JPH03198329A - 配線形成方法 - Google Patents
配線形成方法Info
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- JPH03198329A JPH03198329A JP33654489A JP33654489A JPH03198329A JP H03198329 A JPH03198329 A JP H03198329A JP 33654489 A JP33654489 A JP 33654489A JP 33654489 A JP33654489 A JP 33654489A JP H03198329 A JPH03198329 A JP H03198329A
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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
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
ＩＣ，ＬＳＩなどの半導体装置の配線、より詳しくは、
シリコン基板とアルミニウムないしその合金の配線層と
の拡散防止（バリアー）層を有する配線の形成方法に関
し、 既に提案した方法による酸素添加にともなう特性低下を
生じないように、ＴｉＮバリアー層形成時に酸素添加し
て従来よりもバリアー効果を高めた配線を形成する方法
を提供することを目的とし、シリコン基板上に、コンタ
クト層と、チタン、ジルコニウム、ハフニウムおよびタ
ングステンのいずれかの金属の窒化物、ホウ化物又は炭
化物であるバリアー層と、アルミニウム又はその合金の
配線層とを順次形成する配線形成方法において、前記バ
リアー層の形成の途中で、酸素ガスを雰囲気ガスにパル
ス式又は一時期だけ添加することを特徴とするように構
成する。
シリコン基板とアルミニウムないしその合金の配線層と
の拡散防止（バリアー）層を有する配線の形成方法に関
し、 既に提案した方法による酸素添加にともなう特性低下を
生じないように、ＴｉＮバリアー層形成時に酸素添加し
て従来よりもバリアー効果を高めた配線を形成する方法
を提供することを目的とし、シリコン基板上に、コンタ
クト層と、チタン、ジルコニウム、ハフニウムおよびタ
ングステンのいずれかの金属の窒化物、ホウ化物又は炭
化物であるバリアー層と、アルミニウム又はその合金の
配線層とを順次形成する配線形成方法において、前記バ
リアー層の形成の途中で、酸素ガスを雰囲気ガスにパル
ス式又は一時期だけ添加することを特徴とするように構
成する。
本発明は、ＩＣ，ＬＳＩなどの半導体装置の配線、より
詳しくは、シリコン基板とアルミニウムないしその合金
（以下、アルミニウム合金とする）の配線層との拡散防
止（バリアー）層を有する配線の形成方法に関する。
詳しくは、シリコン基板とアルミニウムないしその合金
（以下、アルミニウム合金とする）の配線層との拡散防
止（バリアー）層を有する配線の形成方法に関する。
半導体装置の高集積化、高密度化にともない、金属電極
である配線が微細化されかつシリコン基板とのコンタク
ト部が小さくされてきた。浅い接合へのアルミニウムス
パイク（ジャンクションリーク）を防ぐためおよび基板
のシリコンがアルミニウム配線層に拡散するのを防ぐた
めにシリコンを添加したＡｆ−１〜２％Ｓｉ合金が広く
用いられてきた。しかしながら、アルミニウム配線層の
形成時及びそれ以後のプロセスでの熱処理によって、基
板シリコンとアルミニウム配線層とのコンタクト部にア
ルミニウム配線層中で固溶限界以上になったシリコンが
析出することがある。この析出したシリコンは高抵抗で
あるために、基板と配線層との有効接触面積が減少して
コンタクト抵抗が高くなってしまう。そこで、最近の微
細化が進んだ配線構造では、シリコンを添加しないで、
マイグレーション断線不良対策で銅を添加したＡＡ−２
％Ｃｕ合金が用いられている。さらに、基板シリコンと
アルミニウムとの相互拡散を防止するために、シリコン
基板とアルミニウム配線層との間にバリアー層（例えば
、ＴｉＮ、 ＴｉＷ、 ＭｏＳｉ、などの薄膜層）が設
けられる。このようなバリアー層として、高融点金属の
窒化物、炭化物ないしホウ化物の薄膜が注目されるよう
になった。特に、ＴｉＮは電気伝導度が良好でかつ耐熱
性が優れているので注目され、ＴｉＮ ／Ｓｉのコンタ
クト抵抗が高いので、シリコン基板とＴｉＮバリアー層
との間にコンタクト抵抗の低いコンタクト層（例えば、
Ｔｉ層）を挾むのが好ましい。
である配線が微細化されかつシリコン基板とのコンタク
ト部が小さくされてきた。浅い接合へのアルミニウムス
パイク（ジャンクションリーク）を防ぐためおよび基板
のシリコンがアルミニウム配線層に拡散するのを防ぐた
めにシリコンを添加したＡｆ−１〜２％Ｓｉ合金が広く
用いられてきた。しかしながら、アルミニウム配線層の
形成時及びそれ以後のプロセスでの熱処理によって、基
板シリコンとアルミニウム配線層とのコンタクト部にア
ルミニウム配線層中で固溶限界以上になったシリコンが
析出することがある。この析出したシリコンは高抵抗で
あるために、基板と配線層との有効接触面積が減少して
コンタクト抵抗が高くなってしまう。そこで、最近の微
細化が進んだ配線構造では、シリコンを添加しないで、
マイグレーション断線不良対策で銅を添加したＡＡ−２
％Ｃｕ合金が用いられている。さらに、基板シリコンと
アルミニウムとの相互拡散を防止するために、シリコン
基板とアルミニウム配線層との間にバリアー層（例えば
、ＴｉＮ、 ＴｉＷ、 ＭｏＳｉ、などの薄膜層）が設
けられる。このようなバリアー層として、高融点金属の
窒化物、炭化物ないしホウ化物の薄膜が注目されるよう
になった。特に、ＴｉＮは電気伝導度が良好でかつ耐熱
性が優れているので注目され、ＴｉＮ ／Ｓｉのコンタ
クト抵抗が高いので、シリコン基板とＴｉＮバリアー層
との間にコンタクト抵抗の低いコンタクト層（例えば、
Ｔｉ層）を挾むのが好ましい。
本出願人も、シリコン基板上にＴｉ／ＴｉＮ／Ａｌ構造
の配線を形成する方法を特願昭６３−１８５００５号（
昭和６３年７月２５日出願日）にて提案した。
の配線を形成する方法を特願昭６３−１８５００５号（
昭和６３年７月２５日出願日）にて提案した。
従来の通常条件（アルゴンガスと窒素ガスとの雰囲気中
でチタンターゲットをスパッタリングす分であった。そ
こで、特願昭６３−１８５００５号にて提案した方法で
は、ＴｉＮ膜のバリアー効果を向上させるために、アル
ゴンおよび窒素の雰囲気に酸素を添加してＴｉＮ膜を形
成し、真空を破ることなくその上にアルミニウム配線層
を形成する。しかしながら、この提案した方法では、次
のような問題が生じる。
でチタンターゲットをスパッタリングす分であった。そ
こで、特願昭６３−１８５００５号にて提案した方法で
は、ＴｉＮ膜のバリアー効果を向上させるために、アル
ゴンおよび窒素の雰囲気に酸素を添加してＴｉＮ膜を形
成し、真空を破ることなくその上にアルミニウム配線層
を形成する。しかしながら、この提案した方法では、次
のような問題が生じる。
まず第１に、形成するＴｉＮ膜の比抵抗が、第５図に示
すように、添加する酸素量を増加するにつれて大きくな
ることである。第５図中の温度（２００゜４００および
６００℃）はスパッタリング時の基板加熱ヒーター設定
温度である。一方、第６図に示した配線構造にて、Ｔｉ
Ｎ膜形成時の酸素添加量と、４５０℃×３０分＋５００
℃Ｘ６０分の熱処理後のジャンクションリーク電流（バ
イアス電流： −５Ｖ）との関係では、リーク電流を抑
えには添加酸素量が多いほうが好ましい。第６図の配線
構造とするには、まず、ｐ型シリコン基板１上に熱酸化
法で５ｉｎ２膜（厚さ：１．０−）２を形成し、フォト
エツチング法でこのＳ１０□膜２にコンタクトホール（
直径：１．２−）を開ける。イオン注入法によってヒ素
（Ａｓ”）を７０ｋｅＶの加速電圧にて４ ｘ ｌ Ｑ
Ｉ Ｓ ｃｍ−２ドーズ量にてシリコン基板１に注入
し、活性化アニール処理してｎ″−領域３（深さ：０．
３４μ）を形成する。次に、スパッタリング装置にて、
Ｔｉターゲットを用い、アルゴンガス雰囲気中にて、６
００℃に加熱したヒーター上に基板をのせた状態でＴＩ
コンタクト層４ （厚さ： ２０ｎｍ）をコンタクト
ホールを含め全面に形成し、スパッタリングを継続しか
つ窒素ガスを流してＴｉＮ層５ （厚さ：ｌＱＱｎｍ
）を形成する。このＴｉＮ層形成時に、酸素ガスも設定
量［：４ｓｅｃｍ（５流量％） 、７ｓｃｃｍ （９流
量％）〕流す。次に、真空を破ることなく、純アルミニ
ウムターゲットを用いてアルゴンガスでスパッタリング
してアルミニウム配線層６ （厚さ＝１．０−）を形成
して製作される。そして、得られた配線構造を有する基
板を上述した熱処理を施こしからジャンクションリーク
電流測定し、得られた結果を度数分布で示したのが第７
Ａ図、第７Ｂ図および第７Ｃ図である。これら図面から
、リーク電流抑制には酸素添加量を９流量％以上にしな
ければならない。このように大きな酸素添加量では第６
図の６００℃線から推定して比抵抗がかなり大きくなり
、実際の半導体装置に使用することは困難である。
すように、添加する酸素量を増加するにつれて大きくな
ることである。第５図中の温度（２００゜４００および
６００℃）はスパッタリング時の基板加熱ヒーター設定
温度である。一方、第６図に示した配線構造にて、Ｔｉ
Ｎ膜形成時の酸素添加量と、４５０℃×３０分＋５００
℃Ｘ６０分の熱処理後のジャンクションリーク電流（バ
イアス電流： −５Ｖ）との関係では、リーク電流を抑
えには添加酸素量が多いほうが好ましい。第６図の配線
構造とするには、まず、ｐ型シリコン基板１上に熱酸化
法で５ｉｎ２膜（厚さ：１．０−）２を形成し、フォト
エツチング法でこのＳ１０□膜２にコンタクトホール（
直径：１．２−）を開ける。イオン注入法によってヒ素
（Ａｓ”）を７０ｋｅＶの加速電圧にて４ ｘ ｌ Ｑ
Ｉ Ｓ ｃｍ−２ドーズ量にてシリコン基板１に注入
し、活性化アニール処理してｎ″−領域３（深さ：０．
３４μ）を形成する。次に、スパッタリング装置にて、
Ｔｉターゲットを用い、アルゴンガス雰囲気中にて、６
００℃に加熱したヒーター上に基板をのせた状態でＴＩ
コンタクト層４ （厚さ： ２０ｎｍ）をコンタクト
ホールを含め全面に形成し、スパッタリングを継続しか
つ窒素ガスを流してＴｉＮ層５ （厚さ：ｌＱＱｎｍ
）を形成する。このＴｉＮ層形成時に、酸素ガスも設定
量［：４ｓｅｃｍ（５流量％） 、７ｓｃｃｍ （９流
量％）〕流す。次に、真空を破ることなく、純アルミニ
ウムターゲットを用いてアルゴンガスでスパッタリング
してアルミニウム配線層６ （厚さ＝１．０−）を形成
して製作される。そして、得られた配線構造を有する基
板を上述した熱処理を施こしからジャンクションリーク
電流測定し、得られた結果を度数分布で示したのが第７
Ａ図、第７Ｂ図および第７Ｃ図である。これら図面から
、リーク電流抑制には酸素添加量を９流量％以上にしな
ければならない。このように大きな酸素添加量では第６
図の６００℃線から推定して比抵抗がかなり大きくなり
、実際の半導体装置に使用することは困難である。
第２に、上述したように酸素ガス添加雰囲気にてＴｉＮ
層を形成し、その上にアルミニウム配線層を形成すると
、酸素添加量が増加するにつれて平均故障時間ＭＴＦが
第８図に示すように短かくなる。この場合の配線構造は
第６図に示したのと同様であるが、アルミニウム配線層
にはＡｆ−２％Ｃｕを用いている。第８図かられかるよ
うに、酸素無添加の場合のＭＴＦを１として、酸素９％
添加した場合のＭＴＦは半分以下になっている。
層を形成し、その上にアルミニウム配線層を形成すると
、酸素添加量が増加するにつれて平均故障時間ＭＴＦが
第８図に示すように短かくなる。この場合の配線構造は
第６図に示したのと同様であるが、アルミニウム配線層
にはＡｆ−２％Ｃｕを用いている。第８図かられかるよ
うに、酸素無添加の場合のＭＴＦを１として、酸素９％
添加した場合のＭＴＦは半分以下になっている。
本発明の目的は、上述した提案した方法による酸素添加
にともなう特性低下を生じないように、ＴｉＮバリアー
層形成時に酸素添加して従来よりもバリアー効果を高め
た配線を形成する方法を提供することである。
にともなう特性低下を生じないように、ＴｉＮバリアー
層形成時に酸素添加して従来よりもバリアー効果を高め
た配線を形成する方法を提供することである。
上述した目的が、シリコン基板上に、コンタクト層と、
チタン、ジルコニウム、ハフニウムおよびタングステン
のいずれかの金属の窒化物、ホウ化物又は炭化物である
バリアー層と、アルミニウム又はその合金の配線層とを
順次形成する配線形成方法いおいて、前記バリアー層の
形成の途中で、酸素ガスを雰囲気ガスにパルス式又は一
時期だけ添加することを特徴とする配線形成方法によっ
て達成される。
チタン、ジルコニウム、ハフニウムおよびタングステン
のいずれかの金属の窒化物、ホウ化物又は炭化物である
バリアー層と、アルミニウム又はその合金の配線層とを
順次形成する配線形成方法いおいて、前記バリアー層の
形成の途中で、酸素ガスを雰囲気ガスにパルス式又は一
時期だけ添加することを特徴とする配線形成方法によっ
て達成される。
本発明によると、特願昭６３−１８５００５号にて提案
した場合のようにバリアー（ＴｉＮ）層形酸中窒素ガス
と同期して酸素ガスを流す（添加する）のではな（、Ｔ
ｉＮ層形成の途中の一時期にパルス式に反復してか又は
−回だけ流す（添加する）ことによって、酸素をバリア
ー（ＴｉＮ）層中の一部層状に局在化させる。このこと
によってバリアー効果を向上させかつ全期間酸素添加に
よる比抵抗の上昇と配線ＭＴＦの短縮とを大幅に減少さ
せることができる。
した場合のようにバリアー（ＴｉＮ）層形酸中窒素ガス
と同期して酸素ガスを流す（添加する）のではな（、Ｔ
ｉＮ層形成の途中の一時期にパルス式に反復してか又は
−回だけ流す（添加する）ことによって、酸素をバリア
ー（ＴｉＮ）層中の一部層状に局在化させる。このこと
によってバリアー効果を向上させかつ全期間酸素添加に
よる比抵抗の上昇と配線ＭＴＦの短縮とを大幅に減少さ
せることができる。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施態様例によっ
て本発明の詳細な説明する。
て本発明の詳細な説明する。
第４図は、本発明に係る配線形成方法を適用したＭＯＳ
ＦＥＴの概略断面図であり、その配線構造は基本的には
従来技術の説明にて参照した第６図と同じである。この
ＭＯＳＦＥＴおよびその配線の構造は公知であり、その
製造もバリアー層（ＴｉＮ層）の形成時に酸素ガス添加
要領が異なるだけで公知方法に基づいて行なえる。
ＦＥＴの概略断面図であり、その配線構造は基本的には
従来技術の説明にて参照した第６図と同じである。この
ＭＯＳＦＥＴおよびその配線の構造は公知であり、その
製造もバリアー層（ＴｉＮ層）の形成時に酸素ガス添加
要領が異なるだけで公知方法に基づいて行なえる。
第４図に示すように、ｐ型シリコン基板１１を用意し、
選択酸化法（ＬＯＧＯＳプロセス）によってフィールド
ＳｌＯ□酸化膜１２を形成する。ゲー） （Ｓｉｎ□）
酸化膜１３を形成してからポリシリコンゲート電極１４
を形成する。このゲート電極１４およびフィールド酸化
膜１３をマスクとして、イオン注入によってヒ素（Ａｓ
”）をシリコン基板１１ヘドーブしてＮ゛領域ソース領
域１５およびドレイン領域１６を形成し、所定のアニー
ル熱処理を施こす。層間絶縁膜１７となるＰＳＧ膜をＣ
ＶＤ法によって全面に形成し１フオトエツチング法によ
ってソース・ドレイン領域１５．１６が表出するコンタ
クトホール（直径：０．６−１深：０．６Ｊ−）を形成
する。
選択酸化法（ＬＯＧＯＳプロセス）によってフィールド
ＳｌＯ□酸化膜１２を形成する。ゲー） （Ｓｉｎ□）
酸化膜１３を形成してからポリシリコンゲート電極１４
を形成する。このゲート電極１４およびフィールド酸化
膜１３をマスクとして、イオン注入によってヒ素（Ａｓ
”）をシリコン基板１１ヘドーブしてＮ゛領域ソース領
域１５およびドレイン領域１６を形成し、所定のアニー
ル熱処理を施こす。層間絶縁膜１７となるＰＳＧ膜をＣ
ＶＤ法によって全面に形成し１フオトエツチング法によ
ってソース・ドレイン領域１５．１６が表出するコンタ
クトホール（直径：０．６−１深：０．６Ｊ−）を形成
する。
次に、特願昭６３−１８５００５号にて用いたのと同様
なスパッタリング装置を用いて、コンタクト（Ｔｉ）層
１８、バリアー層（ＴｉＮ層）１９およびアルミニウム
配線層２０を順次形成する。
なスパッタリング装置を用いて、コンタクト（Ｔｉ）層
１８、バリアー層（ＴｉＮ層）１９およびアルミニウム
配線層２０を順次形成する。
Ｔｉ コンタクト層１８の形成を下言己スパッタリング
条件にて行なう。
条件にて行なう。
ターゲット：純度９９．９９％の金属チタン導入ガス
：アルゴン（２０ｓｅｃｍ）装置内圧カニ ２ｍＴｏｒ
ｒ 基板加熱ヒーター温度二６００℃ スパッタ直流電カニ５ｋｖ！ Ｔｉ層厚さ： ２Ｑｎｍ 次に、同じターゲットを用いて、窒素ガス（８０ｓｅｃ
ｍ一定）を導入することおよび酸素ガスを第１図又は第
２図に示すように添加（導入）することを除いて上述ス
パッタリング条件にてＴｉＮ層１９（厚さ： １０１
００ｎを７１層１８上に形成する。
：アルゴン（２０ｓｅｃｍ）装置内圧カニ ２ｍＴｏｒ
ｒ 基板加熱ヒーター温度二６００℃ スパッタ直流電カニ５ｋｖ！ Ｔｉ層厚さ： ２Ｑｎｍ 次に、同じターゲットを用いて、窒素ガス（８０ｓｅｃ
ｍ一定）を導入することおよび酸素ガスを第１図又は第
２図に示すように添加（導入）することを除いて上述ス
パッタリング条件にてＴｉＮ層１９（厚さ： １０１
００ｎを７１層１８上に形成する。
第１図の場合には、ＴｉＮ層形成の途中で酸素ガス（２
０ｓｅｃｍ）を５秒間５秒間隔で３回パルス的に添加し
ており、第２図の場合には、１５秒間だけ成膜途中に添
加する。ＴｉＮ層形成の最終段階では酸素ガスを添加し
ない状態にする。ＴｉＮ層の表面から１０〜２５ｎｍの
深さまでは酸素を含んでいないので、上層のアルミニウ
ム配線層への影響はない。なお、第１図および第２図に
て、アルゴンガス（合計２０ｓｃｃｍ）が別系統（異な
る導入管）で導入されており、Ａｒ（１）は基板加熱台
上に搭載した基板の背面から流し、Ａｒ（，２）はスパ
ッタ室内へ直接に流して供給されている。
０ｓｅｃｍ）を５秒間５秒間隔で３回パルス的に添加し
ており、第２図の場合には、１５秒間だけ成膜途中に添
加する。ＴｉＮ層形成の最終段階では酸素ガスを添加し
ない状態にする。ＴｉＮ層の表面から１０〜２５ｎｍの
深さまでは酸素を含んでいないので、上層のアルミニウ
ム配線層への影響はない。なお、第１図および第２図に
て、アルゴンガス（合計２０ｓｃｃｍ）が別系統（異な
る導入管）で導入されており、Ａｒ（１）は基板加熱台
上に搭載した基板の背面から流し、Ａｒ（，２）はスパ
ッタ室内へ直接に流して供給されている。
比較のために、特願昭６３−１８５００５号にて提案し
た方法によると、第３図に示すようにガス（窒素ガス、
酸素ガスおよびアルゴンガス）をスパッタリング装置に
導入してＴｉＮ層を形成することになり、酸素ガスが窒
素ガスと共にＴｉＮ層形成中添加されている。
た方法によると、第３図に示すようにガス（窒素ガス、
酸素ガスおよびアルゴンガス）をスパッタリング装置に
導入してＴｉＮ層を形成することになり、酸素ガスが窒
素ガスと共にＴｉＮ層形成中添加されている。
上述した条件にてＴｉＮ層（厚さ： ５００ｎｍ）を５
ｉｎ２膜上に直接にスパッタリングにて形成して、その
比抵抗を測定したところ下記第１表の結果が得られた。
ｉｎ２膜上に直接にスパッタリングにて形成して、その
比抵抗を測定したところ下記第１表の結果が得られた。
第１表 ＴｉＮ層の比抵抗
このように、本発明に係る形成方法でのＴｉＮ層はその
比抵抗が提案した方法の場合よりも約十分の−と大幅に
小さい。
比抵抗が提案した方法の場合よりも約十分の−と大幅に
小さい。
Ｔｉ８層１９の形成後に、同じスパッタリング装置でア
ルミニウム層２０の形成を下記スパッタリング条件にて
行なう。
ルミニウム層２０の形成を下記スパッタリング条件にて
行なう。
ターゲット：純ＡＡ
導入ガス ：アルゴン（５０ｓｅｃｍ）装置内圧カニ
５ｍＴｏｒｒ 基板加熱温度：１８０℃ スパッタ直流電カニ １０ｋＷ Ａ１層厚さ：ｌ、Ｑｍ このようにして形成された配線を有するＭＯ５Ｆ［ＥＴ
において、ＭＴＦは第８図にて示した酸素無添加の場合
とほぼ同じになり、ＴｉＮ層形成時の酸素添加にかかわ
らずＭＴＦの低下はなく、提案した従来方法の場合より
も改善されている。
５ｍＴｏｒｒ 基板加熱温度：１８０℃ スパッタ直流電カニ １０ｋＷ Ａ１層厚さ：ｌ、Ｑｍ このようにして形成された配線を有するＭＯ５Ｆ［ＥＴ
において、ＭＴＦは第８図にて示した酸素無添加の場合
とほぼ同じになり、ＴｉＮ層形成時の酸素添加にかかわ
らずＭＴＦの低下はなく、提案した従来方法の場合より
も改善されている。
コンタクト層１８には上述のＴ１の他にポリシリコンを
用いることができ、この場合にはＣＶＤ法によって形成
する。さらに、チタンシリサイド、タングステン、タン
グステンシリサイドをもコンタクト層１８の材料として
使用可能である。
用いることができ、この場合にはＣＶＤ法によって形成
する。さらに、チタンシリサイド、タングステン、タン
グステンシリサイドをもコンタクト層１８の材料として
使用可能である。
バリアー層１９には窒化チタン（ＴｉＮ）の他に第２表
に示すようなチタン、ジルコニウム、ハフニウムおよび
タングステンの窒化物、炭化物ないしホウ化物が使用で
きる。
に示すようなチタン、ジルコニウム、ハフニウムおよび
タングステンの窒化物、炭化物ないしホウ化物が使用で
きる。
金 属 窒化物
Ｔｉ （ＴｉＮ）
Ｔａ ＴａＮ
Ｚ ｒ ＺｒＮ
Ｉｆ ＨｆＮ
Ｗ ＷＮ
第２表
炭化物 ホウ化物
Ｔｉｃ ＴｉＢ
ＴａＣＴａＢ
ＺｒＣ２ｒＢ
ＨｆＣＨｆＢ
ＷＣＷＢ
炭化物およびホウ化物を形成するためには、窒素ガスに
代えて、炭素化合物ガス（例えば、メタンＣＨ，）ある
いは、ホウ素化合物ガス（例えば、ジボラン８２Ｈ６）
を用いればよい。あるいは、ターゲットにＴｉ ＳＴａ
ＳＺｒ ＳＨｆ ＳＷの炭化物、ホウ化物を用いても
よい。
代えて、炭素化合物ガス（例えば、メタンＣＨ，）ある
いは、ホウ素化合物ガス（例えば、ジボラン８２Ｈ６）
を用いればよい。あるいは、ターゲットにＴｉ ＳＴａ
ＳＺｒ ＳＨｆ ＳＷの炭化物、ホウ化物を用いても
よい。
以上説明したように、本発明によればアルミニウム配線
のバリアー層を形成する際に、酸素ガスの添加方式を従
来とは異なるパルス式ないし一時期添加にして、バリア
ー膜中の一部に局在化させる。このようにしてバリアー
効果を向上させることができ、かつ従来の酸素添加によ
るバリアー層の比抵抗上昇環よび配線としてのＭＴＦ低
下を大幅に防止することができる。したがって、半導体
装置の性能向上および信頼性向上が図れる。
のバリアー層を形成する際に、酸素ガスの添加方式を従
来とは異なるパルス式ないし一時期添加にして、バリア
ー膜中の一部に局在化させる。このようにしてバリアー
効果を向上させることができ、かつ従来の酸素添加によ
るバリアー層の比抵抗上昇環よび配線としてのＭＴＦ低
下を大幅に防止することができる。したがって、半導体
装置の性能向上および信頼性向上が図れる。
第１図は、本発明に係る方法にしたがって、バリアー（
ＴｉＮ）層形成スパッタリング時のパルス式酸素添加方
式でのガス流量と形成時間との関係を示すグラフであり
、 第２図は、本発明に係る方法にしたがって、バリアー（
ＴｉＮ）層形成スパッタリング時の一時期酸素添加方式
でのガス流量と形成時間との関係を示すグラフであり、 第３図は、従来の酸素継続添加方式でのガス流と形成時
間との関係を示すグラフであり、第４図は、本発明の方
法で形成された配線を有するＭＯ３ＦＩＥＴの部分断面
図であり、第５図は、ＴｉＮ層形成時に従来方法で酸素
添加したときの比抗比と酸素流量及び基板加熱温度との
関係を示すグラフであり、 第６図は、バリアー層を有する配線構造を示す半導体装
置の部分断面図であり、 第７Ａ図、第７Ｂ図および第７Ｃ図は、ＴｉＮバリアー
層のある配線を有する半導体装置でのジャンクションリ
ーク電流の度数分布を示すグラフであり、 第８図は、ＴｉＮバリアー層のある配線を有する半導体
装置でのＭＴＦとＴｉＮ層形成時酸素添加量との関係を
示すグラフである。 １１・・・シリコン基板、 １５・・・ソース領域、 １６・・・ドレイン領域、 １７・・・層間絶縁膜、 １８・・・コンタクト （Ｔ１）層、 １９・・・バリアー（ＴｉＮ）層、 ２０・・・アルミニウム配線層。
ＴｉＮ）層形成スパッタリング時のパルス式酸素添加方
式でのガス流量と形成時間との関係を示すグラフであり
、 第２図は、本発明に係る方法にしたがって、バリアー（
ＴｉＮ）層形成スパッタリング時の一時期酸素添加方式
でのガス流量と形成時間との関係を示すグラフであり、 第３図は、従来の酸素継続添加方式でのガス流と形成時
間との関係を示すグラフであり、第４図は、本発明の方
法で形成された配線を有するＭＯ３ＦＩＥＴの部分断面
図であり、第５図は、ＴｉＮ層形成時に従来方法で酸素
添加したときの比抗比と酸素流量及び基板加熱温度との
関係を示すグラフであり、 第６図は、バリアー層を有する配線構造を示す半導体装
置の部分断面図であり、 第７Ａ図、第７Ｂ図および第７Ｃ図は、ＴｉＮバリアー
層のある配線を有する半導体装置でのジャンクションリ
ーク電流の度数分布を示すグラフであり、 第８図は、ＴｉＮバリアー層のある配線を有する半導体
装置でのＭＴＦとＴｉＮ層形成時酸素添加量との関係を
示すグラフである。 １１・・・シリコン基板、 １５・・・ソース領域、 １６・・・ドレイン領域、 １７・・・層間絶縁膜、 １８・・・コンタクト （Ｔ１）層、 １９・・・バリアー（ＴｉＮ）層、 ２０・・・アルミニウム配線層。
Claims (1)
- １、シリコン基板上に、コンタクト層と、チタン、ジル
コニウム、ハフニウムおよびタングステンのいずれかの
金属の窒化物、ホウ化物又は炭化物であるバリアー層と
、アルミニウム又はその合金の配線層とを順次形成する
配線形成方法において、前記バリアー層の形成の途中で
、酸素ガスを雰囲気ガスにパルス式又は一時期だけ添加
することを特徴とする配線形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33654489A JP2868021B2 (ja) | 1989-12-27 | 1989-12-27 | 配線形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33654489A JP2868021B2 (ja) | 1989-12-27 | 1989-12-27 | 配線形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03198329A true JPH03198329A (ja) | 1991-08-29 |
| JP2868021B2 JP2868021B2 (ja) | 1999-03-10 |
Family
ID=18300232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33654489A Expired - Fee Related JP2868021B2 (ja) | 1989-12-27 | 1989-12-27 | 配線形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2868021B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07321068A (ja) * | 1994-05-24 | 1995-12-08 | Samsung Electron Co Ltd | 金属配線形成方法及びこれに使用されるスパッタリング装置 |
| JP2014012868A (ja) * | 2012-07-04 | 2014-01-23 | Ulvac Japan Ltd | バリア絶縁膜形成方法及びバリア絶縁膜形成装置 |
| JP2022541067A (ja) * | 2019-09-23 | 2022-09-21 | マイクロン テクノロジー，インク． | シリコン含有材料とシリコンと反応する別の材料との間にバリア材料を有する集積アセンブリ |
-
1989
- 1989-12-27 JP JP33654489A patent/JP2868021B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07321068A (ja) * | 1994-05-24 | 1995-12-08 | Samsung Electron Co Ltd | 金属配線形成方法及びこれに使用されるスパッタリング装置 |
| JP2014012868A (ja) * | 2012-07-04 | 2014-01-23 | Ulvac Japan Ltd | バリア絶縁膜形成方法及びバリア絶縁膜形成装置 |
| JP2022541067A (ja) * | 2019-09-23 | 2022-09-21 | マイクロン テクノロジー，インク． | シリコン含有材料とシリコンと反応する別の材料との間にバリア材料を有する集積アセンブリ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2868021B2 (ja) | 1999-03-10 |
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