JP3246035B2 - 金属膜の形成方法 - Google Patents
金属膜の形成方法Info
- Publication number
- JP3246035B2 JP3246035B2 JP04213593A JP4213593A JP3246035B2 JP 3246035 B2 JP3246035 B2 JP 3246035B2 JP 04213593 A JP04213593 A JP 04213593A JP 4213593 A JP4213593 A JP 4213593A JP 3246035 B2 JP3246035 B2 JP 3246035B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- metal film
- forming
- metal
- temperature
- 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
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造プロ
セスにおける金属膜の形成方法に関するものである。
セスにおける金属膜の形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年における半導体装置の設計ルールの
微細化にともなって、コンタクトホールの径も小さくな
ってきている。しかし絶縁耐圧を確保するために層間絶
縁膜の膜厚はほとんど変わっていない。このため、コン
タクトホールのアスペクト比は大きくなってきている。
このようなアスペクト比の大きなコンタクトホールにア
ルミニウム系膜を成膜して配線を形成すると、アルミニ
ウム系膜の段差部の被覆性が良くないので、コンタクト
ホール内で導通不良が発生し易くなる。したがって、半
導体装置の信頼性が低下する。
微細化にともなって、コンタクトホールの径も小さくな
ってきている。しかし絶縁耐圧を確保するために層間絶
縁膜の膜厚はほとんど変わっていない。このため、コン
タクトホールのアスペクト比は大きくなってきている。
このようなアスペクト比の大きなコンタクトホールにア
ルミニウム系膜を成膜して配線を形成すると、アルミニ
ウム系膜の段差部の被覆性が良くないので、コンタクト
ホール内で導通不良が発生し易くなる。したがって、半
導体装置の信頼性が低下する。
【０００３】そこで、コンタクトホールを形成した後、
六フッ化タングステン（ＷＦ6 ）の還元反応を利用し、
コンタクトホール内部のみに選択的タングステン（Ｗ）
を成長させてコンタクトホールの内部を埋め込む、いわ
ゆる選択タングステンＣＶＤ法が提案されている。
六フッ化タングステン（ＷＦ6 ）の還元反応を利用し、
コンタクトホール内部のみに選択的タングステン（Ｗ）
を成長させてコンタクトホールの内部を埋め込む、いわ
ゆる選択タングステンＣＶＤ法が提案されている。
【０００４】またはコンタクトホールを形成した後に、
コンタクトホール内部とともに層間絶縁膜上にタングス
テン膜を堆積し、このタングステン膜をエッチングする
ことによって、コンタクトホールの内部のみにタングス
テン膜を残す、いわゆるブランケットタングステン−Ｃ
ＶＤ法が提案されている。この方法は、上記選択タング
ステンＣＶＤ法よりも、タングステン膜を容易に堆積す
ることが可能であり、また深さの異なる複数のコンタク
トホールを、同時にタングステンで埋め込むことも可能
である。
コンタクトホール内部とともに層間絶縁膜上にタングス
テン膜を堆積し、このタングステン膜をエッチングする
ことによって、コンタクトホールの内部のみにタングス
テン膜を残す、いわゆるブランケットタングステン−Ｃ
ＶＤ法が提案されている。この方法は、上記選択タング
ステンＣＶＤ法よりも、タングステン膜を容易に堆積す
ることが可能であり、また深さの異なる複数のコンタク
トホールを、同時にタングステンで埋め込むことも可能
である。
【０００５】上記ブランケットタングステン−ＣＶＤ法
では、層間絶縁膜が通常の酸化シリコン膜で形成されて
いるので、層間絶縁膜とタングステン膜との密着性を向
上させるために、層間絶縁膜の表面とタングステン膜と
の間に、例えば窒化酸化チタン（ＴｉＯＮ）膜を形成す
ることも可能である。この窒化酸化チタン膜を用いた場
合には、タングステン膜を比較的高温で形成することが
可能であり、その際に、当該窒化酸化チタン膜は、タン
グステンがシリコン基板中に侵入するのを抑制するバリ
ア層として作用する。
では、層間絶縁膜が通常の酸化シリコン膜で形成されて
いるので、層間絶縁膜とタングステン膜との密着性を向
上させるために、層間絶縁膜の表面とタングステン膜と
の間に、例えば窒化酸化チタン（ＴｉＯＮ）膜を形成す
ることも可能である。この窒化酸化チタン膜を用いた場
合には、タングステン膜を比較的高温で形成することが
可能であり、その際に、当該窒化酸化チタン膜は、タン
グステンがシリコン基板中に侵入するのを抑制するバリ
ア層として作用する。
【０００６】またスパッタ法によって、アルミニウム膜
またはアルミニウム合金膜を形成する際には、スパッタ
時に基板温度を、例えば５７０℃程度に設定してアルミ
ニウムまたはアルミニウム合金を堆積する、いわゆる高
温スパッタ法が提案されている。この方法では、従来の
スパッタ法では埋め込むことが困難であったアスペクト
比が大きいコンタクトホールに、段差被覆性に優れたア
ルミニウム膜またはアルミニウム合金膜を形成すること
が可能になる。
またはアルミニウム合金膜を形成する際には、スパッタ
時に基板温度を、例えば５７０℃程度に設定してアルミ
ニウムまたはアルミニウム合金を堆積する、いわゆる高
温スパッタ法が提案されている。この方法では、従来の
スパッタ法では埋め込むことが困難であったアスペクト
比が大きいコンタクトホールに、段差被覆性に優れたア
ルミニウム膜またはアルミニウム合金膜を形成すること
が可能になる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記選
択タングステン−ＣＶＤ法では、コンタクトホールの内
部のみに選択的にタングステンを成長させることが難し
い。また深さの異なるコンタクトホールを同時に埋め込
むことができない。
択タングステン−ＣＶＤ法では、コンタクトホールの内
部のみに選択的にタングステンを成長させることが難し
い。また深さの異なるコンタクトホールを同時に埋め込
むことができない。
【０００８】また上記選択タングステン−ＣＶＤ法また
はブランケットタングステン−ＣＶＤ法でコンタクトホ
ール内にタングステンプラグを形成することができたと
しても、タングステンの比抵抗値（１０μΩ・ｃｍ）は
アルミニウムの比抵抗値（２．９μΩ・ｃｍ）のおよそ
３倍になる。したがって、タングステンで配線を形成し
た場合には、アルミニウムで配線を形成した場合より電
気抵抗が高くなるので、アルミニウムで形成した配線と
同等の電気抵抗を得るには、タングステンで形成した配
線の断面積を大きくしなければならない。
はブランケットタングステン−ＣＶＤ法でコンタクトホ
ール内にタングステンプラグを形成することができたと
しても、タングステンの比抵抗値（１０μΩ・ｃｍ）は
アルミニウムの比抵抗値（２．９μΩ・ｃｍ）のおよそ
３倍になる。したがって、タングステンで配線を形成し
た場合には、アルミニウムで配線を形成した場合より電
気抵抗が高くなるので、アルミニウムで形成した配線と
同等の電気抵抗を得るには、タングステンで形成した配
線の断面積を大きくしなければならない。
【０００９】このため、選択タングステン−ＣＶＤ法ま
たはブランケットタングステン−ＣＶＤ法を用いるの
は、コンタクトホール内にプラグを形成する場合に限ら
れる。そしてコンタクトホール内にタングステンプラグ
を形成した場合には、その後、タングステンプラグに接
続するアルミニウム膜を形成して、このアルミニウム膜
で配線を形成しなければならない。したがって、工程数
が増加するとともに、工程が複雑になる。
たはブランケットタングステン−ＣＶＤ法を用いるの
は、コンタクトホール内にプラグを形成する場合に限ら
れる。そしてコンタクトホール内にタングステンプラグ
を形成した場合には、その後、タングステンプラグに接
続するアルミニウム膜を形成して、このアルミニウム膜
で配線を形成しなければならない。したがって、工程数
が増加するとともに、工程が複雑になる。
【００１０】また高温スパッタ法によって、アスペクト
比が１より大きいコンタクトホールの内部にアルミニウ
ム膜またはアルミニウム合金膜を形成した場合には、コ
ンタクトホールの内部に空洞が形成されることがある。
このような不良は、外観検査では発見することが困難で
ある。そして外観検査で発見されない場合には、極めて
深刻な信頼性不良になる。またスパッタ時の温度が高す
ぎると、堆積したアルミニウムまたはアルミニウム合金
が溶融して、その表面張力により半球状になる。このた
め、配線層となるアルミニウム膜またはアルミニウム合
金膜を形成することが困難になる。
比が１より大きいコンタクトホールの内部にアルミニウ
ム膜またはアルミニウム合金膜を形成した場合には、コ
ンタクトホールの内部に空洞が形成されることがある。
このような不良は、外観検査では発見することが困難で
ある。そして外観検査で発見されない場合には、極めて
深刻な信頼性不良になる。またスパッタ時の温度が高す
ぎると、堆積したアルミニウムまたはアルミニウム合金
が溶融して、その表面張力により半球状になる。このた
め、配線層となるアルミニウム膜またはアルミニウム合
金膜を形成することが困難になる。
【００１１】さらに、アルミニウム膜またはアルミニウ
ム合金膜を形成する前に、例えばバリアメタルが形成さ
れている場合には、バリアメタルと基板を形成するシリ
コンとが反応して、バリアメタルとしての機能が失われ
る。
ム合金膜を形成する前に、例えばバリアメタルが形成さ
れている場合には、バリアメタルと基板を形成するシリ
コンとが反応して、バリアメタルとしての機能が失われ
る。
【００１２】本発明は、段差部における被覆性に優れた
信頼性の高い金属膜の形成方法を提供することを目的と
する。
信頼性の高い金属膜の形成方法を提供することを目的と
する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされた金属膜の形成方法である。すなわ
ち、第１の金属膜の形成方法は、基板上にチタン系金属
からなる第１の金属膜を形成する第１の工程と、成膜温
度を前記第１の金属膜と反応して合金膜を形成する温度
にして、前記第１の金属膜の表面にシリコン，銅または
チタンのうちの少なくとも１種以上の元素を含むアルミ
ニウム合金からなる第２の金属膜を堆積しながら当該第
１の金属膜と当該第２の金属膜とを反応させて合金膜を
形成する第２の工程と、前記第１の金属膜と前記第２の
金属膜とが反応しない温度に成膜温度を下げて、前記合
金膜の表面に第２の金属膜を形成する第３の工程とより
なる。
成するためになされた金属膜の形成方法である。すなわ
ち、第１の金属膜の形成方法は、基板上にチタン系金属
からなる第１の金属膜を形成する第１の工程と、成膜温
度を前記第１の金属膜と反応して合金膜を形成する温度
にして、前記第１の金属膜の表面にシリコン，銅または
チタンのうちの少なくとも１種以上の元素を含むアルミ
ニウム合金からなる第２の金属膜を堆積しながら当該第
１の金属膜と当該第２の金属膜とを反応させて合金膜を
形成する第２の工程と、前記第１の金属膜と前記第２の
金属膜とが反応しない温度に成膜温度を下げて、前記合
金膜の表面に第２の金属膜を形成する第３の工程とより
なる。
【００１４】第２の金属膜の形成方法は、基板上にチタ
ン系金属からなる第１の金属膜を形成する第１の工程
と、成膜温度を前記第１の金属膜と反応して合金膜を形
成する温度にして、前記第１の金属膜の表面にシリコ
ン，銅またはチタンのうちの少なくとも１種以上の元素
を含むアルミニウム合金からなる第２の金属膜を堆積し
ながら当該第１の金属膜と当該第２の金属膜とを反応さ
せてアルミニウムとチタンとの合金からなる合金膜を形
成する第２の工程と、前記第１の金属膜と前記第２の金
属膜とが反応しない温度に成膜温度を下げて、前記合金
膜の表面に第２の金属膜を形成する第３の工程とよりな
る。
ン系金属からなる第１の金属膜を形成する第１の工程
と、成膜温度を前記第１の金属膜と反応して合金膜を形
成する温度にして、前記第１の金属膜の表面にシリコ
ン，銅またはチタンのうちの少なくとも１種以上の元素
を含むアルミニウム合金からなる第２の金属膜を堆積し
ながら当該第１の金属膜と当該第２の金属膜とを反応さ
せてアルミニウムとチタンとの合金からなる合金膜を形
成する第２の工程と、前記第１の金属膜と前記第２の金
属膜とが反応しない温度に成膜温度を下げて、前記合金
膜の表面に第２の金属膜を形成する第３の工程とよりな
る。
【００１５】また、上記金属膜の形成方法によって、コ
ンタクトホールの内壁とともにコンタクトホールを形成
した絶縁膜上に第１の金属膜，合金膜および第２の金属
膜を形成する。その際、第１の金属膜，合金膜および第
２の金属膜を形成する際に、各膜でコンタクトホールを
埋め込まない。
ンタクトホールの内壁とともにコンタクトホールを形成
した絶縁膜上に第１の金属膜，合金膜および第２の金属
膜を形成する。その際、第１の金属膜，合金膜および第
２の金属膜を形成する際に、各膜でコンタクトホールを
埋め込まない。
【００１６】
【作用】上記金属膜の形成方法は、第２の工程で、成膜
温度をチタン系金属からなる第１の金属膜と反応して合
金膜を形成する温度にして、シリコン，銅またはチタン
のうちの少なくとも１種以上の元素を含むアルミニウム
合金からなる第２の金属膜を堆積しながら第１の金属膜
と第２の金属膜とを反応させて合金膜を形成することに
より、段差部の被覆性が高まる。また第２の工程に続い
て第３の工程で、第１の金属膜と第２の金属膜とが反応
しない温度に成膜温度を下げて、合金膜の表面に第２の
金属膜を形成することにより、高温で成膜する時間が短
縮される。例えば第１の金属膜の下層にバリアメタル層
が形成されている場合には、当該バリアメタル層の破壊
が低減される。
温度をチタン系金属からなる第１の金属膜と反応して合
金膜を形成する温度にして、シリコン，銅またはチタン
のうちの少なくとも１種以上の元素を含むアルミニウム
合金からなる第２の金属膜を堆積しながら第１の金属膜
と第２の金属膜とを反応させて合金膜を形成することに
より、段差部の被覆性が高まる。また第２の工程に続い
て第３の工程で、第１の金属膜と第２の金属膜とが反応
しない温度に成膜温度を下げて、合金膜の表面に第２の
金属膜を形成することにより、高温で成膜する時間が短
縮される。例えば第１の金属膜の下層にバリアメタル層
が形成されている場合には、当該バリアメタル層の破壊
が低減される。
【００１７】また第１の金属膜をチタン系金属で形成
し、第２の金属膜をシリコン，銅またはチタンのうちの
少なくとも１種以上の元素を含むアルミニウム合金で形
成して、合金膜をアルミニウムとチタンとの合金で形成
することにより、合金膜は段差被覆性に優れた膜にな
る。また合金膜上に第２の金属膜としてアルミニウム系
合金膜が形成されるので、形成された合金膜と第２の金
属膜とを併せた膜で形成した配線は、通常の半導体装置
の配線として十分に使用できる電気抵抗値になる。
し、第２の金属膜をシリコン，銅またはチタンのうちの
少なくとも１種以上の元素を含むアルミニウム合金で形
成して、合金膜をアルミニウムとチタンとの合金で形成
することにより、合金膜は段差被覆性に優れた膜にな
る。また合金膜上に第２の金属膜としてアルミニウム系
合金膜が形成されるので、形成された合金膜と第２の金
属膜とを併せた膜で形成した配線は、通常の半導体装置
の配線として十分に使用できる電気抵抗値になる。
【００１８】また、上記金属膜の形成方法によって、コ
ンタクトホールの内壁とともにコンタクトホールを形成
した絶縁膜上に第１の金属膜，合金膜および第２の金属
膜を形成する際に、各膜でコンタクトホールを埋め込ま
ないことにより、コンタクトホール内の不良を、外観検
査で発見し易くなる。
ンタクトホールの内壁とともにコンタクトホールを形成
した絶縁膜上に第１の金属膜，合金膜および第２の金属
膜を形成する際に、各膜でコンタクトホールを埋め込ま
ないことにより、コンタクトホール内の不良を、外観検
査で発見し易くなる。
【００１９】
【実施例】本発明の第１の実施例として、シリコン基板
上の絶縁膜に設けたコンタクトホールに金属膜を形成し
た場合を、図１に示す形成工程図により説明する。
上の絶縁膜に設けたコンタクトホールに金属膜を形成し
た場合を、図１に示す形成工程図により説明する。
【００２０】図１の（１）に示すように、シリコン基板
１１の上層には拡散層１２が形成されている。またシリ
コン基板１１の上面には絶縁膜１３が成膜されている。
上記拡散層１２上の上記絶縁膜１３にはコンタクトホー
ル１４が形成されている。上記コンタクトホール１４の
内壁と上記絶縁膜１３上とには、拡散層１２との接続性
を高めるための膜として、例えばチタン（Ｔｉ）膜１５
と、バリアメタル層として窒化酸化チタン（ＴｉＯＮ）
膜１６とが形成されている。
１１の上層には拡散層１２が形成されている。またシリ
コン基板１１の上面には絶縁膜１３が成膜されている。
上記拡散層１２上の上記絶縁膜１３にはコンタクトホー
ル１４が形成されている。上記コンタクトホール１４の
内壁と上記絶縁膜１３上とには、拡散層１２との接続性
を高めるための膜として、例えばチタン（Ｔｉ）膜１５
と、バリアメタル層として窒化酸化チタン（ＴｉＯＮ）
膜１６とが形成されている。
【００２１】まず第１の工程では、例えばＣＶＤ法によ
って、コンタクトホール１４の内壁と絶縁膜１３上とに
第１の金属膜２１を形成する。この第１の金属膜２１
は、例えばチタン（Ｔｉ）膜，窒化チタン（ＴｉＮ）膜
または窒化酸化チタン（ＴｉＯＮ）等のチタン系金属膜
で形成される。また上記チタン系金属膜のうちの複数種
の膜を積層して形成してもよい。
って、コンタクトホール１４の内壁と絶縁膜１３上とに
第１の金属膜２１を形成する。この第１の金属膜２１
は、例えばチタン（Ｔｉ）膜，窒化チタン（ＴｉＮ）膜
または窒化酸化チタン（ＴｉＯＮ）等のチタン系金属膜
で形成される。また上記チタン系金属膜のうちの複数種
の膜を積層して形成してもよい。
【００２２】次いで図１の（２）に示す第２の工程を行
う。この工程では、高温スパッタ法によって、第１の金
属膜２１の表面に当該コンタクトホール１４を埋め込ま
ない状態に第２の金属膜２２を堆積する。この第２の金
属膜２２は、例えばシリコン，銅またはチタンのうちの
少なくとも１種以上の元素を含むアルミニウム合金膜よ
りなる。上記成膜条件としては、成膜温度を第１の金属
膜２１と反応して後述する合金膜を形成する温度とし
て、例えば５７０℃に設定し、その温度に保持する時間
をおよそ３０秒に設定する。このような成膜条件下で
は、第１の金属膜２１と堆積した第２の金属膜２２とが
反応して合金膜２３を形成する。上記のように、第１の
金属膜２１がチタン系金属膜で、第２の金属膜２２がア
ルミニウム合金膜の場合には、上記合金膜２３は、アル
ミニウムとチタンとよりなる合金になる。
う。この工程では、高温スパッタ法によって、第１の金
属膜２１の表面に当該コンタクトホール１４を埋め込ま
ない状態に第２の金属膜２２を堆積する。この第２の金
属膜２２は、例えばシリコン，銅またはチタンのうちの
少なくとも１種以上の元素を含むアルミニウム合金膜よ
りなる。上記成膜条件としては、成膜温度を第１の金属
膜２１と反応して後述する合金膜を形成する温度とし
て、例えば５７０℃に設定し、その温度に保持する時間
をおよそ３０秒に設定する。このような成膜条件下で
は、第１の金属膜２１と堆積した第２の金属膜２２とが
反応して合金膜２３を形成する。上記のように、第１の
金属膜２１がチタン系金属膜で、第２の金属膜２２がア
ルミニウム合金膜の場合には、上記合金膜２３は、アル
ミニウムとチタンとよりなる合金になる。
【００２３】続いて図１の（３）に示す第３の工程を行
う。この工程では、第１の金属膜２１と第２の金属膜２
２とが反応しない温度に成膜温度を下げる。例えば成膜
温度を２００℃に設定する。そして通常のスパッタ法に
よって、上記合金膜２３の表面に第２の金属膜２２を形
成する。この際に、図に示すように、コンタクトホール
１４の内部を完全に埋め込まないように、当該第２の金
属膜２３を成膜してもよい。また図示はしないが、第２
の金属膜でコンタクトホール１４を埋め込んでもよい。
う。この工程では、第１の金属膜２１と第２の金属膜２
２とが反応しない温度に成膜温度を下げる。例えば成膜
温度を２００℃に設定する。そして通常のスパッタ法に
よって、上記合金膜２３の表面に第２の金属膜２２を形
成する。この際に、図に示すように、コンタクトホール
１４の内部を完全に埋め込まないように、当該第２の金
属膜２３を成膜してもよい。また図示はしないが、第２
の金属膜でコンタクトホール１４を埋め込んでもよい。
【００２４】上記説明した金属膜の形成方法では、第１
の工程で形成される第１の金属膜（チタン系金属膜）２
１は、ＣＶＤ法によって成膜されるので、コンタクトホ
ール１４の段差部も被覆性よく成膜される。このような
第１の金属膜２１に対して、第２の工程で、成膜温度を
５７０℃にして、第２の金属膜２２を堆積しながら第１
の金属膜２１とを反応させて合金膜２３を形成すること
により、形成される合金膜２３の段差部の被覆性は高い
ものになる。
の工程で形成される第１の金属膜（チタン系金属膜）２
１は、ＣＶＤ法によって成膜されるので、コンタクトホ
ール１４の段差部も被覆性よく成膜される。このような
第１の金属膜２１に対して、第２の工程で、成膜温度を
５７０℃にして、第２の金属膜２２を堆積しながら第１
の金属膜２１とを反応させて合金膜２３を形成すること
により、形成される合金膜２３の段差部の被覆性は高い
ものになる。
【００２５】また第２の工程に続いて第３の工程では、
成膜温度を例えば５７０℃より２００℃に下げて、合金
膜２３の表面に第２の金属膜２２を形成することによ
り、高温で成膜する時間が従来のおよそ１／３程度に短
縮される。したがって、例えば第１の金属膜２１の下層
にバリアメタル層として形成した窒化酸化チタン膜１６
は破壊されないので、バリア性が保たれる。
成膜温度を例えば５７０℃より２００℃に下げて、合金
膜２３の表面に第２の金属膜２２を形成することによ
り、高温で成膜する時間が従来のおよそ１／３程度に短
縮される。したがって、例えば第１の金属膜２１の下層
にバリアメタル層として形成した窒化酸化チタン膜１６
は破壊されないので、バリア性が保たれる。
【００２６】また第２の金属膜２２をシリコン，銅また
はチタンのうちの少なくとも１種以上の元素を含むアル
ミニウム合金膜で形成しているので、合金膜２３と第２
の金属膜２２とで形成される配線（図示せず）は、通常
の半導体装置の配線として十分に使用できる電気抵抗値
になる。
はチタンのうちの少なくとも１種以上の元素を含むアル
ミニウム合金膜で形成しているので、合金膜２３と第２
の金属膜２２とで形成される配線（図示せず）は、通常
の半導体装置の配線として十分に使用できる電気抵抗値
になる。
【００２７】また合金膜２３および第２の金属膜２２を
形成する際に、各膜でコンタクトホール１４を埋め込ま
ない場合には、コンタクトホール１４内の不良を、外観
検査で発見し易くなる。
形成する際に、各膜でコンタクトホール１４を埋め込ま
ない場合には、コンタクトホール１４内の不良を、外観
検査で発見し易くなる。
【００２８】次に本発明の第２の実施例として、配線上
の絶縁膜に形成したコンタクトホールに金属膜を形成し
た場合を、図２に示す形成工程図により説明する。なお
上記図１で説明したと同様の構成部品には同一符号を付
す。
の絶縁膜に形成したコンタクトホールに金属膜を形成し
た場合を、図２に示す形成工程図により説明する。なお
上記図１で説明したと同様の構成部品には同一符号を付
す。
【００２９】図２の（１）に示すように、シリコン基板
１１の上面には絶縁膜１３が成膜されている。上記絶縁
膜１３上には、複数の配線３１，３２が形成されてい
る。この配線３１，３２は、例えばアルミニウム系合金
よりなる。上記各配線３１，３２を覆う状態に、層間絶
縁膜３３が成膜されている。層間絶縁膜３３は、例えば
酸化シリコン膜よりなる。各配線３１，３２上の上記層
間絶縁膜３３には、コンタクトホール３４，３５が形成
されている。
１１の上面には絶縁膜１３が成膜されている。上記絶縁
膜１３上には、複数の配線３１，３２が形成されてい
る。この配線３１，３２は、例えばアルミニウム系合金
よりなる。上記各配線３１，３２を覆う状態に、層間絶
縁膜３３が成膜されている。層間絶縁膜３３は、例えば
酸化シリコン膜よりなる。各配線３１，３２上の上記層
間絶縁膜３３には、コンタクトホール３４，３５が形成
されている。
【００３０】まず第１の工程では、例えばＣＶＤ法によ
って、各コンタクトホール３４，３５の内壁と層間絶縁
膜３３上とに第１の金属膜２１を形成する。この第１の
金属膜２１は、例えばチタン（Ｔｉ）膜，窒化チタン
（ＴｉＮ）膜または窒化酸化チタン（ＴｉＯＮ）等のチ
タン系金属膜で形成される。また上記チタン系金属膜の
うちの複数種の膜を積層して形成してもよい。
って、各コンタクトホール３４，３５の内壁と層間絶縁
膜３３上とに第１の金属膜２１を形成する。この第１の
金属膜２１は、例えばチタン（Ｔｉ）膜，窒化チタン
（ＴｉＮ）膜または窒化酸化チタン（ＴｉＯＮ）等のチ
タン系金属膜で形成される。また上記チタン系金属膜の
うちの複数種の膜を積層して形成してもよい。
【００３１】次いで図２の（２）に示す第２の工程を行
う。この工程では、高温スパッタ法によって、第１の金
属膜２１の表面に当該コンタクトホール３４，３５を埋
め込まない状態に第２の金属膜２２を堆積する。この第
２の金属膜２２は、例えばシリコン，銅またはチタンの
うちの少なくとも１種以上の元素を含むアルミニウム合
金膜よりなる。
う。この工程では、高温スパッタ法によって、第１の金
属膜２１の表面に当該コンタクトホール３４，３５を埋
め込まない状態に第２の金属膜２２を堆積する。この第
２の金属膜２２は、例えばシリコン，銅またはチタンの
うちの少なくとも１種以上の元素を含むアルミニウム合
金膜よりなる。
【００３２】上記成膜条件としては、成膜温度を第１の
金属膜２１と反応して後述する合金膜を形成する温度と
して、例えば成膜温度を５７０℃に設定し、その温度に
保持する時間をおよそ３０秒に設定する。このような成
膜条件下では、第１の金属膜２１と堆積した第２の金属
膜２２とが反応して合金膜２３を形成する。上記のよう
に、第１の金属膜２１がチタン系金属膜で、第２の金属
膜２２がアルミニウム合金膜の場合には、第１に実施例
で説明したと同様に、上記合金膜２３はアルミニウムと
チタンとを含む合金よりなる。また配線３１，３２がア
ルミニウム系材料で形成されている場合には、上記第１
の金属膜２１は配線３１，３２の各上層部とも反応して
合金膜２３を形成する。
金属膜２１と反応して後述する合金膜を形成する温度と
して、例えば成膜温度を５７０℃に設定し、その温度に
保持する時間をおよそ３０秒に設定する。このような成
膜条件下では、第１の金属膜２１と堆積した第２の金属
膜２２とが反応して合金膜２３を形成する。上記のよう
に、第１の金属膜２１がチタン系金属膜で、第２の金属
膜２２がアルミニウム合金膜の場合には、第１に実施例
で説明したと同様に、上記合金膜２３はアルミニウムと
チタンとを含む合金よりなる。また配線３１，３２がア
ルミニウム系材料で形成されている場合には、上記第１
の金属膜２１は配線３１，３２の各上層部とも反応して
合金膜２３を形成する。
【００３３】続いて図２の（３）に示す第３の工程を行
う。この工程では、第１の金属膜２１と第２の金属膜２
２とが反応しない温度に成膜温度を下げる。例えば成膜
温度を３００℃に設定する。そして通常のスパッタ法に
よって、上記合金膜２３の表面に第２の金属膜２２を形
成する。この際に、図に示すように、コンタクトホール
３４，３５の内部を完全に埋め込まないように、当該第
２の金属膜２３を成膜してもよい。また図示はしない
が、合金膜２３の表面に形成した第２の金属膜２２でコ
ンタクトホール３４，３５を埋め込んでもよい。
う。この工程では、第１の金属膜２１と第２の金属膜２
２とが反応しない温度に成膜温度を下げる。例えば成膜
温度を３００℃に設定する。そして通常のスパッタ法に
よって、上記合金膜２３の表面に第２の金属膜２２を形
成する。この際に、図に示すように、コンタクトホール
３４，３５の内部を完全に埋め込まないように、当該第
２の金属膜２３を成膜してもよい。また図示はしない
が、合金膜２３の表面に形成した第２の金属膜２２でコ
ンタクトホール３４，３５を埋め込んでもよい。
【００３４】上記説明した第２の実施例でも、先に説明
した第１の実施例と同様に、合金膜２３はコンタクトホ
ール３４，３５の段差部における被覆性が高いものにな
る。また高温で成膜する時間が従来のおよそ１／３程度
に短縮されるので、例えば配線３１，３２の下にバリア
メタル層（図示せず）が形成されている場合には、バリ
アメタル層のバリア性を破壊しない。
した第１の実施例と同様に、合金膜２３はコンタクトホ
ール３４，３５の段差部における被覆性が高いものにな
る。また高温で成膜する時間が従来のおよそ１／３程度
に短縮されるので、例えば配線３１，３２の下にバリア
メタル層（図示せず）が形成されている場合には、バリ
アメタル層のバリア性を破壊しない。
【００３５】さらに合金膜２３の表面に第２の金属膜２
２を形成するので、第２の金属膜２２と合金膜２３とで
配線を形成した場合には、その配線は、半導体装置の通
常の配線として十分に使用できる電気抵抗値になる。
２を形成するので、第２の金属膜２２と合金膜２３とで
配線を形成した場合には、その配線は、半導体装置の通
常の配線として十分に使用できる電気抵抗値になる。
【００３６】またさらに、コンタクトホール３４，３５
を埋め込まない状態に合金膜２３や第２の金属膜２２を
形成した場合には、コンタクトホール３４，３５内の不
良を外観検査で発見し易くなる。
を埋め込まない状態に合金膜２３や第２の金属膜２２を
形成した場合には、コンタクトホール３４，３５内の不
良を外観検査で発見し易くなる。
【００３７】上記実施例で示した成膜温度は一例であ
り、その値に限定されない。例えば合金膜２３を形成す
るために第２の金属膜２２を堆積する際の温度は、例え
ば第１の金属膜２１をチタンで形成し、第２の金属膜２
２をアルミニウム−１％シリコンで形成した場合には、
例えば３００℃程度の温度でも、合金化が開始される。
しかしながら、その際の合金化速度は極めて遅いので、
実用的温度としては３５０℃以上が好ましい。また合金
膜２３上に第２の金属膜２２を形成する際の温度は、４
００℃程度でも可能ではあるが、４００℃に近づくにし
たがい合金化速度が早まるので、３５０℃以下に設定す
ることが望ましい。
り、その値に限定されない。例えば合金膜２３を形成す
るために第２の金属膜２２を堆積する際の温度は、例え
ば第１の金属膜２１をチタンで形成し、第２の金属膜２
２をアルミニウム−１％シリコンで形成した場合には、
例えば３００℃程度の温度でも、合金化が開始される。
しかしながら、その際の合金化速度は極めて遅いので、
実用的温度としては３５０℃以上が好ましい。また合金
膜２３上に第２の金属膜２２を形成する際の温度は、４
００℃程度でも可能ではあるが、４００℃に近づくにし
たがい合金化速度が早まるので、３５０℃以下に設定す
ることが望ましい。
【００３８】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
第１の工程で成膜した第１の金属膜と反応して合金膜を
形成する成膜温度で、第２の金属膜を堆積しながら第１
の金属膜と第２の金属膜とを反応させて合金膜を形成す
るので、段差部を合金膜で被覆性良く被覆することがで
きる。また合金膜上に、第２に金属膜を形成したので、
電気抵抗を低減することが可能になる。したがって、こ
の方法によって形成された金属膜を配線に用いることが
でき、配線に用いた場合には、段差部での配線の段切れ
が発生しなくなるので、配線の信頼性の向上を図ること
ができる。
第１の工程で成膜した第１の金属膜と反応して合金膜を
形成する成膜温度で、第２の金属膜を堆積しながら第１
の金属膜と第２の金属膜とを反応させて合金膜を形成す
るので、段差部を合金膜で被覆性良く被覆することがで
きる。また合金膜上に、第２に金属膜を形成したので、
電気抵抗を低減することが可能になる。したがって、こ
の方法によって形成された金属膜を配線に用いることが
でき、配線に用いた場合には、段差部での配線の段切れ
が発生しなくなるので、配線の信頼性の向上を図ること
ができる。
【００３９】また第１の金属膜と第２の金属膜とが反応
しない温度に成膜温度を下げて、合金膜の表面に第２の
金属膜を形成するので、高温で成膜する時間が短縮でき
る。このため、バリアメタル層のバリア性が破壊されな
い。
しない温度に成膜温度を下げて、合金膜の表面に第２の
金属膜を形成するので、高温で成膜する時間が短縮でき
る。このため、バリアメタル層のバリア性が破壊されな
い。
【００４０】さらに第１の金属膜，合金膜および第２の
金属膜を形成する際に、各膜でコンタクトホールを埋め
込まないことにより、コンタクトホール内の不良を、外
観検査で発見できる。したがって、不良が成膜後の次工
程まで持ち越されることが無くなる。
金属膜を形成する際に、各膜でコンタクトホールを埋め
込まないことにより、コンタクトホール内の不良を、外
観検査で発見できる。したがって、不良が成膜後の次工
程まで持ち越されることが無くなる。
【図１】第１の実施例の形成工程図である。
【図２】第２の実施例の形成工程図である。
１１…シリコン基板、１３…絶縁膜、１４…コンタクト
ホール、２１…第１の金属膜、２２…第２の金属膜、２
３…合金膜、３３…層間絶縁膜、３４…コンタクトホー
ル、３５…コンタクトホール
ホール、２１…第１の金属膜、２２…第２の金属膜、２
３…合金膜、３３…層間絶縁膜、３４…コンタクトホー
ル、３５…コンタクトホール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3205 H01L 21/3213 H01L 21/768 H01L 21/28 - 21/288 H01L 21/44 - 21/445 H01L 29/40 - 29/43 H01L 29/47 H01L 29/872
Claims (7)
- 【請求項１】 基板上にチタン系金属からなる第１の金
属膜を形成する第１の工程と、 成膜温度を前記第１の金属膜と反応して合金膜を形成す
る温度にして、前記第１の金属膜の表面にシリコン，銅
またはチタンのうちの少なくとも１種以上の元素を含む
アルミニウム合金からなる第２の金属膜を堆積しながら
当該第１の金属膜と当該第２の金属膜とを反応させて合
金膜を形成する第２の工程と、 前記第１の金属膜と前記第２の金属膜とが反応しない温
度に成膜温度を下げて、前記合金膜の表面に第２の金属
膜を形成する第３の工程とよりなることを特徴とする金
属膜の形成方法。 - 【請求項２】 基板上にチタン系金属からなる第１の金
属膜を形成する第１の工程と、 成膜温度を前記第１の金属膜と反応して合金膜を形成す
る温度にして、前記第１の金属膜の表面にシリコン，銅
またはチタンのうちの少なくとも１種以上の元素を含む
アルミニウム合金からなる第２の金属膜を堆積しながら
当該第１の金属膜と当該第２の金属膜とを反応させてア
ルミニウムとチタンとの合金よりなる合金膜を形成する
第２の工程と、 前記第１の金属膜と前記第２の金属膜とが反応しない温
度に成膜温度を下げて、前記合金膜の表面に第２の金属
膜を形成する第３の工程とよりなることを特徴とする金
属膜の形成方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の金属膜の形成方法におい
て、 第１の工程で、基板上の絶縁膜に形成したコンタクトホ
ールの内壁と当該絶縁上とに第１の金属膜を形成し、 第２の工程で、成膜温度を前記第１の金属膜と反応して
合金膜を形成する温度にして、前記第１の金属膜の表面
に前記コンタクトホールを埋め込まない状態に第２の金
属膜を形成するとともに、当該第１の金属膜と当該第２
の金属膜とを反応させて合金膜を形成し、 続いて前記第３の工程を行うことを特徴とする金属膜の
形成方法。 - 【請求項４】 請求項２記載の金属膜の形成方法におい
て、 第１の工程で、基板上の絶縁膜に形成したコンタクトホ
ールの内壁と当該絶縁上とに第１の金属膜を形成し、 第２の工程で、成膜温度を前記第１の金属膜と反応して
合金膜を形成する温度にして、前記第１の金属膜の表面
に前記コンタクトホールを埋め込まない状態に第２の金
属膜を形成するとともに、当該第１の金属膜と当該第２
の金属膜とを反応させて合金膜を形成し、 続いて前記第３の工程を行うことを特徴とする金属膜の
形成方法。 - 【請求項５】 請求項３記載の金属膜の形成方法におい
て、 前記第１の工程と前記第２の工程とを行った後、前記第
３の工程で、前記第１の金属膜と前記第２の金属膜とが
反応しない温度に成膜温度を下げて、前記合金膜の表面
に前記コンタクトホールを埋め込まない状態に第２の金
属膜を形成することを特徴とする金属膜の形成方法。 - 【請求項６】 請求項４記載の金属膜の形成方法におい
て、 前記第１の工程と前記第２の工程とを行った後、前記第
３の工程で、前記第１の金属膜と前記第２の金属膜とが
反応しない温度に成膜温度を下げて、前記合金膜の表面
に前記コンタクトホールを埋め込まない状態に第２の金
属膜を形成することを特徴とする金属膜の形成方法。 - 【請求項７】 請求項１乃至請求項６のうちのいずれか
１項に記載の金属膜の形成方法において、 前記第１の工程で第１の金属膜を形成する前にバリアメ
タル層を形成した後、前記第２の工程と前記第３の工程
とを行うことを特徴とする金属膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04213593A JP3246035B2 (ja) | 1993-02-05 | 1993-02-05 | 金属膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04213593A JP3246035B2 (ja) | 1993-02-05 | 1993-02-05 | 金属膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06232276A JPH06232276A (ja) | 1994-08-19 |
| JP3246035B2 true JP3246035B2 (ja) | 2002-01-15 |
Family
ID=12627506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04213593A Expired - Fee Related JP3246035B2 (ja) | 1993-02-05 | 1993-02-05 | 金属膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3246035B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0954024A1 (en) * | 1998-04-30 | 1999-11-03 | Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum Vzw | A method for filling an opening in an insulating layer |
-
1993
- 1993-02-05 JP JP04213593A patent/JP3246035B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06232276A (ja) | 1994-08-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4960732A (en) | Contact plug and interconnect employing a barrier lining and a backfilled conductor material | |
| US4884123A (en) | Contact plug and interconnect employing a barrier lining and a backfilled conductor material | |
| US5374591A (en) | Method of making a metal plug | |
| JP2002075994A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JP2756887B2 (ja) | 半導体装置の導電層接続構造およびその製造方法 | |
| JP3175721B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US20030025206A1 (en) | Boron-doped titanium nitride layer for high aspect ratio semiconductor devices | |
| US6331482B1 (en) | Method of VLSI contact, trench, and via filling using a germanium underlayer with metallization | |
| JP3027946B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JP3246035B2 (ja) | 金属膜の形成方法 | |
| JPH05234935A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JP2000243836A (ja) | 半導体素子の配線形成方法 | |
| JP3102555B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP3018383B2 (ja) | 配線形成方法 | |
| US5930670A (en) | Method of forming a tungsten plug of a semiconductor device | |
| JPH1041386A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US5970377A (en) | Method of forming a metal interconnection line for semiconductor device | |
| JP3029507B2 (ja) | 半導体装置の配線層接続構造 | |
| JP3109687B2 (ja) | 半導体装置の導電層接続構造の製造方法 | |
| KR100197992B1 (ko) | 반도체 소자의 금속배선 형성방법 | |
| JPH04152631A (ja) | 半導体装置 | |
| JP2925094B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2001250829A (ja) | 金属配線製造方法 | |
| EP0543254B1 (en) | A method of forming high-stability metallic contacts in an integrated circuit with one or more metallized layers | |
| KR100357181B1 (ko) | 반도체 소자의 금속 배선 및 그의 형성 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |