JP3396921B2 - Ａｌ系配線構造及びＡｌ系配線構造の形成方法 - Google Patents
Ａｌ系配線構造及びＡｌ系配線構造の形成方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、Ａｌ系配線構造及びＡ
ｌ系配線構造の形成方法に関する。本発明は、例えば、
電子材料（半導体装置等）のＡｌ系配線構造及びその形
成方法として利用することができる。
ｌ系配線構造の形成方法に関する。本発明は、例えば、
電子材料（半導体装置等）のＡｌ系配線構造及びその形
成方法として利用することができる。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置等は、その微細化・集積化が
ますます進行している。例えば、ＬＳＩの高集積化は著
しい。かかる高集積化により、その内部配線が微細化・
多層化するに伴い、微細接続孔へ配線材料を埋め込む技
術が重要となっている。このような技術として、Ａｌ系
材料（本明細書中、「Ａｌ系」の語をもって、純Ａｌ及
びＡｌ合金、及びこれらを主成分とするものを総称す
る）を接続孔に埋め込む各種の技術が提案されており、
例えば、Ａｌ高温スパッタ法、またはＡｌリフロー法等
が検討されている。Ａｌ高温スパッタ法は、配線を形成
すべき基板をＡｌ系材料の融点付近に加熱した状態でＡ
ｌ系材料をスパッタ成膜することにより、該Ａｌ系材料
をフローさせ、あるいはフローに近い状態にし、これに
より接続孔内にＡｌ系材料を良好に充填しかつ平坦化す
る技術である。
ますます進行している。例えば、ＬＳＩの高集積化は著
しい。かかる高集積化により、その内部配線が微細化・
多層化するに伴い、微細接続孔へ配線材料を埋め込む技
術が重要となっている。このような技術として、Ａｌ系
材料（本明細書中、「Ａｌ系」の語をもって、純Ａｌ及
びＡｌ合金、及びこれらを主成分とするものを総称す
る）を接続孔に埋め込む各種の技術が提案されており、
例えば、Ａｌ高温スパッタ法、またはＡｌリフロー法等
が検討されている。Ａｌ高温スパッタ法は、配線を形成
すべき基板をＡｌ系材料の融点付近に加熱した状態でＡ
ｌ系材料をスパッタ成膜することにより、該Ａｌ系材料
をフローさせ、あるいはフローに近い状態にし、これに
より接続孔内にＡｌ系材料を良好に充填しかつ平坦化す
る技術である。
【０００３】一方Ａｌリフロー法とは、一旦常温スパッ
タにてＡｌ系材料を成膜した後に基板をＡｌ系材料の融
点付近に加熱することでリフローさせ、あるいはフロー
に近い状態にし、埋め込み・平坦化を行う技術である。
タにてＡｌ系材料を成膜した後に基板をＡｌ系材料の融
点付近に加熱することでリフローさせ、あるいはフロー
に近い状態にし、埋め込み・平坦化を行う技術である。
【０００４】これらの技術はＣＶＤ Ｗ等を用いる技術
に比べて、Ａｌ系材料が低抵抗材料である点や、プロセ
スの簡便性等の点で、有利であると考えられている。
に比べて、Ａｌ系材料が低抵抗材料である点や、プロセ
スの簡便性等の点で、有利であると考えられている。
【０００５】これら手法によるＡｌ系材料の埋め込み特
性は、Ａｌ系材料の下地材料に依存することが知られて
おり、Ａｌ系材料の下地にＴｉ等Ａｌ系材料とのぬれ性
が良好な材料を用いると、Ａｌ／Ｔｉ界面における合金
層の形成に伴い良好な埋め込みがなされることが知られ
ている。即ち、図８に示すように、下地がＴｉ６である
と、この上にＡｌ系材料８を形成すると、両者の界面に
Ａｌ−Ｔｉ合金層７が形成されて、良好な埋め込みがな
される。なお、図８中１はＳｉＯ2 、３はＳｉＯ2 １中
の下層Ａｌ配線、２は該下層Ａｌ配線３上の層間絶縁膜
であるＳｉＯ2である。この層間絶縁膜２に接続孔が開
孔され、Ａｌ系材料８が埋め込まれるのである。
性は、Ａｌ系材料の下地材料に依存することが知られて
おり、Ａｌ系材料の下地にＴｉ等Ａｌ系材料とのぬれ性
が良好な材料を用いると、Ａｌ／Ｔｉ界面における合金
層の形成に伴い良好な埋め込みがなされることが知られ
ている。即ち、図８に示すように、下地がＴｉ６である
と、この上にＡｌ系材料８を形成すると、両者の界面に
Ａｌ−Ｔｉ合金層７が形成されて、良好な埋め込みがな
される。なお、図８中１はＳｉＯ2 、３はＳｉＯ2 １中
の下層Ａｌ配線、２は該下層Ａｌ配線３上の層間絶縁膜
であるＳｉＯ2である。この層間絶縁膜２に接続孔が開
孔され、Ａｌ系材料８が埋め込まれるのである。
【０００６】しかしこれらの手法をビアホール、即ち上
層配線と下層配線間の接続を図る接続孔に適用した場
合、以下に示すような問題が生じる。以下にＡｌ高温ス
パッタを行った場合の例で示す。
層配線と下層配線間の接続を図る接続孔に適用した場
合、以下に示すような問題が生じる。以下にＡｌ高温ス
パッタを行った場合の例で示す。
【０００７】図９のように、下層配線３上に層間絶縁膜
２を形成し、ビアホール開口をする。次に下地Ｔｉ６を
成膜し、続いてＡｌ系材料８を高温スパッタ成膜する。
ところがこのＡｌ高温スパッタ時に、特に下層配線３の
配線長が長く、かつそこへ接続するビアホールの開口数
が少ない場合に、下層配線のＡｌ系材料がビアホール部
分から上層配線中に吸い上げられ、図１０に示すように
下層配線３中に空洞１０ができるといった現象が起こ
る。
２を形成し、ビアホール開口をする。次に下地Ｔｉ６を
成膜し、続いてＡｌ系材料８を高温スパッタ成膜する。
ところがこのＡｌ高温スパッタ時に、特に下層配線３の
配線長が長く、かつそこへ接続するビアホールの開口数
が少ない場合に、下層配線のＡｌ系材料がビアホール部
分から上層配線中に吸い上げられ、図１０に示すように
下層配線３中に空洞１０ができるといった現象が起こ
る。
【０００８】この原因としては以下が考えられる。高温
スパッタ時の加熱により、下層Ａｌ配線３は熱膨張しよ
うとするが、配線の周りは層間絶縁膜により抑えられて
いるため、この体積膨張のストレスはビアホールの開口
部分に集中する。ここで特に配線長が長く（即ち配線の
体積が大きく）、かつ上層へのビアホールの開口数が少
ない配線ほど、この少ない開口部によりストレスが集中
することになる。Ａｌの体積は温度が１００℃上昇する
と（層間絶縁膜の成膜温度を４００℃、高温スパッタの
成膜温度を５００℃と想定した場合の、両者の温度
差）、約１％増加するので、例えば線幅１μｍ、膜厚
０．５μｍ、長さ５０μｍのＡｌ配線の場合、この増加
分は径０．６μｍ・深さ約０．９μｍのホールの体積に
等しくなる。即ち、例えば上記配線の両端に径０．６μ
ｍ・深さ０．５μｍのホールが１個ずつ有る場合、もし
単純にこれだけの体積膨張がこの２つのビアホール部分
で起こると、これらのホールがほぼ埋め尽くされるほど
下層Ａｌは膨張することになる。実際にはビアホールの
底に下地Ｔｉがあり、これがＡｌ系材料の隆起をある程
度抑えるので、単純にこれだけのＡｌ系材料が入り込む
ことはない。
スパッタ時の加熱により、下層Ａｌ配線３は熱膨張しよ
うとするが、配線の周りは層間絶縁膜により抑えられて
いるため、この体積膨張のストレスはビアホールの開口
部分に集中する。ここで特に配線長が長く（即ち配線の
体積が大きく）、かつ上層へのビアホールの開口数が少
ない配線ほど、この少ない開口部によりストレスが集中
することになる。Ａｌの体積は温度が１００℃上昇する
と（層間絶縁膜の成膜温度を４００℃、高温スパッタの
成膜温度を５００℃と想定した場合の、両者の温度
差）、約１％増加するので、例えば線幅１μｍ、膜厚
０．５μｍ、長さ５０μｍのＡｌ配線の場合、この増加
分は径０．６μｍ・深さ約０．９μｍのホールの体積に
等しくなる。即ち、例えば上記配線の両端に径０．６μ
ｍ・深さ０．５μｍのホールが１個ずつ有る場合、もし
単純にこれだけの体積膨張がこの２つのビアホール部分
で起こると、これらのホールがほぼ埋め尽くされるほど
下層Ａｌは膨張することになる。実際にはビアホールの
底に下地Ｔｉがあり、これがＡｌ系材料の隆起をある程
度抑えるので、単純にこれだけのＡｌ系材料が入り込む
ことはない。
【０００９】しかしながら、上述のようなビアホールへ
のストレス集中により、図１１に示すように下地Ｔｉ６
の一部にクラック１１が入り、このクラック１１を通じ
てＡｌ系材料が上部へ移動し、更には上層配線部分のフ
ローしているＡｌ系材料８中に吸い上げられてしまうこ
とが起きる。Ａｌ系材料が吸い上げられた結果として、
下層配線中には図１０に示したような空洞ができるので
ある。これは配線の信頼性上致命的な欠陥となる。
のストレス集中により、図１１に示すように下地Ｔｉ６
の一部にクラック１１が入り、このクラック１１を通じ
てＡｌ系材料が上部へ移動し、更には上層配線部分のフ
ローしているＡｌ系材料８中に吸い上げられてしまうこ
とが起きる。Ａｌ系材料が吸い上げられた結果として、
下層配線中には図１０に示したような空洞ができるので
ある。これは配線の信頼性上致命的な欠陥となる。
【００１０】Ａｌリフロー法においても全く同じ理由
で、上記のような問題が生じる。ただしこの場合には、
常温スパッタによりＡｌ成膜をした後、リフロー加熱を
している最中にＴｉ中のクラック発生及びＡｌ吸い上げ
が生じる。
で、上記のような問題が生じる。ただしこの場合には、
常温スパッタによりＡｌ成膜をした後、リフロー加熱を
している最中にＴｉ中のクラック発生及びＡｌ吸い上げ
が生じる。
【００１１】以上のように、Ａｌ高温スパッタもしくは
Ａｌリフロー法等Ａｌ系材料による配線形成方法をビア
ホール等の接続孔埋め込みに適用するに当たって、Ａｌ
吸い上げを防止する方法が切望されている。
Ａｌリフロー法等Ａｌ系材料による配線形成方法をビア
ホール等の接続孔埋め込みに適用するに当たって、Ａｌ
吸い上げを防止する方法が切望されている。
【００１２】
【発明の目的】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、接続孔（ビアホール等）部分におけるＡｌ系材料吸
い上げを防止でき、このＡｌ系材料吸い上げ防止によ
り、Ａｌ系配線の信頼性を向上し、かつプロセス条件の
変更、プロセスステップの増加の必要なくこれを達成で
きるＡｌ系配線構造及びＡｌ系配線構造の形成方法を提
供することを目的とする。
で、接続孔（ビアホール等）部分におけるＡｌ系材料吸
い上げを防止でき、このＡｌ系材料吸い上げ防止によ
り、Ａｌ系配線の信頼性を向上し、かつプロセス条件の
変更、プロセスステップの増加の必要なくこれを達成で
きるＡｌ系配線構造及びＡｌ系配線構造の形成方法を提
供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、下層
Ａｌ系配線上の接続孔を介して該下層Ａｌ系配線と上層
実配線とを接続するＡｌ系配線構造において、上記接続
孔は加熱によりＡｌ系材料が埋め込まれてなるものであ
り、 かつ上記接続孔の近傍にダミー接続孔が設けられ、
該ダミー接続孔は下層配線の配線長手方向の一定間隔以
内に必ず１つは存在するとともに上層配線と交差する部
分を避けた配置とし、該ダミー接続孔によって、上記接
続孔埋め込みの際の加熱により下層Ａｌ系配線が膨張す
る場合も該膨張ストレスが上記接続孔に集中することを
回避し、 また上記ダミー接続孔への埋め込み材料は、下
層Ａｌ系配線において以外は電気的に接続していない構
成となっていることを特徴とするＡｌ系配線構造であっ
て、これにより上記目的を達成するものである。
Ａｌ系配線上の接続孔を介して該下層Ａｌ系配線と上層
実配線とを接続するＡｌ系配線構造において、上記接続
孔は加熱によりＡｌ系材料が埋め込まれてなるものであ
り、 かつ上記接続孔の近傍にダミー接続孔が設けられ、
該ダミー接続孔は下層配線の配線長手方向の一定間隔以
内に必ず１つは存在するとともに上層配線と交差する部
分を避けた配置とし、該ダミー接続孔によって、上記接
続孔埋め込みの際の加熱により下層Ａｌ系配線が膨張す
る場合も該膨張ストレスが上記接続孔に集中することを
回避し、 また上記ダミー接続孔への埋め込み材料は、下
層Ａｌ系配線において以外は電気的に接続していない構
成となっていることを特徴とするＡｌ系配線構造であっ
て、これにより上記目的を達成するものである。
【００１４】請求項２の発明は、下層Ａｌ系配線上の接
続孔を介して該下層Ａｌ系配線と上層実配線とを接続す
るＡｌ系配線構造の形成方法において、基板に下層Ａｌ
系配線を形成した後、層間絶縁膜を形成し、 次に接続孔
及びダミー接続孔を同時に開口し、 その際該ダミー接続
孔は下層配線の配線長手方向の一定間隔以内に必ず１つ
は存在するとともに上層Ａｌ系配線と交差する部分を避
けた配置とし、該接続孔及びダミー接続孔の開口後、加
熱によりＡｌ系材料を形成するとともに、該Ａｌ系材料
形成の際の加熱により下層Ａｌ系配線が膨張する場合も
該膨張ストレスが上記接続孔に集中することを回避し、
その後上層Ａｌ系配線をパターン加工することを特徴と
するＡｌ系配線構造の形成方法であって、これにより上
記目的を達成するものである。
続孔を介して該下層Ａｌ系配線と上層実配線とを接続す
るＡｌ系配線構造の形成方法において、基板に下層Ａｌ
系配線を形成した後、層間絶縁膜を形成し、 次に接続孔
及びダミー接続孔を同時に開口し、 その際該ダミー接続
孔は下層配線の配線長手方向の一定間隔以内に必ず１つ
は存在するとともに上層Ａｌ系配線と交差する部分を避
けた配置とし、該接続孔及びダミー接続孔の開口後、加
熱によりＡｌ系材料を形成するとともに、該Ａｌ系材料
形成の際の加熱により下層Ａｌ系配線が膨張する場合も
該膨張ストレスが上記接続孔に集中することを回避し、
その後上層Ａｌ系配線をパターン加工することを特徴と
するＡｌ系配線構造の形成方法であって、これにより上
記目的を達成するものである。
【００１５】請求項３の発明は、下層Ａｌ系配線上の接
続孔を介して該下層Ａｌ系配線と上層実配線とを接続す
るＡｌ系配線構造の形成方法において、 基板に下層Ａｌ
系配線を形成した後、層間絶縁膜を形成し、 次に接続孔
及びダミー接続孔を同時に開口し、 その際該ダミー接続
孔は下層配線の配線長手方向の一定間隔以内に必ず１つ
は存在するとともに上層Ａｌ系配線と交差する部分を避
けた配置とし、該接続孔及びダミー接続孔の開口後、加
熱によりＡｌ系材料を形成するとともに、該Ａｌ系材料
形成の際の加熱により下層Ａｌ系配線が膨張する場合も
該膨張ストレスが上記接続孔に集中することを回避し、
その後上層Ａｌ系配線及び上記ダミー接続孔上の上層実
配線とは接続しないダミー配線をパターン加工すること
を特徴とするＡｌ系配線構造の形成方法であって、これ
により上記目的を達成するものである。
続孔を介して該下層Ａｌ系配線と上層実配線とを接続す
るＡｌ系配線構造の形成方法において、 基板に下層Ａｌ
系配線を形成した後、層間絶縁膜を形成し、 次に接続孔
及びダミー接続孔を同時に開口し、 その際該ダミー接続
孔は下層配線の配線長手方向の一定間隔以内に必ず１つ
は存在するとともに上層Ａｌ系配線と交差する部分を避
けた配置とし、該接続孔及びダミー接続孔の開口後、加
熱によりＡｌ系材料を形成するとともに、該Ａｌ系材料
形成の際の加熱により下層Ａｌ系配線が膨張する場合も
該膨張ストレスが上記接続孔に集中することを回避し、
その後上層Ａｌ系配線及び上記ダミー接続孔上の上層実
配線とは接続しないダミー配線をパターン加工すること
を特徴とするＡｌ系配線構造の形成方法であって、これ
により上記目的を達成するものである。
【００１６】
【００１７】
【作 用】本発明によれば、Ａｌ系材料による配線形成
に用いる際に、即ち例えばＡｌ高温スパッタ法またはＡ
ｌリフロー法等を第２層目以降の配線層形成等に用いる
際に、ダミーの接続孔を形成することにより、下層Ａｌ
系配線の熱膨張による接続孔へのストレスを緩和させ、
Ａｌ吸い上げを防止することができる。
に用いる際に、即ち例えばＡｌ高温スパッタ法またはＡ
ｌリフロー法等を第２層目以降の配線層形成等に用いる
際に、ダミーの接続孔を形成することにより、下層Ａｌ
系配線の熱膨張による接続孔へのストレスを緩和させ、
Ａｌ吸い上げを防止することができる。
【００１８】
【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。なお当然のことではあるが、本発明は実施
例により限定を受けるものではない。
て説明する。なお当然のことではあるが、本発明は実施
例により限定を受けるものではない。
【００１９】実施例１
この実施例は、本発明を、高集積化されたＳＲＡＭ等の
ＬＳＩの配線構造について適用したものである。図１な
いし図５を参照する。
ＬＳＩの配線構造について適用したものである。図１な
いし図５を参照する。
【００２０】図１（ａ）に示すように、ＳｉＯ2 １を有
する基板にＡｌ下層配線層３を形成した後、層間絶縁膜
２を成膜する。本実施例では下層配線のＡｌ系材料とし
てはＡｌ−１ｗｔ％Ｓｉを用いた。層間絶縁膜２にはプ
ラズマＣＶＤ法によるＳｉＯ2 膜を用い、膜厚は０．５
μｍとした。成膜時のウェハー温度は４００℃である。
する基板にＡｌ下層配線層３を形成した後、層間絶縁膜
２を成膜する。本実施例では下層配線のＡｌ系材料とし
てはＡｌ−１ｗｔ％Ｓｉを用いた。層間絶縁膜２にはプ
ラズマＣＶＤ法によるＳｉＯ2 膜を用い、膜厚は０．５
μｍとした。成膜時のウェハー温度は４００℃である。
【００２１】次に、通常のフォトレジスト及びＲＩＥ工
程により、接続孔であるビアホールを開口する。ここで
前記説明したＡｌ吸い上げを防止する対策として、図１
（ｂ）に示すように、配線をとる接続孔４（実接続孔４
と称する）のほか、ダミーの接続孔５も同時に開口す
る。ダミー接続孔５の配置は、下層配線３の配線長方向
の一定間隔以内に必ず１つは存在するようにする。ここ
で言う一定間隔は、Ａｌ下層配線３の体積、接続孔（ビ
アホール）径、層間絶縁膜２の成膜温度、後に行われる
Ａｌ高温スパッタの温度等によりその最適値が異なる。
本実施例ではＡｌ下層配線３の配線幅は１．０μｍ、膜
厚は０．５μｍであり、配線長方向２０μｍ以内に必ず
１個のビアホールが存在するようにダミー接続孔５を開
口した。例えば図２（ａ）に示すような配線３と実接続
孔４があった場合、図２（ｂ）に示す位置にダミー接続
孔５を開口する。なお、ダミー接続孔５を開口する位置
は、上層配線とのショートを防ぐため、上層配線と交差
する部分を避ける必要がある。
程により、接続孔であるビアホールを開口する。ここで
前記説明したＡｌ吸い上げを防止する対策として、図１
（ｂ）に示すように、配線をとる接続孔４（実接続孔４
と称する）のほか、ダミーの接続孔５も同時に開口す
る。ダミー接続孔５の配置は、下層配線３の配線長方向
の一定間隔以内に必ず１つは存在するようにする。ここ
で言う一定間隔は、Ａｌ下層配線３の体積、接続孔（ビ
アホール）径、層間絶縁膜２の成膜温度、後に行われる
Ａｌ高温スパッタの温度等によりその最適値が異なる。
本実施例ではＡｌ下層配線３の配線幅は１．０μｍ、膜
厚は０．５μｍであり、配線長方向２０μｍ以内に必ず
１個のビアホールが存在するようにダミー接続孔５を開
口した。例えば図２（ａ）に示すような配線３と実接続
孔４があった場合、図２（ｂ）に示す位置にダミー接続
孔５を開口する。なお、ダミー接続孔５を開口する位置
は、上層配線とのショートを防ぐため、上層配線と交差
する部分を避ける必要がある。
【００２２】次に、枚葉式マグネトロンスパッタによ
り、上層配線を形成する。下地層としてＴｉ６（１００
ｎｍ）を成膜し、真空中で連続的にＡｌ系材料８を高温
スパッタ成膜し（６００ｎｍ）、図３の構造とした。Ａ
ｌ系材料としてはＡｌ−１ｗｔ％Ｓｉを用いた。それぞ
れの成膜条件は以下のとおりである。 Ｔｉ成膜条件 ＤＣパワー ４ｋＷ ガス Ａｒ１００ＳＣＣＭ 圧力 ０．４Ｐａ 温度 １５０℃ Ａｌ−Ｓｉ成膜条件 ＤＣパワー １０ｋＷ 成膜速度 ０．６μｍ／ｍｉｎ． ガス Ａｒ１００ＳＣＣＭ 圧力 ０．４Ｐａ 温度 ５００℃
り、上層配線を形成する。下地層としてＴｉ６（１００
ｎｍ）を成膜し、真空中で連続的にＡｌ系材料８を高温
スパッタ成膜し（６００ｎｍ）、図３の構造とした。Ａ
ｌ系材料としてはＡｌ−１ｗｔ％Ｓｉを用いた。それぞ
れの成膜条件は以下のとおりである。 Ｔｉ成膜条件 ＤＣパワー ４ｋＷ ガス Ａｒ１００ＳＣＣＭ 圧力 ０．４Ｐａ 温度 １５０℃ Ａｌ−Ｓｉ成膜条件 ＤＣパワー １０ｋＷ 成膜速度 ０．６μｍ／ｍｉｎ． ガス Ａｒ１００ＳＣＣＭ 圧力 ０．４Ｐａ 温度 ５００℃
【００２３】Ａｌ−Ｓｉ成膜時に、ＲＦ４５０Ｖ程度の
基板バイアスが印加される場合がある。図３中、符号７
で示すのはＴｉ６とＡｌ系材料８との界面に生成したＡ
ｌ−Ｓｉ−Ｔｉ合金層である。
基板バイアスが印加される場合がある。図３中、符号７
で示すのはＴｉ６とＡｌ系材料８との界面に生成したＡ
ｌ−Ｓｉ−Ｔｉ合金層である。
【００２４】なおここで、Ａｌ高温スパッタ成膜を行う
替わりに、Ａｌリフロースパッタを行うことも可能であ
る。この場合、まず常温のＡｌスパッタ成膜を行い、次
にリフロー加熱を行う。Ａｌリフロー加熱方法としては
基板裏面からのガス加熱方式を用いたが、他にランプ加
熱等によることもできる。ここで良好なＡｌ埋め込みを
行うために、Ａｌ成膜からＡｌリフローへは真空中で連
続的に処理されることが好ましい。以下にＡｌ成膜条
件、及びＡｌリフロー条件を示す。 Ａｌ−Ｓｉ成膜条件 ＤＣパワー ２０ｋＷ 成膜速度 １．２μｍ／ｍｉｎ． ガス Ａｒ１００ＳＣＣＭ 圧力 ０．４Ｐａ 温度 １５０℃ Ａｌリフロー加熱 加熱温度 ５００℃ 加熱時間 ２ｍｉｎ． ガス Ａｒ１００ＳＣＣＭ 基板裏面圧 ８．０Ｔｏｒｒ
替わりに、Ａｌリフロースパッタを行うことも可能であ
る。この場合、まず常温のＡｌスパッタ成膜を行い、次
にリフロー加熱を行う。Ａｌリフロー加熱方法としては
基板裏面からのガス加熱方式を用いたが、他にランプ加
熱等によることもできる。ここで良好なＡｌ埋め込みを
行うために、Ａｌ成膜からＡｌリフローへは真空中で連
続的に処理されることが好ましい。以下にＡｌ成膜条
件、及びＡｌリフロー条件を示す。 Ａｌ−Ｓｉ成膜条件 ＤＣパワー ２０ｋＷ 成膜速度 １．２μｍ／ｍｉｎ． ガス Ａｒ１００ＳＣＣＭ 圧力 ０．４Ｐａ 温度 １５０℃ Ａｌリフロー加熱 加熱温度 ５００℃ 加熱時間 ２ｍｉｎ． ガス Ａｒ１００ＳＣＣＭ 基板裏面圧 ８．０Ｔｏｒｒ
【００２５】本実施例の場合、予めダミー接続孔５を開
口してあるので、Ａｌ高温スパッタまたはＡｌリフロー
の際の加熱による下層Ａｌ配線膨張ストレスは各接続孔
４，５（ビアホール）に分散し、一部の接続孔（ビアホ
ール）に集中することを回避できる。従って、下層Ａｌ
が下地Ｔｉ６を突き抜け、上層配線８中へ吸い上げられ
るといった不良は発生しない。
口してあるので、Ａｌ高温スパッタまたはＡｌリフロー
の際の加熱による下層Ａｌ配線膨張ストレスは各接続孔
４，５（ビアホール）に分散し、一部の接続孔（ビアホ
ール）に集中することを回避できる。従って、下層Ａｌ
が下地Ｔｉ６を突き抜け、上層配線８中へ吸い上げられ
るといった不良は発生しない。
【００２６】次に通常のフォトレジスト工程にてレジス
トパターン９を形成し（図４）、通常のＲＩＥ工程にて
上層Ａｌ系配線８を配線８１の形状に加工する（図
５）。ここでダミー接続孔５内には、Ｔｉ６及びＡｌ系
材料８２が残るが、このことは特に問題ではない。
トパターン９を形成し（図４）、通常のＲＩＥ工程にて
上層Ａｌ系配線８を配線８１の形状に加工する（図
５）。ここでダミー接続孔５内には、Ｔｉ６及びＡｌ系
材料８２が残るが、このことは特に問題ではない。
【００２７】なおここで、上記下地Ｔｉ６の替わりに、
ＴｉＮ、ＴｉＯＮ等を用いることが可能である。Ｔｉ
Ｎ、ＴｉＯＮはＴｉより硬いのでクラックが入り難いた
め、ダミービアホール法と併用することで、よりＡｌ吸
い上げを防止する効果が期待できる。
ＴｉＮ、ＴｉＯＮ等を用いることが可能である。Ｔｉ
Ｎ、ＴｉＯＮはＴｉより硬いのでクラックが入り難いた
め、ダミービアホール法と併用することで、よりＡｌ吸
い上げを防止する効果が期待できる。
【００２８】下地の成膜構造としてＴｉ／Ｔｉ（Ｏ）Ｎ
／Ｔｉを用いた場合の、Ｔｉ（Ｏ）Ｎの成膜条件を示
す。 Ｔｉ（Ｏ）Ｎ成膜条件 ＤＣパワー ５ｋＷ 使用ガス Ａｒ ８０ＳＣＣＭ Ｎ2 （−６％Ｏ2 ）４０ＳＣＣＭ 圧力 ０．４Ｐａ 温度 １５０℃
／Ｔｉを用いた場合の、Ｔｉ（Ｏ）Ｎの成膜条件を示
す。 Ｔｉ（Ｏ）Ｎ成膜条件 ＤＣパワー ５ｋＷ 使用ガス Ａｒ ８０ＳＣＣＭ Ｎ2 （−６％Ｏ2 ）４０ＳＣＣＭ 圧力 ０．４Ｐａ 温度 １５０℃
【００２９】なお、上記Ｔｉ、Ｔｉ（Ｏ）Ｎの成膜にコ
リメーションスパッタ法を用いることも可能である。こ
の場合成膜パワーは８〜１０ｋＷとするが、他の条件は
通常の成膜条件と同じでよい。コリメーションスパッタ
法を用いることによりビアホール底に形成される下地の
膜厚が増加するため、よりクラックが入りにくくなる。
リメーションスパッタ法を用いることも可能である。こ
の場合成膜パワーは８〜１０ｋＷとするが、他の条件は
通常の成膜条件と同じでよい。コリメーションスパッタ
法を用いることによりビアホール底に形成される下地の
膜厚が増加するため、よりクラックが入りにくくなる。
【００３０】上記Ｔｉ、ＴｉＮの成膜にＣＶＤ法を用い
ることも可能である。以下にＥＣＲＣＶＤ法を用いる場
合の成膜条件を示す。 ＥＣＲ ＣＶＤ ＴｉＮ成膜条件 温度 ４２０℃ 圧力 ０．２３Ｐａ マイクロ波パワー ２．８ｋＷ 使用ガス ＴｉＣｌ4 ２０ＳＣＣＭ Ｈ2 ２６ＳＣＣＭ Ｎ2 ８ＳＣＣＭ ＥＣＲ ＣＶＤ Ｔｉ成膜条件 温度 ４２０℃ 圧力 ０．１２Ｐａ マイクロ波パワー ２．８ｋＷ 使用ガス ＴｉＣｌ4 １０ＳＣＣＭ Ｈ2 ５０ＳＣＣＭ ＣＶＤ法を用いることにより、ビアホール底部に形成さ
れる下地の膜厚はより増加し、クラックはより入りにく
くなる。
ることも可能である。以下にＥＣＲＣＶＤ法を用いる場
合の成膜条件を示す。 ＥＣＲ ＣＶＤ ＴｉＮ成膜条件 温度 ４２０℃ 圧力 ０．２３Ｐａ マイクロ波パワー ２．８ｋＷ 使用ガス ＴｉＣｌ4 ２０ＳＣＣＭ Ｈ2 ２６ＳＣＣＭ Ｎ2 ８ＳＣＣＭ ＥＣＲ ＣＶＤ Ｔｉ成膜条件 温度 ４２０℃ 圧力 ０．１２Ｐａ マイクロ波パワー ２．８ｋＷ 使用ガス ＴｉＣｌ4 １０ＳＣＣＭ Ｈ2 ５０ＳＣＣＭ ＣＶＤ法を用いることにより、ビアホール底部に形成さ
れる下地の膜厚はより増加し、クラックはより入りにく
くなる。
【００３１】実施例２
実施例１の場合、上層Ａｌ配線ＲＩＥ時のオーバーエッ
チングにより図５に示すダミー接続孔５（ダミービアホ
ール）内のＡｌ８２及び下地Ｔｉ６等がエッチングされ
過ぎると、その後の層間平坦化が困難になる。また、接
続孔（ビアホール）内が完全にエッチングされた後に更
にオーバーエッチングをかけると、下層配線３までもエ
ッチングしてしまう恐れがある。これを回避する方法と
して、本実施例においては、上層配線のダミービアホー
ル部分をダミー配線として残し、図６に断面で示し、図
７に上面で示す構造とする。
チングにより図５に示すダミー接続孔５（ダミービアホ
ール）内のＡｌ８２及び下地Ｔｉ６等がエッチングされ
過ぎると、その後の層間平坦化が困難になる。また、接
続孔（ビアホール）内が完全にエッチングされた後に更
にオーバーエッチングをかけると、下層配線３までもエ
ッチングしてしまう恐れがある。これを回避する方法と
して、本実施例においては、上層配線のダミービアホー
ル部分をダミー配線として残し、図６に断面で示し、図
７に上面で示す構造とする。
【００３２】図６及び図７中、符号８１で実配線、８３
でダミー配線を示す。その他は実施例１と同様である。
本実施例の場合、上記の問題点を回避できると共に、上
層Ａｌ配線上の平坦化を容易にするというメリットがあ
る。
でダミー配線を示す。その他は実施例１と同様である。
本実施例の場合、上記の問題点を回避できると共に、上
層Ａｌ配線上の平坦化を容易にするというメリットがあ
る。
【００３３】プロセス上は、実接続孔４、ダミー接続孔
５の双方に同様の操作を施すので、こちらの方がやり易
いとも言える。
５の双方に同様の操作を施すので、こちらの方がやり易
いとも言える。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、接続孔（ビアホール
等）部分におけるＡｌ系材料吸い上げを防止でき、この
Ａｌ系材料吸い上げ防止により、Ａｌ系材料配線の信頼
性を向上し、かつプロセス条件の変更、プロセスステッ
プの増加の必要なくこれを達成できるＡｌ系配線構造及
びＡｌ系配線構造の形成方法を提供できた。
等）部分におけるＡｌ系材料吸い上げを防止でき、この
Ａｌ系材料吸い上げ防止により、Ａｌ系材料配線の信頼
性を向上し、かつプロセス条件の変更、プロセスステッ
プの増加の必要なくこれを達成できるＡｌ系配線構造及
びＡｌ系配線構造の形成方法を提供できた。
【図１】実施例１の工程を示す図である（１）。
【図２】実施例１のダミー接続孔の構成例を示す図であ
る。
る。
【図３】実施例１の工程を示す図である（２）。
【図４】実施例１の工程を示す図である（３）。
【図５】実施例１の工程を示す図である（４）。
【図６】実施例２を断面で示す図である。
【図７】実施例２を上面で示す図である。
【図８】従来技術とその問題点を示す図である（１）。
【図９】従来技術とその問題点を示す図である（２）。
【図１０】従来技術とその問題点を示す図である
（３）。
（３）。
【図１１】従来技術とその問題点を示す図である
（４）。
（４）。
【図１２】従来技術とその問題点を示す図である
（５）。
（５）。
１ 下地ＳｉＯ2
２ 層間絶縁膜
３ Ａｌ系下層配線
４ （実）接続孔（実ビアホール）
５ ダミー接続孔（ダミービアホール）
６ Ｔｉ
８ Ａｌ系上層配線
８１ 実配線
８３ ダミー配線
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/3205
H01L 21/28 301
H01L 21/768
Claims (3)
- 【請求項１】下層Ａｌ系配線上の接続孔を介して該下層
Ａｌ系配線と上層実配線とを接続するＡｌ系配線構造に
おいて、 上記接続孔は加熱によりＡｌ系材料が埋め込まれてなる
ものであり、 かつ上記接続孔の近傍にダミー接続孔が設けられ、 該ダミー接続孔は下層配線の配線長手方向の一定間隔以
内に必ず１つは存在するとともに上層配線と交差する部
分を避けた配置とし、 該ダミー接続孔によって、上記接続孔埋め込みの際の加
熱により下層Ａｌ系配線が膨張する場合も該膨張ストレ
スが上記接続孔に集中することを回避し、 また上記ダミー接続孔への埋め込み材料は、下層Ａｌ系
配線において以外は電気的に接続していない構成となっ
ていることを特徴とするＡｌ系配線構造。 - 【請求項２】下層Ａｌ系配線上の接続孔を介して該下層
Ａｌ系配線と上層実配線とを接続するＡｌ系配線構造の
形成方法において、 基板に下層Ａｌ系配線を形成した後、層間絶縁膜を形成
し、 次に接続孔及びダミー接続孔を同時に開口し、 その際該ダミー接続孔は下層配線の配線長手方向の一定
間隔以内に必ず１つは存在するとともに上層Ａｌ系配線
と交差する部分を避けた配置とし、 該接続孔及びダミー接続孔の開口後、加熱によりＡｌ系
材料を形成するとともに、該Ａｌ系材料形成の際の加熱
により下層Ａｌ系配線が膨張する場合も該膨張ストレス
が上記接続孔に集中することを回避し、 その後上層Ａｌ系配線をパターン加工することを特徴と
するＡｌ系配線構造の形成方法。 - 【請求項３】下層Ａｌ系配線上の接続孔を介して該下層
Ａｌ系配線と上層実配線とを接続するＡｌ系配線構造の
形成方法において、 基板に下層Ａｌ系配線を形成した後、層間絶縁膜を形成
し、 次に接続孔及びダミー接続孔を同時に開口し、 その際該ダミー接続孔は下層配線の配線長手方向の一定
間隔以内に必ず１つは存在するとともに上層Ａｌ系配線
と交差する部分を避けた配置とし、 該接続孔及びダミー接続孔の開口後、加熱によりＡｌ系
材料を形成するとともに、該Ａｌ系材料形成の際の加熱
により下層Ａｌ系配線が膨張する場合も該膨張ストレス
が上記接続孔に集中することを回避し、 その後上層Ａｌ系配線及び上記ダミー接続孔上の上層実
配線とは接続しないダミー配線をパターン加工すること
を特徴とするＡｌ系配線構造の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23890493A JP3396921B2 (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | Ａｌ系配線構造及びＡｌ系配線構造の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23890493A JP3396921B2 (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | Ａｌ系配線構造及びＡｌ系配線構造の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0774176A JPH0774176A (ja) | 1995-03-17 |
| JP3396921B2 true JP3396921B2 (ja) | 2003-04-14 |
Family
ID=17037003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23890493A Expired - Fee Related JP3396921B2 (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | Ａｌ系配線構造及びＡｌ系配線構造の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3396921B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3277098B2 (ja) * | 1994-07-26 | 2002-04-22 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
| DE19907127C1 (de) * | 1999-02-19 | 2000-08-10 | Siemens Ag | Integrierte Halbleiterschaltungsanordnung mit stabilisierten Leiterbahnen |
| JP2007081020A (ja) * | 2005-09-13 | 2007-03-29 | Denso Corp | 半導体装置の製造方法 |
| US7301236B2 (en) * | 2005-10-18 | 2007-11-27 | International Business Machines Corporation | Increasing electromigration lifetime and current density in IC using vertically upwardly extending dummy via |
-
1993
- 1993-08-31 JP JP23890493A patent/JP3396921B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0774176A (ja) | 1995-03-17 |
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|---|---|---|---|
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