JPH11214391A - 酸化窒化チタン膜評価法と配線形成法 - Google Patents
酸化窒化チタン膜評価法と配線形成法Info
- Publication number
- JPH11214391A JPH11214391A JP2385898A JP2385898A JPH11214391A JP H11214391 A JPH11214391 A JP H11214391A JP 2385898 A JP2385898 A JP 2385898A JP 2385898 A JP2385898 A JP 2385898A JP H11214391 A JPH11214391 A JP H11214391A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- forming
- titanium oxynitride
- oxynitride film
- 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
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 44
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 22
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims description 15
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 title description 6
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 20
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 58
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 42
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 41
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 30
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 10
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 7
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims 11
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims 5
- 229910010282 TiON Inorganic materials 0.000 abstract description 109
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 20
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 20
- 238000005546 reactive sputtering Methods 0.000 abstract description 18
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002313 adhesive film Substances 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 64
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 17
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 11
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018594 Si-Cu Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910008465 Si—Cu Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005001 rutherford backscattering spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920003209 poly(hydridosilsesquioxane) Polymers 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＴｉＯＮ膜の酸化度判定を非破壊で正確に行
なう。 【解決手段】 反応性スパッタ法等によりＴｉＯＮ膜２
４ａ又は３０ａを形成した後、ＴｉＯＮ膜２４ａ又は３
０ａの屈折率等の光学定数を測定する。波長７００［ｎ
ｍ］の光に対する屈折率Ｎが１．５≦Ｎ≦２．５の範囲
内にあると、抵抗率、反射率、バリア性及びＷとの密着
性がいずれも十分となる。従って、屈折率が上記範囲内
になる条件でＴｉＯＮ膜２４ａ又は３０ａを形成するか
又はＴｉＯＮ膜２４ａ又は３０ａを形成した後屈折率が
上記範囲内にあるものを選択すると、Ｗプラグ２６ａの
ための密着膜として好適なＴｉＯＮ膜２４ａが得られる
と共に、Ａｌ系金属層２８ａからの光反射を抑制するた
めの反射防止膜として好適なＴｉＯＮ膜３０ａが得られ
る。
なう。 【解決手段】 反応性スパッタ法等によりＴｉＯＮ膜２
４ａ又は３０ａを形成した後、ＴｉＯＮ膜２４ａ又は３
０ａの屈折率等の光学定数を測定する。波長７００［ｎ
ｍ］の光に対する屈折率Ｎが１．５≦Ｎ≦２．５の範囲
内にあると、抵抗率、反射率、バリア性及びＷとの密着
性がいずれも十分となる。従って、屈折率が上記範囲内
になる条件でＴｉＯＮ膜２４ａ又は３０ａを形成するか
又はＴｉＯＮ膜２４ａ又は３０ａを形成した後屈折率が
上記範囲内にあるものを選択すると、Ｗプラグ２６ａの
ための密着膜として好適なＴｉＯＮ膜２４ａが得られる
と共に、Ａｌ系金属層２８ａからの光反射を抑制するた
めの反射防止膜として好適なＴｉＯＮ膜３０ａが得られ
る。
Description
【発明の詳細な説明】
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
次の表２に示すようになる。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
折率が処理回数に依存する様子を示すグラフである。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
における接続孔形成工程を示す基板断面図である。
【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。
成工程を示す基板断面図である。
【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。
板断面図である。
【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。
ＯＮ膜形成工程を示す基板断面図である。
【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。
す基板断面図である。
【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。
形成工程を示す基板断面図である。
【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。
基板断面図である。
【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。
を説明するための基板断面図である。
【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。
板断面図である。
【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。
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。
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。
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。
Claims (7)
- 【請求項１】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酸化窒化チタン
膜評価法。 - 【請求項２】請求項１記載の酸化窒化チタン膜評価法を
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。 - 【請求項３】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。 - 【請求項４】請求項１記載の酸化窒化チタン膜評価法を
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。 - 【請求項５】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。 - 【請求項６】請求項１記載の酸化窒化チタン膜評価法を
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。 - 【請求項７】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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2385898A JP3896492B2 (ja) | 1998-01-21 | 1998-01-21 | 酸化窒化チタン膜評価法と配線形成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2385898A JP3896492B2 (ja) | 1998-01-21 | 1998-01-21 | 酸化窒化チタン膜評価法と配線形成法 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11214391A true JPH11214391A (ja) | 1999-08-06 |
| JPH11214391A5 JPH11214391A5 (ja) | 2005-07-14 |
| JP3896492B2 JP3896492B2 (ja) | 2007-03-22 |
Family
ID=12122146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2385898A Expired - Fee Related JP3896492B2 (ja) | 1998-01-21 | 1998-01-21 | 酸化窒化チタン膜評価法と配線形成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3896492B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018133473A (ja) * | 2017-02-16 | 2018-08-23 | 富士電機株式会社 | 半導体装置の製造方法および半導体装置 |
-
1998
- 1998-01-21 JP JP2385898A patent/JP3896492B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018133473A (ja) * | 2017-02-16 | 2018-08-23 | 富士電機株式会社 | 半導体装置の製造方法および半導体装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3896492B2 (ja) | 2007-03-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6261951B1 (en) | Plasma treatment to enhance inorganic dielectric adhesion to copper | |
| JP3128811B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US20050263902A1 (en) | Barrier free copper interconnect by multi-layer copper seed | |
| JPH0529476A (ja) | 半導体装置の配線接続構造 | |
| US6967155B2 (en) | Adhesion of copper and etch stop layer for copper alloy | |
| JPH10125782A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| KR20000076923A (ko) | 반도체 장치 및 그 제조 방법 | |
| JP4034227B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2007227958A (ja) | 半導体装置 | |
| JPH0629468A (ja) | 薄膜抵抗の製造方法 | |
| JP3896492B2 (ja) | 酸化窒化チタン膜評価法と配線形成法 | |
| JP2000174019A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| US6096645A (en) | Method of making IC devices having stable CVD titanium nitride films | |
| US6977437B2 (en) | Method for forming a void free via | |
| JP2001044202A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JP3248262B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPS61214538A (ja) | 配線構造体の製造方法 | |
| US5763322A (en) | Method of annealing film stacks and device having stack produced by same | |
| KR100399066B1 (ko) | 반도체소자의 알루미늄 합금 박막 제조 방법 | |
| US6033923A (en) | Methods of evaluating titanium nitride and of forming tungsten wiring | |
| JPH0574961A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| CN102339787A (zh) | 降低接触孔电阻的半导体元件制造方法 | |
| JPH08115979A (ja) | 多層配線形成法 | |
| JPH02186634A (ja) | 集積回路装置の製造方法 | |
| JPH03185823A (ja) | 半導体装置の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041102 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041112 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060616 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060627 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060809 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061003 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061026 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20061121 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20061204 |
|
| R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313532 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110105 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120105 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130105 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |