JPH065604A - 集積回路の配線形成方法および集積回路の配線構造 - Google Patents
集積回路の配線形成方法および集積回路の配線構造Info
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- JPH065604A JPH065604A JP16258192A JP16258192A JPH065604A JP H065604 A JPH065604 A JP H065604A JP 16258192 A JP16258192 A JP 16258192A JP 16258192 A JP16258192 A JP 16258192A JP H065604 A JPH065604 A JP H065604A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ストレスマイグレーションなどによる集積配
線の断線を防ぐことのできる集積回路の配線形成方法お
よび配線構造を提供する。 【構成】 本発明は、実質的にチタンと窒素で構成さ
れ、窒素とチタンの原子比Ｎ／Ｔiが0.2ないし0.9のタ
ーゲットを窒素を含むスパッタリングガスを用いてスパ
ッタリングを行い、前記ターゲットの窒素とチタンの原
子比よりも窒素の比が多く、かつ実質的にＮａＣｌ型の
結晶構造を有する窒化チタン薄膜でなるバリアメタル層
を形成し、該バリアメタル層の上にアルミニウムを主成
分とする配線層を形成することを特徴とする集積回路配
線の形成方法である。好ましくは、バリアメタル層は、
（２００）結晶面と（１１１）結晶面のＸ線回折強度の
比（２００）／（１１１）が０．１５以下、配線層は、
Ｘ線回折分析によるアルミニウムの（１１１）結晶面の
ピークの半値幅が２．５度以下とする。
線の断線を防ぐことのできる集積回路の配線形成方法お
よび配線構造を提供する。 【構成】 本発明は、実質的にチタンと窒素で構成さ
れ、窒素とチタンの原子比Ｎ／Ｔiが0.2ないし0.9のタ
ーゲットを窒素を含むスパッタリングガスを用いてスパ
ッタリングを行い、前記ターゲットの窒素とチタンの原
子比よりも窒素の比が多く、かつ実質的にＮａＣｌ型の
結晶構造を有する窒化チタン薄膜でなるバリアメタル層
を形成し、該バリアメタル層の上にアルミニウムを主成
分とする配線層を形成することを特徴とする集積回路配
線の形成方法である。好ましくは、バリアメタル層は、
（２００）結晶面と（１１１）結晶面のＸ線回折強度の
比（２００）／（１１１）が０．１５以下、配線層は、
Ｘ線回折分析によるアルミニウムの（１１１）結晶面の
ピークの半値幅が２．５度以下とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、窒化チタン膜をバリア
メタル層とする集積回路の配線形成方法および集積回路
の配線構造に関するものである。
メタル層とする集積回路の配線形成方法および集積回路
の配線構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年ＬＳＩの集積度向上にはめざましい
ものがあり、そのために回路を構成する配線幅もさらな
る微細化が進行中である。また、ＬＳＩには電極部であ
るアルミニウムと素子部であるシリコンの間の両元素の
反応拡散を防止するために、バリアメタル層と呼ばれる
拡散防止層が形成されている。このバリアメタル層も配
線幅の微細化にともない、より薄層化が要求され、高融
点で拡散防止効果も高いバリアメタル層が求められてい
る。
ものがあり、そのために回路を構成する配線幅もさらな
る微細化が進行中である。また、ＬＳＩには電極部であ
るアルミニウムと素子部であるシリコンの間の両元素の
反応拡散を防止するために、バリアメタル層と呼ばれる
拡散防止層が形成されている。このバリアメタル層も配
線幅の微細化にともない、より薄層化が要求され、高融
点で拡散防止効果も高いバリアメタル層が求められてい
る。
【０００３】また、このバリアメタル層は電極の一部と
なるため、比抵抗値のできるだけ低い材料が望ましい。
現在、高融点で比抵抗値が低いという特性を有し、極め
て優れた拡散防止効果を有する材料として窒化チタン膜
が注目されている。この窒化チタン膜は、H.Kageyamaら
のProc. of the 1991, IRPS P.677の論文に代表される
ように、配線層となるアルミニウムとの格子定数の差が
極めて少ないことから、配向性の高い窒化チタン膜上に
アルミニウム膜を形成すると、アルミニウム膜も配向性
が高くなるため、ストレスマイグレーション、エレクト
ロマイグレーション等による断線破壊の防止に効果ある
ことが知られている。
なるため、比抵抗値のできるだけ低い材料が望ましい。
現在、高融点で比抵抗値が低いという特性を有し、極め
て優れた拡散防止効果を有する材料として窒化チタン膜
が注目されている。この窒化チタン膜は、H.Kageyamaら
のProc. of the 1991, IRPS P.677の論文に代表される
ように、配線層となるアルミニウムとの格子定数の差が
極めて少ないことから、配向性の高い窒化チタン膜上に
アルミニウム膜を形成すると、アルミニウム膜も配向性
が高くなるため、ストレスマイグレーション、エレクト
ロマイグレーション等による断線破壊の防止に効果ある
ことが知られている。
【０００４】アルミニウム膜の配向性を高めると、アル
ミニウム膜はいわゆるバンブー状の結晶構造となる。そ
のため、ストレスや電界の勾配に沿った粒界が減少する
ことになり、結果としてマイグレーションによる断線破
壊を防止できる。この窒化チタン層は、通常純チタンを
ターゲットとした反応性スパッタリング法によって形成
される。この反応性スパッタリング法は、純チタンのタ
ーゲットをグロー放電により形成した窒素イオンおよび
アルゴンイオン等の荷電粒子で衝撃を与えることによっ
て、ターゲット表面を窒化するとともに、その衝撃力で
窒化チタン粒子を放出させて、ターゲットに対向して設
置したシリコンウェハーに窒化チタン膜を形成するもの
である。
ミニウム膜はいわゆるバンブー状の結晶構造となる。そ
のため、ストレスや電界の勾配に沿った粒界が減少する
ことになり、結果としてマイグレーションによる断線破
壊を防止できる。この窒化チタン層は、通常純チタンを
ターゲットとした反応性スパッタリング法によって形成
される。この反応性スパッタリング法は、純チタンのタ
ーゲットをグロー放電により形成した窒素イオンおよび
アルゴンイオン等の荷電粒子で衝撃を与えることによっ
て、ターゲット表面を窒化するとともに、その衝撃力で
窒化チタン粒子を放出させて、ターゲットに対向して設
置したシリコンウェハーに窒化チタン膜を形成するもの
である。
【０００５】反応性スパッタリング法による利点は、ス
パッタリングガス中に含有させる窒素の濃度を制御する
ことにより、形成する薄膜の窒素とチタンの組成比を容
易に制御できること、およびターゲットが純チタンとい
う金属単体であるため、高密度、高純度のターゲットが
得られることである。窒化チタン層を反応性スパッタリ
ング法によって形成する理由は、化学両論的な窒素とチ
タンの原子比が１である窒化チタンでターゲットを構成
しようすると、化合物であるために非常に焼結しにく
く、スパッタリングターゲットとして密度の高いものが
得られないためである。このようにターゲットの密度が
低いと、スパッタリング中に異常放電が発生しやすく、
パーティクルの発生といった不良の原因になる。
パッタリングガス中に含有させる窒素の濃度を制御する
ことにより、形成する薄膜の窒素とチタンの組成比を容
易に制御できること、およびターゲットが純チタンとい
う金属単体であるため、高密度、高純度のターゲットが
得られることである。窒化チタン層を反応性スパッタリ
ング法によって形成する理由は、化学両論的な窒素とチ
タンの原子比が１である窒化チタンでターゲットを構成
しようすると、化合物であるために非常に焼結しにく
く、スパッタリングターゲットとして密度の高いものが
得られないためである。このようにターゲットの密度が
低いと、スパッタリング中に異常放電が発生しやすく、
パーティクルの発生といった不良の原因になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た純チタンをターゲットとして用いた反応性スパッタリ
ング法では、スパッタ装置に導入される窒素によって窒
化チタンが生成するが、薄膜上へスパッタリングガスに
含まれる窒素が吸着するため、薄膜上の窒化チタンの表
面拡散が阻害され薄膜の配向性が低くなり、結果として
配線層となるアルミニウムも配向性も低下するという問
題があった。上述したように配線層を形成するアルミニ
ウムの配向性が低いとストレスマイグレーションおよび
エレクトロマイグレーションの発生の原因となる。この
ようなマイグレーションの発生は集積回路配線の断線に
つながるため、配線層の配向性を高める解決策が求めら
れている。本発明の目的は、ストレスマイグレーション
およびエレクトロマイグレーションによる集積配線の断
線をふせぐことのできる集積回路の配線形成方法および
集積回路の配線構造を提供することである。
た純チタンをターゲットとして用いた反応性スパッタリ
ング法では、スパッタ装置に導入される窒素によって窒
化チタンが生成するが、薄膜上へスパッタリングガスに
含まれる窒素が吸着するため、薄膜上の窒化チタンの表
面拡散が阻害され薄膜の配向性が低くなり、結果として
配線層となるアルミニウムも配向性も低下するという問
題があった。上述したように配線層を形成するアルミニ
ウムの配向性が低いとストレスマイグレーションおよび
エレクトロマイグレーションの発生の原因となる。この
ようなマイグレーションの発生は集積回路配線の断線に
つながるため、配線層の配向性を高める解決策が求めら
れている。本発明の目的は、ストレスマイグレーション
およびエレクトロマイグレーションによる集積配線の断
線をふせぐことのできる集積回路の配線形成方法および
集積回路の配線構造を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、反応性スパ
ッタリングによる生成する窒化チタン薄膜の配向性を検
討し、反応性スパッタリングに使用するターゲットを純
チタンではなく、窒素とチタンの原子比（以下 Ｎ／Ｔi
と記す）が0.2ないし0.9であるターゲットを用いること
により、窒化チタンの配向性を高め、結果としてアルミ
ニウムあるいはアルミニウム合金の配向性を高めること
ができることを見いだし本発明に到達した。
ッタリングによる生成する窒化チタン薄膜の配向性を検
討し、反応性スパッタリングに使用するターゲットを純
チタンではなく、窒素とチタンの原子比（以下 Ｎ／Ｔi
と記す）が0.2ないし0.9であるターゲットを用いること
により、窒化チタンの配向性を高め、結果としてアルミ
ニウムあるいはアルミニウム合金の配向性を高めること
ができることを見いだし本発明に到達した。
【０００８】すなわち本発明は、実質的にチタンと窒素
で構成され、Ｎ／Ｔiが0.2ないし0.9のターゲットを窒
素を含むスパッタリングガスを用いてスパッタリングを
行い、前記ターゲットの窒素とチタンの原子比よりも窒
素の比が多く、かつ実質的にＮａＣｌ型の結晶構造を有
する窒化チタン薄膜でなるバリアメタル層を形成し、該
バリアメタル層の上にアルミニウムを主成分とする配線
層を形成することを特徴とする集積回路配線の形成方法
である。
で構成され、Ｎ／Ｔiが0.2ないし0.9のターゲットを窒
素を含むスパッタリングガスを用いてスパッタリングを
行い、前記ターゲットの窒素とチタンの原子比よりも窒
素の比が多く、かつ実質的にＮａＣｌ型の結晶構造を有
する窒化チタン薄膜でなるバリアメタル層を形成し、該
バリアメタル層の上にアルミニウムを主成分とする配線
層を形成することを特徴とする集積回路配線の形成方法
である。
【０００９】この方法により、配向性の高い配線構造が
得られ、マイグレーションを防止できる配線構造が得ら
れた。すなわち本発明の集積回路の配線構造は（２０
０）結晶面と（１１１）結晶面のＸ線回折強度の比（２
００）／（１１１）が０．１５以下の実質的にＮａＣｌ
型の結晶構造を有する窒化チタン膜でなるバリアメタル
層の上に、Ｘ線回折分析によるアルミニウムの（１１
１）結晶面のピークの半値幅が２．５度以下のアルミニ
ウムを主成分とする配線層が形成されていることを特徴
とするものである。
得られ、マイグレーションを防止できる配線構造が得ら
れた。すなわち本発明の集積回路の配線構造は（２０
０）結晶面と（１１１）結晶面のＸ線回折強度の比（２
００）／（１１１）が０．１５以下の実質的にＮａＣｌ
型の結晶構造を有する窒化チタン膜でなるバリアメタル
層の上に、Ｘ線回折分析によるアルミニウムの（１１
１）結晶面のピークの半値幅が２．５度以下のアルミニ
ウムを主成分とする配線層が形成されていることを特徴
とするものである。
【００１０】
【作用】本発明の特徴とするところは、純チタンのター
ゲットではなく、窒素とチタンの原子比 Ｎ／Ｔiが0.2
ないし0.9のターゲットを用いて反応性スパッタリング
を行うことにより、純チタンのターゲットでは達成でき
なかった窒化チタン薄膜の配向性を極めて高いものとす
ることができることである。発明の方法によれば、（２
００）結晶面と（１１１）結晶面のＸ線回折強度の比
（２００）／（１１１）が０．１５以下の実質的にＮａ
Ｃｌ型の結晶構造を有する窒化チタン膜が得られ、この
窒化チタン膜上にアルミニウムを主成分とする膜を形成
すればＸ線回折分析によるピークの半値幅が２．５度以
下のアルミニウムを主成分とする配線層が形成できる。
本発明の方法は反応性スパッタリングを行って窒化チタ
ン膜の形成を行う技術分野において、純チタンターゲッ
トでは達成できない高い配向性を持つ膜を形成できると
いう点で極めて優れた特徴を有するものである。
ゲットではなく、窒素とチタンの原子比 Ｎ／Ｔiが0.2
ないし0.9のターゲットを用いて反応性スパッタリング
を行うことにより、純チタンのターゲットでは達成でき
なかった窒化チタン薄膜の配向性を極めて高いものとす
ることができることである。発明の方法によれば、（２
００）結晶面と（１１１）結晶面のＸ線回折強度の比
（２００）／（１１１）が０．１５以下の実質的にＮａ
Ｃｌ型の結晶構造を有する窒化チタン膜が得られ、この
窒化チタン膜上にアルミニウムを主成分とする膜を形成
すればＸ線回折分析によるピークの半値幅が２．５度以
下のアルミニウムを主成分とする配線層が形成できる。
本発明の方法は反応性スパッタリングを行って窒化チタ
ン膜の形成を行う技術分野において、純チタンターゲッ
トでは達成できない高い配向性を持つ膜を形成できると
いう点で極めて優れた特徴を有するものである。
【００１１】本発明において、窒素とチタンの原子比
Ｎ／Ｔiが0.2ないし0.9と規定したのはＮ／Ｔｉが0.2未
満では、反応性スパッタにより、化学両論組成の窒化チ
タン組成に近づけるために導入するスパッタリングガス
中の窒素の量が多くなり、生成薄膜への窒素の吸着およ
び成膜原子の平均入射エネルギーの低下により、配向性
の低下を避けられず、純チタンをターゲットとする場合
に比較して大きな配向性の改善が期待できないためであ
る。またＮ／Ｔｉが0.9を越えると、窒化チタンの化学
両論組成に近いため、ターゲット製造時の焼結性が極め
て悪くなり、95%以上の相対密度が得られないためであ
る。密度の低いターゲットはパーティクルの発生の原因
となり好ましくない。
Ｎ／Ｔiが0.2ないし0.9と規定したのはＮ／Ｔｉが0.2未
満では、反応性スパッタにより、化学両論組成の窒化チ
タン組成に近づけるために導入するスパッタリングガス
中の窒素の量が多くなり、生成薄膜への窒素の吸着およ
び成膜原子の平均入射エネルギーの低下により、配向性
の低下を避けられず、純チタンをターゲットとする場合
に比較して大きな配向性の改善が期待できないためであ
る。またＮ／Ｔｉが0.9を越えると、窒化チタンの化学
両論組成に近いため、ターゲット製造時の焼結性が極め
て悪くなり、95%以上の相対密度が得られないためであ
る。密度の低いターゲットはパーティクルの発生の原因
となり好ましくない。
【００１２】なお、本発明でＮａＣｌ型と規定したのは
窒化チタン膜として低抵抗を示す膜の結晶型であるから
である。また、本発明はアルミニウム単体だけでなく、
Ａl-Ｓi,Ａl-Ｃu,Ａl-Ｓi-Ｃu系等のアルミニウム合金
でなる配線合金にも適用可能である。ただし、これらの
配線合金は、純アルミニウムと同様のＦＣＣ相単相を維
持するためにＳi,Ｃu等の添加量は、10atm%以下とする
必要がある。なお、アルミニウムに対するＳi，Ｃuの原
子半径差は小さいため、10atm%添加しても格子定数変化
は純アルミニウムに対し1%以下である。
窒化チタン膜として低抵抗を示す膜の結晶型であるから
である。また、本発明はアルミニウム単体だけでなく、
Ａl-Ｓi,Ａl-Ｃu,Ａl-Ｓi-Ｃu系等のアルミニウム合金
でなる配線合金にも適用可能である。ただし、これらの
配線合金は、純アルミニウムと同様のＦＣＣ相単相を維
持するためにＳi,Ｃu等の添加量は、10atm%以下とする
必要がある。なお、アルミニウムに対するＳi，Ｃuの原
子半径差は小さいため、10atm%添加しても格子定数変化
は純アルミニウムに対し1%以下である。
【００１３】また、アルミニウムの成膜には、スパッタ
リング法や化学蒸着法（ＣＶＤ）の適用が可能である。
特にスパッタリング法は装置が単純であり、使用しやす
いという利点がある。また、T.Kobayashiらの、Jpn.J.A
ppl.Phys.,27(1988) P.L1775の論文に掲載のようなエピ
タキシャルＣＶＤ法を適用してアルミニウムを成膜すれ
ば、更なる高信頼性薄膜形成が期待できる。本発明で使
用するターゲットは、窒化チタン粉末と純チタン粉末を
特定比率で混合し、焼結することにより得ることができ
る。また純チタンに変えて水素化チタン粉を用いて、混
合後、脱水素し、焼結する方法はチタンの酸化を防ぐこ
とができるため、純度を要求される集積回路の用途には
好ましい。また焼結には熱間静水圧プレス、ホットプレ
スなどの加圧焼結法が高密度のターゲットを得る上で好
ましい。
リング法や化学蒸着法（ＣＶＤ）の適用が可能である。
特にスパッタリング法は装置が単純であり、使用しやす
いという利点がある。また、T.Kobayashiらの、Jpn.J.A
ppl.Phys.,27(1988) P.L1775の論文に掲載のようなエピ
タキシャルＣＶＤ法を適用してアルミニウムを成膜すれ
ば、更なる高信頼性薄膜形成が期待できる。本発明で使
用するターゲットは、窒化チタン粉末と純チタン粉末を
特定比率で混合し、焼結することにより得ることができ
る。また純チタンに変えて水素化チタン粉を用いて、混
合後、脱水素し、焼結する方法はチタンの酸化を防ぐこ
とができるため、純度を要求される集積回路の用途には
好ましい。また焼結には熱間静水圧プレス、ホットプレ
スなどの加圧焼結法が高密度のターゲットを得る上で好
ましい。
【００１４】
【実施例】（実施例１）Ｎ／Ｔiが１である窒素22.6重
量％、残部チタン、純度99.99%以上、平均粒径40μmの
窒化チタン粉末と、純度99.99%以上、平均粒径40μmの
純チタン粉末とをＮ／Ｔiが0〜1.0となる混合比で配合
し、Ｖ型ブレンダで混合した。なお、窒素とチタンの原
子比 0とはチタン粉末のみを原料とした場合であり、窒
素とチタンの原子比1とは、窒化チタン粉末のみを原料
とした場合である。得られた混合粉を内径φ400mmの熱
間静水圧プレス用のカプセルに充填した後、1250℃×5
時間、100MPaの条件で熱間静水圧プレスを行い、φ75mm
×6mmｔのターゲットを得た。得られたターゲットのＮ
／Ｔｉと相対密度の関係を図１に示す。
量％、残部チタン、純度99.99%以上、平均粒径40μmの
窒化チタン粉末と、純度99.99%以上、平均粒径40μmの
純チタン粉末とをＮ／Ｔiが0〜1.0となる混合比で配合
し、Ｖ型ブレンダで混合した。なお、窒素とチタンの原
子比 0とはチタン粉末のみを原料とした場合であり、窒
素とチタンの原子比1とは、窒化チタン粉末のみを原料
とした場合である。得られた混合粉を内径φ400mmの熱
間静水圧プレス用のカプセルに充填した後、1250℃×5
時間、100MPaの条件で熱間静水圧プレスを行い、φ75mm
×6mmｔのターゲットを得た。得られたターゲットのＮ
／Ｔｉと相対密度の関係を図１に示す。
【００１５】図１よりＮ／Ｔｉが0.9を越えると急激な
密度低下が起こり好ましくないことがわかる。これらの
ターゲットをアルゴンと窒素の混合ガスよりなるスパッ
タリングガスを用いて、それぞれφ6インチウェハー上
に成膜した。各組成のターゲットに対して表１に示す条
件でスパッタリングを行ない10000Åの窒化チタン薄膜
を得た。またターゲット組成によらない共通の条件は表
２に示す。得られた窒化チタン薄膜のＮ／Ｔｉとφ6イ
ンチウェハー上に発生した0.5μm以上のパーティクル数
も表３に示す。
密度低下が起こり好ましくないことがわかる。これらの
ターゲットをアルゴンと窒素の混合ガスよりなるスパッ
タリングガスを用いて、それぞれφ6インチウェハー上
に成膜した。各組成のターゲットに対して表１に示す条
件でスパッタリングを行ない10000Åの窒化チタン薄膜
を得た。またターゲット組成によらない共通の条件は表
２に示す。得られた窒化チタン薄膜のＮ／Ｔｉとφ6イ
ンチウェハー上に発生した0.5μm以上のパーティクル数
も表３に示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【００１８】
【表３】
【００１９】表３に示す得られた窒化チタンの薄膜はす
べてＮ／Ｔｉ＝１の近傍の組成によって得られる黄金色
を示していた。図１と表３より、パーティクルの発生は
ターゲットの密度の低下とともに増加することがわか
る。特にＮ／Ｔｉが0.9を越える本発明の組成範囲外の
ターゲットを使用すると、パーティクルの発生数は著し
く増加し、窒化チタンの薄膜として好ましくないもので
あることがわかった。また、Ｎ／Ｔｉが0.2未満のター
ゲットを使用してもパーティクルの発生数が増加するこ
とが認められた。
べてＮ／Ｔｉ＝１の近傍の組成によって得られる黄金色
を示していた。図１と表３より、パーティクルの発生は
ターゲットの密度の低下とともに増加することがわか
る。特にＮ／Ｔｉが0.9を越える本発明の組成範囲外の
ターゲットを使用すると、パーティクルの発生数は著し
く増加し、窒化チタンの薄膜として好ましくないもので
あることがわかった。また、Ｎ／Ｔｉが0.2未満のター
ゲットを使用してもパーティクルの発生数が増加するこ
とが認められた。
【００２０】表３に示す薄膜の表面を、線源をコバルト
のＫα1として、加速電圧４０ＫＶのＸ線回折装置によ
り分析した。これにより得られたすべての窒化チタン薄
膜は実質的にＮａＣｌ型の窒化チタンのみであった。ま
たこのＸ線回折による回折角２θが４０から１００度の
間で確認された（２００）結晶面および（２２０）結晶
面の回折強度を、最密面である（１１１）面回折強度に
対する回折強度比として図２に示す。図２より、使用す
るターゲットの組成のＮ／Ｔｉが０．２以上であれば、
非最密面である（２００）結晶面および（２２０）結晶
面の最密面である（１１１）結晶面との回折強度比がそ
れぞれ０．１５％以下になり、Ｎ／Ｔｉが０の純チタン
ターゲットを用いる場合よりも著しく結晶配向性が高い
ものとなることがわかった。また表３と図２よりパーテ
ィクルの発生を抑えて、結晶配向性の高い窒化チタンの
薄膜を得るには、反応性スパッタリング用ターゲットと
して、Ｎ／Ｔｉが0.2ないし0.9の本発明で規定するター
ゲットを使用すれば良いことがわかる。
のＫα1として、加速電圧４０ＫＶのＸ線回折装置によ
り分析した。これにより得られたすべての窒化チタン薄
膜は実質的にＮａＣｌ型の窒化チタンのみであった。ま
たこのＸ線回折による回折角２θが４０から１００度の
間で確認された（２００）結晶面および（２２０）結晶
面の回折強度を、最密面である（１１１）面回折強度に
対する回折強度比として図２に示す。図２より、使用す
るターゲットの組成のＮ／Ｔｉが０．２以上であれば、
非最密面である（２００）結晶面および（２２０）結晶
面の最密面である（１１１）結晶面との回折強度比がそ
れぞれ０．１５％以下になり、Ｎ／Ｔｉが０の純チタン
ターゲットを用いる場合よりも著しく結晶配向性が高い
ものとなることがわかった。また表３と図２よりパーテ
ィクルの発生を抑えて、結晶配向性の高い窒化チタンの
薄膜を得るには、反応性スパッタリング用ターゲットと
して、Ｎ／Ｔｉが0.2ないし0.9の本発明で規定するター
ゲットを使用すれば良いことがわかる。
【００２１】次に、表３で示すφ６インチウエハに形成
した窒化チタン薄膜上に、表４に示す条件でアルミニウ
ムをスパッタリングした。
した窒化チタン薄膜上に、表４に示す条件でアルミニウ
ムをスパッタリングした。
【００２２】
【表４】
【００２３】得られたアルミニウム薄膜の表面を、線源
をコバルトのＫα1として、加速電圧４０ＫＶのＸ線回
折装置により分析した。アルミニウムの配向性は、最密
面である（１１１）結晶面のピークの半値幅より評価し
た。この半値幅は最密面から数度傾いたいわゆる微傾斜
面の頻度と傾角の情報を含んだものであり、半値幅が小
さいほど結晶配向性が高いことを示すものである。結果
を図３に示す。図３よりＮ／Ｔｉが０．２以上のターゲ
ットによって形成した窒化チタンの薄膜上に形成した得
たアルミニウム薄膜の半値幅は２．５度以下であり、Ｎ
／Ｔｉが０の純チタンターゲットによって得た窒化チタ
ンの薄膜上に形成したアルミニウム薄膜よりも著しく結
晶配向性が高いものとなることがわかった。このように
本発明の方法で得られた窒化チタン薄膜上に形成した窒
化アルミニウム薄膜は配向性が高く、集積回路で問題と
なるマイグレーションを防ぐ上このましい配線構造を提
供できるものとなることがわかった。
をコバルトのＫα1として、加速電圧４０ＫＶのＸ線回
折装置により分析した。アルミニウムの配向性は、最密
面である（１１１）結晶面のピークの半値幅より評価し
た。この半値幅は最密面から数度傾いたいわゆる微傾斜
面の頻度と傾角の情報を含んだものであり、半値幅が小
さいほど結晶配向性が高いことを示すものである。結果
を図３に示す。図３よりＮ／Ｔｉが０．２以上のターゲ
ットによって形成した窒化チタンの薄膜上に形成した得
たアルミニウム薄膜の半値幅は２．５度以下であり、Ｎ
／Ｔｉが０の純チタンターゲットによって得た窒化チタ
ンの薄膜上に形成したアルミニウム薄膜よりも著しく結
晶配向性が高いものとなることがわかった。このように
本発明の方法で得られた窒化チタン薄膜上に形成した窒
化アルミニウム薄膜は配向性が高く、集積回路で問題と
なるマイグレーションを防ぐ上このましい配線構造を提
供できるものとなることがわかった。
【００２４】
【発明の効果】本発明の方法は、反応性スパッタリング
に使用するターゲットをＮ／Ｔｉが0.2ないし0.9の特定
の原子比を有するターゲットとしたため、パーティクル
の発生が少なく、かつ結晶配向性の高い窒化チタンでな
るバリアメタル層を形成できる。これによりパーティク
ルの発生による集積回路の断線等の不良の発生を抑える
ことができる。さらにバリアメタル層上にアルミニウム
を主成分とする膜を配線層として形成すれば、アルミニ
ウムと窒化チタンの最密面が同じことから、配線層の配
向性も高いものとすることができるため、集積回路の配
線で問題となるエレクトロマイグレーションおよびスト
レスマイグレーションの発生による断線などの発生しに
くい、信頼性の高い配線構造を提供することが可能とな
る。
に使用するターゲットをＮ／Ｔｉが0.2ないし0.9の特定
の原子比を有するターゲットとしたため、パーティクル
の発生が少なく、かつ結晶配向性の高い窒化チタンでな
るバリアメタル層を形成できる。これによりパーティク
ルの発生による集積回路の断線等の不良の発生を抑える
ことができる。さらにバリアメタル層上にアルミニウム
を主成分とする膜を配線層として形成すれば、アルミニ
ウムと窒化チタンの最密面が同じことから、配線層の配
向性も高いものとすることができるため、集積回路の配
線で問題となるエレクトロマイグレーションおよびスト
レスマイグレーションの発生による断線などの発生しに
くい、信頼性の高い配線構造を提供することが可能とな
る。
【図１】ターゲット組成と得られたターゲットの相対密
度の関係を示した図である。
度の関係を示した図である。
【図２】ターゲット組成と形成した窒化チタン膜のＸ線
回折強度の関係を示した図である。
回折強度の関係を示した図である。
【図３】ターゲット組成と形成した窒化チタン膜上に形
成したアルミニウム膜のＸ回折分析による最密面の半値
幅を示した図である。
成したアルミニウム膜のＸ回折分析による最密面の半値
幅を示した図である。
Claims (4)
- 【請求項１】 実質的にチタンと窒素で構成され、窒素
とチタンの原子比Ｎ／Ｔiが0.2ないし0.9のターゲット
を窒素を含むスパッタリングガスを用いてスパッタリン
グを行い、前記ターゲットの窒素とチタンの原子比より
も窒素の比が多く、かつ実質的にＮａＣｌ型の結晶構造
を有する窒化チタン薄膜でなるバリアメタル層を形成
し、該バリアメタル層の上にアルミニウムを主成分とす
る配線層を形成することを特徴とする集積回路配線の形
成方法。 - 【請求項２】 バリアメタル層は、（２００）結晶面と
（１１１）結晶面のＸ線回折強度の比（２００）／（１
１１）が０．１５以下の実質的にＮａＣｌ型の結晶構造
を有する窒化チタン膜であることを特徴とする請求項１
に記載の集積回路配線の形成方法。 - 【請求項３】 配線層は、Ｘ線回折分析によるアルミニ
ウムの（１１１）結晶面のピークの半値幅が２．５度以
下のアルミニウムを主成分とする層であることを特徴と
する請求項１ないし２に記載の集積回路配線の形成方
法。 - 【請求項４】 （２００）結晶面と（１１１）結晶面の
Ｘ線回折強度の比（２００）／（１１１）が０．１５以
下の実質的にＮａＣｌ型の結晶構造を有するスパッタリ
ングにより形成された窒化チタン膜でなるバリアメタル
層の上に、Ｘ線回折分析によるアルミニウムの（１１
１）結晶面のピークの半値幅が２．５度以下のアルミニ
ウムを主成分とする配線層が形成されていることを特徴
とする集積回路の配線構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16258192A JPH065604A (ja) | 1992-06-22 | 1992-06-22 | 集積回路の配線形成方法および集積回路の配線構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16258192A JPH065604A (ja) | 1992-06-22 | 1992-06-22 | 集積回路の配線形成方法および集積回路の配線構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH065604A true JPH065604A (ja) | 1994-01-14 |
Family
ID=15757315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16258192A Pending JPH065604A (ja) | 1992-06-22 | 1992-06-22 | 集積回路の配線形成方法および集積回路の配線構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065604A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6746962B2 (en) | 2000-10-26 | 2004-06-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for fabricating a semi-conductor device having a tungsten film-filled via hole |
-
1992
- 1992-06-22 JP JP16258192A patent/JPH065604A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6746962B2 (en) | 2000-10-26 | 2004-06-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for fabricating a semi-conductor device having a tungsten film-filled via hole |
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