JPH07130849A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- JPH07130849A JPH07130849A JP5280298A JP28029893A JPH07130849A JP H07130849 A JPH07130849 A JP H07130849A JP 5280298 A JP5280298 A JP 5280298A JP 28029893 A JP28029893 A JP 28029893A JP H07130849 A JPH07130849 A JP H07130849A
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- semiconductor device
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- main component
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 バリア層上に真空中で連続してＡｌ系膜を形
成できるようにする。 【構成】 Ａｌ（アルミニウム）を主成分とする金属層
４を電極配線とする半導体装置において、該金属層４が
Ｔａ（タンタル）を主成分とする金属層３を介してシリ
コン半導体領域１と電気的に接続されている。
成できるようにする。 【構成】 Ａｌ（アルミニウム）を主成分とする金属層
４を電極配線とする半導体装置において、該金属層４が
Ｔａ（タンタル）を主成分とする金属層３を介してシリ
コン半導体領域１と電気的に接続されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置及びその製
造方法に係り、特にＡｌ（アルミニウム）を主成分とす
る金属層を電極配線とする半導体装置及びその製造方法
に関するものである。
造方法に係り、特にＡｌ（アルミニウム）を主成分とす
る金属層を電極配線とする半導体装置及びその製造方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の高速化に伴ない、半導体表
面より形成された不純物拡散層の深さは徐々に浅くな
り、また加工寸法の微細化によりコンタクトホールの大
きさも小さくなっている。
面より形成された不純物拡散層の深さは徐々に浅くな
り、また加工寸法の微細化によりコンタクトホールの大
きさも小さくなっている。
【０００３】そうした中、Ａｌを主成分とした電極配線
ではＡｌスパイクによる電気的ショート及びコンタクト
底部のＳｉ析出によるコンタクト抵抗の増大が問題とな
っている。
ではＡｌスパイクによる電気的ショート及びコンタクト
底部のＳｉ析出によるコンタクト抵抗の増大が問題とな
っている。
【０００４】このような問題に対し、近年ＳｉとＡｌの
拡散防止膜としてＡｌ系配線の直下にＴｉＮのバリア層
を形成することにより、Ａｌスパイク、Ｓｉ析出を防止
する技術が見出された。
拡散防止膜としてＡｌ系配線の直下にＴｉＮのバリア層
を形成することにより、Ａｌスパイク、Ｓｉ析出を防止
する技術が見出された。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＴｉＮ
をバリア層に用いた上記従来の技術では、十分なＡｌと
Ｓｉのバリア効果を得るために、反応性スパッタ法でＴ
ｉＮを成膜した後、ＴｉＮ表面を大気中にさらすことに
よりＴｉＮ表面に酸素を供給する必要がある。したがっ
て真空中でＴｉＮ膜を形成後連続してＡｌ系膜を形成す
ることができないため、電極配線膜工程のスループット
が遅いという課題があった。
をバリア層に用いた上記従来の技術では、十分なＡｌと
Ｓｉのバリア効果を得るために、反応性スパッタ法でＴ
ｉＮを成膜した後、ＴｉＮ表面を大気中にさらすことに
よりＴｉＮ表面に酸素を供給する必要がある。したがっ
て真空中でＴｉＮ膜を形成後連続してＡｌ系膜を形成す
ることができないため、電極配線膜工程のスループット
が遅いという課題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
Ａｌ（アルミニウム）を主成分とする金属層を電極配線
とする半導体装置において、該金属層がＴａ（タンタ
ル）を主成分とする金属層を介してシリコン半導体領域
と電気的に接続されていることを特徴とする。
Ａｌ（アルミニウム）を主成分とする金属層を電極配線
とする半導体装置において、該金属層がＴａ（タンタ
ル）を主成分とする金属層を介してシリコン半導体領域
と電気的に接続されていることを特徴とする。
【０００７】本発明の半導体装置の製造方法は、シリコ
ン基体上にＡｌ（アルミニウム）を主成分とする金属層
を電極配線として形成する半導体装置の製造方法におい
て、該シリコン基体上にスパッタリング法によりＴａ
（タンタル）膜を形成後、反応性スパッタリング法によ
りＴａＮ（窒化タンタル）膜を形成し、その後Ａｌを主
成分とした金属膜を形成することを特徴とする。
ン基体上にＡｌ（アルミニウム）を主成分とする金属層
を電極配線として形成する半導体装置の製造方法におい
て、該シリコン基体上にスパッタリング法によりＴａ
（タンタル）膜を形成後、反応性スパッタリング法によ
りＴａＮ（窒化タンタル）膜を形成し、その後Ａｌを主
成分とした金属膜を形成することを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明は、バリア層としてＴａを主成分とする
金属層を用いることにより、大気中にさらすことなく、
Ｔａを主成分とする金属層上に真空中で連続してＡｌ系
膜を形成できるようにしたものである。
金属層を用いることにより、大気中にさらすことなく、
Ｔａを主成分とする金属層上に真空中で連続してＡｌ系
膜を形成できるようにしたものである。
【０００９】なお、Ｔａを主成分とした金属層がＴａの
みで形成されている第１層と、ＴａとＮとを含有する第
２層とで構成すれば、さらにコンタクト抵抗を下げ、か
つ信頼性を向上させることができる。
みで形成されている第１層と、ＴａとＮとを含有する第
２層とで構成すれば、さらにコンタクト抵抗を下げ、か
つ信頼性を向上させることができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１１】図１は本発明の半導体装置の一実施例を示
す断面図であり、同図に於いて、１はＳｉ基体、２はＳ
ｉＯ2 膜、３はＴａＮ膜、４はＡｌを主成分とした金属
膜、５，５′はコンタクトホールである。
す断面図であり、同図に於いて、１はＳｉ基体、２はＳ
ｉＯ2 膜、３はＴａＮ膜、４はＡｌを主成分とした金属
膜、５，５′はコンタクトホールである。
【００１２】以下に本発明による半導体装置の製造方法
について説明する。
について説明する。
【００１３】まず、Ｓｉ基体１の表面に形成されたＳｉ
Ｏ2 膜２の一部を開孔しコンタクトホール５，５′を形
成する。次にコンタクトホール５，５′の形成されたＳ
ｉ基体１上に、マルチスパッタリングチャンバーを有す
るスパッタ装置を用いてＴａＮ膜３とＡｌ−Ｓｉ膜等の
金属膜４とを形成する。
Ｏ2 膜２の一部を開孔しコンタクトホール５，５′を形
成する。次にコンタクトホール５，５′の形成されたＳ
ｉ基体１上に、マルチスパッタリングチャンバーを有す
るスパッタ装置を用いてＴａＮ膜３とＡｌ−Ｓｉ膜等の
金属膜４とを形成する。
【００１４】ＴａＮ膜３は、例えばＴａターゲットを用
い真空度７ｍｔｏｒｒ，Ａｒ：Ｎ2＝４：１，Ｐｏｗｅ
ｒ２ｋＷの条件下で、反応性スパッタリング法により約
１０００Åの厚さに形成される。
い真空度７ｍｔｏｒｒ，Ａｒ：Ｎ2＝４：１，Ｐｏｗｅ
ｒ２ｋＷの条件下で、反応性スパッタリング法により約
１０００Åの厚さに形成される。
【００１５】ＴａＮ膜３を形成後、大気開放することな
く真空搬送によりＡｌ−Ｓｉを成膜するチャンバーへ前
記Ｓｉ基体１を搬送し、Ａｌ−Ｓｉ膜をスパッタリング
法を用いて形成する。
く真空搬送によりＡｌ−Ｓｉを成膜するチャンバーへ前
記Ｓｉ基体１を搬送し、Ａｌ−Ｓｉ膜をスパッタリング
法を用いて形成する。
【００１６】図２（ａ）〜（ｄ）は本発明の半導体装置
の製造方法の他の実施例をプロセスフローに従って示し
た断面図である。以下に図２（ａ）〜（ｄ）を用いて本
実施例の製造プロセスについて説明する。
の製造方法の他の実施例をプロセスフローに従って示し
た断面図である。以下に図２（ａ）〜（ｄ）を用いて本
実施例の製造プロセスについて説明する。
【００１７】まず、Ｓｉ基体１の表面に形成されたＳｉ
Ｏ2 膜２の一部を開孔してコンタクトホール５を形成す
る（図２（ａ））。コンタクトホール５の形成されたＳ
ｉ基体１を、図３に示すようなマルチチャンバースパッ
タリング装置のロードロック室１１にセットしてロード
ロック室１１を減圧する。マルチチャンバースパッタリ
ング装置において、トランスファー室１２、各スパッタ
室１３〜１５は常に減圧状態にしておく。
Ｏ2 膜２の一部を開孔してコンタクトホール５を形成す
る（図２（ａ））。コンタクトホール５の形成されたＳ
ｉ基体１を、図３に示すようなマルチチャンバースパッ
タリング装置のロードロック室１１にセットしてロード
ロック室１１を減圧する。マルチチャンバースパッタリ
ング装置において、トランスファー室１２、各スパッタ
室１３〜１５は常に減圧状態にしておく。
【００１８】ロードロック室１１が十分減圧された後、
トランスファー室１２を介してＴａ堆積室（スパッタ
室）１３にウエハーを搬送する。そこでスパッタリング
法を用いてウエハー表面に約２００ÅのＴａ膜６を形成
する（図２（ｂ））。
トランスファー室１２を介してＴａ堆積室（スパッタ
室）１３にウエハーを搬送する。そこでスパッタリング
法を用いてウエハー表面に約２００ÅのＴａ膜６を形成
する（図２（ｂ））。
【００１９】次に、再びトランスファー室１２を介して
ウエハーをＴａＮ堆積室（スパッタ室）１４へ真空中で
搬送する。そこで、Ｔａターゲットを用いＡｒとＮ2 ガ
スをチャンバーに導入することにより、反応性スパッタ
リング法によりＴａＮ膜３を約８００Å形成する（図２
（ｃ））。ＴａＮ膜３はＡｒとＮ2 の流量比を変えるこ
とにより、ＴａＮ膜のＴａとＮの比を変えることができ
る。
ウエハーをＴａＮ堆積室（スパッタ室）１４へ真空中で
搬送する。そこで、Ｔａターゲットを用いＡｒとＮ2 ガ
スをチャンバーに導入することにより、反応性スパッタ
リング法によりＴａＮ膜３を約８００Å形成する（図２
（ｃ））。ＴａＮ膜３はＡｒとＮ2 の流量比を変えるこ
とにより、ＴａＮ膜のＴａとＮの比を変えることができ
る。
【００２０】表１は、ＴａＮ膜３のＴａとＮとの比を変
化させたときの、ＴａＮ膜３の抵抗率と、０．８μｍの
コンタクトを１０００個形成したコンタクトチェーンに
おけるＡｌ−Ｃｕ／ＴａＮ／Ｔａ電極配線形成後、Ｎ2
中４７５℃、６０ｍｉｎの熱処理を行なった後の歩留り
を示している。ＴａＮ膜においてＳｉとＡｌの拡散を抑
えるためにはＮ／（Ｔａ＋Ｎ）の比が０．４５〜０．５
５の範囲が最もバリア効果が高い。
化させたときの、ＴａＮ膜３の抵抗率と、０．８μｍの
コンタクトを１０００個形成したコンタクトチェーンに
おけるＡｌ−Ｃｕ／ＴａＮ／Ｔａ電極配線形成後、Ｎ2
中４７５℃、６０ｍｉｎの熱処理を行なった後の歩留り
を示している。ＴａＮ膜においてＳｉとＡｌの拡散を抑
えるためにはＮ／（Ｔａ＋Ｎ）の比が０．４５〜０．５
５の範囲が最もバリア効果が高い。
【００２１】続いてトランスファー室１２を介してＡｌ
−Ｃｕ（０．５％）堆積室（スパッタ室）１５へウエハ
ーを真空中で搬送する。そこでスパッタリング法により
Ａｌ−Ｃｕ（０．５％）の膜４を０．７μｍ形成する
（図２（ｄ））。
−Ｃｕ（０．５％）堆積室（スパッタ室）１５へウエハ
ーを真空中で搬送する。そこでスパッタリング法により
Ａｌ−Ｃｕ（０．５％）の膜４を０．７μｍ形成する
（図２（ｄ））。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
Ａｌ，Ｓｉ拡散防止膜としてＴａ（タンタル）を主成分
とする金属層を設けることにより、その後のＡｌ系膜を
真空中で連続して形成できるため、電極配線層形成のス
ループットが向上し、製造コストを下げることができ
る。
Ａｌ，Ｓｉ拡散防止膜としてＴａ（タンタル）を主成分
とする金属層を設けることにより、その後のＡｌ系膜を
真空中で連続して形成できるため、電極配線層形成のス
ループットが向上し、製造コストを下げることができ
る。
【図１】本発明の半導体装置の一実施例を示す断面図で
ある。
ある。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明の半導体装置の製造方
法の他の実施例をプロセスフローに従って示した断面図
である。
法の他の実施例をプロセスフローに従って示した断面図
である。
【図３】マルチチャンバースパッタリング装置の模式図
である。
である。
１ Ｓｉ基体 ２ ＳｉＯ2 膜 ３ ＴａＮ膜 ４ Ａｌ系膜 ５，５′ コンタクトホール ６ Ｔａ膜
Claims (6)
- 【請求項１】 Ａｌ（アルミニウム）を主成分とする金
属層を電極配線とする半導体装置において、該金属層が
Ｔａ（タンタル）を主成分とする金属層を介してシリコ
ン半導体領域と電気的に接続されていることを特徴とす
る半導体装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置において、Ｔ
ａを主成分とする金属層がＮ（窒素）を含有することを
特徴とする半導体装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の半導体装置において、Ｔ
ａを主成分とした金属層がＴａのみで形成されている第
１層と、ＴａとＮ（窒素）とを含有する第２層とから構
成されていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項４】 請求項２又は請求項３記載の半導体装置
において、ＴａとＮとを含有する金属層における、Ｎ／
（Ｔａ＋Ｎ）が０．４５〜０．５５の割合であることを
特徴とする半導体装置。 - 【請求項５】 シリコン基体上にＡｌ（アルミニウム）
を主成分とする金属層を電極配線として形成する半導体
装置の製造方法において、該シリコン基体上にスパッタ
リング法によりＴａ（タンタル）膜を形成後、反応性ス
パッタリング法によりＴａＮ（窒化タンタル）膜を形成
し、その後Ａｌを主成分とした金属膜を形成することを
特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 請求項５記載の半導体装置の製造方法に
おいて、Ｔａ膜、ＴａＮ膜、Ａｌ系膜を真空中で連続形
成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 |
|---|---|---|---|
| JP5280298A JPH07130849A (ja) | 1993-10-14 | 1993-10-14 | 半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5280298A JPH07130849A (ja) | 1993-10-14 | 1993-10-14 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07130849A true JPH07130849A (ja) | 1995-05-19 |
Family
ID=17623041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5280298A Pending JPH07130849A (ja) | 1993-10-14 | 1993-10-14 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07130849A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09129850A (ja) * | 1995-10-18 | 1997-05-16 | Lg Semicon Co Ltd | 半導体素子の高誘電率キャパシター及びその製造方法 |
| US5973400A (en) * | 1996-09-24 | 1999-10-26 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor device having a copper wiring layer formed on a base via a barrier layer of amorphous tantalum carbide |
| US6441489B1 (en) | 1999-03-23 | 2002-08-27 | Nec Corporation | Semiconductor device with tantalum nitride barrier film |
-
1993
- 1993-10-14 JP JP5280298A patent/JPH07130849A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09129850A (ja) * | 1995-10-18 | 1997-05-16 | Lg Semicon Co Ltd | 半導体素子の高誘電率キャパシター及びその製造方法 |
| US5973400A (en) * | 1996-09-24 | 1999-10-26 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor device having a copper wiring layer formed on a base via a barrier layer of amorphous tantalum carbide |
| US6441489B1 (en) | 1999-03-23 | 2002-08-27 | Nec Corporation | Semiconductor device with tantalum nitride barrier film |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041210 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080304 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20080930 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |