JP3401843B2 - 半導体装置における多層配線の形成方法 - Google Patents
半導体装置における多層配線の形成方法Info
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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、半導体装置における多
層配線及びその形成方法、より詳しくはアルミニウムス
パッタ法にて形成される多層配線及びその形成方法に関
する。
層配線及びその形成方法、より詳しくはアルミニウムス
パッタ法にて形成される多層配線及びその形成方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置には多数のスルーホールある
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、半導体基
板に設けられた下層絶縁層から成る基体上に形成された
下層配線層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。
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、半導体基
板に設けられた下層絶縁層から成る基体上に形成された
下層配線層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、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。
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、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。
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】ここで、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（４００゜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させ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上層配線層を形成す
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。
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（４００゜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させ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上層配線層を形成す
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（４００゜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Ａｌ
系合金を流動状態とさせ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上層配線層を形成す
る。
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（４００゜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Ａｌ
系合金を流動状態とさせ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上層配線層を形成す
る。
【０００７】これらの技術において、チタン（Ｔｉ）等
のＡｌ系合金と濡れ性の良い材料を下地層として形成す
ると、Ａｌ系合金が流動状態にあるとき、Ａｌ系合金と
Ｔｉから成る下地層との間の界面反応が良好に進行し
て、Ａｌ系合金と下地層中のＴｉとがそれらの界面で合
金化するため、開口部へのＡｌ系合金の埋め込み特性が
向上することが知られている。
のＡｌ系合金と濡れ性の良い材料を下地層として形成す
ると、Ａｌ系合金が流動状態にあるとき、Ａｌ系合金と
Ｔｉから成る下地層との間の界面反応が良好に進行し
て、Ａｌ系合金と下地層中のＴｉとがそれらの界面で合
金化するため、開口部へのＡｌ系合金の埋め込み特性が
向上することが知られている。
【０００８】従来の高温アルミニウムスパッタ法による
多層配線の形成及び接続孔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１０を参照して、以
下、説明する。
多層配線の形成及び接続孔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１０を参照して、以
下、説明する。
【０００９】［工程−１０］先ず、半導体基板（図示せ
ず）に設けられた下層絶縁層から成る基体１０上に、通
常のスパッタ法等及びパターニング技術によってＡｌ系
合金から成る下層配線層１２を形成する。次いで、この
下層配線層１２上に、ＳｉＯ2から成る厚さ５００ｎｍ
の絶縁層２０をＣＶＤ法にて形成した後、下層配線層１
２上方の絶縁層２０に例えばＲＩＥ法で開口部２２を形
成する（図１０の（Ａ）参照）。
ず）に設けられた下層絶縁層から成る基体１０上に、通
常のスパッタ法等及びパターニング技術によってＡｌ系
合金から成る下層配線層１２を形成する。次いで、この
下層配線層１２上に、ＳｉＯ2から成る厚さ５００ｎｍ
の絶縁層２０をＣＶＤ法にて形成した後、下層配線層１
２上方の絶縁層２０に例えばＲＩＥ法で開口部２２を形
成する（図１０の（Ａ）参照）。
【００１０】［工程−２０］その後、次の工程で形成さ
れるＡｌ系合金層の濡れ性改善のために、下地層２４を
スパッタ法にて開口部２２内を含む絶縁層２０全面に形
成する。下地層２４は、例えば、１００ｎｍ厚さのＴｉ
膜から成る（図１０の（Ｂ）参照）。
れるＡｌ系合金層の濡れ性改善のために、下地層２４を
スパッタ法にて開口部２２内を含む絶縁層２０全面に形
成する。下地層２４は、例えば、１００ｎｍ厚さのＴｉ
膜から成る（図１０の（Ｂ）参照）。
【００１１】［工程−３０］次いで、基体１０を例えば
約５００゜Ｃ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Ａｌ−１％Ｓｉ）２６
を開口部２２内を含む絶縁層２０全面に堆積させる。絶
縁層２０上に堆積したＡｌ系合金層２６は流動状態とな
り、開口部２２内に流入し、開口部２２はＡｌ系合金で
確実に埋め込まれる。この際、下地層２４中のＴｉとＡ
ｌ系合金中のＡｌとが反応して、下地層２４とＡｌ系合
金層２６の間にはＴｉＡｌ3から成る合金層（図示せ
ず）が形成される。こうして、絶縁層２０上には、Ｔｉ
から成る下地層２４、ＴｉＡｌ3から成る合金層、及び
Ａｌ系合金層２６が積層された上層配線層３０が形成さ
れる（図１０の（Ｃ）参照）。また、開口部２２内に下
地層２４、合金層、及びＡｌ系合金層２６が埋め込まれ
た接続孔３２が形成される。次いで、上層配線層３０及
び下地層２４をパターニングして所望の上層配線を完成
させる。
約５００゜Ｃ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Ａｌ−１％Ｓｉ）２６
を開口部２２内を含む絶縁層２０全面に堆積させる。絶
縁層２０上に堆積したＡｌ系合金層２６は流動状態とな
り、開口部２２内に流入し、開口部２２はＡｌ系合金で
確実に埋め込まれる。この際、下地層２４中のＴｉとＡ
ｌ系合金中のＡｌとが反応して、下地層２４とＡｌ系合
金層２６の間にはＴｉＡｌ3から成る合金層（図示せ
ず）が形成される。こうして、絶縁層２０上には、Ｔｉ
から成る下地層２４、ＴｉＡｌ3から成る合金層、及び
Ａｌ系合金層２６が積層された上層配線層３０が形成さ
れる（図１０の（Ｃ）参照）。また、開口部２２内に下
地層２４、合金層、及びＡｌ系合金層２６が埋め込まれ
た接続孔３２が形成される。次いで、上層配線層３０及
び下地層２４をパターニングして所望の上層配線を完成
させる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】高温アルミニウムスパ
ッタ法を実施する前に、通常、基体を３００〜６００゜
Ｃ、０．５〜２分間程度加熱する、予備加熱を行う必要
がある。この予備加熱は、高温アルミニウムスパッタ法
を実施するとき、絶縁層２０から発生するガス（主にＨ
2Ｏ）によってスパッタリングされたＡｌ系合金が酸化
されて導通不良が生じることを防止するために行われ
る。また、アルミニウムリフロー法においても、Ａｌ系
合金をスパッタ法にて成膜する前に、同様の予備加熱を
行う。
ッタ法を実施する前に、通常、基体を３００〜６００゜
Ｃ、０．５〜２分間程度加熱する、予備加熱を行う必要
がある。この予備加熱は、高温アルミニウムスパッタ法
を実施するとき、絶縁層２０から発生するガス（主にＨ
2Ｏ）によってスパッタリングされたＡｌ系合金が酸化
されて導通不良が生じることを防止するために行われ
る。また、アルミニウムリフロー法においても、Ａｌ系
合金をスパッタ法にて成膜する前に、同様の予備加熱を
行う。
【００１３】ところが、このような予備加熱を行うと、
図１１の（Ａ）に示すように、開口部２２の底部の下層
配線層１２が隆起するという問題がある。このような状
態で、下地層２４をスパッタ法にて成膜した場合、開口
部底部近傍における下地層２４のカバレッジが低下し、
十分な膜厚の下地層２４を形成できなくなる。
図１１の（Ａ）に示すように、開口部２２の底部の下層
配線層１２が隆起するという問題がある。このような状
態で、下地層２４をスパッタ法にて成膜した場合、開口
部底部近傍における下地層２４のカバレッジが低下し、
十分な膜厚の下地層２４を形成できなくなる。
【００１４】また、多層配線構造を高温アルミニウムス
パッタ法にて形成するとき、基体が高温に加熱される結
果、下層配線層１２を構成するＡｌ系合金が下地層２４
中に拡散し、更に下地層２４を突き抜け、図１１の
（Ｂ）に示すように、接続孔３２中に吸上げられる。そ
の結果、下層配線層１２にはボイドが生成し、下層配線
層１２の導通不良や、下層配線層１２と上層配線層３０
との間の導通不良が発生するという問題が生じる。
パッタ法にて形成するとき、基体が高温に加熱される結
果、下層配線層１２を構成するＡｌ系合金が下地層２４
中に拡散し、更に下地層２４を突き抜け、図１１の
（Ｂ）に示すように、接続孔３２中に吸上げられる。そ
の結果、下層配線層１２にはボイドが生成し、下層配線
層１２の導通不良や、下層配線層１２と上層配線層３０
との間の導通不良が発生するという問題が生じる。
【００１５】多層配線構造をアルミニウムリフロー法に
て形成する場合も、基体が高温に加熱される結果、高温
アルミニウムスパッタ法と同様の問題が生じる。
て形成する場合も、基体が高温に加熱される結果、高温
アルミニウムスパッタ法と同様の問題が生じる。
【００１６】従って、本発明の第１の目的は、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
よって形成される、アルミニウム系配線材料から成る下
層配線層及び上層配線層並びにこれらを電気的に接続す
る接続孔から構成された半導体装置における多層配線で
あって、下層配線層の隆起あるいは下層配線層を構成す
るアルミニウム系配線材料の接続孔への吸い上げを防止
し得る多層配線を提供することにある。
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
よって形成される、アルミニウム系配線材料から成る下
層配線層及び上層配線層並びにこれらを電気的に接続す
る接続孔から構成された半導体装置における多層配線で
あって、下層配線層の隆起あるいは下層配線層を構成す
るアルミニウム系配線材料の接続孔への吸い上げを防止
し得る多層配線を提供することにある。
【００１７】更に、本発明の第２の目的は、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よ
って形成される、アルミニウム系配線材料から成る下層
配線層及び上層配線層並びにこれらを電気的に接続する
接続孔から構成された半導体装置における多層配線であ
って、下層配線層の隆起あるいは下層配線層を構成する
アルミニウム系配線材料の接続孔への吸い上げを防止し
得る多層配線の形成方法を提供することにある。
ニウムスパッタ法あるいはアルミニウムリフロー法によ
って形成される、アルミニウム系配線材料から成る下層
配線層及び上層配線層並びにこれらを電気的に接続する
接続孔から構成された半導体装置における多層配線であ
って、下層配線層の隆起あるいは下層配線層を構成する
アルミニウム系配線材料の接続孔への吸い上げを防止し
得る多層配線の形成方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記の第１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におけ
る多層配線は、（イ）基体に形成されたアルミニウム系
配線材料から成る下層配線層、（ロ）下層配線層を被覆
する絶縁層上に形成されたアルミニウム系配線材料から
成る上層配線層、及び、（ハ）アルミニウム系配線材料
から成り、絶縁層内に形成され、下層配線層と上層配線
層とを電気的に接続する接続孔、から成る。そして、
（ニ）接続孔の底部に、下層配線層を構成するアルミニ
ウム系配線材料が接続孔内に吸い上げられることを防止
する吸上げ防止層が形成されていることを特徴とする。
するための本発明の第１の態様に係る半導体装置におけ
る多層配線は、（イ）基体に形成されたアルミニウム系
配線材料から成る下層配線層、（ロ）下層配線層を被覆
する絶縁層上に形成されたアルミニウム系配線材料から
成る上層配線層、及び、（ハ）アルミニウム系配線材料
から成り、絶縁層内に形成され、下層配線層と上層配線
層とを電気的に接続する接続孔、から成る。そして、
（ニ）接続孔の底部に、下層配線層を構成するアルミニ
ウム系配線材料が接続孔内に吸い上げられることを防止
する吸上げ防止層が形成されていることを特徴とする。
【００１９】本発明の第１の態様に係る半導体装置にお
ける多層配線においては、吸上げ防止層は、ＴｉＮ、Ｔ
ｉＯＮ、ＴｉＷ、Ｗ又はＷＮから成ることが望ましい。
あるいは又、吸上げ防止層は、表面が窒化又は酸化され
たＴｉ又はＷから成ることが望ましい。
ける多層配線においては、吸上げ防止層は、ＴｉＮ、Ｔ
ｉＯＮ、ＴｉＷ、Ｗ又はＷＮから成ることが望ましい。
あるいは又、吸上げ防止層は、表面が窒化又は酸化され
たＴｉ又はＷから成ることが望ましい。
【００２０】上記の第２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における多層配線層の形
成方法は、（イ）基体にアルミニウム系配線材料から成
る下層配線層を形成する工程と、（ロ）下層配線層上に
絶縁層を形成した後、下層配線層上方の絶縁層に開口部
を形成する工程と、（ハ）絶縁層上にアルミニウム系配
線材料から成る上層配線層を形成し、且つ、このアルミ
ニウム系配線材料を開口部に埋め込み、下層配線層と上
層配線層とを電気的に接続する接続孔を形成する工程、
から成る。そして、前記工程（ロ）の開口部を形成した
後に、開口部の底部に、下層配線層を構成するアルミニ
ウム系配線材料が接続孔内に吸い上げられることを防止
する吸上げ防止層を形成する工程を含むことを特徴とす
る。
の第１の態様に係る半導体装置における多層配線層の形
成方法は、（イ）基体にアルミニウム系配線材料から成
る下層配線層を形成する工程と、（ロ）下層配線層上に
絶縁層を形成した後、下層配線層上方の絶縁層に開口部
を形成する工程と、（ハ）絶縁層上にアルミニウム系配
線材料から成る上層配線層を形成し、且つ、このアルミ
ニウム系配線材料を開口部に埋め込み、下層配線層と上
層配線層とを電気的に接続する接続孔を形成する工程、
から成る。そして、前記工程（ロ）の開口部を形成した
後に、開口部の底部に、下層配線層を構成するアルミニ
ウム系配線材料が接続孔内に吸い上げられることを防止
する吸上げ防止層を形成する工程を含むことを特徴とす
る。
【００２１】本発明の第１の態様に係る半導体装置にお
ける多層配線層の形成方法においては、吸上げ防止層の
形成工程は、スパッタ法によるＴｉＮ層、ＴｉＯＮ層、
ＴｉＷ層、Ｗ層又はＷＮ層の形成工程から成ることが望
ましい。あるいは又、吸上げ防止層の形成工程は、スパ
ッタ法によるＴｉ層又はＷ層の形成、及びこのＴｉ層表
面又はＷ層表面の窒化処理又は酸化処理から成ることが
望ましい。この場合、スパッタ法はコリメーションスパ
ッタ法とすることができる。
ける多層配線層の形成方法においては、吸上げ防止層の
形成工程は、スパッタ法によるＴｉＮ層、ＴｉＯＮ層、
ＴｉＷ層、Ｗ層又はＷＮ層の形成工程から成ることが望
ましい。あるいは又、吸上げ防止層の形成工程は、スパ
ッタ法によるＴｉ層又はＷ層の形成、及びこのＴｉ層表
面又はＷ層表面の窒化処理又は酸化処理から成ることが
望ましい。この場合、スパッタ法はコリメーションスパ
ッタ法とすることができる。
【００２２】あるいは又、吸上げ防止層の形成工程は、
ＣＶＤ法によるＴｉＮ層、Ｗ層又はＷＮ層の形成工程か
ら成ることが望ましい。あるいは又吸上げ防止層の形成
工程は、ＣＶＤ法によるＷ層の形成、及びこのＷ層表面
の窒化処理から成ることが望ましい。
ＣＶＤ法によるＴｉＮ層、Ｗ層又はＷＮ層の形成工程か
ら成ることが望ましい。あるいは又吸上げ防止層の形成
工程は、ＣＶＤ法によるＷ層の形成、及びこのＷ層表面
の窒化処理から成ることが望ましい。
【００２３】本発明の第１の態様に係る半導体装置にお
ける多層配線層の形成方法においては、下層配線層を構
成するアルミニウム系配線材料が接続孔内に吸い上げら
れることを一層効果的に防止するために、吸上げ防止層
の形成の後、吸上げ防止層にアニール処理を施すことが
望ましい。
ける多層配線層の形成方法においては、下層配線層を構
成するアルミニウム系配線材料が接続孔内に吸い上げら
れることを一層効果的に防止するために、吸上げ防止層
の形成の後、吸上げ防止層にアニール処理を施すことが
望ましい。
【００２４】上記の第１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における多層配線は、
（イ）基体に形成されたアルミニウム系配線材料から成
る下層配線層、（ロ）下層配線層を被覆する絶縁層上に
形成されたアルミニウム系配線材料から成る上層配線
層、及び、（ハ）アルミニウム系配線材料から成り、絶
縁層内に形成され、下層配線層と上層配線層とを電気的
に接続する接続孔、から成る。そして、（ニ）下層配線
層の表面に、下層配線層を構成するアルミニウム系配線
材料が接続孔内に吸い上げられることを防止する吸上げ
防止層が形成されていることを特徴とする。
の第２の態様に係る半導体装置における多層配線は、
（イ）基体に形成されたアルミニウム系配線材料から成
る下層配線層、（ロ）下層配線層を被覆する絶縁層上に
形成されたアルミニウム系配線材料から成る上層配線
層、及び、（ハ）アルミニウム系配線材料から成り、絶
縁層内に形成され、下層配線層と上層配線層とを電気的
に接続する接続孔、から成る。そして、（ニ）下層配線
層の表面に、下層配線層を構成するアルミニウム系配線
材料が接続孔内に吸い上げられることを防止する吸上げ
防止層が形成されていることを特徴とする。
【００２５】本発明の第２の態様に係る半導体装置にお
ける多層配線においては、吸上げ防止層は、ＴｉＮ、Ｔ
ｉＯＮ、ＴｉＷ、Ｗ又はＷＮから成ることが望ましい。
あるいは又、吸上げ防止層と下層配線層との間に、Ｔｉ
層が形成されていることが望ましい。
ける多層配線においては、吸上げ防止層は、ＴｉＮ、Ｔ
ｉＯＮ、ＴｉＷ、Ｗ又はＷＮから成ることが望ましい。
あるいは又、吸上げ防止層と下層配線層との間に、Ｔｉ
層が形成されていることが望ましい。
【００２６】上記の第２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における多層配線層の形
成方法は、（イ）基体にアルミニウム系配線材料から成
る下層配線層を形成する工程と、（ロ）下層配線層上に
絶縁層を形成した後、下層配線層上方の絶縁層に開口部
を形成する工程と、（ハ）絶縁層上にアルミニウム系配
線材料から成る上層配線層を形成し、且つ、このアルミ
ニウム系配線材料を開口部に埋め込み、下層配線層と上
層配線層とを電気的に接続する接続孔を形成する工程、
から成る。そして、前記工程（イ）の下層配線層を形成
した後に、下層配線層の表面に、下層配線層を構成する
アルミニウム系配線材料が接続孔内に吸い上げられるこ
とを防止する吸上げ防止層を形成する工程を含むことを
特徴とする。
の第２の態様に係る半導体装置における多層配線層の形
成方法は、（イ）基体にアルミニウム系配線材料から成
る下層配線層を形成する工程と、（ロ）下層配線層上に
絶縁層を形成した後、下層配線層上方の絶縁層に開口部
を形成する工程と、（ハ）絶縁層上にアルミニウム系配
線材料から成る上層配線層を形成し、且つ、このアルミ
ニウム系配線材料を開口部に埋め込み、下層配線層と上
層配線層とを電気的に接続する接続孔を形成する工程、
から成る。そして、前記工程（イ）の下層配線層を形成
した後に、下層配線層の表面に、下層配線層を構成する
アルミニウム系配線材料が接続孔内に吸い上げられるこ
とを防止する吸上げ防止層を形成する工程を含むことを
特徴とする。
【００２７】本発明の第２の態様に係る半導体装置にお
ける多層配線層の形成方法においては、吸上げ防止層の
形成工程は、スパッタ法によるＴｉＮ層、ＴｉＯＮ層、
ＴｉＷ層、Ｗ層又はＷＮ層の形成工程から成ることが望
ましい。この場合、吸上げ防止層の形成の前に、スパッ
タ法によって下層配線層の表面にＴｉ層を形成すること
が望ましい。更には、吸上げ防止層の形成の後、吸上げ
防止層にアニール処理を施すことが望ましい。吸上げ防
止層の形成及び吸上げ防止層のアニール処理を真空中で
連続的に行うことが一層望ましい。
ける多層配線層の形成方法においては、吸上げ防止層の
形成工程は、スパッタ法によるＴｉＮ層、ＴｉＯＮ層、
ＴｉＷ層、Ｗ層又はＷＮ層の形成工程から成ることが望
ましい。この場合、吸上げ防止層の形成の前に、スパッ
タ法によって下層配線層の表面にＴｉ層を形成すること
が望ましい。更には、吸上げ防止層の形成の後、吸上げ
防止層にアニール処理を施すことが望ましい。吸上げ防
止層の形成及び吸上げ防止層のアニール処理を真空中で
連続的に行うことが一層望ましい。
【００２８】
【作用】本発明においては、接続孔の底部あるいは下層
配線層の表面に、下層配線層を構成するアルミニウム系
配線材料が接続孔内に吸い上げられることを防止する吸
上げ防止層が形成される。これによって、予備加熱の
際、あるいは高温アルミニウムスパッタやアルミニウム
リフローの際に、下層配線層の隆起あるいは下層配線層
を構成するアルミニウム系配線材料の接続孔への吸い上
げを防止することができる。
配線層の表面に、下層配線層を構成するアルミニウム系
配線材料が接続孔内に吸い上げられることを防止する吸
上げ防止層が形成される。これによって、予備加熱の
際、あるいは高温アルミニウムスパッタやアルミニウム
リフローの際に、下層配線層の隆起あるいは下層配線層
を構成するアルミニウム系配線材料の接続孔への吸い上
げを防止することができる。
【００２９】
【実施例】以下、図面を参照して、実施例に基づき本発
明を説明する。尚、実施例１〜実施例５において、接続
孔の底部に吸上げ防止層を形成する、本発明の第１の態
様の半導体装置における多層配線及びその形成方法を説
明する。また、実施例６において、下層配線層の表面に
吸上げ防止層を形成する、本発明の第２の態様の半導体
装置における多層配線及びその形成方法を説明する。
明を説明する。尚、実施例１〜実施例５において、接続
孔の底部に吸上げ防止層を形成する、本発明の第１の態
様の半導体装置における多層配線及びその形成方法を説
明する。また、実施例６において、下層配線層の表面に
吸上げ防止層を形成する、本発明の第２の態様の半導体
装置における多層配線及びその形成方法を説明する。
【００３０】（実施例１）実施例１〜実施例５は、本発
明の第１の態様に係る多層配線及びその形成方法に関す
る。具体的には、実施例１の多層配線は、図１に模式的
な一部断面図を示すように、（イ）基体１０上に形成さ
れたアルミニウム系配線材料から成る下層配線層１２、
（ロ）下層配線層１２を被覆する絶縁層２０上に形成さ
れたアルミニウム系配線材料から成る上層配線層３０、
及び、（ハ）アルミニウム系配線材料から成り、絶縁層
２０内に形成され、下層配線層１２と上層配線層３０と
を電気的に接続する接続孔３２、から成る。そして、
（ニ）少なくとも接続孔３２の底部に、下層配線層１２
を構成するアルミニウム系配線材料が接続孔３２内に吸
い上げられることを防止する吸上げ防止層４０が形成さ
れていることを特徴とする。
明の第１の態様に係る多層配線及びその形成方法に関す
る。具体的には、実施例１の多層配線は、図１に模式的
な一部断面図を示すように、（イ）基体１０上に形成さ
れたアルミニウム系配線材料から成る下層配線層１２、
（ロ）下層配線層１２を被覆する絶縁層２０上に形成さ
れたアルミニウム系配線材料から成る上層配線層３０、
及び、（ハ）アルミニウム系配線材料から成り、絶縁層
２０内に形成され、下層配線層１２と上層配線層３０と
を電気的に接続する接続孔３２、から成る。そして、
（ニ）少なくとも接続孔３２の底部に、下層配線層１２
を構成するアルミニウム系配線材料が接続孔３２内に吸
い上げられることを防止する吸上げ防止層４０が形成さ
れていることを特徴とする。
【００３１】基体１０は下層絶縁層から成る。実施例１
においては、吸上げ防止層４０はＴｉＮから成り、スパ
ッタ法にて形成される。上層配線層３０及び接続孔３２
は、高温アルミニウムスパッタ法にて形成される。吸上
げ防止層４０と絶縁層２０あるいは吸上げ防止層４０と
下層配線層１２の間には、第１のＴｉ層４２が形成され
ている。また、吸上げ防止層４０と上層配線層３０ある
いは接続孔３２を構成するアルミニウム系配線材料との
間には、第２のＴｉ層４４が形成されている。以下、図
２の半導体素子の模式的な一部断面図を参照して、実施
例１の多層配線の形成方法を説明する。
においては、吸上げ防止層４０はＴｉＮから成り、スパ
ッタ法にて形成される。上層配線層３０及び接続孔３２
は、高温アルミニウムスパッタ法にて形成される。吸上
げ防止層４０と絶縁層２０あるいは吸上げ防止層４０と
下層配線層１２の間には、第１のＴｉ層４２が形成され
ている。また、吸上げ防止層４０と上層配線層３０ある
いは接続孔３２を構成するアルミニウム系配線材料との
間には、第２のＴｉ層４４が形成されている。以下、図
２の半導体素子の模式的な一部断面図を参照して、実施
例１の多層配線の形成方法を説明する。
【００３２】［工程−１００］半導体基板（図示せず）
に設けられた例えばＳｉＯ2から成る下層絶縁層から構
成された基体１０に、従来のスパッタ法及びパターニン
グ技術に基づき、下層配線層１２を形成する。下層配線
層１２はアルミニウム系配線材料、具体的には例えばＡ
ｌ−１％Ｓｉから成る。次いで、下層配線層１２上に例
えばＳｉＯ2から成り厚さ０．５μｍの絶縁層２０を通
常のＣＶＤ法にて形成した後、下層配線層１２上方の絶
縁層２０にドライエッチング法にて開口部２２を形成す
る（図２の（Ａ）参照）。開口部の直径を０．７μｍと
した。ドライエッチングの条件を、例えば以下のとおり
とすることができる。 使用ガス ： ＣＦ4／ＣＨＦ3／Ａｒ＝７０／３０／４
５０sccm ＲＦパワー： ６００Ｗ 圧力 ： ３００Ｐａ
に設けられた例えばＳｉＯ2から成る下層絶縁層から構
成された基体１０に、従来のスパッタ法及びパターニン
グ技術に基づき、下層配線層１２を形成する。下層配線
層１２はアルミニウム系配線材料、具体的には例えばＡ
ｌ−１％Ｓｉから成る。次いで、下層配線層１２上に例
えばＳｉＯ2から成り厚さ０．５μｍの絶縁層２０を通
常のＣＶＤ法にて形成した後、下層配線層１２上方の絶
縁層２０にドライエッチング法にて開口部２２を形成す
る（図２の（Ａ）参照）。開口部の直径を０．７μｍと
した。ドライエッチングの条件を、例えば以下のとおり
とすることができる。 使用ガス ： ＣＦ4／ＣＨＦ3／Ａｒ＝７０／３０／４
５０sccm ＲＦパワー： ６００Ｗ 圧力 ： ３００Ｐａ
【００３３】［工程−１１０］その後、少なくとも開口
部２２の底部に、吸上げ防止層４０をスパッタ法にて形
成する。この吸上げ防止層４０は、下層配線層１２を構
成するアルミニウム系配線材料が、後に形成される接続
孔内に吸い上げられることを防止する。そのために、先
ず、開口部２２を含む絶縁層２０の全面に、枚葉式マグ
ネトロンスパッタ装置を用いたスパッタ法にて、厚さ３
０ｎｍの第１のＴｉ層４２を形成することが望ましい。
この第１のＴｉ層４２は、吸上げ防止層４０と下層配線
層１２の導通を良好なものとするために形成される。第
１のＴｉ層４２の形成条件を、例えば以下のとおりとす
ることができる。 プロセスガス： Ａｒ＝１００sccm ＤＣパワー ： ４ｋＷ 圧力 ： ０．４Ｐａ 基体温度 ： １５０゜Ｃ
部２２の底部に、吸上げ防止層４０をスパッタ法にて形
成する。この吸上げ防止層４０は、下層配線層１２を構
成するアルミニウム系配線材料が、後に形成される接続
孔内に吸い上げられることを防止する。そのために、先
ず、開口部２２を含む絶縁層２０の全面に、枚葉式マグ
ネトロンスパッタ装置を用いたスパッタ法にて、厚さ３
０ｎｍの第１のＴｉ層４２を形成することが望ましい。
この第１のＴｉ層４２は、吸上げ防止層４０と下層配線
層１２の導通を良好なものとするために形成される。第
１のＴｉ層４２の形成条件を、例えば以下のとおりとす
ることができる。 プロセスガス： Ａｒ＝１００sccm ＤＣパワー ： ４ｋＷ 圧力 ： ０．４Ｐａ 基体温度 ： １５０゜Ｃ
【００３４】引き続き、第１のＴｉ層４２の上にＴｉＮ
から成り厚さ７０ｎｍの吸上げ防止層４０をスパッタ法
にて形成する。吸上げ防止層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。 プロセスガス： Ａｒ／Ｎ2＝３０／７０sccm ＤＣパワー ： ５ｋＷ 圧力 ： ０．４Ｐａ 基体温度 ： １５０゜Ｃ ＴｉＮから成る吸上げ防止層４０の厚さは３０〜１５０
ｎｍ程度であればよい。
から成り厚さ７０ｎｍの吸上げ防止層４０をスパッタ法
にて形成する。吸上げ防止層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。 プロセスガス： Ａｒ／Ｎ2＝３０／７０sccm ＤＣパワー ： ５ｋＷ 圧力 ： ０．４Ｐａ 基体温度 ： １５０゜Ｃ ＴｉＮから成る吸上げ防止層４０の厚さは３０〜１５０
ｎｍ程度であればよい。
【００３５】更に、吸上げ防止層４０の上に、次に形成
するアルミニウム系配線材料の濡れ性向上のために、厚
さ１００ｎｍの第２のＴｉ層４４を形成することが望ま
しい（図２の（Ｂ）参照）。第２のＴｉ層４４の形成条
件を第１のＴｉ層４２の形成条件と同様とすることがで
きる。
するアルミニウム系配線材料の濡れ性向上のために、厚
さ１００ｎｍの第２のＴｉ層４４を形成することが望ま
しい（図２の（Ｂ）参照）。第２のＴｉ層４４の形成条
件を第１のＴｉ層４２の形成条件と同様とすることがで
きる。
【００３６】［工程−１２０］引き続き、第２のＴｉ層
４４が酸化されないように、真空下で別のチャンバ内に
半導体基板を搬送し、半導体基板を２００゜Ｃ、１分間
予備加熱して、絶縁層２０からＨ2Ｏを主体とするガス
を放出させる。その後、所謂高温アルミニウムスパッタ
法にて第２のＴｉ層４４上にアルミニウム系配線材料
（例えばＡｌ−１％Ｓｉから成る）を堆積させる（図２
の（Ｃ）参照）。絶縁層２０上のアルミニウム系配線材
料の厚さを６００ｎｍとした。この高温アルミニウムス
パッタ法においては、基体１０の温度を４００゜Ｃ以上
アルミニウム系配線材料の融点以下の温度に制御する。
絶縁層２０上に堆積したアルミニウム系配線材料は流動
状態となり、開口部２２内に流入し、開口部２２はアル
ミニウム系配線材料で確実に埋め込まれる。
４４が酸化されないように、真空下で別のチャンバ内に
半導体基板を搬送し、半導体基板を２００゜Ｃ、１分間
予備加熱して、絶縁層２０からＨ2Ｏを主体とするガス
を放出させる。その後、所謂高温アルミニウムスパッタ
法にて第２のＴｉ層４４上にアルミニウム系配線材料
（例えばＡｌ−１％Ｓｉから成る）を堆積させる（図２
の（Ｃ）参照）。絶縁層２０上のアルミニウム系配線材
料の厚さを６００ｎｍとした。この高温アルミニウムス
パッタ法においては、基体１０の温度を４００゜Ｃ以上
アルミニウム系配線材料の融点以下の温度に制御する。
絶縁層２０上に堆積したアルミニウム系配線材料は流動
状態となり、開口部２２内に流入し、開口部２２はアル
ミニウム系配線材料で確実に埋め込まれる。
【００３７】高温アルミニウムスパッタの条件を、例え
ば以下のとおりとした。 プロセスガス ： Ａｒ＝１００sccm ＤＣパワー ： １０ｋＷ スパッタ圧力 ： ０．４Ｐａ 基体加熱温度 ： ５００゜Ｃ 成膜速度 ： ６００ｎｍ／分
ば以下のとおりとした。 プロセスガス ： Ａｒ＝１００sccm ＤＣパワー ： １０ｋＷ スパッタ圧力 ： ０．４Ｐａ 基体加熱温度 ： ５００゜Ｃ 成膜速度 ： ６００ｎｍ／分
【００３８】これによって、絶縁層２０上にアルミニウ
ム系配線材料から成る上層配線層３０が形成される。同
時に、開口部２２がアルミニウム系配線材料で埋め込ま
れ、下層配線層１２と上層配線層３０とを電気的に接続
する接続孔３２が形成される。
ム系配線材料から成る上層配線層３０が形成される。同
時に、開口部２２がアルミニウム系配線材料で埋め込ま
れ、下層配線層１２と上層配線層３０とを電気的に接続
する接続孔３２が形成される。
【００３９】［工程−１３０］次いで、絶縁層２０上の
上層配線層３０並びに第２のＴｉ層４４、吸上げ防止層
４０及び第１のＴｉ層４２を選択的に除去して、上層配
線３４を完成させる（図１参照）。
上層配線層３０並びに第２のＴｉ層４４、吸上げ防止層
４０及び第１のＴｉ層４２を選択的に除去して、上層配
線３４を完成させる（図１参照）。
【００４０】ＴｉＮから成る吸上げ防止層４０が存在す
るために、基体１０を予備加熱しても、開口部２２の底
部の下層配線層１２が隆起することを防止することがで
きる。また、高温アルミニウムスパッタ時に基体１０を
高温に加熱しても、下層配線層１２が接続孔３２へと吸
い上げられることを防止することができる。
るために、基体１０を予備加熱しても、開口部２２の底
部の下層配線層１２が隆起することを防止することがで
きる。また、高温アルミニウムスパッタ時に基体１０を
高温に加熱しても、下層配線層１２が接続孔３２へと吸
い上げられることを防止することができる。
【００４１】（実施例２）実施例２は、実施例１の変形
である。実施例１においては、上層配線層３０及び接続
孔３２を形成するために高温アルミニウムスパッタ法を
採用した。これに対して、実施例２においては、アルミ
ニウムリフロー法にて上層配線層３０及び接続孔３２を
形成する。以下、図３を参照して、実施例２の多層配線
の形成方法を説明する。
である。実施例１においては、上層配線層３０及び接続
孔３２を形成するために高温アルミニウムスパッタ法を
採用した。これに対して、実施例２においては、アルミ
ニウムリフロー法にて上層配線層３０及び接続孔３２を
形成する。以下、図３を参照して、実施例２の多層配線
の形成方法を説明する。
【００４２】［工程−２００］基体１０上にアルミニウ
ム系配線材料から成る下層配線層１２を形成する工程、
及び下層配線層１２上に絶縁層２０を形成した後、下層
配線層１２上方の絶縁層２０に開口部２２を形成する工
程は、実施例１の［工程−１００］と同様とすることが
でき、詳細な説明は省略する。
ム系配線材料から成る下層配線層１２を形成する工程、
及び下層配線層１２上に絶縁層２０を形成した後、下層
配線層１２上方の絶縁層２０に開口部２２を形成する工
程は、実施例１の［工程−１００］と同様とすることが
でき、詳細な説明は省略する。
【００４３】［工程−２１０］第１のＴｉ層４２、吸上
げ防止層４０及び第２のＴｉ層４４の形成も、実施例１
の［工程−１１０］と同様とすることができ、詳細な説
明は省略する。
げ防止層４０及び第２のＴｉ層４４の形成も、実施例１
の［工程−１１０］と同様とすることができ、詳細な説
明は省略する。
【００４４】［工程−２２０］引き続き、第２のＴｉ層
４４が酸化されないように、真空下で別のチャンバ内に
半導体基板を搬送し、半導体基板を２００゜Ｃ、１分間
予備加熱して、絶縁層２０からＨ2Ｏを主体とするガス
を放出させる。その後、通常のアルミニウムスパッタ法
にて第２のＴｉ層４４上にアルミニウム系配線材料層４
６（例えばＡｌ−１％Ｓｉから成る）を堆積させる（図
３の（Ａ）参照）。絶縁層２０上のアルミニウム系配線
材料層４６の厚さを６００ｎｍとした。
４４が酸化されないように、真空下で別のチャンバ内に
半導体基板を搬送し、半導体基板を２００゜Ｃ、１分間
予備加熱して、絶縁層２０からＨ2Ｏを主体とするガス
を放出させる。その後、通常のアルミニウムスパッタ法
にて第２のＴｉ層４４上にアルミニウム系配線材料層４
６（例えばＡｌ−１％Ｓｉから成る）を堆積させる（図
３の（Ａ）参照）。絶縁層２０上のアルミニウム系配線
材料層４６の厚さを６００ｎｍとした。
【００４５】アルミニウムスパッタの条件を、例えば以
下のとおりとした。 プロセスガス ： Ａｒ＝１００sccm ＤＣパワー ： ２０ｋＷ スパッタ圧力 ： ０．４Ｐａ 基体加熱温度 ： １５０゜Ｃ 成膜速度 ： １２００ｎｍ／分
下のとおりとした。 プロセスガス ： Ａｒ＝１００sccm ＤＣパワー ： ２０ｋＷ スパッタ圧力 ： ０．４Ｐａ 基体加熱温度 ： １５０゜Ｃ 成膜速度 ： １２００ｎｍ／分
【００４６】その後、基体１０の温度を４００゜Ｃ以上
アルミニウム系配線材料の融点以下の温度に加熱する。
これによって、絶縁層２０上に堆積したアルミニウム系
配線材料層４６は流動状態となり、開口部２２内に流入
し、開口部２２はアルミニウム系配線材料で確実に埋め
込まれる（図３の（Ｂ）参照）。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 ： ２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板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。
アルミニウム系配線材料の融点以下の温度に加熱する。
これによって、絶縁層２０上に堆積したアルミニウム系
配線材料層４６は流動状態となり、開口部２２内に流入
し、開口部２２はアルミニウム系配線材料で確実に埋め
込まれる（図３の（Ｂ）参照）。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 ： ２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板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。
【００４７】これによって、図２の（Ｃ）に示したよう
に、絶縁層２０上にアルミニウム系配線材料から成る上
層配線層３０が形成される。併せて、開口部２２がアル
ミニウム系配線材料で埋め込まれ、下層配線層１２と上
層配線層３０とを電気的に接続する接続孔３２が形成さ
れる。
に、絶縁層２０上にアルミニウム系配線材料から成る上
層配線層３０が形成される。併せて、開口部２２がアル
ミニウム系配線材料で埋め込まれ、下層配線層１２と上
層配線層３０とを電気的に接続する接続孔３２が形成さ
れる。
【００４８】［工程−２３０］次いで、図１に示すよう
に、絶縁層２０上の上層配線層３０並びに第２のＴｉ層
４４、吸上げ防止層４０及び第１のＴｉ層４２を選択的
に除去して、上層配線３４を完成させる。
に、絶縁層２０上の上層配線層３０並びに第２のＴｉ層
４４、吸上げ防止層４０及び第１のＴｉ層４２を選択的
に除去して、上層配線３４を完成させる。
【００４９】ＴｉＮから成る吸上げ防止層４０が存在す
るために、基体１０を予備加熱しても、開口部２２の底
部の下層配線層１２が隆起することを防止することがで
きる。また、アルミニウム系配線材料を流動状態とさせ
るために基体１０を高温に加熱しても、下層配線層１２
が接続孔３２へと吸い上げられることを防止することが
できる。
るために、基体１０を予備加熱しても、開口部２２の底
部の下層配線層１２が隆起することを防止することがで
きる。また、アルミニウム系配線材料を流動状態とさせ
るために基体１０を高温に加熱しても、下層配線層１２
が接続孔３２へと吸い上げられることを防止することが
できる。
【００５０】（実施例３）実施例１あるいは実施例２に
おいては、ＴｉＮから成る吸上げ防止層４０を用いた。
実施例３においては、スパッタ法にてＴｉＯＮから成る
吸上げ防止層４０を形成する。実施例３の工程は、実施
例１の［工程−１１０］あるいは実施例２の［工程−２
１０］における吸上げ防止層４０の形成以外は、実施例
１あるいは実施例２と同様とすることができ、その詳細
な説明は省略する。
おいては、ＴｉＮから成る吸上げ防止層４０を用いた。
実施例３においては、スパッタ法にてＴｉＯＮから成る
吸上げ防止層４０を形成する。実施例３の工程は、実施
例１の［工程−１１０］あるいは実施例２の［工程−２
１０］における吸上げ防止層４０の形成以外は、実施例
１あるいは実施例２と同様とすることができ、その詳細
な説明は省略する。
【００５１】実施例３におけるＴｉＯＮから成る吸上げ
防止層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。 プロセスガス： Ａｒ／Ｎ2−６％Ｏ2＝３０／７０sccm ＤＣパワー ： ５ｋＷ 圧力 ： ０．４Ｐａ 基体温度 ： １５０゜Ｃ ＴｉＯＮから成る吸上げ防止層４０の厚さは３０〜１５
０ｎｍ程度であればよい。
防止層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。 プロセスガス： Ａｒ／Ｎ2−６％Ｏ2＝３０／７０sccm ＤＣパワー ： ５ｋＷ 圧力 ： ０．４Ｐａ 基体温度 ： １５０゜Ｃ ＴｉＯＮから成る吸上げ防止層４０の厚さは３０〜１５
０ｎｍ程度であればよい。
【００５２】あるいは又、タングステン（Ｗ）から成る
吸上げ防止層４０を形成してもよい。Ｗから成る吸上げ
防止層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。 プロセスガス： Ａｒ＝８０sccm ＤＣパワー ： ３ｋＷ 圧力 ： ０．４Ｐａ 基体温度 ： １５０゜Ｃ Ｗから成る吸上げ防止層４０の厚さは３０〜１５０ｎｍ
程度であればよい。
吸上げ防止層４０を形成してもよい。Ｗから成る吸上げ
防止層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。 プロセスガス： Ａｒ＝８０sccm ＤＣパワー ： ３ｋＷ 圧力 ： ０．４Ｐａ 基体温度 ： １５０゜Ｃ Ｗから成る吸上げ防止層４０の厚さは３０〜１５０ｎｍ
程度であればよい。
【００５３】更には、ＷＮやＴｉＮから成る吸上げ防止
層４０を通常のスパッタ方法にて形成してもよい。尚、
実施例１〜実施例３においては、場合によっては第１の
Ｔｉ層４２の形成、あるいは第２のＴｉ層４４の形成を
省略することができる。
層４０を通常のスパッタ方法にて形成してもよい。尚、
実施例１〜実施例３においては、場合によっては第１の
Ｔｉ層４２の形成、あるいは第２のＴｉ層４４の形成を
省略することができる。
【００５４】（実施例４）実施例４においては、吸上げ
防止層４０の形成工程は、スパッタ法によるＴｉ層の形
成、及びＴｉ層表面の窒化処理から成る。以下、半導体
素子の模式的な一部断面図である図４を参照して、実施
例４を説明する。
防止層４０の形成工程は、スパッタ法によるＴｉ層の形
成、及びＴｉ層表面の窒化処理から成る。以下、半導体
素子の模式的な一部断面図である図４を参照して、実施
例４を説明する。
【００５５】［工程−４００］基体１０上にアルミニウ
ム系配線材料から成る下層配線層１２を形成する工程、
及び下層配線層１２上に絶縁層２０を形成した後、下層
配線層１２上方の絶縁層２０に開口部２２を形成する工
程は、実施例１の［工程−１００］と同様とすることが
でき、詳細な説明は省略する。
ム系配線材料から成る下層配線層１２を形成する工程、
及び下層配線層１２上に絶縁層２０を形成した後、下層
配線層１２上方の絶縁層２０に開口部２２を形成する工
程は、実施例１の［工程−１００］と同様とすることが
でき、詳細な説明は省略する。
【００５６】［工程−４１０］次いで、開口部２２を含
む絶縁層２０の全面に吸上げ防止層４０を形成する。そ
のために、先ず、開口部２２を含む絶縁層２０の全面に
厚さ１００ｎｍのＴｉ層５０を形成する（図４の（Ａ）
参照）。Ｔｉ層５０の形成条件を、例えば以下のとおり
とすることができる。 プロセスガス： Ａｒ＝１００sccm ＤＣパワー ： ４ｋＷ 圧力 ： ０．４Ｐａ 基体温度 ： １５０゜Ｃ Ｔｉ層５０の厚さは、３０〜２００ｎｍ程度であればよ
い。
む絶縁層２０の全面に吸上げ防止層４０を形成する。そ
のために、先ず、開口部２２を含む絶縁層２０の全面に
厚さ１００ｎｍのＴｉ層５０を形成する（図４の（Ａ）
参照）。Ｔｉ層５０の形成条件を、例えば以下のとおり
とすることができる。 プロセスガス： Ａｒ＝１００sccm ＤＣパワー ： ４ｋＷ 圧力 ： ０．４Ｐａ 基体温度 ： １５０゜Ｃ Ｔｉ層５０の厚さは、３０〜２００ｎｍ程度であればよ
い。
【００５７】次に、Ｎ2プラズマによるＴｉ層５０表面
の窒化処理を行い、Ｔｉ層５０の表面にＴｉＮから成る
吸上げ防止層４０を形成する（図４の（Ｂ）参照）。Ｎ
2プラズマによる窒化処理の条件を、例えば以下のとお
りとすることができる。 使用ガス系 ： Ｎ2 １００％ ＲＦパワー ： ２００Ｗ 圧力 ： ５Ｐａ 窒化温度 ： １００゜Ｃ Ｔｉ層５０の表面に形成されたＴｉＮから成る吸上げ防
止層４０の厚さは、始めに形成したＴｉ層５０の厚さの
５０〜８０％であることが望ましい。尚、窒化処理に
は、その他、ＮＨ3ガスを用いることもできる。
の窒化処理を行い、Ｔｉ層５０の表面にＴｉＮから成る
吸上げ防止層４０を形成する（図４の（Ｂ）参照）。Ｎ
2プラズマによる窒化処理の条件を、例えば以下のとお
りとすることができる。 使用ガス系 ： Ｎ2 １００％ ＲＦパワー ： ２００Ｗ 圧力 ： ５Ｐａ 窒化温度 ： １００゜Ｃ Ｔｉ層５０の表面に形成されたＴｉＮから成る吸上げ防
止層４０の厚さは、始めに形成したＴｉ層５０の厚さの
５０〜８０％であることが望ましい。尚、窒化処理に
は、その他、ＮＨ3ガスを用いることもできる。
【００５８】その後、必要に応じて、吸上げ防止層４０
の上に、実施例１の［工程−１１０］と同様に、第２の
Ｔｉ層４４の形成する。
の上に、実施例１の［工程−１１０］と同様に、第２の
Ｔｉ層４４の形成する。
【００５９】［工程−４２０］引き続き、実施例１の
［工程−１２０］と同様に高温アルミニウムスパッタ法
による、上層配線層３０の形成及び接続孔３２の形成を
行う。あるいは又、実施例２の［工程−２２０］と同様
にアルミニウムリフロー法による、上層配線層３０の形
成及び接続孔３２の形成を行う。
［工程−１２０］と同様に高温アルミニウムスパッタ法
による、上層配線層３０の形成及び接続孔３２の形成を
行う。あるいは又、実施例２の［工程−２２０］と同様
にアルミニウムリフロー法による、上層配線層３０の形
成及び接続孔３２の形成を行う。
【００６０】［工程−４３０］次いで、絶縁層２０上の
上層配線層３０並びに第２のＴｉ層４４及び吸上げ防止
層４０を選択的に除去して、上層配線３４を完成させ
る。
上層配線層３０並びに第２のＴｉ層４４及び吸上げ防止
層４０を選択的に除去して、上層配線３４を完成させ
る。
【００６１】Ｔｉ層５０の表面が窒化処理されたＴｉＮ
から成る吸上げ防止層４０が存在するために、基体１０
を予備加熱しても、開口部２２の底部の下層配線層１２
が隆起することを防止することができる。また、アルミ
ニウム系配線材料を流動状態とさせるために基体１０を
高温に加熱しても、下層配線層１２が接続孔３２へと吸
い上げられることを防止することができる。
から成る吸上げ防止層４０が存在するために、基体１０
を予備加熱しても、開口部２２の底部の下層配線層１２
が隆起することを防止することができる。また、アルミ
ニウム系配線材料を流動状態とさせるために基体１０を
高温に加熱しても、下層配線層１２が接続孔３２へと吸
い上げられることを防止することができる。
【００６２】Ｔｉ層５０の形成及びＴｉ層５０表面の窒
化処理による吸上げ防止層４０の形成の代わりに、Ｔｉ
層５０の形成及びＴｉ層５０表面の酸化処理によって吸
上げ防止層４０を形成することができる。この場合、Ｔ
ｉ層５０表面の酸化処理は、例えば以下の条件で行うこ
とができる。 使用ガス系 ： Ｎ2−１０％Ｏ2 ＲＦパワー ： ２００Ｗ 圧力 ： ５Ｐａ 酸化温度 ： １００゜Ｃ Ｔｉ層５０の表面に形成された酸化層から成る吸上げ防
止層４０の厚さは、始めに形成したＴｉ層５０の厚さの
５０〜８０％であることが望ましい。
化処理による吸上げ防止層４０の形成の代わりに、Ｔｉ
層５０の形成及びＴｉ層５０表面の酸化処理によって吸
上げ防止層４０を形成することができる。この場合、Ｔ
ｉ層５０表面の酸化処理は、例えば以下の条件で行うこ
とができる。 使用ガス系 ： Ｎ2−１０％Ｏ2 ＲＦパワー ： ２００Ｗ 圧力 ： ５Ｐａ 酸化温度 ： １００゜Ｃ Ｔｉ層５０の表面に形成された酸化層から成る吸上げ防
止層４０の厚さは、始めに形成したＴｉ層５０の厚さの
５０〜８０％であることが望ましい。
【００６３】あるいは又、Ｔｉ層５０の形成及びＴｉ層
５０表面の窒化処理による吸上げ防止層４０の形成の代
わりに、Ｗ層の形成及びＷ層表面の窒化処理によって吸
上げ防止層を形成することができる。この場合、Ｗ層の
形成条件は、実施例３にて説明した条件と同様とするこ
とができる。また、Ｗ層表面のＮ2プラズマによる窒化
処理の条件を、例えば以下のとおりとすることができ
る。 使用ガス系 ： Ｎ2 １００％ ＲＦパワー ： ２００Ｗ 圧力 ： ５Ｐａ 窒化温度 ： １００゜Ｃ Ｗ層の表面に形成されたＷＮから成る吸上げ防止層４０
の厚さは、始めに形成したＷ層の厚さの５０〜８０％で
あることが望ましい。
５０表面の窒化処理による吸上げ防止層４０の形成の代
わりに、Ｗ層の形成及びＷ層表面の窒化処理によって吸
上げ防止層を形成することができる。この場合、Ｗ層の
形成条件は、実施例３にて説明した条件と同様とするこ
とができる。また、Ｗ層表面のＮ2プラズマによる窒化
処理の条件を、例えば以下のとおりとすることができ
る。 使用ガス系 ： Ｎ2 １００％ ＲＦパワー ： ２００Ｗ 圧力 ： ５Ｐａ 窒化温度 ： １００゜Ｃ Ｗ層の表面に形成されたＷＮから成る吸上げ防止層４０
の厚さは、始めに形成したＷ層の厚さの５０〜８０％で
あることが望ましい。
【００６４】更には、Ｗ層の形成及びＷ層表面の酸化処
理によって吸上げ防止層を形成することができる。この
場合、Ｗ層の形成条件は、実施例３にて説明した条件と
同様とすることができる。また、Ｗ層表面の酸化処理の
条件を、例えば以下のとおりとすることができる。 使用ガス系 ： Ｎ2−１０％Ｏ2 ＲＦパワー ： ２００Ｗ 圧力 ： ５Ｐａ 酸化温度 ： １００゜Ｃ Ｗ層の表面に形成された酸化層から成る吸上げ防止層４
０の厚さは、始めに形成したＷ層の厚さの５０〜８０％
であることが望ましい。
理によって吸上げ防止層を形成することができる。この
場合、Ｗ層の形成条件は、実施例３にて説明した条件と
同様とすることができる。また、Ｗ層表面の酸化処理の
条件を、例えば以下のとおりとすることができる。 使用ガス系 ： Ｎ2−１０％Ｏ2 ＲＦパワー ： ２００Ｗ 圧力 ： ５Ｐａ 酸化温度 ： １００゜Ｃ Ｗ層の表面に形成された酸化層から成る吸上げ防止層４
０の厚さは、始めに形成したＷ層の厚さの５０〜８０％
であることが望ましい。
【００６５】以上に説明した吸上げ防止層４０をスパッ
タ法にて形成する場合、所謂コリメータスパッタ法にて
行うことができる。ここで、コリメータスパッタ法と
は、図５の（Ａ）に模式的に示すように、スパッタ装置
のターゲットと被成膜材（本発明においては基体）との
間にコリメータを配置した状態で、スパッタ法を実施す
る技術を意味する。コリメータとは、図５の（Ｂ）に模
式的な平面図を示すように、薄膜形成用の各種粒子ビー
ムを一軸異方性をもって通過させ被成膜材上に到達させ
るための、厚さ方向に多数の貫通孔を有し大きな開口率
を有する格子状の治具を指す。そして、貫通孔の軸方向
の長さと開口径の比を適当に設計することにより、コリ
メータを通過する粒子ビームの被成膜材への入射角を制
御する機能を有する。貫通孔の平面形状は円形、六角形
等の多角形等であり、材質は金属、セラミックあるいは
プラスチック等、目的に応じて選択される。コリメータ
を用いることによって、開口部内部に光学的に影の部分
ができないように、スパッタ粒子の被成膜材に対する入
射角が余り大きくならないよう、例えば０〜３０度の低
入射角範囲に制御することができる。これによって開口
部底部における吸上げ防止層４０の厚さを厚くすること
ができる。尚、図５の（Ｂ）に示したコリメータの貫通
孔の断面形状は正六角形である。
タ法にて形成する場合、所謂コリメータスパッタ法にて
行うことができる。ここで、コリメータスパッタ法と
は、図５の（Ａ）に模式的に示すように、スパッタ装置
のターゲットと被成膜材（本発明においては基体）との
間にコリメータを配置した状態で、スパッタ法を実施す
る技術を意味する。コリメータとは、図５の（Ｂ）に模
式的な平面図を示すように、薄膜形成用の各種粒子ビー
ムを一軸異方性をもって通過させ被成膜材上に到達させ
るための、厚さ方向に多数の貫通孔を有し大きな開口率
を有する格子状の治具を指す。そして、貫通孔の軸方向
の長さと開口径の比を適当に設計することにより、コリ
メータを通過する粒子ビームの被成膜材への入射角を制
御する機能を有する。貫通孔の平面形状は円形、六角形
等の多角形等であり、材質は金属、セラミックあるいは
プラスチック等、目的に応じて選択される。コリメータ
を用いることによって、開口部内部に光学的に影の部分
ができないように、スパッタ粒子の被成膜材に対する入
射角が余り大きくならないよう、例えば０〜３０度の低
入射角範囲に制御することができる。これによって開口
部底部における吸上げ防止層４０の厚さを厚くすること
ができる。尚、図５の（Ｂ）に示したコリメータの貫通
孔の断面形状は正六角形である。
【００６６】コリメータスパッタ法の具体的な条件は、
実施例１〜実施例４と同様とすることができ、詳細な説
明は省略する。尚、コリメータスパッタ法にて、アルミ
ニウム系配線材料の成膜、第１、第２のＴｉ層等の成膜
を行うこともできる。
実施例１〜実施例４と同様とすることができ、詳細な説
明は省略する。尚、コリメータスパッタ法にて、アルミ
ニウム系配線材料の成膜、第１、第２のＴｉ層等の成膜
を行うこともできる。
【００６７】（実施例５）実施例５では、吸上げ防止層
４０はＴｉＮ層から成り、ＣＶＤ法にて形成される。
４０はＴｉＮ層から成り、ＣＶＤ法にて形成される。
【００６８】［工程−５００］基体１０上にアルミニウ
ム系配線材料から成る下層配線層１２を形成する工程、
及び下層配線層１２上に絶縁層２０を形成した後、下層
配線層１２上方の絶縁層２０に開口部２２を形成する工
程は、実施例１の［工程−１００］と同様とすることが
でき、詳細な説明は省略する。
ム系配線材料から成る下層配線層１２を形成する工程、
及び下層配線層１２上に絶縁層２０を形成した後、下層
配線層１２上方の絶縁層２０に開口部２２を形成する工
程は、実施例１の［工程−１００］と同様とすることが
でき、詳細な説明は省略する。
【００６９】［工程−５１０］次いで、開口部２２を含
む絶縁層２０の全面に吸上げ防止層４０を形成する。そ
のために、先ず、開口部２２を含む絶縁層２０の全面に
厚さ３０ｎｍの第１のＴｉ層４２をＥＣＲＣＶＤ法で形
成することが望ましい。第１のＴｉ層４２の形成条件
を、例えば以下のとおりとすることができる。 使用ガス ： ＴｉＣｌ4／Ｈ2＝１０／５０sc
cm マイクロ波パワー ： ２．８ｋＷ 圧力 ： ０．１２Ｐａ 基体温度 ： ４２０゜Ｃ
む絶縁層２０の全面に吸上げ防止層４０を形成する。そ
のために、先ず、開口部２２を含む絶縁層２０の全面に
厚さ３０ｎｍの第１のＴｉ層４２をＥＣＲＣＶＤ法で形
成することが望ましい。第１のＴｉ層４２の形成条件
を、例えば以下のとおりとすることができる。 使用ガス ： ＴｉＣｌ4／Ｈ2＝１０／５０sc
cm マイクロ波パワー ： ２．８ｋＷ 圧力 ： ０．１２Ｐａ 基体温度 ： ４２０゜Ｃ
【００７０】引き続き、第１のＴｉ層４２の上にＴｉＮ
から成る厚さ７０ｎｍの吸上げ防止層４０をＥＣＲＣＶ
Ｄ法にて形成する。吸上げ防止層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。 使用ガス ： ＴｉＣｌ4／Ｈ2／Ｎ2＝２０／
２６／８sccm マイクロ波パワー ： ２．８ｋＷ 圧力 ： ０．２３Ｐａ 基体温度 ： ４２０゜Ｃ 吸上げ防止層４０の厚さは、１０〜７０ｎｍ程度であれ
ばよい。
から成る厚さ７０ｎｍの吸上げ防止層４０をＥＣＲＣＶ
Ｄ法にて形成する。吸上げ防止層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。 使用ガス ： ＴｉＣｌ4／Ｈ2／Ｎ2＝２０／
２６／８sccm マイクロ波パワー ： ２．８ｋＷ 圧力 ： ０．２３Ｐａ 基体温度 ： ４２０゜Ｃ 吸上げ防止層４０の厚さは、１０〜７０ｎｍ程度であれ
ばよい。
【００７１】更に、吸上げ防止層４０の上に、次に形成
するアルミニウム系配線材料の濡れ性向上のために、厚
さ１００ｎｍの第２のＴｉ層４４をＥＣＲＣＶＤ法にて
形成することが望ましい。第２のＴｉ層４４の形成条件
を第１のＴｉ層４２の形成条件と同様とすることができ
る。尚、第１及び第２のＴｉ層４２，４４は、スパッタ
法にて形成してもよい。
するアルミニウム系配線材料の濡れ性向上のために、厚
さ１００ｎｍの第２のＴｉ層４４をＥＣＲＣＶＤ法にて
形成することが望ましい。第２のＴｉ層４４の形成条件
を第１のＴｉ層４２の形成条件と同様とすることができ
る。尚、第１及び第２のＴｉ層４２，４４は、スパッタ
法にて形成してもよい。
【００７２】［工程−５２０］その後、実施例１の［工
程−１２０］と同様に高温アルミニウムスパッタ法によ
る、上層配線層３０の形成及び接続孔３２の形成を行
う。あるいは又、実施例２の［工程−２２０］と同様に
アルミニウムリフロー法による、上層配線層３０の形成
及び接続孔３２の形成を行う。
程−１２０］と同様に高温アルミニウムスパッタ法によ
る、上層配線層３０の形成及び接続孔３２の形成を行
う。あるいは又、実施例２の［工程−２２０］と同様に
アルミニウムリフロー法による、上層配線層３０の形成
及び接続孔３２の形成を行う。
【００７３】［工程−５３０］次いで、絶縁層２０上の
上層配線層３０並びに第２のＴｉ層４４、吸上げ防止層
４０及び第１のＴｉ層４２を選択的に除去して、上層配
線３４を完成させる。
上層配線層３０並びに第２のＴｉ層４４、吸上げ防止層
４０及び第１のＴｉ層４２を選択的に除去して、上層配
線３４を完成させる。
【００７４】ＣＶＤ法にて形成されたＴｉＮから成る吸
上げ防止層４０が存在するために、基体１０を予備加熱
しても、開口部２２の底部の下層配線層１２が隆起する
ことを防止することができる。また、アルミニウム系配
線材料を流動状態とさせるために基体１０を高温に加熱
しても、下層配線層１２が接続孔３２へと吸い上げられ
ることを防止することができる。
上げ防止層４０が存在するために、基体１０を予備加熱
しても、開口部２２の底部の下層配線層１２が隆起する
ことを防止することができる。また、アルミニウム系配
線材料を流動状態とさせるために基体１０を高温に加熱
しても、下層配線層１２が接続孔３２へと吸い上げられ
ることを防止することができる。
【００７５】吸上げ防止層４０を、ＴｉＮ層の代わり
に、ＣＶＤ法にて形成されたＷ層から構成することがで
きる。更には、このように形成されたＷ層の表面に窒化
処理を施してもよい。あるいは又、吸上げ防止層４０
を、ＣＶＤ法にて形成されたＷＮ層から構成することが
できる。
に、ＣＶＤ法にて形成されたＷ層から構成することがで
きる。更には、このように形成されたＷ層の表面に窒化
処理を施してもよい。あるいは又、吸上げ防止層４０
を、ＣＶＤ法にて形成されたＷＮ層から構成することが
できる。
【００７６】実施例１〜実施例５において、吸上げ防止
層４０を形成した後、吸上げ防止層４０にアニール処理
を施すことが、吸上げ防止層の吸い上げ防止効果を高め
るために好ましい。アニール処理は、ファーネス・アニ
ール法、ランプ加熱によるＲＴＡ（Rapid Thermal Anne
aling）法等によって行うことができる。例えば以下の
条件のファーネス・アニール法によってアニール処理を
施すことができる。 加熱温度 ： ５００〜６００゜Ｃ 加熱時間 ： ３０〜６０分 プロセスガス ： Ｎ2／Ｏ2＝８／２リットル あるいは、例えば以下の条件のＲＴＡ法によってアニー
ル処理を施すことができる。 加熱温度 ： ５００〜６００゜Ｃ 加熱時間 ： １〜数分 プロセスガス ： Ｎ2＝５リットル 尚、加熱温度の上限は下層配線層１２を構成するアルミ
ニウム系配線材料が溶融しないような温度とする。
層４０を形成した後、吸上げ防止層４０にアニール処理
を施すことが、吸上げ防止層の吸い上げ防止効果を高め
るために好ましい。アニール処理は、ファーネス・アニ
ール法、ランプ加熱によるＲＴＡ（Rapid Thermal Anne
aling）法等によって行うことができる。例えば以下の
条件のファーネス・アニール法によってアニール処理を
施すことができる。 加熱温度 ： ５００〜６００゜Ｃ 加熱時間 ： ３０〜６０分 プロセスガス ： Ｎ2／Ｏ2＝８／２リットル あるいは、例えば以下の条件のＲＴＡ法によってアニー
ル処理を施すことができる。 加熱温度 ： ５００〜６００゜Ｃ 加熱時間 ： １〜数分 プロセスガス ： Ｎ2＝５リットル 尚、加熱温度の上限は下層配線層１２を構成するアルミ
ニウム系配線材料が溶融しないような温度とする。
【００７７】アニール処理を施すことによって、吸上げ
防止層４０の結晶配向性が向上し、吸上げ防止層４０の
吸い上げ防止効果を高めることができる。また、酸素が
吸上げ防止層４０の結晶粒界に入り込むことによって、
吸上げ防止層４０の吸い上げ防止効果を高めることがで
きる。
防止層４０の結晶配向性が向上し、吸上げ防止層４０の
吸い上げ防止効果を高めることができる。また、酸素が
吸上げ防止層４０の結晶粒界に入り込むことによって、
吸上げ防止層４０の吸い上げ防止効果を高めることがで
きる。
【００７８】このようなアニール処理を施した後、その
上に例えば第２のＴｉ層４４の形成や、アルミニウム系
配線材料の成膜を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て行う。
上に例えば第２のＴｉ層４４の形成や、アルミニウム系
配線材料の成膜を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て行う。
【００７９】（実施例６）実施例６は、本発明の第２の
態様に係る多層配線及びその形成方法に関する。実施例
１〜実施例５においては、接続孔３２の底部に吸上げ防
止層４０を形成した。一方、以下に説明する実施例６に
おいては、下層配線層１２の表面に吸上げ防止層６０を
形成する。
態様に係る多層配線及びその形成方法に関する。実施例
１〜実施例５においては、接続孔３２の底部に吸上げ防
止層４０を形成した。一方、以下に説明する実施例６に
おいては、下層配線層１２の表面に吸上げ防止層６０を
形成する。
【００８０】具体的には、実施例６の多層配線は、図６
の（Ａ）に模式的な一部断面図を示すように、（イ）基
体１０上に形成されたアルミニウム系配線材料から成る
下層配線層１２、（ロ）下層配線層１２を被覆する絶縁
層２０上に形成されたアルミニウム系配線材料から成る
上層配線層３０、及び、（ハ）アルミニウム系配線材料
から成り、絶縁層２０内に形成され、下層配線層１２と
上層配線層３０とを電気的に接続する接続孔３２、から
成る。そして、（ニ）下層配線層１２の表面に、下層配
線層を構成するアルミニウム系配線材料が接続孔内に吸
い上げられることを防止する吸上げ防止層６０が形成さ
れていることを特徴とする。
の（Ａ）に模式的な一部断面図を示すように、（イ）基
体１０上に形成されたアルミニウム系配線材料から成る
下層配線層１２、（ロ）下層配線層１２を被覆する絶縁
層２０上に形成されたアルミニウム系配線材料から成る
上層配線層３０、及び、（ハ）アルミニウム系配線材料
から成り、絶縁層２０内に形成され、下層配線層１２と
上層配線層３０とを電気的に接続する接続孔３２、から
成る。そして、（ニ）下層配線層１２の表面に、下層配
線層を構成するアルミニウム系配線材料が接続孔内に吸
い上げられることを防止する吸上げ防止層６０が形成さ
れていることを特徴とする。
【００８１】基体１０は下層絶縁層から成る。実施例６
においては、吸上げ防止層６０はＴｉＮから成り、スパ
ッタ法にて形成される。上層配線層３０及び接続孔３２
は高温アルミニウムスパッタ法にて形成される。以下、
図７の半導体素子の模式的な一部断面図を参照して、実
施例６の多層配線の形成方法を説明する。
においては、吸上げ防止層６０はＴｉＮから成り、スパ
ッタ法にて形成される。上層配線層３０及び接続孔３２
は高温アルミニウムスパッタ法にて形成される。以下、
図７の半導体素子の模式的な一部断面図を参照して、実
施例６の多層配線の形成方法を説明する。
【００８２】［工程−６００］半導体基板（図示せず）
に設けられたＳｉＯ2から成る下層絶縁層から構成され
た基体１０上に、枚葉式マグネトロンスパッタ装置を用
いたスパッタ法にて、下層配線層１２を従来の方法に基
づき形成する。下層配線層１２はアルミニウム系配線材
料、具体的にはＡｌ−１％Ｓｉから成る。下層配線層１
２の厚さを６００ｎｍとした。
に設けられたＳｉＯ2から成る下層絶縁層から構成され
た基体１０上に、枚葉式マグネトロンスパッタ装置を用
いたスパッタ法にて、下層配線層１２を従来の方法に基
づき形成する。下層配線層１２はアルミニウム系配線材
料、具体的にはＡｌ−１％Ｓｉから成る。下層配線層１
２の厚さを６００ｎｍとした。
【００８３】［工程−６１０］次いで、下層配線層１２
の上に、ＴｉＮから成る吸上げ防止層６０をスパッタ法
にて形成する。それに先立ち、吸上げ防止層６０と下層
配線層１２との間の接触抵抗の低減のために、下層配線
層１２上にＴｉ層６２を形成することが望ましい。スパ
ッタ法による厚さ１０〜３０ｎｍのＴｉ層６２の形成条
件を、例えば以下のとおりとすることができる。 プロセスガス： Ａｒ＝１００sccm ＤＣパワー ： ４ｋＷ 圧力 ： ０．４Ｐａ 基体温度 ： １５０゜Ｃ
の上に、ＴｉＮから成る吸上げ防止層６０をスパッタ法
にて形成する。それに先立ち、吸上げ防止層６０と下層
配線層１２との間の接触抵抗の低減のために、下層配線
層１２上にＴｉ層６２を形成することが望ましい。スパ
ッタ法による厚さ１０〜３０ｎｍのＴｉ層６２の形成条
件を、例えば以下のとおりとすることができる。 プロセスガス： Ａｒ＝１００sccm ＤＣパワー ： ４ｋＷ 圧力 ： ０．４Ｐａ 基体温度 ： １５０゜Ｃ
【００８４】引き続き、Ｔｉ層６２の上に、ＴｉＮから
成る吸上げ防止層６０をスパッタ法にて形成する（図７
の（Ａ）参照）。厚さ４０ｎｍの吸上げ防止層６０の形
成条件を、例えば以下のとおりとすることができる。 プロセスガス： Ａｒ／Ｎ2＝３０／７０sccm ＤＣパワー ： ５ｋＷ 圧力 ： ０．４Ｐａ 基体温度 ： １５０゜Ｃ
成る吸上げ防止層６０をスパッタ法にて形成する（図７
の（Ａ）参照）。厚さ４０ｎｍの吸上げ防止層６０の形
成条件を、例えば以下のとおりとすることができる。 プロセスガス： Ａｒ／Ｎ2＝３０／７０sccm ＤＣパワー ： ５ｋＷ 圧力 ： ０．４Ｐａ 基体温度 ： １５０゜Ｃ
【００８５】この吸上げ防止層６０は、下層配線層１２
を構成するアルミニウム系配線材料が後に形成する接続
孔内に吸い上げられることを防止するという機能だけで
なく、下層配線層のパターニング時の露光光の反射を防
止する反射防止膜の機能をも兼ね備えている。従って、
ＴｉＮから成る吸上げ防止層６０の厚さは、これらの機
能を最良に発揮し得る厚さであればよく、２０〜７０ｎ
ｍ程度であることが望ましい。
を構成するアルミニウム系配線材料が後に形成する接続
孔内に吸い上げられることを防止するという機能だけで
なく、下層配線層のパターニング時の露光光の反射を防
止する反射防止膜の機能をも兼ね備えている。従って、
ＴｉＮから成る吸上げ防止層６０の厚さは、これらの機
能を最良に発揮し得る厚さであればよく、２０〜７０ｎ
ｍ程度であることが望ましい。
【００８６】その後、吸上げ防止層６０が表面に形成さ
れた下層配線層１２を所望のパターンにパターニング
し、次いで、下層配線層１２上にＳｉＯ2から成り厚さ
０．５μｍの絶縁層２０を通常のＣＶＤ法にて形成した
後、下層配線層１２上方の絶縁層２０にドライエッチン
グ法にて開口部２２を形成する（図７の（Ｂ）参照）。
開口部の直径を０．７μｍとした。ドライエッチングの
条件を、例えば実施例１の［工程−１００］と同様とす
ることができる。
れた下層配線層１２を所望のパターンにパターニング
し、次いで、下層配線層１２上にＳｉＯ2から成り厚さ
０．５μｍの絶縁層２０を通常のＣＶＤ法にて形成した
後、下層配線層１２上方の絶縁層２０にドライエッチン
グ法にて開口部２２を形成する（図７の（Ｂ）参照）。
開口部の直径を０．７μｍとした。ドライエッチングの
条件を、例えば実施例１の［工程−１００］と同様とす
ることができる。
【００８７】［工程−６２０］次に、スパッタ法にて、
絶縁層２０上にアルミニウム系配線材料から成る上層配
線層３０を形成し、且つ、このアルミニウム系配線材料
を開口部２２に埋め込み、下層配線層１２と上層配線層
３０とを電気的に接続する接続孔３２を形成する。その
ために、先ず、半導体基板を５００゜Ｃ、１分間予備加
熱して、絶縁層２０からＨ2Ｏを主体とするガスを放出
させる。次いで、開口部２２を含む絶縁層２０の全面
に、枚葉式マグネトロンスパッタ装置を用いたスパッタ
法にて、厚さ１００ｎｍのＴｉ層６４を形成する。この
Ｔｉ層６４は、下層配線層１２と接続孔３２の導通を良
好なものとするために形成する。Ｔｉ層６４の形成条件
を、例えば［工程−６１０］のＴｉ層６２の形成条件と
同様とすることができる。
絶縁層２０上にアルミニウム系配線材料から成る上層配
線層３０を形成し、且つ、このアルミニウム系配線材料
を開口部２２に埋め込み、下層配線層１２と上層配線層
３０とを電気的に接続する接続孔３２を形成する。その
ために、先ず、半導体基板を５００゜Ｃ、１分間予備加
熱して、絶縁層２０からＨ2Ｏを主体とするガスを放出
させる。次いで、開口部２２を含む絶縁層２０の全面
に、枚葉式マグネトロンスパッタ装置を用いたスパッタ
法にて、厚さ１００ｎｍのＴｉ層６４を形成する。この
Ｔｉ層６４は、下層配線層１２と接続孔３２の導通を良
好なものとするために形成する。Ｔｉ層６４の形成条件
を、例えば［工程−６１０］のＴｉ層６２の形成条件と
同様とすることができる。
【００８８】その後、Ｔｉ層６４の上にアルミニウム系
配線材料（例えばＡｌ−１％Ｓｉから成る）を堆積させ
る（図７の（Ｃ）参照）。絶縁層２０上のアルミニウム
系配線材料の厚さを６００ｎｍとした。この高温アルミ
ニウムスパッタ法においては、基体１０の温度を４００
゜Ｃ以上アルミニウム系配線材料の融点以下の温度に制
御する。絶縁層２０上に堆積したアルミニウム系配線材
料は流動状態となり、開口部２２内に流入し、開口部２
２はアルミニウム系配線材料で確実に埋め込まれる。
配線材料（例えばＡｌ−１％Ｓｉから成る）を堆積させ
る（図７の（Ｃ）参照）。絶縁層２０上のアルミニウム
系配線材料の厚さを６００ｎｍとした。この高温アルミ
ニウムスパッタ法においては、基体１０の温度を４００
゜Ｃ以上アルミニウム系配線材料の融点以下の温度に制
御する。絶縁層２０上に堆積したアルミニウム系配線材
料は流動状態となり、開口部２２内に流入し、開口部２
２はアルミニウム系配線材料で確実に埋め込まれる。
【００８９】高温アルミニウムスパッタの条件を、例え
ば実施例１の［工程−１２０］と同様とすることができ
る。尚高温アルミニウムスパッタ法の代わりに、実施例
２の［工程−２２０］にて説明したアルミニウムリフロ
ー法によって上層配線層を形成してもよい。
ば実施例１の［工程−１２０］と同様とすることができ
る。尚高温アルミニウムスパッタ法の代わりに、実施例
２の［工程−２２０］にて説明したアルミニウムリフロ
ー法によって上層配線層を形成してもよい。
【００９０】これによって、絶縁層２０上にアルミニウ
ム系配線材料から成る上層配線層３０が形成される。併
せて、アルミニウム系配線材料が開口部２２に埋め込ま
れ、下層配線層１２と上層配線層３０とを電気的に接続
する接続孔３２が形成される。
ム系配線材料から成る上層配線層３０が形成される。併
せて、アルミニウム系配線材料が開口部２２に埋め込ま
れ、下層配線層１２と上層配線層３０とを電気的に接続
する接続孔３２が形成される。
【００９１】［工程−６３０］
次いで、絶縁層２０上の上層配線層３０並びにＴｉ層６
４を選択的に除去して、上層配線３４を完成させる（図
６の（Ａ）参照）。尚、図６の（Ｂ）に半導体基板や下
層配線層を含めた半導体素子の模式的な一部断面図を示
す。図６の（Ｂ）中、参照番号１００は半導体基板、参
照番号１０２は素子分離領域、参照番号１０４はゲート
電極部、参照番号１０６はソース・ドレイン領域であ
る。また、Ｔｉ層６２の図示は省略した。
４を選択的に除去して、上層配線３４を完成させる（図
６の（Ａ）参照）。尚、図６の（Ｂ）に半導体基板や下
層配線層を含めた半導体素子の模式的な一部断面図を示
す。図６の（Ｂ）中、参照番号１００は半導体基板、参
照番号１０２は素子分離領域、参照番号１０４はゲート
電極部、参照番号１０６はソース・ドレイン領域であ
る。また、Ｔｉ層６２の図示は省略した。
【００９２】ＴｉＮから成る吸上げ防止層６０が下層配
線層１２の表面に形成されているので、基体１０を予備
加熱しても、開口部２２の底部の下層配線層１２が隆起
することを防止することができる。また、高温アルミニ
ウムスパッタ時あるいはアルミニウムリフロー時に基体
１０を高温に加熱しても、下層配線層１２が接続孔３２
へと吸い上げられることを防止することができる。
線層１２の表面に形成されているので、基体１０を予備
加熱しても、開口部２２の底部の下層配線層１２が隆起
することを防止することができる。また、高温アルミニ
ウムスパッタ時あるいはアルミニウムリフロー時に基体
１０を高温に加熱しても、下層配線層１２が接続孔３２
へと吸い上げられることを防止することができる。
【００９３】吸上げ防止層６０をＴｉＮ層から構成する
代わりに、スパッタ法にて形成されたＴｉＯＮ層、Ｔｉ
Ｗ層、Ｗ層あるいはＷＮ層から構成することもできる。
この場合の、それぞれの吸上げ防止層の形成条件を以下
に例示する。 ［ＴｉＯＮから成る吸上げ防止層の形成］ プロセスガス： Ａｒ／Ｎ2−６％Ｏ2＝３０／７０sccm ＤＣパワー ： ５ｋＷ 圧力 ： ０．４Ｐａ 基体温度 ： １５０゜Ｃ ［ＴｉＷから成る吸上げ防止層の形成］ プロセスガス： Ａｒ＝１００sccm ＤＣパワー ： ５ｋＷ 圧力 ： ０．４Ｐａ 基体温度 ： １５０゜Ｃ ［Ｗから成る吸上げ防止層の形成］ プロセスガス： Ａｒ＝８０sccm ＤＣパワー ： ３ｋＷ 圧力 ： ０．４Ｐａ 基体温度 ： １５０゜Ｃ ［ＷＮから成る吸上げ防止層の形成］ プロセスガス： Ａｒ＝１００sccm ＤＣパワー ： ５ｋＷ 圧力 ： ０．４Ｐａ 基体温度 ： １５０゜Ｃ ＴｉＯＮ、ＴｉＷ、Ｗ、ＷＮから成る吸上げ防止層の厚
さは３０〜１５０ｎｍ程度であればよい。
代わりに、スパッタ法にて形成されたＴｉＯＮ層、Ｔｉ
Ｗ層、Ｗ層あるいはＷＮ層から構成することもできる。
この場合の、それぞれの吸上げ防止層の形成条件を以下
に例示する。 ［ＴｉＯＮから成る吸上げ防止層の形成］ プロセスガス： Ａｒ／Ｎ2−６％Ｏ2＝３０／７０sccm ＤＣパワー ： ５ｋＷ 圧力 ： ０．４Ｐａ 基体温度 ： １５０゜Ｃ ［ＴｉＷから成る吸上げ防止層の形成］ プロセスガス： Ａｒ＝１００sccm ＤＣパワー ： ５ｋＷ 圧力 ： ０．４Ｐａ 基体温度 ： １５０゜Ｃ ［Ｗから成る吸上げ防止層の形成］ プロセスガス： Ａｒ＝８０sccm ＤＣパワー ： ３ｋＷ 圧力 ： ０．４Ｐａ 基体温度 ： １５０゜Ｃ ［ＷＮから成る吸上げ防止層の形成］ プロセスガス： Ａｒ＝１００sccm ＤＣパワー ： ５ｋＷ 圧力 ： ０．４Ｐａ 基体温度 ： １５０゜Ｃ ＴｉＯＮ、ＴｉＷ、Ｗ、ＷＮから成る吸上げ防止層の厚
さは３０〜１５０ｎｍ程度であればよい。
【００９４】あるいは又、吸上げ防止層６０を形成した
後、絶縁層２０を形成する前に、吸上げ防止層６０の上
に、更に、図８に示すように、スパッタ法にて順に厚さ
１０ｎｍのＴｉ層６６、厚さ３０ｎｍのＴｉＯＮ層６８
を形成してもよい。このＴｉ層６６を形成することによ
って、下層配線層１２と接続孔３２との間の接触抵抗を
一層低減させることができる。また、ＴｉＯＮ層６８を
形成することによって、下層配線層のパターニング時の
反射防止の効果を一層高めることができる。Ｔｉ層６
６、ＴｉＯＮ層６８の形成条件は、今まで述べた実施例
におけるＴｉ層、ＴｉＯＮ層の形成条件と同様とするこ
とができる。
後、絶縁層２０を形成する前に、吸上げ防止層６０の上
に、更に、図８に示すように、スパッタ法にて順に厚さ
１０ｎｍのＴｉ層６６、厚さ３０ｎｍのＴｉＯＮ層６８
を形成してもよい。このＴｉ層６６を形成することによ
って、下層配線層１２と接続孔３２との間の接触抵抗を
一層低減させることができる。また、ＴｉＯＮ層６８を
形成することによって、下層配線層のパターニング時の
反射防止の効果を一層高めることができる。Ｔｉ層６
６、ＴｉＯＮ層６８の形成条件は、今まで述べた実施例
におけるＴｉ層、ＴｉＯＮ層の形成条件と同様とするこ
とができる。
【００９５】実施例６において、吸上げ防止層６０を形
成した後、吸上げ防止層６０にアニール処理を施すこと
が、吸上げ防止層の吸い上げ防止効果を高めるために好
ましい。アニール処理は、ファーネス・アニール法やＲ
ＴＡ法等によって行うことができる。例えば以下の条件
のファーネス・アニール法によってアニール処理を施す
ことができる。 加熱温度 ： ５００〜６００゜Ｃ 加熱時間 ： ３０〜６０分 プロセスガス ： Ｎ2／Ｏ2＝８／２リットル あるいは、例えば以下の条件のＲＴＡ法によってアニー
ル処理を施すことができる。 加熱温度 ： ５００〜６００゜Ｃ 加熱時間 ： １〜数分 プロセスガス ： Ｎ2＝５リットル 尚、加熱温度の上限は下層配線層を構成するアルミニウ
ム系配線材料が溶融しないような温度とする。
成した後、吸上げ防止層６０にアニール処理を施すこと
が、吸上げ防止層の吸い上げ防止効果を高めるために好
ましい。アニール処理は、ファーネス・アニール法やＲ
ＴＡ法等によって行うことができる。例えば以下の条件
のファーネス・アニール法によってアニール処理を施す
ことができる。 加熱温度 ： ５００〜６００゜Ｃ 加熱時間 ： ３０〜６０分 プロセスガス ： Ｎ2／Ｏ2＝８／２リットル あるいは、例えば以下の条件のＲＴＡ法によってアニー
ル処理を施すことができる。 加熱温度 ： ５００〜６００゜Ｃ 加熱時間 ： １〜数分 プロセスガス ： Ｎ2＝５リットル 尚、加熱温度の上限は下層配線層を構成するアルミニウ
ム系配線材料が溶融しないような温度とする。
【００９６】アニール処理を施すことによって、吸上げ
防止層６０の結晶配向性が向上し、吸上げ防止層６０の
吸い上げ防止効果を高めることができる。また、酸素が
吸上げ防止層６０の結晶粒界に入り込むことによって、
吸上げ防止層６０の吸い上げ防止効果を高めることがで
きる。
防止層６０の結晶配向性が向上し、吸上げ防止層６０の
吸い上げ防止効果を高めることができる。また、酸素が
吸上げ防止層６０の結晶粒界に入り込むことによって、
吸上げ防止層６０の吸い上げ防止効果を高めることがで
きる。
【００９７】このようなアニール処理を施した後、その
上に例えば絶縁層２０の形成を行う。
上に例えば絶縁層２０の形成を行う。
【００９８】ランプ加熱法によるＲＴＡ処理を行う場
合、各種スパッタリング用チャンバ及びＲＴＡ処理用チ
ャンバを備えたマルチチャンバタイプの装置（クラスタ
ーツール）を用いることが好ましい。このような装置を
用いることによって、下層配線層１２及び吸上げ防止層
４０，６０等の形成の後、真空中で連続的にＲＴＡ処理
を行うことができ、Ｔｉ層等や吸上げ防止層４０，６０
が大気に暴露されず、酸化されることを防止し得る。マ
ルチチャンバタイプの装置の模式図を図９に示す。
合、各種スパッタリング用チャンバ及びＲＴＡ処理用チ
ャンバを備えたマルチチャンバタイプの装置（クラスタ
ーツール）を用いることが好ましい。このような装置を
用いることによって、下層配線層１２及び吸上げ防止層
４０，６０等の形成の後、真空中で連続的にＲＴＡ処理
を行うことができ、Ｔｉ層等や吸上げ防止層４０，６０
が大気に暴露されず、酸化されることを防止し得る。マ
ルチチャンバタイプの装置の模式図を図９に示す。
【００９９】以上、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２０あるいは下層絶縁
層は、ＳｉＯ2以外にも、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、
ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、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
系配線材料としては、Ａｌ−１％Ｓｉ以外にも、純Ａ
ｌ、あるいはＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｇ
ｅ等のＡｌ合金を挙げることができる。
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２０あるいは下層絶縁
層は、ＳｉＯ2以外にも、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、
ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、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
系配線材料としては、Ａｌ−１％Ｓｉ以外にも、純Ａ
ｌ、あるいはＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｇ
ｅ等のＡｌ合金を挙げることができる。
【０１００】スパッタ法による各種の層の形成は、マグ
ネトロンスパッタリング装置だけでなく、ＤＣスパッタ
リング装置、ＲＦスパッタリング装置、ＥＣＲスパッタ
リング装置、また基板バイアスを印加するバイアススパ
ッタリング装置等各種のスパッタリング装置にて行うこ
とができる。
ネトロンスパッタリング装置だけでなく、ＤＣスパッタ
リング装置、ＲＦスパッタリング装置、ＥＣＲスパッタ
リング装置、また基板バイアスを印加するバイアススパ
ッタリング装置等各種のスパッタリング装置にて行うこ
とができる。
【０１０１】本発明の第１の態様及び第２の態様に係る
多層配線及びその形成方法を組み合わせることもでき
る。即ち、下層配線層１２の表面に吸上げ防止層６０を
形成し、合わせて、開口部の底部にも吸上げ防止層４０
を形成してもよい。
多層配線及びその形成方法を組み合わせることもでき
る。即ち、下層配線層１２の表面に吸上げ防止層６０を
形成し、合わせて、開口部の底部にも吸上げ防止層４０
を形成してもよい。
【０１０２】
【発明の効果】本発明においては、接続孔の底部あるい
は下層配線層の表面に、下層配線層を構成するアルミニ
ウム系配線材料が接続孔内に吸い上げられることを防止
する吸上げ防止層が形成される。これによって、予備加
熱の際、あるいは高温アルミニウムスパッタやアルミニ
ウムリフローの際に、下層配線層の隆起あるいは下層配
線層を構成するアルミニウム系配線材料の接続孔への吸
い上げを防止することができ、多層配線の信頼性を向上
させることができる。
は下層配線層の表面に、下層配線層を構成するアルミニ
ウム系配線材料が接続孔内に吸い上げられることを防止
する吸上げ防止層が形成される。これによって、予備加
熱の際、あるいは高温アルミニウムスパッタやアルミニ
ウムリフローの際に、下層配線層の隆起あるいは下層配
線層を構成するアルミニウム系配線材料の接続孔への吸
い上げを防止することができ、多層配線の信頼性を向上
させることができる。
【０１０３】本発明の第２の態様に係る半導体装置にお
ける多層配線及びその形成方法においては、下層配線層
の表面に吸上げ防止層が形成されているので、接続孔が
微細化、高アスペクト化した場合でも、吸上げ防止の効
果が低下しない。また、上層配線層を形成する際の下地
層としてＴｉ層を形成するだけでよく、開口部への配線
材料の埋め込み特性を改善することができる。
ける多層配線及びその形成方法においては、下層配線層
の表面に吸上げ防止層が形成されているので、接続孔が
微細化、高アスペクト化した場合でも、吸上げ防止の効
果が低下しない。また、上層配線層を形成する際の下地
層としてＴｉ層を形成するだけでよく、開口部への配線
材料の埋め込み特性を改善することができる。
【図１】実施例１の多層配線を示す半導体素子の模式的
な一部断面図である。
な一部断面図である。
【図２】実施例１の多層配線の形成方法を説明するため
の各工程における半導体素子の模式的な一部断面図であ
る。
の各工程における半導体素子の模式的な一部断面図であ
る。
【図３】実施例２の多層配線の形成方法を説明するため
の一部の工程における半導体素子の模式的な一部断面図
である。
の一部の工程における半導体素子の模式的な一部断面図
である。
【図４】実施例４の多層配線の形成方法を説明するため
の一部の工程における半導体素子の模式的な一部断面図
である。
の一部の工程における半導体素子の模式的な一部断面図
である。
【図５】コリメータスパッタ装置及びコリメータの模式
図である。
図である。
【図６】実施例６の多層配線を示す半導体素子の模式的
な一部断面図である。
な一部断面図である。
【図７】実施例６の多層配線の形成方法を説明するため
の各工程における半導体素子の模式的な一部断面図であ
る。
の各工程における半導体素子の模式的な一部断面図であ
る。
【図８】実施例６の変形を示す下層配線層の模式的な一
部断面図である。
部断面図である。
【図９】本発明の実施に適したマルチチャンバタイプの
装置の模式図である。
装置の模式図である。
【図１０】従来の高温アルミニウムスパッタ法を説明す
るための半導体素子の模式的な一部断面図である。
るための半導体素子の模式的な一部断面図である。
【図１１】従来の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ける問題点を説明するため
の半導体素子の模式的な一部断面図である。
アルミニウムリフロー法における問題点を説明するため
の半導体素子の模式的な一部断面図である。
１０ 基体
１２ 下層配線層
２０ 絶縁層
２２ 開口部
２４ 下地層
２６ Ａｌ系合金層
３０ 上層配線層
３２ 接続孔
３４ 上層配線
４０，６０ 吸上げ防止層
４２ 第１のＴｉ層
４４ 第２のＴｉ層
４６ アルミニウム系配線材料層
５０，６２，６４，６６ Ｔｉ層
５２，６８ ＴｉＮ層
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０１Ｌ 21/90 Ｂ
(72)発明者 監物 秀憲
東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ
ニー株式会社内
(72)発明者 平山 照峰
東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ
ニー株式会社内
(56)参考文献 特開 平１−91438（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−220751（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−332152（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−68926（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−55226（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 23/12
H01L 21/3205
H01L 21/324
H01L 21/768
H01L 21/203
Claims (4)
- 【請求項１】 （イ）基体にアルミニウム系配線材料から
成る下層配線層を形成する工程と、 （ロ）該下層配線層上に絶縁層を形成した後、下層配線
層上方の該絶縁層に開口部を形成する工程と、 （ハ）該絶縁層上にアルミニウム系配線材料から成る上
層配線層を形成し、且つ、該アルミニウム系配線材料を
開口部に埋め込み、下層配線層と上層配線層とを電気的
に接続する接続孔を形成する工程、 から成る半導体装置における多層配線層の形成方法であ
って、 前記工程（イ）の下層配線層を形成した後に、該下層配
線層の表面に、下層配線層を構成するアルミニウム系配
線材料が接続孔内に吸い上げられることを防止する吸上
げ防止層を形成する工程、及び、該吸上げ防止層にアニ
ール処理を施す工程を含むことを特徴とする半導体装置
における多層配線層の形成方法。 - 【請求項２】 吸上げ防止層の形成及び該吸上げ防止層の
アニール処理を真空中で連続的に行うことを特徴とする
請求項１に記載の半導体装置における多層配線の形成方
法。 - 【請求項３】 前記吸上げ防止層の形成工程は、スパッタ
法によるＴｉＮ層、ＴｉＯＮ層、ＴｉＷ層、Ｗ層又はＷ
Ｎ層の形成工程から成ることを特徴とする請求項１に記
載の半導体装置における多層配線層の形成方法。 - 【請求項４】 前記吸上げ防止層の形成の前に、スパッタ
法によって下層配線層の表面にＴｉ層を形成することを
特徴とする請求項３に記載の半導体装置における多層配
線の形成方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17370193A JP3401843B2 (ja) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | 半導体装置における多層配線の形成方法 |
| US08/797,925 US5719446A (en) | 1993-06-21 | 1997-02-12 | Multilayer interconnect structure for semiconductor device and method of manufacturing same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17370193A JP3401843B2 (ja) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | 半導体装置における多層配線の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0778905A JPH0778905A (ja) | 1995-03-20 |
| JP3401843B2 true JP3401843B2 (ja) | 2003-04-28 |
Family
ID=15965526
Family Applications (1)
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