JPH0750275A - 集積回路およびその薄膜形成装置 - Google Patents
集積回路およびその薄膜形成装置Info
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- JPH0750275A JPH0750275A JP19606193A JP19606193A JPH0750275A JP H0750275 A JPH0750275 A JP H0750275A JP 19606193 A JP19606193 A JP 19606193A JP 19606193 A JP19606193 A JP 19606193A JP H0750275 A JPH0750275 A JP H0750275A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 良好なステップカバレッジを確保でき、配線
層をコンタクトホール内へ良好に埋め込むことを可能に
するバリア層を有した集積回路およびその薄膜形成装置
を提供する。 【構成】 バリア層５をシリコン基板１から配線層３に
向かってチタン層５ａ、窒化チタン層５ｂおよび配線層
３のアルミニウムとで合金を形成しアルミニウムの融点
を低下させるシリコン層５ｃで構成する。
層をコンタクトホール内へ良好に埋め込むことを可能に
するバリア層を有した集積回路およびその薄膜形成装置
を提供する。 【構成】 バリア層５をシリコン基板１から配線層３に
向かってチタン層５ａ、窒化チタン層５ｂおよび配線層
３のアルミニウムとで合金を形成しアルミニウムの融点
を低下させるシリコン層５ｃで構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、基板上にバリア層を
介してアルミ配線層が形成された集積回路およびその薄
膜形成装置に関し、特にバリア層の構成に特徴を有する
ものである。
介してアルミ配線層が形成された集積回路およびその薄
膜形成装置に関し、特にバリア層の構成に特徴を有する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から一般に、ＬＳＩ（大規模集積回
路）のシリコン基板と配線層との境界には、配線層の配
線材料がシリコン基板中に拡散するのを防止するため、
および配線材料とシリコン基板との電気的コンタクトを
確保するために、窒化チタン等の材料でなるバリア層も
しくは密着層が形成されている。そして、ＬＳＩの微細
化が進むにつれ設計ルールはハーフミクロンに達し、良
好なバリア性およびコンタクトが確保でき、バリア層の
上に配線層を埋め込み性良く形成する方法が要求されて
いる。
路）のシリコン基板と配線層との境界には、配線層の配
線材料がシリコン基板中に拡散するのを防止するため、
および配線材料とシリコン基板との電気的コンタクトを
確保するために、窒化チタン等の材料でなるバリア層も
しくは密着層が形成されている。そして、ＬＳＩの微細
化が進むにつれ設計ルールはハーフミクロンに達し、良
好なバリア性およびコンタクトが確保でき、バリア層の
上に配線層を埋め込み性良く形成する方法が要求されて
いる。
【０００３】図５は例えば「セミコン関西・京都技術セ
ミナー９０講演予稿集」（Ｊｕｎｅ２２．１９９０）に
示されたこの種の従来の集積回路の構成を示す断面図で
ある。図において、１はシリコン基板、２はこのシリコ
ン基板１上に形成された絶縁層で、コンタクトホール２
ａが所定の個所に配置されている。３は絶縁層２上で且
つコンタクトホール２ａを介してシリコン基板１と接続
するように形成され、アルミニウム・シリコン・銅等の
合金でなる配線層、４はこの配線層３とシリコン基板１
との間に介在され窒化チタンでなるバリア層である。
ミナー９０講演予稿集」（Ｊｕｎｅ２２．１９９０）に
示されたこの種の従来の集積回路の構成を示す断面図で
ある。図において、１はシリコン基板、２はこのシリコ
ン基板１上に形成された絶縁層で、コンタクトホール２
ａが所定の個所に配置されている。３は絶縁層２上で且
つコンタクトホール２ａを介してシリコン基板１と接続
するように形成され、アルミニウム・シリコン・銅等の
合金でなる配線層、４はこの配線層３とシリコン基板１
との間に介在され窒化チタンでなるバリア層である。
【０００４】上記のように構成された従来の集積回路の
バリア層４は、シリコン基板１上に絶縁層２を形成した
後、この上から例えばスパッタリング法、ＣＶＤ法等
で、窒化チタンを所定の厚さだけ被膜することにより形
成されている。
バリア層４は、シリコン基板１上に絶縁層２を形成した
後、この上から例えばスパッタリング法、ＣＶＤ法等
で、窒化チタンを所定の厚さだけ被膜することにより形
成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の集積回路は以上
のように構成されているので、バリア層４は、設計ルー
ルが小さくなり薄膜化が進んだ場合、面内での特性のば
らつきが顕著になったり、コンタクトホール２ａ内で良
好なステップカバレッジを確保できなくなり、シリコン
基板１と配線層３との相互作用および拡散作用を抑制す
ることができず、又、バリア層４を被膜した後に配線層
３をコンタクトホール２ａに埋め込むことができないと
いう問題点があった。
のように構成されているので、バリア層４は、設計ルー
ルが小さくなり薄膜化が進んだ場合、面内での特性のば
らつきが顕著になったり、コンタクトホール２ａ内で良
好なステップカバレッジを確保できなくなり、シリコン
基板１と配線層３との相互作用および拡散作用を抑制す
ることができず、又、バリア層４を被膜した後に配線層
３をコンタクトホール２ａに埋め込むことができないと
いう問題点があった。
【０００６】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、良好なステップカバレッジを確
保でき、配線層をコンタクトホール内へ良好に埋め込む
ことを可能にするバリア層を有した集積回路およびその
薄膜形成装置を提供することを目的とするものである。
ためになされたもので、良好なステップカバレッジを確
保でき、配線層をコンタクトホール内へ良好に埋め込む
ことを可能にするバリア層を有した集積回路およびその
薄膜形成装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る集積回路は、バリア層を基板からアルミ配線層に向か
ってチタン層、窒化チタン層およびアルミ配線層のアル
ミニウムとで合金を形成しアルミニウムの融点を低下さ
せる金属層で構成したものである。
る集積回路は、バリア層を基板からアルミ配線層に向か
ってチタン層、窒化チタン層およびアルミ配線層のアル
ミニウムとで合金を形成しアルミニウムの融点を低下さ
せる金属層で構成したものである。
【０００８】又、この発明の請求項２に係る集積回路
は、バリア層を基板からアルミ配線層に向かってチタン
層、窒化チタン層およびアルミニウムとアルミ配線層の
アルミニウムの融点を低下させる金属とで形成されるア
ルミ合金層で構成したものである。
は、バリア層を基板からアルミ配線層に向かってチタン
層、窒化チタン層およびアルミニウムとアルミ配線層の
アルミニウムの融点を低下させる金属とで形成されるア
ルミ合金層で構成したものである。
【０００９】又、この発明の請求項３に係る集積回路
は、請求項２において、アルミ合金層を形成するアルミ
ニウムおよびアルミ配線層のアルミニウムの融点を低下
させる金属を、ＩＣＢ法により同時に蒸着するようにし
たものである。
は、請求項２において、アルミ合金層を形成するアルミ
ニウムおよびアルミ配線層のアルミニウムの融点を低下
させる金属を、ＩＣＢ法により同時に蒸着するようにし
たものである。
【００１０】又、この発明の請求項４に係る集積回路の
薄膜形成装置は、所定の真空度に保持され基板が収納さ
れた真空槽内に、チタンのイオン化された蒸気またはイ
オン化クラスターを基板上に照射して蒸着させる第１の
クラスター型イオン源と、アルミニウムと合金を形成す
ることによりアルミニウムの融点を低下させる金属のイ
オン化された蒸気またはイオン化クラスターを基板上に
照射して蒸着させる第２のクラスター型イオン源と、ア
ルミニウムのイオン化された蒸気またはイオン化クラス
ターを基板上に照射して蒸着させる第３のクラスター型
イオン源と、基板上近傍に窒素ガスを導入する窒素ガス
導入手段とを備えたものである。
薄膜形成装置は、所定の真空度に保持され基板が収納さ
れた真空槽内に、チタンのイオン化された蒸気またはイ
オン化クラスターを基板上に照射して蒸着させる第１の
クラスター型イオン源と、アルミニウムと合金を形成す
ることによりアルミニウムの融点を低下させる金属のイ
オン化された蒸気またはイオン化クラスターを基板上に
照射して蒸着させる第２のクラスター型イオン源と、ア
ルミニウムのイオン化された蒸気またはイオン化クラス
ターを基板上に照射して蒸着させる第３のクラスター型
イオン源と、基板上近傍に窒素ガスを導入する窒素ガス
導入手段とを備えたものである。
【００１１】
【作用】この発明の請求項１における集積回路のバリア
層の最上層に配設される金属層は、配線層形成時に、ア
ルミ配線層のアルミニウムと反応して合金化することに
より、アルミ配線層の融点を低下させる。
層の最上層に配設される金属層は、配線層形成時に、ア
ルミ配線層のアルミニウムと反応して合金化することに
より、アルミ配線層の融点を低下させる。
【００１２】又、この発明の請求項２における集積回路
のバリア層の最上層に配設されるアルミ合金層は、配線
層形成時に、アルミ配線層のアルミニウムと反応して合
金化することにより、アルミ配線層の融点を低下させ
る。
のバリア層の最上層に配設されるアルミ合金層は、配線
層形成時に、アルミ配線層のアルミニウムと反応して合
金化することにより、アルミ配線層の融点を低下させ
る。
【００１３】又、この発明の請求項３における集積回路
のバリア層の最上層に配設されるアルミ合金層を形成す
るアルミニウムおよび金属は、ＩＣＢ法により同時に蒸
着される。
のバリア層の最上層に配設されるアルミ合金層を形成す
るアルミニウムおよび金属は、ＩＣＢ法により同時に蒸
着される。
【００１４】又、この発明の請求項４における集積回路
の薄膜形成装置の第１のクラスター型イオン源は、バリ
ア層の一部を構成するチタン層を形成し、又、窒素ガス
導入手段はチタン層の表面近傍に窒素を導入することに
より窒化チタン層を形成し、又、第２のクラスター型イ
オン源は金属層又はアルミ合金層を形成し、又、第３の
クラスター型イオン源はアルミ配線層を形成する。
の薄膜形成装置の第１のクラスター型イオン源は、バリ
ア層の一部を構成するチタン層を形成し、又、窒素ガス
導入手段はチタン層の表面近傍に窒素を導入することに
より窒化チタン層を形成し、又、第２のクラスター型イ
オン源は金属層又はアルミ合金層を形成し、又、第３の
クラスター型イオン源はアルミ配線層を形成する。
【００１５】
実施例１．以下、この発明の実施例を図に基づいて説明
する。図１はこの発明の実施例１における集積回路の構
成を示す断面図である。図において、図５に示す従来装
置と同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。５
はシリコン基板１と配線層３との間に介在されるバリア
層で、シリコン基板１側から配線層３側に向かって順次
配設されるチタン層５ａ、窒化チタン層５ｂおよびシリ
コン層５ｃで構成されている。
する。図１はこの発明の実施例１における集積回路の構
成を示す断面図である。図において、図５に示す従来装
置と同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。５
はシリコン基板１と配線層３との間に介在されるバリア
層で、シリコン基板１側から配線層３側に向かって順次
配設されるチタン層５ａ、窒化チタン層５ｂおよびシリ
コン層５ｃで構成されている。
【００１６】図２は図１における集積回路の薄膜を形成
するための薄膜形成装置の概略構成を模式的に示す図で
ある。図において、１１は所定の真空度に保持された真
空槽、１２はこの真空槽１１の上方に回転保持機構１３
によって回転可能に保持された基板、１４はこの基板１
２を加熱する加熱ヒータ、１５は真空槽１１を貫通する
とともに基板１２の表面近傍に開口を有し窒素ガスを導
入するためのガス導入管、１６はこのガス導入管１５内
を流れる窒素ガスの流量を調整する流量調整バルブ、１
７は真空槽１１の下部に連結され真空槽１１内の真空度
を調整するための真空排気系である。
するための薄膜形成装置の概略構成を模式的に示す図で
ある。図において、１１は所定の真空度に保持された真
空槽、１２はこの真空槽１１の上方に回転保持機構１３
によって回転可能に保持された基板、１４はこの基板１
２を加熱する加熱ヒータ、１５は真空槽１１を貫通する
とともに基板１２の表面近傍に開口を有し窒素ガスを導
入するためのガス導入管、１６はこのガス導入管１５内
を流れる窒素ガスの流量を調整する流量調整バルブ、１
７は真空槽１１の下部に連結され真空槽１１内の真空度
を調整するための真空排気系である。
【００１７】１８、１９、２０は電子ビームの流れを開
閉するシャッター、２１、２２、２３は各るつぼ２１
ａ、２２ａ、２３ａ内に蒸着物質としてチタン２１ｂ、
シリコン２２ｂ、アルミニウム２３ｂをそれぞれ保有
し、各蒸着物質２１ｂ、２２ｂ、２３ｂのイオン化され
た蒸気またはイオン化クラスターを各シャッター１８、
１９、２０を介し、基板１２に向けて照射する第１、第
２および第３のクラスター型イオン源である。
閉するシャッター、２１、２２、２３は各るつぼ２１
ａ、２２ａ、２３ａ内に蒸着物質としてチタン２１ｂ、
シリコン２２ｂ、アルミニウム２３ｂをそれぞれ保有
し、各蒸着物質２１ｂ、２２ｂ、２３ｂのイオン化され
た蒸気またはイオン化クラスターを各シャッター１８、
１９、２０を介し、基板１２に向けて照射する第１、第
２および第３のクラスター型イオン源である。
【００１８】又、２４はるつぼ２１ａの上方に形成され
たノズル、２５はるつぼ２１ａの周囲に配設される加熱
用フィラメント、２６はこの加熱用フィラメント２５の
周囲を覆うように配設された熱シールド板で、これら２
１ａ、２１ｂ、２４〜２６で蒸気発生源２７を構成して
いる。２８はノズル２４から噴出されるチタン２１ｂの
蒸気によって形成されるクラスター（塊状原子集団）、
２９は電子ビームを放出する電子ビーム放出フィラメン
ト、３０はこの電子ビーム放出フィラメント２９から電
子を引き出して加速する電子ビーム引き出し電極、３１
は電子ビーム放出フィラメント２９の周囲を覆うように
配設された熱シールド板で、これら２９、３０、３１で
クラスターイオン化手段３２を構成している。
たノズル、２５はるつぼ２１ａの周囲に配設される加熱
用フィラメント、２６はこの加熱用フィラメント２５の
周囲を覆うように配設された熱シールド板で、これら２
１ａ、２１ｂ、２４〜２６で蒸気発生源２７を構成して
いる。２８はノズル２４から噴出されるチタン２１ｂの
蒸気によって形成されるクラスター（塊状原子集団）、
２９は電子ビームを放出する電子ビーム放出フィラメン
ト、３０はこの電子ビーム放出フィラメント２９から電
子を引き出して加速する電子ビーム引き出し電極、３１
は電子ビーム放出フィラメント２９の周囲を覆うように
配設された熱シールド板で、これら２９、３０、３１で
クラスターイオン化手段３２を構成している。
【００１９】又、３３はクラスターイオン化手段３２に
よりイオン化されたイオン化クラスター４０を電界で加
速し、運動エネルギーを付与する加速電極、３４は加熱
用フィラメント２５用の第１の交流電源、３５はるつぼ
２１ａの電位を加熱フィラメント２５に対して正にバイ
アスする第１の直流電源、３６は電子ビーム放出フィラ
メント２９用の第２の交流電源、３７は電子ビーム放出
フィラメント２９の電位を電子ビーム引き出し電極３０
に対して負にバイアスする第２の直流電源、３８はるつ
ぼ２１ａおよび電子ビーム引き出し電極３０の電位を加
速電極３３に対して正にバイアスする第３の直流電源
で、これら各電源３４〜３８により電源装置３９は構成
されている。そして、この電源装置３９によって駆動さ
れる蒸気発生源２７およびクラスターイオン化手段３２
により前述の第１のクラスター型イオン源２１は構成さ
れている。なお、第２および第３のクラスター型イオン
源２２、２３については、第１のクラスター型イオン源
２１と同様なので説明は省略するが、各クラスター型イ
オン源２１〜２３は図３に示すように、基板１２に対し
て対称な位置に配設されている。
よりイオン化されたイオン化クラスター４０を電界で加
速し、運動エネルギーを付与する加速電極、３４は加熱
用フィラメント２５用の第１の交流電源、３５はるつぼ
２１ａの電位を加熱フィラメント２５に対して正にバイ
アスする第１の直流電源、３６は電子ビーム放出フィラ
メント２９用の第２の交流電源、３７は電子ビーム放出
フィラメント２９の電位を電子ビーム引き出し電極３０
に対して負にバイアスする第２の直流電源、３８はるつ
ぼ２１ａおよび電子ビーム引き出し電極３０の電位を加
速電極３３に対して正にバイアスする第３の直流電源
で、これら各電源３４〜３８により電源装置３９は構成
されている。そして、この電源装置３９によって駆動さ
れる蒸気発生源２７およびクラスターイオン化手段３２
により前述の第１のクラスター型イオン源２１は構成さ
れている。なお、第２および第３のクラスター型イオン
源２２、２３については、第１のクラスター型イオン源
２１と同様なので説明は省略するが、各クラスター型イ
オン源２１〜２３は図３に示すように、基板１２に対し
て対称な位置に配設されている。
【００２０】次に、上記のように構成された薄膜形成装
置の動作について説明する。まず、真空排気系１７によ
って真空槽１１内を１×１０-6Ｔｏｒｒ程度の真空度に
なるまで排気した後、基板１２を加熱ヒータ１４により
加熱して、回転保持機構１３により図３において矢印で
示す方向に回転させる。次いで、各シャッター１８、１
９、２０を閉の状態で、蒸着物質としてチタン２１ｂ、
シリコン２２ｂ、アルミニウム２３ｂがそれぞれ充填さ
れた各るつぼ２１ａ、２２ａ、２３ａへ、すなわち、例
えば第１のクラスター型イオン源２１の場合は、るつぼ
２１ａへ、加熱用フィラメント２５から放出される電子
を、第１の直流電源３５から印加される電界によって加
速し、衝突させながらるつぼ２１ａ内の蒸気圧が数Ｔｏ
ｒｒになるまで加熱する。
置の動作について説明する。まず、真空排気系１７によ
って真空槽１１内を１×１０-6Ｔｏｒｒ程度の真空度に
なるまで排気した後、基板１２を加熱ヒータ１４により
加熱して、回転保持機構１３により図３において矢印で
示す方向に回転させる。次いで、各シャッター１８、１
９、２０を閉の状態で、蒸着物質としてチタン２１ｂ、
シリコン２２ｂ、アルミニウム２３ｂがそれぞれ充填さ
れた各るつぼ２１ａ、２２ａ、２３ａへ、すなわち、例
えば第１のクラスター型イオン源２１の場合は、るつぼ
２１ａへ、加熱用フィラメント２５から放出される電子
を、第１の直流電源３５から印加される電界によって加
速し、衝突させながらるつぼ２１ａ内の蒸気圧が数Ｔｏ
ｒｒになるまで加熱する。
【００２１】この加熱によって、るつぼ２１ａ内のチタ
ン２１ｂは蒸発してノズル２４から真空槽１１内に噴射
される。このようにして噴射されたチタン２１ｂの蒸気
は、ノズル２４を通過する際に断熱膨張により過冷却状
態を起こし、クラスター２８を形成する。このクラスタ
ー２８は電子ビームフィラメント２９から放出される電
子ビームによって、一部がイオン化されイオン化クラス
ター４０となる。このイオン化クラスター４０はイオン
化されていない残りのクラスター２８とともに、加速電
極３３で形成される電界によって加速される。この状態
でシャッター１８を開の状態に切り替えると、これらイ
オン化クラスター４０およびクラスター２８は基板１２
の表面に照射され衝突することによって、基板１２の表
面にはチタン２１ｂの薄膜、すなわち、図１に示すよう
にチタン層５ａが形成される。
ン２１ｂは蒸発してノズル２４から真空槽１１内に噴射
される。このようにして噴射されたチタン２１ｂの蒸気
は、ノズル２４を通過する際に断熱膨張により過冷却状
態を起こし、クラスター２８を形成する。このクラスタ
ー２８は電子ビームフィラメント２９から放出される電
子ビームによって、一部がイオン化されイオン化クラス
ター４０となる。このイオン化クラスター４０はイオン
化されていない残りのクラスター２８とともに、加速電
極３３で形成される電界によって加速される。この状態
でシャッター１８を開の状態に切り替えると、これらイ
オン化クラスター４０およびクラスター２８は基板１２
の表面に照射され衝突することによって、基板１２の表
面にはチタン２１ｂの薄膜、すなわち、図１に示すよう
にチタン層５ａが形成される。
【００２２】次いで、流量調整バルブ１６を開き、真空
槽１１内にガス導入管１５より窒素ガスを基板１２の表
面近傍に導入し、この窒素ガスと照射されるイオン化ク
ラスター４０およびクラスター２８とを基板１２上で反
応させ、図１に示すようにチタン層５ａ上に窒化チタン
層５ｂを形成する。
槽１１内にガス導入管１５より窒素ガスを基板１２の表
面近傍に導入し、この窒素ガスと照射されるイオン化ク
ラスター４０およびクラスター２８とを基板１２上で反
応させ、図１に示すようにチタン層５ａ上に窒化チタン
層５ｂを形成する。
【００２３】次いで、流量調整バルブ１６を閉じて真空
槽１１内への窒素ガスの供給を停止した後、シャッター
１８を閉じるとともにシャッター１９を開の状態にする
と、第１のクラスター型イオン源２１の場合と同様な作
用により、今度は第２のクラスター型イオン源２２から
のシリコン２２ｂのイオン化クラスターおよびクラスタ
ーが、基板１２の表面に照射され衝突することによっ
て、図１に示すように窒化チタン層５ｂ上にシリコン層
５ｃが形成され、これらチタン層５ａ、窒化チタン層５
ｂおよびシリコン層５ｃでバリア層５が構成される。
槽１１内への窒素ガスの供給を停止した後、シャッター
１８を閉じるとともにシャッター１９を開の状態にする
と、第１のクラスター型イオン源２１の場合と同様な作
用により、今度は第２のクラスター型イオン源２２から
のシリコン２２ｂのイオン化クラスターおよびクラスタ
ーが、基板１２の表面に照射され衝突することによっ
て、図１に示すように窒化チタン層５ｂ上にシリコン層
５ｃが形成され、これらチタン層５ａ、窒化チタン層５
ｂおよびシリコン層５ｃでバリア層５が構成される。
【００２４】その後、シャッター１９を閉じるとともに
シャッター２０を開の状態にすると、第３のクラスター
イオン源２３からのアルミニウム２３ｂのイオン化クラ
スターおよびクラスターが、基板１２の表面に照射され
衝突することによって、図１に示すように配線層３がシ
リコン層５ｃ上に形成され、集積回路が構成される。
シャッター２０を開の状態にすると、第３のクラスター
イオン源２３からのアルミニウム２３ｂのイオン化クラ
スターおよびクラスターが、基板１２の表面に照射され
衝突することによって、図１に示すように配線層３がシ
リコン層５ｃ上に形成され、集積回路が構成される。
【００２５】上記のように構成されるこの発明の実施例
１における集積回路によれば、コンタクトホール２ａの
長さ方向に対して、シリコン基板１側からシリコンとの
コンタクト抵抗が小さく且つ密着性の高いチタン層５
ａ、又、その上からシリコンとアルミ配線材料とのバリ
ア性が良好な窒化チタン層５ｂを、さらに又、その上か
らアルミ配線材料と密着性および濡れ性が良く、アルミ
ニウムと合金化しやすいシリコン層５ｃをそれぞれ配設
し、バリア層５をこれら各層５ａ、５ｂ、５ｃの３層構
造としたので、
１における集積回路によれば、コンタクトホール２ａの
長さ方向に対して、シリコン基板１側からシリコンとの
コンタクト抵抗が小さく且つ密着性の高いチタン層５
ａ、又、その上からシリコンとアルミ配線材料とのバリ
ア性が良好な窒化チタン層５ｂを、さらに又、その上か
らアルミ配線材料と密着性および濡れ性が良く、アルミ
ニウムと合金化しやすいシリコン層５ｃをそれぞれ配設
し、バリア層５をこれら各層５ａ、５ｂ、５ｃの３層構
造としたので、
【００２６】配線層３形成時の基板加熱により、バリア
層５の最表層のシリコン層５ｃは配線層３のアルミニウ
ムと反応し、合金化することによって配線層３の融点を
低下させるため、リフローしやすくなり微細なコンタク
トホール２ａに対しても埋め込み性が向上し、又、電気
的コンタクト性およびバリア性の良い集積回路が得られ
る。
層５の最表層のシリコン層５ｃは配線層３のアルミニウ
ムと反応し、合金化することによって配線層３の融点を
低下させるため、リフローしやすくなり微細なコンタク
トホール２ａに対しても埋め込み性が向上し、又、電気
的コンタクト性およびバリア性の良い集積回路が得られ
る。
【００２７】実施例２．尚、上記実施例１では、配線層
３のアルミニウムとで合金を形成してアルミニウムの融
点を低下させる金属層としてシリコン層５ｃを適用した
が、勿論これに限定されるものではなく、シリコンに替
えてゲルマニウム、チタン等を適用しても同様の効果を
得ることは言うまでもない。
３のアルミニウムとで合金を形成してアルミニウムの融
点を低下させる金属層としてシリコン層５ｃを適用した
が、勿論これに限定されるものではなく、シリコンに替
えてゲルマニウム、チタン等を適用しても同様の効果を
得ることは言うまでもない。
【００２８】実施例３．図４はこの発明の実施例３にお
ける集積回路の構成を示す断面図である。図において、
図１に示す実施例１と同様な部分は同一符号を付して説
明を省略する。４１ａ、４１ｂは図１に示す５ａ、５ｂ
と同様なチタン層および窒化チタン層、４１ｃはアルミ
ニウムとシリコンの合金層であり、これら各層４１ａ、
４１ｂ、４１ｃでバリア層４１を形成している。
ける集積回路の構成を示す断面図である。図において、
図１に示す実施例１と同様な部分は同一符号を付して説
明を省略する。４１ａ、４１ｂは図１に示す５ａ、５ｂ
と同様なチタン層および窒化チタン層、４１ｃはアルミ
ニウムとシリコンの合金層であり、これら各層４１ａ、
４１ｂ、４１ｃでバリア層４１を形成している。
【００２９】次に、上記のように構成される実施例３に
おける集積回路の薄膜形成を、図２に示す薄膜形成装置
を用いて行う場合について説明する。まず、実施例１の
場合と同様にして、チタン層４１ａおよび窒化チタン層
４１ｂを形成した後、流量調整バルブ１６を閉じて真空
槽１１内への窒素ガスの供給を停止し、シャッター１８
を閉じるとともに残りの両シャッター１９、２０を開の
状態にすると、第２のクラスターイオン源２２からはシ
リコン２２ｂのイオン化クラスターおよびクラスター
が、又、第３のクラスターイオン源２３からはアルミニ
ウム２３ｂのイオン化クラスターおよびクラスターが、
それぞれ基板１２上に照射され衝突することによって、
図４に示すようにアルミニウムとシリコンの合金層４１
ｃが窒化チタン層４１ｂ上に形成されてバリア層４１が
構成される。
おける集積回路の薄膜形成を、図２に示す薄膜形成装置
を用いて行う場合について説明する。まず、実施例１の
場合と同様にして、チタン層４１ａおよび窒化チタン層
４１ｂを形成した後、流量調整バルブ１６を閉じて真空
槽１１内への窒素ガスの供給を停止し、シャッター１８
を閉じるとともに残りの両シャッター１９、２０を開の
状態にすると、第２のクラスターイオン源２２からはシ
リコン２２ｂのイオン化クラスターおよびクラスター
が、又、第３のクラスターイオン源２３からはアルミニ
ウム２３ｂのイオン化クラスターおよびクラスターが、
それぞれ基板１２上に照射され衝突することによって、
図４に示すようにアルミニウムとシリコンの合金層４１
ｃが窒化チタン層４１ｂ上に形成されてバリア層４１が
構成される。
【００３０】その後、シャッター１９を閉じてシャッタ
ー２０のみを開とし、第３のクラスターイオン源２３か
らのアルミニウム２３ａのイオン化クラスターおよびク
ラスターを、基板１２上に照射させて衝突させることに
より、合金層４１ｃ上に配線層３が形成されて集積回路
が構成される。
ー２０のみを開とし、第３のクラスターイオン源２３か
らのアルミニウム２３ａのイオン化クラスターおよびク
ラスターを、基板１２上に照射させて衝突させることに
より、合金層４１ｃ上に配線層３が形成されて集積回路
が構成される。
【００３１】上記のように構成された実施例３における
集積回路では、合金層４１ｃが配線層３形成の際の基板
加熱時に、配線層３の融点を低下させリフローしやすく
するため、コンタクトホール２ａに対する埋め込み性は
向上し、又、残りの各層４１ａ、４１ｂによって電気的
コンタクト性およびバリア性も向上する。
集積回路では、合金層４１ｃが配線層３形成の際の基板
加熱時に、配線層３の融点を低下させリフローしやすく
するため、コンタクトホール２ａに対する埋め込み性は
向上し、又、残りの各層４１ａ、４１ｂによって電気的
コンタクト性およびバリア性も向上する。
【００３２】実施例４．尚、上記実施例３では、合金層
４１ｃとしてアルミニウムとシリコンとの合金の場合に
ついて説明したが、図２に示するつぼ２２ａ内のシリコ
ン２２ｂに替えて、例えばゲルマニウム、チタン等を用
い、アルミニウムとゲルマニウムの合金、アルミニウム
とチタンの合金としても、上記実施例３と同様の効果を
得ることができる。
４１ｃとしてアルミニウムとシリコンとの合金の場合に
ついて説明したが、図２に示するつぼ２２ａ内のシリコ
ン２２ｂに替えて、例えばゲルマニウム、チタン等を用
い、アルミニウムとゲルマニウムの合金、アルミニウム
とチタンの合金としても、上記実施例３と同様の効果を
得ることができる。
【００３３】
【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１によ
ればバリア層を基板からアルミ配線層に向かってチタン
層、窒化チタン層およびアルミ配線層のアルミニウムと
で合金を形成しアルミニウムの融点を低下させる金属層
で構成したので、良好なステップカバレッジを確保で
き、配線層をコンタクトホール内へ良好に埋め込むこと
が可能な集積回路を提供することができる。
ればバリア層を基板からアルミ配線層に向かってチタン
層、窒化チタン層およびアルミ配線層のアルミニウムと
で合金を形成しアルミニウムの融点を低下させる金属層
で構成したので、良好なステップカバレッジを確保で
き、配線層をコンタクトホール内へ良好に埋め込むこと
が可能な集積回路を提供することができる。
【００３４】又、この発明の請求項２によれば、バリア
層を基板からアルミ配線層に向かってチタン層、窒化チ
タン層およびアルミニウムとアルミ配線層のアルミニウ
ムの融点を低下させる金属とで形成されるアルミ合金層
で構成したので、良好なステップカバレッジを確保で
き、配線層をコンタクトホール内へ良好に埋め込むこと
が可能な集積回路を提供することができる。
層を基板からアルミ配線層に向かってチタン層、窒化チ
タン層およびアルミニウムとアルミ配線層のアルミニウ
ムの融点を低下させる金属とで形成されるアルミ合金層
で構成したので、良好なステップカバレッジを確保で
き、配線層をコンタクトホール内へ良好に埋め込むこと
が可能な集積回路を提供することができる。
【００３５】又、この発明の請求項３によれば、請求項
２において、アルミ合金層を形成するアルミニウムおよ
びアルミ配線層のアルミニウムの融点を低下させる金属
を、ＩＣＢ法により同時に蒸着するようにしたので、良
好なステップカバレッジを確保でき、配線層をコンタク
トホール内に良好に埋め込むことが可能なことは勿論の
こと、製造工程の削減が可能な集積回路を提供すること
ができる。
２において、アルミ合金層を形成するアルミニウムおよ
びアルミ配線層のアルミニウムの融点を低下させる金属
を、ＩＣＢ法により同時に蒸着するようにしたので、良
好なステップカバレッジを確保でき、配線層をコンタク
トホール内に良好に埋め込むことが可能なことは勿論の
こと、製造工程の削減が可能な集積回路を提供すること
ができる。
【００３６】又、この発明の請求項４によれば、所定の
真空度に保持され基板が収納された真空槽内に、チタン
のイオン化された蒸気またはイオン化クラスターを基板
上に照射して蒸着させる第１のクラスター型イオン源
と、アルミニウムと合金を形成することによりアルミニ
ウムの融点を低下させる金属のイオン化された蒸気また
はイオン化クラスターを基板上に照射して蒸着させる第
２のクラスター型イオン源と、アルミニウムのイオン化
された蒸気またはイオン化クラスターを基板上に照射し
て蒸着させる第３のクラスター型イオン源と、基板上近
傍に窒素ガスを導入する窒素ガス導入手段とを備えたの
で、良好なステップカバレッジを確保でき、配線層をコ
ンタクトホール内へ良好に埋め込むことが可能な集積回
路を製造できる薄膜形成装置を提供することができ、実
用上優れた効果を発揮することができる。
真空度に保持され基板が収納された真空槽内に、チタン
のイオン化された蒸気またはイオン化クラスターを基板
上に照射して蒸着させる第１のクラスター型イオン源
と、アルミニウムと合金を形成することによりアルミニ
ウムの融点を低下させる金属のイオン化された蒸気また
はイオン化クラスターを基板上に照射して蒸着させる第
２のクラスター型イオン源と、アルミニウムのイオン化
された蒸気またはイオン化クラスターを基板上に照射し
て蒸着させる第３のクラスター型イオン源と、基板上近
傍に窒素ガスを導入する窒素ガス導入手段とを備えたの
で、良好なステップカバレッジを確保でき、配線層をコ
ンタクトホール内へ良好に埋め込むことが可能な集積回
路を製造できる薄膜形成装置を提供することができ、実
用上優れた効果を発揮することができる。
【図１】この発明の実施例１における集積回路の構成を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図２】図１における集積回路の薄膜を形成するための
薄膜形成装置の概略構成を模式的に示す図である。
薄膜形成装置の概略構成を模式的に示す図である。
【図３】図２に示す薄膜形成装置における各クラスター
型イオン源と基板との位置関係を模式的に示す図であ
る。
型イオン源と基板との位置関係を模式的に示す図であ
る。
【図４】この発明の実施例３における集積回路の構成を
模式的に示す図である。
模式的に示す図である。
【図５】従来の集積回路の構成を模式的に示す図であ
る。
る。
１ シリコン基板 ２ 絶縁層 ２ａ コンタクトホール ３ 配線層 ５、４１ バリア層 ５ａ、４１ａ チタン層 ５ｂ、４１ｂ 窒化チタン層 ５ｃ シリコン層（金属層） １１ 真空槽 １２ 基板 １３ 回転保持機構 １４ 加熱ヒータ １５ ガス導入管 １８、１９、２０ シャッター ２１ 第１のクラスター型イオン源 ２１ａ、２２ａ、２３ａ るつぼ ２１ｂ チタン ２２ｂ シリコン ２３ｂ アルミニウム ４１ バリア層 ４１ｃ 合金層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/768
Claims (4)
- 【請求項１】 基板上にバリア層を介してアルミ配線層
が形成された集積回路において、上記バリア層は上記基
板から上記アルミ配線層に向かってチタン層、窒化チタ
ン層および上記アルミ配線層のアルミニウムとで合金を
形成し上記アルミニウムの融点を低下させる金属層で構
成されていることを特徴とする集積回路。 - 【請求項２】 基板上にバリア層を介してアルミ配線層
が形成された集積回路において、上記バリア層は上記基
板から上記アルミ配線層に向かってチタン層、窒化チタ
ン層およびアルミニウムと上記アルミ配線層のアルミニ
ウムの融点を低下させる金属とで形成されるアルミ合金
層で構成されていることを特徴とする集積回路。 - 【請求項３】 アルミ合金層を形成するアルミニウムお
よびアルミ配線層のアルミニウムの融点を低下させる金
属は、ＩＣＢ法により同時に蒸着されていることを特徴
とする請求項２記載の集積回路。 - 【請求項４】 所定の真空度に保持され基板が収納され
た真空槽内に、チタンのイオン化された蒸気またはイオ
ン化クラスターを上記基板上に照射して蒸着させる第１
のクラスター型イオン源と、アルミニウムと合金を形成
することによりアルミニウムの融点を低下させる金属の
イオン化された蒸気またはイオン化クラスターを上記基
板上に照射して蒸着させる第２のクラスター型イオン源
と、アルミニウムのイオン化された蒸気またはイオン化
クラスターを上記基板上に照射して蒸着させる第３のク
ラスター型イオン源と、上記基板上近傍に窒素ガスを導
入する窒素ガス導入手段とを備えたことを特徴とする集
積回路の薄膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19606193A JPH0750275A (ja) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | 集積回路およびその薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19606193A JPH0750275A (ja) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | 集積回路およびその薄膜形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0750275A true JPH0750275A (ja) | 1995-02-21 |
Family
ID=16351552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19606193A Pending JPH0750275A (ja) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | 集積回路およびその薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0750275A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7022598B2 (en) | 2003-07-07 | 2006-04-04 | Semiconductor Technology Academic Research Center | Method of producing multilayer interconnection structure |
| WO2011081202A1 (ja) * | 2009-12-29 | 2011-07-07 | キヤノンアネルバ株式会社 | 電子部品の製造方法、電子部品、プラズマ処理装置、制御プログラム及び記録媒体 |
-
1993
- 1993-08-06 JP JP19606193A patent/JPH0750275A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7022598B2 (en) | 2003-07-07 | 2006-04-04 | Semiconductor Technology Academic Research Center | Method of producing multilayer interconnection structure |
| WO2011081202A1 (ja) * | 2009-12-29 | 2011-07-07 | キヤノンアネルバ株式会社 | 電子部品の製造方法、電子部品、プラズマ処理装置、制御プログラム及び記録媒体 |
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