JPH01312852A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
- 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
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- Japan
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- metal layer
- wiring
- tin
- forming
- barrier metal
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- Pending
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
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
【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
。
)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
。
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。
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。
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。
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。
■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。
びエレクトロ・マイグレーション耐性カ劣化する。
■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。
るいはショートが増加するなどの問題がある。
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。
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。
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。
配線構造が注目されている。
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。
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。
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。
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。
[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
。
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
。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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
。
〔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。
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。
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。
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。
以下、本発明を図示の一実施例により具体的に説明する
。
。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
−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。
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。
外に遷移金属ナイトライドも適用できる。
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。
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。
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。
、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。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 下地(11)にコンタクトメタル層(12)を形成す
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14150988A JPH01312852A (ja) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14150988A JPH01312852A (ja) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01312852A true JPH01312852A (ja) | 1989-12-18 |
Family
ID=15293613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14150988A Pending JPH01312852A (ja) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01312852A (ja) |
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 (ja) * | 1986-02-18 | 1987-08-21 | Matsushita Electronics Corp | 半導体装置 |
| JPS62281348A (ja) * | 1986-05-29 | 1987-12-07 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
-
1988
- 1988-06-10 JP JP14150988A patent/JPH01312852A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62190850A (ja) * | 1986-02-18 | 1987-08-21 | Matsushita Electronics Corp | 半導体装置 |
| JPS62281348A (ja) * | 1986-05-29 | 1987-12-07 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
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 |
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