Ti膜及TiN膜的成膜方法及接触结构技术

本发明专利技术提供一种Ｔｉ膜及ＴｉＮ膜的成膜方法，其包括将衬底的硅化镍膜表面清洁化后，由使用Ｔｉ化合物气体的ＣＶＤ进行膜厚２ｎｍ以上、不满１０ｎｍ的Ｔｉ膜的成膜，氮化该Ｔｉ膜，再在氮化后的Ｔｉ膜上使用Ｔｉ化合物气体以及含有Ｎ及Ｈ的气体通过ＣＶＤ进行ＴｉＮ膜的成膜的工序。本发明专利技术还提供一种在由Ｓｉ基板或基板上形成的金属硅化物膜构成的衬底上形成的接触结构。所述接触结构由在所述衬底上形成的Ｓｉ或金属硅化物与Ｔｉ的反应层、和在所述反应层上形成的２层结构的ＴｉＮ膜组成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及形成于半导体装置中的接触点孔或洞孔等的Ti膜及 TiN膜的成膜方法以及接触结构、和计算机能够读取的存储介质以及计 算机程序。技术背景在半导体装置的制造中，对应于装置的高密度化以及高集成化的 要求，具有将电路结构制成多层配线结构的倾向，因此，作为下层的 Si基板或聚硅与上层的配线层的连接部分的接触孔、或作为上下的配 线层之间的连接部分的洞孔等的，用于层之间的电连接的埋入技术变 得越来越重要。在这样的接触孔或洞孔的埋入中， 一般使用Al或W等的金属、 或以这些为主体的合金，但为了实现这样的金属或合金、与Si基板或 下层的聚硅之间的电连接，在这些的埋入之前，预先在孔的内侧进行 Ti膜的成膜，通过与底部Si的反应形成作为接触层的硅化钛(TiSi) 膜，再作为埋入材料的阻挡层金属(Barrier Metal)进行TiN膜的成膜。在这些Ti膜以及TiN膜的成膜中，即使装置的微细化以及高集成 化发生进展，也可以期待形成不增加电阻而品质优良的膜，而且可以 使用能够进行良好的分步敷层(step coverage)的化学蒸镀(CVD)。在通过CVD进行的Ti膜以及TiN膜的成膜中，作为成膜气体使 用TiCl4，所以作为反应生成物产生(312与HC1。在Ti膜成膜后进行TiN 的成膜时，由于这些反应生成物Ti膜被蚀刻，由于与上层的TiN膜的 粘附不良以及将埋入的金属成膜时的热应力等，具有在Ti膜部分发生 膜剥离的问题。对于这样的问题以往釆用的方法是，在Ti膜成膜之后继续供给 NH3气体进行Ti膜的氮化处理，此后进行TiN膜的成膜。根据该方法，通过氮化Ti膜能够防止Cl2与HC1引起的蚀刻，可以防止Ti膜部分的膜剥离。但是，近来，从装置的高速化的观点出发，用作为Ti膜的衬底形 成接触特性更良好的硅化钴(CoSi2)等的金属硅化物，来代替在Ti 膜成膜时在与衬底Si的界面形成的、作为接触层的硅化钛(TiSi)。例 如，在专利文献1中提出了，在接触孔底部形成的硅化钴膜上进行 Ti/TiN膜成膜的方法。在该专利文献1中记载着在被清洁化的硅化 钴膜表面进行Ti膜的成膜而形成良好的界面的情况。另外，最近作为 逻辑接触中有效的金属硅化物受到关注的有硅化镍(MSi等)。但是， 因为一旦超过500'C硅化镍就从NiSi相转移到高电阻相(Ni5Si2、 Ni3Si),所以，在硅化镍膜上在50(TC以上的高温进行Ti/TiN膜的成膜 时，NiSi就变化为高电阻相，比电阻变大，其结果接触电阻变大。为 了防止出现这种情况，在硅化镍膜上进行Ti/TiN膜的成膜时，必须在 50(TC以下的成膜温度实施Ti膜的成膜、Ti膜的氮化处理以及TiN膜 的成膜。因此，逐渐趋向于使用在50(TC以下进行Ti膜的成膜、Ti膜 的氮化处理以及TiN膜的成膜的低温成膜方法。另外，近来，由于装 置的微细化Si基板上形成的杂质扩散层变薄，从抑制由于高温处理引 起的杂质扩散层的扩散的观点出发，即使在Si基板上形成Ti/TiN膜时 也要求实施低温成膜及薄膜化。但是，在上述专利文献1中完全没有考虑这样的低温成膜。在500 。C以下进行Ti膜成膜、Ti膜的氮化处理以及TiN膜成膜时，与在通常 的60(TC以上的比较高的温度进行的成膜不同，即使在Ti膜成膜后进 行氮化处理，也不能充分地进行Ti膜的氮化，如果在这样的氮化不充 分的状态下进行TiN膜的成膜，就如上所述，未被氮化的部分(与衬 底的界面侧)的Ti膜被成膜气体的反应生成物蚀刻，由于与上层的TiN 膜的粘附性不良以及将埋入金属成膜时的热应力等，会出现在Ti膜的 部分产生膜剥离的情况。进一步，即使进行50(TC以下的低温成膜，也 有接触电阻变高的情况。专利文献1:日本专利特开2003 — 59861号公报
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供Ti膜及TiN膜的成膜方法，它在以Si基板或在其上的金属硅化物膜为衬底，在其上进行Ti膜及TiN膜的成膜时，即使是低温成膜也能够实现接触电阻小，而且可以抑制膜剥离； 通过这样的成膜方法形成的接触结构；以及进行用于实行这样的成膜 方法的控制的计算机能够读取的存储介质和计算机程序。根据本专利技术的第1观点，本专利技术提供Ti膜及TiN膜的成膜方法， 它是以在含Si的基板或基板上形成的金属硅化物膜为衬底，在其上进 行Ti膜及TiN膜的成膜的成膜方法，其特征在于，具备将上述衬底 表面清洁化的工序；使用Ti化合物气体通过CVD在衬底上进行膜厚 2nm以上、不满10nm的Ti膜的成膜的工序；将上述Ti膜氮化的工序； 在氮化后的Ti膜上使用Ti化合物气体与含有N及H的气体通过CVD 进行TiN膜的成膜的工序。根据本专利技术的第2观点，本专利技术提供Ti膜及TiN膜的成膜方法， 它是以在含Si的基板或基板上形成的金属硅化物膜作为衬底，在其上 进行Ti膜及TiN膜的成膜的方法，其特征在于，具备将上述衬底表 面清洁化的工序；使用Ti化合物气体通过CVD进行膜厚2nm以上、 不满10nm的Ti膜的成膜的工序；将上述Ti膜氮化的工序；通过在氮 化后的Ti膜上交替地多次反复进行，导入Ti化合物气体与含有N及H 的气体的第l步骤，和停止上述Ti化合物气体、导入上述含有N及H 的气体的第2步骤，进行TiN膜的成膜的工序。根据本专利技术的第3观点，本专利技术提供Ti膜及TiN膜的成膜方法， 它是在基板上形成的硅化镍膜上进行Ti膜及TiN膜的成膜的方法，其 特征在于，具备将上述硅化镍膜的表面清洁化的工序；使用Ti化合 物气体通过CVD进行膜厚2nm以上、不满10nm的Ti膜的成膜，同 时在硅化镍膜与Ti膜的界面上形成硅化镍与Ti的反应层的工序；将上 述Ti膜氮化的工序；通过在氮化后的Ti膜上交替地多次反复进行，导 入Ti化合物气体与含有N及H的气体的第1步骤，和停止上述Ti化 合物气体、导入上述含有N及H的气体的第2步骤，进行TiN膜的成 膜的工序。根据本专利技术的第4观点，本专利技术提供接触结构，它是在由Si基板 或金属硅化物膜构成的衬底上形成的接触结构，其特征在于，在上述衬底上通过使用Ti化合物气体的CVD形成膜厚2nm以上、不满lOnm 的Ti膜，氮化上述Ti膜，在氮化后的Ti膜上通过使用Ti化合物气体 与含有N及H的气体的CVD形成TiN膜，从而形成上述接触结构， 该接触结构由在上述衬底上形成的Si或金属硅化物与Ti的反应层、和 在上述反应层上形成的2层结构的TiN膜组成。根据本专利技术的第5观点，本专利技术提供接触结构，它是在硅化镍膜 上形成的接触结构，其特征在于，在上述硅化镍膜上通过使用Ti化合 物气体的CVD形成膜厚2nm以上、不满10mn的Ti膜，氮化上述Ti 膜，在氮化后的Ti膜上通过使用Ti化合物气体与含有N及H的气体 的CVD形成TiN膜，从而形成上述接触结构，该接触结构由在上述 NiSi膜上形成的硅化镍与Ti的反应层、和在上述反应层上形成的2层 结构的TiN膜组成。根据本专利技术的第6观点，本专利技术提供计算机能够读取的存储介质， 它存储了使计算机实施控制程序的软件，其特征在于，上述控制程序 实行时，其控制成膜装置实施上述清洁化衬底表面的工序、使用Ti 化合物气体通过CVD在衬底上形成膜厚2nm以上不满lOnm的Ti膜 的工序本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｔｉ膜及ＴｉＮ膜的成膜方法，是以在含Ｓｉ的基板或在基板上形成的金属硅化物膜为衬底，在其上进行Ｔｉ膜及ＴｉＮ膜的成膜的成膜方法，其特征在于，具备：清洁化所述衬底表面的工序；使用Ｔｉ化合物气体通过等离子体ＣＶＤ在使所述基板温度为３００～５００℃下在所述衬底上进行膜厚２ｎｍ以上、不满１０ｎｍ的Ｔｉ膜的成膜的工序；氮化所述Ｔｉ膜的工序；在氮化后的Ｔｉ膜上使用Ｔｉ化合物气体与含有Ｎ及Ｈ的气体通过ＣＶＤ进行ＴｉＮ膜的成膜的工序。

【技术特征摘要】
JP 2004-4-9 2004-1159601.一种Ti膜及TiN膜的成膜方法，是以在含Si的基板或在基板上形成的金属硅化物膜为衬底，在其上进行Ti膜及TiN膜的成膜的成膜方法，其特征在于，具备清洁化所述衬底表面的工序；使用Ti化合物气体通过等离子体CVD在使所述基板温度为300～500℃下在所述衬底上进行膜厚2nm以上、不满10nm的Ti膜的成膜的工序；氮化所述Ti膜的工序；在氮化后的Ti膜上使用Ti化合物气体与含有N及H的气体通过CVD进行TiN膜的成膜的工序。2. 根据权利要求1所述的Ti膜及TiN膜的成膜方法，其特征在于， 所述清洁化所述衬底表面的工序是通过等离子进行的溅射蚀刻。3. 根据权利要求2所述的Ti膜及TiN膜的成膜方法，其特征在于， 所述通过等离子进行的溅射蚀刻是通过电感耦合等离子进行的。4. 根据权利要求2或3所述的Ti膜及TiN膜的成膜方法，其特征 在于，所述通过等离子进行的溅射蚀刻使用Ar气体。5. 根据权利要求l所述的Ti膜及TiN膜的成膜方法，其特征在于， 所述清洁化所述衬底表面的工序使用被激励的气体进行。6. 根据权利要求5所述的Ti膜及TiN膜的成膜方法,其特征在于， 由含有H的气体和/或含有N的气体的等离子形成活性种，将该活性种导入到容纳Si基板的处理容器中，同时向所述处理容器内导入NF3 气体，由所述活性种激励NF3气体，由被激励的N&气体作为所述被 激励的气体。7. 根据权利要求6所述的Ti膜及TiN膜的成膜方法，其特征在于， 使被激励的气体作用于所述衬底表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：多田国弘，成嶋健索，若林哲，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]