钛膜的成膜方法和钛膜的成膜装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供钛膜的成膜方法和钛膜的成膜装置，通过使钛的硅化物结构一致，能够改善表面形态等。在钛膜的成膜方法中，在能够抽真空的处理容器（１４）内供给包含钛的原料气体、还原气体和非活性气体，并且在上述处理容器内产生等离子体，在从表面露出有硅部分（６）和绝缘膜（２）的被处理体（Ｗ）的表面上形成钛膜（８），其中，将上述还原气体的供给量相对于上述还原气体和非活性气体的合计流量的比率设定为６７％以下。由此，使钛的硅化物结构一致，改善表面形态等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及从表面露出有硅部分和绝缘膜的半导体晶片等的表面 上形成钛膜的成膜方法和成膜装置。
技术介绍
一般地，为了制造半导体集成电路，对半导体晶片反复实施成膜、 蚀刻、氧扩散、退火等各种热处理，作为进行这种处理的装置的一个 例子，例如使用在专利文献1等中公开的等离子体处理装置。而且， 与半导体集成电路的进一步高集成化和高微细化的要求相对应，在埋 入半导体元件的绝缘膜、为了实现多层化的电路结构之间的绝缘的层 间绝缘膜等上形成的孔，例如接触孔、通路孔的直径也越来越微细化， 随之，为了达到埋入该孔中的配线的良好的导通的埋入技术变得重要。在进行上述埋入处理的情况下， 一般使用铝、钨或者它们的合金， 在该埋入之前，以减少与从孔下端部露出的例如硅基板的接触电阻等为目的，形成钛(Ti)膜，使得在该Ti膜与硅基板的界面部分产生硅 化物化，作为硅化钛形成TiSi2，使得接触电阻减少(专利文献2、 3 等)。这里，说明伴随上述硅化物化的Ti膜的成膜方法。图IO是表示作 为Ti膜的成膜对象的半导体晶片的一部分的放大截面图。作为被处理 体的半导体晶片W例如由硅基板构成，在其上表面形成例如由Si02 构成的绝缘膜2，在该绝缘膜2中形成微细的孔4。而且，作为下层的 导电层的硅部分6从该孔4的底部露出。该硅部分6例如由通过在硅基板中掺杂n型或者p型杂质而形成 的扩散层构成，由此，成为在晶片W的表面(包括孔的底部)上露出 有硅部分6和绝缘膜2的状态。对于这样的半导体晶片W，在将该晶片W维持为规定的温度的同 时，作为原料气体例如使用TiCU气体，作为还原气体例如使用H2气体，作为等离子体化用的气体例如使用Ar气体，通过进行等离子体CVD (Chemical Vapor Deposition:化学气相沉积)处理，在整个表面 上形成Ti膜8。在等离子体中，TiCU按照以下的反应被分解，生成低 次氯化物的前驱体(precursor)。首先，原料的TiCU根据式1被活性化。 接着，被活性化的TiCl^根据式2形成TiCl3，成为对成膜有贡献的前 驱体。而且，根据式3， TiCl3进一步分解形成TiCl2，这也成为对成膜 有贡献的前驱体。其中，*表示已活性化。以下相同。TiCl4+Ar—TiCl4*+Ar (1 )TiCl4*+H/H*—TiCl3+HCl (2) TiCl3+H/H*—TiCl2+HCl (3)TiCl2是非常活跃的前驱体，在绝缘膜例如SK)2膜上按照式4 (H2 还原反应)使Ti膜成膜。TiCl2+H2—Ti+2HC1 (4)如上所述，大量供给H2气体，通过成为高浓度的H2气体环境，促进Ti成膜。另外，以HC1的状态使C1从前驱体脱离、进行排气， 从而抑制Cl向Ti膜中的混入。为此，与Ar气体相比较，以相当大的流量供给H2气体。而且，在孔4的底部成膜的Ti膜8与硅部分6接触，其边界被硅 化物化，这里例如形成由TiSi2构成的硅化钛10。然而，如果在65(TC左右的温度区域内进行Ti膜的成膜处理，则 Ti与硅基板反应进行硅化物化从而形成的硅化钛膜TiSi2的结晶相在晶 片内产生偏差(参差)。从而，TiSi2中的Ti膜厚(Ti的含有量)在晶 片内产生偏差，其结果，绝缘膜上和硅上的Ti成膜的选择比也在晶片 面内产生很大偏差。另外，还产生由该结晶相的偏差引起的TiSi2膜的 表面形态(morphology)的恶化。另外，还存在下述问题通过在比55(TC附近更低的温度区域中进 行Ti的硅化物化，形成成分不同的TiSi、 TisSi3等硅化物相，硅化钛膜 的薄层电阻(sheetresistance)的面内均匀性极度恶化。 [专利文献l]日本特开平8 — 339895号公报 [专利文献2]日本特开平11一040518号公报 [专利文献3]日本特开2003 — 055767号公报
技术实现思路
本专利技术着眼于以上的问题点，为了有效地解决上述问题而提出。 本专利技术的目的在于提供钛膜的成膜方法和钛膜的成膜装置，能够在钛 的硅化物化的过程中抑制硅化钛膜的结晶和成分的偏差，通过使硅化 物相一致而改善晶片面内均匀性，同时能够改善硅化钛膜的表面形态、 薄层电阻。本专利技术者们对于Ti的硅化物化进行了精心研究，结果得到通过相 对于Ar气体抑制H2气体的供给量能够控制硅化物化的见解，由此实 现了本专利技术。方案1的专利技术是一种钛膜的成膜方法，其向能够抽真空的处理容 器内供给包含钛的原料气体、还原气体和非活性气体，并且在上述处 理容器内产生等离子体，在从表面露出有硅部分和绝缘膜的被处理体 的表面上形成钛膜，该钛膜的成膜方法的特征在于上述还原气体的 供给量相对于上述还原气体和非活性气体的合计流量的比率设定为67 Q/^以下。这样，在钛膜的成膜时将还原气体的供给量相对于还原气体和非 活性气体的合计流量的比率设定为67%以下，因此，在钛的硅化物化 的过程中，通过抑制硅化钛膜的结晶和成分的偏差、使硅化物相一致， 从而能够改善晶片面内均匀性，同时改善硅化钛膜的表面形态、薄层 电阻。在这种情况下，例如，如方案2中所记载的，通过在上述硅部分 上形成上述钛膜，上述硅部分被硅化物化，形成硅化钛。另外，例如，如方案3中所记载的，上述还原气体的供给量的比 率的下限是3.5。％。另外，例如，如方案4中所记载的，上述钛膜的成膜时的温度在 525 60(TC的范围内。这样，钛膜的成膜时的温度在525 60(TC的范围内，特别能够提 高通过硅化物化形成的硅化钛膜的薄层电阻、膜厚的面内均匀性，更 能够达到薄层电阻的降低。另外，例如，如方案5中所记载的，首先供给上述还原气体和非 活性气体进行等离子体化，然后，在等离子体中供给上述原料气体。另外，例如，如方案6中所记载的，同时供给上述还原气体、非 活性气体和原料气体，然后进行等离子体化。另外，例如，如方案7中所记载的，上述原料气体是TiCU，上述 非活性气体是稀有气体，上述还原气体是H2。方案8的专利技术是一种钛膜的成膜装置，在从表面露出有硅部分和 绝缘膜的被处理体的表面上形成钛膜，该钛膜的成膜装置的特征在于， 包括能够真空排气的处理容器；保持设置在上述处理容器内的上述 被处理体的载置台；加热上述被处理体的加热单元；向上述处理容器 内供给包含钛的原料气体、还原气体和非活性气体的气体导入单元； 在上述处理容器内形成等离子体的等离子形成单元；和以进行方案l 7中任一项所述的成膜方法的方式进行控制的控制部。方案9的专利技术是一种存储介质，其特征在于存储有在使用钛膜 的成膜装置在上述被处理体的表面上形成钛膜时，以进行方案1 7中 任一项所述的成膜方法的方式进行控制的计算机能够读取的程序，该 钛膜的成膜装置包括能够真空排气的处理容器；设置在上述处理容 器内、保持从表面露出有硅部分和绝缘膜的被处理体的载置台；加热 上述被处理体的加热单元；向上述处理容器内供给包含钛的原料气体、 还原气体和非活性气体的气体导入单元；在上述处理容器内形成等离 子体的等离子体形成单元；和控制装置整体的控制部。根据本专利技术的钛膜的成膜方法和钛膜的成膜装置，能够发挥下述 优异的作用效果。在钛膜的成膜时，将还原气体的供给量相对于还原气体和非活性 气体的合计流量的比率设定为67%以下，因此，通过在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钛膜的成膜方法，其向能够抽真空的处理容器内供给包含钛的原料气体、还原气体和非活性气体，并且在所述处理容器内产生等离子体，在从表面露出有硅部分和绝缘膜的被处理体的表面上形成钛膜，该钛膜的成膜方法的特征在于：　所述还原气体的供给量相对 于所述还原气体和非活性气体的合计流量的比率设定为６７％以下。

【技术特征摘要】
JP 2007-12-8 2007-3177821. 一种钛膜的成膜方法，其向能够抽真空的处理容器内供给包含钛的原料气体、还原气体和非活性气体，并且在所述处理容器内产生等离子体，在从表面露出有硅部分和绝缘膜的被处理体的表面上形成钛膜，该钛膜的成膜方法的特征在于所述还原气体的供给量相对于所述还原气体和非活性气体的合计流量的比率设定为67％以下。2. 如权利要求1所述的钛膜的成膜方法，其特征在于 通过在所述硅部分上形成所述钛膜，所述硅部分被硅化物化，形成硅化钛。3. 如权利要求1或2所述的钛膜的成膜方法，其特征在于所述还原气体的供给量的比率的下限是3.5%。4. 如权利要求1或2中任一项所述的钛膜的成膜方法，其特征在于所述钛膜的成膜时的温度在525 60(TC的范围内。5. 如权利要求1或2中任一项所述的钛膜的成膜方法，其特征在于首先供给所述还原气体和非活性气体并进行等离子体化，之后在 等离子体中供给所述原料气体。6. 如权利要求1或2中任一项所述的钛膜的成膜方法，其特征在于同时供给所述还原气体、非活性气体和原料气体，之后进行等离 子体化。7. 如...

【专利技术属性】
技术研发人员：成嶋健索，熊谷晃，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]