JPH10303149A - 半導体装置用配線の形成方法 - Google Patents
半導体装置用配線の形成方法Info
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- JPH10303149A JPH10303149A JP10557497A JP10557497A JPH10303149A JP H10303149 A JPH10303149 A JP H10303149A JP 10557497 A JP10557497 A JP 10557497A JP 10557497 A JP10557497 A JP 10557497A JP H10303149 A JPH10303149 A JP H10303149A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】腐食がなく、抵抗値が低く、信頼性が高い配線
の形成方法を提供すること。 【解決手段】（ａ）において、シリコン基板１の上に酸
化シリコン膜２、ＢＰＳＧ膜３の絶縁膜を積層し、酸化
シリコン膜２とＢＰＳＧ膜３とを選択的にエッチングし
て、シリコン基板１が露出する接続孔４を形成する。
（ｂ）において、接続孔４とＢＰＳＧ膜３の表面にＴｉ
膜５を堆積させる。（ｃ）において、窒化チタン（Ｔｉ
Ｎ）の材料となるチタン−テトラメチルエチレンジアミ
ン錯体（Ｔｉ−ＴＭＥＤＡ錯体）の溶液を加熱すること
で、ガス化させ、キャリアガスとともにチャンバー内に
送り込み、ＣＶＤ法で、原料であるＴｉ−ＴＭＥＤＡ錯
体を分解し、接続孔４とＴｉ膜５上に、ＴｉＮ膜６を形
成する。（ｄ）において、接続孔４を埋めるために、タ
ングステン（Ｗ）−ＣＶＤ法によりタングステン７を成
膜し、エッチバック法により平坦化し、アルミニウム膜
８を成膜する。
の形成方法を提供すること。 【解決手段】（ａ）において、シリコン基板１の上に酸
化シリコン膜２、ＢＰＳＧ膜３の絶縁膜を積層し、酸化
シリコン膜２とＢＰＳＧ膜３とを選択的にエッチングし
て、シリコン基板１が露出する接続孔４を形成する。
（ｂ）において、接続孔４とＢＰＳＧ膜３の表面にＴｉ
膜５を堆積させる。（ｃ）において、窒化チタン（Ｔｉ
Ｎ）の材料となるチタン−テトラメチルエチレンジアミ
ン錯体（Ｔｉ−ＴＭＥＤＡ錯体）の溶液を加熱すること
で、ガス化させ、キャリアガスとともにチャンバー内に
送り込み、ＣＶＤ法で、原料であるＴｉ−ＴＭＥＤＡ錯
体を分解し、接続孔４とＴｉ膜５上に、ＴｉＮ膜６を形
成する。（ｄ）において、接続孔４を埋めるために、タ
ングステン（Ｗ）−ＣＶＤ法によりタングステン７を成
膜し、エッチバック法により平坦化し、アルミニウム膜
８を成膜する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、パワーデバイス
やＩＣなどの半導体装置に用いられる配線の形成方法に
関する。
やＩＣなどの半導体装置に用いられる配線の形成方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】スパッタの段差被覆性（ステップカバレ
ッジ）が乏しくなる問題は、デバイスが微細化するにし
たがって顕在化する。そのため、段差被覆性の優れた気
相化学成長法（ＣＶＤ）による金属膜の成膜が検討され
ている。ここで、取り上げた窒化チタン（ＴｉＮ）膜
は、バリアメタルとしてアルミニウム膜とともに積層に
して金属配線として使用されている。
ッジ）が乏しくなる問題は、デバイスが微細化するにし
たがって顕在化する。そのため、段差被覆性の優れた気
相化学成長法（ＣＶＤ）による金属膜の成膜が検討され
ている。ここで、取り上げた窒化チタン（ＴｉＮ）膜
は、バリアメタルとしてアルミニウム膜とともに積層に
して金属配線として使用されている。
【０００３】そのＴｉＮ−ＣＶＤの成膜方法に、四塩化
チタン（ＴｉＣｌ4 ）の水素ガス還元または四塩化チタ
ン（ＴｉＣｌ4 ）のシラン（ＳｉＨ4 ）ガス還元を利用
した成膜方法が提案されている。一方、塩素を含まない
ＴＤＭＡＴ（ｔｅｔｒａｋｉｓ−ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍ
ｉｎｏ−ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｔｉ（ＮＭｅ2 ）4 などの
有機ソースガスを用いたＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒ
ｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏ
ｓｉｔｉｏｎ）法が、K.Ishihara,K.Yamazaki,H.Hamad
a,K.Kamisako,andY.Tarumi :Jpn.J.Appl.Phys.,29(10),
2103 1990.やA.Katz,S.Feingold,S.Makahara,andS.J.Pe
arton :J.Appl.Phys.,71(21),993,1992.で開示されてい
る。
チタン（ＴｉＣｌ4 ）の水素ガス還元または四塩化チタ
ン（ＴｉＣｌ4 ）のシラン（ＳｉＨ4 ）ガス還元を利用
した成膜方法が提案されている。一方、塩素を含まない
ＴＤＭＡＴ（ｔｅｔｒａｋｉｓ−ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍ
ｉｎｏ−ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｔｉ（ＮＭｅ2 ）4 などの
有機ソースガスを用いたＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒ
ｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏ
ｓｉｔｉｏｎ）法が、K.Ishihara,K.Yamazaki,H.Hamad
a,K.Kamisako,andY.Tarumi :Jpn.J.Appl.Phys.,29(10),
2103 1990.やA.Katz,S.Feingold,S.Makahara,andS.J.Pe
arton :J.Appl.Phys.,71(21),993,1992.で開示されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、四塩化チタン
（ＴｉＣｌ4 ）の水素ガス還元やシラン（ＳｉＨ4 ）ガ
ス還元を利用した成膜方法では、Ａｌ配線の腐食の原因
となる塩素がＴｉＮ膜内に残留する問題がある。また塩
素を含まないＴＤＭＡＴなどの有機ソースガスを用いた
ＭＯＣＶＤ法ではＴｉＮ膜内に炭素（Ｃ）などの不純物
が残留して、抵抗値を高くするなどの問題がある。
（ＴｉＣｌ4 ）の水素ガス還元やシラン（ＳｉＨ4 ）ガ
ス還元を利用した成膜方法では、Ａｌ配線の腐食の原因
となる塩素がＴｉＮ膜内に残留する問題がある。また塩
素を含まないＴＤＭＡＴなどの有機ソースガスを用いた
ＭＯＣＶＤ法ではＴｉＮ膜内に炭素（Ｃ）などの不純物
が残留して、抵抗値を高くするなどの問題がある。
【０００５】この発明の目的は、前記の課題を解決し
て、腐食がなく、抵抗値が低く、信頼性が高い半導体装
置用配線の形成方法を提供することにある。
て、腐食がなく、抵抗値が低く、信頼性が高い半導体装
置用配線の形成方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、半導体基板表面が絶縁膜で被覆され、該絶縁膜を
貫通し、半導体基板表面が露出する接続孔を形成する工
程と、接続孔と絶縁膜上とに、チタン−テトラメチルエ
チレンジアミン錯体の有機チタン化合物をソース源とし
て、気相化学成長により窒化チタン膜を形成する工程
と、この窒化チタン膜上に金属膜を形成する工程とを含
む製造工程とする。
めに、半導体基板表面が絶縁膜で被覆され、該絶縁膜を
貫通し、半導体基板表面が露出する接続孔を形成する工
程と、接続孔と絶縁膜上とに、チタン−テトラメチルエ
チレンジアミン錯体の有機チタン化合物をソース源とし
て、気相化学成長により窒化チタン膜を形成する工程
と、この窒化チタン膜上に金属膜を形成する工程とを含
む製造工程とする。
【０００７】こうすることで、残留塩素なしで配線がで
きるため、配線の腐食を防止して、配線抵抗を小さくす
ることができる。また口径の小さなアスペスト比（接続
孔の深さ÷接続孔の直径）の高い接続孔でも空隙なく窒
化チタン膜を被覆できる。前記の絶縁膜が酸化シリコン
膜で、金属膜がアルミニウム膜であるとよい。こうする
ことで、良好な層間絶縁膜が得られ、抵抗値の低い配線
を得ることができる。
きるため、配線の腐食を防止して、配線抵抗を小さくす
ることができる。また口径の小さなアスペスト比（接続
孔の深さ÷接続孔の直径）の高い接続孔でも空隙なく窒
化チタン膜を被覆できる。前記の絶縁膜が酸化シリコン
膜で、金属膜がアルミニウム膜であるとよい。こうする
ことで、良好な層間絶縁膜が得られ、抵抗値の低い配線
を得ることができる。
【０００８】また半導体基板表面が酸化シリコン膜で被
覆され、該酸化シリコン膜上にボロンリンガラス（ＢＰ
ＳＧ）膜を形成する工程と、酸化シリコン膜とボロンリ
ンガラス膜とを貫通し、半導体基板表面が露出する接続
孔を形成する工程と、接続孔とボロンリンガラス（ＢＰ
ＳＧ）膜とに、チタン−テトラメチルエチレンジアミン
（Ｔｉ−ＴＭＥＤＡ）錯体の有機チタン化合物をソース
源として、気相化学成長により窒化チタン膜を形成する
工程と、接続孔にタングステンを充填し、平坦化する工
程と、充填されたタングステン上と窒化チタン膜上とに
配線用のアルミニウム膜を形成する工程とを含む形成方
法としてもよい。
覆され、該酸化シリコン膜上にボロンリンガラス（ＢＰ
ＳＧ）膜を形成する工程と、酸化シリコン膜とボロンリ
ンガラス膜とを貫通し、半導体基板表面が露出する接続
孔を形成する工程と、接続孔とボロンリンガラス（ＢＰ
ＳＧ）膜とに、チタン−テトラメチルエチレンジアミン
（Ｔｉ−ＴＭＥＤＡ）錯体の有機チタン化合物をソース
源として、気相化学成長により窒化チタン膜を形成する
工程と、接続孔にタングステンを充填し、平坦化する工
程と、充填されたタングステン上と窒化チタン膜上とに
配線用のアルミニウム膜を形成する工程とを含む形成方
法としてもよい。
【０００９】こうすることで、接続孔が平坦化され、配
線の断線を防止できる。尚、Ｔｉ−ＴＭＥＤＡ錯体が分
解してＴｉＮを生成するときの反応式は次式で表され
る。
線の断線を防止できる。尚、Ｔｉ−ＴＭＥＤＡ錯体が分
解してＴｉＮを生成するときの反応式は次式で表され
る。
【００１０】
【化１】
【００１１】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の第１実施例の工
程図で、同図（ａ）ないし同図（ｄ）は各工程の要部断
面図である。同図（ａ）において、シリコン基板１の上
に酸化シリコン膜２、ＢＰＳＧ（ｂｏｒｏ−ｐｈｏｓｐ
ｈｏ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）膜３の絶縁膜を
積層し、酸化シリコン膜２とＢＰＳＧ膜３とを選択的に
エッチングして、シリコン基板１が露出する接続孔４を
形成する。同図（ｂ）において、接続孔４とＢＰＳＧ膜
３の表面にＴｉ（チタン）膜５を堆積させる。同図
（ｃ）において、窒化チタン（ＴｉＮ）の材料となるチ
タン（Ｔｉ）−テトラメチルエチレンジアミン（ＴＭＥ
ＤＡ）錯体（以下、Ｔｉ−ＴＭＥＤＡ錯体と称す）の溶
液を加熱することで、ガス化させ、Ｈｅ、Ｎ2 のキャリ
アガスとともにチャンバー内に送り込む。チャンバー内
は、圧力１３．３〜１９９．５Ｐａ、成膜温度３５０℃
〜５００℃、高周波電源の周波数６０ＭＨｚの成膜条件
のＣＶＤ法で、原料であるＴｉ−ＴＭＥＤＡ錯体を分解
し、接続孔４とＴｉ膜５上に、ＴｉＮ膜６を形成する。
この分解で発生した余分のエチレンジアミンなどの化合
物はチャンバー内から排気する。尚、Ｔｉ膜５の膜厚は
２００Å程度、ＴｉＮ膜６の膜厚は１０００Å程度、ア
ルミニウム膜８の膜厚は５０００Å程度である。
程図で、同図（ａ）ないし同図（ｄ）は各工程の要部断
面図である。同図（ａ）において、シリコン基板１の上
に酸化シリコン膜２、ＢＰＳＧ（ｂｏｒｏ−ｐｈｏｓｐ
ｈｏ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）膜３の絶縁膜を
積層し、酸化シリコン膜２とＢＰＳＧ膜３とを選択的に
エッチングして、シリコン基板１が露出する接続孔４を
形成する。同図（ｂ）において、接続孔４とＢＰＳＧ膜
３の表面にＴｉ（チタン）膜５を堆積させる。同図
（ｃ）において、窒化チタン（ＴｉＮ）の材料となるチ
タン（Ｔｉ）−テトラメチルエチレンジアミン（ＴＭＥ
ＤＡ）錯体（以下、Ｔｉ−ＴＭＥＤＡ錯体と称す）の溶
液を加熱することで、ガス化させ、Ｈｅ、Ｎ2 のキャリ
アガスとともにチャンバー内に送り込む。チャンバー内
は、圧力１３．３〜１９９．５Ｐａ、成膜温度３５０℃
〜５００℃、高周波電源の周波数６０ＭＨｚの成膜条件
のＣＶＤ法で、原料であるＴｉ−ＴＭＥＤＡ錯体を分解
し、接続孔４とＴｉ膜５上に、ＴｉＮ膜６を形成する。
この分解で発生した余分のエチレンジアミンなどの化合
物はチャンバー内から排気する。尚、Ｔｉ膜５の膜厚は
２００Å程度、ＴｉＮ膜６の膜厚は１０００Å程度、ア
ルミニウム膜８の膜厚は５０００Å程度である。
【００１２】同図（ｄ）において、接続孔４を埋めるた
めに、タングステン（Ｗ）−ＣＶＤ法によりタングステ
ン７を成膜し、エッチバック法により平坦化し、アルミ
ニウム膜８を成膜する。この方法ではＴｉＮ膜６の成膜
時に塩素化合物を使用しないため、残留塩素による配線
用のアルミニウム膜８の腐食は起こらない。またＴｉ−
ＴＭＥＤＡ錯体をソース源（原料）として、ＣＶＤ法で
ＴｉＮ膜６を成膜するため、従来法で残留する炭素
（Ｃ）などの不純物は残留せず、抵抗値の低い配線が可
能となる。また、口径の小さなアスペクト比（接続孔の
深さＨ÷接続孔の直径Ｄ）の高い接続孔でも隙間なくＴ
ｉＮ膜６を形成できて、配線の断線を防止できる。
めに、タングステン（Ｗ）−ＣＶＤ法によりタングステ
ン７を成膜し、エッチバック法により平坦化し、アルミ
ニウム膜８を成膜する。この方法ではＴｉＮ膜６の成膜
時に塩素化合物を使用しないため、残留塩素による配線
用のアルミニウム膜８の腐食は起こらない。またＴｉ−
ＴＭＥＤＡ錯体をソース源（原料）として、ＣＶＤ法で
ＴｉＮ膜６を成膜するため、従来法で残留する炭素
（Ｃ）などの不純物は残留せず、抵抗値の低い配線が可
能となる。また、口径の小さなアスペクト比（接続孔の
深さＨ÷接続孔の直径Ｄ）の高い接続孔でも隙間なくＴ
ｉＮ膜６を形成できて、配線の断線を防止できる。
【００１３】図２はこの発明の第２実施例の要部断面図
である。図１の工程終了後、アルミニウム膜８からの高
反射による次工程のパターンニングの加工寸法のばらつ
きを低減するために、従来はスパッタ法により反射防止
膜としてＴｉＮ膜を成膜している。このＴｉＮ膜を前記
のチタン−テトラメチルエチレンジアミン錯体を用いた
ＣＶＤ法により成膜し、反射防止膜９とする。反射防止
膜９であるＴｉＮ膜の厚みは２０ｎｍ〜３０ｎｍであ
る。
である。図１の工程終了後、アルミニウム膜８からの高
反射による次工程のパターンニングの加工寸法のばらつ
きを低減するために、従来はスパッタ法により反射防止
膜としてＴｉＮ膜を成膜している。このＴｉＮ膜を前記
のチタン−テトラメチルエチレンジアミン錯体を用いた
ＣＶＤ法により成膜し、反射防止膜９とする。反射防止
膜９であるＴｉＮ膜の厚みは２０ｎｍ〜３０ｎｍであ
る。
【００１４】図３はＴｉＮ膜を成膜するＣＶＤ装置の概
念図である。チャンバー１３内のヒータ部１２にシリコ
ン基板１１が搭載され、加熱される。チタン−テトラメ
チルエチレンジアミン錯体の原料溶液１６はヒータ１７
で加熱されガス化される。つぎにこのチタン−テトラメ
チルエチレンジアミン錯体のガスがＨ2 、Ｎ2 のキャリ
アガス１８とともにチャンバー１３内のシャワーヘッド
１４に送られ、チャンバー１３内に放出される。放出さ
れたガスは図示されていない高周波電源により高周波プ
ラズマ化され、チタン−テトラメチルエチレンジアミン
錯体は分解されて、シリコン基板１１上にＴｉＮ膜が形
成される。またこの分解で発生した余分のエチレンジア
ミンなどの化合物はチャンバーの排気口１５から排気さ
れる。
念図である。チャンバー１３内のヒータ部１２にシリコ
ン基板１１が搭載され、加熱される。チタン−テトラメ
チルエチレンジアミン錯体の原料溶液１６はヒータ１７
で加熱されガス化される。つぎにこのチタン−テトラメ
チルエチレンジアミン錯体のガスがＨ2 、Ｎ2 のキャリ
アガス１８とともにチャンバー１３内のシャワーヘッド
１４に送られ、チャンバー１３内に放出される。放出さ
れたガスは図示されていない高周波電源により高周波プ
ラズマ化され、チタン−テトラメチルエチレンジアミン
錯体は分解されて、シリコン基板１１上にＴｉＮ膜が形
成される。またこの分解で発生した余分のエチレンジア
ミンなどの化合物はチャンバーの排気口１５から排気さ
れる。
【００１５】
【発明の効果】この発明によれば、Ｔｉ−ＴＭＥＤＡ錯
体を原料として、ＣＶＤ法でＴｉＮ膜を形成すること
で、残留塩素を含まないＴｉＮ膜が形成できる。これに
より、口径の小さい、アスペクト比の高い接続孔でも、
空隙なくＴｉＮ膜を埋め込むことができて、さらに残留
塩素がない配線を形成することで、配線の断線が防止で
きる。これによって半導体装置の信頼性を向上させるこ
とができる。
体を原料として、ＣＶＤ法でＴｉＮ膜を形成すること
で、残留塩素を含まないＴｉＮ膜が形成できる。これに
より、口径の小さい、アスペクト比の高い接続孔でも、
空隙なくＴｉＮ膜を埋め込むことができて、さらに残留
塩素がない配線を形成することで、配線の断線が防止で
きる。これによって半導体装置の信頼性を向上させるこ
とができる。
【図１】この発明の第１実施例の工程図で、（ａ）ない
し（ｄ）は各工程の要部断面図
し（ｄ）は各工程の要部断面図
【図２】この発明の第２実施例の要部断面図
【図３】ＴｉＮ膜を成膜するＣＶＤ装置の概念図
１ シリコン基板 ２ 酸化シリコン膜 ３ ＢＰＳＧ膜 ４ 接続孔 ５ Ｔｉ膜 ６ ＴｉＮ膜 ７ タングステン ８ アルミニウム膜 １１ シリコン基板 １２ ヒータ部 １３ チャンバー １４ シャワーヘッド １５ 排気口 １６ 原料溶液 １７ ヒータ １８ キャリアガス
Claims (3)
- 【請求項１】半導体基板表面が絶縁膜で被覆され、該絶
縁膜を貫通し、半導体基板表面が露出する接続孔を形成
する工程と、接続孔と絶縁膜上とに、チタン−テトラメ
チルエチレンジアミン錯体の有機チタン化合物をソース
源として、気相化学成長により窒化チタン膜を形成する
工程と、この窒化チタン膜上に金属膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置用配線の形成方法。 - 【請求項２】絶縁膜が酸化シリコン膜で、金属膜がアル
ミニウム膜であることを特徴とする請求項１記載の半導
体装置用配線の形成方法。 - 【請求項３】半導体基板表面が酸化シリコン膜で被覆さ
れ、該酸化シリコン膜上にボロンリンガラス（ＢＰＳ
Ｇ）膜を形成する工程と、酸化シリコン膜とボロンリン
ガラス膜とを貫通し、半導体基板表面が露出する接続孔
を形成する工程と、接続孔とボロンリンガラス（ＢＰＳ
Ｇ）膜とに、チタン−テトラメチルエチレンジアミン錯
体の有機チタン化合物をソース源として、気相化学成長
により窒化チタン膜を形成する工程と、接続孔にタング
ステンを充填し、平坦化する工程と、充填されたタング
ステン上と窒化チタン膜上とにアルミニウム膜を形成す
る工程とを含むことを特徴とする半導体装置用配線の形
成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10557497A JPH10303149A (ja) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | 半導体装置用配線の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10557497A JPH10303149A (ja) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | 半導体装置用配線の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10303149A true JPH10303149A (ja) | 1998-11-13 |
Family
ID=14411300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10557497A Pending JPH10303149A (ja) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | 半導体装置用配線の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10303149A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008283220A (ja) * | 2000-11-17 | 2008-11-20 | Tokyo Electron Ltd | タングステン膜の形成方法 |
-
1997
- 1997-04-23 JP JP10557497A patent/JPH10303149A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008283220A (ja) * | 2000-11-17 | 2008-11-20 | Tokyo Electron Ltd | タングステン膜の形成方法 |
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