JP2891488B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［概要］ 半導体装置における絶縁基板上への配線金属の形成に
際して、詳細な線幅の配線パターンを形成しても配線剥
がれが生じないようにすることを目的とし、 金属の窒化物あるいは酸化物により形成された絶縁基
板と， 該絶縁基板上に形成され，高融点金属の窒化物あるい
は酸化物により形成された下地層と， 該下地層上に形成された配線金属層とを有し， 該下地層の高融点金属の組成比が該下地層の厚さ方向
において該絶縁基板から該配線金属層に向けて徐々に大
きくなるような傾斜組成を持たせることを特徴とする。
際して、詳細な線幅の配線パターンを形成しても配線剥
がれが生じないようにすることを目的とし、 金属の窒化物あるいは酸化物により形成された絶縁基
板と， 該絶縁基板上に形成され，高融点金属の窒化物あるい
は酸化物により形成された下地層と， 該下地層上に形成された配線金属層とを有し， 該下地層の高融点金属の組成比が該下地層の厚さ方向
において該絶縁基板から該配線金属層に向けて徐々に大
きくなるような傾斜組成を持たせることを特徴とする。
［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特に
絶縁基板上への配線金属層の形成技術に関する。
絶縁基板上への配線金属層の形成技術に関する。
［従来の技術］ 半導体素子を実装するための絶縁基板上に配線層を形
成する際に，絶縁基板の表面をメタライゼーションす
る。この時形成されるメタライゼーション膜と絶縁基板
との付着力が，この後形成される金属配線層に大きな影
響を与える。そのために種々の工夫がなされている。
成する際に，絶縁基板の表面をメタライゼーションす
る。この時形成されるメタライゼーション膜と絶縁基板
との付着力が，この後形成される金属配線層に大きな影
響を与える。そのために種々の工夫がなされている。
その一例を第４図に従来例として示す。
以下第４図を用いて，従来の，絶縁基板上への配線金
属層の形成方法を説明する。
属層の形成方法を説明する。
AlNから成る絶縁基板21上へスパッタ法によりTiを堆
積させて，厚さ0.2〜0.3μｍの下地金属層22を形成す
る。
積させて，厚さ0.2〜0.3μｍの下地金属層22を形成す
る。
下地金属層22上に，真空蒸着法やスパッタ法により所
定の厚さにCuを堆積させて配線金属層23を形成する。
定の厚さにCuを堆積させて配線金属層23を形成する。
第４図に示した,AlNから成る絶縁基板21の表面に形成
されたTiから成る下地金属層22を介してCuから成る配線
金属層23を形成した構造は,TiとAlNとの付着力が強いの
で，良好な配線層を形成することができるものとして，
よく用いられていた。
されたTiから成る下地金属層22を介してCuから成る配線
金属層23を形成した構造は,TiとAlNとの付着力が強いの
で，良好な配線層を形成することができるものとして，
よく用いられていた。
しかし,VLSIの高密度化が進みULSIと呼ばれるように
なるのに伴って，配線パターンも微細化し，配線幅が狭
くなってきた。その結果，従来の方法で形成した配線金
属層をパターニングして形成した配線には，配線剥がれ
が生じる，という問題があった。
なるのに伴って，配線パターンも微細化し，配線幅が狭
くなってきた。その結果，従来の方法で形成した配線金
属層をパターニングして形成した配線には，配線剥がれ
が生じる，という問題があった。
本発明は、この問題点を解決して、詳細な線幅の配線
パターンを形成しても配線剥がれが生じないように絶縁
基板上へ配線金属層を形成する半導体装置及びその製造
方法を提供することを目的とする。
パターンを形成しても配線剥がれが生じないように絶縁
基板上へ配線金属層を形成する半導体装置及びその製造
方法を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明に係る半導体装
置及びその製造方法は、以下のように構成される。
置及びその製造方法は、以下のように構成される。
（１）金属の窒化物により形成された絶縁基板と、 該絶縁基板上に形成され、高融点金属の窒化物により
形成された下地層と、 該下地層上に形成された配線金属層とを有し、 該下地層の高融点金属の組成比が該下地層の厚さ方向
において該絶縁基板から該配線金属層に向けて徐々に大
きくなる傾斜組成を持つことを特徴とする半導体装置。
形成された下地層と、 該下地層上に形成された配線金属層とを有し、 該下地層の高融点金属の組成比が該下地層の厚さ方向
において該絶縁基板から該配線金属層に向けて徐々に大
きくなる傾斜組成を持つことを特徴とする半導体装置。
（２）金属の窒化物により形成された絶縁基板と、 該絶縁基板上に形成され、高融点金属の酸化物により
形成された下地層と、 該下地層上に形成された配線金属層とを有し、 該下地層の高融点金属の組成比が該下地層の厚さ方向
において該絶縁基板から該配線金属層に向けて徐々に大
きくなる傾斜組成を持つことを特徴とする半導体装置。
形成された下地層と、 該下地層上に形成された配線金属層とを有し、 該下地層の高融点金属の組成比が該下地層の厚さ方向
において該絶縁基板から該配線金属層に向けて徐々に大
きくなる傾斜組成を持つことを特徴とする半導体装置。
（３）金属の窒化物により形成された絶縁基板上に高融
点金属の窒化物により下地層を形成する工程と、 該下地層上に配線金属層を形成する工程とを有し、 前記下地層を形成する工程においては、該下地層の高
融点金属の組成比が該下地層の厚さ方向において該絶縁
基板から該配線金属層に向けて徐々に大きくなるような
傾斜組成を持たせることを特徴とする半導体装置の製造
方法。
点金属の窒化物により下地層を形成する工程と、 該下地層上に配線金属層を形成する工程とを有し、 前記下地層を形成する工程においては、該下地層の高
融点金属の組成比が該下地層の厚さ方向において該絶縁
基板から該配線金属層に向けて徐々に大きくなるような
傾斜組成を持たせることを特徴とする半導体装置の製造
方法。
（４）金属の酸化物により形成された絶縁基板上に高融
点金属の酸化物により下地層を形成する工程と、 該下地層上に配線金属層を形成する工程とを有し、 前記下地層を形成する工程においては、該下地層の高
融点金属の組成比が該下地層の厚さ方向において該絶縁
基板から該配線金属層に向けて徐々に大きくなるような
傾斜組成を持たせることを特徴とする半導体装置の製造
方法。
点金属の酸化物により下地層を形成する工程と、 該下地層上に配線金属層を形成する工程とを有し、 前記下地層を形成する工程においては、該下地層の高
融点金属の組成比が該下地層の厚さ方向において該絶縁
基板から該配線金属層に向けて徐々に大きくなるような
傾斜組成を持たせることを特徴とする半導体装置の製造
方法。
第１図は，本発明の基本構成を示す図である。
同図において,1は絶縁基板,2は下地層,3は配線金属層
である。
である。
従来例における絶縁基板材料のAlNと下地金属層を構
成するTiとの付着力は,Ti−AlN界面に生じる電気二重層
による静電気力やファン・デル・ワールス力などに起因
するものである，と考えられる。電気二重層による静電
気力やファン・デル・ワールス力は,Ti−AlNの接合面積
が小さくなるとそれに比例して小さくなる。従って，配
線幅が極細になると配線剥がれが生じるのは，従来技術
の限界を示すものである。
成するTiとの付着力は,Ti−AlN界面に生じる電気二重層
による静電気力やファン・デル・ワールス力などに起因
するものである，と考えられる。電気二重層による静電
気力やファン・デル・ワールス力は,Ti−AlNの接合面積
が小さくなるとそれに比例して小さくなる。従って，配
線幅が極細になると配線剥がれが生じるのは，従来技術
の限界を示すものである。
本発明は，この従来技術の限界を克服するために成さ
れたものである。
れたものである。
以下，第１図を用いて，本発明の作用を説明する。
本発明では，絶縁基板１上に下地層２を形成し，その
上に配線金属層３を形成している。この構造は，一見従
来例と同じように見える。しかし，従来例では，下地層
を単一の金属で形成していたのに対して，本発明の下地
層２は，次の構造を持っている。
上に配線金属層３を形成している。この構造は，一見従
来例と同じように見える。しかし，従来例では，下地層
を単一の金属で形成していたのに対して，本発明の下地
層２は，次の構造を持っている。
絶縁基板１表面には，該絶縁基板１を構成する材料物
質と物質構造が近接した化合物が形成されている。
質と物質構造が近接した化合物が形成されている。
配線金属層３が堆積される表面は，絶縁基板１を構成
する材料物質と密着性が良好な金属で形成されている。
する材料物質と密着性が良好な金属で形成されている。
およびの中間領域は，絶縁基板１を構成する材料
物質と物質構造が近接した化合物と，絶縁基板１を構成
する材料物質と密着性が良好な金属との組成物からな
り，前記金属の組成比が徐々に大きくなる傾斜組成を持
つ。
物質と物質構造が近接した化合物と，絶縁基板１を構成
する材料物質と密着性が良好な金属との組成物からな
り，前記金属の組成比が徐々に大きくなる傾斜組成を持
つ。
このような構造を持つ本発明の下地層２は，次の作用
を成す。
を成す。
（ａ）絶縁基板１表面に該絶縁基板１を構成する材料物
質と物質構造が近接した化合物が形成されているので，
下地層２と絶縁基板１との付着力が格段に大きくなる。
質と物質構造が近接した化合物が形成されているので，
下地層２と絶縁基板１との付着力が格段に大きくなる。
（ｂ）下地層２表面は絶縁基板１を構成する材料物質と
密着性が良好な金属で形成されているので，その上に堆
積する配線金属層３との密着性が良好となる。
密着性が良好な金属で形成されているので，その上に堆
積する配線金属層３との密着性が良好となる。
上述したように，本発明の下地層２は、絶縁基板１と
接する面と配線金属層３と接する面とで，その性状が異
なる。本発明は，このような構造を持つ下地層２の形成
方法をも提供する。次に，その方法を説明する。
接する面と配線金属層３と接する面とで，その性状が異
なる。本発明は，このような構造を持つ下地層２の形成
方法をも提供する。次に，その方法を説明する。
絶縁基板１上に，絶縁基板１を構成する材料物質と密
着性が良好な金属（Ｘ），および金属（Ｘ）と，絶縁基
板１を構成する材料物質と物質構造が近接した化合物
（XY）を形成する物質（ Ｙ）を供給する。この結果，
絶縁基板１表面は，化合物（XY）が大きな組成比を持
つ，化合物（XY）と金属（Ｘ）との組成物が形成され
る。
着性が良好な金属（Ｘ），および金属（Ｘ）と，絶縁基
板１を構成する材料物質と物質構造が近接した化合物
（XY）を形成する物質（ Ｙ）を供給する。この結果，
絶縁基板１表面は，化合物（XY）が大きな組成比を持
つ，化合物（XY）と金属（Ｘ）との組成物が形成され
る。
物質（Ｙ）の供給量を徐々に減少させ，金属（Ｘ）の
組成比を大きくしてゆく。
組成比を大きくしてゆく。
物質（Ｙ）の供給を停止して金属（Ｘ）のみを堆積さ
せる。
せる。
このようにして，本発明の下地層２が形成される。
第２図は，本発明の一実施例を示す図である。
同図において,11は絶縁基板,12は下地層,13は配線金
属層である。
属層である。
本実施例は，絶縁基板11としてAlN,下地層12としてTi
NとTiとの組成物を用い，配線金属層13をCuで形成した
例である。
NとTiとの組成物を用い，配線金属層13をCuで形成した
例である。
以下，第２図を用いて，本実施例を説明する。
AlNから成る絶縁基板11表面へのTiのスパッタ蒸着中
に活性ガスとしてN2を導入し，反応性スパッタによりTi
とTiNとから成る組成物を堆積させる。このとき,Tiの組
成比が徐々に大きくなる傾斜組成を持つように,N2ガス
の供給量を徐々に減少させ，所定の時間が経過した後N2
ガスの供給を停止し,Tiのみを堆積させて下地層12を形
成する。
に活性ガスとしてN2を導入し，反応性スパッタによりTi
とTiNとから成る組成物を堆積させる。このとき,Tiの組
成比が徐々に大きくなる傾斜組成を持つように,N2ガス
の供給量を徐々に減少させ，所定の時間が経過した後N2
ガスの供給を停止し,Tiのみを堆積させて下地層12を形
成する。
図の左側に,TiとTiNとの組成物から成る下地層12中の
Tiの組成比の変化の様子を示す。
Tiの組成比の変化の様子を示す。
第３図に，反応性スパッタ法により下地層形成の例を
示す。この例により得られた下地層12の厚さは約0.3μ
ｍであった。
示す。この例により得られた下地層12の厚さは約0.3μ
ｍであった。
続いて，下地層12上にCuを２μｍ堆積させて配線金属
層13を形成する。
層13を形成する。
以上のようにして形成した配線層を数10ミクロンの線
幅にパターニングして微細配線を形成したところ，従来
のものに比して，配線剥がれが著しく減少した。
幅にパターニングして微細配線を形成したところ，従来
のものに比して，配線剥がれが著しく減少した。
本発明は，以上述べた実施例に限らず,Al2O3から成る
絶縁基板上への配線金属層の形成に適用することができ
る。この場合，反応性スパッタの活性ガスとしてO2を用
いる。
絶縁基板上への配線金属層の形成に適用することができ
る。この場合，反応性スパッタの活性ガスとしてO2を用
いる。
また，本実施例では下地層を形成する際にTiを用いた
が，絶縁基板を構成する材料物質と密着性が良好な金属
であればよく,AlやCrなどを用いることができる。
が，絶縁基板を構成する材料物質と密着性が良好な金属
であればよく,AlやCrなどを用いることができる。
本発明によれば，絶縁基板上へ，微細な線幅の配線パ
ターンを形成しても配線剥がれが生じない配線金属層を
形成することが可能になる。
ターンを形成しても配線剥がれが生じない配線金属層を
形成することが可能になる。
第１図は本発明の基本構成を示す図， 第２図は本発明の一実施例を示す図， 第３図は反応性スパッタ法による下地層形成の例を示す
図， 第４図は従来例を示す図 である。 第１図において 1:絶縁基板 2:下地層 3:配線金属層
図， 第４図は従来例を示す図 である。 第１図において 1:絶縁基板 2:下地層 3:配線金属層
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−12535（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/28 - 21/288 H01L 21/3205 - 21/3213 H01L 21/768
Claims (4)
- 【請求項１】金属の窒化物により形成された絶縁基板
と、 該絶縁基板上に形成され、高融点金属の窒化物により形
成された下地層と、 該下地層上に形成された配線金属層とを有し、 該下地層の高融点金属の組成比が該下地層の厚さ方向に
おいて該絶縁基板から該配線金属層に向けて徐々に大き
くなる傾斜組成を持つことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】金属の窒化物により形成された絶縁基板
と、 該絶縁基板上に形成され、高融点金属の酸化物により形
成された下地層と、 該下地層上に形成された配線金属層とを有し、 該下地層の高融点金属の組成比が該下地層の厚さ方向に
おいて該絶縁基板から該配線金属層に向けて徐々に大き
くなる傾斜組成を持つことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項３】金属の窒化物により形成された絶縁基板上
に高融点金属の窒化物により下地層を形成する工程と、 該下地層上に配線金属層を形成する工程とを有し、 前記下地層を形成する工程においては、該下地層の高融
点金属の組成比が該下地層の厚さ方向において該絶縁基
板から該配線金属層に向けて徐々に大きくなるような傾
斜組成を持たせることを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項４】金属の酸化物により形成された絶縁基板上
に高融点金属の酸化物により下地層を形成する工程と、 該下地層上に配線金属層を形成する工程とを有し、 前記下地層を形成する工程においては、該下地層の高融
点金属の組成比が該下地層の厚さ方向において該絶縁基
板から該配線金属層に向けて徐々に大きくなるような傾
斜組成を持たせ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 |
|---|---|---|---|
| JP29642289A JP2891488B2 (ja) | 1989-11-15 | 1989-11-15 | 半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29642289A JP2891488B2 (ja) | 1989-11-15 | 1989-11-15 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03156928A JPH03156928A (ja) | 1991-07-04 |
| JP2891488B2 true JP2891488B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=17833338
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29642289A Expired - Fee Related JP2891488B2 (ja) | 1989-11-15 | 1989-11-15 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2891488B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW380308B (en) * | 1997-07-03 | 2000-01-21 | Motorola Inc | Semiconductor device and a process for forming the device |
| JP3890722B2 (ja) * | 1998-02-16 | 2007-03-07 | ソニー株式会社 | 半導体装置の銅配線 |
| CN103334080A (zh) * | 2013-06-04 | 2013-10-02 | 上海大学 | AlN膜表面金属化层制备方法 |
-
1989
- 1989-11-15 JP JP29642289A patent/JP2891488B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03156928A (ja) | 1991-07-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |