JPH02246214A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［概要］ 半導体装置の電極の製造方法に関し、 半導体装置の電極のバリア層として形成するＴｉＮ層に
充分なバリア性を確保しながら歩留りを向上させ、かつ
製造時の工数を低減するすることを目的とし、 電極を形成するためのコンタクトホールを形成した基板
にＴｉ層を減圧状態でスパッタリングにより形成し、次
いで基板を減圧状態を保持したままＮ２雰囲気中で加熱
することにより該Ｔｉ層上にＴｉＮ層を形成し、次いで
該ＴｉＮ層上にアルミ層を形成した後、前記Ｔｉ層、Ｔ
ｉＮ層及びアルミ層を所定のパターンにエツチングする
ように構成する。

［産業上の利用分野］ この発明は半導体装置の電極の製造方法に関するもので
ある。

半導体装置の電極は基板上に形成された素子に対しＴｉ
で形成されるコンタクト朦及びＴｉＮで形成されるバリ
ア層を介してアルミの配線層が接続されている。このコ
ンタクト層は通常スパッタリングにより形成され、バリ
ア層はスパッタリングあるいは窒素雰囲気中における加
熱処理で形成されている。

［従来の技術］ 従来の電極の製造工程を第３図に従って説明すると、同
図（ａ＞に示すように素子１が形成された基板２上に５
ｉ０２膜による絶縁層３を形成し、その絶縁膜３の素子
１形成位置にコンタクトホール４を形成する０次いで、
絶縁層３上及びコンタクトホール４内にコンタクト層と
してＴｉ層５をスパッタリングにより形成し、同図（ｂ
）に示すようにその上にバリア層としてＴｉＮ層６をス
パッタリングにより形成する。そして、第３図（Ｃ）に
示すようにＴｉＮ層６上に配線層としてアルミ層７を形
成した後、そのアルミ層７、ＴｉＮ層６及びＴｉ層５を
同時にパターニングすることにより多数のコンタクトホ
ール４を接続する配線パターンが形成される。

また、従来の電極の他の製造工程を第２図に従って説明
すると、第２図（ａ）に示すようにまず前記製造工程と
同様に素子１が形成された基板２上に５ｉ０２膜による
絶縁層３を形成し、その絶縁層３の素子１形成位置にコ
ンタクトホール４を形成し、絶縁層３上及びコンタクト
ホール４内にコンタクト層としてＴｉ層５をスパッタリ
ングにより形成する。そして、この基板２をＮ２雰囲気
中で６００〜９００℃で加熱してＴｉＮ層８を形成する
。そして、その後は前記製造工程と同一の過程により所
定の配線パターンを形成する。

［発明が解決しようとする課！！ｉ］ ところが、上記第３図の製造工程による電極構造ではＴ
ｉＮ層６を所望の組成に制御することが困誼であるとと
もに、コンタクトホール４の底隅部での膜厚が薄くなっ
て充分なバリア性を確保できないことがある。また、ス
パッタリングの際にチャンバー内壁に付着するＴｉＮが
剥がれ落ちて基板２に付着するパーティクルとなり、こ
のパーティクルがこの基板２から製造される半導体装置
の歩留りを低下させる原因となる。

一方、上記第２図の製造工程によるｔ極楕遺では、高熱
で加熱されて形成されたＴｉＮ層８はバリア性に優れて
いるが、その高熱処理により基板２に変型が生じたり、
あるいは素子１の特性が低下する等の問題点がある。ま
た、Ｔｉ層５のスパッタリングの後に加熱処理を行な、
う必要があるので、スパッタリング装置から加熱炉に移
送するための工数が増加するという問題点もある。

この発明の目的は、半導体装置のｔｉのバリア層として
形成するＴｉＮ層に充分なバリア性を確保しながら歩留
りを向上させ、かつ製造時の工数を低減することができ
る半導体装置の製造方法を提供するにある。

［課順を解決するための手段］ 上記目的は、電極を形成するためのコンタクトホールを
形成した基板にＴｉ層を減圧状態でスパッタリングによ
り形成し、次いで基板を減圧状態を保持したままＮ２雰
囲気中で加熱する・ことにより該Ｔｉ層上にＴｉＮ層を
形成し、次いで該ＴｉＮ層上にアルミ層を形成した後、
前記Ｔｉ層、ＴｉＮ層及びアルミ層を所定のパターンに
エツチングする半導体装置の製造方法により達成される
。

［作用］ 第一のチャンバーでＴｉ層がスパッタリングにより形成
された後、基板は大気中に取出すことなく第二のチャン
バーに移送されて加熱されるため、低温及び低圧状態で
もＴｉＮ層が形成される。このため、基板の変型や素子
の特性劣化が防止され、ＴｉＮのスパッタリングに起因
するパーティクルの発生が防止される。

［実施例］ 以下、この発明を具体化した一実施例を第１図及び第２
図に従って説明する。

この実施例の！極製造方法では第１図に示す電極製造装
置９で電極を形成する。すなわち、その電極製造装置９
は第一、第二及び第三のチャンバー１０．１１．１２か
ら構成され、各チャンバー１０．１１．１２間には扉１
３．１４が配設されている。第一のチャンバー１０には
真空ポンプ１５がストップ弁１６及び流量調節弁１７を
介して接続され、吸入孔１８には外部がらＡｒガスが供
給される。また、同第−のチャンバー１０内には電極１
９に支持されなＴｉターゲット２ｏとヒータ２１が配設
されている。

第二のチャンパート１には第一のチャンバー１０と同じ
く真空ポンプ１５がストップ弁１６及び流量調節弁１７
を介して接続され、吸入孔１８には外部から若干の０２
を含むＮ２ガスが供給される。また、同第−のチャンバ
ー１０内には加熱ランプ２２とヒータ２１が配設されて
いる。

第三のチャンバー１２には同じく真空ポンプ１５がスト
ップ弁１６及び流量調節弁１７を介して接続され、吸入
孔１８には外部からＡ「ガスが供給される。また、同第
−のチャンバー１０内には電極１９に支持されたＡＪｌ
ターゲット２３とヒータ２１が配設されている。

このように構成された電極製造装置９で電極を製造する
には、第２図（ａ＞に示すように、まず基板２上に素子
１を形成し、その素子１上において絶縁層３にコンタク
トホール４を形成した後、その基板２のコンタクトホー
ル４上に電極製造装置９で電極を形成する。その製造過
程を説明すると、コンタクトホール４が形成された前記
基板２をまず第一のチャンバー１０内に移送する。そし
て、第一のチャンバー１０内に移送された基板２は減圧
されたＡ「雰囲気中においてヒータ２１で加熱されなが
ら第２図（ａ）に示すＴｉ層５がスパッタリングにより
形成される。

次いで、基板２を第二のチャンバー１１に移送し、減圧
状態を保持したまま、若干の０２を含むＮ２中で加熱処
理して第２図（ｂ）に示す７１８層８を形成する。その
加熱条件は、１〜１０１ｔＯｒｒの雰囲気圧力において
１００〜６００℃の温度で６０〜３００秒間加熱する。

次いで、基板２を第三のチャンバー１２に移送し、減圧
状態のＡ「雰囲気中においてヒータ２１で加熱しながら
アルミ層をスパッタリングにより形成した後、基板２を
電極製造装置９から排出する。そして、この後そのアル
ミ層、前記ＴｉＮ層８及びＴｉ層５を同時にバターニン
グすることにより多数のコンタクトホール４を接続する
配線パターンが形成される。

さて、上記のような電極製造装置９による電極製造過程
では第一のチャンバー１０でＴｉ層５をスパッタリング
した後に第二のチャンバー１１で連続して加熱処理をし
て７１８層８を形成している。すなわち、スパッタリン
グ直後のＴｉ層５の表層は活性状態にあるため、第二の
チャンツク−１１に移送された基板２のＴｉ層５は比較
的低温かつ低圧状態でも雰囲気中のＮ２をを取込んで７
１８層８となる。そして、雰囲気中のＮ２には若干の０
２が混入されているので、７１８層８の組成が向上する
。

従って、上記製造過程では基板２上にＴｉ層５をスパッ
タリングした後、加熱処理により７１８層８が形成され
るので、チャンバー内壁にＴｉＮが付着することはなく
なり、この結果歩留りが向上する。そして、７１８層８
は低温による加熱処理で形成することができるので、基
板２の変型あるいは素子１の特性劣化が生じることもな
！Ｔ１゜また、Ｔｉ層５．７１８層８及びアルミ層の形
成を同一の電極製造装置９で形成することができるので
、工数を削減することもできる。

［発明の効果］ 以上詳述したように、この発明は半導体装置のｔ′ｌｆ
１のバリア層として形成するＴｉＮ層に充分なバリア性
を確保しながら歩留りを向上させ−かつ製造時の工数を
低減することができる半導体装置の製造方法を提供する
ことができる優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を具体化する電極製造装置の概略図、
第２図は電極製造過程を示す断面図、第３図は従来の電
極製造過程を示す断面図である。 図中、２は基板、４はコンタクトホール、５はＴｉ層、
８はＴｉＮ層である。 第２図 電極の１遁過裡を示す断面図 （ａ） 第 図 １！図面無し くｂ） （ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、電極を形成するためのコンタクトホールを形成した
   基板にＴｉ層を減圧状態でスパッタリングにより形成し
   、次いで基板を減圧状態を保持したままＮ＿２雰囲気中
   で加熱することにより該Ｔｉ層上にＴｉＮ層を形成し、
   次いで該ＴｉＮ層上にアルミ層を形成した後、前記Ｔｉ
   層、ＴｉＮ層及びアルミ層を所定のパターンにエッチン
   グすることを特徴とする半導体装置の製造方法。