JPH09237769A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

Info

Publication number
JPH09237769A
JPH09237769A JP6753496A JP6753496A JPH09237769A JP H09237769 A JPH09237769 A JP H09237769A JP 6753496 A JP6753496 A JP 6753496A JP 6753496 A JP6753496 A JP 6753496A JP H09237769 A JPH09237769 A JP H09237769A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
titanium
titanium nitride
silicide
oxygen content
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6753496A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hajime Inoue
肇 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP6753496A priority Critical patent/JPH09237769A/en
Publication of JPH09237769A publication Critical patent/JPH09237769A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable smooth advancement of silicide reaction and improvement of device performances by suppressing mixing of impurities (oxygen) into metallic wiring material, in particular, into titanium film. SOLUTION: A titanium film (Ti film) 20 is formed to cover the entire surface of a silicon substrate 11, and then a titanium nitride film (TiN film) 21 is continuously formed on the titanium film 20 by a sputtering process. At this time, the titanium nitride film 21 containing a less amount of oxygen can be formed by controlling a flow ratio (Ar/N2 ) of discharge gases. After formation of the titanium nitride film 21, first-time heat treatment causes a silicide reaction at a contact surface between the titanium film 20 and silicon substrate 11, thus forming a silicide film (TiSi2 film) 19. Thereafter second-time heat treatment is carried out over the silicide film 19 to provide its low resistance thereto.

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、シリコン材料によ
り形成された半導体基板上に、この半導体基板との間で
電気的に接続されるチタン膜等の金属膜を形成してなる
半導体装置の製造方法に係り、特に、熱処理によってシ
リサイド反応を起こさせることにより低抵抗のシリサイ
ド膜を形成してなる半導体装置の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device manufactured by forming a metal film such as a titanium film electrically connected to a semiconductor substrate made of a silicon material on the semiconductor substrate. More particularly, the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device in which a silicide film having a low resistance is formed by causing a silicide reaction by heat treatment.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の超LSI(Large Scale Integrat
ed circuit) の高集積化に伴い、半導体基板と、その上
方に形成された配線との間の電気的接続を得るためのコ
ンタクトホールや、多層配線間の電気的接続を得るため
のビヤホール,スルーホールも微細化している。そし
て、0.25μmルールにおいては、これらのコンタク
トホール,ビヤホール,スルーホール(以下,総称して
接続孔ともいう)のアスペクト比が2を越えるに至って
いる。すなわち接続孔の深さの割合が幅に比べて大きく
なっている。
2. Description of the Related Art Recently, VLSI (Large Scale Integrat)
ed circuit) with higher integration, contact holes to obtain electrical connection between the semiconductor substrate and the wiring formed above it, via holes and through holes to obtain electrical connection between multilayer wiring The holes are also miniaturized. Under the 0.25 μm rule, the aspect ratio of these contact holes, via holes, and through holes (hereinafter also collectively referred to as connection holes) exceeds 2. That is, the depth ratio of the connection hole is larger than the width.

【0003】通常、このような接続孔を形成するために
は、先ず、半導体基板(シリコン基板)あるいは下層配
線層上に絶縁層を形成したのち、絶縁層に開口部を形成
する。その後、金属配線材料を例えばスパッタ法(スパ
ッタリング法)によって開口部を含む絶縁層上に成膜さ
せる。このようにして開口部内を金属配線材料で埋め込
み、接続孔を完成させる。
Usually, in order to form such a connection hole, first, an insulating layer is formed on a semiconductor substrate (silicon substrate) or a lower wiring layer, and then an opening is formed in the insulating layer. After that, a metal wiring material is deposited on the insulating layer including the opening by, for example, a sputtering method (sputtering method). In this way, the inside of the opening is filled with the metal wiring material to complete the connection hole.

【0004】ところが、前述のようにアスペクト比が高
い場合、所謂シャドウイング効果によって開口部の底部
に金属配線材料が堆積せず、あるいは又、開口部の側壁
の底部近傍に十分な厚さの金属配線材料が成膜されない
という問題がある。ここで、シャドウイング効果とは、
スパッタ時において開口部内に入射するスパッタ粒子が
開口部内の光学的に影となる領域に部分的に堆積しない
現象をいう。
However, as described above, when the aspect ratio is high, the metal wiring material is not deposited on the bottom of the opening due to the so-called shadowing effect, or the metal of sufficient thickness is provided near the bottom of the side wall of the opening. There is a problem that the wiring material is not formed. Here, the shadowing effect is
This is a phenomenon in which sputtered particles that enter the opening during sputtering are not partially deposited in an optically shadowed area in the opening.

【0005】このようなシャドウイング効果が発生する
と、接続孔における電気的接続の信頼性が低下し、デバ
イスの性能劣化を引き起こすこととなる。
When such a shadowing effect occurs, the reliability of the electrical connection in the contact hole is lowered and the performance of the device is deteriorated.

【0006】特に、半導体基板であるシリコン(Si)との
電気的接続を円滑なものとするためには、十分な量の金
属配線材料が開口部の底部に堆積し、熱処理によって金
属とシリコンとの間で十分なシリサイド反応を起こして
良好なシリサイド膜を形成することが重要となる。良好
なシリサイド膜が形成されると、シリコン基板内の拡散
層との間の接触抵抗が低下し、また、相互拡散の障壁(
バリア) 層としての機能を持たせることができる。
In particular, in order to make the electrical connection with silicon (Si), which is a semiconductor substrate, smooth, a sufficient amount of metal wiring material is deposited on the bottom of the opening, and the metal and silicon are heat-treated by heat treatment. It is important that a sufficient silicide reaction occurs between them to form a good silicide film. When a good silicide film is formed, the contact resistance with the diffusion layer in the silicon substrate decreases and the interdiffusion barrier (
It can have a function as a barrier layer.

【0007】このようなシリサイド膜を形成するための
金属としては、現在、シリコン基板との密着性に優れ、
かつシリコンとの間で接触抵抗の小さなチタン(Ti)が多
く用いられている。このチタン膜は一般にスパッタ法に
より形成される。更に、このチタン膜上に、窒素雰囲気
中のスパッタ法によってバリア効果の優れた窒化チタン
膜(TiN) が形成されることがある。
At present, as a metal for forming such a silicide film, it has excellent adhesion to a silicon substrate,
In addition, titanium (Ti), which has a small contact resistance with silicon, is often used. This titanium film is generally formed by a sputtering method. Further, a titanium nitride film (TiN) having an excellent barrier effect may be formed on this titanium film by a sputtering method in a nitrogen atmosphere.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようなチタン等の金属配線材料は、従来条件によるスパ
ッタ法により堆積させると、酸素のような不純物を多く
含有している。そのため、成膜の後に熱処理を施すと、
シリサイド反応が生じるものの、その反応が抑制され、
良好なシリサイド膜を形成することができないという問
題があった。以下、この点を具体的に説明する。
However, the metal wiring material such as titanium as described above contains a large amount of impurities such as oxygen when deposited by the sputtering method under the conventional conditions. Therefore, if heat treatment is applied after film formation,
Although a silicide reaction occurs, the reaction is suppressed,
There is a problem that a good silicide film cannot be formed. Hereinafter, this point will be specifically described.

【0009】すなわち、図5(a)に示したように、半
導体基板(シリコン基板)101の上にスパッタ法によ
りチタン膜(Ti膜) 102を成膜した後に、大気開放し
た後、窒素(N2) 雰囲気中において所定の温度で熱処理
を施すと、同図(b)に示したようにシリサイド反応が
起こる。これにより半導体基板101の表面にシリサイ
ド膜(TiSi2膜)103が形成されると共に、このシリサ
イド膜103上に酸化膜(TiOX 膜)104および窒化膜
(TiN膜)105がそれぞれこの順で形成される。この方
法では、スパッタ法により形成されたチタン膜102が
大気開放後に大気中の酸素と反応し酸化膜104が形成
されると共に、多くの酸素がチタン膜中へ侵入し、その
結果シリコンとチタンとの間のシリサイド反応が抑制さ
れる。
That is, as shown in FIG. 5A, after a titanium film (Ti film) 102 is formed on a semiconductor substrate (silicon substrate) 101 by a sputtering method, it is exposed to the atmosphere, and then nitrogen (N) 2 ) When heat treatment is performed at a predetermined temperature in the atmosphere, a silicide reaction occurs as shown in FIG. As a result, a silicide film (TiSi 2 film) 103 is formed on the surface of the semiconductor substrate 101, and an oxide film (TiO X film) 104 and a nitride film are formed on the silicide film 103.
The (TiN film) 105 is formed in this order. In this method, the titanium film 102 formed by the sputtering method reacts with oxygen in the atmosphere after opening to the atmosphere to form an oxide film 104, and a large amount of oxygen penetrates into the titanium film, resulting in the formation of silicon and titanium. The silicidation reaction between the two is suppressed.

【0010】また、図6(a)に示したような、チタン
膜102上に、スパッタ法によって拡散障壁層(バリア
メタル)としての窒化チタン膜(TiN 膜)106が連続
的に形成される構造では、窒素(N2) 雰囲気中において
所定の熱処理を施すと、図6(b)に示したようにシリ
サイド反応が起こる。これにより半導体基板101の表
面にシリサイド膜(TiSi2膜)103が形成されると共
に、このシリサイド膜103と窒化膜(TiN膜)106と
の間に、酸素の分布が偏析した酸化膜(TiOX 膜)107
が形成される。この方法では、スパッタ法により形成さ
れた窒化チタン膜106中の酸素含有量が多いため、シ
リサイド膜103と窒化膜106との界面に酸化膜10
7が形成されると共に、多くの酸素がチタン膜中へ侵入
し、その結果、シリコンとチタンとの間のシリサイド反
応が抑制される。
Further, as shown in FIG. 6A, a titanium nitride film (TiN film) 106 as a diffusion barrier layer (barrier metal) is continuously formed on the titanium film 102 by a sputtering method. Then, when a predetermined heat treatment is performed in a nitrogen (N 2 ) atmosphere, a silicide reaction occurs as shown in FIG. 6B. As a result, a silicide film (TiSi 2 film) 103 is formed on the surface of the semiconductor substrate 101, and an oxide film (TiO x ) having a segregated oxygen distribution is formed between the silicide film 103 and the nitride film (TiN film) 106. Membrane) 107
Is formed. In this method, since the oxygen content in the titanium nitride film 106 formed by the sputtering method is large, the oxide film 10 is formed at the interface between the silicide film 103 and the nitride film 106.
7 is formed, a large amount of oxygen penetrates into the titanium film, and as a result, the silicidation reaction between silicon and titanium is suppressed.

【0011】このようにシリサイド反応が抑制される
と、シリサイド膜103として良好なもの(すなわち低
抵抗構造)を実現することができず、シリコン基板10
1と配線との間での電気的接続の信頼性が低下し、その
結果デバイスの性能劣化を引き起こすという問題があっ
た。
When the silicidation reaction is suppressed in this way, a good silicide film 103 (that is, a low resistance structure) cannot be realized, and the silicon substrate 10 cannot be realized.
There is a problem in that the reliability of the electrical connection between the wiring 1 and the wiring is reduced, and as a result, the performance of the device is deteriorated.

【0012】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その課題は、金属配線材料、特にチタン膜への不
純物混入を抑制し、シリサイド反応を円滑に進行させる
ことができ、デバイスの性能を向上させることができる
半導体装置の製造方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to suppress mixing of impurities into a metal wiring material, particularly a titanium film, and to allow a silicide reaction to proceed smoothly, thereby improving device performance. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device that can improve

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
の製造方法は、シリコン材料により形成された半導体基
板の表面に前記半導体基板に対して電気的に接続される
第1の金属膜を形成する工程と、第1の金属膜を形成し
た後、その上に第1の金属膜中への不純物(酸素)の混
入を抑制する機能を有する第2の金属膜を連続的に形成
する工程と、第2の金属膜を形成した後、熱処理を施す
ことにより半導体基板と第1の金属膜との間にシリサイ
ド膜を形成する工程とを含むものである。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a first metal film electrically connected to the semiconductor substrate is formed on the surface of the semiconductor substrate made of a silicon material. And a step of, after forming the first metal film, continuously forming a second metal film having a function of suppressing mixing of impurities (oxygen) into the first metal film thereon. After forming the second metal film, heat treatment is performed to form a silicide film between the semiconductor substrate and the first metal film.

【0014】この半導体装置の製造方法では、第1の金
属膜および第2の金属膜を連続的に形成した後、熱処理
を施すと、半導体基板(シリコン基板)と第1の金属膜
との間でシリサイド反応が起こるが、このとき第2の金
属膜が第1の金属膜中への不純物の混入を抑制する機能
を有しているため、第1の金属膜への不純物の混入が抑
制される。これによりシリサイド反応が円滑に進行す
る。
In this method of manufacturing a semiconductor device, when the first metal film and the second metal film are continuously formed and then heat treatment is performed, a gap between the semiconductor substrate (silicon substrate) and the first metal film is formed. However, since the second metal film has a function of suppressing the mixing of impurities into the first metal film at this time, the mixing of impurities into the first metal film is suppressed. It This allows the silicide reaction to proceed smoothly.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0016】〔第1の実施の形態〕本実施の形態では、
第1の金属膜としてチタン膜(Ti 膜) 、また、第2の金
属膜として窒化チタン膜(TiN膜) をそれぞれ用い、第2
の金属膜を放電ガスの流量比を制御したスパッタ法によ
り成膜する例を示している。
[First Embodiment] In the present embodiment,
A titanium film (Ti film) is used as the first metal film, and a titanium nitride film (TiN film) is used as the second metal film.
2 shows an example in which the metal film is formed by a sputtering method in which the flow rate ratio of the discharge gas is controlled.

【0017】図1はこの第1の実施の形態に係る半導体
装置、例えばサリサイド構造を構造を有するNチャネル
型MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタの
断面構造を表すものである。このMOSトランジスタ
は、例えばP型のシリコン基板11上に選択的に形成さ
れた厚膜のフィールド絶縁膜(SiO2 膜) 12により画定
された活性領域内に設けられており、ソース領域13,
ドレイン領域14およびこれらソース領域13とドレイ
ン領域14との間のチャネル領域15に対向して設けら
れたゲート電極16とにより構成されている。
FIG. 1 shows a sectional structure of a semiconductor device according to the first embodiment, for example, an N-channel type MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor having a salicide structure. This MOS transistor is provided in an active region defined by a thick field insulating film (SiO 2 film) 12 selectively formed on a P-type silicon substrate 11, and has a source region 13,
The drain region 14 and the gate electrode 16 provided so as to face the channel region 15 between the source region 13 and the drain region 14.

【0018】フィールド絶縁膜(SiO2 膜) 12は例えば
LOCOS(Local Oxidation of Silicon)法により形成
されたものである。ソース領域13およびドレイン領域
14はそれぞれN+ 型不純物領域により構成されると共
に、いわゆるLDD(Lightly Doped Drain)構造を有
し、チャネル領域15との間に接合深さの浅い低濃度層
(N- 型不純物領域)13a,13bが形成されてい
る。ゲート電極16は、シリコン基板11上にゲート絶
縁膜(SiO2 膜) 17を介して形成された導電性の多結晶
シリコン膜16aおよびシリサイド膜(WSi膜) 16bか
らなるポリサイド構造となっている。ゲート電極16に
は、上部にオフセット酸化膜(SiO2 膜) 18aが形成さ
れると共に、両側部に例えば窒化シリコン膜(Si3N4膜)
からなる側壁(サイド・ウォール)18bが形成されて
いる。
The field insulating film (SiO 2 film) 12 is formed by, for example, a LOCOS (Local Oxidation of Silicon) method. The source region 13 and the drain region 14 are each formed of an N + -type impurity region, have a so-called LDD (Lightly Doped Drain) structure, and have a shallow junction depth with the channel region 15 (N -type low concentration layer). Type impurity regions) 13a, 13b are formed. The gate electrode 16 has a polycide structure including a conductive polycrystalline silicon film 16a and a silicide film (WSi film) 16b formed on the silicon substrate 11 with a gate insulating film (SiO 2 film) 17 interposed therebetween. An offset oxide film (SiO 2 film) 18a is formed on the gate electrode 16 and, for example, a silicon nitride film (Si 3 N 4 film) is formed on both sides.
A side wall (side wall) 18b is formed.

【0019】シリコン基板11の表面において側壁18
bとフィールド酸化膜12との間には、前述のようにシ
リコン基板と配線層との間の低抵抗化を図るためのシリ
サイド膜(TiSi2 膜) 19が形成されている。なお、図
示しないが、このシリサイド膜19上に例えば導電性の
多結晶シリコンやアルミニウムからなる配線層が形成さ
れる。
A sidewall 18 is formed on the surface of the silicon substrate 11.
As described above, the silicide film (TiSi 2 film) 19 is formed between b and the field oxide film 12 to reduce the resistance between the silicon substrate and the wiring layer. Although not shown, a wiring layer made of, for example, conductive polycrystalline silicon or aluminum is formed on the silicide film 19.

【0020】次に、図2(a)〜(c)および先の図1
を参照して上記構造の半導体装置の製造方法についてシ
リサイド膜の形成工程を中心に説明する。
Next, FIGS. 2A to 2C and the previous FIG.
A method of manufacturing the semiconductor device having the above structure will be described with reference to FIG.

【0021】図2(a)は、P型のシリコン基板11の
表面にLOCOS法により厚膜のフィールド絶縁膜(SiO
膜) 12を選択的に形成すると共に、このフィールド絶
縁膜(SiO2 膜) 12によって画定された活性領域内に、
不純物拡散法によりソース領域13,ドレイン領域14
をそれぞれ形成し、更にこれらソース領域13とドレイ
ン領域14との間のシリコン基板11上に、CVD(Ch
emical Vapor Deposition)法、スパッタ法等の公知の方
法を用いて導電性の多結晶シリコン膜16aおよびシリ
サイド膜(WSi膜) 16bからなるゲート電極16を形成
し、更にこのゲート電極16の上面をオフセット酸化膜
(SiO2 膜) 18a、また側壁面を側壁(サイド・ウォー
ル)18bによりそれぞれ覆った状態を表すものであ
る。
FIG. 2A shows a thick field insulating film (SiO 2) formed on the surface of a P-type silicon substrate 11 by the LOCOS method.
Film) 12 is selectively formed, and in the active region defined by the field insulating film (SiO 2 film) 12,
The source region 13 and the drain region 14 are formed by the impurity diffusion method.
On the silicon substrate 11 between the source region 13 and the drain region 14 by CVD (Ch
A gate electrode 16 made of a conductive polycrystalline silicon film 16a and a silicide film (WSi film) 16b is formed by using a known method such as an emical vapor deposition method or a sputtering method, and the upper surface of the gate electrode 16 is offset. Oxide film
(SiO 2 film) 18a and the side wall surface is covered with a side wall (side wall) 18b.

【0022】このような状態から本実施の形態において
は、図2(b)に示したように、スパッタ法により、第
1の金属膜として、ゲート電極16およびフィールド絶
縁膜12を含むシリコン基板11の表面に例えば膜厚3
0nmのチタン膜(Ti膜) 20を形成する。このときの
成膜条件は例えば下記の通りである。
From this state, in the present embodiment, as shown in FIG. 2B, the silicon substrate 11 including the gate electrode 16 and the field insulating film 12 as the first metal film is formed by the sputtering method. For example, a film thickness of 3 on the surface of
A titanium film (Ti film) 20 having a thickness of 0 nm is formed. The film forming conditions at this time are as follows, for example.

【0023】〔Ti膜スパッタ条件] 放電ガス:アルゴン(Ar) =100sccm 容器内圧力:0.4Pa 電力:直流(DC)=5kW 雰囲気温度:150℃[Ti Film Sputtering Conditions] Discharge gas: Argon (Ar) = 100 sccm Container pressure: 0.4 Pa Power: Direct current (DC) = 5 kW Ambient temperature: 150 ° C.

【0024】チタン膜20を形成した後、このチタン膜
20上に同じくスパッタ法により連続的に(すなわち、
同一真空中において)、第2の金属膜として、例えば膜
厚10nmの窒化チタン膜(TiN 膜) 21を形成する。
この窒化チタン膜21は、従来の拡散障壁層(バリアメ
タル)としての機能に加え、従来のものと異なり酸素含
有量が少なくなっており、この窒化チタン膜21からチ
タン膜20への不純物(酸素)の混入を抑制する機能を
有している。
After the titanium film 20 is formed, it is continuously (that is,
A titanium nitride film (TiN film) 21 having a film thickness of 10 nm, for example, is formed as a second metal film in the same vacuum.
The titanium nitride film 21 has a function as a conventional diffusion barrier layer (barrier metal) and, unlike the conventional one, has a small oxygen content. Therefore, the titanium nitride film 21 contains impurities (oxygen) from the titanium nitride film 21 to the titanium film 20. ) Has a function of suppressing the mixture.

【0025】このときの成膜条件は例えば下記の通りで
ある。本実施の形態においては、特に、放電ガスの流量
比(Ar/N2)を制御して成膜することにより酸素含有量の
少ない窒化チタン膜21を形成する。
The film forming conditions at this time are as follows, for example. In the present embodiment, in particular, the titanium nitride film 21 having a low oxygen content is formed by controlling the flow rate ratio (Ar / N 2 ) of the discharge gas to form the film.

【0026】〔TiN 膜スパッタ条件] 放電ガス:アルゴン(Ar) =55sccm, 窒素(N2)=
55sccm 容器内圧力:0.4Pa 電力:直流(DC)=5kW 雰囲気温度:150℃
[TiN Film Sputtering Conditions] Discharge gas: Argon (Ar) = 55 sccm, Nitrogen (N 2 ) =
55sccm Container internal pressure: 0.4Pa Electric power: Direct current (DC) = 5kW Ambient temperature: 150 ° C

【0027】このようにチタン膜20および窒化チタン
膜21を連続的に形成した後、図2(c)に示したよう
に第1回目の熱処理を施す。この第1回目の熱処理は窒
素雰囲気(N2 =2000sccm)中において温度7
00℃以下、例えば650℃の条件で行う。このような
熱処理を施すことによりチタン膜20とシリコン基板1
1との接触面においてシリサイド反応が起こり、シリサ
イド膜(TiSi2 膜) 19が形成される。このときチタン
膜20上の窒化チタン膜21は酸素含有量が少ないた
め、熱処理により窒化チタン膜20からチタン膜21へ
拡散し侵入する酸素量は従来に比べて大幅に低減され
る。従って、チタンとシリコンとの間のシリサイド反応
が円滑に進行し、シリサイド膜19として良好なものを
得ることができる。
After the titanium film 20 and the titanium nitride film 21 are continuously formed in this manner, the first heat treatment is performed as shown in FIG. 2 (c). This first heat treatment was performed at a temperature of 7 in a nitrogen atmosphere (N 2 = 2000 sccm).
It is performed at a temperature of 00 ° C or lower, for example, 650 ° C. By performing such heat treatment, the titanium film 20 and the silicon substrate 1
A silicide reaction occurs at the contact surface with 1 to form a silicide film (TiSi 2 film) 19. At this time, since the titanium nitride film 21 on the titanium film 20 has a low oxygen content, the amount of oxygen that diffuses from the titanium nitride film 20 into the titanium film 21 by heat treatment and is intruded is greatly reduced compared to the conventional case. Therefore, the silicide reaction between titanium and silicon proceeds smoothly, and a good silicide film 19 can be obtained.

【0028】次に、図2(d)に示したように、例えば
アンモニアと過酸化水素混液等を用いたウエットエッチ
ングによりゲート電極16上およびフィールド絶縁膜1
2上のチタン膜20および窒化チタン膜21を順次選択
的に除去し、ソース領域13およびドレイン領域14そ
れぞれの上にシリサイド膜19を残す。続いて、ソース
領域13およびドレイン領域14上の各シリサイド膜1
9の低抵抗化を図るために、第2回目の熱処理を施す。
この第2回目の熱処理は窒素雰囲気(N2=2000sc
cm)中において温度750℃以上、例えば800℃の
条件で行う。このような熱処理を施すことによりシリサ
イド反応が更に促進されると共にシリサイド膜19の低
抵抗化を図ることができ、図1に示した構造を得ること
ができる。
Next, as shown in FIG. 2D, for example, by wet etching using a mixed solution of ammonia and hydrogen peroxide, etc., on the gate electrode 16 and the field insulating film 1.
The titanium film 20 and the titanium nitride film 21 on 2 are selectively removed in order to leave the silicide film 19 on the source region 13 and the drain region 14, respectively. Then, each silicide film 1 on the source region 13 and the drain region 14
In order to reduce the resistance of No. 9, the second heat treatment is performed.
This second heat treatment was performed in a nitrogen atmosphere (N 2 = 2000 sc
cm) in a temperature of 750 ° C. or higher, for example, 800 ° C. By performing such a heat treatment, the silicide reaction can be further promoted, the resistance of the silicide film 19 can be reduced, and the structure shown in FIG. 1 can be obtained.

【0029】このように本実施の形態においては、シリ
サイド反応を起こすチタン膜20上に連続的に、拡散障
壁層としての窒化チタン膜21を形成すると共に、この
窒化チタン膜21を形成するに際し、放電ガスとしてア
ルゴン(Ar) , 窒素(N2)=55sccmを使用し、その
流量比(Ar/N2)を制御(具体的には、Ar/N2 =55sc
cm/55sccm=1)したスパッタ法を用いるよう
にしたので、酸素含有量の少ない窒化チタン膜21を形
成することができる。従って、チタン膜20への酸素の
侵入を抑制しシリサイド反応を円滑に進行させることが
できるため、良好なシリサイド膜19を形成することが
できる。
As described above, in the present embodiment, the titanium nitride film 21 as the diffusion barrier layer is continuously formed on the titanium film 20 which causes the silicide reaction, and at the time of forming the titanium nitride film 21, Argon (Ar) and nitrogen (N 2 ) = 55 sccm are used as the discharge gas, and the flow rate ratio (Ar / N 2 ) is controlled (specifically, Ar / N 2 = 55 sccm).
Since the sputtering method of cm / 55 sccm = 1) is used, the titanium nitride film 21 having a low oxygen content can be formed. Therefore, the penetration of oxygen into the titanium film 20 can be suppressed and the silicide reaction can proceed smoothly, so that a good silicide film 19 can be formed.

【0030】さて、ここでは、放電ガスの流量比(Ar/N
2)の一例を示したが、この流量比はアルゴン(Ar) の比
率がより高くなるように制御することにより、チタンの
含有量が多く、従って酸素含有量が少ない窒化チタン膜
を成膜することができる。一方、窒素(N2)の比率を高く
してスパッタ法により成膜した窒化チタン膜は、本実施
の形態のようにアルゴン(Ar) の比率を高くして成膜さ
れた窒化チタン膜よりも多孔質な膜となっているため、
酸素等の不純物が混入しやすく、酸素含有量が多くなっ
ている。従って、前述(図6)のように成膜の後熱処理
を施すと、窒化チタン膜中の酸素がチタン膜中に多く拡
散し、シリサイド反応を抑制して悪影響を及ぼすことと
なる。
Now, here, the discharge gas flow rate ratio (Ar / N
2 ) An example was given, but by controlling this flow rate ratio so that the ratio of argon (Ar) becomes higher, a titanium nitride film with a high titanium content and therefore a low oxygen content is formed. be able to. On the other hand, a titanium nitride film formed by a sputtering method with a high nitrogen (N 2 ) ratio is more preferable than a titanium nitride film formed with a high argon (Ar) ratio as in this embodiment. Because it is a porous film,
Impurities such as oxygen are easily mixed, and the oxygen content is high. Therefore, when heat treatment is performed after film formation as described above (FIG. 6), a large amount of oxygen in the titanium nitride film diffuses into the titanium film, which suppresses the silicide reaction and adversely affects it.

【0031】ここで、本明細書においては、窒化チタン
膜中の「酸素含有量が少ない」とは、膜中の酸素含有量
が9at%(atoms %) 未満の場合、好ましくは4at
%以下の場合をいうものとする。一方、「酸素含有量が
多い」とは膜中の酸素含有量が9at%以上の場合をい
うものとする。このような範囲の窒化チタン膜を得るた
めの制御条件を、一般的なスパッタ装置を用いた場合に
ついて下記に示す。
Here, in the present specification, "a low oxygen content" in the titanium nitride film means that when the oxygen content in the film is less than 9 at% (atoms%), preferably 4 at.
% Or less. On the other hand, the phrase "the oxygen content is large" means that the oxygen content in the film is 9 at% or more. The control conditions for obtaining the titanium nitride film in such a range are shown below in the case of using a general sputtering apparatus.

【0032】流量比(Ar/N2)=9.3(例えばAr=10
0sccm,N2=12sccm)以上、好ましくは20
(例えばAr=100sccm,N2=5sccm)以上と
することにより、チタンの含有量が多い(すなわち、酸
素含有量が少ない)窒化チタン膜を成膜することがで
き、なお、この場合、ガス流量は、Ar=10〜200s
ccm、N2=1〜100sccmの範囲に設定すること
が望ましい。一方、Ar/N2 ≒9.3未満とすると窒素の
含有量が多い(すなわち酸素含有量が多い)窒化チタン
膜となる。
Flow rate ratio (Ar / N 2 ) = 9.3 (eg Ar = 10)
0 sccm, N 2 = 12 sccm) or more, preferably 20
By setting (for example, Ar = 100 sccm, N 2 = 5 sccm) or more, it is possible to form a titanium nitride film having a high titanium content (that is, a low oxygen content). Is Ar = 10-200s
It is desirable to set ccm and N 2 in the range of 1 to 100 sccm. On the other hand, when Ar / N 2 ≉9.3, the titanium nitride film has a large nitrogen content (that is, a large oxygen content).

【0033】〔第2の実施の形態〕上記第1の実施の形
態においては本発明をサリサイド構造のMOSトランジ
スタに適用した例について説明したが、第2の実施の形
態では図3(a)〜(c)を参照してシリコン基板と配
線との間の接続孔(コンタクトホール)の埋込構造に適
用した例を説明する。ここでは、まず、本発明を一般的
なプロセスに適用した例について説明する。
[Second Embodiment] In the first embodiment, an example in which the present invention is applied to a salicide structure MOS transistor has been described, but in the second embodiment, FIG. An example applied to a buried structure of a connection hole (contact hole) between a silicon substrate and a wiring will be described with reference to FIG. Here, first, an example in which the present invention is applied to a general process will be described.

【0034】本実施の形態においては、図3(a)に示
したようにシリコン基板31上に例えばCVD法により
例えば膜厚1.0μmのBPSG(Boro-Phospho-Silic
ateGlass)膜からなる絶縁膜32を形成した後、この絶
縁膜32にリソグラフィーおよびエッチング技術により
コンタクトホール33を形成する。このコンタクトホー
ル33の径は例えば0.4μm、またアスペクト比は2
〜3とする。続いて、このコンタクトホール33を含む
シリコン基板31上に、コリメート板を使用した指向性
スパッタ装置により第1の金属膜として例えば膜厚30
nmのチタン膜(Ti膜) 34を形成する。このときの成
膜条件は下記の通りである。
In this embodiment, as shown in FIG. 3A, a BPSG (Boro-Phospho-Silic) film having a thickness of 1.0 μm is formed on the silicon substrate 31 by, for example, the CVD method.
After forming the insulating film 32 made of an ate glass film, a contact hole 33 is formed in the insulating film 32 by lithography and etching techniques. The diameter of the contact hole 33 is, for example, 0.4 μm, and the aspect ratio is 2
~ 3. Then, on the silicon substrate 31 including the contact holes 33, a first metal film having a film thickness of, for example, 30 is formed by a directional sputtering apparatus using a collimator plate.
A titanium film (Ti film) 34 having a thickness of 30 nm is formed. The film forming conditions at this time are as follows.

【0035】〔Ti膜スパッタ条件] 放電ガス:アルゴン(Ar) =48sccm 容器内圧力:0.3Pa 電力:直流(DC)=5kW 雰囲気温度:150℃[Ti Film Sputtering Conditions] Discharge gas: Argon (Ar) = 48 sccm Container pressure: 0.3 Pa Power: Direct current (DC) = 5 kW Atmosphere temperature: 150 ° C.

【0036】チタン膜34を形成した後、このチタン膜
34上に同じくスパッタ法により連続的に(すなわち、
同一真空中において)、例えば膜厚70nmの第2の金
属膜としての窒化チタン膜(TiN 膜) 35を形成する。
この窒化チタン膜35はチタン膜34への不純物(酸
素)の混入を抑制する機能を有していることは第1の実
施の形態で説明した窒化チタン膜21と同様である。
After the titanium film 34 is formed, it is continuously (that is,
In the same vacuum), for example, a titanium nitride film (TiN film) 35 as a second metal film having a film thickness of 70 nm is formed.
This titanium nitride film 35 has the function of suppressing the entry of impurities (oxygen) into the titanium film 34, as with the titanium nitride film 21 described in the first embodiment.

【0037】このときの成膜条件は下記の通りである。
本実施の形態においても、第1の実施の形態と同様に、
放電ガスの流量比を制御して成膜することにより酸素含
有量の少ない窒化チタン膜35を形成することができ
る。
The film forming conditions at this time are as follows.
Also in this embodiment, as in the first embodiment,
By controlling the flow rate ratio of the discharge gas and forming the film, the titanium nitride film 35 having a low oxygen content can be formed.

【0038】〔TiN 膜スパッタ条件] 放電ガス:アルゴン(Ar) =75sccm, 窒素(N2)=
75sccm 容器内圧力:0.6Pa 電力:直流(DC)=6.5kW 雰囲気温度:150℃
[TiN Film Sputtering Conditions] Discharge gas: Argon (Ar) = 75 sccm, Nitrogen (N 2 ) =
75 sccm Container pressure: 0.6 Pa Electric power: Direct current (DC) = 6.5 kW Ambient temperature: 150 ° C.

【0039】なお、指向性スパッタ装置を用いた場合、
酸素含有量の少ない窒化チタン膜35を得るためには、
流量比(Ar/N2)=1.0(例えばAr=75sccm,N2
=75sccm)以上、好ましくはAr/N2 =2以上とす
る。この場合、ガス流量は、Ar=10〜200scc
m、N2=10〜200sccmの範囲に設定することが
望ましい。一方、Ar/N2 =1.0未満とすると、窒素の
含有量が多い(すなわち酸素含有量が多い)窒化チタン
膜となる。
When a directional sputtering device is used,
In order to obtain the titanium nitride film 35 having a low oxygen content,
Flow rate ratio (Ar / N 2 ) = 1.0 (eg Ar = 75 sccm, N 2
= 75 sccm) or more, preferably Ar / N 2 = 2 or more. In this case, the gas flow rate is Ar = 10 to 200 scc
It is desirable to set m and N 2 in the range of 10 to 200 sccm. On the other hand, when Ar / N 2 is less than 1.0, the titanium nitride film has a large nitrogen content (that is, a large oxygen content).

【0040】このようにコンタクトホール33内にチタ
ン膜34および窒化チタン膜35を連続的に形成した
後、図3(b)に示したように熱処理を施す。この熱処
理は窒素雰囲気(N2=30sccm)中において例えば
温度650℃の条件で行う。このような熱処理を施すこ
とによりチタン膜34とシリコン基板31との接触面に
おいてシリサイド反応が起こり、コンタクトホール33
の底部においてシリサイド膜(TiSi2 膜) 36が形成さ
れる。このときチタン膜34上には、放電ガスの流量比
(Ar/N2) を制御することにより、酸素含有量の少ない
窒化チタン膜35が形成されているため、熱処理による
窒化チタン膜35からチタン膜34へ拡散し侵入する酸
素量は少ない。従って、コンタクトホール33の底部に
おいてチタンとシリコンとの間のシリサイド反応が円滑
に進行し、良好なシリサイド膜36を得ることができ
る。
After the titanium film 34 and the titanium nitride film 35 are continuously formed in the contact hole 33 in this manner, heat treatment is performed as shown in FIG. 3B. This heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere (N 2 = 30 sccm) at a temperature of 650 ° C., for example. By performing such a heat treatment, a silicide reaction occurs at the contact surface between the titanium film 34 and the silicon substrate 31, and the contact hole 33
A silicide film (TiSi 2 film) 36 is formed at the bottom of the. At this time, the titanium nitride film 35 having a low oxygen content is formed on the titanium film 34 by controlling the flow rate ratio (Ar / N 2 ) of the discharge gas. The amount of oxygen that diffuses and enters the film 34 is small. Therefore, the silicide reaction between titanium and silicon proceeds smoothly at the bottom of the contact hole 33, and a good silicide film 36 can be obtained.

【0041】このようにシリサイド膜36を形成した
後、図3(c)に示したように、例えばCVD法により
コンタクトホール33内を埋め込むように金属膜例えば
タングステン膜(W膜)37を形成する。
After the silicide film 36 is formed in this way, as shown in FIG. 3C, a metal film, for example, a tungsten film (W film) 37 is formed by the CVD method so as to fill the contact hole 33. .

【0042】〔第2の実施の形態の変形例〕図4(a)
〜(c)は第2の実施の形態の変形例を表すものであ
る。この例は、図3が一般的なプロセスに適用した例を
示すのに対してTiのRTN(RapidThermal Nitridati
on )プロセスを適用した例である。なお、図3(a)
〜(c)と同一構成部分については同一符号を付して以
下説明する。
[Modification of Second Embodiment] FIG. 4A
(C) represents a modification of the second embodiment. This example shows an example in which FIG. 3 is applied to a general process, while RTN (Rapid Thermal Nitridati) of Ti is used.
on) This is an example of applying the process. FIG. 3 (a)
The same components as in (c) to (c) will be assigned the same reference numerals and described below.

【0043】本実施の形態では、図4(a)に示したよ
うにシリコン基板31上の絶縁膜膜32にコンタクトホ
ール33を形成した後、コンタクトホール33を含むシ
リコン基板31上に、コリメート板を使用した指向性ス
パッタ法により例えば膜厚70nmのチタン膜(Ti膜)
41を形成する。このときの成膜条件は下記の通りであ
る。
In this embodiment, as shown in FIG. 4A, after forming the contact hole 33 in the insulating film 32 on the silicon substrate 31, the collimating plate is formed on the silicon substrate 31 including the contact hole 33. A titanium film (Ti film) with a thickness of 70 nm is formed by the directional sputtering method using
41 is formed. The film forming conditions at this time are as follows.

【0044】〔Ti膜スパッタ条件] 放電ガス:アルゴン(Ar) =48sccm 容器内圧力:0.3Pa 電力:直流(DC)=5kW 雰囲気温度:150℃[Ti Film Sputtering Condition] Discharge gas: Argon (Ar) = 48 sccm Container pressure: 0.3 Pa Power: Direct current (DC) = 5 kW Atmosphere temperature: 150 ° C.

【0045】チタン膜41を形成した後、このチタン膜
41上に同じくスパッタ法により連続的に(すなわち、
同一真空中において)、例えば膜厚30nmの第2の金
属膜としての窒化チタン膜(TiN 膜) 42を形成する。
After the titanium film 41 is formed, it is continuously (that is,
In the same vacuum), for example, a titanium nitride film (TiN film) 42 as a second metal film having a film thickness of 30 nm is formed.

【0046】このときの成膜条件は下記の通りである。
本実施の形態においても、第1の実施の形態と同様に、
放電ガスの流量比を制御して成膜することにより酸素含
有量の少ない窒化チタン膜41を形成することができ
る。
The film forming conditions at this time are as follows.
Also in this embodiment, as in the first embodiment,
By controlling the flow rate ratio of the discharge gas and forming the film, the titanium nitride film 41 having a low oxygen content can be formed.

【0047】〔TiN 膜スパッタ条件] 放電ガス:アルゴン(Ar) =75sccm, 窒素(N2)=
75sccm 容器内圧力:0.6Pa 電力:直流(DC)=6.5kW 雰囲気温度:150℃
[TiN film sputtering conditions] Discharge gas: Argon (Ar) = 75 sccm, Nitrogen (N 2 ) =
75 sccm Container pressure: 0.6 Pa Electric power: Direct current (DC) = 6.5 kW Ambient temperature: 150 ° C.

【0048】このようにコンタクトホール33内にチタ
ン膜41および窒化チタン膜42を連続的に形成した
後、図4(b)に示したように第1回目の熱処理(アニ
ール)を施す。この熱処理はアルゴン雰囲気(Ar=50
00sccm)中において温度650℃で30sec 間行
う。このような第1回目の熱処理を施すことによりチタ
ン膜41とシリコン基板31との接触面においてシリサ
イド反応が起こり、コンタクトホール33の底部におい
てシリサイド膜(TiSi2 膜) 43が形成される。このと
きチタン膜41上には、放電ガスの流量比(Ar/N2) を
制御することにより、酸素含有量の少ない窒化チタン膜
42が形成されているため、熱処理による窒化チタン膜
42からチタン膜41へ拡散し侵入する酸素量は少な
い。従って、コンタクトホール33の底部においてチタ
ンとシリコンとの間のシリサイド反応が円滑に進行し、
良好なシリサイド膜43を形成することができる。
After the titanium film 41 and the titanium nitride film 42 are continuously formed in the contact hole 33 in this manner, the first heat treatment (annealing) is performed as shown in FIG. 4B. This heat treatment is performed in an argon atmosphere (Ar = 50
00 sccm) at a temperature of 650 ° C. for 30 seconds. By performing such a first heat treatment, a silicide reaction occurs at the contact surface between the titanium film 41 and the silicon substrate 31, and a silicide film (TiSi 2 film) 43 is formed at the bottom of the contact hole 33. At this time, the titanium nitride film 42 having a low oxygen content is formed on the titanium film 41 by controlling the flow rate ratio (Ar / N 2 ) of the discharge gas. The amount of oxygen that diffuses and enters the film 41 is small. Therefore, the silicide reaction between titanium and silicon proceeds smoothly at the bottom of the contact hole 33,
A good silicide film 43 can be formed.

【0049】第1回目の熱処理の後、図4(c)に示し
たように第2回目の熱処理(アニール)を施す。この熱
処理はアンモニア(NH3)雰囲気(NH3 =2000scc
m)中において温度650℃で30sec 間行う。これに
より窒化チタン膜42の表面に更に窒化層(TiN膜) が形
成される。
After the first heat treatment, the second heat treatment (annealing) is performed as shown in FIG. This heat treatment is performed in an ammonia (NH 3 ) atmosphere (NH 3 = 2000 scc
m) at a temperature of 650 ° C for 30 seconds. As a result, a nitride layer (TiN film) is further formed on the surface of the titanium nitride film 42.

【0050】第2回目の熱処理の後、図4(d)に示し
たように、例えばCVD法によりコンタクトホール33
内を埋め込むように金属膜例えばタングステン膜(W
膜)44を形成する。
After the second heat treatment, as shown in FIG. 4D, the contact hole 33 is formed by, for example, the CVD method.
A metal film such as a tungsten film (W
A film) 44 is formed.

【0051】本実施の形態においては、チタン膜41お
よび窒化チタン膜42を連続的に形成した後、雰囲気を
変えた2回の熱処理を行うようにしたので、シリサイド
反応がより円滑に進行し、より良好なシリサイド膜43
を得ることができる。
In this embodiment, since the titanium film 41 and the titanium nitride film 42 are continuously formed, the heat treatment is performed twice under different atmospheres, so that the silicide reaction proceeds more smoothly, Better silicide film 43
Can be obtained.

【0052】〔第3の実施の形態〕次に、本発明の第3
の実施の形態について説明する。本実施の形態では、図
1に示したサリサイド構造のものについて,第1の金属
膜としてのチタン膜および第2の金属膜としての窒化チ
タン膜の形成にそれぞれプラズマCVD(Plasma Chemi
cal Vapor Deposition: プラズマ化学的気相成長 )法を
適用するものである。なお、構造上は第1の実施の形態
(図1および図2)と同様であるので、その説明は省略
する。
[Third Embodiment] Next, a third embodiment of the present invention will be described.
An embodiment will be described. In the present embodiment, in the salicide structure shown in FIG. 1, plasma CVD (Plasma Chemi) is used to form a titanium film as a first metal film and a titanium nitride film as a second metal film.
cal Vapor Deposition: The plasma chemical vapor deposition method is applied. Since the structure is the same as that of the first embodiment (FIGS. 1 and 2), the description thereof will be omitted.

【0053】本実施の形態においては、図2で示したチ
タン膜(Ti膜)20および窒化チタン膜(TiN 膜)21
の連続成膜をそれぞれ下記の条件のプラズマCVD法に
より行う。
In the present embodiment, the titanium film (Ti film) 20 and the titanium nitride film (TiN film) 21 shown in FIG.
The continuous film formation is performed by the plasma CVD method under the following conditions.

【0054】〔Ti膜のプラズマCVD条件] 反応ガス:四塩化チタン(TiCl4)/ 水素(H2)/ アルゴン
(Ar) 容器内圧力:0.2Pa 電力:3.0kW 雰囲気温度:420℃ 膜厚:30nm 〔TiN 膜のプラズマCVD条件] 反応ガス:四塩化チタン(TiCl4)/ 窒素(N2) /水素(H2)
/ アルゴン(Ar) 容器内圧力:0.1Pa 電力:3.0kW 雰囲気温度:420℃ 膜厚:70nm
[Plasma CVD condition of Ti film] Reaction gas: titanium tetrachloride (TiCl 4 ) / hydrogen (H 2 ) / argon (Ar) Container pressure: 0.2 Pa Power: 3.0 kW Ambient temperature: 420 ° C. Film Thickness: 30 nm [Plasma CVD condition of TiN film] Reaction gas: titanium tetrachloride (TiCl 4 ) / nitrogen (N 2 ) / hydrogen (H 2 ).
/ Argon (Ar) Pressure inside container: 0.1 Pa Electric power: 3.0 kW Ambient temperature: 420 ° C Film thickness: 70 nm

【0055】このような条件により成膜されるチタン膜
および窒化チタン膜は、実験の結果、それぞれ一般的な
スパッタ法により得られた膜よりも酸素含有量が少なく
なる。従って、成膜後の熱処理によって円滑にシリサイ
ド反応が進行し、良好なシリサイド膜を得ることができ
る。
As a result of experiments, the titanium film and the titanium nitride film formed under such conditions each have a smaller oxygen content than the films obtained by the general sputtering method. Therefore, the silicide reaction proceeds smoothly by the heat treatment after the film formation, and a good silicide film can be obtained.

【0056】〔第4の実施の形態〕次に、本発明の第4
の実施の形態について説明する。第1の実施の形態で
は、放電ガスの流量比(Ar/N2)を制御したスパッタ法に
より酸素含有量の少ない窒化チタン膜を成膜するように
したが、本実施の形態では、放電ガスの総流量を制御す
ることにより酸素含有量の少ない窒化チタン膜を成膜す
るものである。本実施の形態においても構造上は第1の
実施の形態と同様であるので、その説明は省略する。
[Fourth Embodiment] Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
An embodiment will be described. In the first embodiment, the titanium nitride film having a low oxygen content is formed by the sputtering method in which the flow rate ratio (Ar / N 2 ) of the discharge gas is controlled. However, in the present embodiment, the discharge gas is formed. The titanium nitride film having a low oxygen content is formed by controlling the total flow rate of. Since the structure of this embodiment is similar to that of the first embodiment, the description thereof is omitted.

【0057】本実施の形態においては、第1の実施の形
態と同様にチタン膜(Ti膜)を形成した後、窒化チタン
膜(TiN 膜)を下記の条件の指向性スパッタ装置により
連続的に形成するものである。
In this embodiment, after the titanium film (Ti film) is formed as in the first embodiment, the titanium nitride film (TiN film) is continuously formed by the directional sputtering apparatus under the following conditions. To form.

【0058】〔TiN 膜の指向性スパッタ条件] 放電ガス:アルゴン(Ar) =15sccm, 窒素(N2)=
55sccm 電力:直流(DC)=12kW 雰囲気温度:200℃ 膜厚:50nm
[Directional Sputtering Conditions of TiN Film] Discharge gas: Argon (Ar) = 15 sccm, Nitrogen (N 2 ) =
55 sccm Power: Direct current (DC) = 12 kW Ambient temperature: 200 ° C. Film thickness: 50 nm

【0059】本実施の形態では、特に、放電ガスの総流
量をAr+N2=15+55=70sccm以下とすること
により、スパッタ装置の容器内圧力は2.0mTorr
以下となり、この圧力のもとで成膜した窒化チタン膜
は、4.0at%以下の酸素含有量の少ない膜となる。
従って、成膜後の熱処理によって円滑にシリサイド反応
が進行し、良好なシリサイド膜を得ることができる。
In the present embodiment, in particular, by setting the total flow rate of the discharge gas to be Ar + N 2 = 15 + 55 = 70 sccm or less, the pressure inside the container of the sputtering apparatus is 2.0 mTorr.
Below, the titanium nitride film formed under this pressure has a low oxygen content of 4.0 at% or less.
Therefore, the silicide reaction proceeds smoothly by the heat treatment after the film formation, and a good silicide film can be obtained.

【0060】以上、種々の実施の形態を挙げて本発明を
説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるもの
ではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形
態で示したスパッタ等の条件(温度,ガス流量,ガス流
量比等)は一例であり、適宜の値に設定することができ
る。要は、後工程の熱処理工程において チタン等の第
1の金属膜とシリコン基板との間のシリサイド反応が良
好に行われる程度に酸素含有量の少ない第2の金属膜を
成膜できる条件であればよい。
Although the present invention has been described with reference to various embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made. For example, the conditions such as sputtering (temperature, gas flow rate, gas flow rate ratio, etc.) shown in the above embodiment are examples, and can be set to appropriate values. The point is that the second metal film having a low oxygen content must be formed to such an extent that the silicide reaction between the first metal film such as titanium and the silicon substrate is favorably performed in the subsequent heat treatment process. Good.

【0061】[0061]

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る半導体
装置の製造方法によれば、シリコン材料により形成され
た半導体基板の表面に第1の金属膜を形成した後、その
上に第1の金属膜中への不純物の混入を抑制する機能を
有する第2の金属膜を連続的に形成するようにしたの
で、後工程で熱処理を施したときに第1の金属膜への不
純物の混入が抑制され、半導体基板(シリコン基板)と
第1の金属膜との間で円滑なシリサイド反応が進行し、
良好なシリサイド膜を成膜させることができる。従っ
て、接続孔等における低抵抗構造を実現でき、電気的接
続が良好になり、よって接続孔等の周辺の微細化を有利
にすることができると共にデバイスの信頼性および性能
を向上させることができるという効果を奏する。
As described above, according to the method of manufacturing the semiconductor device of the present invention, after the first metal film is formed on the surface of the semiconductor substrate formed of the silicon material, the first metal film is formed on the first metal film. Since the second metal film, which has a function of suppressing the entry of impurities into the metal film, is formed continuously, it is possible to prevent the entry of impurities into the first metal film when heat treatment is performed in a later step. It is suppressed, and a smooth silicide reaction proceeds between the semiconductor substrate (silicon substrate) and the first metal film,
A good silicide film can be formed. Therefore, it is possible to realize a low resistance structure in the connection hole and the like, and to improve the electrical connection, which can advantageously miniaturize the periphery of the connection hole and the like, and improve the reliability and performance of the device. Has the effect.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態に係るNチャネル型
MOSトランジスタの断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of an N-channel MOS transistor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のトランジスタの製造工程をシリサイド膜
の形成プロセスを中心に説明するための断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing process of the transistor of FIG. 1 focusing on the process of forming a silicide film.

【図3】本発明の第2の実施の形態に係る接続孔へのシ
リサイド膜形成工程を説明するための断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a step of forming a silicide film in a contact hole according to the second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施の形態の変形例を説明する
ための断面図である。
FIG. 4 is a sectional view for explaining a modified example of the second embodiment of the present invention.

【図5】従来のシリサイド膜形成工程を説明するための
断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a conventional silicide film forming step.

【図6】従来の他のシリサイド膜形成工程を説明するた
めの断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining another conventional silicide film forming step.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…半導体基板(シリコン基板)、13…ソース領
域、14…ドレイン領域、16…ゲート電極、19…シ
リサイド膜(TiSi2 膜) 、20,34,41…チタン膜
(Ti膜) (第1の金属膜)、21,35,42…窒化チ
タン膜(TiN 膜)(第2の金属膜)
11 ... Semiconductor substrate (silicon substrate), 13 ... Source region, 14 ... Drain region, 16 ... Gate electrode, 19 ... Silicide film (TiSi 2 film), 20, 34, 41 ... Titanium film (Ti film) (first Metal film) 21, 35, 42 ... Titanium nitride film (TiN film) (second metal film)

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコン材料により形成された半導体基
板の表面に前記半導体基板に対して電気的に接続される
第1の金属膜を形成する工程と、 第1の金属膜を形成した後、その上に前記第1の金属膜
中への不純物の混入を抑制する機能を有する第2の金属
膜を連続的に形成する工程と、 第2の金属膜を形成した後、熱処理を施すことにより前
記半導体基板と前記第1の金属膜との間にシリサイド膜
を形成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。
1. A step of forming a first metal film electrically connected to the semiconductor substrate on a surface of the semiconductor substrate formed of a silicon material, and the step of forming the first metal film and then forming the first metal film. A step of continuously forming a second metal film having a function of suppressing the entry of impurities into the first metal film, and a step of heat-treating the second metal film, And a step of forming a silicide film between the semiconductor substrate and the first metal film.
【請求項2】 前記第2の金属膜として酸素含有量の少
ない膜を用いることを特徴とする請求項1記載の半導体
装置の製造方法。
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a film having a low oxygen content is used as the second metal film.
【請求項3】 酸素含有量の少ない膜の酸素含有量が9
at%未満であることを特徴とする請求項2記載の半導
体装置の製造方法。
3. A film having a low oxygen content has an oxygen content of 9
3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the content is less than at%.
【請求項4】 酸素含有量の少ない膜の酸素含有量が4
at%以下であることを特徴とする請求項3記載の半導
体装置の製造方法。
4. A film having a low oxygen content has an oxygen content of 4
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the content is at% or less.
【請求項5】 前記第1の金属膜がチタン膜であり、か
つ酸素含有量の少ない第2の金属膜が窒化チタン膜であ
ることを特徴とする請求項4記載の半導体装置の製造方
法。
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the first metal film is a titanium film, and the second metal film having a low oxygen content is a titanium nitride film.
【請求項6】 前記窒化チタン膜を放電ガスとしてアル
ゴン(Ar)および窒素(N2) を用いたスパッタ法により
成膜させると共に、前記ガスの流量比(Ar/N2 )を制御
することにより、前記窒化チタン膜中の酸素含有量を少
なくすることを特徴とする請求項5記載の半導体装置の
製造方法。
6. The titanium nitride film is formed by a sputtering method using argon (Ar) and nitrogen (N 2 ) as a discharge gas, and the flow rate ratio (Ar / N 2 ) of the gas is controlled. 6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the oxygen content in the titanium nitride film is reduced.
【請求項7】 前記窒化チタン膜をプラズマCVD(化
学的気相成長)法を用いて成膜することにより、前記窒
化チタン膜中の酸素含有量を4at%以下とすることを
特徴とする請求項5記載の半導体装置の製造方法。
7. The oxygen content in the titanium nitride film is set to 4 at% or less by forming the titanium nitride film using a plasma CVD (chemical vapor deposition) method. Item 6. A method of manufacturing a semiconductor device according to item 5.
【請求項8】 前記窒化チタン膜を2.0mTorr以
下の圧力条件によるスパッタ法を用いて成膜することに
より、前記窒化チタン膜中の酸素含有量を4at%以下
とすることを特徴とする請求項5記載の半導体装置の製
造方法。
8. The oxygen content in the titanium nitride film is set to 4 at% or less by forming the titanium nitride film by a sputtering method under a pressure condition of 2.0 mTorr or less. Item 6. A method of manufacturing a semiconductor device according to item 5.
JP6753496A 1996-02-29 1996-02-29 Manufacture of semiconductor device Pending JPH09237769A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6753496A JPH09237769A (en) 1996-02-29 1996-02-29 Manufacture of semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6753496A JPH09237769A (en) 1996-02-29 1996-02-29 Manufacture of semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09237769A true JPH09237769A (en) 1997-09-09

Family

ID=13347751

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6753496A Pending JPH09237769A (en) 1996-02-29 1996-02-29 Manufacture of semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09237769A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100881502B1 (en) * 2006-12-27 2009-02-05 동부일렉트로닉스 주식회사 Method for forming salicide by using capping layer with double layer structure

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100881502B1 (en) * 2006-12-27 2009-02-05 동부일렉트로닉스 주식회사 Method for forming salicide by using capping layer with double layer structure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6770571B2 (en) Barrier in gate stack for improved gate dielectric integrity
KR100530401B1 (en) Semiconductor device having a low-resistance gate electrode
JP2978748B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US5877074A (en) Method for improving the electrical property of gate in polycide structure
US20030207556A1 (en) Forming a conductive structure in a semiconductor device
US20050130380A1 (en) Semiconductor device structures including metal silicide interconnects and dielectric layers at substantially the same fabrication level
JPH04211122A (en) Integrated circuit device and manufacture thereof
KR100220253B1 (en) Method of manufacturing mosfet
JPH11233451A (en) Cvd based process for manufacturing polymetal gate electrode with stable low resistance
JPH09153616A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
US6121139A (en) Ti-rich TiN insertion layer for suppression of bridging during a salicide procedure
US6146742A (en) Barrier/glue layer on polysilicon layer
JP3252397B2 (en) Wiring formation method
US20020009871A1 (en) Method for fabricating local interconnect structure for integrated circuit devices, source structures
JP3208599B2 (en) Connection hole filling method
US6087259A (en) Method for forming bit lines of semiconductor devices
JPH10335640A (en) Semiconductor device and its manufacture
US6599820B1 (en) Method of producing a semiconductor device
US6432801B1 (en) Gate electrode in a semiconductor device and method for forming thereof
JPH0661359A (en) Semiconductor device wiring connection and forming method thereof
JP2000183349A (en) Manufacture of silicon fet
JPH09237769A (en) Manufacture of semiconductor device
JP3185235B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3095452B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US5534453A (en) Method of manufacturing titanium silicide containing semiconductors

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040513

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040519

A02 Decision of refusal

Effective date: 20040921

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02