JPH08172060A - 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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- JPH08172060A JPH08172060A JP7188995A JP18899595A JPH08172060A JP H08172060 A JPH08172060 A JP H08172060A JP 7188995 A JP7188995 A JP 7188995A JP 18899595 A JP18899595 A JP 18899595A JP H08172060 A JPH08172060 A JP H08172060A
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Abstract
性を完全化する。 【解決手段】 P型シリコン基板10の拡散層11上
に、半導体と金属との相互拡散を防止するTiN2 膜
(バリア膜)12を形成する場合に、このTiN2 膜1
2を、いわゆる化成スパッタ法により形成すると共に、
このTiN2 膜12を形成する物質に、ボロンもしくは
炭素を添加しかつ加熱処理を施すことにより、ボロンも
しくは炭素を、TiN2 膜12中の未反応物質(Ti)
と化合させ、不活性物質(TiB2 ,TiC)を形成す
る。
Description
し部において、半導体の拡散層と金属の間の相互拡散を
防止する膜の製造方法に関する。
属、または金属と金属の接触箇所が多く存在する。該金
属接触が高温プロセスにさらされると、シリコンと金
属、または金属と金属間の相互拡散がおこる。これを防
ぐために種々の拡散防止膜が開発、検討されている。そ
の中で最も有望と考えられているものにTiN膜があ
る。
ルミニウム)膜の相互拡散防止膜に適用した場合につい
て述べる。図2(a)に示すように、P型シリコン基板
1において、接合深さ0.20μmのN型拡散領域2上
の一部にTiN膜3を1000オングストロ−ム堆積
し、該TiN膜3上にAl膜4を1μm形成した。
てAr/N2 混合プラズマ(N2 :60%)で化成スパ
ッタリング法により形成した。なお、化成スパッタリン
グ法とは、化学反応(ここではTiとNの化学反応)を
利用したスパッタリング法のことである。上記Al膜
4、TiN膜3をパタ−ニングしてダイオ−ドを形成
し、接合リ−ク電流を測定した。なお、7は、絶縁膜で
ある。
00℃で60分間の熱処理を行ったところ、リ−ク電流
に異常なものが測定された。不良箇所を詳細に観察した
結果、拡散層2に微小なアロイスパイクが発見され、該
アロイスパイクによって接合が破壊されていることが判
明した。
が何らかの理由でバリア性を失い、局所的にAl−Si
の相互拡散が発生したことを意味している。この原因を
図2(b)で説明する。
ており、該未反応Tiが熱処理によってTiN膜3の粒
界等に集合し、該集合した未反応Ti5を介してAl−
Si拡散が起こり、アロイスパイク6が形成され、接合
リ−クが発生したものと考えられる。本発明は、相互拡
散防止膜中の未反応物質を他の物質で不活性にし、金属
−半導体または金属相互の拡散を抑制しようとすること
を目的とする。
め、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体もしくは
金属と金属との間の相互拡散防止用のバリア膜として高
融点金属窒化膜を用いる場合に、前記バリア膜をスパッ
タ法により形成すると共に、前記バリア膜を形成する物
質に、ボロンもしくは炭素を添加しかつ加熱処理を施す
ことにより、前記ボロンもしくは炭素を前記高融点金属
窒化膜中の未反応物質と化合させ不活性物質を形成する
というものである。
もしくは金属と金属との間の相互拡散防止用のバリア膜
として高融点金属窒化膜を用いる場合に、前記バリア膜
をスパッタ法により所定温度で形成すると同時に、前記
バリア膜を形成する物質にボロンもしくは炭素を添加し
かつ前記ボロンもしくは炭素を前記高融点金属窒化膜中
の未反応物質と化合させ不活性物質を形成するというも
のである。これにより、バリア膜のバリア性を完全化す
ることができると共に、良導電性も保持することができ
る。
明の実施の形態について詳細に説明する。図1(a)に
示すように、P型シリコン基板10に、0.2μmの接
合深さをもったN型拡散層11が形成されており、この
拡散層11上に、ボロンを0.3%含有したチタンタ−
ゲットを用いて、Ar/N2 混合プラズマ(N2 :60
%)による化成スパッタ法で、TiN膜12を1000
オングストロ−ム形成した。なお、化成スパッタ法と
は、化学反応(ここではTiとNの化学反応)を利用し
たスパッタ法のことである。その後、Al膜13を1μ
m堆積した。なお、17は、絶縁膜である。
ように未反応Ti14が存在するが、同時にボロン15
も混在している。このようなTiN膜を熱処理すると、
未反応Tiはボロンと反応して、図1(b)のように、
TiB2 16が形成される。このため、TiN膜12の
バリア性は著しく向上し、500℃で60分の熱処理を
行っても、接合リ−クの発生は全く測定されなかった。
後で進行するから、TiN膜形成時に、基板温度を30
0〜400℃に保持し、TiN膜堆積と同時にTiB2
形成を図ってもよい。また、TiN膜堆積後、熱処理を
行い、しかる後にAl膜の堆積を行ってもよい。
iB2 の状態で含有されていても、またはこれ以外のボ
ロン化合物の状態で含有されていても同様の効果があ
り、何らさしつかえない。また、ボロンを含まないチタ
ンと、ボロンまたはボロンを含む化合物(例えば、Ti
B2 ,BN)との組み合わせで作られたタ−ゲットを用
いてもよい。
る。即ち、ボロンを含まないチタンタ−ゲットを用いて
TiN膜を堆積後、イオン注入法でボロンをTiN膜に
0.1%の濃度まで注入した。イオン注入後、450℃
で熱処理後、Al膜の堆積を行った。しかして、本実施
例でも500℃の熱処理を行っても、接合リ−クの発生
は全く測定されなかった。
する。即ち、ボロンを含まないチタンタ−ゲットを用い
てAr/N2 混合プラズマ中にB2 H2 ガスを0.5%
混入させて、TiN膜の化成スパッタを行った。TiN
膜中にボロンが含有され、所望の特性は達成された。
アルミニウム膜の間のバリア膜として評価したものであ
るが、本発明のTiN膜は、他のメタルシステム、例え
ば、TiSi2 とAl,TiSi2 とW(タングステ
ン)といった金属相互の拡散防止膜にも有効であり、後
者のシステムでは、900℃の高温でも十分なバリア性
があった。
の半導体基板と金属の拡散防止膜としても用いることが
できる。上述の各実施の形態では、ボロンで未反応Ti
をTiB2 として不活性化したが、カ−ボンでTiCに
しても同様の効果が期待される。
Ti以外のHfやWでも同様の現象が発生しており、本
発明は、Ti以外の高融点金属でも有効である。これら
高融点金属による高融点金属窒化膜は、ボロンや炭素を
含む場合には、酸素を含む場合とは異なり良導電性を有
するものである。
装置の製造方法によれば、次のような効果を奏する。化
成スパッタ法により、バリア膜である高融点金属窒化膜
を形成する場合に、高融点金属窒化膜中の未反応物質
(高融点金属)をボロンまたはカ−ボンにより不活性化
している(例えば、TiN2 やTiCにすること)た
め、バリア膜のバリア性を完全化し、該バリア膜の良導
電性も保持することができる。
方法を示す断面図。
Claims (5)
- 【請求項1】 半導体もしくは金属と金属との間の相互
拡散防止用のバリア膜として高融点金属窒化膜を用いる
半導体装置の製造方法において、前記バリア膜をスパッ
タ法により形成すると共に、前記バリア膜を形成する物
質に、ボロンもしくは炭素を添加しかつ加熱処理を施す
ことにより、前記ボロンもしくは炭素を前記高融点金属
窒化膜中の未反応物質と化合させ不活性物質を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 半導体もしくは金属と金属との間の相互
拡散防止用のバリア膜として高融点金属窒化膜を用いる
半導体装置の製造方法において、前記バリア膜をスパッ
タ法により所定温度で形成すると同時に、前記バリア膜
を形成する物質にボロンもしくは炭素を添加しかつ前記
ボロンもしくは炭素を前記高融点金属窒化膜中の未反応
物質と化合させ不活性物質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3】 前記高融点金属がチタンであることを特
徴とする請求項1または2に記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項4】 前記高融点金属窒化膜上の金属がアルミ
ニウムもしくはアルミニウム合金であることを特徴とす
る請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 前記バリア膜が高融点金属と窒素の化学
反応を利用したスパッタ法により形成されることを特徴
とする請求項1または2に記載の半導体装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7188995A JP2586885B2 (ja) | 1995-07-25 | 1995-07-25 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP7188995A JP2586885B2 (ja) | 1995-07-25 | 1995-07-25 | 半導体装置の製造方法 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61277956A Division JPH081950B2 (ja) | 1986-11-21 | 1986-11-21 | 半導体装置の製造方法 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8209467A Division JP2675775B2 (ja) | 1996-08-08 | 1996-08-08 | 半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08172060A true JPH08172060A (ja) | 1996-07-02 |
JP2586885B2 JP2586885B2 (ja) | 1997-03-05 |
Family
ID=16233537
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP7188995A Expired - Lifetime JP2586885B2 (ja) | 1995-07-25 | 1995-07-25 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2586885B2 (ja) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH081950A (ja) * | 1994-06-22 | 1996-01-09 | Ricoh Co Ltd | インクジェットヘッドの製造方法 |
-
1995
- 1995-07-25 JP JP7188995A patent/JP2586885B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH081950A (ja) * | 1994-06-22 | 1996-01-09 | Ricoh Co Ltd | インクジェットヘッドの製造方法 |
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JP2586885B2 (ja) | 1997-03-05 |
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