004-12-24 | Samsung Electronics Co Ltd | Method of forming conductive structure of semiconductor device |
| CN113529051A (en) * | 2021-07-16 | 2021-10-22 | 长鑫存储技术有限公司 | Method for forming nano coating on machine part and nano coating |
| JP2023043845A (en) * | 2021-09-16 | 2023-03-29 | 株式会社日立ハイテク | Etching processing method and etching processing device |
-
1996
- 1996-01-25 JP JP3133796A patent/JPH09205094A/en active Pending
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| CN113529051B (en) * | 2021-07-16 | 2023-05-23 | 长鑫存储技术有限公司 | Method for forming nano coating on machine part and nano coating |
| JP2023043845A (en) * | 2021-09-16 | 2023-03-29 | 株式会社日立ハイテク | Etching processing method and etching processing device |
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