氮化钛膜的成膜制造技术

本发明专利技术提供一种通过使四氯化钛与氨反应，在基板上形成氮化钛膜的方法，该方法减少底层的腐蚀。通过使四氯化钛与氨在由供给决定速率的区域中反应，一边将底层的腐蚀抑制到最小限度，一边在基板上形成第一氮化钛层。接着，通过使四氯化钛与氨在由反应决定速率的区域中反应，一边确保良好的阶梯覆盖，一边在第一氮化钛层上形成第二氮化钛层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种通过使四氯化钛(TiCl4)与氨(NH3)反应、在被处理基板上形成氮化钛(TiN)膜的成膜方法。
技术介绍
JP2000-68232A公开了通过改变TiCl4对NH3的流量比来形成TiN膜的方法。但是，在该成膜方法中，因为没有适当地设定TiCl4对NH3的流量比，所以存在底膜被成膜中生成的TiClx(x＝1～4)的Cl和HCl刻蚀的问题。由于底膜被刻蚀，例如，在底膜为导电层的情况下，会产生在与导电层之间发生膜剥落、从而接触电阻增加的问题，另外，在底膜为电介质膜的情况下，会产生该电介质膜的静电容量降低、进而元件的器件特性降低的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能解决上述问题的成膜技术。该目的通过权利要求书的独立权利要求中记载的专利技术而达到。另外，从属权利要求规定了本专利技术的更有利的具体例子。为了解决上述课题，根据本专利技术的第一方面，提供一种成膜方法，通过使四氯化钛与氨反应，在被处理基板上形成氮化钛膜，其特征在于，具有通过使上述四氯化钛与上述氨在由供给决定速率的区域中反应，在上述被处理基板上形成第一氮化钛层的第一步骤；和通过使上述四氯化钛与上述氨在由反应决定速率的区域中反应，在上述第一氮化钛层上形成第二氮化钛层的第二步骤。因为在第一步骤中在四氯化钛的由供给决定速率的区域中形成第一氮化钛膜，所以成膜的第一氮化钛层中的四氯化钛的浓度和由反应生成的氯气和氯化氢等腐蚀性气体的浓度非常低。所以，即使在底层由容易被腐蚀性气体刻蚀的材料构成时，也能够抑制在第一步骤中对底层的刻蚀。另外，因为在第二步骤中在由反应决定速率的区域中形成第二氮化钛膜，所以能够得到良好的阶梯覆盖(step coverage)。另外，在形成第二氮化钛膜的第二步骤中，底层被第一氮化钛膜覆盖。即使在第二步骤中在由反应决定速率的区域中形成第二氮化钛膜时，也能够抑制对底层的刻蚀。即，根据本专利技术，能够一边抑制对底层的刻蚀，一边形成阶梯覆盖良好的氮化钛膜。优选上述第一步骤中的上述四氯化钛相对于上述氨的分压比高于上述第二步骤中的上述分压比。例如，上述第一步骤中的上述分压比为大于等于0.13小于0.2，上述第二步骤中的上述分压比为大于等于0.2小于1.5。另外，优选上述第一步骤中的上述被处理基板的温度低于上述第二步骤中的上述被处理基板的温度。此时，优选上述第一步骤中的上述被处理基板的温度低于400℃、上述第二步骤中的上述被处理基板的温度为400℃以上。由此，能够一边抑制对底层的刻蚀，一边形成氯浓度更低、低电阻的氮化钛膜。进而，能够形成器件特性良好的元件。另外，本专利技术提供一种成膜方法，该成膜方法通过使四氯化钛与氨反应，在腔室内、在被处理基板上形成氮化钛膜，其特征在于，具有在上述腔室内的压力为3.94×10-4气压以上1.32×10-2气压以下的范围内，使上述氨的流量相对于上述四氯化钛的流量成为第一流量比，将上述四氯化钛和上述氨供给上述腔室，由此在上述被处理基板上形成第一氮化钛层的第一步骤；和在上述腔室内的压力为3.94×10-4气压以上1.32×10-2气压以下的范围内，使上述氨的流量相对于上述四氯化钛的流量成为比第一流量比小的第二流量比，将上述四氯化钛和上述氨供给上述腔室，由此在上述第一氮化钛层上形成第二氮化钛层的第二步骤。根据本专利技术的第二方面，提供一种半导体装置，其特征在于具有利用上述的成膜方法进行成膜的氮化钛膜。根据本专利技术的第三方面，提供一种记录介质，该记录介质记录有能够由成膜装置的控制计算机运行的软件，通过运行该软件，上述控制计算机控制上述成膜装置，使其运行通过使四氯化钛与氨反应从而在基板上形成氮化钛膜的上述成膜方法。根据本专利技术的第四方面，提供一种成膜系统，该成膜系统通过使四氯化钛与氨反应，在基板上形成氮化钛膜，其特征在于，具有作为至少一个成膜装置，附设有成膜腔室、在上述成膜腔室内支撑基板的基板支撑体、在上述成膜腔室内支撑基板的基板支撑体、设置有第一气体流量调节器的将四氯化钛供给上述成膜腔室内的第一供给通路、设置有第二气体流量调节器的将氨供给上述成膜腔室内的第二供给通路、和对上述成膜腔室内的气氛进行排气的排气装置的至少一个成膜腔室；和控制上述至少一个成膜装置，使其运行通过使上述四氯化钛与上述氨在由供给决定速率的区域中反应、在上述被处理基板上形成第一氮化钛层的第一步骤、和通过使上述四氯化钛与上述氨在由反应决定速率的区域中反应、在上述第一氮化钛层上形成第二氮化钛层的第二步骤的控制部。附图说明图1是表示搭载有实施本实施方式的成膜方法的Ti成膜装置和TiN成膜装置的多腔室型的成膜系统100的概略结构图。图2是表示TiN成膜装置3的截面图。图3是表示晶片升降机构的其它例子的图。图4是表示TiN膜的成膜方法的第一实施方式的流程图。图5是表示TiN膜的生长速度相对于TiCl4分压的图。图6是表示第一TiN膜和第二TiN膜的成膜条件的一个例子的图。图7是表示TiN膜的成膜方法的第二实施方式的流程图。图8是表示具有利用本实施方式的成膜方法形成的第一TiN膜24和第二TiN膜25的半导体装置的一部分的截面图。具体实施例方式下面，一边参照附图，一边通过专利技术的实施方式来说明本专利技术。图1是表示搭载有实施本实施方式的成膜方法的Ti成膜装置和TiN成膜装置的多腔室型的成膜系统100的概略结构图。成膜系统100具有利用等离子体CVD形成Ti膜的2个Ti成膜装置1和2、以及利用热CVD形成TiN膜的2个TiN成膜装置3和4等合计4个成膜装置，这些成膜装置1、2、3和4在平面视图中分别与形成为六角形的晶片搬送室5的4边对应地设置。此外，在本例中，成膜系统100具有Ti成膜装置1和2以及TiN成膜装置3和4而构成，但是在其它例子中，也可以由电介质成膜装置代替Ti成膜装置1而构成。另外，成膜系统100也可以进一步具有电介质成膜装置而构成。在晶片搬送室5的其它2边上，分别设有负载锁定室6和7。在这些负载锁定室6和7的与晶片搬送室5相反一侧，设有晶片搬入搬出室8，在晶片搬入搬出室8的与负载锁定室6和7相反一侧，安装有作为收容作为被处理基板的一个例子的晶片W的晶片收容器的3个前开式晶片盒(front-opening unified pods)(FOUP)F，设置有相对于成膜系统100搬入搬出晶片W的端口9、10和11。Ti成膜装置1和2分别具有Ti成膜腔室51，TiN成膜装置3和4分别具有TiN成膜腔室151，这些Ti成膜腔室51、TiN成膜腔室151以及负载锁定室6和7，如同图所示，通过闸阀G与晶片搬送室5的各边连接，通过打开各闸阀G使它们与晶片搬送室5连通，通过关闭各闸阀G使它们与晶片搬送室5隔断。另外，在负载锁定室6和7的与晶片搬入搬出室8连接的部分也设有闸阀G，通过打开闸阀G使负载锁定室6和7与晶片搬入搬出室8连通，通过关闭闸阀G使它们与晶片搬入搬出室8隔断。在晶片搬送室5内，设有相对于Ti成膜装置1和2、TiN成膜装置3和4、以及负载锁定室6和7进行晶片W的搬入搬出的晶片搬送装置12。该晶片搬送装置12被配置在晶片搬送室5的大致中央，具有将晶片W保持在可以旋转和伸缩的旋转·伸缩部13的前端的2个托板(blade)14a和14b，这2个托板14a和14b以朝向相互本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成膜方法，通过使四氯化钛与氨反应，在被处理基板上形成氮化钛膜，其特征在于，具有：　通过使所述四氯化钛与所述氨在由供给决定速率的区域中反应，在所述被处理基板上形成第一氮化钛层的第一步骤；和通过使所述四氯化钛与所述氨在由反应决定速率的区域中反应，在所述第一氮化钛层上形成第二氮化钛层的第二步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-12-26 434860/20031.一种成膜方法，通过使四氯化钛与氨反应，在被处理基板上形成氮化钛膜，其特征在于，具有通过使所述四氯化钛与所述氨在由供给决定速率的区域中反应，在所述被处理基板上形成第一氮化钛层的第一步骤；和通过使所述四氯化钛与所述氨在由反应决定速率的区域中反应，在所述第一氮化钛层上形成第二氮化钛层的第二步骤。2.根据权利要求1所述的成膜方法，其特征在于所述第一步骤中的所述四氯化钛相对于所述氨的分压比高于所述第二步骤中的该分压比。3.根据权利要求2所述的成膜方法，其特征在于所述第一步骤中的所述分压比为大于等于0.13小于0.2，所述第二步骤中的所述分压比为大于等于0.2小于1.5。4.根据权利要求1～3中任一项所述的成膜方法，其特征在于所述第一步骤中的所述被处理基板的温度低于所述第二步骤中的所述被处理基板的温度。5.根据权利要求4所述的成膜方法，其特征在于所述第一步骤中的所述被处理基板的温度低于400℃，所述第二步骤中的所述被处理基板的温度为400℃以上。6.一种成膜方法，通过使四氯化钛与氨反应，在腔室内、在被处理基板上形成氮化钛膜，其特征在于，具有在所述腔室内的压力为3.94×10-4气压以上1.32×10-2气压以下的范围内，使所述氨的流量相对于所述四氯化钛的流量成为第一流量比，将所述四氯化钛和所述氨供给所述腔室，由此在所述被处理基板上形成第一氮化钛层的第一步骤；和在所述腔室内的压力为3.94×10-4气压以上1.32×10-2气压以下的范围内，使所述氨的流量相对于所述四氯化钛的流量成为比第一流量比小的第二流量比，将所述四氯化钛和所述氨供给所述腔室，由此在所述第一氮化钛层上形成第二氮化钛层的第二步骤。7.根据权利要求6所述的成膜方法，其特征在于所述第一流量比为2.5以上60以下。8.根据权利要求6所述的成膜方法，其特征在于所述第一流量比为2.5以上15以下。9.根据权利要求6所述的成膜方法，其特征在于所述第一流量比为16以上，所述第二流量小于16。10.根据权利要求9所述的成膜方法，其特征在于所述第二流量比为0.3以上10以下。11.根据权利要求1～10中任一项所述的成膜方法，其特征在于所述第一步骤和所述第二步骤，通过将所述被处理基板载置在腔室内，形成所述第一氮化钛膜和所述第二氮化钛膜；在所述第一步骤和所述第二步骤中的至少一方之后，该成膜方法还具有用吹扫气体对所述腔室内进行吹扫的步骤。12.根据权利要求11所述的成膜方法，其特征在于所述吹扫气体包含氮...

【专利技术属性】
技术研发人员：村上诚志，多田国弘，
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]