JPH0513368A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0513368A
JPH0513368A JP3226719A JP22671991A JPH0513368A JP H0513368 A JPH0513368 A JP H0513368A JP 3226719 A JP3226719 A JP 3226719A JP 22671991 A JP22671991 A JP 22671991A JP H0513368 A JPH0513368 A JP H0513368A
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titanium
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ランプ・アニールの際にTiN膜に生ずる微細
クラックの発生を抑制し、信頼性の向上した半導体装置
の製造方法を提供する。 【構成】Si基板1上に設けられた層間絶縁膜2にコン
タクト孔7を形成し、次に基板全面にTi膜4とTiN
膜5とを形成したのちランプアニールによる熱処理を行
う。この時、TiN膜5を、(001)面の配向率を7
0%以下にしたTiターゲットを用いた反応性スパッタ
リング法により形成する。

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の製造方法に
関し、特にバリアメタルを介してシリコン基板に電極配
線を形成する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】シリコン(Si)基板上に不純物拡散工
程を経て形成された不純物拡散領域の各々およびシリコ
ン基板そのものにオーミック接続される電極配線を形成
する材料としては、アルミニウム(Al)やその合金が
主に用いられている。しかしながら、これら電極配線を
形する為にこれらの金属の膜をSi基板上に直接に被着
すると、この被着工程や後工程の熱履歴によりAlとS
iとが反応してアロイスパイクやシリコンノジュールを
発生させる。又Alやその合金の単層配線では、エレク
トロマイグレーションやストレスマイグレーションによ
る断線が深刻な問題となっている。コンタクト領域での
AlとSiの反応を防止する為に、通常、電極配線形成
用の金属膜とシリコン基板との間にバリアメタル膜を形
成する手法が用いられている。バリアメタル膜を用いる
積層配線構造は、エレクトロマイグレーションやストレ
スマイグレーションによる断線を防止するのにも効果が
ある。
【0003】従来、このバリアメタル膜を、電極を形成
するコンタクト領域にのみに形成する手法と、ストレス
マイグレーション耐性向上のために上記電極形成コンタ
クト領域だけでなく、その電極と接続する配線、すなわ
ち電極配線の下にも形成する手法とが用いられている
が、後者の手法が採用されることが多くなってきてい
る。この電極配線の下に形成されるバリアメタルとして
は、主にチタン(Ti)膜と窒化チタン(TiN)膜が
用いられる。以下層間絶縁膜に設けられたコンタクト孔
内におけるSi基板と電極配線との接続について説明す
る。
【0004】まず、所要の不純物拡散工程を経て所要の
拡散領域が形成されたSi基板上に酸化シリコン膜等か
らなる層間絶縁膜を形成する。次でこの層間絶縁膜にコ
ンタクト孔を形成したのち、基板表面にチタン(Ti)
膜と窒化チタン(TiN)膜とをバリアメタルとして順
次形成し、次で熱処理を行なう。次にアルミニウム(A
l)膜をそのバリアメタル層上に堆積したのち、この3
層の金属膜をパターニングし、3層構造の電極配線を形
成する。
【0005】バリアメタルとしてのTiN膜は、一般に
Tiをターゲット電極としAr+N2 混合ガスをスパッ
タリング雰囲気とする反応性スパッタリングで形成され
る。その後の熱処理は、N2 またはNH3 中でのランプ
アニールにより行なわれる。この熱処理により上記コン
タクト孔部においては、Si基板側からTi膜がシリサ
イド化し、一方スパッタリング雰囲気側からTiN膜中
の未反応のTi及びTi膜が窒化される。従ってこれら
Ti膜及びTiN膜のバリア性が向上すると共に、コン
タクト抵抗が低くなる。この熱処理については、H.ジ
ョースイッヒ(Joswing),W.パムラ(Pam
ler)によりJune12−13,1990 VMI
Cカンファレンス(Conference)に報告され
ている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た半導体装置の製造方法では、TiN膜形成後のランプ
アニールによるTiNの完全化の際、急速な加熱による
結晶化によりTiN膜の急激な収縮が起こり、TiN膜
に無数の微細なクラックが入る場合がある。このため、
TiN膜のバリア性が劣化してリーク電流が多くなり、
半導体装置の信頼性が低下するという欠点がある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、シリコン基板
上に層間絶縁膜を形成したのちコンタクト孔を形成し、
次でチタン(Ti)膜と窒化チタン(TiN)膜とを堆
積し、ランプアニールによる熱処理を加え、さらにアル
ミニウム(Al)膜を堆積したのちパターニングして3
層構造の電極配線を形成する半導体装置の製造方法にお
いて、前記窒化チタン膜を、(001)面の配向率を7
0%以下にしたチタンターゲットを用いた反応性スパッ
タリング法により形成するものである。
【0008】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。
【0009】本発明の第1の実施例を説明するための半
導体チップの断面図を示す図1を参照すると、まずシリ
コン基板1上にSiO2 やPSG等からなる層間絶縁膜
2を堆積したのちパターニングし、コンタクト孔7を形
成する。次に、このコンタクト孔7部のシリコン基板1
上に不純物を導入し、不純物拡散層3を形成する。次で
スパッタリング法によりTi膜4を20乃至80nmの
厚さに堆積する。これまでは従来の製造方法と同じであ
る。
【0010】次にTiターゲットを用いた反応性スパッ
タリング法によりTiN膜5を80乃至150nmの厚
さに堆積するが、この時使用するTiターゲットは、表
面にみられる配向のうち(001)面が存在する割合、
すなわち、配向率を約50%に制御してある。スパッタ
リング条件は、Ar+N2 混合ガス,全ガス圧4mmT
orr,パワー6kW,基板温度200℃である。次で
ランプアニールにより500乃至900℃,20乃至6
0秒の熱処理を、N2 あるいはNH3 などの窒化雰囲気
中で行なう。以下Al膜6を形成したのち、Al膜6,
TiN膜5及びTi膜4をパターニングし、3層構造の
電極配線を形成する。
【0011】次にTiターゲットの製造方法について、
図2及び図3を用いて説明する。
【0012】まず、図2に示すように、通常のTiター
ゲット用バルク材8表面におけるTi(001)面の配
向性をX線回析法等により調査する。そして、例えば、
配向率の最も少い面を有するTiターゲット用板材9A
としてx−y軸に平行な面で、また配向率の最も多い面
を有するTiターゲット用板材9Bとしてy−z軸に平
行な面でそれぞれ切り出す。次で図3に示すように、こ
れらの板材9A,9Bを三角形状に加工し、(001)
面の配向率が約50%になるような割合で規則的に並
べ、正多角形のTiターゲット10を構成する。
【0013】同様にして、(001)面の配向率が20
乃至90%となるTiターゲットを数種類製造し、これ
らのTiターゲットを使用してTiN膜を形成し、半導
体装置を製造した。この製品について(001)面配向
率と接合リーク不良率との関係を調べた結果を図4に示
す。
【0014】図4から分るように、(001)面の配向
率が70%以上のTiターゲットを用いると、TiN膜
4に生じる微細なクラックに起因する接合リーク不良が
増大する。従って、Tiターゲットにおける(001)
面の配向率は、70%以下にする必要がある。
【0015】窒化雰囲気中のTiターゲットの表面は、
プラズマ中で雰囲気中のNと反応してTiNとなり、ス
パッタリング現象により飛散する。この時、Tiターゲ
ット表面の(001)配向率が高いと、ターゲット表面
からの飛散が多くなり、シリコン基板上でのTiN膜の
堆積速度が速くなる。Tiターゲット表面の配向率を下
げると、TiN膜の堆積速度が遅くなり、TiN膜中に
雰囲気中の残留酸素が多く取り込まれる。酸素を多く含
んだTiN膜は、ランプアニールによる急激な熱処理を
受けても、膜の急激な収縮が緩和され微細クラックの発
生が抑制される。このためバリア性の劣化も少くなり、
接合リーク不良も少くなると考えられる。
【0016】尚、第1の実施例では、(001)面の配
向率を調べてからTiターゲット用板材の切り出しを行
ったが、Tiターゲット用バルク材を3方向以上の面よ
り切り出して規則的に並べることにより、(001)面
の配向率が70%以下のTiターゲットを作ることがで
きる。またTiターゲットの形状は、図3に示した8角
形に限定されるものではなく、他の多角形または円形で
あってもよい。
【0017】次に第2の実施例について説明する。(0
01)面の配向率が70%以下のTiターゲットを用い
てTiN膜を形成する工程は第1の実施例と同じである
が、この第2の実施例では、焼鈍処理によりTiターゲ
ットの配向率を70%以下にするものである。
【0018】Tiターゲットは、バルク状態のTi材を
切削し、所望の形状に加工して作られる。この時、加工
硬化による加工性の悪化を改善するために、600乃至
1600℃の温度で焼鈍される。この焼鈍処理によりT
i材中のTiは再結晶するが、温度が高く処理時間が長
い程グレインが成長し、Tiターゲット表面は(00
1)面の配向率が高くなる。従って、焼鈍処理されたバ
ルク材の表面をそのままTiターゲットの表面として用
いると、(001)面の配向率が70%を越えるものが
生じ、半導体装置の接合リーク不良率を高めることにな
る。
【0019】本第2の実施例におけるTiターゲット
は、加工硬化による加工性を損うことなく、かつ(00
1)面の配向率を70%以下にするために、バルク材を
1000乃至1600℃,5乃至30分間の条件で焼鈍
処理して作成した。例えば、1100℃10分間で焼鈍
したTiバルク材の表面の(001)面の配向率は、3
0乃至40%であった。
【0020】このように焼鈍処理によって(001)面
の配向率を70%以下としたTiターゲットを用いてT
iN膜を形成し、半導体装置を製造した場合でも、接合
リーク不良率は第1の実施例の場合と同様に小さい値と
なり、半導体装置の信頼性を向上させることができた。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、TiN膜
の形成をTi(001)面の配向率を70%以下とした
Tiターゲットを用いた反応性スパッタリング法により
行なっている。反応性スパッタリング法により形成した
TiN膜は、使用されるTiターゲットのTi(00
1)面の配向率が低いと、次工程のランプアニールによ
る熱処理でTiN膜に微細クラックが入りにくく、バリ
ア性が劣化しにくい。この結果、接合リーク不良の発生
が低く、信頼性の向上した半導体装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を説明するための半導体
チップの断面図である。
【図2】第1の実施例に使用するTiターゲット用板材
の切り出し方法を説明するためのバルク材の斜視図であ
る。
【図3】第1の実施例に使用するTiターゲットの構成
を示す図である。
【図4】Tiターゲットの(001)面の配向率と接合
リーク不良発生率との関係を示す図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 層間絶縁膜 3 不純物拡散層 4 Ti膜 5 TiN膜 6 Al膜 7 コンタクト孔 8 Tiターゲット用バルク材 9A,9B Tiターゲット用板材 10 Tiターゲット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/3205 21/90 D 7353−4M

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコン基板上に層間絶縁膜を形成した
    のちコンタクト孔を形成し、次でチタン(Ti)膜と窒
    化チタン(TiN)膜とを堆積し、ランプアニールによ
    る熱処理を加え、さらにアルミニウム(Al)膜を堆積
    したのちパターニングして3層構造の電極配線を形成す
    る半導体装置の製造方法において、前記窒化チタン膜
    を、(001)面の配向率を70%以下にしたチタンタ
    ーゲットを用いた反応性スパッタリング法により形成す
    ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記チタンターゲットは、(001)面
    の配向率の高いチタン板と配向率の低いチタン板との組
    合せにより構成されている請求項1記載の半導体装置の
    製造方法。
  3. 【請求項3】 前記チタンターゲットを構成するチタン
    板は、三角形状に形成されている請求項2記載の半導体
    装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記チタンターゲットは、多角形状に形
    成されている請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記チタンターゲットは、焼鈍処理され
    たものである請求項1記載の半導体装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996028583A1 (fr) * 1995-03-13 1996-09-19 Sumitomo Sitix Corporation Cible de pulverisation en titane et procede permettant de produire cette cible
EP0697729A3 (en) * 1994-08-18 1996-11-13 Oki Electric Ind Co Ltd Contact structure with metallic barrier layer and manufacturing process
US5643422A (en) * 1994-12-29 1997-07-01 Nec Corporation Reactive sputtering system for depositing titanium nitride without formation of titanium nitride on titanium target and process of depositing titanium nitride layer

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0697729A3 (en) * 1994-08-18 1996-11-13 Oki Electric Ind Co Ltd Contact structure with metallic barrier layer and manufacturing process
US5654235A (en) * 1994-08-18 1997-08-05 Oki Electric Industry Co., Ltd. Method of manufacturing contact structure using barrier metal
US5920122A (en) * 1994-08-18 1999-07-06 Oki Electric Industry Co., Ltd. Contact structure using barrier metal and method of manufacturing the same
US5643422A (en) * 1994-12-29 1997-07-01 Nec Corporation Reactive sputtering system for depositing titanium nitride without formation of titanium nitride on titanium target and process of depositing titanium nitride layer
WO1996028583A1 (fr) * 1995-03-13 1996-09-19 Sumitomo Sitix Corporation Cible de pulverisation en titane et procede permettant de produire cette cible

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