JPH10209074A - Formation of wiring of semiconductor device - Google Patents

Formation of wiring of semiconductor device

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Publication number
JPH10209074A
JPH10209074A JP1057597A JP1057597A JPH10209074A JP H10209074 A JPH10209074 A JP H10209074A JP 1057597 A JP1057597 A JP 1057597A JP 1057597 A JP1057597 A JP 1057597A JP H10209074 A JPH10209074 A JP H10209074A
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JP
Japan
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layer
contact hole
tion
wiring
forming
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP1057597A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takahisa Yamaha
隆久 山葉
Masayoshi Omura
昌良 大村
Seiji Hiraide
誠治 平出
Harumitsu Fujita
晴光 藤田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
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Publication date
Application filed by Yamaha Corp filed Critical Yamaha Corp
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Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of forming wiring which assures stable electrical connection without degradation of barrier performance by forming a barrier metal within a contact hole. SOLUTION: An interlayer insulation film 4 is deposited on a semiconductor substrate 1 and a contact hole is formed on the interlayer insulation film 4. A Ti layer 6a is deposited on the surface of interlayer insulation film 4 and at the internal surface of the contact hole. On the surface of a Ti layer 6a including the contact hole, a TiN layer 6b is deposited under the atmosphere substantially excluding oxygen. After deposition of a TiN layer 6b, oxygen is additionally supplied to such atmosphere to deposit a TiON layer 6c on the TiN layer 6b. On the TiON layer 6c, a wiring layer 9 is deposited.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の配線
形成方法に関し、特に層間絶縁膜に形成されたコンタク
トホールを介して下層の導電性領域と上層の配線とを接
続する配線形成方法に関する。
The present invention relates to a wiring forming method for a semiconductor device, and more particularly to a wiring forming method for connecting a lower conductive region and an upper wiring through a contact hole formed in an interlayer insulating film.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路装置において、半導体基
板と配線層との接触部分にバリアメタル層を介在させ、
両者間の反応を防止して安定な電気的接触を得る技術が
知られている。このバリアメタル層としてTi層とTi
ON層との積層を用いる技術が提案されている(特開平
4−214653号公報参照)。Ti層は、半導体基板
と配線層との接触抵抗を低下させ、TiON層は、配線
層と半導体基板との間の反応を防止する。
2. Description of the Related Art In a semiconductor integrated circuit device, a barrier metal layer is interposed at a contact portion between a semiconductor substrate and a wiring layer.
A technique for preventing a reaction between the two and obtaining stable electrical contact is known. As the barrier metal layer, a Ti layer and Ti
A technique using lamination with an ON layer has been proposed (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-214653). The Ti layer reduces the contact resistance between the semiconductor substrate and the wiring layer, and the TiON layer prevents a reaction between the wiring layer and the semiconductor substrate.

【0003】また、バリアメタル層として、Ti層、T
iN層、及びTiN層の表面を酸化して形成したTiO
N層の3層構造を用いる技術が提案されている(特開平
5−6865号公報、及び特開平5−121356号公
報参照)。
Further, a Ti layer, a T layer,
TiO formed by oxidizing the surface of iN layer and TiN layer
A technique using an N-layer three-layer structure has been proposed (see JP-A-5-6865 and JP-A-5-121356).

【0004】なお、本明細書において、「TiON」
は、「O」と「N」の組成比が1:1であることを意味
するものではない。通常、バリアメタル層として使用さ
れるTiONは、TiOx 1-x (xは約0.1程度)
である。TiON層をスパッタリングにより堆積する場
合には、スパッタリング時のO2 の添加量を変えること
により、xが変わる。
[0004] In this specification, "TiON"
Does not mean that the composition ratio of “O” and “N” is 1: 1. Usually, TiON used as a barrier metal layer is TiO x N 1-x (x is about 0.1)
It is. When the TiON layer is deposited by sputtering, x changes by changing the amount of O 2 added during sputtering.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】Ti層とTiON層の
2層構造をバリアメタル層として用いる場合には、Ti
層の上にTiON層を堆積する。本願発明者らの実験に
よると、この方法で安定して良好な電気的接続を得るこ
とが困難であった。
When a two-layer structure of a Ti layer and a TiON layer is used as a barrier metal layer, Ti
Deposit a TiON layer on top of the layer. According to an experiment conducted by the inventors of the present application, it was difficult to stably obtain good electrical connection by this method.

【0006】バリアメタル層としてTi層、TiN層、
及びTiN層の表面を酸化して形成したTiON層の3
層構造を用いる場合には、TiN層の極表面しか酸化さ
れないため、形成されるTiON層は非常に薄い。
As a barrier metal layer, a Ti layer, a TiN layer,
Of TiON layer formed by oxidizing the surface of TiN layer and TiN layer
When a layer structure is used, only the very surface of the TiN layer is oxidized, so that the formed TiON layer is very thin.

【0007】バリアメタル層の表面上にブランケットタ
ングステン層を堆積してエッチバックし、コンタクトホ
ール内をタングステンプラグで埋め込む場合、エッチバ
ック時にアスペクト比の小さなコンタクトホールの底面
にTiON層が露出することがある。TiON層が薄い
と、この部分のTiON層が除去されるか、またはより
薄くなり、バリア性能が低下してしまう。
When a blanket tungsten layer is deposited on the surface of the barrier metal layer and etched back to fill the contact hole with a tungsten plug, the TiON layer may be exposed at the bottom of the contact hole having a small aspect ratio during the etch back. is there. If the TiON layer is thin, the TiON layer in this portion is removed or becomes thinner, and the barrier performance is reduced.

【0008】本発明の目的は、コンタクトホール内にバ
リアメタル層を形成し、バリア性能を低下させることな
く安定した電気的接続を得ることができる配線形成方法
を提供することである。
An object of the present invention is to provide a method for forming a wiring in which a barrier metal layer is formed in a contact hole and a stable electrical connection can be obtained without lowering the barrier performance.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、半導体基板の上に層間絶縁膜を堆積し、該層間絶縁
膜にコンタクトホールを形成する工程と、前記層間絶縁
膜の表面上、及び前記コンタクトホールの内面上にTi
層を堆積する工程と、前記コンタクトホール内を含む前
記Ti層の表面上に、実質的に酸素を含まない雰囲気中
でTiN層を堆積する工程と、前記TiN層を堆積後、
その雰囲気中に酸素を追加導入し、前記TiN層の上に
TiON層を堆積する工程と、前記TiON層の上に配
線層を堆積する工程とを有する半導体装置の配線形成方
法が提供される。
According to one aspect of the present invention, a step of depositing an interlayer insulating film on a semiconductor substrate and forming a contact hole in the interlayer insulating film; And Ti on the inner surface of the contact hole.
Depositing a layer, depositing a TiN layer on a surface of the Ti layer including in the contact hole in a substantially oxygen-free atmosphere, and depositing the TiN layer;
There is provided a method for forming a wiring of a semiconductor device, comprising a step of additionally introducing oxygen into the atmosphere to deposit a TiON layer on the TiN layer and a step of depositing a wiring layer on the TiON layer.

【0010】Ti層の表面にTiN層を堆積するときの
雰囲気が酸素を含まないため、Ti層の表面の酸化を防
止することができる。TiON層堆積開始時には、Ti
層が露出していないため、TiON層堆積時の酸化性雰
囲気によるTi層の表面の酸化が防止される。
Since the atmosphere for depositing the TiN layer on the surface of the Ti layer does not contain oxygen, oxidation of the surface of the Ti layer can be prevented. At the start of TiON layer deposition, Ti
Since the layer is not exposed, oxidation of the surface of the Ti layer by an oxidizing atmosphere during deposition of the TiON layer is prevented.

【0011】TiN層の上にTiON層を堆積するた
め、TiN層の表面を酸化する場合に比べて、比較的厚
いTiON層を容易に形成することができる。
Since the TiON layer is deposited on the TiN layer, a relatively thick TiON layer can be easily formed as compared with the case where the surface of the TiN layer is oxidized.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明の実施例を説明する前に、
バリアメタル層としてTiON層を用いた配線構造の接
触抵抗の評価実験結果について説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before describing embodiments of the present invention,
The following describes the results of an experiment for evaluating the contact resistance of a wiring structure using a TiON layer as a barrier metal layer.

【0013】シリコン基板表面にn型及びp型の不純物
拡散領域と配線層とを、直径0.45μm、アスペクト
比1.8のコンタクトホールを介して接続した。n型領
域は、ドーズ量5×1015cm-2になるようにP+ イオ
ンを注入し、p型領域は、ドーズ量2×1015cm-2
なるようにBF2 + イオンを注入して形成した。コンタ
クトホールの底面には、配線層とシリコン基板との間
に、基板側から厚さ20nmのTi層及び厚さ100n
mのTiON層が積層されている。TiON層は、Ti
層をスパッタリングにより堆積した後、スパッタガスに
2 とN2 を混入させて反応性スパッタリングを行うこ
とにより堆積した。
The n-type and p-type impurity diffusion regions and the wiring layer were connected to the surface of the silicon substrate via contact holes having a diameter of 0.45 μm and an aspect ratio of 1.8. P + ions are implanted into the n-type region so as to have a dose of 5 × 10 15 cm −2 , and BF 2 + ions are implanted into the p-type region so as to have a dose of 2 × 10 15 cm −2. Formed. On the bottom of the contact hole, between the wiring layer and the silicon substrate, a 20 nm thick Ti layer and a 100 n thick
m TiON layers are stacked. The TiON layer is made of Ti
After the layers were deposited by sputtering, they were deposited by reactive sputtering with O 2 and N 2 mixed in the sputter gas.

【0014】n型領域と配線層との間の接触抵抗は55
Ω、p型領域と配線層との間の接触抵抗は157Ωであ
り、両者とも電流が電圧に比例しない非オーミック接触
であった。
The contact resistance between the n-type region and the wiring layer is 55
Ω, the contact resistance between the p-type region and the wiring layer was 157 Ω, and both were non-ohmic contacts where the current was not proportional to the voltage.

【0015】本願発明者らは、良好な電気的接触が得ら
れなかったのは、Ti層とTiON層との界面にTiO
層が形成されているためと考えた。下記の実施例では、
TiO層の形成を防止することができる。
The inventor of the present application failed to obtain good electrical contact because the interface between the Ti layer and the TiON layer was TiO 2.
It was considered that the layer was formed. In the example below,
The formation of the TiO layer can be prevented.

【0016】図1及び図2を参照して、本発明の実施例
による配線形成方法を、金属−酸化膜−半導体構造電界
効果トランジスタ(MOSFET)のソース/ドレイン
領域と上層配線とを接続する場合を例にとって説明す
る。
Referring to FIGS. 1 and 2, a method of forming a wiring according to an embodiment of the present invention will be described in the case where a source / drain region of a metal-oxide-semiconductor field effect transistor (MOSFET) is connected to an upper wiring. Will be described as an example.

【0017】図1(A)に示すように、シリコン基板1
の表面に形成されたフィールド酸化膜2によって、シリ
コン基板1の表面に活性領域が画定されている。この活
性領域に、ソース領域3S、ドレイン領域3D、ゲート
絶縁膜3I、及びゲート電極3GからなるMOSFET
が形成されている。ゲート電極3Gの両側の側壁上に
は、サイドウォール絶縁体3Wが形成されている。サイ
ドウォール絶縁体3Wは、低濃度ドレイン(LDD)構
造を形成するためのイオン注入時のマスクとして使用さ
れる。
As shown in FIG. 1A, a silicon substrate 1
An active region is defined on the surface of the silicon substrate 1 by the field oxide film 2 formed on the surface of the substrate. In this active region, a MOSFET including a source region 3S, a drain region 3D, a gate insulating film 3I, and a gate electrode 3G is provided.
Are formed. Sidewall insulators 3W are formed on the sidewalls on both sides of the gate electrode 3G. The side wall insulator 3W is used as a mask at the time of ion implantation for forming a low concentration drain (LDD) structure.

【0018】図1(B)に示すように、MOSFETを
覆うように基板全面に化学気相成長(CVD)により、
フォスフォシリケートガラス(PSG)とボロフォスフ
ォシリケートガラス(BPSG)との積層構造を有する
厚さ約0.8μmの層間絶縁膜4を堆積する。層間絶縁
膜4に直径約0.45μmのコンタクトホール5S及び
5Dを形成し、コンタクトホール5S及び5Dの各々の
底面に、それぞれソース領域3S及びドレイン領域3D
の表面の一部を露出させる。
As shown in FIG. 1B, the entire surface of the substrate is covered by chemical vapor deposition (CVD) so as to cover the MOSFET.
An approximately 0.8 μm thick interlayer insulating film 4 having a laminated structure of phosphosilicate glass (PSG) and borophosphosilicate glass (BPSG) is deposited. Contact holes 5S and 5D having a diameter of about 0.45 μm are formed in the interlayer insulating film 4, and the source region 3S and the drain region 3D
Expose part of the surface of the

【0019】図1(C)に示すように、層間絶縁膜4の
表面上及びコンタクトホール5S、5Dの内面上に、厚
さ約20nmのTi層6a、厚さ約25nmのTiN層
6b、及び厚さ約75nmのTiON層6cをこの順番
に積層する。
As shown in FIG. 1C, on the surface of the interlayer insulating film 4 and on the inner surfaces of the contact holes 5S and 5D, a Ti layer 6a having a thickness of about 20 nm, a TiN layer 6b having a thickness of about 25 nm, and A TiON layer 6c having a thickness of about 75 nm is laminated in this order.

【0020】Ti層6aの堆積は、スパッタガスとして
Arを用い、基板温度を150℃、雰囲気圧力を4mT
orr、スパッタガス流量を15sccm、成膜速度を
約100nm/分とした条件で行う。TiN層6bの堆
積は、ターゲットとしてTi、スパッタガスとしてN2
とArの混合ガスを用い、基板温度を150℃、雰囲気
圧力を4mTorr、Arガス流量を40sccm、N
2 ガス流量を85sccm、成膜速度を約75nm/分
とした条件で反応性スパッタリングにより行う。TiO
N層6cの堆積は、TiN層6bの堆積後、Arガス流
量を30sccmに減少させ、ArとN2 の混合ガスに
流量10sccmのO2 ガスを新たに導入して同じTi
ターゲットを用いて反応性スパッタリングにより行う。
The Ti layer 6a is deposited by using Ar as a sputtering gas at a substrate temperature of 150 ° C. and an atmospheric pressure of 4 mT.
orr, a sputtering gas flow rate of 15 sccm, and a film forming rate of about 100 nm / min. The TiN layer 6b is deposited by using Ti as a target and N 2 as a sputtering gas.
Using a mixed gas of Ar and Ar, a substrate temperature of 150 ° C., an atmospheric pressure of 4 mTorr, an Ar gas flow rate of 40 sccm, and N
(2) Reactive sputtering is performed under the conditions of a gas flow rate of 85 sccm and a film formation rate of about 75 nm / min. TiO
The N layer 6c is deposited by reducing the Ar gas flow rate to 30 sccm after the TiN layer 6b is deposited, and introducing a new O 2 gas at a flow rate of 10 sccm into a mixed gas of Ar and N 2 to form the same Ti gas.
This is performed by reactive sputtering using a target.

【0021】図2(A)に示すように、TiON層6c
の表面上に、コンタクトホール5S及び5Dの内部を埋
め尽くすのに十分な厚さのW層7をCVDにより堆積す
る。W層7の堆積は、例えば原料ガスとして流量80s
ccmのWF6 、還元ガスとしてH2 を用い、成長温度
を450℃、圧力を8Torr、成膜速度を0.3〜
0.5μm/分とした条件で行う。コンタクトホール5
S及び5Dの内部が、W層7により埋め尽くされる。
As shown in FIG. 2A, the TiON layer 6c
A W layer 7 having a thickness sufficient to fill the insides of the contact holes 5S and 5D is deposited on the surface of the substrate by CVD. The W layer 7 is deposited, for example, at a flow rate of 80 s as a source gas.
ccm WF 6 , H 2 as a reducing gas, a growth temperature of 450 ° C., a pressure of 8 Torr, and a film formation rate of 0.3 to
It is performed under the condition of 0.5 μm / min. Contact hole 5
The inside of S and 5D is filled with the W layer 7.

【0022】図2(B)に示すように、W層7をエッチ
バックしてコンタクトホール5S及び5D以外の領域に
堆積したW層7をすべて除去する。W層7のエッチバッ
クは、エッチングガスとしてSF6 若しくはCBrF3
等を用い、TiON層6cとW層7とのエッチング選択
比が1:(10〜30)程度になる条件としたドライエ
ッチングにより行う。コンタクトホール5S及び5Dの
内部に、それぞれWプラグ7S及び7Dが残る。
As shown in FIG. 2B, the W layer 7 is etched back to remove all the W layer 7 deposited in regions other than the contact holes 5S and 5D. The etch back of the W layer 7 is performed by using SF 6 or CBrF 3 as an etching gas.
The dry etching is performed under the condition that the etching selectivity between the TiON layer 6c and the W layer 7 is about 1: (10 to 30). The W plugs 7S and 7D remain inside the contact holes 5S and 5D, respectively.

【0023】このとき、コンタクトホール5S及び5D
の形成されていない領域に不要なW膜7が残留すること
を防止するために、ややオーバエッチングすることが好
ましい。オーバエッチングすると、Wプラグ7S及び7
Dの上面がTiON層6cの上面よりも僅かに下がり、
コンタクトホール5S及び5Dが形成された領域に浅い
窪みが形成される。
At this time, contact holes 5S and 5D
In order to prevent the unnecessary W film 7 from remaining in the region where no is formed, it is preferable to slightly over-etch. When over-etching, the W plugs 7S and 7
D has an upper surface slightly lower than the upper surface of the TiON layer 6c,
A shallow dent is formed in the region where the contact holes 5S and 5D are formed.

【0024】図3(A)において、Wプラグ7S及び7
Dの上面を含む基板全面にTiからなる厚さ約15nm
の下地層8を堆積する。下地層8の堆積は、例えば図1
(C)で説明したTi層6aと同様の方法で行う。
In FIG. 3A, W plugs 7S and 7
A thickness of about 15 nm made of Ti on the entire surface of the substrate including the upper surface of D
Is deposited. The underlayer 8 is deposited, for example, as shown in FIG.
This is performed by the same method as that for the Ti layer 6a described in (C).

【0025】下地層8の上に、Siを1重量%、Cuを
0.5重量%含むAl合金からなる厚さ約400nmの
配線層9をスパッタリングにより堆積する。配線層9の
堆積は、例えばターゲットとしてAl合金、スパッタガ
スとしてArを用い、基板温度を150℃、圧力を2m
Torr、スパッタガス流量を20sccm、成膜速度
を約1μm/分とした条件で行う。
On the underlayer 8, a wiring layer 9 having a thickness of about 400 nm and made of an Al alloy containing 1% by weight of Si and 0.5% by weight of Cu is deposited by sputtering. The wiring layer 9 is deposited by using, for example, an Al alloy as a target and Ar as a sputtering gas at a substrate temperature of 150 ° C. and a pressure of 2 m.
Torr, a sputtering gas flow rate of 20 sccm, and a film forming speed of about 1 μm / min.

【0026】配線層9の成膜後、大気に晒すことなく、
温度450〜500℃程度で約120秒間の熱処理を行
う。この熱処理によりAl合金がリフローし、コンタク
トホール5S及び5Dの開口部に形成された窪み部分の
カバレッジ率が改善される。
After the formation of the wiring layer 9,
Heat treatment is performed at a temperature of about 450 to 500 ° C. for about 120 seconds. By this heat treatment, the Al alloy reflows, and the coverage ratio of the dent formed in the openings of the contact holes 5S and 5D is improved.

【0027】図3(B)に示すように、配線層9をパタ
ーニングし、Wプラグ7Sを介してソース領域3Sに接
続された配線9S、及びWプラグ7Dを介してドレイン
領域3Dに接続された配線9Dを形成する。配線9S及
び9Dを覆うように基板全面に、PSG等の絶縁材料か
らなる層間絶縁膜10をCVD等により堆積する。
As shown in FIG. 3B, the wiring layer 9 is patterned and connected to the wiring 9S connected to the source region 3S via the W plug 7S and to the drain region 3D via the W plug 7D. The wiring 9D is formed. An interlayer insulating film 10 made of an insulating material such as PSG is deposited on the entire surface of the substrate by CVD or the like so as to cover the wirings 9S and 9D.

【0028】上記実施例によると、Wプラグ7S及び7
Dとソース/ドレイン領域3S及び3Dとの間にTi層
6a、TiN層6b、及びTiON層6cの3層が介在
する。TiON層6cがバリアメタル層として作用し、
Wプラグとシリコン基板表面との間の反応を抑制する。
According to the above embodiment, the W plugs 7S and 7
Three layers of a Ti layer 6a, a TiN layer 6b, and a TiON layer 6c are interposed between D and the source / drain regions 3S and 3D. The TiON layer 6c acts as a barrier metal layer,
The reaction between the W plug and the surface of the silicon substrate is suppressed.

【0029】また、上記実施例では、Ti層6aの上に
直接TiON層6cを堆積するのではなく、一旦TiN
層6bを堆積する。Ti層6aの表面がTiON層6c
堆積時の酸化性雰囲気に晒されないため、TiO層の形
成を防止できる。このため、安定して良好な電気的接続
を得ることができる。
In the above embodiment, the TiON layer 6c is not directly deposited on the Ti
Deposit layer 6b. The surface of the Ti layer 6a is the TiON layer 6c
Since it is not exposed to an oxidizing atmosphere at the time of deposition, formation of a TiO layer can be prevented. Therefore, a good electrical connection can be obtained stably.

【0030】Ti層、TiN層、及びTiON層の厚さ
をそれぞれ20nm、25nm、及び75nmとし、そ
の他の条件を前述の評価実験と同様にして、シリコン基
板表面の不純物拡散領域と配線層との接続を行った。そ
の結果、n型領域と配線層との接触抵抗は18Ω、p型
領域と配線層との間の接触抵抗は110Ωであり、両者
ともオーミック接触であった。このように、TiON層
を堆積する前にTiN層を堆積しておくことにより、良
好な電気的接続を得ることが可能になる。
The thicknesses of the Ti layer, TiN layer, and TiON layer were set to 20 nm, 25 nm, and 75 nm, respectively, and other conditions were the same as in the above-described evaluation experiment. Connection made. As a result, the contact resistance between the n-type region and the wiring layer was 18Ω, and the contact resistance between the p-type region and the wiring layer was 110Ω, and both were ohmic contacts. Thus, by depositing the TiN layer before depositing the TiON layer, it is possible to obtain a good electrical connection.

【0031】また、上記実施例では、TiON層を反応
性スパッタリングにより堆積するため、TiN層の表面
を酸化して形成する場合に比べて、厚い膜を容易に形成
することができる。
In the above embodiment, since the TiON layer is deposited by reactive sputtering, a thick film can be easily formed as compared with the case where the surface of the TiN layer is formed by oxidation.

【0032】図4は、アスペクト比の小さなコンタクト
ホールが形成されている場合の図2(B)に対応する基
板断面図、すなわちW層をエッチバックした後の基板断
面図を示す。図中左側のコンタクトホールのように、ア
スペクト比の大きなコンタクトホール内には、Wプラグ
7が埋め込まれる。これに対し、図中右側のアスペクト
比の小さなコンタクトホールにおいては、側壁上にW領
域7が残るのみで、コンタクトホール中央部分のW層
は、層間絶縁膜4の上のW層と共にエッチバックされて
しまう。このため、コンタクトホールの底面中央部にT
iON層6cが露出する。
FIG. 4 is a sectional view of the substrate corresponding to FIG. 2B when a contact hole having a small aspect ratio is formed, that is, a sectional view of the substrate after the W layer is etched back. A W plug 7 is buried in a contact hole having a large aspect ratio like a contact hole on the left side in the drawing. On the other hand, in the contact hole having a small aspect ratio on the right side in the drawing, only the W region 7 remains on the side wall, and the W layer at the center of the contact hole is etched back together with the W layer on the interlayer insulating film 4. Would. For this reason, T
The iON layer 6c is exposed.

【0033】TiON層6cが薄い場合には、エッチバ
ック工程で、コンタクトホールの底面中央部のTiON
層6cが除去されてしまうおそれがある。TiON層6
cが除去されると、この部分におけるバリア性能が低下
する。
When the TiON layer 6c is thin, the TiON at the center of the bottom of the contact hole is formed by an etch-back process.
The layer 6c may be removed. TiON layer 6
When c is removed, the barrier performance in this part decreases.

【0034】上記実施例では、比較的厚いTiON層を
容易に形成することができるため、アスペクト比の小さ
なコンタクトホールの底面にも安定してTiON層を残
すことができる。エッチバック後にもTiON層を安定
して残すためには、TiON層の厚さを50nm以上と
することが好ましい。TiON層を残すことにより、バ
リア性能の低下を抑制することができる。
In the above embodiment, since a relatively thick TiON layer can be easily formed, the TiON layer can be stably left on the bottom surface of the contact hole having a small aspect ratio. In order to stably leave the TiON layer even after the etch-back, the thickness of the TiON layer is preferably set to 50 nm or more. By leaving the TiON layer, a decrease in barrier performance can be suppressed.

【0035】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
The present invention has been described in connection with the preferred embodiments.
The present invention is not limited to these. For example, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体基板表面と配線層との間にTiON層を介在さ
せ、配線層と半導体基板表面との相互反応を防止するこ
とができる。また、安定して半導体基板表面と配線層と
の間の電気的接続を得ることができる。
As described above, according to the present invention,
The TiON layer is interposed between the surface of the semiconductor substrate and the wiring layer, so that the mutual reaction between the wiring layer and the surface of the semiconductor substrate can be prevented. Further, the electrical connection between the surface of the semiconductor substrate and the wiring layer can be stably obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施例による配線形成方法を説明す
るための半導体基板の断面図(その1)である。
FIG. 1 is a sectional view (part 1) of a semiconductor substrate for describing a wiring forming method according to an embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施例による配線形成方法を説明す
るための半導体基板の断面図(その2)である。
FIG. 2 is a sectional view (part 2) of a semiconductor substrate for describing a wiring forming method according to an embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施例による配線形成方法を説明す
るための半導体基板の断面図(その3)である。
FIG. 3 is a cross-sectional view (part 3) of a semiconductor substrate for describing a wiring forming method according to an embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の実施例による配線形成方法を説明す
るための半導体基板の断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a semiconductor substrate for explaining a wiring forming method according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…シリコン基板、2…フィールド酸化膜、3S…ソー
ス領域、3D…ドレイン領域、3G…ゲート電極、3W
…サイドウォール絶縁体、3I…ゲート絶縁膜、4…層
間絶縁膜、5S、5D…コンタクトホール、6a…Ti
層、6b…TiN層、6c…TiON層、7…W層、7
S、7D…Wプラグ、8…下地層、9…配線層、9S、
9D…配線、10…層間絶縁膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate, 2 ... Field oxide film, 3S ... Source region, 3D ... Drain region, 3G ... Gate electrode, 3W
... sidewall insulator, 3I ... gate insulating film, 4 ... interlayer insulating film, 5S, 5D ... contact hole, 6a ... Ti
Layer, 6b ... TiN layer, 6c ... TiON layer, 7 ... W layer, 7
S, 7D W plug, 8 base layer, 9 wiring layer, 9S,
9D: wiring, 10: interlayer insulating film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 晴光 静岡県浜松市中沢町10番1号 ヤマハ株式 会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Harumitsu Fujita 10-1 Nakazawacho, Hamamatsu City, Shizuoka Prefecture Yamaha Corporation

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板の上に層間絶縁膜を堆積し、
該層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程と、 前記層間絶縁膜の表面上、及び前記コンタクトホールの
内面上にTi層を堆積する工程と、 前記コンタクトホール内を含む前記Ti層の表面上に、
実質的に酸素を含まない雰囲気中でTiN層を堆積する
工程と、 前記TiN層を堆積後、その雰囲気中に酸素を追加導入
し、前記TiN層の上にTiON層を堆積する工程と、 前記TiON層の上に配線層を堆積する工程とを有する
半導体装置の配線形成方法。
An interlayer insulating film is deposited on a semiconductor substrate,
Forming a contact hole in the interlayer insulating film; depositing a Ti layer on the surface of the interlayer insulating film and on the inner surface of the contact hole; and forming a contact layer on the surface of the Ti layer including the inside of the contact hole. ,
Depositing a TiN layer in an atmosphere substantially free of oxygen, depositing the TiN layer, and then additionally introducing oxygen into the atmosphere to deposit a TiON layer on the TiN layer; Depositing a wiring layer on the TiON layer.
【請求項2】 前記TiN層を堆積する工程において、
窒素雰囲気中でTiターゲットをスパッタする反応性ス
パッタリングによりTiN層を堆積する請求項1に記載
の半導体装置の配線形成方法。
2. In the step of depositing the TiN layer,
2. The method according to claim 1, wherein the TiN layer is deposited by reactive sputtering of sputtering a Ti target in a nitrogen atmosphere.
【請求項3】 前記TiON層を堆積する工程の後、前
記配線層を堆積する工程の前に、さらに、前記コンタク
トホール内の前記TiON層の表面上にWからなる埋込
領域を形成する工程を含む請求項1または2に記載の半
導体装置の配線形成方法。
3. A step of forming a buried region made of W on the surface of the TiON layer in the contact hole after the step of depositing the TiON layer and before the step of depositing the wiring layer. The method for forming a wiring of a semiconductor device according to claim 1, further comprising:
【請求項4】 前記コンタクトホールを形成する工程に
おいて、前記コンタクトホールの形成と同時に、該コン
タクトホールよりも大きな他のコンタクトホールを形成
し、 前記埋込領域を形成する工程が、 前記TiON層の上に全面にW層を堆積する工程と、 前記層間絶縁膜の上面が露出し、かつ前記他のコンタク
トホールの底面の中央部分に前記TiON層の表面の一
部が露出するまで、前記W層をエッチバックするととも
に、前記他のコンタクトホールの底面の中央部分に前記
TiON層を残す工程とを含む請求項3に記載の半導体
装置の配線形成方法。
4. The step of forming the contact hole, the step of forming another contact hole larger than the contact hole and the step of forming the buried region simultaneously with the formation of the contact hole, Depositing a W layer over the entire surface; and forming the W layer until a top surface of the interlayer insulating film is exposed and a part of the surface of the TiON layer is exposed at a central portion of the bottom surface of the another contact hole. 4. The method of forming a wiring of a semiconductor device according to claim 3, further comprising a step of etching back and leaving the TiON layer at a central portion of a bottom surface of the another contact hole.
JP1057597A 1997-01-23 1997-01-23 Formation of wiring of semiconductor device Withdrawn JPH10209074A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100591177B1 (en) 2004-06-30 2006-06-19 동부일렉트로닉스 주식회사 Semiconductor device and method of manufacturing the same

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