KR20000070666A - 경로 균일 도포에 사용하는, 티타늄 상에 질화티타늄 막의 저온 플라즈마 화학 증착법 - Google Patents

경로 균일 도포에 사용하는, 티타늄 상에 질화티타늄 막의 저온 플라즈마 화학 증착법 Download PDF

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Abstract

티타늄 및 질화 티타늄 막 스택은 티타늄 테트라클로라이드 및 하이드로겐의 플라즈마 화학 증착법을 사용하여 티타늄의 막을 기판 상에 침착함으로서 감소된 량의 불순물과 함께 형성될 수 있다. 그 후 상기 막은 티타늄 막의 클로라인 용량을 상당히 감소시키는 하이드로겐 및 아르곤 플라즈마에 노출된다. 그 후 상기 티타늄 막은 얇은 질화 티타늄 막을 형성하는 암모니아 플라즈마에 노출될 수 있으며, 그 후 얇은 질화 티타늄 막은 티타늄 테트라클로라이드 및 암모니아의 플라즈마 화학 증착법을 사용하여 두꺼운 질화 티타늄 막으로 코팅된다. 상기 하이드로겐 및 아르곤 아닐은 티타늄 막의 클로라인 용량과 특히 기판이 알루미늄을 포함할 때 티타늄 기판에서의 클로라인 용량을 상당히 감소시킨다. 이것은 형성된 제품의 전체적인 신뢰도를 향상시킨다.

Description

경로 균일 도포에 사용하는, 티타늄 상에 질화티타늄 막의 저온 플라즈마 화학 증착법 {METHOD OF LOW TEMPERATURE PLASMA ENHANCED CHEMICAL VAPOR DEPOSITION OF TiN FILM OVER TITANIUM FOR USE IN VIA LEVEL APPLICATIONS}
화학 증착법은 경로 균일 도포에 사용될 수 있는 티타늄 및 질화 티타늄 막 스택을 형성하기 위하여 현재 사용된다. 처음으로 티타늄 막을 침착하는 몇 가지 방법이 있으며, 이는 스퍼터 및 화학 증착법을 포함한다. 화학 증착법에서, 티타늄 전계물, 전형적으로 티타늄 테트라클로라이드 또는 다른 티타늄 테트라할라이드는 기판 상에 그 후 침착되는 원소 티타늄을 형성하도록 활성화된다. 플라즈마는 또한 티타늄을 여기시키기 위하여 사용될 수 있다. 이 방법에서, 예컨데 티타늄 테트라클로라이드 및 하이드로겐과 함께, 플라즈마는 RF에너지를 사용하는 플라즈마로 형성된다. 그 후 상기 플라즈마는 기판 상에 유도되고 상기 티타늄이 상기 기판 상에 형성된다.
화학 증착법 또는 티타늄 할라이드의 플라즈마 화학 증착법을 사용하는 티타늄의 침착과 관련된 하나의 문제점은 상기 티타늄의 표면상에 잔류 할라이드 원자가 존재한다는 것이다. 특히 상기 티타늄이 알루미늄 상에 침착될 때, 상기 할라이드는 높은 저항을 가지는 알루미늄 할라이드를 형성하는 알루미늄과 반응할 수 있다. 이것은 경로 균일 도포에 중요한 문제점이다. 이것은 형성된 제품의 실시가능성, 신뢰성 및 내구성에 영향을 미친다.
본 발명의 목적은 할라이드 불순물이 최소화되도록 경로 균일 도포에 티타늄 및 질화 티타늄 스택을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 방법을 실시하는데 사용된 침전챔버의 부분 측 단면도.
도 2는 H2및 Ar 플라즈마 처리없이 형성된 Ti 및 TiN 적층 막의 AES 깊이 프로파일의 도면.
도 3은 H2및 Ar 플라즈마에 노출된 Ti 막의 AES 깊이 프로파일의 도면
차례로, 본 발명은 할라이드 불순물이, 티타늄 테트라할라이드의 플라즈마 화학 증착법에 의해 티타늄의 침착 후,티타늄 막이 하이드로겐 및 아르곤 플라즈마에 노출되는 티타늄 및 질화 티타늄 스택의 형성에서 최소로 될 수 있다라는 현실에 전제를 두고 있다. 상기 하이드로겐 및 아르곤 플라즈마는 알루미늄 표면으로부터 잔류 클로라인과 반응하고 이를 제거한다. 하이드로겐 플라즈마에 이어, TiN 막은 플라즈마 화학 증착법에 의해 침착된다. 더우기, 암모니아에 기초한 플라즈마는 클로라인을 또한 제거하기 위해 사용될 수 있고, TiN 침착 동안 클로라인과 알루미늄의 반응 가능성을 감소시키는 패시베이팅 질화 막을 형성하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 목적과 장점은 하기 상세한 설명 및 도면과 관련하여 더욱 잘 이해될 것이다.
본 발명에 따라서, 티타늄 및 질화 티타늄 스택(stack)을 형성하기 위하여, 질화티타늄막은 티타늄막상에 침착된다. 본 발명에서의 사용하기 위하여, 상기 티타늄막은 티타늄 테트라할라이드의 플라즈마 화학 증착법을 사용하여 침착된다. 상기 티타늄 막의 배치에 이어, 상기 막은 아르곤 하이드로겐 플라즈마에 노출되고, 그 후 질화 티타늄이 배치된다. 이것은 단일의 반응 챔버내에서 수행될 수 있다.
어떤 특정 장치에 제한되지 않지만, 본 발명에 사용되는 하나의 양호한 장치는 도 1에 도시된 화학 증착 반응기(20)다.
반응기(20) 및 특히 하우징(22) 내의 반응공간(24)은, 예컨데 0.5 내지 100 torr 의 다양한 상이한 내압을, 선택적으로 받을 수 있다. 서셉터(26)는 축(30)에 의해 변속 모터(도시 되지 않음)에 연결되어 있으므로, 상기 서셉터(26) 및 기판(28)은 0 내지 2,000rpm 사이의 다양한 속도로 회전될 수 있다. 기판(28)을 가열하기 위하여, 서셉터(26)는 서셉터(26)에 연결된 저항가열요소(도시 않음)를 포함한다.
가스-분산 샤우어헤드(36)에 부착된 실린더 어셈블리(34)는 하우징(22)의 상부벽(32)으로 부터 하향으로 연장된다.
샤우어헤드(36)는 커버(46)를 통해 연장되는 적합한 RF 공급 라인 어셈블리(40)에 의해 RF 에너지원에 연결되며, 상기 커버(46)는 필요하다면 불필요한 열을 소산시키는 가열 파이프를 포함한다. 밀봉체(49)는 공급 라인 어셈블리(40) 주위의 개구를 밀봉한다. 플라즈마 및 반응 가스는 동심 링 또는 헤일로(50,52)에 의해 유로(44)내로 삽입된다. 상기 동심 링(50,52)은 상기 유로(44) 주위의 가스를 적합하게 분배하는 많은 개구를 포함한다. 링(50)은 라인(56)을 통해 가스 공급원에 연결되며, 반면에 링(52)은 라인(58)에 의해 공급원에 연결된다.
단열 링(62)은 실린더(34) 및 샤우어헤드(36)를 분리한다. 실린더(34)는 접지 라인(61)에 의해 전기적으로 접지된다.
바람직하게는 상기 단열 링(62)은 샤우어헤드(36)의 외경과 거의 동일한 외경을 가지고, 실린더 및 샤우어헤드 사이의 전체 부착 경계면을 따라 실린더(34) 및 샤우어헤드(36)을 완전히 분리시키는 폭치수를 가진다. 상기 단열 링은 바람직하게는 대략 0.75 inch 두께의 석영 재료로 제조된다.
샤우어헤드 및 전극(36)은 복수의 분산 개구(64)를 포함하며, 상기 분산개구(64)는 기판(28)상에 가스의 유동을 분산시킨다. 상기 샤우어헤드(36)는 스템(68)을 포함한다. 스템(68)은 상기 샤우어헤드(36)와 일체로 형성되고, 샤우어헤드(36)에 연결된 상기 RF 라인 어셈블리(40)의 일부를 형성한다. 상기 스템(68)을 포함하는 샤우어헤드(36)는 전기적 전도성 재료, 바람직하게는 니켈-200으로 제조된다.
RF 공급 라인 어셈블리(40)을 통한 상기 RF 전력원은 상기 샤우어헤드(36)가 RF 전극으로서 기능하도록 상기 샤우어헤드(36)를 편향시킨다. 접지된 서셉터(26)는 다른 평행 전극을 형성한다. RF 영역은, 바람직하게는 샤우어헤드(36) 및 서셉터(26) 사이에 생성된다. 편향된 샤우어헤드 및 전극(36)에 의해 생성된 상기 RF 영역은 개구(64)를 통해 분배된 플라즈마 가스를 여기시키므로, 플라즈마는 샤우어헤드 및 전극(36) 아래에 생성된다.
사용된 상기 샤우어헤드는 두께가 약 0.25 inch이며, 약 17.3cm의 직경을 가진 며, 600개의 개구를 가진다. 개구의 수는 중요하지 않으며, 100 내지 1,000 또는 그 이상으로 쉽게 변경될 수 있다. 상기 개구는 바람직하게는 직경이 1.5mm 미만이며 더욱 바람직하게는 약 0.75mm이다. 이것은 플라즈마가 개구내에 발생되어 효율을 감소시키는 것을 방지한다.
분사 링(50,52)로부터의 가스 유동은 상기 실린더(34)의 길이내에서 발달되어 샤우어헤드(36)에 이른다. 샤우어헤드(36)를 통과하여 진입하는 플라즈마 가스의 속도 프로파일(profile)은 플라즈마 가스가 기판(28)의 회전면에 도달하기 전에 완전히 발달되는 것이 바람직하다. 샤우어헤드와 회전면 사이가 인접함으로, 상기 프로파일은 상기 실린더(34)에서 발달되어야만 한다.
도 1에 도시된 실린더(34)를 사용하면, 상기 속도 프로파일은 실린더(34)내에서 발달하기 때문에, 상기 샤우어헤드와 서셉터 사이의 공간은 약 20 내지 30mm 이하로 감소될 수 있다. 그러므로, 상기 분사 링(50,52)에서 부터 샤우어헤드(36)까지의 실린더(34)의 길이는 40 내지 100mm 이다. 가스가 샤우어헤드(36)를 통과할 때, 샤우어헤드(36)를 통한 압력강하는 가스의 속도 프로파일을 평평하게 한다. 가스가 샤우어헤드 및 전극(36)에 접근하여 이를 통과할 때, 가스는 표면(29)과 접촉하는 플라즈마로 여기된다.
바람직하게는, 상기 샤우어헤드(36)와 서셉터 사이의 거리는 약 10mm 내지 10cm까지, 양호하게는 20mm 이다. 이것은 본 발명을 실시하는데 중요하지 않을 지라도, 기판 또는 웨이퍼가 여전히 제거될 수 있으면서, 가능한한 기판 상에 가까운 샤우어헤드를 가지는 것이 선호된다.
펌핑 효과는 회전 서셉터(26)에 의해 발생된다. 상기 플라즈마 라디칼 및 이온은 기판(28)의 상부 표면(29)에 유도된다. 일반적으로, 회전속도는 0 부터 1,500rpm 까지 변할 수 있다. 더우기, 조화된 유동은 중요하지 않지만 사용될 수 있다.
상기 샤우어헤드 및 기판(28) 사이의 약 25mm 공간과 함께, 생성된 플라즈마는 기판 표면(29)에 매우 인접한다. RF 전극으로 작용하는 샤우어헤드(36)에 의해 함께, 더욱 균일한 플라즈마가 발생되므로, 기판(28)에서의 라디칼 및 이온 밀도의 균일성을 향상시키고 이로인해 반응률을 상승시킨다. 상기 장치를 사용할 때, 전극은 약 13.56MHz(연방 통신 위원회에서 승인된 진동수)에서 부터 약 55KHz 까지의 진동수에서 일반적으로 편향된다. 전극의 전력은 약 250 watts로 일반적으로 설정된다.
U.S 특허 5,567,243에 개시된 바와 같이, 반응기(20)를 사용하면, 상기 티타늄 막은 플라즈마 화학 증착법에 의해 침착된다. 본 방법에 따라서, 티타늄 테트라할라이드는 희석 가스와 결합되고, RF 에너지를 사용하는 플라즈마내에 형성된다. 그 후, 이것은 기판 상에 침착된다.
상기 기판은 전형적으로 실리콘, 열 산화물, 금속 막 및 특히 알루미늄 막을 포함하는 성형된 웨이퍼일 수 있다.
상기 티타늄 테트라할라이드는 티타늄 테트라브로마이드, 티타늄 테트라이어다이드 또는 티타늄 테트라클로라이드일 수 있다. 티타늄 테트라클로라이드는 비용 때문에 선호된다. 이것은 불활성 희석 가스, 바람직하게는 하이드로겐과 결합된다. 다른 불활성 희석 가스는 헬륨, 아르곤, 네온 및 크세논을 포함한다. 일반적으로, 희석제와 티타늄 테트라클로라이드의 분자 비율은 약 1:1,500 내지 약 5:1,500 이다.
알루미늄 및 티타늄 사이의 접착은 알루미늄 막의 부식을 최소화함으로서 증진된다. 부식은 거의 알루미늄 막이 침착동안 티타늄 테트라할라이드로부터 해제된 할라이드 이온에 노출되기 때문에 발생된다. 티타늄 테트라할라이드의 유동률을 감소시킴으로서, 알루미늄 막의 부식이 감소될 수 있고 접착이 증진될 수 있다. 티타늄 테트라할라이드 유동률의 감소는 침착률을 또한 감소시켜, 해리된 티타늄 원자가 안정된 지점을 놓여있는 알루미늄 막내에 정하는 추가적인 시간을 허용한다. 감소된 공정온도에서 티타늄 원자의 낮은 열 에너지 및 감소된 열 운동 때문에,상기 추가적인 시간은 특히 유익하다.
유동률은 특정 반응기에 따라 변한다. 본 발명에 있어서, 3 내지 7 sccm의 TiCl4유동률이 선호되고 1000 내지 5000 sccm의 하이드로겐의 유동률이 선호된다.
또한 특정 응용에 따라서, RF 에너지는 변할 수 있다. RF 에너지의 전력은 약 450KHz 내지 1MHz 에서 200watts 내지 1 kilowatts가 될 수 있다.
반응 챔버는 또한 압력의 제어를 제공한다. 일반적으로, 압력은 500 millitorr 내지 10 torr 이다. 소정의 적용에 따라서, 이런 조건하에서, 침착률은 약 50Å/minute이므로, 침착시간은 약 30 초 내지 약 90 초 사이에서 변할 수 있다.
장치에 도시된 바와 같이, 기판은 회전가능한 서셉터(26)상에 유지된다. 회전속도는 약 0 내지 1500rpm 이다. 이것은 플라즈마를 기판의 표면까지 유도하는 펌핑작용을 용이하게 한다. 또한, 본 발명을 사용하면, 기판 온도는 서셉터의 온도를 조절함으로서 조절될 수 있다. 일반적으로, 놓여있는 알루미늄 막의 손상을 방지하기 위하여, 기판 온도는 약 400 내지 약 450℃ 사이에 있어야 한다. 알루미늄 막의 변형을 방지하기 위하여 각각의 독립된 단계에서 온도를 최소로 하는 것이 바람직하다. 그러나, 저온과 함께, 증가된 할라이드 생성이 발생한다.
침착후, 티타늄 막은 즉시 플라즈마에 노출된다. 바람직하게는, 플라즈마는 하이드로겐, 아르곤, 그 혼합물,게다가 헬륨으로 부터 형성된다. 그 후 반응 챔버로부터 배출되는 하이드로겐 할라이드 또는 하이드로겐 클로라이드 화합물을 형성하기 위하여 상기 할라이드와 반응하는 적어도 1 내지 5% 하이드로겐을 가지는 것이 바람직하다.
플라즈마 처리시, 약 450 KHz 내지 1 MHz의 진동수로, RF 전극은 약 200 내지 700 watt에서 작동한다. 놓여있는 티타늄 막 및 기판을 보호하기 위하여, 온도는 약 400 내지 450℃로 유지되어야 한다. 일반적으로, 500 millitorr 내지 10 torr 의 반응압력과 함께, 유동률은 약 1000sccm 이다. 상기 플라즈마 처리는 30 내지 90 초동안, 양호하게는 약 60초 동안 계속된다. 하이드로겐 및 아르곤 플라즈마 처리에 이어, 상기 티타늄 막은 질소 함유 플라즈마를 사용하여 질화될 수 있다.
두 개의 질화 가스가 본 발명에서 사용될 수 있다. 두 개의 질화가스에는 암모니아 및 질소가 있다. 암모니아는 양호한 반응성 때문에 선호된다. 단순히 높은 온도 및 감소된 압력에서 RF 전극에 질화가스를 가함으로서, 플라즈마는 생성된다. 그 후 티타늄 막은 플라즈마와 접촉하고 이로인해 질화 티타늄을 생성한다.
바람직하게는,질화단계에 사용하기 위하여, RF 전극은 100watts 부터 장치가 손상되는 전력, 즉 약 5Kilowatt 까지 이다. 대략 250watts가 적합하다. RF 전극의 진동수는 약 33KHz 내지 55MH 여야 한다. 진동수가 낮아짐에 따라, 처리 온도도 또한 감소된다. 최고 진동수는 연방 통신 위원회 규칙 및 설비 유용성의 기능이다. 그러나 하기에 설명되겠지만, 저 진동수가 일반적으로 선호된다.
놓여있는 티타늄 막 및 기판을 보호하기 위하여, 온도는 400 내지 450℃ 로 유지되어야 한다. 전극의 진동수가 감소되므로, 상기 온도도 또한 감소될 수 있다. 이 온도는 우수한 질산화를 제공하고, 놓여있는 기판 및 티타늄 막의 열적 분해를 감소시킨다.
질산화의 반응률을 증가시키거나 또는 감소시키기 위하여, 온도 뿐만아니라 시간, 압력 및 유동률은 변경될 수 있다. 일반적으로, 질산화 가스의 최소 유동률은 10sccm 보다 적지 않아야 한다. 5,000sccm 이상의 유동률에서, 10,000sccm이상의 유동률이 작용할지라도, 어떠한 이익도 없이, 배출되지 않는 가스는 증가된다. 그러나, 정확한 유동률은 본 발명을 실현하는데 중요하지 않다. 그로므로, 약 1,000sccm이 선호된다. 시간은 20 초에서 10분까지이나 5분이 일반적으로 받아들여진다.
반응 압력은 대기압 이하 이어야 하고, 일반적으로 약 500 millitorr 내지 3 torr 사이다. 시간을 감소시키기 원한다면, 유동률 및 온도가 증가될 수 있다. 게다가, 감소된 온도와 함께, 증가된 시간이 선호된다. 게다가, 온도를 감소시킬 때, RF진동수는 또한 감소될 수 있다. 게다가, 시간 또는 반응률을 변화시키기 위하여, 플라즈마 전력은 증가 및 감소될 수 있다.
질산화 가스, 바람직하게는 암모니아 또는 질소 및 하이드로겐의 화합물은 분사장치(50,52)를 통해 삽입되고, 실린더(34) 및 샤우어헤드(36)를 통해 흐르고 , 가스로부터 플라즈마를 생성한다. 실린더(34) 내로의 가스의 유동률은 일반적으로 약 1,000 sccm 이고, 반응 챔버 내의 압력은 약 1 내지 3 torr(3 이 선호됨)로 유지된다. 가열된 서셉터(26)는 약 100rpm의 회전속도로 회전되고, 결과적으로 상기 플라즈마가 티타늄 표면을 향해 하향으로 강제될 때 티타늄 표면(29)로 부터 측방향으로 가스를 분출한다. 이 반응은 약 5 분동안 계속된다. 하이드로겐과 함께 반응하지 않은 암모니아는 조절장치(27) 주위로 반응 챔버(24)로부터 배출구(53)를 통해 당겨진다(화살표 65로 도시된 바와 같이)
티타늄 막(29)은 금광택을 띠며,이는 질화 티타늄의 생성을 표시한다. 질산화 단계는 선택적이고 생략될 수 있다. 그러나, 그것은 티타늄 막의 할라이드 용량을 더욱 감소시키고, 알루미늄 부식 및 TiN 막 접착을 더욱 감소시킨다.
다음, 티타늄 막은 질화 티타늄의 플라즈마 화학 증착을 받게된다. 질화 티타늄 막 두께는 약 200 내지 500 Å이 되어야 한다.
질화 티타늄 막을 침착시킬 때, 반응 가스의 플라즈마는 샤우어헤드(36)에 장치(20)을 사용하여 생성된다. 반응 가스는 티탄늄 테트라클로라이드, 암모니아 및 희석제를 포함한다. 하이드로겐, 헬륨 및 아르곤과 같은 희석제가 사용될 수 있으나,질소가 선호된다. 함께 결합되고 실린더(34)내로 삽입된다.
실린더(34)는 약 0.5 내지 20 torr, 양호하게는 약 5 torr의 압력으로 유지된다. 상기 기판은 약 400 내지 500℃, 바람직하게는 450℃가 선호된다. 상기 기판은 일반적으로 지지체(30)으로부터 열을 제공함으로서 가열된다. 더욱 균일한 분배를 제공하기 위하여, 상기 지지체는 자체적으로 바람직하게는 약 100rpm 이상으로 회전된다. 그러나, 기판은 결코 회전될 필요가 없다.
가스의 농도는 유동률에 의해 조절된다. 일반적으로 티타늄 테트라 클로라이드는 약 1 내지 40sccm, 바람직하게는 약 10sccm의 유동률로 삽입된다. TiCl4의 부분압은 TiN을 형성하기 위하여 충분히 낮아야 한다. TiCl4의 부분압이 너무 높다면, TiN이 아닌 검은 분말이 형성된다. 전압이 5 torr 일 때, TiCl4의 부분압은 0.02 torr 미만, 바람직하게는 0.001 내지 0.01 torr 이 되어야만 한다. 저압에서(즉, 0.0001 torr), 반응률은 매우 감소되고, 단계 적용범위는 인용할 수 없게 될 수 있다. 전압이 5 torr 에서 부터 증가될 때, TiCl4의 부분압은 따라서 증가된다. TiN이 유용하도록, 기판 상의 막은 접착성이 있고 연속적이어야 한다. 이런 특성의 막은 금색이다. 형성되는 검은 분말 비-접착성이다(쉽게 청소될 수 있다). 그러므로, TiCl4의 부분압의 최고 한계는 검은 분말이 기판 상에 형성되기 시작하는 부분압이다. 물론, 이것은 전압에 따라 변할 수 있다. 일반적으로, 암모니아와 TiCl4의 비율(암모니아:TiCl4)은 2:1 내지 100: 1 이다. 이렇게 높은 률에서, 반응률은 매우 낮을 것이다. 바람직한 비률은 약 10:1이다.
일반적으로 희석제와 암모니아의 비율은 약 10:1 내지 약 10,000:1이다.
예 1
본 발명을 증명하기 위하여, 티타늄 막은 침착되고 질화 티타늄막으로 덮여진다. 티타늄은 하기 조건 하에서 침착된다.
TiCl 3.5 SCCM
H21500 SCCM
반응압력 5 torr
회전속도 100 rpm
기판 온도 400℃
서셉터 온도 420℃
티타늄 두께 150 Å
반응률 2.5 Å/초
압력 5 torr
RF 전력 250 watts
진동수 450 KHz
그 후 이것은 하기 조건 하에서 암모니아 및 플라즈마 아닐을 받는다
암모니아 유동률 450 SCCM
서셉터 온도 420 ℃
기판 온도 400 ℃
압력 5 torr
반응시간 60초
RF 전력 500 watts
진동수 450KHz
그 후 TiN 막은 하기 반응 조건 하에서 침착된다.
TiCl 유동률 10 SCCM
NH3유동률 100 SCCM
H2유동률 0
반응 압력 5 torr
회전 속도 100 rpm
기판 온도 400 ℃
서셉터 온도 420 ℃
반응시간 180 초
반응률 35 Å/초
RF 전력 300 watts
진동수 450 KHz
도 2 는 티타늄 및 TiN 침착 사이에 중간 아르곤 및 하이드로겐 플라즈마 없이 침착되는 Ti 및 TiN 막 스택의 AES 스펙트럼을 도시한다. 클로라인은 TiCl 또는 열역학적 특성이 있는 Al-Cl 종류로 제한된 티타늄 및 알루미늄 막의 경계면에 축적된다. 상기 막 스택은, 티타늄 및 질화 티타늄 막 사이에 하이드로겐 및 아르곤 플라즈마 처리를 사용하지 않고 침착된다. 상기 타입의 방법으로, 경계면에서의 클로라이드 농도는 오오거(auger)에 의해 5 내지 6 원자 % 로 측정된다. 이 경우에, 막 스택은 패시베이팅 암모니아 플라즈마를 수용하지만, 추가적인 클로라인 종류를 제거하기 위하여, 추가적인 아르곤 및 하이드로겐 플라즈마를 수용하지 않는다.
예2
티타늄 막은 예 1에 설명된 조건 하에서 침착된다. 하기 조건 하에서, 이어서 이 막은 아르곤 및 하이드로겐 플라즈마에 노출된다.
아르곤 300 SCCM
H21500SCCM
반응 압력 5 torr
기판 회전속도 100 rpm
기판 온도 400 ℃
서셉터 온도 420 ℃
반응 시간 60 초
RF 전력 250 watts
진동수 450 KHz
도 3은 후- 침착 아르곤 및 하이드로겐 플라즈마로 처리된 알루미늄 상에 침착된 클로라인의 유사한 AES 깊이 프로파일(도 2에 유사함)을 도시한다. 어떤 TiN도 티타늄 후에 침착되지 않으며, 그래서 어떤 암모니아 플라즈마 질산화도 상기 막 스택을 위하여 사용되지 않는다. 이 경우에, 클로라인을 또한 제거해야만 하는 어떤 암모니아 플라즈마도 없다라는 사실에도 불구하고, 경계면에서 측정된 클로라이드는 3 원자 % 미만-- 예 1의 수치의 절반으로 감소한다. 따라서, 이것은 티타늄 막을 하이드로겐 및 아르곤 플라즈마에 노출시키는 것이 티타늄 및 알루미늄 경계면에서 클로라인 용량을 상당히 감소시킨다는 것을 증명한다. 이것은 그것이 티타늄의 플라즈마 화학 증착법과 거의 동일한 압력 및 온도에서 작동한다라는 주어진 사실에 특히 유익하다. 그래서, 그것은 어떤 전달 단계도 없이 동일한 모듈로 처리될 수 있다. 필요한 시간은 단지 대략 연속하여 30 초이고, 그것은 TiN의 플라즈마 화학 증착에 의해 즉각적인 침착을 허용한다.
이것은 현재 알려진 본 발명의 양호한 방법과 함께, 본 발명의 설명일 뿐이며, 본발명은 우리가 청구하는 첨부된 청구범위에 의해 단지 규정되어야만 한다.

Claims (11)

  1. 티타늄 막상에 TiN 막을 형성하는 방법에 있어서,
    상기 티타늄 표면 상의 잔류 할라이드를 효과적으로 제거하기 위하여 일정시간동안 상기 티타늄 막을 하이드로겐 플라즈마에 노출시키는 단계와,
    플라즈마 화학 증착법에 의해 상기 티타늄 막 상에 질화티타늄 막을 침착시키는 단계를 포함하는 TiN 막 형성방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 티타늄 막은 티타늄의 할라이드의 플라즈마 화학 증착법에 의해 기판 상에 형성되는 TiN 막 형성방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 티타늄 막은 30 내지 90 초 동안 상기 하이드로겐 플라즈마에 노출되는 TiN 막 형성방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 플라즈마는 95 내지 99 % 하이드로겐을 포함하는 TiN 막 형성방법.
  5. 제 4항에 있어서, 희석제는 아르곤 및 헬륨으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 TiN 막 형성방법.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 티타늄 막은 약 400 내지 약 450℃의 온도에서 상기 플라즈마에 노출되는 TiN 막 형성방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 기판은 알루미늄을 포함하는 TiN 막 형성방법.
  8. 상기 기판 상에 티타늄 및 질화 티타늄 막 스택을 형성하는 방법에 있어서,
    상기 티타늄 테트라클로라이드의 플라즈마 화학 증착에 의해 상기 기판 상에 티타늄 막을 침착하는 단계와,
    상기 티타늄 막을 약 30 내지 90 초 동안 약 400 내지 450℃의 온도에서 하이드로겐 및 아르곤 플라즈마에 노출시키는 단계와,
    상기 티타늄 테트라클로라이드의 플라즈마 화학 증착법에 의해 약 450℃ 미만의 온도에서의 질소함유 가스내에서 상기 질화티타늄을 상기 티타늄 막상에 침착하는 단계를 포함하는 티타늄 및 질화 티타늄 막 스택 형성방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 티타늄 막을 암모니아 플라즈마에 노출시키는 단계를 또한 포함하는 티타늄 및 질화 티타늄 막 스택 형성방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 질화 티타늄 막을 암모니아 플라즈마에 노출시키는 단계를 또한 포함하는 티타늄 및 질화 티타늄 막 스택 형성방법.
  11. 티타늄 테트라클로라이드를 사용하는 화학 증착법에 의해 형성된 티타늄 막의 잔류 클로라인 용량을 감소시키는 방법에 있어서, 상기 티타늄 막을 H2플라즈마에 노출시키는 단계를 포함하는 클로라인 용량 감소방법.
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