氮化钛膜的成膜方法和氮化钛膜的成膜装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种氮化钛膜的成膜方法和氮化钛膜的成膜装置，用于形成电阻率低的氮化钛膜。在该方法中，交替地重复实施对收容在处理容器内的基板供给原料气体的操作和对所述基板供给反应气体的操作来形成所述氮化钛膜，其中，所述原料气体含有含氯和钛的钛化合物，所述反应气体含有含氮且与所述钛化合物进行反应来形成氮化钛的氮化合物。在将所述处理容器内的压力的条件设定成使所述氮化钛膜的电阻率成为57μΩ

【技术实现步骤摘要】
氮化钛膜的成膜方法和氮化钛膜的成膜装置


[0001]本公开涉及一种氮化钛膜的成膜方法和氮化钛膜的成膜装置。

技术介绍

[0002]在半导体器件的制造中，氮化钛(TiN)膜被使用于各种用途。该TiN膜例如是将含钛(Ti)的气体例如四氯化钛(TiCl4)气体、以及含氮(N)的气体例如氨(NH3)气体用作成膜气体来形成的。
[0003]关于TiN膜，专利文献1中记载有以下一种技术：使用TiCl4气体和NH3气体，在被设定为1.3kPa(10Torr)以内的压力下，利用ALD(Atomic Layer Deposition：原子层沉积)法来进行成膜。另外，专利文献2中记载有以下一种技术：使用上述气体，在被设定为10
‑3Torr～数十Torr的范围内的压力下，利用CVD(Chemical Vapor Deposition：化学气相沉积)法来进行成膜。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开2018
‑
66050号公报
[0007]专利文献2：日本特开平6
‑
188205号公报

技术实现思路

[0008]专利技术要解决的问题
[0009]本公开提供一种能够形成电阻率低的氮化钛膜的技术。
[0010]用于解决问题的方案
[0011]本公开是一种氮化钛膜的成膜方法，其特征在于，
[0012]包括以下工序：交替地重复实施对收容在处理容器内的基板供给原料气体的操作和对所述基板供给反应气体的操作来形成所述氮化钛膜，其中，所述原料气体含有含氯和钛的钛化合物，所述反应气体含有含氮且与所述钛化合物进行反应来形成氮化钛的氮化合物，
[0013]在将所述处理容器内的压力设定成使所述氮化钛膜的电阻率成为57μΩ
·
cm以下的处于2.7kPa～12.6kPa的范围内的条件下，实施形成所述氮化钛膜的工序。
[0014]专利技术的效果
[0015]根据本公开，能够形成电阻率低的氮化钛膜。
附图说明
[0016]图1是示出本公开的氮化钛膜的成膜装置的一例的纵剖侧面图。
[0017]图2是示出本公开的氮化钛膜的成膜方法的气体供给顺序的一例的图。
[0018]图3是示出形成于基板的一面侧的氮化钛膜的纵剖侧面图。
[0019]图4是用于说明成膜方法的压力条件的特性图。
[0020]图5是示出氮化钛膜的评价结果的第一特性图。
[0021]图6是示出氮化钛膜的评价结果的第二特性图。
[0022]图7是示出氮化钛膜的评价结果的第三特性图。
[0023]图8是示出氮化钛膜的评价结果的第四特性图。
[0024]图9是示出氮化钛膜的评价结果的第五特性图。
[0025]图10是示出氮化钛膜的评价结果的第六特性图。
具体实施方式
[0026]<成膜装置>
[0027]参照图1来说明对基板进行氮化钛膜(TiN膜)的成膜的装置(下面称为“成膜装置”)的一个实施方式。
[0028]成膜装置1具备用于收容作为基板的半导体晶圆(下面称为“晶圆”)W的处理容器10，在该处理容器10的侧壁的上部例如配置有圆环状的排气管道13。并且，在该排气管道13的上表面以堵住处理容器10的上部开口的方式设置有顶壁14。处理容器10经由排气管道13的排气口131，通过真空排气通路16与由例如真空泵构成的真空排气部17连接。
[0029]在真空排气通路16中设置有作为压力调节部的APC(Auto pressure Controller：自动压力控制器)阀18。APC阀18例如由蝶形阀构成，以能够将真空排气通路16开闭自如的方式设置，该APC阀18构成为：通过调节APC阀18的开度来增大和减小真空排气通路16的电导，由此实现调节处理容器10内的压力的功能。
[0030]在处理容器10的内部设置有载置台2，该载置台2用于将晶圆W水平地支承，并且在该载置台2埋设有用于将晶圆W进行加热的加热器21。该载置台2构成为通过升降机构24升降自如。此外，在图1中，用点划线表示处于交接位置的载置台2。图中，标记25是用于进行晶圆W的交接的支承销，构成为通过升降机构26升降自如。标记22是支承销25用的贯通孔，标记27和28分别是随着载置台2、支承销25的升降动作而伸缩的波纹管。
[0031]在处理容器10以与载置台2相向的方式设置有喷淋头3，该喷淋头3用于向处理容器10内喷淋状地供给处理气体。喷淋头3在其内部具备气体扩散空间31，并且喷淋头3的下表面构成为形成有大量的气体喷出孔33的喷淋板32。气体扩散空间31经由气体导入孔34而与气体供给系统4连接。
[0032]气体供给系统4具备：原料气体供给部4A，其用于向处理容器10供给原料气体；反应气体供给部4B，其供给反应气体；添加气体供给部4C，其用于供给向原料气体中添加的添加气体；以及氢气供给部4D，其用于进行作为吹扫气体的氢气的供给，该吹扫气体用于对原料气体和反应气体进行吹扫。原料气体是含有含氯(Cl)和钛(Ti)的钛化合物的气体，作为钛化合物，例如使用四氯化钛(TiCl4)。另外，反应气体是含有含氮(N)且与钛化合物进行反应来形成氮化钛(TiN)的氮化合物的气体，作为氮化合物，例如使用氨(NH3)。并且，添加气体是含有与作为上述钛化合物的TiCl4中包含的氯进行反应的硅化合物的气体，作为硅化合物，使用硅烷(SiH4)。
[0033]原料气体供给部4A包括TiCl4气体的供给源41和供给通路411，例如在气体供给通路411中，从上游侧起设置有流量调整部412、贮存罐413以及阀V1。另外，反应气体供给部4B包括NH3气体的供给源42和供给通路421，例如在气体供给通路421中，从上游侧起设置有流
量调整部422、贮存罐423以及阀V2。并且，添加气体供给部4C包括SiH4气体的供给源43和供给通路431，例如在气体供给通路431中，从上游侧起设置有流量调整部432、贮存罐433以及阀V3。而且，氢气供给部4D包括H2气体的供给源44和供给通路441，例如在气体供给通路441中，从上游侧起设置有流量调整部442和阀V4。
[0034]这些TiCl4气体、NH3气体、SiH4气体分别临时贮存在贮存罐413、423、433中，在这些贮存罐413、423、433内被升压至规定的压力，之后被供给至处理容器10内。从贮存罐413、423、433向处理容器10的各种气体的供给和停止通过阀V1～V3的开闭来进行。
[0035]并且，气体供给系统4具备向处理容器10供给非活性气体的非活性气体供给部，作为非活性气体，例如使用氮(N2)气体。该例中的非活性气体供给部包括N2气体的供给源45、46、47和供给通路451、461、471。在本例中，从供给源45供给的N2气体是TiCl4气体用的吹扫气体，供给源45经由气体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化钛膜的成膜方法，其特征在于，包括以下工序：交替地重复实施对收容在处理容器内的基板供给原料气体的操作和对所述基板供给反应气体的操作来形成所述氮化钛膜，其中，所述原料气体含有含氯和钛的钛化合物，所述反应气体含有含氮且与所述钛化合物进行反应来形成氮化钛的氮化合物，在将所述处理容器内的压力设定成使所述氮化钛膜的电阻率成为57μΩ
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cm以下的处于2.7kPa～12.6kPa的范围内的条件下，实施形成所述氮化钛膜的工序。2.根据权利要求1所述的氮化钛膜的成膜方法，其特征在于，所述钛化合物是四氯化钛。3.根据权利要求1或2所述的氮化钛膜的成膜方法，其特征在于，所述氮化合物是氨。4.根据权利要求1～3中的任一项所述的氮化钛膜的成膜方法，其特征在于，在形成所述氮化钛膜的工序中，在向所述基板供给所述原料气体的期间供给添加气体，所述添加气体含有与所述钛化合物中包含的氯进行反应的硅化合物。5.根据权利要求4所述的氮化钛膜的成膜方法，其特征在于，开始供给所述添加气体的定时在开始供给所述原料气体之后。6.根据权利要求4或5所述的氮化钛膜的成膜方法，其特征在于，所述硅化合物是硅烷。7.根据权利要求1～6中的任一项所述的氮化钛膜的成膜方法，其特征在于，在将所述基板加热至400℃～750℃的范围内的温度的条件下实施形成所述氮化钛膜的工序。8.根据权利要求1～7中的任一项所述的氮化钛膜的成膜方法，其特征在于，一边向所述处理容器内供给非活性气体，一边实施形成所述氮化钛膜的工序。9.根据权利要求8所述的氮化钛膜的成膜方法，其特征在于，在所述原料气体的供给与所述反应气体的供给之间的切换定时，与所述非活性气体一并供给氢气。10.一种氮化钛膜的成膜装置，在基板上进行氮化钛膜的成膜，所述氮化钛膜的成膜装置具有：处理容器，其构成为收容所述基板；原料气体供给部，其向所述处理容器供给原料气体，所述原料气体含有含氯和钛的钛化合物；反应气体供给部，其向所述处理容器供给反应气体，所述反应气体含有含氮且与所述钛化合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥毅，洪锡亨，樋口健介，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：