(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属膜上に反射防止膜が積層されている下層側の配線とバリアメタル膜上に金属膜が積層されている上層側の配線とを含む多層配線の形成方法において、
前記反射防止膜と前記バリアメタル膜とを夫々多層構造に形成すると共に、
多層構造の前記反射防止膜における最上層の膜を形成した後に、多層構造の前記バリアメタル膜における最下層の膜を、前記最上層の膜と同じ材料で形成することを特徴とする多層配線の形成方法。
【請求項２】
同一のターゲットを用いるスパッタ法で前記最上層の膜と前記最下層の膜とを形成することを特徴とする請求項１記載の多層配線の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願の発明は、金属膜上に反射防止膜が積層されている下層側の配線とバリアメタル膜上に金属膜が積層されている上層側の配線とを含む多層配線の形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、Ａｌ膜のみから成る配線の形成方法を示している。この方法では、図５（ａ）に示す様に、ＳｉＯ2膜１１等の層間絶縁膜上にＡｌ膜１２を堆積させ、このＡｌ膜１２上にネガ型のフォトレジスト１３を塗布する。そして、図５（ｂ）に示す様に、配線のパターンの光透過部１４ａを有するフォトマスク１４を用いて、フォトレジスト１３を露光させる。
【０００３】
ところが、Ａｌ膜１２は光の反射率が高いので、図５（ｂ）に示す様に、露光時に、フォトレジスト１３を透過した光１５がＡｌ膜１２の表面で反射する。この結果、図５（ｃ）に示す様に、フォトレジスト１３のうちでフォトマスク１４の光透過部１４ａに対応する領域１３ａのみが露光されるのではなく、領域１３ａの近傍部をも含む領域１３ｂが露光されるというハレーションが生じる。
【０００４】
このため、フォトレジスト１３を現像して領域１３ｂを残し、この領域１３ｂをマスクにしてＡｌ膜１２をエッチングすると、光透過部１４ａの幅つまり所望の幅よりも広い配線が形成されて、配線間の短絡等が生じる原因になる。そこで、ハレーションを抑制するために、Ａｌ膜１２上に反射防止膜を積層させることが行われており、この反射防止膜としてＴｉＮ膜が一般的に用いられている。
【０００５】
一方、ＴｉＮ膜は、Ａｌ膜１２とＳｉとが反応することによるアロイスパイクを防止するためのバリアメタル膜として、Ａｌ膜１２の下層にも用いられている。そして、このＴｉＮ膜と下層の導電層とのオーミックコンタクトを形成するために、ＴｉＮ膜の直下の膜として更にＴｉ膜が用いられている。また、ＴｉＮ膜の直上の膜としてもＴｉ膜が用いられており、結局、Ｔｉ／ＴｉＮ／Ｔｉの３層膜がバリアメタル膜になっている。
【０００６】
つまり、バリアメタル膜とＡｌ膜１２と反射防止膜とが順次に積層されてＡｌ配線が形成されている。そして、多層Ａｌ配線の場合は、図６に示す様に、層間絶縁膜であるＳｉＯ2膜２１等の上に形成された下層側のＡｌ配線２２上に、層間絶縁膜であるＳｉＯ2膜２３等を介して更に上層側のＡｌ配線２４が積層されている。
【０００７】
この様な多層Ａｌ配線を形成するための従来例では、ＳｉＯ2膜２１上にスパッタ法でＴｉ膜２５を形成し、このＴｉ膜２５上に反応性スパッタ法でＴｉＮ膜２６を形成する。そして、更に、図７（ａ）に示す様に、スパッタ法でＴｉ膜２７を形成し、Ｔｉ膜２５、ＴｉＮ膜２６及びＴｉ膜２７から成るバリアメタル膜２８を形成する。
【０００８】
次に、Ａｌ膜３１を形成した後、図７（ｂ）に示す様に、Ｔｉ膜２７を形成したときと同一の反応室及び同一のＴｉターゲット３２を用いて、Ａｌ膜３１上に反応性スパッタ法でＴｉＮ膜３３を形成し、このＴｉＮ膜３３を反射防止膜３４にする。そして、Ａｌ配線２２をパターニングした後、このＡｌ配線２２をＳｉＯ2膜２３で覆う。
【０００９】
次に、図７（ｃ）（ｄ）に示す様に、ＴｉＮ膜３３を形成したときと同一の反応室及び同一のＴｉターゲット３２を用いて、ＳｉＯ2膜２３上にスパッタ法でＴｉ膜３５を形成し、更に、ＴｉＮ膜３６及びＴｉ膜３７を形成し、Ｔｉ膜３５、ＴｉＮ膜３６及びＴｉ膜３７から成るバリアメタル膜３８を形成する。そして、Ａｌ膜４１及びＴｉＮ膜４２を形成し、このＴｉＮ膜４２を反射防止膜４３にして、Ａｌ配線２４をパターニングする。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図７（ａ）に示した様に、スパッタ法でＴｉ膜２７を形成しても、Ｔｉターゲット３２の表面はＴｉのままであるが、図７（ｂ）に示した様に、反応性スパッタ法でＴｉＮ膜３３を形成すると、Ｔｉターゲット３２の表面にもＴｉＮ膜３３が形成される。このため、その後のスパッタ法によるＴｉ膜３５の形成に際しては、図７（ｃ）（ｄ）に示した様に、まずＴｉＮ膜４４が形成されてからＴｉ膜３５が形成される。
【００１１】
この結果、図６に示す様に、上層側のＡｌ配線２４におけるバリアメタル膜３８の最下層には、ＴｉＮ膜４４が形成されていた。従って、上述の従来例では、下層の導電層とバリアメタル膜３８とのオーミックコンタクト性等の信頼性が優れたＡｌ配線２４を形成することができなかった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の多層配線の形成方法は、金属膜上に反射防止膜が積層されている下層側の配線とバリアメタル膜上に金属膜が積層されている上層側の配線とを含む多層配線の形成方法において、前記反射防止膜と前記バリアメタル膜とを夫々多層構造に形成すると共に、多層構造の前記反射防止膜における最上層の膜を形成した後に、多層構造の前記バリアメタル膜における最下層の膜を、前記最上層の膜と同じ材料で形成することを特徴としている。
【００１３】
請求項２の多層配線の形成方法は、請求項１の多層配線の形成方法において、同一のターゲットを用いるスパッタ法で前記最上層の膜と前記最下層の膜とを形成することを特徴としている。
【００１４】
本願の発明による多層配線の形成方法では、多層構造の反射防止膜における最上層の膜と多層構造のバリアメタル膜における最下層の膜とを同じ材料で形成しているので、同一のターゲットを用いるスパッタ法でこれら最上層及び最下層の膜を形成し、且つ、当該ターゲットを用いる反応性スパッタ法で形成する膜が反射防止膜に含まれていても、上層側の配線のバリアメタル膜における最下層の膜として、ターゲットを形成している材料のみから成る純粋な膜を形成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本願の発明の第１及び第２具体例を、図１〜４を参照しながら説明する。図１、２が、多層Ａｌ配線のうちで最上層のＡｌ配線以外のＡｌ配線の形成に適用した第１具体例を示している。この第１具体例では、図１（ａ）に示す様に、層間絶縁膜であるＳｉＯ2膜２１上に、下層側から膜厚が２０ｎｍのＴｉ膜２５と膜厚が２０ｎｍのＴｉＮ膜２６と膜厚が５ｎｍのＴｉ膜２７とから成るバリアメタル膜２８を、同一の反応室内で下記の条件で連続的に形成する。
【００１６】
Ｔｉ膜のスパッタ条件
雰囲気        Ａｒ６５ｓｃｃｍ、圧力０．４Ｐａ
直流電源      ５ｋＷ
基板加熱温度  ３００℃
【００１７】
ＴｉＮ膜の反応性スパッタ条件
雰囲気        Ａｒ３３ｓｃｃｍ、Ｎ2６６ｓｃｃｍ、圧力０．４Ｐａ
直流電源      １５ｋＷ
基板加熱温度  ３００℃
【００１８】
その後、バリアメタル膜２８上に、０．５％のＣｕを含有し膜厚が５００ｎｍであるＡｌ膜３１を下記の条件で形成し、更に、このＡｌ膜３１上に、膜厚が５ｎｍであるＴｉ膜４５を上記の条件で形成する。
【００１９】
Ａｌ膜のスパッタ条件
雰囲気        Ａｒ６５ｓｃｃｍ、圧力０．２Ｐａ
直流電源      １５ｋＷ
基板加熱温度  ３００℃
【００２０】
次に、図１（ｂ）に示す様に、Ｔｉ膜４５上に、このＴｉ膜４５を形成した反応室と同一の反応室内で、膜厚が１００ｎｍであるＴｉＮ膜３３を上記の条件で形成し、更に、図２（ａ）に示す様に、ＴｉＮ膜３３上に、上記の反応室内で、膜厚が５ｎｍであるＴｉ膜４６を上記の条件で形成する。
【００２１】
次に、Ｔｉ膜４５、ＴｉＮ膜３３及びＴｉ膜４６を反射防止膜４７にしてＴｉ膜４６上でレジスト（図示せず）をパターニングし、このレジストをマスクにしたＲＩＥで、図２（ｂ）に示す様に、Ａｌ配線４８をパターニングする。なお、以上の第１具体例では、ＴｉＮ膜３３上のＴｉ膜４６をも反射防止膜４７の一部にしているが、このＴｉ膜４６によって反射防止特性が劣化してハレーション等が生じることはない。
【００２２】
図３、４が、多層Ａｌ配線のうちで最上層のＡｌ配線の形成に適用した第２具体例を示している。この第２具体例でも、図３、４に示す様に、膜厚が１００ｎｍのＴｉＮ膜４２と膜厚が５ｎｍのＴｉ膜５１との２層膜を反射防止膜５２にしてＡｌ配線５３をパターニングすることを除いて、上述の第１具体例と実質的に同様の工程を実行する。
【００２３】
【発明の効果】
本願の発明による多層配線の形成方法では、上層側の配線のバリアメタル膜における最下層の膜として、スパッタ法におけるターゲットを形成している材料のみから成る純粋な膜を形成することができるので、下層の導電層と上層側の配線におけるバリアメタル膜とのオーミックコンタクト性等の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本願の発明の第１具体例の前半を工程順に示す配線の側面図である。
【図２】  第１具体例の後半を工程順に示す配線の側面図である。
【図３】  本願の発明の第２具体例の前半を工程順に示す配線の側面図である。
【図４】  第２具体例の後半を工程順に示す配線の側面図である。
【図５】  ハレーションを説明するために配線の形成方法を工程順に示す側面図である。
【図６】  本願の発明の一従来例で形成した２層Ａｌ配線の側面図である。
【図７】  一従来例における課題を説明するためにスパッタ法を順次に示す側面図である。
【符号の説明】
２５  Ｔｉ膜
２８  バリアメタル膜
３１  Ａｌ膜
３２  Ｔｉターゲット
３５  Ｔｉ膜
３８  バリアメタル膜
４６  Ｔｉ膜
４７  反射防止膜
４８  Ａｌ配線
５１  Ｔｉ膜
５２  反射防止膜
５３  Ａｌ配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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