JPH04256313A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH04256313A
JPH04256313A JP1797791A JP1797791A JPH04256313A JP H04256313 A JPH04256313 A JP H04256313A JP 1797791 A JP1797791 A JP 1797791A JP 1797791 A JP1797791 A JP 1797791A JP H04256313 A JPH04256313 A JP H04256313A
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JP
Japan
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gas
forming
barrier metal
sputtering
tin
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JP1797791A
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English (en)
Inventor
Tomonori Aoyama
知憲 青山
Yasushi Nakasaki
靖 中崎
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】[発明の目的]
【0002】
【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、特に、配線の形成に関する。
【0003】
【従来の技術】従来、半導体装置の配線には加工が容易
で配線抵抗が小さいことからアルミニウムが広く用いら
れてきている。
【0004】しかしながら近年、半導体装置の高集積化
に伴い、回路の微細化は進む一方であり、配線において
も微細化および多層化が急速に進められており、これに
伴い配線の信頼性が問題となっている。
【0005】配線の信頼性低下の原因としてアルミニウ
ムの拡散によるエレクトロマイグレーションやストレス
マイグレーションがある。この問題を防ぐために胴等を
添加したアルミニウム合金配線が検討されている。この
方法は添加金属とアルミニウムとの化合物を粒界に析出
させることによりアルミニウムに拡散を抑制する方法で
あるが、添加金属による配線抵抗の増加や配線加工性の
低下等の問題がある。一方、チタンナイトライド(Ti
N)膜をアルミニウム膜の下地に用いた積層構造の配線
方法も提案されている。アルミニウムのような面心立方
格子の場合、表面エネルギ−は{111}面が最も小さ
く、配線の信頼性向上のためには横方向へのマイグレー
ションを防止することのできる(111)配向を強くす
る必要がある。一方下地として用いられるTiN膜の配
向性がアルミニウム膜の配向性に影響を与えることが知
られており、TiNが(111)配向の場合、アルミニ
ウムは(111)配向になり、TiNが(200)配向
の場合、アルミニウムは(200)配向になる。従って
(111)配向のアルミニウム膜を得るためには(11
1)配向のTiNを形成すれば良い。この(111)配
向のTiNを形成する方法としてはアルゴン(Ar)と
窒素雰囲気中での無バイアススパッタ法により形成する
方法がある。
【0006】しかしながら従来の無バイアススパッタ法
では、(111)配向以外に(200)配向も含まれ(
図4参照)、完全な(111)配向のTiNを形成する
ことはできないという問題があった。
【0007】また、配向性を向上するために基板温度を
上げるという方法があるが、本発明者らの実験により、
TiN膜の場合、温度を上げると、(111)配向のT
iNも(200)配向のTiNに逆転してしまうことが
判明した。従って(100)配向のTiNを良好な状態
で得ることは極めて困難であった。
【0008】さらにまた、以上のような問題はNaCl
型の結晶構造のタングステンナイトライド(TaN)膜
を(111)配向で形成する場合についても同様であっ
た。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の、無
バイアススパッタ法では、完全な(111)配向のTi
NやTaNを形成することはできないという問題があっ
た。
【0010】本発明は、前記実情に鑑みてなされたもの
で、完全な(111)配向のTiNやTaNを形成する
方法を提供することを目的とする。
【0011】[発明の構成]
【0012】
【課題を解決するための手段】そこで本発明の第1では
、スパッタリングによるTiNまたはTaN薄膜形成に
際し、不活性ガスなどの正に帯電しやすいガスと窒素と
の混合ガス雰囲気中でスパッタリングを行う場合には、
基板に正バイアスを印加するようにし、またハロゲンガ
スなどの負に帯電しやすいガスと窒素との混合ガス雰囲
気中でスパッタリングを行う場合には、基板に負バイア
スを印加しつつ、スパッタリングを行うようにしている
【0013】また、本発明の第2では、チタンナイトラ
イドまたはタンタルナイトライドなどのバリアメタル層
の構成元素を含むターゲットを用い、正または負のいず
れに帯電しやすいガス雰囲気中で、スパッタリングを行
うかに応じて上述したスパッタリングのバイアス制御を
行うようにしている。
【0014】
【作用】TiNは、面心立方格子構造を有し、Ti+q
−N−qというように帯電しやすい構造であるため、基
板表面に垂直にわずかな電界をかけることによりTiN
が配向性をもつように規則的に配列されやすくなる。本
発明はこの点に着目してなされたもので、ガスが正に帯
電しやすいものである場合は、ターゲット側を負にし基
板側を正にし、ガスがターゲットをスパッタするのを助
成しやすいように電界をかけ、逆にガスが負に帯電しや
すいものである場合は、ターゲット側を正にし基板側を
負にし、ガスがターゲットをスパッタするのを助成しや
すいように電界をかけている。
【0015】そしてこの電界により、TiNを、エネル
ギ−を揃えた状態で、配向性よく基板上に付着するよう
にしている。例えば基板側が正であるばあいは、Nが基
板側となるようにTiNは順次付着し、逆に基板側が負
であるばあいは、Tiが基板側となるようにTiNは順
次付着する。これにより、配向性が制御されて、完全な
(111)配向のTiNを形成することができる。
【0016】なお、例えば、キャリアガスとして不活性
ガスを用いた場合にはガスが正に帯電するので正バイア
スをかけ、一方ハロゲンガスを用いた場合にはガスが負
に帯電するので負バイアスをかける。
【0017】また、基板側に負バイアスを印加すること
により、窒化膜の表面側における窒素の密度が高まり、
膜中への酸素の混入が防止される、このため膜質が向上
する。  以上述べたことは、NaCl型の結晶構造の
TaNについてもいえることである。
【0018】(実施例) 以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細に
説明する。
【0019】図1は本発明の第1の実施例のTiN膜の
形成方法を示す説明図である。
【0020】この方法では真空度1×10−8Torr
にしたのち、ArとN2 とを等流量で導入し、1×1
0−3Torrとし、Tiターゲット1に−150V、
シリコン基板2に50Vのバイアスをかけ100nmの
TiNをスパッタ法によって堆積するようにしたことを
特徴とするものである。
【0021】次にこれを用いた半導体装置の製造工程に
ついて説明する。
【0022】まず、図2(a) に示すように面方位(
100)、比抵抗4〜5Ωcmのn型シリコン基板21
に対して水素燃焼酸化を行い、膜厚2μm の酸化シリ
コン膜22を形成し、これをフォトリソグラフィ法によ
り形成したレジストパターンをマスクとしてCHF3 
を用いた反応性イオンエッチングを用いて酸化シリコン
膜22をパターニングし、直径1.2μmのコンタクト
ホール23を形成する。
【0023】続いて、図1に示したバイアススパッタ装
置に前記基板を設置し、容器内を真空度1×10−8T
orrにしたのち、ArとN2 とを等流量で導入し、
1×10−3Torrとし、Tiターゲット1に−15
0V、シリコン基板2に50Vのバイアスをかけ基板表
面全体に膜厚100nmのTiN24を堆積する。ここ
でArは正に帯電しやすく、Tiターゲットの方向に運
動を起こし、これに衝突する。この様にして得られたT
iN膜は図4にX線回折結果を示すように完全な(11
1)配向を有している(図2(b) )。
【0024】次いで、ターゲットをアルミニウムに代え
、スパッタリングによりこの上層にアルミニウム膜を形
成する。ここでも完全な(111)配向を有するアルミ
ニウム膜を得ることができる(図2(c) )。
【0025】この後、図2(d) に示すごとく、これ
らのTiN膜およびアルミニウム膜をパターニングし電
極が得られる。これは例えばFETのソース・ドレイン
領域表面の張り付け電極として働く。
【0026】なお、前記実施例では、n型シリコン基板
を用いるようにしたが、p型シリコン基板を用いても良
いことはいうまでもない。
【0027】実施例2 前記実施例ではArガスと窒素ガスの混合ガスを用いた
TiNのスパッタリング方法について説明したが、ここ
ではArガスに代えて弗素(F2 )ガスを用いた場合
について説明する。
【0028】この方法で実施例1と異なるのは図3に示
すように導入ガスとしてF2 :N2 =2:1の割合
で混合した混合ガスを用い、Tiターゲット1に200
V、シリコン基板2に−50Vのバイアスをかける点で
ある。
【0029】すなわちこの方法でも容器内の真空度1×
10−8Torrにしたのち、F2 :N2 =2:1
の割合で混合した混合ガスを導入し、1×10−3To
rrとし、Tiターゲット1に200V、シリコン基板
2に−50Vのバイアスをかけ100nmのTiNをス
パッタ法によって堆積するものである。ここで、弗素は
負に帯電しやすく、Tiターゲット1の方向に力を受け
、該ターゲットに対して衝突を起こす。このようにして
得られたTiN膜も図4にX線回折結果を示すように完
全に(111)配向を形成している。
【0030】なお、以上の実施例では、Si基板上にコ
ンタクトホールを形成する場合について説明したが、多
結晶シリコンや金属シリサイドの配線上に絶縁膜を介し
て二層目の配線を形成する場合にこれらのも配線をつな
ぐビアホール等にも全く同様に適用できる。
【0031】また、前記実施例ではTiN膜上にアルミ
ニウム膜を形成するようにしたが、アルミニウム膜に代
えてアルミニウム合金、銅あるいは銅合金を用いても同
様に実施することができる。さらにガスの種類も上記実
施例に限定されることなく適宜選択可能であり、ガスの
帯電上京に応じてバイアスを印加するようにすればよい
【0032】さらに、前記実施例ではTiN膜について
のみ説明したが、NaCl型の面心立方格子構造を有す
る膜、例えばTaNなど他の膜についても適用可能であ
る。また、スパッタリングのターゲットとしてTiNを
用いてもよく、この場合窒素ガスの導入は不要である。 またターゲットの構成材料の割合は、形成しようとする
膜の組成比とほぼ等しくするようにするとよい。
【0033】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、用いるガスの種類に応じて基板に印加するバイアス
を選択しバイアススパッタリングによってTiN膜を形
成するようにしているため完全な(111)配向のTi
N膜を形成することができ、この膜上に形成される配線
も完全な(111)配向とすることができ、信頼性の高
い配線を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例のスパッタ法を示す説明
図。
【図2】本発明の第1の実施例の方法を用いた半導体装
置の製造工程を示す説明図。
【図3】本発明の第2の実施例のスパッタ法を示す説明
図。
【図4】本発明の方法と従来例の方法とで形成されたT
iN膜のX線回折結果を示す図。
【符号の説明】
1  Tiターゲット 2  基板 21  シリコン基板 22  酸化シリコン膜 23  コンタクトホール 24  TiN膜 25  アルミニウム膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  半導体基板内に素子領域を形成する工
    程と、前記半導体基板上にバリアメタルとしてのチタン
    ナイトライド薄膜またはタンタルナイトライド薄膜を形
    成するバリアメタル層形成工程と、前記バリアメタル層
    上に配線層を形成する配線層形成工程とを含む半導体装
    置の製造方法において、前記バリアメタル層形成工程が
    、正または負に帯電し易いガスと窒素ガスとの混合ガス
    雰囲気中で、前記半導体基板側に、前記ガスが正に帯電
    し易い場合は正の、負に帯電し易い場合は負のバイアス
    を印加しつつスパッタリングを行うスパッタリング工程
    であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】  半導体基板内に素子領域を形成する工
    程と、前記半導体基板上にバリアメタル層としてのチタ
    ンナイトライド薄膜またはタンタルナイトライド薄膜を
    形成するバリアメタル層形成工程と、前記バリアメタル
    層上に配線層を形成する配線層形成工程とを含む半導体
    装置の製造方法において、前記バリアメタル層形成工程
    が、前記バリアメタル層の構成元素を含むターゲットを
    用い、正または負に帯電し易いガス雰囲気中で、前記半
    導体基板に前記ガスが正に帯電し易い場合は正の、負に
    帯電し易い場合は負のバイアスを印加しつつスパッタリ
    ングを行うスパッタリング工程であることを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1548146A1 (en) * 2003-12-22 2005-06-29 Seco Tools Ab Method of coating a cutting tool
JP2012199520A (ja) * 2011-03-10 2012-10-18 Toshiba Corp 半導体装置およびその製造方法
JP2013172083A (ja) * 2012-02-22 2013-09-02 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
WO2017010263A1 (ja) * 2015-07-10 2017-01-19 ソニー株式会社 固体撮像装置、製造方法、および電子機器
JP2017168684A (ja) * 2016-03-16 2017-09-21 富士電機株式会社 炭化珪素半導体装置および炭化珪素半導体装置の製造方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1548146A1 (en) * 2003-12-22 2005-06-29 Seco Tools Ab Method of coating a cutting tool
JP2012199520A (ja) * 2011-03-10 2012-10-18 Toshiba Corp 半導体装置およびその製造方法
JP2013172083A (ja) * 2012-02-22 2013-09-02 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
WO2017010263A1 (ja) * 2015-07-10 2017-01-19 ソニー株式会社 固体撮像装置、製造方法、および電子機器
US10453887B2 (en) 2015-07-10 2019-10-22 Sony Corporation Solid-state image sensing device, manufacturing method, and electronic apparatus
JP2017168684A (ja) * 2016-03-16 2017-09-21 富士電機株式会社 炭化珪素半導体装置および炭化珪素半導体装置の製造方法

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