JPH01241149A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH01241149A JPH01241149A JP6841888A JP6841888A JPH01241149A JP H01241149 A JPH01241149 A JP H01241149A JP 6841888 A JP6841888 A JP 6841888A JP 6841888 A JP6841888 A JP 6841888A JP H01241149 A JPH01241149 A JP H01241149A
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Landscapes
- 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、半導体装置に関し、特に半導体装置の配線構
造に関する。
造に関する。
さらに言えば、メタル、メタルナイトライド。
メタルシリサイド、メタルカーバイト、Ｓｉｎ。
４電性酸化膜、超電導薄膜と、ＡＬ、Ｏｕ、ｌＪ７ラク
ト系メタルとの組合せ積層配線によりヒルロックフリー
、高い耐エレクトロマイグレーション、高い耐ストレス
マイグレーシラン、高いコンタクトマイグレーション、
及び良好なステップカバレッジ、高温でも安定な低抵抗
コンタクト抵抗を有する、非窮に高いパフォーマンスを
有スる配線構造の半導体装置に関するものである。
ト系メタルとの組合せ積層配線によりヒルロックフリー
、高い耐エレクトロマイグレーション、高い耐ストレス
マイグレーシラン、高いコンタクトマイグレーション、
及び良好なステップカバレッジ、高温でも安定な低抵抗
コンタクト抵抗を有する、非窮に高いパフォーマンスを
有スる配線構造の半導体装置に関するものである。
第２図は、従来技術による配線構造の半導体装置の概略
断面図である。
断面図である。
半導体基板１中に、素子分離酸化膜領域２を形成後、Ｇ
ａｔｅ酸化膜３．ゲート電極４を形成し、続いて該Ｇａ
ｔ１３電極をマスクとして、低濃度拡散層５奪形成する
。次にサイドウオール膜６をマスクとして高濃度拡散層
７を形成後、絶縁膜８をデボし、コンタクト穴をつくる
。絖いて第１配線層としてＡｔ−３ｉ、膜をスパッタで
形成し、層間膜１１．第２層Ａ４−１１スパツタ配線膜
１２を形成後、パッジページ１ン＠１５を堆積して完成
する。
ａｔｅ酸化膜３．ゲート電極４を形成し、続いて該Ｇａ
ｔ１３電極をマスクとして、低濃度拡散層５奪形成する
。次にサイドウオール膜６をマスクとして高濃度拡散層
７を形成後、絶縁膜８をデボし、コンタクト穴をつくる
。絖いて第１配線層としてＡｔ−３ｉ、膜をスパッタで
形成し、層間膜１１．第２層Ａ４−１１スパツタ配線膜
１２を形成後、パッジページ１ン＠１５を堆積して完成
する。
従来の技術においては、特にコンタクトサイズが縮少化
された場合、Ａｔ−５１中の８１がコンタクト部のＳｉ
学結晶基板上に、固相エピ成長しコンタクト抵抗が著し
く大きくなるという問題がありた。又、コンタクト部の
ＡＬのカバレッジが悪い為、エレクトロマイグレーシ曹
ン耐性が劣ること、さらには、１６の如き絶縁膜のボイ
ドが発生するという問題があった。又、配線中にヒルロ
ック１０や、パッジページ１ン膜応力による配線中のく
さび伏ボイド１５や、スリット状ボイド１４が発生し、
信頼性を低下させていた。
された場合、Ａｔ−５１中の８１がコンタクト部のＳｉ
学結晶基板上に、固相エピ成長しコンタクト抵抗が著し
く大きくなるという問題がありた。又、コンタクト部の
ＡＬのカバレッジが悪い為、エレクトロマイグレーシ曹
ン耐性が劣ること、さらには、１６の如き絶縁膜のボイ
ドが発生するという問題があった。又、配線中にヒルロ
ック１０や、パッジページ１ン膜応力による配線中のく
さび伏ボイド１５や、スリット状ボイド１４が発生し、
信頼性を低下させていた。
本発明は、従来配線のこのよ５な問題や、課題を解決し
、高品質の配線構造を有した半導体装置を提供するもの
である。
、高品質の配線構造を有した半導体装置を提供するもの
である。
本発明の半導体装置は、半導体装置の拡散層。
ゲート電極、下層配線等の酵成要素に、前記儲成要素上
に形成された絶縁膜に設けられたコンタクト穴を介して
結線する上層配線部を有し、前記上層配線部は、メタル
、メタルナイトライド、メタルシリサイド、メタルカー
バイト、ｓｉａ、導電排酸化膜、超電導薄膜の単相、ま
たは、組み合せ積層膜と、ＡＬ系配線膜、Ｏｕ系配線膜
、リフラクト系配線膜との種層構造より成ることを特徴
とする。また、メタル、メタルナイトライド、メタルシ
リサイド、メタルカーバイト＃ ｌｉｔ ｉ Ｏｅ導電
性酸化膜、超電導薄膜を、ＡＬ系、Ｏｕ系、リフラクト
系配線の上層、または中間層に形成されることを特徴と
する。
に形成された絶縁膜に設けられたコンタクト穴を介して
結線する上層配線部を有し、前記上層配線部は、メタル
、メタルナイトライド、メタルシリサイド、メタルカー
バイト、ｓｉａ、導電排酸化膜、超電導薄膜の単相、ま
たは、組み合せ積層膜と、ＡＬ系配線膜、Ｏｕ系配線膜
、リフラクト系配線膜との種層構造より成ることを特徴
とする。また、メタル、メタルナイトライド、メタルシ
リサイド、メタルカーバイト＃ ｌｉｔ ｉ Ｏｅ導電
性酸化膜、超電導薄膜を、ＡＬ系、Ｏｕ系、リフラクト
系配線の上層、または中間層に形成されることを特徴と
する。
また、ＡＬ系、Ｏｕ系、リフラクト系配線は、スパッタ
、蒸着、バイアススパッタ、ＯＶＤ法で形成されること
を特徴とする。
、蒸着、バイアススパッタ、ＯＶＤ法で形成されること
を特徴とする。
また上述の配置！１Ｉｊｆｌｔ造を有する多層配線を有
することを特徴とする。
することを特徴とする。
本発明を実施例で説明していく。
第１図は、本発明の概略断面図である。
絶縁膜のコンタクト穴フォトエッチ後、Ｔ１５００又と
１７．工Ｔｏ（工ｎａｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）１
０００１１９を、ＤＯマグネトロンスパッタで形成し、
同一チャンバーで絖いてＡＬ−Ｏｕ膜２０を加熱バイア
ススパッタで［１６μデボジシ１ンする。さらに同一チ
ャンバーでＴｉＭＩＪ２１を５ｏｏ５．デボジシｌンし
、フォトエッチして第−層配線をつくる。層間膜のデボ
、Ｖ工Ａホール形成１、ＡＬ−ｏｕ膜１μ２２を加熱バ
イアススパッタで同一チャンバーで続いてＹ −Ｂ ａ
−Ｏｕ 系酸化膜２５，５ｏｏＡをスパッタで形成し
、フォトエッチして第２配線を完成する。該実施例にお
いては、Ｔｉがコンタクト部で８１基板と反応し、Ｔｉ
Ｓｉｘ層１８が形成される。
１７．工Ｔｏ（工ｎａｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）１
０００１１９を、ＤＯマグネトロンスパッタで形成し、
同一チャンバーで絖いてＡＬ−Ｏｕ膜２０を加熱バイア
ススパッタで［１６μデボジシ１ンする。さらに同一チ
ャンバーでＴｉＭＩＪ２１を５ｏｏ５．デボジシｌンし
、フォトエッチして第−層配線をつくる。層間膜のデボ
、Ｖ工Ａホール形成１、ＡＬ−ｏｕ膜１μ２２を加熱バ
イアススパッタで同一チャンバーで続いてＹ −Ｂ ａ
−Ｏｕ 系酸化膜２５，５ｏｏＡをスパッタで形成し
、フォトエッチして第２配線を完成する。該実施例にお
いては、Ｔｉがコンタクト部で８１基板と反応し、Ｔｉ
Ｓｉｘ層１８が形成される。
第１層目配線のフンタクト部はＴＩＮ／ＡＬ−Ｇ ｕ
／工Ｔ Ｏ／Ｔ ｉ／８１１造であるので、熱処理でＴ
１は基板の８１と反応し、’］’ｉｓｉ、となる。工Ｔ
Ｏ膜は、リアクティブスパッタでデボし約１００μΩｍ
の比抵抗であり、ＡＩ、に対して、バリア性が非常に大
きいことが確認された。又該４ ｔ 性酸化膜は、通虜
のメタル、メタルナイトライド、メタルシリサイド等に
比べ、ピンホール等が少ない。配線層としてはＡ Ｌ
−Ｏｕ （０，５ｗ ｔ％）を、バイアス加熱方式でス
パッタすることにより従来見られた、コンタクト部のつ
きまわり不足もなく、十分にメタルを埋めることが出来
た。
／工Ｔ Ｏ／Ｔ ｉ／８１１造であるので、熱処理でＴ
１は基板の８１と反応し、’］’ｉｓｉ、となる。工Ｔ
Ｏ膜は、リアクティブスパッタでデボし約１００μΩｍ
の比抵抗であり、ＡＩ、に対して、バリア性が非常に大
きいことが確認された。又該４ ｔ 性酸化膜は、通虜
のメタル、メタルナイトライド、メタルシリサイド等に
比べ、ピンホール等が少ない。配線層としてはＡ Ｌ
−Ｏｕ （０，５ｗ ｔ％）を、バイアス加熱方式でス
パッタすることにより従来見られた、コンタクト部のつ
きまわり不足もなく、十分にメタルを埋めることが出来
た。
さらに、ＴｉＮをデポすることＫより、ＡＬのハレーシ
ランを防止すると共にヒルロック成長も防ぐことが出来
た。この配置ｗ造によりｏ、Ｂμ口のコンタクト抵抗は
、Ｐ、Ｎ共、１００以下にすることが出来、工Ｔｏ／Ｔ
ｉＳｉ、のバリアによりコンタクト部に８１の固相エビ
層も析出しないので５２０℃までアニールしても、コン
タクト抵抗の変化や、ジャンク″シ冒ンリークが生じな
い。又ｉ 構造Ｇ’！、ストレスマイグンーション、エ
レクトロマイグレーシラン特性にも優れ、エレクトロマ
イグレーションについては従来のＡＬ−８ｉ系配線の約
１０倍のＭＴＩＦが得られた。又、ヒルロック、ボイド
も追加アニールによっても殆ど生じないことが確認され
た。又、バリアメタルとして、従来多く使用されている
Ｔ ｉ Ｍ／Ｔ ｉ系の上に導電性酸化膜をデボするこ
とにより、非財にバリア性が向上することもわかり、導
電性酸化膜形成時にバリアメタル中のボイド、クラック
等の部分ヲ埋める効果があるものと思われる。さらに工
Ｔｏ／Ｔ１膜を例えば８００℃でランプアニールするこ
とによりさらにバリア性が向上し、特にＮ、＋０２雰囲
気の時顕署となる。次に第２層配線層は、ＡＬ−Ｏｕ（
２ｗｔ％）のバイアス加熱スパッタ層と、Ｙ −Ｂ ａ
−Ｏｕ系酸化膜を積層で形成することにより、ヒルロ
ックフリーでエレクトロマイグＶ−シ３ン、ストレスマ
イグレーシｌンモ従来方法より大巾に向上させることが
出来た。
ランを防止すると共にヒルロック成長も防ぐことが出来
た。この配置ｗ造によりｏ、Ｂμ口のコンタクト抵抗は
、Ｐ、Ｎ共、１００以下にすることが出来、工Ｔｏ／Ｔ
ｉＳｉ、のバリアによりコンタクト部に８１の固相エビ
層も析出しないので５２０℃までアニールしても、コン
タクト抵抗の変化や、ジャンク″シ冒ンリークが生じな
い。又ｉ 構造Ｇ’！、ストレスマイグンーション、エ
レクトロマイグレーシラン特性にも優れ、エレクトロマ
イグレーションについては従来のＡＬ−８ｉ系配線の約
１０倍のＭＴＩＦが得られた。又、ヒルロック、ボイド
も追加アニールによっても殆ど生じないことが確認され
た。又、バリアメタルとして、従来多く使用されている
Ｔ ｉ Ｍ／Ｔ ｉ系の上に導電性酸化膜をデボするこ
とにより、非財にバリア性が向上することもわかり、導
電性酸化膜形成時にバリアメタル中のボイド、クラック
等の部分ヲ埋める効果があるものと思われる。さらに工
Ｔｏ／Ｔ１膜を例えば８００℃でランプアニールするこ
とによりさらにバリア性が向上し、特にＮ、＋０２雰囲
気の時顕署となる。次に第２層配線層は、ＡＬ−Ｏｕ（
２ｗｔ％）のバイアス加熱スパッタ層と、Ｙ −Ｂ ａ
−Ｏｕ系酸化膜を積層で形成することにより、ヒルロ
ックフリーでエレクトロマイグＶ−シ３ン、ストレスマ
イグレーシｌンモ従来方法より大巾に向上させることが
出来た。
本実施例においては、ＺＴＯとＹ −Ｂ ａ −Ｏｕ糸
酸化膜のみしか示していないが、ＳｎＯ，系ＩｎＯ３系
、Ｒｕｂ、糸等、導電性酸化膜は、どバリア性、及びマ
イグレーション特性を大巾に向上出来るものであること
が実験で確認出来た。ＡＬ系のみでなく、Ｏｕ系、ＭＯ
，Ｗ等のりフラクト系、及びスパッタのみでなく、蒸着
、ＯＶＤ、イオンブレーティング等でも同様の効果を得
れることがわかった。又バリアとしてＳｉｎ、メタルシ
リサイドも導電性酸化膜と同等の効果を有することも確
認された。
酸化膜のみしか示していないが、ＳｎＯ，系ＩｎＯ３系
、Ｒｕｂ、糸等、導電性酸化膜は、どバリア性、及びマ
イグレーション特性を大巾に向上出来るものであること
が実験で確認出来た。ＡＬ系のみでなく、Ｏｕ系、ＭＯ
，Ｗ等のりフラクト系、及びスパッタのみでなく、蒸着
、ＯＶＤ、イオンブレーティング等でも同様の効果を得
れることがわかった。又バリアとしてＳｉｎ、メタルシ
リサイドも導電性酸化膜と同等の効果を有することも確
認された。
さらにこれらの膜は下層のみならず中間あるいは上層に
位置しても同様の効果を発揮するものである。
位置しても同様の効果を発揮するものである。
このように本発明は、メタル、メタルナイトライド、メ
タルシリサイド、Ｓｉｎ、導電性酸化膜と配線金属と組
み合せ積層構造にすることにより、非常に高信頼性な配
線層を有する半導体装置を提供するものである。
タルシリサイド、Ｓｉｎ、導電性酸化膜と配線金属と組
み合せ積層構造にすることにより、非常に高信頼性な配
線層を有する半導体装置を提供するものである。
第１図は、本発明の配線構造の半導体装置断面を示す図
。第２図は、従来の配線講造を示す図。 １・・・・・・・・・Ｓ１基板 ２・・・・・・・・・素子分離酸化膜 ５・・・・・・・・・ゲート酸化膜 ４・・・・・・・・・ゲート電極 ５・・・・・・・・・低濃度拡散層 ６・・・・・・・・・サイドウオール膜７・・・・・・
・・・高濃度拡散層 ８・・・・・・・・・絶縁膜 ９・・・・・自・・ＡＬ−８ｉ膜 １０・・・…ヒルロック １１・・・・・・層間絶縁膜 １２・・・・・・ＡＬ−８ｉ膜 １５・・・・・・くさび状ボイド １４・・・・・・ノツチ状ボイド １５・・・・・・バッジページ欝ン膜 １６・・・・・・ボイド １７・・・・・・Ｔ１膜 １８・・・・・・ＴｉＳｉ、膜 １９・・・・す工ＴＯ＠ ２０・・・・・・ＡＬ−Ｏｕバイアス加熱膜２１・・・
・・・Ｔ１Ｎ膜 ２２・・・・・・Ａ Ｌ −Ｏｕバイアス加熱膜２５−
＝ Ｙ −Ｂ ａ −Ｇ ｕ −酸化膜以上 出願人 セイコーエプソン株式会社
。第２図は、従来の配線講造を示す図。 １・・・・・・・・・Ｓ１基板 ２・・・・・・・・・素子分離酸化膜 ５・・・・・・・・・ゲート酸化膜 ４・・・・・・・・・ゲート電極 ５・・・・・・・・・低濃度拡散層 ６・・・・・・・・・サイドウオール膜７・・・・・・
・・・高濃度拡散層 ８・・・・・・・・・絶縁膜 ９・・・・・自・・ＡＬ−８ｉ膜 １０・・・…ヒルロック １１・・・・・・層間絶縁膜 １２・・・・・・ＡＬ−８ｉ膜 １５・・・・・・くさび状ボイド １４・・・・・・ノツチ状ボイド １５・・・・・・バッジページ欝ン膜 １６・・・・・・ボイド １７・・・・・・Ｔ１膜 １８・・・・・・ＴｉＳｉ、膜 １９・・・・す工ＴＯ＠ ２０・・・・・・ＡＬ−Ｏｕバイアス加熱膜２１・・・
・・・Ｔ１Ｎ膜 ２２・・・・・・Ａ Ｌ −Ｏｕバイアス加熱膜２５−
＝ Ｙ −Ｂ ａ −Ｇ ｕ −酸化膜以上 出願人 セイコーエプソン株式会社
Claims (4)
- （１）半導体装置の拡散層、ゲート電極、下層配線等の
構成要素に、前記構成要素上に形成された絶縁膜に設け
られたコンタクト穴を介して結線する上層配線部を有し
、前記上層配線部は、メタル、メタルナイトライド、メ
タルシリサイド、メタルカーバイト、ＳｉＯ導電性酸化
膜、超電導薄膜の単相、または組み合せ積層膜と、ＡＬ
系配線膜、Ｏｕ系配線膜、リフラクト系配線膜との積層
構造より成ることを特徴とする半導体装置。 - （２）メタル、メタルナイトライド、メタルシリサイド
、メタルカーバイト、ＳｉＯ導電性酸化膜、超電導薄膜
を、ＡＬ系、Ｏｕ系、リフラクト系配線の上層、または
中間層に形成されることを特徴とする請求項１記載の半
導体装置。 - （３）ＡＬ系、Ｏｕ系、リフラクト系配線は、スパッタ
、蒸着、バイアススパッタ、ＣＶＤ法で形成されること
を特徴とした請求項１または請求項２記載の半導体装置
。 - （４）請求項１〜請求項３記載の配線構造を有する多層
配線を搭載した半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6841888A JPH01241149A (ja) | 1988-03-23 | 1988-03-23 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6841888A JPH01241149A (ja) | 1988-03-23 | 1988-03-23 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01241149A true JPH01241149A (ja) | 1989-09-26 |
Family
ID=13373118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6841888A Pending JPH01241149A (ja) | 1988-03-23 | 1988-03-23 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01241149A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0499433A2 (en) * | 1991-02-12 | 1992-08-19 | Matsushita Electronics Corporation | Semiconductor device with improved reliability wiring and method of its fabrication |
-
1988
- 1988-03-23 JP JP6841888A patent/JPH01241149A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0499433A2 (en) * | 1991-02-12 | 1992-08-19 | Matsushita Electronics Corporation | Semiconductor device with improved reliability wiring and method of its fabrication |
| US5712194A (en) * | 1991-02-12 | 1998-01-27 | Matsushita Electronics Corporation | Semiconductor device including interlayer dielectric film layers and conductive film layers |
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