JPH08250452A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- JPH08250452A JPH08250452A JP4953395A JP4953395A JPH08250452A JP H08250452 A JPH08250452 A JP H08250452A JP 4953395 A JP4953395 A JP 4953395A JP 4953395 A JP4953395 A JP 4953395A JP H08250452 A JPH08250452 A JP H08250452A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 配線層を構成するＡｌ，Ｗ等がＴｉＮ膜を通
してＳｉ基板中に拡散することを生じ難くし拡散層によ
る接合部の破壊を抑えて、素子特性の劣化を抑えること
ができる。 【構成】 （１１１）に配向した窒化チタン膜よりも密
度が大きい（１１１）配向と（１１１）配向以外の配向
性とを有する窒化チタン膜を有する。
してＳｉ基板中に拡散することを生じ難くし拡散層によ
る接合部の破壊を抑えて、素子特性の劣化を抑えること
ができる。 【構成】 （１１１）に配向した窒化チタン膜よりも密
度が大きい（１１１）配向と（１１１）配向以外の配向
性とを有する窒化チタン膜を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置及びその製
造方法に係り、詳しくは、ＩＣにおける基板あるいは配
線と配線との接続部の構造及びその製造方法に適用する
ことができ、特に、ＴｉＮ膜のバリア性を向上させるこ
とができる半導体装置及びその製造方法に関する。
造方法に係り、詳しくは、ＩＣにおける基板あるいは配
線と配線との接続部の構造及びその製造方法に適用する
ことができ、特に、ＴｉＮ膜のバリア性を向上させるこ
とができる半導体装置及びその製造方法に関する。
【０００２】近年、ＩＣの集積化に伴い、配線や配線と
配線の接続部等が微細化されてきているが、その微細化
時の信頼性についても厳しく要求されてきている。
配線の接続部等が微細化されてきているが、その微細化
時の信頼性についても厳しく要求されてきている。
【０００３】
【従来の技術】図８は従来の半導体装置の配線の接続部
の構造を示す断面図である。図８において、１００１は
Ｓｉ基板であり、１００２はＳｉ基板１００１上部に形
成した拡散層であり、１００３はＳｉ基板１００１上に
形成した拡散層１００２が露出されたコンタクトホール
と言われる開口部１００３ａを有するＳｉＯ 2 等の層間
絶縁膜である。１００４〜１００６は開口部１００３ａ
の拡散層１００２とコンタクトするように順次形成され
た各々Ｔｉ膜、ＴｉＮ膜、Ａｌ，Ｗ等の配線となる金属
膜である。ここで、Ｔｉ膜１００４は、Ｓｉ基板１００
１の拡散層１００２とＴｉＮ膜１００５間のコンタクト
抵抗を低減するために形成しており、ＴｉＮ膜１００５
は、Ｓｉ基板１００１のＳｉと金属膜１００６のＡｌ，
Ｗ等が拡散し反応して合金層を形成するのを防止するバ
リア性を持たせるために形成している。
の構造を示す断面図である。図８において、１００１は
Ｓｉ基板であり、１００２はＳｉ基板１００１上部に形
成した拡散層であり、１００３はＳｉ基板１００１上に
形成した拡散層１００２が露出されたコンタクトホール
と言われる開口部１００３ａを有するＳｉＯ 2 等の層間
絶縁膜である。１００４〜１００６は開口部１００３ａ
の拡散層１００２とコンタクトするように順次形成され
た各々Ｔｉ膜、ＴｉＮ膜、Ａｌ，Ｗ等の配線となる金属
膜である。ここで、Ｔｉ膜１００４は、Ｓｉ基板１００
１の拡散層１００２とＴｉＮ膜１００５間のコンタクト
抵抗を低減するために形成しており、ＴｉＮ膜１００５
は、Ｓｉ基板１００１のＳｉと金属膜１００６のＡｌ，
Ｗ等が拡散し反応して合金層を形成するのを防止するバ
リア性を持たせるために形成している。
【０００４】次に、図９は従来の他の半導体装置の配線
の接続部の構造を示す断面図である。図９において、２
００１はＡｌ，Ｗ等の配線となる金属膜であり、２００
２は金属膜２００１上に形成したバリアメタルとなるＴ
ｉＮ膜であり、２００３はＴｉＮ膜２００２上に形成し
たＴｉＮ膜２００２が露出されたビアと言われる開口部
２００３ａを有するＳｉＯ2 等の層間絶縁膜である。２
００４〜２００６は開口部２００３ａ内のＴｉＮ膜２０
０２及び金属膜２００１とコンタクトするように順次形
成された各々バリアメタルとなるＴｉＮ膜、Ｗ埋め込み
層、配線となるＡｌ，Ｗ等の金属膜である。
の接続部の構造を示す断面図である。図９において、２
００１はＡｌ，Ｗ等の配線となる金属膜であり、２００
２は金属膜２００１上に形成したバリアメタルとなるＴ
ｉＮ膜であり、２００３はＴｉＮ膜２００２上に形成し
たＴｉＮ膜２００２が露出されたビアと言われる開口部
２００３ａを有するＳｉＯ2 等の層間絶縁膜である。２
００４〜２００６は開口部２００３ａ内のＴｉＮ膜２０
０２及び金属膜２００１とコンタクトするように順次形
成された各々バリアメタルとなるＴｉＮ膜、Ｗ埋め込み
層、配線となるＡｌ，Ｗ等の金属膜である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
の半導体装置においてもＴｉＮのバリアメタルとして用
いられるが、通常、ＴｉＮを成長すると、（１１１）に
配向する傾向があった。そして、このようなＴｉＮ膜で
は、図１０（ａ），（ｂ）に示す如く、（１１１）に配
向したＴｉＮ膜１００５の結晶間に隙間３００１を生じ
てしまう。このため、上記した図８に示す従来の半導体
装置では、ＴｉＮ膜１００５上に形成した金属膜１００
６を構成するＡｌやＷ等がＴｉＮ膜１００５の結晶間に
生じた隙間３００１を通してＳｉ基板１００１中に拡散
して、拡散層１００２による接合部を破壊して素子特性
を劣化させるという問題があった。
の半導体装置においてもＴｉＮのバリアメタルとして用
いられるが、通常、ＴｉＮを成長すると、（１１１）に
配向する傾向があった。そして、このようなＴｉＮ膜で
は、図１０（ａ），（ｂ）に示す如く、（１１１）に配
向したＴｉＮ膜１００５の結晶間に隙間３００１を生じ
てしまう。このため、上記した図８に示す従来の半導体
装置では、ＴｉＮ膜１００５上に形成した金属膜１００
６を構成するＡｌやＷ等がＴｉＮ膜１００５の結晶間に
生じた隙間３００１を通してＳｉ基板１００１中に拡散
して、拡散層１００２による接合部を破壊して素子特性
を劣化させるという問題があった。
【０００６】また、ＴｉＮ膜１００５下に形成したＴｉ
膜１００４のＴｉがＴｉＮ膜１００５の結晶間に生じた
隙間３００１を通して金属膜１００６中に拡散して、配
線となる金属膜１００６の信頼性が低下するという問題
があった。更に、上記した図９に示す他の従来の半導体
装置では、開口部２００３ａ内をＷ埋め込み層２００５
で埋め込んで成膜する時に、ＷやＦがＴｉＮ膜２００４
の結晶間に生じた隙間３００１を通してＴｉＮ膜２００
４とＴｉＮ膜２００２の界面にまで拡散し、ＴｉＮ膜２
００４とＴｉＮ膜２００２の界面での密着性が劣化する
という問題があった。
膜１００４のＴｉがＴｉＮ膜１００５の結晶間に生じた
隙間３００１を通して金属膜１００６中に拡散して、配
線となる金属膜１００６の信頼性が低下するという問題
があった。更に、上記した図９に示す他の従来の半導体
装置では、開口部２００３ａ内をＷ埋め込み層２００５
で埋め込んで成膜する時に、ＷやＦがＴｉＮ膜２００４
の結晶間に生じた隙間３００１を通してＴｉＮ膜２００
４とＴｉＮ膜２００２の界面にまで拡散し、ＴｉＮ膜２
００４とＴｉＮ膜２００２の界面での密着性が劣化する
という問題があった。
【０００７】また、上記した図９に示す従来の半導体装
置では、配向性を考慮せずに形成した配線となるＡｌ金
属膜２００１上に配向性を考慮せずにバリアメタルとな
るＴｉＮ膜２００２を形成して構成していたため、Ａｌ
金属膜２００１とＴｉＮ膜２００２間にＡｌＮやＡｌ2
Ｏ3 等の高抵抗層４００１が形成され易く、コンタクト
抵抗が増加するという問題があった。
置では、配向性を考慮せずに形成した配線となるＡｌ金
属膜２００１上に配向性を考慮せずにバリアメタルとな
るＴｉＮ膜２００２を形成して構成していたため、Ａｌ
金属膜２００１とＴｉＮ膜２００２間にＡｌＮやＡｌ2
Ｏ3 等の高抵抗層４００１が形成され易く、コンタクト
抵抗が増加するという問題があった。
【０００８】そこで、本発明は、配線層を構成するＡ
ｌ，Ｗ等がＴｉＮ膜を通してＳｉ基板中に拡散すること
を生じ難くし拡散層による接合部の破壊を抑えて、素子
特性の劣化を抑えることができるとともに、ＴｉＮ膜下
に形成したＴｉ膜のＴｉをＴｉＮ膜を通して配線層中に
拡散することを生じ難くして、配線層の信頼性の劣化を
抑えることができる他、開口部内にＷ埋め込み層を埋め
込んで成膜する時に、Ｗ，Ｆが上層のＴｉＮ膜を通して
上層のＴｉＮ膜と下層のＴｉＮ膜の界面に拡散すること
を生じ難くして、上層のＴｉＮ膜と下層のＴｉＮ膜の界
面での密着性の劣化を抑えることができ、また、Ａｌ配
線層とＴｉＮ膜間に高抵抗層を形成され難くして、Ａｌ
配線層とＴｉＮ膜間のコンタクト抵抗を低減することが
できる半導体装置及びその製造方法を提供することを目
的とする。
ｌ，Ｗ等がＴｉＮ膜を通してＳｉ基板中に拡散すること
を生じ難くし拡散層による接合部の破壊を抑えて、素子
特性の劣化を抑えることができるとともに、ＴｉＮ膜下
に形成したＴｉ膜のＴｉをＴｉＮ膜を通して配線層中に
拡散することを生じ難くして、配線層の信頼性の劣化を
抑えることができる他、開口部内にＷ埋め込み層を埋め
込んで成膜する時に、Ｗ，Ｆが上層のＴｉＮ膜を通して
上層のＴｉＮ膜と下層のＴｉＮ膜の界面に拡散すること
を生じ難くして、上層のＴｉＮ膜と下層のＴｉＮ膜の界
面での密着性の劣化を抑えることができ、また、Ａｌ配
線層とＴｉＮ膜間に高抵抗層を形成され難くして、Ａｌ
配線層とＴｉＮ膜間のコンタクト抵抗を低減することが
できる半導体装置及びその製造方法を提供することを目
的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
（１１１）配向と（１１１）配向以外の配向性とを有
し、（１１１）に配向した窒化チタン膜よりも密度が大
きい窒化チタン膜を有することを特徴とするものであ
る。請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明に
おいて、前記（１１１）配向と（１１１）配向以外の配
向性とを有する窒化チタン膜は、密度が４．５ｇ／ｃｍ
3 以上であることを特徴とするものである。
（１１１）配向と（１１１）配向以外の配向性とを有
し、（１１１）に配向した窒化チタン膜よりも密度が大
きい窒化チタン膜を有することを特徴とするものであ
る。請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明に
おいて、前記（１１１）配向と（１１１）配向以外の配
向性とを有する窒化チタン膜は、密度が４．５ｇ／ｃｍ
3 以上であることを特徴とするものである。
【００１０】請求項３記載の発明は、上記請求項１，２
記載の発明において、前記（１１１）配向以外の配向性
は、（２００）配向であることを特徴とするものであ
る。請求項４記載の発明は、上記請求項１乃至３記載の
発明において、前記（１１１）配向と（１１１）配向以
外の配向性とを有する窒化チタン膜は、上層の金属膜と
下層のシリコン基板間に形成してなることを特徴とする
ものである。
記載の発明において、前記（１１１）配向以外の配向性
は、（２００）配向であることを特徴とするものであ
る。請求項４記載の発明は、上記請求項１乃至３記載の
発明において、前記（１１１）配向と（１１１）配向以
外の配向性とを有する窒化チタン膜は、上層の金属膜と
下層のシリコン基板間に形成してなることを特徴とする
ものである。
【００１１】請求項５記載の発明は、上記請求項１乃至
４記載の発明において、前記（１１１）配向と（１１
１）配向以外の配向性とを有する窒化チタン膜の上下層
の少なくともどちらか一方にチタン膜を形成してなるこ
とを特徴とするものである。請求項６記載の発明は、上
記請求項１乃至５記載の発明において、前記（１１１）
配向と（１１１）配向以外の配向性とを有する窒化チタ
ン膜の上層に金属膜を形成し、下層に窒化シリコン膜を
形成してなることを特徴とするものである。
４記載の発明において、前記（１１１）配向と（１１
１）配向以外の配向性とを有する窒化チタン膜の上下層
の少なくともどちらか一方にチタン膜を形成してなるこ
とを特徴とするものである。請求項６記載の発明は、上
記請求項１乃至５記載の発明において、前記（１１１）
配向と（１１１）配向以外の配向性とを有する窒化チタ
ン膜の上層に金属膜を形成し、下層に窒化シリコン膜を
形成してなることを特徴とするものである。
【００１２】請求項７記載の発明は、上記請求項１乃至
６記載の発明において、前記（１１１）配向と（１１
１）配向以外の配向性とを有する窒化チタン膜上に酸素
含有窒化チタン膜を形成してなることを特徴とするもの
である。請求項８記載の発明は、ターゲット表面におけ
る磁束密度が２００Ｇ以上を有するマグネットを用いた
スパッタ法により、（１１１）に配向した窒化チタン膜
よりも密度が大きい（１１１）配向と（１１１）配向以
外の配向性とを有する窒化チタン膜を形成する工程を含
むことを特徴とするものである。
６記載の発明において、前記（１１１）配向と（１１
１）配向以外の配向性とを有する窒化チタン膜上に酸素
含有窒化チタン膜を形成してなることを特徴とするもの
である。請求項８記載の発明は、ターゲット表面におけ
る磁束密度が２００Ｇ以上を有するマグネットを用いた
スパッタ法により、（１１１）に配向した窒化チタン膜
よりも密度が大きい（１１１）配向と（１１１）配向以
外の配向性とを有する窒化チタン膜を形成する工程を含
むことを特徴とするものである。
【００１３】請求項９記載の発明は、上記請求項８記載
の発明において、前記スパッタ法は、コリメートスパッ
タ法であることを特徴とするものである。請求項１０記
載の発明は、上記請求項８，９記載の発明において、前
記（１１１）配向と（１１１）配向以外の配向性とを有
する前記窒化チタン膜を、微量の酸素を含む窒素雰囲気
中でアニールすることにより、前記窒化チタン膜上に酸
素含有窒化チタン膜を形成することを特徴とするもので
ある。
の発明において、前記スパッタ法は、コリメートスパッ
タ法であることを特徴とするものである。請求項１０記
載の発明は、上記請求項８，９記載の発明において、前
記（１１１）配向と（１１１）配向以外の配向性とを有
する前記窒化チタン膜を、微量の酸素を含む窒素雰囲気
中でアニールすることにより、前記窒化チタン膜上に酸
素含有窒化チタン膜を形成することを特徴とするもので
ある。
【００１４】請求項１１記載の発明は、〈２００〉面の
配向性を有する主な構成材料がアルミニウムからなる金
属膜上に〈２００〉面の配向性を有する窒化チタン膜が
形成されてなることを特徴とするものである。請求項１
２記載の発明は、上記請求項１１記載の発明において、
前記金属膜は、銅、シリコン及びチタンの少なくとも１
種を含有してなることを特徴とするものである。
配向性を有する主な構成材料がアルミニウムからなる金
属膜上に〈２００〉面の配向性を有する窒化チタン膜が
形成されてなることを特徴とするものである。請求項１
２記載の発明は、上記請求項１１記載の発明において、
前記金属膜は、銅、シリコン及びチタンの少なくとも１
種を含有してなることを特徴とするものである。
【００１５】請求項１３記載の発明は、下地の膜上に
〈２００〉面の配向性を有する主な構成材料がアルミニ
ウムからなる金属膜を形成する工程と、次いで、該金属
膜上に〈２００〉面の配向性を有する窒化チタン膜を形
成する工程とを含むことを特徴とするものである。請求
項１４記載の発明は、上記請求項１３記載の発明におい
て、前記〈２００〉面の配向性を有する窒化チタン膜
は、コリメートスパッタ法により形成することを特徴と
するものである。
〈２００〉面の配向性を有する主な構成材料がアルミニ
ウムからなる金属膜を形成する工程と、次いで、該金属
膜上に〈２００〉面の配向性を有する窒化チタン膜を形
成する工程とを含むことを特徴とするものである。請求
項１４記載の発明は、上記請求項１３記載の発明におい
て、前記〈２００〉面の配向性を有する窒化チタン膜
は、コリメートスパッタ法により形成することを特徴と
するものである。
【００１６】請求項１５記載の発明は、Ｎ2 １００％雰
囲気中におけるＤＣマグネトロンスパッタ法にて（１１
１）に配向した窒化チタン膜よりも密度が大きい（１１
１）配向と（１１１）より大きい（２００）配向を有す
る窒化チタン膜を形成する工程を含むことを特徴とする
ものである。
囲気中におけるＤＣマグネトロンスパッタ法にて（１１
１）に配向した窒化チタン膜よりも密度が大きい（１１
１）配向と（１１１）より大きい（２００）配向を有す
る窒化チタン膜を形成する工程を含むことを特徴とする
ものである。
【００１７】
【作用】本発明では、（１１１）と（１１１）以外のも
ので（１１１）よりも密度の大きい膜を形成すること
で、結晶間の隙間をなくすことができる。以下、後述す
る実施例を例示して説明する。なお、ここでは、（１１
１）配向以外の配向性として（２００）を例示して説明
するが、本発明は、これのみに限定されるものではな
い。例えば、後述する実施例１の図１〜３に示す如く、
Ｓｉ基板１と配線となる金属膜７間のバリアメタルとし
て（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜６を形成
して構成したため、図３（ａ），（ｂ）に示す如く、
（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜６のＴｉＮ
柱状結晶間の隙間１５を密着させることができる。
ので（１１１）よりも密度の大きい膜を形成すること
で、結晶間の隙間をなくすことができる。以下、後述す
る実施例を例示して説明する。なお、ここでは、（１１
１）配向以外の配向性として（２００）を例示して説明
するが、本発明は、これのみに限定されるものではな
い。例えば、後述する実施例１の図１〜３に示す如く、
Ｓｉ基板１と配線となる金属膜７間のバリアメタルとし
て（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜６を形成
して構成したため、図３（ａ），（ｂ）に示す如く、
（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜６のＴｉＮ
柱状結晶間の隙間１５を密着させることができる。
【００１８】このため、従来のＴｉＮ柱状結晶間に隙間
が大きく生じたＴｉＮ膜の場合よりも、（１１１）と
（２００）に配向したＴｉＮ膜６のバリア性を向上させ
ることができるので、配線となる金属膜７を構成するＷ
が（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜６を通し
てＳｉ基板１中に拡散することを生じ難くすることがで
きる。従って、Ｓｉ基板１上部に形成したソース／ドレ
イン拡散層２による接合部の破壊を抑えることができる
ため、素子特性の劣化を抑えることができる。
が大きく生じたＴｉＮ膜の場合よりも、（１１１）と
（２００）に配向したＴｉＮ膜６のバリア性を向上させ
ることができるので、配線となる金属膜７を構成するＷ
が（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜６を通し
てＳｉ基板１中に拡散することを生じ難くすることがで
きる。従って、Ｓｉ基板１上部に形成したソース／ドレ
イン拡散層２による接合部の破壊を抑えることができる
ため、素子特性の劣化を抑えることができる。
【００１９】また、（１１１）と（２００）に配向した
ＴｉＮ膜６のバリア性を向上させることができるため、
（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜６下に形成
したＴｉ膜５のＴｉを、（１１１）と（２００）に配向
したＴｉＮ膜６を通して配線となる金属膜７中に拡散す
ることを生じ難くすることができ、配線となる金属膜７
の信頼性の劣化を抑えることができる。
ＴｉＮ膜６のバリア性を向上させることができるため、
（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜６下に形成
したＴｉ膜５のＴｉを、（１１１）と（２００）に配向
したＴｉＮ膜６を通して配線となる金属膜７中に拡散す
ることを生じ難くすることができ、配線となる金属膜７
の信頼性の劣化を抑えることができる。
【００２０】本発明では、後述する実施例１の図１〜３
に示す如く、配線の金属膜１３とＷ埋め込み層１１間の
バリアメタルとして（１１１）と（２００）に配向した
ＴｉＮ膜１０，１４を形成して構成したため、図３
（ａ），（ｂ）に示す如く、（１１１）と（２００）に
配向したＴｉＮ膜１０，１４のＴｉＮ柱状結晶間の隙間
１５を密着させることができる。
に示す如く、配線の金属膜１３とＷ埋め込み層１１間の
バリアメタルとして（１１１）と（２００）に配向した
ＴｉＮ膜１０，１４を形成して構成したため、図３
（ａ），（ｂ）に示す如く、（１１１）と（２００）に
配向したＴｉＮ膜１０，１４のＴｉＮ柱状結晶間の隙間
１５を密着させることができる。
【００２１】このため、従来のＴｉＮ柱状結晶間に隙間
が大きく生じたＴｉＮ膜の場合よりも、（１１１）と
（２００）に配向したＴｉＮ膜１０，１４のバリア性を
向上させることができるので、開口部９内にＷ埋め込み
層１１を埋め込んで成膜する時に、ＷやＦが上層の（１
１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜１０を通して上
層の（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜１０と
下層の（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜１４
の界面に拡散することを生じ難くすることができる。従
って、上層の（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ
膜１０と下層の（１１１）と（２００）に配向したＴｉ
Ｎ膜１４の界面での密着性の劣化を抑えることができ
る。
が大きく生じたＴｉＮ膜の場合よりも、（１１１）と
（２００）に配向したＴｉＮ膜１０，１４のバリア性を
向上させることができるので、開口部９内にＷ埋め込み
層１１を埋め込んで成膜する時に、ＷやＦが上層の（１
１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜１０を通して上
層の（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜１０と
下層の（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜１４
の界面に拡散することを生じ難くすることができる。従
って、上層の（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ
膜１０と下層の（１１１）と（２００）に配向したＴｉ
Ｎ膜１４の界面での密着性の劣化を抑えることができ
る。
【００２２】次に、本発明では、後述する実施例２の図
４，５に示す如く、〈２００〉面の配向性を有するＡｌ
金属膜３４上に〈２００〉面の配向性を有するＴｉＮ膜
３５を形成して構成したため、比較例の〈２００〉面の
配向性が存在しないＡｌ金属膜３４及びＴｉＮ膜３５を
形成する場合よりも、コンタクト抵抗が１．０７Ω→
０．８０３Ωと低減することができる。
４，５に示す如く、〈２００〉面の配向性を有するＡｌ
金属膜３４上に〈２００〉面の配向性を有するＴｉＮ膜
３５を形成して構成したため、比較例の〈２００〉面の
配向性が存在しないＡｌ金属膜３４及びＴｉＮ膜３５を
形成する場合よりも、コンタクト抵抗が１．０７Ω→
０．８０３Ωと低減することができる。
【００２３】次に、本発明は、後述する実施例１に示す
如く、（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜６，
１０，１２，１４をターゲット表面における磁束密度を
３００Ｇを有するマグネットを用いたスパッタ法で形成
したため、マグネットの磁場を強くすることにより（１
１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜６，１０，１
２，１４の密度を高くするには、ターゲット表面におけ
る磁束密度が２００Ｇ以上になるようなマグネットを用
いることが望ましい。
如く、（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜６，
１０，１２，１４をターゲット表面における磁束密度を
３００Ｇを有するマグネットを用いたスパッタ法で形成
したため、マグネットの磁場を強くすることにより（１
１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜６，１０，１
２，１４の密度を高くするには、ターゲット表面におけ
る磁束密度が２００Ｇ以上になるようなマグネットを用
いることが望ましい。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。 （実施例１）図１，２は本発明に係る実施例１の半導体
装置の製造方法を示す図である。図示例は、ＭＯＳトラ
ンジスタ等の半導体装置に適用する場合である。
する。 （実施例１）図１，２は本発明に係る実施例１の半導体
装置の製造方法を示す図である。図示例は、ＭＯＳトラ
ンジスタ等の半導体装置に適用する場合である。
【００２５】本実施例では、まず、前工程にてＳｉ基板
１に素子分離プロセス、ゲート形成及びソース／ドレイ
ン拡散層２等のプロセスを経た後、ＣＶＤ法等によりＳ
ｉ基板１上に酸化膜による絶縁層３を膜厚３００ｎｍ程
度堆積した後、ＳＯＧ等による平坦化を行う。次いで、
ＲＩＥ等により絶縁層３を選択的にエッチングしてソー
ス／ドレイン拡散層２が露出されたコンタクトホールと
言われる開口部４を形成する（図１（ａ））。
１に素子分離プロセス、ゲート形成及びソース／ドレイ
ン拡散層２等のプロセスを経た後、ＣＶＤ法等によりＳ
ｉ基板１上に酸化膜による絶縁層３を膜厚３００ｎｍ程
度堆積した後、ＳＯＧ等による平坦化を行う。次いで、
ＲＩＥ等により絶縁層３を選択的にエッチングしてソー
ス／ドレイン拡散層２が露出されたコンタクトホールと
言われる開口部４を形成する（図１（ａ））。
【００２６】次に、Ａｒ雰囲気中にてＤＣマグネトロン
スパッタ法等により開口部４内のソース／ドレイン拡散
層２とコンタクトするように全面に膜厚２０ｎｍ程度の
Ｔｉ膜５を形成した後、Ａｒ／Ｎ2 を５０／５０ｓｃｃ
ｍとし、圧力を２ｍＴｏｒｒとし、パワーを８．０Ｋｗ
とし、ターゲット表面の磁束密度を３００ＧとしたＤＣ
マグネトロンスパッタ法等により、Ｔｉ膜５上に膜厚５
０ｎｍ程度の（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ
膜６を形成する。なお、このＤＣマグネトロンスパッタ
法により、配向性が変化されるのは、磁場を調整してプ
ラズマ密度を変化させることにより達成されるものと推
定される。例えば、磁場を強くすると、プラズマ密度を
上げることができる。次いで、ＷＦ6 雰囲気とし、Ｓｉ
基板温度を４８０℃にしてＣＶＤ法等により、（１１
１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜６上にＷを堆積し
て配線となる膜厚１５０ｎｍ程度の金属膜７を形成する
（図１（ｂ））。
スパッタ法等により開口部４内のソース／ドレイン拡散
層２とコンタクトするように全面に膜厚２０ｎｍ程度の
Ｔｉ膜５を形成した後、Ａｒ／Ｎ2 を５０／５０ｓｃｃ
ｍとし、圧力を２ｍＴｏｒｒとし、パワーを８．０Ｋｗ
とし、ターゲット表面の磁束密度を３００ＧとしたＤＣ
マグネトロンスパッタ法等により、Ｔｉ膜５上に膜厚５
０ｎｍ程度の（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ
膜６を形成する。なお、このＤＣマグネトロンスパッタ
法により、配向性が変化されるのは、磁場を調整してプ
ラズマ密度を変化させることにより達成されるものと推
定される。例えば、磁場を強くすると、プラズマ密度を
上げることができる。次いで、ＷＦ6 雰囲気とし、Ｓｉ
基板温度を４８０℃にしてＣＶＤ法等により、（１１
１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜６上にＷを堆積し
て配線となる膜厚１５０ｎｍ程度の金属膜７を形成する
（図１（ｂ））。
【００２７】次に、ＲＩＥ等により金属膜７の配線部分
が残るように選択的にエッチングし、その後、ＣＶＤ法
等により酸化膜による絶縁層８を８００ｎｍ程度の膜厚
で堆積した後、ＳＯＧ等による平坦化を行う。次いで、
ＲＩＥ等により絶縁層８を選択的にエッチングしてビア
と言われる金属膜７が露出された開口部９を形成する
（図１（Ｃ））。
が残るように選択的にエッチングし、その後、ＣＶＤ法
等により酸化膜による絶縁層８を８００ｎｍ程度の膜厚
で堆積した後、ＳＯＧ等による平坦化を行う。次いで、
ＲＩＥ等により絶縁層８を選択的にエッチングしてビア
と言われる金属膜７が露出された開口部９を形成する
（図１（Ｃ））。
【００２８】次に、Ａｒスパッタエッチング等により開
口部９底部の金属膜７表面に生じた自然酸化膜等をエッ
チングした後、（１１１）と（２００）に配向したＴｉ
Ｎ膜６を成膜した時と同様の方法により、開口部９内の
金属膜７とコンタクトするように全面に膜厚５０ｎｍ程
度の（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜１０を
形成する。次いで、ＷＦ6 雰囲気とし、４５０℃の基板
温度にしたＣＶＤ法等により、開口部９を覆うように
（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜１０上にＷ
膜を形成した後、ＲＩＥ等によりＷ膜を開口部９内に埋
め込むようにエッチバックしてＷ埋め込み層１１を形成
する。
口部９底部の金属膜７表面に生じた自然酸化膜等をエッ
チングした後、（１１１）と（２００）に配向したＴｉ
Ｎ膜６を成膜した時と同様の方法により、開口部９内の
金属膜７とコンタクトするように全面に膜厚５０ｎｍ程
度の（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜１０を
形成する。次いで、ＷＦ6 雰囲気とし、４５０℃の基板
温度にしたＣＶＤ法等により、開口部９を覆うように
（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜１０上にＷ
膜を形成した後、ＲＩＥ等によりＷ膜を開口部９内に埋
め込むようにエッチバックしてＷ埋め込み層１１を形成
する。
【００２９】次に、Ａｒスパッタエッチング等により
（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜１０及びＷ
埋め込み層１１表面に生じた自然酸化膜をエッチングし
た後、（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜６，
１０と同様の方法により、全面に膜厚２０ｎｍ程度の
（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜１２を形成
する（図２（ａ））。
（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜１０及びＷ
埋め込み層１１表面に生じた自然酸化膜をエッチングし
た後、（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜６，
１０と同様の方法により、全面に膜厚２０ｎｍ程度の
（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜１２を形成
する（図２（ａ））。
【００３０】次に、１００ｐｐｍ以下の微量のＯ2 を含
む４５０℃，Ｎ2 雰囲気中にて３０分アニールすること
により、（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜１
２表面部分を酸化してＴｉＮＯ膜１２ａを形成した後、
Ａｒスパッタエッチングを行わずに、スパッタ法等によ
りＴｉＮＯ膜１２ａ上に配線となるＡｌＣｕ合金等の膜
厚４００ｎｍ程度の金属膜１３及び膜厚１００ｎｍ程度
の（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜１４を各
々独立のチャンバーにて成膜する（図２（ｂ））。
む４５０℃，Ｎ2 雰囲気中にて３０分アニールすること
により、（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜１
２表面部分を酸化してＴｉＮＯ膜１２ａを形成した後、
Ａｒスパッタエッチングを行わずに、スパッタ法等によ
りＴｉＮＯ膜１２ａ上に配線となるＡｌＣｕ合金等の膜
厚４００ｎｍ程度の金属膜１３及び膜厚１００ｎｍ程度
の（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜１４を各
々独立のチャンバーにて成膜する（図２（ｂ））。
【００３１】そして、配線のパターニングを行い、ＲＩ
Ｅ等にて加工した後、前述した絶縁層８の形成工程から
（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜１４の形成
工程等までを繰り返し行うことにより、図２（Ｃ）に示
すような配線を積層構造にした半導体装置を得ることが
できる。このように、本実施例では、Ｓｉ基板１と配線
となる金属膜７間のバリアメタルとして（１１１）と
（２００）に配向したＴｉＮ膜６を形成して構成したた
め、図３（ａ），（ｂ）に示す如く、（１１１）と（２
００）に配向したＴｉＮ膜６のＴｉＮ柱状結晶間の隙間
１５を密着させることができる。
Ｅ等にて加工した後、前述した絶縁層８の形成工程から
（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜１４の形成
工程等までを繰り返し行うことにより、図２（Ｃ）に示
すような配線を積層構造にした半導体装置を得ることが
できる。このように、本実施例では、Ｓｉ基板１と配線
となる金属膜７間のバリアメタルとして（１１１）と
（２００）に配向したＴｉＮ膜６を形成して構成したた
め、図３（ａ），（ｂ）に示す如く、（１１１）と（２
００）に配向したＴｉＮ膜６のＴｉＮ柱状結晶間の隙間
１５を密着させることができる。
【００３２】このため、従来のＴｉＮ柱状結晶間に隙間
が大きく生じたＴｉＮ膜の場合よりも、（１１１）と
（２００）に配向したＴｉＮ膜６のバリア性を向上させ
ることができるので、配線となる金属膜７を構成するＷ
が（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜６を通し
てＳｉ基板１中に拡散することを生じ難くすることがで
きる。従って、Ｓｉ基板１上部に形成したソース／ドレ
イン拡散層２による接合部の破壊を抑えることができる
ため、素子特性の劣化を抑えることができる。
が大きく生じたＴｉＮ膜の場合よりも、（１１１）と
（２００）に配向したＴｉＮ膜６のバリア性を向上させ
ることができるので、配線となる金属膜７を構成するＷ
が（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜６を通し
てＳｉ基板１中に拡散することを生じ難くすることがで
きる。従って、Ｓｉ基板１上部に形成したソース／ドレ
イン拡散層２による接合部の破壊を抑えることができる
ため、素子特性の劣化を抑えることができる。
【００３３】また、（１１１）と（２００）に配向した
ＴｉＮ膜６のバリア性を向上させることができるため、
（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜６下に形成
したＴｉ膜５のＴｉを、（１１１）と（２００）に配向
したＴｉＮ膜６を通して配線となる金属膜７中に拡散す
ることを生じ難くすることができ、配線となる金属膜７
の信頼性の劣化を抑えることができる。
ＴｉＮ膜６のバリア性を向上させることができるため、
（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜６下に形成
したＴｉ膜５のＴｉを、（１１１）と（２００）に配向
したＴｉＮ膜６を通して配線となる金属膜７中に拡散す
ることを生じ難くすることができ、配線となる金属膜７
の信頼性の劣化を抑えることができる。
【００３４】本実施例では、配線の金属膜１３とＷ埋め
込み層１１間のバリアメタルとして（１１１）と（２０
０）に配向したＴｉＮ膜１０，１４を形成して構成した
ため、図３（ａ），（ｂ）に示す如く、（１１１）と
（２００）に配向したＴｉＮ膜１０，１４のＴｉＮ柱状
結晶間の隙間１５を密着させることができる。このた
め、従来のＴｉＮ柱状結晶間に隙間が大きく生じたＴｉ
Ｎ膜の場合よりも、（１１１）と（２００）に配向した
ＴｉＮ膜１０，１４のバリア性を向上させることができ
るので、開口部９内にＷ埋め込み層１１を埋め込んで成
膜する時に、ＷやＦが上層の（１１１）と（２００）に
配向したＴｉＮ膜１０を通して上層の（１１１）と（２
００）に配向したＴｉＮ膜１０と下層の（１１１）と
（２００）に配向したＴｉＮ膜１４の界面に拡散するこ
とを生じ難くすることができる。従って、上層の（１１
１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜１０と下層の（１
１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜１４の界面での
密着性の劣化を抑えることができる。
込み層１１間のバリアメタルとして（１１１）と（２０
０）に配向したＴｉＮ膜１０，１４を形成して構成した
ため、図３（ａ），（ｂ）に示す如く、（１１１）と
（２００）に配向したＴｉＮ膜１０，１４のＴｉＮ柱状
結晶間の隙間１５を密着させることができる。このた
め、従来のＴｉＮ柱状結晶間に隙間が大きく生じたＴｉ
Ｎ膜の場合よりも、（１１１）と（２００）に配向した
ＴｉＮ膜１０，１４のバリア性を向上させることができ
るので、開口部９内にＷ埋め込み層１１を埋め込んで成
膜する時に、ＷやＦが上層の（１１１）と（２００）に
配向したＴｉＮ膜１０を通して上層の（１１１）と（２
００）に配向したＴｉＮ膜１０と下層の（１１１）と
（２００）に配向したＴｉＮ膜１４の界面に拡散するこ
とを生じ難くすることができる。従って、上層の（１１
１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜１０と下層の（１
１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜１４の界面での
密着性の劣化を抑えることができる。
【００３５】また、本実施例は、（１１１）と（２０
０）に配向したＴｉＮ膜６，１０，１２，１４をターゲ
ット表面における磁束密度を３００Ｇを有するマグネッ
トを用いたスパッタ法で形成したため、マグネットの磁
場を強くすることにより（１１１）と（２００）に配向
したＴｉＮ膜６，１０，１２，１４の密度を高くするこ
とができる。（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ
膜６，１０，１２，１４の密度を高くするには、ターゲ
ット表面における磁束密度が２００Ｇ以上になるような
マグネットを用いることが望ましい。
０）に配向したＴｉＮ膜６，１０，１２，１４をターゲ
ット表面における磁束密度を３００Ｇを有するマグネッ
トを用いたスパッタ法で形成したため、マグネットの磁
場を強くすることにより（１１１）と（２００）に配向
したＴｉＮ膜６，１０，１２，１４の密度を高くするこ
とができる。（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ
膜６，１０，１２，１４の密度を高くするには、ターゲ
ット表面における磁束密度が２００Ｇ以上になるような
マグネットを用いることが望ましい。
【００３６】本実施例は、（１１１）と（２００）に配
向したＴｉＮ膜１２を微量のＯ2 を含むＮ2 雰囲気でア
ニールすることにより、（１１１）と（２００）に配向
したＴｉＮ膜１２上にＴｉＮＯ膜１２ａを形成して構成
したため、（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜
１２の結晶間に生じた隙間をＴｉＮＯ膜１２ａにより埋
めることができる。
向したＴｉＮ膜１２を微量のＯ2 を含むＮ2 雰囲気でア
ニールすることにより、（１１１）と（２００）に配向
したＴｉＮ膜１２上にＴｉＮＯ膜１２ａを形成して構成
したため、（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜
１２の結晶間に生じた隙間をＴｉＮＯ膜１２ａにより埋
めることができる。
【００３７】このため、（１１１）と（２００）に配向
したＴｉＮ膜１２のみで構成する場合よりも、更にバリ
ア性を高めることができる。なお、ＴｉＮＯ膜１２ａ
は、コンタクト抵抗を考慮すると、できるだけ薄膜で形
成することが望ましい。なお、上記実施例１では、バリ
アメタルとして（１１１）に配向したＴｉＮ膜よりも密
度が大きい（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜
６，１０，１２，１４で構成してバリア性を向上させる
好ましい態様の場合を説明したが、本発明はこれのみに
限定されるものではなく、バリアメタルとしては、（１
１１）に配向したＴｉＮ膜よりも密度が大きい（１１
１）配向と（１１１）配向以外の配向性とを有するＴｉ
Ｎ膜であればよい。この（１１１）配向と（１１１）配
向以外の配向性とを有するＴｉＮ膜は、バリア性を効果
的に上げることを考慮すると、密度が４．５ｇ／ｃｍ3
以上であることが好ましい。
したＴｉＮ膜１２のみで構成する場合よりも、更にバリ
ア性を高めることができる。なお、ＴｉＮＯ膜１２ａ
は、コンタクト抵抗を考慮すると、できるだけ薄膜で形
成することが望ましい。なお、上記実施例１では、バリ
アメタルとして（１１１）に配向したＴｉＮ膜よりも密
度が大きい（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜
６，１０，１２，１４で構成してバリア性を向上させる
好ましい態様の場合を説明したが、本発明はこれのみに
限定されるものではなく、バリアメタルとしては、（１
１１）に配向したＴｉＮ膜よりも密度が大きい（１１
１）配向と（１１１）配向以外の配向性とを有するＴｉ
Ｎ膜であればよい。この（１１１）配向と（１１１）配
向以外の配向性とを有するＴｉＮ膜は、バリア性を効果
的に上げることを考慮すると、密度が４．５ｇ／ｃｍ3
以上であることが好ましい。
【００３８】上記実施例は、（１１１）と（２００）に
配向したＴｉＮ膜６，１０，１２，１４をＤＣマグネト
ロンスパッタ法で形成する場合について説明したが、本
発明はこれのみに限定されるものではなく、例えばコリ
メートスパッタ法で形成してもよい。この場合、Ｓｉ基
板１に対して、ＴｉターゲットからＴｉを方向性を付け
て衝突させることができるため、ＴｉＮ膜６，１０，１
２，１４に（２００）配向の配向性を効率良く持たせる
ことができる。
配向したＴｉＮ膜６，１０，１２，１４をＤＣマグネト
ロンスパッタ法で形成する場合について説明したが、本
発明はこれのみに限定されるものではなく、例えばコリ
メートスパッタ法で形成してもよい。この場合、Ｓｉ基
板１に対して、ＴｉターゲットからＴｉを方向性を付け
て衝突させることができるため、ＴｉＮ膜６，１０，１
２，１４に（２００）配向の配向性を効率良く持たせる
ことができる。
【００３９】上記実施例は、（１１１）と（２００）に
配向したＴｉＮ膜６，１０，１２，１４の上下層にＴ
ｉ，Ａｌ・Ｃｕ，Ｗからなる層で構成する場合について
説明したが、上下層にはそれ以外の例えばＴｉ合金、Ａ
ｌ，Ａｌ合金等で構成してもよいし、Ｃｏ，Ｍｏ，Ｃ
ｕ，Ａｕ等の高融点金属やＮｉ，Ｐｔ等の遷移金属等を
含む合金で構成してもよい。
配向したＴｉＮ膜６，１０，１２，１４の上下層にＴ
ｉ，Ａｌ・Ｃｕ，Ｗからなる層で構成する場合について
説明したが、上下層にはそれ以外の例えばＴｉ合金、Ａ
ｌ，Ａｌ合金等で構成してもよいし、Ｃｏ，Ｍｏ，Ｃ
ｕ，Ａｕ等の高融点金属やＮｉ，Ｐｔ等の遷移金属等を
含む合金で構成してもよい。
【００４０】上記実施例は、コンタクト抵抗を低減化す
るために、Ｔｉ膜５を（１１１）と（２００）に配向し
たＴｉＮ膜６下に形成して構成する場合について説明し
たが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、
（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜６上下に形
成して構成してもよいし、（１１１）と（２００）に配
向したＴｉＮ膜６上のみに形成して構成してもよい。な
お、Ｔｉ膜５は、これ以外の層間に適宜設けて構成して
もよい。 （実施例２）次に、図４は本発明に係る実施例２の半導
体装置の構造を示す平面及び断面図である。
るために、Ｔｉ膜５を（１１１）と（２００）に配向し
たＴｉＮ膜６下に形成して構成する場合について説明し
たが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、
（１１１）と（２００）に配向したＴｉＮ膜６上下に形
成して構成してもよいし、（１１１）と（２００）に配
向したＴｉＮ膜６上のみに形成して構成してもよい。な
お、Ｔｉ膜５は、これ以外の層間に適宜設けて構成して
もよい。 （実施例２）次に、図４は本発明に係る実施例２の半導
体装置の構造を示す平面及び断面図である。
【００４１】本実施例では、まず、スパッタ法によりＳ
ｉ基板３１上にコンタクト抵抗を低減化するためのＴｉ
膜３２、バリアメタルとなるＴｉＮ膜３３、配線となる
Ａｌ金属膜３４及びバリアメタルとなるＴｉＮ膜３５を
順次形成する。このスパッタ成膜時、Ａｌ金属膜３４及
びＴｉＮ膜３５は、両方共〈２００〉面が存在するよう
に面方位を調整する。ここでは、下地をＳｉ基板３１で
構成したが、下地はＳｉ基板３１以外のＳｉＯ2 等の絶
縁膜やＡｌ等の金属膜で構成してもよい。次いで、ＲＩ
Ｅ等によりＴｉＮ膜３５からＴｉ膜３２までを異方性エ
ッチングして下層配線３６を形成する。
ｉ基板３１上にコンタクト抵抗を低減化するためのＴｉ
膜３２、バリアメタルとなるＴｉＮ膜３３、配線となる
Ａｌ金属膜３４及びバリアメタルとなるＴｉＮ膜３５を
順次形成する。このスパッタ成膜時、Ａｌ金属膜３４及
びＴｉＮ膜３５は、両方共〈２００〉面が存在するよう
に面方位を調整する。ここでは、下地をＳｉ基板３１で
構成したが、下地はＳｉ基板３１以外のＳｉＯ2 等の絶
縁膜やＡｌ等の金属膜で構成してもよい。次いで、ＲＩ
Ｅ等によりＴｉＮ膜３５からＴｉ膜３２までを異方性エ
ッチングして下層配線３６を形成する。
【００４２】次に、ＣＶＤ法等により下層配線３６を覆
うようにＳｉＯ2 等の層間絶縁膜３７を形成した後、Ｒ
ＩＥ等により層間絶縁膜３７を選択的にエッチングして
ビアと言われる下層配線３６が露出された開口部３７ａ
を形成する。そして、スパッタ法とＲＩＥ法等により開
口部３７ａ内の下層配線３６とコンタクトするようにコ
ンタクト抵抗を低減化するためのＴｉ膜３８、バリアメ
タルとなるＴｉＮ膜３９及び配線となるＡｌ金属膜４０
から構成される上層配線４１を形成することにより、図
４に示すような配線が積層された構造の半導体装置を得
ることができる。 このように、本実施例では、〈２０
０〉面の配向性を有するＡｌ金属膜３４上に〈２００〉
面の配向性を有するＴｉＮ膜３５を形成して構成したと
ころ、比較例の〈２００〉面の配向性が存在しないＡｌ
金属膜３４及びＴｉＮ膜３５を形成する場合よりも、図
５に示す如く、コンタクト抵抗が１．０７Ω→０．８０
３Ωと低減することができた。
うようにＳｉＯ2 等の層間絶縁膜３７を形成した後、Ｒ
ＩＥ等により層間絶縁膜３７を選択的にエッチングして
ビアと言われる下層配線３６が露出された開口部３７ａ
を形成する。そして、スパッタ法とＲＩＥ法等により開
口部３７ａ内の下層配線３６とコンタクトするようにコ
ンタクト抵抗を低減化するためのＴｉ膜３８、バリアメ
タルとなるＴｉＮ膜３９及び配線となるＡｌ金属膜４０
から構成される上層配線４１を形成することにより、図
４に示すような配線が積層された構造の半導体装置を得
ることができる。 このように、本実施例では、〈２０
０〉面の配向性を有するＡｌ金属膜３４上に〈２００〉
面の配向性を有するＴｉＮ膜３５を形成して構成したと
ころ、比較例の〈２００〉面の配向性が存在しないＡｌ
金属膜３４及びＴｉＮ膜３５を形成する場合よりも、図
５に示す如く、コンタクト抵抗が１．０７Ω→０．８０
３Ωと低減することができた。
【００４３】なお、上記実施例２では、ビアとなる開口
部３７ａを、下層配線３６及び上層配線４１の配線幅よ
りも小さくして構成する場合について説明したが、本発
明はこれのみに限定されるものではなく、例えば図６に
示す如く、ビアとなる開口部３７ａを、下層配線３６及
び上層配線４１の配線幅と同じにして構成してもよい。
この場合も、図７に示す如く、コンタクト抵抗を比較例
の＜２００＞面の配向性が存在しない場合の７．４６Ω
から１．２５Ωと著しく低減することができた。
部３７ａを、下層配線３６及び上層配線４１の配線幅よ
りも小さくして構成する場合について説明したが、本発
明はこれのみに限定されるものではなく、例えば図６に
示す如く、ビアとなる開口部３７ａを、下層配線３６及
び上層配線４１の配線幅と同じにして構成してもよい。
この場合も、図７に示す如く、コンタクト抵抗を比較例
の＜２００＞面の配向性が存在しない場合の７．４６Ω
から１．２５Ωと著しく低減することができた。
【００４４】上記実施例２は、金属膜３４をＡｌから構
成する場合について説明したが、本発明はこれのみに限
定されるものではなく、Ａｌ・Ｃｕ，Ａｌ・Ｓｉ，Ａｌ
・Ｔｉ等の合金から構成する場合であってもよい。上記
した２実施例は、〈２００〉面の配向性を有するＴｉＮ
膜３５を、通常のスパッタ法により形成する場合につい
て説明したが、本発明はこれのみに限定されるものでは
なく、配向性を制御し易いコリメートスパッタ法により
形成するように構成してもよい。
成する場合について説明したが、本発明はこれのみに限
定されるものではなく、Ａｌ・Ｃｕ，Ａｌ・Ｓｉ，Ａｌ
・Ｔｉ等の合金から構成する場合であってもよい。上記
した２実施例は、〈２００〉面の配向性を有するＴｉＮ
膜３５を、通常のスパッタ法により形成する場合につい
て説明したが、本発明はこれのみに限定されるものでは
なく、配向性を制御し易いコリメートスパッタ法により
形成するように構成してもよい。
【００４５】次に、本発明においては、Ｎ2 １００％雰
囲気中におけるＤＣマグネトロンスパッタ法にて（１１
１）に配向した窒化チタン膜よりも密度が大きい（１１
１）配向と（１１１）より大きい（２００）配向を有す
る窒化チタン膜を形成するように構成してもよい。即
ち、前述の如く、磁束密度を強くすることの他にＮ2 １
００％にすることで（２００）配向を増加させることが
できる。Ａｒ／Ｎ2 ＝６０／３０で（１１１）／（２０
０）＝１１２／４０≒１：０．３５となるのに対し、Ｎ
2 １００％で６３／１０６≒１：１．６８となる。
囲気中におけるＤＣマグネトロンスパッタ法にて（１１
１）に配向した窒化チタン膜よりも密度が大きい（１１
１）配向と（１１１）より大きい（２００）配向を有す
る窒化チタン膜を形成するように構成してもよい。即
ち、前述の如く、磁束密度を強くすることの他にＮ2 １
００％にすることで（２００）配向を増加させることが
できる。Ａｒ／Ｎ2 ＝６０／３０で（１１１）／（２０
０）＝１１２／４０≒１：０．３５となるのに対し、Ｎ
2 １００％で６３／１０６≒１：１．６８となる。
【００４６】
【発明の効果】本発明によれば、配線層を構成するＡ
ｌ，Ｗ等がＴｉＮ膜を通してＳｉ基板中に拡散すること
を生じ難くし拡散層による接合部の破壊を抑えて、素子
特性の劣化を抑えることができるとともに、ＴｉＮ膜下
に形成したＴｉ膜のＴｉをＴｉＮ膜を通して配線層中に
拡散することを生じ難くして、配線層の信頼性の劣化を
抑えることができる他、開口部内にＷ埋め込み層を埋め
込んで成膜する時に、Ｗ，Ｆが上層のＴｉＮ膜を通して
上層のＴｉＮ膜と下層のＴｉＮ膜の界面に拡散すること
を生じ難くして、上層のＴｉＮ膜と下層のＴｉＮ膜の界
面での密着性の劣化を抑えることができ、また、Ａｌ配
線層とＴｉＮ膜間に高抵抗層を形成され難くして、Ａｌ
配線層とＴｉＮ膜間のコンタクト抵抗を低減することが
できるという効果がある。
ｌ，Ｗ等がＴｉＮ膜を通してＳｉ基板中に拡散すること
を生じ難くし拡散層による接合部の破壊を抑えて、素子
特性の劣化を抑えることができるとともに、ＴｉＮ膜下
に形成したＴｉ膜のＴｉをＴｉＮ膜を通して配線層中に
拡散することを生じ難くして、配線層の信頼性の劣化を
抑えることができる他、開口部内にＷ埋め込み層を埋め
込んで成膜する時に、Ｗ，Ｆが上層のＴｉＮ膜を通して
上層のＴｉＮ膜と下層のＴｉＮ膜の界面に拡散すること
を生じ難くして、上層のＴｉＮ膜と下層のＴｉＮ膜の界
面での密着性の劣化を抑えることができ、また、Ａｌ配
線層とＴｉＮ膜間に高抵抗層を形成され難くして、Ａｌ
配線層とＴｉＮ膜間のコンタクト抵抗を低減することが
できるという効果がある。
【図１】本発明に係る実施例１の半導体装置の製造方法
を示す図である。
を示す図である。
【図２】本発明に係る実施例１の半導体装置の製造方法
を示す図である。
を示す図である。
【図３】ＴｉＮ柱状結晶間の隙間が密着している様子を
示す図である。
示す図である。
【図４】本発明に係る実施例２の半導体装置の構造を示
す平面及び断面図である。
す平面及び断面図である。
【図５】本発明と比較例における配線のコンタクト抵抗
の結果を示す図である。
の結果を示す図である。
【図６】本発明に適用できる半導体装置の構造を示す平
面及び断面図である。
面及び断面図である。
【図７】本発明と比較例における配線のコンタクト抵抗
の結果を示す図である。
の結果を示す図である。
【図８】従来の半導体装置の構造を示す断面図である。
【図９】従来の半導体装置の構造を示す断面図である。
【図１０】ＴｉＮ柱状結晶間に隙間が生じている様子を
示す図である。
示す図である。
【図１１】Ａｌ金属膜とＴｉＮ膜間に高抵抗層が形成さ
れる様子を示す図である。
れる様子を示す図である。
１，３１ Ｓｉ基板 ２ ソース／ドレイン拡散層 ３，８ 絶縁層 ４，９，３７ａ 開口部 ５，３２，３８ Ｔｉ膜 ６，１０，１２，１４ （１１１）と（２００）に配
向したＴｉＮ膜 ７，１３，３４，４０ 金属膜 １１ Ｗ埋め込み層 １２ａ ＴｉＮＯ膜 １５ 隙間 ３３，３５，３９ ＴｉＮ膜 ３６ 下層配線 ３７ 層間絶縁膜 ４１ 上層配線
向したＴｉＮ膜 ７，１３，３４，４０ 金属膜 １１ Ｗ埋め込み層 １２ａ ＴｉＮＯ膜 １５ 隙間 ３３，３５，３９ ＴｉＮ膜 ３６ 下層配線 ３７ 層間絶縁膜 ４１ 上層配線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 憲一 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 遠田 孝之 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 細田 勉 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 中村 友二 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 アンソニー・ホッブス 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 水谷 寛 愛知県春日井市高蔵寺町二丁目1844番２ 富士通ヴィエルエスアイ株式会社内
Claims (15)
- 【請求項１】（１１１）配向と（１１１）配向以外の配
向性とを有し、（１１１）に配向した窒化チタン膜より
も密度が大きい窒化チタン膜を有することを特徴とする
半導体装置。 - 【請求項２】前記（１１１）配向と（１１１）配向以外
の配向性とを有する窒化チタン膜は、密度が４．５ｇ／
ｃｍ3 以上であることを特徴とする請求項１記載の半導
体装置。 - 【請求項３】前記（１１１）配向以外の配向性は、（２
００）配向であることを特徴とする請求項１，２記載の
半導体装置。 - 【請求項４】前記（１１１）配向と（１１１）配向以外
の配向性とを有する窒化チタン膜は、上層の金属膜と下
層のシリコン基板間に形成してなることを特徴とする請
求項１乃至３記載の半導体装置。 - 【請求項５】前記（１１１）配向と（１１１）配向以外
の配向性とを有する窒化チタン膜の上下層の少なくとも
どちらか一方にチタン膜を形成してなることを特徴とす
る請求項１乃至４記載の半導体装置。 - 【請求項６】前記（１１１）配向と（１１１）配向以外
の配向性とを有する窒化チタン膜の上層に金属膜を形成
し、下層に窒化シリコン膜を形成してなることを特徴と
する請求項１乃至５記載の半導体装置。 - 【請求項７】前記（１１１）配向と（１１１）配向以外
の配向性とを有する窒化チタン膜上に酸素含有窒化チタ
ン膜を形成してなることを特徴とする請求項１乃至６記
載の半導体装置。 - 【請求項８】ターゲット表面における磁束密度が２００
Ｇ以上を有するマグネットを用いたスパッタ法により、
（１１１）に配向した窒化チタン膜よりも密度が大きい
（１１１）配向と（１１１）配向以外の配向性とを有す
る窒化チタン膜を形成する工程を含むことを特徴とする
半導体装置の製造方法。 - 【請求項９】前記スパッタ法は、コリメートスパッタ法
であることを特徴とする請求項８記載の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項１０】前記（１１１）配向と（１１１）配向以
外の配向性とを有する前記窒化チタン膜を、微量の酸素
を含む窒素雰囲気中でアニールすることにより、前記窒
化チタン膜上に酸素含有窒化チタン膜を形成することを
特徴とする請求項８，９記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１１】〈２００〉面の配向性を有する主な構成
材料がアルミニウムからなる金属膜上に〈２００〉面の
配向性を有する窒化チタン膜が形成されてなることを特
徴とする半導体装置。 - 【請求項１２】前記金属膜は、銅、シリコン及びチタン
の少なくとも１種を含有してなることを特徴とする請求
項１１記載の半導体装置。 - 【請求項１３】下地の膜上に〈２００〉面の配向性を有
する主な構成材料がアルミニウムからなる金属膜を形成
する工程と、次いで、該金属膜上に〈２００〉面の配向
性を有する窒化チタン膜を形成する工程とを含むことを
特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項１４】前記〈２００〉面の配向性を有する窒化
チタン膜は、コリメートスパッタ法により形成すること
を特徴とする請求項１３記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１５】Ｎ2 １００％雰囲気中におけるＤＣマグ
ネトロンスパッタ法にて（１１１）に配向した窒化チタ
ン膜よりも密度が大きい（１１１）配向と（１１１）よ
り大きい（２００）配向を有する窒化チタン膜を形成す
る工程を含む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 |
|---|---|---|---|
| JP04953395A JP3383113B2 (ja) | 1995-03-09 | 1995-03-09 | 半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04953395A JP3383113B2 (ja) | 1995-03-09 | 1995-03-09 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08250452A true JPH08250452A (ja) | 1996-09-27 |
| JP3383113B2 JP3383113B2 (ja) | 2003-03-04 |
Family
ID=12833810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04953395A Expired - Lifetime JP3383113B2 (ja) | 1995-03-09 | 1995-03-09 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3383113B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100236984B1 (ko) * | 1996-12-20 | 2000-03-02 | 정선종 | 금속배선의 전자이주특성 개선 방법 |
| JP2007005423A (ja) * | 2005-06-22 | 2007-01-11 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2009059882A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Nec Electronics Corp | 半導体装置 |
| WO2010125810A1 (ja) * | 2009-04-28 | 2010-11-04 | キヤノンアネルバ株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
| WO2011013374A1 (ja) * | 2009-07-29 | 2011-02-03 | キヤノンアネルバ株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
| KR20230017134A (ko) | 2021-07-27 | 2023-02-03 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 질화티타늄막을 형성하는 방법, 및 질화티타늄막을 형성하는 장치 |
| WO2025141704A1 (ja) * | 2023-12-26 | 2025-07-03 | 株式会社Kokusai Electric | 基板処理方法、半導体装置の製造方法、プログラム及び基板処理装置 |
-
1995
- 1995-03-09 JP JP04953395A patent/JP3383113B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2010125810A1 (ja) * | 2009-04-28 | 2010-11-04 | キヤノンアネルバ株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP4871433B2 (ja) * | 2009-04-28 | 2012-02-08 | キヤノンアネルバ株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
| US8415753B2 (en) | 2009-04-28 | 2013-04-09 | Canon Anelva Corporation | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
| WO2011013374A1 (ja) * | 2009-07-29 | 2011-02-03 | キヤノンアネルバ株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
| KR20230017134A (ko) | 2021-07-27 | 2023-02-03 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 질화티타늄막을 형성하는 방법, 및 질화티타늄막을 형성하는 장치 |
| WO2025141704A1 (ja) * | 2023-12-26 | 2025-07-03 | 株式会社Kokusai Electric | 基板処理方法、半導体装置の製造方法、プログラム及び基板処理装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3383113B2 (ja) | 2003-03-04 |
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