專利名稱：鈦膜形成方法
技術領域：
本發明涉及鈦膜形成方法，特別涉及利用等離子體化學汽相淀積法淀積鈦的鈦膜形成方法，該方法可用于包括形成阻擋金屬步驟的半導體器件制造方法。
隨著LSI集成度的增加，接觸孔的直徑減小，縱橫比(深度/直徑)增加。假設互連應通過具有這樣的高縱橫比的接觸孔連接到MOS晶體管的源和漏。在這種情況下，第一，在摻有雜質的界面形成如鈦之類的難熔金屬的硅化物。第二，用鎢作為導電材料填充接觸孔。
首先說明第一點。當例如用鋁作為栓塞填充在硅襯底中的雜質區例如源或漏中形成的接觸孔時，鋁擴散進硅襯底。隨著LSI集成度的增加，諸如源和漏之類的雜質區形成得更淺。由此，鋁擴散區達到的深度比雜質擴散區的深度深。如果栓塞材料以這種方式比雜質區更深地擴散，那么將有損于晶體管的功能。
例如，如果預先在接觸孔的底部上形成硅化鈦，并在其上形成栓塞，那么就可防止栓塞材料擴散入硅襯底中，從而解決上述問題。
下面說明第二點。將栓塞填充進接觸孔中而不產生任何空隙。如上所述用栓塞填充具有高縱橫比的微細構圖的接觸孔是不容易的。例如，如果用濺射法將鋁填充入接觸孔中，那么在接觸孔的中心部分會產生空隙。由此，正如眾所周知的那樣，將鎢填充進接觸孔中，以用化學汽相淀積法(CVD)形成栓塞。由于CVD法具有極好的臺階覆蓋特性，因而可沒有空隙地填充接觸孔。鎢具有低電阻，選擇其作為可用CVD法淀積的材料。
如上所述，當用于連接的觸點互連微細構圖的MOS晶體管的源和漏時，在各觸點與硅襯底之間的界面形成如硅化鈦之類的難熔金屬硅化物，并用CVD法在硅化物上形成鎢，以填充各接觸孔。
下面將簡要說明具有按上述方式形成的接觸孔的半導體器件的常規制造方法。
下面是形成連接源和漏的觸點的例子。
首先，如圖5A所示，在形成有MOS晶體管的硅襯底501上淀積氧化硅，于是形成層間絕緣層510。在該例中，在由硅襯底501中的單元隔離氧化膜502分隔的區域中形成MOS晶體管。該MOS晶體管由通過柵絕緣膜503形成的柵極504，和通過將帶有預定導電類型的雜質摻入位于柵極504兩側的硅襯底501中形成的源和漏505構成。
接著，如圖5B所示，在層間絕緣層510中形成接觸孔511，于是露出源和漏505形成區域。
如圖5C所示，在包括接觸孔511的底部和側表面的層間絕緣層510上形成作為難熔金屬膜的鈦膜506，其厚度約為10nm。可用化學汽相淀積法以四氯化鈦、氫和氬作為氣體源，淀積鈦，來形成該鈦膜506。在進行淀積時加熱硅襯底501到約500℃。利用該工藝，使鈦膜與硅襯底501相互反應，在它們之間的界面形成厚約20nm的硅化鈦膜507。
如果在硅化鈦膜507上淀積鎢，填充接觸孔511，那么可形成通過接觸孔511的互連。可是，鎢的淀積還原硅化鈦膜507。用CVD法以WF6作為氣體源，形成鎢膜，填充接觸孔。在用CVD法進行鎢膜的形成中，由于用WF6，因而膜形成氣氛包含氟。因該氟和鈦容易形成化合物，并且該氟化鈦是氣體，因此該氟化物中的鈦含量變得低于硅化鈦膜507中的鈦含量。這是由于在用CVD法形成鎢膜時，硅化鈦被腐蝕。由于在硅化鈦膜507上幾乎沒有留下鈦膜506，若用CVD法在硅化鈦膜507上直接形成鎢膜，那么硅化鈦膜507將被還原。
為了防止這種情況，當用硅化鈦作為阻擋膜，和如上所述將用CVD法在阻擋膜上形成鎢膜時，形成氮化鈦膜來保護硅化鈦。
首先，為在鈦膜506上形成該氮化鈦膜，將鈦膜506暴露于氨，于是形成氮化鈦膜506a。這可防止新淀積的氮化鈦膜剝離。這是因為形成于鈦膜上的氮化鈦膜容易剝離。
用上述工藝，如圖5D所示，在已用氮化法進行轉換的氮化鈦膜506a上形成厚度約為500nm的新的氮化鈦膜508。可用化學汽相淀積法以四氯化鈦、氫和氬作為氣體源淀積該膜。
然后用CVD法以WF6作為氣體源，在所獲得的結構上形成鎢膜。接著，對層間絕緣層510上的鎢膜和氮化鈦膜506a和508刻圖，形成連接源和漏的互連部分520，如圖5E所示。
上述工藝的重要點在于鈦膜506的厚度，在一定程度上它決定硅化鈦膜507的厚度。
如果鈦膜506非常厚，那么硅化鈦膜507也變得厚。硅化鈦膜507的厚度增加，導致硅襯底501中硅的消耗增加。如果硅化鈦膜507非常厚，那么硅化鈦膜507的底部就可能伸過源和漏505的形成區與硅襯底501接觸。也就是說，如果鈦膜506非常厚，那么互連部分520就不能適當地連接源和漏505。
與此相反，如果鈦膜506非常薄，則會因硅化鈦膜507變薄，使互連部分520與源和漏505之間通過氮化鈦膜508等的電阻增加。
以氟化鈦氣體作為氣體源，通過利用RF放電的等離子體CVD形成上述鈦膜，其理由如下。
首先，等離子體CVD允許在低于熱CVD的溫度下形成膜，并且即使在使用在熱處理工藝中不能反應或反應非常慢的材料的情況下，也允許以適當的淀積率形成膜。因此，按照等離子體CVD法，可形成薄鈦膜同時抑制氧化鈦膜的形成。鈦在室溫附近的溫度下顯現出極好的抗腐蝕性，但在高溫下變得非常活潑并容易氧化。比熱CVD法進行比較，等離子體CVD對于精細結構表現出極好的臺階覆蓋特性。
按照使用等離子體的該CVD法，在可抽真空構成真空容器的反應室中進行成膜。更具體化說，將待處理的襯底置于反應室中，并對反應室抽真空。此后，將作為氣體源的四氯化鈦、氫和氬送入反應室中，對反應室施加RF放電產生氬等離子體同時加熱襯底。等離子體一產生，四氯化鈦便被分解，生成的鈦就淀積于襯底上。在這種情況下，產生的鈦不僅淀積于襯底上而且還淀積于反應室中的其它部分上。
同時，在反應室中產生分解的氯氣，以形成鈦膜。如果該產生的氯氣留在反應室中，那么與淀積在反應室中的鈦反應，可形成新的氯化鈦。該產生的氯化鈦的存在致使過多的氯化鈦氣體被提供給被處理襯底。在這種情況下，鈦膜506的厚度超過預定的值。
在反應室中淀積鈦的狀態下，形成的鈦膜具有超過預定值的厚度。如果改變設置來減小該膜厚，那么隨著待處理襯底數量的增加，形成的膜會變得非常薄。這是因為隨著形成薄鈦膜的襯底的數量增加，淀積于反應室中的鈦被消減，從而還原了額外氯化鈦氣體的供給。
在這種情況下，獲得的鈦膜變得比事先計劃的膜薄。結果，獲得的鈦膜變得過薄，和硅化鈦層變得過薄。
如上所述，當用等離子體CVD形成薄鈦膜時，所獲得的薄鈦膜的厚度隨待處理襯底的數量變化而變化。
如上所述，當要精確地控制形成的各鈦膜的厚度時，這種膜厚的變化會產生嚴重的問題。
因此，本發明的主要目的是提供在其中能夠以穩定的鈦淀積速率形成鈦膜的環境。
為了實現上述目的，按照本發明的一個方案，提供一種鈦膜形成方法，該方法至少包括第一步驟，將抽成預定真空的反應室的內壁和設置于反應室中的構件的溫度設定為不低于用氯和氫產生氯化氫時的溫度，和將氫化氣體在預定時間周期送入反應室中；第二步驟，在將氫化氣體停止送入反應室之后，將待處理襯底放置于反應室中；第三步驟，將反應室抽真空到預定真空度；和第四步驟，至少分別將氯化鈦氣體和氬氣按預定的流速送入反應室中，在襯底的膜形成表面上產生氣體的等離子體并在襯底上形成鈦膜。
按照該設置，在第一步驟中，可還原殘留于反應室中的氯氣和氯化鈦氣體。
按照本發明的第二方案，提供一種鈦膜形成方法，該方法至少包括將待處理的第一襯底(301)放置于反應室中的第一步驟；將反應室抽至預定真空度的第二步驟；至少分別將氯化鈦氣體和氬氣按預定的流速送入反應室中，在第一襯底的膜形成表面上產生氣體的等離子體并在第一襯底上形成鈦膜的第三步驟；第四步驟，將反應室的內壁和設置于反應室中的構件的溫度設定為不低于用氯和氫產生氯化氫時的溫度，和將氫化氣體在預定時間周期送入反應室中；第五步驟，在將氫化氣體停止送入反應室中之后，將第一襯底從反應室中取出；將第二襯底置于反應室中的第六步驟；將反應室抽至預定真空度的第七步驟；和第八步驟，至少分別將氯化鈦氣體和氬氣按預定的流速送入反應室中，在襯底的膜形成表面上產生氣體的等離子體并在第二襯底上形成鈦膜。
按照該設置，在第四步驟中，即使在其上形成鈦膜的第一襯底置于反應室中，也可還原殘留于反應室中的氯氣和氯化鈦氣體。
圖1A-1E是用于說明用本發明第一實施例的鈦膜形成方法制造半導體器件的工藝的剖面圖；圖2A-2B是展示在本發明第一實施例中的鈦膜形成裝置結構的圖；圖3A-3E是用于說明用本發明第二實施例的鈦膜形成方法制造半導體器件的工藝的剖面圖；圖4A-4B是展示在本發明第二實施例中的鈦膜形成裝置結構的圖；和圖5A-5E是用于說明用常規鈦膜形成方法制造半導體器件的工藝的剖面圖。
下面，參照附圖詳細說明本發明的實施例。第一實施例首先說明本發明的第一實施例。
在這種情況下，形成鈦膜，以形成用作半導體器件的阻擋金屬的硅化鈦。
首先，如圖1A所示，在其上形成MOS晶體管的硅襯底101上淀積氧化硅，以便形成厚度約2μm的層間絕緣層110。該MOS晶體管具有已知的LDD結構。在由厚度約為200nm的單元隔離氧化膜102分隔的硅襯底區域中形成MOS晶體管。此外，MOS晶體管包括通過柵絕緣膜103形成的柵極104。在柵極104的側面形成側壁104a。MOS晶體管還包括源和漏105，其中通過用具有預定導電率的雜質對位于柵電極104側壁104a側面的硅襯底101的那些部分進行摻雜，形成該源和漏105。MOS晶體管有形成于側壁104a之下的具有LDD結構的輕摻雜區(LDD)105a。
接著，如圖1B所示，在層間絕緣層110中形成接觸孔111，于是露出源和漏105形成區的表面。用已知的光刻技術形成掩模圖形，以該掩模圖形作為掩模選擇腐蝕層間絕緣層110，可形成這些孔。應指出，在形成接觸孔111之后除掉該掩模圖形。
如圖1C所示，在包括接觸孔111的底部和側表面的層間絕緣層110上形成厚度約為10nm的鈦膜106。例如，用如圖2A中所示的使用等離子體CVD法的鈦膜形成裝置形成該鈦膜106。該鈦膜形成裝置包括在反應室201中的襯底支架202，在其上放置待處理的襯底。襯底支架202有電阻加熱器203，可加熱放置于其上的襯底。設置于反應室201中且與襯底支架202相對的上電極204。在上電極204與襯底支架202之間可提供RF放電。在上電極204中形成許多孔，使得如氬之類的氣體可通過這些孔送入反應室中。用與通氣孔相連的抽真空裝置(未示出)可對反應室201抽真空。
因此，例如用抽真空裝置(未示出)對反應室201抽真空，通過上電極204將氬氣送入反應室中，在該室中產生預定的真空度。在這種狀態下，當在上電極204與襯底支架202之間提供RF放電時，在襯底支架202之上可產生等離子體。除氬氣外，將四氟化鈦氣體和氫氣送入反應室201中之后，產生等離子體，在放置于襯底支架202上的襯底上形成鈦膜。
在這種狀態下，例如在下列條件下形成鈦膜。分別按2sccm、1000sccm和500sccm送入四氟化鈦、氫和氬，控制襯底溫度使其變為600℃，和將反應室201中的壓力設定為5乇。在這種狀態下，提供500kw的RF電功率，于是產生等離子體。
用上述工藝，如圖1C所示，形成鈦膜106。此時，如上所述，設置襯底溫度為600℃。如圖1C所示，由此在各接觸孔111的底部上形成厚度約為20nm的硅化鈦膜107。當鈦膜106與硅襯底101反應并且鈦膜106局部變成了硅化物時形成該膜。然后硅化鈦膜107起阻擋膜的作用。
如果在硅化鈦膜107上淀積鎢以填充接觸孔111，則可形成通過接觸孔111進行連接的互連。可是，如上所述，鎢的淀積會還原硅化鈦膜107。
由此，當要用CVD法將鎢淀積于接觸孔111中以便保護硅化鈦時，形成氮化鈦膜。
為在鈦膜106上形成該氮化鈦膜，例如，將鈦膜106暴露于氨，使其氮化成氮化鈦膜106a。這可防止新淀積的氮化鈦膜的剝離。形成于鈦膜上的氮化鈦膜容易剝離。
使用例如用于氮化處理的等離子體處理工藝進行該氮化處理。首先，將襯底101置于該處理設備的反應室中。然后設定反應室中的壓力約為20乇，同時按約100sccm送入氨氣。結果，露出的鈦膜106被氮化，變成氮化鈦膜106a。
如圖1D所示，用CVD法在氮化鈦膜106a上形成厚度約為50nm的氮化鈦膜108。在下列處理條件下形成該氮化鈦膜108。分別按40sccm、100sccm和3000sccm送入四氟化鈦、胺和氮，壓力設定為20乇，和襯底溫度設定為600℃。
在該處理之后，用CVD法以WF6為氣體源形成鎢膜。對該鎢膜和層間絕緣層110上的氮化鈦膜106a和108進行構圖，形成連接源和漏105的互連部分120，如圖1E所示。
在該狀態下，如上所述，在圖1C中的鈦膜106的厚度很大程度地影響在互連部分120與源和漏105之間的連接狀態。該鈦膜106的厚度取決于各氣體例如四氟化鈦、氫和氬的送入量，與這些氣體有關的反應室壓力，襯底溫度，提供的RF功率和成膜時間。如果反應室中四氟化鈦的量超出控制，那么鈦膜的厚度不能被精確地控制。
更具體地說，如圖2A所示，按照第一實施例，在鈦膜形成裝置的反應室201中，在襯底支架202等的周邊部分上形成鈦膜206。同時，如上所述，在反應室201中，產生分解的氯，以便形成鈦膜。結果，在反應室201中，由于氯與上述鈦相互反應，如氯氣和TiClX氣體之類的殘留氣體210在大氣中漂游。如上所述，殘留氣體210的存在妨礙對鈦膜106厚度的精確控制。
為此，在第一實施例中，按下述那樣除去該殘留的氯氣和氯化鈦(TiClX)氣體。如圖2B所示，將預定量的氫化氣體211通過上電極204送入反應室201中。然后停止向反應室201中送入氣體211。反應室201中的壓力返回到大氣壓。此后，將待處理的襯底加載于反應室201中，并置于襯底支架202上。即進行圖1C所示的形成鈦膜106的成膜處理。在使用該氣體211的工藝中，反應室201被抽真空至1乇，反應室201中的溫度提高到約600℃。在該狀態下，按100sccm條件將硅烷氣體送入反應室中達30秒。作為氣體211，可用B2H6或AsH4之類的氫化氣體代替SiH4或Si2H2之類的硅烷氣體。
當被送入其溫度設定為約600℃高溫的反應室201中的氣體211與殘留的氯接觸時，氫從氣體211中釋放出來并與氯反應，形成氯化氫。同樣地，當送入反應室201中的氣體211與殘留的氯化鈦氣體接觸時，氫從氣體211中釋放出來并與氯化鈦中的氯反應，形成氯化氫。這是由于在氯和氫之間的結合能高于氯和氮之間的結合能。在以上的說明中，反應室201中的溫度設定在約600℃。可是，本發明并不限于此，可設定該溫度為等于或高于形成氯化氫的反應開始時的溫度。也就是說，該溫度可設定為等于或高于由送入的氫化氣體和殘留的氯氣或氯化鈦氣體產生氯化氫時的溫度。
與氯氣和氯化鈦氣體相比，通過抽真空處理可容易地從反應室201除去該氯化氫氣體。通過以這種方式送入氣體211，殘留的氯被轉換為容易排除的氯化氫。結果，殘留在反應室201中的氯氣和氯化鈦氣體的分壓被減小。當氯氣和氯化鈦氣體的分壓被減小時，可更精確地控制鈦膜106的厚度。如果用硅烷氣體作為氣體211，那么可將淀積于反應室201中的鈦膜轉換為硅化物。結果，硅化物膜206a被形成，如圖2B所示。當以這種方式形成硅化物膜206a時，即使在存在氯或氣氛中包含氯時，也不產生新的氯化鈦氣體。這是因為，硅和鈦之間的結合能高于鈦和氯之間的結合能。
應注意，當送入該氫化氣體211時，可在上電極204與襯底支架202之間施加幾百KW的RF放電。這在反應室201中產生等離子體，加速上述氯化氫的產生。
如上所述，按照第一實施例，在形成鈦膜之前，將鈦膜形成裝置的反應室中的溫度設定為等于或高于在有氯和氫的情況下產生氯化氫時的溫度。在該溫度下，如SiH4、Si2H2、B2H6或AsH4之類的氫化氣體被送入反應室中。在此狀態下，在送入氫化氣體之后，在反應室中激發RF放電，以便產生等離子體。如果用硅烷氣體作氫化氣體，那么淀積于反應室中的鈦可被轉換為硅化物。即使在有氯氣存在的情況下，這也可抑制氯化鈦的產生。
因此，按照第一實施例，在鈦膜的形成中可獲得穩定的四氯化鈦分壓。也就是說，可精確地控制將要形成的鈦膜的厚度，因而可穩定與該膜接觸的各電極的電特性。第二實施例下面參照
本發明的第二實施例。
首先，如圖3A所示，在其上形成MOS晶體管的硅襯底301上淀積氧化硅，以便形成厚度約2μm的層間絕緣層310。該MOS晶體管具有已知的LDD結構。在由厚度約為200nm的單元隔離氧化膜302分隔的硅襯底301的區域中形成MOS晶體管。此外，MOS晶體管包括通過柵絕緣膜303形成的柵極304；形成于柵電極304側表面上的側壁304a；源和漏305，其中通過用具有預定導電率的雜質對位于柵電極304側壁304a側面上的硅襯底301的那些部分進行摻雜，形成該源和漏305；形成于側壁304a之下的輕摻雜區(LDD)305a。
接著，如圖3B所示，在層間絕緣層310中形成接觸孔311，于是露出源和漏305形成區的表面。用已知的光刻技術形成掩模圖形，以該掩模圖形作為掩模選擇腐蝕層間絕緣層310，可形成這些孔。應指出，在形成接觸孔311之后除掉該掩模圖形。
如圖3C所示，在包括接觸孔311的底部和側表面的層間絕緣層310上形成厚度約為10nm的鈦膜306。
用如圖4A中所示的使用等離子體CVD法的鈦膜形成裝置形成該鈦膜。該鈦膜形成裝置包括在反應室401中的襯底支架402，在其上放置待處理的襯底402a。襯底支架402有電阻加熱器403，可加熱放置于其上的襯底。設置于反應室401中且與襯底支架402相對的上電極404。在上電極404與襯底支架402之間可提供RF放電。在上電極404中形成許多孔，使得如氬之類的氣體可通過這些孔送入反應室中。用與通氣孔405相連的抽真空裝置(未示出)可對反應室401抽真空。
因此，例如用抽真空裝置(未示出)對反應室401抽真空，通過上電極404將氬氣送入反應室中，在該室中產生預定的真空度。在這種狀態下，當在上電極404與襯底支架402之間提供RF放電時，在襯底支架402之上可產生等離子體。除氬氣外，將四氟化鈦氣體和氫氣送入反應室401中之后，產生等離子體，在放置于襯底支架402上的襯底402a上形成鈦膜。
在這種狀態下，例如在下列條件下形成鈦膜。分別按2sccm、1000sccm和500sccm送入四氟化鈦、氫和氬，控制襯底溫度使其變為600℃，和將反應室401中的壓力設定為5乇。在這種狀態下，提供500kw的RF電功率，于是產生等離子體。
用上述工藝，如圖3C所示，形成鈦膜306。此時，如上所述，設置襯底溫度為600℃。如圖3C所示，由此在各接觸孔311的底部上形成厚度約為20nm的硅化鈦膜307。當鈦膜306與硅襯底301反應并且鈦膜306局部變成了硅化物時形成該膜。然后硅化鈦膜307起阻擋膜的作用。
正如第一實施例中所示的那樣，圖3C中鈦膜306的厚度極大地影響互連源/漏305的連接狀態。在形成鈦膜306之后，在反應室401中殘余如氯或氯化鈦之類的殘留氣體410，如圖4A所示。該殘留氣體410引發當用該鈦膜形成裝置形成鈦膜時所面臨的問題。
因此，在第二實施例中，在形成鈦膜306之后，將氫化氣體411送入反應室401中同時把襯底402a(硅襯底301)置于反應室401中，如圖4B所示。
利用該操作，如同第一實施例中那樣，可降低反應室401中如鈦鹵化物之類的殘留氣體410的分壓。也就是說，可減小殘留于反應室401中的如氯和氯化鈦之類的氣體。結果，在使用該鈦膜形成裝置的鈦膜形成工藝中，可精確地控制鈦膜的厚度。
如果用如SiH4或Si2H2之類的硅烷氣體代替氫化氣體，那么形成于硅襯底301上的鈦膜306被轉換成硅化物。結果，如圖3D所示，用CVD法可在硅化鈦膜306a上形成厚度約為50nm的氮化鈦膜308。這是由于在硅化鈦膜上可淀積氮化鈦膜而無剝離。在下列工藝條件下形成氮化鈦膜308。分別按40sccm、100sccm和3000sccm送入四氟化鈦、胺和氮，壓力設定為20乇，和襯底溫度設定為600℃。
在該工藝處理之后，用CVD法以WF6作為氣體源形成鎢膜。對在層間絕緣層310上的該鎢膜和氮化鈦膜306a和308進行構圖，形成連接源和漏305的互連部分320，如圖3E所示。
如上所述，按照第二實施例，通過用鈦膜形成裝置作為基于等離子體CVD法的形成裝置，在襯底上形成鈦膜時，在形成鈦膜之后進行下列工藝處理。首先，在襯底上形成鈦膜后，將鈦膜形成裝置的反應室中的溫度設定為等于或高于在有氯和氫同時襯底被置于反應室中的情況下產生氯化氫時的溫度。在該溫度下，如SiH4、Si2H2、B2H6或AsH4之類的氫化氣體被送入反應室中。
如果用硅烷氣體作為氧化氣體，那么形成于襯底上的鈦膜可被轉換成硅化物膜。如果用硅烷氣體作為氧化氣體，那么淀積于反應室中的鈦可被轉換成硅化物。即使在有氯氣的情況下，這也可抑制氯化鈦的產生。
因此，按照第二實施例，因形成鈦膜而產生和殘留于反應室中的氯氣和氯化鈦可被還原。
結果，在襯底上形成第一鈦膜之后形成第二鈦膜時可獲得穩定的四氯化鈦分壓，從而獲得穩定的鈦淀積速率。也就是說，可精確地控制將要形成的鈦膜的厚度。
如在以上的第二實施例中所述的那樣，即使在反應室中有在其上形成鈦膜的待處理襯底，也可將氫化氣體送入裝置中，該氫化氣體用于還原殘留于依據等離子體CVD法的鈦膜形成裝置中的氯氣和氯化鈦氣體。
如上所述，本發明的鈦膜形成方法至少包括第一步驟，將抽成預定真空的反應室(201)的內壁和設置于反應室中的構件(202)的溫度設定為不低于用氯和氫產生氯化氫時的溫度，和將氫化氣體在預定時間周期送入反應室中；第二步驟，在將氫化氣體停止送入反應室之后，將待處理襯底(101)放置于反應室中；第三步驟，將反應室抽真空到預定真空度；和第四步驟，至少分別將氯化鈦氣體和氬氣按預定的流速送入反應室中，在襯底的膜形成表面上產生氣體的等離子體并在襯底上形成鈦膜(106)。
按照該設置，在第一步驟中，可還原殘留于反應室中的氯氣和氯化鈦氣體。因此，按照本發明，當在襯底上形成鈦膜時，由于用于成膜的氯化鈦氣體的量變得幾乎與送入反應室中的氯化鈦氣體的量相等，因此可精確地控制形成的鈦膜的厚度。
此外，本發明的鈦膜形成方法至少包括將待處理的第一襯底(301)放置于反應室(401)中的第一步驟；將反應室抽至預定真空度的第二步驟；至少分別將氯化鈦氣體和氬氣按預定的流速送入反應室中，在第一襯底的膜形成表面上產生氣體的等離子體并在第一襯底上形成鈦膜(306)的第三步驟；第四步驟，將反應室的內壁和設置于反應室中的構件(402)的溫度設定為不低于用氯和氫產生氯化氫時的溫度，和將氫化氣體在預定時間周期送入反應室中；第五步驟，在將氫化氣體停止送入反應室中之后，將第一襯底從反應室中取出；將第二襯底置于反應室中的第六步驟；將反應室抽至預定真空度的第七步驟；和第八步驟，至少分別將氯化鈦氣體和氬氣按預定的流速送入反應室中，在襯底的膜形成表面上產生氣體的等離子體并在第二襯底上形成鈦膜。
按照該設置，在第四步驟中，即使在其上形成鈦膜的第一襯底置于反應室中，也可還原殘留于反應室中的氯氣和氯化鈦氣體。因此，按照本發明，當在第二襯底上形成鈦膜時，由于用于成膜的氯化鈦氣體的量變得幾乎與送入反應室中的氯化鈦氣體的量相等，因此可精確地控制形成的鈦膜的厚度。
權利要求
1．鈦膜形成方法，其特征在于包括下列步驟第一步驟，將抽到預定真空度的反應室(201)的內壁和設置于反應室中的構件(202)的溫度設定為不低于用氯和氫產生氯化氫時的溫度，和將氫化氣體在預定時間周期內送入反應室中；第二步驟，在將氫化氣體停止送入反應室之后，將待處理襯底(101)放置于反應室中；第三步驟，將反應室抽真空到預定真空度；和第四步驟，至少分別將氯化鈦氣體和氬氣按預定的流速送入反應室中，在襯底的膜形成表面上產生氣體的等離子體并在襯底上形成鈦膜(106)。
2．根據權利要求1所述鈦膜形成特征在于，氫化氣體材料選自包括B2H6和AsH4的組。
3．根據權利要求1所述鈦膜形成方法，其特征在于，氫化氣體是硅烷。
4．根據權利要求1所述鈦膜形成方法，其特征在于，第一步驟包括在反應室中產生氫化氣體等離子體。
5．根據權利要求4所述鈦膜形成方法，其特征在于，氫化氣體材料選自包括B2H6和AsH4的組。
6．根據權利要求4所述鈦膜形成方法，其特征在于，氫化氣體是硅烷。
7．鈦膜形成方法，其特征在于包括下列步驟；第一步驟，將待處理的第一襯底(301)放置于反應室(401)中；第二步驟，將反應室抽至預定真空度；第三步驟，至少分別將氯化鈦氣體和氬氣按預定的流速送入反應室中，在第一襯底的膜形成表面上產生氣體的等離子體，并在第一襯底上形成鈦膜(306)；第四步驟，將反應室的內壁和設置于反應室中的構件(402)的溫度設定為不低于用氯和氫產生氯化氫時的溫度，和將氫化氣體在預定時間周期送入反應室中；第五步驟，在將氫化氣體停止送入反應室中之后，將第一襯底從反應室中取出；第六步驟，將第二襯底置于反應室中；第七步驟，將反應室抽至預定真空度；和第八步驟，至少分別將氯化鈦氣體和氬氣按預定的流速送入反應室中，在襯底的膜形成表面上產生氣體的等離子體，并在第二襯底上形成鈦膜。
8．根據權利要求7所述鈦膜形成方法，其特征在于，氫化氣體材料選自包括B2H6和AsH4的組。
9．根據權利要求7所述鈦膜形成方法，其特征在于，氫化氣體是硅烷。
10．根據權利要求7所述鈦膜形成方法，其特征在于，第一步驟包括在反應室中產生氫化氣體等離子體。
11．根據權利要求10所述鈦膜形成方法，其特征在于，氫化氣體材料選自包括B2H6和AsH4的組。
12．根據權利要求10所述鈦膜形成方法，其特征在于，氫化氣體是硅烷。
全文摘要
在本發明的鈦膜形成方法中,在形成鈦膜之前,將用于形成鈦膜的反應室中的溫度設定為等于或高于用氯和氫產生氯化氫時的溫度。然后在預定時間周期內將氫化氣體送入反應室中。由于該工藝,在形成鈦膜之前,就可還原殘留在用于形成鈦膜的反應室中的氯氣和氯化鈦氣體。
文檔編號C23C16/44GK1218282SQ9812497
公開日1999年6月2日 申請日期1998年11月25日 優先權日1997年11月26日
發明者占部耕児 申請人:日本電氣株式會社