JPH09199593A

JPH09199593A - 半導体装置およびその製造方法

Info

Publication number: JPH09199593A
Application number: JP2011496A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Abe; 宏幸阿部; Akihiro Fuse; 晃広布施
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-11-14
Filing date: 1996-02-06
Publication date: 1997-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】接続孔に酸化防止膜が良好に形成された半導
体装置を提供する。【解決手段】層間絶縁層１を挟んで位置する上層配線
２と下層配線３との間を電気的に接続するために前記の
層間絶縁層１に形成された接続孔６に、前記上層配線２
であるアルミニウム系材料に対して濡れ性を持ち当該ア
ルミニウム系材料の埋め込みを良好に行わせるチタン層
８を被覆して成る半導体装置において、前記下層配線２
の上面に窒化チタン膜５が形成され、前記接続孔６の下
方に位置していた前記窒化チタン膜５が接続孔６の側壁
部に付着されて酸化防止膜７を成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、層間絶縁層を挟ん
で位置する上層配線と下層配線との間を電気的に接続す
るために前記の層間絶縁層に形成された接続孔に、アル
ミニウム系材料を埋め込んで成る半導体装置およびその
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ等に代表される半導体装置は、一
般に多層配線構造をとり、下層配線と上層配線は層間絶
縁層に形成された接続孔により電気的に接続される構造
となっている。そして、近年の半導体装置の微細化や高
集積化に伴って、前記接続孔も微細化する必要が生じ、
この微細化された接続孔に配線材料である金属を埋め込
む技術が重要になってくる。この金属埋め込み方法とし
て、高温アルミニウムスパッタ、高温アルミニウムリフ
ロー、タングステンＣＶＤ、アルミニウムＣＶＤ、或い
は銅ＣＶＤなどの方法が挙げられる。これらの方法のう
ち、アルミニウムＣＶＤや銅ＣＶＤなどは、量産化に対
応できる技術として確立されてはおらず、また、タング
ステンＣＶＤは生産コストが高いという欠点を有してい
る。このため、高温アルミニウムスパッタに期待がよせ
られている。

【０００３】前記の高温アルミニウムスパッタは、前記
層間絶縁層に接続孔を有する基板を４５０〜５００℃に
加熱し、この加熱状態でアルミニウム系材料をスパッタ
成膜することにより、アルミニウム系材料を接続孔に充
填する技術である。

【０００４】更に、この方法を改良した方法として、図
４に示すように、層間絶縁層１００を挟んで位置する上
層配線１１０と下層配線１１１との間を電気的に接続す
るための接続孔１０１に、アルミニウム系材料に対して
濡れ性の良いチタン（Ｔｉ）を下地層（以下、下地チタ
ン層という）１０２として形成し、アルミニウム系材料
の埋め込み特性を良好にして接続孔１０１に空隙を形成
することなくアルミニウム系材料が充填されるようにし
た方法が知られている。アルミニウム系材料の埋め込み
特性が良好になる理由は、アルミニウム系材料とチタン
とが４００℃程度で合金化反応を起こし（従って、前記
の下地チタン層１０２はアルミニウム−チタン合金の層
となる）、アルミニウム系材料を動き易くする働きよる
ものと考えられている。

【０００５】しかしながら、スパッタリングにより成膜
したチタン系高融点金属材料の多くは結晶構造をとり、
構造上粒界を有するため、粒界を通って酸素の拡散（チ
タン系高融点金属材料の酸化）が生じやすく、下地チタ
ン層１０２におけるアルミニウム系材料との界面が酸化
され易くなる。このような酸化が生じると、アルミニウ
ム系材料の濡れ性が劣化し、接続孔１０１の埋め込み不
良が発生する。特に、層間絶縁層１００としてＳｉＯ₂
を用いる場合であって接続孔１０１の側壁部の下地チタ
ン層１０２が薄い場合には、ＳｉＯ₂の酸素がチタン膜
とアルミニウム系材料の界面に拡散して埋め込み不良を
誘発するという欠点がある。

【０００６】そこで、前記酸素の拡散を防止するため
に、下地チタン層１０２と層間絶縁層１００であるＳｉ
Ｏ₂との間に、下地チタン層１０２の下地層として酸化
防止膜を形成する方法が提案されている。

【０００７】例えば、特開平５−１５２２４４号公報に
は、チタン系高融点金属系材料を介してアルミニウム系
材料を埋め込んで配線を形成する場合に、接続孔に酸化
防止膜としてポリシリコン膜やアモルファスシリコン膜
を形成し、アルミニウム系材料の埋め込み特性を向上さ
せるようにした方法が開示されている。

【０００８】また、特開平６−８５０８４号公報には、
接続孔に高温スパッタによりアルミニウム系材料を埋め
込んで配線を形成する方法において、接続孔に酸化防止
膜としてポリシリコン又は不純物導入ポリシリコンを形
成し、アルミニウム系材料の高温スパッタを行う方法が
開示されている。

【０００９】更に、特開平６−２３２２７３号公報に
は、チタン系材料からなる反射防止膜を配設した下層配
線に接続する接続孔を、アルミニウム系材料で埋め込む
配線方法において、上記接続孔を開口した際に、接続孔
側壁に付着するチタン系化合物と前記接続孔埋め込み用
アルミニウム系材料の下地材料とを接触させずに下地材
料の膜を接続孔内に形成する方法が開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法は、前記接続孔を形成した後に酸化防止膜とな
るポリシリコンや窒化シリコンを成膜する工程が必要に
なる。更に、ポリシリコンや窒化シリコンは高抵抗材料
であるため、エッチバックによって前記接続孔の側壁部
の酸化防止膜以外の部分を除去する工程が必要になる。
従って、工程数が増えて生産コストが割高になるという
欠点がある。

【００１１】ところで、酸化防止膜として高抵抗のポリ
シリコンやアモルファスシリコンに代えて導電材を用い
る方法が考えられる。図５は、導電材である窒化チタン
（ＴｉＮ）から成る酸化防止膜１０３が堆積形成された
半導体装置を示している。導電材である窒化チタンから
成る酸化防止膜１０３を形成した場合には、接続孔１０
１の側壁以外の部分、即ち、接続孔１０１の底面部、及
び上層配線１１０の前記接続孔１０１の形成領域外の平
坦部における酸化防止膜１０３を除去する必要が無く、
工程数を少なくできる。

【００１２】また、上層配線１１０の前記接続孔１０１
の形成領域外の平坦部における酸化防止膜１０３が除去
されなかった半導体装置は、上層配線１１０の前記接続
孔１０１の形成領域外の平坦部における酸化防止膜１０
３が残ったままとなるが、当該膜厚が厚ければ、いわゆ
るオーバーハングがもたらす埋め込み不良が生じやすく
なるといった欠点を生じる。

【００１３】本発明は、上記の事情に鑑み、前記の接続
孔に酸化防止膜が少ない工程数で良好に形成された半導
体装置およびこの半導体装置を製造する製造方法を提供
することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明の半導体装置
は、上記の課題を解決するために、層間絶縁層を挟んで
位置する上層配線と下層配線との間を電気的に接続する
ために前記の層間絶縁層に形成された接続孔に、前記上
層配線であるアルミニウム系材料に対して濡れ性を持ち
当該アルミニウム系材料の埋め込みを良好に行わせるチ
タン系高融点材料を被覆して成る半導体装置において、
前記チタン系高融点材料の下地層として導電材からなる
酸化防止膜が前記接続孔の底面部と側壁部とにだけ設け
られていることを特徴とする。

【００１５】前記酸化防止膜は導電材であるので、当該
酸化防止膜が前記接続孔の底面部に形成されていても、
上層配線と下層配線との間の電気的接続に支障は無い。
そして、前記底面部の酸化防止膜を取り除いてない構造
であるから、少ない工程数で製造できる。なお、この構
成の半導体装置は、接続孔の形成領域外の上層配線の平
坦部における酸化防止膜が残ったままとなる従来構造と
は異なり、いわゆるオーバーハング形状による埋め込み
不良といった欠点も生じない。

【００１６】また、この発明の半導体装置は、層間絶縁
層を挟んで位置する上層配線と下層配線との間を電気的
に接続するために前記の層間絶縁層に形成された接続孔
に、前記上層配線であるアルミニウム系材料に対して濡
れ性を持ち当該アルミニウム系材料の埋め込みを良好に
行わせるチタン系高融点材料を被覆して成る半導体装置
において、前記下層配線の上面に導電材が形成され、前
記接続孔の下方に位置していた前記導電材が接続孔の側
壁部に付着されて酸化防止膜を成していることを特徴と
している。

【００１７】前記酸化防止膜は導電材であるので、当該
酸化防止膜が前記接続孔の底面部に形成されていても、
上層配線と下層配線との間の電気的接続に支障は無い。
そして、前記底面部の酸化防止膜を取り除いてない構造
であるから、少ない工程数で製造できる。また、前記接
続孔の下方に位置していた前記導電材が接続孔の側壁部
に付着されて酸化防止膜を成しているから、層間絶縁層
上に導電材を堆積形成する工程は必要ない。

【００１８】前記導電材から成る酸化防止膜の側壁部厚
みが、前記接続孔の下側から上側にかけて徐々に薄くな
っていてもよい。

【００１９】ここで、前記接続孔の底までアルミニウム
系材料を埋め込むためには、当該接続孔の下側の方で高
い濡れ性を確保する必要がある。接続孔の下側での酸化
防止膜の厚みが厚ければ、接続孔の下側でチタン下地層
の酸化が確実に防止されることになるので、接続孔の下
側の方で高い濡れ性が確保され、アルミニウム系材料の
埋め込み特性が向上される。

【００２０】前記導電材から成る酸化防止膜は窒化チタ
ン膜であってもよい。特に、下層配線の上面に導電材と
して窒化チタン膜が形成され、前記接続孔の下方に位置
していた前記窒化チタン膜が接続孔の側壁部に付着され
て酸化防止膜を成している場合には、フォトリソグラフ
ィー工程により下層配線をパターニングするとき及び層
間絶縁層に接続孔を形成するときに前記窒化チタン膜が
反射防止膜として機能することになり、フォトリソグラ
フィー工程のレジスト露光時のハレーションを防止する
ことができる。

【００２１】前記導電材と前記下層配線との間にアルミ
ニウム−チタン合金層が形成されていてもよい。これに
よれば、前記接続孔の下方に位置していた前記導電材を
スパッタエッチングによって接続孔の側壁部に付着させ
て酸化防止膜とする場合に、前記接続孔下の導電材の全
てが酸化防止膜として使われて完全に無くなってしまっ
た場合でも、前記アルミニウム−チタン合金が前記スパ
ッタエッチングのストッパーとして機能するため、前記
スパッタエッチングで下層配線が削れてしまうのを防止
できる。これにより、接続孔の実効的なアスペクト比が
増加するのを防止でき、歩留り良く接続孔に上層配線の
材料を埋め込むことが可能となる。

【００２２】前記導電材の全体的な厚みをｄ１、前記導
電材のうち前記接続孔の下方に位置している部分の厚み
をｄ２とするとき、ｄ１≧６０ｎｍ、ｄ１−ｄ２≧６０
ｎｍとされていてもよい。これによれば、前記接続孔の
下方に位置していた前記導電材を接続孔の側壁部に付着
させて酸化防止膜とする場合に、当該酸化防止膜の膜厚
が、導電材の全体的な厚みと前記接続孔の下方に位置し
ている部分の厚みとの相互の関係で定められるため、酸
化防止膜の膜厚が良好に制御され、膜厚不足といった事
態が生じるのを防止して半導体装置の生産の歩留りを向
上することができる。

【００２３】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
上記いずれかの半導体装置を製造する方法であって、前
記接続孔の下方に位置している前記導電材をスパッタエ
ッチング処理により前記接続孔の側壁部に付着させるこ
とを特徴とする。

【００２４】かかる方法であれば、層間絶縁層上に導電
材を形成する工程や余分な導電材を除去する工程が不要
になり、半導体装置の製造コストを低減できる。更に、
スパッタエッチングを用いて接続孔の側壁部に酸化防止
膜を形成するので、アルミニウム系材料の埋め込みまで
の一連の工程を基板を真空中に保持したまま行えること
になり、大気暴露による酸素の影響を極力低減すること
ができる。更に、スパッタエッチングは、一般的な半導
体装置の製造プロセスで用いられる方法であり、制御性
及び信頼性が高いので、アルミニウム系材料の埋め込み
特性の良い半導体装置を歩留り良く製造することができ
る。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。

【００２６】図１は、この実施の形態の半導体装置の縦
断側面図である。ＳｉＯ₂からなる層間絶縁層１を挟ん
でそれぞれアルミニウム系材料（例えば、ＡｌＳｉＣ
ｕ）からなる上層配線２と下層配線３とが形成されてい
る。また、前記の下層配線３上にはアルミニウム−チタ
ン（Ａｌ−Ｔｉ）合金層４が形成されており、更に、こ
のアルミニウム−チタン合金層４上に導電材である窒化
チタン（ＴｉＮ）層５が形成されている。なお、前記の
アルミニウム−チタン合金層４は、その成膜時にはチタ
ン層（４′：図３（ａ）参照）であり、このチタン層
（４′）が上層配線２であるアルミニウム系材料を高温
スパッタするときのＤｅｇａｓ処理の熱で合金化して形
成されるものである。

【００２７】層間絶縁層１には、上層配線２と下層配線
３との間を電気的に接続するための接続孔６が形成され
ている。前記接続孔６の底面部と側壁部及び層間絶縁層
１上には、下地チタン層（Ａｌ−Ｔｉ）８が形成されて
いる。この下地チタン層８は、上層配線２のアルミニウ
ム系材料に対して濡れ性を持ち当該アルミニウム系材料
の埋め込みを良好に行わせるために接続孔６に形成され
たチタン（Ｔｉ）層（８′：図３（ｄ）参照）が、前記
上層配線２であるアルミニウム系材料を高温スパッタす
るときにＡｌ−Ｔｉ合金化して成るものである。

【００２８】前記接続孔６の底面部及び側壁部には、前
記下地チタン層８の下地層として、導電材である窒化チ
タン（ＴｉＮ）から成る酸化防止膜７が形成されてい
る。この酸化防止膜７は、具体的には、前記接続孔６の
下方に位置していた前記の導電材である窒化チタン層５
がスパッタエッチング処理によって接続孔６の側壁部に
再付着されたものである。そして、酸化防止膜７の厚み
は、接続孔６の下側から上側にかけて徐々に薄くなるよ
うに形成されている。

【００２９】上記のごとく構成された半導体装置にあっ
ては、前記酸化防止膜７は導電材であるので、当該酸化
防止膜７が前記接続孔６の底面部に形成されていても、
上層配線と下層配線との間の電気的接続に支障は無い。
そして、前記底面部の酸化防止膜７を取り除いてない構
造であるから、少ない工程数で製造できる。

【００３０】更に、酸化防止膜７は、前記接続孔の下方
に位置していた前記窒化チタン層５が接続孔６の側壁部
に再付着されて成るから、層間絶縁層１上に導電材を堆
積形成する工程は必要ない。従って、接続孔６の形成領
域外の上層配線２の平坦部における酸化防止膜が残った
ままとなる従来構造と異なり、いわゆるオーバーハング
形状による埋め込み不良といった欠点も生じない。

【００３１】また、前記酸化防止膜７の厚みが、前記接
続孔６の下側から上側にかけて徐々に薄くなっていてい
るので、上層配線２であるアルミニウム系材料の埋め込
み特性が向上される。即ち、前記接続孔６の底までアル
ミニウム系材料を埋め込むためには、当該接続孔６の下
側の方で高い濡れ性を確保する必要がある。接続孔６の
下側での酸化防止膜７の厚みが厚ければ、接続孔６の下
側で下地チタン層（Ａｌ−Ｔｉ）８の酸化が確実に防止
され、接続孔６の下側の方で高い濡れ性が確保されるた
め、アルミニウム系材料の埋め込み特性が向上される。

【００３２】また、下層配線３の上面に導電材として窒
化チタン膜５が形成され、前記接続孔６の下方に位置し
ていた前記窒化チタン膜５が接続孔６の側壁部に付着さ
れて酸化防止膜７を成しているので、後述する製造方法
において、フォトリソグラフィー工程により下層配線を
パターニングするとき及び層間絶縁層１に接続孔６を形
成するときに前記窒化チタン膜５が反射防止膜として機
能することになり、フォトリソグラフィー工程のレジス
ト露光時のハレーションを防止することができる。

【００３３】また、前記導電材である窒化チタン膜５と
前記下層配線３との間にアルミニウム−チタン合金４が
形成されているので、前記接続孔６の下方に位置してい
た前記導電材である窒化チタン膜５をスパッタエッチン
グによって接続孔の側壁部に付着させて酸化防止膜７と
する場合に、前記接続孔６下の窒化チタン膜５の全てが
酸化防止膜７として使われて完全に無くなってしまった
場合でも、前記アルミニウム−チタン合金４が前記スパ
ッタエッチングのストッパーとして機能するため、前記
スパッタエッチングで下層配線３が削れてしまうのを防
止できる。これにより、接続孔６の実効的なアスペクト
比が増加するのを防止でき、歩留り良く接続孔６に上層
配線２の材料を埋め込むことが可能となる。

【００３４】次に、半導体装置の製造方法を説明する。
なお、この製造方法の説明では、図２に示す構造を有す
る半導体装置についての製造方法を示す。図２に示した
半導体装置は、図１の構造に加えて下層配線３の下面側
にアルミニウム−チタン（Ａｌ−Ｔｉ）合金膜９が形成
され、上層配線２の上面側に窒化チタン（ＴｉＮ）膜１
１及びアルミニウム−チタン（Ａｌ−Ｔｉ）合金膜１０
が形成された構造を有している。

【００３５】図３（ａ）乃至（ｆ）は図２の半導体装置
の製造方法を工程順に示した工程図である。まず、図３
（ａ）に示すように、下層配線構造を形成する。この下
層配線構造を形成するには、図示しない基板上にチタン
膜９を２０ｎｍの厚みに形成し、このチタン膜９上に下
層配線３を５００ｎｍの厚みに形成する。更に、前記下
層配線３上にチタン層４′を２０ｎｍの厚みに形成し、
このチタン層４′上に窒化チタン（ＴｉＮ）層５を形成
する。そして、かかる下層配線構造のパターニングを行
う。これら各層のパターニングには、公知のリソグラフ
ィ法及びドライエッチング法を用いることができる。な
お、窒化チタン（ＴｉＮ）層５の膜厚については、後述
の実施例で示す結果に基づいて決定する。

【００３６】次に、同図（ｂ）に示すように、前記窒化
チタン層５上に層間絶縁層１となるＳｉＯ₂を形成す
る。このＳｉＯ₂層である層間絶縁層１は、まず、第１
のＰ−ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ−Ｅｔｈｙｌ−Ｏｒｔｈｏ
−Ｓｉｌｉｃａｔｅ）にて第１のＳｉＯ₂層を５００ｎ
ｍの厚みに形成し、続いてＳＯＧ（ＳｐｉｎｏｎＧ
ｌａｓｓ）エッチバックを行い、更に、第２のＰ−ＴＥ
ＯＳにて第２のＳｉＯ₂層を５００ｎｍの厚みに形成す
ることにより得ている。その後、公知のリソグラフィ法
及びドライエッチング法を用い、前記の層間絶縁層１に
接続孔６を形成し、当該接続孔６の底に前記の窒化チタ
ン層５を露出させる。なお、接続孔６の直径は０．５μ
ｍとし、テーパー角（側壁部の傾斜角）は８５°とし
た。

【００３７】次に、同図（ｃ）に示すように、アルゴン
（Ａｒ）スパッタエッチング法により、接続孔６の底に
位置している前記窒化チタン層５にＡｒ⁺を打ち当て、
窒化チタンをはじき出して接続孔６の側壁部に付着させ
る。この付着により成膜された窒化チタン及び接続孔６
の底に残された窒化チタンが酸化防止膜７となる。前記
のアルゴン（Ａｒ）スパッタエッチング法は、前述のご
とく、窒化チタン層５にＡｒ⁺を打ち当て、窒化チタン
をはじき出して接続孔６の側壁部に付着させるため、接
続孔６の底から遠いほど側壁部への付着量は少なくなる
ので、接続孔６の側壁部に付着した窒化チタン（酸化防
止膜７）の厚みは、前記接続孔６の下側から上側にかけ
て徐々に薄くなるように形成される。

【００３８】次に、同図（ｄ）に示すように、スパッタ
法を用いて下地チタン膜８を平坦部分（層間絶縁層１の
上面部）で約１００ｎｍとなるように形成する。

【００３９】次に、同図（ｅ）に示すように、高温アル
ミニウムスパッタ法により、上層配線２を形成する。こ
の上層配線２の形成は第１成膜処理と第２成膜処理とを
順に行うことにより形成している。第１成膜処理では、
基板の実温度を１５０℃として２００ｎｍの厚みでアル
ミニウム系材料を形成し、第２の成膜処理では、基板の
実温度を４８０℃として４００ｎｍの厚みでアルミニウ
ム系材料を形成する。なお、前記第２の成膜処理時の熱
により、前記の下地チタン層５の下側のチタン層４′が
下層配線３のＡｌと反応してアルミニウム−チタン（Ａ
ｌ−Ｔｉ）合金層４を形成することになる。また、Ａｒ
スパッタエッチングに先立って行われるＤｅｇａｓ処
理、具体的には、基板実温度を５００℃の雰囲気下で６
０秒間放置する処理により、下層配線３の下側のチタン
層９′が下層配線３のＡｌと反応してアルミニウム−チ
タン（Ａｌ−Ｔｉ）合金層９を形成することになる。

【００４０】次に、同図（ｆ）に示すように、前記の上
層配線２上に反射防止膜としてアルミニウム−チタン
（Ａｌ−Ｔｉ）合金層１０及び窒化チタン層１１を成膜
した後、公知のリソグラフィ法およびドライエッチング
法を用いて上層配線２のパターニングを行う。

【００４１】

【実施例】次に、窒化チタン（ＴｉＮ）層５の膜厚を種
々設定し、接続孔６へのアルミニウム系材料の埋め込み
の良否を検証したので、その結果を示す。

【００４２】この検証では、窒化チタン（ＴｉＮ）層５
の膜厚を３０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲で１０ｎｍ刻みで
変更するとともに、アルゴン（Ａｒ）スパッタエッチン
グ法による窒化チタン層５の削り込み量も１０ｎｍ刻み
で変更して実験を行っている。そして、接続孔へのアル
ミニウム系材料の埋め込みの良否を、ＳＥＭ（走査型電
子顕微鏡）観察と接続孔抵抗値とで評価している。

【００４３】ＳＥＭ観察は、０．５μｍの接続孔を各条
件について１０ホールずつ行い、以下に示す基準で評価
した。 ×：１０ホール中に全く埋め込まれていないものが１個
以上存在する △：１０ホール中に途中までしか埋め込まれていないも
のが１個以上存在する ○：１０ホール全てが完全に埋め込まれている

【００４４】接続孔抵抗値は、０．５μｍの接続孔を２
０００個つないだ合計抵抗値を２０００で割って一接続
孔当たりの抵抗値で示しており、１００Ω以上あればＯ
ｐｅｎ（完全不良）として示している。なお、２０００
個の全てが完全に埋め込まれていれば、抵抗値は０．８
Ω程度になるが、前記１０ホールのＳＥＭ観察で○と評
価されても、２０００個の全てが完全に埋め込まれてい
なければ、抵抗値は数Ω以上の値を示す。

【００４５】以下の表１は、前記の評価結果を示した表
である。この表から分かるように、ＳＥＭ観察および接
続孔抵抗値の両者を共に充足するのは、窒化チタン（Ｔ
ｉＮ）層５の削り込み量が６０ｎｍ以上のときである。
従って、前記窒化チタン（ＴｉＮ）層５の全体的な厚み
をｄ１、酸化防止膜７の形成後の前記接続孔６の下方に
位置している窒化チタン（ＴｉＮ）層５の厚みをｄ２と
するとき、ｄ１≧６０ｎｍ、ｄ１−ｄ２≧６０ｎｍとな
るように形成するのが望ましいと考えられる。

【００４６】

【表１】

【００４７】なお、以上の実施例では、酸化防止膜とし
て窒化チタン膜を用いたが、この窒化チタン膜と同様に
導電性および反射防止膜として機能する材料として、窒
化タングステン（ＷＮ）、タングステンシリサイド（Ｗ
Ｓｉ）などがあり、これらを酸化防止膜となる導電材と
して用いることができる。また、高温アルミニウムスパ
ッタにより接続孔に埋め込むアルミニウム系材料として
は、ＡｌＳｉＣｕの他、ＡｌＳｉ、ＡｌＣｕ、ＡｌＳｉ
Ｔｉ、或いはＡｌＧｅなどを用いることができる。更
に、アルミニウム系材料の形成法は、高温スパッタに限
らず、例えば、７００気圧程度の圧力を印加して接続孔
に埋め込む高圧スパッタや、アルミニウム系材料の成膜
後に基板加熱を行って埋め込む、いわゆるアルミリフロ
ーなどの種々の方法を用いることができる。

【００４８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、チタン
系高融点材料の酸化を防止するための酸化防止膜を有す
る半導体装置を少ない工程数で製造できる。

【００４９】また、前記導電材から成る酸化防止膜の厚
みが、前記接続孔の下側から上側にかけて徐々に薄くな
っている場合には、接続孔の下側の方で高い濡れ性が確
保され、アルミニウム系材料の埋め込み特性が向上され
る。

【００５０】また、前記導電材から成る酸化防止膜が窒
化チタン膜である場合には、前記窒化チタン膜が反射防
止膜として機能することになり、半導体装置製造におけ
るフォトリソグラフィー工程のレジスト露光時のハレー
ションを防止することができる。

【００５１】また、前記導電材と前記下層配線との間に
アルミニウム−チタン合金が形成されている場合には、
前記導電材をスパッタするときにその下方の下層配線が
削れてしまうのを前記アルミニウム−チタン合金が防止
するため、歩留り良く接続孔に上層配線の材料を埋め込
むことが可能となる。

【００５２】前記導電材の全体的な厚み及び接続孔の下
方に位置している部分の厚みを規制することにより、酸
化防止膜の膜厚が不足するといった事態が生じるのを防
止して半導体装置の生産の歩留りを向上することができ
る。

【００５３】本発明の半導体装置の製造方法により、層
間絶縁層上に導電材を形成する工程や余分な導電材を除
去する工程が不要になり、半導体装置の製造コストを低
減できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体装置を示す縦断側面図である。

【図２】本発明の半導体装置の変形例を示す縦断側面図
である。

【図３】図２の半導体装置の製造方法を示す工程図であ
る。

【図４】従来の接続孔にチタン層が形成された様子を示
す縦断側面図である。

【図５】窒化チタンをスパッタ法により堆積形成して酸
化防止膜を形成して成る半導体装置を示す縦断側面図で
ある。

【符号の説明】

１層間絶縁層２上層配線３下層配線４アルミニウム−チタン合金層５窒化チタン層（導電材）６接続孔７酸化防止膜８下地チタン層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/90 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】層間絶縁層を挟んで位置する上層配線と
下層配線との間を電気的に接続するために前記の層間絶
縁層に形成された接続孔に、前記上層配線であるアルミ
ニウム系材料に対して濡れ性を持ち当該アルミニウム系
材料の埋め込みを良好に行わせるチタン系高融点材料を
被覆して成る半導体装置において、前記チタン系高融点
材料の下地層として導電材からなる酸化防止膜が前記接
続孔の底面部と側壁部とにだけ設けられていることを特
徴とする半導体装置。
【請求項２】層間絶縁層を挟んで位置する上層配線と
下層配線との間を電気的に接続するために前記の層間絶
縁層に形成された接続孔に、前記上層配線であるアルミ
ニウム系材料に対して濡れ性を持ち当該アルミニウム系
材料の埋め込みを良好に行わせるチタン系高融点材料を
被覆して成る半導体装置において、前記下層配線の上面
に導電材が形成され、前記接続孔の下方に位置していた
前記導電材が接続孔の側壁部に付着されて酸化防止膜を
成していることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】前記導電材から成る酸化防止膜の側壁部
厚みが、前記接続孔の下側から上側にかけて徐々に薄く
なっていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記
載の半導体装置。
【請求項４】前記導電材から成る酸化防止膜が、窒化
チタン膜であることを特徴とする請求項１乃至請求項３
のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項５】前記導電材と前記下層配線との間にアル
ミニウム−チタン合金層が形成されていることを特徴と
する請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の半導体装
置。
【請求項６】前記下層配線の上面に形成されている導
電材の全体的な厚みをｄ１、前記導電材のうち前記接続
孔の下方に位置している部分の厚みをｄ２とするとき、
ｄ１≧６０ｎｍ、ｄ１−ｄ２≧６０ｎｍとされているこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載
の半導体装置。
【請求項７】請求項１乃至請求項６のいずれかの半導
体装置を製造する方法であって、前記接続孔の下方に位
置している前記導電材をスパッタエッチング処理により
前記接続孔の側壁部に付着させることを特徴とする半導
体装置の製造方法。