JPH06112203A - 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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- JPH06112203A JPH06112203A JP25825192A JP25825192A JPH06112203A JP H06112203 A JPH06112203 A JP H06112203A JP 25825192 A JP25825192 A JP 25825192A JP 25825192 A JP25825192 A JP 25825192A JP H06112203 A JPH06112203 A JP H06112203A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、半導体装置の製造方法に関し、反
射防止膜とＡｌ配線層でのコンタクト抵抗を低減するこ
とができるとともに、Ａｌ配線層中へのＮの拡散を十分
抑えることができ、しかも、Ａｌ配線層のマイグレーシ
ョンのための高温熱処理を十分行うことができ、良好な
膜質のＡｌ配線層を得ることができる半導体装置の製造
方法を提供することをを目的とする。 【構成】 下地の膜４上にアルミニウム含有膜５を成長
させる工程と、次いで、該アルミニウム含有膜５を高温
熱処理して該アルミニウム含有膜５中のアルミニウムの
結晶粒を成長させる工程と、次いで、該アルミニウム含
有膜５上に反射防止膜７を形成する工程とを含むように
構成する。
射防止膜とＡｌ配線層でのコンタクト抵抗を低減するこ
とができるとともに、Ａｌ配線層中へのＮの拡散を十分
抑えることができ、しかも、Ａｌ配線層のマイグレーシ
ョンのための高温熱処理を十分行うことができ、良好な
膜質のＡｌ配線層を得ることができる半導体装置の製造
方法を提供することをを目的とする。 【構成】 下地の膜４上にアルミニウム含有膜５を成長
させる工程と、次いで、該アルミニウム含有膜５を高温
熱処理して該アルミニウム含有膜５中のアルミニウムの
結晶粒を成長させる工程と、次いで、該アルミニウム含
有膜５上に反射防止膜７を形成する工程とを含むように
構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に係り、バイポーラ、ＭＯＳトランジスタ等の各種半導
体装置の製造方法に適用することができ、特に、コンタ
クト抵抗の増加やＡｌ配線層中へのＮの拡散を生じさせ
ることなくＡｌ配線層のマイグレーションのための高温
熱処理を十分行って、良好な膜質のＡｌ配線層を得るこ
とができる半導体装置の製造方法に関する。
に係り、バイポーラ、ＭＯＳトランジスタ等の各種半導
体装置の製造方法に適用することができ、特に、コンタ
クト抵抗の増加やＡｌ配線層中へのＮの拡散を生じさせ
ることなくＡｌ配線層のマイグレーションのための高温
熱処理を十分行って、良好な膜質のＡｌ配線層を得るこ
とができる半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】近年、半導体装置の製造工程におけるスル
ーホール形成工程では、１層目配線メタルからの反射に
より２層目配線メタルの形状が不安定なものになってし
まう。そこで、１層目配線上にＴｉＮ膜を形成し、これ
を反射防止膜として使用する方法が採られるようになっ
てきた。ところが、配線メタルとしてＡｌ合金を用いた
場合、この上に直接ＴｉＮ反射防止膜を形成すると、Ａ
ｌ膜中への窒素の拡散が生じる他、Ａｌ膜が下地バリア
メタルと反射防止膜というメタルによるサンドイッチ構
造になるため、後の熱処理工程によるマイグレーション
が起こり難い等の問題が生じ、その結果、粒径が非常に
小さくなってしまう。
ーホール形成工程では、１層目配線メタルからの反射に
より２層目配線メタルの形状が不安定なものになってし
まう。そこで、１層目配線上にＴｉＮ膜を形成し、これ
を反射防止膜として使用する方法が採られるようになっ
てきた。ところが、配線メタルとしてＡｌ合金を用いた
場合、この上に直接ＴｉＮ反射防止膜を形成すると、Ａ
ｌ膜中への窒素の拡散が生じる他、Ａｌ膜が下地バリア
メタルと反射防止膜というメタルによるサンドイッチ構
造になるため、後の熱処理工程によるマイグレーション
が起こり難い等の問題が生じ、その結果、粒径が非常に
小さくなってしまう。
【０００３】そこで、本発明では、Ａｌ膜形成直後に、
熱処理により予めＡｌの結晶粒を十分成長させておき、
この膜上にＴｉ→ＴｉＮとを同一チャンバー内で真空を
破らずに膜形成を行うことにより、マイグレーションの
問題と窒素拡散の問題を同時に防ぐことができることを
特徴としている。
熱処理により予めＡｌの結晶粒を十分成長させておき、
この膜上にＴｉ→ＴｉＮとを同一チャンバー内で真空を
破らずに膜形成を行うことにより、マイグレーションの
問題と窒素拡散の問題を同時に防ぐことができることを
特徴としている。
【０００４】
【従来の技術】図３は従来の半導体装置の製造方法を説
明する図である。図３において、31はＳｉ等の基板であ
り、32は基板31上に形成され基板31が露出された開口部
32ａを有するＳｉＯ2 等の絶縁膜であり、33〜35は各々
Ｔｉ等のコンタクトメタル膜、ＴｉＮ等のバリアメタル
膜、アルミニウム配線層である。ここでのＴｉコンタク
トメタル膜33は基板31とのコンタクト抵抗低減化のため
に形成しており、ＴｉＮバリアメタル膜34はＡｌ配線層
35のＡｌとＳｉ基板31のＳｉとの相互拡散を防止するた
めに形成している。そして、36はＡｌ配線層35上に形成
されたＴｉＮ等の反射防止膜であり、この反射防止膜36
はスルーホールを介して１層目Ａｌ配線層35上に２層目
のＡｌ配線層を形成する際に、１層目Ａｌ配線層35から
の反射により２層目Ａｌ配線層の形状が不安定になるの
を防止するために形成している。
明する図である。図３において、31はＳｉ等の基板であ
り、32は基板31上に形成され基板31が露出された開口部
32ａを有するＳｉＯ2 等の絶縁膜であり、33〜35は各々
Ｔｉ等のコンタクトメタル膜、ＴｉＮ等のバリアメタル
膜、アルミニウム配線層である。ここでのＴｉコンタク
トメタル膜33は基板31とのコンタクト抵抗低減化のため
に形成しており、ＴｉＮバリアメタル膜34はＡｌ配線層
35のＡｌとＳｉ基板31のＳｉとの相互拡散を防止するた
めに形成している。そして、36はＡｌ配線層35上に形成
されたＴｉＮ等の反射防止膜であり、この反射防止膜36
はスルーホールを介して１層目Ａｌ配線層35上に２層目
のＡｌ配線層を形成する際に、１層目Ａｌ配線層35から
の反射により２層目Ａｌ配線層の形状が不安定になるの
を防止するために形成している。
【０００５】次に、その半導体装置の製造方法について
説明する。まず、図３（ａ）に示すように、ＣＶＤ法等
によりＳｉ基板31上にＳｉＯ2 を堆積して絶縁膜32を形
成した後、ＲＩＥ等により絶縁膜32をエッチングして基
板31が露出された開口部32ａを形成する。次に、図３
（ｂ）に示すように、スパッタ法等により開口部32ａ内
の基板31とコンタクトを取るように全面にＴｉ、ＴｉＮ
を順次堆積してＴｉコンタクトメタル膜33及びＴｉＮバ
リアメタル膜34を形成する。次いで、ＴｉＮバリアメタ
ル膜34形成後、一旦大気に開放し、高温熱処理すること
によりバリアメタル膜34及びＡｌ配線層35のコンタクト
抵抗を安定化させる。この時、ＴｉＮバリアメタル膜34
上に薄い自然酸化膜が生じる。
説明する。まず、図３（ａ）に示すように、ＣＶＤ法等
によりＳｉ基板31上にＳｉＯ2 を堆積して絶縁膜32を形
成した後、ＲＩＥ等により絶縁膜32をエッチングして基
板31が露出された開口部32ａを形成する。次に、図３
（ｂ）に示すように、スパッタ法等により開口部32ａ内
の基板31とコンタクトを取るように全面にＴｉ、ＴｉＮ
を順次堆積してＴｉコンタクトメタル膜33及びＴｉＮバ
リアメタル膜34を形成する。次いで、ＴｉＮバリアメタ
ル膜34形成後、一旦大気に開放し、高温熱処理すること
によりバリアメタル膜34及びＡｌ配線層35のコンタクト
抵抗を安定化させる。この時、ＴｉＮバリアメタル膜34
上に薄い自然酸化膜が生じる。
【０００６】次に、図３（ｃ）に示すように、スパッタ
法等により表面に自然酸化膜が生じているバリアメタル
膜34上にＡｌを堆積してＡｌ配線層35を形成し、このＡ
ｌ配線層35形成後、一旦大気に開放する。この時、Ａｌ
配線層35上にＴｉＮバリアメタル膜34上よりも厚い（Ａ
ｌの方がＴｉＮよりも酸化され易い）Ａｌ2 Ｏ3 等の自
然酸化膜が生じる。次いで、スパッタ法等により自然酸
化膜が生じているＡｌ配線層35上にＴｉＮを堆積して反
射防止膜36を形成する。
法等により表面に自然酸化膜が生じているバリアメタル
膜34上にＡｌを堆積してＡｌ配線層35を形成し、このＡ
ｌ配線層35形成後、一旦大気に開放する。この時、Ａｌ
配線層35上にＴｉＮバリアメタル膜34上よりも厚い（Ａ
ｌの方がＴｉＮよりも酸化され易い）Ａｌ2 Ｏ3 等の自
然酸化膜が生じる。次いで、スパッタ法等により自然酸
化膜が生じているＡｌ配線層35上にＴｉＮを堆積して反
射防止膜36を形成する。
【０００７】そして、全面にＰＳＧ等の絶縁膜を形成
し、この絶縁膜にスルーホールを形成し、このスルーホ
ールを介して反射防止膜36が形成された１層目のＡｌ配
線層35とコンタクトを取るように２層目のＡｌ配線層を
形成することにより、１層目Ａｌ配線層35と２層目Ａｌ
配線層とがコンタクトされた配線構造を得ることができ
る。
し、この絶縁膜にスルーホールを形成し、このスルーホ
ールを介して反射防止膜36が形成された１層目のＡｌ配
線層35とコンタクトを取るように２層目のＡｌ配線層を
形成することにより、１層目Ａｌ配線層35と２層目Ａｌ
配線層とがコンタクトされた配線構造を得ることができ
る。
【０００８】上記した従来の半導体装置の製造方法で
は、Ａｌ配線層35上に反射防止膜36を形成しているた
め、スルーホールを介して１層目Ａｌ配線層35上に２層
目Ａｌ配線層を形成する際に、この反射防止膜36により
１層目Ａｌ配線層35の反射を抑えて２層目Ａｌ配線層の
形状が不安定になるのを抑制することができる。そし
て、表面にＡｌ2 Ｏ3 等の自然酸化膜が生じている状態
でＴｉＮ反射防止膜36を形成しているため、この自然酸
化膜によりＡｌ配線層35中へのＮ（ＴｉＮ反射防止膜36
中からのＮの脱ガスとチャンバー内雰囲気のＮガス）の
拡散を防止してＡｌ配線層35の膜質を良くすることがで
きる。また、ＴｉＮバリアメタル膜34表面にも自然酸化
膜が生じている状態でＡｌ配線層35を形成しているた
め、上記同様Ａｌ配線層35中へのＴｉＮバリアメタル膜
34からの脱ガスによるＮの拡散を抑えることができる。
は、Ａｌ配線層35上に反射防止膜36を形成しているた
め、スルーホールを介して１層目Ａｌ配線層35上に２層
目Ａｌ配線層を形成する際に、この反射防止膜36により
１層目Ａｌ配線層35の反射を抑えて２層目Ａｌ配線層の
形状が不安定になるのを抑制することができる。そし
て、表面にＡｌ2 Ｏ3 等の自然酸化膜が生じている状態
でＴｉＮ反射防止膜36を形成しているため、この自然酸
化膜によりＡｌ配線層35中へのＮ（ＴｉＮ反射防止膜36
中からのＮの脱ガスとチャンバー内雰囲気のＮガス）の
拡散を防止してＡｌ配線層35の膜質を良くすることがで
きる。また、ＴｉＮバリアメタル膜34表面にも自然酸化
膜が生じている状態でＡｌ配線層35を形成しているた
め、上記同様Ａｌ配線層35中へのＴｉＮバリアメタル膜
34からの脱ガスによるＮの拡散を抑えることができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の半導体
装置の製造方法では、Ａｌ配線層35上にＴｉＮ反射防止
膜36を形成する際に、Ａｌ配線層35中へのＮの拡散を防
止する効果を上げるためにはＡｌ配線層35表面のＡｌ2
Ｏ3 等の自然酸化膜はある程度厚膜で形成されているの
が望ましい。しかも、このようにＡｌ配線層35表面のＡ
ｌ2 Ｏ3 等の自然酸化膜が厚膜で形成されていれば、Ａ
１配線層35のマイグレーションのための高温熱処理をし
ても、ＴｉＮ反射防止膜36中からＡｌ配線層35へのＮの
拡散を防止することができる。しかしながら、このよう
にＡｌ配線層35表面にＡｌ2 Ｏ3 等の自然酸化膜を厚膜
で形成してしまうと、Ａｌ配線層35と反射防止膜36での
コンタクト抵抗が増加してしまうという問題があった。
装置の製造方法では、Ａｌ配線層35上にＴｉＮ反射防止
膜36を形成する際に、Ａｌ配線層35中へのＮの拡散を防
止する効果を上げるためにはＡｌ配線層35表面のＡｌ2
Ｏ3 等の自然酸化膜はある程度厚膜で形成されているの
が望ましい。しかも、このようにＡｌ配線層35表面のＡ
ｌ2 Ｏ3 等の自然酸化膜が厚膜で形成されていれば、Ａ
１配線層35のマイグレーションのための高温熱処理をし
ても、ＴｉＮ反射防止膜36中からＡｌ配線層35へのＮの
拡散を防止することができる。しかしながら、このよう
にＡｌ配線層35表面にＡｌ2 Ｏ3 等の自然酸化膜を厚膜
で形成してしまうと、Ａｌ配線層35と反射防止膜36での
コンタクト抵抗が増加してしまうという問題があった。
【００１０】そこで、Ａｌ配線層35表面の自然酸化膜を
薄く形成すればよいと考えられるが、このように自然酸
化膜を薄くしてしまうと、Ａｌ配線層35上にＴｉＮ反射
防止膜36を形成する際やＡｌ配線層35のマイグレーショ
ンのための高温熱処理する際に、Ａｌ配線層35中へのＮ
の拡散が顕著に生じてしまい、Ａｌ配線層35の膜質が悪
くなってしまうという問題があった。
薄く形成すればよいと考えられるが、このように自然酸
化膜を薄くしてしまうと、Ａｌ配線層35上にＴｉＮ反射
防止膜36を形成する際やＡｌ配線層35のマイグレーショ
ンのための高温熱処理する際に、Ａｌ配線層35中へのＮ
の拡散が顕著に生じてしまい、Ａｌ配線層35の膜質が悪
くなってしまうという問題があった。
【００１１】そこで、本発明は、反射防止膜とＡｌ配線
層でのコンタクト抵抗を低減することができるととも
に、Ａｌ配線層中へのＮの拡散を十分抑えることがで
き、しかもＡｌ配線層のマイグレーションのための高温
熱処理を十分行うことができ、良好な膜質のＡｌ配線層
を得ることができる半導体装置の製造方法を提供するこ
とを目的としている。
層でのコンタクト抵抗を低減することができるととも
に、Ａｌ配線層中へのＮの拡散を十分抑えることがで
き、しかもＡｌ配線層のマイグレーションのための高温
熱処理を十分行うことができ、良好な膜質のＡｌ配線層
を得ることができる半導体装置の製造方法を提供するこ
とを目的としている。
【００１２】
【課題を解決しようとする手段】本発明による半導体装
置の製造方法は上記目的達成のため、下地の膜上にアル
ミニウム含有膜を成長させる工程と、次いで、該アルミ
ニウム含有膜を高温熱処理して該アルミニウム含有膜中
のアルミニウムの結晶粒を成長させる工程と、次いで、
該アルミニウム含有膜上に反射防止膜を形成する工程と
を含むものである。
置の製造方法は上記目的達成のため、下地の膜上にアル
ミニウム含有膜を成長させる工程と、次いで、該アルミ
ニウム含有膜を高温熱処理して該アルミニウム含有膜中
のアルミニウムの結晶粒を成長させる工程と、次いで、
該アルミニウム含有膜上に反射防止膜を形成する工程と
を含むものである。
【００１３】本発明に係る下地の膜には、Ｓｉ等の基
板、ＴｉＮ等のバリアメタル膜、ＳｉＯ2 等の自然酸化
膜、Ａｌ等の導電性膜等が挙げられる。また、アルミニ
ウム含有膜には、Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ
等の膜が挙げられ、反射防止膜には、ＴｉＮ、ＴｉＷ、
Ｗ、Ｔａ等の膜が挙げられる。本発明においては、前記
アルミニウム含有膜と前記反射防止膜間にチタン膜を形
成する場合が好ましく、この場合、アルミニウム含有膜
（表面に自然酸化膜が生じている場合も同様）上に直接
ＴｉＮ等の反射防止膜を形成する場合よりも表面に突起
（ヒロック）を生じ難くすることができるとともに、ア
ルミニウム含有膜表面に自然酸化膜が生じている状態で
反射防止膜を形成する場合よりもコンタクト抵抗を低減
することができ、しかも上記自然酸化膜（特に自然酸化
膜が薄く形成されている場合）が生じている場合よりも
ＴｉＮ等の反射防止膜からのＮガス等のアルミニウム含
有膜中への拡散をよリ抑えることができる。
板、ＴｉＮ等のバリアメタル膜、ＳｉＯ2 等の自然酸化
膜、Ａｌ等の導電性膜等が挙げられる。また、アルミニ
ウム含有膜には、Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ
等の膜が挙げられ、反射防止膜には、ＴｉＮ、ＴｉＷ、
Ｗ、Ｔａ等の膜が挙げられる。本発明においては、前記
アルミニウム含有膜と前記反射防止膜間にチタン膜を形
成する場合が好ましく、この場合、アルミニウム含有膜
（表面に自然酸化膜が生じている場合も同様）上に直接
ＴｉＮ等の反射防止膜を形成する場合よりも表面に突起
（ヒロック）を生じ難くすることができるとともに、ア
ルミニウム含有膜表面に自然酸化膜が生じている状態で
反射防止膜を形成する場合よりもコンタクト抵抗を低減
することができ、しかも上記自然酸化膜（特に自然酸化
膜が薄く形成されている場合）が生じている場合よりも
ＴｉＮ等の反射防止膜からのＮガス等のアルミニウム含
有膜中への拡散をよリ抑えることができる。
【００１４】本発明においては、前記アルミニウム含有
膜と前記チタン膜と前記反射防止膜とを真空を破らずに
形成する場合が好ましく、この場合、アルミニウム含有
膜形成後大気開放して形成する場合よりもアルミニウム
含有膜表面に自然酸化膜を生じ難くすることができ、自
然酸化膜が表面にない状態でチタン膜を形成することが
できる。しかも、Ｔｉ膜形成後大気開放して反射防止膜
を形成する場合よりもチタン膜と反射防止膜とのコンタ
クト抵抗をより低減することができる。
膜と前記チタン膜と前記反射防止膜とを真空を破らずに
形成する場合が好ましく、この場合、アルミニウム含有
膜形成後大気開放して形成する場合よりもアルミニウム
含有膜表面に自然酸化膜を生じ難くすることができ、自
然酸化膜が表面にない状態でチタン膜を形成することが
できる。しかも、Ｔｉ膜形成後大気開放して反射防止膜
を形成する場合よりもチタン膜と反射防止膜とのコンタ
クト抵抗をより低減することができる。
【００１５】
【作用】本発明では、後述する実施例の図１、２に示す
如く、真空雰囲気でＡｌ配線層５形成後、真空を破らず
にＡｌ配線層５を高温リフローするようにしたため、Ａ
ｌ配線層５表面に自然酸化膜を生じさせることなくＡｌ
配線層５のＡｌを十分マイグレーションさせてＡｌの結
晶粒を十分大きくさせることができる。このため、従来
の高温リフローさせない場合よりもＡｌの結晶粒を十分
大きくすることができるので、エレクトロマイグレーシ
ョン耐性を十分向上させることができる。そして、真空
を破らずにＡｌ配線層５上にＴｉ膜６及びＴｉＮ反射防
止膜７を形成して、Ａｌ配線層５とＴｉＮ反射防止膜７
間にＴｉ膜６を形成するようにしたため、従来のＡｌ配
線層表面に自然酸化膜が生じている状態でＴｉＮ反射防
止膜を形成する場合よりもＡｌ配線層５とＴｉＮ反射防
止膜７間の抵抗成分を小さくすることができる。このた
め、Ａｌ配線層５とＴｉＮ反射防止膜７間でのコンタク
ト抵抗を低減することができる。しかも、Ｔｉ膜６上に
ＴｉＮ反射防止膜７を形成する際（その後の高温熱処理
時においても）、Ｔｉ膜６はＡｌ配線層５へのＮ拡散す
るのをブロックして十分防止することができるので、Ａ
ｌ配線層５の膜質を劣化させないようにすることができ
る。更には、Ａｌ配線層５上にＴｉ膜６及びＴｉＮ反射
防止膜７を形成する際、Ａｌ配線層上に直接ＴｉＮ反射
防止膜を形成する場合（Ａｌ配線層表面に自然酸化膜が
生じている場合も同様）よりもＡｌ配線層５表面に突起
（ヒロック）を生じ難くすることができる。
如く、真空雰囲気でＡｌ配線層５形成後、真空を破らず
にＡｌ配線層５を高温リフローするようにしたため、Ａ
ｌ配線層５表面に自然酸化膜を生じさせることなくＡｌ
配線層５のＡｌを十分マイグレーションさせてＡｌの結
晶粒を十分大きくさせることができる。このため、従来
の高温リフローさせない場合よりもＡｌの結晶粒を十分
大きくすることができるので、エレクトロマイグレーシ
ョン耐性を十分向上させることができる。そして、真空
を破らずにＡｌ配線層５上にＴｉ膜６及びＴｉＮ反射防
止膜７を形成して、Ａｌ配線層５とＴｉＮ反射防止膜７
間にＴｉ膜６を形成するようにしたため、従来のＡｌ配
線層表面に自然酸化膜が生じている状態でＴｉＮ反射防
止膜を形成する場合よりもＡｌ配線層５とＴｉＮ反射防
止膜７間の抵抗成分を小さくすることができる。このた
め、Ａｌ配線層５とＴｉＮ反射防止膜７間でのコンタク
ト抵抗を低減することができる。しかも、Ｔｉ膜６上に
ＴｉＮ反射防止膜７を形成する際（その後の高温熱処理
時においても）、Ｔｉ膜６はＡｌ配線層５へのＮ拡散す
るのをブロックして十分防止することができるので、Ａ
ｌ配線層５の膜質を劣化させないようにすることができ
る。更には、Ａｌ配線層５上にＴｉ膜６及びＴｉＮ反射
防止膜７を形成する際、Ａｌ配線層上に直接ＴｉＮ反射
防止膜を形成する場合（Ａｌ配線層表面に自然酸化膜が
生じている場合も同様）よりもＡｌ配線層５表面に突起
（ヒロック）を生じ難くすることができる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
１は本発明の半導体装置の製造方法を説明する図であ
る。図１において、１はＳｉ等の基板であり、２は基板
１上に形成され基板１が露出された開口部２ａを有する
ＳｉＯ2 等の絶縁膜であり、３〜５は開口部２ａ内の基
板１とコンタクトするように順次形成された各々Ｔｉ等
のコンタクトメタル膜、ＴｉＮ等のバリアメタル膜、Ａ
ｌ配線層である。ここでのＴｉコンタクトメタル膜３は
基板１とのコンタクト抵抗低減化のために形成してお
り、ＴｉＮバリアメタル膜４はＡｌ配線層５のＡｌとＳ
ｉ基板１のＳｉとの相互拡散を防止するために形成して
いる。そして、６はＡｌ配線層５上に形成されたＴｉ膜
であり、７はＴｉ膜６上に形成されたＴｉＮ等の反射防
止膜であり、Ｔｉ膜６はＡｌ配線層５とＴｉＮ反射防止
膜７でのコンタクト抵抗を低減するために、Ａｌ配線層
５中へのＮの拡散をブロックして防止するために形成し
ている。反射防止膜７はスルーホールを介して１層目Ｔ
ｉ膜６上に２層目のＡｌ配線層を形成する際に、１層目
Ｔｉ膜６からの反射により２層目Ａｌ配線層の形状が不
安定になるのを防止するために形成している。
１は本発明の半導体装置の製造方法を説明する図であ
る。図１において、１はＳｉ等の基板であり、２は基板
１上に形成され基板１が露出された開口部２ａを有する
ＳｉＯ2 等の絶縁膜であり、３〜５は開口部２ａ内の基
板１とコンタクトするように順次形成された各々Ｔｉ等
のコンタクトメタル膜、ＴｉＮ等のバリアメタル膜、Ａ
ｌ配線層である。ここでのＴｉコンタクトメタル膜３は
基板１とのコンタクト抵抗低減化のために形成してお
り、ＴｉＮバリアメタル膜４はＡｌ配線層５のＡｌとＳ
ｉ基板１のＳｉとの相互拡散を防止するために形成して
いる。そして、６はＡｌ配線層５上に形成されたＴｉ膜
であり、７はＴｉ膜６上に形成されたＴｉＮ等の反射防
止膜であり、Ｔｉ膜６はＡｌ配線層５とＴｉＮ反射防止
膜７でのコンタクト抵抗を低減するために、Ａｌ配線層
５中へのＮの拡散をブロックして防止するために形成し
ている。反射防止膜７はスルーホールを介して１層目Ｔ
ｉ膜６上に２層目のＡｌ配線層を形成する際に、１層目
Ｔｉ膜６からの反射により２層目Ａｌ配線層の形状が不
安定になるのを防止するために形成している。
【００１７】次に、図２は本発明の一実施例に則した半
導体製造装置の構成を示す概略図である。図２におい
て、11はＡｌ配線層５を成膜するための真空雰囲気可能
なＡｌチャンバーであり、12はＡｌ配線層５を高温リフ
ローするための真空雰囲気可能な高温リフローチャンバ
ーであり、13はＴｉ膜６及びＴｉＮ反射防止膜７を成膜
するための真空雰囲気可能でＮ2 ガス配管付きのＴｉ
（ＴｉＮ）チャンバーである。そして、各々のチャンバ
ー11〜13は真空雰囲気可能な搬送室を介して各々搬送用
ロボット等により移動できるようになっている。
導体製造装置の構成を示す概略図である。図２におい
て、11はＡｌ配線層５を成膜するための真空雰囲気可能
なＡｌチャンバーであり、12はＡｌ配線層５を高温リフ
ローするための真空雰囲気可能な高温リフローチャンバ
ーであり、13はＴｉ膜６及びＴｉＮ反射防止膜７を成膜
するための真空雰囲気可能でＮ2 ガス配管付きのＴｉ
（ＴｉＮ）チャンバーである。そして、各々のチャンバ
ー11〜13は真空雰囲気可能な搬送室を介して各々搬送用
ロボット等により移動できるようになっている。
【００１８】次に、その半導体装置の製造方法について
説明する。まず、図１（ａ）に示すように、ＣＶＤ法等
によりＳｉ基板１上にＳｉＯ2 を堆積して絶縁膜２を形
成した後、ＲＩＥ等により絶縁膜２をエッチングして基
板１が露出された開口部２ａを形成する。次に、図１
（ｂ）に示すように、スパッタ法等により開口部２ａ内
の基板１とコンタクトを取るように全面にＴｉ、ＴｉＮ
を順次堆積してＴｉコンタクトメタル膜３及びＴｉＮバ
リアメタル膜４を形成する。この時、Ｔｉコンタクトメ
タル膜３及びＴｉＮバリアメタル膜４は真空を破らずに
同一チャンバー内で連続的に形成すると、Ｔｉコンタク
トメタル膜３とＴｉＮバリアメタル膜４でのコンタクト
抵抗を低減することができるので好ましい。Ｔｉのスパ
ッタ開始時はＮ2 ガスを流さずにＴｉのみを所望の膜厚
でスパッタした後、途中から更にＮ2 ガスを流してＴｉ
Ｎを成膜すればよい。なお、Ｔｉコンタクトメタル膜３
形成後にウェット前処理でＴｉコンタクトメタル膜３表
面の自然酸化膜を除去して表面処理してもよい。次い
で、ＴｉＮバリアメタル膜４形成後、一旦大気に開放
し、高温熱処理することによりＴｉコンタクトメタル膜
３及びＴｉＮバリアメタル膜４のコンタクト抵抗を安定
化させる。この時、ＴｉＮバリアメタル膜４上にの非常
に薄い自然酸化膜が生じる。この自然酸化膜はこの上に
形成するＡｌ配線層５へのＴｉＮバリアメタル膜４から
の脱ガスによるＮが拡散するのを防止するためのブロッ
ク膜であるので、除去しないで残したままにする。しか
も、Ａｌ配線層５上に生じるＡｌ2 Ｏ3 等の自然酸化膜
は厚膜で形成されるが、ＴｉＮバリアメタル膜４上での
自然酸化膜は非常に薄くしか形成されないので、その抵
抗成分は無視できる程非常に小さいものである。
説明する。まず、図１（ａ）に示すように、ＣＶＤ法等
によりＳｉ基板１上にＳｉＯ2 を堆積して絶縁膜２を形
成した後、ＲＩＥ等により絶縁膜２をエッチングして基
板１が露出された開口部２ａを形成する。次に、図１
（ｂ）に示すように、スパッタ法等により開口部２ａ内
の基板１とコンタクトを取るように全面にＴｉ、ＴｉＮ
を順次堆積してＴｉコンタクトメタル膜３及びＴｉＮバ
リアメタル膜４を形成する。この時、Ｔｉコンタクトメ
タル膜３及びＴｉＮバリアメタル膜４は真空を破らずに
同一チャンバー内で連続的に形成すると、Ｔｉコンタク
トメタル膜３とＴｉＮバリアメタル膜４でのコンタクト
抵抗を低減することができるので好ましい。Ｔｉのスパ
ッタ開始時はＮ2 ガスを流さずにＴｉのみを所望の膜厚
でスパッタした後、途中から更にＮ2 ガスを流してＴｉ
Ｎを成膜すればよい。なお、Ｔｉコンタクトメタル膜３
形成後にウェット前処理でＴｉコンタクトメタル膜３表
面の自然酸化膜を除去して表面処理してもよい。次い
で、ＴｉＮバリアメタル膜４形成後、一旦大気に開放
し、高温熱処理することによりＴｉコンタクトメタル膜
３及びＴｉＮバリアメタル膜４のコンタクト抵抗を安定
化させる。この時、ＴｉＮバリアメタル膜４上にの非常
に薄い自然酸化膜が生じる。この自然酸化膜はこの上に
形成するＡｌ配線層５へのＴｉＮバリアメタル膜４から
の脱ガスによるＮが拡散するのを防止するためのブロッ
ク膜であるので、除去しないで残したままにする。しか
も、Ａｌ配線層５上に生じるＡｌ2 Ｏ3 等の自然酸化膜
は厚膜で形成されるが、ＴｉＮバリアメタル膜４上での
自然酸化膜は非常に薄くしか形成されないので、その抵
抗成分は無視できる程非常に小さいものである。
【００１９】次に、図２に示す製造装置を用い、ＴｉＮ
バリアメタル膜４まで形成された基板１を真空雰囲気の
Ａｌチャンバー11内に導入し、図１（ｃ）に示すよう
に、スパッタ法等によりＡｌ配線層５上にＡｌを堆積し
てＡｌ配線層５を形成した後、真空搬送室を介してＡｌ
配線層５が形成さた基板１を真空雰囲気の高温リフロー
チャンバー12内に導入し、６００℃程度にて高温リフロ
ーを行ってＡｌの結晶粒を成長させる。次いで、大気開
放せずに真空搬送室を介してＡｌ配線層５が高温リフロ
ーされた基板１をＴｉ（ＴｉＮ）チャンバー13内に導入
し、スパッタ法等によりＡｒガスのみでＡｌ配線層５上
にＴｉをスパッタして膜厚２００〜５００Å程度のＴｉ
膜６を形成した後、真空を破らずに更にＮ2 ガスを導入
してＴｉＮをスパッタして膜厚５００〜１０００Å程度
の反射防止膜７を形成する。
バリアメタル膜４まで形成された基板１を真空雰囲気の
Ａｌチャンバー11内に導入し、図１（ｃ）に示すよう
に、スパッタ法等によりＡｌ配線層５上にＡｌを堆積し
てＡｌ配線層５を形成した後、真空搬送室を介してＡｌ
配線層５が形成さた基板１を真空雰囲気の高温リフロー
チャンバー12内に導入し、６００℃程度にて高温リフロ
ーを行ってＡｌの結晶粒を成長させる。次いで、大気開
放せずに真空搬送室を介してＡｌ配線層５が高温リフロ
ーされた基板１をＴｉ（ＴｉＮ）チャンバー13内に導入
し、スパッタ法等によりＡｒガスのみでＡｌ配線層５上
にＴｉをスパッタして膜厚２００〜５００Å程度のＴｉ
膜６を形成した後、真空を破らずに更にＮ2 ガスを導入
してＴｉＮをスパッタして膜厚５００〜１０００Å程度
の反射防止膜７を形成する。
【００２０】そして、全面にＰＳＧ等の絶縁膜を形成
し、この絶縁膜にスルーホールを形成し、このスルーホ
ールを介してその上にＴｉ膜６及び反射防止膜７が形成
された１層目のＡｌ配線層５とコンタクトを取るように
２層目のＡｌ配線層を形成することにより、１層目Ａｌ
配線層５と２層目Ａｌ配線層がコンタクトされた配線構
造を得ることができる。
し、この絶縁膜にスルーホールを形成し、このスルーホ
ールを介してその上にＴｉ膜６及び反射防止膜７が形成
された１層目のＡｌ配線層５とコンタクトを取るように
２層目のＡｌ配線層を形成することにより、１層目Ａｌ
配線層５と２層目Ａｌ配線層がコンタクトされた配線構
造を得ることができる。
【００２１】このように、本実施例では、真空雰囲気で
Ａｌ配線層５形成後、真空を破らずにＡｌ配線層５を高
温リフローするようにしたため、Ａｌ配線層５表面に自
然酸化膜を生じさせることなくＡｌ配線層５のＡｌを十
分マイグレーションさせてＡｌの結晶粒を十分大きくさ
せることができる。このため、従来の高温リフローさせ
ない場合よりもＡｌの結晶粒を十分大きくすることがで
きるので、エレクトロマイグレーション耐性を十分向上
させることができる。そして、真空を破らずにＡｌ配線
層５上にＴｉ膜６及びＴｉＮ反射防止膜７を順次形成し
て、Ａｌ配線層５とＴｉＮ反射防止膜７間にＴｉ膜６を
形成するようにしたため、従来のＡｌ配線層表面に自然
酸化膜が生じている状態で反射防止膜を形成する場合よ
りもＡｌ配線層５と反射防止膜７間の抵抗成分を小さく
することができる。このため、Ａｌ配線層５と反射防止
膜７間でのコンタクト抵抗を低減することができる。し
かも、Ｔｉ膜６上にＴｉＮ反射防止膜７を形成する際
（その後の高温熱処理時においても）Ｔｉ膜６はＡｌ配
線層５へのＮ拡散するをブロックして十分防止すること
ができるので、Ａｌ配線層５の膜質を劣化させないよう
にすることができる。更には、Ａｌ配線層５上にＴｉ膜
６及びＴｉＮ反射防止膜７を形成する際、Ａｌ配線層上
に直接ＴｉＮ反射防止膜を形成する場合（Ａｌ配線層表
面に自然酸化膜が生じている場合も同様）よりもＡｌ配
線層５表面に突起（ヒロック）を生じ難くすることがで
きる。
Ａｌ配線層５形成後、真空を破らずにＡｌ配線層５を高
温リフローするようにしたため、Ａｌ配線層５表面に自
然酸化膜を生じさせることなくＡｌ配線層５のＡｌを十
分マイグレーションさせてＡｌの結晶粒を十分大きくさ
せることができる。このため、従来の高温リフローさせ
ない場合よりもＡｌの結晶粒を十分大きくすることがで
きるので、エレクトロマイグレーション耐性を十分向上
させることができる。そして、真空を破らずにＡｌ配線
層５上にＴｉ膜６及びＴｉＮ反射防止膜７を順次形成し
て、Ａｌ配線層５とＴｉＮ反射防止膜７間にＴｉ膜６を
形成するようにしたため、従来のＡｌ配線層表面に自然
酸化膜が生じている状態で反射防止膜を形成する場合よ
りもＡｌ配線層５と反射防止膜７間の抵抗成分を小さく
することができる。このため、Ａｌ配線層５と反射防止
膜７間でのコンタクト抵抗を低減することができる。し
かも、Ｔｉ膜６上にＴｉＮ反射防止膜７を形成する際
（その後の高温熱処理時においても）Ｔｉ膜６はＡｌ配
線層５へのＮ拡散するをブロックして十分防止すること
ができるので、Ａｌ配線層５の膜質を劣化させないよう
にすることができる。更には、Ａｌ配線層５上にＴｉ膜
６及びＴｉＮ反射防止膜７を形成する際、Ａｌ配線層上
に直接ＴｉＮ反射防止膜を形成する場合（Ａｌ配線層表
面に自然酸化膜が生じている場合も同様）よりもＡｌ配
線層５表面に突起（ヒロック）を生じ難くすることがで
きる。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、反射防止膜とＡｌ配線
層でのコンタクト抵抗を低減することができるととも
に、Ａｌ配線層中へのＮの拡散を十分抑えることがで
き、しかもＡｌ配線層のマイグレーションのための高温
熱処理を十分行うことができ、良好な膜質のＡｌ配線層
を得ることができるという効果がある。
層でのコンタクト抵抗を低減することができるととも
に、Ａｌ配線層中へのＮの拡散を十分抑えることがで
き、しかもＡｌ配線層のマイグレーションのための高温
熱処理を十分行うことができ、良好な膜質のＡｌ配線層
を得ることができるという効果がある。
【図１】本発明の一実施例に則した半導体装置の製造方
法を説明する図である。
法を説明する図である。
【図２】本発明の一実施例に則した半導体製造装置の構
成を示す概略図である。
成を示す概略図である。
【図３】従来例の半導体装置の製造方法を説明する図で
ある。
ある。
１ 基板 ２ 絶縁膜 ３ コンタクトメタル膜 ４ バリアメタル膜 ５ Ａｌ配線層 ６ Ｔｉ膜 ７ 反射防止膜 11 Ａｌチャンバー 12 高温リフローチャンバー 13 Ｔｉ（ＴｉＮ）チャンバー
Claims (3)
- 【請求項１】 下地の膜（４）上にアルミニウム含有膜
（５）を成長させる工程と、 次いで、該アルミニウム含有膜（５）を高温熱処理して
該アルミニウム含有膜（５）中のアルミニウムの結晶粒
を成長させる工程と、 次いで、該アルミニウム含有膜（５）上に反射防止膜
（７）を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体
装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記アルミニウム含有膜（５）と前記反
射防止膜（７）間にチタン膜（６）を形成することを特
徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記アルミニウム含有膜（５）と前記チ
タン膜（６）と前記反射防止膜（７）とを真空を破らず
に形成することを特徴とする請求項２記載の半導体装置
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25825192A JPH06112203A (ja) | 1992-09-28 | 1992-09-28 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25825192A JPH06112203A (ja) | 1992-09-28 | 1992-09-28 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06112203A true JPH06112203A (ja) | 1994-04-22 |
Family
ID=17317635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25825192A Withdrawn JPH06112203A (ja) | 1992-09-28 | 1992-09-28 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06112203A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5883002A (en) * | 1996-08-29 | 1999-03-16 | Winbond Electronics Corp. | Method of forming contact profile by improving TEOS/BPSG selectivity for manufacturing a semiconductor device |
| US6130158A (en) * | 1995-02-15 | 2000-10-10 | Yamaha Corporation | Filling connection hole with wiring material by using centrifugal force |
| JP2015153879A (ja) * | 2014-02-13 | 2015-08-24 | セイコーインスツル株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
-
1992
- 1992-09-28 JP JP25825192A patent/JPH06112203A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6130158A (en) * | 1995-02-15 | 2000-10-10 | Yamaha Corporation | Filling connection hole with wiring material by using centrifugal force |
| US6375687B1 (en) | 1995-02-15 | 2002-04-23 | Yamaha Corporation | Filling connection hole with wiring material by using centrifugal force |
| US5883002A (en) * | 1996-08-29 | 1999-03-16 | Winbond Electronics Corp. | Method of forming contact profile by improving TEOS/BPSG selectivity for manufacturing a semiconductor device |
| JP2015153879A (ja) * | 2014-02-13 | 2015-08-24 | セイコーインスツル株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991130 |