JP2757797B2 - 配線層形成方法およびその装置 - Google Patents
配線層形成方法およびその装置Info
- Publication number
- JP2757797B2 JP2757797B2 JP6300181A JP30018194A JP2757797B2 JP 2757797 B2 JP2757797 B2 JP 2757797B2 JP 6300181 A JP6300181 A JP 6300181A JP 30018194 A JP30018194 A JP 30018194A JP 2757797 B2 JP2757797 B2 JP 2757797B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- layer
- diffusion
- deposition chamber
- adhesion
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Description
そのための装置に関し、特にCuを主体とする配線層の
形成方法とそのための装置に関するものである。
にはAlあるいはAl合金が用いられてきた。しかし、
今後微細化が一層進行した場合にはAlあるいはAl合
金では抵抗値の高さによる信号伝達速度の遅れが問題と
なり、また、マイグレーション耐性が低いため信頼性の
低下が深刻化する。そこで、比抵抗がAlの2/3と低
くかつマイグレーション耐性の高いCuがAlに代わる
配線材料として期待されている。
の構造は、下地に拡散防止膜を設けその上にCu層を形
成するものであった。Cuはシリコンに拡散しやすいの
で、Cu層が直接シリコンと接触している場合にはCu
原子がシリコン基板内に拡散してデバイスの特性を劣化
させる。したがって、配線層をCu系の材料により形成
する場合には、Cu層の下層に拡散防止膜を設けること
が必要となる。
造では、Cu層は拡散防止膜との間に高い付着力が得ら
れていないので、その後のエッチング工程や熱処理によ
り簡単に剥離してしまうという問題点があり、このこと
が実用化の障壁となっている。特に、従来は拡散防止膜
の成膜後、この膜が大気に曝されていたためその表面に
薄い酸化膜が形成されてしまい、この酸化膜のために付
着力は一段と低下していた。
膜は配線抵抗を増大させる。特に、コンタクトホール部
においては拡散防止膜上の酸化膜が直列抵抗となるた
め、コンタクトホールの微細化による配線抵抗への影響
は大きくなる。
って、その目的は、第1に、Cuを主体とする材料を用
いた配線において、基板中へのCu原子の拡散を防止し
つつCuを主体とする材料層の付着力を向上させること
であり、第2に、配線抵抗をより低下させることであ
る。
め、本発明によれば、半導体基板上に、Cuに対する拡
散防止能力の高い材料からなる拡散防止膜、該拡散防止
膜およびCuに対する付着力の高い材料からなる付着
層、Cuを主体とする材料からなる低抵抗金属層をこの
順に、若しくは、これらの拡散防止膜、付着層、低抵抗
金属層の外に酸化防止膜をこの順に堆積する配線層形成
方法であって、拡散防止膜、付着層、低抵抗金属層をそ
れぞれ異なる堆積室において成膜を行い、各膜の堆積工
程間において半導体基板を大気に曝すことなく成膜を続
けることを特徴とする配線層形成方法、が提供される。
いは、CuにAl、Mg、Ni、Fe、Zn、Si等の
金属類が1種または複数種微量に添加されたものにより
形成される。また、拡散防止膜はTiW、TaIrのよ
うな高融点金属間合金や、TiN、TiWN、TaIr
Si、MoSi、WSi等の高融点金属の窒化物または
珪化物により形成される。さらに、付着層は、500℃
以下でCuと相互拡散しかつ酸素と結合して不動態皮膜
を形成しうる材料、すなわち、Al、Ti、Fe、N
i、Co、Cr、Nb、Taを用いて形成される。
防止能力の高い材料からなる拡散防止膜を堆積する拡散
防止膜堆積室と、前記拡散防止膜およびCuに対する付
着力の高い材料からなる付着層を堆積する付着層堆積室
と、Cuを主体とする材料からなる低抵抗金属層を堆積
するCu層堆積室と、がこの順に配置され、被処理基板
を、前記拡散防止膜堆積室と前記付着層堆積室との間お
よび前記付着層堆積室と前記Cu層堆積室との間を大気
に触れさせることなく移動させる手段を備えた配線層形
成装置、が提供される。
拡散防止膜との間に両者に対し強い付着力を持つ材料を
挿入した構造となっている。付着力は界面での分子の結
合エネルギーと界面構造に強く依存するところ、Cu層
と付着層との界面では、分子間の結合エネルギーが高く
かつ両者が相互に拡散しあっているため、高い結合力が
得られる。また、付着層と拡散防止膜との界面において
も、Cuと拡散防止膜との界面と異なって高い分子間結
合力が得られる。
を破ることなく次の成膜装置内に搬送しているため、拡
散防止膜や付着層上に酸化膜が形成されない状態で次の
成膜を行うことができ、膜間に酸化膜が介在することに
よる付着力の低下を防止することができる。また、各膜
間に酸化膜が介在しなくなったことにより配線抵抗を一
層低下させることができるようになる。
て説明する。 [第1の実施例]図1は、本発明の第1の実施例におい
て用いられる成膜装置の概略構成図である。同図におい
て、21は拡散防止膜堆積室、22は付着層堆積室、2
3はCu層堆積室であって、これらの各堆積室はスパッ
タリング装置により構成されている。31、32は、各
堆積室間に配置されたゲートバルブ、41は、被処理基
板を搬送するための搬送棒である。
された配線層の構造を示す断面図である。同図に示され
るように、シリコン基板11上には熱酸化法あるいはC
VD法によりシリコン酸化膜12が形成されている。こ
の半導体基板を搬送棒41を介して拡散防止膜堆積室2
1内に搬入し、TiWをターゲットとするスパッタ法に
より、シリコン酸化膜12上に拡散防止膜13を成長さ
せる。
段階でスパッタを中止する。そしてゲートバルブ31を
開いて搬送棒41により半導体基板を付着層堆積室22
内に搬入する。付着層堆積室22において、Alをスパ
ッタして、拡散防止膜13上に付着層14を堆積する。
膜厚100Åに付着層14を成長させた段階でスパッタ
を中止し、ゲートバルブ32を開いて搬送棒41により
半導体基板をCu層堆積室23内に搬入する。
り膜厚3000ÅのCu層15を成長させる。その後、
再びゲートバルブ31、32を開き、搬送棒41により
半導体基板を拡散防止膜堆積室21に搬入する。そし
て、スパッタ法により膜厚100ÅにTiWを堆積して
酸化防止膜16を形成する。
付着性向上のための熱処理を400〜800℃で10分
〜1時間行い、付着層(Al)とCu層との間に相互拡
散を生じさせて両者間の付着力を増大させるとともに付
着層(Al)と拡散防止膜(TiW)との間の結合を強
化させる。その後、フォトリソグラフィ法およびドライ
エッチング法を適用して所望の形状にパターニングして
配線層を形成する。
破られることがなく、したがって、拡散防止膜13、付
着層14およびCu層15上に酸化膜が形成されること
はない。そのため、各膜間の密着性が高まり剥離が生じ
にくくなる。さらに、酸化膜が形成されることがなくな
ったため、配線抵抗およびコンタクト抵抗を低減化する
ことができる。
板搬送中および成膜開始前の堆積室内の真空度は、1×
10-3Paよりよい真空度が維持されていれば、実用上
問題のない程度に酸化膜の形成を抑え得る。
実施例において用いられる成膜装置の概略構成図であ
る。同図において、21は拡散防止膜堆積室、22は付
着層堆積室、23はCu層堆積室、51は入口バッファ
室、52は出口バッファ室、61、62は、半導体基板
を堆積室から他の堆積室へ移動させる搬送用ロボットを
内部に収容する搬送チャンバである。
された配線層の構造を示す断面図である。表面にシリコ
ン酸化膜12が形成されたシリコン基板11を、入口バ
ッファ室を通して拡散防止膜堆積室21内に搬入する。
拡散防止膜堆積室21内において、Tiをターゲットと
する反応性スパッタ法により、シリコン酸化膜12上に
TiNを400Åの膜厚に堆積して拡散防止膜13を形
成する。
チャンバ61内の搬送用ロボットにより半導体基板を拡
散防止膜堆積室21から付着層堆積室22に移送する。
そして、付着層堆積室22において、Tiをスパッタし
て、拡散防止膜13上に付着層14を膜厚100Åに堆
積する。付着層14の成膜が終了した後、搬送チャンバ
62内の搬送用ロボットにより半導体基板を付着層堆積
室22からCu層堆積室23に移送する。Cu層堆積室
23内において、スパッタ法により膜厚4000ÅのC
u層15を成長させる。その後、出口バッファ室52を
通して半導体基板を成膜装置外に搬出する。
上のための熱処理を400〜800℃で10分〜1時間
行い、付着層(Ti)とCu層との間に相互拡散を生じ
させて両者間の付着力を増大させるとともに付着層(T
i)と拡散防止膜(TiN)との間の結合を強化させ
る。その後、フォトリソグラフィ法およびドライエッチ
ング法を適用して所望の形状にパターニングして配線層
を形成する。本実施例によれば、複数の半導体基板に対
して同時に並行して成膜を行うことができるため、第1
の実施例の場合よりもスループットを向上させることが
できる。以上により、付着力が強く、シリコン基板を拡
散によって汚染させることがないLSI用の配線構造を
得ることができる。
各膜を成膜していたが、本発明は特定の成膜技術に限定
されるものではなく、CVD法、蒸着法、イオンプレー
ティング法等他の成膜技術も適宜使用しうるものであ
る。
の主体となるCu層とCu原子の拡散を防止する拡散防
止膜との間に両者に対し強い結合力を持つ付着層を介在
させるものであり、そしてこれらの膜を真空を破ること
なく連続的に成膜するものであるので、本発明によれ
ば、各膜間に酸化膜が介在することがないようにするこ
とができ、各膜間の密着性が高くかつ高い拡散防止能力
をもつ低抵抗の配線を提供することができる。
装置の概略構成図。
装置の断面図。
装置の概略構成図。
装置の断面図。
Claims (4)
- 【請求項1】 半導体基板上に、Cuに対する拡散防止
能力の高い材料からなる拡散防止膜、該拡散防止膜およ
びCuに対する付着力の高い材料からなる付着層、Cu
を主体とする材料からなる低抵抗金属層をこの順に、若
しくは、これらの拡散防止膜、付着層、低抵抗金属層の
外に酸化防止膜をこの順に堆積する配線層形成方法にお
いて、拡散防止膜、付着層、低抵抗金属層をそれぞれ異
なる堆積室において成膜を行い、各膜の堆積工程間にお
いて半導体基板を大気に曝すことなく成膜を続けること
を特徴とする配線層形成方法。 - 【請求項2】 半導体基板の搬送中および成膜開始前の
堆積室での真空度が1×10-3Paより良い真空度に保
たれていることを特徴とする請求項1記載の配線層形成
方法。 - 【請求項3】 Cuに対する拡散防止能力の高い材料か
らなる拡散防止膜を堆積する拡散防止膜堆積室と、前記
拡散防止膜およびCuに対する付着力の高い材料からな
る付着層を堆積する付着層堆積室と、Cuを主体とする
材料からなる低抵抗金属層を堆積するCu層堆積室と、
がこの順に配置され、被処理基板を、前記拡散防止膜堆
積室と前記付着層堆積室との間および前記付着層堆積室
と前記Cu層堆積室との間を大気に触れさせることなく
移動させる手段を備えたことを特徴とする配線層形成装
置。 - 【請求項4】 前記被処理基板を大気に触れさせること
なく堆積室間を移動させる手段が、堆積室間に配置され
た、搬送ロボットを内部に有する搬送チャンバであるこ
とを特徴とする請求項3記載の配線層形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6300181A JP2757797B2 (ja) | 1994-11-10 | 1994-11-10 | 配線層形成方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6300181A JP2757797B2 (ja) | 1994-11-10 | 1994-11-10 | 配線層形成方法およびその装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08139091A JPH08139091A (ja) | 1996-05-31 |
JP2757797B2 true JP2757797B2 (ja) | 1998-05-25 |
Family
ID=17881719
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6300181A Expired - Fee Related JP2757797B2 (ja) | 1994-11-10 | 1994-11-10 | 配線層形成方法およびその装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2757797B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5092170B2 (ja) * | 2001-03-29 | 2012-12-05 | Dowaサーモテック株式会社 | 浸炭焼入れ方法及び浸炭焼入れ装置 |
JP2009130288A (ja) * | 2007-11-27 | 2009-06-11 | Ulvac Japan Ltd | 薄膜形成方法 |
US7951708B2 (en) * | 2009-06-03 | 2011-05-31 | International Business Machines Corporation | Copper interconnect structure with amorphous tantalum iridium diffusion barrier |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0611048B2 (ja) * | 1986-08-19 | 1994-02-09 | 日本電気株式会社 | 半導体製造装置 |
JPS63302538A (ja) * | 1987-06-01 | 1988-12-09 | Nec Corp | 半導体装置 |
JPH01202841A (ja) * | 1988-02-08 | 1989-08-15 | Hitachi Ltd | 半導体集積回路装置及びその製造方法 |
JPH04268748A (ja) * | 1991-02-25 | 1992-09-24 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
JPH06326105A (ja) * | 1993-05-14 | 1994-11-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体装置の積層配線構造 |
-
1994
- 1994-11-10 JP JP6300181A patent/JP2757797B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08139091A (ja) | 1996-05-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4937652A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
US6274245B1 (en) | Foil for use in filing substrate recesses | |
JPH0936228A (ja) | 配線形成方法 | |
US20070032075A1 (en) | Deposition method for wiring thin film | |
JPH07161659A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP2757797B2 (ja) | 配線層形成方法およびその装置 | |
JP2773072B2 (ja) | 半導体素子の金属配線の形成方法 | |
US5804251A (en) | Low temperature aluminum alloy plug technology | |
JP2757796B2 (ja) | 半導体集積回路装置 | |
JP2606548B2 (ja) | Cu配線およびその形成方法 | |
JPH01160036A (ja) | 半導体装置 | |
JPH08330427A (ja) | 半導体素子の配線形成方法 | |
JP3158598B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP3194793B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JPH08162531A (ja) | 配線形成方法 | |
JP2936680B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
US6365514B1 (en) | Two chamber metal reflow process | |
JPH0418760A (ja) | 半導体装置 | |
JP2961840B2 (ja) | Al配線構造の製造方法 | |
JPH07130849A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
JP2867996B2 (ja) | 半導体素子の金属配線形成方法 | |
JP3495563B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JPH0434939A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JPH03171630A (ja) | 半導体装置とその製造方法および配線膜形成装置 | |
KR100197665B1 (ko) | 반도체 소자의 금속배선 형성방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080313 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090313 Year of fee payment: 11 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090313 Year of fee payment: 11 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100313 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100313 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110313 Year of fee payment: 13 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110313 Year of fee payment: 13 |
|
R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110313 Year of fee payment: 13 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110313 Year of fee payment: 13 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110313 Year of fee payment: 13 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120313 Year of fee payment: 14 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |