JP3328358B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP3328358B2
JP3328358B2 JP06877993A JP6877993A JP3328358B2 JP 3328358 B2 JP3328358 B2 JP 3328358B2 JP 06877993 A JP06877993 A JP 06877993A JP 6877993 A JP6877993 A JP 6877993A JP 3328358 B2 JP3328358 B2 JP 3328358B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置およびその
製造方法に関し、特に半導体基板に対するバリア性と配
線の高信頼性とを併せもつバリアメタルを金属配線層に
備えた半導体装置およびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor device having a metal wiring layer provided with a barrier metal having both a barrier property against a semiconductor substrate and high reliability of wiring, and a method of manufacturing the same. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の微細化、高集積化が進むに
つれて浅い拡散層において配線材料であるアルミニウム
の拡散層へのスパイクや基板シリコンのアルミニウム配
線への析出などの問題が生じてきている。そのため、電
極配線材料としてアルミニウム中にあらかじめ1%程度
のシリコンを混入させたアルミニウム合金の使用、およ
び、アルミニウム合金とシリコン拡散層のコンタクト部
にアルミニウムとシリコンの相互拡散を防ぐために拡散
バリア層(バリアメタルと呼ぶ)を用いるようになって
いる。
2. Description of the Related Art As semiconductor devices become finer and more highly integrated, problems such as spikes of aluminum, which is a wiring material, into a diffusion layer in a shallow diffusion layer and deposition of substrate silicon on aluminum wiring have arisen. Therefore, as an electrode wiring material, use of an aluminum alloy in which about 1% of silicon is mixed in advance in aluminum is used, and a diffusion barrier layer (barrier) is formed to prevent mutual diffusion of aluminum and silicon in a contact portion between the aluminum alloy and the silicon diffusion layer. Metal).

【0003】バリアメタルとして現在最も有望な材料と
考えられているのがチタンナイトライドである。チタン
ナイトライド(TiN)は、バリア性に優れているのみ
ならず比較的低抵抗であること、および同じチタン化合
物であるチタンシリサイドによりシリコン基板との低抵
抗コンクトを容易に実現できるため成膜に連続性がもて
ること、さらにコンタクト孔にタングステンプラグを適
用する場合タングステンとの密着性に優れていること等
がその理由である。チタンナイトライド膜の成膜法とし
ては、従来反応性スパッタリング法またはチタンをスパ
ッタ成膜したのち窒化して行っている。
[0003] Titanium nitride is currently considered as the most promising material as a barrier metal. Titanium nitride (TiN) not only has excellent barrier properties but also has a relatively low resistance, and the same titanium compound, titanium silicide, can easily realize a low-resistance contact with a silicon substrate. This is because continuity is obtained, and when a tungsten plug is applied to the contact hole, the adhesiveness with tungsten is excellent. Conventionally, as a method of forming a titanium nitride film, a reactive sputtering method or a method in which titanium is formed by sputtering and then nitriding is performed.

【0004】アルミニウムまたはアルミニウム合金配線
のエレクトロマイグレーション(EM)耐性には(11
1)に配向した膜が優れているといわれており、そのた
めの方法として特開平3−262127号には、チタン
ナイトライド膜を(111)に配向させてその上にアル
ミニウム配線層を形成する方法が開示されている。
[0004] Electromigration (EM) resistance of aluminum or aluminum alloy wiring is (11)
It is said that the film oriented in 1) is excellent, and as a method for this, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-262127 discloses a method in which a titanium nitride film is oriented to (111) and an aluminum wiring layer is formed thereon. Is disclosed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来技
術においては、上述したように(111)に配向したチ
タンナイトライド膜は、チタンをスパッタ法で成膜した
後に窒化することにより、または反応性スパッタ法によ
って直接堆積することで成膜されていた。しかしなが
ら、チタンナイトライドをCVD法で成膜した場合、配
線に利用できるような膜質(例えば、抵抗が低い、膜の
密度が高い等)が得られた場合の配向は(200)にな
っており、少なくとも(111)に配向したチタンナイ
トライド膜はバリアメタルの本質的な目的である拡散バ
リア層として機能が悪くなることが報告されている。
In the prior art, as described above, the (111) -oriented titanium nitride film is formed by forming titanium by a sputtering method and then nitriding the titanium nitride film. The film was formed by directly depositing by a sputtering method. However, when titanium nitride is formed by the CVD method, the orientation is (200) when the film quality (for example, low resistance, high film density, etc.) that can be used for wiring is obtained. It has been reported that a titanium nitride film oriented at least to (111) has a poor function as a diffusion barrier layer which is an essential purpose of a barrier metal.

【0006】すなわち、従来のCVD技術では(11
1)配向しかつ膜質の良いチタンナイトライド膜を形成
する技術がなかった。そのためCVD法によって良好な
膜質のチタンナイトライドを成膜すると(200)配向
となるが、その上のAl配線は(111)に配向しない
ため半導体装置の信頼性が低下する問題があり、一方
(111)に配向したチタンナイトライド膜にすれば膜
質が悪く、配線抵抗の上昇やバリア性の低下等の問題が
あった。
That is, in the conventional CVD technique, (11)
1) There is no technique for forming a titanium nitride film which is oriented and has good film quality. Therefore, when titanium nitride having good film quality is formed by the CVD method, the titanium nitride has a (200) orientation, but the Al wiring thereon does not have a (111) orientation, so that there is a problem that the reliability of the semiconductor device is reduced. In the case of a titanium nitride film oriented in (111), the film quality is poor, and there are problems such as an increase in wiring resistance and a decrease in barrier properties.

【0007】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解消し、アルミニウムまたはその合金からなる金属配線
層の下地として拡散バリア性と配線の高信頼性とを併せ
持つバリアメタルとなる膜質の良い(111)配向チタ
ンナイトライド膜を形成することで配線の信頼性の向上
を図った半導体装置およびその製造方法を提供すること
にある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to provide a barrier metal having both a diffusion barrier property and high reliability of wiring as a base of a metal wiring layer made of aluminum or its alloy. An object of the present invention is to provide a semiconductor device in which the reliability of wiring is improved by forming a (111) oriented titanium nitride film, and a method of manufacturing the same.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、金属配線層がアルミニウムまたはその合
金層を含む積層配線である半導体装置において、金属配
線層の下地に(111)に配向したチタンナイトライド
膜およびその下層に表面被覆率で50%以上、平均膜厚
100Å以下のチタン膜が積層されていることを特徴と
する半導体装置を提供するものである。
In order to achieve the above object, the present invention relates to a semiconductor device in which a metal wiring layer is a laminated wiring including aluminum or an alloy thereof, wherein (111) is formed under the metal wiring layer. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device characterized in that an oriented titanium nitride film and a titanium film having a surface coverage of 50% or more and an average film thickness of 100 ° or less are laminated thereunder.

【0009】また、本発明は、半導体基板上にアルミニ
ウムまたはその合金からなる金属配線層の下地として、
まず、(002)配向する条件でチタン、もしくは予め
良好な膜質の(111)配向のチタンナイトライドを表
面被覆率50%以上、平均膜厚100Å以下に被覆し、
続いてチタン化合物を含む系によるCVD法で良好な膜
質が得られる条件下でチタンナイトライドを堆積させ
て、良好な膜質の(111)配向のチタンナイトライド
膜を形成した後、このチタンナイトライド膜上に前記金
属配線層を堆積することを特徴とする半導体装置の製造
方法を提供するものである。
Further, the present invention provides a method for forming an underlayer of a metal wiring layer made of aluminum or an alloy thereof on a semiconductor substrate.
First, under the condition of (002) orientation, titanium or titanium nitride of (111) orientation having good film quality is coated to a surface coverage of 50% or more and an average film thickness of 100 ° or less,
Subsequently, titanium nitride is deposited under a condition that a good film quality can be obtained by a CVD method using a system containing a titanium compound to form a (111) -oriented titanium nitride film having good film quality. It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device, comprising depositing the metal wiring layer on a film.

【0010】ここで、前記チタン化合物がハロゲン化チ
タンであるのが好ましい。また、前記CVD法で良好な
膜質が得られる条件は、(200)配向のチタンナイト
ライド膜を成膜する条件であるのが好ましい。
Here, the titanium compound is preferably a titanium halide. The conditions under which good film quality can be obtained by the CVD method are preferably those for forming a (200) -oriented titanium nitride film.

【0011】本発明は、上記半導体装置の製造方法であ
って、前記金属のいずれかに記載の半導体装置の製造方
法であって、前記金属配線層を堆積する前にRTA工程
およびエッチバック工程のいずれか、あるいはその両方
を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法を提供す
るものである。
According to the present invention, there is provided the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of the above-mentioned metals, wherein the RTA step and the etch-back step are performed before depositing the metal wiring layer. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device, which performs one or both of them.

【0012】[0012]

【発明の作用】本発明の半導体装置の製造方法において
は、まず(002)に配向する条件でチタン(Ti)
を、例えばスパッタ法により、もしくは、(111)に
配向する条件でチタンナイトライド(TiN)膜を、例
えばTiをスパッタした後に窒化して、または直接反応
性スパッタ法により表面被覆率50%以上、平均膜厚で
100Å以下付ける工程を行う。ここで、Ti膜および
TiN膜は連続膜である必要はない。続いてチタン化合
物を含む系によるCVD法で膜質を良くするような条件
によりTiNを堆積すると、予め、TiまたはTiNを
付けなかった場合は(200)配向TiN膜が得られる
が、予めTiまたは(111)配向TiNを付けておく
(111)配向のTiNが得られる。しかもこうして
得られた(111)配向TiN膜の膜質は良好に維持さ
れる。上記工程と、必要に応じてRTA工程やエッチバ
ック工程のどちらかあるいは両方を行った後、TiN上
にAlまたはAl合金(以下、Al系合金という)を堆
積して、Al系合金膜を形成する。この後、このAl系
合金膜をパターニングして金属配線層を形成した半導体
装置を製造する。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, titanium (Ti) is first used under the condition of (002) orientation.
A titanium nitride (TiN) film by sputtering, for example, or under the condition of orienting to (111), for example, nitriding after sputtering Ti, or a surface coverage of 50% or more by direct reactive sputtering, A step of forming an average film thickness of 100 ° or less is performed. Here, the Ti film and the TiN film do not need to be continuous films. Subsequently, when TiN is deposited under conditions that improve the film quality by a CVD method using a system containing a titanium compound, a (200) -oriented TiN film is obtained beforehand without Ti or TiN. If (111) oriented TiN is added, (111) oriented TiN is obtained. Moreover, the film quality of the (111) -oriented TiN film thus obtained is well maintained. After performing the above-described steps and, if necessary, one or both of the RTA step and the etch-back step, depositing Al or an Al alloy (hereinafter, referred to as an Al-based alloy) on TiN to form an Al-based alloy film I do. Thereafter, a semiconductor device in which a metal wiring layer is formed by patterning the Al-based alloy film is manufactured.

【0013】本発明のまたは本発明法によって製造され
た半導体装置は、Al系合金配線層の下地に、表面被覆
率50%以上、平均膜厚で100Å以下のTi膜(また
は(111)配向TiN膜)上に積層された(111)
配向TiN膜が形成されている構造を有している。金属
配線層下地のTiN膜は(111)配向であるにもかか
わらず、良好な膜質を有し、拡散バリア性と配線の高信
頼性とを併せ持つバリアメタルとして最適なものであ
る。従って、本発明の半導体装置および本発明法によっ
て製造された半導体装置は、金属配線層の下地として
(111)配向の膜質の良いTiN膜を有しているの
で、Al系合金配線層をエレクトロマイグレーション
(EM)耐性の強い(111)配向Al系合金膜を容易
に形成でき、配線の信頼性が高い。
In the semiconductor device of the present invention or manufactured by the method of the present invention, a Ti film having a surface coverage of 50% or more and an average film thickness of 100 ° or less (or (111) oriented TiN (111) laminated on the film)
It has a structure in which an oriented TiN film is formed. The TiN film underlying the metal wiring layer has good film quality despite having a (111) orientation, and is optimal as a barrier metal having both diffusion barrier properties and high reliability of wiring. Therefore, since the semiconductor device of the present invention and the semiconductor device manufactured by the method of the present invention have a (111) -oriented TiN film with good film quality as a base of the metal wiring layer, the Al-based alloy wiring layer is electromigrated. A (111) oriented Al-based alloy film having high (EM) resistance can be easily formed, and the reliability of wiring is high.

【0014】本発明において、始めに形成する(00
2)配向Ti膜および(111)配向TiN膜の被覆量
を表面被覆率で50%以上、平均膜厚で100Å以下に
限定する理由は、(111)に優先配向するTiN膜を
成長させるのに必要なためである。
In the present invention, the first step (00
2) The reason for limiting the coating amount of the oriented Ti film and the (111) oriented TiN film to 50% or more in surface coverage and 100% or less in average film thickness is to grow a TiN film preferentially oriented in (111). Because it is necessary.

【0015】[0015]

【実施例】本発明に係る半導体装置およびその製造方法
を添付の図面に示す好適実施例に基づいて詳細に説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor device according to the present invention and a method of manufacturing the same will be described in detail with reference to preferred embodiments shown in the accompanying drawings.

【0016】図1(a)〜(d)は、本発明の半導体装
置の製造方法の一実施例の工程を示す工程図である。
FIGS. 1A to 1D are process diagrams showing steps of an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【0017】まず、図1(a)のようにシリコン基板1
上に絶縁膜(例えばBPSG)2を堆積する。その上に
スパッタ法によりTi3を設計値で50Å堆積する。こ
のときTi3は、実際には50Åの連続膜になっている
のではなく、表面被覆率50%以上となるように所々に
Ti3の核が形成された状態、すなわち不連続膜になっ
ていると考えられる(図1(b)参照)。すなわち、5
0Åというのは成膜速度のデータから計算により求めら
れた時間だけTiをスパッタすれば良い、ということで
ある。ただし、Tiの連続膜を作製したときに(00
2)に配向する条件で堆積する。
First, as shown in FIG.
An insulating film (for example, BPSG) 2 is deposited thereon. Ti3 is deposited thereon by sputtering at a designed value of 50 [deg.]. At this time, Ti3 is not actually a continuous film of 50 °, but a state where nuclei of Ti3 are formed in some places so that the surface coverage is 50% or more, that is, a discontinuous film. It is possible (see FIG. 1B). That is, 5
0 ° means that it is sufficient to sputter Ti for a time obtained by calculation from the data of the film forming rate. However, when a continuous film of Ti was produced (00
Deposition is performed under the condition of orientation in 2).

【0018】続いて、CVD法により図1(c)のよう
にTiN4を所望の厚さだけ堆積する。ただし、図1
(c)ではスパッタTiの膜厚は考慮しなくてもよい。
CVDの原料系は四塩化チタン(TiCl4 )/アンモ
ニア(NH3 )/水素(H2 )の系とし、成膜条件は 基板温度:650℃ TiCl4 :2sccm NH3 :40sccm H2 :10sccm 全圧:0.1Torr とした。このとき、シリコン上にこの条件で直接成膜し
た場合は(200)配向したTiNが得られること、電
気抵抗率が本ガス系で得られるTiN膜の中で最も小さ
いこと等が確認されている。引き続き、Al−0.5%
Cu5を所望の厚さだけ堆積する(図1(d)参照)。
Subsequently, a desired thickness of TiN4 is deposited by the CVD method as shown in FIG. However, FIG.
In (c), the thickness of the sputtered Ti does not need to be considered.
The raw material system of CVD is a system of titanium tetrachloride (TiCl 4 ) / ammonia (NH 3 ) / hydrogen (H 2 ), and the film forming conditions are: substrate temperature: 650 ° C. TiCl 4 : 2 sccm NH 3 : 40 sccm H 2 : 10 sccm Pressure: 0.1 Torr. At this time, it has been confirmed that when a film is directly formed on silicon under these conditions, (200) -oriented TiN is obtained, and that the electric resistivity is the smallest among the TiN films obtained by the present gas system. . Continuously, Al-0.5%
Cu5 is deposited to a desired thickness (see FIG. 1D).

【0019】このようにして得られたTiN膜4は図2
に示すように(111)に配向する。このことは、Ti
N4の配向性が成膜初期の核形成の段階に決定されるこ
とを示している。すなわち以下のようなメカニズムが考
えられる。予めTiスパッタにより表面にTi3を僅か
に付けることでCVD−TiN4はこのTi3を核にし
て、あるいは、スパッタTi3がまずCVDの原料系の
1つであるアンモニアにより窒化されてTiNとなりこ
れが核となって成長を開始する。すなわち、前者の場合
であればTi(002)上に堆積したTiNが強い(1
11)配向を示すので、後者の場合であればTi(00
2)を窒化して得られるTiNが強い(111)配向を
示すので、本発明において、スパッタTi3を(00
2)に配向する条件で付けることにより、まず将来(1
11)配向となるTiN4の核が形成されることにな
る。シリコンやその酸化膜上にTiN膜を堆積する場合
は(200)配向する条件であっても、本発明において
は成長開始時に将来(111)配向となるTiNの核が
形成される結果、最終的に得られるTiN膜は(11
1)配向を示す。当然、TiN(111)上のAlも
(111)配向する。
The thus obtained TiN film 4 is shown in FIG.
(111) as shown in FIG. This is because Ti
This shows that the orientation of N4 is determined at the stage of nucleation at the initial stage of film formation. That is, the following mechanism can be considered. By slightly applying Ti3 to the surface in advance by Ti sputtering, CVD-TiN4 has this Ti3 as a nucleus, or the sputtered Ti3 is first nitrided by ammonia, which is one of the raw material systems of CVD, to become TiN, which becomes the nucleus. To start growing. That is, in the former case, TiN deposited on Ti (002) is strong (1
11) Since it shows orientation, in the latter case, Ti (00)
Since TiN obtained by nitriding 2) shows a strong (111) orientation, in the present invention, the sputtering Ti3 is changed to (00).
By attaching under the condition of orientation in 2), first in the future (1)
11) TiN4 nuclei to be oriented are formed. Even when the TiN film is deposited on silicon or its oxide film under the condition of (200) orientation, in the present invention, TiN nuclei having (111) orientation in the future are formed at the start of growth, so that the final The TiN film obtained in (11)
1) Indicates orientation. Naturally, Al on TiN (111) is also (111) oriented.

【0020】このようにして作られたAl系合金配線5
の信頼性は従来のスパッタで作られたTiNを用いた配
線と比較して有意差はなかった。このことは、本発明法
によって、今後金属配線形成に際しWプラグ以外にもC
VD法を取り入れることが可能となると考えられるが、
主配線部にも使用できることを示している。
The Al-based alloy wiring 5 thus produced
Was not significantly different from the conventional wiring using TiN produced by sputtering. According to the method of the present invention, it is possible that, in the future, when metal wiring is formed, in addition to W plugs,
It is thought that it will be possible to adopt the VD method,
It shows that it can also be used for the main wiring section.

【0021】また、上記実施例では成膜温度が650℃
であり、第一Al配線の下地にしか適用し得ない(Al
の融点は約660℃)が、原料系を変えるあるいはプラ
ズマCVD法を用いることで成膜の低温化が可能であ
り、低温化技術を適用することによって配線のあらゆる
部位でCVD−TiNが適用できる。このため、本発明
の技術もまた、第一Al配線の下地以外の部位にも適用
できることはいうまでもない。
In the above embodiment, the film formation temperature is 650 ° C.
And is applicable only to the base of the first Al wiring (Al
Melting point of about 660 ° C.), but it is possible to lower the temperature of the film by changing the raw material system or by using the plasma CVD method, and by applying the lowering temperature technique, CVD-TiN can be applied to all parts of the wiring. . Therefore, it goes without saying that the technique of the present invention can also be applied to a portion other than the base of the first Al wiring.

【0022】上記実施例においては、(111)配向T
iN膜4の下地にスパッタ法によってTi3を堆積した
けれども、Ti3を堆積する方法は、特に制限されず、
Ti3を絶縁膜2上に表面被覆率50%以上、平均膜厚
100Å以下に堆積できればどのような方法であっても
よい。また、本発明においては、この(002)配向T
i3は、CVD−TiN4の配向性を決定する成膜初期
の核形成、すなわち将来(111)配向となるTiNの
核形成に用いられるものであるので、Tiの代りに(1
11)配向する条件でTiNを所定量堆積しておいても
よい。例えば、(002)配向する条件で堆積したTi
3をN2 ガス中で加熱処理(ランプアニールなど)する
ことで窒化して、予めTiNとしておいてもよい(前述
のようにTi(002)を窒化して得られたTiNは強
く(111)配向する)し、Ti3の代わりに反応性ス
パッタによってN2 雰囲気中でスパッタして(111)
配向する条件で直接TiNを、絶縁膜2上に核形成に必
要な量、すなわち、表面被覆率50%以上、平均膜厚1
00Å以下だけ堆積してもよい。
In the above embodiment, the (111) orientation T
Although Ti3 was deposited on the underlayer of the iN film 4 by a sputtering method, the method of depositing Ti3 is not particularly limited.
Any method may be used as long as Ti3 can be deposited on the insulating film 2 with a surface coverage of 50% or more and an average film thickness of 100 ° or less. In the present invention, the (002) orientation T
Since i3 is used for nucleation at the early stage of film formation for determining the orientation of CVD-TiN4, that is, for nucleation of TiN having (111) orientation in the future, (1) is used instead of Ti.
11) A predetermined amount of TiN may be deposited under the conditions for orientation. For example, Ti deposited under the condition of (002) orientation
3 may be nitrided by heat treatment (such as lamp annealing) in N 2 gas to prepare TiN in advance (the TiN obtained by nitriding Ti (002) as described above has a strong (111) (111), and sputter in a N 2 atmosphere by reactive sputtering instead of Ti 3 (111)
Under the conditions for orientation, TiN is directly deposited on the insulating film 2 in an amount required for nucleation, that is, a surface coverage of 50% or more and an average film thickness of 1%.
The deposit may be less than 00 °.

【0023】上記実施例では、CVDの原料系は、Ti
Cl4 /NH3 /H2 系であるが、チタン化合物を含む
系であれば、特に制限的ではなく、例えば、TiB
4 、TiI4 などのハロゲン化チタンを用いるものや
テトラジエチルアミノチタン等の有機化合物なども用い
ることができる。NH3 の代りにN2 やN2 4 (ヒド
ラジン)を用いるものでもよい。またCVDの成膜条件
も、上記実施例に限定されず、半導体基板上に直接成膜
した時に膜質の良好なTiNを成膜する条件であればよ
く、例えばTiCl4 /NH3 /H2 系で、基板温度を
650〜750℃、TiCl4 とNH3 の分圧比を1:
1〜1:25、NH3 とH2 の分圧比を1:0〜1:
1、全圧を10mTorr〜10Torrとすることが
できる。
In the above embodiment, the raw material system for CVD is Ti
Although it is a Cl 4 / NH 3 / H 2 system, it is not particularly limited as long as it is a system containing a titanium compound.
Those using titanium halide such as r 4 and TiI 4 and organic compounds such as tetradiethylaminotitanium can also be used. N 2 or N 2 H 4 (hydrazine) may be used instead of NH 3 . The conditions for the CVD film formation are not limited to those in the above embodiment, and may be any conditions that can form a TiN film having good film quality when formed directly on a semiconductor substrate. For example, a TiCl 4 / NH 3 / H 2 system can be used. At a substrate temperature of 650-750 ° C. and a partial pressure ratio of TiCl 4 and NH 3 of 1:
1-1: 25, the partial pressure ratio between NH 3 and H 2 is 1: 0 to 1:
1. The total pressure can be 10 mTorr to 10 Torr.

【0024】また、CVD−TiN膜4の膜厚およびA
l系合金膜5の膜厚も、特に制限時ではなく、必要に応
じて適宜選択すればよい。
Further, the thickness of the CVD-TiN film 4 and A
The thickness of the l-based alloy film 5 is not particularly limited, and may be appropriately selected as needed.

【0025】上記実施例において、Al系合金膜を形成
する前に必要に応じてRTA(急速加熱処理:Rapid Th
ermal Anneal)またはエッチバックもしくはその両方を
行うのは、RTAによりTiNの低抵抗比、結晶性の向
上が期待されるからであり、エッチバックはTiNの膜
厚を調整(例えば孔(ホール)内にTiNを成膜する場
合に、ホール内で平坦部よりも膜厚が必要であれば、一
旦厚くつけた後、平坦部の厚過ぎる分を削る)するのに
必要になる場合がある。
In the above embodiment, if necessary, RTA (rapid heat treatment: Rapid Th
(Ermal Anneal) or etch back or both are performed because RTA is expected to improve the low resistivity ratio and crystallinity of TiN, and the etch back adjusts the film thickness of TiN (for example, in a hole). In the case of forming a TiN film in a hole, if the film thickness is required to be larger than the flat portion in the hole, it may be necessary to temporarily increase the thickness and then cut off the portion of the flat portion that is too thick.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の半導体装
置によれば、アルミニウムまたはアルミニウム合金配線
層の下地に膜質の良い(111)配向チタンナイトライ
ド膜を有しているので、バリア性に優れ、しかも金属配
線層のエレクトロマイグレーション耐性が高く、配線の
高信頼性、微細化を達成することができる。
As described above in detail, according to the semiconductor device of the present invention, since the (111) oriented titanium nitride film having good film quality is provided under the aluminum or aluminum alloy wiring layer, the barrier property is improved. In addition, the electromigration resistance of the metal wiring layer is high, and high reliability and miniaturization of the wiring can be achieved.

【0027】また、本発明の半導体装置の製造方法によ
れば、バリアメタルとして膜質の良好な(111)に配
向したチタンナイトライドをCVD法によって容易に堆
積することができるので、上記効果を有する半導体装置
を簡単な工程で容易に製造することができる。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, titanium nitride having good film quality and oriented to (111) can be easily deposited as a barrier metal by the CVD method. A semiconductor device can be easily manufactured by a simple process.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 (a)〜(d)は、本発明の半導体装置の製
造方法の一実施例を示す工程図である。
FIGS. 1A to 1D are process diagrams showing one embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図2】 本発明の半導体装置の一実施例の各結晶相の
X線回折強度を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the X-ray diffraction intensity of each crystal phase of one embodiment of the semiconductor device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板(シリコン基板) 2 絶縁膜 3 Ti 4 CVD−TiN 5 Al合金(Al−0.5%Cu)膜 Reference Signs List 1 semiconductor substrate (silicon substrate) 2 insulating film 3 Ti 4 CVD-TiN 5 Al alloy (Al-0.5% Cu) film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−262127(JP,A) 特開 平5−13366(JP,A) 特開 平5−190493(JP,A) 欧州特許出願公開525637(EP,A 1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/28 - 21/288 H01L 21/3205 - 21/3213 H01L 21/768 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-3-262127 (JP, A) JP-A-5-13366 (JP, A) JP-A-5-190493 (JP, A) European Patent Application Publication 525637 (EP, A1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/28-21/288 H01L 21/3205-21/3213 H01L 21/768

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板上にアルミニウムまたはその合
金からなる金属配線層の下地として、まず、(002)
配向する条件でチタン、もしくは予め良好な膜質の(1
11)配向の第1のチタンナイトライドを表面被覆率5
0%以上、平均膜厚100Å以下に被覆し、 続いてチタン化合物を含む系によるCVD法で、予め前
記チタンもしくは前記第1のチタンナイトライドを付け
なかった場合は(200)配向のチタンナイトライド膜
を成膜する条件下でチタンナイトライドを堆積させて、
良好な膜質の(111)配向の第2のチタンナイトライ
ド膜を形成した後、 この第2のチタンナイトライド膜上に前記金属配線層を
堆積することを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. As a base of a metal wiring layer made of aluminum or an alloy thereof on a semiconductor substrate, (002)
Titanium or a good film quality (1
11) A first titanium nitride having an orientation of 5
0% or more, coated below the average film thickness 100 Å, followed by CVD method using systems comprising a titanium compound, in advance before
With titanium or the first titanium nitride
If not, titanium nitride film of (200) orientation
Depositing titanium nitride under the conditions for forming
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a second titanium nitride film having good film quality and having a (111) orientation; and depositing the metal wiring layer on the second titanium nitride film.
【請求項2】前記チタン化合物がハロゲン化チタンであ
る請求項に記載の半導体装置の製造方法。
2. A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 wherein the titanium compound is a titanium halide.
【請求項3】請求項1または2に記載の半導体装置の製
造方法であって、前記金属配線層を堆積する前にRTA
工程およびエッチバック工程のいずれか、あるいはその
両方を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 , wherein said metal wiring layer is deposited before said metal interconnect layer is deposited.
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising performing one or both of a process and an etch-back process.
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