JP2658019B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP2658019B2
JP2658019B2 JP61156496A JP15649686A JP2658019B2 JP 2658019 B2 JP2658019 B2 JP 2658019B2 JP 61156496 A JP61156496 A JP 61156496A JP 15649686 A JP15649686 A JP 15649686A JP 2658019 B2 JP2658019 B2 JP 2658019B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に高融点金
属または高融点金属化合物上に窒化物を形成した半導体
装置に関するものである。本発明の半導体装置の製造方
法は、例えば具体的には超LSIのゲート電極上のバリア
メタルの形成方法として利用することができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device in which a nitride is formed on a high melting point metal or a high melting point metal compound. The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention can be used, for example, specifically as a method for forming a barrier metal on a gate electrode of a VLSI.

〔発明の概要〕[Summary of the Invention]

本発明は半導体装置の製造方法において、例えば超LS
Iのゲート電極として用いられるような高融点金属や高
融点金属化合物の上にバリアメタルとして用いる窒化物
を形成する方法に関し、特に界面トラップを減少させる
ために行われるフォーミング・アニール(Forming Anne
al)を窒素雰囲気中で行うことにより、ゲート電極とし
ての高融点金属シリサイドだけの表面上に自己整合的に
バリアメタルとしての窒化物(TiNなど)を形成するよ
うにしたものである。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device,
Forming anneal (Forming Anneal) performed to reduce interface traps, especially on the method of forming a nitride used as a barrier metal on a refractory metal or refractory metal compound used as a gate electrode of I
al) is performed in a nitrogen atmosphere, so that a nitride (TiN or the like) as a barrier metal is formed in a self-aligning manner on the surface of only the refractory metal silicide as a gate electrode.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、超LSIのゲート電極材料としては、ポリシリコ
ンが用いられてきたが、最近ではポリシリコンよりも大
幅に抵抗率の低い各種高融点金属や、シリサイド等の新
材料の必要性が認識されてきている。特に、高集積度
化、高速化の要求が強いdRAMプロセスにおいては、抵抗
率の低い新材料の使用は不可欠である。例えば、256KdR
AMにおいては高速化のために既にMoSi2のゲート構造が
採用されており、また、1MDRAM、更には4M、16MdRAMへ
と高集積化が進むにつれて、ゲート電極や配線における
抵抗率はデバイスの演算速度を決定する最も重要な要因
となる。このため、ゲート電極材料の低抵抗化が強く要
請されている。
Conventionally, polysilicon has been used as the gate electrode material for VLSI.Recently, however, the necessity of new materials such as various refractory metals with significantly lower resistivity than polysilicon and silicide has been recognized. ing. In particular, the use of a new material having a low resistivity is indispensable in a dRAM process that requires strong integration and high speed. For example, 256KdR
In AM, the gate structure of MoSi 2 has already been adopted for high-speed operation.In addition, as the integration density of 1MDRAM and further 4M and 16MdRAM advances, the resistivity of the gate electrode and wiring will increase the operation speed of the device. Will be the most important factor to determine. Therefore, there is a strong demand for lowering the resistance of the gate electrode material.

このような低抵抗の材料としては、抵抗率の低い高融
点金属シリサイド例えばチタンシリサイド(TiSi2)が
有望視されている。TiSi2をゲート電極として用いる場
合は、アルミニウム等の金属配線との間の反応を防止す
るためのバリアメタルとして、電極形成後に蒸着装置等
によってチタンナイトライドTiNなどを電極上に形成す
る必要がある。
As such a low-resistance material, a high-melting metal silicide having a low resistivity, for example, titanium silicide (TiSi 2 ) is considered promising. When TiSi 2 is used as a gate electrode, it is necessary to form titanium nitride TiN or the like on the electrode by a vapor deposition device or the like after the electrode is formed, as a barrier metal for preventing a reaction with a metal wiring such as aluminum. .

第7図(a)(b)(c)はTiNのバリアメタルを形
成する従来の方法を示す。まず、第7図(a)に示すよ
うに、半導体基板1に積層されたSiO2層2に形成された
開口部2a内には、TiSi2のゲート電極3が配設され、さ
らにそれらの上にはバリアメタル用のTiN4がCVD等によ
ってデポジットされる。続いて第7図(b)に示すよう
にウェットエッチング(アンモニア過水エッチングな
ど)、或いはプラズマエッチングなどのエッチングを行
ってゲート電極3上にだけTiNが残留するようにしてバ
リアメタル4を形成する。(c)はAl配線5の形成を完
了した状態を示す。
FIGS. 7A, 7B and 7C show a conventional method of forming a barrier metal of TiN. First, as shown in FIG. 7 (a), a gate electrode 3 of TiSi 2 is provided in an opening 2a formed in the SiO 2 layer 2 laminated on the semiconductor substrate 1, Is deposited with TiN4 for barrier metal by CVD or the like. Subsequently, as shown in FIG. 7 (b), the barrier metal 4 is formed by performing etching such as wet etching (ammonia-hydrogen etching or the like) or plasma etching so that TiN remains only on the gate electrode 3. . (C) shows a state in which the formation of the Al wiring 5 has been completed.

しかしながら、このような従来の方法によれば、バリ
アメタル自体を形成するための工程及びTiNの蒸着装置
を必要とするため、工程の複雑化と設備費の増大を招
く。また、表面積の狭い場所等にTiN膜を的確に蒸着形
成することが容易でなかった。
However, according to such a conventional method, a process for forming the barrier metal itself and a TiN vapor deposition apparatus are required, so that the process is complicated and the equipment cost is increased. Further, it has not been easy to deposit a TiN film accurately on a place having a small surface area.

上記従来技術に関連する文献としては、特開昭57−13
3683号、同58−157172号、同59−171171号、同60−1004
64号公報、フォーミング・オブ・TiN/TiSi2/p+−Si/n−
Si・ハイ・ラピド・サーマル・アニーリング(RTA)・
シリコン・インプランデッド・ウィズ・ボロン・スルー
・チタニウム(Forming of TiN/TiSi2/p+−Si/n−Si by
Rapid Thermal Annealing(RTA)Silicon Implanted w
ith Boron Through Titanium)『IEEE ELECTRON DEVICE
LETTERS』(VOL.EKL−6.NO.NOVEMBER 1985)を挙げる
ことができる。
References related to the above prior art include JP-A-57-1313.
No. 3683, No. 58-157172, No. 59-171171, No. 60-1004
No. 64, forming of TiN / TiSi 2 / p + −Si / n−
Si high rapid thermal annealing (RTA)
Silicon Implanted with Boron Through Titanium (Forming of TiN / TiSi 2 / p + −Si / n−Si by
Rapid Thermal Annealing (RTA) Silicon Implanted w
ith Boron Through Titanium) "IEEE ELECTRON DEVICE
LETTERS "(VOL.EKL-6. NO.NOVEMBER 1985).

上掲の論文である「フォーミング・オブ・TiN/TiSi2/
p+−Si/n−Si・ハイ・ラピド・サーマル・アニーリング
(RTA)・シリコン・インプランテッド・ウィズ・ボロ
ン・スルー・チタニウム」には、ボロンの拡散につい
て、600℃、10秒のアニールでは、RTAによる効果が見ら
れず、900℃、10秒の高温短時間アニールでRTAの効果が
出ることが示されている。(同論文の592頁左欄6〜10
行、及び同欄上のグラフ参照)。
The above-mentioned paper "Forming of TiN / TiSi 2 /
p + -Si / n-Si, High Rapid Thermal Annealing (RTA) Silicon Implanted with Boron Through Titanium " No effect due to RTA was observed, and it was shown that RTA effect was obtained by annealing at 900 ° C. for 10 seconds at a high temperature for a short time. (6-10, left column, page 592 of the same paper)
Line, and graph on the same column).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上述したように従来技術には、工程の複雑化、狭い場
所におけるTiN膜蒸着の困難性といった問題があった。
本発明の目的は、バリアメタルを形成するための特別な
工程を用いることなく高融点金属またはその化合物(Ti
Si2等)のゲート電極等上にバリアメタル(TiN等)を自
己整合的且つ確実に形成して、製品の品質向上、低コス
ト化、工程時間の短縮化、歩留りの向上を達成すること
ができる、半導体装置の製造方法を提供することであ
る。
As described above, the conventional technique has problems such as complicated processes and difficulty in depositing a TiN film in a narrow place.
An object of the present invention is to provide a refractory metal or a compound thereof (Ti) without using a special process for forming a barrier metal.
A barrier metal (TiN, etc.) can be formed in a self-aligned and reliable manner on a gate electrode, etc. of Si 2 etc. to achieve higher product quality, lower cost, shorter process time, and higher yield. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に、
高融点金属シリサイド層とその上層の高融点金属の窒化
膜からなる積層膜が形成された半導体装置の製造方法に
おいて、半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、絶縁
膜に開口を設ける工程と、高融点金属または高融点金属
化合物の膜を堆積する工程と、上記高融点金属または高
融点金属化合物をIRアニールしてシリサイド化し、開口
内に化学量論的に安定な高融点金属シリサイドからなる
シリサイド層を選択的に形成する工程と、未反応の高融
点金属を除去する工程と、上記高融点金属または高融点
金属化合物を窒素雰囲気中で400℃で熱処理することに
より窒化して化学量論的に安定な高融点金属窒化膜から
なる高融点金属の窒化膜とする工程とを備えることによ
り、上記高融点金属シリサイド層が化学量論的に安定な
高融点金属シリサイドからなり、上記高融点金属の窒化
膜が化学量論的に安定な高融点金属窒化膜からなる積層
膜を形成するものである。本発明のこの構成をとること
により、上記目的を達成することができる。ここで、IR
(赤外線幅射)アニールとはIRを用いて、熱処理するこ
とを言う。
The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes the steps of:
In a method of manufacturing a semiconductor device in which a laminated film composed of a refractory metal silicide layer and a refractory metal nitride film formed thereon is formed, a step of forming an insulating film on a semiconductor substrate and a step of providing an opening in the insulating film Depositing a film of a high melting point metal or a high melting point metal compound, and IR-annealing the high melting point metal or high melting point metal compound to silicide, and a stoichiometrically stable high melting point metal silicide in the opening. A step of selectively forming a silicide layer; a step of removing unreacted high-melting metal; and a stoichiometric process by nitriding the high-melting metal or the high-melting metal compound by heat treatment at 400 ° C. in a nitrogen atmosphere. Forming a refractory metal nitride film of a refractory metal nitride film comprising a refractory metal silicide layer, wherein the refractory metal silicide layer is stoichiometrically stable. Consists, it is to form a laminated film in which the refractory metal nitride film is composed of stoichiometrically stable refractory metal nitride film. With this configuration of the present invention, the above object can be achieved. Where IR
(Infrared radiation) annealing means heat treatment using IR.

〔作用〕[Action]

すなわち本発明は、半導体基板上に高融点金属または
高融点金属化合物を堆積して、開口内にのみシリサイド
層を選択的に形成してから、上記高融点金属または高融
点金属化合物を窒素を含む雰囲気中でIR熱処理して窒化
するようにしたため、これをバリアメタルの製造工程に
応用した場合には、一工程を構成するフォーミングアニ
ール時に、ゲート電極上の所望位置に所望の範囲にわた
ってバリアメタルを選択的に形成することができる。こ
のため、バリアメタルを蒸着させる従来の工程を不要と
し、迅速な処理が可能となる。また、TiN膜などを形成
する場合でもこれを蒸着させる装置を特に必要としない
ため、経費を節減して製造コストを低下させることがで
きる。また、本発明においては、形成した積層膜が、化
学量論的に安定な高融点金属シリサイドと、化学量論的
に安定な高融点金属窒化膜からなるので、良質で安定な
膜質のものが得られ、バリアメタル構造などとして利用
する場合に、有利である。
That is, the present invention deposits a high melting point metal or a high melting point metal compound on a semiconductor substrate, selectively forms a silicide layer only in an opening, and then includes the high melting point metal or the high melting point metal compound containing nitrogen. Since nitriding is performed by IR heat treatment in an atmosphere, when this is applied to the barrier metal manufacturing process, the barrier metal is applied to a desired position on the gate electrode over a desired range at a desired position on the gate electrode during forming annealing forming one step. It can be formed selectively. For this reason, the conventional process of vapor-depositing the barrier metal is not required, and the processing can be performed quickly. Further, even when a TiN film or the like is formed, a device for vapor-depositing the TiN film or the like is not particularly required, so that costs can be reduced and manufacturing costs can be reduced. Further, in the present invention, since the formed laminated film is composed of a stoichiometrically stable refractory metal silicide and a stoichiometrically stable refractory metal nitride film, a high quality and stable film quality is obtained. This is advantageous when used as a barrier metal structure.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の半導体装置の製造方法について、その
一実施例につき詳細に説明する。
Hereinafter, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described in detail with reference to an embodiment thereof.

第1図は本発明方法を適用した場合のフロー図、第2
図(a)(b)(c)は本発明方法の原理をこの実施例
を参照して示す工程説明図である。
FIG. 1 is a flow chart when the method of the present invention is applied, and FIG.
(A), (b) and (c) are process explanatory diagrams showing the principle of the method of the present invention with reference to this embodiment.

まず、第2図(a)はSi基板10に順次積層された二酸
化ケイ素(SiO2)層11及びpolySi(ポリシリコン)層12
上に、高融点金属または高融点金属化合物、例えばチタ
ン(Ti)層13を蒸着によって形成した状態を示す。次に
第2図(b)においてIRアニールを行うことによってTi
層13をTiシリサイド(TiSi2)にし、続いて第2図
(c)において窒素を含む雰囲気中でフォーミング・ア
ニールを行うことによって、TiSi2層13上にTiN層14を形
成する。
First, FIG. 2A shows a silicon dioxide (SiO 2 ) layer 11 and a polySi (polysilicon) layer 12 sequentially laminated on a Si substrate 10.
A state where a high melting point metal or a high melting point metal compound, for example, a titanium (Ti) layer 13 is formed by vapor deposition is shown above. Next, by performing IR annealing in FIG.
The TiN layer 14 is formed on the TiSi 2 layer 13 by turning the layer 13 into Ti silicide (TiSi 2 ) and subsequently performing forming annealing in an atmosphere containing nitrogen in FIG.

第3図(a)〜(e)は、上記原理を応用して具体的
に本実施例とした場合を示す図である。本例ではシリサ
イド化されたゲート電極上にバリアメタルとしてのTiN
層を形成するもので、第3図はその製造工程の説明図で
ある。まず、第3図(a)に示すTiのデポジット工程に
おいては、Si基板10上に積層されるとともに開口部11a
を有したSiO2層11上にTi層12がデポジットされる。第3
図(b)のIRアニール工程では開口部11a内に位置するT
iの一部がSi基板10と反応してTiSi2層(ゲート電極)13
となる。このTiSi2層13の一部は基板10内にまで拡散配
置される。第3図(c)のエッチング工程ではH2O2を用
いたエッチングによってTi12が全て除去される。第3図
(d)の、界面トラップ防止するためのフォーミング・
アニール工程では、窒素雰囲気中で熱処理が行われ、Ti
Si2層13上面に、自己整合的且つ選択的にTiN層14が形成
される。それがバリアメタルとなる。第3図(e)はAl
配線層15の形成工程である。
FIGS. 3 (a) to 3 (e) are diagrams showing a case where the above principle is applied to a specific embodiment. In this example, TiN is used as a barrier metal on the silicided gate electrode.
FIG. 3 is an explanatory view of the manufacturing process. First, in the Ti depositing step shown in FIG. 3 (a), the Ti is deposited on the Si substrate 10 and the opening 11a is formed.
The Ti layer 12 is deposited on the SiO 2 layer 11 having Third
In the IR annealing step shown in FIG.
Part of the i reacts with the Si substrate 10 to form a TiSi 2 layer (gate electrode) 13
Becomes Part of the TiSi 2 layer 13 is diffused and arranged in the substrate 10. In the etching step of FIG. 3 (c), all Ti12 is removed by etching using H 2 O 2 . FIG. 3 (d) shows a forming method for preventing an interface trap.
In the annealing step, heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere,
On the upper surface of the Si 2 layer 13, a TiN layer 14 is formed in a self-aligned and selective manner. That becomes the barrier metal. FIG. 3 (e) shows Al
This is a step of forming the wiring layer 15.

第4図(a)〜(c)は上記例の変形例を示す。第4
図はTiSi2から成るゲート電極13上面の一部にだけTiN層
(バリアメタル)14を形成する工程を示しており、この
例は第3図(c)のエッチング工程までは共通し、それ
以降の工程が異なっているので、それ以降について図に
より説明する。まず、第4図(a)のリンシリケートガ
ラス(PSG)積層工程で積層されたPSG層16に、第4図
(b)に示すフォーミング・アニール工程で小さな孔16
aを形成するとともに、窒素雰囲気中で熱処理を行って
該孔16a内に露出したTiSi2層13上面にバリアメタルのTi
N層14を形成し、最後に第4図(c)の配線工程でAl等
の金属配線を行う。第4図(a)〜(c)の工程におい
ては、ゲート電極上の極めて狭い面積部分にバリアメタ
ル層14を形成することが可能となる。
FIGS. 4A to 4C show modified examples of the above example. 4th
The figure shows the step of forming a TiN layer (barrier metal) 14 only on a part of the upper surface of the gate electrode 13 made of TiSi 2. This example is common up to the etching step of FIG. Are different, and the subsequent steps will be described with reference to the drawings. First, a small hole 16 is formed in the PSG layer 16 laminated in the phosphorus silicate glass (PSG) laminating step shown in FIG. 4 (a) by the forming / annealing step shown in FIG. 4 (b).
a, and heat-treated in a nitrogen atmosphere to form a barrier metal Ti on the upper surface of the TiSi 2 layer 13 exposed in the holes 16a.
The N layer 14 is formed, and finally, metal wiring such as Al is performed in the wiring step of FIG. 4 (c). In the steps shown in FIGS. 4A to 4C, the barrier metal layer 14 can be formed in an extremely small area on the gate electrode.

次に、第5図及び第6図は、第3図(b)までの工程
によって形成された積層構造体(フォーミング・アニー
ル前)及び第3図(c)までの工程によって形成された
積層構造体(フォーミング・アニール後)の深さ方向に
対する各オージェ強度を比較図示したものである。
Next, FIGS. 5 and 6 show the laminated structure (before forming annealing) formed by the steps up to FIG. 3 (b) and the laminated structure formed by the steps up to FIG. 3 (c). FIG. 3 is a diagram illustrating comparison of Auger intensities in the depth direction of a body (after forming and annealing).

まず第5図は、第2図(a)に示した積層構造体であ
るTi(500Å)/PolySi(2500Å)/SiO2/Siに、IRアニー
ルを施して第2図(b)のようにTi層13をシリサイド化
したときにおける、深さ方向に対する各層〔Si(92e
V)、Ti(393eV)、Ti+N(418eV)、0(518eV)〕の
各オージェ強度を示している。このグラフから理解され
るように、内部には安定したTiSi2層が形成され、表面
にはTiN層が形成されている。(なお深さはスパッタ時
間(分)で示しているが、第5図では40minで約650Å程
度の深さである)。
First, FIG. 5 shows that the laminated structure shown in FIG. 2 (a), Ti (500 °) / PolySi (2500 °) / SiO 2 / Si, is subjected to IR annealing, as shown in FIG. 2 (b). Each layer [Si (92e
V), Ti (393 eV), Ti + N (418 eV), 0 (518 eV)]. As understood from this graph, a stable TiSi 2 layer is formed inside, and a TiN layer is formed on the surface. (Note that the depth is indicated by the sputtering time (minute), but in FIG. 5, the depth is about 650 ° in 40 minutes).

第6図は、第2図(a)に示した積層構造体であるTi
(300A)/PolySi(2500A)/SiO2/Siに、IRアニールを施
して第2図(b)のようにTi層13をシリサイド化した
後、窒素雰囲気中で400℃、60分フォーミング・アニー
ルを施した場合における各層〔Si(92eV)、Ti(393e
V)、Ti+N(418eV)、0(518eV)〕のそれぞれのオ
ージェ強度を示す。第5図のフォーミング・アニール前
の状態と比較すると、内部では同様に安定したTiSi2
形成されている(第6図中符号IIで示す)が、表面近傍
においては、完全に1:1の組成からなる安定したTiNを形
成している(第6図中符号Iで示す)ことが理解され
る。これより、化学量論的に安定なTiSi2が形成され、
かつ、化学量論的に安定なTiNが形成されたことがわか
る。このことはTiSi2層の表面に形成されるバリアメタ
ル層が安定したものであることを示す。(なおこの第6
図では、スパッタ時間が100minで約150Åの深さであ
る)。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the laminated structure Ti shown in FIG.
(300A) / the PolySi (2500A) / SiO 2 / Si, after siliciding the Ti layer 13 as in the second diagram is subjected to IR annealing (b), 400 ° C. in a nitrogen atmosphere, 60 minutes forming annealing Each layer (Si (92 eV), Ti (393 e
V), Ti + N (418 eV), and 0 (518 eV)]. Compared to the state before forming annealing in FIG. 5, similarly stable TiSi 2 is formed inside (indicated by reference numeral II in FIG. 6), but completely 1: 1 in the vicinity of the surface. It is understood that a stable TiN having a composition is formed (indicated by reference numeral I in FIG. 6). Thus, stoichiometrically stable TiSi 2 is formed,
Further, it can be seen that stoichiometrically stable TiN was formed. This indicates that the barrier metal layer formed on the surface of the TiSi 2 layer is stable. (Note that this sixth
In the figure, the sputtering time is about 150 ° in 100 min.)

以上のように、本発明の半導体製造方法を適用する
と、半導体装置製造の一工程であるフォーミング・アニ
ール時に、ゲート電極上の所望位置に所望の範囲に亙っ
てバリアメタルを選択的に形成することができる。この
ため、バリアメタルを蒸着させる従来の工程を不要とし
て迅速な処理が可能となる。また、窒化膜を蒸着させる
装置を特に必要としないため、経費を節減して製造コス
トを低下させることもできる。
As described above, when the semiconductor manufacturing method of the present invention is applied, a barrier metal is selectively formed at a desired position on a gate electrode over a desired range during forming / annealing, which is one step of manufacturing a semiconductor device. be able to. For this reason, the conventional process of vapor-depositing the barrier metal is not required, so that a rapid processing can be performed. In addition, since a device for depositing a nitride film is not particularly required, costs can be reduced and manufacturing costs can be reduced.

なお上記例では、窒化を、酸素を含まない窒素雰囲気
で、400℃、60分の低温、長期間熱処理で行ったが、上
掲の論文「フォーミング・オブ・TiN/TiSi2/p+−Si/n−
Si・ハイ・ラピド・サーマル・アニーリング(RTA)・
シリコン・インプランテッド・ウィズ・ボロン・スルー
・チタニウム」に記載の、900℃、10秒の高温短時間ア
ニールでも、同様に化学量論的に安定な高融点金属窒化
膜を得ることができる。
In the above example, the nitriding was performed by a long-term heat treatment at a low temperature of 400 ° C. for 60 minutes in a nitrogen atmosphere containing no oxygen, but the above-mentioned paper “Forming of TiN / TiSi 2 / p + −Si / n−
Si high rapid thermal annealing (RTA)
Similarly, a stoichiometrically stable refractory metal nitride film can also be obtained by high-temperature short-time annealing at 900 ° C. for 10 seconds described in “Silicon Implanted with Boron Through Titanium”.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

上述したように、本発明によれば、バリアメタル等を
形成するための特別な工程を用いることなく、バリアメ
タルを自己整合且つ確実に形成して、製品の品質向上、
低コスト化、工程時間の短縮、歩留りの向上を達成する
ことができる。
As described above, according to the present invention, a barrier metal is formed in a self-aligned and reliable manner without using a special process for forming a barrier metal or the like, thereby improving product quality.
Cost reduction, reduction in process time, and improvement in yield can be achieved.

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

第1図は本発明方法の工程を例示するフロー図、第2図
(a)〜(c)は本発明方法の原理を一実施例を用いて
示す説明図、第3図(a)〜(e)は本発明方法を応用
した実施例の工程説明図、第4図(a)〜(c)は該実
施例の変形例の工程説明図、第5図及び第6図はフォー
ミング・アニール前と後における各層のオージェ強度の
比較のためのグラフである。第7図(a)〜(c)は従
来の蒸着による製造方法の説明図である。 1……半導体基板、2……SiO2層、3……ゲート電極、
4……バリアメタル、5……金属配線、10……Si基板、
11……二酸化ケイ素(SiO2)層、12……PolySi層、13…
…高融点金属または高融点金属化合物(Ti層)、14……
バリアメタル、15……金属配線層、16……PSG層。
FIG. 1 is a flowchart illustrating the steps of the method of the present invention, FIGS. 2 (a) to (c) are explanatory diagrams showing the principle of the method of the present invention using one embodiment, and FIGS. 3 (a) to (c). e) is an explanatory view of a process in an embodiment to which the method of the present invention is applied, FIGS. 4 (a) to 4 (c) are explanatory views of a process in a modification of the embodiment, and FIGS. 5 and 6 are before forming annealing. 7 is a graph for comparing the Auger intensity of each layer after and after. 7 (a) to 7 (c) are explanatory views of a conventional manufacturing method by vapor deposition. 1 ... semiconductor substrate, 2 ... SiO 2 layer, 3 ... gate electrode,
4 ... barrier metal, 5 ... metal wiring, 10 ... Si substrate,
11: Silicon dioxide (SiO 2 ) layer, 12: PolySi layer, 13:
… High melting point metal or high melting point metal compound (Ti layer), 14 ……
Barrier metal, 15 ... metal wiring layer, 16 ... PSG layer.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板上に、高融点金属シリサイド層
とその上層の高融点金属の窒化膜からなる積層膜が形成
された半導体装置の製造方法において、 半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜に開口
を設ける工程と、高融点金属または高融点金属化合物の
膜を堆積する工程と、 上記高融点金属または高融点金属化合物をIRアニールし
てシリサイド化し、開口内に化学量論的に安定な高融点
金属シリサイドからなるシリサイド層を選択的に形成す
る工程と、 未反応の高融点金属を除去する工程と、 上記高融点金属または高融点金属化合物を窒素雰囲気中
で400℃で熱処理することにより窒化して化学量論的に
安定な高融点金属窒化膜からなる高融点金属の窒化膜と
する工程とを備えることにより、 上記高融点金属シリサイド層が化学量論的に安定な高融
点金属シリサイドからなり、上記高融点金属の窒化膜が
化学量論的に安定な高融点金属窒化膜からなる積層膜を
形成する 半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device in which a laminated film composed of a refractory metal silicide layer and an overlying refractory metal nitride film is formed on a semiconductor substrate, wherein an insulating film is formed on the semiconductor substrate. Providing an opening in the insulating film, depositing a film of a high melting point metal or a high melting point metal compound, IR-annealing the high melting point metal or the high melting point metal compound to silicide, and stoichiometry in the opening. Selectively forming a silicide layer composed of an electrically stable refractory metal silicide; removing unreacted refractory metal; and repelling the refractory metal or refractory metal compound in a nitrogen atmosphere at 400 ° C. Nitriding by heat treatment to form a refractory metal nitride film composed of a stoichiometrically stable refractory metal nitride film, whereby the refractory metal silicide layer is stoichiometric. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising forming a laminated film composed of a stoichiometrically stable high melting point metal nitride film and a stoichiometrically stable high melting point metal nitride film.
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