JP4592864B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に半導体装置に係り、特にポリメタルゲートを有する半導体装置およびその製造に関する。
【0002】
【従来の技術】
微細加工技術の進歩の結果、今日の高速半導体装置あるいは大容量半導体記憶装置では0.25μm以下のゲート長が実現されるようになっている。最近では、0.1μmあるいはそれ以下のゲート長を有する半導体装置も試作されている。
【0003】
このように非常に微細化された半導体装置では、ワード線パターンあるいはビット線パターン等の導体パターンの幅もゲート長に対応して縮小されるが、これらの導体パターン中に電気信号を伝達させる際に必要な低抵抗を維持するためには導体パターンの高さを増大させる必要があり、このためかかる超微細化半導体装置では、導体パターンのアスペクト比が増大してしまう問題が生じていた。このような高アスペクト比のパターンをフォトリソグラフィー工程で形成しようとすると、製造歩留の低下は避けられない。
【0004】
従来は、ゲート電極パターンをはじめとする微細な導体パターンはポリシリコンあるいはアモルファスシリコン層のパターニングにより形成されていたが、上記のような事情で導体パターンの抵抗値を低減すべく、ポリシリコンあるいはアモルファスシリコンパターン上に低抵抗のシリサイド層を形成する技術が提案されている。さらに抵抗値を低減するためには、かかるポリシリコンあるいはアモルファスシリコンパターン上にWやMoなどの高融点金属層を形成した、いわゆるポリメタル配線構造を形成するのが望ましい。このようなポリメタル配線構造を採用することにより、前記導体パターンのアスペクト比を効果的に低減することが可能である。
【0005】
このようなポリメタル配線構造では、アモルファスシリコンパターンあるいはポリシリコンパターンとその上の高融点金属層とが直接に接していると互いに反応してシリサイド層を形成してしまうため、間にTiN等の導電性窒化物よりなる拡散障壁層を形成する必要がある。
【0006】
図1は、かかるポリメタル構造のゲート電極を有する半導体装置の製造工程を示す。
【0007】
図1(A)を参照するに、Si基板11上にはパイロジェニック方式によるウェット酸化処理によりゲート酸化膜12が形成され、図1(B)の工程において前記ゲート酸化膜12上にアモルファスシリコンあるいはポリシリコンよりなるゲート電極膜13AがCVD法あるいはプラズマCVD法により形成される。さらに前記ゲート電極膜13A上にはWNよりなる拡散障壁膜13Bがスパッタリングにより形成され、さらに前記拡散障壁膜13B上にはWよりなる低抵抗膜13CがCVD法あるいはスパッタリングにより形成される。前記ゲート電極膜13A,拡散障壁膜13Bおよび低抵抗膜13Cは、ポリメタル構成の配線層13を形成する。
【0008】
次に図1(C)の工程において、前記ポリメタル構造の配線層13はレジストパターン14を使ったドライエッチングによりパターニングされ、その結果ゲート電極15が形成される。
【0009】
さらに図2(D)の工程において前記レジストパターン14はアッシングにより除去され、さらにHF等のエッチャントを使って基板11上に残留しているドライエッチング残渣やアッシング残渣が除去される。
【0010】
図2(D)の工程では、前記ウェットエッチングの結果、前記ゲート電極15の両側において前記ゲート酸化膜12が除去されてSi基板の表面が露出するのみならず、前記ゲート電極15直下の部分においてもウェットエッチングが側方に進む結果アンダーカット15Aが生じるため、図2(E)の工程においていわゆるライト酸化ないし選択酸化を行い、前記露出したSi基板の表面を覆うように、また前記アンダーカット15Aを充填するように、SiO2膜16を形成する。
【0011】
さらに図2(F)の工程において、前記Si基板11中に前記SiO2膜16を介して不純物元素を、前記ゲート電極15を自己整合マスクとして使いながらイオン注入することにより、前記Si基板11中に前記ゲート電極15に隣接して拡散領域11A,11Bが形成される。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
ところで前記低抵抗層13Cを構成するWやMo,Ti等の高融点金属材料は高温酸化雰囲気中では非常に酸化されやすいため、図2(E)の選択酸化工程では、前記低抵抗層13Cの酸化を回避するため、前記SiO2膜16が前記Si基板11の露出表面および前記ゲート電極膜13Aの側壁面に限って選択的に形成されるように、酸化工程を水素雰囲気中において、水素流量の20%以下の酸素または水分を供給しながら行う必要がある。
【0013】
しかし、このような水素を主体とする雰囲気は前記低抵抗層13Cとゲート電極膜13Aとの間のWN拡散障壁膜13Bを還元する危険がある。前記拡散障壁膜13Bが還元されると前記低抵抗層13中のWあるいはMoと前記ゲート電極膜13A中のSiとが反応してしまい、シリサイドが形成されてしまうことになる。この場合、W原子が前記ゲート電極膜13A中に深く侵入して応力起因の金属剥離が生じる恐れがある。
【0014】
そこで、本発明は上記の問題点を解決した半導体装置およびその製造方法を提供することを課題とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題を、基板上にシリコンよりなる第1の導電層を形成する工程と、前記第1の導電層上に高融点金属窒化物よりなる拡散障壁層を堆積する工程と、前記拡散障壁層上に高融点金属よりなる第2の導電層を堆積し、前記第1の導電層、前記拡散障壁層、及び前記第2の導電層を含む配線層を形成する工程と、前記配線層をパターニングして配線パターンを形成する工程と、前記配線パターンを選択酸化して、前記第1の導電層の側壁に選択的に酸化膜を形成する工程と、を含む半導体装置の製造方法において、前記選択酸化工程は、前記配線パターンを窒素雰囲気中、50〜100℃/秒の昇温速度で昇温する工程と、前記配線パターンを昇温した後、前記窒素雰囲気で850℃〜1050℃の温度に維持しつつ、前記配線パターンを3〜5秒間熱処理し、前記拡散障壁層の高融点金属窒化物を高融点金属珪窒化物に変換する工程と、前記拡散障壁層の高融点金属窒化物を高融点珪窒化物に変換した後、前記配線パターンを、水素に酸素又は水分を添加した雰囲気中で熱処理する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法により、解決する。
【0016】
[作用]
本発明によれば、高融点金属窒化物よりなる拡散障壁層により、ポリシリコンあるいはアモルファスシリコンよりなる第1の導電層と高融点金属よりなる第2の導電層とを隔てた構造の導電性パターンを有する半導体装置の製造において、前記拡散障壁層が還元される危険のある水素雰囲気中における選択酸化熱処理に先立って、前記拡散障壁層を不活性雰囲気中で熱処理しておくことにより、前記拡散障壁層中に熱的安定性の高いWSiN等の珪窒化物を形成することが可能になる。かかる珪窒化物を形成する結果、さらに酸素含有水素雰囲気中で選択酸化熱処理を行って前記第1の導電層周囲に酸化膜を選択的に形成したような場合にも前記拡散障壁層は還元されることがなく、このため第1の導電層と第2の導電層とが反応してしまう問題が回避される。かかる選択酸化法により、前記第1の導電層の側壁に酸化膜が形成されると同時に、例えば前記導電性パターンをゲート電極として使うMOSトランジスタの場合には、前記基板中に前記ゲート電極に隣接して形成された拡散領域の表面にも酸化膜が形成される。
【0017】
【発明の実施の形態】
図3(A)〜図4(F)は、本発明の一実施例による半導体装置の製造工程を示す。
【0018】
図3(A)を参照するに、Si基板21上には厚さが2〜4nmのSiO2膜あるいはSiON膜がゲート酸化膜22として形成され、図2(B)の工程において前記ゲート酸化膜22上にアモルファスシリコンあるいはポリシリコンよりなるゲート電極膜23AがCVD法あるいはプラズマCVD法により、約80nmの厚さに形成される。前記ゲート電極膜23Aに対してはイオン注入法によりB+等のp型不純物元素、あるいはP+やAs+よりなるn型不純物元素が導入され、さらに自然酸化膜を除去した後、前記ゲート電極膜23A上にWNよりなる拡散障壁膜23BおよびWよりなる低抵抗膜23Cが、CVD法あるいはスパッタリングにより、それぞれ5nmおよび50nmの厚さに、基板温度を約150°Cに設定して形成される。前記ゲート電極膜23A,拡散障壁膜23Bおよび低抵抗膜23Cは、ポリメタル構成の配線層23を形成する。
【0019】
次に図3(C)の工程において、前記ポリメタル構造の配線層23上にさらに650〜750°Cでの熱CVD法によりSiN膜24Aが100〜200nmの厚さに形成された後、さらに前記SiN膜24A上にSiON膜24BがプラズマCVD法により、反射防止膜として、30〜50nmの厚さに形成される。さらに図2(C)の工程では、前記配線層23は前記反射防止膜24B,SiN膜24Aと共に、レジストパターン(図示せず)を使ったドライエッチングによりパターニングされ、その結果ゲート電極25が形成される。
【0020】
さらに図4(D)の工程において前記反射防止膜24BはHF等のエッチャントによるウェットエッチングにより除去されるが、このウェットエッチング工程により、前記基板21上に残留しているドライエッチング残渣やアッシング残渣が同時に除去される。
【0021】
図4(D)の工程では、前記ウェットエッチングの結果、前記ゲート電極25の両側において前記ゲート酸化膜22が除去されてSi基板の表面が露出するのみならず、前記ゲート電極25直下の部分においてもウェットエッチングが側方に進む結果アンダーカット25Aが生じているが、図4(E)の工程においていわゆるライト酸化を行い、前記露出したSi基板21の表面を覆うように、また前記アンダーカット125Aを充填するように、SiO2膜26を形成する。
【0022】
図5は、本実施例において図4(E)の工程で使われるライト酸化熱処理を示す。
【0023】
図5を参照するに、本実施例では、段階Iにおいて、図4(D)の構造が保持された熱処理装置中にN2を2.5〜20SLMの流量で20〜60秒間程度導入し、処理装置中の雰囲気を不活性なN2雰囲気に設定する。
【0024】
次に段階IIにおいて、前記構造を前記N2雰囲気中において所定温度まで急速に、例えば50〜100°C/秒程度の昇温速度で加熱する。その際、前記熱処理装置中にはN2を段階Iと同様に、2.5〜10SLMの流量で導入し、前記不活性なN2雰囲気を維持する。
【0025】
さらに段階IIIにおいて前記N2雰囲気のまま前記所定温度、例えば850〜1050°Cの温度にしばらく、例えば3〜5秒間保持し、段階IVにおいて雰囲気をH2雰囲気ないし還元雰囲気に徐々に切替える。
【0026】
さらに段階Vにおいて前記雰囲気中にO2あるいはH2Oを導入し、前記Si基板21の露出表面および前記ゲート電極層23Aの側壁面を含む露出表面を選択的に10〜30秒間酸化し、前記SiO2膜26を2〜4nmの厚さに形成する。図示の例では、選択酸化が行われる段階Vにおいて、H2雰囲気に対してO2が5〜20%の割合で添加される。さらに図示の例でO2のかわりにH2Oを使う場合には、添加量は15%に設定されている。
【0027】
さらに段階VIにおいてN2を再び2.5〜20SLM程度の流量で流し、雰囲気をN2雰囲気に切替えて基板温度を20〜60秒のうちに室温程度まで降下させる。
【0028】
図5の熱処理工程において、最初の段階I〜IIIまでは、熱処理は不活性なN2雰囲気中において実行されるため、前記WN拡散障壁膜23BがWに還元されることがない。図5の熱処理工程では、特に段階IIIにおいて拡散障壁膜23Bを構成するWNがその下のポリシリコンあるいはアモルファスシリコンゲート電極膜23Aと、膜23Aと23Bとの界面近傍で反応し、熱的に安定なWSiNが、図4(E)に示す層23bとして形成される。前記WSiN層23cは安定であるため、段階IVあるいはVにおいて雰囲気が還元性のH2雰囲気に切替えられても還元されることがなく、このため拡散障壁膜23Bはその機能を果たし、ゲート電極膜23AとW膜23Cとの反応を効果的に抑制する。
【0029】
前記WSiN層23cは、前記段階IIIの時間を制御することにより、前記界面近傍に局在するように形成することもできれば、前記拡散障壁膜23Bを実質的に置き換えるように形成することも可能である。
【0030】
さらに図4(F)の工程において、前記Si基板21中に前記SiO2膜26を介して不純物元素を、前記ゲート電極25を自己整合マスクとして使いながらイオン注入することにより、前記Si基板21中に前記ゲート電極25に隣接して拡散領域21A,21Bが形成される。
【0031】
また図6の変形例に示すように、前記WN拡散障壁層23B全体をWSiN層23bにより置き換えてもよい。ただし図6中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【0032】
なお、本発明において、前記珪窒化物層23bを形成する高融点金属元素はWに限定されるものではなく、MoやTi等であってもよい。
【0033】
以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において、様々な変形・変更が可能である。
【0034】
【発明の効果】
本発明によれば、高融点金属窒化物よりなる拡散障壁層により、ポリシリコンあるいはアモルファスシリコンよりなる第1の導電層と高融点金属よりなる第2の導電層とを隔てた構造の導電性パターンを有する半導体装置の製造において、前記拡散障壁層が還元される危険のある水素雰囲気中における選択酸化熱処理に先立って、前記拡散障壁層を不活性雰囲気中で熱処理しておくことにより、前記拡散障壁層中に熱的安定性の高いWSiN等の珪窒化物を形成することが可能になる。かかる珪窒化物を形成する結果、さらに酸素含有水素雰囲気中で選択酸化熱処理を行って前記第1の導電層周囲に酸化膜を選択的に形成したような場合にも前記拡散障壁層は還元されることがなく、このため第1の導電層と第2の導電層とが反応してしまう問題が回避される。かかる選択酸化法により、前記第1の導電層の側壁に酸化膜が形成されると同時に、例えば前記導電性パターンをゲート電極として使うMOSトランジスタの場合には、前記基板中に前記ゲート電極に隣接して形成された拡散領域の表面にも酸化膜が形成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)〜(C)は従来の半導体装置の製造工程を示す図(その1)である。
【図2】(D)〜(F)は従来の半導体装置の製造工程を示す図(その2)である。
【図3】(A)〜(C)は本発明の一実施例による半導体装置の製造工程を示す図(その1)である。
【図4】(D)〜(F)は本発明の一実施例による半導体装置の製造工程を示す図(その2)である。
【図5】本発明で使われる選択酸化工程を説明する図である。
【図6】本発明一実施例の変形例を示す図である。
【符号の説明】
11,21 Si基板
11A,11B,21A,21B 拡散領域
12,22 ゲート絶縁膜
13,23 導電性パターン
13A,23A ポリシリコン膜(ゲート電極膜)
13B,23B 拡散障壁膜
13C,23C 高融点金属膜
14 レジストパターン
15 ゲート電極
15A アンダーカット
16 SiO2膜
24A SiN膜
24B 反射防止膜
23b 珪窒化拡散障壁層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention generally relates to semiconductor devices, and more particularly to a semiconductor device having a polymetal gate and its manufacture.
[0002]
[Prior art]
As a result of advances in microfabrication technology, today's high-speed semiconductor devices or large-capacity semiconductor memory devices have realized gate lengths of 0.25 μm or less. Recently, a semiconductor device having a gate length of 0.1 μm or less has been prototyped.
[0003]
In such a miniaturized semiconductor device, the width of a conductor pattern such as a word line pattern or a bit line pattern is reduced corresponding to the gate length. However, when an electric signal is transmitted through these conductor patterns. In order to maintain the necessary low resistance, it is necessary to increase the height of the conductor pattern. For this reason, in such a miniaturized semiconductor device, there is a problem that the aspect ratio of the conductor pattern increases. If such a high aspect ratio pattern is to be formed by a photolithography process, a reduction in manufacturing yield is inevitable.
[0004]
Conventionally, a fine conductor pattern such as a gate electrode pattern has been formed by patterning a polysilicon or amorphous silicon layer. However, in order to reduce the resistance value of the conductor pattern due to the above circumstances, polysilicon or amorphous A technique for forming a low-resistance silicide layer on a silicon pattern has been proposed. In order to further reduce the resistance value, it is desirable to form a so-called polymetal wiring structure in which a refractory metal layer such as W or Mo is formed on the polysilicon or amorphous silicon pattern. By adopting such a polymetal wiring structure, it is possible to effectively reduce the aspect ratio of the conductor pattern.
[0005]
In such a polymetal wiring structure, if an amorphous silicon pattern or a polysilicon pattern and the refractory metal layer on the amorphous silicon pattern are in direct contact with each other, they react with each other to form a silicide layer. It is necessary to form a diffusion barrier layer made of conductive nitride.
[0006]
FIG. 1 shows a manufacturing process of a semiconductor device having such a polymetal gate electrode.
[0007]
Referring to FIG. 1A, a
[0008]
Next, in the step of FIG. 1C, the
[0009]
2D, the
[0010]
In the step of FIG. 2D, as a result of the wet etching, the
[0011]
Further, in the step of FIG. 2F, an impurity element is ion-implanted into the
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, refractory metal materials such as W, Mo, and Ti constituting the
[0013]
However, such an atmosphere mainly composed of hydrogen has a risk of reducing the WN
[0014]
Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same that solve the above problems.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The present invention solves the above problems by forming a first conductive layer made of silicon on a substrate, depositing a diffusion barrier layer made of refractory metal nitride on the first conductive layer, Depositing a second conductive layer made of a refractory metal on the diffusion barrier layer to form a wiring layer including the first conductive layer, the diffusion barrier layer, and the second conductive layer; A method of forming a wiring pattern by patterning a layer; and a step of selectively oxidizing the wiring pattern to selectively form an oxide film on a sidewall of the first conductive layer. The selective oxidation step includes a step of heating the wiring pattern in a nitrogen atmosphere at a temperature rising rate of 50 to 100 ° C./second, and a temperature rising of the wiring pattern, and then 850 ° C. to 1050 ° C. in the nitrogen atmosphere. While maintaining the temperature of The chromatography down to a heat treatment for 3-5 seconds, a step of converting the refractory metal nitrides of the diffusion barrier layer on the refractory metal珪窒compound, refractory metal nitrides of the diffusion barrier layer on the refractory珪窒product After the conversion, the wiring pattern is solved by a method of heat treatment in an atmosphere in which oxygen or moisture is added to hydrogen.
[0016]
[ Action]
According to the present invention, the conductive pattern having a structure in which the first conductive layer made of polysilicon or amorphous silicon and the second conductive layer made of refractory metal are separated by the diffusion barrier layer made of refractory metal nitride. In the manufacture of the semiconductor device having the above, the diffusion barrier layer is heat-treated in an inert atmosphere prior to the selective oxidation heat treatment in a hydrogen atmosphere where the diffusion barrier layer may be reduced. It becomes possible to form a silicon nitride such as WSiN having high thermal stability in the layer. As a result of forming such a silicon nitride, the diffusion barrier layer is also reduced when a selective oxidation heat treatment is further performed in an oxygen-containing hydrogen atmosphere to selectively form an oxide film around the first conductive layer. Therefore, the problem that the first conductive layer and the second conductive layer react with each other is avoided. By this selective oxidation method, an oxide film is formed on the side wall of the first conductive layer. At the same time, for example, in the case of a MOS transistor using the conductive pattern as a gate electrode, the substrate is adjacent to the gate electrode. An oxide film is also formed on the surface of the diffusion region thus formed.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
3A to 4F show a manufacturing process of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
[0018]
Referring to FIG. 3A, an SiO 2 film or SiON film having a thickness of 2 to 4 nm is formed as a
[0019]
Next, in the step of FIG. 3C, after the
[0020]
Further, in the step of FIG. 4D, the
[0021]
In the step of FIG. 4D, as a result of the wet etching, the
[0022]
FIG. 5 shows the light oxidation heat treatment used in the step of FIG.
[0023]
Referring to FIG. 5, in this embodiment, in stage I, N 2 is introduced into the heat treatment apparatus having the structure of FIG. 4D at a flow rate of 2.5 to 20 SLM for about 20 to 60 seconds. The atmosphere in the processing apparatus is set to an inert N 2 atmosphere.
[0024]
Next, in Step II, the structure is rapidly heated to a predetermined temperature in the N 2 atmosphere at a temperature rising rate of, for example, about 50 to 100 ° C./second. At that time, N 2 is introduced into the heat treatment apparatus at a flow rate of 2.5 to 10 SLM in the same manner as in Step I to maintain the inert N 2 atmosphere.
[0025]
Further, in Step III, the N 2 atmosphere is maintained at the predetermined temperature, for example, 850 to 1050 ° C. for a while, for example, for 3 to 5 seconds, and in Step IV, the atmosphere is gradually switched from H 2 atmosphere to reducing atmosphere.
[0026]
Furthermore, in step V, O 2 or H 2 O is introduced into the atmosphere, and the exposed surface including the exposed surface of the
[0027]
Further, in Step VI, N 2 is flowed again at a flow rate of about 2.5 to 20 SLM, the atmosphere is switched to the N 2 atmosphere, and the substrate temperature is lowered to about room temperature within 20 to 60 seconds.
[0028]
In the heat treatment process of FIG. 5, since the heat treatment is performed in an inert N 2 atmosphere until the first stages I to III, the WN
[0029]
The WSiN layer 23c can be formed to be localized in the vicinity of the interface by controlling the time of the step III, or can be formed to substantially replace the diffusion barrier film 23B. is there.
[0030]
Further, in the step of FIG. 4F, an impurity element is ion-implanted into the
[0031]
Further, as shown in the modification of FIG. 6, the entire WN
[0032]
In the present invention, the refractory metal element forming the
[0033]
Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope described in the claims.
[0034]
【The invention's effect】
According to the present invention, the conductive pattern having a structure in which the first conductive layer made of polysilicon or amorphous silicon and the second conductive layer made of refractory metal are separated by the diffusion barrier layer made of refractory metal nitride. In the manufacture of the semiconductor device having the above, the diffusion barrier layer is heat-treated in an inert atmosphere prior to the selective oxidation heat treatment in a hydrogen atmosphere where the diffusion barrier layer may be reduced. It becomes possible to form a silicon nitride such as WSiN having high thermal stability in the layer. As a result of forming such a silicon nitride, the diffusion barrier layer is also reduced when a selective oxidation heat treatment is further performed in an oxygen-containing hydrogen atmosphere to selectively form an oxide film around the first conductive layer. Therefore, the problem that the first conductive layer and the second conductive layer react with each other is avoided. By this selective oxidation method, an oxide film is formed on the side wall of the first conductive layer. At the same time, for example, in the case of a MOS transistor using the conductive pattern as a gate electrode, the substrate is adjacent to the gate electrode. An oxide film is also formed on the surface of the diffusion region thus formed.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1C are views (No. 1) showing a manufacturing process of a conventional semiconductor device. FIGS.
FIGS. 2D to 2F are views (No. 2) showing a manufacturing process of a conventional semiconductor device. FIGS.
FIGS. 3A to 3C are views (No. 1) showing a manufacturing process of a semiconductor device according to an embodiment of the invention; FIGS.
FIGS. 4D to 4F are views (No. 2) illustrating the manufacturing steps of the semiconductor device according to the embodiment of the invention. FIGS.
FIG. 5 is a diagram illustrating a selective oxidation process used in the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a modification of one embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
11, 21
13B, 23B
Claims (2)
前記第1の導電層上に高融点金属窒化物よりなる拡散障壁層を堆積する工程と、
前記拡散障壁層上に高融点金属よりなる第2の導電層を堆積し、前記第1の導電層、前記拡散障壁層、及び前記第2の導電層を含む配線層を形成する工程と、
前記配線層をパターニングして配線パターンを形成する工程と、
前記配線パターンを選択酸化して、前記第1の導電層の側壁に選択的に酸化膜を形成する工程と、
を含む半導体装置の製造方法において、
前記選択酸化工程は、
前記配線パターンを窒素雰囲気中、50〜100℃/秒の昇温速度で昇温する工程と、
前記配線パターンを昇温した後、前記窒素雰囲気で850℃〜1050℃の温度に維持しつつ、前記配線パターンを3〜5秒間熱処理し、前記拡散障壁層の高融点金属窒化物を高融点金属珪窒化物に変換する工程と、
前記拡散障壁層の高融点金属窒化物を高融点珪窒化物に変換した後、前記配線パターンを、水素に酸素又は水分を添加した雰囲気中で熱処理する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。Forming a first conductive layer made of silicon on a substrate;
Depositing a diffusion barrier layer of refractory metal nitride on the first conductive layer;
Depositing a second conductive layer made of a refractory metal on the diffusion barrier layer, and forming a wiring layer including the first conductive layer, the diffusion barrier layer, and the second conductive layer;
Patterning the wiring layer to form a wiring pattern;
Selectively oxidizing the wiring pattern to selectively form an oxide film on a sidewall of the first conductive layer;
In a method for manufacturing a semiconductor device including:
The selective oxidation step includes
Heating the wiring pattern in a nitrogen atmosphere at a temperature rising rate of 50 to 100 ° C./second ;
After the wiring pattern is heated, the wiring pattern is heat-treated for 3 to 5 seconds while maintaining a temperature of 850 ° C. to 1050 ° C. in the nitrogen atmosphere , and the refractory metal nitride of the diffusion barrier layer is converted to a refractory metal. Converting to silicon nitride,
Converting the refractory metal nitride of the diffusion barrier layer into a refractory silicon nitride, and then heat-treating the wiring pattern in an atmosphere in which oxygen or moisture is added to hydrogen;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
Priority Applications (1)
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