JPH1197445A

JPH1197445A - 半導体装置及びその製造方法

Info

Publication number: JPH1197445A
Application number: JP27209797A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Yamada; 達也山田; Takenobu Kishida; 剛信岸田; Kazuya Yoshimoto; 和也吉本
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-09-17
Filing date: 1997-09-17
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】アルミニウム合金層の上に形成した窒化チタ
ン／チタン積層膜の表面粗れを防ぎ、これらの層を含む
配線の信頼性を向上する。【解決手段】第１層アルミニウム配線４として、Ａｌ
-Ｃｕ層４ｃとチタン層４ｄとの間に窒化チタン系化合
物５を挟んだ構造を採用することにより、チタン／Ａｌ
-Ｃｕ界面反応を防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多層化に適した配
線構造を有する半導体装置及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路の集積度を向上させるた
めに、多層配線構造が採用されている。図３は、２層配
線構造を有する半導体装置の断面を模式的に示してい
る。

【０００３】半導体素子（不図示）が形成されたシリコ
ン基板１上に第１絶縁膜２の堆積とその平坦化を行った
後、第１絶縁膜２にコンタクトホールが開口される。バ
リアメタル／コンタクトメタル層を堆積した後、ＣＶＤ
法によるタングステン（Ｗ）成長とタングステンのエッ
チバックによる平坦化が行われる。こうして、コンタク
トホールの内部がタングステンプラグで埋め込まれる。
このあと、反射防止膜／アルミニウム合金層／バリアメ
タル膜の積層構造を有する第１層配線９が形成される。
この例では、バリアメタル膜はチタン層９ａおよび窒化
チタン層９ｂとから形成され、アルミニウム合金層９ｃ
はＡｌ-Ｃｕ層から形成され、反射防止膜はチタン層９
ｄおよび窒化チタン層９ｅから形成される。基板１を加
熱しながらアルミニウム合金層９ｃを堆積した後、これ
に連続してチタン層９ｄが堆積される。

【０００４】以下同様の工程を繰り返すことにより、第
２絶縁膜、絶縁膜中のヴィアホール、ヴィアホール内の
密着層およびタングステンプラグを形成した後、第２層
配線１１（反射防止膜／アルミニウム合金層／バリアメ
タル膜の積層構造）が形成される。この例では、第２層
配線１１のバリアメタル膜はチタン層１１ａおよび窒化
チタン層１１ｂとから形成され、アルミニウム合金層１
１ｃはＡｌ-Ｃｕ層から形成され、反射防止膜はチタン
層１１ｄおよび窒化チタン層１１ｅから形成される。

【０００５】第１層配線９および第２層配線１１の形成
は、スパッタ装置内で各金属層を連続して堆積すること
によって実行される。特にアルミニウム合金層９ｃおよ
び１１ｃの堆積は、段差被覆性向上のために基板を加熱
しながら行われる。

【０００６】このような工程を順次繰り返すことによ
り、３層以上の多層配線構造を実現することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図４は、第１層配線お
よび第２層配線として機能する積層膜（窒化チタン／チ
タン／Ａｌ-Ｃｕ／窒化チタン／チタン積層膜）を半導
体基板上に堆積した後における、積層膜の表面ＳＥＭ写
真を示している。

【０００８】図４によれば、積層膜の表面が粗れている
ことがよく分かる。このような表面粗れを示す積層膜の
パターニングによって配線を形成した場合、配線の表面
に、図３に示すようなスリット１２が入り、断線に到る
危険性がある。

【０００９】図３を参照しながら、この原因を説明す
る。

【００１０】上述の従来技術によれば、基板１を加熱し
ながらアルミニウム合金層９ｃを堆積した後、これに連
続してチタン層９ｄを堆積している。そのため、堆積し
つつあるチタン層９ｄと下地アルミニウム合金層９ｃと
の界面において、ＴｉとＡｌの反応が活発に生じる。従
って、チタン層９ｄの堆積初期段階において、Ａｌ₃Ｔ
ｉ１０の凝集が起こり、これが成長する。チタン層９ｄ
及び窒化チタン層９ｅの表面形状は、チタン層９ｄと下
地アルミニウム合金層９ｃの界面に凝集・成長したＡｌ
₃Ｔｉ１０の影響を受け、劣化する。その結果、積層膜
に大きな表面粗れが生じ、パターニングによって形成さ
れたアルミニウム配線の信頼性が著しく低下してしま
う。

【００１１】本発明は上記の課題に鑑み、その主たる目
的は、窒化チタン／チタン／Ａｌ-Ｃｕ／窒化チタン／
チタン積層膜の表面粗れが抑えられた半導体装置及びそ
の製造方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
アルミニウム合金層と、前記アルミニウム合金層上に堆
積したチタン層と、前記チタン層上に堆積した窒化チタ
ン層と含む配線を備えた半導体装置であって、前記アル
ミニウム合金層と前記チタン層と間に窒化チタン系化合
物が分布している。

【００１３】このように前記アルミニウム合金層と前記
チタン層と間に窒化チタン系化合物が分布していること
により、チタン層とアルミニウム合金層との界面におけ
るチタンとアルミニウムの反応が抑制される。この結
果、チタン層および窒化チタン層にスリット等の亀裂が
入ることが抑制され、配線が断線しにくくなる。

【００１４】前記窒化チタン系化合物は連続した膜を形
成していなくてもよい。

【００１５】前記窒化チタン系化合物の全体に含まれる
チタン原子の量は、膜厚が４ｎｍ以下の連続したチタン
層に含まれるチタン原子の量に相当する構成とすること
が好ましい。

【００１６】前記アルミニウム合金層は、銅を添加した
アルミニウムから形成されている構成とすることができ
る。

【００１７】前記チタン層と前記窒化チタン層は、製造
工程中に前記アルミニウム合金に照射される光に対して
反射防止膜として機能する構成とすることができる。

【００１８】前記配線が多層配線の少なくとも一つのレ
ベルを構成している構成とすることができる。

【００１９】本発明の半導体装置の製造方法は、アルミ
ニウム合金層を形成する工程と、スパッタ法によって前
記アルミニウム合金層上にチタン層を堆積する工程と、
スパッタ法によって前記チタン層上に窒化チタン層を堆
積する工程とを包含する半導体装置の製造方法であっ
て、前記チタン層を堆積する工程において、チタンター
ゲットを用いてスパッタ堆積を行う際に、前記チタンタ
ーゲットの表面が窒化されている状態からスパッタ堆積
を開始し、それによって前記アルミニウム合金層上に窒
化チタン系化合物を分布させる。

【００２０】前記アルミニウム合金層を形成する工程
は、前記アルミニウム合金層を支持する基板を加熱しな
がら実行することが好ましい。

【００２１】前記窒化チタン層の堆積は、前記チタン層
の堆積を行うスパッタチャンバにおいて、前記チタン層
の堆積に連続して実行する構成とすることができる。

【００２２】前記アルミニウム合金層は、銅を添加した
アルミニウムから形成してもよい。

【００２３】本発明の他の半導体装置の製造方法は、ア
ルミニウム合金層を形成する工程と、スパッタ法によっ
て前記アルミニウム合金層上にチタン層を堆積する工程
と、前記チタン層上に窒化チタン層を堆積する工程とを
包含する半導体装置の製造方法であって、前記チタン層
を堆積する工程は、前記チタン層よりも薄い第１チタン
層部分を堆積する工程と、前記第１チタン層部分に対し
て窒化処理を施す工程と、前記窒化処理後に第２チタン
層部分を堆積することによって、前記チタン層の堆積を
完了する工程と、を包含する。

【００２４】なお、第１窒化チタン層部分は、連続した
膜である必要はない。窒化チタン化合物形成に必要なチ
タンをアルミニウム合金層の表面に供給できればよい。

【００２５】前記窒化処理は、前記第１チタン層部分に
対して窒素ガスを主成分としたプラズマを照射すること
によって実行する構成とすることができる。

【００２６】前記窒化処理は、前記第１チタン層部分堆
積後に、第１チタン層部分を窒素雰囲気に曝すことによ
って実行する構成とすることができる。

【００２７】前記アルミニウム合金層を形成する工程
は、前記アルミニウム合金層を支持する基板を加熱しな
がら実行することが好ましい。

【００２８】前記第１チタン層部分の厚さを４ｎｍ以下
とすることが好ましい。

【００２９】前記アルミニウム合金層は、銅を添加した
アルミニウムから形成することができる。

【００３０】前記窒化チタン層を形成する工程は、前記
チタン層の堆積を行うスパッタチャンバにおいて、前記
チタン層の堆積後に連続して実行する構成とすることが
できる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００３２】図１（ａ）から（ｅ）は、本発明の第１の
実施形態を説明するための工程断面図である。図１
（ｄ）は、本発明による半導体装置の断面を示してい
る。なお、図２は、本発明による半導体装置の第１層配
線および第２層配線として機能する積層膜（窒化チタン
／チタン／Ａｌ-Ｃｕ／窒化チタン／チタン積層膜）を
基板上に堆積した後における、積層膜の表面ＳＥＭ写真
を示している。

【００３３】図１（ｅ）の半導体装置は、トランジスタ
等の半導体素子（不図示）が形成されたシリコン基板１
の上に２層配線構造を備えている。より詳細には、シリ
コン基板１の上には、不図示の半導体素子を覆うように
第１絶縁膜２が形成されており、第１絶縁膜２の所定位
置にはコンタクトホール３が設けられている。コンタク
トホール３はシリコン基板１に形成された不図示の不純
物拡散領域（または多結晶シリコン配線など）に到達し
ており、その内壁にはバリアメタル／コンタクトメタル
層３１が設けられている。コンタクトホール３の内部
は、タングステンプラグ３２で埋め込まれている。タン
グステンプラグ３２の上面と第１絶縁膜２の上面との間
には段差がなく、平坦化がはかられている。シリコン基
板１の不純物拡散領域は、コンタクトホール３内のメタ
ル（３１および３２）を介して、絶縁膜２上の第１層配
線４と電気的に接続されている。この第１層配線４は、
基板１に近い側から、チタン（Ｔｉ）層４ａ、窒化チタ
ン（ＴｉＮ）層４ｂ、Ａｌ-Ｃｕ層４ｃ、チタン（Ｔ
ｉ）層４ｄ、および窒化チタン（ＴｉＮ）層４ｅを含む
積層膜から形成されている。第１絶縁膜２の上には、第
１層配線４を覆うように第２絶縁膜６が堆積されてい
る。第２絶縁膜６にはヴィアホール７が形成されてお
り、ヴィアホール７の内壁には密着層が設けられてい
る。ヴィアホール７の内部はタングステンプラグで埋め
込まれている。タングステンプラグの上面と第２絶縁膜
６の上面との間にも段差はなく、平坦化がはかられてい
る。第１層配線４は、ヴィアホール７内のメタルを介し
て、第２絶縁膜６上の第２層配線８と電気的に接続され
ている。第２層配線８は、基板１から近い側から、チタ
ン（Ｔｉ）層８ａ、窒化チタン（ＴｉＮ）層８ｂ、Ａｌ
-Ｃｕ層８ｃ、チタン（Ｔｉ）層８ｄ、および窒化チタ
ン（ＴｉＮ）層８ｅを含む積層膜から形成されている。

【００３４】上述のように、各レベルの配線において、
Ａｌ-Ｃｕ層４ｃおよび８ｃとチタン層４ｄおよび８ｄ
との間には窒化チタン系化合物５が介在しており、その
ことによって、ＡｌとＴｉの反応によるＡｌ₃Ｔｉの凝
集・成長が抑えられている。

【００３５】なお、図１（ｅ）には、２層配線構造を持
つ半導体装置が示されているが、本発明は、３層配線以
上の多層構造を持った半導体装置にも適用できることは
言うまでもない。

【００３６】次に、本発明による半導体装置の製造方法
を説明する。

【００３７】まず、図１（ａ）に示すように、不図示
の半導体素子を形成したシリコン基板１上に、厚さ２．
０μｍの第１絶縁膜２を堆積した後、その平坦化を行
う。次に、第１絶縁膜２にコンタクトホール（ホール径
０．８μｍ）３を開口した後、スパッタ法によってバリ
アメタル／コンタクトメタル層３１を堆積する。本実施
形態では、バリアメタル／コンタクトメタル層３１とし
て、窒化チタン（膜厚５０ｎｍ）／チタン（膜厚７０ｎ
ｍ）積層膜を用いる。この後、ＣＶＤ法によってタング
ステン膜を堆積した後、このタングステン膜をエッチバ
ックによって平坦化する。こうして、コンタクトホール
３にタングステンプラグ３２を埋め込むことができる。

【００３８】次に、図１（ｂ）に示すように、チタン層
（膜厚２５ｎｍ）４ａおよび窒化チタン層（膜厚２５ｎ
ｍ）４ｂを堆積した後、Ａｌ-Ｃｕ層（膜厚５００ｎ
ｍ）４ｃ、チタン層（膜厚３０ｎｍ）４ｄおよび窒化チ
タン層（膜厚３０ｎｍ）４ｅを、順次、スパッタ法によ
り堆積する。こうして、図１（ｃ）に示すような積層膜
を形成する。これら導電層の堆積は、シリコン基板１を
大気曝露させることなく、薄膜堆積装置内にて真空連続
搬送を行い、所望のチャンバー内で順次行う。チタン層
４ａおよび窒化チタン層４ｂによってバリアメタルが構
成される。また、チタン層４ｄおよび窒化チタン層４ｅ
によって反射防止膜が構成される。Ａｌ-Ｃｕ層４ｃの
堆積に際しては、基板１の加熱を行う。これは、基板温
度を高くすることによって、Ａｌ-Ｃｕ層４ｃの段差被
覆性を向上させるためである。基板１の加熱方法として
は、たとえば、ヒーターにより加熱したガスを基板１に
吹き付ける方法がある。Ａｌ-Ｃｕ層４ｃの堆積時の基
板温度は、３００℃から５５０℃の範囲内に制御するこ
とが好ましい。本実施形態では、基板温度を３５０℃に
制御している。

【００３９】なお、チタン層４ａ、窒化チタン層４ｂ、
チタン層４ｄおよび窒化チタン層４ｅの堆積は、同一の
スパッタチャンバ内で実行している。このため、窒化チ
タン層４ｂの堆積中に、チタン堆積用のチタンターゲッ
トの表面が薄く窒化される。その窒化の程度は、４ｎｍ
以下の連続したチタン層を堆積する条件でチタンターゲ
ットをスパッタした場合に、チタンターゲット表面の薄
い窒化層がほぼ完全にターゲット表面から除去される程
度である。本実施形態では、このチタンターゲット表面
に形成される薄い窒化層を積極的に利用して、窒化チタ
ン系化合物５を形成している。そうすることにより、窒
化チタン系化合物を形成する前に、特別にチタンターゲ
ットの表面を窒化する工程が不要になる。また、従来、
チタン層４ｄの堆積前には、チタンターゲット表面をク
リーニングする工程が行われていたが、本実施形態で
は、そのような単なるクリーニング工程を行う必要はな
くなる。

【００４０】更に、本実施形態の方法で形成された窒化
チタン系化合物５の量は、チタンとアルミニウムとの反
応を抑制するのに充分であるし、また、これ以上厚く窒
化チタン系化合物５を形成することは半導体装置の特性
劣化（上層配線とのコンタクト抵抗増加、反射防止膜の
機能低下など）をもたらす可能性があるため好ましくな
い。

【００４１】上記金属層の積層が終了した後、リソグラ
フィーおよびドライエッチング技術によってこれらの積
層膜をパターニングし、第１層配線４を形成する。

【００４２】上述のように、本実施形態では、チタン層
４ｄの堆積工程において、まず、チャンバー内に設置さ
れているチタンターゲットの表面が極薄く窒化されてい
る状態からスパッタ堆積を開始する。そうすることによ
って、Ａｌ-Ｃｕ層４ｃの表面に窒化チタン系化合物５
を意図的に分布させることができる。その後、表面に窒
化チタン系化合物５が分布する状態にあるＡｌ-Ｃｕ層
４ｃ上にチタン層４ｄの堆積を行い、引き続いて窒化チ
タン層４ｅを堆積する。チタン層４ｄの堆積時点では、
特に基板の加熱や冷却などの温度制御は行っていない。

【００４３】次に、図１（ｄ）に示すように、第１層配
線４を覆うように第２絶縁膜（膜厚１．０μｍ）６を堆
積した後、第２絶縁膜７にヴィアホール（ホール径０．
８μｍ）８を開口する。ヴィアホール８の内側に密着層
（窒化チタン層）７１を形成した後、ヴィアホール８の
内部をタングステンプラグ７２で埋め込む。

【００４４】次に、図１（ｅ）に示すように、チタン層
（膜厚２０ｎｍ）８ａ、窒化チタン層（膜厚２０ｎｍ）
８ｂ、Ａｌ-Ｃｕ層（膜厚４００ｎｍ）８ｃ、チタン層
（膜厚３０ｎｍ）８ｄ、窒化チタン層（膜厚３０ｎｍ）
８ｅを、順次、スパッタ法により堆積する。この堆積
も、シリコン基板１を大気曝露させることなく、薄膜堆
積装置内にて真空連続搬送を行い、所望のチャンバー内
で順次行う。ここでは、チタン層８ａおよび窒化チタン
層８ｂによってバリアメタルが構成され、チタン層８ｄ
および窒化チタン層８ｅによって反射防止膜が構成され
ている。

【００４５】本実施形態では、第１層配線４を形成する
ときの条件と同じ条件で第２層配線８を形成している。
このように順次同様な工程を繰り返して、本発明の配線
構造で多層配線（３層、４層…）を形成させていくこと
ができる。

【００４６】図２は、本発明の製造方法によって形成さ
れたＴｉＮ／Ｔｉ／Ａｌ-Ｃｕ／ＴｉＮ／Ｔｉ積層膜の
堆積後の表面ＳＥＭ写真を示している。チタン層４ｄと
Ａｌ-Ｃｕ層４ｃとの間に窒化チタン系化合物５が介在
しているため、図４と比較して明らかにＴｉＮ／Ｔｉ／
Ａｌ-Ｃｕ／ＴｉＮ／Ｔｉ積層膜の表面粗れが抑制され
ていることがわかる。

【００４７】本実施形態によれば、チタン層４ｄ（８
ｄ）の形成初期段階において、Ａｌ-Ｃｕ層４ｃ（８
ｃ）の表面に窒化チタン系化合物５が分布するため、Ａ
ｌ-Ｃｕ層４ｃ（８ｃ）上にチタンターゲットから飛来
するＴｉはＡｌとほとんど反応しない。このため、Ａｌ
-Ｃｕ層４ｃ（８ｃ）の形成時に基板１を加熱していて
も、チタン層４ｄ（８ｄ）の表面形状が劣化することが
抑制される。

【００４８】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の
実施形態を説明する。

【００４９】本実施形態と第１の実施形態との相違点
は、Ａｌ-Ｃｕ層堆積後のチタン層堆積方法にある。従
って、この相違点にかかる部分だけを以下に説明し、他
の工程の説明は省略する。

【００５０】本実施形態では、Ａｌ-Ｃｕ層４ｃ（８
ｃ）の堆積後に、厚さ４ｎｍの第１チタン層部分を形成
する。その後、窒素ガスを主成分としたプラズマを第１
チタン層部分に照射することによって、Ａｌ-Ｃｕ層４
ｃ（８ｃ）の表面に窒化チタン系化合物５を形成する。

【００５１】この後、チタンの堆積を行い、窒化チタン
系化合物を覆うように第２チタン層部分を形成する。こ
うして、チタン層４ｄ（８ｄ）の堆積を完了する。この
ように、本実施形態では、チタン層４ｄ（８ｄ）を形成
する際して、チタンの堆積を２回に分けて行う。しか
も、１回目のチタン堆積と２回目のチタン堆積との間に
おいて、１回目のチタン堆積により形成した薄いチタン
層部分（第１チタン層部分）に対して窒化処理を行って
いる。第１チタン層部分のほとんどが窒化されている場
合は、第２チタン層部分が実質的にチタン層４ｄ（８
ｄ）を構成していることになる。チタン層４ｄ（８ｄ）
の形成初期段階において、Ａｌ-Ｃｕ層４ｃ（８ｃ）の
表面に窒化チタン系化合物が分布するため、Ａｌ-Ｃｕ
層４ｃ（８ｃ）上に飛来するチタンはアルミニウムとほ
とんど反応することがない。このため、Ａｌ-Ｃｕ層４
ｃ（８ｃ）の形成時に、基板１を加熱することによって
Ａｌ-Ｃｕ層４ｃ（８ｃ）の段差被覆性を向上させる場
合も、Ａｌ-Ｃｕ層４ｃ（８ｃ）の堆積後に基板の温度
を低下させることなく、チタン層４ｄ（８ｄ）の堆積を
速やかに実行できる。

【００５２】なお、窒化チタン層の堆積工程は、チタン
層の堆積を行ったスパッタチャンバにおいて、チタン層
の堆積工程に連続して実行する。

【００５３】（第３の実施形態）次に、本発明の第３の
実施形態を説明する。

【００５４】本実施形態と第１の実施形態との相違点
は、Ａｌ-Ｃｕ層堆積後の、チタン層堆積工程にある。
従って、この相違点にかかる部分だけを以下に説明し、
他の工程の説明は省略する。

【００５５】本実施形態では、Ａｌ-Ｃｕ層４ｃ（８
ｃ）の堆積後に、厚さ４ｎｍの第１チタン層部分を形成
する。その後、窒素雰囲気中に放置し、チタンのゲッタ
ー効果により、Ａｌ-Ｃｕ層４ｃ（８ｃ）の表面に窒化
チタン系化合物５を形成する。

【００５６】この後、チタンの堆積を行い、チタン層の
堆積を完了する。その後、チタン層の堆積を行ったスパ
ッタチャンバにおいて、チタン層の堆積に連続して窒化
チタン層の堆積工程を実行する。本実施形態において
も、第２の実施形態について述べたことが当てはまる。

【００５７】なお、上記第２及び第３の実施形態におい
て、チタン層堆積の初期段階に形成する第１チタン層部
分が連続した膜である必要はない。第１チタン層部分の
形成は、窒化チタン化合物の形成に必要なチタンをアル
ミニウム合金層の表面に供給することを目的としている
からである。

【００５８】また、第２および第３の実施形態で採用し
た窒化チタン化合物の形成方法以外の方法を用いて窒化
チタン系化合物を形成してもよい。薄い第１チタン層部
分に対して何らかの窒化処理を施せば、窒化チタン系化
合物を得ることができる。ただ、第１チタン層部分の厚
さが４ｎｍを越えると、チタンは窒化チタン系化合物の
形成に寄与する以外に、アルミニウムとの反応にも寄与
することになる。このため、形成する第１チタン層部分
の厚さは十分に薄くする必要があり、厚さを４ｎｍまた
はそれ以下にすることが好ましい。

【００５９】

【発明の効果】以上のように本発明の半導体装置によれ
ば、アルミニウム合金層とチタン層と間に窒化チタン系
化合物が分布していることにより、アルミニウム合金層
とチタン層との界面におけるチタンとアルミニウムの反
応が抑制され。その結果、チタン層および窒化チタン層
にスリット等の亀裂が入ることが抑制され、配線が断線
しにくくなる。

【００６０】本発明の半導体装置の製造方法によれば、
アルミニウム合金層の上にチタン層を堆積する工程にお
いて、チタンターゲットを用いてスパッタ堆積を行う際
に、チタンターゲットの表面が窒化されている状態から
スパッタ堆積を開始する。そのため、アルミニウム合金
層上に窒化チタン系化合物を分布させることができる。
アルミニウム合金層上に窒化チタン系化合物を分布させ
ることで、チタンとアルミニウムとの反応を抑制し、表
面モフォロジーの良好なチタン層および窒化チタン層を
形成することが可能になる。そのため、断線しにくい配
線が得られる。

【００６１】アルミニウム合金層を形成する工程が前記
アルミニウム合金層を支持する基板を加熱しながら実行
する場合、アルミニウム合金層の段差被覆性は向上する
が、チタンとアルミニウムとの反応が生じやすくなる。
しかし、窒化チタン系化合物の存在がチタンとアルミニ
ウムとの反応を充分に抑制するため、高い集積度を持っ
た半導体装置の製造に特に適している。

【００６２】本発明の他の半導体装置の製造方法によれ
ば、チタン層を堆積する工程において、チタン層よりも
薄い第１チタン層部分を堆積する工程と、前記第１チタ
ン層部分に対して窒化処理を施す工程と、前記窒化処理
後に第２チタン層部分を堆積することによって、前記チ
タン層の堆積を完了する工程とを包含しているため、必
要な窒化チタン系化合物をチタン層とアルミニウム合金
層との間に分布させることができる。

【００６３】このように本発明によれば、高い信頼性を
持った多層配線が得られ、集積度の向上した半導体装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）から（ｅ）は、本発明による半導体装置
の製造方法を示す工程断面図である。

【図２】本発明の製造方法を用いて作成した窒化チタン
／チタン／Ａｌ-Ｃｕ／窒化チタン／チタン積層膜の表
面ＳＥＭ写真である。

【図３】半導体装置の従来例を示す断面図である。

【図４】従来の製造方法を用いて作成した窒化チタン／
チタン／Ａｌ-Ｃｕ／窒化チタン／チタン積層膜の表面
ＳＥＭ写真である。

【符号の説明】

１シリコン基板２絶縁膜３コンタクトホール４第１層アルミニウム配線４ａチタン層４ｂ窒化チタン層４ｃＡｌ-Ｃｕ層４ｄチタン層４ｅ窒化チタン層５窒化チタン系化合物６絶縁膜２７ヴィアホール８第２層アルミニウム配線８ａチタン層８ｂ窒化チタン層８ｃＡｌ-Ｃｕ層８ｄチタン層８ｅ窒化チタン層９第１層アルミニウム配線９ａチタン層９ｂ窒化チタン層９ｃＡｌ-Ｃｕ層９ｄチタン層９ｅ窒化チタン層１０Ａｌ₃Ｔｉ１１第２層アルミニウム配線１１ａチタン層１１ｂ窒化チタン層１１ｃＡｌ-Ｃｕ層１１ｄチタン層１１ｅ窒化チタン層１２スリット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミニウム合金層と、前記アルミニウ
ム合金層上に堆積したチタン層と、前記チタン層上に堆
積した窒化チタン層と含む配線を備えた半導体装置であ
って、前記アルミニウム合金層と前記チタン層と間に窒化チタ
ン系化合物が分布していることを特徴とする半導体装
置。
【請求項２】請求項１記載の半導体装置であって、前記窒化チタン系化合物は連続した膜を形成していない
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】請求項１または２のいずれかに記載の半
導体装置であって、前記窒化チタン系化合物の全体に含まれるチタン原子の
量は、膜厚が４ｎｍ以下の連続したチタン層に含まれる
チタン原子の量に相当することを特徴とする半導体装
置。
【請求項４】請求項１から３のいずれかに記載の半導
体装置であって、前記アルミニウム合金層は、銅を添加したアルミニウム
から形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】請求項１から４のいずれかに記載の半導
体装置であって、前記チタン層と前記窒化チタン層は、製造工程中に前記
アルミニウム合金に照射される光に対して反射防止膜と
して機能することを特徴とする半導体装置。
【請求項６】請求項１から５のいずれかに記載の半導
体装置であって、前記配線が多層配線の少なくとも一つのレベルを構成し
ていることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】アルミニウム合金層を形成する工程と、
スパッタ法によって前記アルミニウム合金層上にチタン
層を堆積する工程と、スパッタ法によって前記チタン層
上に窒化チタン層を堆積する工程とを包含する半導体装
置の製造方法であって、前記チタン層を堆積する工程において、チタンターゲッ
トを用いてスパッタ堆積を行う際に、前記チタンターゲ
ットの表面が窒化されている状態からスパッタ堆積を開
始し、それによって前記アルミニウム合金層上に窒化チ
タン系化合物を分布させることを特徴とする半導体装置
の製造方法。
【請求項８】請求項７記載の半導体装置の製造方法で
あって、前記アルミニウム合金層を形成する工程は、前記アルミ
ニウム合金層を支持する基板を加熱しながら実行するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】請求項７または８のいずれかに記載の半
導体装置の製造方法であって、前記窒化チタン層の堆積は、前記チタン層の堆積を行う
スパッタチャンバにおいて、前記チタン層の堆積に連続
して実行することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】請求項７から９のいずれかに記載の半
導体装置の製造方法であって、前記アルミニウム合金層は、銅が添加されたアルミニウ
ムから形成されていることを特徴とする半導体装置の製
造方法。
【請求項１１】アルミニウム合金層を形成する工程
と、スパッタ法によって前記アルミニウム合金層上にチ
タン層を堆積する工程と、前記チタン層上に窒化チタン
層を堆積する工程とを包含する半導体装置の製造方法で
あって、前記チタン層を堆積する工程は、前記チタン層よりも薄い第１チタン層部分を堆積する工
程と、前記第１チタン層部分に対して窒化処理を施す工程と、前記窒化処理後に第２チタン層部分を堆積することによ
って、前記チタン層の堆積を完了する工程と、を包含することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】請求項１１記載の半導体装置の製造方
法であって、前記窒化処理は、前記第１チタン層部分に対して窒素ガ
スを主成分としたプラズマを照射することによって実行
することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】請求項１１記載の半導体装置の製造方
法であって、前記窒化処理は、前記第１チタン層部分堆積後に、第１
チタン層部分を窒素雰囲気に曝すことによって実行する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】請求項１１記載の半導体装置の製造方
法であって、前記アルミニウム合金層を形成する工程は、前記アルミ
ニウム合金層を支持する基板を加熱しながら実行するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１５】請求項１１記載の半導体装置の製造方
法であって、前記第１チタン層部分の厚さを４ｎｍ以下とすることを
特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１６】請求項１１記載の半導体装置の製造方
法であって、前記アルミニウム合金層は、銅が添加されたアルミニウ
ムから形成されていることを特徴とする半導体装置の製
造方法。
【請求項１７】請求項１１記載の半導体装置の製造方
法であって、前記窒化チタン層を形成する工程は、前記チタン層の堆
積を行うスパッタチャンバにおいて、前記チタン層の堆
積後に連続して実行することを特徴とする半導体装置の
製造方法。