JPH03292765A - 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】 産業上の利用分野 本発明は半導体装置の製造方法に関するものであム 従来の技術 一般に三次元集積回路素子の製造に於て、下層の集積回
路素子は上層の集積回路素子形成の際の高温熱処理行程
（９００℃前後）を同時に受けるへ　その配線材料には
アルミニウム等の低融点金属を用いることができなｌ、
％　　チタンシリサイド（Ｔ　ｉ　Ｓ　ｉ　２）は高融
点（１５４０℃）、低抵抗（１３〜１６Ωｃｍ）ゆえ三
次元集積回路素子の配線材料として注目されていも 三次元集積回路素子の配線材料としてチタンシリサイド
を用いた場合の形成方法の典型例を第４図に示す。下部
集積回路層１００の配線材料であるチタンシリサイド膜
１に絶縁膜２を２μｍ程度堆積させ、その上部に例えば
ＭＯＳ）ランジスタまから成る集積回路素子層を形成す
ム　４１はゲート電［４２はゲート絶縁膜　４３．４５
はソース、ドレイン、　４４はチャネル形成領域であム
　次にエツチングマスクを用いて絶縁膜２を開口して開
口部２０を形成しチタンシリサイド膜１の表面を露出さ
せる（第４図（ａ））。次にタングステン膜６を化学気
相成長法により開口部２０内のみに選択的に成長させも
　さらに上部集積回路層の配線部の金属７を形成すると
ともに金属６と金属配線部７をコンタクトさせ、層間配
線構造を形成する（第４図（ｂ））。以上の形成方法を
繰り返し行なうことにより任意の積層数から成る三次元
集積回路素子を形成すも 発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような半導体装置の製造方法でζよ
　下部集積回路層の上部に絶縁膜を介してさらに集積回
路層を形成する場合、タングステン膜６及びチタンシリ
サイド膜ｌは前記集積回路層形成に於ける９００℃前後
の高温熱処理過程を受けることになも　そのへ　タング
ステン膜６とチタンシリサイド膜１は相互拡散による化
学反応をおこし　タングステンＭ６の膜質の変化により
、タングステン膜６の体積膨張を引き起こす。その結果
　層間配線構造が破壊されるという問題があつ九 本発明（友　かかる問題点に鑑へ　三次元回路素子の集
積回路素子層形成における高温熱処理過程に対し　層間
配線金属であるタングステン膜と層内配線金属であるチ
タンシリサイド膜の相互拡散による化学反応を防止し　
耐熱性を有する信頼性の高い層間配線構造を形成するこ
とが可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的
とすム課題を解決するための手段 本発明（よ　チタンシリサイド膜上に絶縁膜を形成しこ
の絶縁膜に開口部を設けることにより、この開口部内の
前記チタンシリサイド膜を露出させる工程と、その後チ
タンナイトライド膜を所望の膜厚で堆積する工程と、前
記チタンナイトライド膜を開口部内に残置する工程と、
前記開口部内にのみ化学気相成長法によりタングステン
膜を選択的に成長させる工程とを備えた半導体装置の製
造方法であム 作用 本発明は前記した手段により、層内配線であるチタンシ
リサイド膜と層間配線であるタングステン膜との間にチ
タンナイトライド膜を設けることとなり、このチタンナ
イトライド膜がタングステンとチタンシリサイドの相互
拡散を抑えるバリアメタルとして働くへ　たとえ層間配
線部が高温熱処理の履歴を経てＬ　タングステンとチタ
ンシリサイドとに化学反応が生じることによるタングス
テン膜の膜質の変化に起因すゑ　タングステン膜の体積
膨張を引き起こすことはな（〜　その結果層間配線構造
が破壊されることはな（ｌ 実施例 第１図は本発明の第１の実施例における半導体装置の製
造方法を示す工程断面図であり、第３図と同一部分には
同一番号を付す。下部集積回路層１００の配線材料であ
るチタンシリサイド膜１に絶縁膜２を２μｍ程度堆積さ
せ、その上部に例えばＭＯＳトランジスタ１から成る集
積回路素子層を形成する。４１はゲート電機　４２はゲ
ート絶縁［４３，４５はソース、ドレイン、　４４はチ
ャネル形成領域であも　次にエツチングマスク（図示せ
ず）を用いて絶縁膜２を開口して開口部２０を形成し　
チタンシリサイド膜１の表面を露出させる（第１図（ａ
））。

次にスパッタリング法によりチタンナイトライド膜（Ｔ
ｉＮ）を３００ｎｍ堆積させも　このとき、開口部２０
の底部には１１００ｎ程度堆積すム　さらに表面にレジ
ストを塗布した後、エッチバック法により開口部２０内
にのみレジスト５を残置させる（第１図（ｂ））。次に
表面の露出したチタンナイトライド膜３を等方性のドラ
イエツチング法により除去した後、　レジスト５を除去
し開口部２０の底部のみにチタンナイトライド膜３０を
残置させる（第１図（Ｃ））。次に化学気相成長法によ
りチタンナイトライド膜３０上のみにタングステン膜６
を成長させも　最後に上部集積回路層の配線部の金属７
と開口部２０内に埋め込まれたタングステン６とをコン
タクトさせ層間配線構造を形成する（第１図（ｄ））。

第２図は本発明の第２の実施例における半導体装置の断
面図であり、第１図と同一部分には同一番号を付す。下
部集積回路層１００の配線部として、チタンシリサイド
膜１単膜の代わりにチタンシリサイド膜１上に連続して
チタンナイトライド膜８を１１００ｎ程度堆積させた多
層膜を用いることに特徴があも　ひき続く工程は第１の
実施例と同様であａ　本実施例は開口部２０のアスペク
ト比が高いことによりチタンナイトライド膜３のカバレ
ージが悪く、開口部２０の底部に所望の膜厚だけ堆積し
ない場合に行なうとよ（Ｘｃ。

第３図は本発明の第３の実施例における半導体装置の断
面図であり、チタンナイトライド膜３０の代わりにチタ
ンナイトライド膜３０上にチタン膜９を５ｎｍ程度堆積
させた多層膜を用いることに特徴があム　ひき続く工程
は第１の実施例と同様であａ　一般に化学気相成長法に
よるタングステン成長の基板材料として、チタンナイト
ライドに比べ　チタンの方がタングステンの成長が行な
われ易１．ＸＣ，本方法は第１の実施例を行なう場淑タ
ングステン膜６の選択成長条件がうまく得られない場合
に用いると良（ｌ　な耘　本実施例に於けるチタン膜９
の代わりにタングステン膜でも良（−以上のように実施
例１〜３によれば　層内配線材料であるチタンシリサイ
ド膜１と層間配線材料であるタングステン膜６との間に
チタンナイトライド膜３０を設けることにより、このチ
タンナイトライド膜３０がタングステン６とチタンシリ
サイド１の相互拡散を抑えるバリアメタルとして働くへ
　たとえ層間配線部が高温熱処理の履歴を経てＬ　タン
グステン６とチタンシリサイド１とに化学反応が生じる
ことによるタングステン１！！６の膜質の変化に起因す
４　タングステン膜６の体積膨張を引き起こすことはな
（−その結果層間配線構造が破壊されることはなｌ、％ 発明の効果 以上の説明から明かなように　本発明によれば三次元回
路素子の集積回路素子層形成における高温熱処理過程に
対し　層間配線金属であるタングステン膜と層内配線金
属であるチタンシリサイド膜の相互拡散による化学反応
を防止し　耐熱性を有する信頼性の高い層間配線構造を
提供することとなる渡　本発明は積層構造の半導体集積
回路の製造方法に大きく寄与するものであム

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における第１の実施例の半導体装置の製
造方法の工程断面図　第２図は本発明における第２の実
施例の半導体装置の製造方法の断面図　第３図は本発明
における第３の実施例の半導体装置の製造方法の断面図
　第４図は従来の半導体装置の製造方法の工程断面図で
あもｌ・・・チタンシリサイドｗＬ　２・・・絶縁１１
１，３・・・チタンナイトライドＩＩＵｉ・・・ＭＯＳ
トランジス久５・・・レジスト、　６・・・タングステ
ン［７・・・金属８・・・チタンナイトライドＩＩＬ９
・・・チタン！　　１００・・・下部集積回路層 第２図 ちＳ　３　［４ チタンシリワイド震 膳繍盾 ｈａｓトランシズタ タ　　ン　　）　　ヌ　テ　　ン　巖 呈　凰 チタンフィトライト層 チタン層 下部厳ｒ＆口路眉

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）チタンシリサイド膜上に絶縁膜を形成しこの絶縁
   膜に開口部を設けることにより、この開口部内の前記チ
   タンシリサイド膜を露出させる工程と、その後チタンナ
   イトライド膜を所望の膜厚で堆積する工程と、前記チタ
   ンナイトライド膜を開口部内に残置する工程と、前記開
   口部内にのみ化学気相成長法によりタングステン膜を選
   択的に成長させる工程とを備えた半導体装置の製造方法
   。
2. （２）チタンシリサイド膜に代えてチタンナイトライド
   膜とチタンシリサイド膜から成る多層膜を用いたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装置の製
   造方法。
3. （３）チタンナイトライド膜に代えてタングステン膜と
   チタンナイトライド膜から成る多層膜を用いたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装置の製造
   方法。
4. （４）チタンナイトライド膜に代えてチタン膜とチタン
   ナイトライド膜から成る多層膜を用いたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の半導体装置の製造方法。