JPH04264719A - 配線形成方法 - Google Patents
配線形成方法Info
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- JPH04264719A JPH04264719A JP4542291A JP4542291A JPH04264719A JP H04264719 A JPH04264719 A JP H04264719A JP 4542291 A JP4542291 A JP 4542291A JP 4542291 A JP4542291 A JP 4542291A JP H04264719 A JPH04264719 A JP H04264719A
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Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造等に
適用される配線形成方法に関し、特にバリヤメタル構造
を有するコンタクト部にアルミニウム系材料を均一に埋
め込む方法に関する。
適用される配線形成方法に関し、特にバリヤメタル構造
を有するコンタクト部にアルミニウム系材料を均一に埋
め込む方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年のＶＬＳＩ，ＵＬＳＩ等にみられる
ように、半導体装置のデザイン・ルールが高度に縮小さ
れるに伴い、下層配線と上層配線の接続を図るために層
間絶縁膜に開口される接続孔の開口径も微細化し、アス
ペクト比が１を越えるようになってきている。上層配線
は一般にスパッタリング法によりアルミニウム（Ａｌ）
系材料を被着させることにより形成されているが、かか
る高アスペクト比を有する接続孔を埋め込むにはもはや
十分な段差被覆性（ステップ・カバレッジ）が達成され
にくく、断線を生ずる原因ともなっている。
ように、半導体装置のデザイン・ルールが高度に縮小さ
れるに伴い、下層配線と上層配線の接続を図るために層
間絶縁膜に開口される接続孔の開口径も微細化し、アス
ペクト比が１を越えるようになってきている。上層配線
は一般にスパッタリング法によりアルミニウム（Ａｌ）
系材料を被着させることにより形成されているが、かか
る高アスペクト比を有する接続孔を埋め込むにはもはや
十分な段差被覆性（ステップ・カバレッジ）が達成され
にくく、断線を生ずる原因ともなっている。
【０００３】そこで、段差被覆性の不足を改善するため
の対策として、近年、高温バイアス・スパッタリング法
が提案されている。この技術は、たとえば月刊セミコン
ダクター・ワールド１９８９年１２月号１８６〜１８８
ページ（プレスジャーナル社刊）、あるいはＩＥＥＥ／
ＩＲＰＳ（１９８９年）２１０〜２１４ページ等に紹介
されているように、ウェハをヒータ・ブロック等を介し
て数百℃に加熱し、かつ該ヒータ・ブロックを介してＲ
Ｆバイアスを印加しながらスパッタリングを行うもので
ある。この方法によれば、高温によるＡｌのリフロー効
果とバイアス印加によるイオン衝撃とにより段差被覆性
を改善し、平坦な表面を有するＡｌ系材料層を形成する
ことができる。これらの論文には、Ａｌ系材料層の下地
としてチタン（Ｔｉ）層を設けた場合に、該Ｔｉ層がＡ
ｌ原子の表面移動（マイグレーション）に寄与して優れ
た段差被覆性が達成されることが報告されている。
の対策として、近年、高温バイアス・スパッタリング法
が提案されている。この技術は、たとえば月刊セミコン
ダクター・ワールド１９８９年１２月号１８６〜１８８
ページ（プレスジャーナル社刊）、あるいはＩＥＥＥ／
ＩＲＰＳ（１９８９年）２１０〜２１４ページ等に紹介
されているように、ウェハをヒータ・ブロック等を介し
て数百℃に加熱し、かつ該ヒータ・ブロックを介してＲ
Ｆバイアスを印加しながらスパッタリングを行うもので
ある。この方法によれば、高温によるＡｌのリフロー効
果とバイアス印加によるイオン衝撃とにより段差被覆性
を改善し、平坦な表面を有するＡｌ系材料層を形成する
ことができる。これらの論文には、Ａｌ系材料層の下地
としてチタン（Ｔｉ）層を設けた場合に、該Ｔｉ層がＡ
ｌ原子の表面移動（マイグレーション）に寄与して優れ
た段差被覆性が達成されることが報告されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記Ａｌ系
材料層の下地として設けられるＴｉ層は、言うまでもな
くバリヤメタルとしての機能を期待されているものであ
る。しかし、Ｔｉ層は低抵抗のオーミック・コンタクト
を達成する観点からは優れたコンタクト材料であるもの
の、単独ではバリアメタルとしての機能を十分に果たし
得ない。シリコン（Ｓｉ）基板とＡｌ系材料層との間に
Ｔｉ層が単独で介在されていても、ＳｉとＴｉの反応，
およびＴｉとＡｌの反応の両方が進行するために、Ｓｉ
基板へのＡｌスパイクの発生が防止できないからである
。そこで通常は、Ｔｉ層の上にさらにたとえばＴｉＮ層
を積層した２層構造のバリヤメタル（Ｔｉ／ＴｉＮ系）
が採用されている。さらに近年では、上記ＴｉＮ層の成
膜時に酸素を導入してＴｉＯＮ層とした２層構造のバリ
ヤメタル（Ｔｉ／ＴｉＯＮ系）も提案されている。 これは、ＴｉＮの粒界に酸素を偏析させることにより、
Ａｌの粒界拡散の防止効果を一層高めることを意図した
ものである。
材料層の下地として設けられるＴｉ層は、言うまでもな
くバリヤメタルとしての機能を期待されているものであ
る。しかし、Ｔｉ層は低抵抗のオーミック・コンタクト
を達成する観点からは優れたコンタクト材料であるもの
の、単独ではバリアメタルとしての機能を十分に果たし
得ない。シリコン（Ｓｉ）基板とＡｌ系材料層との間に
Ｔｉ層が単独で介在されていても、ＳｉとＴｉの反応，
およびＴｉとＡｌの反応の両方が進行するために、Ｓｉ
基板へのＡｌスパイクの発生が防止できないからである
。そこで通常は、Ｔｉ層の上にさらにたとえばＴｉＮ層
を積層した２層構造のバリヤメタル（Ｔｉ／ＴｉＮ系）
が採用されている。さらに近年では、上記ＴｉＮ層の成
膜時に酸素を導入してＴｉＯＮ層とした２層構造のバリ
ヤメタル（Ｔｉ／ＴｉＯＮ系）も提案されている。 これは、ＴｉＮの粒界に酸素を偏析させることにより、
Ａｌの粒界拡散の防止効果を一層高めることを意図した
ものである。
【０００５】ところが、コンタクト部に予めＴｉ／Ｔｉ
ＯＮ系のバリヤメタルが形成されている場合、Ａｌ系材
料層を高温バイアス・スパッタリング法により被着形成
しようとすると、接続孔の均一な埋め込みが困難となる
ことが問題化してきた。たとえば、図３に示されるよう
に、予め不純物拡散領域１２が形成されてなるシリコン
基板１１上に、該不純物拡散領域１２に臨む接続孔１４
を有する層間絶縁膜１３が積層され、さらに少なくとも
該接続孔１４を覆ってＴｉ層１５とＴｉＯＮ層１６とが
順次積層されてバリヤメタル１７とされてなるウェハを
考える。このウェハについて、高温バイアス・スパッタ
リング法によりたとえばＡｌ系材料層１８を被着形成し
ようとしても、接続孔１４を均一に埋め込むことができ
ず、鬆（す）１８が発生し易い。これは、高温スパッタ
リングの過程におけるＡｌが固体と液体の中間的な状態
にあって下地の表面モホロジーに極めて敏感であること
による。すなわち、ＴｉＯＮ層１６は柱状結晶構造を有
し、しかもその結晶の長手方向が膜面にほぼ垂直に配向
しているため表面モホロジーが粗く、Ａｌ系材料に対す
る濡れ性および反応性に劣るのである。本発明者らの実
験によれば、ＴｉＯＮとＡｌとの界面における反応を促
進させる意味で成膜速度を一般的な成膜速度の半分程度
に低下させても、やはり埋め込み特性は改善されなかっ
た。
ＯＮ系のバリヤメタルが形成されている場合、Ａｌ系材
料層を高温バイアス・スパッタリング法により被着形成
しようとすると、接続孔の均一な埋め込みが困難となる
ことが問題化してきた。たとえば、図３に示されるよう
に、予め不純物拡散領域１２が形成されてなるシリコン
基板１１上に、該不純物拡散領域１２に臨む接続孔１４
を有する層間絶縁膜１３が積層され、さらに少なくとも
該接続孔１４を覆ってＴｉ層１５とＴｉＯＮ層１６とが
順次積層されてバリヤメタル１７とされてなるウェハを
考える。このウェハについて、高温バイアス・スパッタ
リング法によりたとえばＡｌ系材料層１８を被着形成し
ようとしても、接続孔１４を均一に埋め込むことができ
ず、鬆（す）１８が発生し易い。これは、高温スパッタ
リングの過程におけるＡｌが固体と液体の中間的な状態
にあって下地の表面モホロジーに極めて敏感であること
による。すなわち、ＴｉＯＮ層１６は柱状結晶構造を有
し、しかもその結晶の長手方向が膜面にほぼ垂直に配向
しているため表面モホロジーが粗く、Ａｌ系材料に対す
る濡れ性および反応性に劣るのである。本発明者らの実
験によれば、ＴｉＯＮとＡｌとの界面における反応を促
進させる意味で成膜速度を一般的な成膜速度の半分程度
に低下させても、やはり埋め込み特性は改善されなかっ
た。
【０００６】このように、従来の技術では高いバリヤ性
と優れた段差被覆性を同時に満足し得るコンタクト形成
を行うことが困難である。そこで本発明は、これらの要
求を同時に満足し得る配線形成方法を提供することを目
的とする。
と優れた段差被覆性を同時に満足し得るコンタクト形成
を行うことが困難である。そこで本発明は、これらの要
求を同時に満足し得る配線形成方法を提供することを目
的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の配線形成方法は
、上述の目的を達成するために提案されるものである。 すなわち、本願の第１の発明にかかる配線形成方法は、
基板上の絶縁膜に開口された接続孔の少なくとも底部お
よび側壁部を第１のＴｉ層、Ｔｉ化合物層、第２のＴｉ
層がこの順に積層されてなるバリヤメタルで被覆する工
程と、前記基板を加熱しながら少なくとも前記接続孔を
充填するごとくＡｌ系材料層を形成する工程とを有する
ことを特徴とするものである。
、上述の目的を達成するために提案されるものである。 すなわち、本願の第１の発明にかかる配線形成方法は、
基板上の絶縁膜に開口された接続孔の少なくとも底部お
よび側壁部を第１のＴｉ層、Ｔｉ化合物層、第２のＴｉ
層がこの順に積層されてなるバリヤメタルで被覆する工
程と、前記基板を加熱しながら少なくとも前記接続孔を
充填するごとくＡｌ系材料層を形成する工程とを有する
ことを特徴とするものである。
【０００８】本願の第２の発明にかかる配線形成方法は
、前記第１の発明において前記Ａｌ系材料層を形成する
際の前記基板の加熱温度を４５０〜５５０℃とし、かつ
成膜速度を０．６μｍ／分以下とすることを特徴とする
ものである。
、前記第１の発明において前記Ａｌ系材料層を形成する
際の前記基板の加熱温度を４５０〜５５０℃とし、かつ
成膜速度を０．６μｍ／分以下とすることを特徴とする
ものである。
【０００９】本願の第３の発明にかかる配線形成方法は
、第１の発明におけるＡｌ系材料層の工程を２段階に分
け、前記接続孔を充填しない程度に前記バリヤメタル上
に第１のＡｌ系材料層を形成した後、前記基板を加熱し
ながら少なくとも前記接続孔を充填するごとく第２のＡ
ｌ系材料層を形成することを特徴とするものである。
、第１の発明におけるＡｌ系材料層の工程を２段階に分
け、前記接続孔を充填しない程度に前記バリヤメタル上
に第１のＡｌ系材料層を形成した後、前記基板を加熱し
ながら少なくとも前記接続孔を充填するごとく第２のＡ
ｌ系材料層を形成することを特徴とするものである。
【００１０】本願の第４の発明にかかる配線形成方法は
、第３の発明において前記第２のＡｌ系材料層を形成す
る際の前記基板の加熱温度を４５０〜５５０℃とし、か
つ成膜速度を０．６μｍ／分以下とすることを特徴とす
るものである。
、第３の発明において前記第２のＡｌ系材料層を形成す
る際の前記基板の加熱温度を４５０〜５５０℃とし、か
つ成膜速度を０．６μｍ／分以下とすることを特徴とす
るものである。
【００１１】
【作用】本発明は、２つのプロセス改良点を柱としてい
る。第１の改良点はバリヤメタル構造をＴｉ／ＴｉＯＮ
／Ｔｉ系の３層構造とした上でＡｌ系材料層を高温プロ
セスにより成膜することであり、第２の改良点はＡｌ系
材料層の成膜工程の少なくとも一部において成膜速度の
低い条件で高温プロセスを行うことである。第１の改良
点は、従来のＴｉ／ＴｉＯＮ系の２層構造バリヤメタル
にさらにＴｉ層を追加し、Ａｌ系材料層との接触面をＴ
ｉ層とすることにより、Ａｌ系材料と下地との濡れ性お
よび反応性を向上させて接続孔の埋め込みを容易とする
ことを意図している。バリヤメタルをかかる３層構造と
した上で、Ａｌ系材料による接続孔の埋め込みを１段階
の高温プロセスで行うのが本願の第１の発明である。ま
た、上記埋め込みを２段階プロセスとし、１段階目のプ
ロセスで接続孔を充填しない程度に薄く第１のＡｌ系材
料層を被着形成した後、２段階目の高温プロセスで厚く
第２のＡｌ系材料層を被着形成するのが本願の第３の発
明である。上記高温プロセスとしては、高温スパッタリ
ング，高温ＣＶＤ，高温蒸着等が適用できる。
る。第１の改良点はバリヤメタル構造をＴｉ／ＴｉＯＮ
／Ｔｉ系の３層構造とした上でＡｌ系材料層を高温プロ
セスにより成膜することであり、第２の改良点はＡｌ系
材料層の成膜工程の少なくとも一部において成膜速度の
低い条件で高温プロセスを行うことである。第１の改良
点は、従来のＴｉ／ＴｉＯＮ系の２層構造バリヤメタル
にさらにＴｉ層を追加し、Ａｌ系材料層との接触面をＴ
ｉ層とすることにより、Ａｌ系材料と下地との濡れ性お
よび反応性を向上させて接続孔の埋め込みを容易とする
ことを意図している。バリヤメタルをかかる３層構造と
した上で、Ａｌ系材料による接続孔の埋め込みを１段階
の高温プロセスで行うのが本願の第１の発明である。ま
た、上記埋め込みを２段階プロセスとし、１段階目のプ
ロセスで接続孔を充填しない程度に薄く第１のＡｌ系材
料層を被着形成した後、２段階目の高温プロセスで厚く
第２のＡｌ系材料層を被着形成するのが本願の第３の発
明である。上記高温プロセスとしては、高温スパッタリ
ング，高温ＣＶＤ，高温蒸着等が適用できる。
【００１２】しかし、ＴｉＯＮ層の上に積層されたＴｉ
層は該ＴｉＯＮ層の柱状結晶構造に起因する粗い表面モ
ホロジーを一部反映しており、シリコン基板等の表面に
直接に形成されたＴｉ層と比べれば平滑度はまだ劣る。 そこで、第２の改良点としては特に高温プロセスの条件
を限定し、プロセスの信頼性および再現性の向上を図る
。第２の改良点を前述の１段階プロセスに適用するのが
本願の第２の発明であり、２段階プロセスに適用するの
が本願の第４の発明である。ここで、基板の加熱温度は
４５０〜５５０℃とされる。この温度範囲は、Ａｌ系材
料が基板上に被着された際のマイグレーション特性を考
慮して設定されたものである。一般に共晶を形成する合
金等を真空薄膜形成技術により成膜する場合、共融点の
おおよそ７５％以下の温度では、ターゲットや蒸発源等
から飛来して基板へ到達した原子が該基板上でマイグレ
ーションを起こさないとされている。Ａｌ系材料として
代表的なＡｌ−１％Ｓｉを考えた場合、その共融点は約
５８０℃であるから、４５０℃より低い温度域ではマイ
グレーションが抑制され、接続孔の埋め込みが困難とな
る。また、５５０℃より高い温度域では逆にマイグレー
ションが促進され過ぎて島状に膜成長が開始され、得ら
れるＡｌ系材料層の組織が不連続となり易い。一方、０
．６μｍ／分以下の成膜速度は、一般的な真空薄膜形成
技術の常識から判断すると、かなり遅い速度である。 たとえば、スパッタリングを行う場合、装置内の放出ガ
スが不純物として膜中に取り込まれることを防止するた
めに、従来は成膜速度が１μｍ／分以上とされているこ
とが多い。しかし、本発明ではＡｌ系材料と下地との反
応を促進しながら埋め込みを進行させるために、上述の
ように成膜速度を低下させて相互の接触時間を長く確保
することが必要である。近年では高性能の真空装置が入
手できるので、汚染源の排除に細心の注意を払えばかか
る低速下でも優れた膜質を有するＡｌ系材料層の成膜は
十分に可能である。
層は該ＴｉＯＮ層の柱状結晶構造に起因する粗い表面モ
ホロジーを一部反映しており、シリコン基板等の表面に
直接に形成されたＴｉ層と比べれば平滑度はまだ劣る。 そこで、第２の改良点としては特に高温プロセスの条件
を限定し、プロセスの信頼性および再現性の向上を図る
。第２の改良点を前述の１段階プロセスに適用するのが
本願の第２の発明であり、２段階プロセスに適用するの
が本願の第４の発明である。ここで、基板の加熱温度は
４５０〜５５０℃とされる。この温度範囲は、Ａｌ系材
料が基板上に被着された際のマイグレーション特性を考
慮して設定されたものである。一般に共晶を形成する合
金等を真空薄膜形成技術により成膜する場合、共融点の
おおよそ７５％以下の温度では、ターゲットや蒸発源等
から飛来して基板へ到達した原子が該基板上でマイグレ
ーションを起こさないとされている。Ａｌ系材料として
代表的なＡｌ−１％Ｓｉを考えた場合、その共融点は約
５８０℃であるから、４５０℃より低い温度域ではマイ
グレーションが抑制され、接続孔の埋め込みが困難とな
る。また、５５０℃より高い温度域では逆にマイグレー
ションが促進され過ぎて島状に膜成長が開始され、得ら
れるＡｌ系材料層の組織が不連続となり易い。一方、０
．６μｍ／分以下の成膜速度は、一般的な真空薄膜形成
技術の常識から判断すると、かなり遅い速度である。 たとえば、スパッタリングを行う場合、装置内の放出ガ
スが不純物として膜中に取り込まれることを防止するた
めに、従来は成膜速度が１μｍ／分以上とされているこ
とが多い。しかし、本発明ではＡｌ系材料と下地との反
応を促進しながら埋め込みを進行させるために、上述の
ように成膜速度を低下させて相互の接触時間を長く確保
することが必要である。近年では高性能の真空装置が入
手できるので、汚染源の排除に細心の注意を払えばかか
る低速下でも優れた膜質を有するＡｌ系材料層の成膜は
十分に可能である。
【００１３】
【実施例】実施例１
本実施例は、本願の第２の発明を適用し、１段階の高温
スパッタリングによりＡｌ−１％Ｓｉ合金によるコンタ
クト・ホールの埋め込みを行った例である。このプロセ
スを、図１（ａ）および（ｂ）を参照しながら説明する
。まず、図１（ａ）に示されるように、予め不純物拡散
領域２が形成されたシリコン基板１上に酸化シリコン等
からなる層間絶縁膜３が積層され、該層間絶縁膜３に上
記不純物拡散領域２に臨むコンタクト・ホール４が開口
されてなる基体を用意し、その全面に、第１のＴｉ層５
，ＴｉＯＮ層６，第２のＴｉ層７を連続工程により順次
積層してバリヤメタル８を形成した。ここで、上記第１
のＴｉ層５および第２のＴｉ層７は、一例としてＡｒ流
量１００ＳＣＣＭ，ガス圧０．４７Ｐａ（３．５ｍＴｏ
ｒｒ），ＤＣスパッタ・パワー４ｋＷ，基板温度３００
℃，基板温度１５０℃，スパッタ時間５秒，スパッタ速
度０．３６μｍ／分の条件でスパッタリングを行うこと
により、それぞれ約３００Åの厚さに形成した。また、
上記ＴｉＯＮ層６は、一例としてＡｒ流量４０ＳＣＣＭ
，Ｈ２ −６％Ｏ２ 混合ガス流量７０ＳＣＣＭ，ガス
圧０．４７Ｐａ（３．５ｍＴｏｒｒ），ＤＣスパッタ・
パワー５ｋＷ，基板温度１５０℃，スパッタ時間６０秒
，スパッタ速度０．１μｍ／分の条件でスパッタリング
を行うことにより、約１０００Åの厚さに形成した。
スパッタリングによりＡｌ−１％Ｓｉ合金によるコンタ
クト・ホールの埋め込みを行った例である。このプロセ
スを、図１（ａ）および（ｂ）を参照しながら説明する
。まず、図１（ａ）に示されるように、予め不純物拡散
領域２が形成されたシリコン基板１上に酸化シリコン等
からなる層間絶縁膜３が積層され、該層間絶縁膜３に上
記不純物拡散領域２に臨むコンタクト・ホール４が開口
されてなる基体を用意し、その全面に、第１のＴｉ層５
，ＴｉＯＮ層６，第２のＴｉ層７を連続工程により順次
積層してバリヤメタル８を形成した。ここで、上記第１
のＴｉ層５および第２のＴｉ層７は、一例としてＡｒ流
量１００ＳＣＣＭ，ガス圧０．４７Ｐａ（３．５ｍＴｏ
ｒｒ），ＤＣスパッタ・パワー４ｋＷ，基板温度３００
℃，基板温度１５０℃，スパッタ時間５秒，スパッタ速
度０．３６μｍ／分の条件でスパッタリングを行うこと
により、それぞれ約３００Åの厚さに形成した。また、
上記ＴｉＯＮ層６は、一例としてＡｒ流量４０ＳＣＣＭ
，Ｈ２ −６％Ｏ２ 混合ガス流量７０ＳＣＣＭ，ガス
圧０．４７Ｐａ（３．５ｍＴｏｒｒ），ＤＣスパッタ・
パワー５ｋＷ，基板温度１５０℃，スパッタ時間６０秒
，スパッタ速度０．１μｍ／分の条件でスパッタリング
を行うことにより、約１０００Åの厚さに形成した。
【００１４】次に、一例としてＡｒ流量１００ＳＣＣＭ
，ガス圧０．４７Ｐａ（３．５ｍＴｏｒｒ），ＤＣスパ
ッタ・パワー４．５ｋＷ，ＲＦバイアス・パワー０Ｖ，
基板温度５００℃，スパッタ時間１００秒，スパッタ速
度０．３μｍ／分の条件でスパッタリングを行うことに
より、Ａｌ−１％Ｓｉ層９を約５０００Åの厚さに形成
した。この条件では、Ａｌ−１％Ｓｉ合金と下地の第２
のＴｉ層７との接触時間を長く確保することができ、両
者の間の反応が促進されながらコンタクト・ホール４の
埋め込みが進行した。この結果、図１（ｂ）に示される
ように、鬆が発生することなく良好な埋め込みが達成さ
れた。
，ガス圧０．４７Ｐａ（３．５ｍＴｏｒｒ），ＤＣスパ
ッタ・パワー４．５ｋＷ，ＲＦバイアス・パワー０Ｖ，
基板温度５００℃，スパッタ時間１００秒，スパッタ速
度０．３μｍ／分の条件でスパッタリングを行うことに
より、Ａｌ−１％Ｓｉ層９を約５０００Åの厚さに形成
した。この条件では、Ａｌ−１％Ｓｉ合金と下地の第２
のＴｉ層７との接触時間を長く確保することができ、両
者の間の反応が促進されながらコンタクト・ホール４の
埋め込みが進行した。この結果、図１（ｂ）に示される
ように、鬆が発生することなく良好な埋め込みが達成さ
れた。
【００１５】実施例２
本実施例は、本願の第４の発明を適用し、２段階のスパ
ッタリングによりＡｌ−１％Ｓｉ合金によるコンタクト
・ホールの埋め込みを行った例である。このプロセスを
、前述の図１に加え、図２を参照しながら説明する。 まず、図１（ａ）に示されるものと同じ基体を用意し、
１段階目のスパッタリングを行った。このときの条件は
、一例としてＡｒ流量１００ＳＣＣＭ，ガス圧０．４７
Ｐａ（３．５ｍＴｏｒｒ），ＤＣスパッタ・パワー２２
．５ｋＷ，ＲＦバイアス・パワー０Ｖ，スパッタ時間５
秒，スパッタ速度１．２μｍ／分とし、基板加熱は行わ
なかった。この結果、図２に示されるように、接続孔４
のパターンに倣って約１０００Åの厚さの第１のＡｌ−
１％Ｓｉ層９ａがコンフォーマルに成膜された。続いて
、２段階目として基板の裏面を高温のＡｒガスに接触さ
せることにより該基板を約５００℃に加熱し、ＤＣスパ
ッタ・パワー１０．５ｋＷ，ＲＦバイアス・パワー３０
０Ｖ（１３．５６ＭＨｚ），スパッタ時間４０秒，スパ
ッタ速度０．６μｍ／分の条件で高温バイアス・スパッ
タリングを行った。これにより、Ａｌ−１％Ｓｉ合金が
さらに４０００Å堆積されて第２のＡｌ−１％Ｓｉ層（
図示せず。）が形成され、最終的には図１（ｂ）に示さ
れるように、５０００Åの厚さのＡｌ−１％Ｓｉ層９が
基体の全面に形成された。本実施例においても、上記コ
ンタクト・ホール４は鬆を発生することなく均一に埋め
込まれた。
ッタリングによりＡｌ−１％Ｓｉ合金によるコンタクト
・ホールの埋め込みを行った例である。このプロセスを
、前述の図１に加え、図２を参照しながら説明する。 まず、図１（ａ）に示されるものと同じ基体を用意し、
１段階目のスパッタリングを行った。このときの条件は
、一例としてＡｒ流量１００ＳＣＣＭ，ガス圧０．４７
Ｐａ（３．５ｍＴｏｒｒ），ＤＣスパッタ・パワー２２
．５ｋＷ，ＲＦバイアス・パワー０Ｖ，スパッタ時間５
秒，スパッタ速度１．２μｍ／分とし、基板加熱は行わ
なかった。この結果、図２に示されるように、接続孔４
のパターンに倣って約１０００Åの厚さの第１のＡｌ−
１％Ｓｉ層９ａがコンフォーマルに成膜された。続いて
、２段階目として基板の裏面を高温のＡｒガスに接触さ
せることにより該基板を約５００℃に加熱し、ＤＣスパ
ッタ・パワー１０．５ｋＷ，ＲＦバイアス・パワー３０
０Ｖ（１３．５６ＭＨｚ），スパッタ時間４０秒，スパ
ッタ速度０．６μｍ／分の条件で高温バイアス・スパッ
タリングを行った。これにより、Ａｌ−１％Ｓｉ合金が
さらに４０００Å堆積されて第２のＡｌ−１％Ｓｉ層（
図示せず。）が形成され、最終的には図１（ｂ）に示さ
れるように、５０００Åの厚さのＡｌ−１％Ｓｉ層９が
基体の全面に形成された。本実施例においても、上記コ
ンタクト・ホール４は鬆を発生することなく均一に埋め
込まれた。
【００１６】以上のプロセスにおいて、スパッタリング
を２段階に分け、その最初の段階において基板加熱を行
わないのは、成膜の初期から基板を高温に加熱した場合
にしばしば観察される島状成長を防止するためである。 かかる２段階プロセスでは、成膜途中で条件を切り換え
ることが必要となるが、１段階目のスパッタリングは高
速で実施することができ、２段階目の高温バイアス・ス
パッタリングも前述の実施例１の高温スパッタリングよ
りは高速化することができる。したがって、成膜プロセ
ス全体に要する時間は大幅に短縮され、スループットが
向上する。
を２段階に分け、その最初の段階において基板加熱を行
わないのは、成膜の初期から基板を高温に加熱した場合
にしばしば観察される島状成長を防止するためである。 かかる２段階プロセスでは、成膜途中で条件を切り換え
ることが必要となるが、１段階目のスパッタリングは高
速で実施することができ、２段階目の高温バイアス・ス
パッタリングも前述の実施例１の高温スパッタリングよ
りは高速化することができる。したがって、成膜プロセ
ス全体に要する時間は大幅に短縮され、スループットが
向上する。
【００１７】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明を適用すれば３層構造のバリヤメタルにより優れたバ
リヤ性が達成されると共に、Ａｌ系材料層との接触面に
Ｔｉ層が配されることにより優れた段差被覆性が保障さ
れる。さらに、成膜工程の少なくとも一部において行わ
れる高温スパッタリングの条件が最適化されることによ
り、Ａｌ系材料による接続孔の埋め込みを高い信頼性お
よび再現性をもって行うことが可能となる。したがって
、本発明は微細なデザイン・ルールにもとづき高集積度
および高性能を要求される半導体装置の製造に極めて好
適である。
明を適用すれば３層構造のバリヤメタルにより優れたバ
リヤ性が達成されると共に、Ａｌ系材料層との接触面に
Ｔｉ層が配されることにより優れた段差被覆性が保障さ
れる。さらに、成膜工程の少なくとも一部において行わ
れる高温スパッタリングの条件が最適化されることによ
り、Ａｌ系材料による接続孔の埋め込みを高い信頼性お
よび再現性をもって行うことが可能となる。したがって
、本発明は微細なデザイン・ルールにもとづき高集積度
および高性能を要求される半導体装置の製造に極めて好
適である。
【図１】 本願の第２の発明の一適用例をその工程順
にしたがって示す概略断面図であり、（ａ）はコンタク
ト・ホールの形成された層間絶縁膜上に３層構造のバリ
ヤメタルが積層された状態、（ｂ）は上記コンタクト・
ホールがＡｌ−１％Ｓｉ層により良好に充填された状態
をそれぞれ示す。
にしたがって示す概略断面図であり、（ａ）はコンタク
ト・ホールの形成された層間絶縁膜上に３層構造のバリ
ヤメタルが積層された状態、（ｂ）は上記コンタクト・
ホールがＡｌ−１％Ｓｉ層により良好に充填された状態
をそれぞれ示す。
【図２】 本願の第４の発明の一適用例において、コ
ンタクト・ホールが第１のＡｌ−１％Ｓｉ層により途中
まで充填された状態を示す概略断面図である。
ンタクト・ホールが第１のＡｌ−１％Ｓｉ層により途中
まで充填された状態を示す概略断面図である。
【図３】 従来の配線形成方法において、２層構造の
バリヤメタルを有するコンタクト・ホール内にＡｌ系材
料が均一に埋め込まれず鬆が発生した状態を示す概略断
面図である。
バリヤメタルを有するコンタクト・ホール内にＡｌ系材
料が均一に埋め込まれず鬆が発生した状態を示す概略断
面図である。
１ ・・・シリコン基板
２ ・・・不純物拡散領域
３ ・・・層間絶縁膜
４ ・・・コンタクト・ホール
５ ・・・第１のＴｉ層
６ ・・・ＴｉＯＮ層
７ ・・・第２のＴｉ層
８ ・・・バリヤメタル
９ ・・・Ａｌ−１％Ｓｉ層
９ａ・・・第１のＡｌ−１％Ｓｉ層
Claims (4)
- 【請求項１】 基板上の絶縁膜に開口された接続孔の
少なくとも底部および側壁部を第１のチタン層、チタン
化合物層、第２のチタン層がこの順に積層されてなるバ
リヤメタルで被覆する工程と、前記基板を加熱しながら
少なくとも前記接続孔を充填するごとくアルミニウム系
材料層を形成する工程とを有することを特徴とする配線
形成方法。 - 【請求項２】 前記アルミニウム系材料層の形成に際
して前記基板の加熱温度を４５０〜５５０℃とし、かつ
成膜速度を０．６μｍ／分以下とすることを特徴とする
請求項１記載の配線形成方法。 - 【請求項３】 基板上の絶縁膜に開口された接続孔の
少なくとも底部および側壁部を第１のチタン層、チタン
化合物層、第２のチタン層がこの順に積層されてなるバ
リヤメタルで被覆する工程と、前記接続孔を充填しない
程度に前記バリヤメタル上に第１のアルミニウム系材料
層を形成する工程と、前記基板を加熱しながら少なくと
も前記接続孔を充填するごとく第２のアルミニウム系材
料層を形成する工程とを有することを特徴とする配線形
成方法。 - 【請求項４】 前記第２のアルミニウム系材料層の形
成に際して前記基板の加熱温度を４５０〜５５０℃とし
、かつ成膜速度を０．６μｍ／分以下とすることを特徴
とする請求項３記載の配線形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3045422A JP2805663B2 (ja) | 1991-02-19 | 1991-02-19 | 配線形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3045422A JP2805663B2 (ja) | 1991-02-19 | 1991-02-19 | 配線形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04264719A true JPH04264719A (ja) | 1992-09-21 |
| JP2805663B2 JP2805663B2 (ja) | 1998-09-30 |
Family
ID=12718841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3045422A Expired - Fee Related JP2805663B2 (ja) | 1991-02-19 | 1991-02-19 | 配線形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2805663B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6375687B1 (en) | 1995-02-15 | 2002-04-23 | Yamaha Corporation | Filling connection hole with wiring material by using centrifugal force |
| JPWO2022059277A1 (ja) * | 2020-09-16 | 2022-03-24 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS605560A (ja) * | 1983-06-23 | 1985-01-12 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
| JPH025521A (ja) * | 1988-06-24 | 1990-01-10 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH0270461U (ja) * | 1988-11-16 | 1990-05-29 |
-
1991
- 1991-02-19 JP JP3045422A patent/JP2805663B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS605560A (ja) * | 1983-06-23 | 1985-01-12 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
| JPH025521A (ja) * | 1988-06-24 | 1990-01-10 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH0270461U (ja) * | 1988-11-16 | 1990-05-29 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6375687B1 (en) | 1995-02-15 | 2002-04-23 | Yamaha Corporation | Filling connection hole with wiring material by using centrifugal force |
| JPWO2022059277A1 (ja) * | 2020-09-16 | 2022-03-24 | ||
| WO2022059277A1 (ja) * | 2020-09-16 | 2022-03-24 | 株式会社アルバック | 積層構造体及び積層構造体の製造方法 |
| CN116056884A (zh) * | 2020-09-16 | 2023-05-02 | 株式会社爱发科 | 层积结构体及层积结构体的制造方法 |
| TWI808439B (zh) * | 2020-09-16 | 2023-07-11 | 日商愛發科股份有限公司 | 層積構造體及層積構造體之製造方法 |
| CN116056884B (zh) * | 2020-09-16 | 2024-05-31 | 株式会社爱发科 | 层积结构体及层积结构体的制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2805663B2 (ja) | 1998-09-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |