JPH01124238A - 半導体集積回路用配線およびその形成方法 - Google Patents
半導体集積回路用配線およびその形成方法Info
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- JPH01124238A JPH01124238A JP28250187A JP28250187A JPH01124238A JP H01124238 A JPH01124238 A JP H01124238A JP 28250187 A JP28250187 A JP 28250187A JP 28250187 A JP28250187 A JP 28250187A JP H01124238 A JPH01124238 A JP H01124238A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
半導体集積回路用のＣｕ層層線線関し。
少ない工程で形成可能な耐酸化性にすぐれたＣｕ層層線
線提供することを目的とし。
線提供することを目的とし。
絶縁層が形成された半導体基板上に少量のＳｉを含むＣ
ｕ層を形成し、該半導体基板上に形成された該Ｃｕ層を
所定の配線パターンに加工し；該Ｃｕ層を微量の酸素を
含む雰囲気中で熱処理して銅−二酸化シリコン（Ｃｕ−
ＳｉＯ２）合金層に転換する諸工程から構成される。
ｕ層を形成し、該半導体基板上に形成された該Ｃｕ層を
所定の配線パターンに加工し；該Ｃｕ層を微量の酸素を
含む雰囲気中で熱処理して銅−二酸化シリコン（Ｃｕ−
ＳｉＯ２）合金層に転換する諸工程から構成される。
本発明は半導体集積回路用の配線に係り、とくに、マイ
グレーションによる断線を起こしにくいＣｕ層層線線関
する。
グレーションによる断線を起こしにくいＣｕ層層線線関
する。
半導体集積回路においては従来からアルミニウム（ＡＩ
）層から成る配線が主用されてきたが、半導体集積回路
の高密度化に伴って配線が微細化するに従ってＡｌ配線
に生じゃすいエレクトロマイグレーションあるいはスト
レスマイグレーションによる断線の発生頻度が増加する
。
）層から成る配線が主用されてきたが、半導体集積回路
の高密度化に伴って配線が微細化するに従ってＡｌ配線
に生じゃすいエレクトロマイグレーションあるいはスト
レスマイグレーションによる断線の発生頻度が増加する
。
この問題を解決するために、 Ａ１層の代わりにＣｕ層
を用いることが試みられている。
を用いることが試みられている。
Ｃｕ層はＡ１層に比べて耐酸化性が低く、半導体集積回
路の製造における熱処理工程で酸化される結果、抵抗が
増大してしまう問題がある。これに対して８本出願人に
よる特開昭６２−１３１４６１によれば。
路の製造における熱処理工程で酸化される結果、抵抗が
増大してしまう問題がある。これに対して８本出願人に
よる特開昭６２−１３１４６１によれば。
所定の形状にパターンニングされたＣｕ層から成る配線
を有する半導体基板上にＳｉ層を生成したのち該半導体
基板を酸素を含む雰囲気中で熱処理することによってＣ
ｕ−５ｉＯ□層を生成させ、これを配線として用いるこ
とが提案されている。
を有する半導体基板上にＳｉ層を生成したのち該半導体
基板を酸素を含む雰囲気中で熱処理することによってＣ
ｕ−５ｉＯ□層を生成させ、これを配線として用いるこ
とが提案されている。
本発明は上記Ｃｕ−Ｓｉｎ２層から成る配線の形成をさ
らに少ない工程で製造可能とすることを目的とする。
らに少ない工程で製造可能とすることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、絶縁層が形成された半導体基板上に少量の
Ｓｉを含むＣｕ層を形成する工程と該半導体基板上に形
成された該Ｃｕ層を所定の配線パターンに加工する工程
と該Ｃｕ層を微量の酸素を含む雰囲気中で熱処理して銅
−二酸化シリコン（Ｃｕ−３ｉＯｚ）合金層に転換する
工程を含むことを特徴とする。
Ｓｉを含むＣｕ層を形成する工程と該半導体基板上に形
成された該Ｃｕ層を所定の配線パターンに加工する工程
と該Ｃｕ層を微量の酸素を含む雰囲気中で熱処理して銅
−二酸化シリコン（Ｃｕ−３ｉＯｚ）合金層に転換する
工程を含むことを特徴とする。
本発明の半導体集積回路用配線の形成方法により達成さ
れる。
れる。
あらかじめ少量のＳｉを添加したＣｕ層を形成し。
これを微量の酸素を含む雰囲気中で熱処理することによ
りＣｕよりも酸化され易い添加５ｉｌＪ＜Ｃｕ層中の粒
界において選択的に酸素と反応してＳｉＯ２を生成する
。このようにして大部分のＳｉは粒界に拡散し。
りＣｕよりも酸化され易い添加５ｉｌＪ＜Ｃｕ層中の粒
界において選択的に酸素と反応してＳｉＯ２を生成する
。このようにして大部分のＳｉは粒界に拡散し。
ここで酸化されてＳｉＯ□として析出しＳｉｎｇの微粒
子を形成する。一方、 Ｓｉによる選択的な酸素の取り
込みによってＣｕの酸化が防止されるとともにＳｉ濃度
が減少するために低抵抗が保たれる。このようにして該
Ｃｕ層はＣｕ−５ｉＯｚ １ｇに転換される。このＣｕ
−５ｉＯ□層は金属マトリックス中に高温で安定な硬い
Ｓｉｎ２微粒子が分散して成る分散膨強化合金であり高
温クリープ強度が極めて大きい。したがって。
子を形成する。一方、 Ｓｉによる選択的な酸素の取り
込みによってＣｕの酸化が防止されるとともにＳｉ濃度
が減少するために低抵抗が保たれる。このようにして該
Ｃｕ層はＣｕ−５ｉＯｚ １ｇに転換される。このＣｕ
−５ｉＯ□層は金属マトリックス中に高温で安定な硬い
Ｓｉｎ２微粒子が分散して成る分散膨強化合金であり高
温クリープ強度が極めて大きい。したがって。
耐酸化性およびマイグレーション耐性にすぐれ。
かつ、抵抗が低く熱応力に強いＣｕ層層線線得られる。
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図（ａ）を参照して１例えば公知のスパッタリング
技術を用いて１〜２重量％のＳｔが添加されたＣｕター
ゲットをスパッタし、あらかじめＳｉＯ□絶縁層２が形
成されたシリコン基板１の上にＳｉを含む厚さ約０．７
μｍのＣｕ層３を形成する。このＣｕ層層上上１例えば
公知の５ｉｆｔスパツタリング技術を用いて厚さ０．５
μｍ程度のＳｉ０２層を形成し、このＳｉ０２層を公知
のりソグラフィ技術を用いてパターンニングし、前記Ｃ
ｕ層をエツチングするためのＳｉＯ□マスク層４を形成
する。
技術を用いて１〜２重量％のＳｔが添加されたＣｕター
ゲットをスパッタし、あらかじめＳｉＯ□絶縁層２が形
成されたシリコン基板１の上にＳｉを含む厚さ約０．７
μｍのＣｕ層３を形成する。このＣｕ層層上上１例えば
公知の５ｉｆｔスパツタリング技術を用いて厚さ０．５
μｍ程度のＳｉ０２層を形成し、このＳｉ０２層を公知
のりソグラフィ技術を用いてパターンニングし、前記Ｃ
ｕ層をエツチングするためのＳｉＯ□マスク層４を形成
する。
次いで、 ＳｉＯ□マスク層４から露出しているＣｕ層
３を１例えばアルゴンイオンビームを用いてエツチング
する。Ｓｉｎ、マスク層４はこのエツチングにおける温
度上昇に耐えるマスクとして用いられている。そののち
、 Ｓｉｎｇマスク層４を１例えば公知の反応性イオン
エツチング法により選択的に除去して第１図（ｂ）に示
すように所定の配線パターンに加工された幅が１〜２μ
ｍ程度のＣｕ層配線３１を得る。
３を１例えばアルゴンイオンビームを用いてエツチング
する。Ｓｉｎ、マスク層４はこのエツチングにおける温
度上昇に耐えるマスクとして用いられている。そののち
、 Ｓｉｎｇマスク層４を１例えば公知の反応性イオン
エツチング法により選択的に除去して第１図（ｂ）に示
すように所定の配線パターンに加工された幅が１〜２μ
ｍ程度のＣｕ層配線３１を得る。
上記ののち、シリコン基板１を３％程度の水素とさらに
微量の酸素を含むアルゴン雰囲気中で約４５０℃約３０
分間加熱する。その結果、 Ｃｕ−３ｇ合金から成るＣ
ｕ層配線３１は、第１図（ｃ）に示すように、 ＣＣｕ
−５ｉｎ層配線３２に転換される。
微量の酸素を含むアルゴン雰囲気中で約４５０℃約３０
分間加熱する。その結果、 Ｃｕ−３ｇ合金から成るＣ
ｕ層配線３１は、第１図（ｃ）に示すように、 ＣＣｕ
−５ｉｎ層配線３２に転換される。
以下に本発明の他の実施例を説明する。
第２図（ａ）を参照して、前記実施例におけると同様に
して、あらかじめシリコン基板ｌ上に形成されているＳ
ｉＯ２絶縁層２の全面にＣｕ−５ｉ Ｎを形成し、これ
を所定の配線パターンに加工してＳｉを含むＣｕ層配線
３１を形成する。
して、あらかじめシリコン基板ｌ上に形成されているＳ
ｉＯ２絶縁層２の全面にＣｕ−５ｉ Ｎを形成し、これ
を所定の配線パターンに加工してＳｉを含むＣｕ層配線
３１を形成する。
次いで、シリコン基板１の全面に９例えば公知のスパン
タリング技術を用いて厚さ０．８μｍ程度のＰＳＧ Ｕ
ｊ：珪酸ガラス）層５を形成したのち、公知のりソグラ
フィ技術を用いてＣｕ層配ｖＡ３１上のＰＳＧ層５の所
定位置にＣｕＮ配線３１に達する開口５１を設け、第２
図（ｂ）に示す構造を得る。
タリング技術を用いて厚さ０．８μｍ程度のＰＳＧ Ｕ
ｊ：珪酸ガラス）層５を形成したのち、公知のりソグラ
フィ技術を用いてＣｕ層配ｖＡ３１上のＰＳＧ層５の所
定位置にＣｕＮ配線３１に達する開口５１を設け、第２
図（ｂ）に示す構造を得る。
なお、 Ｓｉｎ□絶縁層２とＣｕ層配ｖＡ３１間に、
Ｓｉｎ、絶縁層２に対するＣｕの拡散を防止するための
１例えば窒化チタン（ＴｉＮ）から成るバリアＮ６をあ
らがしめ設けておくのも有効である。バリアＮ６の形成
方法については特別の説明を要しない。
Ｓｉｎ、絶縁層２に対するＣｕの拡散を防止するための
１例えば窒化チタン（ＴｉＮ）から成るバリアＮ６をあ
らがしめ設けておくのも有効である。バリアＮ６の形成
方法については特別の説明を要しない。
上記ののち、シリコン基板１を３％程度の水素と、さら
に微量の酸素を含むアルゴン雰囲気中で約４５０℃約３
０分間加熱し、第１図（ｃ）に示すように、 Ｃｕ−３
ｉＯ□層配線３２を得る。そののち、公知の薄膜技術を
用いてシリコン基板１上に厚さ１．０μｍ程度の４１層
を形成し、これを公知のりソグラフィ技術を用いてエツ
チングして前記開口５１においてＣｕ−５ｉＯｚ層配線
３２にコンタクトする電極７を形成する。
に微量の酸素を含むアルゴン雰囲気中で約４５０℃約３
０分間加熱し、第１図（ｃ）に示すように、 Ｃｕ−３
ｉＯ□層配線３２を得る。そののち、公知の薄膜技術を
用いてシリコン基板１上に厚さ１．０μｍ程度の４１層
を形成し、これを公知のりソグラフィ技術を用いてエツ
チングして前記開口５１においてＣｕ−５ｉＯｚ層配線
３２にコンタクトする電極７を形成する。
上記両実施例の比較から判るように、 Ｃｕ層配線３１
をＣｕ−５ｉＯ□層配線３２に転換するための熱処理は
半導体装置の製造工程における適当な段階を選らんで実
施することができる。
をＣｕ−５ｉＯ□層配線３２に転換するための熱処理は
半導体装置の製造工程における適当な段階を選らんで実
施することができる。
なお５本発明によるＣｕ層層線線形成する目的には、
Ｃｕに対するＳｉの適当な添加比率は１ないし１０重量
％である。上記実施例におけるＳｉＯ２絶縁層２はＰＳ
Ｇ層等の他の絶縁層であってもよく、また。
Ｃｕに対するＳｉの適当な添加比率は１ないし１０重量
％である。上記実施例におけるＳｉＯ２絶縁層２はＰＳ
Ｇ層等の他の絶縁層であってもよく、また。
表面にＳｉ３Ｎ＋ （窒化シリコン）層が形成されてい
る絶縁層であってもよい。
る絶縁層であってもよい。
前記従来のＣＣｕ−５ｉｎ層配線の形成においては。
Ｃｕ層を所定の配線形状に加工したのちに５ｉＪｉを形
成していたが１本発明においてはＣｕ層配線３１にはＳ
ｉが含まれているためにＳｉ層を別途形成する工程が不
要となり、工程が簡略化される。
成していたが１本発明においてはＣｕ層配線３１にはＳ
ｉが含まれているためにＳｉ層を別途形成する工程が不
要となり、工程が簡略化される。
本発明によれば、低抵抗で信頬性の高いＣｕ層層線線従
来より少ない工程で製造可能とする効果がある。
来より少ない工程で製造可能とする効果がある。
の工程における要部断面図。
第２図（ａ）ないしくＣ）は本発明の他の実施例の工程
における要部断面図 である。 図において。 １はシリコン基板。 ２はＳｉｎｇ絶縁層。 ３はＣｕ層。 ４はＳｉｎｇマスク層。 ５はＰＳＧ層。 ６はバリア層。 ３１はＣｕ層層線線 ３２はＣＣｕ−３ｉｎ層配線。 ５１は開口 である。
における要部断面図 である。 図において。 １はシリコン基板。 ２はＳｉｎｇ絶縁層。 ３はＣｕ層。 ４はＳｉｎｇマスク層。 ５はＰＳＧ層。 ６はバリア層。 ３１はＣｕ層層線線 ３２はＣＣｕ−３ｉｎ層配線。 ５１は開口 である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）少量のシリコン（Ｓｉ）を含む銅（Ｃｕ）層を微量
の酸素を含む雰囲気中で熱処理して形成された銅−二酸
化シリコン（Ｃｕ−ＳｉＯ＿２）合金層から成ることを
特徴とする半導体集積回路用配線。 ２）絶縁層が形成された半導体基板上に少量のＳｉを含
むＣｕ層を形成する工程と、 該半導体基板上に形成された該Ｃｕ層を所定の配線パタ
ーンに加工する工程と、 該Ｃｕ層を微量の酸素を含む雰囲気中で熱処理して銅−
二酸化シリコン（Ｃｕ−ＳｉＯ＿２）合金層に転換する
工程 を含むことを特徴とする半導体集積回路用配線の形成方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28250187A JPH01124238A (ja) | 1987-11-09 | 1987-11-09 | 半導体集積回路用配線およびその形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28250187A JPH01124238A (ja) | 1987-11-09 | 1987-11-09 | 半導体集積回路用配線およびその形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01124238A true JPH01124238A (ja) | 1989-05-17 |
Family
ID=17653260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28250187A Pending JPH01124238A (ja) | 1987-11-09 | 1987-11-09 | 半導体集積回路用配線およびその形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01124238A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01248538A (ja) * | 1988-03-30 | 1989-10-04 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
| JPH04233762A (ja) * | 1990-08-01 | 1992-08-21 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 室温で生成しうる銅−半導体複合体及びその形成方法 |
| JPH08288569A (ja) * | 1995-04-11 | 1996-11-01 | Nec Corp | 磁気抵抗効果素子 |
-
1987
- 1987-11-09 JP JP28250187A patent/JPH01124238A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01248538A (ja) * | 1988-03-30 | 1989-10-04 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
| JPH04233762A (ja) * | 1990-08-01 | 1992-08-21 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 室温で生成しうる銅−半導体複合体及びその形成方法 |
| JPH08288569A (ja) * | 1995-04-11 | 1996-11-01 | Nec Corp | 磁気抵抗効果素子 |
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