JP2803188B2 - 半導体装置の製造方法および半導体装置 - Google Patents
半導体装置の製造方法および半導体装置Info
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-
- 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 potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table 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
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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、半導体装置の配線の形成方法および配線構
造に関し、特に第一の配線と第二の配線の接続部の形成
方法および構造に関する。
造に関し、特に第一の配線と第二の配線の接続部の形成
方法および構造に関する。
［従来の技術］ 従来の半導体装置の製造方法における第一の配線と第
二の配線の接続部の形成方法、および半導体装置の第一
の配線と第二の配線の接続部の構造としては、第一の金
属配線形成後、該配線上に絶縁膜を形成し、第一の配線
上の絶縁膜の一部に開孔部を形成した後第二の配線金属
をスパッタリング技術により形成する方法が用いられて
いた。この場合第一の配線と第二の配線の電気的導通を
とるために絶縁膜の一部に形成した開孔部（以下、コン
タクトホールと称す）での第二の配線の付き回りを改善
し配線膜厚が薄くなることを防ぐためスパッタリングす
るとき半導体基板を加熱する方法を用いたり、絶縁膜の
開孔部の側面に傾斜をつけて第二の配線金属の付き回り
を改善する構造を有していた。
二の配線の接続部の形成方法、および半導体装置の第一
の配線と第二の配線の接続部の構造としては、第一の金
属配線形成後、該配線上に絶縁膜を形成し、第一の配線
上の絶縁膜の一部に開孔部を形成した後第二の配線金属
をスパッタリング技術により形成する方法が用いられて
いた。この場合第一の配線と第二の配線の電気的導通を
とるために絶縁膜の一部に形成した開孔部（以下、コン
タクトホールと称す）での第二の配線の付き回りを改善
し配線膜厚が薄くなることを防ぐためスパッタリングす
るとき半導体基板を加熱する方法を用いたり、絶縁膜の
開孔部の側面に傾斜をつけて第二の配線金属の付き回り
を改善する構造を有していた。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前述の従来技術では、コンタクトホー
ルの開孔部の大きさが小さくなるに従い半導体基板の加
熱によっても第二の配線金属の膜厚がコンタクトホール
部分に於て薄くなることを防ぐことが難しくなり、極端
な場合第二の金属配線の断線や第一の配線との電気的導
通がとれないという問題が発生した。またコンタクトホ
ールの絶縁膜の側面に傾斜をつける構造により第二の配
線金属のつき回りは改善でき、配線の断線等の問題は回
避できるが、第二の配線と第一の配線との電気的導通を
とる接触面積を一定にした場合コンタクトホールの開孔
部の上端の大きさがコンタクトホールの側面の傾斜した
分だけ大きくなり半導体装置の微細化ができない問題を
有していた。
ルの開孔部の大きさが小さくなるに従い半導体基板の加
熱によっても第二の配線金属の膜厚がコンタクトホール
部分に於て薄くなることを防ぐことが難しくなり、極端
な場合第二の金属配線の断線や第一の配線との電気的導
通がとれないという問題が発生した。またコンタクトホ
ールの絶縁膜の側面に傾斜をつける構造により第二の配
線金属のつき回りは改善でき、配線の断線等の問題は回
避できるが、第二の配線と第一の配線との電気的導通を
とる接触面積を一定にした場合コンタクトホールの開孔
部の上端の大きさがコンタクトホールの側面の傾斜した
分だけ大きくなり半導体装置の微細化ができない問題を
有していた。
そこで、本発明はこのような課題を解決しようとする
もので、その目的とするところは、微細なコンタクトホ
ールに於いても第二の配線金属の膜厚が薄くならない半
導体装置の製造方法および半導体装置の構造を提供する
ところにある。
もので、その目的とするところは、微細なコンタクトホ
ールに於いても第二の配線金属の膜厚が薄くならない半
導体装置の製造方法および半導体装置の構造を提供する
ところにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明の半導体装置の製造方法は、第１絶縁膜上に高
融点金属あるいは高融点金属とシリコンの化合物より構
成される第１層目の配線を形成する工程、前記第１層目
の配線上に第２絶縁膜を形成し、前記第２絶縁膜に開口
部を形成する工程、 前記開口部を含む前記第２絶縁膜上にチタン金属を形
成する工程、窒素雰囲気中の熱処理によって、前記前第
２絶縁膜上と前記開口部の前記第２絶縁膜の側面上の前
記チタン金属を窒化させチタン窒化物を形成し、かつ、
前記開口部内の前記第１層目の配線上の前記チタン金属
と前記第１層目の配線を構成する前記高融点金属との合
金層を形成する工程、前記チタン窒化物、前記合金層上
にアルミニウムを主成分とする金属より構成される第２
層目の配線を形成する工程、を有することを特徴とす
る。
融点金属あるいは高融点金属とシリコンの化合物より構
成される第１層目の配線を形成する工程、前記第１層目
の配線上に第２絶縁膜を形成し、前記第２絶縁膜に開口
部を形成する工程、 前記開口部を含む前記第２絶縁膜上にチタン金属を形
成する工程、窒素雰囲気中の熱処理によって、前記前第
２絶縁膜上と前記開口部の前記第２絶縁膜の側面上の前
記チタン金属を窒化させチタン窒化物を形成し、かつ、
前記開口部内の前記第１層目の配線上の前記チタン金属
と前記第１層目の配線を構成する前記高融点金属との合
金層を形成する工程、前記チタン窒化物、前記合金層上
にアルミニウムを主成分とする金属より構成される第２
層目の配線を形成する工程、を有することを特徴とす
る。
本発明の半導体装置は、第１絶縁膜上に設置され、高
融点金属あるいは高融点金属とシリコンの化合物より構
成される第１層目の配線と、前記第１層目の配線上に設
置され、開口部を有する第２絶縁膜と、前記第２絶縁膜
上と前記開口部の前記絶縁膜の側面上とに設置されたチ
タン窒化物と、前記開口部内の前記第１層目配線上に設
置されたチタンと前記第１層目配線を構成する金属との
合金層と、 前記チタン窒化物、前記合金層上に設置され、アルミ
ニウムを主成分とする金属より構成される第２層目の配
線と、を有することを特徴とする。
融点金属あるいは高融点金属とシリコンの化合物より構
成される第１層目の配線と、前記第１層目の配線上に設
置され、開口部を有する第２絶縁膜と、前記第２絶縁膜
上と前記開口部の前記絶縁膜の側面上とに設置されたチ
タン窒化物と、前記開口部内の前記第１層目配線上に設
置されたチタンと前記第１層目配線を構成する金属との
合金層と、 前記チタン窒化物、前記合金層上に設置され、アルミ
ニウムを主成分とする金属より構成される第２層目の配
線と、を有することを特徴とする。
［実施例］ 第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施例であり、本発
明の半導体装置の製造方法を工程を追って示した図であ
る。以下この図にしたがって本発明を実施例として説明
する。
明の半導体装置の製造方法を工程を追って示した図であ
る。以下この図にしたがって本発明を実施例として説明
する。
第１図（ａ）に示すように半導体装置上の第一の絶縁
膜１の上に第一の金属配線２を形成する。本実施例とし
てはこの金属配線にはモリブデンとシリコンの化合物よ
りなる金属膜を用いるが、この他に銅、パラジウム、チ
タン、タングステン、プラチナなどの高融点金属、高融
点金属とシリコンの化合物でもよい。次に第１図（ｂ）
の様にこの半導体基板上の第一の絶縁膜１および第一の
金属配線２上に配線層を分離するための第二の絶縁膜３
を形成し、第一の配線上の絶縁膜の一部にコンタクトホ
ール４を形成する。さらに第二の絶縁膜３およびコンタ
クトホール４上の全面にチタン金属膜５を形成する。こ
の半導体基板表面を窒素雰囲気中で熱処理する事によ
り、第１図（ｃ）に示すようにチタン金属を反応させ、
第二の絶縁膜上およびコンタクトホールの側壁のチタン
金属は窒素と反応してチタン窒化物６となる。また同時
にコンタクトホールの底面のチタン金属５は、窒化する
より速く第一の配線の金属と反応するため、チタンと第
一の配線金属との合金７となる。本実施例では第１の配
線金属にモリブデンとシリコンの化合物よりなる材料を
使用しているためチタン金属にモリブデンが反応してゆ
きコンタクトホール底面にモリブデンとチタンの合金層
を形成する。加熱処理としてはハロゲンランプの熱輻射
による短時間の処理でもよいが、ほかに第１の配線金属
に高融点金属を使用する場合は熱処理の時間をのばす
か、拡散炉を用いた熱処理を行えばよい。この後第１図
（ｄ）で示すように第二の配線金属層８をスパッタリン
グ技術により形成する。第二の配線金属として本実施例
ではアルミニウムを主成分とする金属を使用することに
する。第二の配線金属は、チタン窒化物の表面に形成さ
れるため絶縁膜表面に直接形成する場合に比べ、付き回
りがよく段差部に於いても金属膜厚が薄くなることがな
い。また半導体基板を加熱しながら第二の配線金属をス
パッタリングすると金属がチタン窒化物の表面を移動し
ながら金属膜に形成されるのでコンタクトホールの穴の
中に溜るように配線金属が形成され配線としてコンタク
トホール部分で膜厚が薄くなることがほとんどなく、第
二の配線金属のつき回りが悪いことによる第１の配線と
の電気的導通不良も防ぐことができる。この配線金属膜
及びその下のチタン窒化膜をフォトリソ技術エッチング
技術によりパターニングする事により第二の金属配線８
を形成する。以上実施例として述べてきた本発明の半導
体装置の製造方法によりコンタクトホールに於ける第二
の配線金属膜が薄くなることが無い半導体装置が形成さ
れた。
膜１の上に第一の金属配線２を形成する。本実施例とし
てはこの金属配線にはモリブデンとシリコンの化合物よ
りなる金属膜を用いるが、この他に銅、パラジウム、チ
タン、タングステン、プラチナなどの高融点金属、高融
点金属とシリコンの化合物でもよい。次に第１図（ｂ）
の様にこの半導体基板上の第一の絶縁膜１および第一の
金属配線２上に配線層を分離するための第二の絶縁膜３
を形成し、第一の配線上の絶縁膜の一部にコンタクトホ
ール４を形成する。さらに第二の絶縁膜３およびコンタ
クトホール４上の全面にチタン金属膜５を形成する。こ
の半導体基板表面を窒素雰囲気中で熱処理する事によ
り、第１図（ｃ）に示すようにチタン金属を反応させ、
第二の絶縁膜上およびコンタクトホールの側壁のチタン
金属は窒素と反応してチタン窒化物６となる。また同時
にコンタクトホールの底面のチタン金属５は、窒化する
より速く第一の配線の金属と反応するため、チタンと第
一の配線金属との合金７となる。本実施例では第１の配
線金属にモリブデンとシリコンの化合物よりなる材料を
使用しているためチタン金属にモリブデンが反応してゆ
きコンタクトホール底面にモリブデンとチタンの合金層
を形成する。加熱処理としてはハロゲンランプの熱輻射
による短時間の処理でもよいが、ほかに第１の配線金属
に高融点金属を使用する場合は熱処理の時間をのばす
か、拡散炉を用いた熱処理を行えばよい。この後第１図
（ｄ）で示すように第二の配線金属層８をスパッタリン
グ技術により形成する。第二の配線金属として本実施例
ではアルミニウムを主成分とする金属を使用することに
する。第二の配線金属は、チタン窒化物の表面に形成さ
れるため絶縁膜表面に直接形成する場合に比べ、付き回
りがよく段差部に於いても金属膜厚が薄くなることがな
い。また半導体基板を加熱しながら第二の配線金属をス
パッタリングすると金属がチタン窒化物の表面を移動し
ながら金属膜に形成されるのでコンタクトホールの穴の
中に溜るように配線金属が形成され配線としてコンタク
トホール部分で膜厚が薄くなることがほとんどなく、第
二の配線金属のつき回りが悪いことによる第１の配線と
の電気的導通不良も防ぐことができる。この配線金属膜
及びその下のチタン窒化膜をフォトリソ技術エッチング
技術によりパターニングする事により第二の金属配線８
を形成する。以上実施例として述べてきた本発明の半導
体装置の製造方法によりコンタクトホールに於ける第二
の配線金属膜が薄くなることが無い半導体装置が形成さ
れた。
以上述べてきたような本発明により、絶縁膜厚0.6μ
ｍで大きさが１μｍ角のコンタクトホールにおける第二
の配線の膜厚が、従来技術に於いては20パーセント程度
であったものを本発明を応用することによりほぼ100パ
ーセントにすることができた。
ｍで大きさが１μｍ角のコンタクトホールにおける第二
の配線の膜厚が、従来技術に於いては20パーセント程度
であったものを本発明を応用することによりほぼ100パ
ーセントにすることができた。
［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば以下に列挙するよ
うな効果を有する。
うな効果を有する。
（１）チタン窒化膜により第二の配線金属の付き回りが
良くなることにより、コンタクトホールや段差の部分に
於て第二の配線金属の膜厚が薄くなったり、配線金属が
切れたりしないため、半導体装置の初期的不良を低減で
き、配線に電流を流すことに対しても信頼性の高い半導
体装置ができる。
良くなることにより、コンタクトホールや段差の部分に
於て第二の配線金属の膜厚が薄くなったり、配線金属が
切れたりしないため、半導体装置の初期的不良を低減で
き、配線に電流を流すことに対しても信頼性の高い半導
体装置ができる。
（２）第二の金属配線がチタン窒化物と配線金属の二層
構造になるため配線としての信頼性が向上し、また応力
や電流によるストレスに対しても従来技術による配線の
寿命に対し本発明の半導体装置は約10倍の寿命を持つこ
とができた。
構造になるため配線としての信頼性が向上し、また応力
や電流によるストレスに対しても従来技術による配線の
寿命に対し本発明の半導体装置は約10倍の寿命を持つこ
とができた。
（３）コンタクトホールの底面に於いては第１の配線金
属とチタン金属の合金を形成するため、コンタクトホー
ルに於ける第１の配線と第二の配線の接触抵抗を低減で
きた。
属とチタン金属の合金を形成するため、コンタクトホー
ルに於ける第１の配線と第二の配線の接触抵抗を低減で
きた。
（４）微細なコンタクトホールに於いて第二の配線金属
のつき回りがよく、コンタクトホールの側面に傾斜をつ
ける必要が無いため半導体装置の微細化を容易にする。
のつき回りがよく、コンタクトホールの側面に傾斜をつ
ける必要が無いため半導体装置の微細化を容易にする。
第１図（ａ）〜（ｄ）は、本発明の半導体装置の製造方
法を工程を追って示した半導体装置の断面図。 １……半導体装置上の第１の絶縁膜 ２……第１の金属配線 ３……第二の絶縁膜 ４……コンタクトホール ５……チタン金属 ６……チタン窒化物 ７……第１の配線金属とチタンの合金 ８……第二の金属配線
法を工程を追って示した半導体装置の断面図。 １……半導体装置上の第１の絶縁膜 ２……第１の金属配線 ３……第二の絶縁膜 ４……コンタクトホール ５……チタン金属 ６……チタン窒化物 ７……第１の配線金属とチタンの合金 ８……第二の金属配線
Claims (2)
- 【請求項１】第１絶縁膜上に高融点金属あるいは高融点
金属とシリコンの化合物より構成される第１層目の配線
を形成する工程、 前記第１層目の配線上に第２絶縁膜を形成し、前記第２
絶縁膜に開口部を形成する工程、 前記開口部を含む前記第２絶縁膜上にチタン金属を形成
する工程、 窒素雰囲気中の熱処理によって、前記前第２絶縁膜上と
前記開口部の前記第２絶縁膜の側面上の前記チタン金属
を窒化させチタン窒化物を形成し、かつ、前記開口部内
の前記第１層目の配線上の前記チタン金属と前記第１層
目の配線を構成する前記高融点金属との合金層を形成す
る工程、 前記チタン窒化物、前記合金層上にアルミニウムを主成
分とする金属より構成される第２層目の配線を形成する
工程、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】第１絶縁膜上に設置され、高融点金属ある
いは高融点金属とシリコンの化合物より構成される第１
層目の配線と、 前記第１層目の配線上に設置され、開口部を有する第２
絶縁膜と、 前記第２絶縁膜上と前記開口部の前記絶縁膜の側面上と
に設置されたチタン窒化物と、 前記開口部内の前記第１層目配線上に設置されたチタン
と前記第１層目配線を構成する金属との合金層と、 前記チタン窒化物、前記合金層上に設置され、アルミニ
ウムを主成分とする金属より構成される第２層目の配線
と、 を有することを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1176261A JP2803188B2 (ja) | 1989-07-07 | 1989-07-07 | 半導体装置の製造方法および半導体装置 |
| KR1019900010050A KR100199526B1 (ko) | 1989-07-07 | 1990-07-04 | 반도체 장치 및 그 제조방법 |
| US07/548,080 US5093710A (en) | 1989-07-07 | 1990-07-05 | Semiconductor device having a layer of titanium nitride on the side walls of contact holes and method of fabricating same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1176261A JP2803188B2 (ja) | 1989-07-07 | 1989-07-07 | 半導体装置の製造方法および半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0340433A JPH0340433A (ja) | 1991-02-21 |
| JP2803188B2 true JP2803188B2 (ja) | 1998-09-24 |
Family
ID=16010476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1176261A Expired - Lifetime JP2803188B2 (ja) | 1989-07-07 | 1989-07-07 | 半導体装置の製造方法および半導体装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2803188B2 (ja) |
| KR (1) | KR100199526B1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8147615B2 (en) | 2004-11-05 | 2012-04-03 | Infineon Technologies Ag | Method of fabricating semiconductor cleaners |
-
1989
- 1989-07-07 JP JP1176261A patent/JP2803188B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-07-04 KR KR1019900010050A patent/KR100199526B1/ko not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0340433A (ja) | 1991-02-21 |
| KR910003788A (ko) | 1991-02-28 |
| KR100199526B1 (ko) | 1999-06-15 |
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