JPH01150335A - アルミニウム系薄膜配線 - Google Patents
アルミニウム系薄膜配線Info
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- JPH01150335A JPH01150335A JP31021287A JP31021287A JPH01150335A JP H01150335 A JPH01150335 A JP H01150335A JP 31021287 A JP31021287 A JP 31021287A JP 31021287 A JP31021287 A JP 31021287A JP H01150335 A JPH01150335 A JP H01150335A
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Landscapes
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は集積回路等に用いるアルミニウム系薄膜配線に
関する。
関する。
アルミニウム系薄膜配線は集積回路等の電子素子の配線
として用いられている（例えば、昭和５９年電子通信学
会編、オーム社発行のＬＳＩハンドブック２７５〜２８
１頁）、。
として用いられている（例えば、昭和５９年電子通信学
会編、オーム社発行のＬＳＩハンドブック２７５〜２８
１頁）、。
従来、アルミニウム系配線薄膜の結晶粒径は、第３図（
ａ）に示したように、アルミニウム系配線幅より大きく
結晶粒界は配線内で網構造１１を形成していた。しかし
、集積回路等の電子素子の微細化の進展に伴い、結晶粒
径が配線幅よりも大きくなり、第３図（ｂ）に示したよ
うに、いわゆる竹構造１２を形成するに至った。このよ
うな竹構造のアルミニウム系微細薄膜配線においては、
高温熱処理により配線にボイドや断線が発生する現象（
いわゆるストレスマイグレーション）が生じることが重
大な問題となってきた（例えば、Ｋ、 Ｈｉｎｏｄａほ
か著によるＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖａｃｕｕｍ ５ｃ
ｉｅｎｃｅ ＆ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢ誌第５巻、２
号、５１８〜５２２号所載論文）。
ａ）に示したように、アルミニウム系配線幅より大きく
結晶粒界は配線内で網構造１１を形成していた。しかし
、集積回路等の電子素子の微細化の進展に伴い、結晶粒
径が配線幅よりも大きくなり、第３図（ｂ）に示したよ
うに、いわゆる竹構造１２を形成するに至った。このよ
うな竹構造のアルミニウム系微細薄膜配線においては、
高温熱処理により配線にボイドや断線が発生する現象（
いわゆるストレスマイグレーション）が生じることが重
大な問題となってきた（例えば、Ｋ、 Ｈｉｎｏｄａほ
か著によるＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖａｃｕｕｍ ５ｃ
ｉｅｎｃｅ ＆ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢ誌第５巻、２
号、５１８〜５２２号所載論文）。
本発明の目的は従来のアルミニウム系薄膜配線における
問題点を解決した新規なアルミニウム系薄膜配線を提供
することにある。
問題点を解決した新規なアルミニウム系薄膜配線を提供
することにある。
本発明は大多数の結晶粒界が配線を幅方向に横切って存
在する竹構造膜と、平均的には複数個の結晶粒が配線幅
内に存在する網構造膜とを層状に含むことを特徴とする
アルミニウム系薄膜配線である。
在する竹構造膜と、平均的には複数個の結晶粒が配線幅
内に存在する網構造膜とを層状に含むことを特徴とする
アルミニウム系薄膜配線である。
竹構造配線はエレクトロマイグレーションに対する耐性
が高く、網構造配線はストレスマイグレーションに対す
る耐性が高いことが知られている。
が高く、網構造配線はストレスマイグレーションに対す
る耐性が高いことが知られている。
本発明による配線では、これらの２つの構造が層状に積
層されているので、微細配線においても許容できるレベ
ルのエレクトロマイグレーション耐性とストレスマイグ
レーション耐性とを両立させることが可能となった。
層されているので、微細配線においても許容できるレベ
ルのエレクトロマイグレーション耐性とストレスマイグ
レーション耐性とを両立させることが可能となった。
次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。
標準的な集積回路の製造工程に従い、第１図（ａ）に断
面図を示したように、まず、シリコン基板１上に酸化シ
リコン［２を堆積する。次に該シリコン基板を３５０℃
に加熱して大粒径アルミニウム膜３を標準的なスパッタ
法により約α５ｐの厚さに堆積する０次に基板温度を１
００℃に下げ、かつアルゴンスパッタガス中にメタンガ
スを導入して炭素を約１％含むアルミニウム中間層４を
約０１−の厚さに堆積し、さらに１００℃の基板温度で
ジルコニウムを約α２％含む小粒径アルミニウム膜５を
約α４μの厚さに堆積する。ジルコニウム入りアルミニ
ウム膜５の堆積は、ジルコニウム入りアルミニウムター
ゲットを用いたスパッタによって行った。
面図を示したように、まず、シリコン基板１上に酸化シ
リコン［２を堆積する。次に該シリコン基板を３５０℃
に加熱して大粒径アルミニウム膜３を標準的なスパッタ
法により約α５ｐの厚さに堆積する０次に基板温度を１
００℃に下げ、かつアルゴンスパッタガス中にメタンガ
スを導入して炭素を約１％含むアルミニウム中間層４を
約０１−の厚さに堆積し、さらに１００℃の基板温度で
ジルコニウムを約α２％含む小粒径アルミニウム膜５を
約α４μの厚さに堆積する。ジルコニウム入りアルミニ
ウム膜５の堆積は、ジルコニウム入りアルミニウムター
ゲットを用いたスパッタによって行った。
この実施例で用いた構造における中間層は、それ自身が
小粒径であると共に、その上に形成する小粒径アルミニ
ウム膜５が、下の大粒径アルミニウム膜３上にエピタキ
シャル成長するのを防ぐために用いたものである。また
、小粒径アルミニウム膜５は、結晶粒径の成長を防ぐた
め、低い基板加熱温度を用いるとともに拡散係数が小さ
く、かつ粒径成長防止効果の高いジルコニウムを添加し
た。次に標準的なホトエツチング技術を用いて第１図（
ｂ）に示すように、アルミニウム膜を微細配線に加工す
ると、竹構造膜３′及び網構造膜５′が中間層４′を介
して重なったアルミニウム系配線が形成される。さらに
、第１図（ｃ）に示したように、カバー膜としてリンシ
リケートガラス膜６及び窒化シリコンＩＩ！ａ７をＣＶ
Ｄ法により堆積した。
小粒径であると共に、その上に形成する小粒径アルミニ
ウム膜５が、下の大粒径アルミニウム膜３上にエピタキ
シャル成長するのを防ぐために用いたものである。また
、小粒径アルミニウム膜５は、結晶粒径の成長を防ぐた
め、低い基板加熱温度を用いるとともに拡散係数が小さ
く、かつ粒径成長防止効果の高いジルコニウムを添加し
た。次に標準的なホトエツチング技術を用いて第１図（
ｂ）に示すように、アルミニウム膜を微細配線に加工す
ると、竹構造膜３′及び網構造膜５′が中間層４′を介
して重なったアルミニウム系配線が形成される。さらに
、第１図（ｃ）に示したように、カバー膜としてリンシ
リケートガラス膜６及び窒化シリコンＩＩ！ａ７をＣＶ
Ｄ法により堆積した。
大粒径膜と小粒径膜とを直接重ねて形成できる場合には
、中間層を省略することができる。第２図はそのような
構造の実施例を示したもので、第１の実施例における第
１図（ｂ）に対応する図である。
、中間層を省略することができる。第２図はそのような
構造の実施例を示したもので、第１の実施例における第
１図（ｂ）に対応する図である。
同一構成部分には前実施例と同一番号を付して説明を省
略する。大粒径膜上に直接小粒径膜を堆積する方法とし
ては、低基板加熱温度でのバイアススパッタや第１の実
施例で述べた炭素やジルコニウム等の不純物添加アルミ
ニウムを用いることにより実現できる。
略する。大粒径膜上に直接小粒径膜を堆積する方法とし
ては、低基板加熱温度でのバイアススパッタや第１の実
施例で述べた炭素やジルコニウム等の不純物添加アルミ
ニウムを用いることにより実現できる。
上述の実施例においては、純アルミニウム膜或いは純ア
ルミニウム膜に炭素又はジルコニウムを添加した膜につ
いて述べたが、シリコン或いは銅もしくは両者を含むア
ルミニウムを用いることができるのも明らかである。
ルミニウム膜に炭素又はジルコニウムを添加した膜につ
いて述べたが、シリコン或いは銅もしくは両者を含むア
ルミニウムを用いることができるのも明らかである。
また、竹構造膜と網構造膜の順序を入れかえて形成した
構造も本発明による効果を維持することも明らかである
。
構造も本発明による効果を維持することも明らかである
。
以上説明したように本発明の構造を用いることによりエ
レクトロマイグレーションにもストレスマイグレーショ
ンにも十分な耐性を有する微細なアルミニウム系薄膜配
線を実現することができる。
レクトロマイグレーションにもストレスマイグレーショ
ンにも十分な耐性を有する微細なアルミニウム系薄膜配
線を実現することができる。
第１図（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施例の配線構造を形
成する工程での試料断面略図、第２図は他の実施例を示
す主要工程の試料の断面略図、第３図（ａ）。 （ｂ）は従来の配線構造における配線内での結晶粒分布
を示すもので、第３図（ａ）は網構造、第３図（ｂ）は
竹構造を示す図である。 １・・・シリコン基板 ２・・・酸化シリコン
膜３・・・大粒径アルミニウム膜 ３′・・・竹構造膜
４・・・中間層 ５・・・小粒径アル
ミニウム膜５′・・・網構造膜 ６・・・リ
ンシリケートガラス膜７・・・窒化シリコン膜
成する工程での試料断面略図、第２図は他の実施例を示
す主要工程の試料の断面略図、第３図（ａ）。 （ｂ）は従来の配線構造における配線内での結晶粒分布
を示すもので、第３図（ａ）は網構造、第３図（ｂ）は
竹構造を示す図である。 １・・・シリコン基板 ２・・・酸化シリコン
膜３・・・大粒径アルミニウム膜 ３′・・・竹構造膜
４・・・中間層 ５・・・小粒径アル
ミニウム膜５′・・・網構造膜 ６・・・リ
ンシリケートガラス膜７・・・窒化シリコン膜
Claims (1)
- （１）大多数の結晶粒界が配線を幅方向に横切って存在
する竹構造膜と、平均的には複数個の結晶粒が配線幅内
に存在する網構造膜とを層状に含むことを特徴とするア
ルミニウム系薄膜配線。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31021287A JPH01150335A (ja) | 1987-12-07 | 1987-12-07 | アルミニウム系薄膜配線 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31021287A JPH01150335A (ja) | 1987-12-07 | 1987-12-07 | アルミニウム系薄膜配線 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01150335A true JPH01150335A (ja) | 1989-06-13 |
Family
ID=18002544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31021287A Pending JPH01150335A (ja) | 1987-12-07 | 1987-12-07 | アルミニウム系薄膜配線 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01150335A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02213127A (ja) * | 1988-12-09 | 1990-08-24 | American Teleph & Telegr Co <Att> | 半導体集積回路デバイス金属部形成 |
| JPH04363024A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-12-15 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
| KR20120094425A (ko) * | 2011-02-16 | 2012-08-24 | 에스피티에스 테크놀러지스 리미티드 | 알루미늄 층 증착 방법 |
| US9670574B2 (en) | 2011-02-16 | 2017-06-06 | Spts Technologies Limited | Methods of depositing aluminium layers |
-
1987
- 1987-12-07 JP JP31021287A patent/JPH01150335A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02213127A (ja) * | 1988-12-09 | 1990-08-24 | American Teleph & Telegr Co <Att> | 半導体集積回路デバイス金属部形成 |
| JPH04363024A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-12-15 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
| KR20120094425A (ko) * | 2011-02-16 | 2012-08-24 | 에스피티에스 테크놀러지스 리미티드 | 알루미늄 층 증착 방법 |
| JP2012167370A (ja) * | 2011-02-16 | 2012-09-06 | Spts Technologies Ltd | アルミニウム膜被着方法 |
| US9670574B2 (en) | 2011-02-16 | 2017-06-06 | Spts Technologies Limited | Methods of depositing aluminium layers |
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