JPH0215633A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Drying Of Semiconductors (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】
〔概 要〕
基板上にアルミニウム配線を具える半導体装置及びその
製造方法に関し、 配線のストレスマイグレーションによる断線の防止が実
現されることを目的とし、 半導体装置においては、配線が、配線の本体となる単体
又は合金のアルミニウム膜の上に、窒化チタン膜とタン
グステン膜とを順次載せた３層構造を有するように構成
し、製造方法においては、配線を形成するに際して、単
体又は合金のアルミニウム膜と窒化チタン膜とスパッタ
によるタングステン膜とをその順に堆積形成する工程と
、少なくとも窒化チタン膜及びアルミニウム膜に対して
は塩素系ガスを用いて上記３層の膜をパターニングし、
続いて弗素系プラズマに曝す工程とを含んで、上記配線
を上記３層の膜からなる３層構造にするように構成する
。
製造方法に関し、 配線のストレスマイグレーションによる断線の防止が実
現されることを目的とし、 半導体装置においては、配線が、配線の本体となる単体
又は合金のアルミニウム膜の上に、窒化チタン膜とタン
グステン膜とを順次載せた３層構造を有するように構成
し、製造方法においては、配線を形成するに際して、単
体又は合金のアルミニウム膜と窒化チタン膜とスパッタ
によるタングステン膜とをその順に堆積形成する工程と
、少なくとも窒化チタン膜及びアルミニウム膜に対して
は塩素系ガスを用いて上記３層の膜をパターニングし、
続いて弗素系プラズマに曝す工程とを含んで、上記配線
を上記３層の膜からなる３層構造にするように構成する
。
本発明は、基板上にアルミニウム配線を具える半導体装
置及びその製造方法に関する。
置及びその製造方法に関する。
半導体装置の高集積化に伴い、上記配線は細くなる傾向
にある。その場合、ストレスマイグレーションによる断
線を起こし易くなるので、半導体装置の信頼性確保の点
から、その断線に対する対策が必要となる。
にある。その場合、ストレスマイグレーションによる断
線を起こし易くなるので、半導体装置の信頼性確保の点
から、その断線に対する対策が必要となる。
上述した断線の対策として、配線の本体となるアルミニ
ウム（ＡＩ）膜又はＡ１合金膜（以下両者を一括して＾
ｌ膜と称する）の上に、窒化チタン（ＴｉＮ）膜を載せ
ることが効果的であると知られている。それは、ＴｉＮ
膜がＡ１膜のストレスを緩和するためである。
ウム（ＡＩ）膜又はＡ１合金膜（以下両者を一括して＾
ｌ膜と称する）の上に、窒化チタン（ＴｉＮ）膜を載せ
ることが効果的であると知られている。それは、ＴｉＮ
膜がＡ１膜のストレスを緩和するためである。
ところで、この構造を実際のプロセスで実現しようとす
ると、その工程は第４図（ａ） ｆｂｌＯ側断面図に示
すようになる。
ると、その工程は第４図（ａ） ｆｂｌＯ側断面図に示
すようになる。
第４図において、（ａｌを参照して、絶縁膜１ａで覆わ
れた基板ｌの上にＡＩ膜２及びＴｉＮ膜３をその順に堆
積形成し、レジスト４をマスクにしたＲＩＥ（反応性イ
オンエツチング）により両膜３及び２をパターニングす
れば所望の配線が形成される。
れた基板ｌの上にＡＩ膜２及びＴｉＮ膜３をその順に堆
積形成し、レジスト４をマスクにしたＲＩＥ（反応性イ
オンエツチング）により両膜３及び２をパターニングす
れば所望の配線が形成される。
しかしながら、上記のエツチングに塩素（ＣＩ）系ガス
を用いることから、パターニングしたままで大気中に取
り出すと、表面に残留したＣ１が塩酸（ＨＣＩ）となっ
てＡｌ膜２を腐食させる問題がある。
を用いることから、パターニングしたままで大気中に取
り出すと、表面に残留したＣ１が塩酸（ＨＣＩ）となっ
てＡｌ膜２を腐食させる問題がある。
このため通常は、大気中に取り出す前に弗素（Ｆ）系プ
ラズマに曝してこのＣＩを駆逐してお（という処置をと
る。
ラズマに曝してこのＣＩを駆逐してお（という処置をと
る。
そこで（ａｌの状態のものをＦ系プラズマに曝すと、（
ｂ）に示すように、ＴｉＮ膜３がサイドエッチされてＴ
ｉＮ膜３の幅が小さくなり、甚だしくはＴｉＮ膜３が消
失するに至る。このため形成される配線は、所望の断線
対策が施されないものとなる問題がある。
ｂ）に示すように、ＴｉＮ膜３がサイドエッチされてＴ
ｉＮ膜３の幅が小さくなり、甚だしくはＴｉＮ膜３が消
失するに至る。このため形成される配線は、所望の断線
対策が施されないものとなる問題がある。
このことから本発明は、基板上にアルミニラ１、配線を
具える半導体装置において、配線のストレスマイグレー
ションによる断線の防止が実現されることを目的とする
。
具える半導体装置において、配線のストレスマイグレー
ションによる断線の防止が実現されることを目的とする
。
上記目的は、基板上のアルミニウム配線が、配線の本体
となる単体又は合金のＡＩ膜の上にＴｉＮ膜とタングス
テン（Ｗ）膜とを順次載せた３層構造を有する本発明の
半導体装置によって解決され、また、基板上のアルミニ
ウム配線を形成するに際して、単体又は合金のへ１膜と
ＴｉＮ膜とスパッタによるＷ膜とをその順に堆積形成す
る工程と、少なくともＴｉＮ膜及び＾ｌ膜に対してはＣ
Ｉ系ガスを用いて上記３層の膜をパターニングし、続い
てＦ系プラズマに曝す工程とを含んで、上記配線を上記
３層の膜からなる３層構造にする本発明の製造方法によ
って解決される。
となる単体又は合金のＡＩ膜の上にＴｉＮ膜とタングス
テン（Ｗ）膜とを順次載せた３層構造を有する本発明の
半導体装置によって解決され、また、基板上のアルミニ
ウム配線を形成するに際して、単体又は合金のへ１膜と
ＴｉＮ膜とスパッタによるＷ膜とをその順に堆積形成す
る工程と、少なくともＴｉＮ膜及び＾ｌ膜に対してはＣ
Ｉ系ガスを用いて上記３層の膜をパターニングし、続い
てＦ系プラズマに曝す工程とを含んで、上記配線を上記
３層の膜からなる３層構造にする本発明の製造方法によ
って解決される。
本発明者は、多くの実験を通して次のような事実を見い
だした。
だした。
即ち、本来、ＴｉＮはＦ系ガスでエツチングされ易く、
ＷはＣＩ系ガスでエツチングされ難い性質を有するが、
ＴｉＮ膜とスパッタによるＷ膜とが積層されて２層構造
をなす場合には、それぞれのエツチング特性が変化して
、ＴｉＮはＦ系ガスでエツチングされ難くなり、ＷはＣ
１系ガスでエツチングされ易くなるというものである。
ＷはＣＩ系ガスでエツチングされ難い性質を有するが、
ＴｉＮ膜とスパッタによるＷ膜とが積層されて２層構造
をなす場合には、それぞれのエツチング特性が変化して
、ＴｉＮはＦ系ガスでエツチングされ難くなり、ＷはＣ
１系ガスでエツチングされ易くなるというものである。
第３図のエツチング特性図は、ＳＦ６ （Ｆ系ガス）
＋ＣＣｌ４ （ＣＩ系ガス）を用いたＲＩＥにより、
ＴｉＮ膜単独、Ｗ膜単独、ＴｉＮ膜＋Ｗ膜の２層構造を
エツチングした場合の、ＳＦ、の比率に対するそれぞれ
のエツチングレートを示し、上述の変化が読み取れる。
＋ＣＣｌ４ （ＣＩ系ガス）を用いたＲＩＥにより、
ＴｉＮ膜単独、Ｗ膜単独、ＴｉＮ膜＋Ｗ膜の２層構造を
エツチングした場合の、ＳＦ、の比率に対するそれぞれ
のエツチングレートを示し、上述の変化が読み取れる。
本発明は、上述のエツチング特性を利用したものである
。即ち、ＣＩ系ガスを用いた上記パターニングの後にＦ
系プラズマに曝す工程を入れても、ＴｉＮ膜は、Ｗ膜の
存在により幅が小さくなるということがなくなって、所
望の断線防止用として機能するものとなる。そしてＴｉ
Ｎ膜上のＷ膜は、その機能及びその他に対して悪影響を
及ぼすものでないことから、工程の複雑化を避けるため
にそのまま残しておくのが良い。
。即ち、ＣＩ系ガスを用いた上記パターニングの後にＦ
系プラズマに曝す工程を入れても、ＴｉＮ膜は、Ｗ膜の
存在により幅が小さくなるということがなくなって、所
望の断線防止用として機能するものとなる。そしてＴｉ
Ｎ膜上のＷ膜は、その機能及びその他に対して悪影響を
及ぼすものでないことから、工程の複雑化を避けるため
にそのまま残しておくのが良い。
また、Ｗ膜がＣ１系ガスでエツチングされ易くなること
から、上記パターニングは、Ｗ膜からａｌ膜までを一貫
してＣＩ系ガスで処理することも可能である。
から、上記パターニングは、Ｗ膜からａｌ膜までを一貫
してＣＩ系ガスで処理することも可能である。
以下本発明の実施例について第１図及び第２図を用いて
説明する。第１図は半導体装置実施例の配線の側断面図
、第２図（ａ）〜（Ｃ）は製造方法実施例の工程を示す
側断面図、であり、全図を通じ同一符号は同一対象物を
示す。
説明する。第１図は半導体装置実施例の配線の側断面図
、第２図（ａ）〜（Ｃ）は製造方法実施例の工程を示す
側断面図、であり、全図を通じ同一符号は同一対象物を
示す。
第１図において、実施例の配線は、絶縁膜１ａで覆われ
た基板１の上にあって、配線の本体となる単体又は合金
のＡｔ膜２の上に、ＴｉＮ膜３とＷ膜５とを順次載せた
３層構造を有する。Ａｌ膜２、ＴｉＮ膜３及びＷ膜５の
厚さは、それぞれ例えば、１μｍ、５００人及び５００
人、である。ＡＩ膜２が合金である場合は、それは、Ａ
ｌ−５ｉ合金、Ａｌ−５ｉ・Ｃｕ合金又はＡｌ５ｉ−Ｔ
ｉ合金などである。
た基板１の上にあって、配線の本体となる単体又は合金
のＡｔ膜２の上に、ＴｉＮ膜３とＷ膜５とを順次載せた
３層構造を有する。Ａｌ膜２、ＴｉＮ膜３及びＷ膜５の
厚さは、それぞれ例えば、１μｍ、５００人及び５００
人、である。ＡＩ膜２が合金である場合は、それは、Ａ
ｌ−５ｉ合金、Ａｌ−５ｉ・Ｃｕ合金又はＡｌ５ｉ−Ｔ
ｉ合金などである。
この配線では、ＴｉＮ膜３がＡｔ膜２のストレスマイグ
レーションによる断線を防止するように機能する。
レーションによる断線を防止するように機能する。
この配線の形成は、次のようにして行う。
即ち第２図において、先ず（ａｌを参照して、所要工程
が施されて絶縁膜１ａで覆われた基板１の上に、ＡＩ膜
２、ＴｉＮ膜３及びＷＪＪ！５をその順に堆積形成する
。その際のＷ膜５の堆積はスパッタ堆積にする。それは
、先に述べたエツチング特性の変化を得るためである。
が施されて絶縁膜１ａで覆われた基板１の上に、ＡＩ膜
２、ＴｉＮ膜３及びＷＪＪ！５をその順に堆積形成する
。その際のＷ膜５の堆積はスパッタ堆積にする。それは
、先に述べたエツチング特性の変化を得るためである。
次いで（ｂ）を参照して、レジスト４をマスクにしＣＩ
系ガス例えば５ｉＣＩ４ ＋ＢＣ］３を用いたＲＩＥに
より、Ｗ膜５、ＴｉＮ膜３及びＡＩ膜２を順次連続的に
パターニングして配線の形にする。Ｗ膜５からＡＩ膜２
までを一貫してＣＩ系ガスで処理できるのは先に述べた
理由による。なお、通常のエツチングのように、Ｗ膜５
に対して別のガス例えばＳＦ６を用いても一向に支障な
い。
系ガス例えば５ｉＣＩ４ ＋ＢＣ］３を用いたＲＩＥに
より、Ｗ膜５、ＴｉＮ膜３及びＡＩ膜２を順次連続的に
パターニングして配線の形にする。Ｗ膜５からＡＩ膜２
までを一貫してＣＩ系ガスで処理できるのは先に述べた
理由による。なお、通常のエツチングのように、Ｗ膜５
に対して別のガス例えばＳＦ６を用いても一向に支障な
い。
次いで（Ｃ）を参照して、大気中に取り出す前に表面に
残留したＣＩを駆逐するため、上記パターニングに引続
き、ＲＩＥ装置内でＦ系プラズマ例えばＳＦ、プラズマ
に曝す。この工程では、先に述べた理由により、ＴｉＮ
膜３の幅が小さくなることはない。
残留したＣＩを駆逐するため、上記パターニングに引続
き、ＲＩＥ装置内でＦ系プラズマ例えばＳＦ、プラズマ
に曝す。この工程では、先に述べた理由により、ＴｉＮ
膜３の幅が小さくなることはない。
この後は、レジスト４を除去して第１図に示す形にし、
通常の通りにその後の工程を進めて半導体装置を完成さ
せる。
通常の通りにその後の工程を進めて半導体装置を完成さ
せる。
以上説明したように本発明の構成によれば、基板上にア
ルミニウム配線を具える半導体装置において、配線のス
トレスマイグレーションによる断線の防止が実現されて
、当該半導体装置の信鯨性を確保させる効果がある。
ルミニウム配線を具える半導体装置において、配線のス
トレスマイグレーションによる断線の防止が実現されて
、当該半導体装置の信鯨性を確保させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は半導体装置実施例の配線の側断面図、第２図（
ａ）〜（Ｃ１は製造方法実施例の工程を示す側断面図、 第３図はＴｉＮ膜とＷ膜のエツチング特性図、第４図（
ａ） （ｂｌは従来の問題を説明する側断面図、である
。 図において、 １は基板、 １ａは絶縁膜、 ２はＡｌ膜、 ３はＴｉＮ膜、 ４はレジスト、 ５はＷ膜、 である。 〈・テごに、ニレ″′ 生得１″Ａ表Ｔ寅元）′列の配縁、の側断面図第 １
区 製ｊ、方５云′夫万也イグリの工程を示す観゛Ｊ耐面口
第 ２ 図 −Ｓ”、ｂ／（ＳＶ：ｂ十ＣＣ）４つ １ｉＮ月奨とジノ屏１つエッナングｑ今すｉ ＩＩ：口
第 ３ 固 （α〕 ０す ！ イ白二来の間胆乏己説明フするイ口すｉｉ面図易 ４
ｍ
ａ）〜（Ｃ１は製造方法実施例の工程を示す側断面図、 第３図はＴｉＮ膜とＷ膜のエツチング特性図、第４図（
ａ） （ｂｌは従来の問題を説明する側断面図、である
。 図において、 １は基板、 １ａは絶縁膜、 ２はＡｌ膜、 ３はＴｉＮ膜、 ４はレジスト、 ５はＷ膜、 である。 〈・テごに、ニレ″′ 生得１″Ａ表Ｔ寅元）′列の配縁、の側断面図第 １
区 製ｊ、方５云′夫万也イグリの工程を示す観゛Ｊ耐面口
第 ２ 図 −Ｓ”、ｂ／（ＳＶ：ｂ十ＣＣ）４つ １ｉＮ月奨とジノ屏１つエッナングｑ今すｉ ＩＩ：口
第 ３ 固 （α〕 ０す ！ イ白二来の間胆乏己説明フするイ口すｉｉ面図易 ４
ｍ
Claims (2)
- （１）基板上のアルミニウム配線が、配線の本体となる
単体又は合金のアルミニウム膜の上に、窒化チタン膜と
タングステン膜とを順次載せた３層構造を有することを
特徴とする半導体装置。 - （２）基板上のアルミニウム配線を形成するに際して、 単体又は合金のアルミニウム膜と窒化チタン膜とスパッ
タによるタングステン膜とをその順に堆積形成する工程
と、 少なくとも窒化チタン膜及びアルミニウム膜に対しては
塩素系ガスを用いて上記３層の膜をパターニングし、続
いて弗素系プラズマに曝す工程とを含んで、 上記配線を上記３層の膜からなる３層構造にすることを
特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16550188A JP2658206B2 (ja) | 1988-07-01 | 1988-07-01 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16550188A JP2658206B2 (ja) | 1988-07-01 | 1988-07-01 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0215633A true JPH0215633A (ja) | 1990-01-19 |
| JP2658206B2 JP2658206B2 (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=15813592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16550188A Expired - Lifetime JP2658206B2 (ja) | 1988-07-01 | 1988-07-01 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2658206B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03239323A (ja) * | 1990-02-16 | 1991-10-24 | Yamaha Corp | ドライエッチング方法 |
| US5313100A (en) * | 1991-04-26 | 1994-05-17 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Multilayer interconnection structure for a semiconductor device |
| KR100235959B1 (ko) * | 1996-10-22 | 1999-12-15 | 김영환 | 반도체소자의 금속배선 제조방법 |
-
1988
- 1988-07-01 JP JP16550188A patent/JP2658206B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03239323A (ja) * | 1990-02-16 | 1991-10-24 | Yamaha Corp | ドライエッチング方法 |
| US5712140A (en) * | 1991-04-19 | 1998-01-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing interconnection structure of a semiconductor device |
| US5313100A (en) * | 1991-04-26 | 1994-05-17 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Multilayer interconnection structure for a semiconductor device |
| US5475267A (en) * | 1991-04-26 | 1995-12-12 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Multilayer interconnection structure for a semiconductor device |
| KR100235959B1 (ko) * | 1996-10-22 | 1999-12-15 | 김영환 | 반도체소자의 금속배선 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2658206B2 (ja) | 1997-09-30 |
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