发明名称 金属薄膜形成方法及多层结构
摘要 在形成金属薄膜之程序中,当在矽半导体晶圆上面所形成的电路元件之扩散层(电极,等等)上面形成金属接线时,利用以TiCl4气体和H2气体作为材料气体之电浆CVD使Ti薄膜沉积在被处理个体之表面上。利用添加N2气体至材料气体使Ti-Si-N薄膜形成于扩散层表面上,并且Ti薄膜接着形成于Ti-Si-N薄膜上面。该Ti-Si-N薄膜抑制矽从半导体晶圆侧扩散。
申请公布号 TW377469 申请公布日期 1999.12.21
申请号 TW087110083 申请日期 1998.06.23
申请人 东京威力科创有限公司 发明人 多田国弘;若林哲
分类号 H01L21/31 主分类号 H01L21/31
代理机构 代理人 恽轶群 台北巿松山区南京东路三段二四八号七楼;陈文郎 台北巿南京东路三段二四八号七楼
主权项 1.一种形成金属薄膜之方法,其中利用电浆CVD(化学汽相沉积)沉积Ti薄膜而形成连接到提供于矽半导体基片上面的连接表面之金属薄膜,该方法包含的步骤有:添加N2气体至将被引入该半导体基片被置放之电浆区域且利用混合TiCl4气体和H2气体所形成的材料气体,以便将钛-矽-氮化合物(Ti-Si-N)薄膜夹在该连接表面和该金属薄膜之间。2.一种形成金属薄膜之方法,其中利用电浆CVD(化学汽相沉积)沉积Ti薄膜而形成连接到提供于矽半导体基片上面的连接表面之金属薄膜,该方法包含的步骤有:添加N2气体至将被引入该半导体基片被置放之电浆区域且利用混合TiCl4气体和H2气体所形成的材料气体,以便在该半导体基片元件之该连接表面上面形成Ti-Si-N薄膜,接着形成作为障壁之TiN薄膜,并且沉积该Ti薄膜于该TiN薄膜上面。3.一种形成金属薄膜之方法,其中利用电浆CVD(化学汽相沉积)沉积Ti薄膜而形成连接到提供于矽半导体基片上面的连接表面之金属薄膜,该方法包含的步骤有:添加N2气体至将被引入该半导体基片被置放之电浆区域且利用混合TiC14气体和H2气体所形成的材料气体,以便在该连接表面上面形成Ti-Si-N薄膜,停止该N2气体之添加,在该Ti-Si-N薄膜上面形成矽化钛薄膜,接着沉积作为障壁之TiN薄膜并且沉积作为该金属薄膜之该Ti薄膜于该TiN薄膜上面。4.依据申请专利范围第1项之方法,其中提供在该半导体基片之该连接表面是形成于该半导体基片上面的一组电路元件之输入/输出端点。5.依据申请专利范围第1项之方法,其中该添加N2气体数量被设定以至于在该Ti-Si-N薄膜以及该半导体基片之该矽连接表面之间的接触电阻是100或者更低。6.一种形成连接Si基片至作为共同接线层之Ti层结构之方法,包含的步骤有:a)利用混合包含Ti的卤素化物气体、H2气体以及包含氮原子的气体,利用电浆CVD在该矽基片表面上面形成Ti-Si-N层;b)在该Ti-Si-N层上面形成TiN层;以及c)在该TiN层上面形成Ti层。7.依据申请专利范围第6项之方法,其中包含氮原子的气体之供应在步骤a)中间被终止。8.依据申请专利范围第7项之方法,其中在步骤a)中,在包含氮原子的气体供应被终止之前施加第一种电源的无线电频率,并且在包含氮原子的气体供应被终止之后施加小于第一种电源之第二种电源的无线电频率。9.依据申请专利范围第6项之方法,其中Ti的卤素化物是TiCl4并且包含氮原子的气体是N2气体。10.依据申请专利范围第6项之方法,进一步地包含在该TiN层形成之前在该Ti-Si-N层上面形成矽化钛层的步骤。11.一种金属薄膜的多层结构,其中利用电浆CVD(化学汽相沉积)沉积Ti薄膜而形成连接到于矽半导体基片上面所形成之电路元件端点之金属薄膜,该结构包含:利用添加N2气体至将被引入该半导体基片被置放之电浆区域且用混合TiCl4气体和H2气体所形成之材料气体,在包含该半导体基片上面所形成该电路元件之矽成分的端点表面上面所形成的Ti-Si-N薄膜;接着被沉积作为该Ti-Si-N薄膜上面之障壁的TiN薄膜;以及被沉积在该TiN薄膜上面而作为该金属薄膜之该Ti薄膜。12.一种金属薄膜的多层结构,其中利用电浆CVD(化学汽相沉积)沉积Ti薄膜而形成连接到于矽半导体基片上面所形成之电路元件端点之金属薄膜,该结构包含:利用添加N2气体至将被引入该半导体基片被置放之电浆区域且用混合TiCl4气体和H2气体所形成之材料气体,在包含该半导体基片上面所形成该电路元件之矽成分的端点表面上面所形成的Ti-Si-N薄膜;利用从该材料气体移除N2气体而得到在该Ti-Si-N薄膜上面所形成之矽化钛薄膜;被沉积作为该Ti-Si-N薄膜上面之障壁的TiN薄膜;以及被沉积在该TiN薄膜上面而作为该金属薄膜之Ti薄膜。13.依据申请专利范围第11项之多层结构,其中该半导体基片是包含用以形成绝缘基片上面电路元件之矽层的一组基片。图式简单说明:第一图展示依据本发明被使用以进行金属薄膜形成程序之电浆CVD元件的结构范例;第二图A展示依据本发明第一论点之金属薄膜形成程序之步骤中多层结构的截面部份;第二图B展示第二图A的步骤之后第一论点之金属薄膜形成程序之步骤中多层结构的截面部份;第二图C展示第二图B的步骤之后第一论点之金属薄膜形成程序之步骤中多层结构的截面部份;第二图D展示第二图C的步骤之后第一论点之金属薄膜形成程序之步骤中多层结构的截面部份;第三图展示第二图C中所示A部份之放大截面部份;第四图A展示依据本发明第二论点之金属薄膜形成程序之步骤中多层结构的截面部份;第四图B展示第四图A的步骤之后第二论点之金属薄膜形成程序之步骤中多层结构的截面部份;第四图C展示第四图B的步骤之后第二论点之金属薄膜形成程序之步骤中多层结构的截面部份;第四图D展示第四图C的步骤之后第二论点之金属薄膜形成程序之步骤中多层结构的截面部份;第五图展示第四图C中所示B部份之放大截面部份;第六图展示在第二论点中,沿着截面部份方向,形成于半导体晶圆之接触洞孔底部部份之薄膜中各化学元素含量;第七图展示依据习见的金属薄膜形成程序之薄膜界面放大图;第八图展示依据第一论点之薄膜界面放大图;第九图展示依据第二论点之薄膜界面放大图;第十图展示说明习见的金属薄膜形成程序之多层结构截面图;以及第十一图展示说明习见的金属薄膜形成程序的问题之多层结构截面图。
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