JP3321896B2 - Al-based material forming method, Al-based wiring structure, method of manufacturing semiconductor device, and semiconductor device - Google Patents
Al-based material forming method, Al-based wiring structure, method of manufacturing semiconductor device, and semiconductor deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、Ａｌ系材料形成方法、
Ａｌ系配線構造、半導体装置の製造方法、及び半導体装
置に関する。本発明は、例えば、Ａｌ系材料を用いた各
種電子材料について利用することができ、また各種の半
導体装置の分野で利用することができる。The present invention relates to a method for forming an Al-based material,
The present invention relates to an Al-based wiring structure, a method for manufacturing a semiconductor device, and a semiconductor device. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used, for example, for various electronic materials using an Al-based material, and can be used in the field of various semiconductor devices.
【０００２】[0002]
【発明の背景及び解決しようとする問題点】Ａｌ系材料
を利用する分野、例えば半導体装置の分野にあっては、
ＬＳＩ等の素子の微細化に伴い、微細接続孔へのメタル
埋め込み技術が重要になってきている。この１つの方法
として、高温スパッタによるＡｌ系材料の埋め込みが検
討されている。この技術は、基板を例えば数百度（例え
ば５００℃）に高温加熱した状態でＡｌもしくはＡｌ合
金等をスパッタ成膜することにより、Ａｌ系材料を流動
状態、もしくはそれに近い状態にして、Ａｌ系材料を接
続孔内に充填しかつ平坦化する技術である（このような
技術を本明細書中、高温Ａｌスパッタ法と称する）。こ
の場合、図３に示すように、Ａｌ系材料４である例えば
Ａｌの下地として、例えばＴｉ５ａなどＡｌと反応し易
い材料を用いると、成膜中のＡｌと下地Ｔｉとの界面反
応の進行により、両者の間のぬれ性が良くなり、Ａｌが
拡がって良好な埋め込みが行えることが知られている。BACKGROUND OF THE INVENTION In the field of utilizing Al-based materials, for example, in the field of semiconductor devices,
With the miniaturization of elements such as LSIs, the technique of embedding metal in minute connection holes has become important. As one of the methods, embedding of an Al-based material by high-temperature sputtering has been studied. In this technique, Al or an Al alloy is sputter-deposited while the substrate is heated to a high temperature of, for example, several hundred degrees (for example, 500 ° C.), so that the Al-based material is in a fluid state or a state close to the Al-based material. Is filled in the connection holes and flattened (such a technique is referred to as a high-temperature Al sputtering method in this specification). In this case, as shown in FIG. 3, if a material that easily reacts with Al, such as Ti5a, is used as the base of Al, which is an Al-based material 4, for example, the interface reaction between Al and the base Ti during film formation progresses. It is known that the wettability between the two is improved, Al is spread, and good embedding can be performed.
【０００３】ところで、高温スパッタリング法によるＡ
ｌ埋め込みは、Ａｌの下地材料によって埋まる場合と埋
まらない場合がある。埋まる場合は、図３に示したよう
な上記下地とＡｌとの濡れ性が良い場合である。Ｔｉは
Ａｌと濡れ性が良い材料であり、下地材料として用いる
とＡｌの表面流動性が高まりアスペクト比の高いコンタ
クトホールを埋め込むことができる。By the way, A by a high temperature sputtering method
1 may be filled with an Al base material or not. The case of filling is a case where the wettability between the base and Al as shown in FIG. 3 is good. Ti is a material having good wettability with Al, and when used as a base material, the surface fluidity of Al is increased and a contact hole having a high aspect ratio can be embedded.
【０００４】しかし、この技術には、以下に示すような
問題点がある。図３に示した構造は、絶縁材料３２上の
下層配線４１（Ａｌ下層配線等）と上層配線であるＡｌ
系材料４との接続をとる場合（３１は層間絶縁膜、２は
そこに形成した接続孔を示す）であるが、この技術を図
４に示すような、基板１のＳｉ拡散層１１との電気的接
続を図る接続孔２（コンタクトホール）に適用する場
合、Ａｌ系材料４のＡｌがＳｉ基板１に突き抜けること
を防止するために、Ａｌ系材料４の下地に、ＴｉＯＮ等
のバリアメタル７１が必要となる。実際には半導体拡散
層１１との良好なコンタクト特性を得るために、バリア
メタル７１であるＴｉＯＮの下に更にＴｉ７２が必要で
あるため、成膜構造はＡｌ上層配線側からＡｌ／ＴｉＯ
Ｎ／Ｔｉのようにする必要がある。通常これらの各層
は、枚葉式マルチチャンバースパッタ装置により真空中
で連続成膜される。しかしながら、このようにＡｌ系材
料４の下地がＴｉＯＮであると、下地がＴｉの場合に比
べ埋め込み特性が極端に悪くなり、例えば図４に符号１
３で示すように、埋め込み不良が生ずるという問題が起
こる。これは、ＡｌとＴｉＯＮが互いに反応しにくく、
両者間のぬれ性が悪い材料だからである。[0004] However, this technique has the following problems. The structure shown in FIG. 3 includes a lower wiring 41 (such as an Al lower wiring) on an insulating material 32 and an Al wiring as an upper wiring.
In the case where connection with the base material 4 is made (31 is an interlayer insulating film, 2 is a connection hole formed therein), this technique is applied to the Si diffusion layer 11 of the substrate 1 as shown in FIG. When applied to the connection hole 2 (contact hole) for making electrical connection, a barrier metal 71 such as TiON is provided under the Al-based material 4 in order to prevent Al of the Al-based material 4 from penetrating into the Si substrate 1. Is required. Actually, in order to obtain good contact characteristics with the semiconductor diffusion layer 11, Ti72 is further required under TiON, which is the barrier metal 71, so that the film formation structure is Al / TiO2 from the Al upper wiring side.
It is necessary to be like N / Ti. Usually, each of these layers is continuously formed in a vacuum by a single wafer type multi-chamber sputtering apparatus. However, when the underlayer of the Al-based material 4 is made of TiON, the embedding characteristics become extremely poor as compared with the case where the underlayer is made of Ti.
As shown in FIG. 3, there is a problem that a defective filling occurs. This is because Al and TiON hardly react with each other,
This is because the material has poor wettability between the two.
【０００５】これを改善するため、ＴｉＯＮの上にＴｉ
を形成した構造、即ちＡｌ／Ｔｉ／ＴｉＯＮ／Ｔｉと
し、図５の如くＡｌ系材料４との接触層をＴｉ７３とし
た場合では、上記のＡｌがＴｉＯＮに直接接触する場合
に比べると、埋め込み特性は改善されるが、それでもＴ
ｉ単層の場合程には改善されない。これは以下の理由に
よる。Ａｌ系材料４の成膜時に、基板が数百度に加熱さ
れた際にＴｉＯＮ層７１中の酸素は、上層Ｔｉ膜７３中
に拡散する。そしてこの拡散する距離は、通常のＡｌ高
温スパッタ条件に近い例えば５００℃で３０秒間の場
合、３０ｎｍ以上に及ぶ。従って、この酸素は、特に接
続孔２１，２２（ホール）の側壁の下部等Ｔｉの膜厚が
薄くなった部分ではＴｉ表面にまで到達するため、この
部分のＴｉ表面は酸化され、Ａｌとの反応性が劣化し、
埋め込み特性が悪くなるのである。In order to improve this, TiON is added on TiON.
In the case of the structure in which Al is formed, that is, Al / Ti / TiON / Ti, and the contact layer with the Al-based material 4 is Ti73 as shown in FIG. Is improved, but T
It is not improved as much as in the case of the i single layer. This is for the following reason. Oxygen in the TiON layer 71 diffuses into the upper Ti film 73 when the substrate is heated to several hundred degrees when the Al-based material 4 is formed. The diffusion distance reaches 30 nm or more in the case of, for example, 500 ° C. for 30 seconds, which is close to the normal Al high-temperature sputtering conditions. Therefore, this oxygen reaches the Ti surface particularly in the portion where the thickness of Ti is thin, such as the lower portion of the side walls of the connection holes 21 and 22 (holes). The reactivity deteriorates,
The embedding characteristics deteriorate.
【０００６】即ち、Ａｌの下地にＴｉを用いた場合で
も、例えばアスペクト比が１以上の領域ではカバレージ
の低下によって、平坦部に対して側壁に十分な厚さのＴ
ｉを形成できなくなり、Ａｌの埋め込みが不安定にな
る。接続孔において酸素を含む絶縁膜や合金膜がＴｉと
接した構造の場合に、Ｔｉと酸素がＡｌ成膜時の高温で
反応し、酸化チタン（ＴｉＯx ）を形成する。Ｔｉ厚さ
が十分あればＴｉ層の表面に酸素が拡散することはない
が、Ｔｉが非常に薄い場合には酸素がＴｉ表面にまで拡
散し、ＴｉＯx となる。Ａｌ高温スパッタの際、下地が
ＴｉＯx になっているとＡｌの反応性が低下しＡｌをホ
ール内に埋め込むことができなくなるからである。That is, even when Ti is used as the base of Al, for example, in a region having an aspect ratio of 1 or more, a sufficient thickness of T.sub.
i cannot be formed, and the embedding of Al becomes unstable. In the case where the insulating film or the alloy film containing oxygen is in contact with Ti in the connection hole, Ti and oxygen react at a high temperature at the time of forming the Al to form titanium oxide (TiO x ). If the Ti thickness is sufficient, oxygen will not diffuse to the surface of the Ti layer, but if the Ti is very thin, oxygen will diffuse to the Ti surface and become TiO x . This is because in the case of Al high temperature sputtering, if the underlayer is made of TiO x , the reactivity of Al decreases and Al cannot be embedded in the hole.
【０００７】この対策の一つとして、ＴｉＯＮ上のＴｉ
を厚くする方法も考えられ、それなりの効果がもたらさ
れるが、図６に示すように、接続孔２の径が小さくなる
と、やはり孔２底部近くでのＴｉ７２のカバレッジを確
保することが難しくなり、また接続孔２の入り口部分が
Ｔｉによって狭められてしまい、その後Ａｌが孔内に入
るのを妨げることになってしまう。As one of the measures, Ti on TiON
It is also conceivable to increase the thickness of the connection hole 2, and a certain effect is brought about. However, as shown in FIG. In addition, the entrance portion of the connection hole 2 is narrowed by Ti, and thereafter, it prevents Al from entering the hole.
【０００８】また、バリアメタルとしてＴｉＯＮの代わ
りにＴｉＮを用いれば、上記の埋め込み不良の問題は解
決できる。しかし、ＴｉＮはＴｉＯＮに比べてバリア性
が不十分であり、高温スパッタもしくはＡｌシンター等
その後の加熱プロセスによりＡｌ突き抜けが起こる。従
って、Ａｌ高温スパッタをコンタクトホールに適用する
ために、ＴｉＯＮを用いた場合でも良好な埋め込みを行
うための改善方法が必要とされている。Further, if TiN is used as a barrier metal instead of TiON, the above-described problem of the embedding failure can be solved. However, TiN has insufficient barrier properties as compared to TiON, and Al penetration occurs due to a subsequent heating process such as high-temperature sputtering or Al sintering. Therefore, in order to apply Al high-temperature sputtering to contact holes, there is a need for an improved method for performing good filling even when TiON is used.
【０００９】[0009]
【発明の目的】本発明は上述した問題点を解決して、バ
リアメタル構造にＴｉＯＮの如き酸素含有材料を用いた
場合においても、良好なＡｌ系材料の形成が可能で、例
えば高アスペクト比コンタクトホールへの高温スパッタ
によるＡ埋め込みが可能となり、低抵抗でかつ良好なバ
リア性を有するコンタクトを形成できるＡｌ系材料の形
成方法、Ａｌ系配線構造、及びこのような半導体装置の
製造方法、及び半導体装置を提供することを目的とす
る。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems and to form a good Al-based material even when an oxygen-containing material such as TiON is used for a barrier metal structure. A method of forming an Al-based material, an Al-based wiring structure, a method of manufacturing such a semiconductor device, and a semiconductor, in which A can be embedded in a hole by high-temperature sputtering and a contact having low resistance and good barrier properties can be formed. It is intended to provide a device.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、基板
上に形成した下地材料上にＡｌ系材料を形成するＡｌ系
材料形成方法において、酸素含有バリアメタル構造とし
て基板上にＴｉとＴｉＯＮをこの順で形成してＴｉ／Ｔ
ｉＯＮ構造とし、その後該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に酸化
防止材料としてＰｔを形成し、その後該酸化防止材料上
にＡｌ系材料とぬれ性の良い金属系材料としてＴｉを形
成し、その上にＡｌ系材料を形成することを特徴とする
Ａｌ系材料形成方法であって、これにより上記目的を解
決するものである。According to the first aspect of the present invention, a substrate is provided.
In Al-based material forming method for forming an Al-based material on a base material formed on, an oxygen-containing barrier metal structure
To form Ti and TiON on the substrate in this order to obtain Ti / T
An iON structure is formed, and then Pt is formed as an antioxidant material on the Ti / TiON structure.
Shape Ti as good metallic material wettability between Al-based material
A method of forming an Al-based material, comprising forming an Al-based material thereon, thereby solving the above-mentioned object.
【００１１】請求項２の発明は、基板上に形成した下地
材料上にＡｌ系材料を形成するＡｌ系材料形成方法にお
いて、酸素含有バリアメタル構造として基板上にＴｉと
ＴｉＯＮをこの順で形成してＴｉ／ＴｉＯＮ構造とし、
その後該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に酸化防止材料としてＰ
ｄを形成し、その後該酸化防止材料上にＡｌ系材料とぬ
れ性の良い金属系材料としてＴｉを形成し、その上にＡ
ｌ系材料を形成することを特徴とするＡｌ系材料形成方
法であって、これにより上記目的を解決するものであ
る。[0011] According to a second aspect of the invention, the Al-based material forming method for forming an Al-based material on a base material formed on a substrate, a Ti on the substrate as the oxygen-containing barrier metal structure
TiON is formed in this order to form a Ti / TiON structure,
Then , P is applied as an antioxidant material on the Ti / TiON structure.
d , and then an Al-based material and Ti as a metal material having good wettability are formed on the antioxidant material.
An Al-based material forming method characterized by forming an l-based material, which solves the above object.
【００１２】請求項３の発明は、基板上に形成した下地
材料上にＡｌ系材料を形成するＡｌ系材料形成方法にお
いて、酸素含有バリアメタル構造として基板上にＴｉと
ＴｉＯＮをこの順で形成してＴｉ／ＴｉＯＮ構造とし、
その後該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に酸化防止材料としてＣ
ｕを形成し、その後該酸化防止材料上にＡｌ系材料とぬ
れ性の良い金属系材料としてＴｉを形成し、その上にＡ
ｌ系材料を形成することを特徴とするＡｌ系材料形成方
法であって、これにより上記目的を解決するものであ
る。According to a third aspect of the present invention, there is provided an Al-based material forming method for forming an Al-based material on a base material formed on a substrate, wherein Ti is formed on the substrate as an oxygen-containing barrier metal structure.
TiON is formed in this order to form a Ti / TiON structure,
Then , C is added on the Ti / TiON structure as an antioxidant material.
u , and then an Al-based material and Ti as a metal material having good wettability are formed on the antioxidant material.
An Al-based material forming method characterized by forming an l-based material, which solves the above object.
【００１３】請求項４の発明は、基板上に形成した下地
材料上にＡｌ系材料を形成するＡｌ系材料形成方法にお
いて、酸素含有バリアメタル構造として基板上にＴｉと
ＴｉＯＮをこの順で形成してＴｉ／ＴｉＯＮ構造とし、
その後該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に酸化防止を兼ねるＡｌ
系材料とぬれ性の良い金属系材料としてＰｔを形成し、
その上にＡｌ系材料を形成することを特徴とするＡｌ系
材料形成方法であって、これにより上記目的を解決する
ものである。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an Al-based material forming method for forming an Al-based material on a base material formed on a substrate, wherein Ti is formed on the substrate as an oxygen-containing barrier metal structure.
TiON is formed in this order to form a Ti / TiON structure,
After that, the Ti / TiON structure is covered with Al
Pt is formed as a metallic material with good wettability with
An Al-based material forming method characterized by forming an Al-based material thereon, which solves the above-mentioned object.
【００１４】請求項５の発明は、基板上に形成した下地
材料上にＡｌ系材料を形成するＡｌ系材料形成方法にお
いて、酸素含有バリアメタル構造として基板上にＴｉと
ＴｉＯＮをこの順で形成してＴｉ／ＴｉＯＮ構造とし、
その後該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に酸化防止を兼ねるＡｌ
系材料とぬれ性の良い金属系材料としてＰｄを形成し、
その上にＡｌ系材料を形成することを特徴とするＡｌ系
材料形成方法であって、これにより上記目的を解決する
ものである。[0014] A fifth aspect of the present invention, the Al-based material forming method for forming an Al-based material on a base material formed on a substrate, a Ti on the substrate as the oxygen-containing barrier metal structure
TiON is formed in this order to form a Ti / TiON structure,
After that, the Ti / TiON structure is covered with Al
Pd is formed as a metallic material with good wettability with
An Al-based material forming method characterized by forming an Al-based material thereon, which solves the above-mentioned object.
【００１５】請求項６の発明は、基板上に形成した下地
材料上にＡｌ系材料を形成するＡｌ系材料形成方法にお
いて、酸素含有バリアメタル構造として基板上にＴｉと
ＴｉＯＮをこの順で形成してＴｉ／ＴｉＯＮ構造とし、
その後該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に酸化防止を兼ねるＡｌ
系材料とぬれ性の良い金属系材料としてＣｕを形成し、
その上にＡｌ系材料を形成することを特徴とするＡｌ系
材料形成方法であって、これにより上記目的を解決する
ものである。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an Al-based material forming method for forming an Al-based material on a base material formed on a substrate, wherein Ti is formed on the substrate as an oxygen-containing barrier metal structure.
TiON is formed in this order to form a Ti / TiON structure,
After that, the Ti / TiON structure is covered with Al
Forming Cu as a metallic material with good wettability
An Al-based material forming method characterized by forming an Al-based material thereon, which solves the above-mentioned object.
【００１６】請求項７の発明は、基板上に形成した下地
材料上にＡｌ系材料により配線を形成したＡｌ系配線構
造において、酸素含有バリアメタル構造として基板上に
基板側からＴｉとＴｉＯＮとからなるＴｉ／ＴｉＯＮ構
造を形成し、該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に酸化防止材料と
してＰｔを形成し、該酸化防止材料上にＡｌ系材料とぬ
れ性の良い金属系材料としてＴｉを形成し、その上にＡ
ｌ系材料を形成した構造であることを特徴とするＡｌ系
配線構造であって、これにより上記目的を解決するもの
である。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an Al-based wiring structure in which wiring is formed of an Al-based material on a base material formed on a substrate, wherein the oxygen-containing barrier metal structure is formed on the substrate.
Ti / TiON structure composed of Ti and TiON from the substrate side
Forming an antioxidant material on the Ti / TiON structure.
To form Pt , and leave the Al-based material on the antioxidant material.
Ti is formed as a metal material having good resilience, and A
An Al-based wiring structure having a structure in which an l-based material is formed , thereby solving the above object.
【００１７】請求項８の発明は、基板上に形成した下地
材料上にＡｌ系材料により配線を形成したＡｌ系配線構
造において、酸素含有バリアメタル構造として基板上に
基板側からＴｉとＴｉＯＮとからなるＴｉ／ＴｉＯＮ構
造を形成し、該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に酸化防止材料と
してＰｄを形成し、該酸化防止材料上にＡｌ系材料とぬ
れ性の良い金属系材料としてＴｉを形成し、 その上にＡ
ｌ系材料を形成した構造であることを特徴とするＡｌ系
配線構造であって、これにより上記目的を解決するもの
である。According to an eighth aspect of the present invention, there is provided an Al-based wiring structure in which wiring is formed of an Al-based material on a base material formed on a substrate, wherein the oxygen-containing barrier metal structure is formed on the substrate.
Ti / TiON structure composed of Ti and TiON from the substrate side
Forming an antioxidant material on the Ti / TiON structure.
To form Pd , and remove the Al-based material on the antioxidant material.
Ti is formed as a metal material having good resilience, and A
An Al-based wiring structure having a structure in which an l-based material is formed , thereby solving the above object.
【００１８】請求項９の発明は、基板上に形成した下地
材料上にＡｌ系材料により配線を形成したＡｌ系配線構
造において、酸素含有バリアメタル構造として基板上に
基板側からＴｉとＴｉＯＮとからなるＴｉ／ＴｉＯＮ構
造を形成し、該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に酸化防止材料と
してＣｕを形成し、該酸化防止材料上にＡｌ系材料とぬ
れ性の良い金属系材料としてＴｉを形成し、その上にＡ
ｌ系材料を形成した構造であることを特徴とするＡｌ系
配線構造であって、これにより上記目的を解決するもの
である。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided an Al-based wiring structure in which wiring is formed from an Al-based material on a base material formed on a substrate, wherein the oxygen-containing barrier metal structure is formed on the substrate.
Ti / TiON structure composed of Ti and TiON from the substrate side
Forming an antioxidant material on the Ti / TiON structure.
To form Cu, and to form an Al-based material on the antioxidant material.
Ti is formed as a metal material having good resilience, and A
An Al-based wiring structure having a structure in which an l-based material is formed , thereby solving the above object.
【００１９】請求項１０の発明は、基板上に形成した下
地材料上にＡｌ系材料により配線を形成したＡｌ系配線
構造において、酸素含有バリアメタル構造として基板上
に基板側からＴｉとＴｉＯＮとからなるＴｉ／ＴｉＯＮ
構造を形成し、 該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に酸化防止を兼
ねるＡｌ系材料とぬれ性の良い金属系材料としてＰｔを
形成し、その上にＡｌ系材料を形成した構造であること
を特徴とするＡｌ系配線構造であって、これにより上記
目的を解決するものである。[0019] The invention of claim 10 is the Al-based wiring structure forming the wiring of Al-based material under <br/> land material on which is formed on the substrate, on the substrate as the oxygen-containing barrier metal structure
/ TiON composed of Ti and TiON from the substrate side
A structure is formed to prevent oxidation on the Ti / TiON structure.
An Al-based wiring structure characterized by a structure in which Pt is formed as a metal-based material having good wettability with an Al-based material to be wetted, and an Al-based material is formed thereon. Things.
【００２０】請求項１１の発明は、基板上に形成した下
地材料上にＡｌ系材料により配線を形成したＡｌ系配線
構造において、酸素含有バリアメタル構造として基板上
に基板側からＴｉとＴｉＯＮとからなるＴｉ／ＴｉＯＮ
構造を形成し、 該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に酸化防止を兼
ねるＡｌ系材料とぬれ性の良い金属系材料としてＰｄを
形成し、その上にＡｌ系材料を形成した構造であること
を特徴とするＡｌ系配線構造であって、これにより上記
目的を解決するものである。An eleventh aspect of the present invention relates to an Al-based wiring structure in which wiring is formed of an Al-based material on an underlying material formed on a substrate, wherein the oxygen-containing barrier metal structure is formed on the substrate.
/ TiON composed of Ti and TiON from the substrate side
A structure is formed to prevent oxidation on the Ti / TiON structure.
An Al-based wiring structure characterized by a structure in which Pd is formed as a metal-based material having good wettability with an Al-based material to be wetted, and an Al-based material is formed thereon. Things.
【００２１】請求項１２の発明は、基板上に形成した下
地材料上にＡｌ系材料により配線を形成したＡｌ系配線
構造において、酸素含有バリアメタル構造として基板上
に基板側からＴｉとＴｉＯＮとからなるＴｉ／ＴｉＯＮ
構造を形成し、 該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に酸化防止を兼
ねるＡｌ系材料とぬれ性の良い金属系材料としてＣｕを
形成し、その上にＡｌ系材料を形成した構造であること
を特徴とするＡｌ系配線構造であって、これにより上記
目的を解決するものである。[0021] The invention of claim 12, in the Al-based wiring structure forming the wiring of Al-based material under <br/> land material on which is formed on the substrate, on the substrate as the oxygen-containing barrier metal structure
/ TiON composed of Ti and TiON from the substrate side
A structure is formed to prevent oxidation on the Ti / TiON structure.
An Al-based wiring structure characterized by a structure in which Cu is formed as a metal material having good wettability with an Al-based material and an Al-based material is formed thereon, thereby solving the above-mentioned object. Things.
【００２２】請求項１３の発明は、基板上に形成した下
地材料上にＡｌ系材料により配線を形成したＡｌ系配線
構造を有する半導体装置の製造方法において、酸素含有
バリアメタル構造として基板上にＴｉとＴｉＯＮをこの
順で形成してＴｉ／ＴｉＯＮ構造とし、その後該Ｔｉ／
ＴｉＯＮ構造上に酸化防止材料としてＰｔを形成し、そ
の後該酸化防止材料上にＡｌ系材料とぬれ性の良い金属
系材料としてＴｉを形成し、その上にＡｌ系材料を形成
することを特徴とする半導体装置の製造方法であって、
これにより上記目的を解決するものである。According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device having an Al-based wiring structure in which an Al-based material is formed on an underlying material formed on a substrate. Ti and TiON on the substrate
To form a Ti / TiON structure.
The Pt was formed as an oxidation preventing material on TiON structure, its
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming Ti as an Al-based material and a metal material having good wettability on the antioxidant material; and forming an Al-based material thereon.
This solves the above-mentioned object.
【００２３】請求項１４の発明は、基板上に形成した下
地材料上にＡｌ系材料により配線を形成したＡｌ系配線
構造を有する半導体装置の製造方法において、酸素含有
バリアメタル構造として基板上にＴｉとＴｉＯＮをこの
順で形成してＴｉ／ＴｉＯＮ構造とし、 その後該Ｔｉ／
ＴｉＯＮ構造上に酸化防止材料としてＰｄを形成し、 そ
の後該酸化防止材料上にＡｌ系材料とぬれ性の良い金属
系材料としてＴｉを形成し、その上にＡｌ系材料を形成
することを特徴とする半導体装置の製造方法であって、
これにより上記目的を解決するものである。According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device having an Al-based wiring structure in which wiring is formed of an Al-based material on a base material formed on a substrate. Ti and TiON on the substrate
And Ti / TiON structure is formed in this order, then the Ti /
The Pd was formed as an oxidation preventing material on TiON structure, its
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming Ti as an Al-based material and a metal material having good wettability on the antioxidant material; and forming an Al-based material thereon.
This solves the above-mentioned object.
【００２４】請求項１５の発明は、基板上に形成した下
地材料上にＡｌ系材料により配線を形成したＡｌ系配線
構造を有する半導体装置の製造方法において、酸素含有
バリアメタル構造として基板上にＴｉとＴｉＯＮをこの
順で形成してＴｉ／ＴｉＯＮ構造とし、 その後該Ｔｉ／
ＴｉＯＮ構造上に酸化防止材料としてＣｕを形成し、そ
の後該酸化防止材料上にＡｌ系材料とぬれ性の良い金属
系材料としてＴｉを形成し、その上にＡｌ系材料を形成
することを特徴とする半導体装置の製造方法であって、
これにより上記目的を解決するものである。According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device having an Al-based wiring structure in which wiring is formed of an Al-based material on a base material formed on a substrate. Ti and TiON on the substrate
And Ti / TiON structure is formed in this order, then the Ti /
The Cu is formed as an oxidation preventing material on TiON structure, its
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming Ti as an Al-based material and a metal material having good wettability on the antioxidant material; and forming an Al-based material thereon.
This solves the above-mentioned object.
【００２５】請求項１６の発明は、基板上に形成した下
地材料上にＡｌ系材料により配線を形成したＡｌ系配線
構造を有する半導体装置の製造方法において、酸素含有
バリアメタル構造として基板上にＴｉとＴｉＯＮをこの
順で形成してＴｉ／ＴｉＯＮ構造とし、 その後該Ｔｉ／
ＴｉＯＮ構造上に酸化防止を兼ねるＡｌ系材料とぬれ性
の良い金属系材料としてＰｔを形成し、その上にＡｌ系
材料を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法
であって、これにより上記目的を解決するものである。According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device having an Al-based wiring structure in which wiring is formed of an Al-based material on a base material formed on a substrate. Ti and TiON on the substrate
And Ti / TiON structure is formed in this order, then the Ti /
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming an Al-based material also serving as an antioxidant and Pt as a metal material having good wettability on a TiON structure, and forming an Al-based material thereon. The above object is achieved.
【００２６】請求項１７の発明は、基板上に形成した下
地材料上にＡｌ系材料により配線を形成したＡｌ系配線
構造を有する半導体装置の製造方法において、酸素含有
バリアメタル構造として基板上にＴｉとＴｉＯＮをこの
順で形成してＴｉ／ＴｉＯＮ構造とし、 その後該Ｔｉ／
ＴｉＯＮ構造上に酸化防止を兼ねるＡｌ系材料とぬれ性
の良い金属系材料としてＰｄを形成し、その上にＡｌ系
材料を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法
であって、これにより上記目的を解決するものである。The invention according to claim 17 is a method of manufacturing a semiconductor device having an Al-based wiring structure in which wiring is formed from an Al-based material on a base material formed on a substrate. Ti and TiON on the substrate
And Ti / TiON structure is formed in this order, then the Ti /
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming an Al-based material also serving as an antioxidant and Pd as a metal material having good wettability on a TiON structure, and forming an Al-based material thereon; The above object is achieved.
【００２７】請求項１８の発明は、基板上に形成した下
地材料上にＡｌ系材料により配線を形成したＡｌ系配線
構造を有する半導体装置の製造方法において、酸素含有
バリアメタル構造として基板上にＴｉとＴｉＯＮをこの
順で形成してＴｉ／ＴｉＯＮ構造とし、 その後該Ｔｉ／
ＴｉＯＮ構造上に酸化防止を兼ねるＡｌ系材料とぬれ性
の良い金属系材料としてＣｕを形成し、その上にＡｌ系
材料を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法
であって、これにより上記目的を解決するものである。An invention according to claim 18 is a method of manufacturing a semiconductor device having an Al-based wiring structure in which wiring is formed of an Al-based material on a base material formed on a substrate. Ti and TiON on the substrate
And Ti / TiON structure is formed in this order, then the Ti /
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising forming Cu as an Al-based material also serving as an antioxidant and a metal material having good wettability on a TiON structure, and forming an Al-based material thereon. The above object is achieved.
【００２８】請求項１９の発明は、基板上に形成した下
地材料上にＡｌ系材料により配線を形成したＡｌ系配線
構造を有する半導体装置において、酸素含有バリアメタ
ル構造として基板上に基板側からＴｉとＴｉＯＮとから
なるＴｉ／ＴｉＯＮ構造を形成し、該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構
造上に酸化防止材料としてＰｔを形成し、該酸化防止材
料上にＡｌ系材料とぬれ性の良い金属系材料としてＴｉ
を形成し、 その上にＡｌ系材料を形成した構造であるＡ
ｌ系配線構造を有することを特徴とする半導体装置であ
って、これにより上記目的を解決するものである。The invention of claim 19 is to provide a semiconductor device having an Al-based wiring structure forming a wiring of Al-based material under <br/> land material on which is formed on the substrate, an oxygen-containing the barrier metal
On the substrate from the substrate side with Ti and TiON
Forming a Ti / TiON structure,
The Pt was formed as an oxidation preventing material on forming, oxidation preventing agent
Al-based material and Ti-based metal material with good wettability
Is formed, and an Al-based material is formed thereon.
A semiconductor device having an l-system wiring structure, which solves the above object.
【００２９】請求項２０の発明は、基板上に形成した下
地材料上にＡｌ系材料により配線を形成したＡｌ系配線
構造を有する半導体装置において、酸素含有バリアメタ
ル構造として基板上に基板側からＴｉとＴｉＯＮとから
なるＴｉ／ＴｉＯＮ構造を形成し、 該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構
造上に酸化防止材料としてＰｄを形成し、 該酸化防止材
料上にＡｌ系材料とぬれ性の良い金属系材料としてＴｉ
を形成し、 その上にＡｌ系材料を形成した構造であるＡ
ｌ系配線構造を有することを特徴とする半導体装置であ
って、これにより上記目的を解決するものである。The invention of claim 20 is to provide a semiconductor device having an Al-based wiring structure forming a wiring of Al-based material under <br/> land material on which is formed on the substrate, an oxygen-containing the barrier metal
On the substrate from the substrate side with Ti and TiON
Forming a Ti / TiON structure,
The Pd was formed as an oxidation preventing material on forming, oxidation preventing agent
Al-based material and Ti-based metal material with good wettability
Is formed, and an Al-based material is formed thereon.
A semiconductor device having an l-system wiring structure, which solves the above object.
【００３０】請求項２１の発明は、基板上に形成した下
地材料上にＡｌ系材料により配線を形成したＡｌ系配線
構造を有する半導体装置において、酸素含有バリアメタ
ル構造として基板上に基板側からＴｉとＴｉＯＮとから
なるＴｉ／ＴｉＯＮ構造を形成し、 該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構
造上に酸化防止材料としてＣｕを形成し、 該酸化防止材
料上にＡｌ系材料とぬれ性の良い金属系材料としてＴｉ
を形成し、 その上にＡｌ系材料を形成した構造であるＡ
ｌ系配線構造を有することを特徴とする半導体装置であ
って、これにより上記目的を解決するものである。The invention of claim 21 is to provide a semiconductor device having an Al-based wiring structure forming a wiring of Al-based material under <br/> land material on which is formed on the substrate, an oxygen-containing the barrier metal
On the substrate from the substrate side with Ti and TiON
Forming a Ti / TiON structure,
The Cu is formed as an oxidation preventing material on forming, oxidation preventing agent
Al-based material and Ti-based metal material with good wettability
Is formed, and an Al-based material is formed thereon.
A semiconductor device having an l-system wiring structure, which solves the above object.
【００３１】請求項２２の発明は、基板上に形成した下
地材料上にＡｌ系材料により配線を形成したＡｌ系配線
構造を有する半導体装置において、酸素含有バリアメタ
ル構造として基板上に基板側からＴｉとＴｉＯＮとから
なるＴｉ／ＴｉＯＮ構造を形成し、 該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構
造上に酸化防止を兼ねるＡｌ系材料とぬれ性の良い金属
系材料としてＰｔを形成し、その上にＡｌ系材料を形成
した構造であるＡｌ系配線構造を有することを特徴とす
る半導体装置であって、これにより上記目的を解決する
ものである。According to a twenty-second aspect of the present invention, in a semiconductor device having an Al-based wiring structure in which wiring is formed of an Al-based material on a base material formed on a substrate , an oxygen-containing barrier metal is provided.
On the substrate from the substrate side with Ti and TiON
Forming a Ti / TiON structure,
Al-based material and metal with good wettability that also prevent oxidation on the structure
Pt is formed as an Al-based material, and an Al-based material is formed thereon
A semiconductor device characterized by having an Al-based wiring structure having the above structure, and solves the above object.
【００３２】請求項２３の発明は、基板上に形成した下
地材料上にＡｌ系材料により配線を形成したＡｌ系配線
構造を有する半導体装置において、酸素含有バリアメタ
ル構造として基板上に基板側からＴｉとＴｉＯＮとから
なるＴｉ／ＴｉＯＮ構造を形成し、 該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構
造上に酸化防止を兼ねるＡｌ系材料とぬれ性の良い金属
系材料としてＰｄを形成し、その上にＡｌ系材料を形成
した構造であるＡｌ系配線構造を有することを特徴とす
る半導体装置であって、これにより上記目的を解決する
ものである。The invention of claim 23 is to provide a semiconductor device having an Al-based wiring structure forming a wiring of Al-based material under <br/> land material on which is formed on the substrate, an oxygen-containing the barrier metal
On the substrate from the substrate side with Ti and TiON
Forming a Ti / TiON structure,
Al-based material and metal with good wettability that also prevent oxidation on the structure
Pd is formed as an Al-based material, and an Al-based material is formed thereon
A semiconductor device characterized by having an Al-based wiring structure having the above structure, and solves the above object.
【００３３】請求項２４の発明は、基板上に形成した下
地材料上にＡｌ系材料により配線を形成したＡｌ系配線
構造を有する半導体装置において、酸素含有バリアメタ
ル構造として基板上に基板側からＴｉとＴｉＯＮとから
なるＴｉ／ＴｉＯＮ構造を形成し、 該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構
造上に酸化防止を兼ねるＡｌ系材料とぬれ性の良い金属
系材料としてＣｕを形成し、その上にＡｌ系材料を形成
した構造であるＡｌ系配線構造を有することを特徴とす
る半導体装置であって、これにより上記目的を解決する
ものである。The invention of claim 24 is to provide a semiconductor device having an Al-based wiring structure forming a wiring of Al-based material under <br/> land material on which is formed on the substrate, an oxygen-containing the barrier metal
On the substrate from the substrate side with Ti and TiON
Forming a Ti / TiON structure,
Al-based material and metal with good wettability that also prevent oxidation on the structure
Form Cu as an Al-based material and form an Al-based material on it
A semiconductor device characterized by having an Al-based wiring structure having the above structure, and solves the above object.
【００３４】本発明によれば、バリアメタル構造とＡｌ
系材料の間に、Ａｌ系材料とぬれ性の良い金属系材料及
び酸化防止材料（両材料が単一材料で兼ねられていても
よい）が介在するので、バリアメタル構造がＴｉＯＮの
如き酸素含有バリアメタル構造であっても、その酸素の
影響は酸化防止材料によって阻止され、かつ、Ａｌ系材
料はこれとぬれ性の良好な材料上に形成されることにな
るので、そのカバレッジは良好となる。この結果、十分
なバリア性を維持しつつ、良好なＡｌ系材料形成を実現
することができる。According to the present invention , the barrier metal structure and the Al
Since the Al-based material and the metal-based material having good wettability and the antioxidant material (both materials may be used as a single material) are interposed between the Al-based materials, the barrier metal structure has an oxygen-containing material such as TiON. Even in the case of a barrier metal structure, the effect of oxygen is prevented by the antioxidant material, and the Al-based material is formed on a material having good wettability with the Al-based material, so that the coverage is improved. . As a result, a favorable Al-based material can be formed while maintaining sufficient barrier properties.
【００３５】[0035]
【００３６】[0036]
【００３７】[0037]
【００３８】[0038]
【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。以下の実施例１〜４が本発明の実施例であ
り、実施例５，６は参考例であるが、便宜上実施例の語
を用いて説明する。なお当然のことではあるが、本発明
は実施例により限定を受けるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The following Examples 1 to 4 are Examples of the present invention.
Examples 5 and 6 are reference examples.
This will be described with reference to FIG. It should be understood that the present invention
Is not limited by the examples.
【００３９】実施例１ この実施例は、本発明を、微細化・集積化したＬＳＩ装
置のＡｌ系配線構造及びその製造に適用したものであ
り、特に、アスペクト比の大きい接続孔をＡｌ系材料で
埋め込んで、下地基板のＳｉ部分との接続をとる場合に
具体化したものである。Embodiment 1 In this embodiment, the present invention is applied to an Al-based wiring structure of a miniaturized and integrated LSI device and its manufacture. In particular, a connection hole having a large aspect ratio is formed by using an Al-based material. This is embodied in a case where the connection with the Si portion of the underlying substrate is established by embedding.
【００４０】この実施例で得られたＡｌ系配線構造は、
図１（ｂ）に示すように、Ａｌ系材料４の下地材料が、
Ａｌ系材料とぬれ性の良い金属材料５（ここではＴｉ）
及び酸化防止材料６（ここではＰｔ）と、酸素含有バリ
アメタル構造７（ここではＴｉＯＮ／Ｔｉ構造）とを備
えている。The Al-based wiring structure obtained in this embodiment is
As shown in FIG. 1B, the base material of the Al-based material 4 is
Al-based material and metal material 5 with good wettability (here, Ti)
And an antioxidant material 6 (here, Pt) and an oxygen-containing barrier metal structure 7 (here, a TiON / Ti structure).
【００４１】本実施例においてこの構造を得るのに、酸
素含有バリアメタル構造７を形成し、該バリアメタル構
造７上に酸化防止材料６及びＡｌ系材料とぬれ性の良い
金属材料５を形成する方法を用いた。In this embodiment, to obtain this structure, an oxygen-containing barrier metal structure 7 is formed, and an antioxidant material 6 and an Al-based material and a metal material 5 having good wettability are formed on the barrier metal structure 7. The method was used.
【００４２】更に詳しくは、本実施例においては、Ｓｉ
基板１上にＰＳＧ等の層間絶縁膜３を形成し、通常のフ
ォトレジスト工程、及びＲＩＥ工程により、基板１のＳ
ｉ拡散層１１上に接続孔２を開口して、図１（ａ）の構
造とした。ここで層間絶縁膜３の膜厚は８００ｎｍ、接
続孔２の径は０．５μｍとした。More specifically, in this embodiment, Si
An interlayer insulating film 3 of PSG or the like is formed on the substrate 1, and the S1 of the substrate 1 is formed by a normal photoresist process and an RIE process.
A connection hole 2 was opened on the i-diffusion layer 11 to obtain the structure shown in FIG. Here, the thickness of the interlayer insulating film 3 was 800 nm, and the diameter of the connection hole 2 was 0.5 μm.
【００４３】次にスパッタ法により、基板１側から順次
Ｔｉ，ＴｉＯＮ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ（またはＡｌ合金）
成膜を行った。Next, Ti, TiON, Pt, Ti, Al (or Al alloy) are sequentially formed from the substrate 1 by sputtering.
A film was formed.
【００４４】ここでこれらの各膜は枚葉式スパッタ装置
により、真空中で連続的に成膜した。各層の膜厚は、バ
リアメタル構造７の下層７２をなす下層Ｔｉ３０ｎｍ、
バリアメタル構造の上層である酸素含有バリアメタル材
料７１であるＴｉＯＮ７００ｎｍ、酸化防止材料６であ
るＰｔ３０ｎｍ、Ａｌ系材料とぬれ性の良い金属材料５
である上層Ｔｉ３０ｎｍ、Ａｌ材料４であるＡｌ−１％
Ｓｉを５００ｎｍとした。ここでＴｉＯＮとＰｔ、Ｐｔ
と上層Ｔｉの間で基板を一度大気に曝したとしても、実
際の埋め込み特性及びコンタクト抵抗には殆ど影響を及
ぼさない。またＡｌ成膜に関しては、ここではＡｌＳｉ
を用いた例を示すが、純ＡｌまたはＡｌＣｕ、ＡｌＳｉ
Ｃｕ等他のＡｌ合金材料を用いることも可能である。以
下に成膜条件の一例を示す。Each of these films was continuously formed in a vacuum by a single-wafer sputtering apparatus. The thickness of each layer is 30 nm for the lower layer Ti forming the lower layer 72 of the barrier metal structure 7,
700 nm of TiON, which is the oxygen-containing barrier metal material 71, which is the upper layer of the barrier metal structure;
Upper layer Ti of 30 nm, Al material 4 of Al-1%
Si was set to 500 nm. Where TiON and Pt, Pt
Even if the substrate is once exposed to the air between Ti and the upper layer Ti, it has almost no effect on the actual filling characteristics and contact resistance. As for Al film formation, here, AlSi
Is shown, but pure Al or AlCu, AlSi
It is also possible to use other Al alloy materials such as Cu. An example of the film forming conditions is described below.
【００４５】 Ｔｉ，Ｐｔ成膜条件 ＤＣパワー ４ｋＷ プロセスガス Ａｒ１００ＳＣＣＭ スパッタ圧力 ３ｍＴｏｒｒ 基板加熱温度 １５０℃ ＴｉＯＮ成膜条件 ＤＣパワー ５ｋＷ プロセスガス Ａｒ／Ｎ2 −６％Ｏ2＝４０／７０ＳＣ
ＣＭ スパッタ圧力 ３ｍＴｏｒｒ 基板加熱温度 １５０℃ ＡｌＳｉ成膜条件 ＤＣパワー １０ｋＷ プロセスガス Ａｒ１００ＳＣＣＭ スパッタ圧力 ３ｍＴｏｒｒ 基板加熱温度 ５００℃Ti, Pt film forming conditions DC power 4 kW Process gas Ar100 SCCM Sputtering pressure 3 mTorr Substrate heating temperature 150 ° C. TiON film forming conditions DC power 5 kW Process gas Ar / N 2 -6% O 2 = 40/70 SC
CM sputtering pressure 3mTorr Substrate heating temperature 150 ° C AlSi deposition condition DC power 10kW Process gas Ar100SCCM Sputtering pressure 3mTorr Substrate heating temperature 500 ° C
【００４６】なお、Ａｌスパッタ時に基板加熱のみでな
く、４００Ｖ程度の基板ＲＦバイアスを併用してもよ
い。It should be noted that not only substrate heating during Al sputtering but also substrate RF bias of about 400 V may be used together.
【００４７】以上の形成条件では、Ａｌ系材料とぬれ性
の良い金属材料５である上層Ｔｉと、酸化防止材料６で
あるＰｔの膜厚が重要であるが、上層Ｔｉは接続孔２の
側壁でＡｌと反応してぬれ性を良くするのに十分な厚
さ、Ｐｔも同じく孔側壁で酸素含有バリアメタル材料７
１であるＴｉＯＮ中の酸素が上層Ｔｉ中に拡散しない厚
さであればよく、何れも孔２の側壁で２〜３ｎｍ付着し
ていけばよい。従ってスパッタで成膜する膜厚は、ホー
ルのアスペクト比により違ってくるが、数ｎｍから数十
ｎｍが適当である。厚くしすぎて、その後のＡｌ埋め込
み特性を悪くするおそれを避けるため、ここではマージ
ンを考慮し３０ｎｍとした。Under the above formation conditions, the thickness of the upper layer Ti, which is a metal material 5 having good wettability with an Al-based material, and the thickness of Pt, which is an antioxidant material 6, are important. Pt is also thick enough to improve the wettability by reacting with Al, and Pt also has an oxygen-containing barrier metal material 7 on the side wall of the hole.
Any thickness may be used as long as oxygen in TiON, which is 1, does not diffuse into the upper layer Ti. Therefore, the thickness of the film formed by sputtering varies depending on the aspect ratio of the hole, but is suitably several nm to several tens nm. In order to avoid the possibility that the thickness is too large to deteriorate the subsequent Al filling characteristics, the thickness is set to 30 nm in consideration of a margin here.
【００４８】本実施例により、十分なバリア性を維持し
つつ、良好なＡｌ埋め込みを実施することができた。According to the present embodiment, it was possible to satisfactorily embed Al while maintaining sufficient barrier properties.
【００４９】実施例２ 本実施例は、実施例１におけるＡｌ直下層であるＡｌ系
材料とぬれ性の良い材料としてのＰｔの代わりに、同様
にＡｌ系材料とぬれ性の良いＰｄやＣｕを用いた例であ
る。この場合、バリアメタル構造はそれぞれ （上層）Ｐｄ／ＴｉＯＮ／Ｔｉ（下層） （上層）Ｃｕ／ＴｉＯＮ／Ｔｉ（下層） とする。Embodiment 2 In this embodiment, Pd or Cu, which is similarly wettable with an Al-based material, is replaced with Pt or Cu, which is an Al-based material directly under Al and a material having good wettability in the first embodiment. This is an example used. In this case, the barrier metal structure is (upper layer) Pd / TiON / Ti (lower layer) (upper layer) Cu / TiON / Ti (lower layer).
【００５０】何れも、表１に酸化物生成自由エネルギー
のデータで示すように、酸化物がＡｌ成膜温度までで形
成されにくい。かつ低抵抗で、Ａｌとぬれ性がよい金属
である。In any case, as shown in the data of oxide formation free energy in Table 1, oxides are hard to be formed up to the Al film formation temperature. It is a metal having low resistance and good wettability with Al.
【００５１】[0051]
【表１】 [Table 1]
【００５２】実施例３ 本実施例は、Ａｌ系材料とぬれ性の良い金属材料と酸化
防止材料とを、単一層の材料で兼ねさせた例である。特
にその材料として、Ｐｔを用いた例である。Embodiment 3 This embodiment is an example in which an Al-based material, a metal material having good wettability, and an antioxidant material are used as a single-layer material. Particularly, this is an example in which Pt is used as the material.
【００５３】更に詳しくは、本実施例においては、Ｓｉ
基板１上にＰＳＧ等の層間絶縁膜３を形成し、通常のフ
ォトレジスト工程、及びＲＩＥ工程により、基板１のＳ
ｉ拡散層１１上に接続孔２を開口して、図２（ａ）の構
造とした。ここで層間絶縁膜３の膜厚は８００ｎｍ、接
続孔２の径は０．５μｍとした。More specifically, in this embodiment, Si
An interlayer insulating film 3 of PSG or the like is formed on the substrate 1, and the S
A connection hole 2 was opened on the i-diffusion layer 11 to obtain a structure shown in FIG. Here, the thickness of the interlayer insulating film 3 was 800 nm, and the diameter of the connection hole 2 was 0.5 μm.
【００５４】次に、スパッタ法により、基板１側から順
次、Ｔｉ、ＴｉＯＮ、Ｐｔ、Ａｌ（または合金Ａｌ合
金）の成膜を行い、図２（ｂ）の構造を得た。Next, films of Ti, TiON, Pt, and Al (or an alloy of Al alloy) were sequentially formed from the substrate 1 side by a sputtering method to obtain a structure shown in FIG. 2B.
【００５５】ここでこれらの各膜は枚葉式スパッタ装置
により真空中で連続的に成膜した。各層の膜厚はバリア
メタル構造の下層７２であるＴｉ３０ｎｍ、同じく上層
であって酸素含有バリアメタル材料７１であるＴｉＯＮ
７０ｎｍ、酸化防止とＡｌ系材料とぬれ性の良い材料を
兼ねるＰｔ３０ｎｍ（符号５０で示す）、Ａｌ系材料４
であるＡｌ−１％Ｓｉを５００ｎｍとした。ここでＴｉ
ＯＮとＰｔの間で基板を一度大気に曝したとしても、実
際の埋め込み特性及びコンタクト抵抗には殆ど影響を及
ぼさない。またＡｌ成膜に関しては、ここではＡｌＳｉ
を用いた例を示すが、純Ａｌ又はＡｌＣｕ、ＡｌＳｉＣ
ｕ等他のＡｌ合金材料を用いることも可能である。以下
に成膜条件の一例を示す。Here, each of these films was continuously formed in a vacuum by a single-wafer sputtering apparatus. The thickness of each layer is 30 nm of Ti which is the lower layer 72 of the barrier metal structure, and TiON which is also the upper layer and which is the oxygen-containing barrier metal material 71.
70 nm, Pt 30 nm (indicated by reference numeral 50), which is both an antioxidant and a material having good wettability with Al-based material, Al-based material 4
Al-1% Si was set to 500 nm. Where Ti
Even if the substrate is once exposed to the air between ON and Pt, it has almost no effect on the actual filling characteristics and contact resistance. As for Al film formation, here, AlSi
Is shown, but pure Al or AlCu, AlSiC
Other Al alloy materials such as u can be used. An example of the film forming conditions is described below.
【００５６】 Ｔｉ，Ｐｔ成膜条件 ＤＣパワー ４ｋＷ プロセスガス Ａｒ１００ＳＣＣＭ スパッタ圧力 ３ｍＴｏｒｒ 基板加熱温度 １５０℃ ＴｉＯＮ成膜条件 ＤＣパワー ５ｋＷ プロセスガス Ａｒ／Ｎ2 −６％Ｏ2＝４０／７０ＳＣ
ＣＭ スパッタ圧力 ３ｍＴｏｒｒ 基板加熱温度 １５０℃ ＡｌＳｉ成膜条件 ＤＣパワー １０ｋＷ プロセスガス Ａｒ１００ＳＣＣＭ スパッタ圧力 ３ｍＴｏｒｒ 基板加熱温度 ５００℃ なお、Ａｌスパッタ時に基板加熱のみでなく、４００Ｖ
程度の基板ＲＦバイアスを併用することもできる。Ti, Pt film forming conditions DC power 4 kW Process gas Ar 100 SCCM Sputtering pressure 3 mTorr Substrate heating temperature 150 ° C. TiON film forming conditions DC power 5 kW Process gas Ar / N 2 -6% O 2 = 40/70 SC
CM sputter pressure 3 mTorr Substrate heating temperature 150 ° C. AlSi film formation condition DC power 10 kW Process gas Ar100 SCCM Sputter pressure 3 mTorr Substrate heating temperature 500 ° C. In addition to 400 V, not only substrate heating during Al sputtering
Substrate RF bias can be used together.
【００５７】以上の形成条件で、酸化防止を兼ねるＡｌ
系材料とぬれ性の良い材料５０であるＰｔの膜厚は、接
続孔２の側壁で、バリアメタル構造７の酸素含有材料で
あるＴｉＯＮ71からの酸素の拡散を防止するのに十分な
厚さがあれば良く、孔側壁で２〜３ｎｍ付着していれば
よい。従ってスパッタで成膜する膜厚は、ホールのアス
ペクト比により違ってくるが、数ｎｍから数十ｎｍが適
当である。本例ではマージンを考慮し、３０ｎｍとし
た。酸化防止効果を狙うため不用意に厚くして、却って
その後のＡｌ埋め込み特性を悪くするおそれを避けるた
めである。Under the above forming conditions, Al which also serves as an antioxidant
The thickness of Pt, which is a material having good wettability with the base material, is sufficient to prevent diffusion of oxygen from TiON 71, which is an oxygen-containing material of the barrier metal structure 7, on the side wall of the connection hole 2. What is necessary is just to adhere to the side wall of the hole by 2 to 3 nm. Therefore, the thickness of the film formed by sputtering varies depending on the aspect ratio of the hole, but is suitably several nm to several tens nm. In this example, the thickness is set to 30 nm in consideration of a margin. This is for avoiding the risk of inadvertently increasing the Al embedding characteristics by inadvertently increasing the thickness for the purpose of preventing oxidation.
【００５８】以上の方法により、本実施例においては良
好なＡｌ埋め込みを行うことができ、かつ、バリア性も
十分なものであった。According to the method described above, in this embodiment, good Al burying can be performed, and the barrier property is sufficient.
【００５９】実施例４ 実施例２における酸化防止層兼Ａｌ系材料とぬれ性の良
い材料として、Ｐｔの代わりに、実施例２と同様にＰｄ
やＣｕを用いた。この場合、バリアメタルはそれぞれ、 （上層）Ｔｉ／Ｐｄ／ＴｉＯＮ／Ｔｉ（下層） （上層）Ｔｉ／Ｃｕ／ＴｉＯＮ／Ｔｉ（下層） となる。前記したとおり、表１に示した如く、何れも酸
化物がＡｌ成膜温度までで形成されにくい。かつ低抵抗
な金属であり、好ましい。Example 4 Pd was used in the same manner as in Example 2 except that Pt was used instead of Pt as an antioxidant layer / Al-based material in Example 2.
And Cu were used. In this case, the barrier metals are (upper layer) Ti / Pd / TiON / Ti (lower layer) (upper layer) Ti / Cu / TiON / Ti (lower layer), respectively. As described above, as shown in Table 1, it is difficult for any oxide to be formed up to the Al film formation temperature. It is a low-resistance metal, and is preferable.
【００６０】実施例５以下述べる２例は、参考例である。 本例 においては、拡
散層１１が形成されたＳｉ基板１上の、層間膜３である
ＳｉＯ２膜に接続孔が形成されて開口部２をなしている
構造に、図７のようにＴｉ／ＴｉＯＮよりなるバリアメ
タル層７を、枚葉式クラスターツールのスパッタリング
チェンバーにて形成する。形成条件は、例えば、以下の
ようにした。 Ｔｉ ：ＤＣマグネトロンスパッタ法（ターゲット：
Ｔｉ） ガス ：Ａｒ＝４０ＳＣＣＭ 圧力 ：０．６７Ｐａ ＤＣ電力：４ｋＷ 基板温度：１５０℃ 膜厚 ：３０ｎｍ ＴｉＯＮ：ＤＣマグネトロンスパッタ法（ターゲット：
Ｔｉ） ガス ：Ａｒ−６０％ Ｎ２−４％ Ｏ２＝５０ＳＣ
ＣＭ 圧力 ：０．６７Ｐａ ＤＣ電力：８ｋＷ 基板温度：１５０℃ 膜厚 ：７０ｎｍEmbodiment 5 The following two examples are reference examples. In this example , a structure in which a connection hole is formed in the SiO 2 film as the interlayer film 3 on the Si substrate 1 on which the diffusion layer 11 is formed to form the opening 2 as shown in FIG. The barrier metal layer 7 made of TiON is formed by a sputtering chamber of a single-wafer type cluster tool. The forming conditions were, for example, as follows. Ti: DC magnetron sputtering method (target:
Ti) gas: Ar = 40 SCCM Pressure: 0.67 Pa DC power: 4 kW Substrate temperature: 150 ° C. Film thickness: 30 nm TiON: DC magnetron sputtering method (target:
Ti) Gas: Ar-60% N 2 -4 % O 2 = 50SC
CM pressure: 0.67 Pa DC power: 8 kW Substrate temperature: 150 ° C. Film thickness: 70 nm
【００６１】次に、上記で得られた構造を、ＢｌＫ−Ｗ
形成ＣＶＤ用チェンバーに移して、ステップＩとして、
ＢｌＫ−Ｗ膜８を形成する。条件は以下のとおりとし
た。 （ステップＩ） ガス ：ＷＦ6 ／ＳｉＨ4 ＝２
５／１０ＳＣＣＭ 圧力 ：１０６４０Ｐａ ウェハー温度：４７５℃ 上記条件で核成長を行った後、次のステップIIの成膜を
行った。 （ステップII） ガス ：ＷＦ6 ／Ｈ2 ＝６０／
３６０ＳＣＣＭ 圧力 ：１０６４０Ｐａ ウェハー温度：４７５℃ この条件で、ＢｌＫ−Ｗ膜８を１００ｎｍ成膜し、図８
の構造を得た。Next, the structure obtained above was replaced with Blk-W
Transfer to a forming CVD chamber and, as step I,
The Blk-W film 8 is formed. The conditions were as follows. (Step I) Gas: WF 6 / SiH 4 = 2
5/10 SCCM pressure: 10640 Pa Wafer temperature: 475 ° C. After nucleus growth was performed under the above conditions, a film was formed in the next step II. (Step II) Gas: WF 6 / H 2 = 60 /
360 SCCM pressure: 10640 Pa Wafer temperature: 475 ° C. Under these conditions, a BLK-W film 8 is formed to a thickness of 100 nm, and FIG.
The structure was obtained.
【００６２】次に、この構造をエッチバックチェンバー
に移して、以下の条件でエッチバックした（なお、エッ
チバックチェンバーはＥＣＲエッチャータイプを用い
た）。 ガス ：ＳＦ6 ＝５０ＳＣＣＭ 圧力 ：１．３Ｐａ μ波電力 ：８５０Ｗ ＲＦバイアス：３０Ｗ（２ＭＨｚ） これによって、図９のように、Ｗ膜のサイドウォール８
０を残した。Next, this structure was transferred to an etch-back chamber and etched back under the following conditions (the etch-back chamber used was an ECR etcher type). Gas: SF 6 = 50 SCCM Pressure: 1.3 Pa μ-wave power: 850 W RF bias: 30 W (2 MHz) As a result, as shown in FIG.
0 was left.
【００６３】次に、図９の構造をスパッタチェンバーに
移し、Ａｌ系材料膜４（図１０参照）としてＡｌ合金膜
を以下の条件で高温スパッタした。 膜Ａｌ−１ｗｔ％Ｓｉ：ＤＣマグネトロンスパッタ法
（ターゲット：Ａｌ−１％Ｓｉ） ガス ：Ａｒ＝４０ＳＣＣＭ 圧力 ：０．６７Ｐａ ＤＣ電力 ：１０ｋＷ 基板温度 ：５００℃Next, the structure of FIG. 9 was transferred to a sputtering chamber, and an Al alloy film was sputtered at a high temperature as an Al-based material film 4 (see FIG. 10) under the following conditions. Film Al-1 wt% Si: DC magnetron sputtering method (target: Al-1% Si) Gas: Ar = 40 SCCM Pressure: 0.67 Pa DC power: 10 kW Substrate temperature: 500 ° C.
【００６４】このとき、Ｗ膜サイドウォール８０が図１
０のように充分な厚さで形成されているため、高温スパ
ッタ時に層間膜３をなすＳｉＯ2 からＯの拡散を生じて
も、Ｗ表面まで酸化される懸念は無く、Ａｌの流動性に
影響を与えることが無い。従って、高アスペクト比の開
口部２（コンタクトホール）を良好に埋め込むことがで
きた。At this time, the W film sidewall 80 is
Since it is formed with a sufficient thickness such as 0, even if O diffuses from SiO 2 forming the interlayer film 3 at the time of high-temperature sputtering, there is no concern that it will be oxidized to the W surface, and the fluidity of Al will be affected. Is not given. Therefore, the opening 2 (contact hole) having a high aspect ratio was successfully buried.
【００６５】ＢｌＫ−Ｗ膜をサイドウォール状に残すエ
ッチバック工程を行わないと、成膜したＡｌ系材料膜４
の下層にＢｌＫ−Ｗが残り、Ａｌエッチング時にＣｌ系
ガスで下層Ｗを加工することが難しく、アフターコロー
ジョン等の問題を発生し易いが、本実施例ではそのおそ
れはない。If the etch-back step of leaving the BLK-W film in a side wall shape is not performed, the formed Al-based material film 4
BlK-W remains in the lower layer, and it is difficult to process the lower layer W with a Cl-based gas at the time of Al etching, and problems such as after-corrosion are likely to occur.
【００６６】実施例６ ここでは、１層目のＡｌ上に開口部２（コンタクトホー
ル）を開口して、１層目のＡｌ合金膜を埋め込む工程と
して具体化した。図１１ないし図１５を参照する。Embodiment 6 In this embodiment, a step of forming an opening 2 (contact hole) on the first layer of Al and embedding the first layer of the Al alloy film has been embodied. Please refer to FIG. 11 to FIG.
【００６７】層間絶縁膜３０の上に形成された１層目の
Ａｌ配線層４１上の層間絶縁膜３に、開口部２（コンタ
クトホール）形成されている図１１の構造に、実施例５
と同様の条件で、Ｔｉ／ＴｉＯＮよりなるバリアメタル
層７をスパッタ成膜した（図１１）。なお７０は下層バ
リアメタルである。In the structure shown in FIG. 11 in which an opening 2 (contact hole) is formed in the interlayer insulating film 3 on the first Al wiring layer 41 formed on the interlayer insulating film 30,
Under the same conditions as described above, a barrier metal layer 7 made of Ti / TiON was formed by sputtering (FIG. 11). Reference numeral 70 denotes a lower barrier metal.
【００６８】次に、これも実施例５と同様の条件で、Ｂ
ｌＫ−Ｗ膜８をＣＶＤ法で成膜した（図１２）。Next, under the same conditions as in the fifth embodiment,
An 1K-W film 8 was formed by a CVD method (FIG. 12).
【００６９】次に、エッチバックで、ＢｌＫ−Ｗ膜８の
サイドウォールスペーサー８０を、第１層Ａｌ層４１上
のコンタクトホール側壁部に、実施例５と同様の条件で
形成した（図１４）。Next, a sidewall spacer 80 of the BLK-W film 8 was formed on the side wall of the contact hole on the first layer Al layer 41 by the etch back under the same conditions as in the fifth embodiment (FIG. 14). .
【００７０】しかる後、得られた構造をスパッタチェン
バーに移して、実施例５同様の条件で、Ａｌ合金膜４２
を高温スパッタしたところ、図１５のように良好に埋め
込むことができた。Thereafter, the obtained structure was transferred to a sputter chamber, and the Al alloy film 42 was formed under the same conditions as in the fifth embodiment.
Was sputtered at a high temperature, and as shown in FIG.
【００７１】[0071]
【発明の効果】本発明によれば、バリアメタル構造にＴ
ｉＯＮの如き酸素含有材料を用いた場合においても、良
好なＡｌ系材料の形成が可能で、例えば高アスペクト比
コンタクトホールへの高温スパッタによるＡｌ埋め込み
が可能となり、低抵抗でかつ良好なバリア性を有するコ
ンタクトを形成できるＡｌ系材料の形成方法、Ａｌ系配
線構造、半導体装置の製造方法、及び半導体装置が提供
される。According to the present invention, the barrier metal structure has a T
Even when an oxygen-containing material such as iON is used, a good Al-based material can be formed. For example, Al can be buried in a high aspect ratio contact hole by high-temperature sputtering, and low resistance and good barrier properties can be obtained. Provided are a method of forming an Al-based material capable of forming a contact having the same, an Al-based wiring structure, a method of manufacturing a semiconductor device, and a semiconductor device.
【００７２】[0072]
【図１】実施例１を示す。FIG. 1 shows a first embodiment.
【図２】実施例３を示す。FIG. 2 shows a third embodiment.
【図３】従来技術を示す。FIG. 3 shows the prior art.
【図４】従来技術の問題点を示す。FIG. 4 illustrates the problems of the prior art.
【図５】従来技術の問題点を示す。FIG. 5 illustrates the problems of the prior art.
【図６】従来技術の問題点を示す。FIG. 6 illustrates the problems of the prior art.
【図７】実施例５の工程を示す（１）。FIG. 7 shows a step of Example 5 (1).
【図８】実施例５の工程を示す（２）。FIG. 8 shows a step of Example 5 (2).
【図９】実施例５の工程を示す（３）。FIG. 9 shows a step of Example 5 (3).
【図１０】実施例５の工程を示す（４）。FIG. 10 shows a step of Example 5 (4).
【図１１】実施例６の工程を示す（１）。FIG. 11 shows a step of Example 6 (1).
【図１２】実施例６の工程を示す（２）。FIG. 12 shows a step of Example 6 (2).
【図１３】実施例６の工程を示す（３）。FIG. 13 shows a step of Example 6 (3).
【図１４】実施例６の工程を示す（４）。FIG. 14 shows a step of Example 6 (4).
【図１５】実施例６の工程を示す（５）。FIG. 15 shows a step of Example 6 (5).
１ 基板（Ｓｉ基板） １１ Ｓｉ拡散層 ２ 接続孔 ３ 層間絶縁膜 ４ Ａｌ系材料 ４１ Ａｌ系材料 ４２ Ａｌ系材料 ５ Ａｌ系材料とぬれ性の良い材料 ６ 酸化防止材料 ５０ 酸化防止材料を兼ねるＡｌ系材料とぬれ性の良
い材料 ７ バリアメタル構造 ７１ 酸素含有バリアメタル材料 ７２ バリアメタル構造の下層 ８ ブランケットＷ膜 ８０ サイドウォールＷReference Signs List 1 substrate (Si substrate) 11 Si diffusion layer 2 connection hole 3 interlayer insulating film 4 Al-based material 41 Al-based material 42 Al-based material 5 Al-based material and material having good wettability 6 Antioxidant material 50 Al also serving as antioxidant material System material and material having good wettability 7 Barrier metal structure 71 Oxygen-containing barrier metal material 72 Lower layer of barrier metal structure 8 Blanket W film 80 Side wall W
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−45536（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−321668（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−27163（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−70461（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3205 H01L 21/321 H01L 21/3213 H01L 21/768 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-4-45536 (JP, A) JP-A-1-321668 (JP, A) JP-A-4-27163 (JP, A) 70461 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/3205 H01L 21/321 H01L 21/3213 H01L 21/768
Claims (24)
を形成するＡｌ系材料形成方法において、 酸素含有バリアメタル構造として基板上にＴｉとＴｉＯ
Ｎをこの順で形成してＴｉ／ＴｉＯＮ構造とし、 その後該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に 酸化防止材料としてＰ
ｔを形成し、その後該酸化防止材料上に Ａｌ系材料とぬれ性の良い金
属系材料としてＴｉを形成し、 その上にＡｌ系材料を形成することを特徴とするＡｌ系
材料形成方法。In an Al-based material forming method for forming an Al-based material on a base material formed on a substrate, Ti and TiO are formed on the substrate as an oxygen-containing barrier metal structure.
N is formed in this order to form a Ti / TiON structure, and then P is formed on the Ti / TiON structure as an antioxidant material.
forming a t, then the Ti is formed as the Al-based material as wettable metallic material on the oxidation prevention materials, Al-based material forming method and forming an Al-based material thereon.
を形成するＡｌ系材料形成方法において、 酸素含有バリアメタル構造として基板上にＴｉとＴｉＯ
Ｎをこの順で形成してＴｉ／ＴｉＯＮ構造とし、 その後該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に 酸化防止材料としてＰ
ｄを形成し、その後該酸化防止材料上に Ａｌ系材料とぬれ性の良い金
属系材料としてＴｉを形成し、 その上にＡｌ系材料を形成することを特徴とするＡｌ系
材料形成方法。2. A Al-based material forming method for forming an Al-based material on a base material formed on a substrate, a Ti on the substrate as the oxygen-containing barrier metal structure TiO
N is formed in this order to form a Ti / TiON structure, and then P is formed on the Ti / TiON structure as an antioxidant material.
forming a d, then the Ti is formed as the Al-based material as wettable metallic material on the oxidation prevention materials, Al-based material forming method and forming an Al-based material thereon.
を形成するＡｌ系材料形成方法において、 酸素含有バリアメタル構造として基板上にＴｉとＴｉＯ
Ｎをこの順で形成してＴｉ／ＴｉＯＮ構造とし、 その後該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に 酸化防止材料としてＣ
ｕを形成し、その後該酸化防止材料上に Ａｌ系材料とぬれ性の良い金
属系材料としてＴｉを形成し、 その上にＡｌ系材料を形成することを特徴とするＡｌ系
材料形成方法。3. A Al-based material forming method for forming an Al-based material on a base material formed on a substrate, a Ti on the substrate as the oxygen-containing barrier metal structure TiO
N is formed in this order to form a Ti / TiON structure, and then C is formed on the Ti / TiON structure as an antioxidant material.
forming a u, then the Ti is formed as the Al-based material as wettable metallic material on the oxidation prevention materials, Al-based material forming method and forming an Al-based material thereon.
を形成するＡｌ系材料形成方法において、 酸素含有バリアメタル構造として基板上にＴｉとＴｉＯ
Ｎをこの順で形成してＴｉ／ＴｉＯＮ構造とし、 その後該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に 酸化防止を兼ねるＡｌ
系材料とぬれ性の良い金属系材料としてＰｔを形成し、 その上にＡｌ系材料を形成することを特徴とするＡｌ系
材料形成方法。4. A Al-based material forming method for forming an Al-based material on a base material formed on a substrate, a Ti on the substrate as the oxygen-containing barrier metal structure TiO
N is formed in this order to form a Ti / TiON structure, and then Al
A method for forming an Al-based material, comprising forming Pt as a metal-based material having good wettability with a base material, and forming an Al-based material thereon.
を形成するＡｌ系材料形成方法において、 酸素含有バリアメタル構造として基板上にＴｉとＴｉＯ
Ｎをこの順で形成してＴｉ／ＴｉＯＮ構造とし、 その後該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に 酸化防止を兼ねるＡｌ
系材料とぬれ性の良い金属系材料としてＰｄを形成し、 その上にＡｌ系材料を形成することを特徴とするＡｌ系
材料形成方法。5. The Al-based material forming method for forming an Al-based material on a base material formed on a substrate, a Ti on the substrate as the oxygen-containing barrier metal structure TiO
N is formed in this order to form a Ti / TiON structure, and then Al
A method for forming an Al-based material, comprising forming Pd as a metal-based material having good wettability with a system-based material, and forming an Al-based material thereon.
を形成するＡｌ系材料形成方法において、 酸素含有バリアメタル構造として基板上にＴｉとＴｉＯ
Ｎをこの順で形成してＴｉ／ＴｉＯＮ構造とし、 その後該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に 酸化防止を兼ねるＡｌ
系材料とぬれ性の良い金属系材料としてＣｕを形成し、 その上にＡｌ系材料を形成することを特徴とするＡｌ系
材料形成方法。6. The Al-based material forming method for forming an Al-based material on a base material formed on a substrate, a Ti on the substrate as the oxygen-containing barrier metal structure TiO
N is formed in this order to form a Ti / TiON structure, and then Al
A method for forming an Al-based material, comprising forming Cu as a metal-based material having good wettability with a base material, and forming an Al-based material thereon.
により配線を形成したＡｌ系配線構造において、酸素含有バリアメタル構造として基板上に基板側からＴ
ｉとＴｉＯＮとからなるＴｉ／ＴｉＯＮ構造を形成し、 該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に酸化防止材料としてＰｔ を形
成し、該酸化防止材料上にＡｌ系材料とぬれ性の良い金属系材
料としてＴｉを形成し、 その上にＡｌ系材料を形成した構造である ことを特徴と
するＡｌ系配線構造。7. An Al-based wiring structure in which wiring is formed of an Al-based material on a base material formed on a substrate, wherein an oxygen-containing barrier metal structure is formed on the substrate from the substrate side.
forming a Ti / TiON structure composed of i and TiON ; forming Pt as an antioxidant material on the Ti / TiON structure; and forming an Al-based material and a metal material having good wettability on the antioxidant material.
An Al-based wiring structure having a structure in which Ti is formed as a material and an Al-based material is formed thereon.
により配線を形成したＡｌ系配線構造において、酸素含有バリアメタル構造として基板上に基板側からＴ
ｉとＴｉＯＮとからなるＴｉ／ＴｉＯＮ構造を形成し、 該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に酸化防止材料としてＰｄ を形
成し、該酸化防止材料上にＡｌ系材料とぬれ性の良い金属系材
料としてＴｉを形成し、 その上にＡｌ系材料を形成した構造である ことを特徴と
するＡｌ系配線構造。8. An Al-based wiring structure in which wiring is formed from an Al-based material on a base material formed on a substrate.
forming a Ti / TiON structure composed of i and TiON ; forming Pd as an antioxidant material on the Ti / TiON structure; and forming an Al-based material and a metal material having good wettability on the antioxidant material.
An Al-based wiring structure having a structure in which Ti is formed as a material and an Al-based material is formed thereon.
により配線を形成したＡｌ系配線構造において、酸素含有バリアメタル構造として基板上に基板側からＴ
ｉとＴｉＯＮとからなるＴｉ／ＴｉＯＮ構造を形成し、 該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に酸化防止材料としてＣｕ を形
成し、該酸化防止材料上にＡｌ系材料とぬれ性の良い金属系材
料としてＴｉを形成し、 その上にＡｌ系材料を形成した構造である ことを特徴と
するＡｌ系配線構造。9. An Al-based wiring structure in which wiring is formed from an Al-based material on a base material formed on a substrate, wherein an oxygen-containing barrier metal structure is formed on the substrate from the substrate side.
forming a Ti / TiON structure composed of i and TiON ; forming Cu as an antioxidant material on the Ti / TiON structure; and forming an Al-based material and a metal material having good wettability on the antioxidant material.
An Al-based wiring structure having a structure in which Ti is formed as a material and an Al-based material is formed thereon.
料により配線を形成したＡｌ系配線構造において、酸素含有バリアメタル構造として基板上に基板側からＴ
ｉとＴｉＯＮとからなるＴｉ／ＴｉＯＮ構造を形成し、 該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に酸化防止を兼ねるＡｌ系材料
とぬれ性の良い金属系材料としてＰｔ を形成し、 その上にＡｌ系材料を形成した構造であることを特徴と
するＡｌ系配線構造。10. An Al-based wiring structure in which wiring is formed from an Al-based material on a base material formed on a substrate, wherein an oxygen-containing barrier metal structure is formed on the substrate from the substrate side.
an Al-based material that forms a Ti / TiON structure composed of i and TiON, and also serves as an antioxidant on the Ti / TiON structure
Al-based wiring structure, characterized in that the the Pt formed as wettable metallic material, a structure in which an Al-based material thereon.
料により配線を形成したＡｌ系配線構造において、酸素含有バリアメタル構造として基板上に基板側からＴ
ｉとＴｉＯＮとからなるＴｉ／ＴｉＯＮ構造を形成し、 該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に酸化防止を兼ねるＡｌ系材料
とぬれ性の良い金属系材料としてＰｄ を形成し、 その上にＡｌ系材料を形成した構造であることを特徴と
するＡｌ系配線構造。11. An Al-based wiring structure in which wiring is formed from an Al-based material on a base material formed on a substrate, wherein an oxygen-containing barrier metal structure is formed on the substrate from the substrate side.
an Al-based material that forms a Ti / TiON structure composed of i and TiON, and also serves as an antioxidant on the Ti / TiON structure
Al-based wiring structure, characterized in that the a Pd to form a wettable metallic material, a structure in which an Al-based material thereon.
料により配線を形成したＡｌ系配線構造において、酸素含有バリアメタル構造として基板上に基板側からＴ
ｉとＴｉＯＮとからなるＴｉ／ＴｉＯＮ構造を形成し、 該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に酸化防止を兼ねるＡｌ系材料
とぬれ性の良い金属系材料としてＣｕ を形成し、 その上にＡｌ系材料を形成した構造であることを特徴と
するＡｌ系配線構造。12. An Al-based wiring structure in which wiring is formed from an Al-based material on a base material formed on a substrate.
an Al-based material that forms a Ti / TiON structure composed of i and TiON, and also serves as an antioxidant on the Ti / TiON structure
Al-based wiring structure, characterized in that the the Cu to form a wettable metallic material, a structure in which an Al-based material thereon.
料により配線を形成したＡｌ系配線構造を有する半導体
装置の製造方法において、 酸素含有バリアメタル構造として基板上にＴｉとＴｉＯ
Ｎをこの順で形成してＴｉ／ＴｉＯＮ構造とし、 その後該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に 酸化防止材料としてＰ
ｔを形成し、その後該酸化防止材料上に Ａｌ系材料とぬれ性の良い金
属系材料としてＴｉを形成し、 その上にＡｌ系材料を形成することを特徴とする半導体
装置の製造方法。13. A method of manufacturing a semiconductor device having an Al-based wiring structure in which an Al-based material is formed on a base material formed on a substrate, wherein Ti and TiO are formed on the substrate as an oxygen-containing barrier metal structure.
N is formed in this order to form a Ti / TiON structure, and then P is formed on the Ti / TiON structure as an antioxidant material.
forming a t, the manufacturing method subsequent to Ti is formed as the Al-based material as wettable metallic material on the oxidation prevention material, a semiconductor device characterized by forming the Al-based material thereon.
料により配線を形成したＡｌ系配線構造を有する半導体
装置の製造方法において、 酸素含有バリアメタル構造として基板上にＴｉとＴｉＯ
Ｎをこの順で形成して Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造とし、 その後該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に酸化防止材料としてＰ
ｄを形成し、 その後該酸化防止材料上に Ａｌ系材料とぬれ性の良い金
属系材料としてＴｉを形成し、 その上にＡｌ系材料を形成することを特徴とする半導体
装置の製造方法。14. A method of manufacturing a semiconductor device having an Al-based wiring structure in which wiring is formed of an Al-based material on a base material formed on a substrate, wherein Ti and TiO are formed on the substrate as an oxygen-containing barrier metal structure.
N is formed in this order to form a Ti / TiON structure, and then P is formed on the Ti / TiON structure as an antioxidant material.
d. After that, an Al-based material and Ti as a metal material having good wettability are formed on the antioxidant material, and an Al-based material is formed thereon.
料により配線を形成したＡｌ系配線構造を有する半導体
装置の製造方法において、 酸素含有バリアメタル構造として基板上にＴｉとＴｉＯ
Ｎをこの順で形成してＴｉ／ＴｉＯＮ構造とし、 その後該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に酸化防止材料としてＣ
ｕを形成し 、その後該酸化防止材料上に Ａｌ系材料とぬれ性の良い金
属系材料としてＴｉを形成し、 その上にＡｌ系材料を形成することを特徴とする半導体
装置の製造方法。15. A method of manufacturing a semiconductor device having an Al-based wiring structure in which wiring is formed from an Al-based material on a base material formed on a substrate, wherein Ti and TiO are formed on the substrate as an oxygen-containing barrier metal structure.
N is formed in this order to form a Ti / TiON structure, and then C is formed on the Ti / TiON structure as an antioxidant material.
forming a u, a manufacturing method subsequently a Ti was formed as an Al-based material as wettable metallic material on the oxidation prevention material, a semiconductor device characterized by forming the Al-based material thereon.
料により配線を形成したＡｌ系配線構造を有する半導体
装置の製造方法において、 酸素含有バリアメタル構造として基板上にＴｉとＴｉＯ
Ｎをこの順で形成してＴｉ／ＴｉＯＮ構造とし、 その後該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に 酸化防止を兼ねるＡｌ
系材料とぬれ性の良い金属系材料としてＰｔを形成し、 その上にＡｌ系材料を形成することを特徴とする半導体
装置の製造方法。16. A method of manufacturing a semiconductor device having an Al-based wiring structure in which wiring is formed of an Al-based material on a base material formed on a substrate, wherein Ti and TiO are formed on the substrate as an oxygen-containing barrier metal structure.
N is formed in this order to form a Ti / TiON structure, and then Al
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming Pt as a metal-based material having good wettability with a base material, and forming an Al-based material thereon.
料により配線を形成したＡｌ系配線構造を有する半導体
装置の製造方法において、 酸素含有バリアメタル構造として基板上にＴｉとＴｉＯ
Ｎをこの順で形成してＴｉ／ＴｉＯＮ構造とし、 その後該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に 酸化防止を兼ねるＡｌ
系材料とぬれ性の良い金属系材料としてＰｄを形成し、 その上にＡｌ系材料を形成することを特徴とする半導体
装置の製造方法。17. A method of manufacturing a semiconductor device having an Al-based wiring structure in which wiring is formed of an Al-based material on a base material formed on a substrate, wherein Ti and TiO are formed on the substrate as an oxygen-containing barrier metal structure.
N is formed in this order to form a Ti / TiON structure, and then Al
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming Pd as a metal-based material having good wettability with a base material, and forming an Al-based material thereon.
料により配線を形成したＡｌ系配線構造を有する半導体
装置の製造方法において、 酸素含有バリアメタル構造として基板上にＴｉとＴｉＯ
Ｎをこの順で形成してＴｉ／ＴｉＯＮ構造とし、 その後該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に 酸化防止を兼ねるＡｌ
系材料とぬれ性の良い金属系材料としてＣｕを形成し、 その上にＡｌ系材料を形成することを特徴とする半導体
装置の製造方法。18. A method for manufacturing a semiconductor device having an Al-based wiring structure in which wiring is formed of an Al-based material on a base material formed on a substrate, wherein Ti and TiO are formed on the substrate as an oxygen-containing barrier metal structure.
N is formed in this order to form a Ti / TiON structure, and then Al
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming Cu as a metal material having good wettability with an Al-based material, and forming an Al-based material thereon.
料により配線を形成したＡｌ系配線構造を有する半導体
装置において、酸素含有バリアメタル構造として基板上に基板側からＴ
ｉとＴｉＯＮとからなるＴｉ／ＴｉＯＮ構造を形成し、 該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に酸化防止材料としてＰｔ を形
成し、該酸化防止材料上にＡｌ系材料とぬれ性の良い金属系材
料としてＴｉを形成し、 その上にＡｌ系材料を形成した構造である Ａｌ系配線構
造を有することを特徴とする半導体装置。19. A semiconductor device having an Al-based wiring structure in which wiring is formed of an Al-based material on a base material formed on a substrate.
forming a Ti / TiON structure composed of i and TiON ; forming Pt as an antioxidant material on the Ti / TiON structure; and forming an Al-based material and a metal material having good wettability on the antioxidant material.
A semiconductor device having an Al-based wiring structure in which Ti is formed as a material and an Al-based material is formed thereon.
料により配線を形成したＡｌ系配線構造を有する半導体
装置において、酸素含有バリアメタル構造として基板上に基板側からＴ
ｉとＴｉＯＮとからなるＴｉ／ＴｉＯＮ構造を形成し、 該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に酸化防止材料としてＰｄを形
成し、 該酸化防止材料上にＡｌ系材料とぬれ性の良い金属系材
料としてＴｉを形成し、 その上にＡｌ系材料を形成した構造である Ａｌ系配線構
造を有することを特徴とする半導体装置。20. A semiconductor device having an Al-based interconnection structure in which an interconnection is formed from an Al-based material on a base material formed on a substrate.
A Ti / TiON structure composed of i and TiON is formed, and Pd is formed on the Ti / TiON structure as an antioxidant material.
And an Al-based material and a metal-based material having good wettability on the antioxidant material.
A semiconductor device having an Al-based wiring structure in which Ti is formed as a material and an Al-based material is formed thereon.
料により配線を形成したＡｌ系配線構造を有する半導体
装置において、酸素含有バリアメタル構造として基板上に基板側からＴ
ｉとＴｉＯＮとからなるＴｉ／ＴｉＯＮ構造を形成し、 該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に酸化防止材料としてＣｕを形
成し、 該酸化防止材料上にＡｌ系材料とぬれ性の良い金属系材
料としてＴｉを形成し、 その上にＡｌ系材料を形成した構造である Ａｌ系配線構
造を有することを特徴とする半導体装置。21. A semiconductor device having an Al-based wiring structure in which wiring is formed from an Al-based material on a base material formed on a substrate.
A Ti / TiON structure composed of i and TiON is formed, and Cu is formed on the Ti / TiON structure as an antioxidant material.
And an Al-based material and a metal-based material having good wettability on the antioxidant material.
A semiconductor device having an Al-based wiring structure in which Ti is formed as a material and an Al-based material is formed thereon.
料により配線を形成したＡｌ系配線構造を有する半導体
装置において、酸素含有バリアメタル構造として基板上に基板側からＴ
ｉとＴｉＯＮとからなるＴｉ／ＴｉＯＮ構造を形成し、 該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に酸化防止を兼ねるＡｌ系材料
とぬれ性の良い金属系材料としてＰｔ を形成し、その上にＡｌ系材料を形成した構造である Ａｌ系配線構
造を有することを特徴とする半導体装置。22. In a semiconductor device having an Al-based wiring structure in which wiring is formed of an Al-based material on a base material formed on a substrate, an oxygen-containing barrier metal structure is formed on the substrate from the substrate side.
an Al-based material that forms a Ti / TiON structure composed of i and TiON, and also serves as an antioxidant on the Ti / TiON structure
A semiconductor device having an Al-based wiring structure in which Pt is formed as a metal-based material having good wettability and an Al-based material is formed thereon.
料により配線を形成したＡｌ系配線構造を有する半導体
装置において、酸素含有バリアメタル構造として基板上に基板側からＴ
ｉとＴｉＯＮとからなるＴｉ／ＴｉＯＮ構造を形成し、 該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に酸化防止を兼ねるＡｌ系材料
とぬれ性の良い金属系材料としてＰｄ を形成し、その上にＡｌ系材料を形成した構造である Ａｌ系配線構
造を有することを特徴とする半導体装置。23. A semiconductor device having an Al-based wiring structure in which wiring is formed of an Al-based material on a base material formed on a substrate.
an Al-based material that forms a Ti / TiON structure composed of i and TiON, and also serves as an antioxidant on the Ti / TiON structure
A semiconductor device having an Al-based wiring structure in which Pd is formed as a metal-based material having good wettability and an Al-based material is formed thereon.
料により配線を形成したＡｌ系配線構造を有する半導体
装置において、酸素含有バリアメタル構造として基板上に基板側からＴ
ｉとＴｉＯＮとからなるＴｉ／ＴｉＯＮ構造を形成し、 該Ｔｉ／ＴｉＯＮ構造上に酸化防止を兼ねるＡｌ系材料
とぬれ性の良い金属系材料としてＣｕ を形成し、その上にＡｌ系材料を形成した構造である Ａｌ系配線構
造を有することを特徴とする半導体装置。24. A semiconductor device having an Al-based interconnection structure in which an interconnection is formed from an Al-based material on a base material formed on a substrate, wherein an oxygen-containing barrier metal structure is formed on the substrate from the substrate side.
an Al-based material that forms a Ti / TiON structure composed of i and TiON, and also serves as an antioxidant on the Ti / TiON structure
A semiconductor device having an Al-based wiring structure in which Cu is formed as a metal-based material having good wettability and an Al-based material is formed thereon.
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| JP12331293A JP3321896B2 (en) | 1992-04-27 | 1993-04-27 | Al-based material forming method, Al-based wiring structure, method of manufacturing semiconductor device, and semiconductor device |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-134305 | 1992-04-27 | ||
| JP13430592 | 1992-04-27 | ||
| JP12331293A JP3321896B2 (en) | 1992-04-27 | 1993-04-27 | Al-based material forming method, Al-based wiring structure, method of manufacturing semiconductor device, and semiconductor device |
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| JPH0613380A JPH0613380A (en) | 1994-01-21 |
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| JP12331293A Expired - Fee Related JP3321896B2 (en) | 1992-04-27 | 1993-04-27 | Al-based material forming method, Al-based wiring structure, method of manufacturing semiconductor device, and semiconductor device |
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1993
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