JP2658206B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JP2658206B2 JP2658206B2 JP16550188A JP16550188A JP2658206B2 JP 2658206 B2 JP2658206 B2 JP 2658206B2 JP 16550188 A JP16550188 A JP 16550188A JP 16550188 A JP16550188 A JP 16550188A JP 2658206 B2 JP2658206 B2 JP 2658206B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 基板上にアルミニウム配線を具える半導体装置の製造
方法に関し、 配線のストレスマイグレーションによる断線の防止が
実現されることを目的とし、 配線を形成するに際して、単体又は合金のアルミニウ
ム膜と窒化チタン膜とスパッタによるタングステン膜と
をその順に堆積形成する工程と、少なくとも窒化チタン
膜及びアルミニウム膜に対しては塩素系ガスを用いて上
記３層の膜をパターニングし、続いて弗素系プラズマに
曝す工程とを含んで、上記配線を上記３層の膜からなる
３層構造にするように構成する。
方法に関し、 配線のストレスマイグレーションによる断線の防止が
実現されることを目的とし、 配線を形成するに際して、単体又は合金のアルミニウ
ム膜と窒化チタン膜とスパッタによるタングステン膜と
をその順に堆積形成する工程と、少なくとも窒化チタン
膜及びアルミニウム膜に対しては塩素系ガスを用いて上
記３層の膜をパターニングし、続いて弗素系プラズマに
曝す工程とを含んで、上記配線を上記３層の膜からなる
３層構造にするように構成する。
本発明は、基板上にアルミニウム配線を具える半導体
装置及びその製造方法に関する。
装置及びその製造方法に関する。
半導体装置の高集積化に伴い、上記配線は細くなる傾
向にある。その場合、ストレスマイグレーションによる
断線を起こし易くなるので、半導体装置の信頼性確保の
点から、その断線に対する対策が必要となる。
向にある。その場合、ストレスマイグレーションによる
断線を起こし易くなるので、半導体装置の信頼性確保の
点から、その断線に対する対策が必要となる。
〔従来の技術〕 上述した断線の対策として、配線の本体となるアルミ
ニウム（Al）膜又はAl合金膜（以下両者を一括してAl膜
と称する）の上に、窒化チタン（TiN）膜を載せること
が効果的であると知られている。それは、TiN膜がAl膜
のストレスを緩和するためである。
ニウム（Al）膜又はAl合金膜（以下両者を一括してAl膜
と称する）の上に、窒化チタン（TiN）膜を載せること
が効果的であると知られている。それは、TiN膜がAl膜
のストレスを緩和するためである。
ところで、この構造を実際のプロセスで実現しようと
すると、その工程は第４図（ａ）（ｂ）の側断面図に示
すようになる。
すると、その工程は第４図（ａ）（ｂ）の側断面図に示
すようになる。
第４図において、（ａ）を参照して、絶縁膜1aで覆わ
れた基板１の上にAl膜２及びTiN膜３をその順に堆積形
成し、レジスト４をマスクにしたRIE（反応性イオンエ
ッチング）により両膜３及び２をパターニングすれば所
望の配線が形成される。
れた基板１の上にAl膜２及びTiN膜３をその順に堆積形
成し、レジスト４をマスクにしたRIE（反応性イオンエ
ッチング）により両膜３及び２をパターニングすれば所
望の配線が形成される。
しかしながら、上記のエッチングに塩素（Cl）系ガス
を用いることから、パターニングしたままで大気中に取
り出すと、表面に残留したClが塩酸（HCl）となってAl
膜２を腐食させる問題がある。このため通常は、大気中
に取り出す前に弗素（Ｆ）系プラズマに曝してこのClを
駆逐しておくという処理をとる。
を用いることから、パターニングしたままで大気中に取
り出すと、表面に残留したClが塩酸（HCl）となってAl
膜２を腐食させる問題がある。このため通常は、大気中
に取り出す前に弗素（Ｆ）系プラズマに曝してこのClを
駆逐しておくという処理をとる。
そこで（ａ）の状態のものをＦ系プラズマに曝すと、
（ｂ）に示すように、TiN膜３がサイドエッチされてTiN
膜３の幅が小さくなり、甚だしくはTiN膜３が消失する
に至る。このため形成される配線は、所望の断線対策が
施されないものとなる問題がある。
（ｂ）に示すように、TiN膜３がサイドエッチされてTiN
膜３の幅が小さくなり、甚だしくはTiN膜３が消失する
に至る。このため形成される配線は、所望の断線対策が
施されないものとなる問題がある。
このことから本発明は、基板上にアルミニウム配線を
具える半導体装置において、配線のストレスマイグレー
ションによる断線の防止が実現されることを目的とす
る。
具える半導体装置において、配線のストレスマイグレー
ションによる断線の防止が実現されることを目的とす
る。
上記目的は、基板上のアルミニウム配線を形成するに
際して、単体又は合金のAl膜とTiN膜とスパッタによる
Ｗ膜とをその順に堆積形成する工程と、少なくともTiN
膜及びAl膜に対してはCl系ガスを用いて上記３層の膜を
パターニングし、続いてＦ系プラズマに曝す工程とを含
んで、上記配線を上記３層の膜からなる３層構造にする
本発明の製造方法によって解決される。
際して、単体又は合金のAl膜とTiN膜とスパッタによる
Ｗ膜とをその順に堆積形成する工程と、少なくともTiN
膜及びAl膜に対してはCl系ガスを用いて上記３層の膜を
パターニングし、続いてＦ系プラズマに曝す工程とを含
んで、上記配線を上記３層の膜からなる３層構造にする
本発明の製造方法によって解決される。
本発明者は、多くの実験を通して次のような事実を見
いだした。
いだした。
即ち、本来、TiNはＦ系ガスでエッチングされ易く、
ＷはCl系ガスでエッチングされ難い性質を有するが、Ti
N膜とスパッタによるＷ膜とが積層されて２層構造をな
す場合には、それぞれのエッチング特性が変化して、Ti
NはＦ系ガスでエッチングされ難くなり、ＷはCl系ガス
でエッチングされ易くなるというものである。
ＷはCl系ガスでエッチングされ難い性質を有するが、Ti
N膜とスパッタによるＷ膜とが積層されて２層構造をな
す場合には、それぞれのエッチング特性が変化して、Ti
NはＦ系ガスでエッチングされ難くなり、ＷはCl系ガス
でエッチングされ易くなるというものである。
第３図のエッチング特性図は、SF6（Ｆ系ガス）＋ＣC
l４（Cl系ガス）を用いたRIEにより、TiN膜単独、Ｗ膜
単独、TiN膜＋Ｗ膜の２層構造をエッチングした場合
の、SF6の比率に対するそれぞれのエッチングレートを
示し、上述の変化が読み取れる。
l４（Cl系ガス）を用いたRIEにより、TiN膜単独、Ｗ膜
単独、TiN膜＋Ｗ膜の２層構造をエッチングした場合
の、SF6の比率に対するそれぞれのエッチングレートを
示し、上述の変化が読み取れる。
本発明は、上述のエッチング特性を利用したものであ
る。即ち、Cl系ガスを用いた上記パターニングの後にＦ
系プラズマに曝す工程を入れても、TiN膜は、Ｗ膜の存
在により幅が小さくなるということがなくなって、所望
の断線防止用として機能するものとなる。そしてTiN膜
上のＷ膜は、その機能及びその他に対して悪影響を及ぼ
すものでないことから、工程の複雑化を避けるためにそ
のまま残しておくのが良い。
る。即ち、Cl系ガスを用いた上記パターニングの後にＦ
系プラズマに曝す工程を入れても、TiN膜は、Ｗ膜の存
在により幅が小さくなるということがなくなって、所望
の断線防止用として機能するものとなる。そしてTiN膜
上のＷ膜は、その機能及びその他に対して悪影響を及ぼ
すものでないことから、工程の複雑化を避けるためにそ
のまま残しておくのが良い。
また、Ｗ膜がCl系ガスでエッチングされ易くなること
から、上記パターニングは、Ｗ膜からAl膜までを一貫し
てCl系ガスで処理することも可能である。
から、上記パターニングは、Ｗ膜からAl膜までを一貫し
てCl系ガスで処理することも可能である。
以下本発明の実施例について第１図及び第２図を用い
て説明する。第１図は半導体装置実施例の配線の側断面
図、第２図（ａ）〜（ｃ）は製造方法実施例の工程を示
す側断面図、であり、全図を通じ同一符号は同一対象物
を示す。
て説明する。第１図は半導体装置実施例の配線の側断面
図、第２図（ａ）〜（ｃ）は製造方法実施例の工程を示
す側断面図、であり、全図を通じ同一符号は同一対象物
を示す。
第１図において、実施例の配線は、絶縁膜1aで覆われ
た基板１の上にあって、配線の本体となる単体又は合金
のAl膜２の上に、TiN膜３とＷ膜５とを順次載せた３層
構造を有する。Al膜２、TiN膜３及びＷ膜５の厚さは、
それぞれ例えば、１μｍ、500Å及び500Å、である。Al
膜２が合金である場合は、それは、Al・Si合金、Al・Si
・Cu合金又はAl・Si・Ti合金などである。
た基板１の上にあって、配線の本体となる単体又は合金
のAl膜２の上に、TiN膜３とＷ膜５とを順次載せた３層
構造を有する。Al膜２、TiN膜３及びＷ膜５の厚さは、
それぞれ例えば、１μｍ、500Å及び500Å、である。Al
膜２が合金である場合は、それは、Al・Si合金、Al・Si
・Cu合金又はAl・Si・Ti合金などである。
この配線では、TiN膜３がAl膜２のストレスマイグレ
ーションによる断線を防止するように機能する。
ーションによる断線を防止するように機能する。
この配線の形成は、次のようにして行う。
即ち第２図において、先ず（ａ）を参照して、所要工
程が施されて絶縁膜1aで覆われた基板１の上に、Al膜
２、TiN膜３及びＷ膜５をその順に堆積形成する。その
際のＷ膜５の堆積はスパッタ堆積にする。それは、先に
述べたエッチング特性の変化を得るためである。
程が施されて絶縁膜1aで覆われた基板１の上に、Al膜
２、TiN膜３及びＷ膜５をその順に堆積形成する。その
際のＷ膜５の堆積はスパッタ堆積にする。それは、先に
述べたエッチング特性の変化を得るためである。
次いで（ｂ）を参照して、レジスト４をマスクにしCl
系ガス例えばSiCl4＋ＢCl３を用いたRIEにより、Ｗ膜
５、TiN膜３及びAl膜２を順次連続的にパターニングし
て配線の形にする。Ｗ膜５からAl膜２までを一貫してCl
系ガスで処理できるのは先に述べた理由による。なお、
通常のエッチングのように、Ｗ膜５に対して別のガス例
えばSF6を用いても一向に支障ない。
系ガス例えばSiCl4＋ＢCl３を用いたRIEにより、Ｗ膜
５、TiN膜３及びAl膜２を順次連続的にパターニングし
て配線の形にする。Ｗ膜５からAl膜２までを一貫してCl
系ガスで処理できるのは先に述べた理由による。なお、
通常のエッチングのように、Ｗ膜５に対して別のガス例
えばSF6を用いても一向に支障ない。
次いで（ｃ）を参照して、大気中に取り出す前に表面
に残留したClを駆逐するため、上記パターニングに引続
き、RIE装置内でＦ系プラズマ例えばSF6プラズマに曝
す。この工程では、先に述べた理由により、TiN膜３の
幅が小さくなることはない。
に残留したClを駆逐するため、上記パターニングに引続
き、RIE装置内でＦ系プラズマ例えばSF6プラズマに曝
す。この工程では、先に述べた理由により、TiN膜３の
幅が小さくなることはない。
この後は、レジスト４を除去して第１図に示す形に
し、通常の通りにその後の工程を進めて半導体装置を完
成させる。
し、通常の通りにその後の工程を進めて半導体装置を完
成させる。
以上説明したように本発明の構成によれば、基板上に
アルミニウム配線を具える半導体装置において、配線の
ストレスマイグレーションによる断線の防止が実現され
て、当該半導体装置の信頼性を確保させる効果がある。
アルミニウム配線を具える半導体装置において、配線の
ストレスマイグレーションによる断線の防止が実現され
て、当該半導体装置の信頼性を確保させる効果がある。
第１図は半導体装置実施例の配線の側断面図、 第２図（ａ）〜（ｃ）は製造方法実施例の工程を示す側
断面図、 第３図はTiN膜とＷ膜のエッチング特性図、 第４図（ａ）（ｂ）は従来の問題を説明する側断面図、 である。 図において、 １は基板、 1aは絶縁膜、 ２はAl膜、 ３はTiN膜、 ４はレジスト、 ５はＷ膜、 である。
断面図、 第３図はTiN膜とＷ膜のエッチング特性図、 第４図（ａ）（ｂ）は従来の問題を説明する側断面図、 である。 図において、 １は基板、 1aは絶縁膜、 ２はAl膜、 ３はTiN膜、 ４はレジスト、 ５はＷ膜、 である。
Claims (1)
- 【請求項１】基板上のアルミニウム配線を形成するに際
して、単体又は合金のアルミニウム膜と窒化チタン膜と
スパッタによるタングステン膜とをその順に堆積形成す
る工程と、少なくとも窒化チタン膜及びアルミニウム膜
に対しては塩素系ガスを用いて上記３層の膜をパターニ
ングし、続いて弗素系プラズマに曝す工程とを含んで、
上記配線を上記３層の膜からなる３層構造にすることを
特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16550188A JP2658206B2 (ja) | 1988-07-01 | 1988-07-01 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16550188A JP2658206B2 (ja) | 1988-07-01 | 1988-07-01 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0215633A JPH0215633A (ja) | 1990-01-19 |
| JP2658206B2 true JP2658206B2 (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=15813592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16550188A Expired - Lifetime JP2658206B2 (ja) | 1988-07-01 | 1988-07-01 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2658206B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03239323A (ja) * | 1990-02-16 | 1991-10-24 | Yamaha Corp | ドライエッチング方法 |
| JP2811131B2 (ja) * | 1991-04-26 | 1998-10-15 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置の配線接続構造およびその製造方法 |
| KR100235959B1 (ko) * | 1996-10-22 | 1999-12-15 | 김영환 | 반도체소자의 금속배선 제조방법 |
-
1988
- 1988-07-01 JP JP16550188A patent/JP2658206B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0215633A (ja) | 1990-01-19 |
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