JPH07249681A - 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
JPH07249681A
JPH07249681A JP6039640A JP3964094A JPH07249681A JP H07249681 A JPH07249681 A JP H07249681A JP 6039640 A JP6039640 A JP 6039640A JP 3964094 A JP3964094 A JP 3964094A JP H07249681 A JPH07249681 A JP H07249681A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
titanium
nitride film
titanium nitride
unreacted
film
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.)
Withdrawn
Application number
JP6039640A
Other languages
English (en)
Inventor
Makoto Nakamura
誠 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP6039640A priority Critical patent/JPH07249681A/ja
Publication of JPH07249681A publication Critical patent/JPH07249681A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置の製造方法、特に、拡散防止やマ
イグレーション防止のために窒化チタン膜を介して形成
される配線の形成方法に関し、窒化チタン膜の表面に酸
化チタンが形成されないようにして、配線とシリコン層
または配線相互間のコンタクト抵抗を低くする方法を提
供することを目的とする。 【構成】 シリコン層1または第1層配線6上に絶縁膜
2を形成し、絶縁膜2にコンタクトホール3を形成し、
コンタクトホール3内を含む絶縁膜2上に窒化チタン膜
4を形成し、窒化チタン膜4の表面に存在する未反応チ
タンと未反応チタンの表面に自然酸化により形成された
酸化チタンとを選択的に除去し、窒化チタン膜4上に金
属膜5・8を形成し、金属膜5・8と窒化チタン膜4と
をパターニングして配線を形成するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方
法、特に、拡散防止やマイグレーション防止のために窒
化チタン膜を介して形成される配線の形成方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図1(a)に示すように、シリコン層1
上に絶縁膜2を形成し、これをパターニングしてコンタ
クトホール3を形成し、次いで、このコンタクトホール
3内を埋めて絶縁膜2上にアルミニウムまたはアルミニ
ウム合金の配線5を形成する場合に、シリコンがアルミ
ニウム中に拡散してスパイクが発生したり、シリコン中
のPN接合を破壊するのを防止するため、アルミニウム
またはアルミニウム合金配線5とシリコン層1との間に
窒化チタン膜4を拡散バリアとして介在させている。
【0003】また、図1(b)に示すように、第1層配
線6上にスルーホール7を介して第1層配線6にコンタ
クトする第2層配線8を形成する場合、配線材料のアル
ミニウムまたはアルミニウム合金等のマイグレーション
を防止するため、配線の上面と下面とに高融点金属膜
(例えば窒化チタン膜)4・9を形成している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】窒化チタンは、高密度
半導体装置の製造プロセスにおいて極めて重要な材料で
あるにも拘らず、その表面に形成される酸化物について
はこれまで関心が持たれていなかった。
【0005】高密度半導体装置に使用される窒化チタン
は、多くの場合、不活性ガスと窒素との混合ガスのプラ
ズマによってチタンターゲットをスパッタリングして形
成される。この他、窒化チタンターゲットを不活性ガス
中でスパッタリングして形成する方法や四塩化チタン
(TiCl4 )とアンモニヤとの混合ガスや有機チタン
ガスを原料として化学気相成長(CVD)法を使用して
形成する方法がある。
【0006】基板表面に形成された窒化チタン膜には、
一部未反応のチタンが含まれることが多く、大気に曝し
た時にこの未反応のチタンが酸化する。金属の酸化物
は、特殊な場合を除いて概ね絶縁物であり、酸化チタン
についてもその例外ではない。
【0007】窒化チタン膜は、図1に示すように、配線
のコンタクト領域に使用されることが多く、酸化チタン
の存在によってコンタクト抵抗が高くなることは好まし
くない。
【0008】本発明の目的は、この欠点を解消すること
にあり、窒化チタン膜の表面に酸化チタンが形成されな
いようにして、配線とシリコン層または配線相互間のコ
ンタクト抵抗を低くする方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、下記いず
れの手段によっても達成される。
【0010】第1の手段は、シリコン層(1)上に絶縁
膜(2)を形成し、この絶縁膜(2)にコンタクトホー
ル(3)を形成し、このコンタクトホール(3)内を含
む前記の絶縁膜(2)上に窒化チタン膜(4)を形成
し、この窒化チタン膜(4)の表面に存在する未反応チ
タンとこの未反応チタンの表面に自然酸化により形成さ
れた酸化チタンとを選択的に除去し、前記の窒化チタン
膜(4)上に金属膜(5)を形成し、この金属膜(5)
と前記の窒化チタン膜(4)とをパターニングして配線
を形成する工程を有する半導体装置の製造方法である。
【0011】第2の手段は、第1層配線(6)上に絶縁
膜(2)を形成し、この絶縁膜(2)にスルーホール
(7)を形成し、このスルーホール(7)内を含む前記
の絶縁膜(2)上に窒化チタン膜(4)を形成し、この
窒化チタン膜(4)の表面に存在する未反応チタンとこ
の未反応チタンの表面に自然酸化により形成された酸化
チタンとを選択的に除去し、前記の窒化チタン膜(4)
上に金属膜(8)を形成し、この金属膜(8)と前記の
窒化チタン膜(4)とをパターニングして第2層配線
(8)を形成する工程を有する半導体装置の製造方法で
ある。
【0012】なお、前記の窒化チタン膜(4)の表面に
存在する未反応チタンとこの未反応チタンの表面に自然
酸化により形成された酸化チタンとを選択的に除去する
方法は、前記の窒化チタン膜(4)を常温または昇温し
た濃硫酸に接触させるか、または、フッ化水素の水溶液
に接触させるか、または、塩化水素の水溶液に接触させ
るか、または、ハロゲン化水素ガス雰囲気に接触させる
か、または、150℃を越える温度のフッ素ガスを含む
雰囲気に接触させるか、または、300℃を越える温度
の塩素ガスを含む雰囲気に接触させるか、または、ハロ
ゲンを含むガスのプラズマ雰囲気に接触させるとよい。
【0013】なお、前記のハロゲンを含むガスのプラズ
マ雰囲気は、高周波またはマイクロ波を使用して発生し
た電場の中にハロゲンを含むガスを導入して発生する
か、または、電磁波をハロゲンを含むガスに照射して発
生するとよい。
【0014】
【作用】窒化チタン膜の表面には未反応のチタンが存在
しているので、大気に曝すとその未反応チタンの表面は
酸化される。そこで、窒化チタンとは反応せず、チタン
と酸化チタンとを溶解する薬液またはガスに窒化チタン
膜を接触させて窒化チタン膜の表面に存在する未反応の
チタンとその表面に形成されている酸化チタンとを除去
して安定な窒化チタンのみを残存させるようにすれば、
大気に曝しても表面に酸化チタンが形成されることが防
止され、コンタクト抵抗の増大を防ぐことができる。
【0015】なお、図6に示すように、上下面が窒化チ
タン膜9で覆われた第1層配線6上に絶縁膜2を形成
し、開口を有するレジストマスク10を介して四フッ化
炭素と三フッ化メタンとの混合ガスのプラズマを照射し
て絶縁膜2にスルーホール7を形成するような場合に
は、スルーホール7に露出する窒化チタン膜9の表面は
レジスト剥離時に酸素プラズマにより強制的に酸化され
るので、このようなチタン酸化物を除去することはこれ
までもなされている。しかし、図1(b)に示すよう
に、スルーホール7内を含む絶縁膜2上に窒化チタン膜
4を形成し、その上に第2層配線8を形成する場合のよ
うに、強制的に酸化されていない窒化チタン膜4の表面
に存在する未反応チタンとその未反応チタンの表面に自
然酸化により形成されている酸化チタンとを除去する発
想はこれまでにはなかった。
【0016】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の一実施例に
係る配線の形成方法について説明する。
【0017】図1(a)参照 シリコン基板1上にCVD法を使用して二酸化シリコン
絶縁膜2を形成し、これをパターニングしてコンタクト
ホール3を形成する。コンタクトホール3内を含む二酸
化シリコン絶縁膜2上に、アルゴンと窒素との混合ガス
のプラズマによってチタンターゲットをスパッタリング
して窒化チタン膜4を1000Å厚程度に形成する。
【0018】図2・図3参照 この状態の窒化チタン膜4の表面をX線光電子分光装置
(XPS)を使用して分析した結果、図2に示すよう
に、多くの酸素が検出された。図2の分析スペクトルの
うち、結合エネルギーが450〜470eVの範囲のス
ペクトルを高分解能スペクトル分析により拡大した結果
を図3に示す。このグラフは窒化チタン膜の表面におい
てチタンの酸化物が支配的となっていることを示してい
る。
【0019】図4・図5参照 次に、窒化チタン膜4の形成されたシリコン基板1を2
%濃度のフッ化水素水溶液に1分間浸漬した後、10分
間純水洗浄する。この状態の窒化チタン膜4の表面をX
PSにより分析した結果を図4に示し、結合エネルギー
が450〜470eVの範囲を高分解能スペクトル分析
した結果を図5に示す。これらのグラフは、窒化チタン
膜4の表面においてチタン酸化物よりもチタン窒化物の
方が支配的になったことを示しており、窒化チタン膜4
の表面からチタン酸化物や大気中で酸化されやすい未反
応チタンが大部分除去されたことを示している。
【0020】図1(a)再参照 スパッタ法を使用してコンタクトホール3内を埋めて窒
化チタン膜4上にアルミニウム膜またはアルミニウム合
金膜5を形成し、これと窒化チタン膜4とを所望の形状
にパターニングして配線を形成する。なお、アルミニウ
ム合金としては、アルミニウムにシリコン、またはアル
ミニウムに銅、チタン、または、銅を混入したものが一
般に使用されている。また、アルミニウム配線に代わる
物として、タングステン、モリブデン、タングステンシ
リサイド、チタンシリサイド等の金属配線を使用する場
合も同様である。
【0021】図1(b)参照 なお、図1(b)に示すように、スルーホール7を介し
て第1層配線6にコンタクトする第2層配線8を形成す
る場合に、配線のマイグレーションを防止するために配
線の上面と下面とに窒化チタン膜4・9を形成すること
があるが、この場合にも前記と同様の方法によって窒化
チタン膜4・9の表面に存在する未反応のチタンとその
表面に形成されている酸化チタンとを除去することによ
って、配線6・8相互間のコンタクトを良好にすること
ができる。
【0022】また、未反応チタンとその表面に形成され
た酸化チタンとを除去する方法としては、前記のフッ酸
水溶液に浸漬する方法の他に、常温または昇温した濃硫
酸、塩化水素の水溶液、またはアルカリを含む薬液に浸
漬する方法やハロゲン化水素ガス雰囲気、150℃以上
のフッ素ガスを含む雰囲気、300℃以上の塩素ガスを
含む雰囲気、ハロゲンを含むガスのプラズマ雰囲気、ま
たはアルカリを含むガスに曝す方法があり、いずれも同
様の効果が得られている。
【0023】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明に係る半導
体装置の製造方法においては、シリコン層上に配線層を
形成する際の拡散防止や配線のマイグレーション防止の
ために形成する窒化チタン膜の表面から未反応チタンと
未反応チタンの表面に形成されている酸化チタンとを除
去しているので、大気に曝しても窒化チタン膜の表面に
は殆ど酸化チタンが形成されなくなって配線のコンタク
ト抵抗が低減され、良好な特性の半導体装置が形成され
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】半導体装置に形成される配線の形成工程説明図
であり、(a)はシリコン層とコンタクトし、(b)は
下層配線とコンタクトする場合である。
【図2】未反応チタンと酸化チタンとを除去する前の窒
化チタン膜のXPS分析結果である。
【図3】図2の結合エネルギーが450〜470eVの
範囲の高分解能スペクトル分析結果である。
【図4】未反応チタンと酸化チタンとを除去した後の窒
化チタン膜のXPS分析結果である。
【図5】図4の結合エネルギーが450〜470eVの
範囲の高分解能スペクトル分析結果である。
【図6】窒化チタン膜が強制的に酸化される例の説明図
である。
【符号の説明】
1 シリコン層 2 絶縁膜 3 コンタクトホール 4 窒化チタン膜 5 金属層(配線) 6 第1層配線 7 スルーホール 8 金属層(第2層配線) 9 窒化チタン膜 10 レジストマスク

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコン層(1)上に絶縁膜(2)を形
    成し、 該絶縁膜(2)にコンタクトホール(3)を形成し、 該コンタクトホール(3)内を含む前記絶縁膜(2)上
    に窒化チタン膜(4)を形成し、 該窒化チタン膜(4)の表面に存在する未反応チタンと
    該未反応チタンの表面に自然酸化により形成された酸化
    チタンとを選択的に除去し、 前記窒化チタン膜(4)上に金属膜(5)を形成し、 該金属膜(5)と前記窒化チタン膜(4)とをパターニ
    ングして配線を形成する工程を有することを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 第1層配線(6)上に絶縁膜(2)を形
    成し、 該絶縁膜(2)にスルーホール(7)を形成し、 該スルーホール(7)内を含む前記絶縁膜(2)上に窒
    化チタン膜(4)を形成し、 該窒化チタン膜(4)の表面に存在する未反応チタンと
    該未反応チタンの表面に自然酸化により形成された酸化
    チタンとを選択的に除去し、 前記窒化チタン膜(4)上に金属膜(8)を形成し、 該金属膜(8)と前記窒化チタン膜(4)とをパターニ
    ングして第2層配線(8)を形成する工程を有すること
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記窒化チタン膜(4)の表面に存在す
    る未反応チタンと該未反応チタンの表面に自然酸化によ
    り形成された酸化チタンとを選択的に除去する方法は、
    常温または昇温した濃硫酸に前記窒化チタン膜(4)を
    接触させることを特徴とする請求項1または2記載の半
    導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記窒化チタン膜(4)の表面に存在す
    る未反応チタンと該未反応チタンの表面に自然酸化によ
    り形成された酸化チタンとを選択的に除去する方法は、
    フッ化水素の水溶液に前記窒化チタン膜(4)を接触さ
    せることを特徴とする請求項1または2記載の半導体装
    置の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記窒化チタン膜(4)の表面に存在す
    る未反応チタンと該未反応チタンの表面に自然酸化によ
    り形成された酸化チタンとを選択的に除去する方法は、
    塩化水素の水溶液に前記窒化チタン膜(4)を接触させ
    ることを特徴とする請求項1または2記載の半導体装置
    の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記窒化チタン膜(4)の表面に存在す
    る未反応チタンと該未反応チタンの表面に自然酸化によ
    り形成された酸化チタンとを選択的に除去する方法は、
    ハロゲン化水素ガス雰囲気に前記窒化チタン膜(4)を
    接触させることを特徴とする請求項1または2記載の半
    導体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記窒化チタン膜(4)の表面に存在す
    る未反応チタンと該未反応チタンの表面に自然酸化によ
    り形成された酸化チタンとを選択的に除去する方法は、
    150℃を越える温度のフッ素ガスを含む雰囲気に前記
    窒化チタン膜(4)を接触させることを特徴とする請求
    項1または2記載の半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項8】 前記窒化チタン膜(4)の表面に存在す
    る未反応チタンと該未反応チタンの表面に自然酸化によ
    り形成された酸化チタンとを選択的に除去する方法は、
    300℃を越える温度の塩素ガスを含む雰囲気に前記窒
    化チタン膜(4)を接触させることを特徴とする請求項
    1または2記載の半導体装置の製造方法。
  9. 【請求項9】 前記窒化チタン膜(4)の表面に存在す
    る未反応チタンと該未反応チタンの表面に自然酸化によ
    り形成された酸化チタンとを選択的に除去する方法は、
    ハロゲンを含むガスのプラズマ雰囲気に前記窒化チタン
    膜(4)を接触させることを特徴とする請求項1または
    2記載の半導体装置の製造方法。
  10. 【請求項10】 前記ハロゲンを含むガスのプラズマ雰
    囲気は、高周波またはマイクロ波を使用して発生した電
    場の中にハロゲンを含むガスを導入して発生することを
    特徴とする請求項9記載の半導体装置の製造方法。
  11. 【請求項11】 前記ハロゲンを含むガスのプラズマ雰
    囲気は、電磁波をハロゲンを含むガスに照射して発生す
    ることを特徴とする請求項9記載の半導体装置の製造方
    法。
JP6039640A 1994-03-10 1994-03-10 半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH07249681A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6039640A JPH07249681A (ja) 1994-03-10 1994-03-10 半導体装置の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6039640A JPH07249681A (ja) 1994-03-10 1994-03-10 半導体装置の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07249681A true JPH07249681A (ja) 1995-09-26

Family

ID=12558697

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6039640A Withdrawn JPH07249681A (ja) 1994-03-10 1994-03-10 半導体装置の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07249681A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010066601A (ko) * 1999-12-31 2001-07-11 황인길 반도체 소자의 배선 제조 방법
CN110998791A (zh) * 2017-07-13 2020-04-10 应用材料公司 沉积半导体膜的方法
WO2025263352A1 (ja) * 2024-06-19 2025-12-26 東京エレクトロン株式会社 チタン酸化膜を除去する方法及び基板処理装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010066601A (ko) * 1999-12-31 2001-07-11 황인길 반도체 소자의 배선 제조 방법
CN110998791A (zh) * 2017-07-13 2020-04-10 应用材料公司 沉积半导体膜的方法
CN110998791B (zh) * 2017-07-13 2023-10-24 应用材料公司 沉积半导体膜的方法
WO2025263352A1 (ja) * 2024-06-19 2025-12-26 東京エレクトロン株式会社 チタン酸化膜を除去する方法及び基板処理装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3179212B2 (ja) 半導体装置の製造方法
CA1061915A (en) Method of fabricating metal-semiconductor interfaces
US5545592A (en) Nitrogen treatment for metal-silicide contact
JP2978748B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0736403B2 (ja) 耐火金属の付着方法
JPH04274323A (ja) 選択的にエッチングする方法
JPH03261139A (ja) 選択的異方性を用いて局部相互接続を形成する改良方法
US5700740A (en) Prevention of corrosion of aluminum interconnects by removing corrosion-inducing species
US5003375A (en) MIS type semiconductor integrated circuit device having a refractory metal gate electrode and refractory metal silicide film covering the gate electrode
JP2809087B2 (ja) 配線形成方法
JPH04209556A (ja) 局部相互接続形成方法
JP3783488B2 (ja) 半導体装置の製造方法
US5674782A (en) Method for efficiently removing by-products produced in dry-etching
JP3348454B2 (ja) 酸化防止方法
US6847085B2 (en) High aspect ratio contact surfaces having reduced contaminants
JPH08255770A (ja) 半導体装置の製造方法
US6599841B2 (en) Method for manufacturing a semiconductor device
JP3771841B2 (ja) チタンハードマスクを用いて金の金属層をエッチングするための方法および装置
JPH05129227A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0360126A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0799178A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH01204449A (ja) Vlsi用銅配線方法
JPH11204455A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH06349792A (ja) 半導体装置における接続孔の形成方法
JPH0786395A (ja) 半導体装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20010605