[发明专利]钽氮化物膜的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及钽氮化物膜的形成方法，特别是涉及根据ALD法(Atomic Layer Depos it ion：原子层蒸镀法)形成作为配线膜用的阻挡膜有用的钽氮化物膜的方法。

背景技术

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，主要使用铜。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，防止铜的扩散。

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。

因此，例如，通过重复在使搬入真空槽内的基板升温至规定温度后，在将含氮气体和含高熔点金属化合物气体中的一种气体导入，使其吸附在基板上后，将该种气体真空排气，然后将另一种气体导入，使其在基板上反应后，将该另一种气体真空排气的工序，使用在基板上以原子层单位程度层叠金属氮化物薄膜的ALD法形成所希望膜厚的阻挡膜(例如，参照专利文献1)。

另外，也已知用ALD法等，使Ta、TiN、TaN等材料层堆积形成阻挡膜(例如，参照专利文献2)。

上述ALD法在利用前体间的化学反应这点上与CVD法类似。但是，与通常的CVD法中，利用气体状态的前体互相接触引起反应的现象相对，在ALD法中，在利用两个前体间的表面反应这一点上是不同的。即，如果根据ALD法，是通过在使一种前体(例如，原料气体)在基板表面上被吸附的状态下，供给别的前体(例如，反应气体)，使两种前体在基板表面互相接触反应，形成所希望的金属膜。在该场合，在基板表面上最初吸附的前体和接着供给的前体之间的反应在基板表面上以非常快的速度发生。作为前体，可以使用固体、液体、气体状态的任何一种，原料气体担载在N₂、Ar等这样的载气上供给。该ALD法，如上述那样，是原料气体的吸附工序以及吸附的原料气体和反应气体的反应工序交替重复，以原子层单位形成薄膜的方法，因为吸附/反应一直在表面运动区域内进行，具有非常好的阶梯覆盖性，另外，由于原料气体和反应气体是分别供应进行反应，因此可以提高膜密度等理由，近年来引人瞩目。

根据上述ALD法进行薄膜形成的以往的原子层蒸镀装置(ALD装置)由设有真空排气设备的成膜装置构成，在装置内，在设有具有加热设备的基板台的同时，在与基板台相对的方向，在成膜装置的天井部配置有气体导入设备。作为该ALD装置，例如，已知是将所确定的原料气体和反应气体通过气体导入设备造成时间差导入装置内，重复进行原料气体的吸附工序和用等离子体一边辅助，一边和反应气体反应的反应工序，以得到规定膜厚的薄膜这样构成的装置(例如，参照专利文献3)。

专利文献1：特开平11-54459号公报(权利要求1等)

专利文献2：特开2004-6856号公报(权利要求书等)

专利文献3：特开2003-318174号公报(权利要求书等)

发明内容

在上述现有技术的场合，使用含有钽的有机金属化合物气体作为原料气体的场合，得到的钽氮化物膜中的C、N的含量高，另外，Ta/N组成比低。因此，有在确保与Cu配线膜的密合性的同时，形成作为阻挡膜有用的低电阻的钽氮化物(TaN)膜是困难的问题。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，本发明的课题在于解决上述现有技术的问题，提供形成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。