JP2002057125A - 金属配線形成方法 - Google Patents
金属配線形成方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、デュアルダマシン(Dual Damascen
e)工程で銅(Cu)配線形成時、銅の拡散防止膜の製造工程
を減らすことにより生産単価を減らし、デバイスの特性
を改善させる金属配線形成方法の提供を目的とする 【解決手段】本発明は、コンタクトホール12hにより露
出されたシリコン基板10の表面を洗浄する段階と、前段
階で得られた構造物上にTi-Si膜を形成する段階と、前
記Ti-Si膜14上にTi-Si-N膜16を形成する段階とを含んで
なる金属配線形成方法である。
e)工程で銅(Cu)配線形成時、銅の拡散防止膜の製造工程
を減らすことにより生産単価を減らし、デバイスの特性
を改善させる金属配線形成方法の提供を目的とする 【解決手段】本発明は、コンタクトホール12hにより露
出されたシリコン基板10の表面を洗浄する段階と、前段
階で得られた構造物上にTi-Si膜を形成する段階と、前
記Ti-Si膜14上にTi-Si-N膜16を形成する段階とを含んで
なる金属配線形成方法である。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属配線形成方法
に関するもので、特にデュアルダマシン(Dual Damasce
ne)工程で銅(Cu)配線形成時、銅の拡散防止膜の製造工
程を減らすことにより生産単価を減らし、デバイス(dev
ice)の特性を改善させた金属配線形成方法に関するもの
である。
に関するもので、特にデュアルダマシン(Dual Damasce
ne)工程で銅(Cu)配線形成時、銅の拡散防止膜の製造工
程を減らすことにより生産単価を減らし、デバイス(dev
ice)の特性を改善させた金属配線形成方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】半導体素子の集積度が増加することによ
りデュアルダマシン工程を利用した金属配線形成方法が
幅広く使用されている。このようにダマシン工程が金属
配線形成方法として幅広く使用される理由は、ビア(Vi
a)の埋め込みが可能であり最小費用で素子の特性を良好
に改善させることができるためである。又、ダマシン工
程は、0.13μm未満の論理素子及びメモリ素子で広範囲
に適用可能である。
りデュアルダマシン工程を利用した金属配線形成方法が
幅広く使用されている。このようにダマシン工程が金属
配線形成方法として幅広く使用される理由は、ビア(Vi
a)の埋め込みが可能であり最小費用で素子の特性を良好
に改善させることができるためである。又、ダマシン工
程は、0.13μm未満の論理素子及びメモリ素子で広範囲
に適用可能である。
【0003】現在、ダマシン工程を利用した金属配線形
成方法としては、化学蒸着法(Chemical Vapor Deposi
tion:CVD)を利用した銅(Cu)蒸着方法が主に研究されて
いる。化学蒸着法(CVD)で銅(Cu)薄膜を使用する理由
は、半導体素子のデザインルールが漸次狭小になるにつ
れてステップカバーリッジが相対的に容易になるためで
ある。
成方法としては、化学蒸着法(Chemical Vapor Deposi
tion:CVD)を利用した銅(Cu)蒸着方法が主に研究されて
いる。化学蒸着法(CVD)で銅(Cu)薄膜を使用する理由
は、半導体素子のデザインルールが漸次狭小になるにつ
れてステップカバーリッジが相対的に容易になるためで
ある。
【0004】銅は酸化膜中の拡散速度が大きいことか
ら、従来のダマシン工程を利用した金属配線形成方法
は、銅(Cu)を蒸着することによって拡散防止膜の導入が
必要であった。従来、拡散防止膜としては、窒化チタン
(TiN)や窒化タンタル(TaN)の拡散防止膜が幅広く使用さ
れていた。しかしながら、銅の拡散防止膜として窒化チ
タン(TiN)や窒化タンタル(TaN)を利用した場合、コンタ
クトサイズ(contact size)が0.2μm×0.2μm未満であ
る半導体製造工程では、次のような問題点があった。
ら、従来のダマシン工程を利用した金属配線形成方法
は、銅(Cu)を蒸着することによって拡散防止膜の導入が
必要であった。従来、拡散防止膜としては、窒化チタン
(TiN)や窒化タンタル(TaN)の拡散防止膜が幅広く使用さ
れていた。しかしながら、銅の拡散防止膜として窒化チ
タン(TiN)や窒化タンタル(TaN)を利用した場合、コンタ
クトサイズ(contact size)が0.2μm×0.2μm未満であ
る半導体製造工程では、次のような問題点があった。
【0005】第一に、銅の拡散防止膜として窒化チタン
(TiN)を使用した場合; A.第1メタルコンタクトにおいて; 1.工程が、イオン金属プラズマ(Ion Metal Plasma:I
MP)によるプレクリーニング(pre-cleaning)工程、Tiを
用いるCVD工程、並びにTiNを用いるアニール(anneal)工
程からなるため、複雑であった。 2.コンタクトサイズが小さい場合、Ti/TiNの厚さのた
め、オーバーハングが発生して後続工程で銅(Cu)の埋め
込みが難しかった。 3.Tiを用いるイオン金属プラズマ(IMP)、又はTiNを用い
るCVD工程時、高周波(RF)アルゴン(Ar)処理により基板
に損傷を加えることがあった。 B.第2メタルコンタクト(ビア)において; 1.工程が、イオン金属プラズマによる高周波(RF)洗浄(c
leaning)工程、Tiを用いたCVD工程、並びにTiNを用いた
アニール工程からなるため、複雑であった。 2.コンタクトサイズが小さい場合、Ti/TiNの厚さのた
め、オーバーハングが発生して後続工程で銅の埋め込み
が難しかった。
(TiN)を使用した場合; A.第1メタルコンタクトにおいて; 1.工程が、イオン金属プラズマ(Ion Metal Plasma:I
MP)によるプレクリーニング(pre-cleaning)工程、Tiを
用いるCVD工程、並びにTiNを用いるアニール(anneal)工
程からなるため、複雑であった。 2.コンタクトサイズが小さい場合、Ti/TiNの厚さのた
め、オーバーハングが発生して後続工程で銅(Cu)の埋め
込みが難しかった。 3.Tiを用いるイオン金属プラズマ(IMP)、又はTiNを用い
るCVD工程時、高周波(RF)アルゴン(Ar)処理により基板
に損傷を加えることがあった。 B.第2メタルコンタクト(ビア)において; 1.工程が、イオン金属プラズマによる高周波(RF)洗浄(c
leaning)工程、Tiを用いたCVD工程、並びにTiNを用いた
アニール工程からなるため、複雑であった。 2.コンタクトサイズが小さい場合、Ti/TiNの厚さのた
め、オーバーハングが発生して後続工程で銅の埋め込み
が難しかった。
【0006】第二に、CVDで蒸着した窒化タンタル(TaN)
を銅の拡散防止膜として使用した場合; A.第1メタルコンタクトにおいて; 1.工程が、イオン金属プラズマ(IMP)によるプレクリー
ニング工程、Taを用いたCVD工程、並びにTaNを用いたア
ニール工程からなるため、複雑であった。 2.コンタクトサイズが小さい場合、Ta/TaNの厚さのた
め、オーバーハングが発生して後続工程で銅(Cu)の埋め
込みが難しかった。 3.CVD工程に使用されるTaの材料費が高い。 4.メタルコンタクト抵抗の確保が難しい。 B.第2メタルコンタクト(ビア)において; 1.工程がイオン金属プラズマ(IMP)による高周波(RF)ク
リーニング(cleaning)工程、Taを用いたCVD工程、並び
にTaNを用いたアニール工程からなるため、複雑であっ
た。 2.コンタクトサイズが小さい場合、Ta/TaNの厚さのた
め、オーバーハングが発生し、後続工程で銅の埋め込み
が難しかった。
を銅の拡散防止膜として使用した場合; A.第1メタルコンタクトにおいて; 1.工程が、イオン金属プラズマ(IMP)によるプレクリー
ニング工程、Taを用いたCVD工程、並びにTaNを用いたア
ニール工程からなるため、複雑であった。 2.コンタクトサイズが小さい場合、Ta/TaNの厚さのた
め、オーバーハングが発生して後続工程で銅(Cu)の埋め
込みが難しかった。 3.CVD工程に使用されるTaの材料費が高い。 4.メタルコンタクト抵抗の確保が難しい。 B.第2メタルコンタクト(ビア)において; 1.工程がイオン金属プラズマ(IMP)による高周波(RF)ク
リーニング(cleaning)工程、Taを用いたCVD工程、並び
にTaNを用いたアニール工程からなるため、複雑であっ
た。 2.コンタクトサイズが小さい場合、Ta/TaNの厚さのた
め、オーバーハングが発生し、後続工程で銅の埋め込み
が難しかった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、デュアルダ
マシン工程で銅配線形成の時、銅の拡散防止膜としてチ
タン(Ti)-シリコン(Si)-窒素(N)レイヤー(layer)を使用
して、既存の拡散防止膜工程を減らすことにより、生産
単価を減少させ、デバイス特性を向上させた金属配線形
成方法を提供することを目的とする。
マシン工程で銅配線形成の時、銅の拡散防止膜としてチ
タン(Ti)-シリコン(Si)-窒素(N)レイヤー(layer)を使用
して、既存の拡散防止膜工程を減らすことにより、生産
単価を減少させ、デバイス特性を向上させた金属配線形
成方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意研究を
重ねた結果、銅の拡散防止膜としてTi-Si膜及びTi-Si-N
膜を使用することにより前記目的を達成できることを見
出した。
重ねた結果、銅の拡散防止膜としてTi-Si膜及びTi-Si-N
膜を使用することにより前記目的を達成できることを見
出した。
【0009】即ち、本発明は、シリコン基板上にトラン
ジスタを形成するための絶縁膜を形成し、ポリシリコン
を蒸着してポリラインを形成する段階と、前記シリコン
基板の所定部分を露出させるコンタクトホールをダマシ
ン工程でパターニングして形成する段階と、前記コンタ
クトホールにより露出された前記シリコン基板の表面を
洗浄する段階と、前段階で得られた構造物上にTi-Si膜
を形成する段階と、前記Ti-Si膜上にTi-Si-N膜を形成す
る段階と、前記Ti-Si-N膜上に銅を蒸着して前記コンタ
クトホールを埋め込んだ後、前記Ti-Si-N膜が現れるよ
うに化学的機械研磨(CMP)工程を実施して平坦化させる
段階と、前記化学的機械研磨(CMP)工程を実施したパタ
ーン上に、シリコン窒化膜を蒸着して金属配線を形成す
る段階とを含んでなることを特徴とする金属配線形成方
法である。
ジスタを形成するための絶縁膜を形成し、ポリシリコン
を蒸着してポリラインを形成する段階と、前記シリコン
基板の所定部分を露出させるコンタクトホールをダマシ
ン工程でパターニングして形成する段階と、前記コンタ
クトホールにより露出された前記シリコン基板の表面を
洗浄する段階と、前段階で得られた構造物上にTi-Si膜
を形成する段階と、前記Ti-Si膜上にTi-Si-N膜を形成す
る段階と、前記Ti-Si-N膜上に銅を蒸着して前記コンタ
クトホールを埋め込んだ後、前記Ti-Si-N膜が現れるよ
うに化学的機械研磨(CMP)工程を実施して平坦化させる
段階と、前記化学的機械研磨(CMP)工程を実施したパタ
ーン上に、シリコン窒化膜を蒸着して金属配線を形成す
る段階とを含んでなることを特徴とする金属配線形成方
法である。
【0010】さらに、本発明は、シリコン基板上にトラ
ンジスタを形成するための絶縁膜を形成し、ポリシリコ
ンを蒸着してポリラインを形成する段階と、前記絶縁膜
上に金属ラインを形成し酸化膜を蒸着した後に、化学的
機械研磨(CMP)工程、又はSOG(塗布シリコン酸化膜)を使
用して平坦化された誘電膜を形成する段階と、前段階で
得られた構造物上にビアコンタクトホールと金属ライン
パターンをダマシン工程で形成する段階と、前記ビアコ
ンタクトホールの底面を洗浄する段階と、前記構造物上
にTi-Si膜を形成する段階、前記Ti-Si膜上にTi-Si-N膜
を形成する段階と、前記Ti-Si-N膜上に銅を蒸着して前
記コンタクトホールを埋め込んだ後、前記Ti-Si-N膜が
現れるように化学的機械研磨(CMP)工程を実施して平坦
化させる段階と、前記化学的機械研磨(CMP)工程を実施
したパターン上に、シリコン窒化膜を蒸着して金属配線
を形成する段階とを含んでなることを特徴とする金属配
線形成方法である。
ンジスタを形成するための絶縁膜を形成し、ポリシリコ
ンを蒸着してポリラインを形成する段階と、前記絶縁膜
上に金属ラインを形成し酸化膜を蒸着した後に、化学的
機械研磨(CMP)工程、又はSOG(塗布シリコン酸化膜)を使
用して平坦化された誘電膜を形成する段階と、前段階で
得られた構造物上にビアコンタクトホールと金属ライン
パターンをダマシン工程で形成する段階と、前記ビアコ
ンタクトホールの底面を洗浄する段階と、前記構造物上
にTi-Si膜を形成する段階、前記Ti-Si膜上にTi-Si-N膜
を形成する段階と、前記Ti-Si-N膜上に銅を蒸着して前
記コンタクトホールを埋め込んだ後、前記Ti-Si-N膜が
現れるように化学的機械研磨(CMP)工程を実施して平坦
化させる段階と、前記化学的機械研磨(CMP)工程を実施
したパターン上に、シリコン窒化膜を蒸着して金属配線
を形成する段階とを含んでなることを特徴とする金属配
線形成方法である。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明において、前記洗浄する段
階は、シラン(SiH4)及び水素(H2)ガスを用いて酸化膜成
分と炭素成分を除去することが好ましい。さらに、前記
洗浄する段階は、インシチュ(in-situ)にて行うことが
好ましい。
階は、シラン(SiH4)及び水素(H2)ガスを用いて酸化膜成
分と炭素成分を除去することが好ましい。さらに、前記
洗浄する段階は、インシチュ(in-situ)にて行うことが
好ましい。
【0012】本発明において、前記Ti-Si膜を形成する
段階は、窒素ガスチャンバー内でSiH 4とTiCl4ガスとを
使用して、CVD等の方法で蒸着することができる。ま
た、SiH4とTiCl4ガスとを同時に注入してC54-TiSi2フェ
ーズを蒸着することもできる。さらに、SiH4なしでTiCl
4ガスのみ注入して前記コンタクトホールボトムにTiSi2
フェーズを蒸着することもできる。好ましい蒸着方法
は、CVDである。例えば、CVDにより蒸着を行う場合、温
度は、500〜700℃、圧力は30Torr〜500Torr、反応時間
は20〜50secとし、SiH4を30〜100sccm、TiCl4を50〜300
sccmで注入することによって目的とするTi-Si膜を蒸着
できる。前記Ti-Si膜の厚さは、好ましくは 10〜350
Å、さらに好ましくは30〜200Åである。
段階は、窒素ガスチャンバー内でSiH 4とTiCl4ガスとを
使用して、CVD等の方法で蒸着することができる。ま
た、SiH4とTiCl4ガスとを同時に注入してC54-TiSi2フェ
ーズを蒸着することもできる。さらに、SiH4なしでTiCl
4ガスのみ注入して前記コンタクトホールボトムにTiSi2
フェーズを蒸着することもできる。好ましい蒸着方法
は、CVDである。例えば、CVDにより蒸着を行う場合、温
度は、500〜700℃、圧力は30Torr〜500Torr、反応時間
は20〜50secとし、SiH4を30〜100sccm、TiCl4を50〜300
sccmで注入することによって目的とするTi-Si膜を蒸着
できる。前記Ti-Si膜の厚さは、好ましくは 10〜350
Å、さらに好ましくは30〜200Åである。
【0013】本発明において、前記Ti-Si-N膜を形成す
る段階は、前記Ti-Si膜を形成する段階において窒素
(N2)ガスを追加で流入させて形成する。好ましい形成方
法は、CVDである。例えば、CVDにより蒸着を行う場合、
温度は、500〜700℃、圧力は30〜500Torr、反応時間は2
0〜50secとし、SiH4を30〜100sccm、TiCl4を50〜300scc
m、N2を0〜100sccmの流量で注入することによって目的
とするTi-Si-N膜を蒸着できる。
る段階は、前記Ti-Si膜を形成する段階において窒素
(N2)ガスを追加で流入させて形成する。好ましい形成方
法は、CVDである。例えば、CVDにより蒸着を行う場合、
温度は、500〜700℃、圧力は30〜500Torr、反応時間は2
0〜50secとし、SiH4を30〜100sccm、TiCl4を50〜300scc
m、N2を0〜100sccmの流量で注入することによって目的
とするTi-Si-N膜を蒸着できる。
【0014】前記窒素ガスの量を調節して前記Ti-Si-N
膜の比抵抗を調整できる。比抵抗は、好ましくは単位面
積当たり100〜1000μΩ、さらに好ましくは1000μΩ以
下にする。また、前記窒素ガスの量を調節して前記Ti-S
i-N膜のストレスを調整できる。ストレスは、好ましく
は-1500〜+1500MPa、さらに好ましくは-1000〜+1000MPa
にする。前記Ti-Si-N膜の厚さは、好ましくは10〜350
Å、さらに好ましくは30〜200Åである。
膜の比抵抗を調整できる。比抵抗は、好ましくは単位面
積当たり100〜1000μΩ、さらに好ましくは1000μΩ以
下にする。また、前記窒素ガスの量を調節して前記Ti-S
i-N膜のストレスを調整できる。ストレスは、好ましく
は-1500〜+1500MPa、さらに好ましくは-1000〜+1000MPa
にする。前記Ti-Si-N膜の厚さは、好ましくは10〜350
Å、さらに好ましくは30〜200Åである。
【0015】以下、本発明の実施例に関して添付図面を
参照しながら詳細に説明する。尚、同一の機能を有する
構成部分について同一の符号を付し、その反復的な説明
は省略する。
参照しながら詳細に説明する。尚、同一の機能を有する
構成部分について同一の符号を付し、その反復的な説明
は省略する。
【0016】図1A乃至図1Dは、本発明の金属配線形成方
法を説明するための製造工程断面図である。
法を説明するための製造工程断面図である。
【0017】シリコン基板(10)上にトランジスタを形成
するための絶縁膜(12)を蒸着し(図1A)、ポリシリコンを
蒸着してポリラインを形成する。この時、絶縁膜(12)を
形成するため、前記シリコン基板(10)上に酸化膜(oxid
e)と窒化膜(nitride)を蒸着した後、化学的機械研磨(CM
P)工程を実施して、平坦化された誘電膜を形成する。
するための絶縁膜(12)を蒸着し(図1A)、ポリシリコンを
蒸着してポリラインを形成する。この時、絶縁膜(12)を
形成するため、前記シリコン基板(10)上に酸化膜(oxid
e)と窒化膜(nitride)を蒸着した後、化学的機械研磨(CM
P)工程を実施して、平坦化された誘電膜を形成する。
【0018】得られた構造物にに酸化膜を蒸着した後、
ダマシン工程のための金属コンタクトホール(12h)と金
属ラインパターンを形成する(図1B)。
ダマシン工程のための金属コンタクトホール(12h)と金
属ラインパターンを形成する(図1B)。
【0019】その後、CVD工程のためのチタン(Ti)チャ
ンバー中でコンタクト抵抗を確保するために洗浄工程を
実施する。この時、洗浄工程は、シラン(SiH4)及び水素
(H2)ガスを利用して酸化膜成分と炭素成分を除去するも
ので、インシチュ(in-situ)で進行する。
ンバー中でコンタクト抵抗を確保するために洗浄工程を
実施する。この時、洗浄工程は、シラン(SiH4)及び水素
(H2)ガスを利用して酸化膜成分と炭素成分を除去するも
ので、インシチュ(in-situ)で進行する。
【0020】以後、連続工程で、同一チャンバーでSiH4
とTiCl4ガスを使用して前記コンタクトホールが形成さ
れた絶縁膜(12)上にTi-Si膜(14)を形成する(図1B)。前
記Ti-Si膜(14)は、前記洗浄工程後に、コンタクト抵抗
と酸化膜/金属界面の接着性を強化させる。この時、前
記Ti-Si膜蒸着工程ではSiH4とTiCl4ガスを同時に注入し
てC54-TiSi2フェーズ(phase)を形成する。そして、前
記Ti-Si膜(14)の厚さは、接合深さとコンタクトの大き
さに応じて30〜200Åで蒸着することが好ましい。
とTiCl4ガスを使用して前記コンタクトホールが形成さ
れた絶縁膜(12)上にTi-Si膜(14)を形成する(図1B)。前
記Ti-Si膜(14)は、前記洗浄工程後に、コンタクト抵抗
と酸化膜/金属界面の接着性を強化させる。この時、前
記Ti-Si膜蒸着工程ではSiH4とTiCl4ガスを同時に注入し
てC54-TiSi2フェーズ(phase)を形成する。そして、前
記Ti-Si膜(14)の厚さは、接合深さとコンタクトの大き
さに応じて30〜200Åで蒸着することが好ましい。
【0021】一方、本発明は、前記Ti-Si膜蒸着工程に
おいて、SiH4なしでTiCl4ガスのみ注入して、これがシ
リコン基板(10)と反応することにより、コンタクトボト
ム(bottom)上にTiSi2フェーズを形成することもでき
る。
おいて、SiH4なしでTiCl4ガスのみ注入して、これがシ
リコン基板(10)と反応することにより、コンタクトボト
ム(bottom)上にTiSi2フェーズを形成することもでき
る。
【0022】前記Ti-Si膜(14)を蒸着した後に、銅(Cu)
拡散防止を目的にインシチュ(in-situ)でTi-Si-N膜(16)
を形成する。
拡散防止を目的にインシチュ(in-situ)でTi-Si-N膜(16)
を形成する。
【0023】前記Ti-Si-N膜(16)は、前記Ti-Si膜(14)を
形成する工程中に窒素(N2)ガスを追加流入させ前記Ti-S
i膜(14)上に形成される(図1B)。この時、前記Ti-Si-N膜
(16)の比抵抗が単位面積当たり1000μΩ以下であり、前
記Ti-Si-N膜(16)のストレスが-1000〜+1000MPaを維持す
るように前記窒素(N2)ガスの流量を調節することが好ま
しい。そして、前記Ti-Si-N膜(16)の厚さは、好ましく
は30〜200Åで蒸着する。
形成する工程中に窒素(N2)ガスを追加流入させ前記Ti-S
i膜(14)上に形成される(図1B)。この時、前記Ti-Si-N膜
(16)の比抵抗が単位面積当たり1000μΩ以下であり、前
記Ti-Si-N膜(16)のストレスが-1000〜+1000MPaを維持す
るように前記窒素(N2)ガスの流量を調節することが好ま
しい。そして、前記Ti-Si-N膜(16)の厚さは、好ましく
は30〜200Åで蒸着する。
【0024】前記Ti-Si-N膜(16)上に銅(18)を蒸着して
コンタクトホールを埋め込んだ後、前記Ti-Si-N膜(16)
が表れるように化学的機械研磨(CMP)工程を実施して平
坦化させる(図1C)。
コンタクトホールを埋め込んだ後、前記Ti-Si-N膜(16)
が表れるように化学的機械研磨(CMP)工程を実施して平
坦化させる(図1C)。
【0025】その後、化学的機械研磨(CMP)工程を実施
したパターン上にシリコン窒化膜(20)を蒸着して金属配
線形成工程を完了する。
したパターン上にシリコン窒化膜(20)を蒸着して金属配
線形成工程を完了する。
【0026】図2Aは、本発明の拡散防止膜(Ti-Si-N:1
6)の窒素含有量による比抵抗特性を示したグラフであ
る。そして、図2Bは、本発明の拡散防止膜(Ti-Si-N:1
6)の窒素含有量によるストレス特性を示したグラフであ
る。
6)の窒素含有量による比抵抗特性を示したグラフであ
る。そして、図2Bは、本発明の拡散防止膜(Ti-Si-N:1
6)の窒素含有量によるストレス特性を示したグラフであ
る。
【0027】図2Aに示したように、本発明のTi-Si-N膜
(16)は、前記Ti-Si膜(14)蒸着時に流入される窒素(N2)
ガスの量を調節して前記Ti-Si-N膜(16)の比抵抗率を、
単位面積当たり300μΩ以下に調節することができる。
そして、シリコン(Si)とチタン(Ti)の組成比を変化させ
ることにより金属抵抗特性を得ることができる。
(16)は、前記Ti-Si膜(14)蒸着時に流入される窒素(N2)
ガスの量を調節して前記Ti-Si-N膜(16)の比抵抗率を、
単位面積当たり300μΩ以下に調節することができる。
そして、シリコン(Si)とチタン(Ti)の組成比を変化させ
ることにより金属抵抗特性を得ることができる。
【0028】図2Bに示したように、本発明のTi-Si-N膜
(16)は、窒素(N2) ガスの量を調節して前記Ti-Si-N膜(1
6)のストレスを0以下にすることができる。
(16)は、窒素(N2) ガスの量を調節して前記Ti-Si-N膜(1
6)のストレスを0以下にすることができる。
【0029】
【発明の効果】前述のように、本発明の金属配線形成方
法によると、デザインルールの小さいビア(via)或いは
コンタクトに銅(Cu)の埋め込みを容易にし、インシチュ
工程が可能であるため、従来より優れた金属配線を得る
ことができる。又、既存の4工程を1工程に減らすことは
もちろん、3デバイスで行っていた工程を1デバイスの1
チャンバーで実施することができる。従って、生産単価
を節減させデバイスの収率を向上させる効果がある。
法によると、デザインルールの小さいビア(via)或いは
コンタクトに銅(Cu)の埋め込みを容易にし、インシチュ
工程が可能であるため、従来より優れた金属配線を得る
ことができる。又、既存の4工程を1工程に減らすことは
もちろん、3デバイスで行っていた工程を1デバイスの1
チャンバーで実施することができる。従って、生産単価
を節減させデバイスの収率を向上させる効果がある。
【0030】本発明は、本発明の精神や本質的特性から
逸脱することなく他の形態で具体化されうる。本実施例
は、例示の目的のため開示されたものであり、制限的で
ないことに留意されるべきである。当業者であれば本発
明の思想と技術的範囲内で多様な修正、変更、付加など
が可能であり、このような修正変更等は、本発明に包含
される。
逸脱することなく他の形態で具体化されうる。本実施例
は、例示の目的のため開示されたものであり、制限的で
ないことに留意されるべきである。当業者であれば本発
明の思想と技術的範囲内で多様な修正、変更、付加など
が可能であり、このような修正変更等は、本発明に包含
される。
【図1A】図1Aは、本発明の金属配線形成方法を説明す
るための製造工程断面図である。
るための製造工程断面図である。
【図1B】図1Bは、本発明の金属配線形成方法を説明す
るための製造工程断面図である。
るための製造工程断面図である。
【図1C】図1Cは、本発明の金属配線形成方法を説明す
るための製造工程断面図である。
るための製造工程断面図である。
【図1D】図1Dは、本発明の金属配線形成方法を説明す
るための製造工程断面図である。
るための製造工程断面図である。
【図2A】図2Aは、窒素の含有率に対する本発明で使用
した拡散防止膜(Ti-Si-N)の比抵抗特性を示すグラフで
ある。
した拡散防止膜(Ti-Si-N)の比抵抗特性を示すグラフで
ある。
【図2B】図2Bは、窒素の含有率に対する本発明で使用
した拡散防止膜(Ti-Si-N)のストレス特性を示すグラフ
である。
した拡散防止膜(Ti-Si-N)のストレス特性を示すグラフ
である。
10 シリコン基板 12 絶縁膜 12h コンタクトホール 14 Ti-Si膜 16 Ti-Si-N膜 18 銅埋め込み層 20 シリコン窒化膜
フロントページの続き Fターム(参考) 4K030 AA03 AA06 AA18 BA18 BA29 BA38 BA40 BA48 CA04 CA12 JA01 4M104 AA01 BB25 BB29 BB38 CC01 DD16 DD17 DD22 DD23 DD34 DD45 DD84 FF18 FF22 HH04 5F033 HH11 HH27 HH32 JJ11 JJ27 JJ32 KK01 LL03 LL09 MM01 MM12 MM13 NN06 NN07 PP03 PP09 PP14 QQ37 QQ48 QQ70 QQ92 QQ93 QQ94 RR04 RR06 WW00 WW02 XX28
Claims (22)
- 【請求項1】シリコン基板上にトランジスタを形成する
ための絶縁膜を形成し、ポリシリコンを蒸着してポリラ
インを形成する段階;前記シリコン基板の所定部分を露
出させるコンタクトホールをダマシン工程でパターニン
グして形成する段階;前記コンタクトホールにより露出
された前記シリコン基板の表面を洗浄する段階;前段階
で得られた構造物上にTi-Si膜を形成する段階;前記Ti-
Si膜上にTi-Si-N膜を形成する段階;前記Ti-Si-N膜上に
銅を蒸着して前記コンタクトホールを埋め込んだ後、前
記Ti-Si-N膜が現れるように化学的機械研磨(CMP)工程を
実施して平坦化させる段階;及び前記化学的機械研磨(C
MP)工程を実施したパターン上に、シリコン窒化膜を蒸
着して金属配線を形成する段階;を含んでなることを特
徴とする金属配線形成方法。 - 【請求項2】前記洗浄する段階は、シラン(SiH4)及び水
素(H2)ガスを利用して酸化膜成分と炭素成分とを除去す
ることを特徴とする請求項1記載の金属配線形成方法。 - 【請求項3】前記洗浄する段階は、インシチュに行われ
ることを特徴とする請求項1記載の金属配線形成方法。 - 【請求項4】前記Ti-Si膜を形成する段階は、窒素ガス
チャンバー内でSiH4とTiCl4ガスとを使用して形成する
ことを特徴とする請求項1記載の金属配線形成方法。 - 【請求項5】前記Ti-Si膜を形成する段階は、SiH4とTiC
l4ガスとを同時に注入してC54-TiSi2フェーズを形成す
ることを特徴とする請求項1記載の金属配線形成方法。 - 【請求項6】前記Ti-Si膜を形成する段階は、SiH4なし
でTiCl4ガスのみ注入して前記コンタクトホールボトム
にTiSi2フェーズを形成することを特徴とする請求項1記
載の金属配線形成方法。 - 【請求項7】前記Ti-Si膜の厚さは、30〜200Åであるこ
とを特徴とする請求項1記載の金属配線形成方法。 - 【請求項8】前記Ti-Si-N膜を形成する段階は、前記Ti-
Si膜を形成する段階において窒素(N2)ガスを追加流入さ
せて形成することを特徴とする請求項1記載の金属配線
形成方法。 - 【請求項9】前記Ti-Si-N膜を形成する段階は、前記窒
素ガスの量を調節して前記Ti-Si-N膜の比抵抗を単位面
積当たり1000μΩ以下にすることを特徴とする請求項8
記載の金属配線形成方法。 - 【請求項10】前記Ti-Si-N膜を形成する段階は、前記
窒素ガスの量を調節して前記Ti-Si-N膜のストレスを-10
00〜+1000Mpaに維持することを特徴とする請求項8記載
の金属配線形成方法。 - 【請求項11】前記Ti-Si-N膜の厚さは、30〜200Åであ
ることを特徴とする請求項1記載の金属配線形成方法。 - 【請求項12】シリコン基板上にトランジスタを形成す
るための絶縁膜を形成し、ポリシリコンを蒸着してポリ
ラインを形成する段階;前記絶縁膜上に金属ラインを形
成し酸化膜を蒸着した後に、化学的機械研磨(CMP)工
程、又はSOG(塗布シリコン酸化膜)を使用して平坦化さ
れた誘電膜を形成する段階;前段階で得られた構造物上
にビアコンタクトホールと金属ラインパターンをダマシ
ン工程で形成する段階;前記ビアコンタクトホールの底
面を洗浄する段階;前記構造物上にTi-Si膜を形成する
段階;前記Ti-Si膜上にTi-Si-N膜を形成する段階;前記
Ti-Si-N膜上に銅を蒸着して前記コンタクトホールを埋
め込んだ後、前記Ti-Si-N膜が現れるように化学的機械
研磨(CMP)工程を実施して平坦化させる段階;及び前記
化学的機械研磨(CMP)工程を実施したパターン上に、シ
リコン窒化膜を蒸着して金属配線を形成する段階;を含
んでなることを特徴とする金属配線形成方法。 - 【請求項13】前記洗浄する段階は、シラン(SiH4)及び
水素(H2)ガスを利用して酸化膜成分と炭素成分とを除去
することを特徴とする請求項12記載の金属配線形成方
法。 - 【請求項14】前記洗浄する段階は、インシチュに行わ
れることを特徴とする請求項12記載の金属配線形成方
法。 - 【請求項15】前記Ti-Si膜を形成する段階は、窒素ガ
スチャンバー内でSiH 4とTiCl4ガスとを使用して形成す
ることを特徴とする請求項12記載の金属配線形成方法。 - 【請求項16】前記Ti-Si膜を形成する段階は、SiH4とT
iCl4ガスとを同時に注入して、C54-TiSi2フェーズを形
成することを特徴とする請求項12記載の金属配線形成方
法。 - 【請求項17】前記Ti-Si膜を形成する段階は、SiH4な
しでTiCl4ガスのみ注入して、前記コンタクトホールボ
トムにTiSi2フェーズを形成することを特徴とする請求
項12記載の金属配線形成方法。 - 【請求項18】前記Ti-Si膜の厚さは、30〜200Åである
ことを特徴とする請求項12記載の金属配線形成方法。 - 【請求項19】前記Ti-Si-N膜を形成する段階は、前記T
i-Si膜を形成する段階において窒素(N2)ガスを追加流入
させて形成することを特徴とする請求項12記載の金属配
線形成方法。 - 【請求項20】前記Ti-Si-N膜を形成する段階は、前記
窒素ガスの量を調節して前記Ti-Si-N膜の比抵抗を単位
面積当たり1000μΩ以下にすることを特徴とする請求項
19記載の金属配線形成方法。 - 【請求項21】前記Ti-Si-N膜を形成する段階は、前記
窒素ガスの量を調節して前記Ti-Si-N膜のストレスを-10
00〜+1000Mpaに維持することを特徴とする請求項19記載
の金属配線形成方法。 - 【請求項22】前記Ti-Si-N膜の厚さは、30〜200Åであ
ることを特徴とする請求項12記載記載の金属配線形成方
法。
Applications Claiming Priority (2)
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---|---|---|---|
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KR2000-37122 | 2000-06-30 |
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---|---|
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---|---|---|---|
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JP (1) | JP2002057125A (ja) |
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---|---|---|---|---|
JP2006121024A (ja) * | 2004-10-20 | 2006-05-11 | Hynix Semiconductor Inc | 半導体素子およびその製造方法 |
JP2009218585A (ja) * | 2008-03-12 | 2009-09-24 | Tokyo Electron Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
JP2012094905A (ja) * | 2007-03-09 | 2012-05-17 | Cree Inc | 中間層構造を有する厚い窒化物半導体構造、及び厚い窒化物半導体構造を製造する方法 |
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KR100458768B1 (ko) * | 2002-12-09 | 2004-12-03 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법 |
US7964343B2 (en) * | 2003-05-13 | 2011-06-21 | Ibis Biosciences, Inc. | Method for rapid purification of nucleic acids for subsequent analysis by mass spectrometry by solution capture |
KR100737701B1 (ko) | 2006-08-31 | 2007-07-10 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 소자의 배선 형성 방법 |
JP5211503B2 (ja) * | 2007-02-16 | 2013-06-12 | 富士通セミコンダクター株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
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