專利名稱：Ti膜的成膜方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在腔室內(nèi)供給含有TiCl4氣體和還原氣體的處理氣體， 在載置于腔室內(nèi)的載置臺(tái)上的、具有含Si部分(含硅部分)的被處理 基板的含Si部分上形成Ti膜的Ti膜的成膜方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體設(shè)備的制造中，為了應(yīng)對(duì)現(xiàn)階段高密度化以及高集成化 的要求而具有使回路結(jié)構(gòu)成為多層配線結(jié)構(gòu)的傾向，因此，作為下層 半導(dǎo)體設(shè)備和上層半導(dǎo)體設(shè)備的連接部的接觸孔、作為上下配線層彼 此的連接部的通過孔等的層間的電接觸用的埋入技術(shù)則變得重要。
對(duì)于這種接觸孔、通過孔的埋入， 一般使用Al (鋁)、W (鎢)、 或者以它們?yōu)橹黧w的合金，為了形成這種金屬、合金與下層的Si基板、 poly-Si層的接觸，在埋入之前，通過形成Ti膜使其與襯底的Si反應(yīng) 而使TiSb在接觸孔的底的Si擴(kuò)散層上選擇成長，得到良好的歐姆 (Ohmic)電阻(例如參照日本特開平5-67585號(hào)公報(bào))。
在形成CVD-Ti膜時(shí)，作為原料氣體一般使用TiCU氣體，作為還 原氣體使用H2氣體等，但是該TiCU氣體的結(jié)合能(鍵能)相當(dāng)高， 單純對(duì)于熱能而言，若不能達(dá)到120(TC的高溫則不能發(fā)生分解，因此 通過并用等離子體能的等離子體CVD通常在處理溫度為65(TC左右的 條件下進(jìn)行成膜。此外，從促進(jìn)反應(yīng)的觀點(diǎn)出發(fā)，采用較高的壓力和 高頻電功率形成等離子體。
然而，近階段，作為與柵極電極的多晶硅上的金屬接觸的接觸層 逐漸使用Ti膜，現(xiàn)有技術(shù)中的650'C左右的成膜溫度對(duì)于該Ti膜而言 溫度過于高溫，因此，研究在55(TC左右的低溫下進(jìn)行Ti膜的成膜。
然而，在55(TC左右進(jìn)行成膜時(shí)，即便作為被處理基板的半導(dǎo)體晶 片的溫度均勻，在晶片面內(nèi)的硅化物(silicide)化產(chǎn)生偏移，導(dǎo)致面 內(nèi)的膜質(zhì)均勻性發(fā)生惡化。此外，由于是等離子體而會(huì)發(fā)生對(duì)晶片的
7充電損傷，對(duì)腔室的異常放電等的等離子體損傷。
另外，在現(xiàn)行的Ti膜成膜中，從易于等離子體化的觀點(diǎn)出發(fā)，首 先向腔室內(nèi)導(dǎo)入Ar氣體和作為還原氣體的H2氣體，使其等離子體化 后再導(dǎo)入TiCU氣體，但是，因?yàn)槭呛髮?dǎo)入TiCU氣體，因此會(huì)產(chǎn)生放 電狀態(tài)暫時(shí)發(fā)生變化，在腔室內(nèi)產(chǎn)生異常放電，導(dǎo)致對(duì)晶片造成等離 子體損傷的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠均勻地進(jìn)行被處理基板的面內(nèi)的 硅化物化的Ti膜的成膜方法。
此外，本發(fā)明的其它目的在于提供一種難以對(duì)被處理基板和腔室 造成等離子體損傷的Ti膜的成膜方法。
本發(fā)明的第一方面提供一種Ti膜的成膜方法，該Ti膜的成膜方法 利用成膜裝置在具有Si部分的被處理基板的Si含有部分形成Ti膜， 其中，所述成膜裝置包括收容被處理基板的腔室；在腔室內(nèi)載置被 處理基板的載置臺(tái)；對(duì)載置臺(tái)上的基板進(jìn)行加熱的加熱單元；向腔室 內(nèi)供給含有TiCU氣體和還原氣體的處理氣體的處理氣體供給單元；在 所述載置臺(tái)上的被處理基板的上方空間形成高頻電場的高頻電場形成 單元；和對(duì)所述腔室內(nèi)進(jìn)行排氣的排氣單元，所述Ti膜的成膜方法包 括下述工序?qū)⒕哂蠸i部分的被處理基板配置在所述載置臺(tái)上；對(duì)被 處理基板進(jìn)行加熱;使腔室內(nèi)成為規(guī)定的壓力；向腔室內(nèi)導(dǎo)入含有TiCl4 氣體和還原氣體的處理氣體；利用所述高頻電場形成單元形成高頻電 場從而使所述處理氣體等離子體化；和在被處理基板的表面使所述 TiCU氣體和還原氣體發(fā)生反應(yīng)，當(dāng)通過所述反應(yīng)在被處理基板的Si部 分形成Ti膜時(shí)，對(duì)腔室內(nèi)壓力和施加的高頻電功率進(jìn)行控制，以抑制 在被處理基板的Si部分的TiSi的生成反應(yīng)。
此時(shí)，優(yōu)選對(duì)腔室內(nèi)壓力和施加的高頻電功率進(jìn)行控制，使得在 被處理基板的溫度為55(TC附近，進(jìn)行作為前體以TiCl3為主體的成膜 反應(yīng)。
本發(fā)明第二方面提供一種Ti膜的成膜方法，該Ti膜的成膜方法利 用成膜裝置在具有Si部分的被處理基板的Si部分形成Ti膜，其中，所述成膜裝置包括收容被處理基板的腔室；在腔室內(nèi)載置被處理基 板的載置臺(tái)；對(duì)載置臺(tái)上的基板進(jìn)行加熱的加熱單元；向腔室內(nèi)供給 含有TiCU氣體和還原氣體的處理氣體的處理氣體供給單元；在所述載 置臺(tái)上的被處理基板的上方空間形成高頻電場的高頻電場形成單元； 和對(duì)所述腔室內(nèi)進(jìn)行排氣的排氣單元，所述Ti膜的成膜方法包括下述 工序?qū)⒕哂蠸i部分的被處理基板配置在所述載置臺(tái)上；對(duì)被處理基 板進(jìn)行加熱；對(duì)腔室內(nèi)壓力進(jìn)行抽真空處理；向腔室內(nèi)導(dǎo)入含有TiCl4 氣體和還原氣體的處理氣體；利用所述高頻電場形成單元形成高頻電 場使所述處理氣體等離子體化；和在被處理基板的表面進(jìn)行所述TiCl4 氣體和還原氣體的反應(yīng)，在腔室內(nèi)壓力為266 1333Pa的范圍、高頻電 功率為200 1000W的范圍內(nèi)，當(dāng)令腔室內(nèi)的壓力為x (Pa)，令高頻電 功率為y (W)時(shí)，滿足(y—333) <160400/ (x—266)。
本發(fā)明第三方面提供一種Ti膜的成膜方法，該Ti膜的成膜方法利 用成膜裝置在具有Si部分的被處理基板的Si部分形成Ti膜，其中， 所述成膜裝置包括收容被處理基板的腔室；在腔室內(nèi)載置被處理基 板的載置臺(tái)；對(duì)載置臺(tái)上的基板進(jìn)行加熱的加熱單元；向腔室內(nèi)供給 含有TiCU氣體和還原氣體的處理氣體的處理氣體供給單元；在所述載 置臺(tái)上的被處理基板的上方空間形成高頻電場的高頻電場形成單元； 和對(duì)所述腔室內(nèi)進(jìn)行排氣的排氣單元，所述Ti膜的成膜方法包括下述 工序?qū)⒕哂蠸i含有部分的被處理基板配置在所述載置臺(tái)上；對(duì)被處 理基板進(jìn)行加熱；使腔室內(nèi)壓力為300~800Pa的范圍；向腔室內(nèi)導(dǎo)入 含有TiCU氣體和還原氣體的處理氣體；使所述高頻電場形成單元的高 頻電功率為300~600W而形成高頻電場從而使所述處理氣體等離子體 化；和在被處理基板的表面進(jìn)行所述TiCU氣體和還原氣體的反應(yīng)。
在上述第一方面 第三方面中，基板溫度可以在300 67(TC的范圍 內(nèi)。特別是當(dāng)基板溫度為50(rC士20。C時(shí)有效。
本發(fā)明第四方面提供一種Ti膜的成膜方法，該Ti膜的成膜方法利 用成膜裝置在具有Si部分的被處理基板的Si含有部分形成Ti膜，其 中，所述成膜裝置包括收容被處理基板的腔室；在腔室內(nèi)載置被處 理基板的載置臺(tái)；對(duì)載置臺(tái)上的基板進(jìn)行加熱的加熱單元；向腔室內(nèi) 供給含有TiCU氣體和還原氣體的處理氣體的處理氣體供給單元；在所述載置臺(tái)上的被處理基板的上方空間形成高頻電場的高頻電場形成單
元；和對(duì)所述腔室內(nèi)進(jìn)行排氣的排氣單元，所述Ti膜的成膜方法包括 下述工序?qū)⒕哂蠸i部分的被處理基板配置在所述載置臺(tái)上；對(duì)被處 理基板進(jìn)行加熱；使腔室內(nèi)成為規(guī)定的壓力；向腔室內(nèi)導(dǎo)入含有TiCU 氣體、還原氣體和不活潑性氣體的處理氣體；利用所述高頻電場形成 單元形成高頻電場從而使所述處理氣體等離子體化；和在被處理基板 的表面進(jìn)行所述TiCU氣體和還原氣體的反應(yīng)，在將TiCU氣體、還原 氣體和不活潑性氣體導(dǎo)入到所述腔室內(nèi)之后，形成高頻電場而生成等
離子體。
在本發(fā)明的上述第四方面中，在腔室內(nèi)壓力為266 1333Pa的范圍、 高頻電功率為200 1000W的范圍內(nèi)，令腔室內(nèi)的壓力為x (Pa)，令高 頻電功率為y (W)時(shí)，滿足(y—333) 〈160400/ (x—266)。
此外，優(yōu)選腔室內(nèi)壓力為300~800Pa的范圍，高頻電功率為 300~600W的范圍。
在上述第四方面中，基板溫度可以在300 670'C的范圍內(nèi)。特別是 基板溫度為620 65(TC的范圍內(nèi)時(shí)有效。
在上述第一方面 第四方面中，所述被處理基板除具有Si部分之 外還具有Si02部分，在Si部分和SK)2部分的雙方上形成Ti膜。
在上述第一方面 第四方面中，優(yōu)選通過在所述被處理基板的Si 部分上形成Ti膜，使其界面硅化物化。
本發(fā)明第五方面提供一種存儲(chǔ)介質(zhì)，該存儲(chǔ)介質(zhì)在計(jì)算機(jī)上工作 并且存儲(chǔ)有用于控制成膜裝置的程序，當(dāng)所述控制程序運(yùn)行時(shí)使計(jì)算 機(jī)控制成膜裝置，以進(jìn)行Ti膜的成膜方法，其中，該Ti膜的成膜方法 利用所述成膜裝置在具有Si部分的被處理基板的Si含有部分形成Ti 膜，所述成膜裝置包括收容被處理基板的腔室；在腔室內(nèi)載置被處 理基板的載置臺(tái)；對(duì)載置臺(tái)上的基板進(jìn)行加熱的加熱單元；向腔室內(nèi) 供給含有TiCl4氣體和還原氣體的處理氣體的處理氣體供給單元；在所 述載置臺(tái)上的被處理基板的上方空間形成高頻電場的高頻電場形成單 元；和對(duì)所述腔室內(nèi)進(jìn)行排氣的排氣單元，所述Ti膜的成膜方法包括 下述工序?qū)⒕哂蠸i部分的被處理基板配置在所述載置臺(tái)上；對(duì)被處 理基板進(jìn)行加熱；使腔室內(nèi)成為規(guī)定的壓力；向腔室內(nèi)導(dǎo)入含有TiCU氣體和還原氣體的處理氣體；利用所述高頻電場形成單元形成高頻電 場從而使所述處理氣體等離子體化；和在被處理基板的表面使所述 TiCU氣體和還原氣體發(fā)生反應(yīng)，當(dāng)通過所述反應(yīng)在被處理基板的Si部 分形成Ti膜時(shí)，對(duì)腔室內(nèi)壓力和施加的高頻電功率進(jìn)行控制，以抑制 在被處理基板的Si部分的TiSi的生成反應(yīng)。
在現(xiàn)階段的Ti膜成膜中，從促進(jìn)反應(yīng)的觀點(diǎn)出發(fā)，將腔室內(nèi)的壓 力較高地設(shè)定為667Pa左右、將高頻電功率較高地設(shè)定為800W左右 來進(jìn)行成膜，但是，在上述條件下進(jìn)行成膜時(shí)，被處理基板的溫度在 550'C左右硅化物化出現(xiàn)偏差。本發(fā)明人對(duì)其原因進(jìn)行調(diào)查的結(jié)果表 明，在該溫度附近在Si上通過反應(yīng)生成的相從Ti向TiSi轉(zhuǎn)變，硅化 物化易于產(chǎn)生偏差。對(duì)于TiSi而言，無論是與高溫下生成的TiSi2相比 還是與低溫下的Ti相比，其電阻均很高，成膜舉動(dòng)也存在差異，因此 在從Ti向TiSi的轉(zhuǎn)變點(diǎn)附近，膜厚、膜質(zhì)存在偏差。
因此，本發(fā)明人對(duì)即便在55(TC左右也難以產(chǎn)生這種偏差的條件進(jìn) 行研究的結(jié)果表明，通過對(duì)腔室內(nèi)壓力和施加的高頻電功率進(jìn)行控制， 而能夠難以生成TiSi，能夠?qū)嵸|(zhì)上消除Ti和TiSi的轉(zhuǎn)變點(diǎn)，因此，能 夠避免上述的在55(TC左右出現(xiàn)的偏差。典型地，通過使腔室內(nèi)壓力和 施加的高頻電功率降低，能夠?qū)嵸|(zhì)上消除Ti和TiSi的轉(zhuǎn)變點(diǎn)，能夠避 免在55(TC左右膜質(zhì)、膜厚出現(xiàn)的偏差，并且隨著功率的降低還能夠減 少等離子體帶來的損傷。
此外，通過先將TiCU氣體導(dǎo)入到腔室內(nèi)之后再形成高頻電場，能 夠抑制異常放電的發(fā)生，從而能夠降低等離子體所帶來的損傷。因此， 除降低壓力和高頻電功率之外，通過進(jìn)一步在等離子體生成之前導(dǎo)入 TiCU氣體，而能夠從低溫至高溫階段均不產(chǎn)生等離子體損傷，并且能 夠進(jìn)行穩(wěn)定性和均勻性高的Ti膜成膜。


圖1是簡要表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的Ti膜的成膜方法 的實(shí)施中所使用的Ti膜成膜裝置的一個(gè)例子的截面圖。
圖2是表示在高頻電功率為800W、腔室內(nèi)壓力為667Pa的條件下， 在Si上和Si02上堆積有Ti膜時(shí)的、各膜上的電阻值和其偏差的溫度變化以及各溫度下在硅(silicon)上生成的相的圖。
圖3是表示在高頻電功率為800W、腔室內(nèi)壓力為667Pa的條件下， 在Si上和Si02上堆積有Ti膜時(shí)的、各膜上的膜厚及其偏差的溫度變 化的圖。
圖4A是模式表示前體(precursor)為TiCl3時(shí)在成膜初期的硅化 物化的推定方法原理(機(jī)理、mechanism)的圖。
圖4B是模式表示前體為TiCl3時(shí)在成膜后期的硅化物化的推定方 法原理的圖。
圖4C是模式表示前體為TiCl3時(shí)的成膜時(shí)間和膜厚的關(guān)系圖。 圖5A是模式表示前體為TiCl2時(shí)在成膜初期的硅化物化的推定方
法原理(機(jī)理)的圖。
圖5B是模式表示前體為TiCl2時(shí)在成膜后期的硅化物化的推定方
法原理(機(jī)理)的圖。
圖5C是模式表示前體為TiCl2時(shí)的成膜時(shí)間和膜厚的關(guān)系圖。 圖6是表示在橫軸為腔室內(nèi)壓力、縱軸為高頻電功率的坐標(biāo)系中，
在550。C時(shí)以TiCl3為前體的反應(yīng)成為主體的區(qū)域和以TiCl2為前體的反
應(yīng)成為主體的區(qū)域的邊界的圖。
圖7表示的是在高頻電功率為500W、腔室內(nèi)壓力為500Pa的條件 下，在Si上和Si02上堆積有Ti膜時(shí)的、各膜上的電阻值及其偏差的
溫度變化以及在各溫度下在硅上生成的相的圖。
圖8是表示在高頻電功率為500W、腔室內(nèi)壓力為500Pa的條件下， 在Si上和Si02上堆積有Ti膜時(shí)的、各膜上的膜厚及其偏差的溫度變 化的圖。
圖9是表示在橫軸為腔室內(nèi)壓力、縱軸為高頻電功率的晶片溫度 為550。C的坐標(biāo)系中的、膜厚的選擇比(Si上的膜厚/SK)2上的膜厚) 的等高線的圖。
圖IO是表示在橫軸為腔室內(nèi)壓力、縱軸為高頻電功率的晶片溫度 為55(TC的坐標(biāo)系中的、平均膜厚的等高線的圖。
圖11是表示在橫軸為腔室內(nèi)壓力、縱軸為高頻電功率的晶片溫度 為55(TC的坐標(biāo)系中的、電阻值的偏差的等高線的圖。
圖12是表示在橫軸為腔室內(nèi)壓力、縱軸為高頻電功率的晶片溫度
12為550'C的坐標(biāo)系中的、電阻值的平均值的等高線的圖。
圖13A表示的是堆積Ti膜時(shí)的等離子體形成時(shí)刻的優(yōu)選例。 圖13B表示的是堆積Ti膜時(shí)的等離子體形成時(shí)刻的優(yōu)選例。 圖14表示的是在現(xiàn)有的800W、 667Pa的條件下進(jìn)行預(yù)等離子體
時(shí)，在相同條件下進(jìn)行預(yù)TiCU時(shí)，在500W、 500Pa的條件下進(jìn)行預(yù)
TiCU時(shí)的因溫度引起的選擇比的變化圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行具體說明。
圖1是簡要表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的Ti膜的成膜方法 的實(shí)施中所使用的Ti膜成膜裝置的一個(gè)例子的截面圖。該Ti膜成膜裝 置100構(gòu)成為通過在平行平板電極上形成高頻電場而形成等離子體并 進(jìn)行CVD成膜的等離子體CVD成膜裝置。
該Ti膜成膜裝置100具有大致呈圓筒狀的腔室1。用于水平支撐 作為被處理基板的晶片W的由A1N構(gòu)成的基座2，在由設(shè)置在其中央 下部的圓筒狀的支撐部件3所支撐的狀態(tài)下而被配置在腔室1的內(nèi)部， 在基座2的外緣部設(shè)置有用于引導(dǎo)晶片W的引導(dǎo)環(huán)4。此外，在基座 2內(nèi)埋入設(shè)置有由鉬(molybdenum)等高熔點(diǎn)金屬構(gòu)成的加熱器5，該 加熱器5通過從加熱器電源6進(jìn)行供電而將作為被處理基板的晶片W 加熱至規(guī)定溫度。在基座2的表面附近埋設(shè)作為平行平板電極的下部 電極而起作用的電極8，該電極8接地。
在腔室1的定壁la經(jīng)由絕緣部件9設(shè)置有作為平行平板電極的上 部電極而起作用的噴淋頭10。該噴淋頭10包括上段塊體10a、中段塊 體10b和下段塊體10c，并大致形成為圓盤狀。上段塊體10a包括與中 段塊體10b和下段塊體10c —起構(gòu)成噴淋頭主體部的水平部10d和在 該水平部10d的外周上方連續(xù)的環(huán)狀支撐部10e，并且形成為凹狀。通 過該環(huán)狀支撐部10e支撐噴淋頭10整體。在下段塊體10c上交互形成 有噴出氣體的噴出孔17和18。在上段塊體10a的上面形成有第一氣體 導(dǎo)入口 11和第二氣體導(dǎo)入口 12。在上段塊體10a中，從第一氣體導(dǎo)入 口 11分支出多條氣體通路13。在中段塊體10b形成有氣體通路15， 上述氣體通路13經(jīng)由水平延伸的連通路徑13a而與這些氣體通路15連通。而且，該氣體通路15與下段塊體10c的噴出孔17連通。此外， 在上段塊體10a中，從第二氣體導(dǎo)入口 12分支出多條氣體通路14。在 中段塊體10b形成有氣體通路16，上述氣體通路14與這些氣體通路1 6連通。而且，該氣體通路16與在中段塊體10b內(nèi)沿水平方向延伸的 連通路徑16a連接，該連通路徑16a與下段塊體10c的多個(gè)噴出孔18 連通。上述第一氣體導(dǎo)入口 11和第二氣體導(dǎo)入口 12與氣體供給機(jī)構(gòu)2 0的氣體管線連接。
氣體供給機(jī)構(gòu)20包括供給作為清潔氣體的C1F3氣體的Cl&氣 體供給源21;供給作為Ti化合物氣體的TiCU氣體的TiCU氣體供給源 22;供給Ar氣體的Ar氣體供給源23;供給作為還原氣體的H2氣體的 H2氣體供給源24;供給作為氮化氣體的NH3氣體的NH3氣體供給源2 5;和供給N2氣體的N2氣體供給源26。 C1F3氣體供給源21與C1&氣 體供給管線27和30b連接，TiCU氣體供給源22與TiCU氣體供給管線 28連接，Ar氣體供給源23與Ar氣體供給管線29連接，H2氣體供給 源24與H2氣體供給管線30連接，NH3氣體供給源25與皿3氣體供 給管線30a連接，N2氣體供給源26與N2氣體供給管線30c連接。在 各氣體管線上設(shè)置有質(zhì)量流量控制器32和夾著質(zhì)量流量控制器32的 兩個(gè)閥31。
所述第一氣體導(dǎo)入口 11與從TiCU氣體供給源22延伸的TiCU氣 體供給管線28連接，該TiCU氣體供給管線28與從C1F3氣體供給源2 1延伸的C1F3氣體供給管線27和從Ar氣體供給源23延伸的Ar氣體 供給管線29連接。此外，所述第二氣體導(dǎo)入口 12與從H2氣體供給源 24延伸的H2氣體供給管線30連接，該H2氣體供給管線30與從NH3 氣體供給源25延伸的NH3氣體供給管線30a、從N2氣體供給源26延 伸的N2氣體供給管線30c和從C1F3氣體供給源21延伸的C1F3氣體供 給管線30b連接。因此，在進(jìn)行處理時(shí)，來自于TiCl4氣體供給源22 的TiCl4氣體與來自于Ar氣體供給源23的Ar氣體一起經(jīng)由TiCl4氣體 供給管線28從噴淋頭10的第一氣體導(dǎo)入口 11到達(dá)噴淋頭10內(nèi)，經(jīng) 過氣體通路13、 15從噴出孔17而被噴向腔室1內(nèi)，另外，來自于H2 氣體供給源24的H2氣體經(jīng)由H2氣體供給管線30從噴淋頭10的第二 氣體導(dǎo)入口 12到達(dá)噴淋頭10內(nèi)，經(jīng)過氣體通路14、 16從噴出孔18
14而被噴向腔室1內(nèi)。即，噴淋頭IO為能夠完全獨(dú)立地向腔室1內(nèi)供給
TiCU氣體和H2氣體的后混合型(post mix type)， TiCU氣體與&氣 體在噴出口混合而發(fā)生反應(yīng)。其中，并不局限于此，也可以是TiCU氣 體與H2氣體在已混合的狀態(tài)下而被供給至腔室1內(nèi)的預(yù)混合型(pre-mix type)o
噴淋頭10經(jīng)由匹配器33與高頻電源34連接，從該高頻電源34 向噴淋頭IO供給高頻電力。通過從高頻電源34供給高頻電力，使經(jīng) 由噴淋頭IO而被供給至腔室1內(nèi)的氣體等離子體化以進(jìn)行成膜處理。
此外，在噴淋頭10的上段塊體10a的水平部10d設(shè)置有用于加熱 噴淋頭10的加熱器45。該加熱器45與加熱器電源46連接，通過從加 熱器電源46向加熱器45供電而將噴淋頭IO加熱至期望的溫度。在上 段塊體10a的凹部內(nèi)設(shè)置有用于使加熱器45的加熱效率提升的隔熱部 件47。
在腔室1的底壁lb的中央部形成有圓形的孔35，在底壁lb以覆 蓋該孔35的方式設(shè)置有向下方突出的排氣室36。排氣室36的側(cè)面與 排氣管37連接，該排氣管37與排氣裝置38連接。通過使該排氣裝置 38動(dòng)作而能夠?qū)⑶皇?內(nèi)減壓至規(guī)定的真空度。
在基座2上，以相對(duì)于基座2的表面能夠伸出退回(突沒)的方 式設(shè)置有用于支撐晶片W以使其進(jìn)行升降的3個(gè)(圖中僅示出兩個(gè)) 晶片支撐銷39，這些晶片支撐銷39被固定在支持板40上。晶片支撐 銷39通過氣缸等驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41經(jīng)由支撐板40進(jìn)行升降。
在腔室1的側(cè)壁設(shè)置有用于在與腔室1鄰接設(shè)置的圖未示出的 晶片搬送室之間進(jìn)行晶片W的搬入搬出用的搬入搬出口 42;和開閉該 搬入搬出口42的門閥43。
作為Ti膜成膜裝置100的構(gòu)成部的加熱器電源6和46、閥31、 質(zhì)量流量控制器32、匹配器33、高頻電源34等構(gòu)成為與由計(jì)算機(jī)構(gòu) 成的控制部50連接而被控制。此外，控制部50與由工程管理員為了 管理Ti膜成膜裝置100而進(jìn)行命令的輸入操作等的鍵盤、可視化顯示 Ti膜成膜裝置100的工作狀況的顯示器等構(gòu)成的用戶界面51連接。而 且，控制部50與存儲(chǔ)部52連接，該存儲(chǔ)部52存儲(chǔ)有用于在控制部5 0的控制下實(shí)現(xiàn)在Ti膜成膜裝置100中執(zhí)行的各種處理的控制程序、用于根據(jù)處理?xiàng)l件在Ti膜成膜裝置100的各構(gòu)成部執(zhí)行處理的程序即 方案。方案被記錄在存儲(chǔ)部52中的存儲(chǔ)介質(zhì)內(nèi)。存儲(chǔ)介質(zhì)可以是硬盤 或者半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，也可以是CDROM、 DVD等可移動(dòng)性存儲(chǔ)器。此 外，也可以從其它的裝置例如經(jīng)由專用線路合適地傳送方案。根據(jù)需 要，通過來自于用戶界面51的指示等從存儲(chǔ)部52中調(diào)出任意的方案 在控制部50中執(zhí)行，由此，在控制部50的控制下，在Ti膜成膜裝置 100中進(jìn)行期望的處理。
接著，對(duì)上述Ti膜成膜裝置100的本實(shí)施方式所涉及的Ti膜成膜 處理方法進(jìn)行說明。
在本實(shí)施方式中，對(duì)于作為對(duì)象的晶片W， Si部分露出，作為Si 部分，可以是Si基板，也可以在其上形成有多晶硅(polysilicon)膜， 并且在其上形成有Ti膜。通常作為層間絕緣膜含有Si02膜(或者Lo w-k膜)等Si02部分，在Si部分和Si02部分雙方上形成Ti膜。
其中，在以下的說明中，氣體的流量單位使用mL/min，但是因?yàn)?氣體因溫度和氣壓其體積有較大變化，因此在本發(fā)明中使用換算成標(biāo) 準(zhǔn)狀態(tài)的值。其中，因?yàn)閾Q算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的流量通常以sccm (Stander d Cubic Centimeter per Minutes)來標(biāo)記，因此標(biāo)記為sccm。此處的 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是溫度為0'C (273.15K)、氣壓為latm (101325Pa)的狀態(tài)。
首先，在晶片沒有被搬入到腔室l內(nèi)的狀態(tài)下，進(jìn)行預(yù)涂覆(pre -coat)。在預(yù)涂覆中，利用排氣裝置38使腔室1內(nèi)成為真空狀態(tài)，向 腔室1內(nèi)導(dǎo)入Ar氣體和N2氣體，并且利用加熱器5使基座2升溫， 在基座2的溫度穩(wěn)定在規(guī)定溫度的時(shí)刻，以規(guī)定流量導(dǎo)入TiCU氣體， 并且從高頻電源34施加高頻電力，使導(dǎo)入到腔室l內(nèi)的Ar氣體、H2 氣體、TiCU氣體等離子體化，由此，在腔室1內(nèi)壁、排氣室36內(nèi)壁、 噴淋頭10和基座2上形成Ti膜，緊接著僅僅停止TiCU氣體的供給， 流入作為氮化氣體的NH3氣體并且向噴淋頭10施加高頻電力，使這些 氣體等離子體化從而使Ti膜氮化。通過多次重復(fù)這些工序而形成預(yù)涂 覆膜。
在該預(yù)涂覆結(jié)束后，進(jìn)行針對(duì)晶片W的Ti膜的堆積。在該Ti膜 的堆積中，利用加熱器5使基座2上升至規(guī)定溫度之后，對(duì)經(jīng)由門閥4 3連接腔室1內(nèi)的外部氛圍同樣進(jìn)行調(diào)整，其后，使門閥43打開，從處于真空狀態(tài)的圖未示出的晶片搬送室經(jīng)由搬入搬出口42向腔室l內(nèi) 搬入晶片W。接著，在預(yù)涂覆工序中，按照與在噴淋頭10等上形成T i膜的順序相同的順序，使導(dǎo)入到腔室l內(nèi)的Ar氣體、H2氣體、TiCl4 氣體等離子體化并且使它們反應(yīng)，從而在晶片W上堆積有規(guī)定厚度的 Ti膜。
在Ti膜的堆積后，實(shí)施Ti膜的氮化處理。在該氮化處理中，在上 述Ti膜的成膜結(jié)束后，停止TiCU氣體，使H2氣體和Ar氣體保持流 動(dòng)的狀態(tài)，將腔室l內(nèi)(腔室壁、噴淋頭表面等)加熱至適當(dāng)?shù)臏囟龋?并且使作為氮化氣體的NH3流入，且從高頻電源34向噴淋頭10施加 高頻電力使處理氣體等離子體化，利用等離子體化的處理氣體使在晶 片W上成膜的Ti薄膜的表面氮化，從而完成Ti膜成膜處理。
此處，在上述Ti膜的堆積中，在現(xiàn)有技術(shù)中使用650'C左右的比 較高的成膜溫度，但是在作為與柵極電極的多晶硅上的金屬接觸的接 觸層使用時(shí)，在謀求更低溫的用途中，尋求55(TC左右的成膜。
另外，現(xiàn)有技術(shù)從促進(jìn)硅化物(silicide)化的觀點(diǎn)出發(fā)，采用使 腔室1內(nèi)的壓力為667Pa左右、使高頻電功率為800W左右的相對(duì)而 言高壓力、高功率的條件?？梢源_認(rèn)在該條件中，當(dāng)在晶片W的Si 含有部分例如多晶硅膜上形成Ti膜時(shí)，在55(TC左右硅化物化出現(xiàn)偏 差，膜質(zhì)和膜厚也出現(xiàn)偏差。
對(duì)于該方面將詳細(xì)說明。
圖2表示的是以橫軸作為晶片溫度，以縱軸作為電阻值Rs的平均 值(Q/口)及其偏差(lo、 ％)，在Si上和Si02上堆積有Ti膜時(shí)的 各膜上的電阻值及其偏差的溫度變化的圖。此外，表示在各溫度下在 硅上生成的相。
此外，圖3表示的是以橫軸作為晶片溫度，以縱軸作為膜厚(nm)) 及其偏差(lo、 ％)，在Si上和Si02上堆積有Ti膜時(shí)的各膜上的膜厚 及其偏差的溫度變化圖。
其中，圖2、圖3時(shí)的成膜條件為，腔室內(nèi)的壓力為667Pa，對(duì)于 Ti膜堆積，使氣體流量為TiCl4/Ar/H2: 12/1600/4000 (mL/min (sccm))、 高頻電功率為800W，時(shí)間為30sec，對(duì)于氮化處理，使氣體流量為 NH3/Ar/H2: 1500/1600/2000 (mL/min (sccm))，高頻電功率800W，時(shí)間30sec。
如圖2所示可以發(fā)現(xiàn)硅氧化膜上的膜具有隨著晶片溫度的上升
膜的電阻值單調(diào)減少的傾向，但是多晶硅上的膜在55(TC左右電阻值急 劇上升。此外，在59(TC左右發(fā)現(xiàn)電阻值的變節(jié)點(diǎn)(拐點(diǎn))。這是因?yàn)椋?當(dāng)在硅上形成有Ti膜時(shí)因溫度而導(dǎo)致生成的相不同，在低溫生成Ti， 在中溫生成硅化鈦(TiSi)，在高溫生成二硅化鈦(TiSi2)，在55(TC附 近具有Ti/TiSi轉(zhuǎn)變點(diǎn)，在590"C附近具有TiSi/TiSi2轉(zhuǎn)變點(diǎn)?？梢缘弥?， 對(duì)應(yīng)這些轉(zhuǎn)變點(diǎn)，電阻值的偏差也變大。特別是，在Ti成膜溫度的目 標(biāo)值55(TC，如圖所示，發(fā)現(xiàn)具有較大的電阻值偏差。
此外，如圖3所示，相對(duì)于在硅氧化膜上的成膜速度隨著溫度上 升而單調(diào)增加，在多晶硅膜上的成膜速度在向TiSi轉(zhuǎn)變的55(TC左右 降低，在作為TiSi生成溫度的550 59(TC左右，與硅氧化膜上的膜厚 相比，其成膜速度降低。即，在該溫度范圍內(nèi)，以多晶硅膜上的成膜 速度相對(duì)于硅氧化膜上的成膜速度表示的選擇比比1小。在Ti生成區(qū) 域，選擇比大致為l，因此，在作為轉(zhuǎn)變點(diǎn)的55(TC左右選擇比發(fā)生偏 差。
艮P，在現(xiàn)有的條件下，若在晶片溫度為55(TC時(shí)在Si和Si02上進(jìn) 行Ti成膜，則硅化物化存在偏差，膜質(zhì)和膜厚也存在偏差。
這種偏差的產(chǎn)生被推斷為是因?yàn)樵?5(TC中的硅化物化的方法原 理(mechanism)如下
首先，作為成膜原料的TiCU在等離子體中按照公式(1)反應(yīng)而 活性化。接著，活性化的TiCl/按照公式(2)還原，形成TiCl3，成為 給與反應(yīng)的前體(precursor)。此外，根據(jù)公式(3)， TiCl^彼此反應(yīng)而 形成TiCl2，其也成為給與反應(yīng)的前體。
TiCl4+Ar—TiCl4*+Ar ...... (1)
TiCl4*+H+—TiCl3+HCl ...... (2)
TiCl3*+TiCl3*—TiCl2+TiCl4 ...... (3)
艮P，給與反應(yīng)的前體為TiCl3和TiCl2兩種。該TiCl3和TiCl2在硅
化物化的方法原理方面有所不同。
圖4A 圖4C表示出當(dāng)前體為TiCl3時(shí)的推定方法原理。首先，在 成膜初期，如圖4A所示，在Si基板上吸附有TiCl3，利用H2還原而在Si基板上形成Ti膜，利用熱而硅化物化。此外，在成膜后期，如圖 4B所示，在硅化物上吸附有TiCl3，利用H2還原而在硅化物上形成Ti 膜，利用熱而硅化物化。即，在成膜初期和成膜后期，方法原理基本 沒有變化，如圖4C所示，膜厚相對(duì)于時(shí)間直線變化。即，成膜速度一 定。其中，這樣的方法原理，相當(dāng)于上述Ti生成區(qū)域。
接著，圖5A 圖5C表示出當(dāng)前體為TiCl2時(shí)的推定方法原理。首 先，在成膜初期，如圖5A所示，TiCl2吸附在Si基板上，在Si基板上 直接與Si反應(yīng)而成為硅化物(Si還原)，Si被蝕刻(成為SiCl2而揮發(fā))。 然后，在硅化物中的Ti向Si基板中擴(kuò)散。此外，在成膜后期，如圖5 B所示，TiCl2吸附在硅化物上，硅化物中的Ti向被硅化物化的Si基 板中擴(kuò)散，并且TiCl2與基板中的Si直接反應(yīng)而生成硅化物(Si還原)， Si被蝕刻(成為SiCl2而揮發(fā))。TiCl2沒有被H2還原是因?yàn)榕cHC1結(jié) 合(鍵)相比Ti-Si-Cl結(jié)合(鍵)更大。當(dāng)這樣在硅化物化中存在有T i的擴(kuò)散時(shí)，在成膜后期，因?yàn)門i的擴(kuò)散速度降低，因此，如圖5C所 示，在成膜后期，成膜速度具有降低的傾向。其中，這種方法原理相 當(dāng)于上述TiSi生成區(qū)域。
在55(TC的成膜的情況下，通過這樣兩種前體的反應(yīng)而成膜，但是 因?yàn)門iCl4通過等離子體中進(jìn)行分解而被排出，因此TiCU在晶片的邊 緣部發(fā)生分解，生成更多的TiCl2。因此，在晶片邊緣部，TiCl2成為前 體的上述圖5A 圖5C的方法原理的成膜過程成為支配地位。另外，在 晶片中心部，TiCU的分解沒有充分進(jìn)行，前體為TiCl3而停止，上述圖 4A 圖4C的方法原理的成膜過程成為支配地位。
這樣，當(dāng)溫度以外的條件保持與現(xiàn)有技術(shù)的相同在55(TC下進(jìn)行成 膜時(shí)，在晶片內(nèi)硅化物化發(fā)生偏差，膜質(zhì)、膜厚發(fā)生偏差。為了消除 這種偏差，進(jìn)行使高頻電功率降低以及使腔室1內(nèi)的壓力降低中的至 少之一是有效的。
艮P，通過使高頻電功率降低，來削弱TiCU的分解，使晶片邊緣的 前體停止在TiCl3，因此，在晶片中心部和邊緣部的任一個(gè)中均按照?qǐng)D 4A 4C的方法原理進(jìn)行成膜，能夠抑制硅化物化的偏差從而抑制膜質(zhì) 和膜厚的偏差。此外，通過使壓力降低而使腔室內(nèi)的排氣速度加快， 因?yàn)樵诜纸膺M(jìn)行之前TiCl4便脫離出等離子體從而抑制其分解，使邊緣
19部的前體以TiCl3為主體，結(jié)果是在晶片中心部和邊緣部的任一個(gè)中均 按照?qǐng)D4A 4C的方法原理進(jìn)行成膜，能夠抑制硅化物化的偏差從而抑 制膜質(zhì)和膜厚的偏差。
在圖6中圖示出該偏差改善的方法原理的圖像。圖6表示的是在 以橫軸作為腔室內(nèi)壓力，以縱軸作為高頻電功率的坐標(biāo)中，55(TC下的 以TiCl3為前體的反應(yīng)作為主體的區(qū)域和以TiCl2為前體的反應(yīng)作為主 體的區(qū)域的邊界。在晶片的邊緣部，如上所述因?yàn)橐子谏蒚iCl2，所 以邊界線偏移?，F(xiàn)有的條件被繪制(plot)在中央部的邊界線和邊緣部 的邊界線之間。從該圖可以明確得知，通過使高頻電功率和壓力中的 至少一方降低而能夠使中央部和邊緣部的任一個(gè)中均以TiCl3為前體的 反應(yīng)作為主體。
對(duì)于300mm晶片這種大型晶片，為了能夠至晶片邊界穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn) 以TiCl3為前體的反應(yīng)作為主體的成膜處理，當(dāng)令腔室內(nèi)的壓力為x (P a)，令高頻電功率為y (W)時(shí)，優(yōu)選滿足下述公式(4): (y—333) <160德(x—266) ...... (4)
其中，其它的條件為，TiCU流量3~20mL/min (sccm)， Ar流量 100~2000mL/min (sccm)， H2流量1000~5000 mL/min (sccm)，晶片 溫度500 60(TC的范圍內(nèi)。
接著，基于該方面對(duì)在使高頻電功率和腔室內(nèi)壓力降低的條件下 進(jìn)行Ti膜的成膜的結(jié)果進(jìn)行說明。
圖7表示的是與現(xiàn)有技術(shù)相比使高頻電功率和腔室內(nèi)壓力降低的 情況下，在Si上和Si02上堆積有Ti膜時(shí)的各膜上的電阻值及其偏差 的溫度變化的圖。其中，在圖7中， 一并表示出在各溫度中在硅上生 成的相。
此外，圖8表示的是與現(xiàn)有技術(shù)相比使高頻電功率和腔室內(nèi)壓力 降低的情況下在Si上和Si02上堆積有Ti膜時(shí)的各膜上的膜厚及其偏 差的溫度變化的圖。
其中，圖7、圖8時(shí)的成膜條件為，腔室內(nèi)的壓力為500Pa，對(duì)于 Ti膜的堆積，氣體流量為TiCl4/Ar/H2: 12/1600/4000 (mL/min (sccm))， 高頻電功率為500W，時(shí)間為20sec，對(duì)于氮化處理，氣體流量為NH3/ Ar/H2: 1500/1600/2000 (mL/min (sccm))，高頻電功率為800W，時(shí)間為29sec。
如圖7所示，當(dāng)與現(xiàn)有技術(shù)相比使高頻電功率和腔室內(nèi)壓力降低 時(shí)，TiSi生成區(qū)域消失，在55(TC附近沒有發(fā)現(xiàn)電阻值出現(xiàn)急劇上升的 情況。此外，如圖8所示，當(dāng)與現(xiàn)有技術(shù)相比使高頻電功率以及腔室 內(nèi)壓力降低時(shí)，在550 59(TC附近沒有發(fā)現(xiàn)選擇比出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)的情況，表 示出穩(wěn)定的成膜。從以上結(jié)果可以確認(rèn)，降低高頻電功率和降低腔室 內(nèi)壓力是有效的。
接著，對(duì)"使晶片溫度為550°C，使腔室內(nèi)壓力和高頻電功率變化 進(jìn)行成膜時(shí)的特性變化進(jìn)行調(diào)查的結(jié)果"進(jìn)行說明。其中，在此處作 為其它條件為，對(duì)于Ti膜的堆積，氣體流量為TiCl4/Ar/H2: 12/1600/4 000 (mL/min (sccm))，時(shí)間為30sec，對(duì)于氮化處理，氣體流量為N H3/Ar/H2: 1500/1600/2000 (mL/min (sccm))，高頻電功率為800W， 時(shí)間為30sec。
圖9~圖12表示的是以橫軸作為腔室內(nèi)壓力，以縱軸作為高頻電功 率的情況下晶片溫度為550。C時(shí)的坐標(biāo)，圖9是表示膜厚的選擇比(Si 上的膜厚/Si02上的膜厚)的等高線的圖，圖IO是表示平均膜厚的等高 線的圖，圖11是表示電阻值偏差的等高線的圖，圖12是表示電阻值 的平均值的等高線的圖。
根據(jù)這些圖可以確認(rèn)，通過使腔室內(nèi)壓力以及/或者高頻電功率比 現(xiàn)有技術(shù)(667Pa、 800W)的低，而能夠確保膜厚的選擇比為1以上， 使膜厚本身變厚，而且，電阻值Rs與現(xiàn)有技術(shù)相比變低，并且電阻值 的偏差也變小。
從這些圖可以得知，在滿足上述公式(4)的基礎(chǔ)上，優(yōu)選腔室內(nèi) 壓力為266~1333Pa的范圍，高頻電功率為200-1000W的范圍。特別 是，若考慮到難以生成對(duì)晶片W、腔室1的等離子體損害的觀點(diǎn)，優(yōu) 選腔室內(nèi)壓力為300~800Pa的范圍，高頻電功率為300 600W的范圍。
對(duì)于晶片溫度，上述條件在55(TC附近更具體而言在550士2(TC時(shí) 特別有效，但是對(duì)于300 670。C也能夠適用，通過采用上述條件，能夠 在晶片溫度為300 670。C的較寬范圍內(nèi)進(jìn)行穩(wěn)定的硅化物化。
接著，對(duì)堆積Ti膜時(shí)的等離子體形成時(shí)刻進(jìn)行說明。
在現(xiàn)有技術(shù)中，從等離子體化的容易性的觀點(diǎn)出發(fā)，首先向腔室內(nèi)導(dǎo)入Ar氣體和作為還原氣體的H2氣體進(jìn)行等離子體化之后再導(dǎo)入TiCU氣體(預(yù)等離子體(優(yōu)先等離子體處理、pre-plasma))，但是，通過之后導(dǎo)入TiCl4氣體，放電狀態(tài)暫時(shí)發(fā)生變化，溫度高達(dá)64(TC并且高頻電功率達(dá)到較高的800W，這兩者相結(jié)合，在腔室內(nèi)產(chǎn)生異常放電，形成對(duì)晶片的等離子體損傷，發(fā)生上述不良情況。
為了防止上述情況的發(fā)生，如圖13A所示，優(yōu)選在生成等離子體之前導(dǎo)入TiCl4 (預(yù)TiCl4 (優(yōu)先TiCU處理、pre-TiCU))。具體而言，如圖13B所示，優(yōu)選在導(dǎo)入Ar氣體+H2氣體之后，導(dǎo)入TiCU氣體，之后，點(diǎn)燃(點(diǎn)火)等離子體。
這是因?yàn)?，與導(dǎo)入TiCl4氣體后再點(diǎn)燃等離子體時(shí)的混亂相比，形成等離子體后再供給TiCl4氣體所引起的等離子體混亂更大。此外，通過這樣在點(diǎn)燃該等離子體之前供給TiCU氣體，能夠進(jìn)一步減小膜的電阻。優(yōu)選在先于等離子體點(diǎn)燃2秒以上之前供給TiCU氣體。
這樣，采用比導(dǎo)入等離子體更先導(dǎo)入TiCU氣體的順序(s叫uence)，并且在此基礎(chǔ)上，如上所述在高頻電功率以及/或者腔室內(nèi)壓力低的條件下進(jìn)行Ti成膜，而能夠使因等離子體帶來的放電進(jìn)一步穩(wěn)定化，能夠更加有效地抑制異常放電、對(duì)晶片的損傷。對(duì)于在進(jìn)行等離子體之前先導(dǎo)入該TiCU氣體的順序，能夠適用于晶片溫度為300 670。C的較廣范圍內(nèi)。
此外，當(dāng)采用在進(jìn)行等離子體之前先導(dǎo)入TiCl4氣體的順序時(shí)，在成膜溫度為620 65(TC附近，與釆用先對(duì)等離子體進(jìn)行點(diǎn)燃的順序相比，具有由溫度引起的膜厚的選擇比的變化變大的傾向，但是，當(dāng)采用在進(jìn)行等離子體之前先導(dǎo)入TiCU氣體的順序，并且在此基礎(chǔ)上，通過在高頻電功率以及/或者腔室內(nèi)壓力低的條件下進(jìn)行Ti成膜，而能夠減小選擇比的變化。該情況如圖14所示。該圖表示的是以橫軸作為晶片溫度，以縱軸作為膜厚的選擇比，在現(xiàn)有技術(shù)的800W、 667Pa的條件下進(jìn)行預(yù)等離子體(優(yōu)先等離子體處理)的情況下，在相同條件下進(jìn)行預(yù)TiCU (優(yōu)先TiCU)的情況下，在500W、 500Pa的條件下進(jìn)行預(yù)TiCU (優(yōu)先TiCU)的情況下，因溫度導(dǎo)致選擇比變化的圖。如該圖所示，可以確認(rèn)出，在現(xiàn)有技術(shù)的800W、 667Pa的條件下進(jìn)行預(yù)TiCl4時(shí)，成膜溫度在620 65(TC附近，選擇比的變化較大，在500W、 500Pa的條件下進(jìn)行預(yù)TiCl4時(shí)，與預(yù)等離子體相同，選擇比幾乎沒有變化。其中，堆積Ti膜時(shí)的其它條件的優(yōu)選范圍如下所述0來自于高頻電源34的高頻電力的頻率300kHz 27MHz
ii) TiCU氣體流量3~20mL/min (sccm)
iii) Ar氣體流量500 2000mL/min (sccm)
iv) H2氣體流量1000~5000mL/min (sccm)此外，氮化處理時(shí)的優(yōu)選條件如下所述
i) 來自于高頻電源34的高頻電力頻率300kHz 27MHz
功率500-1500W
ii) 加熱器5使基座2達(dá)到的溫度300~670°C
iii) Ar氣體流量800~2000mL/min (s隨)
iv) H2氣體流量1500~4500mL/min (sccm)
v) NH3氣體流量500 2000mL/min (sccm)
vi) 腔室內(nèi)壓力133~1333Pa (1 10Torr)
其中，雖然氮化處理不是必須的，但是從防止Ti膜發(fā)生氧化等的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選對(duì)其進(jìn)行實(shí)施。
這樣，在對(duì)規(guī)定個(gè)數(shù)的晶片實(shí)施完上述Ti膜的堆積處理以及氮化處理之后，對(duì)腔室1內(nèi)實(shí)施清潔處理。對(duì)于清潔處理，其是在腔室內(nèi)不存在晶片的狀態(tài)下向腔室1內(nèi)導(dǎo)入C1F3氣體，進(jìn)行干式清潔(dry cleaning)。干式清潔是在利用加熱器5對(duì)基座2進(jìn)行加熱的同時(shí)進(jìn)行的，優(yōu)選此時(shí)的溫度為170~250°C。
其中，本發(fā)明并不受上述實(shí)施方式所限定，能夠?qū)ζ溥M(jìn)行種種變形。例如，在上述實(shí)施方式中，通過對(duì)噴淋頭施加高頻電力而形成高頻電場，但是并不局限于此，只要能夠利用高頻電場形成本發(fā)明即可。此外，作為被處理基板并不局限于半導(dǎo)體晶片，例如對(duì)于液晶顯示裝置(LCD)用基板等其它的基板也可以。
權(quán)利要求
1.一種Ti膜的成膜方法，其特征在于該Ti膜的成膜方法利用成膜裝置在具有Si部分的被處理基板的Si含有部分形成Ti膜，其中，所述成膜裝置包括收容被處理基板的腔室；在腔室內(nèi)載置被處理基板的載置臺(tái)；對(duì)載置臺(tái)上的基板進(jìn)行加熱的加熱單元；向腔室內(nèi)供給含有TiCl4氣體和還原氣體的處理氣體的處理氣體供給單元；在所述載置臺(tái)上的被處理基板的上方空間形成高頻電場的高頻電場形成單元；和對(duì)所述腔室內(nèi)進(jìn)行排氣的排氣單元，所述Ti膜的成膜方法包括下述工序?qū)⒕哂蠸i部分的被處理基板配置在所述載置臺(tái)上；對(duì)被處理基板進(jìn)行加熱；使腔室內(nèi)成為規(guī)定的壓力；向腔室內(nèi)導(dǎo)入含有TiCl4氣體和還原氣體的處理氣體；利用所述高頻電場形成單元形成高頻電場而使所述處理氣體等離子體化；和在被處理基板的表面使所述TiCl4氣體和還原氣體發(fā)生反應(yīng)，當(dāng)通過所述反應(yīng)在被處理基板的Si部分形成Ti膜時(shí)，對(duì)腔室內(nèi)壓力和施加的高頻電功率進(jìn)行控制，以使在被處理基板的Si部分的TiSi的生成反應(yīng)被抑制。
2. 如權(quán)利要求1所述的Ti膜的成膜方法，其特征在于對(duì)腔室內(nèi)壓力和施加的高頻電功率進(jìn)行控制，使得在被處理基板 的溫度為55(TC附近，發(fā)生作為前體以TiCl3為主體的成膜反應(yīng)。
3. 如權(quán)利要求1所述的Ti膜的成膜方法，其特征在于-基板溫度為300-670°C。
4. 如權(quán)利要求3所述的Ti膜的成膜方法，其特征在于 基板溫度為500°C±20°C。
5. 如權(quán)利要求l所述的Ti膜的成膜方法，其特征在于 被處理基板除具有Si部分之外還具有Si02部分，在Si部分和Si02部分的雙方上形成Ti膜。
6. 如權(quán)利要求l所述的Ti膜的成膜方法，其特征在于通過在所述被處理基板的Si部分形成Ti膜，使其界面硅化物化。
7. —種Ti膜的成膜方法，其特征在于該Ti膜的成膜方法利用成膜裝置在具有Si部分的被處理基板的Si部分形成Ti膜，其中，所述成膜裝置包括收容被處理基板的腔室；在腔室內(nèi)載置被處理基板的載置臺(tái)；對(duì)載置臺(tái)上的基板進(jìn)行加熱的加熱單元；向腔室內(nèi)供給含有TiCU氣體和還原氣體的處理氣體的處理氣體供給單元；在所述載置臺(tái)上的被處理基板的上方空間形成高頻電場的高頻電場形成單元；和對(duì)所述腔室內(nèi)進(jìn)行排氣的排氣單元，所述Ti膜的成膜方法包括下述工序?qū)⒕哂蠸i部分的被處理基板配置在所述載置臺(tái)上；對(duì)被處理基板進(jìn)行加熱；對(duì)腔室內(nèi)壓力進(jìn)行抽真空處理；向腔室內(nèi)導(dǎo)入含有TiCU氣體和還原氣體的處理氣體；利用所述高頻電場形成單元形成高頻電場使所述處理氣體等離子體化；和在被處理基板的表面進(jìn)行所述TiCU氣體和還原氣體的反應(yīng)，在腔室內(nèi)壓力為266~1333Pa的范圍、高頻電功率為200-1000W的范圍內(nèi)，當(dāng)令腔室內(nèi)的壓力為x (Pa)，令高頻電功率為y (W)時(shí)，滿足(y—333) <160400/ (x—266)。
8. 如權(quán)利要求7所述的Ti膜的成膜方法，其特征在于基板溫度為300~670°C。
9. 如權(quán)利要求8所述的Ti膜的成膜方法，其特征在于-基板溫度為500°C±20°C。
10. 如權(quán)利要求7所述的Ti膜的成膜方法，其特征在于所述被處理基板除具有Si部分之外還具有Si02部分，在Si部分和Si02部分的雙方上形成Ti膜。
11. 如權(quán)利要求7所述的Ti膜的成膜方法，其特征在于通過在所述被處理基板的Si部分上形成Ti膜，使其界面硅化物化。
12. —種Ti膜的成膜方法，其特征在于該Ti膜的成膜方法利用成膜裝置在具有Si部分的被處理基板的Si部分形成Ti膜，其中，所述成膜裝置包括收容被處理基板的腔室；在腔室內(nèi)載置被處理基板的載置臺(tái)；對(duì)載置臺(tái)上的基板進(jìn)行加熱的加熱單元；向腔室內(nèi)供給含有TiCU氣體和還原氣體的處理氣體的處理氣體供給單元；在所述載置臺(tái)上的被處理基板的上方空間形成高頻電場的高頻電場形成單元；和對(duì)所述腔室內(nèi)進(jìn)行排氣的排氣單元，所述Ti膜的成膜方法包括下述工序?qū)⒕哂蠸i含有部分的被處理基板配置在所述載置臺(tái)上；對(duì)被處理基板進(jìn)行加熱；使腔室內(nèi)壓力為300~800Pa的范圍；向腔室內(nèi)導(dǎo)入含有TiCU氣體和還原氣體的處理氣體；使所述高頻電場形成單元的高頻電功率為300~600W而形成高頻電場從而使所述處理氣體等離子體化；和在被處理基板的表面進(jìn)行所述TiCU氣體和還原氣體的反應(yīng)。
13. 如權(quán)利要求12所述的Ti膜的成膜方法，其特征在于基板溫度為300~670°C。
14. 如權(quán)利要求13所述的Ti膜的成膜方法，其特征在于基板溫度為500°C±20°C。
15. 如權(quán)利要求12所述的Ti膜的成膜方法，其特征在于所述被處理基板除具有Si部分之外還具有Si02部分，在Si部分和Si02部分的雙方上形成Ti膜。
16. 如權(quán)利要求12所述的Ti膜的成膜方法，其特征在于通過在所述被處理基板的Si部分上形成Ti膜，使其界面硅化物化。
17. 如權(quán)利要求12所述的Ti膜的成膜方法，其特征在于通過在所述被處理基板的Si部分上形成Ti膜，使其界面硅化物化。
18. —種Ti膜的成膜方法，其特征在于-該Ti膜的成膜方法利用成膜裝置在具有Si部分的被處理基板的Si含有部分形成Ti膜，其中，所述成膜裝置包括收容被處理基板的腔室；在腔室內(nèi)載置被處理基板的載置臺(tái)；對(duì)載置臺(tái)上的基板進(jìn)行加熱的加熱單元；向腔室內(nèi)供給含有TiCU氣體和還原氣體的處理氣體的處理氣體供給單元；在所述載置臺(tái)上的被處理基板的上方空間形成高頻電場的高頻電場形成單元；和對(duì)所述腔室內(nèi)進(jìn)行排氣的排氣單元，所述Ti膜的成膜方法包括下述工序?qū)⒕哂蠸i部分的被處理基板配置在所述載置臺(tái)上；對(duì)被處理基板進(jìn)行加熱；使腔室內(nèi)成為規(guī)定的壓力；向腔室內(nèi)導(dǎo)入含有TiCU氣體、還原氣體和不活潑性氣體的處理氣體；利用所述高頻電場形成單元形成高頻電場而使所述處理氣體等離子體化；和在被處理基板的表面進(jìn)行所述TiCU氣體和還原氣體的反應(yīng)，在將TiCU氣體、還原氣體和不活潑性氣體導(dǎo)入到所述腔室內(nèi)之后，形成高頻電場而生成等離子體。
19. 如權(quán)利要求18所述的Ti膜的成膜方法，其特征在于在腔室內(nèi)壓力為266 1333Pa的范圍、高頻電功率為200~1000W的范圍內(nèi)，令腔室內(nèi)的壓力為x (Pa)，令高頻電功率為y (W)時(shí)，滿足(y—333) 〈160400/ (x—266)。
20. 如權(quán)利要求18所述的Ti膜的成膜方法，其特征在于腔室內(nèi)壓力為300 800Pa的范圍，高頻電功率為300 600W的范圍。
21. 如權(quán)利要求18所述的Ti膜的成膜方法，其特征在于基板溫度為300-670°C。
22. 如權(quán)利要求21所述的Ti膜的成膜方法，其特征在于基板溫度為620~650°C。
23. 如權(quán)利要求18所述的Ti膜的成膜方法，其特征在于所述被處理基板除具有Si部分之外還具有Si02部分，在Si部分和Si02部分的雙方上形成Ti膜。
24. 如權(quán)利要求18所述的Ti膜的成膜方法，其特征在于通過在所述被處理基板的Si部分上形成Ti膜，使其界面硅化物化。
25. —種存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于該存儲(chǔ)介質(zhì)在計(jì)算機(jī)上工作并且存儲(chǔ)有用于控制成膜裝置的程序，當(dāng)所述控制程序運(yùn)行時(shí)使計(jì)算機(jī)控制成膜裝置，以施行Ti膜的成膜方法，其中，該Ti膜的成膜方法利用所述成膜裝置在具有Si部分的被處理基板的Si含有部分形成Ti膜，所述成膜裝置包括收容被處理基板的腔室；在腔室內(nèi)載置被處理基板的載置臺(tái)；對(duì)載置臺(tái)上的基板進(jìn)行加熱的加熱單元；向腔室內(nèi)供給含有TiCl4氣體和還原氣體的處理氣體的處理氣體供給單元；在所述載置臺(tái)上的被處理基板的上方空間形成高頻電場的高頻電場形成單元；和對(duì)所述腔室內(nèi)進(jìn)行排氣的排氣單元，所述Ti膜的成膜方法包括下述工序?qū)⒕哂蠸i部分的被處理基板配置在所述載置臺(tái)上；對(duì)被處理基板進(jìn)行加熱；使腔室內(nèi)成為規(guī)定的壓力；向腔室內(nèi)導(dǎo)入含有TiCU氣體和還原氣體的處理氣體；利用所述高頻電場形成單元形成高頻電場而使所述處理氣體等離子體化；和在被處理基板的表面使所述TiCU氣體和還原氣體發(fā)生反應(yīng)，當(dāng)通過所述反應(yīng)在被處理基板的Si部分形成Ti膜時(shí)，對(duì)腔室內(nèi)壓力和施加的高頻電功率進(jìn)行控制，以使在被處理基板的Si部分的TiSi的生成反應(yīng)被抑制。
全文摘要
本發(fā)明提供一種Ti膜的成膜方法，其包括下述步驟將具有Si部分的被處理基板配置在載置臺(tái)上；對(duì)被處理基板進(jìn)行加熱；使腔室內(nèi)成為規(guī)定的壓力；向腔室內(nèi)導(dǎo)入含有TiCl₄氣體和還原氣體的處理氣體；通過利用高頻電場形成單元形成高頻電場使處理氣體等離子體化；和在被處理基板的表面使TiCl₄氣體和還原氣體發(fā)生反應(yīng)，當(dāng)通過該反應(yīng)在被處理基板的Si部分形成Ti膜時(shí)，對(duì)腔室內(nèi)壓力和施加的高頻電功率進(jìn)行控制，以抑制在被處理基板的Si部分的TiSi的生成反應(yīng)。
文檔編號(hào)C23C16/52GK101668878SQ200880013920
公開日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2008年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月27日
發(fā)明者善光哲, 成嶋健索, 若林哲 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社