JPH08111455A - 配線形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】ヴィアホールの開口部１８の側壁と下層配線パ
ターン１４の表面に充分厚くＴｉ膜２０を形成し、Ａｌ
系配線材料を加熱処理して該開口部内をＴｉ Ａｌ合金
で完全に埋め込み、その抵抗値を低減して均一にし、エ
レクトロマイグレーション耐性を向上させる配線形成方
法の提供。 【構成】層間絶縁膜１２の上に形成された下層配線１４
の表面を露出させた後、これと膜１２の上に形成される
上層配線パターンとを電気的に接続するに際、開口部の
側壁および露出された下層配線１４の表面に所定膜厚の
Ｔｉを被覆した後、４５０℃〜５８０℃の温度範囲で加
熱処理しながらＡｌ系配線材料を堆積して、開口部内で
Ｔｉ膜とＡｌ系配線材料を略完全に反応させて得られる
Ｔｉ Ａｌ合金により該開口部内を均一に埋め込み、そ
の後膜１２の表面に配線材料を堆積して上層配線層を所
定膜厚に形成し、これをパターニングする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ヴィアホールを介して
下層配線パターンと上層配線パターンとを電気的に接続
する際の配線形成方法に関し、詳しくは、アルミニウム
系配線材料を加熱処理することにより、上層配線パター
ンとなるアルミニウム系配線材料をヴィアホールの内部
に引き込み、ヴィアホールを完全かつ均一に埋め込むこ
とができる配線形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置は高集積化の目的から、製造
プロセスが微細化されるとともに、多層配線化される。
このため、層間絶縁膜に開口される接続孔、即ち、第１
層間絶縁膜に開口されるコンタクトホールや、第２層間
絶縁膜以後の層間絶縁膜に開孔されるヴィアホールは、
その穴径が微小化され、アスペクト比も大きくなり、縦
細長形状となる。このような接続孔においては、配線パ
ターンを形成する際のステップカバレージ（段差被覆
性）が劣化し、例えば接続孔の内部でボイド（空所）が
発生するため、接続孔の抵抗値が増大し、即ち、電流密
度が増大し、エレクトロ・マイグレーション耐性も低下
する。

【０００３】このため、接続孔の抵抗値を低減する１つ
の手法として、接続孔、例えば１μｍ以下、特に０．８
μｍ以下のヴィアホールでは、ブランケット・タングス
テンＣＶＤ法や選択タングステンＣＶＤ法により、その
内部にタングステンを充填するタングステン・プラグが
一般的に用いられる。

【０００４】上述するタングステン・プラグの形成方法
は、その一例を述べれば、層間絶縁膜に接続孔、即ち、
コンタクトホールまたはヴィアホールを開口して下層
膜、即ち、コンタクトホールの場合にはシリコン基板、
あるいはヴィアホールの場合には下層配線パターンの表
面を露出させ、接続孔の側壁、露出された下層膜の表面
および層間絶縁膜の表面全面に、例えばチタン（Ｔｉ）
膜およびチタンナイトライド（ＴｉＮ）膜の２層からな
る密着層（あるいはバリアメタル）を形成し、この密着
層の表面全面にタングステン（Ｗ）層を堆積し、その
後、このタングステン層をエッチバックして、層間絶縁
膜に開口された接続孔の中にタングステン・プラグを形
成するというものである。

【０００５】ここで、タングステンは、一般的に層間絶
縁膜として用いられる二酸化シリコン（ＳｉＯ₂ ）膜へ
の被覆性が極めて悪いため、タングステン層の下には、
タングステンを密着させるための密着層としてチタンナ
イトライド膜が必要である。また、コンタクトホールに
タングステン・プラグを形成する場合には、アニール工
程等のような高温処理で、上層配線パターンの材料であ
るアルミニウムとシリコン基板とが反応し、接合リーク
等の問題が発生するのを防止する、いわゆるバリアメタ
ルとしてチタンナイトライド膜が必要である。また、ヴ
ィアホールにタングステン・プラグを形成する場合に
は、密着層としてのチタンナイトライド膜が下層配線パ
ターンの材料であるアルミニウムを窒化して高抵抗化す
るのを防止するために、チタンナイトライド膜の下には
チタン膜が必要である。

【０００６】ところが、タングステン・プラグを用いる
製造プロセスは、製造コストが高くなるという問題点
や、タングステン層のエッチバックの際に、エッチバッ
ク量の見積もりが困難であるという問題点もある。例え
ば、エッチバック量が少ないとタングステンの残渣が発
生するが、この残渣がショート不良等の原因となる。一
方、エッチバック量が多いと、タングステン・プラグ自
身がエッチバックされて、タングステン・プラグの効果
が低減されるばかりでなく、上層配線パターンの断線の
原因になる。

【０００７】また、タングステン・プラグは、基板から
発生する脱ガスにより、埋め込み性が劣化するという問
題点もある。つまり、多層化される毎に、基板から発生
する脱ガスが多くなるため、多層化されるほどタングス
テン・プラグの埋め込み性が悪くなる。また、チタン膜
およびチタンナイトライド膜からなるタングステンの密
着層（あるいはバリアメタル）を用いる必要があるた
め、この密着層によるオーバーハング部位が形成される
ことにより、タングステン・プラグの埋め込み性が劣化
するという問題点もある。従って、将来的に、接続孔の
穴径が微小化され、そのアスペクト比が大きくなるとと
もに、さらに多層配線化された場合には、タングステン
・プラグを使用することが困難になることが予測され
る。

【０００８】このため、タングステン・プラグに代わる
新規な接続孔の形成方法が期待されている。このような
接続孔の形成方法の一つに、例えば特開平６−８４９１
１号公報に開示された半導体装置の形成方法がある。

【０００９】同公報に開示された半導体装置の製造方法
によれば、半導体基板上に絶縁層を形成し、この絶縁層
に開口部を形成して下層膜の表面を露出させ、開口部の
側壁、露出された下層膜の表面および絶縁層の全表面
に、チタンナイトライド、望ましくはチタンおよびチタ
ンナイトライドからなる拡散障壁層を形成し、この拡散
障壁層の上に、チタンまたはチタンナイトライドのよう
な反応物質、あるいは他の遷移金属またはこれらの化合
物、あるいは第１導電層の物質の融点を低められる金属
を蒸着して反応物質層を形成した後、これをエッチバッ
クして開口部の側壁に反応スペーサ、あるいは開口部の
側壁および露出された下層膜の表面に反応層を形成し、
拡散障壁層および反応スペーサ（反応層）の上に、配線
層の所定膜厚の約１／３〜２／３の厚さの第１導電層を
形成し、第１導電層を約５００〜５５０℃で熱処理する
と、反応スペーサの原子および第１導電層の原子が反応
して合金を形成し、この合金よりも第１導電層の方が移
動度が大きいため、第１導電層の金属原子が開口部内に
移動し、第１導電層の物質で開口部を埋め立て、その
後、第１導電層の上に第２導電層を形成し、所定の厚さ
の配線層を形成するというものである。

【００１０】同公報の半導体装置の製造方法によれば、
上述する反応スペーサまたは反応層が、導電層形成のた
めの蒸着段階でスパッタされたアルミニウムの湿潤性を
増加させるため、蒸着初期段階で開口部の側壁に大きな
島が形成され、スパッタされたアルミニウム膜の比較的
大きい粒子をなすため、アルミニウム膜の段差塗布性が
優れて、スパッタされたアルミニウム膜のリフローが増
加して、開口部を埋め立てるとしている。また、チタニ
ウムアルミナイドの融点はアルミニウムよりも高いの
で、その移動度はアルミニウムよりも低いが、開口部以
外の領域の拡散障壁層上に形成されたアルミニウム原子
の移動度は開口部内のそれらよりも大きい、即ち、原子
移動度の差が熱処理段階の途中の第１導電層の不連続を
防止し、従って開口部内への第１導電層の連続的な移動
をもたらし、第１導電層の物質で開口部を完全に埋め立
てるとも述べられている。

【００１１】しかしながら、同公報の半導体装置の製造
方法においては、例えばチタン膜およびチタンナイトラ
イド膜の２層からなる拡散障壁層（バリアメタル）を形
成する必要があり、さらにこの拡散障壁層の上に反応ス
ペーサあるいは反応層を形成するものである。このた
め、将来的に接続孔の穴径が微小化され、そのアスペク
ト比が大きくなると、この拡散障壁層によりオーバーハ
ング部位が形成され、拡散障壁層の上に反応スペーサま
たは反応層を形成することができず、接触口の内部にボ
イドが形成され、第１導電層の埋め込みが不完全になっ
てしまう恐れがある。また、拡散障壁層としてチタンナ
イトライドを用いるため、あるいは反応スペーサまたは
反応層としてチタンナイトライドを用いると、このチタ
ンナイトライドの上に形成される第１導電層であるアル
ミニウムが窒化され、高抵抗化されてしまうという問題
点もある。さらに、例えば穴径０．８μｍ、アスペクト
比１．５の開口部において、反応スペーサはそ膜厚が僅
か１５０Åにしか形成されないため、これでは、反応ス
ペーサのチタンと第１導電層の材料であるアルミニウム
とが完全に反応することができず、開口部の内部におい
て、アルミニウムと、チタンアルミニウム合金とが混在
するため、開口部の内部における抵抗値が非常にばらつ
くという問題点もある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
従来技術に基づく種々の問題点をかえりみて、ヴィアホ
ールの側壁および下層配線パターンの表面に充分厚くチ
タン膜を形成し、アルミニウム系配線材料を加熱処理す
ることにより、ヴィアホールの内部をチタンアルミニウ
ム合金で完全に埋め込むことができ、ヴィアホールの抵
抗値を低減し、かつ均一にし、エレクトロマイグレーシ
ョン耐性を向上させることができる配線形成方法を提供
することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、層間絶縁膜にヴィアホールを開口し、前
記層間絶縁膜の下に形成された下層配線パターンの表面
を露出させた後、この下層配線パターンと前記層間絶縁
膜の上に形成される上層配線パターンとを電気的に接続
するに際し、少なくとも前記ヴィアホールの側壁および
前記露出された下層配線パターンの表面に所定膜厚のチ
タン膜を被覆した後、４５０℃〜５８０℃の温度範囲で
加熱処理しながらアルミニウム系配線材料を堆積するこ
とにより、前記ヴィアホール内部で前記チタン膜および
前記アルミニウム系配線材料を略完全に反応させて、得
られるチタンアルミニウム合金によって前記ヴィアホー
ルの内部を均一に埋め込み、その後、前記層間絶縁膜の
表面に前記アルミニウム系配線材料を堆積して上層配線
層を所定膜厚に形成し、この上層配線層をパターニング
して前記上層配線パターンを形成することを特徴とする
配線形成方法を提供するものである。

【００１４】また、本発明は、層間絶縁膜にヴィアホー
ルを開口し、前記層間絶縁膜の下に形成された下層配線
パターンの表面を露出させた後、この下層配線パターン
と前記層間絶縁膜の上に形成される上層配線パターンと
を電気的に接続するに際し、少なくとも前記ヴィアホー
ルの側壁および前記露出された下層配線パターンの表面
に所定膜厚のチタン膜を被覆し、アルミニウム系配線材
料を所定膜厚まで堆積した後、温度４５０℃〜５８０℃
の温度範囲で加熱処理することにより、前記チタン膜お
よび前記アルミニウム系配線材料を略完全に反応させ
て、得られるチタンアルミニウム合金によって前記ヴィ
アホールの内部を均一に埋め込み、その後、前記層間絶
縁膜の表面に前記アルミニウム系配線材料を堆積して上
層配線層を所定膜厚に形成し、この上層配線層をパター
ニングして前記上層配線パターンを形成することを特徴
とする配線形成方法を提供するものである。

【００１５】

【発明の作用】本発明の配線形成方法は、下層配線パタ
ーンと上層配線パターンとを電気的に接続するために、
第２層間絶縁膜以後の層間絶縁膜に開口されるヴィアホ
ールにおいて、チタン膜とアルミニウム系配線材料とが
４５０℃〜５８０℃の温度範囲で反応し、チタンアルミ
ニウム合金を形成することを利用して、チタン膜が形成
されたヴィアホールの内部にアルミニウム系配線材料を
引き込んで、ヴィアホールの内部でチタンとアルミニウ
ム系配線材料とが略完全に反応してチタンアルミニウム
合金を形成し、ヴィアホールの内部をこのチタンアルミ
ニウム合金で均一に略完全に埋め込むものである。

【００１６】ここで、本発明の第１態様の配線形成方法
は、ヴィアホールの側壁およびこのヴィアホールの底部
に露出される下層配線パターンの表面に所定膜厚のチタ
ン膜を形成した後、４５０℃〜５８０℃の温度範囲で加
熱処理しながらアルミニウム系配線材料を堆積すること
により、チタン膜が形成されたヴィアホールの内部にア
ルミニウム系配線材料を引き込んでチタンアルミニウム
合金を形成し、ヴィアホールの内部をこのチタンアルミ
ニウム合金で均一に略完全に埋め込み、さらにアルミニ
ウム系配線材料を堆積して所定膜厚を有する上層配線層
を形成し、これをパターニングして上層配線パターンと
するものである。

【００１７】また、本発明の第２態様の配線形成方法
は、ヴィアホールの側壁およびこのヴィアホールの底部
に露出される下層配線パターンの表面に所定膜厚のチタ
ン膜を形成し、アルミニウム系配線材料を所定膜厚まで
堆積した後、４５０℃〜５８０℃の温度範囲で加熱処理
することにより、チタン膜が形成されたヴィアホールの
内部にアルミニウム系配線材料を引き込んでチタンアル
ミニウム合金を形成し、ヴィアホールの内部をこのチタ
ンアルミニウム合金で均一に略完全に埋め込み、さらに
アルミニウム系配線材料を堆積して所定膜厚を有する上
層配線層を形成し、これをパターニングして上層配線パ
ターンとするものである。

【００１８】従って、本発明の配線形成方法によれば、
ヴィアホールの内部にアルミニウム系配線材料を引き込
み、ヴィアホールの内部でチタンアルミニウム合金を形
成し、このチタンアルミニウム合金によりヴィアホール
の内部を均一に略完全に埋め込むことができるため、ヴ
ィアホールの抵抗値を低減することができ、即ち、ヴィ
アホールにおける電流密度を大きくすることができ、エ
レクトロマイグレーション耐性を向上させることができ
る。

【００１９】

【実施例】以下に、添付の図面に示す好適実施例に基づ
いて、本発明の配線形成方法を詳細に説明する。

【００２０】図１（ａ）〜図１（ｃ）は、本発明の配線
形成方法の各工程を示す断面図である。

【００２１】まず、図１（ａ）に示すように、半導体基
板１０の表面全面に第１層間絶縁膜１２を形成し、この
第１層間絶縁膜１２の表面全面に第１配線層を堆積し、
これをパターニングして第１配線パターン１４を形成し
た後、この第１配線パターン１４の表面および第１配線
パターン１４が形成されていない第１層間絶縁膜１２の
表面全面に第２層間絶縁膜１６を形成し、この第２層間
絶縁膜１６に、第２層間絶縁膜１６の下に形成された第
１配線パターン１４と、第２層間絶縁膜１６の上に形成
される第２配線パターンとを電気的に接続するためのヴ
ィアホール１８を開口して、このヴィアホール１８の底
部に第１配線パターン１４の表面を露出させる。

【００２２】ここで、図１（ａ）に示す断面図において
は省略したが、半導体基板１０の表面には、例えばトラ
ンジスタの不純物拡散領域などが形成されていても良い
し、この不純物拡散領域と第１配線パターン１４とを電
気的に接続するために、第１層間絶縁膜１２にコンタク
トホールが形成されていても良いことは言うまでもな
い。また、特にそれぞれの層（膜）の形成方法について
は省略するが、従来公知のどのような形成方法も適用可
能である。

【００２３】続いて、図１（ｂ）に示すように、第２層
間絶縁膜１６に開口されたヴィアホール１８の側壁、ヴ
ィアホール１８の底部に露出された第１配線パターン１
４の表面および第２層間絶縁膜１６の表面全面に、１×
１０^-9Torr程度のベース圧力状態で、チタン（Ｔｉ）膜
２０を比較的厚く、具体的には、穴径０．８μｍ、アス
ペクト比１以上のヴィアホール１８において、少なくと
も７００Å以上、好適には８００Å程度に厚く形成す
る。このチタン膜２０は、後述するように、第２配線パ
ターン２２のアルミニウム系配線材料と略完全に反応
し、反応により形成されるチタンアルミニウム合金によ
りヴィアホール１８の内部を均一に埋め込めるように、
ヴィアホール１８の寸法（穴径および深さ）に応じて、
その膜厚を適宜選定すれば良い。

【００２４】続いて、図１（ｃ）に示すように、上述す
るチタン膜２０の形成から連続的に真空状態のまま、チ
タン膜２０の表面全面にアルミニウム系配線材料からな
る第２配線層を比較的薄く堆積した後、これを４５０℃
以上かつ５８０℃以下の温度範囲で加熱処理することに
より、チタン膜２０とアルミニウム系配線材料とが反応
し、チタンアルミニウム合金を形成することを利用し
て、側壁にチタン膜２０が形成されたヴィアホール１８
の中にアルミニウム系配線材料を引き込み、ヴィアホー
ル１８の内部をチタンアルミニウム合金で均一に略完全
に埋め込む。同時に、第２層間絶縁膜１６の表面に形成
されたチタン膜２０と、このアルミニウム系配線材料と
が反応し、第２層間絶縁膜１６の表面にもチタンアルミ
ニウム合金が形成される。なお、加熱処理温度を４５０
℃以上かつ５８０℃以下に限定するのは、チタンとアル
ミニウム系配線材料とがこの温度範囲において反応しや
すいからである。

【００２５】最後に、同一温度を保持しながら、さらに
アルミニウム系配線材料を堆積し、第２層間絶縁膜１６
の表面に形成されたチタン膜２０と、このアルミニウム
系配線材料とが反応することにより形成されるチタンア
ルミニウム合金からなる第２配線層を所望膜厚になるま
で堆積した後、これをパターニングして第２配線パター
ン２２を形成する。

【００２６】従って、本発明の配線形成方法によれば、
ヴィアホールの中にアルミニウム系配線材料を引き込
み、ヴィアホールの内部を均一にチタンアルミニウム合
金で略完全に埋め込むことができるため、ヴィアホール
を低抵抗化することができ、即ち、ヴィアホールの電流
密度を大きくすることができるため、エレクトロマイグ
レーション耐性を向上させることができる。

【００２７】なお、本発明の配線形成方法は、第１層間
絶縁膜に開口されるコンタクトホールを除いて、第２層
間絶縁膜以後の層間絶縁膜に開口されるヴィアホールに
適用可能である。また、チタン膜２０の形成から第２配
線層を堆積する工程までは、チタン膜２０の表面への自
然酸化膜の形成を防止するために、即ち、チタン膜２０
とアルミニウム系配線材料との反応が妨害されないよう
に、真空状態で連続的に行われるのが好ましい。

【００２８】また、チタン膜２０を形成した後、半導体
基板１０を予め４５０℃以上かつ５８０℃以下の温度範
囲で加熱処理しながら、チタン膜２０の表面全面にアル
ミニウム系材料を堆積することにより、アルミニウム系
配線材料を堆積した後、これを加熱処理してヴィアホー
ル１８に埋め込み、さらに所望膜厚まで第２配線層を堆
積するという３工程を、アルミニウム系配線材料をヴィ
アホール１８内に埋め込みながら、所望膜厚まで第２配
線層を堆積するという１工程に短縮することができ、製
造コストおよび工程を大幅に短縮することができる。

【００２９】また、第２層間絶縁膜１６の表面全面に形
成されたチタン膜２０を、例えばエッチバックするなど
して除去し、ヴィアホール１８の内部のみをチタンアル
ミニウム合金で埋め込み、第２配線パターン２２をアル
ミニウム系配線材料のみで形成するようにしても良い
が、図示例に示すように第２層間絶縁膜１６の表面全面
にチタン膜２０を形成し、ヴィアホール１８の内部をチ
タンアルミニウム合金で埋め込み、かつ第２配線パター
ン２２をチタンアルミニウム合金で形成することによ
り、第２配線パターン２２のエレクトロマイグレーショ
ン耐性も向上されるため、より好ましい。

【００３０】（実施例１）まず、図１（ａ）に示したよ
うに、直径６インチ、結晶方位（１００）のｐ型シリコ
ン板１０の表面全面に、常圧ＣＶＤ法により、膜厚８０
００ÅのＢＰＳＧ膜１２を形成し、このＢＰＳＧ膜１２
の表面全面に、スパッタリング法により、膜厚８０００
Åのアルミニウム層を堆積し、フォトリソグラフィー技
術を用いて、これをパターニングして第１配線パターン
１４を形成した後、この第１配線パターン１４の表面お
よび第１配線パターン１４が形成されていないＢＰＳＧ
膜１２の表面全面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚８
０００ÅのプラズマＴＥＯＳ膜１６を形成し、フォトリ
ソグラフィー技術を用いて、このプラズマＴＥＯＳ膜１
６に穴径０．８μｍ、アスペクト比１のヴィアホール１
８を５００個開口し、これらのヴィアホール１８の底部
に第１配線パターン１４の表面を露出させた。

【００３１】続いて、図１（ｂ）に示したように、プラ
ズマＴＥＯＳ膜１６に開口されたヴァイホール１８の側
壁、ヴィアホール１８の底部に露出された第１配線パタ
ーン１４の表面およびプラズマＴＥＯＳ膜１６の表面全
面に、ＤＣマグネトロンスパッタを用いてベース圧力１
×１０^-9Torrの真空状態で、膜厚８００Åのチタン（Ｔ
ｉ）膜２０を形成した。

【００３２】最後に、図１（ｃ）に示したように、チタ
ン膜２０の形成から連続的に真空状態のまま、スパッタ
リング法により、チタン膜２０の表面全面に膜厚２００
０Åのアルミニウム系配線材料（Al−0.5%Cu）を堆積し
た後、これを温度５８０℃で加熱処理して、ヴィアホー
ル１８をチタンアルミニウム合金で完全に埋め込み、さ
らにアルミニウム系配線材料を膜厚８０００Åまで堆積
し、フォトリソグラフィー技術を用いて、これをパター
ニングして第２配線パターン２２を形成し、本発明例と
して５００段のヴィアホールチェーンを形成した。

【００３３】ここで、図２は、上述した実施例１におい
て形成された本発明例のヴィアホールチェーンの中から
３５個のヴィアホールを任意に抽出し、これらの抵抗値
を正規対数グラフに表示したものである。なお、同図に
おいては、比較例として、上述した実施例１において形
成したチタン膜８００Åの代わりに、チタン膜４００
Å、チタンナイトライド膜１０００Åおよびチタン膜５
００Åの３層を形成し、５００段のヴィアホールチェー
ンを形成したものについて、同様に３５個のヴィアホー
ルを任意に抽出し、これらの抵抗値も同じ正規対数グラ
フに表示した。

【００３４】この正規対数グラフから明らかなように、
本願発明の配線形成方法を適用して形成された本発明例
のヴィアホールの抵抗値は、比較例のヴィアホールの抵
抗値と比べて、ばらつきが極端に少なく、かつヴィアホ
ールの抵抗値の平均値も１／２以下であるという望まし
い結果が得られた。

【００３５】また、図３は、上述した実施例１において
形成した本発明例のヴィアホールチェーンの中から１０
個のヴィアホールを任意に抽出し、電流密度５．０×１
０⁶A/cm² 、環境温度２００℃の条件でエレクトロマイ
グレーション加速試験を行い、その累積故障率をグラフ
に表示したものである。なお、同図においては、比較例
のヴィアホールチェーンの中から、同様に１０個のヴィ
アホールを任意に抽出し、加速試験を行った累積故障率
も同じグラフに表示した。

【００３６】このグラフに示したように、比較例のヴィ
アホールは、２０時間経過後、累積故障率が５０％にも
達するのに対して、本願発明の配線形成方法を適用して
形成された本発明例のヴィアホールは、１０７時間経過
後も１個も断線しないという望ましい結果が得られた。
なお、本発明例のヴィアホールは、故障が発生しなかっ
たため、比較例において故障が発生した時間に対応する
累積故障率０％のところを図示した。

【００３７】図２および図３のグラフに示した結果か
ら、本願発明の配線形成方法を適用して形成された本発
明例のヴィアホールは、チタンアルミニウム合金により
略完全に埋め込まれていると考えることができる。この
ため、ヴィアホールにおける抵抗値を低減し、かつ均一
にすることができ、即ち、電流密度を大きくしても断線
することもなく、従って、エレクトロマイグレーション
耐性を向上させることができる。

【００３８】

【発明の効果】以上詳細に説明した様に、本発明の配線
形成方法は、下層配線パターンと上層配線パターンとを
電気的に接続するために、第２層間絶縁膜以後の層間絶
縁膜に開口されるヴィアホールにおいて、このヴィアホ
ールの側壁およびこのヴィアホールの底部に露出される
下層配線パターンの表面に、チタン膜の膜厚を比較的厚
く形成した後、４５０℃〜５８０℃の温度範囲で加熱処
理しながらアルミニウム系配線材料を堆積することによ
り、あるいはチタン膜を形成し、アルミニウム系配線材
料を所定膜厚まで堆積した後、４５０℃〜５８０℃の温
度範囲で加熱処理することにより、ヴィアホールの内部
にアルミニウム系配線材料を引き込み、ヴィアホールの
内部でチタンアルミニウム合金を形成し、ヴィアホール
の内部をこのチタンアルミニウム合金で均一に略完全に
埋め込むものである。従って、本発明の配線形成方法に
よれば、ヴィアホールをチタンアルミニウム合金で均一
に略完全に埋め込めるため、ヴィアホールの抵抗値を低
減することができ、即ち、ヴィアホールにおける電流密
度を大きくすることができ、エレクトロマイグレーショ
ン耐性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の配線形成方法の各工程を示す一実施
例の断面図である。

【図２】 ヴィアホール３５個の抵抗値とその分布との
関係を示す一実施例の正規対数グラフである。

【図３】 ヴィアホール１０個のエレクトロマイグレー
ション加速試験時間とそ累積故障率との関係を示す一実
施例のグラフである。

【符号の説明】

１０ 半導体基板（シリコン基板） １２ 層間絶縁膜（ＢＰＳＧ膜） １４ 第１配線パターン １６ 第２層間絶縁膜（プラズマＴＥＯＳ膜） １８ ヴィアホール ２０ チタン膜 ２２ 第２配線パターン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】層間絶縁膜にヴィアホールを開口し、前記
   層間絶縁膜の下に形成された下層配線パターンの表面を
   露出させた後、この下層配線パターンと前記層間絶縁膜
   の上に形成される上層配線パターンとを電気的に接続す
   るに際し、 少なくとも前記ヴィアホールの側壁および前記露出され
   た下層配線パターンの表面に所定膜厚のチタン膜を被覆
   した後、４５０℃〜５８０℃の温度範囲で加熱処理しな
   がらアルミニウム系配線材料を堆積することにより、前
   記ヴィアホール内部で前記チタン膜および前記アルミニ
   ウム系配線材料を略完全に反応させて、得られるチタン
   アルミニウム合金によって前記ヴィアホールの内部を均
   一に埋め込み、その後、前記層間絶縁膜の表面に前記ア
   ルミニウム系配線材料を堆積して上層配線層を所定膜厚
   に形成し、この上層配線層をパターニングして前記上層
   配線パターンを形成することを特徴とする配線形成方
   法。
2. 【請求項２】層間絶縁膜にヴィアホールを開口し、前記
   層間絶縁膜の下に形成された下層配線パターンの表面を
   露出させた後、この下層配線パターンと前記層間絶縁膜
   の上に形成される上層配線パターンとを電気的に接続す
   るに際し、 少なくとも前記ヴィアホールの側壁および前記露出され
   た下層配線パターンの表面に所定膜厚のチタン膜を被覆
   し、アルミニウム系配線材料を所定膜厚まで堆積した
   後、温度４５０℃〜５８０℃の温度範囲で加熱処理する
   ことにより、前記チタン膜および前記アルミニウム系配
   線材料を略完全に反応させて、得られるチタンアルミニ
   ウム合金によって前記ヴィアホールの内部を均一に埋め
   込み、その後、前記層間絶縁膜の表面に前記アルミニウ
   ム系配線材料を堆積して上層配線層を所定膜厚に形成
   し、この上層配線層をパターニングして前記上層配線パ
   ターンを形成することを特徴とする配線形成方法。