JPH0964044A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPH0964044A
JPH0964044A JP23897295A JP23897295A JPH0964044A JP H0964044 A JPH0964044 A JP H0964044A JP 23897295 A JP23897295 A JP 23897295A JP 23897295 A JP23897295 A JP 23897295A JP H0964044 A JPH0964044 A JP H0964044A
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JP
Japan
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film
layer
wiring
barrier
barrier metal
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Application number
JP23897295A
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Japanese (ja)
Inventor
Tadashi Iijima
匡 飯島
Kyoichi Suguro
恭一 須黒
Yoshiaki Shimooka
義明 下岡
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the barrier properties of a barrier metal layer and to improve the element characteristics and the reliability of interconnections. SOLUTION: In a semiconductor device formed with wiring on a semiconductor substrate via barrier metal, a groove 33 is formed on the surface of the substrate 31, W-Si-N amorphous alloy layer 34 containing W fine crystal therein is formed on the bottom and side of the groove 33, and a Cu film 35 is embedded to be formed as wiring in the groove 33 via the layer 34.

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、半導体装置に係わ
り、特に電極や配線におけるバリアメタル層の改良をは
かった半導体装置及びそ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, and more particularly to a semiconductor device having an improved barrier metal layer in electrodes and wirings and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、配線層と別の配線層若しくは素子
を電気的にコンタクトする部分には、バリアメタルと呼
ばれる層を挟んでコンタクトする方法が採られてきてい
る。これは、配線層同士若しくは素子と配線層と間の反
応,拡散を防ぎ、良好で信頼性の高いコンタクトを得る
ことを目的としている。また、このバリアメタル層は、
コンタクト部分に限らず、絶縁膜の上に配線や電極を形
成する際にも用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a method has been adopted in which a layer called a barrier metal is sandwiched between a wiring layer and a portion electrically contacting another wiring layer or element. This is intended to prevent the reaction and diffusion between the wiring layers or between the element and the wiring layer and to obtain a good and highly reliable contact. Also, this barrier metal layer is
It is used not only in the contact portion but also in forming wirings and electrodes on the insulating film.

【0003】現在、バリアメタルの材料として、TiN
やTiW等が用いられている。これらの材料はスパッタ
リング法等で成膜され、作成された膜は多結晶体であ
り、かつ下地膜と垂直に結晶粒界が存在する柱状晶であ
る。従って、拡散を防止したい方向に、拡散を生じやす
い結晶粒界が存在し、バリア性を確保するためには不向
きな構造となっている。
Currently, TiN is used as a barrier metal material.
And TiW are used. These materials are formed by a sputtering method or the like, and the formed film is a polycrystal and is a columnar crystal in which crystal grain boundaries exist perpendicular to the base film. Therefore, there is a crystal grain boundary in which diffusion is likely to occur in the direction in which diffusion is desired to be prevented, and the structure is unsuitable for ensuring barrier properties.

【0004】また、素子の高性能化のために配線層の低
抵抗化が望まれている。そのために今後のバリアメタル
層は、一層の薄膜化により低抵抗化を実現しなければな
らない。薄膜化したバリアメタル層のバリア性は、厚膜
のものよりも劣化する。従って、現在用いられているバ
リアメタル層の形成方法では、バリア性が不十分になる
と予想される。さらに、完全なバリア性を得るために
は、単結晶体の薄膜を用いる必要がある。しかしなが
ら、全く欠陥のない単結晶体の薄膜を作成することは、
非常に難しく現在の技術では実現不可能である。
Further, in order to improve the performance of the device, it is desired to reduce the resistance of the wiring layer. Therefore, the barrier metal layer in the future must realize a low resistance by further thinning. The barrier property of the thinned barrier metal layer is worse than that of the thick film. Therefore, it is expected that the barrier properties will be insufficient with the currently used barrier metal layer forming methods. Furthermore, in order to obtain a perfect barrier property, it is necessary to use a single crystal thin film. However, making a single crystal thin film without any defects is
Very difficult and impossible to achieve with current technology.

【0005】また、従来のゲート電極には多結晶シリコ
ンが用いられているが、多結晶シリコンは電気的抵抗が
高いために素子の寄生抵抗を増大させ、素子特性の劣化
を招いていた。そのため、抵抗の低い材料として、金属
又はシリサイドを用いようと試みている。しかしなが
ら、金属膜をゲート絶縁膜上に成膜する場合、通常のス
パッタリング等の成膜では多結晶体となるために、結晶
面が単一ではなく、それぞれの結晶面により仕事関数に
差が生じる。このため、ゲート絶縁膜下の半導体に及ぼ
す仕事関数差が一定でなくなり、しきい値電圧が安定せ
ず素子として使用できない。
Polycrystalline silicon is used for the conventional gate electrode. However, since the polycrystalline silicon has a high electric resistance, the parasitic resistance of the element is increased, and the element characteristics are deteriorated. Therefore, we are trying to use metal or silicide as a material having low resistance. However, when a metal film is formed on the gate insulating film, a polycrystalline surface is formed by ordinary film formation such as sputtering, so that the crystal planes are not single and the work functions differ depending on the crystal planes. . Therefore, the work function difference exerted on the semiconductor under the gate insulating film is not constant, the threshold voltage is not stable, and it cannot be used as an element.

【0006】また、従来のバリアメタルの製造方法で
は、アスペクト比の高いコンタクトや溝等への成膜で
は、ステップカバレージが悪く底部や側面での膜厚が薄
膜化し、バリアメタルの性能が劣化するという問題があ
った。
Further, in the conventional method of manufacturing a barrier metal, when a film is formed on a contact or a groove having a high aspect ratio, the step coverage is poor and the film thickness at the bottom and the side is thinned to deteriorate the performance of the barrier metal. There was a problem.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】このように従来の半導
体装置においては、電極や配線に用いるバリアメタル層
のバリア性が十分とは言えず、これが素子特性の劣化や
配線の信頼性低下等を招く要因となっていた。また、ゲ
ート絶縁膜上の金属電極の仕事関数の制御ができないた
めに、金属膜をゲート電極として使用することが難しい
という問題があった。
As described above, in the conventional semiconductor device, the barrier property of the barrier metal layer used for the electrodes and the wiring cannot be said to be sufficient, which causes the deterioration of the element characteristics and the reliability of the wiring. It was a factor to invite. Further, there is a problem that it is difficult to use the metal film as the gate electrode because the work function of the metal electrode on the gate insulating film cannot be controlled.

【0008】また、アスペクト比の高いコンタクトや溝
等へバリアメタルを形成する場合、スパッタリング等の
成膜法ではステップカバレージが悪いため、底部や側面
での膜厚が薄膜化しバリアメタルの性能が劣化するとい
う問題があった。
Further, when a barrier metal is formed on a contact or a groove having a high aspect ratio, a film forming method such as sputtering has a poor step coverage, so that the film thickness at the bottom and side surfaces becomes thin and the performance of the barrier metal deteriorates. There was a problem of doing.

【0009】本発明は、上記事情を考慮して成されたも
ので、その目的とするところは、バリアメタル層のバリ
ア性を向上させることができ、素子特性の向上や配線の
信頼性向上等をはかり得る半導体装置及びその製造方法
を提供することにある。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances. An object of the present invention is to improve the barrier property of a barrier metal layer, to improve device characteristics and wiring reliability. It is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same that can be manufactured.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(概要)上記課題を解決するために本発明は、次のよう
な構成を採用している。
(Summary) In order to solve the above problems, the present invention employs the following configuration.

【0011】即ち本発明は、半導体基板上にバリア層を
介して電極又は配線を形成した半導体装置において、電
極又は配線層の少なくとも底面にW−Si−Nのアモル
ファス状の合金層を形成してなり、この合金層の内部に
該合金膜厚よりも径の小さい微結晶を含んだ構造を持つ
ことを特徴とする。
That is, according to the present invention, in a semiconductor device in which electrodes or wirings are formed on a semiconductor substrate via a barrier layer, an amorphous W-Si-N alloy layer is formed on at least the bottom surface of the electrodes or wiring layers. It is characterized by having a structure containing fine crystals having a diameter smaller than the alloy film thickness inside the alloy layer.

【0012】また本発明は、上記構成の半導体装置の製
造方法において、半導体基板上の電極又は配線層を形成
すべき部分に、内部に微結晶を含んだW−Si−Nのア
モルファス状の合金層を形成する工程と、前記合金層の
上に電極又は配線層となる導電膜を形成する工程とを含
むことを特徴とする。
According to the present invention, in the method for manufacturing a semiconductor device having the above structure, an amorphous W-Si-N alloy containing microcrystals therein is formed in a portion where an electrode or a wiring layer on a semiconductor substrate is to be formed. The method is characterized by including a step of forming a layer and a step of forming a conductive film to be an electrode or a wiring layer on the alloy layer.

【0013】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は、次のものがあげられる。 (1) 微結晶を構成する元素は、Wであること。 (2) 微結晶を構成する元素は、Wの窒化物であること。 (3) 微結晶の径は、2nm以下であること。 (4) W−Si−Nのアモルファス状合金層を、CVD
(化学的気相成長)法により形成すること。 (5) CVD法におけるソースガスに、Wの原料ガスとし
てWのハロゲン化合物、例えばWF6 、Siの原料とし
てシラン系化合物、例えばSiH4 或いはSiH2 Cl
2 等の無機シラン化合物やテトラメチルシランやテトラ
エトキシシラン等の有機シラン化合物のガス、窒化剤と
してN2 或いはNH3 を少なくとも使用すること。 (6) CVD法を反応律速条件下で行うこと。 (7) W−Si−Nのアモルファス状合金層をCVD法で
形成し、これをスパッタリングターゲットとして用いる
こと。 (8) アモルファス状合金層の組成比がWSix y で、
yは0より大で(1+x)と同等かそれより小さいこ
と。 (作用)本発明によれば、図1(a)に断面図を、図1
(b)に平面図を示すように、アモルファス状の構造の
内部にその膜厚以下のWの微結晶を含んだ構造を持つW
−Si−Nのアモルファス状合金層を用いることによ
り、TiNを用いたような粒界拡散による拡散がなく、
バリア性の向上をはかることができる。さらに、ゲート
絶縁膜上に上記構造の合金層を形成することにより、仕
事関数を単一に制御することができ、素子の信頼性,性
能を向上させることができる。
The preferred embodiments of the present invention are as follows. (1) The element that constitutes the microcrystal is W. (2) The element that constitutes the microcrystal is a nitride of W. (3) The diameter of the microcrystals should be 2 nm or less. (4) CVD the W-Si-N amorphous alloy layer
(Chemical vapor deposition) method. (5) As a source gas in the CVD method, a halogen compound of W as a raw material gas of W, for example, WF 6 , and a silane-based compound as a raw material of Si, for example, SiH 4 or SiH 2 Cl
At least N 2 or NH 3 should be used as a gas of an inorganic silane compound such as 2 or an organic silane compound such as tetramethylsilane or tetraethoxysilane, or a nitriding agent. (6) Perform the CVD method under the reaction-controlled condition. (7) Forming a W-Si-N amorphous alloy layer by a CVD method and using it as a sputtering target. (8) The composition ratio of the amorphous alloy layer is WSi x N y ,
y must be greater than 0 and less than or equal to (1 + x). (Operation) According to the present invention, a sectional view is shown in FIG.
As shown in the plan view in (b), W having a structure in which an amorphous structure contains microcrystals of W having a film thickness equal to or less than the film thickness
By using the -Si-N amorphous alloy layer, there is no diffusion due to grain boundary diffusion as in the case of using TiN,
The barrier property can be improved. Furthermore, by forming the alloy layer having the above structure on the gate insulating film, the work function can be controlled to be single, and the reliability and performance of the device can be improved.

【0014】また、本発明によれば、W−Si−N合金
層の成膜にCVD法を用いることにより、アスペクト比
の高いコンタクトや溝部へのバリアメタルのステップカ
バレージが向上し、バリア性の向上をはかることができ
る。
Further, according to the present invention, by using the CVD method for forming the W--Si--N alloy layer, the step coverage of the barrier metal to the contact or groove having a high aspect ratio is improved, and the barrier property is improved. You can improve.

【0015】また、上記CVD法においてはW−Si−
N合金層の成長が供給律速ではなく反応律速条件下で行
われることが望ましいが、これは次のような理由によ
る。CVD法における膜の成長速度と成長温度との関係
は、図8に示すように、ある特定の温度までは膜の成長
温度と成長速度が比例関係にあり、その特定の温度を越
えると成長速度は一定となる。図8で一定の勾配を有す
る領域、即ち膜の成長速度と成長温度が比例する領域に
相当する反応条件を、反応律速条件と称する。反応律速
条件下では、原料の分解速度が遅いために原料は、基板
表面に到達した後も熱分解反応を生じる前に十分な距離
を拡散する。従って、原料が到達しがたい部分にも均一
に膜が堆積する結果、膜厚は均一となり、段差を有する
基板上でのステップカバレージも良好となる。
In the above CVD method, W-Si-
Although it is desirable that the growth of the N alloy layer is performed under the reaction rate-controlled condition rather than the supply rate-controlled, this is for the following reason. As shown in FIG. 8, the relationship between the growth rate and the growth temperature of the film in the CVD method is such that the growth temperature and the growth rate of the film are in a proportional relationship up to a certain temperature. Is constant. A reaction condition corresponding to a region having a constant gradient in FIG. 8, that is, a region where the film growth rate and the growth temperature are proportional to each other is referred to as a reaction rate-determining condition. Since the decomposition rate of the raw material is slow under the reaction rate-determining condition, the raw material diffuses a sufficient distance even after reaching the substrate surface and before the thermal decomposition reaction occurs. Therefore, as a result of uniformly depositing the film even on the portion where the raw material is hard to reach, the film thickness becomes uniform, and the step coverage on the substrate having the steps becomes good.

【0016】また、本発明によれば、CVD法によるW
−Si−N合金層の成膜を利用してW−Si−Nの合金
ターゲットを製造することができ、これを用いてスパッ
タリング法でW−Si−N合金層を成膜することも可能
である。
Further, according to the present invention, W by the CVD method is used.
A W-Si-N alloy target can be manufactured by utilizing the formation of a -Si-N alloy layer, and a W-Si-N alloy layer can also be formed by a sputtering method using this. is there.

【0017】ここで、従来のW−Si−N合金ターゲッ
トの製造方法では、WとSi3 4結晶を均一に分散さ
せて焼結させることは、WとSi3 4 の融点の違いに
より非常に難しく実現不可能であった。また、WNx
Siの混合を行おうとした場合においても、WNx がS
iの融点付近では自ら分解し、WとNに分離してしまう
という問題があった。しかし、本発明のようにCVD法
を用いることにより、W−Si−N合金ターゲットを簡
易に製造することが可能となるのである。
In the conventional W-Si-N alloy target manufacturing method, the fact that W and Si 3 N 4 crystals are uniformly dispersed and sintered is due to the difference in the melting points of W and Si 3 N 4. It was very difficult and impossible to achieve. Even when WN x and Si are mixed, WN x is S
There is a problem in that it decomposes itself near the melting point of i and separates into W and N. However, by using the CVD method as in the present invention, a W-Si-N alloy target can be easily manufactured.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照して説明する。 (第1の実施形態)図4は、本発明の第1の実施形態に
係わる半導体装置を説明するためのもので、埋め込み配
線形成工程を示す断面図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 4 is a cross-sectional view showing a step of forming a buried wiring for explaining a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【0019】まず、図4(a)に示すように、半導体基
板31上にCVD法等により絶縁膜としてSiO2 膜3
2を堆積し、このSiO2 膜32の表面にRIE等によ
り溝33を形成する。ここでは、絶縁膜としてSiO2
膜を用いたが、この代わりに例えばポリイミドや、フッ
素添加のSiO2 等を用いてもよい。また、溝33の表
面は、CDE,研磨等の方法により平滑化を行うことが
望ましい。この場合、平滑度としては、平均粗さが1n
m以下であることが望ましい。
First, as shown in FIG. 4A, a SiO 2 film 3 as an insulating film is formed on the semiconductor substrate 31 by the CVD method or the like.
2 is deposited, and a groove 33 is formed on the surface of the SiO 2 film 32 by RIE or the like. Here, SiO 2 is used as the insulating film.
Although a film is used, instead of this, for example, polyimide or fluorine-added SiO 2 may be used. The surface of the groove 33 is preferably smoothed by a method such as CDE or polishing. In this case, as the smoothness, the average roughness is 1n.
It is preferably m or less.

【0020】次いで、図4(b)に示すように、拡散バ
リア膜及び密着層として、WとSiとNの三元化合物で
あるW−Si−N膜(合金層)34を20nm形成す
る。ここでは、合金層34における高融点金属としてW
を用いているが、その他の高融点金属(Ti,Zr,H
f,V,Nb,Ta,Cr,Mo等)を用いても何等問
題はない。
Next, as shown in FIG. 4B, a W-Si-N film (alloy layer) 34, which is a ternary compound of W, Si, and N, is formed to a thickness of 20 nm as a diffusion barrier film and an adhesion layer. Here, the refractory metal in the alloy layer 34 is W
However, other refractory metals (Ti, Zr, H
f, V, Nb, Ta, Cr, Mo, etc.) does not cause any problem.

【0021】W−Si−N膜34の形成方法としては、
DCマグネトロンスパッタ装置を用い、Wシリサイド
(例えば、WSi0.6 )のターゲットを使用し、アルゴ
ンとNの流量をそれぞれ30と10sccmで、圧力0.3
Paで、パワー0.5kW程度で化成スパッタすること
により行った。スパッタされた膜は、TEM(透過電子
線顕微鏡)と電子線回折像により分析した。その結果
を、図2及び図3に示す。
As a method of forming the W-Si-N film 34,
Using a DC magnetron sputtering apparatus, using a W silicide (eg, WSi 0.6 ) target, the flow rates of argon and N are 30 and 10 sccm, respectively, and the pressure is 0.3.
It was performed by chemical conversion sputtering with a power of about 0.5 kW at Pa. The sputtered film was analyzed by TEM (transmission electron microscope) and electron diffraction image. The results are shown in FIGS. 2 and 3.

【0022】図2に示すTEM写真からは、W−Si−
N膜34がアモルファス状の結晶粒界の無い膜構造であ
ることが分る。図3に示す電子線回折像写真からは、ブ
ロードなWの回折リングが見られ、結晶状態の不完全な
Wの微結晶が存在していることが分る。また、その半値
幅から、約13オングストローム程度のWの微結晶が存
在する構造を持つことが分る。
From the TEM photograph shown in FIG. 2, W-Si-
It can be seen that the N film 34 has an amorphous film structure without crystal grain boundaries. From the electron diffraction image photograph shown in FIG. 3, a broad W diffraction ring can be seen, and it can be seen that fine W incomplete crystallites are present. Further, it can be seen from the half-width that it has a structure in which W crystallites of about 13 Å are present.

【0023】このような構造を持つことにより、結晶粒
界が膜中を横断するようには存在しないためにバリア性
が良好に保たれ、Wの微結晶が存在することにより低抵
抗化が図られるため、バリア性,電気的抵抗に非常に優
れた、バリアメタルが形成される。この膜の膜質は、下
記の(表1)の通りであった。
With such a structure, the grain boundary does not exist so as to cross the inside of the film, so that the barrier property is kept good, and the presence of W fine crystals reduces the resistance. Therefore, a barrier metal having excellent barrier properties and electrical resistance is formed. The film quality of this film was as shown in Table 1 below.

【0024】(表1) 組成比:WSi0.6 1.0 結晶性:非晶質の中に微結晶が存在している。(Table 1) Composition ratio: WSi 0.6 N 1.0 Crystallinity: Fine crystals exist in the amorphous material.

【0025】膜応力:0.5GPa(引っ張り) 比抵抗:0.45mΩcm 密着性:良好 バリア性:良好 耐酸性:弗酸に難溶で、H2 2 には酸化される。Film stress: 0.5 GPa (tensile) Specific resistance: 0.45 mΩcm Adhesion: Good Barrier property: Good Acid resistance: Slightly soluble in hydrofluoric acid, oxidized by H 2 O 2 .

【0026】ここでは、Wの微結晶が確認されたが、そ
の他の高融点金属を用いた場合も同様に、その高融点金
属の微結晶が存在する構造を持つ。但し、合金層34に
おける高融点金属としてWを用いた場合はWの微結晶で
あったが、その他の高融点金属(M)の場合には、窒化
物(Mx N等)又は珪化物(Mx Si等)の微結晶が同
時に存在していることも考えられる。Wの場合も、その
窒化物又は珪化物の微結晶が同時に存在している可能性
がある。従って、その内の少なくとも1つの微結晶が存
在していれば問題は無い。
Although fine crystals of W have been confirmed here, when other refractory metals are used, the fine crystals of the high melting point metal have the same structure. However, when W was used as the refractory metal in the alloy layer 34, it was fine crystals of W, but in the case of other refractory metals (M), it was nitride (M x N etc.) or silicide ( It is also possible that microcrystals (M x Si, etc.) are present at the same time. Also in the case of W, there is a possibility that microcrystals of the nitride or the silicide are present at the same time. Therefore, there is no problem as long as at least one of the fine crystals is present.

【0027】このW微結晶は、高温のアニール(750
℃)によっても結晶成長することはないために、膜中を
横断するような結晶粒界は存在せず安定な微結晶を形成
し、バリア性が劣化することはない。但し、1000
℃,30分のアニールを行うと結晶化が進行しバリア性
が劣化するため、1000℃,30分以下の条件で使用
する必要がある。実際の半導体装置の配線形成工程で
は、このような高温のプロセスは使用しないので、特に
問題は無い。
This W microcrystal is annealed at a high temperature (750
Since crystal growth does not occur even at (° C.), there are no crystal grain boundaries that traverse the film, stable microcrystals are formed, and the barrier property does not deteriorate. However, 1000
When annealing is performed at 30 ° C. for 30 minutes, crystallization progresses and the barrier property deteriorates. Therefore, it is necessary to use under conditions of 1000 ° C. for 30 minutes or less. Since no such high temperature process is used in the actual wiring formation process of the semiconductor device, there is no particular problem.

【0028】本実施形態では、W−Si−N膜34の成
膜にDCマグネトロンスパッタリング法を使用したが、
その他の方法,条件でもこの構造が得られれば良く、例
えばスパッタリング法関連では、コリメータを用いたス
パッタリング法、WSix y ターゲットを使用する方
法がある。
In this embodiment, the DC magnetron sputtering method is used for forming the W--Si--N film 34.
It suffices that this structure can be obtained by other methods and conditions. For example, regarding the sputtering method, there are a sputtering method using a collimator and a method using a WSi x N y target.

【0029】また、ここで更に密着性を向上させるため
に、Ti等の高融点金属からなる薄膜を予め形成するこ
と等を行っても何等構わない。さらに、一般にアモルフ
ァス状の物質は、ストレスが低く、WとSiとNの三元
化合物も主構造はアモルファス状であるために、結晶性
の膜と比較して膜ストレスが低く(例えば5×108
yn/cm2 )、素子に悪影響を及ぼす可能性が低い。
Further, here, in order to further improve the adhesion, a thin film made of a refractory metal such as Ti may be formed in advance. Further, generally, an amorphous substance has a low stress, and a ternary compound of W, Si, and N also has an amorphous main structure, so that a film stress is lower than that of a crystalline film (for example, 5 × 10 5). 8 d
yn / cm 2 ), which is unlikely to adversely affect the device.

【0030】次いで、図4(c)に示すように、主配線
層となるCu膜35を400nmスパッタリング法等に
より堆積する。このとき、Cu膜35とW−Si−N膜
34とは、大気に曝すこと無しに連続で堆積することに
より、密着性が飛躍的に向上する。この密着性向上は、
次の工程のCuのアニール時に効果が現れる。即ち、C
uとの密着性が良いと、Cuの表面張力によるはじけや
凝集が少なく、溝や孔への埋め込みを良好に行うことが
できる。
Next, as shown in FIG. 4C, a Cu film 35 to be the main wiring layer is deposited by a 400 nm sputtering method or the like. At this time, the Cu film 35 and the W-Si-N film 34 are continuously deposited without being exposed to the air, so that the adhesion is dramatically improved. This improvement in adhesion is
The effect appears when annealing Cu in the next step. That is, C
When the adhesiveness with u is good, the burrs and agglomerations due to the surface tension of Cu are small, and it is possible to satisfactorily fill the grooves and holes.

【0031】次いで、図4(d)に示すように、スパッ
タリング中或いはスパッタリング後に200℃〜700
℃程度のアニールを行うことにより、Cu膜35はリフ
ローし平坦に埋め込まれる。又は、レーザ照射による短
時間のメルトを行って埋め込むことも可能である。その
条件としては、エネルギー密度1.8J/cm2 、照射
時間20ns、基板温度300℃、Ar400Paの圧
力、XeCl(308nm)レーザを用いればよい。
Next, as shown in FIG. 4 (d), during the sputtering or after the sputtering, 200 ° C. to 700 ° C.
The Cu film 35 is reflowed and flattened by performing the annealing at about ° C. Alternatively, it is also possible to perform melting for a short time by laser irradiation to embed it. As the conditions, an energy density of 1.8 J / cm 2 , an irradiation time of 20 ns, a substrate temperature of 300 ° C., a pressure of Ar 400 Pa, and a XeCl (308 nm) laser may be used.

【0032】次いで、図4(e)に示すように、溝以外
の部分のエッチングを行い、Cu膜35からなる埋め込
み配線層を形成する。エッチングは、RIE,イオンミ
リング,CMP,研磨等により行う。これにより、信頼
性の高い埋込み配線が形成される。
Next, as shown in FIG. 4E, the portion other than the groove is etched to form a buried wiring layer made of the Cu film 35. The etching is performed by RIE, ion milling, CMP, polishing or the like. As a result, a highly reliable buried wiring is formed.

【0033】このような配線において、Cu膜35に対
するW−Si−N膜34のバリア性を調べたところ、ジ
ャンクションリークの測定では、コンタクト面積300
μm×80μm、拡散層深さ0.2μmで、600℃,
30分間のフォーミングガス中でのアニール後まで逆バ
イアスでのリーク電流は増大せず、良好なバリア性を示
した。また、Si基板中へのCuの拡散を原子吸光法に
より調べたところ、600℃,30分間のフォーミング
ガス中でのアニール後でも、Cu濃度は検出限界(2×
1010/cm3 )以下であり、良好なバリア性を示して
いることが判っている。
When the barrier property of the W--Si--N film 34 with respect to the Cu film 35 in the wiring as described above was examined, the contact area 300 was measured in the measurement of the junction leak.
μm × 80 μm, diffusion layer depth 0.2 μm, 600 ° C.,
The leakage current in the reverse bias did not increase until after annealing in the forming gas for 30 minutes, and a good barrier property was exhibited. Moreover, when the diffusion of Cu into the Si substrate was examined by an atomic absorption method, the Cu concentration was detected at a detection limit (2 ×) even after annealing in a forming gas at 600 ° C. for 30 minutes.
It is 10 10 / cm 3 ) or less, and it is known that a good barrier property is exhibited.

【0034】また、W−Si−N膜34の膜厚は、5n
mでも上記のバリア性を示す。従ってこの膜は、バリア
メタルとして非常に優れた膜であり、薄膜でも十分なバ
リア性を持ち、さらに連続でスパッタリングしても良好
なバリア性を示すことから、工程の簡略化に対しても有
効である。
The thickness of the W-Si-N film 34 is 5n.
The above-mentioned barrier property is also exhibited by m. Therefore, this film is an extremely excellent film as a barrier metal, has a sufficient barrier property even with a thin film, and exhibits good barrier properties even when continuously sputtered, which is also effective for simplifying the process. Is.

【0035】本実施形態では溝配線を用いたが、これに
限らずバリアメタルとして前記図1に示すようなアモル
ファス状の構造の内部にその膜厚以下の微結晶が存在す
る構造で有れば良く、溝構造でなく平面にCuとその合
金膜を積層した後にパターニングを行う方法を用いても
構わない。さらに、構成する元素として半導体Siを用
いたがその他の半導体でも良く、4族或いは化合物半導
体である3−5族,2−6族,2−4−6族,2−4−
5族,3−4−6族,1−3−6族,2−5−7族半導
体を用いても構わない。また、配線としては、Cuを用
いたが、Al,Ag,Au,W、或いはその合金等他の
物質との組み合わせでもかまわない。
Although the trench wiring is used in the present embodiment, the present invention is not limited to this, and a barrier metal may be used as long as it has a structure in which microcrystals having a film thickness equal to or less than the film thickness exist inside the amorphous structure as shown in FIG. Alternatively, a method of patterning after stacking Cu and its alloy film on a plane instead of the groove structure may be used. Further, although the semiconductor Si is used as the constituent element, other semiconductors may be used, and other semiconductors such as Group 4 or compound semiconductors 3-5, 2-6, 2-4-6, and 2-4- may be used.
A group 5 semiconductor, a group 3-4-6, a group 1-3-3, or a group 2-5-7 may be used. Further, although Cu is used for the wiring, it may be combined with other substances such as Al, Ag, Au, W, or an alloy thereof.

【0036】また、W−Si−N膜形成のためのスパッ
タリングにおけるArとNの流量比を変化させた場合の
組成比を、以下の通りであった。即ち、Ar/N2 流量
比が30/10のとき組成比はWSi0.6 1.0 、流量
比が25/15のとき組成比はWSi0.6 1.4 、流量
比が20/20のとき組成比はWSi0.6 1.7 であっ
た。
Further, the composition ratio when the flow rate ratio of Ar and N in the sputtering for forming the W-Si-N film was changed was as follows. That is, when the flow rate ratio of Ar / N 2 is 30/10, the composition ratio is WSi 0.6 N 1.0 , when the flow rate ratio is 25/15, the composition ratio is WSi 0.6 N 1.4 , and when the flow rate ratio is 20/20, the composition ratio is WSi. It was 0.6 N 1.7 .

【0037】また、そのときの比抵抗を、図5に示す。
比抵抗ρ(mΩcm)は、窒素分圧比{N2 /(Ar+N
2 )}が大きくなるに伴い大きくなっている。
The specific resistance at that time is shown in FIG.
The specific resistance ρ (mΩcm) is the nitrogen partial pressure ratio {N 2 / (Ar + N
2 )} becomes larger as it becomes larger.

【0038】このようにスパッタリングの条件により比
抵抗等の値が変化するため、所望の膜質のW−Si−N
膜は、条件を変えることによって得ることができる。ま
た、W−Si−N膜は、弗酸に溶けないためにCMPの
後処理等に有利である。このように、本実施形態のW−
Si−N膜だけでなく、組成比等を変化させたW−Si
−N膜を用いても、所望の性質が得られるのであれば何
等問題は無い。また、Mo−Si−N系に関しても全く
同様な性質が得られる。 (実施形態2)図6は、本発明の第2の実施形態に係わ
る半導体装置を説明するもので、配線形成工程を示す断
面図である。
Since the specific resistance and other values change depending on the sputtering conditions, the W-Si-N of the desired film quality is obtained.
Membranes can be obtained by changing the conditions. Further, the W-Si-N film is not soluble in hydrofluoric acid, and is therefore advantageous for CMP post-treatment and the like. Thus, the W-
Not only Si-N film, but W-Si with different composition ratio
Even if the -N film is used, there is no problem as long as desired properties are obtained. Further, the same properties can be obtained for the Mo-Si-N system. (Embodiment 2) FIG. 6 is a cross-sectional view showing a wiring forming step for explaining a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【0039】まず、図6(a)に示すように、Si基板
51上にゲート絶縁膜としてONO膜(SiO2 /Si
3 4 /SiO2 構造)52を60nm形成する。続い
て、図6(b)に示すように、非晶質の内部にその膜厚
よりも小さいWの微結晶が存在する金属であるWとSi
とNの三元化合物であるW−Si−N膜(合金層)53
を形成する。
First, as shown in FIG. 6A, an ONO film (SiO 2 / Si) is formed on the Si substrate 51 as a gate insulating film.
3 N 4 / SiO 2 structure) 52 is formed to 60 nm. Subsequently, as shown in FIG. 6B, W and Si, which are metals in which microcrystals of W smaller than the film thickness exist inside the amorphous material,
And N ternary compound W-Si-N film (alloy layer) 53
To form

【0040】ここで、上記の合金層53は非晶質であ
る。非晶質の膜は、一般的に表面の凹凸が少なく、界面
準位の発生が少なく、また多結晶体と異なり結晶方位に
よる仕事関数の違いがない。このため、しきい値電圧が
安定し、安定した素子特性が得られる。さらに、内部に
W微結晶が存在するために、この膜の低抵抗化が図られ
ゲート電極の低抵抗化による高速化が得られる。
Here, the alloy layer 53 is amorphous. An amorphous film generally has few surface irregularities, few interface states, and, unlike a polycrystal, has no difference in work function due to crystal orientation. Therefore, the threshold voltage is stable and stable device characteristics can be obtained. Furthermore, since W microcrystals are present inside, the resistance of this film is reduced, and the resistance of the gate electrode is reduced, resulting in higher speed.

【0041】次いで、図6(c)に示すように、ゲート
電極としてW膜54を300nm形成する。このとき、
W−Si−N膜53はW膜54に対して良好なバリア性
を示すために、Wによるゲート絶縁膜の劣化を防止する
ことができる。続いて、図6(d)に示すように、ホト
リソグラフィーとRIE法を用いて加工する。これによ
りゲート電極が形成される。
Next, as shown in FIG. 6C, a W film 54 having a thickness of 300 nm is formed as a gate electrode. At this time,
Since the W-Si-N film 53 has a good barrier property with respect to the W film 54, it is possible to prevent the deterioration of the gate insulating film due to W. Subsequently, as shown in FIG. 6D, processing is performed using photolithography and the RIE method. Thereby, the gate electrode is formed.

【0042】本実施形態では、バリア層として、WとS
iとNの合金を用いたが、前記図1に示すようなアモル
ファス状の内部にその膜厚より小さい微結晶が存在する
構造であれば良く、構成物質は特に限定されない。ま
た、ゲート電極としてWを用いたが、Al,Ag,A
u,Cu,W、或いはその合金等、他の物質との組み合
わせでも構わない。また、その合金自体をゲート電極と
して用いても構わない。
In this embodiment, W and S are used as the barrier layer.
The alloy of i and N was used, but the constituent material is not particularly limited as long as it has a structure in which microcrystals smaller than the film thickness exist inside the amorphous state as shown in FIG. Further, although W is used as the gate electrode, Al, Ag, A
It may be a combination with another substance such as u, Cu, W, or an alloy thereof. Further, the alloy itself may be used as the gate electrode.

【0043】以上の方法は、バリアメタルを用いた配線
を形成する方法の一例であり、その他の方法を用いて上
記のような構造の配線を形成することは、何等構わな
い。また、バリアメタルとしてWとSiとNの化合物を
用いたが、前記方法に限らずバリアメタルとして前記図
1に示すようなアモルファス状の構造の中にその膜厚以
下の微結晶が存在する構造で有れば良い。また、配線と
してはCuを用いたが、Cu,Al,Ag,Au,W、
或いはその合金等、他の物質との組み合わせを用いても
構わない。
The above method is an example of the method of forming the wiring using the barrier metal, and the wiring having the above structure may be formed by using other methods. Further, although the compound of W, Si and N is used as the barrier metal, the structure is not limited to the above method, and the barrier metal has a structure in which microcrystals having a film thickness or less exist in the amorphous structure as shown in FIG. It should be. Although Cu is used for the wiring, Cu, Al, Ag, Au, W,
Alternatively, a combination with another substance such as an alloy thereof may be used.

【0044】これらの実施形態では、配線,電極を例に
とり説明したが、他の配線や素子とのコンタクト部に適
用することもできる。その他、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で、種々変形して実施することができる。 (実施形態3)次に、本発明の第3の実施形態について
説明する。本実施形態は、W−Si−N膜をCVD法を
用いて成膜するものである。
In these embodiments, the wiring and the electrode have been described as an example, but the invention can be applied to a contact portion with another wiring or an element. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. (Embodiment 3) Next, a third embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, a W-Si-N film is formed by using a CVD method.

【0045】CVD法は、核発生により薄膜を成長させ
る方法のため、横方向と縦方向の成膜レートがほぼ同じ
という性質(反応律速条件)を持つ。このため、ステッ
プカバレージが良く、アスペクト比の高いコンタクト部
や溝部であっても、良好な形状が得られる。従って、今
後の微細化,高集積化によりアスペクト比が増大して
も、良好なバリア性が将来にわたって保証される。以
下、W−Si−N膜をCVD法で成膜する具体的方法に
ついて説明する。
Since the CVD method is a method of growing a thin film by generating nuclei, it has the property that the film forming rates in the horizontal direction and the vertical direction are almost the same (reaction rate limiting condition). Therefore, the step coverage is good, and a good shape can be obtained even in the contact portion or groove portion having a high aspect ratio. Therefore, even if the aspect ratio increases due to future miniaturization and high integration, a good barrier property is guaranteed in the future. Hereinafter, a specific method of forming the W-Si-N film by the CVD method will be described.

【0046】W原料としてWのハロゲン化合物、例えば
WF6 ガス、窒化剤としてNH3 ガス、Si原料として
SiH4 ガスを用いて、成長温度360℃、圧力0.2
Torrでの化学的気相成長法により、W−Si−N膜
を形成した。組成比の調節はそれぞれのガスの流量比に
よって行った。
A halogen compound of W such as WF 6 gas is used as a W raw material, NH 3 gas is used as a nitriding agent, and SiH 4 gas is used as a Si raw material. The growth temperature is 360 ° C. and the pressure is 0.2.
A W-Si-N film was formed by a chemical vapor deposition method using Torr. The composition ratio was adjusted by the flow rate ratio of each gas.

【0047】図7は、この実施形態において薄膜の形成
に用いられるCVD装置の概略を示す図である。この場
合、反応方法としては、圧力と温度の関係を用いたが、
更に効率良く反応させるために、プラズマによるアシス
ト(例えば、PE(プラズマエンハンスト)CVD法、
ECR(エレクトロンサイクロトロンレゾナンス)CV
D)を用いて反応温度を更に低温化する方法を用いても
何等問題は無い。
FIG. 7 is a schematic diagram of a CVD apparatus used for forming a thin film in this embodiment. In this case, as the reaction method, the relationship between pressure and temperature was used.
In order to make the reaction more efficient, plasma assist (for example, PE (plasma enhanced) CVD method,
ECR (Electron Cyclotron Resonance) CV
There is no problem even if the method of further lowering the reaction temperature using D) is used.

【0048】この装置は大別して、化学気相成長を行う
反応容器68と、この反応容器68への原料ガス,窒化
剤の供給・排出を行う給排出管系とからなる。ガス供給
系はWF6 ボンベ61,NH3 ボンベ62,SiH4
ンベ63からなり、各々の原料ガスボンベ61〜63
は、それぞれ専用のマスフローコントローラ(質量流量
制御器)64,65,66を介して原料ガス供給管75
に接続されている。
This apparatus is roughly divided into a reaction vessel 68 for chemical vapor deposition, and a supply / discharge pipe system for supplying / discharging a source gas and a nitriding agent to / from the reaction vessel 68. The gas supply system consists of a WF 6 cylinder 61, an NH 3 cylinder 62, and a SiH 4 cylinder 63, each of which is a source gas cylinder 61-63.
Is a source gas supply pipe 75 via dedicated mass flow controllers (mass flow controllers) 64, 65, 66, respectively.
It is connected to the.

【0049】反応容器68には、圧力調整バルブ74を
介して真空ポンプ73に接続する排出管76が接続され
ている。反応容器68内には、熱電対71を備えた抵抗
加熱ヒータ70が設けられている。このヒータ70は、
熱電対71の検出温度に応じて通電電流を制御する温度
コントローラ72により所定温度に加熱される。そし
て、薄膜を形成しようとする基板69は、この抵抗加熱
ヒータ70上に載せられて加熱されるものとなってい
る。また、反応容器68には圧力検知器67が備えられ
ている。
A discharge pipe 76 connected to the vacuum pump 73 via a pressure adjusting valve 74 is connected to the reaction container 68. A resistance heater 70 having a thermocouple 71 is provided in the reaction vessel 68. This heater 70 is
It is heated to a predetermined temperature by a temperature controller 72 that controls the energizing current according to the temperature detected by the thermocouple 71. The substrate 69 on which the thin film is to be formed is placed on the resistance heater 70 and heated. Further, the reaction container 68 is equipped with a pressure detector 67.

【0050】薄膜の形成は、図7に示した上記の化学気
相成長装置を用い、以下の工程に従って行った。膜成長
の予備段階として、まずSi基板69を抵抗加熱ヒータ
70の上に載せる。抵抗加熱ヒータ70により、Si基
板69が360℃に保持されるように調整する。
The thin film was formed using the above chemical vapor deposition apparatus shown in FIG. 7 according to the following steps. As a preliminary step of film growth, first, the Si substrate 69 is placed on the resistance heater 70. The resistance heater 70 adjusts so that the Si substrate 69 is maintained at 360 ° C.

【0051】次に、真空ポンプ73を作動させ、反応容
器68内を10-6Torr以下の真空度に保持する。そし
て、マスフローコントローラ64〜66により、反応容
器68内にそれぞれのガスを導入する。ガスの流量は、
WF6 :NH3 :SiH4 =10:6:10(SCCM)と
した。圧力調整バルブ74を調節し、反応容器68内の
真空度を0.2Torrとした。このときの成膜レートは、
50nm/minであった。
Next, the vacuum pump 73 is operated to maintain the inside of the reaction vessel 68 at a vacuum degree of 10 -6 Torr or less. Then, each gas is introduced into the reaction container 68 by the mass flow controllers 64-66. The gas flow rate is
WF 6 : NH 3 : SiH 4 = 10: 6: 10 (SCCM). The pressure adjustment valve 74 was adjusted so that the degree of vacuum in the reaction vessel 68 was 0.2 Torr. The film formation rate at this time is
It was 50 nm / min.

【0052】以上の工程により、厚さ100nmのW−
Si−N膜を成膜した。この薄膜について膜質の分析を
行った。膜の組成比はW:Si:N=1:0.6:1
で、膜質は前記の(表1)に示すように、この組成比と
同様のスパッタリングで成膜したW−Si−N膜と同様
であった。バリア性についても同様であった。また、ガ
スの流量比を変化させることにより、種々の組成比を持
つW−Si−N膜の生成が可能であった。
Through the above steps, W- having a thickness of 100 nm is formed.
A Si-N film was formed. The film quality of this thin film was analyzed. The composition ratio of the film is W: Si: N = 1: 0.6: 1.
Then, as shown in (Table 1) above, the film quality was the same as that of the W-Si-N film formed by sputtering with the same composition ratio. The same applies to the barrier property. Further, by changing the gas flow rate ratio, it was possible to form W-Si-N films having various composition ratios.

【0053】この実施形態では、ガスとしてWF6 /N
3 /SiH4 を用いているが、NH3 の代わりにN2
等の窒化物を用いても構わない。また、SiH4 の代わ
りにSiH2 Cl2 等の無機シラン化合物やテトラメチ
ルシランやテトラエトキシシラン等の有機シラン系化合
物を用いても構わない。但し、SiH2 Cl2 を用いる
場合は、基板温度を500℃以上にする必要がある。
In this embodiment, the gas is WF 6 / N
H 3 / SiH 4 is used, but N 2 is used instead of NH 3.
You may use nitrides, such as. Further, instead of SiH 4 , an inorganic silane compound such as SiH 2 Cl 2 or an organic silane compound such as tetramethylsilane or tetraethoxysilane may be used. However, when using SiH 2 Cl 2 , the substrate temperature must be 500 ° C. or higher.

【0054】また、この実施形態では、Si基板を用い
たが、その代わりにスパッタリングターゲットの下地と
なる基板(例えば銅版)を用いることにより所望の組成
比のスパッタリングターゲットが得られる。即ち、従来
は製造方法がなく実現不可能であったW−Si−Nの合
金ターゲットを製造することができる。この場合、ター
ゲットには大きな膜厚が要求されるため、成膜は長時間
を要する。さらに、基板が大型のため、大きい抵抗加熱
ヒータを用いる必要がある。
In this embodiment, the Si substrate is used, but a substrate (for example, a copper plate) which is a base of the sputtering target is used instead of the Si substrate to obtain a sputtering target having a desired composition ratio. That is, it is possible to manufacture an alloy target of W-Si-N, which has been unrealizable without a manufacturing method in the past. In this case, since the target is required to have a large film thickness, the film formation requires a long time. Further, since the substrate is large, it is necessary to use a large resistance heater.

【0055】このようにして得られたスパッタリングタ
ーゲットを用いることにより、スパッタリング法でW−
Si−N膜を成膜することができる。そしてこの場合、
ターゲットの材料そのものを基板上に成膜するので、成
膜されるW−Si−N膜の組成を安定化することができ
る。
By using the sputtering target thus obtained, W-
A Si-N film can be formed. And in this case,
Since the target material itself is formed on the substrate, the composition of the formed W—Si—N film can be stabilized.

【0056】なお、本発明は上述した各実施形態に限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種
々変形して実施することができる。W−Si−Nの他
に、M−Si−N(Mは金属、例えばTi,Mo,V,
Ta,Cr等の高融点金属)からなる膜を、構成金属の
ハロゲン化合物、上記シラン系化合物,上記窒化剤を用
いたCVD法により形成し、電極・配線等に用いること
も可能である。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be carried out without departing from the scope of the invention. In addition to W-Si-N, M-Si-N (M is a metal such as Ti, Mo, V,
It is also possible to form a film made of a refractory metal such as Ta or Cr) by a CVD method using a halogen compound of a constituent metal, the above silane compound, and the above nitriding agent, and use it for electrodes, wirings and the like.

【0057】[0057]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、バ
リアメタル層として、内部に微結晶を含むW−Si−N
のアモルファス状の合金層を形成することにより、バリ
アメタル層のバリア性を向上させることができ、素子特
性の向上や配線の信頼性向上等をはかり得る。さらに、
上記のバリアメタル層をゲート絶縁膜上に形成すること
により、仕事関数を単一に制御することができ、素子の
信頼性及び性能を向上させることができる。また、バリ
アメタル層をCVDで成膜することにより、アスペクト
比の高いコンタクトホールや溝部におけるステップカバ
レージを向上させ、バリア性の向上をはかることができ
る。
As described above, according to the present invention, as a barrier metal layer, W-Si-N containing microcrystal therein is contained.
By forming the amorphous alloy layer, the barrier property of the barrier metal layer can be improved, and the device characteristics and the wiring reliability can be improved. further,
By forming the above barrier metal layer on the gate insulating film, the work function can be controlled to a single value, and the reliability and performance of the device can be improved. In addition, by forming the barrier metal layer by CVD, it is possible to improve the step coverage in the contact hole or groove having a high aspect ratio and improve the barrier property.

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

【図1】本発明に係わるW−Si−N膜の構造を示す模
式図。
FIG. 1 is a schematic view showing the structure of a W-Si-N film according to the present invention.

【図2】本発明に用いたW−Si−Nの結晶構造を示す
顕微鏡写真。
FIG. 2 is a micrograph showing the crystal structure of W—Si—N used in the present invention.

【図3】本発明に用いたW−Si−Nの結晶構造を示す
顕微鏡写真。
FIG. 3 is a micrograph showing the crystal structure of W—Si—N used in the present invention.

【図4】第1の実施形態に係わる半導体装置の製造工程
を示す断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment.

【図5】比抵抗と窒素分圧比との関係を示す特性図。FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the specific resistance and the nitrogen partial pressure ratio.

【図6】第2の実施形態に係わる半導体装置の製造工程
を示す断面図。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment.

【図7】第3の実施形態に用いたCVD装置を示す概略
構成図。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing a CVD apparatus used in a third embodiment.

【図8】CVD法における膜の成長速度と成長温度との
関係を示す特性図。
FIG. 8 is a characteristic diagram showing a relationship between a film growth rate and a growth temperature in the CVD method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31…半導体基板 32…SiO2 膜 33…溝 34…W−Si−N膜(合金層) 35…Cu膜 51…Si基板 52…ONO膜(ゲート絶縁膜) 53…W−Si−N膜(合金層) 54…W膜(ゲート電極)31 ... semiconductor substrate 32 ... SiO 2 film 33 ... groove 34 ... W-Si-N film (alloy layer) 35 ... Cu film 51 ... Si substrate 52 ... ONO film (gate insulating film) 53 ... W-Si-N film ( Alloy layer) 54 ... W film (gate electrode)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電極又は配線層の少なくとも底面にW−S
i−Nのアモルファス状の合金層を形成してなり、この
合金層の内部に該合金膜厚よりも径の小さい微結晶を含
んだ構造を持つことを特徴とする半導体装置。
1. A WS is formed on at least a bottom surface of an electrode or a wiring layer.
A semiconductor device having a structure in which an amorphous alloy layer of i-N is formed, and the inside of the alloy layer contains fine crystals having a diameter smaller than the alloy film thickness.
【請求項2】半導体基板上の電極又は配線層を形成すべ
き部分に、内部に微結晶を含んだW−Si−Nのアモル
ファス状の合金層を形成する工程と、前記合金層の上に
電極又は配線層となる導電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。
2. A step of forming an amorphous alloy layer of W--Si--N containing microcrystals therein at a portion where an electrode or a wiring layer on a semiconductor substrate is to be formed; And a step of forming a conductive film to be an electrode or a wiring layer.
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