JP2000195820A - Forming method of metal nitride film and electronic device using the same - Google Patents

Forming method of metal nitride film and electronic device using the same

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JP2000195820A
JP2000195820A JP10370699A JP37069998A JP2000195820A JP 2000195820 A JP2000195820 A JP 2000195820A JP 10370699 A JP10370699 A JP 10370699A JP 37069998 A JP37069998 A JP 37069998A JP 2000195820 A JP2000195820 A JP 2000195820A
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Japan
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metal nitride
gas
film
metal
nitride film
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JP10370699A
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Japanese (ja)
Inventor
Takaaki Miyamoto
孝章 宮本
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Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce residual chlorine in a metal nitride film by a method, wherein a process for vapor-growing metallic nitride thin films with gas containing metallic halide gas and hydrogen nitride gas, then a process for irradiating a plasma produced from gas containing hydrogen gas and silane gas on the these films are repeated to obtain a metal nitride film of a desired film thickness. SOLUTION: A process for vapor-growing metal nitride thin films 6a1 to 6an with gas containing metallic halide gas and hydrogen nitride gas and a process for irradiating a plasma produced from a gas, containing hydrogen gas (H2) and silane gas (SiH4) on these thin films 6a1 to 6an are repeated to obtain a metal nitride film 6 of a desired film thickness. When a gas containing H2 gas and SiH4 gas is ionized, these gases collide with electrons in the plasma to produce an H radical (H*) and various Si active species in the plasma. From a these of the H* and the Si active species, the H* is diffused in the metallic nitride thin films containing halogen, is bonded to Cl which is bonded to Ti and is turned into HCl to separate from the plasma.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は金属窒化物膜の形成
方法およびこれを用いた電子装置に関し、さらに詳しく
は、ハロゲン含有量が低減された金属窒化物膜の形成方
法、およびこれを用いた低抵抗の導電層を有する電子装
置に関する。
The present invention relates to a method for forming a metal nitride film and an electronic device using the same, and more particularly, to a method for forming a metal nitride film having a reduced halogen content, and using the same. The present invention relates to an electronic device having a low-resistance conductive layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】ULSI(Ultra Large Scale Integrate
d Circuits) 等の半導体装置のデザインルールがサブク
ォータミクロンのレベルへと微細化し、かつ多層配線構
造が多用されつつある。この高集積化とともに、例えば
ロジック部とDRAM (Dynamic Random Access Memor
y) 部を混載したシステムLSIデバイスが注目されて
いる。
2. Description of the Related Art ULSI (Ultra Large Scale Integrate)
The design rules of semiconductor devices such as d-circuits have been miniaturized to the sub-quarter micron level, and multilayer wiring structures are being used frequently. Along with this high integration, for example, a logic unit and a DRAM (Dynamic Random Access Memory)
y) A system LSI device having a mixed section is drawing attention.

【0003】このような、例えばロジック部とDRAM
部とが混載された半導体デバイスの製造工程において、
半導体基体に形成されたソース/ドレイン領域に臨んで
形成されたコンタクトホールにコンタクトプラグを埋め
込み、さらに上層の配線等との多層配線構造が採用され
る。かかるコンタクトプラグ構造においては、低抵抗で
あるとともに、高い耐熱性が要求される。これを図8を
参照して説明する。
For example, a logic unit and a DRAM
In the manufacturing process of the semiconductor device in which the part is mixed,
A contact plug is buried in a contact hole formed facing a source / drain region formed in a semiconductor substrate, and a multi-layer wiring structure including an upper wiring and the like is employed. Such a contact plug structure is required to have low resistance and high heat resistance. This will be described with reference to FIG.

【0004】図8は、高集積度半導体装置のコンタクト
プラグと、半導体基体とのコンタクト部を示す模式的断
面図である。すなわち、半導体基体1に形成されたソー
ス/ドレイン部に、Salicide (SelfAligned Silicide)
法により自己整合的に高融点金属シリサイド層2を形成
し、この高融点金属シリサイド層2に臨むコンタクトホ
ール4を層間絶縁膜3に開口する。ここにコンタクトプ
ラグを埋め込むに際し、コンタクト抵抗を低減するた
め、金属膜5および金属窒化物膜6を薄く形成する。こ
れらはスパッタリング法やCVD(Chemical Vapor Depo
sition) 法で形成される。特に金属窒化物膜6はバリア
性や密着性を担う重要な層であり、ステップカバレッジ
向上のため、減圧CVD法、すなわち熱CVD法が提案
されている。この方法は、原料ガスとして金属ハロゲン
化物、例えばTiCl4 とNH3 を用い、被処理基体表
面での化学反応を利用するものであり、高段差の下地に
倣った形状、すなわちコンフォーマル形状に成膜され
る。この後、同じくCVD法でW(タングステン)層7
を埋め込み、あわせてコンタクトプラグとする。
FIG. 8 is a schematic sectional view showing a contact portion between a contact plug of a highly integrated semiconductor device and a semiconductor substrate. That is, Salicide (SelfAligned Silicide) is added to the source / drain portion formed on the semiconductor substrate 1.
A refractory metal silicide layer 2 is formed in a self-aligned manner by a method, and a contact hole 4 facing the refractory metal silicide layer 2 is opened in the interlayer insulating film 3. When the contact plug is buried here, the metal film 5 and the metal nitride film 6 are formed thin to reduce the contact resistance. These are formed by sputtering or CVD (Chemical Vapor Depo
sition) method. In particular, the metal nitride film 6 is an important layer having a barrier property and an adhesive property, and a low pressure CVD method, that is, a thermal CVD method has been proposed for improving step coverage. In this method, a metal halide such as TiCl 4 and NH 3 is used as a raw material gas and a chemical reaction on the surface of a substrate to be processed is used. Filmed. Thereafter, a W (tungsten) layer 7 is also formed by the CVD method.
Are embedded to form a contact plug.

【0005】DRAMのキャパシタを形成する場合に
は、その構造にも依存するが、このコンタクトプラグ上
に多結晶シリコン等でノード電極を形成し、このノード
電極を熱酸化して容量絶縁膜を形成し、さらにキャパシ
タ電極(以上いずれも不図示)を形成する。この熱酸化
の際に、850℃程度の熱処理が必要であり、コンタク
トプラグ部分にも850℃程度の熱履歴が加わる。
When a capacitor of a DRAM is formed, although it depends on its structure, a node electrode is formed of polycrystalline silicon or the like on this contact plug, and this node electrode is thermally oxidized to form a capacitor insulating film. Then, a capacitor electrode (both not shown) is formed. At the time of this thermal oxidation, a heat treatment at about 850 ° C. is required, and a thermal history of about 850 ° C. is also applied to the contact plug portion.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このように、金属ハロ
ゲン化物と窒化水素ガスの混合ガスにより、金属窒化物
膜6、例えばTiN膜を形成する工程においては、Ti
N膜中にTiClx のような残留ハロゲンが存在する。
このハロゲンがコンタクト界面近傍に存在すると、半導
体装置の信頼性低下の一因となる。したがって、成膜後
のTiN膜中のハロゲン脱離処理が必要である。
As described above, in the step of forming the metal nitride film 6, for example, the TiN film by using the mixed gas of the metal halide and the hydrogen nitride gas,
Residual halogens such as TiCl x are present in the N film.
The presence of this halogen near the contact interface causes a reduction in the reliability of the semiconductor device. Therefore, it is necessary to remove halogen from the TiN film after film formation.

【0007】TiN膜中の残留塩素脱離方法として、N
3 のような窒素を含むガスによりプラズマ処理する方
法や、同じく窒素を含むガス中で熱処理する方法が、例
えば特開平7−221048号公報に開示されている。
この方法によれば、TiN膜中の塩素濃度は成膜直後の
約1桁低減が可能であるとしている。
As a method for desorbing residual chlorine from the TiN film, N
A method of performing a plasma treatment using a gas containing nitrogen such as H 3 and a method of performing a heat treatment in a gas containing nitrogen similarly are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-221048.
According to this method, the chlorine concentration in the TiN film can be reduced by about one digit immediately after the film formation.

【0008】本発明者の検討によると、成膜直後のTi
N膜中にTiと結合して採り込まれていたClを低減す
ることは、この方法により可能である。しかしながら、
処理後のTiN膜を大気中に暴露すると、Clと結合し
ていたTi部分が大気中の酸素と再結合し、脱離したC
lとほぼ同量の酸素(O)が採り込まれる。この関係を
〔表1〕に示す。
According to the study of the present inventors, it was found that Ti
It is possible by this method to reduce Cl that has been incorporated in the N film in combination with Ti. However,
When the TiN film after the treatment is exposed to the atmosphere, the Ti portion bonded to Cl is recombined with oxygen in the air, and the desorbed C portion is removed.
Almost the same amount of oxygen (O) as 1 is taken in. This relationship is shown in [Table 1].

【0009】[0009]

【表1】 [Table 1]

【0010】図8に戻って、DRAMのキャパシタ形成
工程においてコンタクトプラグに850℃程度の熱履歴
が加わると、金属窒化物膜6中に採り込まれたOは、下
層の金属膜5へと拡散し、金属膜5と高融点金属シリサ
イド層2との界面に酸素を多量に含んだ高抵抗層8があ
らたに形成され、コンタクト抵抗を著しく増大させる。
したがって、金属窒化物膜6の形成工程においては、C
l量の低減とともに、Oの採り込みを防止する配慮が必
要である。
Returning to FIG. 8, when a thermal history of about 850 ° C. is applied to the contact plug in the DRAM capacitor forming step, O taken in the metal nitride film 6 diffuses into the lower metal film 5. Then, a high-resistance layer 8 containing a large amount of oxygen is newly formed at the interface between the metal film 5 and the refractory metal silicide layer 2, and the contact resistance is significantly increased.
Therefore, in the step of forming the metal nitride film 6, C
It is necessary to take care to prevent the incorporation of O together with the reduction of l.

【0011】したがって、本発明の課題は、金属ハロゲ
ン化物ガスおよび窒化水素ガスを含む混合ガスにより形
成する、金属窒化物膜中の残留塩素を低減するととも
に、酸素の採り込みを防止した金属窒化物膜の形成方法
を提供することである。
Accordingly, an object of the present invention is to reduce a residual chlorine in a metal nitride film formed by a mixed gas containing a metal halide gas and a hydrogen nitride gas and to prevent the incorporation of oxygen into the metal nitride film. An object of the present invention is to provide a method for forming a film.

【0012】また本発明の別の課題は、かかる方法によ
り形成された、低抵抗で信頼性の高い金属窒化物膜を導
電層として含む、高集積度半導体装置をはじめとする電
子装置を提供することである。
Another object of the present invention is to provide an electronic device such as a highly integrated semiconductor device, which includes a low-resistance and high-reliability metal nitride film as a conductive layer formed by such a method. That is.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために提案するものである。すなわち、本発明の
請求項1の金属窒化物膜の形成方法は、金属ハロゲン化
物ガスおよび窒化水素ガスを含む混合ガスにより、被処
理基体上に金属窒化物薄膜を気相成長する第1の工程
と、この金属窒化物薄膜に、水素ガス、およびシラン系
ガスを構成要素として含む混合ガスのプラズマ照射を施
す第2の工程を含み、この第1の工程と、第2の工程を
この順に複数回繰り返し、所望膜厚の金属窒化物膜を得
ることを特徴とする。
The present invention proposes to solve the above-mentioned problems. That is, in the method for forming a metal nitride film according to claim 1 of the present invention, a first step of vapor-phase growing a metal nitride thin film on a substrate to be processed by a mixed gas containing a metal halide gas and a hydrogen nitride gas. And a second step of subjecting the metal nitride thin film to plasma irradiation of a mixed gas containing a hydrogen gas and a silane-based gas as constituent elements, wherein the first step and the second step are performed in plural order. Repeated to obtain a metal nitride film having a desired film thickness.

【0014】本発明の請求項2の金属窒化物膜の形成方
法は、金属ハロゲン化物ガスおよび窒化水素ガスを含む
混合ガスにより、被処理基体上に金属窒化物薄膜を気相
成長する第1の工程と、この金属窒化物薄膜に、水素ガ
スを構成要素として含む処理ガスのプラズマ照射を施す
第2の工程と、この金属窒化物薄膜に、シラン系ガスを
構成要素として含む処理ガスのプラズマ照射を施す第3
の工程を含み、この第1の工程、第2の工程および第3
の工程をこの順に複数回繰り返し、所望膜厚の金属窒化
物膜を得ることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for forming a metal nitride thin film on a substrate to be processed in a vapor phase by using a mixed gas containing a metal halide gas and a hydrogen nitride gas. A second step of irradiating the metal nitride thin film with plasma of a processing gas containing hydrogen gas as a component, and a plasma irradiating the metal nitride thin film with a processing gas containing silane-based gas as a component. Third to apply
The first step, the second step, and the third step.
Is repeated a plurality of times in this order to obtain a metal nitride film having a desired film thickness.

【0015】本発明の請求項3の金属窒化物膜の形成方
法は、金属ハロゲン化物ガスおよび窒化水素ガスを含む
混合ガスにより、被処理基体上に金属窒化物薄膜を気相
成長する第1の工程と、この金属窒化物薄膜に、水素ガ
ス、および窒素を含むガスを構成要素として含む混合ガ
スのプラズマ照射を施す第2の工程を含み、この第1の
工程と、第2の工程をこの順に複数回繰り返し、所望膜
厚の金属窒化物膜を得ることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for forming a metal nitride thin film on a substrate to be processed in a vapor phase by using a mixed gas containing a metal halide gas and a hydrogen nitride gas. And a second step of subjecting the metal nitride thin film to plasma irradiation of a mixed gas containing hydrogen gas and a gas containing nitrogen as constituent elements. The first step and the second step It is characterized in that a metal nitride film having a desired film thickness is obtained by repeating a plurality of times in order.

【0016】本発明の請求項4の金属窒化物膜の形成方
法は、金属ハロゲン化物ガスおよび窒化水素ガスを含む
混合ガスにより、被処理基体上に金属窒化物薄膜を気相
成長する第1の工程と、この金属窒化物薄膜に、水素ガ
スを構成要素として含む処理ガスのプラズマ照射を施す
第2の工程と、この金属窒化物薄膜に、窒素を含むガス
を構成要素として含む処理ガスのプラズマ照射を施す第
3の工程を含み、この第1の工程と、第2の工程および
第3の工程をこの順に複数回繰り返し、所望膜厚の金属
窒化物膜を得ることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for forming a metal nitride thin film on a substrate to be processed in a vapor phase using a mixed gas containing a metal halide gas and a hydrogen nitride gas. A second step of irradiating the metal nitride thin film with a plasma of a processing gas containing hydrogen gas as a component, and a plasma of the processing gas containing a nitrogen-containing gas as a component of the metal nitride thin film. A third step of irradiating is performed, and the first step, the second step, and the third step are repeated in this order a plurality of times to obtain a metal nitride film having a desired film thickness.

【0017】いずれの金属窒化物膜の形成方法において
も、この金属窒化物薄膜の膜厚は、30nm以下である
ことが好ましく、20nm以下であることがさらに好ま
しい。金属窒化物薄膜の膜厚が30nmを超えると、脱
塩素および酸化防止の効果が低減する。金属窒化物薄膜
の膜厚の下限は特に制限はなく、単原子層のレベルの膜
厚でもよいが、成膜のスループットとの兼ね合いから、
5nm程度が実質的な下限となる。
In any of the methods for forming a metal nitride film, the thickness of the metal nitride thin film is preferably 30 nm or less, more preferably 20 nm or less. When the thickness of the metal nitride thin film exceeds 30 nm, the effects of dechlorination and oxidation prevention are reduced. The lower limit of the film thickness of the metal nitride thin film is not particularly limited, and may be a film thickness of a monoatomic layer, but from the viewpoint of the film formation throughput,
About 5 nm is a practical lower limit.

【0018】またいずれの金属窒化物膜の形成方法にお
いても、プラズマ照射においては、プラズマの安定化の
ために、Ar等の希ガスを添加して照射してもよい。
In any method of forming a metal nitride film, the plasma irradiation may be performed by adding a rare gas such as Ar for stabilizing the plasma.

【0019】本発明の電子装置は、上述したいずれかの
金属窒化物膜の形成方法により形成された金属窒化物膜
を、導電層の一部として含むことを特徴とする。
An electronic device according to the present invention includes a metal nitride film formed by any one of the above-described methods for forming a metal nitride film as a part of a conductive layer.

【0020】〔作用〕H2 およびSiH4 を含む混合ガ
スを放電解離してプラズマ化すると、これらのガスはプ
ラズマ中の電子と衝突して、プラズマ中にHラジカル、
およびSiラジカル、SiHラジカル、SiH2 ラジカ
ル、SiH3 ラジカル等のSi活性種が生成する。これ
らのうち、Hラジカルは、ハロゲンを含む金属窒化物薄
膜中に拡散し、Tiと結合しているClと結合して、H
Clとなり脱離する。金属窒化物薄膜は30nm以下の
厚さであるので、Hラジカルは金属窒化物薄膜の全厚に
わたり、くまなく拡散してこれを脱塩素することができ
る。
[Operation] When a mixed gas containing H 2 and SiH 4 is dissociated by discharge and turned into plasma, these gases collide with electrons in the plasma and cause H radicals,
And Si active species such as Si radicals, SiH radicals, SiH 2 radicals, and SiH 3 radicals are generated. Of these, H radicals diffuse into the metal nitride thin film containing halogen and combine with Cl which is combined with Ti to form H radical.
It becomes Cl and desorbs. Since the metal nitride thin film has a thickness of 30 nm or less, H radicals can be diffused throughout the entire thickness of the metal nitride thin film to dechlorinate it.

【0021】Clが脱離したTi金属部分は、Siラジ
カル、SiHラジカル、SiH2 ラジカル、SiH3
ジカル等のSi活性種と結合し、Ti−Si−N系の金
属窒化物薄膜となる。Ti−Si−N系の金属窒化物薄
膜は、TiN金属窒化物の結晶粒界 (Grain Boundary)
にSi原子が詰まった (Stuffing) 、あるいは析出した
構造をしている。したがって、特にCuのように拡散し
易い金属の粒界拡散を防止でき、高いバリア性を有す
る。Hラジカルの照射、およびSiラジカル、SiHラ
ジカル、SiH2 ラジカル、SiH3 ラジカル等Si活
性種の照射は同時に施してもよく、Hラジカルの照射に
続けて、Si活性種の照射を施してもよい。
The Ti metal portion from which Cl has been eliminated combines with Si active species such as Si radicals, SiH radicals, SiH 2 radicals, and SiH 3 radicals to form a Ti—Si—N metal nitride thin film. Ti-Si-N-based metal nitride thin film is a grain boundary of TiN metal nitride.
Has a structure in which Si atoms are clogged (Stuffing) or precipitated. Therefore, it is possible to prevent grain boundary diffusion of a metal that easily diffuses, such as Cu, and has high barrier properties. Irradiation with H radicals and irradiation with Si active species such as Si radicals, SiH radicals, SiH 2 radicals, and SiH 3 radicals may be performed at the same time, or irradiation with Si active species may be performed subsequent to H radical irradiation. .

【0022】このように、金属窒化物薄膜を形成後、H
活性種およびSi活性種のプラズマ照射を施し、これら
を反復することにより、バリア層あるいは密着層として
要求される、例えば50nmの膜厚の金属窒化物膜、こ
の場合はTi−Si−N膜を形成することができる。こ
の金属窒化物膜は、残留ハロゲンが低減されており、そ
の後の熱処理工程においても酸化することがなく、ある
いは高抵抗層が形成されることなく、低抵抗で信頼性の
高いコンタクトプラグを形成することができる。
After the formation of the metal nitride thin film,
By irradiating plasma of active species and Si active species and repeating these, a metal nitride film having a thickness of, for example, 50 nm, which is required as a barrier layer or an adhesion layer, in this case, a Ti-Si-N film is formed. Can be formed. This metal nitride film has a reduced residual halogen and forms a low-resistance and highly reliable contact plug without being oxidized even in a subsequent heat treatment step or without forming a high-resistance layer. be able to.

【0023】一方、水素ガスおよび窒素を含む混合ガス
を放電解離してプラズマ化すると、これらのガスはプラ
ズマ中の電子と衝突して、プラズマ中にHラジカルと、
2ラジカル、NHラジカル、およびN2 + イオン、N
+ イオン等(N活性種)が生成する。これらのうち、
Hラジカルは、ハロゲンを含む金属窒化物薄膜中に拡散
し、Tiと結合しているClと結合して、HClとなり
脱離する。金属窒化物薄膜は30nm以下の厚さである
ので、Hラジカルは金属窒化物薄膜の全厚にわたり、く
まなく拡散してこれを脱塩素することができる。
On the other hand, when a mixed gas containing hydrogen gas and nitrogen is discharged and dissociated into plasma, these gases collide with electrons in the plasma, and generate H radicals in the plasma.
N 2 radical, NH radical, and N 2 + ion, N
H + ions and the like (N active species) are generated. Of these,
The H radical diffuses into the halogen-containing metal nitride thin film, combines with Cl which is combined with Ti, becomes HCl, and is eliminated. Since the metal nitride thin film has a thickness of 30 nm or less, H radicals can be diffused throughout the entire thickness of the metal nitride thin film to dechlorinate it.

【0024】Clが脱離したTi金属部分は、N2 ラジ
カル、NHラジカル、およびこれらのイオンと結合し、
TiN系の金属窒化物薄膜となる。Hラジカルの照射、
およびN2 ラジカル、NHラジカル、およびこれらのイ
オン等の照射は、同時に施してもよく、Hラジカルの照
射に続けて、N2 ラジカル、NHラジカル、およびこれ
らのイオン等を照射してもよい。
The Ti metal portion from which Cl has been removed binds to N 2 radicals, NH radicals, and these ions,
It becomes a TiN-based metal nitride thin film. Irradiation of H radicals,
And N 2 radical, NH radical, and irradiation of such these ions may be subjected simultaneously, followed by irradiation of the H radical, N 2 radical, NH radical, and may be irradiated with these ions.

【0025】このように、金属窒化物薄膜を形成後、H
活性種およびN活性種のプラズマ照射を施し、これらを
反復することにより、バリア層あるいは密着層として要
求される、例えば50nmの膜厚の金属窒化物膜、この
場合はTiN膜を形成することができる。この金属窒化
物膜は、残留ハロゲンが低減されており、その後の熱処
理工程においても酸化することがなく、したがって高抵
抗層が形成されることがなく、低抵抗で信頼性の高いコ
ンタクトプラグを形成することができる。
After forming the metal nitride thin film,
By irradiating plasma of active species and N-active species and repeating these, it is possible to form a metal nitride film having a thickness of, for example, 50 nm, which is required as a barrier layer or an adhesion layer, in this case, a TiN film. it can. This metal nitride film has a reduced residual halogen, does not oxidize even in the subsequent heat treatment step, and therefore does not form a high-resistance layer, thereby forming a low-resistance and highly reliable contact plug. can do.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的実施の形態
例につき添付図面を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

【0027】まず本発明の金属窒化物膜の形成方法に採
用したプラズマ処理装置につき、図7を参照して説明す
る。
First, a plasma processing apparatus employed in the metal nitride film forming method of the present invention will be described with reference to FIG.

【0028】図7は、本発明の金属窒化物膜の形成方法
で採用した平行平板型プラズマ処理装置を示す概略断面
図である。すなわち、処理チャンバ10内には、被処理
基体11を載置したステージ12が配設されている。ス
テージ12には、被処理基体11の温度制御手段や保持
手段(いずれも不図示)等が装備されている。この基板
ステージ12に対向して、被処理基体11に向けて処理
ガスを均一に供給するガスシャワーヘッド13が配設さ
れている。このガスシャワーヘッド13にはRF電源1
4が断続自在に接続されている。またこのガスシャワー
ヘッド13にはガス導入部15が接続されている。ガス
導入部15は複数種のガス導入管からなっており、それ
ぞれ、金属ハロゲン化物ガス、窒化水素ガス、シラン系
ガス、水素ガス、窒素ガスおよび希ガス等を単独である
いは混合して選択的に導入することができる。
FIG. 7 is a schematic sectional view showing a parallel plate type plasma processing apparatus employed in the metal nitride film forming method of the present invention. That is, the stage 12 on which the substrate 11 to be processed is placed is disposed in the processing chamber 10. The stage 12 is equipped with a temperature control unit and a holding unit (both not shown) for the substrate 11 to be processed. Opposite to the substrate stage 12, a gas shower head 13 for uniformly supplying a processing gas toward the substrate 11 to be processed is provided. The gas shower head 13 has an RF power source 1
4 are connected intermittently. Further, a gas introduction unit 15 is connected to the gas shower head 13. The gas introduction section 15 is composed of a plurality of types of gas introduction pipes, each of which can be selectively used alone or in combination with a metal halide gas, a hydrogen nitride gas, a silane-based gas, a hydrogen gas, a nitrogen gas, a rare gas, or the like. Can be introduced.

【0029】図7に示すプラズマ処理装置によれば、減
圧CVD、すなわちプラズマ励起によらない熱CVD
と、プラズマ処理とを、同一の処理チャンバ10内で連
続的に施すことができる。図7のプラズマ処理装置は一
例であり、減圧CVD装置とプラズマ処理装置とを個別
に構成し、両者をゲートバルブにより連接した連続処理
装置であってもよい。またプラズマ生成方法として、平
行平板型の容量電極によるものの他に、マグネトロン型
平行平板型プラズマ処理装置や、さらに高密度プラズマ
が得られる装置であってもよい。かかるプラズマ処理装
置としては、ECR (Electron Cyclotron Resonance)
プラズマ処理装置、ICP (Inductively Coupled Plas
ma)処理装置、ヘリコン波プラズマ処理装置等が例示さ
れる。いずれのプラズマ処理装置も、プラズマ生成電源
の断続により、減圧CVD装置と、プラズマ処理装置と
を兼用できるように構成する。
According to the plasma processing apparatus shown in FIG. 7, low-pressure CVD, that is, thermal CVD without plasma excitation
And the plasma processing can be continuously performed in the same processing chamber 10. The plasma processing apparatus in FIG. 7 is an example, and may be a continuous processing apparatus in which a low-pressure CVD apparatus and a plasma processing apparatus are separately configured and both are connected by a gate valve. As a plasma generation method, a magnetron type parallel plate type plasma processing apparatus or an apparatus capable of obtaining higher density plasma may be used in addition to the method using a parallel plate type capacitor electrode. As such a plasma processing apparatus, ECR (Electron Cyclotron Resonance)
Plasma processing equipment, ICP (Inductively Coupled Plas)
ma) A processing device, a helicon wave plasma processing device and the like are exemplified. Each of the plasma processing apparatuses is configured to be able to serve as both a low-pressure CVD apparatus and a plasma processing apparatus by switching on and off a plasma generation power supply.

【0030】さて、金属ハロゲン化物ガスとしては、金
属フッ化物、金属塩化物、金属臭化物あるいは金属沃化
物等が例示される。金属としては、Ti、Ta、W等の
高融点金属が望ましい。一例として、TiCl4 (mp
=−25℃、bp=136℃)、TiBr4 (mp=3
9℃、bp=230℃)、TiI4 (mp=130℃、
bp=377.1℃)、WF6 (mp=2.5℃、bp
=17.5℃)あるいはTaF5 (mp=96.8℃、
bp=229.5℃)があげられる。これらのうち、T
iCl4 のように室温で液体の金属化合物は、取り扱い
の簡便さから好ましく使用することができる。これら金
属化合物は、公知の加熱バブリング法やバーニング法等
により気化し、加熱配管を経由してCVDチャンバに導
入すればよい。
Now, examples of the metal halide gas include metal fluoride, metal chloride, metal bromide and metal iodide. As the metal, a high melting point metal such as Ti, Ta, or W is desirable. As an example, TiCl 4 (mp
= −25 ° C., bp = 136 ° C.), TiBr 4 (mp = 3
9 ° C., bp = 230 ° C.), TiI 4 (mp = 130 ° C.,
bp = 377.1 ° C.), WF 6 (mp = 2.5 ° C., bp
= 17.5 ° C) or TaF 5 (mp = 96.8 ° C,
bp = 229.5 ° C.). Of these, T
A metal compound that is liquid at room temperature, such as iCl 4 , can be preferably used because of easy handling. These metal compounds may be vaporized by a known heating bubbling method, burning method, or the like, and introduced into a CVD chamber via a heating pipe.

【0031】つぎに、本発明で採用する窒化水素ガスと
しては、NH3 やN2 4 等を例示することができる。
これらは、単独でも、混合して用いてもよい。
Next, examples of the hydrogen nitride gas used in the present invention include NH 3 and N 2 H 4 .
These may be used alone or as a mixture.

【0032】またシラン系ガスとしてはSiH4 の他
に、Si2 6 やSi3 8 等の高次シランガスであっ
てもよい。
The silane-based gas may be a higher-order silane gas such as Si 2 H 6 or Si 3 H 8 in addition to SiH 4 .

【0033】本発明が対象とする金属窒化物膜として
は、Ti−Si−N、Ta−Si−N、W−Si−N、
TiN、TaN、Ta2 N、WN、W2 N、等が例示さ
れる。これら金属窒化物膜は、単層で用いても複層で用
いてもよい。またTi、TaあるいはW等の金属膜と積
層して用いてもよい。
The metal nitride films to which the present invention is applied include Ti-Si-N, Ta-Si-N, W-Si-N,
TiN, TaN, Ta 2 N, WN, W 2 N, etc. are exemplified. These metal nitride films may be used in a single layer or in multiple layers. Further, it may be used by being laminated with a metal film such as Ti, Ta or W.

【0034】金属窒化物薄膜の形成工程は、従来の方法
と同様の減圧CVD法であってよい。この場合は被処理
基体温度は600℃以上が選ばれる。また被処理基体温
度の低温化が望まれる場合にはプラズマCVD法でもよ
く、この場合の被処理基体温度は200℃〜400℃程
度である。ただし、本発明における金属窒化物薄膜の形
成工程で従来の方法と異なる点は膜厚であり、30nm
以下、好ましくは20nm以下の膜厚が選ばれる。理由
は先述した通りである。金属窒化物薄膜の形成と、プラ
ズマ処理とを複数回繰り返すことにより、所望とする膜
厚の金属窒化物膜が形成される。
The step of forming the metal nitride thin film may be a low pressure CVD method similar to the conventional method. In this case, the temperature of the substrate to be processed is selected to be 600 ° C. or higher. When it is desired to lower the temperature of the substrate to be processed, a plasma CVD method may be used. In this case, the temperature of the substrate to be processed is about 200 ° C. to 400 ° C. However, the difference from the conventional method in the step of forming the metal nitride thin film in the present invention is the thickness, which is 30 nm.
Below, preferably, a film thickness of 20 nm or less is selected. The reason is as described above. By repeating the formation of the metal nitride thin film and the plasma treatment a plurality of times, a metal nitride film having a desired film thickness is formed.

【0035】つぎに本発明の金属窒化物膜の形成方法の
概略を、図1〜図2の概略断面図を参照して説明する。
Next, an outline of the method for forming a metal nitride film of the present invention will be described with reference to the schematic sectional views of FIGS.

【0036】図1(a): 本発明の金属窒化物膜の形
成方法が適用されるサンプルの一例であり、被処理基体
11上に金属膜5が形成されたものである。被処理基体
11は例えば高集積度半導体装置の不純物拡散層であ
り、金属膜5はコンタクトメタルあるいは密着層として
の例えばTi膜である。金属膜5はイオン化スパッタリ
ング法やプラズマCVD法等で形成される。
FIG. 1A is an example of a sample to which the metal nitride film forming method of the present invention is applied, in which a metal film 5 is formed on a substrate 11 to be processed. The substrate 11 to be processed is, for example, an impurity diffusion layer of a highly integrated semiconductor device, and the metal film 5 is, for example, a contact metal or a Ti film as an adhesion layer. The metal film 5 is formed by an ionization sputtering method, a plasma CVD method, or the like.

【0037】図1(b): 金属窒化物薄膜6a1 を減
圧CVD法で形成する。金属窒化物薄膜6a1 は例えば
TiN膜からなり、その厚さは30nm以下である。こ
の減圧CVD条件は、TiCl4 とNH3 および必要に
応じて添加するN2 の混合ガスにより、650℃前後の
被処理基体温度が採用される。
[0037] FIG. 1 (b): forming a metal nitride thin film 6a 1 by the low pressure CVD method. Metal nitride films 6a 1 is made of, for example, a TiN film, its thickness is 30nm or less. The low-pressure CVD condition employs a temperature of the substrate to be processed around 650 ° C. by a mixed gas of TiCl 4 and NH 3 and N 2 added as necessary.

【0038】図1(c): 金属窒化物薄膜6a1 にH
2 およびArの混合ガスによりプラズマ照射を施す。生
成したH* (Hラジカル)は、金属窒化物薄膜6a1
を拡散し、Tiと結合しているClと反応してHClと
なり脱離する。
[0038] FIG. 1 (c): H in the metal nitride thin film 6a 1
Plasma irradiation is performed using a mixed gas of 2 and Ar. The resulting H * (H radicals) diffuse the metal nitride thin film 6a 1 medium is HCl next elimination reacts with Cl bound with Ti.

【0039】図1(d): Clが脱離した金属窒化物
薄膜6a1 に、SiH4 とArの混合ガスによるプラズ
マ照射を施す。プラズマ中に生成したSi* ラジカル、
SiH* ラジカル、SiH2 * ラジカルあるいはSiH
3 * ラジカル等のSi活性種により、金属窒化物薄膜6
1 中のClが脱離したTi部分がシリサイド化され、
Ti Si Nとなる。これにより、金属窒化物薄膜6
1 中の残留塩素とともに、未結合のTi金属も十分に
窒化される。
FIG. 1 (d): The metal nitride thin film 6 a 1 from which Cl has been desorbed is subjected to plasma irradiation with a mixed gas of SiH 4 and Ar. Si * radicals generated in the plasma,
SiH * radical, SiH 2 * radical or SiH
3 * Metal nitride thin film 6 by Si active species such as radical
a The Ti portion from which Cl has been eliminated in a 1 is silicided,
It becomes TiSiN. Thereby, the metal nitride thin film 6
with residual chlorine in a 1, Ti metal unbound also be sufficiently nitrided.

【0040】金属窒化物膜6を所望とする膜厚に形成す
る場合には、図1(b)〜図1(d)の工程を繰り返し
て6a1 ,6a2 ,・・・6an の積層構造とする。
[0040] In forming the metal nitride film 6 to a thickness of a desired, FIG 1 (b) ~ Figure 1 6a 1 by repeating the steps (d), 6a 2, lamination of · · · 6a n Structure.

【0041】なお図1(c)の工程と図1(d)のプラ
ズマ照射工程は、同時に施してもよい。この場合にも、
金属窒化物薄膜6a1 中の残留塩素とともに、未結合の
Ti金属は十分に窒化される。
The step shown in FIG. 1C and the plasma irradiation step shown in FIG. 1D may be performed simultaneously. Again, in this case,
With residual chlorine of the metal nitride films 6a in 1, Ti metal unbound is sufficiently nitrided.

【0042】図2は本発明の別の金属窒化物膜の形成方
法を示す概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing another method for forming a metal nitride film according to the present invention.

【0043】図2(a): 本発明の金属窒化物膜の形
成方法が適用されるサンプルの一例であり、被処理基体
11上に金属膜5が形成されたものである。被処理基体
11は例えば高集積度半導体装置の不純物拡散層であ
り、金属膜5はコンタクトメタルあるいは密着層として
の例えばTi膜である。金属膜5はイオン化スパッタリ
ング法やプラズマCVD法等で形成される。
FIG. 2A is an example of a sample to which the method for forming a metal nitride film of the present invention is applied, in which a metal film 5 is formed on a substrate 11 to be processed. The substrate 11 to be processed is, for example, an impurity diffusion layer of a highly integrated semiconductor device, and the metal film 5 is, for example, a contact metal or a Ti film as an adhesion layer. The metal film 5 is formed by an ionization sputtering method, a plasma CVD method, or the like.

【0044】図2(b): 金属窒化物薄膜6a1 を減
圧CVD法で形成する。金属窒化物薄膜6a1 は例えば
TiN膜からなり、その厚さは30nm以下、好ましく
は20nm以下である。この減圧CVD条件は、TiC
4 とNH3 およびN2 の混合ガスにより、650℃前
後の温度が採用される。
[0044] FIG. 2 (b): forming a metal nitride thin film 6a 1 by the low pressure CVD method. Metal nitride films 6a 1 is made of, for example, a TiN film, its thickness is 30nm or less, preferably 20nm or less. The reduced pressure CVD conditions are TiC
A temperature of around 650 ° C. is employed depending on the mixed gas of l 4 and NH 3 and N 2 .

【0045】図2(c): 金属窒化物薄膜6a1 にH
2 およびArの混合ガスにより、プラズマ照射を施す。
生成したH* (Hラジカル)は、金属窒化物薄膜6a1
中を拡散し、Tiと結合しているClと反応してHCl
となり脱離する。
FIG. 2C: The metal nitride thin film 6 a 1 has H
Plasma irradiation is performed using a mixed gas of 2 and Ar.
The generated H * (H radical) is converted into a metal nitride thin film 6a 1
Diffuses in the reaction and reacts with Cl which is bonded to Ti to form HCl.
And desorb.

【0046】図2(d): Clが脱離した金属窒化物
薄膜6a1 に、N2 とArの混合ガスによるプラズマ照
射を施す。プラズマ中に生成したN2 * やNH* 等のラ
ジカル、 N2 + やNH+ 等のイオンにより、金属窒化
物薄膜6a1 中のClが脱離したTi部分が窒化され
る。これにより、金属窒化物薄膜6a1 中の残留塩素と
ともに、未結合のTi金属も十分に窒化される。
[0046] FIG. 2 (d): Cl in the metal nitride thin film 6a 1 desorbed, subjected to plasma irradiation with a mixed gas of N 2 and Ar. Radicals such as N 2 * and NH * generated in the plasma and ions such as N 2 + and NH + cause nitridation of the Ti portion of the metal nitride thin film 6 a 1 from which Cl has been eliminated. Thus, the residual chlorine in the metal nitride thin film 6a in 1, Ti metal unbound also be sufficiently nitrided.

【0047】金属窒化物膜6を所望とする膜厚に形成す
る場合には、図2(b)〜図2(d)の工程を繰り返し
て6a1 ,6a2 ,・・・6an の積層構造とする。
[0047] In forming the metal nitride film 6 to a thickness of a desired, FIG 2 (b) ~ Figure 2 6a 1 by repeating the steps (d), 6a 2, lamination of · · · 6a n Structure.

【0048】なお図2(c)の工程と図2(d)のプラ
ズマ照射工程は、同時に施してもよい。この場合にも、
金属窒化物薄膜6a1 中の残留塩素とともに、未結合の
Ti金属は十分に窒化される。
The step shown in FIG. 2C and the plasma irradiation step shown in FIG. 2D may be performed simultaneously. Again, in this case,
With residual chlorine of the metal nitride films 6a in 1, Ti metal unbound is sufficiently nitrided.

【0049】このように、いずれの金属窒化物膜の形成
方法においても、金属窒化物膜中の残留塩素が低減され
るとともに、塩素が脱離した部分の未結合の金属は、直
ちにシリサイド化あるいは窒化される。したがって、金
属窒化物膜を大気に暴露した場合にも、酸化が防止され
る。
As described above, in any of the methods for forming a metal nitride film, the residual chlorine in the metal nitride film is reduced, and the unbonded metal in the portion from which the chlorine has been removed is immediately silicided or formed. Nitrided. Therefore, even when the metal nitride film is exposed to the atmosphere, oxidation is prevented.

【0050】[0050]

【実施例】以下、本発明の金属窒化物膜の形成方法を適
用し、電子装置の一例として、高集積度半導体装置の形
成されたコンタクトホールを、金属窒化物膜を含む導電
層で埋め込みコンタクトプラグとする実施例を、図3〜
図6を参照して更に詳細に説明する。ただし本発明はこ
れら実施例になんら限定されるものではない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The method for forming a metal nitride film according to the present invention will be described below. As an example of an electronic device, a contact hole formed in a highly integrated semiconductor device is buried with a conductive layer including a metal nitride film. Examples of using a plug are shown in FIGS.
This will be described in more detail with reference to FIG. However, the present invention is not limited to these examples.

【0051】〔実施例1〕本実施例は、図7に示した平
行平板型プラズマ処理装置により、Ti Si−Nから
なる金属窒化物膜を形成した例である。
[Embodiment 1] In this embodiment, a metal nitride film made of TiSi-N is formed by the parallel plate type plasma processing apparatus shown in FIG.

【0052】図3(a): 本実施例で採用した被処理
基体は、ここに示すように、半導体基体1上に高融点金
属シリサイド層2、および層間絶縁膜3が形成され、こ
の層間絶縁膜3に開口されたコンタクトホール4内部を
含めてコンフォーマルな金属膜5が形成されたものであ
る。
FIG. 3A: The substrate to be processed employed in this embodiment has a refractory metal silicide layer 2 and an interlayer insulating film 3 formed on a semiconductor substrate 1 as shown here. A conformal metal film 5 including the inside of the contact hole 4 opened in the film 3 is formed.

【0053】半導体基体1はシリコン基体からなり、不
図示の不純物拡散層すなわちMOSトランジスタのソー
ス/ドレイン領域や素子分離領域等が形成されたもので
ある。
The semiconductor substrate 1 is made of a silicon substrate and has an impurity diffusion layer (not shown), that is, a source / drain region of a MOS transistor, an element isolation region, and the like.

【0054】高融点金属シリサイド層2は、CoSi2
からなる。高融点金属シリサイド層2の形成は、以下の
サリサイド工程による。すなわち、半導体基体1を希フ
ッ酸により洗浄し、不純物拡散層表面の自然酸化膜を除
去する。この後スパッタリング法により、半導体基体1
表面にCo層を10nm、TiN層を5nm(いずれも
不図示)それぞれ形成する。TiN層は酸化防止のため
のキャップ層である。この後、RTA (Rapid Thermal
Anneal) 法により、550℃で30秒間の熱処理を施
し、シリサイド化反応する。素子分離領域上やLDDサ
イドウォール上等の未反応のCo層はアンモニア過水
(NH4 OH/H2 2 の混合水溶液)に65℃、3分
間の条件で浸漬して除去する。つぎに再びRTA法によ
り700℃、30秒間のアニールを施すことにより、半
導体基体1の不純物拡散層上に選択的に高融点金属シリ
サイド層2が形成される。
The refractory metal silicide layer 2 is made of CoSi 2
Consists of The refractory metal silicide layer 2 is formed by the following salicide process. That is, the semiconductor substrate 1 is washed with dilute hydrofluoric acid to remove a natural oxide film on the surface of the impurity diffusion layer. Thereafter, the semiconductor substrate 1 is formed by sputtering.
On the surface, a Co layer is formed to a thickness of 10 nm and a TiN layer is formed to a thickness of 5 nm (both are not shown). The TiN layer is a cap layer for preventing oxidation. After this, RTA (Rapid Thermal
According to the Anneal method, a heat treatment is performed at 550 ° C. for 30 seconds to cause a silicidation reaction. The unreacted Co layer on the element isolation region or on the LDD sidewall is removed by immersion in an aqueous ammonia solution (a mixed aqueous solution of NH 4 OH / H 2 O 2 ) at 65 ° C. for 3 minutes. Then, the refractory metal silicide layer 2 is selectively formed on the impurity diffusion layer of the semiconductor substrate 1 by annealing again at 700 ° C. for 30 seconds by the RTA method.

【0055】層間絶縁膜3はSiO2 からなり、減圧C
VD法やプラズマCVD法で700nmの膜厚に形成す
る。この後、エキシマレーザリソグラフィおよびプラズ
マエッチングにより、開口径0.15μm〜0.3μm
のコンタクトホール4を開口する。コンタクトホール4
は高融点金属シリサイド層2に臨み開口する。
The interlayer insulating film 3 is made of SiO 2 ,
The film is formed to a thickness of 700 nm by a VD method or a plasma CVD method. Thereafter, the opening diameter is 0.15 μm to 0.3 μm by excimer laser lithography and plasma etching.
Is opened. Contact hole 4
Are open to the refractory metal silicide layer 2.

【0056】コンタクトホール4底部に露出する高融点
金属シリサイド層2表面の酸化膜および炭素を含むエッ
チング残渣を、逆スパッタリングにより清浄化する。こ
のとき、Ar等の希ガスを単独で用いてよいが、さらに
ArにH2 を添加して、Hラジカルによる還元作用を併
用してもよい。
The oxide residue on the surface of the refractory metal silicide layer 2 exposed at the bottom of the contact hole 4 and the etching residue containing carbon are cleaned by reverse sputtering. At this time, a rare gas such as Ar may be used alone, but H 2 may be further added to Ar to use the reducing action by H radicals in combination.

【0057】この後、被処理基体の全面に、コンタクト
メタルとしての金属膜5を20nm〜50nmの膜厚に
形成する。金属膜5はTiをプラズマCVD法あるいは
イオン化スパッタリング法等で形成する。
Thereafter, a metal film 5 as a contact metal is formed to a thickness of 20 to 50 nm on the entire surface of the substrate to be processed. The metal film 5 is formed of Ti by a plasma CVD method or an ionization sputtering method.

【0058】図3(b): この被処理基体を、図7に
示した平行平板型プラズマ処理装置のステージ12上に
載置し、熱CVDモードにより、すなわちRF電源14
は使用せず、金属窒化物薄膜6a1 を10nm〜20n
m、本実施例においては15nmの膜厚に形成する。 (金属窒化物薄膜6a1 の減圧CVD条件) TiCl4 30〜50 sccm NH3 60〜100 sccm N2 1〜5 slm 圧力 10〜50 Torr 温度 630〜680 ℃
FIG. 3B: The substrate to be processed is placed on the stage 12 of the parallel plate type plasma processing apparatus shown in FIG.
Not used, 10Nm~20n a metal nitride thin film 6a 1
m, in this embodiment, it is formed to a thickness of 15 nm. (Low pressure CVD conditions of the metal nitride films 6a 1) TiCl 4 30~50 sccm NH 3 60~100 sccm N 2 1~5 slm Pressure 10 to 50 Torr temperature 630-680 ° C.

【0059】この金属窒化物薄膜6a1 は、膜中に5a
t%程度の塩素を含む。したがって、この残留塩素を除
去するとともに、被処理基体を大気に曝した場合にも、
除去した部分のTi金属が酸化しないようにする必要が
ある。
[0059] The metal nitride films 6a 1 is, 5a in the film
Contains about t% of chlorine. Therefore, when removing the residual chlorine and exposing the substrate to be treated to the atmosphere,
It is necessary to prevent oxidation of the removed Ti metal.

【0060】図3(c): 本実施例においては、つぎ
のプラズマ処理除去により、除去した部分のTi金属を
シリサイド化した。 SiH4 30〜100 sccm H2 50〜300 sccm Ar 300 sccm RF電力 0.3〜2 kW 圧力 0.01〜10 Torr 温度 630〜680 ℃
FIG. 3C: In this embodiment, the Ti metal in the removed portion is silicided by the next plasma treatment removal. SiH 4 30 to 100 sccm H 2 50 to 300 sccm Ar 300 sccm RF power 0.3 to 2 kW Pressure 0.01 to 10 Torr Temperature 630 to 680 ° C.

【0061】このプラズマ処理工程では、H2 およびS
iH4 はプラズマ中の電子と衝突してH* ,Si
3 * ,SiH2 * ,SiH* およびSi* 等のラジカ
ルを生成する。なおこのプラズマ処理工程では、最初に
2 ガスによりプラズマ照射を施し、この後SiH4
スによるプラズマ照射を施してもよい。
In this plasma processing step, H 2 and S
iH 4 collides with the electrons in the plasma to generate H * , Si
H 3 *, SiH 2 *, to generate radicals such as SiH * and Si *. In this plasma processing step, plasma irradiation may be performed first with H 2 gas, and then plasma irradiation with SiH 4 gas may be performed.

【0062】図4(d): これらのラジカルのうち、
* ラジカルは金属窒化物薄膜6a1 中を拡散し、Ti
と結合しているClと反応してHClとなり、脱離す
る。
FIG. 4D: Of these radicals,
H * radicals diffuse a metal nitride thin film 6a 1 Medium, Ti
Reacts with Cl that is bound to and becomes HCl and is eliminated.

【0063】図4(e): また、SiH3 * ,SiH
2 * ,SiH* およびSi* の各ラジカルも、金属窒化
物薄膜6a1 中のTiと結合しているClと反応し、S
iHx Cly となってこれを脱離する。同時にこれらS
iを含む反応種は、Clが脱離したTi金属部分と反応
し、金属窒化物薄膜をTi−Si−N系の金属窒化物と
する。
FIG. 4E: In addition, SiH 3 * , SiH
2 *, SiH * and Si * Each radicals also react with Cl bound with Ti of the metal nitride films 6a in 1, S
This is elimination become a iH x Cl y. At the same time these S
The reactive species containing i reacts with the Ti metal portion from which Cl has been eliminated, and turns the metal nitride thin film into a Ti-Si-N-based metal nitride.

【0064】このように、SiH4 およびH2 を含む混
合ガスのプラズマ照射を施すことにより、金属窒化物薄
膜6a1 中の塩素量は低減され、また塩素が脱離した部
分のTi金属はシリサイド化される。したがって、プラ
ズマ照射後の金属窒化物薄膜6a1 は大気に暴露しても
酸化が進行する虞れは小さい。
As described above, by performing plasma irradiation of the mixed gas containing SiH 4 and H 2 , the amount of chlorine in the metal nitride thin film 6 a 1 is reduced, and the Ti metal in the portion from which chlorine has been desorbed is silicide. Be transformed into Accordingly, risk is small metal nitride films 6a 1 after plasma irradiation to oxidation proceeds even when exposed to the air.

【0065】図4(f): ただし金属窒化物薄膜6a
1 の膜厚は、本実施例では15nmであり、バリア層と
して機能するには厚さが不足する。したがって、図3
(b)〜図4(e)の工程を繰り返し、所望の膜厚の金
属窒化物膜6を得る。本実施例では、図3(b)〜図4
(e)の工程を4回繰り返し、60nmの膜厚の金属窒
化物膜6を得た。
FIG. 4 (f): However, the metal nitride thin film 6a
The thickness of 1 is 15 nm in this embodiment, and the thickness is insufficient to function as a barrier layer. Therefore, FIG.
4B to 4E are repeated to obtain a metal nitride film 6 having a desired film thickness. In the present embodiment, FIGS.
Step (e) was repeated four times to obtain a metal nitride film 6 having a thickness of 60 nm.

【0066】本実施例によれば、残留塩素を含む金属窒
化物薄膜に、SiH4 とH2 の混合ガスによるプラズマ
照射を施すことにより、塩素含有量が少なく、また大気
に暴露した場合にも酸化の虞れが少ない金属窒化物膜を
形成することができる。本実施例で得られる金属窒化物
膜は、Ti−Si−N系の、Siを含む緻密で低抵抗な
金属窒化物からなる。
According to this embodiment, the metal nitride thin film containing residual chlorine is subjected to plasma irradiation with a mixed gas of SiH 4 and H 2 , so that the chlorine content is low and the metal nitride thin film is exposed to the atmosphere. It is possible to form a metal nitride film with less fear of oxidation. The metal nitride film obtained in this embodiment is made of a Ti-Si-N-based dense and low-resistance metal nitride containing Si.

【0067】〔実施例2〕本実施例は、図7に示した平
行平板型プラズマ処理装置により、TiNからなる金属
窒化物膜を形成した例であり、この工程を図5〜図6を
参照して説明する。
[Embodiment 2] In this embodiment, a metal nitride film made of TiN is formed by the parallel plate type plasma processing apparatus shown in FIG. 7, and this step is described with reference to FIGS. I will explain.

【0068】図5(a): 本実施例で採用した被処理
基体も、ここに示すように、半導体基体1上に高融点金
属シリサイド層2、および層間絶縁膜3が形成され、こ
の層間絶縁膜3に開口されたコンタクトホール4を含め
てコンフォーマルな金属膜5が形成されたものである。
FIG. 5A: The substrate to be processed employed in the present embodiment also has a refractory metal silicide layer 2 and an interlayer insulating film 3 formed on a semiconductor substrate 1 as shown here. A conformal metal film 5 including a contact hole 4 opened in the film 3 is formed.

【0069】半導体基体1はシリコン基体からなり、不
図示の不純物拡散層すなわちMOSトランジスタのソー
ス/ドレイン領域や素子分離領域等が形成されたもので
ある。
The semiconductor substrate 1 is made of a silicon substrate and has an impurity diffusion layer (not shown), that is, a source / drain region of a MOS transistor, an element isolation region, and the like.

【0070】高融点金属シリサイド層2は、CoSi2
からなる。高融点金属シリサイド層2の形成は、以下の
サリサイド工程による。すなわち、半導体基体1を希フ
ッ酸により洗浄し、不純物拡散層表面の自然酸化膜を除
去する。この後スパッタリング法により、半導体基体1
表面にCo層を10nm、TiN層を5nm(いずれも
不図示)それぞれ形成する。TiN層は酸化防止のため
のキャップ層である。この後、RTA法により、550
℃で30秒間の熱処理を施し、シリサイド化反応する。
素子分離領域上やLDDサイドウォール上等の未反応の
Co層はアンモニア過水(NH4 OH/H2 2 の混合
水溶液)に65℃、3分間の条件で浸漬して除去する。
つぎに再びRTA法により700℃、30秒間のアニー
ルを施すことにより、半導体基体1の不純物拡散層上に
選択的に高融点金属シリサイド層2が形成される。
The refractory metal silicide layer 2 is made of CoSi 2
Consists of The refractory metal silicide layer 2 is formed by the following salicide process. That is, the semiconductor substrate 1 is washed with dilute hydrofluoric acid to remove a natural oxide film on the surface of the impurity diffusion layer. Thereafter, the semiconductor substrate 1 is formed by sputtering.
On the surface, a Co layer is formed to a thickness of 10 nm and a TiN layer is formed to a thickness of 5 nm (both are not shown). The TiN layer is a cap layer for preventing oxidation. Thereafter, 550 is determined by the RTA method.
A heat treatment is performed at 30 ° C. for 30 seconds to cause a silicidation reaction.
The unreacted Co layer on the element isolation region or on the LDD sidewall is removed by immersion in an aqueous ammonia solution (a mixed aqueous solution of NH 4 OH / H 2 O 2 ) at 65 ° C. for 3 minutes.
Then, the refractory metal silicide layer 2 is selectively formed on the impurity diffusion layer of the semiconductor substrate 1 by annealing again at 700 ° C. for 30 seconds by the RTA method.

【0071】層間絶縁膜3はSiO2 からなり、減圧C
VD法やプラズマCVD法で700nmの膜厚に形成す
る。この後、エキシマレーザリソグラフィおよびプラズ
マエッチングにより、開口径0.15μm〜0.3μm
のコンタクトホール4を開口する。コンタクトホール4
は高融点金属シリサイド層2に臨み開口する。
The interlayer insulating film 3 is made of SiO 2 ,
The film is formed to a thickness of 700 nm by a VD method or a plasma CVD method. Thereafter, the opening diameter is 0.15 μm to 0.3 μm by excimer laser lithography and plasma etching.
Is opened. Contact hole 4
Are open to the refractory metal silicide layer 2.

【0072】コンタクトホール4底部に露出する高融点
金属シリサイド層2表面の酸化膜および炭素を含むエッ
チング残渣を、逆スパッタリングにより清浄化する。こ
のとき、Ar等の希ガスを単独あるいは混合して用いて
もよいが、さらにH2 を添加してHラジカルによる還元
作用を併用してもよい。
The oxide film on the surface of the refractory metal silicide layer 2 exposed at the bottom of the contact hole 4 and the etching residue containing carbon are cleaned by reverse sputtering. At this time, a rare gas such as Ar may be used alone or as a mixture. Alternatively, H 2 may be further added and the reducing action by H radicals may be used in combination.

【0073】この後、被処理基体の全面に、コンタクト
メタルとしての金属膜5を20nm〜50nmの膜厚に
形成する。金属膜5はTiをプラズマCVD法あるいは
イオン化スパッタリング法等で形成する。
Thereafter, a metal film 5 as a contact metal is formed on the entire surface of the substrate to be processed to a thickness of 20 to 50 nm. The metal film 5 is formed of Ti by a plasma CVD method or an ionization sputtering method.

【0074】図5(b): 被処理基体を図7に示した
平行平板型プラズマ処理装置のステージ12上に載置
し、熱CVDモードにより、すなわちRF電源14は使
用せず、金属窒化物薄膜6a1 を10nm〜20nm、
本実施例においては15nmの膜厚に形成する。 (金属窒化物薄膜6a1 の減圧CVD条件) TiCl4 30〜50 sccm NH3 60〜100 sccm N2 1〜5 slm 圧力 10〜50 Torr 温度 630〜680 ℃
FIG. 5B: The substrate to be processed is placed on the stage 12 of the parallel plate type plasma processing apparatus shown in FIG. 7, and the metal nitride is used in the thermal CVD mode, that is, without using the RF power source 14. A thin film 6a1 of 10 nm to 20 nm,
In this embodiment, it is formed to a thickness of 15 nm. (Low pressure CVD conditions of the metal nitride films 6a 1) TiCl 4 30~50 sccm NH 3 60~100 sccm N 2 1~5 slm Pressure 10 to 50 Torr temperature 630-680 ° C.

【0075】この金属窒化物薄膜6a1 は、膜中に5a
t%程度の塩素を含む。したがって、この残留塩素を除
去するとともに、被処理基体を大気に曝した場合にも、
除去した部分のTi金属が酸化しないようにする必要が
ある。
[0075] The metal nitride films 6a 1 is, 5a in the film
Contains about t% of chlorine. Therefore, when removing the residual chlorine and exposing the substrate to be treated to the atmosphere,
It is necessary to prevent oxidation of the removed Ti metal.

【0076】図5(c): 本実施例においては、つぎ
のプラズマ処理条件により、金属窒化物薄膜6a1 にプ
ラズマ照射を施した。 H2 100〜500 sccm N2 100〜1300 sccm Ar 300 sccm RF電力 0.3〜2 kW 圧力 0.01〜10 Torr 温度 630〜680 ℃
[0076] FIG. 5 (c): In the present embodiment, the following plasma treatment conditions were subjected to plasma irradiation in the metal nitride thin film 6a 1. H 2 100-500 sccm N 2 100-1300 sccm Ar 300 sccm RF power 0.3-2 kW Pressure 0.01-10 Torr Temperature 630-680 ° C.

【0077】このプラズマ処理工程では、H2 およびN
2 はプラズマ中の電子と衝突してH* ,N2 * ,NH*
等のラジカル、およびN2 + ,NH+ 等のイオンがプラ
ズマ中に生成する。なおこのプラズマ処理工程では、最
初にH2 ガスによりプラズマ照射を施し、この後N2
スによるプラズマ照射を施してもよい。
In this plasma processing step, H 2 and N
2 collide with electrons in the plasma H *, N 2 *, NH *
Radicals and ions such as N 2 + and NH + are generated in the plasma. In this plasma processing step, plasma irradiation with H 2 gas may be performed first, and then plasma irradiation with N 2 gas may be performed.

【0078】図6(d): これらのラジカルのうち、
* ラジカルは金属窒化物薄膜6a1 中を拡散し、Ti
と結合しているClと反応してHClとなり、脱離す
る。
FIG. 6D: Of these radicals,
H * radicals diffuse a metal nitride thin film 6a 1 Medium, Ti
Reacts with Cl that is bound to and becomes HCl and is eliminated.

【0079】図6(e): また、N2 * ,NH* 等の
ラジカル、およびN2 + ,NH+ 等のイオン等、Nを含
む反応種は、Clが脱離したTi金属部分と反応し、金
属窒化物薄膜6a1 をTiN系の金属窒化物とする。
FIG. 6 (e): Reactive species including N such as radicals such as N 2 * and NH * and ions such as N 2 + and NH + react with the Ti metal portion from which Cl has been eliminated. and, a metal nitride thin film 6a 1 and metal nitride TiN system.

【0080】このように、N2 およびH2 を含む混合ガ
スのプラズマ照射を施すことにより、金属窒化物薄膜6
1 中の塩素量は低減され、また塩素が脱離した部分の
Ti金属は窒化される。したがって、プラズマ照射後の
金属窒化物薄膜6a1 は大気に暴露しても酸化が進行す
る虞れは小さい。
As described above, the plasma irradiation of the mixed gas containing N 2 and H 2 allows the metal nitride thin film 6 to be irradiated.
The amount of chlorine in a 1 is reduced, and the Ti metal in the portion from which chlorine has been eliminated is nitrided. Accordingly, risk is small metal nitride films 6a 1 after plasma irradiation to oxidation proceeds even when exposed to the air.

【0081】図6(f): ただし金属窒化物薄膜6a
1 の膜厚は、本実施例でも15nmであり、バリア層と
して機能するには厚さが不足する。したがって、図5
(b)〜図6(e)の工程を繰り返し、所望の膜厚の金
属窒化物膜6を得る。本実施例では、図5(b)〜図6
(e)の工程を4回繰り返し、60nmの膜厚の金属窒
化物膜6を得た。
FIG. 6F: However, the metal nitride thin film 6a
The film thickness of 1 is also 15 nm in this embodiment, and the thickness is insufficient to function as a barrier layer. Therefore, FIG.
6B to 6E are repeated to obtain a metal nitride film 6 having a desired film thickness. In the present embodiment, FIGS.
Step (e) was repeated four times to obtain a metal nitride film 6 having a thickness of 60 nm.

【0082】本実施例によれば、残留塩素を含む金属窒
化物薄膜に、H2 とN2 の混合ガスによるプラズマ照射
を施すことにより、塩素含有量が少なく、また大気に暴
露した場合にも酸化の虞れが少ない金属窒化物膜6を形
成することができる。
According to this embodiment, the metal nitride thin film containing residual chlorine is subjected to plasma irradiation with a mixed gas of H 2 and N 2 , so that the chlorine content is low and the metal nitride thin film is exposed to the atmosphere. It is possible to form the metal nitride film 6 that is less likely to be oxidized.

【0083】本実施例により得られた金属窒化物膜6の
不純物分析をおこなった。熱CVDによる成膜直後の金
属窒化物薄膜6a1 と、H2 とN2 の混合ガスによるプ
ラズマ照射を施した金属窒化物膜6中のCl含有量およ
びO含有量を〔表2〕に示す。
The impurity analysis of the metal nitride film 6 obtained in this example was performed. A metal nitride thin film 6a 1 immediately after the film formation by thermal CVD, shows the Cl content and O content of the metal nitride film 6 were subjected to plasma irradiation with a gas mixture of H 2 and N 2 in Table 2 .

【0084】[0084]

【表2】 [Table 2]

【0085】このように、従来のNH3 雰囲気での熱処
理による脱塩素に比較して、Cl含有量を低減するとと
もに、O含有量を大幅に低減することができる。
As described above, the Cl content can be reduced and the O content can be significantly reduced as compared with the conventional dechlorination by heat treatment in an NH 3 atmosphere.

【0086】以上、本発明の金属窒化物膜の形成方法お
よびこれを用いた電子装置につき詳細な説明を加えた
が、本発明はこれら実施例に限定されることなく、各種
の実施態様が可能である。
Although the method for forming a metal nitride film of the present invention and the electronic device using the same have been described in detail above, the present invention is not limited to these examples, and various embodiments are possible. It is.

【0087】例えば金属窒化物膜の材料として例示した
TiNやTi−Si−Nの他に、TaN、Ta2 N、W
N、W2 N、Ta−Si−NあるいはW−Si−N等、
各種の金属窒化物膜あるいは珪素を含む金属窒化物膜の
形成に適用することができる。これら金属窒化物膜は、
対応する金属ハロゲン化物ガスと窒化水素ガスを採用す
ることにより形成することができる。
For example, in addition to TiN and Ti—Si—N exemplified as materials for the metal nitride film, TaN, Ta 2 N, W
N, W 2 N, Ta-Si-N or W-Si-N, etc.
The present invention can be applied to the formation of various metal nitride films or metal nitride films containing silicon. These metal nitride films are:
It can be formed by employing the corresponding metal halide gas and hydrogen nitride gas.

【0088】金属窒化物薄膜は減圧CVD法により形成
したが、プラズマCVD法によってもよい。TiNのE
CRプラズマCVD条件の一例を示す。 (TiNのプラズマCVD条件) TiCl4 5〜7 sccm H2 50 sccm N2 100 sccm Ar 150〜170 sccm マイクロ波電力 2800 W 被処理基体温度 200〜500 ℃ N2 にNH3 を加えても、あるいはN2 をNH3 やN2
4 に換えてもよい。
Although the metal nitride thin film is formed by the low pressure CVD method, it may be formed by the plasma CVD method. E of TiN
An example of CR plasma CVD conditions is shown. (Plasma CVD conditions for TiN) TiCl 4 5 to 7 sccm H 2 50 sccm N 2 100 sccm Ar 150 to 170 sccm Microwave power 2800 W Substrate temperature 200 to 500 ° C. NH 3 is added to N 2 or the N 2 NH 3 and N 2
It may be replaced with H 4 .

【0089】本発明の金属窒化物膜の形成方法は、ロジ
ック部とメモリ部が混在する高集積度半導体装置等をは
じめとする、各種電子装置の配線やコンタクトプラグの
拡散バリア層として、特に後工程における耐熱性が要求
される被処理基体に対し、好適に用いることができる。
The method of forming a metal nitride film according to the present invention is particularly suitable for use as a diffusion barrier layer for wiring and contact plugs of various electronic devices such as high-integration semiconductor devices having a logic portion and a memory portion. It can be suitably used for a substrate to be processed which requires heat resistance in the process.

【0090】本発明が適用される電子装置として、高集
積度半導体装置の接続孔を埋め込む電極や配線への応用
の他に、各種半導体装置や磁気ヘッド装置、薄膜コイル
装置、薄膜インダクタ装置、マイクロマシン装置等、配
線材料の拡散、あるいは配線材料への拡散が懸念される
各種電子装置に適用することができる。
As an electronic device to which the present invention is applied, various semiconductor devices, magnetic head devices, thin-film coil devices, thin-film inductor devices, micromachines, and the like, in addition to application to electrodes and wirings for filling connection holes of highly integrated semiconductor devices. The present invention can be applied to various electronic devices in which the diffusion of the wiring material or the diffusion into the wiring material is concerned, such as a device.

【0091】[0091]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の金属窒化物膜の形成方法によれば、金属ハロゲン化物
ガスおよび窒化水素ガスを含む混合ガスにより形成する
金属窒化物膜中の残留塩素を低減するとともに、酸素の
採り込みを防止した金属窒化物膜の形成方法を提供する
ことができる。これにより得られる金属窒化物膜は、そ
れ自身低抵抗であるとともに、その後の工程において、
熱処理を加えても酸素が拡散することがなく、したがっ
て隣接する導電層等を酸化して高抵抗化する虞もない。
As is clear from the above description, according to the method for forming a metal nitride film of the present invention, the residual in the metal nitride film formed by the mixed gas containing the metal halide gas and the hydrogen nitride gas. It is possible to provide a method for forming a metal nitride film in which chlorine is reduced and incorporation of oxygen is prevented. The metal nitride film obtained thereby has low resistance itself, and in a subsequent process,
Even if heat treatment is applied, oxygen does not diffuse, and therefore, there is no possibility that the adjacent conductive layer or the like is oxidized to increase the resistance.

【0092】また本発明の電子装置によれば、かかる方
法により形成された金属窒化物膜を導電層の一部とする
ことにより、高集積度半導体装置をはじめとする電子装
置の配線抵抗を低減し、電子装置の性能を向上すること
ができる。
Further, according to the electronic device of the present invention, the metal nitride film formed by such a method is used as a part of the conductive layer, thereby reducing the wiring resistance of electronic devices such as highly integrated semiconductor devices. Thus, the performance of the electronic device can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の金属窒化物膜の形成方法を示す概略断
面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a method for forming a metal nitride film of the present invention.

【図2】本発明の他の金属窒化物膜の形成方法を示す概
略断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing another method for forming a metal nitride film of the present invention.

【図3】本発明の金属窒化物膜の形成方法を、高集積度
半導体装置のコンタクトプラグ形成に適用した工程を示
す概略断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a step in which the method for forming a metal nitride film of the present invention is applied to formation of a contact plug of a highly integrated semiconductor device.

【図4】本発明の金属窒化物膜の形成方法を、高集積度
半導体装置のコンタクトプラグ形成に適用した工程を示
す概略断面図であり、図3に続く工程を示す。
4 is a schematic cross-sectional view showing a step in which the method for forming a metal nitride film of the present invention is applied to formation of a contact plug of a highly integrated semiconductor device, and shows a step subsequent to FIG. 3;

【図5】本発明の他の金属窒化物膜の形成方法を、高集
積度半導体装置のコンタクトプラグ形成に適用した工程
を示す概略断面図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a process in which another method for forming a metal nitride film of the present invention is applied to formation of a contact plug of a highly integrated semiconductor device.

【図6】本発明の他の金属窒化物膜の形成方法を、高集
積度半導体装置のコンタクトプラグ形成に適用した工程
を示す概略断面図であり、図5に続く工程を示す。
6 is a schematic cross-sectional view showing a step in which another method for forming a metal nitride film of the present invention is applied to formation of a contact plug of a highly integrated semiconductor device, and shows a step subsequent to FIG. 5;

【図7】本発明の金属窒化物膜の形成方法で適用した平
行平板型プラズマ処理装置の概略断面図である。
FIG. 7 is a schematic sectional view of a parallel plate type plasma processing apparatus applied in the method for forming a metal nitride film of the present invention.

【図8】従来の金属窒化物膜の形成方法の問題点を説明
する概略断面図である。
FIG. 8 is a schematic sectional view illustrating a problem of a conventional method for forming a metal nitride film.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体基体、2…高融点金属シリサイド層、3…層
間絶縁膜、4…コンタクトホール、5…金属膜、6…金
属窒化物膜、6a1 ,6a2 ,・・・,6an…金属窒
化物薄膜、7…W層 10…処理チャンバ、11…被処理基体、12…ステー
ジ、13…ガスシャワーヘッド、14…RF電源、15
…ガス導入部
1 ... semiconductor substrate, 2 ... refractory metal silicide layer, 3 ... interlayer insulating film, 4 ... contact hole, 5 ... metal film, 6 ... metal nitride film, 6a 1, 6a 2, · · ·, 6a n ... metal Nitride thin film, 7: W layer 10: processing chamber, 11: substrate to be processed, 12: stage, 13: gas shower head, 14: RF power supply, 15
… Gas inlet

フロントページの続き Fターム(参考) 4K030 AA02 AA06 AA13 AA17 AA18 BA18 BA29 BA38 BA44 BB12 CA04 CA12 DA03 FA01 FA03 FA10 HA01 HA04 JA01 LA01 LA15 4M104 AA01 BB14 BB20 CC01 DD09 DD16 DD22 DD37 DD44 DD45 DD80 DD84 DD86 FF18 HH16 5F033 JJ27 JJ28 JJ30 JJ32 JJ33 JJ34 KK26 LL03 NN06 NN07 PP01 PP04 PP09 PP15 QQ09 QQ12 QQ70 QQ73 QQ81 QQ90 QQ92 QQ94 RR04 SS13 SS15 XX09 Continued on the front page F term (reference) 4K030 AA02 AA06 AA13 AA17 AA18 BA18 BA29 BA38 BA44 BB12 CA04 CA12 DA03 FA01 FA03 FA10 HA01 HA04 JA01 LA01 LA15 4M104 AA01 BB14 BB20 CC01 DD09 DD16 DD22 DD37 DD44 DD45 DD80 DD84 DD86 FF18 JJ18FF18 JJ30 JJ32 JJ33 JJ34 KK26 LL03 NN06 NN07 PP01 PP04 PP09 PP15 QQ09 QQ12 QQ70 QQ73 QQ81 QQ90 QQ92 QQ94 RR04 SS13 SS15 XX09

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属ハロゲン化物ガスおよび窒化水素ガ
スを含む混合ガスにより、被処理基体上に金属窒化物薄
膜を気相成長する第1の工程と、 前記金属窒化物薄膜に、水素ガス、およびシラン系ガス
を構成要素として含む混合ガスのプラズマ照射を施す第
2の工程を含み、 前記第1の工程と、前記第2の工程をこの順に複数回繰
り返し、所望膜厚の金属窒化物膜を得ることを特徴とす
る金属窒化物膜の形成方法。
A first step of vapor-phase growing a metal nitride thin film on a substrate to be processed with a mixed gas containing a metal halide gas and a hydrogen nitride gas; The method includes a second step of performing plasma irradiation of a mixed gas containing a silane-based gas as a constituent element. The first step and the second step are repeated a plurality of times in this order to form a metal nitride film having a desired thickness. A method for forming a metal nitride film.
【請求項2】 金属ハロゲン化物ガスおよび窒化水素ガ
スを含む混合ガスにより、被処理基体上に金属窒化物薄
膜を気相成長する第1の工程と、 前記金属窒化物薄膜に、水素ガスを構成要素として含む
処理ガスのプラズマ照射を施す第2の工程と、 前記金属窒化物薄膜に、シラン系ガスを構成要素として
含む処理ガスのプラズマ照射を施す第3の工程を含み、 前記第1の工程、前記第2の工程および前記第3の工程
をこの順に複数回繰り返し、所望膜厚の金属窒化物膜を
得ることを特徴とする金属窒化物膜の形成方法。
2. A first step of vapor-phase growing a metal nitride thin film on a substrate to be processed by using a mixed gas containing a metal halide gas and a hydrogen nitride gas, and forming a hydrogen gas on the metal nitride thin film. A first step of performing plasma irradiation of a processing gas containing a silane-based gas as a constituent element on the metal nitride thin film; And a step of repeating the second step and the third step a plurality of times in this order to obtain a metal nitride film having a desired film thickness.
【請求項3】 金属ハロゲン化物ガスおよび窒化水素ガ
スを含む混合ガスにより、被処理基体上に金属窒化物薄
膜を気相成長する第1の工程と、 前記金属窒化物薄膜に、水素ガス、および窒素を含むガ
スを構成要素として含む混合ガスのプラズマ照射を施す
第2の工程を含み、 前記第1の工程と、前記第2の工程をこの順に複数回繰
り返し、所望膜厚の金属窒化物膜を得ることを特徴とす
る金属窒化物膜の形成方法。
3. A first step of vapor-phase growing a metal nitride thin film on a substrate to be processed with a mixed gas containing a metal halide gas and a hydrogen nitride gas; A second step of performing plasma irradiation of a mixed gas containing a gas containing nitrogen as a constituent element, wherein the first step and the second step are repeated a plurality of times in this order to obtain a metal nitride film having a desired film thickness. Forming a metal nitride film.
【請求項4】 金属ハロゲン化物ガスおよび窒化水素ガ
スを含む混合ガスにより、被処理基体上に金属窒化物薄
膜を気相成長する第1の工程と、 前記金属窒化物薄膜に、水素ガスを構成要素として含む
処理ガスのプラズマ照射を施す第2の工程と、 前記金属窒化物薄膜に、窒素を含むガスを構成要素とし
て含む処理ガスのプラズマ照射を施す第3の工程を含
み、 前記第1の工程、前記第2の工程および前記第3の工程
をこの順に複数回繰り返し、所望膜厚の金属窒化物膜を
得ることを特徴とする金属窒化物膜の形成方法。
4. A first step of vapor-phase growing a metal nitride thin film on a substrate to be processed using a mixed gas containing a metal halide gas and a hydrogen nitride gas, and forming a hydrogen gas on the metal nitride thin film. A second step of performing plasma irradiation of a processing gas containing as a component, and a third step of performing plasma irradiation of a processing gas containing a gas containing nitrogen as a constituent to the metal nitride thin film, A step of repeating the step, the second step, and the third step a plurality of times in this order to obtain a metal nitride film having a desired film thickness.
【請求項5】 前記金属窒化物薄膜の膜厚は、30nm
以下であることを特徴とする請求項1ないし4いずれか
1項記載の金属窒化物膜の形成方法。
5. The metal nitride thin film has a thickness of 30 nm.
The method for forming a metal nitride film according to claim 1, wherein:
【請求項6】 前記金属窒化物薄膜の膜厚は、20nm
以下であることを特徴とする請求項1ないし4いずれか
1項記載の金属窒化物膜の形成方法。
6. The metal nitride thin film has a thickness of 20 nm.
The method for forming a metal nitride film according to claim 1, wherein:
【請求項7】 請求項1記載の金属窒化物膜の形成方法
により形成された金属窒化物膜を、導電層の一部として
含むことを特徴とする電子装置。
7. An electronic device comprising a metal nitride film formed by the method for forming a metal nitride film according to claim 1 as a part of a conductive layer.
【請求項8】 請求項2記載の金属窒化物膜の形成方法
により形成された金属窒化物膜を、導電層の一部として
含むことを特徴とする電子装置。
8. An electronic device comprising a metal nitride film formed by the method for forming a metal nitride film according to claim 2 as a part of a conductive layer.
【請求項9】 請求項3記載の金属窒化物膜の形成方法
により形成された金属窒化物膜を、導電層の一部として
含むことを特徴とする電子装置。
9. An electronic device comprising a metal nitride film formed by the method for forming a metal nitride film according to claim 3 as a part of a conductive layer.
【請求項10】 請求項4記載の金属窒化物膜の形成方
法により形成された金属窒化物膜を、導電層の一部とし
て含むことを特徴とする電子装置。
10. An electronic device, comprising a metal nitride film formed by the method for forming a metal nitride film according to claim 4 as a part of a conductive layer.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001257177A (en) * 2000-02-01 2001-09-21 Applied Materials Inc Treatment of metal nitride/metal stack
JP2003347302A (en) * 2002-04-26 2003-12-05 Agere Systems Inc Copper silicide passivation for improving reliability
JP2009260377A (en) * 2001-12-25 2009-11-05 Tokyo Electron Ltd Method of film deposition and processing device
US7779785B2 (en) 2005-02-17 2010-08-24 Hitachi Kokusai Electric Inc. Production method for semiconductor device and substrate processing apparatus
JP2011017081A (en) * 2009-06-10 2011-01-27 Hitachi Kokusai Electric Inc Substrate processing apparatus and manufacturing method of semiconductor device
WO2011040173A1 (en) * 2009-09-29 2011-04-07 東京エレクトロン株式会社 Film forming apparatus, film forming method and substrate processing apparatus
JP2012193457A (en) * 2009-06-10 2012-10-11 Hitachi Kokusai Electric Inc Method for manufacturing semiconductor device and manufacturing apparatus of semiconductor device
JP2013021305A (en) * 2011-06-17 2013-01-31 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Method for manufacturing semiconductor device
JP2014195066A (en) * 2013-02-28 2014-10-09 Hitachi Kokusai Electric Inc Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and substrate processing system
WO2024090252A1 (en) * 2022-10-27 2024-05-02 東京エレクトロン株式会社 Substrate treatment method and substrate treatment device

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001257177A (en) * 2000-02-01 2001-09-21 Applied Materials Inc Treatment of metal nitride/metal stack
JP2009260377A (en) * 2001-12-25 2009-11-05 Tokyo Electron Ltd Method of film deposition and processing device
JP2003347302A (en) * 2002-04-26 2003-12-05 Agere Systems Inc Copper silicide passivation for improving reliability
US8039404B2 (en) 2005-02-17 2011-10-18 Hitachi Kokusai Electric Inc. Production method for semiconductor device
US7779785B2 (en) 2005-02-17 2010-08-24 Hitachi Kokusai Electric Inc. Production method for semiconductor device and substrate processing apparatus
US8105957B2 (en) 2005-02-17 2012-01-31 Hitachi Kokusai Electric Inc. Method of producing semiconductor device
US8227346B2 (en) 2005-02-17 2012-07-24 Hitachi Kokusai Electric Inc. Method of producing semiconductor device
JP2011017081A (en) * 2009-06-10 2011-01-27 Hitachi Kokusai Electric Inc Substrate processing apparatus and manufacturing method of semiconductor device
US8178445B2 (en) 2009-06-10 2012-05-15 Hitachi Kokusai Electric Inc. Substrate processing apparatus and manufacturing method of semiconductor device using plasma generation
JP2012193457A (en) * 2009-06-10 2012-10-11 Hitachi Kokusai Electric Inc Method for manufacturing semiconductor device and manufacturing apparatus of semiconductor device
WO2011040173A1 (en) * 2009-09-29 2011-04-07 東京エレクトロン株式会社 Film forming apparatus, film forming method and substrate processing apparatus
JP2013021305A (en) * 2011-06-17 2013-01-31 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Method for manufacturing semiconductor device
US9818849B2 (en) 2011-06-17 2017-11-14 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Manufacturing method of semiconductor device with conductive film in opening through multiple insulating films
JP2014195066A (en) * 2013-02-28 2014-10-09 Hitachi Kokusai Electric Inc Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and substrate processing system
WO2024090252A1 (en) * 2022-10-27 2024-05-02 東京エレクトロン株式会社 Substrate treatment method and substrate treatment device

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