JP3261196B2 - 半導体集積回路の配線構造体 - Google Patents
半導体集積回路の配線構造体Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路（ＬＳ
Ｉ）の配線構造体に関する。
Ｉ）の配線構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、半導体集積回路の配線の材料とし
てはＡｌ、またはＡｌにＳｉやＣｕなどを添加したＡｌ
合金が使用されている。このような配線は、Ａｌが主な
材料として使用されているため、配線の許容電流密度は
（２〜３）×１０5 Ａ／ｃｍ2以下に制限されている。
この理由は、この配線に上記許容電流密度を越える電流
を流すと、エレクトロマイグレーションによりこの配線
が断線してしまうためである。高い電流密度で電流を流
すために、配線材料としてＡｌ中に０．１〜５％のＣｕ
を添加したＡｌ−Ｃｕ合金が使用されることがある。し
かし、許容し得る電流密度は改善されるものの配線の比
抵抗は増加し、発熱に伴う信頼性低下の問題が生じる。
てはＡｌ、またはＡｌにＳｉやＣｕなどを添加したＡｌ
合金が使用されている。このような配線は、Ａｌが主な
材料として使用されているため、配線の許容電流密度は
（２〜３）×１０5 Ａ／ｃｍ2以下に制限されている。
この理由は、この配線に上記許容電流密度を越える電流
を流すと、エレクトロマイグレーションによりこの配線
が断線してしまうためである。高い電流密度で電流を流
すために、配線材料としてＡｌ中に０．１〜５％のＣｕ
を添加したＡｌ−Ｃｕ合金が使用されることがある。し
かし、許容し得る電流密度は改善されるものの配線の比
抵抗は増加し、発熱に伴う信頼性低下の問題が生じる。
【０００３】一方、配線の耐エレクトロマイグレーショ
ン性を向上させるために、Ａｌ配線やＡｌ合金配線に代
えて、耐エレクトロマイグレーション性が高い実質的に
ＣｕからなるＣｕ配線を用いることが提案されている。
ン性を向上させるために、Ａｌ配線やＡｌ合金配線に代
えて、耐エレクトロマイグレーション性が高い実質的に
ＣｕからなるＣｕ配線を用いることが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしＣｕは、Ａｌに
比べるとＳｉ（基板）又はＳｉＯ2 （絶縁膜）中へ拡散
しやすく、このためトランジスタの正常な動作を妨げる
という問題が生じる。この問題を解決するために、金属
質バリア膜によりＣｕの拡散を防止する技術が提案され
てきたが（例えば、バリア材料＝ＴｉＮ：１９９２春応
用物理学会３０ｐ−ＺＨ−６、特開昭５３−１１６０８
９号公報、特開昭６３−７３６４５号公報、特開昭６３
−１５６３４１号公報、特開平１−２０４４４９号公報
参照）、Ｃｕがこの金属質バリア膜を経由してＳｉ又は
ＳｉＯ2 へ拡散することを完全には防止できず、十分な
効果があげられていない。
比べるとＳｉ（基板）又はＳｉＯ2 （絶縁膜）中へ拡散
しやすく、このためトランジスタの正常な動作を妨げる
という問題が生じる。この問題を解決するために、金属
質バリア膜によりＣｕの拡散を防止する技術が提案され
てきたが（例えば、バリア材料＝ＴｉＮ：１９９２春応
用物理学会３０ｐ−ＺＨ−６、特開昭５３−１１６０８
９号公報、特開昭６３−７３６４５号公報、特開昭６３
−１５６３４１号公報、特開平１−２０４４４９号公報
参照）、Ｃｕがこの金属質バリア膜を経由してＳｉ又は
ＳｉＯ2 へ拡散することを完全には防止できず、十分な
効果があげられていない。
【０００５】本発明は、上記事情に鑑み、Ｃｕ配線を使
用した場合、絶縁膜や基板へのＣｕの拡散を防止する半
導体集積回路の配線構造体を提供することを目的とす
る。
用した場合、絶縁膜や基板へのＣｕの拡散を防止する半
導体集積回路の配線構造体を提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記目的を達
成するために、種々の実験・研究を行った結果、 （１）Ｔａ−Ｗ合金膜でＣｕ配線の上部又は側面部を被
覆したり、Ｔａ−Ｗ合金膜をＣｕ配線の下地にすること
により、絶縁膜や基板へのＣｕの拡散を防止できる （２）Ｔａ−Ｗ合金にＭｏ、Ｎｂの元素を添加した合金
膜を、Ｃｕ配線の下地、又は上部若しくは側面部の被覆
にすることにより、絶縁膜や基板へのＣｕの拡散を防止
できることを見い出し本発明をなすに至った。
成するために、種々の実験・研究を行った結果、 （１）Ｔａ−Ｗ合金膜でＣｕ配線の上部又は側面部を被
覆したり、Ｔａ−Ｗ合金膜をＣｕ配線の下地にすること
により、絶縁膜や基板へのＣｕの拡散を防止できる （２）Ｔａ−Ｗ合金にＭｏ、Ｎｂの元素を添加した合金
膜を、Ｃｕ配線の下地、又は上部若しくは側面部の被覆
にすることにより、絶縁膜や基板へのＣｕの拡散を防止
できることを見い出し本発明をなすに至った。
【０００７】具体的には、本発明の第１の半導体集積回
路の配線構造体は、Ｔａ−Ｗ合金膜をＣｕ配線の下地又
は被覆にしたことを特徴とするものである。また、本発
明の第２の半導体集積回路の配線構造体は、Ｍｏ及び／
又はＮｂをＴａ−Ｗ合金に５〜１５原子％以下添加した
Ｔａ−Ｗ系合金膜を、Ｃｕ配線の下地、又は上部若しく
は側面部の被覆にしたことを特徴とするものである。
路の配線構造体は、Ｔａ−Ｗ合金膜をＣｕ配線の下地又
は被覆にしたことを特徴とするものである。また、本発
明の第２の半導体集積回路の配線構造体は、Ｍｏ及び／
又はＮｂをＴａ−Ｗ合金に５〜１５原子％以下添加した
Ｔａ−Ｗ系合金膜を、Ｃｕ配線の下地、又は上部若しく
は側面部の被覆にしたことを特徴とするものである。
【０００８】
【０００９】
【作用】先ず、本発明の第１の半導体集積回路の配線構
造体の作用について説明する。Ｗ、Ｔａは熱処理の際に
Ｃｕとの反応が非常に小さく、Ｃｕが固溶しにくいた
め、Ｃｕ配線の比抵抗上昇を抑えることができ、さら
に、Ｗ、Ｔａの自己拡散係数は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎ
ｂ等のこれまで検討されてきた遷移金属の自己拡散係数
より小さく、これらの遷移金属よりＣｕに対する拡散防
止効果に優れている。ところで、Ｔａ−Ｗ二元系合金は
全ての組成において完全に固溶した合金を形成する。こ
のような二元系合金によって薄膜を形成すると、この薄
膜は、Ｔａ又はＷ単体で形成された薄膜に比べて、結晶
粒が微細化して膜密度が増加する。また、通常の二元系
合金では多数の化合物が形成されるため、この化合物が
薄膜中に偏析し、この偏析した化合物がバリア層の欠陥
となってＣｕが容易に拡散するが、Ｔａ−Ｗ合金の場合
にはそのような化合物が形成されないためＣｕは容易に
拡散できず、バリア効果の劣化の問題は生じない。従っ
て、本発明の第１の半導体集積回路の配線構造体では、
Ｃｕに対する拡散防止効果が飛躍的に向上する。
造体の作用について説明する。Ｗ、Ｔａは熱処理の際に
Ｃｕとの反応が非常に小さく、Ｃｕが固溶しにくいた
め、Ｃｕ配線の比抵抗上昇を抑えることができ、さら
に、Ｗ、Ｔａの自己拡散係数は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎ
ｂ等のこれまで検討されてきた遷移金属の自己拡散係数
より小さく、これらの遷移金属よりＣｕに対する拡散防
止効果に優れている。ところで、Ｔａ−Ｗ二元系合金は
全ての組成において完全に固溶した合金を形成する。こ
のような二元系合金によって薄膜を形成すると、この薄
膜は、Ｔａ又はＷ単体で形成された薄膜に比べて、結晶
粒が微細化して膜密度が増加する。また、通常の二元系
合金では多数の化合物が形成されるため、この化合物が
薄膜中に偏析し、この偏析した化合物がバリア層の欠陥
となってＣｕが容易に拡散するが、Ｔａ−Ｗ合金の場合
にはそのような化合物が形成されないためＣｕは容易に
拡散できず、バリア効果の劣化の問題は生じない。従っ
て、本発明の第１の半導体集積回路の配線構造体では、
Ｃｕに対する拡散防止効果が飛躍的に向上する。
【００１０】次に、本発明の第２の半導体集積回路の配
線構造体の作用について説明する。Ｍｏ、Ｎｂ等はＷ、
Ｔａ、及びＷ−Ｔａ合金に完全に固溶するため、化合物
は形成されない。このため、Ｗ、Ｔａ、又はＷ−Ｔａ合
金で形成された薄膜中では化合物の偏析が生じない一
方、Ｔａ、Ｗ、又はＷ−Ｔａ合金で形成された薄膜の結
晶粒がＭｏ又はＮｂ等の添加により微細化され膜密度が
増加し、Ｃｕに対する拡散防止効果が向上するものと考
えられる。加えて、結晶粒の微細化に伴って粒界拡散長
が長くなることもバリア性向上の要因であると考えられ
る。しかしながら、添加されるＭｏ、Ｎｂの自己拡散係
数はＷ、Ｔａに比べて小さく、Ｍｏ、Ｎｂを多量に添加
すると拡散防止効果の劣化が生じるため、Ｍｏ、Ｎｂの
添加量は１５原子％以下に限定される。以上説明したよ
うに、Ｔａ、Ｗ、又はＷ−Ｔａ合金にＭｏ、Ｎｂを添加
することにより、Ｃｕに対する拡散防止効果が向上す
る。
線構造体の作用について説明する。Ｍｏ、Ｎｂ等はＷ、
Ｔａ、及びＷ−Ｔａ合金に完全に固溶するため、化合物
は形成されない。このため、Ｗ、Ｔａ、又はＷ−Ｔａ合
金で形成された薄膜中では化合物の偏析が生じない一
方、Ｔａ、Ｗ、又はＷ−Ｔａ合金で形成された薄膜の結
晶粒がＭｏ又はＮｂ等の添加により微細化され膜密度が
増加し、Ｃｕに対する拡散防止効果が向上するものと考
えられる。加えて、結晶粒の微細化に伴って粒界拡散長
が長くなることもバリア性向上の要因であると考えられ
る。しかしながら、添加されるＭｏ、Ｎｂの自己拡散係
数はＷ、Ｔａに比べて小さく、Ｍｏ、Ｎｂを多量に添加
すると拡散防止効果の劣化が生じるため、Ｍｏ、Ｎｂの
添加量は１５原子％以下に限定される。以上説明したよ
うに、Ｔａ、Ｗ、又はＷ−Ｔａ合金にＭｏ、Ｎｂを添加
することにより、Ｃｕに対する拡散防止効果が向上す
る。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。先
ず、表１に、Ｔａ−Ｗ合金膜、Ｔａ膜、Ｗ膜それぞれの
Ｃｕに対するバリア性を比較した実験結果を示す。この
実験は、Ｃｕ／Ｍ／Ｓｉ（Ｍは、Ｔａ、Ｔａ99.9Ｗ
0.1 、Ｔａ50Ｗ50、Ｔａ0.1 Ｗ99.9、又はＷを表す。）
積層膜を拡散熱処理し、Ｓｉ表面のＣｕ濃度をＳＩＭＳ
（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ−Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔ
ｒｏｓｃｏｐｙ二次イオン質量分析）で測定することに
より行った。これらの多層膜は、Ｓｉ基板上にＴａ膜、
Ｗ膜、又はＴａ−Ｗ合金膜をそれぞれＲＦマグネトロン
スパッタリングによって６００Å堆積させ、さらにこの
Ｔａ膜、Ｗ膜、又はＴａ−Ｗ合金膜上に、ＣｕをＲＦマ
グネトロンスパッタリングによって５０００Å堆積させ
て形成した。その後、この多層膜にＨ2 ガス雰囲気中で
６００℃×１ｈの熱処理を施し、Ｓｉ基板表面のＣｕ濃
度を測定した。
ず、表１に、Ｔａ−Ｗ合金膜、Ｔａ膜、Ｗ膜それぞれの
Ｃｕに対するバリア性を比較した実験結果を示す。この
実験は、Ｃｕ／Ｍ／Ｓｉ（Ｍは、Ｔａ、Ｔａ99.9Ｗ
0.1 、Ｔａ50Ｗ50、Ｔａ0.1 Ｗ99.9、又はＷを表す。）
積層膜を拡散熱処理し、Ｓｉ表面のＣｕ濃度をＳＩＭＳ
（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ−Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔ
ｒｏｓｃｏｐｙ二次イオン質量分析）で測定することに
より行った。これらの多層膜は、Ｓｉ基板上にＴａ膜、
Ｗ膜、又はＴａ−Ｗ合金膜をそれぞれＲＦマグネトロン
スパッタリングによって６００Å堆積させ、さらにこの
Ｔａ膜、Ｗ膜、又はＴａ−Ｗ合金膜上に、ＣｕをＲＦマ
グネトロンスパッタリングによって５０００Å堆積させ
て形成した。その後、この多層膜にＨ2 ガス雰囲気中で
６００℃×１ｈの熱処理を施し、Ｓｉ基板表面のＣｕ濃
度を測定した。
【００１２】
【表１】 ──────────────────────────────────── バリア材料 Ｃｕ濃度（相対値） 比較例１ Ｔａ ３．３９ｘ１０4 実施例１ Ｔａ99.9Ｗ0.1 １．０５ｘ１０4 実施例２ Ｔａ50Ｗ50 ５．４４ｘ１０3 実施例３ Ｔａ0.1 Ｗ99.9 ９．０１ｘ１０3 比較例２ Ｗ ２．１９ｘ１０4 ──────────────────────────────────── 表１から明らかなように、Ｔａ、Ｗ単体に比べてＴａ−
Ｗ合金のバリア効果が優れていることがわかる。
Ｗ合金のバリア効果が優れていることがわかる。
【００１３】次に、図１を参照して、本発明の配線構造
体とその製造方法の一例を説明する。図１は、本発明の
配線構造体の製造方法の一例を示す断面図である。図１
（ａ）に示されるように、Ｓｉ基板１０の表面に５００
０ÅのＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａ
ｔｅ ｇｌａｓｓ）の絶縁膜１２を形成し、この絶縁膜
１２の全表面に、Ｔａ50Ｗ50膜１４を、全圧２ｍＴｏｒ
ｒのＡｒ雰囲気中でＲＦマグネトロンスパッタリングに
よって成膜速度１０Å／ｓで６００Å成長させる。この
Ｔａ50Ｗ50膜１４の表面にＣｕ膜１６を、全圧２ｍＴｏ
ｒｒのＡｒ雰囲気中でＲＦマグネトロンスパッタリング
によって成膜速度６０Å／ｓで５０００Å成長させる。
その後、図１（ｂ）に示されるように、Ｔａ50Ｗ50膜１
４とＣｕ膜１６をパターニングして下地膜１４ａとＣｕ
配線１６ａを形成した。さらにその後、図１（ｃ）に示
されるように、ＣＶＤ法によって下地膜１４ａとＣｕ配
線１６ａの外面にのみＷを選択的に４００Å成長させ、
Ｗ被覆膜１８を形成する。このＷ被覆膜１８は、試料温
度を２００〜４００℃としＷＦ6 ガスとＨ2 ガスの混合
ガスを成膜室へ供給し、この混合ガスのガス圧を１Ｔｏ
ｒｒ以下にして形成する。この成膜方法によると、界面
反応が律速になり、Ｃｕ配線１６ａと下地膜１４ａの外
面のみにＷを選択成長させることができる。ここで、こ
の配線構造体を多層化するためには、Ｗ被覆膜１８上に
ＳｉＯ2 等の絶縁膜を設け、この絶縁膜の上に上記した
配線構造体を同様の方法で作製すればよい。
体とその製造方法の一例を説明する。図１は、本発明の
配線構造体の製造方法の一例を示す断面図である。図１
（ａ）に示されるように、Ｓｉ基板１０の表面に５００
０ÅのＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａ
ｔｅ ｇｌａｓｓ）の絶縁膜１２を形成し、この絶縁膜
１２の全表面に、Ｔａ50Ｗ50膜１４を、全圧２ｍＴｏｒ
ｒのＡｒ雰囲気中でＲＦマグネトロンスパッタリングに
よって成膜速度１０Å／ｓで６００Å成長させる。この
Ｔａ50Ｗ50膜１４の表面にＣｕ膜１６を、全圧２ｍＴｏ
ｒｒのＡｒ雰囲気中でＲＦマグネトロンスパッタリング
によって成膜速度６０Å／ｓで５０００Å成長させる。
その後、図１（ｂ）に示されるように、Ｔａ50Ｗ50膜１
４とＣｕ膜１６をパターニングして下地膜１４ａとＣｕ
配線１６ａを形成した。さらにその後、図１（ｃ）に示
されるように、ＣＶＤ法によって下地膜１４ａとＣｕ配
線１６ａの外面にのみＷを選択的に４００Å成長させ、
Ｗ被覆膜１８を形成する。このＷ被覆膜１８は、試料温
度を２００〜４００℃としＷＦ6 ガスとＨ2 ガスの混合
ガスを成膜室へ供給し、この混合ガスのガス圧を１Ｔｏ
ｒｒ以下にして形成する。この成膜方法によると、界面
反応が律速になり、Ｃｕ配線１６ａと下地膜１４ａの外
面のみにＷを選択成長させることができる。ここで、こ
の配線構造体を多層化するためには、Ｗ被覆膜１８上に
ＳｉＯ2 等の絶縁膜を設け、この絶縁膜の上に上記した
配線構造体を同様の方法で作製すればよい。
【００１４】次に、図２に、Ｗ、Ｔａ50Ｗ50合金にＭ
ｏ、Ｎｂを種々の割合で添加して形成した膜のＣｕに対
するバリア性を比較した実験結果を示す。この実験は、
Ｃｕ／Ｍ／Ｓｉ（Ｍ＝Ｗ100-x Ｍｏx 、Ｗ100-x Ｎｂ
x 、Ｗ100- x （Ｍｏ50Ｎｂ50）x 、（Ｔａ50Ｗ50）
100-x Ｍｏx 、（Ｔａ50Ｗ50）100-x Ｎｂx 、（Ｔａ50
Ｗ50）100-x （Ｍｏ50Ｎｂ50）x ）積層膜を拡散熱処理
し、Ｓｉ表面のＣｕ濃度をＳＩＭＳにより測定すること
により行った。これらの多層膜は、Ｓｉ基板上にバリア
材料合金膜をＲＦマグネトロンスパッタリングによって
６００Å堆積させ、さらにＣｕをＲＦマグネトロンスパ
ッタリングによって５０００Å堆積して形成した。その
後、この多層膜にＨ2 雰囲気中で６００℃×１ｈの熱処
理を施し、Ｓｉ表面のＣｕ濃度を測定した。
ｏ、Ｎｂを種々の割合で添加して形成した膜のＣｕに対
するバリア性を比較した実験結果を示す。この実験は、
Ｃｕ／Ｍ／Ｓｉ（Ｍ＝Ｗ100-x Ｍｏx 、Ｗ100-x Ｎｂ
x 、Ｗ100- x （Ｍｏ50Ｎｂ50）x 、（Ｔａ50Ｗ50）
100-x Ｍｏx 、（Ｔａ50Ｗ50）100-x Ｎｂx 、（Ｔａ50
Ｗ50）100-x （Ｍｏ50Ｎｂ50）x ）積層膜を拡散熱処理
し、Ｓｉ表面のＣｕ濃度をＳＩＭＳにより測定すること
により行った。これらの多層膜は、Ｓｉ基板上にバリア
材料合金膜をＲＦマグネトロンスパッタリングによって
６００Å堆積させ、さらにＣｕをＲＦマグネトロンスパ
ッタリングによって５０００Å堆積して形成した。その
後、この多層膜にＨ2 雰囲気中で６００℃×１ｈの熱処
理を施し、Ｓｉ表面のＣｕ濃度を測定した。
【００１５】この図から明らかなように、Ｗ、Ｔａ−Ｗ
合金へのＮｂ、Ｍｏの添加効果が認められる。また、Ｎ
ｂ、Ｍｏを１５原子％以上添加すると、Ｃｕ濃度が再び
増加し、Ｃｕに対するバリア性の劣化が認められた。ま
た、Ｍｏ、Ｎｂ、及びＴｉから選ばれた１つ以上の金属
を１５原子％以下添加したＴａ系合金に対するＭｏ、Ｎ
ｂ、Ｔｉの添加効果、Ｗに対するＰｄ、Ｐｂの添加効果
についても同様の傾向になる。
合金へのＮｂ、Ｍｏの添加効果が認められる。また、Ｎ
ｂ、Ｍｏを１５原子％以上添加すると、Ｃｕ濃度が再び
増加し、Ｃｕに対するバリア性の劣化が認められた。ま
た、Ｍｏ、Ｎｂ、及びＴｉから選ばれた１つ以上の金属
を１５原子％以下添加したＴａ系合金に対するＭｏ、Ｎ
ｂ、Ｔｉの添加効果、Ｗに対するＰｄ、Ｐｂの添加効果
についても同様の傾向になる。
【００１６】次に、図３を参照して、本発明の配線構造
体とその製造方法の他の例を説明する。図３は、本発明
による配線構造体の製造方法の他の例を示す断面図であ
る。図３（ａ）に示されるように、Ｓｉ基板２０の表面
に５０００ÅのＢＰＳの絶縁膜２２を形成し、この絶縁
膜２２の全表面に、Ｃｕ膜の下地になる（Ｔａ50Ｗ 50）
95（Ｍｏ50Ｎｂ50）5 膜２４を、全圧２ｍＴｏｒｒのＡ
ｒ雰囲気中でＲＦマグネトロンスパッタリングによって
成膜速度１０Å／ｓで６００Å成長させる。この（Ｔａ
50Ｗ50）95（Ｍｏ50Ｎｂ50）5 膜２４の表面に、Ｃｕ膜
２６を全圧２ｍＴｏｒｒのＡｒ雰囲気中でＲＦマグネト
ロンスパッタリングによって成膜速度６０Å／ｓで５０
００Å成長させる。その後、図３（ｂ）に示されるよう
に、（Ｔａ50Ｗ50）95（Ｍｏ50Ｎｂ50）5 膜２４とＣｕ
膜２６をパターニングして下地膜２４ａとＣｕ配線２６
ａを形成する。さらにその後、図３（ｃ）に示されるよ
うに、ＷをＣＶＤ法によって下地膜２４ａとＣｕ配線２
６ａの外面にのみ選択的に４００Å成長させ、Ｗ被覆膜
２８を形成する。このＷ被覆膜２８は、試料温度を２０
０〜４００℃としＷＦ6 ガスとＨ2 ガスの混合ガスを成
膜室へ供給し、この混合ガスのガス圧を１Ｔｏｒｒ以下
にして形成する。この成膜方法によると、界面反応が律
速となり、ＷをＣｕ配線２６ａと下地膜２４ａの外面の
みに選択成長させることができる。ここで、この配線構
造体を多層化するためには、Ｗ被覆膜２８上にＳｉＯ2
等の絶縁膜を設け、この絶縁膜の上に上記した配線構造
体を同様に作製すればよい。
体とその製造方法の他の例を説明する。図３は、本発明
による配線構造体の製造方法の他の例を示す断面図であ
る。図３（ａ）に示されるように、Ｓｉ基板２０の表面
に５０００ÅのＢＰＳの絶縁膜２２を形成し、この絶縁
膜２２の全表面に、Ｃｕ膜の下地になる（Ｔａ50Ｗ 50）
95（Ｍｏ50Ｎｂ50）5 膜２４を、全圧２ｍＴｏｒｒのＡ
ｒ雰囲気中でＲＦマグネトロンスパッタリングによって
成膜速度１０Å／ｓで６００Å成長させる。この（Ｔａ
50Ｗ50）95（Ｍｏ50Ｎｂ50）5 膜２４の表面に、Ｃｕ膜
２６を全圧２ｍＴｏｒｒのＡｒ雰囲気中でＲＦマグネト
ロンスパッタリングによって成膜速度６０Å／ｓで５０
００Å成長させる。その後、図３（ｂ）に示されるよう
に、（Ｔａ50Ｗ50）95（Ｍｏ50Ｎｂ50）5 膜２４とＣｕ
膜２６をパターニングして下地膜２４ａとＣｕ配線２６
ａを形成する。さらにその後、図３（ｃ）に示されるよ
うに、ＷをＣＶＤ法によって下地膜２４ａとＣｕ配線２
６ａの外面にのみ選択的に４００Å成長させ、Ｗ被覆膜
２８を形成する。このＷ被覆膜２８は、試料温度を２０
０〜４００℃としＷＦ6 ガスとＨ2 ガスの混合ガスを成
膜室へ供給し、この混合ガスのガス圧を１Ｔｏｒｒ以下
にして形成する。この成膜方法によると、界面反応が律
速となり、ＷをＣｕ配線２６ａと下地膜２４ａの外面の
みに選択成長させることができる。ここで、この配線構
造体を多層化するためには、Ｗ被覆膜２８上にＳｉＯ2
等の絶縁膜を設け、この絶縁膜の上に上記した配線構造
体を同様に作製すればよい。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体集積
回路の配線構造体は、バリア性の良好なＴａ−Ｗ系合金
をＣｕ配線の下地又は被覆にしているため、Ｃｕの拡散
を十分に抑制した配線構造体である。したがって、本発
明により、比抵抗がＡｌより小さく耐エレクトロマイグ
レーションに優れた、工業的意義が非常に大きいＣｕ配
線が実現できる。
回路の配線構造体は、バリア性の良好なＴａ−Ｗ系合金
をＣｕ配線の下地又は被覆にしているため、Ｃｕの拡散
を十分に抑制した配線構造体である。したがって、本発
明により、比抵抗がＡｌより小さく耐エレクトロマイグ
レーションに優れた、工業的意義が非常に大きいＣｕ配
線が実現できる。
【図１】本発明の配線構造体の製造方法の一例を示す断
面図である。
面図である。
【図２】Ｗ、Ｔａ50Ｗ50合金にＭｏ、Ｎｂを種々の割合
で添加して形成した膜のＣｕに対するバリア性を比較し
た実験結果を表すグラフである。
で添加して形成した膜のＣｕに対するバリア性を比較し
た実験結果を表すグラフである。
【図３】本発明の配線構造体の製造方法の他の例を示す
断面図である。
断面図である。
【符号の説明】 １０，２０ Ｓｉ基板 １２，２２ 絶縁膜 １４ Ｔａ50Ｗ50膜 １４ａ，２４ａ 下地膜 １６，２６ Ｃｕ膜 １６ａ，２６ａ Ｃｕ配線 １８，２８ Ｗ被覆膜 ２４ （Ｔａ50Ｗ50）95（Ｍｏ50Ｎｂ50）5 膜
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｔａ−Ｗ合金膜をＣｕ配線の下地又は被
覆にしたことを特徴とする半導体集積回路の配線構造
体。 - 【請求項２】 Ｍｏ及び／又はＮｂをＴａ−Ｗ合金に５
〜１５原子％添加したＴａ−Ｗ系合金膜を、Ｃｕ配線の
下地又は被覆にしたことを特徴とする半導体集積回路の
配線構造体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06541493A JP3261196B2 (ja) | 1993-03-24 | 1993-03-24 | 半導体集積回路の配線構造体 |
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| JP06541493A JP3261196B2 (ja) | 1993-03-24 | 1993-03-24 | 半導体集積回路の配線構造体 |
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| JPH06275621A JPH06275621A (ja) | 1994-09-30 |
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1993
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|---|---|
| JPH06275621A (ja) | 1994-09-30 |
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