[發明專利]鉭氮化物膜的形成方法

有效

• 申請號: 200680001474.1
• 申請日: 2006-03-03
• 公開（公告）號: CN101091004A
• 公開（公告）日: 2007-12-19
• 發明（設計）人: 五戶成史;豐田聰;牛川治憲;近藤智保;中村久三
• 申請（專利權）人: 株式會社愛發科
• 主分類號: C23C16/34
• 分類號: C23C16/34;H01L21/3205;H01L21/285;H01L23/52
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 王健

技術領域

本發明涉及鉭氮化物膜的形成方法，特別是涉及根據CVD法形成作為配線膜用的阻擋膜有用的鉭氮化物膜的方法。

背景技術

近年來，對半導體領域的薄膜制造技術中的微細加工的要求加快，伴隨其發生了各種各樣的問題。

如以半導體器件中的薄膜配線加工為例，作為配線材料，由于電阻率小等理由，主流是使用銅。但是，由于銅具有刻蝕困難、在基底層的絕緣膜中容易擴散的性質，產生器件的可靠性低的問題。

為了解決該問題，以前，通過在多層配線構造中的多層間連接孔的內壁表面上用CVD法等形成金屬薄膜(即，導電性的阻擋膜)，在其上形成銅薄膜作為配線層，使得銅薄膜和基底層的硅氧化膜等絕緣膜不直接接觸，防止了銅的擴散(例如，參照專利文獻1)。

在該場合，伴隨上述多層配線化和圖案的微細化，要求用薄的阻擋膜將深寬比高的微細接觸孔和溝槽等階梯覆蓋(step?coverage)良好地埋設。

專利文獻1:特開2002-26124號公報(權利要求書等)

發明內容

在上述現有技術的場合，存在下述問題：利用CVD法形成在確保與Cu配線膜的密合性的同時，作為阻擋膜有用的低電阻的鉭氮化物(TaN)膜是困難的.為了解決該問題，有必要開發將原料氣體中的烷基等有機基切斷除去，減少C含量，而且，切斷Ta和N的鍵，提高Ta/N組成比的可能的成膜工藝。

因此，本發明的課題在于解決上述現有技術的問題，提供利用CVD法形成C、N含量低、Ta/N組成比高、并且作為確保和配線膜(例如，Cu配線膜)的密合性的阻擋膜有用的低電阻鉭氮化物膜的方法。

本發明的鉭氮化物膜的形成方法，其特征在于，按照CVD法，在成膜室內同時導入含有在鉭元素(Ta)的周圍配位了N＝(R，R′)(R及R′表示碳原子數1-6的烷基，各自可以是相同的基團，也可以是不同的基團)的配合物的原料氣體以及NH₃氣體，在基板上使原料化合物還原，形成還原化合物膜，將與N鍵合的R(R′)基一部分切斷除去，然后，導入含有H原子的氣體，與前述還原化合物膜，切斷還原化合物膜中的Ta-N-NHx的Ta-N鍵，且將殘留著的與N鍵合的R(R′)基切斷除去，形成富含鉭的鉭氮化物膜。如果上述配合物中的碳原子數超過6，存在膜中碳殘存多的問題。

本發明的鉭氮化物膜的形成方法，其特征在于，上述含有H原子的氣體在成膜室內通過熱或者等離子體變成自由基，使該自由基與還原化合物膜反應，形成富含鉭的鉭氮化物膜。

如根據上述構成，可以形成在所得到的膜中C、N含量減少，Ta/N組成比增大，并且作為確保和配線膜(例如，Cu配線膜)的密合性的阻擋膜有用的低電阻鉭氮化物膜。

前述原料氣體優選選自五(二甲基氨基)鉭(PDMAT)、叔-戊基亞氨基三(二甲基酰胺)鉭(TAIMATA)、五(二乙基氨基)鉭(PEMAT)、叔-丁基亞氨基三(二甲基酰胺)鉭(TBTDET)、叔-丁基亞氨基三(乙基甲基酰胺)鉭(TBTEMT)、Ta(N(CH₃)₂)₃(NCH₃CH₂)₂(DEMAT)、TaX₅(X：選自氯、溴、碘中的鹵原子)的至少一種的配合物的氣體。

上述含H原子的氣體，優選為選自H₂、NH₃、SiH₄的至少一種氣體。

根據上述鉭氮化物膜的形成方法，可得到膜中的鉭和氮的組成比滿足Ta/N≥2.0的富含鉭的低電阻的薄膜。

本發明的鉭氮化物膜的形成方法，其特征還在于，對用上述形成方法獲得的鉭氮化物膜，通過使用以鉭作為主構成成分的靶的濺射，使鉭粒子入射。這樣，還可以形成富含鉭的、充分滿足Ta/N≥2.0的鉭氮化物膜。

上述濺射優選調整DC功率和RF功率，使DC功率變低，并且使RF功率變高來進行。

根據本發明，采用CVD法，可實現能形成具有C、N含量低、并且Ta/N組成比高，作為確保和配線膜(例如，Cu配線膜)的密合性的阻擋膜有用的低電阻的富含鋰的鉭氮化物膜的效果。

另外根據本發明，對根據上述CVD法得到的鉭氮化物膜，利用濺射法等PVD法打入鉭，可實現能形成進一步富含鉭的鉭氮化物膜的效果。

進一步，根據本發明，可實現在上述阻擋膜上兼有好的密合性和平滑性能形成配線膜的效果。

附圖的簡單說明