JPH0451517A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0451517A JPH0451517A JP16030290A JP16030290A JPH0451517A JP H0451517 A JPH0451517 A JP H0451517A JP 16030290 A JP16030290 A JP 16030290A JP 16030290 A JP16030290 A JP 16030290A JP H0451517 A JPH0451517 A JP H0451517A
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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。
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〕
半導体装置の製造方法に係り、特に、Ｓｉ基板とアルミ
ニウム配線との間に介在させる拡散バリア層を該基板上
に形成する方法に関し、 拡散バリア屡の形成時に酸素が添加され、然もその際の
基板温度を高温にする必要がないようにすることを目的
とし、 拡散バリア層の形成をスパッタリング法によって行い、
そのターゲットを高融点金属にし、雰囲気を二酸化窒素
とアンモニアを含む混合ガスにするように構成する。
ニウム配線との間に介在させる拡散バリア層を該基板上
に形成する方法に関し、 拡散バリア屡の形成時に酸素が添加され、然もその際の
基板温度を高温にする必要がないようにすることを目的
とし、 拡散バリア層の形成をスパッタリング法によって行い、
そのターゲットを高融点金属にし、雰囲気を二酸化窒素
とアンモニアを含む混合ガスにするように構成する。
本発明は、半導体装置の製造方法に係り、特に、シリコ
ン基板とアルミニウム配線との間に介在させる拡散バリ
ア層を該基板上に形成する方法に関する。
ン基板とアルミニウム配線との間に介在させる拡散バリ
ア層を該基板上に形成する方法に関する。
上記拡散バリア層は、シリコン基板とアルミニウム配線
との間の反応を防止するためのものであり、高いバリア
性をもたせ且つシリコン基板に悪影響を及ぼさないよう
に形成することが望まれる。
との間の反応を防止するためのものであり、高いバリア
性をもたせ且つシリコン基板に悪影響を及ぼさないよう
に形成することが望まれる。
半導体装置の高集積化に伴い、シリコン基板（Ｓｉ基板
）上に配設されるアルミニウム配線の材料は、Ａｌ−５
ｉからエレクトロマイグレーシ５ン耐性の高いＡｌ−Ｃ
ｕに移行しつつある。その場合、熱処理によって生ずる
ＡＩと５１の反応を防止するために上記拡散バリア層を
設けている。
）上に配設されるアルミニウム配線の材料は、Ａｌ−５
ｉからエレクトロマイグレーシ５ン耐性の高いＡｌ−Ｃ
ｕに移行しつつある。その場合、熱処理によって生ずる
ＡＩと５１の反応を防止するために上記拡散バリア層を
設けている。
現在量も多用されている上記拡散バリア層はＴｉＮであ
り、通常は、ターゲットをＴｉにし雰囲気をＡｒとＮ２
の混合ガスにしたスパッタリング法によって基板上に形
成され、基板のＳｉとオーミック接触をとるためのＴｉ
層を介在させである。
り、通常は、ターゲットをＴｉにし雰囲気をＡｒとＮ２
の混合ガスにしたスパッタリング法によって基板上に形
成され、基板のＳｉとオーミック接触をとるためのＴｉ
層を介在させである。
ところで、このように形成された拡散バリア層は、十分
なバリア性が確保されていない。
なバリア性が確保されていない。
一方、ＴｉＮの拡散バリア層は、酸素を添加することに
よりバリア性が向上することが知られている。これは、
ＴｉＮの結晶粒界にＴｉ０，１が形成されてＡｌの拡散
通路を堰き止めるからである。
よりバリア性が向上することが知られている。これは、
ＴｉＮの結晶粒界にＴｉ０，１が形成されてＡｌの拡散
通路を堰き止めるからである。
そして、上記酸素添加の簡便な方法として、本発明の出
願人は、上記雰囲気にＯｔを加えてスパッタリングする
ことを提案した（特願昭６３−１８５００５号）。
願人は、上記雰囲気にＯｔを加えてスパッタリングする
ことを提案した（特願昭６３−１８５００５号）。
〔発明が解決しようとする課題］
しかしながら上記提案の方法では、基板温度を６００℃
程度に高める必要があるために、拡散バリア層の下に敷
かれたＴｉ層が基板のＳｉと反応を起こして基板に変質
領域を生じさせる。
程度に高める必要があるために、拡散バリア層の下に敷
かれたＴｉ層が基板のＳｉと反応を起こして基板に変質
領域を生じさせる。
そこで、基板に形成され上記配線に接続される拡散層を
、半導体装置の高集積化・高速化などのために浅（した
場合には、その拡散層が上記変質領域により接合破壊を
起こす恐れがある。
、半導体装置の高集積化・高速化などのために浅（した
場合には、その拡散層が上記変質領域により接合破壊を
起こす恐れがある。
このことから本発明は、半導体装置の製造方法に係り、
特に、３１基板とアルミニウム配線との間に介在させる
拡散バリア層を該基板上に形成する方法に関し、拡散バ
リア屡の形成時に酸素が添加され、然もその際の基板温
度を高温にする必要がないようにすることを目的とする
。
特に、３１基板とアルミニウム配線との間に介在させる
拡散バリア層を該基板上に形成する方法に関し、拡散バ
リア屡の形成時に酸素が添加され、然もその際の基板温
度を高温にする必要がないようにすることを目的とする
。
上記目的を達成するために、本発明の製造方法は、拡散
バリア屡の形成をスパッタリング法によって行い、その
ターゲットを高融点金属にし、雰囲気を二酸化窒素（Ｎ
ｏ、）とアンモニア（ＮＨ３）を含む混合ガスにするこ
とを特徴としている。
バリア屡の形成をスパッタリング法によって行い、その
ターゲットを高融点金属にし、雰囲気を二酸化窒素（Ｎ
ｏ、）とアンモニア（ＮＨ３）を含む混合ガスにするこ
とを特徴としている。
本発明は、先に述べた提案の方法における雰囲気中の反
応に寄与するガス（Ｎ、、ＯＲ）を、より反応性の高い
ガス（Ｎｏ、、ＮＨ，）に変えたものである。
応に寄与するガス（Ｎ、、ＯＲ）を、より反応性の高い
ガス（Ｎｏ、、ＮＨ，）に変えたものである。
これにより、基板温度が低くとも所望の拡散バリア層が
形成されるようになる。
形成されるようになる。
即ち、ターゲットにする高融点金属を例えばＴｉにした
場合は、基板を加熱しない状態の下で、ＮＨ，がＴｉＮ
を形成し、Ｎｏ、がＴｉＮの結晶粒界にＴｉ０）１を形
成する。
場合は、基板を加熱しない状態の下で、ＮＨ，がＴｉＮ
を形成し、Ｎｏ、がＴｉＮの結晶粒界にＴｉ０）１を形
成する。
以下本発明の実施例について第１図〜第３図を用いて説
明する。第１図は実施例の拡散バリア層形成を行うスパ
ッタリング装置の要部構成図、第２図は実施例の基板断
面図、第３図は実施例の一連の工程を行うための装置構
成図、である。
明する。第１図は実施例の拡散バリア層形成を行うスパ
ッタリング装置の要部構成図、第２図は実施例の基板断
面図、第３図は実施例の一連の工程を行うための装置構
成図、である。
先ず第２図を参照して、この実施例は、ｎ型拡散層２が
形成されその上にコンタクトホール４を有する５ｉｆｔ
膜３が設けられたｐ型Ｓｉ基板１の上に、オーミック接
触のためのＴｉ膜５．拡散バリア層となるＴｉＮ膜６．
配線用とするためのＡｌ−Ｃｕ膜（Ｃｕ ：２χ）７を
順次形成するものである。５ｉｆｔ膜３の厚さは７００
０人、Ｔｉｔｌ！５の厚さは２００人、ＴｔＮ膜６の厚
さは１０００人、Ａｌ−Ｃｕ膜７の厚さは７０００人で
ある。
形成されその上にコンタクトホール４を有する５ｉｆｔ
膜３が設けられたｐ型Ｓｉ基板１の上に、オーミック接
触のためのＴｉ膜５．拡散バリア層となるＴｉＮ膜６．
配線用とするためのＡｌ−Ｃｕ膜（Ｃｕ ：２χ）７を
順次形成するものである。５ｉｆｔ膜３の厚さは７００
０人、Ｔｉｔｌ！５の厚さは２００人、ＴｔＮ膜６の厚
さは１０００人、Ａｌ−Ｃｕ膜７の厚さは７０００人で
ある。
ここで、ＴｉＮ膜６の形成は本発明に係るものであり、
Ｔｉ膜５及びＡｌ−Ｃｕ膜７の形成は従来の条件で行う
。
Ｔｉ膜５及びＡｌ−Ｃｕ膜７の形成は従来の条件で行う
。
この一連の工程は、第３図を参照して、Ｔｉ膜膜形形成
用スパッタリング装置２０． ＴｉＮ膜６膜成形成用パ
ッタリング装置１０． Ａｌ−Ｃｕ膜膜形形成用スパ
ッタリング装置Ｆ３０が、ロードロック（予備排気室）
４０を介して連結されたライン構成の装置を用いて連続
的に行う。
用スパッタリング装置２０． ＴｉＮ膜６膜成形成用パ
ッタリング装置１０． Ａｌ−Ｃｕ膜膜形形成用スパ
ッタリング装置Ｆ３０が、ロードロック（予備排気室）
４０を介して連結されたライン構成の装置を用いて連続
的に行う。
さて、本発明に係る拡散バリア屡の形成即ちＴｉＮ膜６
の形成を行うスパックリング装置１ｎｌＯは、ＤＣマグ
ネトロンスパッタリング装置であり、第１図に示すよう
な構成をなしている。
の形成を行うスパックリング装置１ｎｌＯは、ＤＣマグ
ネトロンスパッタリング装置であり、第１図に示すよう
な構成をなしている。
同図において、１１はチャンバ、１２はターゲット、１
３は磁石、１４はＮ Ｏを導入管、１５はＮＨ，導入管
、１６はＡｒ導入管、１７は電源、１８は真空排気系、
であり、Ｓｉ基板１はＴｉ膜膜形形成後ものである。
３は磁石、１４はＮ Ｏを導入管、１５はＮＨ，導入管
、１６はＡｒ導入管、１７は電源、１８は真空排気系、
であり、Ｓｉ基板１はＴｉ膜膜形形成後ものである。
電源１７は、チャンバ１１とターゲット１２との間にタ
ーゲット１２を負側にした電力を印加する。
ーゲット１２を負側にした電力を印加する。
磁石１３は、ターゲット１２の背後に配置されて、その
磁界が上記電力印加により発生したプラズマをターゲッ
ト１２の表面近傍に閉じ込める。
磁界が上記電力印加により発生したプラズマをターゲッ
ト１２の表面近傍に閉じ込める。
真空排気系１８は、ガスの反応性が高いためケミカルタ
ーボポンプを用い、メカニカルブースターポンプ及び水
封ポンプを連結しである。チャンバ１１内の圧力はチャ
ンバ１１側に設けたコンダクタンスバルブで制御する。
ーボポンプを用い、メカニカルブースターポンプ及び水
封ポンプを連結しである。チャンバ１１内の圧力はチャ
ンバ１１側に設けたコンダクタンスバルブで制御する。
ＴｉＮ膜６の形成は、次の条件で行う。
ターゲット１２： 純度５ Ｎ（９９，９９９χ）の
Ｔ１Ｎｏ、の流量 ： ５ＳＣＣＭＮ Ｈｓの
流量 ：２５ＳＣＣ門 Ａｒ の流量 ： ２５５ＣＣＭチャンバ
ｌｌ内の圧カニ ５磨丁ｏｒｒ電源１７の印加電力
：５Ｋｗ 基［１の加熱 ： なし 形成されたＴｉＮ膜６は、先に述べた提案の方法による
場合と同様にバリア性の高いことがｎ認され、然も、形
成時の基板１のＳｉに対するＴｉ膜５の反応は、その痕
跡が殆ど認められなかった。
Ｔ１Ｎｏ、の流量 ： ５ＳＣＣＭＮ Ｈｓの
流量 ：２５ＳＣＣ門 Ａｒ の流量 ： ２５５ＣＣＭチャンバ
ｌｌ内の圧カニ ５磨丁ｏｒｒ電源１７の印加電力
：５Ｋｗ 基［１の加熱 ： なし 形成されたＴｉＮ膜６は、先に述べた提案の方法による
場合と同様にバリア性の高いことがｎ認され、然も、形
成時の基板１のＳｉに対するＴｉ膜５の反応は、その痕
跡が殆ど認められなかった。
なお、実施例ではターゲット１２をＴｉにしてバリア性
の高い拡散バリア層（ＴｉＮ膜６）を形成したが、ター
ゲット１２を他の高融点金属例えばタングステンやジル
コニウムなどにしても、ＴｉＮ膜６と同様に、その金属
の窒化物からなり酸素が添加されたバリア性の高い拡散
バリア層を形成することができる。
の高い拡散バリア層（ＴｉＮ膜６）を形成したが、ター
ゲット１２を他の高融点金属例えばタングステンやジル
コニウムなどにしても、ＴｉＮ膜６と同様に、その金属
の窒化物からなり酸素が添加されたバリア性の高い拡散
バリア層を形成することができる。
以上説明したように本発明によれば、半導体装置の製造
方法に係り、特に、Ｓ＋基板とアルミニウム配線との間
に介在さ廿る拡散バリア層を該基板上に形成する方法に
関し、拡散バリア層の形成時に酸素が添加され、然もそ
の際の基板温度を高温にする必要がないようにすること
ができて、基板に変質領域を殆ど生じさせることなくバ
リア性の高い拡散バリア層を形成することが可能となり
、半導体装置の信転性を向上させると共に、半導体装置
の高集積化・高速化などのために要請される基板の拡散
層の薄層化を可能にさせる効果がある。
方法に係り、特に、Ｓ＋基板とアルミニウム配線との間
に介在さ廿る拡散バリア層を該基板上に形成する方法に
関し、拡散バリア層の形成時に酸素が添加され、然もそ
の際の基板温度を高温にする必要がないようにすること
ができて、基板に変質領域を殆ど生じさせることなくバ
リア性の高い拡散バリア層を形成することが可能となり
、半導体装置の信転性を向上させると共に、半導体装置
の高集積化・高速化などのために要請される基板の拡散
層の薄層化を可能にさせる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は実施例の拡散バリア層形成を行うスパッタリン
グ装置の要部構成図、 第２図は実施例の基板断面図、 第３図は実施例の一連の工程を行うための装置構成図、 である０図において、 １はＳｔ基板、 ２は拡散層、 ３ばＳｉｎ、膜、 ４はコンタクトホール、 ５はＴｉ膜、 ６はＴｉＮ膜、 ７はＡｌ−Ｃｕ膜、 １０はＴｉＮ膜形成用のスパッタリング装置、１１はチ
ャンバ、 １２はターゲット、 １３は磁石、 １４はＮＯ２導入管、 １５はＮＨ，導入管、 １６はＡｒ導入管、 １７は電源、 １８は真空排気系、 ２０はＴｉ膜形成用のスパッタリング装置、３０はＡｌ
−Ｃｕ膜形成用のスパックリング装置、４０はロードロ
ック、 である。 ５１基液 ロートロー／７ 酬 １°５１基板 ３：５ｉ０２謄 ２１宸敗層 斗、コンタクトホーＩＶ ｒ枡例／）基板峙北口 策 ２ ロ
グ装置の要部構成図、 第２図は実施例の基板断面図、 第３図は実施例の一連の工程を行うための装置構成図、 である０図において、 １はＳｔ基板、 ２は拡散層、 ３ばＳｉｎ、膜、 ４はコンタクトホール、 ５はＴｉ膜、 ６はＴｉＮ膜、 ７はＡｌ−Ｃｕ膜、 １０はＴｉＮ膜形成用のスパッタリング装置、１１はチ
ャンバ、 １２はターゲット、 １３は磁石、 １４はＮＯ２導入管、 １５はＮＨ，導入管、 １６はＡｒ導入管、 １７は電源、 １８は真空排気系、 ２０はＴｉ膜形成用のスパッタリング装置、３０はＡｌ
−Ｃｕ膜形成用のスパックリング装置、４０はロードロ
ック、 である。 ５１基液 ロートロー／７ 酬 １°５１基板 ３：５ｉ０２謄 ２１宸敗層 斗、コンタクトホーＩＶ ｒ枡例／）基板峙北口 策 ２ ロ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 半導体装置におけるシリコン基板とアルミニウム配線
との間に介在させる拡散バリア層を該基板上に形成する
に際して、 その形成は、スパッタリング法によって行い、そのター
ゲットを高融点金属にし、雰囲気を二酸化窒素とアンモ
ニアを含む混合ガスにすることを特徴とする半導体装置
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16030290A JPH0451517A (ja) | 1990-06-19 | 1990-06-19 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16030290A JPH0451517A (ja) | 1990-06-19 | 1990-06-19 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0451517A true JPH0451517A (ja) | 1992-02-20 |
Family
ID=15712027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16030290A Pending JPH0451517A (ja) | 1990-06-19 | 1990-06-19 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0451517A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6365514B1 (en) * | 1997-12-23 | 2002-04-02 | Intel Corporation | Two chamber metal reflow process |
| US7897972B2 (en) | 1992-12-09 | 2011-03-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electronic circuit |
-
1990
- 1990-06-19 JP JP16030290A patent/JPH0451517A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7897972B2 (en) | 1992-12-09 | 2011-03-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electronic circuit |
| US8294152B2 (en) | 1992-12-09 | 2012-10-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electronic circuit including pixel electrode comprising conductive film |
| US6365514B1 (en) * | 1997-12-23 | 2002-04-02 | Intel Corporation | Two chamber metal reflow process |
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