JPH01312852A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
Manufacture of semiconductor deviceInfo
- Publication number
- JPH01312852A JPH01312852A JP14150988A JP14150988A JPH01312852A JP H01312852 A JPH01312852 A JP H01312852A JP 14150988 A JP14150988 A JP 14150988A JP 14150988 A JP14150988 A JP 14150988A JP H01312852 A JPH01312852 A JP H01312852A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal layer
- wiring
- tin
- forming
- barrier metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の概要]
コンタクト形成において、チタンナイトライド(TiN
)をバリアメタルとして用いたときの、微細化構造の配
線形成に適した半導体装置の製造方法に関し、
TiNをバリアメタル層として用いたとき、ヒロックを
抑制でき配線間短絡を防止できるとともに、スルーホー
ルなどの開口を容易にできる半導体装置の製造方法を提
供することを目的とし、下地にコンタクトメタル層を形
成する工程と、前記コンタクトメタル層上にチタンナイ
トライド(TiN)からなるバリアメタル層を形成する
工程と、前記バリアメタル層上に配線メタル層を形成す
る工程と、前記配線メタル層上に遷移金属ナイトライド
からなるキャップメタル層を形成する工程とを具備する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法を含み構成する
。[Detailed Description of the Invention] [Summary of the Invention] In contact formation, titanium nitride (TiN
) is used as a barrier metal to form a semiconductor device suitable for forming wiring in a fine structure. The purpose of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that facilitates openings such as the following: forming a contact metal layer on a base, and forming a barrier metal layer made of titanium nitride (TiN) on the contact metal layer. a step of forming a wiring metal layer on the barrier metal layer; and a step of forming a cap metal layer made of transition metal nitride on the wiring metal layer. Contains and constitutes a manufacturing method.
本発明は、コンタクト形成において、チタンナイトライ
ド(TiN)をバリアメタルとして用いたときの、微細
化構造の配線形成に適した半導体装置の製造方法に関す
る。The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device suitable for forming interconnects with a fine structure when titanium nitride (TiN) is used as a barrier metal in contact formation.
従来、大規模集積回路(LSI)の配線材料としては、
アルミ−シリコン(AI−Si)合金が用いられており
、ヒロックも発生していたが、配線間隔がそれほど厳し
くなかったために、問題とならなかった。ところが、近
年の半導体装置の高集積化の要求に伴い、素子の微細化
が進み、従来のA1−Si合金では、
■コンタクトホール(またはピアホール:Viahol
e)の微細化で、過剰シリコンのコンタクトホールへの
エピタキシャル成長、いわゆる固相エピタキシャル成長
によりコンタクト抵抗が増大してしまう。Conventionally, wiring materials for large-scale integrated circuits (LSI) include:
Aluminum-silicon (AI-Si) alloy was used, and hillocks occurred, but this did not become a problem because the wiring spacing was not so strict. However, in recent years, with the demand for higher integration of semiconductor devices, elements have become smaller, and conventional A1-Si alloys have
With the miniaturization of e), the contact resistance increases due to epitaxial growth of excess silicon into the contact hole, so-called solid phase epitaxial growth.
■配線幅の微細化によるストレス・マイグレーション及
びエレクトロ・マイグレーション耐性カ劣化する。■Resistance to stress migration and electromigration deteriorates due to miniaturization of wiring width.
■配線間隔の微細化で、ヒロックによる配線間リークあ
るいはショートが増加するなどの問題がある。■As interconnect spacing becomes finer, there are problems such as an increase in leakage or short circuits between interconnects due to hillocks.
これに対して、上記■を解決する手段としてシリサイド
をコンタクトメタルとして用いる方法があるが、上記■
の問題が十分でなく、またコンタクト抵抗もそれほど低
くならないなど、サブミクロンルールのデバイスには適
用できない。On the other hand, there is a method of using silicide as a contact metal as a means to solve the above problem.
It cannot be applied to submicron-rule devices because the problem of contact resistance is not sufficiently low and the contact resistance is not very low.
そこで、近年、チタン(Ti)によりコンタクトをとる
配線構造が注目されている。Therefore, in recent years, a wiring structure in which contact is made of titanium (Ti) has been attracting attention.
第3図(a)及び(b)は従来の配線部分の断面図であ
る。同図(a)において、下地1には、Tiのコンタク
トメタル層2、TiNのバリアメタル層3、A2合金の
配線メタル層4が順次形成される。この技術は、Tiで
下地1とコンタクトをとり、TiNによりTiとA2の
反応を防ぐバリアメタル層3を形成している。この構造
は、一般に上記■に対しても有効であるが、後の熱処理
でT i Nがあることによりヒロック5が巨大化及び
多数化する問題がある。FIGS. 3(a) and 3(b) are cross-sectional views of conventional wiring portions. In FIG. 1A, a contact metal layer 2 of Ti, a barrier metal layer 3 of TiN, and a wiring metal layer 4 of A2 alloy are sequentially formed on a base 1. In this technique, Ti is used to make contact with the base 1, and TiN is used to form a barrier metal layer 3 that prevents the reaction between Ti and A2. Although this structure is generally effective for the above-mentioned problem (2), there is a problem that the hillocks 5 become large and numerous due to the presence of T i N in the subsequent heat treatment.
そこで、第3図(b)に示す如<、TINのバリアメタ
ルN3と、A2合金の配線メタル層4との間に、チタン
(Ti)層6を挟む方法が提案されている(Diges
t of Technical Papers
1985 Symposiumon VLSI Tec
hnology、論文番号L7 pp 50−51 M
ay1985)。これにより、上部(垂直)方向のヒロ
ック5を小さくすることができる。Therefore, a method has been proposed in which a titanium (Ti) layer 6 is sandwiched between the barrier metal N3 of TIN and the wiring metal layer 4 of A2 alloy, as shown in FIG. 3(b).
to of Technical Papers
1985 Symposium VLSI Tec
hnology, paper number L7 pp 50-51 M
ay1985). Thereby, the hillock 5 in the upper (vertical) direction can be made smaller.
[発明が解決しようとする課B]
しかし、従来のTiNをバリアメタル層3として用いた
とき、その上にさらにT i 層6をのせることで、垂
直方向ヒロック5を小さくすることができるが、横方向
ヒロック5を抑制することができず、配線間隔が縮小し
たときに配線間短絡を起こすといった問題を生じていた
。[Problem B to be Solved by the Invention] However, when conventional TiN is used as the barrier metal layer 3, the vertical hillocks 5 can be reduced by further placing a Ti layer 6 on top of it. , it was not possible to suppress the lateral hillocks 5, resulting in problems such as short circuits between wires when the wire spacing was reduced.
また、配線の最上層がA2合金の配線メタル層4では、
上層配線とのコンタクトをとるためのスルーホールなど
の形成が、A2合金の高反射率のために困難となってい
る。In addition, in the wiring metal layer 4 where the top layer of the wiring is made of A2 alloy,
It is difficult to form through holes to make contact with upper layer wiring due to the high reflectance of A2 alloy.
そこで本発明は、TiNをバリアメタル層として用いた
とき、ヒロックを抑制でき配線間短絡を防止できるとと
もに、スルーホールなどの開口を容易にできる半導体装
置の製造方法を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can suppress hillocks and prevent short circuits between interconnections when TiN is used as a barrier metal layer, as well as facilitate opening of through holes and the like.
上記課題は、下地にコンタクトメタル層を形成する工程
と、前記コンタク1−メタル層上にチタンナイトライド
(TiN)からなるバリアメタル層を形成する工程と、
前記バリアメタル層上に配線メタル層を形成する工程と
、前記配線メタル層上に遷移金属ナイトライドからなる
キャップメタル層を形成する工程とを具備することを特
徴とする半導体装置の製造方法によって解決される。The above-mentioned problems include a step of forming a contact metal layer on the base, a step of forming a barrier metal layer made of titanium nitride (TiN) on the contact 1-metal layer,
The present invention is solved by a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a wiring metal layer on the barrier metal layer; and forming a cap metal layer made of transition metal nitride on the wiring metal layer. be done.
第1図は本発明の詳細な説明する半導体装置の断面図で
ある。同図において、11はコンタクトを形成する下地
、12は下地11上に形成されるモリブデンシリサイド
(MoSiJ 、タングステンシリサイド(WSix)
、チタンシリサイド(TiSix)などのシリサイド
、あるいはチタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タン
グステン(−)などのりフラクトリイメタル(refr
actory metal 、高融点金属)からなるコ
ンタクトメタル層、13はコンタクトメタル層12上に
形成されるチタンナイトライド(TiN)を代表とする
バリアメタル層、14はバリアメタル層13上に形成さ
れるAf−Si合金などの配線メタル層、15は配メタ
ル層14上に形成されるTiNなどからなるキャップメ
タル層である。そして、16は層間絶縁膜、17はレジ
スト膜であり、このレジスト膜17に開口レジストパタ
ーンとしてスルーホール開口部18が形成され、このレ
ジスト膜17をマスクとしてスルーホールが形成される
。FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device for explaining the present invention in detail. In the figure, 11 is a base for forming a contact, and 12 is molybdenum silicide (MoSiJ) and tungsten silicide (WSix) formed on the base 11.
, silicides such as titanium silicide (TiSix), or adhesive flux metals such as titanium (Ti), molybdenum (Mo), and tungsten (-).
13 is a barrier metal layer typically made of titanium nitride (TiN) formed on the contact metal layer 12, and 14 is an Af layer formed on the barrier metal layer 13. - A wiring metal layer made of Si alloy or the like; 15 a cap metal layer made of TiN or the like formed on the metal distribution layer 14; Reference numeral 16 denotes an interlayer insulating film, and 17 denotes a resist film. Through-hole openings 18 are formed in this resist film 17 as an opening resist pattern, and through-holes are formed using this resist film 17 as a mask.
〔作用)
本発明では、TiNをバリアメタル層13として用いる
ことにより、発生する巨大化及び多数化するヒロックは
、TiNのキャップメタル層15を形成することにより
垂直及び横方向とも抑制される。また、多層配線の場合
にはTiNのキャップメタル層15が低反射率であるた
め、上層配線とのスルーホール形成膜の下層配線メタル
による乱反射が防止され、パターニングが容易になる。[Function] In the present invention, by using TiN as the barrier metal layer 13, the hillocks that occur are suppressed in both the vertical and lateral directions by forming the cap metal layer 15 of TiN. In addition, in the case of multilayer wiring, since the TiN cap metal layer 15 has a low reflectance, diffuse reflection by the lower wiring metal of the through-hole forming film with the upper wiring is prevented, and patterning becomes easier.
従って、微細配線が要求される半導体装置の場合には、
配線間短絡や眉間短絡が防止され、スルーホールの形成
が容易になる。Therefore, in the case of semiconductor devices that require fine wiring,
Short circuits between wires and between the eyebrows are prevented, and through-holes can be easily formed.
以下、本発明を図示の一実施例により具体的に説明する
。Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to an illustrated embodiment.
第2図(a)〜(f)は本発明実施例の半導体装置配線
部分の製造工程断面図である。なお、第1図に対応する
部分は同一の符号を記す。FIGS. 2(a) to 2(f) are cross-sectional views of the manufacturing process of the wiring portion of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention. Note that parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
まず、同図(a)に示す如く、コンタクトを形成する下
地11上に、MoSix、 WSi、、 Ti5iXな
どのシリサイド、あるいはTi、 Mo、 Wなどのり
フラクトリイメタルからなるコンタクトメタル層12を
200〜1000人程度の膜厚に程度する。First, as shown in FIG. 5A, a contact metal layer 12 made of a silicide such as MoSix, WSi, Ti5iX, or a glue flux metal such as Ti, Mo, or W is formed on a base 11 on which a contact is to be formed. The film thickness is approximately 1,000 people.
次に、同図(b)に示す如く、上記コンタクトメタル層
12上にTiNなどのバリアメタル層13を500〜1
500人程度の膜厚に程度する。Next, as shown in FIG. 5B, a barrier metal layer 13 such as TiN is formed on the contact metal layer 12 at a thickness of 500 to 100%.
The film thickness is approximately 500 people.
次に、同図(C)に示す如く、上記バリアメタル層13
上に、A l−5t合金などの配線メタル層14を0.
5〜1.0μm程度の膜厚に形成する。Next, as shown in the same figure (C), the barrier metal layer 13
On top, a wiring metal layer 14 made of Al-5t alloy or the like is placed at a thickness of 0.
The film is formed to have a thickness of about 5 to 1.0 μm.
次に、同図(d)に示す如(、上記配線メタル層14上
にTiNなどからなるキャップメタル層15を400〜
700人程度の膜厚程度成する。Next, as shown in FIG.
The film thickness is approximately 700 people.
次に、同図(e)に示す如く、上記コンタクトメタル層
12、バリアメタル層13、配線メタル層14、キャッ
プメタル層15をパターニングする。Next, as shown in FIG. 4E, the contact metal layer 12, barrier metal layer 13, wiring metal layer 14, and cap metal layer 15 are patterned.
次に、同図(f)に示す如く、多層配線の場合、酸化膜
などの眉間絶縁膜16を形成後、図示しないレジスト膜
をマスクとしてエツチングにより層間絶縁膜16にスル
ーホール19を開口する。Next, as shown in FIG. 5F, in the case of multilayer wiring, after forming a glabellar insulating film 16 such as an oxide film, a through hole 19 is opened in the interlayer insulating film 16 by etching using a resist film (not shown) as a mask.
上記構成によれば、TiNをバリアメタル層13として
用いることにより発生するヒロックは、TiNのキャッ
プメタル層15を形成することにより、垂直方向は抑制
されるとともに、横方向のヒロックも抑制されることが
実験的に確認されている。また、多層配線の場合には、
TiNのキャップメタル層15が低反射率のために、上
層配線とのスルーホール形成膜の下層配線メタルによる
乱反射が防止され、パターニングが容易になる。従って
、微細配線が要求される半導体装置の場合には、配線間
短絡や眉間短絡が防止され、スルーホール19の形成が
容易になる。According to the above configuration, by forming the TiN cap metal layer 15, hillocks that occur due to the use of TiN as the barrier metal layer 13 are suppressed in the vertical direction, and hillocks in the lateral direction are also suppressed. has been experimentally confirmed. In addition, in the case of multilayer wiring,
Since the TiN cap metal layer 15 has a low reflectance, diffused reflection by the lower wiring metal of the through-hole forming film with the upper wiring is prevented, and patterning is facilitated. Therefore, in the case of a semiconductor device that requires fine wiring, short circuits between wiring lines and short circuits between the eyebrows can be prevented, and the through holes 19 can be easily formed.
なお、本実施例において、コンタクトメタル層12はT
iを用いているが、少なくとも下地11のN型、P型の
拡散層などとオーミックコンタクトのとれる材料であれ
ば、Ti以外に各種シリサイド、他のりフラクトメタル
などが適用できる。Note that in this embodiment, the contact metal layer 12 is T
Although Ti is used, various silicides and other frac metals other than Ti can be used as long as they can make ohmic contact with at least the N-type and P-type diffusion layers of the base 11.
また、配線メタル層14は、アルミ−シリコン(A l
−5t)、アルミ−銅(A 1−Cu)などiを主成分
とする合金などが適用でき、純アルミニュウムでなくと
もよい。Further, the wiring metal layer 14 is made of aluminum-silicon (Al
-5t), aluminum-copper (A1-Cu), and other alloys containing i as a main component can be used, and it is not necessary to use pure aluminum.
さらに、キャップメタル層15は、Tiナイトライド以
外に遷移金属ナイトライドも適用できる。Furthermore, for the cap metal layer 15, transition metal nitride can be used in addition to Ti nitride.
以上説明したように本発明によれば、チタンナイトライ
ドをバリアメタルとして用いて、配線メタル層の上にチ
タンナイトライドなどのキャップメタル層を形成するこ
とにより、配線幅や配線間隔の狭い半導体装置に対して
も、ヒロックを抑制でき配線間短絡の生じない配線が形
成される。また、多層配線に対しては下層配線メタルに
よる乱反射が防止でき容易にスルーホールが開口でき、
半導体装置の集積度と信軌度の向上に寄与するところが
大きい。As explained above, according to the present invention, titanium nitride is used as a barrier metal and a cap metal layer such as titanium nitride is formed on a wiring metal layer, thereby enabling a semiconductor device with narrow wiring width and wiring spacing. Also, a wiring can be formed in which hillocks can be suppressed and short-circuits do not occur between wirings. In addition, for multilayer wiring, it prevents diffused reflection from the lower wiring metal, and allows for easy opening of through holes.
It greatly contributes to improving the degree of integration and reliability of semiconductor devices.
第1図は本発明の詳細な説明する半導体装置の断面図、
第2図(a)〜(f)は本発明実施例の製造工程断面図
、第3図(a)及び(b)は従来の配線部分の断面図で
ある。
図中、
11は下地、
12はコンタクトメタル層、
13はバリアメタル層、
14は配線メタル層、
15はキャップメタル層、
16は層間絶縁膜、
17はレジスト膜、
18はスルーホール開口部、
19はスルーホール
を示す。
特許出願人 富士通株式会社
代理人弁理士 久木元 彰
同 大菅義之
第1 ’Q
〒27
堤東、L稗粁ケ・助1面
第3r:!J
1−一千吃
2−−コ〉771−メタ1ν1
3−−パリアメク1→
4−一配東り1し曹
5−−じロッ7
b −−”IA。FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device explaining the present invention in detail, FIGS. 2(a) to (f) are cross-sectional views of the manufacturing process of an embodiment of the present invention, and FIGS. 3(a) and (b) are conventional FIG. In the figure, 11 is a base, 12 is a contact metal layer, 13 is a barrier metal layer, 14 is a wiring metal layer, 15 is a cap metal layer, 16 is an interlayer insulating film, 17 is a resist film, 18 is a through-hole opening, 19 indicates a through hole. Patent Applicant Fujitsu Limited Representative Patent Attorney Akimoto Kuki Yoshiyuki Osuga No. 1 'Q 〒27 Tsutsumi Higashi, L Hikoke・Suke 1st page 3r:! J 1-1,000 吃2--KO〉771-Meta 1ν1 3--Pariamek 1→ 4-1 Hai East Ri 1 Shi Cao 5--Jiro 7 b --”IA.
Claims (1)
る工程と、 前記コンタクトメタル層(12)上にチタンナイトライ
ド(TiN)からなるバリアメタル層(13)を形成す
る工程と、 前記バリアメタル層(13)上に配線メタル層(14)
を形成する工程と、 前記配線メタル層(14)上に遷移金属ナイトライドか
らなるキャップメタル層(15)を形成する工程とを具
備することを特徴とする半導体装置の製造方法。[Claims] A step of forming a contact metal layer (12) on a base (11), and a step of forming a barrier metal layer (13) made of titanium nitride (TiN) on the contact metal layer (12). and a wiring metal layer (14) on the barrier metal layer (13).
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a cap metal layer (15) made of a transition metal nitride on the wiring metal layer (14).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14150988A JPH01312852A (en) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | Manufacture of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14150988A JPH01312852A (en) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01312852A true JPH01312852A (en) | 1989-12-18 |
Family
ID=15293613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14150988A Pending JPH01312852A (en) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | Manufacture of semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01312852A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5289035A (en) * | 1990-12-27 | 1994-02-22 | Intel Corporation | Tri-layer titanium coating for an aluminum layer of a semiconductor device |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62190850A (en) * | 1986-02-18 | 1987-08-21 | Matsushita Electronics Corp | Semiconductor device |
| JPS62281348A (en) * | 1986-05-29 | 1987-12-07 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
-
1988
- 1988-06-10 JP JP14150988A patent/JPH01312852A/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62190850A (en) * | 1986-02-18 | 1987-08-21 | Matsushita Electronics Corp | Semiconductor device |
| JPS62281348A (en) * | 1986-05-29 | 1987-12-07 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5289035A (en) * | 1990-12-27 | 1994-02-22 | Intel Corporation | Tri-layer titanium coating for an aluminum layer of a semiconductor device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100342897B1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same | |
| TW426980B (en) | Wire bonding to copper | |
| JPH02220464A (en) | Semiconductor device and manufacture thereof | |
| JPH04290232A (en) | Formation method of groove-buried interconnection | |
| JPH01312852A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
| JPH01255250A (en) | Forming method for multilayer interconnection | |
| JP2599349B2 (en) | Semiconductor device | |
| JPS599964A (en) | Formation of electrode and wiring of semiconductor device | |
| JPH0669205A (en) | Semiconductor device and manufacture thereof | |
| JPH0621236A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP3533022B2 (en) | Semiconductor integrated circuit device and method of manufacturing the same | |
| JPS6235540A (en) | Semiconductor device | |
| JPH06291119A (en) | Stacked wiring for semiconductor devices | |
| JPS62235775A (en) | Semiconductor device and manufacture theeof | |
| JPS63147346A (en) | Semiconductor integrated circuit device | |
| JPS62241373A (en) | semiconductor equipment | |
| JPS61125048A (en) | semiconductor equipment | |
| TWI227523B (en) | Method for patterning a metal layer and method of fabricating interconnects | |
| JPS62262443A (en) | Semiconductor device and manufacture thereof | |
| JPH04348054A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
| JPS6127658A (en) | Semiconductor device and manufacture thereof | |
| JPS6216521A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
| JPS6159749A (en) | Semiconductor integrated circuit device | |
| JPS6017914A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
| JPH01268043A (en) | Semiconductor device |