JPH05182926A - 配線形成方法 - Google Patents
配線形成方法Info
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- JPH05182926A JPH05182926A JP36052991A JP36052991A JPH05182926A JP H05182926 A JPH05182926 A JP H05182926A JP 36052991 A JP36052991 A JP 36052991A JP 36052991 A JP36052991 A JP 36052991A JP H05182926 A JPH05182926 A JP H05182926A
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- refractory metal
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ａｌ系材料埋め込み配線形成の際、Ａｌの下
地にＴｉ系材料を形成する場合において、例えばバリア
メタルにＴｉＯＮを用いた場合においても、高アスペク
ト比接続孔への高温スパッタによるＡｌ埋め込みが良好
にでき、低抵抗でかつ良好なバリア性を有する配線が形
成できる配線形成方法を提供すること。 【構成】 高温スパッタにより、基板１等の基体上に形
成した接続孔２にＡｌ系材料３を埋め込む場合、Ａｌ系
材料の下地にＴｉ系高融点金属系材料を形成するととも
に、Ａｌ系材料直下のＴｉ系高融点金属系材料４１
（例えばＴｉ／ＴｉＯＮ／Ｔｉ構造のＴｉ）を厚膜化す
ることによって、または該Ｔｉ系高融点金属系材料の
構造を２以上の高融点金属系材料層とこれに挟まれたポ
リＳｉやａ−Ｓｉから成る酸化防止層６とを備える構成
とすることによって、Ａｌ系材料直下のＴｉ表面の酸化
を防ぐ構成とした配線形成方法。
地にＴｉ系材料を形成する場合において、例えばバリア
メタルにＴｉＯＮを用いた場合においても、高アスペク
ト比接続孔への高温スパッタによるＡｌ埋め込みが良好
にでき、低抵抗でかつ良好なバリア性を有する配線が形
成できる配線形成方法を提供すること。 【構成】 高温スパッタにより、基板１等の基体上に形
成した接続孔２にＡｌ系材料３を埋め込む場合、Ａｌ系
材料の下地にＴｉ系高融点金属系材料を形成するととも
に、Ａｌ系材料直下のＴｉ系高融点金属系材料４１
（例えばＴｉ／ＴｉＯＮ／Ｔｉ構造のＴｉ）を厚膜化す
ることによって、または該Ｔｉ系高融点金属系材料の
構造を２以上の高融点金属系材料層とこれに挟まれたポ
リＳｉやａ−Ｓｉから成る酸化防止層６とを備える構成
とすることによって、Ａｌ系材料直下のＴｉ表面の酸化
を防ぐ構成とした配線形成方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、配線形成方法に関し、
特に、Ａｌ系材料を接続孔に埋め込む工程を有する配線
形成方法に関する。本発明は、例えば、半導体装置の配
線形成方法として利用できる。
特に、Ａｌ系材料を接続孔に埋め込む工程を有する配線
形成方法に関する。本発明は、例えば、半導体装置の配
線形成方法として利用できる。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の微細化・集積化、特にＬＳ
Ｉの素子の微細化に伴い、微細接続孔へのメタル埋め込
み技術が重要になって来ており、この１つの方法とし
て、高温スパッタによるＡｌ埋め込みが検討されてい
る。この技術は、基板を数百度に高温加熱した状態で、
ＡｌもしくはＡｌ合金等のＡｌ系材料をスパッタ成膜す
ることによりＡｌをリフローさせ、Ａｌを接続構内に充
填し、かつ平坦化する技術である。この場合、図３に示
すように、Ａｌ系材料３の直下の下地として例えばＴｉ
などのＡｌとの濡れ性良いＴｉ系高融点金属系材料４を
用いると、成膜中のＡｌと下地Ｔｉとの界面反応が進行
し、良好な埋め込みが行えることが知られている。図３
中、１１は基板上の層間膜（ＳｉＯ2 等）、１２は下層
（第１層）配線（Ａｌ等）、１３はその上の層間膜（Ｓ
ｉＯ2 等）、２は層間膜１３に形成した接続孔である。
Ｉの素子の微細化に伴い、微細接続孔へのメタル埋め込
み技術が重要になって来ており、この１つの方法とし
て、高温スパッタによるＡｌ埋め込みが検討されてい
る。この技術は、基板を数百度に高温加熱した状態で、
ＡｌもしくはＡｌ合金等のＡｌ系材料をスパッタ成膜す
ることによりＡｌをリフローさせ、Ａｌを接続構内に充
填し、かつ平坦化する技術である。この場合、図３に示
すように、Ａｌ系材料３の直下の下地として例えばＴｉ
などのＡｌとの濡れ性良いＴｉ系高融点金属系材料４を
用いると、成膜中のＡｌと下地Ｔｉとの界面反応が進行
し、良好な埋め込みが行えることが知られている。図３
中、１１は基板上の層間膜（ＳｉＯ2 等）、１２は下層
（第１層）配線（Ａｌ等）、１３はその上の層間膜（Ｓ
ｉＯ2 等）、２は層間膜１３に形成した接続孔である。
【０００３】しかし、この従来技術には、以下に述べる
ような問題点がある。この技術を、図４に例示するよう
な基板１上のＳｉ拡散層１４との電気的接続を図る接続
孔２であるコンタクトホールに適用する場合、Ａｌ系材
料３であるＡｌがＳｉ基板１に突き抜けることを防止す
るために、Ａｌの下地にＴｉＯＮ等のバリアメタル５が
必要となる。実際には半導体拡散層（Ｓｉ拡散層）１４
との良好なコンタクト特性を得るために、ＴｉＯＮの下
に更にＴｉ系高融点金属系材料４であるＴｉが必要であ
る。このため、成膜構造は、代表的にはＡｌ／ＴｉＯＮ
／Ｔｉのようになる。通常これらの各層は枚葉式マルチ
チャンバースパッタ装置により真空中で連続成膜され
る。しかしながら、このようにＡｌの下地がＴｉＯＮで
あると、下地がＴｉの場合に比べ埋め込み特性が極端に
悪くなるという問題が起こり、例えば図４に示すように
接続孔２内に中空１６が生ずるような埋め込み不良が生
ずる。これは、ＡｌとＴｉＯＮが互いに反応しにくい材
料同士だからである。
ような問題点がある。この技術を、図４に例示するよう
な基板１上のＳｉ拡散層１４との電気的接続を図る接続
孔２であるコンタクトホールに適用する場合、Ａｌ系材
料３であるＡｌがＳｉ基板１に突き抜けることを防止す
るために、Ａｌの下地にＴｉＯＮ等のバリアメタル５が
必要となる。実際には半導体拡散層（Ｓｉ拡散層）１４
との良好なコンタクト特性を得るために、ＴｉＯＮの下
に更にＴｉ系高融点金属系材料４であるＴｉが必要であ
る。このため、成膜構造は、代表的にはＡｌ／ＴｉＯＮ
／Ｔｉのようになる。通常これらの各層は枚葉式マルチ
チャンバースパッタ装置により真空中で連続成膜され
る。しかしながら、このようにＡｌの下地がＴｉＯＮで
あると、下地がＴｉの場合に比べ埋め込み特性が極端に
悪くなるという問題が起こり、例えば図４に示すように
接続孔２内に中空１６が生ずるような埋め込み不良が生
ずる。これは、ＡｌとＴｉＯＮが互いに反応しにくい材
料同士だからである。
【０００４】これを改善するため、ＴｉＯＮの上にＴｉ
を形成した構造、即ちＡｌ／Ｔｉ／ＴｉＯＮ／Ｔｉ構造
とし、Ａｌとの接触層をＴｉとした場合（図５参照）で
は、上記のＡｌがＴｉＯＮに直接接触する場合に比べる
と埋め込み特性は改善される。しかしそれでも、Ｔｉ単
層の場合程には改善されない。これは以下の理由によ
る。
を形成した構造、即ちＡｌ／Ｔｉ／ＴｉＯＮ／Ｔｉ構造
とし、Ａｌとの接触層をＴｉとした場合（図５参照）で
は、上記のＡｌがＴｉＯＮに直接接触する場合に比べる
と埋め込み特性は改善される。しかしそれでも、Ｔｉ単
層の場合程には改善されない。これは以下の理由によ
る。
【０００５】Ａｌ成膜時に基板１が数百度に加熱された
際に、ＴｉＯＮ層中の酸素は上層Ｔｉ膜中に拡散する。
この酸素は特にホール側壁の下部等Ｔｉの膜厚が薄くな
った部分ではＴｉ表面にまで到達するため、この部分の
Ｔｉ表面は酸化され、Ａｌとの反応性が劣化し、埋め込
み特性が悪くなるのである。
際に、ＴｉＯＮ層中の酸素は上層Ｔｉ膜中に拡散する。
この酸素は特にホール側壁の下部等Ｔｉの膜厚が薄くな
った部分ではＴｉ表面にまで到達するため、この部分の
Ｔｉ表面は酸化され、Ａｌとの反応性が劣化し、埋め込
み特性が悪くなるのである。
【０００６】ここで、バリアメタル５としてＴｉＯＮの
代わりにＴｉＮを用いれば上記の埋め込み不良の問題は
解決できる。しかし、ＴｉＮはＴｉＯＮに比べバリア性
が不十分であり、高温スパッタもしくはＡｌシンター等
その後の加熱プロセスによりＡｌ突き抜けが起こる可能
性がある。このように、Ａｌ高温スパッタをコンタクト
ホールに適用するために、ＴｉＯＮを用いた場合でも良
好な埋め込みを行うための改善方法が必要とされてい
る。
代わりにＴｉＮを用いれば上記の埋め込み不良の問題は
解決できる。しかし、ＴｉＮはＴｉＯＮに比べバリア性
が不十分であり、高温スパッタもしくはＡｌシンター等
その後の加熱プロセスによりＡｌ突き抜けが起こる可能
性がある。このように、Ａｌ高温スパッタをコンタクト
ホールに適用するために、ＴｉＯＮを用いた場合でも良
好な埋め込みを行うための改善方法が必要とされてい
る。
【０００７】
【発明の目的】本発明は上記問題点を解決して、Ａｌ系
材料を埋め込んで配線を形成する場合に、Ａｌの下地に
Ｔｉ系高融点金属系材料を形成する場合において、いず
れの場合も、例えばバリアメタルにＴｉＯＮを用いた場
合においても、高アスペクト比接続孔への高温スパッタ
によるＡｌ埋め込みが良好に達成でき、低抵抗でかつ良
好なバリア性を有する配線が形成できる配線形成方法を
提供しようとするものである。
材料を埋め込んで配線を形成する場合に、Ａｌの下地に
Ｔｉ系高融点金属系材料を形成する場合において、いず
れの場合も、例えばバリアメタルにＴｉＯＮを用いた場
合においても、高アスペクト比接続孔への高温スパッタ
によるＡｌ埋め込みが良好に達成でき、低抵抗でかつ良
好なバリア性を有する配線が形成できる配線形成方法を
提供しようとするものである。
【０００８】
【問題点を解決するための手段】本発明の請求項１の発
明は、高温スパッタにより、基体上に形成した接続孔に
Ａｌ系材料を埋め込む工程を有する配線形成方法におい
て、Ａｌ系材料の下地にＴｉ系高融点金属系材料を形成
するとともに、Ａｌ系材料直下のＴｉ系高融点金属系材
料を厚膜化することによって、その表面の酸化を防ぐ構
成としたことを特徴とする配線形成方法であって、これ
により上記目的を達成するものである。
明は、高温スパッタにより、基体上に形成した接続孔に
Ａｌ系材料を埋め込む工程を有する配線形成方法におい
て、Ａｌ系材料の下地にＴｉ系高融点金属系材料を形成
するとともに、Ａｌ系材料直下のＴｉ系高融点金属系材
料を厚膜化することによって、その表面の酸化を防ぐ構
成としたことを特徴とする配線形成方法であって、これ
により上記目的を達成するものである。
【０００９】本発明の請求項２の発明は、請求項１項記
載のＴｉ系高融点金属系材料構造がＴｉ／ＴｉＯＮ／Ｔ
ｉであり、上層Ｔｉ膜を厚膜化したものである、請求項
１に記載の配線形成方法であって、これにより上記目的
を達成するものである。
載のＴｉ系高融点金属系材料構造がＴｉ／ＴｉＯＮ／Ｔ
ｉであり、上層Ｔｉ膜を厚膜化したものである、請求項
１に記載の配線形成方法であって、これにより上記目的
を達成するものである。
【００１０】本発明の請求項３の発明は、高温スパッタ
により、基体上に形成した接続孔にＡｌ系材料を埋め込
む工程を有する配線形成方法において、Ａｌ系材料の下
地にＴｉ系高融点金属系材料を形成するとともに、該Ｔ
ｉ系高融点金属系材料の構造を、２以上の高融点金属系
材料層と、これに挟まれた酸化防止層とを備える構成と
することによって、Ａｌ系材料直下のＴｉ表面の酸化を
防ぐ構成としたことを特徴する配線形成方法であって、
これにより上記目的を達成するものである。
により、基体上に形成した接続孔にＡｌ系材料を埋め込
む工程を有する配線形成方法において、Ａｌ系材料の下
地にＴｉ系高融点金属系材料を形成するとともに、該Ｔ
ｉ系高融点金属系材料の構造を、２以上の高融点金属系
材料層と、これに挟まれた酸化防止層とを備える構成と
することによって、Ａｌ系材料直下のＴｉ表面の酸化を
防ぐ構成としたことを特徴する配線形成方法であって、
これにより上記目的を達成するものである。
【００１１】本発明の請求項４の発明は、請求項３項記
載のＴｉ系高融点金属系材料構造がＴｉ／酸化防止層／
ＴｉＯＮ／Ｔｉである、請求項３に記載の配線形成方法
であって、これにより上記目的を達成するものである。
載のＴｉ系高融点金属系材料構造がＴｉ／酸化防止層／
ＴｉＯＮ／Ｔｉである、請求項３に記載の配線形成方法
であって、これにより上記目的を達成するものである。
【００１２】本発明の請求項５の発明は、酸化防止層と
して、多結晶Ｓｉ膜を用いることを特徴とする、請求項
３または４に記載の配線形成方法であって、これにより
上記目的を達成するものである。
して、多結晶Ｓｉ膜を用いることを特徴とする、請求項
３または４に記載の配線形成方法であって、これにより
上記目的を達成するものである。
【００１３】本発明の請求項６の発明は、酸化防止層と
して、アモルファスＳｉ膜を用いることを特徴とする、
請求項３または４に記載の配線形成方法であって、これ
により上記目的を達成するものである。
して、アモルファスＳｉ膜を用いることを特徴とする、
請求項３または４に記載の配線形成方法であって、これ
により上記目的を達成するものである。
【００１４】ここでＴｉ系高融点金属系材料とは、Ｔｉ
やその化合物（酸化物、窒化物、酸化窒化物）などを総
称し、また、Ｔｉ類似のＺｒ等の金属及びその化合物を
含む。
やその化合物（酸化物、窒化物、酸化窒化物）などを総
称し、また、Ｔｉ類似のＺｒ等の金属及びその化合物を
含む。
【００１５】
【作用】本発明によると、その作用は必ずしも明らかで
はないが、Ａｌ系材料の直下のＴｉ系金属系材料の膜厚
を厚くすることにより、その表面酸化が防止され、ま
た、酸化防止層を２以上のＴｉ系高融点金属層の層間に
挟むことによりＡｌとの接触面のＴｉ系高融点金属系材
料の表面酸化が防止され、Ａｌとの反応性が良好になっ
て、コンタクト性の良い配線を形成することが可能なら
しめられる。
はないが、Ａｌ系材料の直下のＴｉ系金属系材料の膜厚
を厚くすることにより、その表面酸化が防止され、ま
た、酸化防止層を２以上のＴｉ系高融点金属層の層間に
挟むことによりＡｌとの接触面のＴｉ系高融点金属系材
料の表面酸化が防止され、Ａｌとの反応性が良好になっ
て、コンタクト性の良い配線を形成することが可能なら
しめられる。
【００１６】
【実施例】以下本出願の各発明の実施例について、図面
を参照して説明する。但し当然のことではあるが、各発
明は以下述べる実施例により限定されるものではない。
を参照して説明する。但し当然のことではあるが、各発
明は以下述べる実施例により限定されるものではない。
【００１７】実施例１ この実施例は、請求項１の発明、特に請求項２の発明を
具体化したものであり、微細化した半導体装置のＡｌ系
配線形成技術に適用した例である。
具体化したものであり、微細化した半導体装置のＡｌ系
配線形成技術に適用した例である。
【００１８】Ｓｉ基板等の基板１上に、ＰＳＧ等の層間
絶縁膜１３を形成し、通常のフォトレジスト、ＲＩＥ工
程により、接続孔２を開口する（図１（ａ））。ここで
層間絶縁膜１３の膜厚は８００ｎｍ、接続孔２の径は
０．６μｍとした。１４はＳｉ拡散層である。
絶縁膜１３を形成し、通常のフォトレジスト、ＲＩＥ工
程により、接続孔２を開口する（図１（ａ））。ここで
層間絶縁膜１３の膜厚は８００ｎｍ、接続孔２の径は
０．６μｍとした。１４はＳｉ拡散層である。
【００１９】次にスパッタ法により、チタン系高融点金
属材料４２としてＴｉ、同じくバリアメタルとしてのチ
タン系高融点金属材料５としてＴｉＯＮ、更にチタン系
高融点金属材料４１としてＴｉを形成し、その上にＡｌ
系材料としてＡｌ−Ｓｉ（１ｗｔ％）を形成して、Ｔｉ
＋ＴｉＯＮ＋Ｔｉ＋Ａｌ（Ａｌ合金）成膜を行う。これ
により、図１（ｂ）のように、良好にＡｌ系材料の埋め
込みを達成した構造を得た。
属材料４２としてＴｉ、同じくバリアメタルとしてのチ
タン系高融点金属材料５としてＴｉＯＮ、更にチタン系
高融点金属材料４１としてＴｉを形成し、その上にＡｌ
系材料としてＡｌ−Ｓｉ（１ｗｔ％）を形成して、Ｔｉ
＋ＴｉＯＮ＋Ｔｉ＋Ａｌ（Ａｌ合金）成膜を行う。これ
により、図１（ｂ）のように、良好にＡｌ系材料の埋め
込みを達成した構造を得た。
【００２０】ここでこれらの各膜は枚葉式スパッタ装置
により真空中で連続的に成膜した。各層の膜厚は下層Ｔ
ｉ３０ｎｍ、ＴｉＯＮ１００ｎｍ、上層Ｔｉ１００ｎ
ｍ、Ａｌ−Ｓｉ８００ｎｍとした。Ａｌ系材料３の直下
のチタン系高融点金属材料４２であるＴｉを、厚めに形
成したわけである。ここで、Ｔｉ＋ＴｉＯＮ＋Ｔｉ層の
成膜は、各層をそれぞれ専用のチャンバーにて成膜する
ことも可能であるが、１つのチャンバーを用いて順次ス
パッタパワー・プロセスガス種、流量を変えることによ
り、成膜することも可能である。また、Ａｌ成膜に関し
てはここではＡｌＳｉを用いた例を示すが、純Ａｌまた
はＡｌＣｕ、ＡｌＳｉＣｕ等他のＡｌ合金材料を用いる
ことも可能である。以下に成膜条件の１例を示す。 Ｔｉ成膜条件 ＤＣパワー ４ｋＷ プロセスガス Ａｒ １００ＳＣＣＭ スパッタ圧力 ３ｍＴｏｒｒ 基板加熱温度 １５０℃ ＴｉＯＮ成膜条件 ＤＣパワー ５ｋＷ プロセスガス Ａｒ／Ｎ2 −６％Ｏ2 ＝４０／７０Ｓ
ＣＣＭ スパッタ圧力 ３ｍＴｏｒｒ 基板加熱温度 １５０℃ ＡｌＳｉ成膜条件 ＤＣパワー １０ｋＷ プロセスガス Ａｒ １００ＳＣＣＭ スパッタ圧力 ３ｍＴｏｒｒ 基板加熱温度 ５００℃
により真空中で連続的に成膜した。各層の膜厚は下層Ｔ
ｉ３０ｎｍ、ＴｉＯＮ１００ｎｍ、上層Ｔｉ１００ｎ
ｍ、Ａｌ−Ｓｉ８００ｎｍとした。Ａｌ系材料３の直下
のチタン系高融点金属材料４２であるＴｉを、厚めに形
成したわけである。ここで、Ｔｉ＋ＴｉＯＮ＋Ｔｉ層の
成膜は、各層をそれぞれ専用のチャンバーにて成膜する
ことも可能であるが、１つのチャンバーを用いて順次ス
パッタパワー・プロセスガス種、流量を変えることによ
り、成膜することも可能である。また、Ａｌ成膜に関し
てはここではＡｌＳｉを用いた例を示すが、純Ａｌまた
はＡｌＣｕ、ＡｌＳｉＣｕ等他のＡｌ合金材料を用いる
ことも可能である。以下に成膜条件の１例を示す。 Ｔｉ成膜条件 ＤＣパワー ４ｋＷ プロセスガス Ａｒ １００ＳＣＣＭ スパッタ圧力 ３ｍＴｏｒｒ 基板加熱温度 １５０℃ ＴｉＯＮ成膜条件 ＤＣパワー ５ｋＷ プロセスガス Ａｒ／Ｎ2 −６％Ｏ2 ＝４０／７０Ｓ
ＣＣＭ スパッタ圧力 ３ｍＴｏｒｒ 基板加熱温度 １５０℃ ＡｌＳｉ成膜条件 ＤＣパワー １０ｋＷ プロセスガス Ａｒ １００ＳＣＣＭ スパッタ圧力 ３ｍＴｏｒｒ 基板加熱温度 ５００℃
【００２１】尚、Ａｌスパッタ時に基板加熱のみでな
く、４００Ｖ程度の基板ＲＦバイアスが併用される場合
もある。
く、４００Ｖ程度の基板ＲＦバイアスが併用される場合
もある。
【００２２】本実施例において、以上の形成条件では、
上層Ｔｉ膜厚が重要であり、ＴｉＯＮから上層Ｔｉ中に
拡散した酸素が上層Ｔｉ表面に到達しない程度に厚くす
る必要がある。この膜厚最適値はホールのアスペクト比
により違ってくるが、本実施例のホール形状の場合では
６０ｎｍ以上必要である。ここではマージンを考慮し１
００ｎｍとしてある。以上の方法により、良好なＡｌ埋
め込みを行うことができた。
上層Ｔｉ膜厚が重要であり、ＴｉＯＮから上層Ｔｉ中に
拡散した酸素が上層Ｔｉ表面に到達しない程度に厚くす
る必要がある。この膜厚最適値はホールのアスペクト比
により違ってくるが、本実施例のホール形状の場合では
６０ｎｍ以上必要である。ここではマージンを考慮し１
００ｎｍとしてある。以上の方法により、良好なＡｌ埋
め込みを行うことができた。
【００２３】実施例２ 本実施例は、請求項３の発明、特に請求項４，５の発明
を具体化したものである。図２を参照する。
を具体化したものである。図２を参照する。
【００２４】Ｓｉ基板等の基板１上に、ＰＳＧ等の層間
絶縁膜１３を形成し、通常のフォトレジスト、ＲＩＥ工
程により、接続孔２を開口する。条件は実施例１と同じ
である。
絶縁膜１３を形成し、通常のフォトレジスト、ＲＩＥ工
程により、接続孔２を開口する。条件は実施例１と同じ
である。
【００２５】次にスパッタ法により、チタン系高融点金
属系材料４２としてＴｉを、また、バリアメタルとして
のＴｉ系高融点金属系材料５であるＴｉＯＮを、それぞ
れ３０ｎｍ、１００ｎｍ厚で成膜する（図２（ａ））。
成膜条件は実施例１と同じにした。
属系材料４２としてＴｉを、また、バリアメタルとして
のＴｉ系高融点金属系材料５であるＴｉＯＮを、それぞ
れ３０ｎｍ、１００ｎｍ厚で成膜する（図２（ａ））。
成膜条件は実施例１と同じにした。
【００２６】次にＴｉ酸化防止層６として、多結晶Ｓｉ
を５０ｎｍ成膜する（図２（ｂ））。ここではＬＰ−Ｃ
ＶＤ法によりＤＯＰＯＳ（Ｄｏｐｅｄ ＰｏｌｙＳｉ）
を形成した。以下に成膜条件を示す。 ガス系 ＳｉＨ4 ５００ＳＣＣＭ ＰＨ3 ０．３５ＳＣＣＭ Ｈｅ ５０ＳＣＣＭ 成長温度 ５８０℃ 圧力 ８０Ｐａ
を５０ｎｍ成膜する（図２（ｂ））。ここではＬＰ−Ｃ
ＶＤ法によりＤＯＰＯＳ（Ｄｏｐｅｄ ＰｏｌｙＳｉ）
を形成した。以下に成膜条件を示す。 ガス系 ＳｉＨ4 ５００ＳＣＣＭ ＰＨ3 ０．３５ＳＣＣＭ Ｈｅ ５０ＳＣＣＭ 成長温度 ５８０℃ 圧力 ８０Ｐａ
【００２７】次にスパッタ法によりチタン系高融点金属
系材料としてＴｉを、Ａｌ系材料３としてＡｌ−Ｓｉ
（１ｗｔ％）をそれぞれ３０ｎｍ、８００ｎｍ成膜す
る。ここでは、まずＴｉを通常のスパッタ法により成膜
し、この後大気開放することなく連続的にＡｌ−Ｓｉを
高温スパッタ成膜する。成膜条件は実施例１と同じとし
た。なお、ここではＡｌ−Ｓｉを用いた例を示している
が、他のＡｌ系材料が適用可能であることも実施例１と
同様である。
系材料としてＴｉを、Ａｌ系材料３としてＡｌ−Ｓｉ
（１ｗｔ％）をそれぞれ３０ｎｍ、８００ｎｍ成膜す
る。ここでは、まずＴｉを通常のスパッタ法により成膜
し、この後大気開放することなく連続的にＡｌ−Ｓｉを
高温スパッタ成膜する。成膜条件は実施例１と同じとし
た。なお、ここではＡｌ−Ｓｉを用いた例を示している
が、他のＡｌ系材料が適用可能であることも実施例１と
同様である。
【００２８】この場合では、多結晶Ｓｉ層がＴｉＯＮか
らの酸素の拡散防止層となり、上層Ｔｉは酸化されず、
ＡｌとＴｉは良好な濡れ性を保持することができ、良好
なＡｌ埋め込みが可能となる。また、高温スパッタを行
うことによりＡｌとＴｉ及び多結晶Ｓｉはそれぞれ相互
に拡散し、実際にはスパッタ終了時にＡｌ層直下にはＡ
ｌ−Ｔｉ−Ｓｉの３元合金層７が形成されており（図２
（ｃ））、良好なコンタクト特性が得られる。
らの酸素の拡散防止層となり、上層Ｔｉは酸化されず、
ＡｌとＴｉは良好な濡れ性を保持することができ、良好
なＡｌ埋め込みが可能となる。また、高温スパッタを行
うことによりＡｌとＴｉ及び多結晶Ｓｉはそれぞれ相互
に拡散し、実際にはスパッタ終了時にＡｌ層直下にはＡ
ｌ−Ｔｉ−Ｓｉの３元合金層７が形成されており（図２
（ｃ））、良好なコンタクト特性が得られる。
【００２９】実施例３ 実施例２で示した酸化防止層６として、アモルファスＳ
ｉを用いることも可能であり、本実施例はこの態様を用
いた。この場合のプロセス条件は、多結晶Ｓｉに代わり
アモルファスＳｉを用いる条件とする以外には、全て実
施例２と同様である。以下にアモルファスＳｉ形成条件
の１例として、スパッタ法を用いた例を示す。 膜厚 ５０ｎｍ ＤＣパワー ０．５ｋＷ プロセスガス Ａｒ １００ＳＣＣＭ スパッタ圧力 ０．５Ｐａ 基板加熱温度 １５０℃
ｉを用いることも可能であり、本実施例はこの態様を用
いた。この場合のプロセス条件は、多結晶Ｓｉに代わり
アモルファスＳｉを用いる条件とする以外には、全て実
施例２と同様である。以下にアモルファスＳｉ形成条件
の１例として、スパッタ法を用いた例を示す。 膜厚 ５０ｎｍ ＤＣパワー ０．５ｋＷ プロセスガス Ａｒ １００ＳＣＣＭ スパッタ圧力 ０．５Ｐａ 基板加熱温度 １５０℃
【００３０】最終的に形成される形状は図２（ｃ）と同
じであり、良好なＡｌ埋め込み及びコンタクト特性が達
成される。
じであり、良好なＡｌ埋め込み及びコンタクト特性が達
成される。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、Ａｌ系材料を埋め込ん
で配線を形成する場合に、Ａｌの下地にＴｉ系高融点金
属系材料を形成する場合において、いずれの場合も、良
好な埋め込み及び配線形成を行うことができ、例えばバ
リアメタルにＴｉＯＮを用いた場合においても、高アス
ペクト比接続孔への高温スパッタによるＡｌ埋め込みも
これが良好に達成でき、低抵抗でかつ良好なバリア性を
有する配線が形成できるという効果がもたらされる。
で配線を形成する場合に、Ａｌの下地にＴｉ系高融点金
属系材料を形成する場合において、いずれの場合も、良
好な埋め込み及び配線形成を行うことができ、例えばバ
リアメタルにＴｉＯＮを用いた場合においても、高アス
ペクト比接続孔への高温スパッタによるＡｌ埋め込みも
これが良好に達成でき、低抵抗でかつ良好なバリア性を
有する配線が形成できるという効果がもたらされる。
【図１】実施例１の工程を示す。
【図２】実施例２の工程を示す。
【図３】従来技術を示す。
【図４】従来技術の問題点を示す。
【図５】従来技術とその問題点を示す。
１ 基板（Ｓｉ基板） ２ 接続孔 ３ Ａｌ系材料（Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ） ４１ Ｔｉ系高融点金属系材料（厚いＴｉ） ４２ Ｔｉ系高融点金属系材料（Ｔｉ） ５ Ｔｉ系高融点金属系材料（バリアメタル、ＴｉＯ
Ｎ） ６ 酸化防止層
Ｎ） ６ 酸化防止層
───────────────────────────────────────────────────── 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 21/90 Ｃ 7353−4Ｍ
Claims (6)
- 【請求項１】高温スパッタにより、基体上に形成した接
続孔にＡｌ系材料を埋め込む工程を有する配線形成方法
において、Ａｌ系材料の下地にＴｉ系高融点金属系材料
を形成するとともに、Ａｌ系材料直下のＴｉ系高融点金
属系材料を厚膜化することによって、その表面の酸化を
防ぐ構成としたことを特徴とする配線形成方法。 - 【請求項２】請求項１項記載のＴｉ系高融点金属系材料
構造がＴｉ／ＴｉＯＮ／Ｔｉであり、上層Ｔｉ膜を厚膜
化したものである、請求項１に記載の配線形成方法。 - 【請求項３】高温スパッタにより、基体上に形成した接
続孔にＡｌ系材料を埋め込む工程を有する配線形成方法
において、Ａｌ系材料の下地にＴｉ系高融点金属系材料
を形成するとともに、該Ｔｉ系高融点金属系材料の構造
を、２以上の高融点金属系材料層と、これに挟まれた酸
化防止層とを備える構成とすることによって、Ａｌ系材
料直下のＴｉ表面の酸化を防ぐ構成としたことを特徴す
る配線形成方法。 - 【請求項４】請求項３項記載のＴｉ系高融点金属系材料
構造がＴｉ／酸化防止層／ＴｉＯＮ／Ｔｉである、請求
項３に記載の配線形成方法。 - 【請求項５】酸化防止層として、多結晶Ｓｉ膜を用いる
ことを特徴とする、請求項３または４に記載の配線形成
方法。 - 【請求項６】酸化防止層として、アモルファスＳｉ膜を
用いることを特徴とする、請求項３または４に記載の配
線形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36052991A JPH05182926A (ja) | 1991-12-30 | 1991-12-30 | 配線形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36052991A JPH05182926A (ja) | 1991-12-30 | 1991-12-30 | 配線形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05182926A true JPH05182926A (ja) | 1993-07-23 |
Family
ID=18469795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36052991A Pending JPH05182926A (ja) | 1991-12-30 | 1991-12-30 | 配線形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05182926A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09172077A (ja) * | 1995-12-20 | 1997-06-30 | Sony Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
| US11792930B2 (en) | 2019-03-25 | 2023-10-17 | Kyocera Corporation | Wiring substrate, electronic device, and electronic module |
| US11823966B2 (en) | 2018-11-30 | 2023-11-21 | Kyocera Corporation | Wiring substrate, electronic device, and electronic module |
-
1991
- 1991-12-30 JP JP36052991A patent/JPH05182926A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09172077A (ja) * | 1995-12-20 | 1997-06-30 | Sony Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
| US11823966B2 (en) | 2018-11-30 | 2023-11-21 | Kyocera Corporation | Wiring substrate, electronic device, and electronic module |
| US11792930B2 (en) | 2019-03-25 | 2023-10-17 | Kyocera Corporation | Wiring substrate, electronic device, and electronic module |
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