JPH11214391A - Titanium oxide and nitride film evaluation method and wiring formation method therefor - Google Patents
Titanium oxide and nitride film evaluation method and wiring formation method thereforInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、ＴｉＯＮ（酸化
窒化チタン）膜評価法及び配線形成法に関し、特にＴｉ
ＯＮ膜の屈折率等の光学定数を測定することによりＴｉ
ＯＮ膜の酸化度又は組成を非破壊で正確に判定可能とし
たものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a TiON (titanium oxynitride) film evaluation method and a wiring forming method, and more particularly to a TiON (titanium oxynitride) film evaluation method.
By measuring optical constants such as the refractive index of the ON film, Ti
This enables accurate determination of the degree of oxidation or composition of the ON film without destruction.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、ＬＳＩ等の配線形成の分野にあっ
ては、ＴｉＮ（窒化チタン）膜を反射防止膜、Ｗ（タン
グステン）密着膜又はバリア膜として用いることが知ら
れている。2. Description of the Related Art Conventionally, in the field of forming wiring such as LSI, it is known to use a TiN (titanium nitride) film as an antireflection film, a W (tungsten) adhesion film or a barrier film.
【０００３】図１２は、ＴｉＮ膜を反射防止膜及びＷ密
着膜として用いた多層配線構造の一例を示すものであ
る。半導体基板１の表面には、不純物ドープ領域１ａを
覆って絶縁膜２が形成され、絶縁膜２には、不純物ドー
プ領域１ａに達する接続孔２ａが形成される。接続孔２
ａの内面及び絶縁膜２を覆ってＴｉＮ膜３が形成され、
ＴｉＮ膜３の上には、接続孔２ａを埋めるようにＷ層が
ブランケットＣＶＤ（ケミカル・ベーパー・デポジショ
ン）法により形成される。ＴｉＮ膜３は、Ｗ層との密着
性を改善するための密着膜として形成されるものであ
る。ＴｉＮ膜３が露呈するまでＷ層をエッチバックする
ことによりＷ層の残存部からなる接続プラグ４が接続孔
２ａ内に形成される。FIG. 12 shows an example of a multilayer wiring structure using a TiN film as an antireflection film and a W adhesion film. An insulating film 2 is formed on the surface of the semiconductor substrate 1 so as to cover the impurity-doped region 1a, and a connection hole 2a reaching the impurity-doped region 1a is formed in the insulating film 2. Connection hole 2
a TiN film 3 is formed to cover the inner surface of
On the TiN film 3, a W layer is formed by a blanket CVD (chemical vapor deposition) method so as to fill the connection hole 2a. The TiN film 3 is formed as an adhesion film for improving the adhesion with the W layer. By etching back the W layer until the TiN film 3 is exposed, a connection plug 4 including the remaining portion of the W layer is formed in the connection hole 2a.
【０００４】接続プラグ４及びＴｉＮ膜３の露呈部を覆
ってＡｌ（アルミニウム）合金層５及びＴｉＮ膜６を順
次に形成した後、層５及び膜６を含む積層をホトリソグ
ラフィ及び選択エッチング処理によりパターニングする
ことにより残存するＡｌ合金層５及びＴｉＮ膜６からな
る配線層Ｗ1 が接続プラグ４につながるように形成され
る。ホトリソグラフィ処理においては、エッチングマス
クとしてのレジスト層を形成する際にＴｉＮ層６が反射
防止膜として作用するので、寸法精度よくレジスト層を
パターニングすることができる。After an Al (aluminum) alloy layer 5 and a TiN film 6 are sequentially formed so as to cover the exposed portions of the connection plug 4 and the TiN film 3, the laminate including the layer 5 and the film 6 is subjected to photolithography and selective etching. By patterning, the remaining wiring layer W 1 composed of the Al alloy layer 5 and the TiN film 6 is formed so as to be connected to the connection plug 4. In the photolithography process, the TiN layer 6 acts as an anti-reflection film when forming a resist layer as an etching mask, so that the resist layer can be patterned with high dimensional accuracy.
【０００５】基板上面には、配線層Ｗ1 及び絶縁膜２を
覆って絶縁膜７が形成され、絶縁膜７には、配線層Ｗ1
の一部に達する接続孔７ａが形成される。接続孔７ａ内
には、上記したと同様にしてＴｉＮ膜８を介してＷから
なる接続プラグ９が形成される。絶縁膜７の上には、上
記したと同様にＡｌ合金層１０及びＴｉＮ膜１１からな
る配線層Ｗ2 が接続プラグ９につながるように形成され
る。[0005] upper surface of the substrate, the insulating film 7 is formed to cover the wiring layer W 1 and the insulating film 2, the insulating film 7, the wiring layer W 1
Is formed to reach a part of the connection hole 7a. In the connection hole 7a, a connection plug 9 made of W is formed via the TiN film 8 in the same manner as described above. On the insulating film 7, the wiring layer W 2 consisting Similarly Al alloy layer 10 and the TiN film 11 and described above can be formed so as to be connected to the connection plug 9.
【０００６】ＴｉＮ膜８は、ＴｉＮ膜３と同様にＷ密着
膜として役立つものであり、ＴｉＮ膜１１は、ＴｉＮ膜
６と同様に反射防止膜として役立つものである。ＴｉＮ
膜３，６，８，１１は、通常、反応性スパッタ法により
形成される。The TiN film 8 serves as a W adhesion film in the same manner as the TiN film 3, and the TiN film 11 serves as an anti-reflection film in the same manner as the TiN film 6. TiN
The films 3, 6, 8, and 11 are usually formed by a reactive sputtering method.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術によ
ると、反応性スパッタ法で形成したＴｉＮ膜３，８のバ
リア性能が十分でないため、Ｗの堆積時にＷのしみ出し
４ａ，９ａが生じ、Ｗのしみ出し４ａにより不純物ドー
プ領域１ａと基板１との間のＰＮ接合が破壊されたり、
Ｗのしみ出し９ａにより層間接続部の抵抗（ビア抵抗）
が増大したりする不都合があった。According to the prior art described above, the barrier performance of the TiN films 3, 8 formed by the reactive sputtering method is not sufficient, so that the W exudation 4a, 9a occurs during the deposition of W, The PN junction between the impurity-doped region 1a and the substrate 1 is destroyed by the exudation 4a of W,
Resistance of interlayer connection (via resistance) due to W oozing 9a
Increased.
【０００８】このような不都合に対処するため、発明者
は、ＴｉＮ膜３，６，８，１１の代りにＴｉＯＮ膜を用
いる配線プロセスについて研究した。このような配線プ
ロセスにあっては、反応性スパッタ法によりＴｉＯＮ膜
を形成する際にＴｉＯＮ膜のシート抵抗を測定し、シー
ト抵抗の測定値に基づいて良品か否か判定した。しか
し、このような判定方法では、シート抵抗の変動が大き
いため、歩留りの低下を免れなかった。In order to cope with such inconvenience, the inventor has studied a wiring process using a TiON film instead of the TiN films 3, 6, 8, and 11. In such a wiring process, the sheet resistance of the TiON film was measured when the TiON film was formed by the reactive sputtering method, and it was determined whether or not the product was good based on the measured value of the sheet resistance. However, in such a determination method, since the sheet resistance fluctuates greatly, a reduction in yield was unavoidable.
【０００９】図１３は、反応性スパッタ処理においてＴ
ｉＯＮ膜のシート抵抗が処理回数に依存する様子を示し
たものである。処理は、１回毎にバッチ処理で行なわれ
た。「ｍａｘ」はバッチ内の最大値を、「ｍｉｎ」はバ
ッチ内の最小値を、「ａｖｅ」はバッチ内の平均値をそ
れぞれ示す。シート抵抗の測定は、処理回数が６回まで
可能であったが、７回目以降はシート抵抗が高すぎて測
定不能であった。図１３によれば、シート抵抗値が処理
回数の増大に伴って大きく変動することがわかる。FIG. 13 is a graph showing T in the reactive sputtering process.
FIG. 4 shows how the sheet resistance of the iON film depends on the number of times of processing. The processing was performed in a batch process each time. “Max” indicates the maximum value in the batch, “min” indicates the minimum value in the batch, and “ave” indicates the average value in the batch. The measurement of the sheet resistance was possible up to six times, but after the seventh time, the measurement was impossible because the sheet resistance was too high. FIG. 13 shows that the sheet resistance value fluctuates greatly with an increase in the number of times of processing.
【００１０】この発明の目的は、第１にＴｉＯＮ膜の酸
化度又は組成を非破壊で正確に判定することができる新
規なＴｉＯＮ膜評価法を提供することにあり、第２にか
ようなＴｉＯＮ膜評価法の応用により高い歩留りを得る
ことができる新規な配線形成法を提供することにある。It is an object of the present invention to firstly provide a novel TiON film evaluation method capable of non-destructively and accurately determining the degree of oxidation or composition of a TiON film. An object of the present invention is to provide a novel wiring forming method capable of obtaining a high yield by applying a film evaluation method.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】この発明に係るＴｉＯＮ
膜評価法は、基板を覆って酸化窒化チタン膜を形成する
ステップと、前記酸化窒化チタン膜の光学定数を測定す
るステップと、前記光学定数の測定結果に基づいて前記
酸化窒化チタン膜の酸化度を判定するステップとを含む
ものである。Means for Solving the Problems TiON according to the present invention
Forming a titanium oxynitride film over the substrate; measuring an optical constant of the titanium oxynitride film; and measuring a degree of oxidation of the titanium oxynitride film based on the measurement result of the optical constant. Judge.
【００１２】発明者の研究によれば、図１３に関して前
述したと同様の反応性スパッタ処理において、ＴｉＯＮ
膜の屈折率は、図１に示すように処理回数の増大に伴っ
て変動幅が小さくなると共に２５回目の処理でも測定可
能であることが判明した。図１において、「屈折率」は
波長７００ｎｍの光に対する屈折率を示し、「Ｍａｘ」
はバッチ内の最大値を、「Ｍｉｎ」はバッチ内の最小値
を、「Ａｖｅ」はバッチ内の平均値をそれぞれ示す。ま
た、詳しくは後述するようにＴｉＯＮ膜の屈折率Ｎが
１．５≦Ｎ≦２．５の範囲内にあるとき、抵抗率、反射
率、バリア性及びＷ密着性がいずれも配線プロセスにと
って十分となることが判明した。According to the research of the inventor, in the same reactive sputtering process as described above with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, it was found that the refractive index of the film became smaller as the number of treatments increased, and that it could be measured even at the 25th treatment. In FIG. 1, “refractive index” indicates a refractive index for light having a wavelength of 700 nm, and “Max”
Indicates the maximum value in the batch, “Min” indicates the minimum value in the batch, and “Ave” indicates the average value in the batch. Further, when the refractive index N of the TiON film is in the range of 1.5 ≦ N ≦ 2.5 as described later in detail, the resistivity, the reflectance, the barrier property, and the W adhesion are all sufficient for the wiring process. It turned out to be.
【００１３】従って、上記したＴｉＯＮ膜評価法を配線
形成に応用する際には、ＴｉＯＮ膜の屈折率Ｎが１．５
≦Ｎ≦２．５の範囲に入るようなＴｉＯＮ膜形成条件を
予め決定し、該ＴｉＯＮ膜形成条件に従ってＴｉＯＮ膜
を形成すると、反射防止膜、バリア膜又はＷ密着膜とし
て好適なＴｉＯＮ膜が得られる。また、別の方法として
は、ＴｉＯＮ膜を形成した後、ＴｉＯＮ膜の屈折率Ｎを
測定し、測定値が１．５≦Ｎ≦２．５の範囲内にあるも
のを選択すると、反射防止膜、バリア膜又はＷ密着膜と
して好適なＴｉＯＮ膜が得られる。Therefore, when applying the above-described TiON film evaluation method to wiring formation, the refractive index N of the TiON film is set to 1.5.
If a TiON film forming condition that satisfies the range of ≦ N ≦ 2.5 is determined in advance, and a TiON film is formed according to the TiON film forming condition, a TiON film suitable as an antireflection film, a barrier film or a W adhesion film is obtained. Can be As another method, after forming the TiON film, the refractive index N of the TiON film is measured, and when the measured value is within the range of 1.5 ≦ N ≦ 2.5, the antireflection film is formed. , A TiON film suitable as a barrier film or a W adhesion film is obtained.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】この発明の実施形態では、一例と
して反応性スパッタ処理によりＴｉＯＮ膜を形成する。
成膜条件は、 ガス流量比：Ａｒ／Ｎ2 ／Ｏ2 ＝３５〜２５／６０／５
〜１５％ 圧力：４ｍＴｏｒｒ 基板温度：２００℃ 電力：６ｋＷ とすることができる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the embodiment of the present invention, a TiON film is formed by, for example, a reactive sputtering process.
The film forming conditions are as follows: gas flow ratio: Ar / N 2 / O 2 = 35 to 25/60/5
１５15% Pressure: 4 mTorr Substrate temperature: 200 ° C. Power: 6 kW
【００１５】ＴｉＯＮ膜を形成した後、ＴｉＯＮ膜の屈
折率を測定する。一例として、分光型エリプソメータに
より波長７００ｎｍの光に対する屈折率を測定した。After forming the TiON film, the refractive index of the TiON film is measured. As an example, the refractive index for light having a wavelength of 700 nm was measured by a spectroscopic ellipsometer.
【００１６】図２は、ＴｉＯＮ膜形成時のＯ2 （酸素）
流量比［％］とＴｉＯＮ膜の成分含有率［ａｔｍ％］と
の関係を示すものである。Ｏ2 流量比は、次の数１の式
で表わされる。FIG. 2 shows O 2 (oxygen) during formation of the TiON film.
It shows the relationship between the flow rate ratio [%] and the component content [atm%] of the TiON film. The O 2 flow ratio is expressed by the following equation (1).
【００１７】[0017]
【数１】 Ｔｉ，Ｎ，Ｏの各成分含有率は、形成したＴｉＯＮ膜を
ＲＢＳ（ラザフォード後方散乱スペクトロスコピー）に
より組成分析した結果を示すものである。(Equation 1) The respective component contents of Ti, N, and O show the results of composition analysis of the formed TiON film by RBS (Rutherford backscattering spectroscopy).
【００１８】図３は、Ｏ2 流量比とＴｉＯＮ膜の屈折率
及び抵抗率との関係を示すものである。屈折率は、７０
０ｎｍの波長の光に対する屈折率である。抵抗率は、シ
ート抵抗をＲs 、膜厚をｔとすると、Ｒs ×ｔなる式に
従って算出された。FIG. 3 shows the relationship between the O 2 flow ratio and the refractive index and resistivity of the TiON film. The refractive index is 70
It is a refractive index for light having a wavelength of 0 nm. Resistivity, a sheet resistance R s, and the thickness and t, is calculated according to R s × t becomes equation.
【００１９】図２，３によれば、Ｏ2 流量比が５％を越
えると、組成の変化と共に抵抗率が急激に上昇するのに
対し、屈折率はリニアに上昇することがわかる。従っ
て、屈折率を測定すると、その測定値からＴｉＯＮ膜の
酸化度（Ｏ成分含有率）又は組成、抵抗率等を判定可能
となる。FIGS. 2 and 3 show that when the O 2 flow rate ratio exceeds 5%, the resistivity increases sharply with a change in the composition, whereas the refractive index increases linearly. Therefore, when the refractive index is measured, it becomes possible to determine the degree of oxidation (O component content) or the composition, the resistivity, etc. of the TiON film from the measured value.
【００２０】次の表１は、屈折率を異にして形成された
５つのＴｉＯＮ膜サンプルについて密着強度、コンタク
ト抵抗、バリア性能、反射率を調査した結果を示すもの
である。The following Table 1 shows the results of an investigation on the adhesion strength, contact resistance, barrier performance, and reflectance of five TiON film samples formed with different refractive indices.
【００２１】[0021]
【表１】 ここで、屈折率は、波長７００ｎｍの光に対する屈折率
である。密着強度は、Ｗ層との密着力の強さを表わす。
コンタクト抵抗は、直径０．３５μｍの接続孔において
測定されたものである。バリア性能は、図１２の４ａ，
９ａのようなＷのしみ出しの有無を表わす。反射率は、
波長３６５ｎｍの光（ｉ線）に対する反射率である。[Table 1] Here, the refractive index is a refractive index for light having a wavelength of 700 nm. The adhesion strength indicates the strength of the adhesion to the W layer.
The contact resistance is measured at a connection hole having a diameter of 0.35 μm. The barrier performance is shown in FIG.
9a indicates whether or not W seeps out. The reflectance is
This is the reflectance for light (i-line) having a wavelength of 365 nm.
【００２２】表１のデータによれば、屈折率が高くなる
と（酸化度が高くなると）、密着強度が低下することが
わかる。経験上、２００ｋｇｆ／ｃｍ2 以上の密着強度
があれば、配線プロセスにおいてＴｉＯＮ膜形成後の熱
処理でＷ層がＴｉＯＮ膜から剥れないことがわかってお
り、屈折率２．６のサンプルで２００ｋｇｆ／ｃｍ2の
密着強度が得られることを考慮すると、屈折率が２．５
以下のＴｉＯＮ膜であれば十分なＷ密着性が得られる。According to the data in Table 1, it can be seen that the higher the refractive index (the higher the degree of oxidation), the lower the adhesion strength. Experience has shown that if there is an adhesion strength of 200 kgf / cm 2 or more, the W layer will not peel off from the TiON film by heat treatment after the formation of the TiON film in the wiring process. Considering that an adhesion strength of 2 cm 2 can be obtained, the refractive index is 2.5
With the following TiON film, sufficient W adhesion can be obtained.
【００２３】表１のデータによれば、屈折率が高くなる
と、コンタクト抵抗が上昇することがわかる。これは、
図２，３に示したようにＴｉＯＮ膜中の酸素濃度の上昇
に伴ってＴｉＯＮ膜の抵抗率が上昇することによるもの
である。図３によれば、屈折率２．５のＴｉＯＮ膜は、
抵抗率が約３０００μΩｃｍであり、屈折率２．６のＴ
ｉＯＮ膜のコンタクト抵抗１５５Ωより低いコンタクト
抵抗が得られる。According to the data in Table 1, it can be seen that as the refractive index increases, the contact resistance increases. this is,
This is because the resistivity of the TiON film increases as the oxygen concentration in the TiON film increases, as shown in FIGS. According to FIG. 3, the TiON film having a refractive index of 2.5 is
It has a resistivity of about 3000 μΩcm and a refractive index of 2.6 T
A contact resistance lower than the contact resistance of the iON film of 155Ω can be obtained.
【００２４】表１のデータによれば、屈折率が低くなる
と、バリア性能が低下することがわかる。屈折率が１．
５以上のＴｉＯＮ膜であれば十分なバリア性能が得られ
る。According to the data shown in Table 1, it can be seen that the lower the refractive index, the lower the barrier performance. Refractive index is 1.
With a TiON film of 5 or more, sufficient barrier performance can be obtained.
【００２５】表１のデータによれば、屈折率が低くなる
と、反射率が上昇することがわかる。屈折率が１．５以
上のＴｉＯＮ膜であればｉ線（３６５ｎｍ）又はＫｒＦ
エキシマレーザ波長領域において十分な反射防止効果が
得られる。According to the data shown in Table 1, it can be seen that as the refractive index decreases, the reflectance increases. For a TiON film having a refractive index of 1.5 or more, i-line (365 nm) or KrF
A sufficient antireflection effect can be obtained in the excimer laser wavelength region.
【００２６】表１に関して上記した事項を要約すると、
次の表２に示すようになる。To summarize the above mentioned in relation to Table 1,
The results are shown in Table 2 below.
【００２７】[0027]
【表２】 ＴｉＯＮ膜をＷ密着膜として用いる場合、密着強度が強
く、コンタクト抵抗が低く、バリア性能が良好であるこ
とが要求される。このような要求に応えるためには、屈
折率Ｎが１．５≦Ｎ≦２．５の範囲にあるＴｉＯＮ膜を
用いればよい。[Table 2] When a TiON film is used as a W adhesion film, it is required that the adhesion strength be strong, the contact resistance be low, and the barrier performance be good. In order to meet such a requirement, a TiON film having a refractive index N in the range of 1.5 ≦ N ≦ 2.5 may be used.
【００２８】ＴｉＯＮ膜をバリア膜として用いる場合、
コンタクト抵抗が低く、バリア性能が良好であることが
要求される。このような要求に応えるためには、屈折率
Ｎが１．５≦Ｎ≦２．５の範囲にあるＴｉＯＮ膜を用い
ればよい。When a TiON film is used as a barrier film,
It is required that the contact resistance is low and the barrier performance is good. In order to meet such a requirement, a TiON film having a refractive index N in the range of 1.5 ≦ N ≦ 2.5 may be used.
【００２９】通常、反射防止膜は、配線パターニングの
終了後も残され、配線層の一部として使用される。従っ
て、ＴｉＯＮ膜を反射防止膜として用いる場合は、反射
率が低いことは勿論、抵抗率が低いことも要求される。
このような要求に応えるためには、屈折率Ｎが１．５≦
Ｎ≦２．５の範囲にあるＴｉＯＮ膜を用いればよい。Normally, the antireflection film is left after the completion of the wiring patterning and is used as a part of the wiring layer. Therefore, when a TiON film is used as an antireflection film, it is required not only to have low reflectance but also to have low resistivity.
In order to meet such a demand, the refractive index N must be 1.5 ≦
A TiON film in the range of N ≦ 2.5 may be used.
【００３０】図４〜１０は、この発明の一実施形態に係
る多層配線形成法を示すもので、各々の図に対応する工
程を順次に説明する。FIGS. 4 to 10 show a method of forming a multilayer wiring according to an embodiment of the present invention. Steps corresponding to the respective drawings will be sequentially described.
【００３１】図４の工程では、例えばシリコンからなる
半導体基板２０の表面に不純物ドープ領域２０ａを覆っ
てシリコンオキサイド等の絶縁膜２２をＣＶＤ法等によ
り形成する。そして、絶縁膜２２には、周知のホトリソ
グラフィ及び選択的ドライエッチング処理により不純物
ドープ領域２０ａに達する接続孔２２ａを形成する。In the step of FIG. 4, an insulating film 22 of silicon oxide or the like is formed on the surface of the semiconductor substrate 20 made of silicon, for example, by a CVD method so as to cover the impurity doped region 20a. Then, a connection hole 22a reaching the impurity doped region 20a is formed in the insulating film 22 by well-known photolithography and selective dry etching.
【００３２】図５の工程では、接続孔２２ａの内面及び
絶縁膜２２を覆って反応性スパッタ処理によりＷ密着膜
としてのＴｉＯＮ膜２４を形成する。ＴｉＯＮ膜２４
は、一例として１００ｎｍの厚さに形成することができ
る。ＴｉＯＮ膜２４を形成する前に接続孔２２ａの内面
及び絶縁膜２２を覆って例えば１０〜２０ｎｍの厚さの
Ｔｉ膜（抵抗低減膜）をスパッタ法等により形成しても
よい。In the step of FIG. 5, a TiON film 24 as a W adhesion film is formed by reactive sputtering to cover the inner surface of the connection hole 22a and the insulating film 22. TiON film 24
Can be formed to a thickness of 100 nm as an example. Before forming the TiON film 24, a Ti film (resistance reducing film) having a thickness of, for example, 10 to 20 nm may be formed by sputtering or the like to cover the inner surface of the connection hole 22a and the insulating film 22.
【００３３】ＴｉＯＮ膜２４を形成する際には、屈折率
が１．５〜２．５の範囲に入るような処理条件を予め決
定し、その処理条件に従ってＴｉＯＮ膜２４を形成す
る。一例として、 ガス流量比：Ａｒ／Ｎ2 ／Ｏ2 ＝３０／６０／１０％ 圧力：４ｍＴｏｒｒ 基板温度：２００℃ 電力：６ｋＷ の条件でＴｉＯＮ膜２４を形成した。When forming the TiON film 24, processing conditions are determined in advance so that the refractive index falls within the range of 1.5 to 2.5, and the TiON film 24 is formed according to the processing conditions. As an example, the gas flow ratio: Ar / N 2 / O 2 = 30/60/10% pressure: 4 mTorr substrate temperature: 200 ° C. power: 6 kW The TiON film 24 was formed.
【００３４】この後、前述した方法により波長７００ｎ
ｍの光に対するＴｉＯＮ膜２４の屈折率Ｎを測定し、測
定値が１．５≦Ｎ≦２．５の範囲内か判定する。この判
定の結果が肯定的であることを条件として次のＷ層形成
工程に移る。判定結果が否定的となった基板は、次のＷ
層形成工程には進めない。また、判定結果が否定的とな
ったときは、Ｏ2 流量を調整するなどして次のロットの
処理を行なう。Thereafter, the wavelength of 700 n is obtained by the above-described method.
The refractive index N of the TiON film 24 with respect to the light of m is measured, and it is determined whether the measured value is within the range of 1.5 ≦ N ≦ 2.5. The process proceeds to the next W layer forming step on condition that the result of this determination is affirmative. The board with a negative judgment result is the next W
It does not proceed to the layer forming step. If the determination result is negative, the next lot is processed by adjusting the O 2 flow rate or the like.
【００３５】上記した説明では、反応性スパッタ処理の
前に１．５≦Ｎ≦２．５となる処理条件を定め、該処理
条件に従ってＴｉＯＮ膜２４を形成した後、ＴｉＯＮ膜
２４の屈折率を測定するようにしたが、ＴｉＯＮ膜２４
の形成後の屈折率測定を省略してもよい。また、反応性
スパッタ処理を所定の条件で行なった後、ＴｉＯＮ膜２
４の屈折率Ｎを測定し、測定値が１．５≦Ｎ≦２．５の
範囲にある基板を選択して次のＷ層形成工程に進めるよ
うにしてもよい。In the above description, processing conditions satisfying 1.5 ≦ N ≦ 2.5 are determined before the reactive sputtering processing, and after the TiON film 24 is formed in accordance with the processing conditions, the refractive index of the TiON film 24 is reduced. The measurement was made, but the TiON film 24
The measurement of the refractive index after the formation of may be omitted. After the reactive sputtering process is performed under predetermined conditions, the TiON film 2
The refractive index N of No. 4 may be measured, and a substrate whose measured value is in the range of 1.5 ≦ N ≦ 2.5 may be selected to proceed to the next W layer forming step.
【００３６】次に、接続孔２２ａを埋めるようにＴｉＯ
Ｎ膜２４の上にＷ層２６をブランケットＣＶＤ法により
形成する。Ｗ層２６は、一例として５００ｎｍの厚さに
形成することができる。成膜条件は、 ＷＦ6 流量：５０ｓｃｃｍ 圧力：４０Ｔｏｒｒ 基板温度：４００℃ とすることができる。Next, TiO is filled so as to fill the connection holes 22a.
A W layer 26 is formed on the N film 24 by a blanket CVD method. The W layer 26 can be formed to a thickness of, for example, 500 nm. The film forming conditions can be set as follows: WF 6 flow rate: 50 sccm, pressure: 40 Torr, substrate temperature: 400 ° C.
【００３７】図６の工程では、絶縁膜２２の上面側でＴ
ｉＯＮ膜２４が露呈するまでＷ層２６をエッチバックす
ることにより接続孔２２ａ内にＷ層２６の残存部からな
る接続プラグ２６ａを形成する。Ｗ層２６を平坦状に除
去する方法としては、エッチバック処理の代りにＣＭＰ
（化学機械研磨）処理を用いてもよい。また、ＴｉＯＮ
膜２４は、絶縁膜２２の上面側で除去し、接続孔２２ａ
内にのみ残存させるようにしてもよく、この場合には接
続プラグ２６ａ及びＴｉＯＮ膜２４の残存部を覆ってＴ
ｉ等の配線下地膜を形成してもよい。In the step of FIG. 6, T
By etching back the W layer 26 until the iON film 24 is exposed, a connection plug 26a including the remaining portion of the W layer 26 is formed in the connection hole 22a. As a method for removing the W layer 26 in a flat shape, a CMP method is used instead of the etch-back process.
(Chemical mechanical polishing) processing may be used. Also, TiON
The film 24 is removed on the upper surface side of the insulating film 22, and the connection hole 22a
In this case, the connection plug 26a and the remaining portion of the TiON film 24 may be covered by T
A wiring base film such as i may be formed.
【００３８】図７の工程では、接続プラグ２６ａ及びＴ
ｉＯＮ膜２４の露呈部を覆ってＡｌ系金属（Ａｌ又はＡ
ｌ合金）層２８をスパッタ法等により形成する。Ａｌ系
金属層２８としては、例えば３５０〜４００ｎｍの厚さ
のＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金層をスパッタ法で形成すること
ができる。In the process of FIG. 7, the connection plugs 26a and T
The exposed portion of the iON film 24 is covered with an Al-based metal (Al or A
1 layer) 28 is formed by a sputtering method or the like. As the Al-based metal layer 28, for example, an Al-Si-Cu alloy layer having a thickness of 350 to 400 nm can be formed by a sputtering method.
【００３９】次に、Ａｌ系金属層２８の上に反射防止膜
としてのＴｉＯＮ膜３０を反応性スパッタ処理により形
成する。ＴｉＯＮ膜３０は、一例として５０ｎｍの厚さ
に形成することができる。ＴｉＯＮ膜３０を形成する前
にＡｌ系金属層２８を覆って例えば１０ｎｍの厚さのＴ
ｉ膜（Ａｌ系金属表面の酸化を防止する膜）をスパッタ
法等により形成してもよい。Next, a TiON film 30 as an antireflection film is formed on the Al-based metal layer 28 by a reactive sputtering process. The TiON film 30 can be formed to a thickness of, for example, 50 nm. Before the formation of the TiON film 30, the Al-based metal layer 28 is covered with, for example, a 10 nm-thick T
An i film (a film for preventing oxidation of the Al-based metal surface) may be formed by a sputtering method or the like.
【００４０】ＴｉＯＮ膜３０を形成する際には、ＴｉＯ
Ｎ膜２４に関して前述したと同様に屈折率Ｎが１．５≦
Ｎ≦２．５の範囲に入るような処理条件を予め決定し、
その処理条件に従ってＴｉＯＮ膜３０を形成する。そし
て、波長７００ｎｍの光に対するＴｉＯＮ膜３０の屈折
率Ｎを測定し、測定値が１．５≦Ｎ≦２．５の範囲内に
ある基板だけを次の配線パターニング工程に進める。When the TiON film 30 is formed, TiO
As described above for the N film 24, the refractive index N is 1.5 ≦
A processing condition that falls within the range of N ≦ 2.5 is determined in advance,
The TiON film 30 is formed according to the processing conditions. Then, the refractive index N of the TiON film 30 with respect to light having a wavelength of 700 nm is measured, and only the substrate whose measured value is within the range of 1.5 ≦ N ≦ 2.5 is advanced to the next wiring patterning step.
【００４１】図８の工程では、ホトリソグラフィ処理に
より所望の配線パターニングに従ってエッチングマスク
としてのレジスト層（図示せず）をＴｉＯＮ膜３０の上
に形成する。このとき、Ａｌ系金属層２８の表面からの
光反射がＴｉＯＮ膜３０により抑制されるので、寸法精
度よくレジスト層をパターニングすることができる。In the step of FIG. 8, a resist layer (not shown) as an etching mask is formed on the TiON film 30 by photolithography according to a desired wiring patterning. At this time, since light reflection from the surface of the Al-based metal layer 28 is suppressed by the TiON film 30, the resist layer can be patterned with high dimensional accuracy.
【００４２】次に、形成したレジスト層をマスクとする
選択的ドライエッチング処理によりＴｉＯＮ膜２４、Ａ
ｌ系金属層２８及びＴｉＯＮ膜３０を含む積層をパター
ニングして接続プラグ２６ａにつながる配線層３２を形
成する。配線層３２は、ＴｉＯＮ膜２４の残存部からな
るＴｉＯＮ膜２４ａと、Ａｌ系金属層２８の残存部から
なるＡｌ系金属層２８ａと、ＴｉＯＮ膜３０の残存部か
らなるＴｉＯＮ膜３０ａとを含むもので、接続プラグ２
６ａ及び接続孔底部のＴｉＯＮ膜２４ｂを介して不純物
ドープ領域２０ａに接続される。Next, the TiON film 24, A is selectively etched by using the formed resist layer as a mask.
The wiring layer 32 connected to the connection plug 26a is formed by patterning the stack including the l-based metal layer 28 and the TiON film 30. The wiring layer 32 includes a TiON film 24a formed of the remaining portion of the TiON film 24, an Al-based metal layer 28a formed of the remaining portion of the Al-based metal layer 28, and a TiON film 30a formed of the remaining portion of the TiON film 30. And connection plug 2
6a and the impurity-doped region 20a via the TiON film 24b at the bottom of the connection hole.
【００４３】図９の工程では、絶縁膜２２の上に配線層
３２を覆って層間絶縁膜３４を形成する。絶縁膜３４
は、配線段差を緩和するように平坦状に形成するのが好
ましい。このためには、例えばプラズマＣＶＤ法により
シリコンオキサイド膜を形成した後、水素シルセスキオ
キサン樹脂膜を回転塗布し、塗布膜に熱処理を施してセ
ラミック状のシリコンオキサイド膜とし、更にその上に
プラズマＣＶＤ法によりシリコンオキサイド膜を形成す
ることができる。In the step of FIG. 9, an interlayer insulating film 34 is formed on the insulating film 22 so as to cover the wiring layer 32. Insulating film 34
Is preferably formed in a flat shape so as to reduce the wiring step. For this purpose, for example, after a silicon oxide film is formed by a plasma CVD method, a hydrogen silsesquioxane resin film is spin-coated, a heat treatment is performed on the coating film to form a ceramic silicon oxide film, and a plasma is further formed thereon. A silicon oxide film can be formed by a CVD method.
【００４４】次に、絶縁膜３４には、ホトリソグラフィ
及び選択的ドライエッチング処理により配線層３２の一
部に達する接続孔３４ａを形成する。Next, a connection hole 34a reaching a part of the wiring layer 32 is formed in the insulating film 34 by photolithography and selective dry etching.
【００４５】図１０の工程では、図５〜８に関して前述
したのと同様の処理により接続孔３４ａを介して配線層
３２につながる上層配線を形成する。上層配線は、Ｗ密
着膜としてのＴｉＯＮ膜３６ａと、Ｗからなる接続プラ
グ３８ａと、Ａｌ系金属層４０ａと、反射防止膜として
のＴｉＯＮ膜４２ａとにより構成される。接続プラグ３
８ａにつながる配線層４４は、配線パターニングの結果
として残存するＴｉＯＮ膜３６ａ、Ａｌ系金属層４０ａ
及びＴｉＯＮ膜４２ａを含んでいる。In the step of FIG. 10, an upper layer wiring connected to the wiring layer 32 through the connection hole 34a is formed by the same processing as described above with reference to FIGS. The upper wiring is composed of a TiON film 36a as a W adhesion film, a connection plug 38a made of W, an Al-based metal layer 40a, and a TiON film 42a as an anti-reflection film. Connection plug 3
The wiring layer 44 connected to the wiring layer 8a includes a TiON film 36a and an Al-based metal layer 40a remaining as a result of wiring patterning.
And the TiON film 42a.
【００４６】図４〜１０の実施形態によれば、ＴｉＯＮ
膜２４（２４ａ），３０（３０ａ），３６ａ，４２ａ
は、いずれも屈折率Ｎが１．５≦Ｎ≦２．５の範囲に入
るように形成されるので、Ｗ密着膜としての密着強度、
コンタクト抵抗及びバリア性能が十分であると共に反射
防止膜としての抵抗率及び反射率が十分であり、配線形
成歩留りが大幅に向上する。According to the embodiment of FIGS.
Membrane 24 (24a), 30 (30a), 36a, 42a
Are formed so that the refractive index N is in the range of 1.5 ≦ N ≦ 2.5, so that the adhesion strength as a W adhesion film,
The contact resistance and the barrier performance are sufficient, and the resistivity and the reflectance as the antireflection film are sufficient, so that the yield of wiring formation is greatly improved.
【００４７】図１１は、この発明の他の実施形態に係る
配線形成法により得られた配線構造を示すものであり、
図４〜１０と同様の部分には同様の符号を付してある。FIG. 11 shows a wiring structure obtained by a wiring forming method according to another embodiment of the present invention.
4 to 10 are denoted by the same reference numerals.
【００４８】半導体基板２０の表面に形成された不純物
ドープ領域２０ａに達する接続孔２２ａを絶縁膜２２に
形成した後、接続孔２２ａの内面及び絶縁膜２２を覆っ
て抵抗低減膜としてのＴｉ膜５０ａをスパッタ法等によ
り形成する。Ｔｉ膜５０ａは、例えば１０ｎｍの厚さに
形成することができる。After a connection hole 22a reaching the impurity-doped region 20a formed on the surface of the semiconductor substrate 20 is formed in the insulating film 22, a Ti film 50a as a resistance reduction film covering the inner surface of the connection hole 22a and the insulating film 22 is formed. Is formed by a sputtering method or the like. The Ti film 50a can be formed to a thickness of, for example, 10 nm.
【００４９】次に、Ｔｉ膜５０ａに重ねてバリア膜とし
てのＴｉＯＮ膜５２ａを反応性スパッタ処理により形成
する。ＴｉＯＮ膜５２ａは、一例として１００ｎｍの厚
さに形成することができる。ＴｉＯＮ膜５２ａを形成す
る際には、ＴｉＯＮ膜２４に関して前述したと同様に屈
折率Ｎが１．５≦Ｎ≦２．５の範囲に入るような処理条
件を予め決定し、その処理条件に従ってＴｉＯＮ膜５２
ａを形成する。そして、波長７００ｎｍの光に対するＴ
ｉＯＮ膜５２ａの屈折率Ｎを測定し、測定値が１．５≦
Ｎ≦２．５の範囲内にある基板だけを次のＡｌ系金属層
形成工程に進める。Next, a TiON film 52a as a barrier film is formed on the Ti film 50a by reactive sputtering. The TiON film 52a can be formed to have a thickness of, for example, 100 nm. When forming the TiON film 52a, processing conditions are determined in advance such that the refractive index N falls within the range of 1.5 ≦ N ≦ 2.5 as described above for the TiON film 24, and the TiON film is formed in accordance with the processing conditions. Membrane 52
a is formed. Then, T with respect to light having a wavelength of 700 nm
The refractive index N of the iON film 52a was measured, and the measured value was 1.5 ≦
Only the substrate within the range of N ≦ 2.5 proceeds to the next Al-based metal layer forming step.
【００５０】次に、接続孔２２ａを埋めるようにＴｉＯ
Ｎ膜５２ａの上にＡｌ系金属層５４ａを形成する。Ａｌ
系金属層５４ａとしては、例えば４００ｎｍの厚さのＡ
ｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金属層を形成することができる。接続
孔２２ａを埋めるようにＡｌ系金属層５４ａを形成する
には、スパッタ中に基板を加熱するリフロースパッタ法
又はスパッタ後に基板を加熱するリフロー法等を用いる
ことができる。Next, TiO is filled so as to fill the connection holes 22a.
An Al-based metal layer 54a is formed on the N film 52a. Al
As the base metal layer 54a, for example, a 400 nm thick A
An l-Si-Cu alloy layer can be formed. In order to form the Al-based metal layer 54a so as to fill the connection hole 22a, a reflow sputtering method for heating the substrate during sputtering, a reflow method for heating the substrate after sputtering, or the like can be used.
【００５１】次に、Ａｌ系金属層５４ａに重ねて酸化防
止膜としてのＴｉ膜５６ａをスパッタ法等により形成す
る。Ｔｉ膜５６ａは、例えば１０ｎｍの厚さに形成する
ことができる。そして、Ｔｉ膜５６ａに重ねて反射防止
膜としてのＴｉＯＮ膜５８ａを反応性スパッタ処理によ
り形成する。Next, a Ti film 56a as an antioxidant film is formed on the Al-based metal layer 54a by a sputtering method or the like. The Ti film 56a can be formed to a thickness of, for example, 10 nm. Then, a TiON film 58a as an anti-reflection film is formed on the Ti film 56a by reactive sputtering.
【００５２】ＴｉＯＮ膜５８ａを形成する際には、Ｔｉ
ＯＮ膜２４に関して前述したと同様に屈折率Ｎが１．５
≦Ｎ≦２．５の範囲に入るような処理条件を予め決定
し、その処理条件に従ってＴｉＯＮ膜５８ａを形成す
る。そして、波長７００ｎｍの光に対するＴｉＯＮ膜５
８ａの屈折率Ｎを測定し、測定値が１．５≦Ｎ≦２．５
の範囲内にある基板だけを次の配線パターニング工程に
進める。When forming the TiON film 58a, Ti
As described above for the ON film 24, the refractive index N is 1.5
A processing condition that satisfies the range of ≦ N ≦ 2.5 is determined in advance, and the TiON film 58a is formed according to the processing condition. Then, the TiON film 5 for light having a wavelength of 700 nm
The refractive index N of 8a was measured, and the measured value was 1.5 ≦ N ≦ 2.5.
Only the substrate within the range is advanced to the next wiring patterning step.
【００５３】次に、Ｔｉ膜５０ａ、ＴｉＯＮ膜５２ａ、
Ａｌ系金属層５４ａ、Ｔｉ膜５６ａ及びＴｉＯＮ膜５８
ａを含む積層をホトリソグラフィ及び選択的ドライエッ
チング処理によりパターニングして配線層６０を形成す
る。配線層６０は、配線パターニングの結果として残存
するＴｉ膜５０ａ、ＴｉＯＮ膜５２ａ、Ａｌ系金属層５
４ａ、Ｔｉ膜５６ａ及びＴｉＯＮ膜５８ａを含むもの
で、接続孔２２ａを介して不純物ドープ領域２０ａに接
続される。Next, a Ti film 50a, a TiON film 52a,
Al-based metal layer 54a, Ti film 56a, and TiON film 58
The lamination containing a is patterned by photolithography and selective dry etching to form a wiring layer 60. The wiring layer 60 includes a Ti film 50a, a TiON film 52a, and an Al-based metal layer 5 remaining as a result of wiring patterning.
4a, the Ti film 56a and the TiON film 58a, and are connected to the impurity-doped region 20a through the connection hole 22a.
【００５４】図１１の実施形態によれば、ＴｉＯＮ膜５
２ａ，５８ａは、いずれも屈折率Ｎが１．５≦Ｎ≦２．
５の範囲に入るように形成されるので、バリア膜として
のバリア性能及びコンタクト抵抗が十分であると共に反
射防止膜としての抵抗率及び反射率が十分であり、配線
形成歩留りが大幅に向上する。According to the embodiment of FIG. 11, the TiON film 5
2a and 58a each have a refractive index N of 1.5 ≦ N ≦ 2.
5, the barrier performance and the contact resistance as the barrier film are sufficient, and the resistivity and the reflectance as the antireflection film are sufficient, so that the wiring formation yield is greatly improved.
【００５５】この発明は、上記した実施形態に限定され
るものではなく、種々の改変形態で実施可能なものであ
る。例えば、ＴｉＯＮ膜は、反応性スパッタ法に限ら
ず、ＣＶＤ法で形成してもよく、あるいはスパッタ法で
形成したＴｉ膜に窒素雰囲気中でアニール処理を施す熱
窒化法で形成してもよい。また、屈折率の測定は、基板
がスパッタ装置の処理室内にある状態で行なってもよ
く、干渉式膜厚計等を用いて行なってもよい。The present invention is not limited to the above embodiment, but can be implemented in various modified forms. For example, the TiON film is not limited to the reactive sputtering method, and may be formed by a CVD method, or may be formed by a thermal nitridation method in which a Ti film formed by a sputtering method is annealed in a nitrogen atmosphere. The measurement of the refractive index may be performed in a state where the substrate is in the processing chamber of the sputtering apparatus, or may be performed using an interference type film thickness meter or the like.
【００５６】[0056]
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、Ｔｉ
ＯＮ膜の屈折率等の光学定数を測定し、その測定値に基
づいてＴｉＯＮ膜の酸化度又は組成を判定するようにし
たので、非破壊での正確な判定が可能になる効果が得ら
れる。As described above, according to the present invention, Ti
Since the optical constants such as the refractive index of the ON film are measured and the degree of oxidation or the composition of the TiON film is determined based on the measured value, an effect that non-destructive and accurate determination can be obtained is obtained.
【００５７】また、ＴｉＯＮ膜の屈折率等の光学定数が
所定の範囲に入るようなＴｉＯＮ膜形成条件を決定した
後、該ＴｉＯＮ膜形成条件に従ってＴｉＯＮ膜を形成す
るか又はＴｉＯＮ膜を形成した後、ＴｉＯＮ膜の屈折率
等の光学定数を測定し、その測定値が所定の範囲に入る
ものを選択するようにしたので、反射防止膜、Ｗ密着膜
又はバリア膜として好適なＴｉＯＮ膜を得ることがで
き、配線形成歩留りが向上する効果も得られる。After determining the conditions for forming the TiON film so that the optical constants such as the refractive index of the TiON film fall within a predetermined range, after forming the TiON film in accordance with the conditions for forming the TiON film, or after forming the TiON film, Since the optical constants such as the refractive index of the TiON film are measured and those whose measured values fall within a predetermined range are selected, a TiON film suitable as an antireflection film, a W adhesion film or a barrier film is obtained. And the effect of improving the wiring formation yield can be obtained.
【図１】 反応性スパッタ処理においてＴｉＯＮ膜の屈
折率が処理回数に依存する様子を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing how the refractive index of a TiON film in a reactive sputtering process depends on the number of times of the process.
【図２】 反応性スパッタ処理においてＴｉＯＮ膜の成
分含有率がＯ2 流量比に依存する様子を示すグラフであ
る。FIG. 2 is a graph showing how a component content of a TiON film depends on an O 2 flow ratio in a reactive sputtering process.
【図３】 反応性スパッタ処理においてＴｉＯＮ膜の抵
抗率及び屈折率がＯ2 流量比に依存する様子を示すグラ
フである。FIG. 3 is a graph showing how a resistivity and a refractive index of a TiON film depend on an O 2 flow ratio in a reactive sputtering process.
【図４】 この発明の一実施形態に係る多層配線形成法
における接続孔形成工程を示す基板断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a substrate showing a connection hole forming step in a multilayer wiring forming method according to an embodiment of the present invention.
【図５】 図４の工程に続くＴｉＯＮ膜形成及びＷ層形
成工程を示す基板断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of the substrate showing a TiON film formation step and a W layer formation step following the step of FIG. 4;
【図６】 図５の工程に続くエッチバック工程を示す基
板断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the substrate showing an etch-back step following the step of FIG. 5;
【図７】 図６の工程に続くＡｌ系金属層形成及びＴｉ
ＯＮ膜形成工程を示す基板断面図である。FIG. 7 shows a step of forming an Al-based metal layer and a step of FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a substrate illustrating an ON film forming step.
【図８】 図７の工程に続く配線パターニング工程を示
す基板断面図である。8 is a cross-sectional view of the substrate showing a wiring patterning step following the step of FIG. 7;
【図９】 図８の工程に続く層間絶縁膜形成及び接続孔
形成工程を示す基板断面図である。9 is a cross-sectional view of the substrate showing a step of forming an interlayer insulating film and a step of forming a connection hole following the step of FIG. 8;
【図１０】 図９の工程に続く上層配線形成工程を示す
基板断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of the substrate showing an upper-layer wiring forming step following the step of FIG. 9;
【図１１】 この発明の他の実施形態に係る配線形成法
を説明するための基板断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of a substrate for explaining a wiring forming method according to another embodiment of the present invention.
【図１２】 従来の多層配線形成法を説明するための基
板断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view of a substrate for explaining a conventional method of forming a multilayer wiring.
【図１３】 反応性スパッタ処理においてＴｉＯＮ膜の
シート抵抗が処理回数に依存する様子を示すグラフであ
る。FIG. 13 is a graph showing how the sheet resistance of the TiON film depends on the number of times of the process in the reactive sputtering process.
２０：半導体基板、２０ａ：不純物ドープ領域、２２，
３４：絶縁膜、２２ａ，３４ａ：接続孔、２４，２４
ａ，３０，３０ａ，３６ａ，４２ａ，５２ａ，５８ａ：
ＴｉＯＮ膜、２６：Ｗ層、２６ａ，３８ａ：接続プラ
グ、２８，２８ａ，４０ａ，５４ａ：Ａｌ系金属層、３
２，４４，６０：配線層、５０ａ，５６ａ：Ｔｉ膜。20: semiconductor substrate, 20a: impurity-doped region, 22,
34: insulating film, 22a, 34a: connection hole, 24, 24
a, 30, 30a, 36a, 42a, 52a, 58a:
TiON film, 26: W layer, 26a, 38a: connection plug, 28, 28a, 40a, 54a: Al-based metal layer, 3
2, 44, 60: wiring layer, 50a, 56a: Ti film.
Claims (7)
ステップと、 前記酸化窒化チタン膜の光学定数を測定するステップ
と、 前記光学定数の測定結果に基づいて前記酸化窒化チタン
膜の酸化度を判定するステップとを含む酸化窒化チタン
膜評価法。A step of forming a titanium oxynitride film covering a substrate; a step of measuring an optical constant of the titanium oxynitride film; and a degree of oxidation of the titanium oxynitride film based on a result of the measurement of the optical constant. Determining a titanium oxynitride film.
用いて酸化窒化チタン膜の酸化度が所定の範囲に入るの
を可能にする酸化窒化チタン膜形成条件を決定するステ
ップと、 基板を覆う絶縁膜の上に配線材層を形成するステップ
と、 前記配線材層を覆って前記酸化窒化チタン膜形成条件に
従って反射防止膜としての酸化窒化チタン膜を形成する
ステップと、 ホトリソグラフィ及び選択エッチング処理により前記配
線材層と前記酸化窒化チタン膜とを含む積層をパターニ
ングして該積層の残存部からなる配線層を形成するステ
ップとを含む配線形成法。2. A step of determining a condition for forming a titanium oxynitride film that enables the degree of oxidation of the titanium oxynitride film to fall within a predetermined range by using the method for evaluating a titanium oxynitride film according to claim 1. Forming a wiring material layer on an insulating film covering the wiring material layer; forming a titanium oxynitride film as an antireflection film over the wiring material layer in accordance with the titanium oxynitride film forming conditions; Patterning a laminate including the wiring material layer and the titanium oxynitride film by etching to form a wiring layer including a remaining portion of the laminate.
るステップと、 前記配線材層を覆って反射防止膜としての酸化窒化チタ
ン膜を形成するステップと、 前記酸化窒化チタン膜の光学定数を測定するステップ
と、 前記光学定数の測定結果に基づいて前記酸化窒化チタン
膜の酸化度が所定の範囲内にあるか判定するステップと
このステップでの判定結果が肯定的になることを条件と
してホトリソグラフィ及び選択エッチング処理により前
記配線材層と前記酸化窒化チタン膜とを含む積層をパタ
ーニングして該積層の残存部からなる配線層を形成する
ステップとを含む配線形成法。3. A step of forming a wiring material layer on an insulating film covering a substrate; a step of forming a titanium oxynitride film as an antireflection film covering the wiring material layer; Measuring the optical constant, determining whether the degree of oxidation of the titanium oxynitride film is within a predetermined range based on the measurement result of the optical constant, and determining that the determination result in this step is positive. Patterning a laminate including the wiring material layer and the titanium oxynitride film by photolithography and selective etching to form a wiring layer including a remaining portion of the laminate.
用いて酸化窒化チタン膜の酸化度が所定の範囲に入るの
を可能にする酸化窒化チタン膜形成条件を決定するステ
ップと、 基板上に被接続部を覆って絶縁膜を形成した後、該絶縁
膜に前記被接続部に達する接続孔を形成するステップ
と、 前記接続孔の内面及び前記絶縁膜を覆って前記酸化窒化
チタン膜形成条件に従って密着膜としての酸化窒化チタ
ン膜を形成するステップと、 前記接続孔を埋めるように前記酸化窒化チタン膜の上に
導電材層を形成するステップと、 前記導電材層を平坦状に除去して少なくとも前記接続孔
の内部に前記酸化窒化チタン膜の一部及び前記導電材層
の一部を接続プラグとして残存させるステップと、 前記絶縁膜の上に前記接続プラグにつながるように配線
層を形成するステップとを含む配線形成法。4. A step of determining a condition for forming a titanium oxynitride film that enables the degree of oxidation of the titanium oxynitride film to fall within a predetermined range using the method for evaluating a titanium oxynitride film according to claim 1. Forming a connection hole reaching the connection portion in the insulation film after forming an insulation film covering the connection portion thereon; and forming the titanium oxynitride film covering the inner surface of the connection hole and the insulation film. Forming a titanium oxynitride film as an adhesion film in accordance with formation conditions; forming a conductive material layer on the titanium oxynitride film so as to fill the connection holes; and removing the conductive material layer flatly Leaving at least a part of the titanium oxynitride film and a part of the conductive material layer as connection plugs at least inside the connection holes; and wiring on the insulating film so as to be connected to the connection plugs. Wiring formation method comprising the steps of forming a.
た後、該絶縁膜に前記被接続部に達する接続孔を形成す
るステップと、 前記接続孔の内面及び前記絶縁膜を覆って密着膜として
の酸化窒化チタン膜を形成するステップと、 前記酸化窒化チタン膜の光学定数を測定するステップ
と、 前記光学定数の測定結果に基づいて前記酸化窒化チタン
膜の酸化度が所定の範囲内にあるか判定するステップと
このステップでの判定結果が肯定的になることを条件と
して前記接続孔を埋めるように前記酸化窒化チタン膜の
上に導電材層を形成するステップと、 前記導電材層を平坦状に除去して少なくとも前記接続孔
の内部に前記酸化窒化チタン膜の一部及び前記導電材層
の一部を接続プラグとして残存させるステップと、 前記絶縁膜の上に前記接続プラグにつながるように配線
層を形成するステップとを含む配線形成法。5. A step of forming a connection hole reaching the connected portion in the insulating film after forming an insulating film on the substrate so as to cover the connected portion, and covering the inner surface of the connection hole and the insulating film in the insulating film. Forming a titanium oxynitride film as an adhesion film, measuring the optical constant of the titanium oxynitride film, and determining the degree of oxidation of the titanium oxynitride film in a predetermined range based on the measurement result of the optical constant. And forming a conductive material layer on the titanium oxynitride film so as to fill the connection hole, provided that a result of the determination in this step is positive. Removing the layer in a flat shape to leave at least a part of the titanium oxynitride film and a part of the conductive material layer as connection plugs at least inside the connection holes; Wiring formation method comprising the steps of forming a wiring layer so as to be connected to the grayed.
用いて酸化窒化チタン膜の酸化度が所定の範囲に入るの
を可能にする酸化窒化チタン膜形成条件を決定するステ
ップと、 基板上に被接続部を覆って絶縁膜を形成した後、該絶縁
膜に前記被接続部に達する接続孔を形成するステップ
と、 前記接続孔の内面及び前記絶縁膜を覆って前記酸化窒化
チタン膜形成条件に従ってバリア膜としての酸化窒化チ
タン膜を形成するステップと、 前記接続孔を埋めるように前記酸化窒化チタン膜を覆っ
て配線材層を形成するステップと、 前記酸化窒化チタン膜と前記配線材層とを含む積層をパ
ターニングして該積層の残存部からなる配線層を形成す
るステップとを含む配線形成法。6. A step of determining conditions for forming a titanium oxynitride film that enables the degree of oxidation of the titanium oxynitride film to fall within a predetermined range by using the method for evaluating a titanium oxynitride film according to claim 1. Forming a connection hole reaching the connection portion in the insulation film after forming an insulation film covering the connection portion thereon; and forming the titanium oxynitride film covering the inner surface of the connection hole and the insulation film. Forming a titanium oxynitride film as a barrier film in accordance with formation conditions; forming a wiring material layer covering the titanium oxynitride film so as to fill the connection holes; and forming the titanium oxynitride film and the wiring material And forming a wiring layer composed of a remaining portion of the stack by patterning the stack including the layers.
た後、該絶縁膜に前記被接続部に達する接続孔を形成す
るステップと、 前記接続孔の内面及び前記絶縁膜を覆ってバリア膜とし
ての酸化窒化チタン膜を形成するステップと、 前記酸化窒化チタン膜の光学定数を測定するステップ
と、 前記光学定数の測定結果に基づいて前記酸化窒化チタン
膜の酸化度が所定の範囲内にあるか判定するステップ
と、 このステップでの判定結果が肯定的になることを条件と
して前記接続孔を埋めるように前記酸化窒化チタン膜を
覆って配線材層を形成するステップと、 前記酸化窒化チタン膜と前記配線材層とを含む積層をパ
ターニングして該積層の残存部からなる配線層を形成す
るステップとを含む配線形成法。7. A step of forming an insulating film covering the connected portion on the substrate, forming a connection hole reaching the connected portion in the insulating film, and covering an inner surface of the connection hole and the insulating film. Forming a titanium oxynitride film as a barrier film by measuring the optical constant of the titanium oxynitride film; and determining a degree of oxidation of the titanium oxynitride film in a predetermined range based on the measurement result of the optical constant. A step of forming a wiring material layer covering the titanium oxynitride film so as to fill the connection hole, provided that a result of the determination in this step is affirmative; Patterning a stack including the titanium nitride film and the wiring material layer to form a wiring layer including a remaining portion of the stack.
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| JP2018133473A (en) * | 2017-02-16 | 2018-08-23 | 富士電機株式会社 | Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device |
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