【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、高アスペクト比を有す
るコンタクトホールに配線を形成するコンタクト部の配
線の形成方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a wiring in a contact portion for forming a wiring in a contact hole having a high aspect ratio.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体集積回路の微細化にともない微細
で高アスペクト比を有するコンタクトホールに、カバレ
ジに優れたバリヤメタルを形成することが困難になって
いる。殊にシリコン基板に接続するアルミニウム系金属
の配線を形成する場合には、シリコン基板とアルミニウ
ム系金属の配線との反応を抑制する必要がある。このた
め、図３に示す如く、シリコン基板３１上に層間絶縁膜
３２を形成し、その後層間絶縁膜３２にコンタクトホー
ル３３を形成する。そしてコンタクトホール３３の内部
を含む層間絶縁膜３２の上面にバリヤメタルを形成す
る。上記バリヤメタルを形成するには、まず通常のスパ
ッタ法によってチタン膜３４を形成する。続いて化学的
気相成長法またはスパッタ法によって、チタン膜３４に
表面に窒化チタン膜３５を形成する。上記チタン膜３４
と窒化チタン膜３５とによりバリヤメタル３６が形成さ
れる。その後に、通常の方法によりアルミニウム系金属
の配線３７をバリヤメタル３６上に形成する。2. Description of the Related Art With the miniaturization of semiconductor integrated circuits, it is becoming difficult to form a barrier metal having excellent coverage in a fine contact hole having a high aspect ratio. In particular, when forming an aluminum-based metal wiring to be connected to a silicon substrate, it is necessary to suppress the reaction between the silicon substrate and the aluminum-based metal wiring. Therefore, as shown in FIG. 3, an interlayer insulating film 32 is formed on the silicon substrate 31, and then a contact hole 33 is formed in the interlayer insulating film 32. Then, a barrier metal is formed on the upper surface of the interlayer insulating film 32 including the inside of the contact hole 33. To form the barrier metal, first, the titanium film 34 is formed by a normal sputtering method. Then, a titanium nitride film 35 is formed on the surface of the titanium film 34 by the chemical vapor deposition method or the sputtering method. The titanium film 34
A barrier metal 36 is formed by the titanium nitride film 35 and the titanium nitride film 35. Thereafter, the aluminum-based metal wiring 37 is formed on the barrier metal 36 by a usual method.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、化学的
気相成長法によってバリヤメタルの窒化チタン膜を形成
した場合には、窒化チタン膜中の窒素がチタン膜に侵入
して、チタン膜を窒化する。このため、シリコン基板と
のオーミックコンタクトが取れなくなる。したがって配
線のコンタクト抵抗が高くなる。またスパッタ法によっ
てバリヤメタルの窒化チタン膜を形成した場合には、コ
ンタクトホールの底部に形成される窒化チタン膜の膜厚
が薄くなる。このため、アルミニウム系金属の配線を形
成した後のシンター（およそ４００℃に加熱処理）の際
に発生したアルミニウムピットがバリヤメタルを突き破
って、シリコン基板の上層に形成されている拡散層を破
壊する。However, when a barrier metal titanium nitride film is formed by chemical vapor deposition, nitrogen in the titanium nitride film penetrates into the titanium film and nitrides the titanium film. Therefore, ohmic contact with the silicon substrate cannot be obtained. Therefore, the contact resistance of the wiring becomes high. Further, when the barrier metal titanium nitride film is formed by the sputtering method, the film thickness of the titanium nitride film formed at the bottom of the contact hole becomes thin. Therefore, the aluminum pits generated during the sintering (heat treatment at about 400 ° C.) after forming the aluminum-based metal wiring pierce the barrier metal and destroy the diffusion layer formed in the upper layer of the silicon substrate.
【０００４】本発明は、高アスペクト比を有するコンタ
クトホールを介して、オーミック特性に優れたバリヤメ
タルを有する配線を形成するコンタクト部の配線の形成
方法を提供することを目的とする。An object of the present invention is to provide a method of forming a wiring of a contact portion, which forms a wiring having a barrier metal having excellent ohmic characteristics through a contact hole having a high aspect ratio.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたコンタクト部の配線の形成方法で
ある。すなわち、コンタクトホールを含む層間絶縁膜の
上面にチタン膜を形成する第１の工程を行う。次いでコ
ンタクトホールの底部に形成されたチタン膜をシリサイ
ド化する第２の工程を行う。続いてシリサイド化したチ
タン膜を含むチタン膜の表面に窒化チタン膜を形成する
第３の工程を行う。その後コンタクトホールを埋める状
態にかつ窒化チタン膜の表面に配線用の導体膜を堆積
後、シリサイド化した部分を含むチタン膜と窒化チタン
膜と導体膜とで配線を形成する第４の工程を行う。ある
いは、まずコンタクトホールの内部を含む層間絶縁膜の
上面にチタン膜を形成する第１の工程を行う。次いでチ
タン膜の表面にバリヤ層を形成する第２の工程を行う。
続いてバリヤ層の表面に窒化チタン膜を形成するととも
に、当該バリヤ層を導体化しかつコンタクトホールの底
部に形成されたチタン膜をシリサイド化する第３の工程
を行う。その後コンタクトホールを埋める状態にかつ窒
化チタン膜の上面に配線用の導体膜を形成後、シリサイ
ド化した部分を含むチタン膜と導体化したバリヤ層と窒
化チタン膜と導体膜とで配線を形成する第４の工程を行
う。The present invention is a method of forming a wiring of a contact portion, which is made to achieve the above object. That is, the first step of forming a titanium film on the upper surface of the interlayer insulating film including the contact hole is performed. Next, a second step of silicidizing the titanium film formed on the bottom of the contact hole is performed. Subsequently, a third step of forming a titanium nitride film on the surface of the titanium film including the silicided titanium film is performed. After that, a conductive film for wiring is deposited on the surface of the titanium nitride film in a state of filling the contact hole, and then a fourth step of forming wiring by the titanium film including the silicided portion, the titanium nitride film and the conductive film is performed. . Alternatively, first, a first step of forming a titanium film on the upper surface of the interlayer insulating film including the inside of the contact hole is performed. Then, a second step of forming a barrier layer on the surface of the titanium film is performed.
Subsequently, a third step of forming a titanium nitride film on the surface of the barrier layer, converting the barrier layer into a conductor, and silicifying the titanium film formed at the bottom of the contact hole is performed. After that, a conductor film for wiring is formed in a state of filling the contact hole and on the upper surface of the titanium nitride film, and then a wiring is formed by the titanium film including the silicided portion, the barrier layer made conductive, the titanium nitride film and the conductor film. The fourth step is performed.
【０００６】[0006]
【作用】上記した前者におけるコンタクト部の配線の形
成方法では、コンタクトホールの底部のチタン膜をシリ
サイド化したことにより、窒化チタン膜を形成した際に
シリコン基板と接触するチタン膜は窒化しない。このた
め、シリサイド化したチタン膜とシリコン基板との接触
はオーミックコンタクトになる。また後者のコンタクト
部の配線の形成方法では、バリヤ層を形成したことによ
り、窒化チタン膜を形成した際に窒化チタン膜中の窒素
がチタン膜に侵入しない。しかも窒化チタン膜を形成し
ている時に、コンタクトホールの底部のチタン膜はシリ
サイド化するとともに、バリヤ層にチタン膜または窒化
チタン膜のチタンが侵入する。このため、シリサイド化
したチタン膜とシリコン基板との接触はオーミックコン
タクトになる。またバリヤ層にはチタンが導入されて、
導体化される。In the former method of forming the wiring of the contact portion, the titanium film at the bottom of the contact hole is silicidized, so that the titanium film contacting the silicon substrate is not nitrided when the titanium nitride film is formed. Therefore, the contact between the silicided titanium film and the silicon substrate becomes ohmic contact. Further, in the latter method of forming the wiring of the contact portion, since the barrier layer is formed, nitrogen in the titanium nitride film does not penetrate into the titanium film when the titanium nitride film is formed. Moreover, when the titanium nitride film is formed, the titanium film at the bottom of the contact hole is silicidized, and the titanium film or titanium of the titanium nitride film penetrates into the barrier layer. Therefore, the contact between the silicided titanium film and the silicon substrate becomes ohmic contact. In addition, titanium is introduced into the barrier layer,
Conducted.
【０００７】[0007]
【実施例】本発明の第１の実施例を図１に示す配線の形
成工程図により説明する。図に示すように、シリコン基
板１１上には、層間絶縁膜１２が形成されている。この
層間絶縁膜１２にはコンタクトホール１３が形成されて
いる。まず第１の工程では、例えばスパッタ法により、
コンタクトホール１３の内部を含む層間絶縁膜１２の上
面にチタン膜１４を形成する。このチタン膜１４は、例
えば５０ｎｍの厚さに形成される。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to the wiring forming process diagram shown in FIG. As shown in the figure, an interlayer insulating film 12 is formed on the silicon substrate 11. A contact hole 13 is formed in the interlayer insulating film 12. First, in the first step, for example, by a sputtering method,
A titanium film 14 is formed on the upper surface of the interlayer insulating film 12 including the inside of the contact hole 13. The titanium film 14 is formed to have a thickness of 50 nm, for example.
【０００８】次いで第２の工程では、コンタクトホール
１３の底部に形成されたチタン膜１４をシリサイド化し
て、チタンシリサイド膜１５を形成する。シリサイド化
するには、チタン膜１４を形成したシリコン基板１１
を、例えば６５０℃で０．１３ｍＰａの雰囲気におよそ
３０秒間放置して、チタン膜１４とシリコン基板１１と
を反応させて行う。Next, in a second step, the titanium film 14 formed on the bottom of the contact hole 13 is silicidized to form a titanium silicide film 15. For silicidation, the silicon substrate 11 on which the titanium film 14 is formed is used.
Is left in an atmosphere of 0.13 mPas at 650 ° C. for about 30 seconds to react the titanium film 14 with the silicon substrate 11.
【０００９】続いて第３の工程として、チタンシリサイ
ド膜１５を含むチタン膜１４の表面に窒化チタン膜１６
を形成する。窒化チタン膜１６を形成するには、反応ガ
スに例えば四塩化チタン（ＴｉＣｌ4）とアンモニア
（ＮＨ3）とを用い、成膜温度を例えば６５０℃に設定
した通常の化学的気相成長法により行う。この窒化チタ
ン膜１６は、例えば１００ｎｍの厚さに形成され、しか
もコンタクトホール１３の底部にもアルミニウムピット
が突き抜けることがない十分な厚さに形成される。Then, as a third step, a titanium nitride film 16 is formed on the surface of the titanium film 14 including the titanium silicide film 15.
To form. In order to form the titanium nitride film 16, for example, titanium tetrachloride (TiCl4 ) and ammonia (NH3 ) are used as reaction gases, and the film formation temperature is set to, for example, 650 ° C. by a normal chemical vapor deposition method. To do. The titanium nitride film 16 is formed to have a thickness of 100 nm, for example, and is also formed to have a sufficient thickness at the bottom of the contact hole 13 so that the aluminum pit does not penetrate.
【００１０】その後第４の工程として、コンタクトホー
ル１３を埋める状態にかつ窒化チタン膜１６の上面に、
導体膜として例えばアルミニウム合金膜１７をスパッタ
法によって堆積する。そして、通常のリソグラフィーと
エッチングとによって、チタン膜１４と窒化チタン膜１
６とアルミニウム合金膜１７とで配線１８を形成する。
したがって、コンタクト部の配線１８ａはチタンシリサ
イド膜１５と窒化チタン膜１６とアルミニウム合金膜１
７とで形成される。このとき、配線１８が形成されない
部分の窒化チタン膜１６およびチタン膜１４は、上記ア
ルミニウム合金膜１７のエッチング時、またはその後の
エッチングによって除去される。Then, as a fourth step, in a state of filling the contact hole 13 and on the upper surface of the titanium nitride film 16,
An aluminum alloy film 17, for example, is deposited as a conductor film by a sputtering method. Then, the titanium film 14 and the titanium nitride film 1 are formed by ordinary lithography and etching.
A wiring 18 is formed by 6 and the aluminum alloy film 17.
Therefore, the wiring 18a in the contact portion is formed by the titanium silicide film 15, the titanium nitride film 16, and the aluminum alloy film 1.
7 and 7. At this time, the titanium nitride film 16 and the titanium film 14 where the wiring 18 is not formed are removed by the etching of the aluminum alloy film 17 or by the subsequent etching.
【００１１】上記方法により配線１８を形成した場合に
は、コンタクトホール１３の底部１３ａのチタン膜１４
がチタンシリサイド膜１５になるので、窒化チタン膜１
６を形成した際に、シリコン基板１１と接触するチタン
シリサイド膜１５は窒化しない。この結果、チタンシリ
サイド膜１５とシリコン基板１１との接触はオーミック
コンタクトになるので、配線１８のコンタクト抵抗は小
さくなる。When the wiring 18 is formed by the above method, the titanium film 14 on the bottom portion 13a of the contact hole 13 is formed.
Becomes the titanium silicide film 15, so the titanium nitride film 1
When 6 is formed, the titanium silicide film 15 that contacts the silicon substrate 11 is not nitrided. As a result, the contact between the titanium silicide film 15 and the silicon substrate 11 becomes an ohmic contact, so that the contact resistance of the wiring 18 becomes small.
【００１２】次に、バリヤ層を形成することによって、
チタン膜の窒化を防ぐ第２の実施例を図２に示す配線の
形成工程図により説明する。図に示すように、シリコン
基板１１上には、層間絶縁膜１２が形成されている。こ
の層間絶縁膜１２にはコンタクトホール１３が形成され
ている。まず第１の工程では、第１の実施例と同様に、
スパッタ法によって、コンタクトホール１３の内部を含
む層間絶縁膜１２の上面にチタン膜１４（例えば厚さが
およそ５０ｎｍ）を形成する。Next, by forming a barrier layer,
A second embodiment for preventing nitridation of the titanium film will be described with reference to the wiring forming process diagram shown in FIG. As shown in the figure, an interlayer insulating film 12 is formed on the silicon substrate 11. A contact hole 13 is formed in the interlayer insulating film 12. First, in the first step, as in the first embodiment,
A titanium film 14 (for example, having a thickness of about 50 nm) is formed on the upper surface of the interlayer insulating film 12 including the inside of the contact hole 13 by the sputtering method.
【００１３】次いで第２の工程として、チタン膜１４の
表面に、バリヤ層として例えば酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ2）膜１９を形成する。ＳｉＯ2膜１９は、例えばス
パッタ法により、厚さが１００ｎｍに形成される。Then, in a second step, a barrier layer such as silicon oxide (Si) is formed on the surface of the titanium film 14.
The O2 ) film 19 is formed. The SiO2 film 19 is formed to have a thickness of 100 nm by, for example, a sputtering method.
【００１４】続いて第３の工程として、例えば化学的気
相成長法によって、ＳｉＯ2膜１９の表面に窒化チタン
膜１６を形成する。窒化チタン膜１６を形成するには、
第１の実施例で説明したと同様に、反応ガスに例えば四
塩化チタン（ＴｉＣｌ4）とアンモニア（ＮＨ3）とを
用い、成膜温度を例えば６５０℃に設定した通常の化学
的気相成長法により行う。そして、窒化チタン膜１６
は、例えば１００ｎｍの厚さに形成され、しかもコンタ
クトホール１３の底部にもアルミニウムピットが突き抜
けることがない十分な厚さに形成される。さらに窒化チ
タン膜１６を形成中に、ＳｉＯ2膜（１９）にチタン膜
１４または窒化チタン膜１６よりチタンが導入されて、
導電性のＳｉＯ2・Ｔｉ膜２０になる。またコンタクト
ホール１３の底部に形成されたチタン膜１４とシリコン
基板１１とが反応してシリサイド化し、チタンシリサイ
ド膜１５を形成する。Subsequently, as a third step, a titanium nitride film 16 is formed on the surface of the SiO2 film 19 by, for example, a chemical vapor deposition method. To form the titanium nitride film 16,
As described in the first embodiment, ordinary chemical vapor deposition in which titanium tetrachloride (TiCl4 ) and ammonia (NH3 ) are used as the reaction gas and the film formation temperature is set to 650 ° C., for example. By law. Then, the titanium nitride film 16
Is formed to have a thickness of 100 nm, for example, and is also formed to have a sufficient thickness so that the aluminum pit does not penetrate through the bottom portion of the contact hole 13. Further, during the formation of the titanium nitride film 16, titanium is introduced into the SiO2 film (19) from the titanium film 14 or the titanium nitride film 16,
It becomes a conductive SiO2 .Ti film 20. Further, the titanium film 14 formed at the bottom of the contact hole 13 reacts with the silicon substrate 11 to form a silicide, and a titanium silicide film 15 is formed.
【００１５】その後第４の工程を行う。この工程は第１
の実施例で説明した第４の工程と同様なので、詳細な説
明は省略する。そして、コンタクト部の配線１８ａは、
チタンシリサイド膜１５と窒化チタン膜１６とアルミニ
ウム合金膜１７とＳｉＯ2Ｔｉ膜２０とで形成される。After that, the fourth step is performed. This process is the first
Since it is the same as the fourth step described in the embodiment, detailed description will be omitted. Then, the wiring 18a of the contact portion is
The titanium silicide film 15, the titanium nitride film 16, the aluminum alloy film 17, and the SiO2 Ti film 20 are formed.
【００１６】上記バリヤ層には、ＳｉＯ2膜１９を用い
たが、チタン膜１４に窒化チタン膜１６の窒素が侵入す
るのを防ぐことができる膜ならば、他の膜でバリヤ層を
形成することもできる。他の膜としては、例えばタング
ステン膜等の金属膜やシリコン膜等がある。Although the SiO2 film 19 is used as the barrier layer, if the film can prevent the nitrogen of the titanium nitride film 16 from penetrating into the titanium film 14, another film is used to form the barrier layer. You can also Other films include, for example, a metal film such as a tungsten film and a silicon film.
【００１７】上記第２の実施例で説明した形成方法で
は、バリヤ層としてＳｉＯ2膜１９を形成したことによ
り、窒化チタン膜１６を形成した際に窒化チタン膜１６
中の窒素はＳｉＯ2膜１９に遮られてチタン膜１４中に
侵入しない。しかも窒化チタン膜１６を形成している時
に、コンタクトホール１３の底部１３ａのチタン膜１４
はシリコン基板１１と反応してシリサイド化し、チタン
シリサイド膜１５になる。それとともに、ＳｉＯ2膜１
９にチタン膜１４または窒化チタン膜１６のチタンが侵
入する。このため、チタンシリサイド膜１５とシリコン
基板１１との接触はオーミックコンタクトになる。また
ＳｉＯ2膜１９は、チタンが導入されるので導電性を有
する。この結果、第１の実施例の形成方法と同様に、シ
リコン基板１１に対する配線１９のコンタクト抵抗は小
さくなる。In the forming method described in the second embodiment, the titanium nitride film 16 is formed when the titanium nitride film 16 is formed by forming the SiO2 film 19 as the barrier layer.
The nitrogen contained therein is blocked by the SiO2 film 19 and does not enter the titanium film 14. Moreover, when the titanium nitride film 16 is formed, the titanium film 14 on the bottom portion 13a of the contact hole 13 is formed.
Reacts with the silicon substrate 11 to be silicidized to form a titanium silicide film 15. Along with that, SiO2 film 1
The titanium of the titanium film 14 or the titanium nitride film 16 penetrates into 9. Therefore, the contact between the titanium silicide film 15 and the silicon substrate 11 becomes an ohmic contact. Further, the SiO2 film 19 has conductivity because titanium is introduced therein. As a result, similar to the forming method of the first embodiment, the contact resistance of the wiring 19 to the silicon substrate 11 becomes small.
【００１８】[0018]
【発明の効果】以上、説明したように請求項１の発明に
よれば、コンタクトホールの底部のチタン膜をシリサイ
ド化したことにより、窒化チタン膜を形成した際にシリ
コン基板と接触するチタン膜は窒化しない。このため、
シリサイド化したチタン膜とシリコン基板との接触がオ
ーミックコンタクトになるので、配線のコンタクト抵抗
は低減できる。また請求項２の発明によれば、バリヤ層
を形成したことにより、窒化チタン膜を形成した際に窒
素がチタン膜に侵入しない。しかも窒化チタン膜形成中
に、コンタクトホールの底部のチタン膜がシリサイド化
するとともに、バリヤ層にチタンが侵入する。このた
め、シリサイド化したチタン膜とシリコン基板との接触
がオーミックコンタクトになる。またバリヤ層が導電性
を有するので、上記同様に、配線のコンタクト抵抗は小
さくなる。As described above, according to the first aspect of the invention, since the titanium film at the bottom of the contact hole is silicidized, the titanium film that comes into contact with the silicon substrate when the titanium nitride film is formed is Do not nitride. For this reason,
Since the contact between the silicided titanium film and the silicon substrate becomes ohmic contact, the contact resistance of the wiring can be reduced. According to the invention of claim 2, since the barrier layer is formed, nitrogen does not penetrate into the titanium film when the titanium nitride film is formed. Moreover, during the formation of the titanium nitride film, the titanium film at the bottom of the contact hole is silicidized and titanium penetrates into the barrier layer. Therefore, the contact between the silicided titanium film and the silicon substrate becomes ohmic contact. Further, since the barrier layer has conductivity, the contact resistance of the wiring becomes small as in the above.
【図１】第１の実施例におけるコンタクト部の配線の形
成工程図である。FIG. 1 is a process drawing of forming a wiring of a contact portion in a first embodiment.
【図２】第２の実施例におけるコンタクト部の配線の形
成工程図である。FIG. 2 is a process drawing of forming a wiring of a contact portion in the second embodiment.
【図３】従来例の配線の形成工程図である。FIG. 3 is a process drawing of a wiring of a conventional example.
１１ シリコン基板１２ 層間絶縁膜１３ コンタクトホール１４ チタン膜１５ チタンシリサイド膜１６ 窒化チタン膜１８ 配線１８ａ コンタクト部の配線１９ ＳｉＯ2膜11 Silicon Substrate 12 Interlayer Insulation Film 13 Contact Hole 14 Titanium Film 15 Titanium Silicide Film 16 Titanium Nitride Film 18 Wiring 18a Contact Wiring 19 SiO2 Film
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19057791AJPH0513366A (en) | 1991-07-03 | 1991-07-03 | Method of wiring for contact |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19057791AJPH0513366A (en) | 1991-07-03 | 1991-07-03 | Method of wiring for contact |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0513366Atrue JPH0513366A (en) | 1993-01-22 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19057791APendingJPH0513366A (en) | 1991-07-03 | 1991-07-03 | Method of wiring for contact |
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0513366A (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5660696A (en)* | 1994-05-24 | 1997-08-26 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for forming metal lines by sputtering |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5660696A (en)* | 1994-05-24 | 1997-08-26 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for forming metal lines by sputtering |
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