JP2002124567A - 半導体集積回路の配線構造及び配線形成方法 - Google Patents
半導体集積回路の配線構造及び配線形成方法Info
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Abstract
り低抵抗の半導体集積回路の配線構造及び配線形成方法
を提供する。 【解決手段】基板11上の層間絶縁膜12下層にコンタ
クト領域である拡散層13が形成されている。この拡散
層13が露出する開孔14及び配線溝15が形成されて
おり、主にCu配線部材16により配線材料が埋め込ま
れた構成となっている。図において、少なくとも層間絶
縁膜12下層のコンタクト領域である拡散層13に接触
するバリアメタル層BMTLが形成されている。バリア
メタル層BMTLはTi/TiN積層や、TaN、WN
その他様々考えられる。さらに、上記Cu配線部材16
とバリアメタル層BMTLの間にAlを含む薄膜161
が介在している。
Description
り、特に高集積化、微細化に対応可能な低抵抗の半導体
集積回路の配線構造及び配線形成方法に関する。
化、高集積化、高速動作に伴ない、アルミニウム配線材
料の代って低抵抗の銅配線材料が実用化されるようにな
ってきた。銅配線材料による加工の困難性は、配線材料
埋め込み及び化学的機械的研磨(CMP)技術を含むダ
マシン法などの技術によって解消されている。
縁膜を選択的に開口し、コンタクト領域を露出させる。
コンタクト領域と共に配線領域となる溝を形成してもよ
い。その後、コンタクト領域にTi/TiN積層、Ta
N、WNなどのバリアメタル層材料をスパッタ法により
被覆する。次に、銅配線材料を埋め込む。これには、C
uのシード層のスパッタ及び電解メッキ法によるCuの
堆積が一般的である。これにより、コンタクト領域及び
配線領域となる溝を含む領域上に銅配線材料が堆積され
る。その後、化学的機械的研磨(CMP)技術により、
コンタクト領域及び配線領域となる溝のみに銅配線材料
を埋め込んだ形に加工する。
材料の下地に適当な厚みを有するバリアメタル層を被覆
し、コンタクト領域へのCuの拡散を防止している。し
かしながら、近年の微細化に伴ない、銅配線材料より高
抵抗のバリアメタル層は、いっそうの薄膜化が要求され
ている。バリアメタル層の薄膜化を進めると、Cu拡散
防止機能が低下しコンタクト領域の信頼性の低下を招く
ため、現状ではさらなる薄膜化は困難である。
れたもので、Cu拡散防止機能のバリア性を維持しつ
つ、より低抵抗の半導体集積回路の配線構造及び配線形
成方法を提供しようとするものである。
回路の配線構造は、Cuを主成分としたCu配線部材に
より配線材料が構成される多層配線に関し、下層のコン
タクト領域とのバリアメタル層と、前記Cu配線部材と
前記バリアメタル層の間に介在したAlを含む薄膜とを
具備したことを特徴とする。
造によれば、Cu配線部材とバリアメタル層の間にAl
を含む薄膜を介在させる。Alはバリアメタル層と比べ
て低抵抗でありCuと合金を作りやすい。これにより、
バリアメタル層が薄くてもCuの拡散は抑制される。な
お、上記薄膜はAl−Cu合金を含むことを特徴とす
る。
法は、Cuを主成分としたCu配線部材により配線材料
が構成される多層配線の形成に関し、少なくとも層間絶
縁膜を選択的に除去し下層のコンタクト領域を露出させ
る工程と、少なくとも前記コンタクト領域にバリアメタ
ル層を被覆する工程と、前記バリアメタル層上にAlを
含む薄膜を被覆する工程と、前記薄膜上に前記Cu配線
部材を堆積し、前記コンタクト領域上方をCu配線部材
で覆う工程とを具備したことを特徴とする。
の半導体集積回路の配線形成方法は、Cuを主成分とし
たCu配線部材により配線材料が構成される多層配線の
形成に関し、層間絶縁膜を選択的に除去し下層のコンタ
クト領域を露出させると共に溝状の配線領域を形成する
工程と、少なくとも前記層間絶縁膜上の配線領域及び前
記コンタクト領域にバリアメタル層を被覆する工程と、
前記バリアメタル層上にAlを含む薄膜を被覆する工程
と、前記薄膜上に前記Cu配線部材を堆積し、前記コン
タクト領域及び配線領域上をCu配線部材で埋め込む工
程と、前記Cu配線部材の加工工程とを具備したことを
特徴とする。
配線形成方法によれば、バリアメタル層上にCu配線部
材を形成する前にまずAlを含む薄膜を被覆する。Al
はバリアメタル層と比べて低抵抗でありCuと合金を作
りやすい。これにより、バリアメタル層が薄くてもCu
の拡散は抑制される。なお、上記薄膜の被覆はAl−C
u合金の被覆を含むことを特徴とする。
る半導体集積回路の配線構造を示す断面図である。半導
体集積化回路内の素子(図示せず)に繋がる拡散層13
上において、Cuを主成分としたCu配線部材16によ
り配線材料が構成される多層配線のうちの所定層部分を
示している。
クト領域である拡散層13が形成されている。この拡散
層13が露出する開孔14及び配線溝15が形成されて
おり、主にCu配線部材16により配線材料が埋め込ま
れた構成となっている。
下層のコンタクト領域である拡散層13に接触するバリ
アメタル層BMTLが形成されている。バリアメタル層
BMTLはTi/TiN積層や、TaN、WNその他様
々考えられる。さらに、上記Cu配線部材16とバリア
メタル層BMTLの間にAlを含む薄膜161が介在し
ている。
バリアメタル層BMTLと比べて低抵抗であり、かつC
uと合金を作りやすい。これにより、バリアメタル層B
MTLを低抵抗化のために薄くしてもCuの拡散は抑制
される。なお、上記薄膜161はAl−Cu合金を含
む。
配線デザインに対し、配線の抵抗を大きく上昇させるこ
となく、かつ良好なCu拡散防止機能を保つことができ
る。これにより、信頼性を維持しつつ、低消費電力、高
速動作に寄与する微細な配線構造が実現できる。
方法を工程順に示す断面図である。図2に示すように、
半導体集積化回路の形成される基板11上の層間絶縁膜
12を選択的にエッチング加工し、開孔14により下層
のコンタクト領域となる拡散層13を露出させる。この
とき、溝状の配線領域(配線溝15)を同時に形成して
もよい。そのためには、図示しないが、コンタクト領域
をパターニングした窒化膜などのエッチングマスクを層
間絶縁膜12中に形成しておく。その他の方法として、
別のリソグラフィ工程で配線溝15を形成してもよい。
al Vapor Deposition )法やスパッタ法などのPVD
(Physical Vapor Deposition )の技術を用い、少なく
とも層間絶縁膜12上の配線溝15及び拡散層13にバ
リアメタル層BMTLを従来に比べ相当量薄く被覆す
る。その後、CVD法によりバリアメタル層BMTL上
にAlを数十nm被覆する(Alを含む薄膜161の形
成)。
パッタ及び電解メッキ法によるCuの堆積が行われる。
その他PVDやCVDの技術を用いてもよい。これによ
り、拡散層13上方及び配線溝15の領域上に銅配線材
料(Cu配線部材16)が堆積される。その後、化学的
機械的研磨(CMP)技術により、コンタクト領域及び
配線領域となる溝のみに銅配線材料を埋め込んだ形に加
工すれば、前記図1のような配線構造が達成される。
ル層BMTL上にCu配線部材16を形成する前にまず
Alを含む薄膜161を被覆する。Alはバリアメタル
層BMTLと比べて低抵抗でありCuと合金を作りやす
い。これにより、バリアメタル層BMTLが薄くてもC
uの拡散は抑制される。
る。前記図3では、バリアメタル層BMTL上にAlを
被覆したが、この図4では、PVD法によって、Cu−
Al膜(Cux Aly-x の組成)を被覆する(Alを含
む薄膜161の形成)。その後は、上記と同様プロセス
により、拡散層13上方及び配線溝15の領域上に銅配
線材料(Cu配線部材16)を堆積する。その後、化学
的機械的研磨(CMP)技術により、不要部分が除去さ
れて前記図1のような配線構造が達成される。
Al膜はバリアメタル層BMTLと比べて低抵抗であ
り、かつCuと合金を作りやすい。これにより、バリア
メタル層BMTLを低抵抗化のために薄くしてもCuの
拡散は十分に抑制される。
いバリアメタルは薄くしつつ、Al−Cu合金による低
抵抗金属層を介在させることにより、Cu配線における
拡散防止機能を十分発揮できる構成とした。これによ
り、微細化した配線デザインに対し、配線の抵抗を大き
く上昇させることなく、高信頼性、低消費電力、高速動
作に寄与する微細な配線構造が実現できる。
リアメタル層上にCu配線部材を形成する前に、バリア
メタル層に比べて低抵抗のAlを含む薄膜を被覆する。
AlとCuの合金によって、Cuの拡散は抑制されるよ
うになるのでバリアメタル層が薄くても高信頼性が維持
できる。この結果、Cu拡散防止機能のバリア性を維持
しつつ、より低抵抗の半導体集積回路の配線構造及び配
線形成方法を提供することができる。
線構造を示す断面図である。
図である。
図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 Cuを主成分としたCu配線部材により
配線材料が構成される多層配線に関し、 下層のコンタクト領域とのバリアメタル層と、 前記Cu配線部材と前記バリアメタル層の間に介在した
Alを含む薄膜と、を具備したことを特徴とする半導体
集積回路の配線構造。 - 【請求項2】 前記薄膜はAl−Cu合金を含むことを
特徴とする請求項1記載の半導体集積回路の配線構造。 - 【請求項3】 Cuを主成分としたCu配線部材により
配線材料が構成される多層配線の形成に関し、 少なくとも層間絶縁膜を選択的に除去し下層のコンタク
ト領域を露出させる工程と、 少なくとも前記コンタクト領域にバリアメタル層を被覆
する工程と、 前記バリアメタル層上にAlを含む薄膜を被覆する工程
と、 前記薄膜上に前記Cu配線部材を堆積し、前記コンタク
ト領域上方をCu配線部材で覆う工程と、を具備したこ
とを特徴とする半導体集積回路の配線形成方法。 - 【請求項4】 Cuを主成分としたCu配線部材により
配線材料が構成される多層配線の形成に関し、 層間絶縁膜を選択的に除去し下層のコンタクト領域を露
出させると共に溝状の配線領域を形成する工程と、 少なくとも前記層間絶縁膜上の配線領域及び前記コンタ
クト領域にバリアメタル層を被覆する工程と、 前記バリアメタル層上にAlを含む薄膜を被覆する工程
と、 前記薄膜上に前記Cu配線部材を堆積し、前記コンタク
ト領域及び配線領域上をCu配線部材で埋め込む工程
と、 前記Cu配線部材の加工工程と、 を具備したことを特徴とする半導体集積回路の配線形成
方法。 - 【請求項5】 前記薄膜の被覆はAl−Cu合金の被覆
を含むことを特徴とする請求項3または4記載の半導体
集積回路の配線構造。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000317083A JP2002124567A (ja) | 2000-10-17 | 2000-10-17 | 半導体集積回路の配線構造及び配線形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2000317083A JP2002124567A (ja) | 2000-10-17 | 2000-10-17 | 半導体集積回路の配線構造及び配線形成方法 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007253524A Division JP2008010896A (ja) | 2007-09-28 | 2007-09-28 | 半導体集積回路の配線構造及び配線形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002124567A true JP2002124567A (ja) | 2002-04-26 |
Family
ID=18795932
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000317083A Pending JP2002124567A (ja) | 2000-10-17 | 2000-10-17 | 半導体集積回路の配線構造及び配線形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002124567A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100458164B1 (ko) * | 2002-03-20 | 2004-11-26 | 학교법인 포항공과대학교 | 탄탈을 포함하는 오믹 전극 및 이를 형성하기 위한 적층구조와 반도체 소자 및 이들의 제조 방법 |
US7902062B2 (en) | 2002-11-23 | 2011-03-08 | Infineon Technologies Ag | Electrodepositing a metal in integrated circuit applications |
-
2000
- 2000-10-17 JP JP2000317083A patent/JP2002124567A/ja active Pending
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KR100458164B1 (ko) * | 2002-03-20 | 2004-11-26 | 학교법인 포항공과대학교 | 탄탈을 포함하는 오믹 전극 및 이를 형성하기 위한 적층구조와 반도체 소자 및 이들의 제조 방법 |
US7902062B2 (en) | 2002-11-23 | 2011-03-08 | Infineon Technologies Ag | Electrodepositing a metal in integrated circuit applications |
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