JP3312445B2

JP3312445B2 - 半導体装置の配線形成方法、及び、半導体装置における配線

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Publication number: JP3312445B2
Application number: JP30234393A
Authority: JP
Inventors: 龍一金村; 雄壱宮森
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Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-11-08
Filing date: 1993-11-08
Publication date: 2002-08-05
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Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高温アルミニウムスパ
ッタ法又はアルミニウムリフロー法を用いた半導体装置
の配線形成方法、及び、係る配線形成方法によって得ら
れた半導体装置における配線に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置には多数のコンタクトホー
ル、スルーホールあるいはビヤホール（以下、これらを
総称して接続孔ともいう）が形成されている。通常、こ
の接続孔は、例えば不純物拡散層等の下層導体層が形成
された半導体基板から成る基体上に絶縁層を形成し、か
かる絶縁層に開口部を設けた後、開口部に金属配線材料
を埋め込むことによって形成される。半導体装置の高集
積化に伴い、半導体製造プロセスの寸法ルールも微細化
しつつあり、高いアスペクト比を有する開口部を金属配
線材料で埋め込む技術が重要な課題となっている。

【０００３】開口部を金属配線材料で埋め込む方法とし
て、一般には、純アルミニウムあるいはアルミニウム合
金（以下、総称してＡｌ系合金ともいう）を用いたスパ
ッタ法が採用されている。然るに、このスパッタ法にお
いては、開口部のアスペクト比が高くなるに従い、Ａｌ
系合金から成るスパッタ粒子が所謂シャドウイング効果
によって開口部底部あるいはその近傍の開口部側壁に堆
積し難くなる。ここで、シャドウイング効果とは、Ａｌ
系合金から成るスパッタ粒子が開口部の側壁あるいは底
部に形成される光学的に影の部分には堆積され難い現象
を指す。その結果、開口部底部あるいはその近傍の開口
部側壁におけるＡｌ系合金のステップカバレッジが悪く
なり、かかる部分で断線不良が発生し易くなるという問
題がある。

【０００４】このような問題を解決する一手段として、
所謂高温アルミニウムスパッタ法あるいはアルミニウム
リフロー法が検討されている。これらの技術は、接続孔
と上層の配線層を同時に形成できるといった半導体装置
製造プロセスの簡便性等から有望視されている技術であ
る。

【０００５】高温アルミニウムスパッタ法においては、
Ａｌ系合金をスパッタする際、半導体基板等の基体を高
温（約３９０゜Ｃ以上Ａｌ系合金の融点以下の温度）に
加熱しておく。そして、絶縁層上に堆積したＡｌ系合金
を流動状態として開口部内に流入させて、開口部をＡｌ
系合金で埋め込み接続孔を形成する。併せて、絶縁層上
のＡｌ系合金を平坦化して配線層を形成する。尚、基体
にバイアス電圧を印加しながら高温スパッタを行う高温
バイアススパッタ法も、本明細書における高温アルミニ
ウムスパッタ法に包含される。これらを総称して単に高
温アルミニウムスパッタ法ともいう。

【０００６】また、アルミニウムリフロー法において
は、基体を約１５０゜Ｃに加熱した状態で、開口部内を
含む絶縁層上にスパッタ法にてＡｌ系合金を堆積させ
る。その後、基体を高温（約３９０゜Ｃ以上Ａｌ系合金
の融点以下の温度）に加熱して、絶縁層上に堆積したＡ
ｌ系合金を流動状態として開口部内に流入させて、開口
部をＡｌ系合金で埋め込み接続孔を形成する。併せて、
絶縁層上のＡｌ系合金を平坦化して配線層を形成する。

【０００７】これらの方法を用いることによって、開口
部の径が０．１μｍでも、完全にＡｌ系合金で開口部を
埋め込むことが可能である。

【０００８】従来の高温アルミニウムスパッタ法による
配線構造の形成方法の概要を、半導体素子の模式的な一
部断面図である図９を参照して、以下、説明する。

【０００９】［工程−１０］先ず、不純物拡散層（下層導体層）１２が形成された半
導体基板から成る基体１０上に、例えばＢＰＳＧから成
る厚さ５００ｎｍの絶縁層１４を常圧ＣＶＤ法にて形成
した後、不純物拡散層１２の上の絶縁層１４に例えばＲ
ＩＥ法で開口部１６を形成する。その後、拡散炉中で窒
素ガス雰囲気下８８０゜Ｃ×２０分の熱処理を行い、Ｂ
ＰＳＧから成る絶縁層１４をリフローさせる（図９の
（Ａ）参照）。

【００１０】［工程−２０］その後、希フッ酸溶液にて表面の酸化膜を除去し、次い
で、マルチチャンバスパッタ装置を用いて、コンタクト
層２０及びバリアメタル層２２を、通常のスパッタ法に
て開口部１６内及び絶縁層１４上に、順に形成する（図
９の（Ｂ）参照）。コンタクト層２０はチタン（Ｔｉ）
から成り、バリアメタル層２２は窒化チタン（ＴｉＮ）
から成る。バリアメタル層２２は、次の工程で開口部１
６内に形成されるＡｌ系合金層が不純物拡散層１２を突
き抜け、アルミニウムスパイクが発生することによっ
て、不純物拡散層１２が破壊されることを防止するため
のバリアとしての機能を有する。また、コンタクト層２
０は、開口部１６内に形成されるＡｌ系合金層と不純物
拡散層１２との間のコンタクト抵抗を低減させる機能を
有する。通常、コンタクト層２０の厚さは３０ｎｍ、バ
リアメタル層２２の厚さは６０ｎｍである。

【００１１】［工程−３０］次いで、拡散炉中でＮ₂：Ｏ₂＝８０％：２０％の雰囲気
下５００゜Ｃ×６０分の熱処理を行い、バリアメタル層
２２の表面を酸化し、バリアメタル層２２のバリア性を
向上させる。その後、バリアメタル層２２上にＴｉから
成る濡れ性改善層２４を成膜する。この濡れ性改善層２
４は、次の工程で成膜されるＡｌ系合金の濡れ性を改善
する目的で形成される。

【００１２】［工程−４０］次に、基体１０を５００゜Ｃ以上に加熱した状態で、高
温アルミニウムスパッタ法にてＡｌ系合金層（例えばＡ
ｌ−１％Ｓｉ）３０を開口部１６内を含む絶縁層１４の
全面に堆積させる。絶縁層１４上に堆積したＡｌ系合金
層３０は流動状態となり、開口部１６内に流入し、開口
部１６はＡｌ系合金で確実に埋め込まれる。こうして、
絶縁層１４上には、コンタクト層２０、バリアメタル層
２２、濡れ性改善層２４及びＡｌ系合金層３０が積層さ
れた配線層が形成される（図９の（Ｃ）参照）。また、
開口部１６内には、コンタクト層２０、バリアメタル層
２２、濡れ性改善層２４及びＡｌ系合金層３０が埋め込
まれた接続孔３４が形成される。次いで、配線層をパタ
ーニングして所望の配線３２を完成させる（図９の
（Ｄ）参照）。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】高温アルミニウムスパ
ッタ法あるいはアルミニウムリフロー法においては、基
体１０の加熱温度が高いほどＡｌ系合金の流動性が高く
なり、小さな径の開口部１６にＡｌ系合金を埋め込むこ
とが可能になる。しかしながら、基体１０の加熱温度が
高いほど、Ａｌ系合金層３０の表面モホロジーが劣化す
る。例えば、基体１０の加熱温度が３９０〜４９０゜Ｃ
の場合には、Ａｌ系合金層３０の表面モホロジーは良好
であった。然るに、５１０゜Ｃの場合には、Ａｌ系合金
層３０の表面モホロジーが劣化し、Ａｌ系合金層３０の
膜厚変動が大きく、表面に大きな凹凸（荒れ）が認めら
れた（図９の（Ｄ）参照）。

【００１４】通常のスパッタ法にて形成されたＡｌ系合
金層３０においては、Ａｌ系合金の結晶粒子は、最稠密
面が基体に平行な（１１１）配向を有する。その結果、
形成されたＡｌ系合金層３０の表面の荒れが少なくな
る。一方、高温アルミニウムスパッタ法やアルミニウム
リフロー法にて形成されたＡｌ系合金層３０において
は、Ａｌ系合金の各結晶の成長方向が乱れ、（１１１）
配向が弱くなる。その結果、形成されたＡｌ系合金層の
表面には荒れが生じ易くなる。

【００１５】このようにＡｌ系合金層３０の表面荒れが
発生すると、フォトリソグラフィ技術によって配線３２
を形成する際に、正確なマスク位置合わせが困難とな
る。あるいは又、配線層から配線３２を形成する際、フ
ォトリソグラフィ法でのパターニングにおいてハレーシ
ョンが発生する。また、配線が形成できたとしても、図
９の（Ｄ）に示すような断面形状を有する配線３２が形
成され、その結果、その上に形成される層間絶縁層の形
成プロセス制御性が悪くなる。更に、配線のエレクトロ
マイグレーションやストレスマイグレーション耐性が劣
化し、配線の信頼性が低下する。

【００１６】Ａｌ系合金層３０の表面荒れは、下地層の
結晶配向性に依存することも知られている。高温アルミ
ニウムスパッタ法やアルミニウムリフロー法において
も、下地層がＴｉ単層の場合、Ａｌ系合金層３０の表面
荒れが少なくなる。絶縁材料の上に形成されるＴｉは通
常（２００）配向を有し、Ｔｉ（２００）面とＡｌ（１
１１）面の格子定数の整合性がよい。従って、かかるＴ
ｉ（２００）面上に形成されたアルミニウム系合金結晶
は（１１１）配向し、Ａｌ系合金層３０の表面荒れが少
なくなる。

【００１７】一方、下地層がＴｉＮから成る場合（即ち
ＴｉＮから成るバリアメタル層２２上に直接Ａｌ系合金
層３０を形成する場合）、ＴｉＮ層上に形成されたＡｌ
系合金層３０の表面には荒れが発生する。通常、ＴｉＮ
粒子が基体に対して垂直入射成分を多く有するようなス
パッタ法にてＴｉＮ層を成膜するが、このような条件で
は、成膜されたＴｉＮ結晶は（１１１）配向が弱くな
る。それ故、ＴｉＮ上に形成されたＡｌ系合金層３０の
表面には荒れが発生する。

【００１８】（１１１）配向の弱いＴｉＮ層上にＴｉ層
を形成した場合（即ち、バリアメタル層２２上に形成さ
れたＴｉから成る濡れ性改善層２４の上にＡｌ系合金層
３０を形成した場合）、Ｔｉ層の（２００）配向が弱く
なる。かかる弱い（２００）配向を有するＴｉ層上にＡ
ｌ系合金層をスパッタ法にて形成した場合、Ａｌ系合金
粒子は弱い（１１１）配向を有するために、Ａｌ系合金
層の表面に大きな凹凸が発生する。

【００１９】また、絶縁層１４がＢＰＳＧから成る場
合、Ｔｉから成るコンタクト層２０の厚さが薄いと、Ｂ
ＰＳＧによってＴｉから成るコンタクト層２０の（２０
０）配向が弱くなる。その結果、最終的に形成されるＡ
ｌ系合金層３０も弱い（１１１）配向を有し、その結
果、Ａｌ系合金層３０の表面に荒れが発生する。

【００２０】このように、高温アルミニウムスパッタ法
やアルミニウムリフロー法にて形成されたＡｌ系合金層
の表面荒れは、下地層の結晶配向性にも依存する。

【００２１】従って、本発明の目的は、高温アルミニウ
ムスパッタ法又はアルミニウムリフロー法における段差
被覆性や開口部への埋め込み性を損なうことなく、膜厚
変動が少なく、高い信頼性を有する配線を形成するため
の配線形成方法、及び、係る配線形成方法によって得ら
れた半導体装置における配線を提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の第１の態様に係る半導体装置の配線形成方
法は、（イ）基体上の絶縁層の上にバリアメタル層を形成する
工程と、（ロ）バリアメタル層上に絶縁膜を形成する工程と、（ハ）高温アルミニウムスパッタ法又はアルミニウムリ
フロー法にて絶縁膜上にアルミニウム系合金層を形成す
る工程、から成ることを特徴とする。

【００２３】上記の目的を達成するための本発明の第２
の態様に係る半導体装置の配線形成方法は、（イ）基体上の絶縁層に開口部を形成する工程と、（ロ）開口部内を含む絶縁層上にバリアメタル層を形成
する工程と、（ハ）バリアメタル層上に絶縁膜を形成した後、開口部
内の絶縁膜を除去する工程と、（ニ）高温アルミニウムスパッタ法又はアルミニウムリ
フロー法にて、絶縁膜上及び露出したバリアメタル層上
にアルミニウム系合金層を形成する工程、から成ること
を特徴とする。

【００２４】これらの第１及び第２の態様に係る配線形
成方法においては、絶縁膜はＣＶＤ法にて形成されたＳ
ｉＯ₂又はＳｉＮから成ることが好ましい。また、第１
の態様に係る配線形成方法においては、工程（ロ）の後
に、全面にＴｉから成る金属層を形成する工程を更に含
ませることができる。第２の態様に係る配線形成方法に
おいては、工程（ハ）の後に、全面にＴｉから成る金属
層を形成する工程を更に含ませることができる。これら
の場合には、アルミニウム系合金層は金属層上に形成さ
れる。

【００２５】上記の目的を達成するための本発明の第３
の態様に係る半導体装置の配線形成方法は、（イ）基体上の絶縁層の上に厚さ５０乃至２００ｎｍの
Ｔｉから成るコンタクト層を形成する工程と、（ロ）コンタクト層上にバリアメタル層を形成する工程
と、（ハ）高温アルミニウムスパッタ法又はアルミニウムリ
フロー法にて、バリアメタル層上にアルミニウム系合金
層を形成する工程、から成ることを特徴とする。

【００２６】上記の目的を達成するための本発明の第４
の態様に係る半導体装置の配線形成方法は、（イ）基体上の絶縁層に開口部を形成する工程と、（ロ）開口部内を含む絶縁層上に厚さ５０乃至２００ｎ
ｍのＴｉから成るコンタクト層を形成する工程と、（ハ）コンタクト層上にバリアメタル層を形成する工程
と、（ニ）高温アルミニウムスパッタ法又はアルミニウムリ
フロー法にて、バリアメタル層上にアルミニウム系合金
層を形成する工程、から成ることを特徴とする。

【００２７】コンタクト層の厚さが５０ｎｍ未満では、
下地である絶縁層の影響を受けてＴｉ結晶の（２００）
配向が弱くなり、最終的に形成されるアルミニウム系合
金層の表面に荒れが発生する。また、コンタクト層の厚
さが２００ｎｍを越えると、配線の厚さが厚くなりす
ぎ、エッチングが困難になる。

【００２８】第３の態様に係る半導体装置の配線形成方
法においては、工程（ロ）の後に、Ｔｉから成る金属層
を形成する工程を更に含ませることができる。また、第
４の態様に係る半導体装置の配線形成方法においては、
工程（ハ）の後に、Ｔｉから成る金属層を形成する工程
を更に含ませることができる。これらの場合には、アル
ミニウム系合金層は金属層上に形成される。更には、バ
リアメタル層はＴｉＮ又はＴｉＯＮから構成することが
できる。

【００２９】上記の目的を達成するための本発明の第１
の態様に係る半導体装置の配線は、基体上の絶縁層の上
に形成された配線であって、該配線は、絶縁層上に形成
されたバリアメタル層、バリアメタル層上に形成された
絶縁膜、及び、絶縁膜上に形成されたアルミニウム系合
金層から成ることを特徴とする。

【００３０】上記の目的を達成するための本発明の第２
の態様に係る半導体装置の配線は、基体上の絶縁層に形
成された開口部内を含む該絶縁層上に形成された配線で
あって、該絶縁層上に形成された配線の部分は、絶縁層
上に形成されたバリアメタル層、バリアメタル層上に形
成された絶縁膜、及び、絶縁膜上に形成されたアルミニ
ウム系合金層から成り、該絶縁層上に形成された配線の
部分から開口部内へと延在する配線の部分は、少なくと
も、絶縁層上に形成されたバリアメタル層から延在し、
開口部の底部及び側面に形成されたバリアメタル層、及
び、絶縁層上に形成されたアルミニウム系合金層から延
在するアルミニウム系合金層から成ることを特徴とす
る。

【００３１】

【作用】本発明の第１及び第２の態様に係る半導体装置
の配線形成方法においては、絶縁層上にＡｌ系合金層が
形成される。絶縁膜が形成されているので、ＴｉＮから
成るバリアメタル層の上に高温アルミニウムスパッタ法
やアルミニウムリフロー法にて直接Ａｌ系合金層を形成
した場合よりも、Ａｌ系合金層を構成する粒子は強い
（１１１）配向を有し、Ａｌ系合金層の表面の荒れ（凹
凸）発生を少なくすることができる。Ｔｉから成る金属
層を絶縁膜上に形成した場合、Ｔｉは主に（２００）配
向を有し、かかる配向を有するＴｉ上に形成されたＡｌ
系合金層は一層強い（１１１）配向を有するので、Ａｌ
系合金層の表面荒れ発生を一層抑制することができる。

【００３２】従来のコンタクト層の厚さは３０ｎｍ程度
である。これに対して、本発明の第３及び第４の態様に
係る半導体装置の配線形成方法においては、コンタクト
層の厚さを５０ｎｍ乃至２００ｎｍとする。このように
コンタクト層の厚さを従来よりも厚くすることによっ
て、コンタクト層を構成するＴｉ結晶の配向が下地であ
る絶縁層の影響を受けなくなり、Ｔｉ結晶は強く（２０
０）に配向する。その結果、最終的に形成されるＡｌ系
合金層も強く（１１１）配向し、その結果、Ａｌ系合金
層の表面の荒れ（凹凸）発生を抑制することができる。

【００３３】

【実施例】以下、図面を参照して、実施例に基づき本発
明の半導体装置の配線形成方法を説明する。尚、実施例
１は、本発明の第１の態様に係る半導体装置の配線形成
方法及び本発明の第１の態様に係る半導体装置における
配線に関し、実施例２は、本発明の第２の態様に係る半
導体装置の配線形成方法及び本発明の第２の態様に係る
半導体装置における配線に関する。また、実施例３は、
本発明の第３の態様に係る半導体装置の配線形成方法に
関し、実施例４及び実施例５は、本発明の第４の態様に
係る半導体装置の配線形成方法に関する。

【００３４】（実施例１）実施例１は、本発明の第１の態様に係る配線形成方法、
及び、本発明の第１の態様に係る半導体装置における配
線に関する。絶縁膜はＣＶＤ法にて形成されたＳｉＮか
ら成る。アルミニウム系合金層の形成は、高温アルミニ
ウムスパッタ法にて行う。また、バリアメタル層上に絶
縁膜を形成した後、全面にＴｉから成る金属層（濡れ性
改善層）を形成する工程を含む。以下、半導体素子の模
式的な一部断面図である図１及び図２を参照して、実施
例１の配線形成方法を説明する。

【００３５】［工程−１００］先ず、半導体基板から成る基体１０上に、例えばＢＰＳ
Ｇから成る厚さ５００ｎｍの絶縁層１４を常圧ＣＶＤ法
にて形成した後、拡散炉中で窒素ガス雰囲気下８８０゜
Ｃ×２０分の熱処理を行い、ＢＰＳＧから成る絶縁層１
４をリフローさせる（図１の（Ａ）参照）。

【００３６】［工程−１１０］その後、希フッ酸溶液にて表面の酸化膜を除去し、次い
で、マルチチャンバスパッタ装置を用いて、絶縁層１４
上にコンタクト層２０及びバリアメタル層２２をスパッ
タ法にて形成する（図１の（Ｂ）参照）。コンタクト層
２０はチタン（Ｔｉ）から成り、バリアメタル層２２は
窒化チタン（ＴｉＮ）から成る。バリアメタル層２２
は、図示しない絶縁層１４の別の部分に設けられた開口
部（図示せず）内に後の工程で形成されるＡｌ系合金層
が不純物拡散層（図示せず）を突き抜け、アルミニウム
スパイクが発生して、不純物拡散層が破壊されることを
防止するためのバリアとしての機能を有する。また、コ
ンタクト層２０は、開口部（図示せず）内に後の工程で
形成されるＡｌ系合金層と不純物拡散層（図示せず）と
の間のコンタクト抵抗を低減させる機能を有する。Ｔｉ
から成るコンタクト層２０及びＴｉＮから成るバリアメ
タル層２２のスパッタ法による成膜条件を、以下に例示
する。コンタクト層２０の成膜条件雰囲気：Ａｒ１００％プロセスガス圧：０．２６ＰａＤＣパワー：４ｋＷ成膜温度：無加熱膜厚：３０ｎｍバリアメタル層２２の成膜条件雰囲気：Ｎ₂ １００％プロセスガス圧：１．０ＰａＤＣパワー：６ｋＷ成膜温度：無加熱膜厚：１２０ｎｍ

【００３７】［工程−１２０］次いで、必要に応じて、拡散炉中でＮ₂：Ｏ₂＝８０％：
２０％の雰囲気下５００゜Ｃ×６０分の熱処理を行い、
バリアメタル層２２の表面を酸化し、バリアメタル層２
２のバリア性を向上させる。

【００３８】［工程−１３０］その後、バリアメタル層２２上に絶縁膜４０を形成する
（図１の（Ｃ）参照）。絶縁膜４０は、プラズマＣＶＤ
法によって形成された厚さ５０ｎｍのＳｉＮから成る。
絶縁膜４０の形成条件を、例えば以下のとおりとするこ
とができる。原料ガス：ＳｉＨ₄／ＮＨ₃＝１８５／６０sccm 温度：３６０゜ＣＲＦパワー：４４５Ｗ

【００３９】［工程−１４０］その後、絶縁膜４０上にＴｉから成る金属層（以下、濡
れ性改善層２４とも呼ぶ）を成膜することが望ましい
（図１の（Ｄ）参照）。この濡れ性改善層２４は、次の
工程で成膜されるＡｌ系合金層の濡れ性を改善する目的
で形成される。Ｔｉから成る濡れ性改善層２４のスパッ
タ法による成膜条件を、以下に例示する。濡れ性改善層２４の成膜条件雰囲気：Ａｒ１００％プロセスガス圧：０．２６ＰａＤＣパワー：４ｋＷ成膜温度：無加熱膜厚：６０ｎｍ

【００４０】［工程−１５０］次に、絶縁膜４０上（［工程−１４０］を採用して濡れ
性改善層２４を形成した場合には、濡れ性改善層２４
上）に、高温アルミニウムスパッタ法にてＡｌ系合金層
３０を形成する（図２の（Ａ）参照）。Ａｌ系合金層３
０は、例えばＡｌ−１％Ｓｉから成り、厚さは０．５μ
ｍである。スパッタリングの条件を、例えば以下のとお
りとすることができる。雰囲気：Ａｒ１００％プロセスガス圧：０．２６ＰａＤＣパワー：７．５ｋＷ成膜温度：５１０゜Ｃ

【００４１】こうして、絶縁層１４上には、コンタクト
層２０、バリアメタル層２２、絶縁膜４０、（濡れ性改
善層２４）、及びＡｌ系合金層３０から成る配線層が形
成される。絶縁膜４０が形成されているので、ＴｉＮか
ら成るバリアメタル層２２の上に高温アルミニウムスパ
ッタ法にて直接Ａｌ系合金層３０を形成した場合より
も、Ａｌ系合金の粒子は強い（１１１）配向を有し、Ａ
ｌ系合金層３０の表面の荒れ（凹凸）発生を少なくする
ことができる。Ｔｉから成る濡れ性改善層２４を絶縁膜
４０上に形成した場合、Ｔｉは主に（２００）配向を有
し、かかる配向を有するＴｉ上に形成されたＡｌ系合金
層３０は一層強い（１１１）配向を有するので、Ａｌ系
合金層３０の表面荒れ（凹凸）発生を一層抑制すること
ができる。

【００４２】Ａｌ系合金層３０の表面におけるｇ線反射
率を測定した結果は約７０％であり、ＡＦＭ測定による
Ａｌ系合金層３０の表面のＲ_maxは約１４０ｎｍまで改
善され、Ａｌ系合金層３０の表面モホロジーは良好であ
った。

【００４３】一方、比較のために、絶縁膜４０を形成し
ない点を除き、［工程−１００］〜［工程−１２０］及
び［工程−１４０］〜［工程−１５０］を経て得られた
Ａｌ系合金層の表面の評価を行った。その結果、Ａｌ系
合金層の表面におけるｇ線反射率は約４１％と低く、Ａ
ＦＭ測定により得られたＡｌ系合金層３０の表面の変動
値Ｒ_maxは約３１０ｎｍであった。

【００４４】［工程−１６０］次に、フォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技
術を用いて配線層をパターニングして、所望の配線パタ
ーン形状とし、配線３２を完成させる（図２の（Ｂ）参
照）。Ａｌ系合金層３０の表面が荒れていないために、
Ａｌ系合金層３０上に形成されたレジスト層（図示せ
ず）に対して、所望の配線パターン形状を有するフォト
レジストマスクを容易に且つ高い精度でアラインメント
することができ、しかもフォトリソグラフィ法でのパタ
ーニングにおいてハレーションの発生を防止することが
できた。また、反応性イオンエッチング後の配線断面形
状は、図２の（Ｂ）に示すように整っており、その後の
層間絶縁層３６の形成及び平坦化、並びに層間絶縁層３
６への開口部１６Ａの形成（図２の（Ｃ）参照）を制御
性良く行うことができた。

【００４５】高温アルミニウムスパッタ法の代わりに、
Ａｌ系合金層３０の形成をアルミニウムリフロー法にて
行うこともできる。この場合には、絶縁膜４０上（［工
程−１４０］を採用して濡れ性改善層２４を形成した場
合には、濡れ性改善層２４上）に、例えばＡｌ−１％Ｓ
ｉから成り厚さ０．５μｍのＡｌ系合金層を形成する。
スパッタリングの条件を、例えば以下のとおりとするこ
とができる。雰囲気：Ａｒ１００％プロセスガス圧：０．４ＰａＤＣパワー：１０ｋＷ成膜温度：１５０゜Ｃ次いで、基体１０の温度を約５１０゜Ｃに加熱する。こ
れによって、絶縁膜４０上に堆積したＡｌ系合金層は流
動状態となり、図示しない開口部内に流入し、開口部は
Ａｌ系合金層で確実に埋め込まれる。加熱条件を、例え
ば以下のとおりとすることができる。加熱方式：基板裏面ガス加熱加熱温度：５００゜Ｃ加熱時間：３分プロセスガス：Ａｒ＝１００sccm プロセスガス圧力：１．１×１０³Ｐａここで、基板裏面ガス加熱方式とは、基板裏面に配置し
たヒーターブロックを所定の温度（加熱温度）に加熱
し、ヒーターブロックと基板裏面の間にプロセスガスを
導入することによって基体を加熱する方式である。加熱
方式としては、この方式以外にもランプ加熱方式等を用
いることができる。

【００４６】（実施例２）実施例２は、本発明の第２の態様に係る配線形成方法、
及び、本発明の第２の態様に係る半導体装置における配
線に関する。実施例１と異なり、実施例２においては、
絶縁層１４に開口部１６を形成する工程が含まれる。絶
縁膜はＣＶＤ法にて形成されたＳｉＯ₂から成る。Ａｌ
系合金層の形成は、高温アルミニウムスパッタ法にて行
う。また、バリアメタル層上に絶縁膜を形成した後、全
面にＴｉから成る金属層（濡れ性改善層）を形成する工
程を含む。以下、半導体素子の模式的な一部断面図であ
る図３及び図４を参照して、実施例２の配線形成方法を
説明する。

【００４７】［工程−２００］先ず、不純物拡散層（下層導体層）１２が形成された半
導体基板から成る基体１０上に、例えばＢＰＳＧから成
る厚さ５００ｎｍの絶縁層１４を常圧ＣＶＤ法にて形成
した後、不純物拡散層１２の上の絶縁層１４に例えばＲ
ＩＥ法で開口部１６を形成する。その後、拡散炉中で窒
素ガス雰囲気下８８０゜Ｃ×２０分の熱処理を行い、Ｂ
ＰＳＧから成る絶縁層１４をリフローさせる（図３の
（Ａ）参照）。

【００４８】［工程−２１０］その後、希フッ酸溶液にて表面の酸化膜を除去し、次い
で、マルチチャンバスパッタ装置を用いて、コンタクト
層２０及びバリアメタル層２２を、スパッタ法にて開口
部１６内及び絶縁層１４上に形成する（図３の（Ｂ）参
照）。コンタクト層２０は厚さ３０ｎｍのチタン（Ｔ
ｉ）から成り、バリアメタル層２２は厚さ１２０ｎｍの
窒化チタン（ＴｉＮ）層２２から成る。コンタクト層２
０及びバリアメタル層２２の形成条件は、実施例１の
［工程−１１０］と同様とすることができる。

【００４９】［工程−２２０］次いで、必要に応じて、実施例１の［工程−１２０］と
同様に、ＴｉＮから成るバリアメタル層２２の表面の酸
化処理を行う。

【００５０】［工程−２３０］その後、バリアメタル層２２上に絶縁膜４０を形成する
（図３の（Ｃ）参照）。絶縁膜４０は、ＴＥＯＳ（テト
ラエトキシシラン）ＣＶＤ法によって形成された厚さ５
０ｎｍのＳｉＯ₂から成る。絶縁膜４０の形成条件を、
例えば以下のとおりとすることができる。原料ガス：ＴＥＯＳ／Ｏ₂＝３５０／３５０sccm 温度：４００゜ＣＲＦパワー：４００Ｗ

【００５１】［工程−２４０］次に、開口部１６の少なくとも底部に存在する絶縁膜４
０を除去する（図３の（Ｄ）参照）。絶縁膜４０の除去
は、レジストパターニング及び反応性イオンエッチング
によって行うことができる。バッチ式ＲＩＥ装置を用い
た反応性イオンエッチングの条件を以下に例示する。使用ガス：ＣＨＦ₃／Ｏ₂＝７５／８sccm 圧力：６．７Ｐａマイクロ波パワー：１０００Ｗ図３の（Ｄ）に示したように、開口部１６の側壁から絶
縁膜４０を除去してもよいし、開口部１６の側壁に絶縁
膜４０を残してもよいし、更には、絶縁層１４上のバリ
アメタル層２２の上の絶縁膜４０の一部分を除去しても
よい。開口部１６の底部に絶縁膜が残らなければよい。

【００５２】［工程−２５０］その後、実施例１の［工程−１４０］と同様に、絶縁膜
４０上及び開口部１６の底部の露出したバリアメタル層
２２上に、Ｔｉから成る金属層（濡れ性改善層）２４を
成膜することが望ましい（図４の（Ａ）参照）。

【００５３】［工程−２６０］次に、実施例１の［工程−１５０］と同様の方法で、高
温アルミニウムスパッタ法にて絶縁膜４０上（［工程−
２５０］を採用して濡れ性改善層２４を形成した場合に
は、濡れ性改善層２４上）に、Ａｌ系合金層３０を形成
する（図４の（Ｂ）参照）。これによって、開口部１６
はＡｌ系合金層３０で確実に埋め込まれる。こうして、
開口部１６には、コンタクト層２０、バリアメタル層２
２、（濡れ性改善層２４）、及びＡｌ系合金層３０から
成る接続孔（コンタクトホール）３４が形成される。ま
た、絶縁層１４上には、コンタクト層２０、バリアメタ
ル層２２、絶縁膜４０、（濡れ性改善層２４）、及びＡ
ｌ系合金層３０から成る配線層が形成される。

【００５４】絶縁膜４０が形成されているので、実施例
１にて説明したと同様の理由によって、このＡｌ系合金
層３０の表面モホロジーは良好であった。

【００５５】［工程−２７０］次に、フォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技
術を用いて配線層をパターニングして、所望の配線パタ
ーン形状とし、配線３２を完成させる（図４の（Ｃ）参
照）。Ａｌ系合金層３０の表面が荒れていないために、
実施例１と同様に、フォトレジストマスクを容易に且つ
高い精度でアラインメントすることができ、しかもフォ
トリソグラフィ法でのパターニングにおけるハレーショ
ンの発生を防止することができた。また、反応性イオン
エッチング後の配線形状は、図４の（Ｃ）に示すように
整っており、その後の層間絶縁層３６の形成及び平坦
化、並びに層間絶縁層３６への開口部１６Ａの形成（図
４の（Ｄ）参照）を制御性良く行うことができた。

【００５６】高温アルミニウムスパッタ法の代わりに、
Ａｌ系合金層３０の形成をアルミニウムリフロー法にて
行うこともできる。この場合には、絶縁膜４０上（［工
程−２５０］を採用して濡れ性改善層２４を形成した場
合には、濡れ性改善層２４上）に、例えばＡｌ−１％Ｓ
ｉから成り厚さ０．５μｍのＡｌ系合金層を形成する。
アルミニウムリフロー法の各工程の条件を、例えば実施
例１にて説明した条件と同様とすることができる。

【００５７】（実施例３）実施例３は、本発明の第３の態様に係る配線形成方法に
関する。Ｔｉから成るコンタクト層の厚さを６０ｎｍと
した。アルミニウム系合金層の形成は、高温アルミニウ
ムスパッタ法にて行う。また、ＴｉＯＮから成るバリア
メタル層上にＴｉから成る金属層（濡れ性改善層）を形
成する工程を含む。以下、半導体素子の模式的な一部断
面図である図５及び図６を参照して、実施例３の配線形
成方法を説明する。

【００５８】［工程−３００］先ず、半導体基板から成る基体１０上に、ＢＰＳＧから
成る厚さ５００ｎｍの絶縁層１４を常圧ＣＶＤ法にて形
成した後、拡散炉中で窒素ガス雰囲気下８８０゜Ｃ×２
０分の熱処理を行い、ＢＰＳＧから成る絶縁層１４をリ
フローさせる（図５の（Ａ）参照）。

【００５９】［工程−３１０］その後、希フッ酸溶液にて表面の酸化膜を除去し、次い
で、マルチチャンバスパッタ装置を用いて、コンタクト
層２０及びバリアメタル層２２を、スパッタ法にて絶縁
層１４上に形成する（図５の（Ｂ）参照）。コンタクト
層２０はチタン（Ｔｉ）から成り、バリアメタル層２２
は酸化窒化チタン（ＴｉＯＮ）層２２から成る。コンタ
クト層２０及びバリアメタル層２２の形成条件は、実施
例１の［工程−１１０］と同様とすることができる。但
し、Ｔｉから成るコンタクト層２０の厚さを、３０ｎｍ
ではなく６０ｎｍとした。この点が、従来技術とは異な
る実施例３の本質的な特徴である。尚、ＴｉＯＮから成
るバリアメタル層２２の形成の際には、雰囲気をＮ₂と
Ｏ₂の混合ガス雰囲気とする。

【００６０】［工程−３２０］次いで、必要に応じて、実施例１の［工程−１２０］と
同様に、バリアメタル層２２の表面の酸化処理を行う。

【００６１】［工程−３３０］その後、バリアメタル層２２上に、Ｔｉから成る金属層
（濡れ性改善層）２４を成膜することが望ましい（図５
の（Ｃ）参照）。濡れ性改善層２４のスパッタ法による
成膜条件は、実施例１の［工程−１４０］と同様とする
ことができる。

【００６２】［工程−３４０］次に、高温アルミニウムスパッタ法にてバリアメタル層
２２上（［工程−４３０］を採用して濡れ性改善層２４
を形成した場合には、濡れ性改善層２４上）に、Ａｌ系
合金層３０を形成する（図６の（Ａ）参照）。Ａｌ系合
金層３０は、例えばＡｌ−１％Ｓｉから成り厚さは０．
５μｍである。スパッタリングの条件を、例えば以下の
とおりとすることができる。雰囲気：Ａｒ１００％プロセスガス圧：０．２６ＰａＤＣパワー：７．５ｋＷ成膜温度：５１５゜Ｃこうして、絶縁層１４には、コンタクト層２０、バリア
メタル層２２、（濡れ性改善層２４）、及びＡｌ系合金
層３０が形成される。

【００６３】Ｔｉから成るコンタクト層２０の厚さは６
０ｎｍであり、従来よりも厚いため、コンタクト層２０
を構成するＴｉ結晶は強く（２００）配向され、最終的
に成膜されたＡｌ系合金層３０表面の荒れが少なかっ
た。

【００６４】［工程−３５０］次に、フォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技
術を用いて配線層をパターニングして、所望の配線パタ
ーン形状とし、配線３２を完成させる（図６の（Ｂ）参
照）。Ａｌ系合金層３０の表面が荒れていないために、
実施例１と同様に、フォトレジストマスクを容易に且つ
高い精度でアラインメントすることができ、しかもフォ
トリソグラフィ法でのパターニングにおいてハレーショ
ンの発生を防止することができた。また、反応性イオン
エッチング後の配線形状は、図６の（Ａ）に示すように
整っており、その後の層間絶縁層３６の形成及び平坦
化、並びに層間絶縁層３６への開口部１６Ａの形成（図
６の（Ｃ）参照）を制御性良く行うことができた。

【００６５】高温アルミニウムスパッタ法の代わりに、
Ａｌ系合金層３０の形成をアルミニウムリフロー法にて
行うこともできる。この場合には、バリアメタル層２２
上（［工程−３３０］を採用して濡れ性改善層２４を形
成した場合には、濡れ性改善層２４上）に、例えばＡｌ
−１％Ｓｉから成り厚さ０．５μｍのＡｌ系合金層を形
成する。アルミニウムリフロー法の各工程の条件を、例
えば実施例１にて説明した条件と同様とすることができ
る。

【００６６】（実施例４）実施例４は、本発明の第４の態様に係る配線形成方法に
関する。実施例３と異なり、実施例４においては、絶縁
層１４に開口部１６を形成する工程が含まれる。Ｔｉか
ら成るコンタクト層の厚さを６０ｎｍとした。アルミニ
ウム系合金層の形成は、高温アルミニウムスパッタ法に
て行う。また、ＴｉＯＮから成るバリアメタル層上にＴ
ｉから成る金属層（濡れ性改善層）を形成する工程を含
む。以下、半導体素子の模式的な一部断面図である図７
及び図８を参照して、実施例４の配線形成方法を説明す
る。

【００６７】［工程−４００］先ず、不純物拡散層（下層導体層）１２が形成された半
導体基板から成る基体１０上に、ＢＰＳＧから成る厚さ
５００ｎｍの絶縁層１４を常圧ＣＶＤ法にて形成した
後、不純物拡散層１２の上の絶縁層１４に例えばＲＩＥ
法で開口部１６を形成する。その後、拡散炉中で窒素ガ
ス雰囲気下８８０゜Ｃ×２０分の熱処理を行い、ＢＰＳ
Ｇから成る絶縁層１４をリフローさせる（図７の（Ａ）
参照）。

【００６８】［工程−４１０］その後、希フッ酸溶液にて表面の酸化膜を除去し、次い
で、マルチチャンバスパッタ装置を用いて、Ｔｉから成
り厚さ６０ｎｍのコンタクト層２０、及びＴｉＯＮから
成り厚さ１２０ｎｍのバリアメタル層２２を、実施例３
の［工程−３１０］と同様に、スパッタ法にて開口部１
６内及び絶縁層１４上に形成する（図７の（Ｂ）参
照）。Ｔｉから成るコンタクト層２０の厚さを６０ｎｍ
とした点が、従来技術とは異なる実施例４の本質的な特
徴である。

【００６９】［工程−４２０］次いで、必要に応じて、実施例３の［工程−３２０］と
同様に、バリアメタル層２２の表面の酸化処理を行う。

【００７０】［工程−４３０］その後、バリアメタル層２２上に、Ｔｉから成る金属層
（濡れ性改善層）２４を成膜することが望ましい（図７
の（Ｃ）参照）。濡れ性改善層２４のスパッタ法による
成膜条件は実施例１の［工程−１４０］と同様とするこ
とができる。

【００７１】［工程−４４０］次に、高温アルミニウムスパッタ法にてバリアメタル層
２２上（［工程−４３０］を採用して濡れ性改善層２４
を形成した場合には、濡れ性改善層２４上）に、Ａｌ系
合金層３０を形成する（図８の（Ａ）参照）。Ａｌ系合
金層３０は、例えばＡｌ−１％Ｓｉから成り厚さは０．
５μｍである。スパッタリングの条件を、例えば実施例
３の［工程−３４０］と同様とすることができる。これ
によって、開口部１６はＡｌ系合金層３０で確実に埋め
込まれる。

【００７２】こうして、絶縁層１４には、コンタクト層
２０、バリアメタル層２２、（濡れ性改善層２４）、及
びＡｌ系合金層３０から成る接続孔（コンタクトホー
ル）３４が形成される。また、絶縁層１４上には、コン
タクト層２０、バリアメタル層２２、（濡れ性改善層２
４）、及びＡｌ系合金層３０から成る配線層が形成され
る。

【００７３】Ｔｉから成るコンタクト層２０の厚さは６
０ｎｍであり、従来よりも厚いため、コンタクト層２０
を構成するＴｉ結晶は強く（２００）配向され、最終的
に成膜されたＡｌ系合金層３０表面の荒れが少なかっ
た。Ａｌ系合金層３０の表面におけるｇ線反射率を測定
した結果は約４９％であり、ＡＦＭ測定によるＡｌ系合
金層３０の表面のＲ_maxは約２５０ｎｍであり、Ａｌ系
合金層３０の表面モホロジーは良好であった。

【００７４】一方、比較のために、Ｔｉから成るコンタ
クト層２０の厚さを３０ｎｍとした以外は、実施例４と
同様の方法で形成した配線構造におけるＡｌ系合金層３
０表面の荒れを評価した。Ａｌ系合金層３０の表面にお
けるｇ線反射率を測定した結果は約１５％であり、ＡＦ
Ｍ測定によるＡｌ系合金層３０の表面のＲ_maxは約５３
０ｎｍであり、Ａｌ系合金層３０の表面モホロジーは不
良であった。

【００７５】［工程−４５０］次に、フォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技
術を用いて配線層をパターニングして、所望の配線パタ
ーン形状とし、配線３２を完成させる（図８の（Ｂ）参
照）。Ａｌ系合金層３０の表面が荒れていないために、
フォトレジストマスクを容易に且つ高い精度でアライン
メントすることができ、しかもフォトリソグラフィ法で
のパターニングにおいてハレーションの発生を防止する
ことができた。また、反応性イオンエッチング後の配線
形状は、図８の（Ａ）に示すように整っており、その後
の層間絶縁層３６の形成及び平坦化、並びに層間絶縁層
３６への開口部１６Ａの形成（図８の（Ｃ）参照）を制
御性良く行うことができた。

【００７６】高温アルミニウムスパッタ法の代わりに、
Ａｌ系合金層３０の形成をアルミニウムリフロー法にて
行うこともできる。この場合には、バリアメタル層２２
上（［工程−４３０］を採用して濡れ性改善層２４を形
成した場合には、濡れ性改善層２４上）に、例えばＡｌ
−１％Ｓｉから成り厚さ０．５μｍのＡｌ系合金層を形
成する。アルミニウムリフロー法の各工程の条件を、例
えば実施例１にて説明した条件と同様とすることができ
る。

【００７７】（実施例５）高温アルミニウムスパッタ法における成膜温度を５６５
゜Ｃとした点、及びバリアメタル層２２をＴｉＮから構
成した点を除き、実施例４と同様の方法で配線構造を形
成した。尚、コンタクト層２０は、実施例４と同様に、
厚さ６０ｎｍのＴｉから成る。この場合のＡｌ系合金層
３０の表面におけるｇ線反射率を測定した結果は約６４
％であり、ＡＦＭ測定によるＡｌ系合金層３０の表面の
Ｒ_maxは約１７５ｎｍであった。

【００７８】一方、比較のために、Ｔｉから成るコンタ
クト層２０の厚さを３０ｎｍとした以外は、実施例５と
同様の方法で形成した配線構造におけるＡｌ系合金層３
０表面の荒れを評価した。Ａｌ系合金層３０の表面にお
けるｇ線反射率を測定した結果は約５８％であり、ＡＦ
Ｍ測定によるＡｌ系合金層３０の表面のＲ_maxは約２０
０ｎｍであった。この結果からも、Ｔｉから成るコンタ
クト層２０の厚さを厚くすると、最終的に形成されるＡ
ｌ系合金層の表面荒れを少なくすることができることが
判る。

【００７９】以上、好ましい実施例に基づき本発明を説
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。各実施例における成膜条件や数値は例示であ
り、適宜変更することができる。絶縁層１４は、ＢＰＳ
Ｇ以外にも、ＳｉＯ₂、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＡｓＳＧ、Ｐ
ｂＳＧ、ＳｂＳＧ、あるいはＳｉＮ等の公知の絶縁材料
から構成することができる。アルミニウム系合金には、
純Ａｌ、あるいはＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ
−Ｇｅ等のアルミニウム合金が包含される。実施例１又
は実施例２におけるバリアメタル層を、実施例３と同様
にＴｉＯＮから構成することができる。

【００８０】基体としては、シリコン半導体基板だけで
なく、例えば絶縁層上に形成されたポリシリコンから成
る下層配線層や各種電極等を挙げることができる。コン
タクト層、バリアメタル層や濡れ性改善層は、スパッタ
法だけでなくＣＶＤ法にて形成することもできる。更に
は、配線層を構成する材料としてアルミニウム系合金を
例にとり説明したが、配線層を構成する材料としてタン
グステン等の各種の金属材料や高融点金属材料を用いた
配線構造にも本発明を適用することができる。

【００８１】

【発明の効果】本発明の半導体装置の配線形成方法によ
れば、アルミニウム系合金層の表面の荒れ（凹凸）を減
少させることができる。その結果、配線のエレクトロマ
イグレーションやストレスマイグレーション耐性を向上
させることができ、高い信頼性を有する配線を形成する
ことができる。

【００８２】また、アルミニウム系合金層の表面が荒れ
ていないために、アルミニウム系合金層上に形成された
レジスト層に対して、所望の配線パターン形状を有する
フォトレジストマスクを容易に且つ高い精度でアライン
メントすることができ、しかもフォトリソグラフィ法で
のパターニングにおいてハレーションの発生を防止する
ことができる。更には、配線上への層間絶縁層の形成及
び平坦化、並びに層間絶縁層への開口部の形成を制御性
良く行うことができる。その結果、高い信頼性を有する
配線及び接続孔を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の半導体装置の配線形成方法の各工程
を説明するための半導体素子の模式的な一部断面図であ
る。

【図２】図１に引き続き、実施例１の半導体装置の配線
形成方法の各工程を説明するための半導体素子の模式的
な一部断面図である。

【図３】実施例２の半導体装置の配線形成方法の各工程
を説明するための半導体素子の模式的な一部断面図であ
る。

【図４】図３に引き続き、実施例２の半導体装置の配線
形成方法の各工程を説明するための半導体素子の模式的
な一部断面図である。

【図５】実施例３の半導体装置の配線形成方法の各工程
を説明するための半導体素子の模式的な一部断面図であ
る。

【図６】図５に引き続き、実施例３の半導体装置の配線
形成方法の各工程を説明するための半導体素子の模式的
な一部断面図である。

【図７】実施例４の半導体装置の配線形成方法の各工程
を説明するための半導体素子の模式的な一部断面図であ
る。

【図８】図７に引き続き、実施例４の半導体装置の配線
形成方法の各工程を説明するための半導体素子の模式的
な一部断面図である。

【図９】従来の高温アルミニウムスパッタ法による配線
構造の形成方法を説明するための半導体素子の模式的な
一部断面図である。

【符号の説明】

１０基体１２下層導体層１４絶縁層１６開口部２０コンタクト層２２バリアメタル層２４濡れ性改善層（金属層）３０アルミニウム系合金層３２配線３４接続孔３６層間絶縁層４０絶縁膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＨ０１Ｌ 21/768 Ｈ０１Ｌ 21/90 Ｃ (56)参考文献特開平２−134847（ＪＰ，Ａ) 特開平４−171940（ＪＰ，Ａ) 特開平５−190490（ＪＰ，Ａ) 特開平４−264719（ＪＰ，Ａ) 特開平７−58199（ＪＰ，Ａ) 特開平７−22415（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/3205 H01L 21/28 301 H01L 21/316 H01L 21/768

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（イ）基体上の絶縁層の上にバリアメタル
層を形成する工程と、（ロ）該バリアメタル層及び絶縁層上に絶縁膜を形成す
る工程と、（ハ）基体を３９０゜Ｃ以上アルミニウム系合金の融点
以下の温度に加熱した状態でのスパッタ法、又は、アル
ミニウムリフロー法にて、絶縁膜上にアルミニウム系合
金層を形成する工程と、（ニ）アルミニウム系合金層、絶縁膜及びバリアメタル
層をパターニングし、以て、絶縁層上にバリアメタル
層、絶縁膜及びアルミニウム系合金層から成る配線を形
成する工程、から成ることを特徴とする半導体装置の配線形成方法。
【請求項２】絶縁膜はＣＶＤ法にて形成されたＳｉＯ₂
又はＳｉＮから成ることを特徴とする請求項１に記載の
半導体装置の配線形成方法。
【請求項３】前記工程（ロ）の後に、全面にＴｉから成
る金属層を絶縁膜上に形成する工程を更に含み、前記工
程（ハ）においてアルミニウム系合金層を該金属層上に
形成し、前記工程（ニ）において、アルミニウム系合金
層、金属層、絶縁膜及びバリアメタル層をパターニング
することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半
導体装置の配線形成方法。
【請求項４】（イ）基体上の絶縁層に開口部を形成する
工程と、（ロ）該開口部内を含む絶縁層上にバリアメタル層を形
成する工程と、（ハ）バリアメタル層上に絶縁膜を形成した後、開口部
底部あるいは開口部内の絶縁膜を除去する工程と、（ニ）基体を３９０゜Ｃ以上アルミニウム系合金の融点
以下の温度に加熱した状態でのスパッタ法、又は、アル
ミニウムリフロー法にて、絶縁膜上及び露出したバリア
メタル層上にアルミニウム系合金層を形成する工程と、（ホ）絶縁層上のアルミニウム系合金層、絶縁膜及びバ
リアメタル層をパターニングし、以て、絶縁層上にバリ
アメタル層、絶縁膜及びアルミニウム系合金層から成る
配線を形成する工程、から成ることを特徴とする半導体装置の配線形成方法。
【請求項５】絶縁膜はＣＶＤ法にて形成されたＳｉＯ₂
又はＳｉＮから成ることを特徴とする請求項４に記載の
半導体装置の配線形成方法。
【請求項６】前記工程（ハ）の後に、全面にＴｉから成
る金属層を、絶縁膜上、及び、開口部の底部に露出した
バリアメタル層上に形成する工程を更に含み、前記工程
（ニ）においてアルミニウム系合金層を該金属層上に形
成し、前記工程（ホ）において、アルミニウム系合金
層、金属層、絶縁膜及びバリアメタル層をパターニング
することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の半
導体装置の配線形成方法。
【請求項７】前記工程（イ）の後に、開口部内を含む絶
縁層上にコンタクト層を形成する工程を含み、前記工程
（ロ）において、コンタクト層上にバリアメタル層を形
成し、前記工程（ホ）において、アルミニウム系合金
層、金属層、絶縁膜、バリアメタル層及びコンタクト層
をパターニングすることを特徴とする請求項６に記載の
半導体装置の配線形成方法。
【請求項８】前記工程（ロ）の後に、バリアメタル層の
表面を酸化する工程を更に含むことを特徴とする請求項
４乃至請求項８のいずれか１項に記載の半導体装置の配
線形成方法。
【請求項９】基体上の絶縁層の上に形成された配線であ
って、該配線は、絶縁層上に形成されたバリアメタル
層、バリアメタル層上に形成された絶縁膜、及び、絶縁
膜上に形成されたアルミニウム系合金層から成ることを
特徴とする半導体装置における配線。
【請求項１０】絶縁膜とアルミニウム系合金層との間に
は、Ｔｉから成る金属層が形成されていることを特徴と
する請求項９に記載の半導体装置の配線。
【請求項１１】基体上の絶縁層に形成された開口部内を
含む該絶縁層上に形成された配線であって、該絶縁層上に形成された配線の部分は、絶縁層上に形成
されたバリアメタル層、バリアメタル層上に形成された
絶縁膜、及び、絶縁膜上に形成されたアルミニウム系合
金層から成り、該絶縁層上に形成された配線の部分から開口部内へと延
在する配線の部分は、少なくとも、絶縁層上に形成され
たバリアメタル層から延在し、開口部の底部及び側面に
形成されたバリアメタル層、及び、絶縁層上に形成され
たアルミニウム系合金層から延在するアルミニウム系合
金層から成ることを特徴とする半導体装置の配線。
【請求項１２】少なくとも絶縁膜とアルミニウム系合金
層との間には、Ｔｉから成る金属層が形成されているこ
とを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の配線。
【請求項１３】バリアメタル層と絶縁層との間には、コ
ンタクト層が形成されていることを特徴とする請求項１
１又は請求項１２に記載の半導体装置の配線。