JPH1140518A - ＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法 - Google Patents
ＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法Info
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- JPH1140518A JPH1140518A JP9205475A JP20547597A JPH1140518A JP H1140518 A JPH1140518 A JP H1140518A JP 9205475 A JP9205475 A JP 9205475A JP 20547597 A JP20547597 A JP 20547597A JP H1140518 A JPH1140518 A JP H1140518A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 絶縁膜に形成された微細なホール部位に高ス
テップカバレージでＴｉ膜を成膜することができるＣＶ
Ｄ−Ｔｉ膜の成膜方法を提供すること。 【解決手段】 Ｓｉ基板上またはその上のＳｉ膜上に形
成された、ホールを有する層間絶縁膜または絶縁膜にＣ
ＶＤ−Ｔｉ膜を成膜するにあたり、チャンバー１内にＳ
ｉ基板Ｗを装入し、チャンバー１内を所定の減圧雰囲気
にし、チャンバー１内にＴｉＣｌ4ガス、Ｈ2ガス、Ａｒ
ガスを導入し、チャンバー内にプラズマを生成して、Ｔ
ｉ膜を成膜する。この際に、ホール部位に、層間絶縁膜
または絶縁膜に対して高選択比でＴｉ膜が成膜されるよ
うに、前記ガスの流量、基板温度、チャンバー内圧力お
よびプラズマを形成する際の投入電力を調整する。
テップカバレージでＴｉ膜を成膜することができるＣＶ
Ｄ−Ｔｉ膜の成膜方法を提供すること。 【解決手段】 Ｓｉ基板上またはその上のＳｉ膜上に形
成された、ホールを有する層間絶縁膜または絶縁膜にＣ
ＶＤ−Ｔｉ膜を成膜するにあたり、チャンバー１内にＳ
ｉ基板Ｗを装入し、チャンバー１内を所定の減圧雰囲気
にし、チャンバー１内にＴｉＣｌ4ガス、Ｈ2ガス、Ａｒ
ガスを導入し、チャンバー内にプラズマを生成して、Ｔ
ｉ膜を成膜する。この際に、ホール部位に、層間絶縁膜
または絶縁膜に対して高選択比でＴｉ膜が成膜されるよ
うに、前記ガスの流量、基板温度、チャンバー内圧力お
よびプラズマを形成する際の投入電力を調整する。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、半導体装置におい
て例えばコンタクトメタルまたはアドヒージョンとして
用いられるＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法に関し、特にホー
ルが形成されたＳｉＯｘ絶縁膜にＴｉ膜を成膜するＣＶ
Ｄ−Ｔｉ成膜方法に関する。
て例えばコンタクトメタルまたはアドヒージョンとして
用いられるＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法に関し、特にホー
ルが形成されたＳｉＯｘ絶縁膜にＴｉ膜を成膜するＣＶ
Ｄ−Ｔｉ成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの製造においては、最近
の高密度化および高集積化の要請に対応して、回路構成
を多層配線構造にする傾向にあり、このため、下層の半
導体デバイスと上層の配線層との接続部であるコンタク
トホールや、上下の配線層同士の接続部であるビアホー
ルなどの層間の電気的接続のための埋め込み技術が重要
になっている。
の高密度化および高集積化の要請に対応して、回路構成
を多層配線構造にする傾向にあり、このため、下層の半
導体デバイスと上層の配線層との接続部であるコンタク
トホールや、上下の配線層同士の接続部であるビアホー
ルなどの層間の電気的接続のための埋め込み技術が重要
になっている。
【０００３】上記技術のうちコンタクトホールやビアホ
ールの埋め込みには、一般的にＡｌ（アルミニウム）や
Ｗ（タングステン）、あるいはこれらを主体とする合金
が用いられるが、このような金属や合金が下層のＳｉ
（シリコン）基板やＡｌ配線と直接接触すると、これら
の境界部分においてＡｌの吸い上げ効果等に起因して両
金属の合金が形成されるおそれがある。このようにして
形成される合金は抵抗値が大きく、このような合金が形
成されることは近時デバイスに要求されている省電力化
および高速動作の観点から好ましくない。
ールの埋め込みには、一般的にＡｌ（アルミニウム）や
Ｗ（タングステン）、あるいはこれらを主体とする合金
が用いられるが、このような金属や合金が下層のＳｉ
（シリコン）基板やＡｌ配線と直接接触すると、これら
の境界部分においてＡｌの吸い上げ効果等に起因して両
金属の合金が形成されるおそれがある。このようにして
形成される合金は抵抗値が大きく、このような合金が形
成されることは近時デバイスに要求されている省電力化
および高速動作の観点から好ましくない。
【０００４】また、ＷまたはＷ合金をコンタクトホール
の埋め込み層として用いる場合には、埋め込み層の形成
に用いるＷＦ6ガスがＳｉ基板に侵入して電気的特性等
を劣化させる傾向となり、やはり好ましくない結果をも
たらす。
の埋め込み層として用いる場合には、埋め込み層の形成
に用いるＷＦ6ガスがＳｉ基板に侵入して電気的特性等
を劣化させる傾向となり、やはり好ましくない結果をも
たらす。
【０００５】そこで、これらの不都合を防止するため
に、コンタクトホールやビアホールに埋め込み層を形成
する前に、これらの内壁にバリア層を形成し、その上か
ら埋め込み層を形成することが行われている。この場合
のバリア層としては、Ｔｉ（チタン）膜およびＴｉＮ
（窒化チタン）膜の２層構造のものを用いるのが一般的
である。
に、コンタクトホールやビアホールに埋め込み層を形成
する前に、これらの内壁にバリア層を形成し、その上か
ら埋め込み層を形成することが行われている。この場合
のバリア層としては、Ｔｉ（チタン）膜およびＴｉＮ
（窒化チタン）膜の２層構造のものを用いるのが一般的
である。
【０００６】従来、このようなバリア層は、物理的蒸着
（ＰＶＤ）を用いて成膜されていたが、最近のようにデ
バイスの微細化および高集積化が特に要求され、デザイ
ンルールが特に厳しくなって、それにともなって線幅や
ホールの開口径が一層小さくなり、しかも高アスペクト
比化されるにつれ、ＰＶＤ膜では電気抵抗が増加し、要
求に対応することが困難となってきた。
（ＰＶＤ）を用いて成膜されていたが、最近のようにデ
バイスの微細化および高集積化が特に要求され、デザイ
ンルールが特に厳しくなって、それにともなって線幅や
ホールの開口径が一層小さくなり、しかも高アスペクト
比化されるにつれ、ＰＶＤ膜では電気抵抗が増加し、要
求に対応することが困難となってきた。
【０００７】そこで、バリア層を構成するＴｉ膜および
ＴｉＮ膜を、より良質の膜を形成することが期待できる
化学的蒸着（ＣＶＤ）で成膜することが行われている。
そして、ＣＶＤによりＴｉ膜を成膜する場合には、反応
ガスとしてＴｉＣｌ4（四塩化チタン）およびＨ2（水
素）が用いられ、ＴｉＮ膜を成膜する場合には、反応ガ
スとしてＴｉＣｌ4とＮＨ3（アンモニア）またはＭＭＨ
（モノメチルヒドラジン）とが用いられる。
ＴｉＮ膜を、より良質の膜を形成することが期待できる
化学的蒸着（ＣＶＤ）で成膜することが行われている。
そして、ＣＶＤによりＴｉ膜を成膜する場合には、反応
ガスとしてＴｉＣｌ4（四塩化チタン）およびＨ2（水
素）が用いられ、ＴｉＮ膜を成膜する場合には、反応ガ
スとしてＴｉＣｌ4とＮＨ3（アンモニア）またはＭＭＨ
（モノメチルヒドラジン）とが用いられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年益々デ
バイスの微細化が進み、ＳｉＯｘ絶縁膜に形成されるコ
ンタクトホールやビアホールが高アスペクト比されてい
るため、従来のＴｉＣｌ4 およびＨ2のガス系ではＣＶ
Ｄ−Ｔｉ膜を１００％以上の高ステップカバレージでホ
ール部位に形成することが困難となっている。
バイスの微細化が進み、ＳｉＯｘ絶縁膜に形成されるコ
ンタクトホールやビアホールが高アスペクト比されてい
るため、従来のＴｉＣｌ4 およびＨ2のガス系ではＣＶ
Ｄ−Ｔｉ膜を１００％以上の高ステップカバレージでホ
ール部位に形成することが困難となっている。
【０００９】一方、ブランケットプロセスの場合には、
ＳｉおよびＳｉＯ2膜のいずれにおいてもより低温でか
つ高成膜速度でＴｉ膜を成膜することが要求されるが、
この場合にも従来のプロセスでは必ずしも十分に要求が
満足されていないのが実状である。
ＳｉおよびＳｉＯ2膜のいずれにおいてもより低温でか
つ高成膜速度でＴｉ膜を成膜することが要求されるが、
この場合にも従来のプロセスでは必ずしも十分に要求が
満足されていないのが実状である。
【００１０】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであって、絶縁膜に形成された微細なホール部位に高
ステップカバレージでＴｉ膜を成膜することができるＣ
ＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法を提供することを目的とする。
また、ＳｉＯｘ絶縁膜およびホール部位のいずれも高い
成膜速度かつ低温で成膜することができるＣＶＤ−Ｔｉ
成膜方法を提供することを目的とする。さらに、高ステ
ップカバレージを要求される用途、ならびにＳｉＯｘ絶
縁膜およびホール部位のいずれも高い成膜速度かつ低温
で成膜することが要求される用途のいずれにも対応する
ことができるＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法を提供すること
を目的とする。
のであって、絶縁膜に形成された微細なホール部位に高
ステップカバレージでＴｉ膜を成膜することができるＣ
ＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法を提供することを目的とする。
また、ＳｉＯｘ絶縁膜およびホール部位のいずれも高い
成膜速度かつ低温で成膜することができるＣＶＤ−Ｔｉ
成膜方法を提供することを目的とする。さらに、高ステ
ップカバレージを要求される用途、ならびにＳｉＯｘ絶
縁膜およびホール部位のいずれも高い成膜速度かつ低温
で成膜することが要求される用途のいずれにも対応する
ことができるＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法を提供すること
を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第１発明は、Ｓｉ基板上またはその上のＳｉ膜上に
形成された、ホールを有する層間絶縁膜または絶縁膜に
ＣＶＤ−Ｔｉ膜を成膜する方法であって、チャンバー内
にＳｉ基板を装入する工程と、チャンバー内を所定の減
圧雰囲気にする工程と、チャンバー内にＴｉＣｌ4ガ
ス、Ｈ2ガス、Ａｒガスを導入する工程と、チャンバー
内にプラズマを生成して、Ｔｉ膜を成膜する工程とを具
備し、ホール部位に、層間絶縁膜または絶縁膜に対して
高選択比でＴｉ膜が成膜されるように、前記ガスの流
量、基板温度、チャンバー内圧力およびプラズマを形成
する際の投入電力を調整することを特徴とするＣＶＤ−
Ｔｉ膜の成膜方法を提供する。
に、第１発明は、Ｓｉ基板上またはその上のＳｉ膜上に
形成された、ホールを有する層間絶縁膜または絶縁膜に
ＣＶＤ−Ｔｉ膜を成膜する方法であって、チャンバー内
にＳｉ基板を装入する工程と、チャンバー内を所定の減
圧雰囲気にする工程と、チャンバー内にＴｉＣｌ4ガ
ス、Ｈ2ガス、Ａｒガスを導入する工程と、チャンバー
内にプラズマを生成して、Ｔｉ膜を成膜する工程とを具
備し、ホール部位に、層間絶縁膜または絶縁膜に対して
高選択比でＴｉ膜が成膜されるように、前記ガスの流
量、基板温度、チャンバー内圧力およびプラズマを形成
する際の投入電力を調整することを特徴とするＣＶＤ−
Ｔｉ膜の成膜方法を提供する。
【００１２】第２発明は、第１発明において、プラズマ
の状態をプラズマ分光法で測定した際に、ＴｉおよびＣ
ｌ2の発光分光が実質的に存在しない条件で成膜するこ
とを特徴とする請求項１に記載のＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜
方法を提供する。
の状態をプラズマ分光法で測定した際に、ＴｉおよびＣ
ｌ2の発光分光が実質的に存在しない条件で成膜するこ
とを特徴とする請求項１に記載のＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜
方法を提供する。
【００１３】第３発明は、第１発明または第２発明にお
いて、前記成膜の際における基板温度を５００℃以上、
投入電力を１００〜３００Ｗ、チャンバー内圧力を０．
５〜３．０Torrに設定することを特徴とするＣＶＤ−Ｔ
ｉ膜の成膜方法を提供する。
いて、前記成膜の際における基板温度を５００℃以上、
投入電力を１００〜３００Ｗ、チャンバー内圧力を０．
５〜３．０Torrに設定することを特徴とするＣＶＤ−Ｔ
ｉ膜の成膜方法を提供する。
【００１４】第４発明は、第１発明ないし第３発明のい
ずれかにおいて、ＴｉＣｌ4ガスと、Ｈ2ガスおよびＡｒ
ガスの合計量との流量比が１：１００〜１：３００であ
り、Ｈ2ガスとＡｒガスの流量比が１：１〜２：１であ
ることを特徴とするＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法を提供す
る。
ずれかにおいて、ＴｉＣｌ4ガスと、Ｈ2ガスおよびＡｒ
ガスの合計量との流量比が１：１００〜１：３００であ
り、Ｈ2ガスとＡｒガスの流量比が１：１〜２：１であ
ることを特徴とするＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法を提供す
る。
【００１５】第５発明は、Ｓｉ基板上またはその上のＳ
ｉ膜上に形成された、ホールを有する層間絶縁膜または
絶縁膜にＣＶＤ−Ｔｉ膜を成膜する方法であって、チャ
ンバー内にＳｉ基板を装入する工程と、チャンバー内を
所定の減圧雰囲気にする工程と、チャンバー内にＴｉＣ
ｌ4ガス、Ｈ2ガス、Ａｒガスを導入する工程と、チャン
バー内にプラズマを生成して、Ｔｉ膜を成膜する工程と
を具備し、層管絶縁膜または絶縁膜ならびにホール部位
のＳｉに同程度の成膜速度でＴｉ膜が成膜されるよう
に、前記ガスの流量、基板温度、チャンバー内圧力およ
びプラズマを形成する際の投入電力を調整することを特
徴とするＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法を提供する。
ｉ膜上に形成された、ホールを有する層間絶縁膜または
絶縁膜にＣＶＤ−Ｔｉ膜を成膜する方法であって、チャ
ンバー内にＳｉ基板を装入する工程と、チャンバー内を
所定の減圧雰囲気にする工程と、チャンバー内にＴｉＣ
ｌ4ガス、Ｈ2ガス、Ａｒガスを導入する工程と、チャン
バー内にプラズマを生成して、Ｔｉ膜を成膜する工程と
を具備し、層管絶縁膜または絶縁膜ならびにホール部位
のＳｉに同程度の成膜速度でＴｉ膜が成膜されるよう
に、前記ガスの流量、基板温度、チャンバー内圧力およ
びプラズマを形成する際の投入電力を調整することを特
徴とするＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法を提供する。
【００１６】第６発明は、第５発明において、前記成膜
の際における基板温度を３５０〜５５０℃、投入電力を
１００〜８００Ｗ、チャンバー内圧力を０．５〜３．０
Torrに設定することを特徴とするＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜
方法を提供する。
の際における基板温度を３５０〜５５０℃、投入電力を
１００〜８００Ｗ、チャンバー内圧力を０．５〜３．０
Torrに設定することを特徴とするＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜
方法を提供する。
【００１７】第７発明は、第５発明または第６発明にお
いて、ＴｉＣｌ4ガスと、Ｈ2ガスおよびＡｒガスの合計
量との流量比が１：３００〜１：４５０であり、Ｈ2ガ
スとＡｒガスの流量比が１：０．３〜１：２であること
を特徴とするＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法を提供する。
いて、ＴｉＣｌ4ガスと、Ｈ2ガスおよびＡｒガスの合計
量との流量比が１：３００〜１：４５０であり、Ｈ2ガ
スとＡｒガスの流量比が１：０．３〜１：２であること
を特徴とするＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法を提供する。
【００１８】第８発明は、Ｓｉ基板上またはその上のＳ
ｉ膜上に形成された、ホールを有する層間絶縁膜または
絶縁膜にＣＶＤ−Ｔｉ膜を成膜する方法であって、チャ
ンバー内にＳｉ基板を装入する工程と、チャンバー内を
所定の減圧雰囲気にする工程と、チャンバー内にＴｉＣ
ｌ4ガス、Ｈ2ガス、Ａｒガスを導入する工程と、チャン
バー内にプラズマを生成して、基板上にＴｉ膜を成膜す
る工程とを具備し、ＴｉＣｌ4ガスと、Ｈ2ガスおよびＡ
ｒガスの合計量との流量比、Ｈ2ガスとＡｒガスの流量
比、基板温度、チャンバー内圧力およびプラズマを形成
する際の投入電力を調整することにより、Ｔｉ膜の選択
比を制御することを特徴とするＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方
法を提供する。
ｉ膜上に形成された、ホールを有する層間絶縁膜または
絶縁膜にＣＶＤ−Ｔｉ膜を成膜する方法であって、チャ
ンバー内にＳｉ基板を装入する工程と、チャンバー内を
所定の減圧雰囲気にする工程と、チャンバー内にＴｉＣ
ｌ4ガス、Ｈ2ガス、Ａｒガスを導入する工程と、チャン
バー内にプラズマを生成して、基板上にＴｉ膜を成膜す
る工程とを具備し、ＴｉＣｌ4ガスと、Ｈ2ガスおよびＡ
ｒガスの合計量との流量比、Ｈ2ガスとＡｒガスの流量
比、基板温度、チャンバー内圧力およびプラズマを形成
する際の投入電力を調整することにより、Ｔｉ膜の選択
比を制御することを特徴とするＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方
法を提供する。
【００１９】本発明においては、Ｓｉ基板上またはその
上のＳｉ膜上に形成された、ホールを有する層間絶縁膜
または絶縁膜にＣＶＤ−Ｔｉ膜を成膜するにあたり、従
来のＴｉＣｌ4ガスおよびＨ2ガスに加えてＡｒガスを用
い、これらのガスのプラズマを生成させる。Ａｒガス
は、プラズマ生成の際に、成膜ガスであるＴｉＣｌ4ガ
スに対して、Ｈ2ガスとは異なる作用を及ぼす。すなわ
ち、図１に示すように、Ｈイオンは、ＴｉＣｌ4をＴｉ
Ｃｌ3 ＋ＨＣｌに分解する作用、および ＴｉＣｌ3 か
らＴｉ膜またはＴｉＳｉ膜が形成された後にＨＣｌを生
成する作用を有しており、一方、ＡｒイオンはＴｉＣｌ
4をＴｉＣｌ2 ＋Ｃｌ2に分解する作用およびＴｉＣｌ2
をＴｉ＋Ｃｌ2に分解する作用を有している。したがっ
て、Ａｒイオンの存在により成膜に寄与する成分が増加
し、成膜レートを上昇させることができるともに、Ａｒ
ガスおよびＨ2ガスの比率、およびこれらのＴｉＣｌ4ガ
スに対する比率、成膜温度、チャンバー内圧力、ならび
にプラズマを形成する際の投入電力を調整することによ
り、成膜速度および成膜の際の選択比を調節することが
できる。
上のＳｉ膜上に形成された、ホールを有する層間絶縁膜
または絶縁膜にＣＶＤ−Ｔｉ膜を成膜するにあたり、従
来のＴｉＣｌ4ガスおよびＨ2ガスに加えてＡｒガスを用
い、これらのガスのプラズマを生成させる。Ａｒガス
は、プラズマ生成の際に、成膜ガスであるＴｉＣｌ4ガ
スに対して、Ｈ2ガスとは異なる作用を及ぼす。すなわ
ち、図１に示すように、Ｈイオンは、ＴｉＣｌ4をＴｉ
Ｃｌ3 ＋ＨＣｌに分解する作用、および ＴｉＣｌ3 か
らＴｉ膜またはＴｉＳｉ膜が形成された後にＨＣｌを生
成する作用を有しており、一方、ＡｒイオンはＴｉＣｌ
4をＴｉＣｌ2 ＋Ｃｌ2に分解する作用およびＴｉＣｌ2
をＴｉ＋Ｃｌ2に分解する作用を有している。したがっ
て、Ａｒイオンの存在により成膜に寄与する成分が増加
し、成膜レートを上昇させることができるともに、Ａｒ
ガスおよびＨ2ガスの比率、およびこれらのＴｉＣｌ4ガ
スに対する比率、成膜温度、チャンバー内圧力、ならび
にプラズマを形成する際の投入電力を調整することによ
り、成膜速度および成膜の際の選択比を調節することが
できる。
【００２０】第１発明においては、このような条件を調
整することにより、ホール部位に、層間絶縁膜または絶
縁膜に対して高選択比でＴｉ膜が成膜されるようにす
る。すなわち、層間絶縁膜または絶縁膜におけるＴｉ膜
の成膜速度よりも、ホール内のＳｉにおけるＴｉの成膜
速度を十分に大きくする。これにより、ホールの入口に
堆積するＴｉ膜を少なくし、ホール内にＴｉ膜を十分に
堆積させることができる。すなわち、ステップカバレー
ジを１００％以上にすることができる。
整することにより、ホール部位に、層間絶縁膜または絶
縁膜に対して高選択比でＴｉ膜が成膜されるようにす
る。すなわち、層間絶縁膜または絶縁膜におけるＴｉ膜
の成膜速度よりも、ホール内のＳｉにおけるＴｉの成膜
速度を十分に大きくする。これにより、ホールの入口に
堆積するＴｉ膜を少なくし、ホール内にＴｉ膜を十分に
堆積させることができる。すなわち、ステップカバレー
ジを１００％以上にすることができる。
【００２１】この場合に、以下の反応が優勢であれば選
択比を高くすることができる。ＴｉＣｌ4＋Ｈ2＋Ｓｉ2
→ＴｉＳｉ2＋４ＨＣｌこのような反応を有効に生じさ
せるためには、第２発明のように、プラズマの状態をプ
ラズマ分光法で測定した際に、ＴｉおよびＣｌ2の発光
分光が実質的に存在しない条件で成膜することが好まし
い。
択比を高くすることができる。ＴｉＣｌ4＋Ｈ2＋Ｓｉ2
→ＴｉＳｉ2＋４ＨＣｌこのような反応を有効に生じさ
せるためには、第２発明のように、プラズマの状態をプ
ラズマ分光法で測定した際に、ＴｉおよびＣｌ2の発光
分光が実質的に存在しない条件で成膜することが好まし
い。
【００２２】具体的には、第３発明のように、基板温度
を５００℃以上、投入電力を１００〜３００Ｗ、チャン
バー内圧力を０．５〜３．０Torrに設定することによ
り、また、第４発明のように、ＴｉＣｌ4ガスと、Ｈ2ガ
スおよびＡｒガスの合計量との比を１：１００〜１：３
００、Ｈ2ガスとＡｒガスの流量比を１：１〜２：１と
することにより、このような反応を優勢にすることが可
能となる。
を５００℃以上、投入電力を１００〜３００Ｗ、チャン
バー内圧力を０．５〜３．０Torrに設定することによ
り、また、第４発明のように、ＴｉＣｌ4ガスと、Ｈ2ガ
スおよびＡｒガスの合計量との比を１：１００〜１：３
００、Ｈ2ガスとＡｒガスの流量比を１：１〜２：１と
することにより、このような反応を優勢にすることが可
能となる。
【００２３】一方、第５発明においては、上述のＡｒガ
スおよびＨ2ガスの比率、およびこれらのＴｉＣｌ4ガス
に対する比率、成膜温度、チャンバー内圧力、ならびに
プラズマを形成する際の投入電力を調整することによ
り、層間絶縁膜または絶縁膜ならびにホール部位のＳｉ
に同程度の成膜速度でＴｉ膜が成膜されるようにする。
この場合に、Ａｒガスの存在により高成膜速度でかつ低
温で成膜することができ、ブランケットプロセスに適し
たものとなる。
スおよびＨ2ガスの比率、およびこれらのＴｉＣｌ4ガス
に対する比率、成膜温度、チャンバー内圧力、ならびに
プラズマを形成する際の投入電力を調整することによ
り、層間絶縁膜または絶縁膜ならびにホール部位のＳｉ
に同程度の成膜速度でＴｉ膜が成膜されるようにする。
この場合に、Ａｒガスの存在により高成膜速度でかつ低
温で成膜することができ、ブランケットプロセスに適し
たものとなる。
【００２４】この場合に、以下の反応が優勢であれば、
このような成膜が可能となる。 ＴｉＣｌ4＋Ｈ2→Ｔｉ＋２Ｃｌ2＋Ｈ2 または ＴｉＣｌ4＋Ｈ2→Ｔｉ＋Ｃｌ2＋２ＨＣｌ 具体的には、第６発明のように、基板温度を３５０〜５
５０℃、投入電力を１００〜８００Ｗ、チャンバー内圧
力を０．５〜３．０Torrに設定することにより、また、
ＴｉＣｌ4ガスと、Ｈ2ガスおよびＡｒガスの合計量との
流量比を１：３００〜１：４５０とし、Ｈ2ガスとＡｒ
ガスの流量比を１：０．３〜１：２とすることにより、
このような反応を優勢にすることが可能となる。
このような成膜が可能となる。 ＴｉＣｌ4＋Ｈ2→Ｔｉ＋２Ｃｌ2＋Ｈ2 または ＴｉＣｌ4＋Ｈ2→Ｔｉ＋Ｃｌ2＋２ＨＣｌ 具体的には、第６発明のように、基板温度を３５０〜５
５０℃、投入電力を１００〜８００Ｗ、チャンバー内圧
力を０．５〜３．０Torrに設定することにより、また、
ＴｉＣｌ4ガスと、Ｈ2ガスおよびＡｒガスの合計量との
流量比を１：３００〜１：４５０とし、Ｈ2ガスとＡｒ
ガスの流量比を１：０．３〜１：２とすることにより、
このような反応を優勢にすることが可能となる。
【００２５】第８発明においては、チャンバー内にＴｉ
Ｃｌ4ガスおよびＨ2ガスに加えて、Ａｒガスを導入し、
ＴｉＣｌ4ガスと、Ｈ2ガスおよびＡｒガスの合計量との
流量比、Ｈ2ガスとＡｒガスの流量比、基板温度、チャ
ンバー内圧力およびプラズマを形成する際の投入電力を
調整することにより、Ｔｉ膜の選択比を制御するので、
同一の装置でかつ同一のガス種で、ステップカバレージ
が要求されるプロセスおよびブランケットプロセスのい
ずれにも対応することができる。
Ｃｌ4ガスおよびＨ2ガスに加えて、Ａｒガスを導入し、
ＴｉＣｌ4ガスと、Ｈ2ガスおよびＡｒガスの合計量との
流量比、Ｈ2ガスとＡｒガスの流量比、基板温度、チャ
ンバー内圧力およびプラズマを形成する際の投入電力を
調整することにより、Ｔｉ膜の選択比を制御するので、
同一の装置でかつ同一のガス種で、ステップカバレージ
が要求されるプロセスおよびブランケットプロセスのい
ずれにも対応することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の実施の形態について詳細に説明する。図２は、本発
明の実施に用いられるＴｉ成膜装置の一例を示す断面図
である。この成膜装置は、気密に構成された略円筒状の
チャンバー１を有しており、その中には被処理体である
ＳｉウエハＷを水平に支持するためのサセプター２がそ
の中央を昇降可能な円筒状の支持部材３により支持され
た状態で配置されている。また、サセプター２にはヒー
ター４が埋め込まれており、このヒーター５は図示しな
い電源から給電されることにより被処理体であるＳｉウ
エハＷを所定の温度に加熱する。
明の実施の形態について詳細に説明する。図２は、本発
明の実施に用いられるＴｉ成膜装置の一例を示す断面図
である。この成膜装置は、気密に構成された略円筒状の
チャンバー１を有しており、その中には被処理体である
ＳｉウエハＷを水平に支持するためのサセプター２がそ
の中央を昇降可能な円筒状の支持部材３により支持され
た状態で配置されている。また、サセプター２にはヒー
ター４が埋め込まれており、このヒーター５は図示しな
い電源から給電されることにより被処理体であるＳｉウ
エハＷを所定の温度に加熱する。
【００２７】チャンバー１の上端部分には、シャワーヘ
ッド１０がサセプター２に支持された半導体ウエハＷと
対向するように設けられており、そのウエハＷと対向す
る下面には多数のガス吐出孔１０ａが形成されている。
シャワーヘッド１０の内部には空間１１が形成されてお
り、その中に多数の孔が形成された分散板１２が水平に
設けられている。シャワーヘッド１０の上部には、その
中にガスを導入するガス導入口１３が形成されており、
このガス導入口１３にはガス供給管１５が接続されてい
る。
ッド１０がサセプター２に支持された半導体ウエハＷと
対向するように設けられており、そのウエハＷと対向す
る下面には多数のガス吐出孔１０ａが形成されている。
シャワーヘッド１０の内部には空間１１が形成されてお
り、その中に多数の孔が形成された分散板１２が水平に
設けられている。シャワーヘッド１０の上部には、その
中にガスを導入するガス導入口１３が形成されており、
このガス導入口１３にはガス供給管１５が接続されてい
る。
【００２８】ガス供給管１５には、Ｈ2ガス源１６、Ａ
ｒガス源１７、ＴｉＣｌ4ガス源１８が接続されてお
り、これらガス源から各ガスがガス供給管１５およびシ
ャワーヘッド１０を通ってチャンバー１内に供給され、
ＳｉウエハＷにＴｉ膜が成膜される。なお、各ガス源に
接続される配管には、いずれもバルブ１９およびマスフ
ローコントローラー２０が設けられている。
ｒガス源１７、ＴｉＣｌ4ガス源１８が接続されてお
り、これらガス源から各ガスがガス供給管１５およびシ
ャワーヘッド１０を通ってチャンバー１内に供給され、
ＳｉウエハＷにＴｉ膜が成膜される。なお、各ガス源に
接続される配管には、いずれもバルブ１９およびマスフ
ローコントローラー２０が設けられている。
【００２９】シャワーヘッド１０にはマッチング回路２
２を介して高周波電源２３が接続されており、この高周
波電源２３からシャワーヘッド１０に高周波電力が印加
され得るようになっている。この高周波電力により、チ
ャンバー１内に成膜ガスのプラズマが形成される。な
お、シャワーヘッド１０とチャンバー１との間は、絶縁
部材１４により電気的に絶縁されており、チャンバー１
は接地されている。
２を介して高周波電源２３が接続されており、この高周
波電源２３からシャワーヘッド１０に高周波電力が印加
され得るようになっている。この高周波電力により、チ
ャンバー１内に成膜ガスのプラズマが形成される。な
お、シャワーヘッド１０とチャンバー１との間は、絶縁
部材１４により電気的に絶縁されており、チャンバー１
は接地されている。
【００３０】チャンバー１の底壁には、排気ポート８が
設けられており、この排気ポート８にはチャンバー１内
を排気するための排気系９が接続されている。また、チ
ャンバー１の側壁下部にはウエハＷの搬入出口２４が設
けられており、この搬入出口２４はゲートバルブ２５に
より開閉可能となっている。ウエハＷの搬入出はサセプ
タ２を下降させた状態で行われる。
設けられており、この排気ポート８にはチャンバー１内
を排気するための排気系９が接続されている。また、チ
ャンバー１の側壁下部にはウエハＷの搬入出口２４が設
けられており、この搬入出口２４はゲートバルブ２５に
より開閉可能となっている。ウエハＷの搬入出はサセプ
タ２を下降させた状態で行われる。
【００３１】このような成膜装置により、Ｔｉ膜を成膜
するためには、ゲートバルブ２５を開にしてチャンバー
１内にＳｉウエハＷを装入してサセプタ２上に載置し、
ヒーター４によりＳｉウエハＷを加熱しながら排気系９
の真空ポンプにより真空引きして高真空状態にし、引き
続き、ＴｉＣｌ4ガス、Ｈ2ガス、ＡｒガスＮ2ガスを導
入するとともに、高周波電源２３から高周波電力を印加
することによりプラズマを生成させる。
するためには、ゲートバルブ２５を開にしてチャンバー
１内にＳｉウエハＷを装入してサセプタ２上に載置し、
ヒーター４によりＳｉウエハＷを加熱しながら排気系９
の真空ポンプにより真空引きして高真空状態にし、引き
続き、ＴｉＣｌ4ガス、Ｈ2ガス、ＡｒガスＮ2ガスを導
入するとともに、高周波電源２３から高周波電力を印加
することによりプラズマを生成させる。
【００３２】ここで、Ｔｉ膜を形成する対象としては、
図３の（ａ）に示すように、Ｓｉ基板４１上に絶縁膜と
してＳｉＯ2膜４２が形成され、そこにコンタクトホー
ル４３が形成されたもの、および図３の（ｂ）に示すよ
うに、Ｓｉ基板４１に形成されたポリＳｉ膜４４の上に
層間絶縁膜としてＳｉＯ2膜４５が形成され、そこにビ
アホール４６が形成されたものが例示される。
図３の（ａ）に示すように、Ｓｉ基板４１上に絶縁膜と
してＳｉＯ2膜４２が形成され、そこにコンタクトホー
ル４３が形成されたもの、および図３の（ｂ）に示すよ
うに、Ｓｉ基板４１に形成されたポリＳｉ膜４４の上に
層間絶縁膜としてＳｉＯ2膜４５が形成され、そこにビ
アホール４６が形成されたものが例示される。
【００３３】このようなコンタクトホール４３の底部ま
たはビアホール４６の底部に１００％以上の高ステップ
カバレージでＴｉ膜を成膜する必要がある場合には、Ｓ
ｉＯ2に対するＳｉのＴｉ膜成膜の際の選択比が高くな
る条件で成膜を行う。すなわち、ＳｉＯ2膜におけるＴ
ｉ膜の成膜速度よりも、ホール内のＳｉにおけるＴｉの
成膜速度を十分に大きくする。これにより、ホールの入
口に堆積するＴｉ膜を少なくし、ホール内にＴｉ膜を１
００％を超えるステップカバレージで成膜することがで
きる。
たはビアホール４６の底部に１００％以上の高ステップ
カバレージでＴｉ膜を成膜する必要がある場合には、Ｓ
ｉＯ2に対するＳｉのＴｉ膜成膜の際の選択比が高くな
る条件で成膜を行う。すなわち、ＳｉＯ2膜におけるＴ
ｉ膜の成膜速度よりも、ホール内のＳｉにおけるＴｉの
成膜速度を十分に大きくする。これにより、ホールの入
口に堆積するＴｉ膜を少なくし、ホール内にＴｉ膜を１
００％を超えるステップカバレージで成膜することがで
きる。
【００３４】この場合に、以下の反応が優勢であれば選
択比を高くすることができる。ＴｉＣｌ4＋２Ｈ2＋Ｓｉ
2→ＴｉＳｉ2＋４ＨＣｌこのような反応を有効に生じさ
せるためには、プラズマの状態をプラズマ分光法で測定
した際に、ＴｉおよびＣｌ2の発光分光が実質的に存在
しない条件で成膜すればよい。
択比を高くすることができる。ＴｉＣｌ4＋２Ｈ2＋Ｓｉ
2→ＴｉＳｉ2＋４ＨＣｌこのような反応を有効に生じさ
せるためには、プラズマの状態をプラズマ分光法で測定
した際に、ＴｉおよびＣｌ2の発光分光が実質的に存在
しない条件で成膜すればよい。
【００３５】この際の条件としては、ウエハ温度を５０
０℃以上、好ましくは５５０℃以上、高周波電源への投
入電力を１００〜３００Ｗ、チャンバー内圧力を０．５
〜３．０Torrに設定し、また、ＴｉＣｌ4ガスと、Ｈ2ガ
スおよびＡｒガスの合計量との比を１：１００〜１：３
００、Ｈ2ガスとＡｒガスの流量比を１：１〜１：２と
することが好ましい。具体的なガス流量としては、Ｈ2
ガス流量：５００〜２０００ｓｃｃｍ、Ａｒガス流量：
５００〜１０００ｓｃｃｍ、ＴｉＣｌ4ガス流量：１０
ｓｃｃｍが好ましい。
０℃以上、好ましくは５５０℃以上、高周波電源への投
入電力を１００〜３００Ｗ、チャンバー内圧力を０．５
〜３．０Torrに設定し、また、ＴｉＣｌ4ガスと、Ｈ2ガ
スおよびＡｒガスの合計量との比を１：１００〜１：３
００、Ｈ2ガスとＡｒガスの流量比を１：１〜１：２と
することが好ましい。具体的なガス流量としては、Ｈ2
ガス流量：５００〜２０００ｓｃｃｍ、Ａｒガス流量：
５００〜１０００ｓｃｃｍ、ＴｉＣｌ4ガス流量：１０
ｓｃｃｍが好ましい。
【００３６】一例として、ウエハ温度：５８０℃、チャ
ンバー内圧力：１．０Torr、高周波電源（１３．５６Ｍ
Ｈｚ）への投入電力：２００Ｗ、Ｈ2ガス流量：１００
０ｓｃｃｍ、Ａｒガス流量：１０００ｓｃｃｍ、ＴｉＣ
ｌ4ガス流量：１０ｓｃｃｍの条件でＴｉの成膜を行っ
た結果、図４に示すような選択比の高い成膜を行うこと
ができた。その際の成膜状態を図５のＳＥＭ写真で示
す。この写真で示すように、ホールの中に高ステップカ
バレージでＴｉ膜が形成されているのがわかる。
ンバー内圧力：１．０Torr、高周波電源（１３．５６Ｍ
Ｈｚ）への投入電力：２００Ｗ、Ｈ2ガス流量：１００
０ｓｃｃｍ、Ａｒガス流量：１０００ｓｃｃｍ、ＴｉＣ
ｌ4ガス流量：１０ｓｃｃｍの条件でＴｉの成膜を行っ
た結果、図４に示すような選択比の高い成膜を行うこと
ができた。その際の成膜状態を図５のＳＥＭ写真で示
す。この写真で示すように、ホールの中に高ステップカ
バレージでＴｉ膜が形成されているのがわかる。
【００３７】一方、ＳｉＯ2膜およびホールの中のＳｉ
に同程度の成膜速度でＴｉ膜を成膜する必要がある場合
にも、上記条件を調整することにより達成することがで
きる。この場合に、Ａｒガスの存在により高成膜速度で
かつ低温で成膜することができ、ブランケットプロセス
に適したものとなる。このような成膜は、以下の反応を
優勢にすることにより可能となる。 ＴｉＣｌ4＋Ｈ2→Ｔｉ＋２Ｃｌ2＋Ｈ2 または ＴｉＣｌ4＋Ｈ2→Ｔｉ＋Ｃｌ2＋２ＨＣｌ
に同程度の成膜速度でＴｉ膜を成膜する必要がある場合
にも、上記条件を調整することにより達成することがで
きる。この場合に、Ａｒガスの存在により高成膜速度で
かつ低温で成膜することができ、ブランケットプロセス
に適したものとなる。このような成膜は、以下の反応を
優勢にすることにより可能となる。 ＴｉＣｌ4＋Ｈ2→Ｔｉ＋２Ｃｌ2＋Ｈ2 または ＴｉＣｌ4＋Ｈ2→Ｔｉ＋Ｃｌ2＋２ＨＣｌ
【００３８】この際の条件としては、ウエハ温度を３５
０〜５５０℃、投入電力を１００〜８００Ｗ、チャンバ
ー内圧力を０．５〜３．０Torrに設定し、また、ＴｉＣ
ｌ4ガスと、Ｈ2ガスおよびＡｒガスの合計量との比を
１：３００〜１：４５０であり、Ｈ2ガスとＡｒガスの
流量比を１：０．３〜１：２とすることが好ましい。具
体的なガス流量としては、Ｈ2ガス流量：１０００〜３
５００ｓｃｃｍ、Ａｒガス流量：１０００〜２０００ｓ
ｃｃｍ、ＴｉＣｌ4ガス流量：１０ｓｃｃｍが好まし
い。
０〜５５０℃、投入電力を１００〜８００Ｗ、チャンバ
ー内圧力を０．５〜３．０Torrに設定し、また、ＴｉＣ
ｌ4ガスと、Ｈ2ガスおよびＡｒガスの合計量との比を
１：３００〜１：４５０であり、Ｈ2ガスとＡｒガスの
流量比を１：０．３〜１：２とすることが好ましい。具
体的なガス流量としては、Ｈ2ガス流量：１０００〜３
５００ｓｃｃｍ、Ａｒガス流量：１０００〜２０００ｓ
ｃｃｍ、ＴｉＣｌ4ガス流量：１０ｓｃｃｍが好まし
い。
【００３９】一例として、ウエハ温度：５５０℃、チャ
ンバー内圧力：１．０Torr、高周波電源（１３．５６Ｍ
Ｈｚ）への投入電力：５００Ｗ、Ｈ2ガス流量：２００
０ｓｃｃｍ、Ａｒガス流量：１０００ｓｃｃｍ、ＴｉＣ
ｌ4ガス流量：１０ｓｃｃｍの条件でＴｉの成膜を行っ
た結果、図６に示すようにＳｉＯ2膜およびホールの中
のＳｉに同程度の高成膜速度で成膜を行うことができ
た。その際の成膜状態を図７のＳＥＭ写真で示す。この
写真で示すように、ホールの外側、側面および底部に同
程度の厚さのＴｉ膜が形成されているのがわかる。
ンバー内圧力：１．０Torr、高周波電源（１３．５６Ｍ
Ｈｚ）への投入電力：５００Ｗ、Ｈ2ガス流量：２００
０ｓｃｃｍ、Ａｒガス流量：１０００ｓｃｃｍ、ＴｉＣ
ｌ4ガス流量：１０ｓｃｃｍの条件でＴｉの成膜を行っ
た結果、図６に示すようにＳｉＯ2膜およびホールの中
のＳｉに同程度の高成膜速度で成膜を行うことができ
た。その際の成膜状態を図７のＳＥＭ写真で示す。この
写真で示すように、ホールの外側、側面および底部に同
程度の厚さのＴｉ膜が形成されているのがわかる。
【００４０】以上のように、チャンバー１内にＴｉＣｌ
4ガスおよびＨ2ガスに加えて、Ａｒガスを導入し、Ｔｉ
Ｃｌ4ガスと、Ｈ2ガスおよびＡｒガスの合計量との流量
比、Ｈ2ガスとＡｒガスの流量比、ウエハ温度、チャン
バー内圧力および高周波電源への投入電力を調整するこ
とにより、Ｔｉ膜の選択比を制御することができるの
で、同一の装置でかつ同一のガス種で、ステップカバレ
ージが要求されるプロセスおよびブランケットプロセス
のいずれにも対応することが可能となる。
4ガスおよびＨ2ガスに加えて、Ａｒガスを導入し、Ｔｉ
Ｃｌ4ガスと、Ｈ2ガスおよびＡｒガスの合計量との流量
比、Ｈ2ガスとＡｒガスの流量比、ウエハ温度、チャン
バー内圧力および高周波電源への投入電力を調整するこ
とにより、Ｔｉ膜の選択比を制御することができるの
で、同一の装置でかつ同一のガス種で、ステップカバレ
ージが要求されるプロセスおよびブランケットプロセス
のいずれにも対応することが可能となる。
【００４１】このようにしてＴｉ膜を成膜した後、Ｔｉ
Ｃｌ4ガス、Ａｒガス、ＮＨ３ガス、ＭＭＨガスを導入
してＴｉ膜の上にＴｉＮ膜を形成して２層構造のバリア
層とし、その後、Ａｌ等の配線金属を成膜する。
Ｃｌ4ガス、Ａｒガス、ＮＨ３ガス、ＭＭＨガスを導入
してＴｉ膜の上にＴｉＮ膜を形成して２層構造のバリア
層とし、その後、Ａｌ等の配線金属を成膜する。
【００４２】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れることなく種々変形可能である。例えば、上記実施の
形態では、ＴｉＣｌ4ガス、Ｈ2ガスおよびＡｒガスを用
いたが、他のガスが含まれていてもよい。また、製造条
件についても上記条件に限るものではなく、所望のＴｉ
膜が形成されるよう適宜設定すればよい。
れることなく種々変形可能である。例えば、上記実施の
形態では、ＴｉＣｌ4ガス、Ｈ2ガスおよびＡｒガスを用
いたが、他のガスが含まれていてもよい。また、製造条
件についても上記条件に限るものではなく、所望のＴｉ
膜が形成されるよう適宜設定すればよい。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
Ｓｉ基板上またはその上のＳｉ膜上に形成された、ホー
ルを有するＳｉＯｘ膜にＣＶＤ−Ｔｉ膜を成膜するにあ
たり、従来のＴｉＣｌ4ガスおよびＨ2ガスに加えてＡｒ
ガスを用い、これらのガスのプラズマを生成させてＴｉ
膜の成膜を行うので、Ａｒイオンの存在により成膜に寄
与する成分が増加し、成膜レートを上昇させることがで
きるともに、ＡｒガスおよびＨ2ガスの比率、およびこ
れらのＴｉＣｌ4ガスに対する比率、成膜温度、チャン
バー内圧力、ならびにプラズマを形成する際の投入電力
を調整することにより、成膜速度および成膜の際の選択
比を調節することができる。したがって、ホール部位に
ＳｉＯｘ膜に対して高選択比でＴｉ膜が成膜されるよう
にすることができるし、ＳｉＯｘ膜およびホール部位の
Ｓｉに同程度の成膜速度でＴｉ膜が成膜されるようにす
ることもできる。
Ｓｉ基板上またはその上のＳｉ膜上に形成された、ホー
ルを有するＳｉＯｘ膜にＣＶＤ−Ｔｉ膜を成膜するにあ
たり、従来のＴｉＣｌ4ガスおよびＨ2ガスに加えてＡｒ
ガスを用い、これらのガスのプラズマを生成させてＴｉ
膜の成膜を行うので、Ａｒイオンの存在により成膜に寄
与する成分が増加し、成膜レートを上昇させることがで
きるともに、ＡｒガスおよびＨ2ガスの比率、およびこ
れらのＴｉＣｌ4ガスに対する比率、成膜温度、チャン
バー内圧力、ならびにプラズマを形成する際の投入電力
を調整することにより、成膜速度および成膜の際の選択
比を調節することができる。したがって、ホール部位に
ＳｉＯｘ膜に対して高選択比でＴｉ膜が成膜されるよう
にすることができるし、ＳｉＯｘ膜およびホール部位の
Ｓｉに同程度の成膜速度でＴｉ膜が成膜されるようにす
ることもできる。
【図１】本発明において用いるガスのプラズマ中での反
応を示す図。
応を示す図。
【図２】本発明に係るＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法を実施
するための成膜装置の一例を示す断面図。
するための成膜装置の一例を示す断面図。
【図３】本発明が適用されるＳｉウエハを示す断面図。
【図４】高選択比プロセスにおけるＴｉ膜の成膜時間と
膜厚との関係をＳｉ上とＳｉＯ2上とで比較して示す
図。
膜厚との関係をＳｉ上とＳｉＯ2上とで比較して示す
図。
【図５】高選択比プロセスにおけるＴｉ膜の成膜状態を
示す電子顕微鏡写真。
示す電子顕微鏡写真。
【図６】ブランケットプロセスにおけるＴｉ膜の成膜時
間と膜厚との関係をＳｉ上とＳｉＯ2とで比較して示す
図。
間と膜厚との関係をＳｉ上とＳｉＯ2とで比較して示す
図。
【図７】ブランケットプロセスにおけるＴｉ膜の成膜状
態を示す電子顕微鏡写真。
態を示す電子顕微鏡写真。
１……チャンバー ２……サセプタ ４……ヒーター １０……シャワーヘッド １３……プリクリーニング装置 １４……絶縁部材 １５……ガス配管 １６……Ｈ2ガス源 １７……Ａｒガス源 １８……ＴｉＣｌ4ガス源 ２３……高周波電源 ４１……Ｓｉ基板 ４２，４５……ＳｉＯ2膜 ４４……ポリＳｉ膜 ４３，４６……ホール Ｗ……Ｓｉウエハ
Claims (8)
- 【請求項１】 Ｓｉ基板上またはその上のＳｉ膜上に形
成された、ホールを有する層間絶縁膜または絶縁膜にＣ
ＶＤ−Ｔｉ膜を成膜する方法であって、 チャンバー内にＳｉ基板を装入する工程と、 チャンバー内を所定の減圧雰囲気にする工程と、 チャンバー内にＴｉＣｌ4ガス、Ｈ2ガス、Ａｒガスを導
入する工程と、 チャンバー内にプラズマを生成して、Ｔｉ膜を成膜する
工程とを具備し、 ホール部位に、層間絶縁膜または絶縁膜に対して高選択
比でＴｉ膜が成膜されるように、前記ガスの流量、基板
温度、チャンバー内圧力およびプラズマを形成する際の
投入電力を調整することを特徴とするＣＶＤ−Ｔｉ膜の
成膜方法。 - 【請求項２】 プラズマの状態をプラズマ分光法で測定
した際に、ＴｉおよびＣｌ2の発光分光が実質的に存在
しない条件で成膜することを特徴とする請求項１に記載
のＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法。 - 【請求項３】 前記成膜の際における基板温度を５００
℃以上、投入電力を１００〜３００Ｗ、チャンバー内圧
力を０．５〜３．０Torrに設定することを特徴とする請
求項１または請求項２に記載のＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方
法。 - 【請求項４】 ＴｉＣｌ4ガスと、Ｈ2ガスおよびＡｒガ
スの合計量との流量比が１：１００〜１：３００であ
り、Ｈ2ガスとＡｒガスの流量比が１：１〜２：１であ
ることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか
１項に記載のＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法。 - 【請求項５】 Ｓｉ基板上またはその上のＳｉ膜上に形
成された、ホールを有する層間絶縁膜または絶縁膜にＣ
ＶＤ−Ｔｉ膜を成膜する方法であって、 チャンバー内にＳｉ基板を装入する工程と、 チャンバー内を所定の減圧雰囲気にする工程と、 チャンバー内にＴｉＣｌ4ガス、Ｈ2ガス、Ａｒガスを導
入する工程と、 チャンバー内にプラズマを生成して、Ｔｉ膜を成膜する
工程と を具備し、 層管絶縁膜または絶縁膜ならびにホール部位のＳｉに同
程度の成膜速度でＴｉ膜が成膜されるように、前記ガス
の流量、基板温度、チャンバー内圧力およびプラズマを
形成する際の投入電力を調整することを特徴とするＣＶ
Ｄ−Ｔｉ膜の成膜方法。 - 【請求項６】 前記成膜の際における基板温度を３５０
〜５５０℃、投入電力を１００〜８００Ｗ、チャンバー
内圧力を０．５〜３．０Torrに設定することを特徴とす
る請求項５に記載のＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法。 - 【請求項７】 ＴｉＣｌ4ガスと、Ｈ2ガスおよびＡｒガ
スの合計量との流量比が１：３００〜１：４５０であ
り、Ｈ2ガスとＡｒガスの流量比が１：０．３〜１：２
であることを特徴とする請求項５または請求項６のいず
れか１項に記載のＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法。 - 【請求項８】 Ｓｉ基板上またはその上のＳｉ膜上に形
成された、ホールを有する層間絶縁膜または絶縁膜にＣ
ＶＤ−Ｔｉ膜を成膜する方法であって、 チャンバー内にＳｉ基板を装入する工程と、 チャンバー内を所定の減圧雰囲気にする工程と、 チャンバー内にＴｉＣｌ4ガス、Ｈ2ガス、Ａｒガスを導
入する工程と、 チャンバー内にプラズマを生成して、基板上にＴｉ膜を
成膜する工程とを具備し、 ＴｉＣｌ4ガスと、Ｈ2ガスおよびＡｒガスの合計量との
流量比、Ｈ2ガスとＡｒガスの流量比、基板温度、チャ
ンバー内圧力およびプラズマを形成する際の投入電力を
調整することにより、Ｔｉ膜の選択比を制御することを
特徴とするＣＶＤ−Ｔｉ膜の成膜方法。
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