JP3096551B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に係り、詳しくは、多層配線構造の製造方法に関する。
に係り、詳しくは、多層配線構造の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、高集積半導体装置に採用されてい
る多層配線では、配線間コンタクト（ビアコンタクト）
の低抵抗化及び配線の信頼性の向上が求められている。
図７〜図９は、従来の多層配線の製造プロセスを２層配
線を例にとって示す断面図である。以下、その製造プロ
セスを順を追って説明する。
る多層配線では、配線間コンタクト（ビアコンタクト）
の低抵抗化及び配線の信頼性の向上が求められている。
図７〜図９は、従来の多層配線の製造プロセスを２層配
線を例にとって示す断面図である。以下、その製造プロ
セスを順を追って説明する。
【０００３】プロセス１（図７参照）：ＣＶＤ（化学的
気相成長）法により、単結晶シリコン基板１の表面に絶
縁膜としてのシリコン酸化膜２を適宜な厚さだけ（例え
ば６００ｎｍ）堆積させる。次に、スパッタリングによ
り、前記Ｓｉ酸化膜２の表面に、チタン薄膜３、窒化チ
タン（ＴｉＮ）薄膜４、第１層配線としてのアルミ合金
薄膜５、窒化チタン薄膜６を順に夫々適宜な厚さずつ堆
積させる（例えば、チタン薄膜３：５０ｎｍ、窒化チタ
ン薄膜４：１００ｎｍ、アルミ合金薄膜５：５００ｎ
ｍ、窒化チタン薄膜６：２０ｎｍ）。
気相成長）法により、単結晶シリコン基板１の表面に絶
縁膜としてのシリコン酸化膜２を適宜な厚さだけ（例え
ば６００ｎｍ）堆積させる。次に、スパッタリングによ
り、前記Ｓｉ酸化膜２の表面に、チタン薄膜３、窒化チ
タン（ＴｉＮ）薄膜４、第１層配線としてのアルミ合金
薄膜５、窒化チタン薄膜６を順に夫々適宜な厚さずつ堆
積させる（例えば、チタン薄膜３：５０ｎｍ、窒化チタ
ン薄膜４：１００ｎｍ、アルミ合金薄膜５：５００ｎ
ｍ、窒化チタン薄膜６：２０ｎｍ）。
【０００４】続いて、通常のフォトリソグラフィ技術を
用いて配線のパターニングを行う。そして、ドライエッ
チングにより第１層配線の配線パターンを形成する。こ
こで、アルミ合金薄膜５は、純アルミニウムに他の金属
や高融点金属を添加したものである（例えば、Ａｌ−Ｓ
ｉ（１％）−Ｃｕ（０．５％）、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｍ
ｇ）。このように純アルミニウムではなくアルミ合金を
用いることにより、エレクトロマイグレーション（後述
するように、電子流によるアルミニウム原子の移動で断
線を起こす現象）やストレスマイグレーション（熱だけ
でもストレスによって断線を起こす現象）といったマイ
グレーションを防ぐことができる。
用いて配線のパターニングを行う。そして、ドライエッ
チングにより第１層配線の配線パターンを形成する。こ
こで、アルミ合金薄膜５は、純アルミニウムに他の金属
や高融点金属を添加したものである（例えば、Ａｌ−Ｓ
ｉ（１％）−Ｃｕ（０．５％）、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｍ
ｇ）。このように純アルミニウムではなくアルミ合金を
用いることにより、エレクトロマイグレーション（後述
するように、電子流によるアルミニウム原子の移動で断
線を起こす現象）やストレスマイグレーション（熱だけ
でもストレスによって断線を起こす現象）といったマイ
グレーションを防ぐことができる。
【０００５】また、アルミ合金薄膜５の下層に窒化チタ
ン薄膜４を形成するのは、ＡｌとＳｉとが反応して接合
を破壊しないようにするためである。即ち、第１層配線
形成後に熱処理を行うと、アルミ合金薄膜５中のアルミ
ニウムと多結晶Ｓｉ基板１とがコンタクトホール８（ビ
アホール、ビアコンタクトともいう）内で反応する。す
ると、ＡｌとＳｉとが共晶を作るが、そのＳｉがＳｉ基
板１から供給されるため接合が破壊されてしまう。そこ
で、アルミ合金薄膜５の下層に窒化チタン薄膜４を形成
することにより、界面での反応を防ぐわけである。
ン薄膜４を形成するのは、ＡｌとＳｉとが反応して接合
を破壊しないようにするためである。即ち、第１層配線
形成後に熱処理を行うと、アルミ合金薄膜５中のアルミ
ニウムと多結晶Ｓｉ基板１とがコンタクトホール８（ビ
アホール、ビアコンタクトともいう）内で反応する。す
ると、ＡｌとＳｉとが共晶を作るが、そのＳｉがＳｉ基
板１から供給されるため接合が破壊されてしまう。そこ
で、アルミ合金薄膜５の下層に窒化チタン薄膜４を形成
することにより、界面での反応を防ぐわけである。
【０００６】更に、窒化チタン薄膜４の下層にチタン薄
膜３を形成するのは、窒化チタン薄膜４だけであるとコ
ンタクト抵抗が高くなるためである。このように窒化チ
タン薄膜４及びチタン薄膜３はバリヤメタルとして機能
する。また、アルミ合金薄膜５の上層に窒化チタン薄膜
６を形成するのは、フォトリソグラフィにおける露光時
に、アルミ合金薄膜５からの反射を防止するためであ
る。即ち、窒化チタン薄膜６は反射防止膜（キャップメ
タル）として機能する。
膜３を形成するのは、窒化チタン薄膜４だけであるとコ
ンタクト抵抗が高くなるためである。このように窒化チ
タン薄膜４及びチタン薄膜３はバリヤメタルとして機能
する。また、アルミ合金薄膜５の上層に窒化チタン薄膜
６を形成するのは、フォトリソグラフィにおける露光時
に、アルミ合金薄膜５からの反射を防止するためであ
る。即ち、窒化チタン薄膜６は反射防止膜（キャップメ
タル）として機能する。
【０００７】プロセス２（図８参照）：ＣＶＤ法によ
り、第１層配線の窒化チタン薄膜６の表面に層間絶縁膜
としてのＳｉ酸化膜７を適宜な厚さだけ堆積させる（例
えば６００ｎｍ）。次に、通常のフォトリソグラフィ技
術を用いてコンタクトホールのパターニングを行う。そ
して、ドライエッチングによりコンタクトホール８を形
成する。
り、第１層配線の窒化チタン薄膜６の表面に層間絶縁膜
としてのＳｉ酸化膜７を適宜な厚さだけ堆積させる（例
えば６００ｎｍ）。次に、通常のフォトリソグラフィ技
術を用いてコンタクトホールのパターニングを行う。そ
して、ドライエッチングによりコンタクトホール８を形
成する。
【０００８】プロセス３（図９参照）：不活性ガス（例
えばアルゴン）を用いたスパッタエッチングによって、
コンタクトホール８内のエッチングスカムや、コンタク
トホール８における第１配線層の窒化チタン薄膜６の表
面の酸化膜等を除去する。次に、スパッタリングによ
り、前記Ｓｉ酸化膜７の表面及びコンタクトホール８内
に、窒化チタン薄膜９、第２層配線としてのアルミ合金
薄膜１０、窒化チタン薄膜１１を順に夫々適宜な厚さず
つ堆積させる（例えば、窒化チタン薄膜９：１００ｎ
ｍ、アルミ合金薄膜１０：５００ｎｍ、窒化チタン薄膜
１１：２０ｎｍ）。
えばアルゴン）を用いたスパッタエッチングによって、
コンタクトホール８内のエッチングスカムや、コンタク
トホール８における第１配線層の窒化チタン薄膜６の表
面の酸化膜等を除去する。次に、スパッタリングによ
り、前記Ｓｉ酸化膜７の表面及びコンタクトホール８内
に、窒化チタン薄膜９、第２層配線としてのアルミ合金
薄膜１０、窒化チタン薄膜１１を順に夫々適宜な厚さず
つ堆積させる（例えば、窒化チタン薄膜９：１００ｎ
ｍ、アルミ合金薄膜１０：５００ｎｍ、窒化チタン薄膜
１１：２０ｎｍ）。
【０００９】続いて、通常のフォトリソグラフィ技術を
用いて配線のパターニングを行う。そして、ドライエッ
チングにより第２配線層の配線パターンを形成し、２層
配線の製造プロセスを終了する。ここで、アルミ合金薄
膜１０は、アルミ合金薄膜５と同様の理由により、純ア
ルミニウムに他の金属や高融点金属を添加したものであ
る（例えば、Ａｌ−Ｓｉ（１％）−Ｃｕ（０．５％）、
Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｍｇ）。
用いて配線のパターニングを行う。そして、ドライエッ
チングにより第２配線層の配線パターンを形成し、２層
配線の製造プロセスを終了する。ここで、アルミ合金薄
膜１０は、アルミ合金薄膜５と同様の理由により、純ア
ルミニウムに他の金属や高融点金属を添加したものであ
る（例えば、Ａｌ−Ｓｉ（１％）−Ｃｕ（０．５％）、
Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｍｇ）。
【００１０】また、アルミ合金薄膜１０の上層の窒化チ
タン薄膜１１は、窒化チタン薄膜６と同様に、反射防止
膜として機能する。更に、アルミ合金薄膜１０の下層に
窒化チタン薄膜９を形成するのは、シンター等の熱処理
によって生じるヒロックの成長を抑制するためである。
即ち、ヒロックの成長によって、配線のショートが誘発
されるため、アルミ合金薄膜１０の下層に窒化チタン薄
膜４を形成することにより、ヒロックの成長を抑制する
わけである。
タン薄膜１１は、窒化チタン薄膜６と同様に、反射防止
膜として機能する。更に、アルミ合金薄膜１０の下層に
窒化チタン薄膜９を形成するのは、シンター等の熱処理
によって生じるヒロックの成長を抑制するためである。
即ち、ヒロックの成長によって、配線のショートが誘発
されるため、アルミ合金薄膜１０の下層に窒化チタン薄
膜４を形成することにより、ヒロックの成長を抑制する
わけである。
【００１１】また、アルミ合金薄膜１０にＡｌとＳｉの
合金を用いた場合は、コンタクトホール８内のアルミ合
金薄膜１０中のＳｉが、熱処理によって析出し、コンタ
クト抵抗が高くなることがある。アルミ合金薄膜１０の
下層に窒化チタン薄膜９を形成するのは、それを防止す
るためでもある。ところで、近年、半導体装置の高集積
化はますます進んでおり、コンタクトホール８の径を小
さくすることが求められている。しかしながら、コンタ
クトホール８の径を小さくすると、コンタクトホール８
内に十分な厚さの窒化チタン薄膜９及びアルミ合金薄膜
１０を堆積させるのが難しくなる。そこで、ＣＶＤ法に
より、コンタクトホール８内に適宜な金属（タングステ
ン、アルミニウム、ニッケル、銅など）を堆積させ、第
１層配線と第２層配線とを接続するプラグを形成するこ
とが提案されている。
合金を用いた場合は、コンタクトホール８内のアルミ合
金薄膜１０中のＳｉが、熱処理によって析出し、コンタ
クト抵抗が高くなることがある。アルミ合金薄膜１０の
下層に窒化チタン薄膜９を形成するのは、それを防止す
るためでもある。ところで、近年、半導体装置の高集積
化はますます進んでおり、コンタクトホール８の径を小
さくすることが求められている。しかしながら、コンタ
クトホール８の径を小さくすると、コンタクトホール８
内に十分な厚さの窒化チタン薄膜９及びアルミ合金薄膜
１０を堆積させるのが難しくなる。そこで、ＣＶＤ法に
より、コンタクトホール８内に適宜な金属（タングステ
ン、アルミニウム、ニッケル、銅など）を堆積させ、第
１層配線と第２層配線とを接続するプラグを形成するこ
とが提案されている。
【００１２】図７、図８、図１０、図１１は、前記２層
配線の製造プロセスにおいて、コンタクトホール８内に
タングステンプラグ１２を埋め込んだ場合の製造プロセ
スを示す断面図である。以下、その製造プロセスを順を
追って説明する。 プロセスＡ（図７参照）：前記プロセス１と同様である
ので、説明を省略する。
配線の製造プロセスにおいて、コンタクトホール８内に
タングステンプラグ１２を埋め込んだ場合の製造プロセ
スを示す断面図である。以下、その製造プロセスを順を
追って説明する。 プロセスＡ（図７参照）：前記プロセス１と同様である
ので、説明を省略する。
【００１３】プロセスＢ（図８参照）：前記プロセス２
と同様であるので、説明を省略する。 プロセスＣ（図１０参照）：不活性ガス（例えばアルゴ
ン）を用いたスパッタエッチングによって、コンタクト
ホール８内のエッチングスカムやコンタクトホール８に
おける第１層配線の窒化チタン薄膜６の表面の酸化膜等
を除去する。
と同様であるので、説明を省略する。 プロセスＣ（図１０参照）：不活性ガス（例えばアルゴ
ン）を用いたスパッタエッチングによって、コンタクト
ホール８内のエッチングスカムやコンタクトホール８に
おける第１層配線の窒化チタン薄膜６の表面の酸化膜等
を除去する。
【００１４】次に、スパッタリングにより、Ｓｉ酸化膜
７の表面及びコンタクトホール８内に、窒化チタン薄膜
９を適宜な厚さだけ（例えば１００ｎｍ）堆積させる。
続いて、ブランケットタングステン−ＣＶＤ法により、
窒化チタン薄膜９の表面にタングステン薄膜１２を適宜
な厚さだけ（例えば５００ｎｍ）堆積させる。そして、
コンタクトホール８内のタングステン薄膜１２のみを残
すように全面エッチバックを行い、コンタクトホール８
内にタングステンプラグ１２を形成する。
７の表面及びコンタクトホール８内に、窒化チタン薄膜
９を適宜な厚さだけ（例えば１００ｎｍ）堆積させる。
続いて、ブランケットタングステン−ＣＶＤ法により、
窒化チタン薄膜９の表面にタングステン薄膜１２を適宜
な厚さだけ（例えば５００ｎｍ）堆積させる。そして、
コンタクトホール８内のタングステン薄膜１２のみを残
すように全面エッチバックを行い、コンタクトホール８
内にタングステンプラグ１２を形成する。
【００１５】プロセスＤ（図１１参照）：スパッタリン
グにより、窒化チタン薄膜９及びタングステンプラグ１
２の表面に、第２層配線としてのアルミ合金薄膜１０、
窒化チタン薄膜１１を順に夫々適宜な厚さずつ堆積させ
る（例えば、アルミ合金薄膜１０：５００ｎｍ、窒化チ
タン薄膜１１：２０ｎｍ）。 続いて、通常のフォトリソグラフィ技術を用いて配線の
パターニングを行う。そして、ドライエッチングにより
第２層配線の配線パターンを形成し、２層配線の製造プ
ロセスを終了する。
グにより、窒化チタン薄膜９及びタングステンプラグ１
２の表面に、第２層配線としてのアルミ合金薄膜１０、
窒化チタン薄膜１１を順に夫々適宜な厚さずつ堆積させ
る（例えば、アルミ合金薄膜１０：５００ｎｍ、窒化チ
タン薄膜１１：２０ｎｍ）。 続いて、通常のフォトリソグラフィ技術を用いて配線の
パターニングを行う。そして、ドライエッチングにより
第２層配線の配線パターンを形成し、２層配線の製造プ
ロセスを終了する。
【００１６】ここで、アルミ合金薄膜１０は、アルミ合
金薄膜５と同様の理由により、純アルミニウムに他の金
属や高融点金属を添加したものである（例えば、Ａｌ−
Ｓｉ（１％）−Ｃｕ（０．５％）、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−
Ｍｇ）。また、アルミ合金薄膜１０の上層の窒化チタン
薄膜１１は、窒化チタン薄膜６と同様に、反射防止膜と
して機能する。
金薄膜５と同様の理由により、純アルミニウムに他の金
属や高融点金属を添加したものである（例えば、Ａｌ−
Ｓｉ（１％）−Ｃｕ（０．５％）、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−
Ｍｇ）。また、アルミ合金薄膜１０の上層の窒化チタン
薄膜１１は、窒化チタン薄膜６と同様に、反射防止膜と
して機能する。
【００１７】尚、アルミ合金薄膜１０の下層に窒化チタ
ン薄膜９を形成するのは、前記したように、エレクトロ
マイグレーションによって生じるヒロックの成長を抑制
するためである。また、前記したように、アルミ合金薄
膜１０にＡｌとＳｉの合金を用いた場合に、コンタクト
ホール８内のアルミ合金薄膜１０のシリコンが析出して
コンタクト抵抗が高くなるのを防止するためである。
ン薄膜９を形成するのは、前記したように、エレクトロ
マイグレーションによって生じるヒロックの成長を抑制
するためである。また、前記したように、アルミ合金薄
膜１０にＡｌとＳｉの合金を用いた場合に、コンタクト
ホール８内のアルミ合金薄膜１０のシリコンが析出して
コンタクト抵抗が高くなるのを防止するためである。
【００１８】更に、窒化チタン薄膜９はブランケットタ
ングステン−ＣＶＤ法においても不可欠である。即ち、
ブランケットタングステン−ＣＶＤ法においては、窒化
チタン薄膜９がないとタングステン薄膜１２が剥離して
しまうことがある。つまり、窒化チタン薄膜９は、ブラ
ンケットタングステン−ＣＶＤ法によってタングステン
薄膜１２を形成する際の密着層として機能する（チタン
薄膜やＳｉ酸化膜はタングステン薄膜との密着性が悪
く、チタン薄膜上やシリコン酸化膜上にタングステン薄
膜を直接形成した場合、形成したタングステン薄膜が離
れてしまう恐れがある）。
ングステン−ＣＶＤ法においても不可欠である。即ち、
ブランケットタングステン−ＣＶＤ法においては、窒化
チタン薄膜９がないとタングステン薄膜１２が剥離して
しまうことがある。つまり、窒化チタン薄膜９は、ブラ
ンケットタングステン−ＣＶＤ法によってタングステン
薄膜１２を形成する際の密着層として機能する（チタン
薄膜やＳｉ酸化膜はタングステン薄膜との密着性が悪
く、チタン薄膜上やシリコン酸化膜上にタングステン薄
膜を直接形成した場合、形成したタングステン薄膜が離
れてしまう恐れがある）。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記プロセ
ス３及びＣにおけるスパッタエッチングでは、コンタク
トホール８内のエッチングスカムや窒化チタン薄膜６の
表面の酸化膜等を完全に除去しようとすると、窒化チタ
ン薄膜６自体も除去されてしまう。すると、第１層配線
としてのアルミ合金薄膜５の表面（即ち、活性なアルミ
ニウム表面）が露出することになる。
ス３及びＣにおけるスパッタエッチングでは、コンタク
トホール８内のエッチングスカムや窒化チタン薄膜６の
表面の酸化膜等を完全に除去しようとすると、窒化チタ
ン薄膜６自体も除去されてしまう。すると、第１層配線
としてのアルミ合金薄膜５の表面（即ち、活性なアルミ
ニウム表面）が露出することになる。
【００２０】そのため、スパッタリングによる窒化チタ
ン薄膜９の形成時において、反応性ガスである窒素雰囲
気中に露出した活性なアルミ合金薄膜５の表面がさらさ
れ、アルミ合金薄膜５の表面が窒化されてしまう。その
アルミ合金薄膜５の表面の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）
層により、コンタクトホール８におけるコンタクト抵抗
が増大するという問題があった。この問題は、アルミ合
金薄膜５の組成を変えても、アルミニウムが含まれてい
れば、程度の差こそあれ起こることには変わりはない。
ン薄膜９の形成時において、反応性ガスである窒素雰囲
気中に露出した活性なアルミ合金薄膜５の表面がさらさ
れ、アルミ合金薄膜５の表面が窒化されてしまう。その
アルミ合金薄膜５の表面の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）
層により、コンタクトホール８におけるコンタクト抵抗
が増大するという問題があった。この問題は、アルミ合
金薄膜５の組成を変えても、アルミニウムが含まれてい
れば、程度の差こそあれ起こることには変わりはない。
【００２１】本発明は、半導体装置の製造方法に関し、
斯かる問題点を解消するものである。
斯かる問題点を解消するものである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】請求項１の半導体装置の
製造方法は、第１チタン膜の上に第１窒化チタン膜が積
層された第１バリヤメタルを形成し、その上に第１アル
ミニウム膜又はアルミニウム合金膜を形成し、その上に
第２チタン膜の上に第２窒化チタン膜が積層された第１
キャップメタルを形成する第１の工程と、前記第１キャ
ップメタルの上に層間絶縁膜を形成する第２の工程と、
前記層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する第３の工
程と、前記コンタクトホール内をスパッタエッチングす
る第４の工程と、前記コンタクトホール内および層間絶
縁膜上に第３チタン膜を形成する第５の工程と、前記第
３チタン膜の上に第３窒化チタン膜を形成する第６の工
程と、前記第３窒化チタン膜の上に第２アルミニウム膜
又はアルミニウム合金膜を形成する第７の工程と、前記
第２アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜の上に、第
４チタン膜の上に第４窒化チタン膜が積層された第２キ
ャップメタルを形成する第８の工程と、を順次行うこと
をその要旨とする。
製造方法は、第１チタン膜の上に第１窒化チタン膜が積
層された第１バリヤメタルを形成し、その上に第１アル
ミニウム膜又はアルミニウム合金膜を形成し、その上に
第２チタン膜の上に第２窒化チタン膜が積層された第１
キャップメタルを形成する第１の工程と、前記第１キャ
ップメタルの上に層間絶縁膜を形成する第２の工程と、
前記層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する第３の工
程と、前記コンタクトホール内をスパッタエッチングす
る第４の工程と、前記コンタクトホール内および層間絶
縁膜上に第３チタン膜を形成する第５の工程と、前記第
３チタン膜の上に第３窒化チタン膜を形成する第６の工
程と、前記第３窒化チタン膜の上に第２アルミニウム膜
又はアルミニウム合金膜を形成する第７の工程と、前記
第２アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜の上に、第
４チタン膜の上に第４窒化チタン膜が積層された第２キ
ャップメタルを形成する第８の工程と、を順次行うこと
をその要旨とする。
【００２３】請求項２の半導体装置の製造方法は、第１
チタン膜の上に第１窒化チタン膜が積層された第１バリ
ヤメタルを形成し、その上に第１アルミニウム膜又はア
ルミニウム合金膜を形成し、その上に第２チタン膜の上
に第２窒化チタン膜が積層された第１キャップメタルを
形成する第１の工程と、前記第１キャップメタルの上に
層間絶縁膜を形成する第２の工程と、前記層間絶縁膜に
コンタクトホールを形成する第３の工程と、前記コンタ
クトホール内をスパッタエッチングする第４の工程と、
前記コンタクトホール内および層間絶縁膜上に第３チタ
ン膜を形成する第５の工程と、前記第３チタン膜の上に
第３窒化チタン膜を形成する第６の工程と、前記コンタ
クトホール内に金属プラグを埋め込む第７の工程と、前
記金属プラグおよび第３窒化チタン膜の上に第２アルミ
ニウム膜又はアルミニウム合金膜を形成する第８の工程
と、前記第２アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜の
上に、第４チタン膜の上に第４窒化チタン膜が積層され
た第２キャップメタルを形成する第９の工程と、を順次
行うことをその要旨とする。
チタン膜の上に第１窒化チタン膜が積層された第１バリ
ヤメタルを形成し、その上に第１アルミニウム膜又はア
ルミニウム合金膜を形成し、その上に第２チタン膜の上
に第２窒化チタン膜が積層された第１キャップメタルを
形成する第１の工程と、前記第１キャップメタルの上に
層間絶縁膜を形成する第２の工程と、前記層間絶縁膜に
コンタクトホールを形成する第３の工程と、前記コンタ
クトホール内をスパッタエッチングする第４の工程と、
前記コンタクトホール内および層間絶縁膜上に第３チタ
ン膜を形成する第５の工程と、前記第３チタン膜の上に
第３窒化チタン膜を形成する第６の工程と、前記コンタ
クトホール内に金属プラグを埋め込む第７の工程と、前
記金属プラグおよび第３窒化チタン膜の上に第２アルミ
ニウム膜又はアルミニウム合金膜を形成する第８の工程
と、前記第２アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜の
上に、第４チタン膜の上に第４窒化チタン膜が積層され
た第２キャップメタルを形成する第９の工程と、を順次
行うことをその要旨とする。
【００２４】
【作用】即ち、請求項１および請求項２の発明にあって
は、第２〜第４窒化チタン膜を形成する際に、既にそれ
ぞれの下に形成されている第２〜第４チタン膜がバッフ
ァ層として働く。
は、第２〜第４窒化チタン膜を形成する際に、既にそれ
ぞれの下に形成されている第２〜第４チタン膜がバッフ
ァ層として働く。
【００２５】従って、反応性ガスである窒素雰囲気中に
第２、第４チタン膜の下層のアルミニウムの表面がさら
されることを防ぐことができる。
第２、第４チタン膜の下層のアルミニウムの表面がさら
されることを防ぐことができる。
【００２６】そのため、第２、第４チタン膜の下層のア
ルミニウムの表面は窒化しない。
ルミニウムの表面は窒化しない。
【００２７】また、第２窒化チタン膜を形成する前には
必ず第２チタン膜を形成し、第３窒化チタン膜を形成す
る前には必ず第３チタン膜を形成するので、第１層配線
と第２層配線とのコンタクト抵抗が大きく低減される。
必ず第２チタン膜を形成し、第３窒化チタン膜を形成す
る前には必ず第３チタン膜を形成するので、第１層配線
と第２層配線とのコンタクト抵抗が大きく低減される。
【００２８】また、配線層の上に、チタン膜及び窒化チ
タン膜からなる積層構造のキャップメタルを設けること
により、反射防止膜としての機能を維持しつつ、Ｔｉ膜
の膜厚に応じた優れたエレクトロマイグレーション耐性
を得ることができる。
タン膜からなる積層構造のキャップメタルを設けること
により、反射防止膜としての機能を維持しつつ、Ｔｉ膜
の膜厚に応じた優れたエレクトロマイグレーション耐性
を得ることができる。
【００２９】
【実施例】以下、本発明を２層配線に具体化した第１実
施例を、図１、図４、図７、図８に基づいて説明する。
施例を、図１、図４、図７、図８に基づいて説明する。
【００３０】尚、本実施例は、図７〜図９に示した従来
例の２層配線の問題点に対応したものであるため、従来
例と同様の個所については同符号を用い、説明を省略す
る。
例の２層配線の問題点に対応したものであるため、従来
例と同様の個所については同符号を用い、説明を省略す
る。
【００３１】図１は本実施例の半導体装置の縦断面図で
ある。単結晶シリコン基板１の上にはシリコン酸化膜２
が形成されている。前記Ｓｉ酸化膜２の上にはチタン薄
膜３が形成されている。Ｔｉ薄膜３の上には窒化チタン
薄膜４が形成されている。窒化チタン薄膜４の上には第
１層配線としてのアルミ合金薄膜５が形成されている。
アルミ合金薄膜５の上には窒化チタン薄膜６が形成され
ている。窒化Ｔｉ薄膜６の上にはシリコン酸化膜７が形
成されている。Ｓｉ酸化膜７にはコンタクトホール８が
形成されている。コンタクトホール８の底面であるアル
ミ合金薄膜５の表面とコンタクトホール８の内側壁であ
るＳｉ酸化膜７との上にはチタン薄膜２１が形成されて
いる。Ｔｉ薄膜２１の上には窒化チタン薄膜９が形成さ
れている。窒化Ｔｉ薄膜９の上には第２層配線としての
アルミ合金薄膜１０が形成されている。アルミ合金薄膜
１０の上には窒化チタン薄膜１１が形成されている。
ある。単結晶シリコン基板１の上にはシリコン酸化膜２
が形成されている。前記Ｓｉ酸化膜２の上にはチタン薄
膜３が形成されている。Ｔｉ薄膜３の上には窒化チタン
薄膜４が形成されている。窒化チタン薄膜４の上には第
１層配線としてのアルミ合金薄膜５が形成されている。
アルミ合金薄膜５の上には窒化チタン薄膜６が形成され
ている。窒化Ｔｉ薄膜６の上にはシリコン酸化膜７が形
成されている。Ｓｉ酸化膜７にはコンタクトホール８が
形成されている。コンタクトホール８の底面であるアル
ミ合金薄膜５の表面とコンタクトホール８の内側壁であ
るＳｉ酸化膜７との上にはチタン薄膜２１が形成されて
いる。Ｔｉ薄膜２１の上には窒化チタン薄膜９が形成さ
れている。窒化Ｔｉ薄膜９の上には第２層配線としての
アルミ合金薄膜１０が形成されている。アルミ合金薄膜
１０の上には窒化チタン薄膜１１が形成されている。
【００３２】次に、本実施例の製造プロセスを順を追っ
て説明する。 プロセス１（図７参照）：従来例のプロセス１と同様で
あるので説明を省略する。 プロセス２（図８参照）：従来例のプロセス２と同様で
あるので説明を省略する。
て説明する。 プロセス１（図７参照）：従来例のプロセス１と同様で
あるので説明を省略する。 プロセス２（図８参照）：従来例のプロセス２と同様で
あるので説明を省略する。
【００３３】プロセス３（図１参照）：不活性ガス（例
えばアルゴン）を用いたスパッタエッチングによって、
コンタクトホール８内のエッチングスカムや、コンタク
トホール８における第１層配線の窒化チタン薄膜６の表
面の酸化膜等を除去する。 次に、スパッタリングにより、Ｓｉ酸化膜７の表面及び
コンタクトホール８内に、チタン薄膜２１、窒化チタン
薄膜９、第２層配線としてのアルミ合金薄膜１０、窒化
チタン薄膜１１を順に夫々適宜な厚さずつ堆積させる
（例えば、チタン薄膜２１：５０ｎｍ、窒化チタン薄膜
９：１００ｎｍ、アルミ合金薄膜１０：５００ｎｍ、窒
化チタン薄膜１１：２０ｎｍ）。
えばアルゴン）を用いたスパッタエッチングによって、
コンタクトホール８内のエッチングスカムや、コンタク
トホール８における第１層配線の窒化チタン薄膜６の表
面の酸化膜等を除去する。 次に、スパッタリングにより、Ｓｉ酸化膜７の表面及び
コンタクトホール８内に、チタン薄膜２１、窒化チタン
薄膜９、第２層配線としてのアルミ合金薄膜１０、窒化
チタン薄膜１１を順に夫々適宜な厚さずつ堆積させる
（例えば、チタン薄膜２１：５０ｎｍ、窒化チタン薄膜
９：１００ｎｍ、アルミ合金薄膜１０：５００ｎｍ、窒
化チタン薄膜１１：２０ｎｍ）。
【００３４】続いて、通常のフォトリソグラフィ技術を
用いて配線のパターニングを行う。そして、ドライエッ
チングにより第２層配線の配線パターンを形成し、２層
配線の製造プロセスを終了する。ここで、アルミ合金薄
膜１０の組成とその理由、及び窒化Ｔｉ薄膜１１の作用
については、従来例と同様であるので説明を省略する。
用いて配線のパターニングを行う。そして、ドライエッ
チングにより第２層配線の配線パターンを形成し、２層
配線の製造プロセスを終了する。ここで、アルミ合金薄
膜１０の組成とその理由、及び窒化Ｔｉ薄膜１１の作用
については、従来例と同様であるので説明を省略する。
【００３５】また、アルミ合金薄膜１０の下層に窒化チ
タン薄膜９を形成するのは、従来例で説明したように、
エレクトロマイグレーションによって生じるヒロックの
成長を抑制するためである。本実施例においては、４５
０℃で６０分間の熱処理を行ってもヒロックが発生しな
いことが確認された。このように本実施例において従来
例と異なるのは、窒化Ｔｉ薄膜９を形成する前に（即
ち、スパッタエッチングの後に）Ｔｉ薄膜２１を形成す
ることである。
タン薄膜９を形成するのは、従来例で説明したように、
エレクトロマイグレーションによって生じるヒロックの
成長を抑制するためである。本実施例においては、４５
０℃で６０分間の熱処理を行ってもヒロックが発生しな
いことが確認された。このように本実施例において従来
例と異なるのは、窒化Ｔｉ薄膜９を形成する前に（即
ち、スパッタエッチングの後に）Ｔｉ薄膜２１を形成す
ることである。
【００３６】図４にアルゴンを用いたスパッタエッチン
グ時間に対するコンタクトホール８のコンタクト抵抗の
変化を示す。尚、コンタクトホールのサイズは、０．８
×１．０μｍである。また、参考として、チタン薄膜２
１だけを形成して窒化チタン薄膜９を形成しなかった例
や、窒化チタン薄膜９とチタン薄膜２１の両方を形成し
なかった例についても示す。
グ時間に対するコンタクトホール８のコンタクト抵抗の
変化を示す。尚、コンタクトホールのサイズは、０．８
×１．０μｍである。また、参考として、チタン薄膜２
１だけを形成して窒化チタン薄膜９を形成しなかった例
や、窒化チタン薄膜９とチタン薄膜２１の両方を形成し
なかった例についても示す。
【００３７】Ｔｉ薄膜２１のない従来例では、スパッタ
エッチング時間が８０秒程度からコンタクト抵抗が急激
に上昇する。これは、スパッタエッチング時間の増加に
より、窒化Ｔｉ薄膜６が除去されてアルミ合金薄膜５の
表面の露出度が大きくなるためであると考えられる。つ
まり、スパッタリングによる窒化Ｔｉ薄膜９の形成時に
おいて、反応性ガスである窒素雰囲気中に露出した活性
なアルミ合金薄膜５の表面がさらされ、アルミ合金薄膜
５の表面が窒化されてしまう。そのとき、アルミ合金薄
膜５の表面の露出度が大きいと、アルミ合金薄膜５の表
面の窒化が促進される。そのため、アルミ合金薄膜５の
表面に形成される窒化アルミニウム層がコンタクトホー
ル８の面積に占める割合が大きくなり、コンタクト抵抗
が増大するわけである。
エッチング時間が８０秒程度からコンタクト抵抗が急激
に上昇する。これは、スパッタエッチング時間の増加に
より、窒化Ｔｉ薄膜６が除去されてアルミ合金薄膜５の
表面の露出度が大きくなるためであると考えられる。つ
まり、スパッタリングによる窒化Ｔｉ薄膜９の形成時に
おいて、反応性ガスである窒素雰囲気中に露出した活性
なアルミ合金薄膜５の表面がさらされ、アルミ合金薄膜
５の表面が窒化されてしまう。そのとき、アルミ合金薄
膜５の表面の露出度が大きいと、アルミ合金薄膜５の表
面の窒化が促進される。そのため、アルミ合金薄膜５の
表面に形成される窒化アルミニウム層がコンタクトホー
ル８の面積に占める割合が大きくなり、コンタクト抵抗
が増大するわけである。
【００３８】それに対して、Ｔｉ薄膜２１を設けた本実
施例では、スパッタエッチング時間が増加してもコンタ
クト抵抗は上昇しない。これは、窒化Ｔｉ薄膜９の形成
前（即ち、窒素雰囲気中のスパッタリングの前）に形成
されたＴｉ薄膜２１がバッファ層として働き、アルミ合
金薄膜５の表面が窒素雰囲気にさらされるのを防止する
ためである。
施例では、スパッタエッチング時間が増加してもコンタ
クト抵抗は上昇しない。これは、窒化Ｔｉ薄膜９の形成
前（即ち、窒素雰囲気中のスパッタリングの前）に形成
されたＴｉ薄膜２１がバッファ層として働き、アルミ合
金薄膜５の表面が窒素雰囲気にさらされるのを防止する
ためである。
【００３９】図１６は１層目のメタル配線に、ＴｉＮ／
Ｔｉ積層キャップとＴｉＮ単層キャップを用いたとき
の、コンタクト抵抗の違いを評価したものである。コン
タクトホールのエッチングは通常のドライエッチングを
用い、２層目配線のバリアメタルとしてＴｉ（１００ｎ
ｍ）を採用している。シンターは４００℃３０分で行っ
ている。
Ｔｉ積層キャップとＴｉＮ単層キャップを用いたとき
の、コンタクト抵抗の違いを評価したものである。コン
タクトホールのエッチングは通常のドライエッチングを
用い、２層目配線のバリアメタルとしてＴｉ（１００ｎ
ｍ）を採用している。シンターは４００℃３０分で行っ
ている。
【００４０】ＴｉＮ／Ｔｉ積層キャップを用いると、コ
ンタクト抵抗が、ＴｉＮ単層に比べ約０．５×１０-8Ω
・ｃｍ2小さくなることがわかる。図５に上下２層のア
ルミ合金薄膜のコンタクト界面をＸ線励起光電子分光法
（ＸＰＳ：X-ray Photoemission Spectroscopy 又は
X-ray Photoelectron Spectroscopy）によって分析した
結果を示す。これは、図４における窒化Ｔｉ薄膜９とＴ
ｉ薄膜２１の両方を形成しなかった例（即ち、アルミ合
金薄膜５の上にアルミ合金薄膜１０を直接形成した例）
に相当する。
ンタクト抵抗が、ＴｉＮ単層に比べ約０．５×１０-8Ω
・ｃｍ2小さくなることがわかる。図５に上下２層のア
ルミ合金薄膜のコンタクト界面をＸ線励起光電子分光法
（ＸＰＳ：X-ray Photoemission Spectroscopy 又は
X-ray Photoelectron Spectroscopy）によって分析した
結果を示す。これは、図４における窒化Ｔｉ薄膜９とＴ
ｉ薄膜２１の両方を形成しなかった例（即ち、アルミ合
金薄膜５の上にアルミ合金薄膜１０を直接形成した例）
に相当する。
【００４１】また、図６にアルミ薄膜と窒化Ｔｉ薄膜と
のコンタクト界面をＸＰＳによって分析した例を示す。
これは、図４におけるＴｉ薄膜２１のない従来例に相当
する。尚、図５及び図６においては、結合エネルギ−の
強さを横軸にとり、検出強度を縦軸にとっている。
のコンタクト界面をＸＰＳによって分析した例を示す。
これは、図４におけるＴｉ薄膜２１のない従来例に相当
する。尚、図５及び図６においては、結合エネルギ−の
強さを横軸にとり、検出強度を縦軸にとっている。
【００４２】図５に示すように、上下２層のアルミ合金
薄膜のコンタクト界面からは、酸化アルミニウムとアル
ミニウムとが検出された。一方、図６に示すように、ア
ルミ薄膜と窒化チタン薄膜とのコンタクト界面からは、
酸化アルミニウムとアルミニウムに加えて窒化アルミニ
ウムが検出された。この結果から、スパッタリングによ
る窒化Ｔｉ薄膜９の形成時において、反応性ガスである
窒素雰囲気中に露出した活性なアルミ合金薄膜５の表面
がさらされ、アルミ合金薄膜５の表面が窒化されて窒化
アルミニウム層が形成されることがあらためて確認され
る。
薄膜のコンタクト界面からは、酸化アルミニウムとアル
ミニウムとが検出された。一方、図６に示すように、ア
ルミ薄膜と窒化チタン薄膜とのコンタクト界面からは、
酸化アルミニウムとアルミニウムに加えて窒化アルミニ
ウムが検出された。この結果から、スパッタリングによ
る窒化Ｔｉ薄膜９の形成時において、反応性ガスである
窒素雰囲気中に露出した活性なアルミ合金薄膜５の表面
がさらされ、アルミ合金薄膜５の表面が窒化されて窒化
アルミニウム層が形成されることがあらためて確認され
る。
【００４３】このように本実施例にあっては、Ｔｉ薄膜
２１を形成することにより、窒素雰囲気中のスパッタリ
ングにより、活性なアルミニウム（アルミ合金薄膜５）
の上に窒化Ｔｉ膜（窒化Ｔｉ薄膜２１）を形成する際
に、アルミニウム表面が窒化するのを防止することがで
きる。 （第２実施例）次に、本発明をコンタクトホール内にタ
ングステンプラグを埋め込んだ構造の２層配線に具体化
した第２実施例を、図２、図３、図７及び図８に基づい
て説明する。
２１を形成することにより、窒素雰囲気中のスパッタリ
ングにより、活性なアルミニウム（アルミ合金薄膜５）
の上に窒化Ｔｉ膜（窒化Ｔｉ薄膜２１）を形成する際
に、アルミニウム表面が窒化するのを防止することがで
きる。 （第２実施例）次に、本発明をコンタクトホール内にタ
ングステンプラグを埋め込んだ構造の２層配線に具体化
した第２実施例を、図２、図３、図７及び図８に基づい
て説明する。
【００４４】尚、本実施例は、図７、図８、図１０及び
図１１に示した従来例（コンタクトホール内にタングス
テンプラグを埋め込んだ構造の２層配線）の問題点に対
応したものであるため、従来例及び第１実施例と同様の
個所については同符号を用い、説明を省略する。図３は
本実施例の半導体装置の縦断面図である。
図１１に示した従来例（コンタクトホール内にタングス
テンプラグを埋め込んだ構造の２層配線）の問題点に対
応したものであるため、従来例及び第１実施例と同様の
個所については同符号を用い、説明を省略する。図３は
本実施例の半導体装置の縦断面図である。
【００４５】単結晶シリコン基板１の上にはシリコン酸
化膜２が形成されている。前記Ｓｉ酸化膜２の上にはチ
タン薄膜３が形成されている。Ｔｉ薄膜３の上には窒化
チタン薄膜４が形成されている。窒化チタン薄膜４の上
には第１層配線層としてのアルミ合金薄膜５が形成され
ている。アルミ合金薄膜５の上には窒化チタン薄膜６が
形成されている。窒化Ｔｉ薄膜６の上にはシリコン酸化
膜７が形成されている。Ｓｉ酸化膜７にはコンタクトホ
ール８が形成されている。コンタクトホール８の底面で
あるアルミ合金薄膜５の表面とビアコンタクト８の内側
壁であるＳｉ酸化膜７との上にはチタン薄膜２１が形成
されている。Ｔｉ薄膜２１の上には窒化チタン薄膜９が
形成されている。コンタクトホール８内にはタングステ
ンプラグ１２が埋め込まれている。タングステンプラグ
１２及び窒化Ｔｉ薄膜９の上には第２層配線層としての
アルミ合金薄膜１０が形成されている。アルミ合金薄膜
１０の上には窒化チタン薄膜１１が形成されている。
化膜２が形成されている。前記Ｓｉ酸化膜２の上にはチ
タン薄膜３が形成されている。Ｔｉ薄膜３の上には窒化
チタン薄膜４が形成されている。窒化チタン薄膜４の上
には第１層配線層としてのアルミ合金薄膜５が形成され
ている。アルミ合金薄膜５の上には窒化チタン薄膜６が
形成されている。窒化Ｔｉ薄膜６の上にはシリコン酸化
膜７が形成されている。Ｓｉ酸化膜７にはコンタクトホ
ール８が形成されている。コンタクトホール８の底面で
あるアルミ合金薄膜５の表面とビアコンタクト８の内側
壁であるＳｉ酸化膜７との上にはチタン薄膜２１が形成
されている。Ｔｉ薄膜２１の上には窒化チタン薄膜９が
形成されている。コンタクトホール８内にはタングステ
ンプラグ１２が埋め込まれている。タングステンプラグ
１２及び窒化Ｔｉ薄膜９の上には第２層配線層としての
アルミ合金薄膜１０が形成されている。アルミ合金薄膜
１０の上には窒化チタン薄膜１１が形成されている。
【００４６】次に、本実施例の製造プロセスを順を追っ
て説明する。 プロセスＡ（図７参照）：従来例のプロセス１と同様で
あるので、説明を省略する。 プロセスＢ（図８参照）：従来例のプロセス２と同様で
あるので、説明を省略する。
て説明する。 プロセスＡ（図７参照）：従来例のプロセス１と同様で
あるので、説明を省略する。 プロセスＢ（図８参照）：従来例のプロセス２と同様で
あるので、説明を省略する。
【００４７】プロセスＣ（図２参照）：不活性ガス（例
えばアルゴン）を用いたスパッタエッチングによって、
コンタクトホール８内のエッチングスカムやコンタクト
ホール８における第１層配線の窒化チタン薄膜６の表面
の酸化膜等を除去する。 次に、スパッタリングにより、Ｓｉ酸化膜７の表面及び
コンタクトホール８内に、Ｔｉ薄膜２１及び窒化チタン
薄膜９を適宜な厚さだけ（例えばＴｉ薄膜２１：５０ｎ
ｍ、窒化Ｔｉ薄膜９：１００ｎｍ）堆積させる。
えばアルゴン）を用いたスパッタエッチングによって、
コンタクトホール８内のエッチングスカムやコンタクト
ホール８における第１層配線の窒化チタン薄膜６の表面
の酸化膜等を除去する。 次に、スパッタリングにより、Ｓｉ酸化膜７の表面及び
コンタクトホール８内に、Ｔｉ薄膜２１及び窒化チタン
薄膜９を適宜な厚さだけ（例えばＴｉ薄膜２１：５０ｎ
ｍ、窒化Ｔｉ薄膜９：１００ｎｍ）堆積させる。
【００４８】続いて、ブランケットタングステン−ＣＶ
Ｄ法により、窒化チタン薄膜９の表面にタングステン薄
膜１２を適宜な厚さだけ（例えば５００ｎｍ）堆積させ
る。そして、コンタクトホール８内のタングステン薄膜
１２のみを残すように全面エッチバックを行い、コンタ
クトホール８内にタングステンプラグ１２を形成する。
Ｄ法により、窒化チタン薄膜９の表面にタングステン薄
膜１２を適宜な厚さだけ（例えば５００ｎｍ）堆積させ
る。そして、コンタクトホール８内のタングステン薄膜
１２のみを残すように全面エッチバックを行い、コンタ
クトホール８内にタングステンプラグ１２を形成する。
【００４９】プロセスＤ（図３参照）：スパッタリング
により、窒化チタン薄膜９及びタングステンプラグ１２
の表面に、第２配線層としてのアルミ合金薄膜１０、窒
化チタン薄膜１１を順に夫々適宜な厚さずつ堆積させる
（例えば、アルミ合金薄膜１０：５００ｎｍ、窒化チタ
ン薄膜１１：２０ｎｍ）。 続いて、通常のフォトリソグラフィ技術を用いて配線の
パターニングを行う。そして、ドライエッチングにより
第２層配線の配線パターンを形成し、２層配線の製造プ
ロセスを終了する。
により、窒化チタン薄膜９及びタングステンプラグ１２
の表面に、第２配線層としてのアルミ合金薄膜１０、窒
化チタン薄膜１１を順に夫々適宜な厚さずつ堆積させる
（例えば、アルミ合金薄膜１０：５００ｎｍ、窒化チタ
ン薄膜１１：２０ｎｍ）。 続いて、通常のフォトリソグラフィ技術を用いて配線の
パターニングを行う。そして、ドライエッチングにより
第２層配線の配線パターンを形成し、２層配線の製造プ
ロセスを終了する。
【００５０】ここで、アルミ合金薄膜１０の組成とその
理由、及び窒化Ｔｉ薄膜９、窒化Ｔｉ薄膜１１の作用に
ついては、従来例と同様であるので説明を省略する。こ
のように本実施例において従来例と異なるのは、窒化Ｔ
ｉ薄膜９を形成する前に（即ち、スパッタエッチングの
後に）Ｔｉ薄膜２１を形成することである。これによ
り、本実施例にあっても第１実施例と同様に、窒素雰囲
気中のスパッタリングにより、活性なアルミニウム（ア
ルミ合金薄膜５）の上に窒化Ｔｉ膜（窒化Ｔｉ薄膜２
１）を形成する際に、アルミニウム表面が窒化するのを
防止することができる。 （第３実施例）ところで、本発明者は、実験により、前
記第１及び第２実施例におけるスパッタエッチング工程
を行わなくても、スパッタリング法により前記コンタク
トホール８にチタン薄膜２１を形成することによって、
コンタクトホール８底面の酸化膜が除去され、コンタク
ト抵抗が低減できることを実証した。
理由、及び窒化Ｔｉ薄膜９、窒化Ｔｉ薄膜１１の作用に
ついては、従来例と同様であるので説明を省略する。こ
のように本実施例において従来例と異なるのは、窒化Ｔ
ｉ薄膜９を形成する前に（即ち、スパッタエッチングの
後に）Ｔｉ薄膜２１を形成することである。これによ
り、本実施例にあっても第１実施例と同様に、窒素雰囲
気中のスパッタリングにより、活性なアルミニウム（ア
ルミ合金薄膜５）の上に窒化Ｔｉ膜（窒化Ｔｉ薄膜２
１）を形成する際に、アルミニウム表面が窒化するのを
防止することができる。 （第３実施例）ところで、本発明者は、実験により、前
記第１及び第２実施例におけるスパッタエッチング工程
を行わなくても、スパッタリング法により前記コンタク
トホール８にチタン薄膜２１を形成することによって、
コンタクトホール８底面の酸化膜が除去され、コンタク
ト抵抗が低減できることを実証した。
【００５１】実験の結果を図１２に示す。同図におい
て、 ａ：第１実施例のプロセスにおいて、アルミニウム合金
膜１０の上にキャップメタルとしてチタン薄膜２２と窒
化チタン薄膜６の２層構造とした場合（但し、スパッタ
エッチングは行っていない） ｂ：第１実施例のプロセスでスパッタエッチングを行わ
なかった場合 ｃ：第１実施例のプロセス（即ち、バリヤメタルとして
チタン薄膜２１、窒化チタン薄膜９の２層構造としたも
の）の場合 ｄ：従来例で示したプロセスで、第１配線層のキャップ
メタルとして窒化チタンのみを設けた場合 ｅ：従来例で示したプロセスでスパッタエッチングを行
わなかった場合 を夫々示している。
て、 ａ：第１実施例のプロセスにおいて、アルミニウム合金
膜１０の上にキャップメタルとしてチタン薄膜２２と窒
化チタン薄膜６の２層構造とした場合（但し、スパッタ
エッチングは行っていない） ｂ：第１実施例のプロセスでスパッタエッチングを行わ
なかった場合 ｃ：第１実施例のプロセス（即ち、バリヤメタルとして
チタン薄膜２１、窒化チタン薄膜９の２層構造としたも
の）の場合 ｄ：従来例で示したプロセスで、第１配線層のキャップ
メタルとして窒化チタンのみを設けた場合 ｅ：従来例で示したプロセスでスパッタエッチングを行
わなかった場合 を夫々示している。
【００５２】図１２のｂとｃを比較するとわかるよう
に、コンタクトホール８内のスパッタエッチングを行わ
ないｂのプロセスの方が、むしろコンタクト抵抗（層間
接続孔抵抗）が低い。このことから、コンタクト抵抗の
低減を目的とした場合（即ち、コンタクトホール８内の
エッチングスカムの除去をある程度無視した場合）に
は、スパッタエッチングを行う時間を削減できることが
わかる。
に、コンタクトホール８内のスパッタエッチングを行わ
ないｂのプロセスの方が、むしろコンタクト抵抗（層間
接続孔抵抗）が低い。このことから、コンタクト抵抗の
低減を目的とした場合（即ち、コンタクトホール８内の
エッチングスカムの除去をある程度無視した場合）に
は、スパッタエッチングを行う時間を削減できることが
わかる。
【００５３】更に、図１２のａのデバイスのように第１
層配線のキャップメタルとしてチタン薄膜２２と窒化チ
タン薄膜６の２層構造とすることにより、コンタクト抵
抗を大幅に低減できることが分かる。因みに、図１３は
この図１２ａのデバイスの断面図であるので、簡単に説
明する。
層配線のキャップメタルとしてチタン薄膜２２と窒化チ
タン薄膜６の２層構造とすることにより、コンタクト抵
抗を大幅に低減できることが分かる。因みに、図１３は
この図１２ａのデバイスの断面図であるので、簡単に説
明する。
【００５４】単結晶シリコン基板１の上にはＣＶＤ法に
より６００ｎｍのシリコン酸化膜２が形成されている。
前記Ｓｉ酸化膜２の上にはマグネトロンスパッタ法によ
り５０ｎｍのチタン薄膜３、１００ｎｍの窒化チタン薄
膜４、５００ｎｍのアルミ合金薄膜５が順次形成されて
いる。前記アルミ合金薄膜５の上には同じくマグネトロ
ンスパッタ法により１０ｎｍのチタン薄膜２２及び２０
ｎｍの窒化チタン薄膜６が形成されている。
より６００ｎｍのシリコン酸化膜２が形成されている。
前記Ｓｉ酸化膜２の上にはマグネトロンスパッタ法によ
り５０ｎｍのチタン薄膜３、１００ｎｍの窒化チタン薄
膜４、５００ｎｍのアルミ合金薄膜５が順次形成されて
いる。前記アルミ合金薄膜５の上には同じくマグネトロ
ンスパッタ法により１０ｎｍのチタン薄膜２２及び２０
ｎｍの窒化チタン薄膜６が形成されている。
【００５５】その後は、図１と同様に、シリコン酸化膜
７が形成され、このＳｉ酸化膜７にコンタクトホール８
が形成され、スパッタエッチングすることなしに、コン
タクトホール８の底面である窒化チタン薄膜６の表面と
コンタクトホール８の内側壁であるＳｉ酸化膜７との上
にはチタン薄膜２１が形成されている。Ｔｉ薄膜２１の
上には窒化チタン薄膜９が形成されている。窒化Ｔｉ薄
膜９の上には第２層配線層としてのアルミ合金薄膜１０
が形成されている。
７が形成され、このＳｉ酸化膜７にコンタクトホール８
が形成され、スパッタエッチングすることなしに、コン
タクトホール８の底面である窒化チタン薄膜６の表面と
コンタクトホール８の内側壁であるＳｉ酸化膜７との上
にはチタン薄膜２１が形成されている。Ｔｉ薄膜２１の
上には窒化チタン薄膜９が形成されている。窒化Ｔｉ薄
膜９の上には第２層配線層としてのアルミ合金薄膜１０
が形成されている。
【００５６】最後に、アルミ合金薄膜１０の上にはチタ
ン薄膜２３及び窒化チタン薄膜１１が形成されている。
このチタン薄膜２３と窒化チタン薄膜１１の２層構造
は、第２層配線の上に更に配線を形成することを想定し
たものであって、現構造においては、窒化チタン薄膜１
１のみでも構わない。
ン薄膜２３及び窒化チタン薄膜１１が形成されている。
このチタン薄膜２３と窒化チタン薄膜１１の２層構造
は、第２層配線の上に更に配線を形成することを想定し
たものであって、現構造においては、窒化チタン薄膜１
１のみでも構わない。
【００５７】但し、このようにキャップメタルをＴｉＮ
／Ｔｉ構造とすることにより、エレクトロマイグレーシ
ョン耐性（ＥＭ耐性）が向上することがわかった。図１
７はＴｉＮ（２０ｎｍ）／Ｔｉ（３０ｎｍ）積層キャッ
プとＴｉＮ（２０ｎｍ）単層キャップについて、ＥＭ耐
性の評価を行ったものである。いずれの試料も、４５０
℃のシンターを行い、試料温度２５０℃、電流密度５×
１０6Ａ／ｃｍ2の条件で評価した結果をＬＯＧ−ＮＯＭ
ＡＬプロットした。
／Ｔｉ構造とすることにより、エレクトロマイグレーシ
ョン耐性（ＥＭ耐性）が向上することがわかった。図１
７はＴｉＮ（２０ｎｍ）／Ｔｉ（３０ｎｍ）積層キャッ
プとＴｉＮ（２０ｎｍ）単層キャップについて、ＥＭ耐
性の評価を行ったものである。いずれの試料も、４５０
℃のシンターを行い、試料温度２５０℃、電流密度５×
１０6Ａ／ｃｍ2の条件で評価した結果をＬＯＧ−ＮＯＭ
ＡＬプロットした。
【００５８】この試験条件においては、ＴｉＮ／Ｔｉ積
層キャップの方が約１０倍寿命が向上することがわか
る。また、図１４は、試料としてＴｉＮ（２０ｎｍ）／
Ｔｉ（０〜３０ｎｍ）／Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ（６００ｎ
ｍ、２００℃生膜）／／ＴｉＮ（１００ｎｍ）／Ｔｉ
（５０ｎｍ）のもの（即ち、図１３におけるＴｉＮ１１
／Ｔｉ２３／Ａｌ合金薄膜１０／／ＴｉＮ９／Ｔｉ２１
に相当する構造）をｐ−ＴＥＯＳ−ＮＳＧ上に形成し、
且つｐ−ＳｉＮ／ＰＳＧ構造のパッシベーションを用
い、キャップ膜としてのＴｉＮ／Ｔｉ構造の内、Ｔｉの
膜厚を０〜３０ｎｍに変化させた時の平均故障時間（平
均寿命ともいう）（ＭＴＴＦ：Mean Time To Failure）
を測定したものである。
層キャップの方が約１０倍寿命が向上することがわか
る。また、図１４は、試料としてＴｉＮ（２０ｎｍ）／
Ｔｉ（０〜３０ｎｍ）／Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ（６００ｎ
ｍ、２００℃生膜）／／ＴｉＮ（１００ｎｍ）／Ｔｉ
（５０ｎｍ）のもの（即ち、図１３におけるＴｉＮ１１
／Ｔｉ２３／Ａｌ合金薄膜１０／／ＴｉＮ９／Ｔｉ２１
に相当する構造）をｐ−ＴＥＯＳ−ＮＳＧ上に形成し、
且つｐ−ＳｉＮ／ＰＳＧ構造のパッシベーションを用
い、キャップ膜としてのＴｉＮ／Ｔｉ構造の内、Ｔｉの
膜厚を０〜３０ｎｍに変化させた時の平均故障時間（平
均寿命ともいう）（ＭＴＴＦ：Mean Time To Failure）
を測定したものである。
【００５９】この図からも、Ｔｉの膜厚が厚くなるほど
ＥＭ耐性が向上することが分かる。この特性は処理温度
（４００℃、４５０℃）によって異なるが、傾向は同じ
である。また、図１５はこの図１４の結果を更に裏づけ
るために、ＴｉＮ／Ｔｉ積層キャップでＴｉＮを２０ｎ
ｍと固定しＴｉの膜厚を変化させた場合と、ＴｉＮ単層
キャップの膜厚を変化させた場合のＥＭ耐性を比較した
ものである。
ＥＭ耐性が向上することが分かる。この特性は処理温度
（４００℃、４５０℃）によって異なるが、傾向は同じ
である。また、図１５はこの図１４の結果を更に裏づけ
るために、ＴｉＮ／Ｔｉ積層キャップでＴｉＮを２０ｎ
ｍと固定しＴｉの膜厚を変化させた場合と、ＴｉＮ単層
キャップの膜厚を変化させた場合のＥＭ耐性を比較した
ものである。
【００６０】これからも明らかなようにＴｉＮ／Ｔｉ積
層キャップにあっては、Ｔｉの膜厚の増加に伴って、Ｅ
Ｍ耐性が著しく向上することが分かる。更に、図１８は
ＴｉＮ／Ｔｉ積層とＴｉＮ単層キャップでのＥＭ耐性に
ついて、より詳細に比較検討を行ったもので、ＴｉＮキ
ャップとＴｉＮ／Ｔｉ積層キャップを有する配線につい
て、ＥＭストレスを印加している間の配線抵抗の変化を
比較したものである。
層キャップにあっては、Ｔｉの膜厚の増加に伴って、Ｅ
Ｍ耐性が著しく向上することが分かる。更に、図１８は
ＴｉＮ／Ｔｉ積層とＴｉＮ単層キャップでのＥＭ耐性に
ついて、より詳細に比較検討を行ったもので、ＴｉＮキ
ャップとＴｉＮ／Ｔｉ積層キャップを有する配線につい
て、ＥＭストレスを印加している間の配線抵抗の変化を
比較したものである。
【００６１】いずれのキャップ構造においても、配線抵
抗の上昇と微小な抵抗変動が見られた後、破断に至って
いる。しかしながら、ＴｉＮ／Ｔｉキャップの方が印加
時間に対する抵抗の上昇速度が遅く、１０％程度抵抗が
上昇するまで破断に至っていないことがわかる。尚、前
記図１３において第１配線層と第２配線層の夫々の上層
にチタン薄膜と窒化チタン薄膜の積層膜からなる反射防
止膜を用いているが、この積層膜の反射率は、シリコン
基板に対し７５％であり、窒化チタン薄膜単体のものと
機能的に遜色はない。
抗の上昇と微小な抵抗変動が見られた後、破断に至って
いる。しかしながら、ＴｉＮ／Ｔｉキャップの方が印加
時間に対する抵抗の上昇速度が遅く、１０％程度抵抗が
上昇するまで破断に至っていないことがわかる。尚、前
記図１３において第１配線層と第２配線層の夫々の上層
にチタン薄膜と窒化チタン薄膜の積層膜からなる反射防
止膜を用いているが、この積層膜の反射率は、シリコン
基板に対し７５％であり、窒化チタン薄膜単体のものと
機能的に遜色はない。
【００６２】図１９はＴｉＮ（２０ｎｍ）／Ｔｉを反射
防止膜に用いた場合の反射率について、ＴｉＮ単層キャ
ップ、ＴｉＷキャップ、キャップ膜無しと比較したもの
である。光源としては、ｇ線、ｉ線及びＫｒＦエキシマ
レーザを用いた。図からも明らかなように、ＴｉＮ（２
０ｎｍ）／Ｔｉを反射防止膜に用いた場合、ＴｉＮ単層
キャップと同様、他の場合に比べて、良好な反射防止効
果が得られることがわかる。
防止膜に用いた場合の反射率について、ＴｉＮ単層キャ
ップ、ＴｉＷキャップ、キャップ膜無しと比較したもの
である。光源としては、ｇ線、ｉ線及びＫｒＦエキシマ
レーザを用いた。図からも明らかなように、ＴｉＮ（２
０ｎｍ）／Ｔｉを反射防止膜に用いた場合、ＴｉＮ単層
キャップと同様、他の場合に比べて、良好な反射防止効
果が得られることがわかる。
【００６３】また、この第３実施例では、窒化チタン薄
膜６の下にチタン薄膜２２を設けてコンタクト抵抗の低
減を図っているが、ヒロックの発生があるかどうか、こ
の積層膜に４５０℃６０分のアニールを施して調べた。
その結果、チタン薄膜２２を設けても、窒化チタン薄膜
６単体のものと同様に、ヒロックの発生が無いことが確
認できた。
膜６の下にチタン薄膜２２を設けてコンタクト抵抗の低
減を図っているが、ヒロックの発生があるかどうか、こ
の積層膜に４５０℃６０分のアニールを施して調べた。
その結果、チタン薄膜２２を設けても、窒化チタン薄膜
６単体のものと同様に、ヒロックの発生が無いことが確
認できた。
【００６４】尚、この第３実施例を前記第２実施例に応
用しても（即ち、タングステンプラグを埋め込む技術を
用いても）、作用効果上何ら問題はない。以上の各実施
例を総称して、次のことがいえる。 １）ＴｉＮ／Ｔｉキャップ構造は、ＴｉＮ単層構造と同
等、又はそれ以上の反射防止効果を有している。
用しても（即ち、タングステンプラグを埋め込む技術を
用いても）、作用効果上何ら問題はない。以上の各実施
例を総称して、次のことがいえる。 １）ＴｉＮ／Ｔｉキャップ構造は、ＴｉＮ単層構造と同
等、又はそれ以上の反射防止効果を有している。
【００６５】２）ＴｉＮ／Ｔｉキャップ構造を２層配線
プロセスに適用した場合、ＴｉＮキャップに比べ約０．
５×１０-8Ω・ｃｍ2のコンタクト抵抗の低減が可能と
なる。これは、ＴｉＮ／Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ構造では界面
にＡｌＮが形成されるが、Ｔｉを挿入することでＡｌＮ
形成を抑制することが可能となったためである。 ３）ＴｉＮ／Ｔｉをキャップに用いるとＴｉＮ単層に比
べ配線のＥＭ寿命が向上する。ＥＭ耐性はＴｉ膜厚の増
加やシンター温度の上昇に依存して向上するが、シンタ
ー後のＡｌＴｉ合金層の膜厚とＥＭ耐性はほぼ正の相関
が見られる。
プロセスに適用した場合、ＴｉＮキャップに比べ約０．
５×１０-8Ω・ｃｍ2のコンタクト抵抗の低減が可能と
なる。これは、ＴｉＮ／Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ構造では界面
にＡｌＮが形成されるが、Ｔｉを挿入することでＡｌＮ
形成を抑制することが可能となったためである。 ３）ＴｉＮ／Ｔｉをキャップに用いるとＴｉＮ単層に比
べ配線のＥＭ寿命が向上する。ＥＭ耐性はＴｉ膜厚の増
加やシンター温度の上昇に依存して向上するが、シンタ
ー後のＡｌＴｉ合金層の膜厚とＥＭ耐性はほぼ正の相関
が見られる。
【００６６】４）ＴｉＮ／Ｔｉキャップ構造では、Ｔｉ
Ｎ単層キャップに比べキャップ／Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ界面
でのＡｌ原子のマイグレーションが抑制されること、Ａ
ｌＴｉ合金層はＴｉＮに比べ有効なバイパス層として働
くだけでなく、合金層自身のＥＭ耐性が優れていること
が積層配線のＥＭ耐性向上に寄与している。尚、本発明
は以上の実施例に限定されるものではなく、以下のよう
に実施してもよい。
Ｎ単層キャップに比べキャップ／Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ界面
でのＡｌ原子のマイグレーションが抑制されること、Ａ
ｌＴｉ合金層はＴｉＮに比べ有効なバイパス層として働
くだけでなく、合金層自身のＥＭ耐性が優れていること
が積層配線のＥＭ耐性向上に寄与している。尚、本発明
は以上の実施例に限定されるものではなく、以下のよう
に実施してもよい。
【００６７】スパッタリングの方法として、マグネト
ロンスパッタリング、ダイオードスパッタリング、高周
波スパッタリング、四極スパッタリング等のようなもの
であってもよい。 スパッタエッチングの方法として、不活性ガスを用い
る以外に、反応性ガス（例えばＣＣｌ4、ＳＦ6）を用い
た反応性イオンビームエッチング（ＲＩＢＥ、反応性イ
オンミシリングとも呼ばれる）を用いてもよい。
ロンスパッタリング、ダイオードスパッタリング、高周
波スパッタリング、四極スパッタリング等のようなもの
であってもよい。 スパッタエッチングの方法として、不活性ガスを用い
る以外に、反応性ガス（例えばＣＣｌ4、ＳＦ6）を用い
た反応性イオンビームエッチング（ＲＩＢＥ、反応性イ
オンミシリングとも呼ばれる）を用いてもよい。
【００６８】シリコン酸化膜はＣＶＤ法以外の方法
（スパッタ法や蒸着法等のＰＶＤ法、酸化法）によって
形成してもよい。 シリコン酸化膜を他の絶縁膜（各種シリケートガラ
ス、アルミナ、シリコン窒化膜、チタン酸化膜等）に置
き換えてもよい。
（スパッタ法や蒸着法等のＰＶＤ法、酸化法）によって
形成してもよい。 シリコン酸化膜を他の絶縁膜（各種シリケートガラ
ス、アルミナ、シリコン窒化膜、チタン酸化膜等）に置
き換えてもよい。
【００６９】タングステンプラグを他の金属（アルミ
ニウム、ニッケル、銅等）によるプラグに置き換えても
よい。
ニウム、ニッケル、銅等）によるプラグに置き換えても
よい。
【００７０】
【発明の効果】本発明の半導体装置の製造方法にあって
は、第２〜第４窒化チタン膜を形成する際に、既にそれ
ぞれの下に形成されている第２〜第４チタン膜がバッフ
ァ層として働くので、反応性ガスである窒素雰囲気中に
第２、第４チタン膜の下層のアルミニウムの表面がさら
されることを防ぐことができる。 また、第２窒化チタン
膜を形成する前には必ず第２チタン膜を形成し、第３窒
化チタン膜を形成する前には必ず第３チタン膜を形成す
るので、第１層配線と第２層配線とのコンタクト抵抗が
大きく低減される。
は、第２〜第４窒化チタン膜を形成する際に、既にそれ
ぞれの下に形成されている第２〜第４チタン膜がバッフ
ァ層として働くので、反応性ガスである窒素雰囲気中に
第２、第４チタン膜の下層のアルミニウムの表面がさら
されることを防ぐことができる。 また、第２窒化チタン
膜を形成する前には必ず第２チタン膜を形成し、第３窒
化チタン膜を形成する前には必ず第３チタン膜を形成す
るので、第１層配線と第２層配線とのコンタクト抵抗が
大きく低減される。
【００７１】また、配線層の上に、チタン膜及び窒化チ
タン膜からなる積層構造のキャップメタルを設けること
により、反射防止膜としての機能を維持しつつ、Ｔｉ膜
の膜厚に応じた優れたエレクトロマイグレーション耐性
を得ることができる。
タン膜からなる積層構造のキャップメタルを設けること
により、反射防止膜としての機能を維持しつつ、Ｔｉ膜
の膜厚に応じた優れたエレクトロマイグレーション耐性
を得ることができる。
【図１】本発明を具体化した第１実施例の半導体装置の
縦断面図である。
縦断面図である。
【図２】本発明を具体化した第２実施例の半導体装置の
製造プロセスを示す縦断面図である。
製造プロセスを示す縦断面図である。
【図３】第２実施例の半導体装置の縦断面図である。
【図４】第１実施例の効果を示す測定図である。
【図５】アルミ薄膜間のコンタクト界面をＸＰＳによっ
て分析した結果を示す測定図である。
て分析した結果を示す測定図である。
【図６】アルミ薄膜と窒化チタン薄膜とのコンタクト界
面をＸＰＳによって分析した結果を示す測定図である。
面をＸＰＳによって分析した結果を示す測定図である。
【図７】第１実施例、第２実施例及び従来例の半導体装
置の製造プロセスを示す縦断面図である。
置の製造プロセスを示す縦断面図である。
【図８】第１実施例、第２実施例及び従来例の半導体装
置の製造プロセスを示す縦断面図である。
置の製造プロセスを示す縦断面図である。
【図９】従来例の半導体装置の縦断面図である。
【図１０】別の従来例の半導体装置の製造プロセスを示
す縦断面図である。
す縦断面図である。
【図１１】別の従来例の半導体装置の縦断面図である。
【図１２】本発明の実施例と従来例とのコンタクト抵抗
を測定した特性図である。
を測定した特性図である。
【図１３】第３実施例の半導体装置の縦断面図である。
【図１４】キャップ膜としてのＴｉＮ／Ｔｉ膜のうちの
Ｔｉ膜厚とＥＭ耐性との関係を示した図である。
Ｔｉ膜厚とＥＭ耐性との関係を示した図である。
【図１５】ＴｉＮ／Ｔｉ積層キャップとＴｉＮ単層キャ
ップとのＥＭ耐性の違いを比較した図である。
ップとのＥＭ耐性の違いを比較した図である。
【図１６】ＴｉＮ／Ｔｉ積層キャップとＴｉＮ単層キャ
ップとのコンタクト抵抗の違いを比較した図である。
ップとのコンタクト抵抗の違いを比較した図である。
【図１７】ＴｉＮ／Ｔｉ積層キャップとＴｉＮ単層キャ
ップについて、ＥＭ耐性の評価を行った図である。
ップについて、ＥＭ耐性の評価を行った図である。
【図１８】ＴｉＮ／Ｔｉ積層キャップとＴｉＮ単層キャ
ップを有する配線について、ＥＭストレスを印加してい
る間の配線抵抗の変化を比較した図である。
ップを有する配線について、ＥＭストレスを印加してい
る間の配線抵抗の変化を比較した図である。
【図１９】ＴｉＮ／Ｔｉを反射防止膜に用いた場合の防
止効果を示す比較図である。
止効果を示す比較図である。
５ 第１層配線層としてのアルミ合金薄膜 ７ 層間絶縁膜としてのシリコン酸化膜 ８ コンタクトホール ９ 窒化チタン薄膜 １０ 第２層配線層としてのアルミ合金薄膜 ２１、２２、２３ チタン薄膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 保彦 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−332152（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−18760（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−190551（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−205951（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−239665（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−239365（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−179148（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−131032（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−74951（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−102151（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−121564（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−77122（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−235334（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−16132（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−230573（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−94990（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−190551（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−268071（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−45332（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−109903（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−21055（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−91438（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−311058（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−278564（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/768 H01L 21/28 301 H01L 21/316 H01L 21/3205 H01L 21/3213
Claims (2)
- 【請求項１】 第１チタン膜の上に第１窒化チタン膜が
積層された第１バリヤメタルを形成し、その上に第１ア
ルミニウム膜又はアルミニウム合金膜を形成し、その上
に第２チタン膜の上に第２窒化チタン膜が積層された第
１キャップメタルを形成する第１の工程と、 前記第１キャップメタルの上に層間絶縁膜を形成する第
２の工程と、 前記層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する第３の工
程と、前記コンタクトホール内をスパッタエッチングする第４
の工程と、 前記コンタクトホール内および層間絶縁膜上に第３チタ
ン膜を形成する第５の工程と、 前記第３チタン膜の上に第３窒化チタン膜を形成する第
６の工程と、 前記第３窒化チタン膜の上に第２アルミニウム膜又はア
ルミニウム合金膜を形成する第７の工程と、 前記第２アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜の上
に、第４チタン膜の上に第４窒化チタン膜が積層された
第２キャップメタルを形成する第８の工程と、 を順次行うことを特徴とした半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 第１チタン膜の上に第１窒化チタン膜が
積層された第１バリヤメタルを形成し、その上に第１ア
ルミニウム膜又はアルミニウム合金膜を形成し、その上
に第２チタン膜の上に第２窒化チタン膜が積層された第
１キャップメタルを形成する第１の工程と、 前記第１キャップメタルの上に層間絶縁膜を形成する第
２の工程と、 前記層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する第３の工
程と、前記コンタクトホール内をスパッタエッチングする第４
の工程と、 前記コンタクトホール内および層間絶縁膜上に第３チタ
ン膜を形成する第５の工程と、 前記第３チタン膜の上に第３窒化チタン膜を形成する第
６の工程と、 前記コンタクトホール内に金属プラグを埋め込む第７の
工程と、 前記金属プラグおよび第３窒化チタン膜の上に第２アル
ミニウム膜又はアルミニウム合金膜を形成する第８の工
程と、 前記第２アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜の上
に、第４チタン膜の上に第４窒化チタン膜が積層された
第２キャップメタルを形成する第９の工程と、を順次行
うことを特徴とした半導体装置の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06005846A JP3096551B2 (ja) | 1993-03-22 | 1994-01-24 | 半導体装置の製造方法 |
| US08/215,374 US5635763A (en) | 1993-03-22 | 1994-03-21 | Semiconductor device having cap-metal layer |
| US08/821,769 US5895265A (en) | 1993-03-22 | 1997-03-20 | Semiconductor device having cap-metal layer |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6187893 | 1993-03-22 | ||
| JP5-61878 | 1993-03-22 | ||
| JP23810793 | 1993-09-24 | ||
| JP5-238107 | 1993-09-24 | ||
| JP06005846A JP3096551B2 (ja) | 1993-03-22 | 1994-01-24 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07142580A JPH07142580A (ja) | 1995-06-02 |
| JP3096551B2 true JP3096551B2 (ja) | 2000-10-10 |
Family
ID=27276922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06005846A Expired - Fee Related JP3096551B2 (ja) | 1993-03-22 | 1994-01-24 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3096551B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5898221A (en) * | 1996-09-27 | 1999-04-27 | Sanyo Electric Company, Ltd. | Semiconductor device having upper and lower wiring layers |
-
1994
- 1994-01-24 JP JP06005846A patent/JP3096551B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07142580A (ja) | 1995-06-02 |
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