JP2785482B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JP2785482B2 JP2785482B2 JP2315333A JP31533390A JP2785482B2 JP 2785482 B2 JP2785482 B2 JP 2785482B2 JP 2315333 A JP2315333 A JP 2315333A JP 31533390 A JP31533390 A JP 31533390A JP 2785482 B2 JP2785482 B2 JP 2785482B2
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- Japan
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- semiconductor device
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特にバイア
メタルを用いた電極配線の形成方法に関する。
メタルを用いた電極配線の形成方法に関する。
従来、層間絶縁膜の上下でシリコン基板と電極配線と
のコンタクトをとる場合、第１図に示すようにAl配線17
の下にバイアメタルとしてチタン（Ti）膜15とチタンナ
イトライド（TiN）膜16を形成し、３層積層配線を構成
している。
のコンタクトをとる場合、第１図に示すようにAl配線17
の下にバイアメタルとしてチタン（Ti）膜15とチタンナ
イトライド（TiN）膜16を形成し、３層積層配線を構成
している。
通常、TiN膜の形成にはスパッタリング法が用いられ
るが、成膜直後のTiN膜は完全なTiNとはなっておらず、
結晶性も悪い。そこでTiN膜の堆積後、ランプアニール
を用いて、N2やNH3などの窒化雰囲気中で500〜900℃,20
〜60秒の熱処理を行ない、TiNの結晶化を促進しバリア
性の向上を図っていた。
るが、成膜直後のTiN膜は完全なTiNとはなっておらず、
結晶性も悪い。そこでTiN膜の堆積後、ランプアニール
を用いて、N2やNH3などの窒化雰囲気中で500〜900℃,20
〜60秒の熱処理を行ない、TiNの結晶化を促進しバリア
性の向上を図っていた。
また、TiN膜のバリア性向上のもう一つの手段とし
て、反応性スパッタリングを用いたTiN膜の形成の際に
スパッタガスに３〜６％程度のO2を添加し、酸素を含有
したTiN膜を形成しバリア性を向上させていた。
て、反応性スパッタリングを用いたTiN膜の形成の際に
スパッタガスに３〜６％程度のO2を添加し、酸素を含有
したTiN膜を形成しバリア性を向上させていた。
この従来の半導体装置の製造方法におけるTiN膜の形
成方法では、ランプアニールを用いて結晶化を行ないバ
リア性を向上させる場合、TiNの急速な加速による結晶
化でTiN膜の急激な収縮が起り、TiN膜に無数の微細なク
ラックが発生し、バリア性の劣化が起こることがあっ
た。
成方法では、ランプアニールを用いて結晶化を行ないバ
リア性を向上させる場合、TiNの急速な加速による結晶
化でTiN膜の急激な収縮が起り、TiN膜に無数の微細なク
ラックが発生し、バリア性の劣化が起こることがあっ
た。
また、スパッタガス中にO2を添加して酸素を含有させ
たTiN膜を形成してバリア性を向上させる場合には、膜
質の制御が難しく安定した膜質のTiNを得ることが困難
であるという問題があった。
たTiN膜を形成してバリア性を向上させる場合には、膜
質の制御が難しく安定した膜質のTiNを得ることが困難
であるという問題があった。
本発明の半導体装置の製造方法は、シリコン基板上
に、バリアメタル膜であるチタン（Ti）膜、チタンナイ
トライド（TiN）膜、その上にアルミニウム膜を堆積し
て３層積層電極を形成する工程において、前記チタンナ
イトライド膜を酸素を1000〜5000ppm含有するTiターゲ
ットを用いたスパッタリング法を用いて形成することを
特徴としている。
に、バリアメタル膜であるチタン（Ti）膜、チタンナイ
トライド（TiN）膜、その上にアルミニウム膜を堆積し
て３層積層電極を形成する工程において、前記チタンナ
イトライド膜を酸素を1000〜5000ppm含有するTiターゲ
ットを用いたスパッタリング法を用いて形成することを
特徴としている。
次に本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例の断面図である。シリコン
基板11上に、例えばSiO2やPSGなどの層間絶縁膜12を形
成し、コンタクトホール14を開口し、不純物拡散層13を
形成し、スパッタリング法を用いてTi膜15を200〜800Å
堆積する。以上までは従来と同じ方法で、次のTiN膜の
形成に本発明の特徴がある。
基板11上に、例えばSiO2やPSGなどの層間絶縁膜12を形
成し、コンタクトホール14を開口し、不純物拡散層13を
形成し、スパッタリング法を用いてTi膜15を200〜800Å
堆積する。以上までは従来と同じ方法で、次のTiN膜の
形成に本発明の特徴がある。
TiN膜の形成は、Tiターゲットを用いたAr＋N2の混合
ガス中での反応性スパッタリング法により行なわれる
が、本発明では400〜5000ppmの酸素を含有したTiターゲ
ットを使用してTiN膜16を800〜1000Å堆積する。
ガス中での反応性スパッタリング法により行なわれる
が、本発明では400〜5000ppmの酸素を含有したTiターゲ
ットを使用してTiN膜16を800〜1000Å堆積する。
次に、TiN膜16の結晶性を良くするため、ランプアニ
ールにて、500〜900℃,20〜60秒の熱処理をN2やNH3など
の窒化雰囲気中で行なったあと、Al配線を0.5〜1.2μｍ
の厚さで形成し、３層積層電極を形成する。
ールにて、500〜900℃,20〜60秒の熱処理をN2やNH3など
の窒化雰囲気中で行なったあと、Al配線を0.5〜1.2μｍ
の厚さで形成し、３層積層電極を形成する。
本発明のその他の実施例としては、TiN膜16の形成に
おいて、400〜5000ppmの酸素を含有したTiN化合物ター
ゲットを用いてArガス中でスパッタリングを行う。TiN
化合物ターゲットは、その加工性の悪さによりターゲッ
トを作成することが困難で、また安定な材質を得ること
も困難ではあるが、スパッタリングの際に反応性スパッ
タリング法で、プロセスマージンを決定する要因の１つ
であるArとN2の混合比を考慮する必要がないという利点
がある。
おいて、400〜5000ppmの酸素を含有したTiN化合物ター
ゲットを用いてArガス中でスパッタリングを行う。TiN
化合物ターゲットは、その加工性の悪さによりターゲッ
トを作成することが困難で、また安定な材質を得ること
も困難ではあるが、スパッタリングの際に反応性スパッ
タリング法で、プロセスマージンを決定する要因の１つ
であるArとN2の混合比を考慮する必要がないという利点
がある。
以上説明したように本発明は、一定量の酸素を含んだ
ターゲットを用いてTiNを形成するため、TiNの結晶化向
上のための熱処理の際に、膜中に微量含まれる酸素がTi
N膜の大幅の収縮を緩和し、微細なクラックの発生を防
ぐ効果を有する。
ターゲットを用いてTiNを形成するため、TiNの結晶化向
上のための熱処理の際に、膜中に微量含まれる酸素がTi
N膜の大幅の収縮を緩和し、微細なクラックの発生を防
ぐ効果を有する。
この効果を確認するために行なった実際の結果、酸素
を230ppm含有するTiターゲットにてチタン／チタンナイ
トライド膜を形成し、熱処理を行なった試料は微細クラ
ックに起因される層抵抗のばらつきがα／＝５〜30％
であったのに対し、酸素を480ppm含有するTiターゲット
ではα／＝１〜５％と、熱処理前とほとんど変わらな
かった。
を230ppm含有するTiターゲットにてチタン／チタンナイ
トライド膜を形成し、熱処理を行なった試料は微細クラ
ックに起因される層抵抗のばらつきがα／＝５〜30％
であったのに対し、酸素を480ppm含有するTiターゲット
ではα／＝１〜５％と、熱処理前とほとんど変わらな
かった。
第２図に、ターゲット内酸素含有量と、接合リーク不
良率およびエレクトロマイグレーション試験の平均故障
時間（Mean Time to Feilure:MTF）との関係を示す。タ
ーゲット内の酸素含有量が少ない時、ランプアニールに
よりTiM膜に微細なクラックが発生し、接合リーク不良
が発生しやすい。また、ターゲット内酸素含有量が多い
時、Tin膜の層抵抗が急激に増大するため、エレクトロ
マイグレーション耐性が低下し、MTFが下がる。ここで
ターゲット内酸素含有量の適性値は第２図より400〜500
0ppmとする。
良率およびエレクトロマイグレーション試験の平均故障
時間（Mean Time to Feilure:MTF）との関係を示す。タ
ーゲット内の酸素含有量が少ない時、ランプアニールに
よりTiM膜に微細なクラックが発生し、接合リーク不良
が発生しやすい。また、ターゲット内酸素含有量が多い
時、Tin膜の層抵抗が急激に増大するため、エレクトロ
マイグレーション耐性が低下し、MTFが下がる。ここで
ターゲット内酸素含有量の適性値は第２図より400〜500
0ppmとする。
第１図は本発明の実施例断面図、第２図はターゲット内
酸素含有量と、接合リーク電流、MTFとの関係を示す図
である。 11……シリコン基板、12……層間絶縁膜、13……不純物
拡散層、14……コンタクトホール、15……Ti膜、16……
TiN膜、17……Al配線。
酸素含有量と、接合リーク電流、MTFとの関係を示す図
である。 11……シリコン基板、12……層間絶縁膜、13……不純物
拡散層、14……コンタクトホール、15……Ti膜、16……
TiN膜、17……Al配線。
Claims (1)
- 【請求項１】シリコン基板上に、バリアメタル膜である
チタン（Ti）膜、チタンナイトライド（TiN）膜、その
上にアルミニウム膜を堆積して３層積層電極を形成する
工程において、前記チタンナイトライド膜を酸素を1000
〜5000ppm含有するTiターゲットを用いたスパッタリン
グ法を用いて形成することを特徴とする半導体装置の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2315333A JP2785482B2 (ja) | 1990-11-20 | 1990-11-20 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2315333A JP2785482B2 (ja) | 1990-11-20 | 1990-11-20 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04186726A JPH04186726A (ja) | 1992-07-03 |
| JP2785482B2 true JP2785482B2 (ja) | 1998-08-13 |
Family
ID=18064151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2315333A Expired - Lifetime JP2785482B2 (ja) | 1990-11-20 | 1990-11-20 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2785482B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100342826B1 (ko) * | 1995-08-22 | 2002-10-31 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자의베리어금속층형성방법 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63259075A (ja) * | 1987-04-14 | 1988-10-26 | Nippon Mining Co Ltd | 窒化チタンタ−ゲツトとその製造方法 |
| JPH02249274A (ja) * | 1989-03-23 | 1990-10-05 | Seiko Epson Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1990
- 1990-11-20 JP JP2315333A patent/JP2785482B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04186726A (ja) | 1992-07-03 |
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