JPH0199255A - 高純度チタンもしくはニオブの障壁層を有するアルミニウム合金半導体相互接続 - Google Patents
高純度チタンもしくはニオブの障壁層を有するアルミニウム合金半導体相互接続Info
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- JPH0199255A JPH0199255A JP63226304A JP22630488A JPH0199255A JP H0199255 A JPH0199255 A JP H0199255A JP 63226304 A JP63226304 A JP 63226304A JP 22630488 A JP22630488 A JP 22630488A JP H0199255 A JPH0199255 A JP H0199255A
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Classifications
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- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
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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】
産業上の利用分野
半導体装置のアルミニウムメタライズ層とシリコン基板
との間に障壁金属を設ける方法に関するものである。
との間に障壁金属を設ける方法に関するものである。
従来の技術
半導体工業において金属の相互接続に最も広く使用され
ている金属元素は、アルミニウムである。
ている金属元素は、アルミニウムである。
アルミウニムには、堆積させるのが容易であり、抵抗率
が低く、シリコンとオーミックコンタクトを形成する等
の利点がある。そのため、アルミニウムが選択される。
が低く、シリコンとオーミックコンタクトを形成する等
の利点がある。そのため、アルミニウムが選択される。
しかし、アルミニウムには、また、いくつかの欠点もあ
る。アルミニウムは、酸性の環境においても、塩基性の
環境においても容易に腐食される。
る。アルミニウムは、酸性の環境においても、塩基性の
環境においても容易に腐食される。
バルク材料上で成長させた酸化物の自己パッシベーショ
ン層は、広く利用されるが、低い抵抗率を保持しなけれ
ばならない材料の薄膜に使用することはできない。アル
ミニウムの再結晶温度は、１００℃を僅かに上回るにす
ぎない。従って、はとんどの半導体の標準的な使用条件
内の温度で高い応力を受けると、アルミニウムは自己拡
散を起こす。
ン層は、広く利用されるが、低い抵抗率を保持しなけれ
ばならない材料の薄膜に使用することはできない。アル
ミニウムの再結晶温度は、１００℃を僅かに上回るにす
ぎない。従って、はとんどの半導体の標準的な使用条件
内の温度で高い応力を受けると、アルミニウムは自己拡
散を起こす。
アルミニウム及びアルミウニム−銅合金には高い電流密
度及び高い機械的応力が欠けていることは、半導体の分
野では公知である。また、処理温度が高いと、アルミニ
ウム薄膜にはヒロックが生じる。
度及び高い機械的応力が欠けていることは、半導体の分
野では公知である。また、処理温度が高いと、アルミニ
ウム薄膜にはヒロックが生じる。
これらのヒロックは、パッシベーションガラス層を砕き
、近接する相互接続を短絡させ、もしくは、中間パッシ
ベーション層を介して多層回路間で短絡を生じさせるこ
とがある。
、近接する相互接続を短絡させ、もしくは、中間パッシ
ベーション層を介して多層回路間で短絡を生じさせるこ
とがある。
また、半導体の表面に金属を付着させるのに使用される
従来のスパッタ法もしくは蒸着法は、自己シャドウィン
グ効果の影響を受ける。この自己シャドウィング効果に
よって、半導体の上部表面の段差を横切る部分でのアル
ミニウム膜の厚さが減少する。直径が１．５ミクロンよ
り小さい接続孔を含む二層金属配線法では、アルミニウ
ム及びアルミウニム−銅合金を使用するのは難しい。ま
た、第１のアルミニウ層上に絶縁性酸化物層が形成され
ているため、２つの金属層の間に低抵抗の良好な金属系
コンタクトを得ることは困難である。さらに、第２のア
ルミニウム層は、堆積中に水分が入り込むために、堆積
の初期相て容易に酸化される。
従来のスパッタ法もしくは蒸着法は、自己シャドウィン
グ効果の影響を受ける。この自己シャドウィング効果に
よって、半導体の上部表面の段差を横切る部分でのアル
ミニウム膜の厚さが減少する。直径が１．５ミクロンよ
り小さい接続孔を含む二層金属配線法では、アルミニウ
ム及びアルミウニム−銅合金を使用するのは難しい。ま
た、第１のアルミニウ層上に絶縁性酸化物層が形成され
ているため、２つの金属層の間に低抵抗の良好な金属系
コンタクトを得ることは困難である。さらに、第２のア
ルミニウム層は、堆積中に水分が入り込むために、堆積
の初期相て容易に酸化される。
また、焼成過程の間、アルミニウムはシリコンに親和す
る。従って、アルミニウムに穴があき、浅い接合の装置
を短絡させる。この問題は、シリコンを含むアルミウニ
ム−銅合金を使用することによって解決される。しかし
、この方法は穴があくという問題を解決するが、薄膜で
段差を被覆するのが困難なうえ、コンタクト、接続孔及
びヒロックにシリコン沈澱物が形成される原因になる。
る。従って、アルミニウムに穴があき、浅い接合の装置
を短絡させる。この問題は、シリコンを含むアルミウニ
ム−銅合金を使用することによって解決される。しかし
、この方法は穴があくという問題を解決するが、薄膜で
段差を被覆するのが困難なうえ、コンタクト、接続孔及
びヒロックにシリコン沈澱物が形成される原因になる。
アルミニウムシリコン層をエツチングして、メタライズ
相互接続パターンを形成すると、合金中のシリコンが、
小さな瘤の形で後に残る。これによって、極めて粗い表
面が形成され、その結果、もう１つの金属層で被覆する
のが極めて困難な形状になる。
相互接続パターンを形成すると、合金中のシリコンが、
小さな瘤の形で後に残る。これによって、極めて粗い表
面が形成され、その結果、もう１つの金属層で被覆する
のが極めて困難な形状になる。
更に、シリコン粒子の沈澱によって金属相互接続パター
ンに破断が生じ、コンタクト及び接続孔の抵抗を増大さ
せるので、この問題はさらに複雑になる。これによって
、信頼性の問題と歩留りの問題が起きる。
ンに破断が生じ、コンタクト及び接続孔の抵抗を増大さ
せるので、この問題はさらに複雑になる。これによって
、信頼性の問題と歩留りの問題が起きる。
この問題に対する解決は、これまで、アルミニウムとシ
リコン基板の間に障壁金属と一緒にシリコンを含まない
アルミウニム−銅合金を使用して、合金に穴があくのを
防ぐことであった。従来技術では、そのような障壁層と
してチタン−タングステン合金の使用が提案されていた
。
リコン基板の間に障壁金属と一緒にシリコンを含まない
アルミウニム−銅合金を使用して、合金に穴があくのを
防ぐことであった。従来技術では、そのような障壁層と
してチタン−タングステン合金の使用が提案されていた
。
しかし、チタン−タングステンは、Ｎ形シリコンに対し
ては良好なオーミックコンタクトを形成するが、Ｐ形シ
リコンに対してはそうではない。
ては良好なオーミックコンタクトを形成するが、Ｐ形シ
リコンに対してはそうではない。
従って、チタン−タングステンを使用する従来の方法で
は、さらにホトリソグラフィマスキング作業が必要であ
り、この方法はより複雑で費用がかかるものになってい
た。すなわち、従来、チタン−タングステン層をホトリ
ソグラフィ法によってパターン形成し、次に、Ｐ形コン
タクト窓部からエツチングして、その後アルミニウムメ
タライズ層を堆積させなければならなかった。この技術
はバイポーラ半導体に使用するには都合が良かったが、
Ｐ形シリコンのコンタクト抵抗が高いのでＣＭＯ３製品
に適用することができなかった。
は、さらにホトリソグラフィマスキング作業が必要であ
り、この方法はより複雑で費用がかかるものになってい
た。すなわち、従来、チタン−タングステン層をホトリ
ソグラフィ法によってパターン形成し、次に、Ｐ形コン
タクト窓部からエツチングして、その後アルミニウムメ
タライズ層を堆積させなければならなかった。この技術
はバイポーラ半導体に使用するには都合が良かったが、
Ｐ形シリコンのコンタクト抵抗が高いのでＣＭＯ３製品
に適用することができなかった。
発明が解決しようとする課題
従来技術では、相互接続層としてタングステンを使用し
ていた。これによって、上記の問題のいくつかを回避す
ることはできたが、Ｐ形シリコンとのオーミックコンタ
クトを形成することができず、抵抗率がアルミウニムの
約７倍になった。
ていた。これによって、上記の問題のいくつかを回避す
ることはできたが、Ｐ形シリコンとのオーミックコンタ
クトを形成することができず、抵抗率がアルミウニムの
約７倍になった。
アルミニウムの下の障壁層としては、他に提案されたも
のの中には、いくつかの耐火性金属のシリサイドがある
。しかし、これらの大部分は、薄膜にして使用するには
技術が複雑なので、却下された。
のの中には、いくつかの耐火性金属のシリサイドがある
。しかし、これらの大部分は、薄膜にして使用するには
技術が複雑なので、却下された。
これらの問題は、半導体のサイズが小さくなるにつれて
、より大きな問題となっている。
、より大きな問題となっている。
また、ニオブ障壁層を使用することによって、後段で堆
積されるアルミウニムもしくはアルミウニム−銅合金膜
の反射率をある程度制御することができる。多くのパタ
ーン形成技術では、表面反射率は極めて重要である。層
の反射率が高過ぎると、金属をパターニングするために
使用される感光性材料上に像を投影する光が、露光され
るべきでない部分にも反射する。窒化物上に堆積された
アルミニウムもしくはアルミウニム−銅合金膜の表面の
反射率は、アルミニウムの堆積温度を変化させることに
よって調節できることが分かった。しかし、この効果は
、二酸化シリコンもしくはチタン上のアルミウニムの堆
積以外では、観察されていない。
積されるアルミウニムもしくはアルミウニム−銅合金膜
の反射率をある程度制御することができる。多くのパタ
ーン形成技術では、表面反射率は極めて重要である。層
の反射率が高過ぎると、金属をパターニングするために
使用される感光性材料上に像を投影する光が、露光され
るべきでない部分にも反射する。窒化物上に堆積された
アルミニウムもしくはアルミウニム−銅合金膜の表面の
反射率は、アルミニウムの堆積温度を変化させることに
よって調節できることが分かった。しかし、この効果は
、二酸化シリコンもしくはチタン上のアルミウニムの堆
積以外では、観察されていない。
本発明は、アルミニウムもしくはアルミニウ合金導体と
シリコン基板との間にほぼ純粋なチタンもしくはニオブ
層を形成することによって、上記の問題の解決法を提供
するものである。本発明は、上記の問題を解決するため
に発見された２つの材料に係わるものである。どちらも
広い範囲で適用することができる。しかし、ニオブは、
後段の金属堆積過程の温度が高いことが必要である場合
、すなわち、高温使用の場合に選択すべき材料であるこ
とが分かった。これは、アルミウニムはチタンと合金に
なり、ＴｉＡｌ、中間金属層を形成するという事実によ
るものである。この層が完全にチタン層を消滅させると
、ＴｌＡ１３層ではシリコンとアルミウニムが相互拡散
し、その下にある接合を介して短絡を生じさせる。
シリコン基板との間にほぼ純粋なチタンもしくはニオブ
層を形成することによって、上記の問題の解決法を提供
するものである。本発明は、上記の問題を解決するため
に発見された２つの材料に係わるものである。どちらも
広い範囲で適用することができる。しかし、ニオブは、
後段の金属堆積過程の温度が高いことが必要である場合
、すなわち、高温使用の場合に選択すべき材料であるこ
とが分かった。これは、アルミウニムはチタンと合金に
なり、ＴｉＡｌ、中間金属層を形成するという事実によ
るものである。この層が完全にチタン層を消滅させると
、ＴｌＡ１３層ではシリコンとアルミウニムが相互拡散
し、その下にある接合を介して短絡を生じさせる。
課題を解決するための手段
本発明は、酸化処理されたシリコン基板と該基板上のア
ルミウニムもしくはアルミウニム−銅合金導電路とを備
えた装置であり、該導電路はその導電路の長さに沿って
ほぼ純粋なチタンもしくはニオブ層によって上記基板か
ら分離され、該チタンもしくはニオブは上記アルミウニ
ムもしくはアルミウニム−銅合金通路及び上記基板と直
接接触している装置を提供する。
ルミウニムもしくはアルミウニム−銅合金導電路とを備
えた装置であり、該導電路はその導電路の長さに沿って
ほぼ純粋なチタンもしくはニオブ層によって上記基板か
ら分離され、該チタンもしくはニオブは上記アルミウニ
ムもしくはアルミウニム−銅合金通路及び上記基板と直
接接触している装置を提供する。
また、本発明は、多層導体パターンの使用を必要とする
半導体回路にこのニオブもしくはチタン障壁層を利用す
ることを開示する。このような利用の場合、本発明は、
酸化処理されたシリコン基板と該基板上に設けられた２
つの積み重ねられたアルミニウムもしくはアルミウニム
−銅合金導電路とを備える装置であって、下層の導電路
はその導電路の長さに沿ってほぼ純粋なチタンもしくは
゛ニオブ層によって上記基板から完全に分離され、該チ
タンもしくはニオブ層は上記アルミウニムもしくはアル
ミウニム−銅合金導電路及び上記シリコン基板と直接接
触しており、上層の導電路は二酸化シリコン等の適当な
誘電体層及びもう１つのチタンもしくはニオブ層によっ
て第１の導電路から分離されており、該チタンもしくは
ニオブ層は上記のアルミニウムもしくはアルミウニム−
銅合金導電層と上記誘電体層のどちらとも直接接触して
いる装置を提供する。
半導体回路にこのニオブもしくはチタン障壁層を利用す
ることを開示する。このような利用の場合、本発明は、
酸化処理されたシリコン基板と該基板上に設けられた２
つの積み重ねられたアルミニウムもしくはアルミウニム
−銅合金導電路とを備える装置であって、下層の導電路
はその導電路の長さに沿ってほぼ純粋なチタンもしくは
゛ニオブ層によって上記基板から完全に分離され、該チ
タンもしくはニオブ層は上記アルミウニムもしくはアル
ミウニム−銅合金導電路及び上記シリコン基板と直接接
触しており、上層の導電路は二酸化シリコン等の適当な
誘電体層及びもう１つのチタンもしくはニオブ層によっ
て第１の導電路から分離されており、該チタンもしくは
ニオブ層は上記のアルミニウムもしくはアルミウニム−
銅合金導電層と上記誘電体層のどちらとも直接接触して
いる装置を提供する。
さらに、本発明は、シリコンを含む基板にして、その基
板上の回路素子と、該該基板と該回路素子を覆い、回路
素子に対応する貫通コンタクト開口部を有する絶縁層と
を有する基板を用意し、前記コンタクト開口部を介して
上記回路素子と接続するように、ほぼ純粋なチタンもし
くはニオブの導電路パターンを前記絶縁層上に形成し、
該チタンもしくはニオブ導電路パターン上にほぼ同様に
パターンテアルミニウムもしくはアルミウニム−銅合金
の導電路を形成して、前記アルミニウムを上記基板及び
上記絶縁層からほぼ完全に分離する方法を提供する。
板上の回路素子と、該該基板と該回路素子を覆い、回路
素子に対応する貫通コンタクト開口部を有する絶縁層と
を有する基板を用意し、前記コンタクト開口部を介して
上記回路素子と接続するように、ほぼ純粋なチタンもし
くはニオブの導電路パターンを前記絶縁層上に形成し、
該チタンもしくはニオブ導電路パターン上にほぼ同様に
パターンテアルミニウムもしくはアルミウニム−銅合金
の導電路を形成して、前記アルミニウムを上記基板及び
上記絶縁層からほぼ完全に分離する方法を提供する。
実施例
本発明により、複数の回路素子を備えるシリコン半導体
基板を形成する。この基板は、二酸化シリコン層等のよ
うに適当な絶縁層を備え、この絶縁層内には従来の方法
でコンタクト開口部が形成される。次に、この絶縁層の
上の表面上にほぼ純粋なチタンもしくはニオブの導電性
障壁層を堆積させて、コンタクト開口部を介して回路素
子と接続する適切な導電路を形成する。
基板を形成する。この基板は、二酸化シリコン層等のよ
うに適当な絶縁層を備え、この絶縁層内には従来の方法
でコンタクト開口部が形成される。次に、この絶縁層の
上の表面上にほぼ純粋なチタンもしくはニオブの導電性
障壁層を堆積させて、コンタクト開口部を介して回路素
子と接続する適切な導電路を形成する。
チタンは、例えば、当業者には公知の従来のスパッタリ
ング法もしくは蒸着法によって堆積される。従って、厚
さが５００から２．０００オングストロームのチタンも
しくはニオブの薄膜層が形成される。同様に、従来のス
パッタリングによってアルミニラム合金層を上記の障壁
層の上に堆積させ、この２つの層をエツチングして、所
望の相互接続パターンを形成する。このアルミニウム層
の厚すは、４．０００から１５．０００オングストロー
ムであるのが好ましい。好ましい実施例では、アルミニ
ウム層は、実質的にシリコンを含有せず、銅を約４．０
重１％まで含有する。より好ましい実施例では、銅の含
有量は、約０．２５から２．０重量％の範囲にある。特
に好ましい実施例では、銅の含有量は、アルミウニム−
銅合金の約０．５重世％である。
ング法もしくは蒸着法によって堆積される。従って、厚
さが５００から２．０００オングストロームのチタンも
しくはニオブの薄膜層が形成される。同様に、従来のス
パッタリングによってアルミニラム合金層を上記の障壁
層の上に堆積させ、この２つの層をエツチングして、所
望の相互接続パターンを形成する。このアルミニウム層
の厚すは、４．０００から１５．０００オングストロー
ムであるのが好ましい。好ましい実施例では、アルミニ
ウム層は、実質的にシリコンを含有せず、銅を約４．０
重１％まで含有する。より好ましい実施例では、銅の含
有量は、約０．２５から２．０重量％の範囲にある。特
に好ましい実施例では、銅の含有量は、アルミウニム−
銅合金の約０．５重世％である。
上記した障壁層は、アルミウニム−銅合金層と変わらな
い良好なオーミックコンタクトをシリコン基板との間に
形成することが分かった。この障壁層の抵抗は、薄膜ア
ルミニウム層の約２０倍になることがあるが、この障壁
層上にアルミニウムを積層させると、アルミウニム−銅
合金層単独の場合にほぼ等しい線抵抗が得られる。
い良好なオーミックコンタクトをシリコン基板との間に
形成することが分かった。この障壁層の抵抗は、薄膜ア
ルミニウム層の約２０倍になることがあるが、この障壁
層上にアルミニウムを積層させると、アルミウニム−銅
合金層単独の場合にほぼ等しい線抵抗が得られる。
チタンもしくはニオブは、塩基性溶液にほとんど影響を
受けず、弱酸性溶液中では電蝕の影響を受けることが少
ない。この効果は、パッシベーション層で被覆されてい
ない２つのアルミニウム薄膜パッド（４ミル×４ミル、
約１００ミフロン×１００ミクロン）を普通の水道水に
おくことによって証明される。その時、超音波熱圧着法
により各パッドの中心にボンディングされた金線を介し
てパッド間に電気バイアスをかける。アルミニウ合金パ
ツドは、４５秒以下で腐食される。１５．０００オング
ストロームの厚さの銅０．５％含有アルミウニム合金層
の下にチタンの薄い（１，５００オングストローム）層
があるパッドに対して同様の試験を行うと、金線がチタ
ンパッドから外れるまで、２時間以上持ちこたえた。
受けず、弱酸性溶液中では電蝕の影響を受けることが少
ない。この効果は、パッシベーション層で被覆されてい
ない２つのアルミニウム薄膜パッド（４ミル×４ミル、
約１００ミフロン×１００ミクロン）を普通の水道水に
おくことによって証明される。その時、超音波熱圧着法
により各パッドの中心にボンディングされた金線を介し
てパッド間に電気バイアスをかける。アルミニウ合金パ
ツドは、４５秒以下で腐食される。１５．０００オング
ストロームの厚さの銅０．５％含有アルミウニム合金層
の下にチタンの薄い（１，５００オングストローム）層
があるパッドに対して同様の試験を行うと、金線がチタ
ンパッドから外れるまで、２時間以上持ちこたえた。
チタンもしくはニオブの再結晶温度は、９００℃以上で
ある。よって、半導体を使用する際の通常の温度では自
己拡散はとんど生じない。従って、チタン及びニオブは
、エレクトロマイグレーションもしくは応力亀裂がほと
んど生じない。上記した層状構造では、このことは重要
である。すなわち、高い応力の条件下で一番上にあるア
ルミウニム層に亀裂が生じた時、障壁層はまだ線を介し
て電流を伝導することができるからである。また、アル
ミウニム層に生じた亀裂は、相互接続線の長さに比較す
ると一般に小さいので、下層の障壁層ブリッジによる抵
抗の増大は、配線抵抗全体にとって重大な増大ではない
。
ある。よって、半導体を使用する際の通常の温度では自
己拡散はとんど生じない。従って、チタン及びニオブは
、エレクトロマイグレーションもしくは応力亀裂がほと
んど生じない。上記した層状構造では、このことは重要
である。すなわち、高い応力の条件下で一番上にあるア
ルミウニム層に亀裂が生じた時、障壁層はまだ線を介し
て電流を伝導することができるからである。また、アル
ミウニム層に生じた亀裂は、相互接続線の長さに比較す
ると一般に小さいので、下層の障壁層ブリッジによる抵
抗の増大は、配線抵抗全体にとって重大な増大ではない
。
また、ニオブ障壁層は、後で堆積されるアルミニウもし
くはアルミウニム−銅合金導体パターンの反射率を制御
するためにも使用することができる。
くはアルミウニム−銅合金導体パターンの反射率を制御
するためにも使用することができる。
障壁層を堆積させると、アルミニウムもしくはアルミウ
ニム−銅合金の堆積温度は、表面反射率が８９から９５
％の範囲になるように調節できる。表面反射率は、半導
体上に細い金属パターンを形成する従来の技術において
極めて重要である。ニオブ障壁層を使用しなければ、こ
のように表面反射率を制御することはできない。
ニム−銅合金の堆積温度は、表面反射率が８９から９５
％の範囲になるように調節できる。表面反射率は、半導
体上に細い金属パターンを形成する従来の技術において
極めて重要である。ニオブ障壁層を使用しなければ、こ
のように表面反射率を制御することはできない。
この障壁層のまた別の適用例は、１つ以上の導体層を必
要とする場合である。本発明によると、複数の回路素子
を有するシリコン半導体基板は、適当な絶縁層、コンタ
クト開口部及び導体パターンを備える。この基板と導体
パターンは、二酸化シリコン等のもう１つの適当な絶縁
層が設けられ、コンタクト開口部が従来の方法で同様に
形成される。次に、この層の上の表面にほぼ純粋なチタ
ンもしくはニオブの導電性障壁層を堆積させ、その下に
ある導体パターンとの適切な導電路を形成する。チタン
もしくはニオブは、当業者には公知の従来の方法による
スパッタリングもしくは蒸着によって堆積される。これ
によって、厚さが約５００かう２．０００オングストロ
ームのチタンもしくはニオブの薄膜層が形成される。ア
ルミニウムもしくはアルミウニム−銅合金層が、従来の
スパッタリングもしくは他の蒸着技術によって、同様に
堆積される。次に、２つの層を同時にエツチングして、
所望の相互接続パターンを形成する。このアルミニウム
もしくはアルミウニム−銅合金層の厚さは、好ましくは
、４．０００から１５．０００オングストロームである
。好ましい実施態様では、アルミニウム層は、シリコン
を実質的に含有せず、約４重量％以下の銅を含むことが
ある。銅の含有量のより好ましい範囲は、約０．２５か
ら２．０重量％である。特に好ましい実施態様では、銅
の含有量は、合金の約０．５重量％である。
要とする場合である。本発明によると、複数の回路素子
を有するシリコン半導体基板は、適当な絶縁層、コンタ
クト開口部及び導体パターンを備える。この基板と導体
パターンは、二酸化シリコン等のもう１つの適当な絶縁
層が設けられ、コンタクト開口部が従来の方法で同様に
形成される。次に、この層の上の表面にほぼ純粋なチタ
ンもしくはニオブの導電性障壁層を堆積させ、その下に
ある導体パターンとの適切な導電路を形成する。チタン
もしくはニオブは、当業者には公知の従来の方法による
スパッタリングもしくは蒸着によって堆積される。これ
によって、厚さが約５００かう２．０００オングストロ
ームのチタンもしくはニオブの薄膜層が形成される。ア
ルミニウムもしくはアルミウニム−銅合金層が、従来の
スパッタリングもしくは他の蒸着技術によって、同様に
堆積される。次に、２つの層を同時にエツチングして、
所望の相互接続パターンを形成する。このアルミニウム
もしくはアルミウニム−銅合金層の厚さは、好ましくは
、４．０００から１５．０００オングストロームである
。好ましい実施態様では、アルミニウム層は、シリコン
を実質的に含有せず、約４重量％以下の銅を含むことが
ある。銅の含有量のより好ましい範囲は、約０．２５か
ら２．０重量％である。特に好ましい実施態様では、銅
の含有量は、合金の約０．５重量％である。
チタンもしくはニオブ障壁層は、アルミウニムもしくは
アルミウニム−銅合金に対してオーミックコンタクトを
形成し、それらアルミウニムもしくはアルミウニム−銅
合金は、その下にあるアルミニウムもしくはアルミウニ
ム合金導体パターンの表面の上の酸化アルミニウムの薄
い層によって影響されないことが分かった。
アルミウニム−銅合金に対してオーミックコンタクトを
形成し、それらアルミウニムもしくはアルミウニム−銅
合金は、その下にあるアルミニウムもしくはアルミウニ
ム合金導体パターンの表面の上の酸化アルミニウムの薄
い層によって影響されないことが分かった。
特許出願人 ニスジーニス トムソン
マイクロエレクトロニクス インク。
Claims (34)
- （１）シリコン基板と、該シリコン基板上のアルミニウ
ムもしくはアルミニウム合金導電路とを備え、上記導電
路は、その長さに沿ってほぼ純粋なチタンもしくはニオ
ブ層によって上記基板からほぼ完全に分離されており、
該チタンもしくはニオブ層は、上記アルミニウムもしく
はアルミニウム合金導電路と上記シリコン基板のどちら
とも直接接触していることを特徴とする半導体デバイス
。 - （２）上記アルミニウム合金は、シリコンを実質的に含
有していないことを特徴とする請求項１に記載のデバイ
ス。 - （３）上記チタンもしくはニオブ層の厚さが、約５００
から２，０００オングストロームであることを特徴とす
る請求項１に記載のデバイス。 - （４）上記アルミニウムもしくはアルミニウム合金層の
厚さが、約４，０００から１５，０００オングストロー
ムであることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。 - （５）上記アルミニウム合金は、アルミウニム−銅合金
であることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。 - （６）上記合金中に存在する銅の量は、該合金の約０．
２５から２．０重量％であることを特徴とする請求項５
に記載のデバイス。 - （７）上記合金は、該合金の約０．５重量％の銅を含有
することを特徴とする請求項６に記載のデバイス。 - （８）上記層は、ほぼ純粋なチタンであることを特徴と
する請求項１に記載のデバイス。 - （９）上記層は、ほぼ純粋なニオブであることを特徴と
する請求項１に記載のデバイス。 - （１０）上記導電路は、シリコンを実質的に含有せず、
合金の約０．６重量％未満の銅を含有しており、その厚
さは約４，０００から１５，０００オングストロームで
あり、上記チタンもしくはニオブ層の厚さは約５００か
ら２，０００オングストロームであることを特徴とする
請求項１に記載のデバイス。 - （１１）シリコンを含む基板にして、その基板上の回路
素子と、該該基板と該回路素子を覆い、回路素子に対応
する貫通コンタクト開口部を有する絶縁層とを有する基
板を用意し、前記コンタクト開口部を介して上記回路素
子と接続するように、ほぼ純粋なチタンもしくはニオブ
の導電層を前記絶縁層上に形成し、該チタンもしくはニ
オブ導電層上にアルミニウムもしくはアルミニウム合金
の第２の導電層を形成して、前記アルミニウムを上記基
板及び上記絶縁層から実質的に分離し、更に、前記２つ
の導電層を一緒にパターニングすることを特徴とする半
導体デバイス製造方法。 - （１２）上記アルミニウム合金は、シリコンを実質的に
含有していないことを特徴とする請求項１１に記載の方
法。 - （１３）上記チタンもしくはニオブ導電層の厚さは、ほ
ぼ５００から２，０００オングストロームであることを
特徴とする請求項１１に記載の方法。 - （１４）上記アルミウニムもしくはアルミニウム合金層
の厚さは、約４，０００から１５，０００オングストロ
ームであることを特徴とする請求項１１に記載の方法。 - （１５）上記アルミニウム合金は、アルミニウム−銅合
金であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。 - （１６）上記合金中の存在する上記銅の量は、該合金の
約０．２５から４．０重量％であることを特徴とする請
求項１５に記載の方法。 - （１７）上記合金は、該合金の約０．５重量％の銅を含
むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。 - （１８）上記第１の導電層は、ほぼ純粋なチタンである
ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。 - （１９）上記第１の導電層は、ほぼ純粋なニオブである
ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。 - （２０）上記第２の導電層は、シリコンを実質的に含有
せず、合金の約０．６重量％未満の銅を含有しており、
その厚さは約４，０００から１５，０００オングストロ
ームであり、上記チタンもしくはニオブの第１の導電層
の厚さは約５００から２，０００オングストロームであ
ることを特徴とする請求項１１に記載の方法。 - （２１）シリコンを含む基板にして、その基板上の回路
素子と、該該基板と該回路素子を覆い、回路素子に対応
する貫通コンタクト開口部を有する絶縁層とを有する基
板を用意し、前記コンタクト開口部を介して上記回路素
子と接続するように、ほぼ純粋なチタンもしくはニオブ
の導電層を前記絶縁層上に形成し、該チタンもしくはニ
オブ導電層上にアルミニウムもしくはアルミニウム合金
の第２の導電層を形成して、前記アルミニウムを上記基
板及び上記絶縁層から実質的に分離し、更に、前記２つ
の導電層を所望のパターンに同時にパターニングし、該
導電層パターン上に第２の絶縁層を形成し、該導電層パ
ターンの所望の部分に対応する上記絶縁層に接続孔用開
口部を形成し、該接続孔用開口部を介して上記導電層パ
ターンと接続するように、ほぼ純粋なチタンもしくはニ
オブの第３の導電層を前記第２の絶縁層上に形成し、該
チタンもしくはニオブの第３の導電層上にアルミニウム
もしくはアルミニウム合金の第４の導電層を形成して、
前記チタンもしくはニオブの第３の導電層上のアルミニ
ウムもしくはアルミニウム合金の第４の導電層をパター
ニングすることを特徴とする半導体デバイス製造方法。 - （２２）上記第２の絶縁層、前記接続孔用開口部、上記
アルミニウムもしくはアルミニウム合金の導電パターン
は、チタンもしくはニオブ上に形成されることを特徴と
する請求項２１に記載の方法。 - （２３）上記第２のアルミニウム合金は、シリコンを実
質的に含有していないことを特徴とする請求項２１に記
載の方法。 - （２４）上記チタンもしくはニオブの第２の導電層の厚
さは、約５００から２，０００オングストロームである
ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。 - （２５）上記アルミニウムもしくはアルミニウム合金の
厚さは、約４，０００から１５，０００オングストロー
ムであることを特徴とする請求項２１に記載の方法。 - （２６）上記アルミニウム合金は、アルミニウム−銅合
金であることを特徴とする請求項２１に記載の方法。 - （２７）上記合金中に存在する上記銅の量は、上記合金
の約０．２５から４．０重量％であることを特徴とする
請求項２６に記載の方法。 - （２８）上記合金は、該合金の約０．５重量％の銅を含
有することを特徴とする請求項２７に記載の方法。 - （２９）上記の下層の導体層は、ほぼ純粋なチタンであ
ることを特徴とする請求項２１に記載の方法。 - （３０）上記の下層の導体層は、ほぼ純粋なニオブであ
ることを特徴とする請求項２１に記載の方法。 - （３１）上記第２の導体層は、シリコンを実質的に含有
せず、合金の約０．６重量％未満の銅を含有しており、
その厚さは約４，０００から１５，０００オングストロ
ームであり、上記第２の導体層は、約５００から２，０
００オングストロームノ厚さのほぼ純粋なチタンの層を
覆っていることを特徴とする請求項２１に記載の方法。 - （３２）上記第１の導電層は、ほぼ純粋なニオブである
ことを特徴とする請求項２０に記載の方法。 - （３３）上記の下層の導電層は、ほぼ純粋なニオブであ
ることを特徴とする請求項３１に記載の方法。 - （３４）はじめにニオブ薄膜層を堆積させ、次にアルミ
ニウムもしくはアルミウニム合金層を堆積させて、アル
ミウニムもしくはアルミニウム合金の薄膜の表面の反射
率を制御する方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US9493687A | 1987-09-09 | 1987-09-09 | |
| US07/094,936 | 1987-09-09 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0199255A true JPH0199255A (ja) | 1989-04-18 |
Family
ID=22248034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63226304A Pending JPH0199255A (ja) | 1987-09-09 | 1988-09-09 | 高純度チタンもしくはニオブの障壁層を有するアルミニウム合金半導体相互接続 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0307272A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0199255A (ja) |
| KR (1) | KR890005845A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6307267B1 (en) | 1997-12-26 | 2001-10-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5071714A (en) * | 1989-04-17 | 1991-12-10 | International Business Machines Corporation | Multilayered intermetallic connection for semiconductor devices |
| US5171642A (en) * | 1989-04-17 | 1992-12-15 | International Business Machines Corporation | Multilayered intermetallic connection for semiconductor devices |
| US5008217A (en) * | 1990-06-08 | 1991-04-16 | At&T Bell Laboratories | Process for fabricating integrated circuits having shallow junctions |
| JP2937613B2 (ja) * | 1991-07-16 | 1999-08-23 | 日本電気株式会社 | 薄膜配線およびその製造方法 |
| US5606203A (en) * | 1993-01-20 | 1997-02-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device having Al-Cu wiring lines where Cu concentration is related to line width |
| US5926736A (en) * | 1996-10-30 | 1999-07-20 | Stmicroelectronics, Inc. | Low temperature aluminum reflow for multilevel metallization |
| US6191032B1 (en) | 1997-02-04 | 2001-02-20 | Advanced Micro Devices, Inc. | Thin titanium film as self-regulating filter for silicon migration into aluminum metal lines |
| KR100398539B1 (ko) * | 1998-06-29 | 2003-09-19 | 가부시끼가이샤 도시바 | 스퍼터 타겟 |
| DE19958200B4 (de) * | 1999-12-02 | 2006-07-06 | Infineon Technologies Ag | Mikroelektronische Struktur und Verfahren zu deren Herstellung |
| US6528180B1 (en) | 2000-05-23 | 2003-03-04 | Applied Materials, Inc. | Liner materials |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL159822B (nl) * | 1969-01-02 | 1979-03-15 | Philips Nv | Halfgeleiderinrichting. |
| US4107726A (en) * | 1977-01-03 | 1978-08-15 | Raytheon Company | Multilayer interconnected structure for semiconductor integrated circuit |
| JPS59198734A (ja) * | 1983-04-25 | 1984-11-10 | Mitsubishi Electric Corp | 多層配線構造 |
-
1988
- 1988-08-19 EP EP88402131A patent/EP0307272A3/en not_active Withdrawn
- 1988-09-01 KR KR1019880011285A patent/KR890005845A/ko not_active Application Discontinuation
- 1988-09-09 JP JP63226304A patent/JPH0199255A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6307267B1 (en) | 1997-12-26 | 2001-10-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| US6720253B2 (en) | 1997-12-26 | 2004-04-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing semiconductor device having an aluminum wiring layer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR890005845A (ko) | 1989-05-17 |
| EP0307272A2 (en) | 1989-03-15 |
| EP0307272A3 (en) | 1989-07-12 |
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