JPH1116910A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
- Publication number
- JPH1116910A JPH1116910A JP16764597A JP16764597A JPH1116910A JP H1116910 A JPH1116910 A JP H1116910A JP 16764597 A JP16764597 A JP 16764597A JP 16764597 A JP16764597 A JP 16764597A JP H1116910 A JPH1116910 A JP H1116910A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- tin
- semiconductor device
- titanium nitride
- wiring
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】スルーホールの開口時にＴｉＮ膜を除去せずに
確実に残すことができ、接続孔の信頼性が高い反射防止
膜を有する半導体装置を提供する。 【解決手段】メタル配線膜上に、ＴｉＮからＴｉＮ
x （ｘは０＜ｘ＜１の数を表す。）を経てＴｉへと連続
的に変化するように組成の異なる複数種の膜からなるチ
タニウムナイトライド（ＴｉＮ）系反射防止膜、及び層
間絶縁膜を有する半導体製造装置。
確実に残すことができ、接続孔の信頼性が高い反射防止
膜を有する半導体装置を提供する。 【解決手段】メタル配線膜上に、ＴｉＮからＴｉＮ
x （ｘは０＜ｘ＜１の数を表す。）を経てＴｉへと連続
的に変化するように組成の異なる複数種の膜からなるチ
タニウムナイトライド（ＴｉＮ）系反射防止膜、及び層
間絶縁膜を有する半導体製造装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に関す
るものであり、特にアルミニウム系配線膜上にチタニウ
ムナイトライド系反射防止膜を設けた半導体装置、およ
びその製造方法に関する。
るものであり、特にアルミニウム系配線膜上にチタニウ
ムナイトライド系反射防止膜を設けた半導体装置、およ
びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、図５に示すようなアルミニウ
ム（Ａｌ）系配線膜のようなメタル配線膜を有する多層
配線の半導体装置が知られている。図５において、１は
半導体基板、２はフィールド絶縁膜、３はゲート絶縁
膜、４はゲート電極、５は層間絶縁膜、６はコンタクト
ホール、７はコンタクトホール６を埋めるタングステン
やアルミ等の金属、８は第１層目のＡｌ系配線膜、９は
第２層目の層間絶縁膜、１０はスルーホール、１１は該
スルーホール１０を埋めるタングステンやＡｌ等の金
属、１２は第２層目のＡｌ系配線膜、１３は第３層目の
層間絶縁膜、１４はスルーホール、１５は該スルーホー
ル１４を埋めるタングステンやアルミ等の金属、１６は
第３層目のＡｌ系配線膜、１７はパッシベーション膜を
それぞれ表す。
ム（Ａｌ）系配線膜のようなメタル配線膜を有する多層
配線の半導体装置が知られている。図５において、１は
半導体基板、２はフィールド絶縁膜、３はゲート絶縁
膜、４はゲート電極、５は層間絶縁膜、６はコンタクト
ホール、７はコンタクトホール６を埋めるタングステン
やアルミ等の金属、８は第１層目のＡｌ系配線膜、９は
第２層目の層間絶縁膜、１０はスルーホール、１１は該
スルーホール１０を埋めるタングステンやＡｌ等の金
属、１２は第２層目のＡｌ系配線膜、１３は第３層目の
層間絶縁膜、１４はスルーホール、１５は該スルーホー
ル１４を埋めるタングステンやアルミ等の金属、１６は
第３層目のＡｌ系配線膜、１７はパッシベーション膜を
それぞれ表す。
【０００３】また、図６は、上記Ａｌ配線膜の具体的な
断面構造の一例である。同図において、１８はＴｉ膜、
１９はバリアメタルであるＴｉＮ膜、８はＡｌ系配線
膜、２０はＴｉ膜、２１は反射防止膜である。この反射
防止膜は、Ａｌ系膜の加工のための露光の際における露
光光源の反射防止のために形成するものである。
断面構造の一例である。同図において、１８はＴｉ膜、
１９はバリアメタルであるＴｉＮ膜、８はＡｌ系配線
膜、２０はＴｉ膜、２１は反射防止膜である。この反射
防止膜は、Ａｌ系膜の加工のための露光の際における露
光光源の反射防止のために形成するものである。
【０００４】従来、反射防止膜２１は、Ａｌ系配線膜上
に、Ｔｉをターゲットとするスパッタリング法により、
例えば図７に示すようなシーケンスに従い、アルゴンガ
スと窒素ガスの混合ガス雰囲気の下で成膜していた。
に、Ｔｉをターゲットとするスパッタリング法により、
例えば図７に示すようなシーケンスに従い、アルゴンガ
スと窒素ガスの混合ガス雰囲気の下で成膜していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如く従来の半導体装置においては、図５および図６に示
すスルーホール１０（または１４）をドライエッチング
にて開口する際に、層間絶縁膜９（または１３）と反射
防止膜であるＴｉＮとの選択比が約１０程度しかないた
めに、図８に示すように、スルーホール開口時にドライ
エッチングを行うと、ホールが層間絶縁膜のみならずＴ
ｉＮ膜やメタル配線膜にまで生じてしまうオーバーエッ
チングや、積層構造とした場合のストレスマイグレーシ
ョン等による信頼性の低下が問題となっていた。
如く従来の半導体装置においては、図５および図６に示
すスルーホール１０（または１４）をドライエッチング
にて開口する際に、層間絶縁膜９（または１３）と反射
防止膜であるＴｉＮとの選択比が約１０程度しかないた
めに、図８に示すように、スルーホール開口時にドライ
エッチングを行うと、ホールが層間絶縁膜のみならずＴ
ｉＮ膜やメタル配線膜にまで生じてしまうオーバーエッ
チングや、積層構造とした場合のストレスマイグレーシ
ョン等による信頼性の低下が問題となっていた。
【０００６】また、反射防止膜であるＴｉＮ膜２１をス
ルーホール１０（または１４）の開口の際に確実に残す
為には、ＴｉＮ膜２１の膜厚のばらつきはもとより、層
間絶縁膜９（または１３）の膜厚のばらつき、ドライエ
ッチングの加工のばらつき等を全て考慮しなければなら
ない。従って、反射防止膜であるＴｉＮ膜は少なくとも
５０ｎｍ（望ましくは１００ｎｍ）程度の膜厚が必要と
され、メタル配線の加工の負荷が増大し、メタル配線の
主材料であるＡｌの膜厚を必要以上に薄くする必要があ
った。
ルーホール１０（または１４）の開口の際に確実に残す
為には、ＴｉＮ膜２１の膜厚のばらつきはもとより、層
間絶縁膜９（または１３）の膜厚のばらつき、ドライエ
ッチングの加工のばらつき等を全て考慮しなければなら
ない。従って、反射防止膜であるＴｉＮ膜は少なくとも
５０ｎｍ（望ましくは１００ｎｍ）程度の膜厚が必要と
され、メタル配線の加工の負荷が増大し、メタル配線の
主材料であるＡｌの膜厚を必要以上に薄くする必要があ
った。
【０００７】本発明は、かかる問題点を解決して、反射
防止膜であるＴｉＮ膜が薄い場合においても、スルーホ
ールの開口時にＴｉＮ膜を除去せずに確実に残すことが
でき、接続孔の信頼性が高い半導体装置を提供すること
を目的とする。
防止膜であるＴｉＮ膜が薄い場合においても、スルーホ
ールの開口時にＴｉＮ膜を除去せずに確実に残すことが
でき、接続孔の信頼性が高い半導体装置を提供すること
を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、Ｔｉをタ
ーゲットとするスパッタリング法によりチタニウムナイ
トライド系反射防止膜を成膜する際において、先ず、ア
ルゴンと窒素の混合ガスにより所望の膜厚でＴｉＮ膜を
成膜した後、次いで、スパッタリング装置を駆動したま
まの状態で、窒素ガスを遮断してアルゴンガスのみを流
し続けることにより、該ＴｉＮ膜の表層に、膜組成がＴ
ｉＮからＴｉＮx （ｘは０＜ｘ＜１の数を表す。）を経
てＴｉへと連続的に変化した推移膜を成膜することがで
きること、および、該推移膜の膜厚がＴｉ膜厚に換算し
て１０ｎｍ以下の極めて薄く、かつ、スルーホール開口
時のドライエッチングに対する層間絶縁膜と反射防止膜
との選択比が３０〜４０のチタニウムナイトライド（Ｔ
ｉＮ）系反射防止膜が得られることを見い出し、本発明
を完成した。
ーゲットとするスパッタリング法によりチタニウムナイ
トライド系反射防止膜を成膜する際において、先ず、ア
ルゴンと窒素の混合ガスにより所望の膜厚でＴｉＮ膜を
成膜した後、次いで、スパッタリング装置を駆動したま
まの状態で、窒素ガスを遮断してアルゴンガスのみを流
し続けることにより、該ＴｉＮ膜の表層に、膜組成がＴ
ｉＮからＴｉＮx （ｘは０＜ｘ＜１の数を表す。）を経
てＴｉへと連続的に変化した推移膜を成膜することがで
きること、および、該推移膜の膜厚がＴｉ膜厚に換算し
て１０ｎｍ以下の極めて薄く、かつ、スルーホール開口
時のドライエッチングに対する層間絶縁膜と反射防止膜
との選択比が３０〜４０のチタニウムナイトライド（Ｔ
ｉＮ）系反射防止膜が得られることを見い出し、本発明
を完成した。
【０００９】すなわち、本発明は、メタル配線膜上に、
ＴｉＮからＴｉＮx （ｘは０＜ｘ＜１の数を表す。）を
経てＴｉへと連続的に変化するように組成が異なる複数
種の膜からなるチタニウムナイトライド（ＴｉＮ）系反
射防止膜を有することを特徴とする半導体装置である。
ＴｉＮからＴｉＮx （ｘは０＜ｘ＜１の数を表す。）を
経てＴｉへと連続的に変化するように組成が異なる複数
種の膜からなるチタニウムナイトライド（ＴｉＮ）系反
射防止膜を有することを特徴とする半導体装置である。
【００１０】また、本発明は、アルゴンと窒素の混合ガ
スを導入し、スパッタリング装置のパワーを印加するこ
とによりＴｉＮ膜が形成され、該装置を駆動させたまま
で窒素ガスの供給のみを遮断することにより、ＴｉＮ膜
の表層に、ＴｉＮ−ＴｉＮx−Ｔｉ（ｘは０〜１の数を
表す。）という組成が連続的に変化する多層膜を形成す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法である。
スを導入し、スパッタリング装置のパワーを印加するこ
とによりＴｉＮ膜が形成され、該装置を駆動させたまま
で窒素ガスの供給のみを遮断することにより、ＴｉＮ膜
の表層に、ＴｉＮ−ＴｉＮx−Ｔｉ（ｘは０〜１の数を
表す。）という組成が連続的に変化する多層膜を形成す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て具体的に説明する。
て具体的に説明する。
【００１２】本発明の半導体装置は、メタル配線膜上
に、ＴｉＮからＴｉＮx （ｘは０＜ｘ＜１の数を表
す。）を経てＴｉへと連続的に変化するように組成の異
なる複数種の膜からなるチタニウムナイトライド（Ｔｉ
Ｎ）系反射防止膜を有することを特徴とする。
に、ＴｉＮからＴｉＮx （ｘは０＜ｘ＜１の数を表
す。）を経てＴｉへと連続的に変化するように組成の異
なる複数種の膜からなるチタニウムナイトライド（Ｔｉ
Ｎ）系反射防止膜を有することを特徴とする。
【００１３】（１）本発明の半導体装置 本発明の半導体装置を図１に示す例により説明する。
【００１４】図１は、８、１２および１６にメタル配線
膜を有する積層構造の半導体装置の例である。図１中、
１は半導体基板、２はフィールド絶縁膜、３はゲート絶
縁膜、４はゲート電極、５は層間絶縁膜、６はコンタク
トホール、７はコンタクトホール６を埋めるタングステ
ンやアルミ等の金属、８は第１層目のメタル配線膜、９
は第２層目の層間絶縁膜、１０はスルーホール、１１は
該スルーホール１０を埋めるタングステンやアルミ等の
金属、１２は第２層目のメタル配線膜、１３は第３層目
の層間絶縁膜、１４はスルーホール、１５は該スルーホ
ール１４を埋めるタングステンやアルミ等の金属、１６
は第３層目のメタル配線膜、１７はパッシベーション膜
をそれぞれ表す。
膜を有する積層構造の半導体装置の例である。図１中、
１は半導体基板、２はフィールド絶縁膜、３はゲート絶
縁膜、４はゲート電極、５は層間絶縁膜、６はコンタク
トホール、７はコンタクトホール６を埋めるタングステ
ンやアルミ等の金属、８は第１層目のメタル配線膜、９
は第２層目の層間絶縁膜、１０はスルーホール、１１は
該スルーホール１０を埋めるタングステンやアルミ等の
金属、１２は第２層目のメタル配線膜、１３は第３層目
の層間絶縁膜、１４はスルーホール、１５は該スルーホ
ール１４を埋めるタングステンやアルミ等の金属、１６
は第３層目のメタル配線膜、１７はパッシベーション膜
をそれぞれ表す。
【００１５】先ず、本発明の半導体装置の具体的構造、
及びその一般的な製造方法を図１に従って説明する。
及びその一般的な製造方法を図１に従って説明する。
【００１６】シリコン等の半導体基板１の表面に素子を
電気的に分離するためのフィールド絶縁膜（酸化膜）２
を形成し、このフィールド絶縁膜２で区画された領域に
ゲート絶縁膜３を介してゲート電極４を形成する。絶縁
膜としては、酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）、ＰＳＧ、プラ
ズマＣＶＤによるＳｉ3 Ｎ4 膜等がある。またゲート電
極４は、ポリシリコン、モリブデン、タングステン、タ
ンタル、チタン等の高融点金属シリサイド、およびポリ
シリコンと金属シリサイドの２層構造物等を用いること
ができる。
電気的に分離するためのフィールド絶縁膜（酸化膜）２
を形成し、このフィールド絶縁膜２で区画された領域に
ゲート絶縁膜３を介してゲート電極４を形成する。絶縁
膜としては、酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）、ＰＳＧ、プラ
ズマＣＶＤによるＳｉ3 Ｎ4 膜等がある。またゲート電
極４は、ポリシリコン、モリブデン、タングステン、タ
ンタル、チタン等の高融点金属シリサイド、およびポリ
シリコンと金属シリサイドの２層構造物等を用いること
ができる。
【００１７】次いで、全体をＳｉＯ2 等の層間絶縁膜５
で被覆した後、第１層目のＡｌ系配線膜８を形成したの
ち、タングステンやアルミニウム等の導電性金属７が詰
められたコンタクトホール６を設けて、一部のＡｌ系配
線膜８とゲート電極４とを接続する。
で被覆した後、第１層目のＡｌ系配線膜８を形成したの
ち、タングステンやアルミニウム等の導電性金属７が詰
められたコンタクトホール６を設けて、一部のＡｌ系配
線膜８とゲート電極４とを接続する。
【００１８】さらに、全体をＳｉＯ2 等からなる第２層
目の層間絶縁膜９で被覆したのち、第２層目のＡｌ系配
線膜１２を成膜する。次いで、タングステンやアルミニ
ウム等の導電性金属７が詰められたスルーホール１０を
設けて、第１層目のＡｌ系配線膜８と第２層目のＡｌ系
配線膜１２とを接続する。
目の層間絶縁膜９で被覆したのち、第２層目のＡｌ系配
線膜１２を成膜する。次いで、タングステンやアルミニ
ウム等の導電性金属７が詰められたスルーホール１０を
設けて、第１層目のＡｌ系配線膜８と第２層目のＡｌ系
配線膜１２とを接続する。
【００１９】同様にして第３層目の層間絶縁膜１３、Ａ
ｌ系配線膜１６、スルーホール１４を形成する。
ｌ系配線膜１６、スルーホール１４を形成する。
【００２０】各層の膜厚は１μｍ前後であるが、一般的
に、上方にいくほど膜厚は厚く設定される。上方にいく
ほど表面の凹凸や段差が著しくなるため、それによる断
線等の発生防止のためである。
に、上方にいくほど膜厚は厚く設定される。上方にいく
ほど表面の凹凸や段差が著しくなるため、それによる断
線等の発生防止のためである。
【００２１】さらに、最上層（図１の例では第３層の
上）には、メタル配線膜の表面保護のためパッシベーシ
ョン膜１７を設ける。パッシベーション膜として、例え
ば、窒化シリコン膜、ＳｉＯ2 膜、ＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐ
ｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ）膜、ＢＳＧ（Ｂ
ｏｒｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ）膜等を例示す
ることができる。
上）には、メタル配線膜の表面保護のためパッシベーシ
ョン膜１７を設ける。パッシベーション膜として、例え
ば、窒化シリコン膜、ＳｉＯ2 膜、ＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐ
ｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ）膜、ＢＳＧ（Ｂ
ｏｒｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ）膜等を例示す
ることができる。
【００２２】図２に本発明の多層配線の詳細な成膜図の
一例を示す。メタル配線膜８（この場合第１層目）は、
コンタクトホール７の上に、Ｔｉ膜１８及びバリアメタ
ルであるＴｉＮ膜１９を介して配線される。また、２０
はＴｉ膜である。バリアメタル１９は合金化防止の為、
Ｔｉ膜は密着性向上の為に設けられる。
一例を示す。メタル配線膜８（この場合第１層目）は、
コンタクトホール７の上に、Ｔｉ膜１８及びバリアメタ
ルであるＴｉＮ膜１９を介して配線される。また、２０
はＴｉ膜である。バリアメタル１９は合金化防止の為、
Ｔｉ膜は密着性向上の為に設けられる。
【００２３】（２）メタル配線膜 メタル配線膜は、アルミニウムや銅等の導電性金属主体
とする配線材料からなる。配線用金属材料としては、例
えば、アルミニウム、アルミニウム−シリコンの合金、
アルミニウム−シリコン−銅の合金、アルミニウム−銅
の合金、アルミニウム−銅−チタニウム等の合金を挙げ
ることができ、特に取り扱いの容易さからアルミニウム
が最も一般的に用いられる。また、多層配線の場合、各
層のメタル配線膜に用いられる配線材料は、同一でも相
異なっていてもよい。
とする配線材料からなる。配線用金属材料としては、例
えば、アルミニウム、アルミニウム−シリコンの合金、
アルミニウム−シリコン−銅の合金、アルミニウム−銅
の合金、アルミニウム−銅−チタニウム等の合金を挙げ
ることができ、特に取り扱いの容易さからアルミニウム
が最も一般的に用いられる。また、多層配線の場合、各
層のメタル配線膜に用いられる配線材料は、同一でも相
異なっていてもよい。
【００２４】（３）反射防止膜 Ａｌ系配線膜等のメタル配線膜の形成後には反射防止膜
を成すチタニウムナイトライド系反射防止膜が形成され
る。この反射防止膜は、メタル配線膜の加工のための露
光の際における露光光源の反射防止のために用いられ、
メタル配線膜の上に設けられる。本発明の反射防止膜
は、チタニウムをターゲットとするスパッタリング法に
より形成することができ、メタル配線膜側から順に、Ｔ
ｉＮからＴｉＮx （ｘは０＜ｘ＜１の数を表す。）を経
てＴｉへと連続的に変化するように、組成が異なる複数
種の膜からなる。
を成すチタニウムナイトライド系反射防止膜が形成され
る。この反射防止膜は、メタル配線膜の加工のための露
光の際における露光光源の反射防止のために用いられ、
メタル配線膜の上に設けられる。本発明の反射防止膜
は、チタニウムをターゲットとするスパッタリング法に
より形成することができ、メタル配線膜側から順に、Ｔ
ｉＮからＴｉＮx （ｘは０＜ｘ＜１の数を表す。）を経
てＴｉへと連続的に変化するように、組成が異なる複数
種の膜からなる。
【００２５】この推移膜は、具体的には次のようにして
形成する。
形成する。
【００２６】先ず、アルゴンと窒素の混合ガスにより所
望の膜厚でＴｉＮ膜を成膜する。当初のアルゴンと窒素
の混合割合は任意である。成膜当初、窒素ガスは必須で
あり、窒素１００％であってもよいが、その量はスパッ
タリングに使用するＴｉの量と成膜面積により自由に定
めることができる。ＴｉＮ膜の膜厚は、通常、５０ｎｍ
〜２００ｎｍである。
望の膜厚でＴｉＮ膜を成膜する。当初のアルゴンと窒素
の混合割合は任意である。成膜当初、窒素ガスは必須で
あり、窒素１００％であってもよいが、その量はスパッ
タリングに使用するＴｉの量と成膜面積により自由に定
めることができる。ＴｉＮ膜の膜厚は、通常、５０ｎｍ
〜２００ｎｍである。
【００２７】次いで、スパッタリング装置を駆動したま
まの状態で、窒素ガスの供給を遮断してアルゴンガスの
みを流し続ける。スパッタリングは、ＴｉＮ膜上に、Ｔ
ｉＮx −Ｔｉ（ｘは０＜ｘ＜１の数を表す。）という組
成が連続的に変化する推移膜が、Ｔｉに換算して１ｎｍ
〜１０ｎｍの膜厚を形成するだけの時間行われる。
まの状態で、窒素ガスの供給を遮断してアルゴンガスの
みを流し続ける。スパッタリングは、ＴｉＮ膜上に、Ｔ
ｉＮx −Ｔｉ（ｘは０＜ｘ＜１の数を表す。）という組
成が連続的に変化する推移膜が、Ｔｉに換算して１ｎｍ
〜１０ｎｍの膜厚を形成するだけの時間行われる。
【００２８】このようにすることにより、ＴｉＮ膜の上
には、ＴｉＮ−ＴｉＮx −Ｔｉ（ｘは０＜ｘ＜１の数を
表す。）という組成が連続的に変化する推移膜が形成さ
れた反射防止膜を得ることができる。なお、ＴｉＮx で
表されるチタニウム化合物としては、例えば、Ｔｉ3 Ｎ
4 ，Ｔｉ2 Ｎ等が考えられるが、詳細は明らかではな
い。
には、ＴｉＮ−ＴｉＮx −Ｔｉ（ｘは０＜ｘ＜１の数を
表す。）という組成が連続的に変化する推移膜が形成さ
れた反射防止膜を得ることができる。なお、ＴｉＮx で
表されるチタニウム化合物としては、例えば、Ｔｉ3 Ｎ
4 ，Ｔｉ2 Ｎ等が考えられるが、詳細は明らかではな
い。
【００２９】従来は、図７に示したように、アルゴン、
窒素混合ガスの雰囲気でスパッタリング法による成膜を
行っていた。従来法によれば、ＴｉＮのみからなる反射
防止膜が成膜されることになる。一方、本発明は、先
ず、アルゴン、窒素混合ガスの雰囲気でスパッタリング
を行い、成膜途中でスパッタリング装置を駆動させた状
態で窒素ガスの供給をやめ、アルゴンガスのみの雰囲気
でそのまま成膜を続けるものである。装置内に窒素ガス
が残留する間は、窒素はチタニウムと反応してチタニウ
ムの窒化物を与えるが、残存する窒素ガスの量に対応し
て、ＴｉＮから、ＴｉＮX （ｘは０＜ｘ＜１の数を表
す。）を経て、最後に装置内がアルゴンガスのみになっ
た場合にはＴｉが成膜される。この場合、チタニウムナ
イトライド系反射防止膜中の窒素含有量は、装置内の窒
素ガスの残留量に比例して減少する。この推移膜の成膜
速度はＴｉ膜の成膜速度よりも遅いため、推移膜の膜厚
はＴｉ膜に換算してＴｉ膜の膜厚より通常薄くなる。Ｔ
ｉＮ膜の膜厚は、通常、２０ｎｍ〜２００ｎｍが好まし
い。ＴｉＮ膜の膜厚が２０ｎｍよりも薄い場合には、十
分な反射防止効果が得られず、２００ｎｍよりも厚くす
る場合には効果の向上は期待できず、加工が困難とな
る。
窒素混合ガスの雰囲気でスパッタリング法による成膜を
行っていた。従来法によれば、ＴｉＮのみからなる反射
防止膜が成膜されることになる。一方、本発明は、先
ず、アルゴン、窒素混合ガスの雰囲気でスパッタリング
を行い、成膜途中でスパッタリング装置を駆動させた状
態で窒素ガスの供給をやめ、アルゴンガスのみの雰囲気
でそのまま成膜を続けるものである。装置内に窒素ガス
が残留する間は、窒素はチタニウムと反応してチタニウ
ムの窒化物を与えるが、残存する窒素ガスの量に対応し
て、ＴｉＮから、ＴｉＮX （ｘは０＜ｘ＜１の数を表
す。）を経て、最後に装置内がアルゴンガスのみになっ
た場合にはＴｉが成膜される。この場合、チタニウムナ
イトライド系反射防止膜中の窒素含有量は、装置内の窒
素ガスの残留量に比例して減少する。この推移膜の成膜
速度はＴｉ膜の成膜速度よりも遅いため、推移膜の膜厚
はＴｉ膜に換算してＴｉ膜の膜厚より通常薄くなる。Ｔ
ｉＮ膜の膜厚は、通常、２０ｎｍ〜２００ｎｍが好まし
い。ＴｉＮ膜の膜厚が２０ｎｍよりも薄い場合には、十
分な反射防止効果が得られず、２００ｎｍよりも厚くす
る場合には効果の向上は期待できず、加工が困難とな
る。
【００３０】推移膜の膜厚は、Ｔｉに換算して１ｎｍ〜
１０ｎｍが好ましい。推移膜の膜厚が１ｎｍより薄い場
合には、エッチングにおける十分な選択比が得られず、
１０ｎｍよりも厚い場合には、十分な反射防止効果が得
られない。
１０ｎｍが好ましい。推移膜の膜厚が１ｎｍより薄い場
合には、エッチングにおける十分な選択比が得られず、
１０ｎｍよりも厚い場合には、十分な反射防止効果が得
られない。
【００３１】推移膜の膜厚がこのように薄い場合であっ
ても、上層のスルーホールの開口時に層間絶縁膜と反射
防止膜であるＴｉＮとの選択比は３０〜４０と大きな値
であり、該推移膜は、上層のスルーホール形成の際に
は、ＴｉＮ膜のエッチングのストッパーとして機能する
ことができる。
ても、上層のスルーホールの開口時に層間絶縁膜と反射
防止膜であるＴｉＮとの選択比は３０〜４０と大きな値
であり、該推移膜は、上層のスルーホール形成の際に
は、ＴｉＮ膜のエッチングのストッパーとして機能する
ことができる。
【００３２】さらに、該推移膜は、ＴｉＮ膜の成膜後に
連続して数秒で形成可能なため、スループットが低下す
ることも無く、また、極めて薄い膜の形成を行うため、
スパッタリングのパワーは必ずしもＴｉＮ膜形成時と同
じにする必要はなく、低ければ低いほど正確に均一な膜
を得ることができる。
連続して数秒で形成可能なため、スループットが低下す
ることも無く、また、極めて薄い膜の形成を行うため、
スパッタリングのパワーは必ずしもＴｉＮ膜形成時と同
じにする必要はなく、低ければ低いほど正確に均一な膜
を得ることができる。
【００３３】本発明の反射防止膜は、そのメタル配線の
反射率は、鏡を１００％とした場合に３０％以下になる
ため、配線の加工時においても十分な反射防止効果を有
する。
反射率は、鏡を１００％とした場合に３０％以下になる
ため、配線の加工時においても十分な反射防止効果を有
する。
【００３４】
【実施例】以下、具体的に本発明の実施例について説明
する。
する。
【００３５】本発明の半導体装置の反射防止膜成膜の実
際のシーケンスを図３に示す。
際のシーケンスを図３に示す。
【００３６】この例は、アルミニウム配線膜上に、チタ
ニウムをターゲットとしてチタニウムナイトライド系反
射膜を、ＤＣマグネトロンスパッタ法により成膜する場
合である。先ず、アルゴンガスおよび窒素ガスをそれぞ
れ毎分２５ｓｃｃｍの割合で流しながらＴｉＮ膜を成膜
した。次いで、このスパッタリング装置を駆動させたま
まで、窒素ガスの供給をストップして、アルゴンガスの
みを毎分５０ｓｃｃｍの割合で流しながら成膜を行っ
た。
ニウムをターゲットとしてチタニウムナイトライド系反
射膜を、ＤＣマグネトロンスパッタ法により成膜する場
合である。先ず、アルゴンガスおよび窒素ガスをそれぞ
れ毎分２５ｓｃｃｍの割合で流しながらＴｉＮ膜を成膜
した。次いで、このスパッタリング装置を駆動させたま
まで、窒素ガスの供給をストップして、アルゴンガスの
みを毎分５０ｓｃｃｍの割合で流しながら成膜を行っ
た。
【００３７】図２は、以上のようにして得られたＡｌ系
配線膜の具体的な断面構造を示す図である。同図におい
て、１８はＴｉ膜、１９はバリアメタルであるＴｉＮ
膜、８はＡｌ系配線膜、２０はＴｉ膜、２１は反射防止
膜であるＴｉＮ膜、２２は組成比が連続的に変化する推
移膜をそれぞれ示す。
配線膜の具体的な断面構造を示す図である。同図におい
て、１８はＴｉ膜、１９はバリアメタルであるＴｉＮ
膜、８はＡｌ系配線膜、２０はＴｉ膜、２１は反射防止
膜であるＴｉＮ膜、２２は組成比が連続的に変化する推
移膜をそれぞれ示す。
【００３８】図４は、本発明の半導体装置を使用して、
フォトレジスト２３を成膜後、ドライエッチングにてス
ルーホールを開口した例である。ＴｉＮ膜２１上に推移
膜２２を設けたことにより、ＴｉＮ膜は、オーバーエッ
チングされることなく確実に残っていることがわかる。
フォトレジスト２３を成膜後、ドライエッチングにてス
ルーホールを開口した例である。ＴｉＮ膜２１上に推移
膜２２を設けたことにより、ＴｉＮ膜は、オーバーエッ
チングされることなく確実に残っていることがわかる。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＴｉＮ膜上に、Ｔｉ膜厚に換算して１０ｎｍ以下の極め
て薄い推移膜を有するチタニウムナイトライド（Ｔｉ
Ｎ）系反射防止膜を成膜することができる。
ＴｉＮ膜上に、Ｔｉ膜厚に換算して１０ｎｍ以下の極め
て薄い推移膜を有するチタニウムナイトライド（Ｔｉ
Ｎ）系反射防止膜を成膜することができる。
【００４０】本発明の反射防止膜は、ドライエッチング
にてスルーホールを開口時の層間絶縁膜との選択比は３
０〜４０と大きく、上層のスルーホール形成の際には、
ＴｉＮ膜のエッチングのストッパーとして機能する。こ
のため反射防止膜が薄い場合でも、ドライエッチングの
際に、反射防止膜を安定して残すことが可能になる。ま
た、ＴｉＮからＴｉＮx （ｘは０＜ｘ＜１の数を表
す。）を経てＴｉへと連続的に変化するように組成の異
なる複数種の膜からなる推移膜は、ＴｉＮ膜の成膜後に
連続して数秒で形成可能なため、スループットが低下す
ることも無い。
にてスルーホールを開口時の層間絶縁膜との選択比は３
０〜４０と大きく、上層のスルーホール形成の際には、
ＴｉＮ膜のエッチングのストッパーとして機能する。こ
のため反射防止膜が薄い場合でも、ドライエッチングの
際に、反射防止膜を安定して残すことが可能になる。ま
た、ＴｉＮからＴｉＮx （ｘは０＜ｘ＜１の数を表
す。）を経てＴｉへと連続的に変化するように組成の異
なる複数種の膜からなる推移膜は、ＴｉＮ膜の成膜後に
連続して数秒で形成可能なため、スループットが低下す
ることも無い。
【００４１】さらに、極めて薄い膜の形成を行うため、
スパッタリングのパワーは必ずしもＴｉＮ形成時と同じ
にする必要はなく、低ければ低いほど正確に均一な膜を
得ることができるので、極めて効率的に成膜することが
できる。
スパッタリングのパワーは必ずしもＴｉＮ形成時と同じ
にする必要はなく、低ければ低いほど正確に均一な膜を
得ることができるので、極めて効率的に成膜することが
できる。
【図１】本発明の半導体装置の一態様を示す図である。
【図２】本発明の半導体装置のアルミニウム系配線膜及
びチタニウムナイトライド系反射防止膜の断面構造を示
す図である。
びチタニウムナイトライド系反射防止膜の断面構造を示
す図である。
【図３】本発明のチタニウムナイトライド系反射防止膜
の成膜シーケンスの一態様を示す図である。
の成膜シーケンスの一態様を示す図である。
【図４】本発明の半導体装置にスルーホールを開口した
時の断面図を示す図である。
時の断面図を示す図である。
【図５】従来の半導体装置の一態様を示す図である。
【図６】従来の半導体装置のアルミニウム系配線膜およ
びチタニウムナイトライド系反射防止膜の断面構造を示
す図である。
びチタニウムナイトライド系反射防止膜の断面構造を示
す図である。
【図７】従来のチタニウムナイトライド系反射防止膜の
成膜シーケンスの一態様を示す図である。
成膜シーケンスの一態様を示す図である。
【図８】従来の半導体装置にスルーホールを開口した時
の断面図を示す図である。
の断面図を示す図である。
１…半導体基板、２…フィールド絶縁膜、３…ゲート絶
縁膜、４…ゲート電極、５…層間絶縁膜、６…コンタク
トホール、７…コンタクトホール６を埋めるタングステ
ンやアルミニウム等の金属、８…第１層目のＡｌ系配線
膜、９…第２層目の層間絶縁膜、１０…スルーホール、
１１…該スルーホールを埋めるタングステンやアルミニ
ウム等の金属、１２…第２層目のＡｌ系配線膜、１３…
第３層目の層間絶縁膜、１４…スルーホール、１５…該
スルーホールを埋めるタングステンやアルミニウム等の
金属、１６…第３層目のＡｌ系配線膜、１７…パッシベ
ーション膜、１８…Ｔｉ膜、１９…バリアメタルである
ＴｉＮ膜、２０…Ｔｉ膜、２１…反射防止膜であるＴｉ
膜、２２…ＴｉＮから連続的にＴｉＮx を経てＴｉに推
移する推移膜、２３…フォトレジスト、２４…スルーホ
ール、２５…反射防止膜
縁膜、４…ゲート電極、５…層間絶縁膜、６…コンタク
トホール、７…コンタクトホール６を埋めるタングステ
ンやアルミニウム等の金属、８…第１層目のＡｌ系配線
膜、９…第２層目の層間絶縁膜、１０…スルーホール、
１１…該スルーホールを埋めるタングステンやアルミニ
ウム等の金属、１２…第２層目のＡｌ系配線膜、１３…
第３層目の層間絶縁膜、１４…スルーホール、１５…該
スルーホールを埋めるタングステンやアルミニウム等の
金属、１６…第３層目のＡｌ系配線膜、１７…パッシベ
ーション膜、１８…Ｔｉ膜、１９…バリアメタルである
ＴｉＮ膜、２０…Ｔｉ膜、２１…反射防止膜であるＴｉ
膜、２２…ＴｉＮから連続的にＴｉＮx を経てＴｉに推
移する推移膜、２３…フォトレジスト、２４…スルーホ
ール、２５…反射防止膜
Claims (7)
- 【請求項１】多層配線を有する半導体装置であって、 メタル配線膜上に、ＴｉＮからＴｉＮx （ｘは０＜ｘ＜
１の数を表す。）を経てＴｉへと連続的に変化するよう
に組成の異なる複数種の膜からなるチタニウムナイトラ
イド系反射防止膜、及び、該反射防止膜上に層間絶縁膜
を有することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】メタル配線膜がアルミニウム系配線膜であ
る請求項１記載の半導体装置。 - 【請求項３】層間絶縁膜が酸化シリコンである請求項１
記載の半導体装置。 - 【請求項４】層間絶縁膜とチタニウムナイトライド系反
射防止膜とのドライエッチングに対する選択比が３０以
上である請求項２記載の半導体装置。 - 【請求項５】一つのチャンバー内にて、金属配線膜上に
組成比の異なる複数種の膜からなるチタニウムナイトラ
イド（ＴｉＮ）系反射防止膜を、チタン（Ｔｉ）をター
ゲットとするスパッタリング法により形成する半導体装
置の製造方法において、スパッタリング装置を駆動した
ままの状態で供給ガスを成膜途中でアルゴンと窒素の混
合ガスからアルゴンガスのみへ切り換えることにより、
チタニウムナイトライド系反射防止膜の組成が、ＴｉＮ
からＴｉＮx （ｘは０から１の数を表す。）を経てＴｉ
へと連続的に変化するように為すことを特徴とする半導
体装置の製造方法。 - 【請求項６】一つのチャンバー内にて、金属配線膜上に
組成比の異なる複数種の膜からなるチタニウムナイトラ
イド系反射防止膜を、チタン（Ｔｉ）をターゲットとす
るスパッタリング法により形成する半導体装置の製造方
法において、 スパッタリング装置を駆動したままの状態で、供給ガス
を成膜途中でアルゴンと窒素の混合ガスからアルゴンガ
スのみへ切り換えて、ＴｉＮ膜上にさらにＴｉＮx （ｘ
は０から１の数を表す。）を経てＴｉへと連続的に変化
する推移膜を形成することを特徴とする、半導体装置の
製造方法。 - 【請求項７】該推移膜の膜厚が、１ｎｍ〜１０ｎｍであ
る、請求項４記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16764597A JP3671607B2 (ja) | 1997-06-24 | 1997-06-24 | 半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16764597A JP3671607B2 (ja) | 1997-06-24 | 1997-06-24 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1116910A true JPH1116910A (ja) | 1999-01-22 |
| JP3671607B2 JP3671607B2 (ja) | 2005-07-13 |
Family
ID=15853615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16764597A Expired - Fee Related JP3671607B2 (ja) | 1997-06-24 | 1997-06-24 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3671607B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100419785B1 (ko) * | 2001-05-08 | 2004-02-21 | 아남반도체 주식회사 | 반도체 소자의 배선 형성 방법 |
| JP2007515775A (ja) * | 2003-09-23 | 2007-06-14 | フリースケール セミコンダクター インコーポレイテッド | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP2009237270A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Mitsubishi Electric Corp | パターン形成方法、及び配線構造、並びに電子機器 |
| JP2016219491A (ja) * | 2015-05-15 | 2016-12-22 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | Ｔｉ／ＴｉＮ積層膜の形成方法および半導体装置の製造方法 |
-
1997
- 1997-06-24 JP JP16764597A patent/JP3671607B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100419785B1 (ko) * | 2001-05-08 | 2004-02-21 | 아남반도체 주식회사 | 반도체 소자의 배선 형성 방법 |
| JP2007515775A (ja) * | 2003-09-23 | 2007-06-14 | フリースケール セミコンダクター インコーポレイテッド | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP2009237270A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Mitsubishi Electric Corp | パターン形成方法、及び配線構造、並びに電子機器 |
| JP2016219491A (ja) * | 2015-05-15 | 2016-12-22 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | Ｔｉ／ＴｉＮ積層膜の形成方法および半導体装置の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3671607B2 (ja) | 2005-07-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2660359B2 (ja) | 半導体装置 | |
| US5920794A (en) | Electromigration resistant metallization process microcircuit interconnections with RF-reactively sputtered titanium tungsten and gold | |
| US5675186A (en) | Construction that prevents the undercut of interconnect lines in plasma metal etch systems | |
| US6001727A (en) | Method of making a semiconductor device | |
| JP3671607B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| US5985754A (en) | Method of forming a void-free contact plug | |
| EP0307272A2 (en) | Aluminum alloy semiconductor interconnections having high purity titanium or niobium barrier layer | |
| JPS63133648A (ja) | タングステン被覆法 | |
| JPH05206301A (ja) | 金属の埋め込み構造およびその製造方法 | |
| JPH09199593A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JPH0594990A (ja) | 多層配線の製造方法 | |
| JPH11186190A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US7498257B2 (en) | Methods for metal ARC layer formation | |
| JP3460417B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2000164705A (ja) | 配線形成方法及び半導体集積回路装置 | |
| JP2819640B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JPH05343401A (ja) | 半導体装置 | |
| JPH05136138A (ja) | 配線の形成方法 | |
| JP3096551B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH07335690A (ja) | 半導体装置 | |
| JPH04324635A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2000208553A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JPH09139424A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JPS62190850A (ja) | 半導体装置 | |
| JP2000323478A (ja) | 半導体装置の配線構造 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20040922 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041109 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041221 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050208 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050225 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Effective date: 20050329 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Effective date: 20050411 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 3 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080428 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 4 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090428 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 4 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090428 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100428 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100428 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 6 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110428 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 7 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120428 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |