JPS5913608A - 金属窒化物薄膜の製造方法 - Google Patents
金属窒化物薄膜の製造方法Info
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- JPS5913608A JPS5913608A JP11991482A JP11991482A JPS5913608A JP S5913608 A JPS5913608 A JP S5913608A JP 11991482 A JP11991482 A JP 11991482A JP 11991482 A JP11991482 A JP 11991482A JP S5913608 A JPS5913608 A JP S5913608A
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- Japan
- Prior art keywords
- bias voltage
- nitride film
- thin metallic
- metallic nitride
- substrate
- Prior art date
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- Granted
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
- C23C14/0036—Reactive sputtering
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は内部応力が小さく、かつ比抵抗のｌ」＼さい金
属窒化物薄膜の製造方法に関するものである。
属窒化物薄膜の製造方法に関するものである。
一般にチタ／、モリブデン、タンタル等の高融点金属の
窒化物はきわめて高い融点と高い機械的硬度を有し、熱
的、化学的にも安定であるために各独装置、部品の機械
的・熱的保護膜として使用され、最近ではさらに十尋体
集積回路の高耐熱電極羽村の一つとして実用化されつつ
ある。
窒化物はきわめて高い融点と高い機械的硬度を有し、熱
的、化学的にも安定であるために各独装置、部品の機械
的・熱的保護膜として使用され、最近ではさらに十尋体
集積回路の高耐熱電極羽村の一つとして実用化されつつ
ある。
金属窒化物薄膜を半専体集積回路の電極材料として用い
る場合、比抵抗が低いことが第１の条件である。
る場合、比抵抗が低いことが第１の条件である。
一般に、チタン、ジルコニウムなどの窒化物はバルクで
比較すると、もとの金属元素よりも比抵抗が小さくなる
ことが知られている。しかし、電極材料に用いる厘さ数
１００〜数１ｏｏｏ Ｘの薄膜では、種々の散乱機構の
ために比抵抗は一般に高くなる傾向があシ、これを下け
ることが一つの１袂な技術となっている。
比較すると、もとの金属元素よりも比抵抗が小さくなる
ことが知られている。しかし、電極材料に用いる厘さ数
１００〜数１ｏｏｏ Ｘの薄膜では、種々の散乱機構の
ために比抵抗は一般に高くなる傾向があシ、これを下け
ることが一つの１袂な技術となっている。
例えば、窒化チタン薄膜を、窒素・アルゴン混合ガス中
の反応性スパッタリングによシ得る場合、窒素分圧、窒
素・アルゴン混合ガス圧力を増加させると窒化チタン薄
膜の元素組成膜中の不純物の影響によ〕比抵抗は増加す
るため、通常は放電が持続できる最小の圧力に設定され
る。また、さらに比抵抗を下げるために基板に負の直流
バイアス電圧を印加することが効果的である。
の反応性スパッタリングによシ得る場合、窒素分圧、窒
素・アルゴン混合ガス圧力を増加させると窒化チタン薄
膜の元素組成膜中の不純物の影響によ〕比抵抗は増加す
るため、通常は放電が持続できる最小の圧力に設定され
る。また、さらに比抵抗を下げるために基板に負の直流
バイアス電圧を印加することが効果的である。
第１図は基板に負のバイアス電圧を印加したスパッタリ
ング装置の概略図を示すもので、図において１は真空チ
ャンバ、２は排気糸、３はチタン。
ング装置の概略図を示すもので、図において１は真空チ
ャンバ、２は排気糸、３はチタン。
モリブデン、タンタル等の金属ターゲット、４はしやへ
い板、５は高周波電縣回路、６は基板、７はバイアス電
蝕、８はガス導入口、９は流量調節弁である。第２図お
よび第３図は窒化チタン薄膜の場合の膜の比抵抗と、膜
内に発生した内部応力についてそれぞれ基板バイアスの
効果を示したグラフである。ρは比抵抗、σは内部応力
（実線で示す）を示す。このデータは、窒素分圧２．８
ｍＴＯｒｒ 。
い板、５は高周波電縣回路、６は基板、７はバイアス電
蝕、８はガス導入口、９は流量調節弁である。第２図お
よび第３図は窒化チタン薄膜の場合の膜の比抵抗と、膜
内に発生した内部応力についてそれぞれ基板バイアスの
効果を示したグラフである。ρは比抵抗、σは内部応力
（実線で示す）を示す。このデータは、窒素分圧２．８
ｍＴＯｒｒ 。
窒素・アルゴン混合ガス圧力１６．８ ｍ Ｔｏｒｒ
、高周波電力４００Ｗの場合である。
、高周波電力４００Ｗの場合である。
このように、基板バイアス印加は窒化チタン薄膜の比抵
抗ρの低減に対してきわめて効果的ではあるが、反ＩＭ
］、膜内に著しい内部応力σが発生するため、半畳体集
積回路を製造する際にウェハの（−りにより微細パター
ンの形成か困難となること、腹が厚い場合にはクラック
やはがれか発生するなど著しい障害の原因となっていた
。
抗ρの低減に対してきわめて効果的ではあるが、反ＩＭ
］、膜内に著しい内部応力σが発生するため、半畳体集
積回路を製造する際にウェハの（−りにより微細パター
ンの形成か困難となること、腹が厚い場合にはクラック
やはがれか発生するなど著しい障害の原因となっていた
。
これを解決する一つの方法に、第２図に示す遷移領域す
なわち、比抵抗および内部応力が急変する点にバイアス
電圧を設定し、比抵抗も内部応力も中程度の膜を得るこ
とが考えられるか、遷移領域を決めるバイアス電圧の範
囲がきわめて狭く、丹現住を得るのが著しく困難であっ
た。
なわち、比抵抗および内部応力が急変する点にバイアス
電圧を設定し、比抵抗も内部応力も中程度の膜を得るこ
とが考えられるか、遷移領域を決めるバイアス電圧の範
囲がきわめて狭く、丹現住を得るのが著しく困難であっ
た。
本発明は以上の問題を解決するために、基板バイアスと
してバイアス電圧が零の状態と負の状態とか交互にくり
返えされるバイアス電圧を印加することによシ金属窒化
物薄ｊ摸の内部応力ならびに比抵抗を実用上問題のない
レベルに１で下けることを目的とするものである。
してバイアス電圧が零の状態と負の状態とか交互にくり
返えされるバイアス電圧を印加することによシ金属窒化
物薄ｊ摸の内部応力ならびに比抵抗を実用上問題のない
レベルに１で下けることを目的とするものである。
前記の目的を達成するため、本発明は畳重性を有する金
属窒化物薄膜を反応性スパッタ伝で形成する金属窒化物
薄膜の製造方法において、基板バイアスを印加し、かつ
そのバイアス電圧が苓の状た。と負の状！訳か交互にく
り返されてなる基板バイアスを用いることを特徴とする
金属窒化物１１１ｉＱの製造方法を発明の要旨とするも
のである。
属窒化物薄膜を反応性スパッタ伝で形成する金属窒化物
薄膜の製造方法において、基板バイアスを印加し、かつ
そのバイアス電圧が苓の状た。と負の状！訳か交互にく
り返されてなる基板バイアスを用いることを特徴とする
金属窒化物１１１ｉＱの製造方法を発明の要旨とするも
のである。
次に本発明の実施例を紐附図面について説明する。なお
実施例は一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しな
い範囲内で、種々の変更あるいは改良を行いうろことは
云う１でもない。
実施例は一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しな
い範囲内で、種々の変更あるいは改良を行いうろことは
云う１でもない。
本発明の実施に用いられる装置は第１図に示すものであ
り、手順はまずチャンバ１内を排気後、窒素を所定の分
圧になるまでガス導入口８に設けられた流′ｊＪｆ調節
弁９を調節することによシ導入する。つづいて、アルゴ
ンを全圧力が所定の圧力になるまで導入したのち放電を
開始させ、金属窒化物薄膜を堆積させる。基板バイアス
電源７にはバイアス電圧か苓の状態と負の秋、閤が交互
にくり返す波形の電圧を加える。第４図はバイアス電圧
波ｔｂの例を示すものであシ、デユーティ１／２の矩形
波である。電圧の大きさ一■は例えば−５０Ｖであり、
周期Ｔは例えば１００ｍＢである。第５図は、バイアス
電圧波形の他の例を示すものであり、商用電縣を半波整
流するたけで簡単に得られる脈流バイアス電圧波形であ
る。電圧の大きさ−Ｖは整流する前の交流電圧の実効値
をｖｒｍｓとすれば、ｖ ＝ ｉ ｖ、、６ で与えられる。周期Ｔは画用周波数か５０ Ｈｚの場合
、２０ｎＩ８である。
り、手順はまずチャンバ１内を排気後、窒素を所定の分
圧になるまでガス導入口８に設けられた流′ｊＪｆ調節
弁９を調節することによシ導入する。つづいて、アルゴ
ンを全圧力が所定の圧力になるまで導入したのち放電を
開始させ、金属窒化物薄膜を堆積させる。基板バイアス
電源７にはバイアス電圧か苓の状態と負の秋、閤が交互
にくり返す波形の電圧を加える。第４図はバイアス電圧
波ｔｂの例を示すものであシ、デユーティ１／２の矩形
波である。電圧の大きさ一■は例えば−５０Ｖであり、
周期Ｔは例えば１００ｍＢである。第５図は、バイアス
電圧波形の他の例を示すものであり、商用電縣を半波整
流するたけで簡単に得られる脈流バイアス電圧波形であ
る。電圧の大きさ−Ｖは整流する前の交流電圧の実効値
をｖｒｍｓとすれば、ｖ ＝ ｉ ｖ、、６ で与えられる。周期Ｔは画用周波数か５０ Ｈｚの場合
、２０ｎＩ８である。
一例として、窒化チタン薄膜を窒素分圧２．８ｍ’ｒｏ
ｒｒ 、窒素・アルゴン混合ガス圧力を１６．８ ｍ
Ｔｏｒｒ 。
ｒｒ 、窒素・アルゴン混合ガス圧力を１６．８ ｍ
Ｔｏｒｒ 。
高周波電力４００Ｗとし、がっ、基板バイアス電圧とし
て実効値３０Ｖ 、 ４０Ｖおよび５０Ｖの交流電圧を
半波整流して得た負の脈流バイアス電圧を印加して堆積
した窒化チタン薄膜の比抵抗および内部応力を第２図お
よび第３図に破線で示す。ただし、横軸はバイアス電圧
の実効値で表しである。第２図および第３図に破線で示
したデータから、直流バイアス電圧印加の場合に見られ
た比抵抗の急しゅんな変化か緩和され、かつ、内部応力
の発生し始める領域かバイアス電圧の高い側に移るため
、内部応力が小さくかつ比抵抗が実用上問題にならない
程度に低い膜を容易に得ることができることかわかる。
て実効値３０Ｖ 、 ４０Ｖおよび５０Ｖの交流電圧を
半波整流して得た負の脈流バイアス電圧を印加して堆積
した窒化チタン薄膜の比抵抗および内部応力を第２図お
よび第３図に破線で示す。ただし、横軸はバイアス電圧
の実効値で表しである。第２図および第３図に破線で示
したデータから、直流バイアス電圧印加の場合に見られ
た比抵抗の急しゅんな変化か緩和され、かつ、内部応力
の発生し始める領域かバイアス電圧の高い側に移るため
、内部応力が小さくかつ比抵抗が実用上問題にならない
程度に低い膜を容易に得ることができることかわかる。
以上のように、電圧か零および負の値を交互にくり返す
バイアス電圧を印加した場合の窒化チタン薄膜の成長の
機構を考察すると、基板パイブスが零の場合に得られる
比抵抗は大きい〃・内部応力の小さいｊ挨と、基板バイ
アスか負のイｕ’ｉの場合に得られる内部応力は大きい
が比抵抗が小さな膜とが交互に成長することにより、両
方の中間の膜が形成されるものと考えられ、結果的にみ
れば、両者の長所を兼ね備えた膜と考えることもできる
。
バイアス電圧を印加した場合の窒化チタン薄膜の成長の
機構を考察すると、基板パイブスが零の場合に得られる
比抵抗は大きい〃・内部応力の小さいｊ挨と、基板バイ
アスか負のイｕ’ｉの場合に得られる内部応力は大きい
が比抵抗が小さな膜とが交互に成長することにより、両
方の中間の膜が形成されるものと考えられ、結果的にみ
れば、両者の長所を兼ね備えた膜と考えることもできる
。
以−１二説明した様に、本発明によれば反応性スパッタ
リングにおいて基板バイアス電圧として、電圧が苓およ
び負の状、法を交互にくり返す波形のバイアス屯ＩＪＥ
を印加することにより、内部応力が小さく、かつ比抵抗
の小さい金属窒化物＃膜を容易に得ることができ、この
薄膜を半導体集積回路の電極の一部に、例えは拡散障壁
層として使用すれＯＪ′、耐熱性ならびに信頼性に優れ
た半導体集積回路が尖部り艮く、ｋ隣的に実現すること
ができる幼果を有するものである。
リングにおいて基板バイアス電圧として、電圧が苓およ
び負の状、法を交互にくり返す波形のバイアス屯ＩＪＥ
を印加することにより、内部応力が小さく、かつ比抵抗
の小さい金属窒化物＃膜を容易に得ることができ、この
薄膜を半導体集積回路の電極の一部に、例えは拡散障壁
層として使用すれＯＪ′、耐熱性ならびに信頼性に優れ
た半導体集積回路が尖部り艮く、ｋ隣的に実現すること
ができる幼果を有するものである。
４．１而の１１１）年な説明
第１図はスパッタリング装置の概略図、第２図および第
３図は窒化チタン薄膜を高周波反応性スパッタリング法
により形成した場合の膜のそれぞれ比抵抗と内部応力に
ついてノ古板直流バイアス効果（火脚）および基板バイ
アスとして、その′電圧が苓および負の値を交互にくり
返す波形のバイアス電圧を印加した場合の効果（破鮒）
を示すグラフ、第４図および第５図は本発明の特徴とす
るバイアス電圧波形の一例を示すものであり、それぞれ
矩形および脈流バイアス電圧である。
３図は窒化チタン薄膜を高周波反応性スパッタリング法
により形成した場合の膜のそれぞれ比抵抗と内部応力に
ついてノ古板直流バイアス効果（火脚）および基板バイ
アスとして、その′電圧が苓および負の値を交互にくり
返す波形のバイアス電圧を印加した場合の効果（破鮒）
を示すグラフ、第４図および第５図は本発明の特徴とす
るバイアス電圧波形の一例を示すものであり、それぞれ
矩形および脈流バイアス電圧である。
１・・・真空チャンバ、２・・排気系、３・・金属ター
ゲット、４・・しやへい板、５・・筒周波％Ｖｔｘ回路
、６・・基板、７・・バイアス電蝕、８・・ガス導入口
、９・・流量調節弁 特許出願人 第１図 山 第２図 Ｖｓ（Ｖ） 第３図 Ｖｓ（Ｖ）
ゲット、４・・しやへい板、５・・筒周波％Ｖｔｘ回路
、６・・基板、７・・バイアス電蝕、８・・ガス導入口
、９・・流量調節弁 特許出願人 第１図 山 第２図 Ｖｓ（Ｖ） 第３図 Ｖｓ（Ｖ）
Claims (1)
- 寺電性を有する金属窒化物薄膜を反応性スパッタ法で形
成する金属窒化物薄膜の製造方法において、基板バイア
スを印加し、かつそのバイアス電圧が岑の状態と負の状
態が交互にくり返されてなる基板バイアスを用いること
を特徴とする金属窒化物薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11991482A JPS5913608A (ja) | 1982-07-12 | 1982-07-12 | 金属窒化物薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11991482A JPS5913608A (ja) | 1982-07-12 | 1982-07-12 | 金属窒化物薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5913608A true JPS5913608A (ja) | 1984-01-24 |
| JPS627263B2 JPS627263B2 (ja) | 1987-02-16 |
Family
ID=14773308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11991482A Granted JPS5913608A (ja) | 1982-07-12 | 1982-07-12 | 金属窒化物薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5913608A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6393861A (ja) * | 1986-10-06 | 1988-04-25 | Nec Corp | 低応力薄膜の堆積方法 |
| JPS6415366A (en) * | 1987-07-09 | 1989-01-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Preparation of composition modified nitrided alloy film |
| JPH02138456A (ja) * | 1987-06-30 | 1990-05-28 | Hitachi Ltd | スパツタリング方法と装置および応用製品 |
| JP2007005423A (ja) * | 2005-06-22 | 2007-01-11 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5538947A (en) * | 1978-09-12 | 1980-03-18 | Fujitsu Ltd | Forming method of metallic compound coating |
-
1982
- 1982-07-12 JP JP11991482A patent/JPS5913608A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5538947A (en) * | 1978-09-12 | 1980-03-18 | Fujitsu Ltd | Forming method of metallic compound coating |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6393861A (ja) * | 1986-10-06 | 1988-04-25 | Nec Corp | 低応力薄膜の堆積方法 |
| JPH02138456A (ja) * | 1987-06-30 | 1990-05-28 | Hitachi Ltd | スパツタリング方法と装置および応用製品 |
| JPS6415366A (en) * | 1987-07-09 | 1989-01-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Preparation of composition modified nitrided alloy film |
| JP2007005423A (ja) * | 2005-06-22 | 2007-01-11 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS627263B2 (ja) | 1987-02-16 |
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