JPH03132022A - Method and apparatus for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体装置の製造方法およびその装置に係り、
特にチタン・タングステン合金バリア膜を用いて耐エレ
クトロマイグレーション性等に優れた高信頼のアルミニ
ウム合金膜／チタン・タングステン合金膜積層配線を形
成するのに好適な方法および装置に関する。The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device and an apparatus thereof,
In particular, the present invention relates to a method and apparatus suitable for forming highly reliable aluminum alloy film/titanium-tungsten alloy film laminated wiring with excellent electromigration resistance using a titanium-tungsten alloy barrier film.
【従来の技術ｌ
ＬＳＩの高集積化に伴い、信頼性確保のためにコンタク
トホール部にバリア層を適用することが不可欠となりつ
つある。アルミニウム合金配線層とシリコン基板との間
に挿入されるバリア層は、配線形成後に施される熱処理
中等に生じるアルミニウム合金配線層とシリコン基板と
の相互作用を抑制もしくは防止する働きを有する。アル
ミニウム合金膜中に含まれるシリコンの析出を防止する
だけであれば、モリブデンシリサイド等の金属シリサイ
ド膜も有効であるが、コンタクト径がｌμＩ１１以下と
なるとアルミニウムとシリコンとの反応を完全に防止す
るバリア層が必要となる。このようなバリア層としては
窒化チタン、チタン・タングステン合金が有望視されて
いる。
かかるバリア層のチタン・タングステン合金については
、例えば、シン・ソリッド・フィルムダ、９６巻、３２
７頁から３４５頁（１９８２）［Ｔｈ１ｎ ５ｏｌｉｄ
Ｆｉｌｍｓ、 ９６． ｐｐ、 ３２７−３４５（１
９８２）］に詳述されている。またＡ１合金配線層とバ
リア層との界面の性質がバリア性に与える影響に関して
は、ジャーナル・オブ・バキューム・サイエンス・アン
ド・テクノロジー、Ａ７ （３）巻、８７５頁から８８
０頁（１９８９年） ［Ｊ、 Ｖａｃ、Ｓｃｉ、 Ｔｅ
ｃｈｏｎｏｌ。
Ａ７（３）、Ｐρ、 ８７５−８８０（１９８９）］に
述べられている。
【発明が解決しようとする課題】
バリア層の適用によりアルミニウムとシリコンとの反応
に起因するコンタクトホール周辺の信頼性確保の問題は
解決されたが、発明者らがチタン・タングステン合金バ
リア膜の上に形成したアルミニウム合金膜のエレクトロ
マイグレーション加速試験を行なったところ、チタン・
タングステン合金バリア膜上に形成したアルミニウム合
金配線の寿命はバリア膜を用いない場合よりも短いとい
う新たな問題点を発見した。
バリア性に関する上記引用文献等においても窒化チタン
バリア膜上に形成したアルミニウム合金配線のエレクト
ロマイグレーション寿命については全く触れられていな
い。バリア性の向上に併せて上層のアルミニウム合金配
線の耐エレクトロマイグレーション性についても同時に
考慮する必要があることが発明者等の検討によってはじ
めて明らかとなった。
本発明の目的は、チタン・タングステンバリア膜を用い
て耐エレクトロマイグレーション性等に優れた高信頼の
アルミニウム合金膜／チタン・タングステン合金膜積層
配線を形成するのに好適な方法および装置を提供するこ
とにある。[Prior Art 1] With the increasing integration of LSIs, it has become essential to apply a barrier layer to the contact hole portion in order to ensure reliability. The barrier layer inserted between the aluminum alloy wiring layer and the silicon substrate has the function of suppressing or preventing interaction between the aluminum alloy wiring layer and the silicon substrate that occurs during heat treatment or the like performed after wiring formation. A metal silicide film such as molybdenum silicide is effective if it only prevents the precipitation of silicon contained in the aluminum alloy film, but when the contact diameter is less than lμI11, a barrier completely prevents the reaction between aluminum and silicon. layers are required. Titanium nitride and titanium-tungsten alloys are considered promising materials for such barrier layers. Regarding the titanium-tungsten alloy of such a barrier layer, see, for example, Thin Solid Filmda, Vol. 96, 32.
pp. 7 to 345 (1982) [Th1n 5olid
Films, 96. pp, 327-345(1
982)]. Regarding the influence of the properties of the interface between the A1 alloy wiring layer and the barrier layer on the barrier properties, see Journal of Vacuum Science and Technology, Vol. A7 (3), pp. 875-88.
0 pages (1989) [J, Vac, Sci, Te
chonol. A7(3), Pρ, 875-880 (1989)]. [Problems to be Solved by the Invention] The problem of ensuring reliability around contact holes caused by the reaction between aluminum and silicon has been solved by applying a barrier layer, but the inventors have When we conducted accelerated electromigration tests on aluminum alloy films formed on titanium and
A new problem was discovered in that the lifespan of aluminum alloy wiring formed on a tungsten alloy barrier film is shorter than when no barrier film is used. Even in the above-mentioned cited documents regarding barrier properties, there is no mention of the electromigration life of aluminum alloy wiring formed on a titanium nitride barrier film. It became clear for the first time through studies by the inventors that in addition to improving the barrier properties, it is also necessary to consider the electromigration resistance of the upper layer aluminum alloy wiring at the same time. An object of the present invention is to provide a method and apparatus suitable for forming highly reliable aluminum alloy film/titanium/tungsten alloy film laminated wiring with excellent electromigration resistance using a titanium/tungsten barrier film. It is in.
上記目的は、試料上にチタン・タングステン合金を主成
分とする薄膜を形成した後に、該薄膜を大気に晒すこと
なく該薄膜を所望のプラズマに晒す等の方法によって表
面近傍を窒化することによって達成される。
（作用１
スパッタ法や化学気相成長法等によって形成したチタン
・タングステン合金を主成分とする膜中のチタン原子、
タングステン原子の多くは強い結合を有していないと考
えられる。すなわち、チタン・タングステン合金を主成
分とする膜には結合力の弱いチタン原子、タングステン
原子が相当量含まれていることが推定される。
上記の原子のうち膜表面近傍のチタン原子は大気中にお
いて室温で容易に酸化され、ＴｉＯ□等のチタン酸化物
となる。また、膜表面近傍のタングステン原子も大気中
において室温で容易に酸化され、ｌ１１２０１等のタン
グステン酸化物となる。従って人気中に取り出されたチ
タン・タングステン合金を主成分とする膜の表面もしく
は表面近傍には相当量のチタン酸化物とタングステン酸
化物とが存在すると考えられる。かかる膜上にアルミニ
ウムもしくはＡｌ−Ｓｉ、 Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｃｕ−
３ｉ等のアルミニウム合金膜を重ねて形成し、熱処理等
を施すとアルミニウムの還元作用により酸化物の少なく
とも一部は還元されて、チタン原子やタングステン原子
が開放される。
アルミニウムもしくはアルミニウム合金膜と窒化チタン
を主成分とする膜との界面には上記酸化還元反応の結果
として、ＡＩ□０３等のアルミニウム酸化物が形成され
るが、アルミニウム酸化物の形成については、ジャーナ
ル・オブ・バキューム・サイエンス・アンド・テクノロ
ジー、Ａ７ （３）巻、８７５頁から８８０頁（１９８
９年） ［Ｊ、 Ｖａｃ、 Ｓｃｉ、 Ｔｅｃｈｏｎｏ
ｌ、、Ａ７（３）、ｐｐ、 ８７５−８８０（１９８９
）〕に記載がある。界面の酸化物の存在によってバリア
性が向上すると記載されている。これは、アルミニウム
酸化物の形成によって還元されるチタン酸化物中のチタ
ン原子もしくはタングステン酸化物中のタングステン原
子のみがアルミニウムもしくはアルミニウム合金膜中に
拡散するためであり、その総量はアルミニウム酸化物が
ない場合と比較してはるかに少ないためである。アルミ
ニウム酸化物はチタン原子、タングステン原子の拡散の
バリアとなる。
ところが、還元されて膜中に拡散した微量のチタン原子
、タングステン原子はアルミニウムを主成分とする配線
の耐エレクトロマイグレーション性を劣化させる。高い
バリア性を得ると共に、耐エレクトロマイグレーション
性の劣化を防止するためにはチタン原子、タングステン
原子の拡散を完全に防止する必要があることが発明者等
の検討によって明らかとなった。
チタン・タングステン合金を主成分とする膜を、大気に
晒すことなく、例えば窒素プラズマに晒した場合、上記
の孤立したチタン原子、タングステン原子が窒化される
ため、後に上層にアルミニウムを主成分とする膜を重ね
て熱処理を加えても、チタン原子、タングステン原子の
拡散は起こらない。
一旦大気中に取り出したチタン・タングステン合金を主
成分とする膜に窒素プラズマ処理を施した場合は、窒化
のためには上記のチタン酸化物、タングステン酸化物の
結合を切断する必要があるが、通常のプラズマではこの
能力が不足し、従ってアルミニウムを主成分とする膜形
成後の熱処理中に生じるチタン原子、タングステン原子
の拡散を完全に抑制することはできない。
チタン原子、タングステン原子の拡散を上記の方法によ
って防止すると当然のことながらバリア性も向上し、界
面にアルミニウムの酸化物が存在しなくても十分なバリ
ア性が得られる。これは、上述の引用文献中で述べられ
ているアルミニウムの酸化物が、実はチタン原子、タン
グステン原子の拡散を防止する効果を有しており、結果
的にバリア性を向上させていたためと考えられる。すな
わち、窒化チタンを主成分とする膜から開放されてアル
ミニウム中に拡散するチタン原子が存在しない場合には
、アルミニウムもしくはアルミニウム合金膜とチタン・
タングステン合金を主成分とする膜との界面にバリア性
を向上させるためのアルミニウムの酸化物は不要である
。
−旦大気中に取り出したチタン・タングステンを主成分
とする膜の場合には表面近傍の酸化物を含む層をエツチ
ング除去し、しかる後、膜を大気に晒すことなく上記と
同様の例えばアンモニアプラズマに晒す等の処理を行な
う必要がある。The above objective is achieved by forming a thin film mainly composed of titanium-tungsten alloy on a sample and then nitriding the vicinity of the surface by exposing the thin film to a desired plasma without exposing the thin film to the atmosphere. be done. (Effect 1 Titanium atoms in a film whose main component is a titanium-tungsten alloy formed by sputtering or chemical vapor deposition,
It is believed that many of the tungsten atoms do not have strong bonds. That is, it is presumed that a film mainly composed of titanium-tungsten alloy contains a considerable amount of titanium atoms and tungsten atoms, which have weak bonding strength. Among the above atoms, titanium atoms near the film surface are easily oxidized in the atmosphere at room temperature to become titanium oxides such as TiO□. Furthermore, tungsten atoms near the film surface are easily oxidized in the atmosphere at room temperature, forming tungsten oxides such as l11201. Therefore, it is thought that a considerable amount of titanium oxide and tungsten oxide are present on or near the surface of a film whose main component is a titanium-tungsten alloy that has been taken out recently. Aluminum or Al-Si, Al-Cu, Al-Cu-
When aluminum alloy films such as 3i are stacked and subjected to heat treatment, at least a portion of the oxide is reduced by the reducing action of aluminum, and titanium atoms and tungsten atoms are released. As a result of the above-mentioned redox reaction, aluminum oxides such as AI□03 are formed at the interface between aluminum or aluminum alloy films and films mainly composed of titanium nitride.・Of Vacuum Science and Technology, Volume A7 (3), pp. 875-880 (198
9th year) [J, Vac, Sci, Techono
l,, A7(3), pp. 875-880 (1989
)]. It is stated that the presence of an oxide at the interface improves barrier properties. This is because only the titanium atoms in titanium oxide or tungsten atoms in tungsten oxide that are reduced by the formation of aluminum oxide diffuse into the aluminum or aluminum alloy film, and the total amount is This is because it is much less compared to the case. Aluminum oxide acts as a barrier to the diffusion of titanium atoms and tungsten atoms. However, trace amounts of titanium atoms and tungsten atoms that have been reduced and diffused into the film deteriorate the electromigration resistance of wiring whose main component is aluminum. Studies by the inventors have revealed that in order to obtain high barrier properties and prevent deterioration of electromigration resistance, it is necessary to completely prevent the diffusion of titanium atoms and tungsten atoms. When a film containing titanium-tungsten alloy as its main component is exposed to, for example, nitrogen plasma without being exposed to the atmosphere, the isolated titanium and tungsten atoms mentioned above are nitrided, so that the upper layer is later formed mainly of aluminum. Even if the films are stacked and heat treated, titanium and tungsten atoms do not diffuse. When nitrogen plasma treatment is performed on a film whose main component is a titanium-tungsten alloy that has been taken out into the atmosphere, it is necessary to break the bond between the titanium oxide and tungsten oxide in order to nitridize it. Ordinary plasma lacks this ability, and therefore cannot completely suppress the diffusion of titanium atoms and tungsten atoms that occur during heat treatment after forming a film mainly composed of aluminum. Naturally, when the diffusion of titanium atoms and tungsten atoms is prevented by the above method, the barrier properties are improved, and sufficient barrier properties can be obtained even without the presence of aluminum oxide at the interface. This is thought to be because the aluminum oxide mentioned in the cited document above actually has the effect of preventing the diffusion of titanium and tungsten atoms, resulting in improved barrier properties. . In other words, if there are no titanium atoms released from a film mainly composed of titanium nitride and diffused into aluminum, the aluminum or aluminum alloy film and the titanium
There is no need for aluminum oxide to improve barrier properties at the interface with the film mainly composed of tungsten alloy. - In the case of a film mainly composed of titanium or tungsten, which is taken out into the atmosphere, the layer containing oxides near the surface is removed by etching, and then the film is etched using e.g. ammonia plasma similar to the above without exposing the film to the atmosphere. It is necessary to perform treatment such as exposing it to
実施例１を第１図乃至第４図をいて説明する。
本実施例は本発明をアルミニウム／チタン・タングステ
ン積層配線を有する半導体装置の配線形成に適用した例
である。
第１図は本発明の半導体装置およびその製造方法を説明
するための図である。第１図（ａ）は表面に形成された
厚さ０．１μｍの酸化膜１０上にチタン・タングステン
膜１１が形成されたシリコン基板１２を示す。チタン・
タングステン膜１１は第３図（、）に示した装置を用い
て、スパッタ法により厚さ０．１μｍ形成した。
シリコン基板１２を第３図（ａ）の装置の基板装着室２
０に設けられた転送系に設置した後、基板装着室２０を
３ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒまで排気した。次に予め３
Ｘ １０−７Ｔｏｒｒに排気しである膜形成室２１に遮
断バルブ２２を開いて転送した。遮断バルブ２２を閉め
て膜形成室２１にアルゴンを導入しつつチタン・タング
ステンターゲット２３に高周波型′ｇ２４から高周波電
力を印加して膜形成を行った。シリコン基板１２上に第
１図（ａ）に示したチタン・タングステン膜１１を形成
した後、基板１２を大気に晒すことなく、３ Ｘ １０
−’Ｔｏｒｒの真空中を移動させ、膜形成に用いたのと
同一装置内の、３ Ｘ １０−７Ｔｏｒｒに排気しであ
るプラズマ処理室２５へと転送した。プラズマ処理室２
５に窒素を導入して、基板に高周波電源２６から高周波
電力を印加することにより、シリコン基板１２上のチタ
ン・タングステン膜１１表面近傍を窒化した。かかる基
板を第１図（ｂ）に図示する。チタン・タングステン膜
１１の表面近傍に窒化された領域１３が形成されている
。
窒化された領域１３を有するチタン・タングステン膜１
１上に０．５％の銅を含む厚さ０．４μｍのアルミニウ
ム合金配線膜１４をスパッタ法によって形成すると第１
図（０）の如くなった。アルミニウム合金膜１４はチタ
ン・タングステン膜１１の形成に用いた装置とは別装置
で行った。膜形成後周知のホトリソグラフィー技術、ド
ライエツチング技術を用いて、アルミニウム合金膜１４
／チタン・タングステン膜１１に所望のパターニングを
施し、＠０．５μｍの配線を形成した。配線形成後、水
素中で４５０℃３０分の熱処理を施した。
第２図は従来の半導体装置を示す図である。チタン・タ
ングステン膜１５形成後、膜表面を窒素プラズマに晒す
ことなく大気に晒し、しかる後、上層に０．５％の銅を
含む厚さ０．４μｍのアルミニウム合金配線膜１６をス
パッタ法によって形成したシリコン基板である。第１図
（ｃ）に示した基板と同様に、アルミニウム合金膜１６
／チタン・タングステン膜１５に所望のパターニングを
施し、幅０．５μｍの配線を形成した。配線形成後、水
素中で４５０ ’Ｃ３０分の熱処理を施した。
第１図（ｃ）の本発明の装置と第２図の従来の装置に対
し、同条件でエレクトロマイグレーション加速試験を行
った。試験条件は周囲温度２５０℃、電流密度３ Ｘ
１０’Ａ／ｃｎ？である。第１図（Ｃ）の本発明の装置
の平均配線寿命は、第２図の従来の装置の平均寿命の１
．３５倍であった。本発明により、アルミニウム合金膜
／チタン・タングステン膜積層配線のエレクトロマイグ
レーション耐性が向上し、高信頼化が実現された。
第４図は第１図（ｃ）の本発明の実施例による半導体装
置と第２図の従来法による半導体装置のアルミニウム合
金膜／チタン・タングステン膜界面を模式的に示す拡大
図である。第４図（ａ）は本実施例の装置であり、窒化
されたチタン・タングステン膜表面近傍の領域４０とそ
の上層のアルミニウム合金膜４１の境界はシャープであ
り、４５０℃、３０分の熱処理後も両者の反応は生じて
いない。オージェ電子分光法によって界面近傍膜中の酸
素含有量を求めたところ、界面のチタン・タングステン
を主成分とする腹側、アルミニウム合金膜側いずれも３
原子％以下であった。なお、チタン・タングステンを主
成分とする膜中には平均２原子％の酸素が含まれている
。
第４図（ｂ）の従来の装置では、チタン・タングステン
膜４２とアルミニウム合金膜４３との界面にはアルミニ
ウムによって還元されずに残存するチタン酸化物もしく
はタングステン酸化物４４があり、アルミニウム合金膜
４３中には、チタン酸化物、タングステン酸化物が還元
されることによって開放されたチタン原子またはタング
ステン原子４５が混入している。さらに界面近傍にはア
ルミニウムの空孔もしくはその集合体であるボイド４６
の発生が見られる。これも界面における酸化還元反応の
結果と考えられる。オージェ電子分光法によって界面近
傍膜中の酸素含有量を求めたところ、８原子％以上であ
った。なお、チタン・タングステンを主成分とする膜中
の平均酸素量、２原子％の３倍以上の酸素がが含まれて
いる。
本発明の半導体装置ではチタン・タングステン表面にチ
タン酸化物やタングステン酸化物が存在せず、そのため
アルミニウム合金膜を積層した後に酸化還元反応が生じ
ない。これがチタン・タングステン膜上層のアルミニウ
ム合金配線が劣化されることがない理由と考えられる。
なお、本実施例中ではチタン・タングステン膜の形成を
スパッタ法で行ったが、他の方法によることも可能であ
る。
第３図（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ減圧化学気相成長法と
バイアスプラズマ化学気相成長法によって膜形成を行う
場合の装置の例を示す。
第３図（ｂ）の装置では、基板は、基板装着室３２から
膜形成室２７に転送され加熱機構を具備したホルダー２
８上に設置される。基板を７００℃に加熱した後、シャ
ワーノズル２９から六フッ化タングステンと水素を、ガ
ス導入管３０から四塩化チタンを導入して、圧力を０
、２ Ｔｏｒｒに保って膜形成を行った。その後、プラ
ズマ処理室３１に転送してＮＦ、プラズマに晒してチタ
ン・タングステン膜表面近傍を窒化した。
第３図（ｃ）の装置では、基板は、基板装着室３３から
膜形成兼プラズマ処理室３４に転送され加熱機構を具備
したホルダー３５上に設置される。
基板を４００℃に加熱した後、シャワーノズル３６から
六フッ化タングステンを、ガス導入管３７から四塩化チ
タンと水素を導入して、圧力をＯ０２Ｔｏｒｒに保って
高周波電源３８から基板に高周波電力を印加して膜形成
を行った。その後、同室３４でアンモニアプラズマに晒
してチタン・タングステン膜表面近傍を窒化する。
減圧化学気相成長法またはバイアスプラズマ化学気相成
長法によってチタン・タングステン膜を形成した場合に
もスパッタ法によって形成した場合と同等の効果が得ら
れた。
さらに、上述のようなプラズマ処理を用いずに膜形成中
に膜形成に用いるガスの成分を変化させることによって
もチタン・タングステン膜表面近傍を窒化することがで
きる。バイアスプラズマ化学気相成長法によって膜表面
近傍の窒化をアンモニアの添加により試みた。本実施例
の試験と同様の寿命試験の結果は、従来比１．２倍であ
った。
本実施例の結果の方がより効果的であるのは、表面近傍
のチタン・タングステンの組成が窒化が実験条件の範囲
内ではより効果的に行われたためであると考えられる。
実施例２
第５図と第６図を用いて説明する。本実施例は本発明を
アルミニウム／チタン・タングステン積層配線を有する
半導体装置の配線形成に適用した例である。
第５図は従来の半導体装置およびその製造方法を説明す
るための図である。第５図（ａ）は表面の酸化膜５０上
に、チタン・タングステンターゲットを用いてスパッタ
法によって形成したチタン・タングステン膜５１を有す
るシリコン基板５２を示す。膜形成後に基板５２を大気
に晒したところ膜表面の少なくとも一部には第５図（ｂ
）に示すようにチタン酸化物もしくはタングステン酸化
物５３が形成され、アルミニウム合金配線層５４を上層
に重ねると第５図（ｃ）のようになる。
これに対して、本発明の装置である第６図の装置におい
ては、第５図（ｂ）のように、表面に形成されたチタン
酸化物もしくはタングステン酸化物をエツチング除去し
て、しかる後、チタン・タングステン膜５５表面を大気
に晒すことなく、その上層にアルミニウム合金配線層５
６を形成した。
その結果、実施例１と同様の理由によって、従来の界面
に酸化物が介在する装置と比較して本発明の装置の装置
のエレクトロマイグレーション耐性は、実施例１と同様
に大幅に向上した。
［発明の効果）
本発明のによれば、チタン・タングステンバリア膜を用
いて耐エレクトロマイグレーション性等に優れた高信頼
のアルミニウム合金／チタン・タングステン膜膜積層配
線を備える半導体装置が実現される。Embodiment 1 will be explained with reference to FIGS. 1 to 4. This embodiment is an example in which the present invention is applied to wiring formation of a semiconductor device having aluminum/titanium/tungsten laminated wiring. FIG. 1 is a diagram for explaining a semiconductor device and a manufacturing method thereof according to the present invention. FIG. 1(a) shows a silicon substrate 12 on which a titanium-tungsten film 11 is formed on an oxide film 10 with a thickness of 0.1 μm formed on the surface. Titanium·
The tungsten film 11 was formed to a thickness of 0.1 μm by sputtering using the apparatus shown in FIG. 3(,). The silicon substrate 12 is placed in the substrate mounting chamber 2 of the apparatus shown in FIG. 3(a).
After the substrate mounting chamber 20 was installed in a transfer system provided at 0.0, the substrate mounting chamber 20 was evacuated to 3.times.10-' Torr. Next, 3 in advance
The cutoff valve 22 was opened and transferred to the film forming chamber 21 which was evacuated to X 10-7 Torr. Film formation was performed by closing the cutoff valve 22 and introducing argon into the film forming chamber 21 while applying high frequency power from a high frequency type 24 to the titanium/tungsten target 23. After forming the titanium/tungsten film 11 shown in FIG. 1(a) on the silicon substrate 12, a 3×10 film was formed without exposing the substrate 12 to the atmosphere.
-' Torr and transferred to a plasma processing chamber 25 evacuated to 3.times.10@-7 Torr in the same apparatus used for film formation. Plasma processing chamber 2
The vicinity of the surface of the titanium/tungsten film 11 on the silicon substrate 12 was nitrided by introducing nitrogen into the silicon substrate 12 and applying high frequency power from the high frequency power source 26 to the substrate. Such a substrate is illustrated in FIG. 1(b). A nitrided region 13 is formed near the surface of the titanium-tungsten film 11. Titanium-tungsten film 1 with nitrided regions 13
When an aluminum alloy wiring film 14 containing 0.5% copper and having a thickness of 0.4 μm is formed on the first
The result is as shown in Figure (0). The aluminum alloy film 14 was formed using a separate device from that used to form the titanium/tungsten film 11. After film formation, the aluminum alloy film 14 is formed using well-known photolithography technology and dry etching technology.
/The titanium/tungsten film 11 was patterned in a desired manner to form a wiring of @0.5 μm. After the wiring was formed, heat treatment was performed at 450° C. for 30 minutes in hydrogen. FIG. 2 is a diagram showing a conventional semiconductor device. After forming the titanium/tungsten film 15, the film surface is exposed to the atmosphere without being exposed to nitrogen plasma, and then an aluminum alloy wiring film 16 with a thickness of 0.4 μm containing 0.5% copper is formed as an upper layer by sputtering. It is a silicon substrate. Similar to the substrate shown in FIG. 1(c), the aluminum alloy film 16
/The titanium/tungsten film 15 was patterned in a desired manner to form a wiring having a width of 0.5 μm. After the wiring was formed, heat treatment was performed at 450'C for 30 minutes in hydrogen. An accelerated electromigration test was conducted under the same conditions for the device of the present invention shown in FIG. 1(c) and the conventional device shown in FIG. Test conditions are ambient temperature 250℃, current density 3X
10'A/cn? It is. The average wiring life of the device of the present invention shown in FIG.
．． It was 35 times more. According to the present invention, the electromigration resistance of the aluminum alloy film/titanium/tungsten film laminated wiring has been improved, and high reliability has been achieved. FIG. 4 is an enlarged view schematically showing the aluminum alloy film/titanium/tungsten film interface of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1(c) and the semiconductor device according to the conventional method shown in FIG. FIG. 4(a) shows the device of this example, in which the boundary between the region 40 near the surface of the nitrided titanium/tungsten film and the aluminum alloy film 41 above it is sharp, and after heat treatment at 450°C for 30 minutes, However, no reaction occurred between the two. When the oxygen content in the film near the interface was determined by Auger electron spectroscopy, it was found that both the ventral side of the interface, which mainly consists of titanium and tungsten, and the aluminum alloy film side were 3.
It was less than atomic percent. Note that the film containing titanium and tungsten as main components contains an average of 2 atomic % of oxygen. In the conventional device shown in FIG. 4(b), there is titanium oxide or tungsten oxide 44 that remains unreduced by aluminum at the interface between the titanium/tungsten film 42 and the aluminum alloy film 43, and the aluminum alloy film 43 Titanium atoms or tungsten atoms 45 released by reduction of titanium oxide or tungsten oxide are mixed therein. Furthermore, voids 46, which are aluminum pores or aggregates thereof, are located near the interface.
Occurrence can be seen. This is also considered to be a result of the redox reaction at the interface. When the oxygen content in the film near the interface was determined by Auger electron spectroscopy, it was found to be 8 at % or more. Note that the average amount of oxygen in the film mainly composed of titanium and tungsten is three times or more than 2 atomic %. In the semiconductor device of the present invention, there is no titanium oxide or tungsten oxide on the titanium/tungsten surface, so no redox reaction occurs after the aluminum alloy film is laminated. This is considered to be the reason why the aluminum alloy wiring layer above the titanium/tungsten film is not deteriorated. In this example, the titanium/tungsten film was formed by sputtering, but other methods may also be used. FIGS. 3(b) and 3(c) show examples of apparatuses for forming films by low pressure chemical vapor deposition and bias plasma chemical vapor deposition, respectively. In the apparatus shown in FIG. 3(b), the substrate is transferred from the substrate mounting chamber 32 to the film forming chamber 27 and placed in a holder 2 equipped with a heating mechanism.
It is installed on 8. After heating the substrate to 700°C, tungsten hexafluoride and hydrogen are introduced from the shower nozzle 29, and titanium tetrachloride is introduced from the gas introduction pipe 30, and the pressure is reduced to 0.
, 2 Torr was maintained for film formation. Thereafter, the film was transferred to a plasma processing chamber 31 and exposed to NF and plasma to nitridize the vicinity of the surface of the titanium/tungsten film. In the apparatus shown in FIG. 3(c), the substrate is transferred from the substrate mounting chamber 33 to the film forming/plasma processing chamber 34 and placed on a holder 35 equipped with a heating mechanism. After heating the substrate to 400° C., tungsten hexafluoride is introduced from the shower nozzle 36 and titanium tetrachloride and hydrogen are introduced from the gas introduction pipe 37, and high frequency power is applied to the substrate from the high frequency power source 38 while maintaining the pressure at O02 Torr. Film formation was performed using the following steps. Thereafter, in the same chamber 34, the titanium/tungsten film surface and its vicinity are nitrided by exposure to ammonia plasma. Even when the titanium/tungsten film was formed by low pressure chemical vapor deposition or bias plasma chemical vapor deposition, the same effects as those obtained by sputtering were obtained. Furthermore, the vicinity of the surface of the titanium/tungsten film can also be nitrided by changing the components of the gas used for film formation during film formation without using the plasma treatment as described above. Nitriding near the film surface was attempted by adding ammonia using bias plasma chemical vapor deposition. The results of a life test similar to the test of this example were 1.2 times longer than the conventional one. The reason why the results of this example were more effective is considered to be because the composition of titanium and tungsten near the surface was nitrided more effectively within the range of experimental conditions. Example 2 This will be explained using FIGS. 5 and 6. This embodiment is an example in which the present invention is applied to wiring formation of a semiconductor device having aluminum/titanium/tungsten laminated wiring. FIG. 5 is a diagram for explaining a conventional semiconductor device and its manufacturing method. FIG. 5(a) shows a silicon substrate 52 having a titanium/tungsten film 51 formed on an oxide film 50 on the surface by a sputtering method using a titanium/tungsten target. When the substrate 52 was exposed to the atmosphere after the film was formed, at least a portion of the film surface was exposed as shown in FIG.
), titanium oxide or tungsten oxide 53 is formed, and when an aluminum alloy wiring layer 54 is layered on top, the result is as shown in FIG. 5(c). On the other hand, in the device of the present invention shown in FIG. 6, as shown in FIG. 5(b), titanium oxide or tungsten oxide formed on the surface is removed by etching, and then, The aluminum alloy wiring layer 5 is formed on top of the titanium/tungsten film 55 without exposing the surface to the atmosphere.
6 was formed. As a result, for the same reason as in Example 1, the electromigration resistance of the device of the present invention was significantly improved as in Example 1 compared to the conventional device in which an oxide was present at the interface. [Effects of the Invention] According to the present invention, a semiconductor device including a highly reliable aluminum alloy/titanium/tungsten film laminated wiring having excellent electromigration resistance using a titanium/tungsten barrier film can be realized.
第１図、第４図（ａ）および第６図は本発明の実施例の
半導体装置の膜構造を示す断面図、第２の半導体装置製
造装置の概略断面図である。
符号の説明
１１・・・チタン・タングステン膜、１３・・・窒化さ
れたチタン・タングステン膜またはチタン酸化物もしく
はタングステン酸化物、２５．３１・・・プラズマ処理
室。
４０・・窒化されたチタン・タングステン膜、４２・・
・チタン・タングステン膜、４４・・・チタン酸化物も
しくはタングステン酸化物、４５・・・チタン原子もし
くはタングステン原子、４６・・・ボイド
第
図
（ｂ）
第３図
（ｔＬ）
第４図
（α）1, FIG. 4(a), and FIG. 6 are cross-sectional views showing the film structure of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and a schematic cross-sectional view of a second semiconductor device manufacturing apparatus. Explanation of the symbols 11...Titanium/tungsten film, 13...Nitrided titanium/tungsten film or titanium oxide or tungsten oxide, 25.31...Plasma processing chamber. 40...Nitrided titanium/tungsten film, 42...
・Titanium/tungsten film, 44...Titanium oxide or tungsten oxide, 45...Titanium atom or tungsten atom, 46...Void Figure (b) Figure 3 (tL) Figure 4 (α)
Claims (1)
薄膜を形成する半導体装置の製造方法において、膜形成
後に該薄膜を大気に晒すことなく、該薄膜を所望のプラ
ズマに晒すことを特徴とする半導体装置の製造方法。 ２、試料上にチタン・タングステン合金を主成分とする
薄膜を形成する半導体装置の製造装置において、膜形成
後に該薄膜を大気に晒すことなく、該薄膜を所望のプラ
ズマに晒すことのできる機構を具備することを特徴とす
る半導体装置の製造装置。 ３、スパッタ法もしくはバイアススパッタ法によって試
料上にチタン・タングステン合金を主成分とする薄膜を
形成することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
の半導体装置の製造方法。 ４、常圧、減圧、プラズマもしくは基板に負のバイアス
電圧が印加されるバイアスプラズマ化学気相成長法によ
って試料上にチタン・タングステン合金を主成分とする
薄膜を形成することを特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載の半導体装置の製造方法。 ５、スパッタ法によって試料上にチタン・タングステン
合金を主成分とする薄膜を形成することを特徴とする特
許請求の範囲第２項に記載の半導体装置の製造装置。 ６、常圧、減圧、プラズマもしくは基板に負のバイアス
電圧が印加されるバイアスプラズマ化学気相成長法によ
って試料上にチタン・タングステン合金を主成分とする
薄膜を形成することを特徴とする特許請求の範囲第２項
に記載の半導体装置の製造装置。 ７、基板にセルフバイアス電圧に加えて、負のバイアス
電圧を印加しつつ、プラズマに晒すことを特徴とする特
許請求の範囲第１項、第３項または第４項に記載の半導
体装置の製造方法。 ８、基板にセルフバイアス電圧に加えて、負のバイアス
電圧を印加しつつ、プラズマに晒すことのできる機構を
具備することを特徴とする特許請求の範囲第２項、第５
項または第６項に記載の半導体装置の製造装置。 ９、チタン・タングステン合金を主成分とする膜を、四
塩化チタンと六フッ化タングステンとを主たる原料とし
て減圧もしくはバイアスプラズマ化学気相成長法によっ
て形成することを特徴とする特許請求の範囲第１項、第
４項または第７項に記載の半導体装置の製造方法。 １０、チタン・タングステン合金を主成分とする膜を、
四塩化チタンと六フッ化タングステンとを主たる原料と
して減圧もしくはバイアスプラズマ化学気相成長法によ
って形成することを特徴とする特許請求の範囲第２項、
第６項または第８項に記載の半導体装置の製造装置。 １１、プラズマがを窒素、アンモニア、三フッ化窒素等
の窒素原子を含むガスの放電によって発生したプラズマ
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第３項
、第４項、第７項または第９項に記載の半導体装置の製
造方法。 １２、試料上にチタン・タングステン合金を主成分とす
る薄膜を形成する半導体装置の製造方法において、膜形
成後に該薄膜を大気に晒すことなく、該薄膜表面近傍を
窒化することを特徴とする半導体装置の製造方法。 １３、試料上にチタン・タングステン合金を主成分とす
る薄膜を形成する半導体装置の製造装置において、膜形
成後に該薄膜を大気に晒すことなく、該薄膜表面近傍を
窒化することのできる機構を具備することを特徴とする
半導体装置の製造装置。 １４、試料上にチタン・タングステン合金を主成分とす
る薄膜を形成する半導体装置の製造方法において、膜形
成後に該薄膜を大気に晒した後、該薄膜表面近傍層をエ
ッチング除去し、しかる後エッチング後の該薄膜を大気
に晒すことなく、所望のプラズマに晒すことを特徴とす
る半導体装置の製造方法。 １５、試料上のチタン・タングステン合金を主成分とす
る薄膜表面近傍を窒化する半導体装置の製造装置におい
て、該薄膜表面をエッチング除去し、しかる後エッチン
グ後の該薄膜を大気に晒すことなく、所望のプラズマに
晒すことのできる機構を具備することを特徴とする半導
体装置の製造装置。 １６、表面近傍が窒化されたチタン・タングステン合金
を主成分とする薄膜を具備する半導体装置。 １７、表面近傍が窒化されたチタン・タングステン合金
を主成分とする薄膜の上にアルミニウム薄膜、もしくは
Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｃｕ等のアルミ
ニウム合金薄膜を重ねた２層以上の薄膜で構成された積
層膜からなる配線層を具備することを特徴とする特許請
求の範囲第１６項に記載の半導体装置。 １８、表面近傍の窒化をチタン・タングステン合金薄膜
表面をプラズマに晒すことによって行なったことを特徴
とする特許請求の範囲第１６項または第１７項に記載の
半導体装置。 １９、チタン・タングステン合金を主成分とする薄膜と
アルミニウム薄膜、もしくはＡｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｃｕ−
Ｓｉ、Ａｌ−Ｃｕ等のアルミニウム合金薄膜とを重ねた
積層膜からなる配線層を具備する半導体装置において、
該両膜界面近傍の膜中に含まれる酸素の量が、チタン・
タングステン合金を主成分とする薄膜中に含まれる酸素
の量の平均値の３倍以下であることを特徴とする半導体
装置。 ２０、チタン・タングステン合金を主成分とする薄膜と
アルミニウム薄膜、もしくはＡｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｃｕ−
Ｓｉ、Ａｌ−Ｃｕ等のアルミニウム合金薄膜とを重ねた
積層膜からなる配線層を具備する半導体装置において、
該両膜界面近傍の膜中に含まれる酸素の量が、７原子％
以下であることを特徴とする半導体装置。[Claims] 1. In a method for manufacturing a semiconductor device in which a thin film mainly composed of titanium-tungsten alloy is formed on a sample, the thin film is exposed to a desired plasma without exposing the thin film to the atmosphere after the film is formed. A method for manufacturing a semiconductor device characterized by exposing the device. 2. In a semiconductor device manufacturing apparatus that forms a thin film mainly composed of titanium-tungsten alloy on a sample, a mechanism is provided that allows the thin film to be exposed to a desired plasma without exposing the thin film to the atmosphere after film formation. A semiconductor device manufacturing apparatus comprising: 3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, characterized in that a thin film containing titanium-tungsten alloy as a main component is formed on the sample by sputtering or bias sputtering. 4. A patent claim characterized in that a thin film mainly composed of titanium-tungsten alloy is formed on a sample by normal pressure, reduced pressure, plasma, or bias plasma chemical vapor deposition method in which a negative bias voltage is applied to the substrate. A method for manufacturing a semiconductor device according to item 1. 5. The semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 2, wherein a thin film mainly composed of titanium-tungsten alloy is formed on the sample by sputtering. 6. A patent claim characterized in that a thin film mainly composed of titanium-tungsten alloy is formed on a sample by normal pressure, reduced pressure, plasma, or bias plasma chemical vapor deposition method in which a negative bias voltage is applied to the substrate. A manufacturing apparatus for a semiconductor device according to scope 2. 7. Manufacturing the semiconductor device according to claim 1, 3, or 4, wherein the semiconductor device is exposed to plasma while applying a negative bias voltage to the substrate in addition to a self-bias voltage. Method. 8. Claims 2 and 5, characterized in that the substrate is equipped with a mechanism capable of applying a negative bias voltage to the substrate in addition to a self-bias voltage while exposing the substrate to plasma.
6. A manufacturing apparatus for a semiconductor device according to item 6. 9. Claim 1, characterized in that a film containing a titanium-tungsten alloy as a main component is formed by a reduced pressure or bias plasma chemical vapor deposition method using titanium tetrachloride and tungsten hexafluoride as main raw materials. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 1, 4, or 7. 10. A film whose main component is titanium-tungsten alloy,
Claim 2, characterized in that it is formed by a reduced pressure or bias plasma chemical vapor deposition method using titanium tetrachloride and tungsten hexafluoride as main raw materials,
The semiconductor device manufacturing apparatus according to item 6 or 8. 11. Claims 1, 3, 4, and 4, characterized in that the plasma is plasma generated by a discharge of a gas containing nitrogen atoms such as nitrogen, ammonia, and nitrogen trifluoride. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 7 or 9. 12. A method for manufacturing a semiconductor device in which a thin film mainly composed of titanium-tungsten alloy is formed on a sample, characterized in that the vicinity of the surface of the thin film is nitrided without exposing the thin film to the atmosphere after film formation. Method of manufacturing the device. 13. A semiconductor device manufacturing apparatus that forms a thin film mainly composed of titanium-tungsten alloy on a sample, which is equipped with a mechanism capable of nitriding the vicinity of the surface of the thin film without exposing the thin film to the atmosphere after film formation. A semiconductor device manufacturing apparatus characterized by: 14. In a method for manufacturing a semiconductor device in which a thin film mainly composed of a titanium-tungsten alloy is formed on a sample, after the film is formed, the thin film is exposed to the atmosphere, a layer near the surface of the thin film is removed by etching, and then etching is performed. A method for manufacturing a semiconductor device, which comprises exposing the thin film to a desired plasma without subsequently exposing the thin film to the atmosphere. 15. In a semiconductor device manufacturing apparatus that nitrides the vicinity of the surface of a thin film mainly composed of a titanium-tungsten alloy on a sample, the surface of the thin film is etched away, and then the etched thin film is processed as desired without being exposed to the atmosphere. 1. An apparatus for manufacturing a semiconductor device, comprising a mechanism capable of exposing the device to plasma. 16. A semiconductor device comprising a thin film mainly composed of a titanium-tungsten alloy whose surface is nitrided. 17. Two or more layers of aluminum thin film or aluminum alloy thin film such as Al-Si, Al-Cu-Si, Al-Cu, etc. on a thin film mainly composed of titanium-tungsten alloy with nitrided surface near the surface. 17. The semiconductor device according to claim 16, comprising a wiring layer made of a laminated film made of thin films. 18. The semiconductor device according to claim 16 or 17, wherein the nitridation near the surface is performed by exposing the surface of the titanium-tungsten alloy thin film to plasma. 19. Thin film mainly composed of titanium-tungsten alloy and aluminum thin film, or Al-Si, Al-Cu-
In a semiconductor device equipped with a wiring layer made of a laminated film stacked with an aluminum alloy thin film such as Si or Al-Cu,
The amount of oxygen contained in the film near the interface between the two films is
A semiconductor device characterized in that the amount of oxygen contained in a thin film mainly composed of a tungsten alloy is three times or less the average value. 20. Thin film mainly composed of titanium-tungsten alloy and aluminum thin film, or Al-Si, Al-Cu-
In a semiconductor device equipped with a wiring layer made of a laminated film stacked with an aluminum alloy thin film such as Si or Al-Cu,
The amount of oxygen contained in the film near the interface between the two films is 7 atomic %.
A semiconductor device characterized by the following.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26891189A JPH03132022A (en) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | Method and apparatus for manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26891189A JPH03132022A (en) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | Method and apparatus for manufacturing semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03132022A true JPH03132022A (en) | 1991-06-05 |
Family
ID=17464981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26891189A Pending JPH03132022A (en) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | Method and apparatus for manufacturing semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03132022A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6260266B1 (en) | 1995-11-10 | 2001-07-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of forming wire interconnection wire |
| US6475912B1 (en) | 1998-06-01 | 2002-11-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor device and method and apparatus for fabricating the same while minimizing operating failures and optimizing yield |
| US7271700B2 (en) | 2005-02-16 | 2007-09-18 | International Business Machines Corporation | Thin film resistor with current density enhancing layer (CDEL) |
| KR20120068738A (en) * | 2010-12-17 | 2012-06-27 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| JP2019024116A (en) * | 2016-03-15 | 2019-02-14 | インフィネオン テクノロジーズ アーゲーＩｎｆｉｎｅｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ａｇ | Semiconductor device having metal adhesion and barrier structure, and method of forming semiconductor device |
-
1989
- 1989-10-18 JP JP26891189A patent/JPH03132022A/en active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6260266B1 (en) | 1995-11-10 | 2001-07-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of forming wire interconnection wire |
| US6664178B2 (en) | 1995-11-10 | 2003-12-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of forming buried interconnecting wire |
| US6475912B1 (en) | 1998-06-01 | 2002-11-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor device and method and apparatus for fabricating the same while minimizing operating failures and optimizing yield |
| US6683381B2 (en) | 1998-06-01 | 2004-01-27 | Matsushita Electric Industrsial Co., Ltd. | Semiconductor device having a copper interconnect layer |
| US6906420B2 (en) | 1998-06-01 | 2005-06-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor device |
| US7271700B2 (en) | 2005-02-16 | 2007-09-18 | International Business Machines Corporation | Thin film resistor with current density enhancing layer (CDEL) |
| KR20120068738A (en) * | 2010-12-17 | 2012-06-27 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| JP2019024116A (en) * | 2016-03-15 | 2019-02-14 | インフィネオン テクノロジーズ アーゲーＩｎｆｉｎｅｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ａｇ | Semiconductor device having metal adhesion and barrier structure, and method of forming semiconductor device |
| US10475743B2 (en) | 2016-03-15 | 2019-11-12 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor device having a metal adhesion and barrier structure and a method of forming such a semiconductor device |
| US10777506B2 (en) | 2016-03-15 | 2020-09-15 | Infineon Technologies Ag | Silicon carbide semiconductor device having a metal adhesion and barrier structure and a method of forming such a semiconductor device |
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