钽氮化物膜的形成方法技术

钽氮化物膜的形成方法，其特征在于，按照ＣＶＤ法，在成膜室内，同时导入含有在钽元素（Ｔａ）的周围配位了Ｎ＝（Ｒ，Ｒ′）（Ｒ及Ｒ′表示碳原子数１－６的烷基，各自可以是相同的基团，也可以是不同的基团）的配合物的原料气体以及卤素气体，在基板上形成含有ＴａＮ↓［ｘ］（Ｈａｌ）↓［ｙ］（Ｒ，Ｒ′）↓［ｚ］化合物（式中，Ｈａｌ表示卤素原子）的卤化化合物膜，然后导入含Ｈ原子的气体，与上述卤化化合物膜反应，切断除去该膜中与Ｔａ键合的Ｎ，且切断除去与Ｎ键合的卤素原子和Ｒ（Ｒ′）基，形成富含钽的钽氮化物膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及，特别是涉及根据CVD法形成作为配线膜用的阻挡膜有用的钽氮化物膜的方法。
技术介绍
近年来，对半导体领域的薄膜制造技术中的微细加工的要求加快，伴随其发生了各种各样的问题。如以半导体器件中的薄膜配线加工为例，作为配线材料，由于电阻率小等理由，主流是使用铜。但是，由于铜具有刻蚀困难、在基底层的绝缘膜中容易扩散的性质，产生器件的可靠性低的问题。为了解决该问题，以前，通过在多层配线构造中的多层间连接孔的内壁表面上用CVD法等形成金属薄膜(即，导电性的阻挡膜)，在其上形成铜薄膜作为配线层，使得铜薄膜和基底层的硅氧化膜等绝缘膜不直接接触，防止了铜的扩散(例如，参照专利文献1)。在该场合，伴随上述多层配线化和图案的微细化，要求用薄的阻挡膜将深宽比高的微细接触孔和沟槽等阶梯覆盖(step coverage)良好地埋设。专利文献1特开2002-26124号公报(权利要求书等)
技术实现思路
在上述现有技术的场合，存在下述问题利用CVD法形成在确保与Cu配线膜的密合性的同时，作为阻挡膜有用的低电阻的钽氮化物(TaN)膜是困难的。为了解决该问题，有必要开发将原料气体中的烷基等有机基切断除去，减少C含量，而且，切断Ta和N的键，提高Ta/N组成比的可能的成膜工艺。因此，本专利技术的课题在于解决上述现有技术的问题，提供利用CVD法形成C、N含量低、Ta/N组成比高、并且作为确保和配线膜(例如，Cu配线膜)的密合性的阻挡膜有用的低电阻钽氮化物膜的方法。本专利技术的，其特征在于，按照CVD法，在成膜室内同时导入含有在钽元素(Ta)的周围配位了N＝(R，R′)(R及R′表示碳原子数1-6的烷基，各自可以是相同的基团，也可以是不同的基团)的配合物的原料气体以及卤素气体，在基板上形成含有TaNx(Hal)y(R，R′)z化合物(式中，Hal表示卤素原子)的卤化化合物膜，然后导入含H原子的气体，切断除去前述卤化化合物膜中的与Ta键合的N，并且将与N键合的卤素原子和R(R′)基切断除去，形成富含钽的钽氮化物膜。如果上述配合物中的碳原子数超过6，存在膜中碳残存多的问题。本专利技术的，其特征在于，上述含有H原子的气体在成膜室内通过热或者等离子体变成自由基，使该自由基与卤化化合物膜反应，形成富含钽的钽氮化物膜。如根据上述构成，可以形成在所得到的膜中C、N含量减少，Ta/N组成比增大，并且作为确保和配线膜(例如，Cu配线膜)的密合性的阻挡膜有用的低电阻钽氮化物膜。前述原料气体优选选自五(二甲基氨基)钽(PDMAT)、叔-戊基亚氨基三(二甲基酰胺)钽(TAIMATA)、五(二乙基氨基)钽(PEMAT)、叔-丁基亚氨基三(二甲基酰胺)钽(TBTDET)、叔-丁基亚氨基三(乙基甲基酰胺)钽(TBTEMT)、Ta(N(CH3)2)3(NCH3CH2)2(DEMAT)、TaX5(X选自氯、溴、碘中的卤原子)的至少一种的配合物的气体。上述卤素气体优选为选自氟、氯、溴、碘的至少一种气体。如果使用这样的卤素气体，可以生成上述TaNx(Hal)y(R，R′)z化合物。上述含H原子的气体，优选为选自H2、NH3、SiH4的至少一种气体。根据上述，可得到膜中的钽和氮的组成比满足Ta/N≥2.0的富含钽的低电阻的薄膜。本专利技术的，其特征还在于，对用上述形成方法获得的钽氮化物膜，通过使用以钽作为主构成成分的靶的溅射，使钽粒子入射。这样，可以形成进一步富含钽的、充分满足Ta/N≥2.0的钽氮化物膜。上述溅射优选调整DC功率和RF功率，使DC功率变低，并且使RF功率变高来进行。根据本专利技术，采用CVD法，可实现能形成具有C、N含量低、并且Ta/N组成比高，作为确保和配线膜(例如，Cu配线膜)的密合性的阻挡膜有用的低电阻的富含钽的钽氮化物膜的效果。另外根据本专利技术，对根据上述CVD法得到的钽氮化物膜，利用溅射法等PVD法打入钽，可实现能形成进一步富含钽的钽氮化物膜的效果。进一步，根据本专利技术，实现在上述阻挡膜上兼有好的密合性和平滑性、可以形成配线膜的效果。附图的简单说明[附图说明图1]模式上表示用于实施本专利技术的成膜方法的成膜装置的一例的构成图。组装了用于实施本专利技术的成膜方法的成膜装置的复合型配线膜形成装置的模式构成图。符号的说明1 真空室2真空排气系3 电极 4高频电源5 加热手段 6基板载置用台7 气体室8孔9 气体导入系S基板具体实施方式根据本专利技术，具有C、N含量低、Ta/N组成比高的低电阻的钽氮化物膜以下述方法形成，按照热CVD法或者等离子体CVD法等的CVD法，在载置于作为成膜室的真空室内的基板上，通过使含有上述含钽配合物的原料气体和卤素气体的反应，生成TaNx(Hal)y(R，R′)z化合物膜，然后使该卤化化合物膜与自由基反应，该自由基是使导入到真空室内的含H原子的气体通过热或者等离子体活化而生成的H2气体或NH3气体由来的H自由基、NH3气体由来的NHx自由基等的自由基。作为原料气体、卤素气体以及含氢原子气体可以按照上述气体那样直接导入，也可以和N2气体或Ar气体等惰性气体一起导入。关于这些反应体的量，优选卤素气体相对于原料气体，例如相对于原料气体5sccm，以大致5sccm以下的流量使用，另外，含氢原子化合物气体相对于原料气体的量比卤素气体要多，例如，相对于原料气体5sccm，以100～1000sccm(H2换算)的流量使用。上述两个反应的温度，只要是反应发生的温度即可，例如，原料气体和卤素气体的卤化反应，一般在300℃以下，优选为150～300℃，另外，该卤化反应的生成物和自由基的反应，一般在300℃以下，优选为150～300℃。真空室内的压力优选在最初的卤化反应的场合为1～10Pa，在接下来的成膜反应的场合为1～100Pa。如上所述，配合物是在钽元素(Ta)的周围配位N＝(R，R′)(R及R′表示碳原子数1-6的烷基，各自可以是相同的基团，也可以是不同的基团)的化合物。该烷基是例如，甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基，可以是直链的，也可以是支链的。该配合物通常为在Ta的周围配位4个至5个N-(R，R′)的化合物。上述本专利技术的方法，根据CVD法，可在作为成膜室的真空室内，例如可以导入原料气体和卤素气体进行卤化反应，在基板上形成TaNx(Hal)y(R，R′)z化合物膜，然后导入含H原子化合物气体，使通过热或者等离子体生成的自由基与上述卤化生成物反应，形成钽氮化物膜，另外也可以在其后将该工艺重复所希望的次数，或者也可以在将上述卤化反应重复所希望的次数后，进行和自由基的反应。本专利技术的钽氮化物的形成方法，只要是可以实施所谓CVD法的成膜装置，就可以没有特别限制地进行实施。例如，对使用如图1所示的等离子体CVD成膜装置实施本专利技术方法的场合的一实施方式，以下进行说明。图1所示的等离子体CVD装置包含作为成膜室的真空室1，该真空室的侧壁上连接真空排气系2，在真空室的上方部以与真空室绝缘的状态配置电极3。在该电极3上连接的高频电源4的构成为配置在真空室1的外部，在电极上施加高频电力，可以使真空室内发生等离子体。在真空室1内，在其下方部配设内藏加热器等加热手段5的基板载置用台6，使该基板载置面与电极面相互平行、对向。在电极3的内部设置气体室7，在与电极的基板载置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.钽氮化物膜的形成方法，其特征在于，按照CVD法，在成膜室内，同时导入含有在钽元素(Ta)的周围配位了N＝(R，R′)(R及R′表示碳原子数1-6的烷基，各自可以是相同的基团，也可以是不同的基团)的配合物的原料气体以及卤素气体，在基板上形成含有TaNx(Hal)y(R，R′)z化合物(式中，Hal表示卤素原子)的卤化化合物膜，然后导入含H原子的气体，与上述卤化化合物膜反应，切断除去该膜中与Ta键合的N，且切断除去与N键合的卤素原子和R(R′)基，形成富含钽的钽氮化物膜。2.权利要求1记载的钽氮化物膜的形成方法，其特征在于，上述含有H原子的气体在成膜室内通过热或者等离子体变换成自由基，使该自由基与卤化化合物反应，形成富含钽的钽氮化物膜。3.权利要求1或者2记载的钽氮化物膜的形成方法，其特征在于，前述原料气体是从五(二甲基氨基)钽、叔-戊基亚氨基三(二甲基酰胺)钽、五(二乙基氨基)钽、叔-丁基亚氨基三(二甲基酰胺)钽、叔-丁基亚氨基三(乙基甲基酰胺)钽、Ta(...

【专利技术属性】
技术研发人员：五户成史，丰田聪，牛川治宪，近藤智保，中村久三，
申请(专利权)人：株式会社爱发科，
类型：发明
国别省市：