DE19642740A1 - Halbleiterbauelement mit einer Aluminium-Zwischenschaltung und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Halbleiterbauelement mit einer Aluminium-Zwischenschaltung und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number
DE19642740A1
DE19642740A1 DE19642740A DE19642740A DE19642740A1 DE 19642740 A1 DE19642740 A1 DE 19642740A1 DE 19642740 A DE19642740 A DE 19642740A DE 19642740 A DE19642740 A DE 19642740A DE 19642740 A1 DE19642740 A1 DE 19642740A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
film
aluminum
titanium
orientation
tial
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.)
Ceased
Application number
DE19642740A
Other languages
English (en)
Inventor
Koichi Kusuyama
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.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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 Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Publication of DE19642740A1 publication Critical patent/DE19642740A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
    • H01L21/76853—Barrier, adhesion or liner layers characterized by particular after-treatment steps
    • H01L21/76855—After-treatment introducing at least one additional element into the layer
    • H01L21/76858—After-treatment introducing at least one additional element into the layer by diffusing alloying elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/32051—Deposition of metallic or metal-silicide layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
    • H01L21/76843—Barrier, adhesion or liner layers formed in openings in a dielectric
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
    • H01L21/76843—Barrier, adhesion or liner layers formed in openings in a dielectric
    • H01L21/76846—Layer combinations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
    • H01L21/76853—Barrier, adhesion or liner layers characterized by particular after-treatment steps
    • H01L21/76855—After-treatment introducing at least one additional element into the layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
    • H01L23/53204—Conductive materials
    • H01L23/53209—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides
    • H01L23/53214—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides the principal metal being aluminium
    • H01L23/53223—Additional layers associated with aluminium layers, e.g. adhesion, barrier, cladding layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/02—Bonding areas ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L24/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/45—Ohmic electrodes
    • H01L29/456—Ohmic electrodes on silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/0212—Auxiliary members for bonding areas, e.g. spacers
    • H01L2224/02122—Auxiliary members for bonding areas, e.g. spacers being formed on the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/02163—Auxiliary members for bonding areas, e.g. spacers being formed on the semiconductor or solid-state body on the bonding area
    • H01L2224/02165—Reinforcing structures
    • H01L2224/02166—Collar structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554—External layer
    • H01L2224/0555—Shape
    • H01L2224/05556—Shape in side view
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
    • H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/14—Integrated circuits

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement mit einerAlu­ minium-Zwischenschaltung, die aus einem Aluminiumfilm oder einem Le­ gierungsfilm auf Aluminiumbasis auf einer Oberfläche eines Halbleiter­ substrats gebildet ist.
Als Zwischenschaltungsmaterial für Halbleiterbauelemente, bei denen Halbleiter wie Silicium (Si) verwendet werden, wird gewöhnlich ein Alumi­ nium(Al)-Film oder Aluminiumlegierungsfilm, welcher Aluminium als Hauptkomponente und beispielsweise Silicium (Si), Kupfer (Cu), Palladi­ um (Pd), Titan (Ti), Scandium (Sc) oder Bor (B) beinhaltet, verwendet. Es war bekannt, daß die Leistungsfähigkeit einer solchen Aluminium-Zwi­ schenschaltung unter Verringerung der Zuverlässigkeit aufgrund des "Elektromigrationsphänomens", gemäß dem Aluminiumatome durch Elektronen transportiert werden, wenn eine große Strommenge durch die Aluminium-Zwischenschaltung fließt, herabgesetzt wird. Da ein derarti­ ges Elektromigrationsphänomen infolge einer Erhöhung der Stromdichte in der Verdrahtung bzw. Leitungsführung und einer Erhöhung der Tempe­ ratur der Leitungsführung beschleunigt wird, verursacht es ein ernsthaf­ tes Problem in den Halbleiterbauelementen, insbesondere Elementen, welche miniaturisiert sind, wie Speicherelementen, das heißt hochinte­ grierten Elementen oder Strombauteilen für die Zuführung von Strom ho­ her Dichte.
Als Aluminium-Zwischenschaltung für ein Halbleiterbauelement mit ho­ her Elektromigrationsbeständigkeit wird im Stand der Technik ein Alumi­ niumlegierungsfilm, wobei beispielsweise Kupfer dem Aluminiumfilm zu­ gegeben worden ist, verwendet. Es sind bereits zahlreiche Verbesserungen vorgeschlagen worden. Insbesondere war es bekannt, daß bei Bewertung der Orientierung des Aluminiumfilms durch Röntgenbeugung ein Alumi­ niumfilm mit hoher (111)-Orientierung eine hohe Elektromigrationsbe­ ständigkeit zeigt. Diese Erkenntnis war beispielsweise aus der von Kage­ yama et al. berichteten Literatur [Proc. of 29th International Reliability Physics Symposium, 1991, Seite 97] sowie von H. Shibata et al. [Japanese Journal of Applied Physics, Band 32 (1993, Seiten 4479-4484] bekannt.
Die Beziehung zwischen FWHM (Full Width at Half Maximum bzw. Halb­ wertsbreite) des Röntgenbeugungspeaks der Aluminium(111)-Ebene und der Elektromigrationsbeständigkeit wurde von Toyoda et al. berichtet [Atomic Transportation in LSI Interconnection, Preprint of Stress Problem Society, Seiten 19-20, Thin Film/Surface Symposium of Institute of Japa­ nese Applied Physics, 27. Mai 1994, Tokyo]. Es war bekannt, daß die Elek­ tromigrationsbeständigkeit hoch wird, sowie die Aluminiumzwischen­ schaltung eine engere FWHM des (111)-Peaks bei der Röntgenbeugung aufweist.
Allgemein gilt, wenn (111)-Oberflächen als eine am dichtesten gepackte Oberfläche als die Oberfläche und Grenzfläche in dem flächenzentrierten kubischen Gitter der Kristallstruktur verwendet werden, die Aluminium- Zwischenschaltung die (111)-Orientierung einnehmen kann, da die Ener­ gie des Systems minimiert werden kann. Bei einem auf einem Silicium­ oxidfilm gebildeten Aluminiumfilm ist jedoch das Ausmaß der (111)-Orientierung gering und daher die FWHM des (111)-Peaks bei der Röntgen­ beugung breit, wie einige Grade. Dies kann auf die folgenden Ursachen zu­ rückgeführt werden.
Insbesondere bei den Herstellungsschritten des Halbleiterbauelements ist die Erwärmungstemperatur des Halbleitersubstrats bei der Bildung des Aluminiumfilms relativ hoch, obwohl sie niedriger ist als der Schmelz­ punkt von Aluminium oder der Aluminiumlegierung. Aus diesem Grund wächst der Aluminiumfilm, bevor er als kontinuierlicher Film wächst, beim anfänglichen Verfahren des Filmbildungsschrittes des Aluminium­ films in einer inselähnlichen Weise, wie in Fig. 1 gezeigt. Zu diesem Zeit­ punkt bildet die Oberfläche des inselähnlichen Aluminiumfilms 57 eine (111)-Oberfläche, welche unter energetischen Gesichtspunkten am stabil­ sten ist. Zwischen der Oberfläche des Isolierfilms 4 als Unterschicht und der (111)-Oberfläche von Kristallen in dem inselähnlichen Aluminiumfilm 57 existiert ein Neigungswinkel, welcher durch den Benetzungswinkel oder den Kontaktwinkel zwischen dem Aluminiumfilm und der Unter­ schicht bestimmt wird. Beispielsweise wird ein Neigungswinkel von eini­ gen Graden erhalten, wenn ein Siliciumoxidfilm als Unterschicht für den Aluminiumfilm verwendet wird. Nachdem der Aluminiumfilm als kontinu­ ierlicher Film im Verlaufe der Aluminiumfilmbildung gewachsen ist, wer­ den die Oberfläche des Isolierfilms 4 und die Oberfläche des Aluminium­ films parallel. Da jedoch die Beziehung zwischen der Oberfläche des Iso­ lierfilms 4 und der (111)-Oberfläche des Aluminiumfilms im Anfangszu­ stand der Aluminiumfilmbildung eingehalten wird, nimmt die Oberfläche des Aluminiumfilms und die (111)-Oberfläche einen Neigungswinkel von einigen Graden ein. Wenn bei einem solchen Aluminiumfilm die Kristallo­ rientierung parallel zu der Oberfläche durch Röntgenbeugung gemessen wird, ist die Intensität für die (111)-Orientierung schwach und die Elektro­ migrationsbeständigkeit gering. Diese Erkenntnis war allgemein bekannt, beispielsweise aus dem Bericht von Toyoda et al.
Als ein Beispiel eines solchen Aluminiumfilms ist die durch Röntgenbeu­ gung gemessene Aluminium(111)-Reflexionsschwingungskurve in Fig. 2 gezeigt, wobei ein 50 nm dicker thermischer Siliciumoxidfilm auf einem Si­ liciumsubstrat und ein 2 µm dicker Al-1%Si-Film durch DC-Magnetron­ sputtern gebildet worden sind. Aus der Schwingungskurve ist zu erken­ nen, daß die (111)-Oberfläche der Kristalle in dem Aluminiumfilm gegen­ über der Oberfläche des Aluminiumfilms um durchschnittlich 4,5° geneigt ist, und daß die FWHM des Peaks der (111)-Reflexionsschwingungskurve so breit wie 6,7° ist, so daß die kristallographische Qualität des Alumini­ umfilms nicht immer gut ist.
Als Versuche zur Verbesserung des Ausmaßes der (111)-Orientierung des Aluminiumfilms sind drei Annäherungen bekannt, nämlich (a) der Alumi­ niumfilm wird mittels Epitaxie auf einem Titannitrid(TiN)-Film gebildet, der eine Gitterkonstante nahe der des Aluminiumfilms aufweist, (b) es wird ein nichtkristalliner Film (oder amorpher Film) als Unterschicht ver­ wendet, und (c) es wird ein Metallfilm, der gegenüber Al hochreaktiv ist, als Unterschicht verwendet.
Diese drei Annäherungen werden nachfolgend erläutert.
  • (a) Aus dem Bericht von Kageyama et al. war bekannt, durch Epitaxie ei­ nen Aluminiumfilm auf einem Titannitrid(TiN)-Film auszubilden, der eine Gitterkonstante nahe der des Aluminiumfilms aufweist (erste Annähe­ rung). Dieser Versuch beabsichtigt, das Ausmaß der (111)-Orientierung des Aluminiumfilms durch epitaxiales Wachstum des Aluminiumfilms auf dem Titannitrid(TiN)-Film, der eine (111)-Vorzugsorientierung ähnlich dem Aluminiumfilm und eine Gitterkonstante (0,4239 nm) nahe der (0,4049 nm) des Aluminiumfilms aufweist, zu verbessern.
Bei dieser ersten Annäherung ergeben sich jedoch die folgenden Probleme. Erstens ergibt sich bei dieser Annäherung, worin der Aluminiumfilm durch Epitaxie auf dem Titannitrid(TiN)-Film, der eine Gitterkonstante nahe der des Aluminiumfilms aufweist, ausgebildet wird, das Problem, daß die Ungleichheit zwischen der Gitterkonstante des Titannitridfilms (0,4239 nm) und der Gitterkonstante des Aluminiumfilms (0,4049 nm) so groß wie etwa 4,5% ist. Obwohl der Film in der Regel durch Epitaxie gebil­ det werden kann, solange die Gitter-Ungleichheit zwischen der Unter­ schicht und dem zu bildenden Film innerhalb etwa 5% liegt, sind die kri­ stallographische Qualität und das Ausmaß der Orientierung des zu bil­ denden Films in dem Maße herabgesetzt, wie die Gitter-Ungleichheit zu­ nimmt. Daraus kann geschlossen werden, daß die Verwendung des Titan­ nitrid(TiN)-Films unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung des Ausma­ ßes der Orientierung des Aluminiumfilms durch Epitaxialwachstum nicht immer zufriedenstellend ist.
  • (b) Ferner war aus dem Bericht von Toyoda et al. bekannt, einen amor­ phen Film als Unterschicht zu verwenden (zweite Annäherung). Dieser zweite Versuch beabsichtigt, das Ausmaß der (111)-Orientierung des Alu­ miniumfilms durch Änderung des Wachstumsmechanismus des Alumini­ umfilms von einem inselähnlichen Wachstum zu einem schichtähnlichen Wachstum durch Erhöhung der Oberflächenenergie der Unterschicht im Anfangsstadium der Aluminiumfilmbildung zu verbessern.
Bei diesem zweiten Versuch ergibt sich jedoch das Problem, daß es schwie­ rig ist, einen nichtkristallinen Film auszubilden, ohne die "Abbau-Stufen­ bedeckung" des Aluminiumfilms herabzusetzen. Im einzelnen waren ein Ausfällverfahren, Abschreckverfahren, Kondensationsverfahren und an­ dere als Verfahren zur Bildung des nichtkristallinen Films (amorphen Films) bekannt. Bei jedem dieser Verfahren muß die Substrattemperatur niedriger als die Kristallisationstemperatur des amorphen Materials wäh­ rend der Bildung des amorphen Unterschichtfilms und während der Bil­ dung des Aluminiumfilms eingestellt werden. Diese Erkenntnis war aus dem Artikel von Kinbara et al. bekannt ["Generation of Amorphous Thin Film by Evaporation" Applied Physics, Band 45, Nr. 12, Seiten 1165-1171, 1976]. im allgemeinen ist die Kristallisationstemperatur des Metalls nie­ driger als beispielsweise die des Oxids. Beispielsweise beträgt diese für Cr-Metall 220 K (absolute Temperatur) und für eine Sn-Cu-Legierung etwa 60 K. Aus diesem Grund müssen, da das Substrat für die Bildung des nicht­ kristallinen Films gekühlt werden muß, eine Wasserkühlungseinrich­ tung, eine Kühlungsvorrichtung für die Verwendung von flüssigem Stick­ stoff oder flüssigem Helium eingesetzt werden. Bei der Bildung des Alumi­ niumfilms auf dem nichtkristallinen Film muß der Aluminiumfilm bei ei­ ner niedrigen Temperatur ausgebildet werden, um nicht den amorphen Film zu kristallisieren. Daher ist eine Anhebung der Temperatur des Sub­ strats im Hinblick auf eine Verbesserung der Stufenabdeckung der vertief­ ten bzw. zurückgesetzten Bereiche begrenzt. Obwohl Verfahren zur Bil­ dung des Films im Vakuum oder unter geringem Druck, wie Vakuumsput­ tern oder Verdampfung als Verfahren zur Bildung des Aluminiumfilms zur Verwendung als Zwischenschaltung des Halbleiterbauelements verwen­ det werden können, ist im allgemeinen eine Erhöhung der Temperatur des Substrats im Hinblick auf die Verbesserung der Qualität des Vakuums be­ grenzt, wenn ein nichtkristalliner Film als Unterfilm verwendet wird. In dieser Hinsicht ist die zweite Annäherung nicht bevorzugt.
  • (c) In der JP-A-5-90 268 wird vorgeschlagen, als Unterschicht einen Me­ tallfilm zu verwenden, der gegenüber Al hochreaktiv ist (dritte Annähe­ rung). Dieser dritte Versuch ist möglich, da ein flaches Wachstum hin­ sichtlich der Energie vorteilhaft ist, im Gegensatz zum Wachstum des Alu­ miniums in inselähnlicher Weise durch Vereinigen miteinander während des Anfangsstadiums, wenn ein mit Al hochreaktiver Metallfilm in der Un­ terschicht angeordnet wird. Der flach auszubildende Aluminiumfilm wird als uniaxialer Orientierungsfilm gebildet, in welchem die (111)-Oberflä­ chen mit geringster Oberflächenenergie des Al orientiert sind.
Bei diesem dritten Versuch existiert jedoch eine obere Grenze hinsichtlich der Dicke des Unterschichtmetalls. In anderen Worten war es bekannt, daß eine rauhe bzw. unebene Oberfläche auf dem Untermetallfilm auftritt und daher das Ausmaß der (111)-Orientierung des gebildeten Aluminium­ films auf dem Untermetallfilm herabgesetzt wird, wenn die Dicke des Un­ termetallfilms 50 nm überschreitet. Eine solche Obergrenze hinsichtlich der Dicke des Unterschichtmetalls bewirkt eine unzureichende Sperre in einem Kontaktloch, wenn der Untermetallfilm als Sperrmetall zwischen Al und Silicium verwendet wird. Bei einem Halbleiterbauelement, bei dem Kontaktlöcher mit hohem Aspektverhältnis gebildet werden, ist es, wenn eine Obergrenze hinsichtlich der Dicke des Untermetallfilms auf dem fla­ chen Bereich vorliegt, schwierig, den Untermetallfilm mit ausreichender Dicke auf den Bodenbereichen und Seitenwandbereichen der Kontaktlö­ cher auszubilden. In manchen Fällen wird ein nichtkontinuierlicher Un­ termetallfilm gebildet. Ein solch nichtkontinuierlicher Untermetallfilm und ein solcher Untermetallfilm mit unzureichender Dicke auf den Boden­ bereichen und Seitenwandbereichen der Kontaktlöcher ist nicht bevor­ zugt, da diese eine Verringerung der Barriereeigenschaften oder inselför­ miges Wachstum des Aluminiums während des Anfangsstadiums des Wachstumsprozesses des Aluminiumfilms bewirken würden.
Die vorliegende Erfindung wurde bewerkstelligt, um die obigen Probleme des Standes der Technik zu überwinden, und es ist ein Ziel der Erfindung, eine Aluminium-Zwischenschaltung mit hoher Elektromigrationsbestän­ digkeit sowie ein Halbleiterbauelement vorzusehen, welches diese Alumi­ nium-Zwischenschaltung aufweist und eine hohe Zuverlässigkeit erzielt.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit einer Aluminium-Zwischenschaltung mit ho­ her Elektromigrationsbeständigkeit vorzusehen.
Ein erstes Merkmal des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements be­ steht darin, daß, wie in Fig. 3B gezeigt, ein Metall-Zwischenschaltungsbe­ reich durch eine leitfähige Schicht gebildet wird, die aus einem Titan-Alu­ minium(TiAl)-Film 142 mit (111)-Orientierung und einem Aluminium(Al)- Film 143 mit (111)-Orientierung, der auf dem TiAl-Film 142 durch Epitaxie ausgebildet worden ist, besteht.
Im einzelnen kann, als Grundkonzept der vorliegenden Erfindung gemäß der in Fig. 3B gezeigten Mehrschichtstruktur, das Ausmaß der Al(111)-Orientierung und die Elektromigrationsbeständigkeit verbessert werden durch Verringern der FWHM beim Röntgenbeugungsspektrum. Bei einem Halbleiterbauelement mit einer Al-Zwischenschaltung gemäß der Erfin­ dung ist "Epitaxialwachstum" bzw. "Epitaxie" so definiert, daß eine Viel­ zahl von Kristalloberflächen parallel auf der Unterschicht wachsen und der Film auf der Unterschicht ausgebildet wird. Daher werden im Falle des epitaxialen Wachstums des Aluminiumfilms mit (111)-Vorzugsorientie­ rung auf dem TiAl-Film mit (111)-Vorzugsorientierung eine TiAl(111)-Oberfläche und eine Al(111)-Oberfläche parallel zur Grenzfläche zwischen dem TiAl-Film und dem Al-Film gebildet, jedoch sind benachbarte Kristall­ oberflächen von TiAl-Kristallkörnern und Al-Kristallkörnern, mit Ausnah­ me der (111)-Oberflächen, nicht immer parallel zueinander, wen einzelne Kristallkörner, welche den TiAl-Film und den Al-Film bilden, betrachtet werden. Dies ist auf den Unterschied der Größe der Kristallkörner, welche den TiAl-Film und den Al-Film bilden und den Unterschied in den einzel­ nen Schmelzpunkten zurückzuführen.
Der TiAl-Film, welcher mittels einer herkömmlichen Dünnfilm-Bildungs­ vorrichtung, beispielsweise einer DC-Magnetronsputtervorrichtung, die zur Herstellung des Halbleiterbauelements verwendet wird, gebildet wird, besitzt im Gegensatz zum Al-Film kleine Kristallkörner. Wenn der Al-Film auf dem TiAl-Film durch Epitaxie gebildet wird, stimmt die Kristallober­ fläche der TiAl-Kristallkörner mit der von Al-Kristallkörnern im Anfang der Filmbildung überein, das heißt während eines Zeitraums, bei dem die TiAl-Körner und die Al-Kristallkörner im wesentlichen gleiche Größen aufwei­ sen. Wenn jedoch die Al-Filmdicke zunimmt, vereinigen sich benachbarte Al-Kristalle miteinander, um so größere Kristallkörner zu bilden, so daß die Grenzfläche pro Volumeneinheit verringert ist. Als Ergebnis verringert sich die Oberflächen-/Grenz-Energie, um einen stabilen Zustand einzu­ nehmen. Zu diesem Zeitpunkt ändert sich die (111)-Orientierung nicht, da die Oberfläche an der (111)-Oberfläche beibehalten wird. Da andererseits der TiAl-Film im Vergleich zu dem Al-Film einen hohen Schmelzpunkt auf­ weist, wird eine Erhöhung des Kristallkorndurchmessers aufgrund einer Rekombination von Kristallkörnern bei der Temperatur des Erwärmens des Substrats für die Aluminiumbildung, das heißt bei weniger als 600°C, nicht bewirkt. Daher sind bei den Al-Kristallkörnern, die sich mit benach­ barten Kristallkörnern vereinigt haben, obwohl die (111)-Oberflächen der Kristalloberflächen der Kristallkörner des TiAl-Films als Unterschicht zu den (111)-Oberflächen der Kristalloberflächen der Kristallkörner des Al-Films als Oberschicht parallel sind, andere Kristalloberflächen nicht pa­ rallel. Im Gegenteil haben die Kristallkörner, die sich mit benachbarten Al-Kristallkörnern vereinigt haben, oder mindestens ein Teil solcher Kristall­ körner parallele Kristalloberflächen zu den Kristallkörnern des TiAl-Films, mit Ausnahme der (111)-Oberflächen. In Übereinstimmung damit wird es gemäß der erfindungsgemäßen Aluminium-Zwischenschaltungs­ struktur-als "epitaxiales Wachstum" in einem breiteren Sinne definiert, daß eine Vielzahl von Kristalloberflächen, hauptsächlich (111)-Oberflä­ chen, parallel in der Unterschicht und dem auf der Unterschicht gebilde­ ten Film wachsen.
Das erste Merkmal der vorliegenden Erfindung basiert auf den folgenden experimentellen Ergebnissen. Bei der in den Experimenten verwendeten Probe wird ein 50 nm dicker thermischer Siliciumoxidfilm als Isolierfilm auf dem Si(100)-Substrat als Halbleitersubstrat gebildet und ein 100 nm dicker Ti-Film und ein 2 µm dicker Al-%Si-Film werden durch DC-Magne­ tronsputtern gebildet. Danach wurden die Orientierung des Al-Si-Films, die FWHM im Röntgenbeugungsspektrum, welche die Orientierung des Al-Si-Films anzeigt, und die Reaktivität des Al-Si-Films und des Ti-Films der Probe bewertet. Als Ergebnis wurde gefunden, daß die (111)-Orientierung des Al-Si-Films der Probe extrem gut ist und die FWHM eng ist. Fig. 13 zeigt die durch Röntgenbeugung erhaltene Al-Si(111)-Oberflächen-Re­ flektionsschwingungskurve. Die Messung wurde unter den gleichen Be­ dingungen durchgeführt, wie in dem in Fig. 2 (Stand der Technik) gezeig­ ten, obigen Fall. Im Gegensatz zu der in Fig. 2 gezeigten Al(111)-Oberflä­ chen-Reflektionsschwingungskurve, wobei ein Siliciumoxidfilm als Un­ terschicht verwendet wurde, ist im Falle der Verwendung des Ti-Films als Unterschicht die (111)-Oberfläche des Al-Si-Films parallel zu der Oberflä­ che des Al-Si-Films ausgebildet und die FWHM des Peaks ist so eng wie 0,97°, was einen hohen Grad an (111)-Orientierung zeigt. In Fig. 13 ist die Intensität des Röntgenstrahlenpeaks der (111)-Oberflächenreflektion 65 k (Zahl/Sekunde), was stärker ist als 16 k (Zahl/Sekunde) bei Fig. 2 ohne TiAl-Film als Unterfilm. Daraus läßt sich eine hohe (111)-Orientie­ rung ableiten.
Fig. 14A ist eine Skizze, welche die Querschnitts- Transmissionselektro­ nenmikroskop(TEM)-Ansicht des auf dem Ti-Film gebildeten Al-Films zeigt. Fig. 14B ist eine Skizze, welche das Elektronendiffraktionsmuster des auf dem Ti-Film gebildeten Al-Films zeigt. Fig. 14A zeigt die Skizzen­ zeichnung der Querschnitts-TEM-Ansicht der Probe mit dem Ti-Film 107 als Unterfilm, wobei der Oxidfilm 8, der Ti-Film 107, der TiAl-Film 142 und der Al-Si-Film 143 auf dem Siliciumsubstrat 201 übereinander angeord­ net sind. Aus den Ergebnissen der Elektronendiffraktionsansicht der Grenzfläche zwischen dem Ti-Film 107 und dem Al-Si-Film 143, wie in Fig. 14B gezeigt, wurde gefunden, daß die Probe eine aus dem Ti-Film 107, dem TiAl-Film 142 und dem Al-Si-Film 143 bestehende Dreischichtstruk­ tur aufweist, wobei die (111)-Oberfläche des TiAl-Films 142 und die (111)- Oberfläche des Al-Si-Films 143 parallel zueinander ausgebildet sind, und der Al-Si-Film 143 epitaxial auf dem TiAl-Film 142 gewachsen ist. Bei der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, kann, wenn Kristalle so wachsen gelassen können, daß sie eine bevorzugte Orientierung aufwei­ sen, ein solches Wachstum als "epitaxiales Wachstum" bezeichnet wer­ den, selbst wenn ein polykristalliner Aluminiumfilm auf einem polykri­ stallinen Titan-Aluminium-Film ausgebildet wird.
Da weiterhin die experimentelle Probe gemäß der Erfindung nach Abschei­ dung des Al-Si-Films nicht getempert wird, kann der in Fig. 14A betrach­ tete TiAl-Film 142 durch Reaktion zwischen dem Ti-Film 107 und den auf den Ti-Film durch Sputtern auftreffenden Al-Atomen während des An­ fangsstadiums der Abscheidung des Al-Si-Films 143 auf dem Ti-Film 107 bei einer Substrattemperatur von 260°C gebildet werden.
In Übereinstimmung mit dem obengesagten haben die Erfinder der vorlie­ genden Erfindung die Tatsache erkannt, daß, wenn der Al-Si-Film auf dem Ti-Film 107 bei einer Substrattemperatur von 260°C gebildet wird, der Ti-Al-Film mit (111)-Vorzugsorientierung auf der Begrenzung bzw. Begren­ zungsfläche zwischen dem Ti-Film und dem Al-Si-Film gebildet wird, so daß daher die (111)-Orientierung des Al-Si-Films signifikant gut ist. Die vorliegende Erfindung beruht auf dieser Tatsache.
Fig. 4 zeigt Bewertungsergebnisse der Elektromigrationsbeständigkeit hinsichtlich des Al-1%Si-Films gemäß Stand der Technik und des Al-1%Si-Films mit hoher (111)-Orientierung, welcher gemäß der vorliegen­ den Erfindung epitaxial gewachsen ist.
Wie in Fig. 4 gezeigt, ist zu erkennen, daß im Gegensatz zu dem Al-1%Si- Film des Standes der Technik der epitaxial gewachsene Al-1%Si-Film mit hoher (111)-Orientierung auf dem TiAl-Film gemäß der Erfindung eine ex­ trem lange Lebensdauer und eine geringe Variation innerhalb der Lebens­ dauer aufweist.
Wenn weiterhin der TiAl-Film als Unterschicht verwendet wird, kann eine bessere Gitter-Angleichung erzielt werden, verglichen mit der herkömmli­ chen Gitter-Angleichung zwischen dem Titannitrid(TiN)-Film (Gitterkonstantestate: 0,4239 nm) und dem Al-Film (Gitterkonstante der Al(111)-Oberfläche/Gitterkonstante der TiN(111)-Oberfläche = etwa 95,5 %), so daß als Ergebnis ein Al-Film mit höherer (111)-Orientierung gebil­ det werden kann. Die Gitterangleichung zwischen dem Al-Film und der Unterschicht und die (111)-Orientierung des Al-Films wurden von H. Shi­ bata et al., wie oben angegeben, und anderen berichtet.
Gemäß dem ersten Merkmal der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 8C gezeigt, kann, wenn der Ti-Film zwischen dem TiAl-Film 442 und dem Iso­ lierfilm 488 gebildet wird, der auf dem Ti-Film 441 zu bildende TiAl-Film 442 mit bevorzugter (111)-Orientierung leicht gebildet werden. Somit kann eine Aluminium- oder Aluminiumlegierungs-Zwischenschaltungs­ struktur mit hoher (111) Orientierung, ausgezeichneter Elektromigra­ tionsbeständigkeit und hoher Zuverlässigkeit erhalten werden.
Ein zweites Merkmal des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements be­ ruht darin, wie in Fig. 10, 11A bis 11D gezeigt, daß der TiN-Film 166 oder der aus dem TiN-Film 166 und dem Ti-Film 107 zusammengesetzte Zweischichtfilm auf dem Isolierfilm 8 gebildet, dann der TiAl-Film 142 mit (111)-Orientierung darauf gebildet, und schließlich der Al-Film oder Al-Legierungsfilm 113 mit (111)-Orientierung auf dem TiAl-Film 142 gebildet wird.
Beim zweiten Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Erfindung, wie beim ersten Merkmal der vorliegenden Erfindung, ausgezeichnet hinsicht­ lich der Elektromigrationsbeständigkeit, da die (111)Orientierung des Al-Films oder Al-Legierungsfilms 113 gut ist. Nebenbei kann die Struktur ge­ mäß dem zweiten Merkmal der Erfindung auf den in Fig. 10 gezeigten Kontaktlochbereich angewandt werden. In anderen Worten können Defek­ te bzw. Versagen aufgrund von Legierungsgrübchen bzw. -fehlstellen, die auf der Begrenzungsfläche zwischen dem Halbleitersubstrat 201 und der Metall-Zwischenschaltung erzeugt werden, sowie Silicium-Festphasene­ pitaxialwachstum unterdrückt oder durch den TiN-Film 166 reguliert wer­ den.
Weiterhin ergibt sich nicht das Problem, daß eine Obergrenze hinsichtlich der Dicke des Untermetallfilms existiert, was das Problem beim herkömm­ lichen Verfahren unter Verwendung eines gegenüber Al hochreaktiven Me­ talls als Unterfilm ist. In anderen Worten, wenn gemäß Stand der Technik ein gegenüber Al hochreaktives Metall als Unterfilm verwendet wird, tritt eine mangelhafte Morphologie auf der Oberfläche des Untermetallfilms auf, so daß daher der Grad der (111)-Orientierung des auf dem Unterme­ tallfilm gebildeten Al-Films herabgesetzt wird, wenn die Dicke des Unter­ metallfilms 50 nm überschreitet. Da jedoch bei der vorliegenden Erfin­ dung der TiAl-Film auf dem TiN/Ti-Film gebildet und dann der Al-Film dar­ auf durch Epitaxie gebildet wird, ist es möglich, den Grad der (111)-Orien­ tierung des Al-Films zu verbessern, selbst wenn beispielsweise ein Ti-Film von 100 nm Dicke als Unterschicht verwendet wird. Somit kann eine aus­ reichende Dicke des Untermetallfilms sichergestellt werden. Das heißt, der ausreichend dicke Untermetallfilm wird als Sperrmetall zwischen der Al-Schicht und dem Silicium in dem Kontaktbereich, wie in Fig. 10 ge­ zeigt, angewandt.
Selbst bei einem Halbleiterbauelement, bei dem Kontaktlöcher (Gräben) mit hohem Aspektverhältnis gebildet werden, kann der Untermetallfilm mit einer ausreichenden Dicke auf den Bodenbereichen und Seitenwand­ bereichen der Kontaktgräben gebildet werden, und der Aluminiumfilm mit starker (111)-Orientierung kann unabhängig von der Dicke des Unterme­ tallfilms auf dem flachen Bereich ausgebildet werden.
Weitere und zusätzliche Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der erläuternden Ausführungsformen im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen oder sind in den An­ sprüchen angegeben, und zahlreiche Vorteile, die hierin nicht genannt sind, offenbaren sich für den Fachmann bei der Anwendung der Erfindung in der Praxis.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, welche einen Filmbildungszustand im Anfangsstadium des Wachstumsprozesses gemäß dem Stand der Tech­ nik zeigt, wenn ein Aluminiumfilm auf einem Isolierfilm gebildet wird;
Fig. 2 ist ein Diagramm, das eine Röntgendiffraktions-Schwingungskur­ ve eines auf einem Siliciumoxidfilm gemäß dem Stand der Technik gebilde­ ten Al-1%Si-Films zeigt
Fig. 3A ist eine Querschnittsansicht, welche einen MOSFET gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt,
Fig. 3B ist eine vergrößerte Schnittansicht, welche die Zwischenschal­ tung auf dem MOSFET in Fig. 3A zeigt,
Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Elektromigrationsbeständigkeit einer Al-1%Si-Zwischenschaltung mit hoher (111)-Orientierung, die auf einem Titan-Aluminium-Film gemäß der Erfindung gebildet worden ist, im Ver­ gleich zu der gemäß Stand der Technik zeigt;
Fig. 5 ist eine diagrammartige Darstellung, welche zum Vergleich die Gitterkonstanten des Titan-Aluminium-Films (a) und des Aluminiumfilms (b) gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 6A ist eine Skizze, die eine Röntgendiffraktions-Schwingungskurve der Metall-Zwischenschaltung gemäß der Erfindung nach dem Tempern bei 400°C während 10 Minuten in einer Stickstoffgasumgebung zeigt,
Fig. 6B ist eine Skizze, welche ein Elektronendiffraktionsmuster der Me­ tall-Zwischenschaltung gemäß der Erfindung nach dem Tempern bei 400°C während 10 Minuten in Stickstoffgasumgebung veranschaulicht;
Fig. 7A bis 7J sind Schnittansichten, welche die Herstellungsschritte zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung des MOSFET gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigen;
Fig. 8A ist eine Draufsicht, die einen MOSDRAM gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 8B ist eine Schnittansicht, welche den MOSDRAM in Fig. 8A zeigt
Fig. 8C ist eine vergrößerte Schnittansicht, welche eine Bit-Leitung des MOSDRAM in Fig. 8A zeigt;
Fig. 9A bis 9D sind Schnittansichten, welche die Herstellungsschritte zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung des MOSDRAM gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigen;
Fig. 10 ist eine vergrößerte Schnittansicht, welche eine Metall-Zwi­ schenschaltung um ein Kontaktloch herum gemäß einer dritten Ausfüh­ rungsform der Erfindung zeigt
Fig. 11A bis 11D sind schematische Schnittansichten, welche eine Metall-Zwischenschaltung gemäß einer vierten Ausführungsform der Er­ findung zeigen;
Fig. 12A bis 12D sind Schnittansichten, welche eine mehrschichtige Metall-Zwischenschaltung gemäß einer fünften Ausführungsform der Er­ findung zeigen;
Fig. 13 ist eine Skizze, welche eine Röntgendiffraktions-Schwingungs­ kurve der Metall-Zwischenschaltung für den Fall zeigt, daß ein Titanfilm und eine Al-1%Si-Film kontinuierlich auf einem Siliciumoxidfilm gemäß der Erfindung gebildet werden;
Fig. 14A ist eine Skizze, welche eine Querschnitts-Transmissionselek­ tronenmikroskop(TEM)-Ansicht einer Probe zeigt, die bei der Messung der in Fig. 13 gezeigten Röntgendiffraktions-Schwingungskurve verwendet wurde; und
Fig. 14B ist eine Skizze, welche eine Elektronendiffraktionsansicht der Probe in Fig. 14A zeigt.
Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung werden unter Bezug­ nahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es ist zu bemerken, daß die gleichen oder ähnliche Bezugsziffern für gleiche oder ähnliche Tei­ le und Elemente in den gesamten Zeichnungen verwendet werden, wobei die Beschreibung gleicher oder ähnlicher Teile und Elemente ausgelassen oder vereinfacht dargestellt wird. Allgemein sei erwähnt, daß, wie es bei der Darstellung von Halbleiterbauelementen üblich ist, die verschiedenen Zeichnungen weder von einer Figur zur anderen noch innerhalb einer ge­ gebenen Figur im Maßstab gezeichnet sind, und insbesondere, daß die Schichtdicken willkürlich gezeichnet sind, um das Lesen der Zeichnungen zu erleichtern.
Erste Ausführungsform
Fig. 3A ist eine Schnittansicht, die einen MOSFET mit einer Aluminium- Zwischenschaltung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt. In Fig. 3A ist ein p-Schacht 203 auf einem (100)-Siliciumsubstrat 201 vom n-Typ gebildet. Der p-Schacht 203 ist durch einen thermischen Oxidfilm 4, der tief ausgebildet ist, um das (100)-Siliciumsubstrat 201, vom n-Typ von der Oberfläche des p-Schachtes 203 aus zu erreichen, gerä­ teisoliert. In einer geräteisolierten Region des p-Schachtes 203, die als ak­ tive Region dient, sind eine n⁺-Sourceregion 217 und eine n⁺-Drainregion 227 ausgebildet. Eine Gate-Elektrode 205, die aus Polysilicium oder der­ gleichen gebildet ist, ist über einer Kanalregion 203 zwischen der n⁺-Sour­ ceregion 217 und der n⁺-Drainregion 227 über einen Gate-Oxidfilm 204 ausgebildet. Ein dünner Oxidfilm 7, der als Post-Oxidfilm bezeichnet wird, ist auf einer Oberfläche der Polysilicium-Gate-Elektrode 205 ausgebildet. Die n⁺-Sourceregion 217 und die n⁺-Drainregion 227 werden durch Ein­ dotieren einer Verunreinigung vom n-Typ, wie P, gebildet, so daß diese eine hohe Verunreinigungskonzentration von etwa 6×10¹⁸ bis 1×10²¹ cm-3 aufweisen.
Ein Zwischenschicht-Isolierfilm 8, wie ein SiO₂-Film, Phosphosilicatglas (PSG)-Film, Borphosphosilicatglas(BPSG)-Film oder ein Verbundfilm dar­ aus ist über der n⁺-Sourcergion 217, der n⁺-Drainregion 227 und der Poly­ silicium-Gate-Elektrode 205 gebildet. Kontaktlöcher sind in der Zwi­ schenschicht-Isolierfilm 8 ausgebildet, um jeweils die n⁺-Sourceregion 217 und die n⁺-Drainregion 227 zu erreichen. In den Kontaktlöchern sind Pfropfelektroden 231, 232 aus Polysilicium, Wolfram (W), Wolframsilicid (WSi₂) oder dergleichen ausgebildet. Eine Source-Elektrodenzwischen­ schaltung, bestehend aus einem Titan-Aluminium(TiAl)-Film 152 mit (111)-Orientierung und einem Aluminium(Al)-Film oder einem Alumini­ umlegierungsfilm 153 mit (111)-Orientierung ist so ausgebildet, daß sie mit der Pfropfelektrode 231 in Berührung steht. Eine Drain-Elektroden­ zwischenschaltung, bestehend aus einem TiAl-Film 142 mit (111)-Orien­ tierung und einem Al-Film oder einem Aluminiumlegierungsfilm 143 mit (111)-Orientierung ist so ausgebildet, daß sie mit der Pfropfelektrode 232 in Verbindung steht und ist mit Bauelementen, die in anderen aktiven Re­ gionen ausgebildet sind, verbunden oder ist mit Stromzufuhr-Leitungs­ führungen verbunden.
Fig. 3B zeigt schematisch die Source-Elektrodenzwischenschaltung 152/153 und die Drain-Elektrodenzwischenschaltung 142/143 des MOS­ FET in Fig. 3A. Es versteht sich von selbst, daß die Al-Zwischenschaltung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung nicht auf die Elektro­ den-Zwischenschaltung des in Fig. 3A gezeigten MOSFET beschränkt ist, sondern auch für einen bipolaren Transistor, SIT (Static Induction Transistor), GTO, IGPT und weitere anwendbar ist, wenn diese eine Struk­ tur ähnlich der in Fig. 3B gezeigten aufweisen.
Fig. 4 zeigt die Elektromigrationsbeständigkeit eines Metall-Zwischen­ schaltungsmusters mit der gleichen Struktur wie die Source-Elektroden­ zwischenschaltung 152/153 und die Drain-Elektrodenzwischen­ schaltung 142/143 gemäß der Erfindung, welche durch TEG (Test Ele­ ment Group)-Muster für den in Fig. 3A gezeigten MOSFET, der in gleicher Weise hergestellt worden ist, bewertet wird.
Die Dimensionen der Metall-Zwischenschaltung von TEG-Mustern, die zur Bewertung der Elektromigrationsbeständigkeit verwendet werden, werden auf 500 µm Länge und 1,5 µm Breite eingestellt, und die Dicke des Al-1%Si-Films beträgt 2 µm. Die Bewertungsbedingungen werden so regu­ liert, daß die Substrattemperatur 200°C beträgt und ein konstanter Strom mit einer Stromdichte von 1,5×10⁷ (A/cm²) zugeführt wird. In der Fig. 4 sind die gemessenen Ergebnisse der Elektromigrationsbeständigkeit der Zwischenschaltung gemäß dem Stand der Technik ebenso für Vergleichs­ zwecke unter Verwendung des Zeichens ∎ einbezogen. Verglichen mit der Al-1%Si-Zwischenschaltung gemäß Stand der Technik, wie durch das Zei­ chen ∎ angegeben, ist zu erkennen, daß die Al-1%Si-Zwischenschaltung mit hoher (111)-Orientierung, die auf dem TiAl-Film durch Epitaxie gemäß der Erfindung ausgebildet und durch das Zeichen angegeben ist, eine extrem längere Elektromigration-Ausfallzeit und eine geringere Abwei­ chung innerhalb der Ausfallzeit zeigt.
Wie oben erläutert, ist es gemäß der ersten Ausführungsform der Erfin­ dung ersichtlich, daß, wenn der Al-Si-Film mit (111)-Vorzugsorientierung als Source/Drain-Elektrodenzwischenschaltung auf dem Ti-Al-Film mit (111)-Vorzugsorientierung gebildet wird, ein MOSFET bereitgestellt wer­ den kann, der hinsichtlich der Elektromigrationsbeständigkeit überlegen ist und eine hohe Zuverlässigkeit erzielt.
Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Gitterkonstante des durch einen flächenzentrierten kubischen Kristall gebildeten Al-Films 0,405 nm be­ trägt, welche im wesentlichen gleich der Gitterkonstante des TiAl-Films ist. Im einzelnen zeigen, wie in Fig. 5 dargestellt, der auf dem TiAl-Film gebildete Al-Film oder Aluminiumlegierungsfilm eine gute Gitter-Anglei­ chung wie etwa 0,991(99,1%) mit dem TiAl-Film auf den entsprechenden <111<-Achsen (das heißt, die Gitterkonstante des Al-Films (111) beträgt 0,573 nm, während die Gitterkonstante des TiAl-Films (111) 0,568 nm be­ trägt), so daß daher der Al-Film oder Aluminiumlegierungsfilm und der Ti- Al-Film durch Epitaxialwachstum gebildet werden können. Hierbei kann der Al-Film oder Aluminiumlegierungsfilm die (111)-Orientierung über­ nehmen, welche die gleiche Orientierung des als Untermetallschicht gebil­ deten TiAl-Films ist. Durch Verwendung des TiAl-Films als Untermetall­ schicht für den Al-Film ist es möglich, den Aluminiumfilm mit höherer (111)-Orientierung und engerer FWHM des durch Röntgenbeugung be­ stimmten (111)-Peaks auszubilden, verglichen mit einem Al-Film gemäß Stand der Technik, welcher direkt auf dem Siliciumoxidfilm als Unter­ schicht ausgebildet wird.
Weiterhin werden, nachdem die gemäß der Erfindung ausgebildete Metall- Zwischenschaltung bei 400°C während 10 Minuten in Stickstoffgasumge­ bung getempert worden ist, Röntgenbeugung und Elektronenbeugung durchgeführt. Fig. 6A zeigt die durch Röntgenbeugung gemessene Schwingungskurve, während Fig. 6B das durch Elektronenbeugung ge­ messene Beugungsbild zeigt. Aus den durch das Röntgenbeugungsspek­ trum in Fig. 6A erhaltenen Ergebnissen ist es ersichtlich, daß die Orien­ tierung des Al-Si-Films und die FWHM des (111)-Peaks nach dem Tempern kaum bzw. selten verändert sind. Aus den durch das Elektronenbeugungs­ bild in Fig. 6B erhaltenen Ergebnissen ist ersichtlich, daß eine Reaktion zwischen dem Al-Si-Film und dem Ti-Film oder TiAl-Film voranschreitet und dann Ti₃Al gebildet wird.
Aus diesen Ergebnissen kann abgeleitet werden, daß, nachdem der Al-Si-Film mit hoher (111)-Orientierung auf dem TiAl-Film mit (111)-Orientie­ rung einmal gebildet worden ist, das Ausmaß der Orientierung des Al-Si-Films nicht nennenswert herabgesetzt worden ist, unabhängig vom Fort­ schritt der Reaktion des TiAl-Films, selbst wenn der Al-Si-Film bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts getempert wird, so daß daher eine solche Aluminium-Zwischenschaltungsstruktur erzielt werden kann, welche hinsichtlich der Elektromigrationsbeständigkeit ausgezeichnet ist und eine hohe Zuverlässigkeit ergibt.
Die Fig. 7A bis 7J sind Ansichten, welche die Herstellungsschritte zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung des MOSFET gemäß der er­ sten Ausführungsform der Erfindung zeigen.
  • (a) Wie in Fig. 7A gezeigt, wird zunächst ¹¹B⁺ in ein (100)-Siliciumsub­ strat 201 vom n-Typ bei einer Beschleunigungsspannung Vac = 130 kV und einer Dosis Φ = 5×10¹² bis 5×10¹³ cm-2 ionenimplantiert. Dann wird, wie in Fig. 7B gezeigt, ein p-Schacht 203 gebildet durch Tempern (Drive-In) bei 1100°C während einer Stunde.
  • (b) Danach wird, wie in Fig. 7C gezeigt, unter Verwendung einer selek­ tiven Oxidationstechnik, wie der LOCOS-Methode, der Oxidfilm 4 für die Geräteisolierung tief ausgebildet, um durch den p-Schacht 203 durchzu­ führen, so daß benachbarte Bauelemente elektrisch isoliert sind. Im Falle von Bauelementen mit hoher Integrationsdichte kann eine andere Gerätei­ soliertechnik, wie die BOX(Buried Oxide)-Methode angewandt werden. Io­ nenimplantation und Drive-In des p-Schachtes können nach Bildung des Oxidfilms 4 für die Geräteisolation ausgeführt werden. Danach wird ein Gate-Oxidfilm 204 mit einer Dicke von 10 nm ausgebildet und ein Phos­ phor-dotiertes Polysilicium 205 durch CVD mit einer Dicke von 300 nm ab­ geschieden. Unter Anwendung von Photolithographie und RIE, wie in Fig. 7C gezeigt, wird eine Gate-Elektrode 205 mit einer Gatelänge von 0,5 µm gebildet
  • (c) Als nächstes wird ein Post-Oxidfilm 7 von 10 nm Dicke gebildet und ³¹P⁺ bei einer Beschleunigungsspannung Vac = 30 kV und einer Dosis Φ = 3×10¹⁵ cm-2 Ionen-einimplantiert. Dann werden, wie in Fig. 7D gezeigt, eine n⁺-Sourceregion 217 und eine n⁺-Drainregion 227 durch Tempern des implantierten Substrats bei 850°C während 30 Minuten gebildet.
  • (d) Danach wird, wie in Fig. 7E gezeigt, ein Zwischenschicht-Isolierfilm 8, der aus einem SiO₂-Film oder einem aus dem SiO₂-Film und einem PSG-Film bestehenden Verbundfilm gebildet ist, durch CVD mit einer Dicke von 300 bis 500 nm abgeschieden. Kontaktlöcher werden in dem Zwischen­ schicht-Isolierfilm 8 geöffnet. Wie in Fig. 7F gezeigt, werden sogenannte Pfropfelektroden 231, 232 in den Kontaktlöchern durch Einfüllen eines Polysiliciums, das mit einer Verunreinigung von n-Typ wie P oder As (do­ tiertes Polysilicium), schwer schmelzendem Metall wie W oder schwer schmelzendem Metallsilicid wie WSi₂ dotiert ist, in die Kontaktlöcher, ge­ bildet.
  • (e) Dann wird, wie in Fig. 7G gezeigt, ein 100 nm dicker Ti-Film 107 auf dem Zwischenschicht-Isolierfilm 8 und den Pfropfelektroden 231, 232 durch DC-Magnetronsputtern oder EB-Verdampfung abgeschieden. Dann wird, wie in Fig. 7G gezeigt, ein 150 nm dicker Al-1%Si-Film 108 bei einer Substrattemperatur von 260°C oder mehr durch DC-Magnetronsputtern oder EB-Verdampfung abgeschieden. Eine Legierungsbildung zwischen dem Ti-Film 107 und dem Al-1%Si-Film 108 wird durch Abscheidung des Al-1%Si-Films 108 bei einer hohen Temperatur von mehr als 260°C be­ wirkt, so daß, wie in Fig. 7H gezeigt, ein TiAl-Film 112 mit (111)-Orientie­ rung gebildet wird. In diesem Fall ergeben sich keine Probleme, wenn ein nichtreagierter Ti-Film 107 und nichtreagierter Al-Si-Film 108 in unteren bzw. oberen Bereichen verbleiben.
Anstelle des in Fig. 7G gezeigten Schritt s kann der TiAl-Film 112 direkt durch DC-Magnetronsputtern oder EB-Verdampfung unter Verwendung eines TiAl-Targets abgeschieden werden. Andererseits kann der TiAl-Film 112 durch CVD unter Verwendung von entweder eines Gases einer Ti-Ver­ bindung wie TiCl₄, TDMAT oder TDEAT, oder eines Gases einer Al-Verbin­ dung wie TMA, TiBA oder DMAH, abgeschieden werden. Der wie oben gebil­ dete TiAl-Film 112 besitzt eine (111)-Orientierung, welche hinsichtlich der Oberflächenenergie stabil ist.
Obwohl der TiAl-Film eine tetragonale Kristallstruktur aufweist, die als L1ø-Typ bezeichnet wird, besitzt er eine Gitterkonstante von 0,398 nm auf der a-Achse und eine Gitterkonstante von 0,405 nm auf der c-Achse. Da somit die Gitterkonstanten auf der a-Achse und der c-Achse im wesentli­ chen zueinander gleich sind, ist die Kristallstruktur des TiAl-Films nahe der flächenzentrierten kubischen Kristallstruktur. Als Ergebnis nimmt das TiAl, wenn es als dünner Film ausgebildet wird, die (111)-Orientierung ein, welche im Hinblick auf die Energie am stabilsten ist. Obwohl weiterhin der Schmelzpunkt des TiAl-Films von dem Zusammensetzungsverhältnis von Ti und Al abhängen kann, kann dieser im Bereich von 1350°C bis 1450°C liegen, wenn die Zusammensetzung der Al-Atome innerhalb des Bereichs von etwa 49 bis etwa 56% liegt. Ein solcher Schmelzpunkt des Ti- Al-Films ist relativ höher als der Schmelzpunkt (etwa 660°C) des bei der Zwischenschaltung verwendeten Al-Films oder Al-Legierungsfilms. Dem­ zufolge ist unter den Erwärmungsbedingungen zur Bildung der Zwischen­ schaltung des Halbleiterbauelements, das heißt im Falle der Erhitzung des Halbleitersubstrats bei weniger als 600°C zur Bildung des Films, das TiAl kaum zu agglomerieren und ist somit in der Lage, als kontinuierlicher Film in einem frühen Stadium des Anfangsprozesses der Filmbildung aus­ gebildet zu werden. Dies resultiert in einem kürzeren inselförmigen Wachstumszeitraum des TiAl-Films, im Gegensatz zum herkömmlichen Al-Film oder Al-Legierungsfilm, welcher direkt auf der Unterschicht des Siliciumoxid(SiO₂)-Films abgeschieden wird. Das heißt, es ist einfach, daß der TiAl-Film auf dem SiO₂-Film die (111)-Orientierung einnimmt, im Gegensatz zu einem Al-Film auf dem SiO₂-Film, und er ist daher einfach als kontinuierlicher Film mit (111)-Vorzugsorientierung von einer frühen Stufe des Anfangsprozesses der Filmbildung auszubilden. Aus diesem Grund ist eine (111)-Kristalloberfläche, welche den TiAl-Film bildet, zur Filmoberfläche parallel und nicht geneigt.
  • (f) Als nächstes wird, wie in Fig. 71 gezeigt, ein Al-1%Si-Film 113 von 1 bis 2 µm Dicke auf dem TiAl-Film 112 durch Sputtern, EB-Verdampfung, CVD oder dergleichen gebildet. In diesem Fall ist es, um den Al-Film 113 mit (111)-Orientierung auf dem TiAl-Film 112 mit (111)-Orientierung durch Epitaxie zu bilden, bevorzugt, daß, nachdem der TiAl-Film 112 mit (111)-Orientierung gebildet worden ist, die Oberfläche des TiAl-Films 112 gegenüber der Reaktion mit der Atmosphäre, Sauerstoff, Kohlenstoff oder Stickstoff und dem Aussetzen gegenüber einem adsorbierbaren Gas ge­ schützt wird, bis der Al-Film 113 mit (111)-Orientierung gebildet ist. Es ist daherbevorzugt, den TiAl-Film 112 und den Al-Film 113 kontinuierlich in der gleichen Vakuumkammer auszubilden. Anstelle des Al-Films 113 mit (111)-Orientierung kann ein Aluminiumlegierungsfilm einschließlich ir­ gendeinem aus Kupfer, Palladium, Titan, Scandium und Bor oder einer Vielzahl dieser Elemente in einem Anteil von 0,1 bis 4% verwendet werden. Selbstverständlich kann ein reiner Al-Film 113 verwendet werden.
  • (g) Als nächstes wird ein Photoresist 98 auf den Al-Film 113 mit (111)- Orientierung aufbeschichtet und einer Musterbildung zu Profilen von Source-Elektroden 153, 152 und Drain-Elektroden 143, 142 unterzogen. Unter Verwendung eines Ätzgases wie Cl₂, BCl₃, SiCl₄, SiCl₄/Cl₂, BCl₃/Cl₂ oder HBr/Cl₂ werden der TiAl-Film 112 und der Al-Si-Film 113 selektiv durch RIE unter Verwendung des Photoresist 98 als Maske geätzt. Wie in Fig. 7J gezeigt, werden somit Profile der Source-Elektroden 153, 152 und Drain-Elektroden 143, 142 vervollständigt. Der MOSFET gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung kann durch Entfernung des Photoresist 98, wie in Fig. 3A gezeigt fertiggestellt werden.
Zweite Ausführungsform
Die Fig. 8A und 8B zeigen eine Draufsicht und eine Querschnittsan­ sicht eines MOSDRAM gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfin­ dung. Fig. 8A ist eine Draufsicht des MOSDRAM und Fig. 8B ist eine Querschnittsansicht des MOSDRAM gemäß Fig. 8A. in Fig. 8B ist ein p-Schacht 203 auf einem (100)-Siliciumsubstrat 201 vom n-Typ gebildet. Der p-Schacht 203 wird von dem durch BOX und dergleichen gebildeten Geräteisolieroxidfilm 4 umgeben. Eine Innenseite des Oxidfilms 4 wird als aktive Region (Geräteregion) 1 verwendet, um so eine Einheitszelle zu bil­ den. Fig. 8B ist eine Ansicht, welche eine Querschnittsstruktur um die aktive Region 1 herum zeigt. Die n⁺-Sourceregion 217 und die n⁺-Drainre­ gion 227, welche einen Wahltransistor (einen Schalttransistor) der Ein­ heitszelle des DRAM aufbauen, werden in der aktiven Region 1 gebildet. Die p-Schachtregion zwischen der n⁺-Sourceregion 217 und der n⁺-Drain­ region 227 des Wahltransistors der Einheitszelle wird als Kanalregion 203 verwendet. Die Gate-Elektrode 205, wie Polysilicium, ist über der Kanalre­ gion 203 über den Gate-Oxidfilm 204 gebildet. Wie in Fig. 8A gezeigt, wird die Gate-Elektrode 205, wie Polysilicium, ebenso als Wortleitung verwen­ det. Der erste Zwischenschicht-Isolierfilm 8, wie ein Oxidfilm, ist auf der Wortleitung gebildet. Kontaktelektroden (erste Pfropfelektroden) 408, 418 wie W, WSi₂, TiSi₂ oder MoSi₂, sind in den ersten Kontaktlöchern, die in dem ersten Zwischenschicht-Isolierfilm 8 gebildet sind, so ausgebildet, daß sie die n⁺-Sourceregion 217 und die n⁺-Drainregion 227 kontaktie­ ren. Eine aus einem Metall wie Ru, W, Ti oder Pt oder Metallsilicid aus die­ sen Metallen oder leitfähigem Metalloxid dieser Metalle gebildete Spei­ cherelektrode 425 ist auf der Kontaktelektrode 418 ausgebildet. Als leitfä­ higes Metalloxid können beispielsweise RuO₂ oder SrLaTiO₃ verwendet werden. Die Speicherelektrode 425 kann aus einem Mehrschichtfilm gebil­ det sein, welcher aus einem dotierten Polysilicium (DOPOS)-Film und ei­ nem auf dem DOPOS-Film gebildeten Ti/TiN-Film hergestellt ist. Eine ge­ genüberliegende Elektrode (Plattenelektrode) 427 wird dann über einen Kapazitäts-Isolierfilm 426 gebildet, um so einen Kondensatorbereich des DRAM zu bilden. Der Kapazitäts-Isolierfilm 426 kann unter Verwendung eines Siliciumoxid(SiO₂)-Films, Tantaloxid(Ta₂O₅)-Films, Strontiumtita­ nat(SrTiO₃) -Films, Bariumtitanat(BaTiO₃) -Films, Aluminium­ oxid(Al₂O₃) -Films oder Siliciumnitrid(Si₃N₄) -Films gebildet werden. Der Kapazitäts-Isolierfilm 426 kann andererseits ebenso unter Verwendung eines BSTO-Films, der eine feste Lösung von SrTiO₃ (STO) und BaTiO₃ (BTO) ist oder eines Verbundfilms aus dem Siliciumnitrid(Si₃N₄)-Film und dem Siliciumoxid(SiO₂)-Film gebildet werden. Als gegenüberliegende Elektrode (Plattenelektrode) 427 kann ein Titannitrid(TiN)-Film, Ru-Film, RuO₂-Film oder ein Silicidfilm, wie WSi₂, MoSi₂ oder TiSi₂ verwendet wer­ den. Weiterhin kann als gegenüberliegende Elektrode 427 ein Verbundfilm verwendet werden, wie ein RuO₂/Ru-Film oder RuO₂/Ru/TiN/W-Film. Die Plattenelektrode 427, der Kapazitäts-Isolierfilm 426 und die Speicher­ elektrode 425 können den Speicher-Kondensatorbereich des MOSDRAM darstellen.
Ein zweiter Zwischenschicht-Isolierfilm 488 wird auf dem Speicher-Kon­ densatorbereich und dem ersten Zwischenschicht-Isolierfilm 8 gebildet. Der zweite Zwischenschicht-Isolierfilm 488 wird aus einem SiO₂-Film, PSG-Film, BPSG-Film oder Si₃N₄-Film oder einem Verbundfilm (Mehr­ schichtfilm), der aus einer Kombination aus zwei oder mehreren dieser Fil­ me hergestellt ist, gebildet. Ein zweites Kontaktloch wird in dem zweiten Zwischenschicht-Isolierfilm 488 geöffnet, um so die erste Pfropfelektrode 408 zu berühren. Eine zweite Pfropfelektrode 439, wie dotiertes Polysilici­ um, W oder WSi₂, wird in das zweite Kontaktloch eingebracht.
Ein Ti-Film 441 wird auf dem zweiten Zwischenschicht-Isolierfilm 488 ge­ bildet, so daß ein Teil des Ti-Films 441 mit der zweiten Pfropfelektrode 439 verbunden ist. Ein TiAl-Film 442 mit (111)-Orientierung wird auf dem Ti-Film 441 ausgebildet, so daß er mit dem Ti-Film 441 in Berührung steht. EinAl-Film 443 mit (111)-Orientierung wird auf dem TiAl-Film 442 durch Epitaxie gebildet. Der Al-Film 443, der TiAl-Film 442 und der Ti-Film 441 können eine Datenleitung (Bit-Leitung) 409 des MOSDRAM darstellen, welcher mit anderen Einheitszellen verbunden ist. Fig. 8C zeigt schema­ tisch die Bit-Leitung 409 des MOSDRAM gemäß der zweiten Ausführungs­ form der Erfindung. Die Metall-Zwischenschaltung gemäß der Erfindung ist nicht auf die Bit-Leitung des MOSDRAM beschränkt, sondern kann auf verschiedene Halbleiterbauelemente angewandt werden, beispielsweise einen integrierten Schaltkreis wie SRAM, EEPROM, TTL oder IIL oder ein diskretes Bauelement, wie ein bipolarer Transistor, FET oder SIT, wenn diese eine wie in Fig. 8C gezeigte Grundstruktur aufweisen.
Wie in Fig. 8C gezeigt, kann, wenn der TiAl-Film 442 mit (111)-Orientie­ rung auf dem Isolierfilm 488/8/4 über den Ti-Film 441 gebildet ist, und der Al-Film oder Al-Leglerungsfilm 443 dann auf dem TiAl-Film 442 gebil­ det wird, ein Al-Film oder Aluminiumlegierungsfilm, wie Al-Si oder Al-Cu- Si mit hoher (111)-Orientierung, der eine Gitterkonstante im wesentlichen gleich der des TiAl-Films 442 aufweist, durch Epitaxialwachstum gebildet werden. Als Ergebnis besitzt der Al-Film oder Al-Legierungsfilm eine hohe (111)-Orientierung und eine enge FWHM im Röntgenbeugungsspektrum unter Verbesserung der Elektromigrationsbeständigkeit, so daß eine Alu­ minium-Zwischenschaltungsstruktur für das Halbleiterbauelement mit hoher Zuverlässigkeit erzielt werden kann. Daneben kann ein Aluminium­ legierungsfilm einschließlich irgendeine s aus Silicium, Kupfer, Palladi­ um, Titan, Scandium und Bor oder einer Vielzahl dieser Elemente in einem Anteil von 0,1 bis 4% als Aluminiumlegierungsfilm 443 mit (111)-Orientie­ rung verwendet werden.
Insbesondere, wie in Fig. 8C gezeigt, wenn der TiAl-Film 442 auf dem Ti-Film 441 gebildet wird, ist es einfach, den TiAl-Film mit (111)-Orientie­ rung zu bilden, so daß die Metall-Zwischenschaltungsstruktur mit guter Elektromigrationsbeständigkeit und hoher Zuverlässigkeit durch den Al-Film oder Al-Legierungsfilm mit hoher (111)-Orientierung gebildet werden kann.
Der MOSDRAM gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung kann durch die folgenden Herstellungsschritte gebildet werden.
  • (a) Zunächst wird der p-Schacht 203 durch Ionenimplantieren von ¹¹B⁺, ⁴⁹BF2+, etc. in das (100)-Siliciumsubstrat 201 vom n-Typ gebildet und dann ein Drive-In durchgeführt. Der Geräte-Isolieroxidfilm 4 wird durch LOCOS, BOX oder dergleichen gebildet, um benachbarte Bauele­ mente elektrisch zu isolieren (der p-Schacht 203 kann nach Ausbildung des Geräte-Isolieroxidfilms 4 gebildet werden). Danach wird der Gate- Oxidfilm 204 mit einer Dicke von 10 nm ausgebildet und der Phosphor-do­ tierte Polysiliciumfilm 205 durch LPCVD etc. auf einer Oberfläche des Ga­ te-Oxidfilms 204 mit einer Dicke von 0,3 µm gebildet. Durch Musterbil­ dung des Polysiliciumfilms 205 mittels Lithographie oder RIE, wird die Po­ lysilicium-Gate-Elektrode 205 auf dem Gate-Oxidfilm 204 mit einer Gate- Länge von 0,5 µm ausgebildet. Als nächstes werden die n⁺-Sourceregion 217 und die n⁺-Drainregion 227 durch Ionenimplantieren von ³¹P⁺ oder ⁷⁵As⁺ bei einer Beschleunigungsspannung Vac = 30 kV und einer Dosis Φ = 3×10¹⁵ cm-2 gebildet und bei 850°C während 30 Minuten getempert. Dann wird der 200 bis 300 nm dicke SiO₂/PSG-Film durch CVD abge­ schieden, um den ersten Zwischenschicht-Isolierfilm 8 zu bilden. Wie im Falle des Standard-MOSDRAM können p⁺-Kanal-Stopimplantation, Ka­ nal-Dotierungsimplantation etc. nach Notwendigkeit durchgeführt wer­ den, wobei deren Beschreibung ausgelassen wird. Die ersten Kontaktlö­ cher werden in dem SiO₂/PSG-Film 8 geöffnet. Die ersten Kontaktelektro­ den (erste Pfropf-elektroden) 408, 418 werden durch Abscheidung der 200 bis 400 nm dicken n⁺-dotierten Polysiliciumschicht (in welche As dotiert ist) oder des 200 bis 400 nm dicken W-Films in den Kontaktlöchern durch CVD gebildet.
  • (b) Dann wird darauf das leitfähige Metalloxid, wie RuO₂ etc. n⁺-dotier­ ter Polysiliciumfilm, oder W-Film durch CVD abgeschieden und dann die Ti/TiN-Sperrmetallschicht durch RF-Sputtern abgeschieden. Mittels Pho­ tolithographie werden die Photoresistmuster auf dem Ti/TiN-Sperrmetall in einer Speicherelektrode-bildenden Region des Kondensatorbereichs ge­ bildet. Unter Verwendung des Photoresist als Maske wird die Sperrmetall­ schicht durch RIE unter Verwendung BCl₃, CF₄, SF₆, CCl₄ oder derglei­ chen geätzt, und gleichzeitig wird das leitfähige Metalloxid, der n⁺-dotierte Polysiliciumfilm oder W-Film, der unterhalb der Sperrmetallschicht gebil­ det worden ist, geätzt, um das Profil der Speicherelektrode 425, wie in Fig. 9A gezeigt, musterförmig auszubilden. Nachdem der Photoresist ent­ fernt ist und die gesamte resultierende Struktur gespült worden ist, wer­ den nachfolgend ein 50 nm dicker Pt-Film, ein 30 nm dicker BSTO-Film 426, ein 150 nm dicker W-Film 427 durch RF-Sputtern abgeschieden, um einen oberen Bereich und Seitenwandbereiche der Lagerelektrode 425 zu bedecken. Anstelle von RF-Sputtern kann CVD oder dergleichen ange­ wandt werden. Als nächstes wird ein Photoresist auf der gesamten Ober­ fläche der resultierenden Struktur aufbeschichtet. Mittels Photolitho­ graphie unter Verwendung des Photoresistfilms als Maske wird der W-Film 427, der als gegenüberliegende Elektrode (Plattenelektrode) dient, in das in Fig. 9A gezeigte Muster durch RIE unter Anwendung von CF₄ geätzt. Dann wird unter Verwendung eines vorbestimmten Ätzmittels, wie eine ge­ mischte wäßrige Lösung von Wasserstoffperoxid, Ammoniakwasser und EDTA, der BSTO-Film 426 unter Verwendung des W-Films 427 als Ätzma­ ske geätzt und einer Musterbildung unterzogen. Danach wird unter Ver­ wendung eines aus Iod/Cetylpyridiniumiodid (CPI)/Benzol bestehenden und auf 60°C erwärmten Ätzmittels die Platinschicht durch RIE unter Ver­ wendung von CF₄ und unter Verwendung des BSTO-Films 426 als Ätzmas­ ke einer Musterbildung unterzogen.
  • (c) Dann wird, wie in Fig. 9B gezeigt, der zweite Zwischenschicht-Iso­ lierfilm 488, der aus einem SiO₂-Film, PSG-Film, BPSG-Film oder derglei­ chen gebildet ist, durch CVD, SOG (Spin On Glass) etc. abgeschieden. Das zweite Kontaktloch wird geöffnet, um die erste Kontaktelektrode 408 (die auf der n⁺-Drainregion 227 gebildet ist) freizulegen. Ein DOPOS-Film oder WSi₂-Film wird durch selektive CVD abgeschieden, um das zweite Kon­ taktloch in dem zweiten Zwischenschicht-Isolierfilm 488 zu füllen. Als Er­ gebnis wird, wie in Fig. 9C gezeigt, die zweite Pfropfelektrode 439 gebil­ det. Anstelle der selektiven CVD kann der DOPOS-Film oder dergleichen auf der gesamten Oberfläche abgeschieden, dann entweder durch Zurück­ ätzung oder CMP (Chemical Mechanical Polishing) geebnet werden, um so diesen in das Kontaktloch einzubringen.
Als nächstes wird, wie in Fig. 9C gezeigt, der Ti-Film 441 in einer Dicke von 250 nm ausgebildet. Zur Bildung des Titanfilms 441 kann Sputtern, Verdampfen etc. unter Verwendung eines Titan-Targets angewandt wer­ den.
  • (d) Dann wird, wie in Fig. 9C gezeigt, der Al-Film 443 auf dem Ti-Film 441 gebildet. Hierbei ist es bevorzugt, nach Bildung des Titanfilms 441 die Oberfläche des Al-Films 443 gegenüber Reaktion der Atmosphäre Sauer­ stoff (O₂), Kohlenstoff (C) oder Stickstoff (N₂) und dem Aussetzen eines ad­ sorbierbaren Gases zu schützen, bis der Al-Film 443 gebildet ist.
Wie beim Ti-Film 441 kann Sputtern, Verdampfen oder dergleichen ange­ wandt werden, um den Al-Film 443 zu bilden. Weiterhin reagieren bei der Bildung des Al-Films 443 der Ti-Film 441 und der Al-Film 443 miteinander durch Erwärmen des Halbleitersubstrats 201, so daß, wie in Fig. 8B ge­ zeigt, der TiAl-Film 442 mit (111)-Orientierung auf der Grenzfläche zwi­ schen dem Ti-Film 441 und dem Al-Film 443 gebildet wird. Es ist bevor­ zugt, daß, wie bei der ersten Ausführungsform, die Erwärmungstempera­ tur des Halbleitersubstrats 201 auf mehr als 260°C eingestellt wird. Da der TiAl-Film 442 eine (111)-Orientierung aufweist, besitzt der kontinuierlich auf dem TiAl-Film 442 mit (111)-Orientierung gebildete Al-Film 443 hier­ bei ebenso eine (111)-Orientierung, da er durch Epitaxialwachstum gebil­ det wird.
Weiterhin können durch Regulierung der Anfangsdicke des Ti-Films 441 der Erwärmungstemperatur des Halbleitersubstrats 201 bei der Bildung des Al-Films 443 mit (111)-Orientierung und der Filmbildungsrate des Al-Films 443 mit (111)-Orientierung, die Filmbildungsrate und Filmdicke des TiAl-Films 442 mit (111)-Orientierung reguliert werden. Demzufolge kann durch Regulierung dieser Filmbildungsbedingungen die Aluminium-Zwi­ schenschaltungsstruktur entweder als Struktur, bei der der Ti-Film 441 in der untersten Schicht der Zwischenschaltung gelassen wird, wie in Fig. 8C gezeigt, oder als Struktur, worin der Ti-Film 441 nicht in der unter­ sten Schicht der Zwischenschaltung gelassen wird, wie bei der ersten Aus­ führungsform erläutert und in Fig. 3B gezeigt, ausgebildet werden.
  • (e) Als nächstes wird ein Photoresist auf den Al-Film 443 mit (111)- Orientierung aufbeschichtet und dann mittels Photolithographie einer Musterbildung unterzogen. Wenn unter Verwendung des Photoresist als Maske der Al-Film 443 mit (111)-Orientierung, der TiAl-Film 442 mit (111)-Orientierung und der Ti-Film 441 durch RIE unter Verwendung von Cl₂, BCl₃ etc. geätzt werden, wird die Bit-Leitung 409 musterförmig aus­ gebildet, wodurch der MOSDRAM gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung fertiggestellt wird, wie in Fig. 8A und 8B gezeigt.
Bei der Struktur mit dem Ti-Film 441 als Unterschicht des TiAl-Films 442 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung wird der TiAl-Film 442 durch Legierungsreaktion zwischen dem Ti-Film 441 und dem Al-Film 443 gebildet. Da Al-Atome leicht zur Oberfläche des Ti-Films migrieren, unab­ hängig davon, daß der Ti-Film 441 als endgültige Metall-Zwischenschal­ tungsstruktur verbleibt oder nicht, kann daher die Stufenabdeckung des Al-Films auf vertieften bzw. zurückgesetzten Bereichen einschließlich den Kontaktbereichen verbessert werden.
Dritte Ausführungsform
Fig. 10 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die eine Metall-Zwischen­ schaltung um ein Kontaktloch herum gemäß einer dritten Ausführungs­ form der Erfindung zeigt. In Fig. 10 ist eine n⁺-diffundierte Region 216 auf einem Teil einer Oberfläche des (100)-Substrats 201 vom n-Typ gebil­ det. Der aus SiO₂, PSG, BPSG oder deren Kombination hergestellte Zwi­ schenschicht-Isolierfilm 8 ist auf der Oberfläche des (100)-Substrats 201 vom n-Typ ausgebildet. Ein Kontaktloch ist in dem Zwischenschicht-Iso­ lierfilm 8 ausgebildet, um zu der n⁺-diffundierte Region 216 zu gelangen. Ein TiSi₂-Film 165 ist am Boden des Kontaktlochs gebildet, um den ohm­ schen Widerstand zu verringern. Der Ti-Bodenfilm 107, ein TiN-Film 166, der TiAl-Film 142 mit (111)-Orientierung und ein Al-Film 113 mit (111)- Orientierung sind in dieser Reihenfolge auf dem TiSi₂-Film 165 gebildet.
Anstelle des Al-Films 113 mit (111)-Orientierung kann ein Aluminiumle­ gierungsfilm einschließlich irgendeines aus Silicium, Kupfer, Palladium, Titan, Scandium und Bor oder einer Vielzahl dieser Elemente in einem An­ teil von 0,1 bis 4% verwendet werden. Diese Aluminiumlegierungsfilme besitzen ebenso (111)-Orientierung.
In Fig. 10 ist es selbstverständlich, daß die n⁺-diffundierte Region 216 durch eine p⁺-diffundierte Region ersetzt sein kann, oder die n⁺-diffun­ dierte Region 216 in einer p-Region, wie einem p-Schacht, gebildet sein kann. Obwohl in Fig. 10 nicht gezeigt, kann ein Ti-Zwischenfilm zwi­ schen dem TiAl-Film 142 und dem TiN-Film gebildet werden.
Die in Fig. 10 gezeigte Struktur gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung kann wie folgt hergestellt werden.
  • (a) Zunächst wird mittels Photolitographie die n⁺-diffundierte Region 216 auf dem (100)-Substrat 201 vom n-Typ durch Ionenimplantation oder Vorabscheidung gebildet. Dann wird der aus einem SiO₂-Film, PSG-Film, BPSG-Film oder dergleichen hergestellte Zwischenschicht-Isolierfilm 8 durch thermische Oxidation, CVD, SOG oder dergleichen gebildet. Mittels Photolithographie und RIE oder ECR-Ionenätzung wird das Kontaktloch geöffnet, um die n⁺-diffundierte Region 216 zu erreichen.
  • (b) Dann wird der Ti-Bodenfilm 107 in dem Kontaktloch unter Anwen­ dung von DC-Magnetronsputtern abgeschieden. Wenn das Aspektverhält­ nis des Kontaktlochs hoch ist, kann die Direktivität des Sputterns verbes­ sert werden durch Vorsehen eines bienenwabenförmigen oder zylindri­ schen Collimators zwischen dem Sputter-Target und einer abzuscheiden­ den Probe. Wenn die Temperatur des (100)-Substrats 201 vom n-Typ auf 400°C erhöht wird, wenn das Sputtern unter Verwendung eines solchen Collimators (Collimator-Sputtern) durchgeführt wird, kann eine gute Stu­ fenabdeckung erzielt werden. Dann wird der TiSi₂-Film 165 durch Silici­ dationstempern am Boden des Kontaktlochs mit einer IR-Lampe oder der­ gleichen gebildet.
  • (c) In ähnlicher Weise wird der TiN-Film 166 durch Collimator-Sputtern bei einer Substrattemperatur von 400°C gebildet. In anderer Weise kann der TiN-Film 166 durch CVD unter Verwendung von TiCl₄ und NH₃, TDMAT und NH₃ oder dergleichen gebildet werden. Wenn das Kontaktloch ein hohes Aspektverhältnis aufweist, ist CVD bevorzugt, da eine bessere Stufenabdeckung erzielt werden kann. Weiterhin kann der TiN-Film 166 auf der Oberfläche des Ti-Films 107 durch Tempern des Ti-Films 107 in Stickstoff (N₂)-Umgebung, nachdem der Ti-Film 107 gebildet worden ist, gebildet werden. Hierbei kann der Ti-Film 107 durch Austauschen des Ti-Films 107 durch den TiN-Film 166 vollständig eliminiert werden. Der TiN-Film 166 kann ebenso durch reaktives Sputtern in N₂-Atmosphäre oder durch ECR-CVD unter Verwendung von TiCl₄ in N₂-Atmosphäre gebildet werden.
  • (d) Dann kann, wenn der TiAl-Film 142 auf dem TiN-Film 166 durch Sputtern unter Verwendung des TiAl-Targets, EB-Verdampfung oder CVD abgeschieden worden ist, der TiAl-Film 142 mit der unter energetischen Gesichtspunkten am meisten stabilen (111)-Orientierung erzielt werden.
  • (e) Wenn der Al-Film 113 auf dem TiAl-Film 142 mit (111)-Orientierung abgeschieden wird, kann der Al-Film 113 durch Epitaxialwachstum gebil­ det werden, so daß er die gleiche (111)-Orientierung wie die des TiAl-Films 142 aufweist, da die Gitterkonstante von Ti nahe der von TiAl ist.
  • (f) Wenn danach RIE oder ECR-Ionenätzung unter Verwendung einer Ätzmaske, wie Photoresist, durchgeführt wird, wird die Metall-Zwischen­ schaltung gemäß der Erfindung fertiggestellt.
Gemäß der in Fig. 10 gezeigten Struktur kann die Elektromigrationsbe­ ständigkeit verbessert werden und gleichzeitig kann das Vermögen zur Verhinderung der Erzeugung eines Legierungsgrübchens auf der Grenz­ fläche zwischen der diffundierten Schicht 216 und der Metall-Zwischen­ schaltung viel mehr verstärkt werden durch den Zweischichtfilm aus dem TiN-Film 166 und dem Ti-Film 107. Weiterhin ist das Silicium-Festphas­ enepitaxialwachstum auf der Grenzfläche stark unterdrückt. Daher kann gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung die Metall-Zwischen­ schaltungsstruktur mit guter Elektromigrationsbeständigkeit und hoher Zuverlässigkeit erzielt werden.
Beim Mehrschicht-Zwischenschaltungsfilm, der aus einem Untermetall­ film mit hoher Reaktivität gegenüber Al und einem aus Al gebildeten obe­ ren Schaltungsmetall besteht, ergibt sich das Problem, daß, wenn die Dicke des Untermetallfilms 50 nm überschreitet, eine mangelhafte Mor­ phologie auf der Oberfläche des Untermetallfilms auftritt und daher der Grad der (111)-Orientierung des auf dem Untermetallfilm gebildeten Al-Films herabgesetzt wird. Gemäß der dritten Ausführungsform der Erfin­ dung ist es, da der TiAl-Film 142 auf dem Ti/TiN-Film 107/166 gebildet und dann der Al-Film 113 darauf durch Epitaxialwachstum gebildet wird, möglich, den Grad der (111)-Orientierung des Al-Films 113 zu verbessern, selbst wenn ein Ti-Film von beispielsweise 100 nm Dicke als Unterschicht eingesetzt wird. Daher kann die Dicke des Untermetallfilms in ausreichen­ der Weise sichergestellt werden und ein guter ohmscher Kontakt erzielt werden, selbst wenn der Untermetallfilm, wie Ti-Film, TiN-Film oder der­ gleichen als Sperrmetall zwischen Al und Silicium in dem in Fig. 10 ge­ zeigten Kontaktbereich angewandt wird.
Selbst bei einem Halbleiterbauelement, bei dem Kontaktlöcher mit hohem Aspektverhältnis gebildet werden, kann ein Untermetallfilm mit ausrei­ chender Dicke auf Bodenbereichen und Seitenwandbereichen der Kon­ taktlöcher gebildet werden und ein Aluminiumfilm mit guter (111)-Orien­ tierung kann unabhängig von der Dicke des Untermetallfilms auf dem fla­ chen Bereich ausgebildet werden.
Vierte Ausführungsform
Fig. 11A zeigt ein Beispiel der Metall-Zwischenschaltung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. In Fig. 11A ist der Isolierfilm 8 auf dem Halbleitersubstrat 201 gebildet. Als Isolierfilm 8 kann ein Silici­ umoxidfilm, PSG-Film, durch CVD gebildeter BPSG-Film, thermischer Oxidfilm oder SOG-beschichteter Film oder dergleichen oder irgendeine Kombination dieser Filme verwendet werden. Der Ti-Film (der zweite Ti-Film) 107 und der TiN-Film 166 sind auf dem Isolierfilm 8 ausgebildet. Weiterhinist der Ti-Film (der erste Ti-Film) 167 auf dem TiN-Film 166 aus­ gebildet und der TiAl-Film 142 mit (111)-Orientierung ist dann auf dem er­ sten Ti-Film 167 ausgebildet. Der Al-Film oder Al-Legierungsfilm 113 mit (111)-Orientierung wird als oberste Schicht ausgebildet. Als Al-Film kann ein Aluminiumlegierungsfilm einschließlich irgendeines aus Silicium, Kupfer, Palladium, Titan, Scandium und Bor oder einer Vielzahl dieser Elemente in einem Anteil von 0, 1 bis 4% verwendet werden.
Wie in Fig. 11A gezeigt, kann unter Verwendung des aus dem zweiten Ti-Film 107, dem TiN-Film 166 und dem ersten Ti-Film 167 gebildeten Drei­ schichtfilms als Unterschichtfilm der TiAl-Film 142 mit (111)-Orientie­ rung leicht gebildet werden. Daher kann die Elektromigrationsbeständig­ keit des auf dem TiAl-Film 142 gebildeten Al-Films oder Al-Legierungs­ films 113 mit hoher (111)-Orientierung verbessert werden und eine Alumi­ nium-Zwischenschaltungsstruktur mit hoher Zuverlässigkeit erzielt wer­ den. Wenn weiterhin die in Fig. 11A gezeigte Struktur in dem Kontakt­ lochbereich ausgebildet wird, können Defekte aufgrund von Legierungs­ grübchen, die auf der Grenzfläche zwischen dem Halbleitersubstrat 201 und der Metall-Zwischenschaltung erzeugt werden, sowie Silicium-Fest­ phasenepitaxialwachstum durch den Ti-Film 166 reguliert oder unter­ drückt werden.
Weiterhin kommt es nicht zu dem Problem, daß eine Obergrenze der Dicke des Untermetallfilms existiert, welches das Problem bei der herkömmli­ chen Methode unter Verwendung eines gegenüber Al hochreaktiven Me­ talls als Unterfilm ist. Wenn gemäß Stand der Technik unter Verwendung eines gegenüber Al hochreaktiven Metalls als Unterfilm die Dicke des Un­ termetallfilms 50 nm überschreitet, treten Unregelmäßigkeiten und Rau­ higkeiten auf der Oberfläche des Untermetallfilms auf, so daß daher eine (111)-Orientierung des auf dem Untermetallfilm gebildeten Al-Films ver­ ringert ist. Da jedoch gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung der TiAl-Film auf dem Ti-Film, TiN-Film gebildet ist und dann der Al-Film darauf durch Epitaxialwachstum gebildet wird, ist es möglich, die (111)-Orientierung des Al-Films zu verbessern, selbst wenn ein Ti-Film von bei­ spielsweise 100 nm Dicke als Unterschicht angewandt wird. Somit kann eine ausreichende Dicke des Untermetallfilms sichergestellt werden, selbst wenn der Untermetallfilm als Sperrmetall zwischen Al und Silicium im Kontaktbereich angewandt wird.
Selbst bei einem Halbleiterbauelement, bei dem Kontaktlöcher mit hohem Aspektverhältnis gebildet werden, kann der Untermetallfilm mit ausrei­ chender Dicke auf Bodenbereichen und Seitenwandbereichen der Kon­ taktlöcher gebildet und der Aluminiumfilm mit guter (111)-Orientierung kann unabhängig von der Dicke des Untermetallfilms auf dem flachen Be­ reich ausgebildet werden.
Die Metall-Zwischenschaltung gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung, wie in Fig. 11A gezeigt, kann wie folgt hergestellt werden.
  • (a) Zunächst wird der aus einem SiO₂-Film, PSG-Film, BPSG-Film etc. oder einer Kombination dieser Filme hergestellte Isolierfilm 8 auf dem Halbleitersubstrat 201, wie Si, durch thermische Oxidation, CVD, Sput­ tern, SOG oder dergleichen gebildet.
  • (b) Darin werden der zweite Ti-Film 107 und der TiN-Film 166 gebildet. Nachdem der zweite Ti-Film 107 durch Sputtern, Verdampfen oder derglei­ chen gebildet worden ist, kann der TiN-Film 166 durch Tempern in Stick­ stoffatmosphäre, CVD unter Verwendung von TiCl₄ und NH₃, TDMA und NH₃ etc. oder reaktives Sputtern oder ECR-CVD in Stickstoffatmosphäre, gebildet werden. Weiterhin ist es möglich, die Zweischichtstruktur des zweiten Ti-Films 107 und des TiN-Films 166 durch Tempern der Oberflä­ chenseite des zweiten Ti-Films 107 in Stickstoffatmosphäre zu bilden. Dann wird der erste Ti-Film 167 auf-den TiN-Film 166 ausgebildet.
  • (c) Nachfolgend wird der TiAl-Film 142 mit (111)-Orientierung auf dem ersten Ti-Film 167 gebildet und der Aluminiumfilm 113 mit (111)-Orien­ tierung wird dann auf dem TiAl-Film 142 ausgebildet. Wie bei der zweiten Ausführungsform reagieren bei der Bildung des Al-Films 113 der erste Ti-Film 167 und der Al-Film 113 miteinander durch Erwärmen des Halblei­ tersubstrats 201, so daß der TiAl-Film 142 auf der Grenzfläche zwischen dem ersten Ti-Film 167 und dem Al-Film 113 bei einer frühen Stufe der Bil­ dung des Al-Films 113 gebildet wird. Da der so gebildete TiAl-Film 142 (111)-Orientierung aufweist, besitzt der kontinuierlich auf dem TiAl-Film 142 gebildete Al-Film 113 ebenso (111)-Orientierung, da er durch Epitaxi­ alwachstum gebildet wird.
  • (d) Dann wird unter Verwendung einer vorbestimmten Ätzmaske, wie Photoresist, eine Ätzung durch RIE unter Verwendung von BCl₃, SiCl₄/Cl₂, HBr/Cl₂ oder dergleichen durchgeführt, umvorbestimmte Lei­ tungsführungsmuster auszubilden, wodurch die Metall-Zwischenschal­ tung gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung vervollständigt werden kann.
Bei der vierten Ausführungsform der Erfindung kann durch Regulieren der Anfangsdicke des ersten Ti-Films 167, der Erhitzungstemperatur des Halbleitersubstrats 201 bei der Bildung des Al-Films 113 mit (111)-Orien­ tierung und der Filmbildungsrate des Al-Films 113 mit (111)-Orientierung die Dicke des TiAl-Films 142 mit (111)-Orientierung reguliert werden. So­ mit kann entweder die Struktur, bei der der erste Ti-Film 167 zwischen dem TiAl-Film 142 mit (111)-Orientierung und dem TiN-Film 166 belassen wird, wie in Fig. 11A gezeigt, oder die Struktur, worin der Ti-Film nicht zwischen dem TiAl-Film 142 mit (111)-Orientierung und dem TiN-Film 166 belassen wird, wie in Fig. 11B gezeigt, ausgewählt werden durch Regulie­ ren dieser Parameter als endgültige Struktur.
Bei der in Fig. 11A gezeigten Struktur kann eine wie in Fig. 11C gezeigte Struktur dadurch gewählt werden, daß der zweite Ti-Film 107 zwischen dem TiN-Film 166 und dem Isolierfilm 8 ausgelassen werden kann. Weiter­ hin kann in der in Fig. 11B gezeigten Struktur das Ziel der vorliegenden Erfindung durch die in Fig. 11D gezeigte Struktur erreicht werden, worin der Ti-Film 107 zwischen dem TiN-Film 166 und dem Isolierfilm 8 ausge­ lassen werden kann.
Fünfte Ausführungsform
Die Fig. 12A bis 12D sind Schnittansichten, welche den MOSFET mit einer Dreistufen-Aluminium-Zwischenschaltung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung zeigen. In Fig. 12A ist ein n-Schacht 283 auf einem (100)-Siliciumsubstrat 281 vom p-Typ gebildet. Der n-Schacht 283 ist durch den thermischen Oxidfilm 4, der tief ausgebildet ist, um zum (100)-Siliciumsubstrat 281 vom p-Typ von einer Oberfläche des n-Schach­ tes 283 zu gelangen, geräteisoliert. In einer geräteisolierten Region des n-Schachtes 283, die als aktive Region dient, sind eine p⁺-Sourceregion 287 und eine p⁺-Drainregion 288 ausgebildet. Die aus Polysilicium oder der­ gleichen gebildete Gate-Elektrode 205 ist über einer Kanalregion 283 zwi­ schen der p⁺-Sourceregion 287 und der p⁺-Drainregion 288 über den Ga­ te-Oxidfilm 204 gebildet. Der dünne Oxidfilm 7, der als Post-Oxidfilm be­ zeichnet wird, ist auf der Oberfläche der Polysilicium-Gate-Elektrode 205 ausgebildet. Die p⁺-Sourceregion 287 und die p⁺-Drainregion 288 sind durch Dotieren einer Verunreinigung vom p-Typ, wie B, mit einer hohen Verunreinigungskonzentration von etwa 6×10¹⁸ bis 1×10²¹ cm-3 gebil­ det.
Ein erster Zwischenschicht-Isolierfilm 8, wie SiO₂-Film, PSG-Film, BPSG-Film oder ein Verbundfilm daraus, ist über der p⁺-Sourceregion 287, der p⁺-Drainregion 288 und der Polysilicium-Gate-Elektrode 205 gebildet. Er­ ste Kontaktlöcher sind in dem ersten Zwischenschicht-Isolierfilm 8 ausge­ bildet, um die p⁺-Sourceregion 287 bzw. die p⁺-Drainregion 288 zu errei­ chen. Eine Erststufen-Metall-Zwischenschaltungsschicht (eine erste Me­ tallschicht), bestehend aus einem TiN-Film 166, einem TiAl-Film 142, ei­ nem Al-Cu-Si-Film 113, ist über die ersten Kontaktlöcher ausgebildet. Der TiAl-Film 142 und der Al-Cu-Si-Film 113 besitzen eine hohe (111)-Orien­ tierung. Ein zweiter Zwischenschicht-Isolierfilm 488, wie ein SiO₂-Film, PSG-Film, BPSG-Film oder dergleichen, ist auf der ersten Metallschicht 166/142/113 ausgebildet. Eine Zweitstufen-Metall-Zwischenschal­ tungsschicht (eine zweite Metallschicht), bestehend aus einem TiN-Film 566, einem TiAl-Film 542, einem Al-Si-Film 513, ist über ein zweites Kon­ taktloch, das in dem zweiten Zwischenschicht-Isolierfilm 488 ausgebildet ist, gebildet. Ein dritter Zwischenschicht-Isolierfilm 489, wie ein SiO₂- Film, PSG-Film, BPSG-Film, Si₃N₄-Film oder dergleichen, ist auf der zwei­ ten Metallschicht 566/542/513 gebildet. Eine Drittstufen-Metall-Zwi­ schenschaltungsschicht (eine dritte Metallschicht), bestehend aus einem TiN-Film 766, einem TiAl-Film 742, einem Al-Si-Film 713, ist überein drit­ tes Kontaktloch, das in dem dritten Zwischenschicht-Isolierfilm 489 aus­ gebildet ist, gebildet. Ein letzter Passivierungsfilm 491, wie ein SiO₂-Film, PSG-Film, BPSG-Film, Si₃N₄-Film, Polyimidfilm oder dergleichen, ist auf der dritten Metallschicht 766/742/713 ausgebildet. Ein Teil der dritten Metallschicht 766/742/713, die in einem Öffnungsbereich, welcher in dem letzten Passivierungsfilm 491 gebildet ist, freiliegt, wird als Bindekis­ senregion (bonding pad region) 999 verwendet.
Wie in Fig. 12A gezeigt, können, wenn die TiN-Filme 166, 566, 766 als Unterschicht verwendet werden, die TiAl-Filme 142, 542, 742 mit (111)-Orientierung leicht gebildet werden. Demzufolge kann die Elektromigra­ tionsbeständigkeit der aus den Al-Legierungsfilmen 113, 513, 713 mit ho­ her (111)-Orientierung gebildeten Metall-Zwischenschaltungen verbes­ sert werden, so daß eine Mehrstufen-Metall-Zwischenschaltungsstruktur mit hoher Zuverlässigkeit erzielt werden kann. Obwohl die erste Metall­ schicht auf dem ersten Kontaktlochbereich, welcher direkt die Silicium­ schicht berührt, gebildet ist, können insbesondere Defekte aufgrund von Legierungsgrübchen, die auf der Grenzfläche zwischen der ersten Metall­ schicht und den p⁺-Source/Drain-Regionen 287, 288 erzeugt werden, so­ wie das Silicium-Festphasenepitaxialwachstum durch den TiN-Film 166 reguliert werden.
Weiterhin kommt es nicht zu dem Problem, daß eine Obergrenze hinsicht­ lich der Dicke des Untermetallfilms vorliegt, was das Problem beim Verfah­ ren unter Verwendung eines gegenüber Al hochreaktiven Metalls als Un­ terfilm ist. Beim Verfahren der Verwendung eines gegenüber Al hochreak­ tiven Metalls als Unterfilm treten, wenn die Dicke des Untermetallfilms 50 nm überschreitet, Rauhigkeiten auf der Oberfläche des Untermetallfilms auf, so daß daher der Grad der (111)-Orientierung des auf dem Unterme­ tallfilm gebildeten Al-Films herabgesetzt ist. Gemäß der fünften Ausfüh­ rungsform der Erfindung ist es jedoch möglich, da der TiAl-Film 142 mit (111)-Orientierung auf dem TiN-Film 166 als Unterschicht gebildet ist und dann der Al-Film 113 durch Epitaxie darauf ausgebildet wird, den Grad der (111)-Orientierung des Al-Films zu verbessern, selbst wenn ein Ti-Film von beispielsweise 100 nm Dicke als Unterschicht eingesetzt wird. Daher kann selbst bei Anwendung des TiN-Films 166 als Sperrmetall in dem Source/Drain-Kontaktbereich des MOSFET, die Dicke des Untermetall­ films in ausreichender Weise sichergestellt werden, so daß eine gute ohm­ sche Kontakteigenschaft erzielt werden kann.
Wenn die zweiten und dritten Kontaktlöcher mit hohen Aspektverhältnis­ sen zwischen der zweiten Metallschicht-Zwischenschaltung und der er­ sten Metallschicht, zwischen der dritten Metallschicht und der zweiten Metallschicht oder dergleichen vorliegen, kann ein Untermetallfilm mit ausreichender Dicke auf den Bodenbereichen und Seitenwandbereichen der Kontaktlöcher ausgebildet werden, und es kann ein Aluminiumfilm mit starker (111)-Orientierung unabhängig von der Dicke des Unterme­ tallfilms auf dem flachen Bereich gebildet werden.
Die erste Metallschicht, zweite Metallschicht und dritte Metallschicht sind nicht auf die in Fig. 12A gezeigte fünfte Ausführungsform der Erfindung beschränkt, sondern es können zahlreiche Zwischenschaltungsstruktu­ ren, welche im Zusammenhang mit den vorangehenden Ausführungsfor­ m erläutert worden sind, angewandt werden.
Fig. 12B zeigt ein weiteres Beispiel der Struktur gemäß der fünften Aus­ führungsform der Erfindung. In der ersten Metallschicht ist der Al-Cu-Si- Film 113 so ausgebildet, daß er zwischen dem TiAl-Film 142 und dem TiN-Film 166 eingefügt ist. In der zweiten Metallschicht ist der Al-Si-Film 513 so ausgebildet, daß er zwischen den TiAl-Filmen 542 liegt. Gemäß einer solchen Sandwichstruktur kann die Elektromigrationsbeständigkeit noch weiter verbessert werden, so daß daher ein Halbleiterbauelement mit Mehrstufen-Zwischenschaltung mit hoher Zuverlässigkeit erzielt werden kann.
Die Fig. 12C und 12D zeigen weitere Beispiele der Struktur gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung. In den Fig. 12C und 12D ist eine aus W, WSi₂, dotiertem Polysilicium oder dergleichen gebildete Pfropfelektrode 931 ausgebildet, um die zweite Metallschicht mit der er­ sten Metallschicht zu verbinden, und eine Pfropfelektrode 932 ist ebenso ausgebildet, um die dritte Metallschicht mit der zweiten Metallschicht zu verbinden. Gemäß den Strukturen in den Fig. 12C und 12D kann selbst bei Verwendung von gegenüber Al oder einer Aluminiumlegierung hochreaktiven Metallmaterialien als Elektrodenmaterial für die Pfropf­ elektrode eine Zwischenschaltung zwischen den Metallschichten mit ho­ her Zuverlässigkeit erreicht werden.

Claims (9)

1. Halbleiterbauelement mit einer auf einem Isolierfilm gebildeten Zwi­ schenschaltung, wobei die Zwischenschaltung
  • (a) einen Titan-Aluminium-Film mit (111)-Orientierung; und
  • (b) einen auf dem Titan-Aluminium-Film gebildeten Aluminiumfilm oder Aluminiumlegierungsfilm mit (111)-Orientierung umfaßt.
2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei die Zwischenschal­ tung weiterhin einen zwischen dem Isolierfilm und dem Titan-Aluminium-Film ge­ bildeten Titanfilm umfaßt.
3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei die Zwischenschal­ tung weiterhin einen zwischen dem Isolierfilm und dem Titan-Aluminium-Film ge­ bildeten Titannitridfilm oder einen aus einem Titannitridfilm und einem Titanfilm bestehenden Zweischichtfilm umfaßt.
4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei die Zwischenschal­ tung weiterhin einen zwischen dem Titan-Aluminium-Film und dem Isolierfilm ge­ bildeten Titannitridfilm oder einen aus einem Titannitridfilm und einem zweiten Titanfilm unter dem Titannitridfilm bestehenden Zweischichtfilm umfaßt.
5. Halbleiterbauelement mit einer Elektrode, wobei die Elektrode
  • (a) eine auf einer Halbleiterregion gebildete Sperrschicht, die entwe­ der einen Titannitridfilm oder einen aus einem Titannitridfilm und einem Boden-Titanfilm bestehenden Zweischichtfilm beinhaltet;
  • (b) einen auf der Sperrschicht gebildeten Titan-Aluminium-Film mit (111)-Orientierung; und
  • (c) einen auf dem Titan-Aluminium-Film gebildeten Aluminiumlegie­ rungsfilm mit (111)-Orientierung umfaßt.
6. Halbleiterbauelement nach Anspruch 5, wobei die Elektrode weiter­ hin einen zwischen dem Titan-Aluminium-Film und der Sperrschicht ge­ bildeten Titanzwischenfilm umfaßt.
7. Verfahren zur Herstellung einer Zwischenschaltung für ein Halblei­ terbauelement, umfassend die Schritte:
  • (a) Bilden eines Isolierfilms auf einem Halbleitersubstrat;
  • (b) Bilden eines Titan-Aluminium-Films mit (111)-Orientierung auf dem Isolierfilm direkt oder über einen Titanfilm; und
  • (c) Bilden entweder eines Aluminiumfilms oder eines Aluminiumle­ gierungsfilms mit (111)-Orientierung auf dem Titan-Aluminium-Film durch Epitaxialwachstum.
8. Verfahren zur Herstellung einer Zwischenschaltung für ein Halblei­ terbauelement, umfassend die Schritte:
  • (a) Bilden eines Isolierfilms auf einem Halbleitersubstrat;
  • (b) Bilden eines Titanfilms auf dem Isolierfilm;
  • (c) Bilden eines Aluminiumfilms auf dem Titanfilm bei einer Sub­ strattemperatur von mehr als 260°C, um so den Titanfilm mit dem Alumi­ nium zu legieren, wodurch ein Titan-Aluminium-Film mit (111)-Orientie­ rung gebildet wird; und
  • (d) Bilden eines Aluminiumfilms oder eines Aluminiumlegierungs­ films mit (111)-Orientierung auf dem Titan-Aluminium-Film durch Epita­ xialwachstum.
9. Verfahren zur Herstellung einer Zwischenschaltung für ein Halblei­ terbauelement, umfassend die Schritte:
  • (a) Bilden eines Isolierfilms auf einem Halbleitersubstrat;
  • (b) Bilden eines Titannitridfilms oder eines aus einem Titannitridfilm und einem Titanfilm bestehenden Zweischichtfilms auf dem Isolierfilm;
  • (c) Bilden eines Titan-Aluminium-Films mit (111)-Orientierung auf dem Titannitridfilm oder dem Zweischichtfilm; und
  • (d) Bilden eines Aluminiumfilms oder eines Aluminiumlegierungs­ films mit (111)-Orientierung auf dem Titan-Aluminium-Film mittels Epi­ taxialwachstum.
DE19642740A 1995-10-17 1996-10-16 Halbleiterbauelement mit einer Aluminium-Zwischenschaltung und Verfahren zu dessen Herstellung Ceased DE19642740A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7268172A JPH09115829A (ja) 1995-10-17 1995-10-17 アルミニウム配線部を有する半導体装置およびその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19642740A1 true DE19642740A1 (de) 1997-04-24

Family

ID=17454920

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19642740A Ceased DE19642740A1 (de) 1995-10-17 1996-10-16 Halbleiterbauelement mit einer Aluminium-Zwischenschaltung und Verfahren zu dessen Herstellung

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5869901A (de)
JP (1) JPH09115829A (de)
KR (1) KR970023857A (de)
DE (1) DE19642740A1 (de)
GB (1) GB2306774B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1262804A1 (de) * 2000-12-08 2002-12-04 Sony Corporation HALBLEITERVORRICHTUNG UND DAZUGEHöRIGES HERSTELLUNGSVERFAHREN

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6087259A (en) * 1996-06-24 2000-07-11 Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. Method for forming bit lines of semiconductor devices
JP3677135B2 (ja) 1997-01-09 2005-07-27 株式会社東芝 半導体集積回路とその製造方法
KR100244251B1 (ko) * 1997-06-19 2000-02-01 김영환 반도체 소자의 커패시터 제조 방법
KR100269302B1 (ko) * 1997-07-23 2000-10-16 윤종용 반도체장치의금속배선및그형성방법
JP3381767B2 (ja) * 1997-09-22 2003-03-04 東京エレクトロン株式会社 成膜方法および半導体装置の製造方法
US6365514B1 (en) * 1997-12-23 2002-04-02 Intel Corporation Two chamber metal reflow process
KR100316030B1 (ko) * 1997-12-30 2002-02-19 박종섭 반도체장치의알루미늄배선형성방법
JPH11243204A (ja) * 1998-02-25 1999-09-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd アクティブマトリックス基板及びその液晶表示装置
KR100287179B1 (ko) * 1998-09-04 2001-04-16 윤종용 비트라인를포함하는반도체장치및그제조방법
US6965165B2 (en) * 1998-12-21 2005-11-15 Mou-Shiung Lin Top layers of metal for high performance IC's
US6495442B1 (en) * 2000-10-18 2002-12-17 Magic Corporation Post passivation interconnection schemes on top of the IC chips
US6383915B1 (en) * 1999-02-03 2002-05-07 Applied Materials, Inc. Tailoring of a wetting/barrier layer to reduce electromigration in an aluminum interconnect
JP3437801B2 (ja) * 1999-07-28 2003-08-18 沖電気工業株式会社 半導体装置のための配線構造および配線形成方法
US6833623B2 (en) * 1999-08-11 2004-12-21 Micron Technology, Inc. Enhanced barrier liner formation for via
US6335557B1 (en) * 1999-11-17 2002-01-01 Agere Systems Guardian Corp. Metal silicide as a barrier for MOM capacitors in CMOS technologies
US6331460B1 (en) 1999-11-17 2001-12-18 Agere Systems Guardian Corp. Method of fabricating a mom capacitor having a metal silicide barrier
US6787833B1 (en) * 2000-08-31 2004-09-07 Micron Technology, Inc. Integrated circuit having a barrier structure
KR100367406B1 (ko) 2000-08-31 2003-01-10 주식회사 하이닉스반도체 고집적 반도체 소자의 게이트 형성방법
JP4970034B2 (ja) * 2003-08-11 2012-07-04 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド ターゲット／バッキングプレート構造物、及びターゲット／バッキングプレート構造物の形成法
JP2006344635A (ja) * 2005-06-07 2006-12-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 評価用半導体装置
US20080006098A1 (en) * 2006-07-07 2008-01-10 Infineon Technologies Sensor device and a method for its manufacturing
KR100840642B1 (ko) * 2006-12-05 2008-06-24 동부일렉트로닉스 주식회사 반도체 소자의 가드링 및 그 형성방법
US9698019B2 (en) 2014-03-14 2017-07-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. N-work function metal with crystal structure
JP6772495B2 (ja) * 2016-03-16 2020-10-21 富士電機株式会社 炭化珪素半導体装置および炭化珪素半導体装置の製造方法
US10453923B2 (en) * 2016-03-16 2019-10-22 Fuji Electric Co., Ltd. Silicon carbide semiconductor device and method of manufacturing silicon carbide semiconductor device
JP6783688B2 (ja) * 2017-03-14 2020-11-11 エイブリック株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法
US10354871B2 (en) * 2017-09-11 2019-07-16 General Electric Company Sputtering system and method for forming a metal layer on a semiconductor device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5071714A (en) * 1989-04-17 1991-12-10 International Business Machines Corporation Multilayered intermetallic connection for semiconductor devices
US5313101A (en) * 1990-08-28 1994-05-17 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Interconnection structure of semiconductor integrated circuit device
WO1997012391A1 (en) * 1995-09-29 1997-04-03 Intel Corporation Improved interface between titanium and aluminum-alloy in metal stack for integrated circuit

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4017890A (en) * 1975-10-24 1977-04-12 International Business Machines Corporation Intermetallic compound layer in thin films for improved electromigration resistance
US4438450A (en) * 1979-11-30 1984-03-20 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Solid state device with conductors having chain-shaped grain structure
JPH0687464B2 (ja) * 1986-12-17 1994-11-02 日本電装株式会社 アルミニウム合金配線装置およびその製造方法
JP2680468B2 (ja) * 1989-07-01 1997-11-19 株式会社東芝 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP2937613B2 (ja) * 1991-07-16 1999-08-23 日本電気株式会社 薄膜配線およびその製造方法
US5242860A (en) * 1991-07-24 1993-09-07 Applied Materials, Inc. Method for the formation of tin barrier layer with preferential (111) crystallographic orientation
JPH05235416A (ja) * 1992-02-21 1993-09-10 Murata Mfg Co Ltd 強誘電体薄膜素子
JPH06268083A (ja) * 1993-03-11 1994-09-22 Sony Corp 半導体装置の配線
JP3422055B2 (ja) * 1993-11-08 2003-06-30 株式会社デンソー 半導体装置の電極配線
US5523259A (en) * 1994-12-05 1996-06-04 At&T Corp. Method of forming metal layers formed as a composite of sub-layers using Ti texture control layer
US5641992A (en) * 1995-08-10 1997-06-24 Siemens Components, Inc. Metal interconnect structure for an integrated circuit with improved electromigration reliability

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5071714A (en) * 1989-04-17 1991-12-10 International Business Machines Corporation Multilayered intermetallic connection for semiconductor devices
US5313101A (en) * 1990-08-28 1994-05-17 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Interconnection structure of semiconductor integrated circuit device
WO1997012391A1 (en) * 1995-09-29 1997-04-03 Intel Corporation Improved interface between titanium and aluminum-alloy in metal stack for integrated circuit

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BYUN, J.S., et al.: Formation of a large grain sized TiN layer using TiNx, the expitaxial continuity at the AT/TiN interface, and its electromigration endurance in mulilayered interconnection US-Z.: J. Appl. Phys. 78 (3), 1. August 1995, S. 1719-1724 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1262804A1 (de) * 2000-12-08 2002-12-04 Sony Corporation HALBLEITERVORRICHTUNG UND DAZUGEHöRIGES HERSTELLUNGSVERFAHREN
EP1262804A4 (de) * 2000-12-08 2009-04-01 Sony Corp HALBLEITERVORRICHTUNG UND DAZUGEHöRIGES HERSTELLUNGSVERFAHREN
US7642655B2 (en) 2000-12-08 2010-01-05 Sony Corporation Semiconductor device and method of manufacture thereof

Also Published As

Publication number Publication date
GB2306774A (en) 1997-05-07
JPH09115829A (ja) 1997-05-02
GB2306774B (en) 1997-12-17
KR970023857A (ko) 1997-05-30
GB9621415D0 (en) 1996-12-04
US5869901A (en) 1999-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19642740A1 (de) Halbleiterbauelement mit einer Aluminium-Zwischenschaltung und Verfahren zu dessen Herstellung
DE4342047B4 (de) Halbleiterbauelement mit einer Diffusionsbarrierenschichtanordnung und Verfahren zu seiner Herstellung
DE4229628C2 (de) Halbleitereinrichtung mit Stapelstruktur und Verfahren zur Herstellung einer solchen
EP0269095B1 (de) Integrierte Halbleiterschaltung mit mindestens zwei aus Aluminium oder einer Aluminium-Verbindung bestehenden Metallisierungsebenen sowie Verfahren zu ihrer Herstellung
DE19521150B4 (de) Verdrahtungsstruktur eines Halbleiterbaulementes und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE69635953T2 (de) VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER Ta205 DIELEKTRISCHEN SCHICHT
DE4207916C2 (de) Verbindungsstruktur einer integrierten Halbleiterschaltungseinrichtung
DE19505947B4 (de) Halbleitervorrichtung mit verbesserter Barrierenmetallschicht in einer Elektrode oder Verdrahtungsschicht
DE10000005C1 (de) Verfahren zur Herstellung eines ferroelektrischen Halbleiterspeichers
DE4234666C2 (de) Verbindungsstruktur und Herstellungsverfahren dafür
DE4118165C2 (de) Herstellungsverfahren für eine Halbleitereinrichtung mit Schutzisolierschicht
DE4420365C2 (de) Halbleiterbauelement-Isolierverfahren und integrierte Schaltungen für eine Speicheranordnung
DE4214391C2 (de) Integrierte Halbleiterschaltkreisstruktur und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE4010618C2 (de) Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung
DE4221511C2 (de) Verfahren zum Bilden von Bitstellenleitungen auf einem Halbleiterwafer
DE3442037A1 (de) Verfahren zur herstellung einer integrierten halbleiterschaltung
DE3906874A1 (de) Kondensator und verfahren zu dessen herstellung
DE19629886A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements
DE4119920A1 (de) Halbleitereinrichtung und verfahren zu deren herstellung
DE19649670A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Kondensators einer Halbleitervorrichtung und zugehörige Anordnung
DE19947053C1 (de) Grabenkondensator zu Ladungsspeicherung und Verfahren zu seiner Herstellung
DE3109074C2 (de)
DE19841402B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Kondensators eines Halbleiterbauelementes
DE4244115C2 (de) Halbleitervorrichtung und Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung
WO2000013224A1 (de) Mikroelektronische struktur, verfahren zu deren herstellung und deren verwendung in einer speicherzelle

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8131 Rejection