JPH02238621A - Formation of alloy wiring - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明は、種々の半導体素子に配設される配線の形成
技術(こ関し、特に、エレクトロマイグレーション(
:electromic+ration)の抑制を図り
、しかも再現性に優れた合金配線の形成方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to technology for forming interconnects arranged in various semiconductor elements, particularly electromigration (
The present invention relates to a method for forming an alloy wiring which is capable of suppressing the irradiation (electromic+ration) and has excellent reproducibility.
(従来の技術)
近年、電子機器の高速化、小型化、省電力化またはその
他の要求を達成する目的で、当該機器を構成する半導体
素子の内部1こ設けられた配線についても微細化が進め
られている。このような配線材料としてアルミニウム(
A9)が広く用いられできたが、上述の微細化に伴なっ
て配線の線幅を小さく採る場合、A9単体では、エレク
トロマイグレーションによる配線寿命の低下が顕著に成
る。そのため、AQ.単体の代わりに、A9と種々の金
属(元素)との合金によってアルミ合金配線を構成し、
エレクトロマイグレーションの抑制を図る技術が、種々
、提案されている。(Prior Art) In recent years, in order to achieve higher speed, smaller size, lower power consumption, and other requirements for electronic equipment, the wiring provided inside the semiconductor elements that make up the equipment has also been miniaturized. It is being Aluminum (
A9) has been widely used, but when the line width of the wiring is made smaller due to the above-mentioned miniaturization, when using A9 alone, the wiring life is significantly reduced due to electromigration. Therefore, AQ. Instead of a simple substance, aluminum alloy wiring is constructed from an alloy of A9 and various metals (elements),
Various techniques have been proposed to suppress electromigration.
従来、エレクトロマイグレーション抑制を図る技術の一
例として、最大4(重量%)、好適には1(重量%)以
下程度の微量の銅(Cu)をA9に加えたA9−Cu合
金を被着し、配線形成が成されている。このAQ−Cu
合金1こよってエレクトロマイグレーション耐性を生じ
るメカニズムは、mの粒界にCuが析出し、析出したC
utJ<A9の粒界拡散を妨げるためと考えられている
。尚、以下の説明においては、合金組成を示す単位を、
「(重量%)」の代わりに、単に「(%)」として説明
する。Conventionally, as an example of a technique for suppressing electromigration, an A9-Cu alloy in which a trace amount of copper (Cu) of up to 4 (wt%), preferably 1 (wt%) or less is added to A9 is deposited. Wiring has been formed. This AQ-Cu
The mechanism of electromigration resistance caused by Alloy 1 is that Cu precipitates at the grain boundaries of m, and the precipitated C
It is thought that this is to prevent grain boundary diffusion where utJ<A9. In addition, in the following explanation, the unit indicating the alloy composition is
It will be explained simply as "(%)" instead of "(% by weight)".
しかし、上述したm−Cu合金は、配線の像細加工に不
可欠なドライエ・ンチングによるパターンニングが難し
いという欠点か有った。これは、上述の合金を構成する
Cuとエッチングガスとによるエッチング生成物の蒸気
圧が低く、充分なエッチング速度を得ることが難しいた
めである。However, the above-mentioned m-Cu alloy has a drawback in that it is difficult to pattern it by dry etching, which is essential for image fine processing of wiring. This is because the vapor pressure of the etching product produced by the etching gas and Cu constituting the above-mentioned alloy is low, making it difficult to obtain a sufficient etching rate.
このようt,;A’n−Cu合金の代わりに、Cuに比
べてエッチング生成物の蒸気圧が高い元素とアルミニウ
ムとでアルミ合金配線を形成する技術が提案ざれている
。例えば、文献:”24th I.E.E.E.In
ternational Reliability
Physics Symposium( 24th
アイ イー イー イー インターナショナル リ
ライアビリテイ フイジツクスシンポジウム)” (
7.P.7〜I+, +986)には、アルミニウムー
チタン(/Iu−Ti)合金やアルミウムーシリコンー
チタン( ALI − Si − Ti)合金といった
、チタンが含まれるアルミニウム合金の特性が開示ざれ
ている。Instead of such a t,;A'n-Cu alloy, a technique has been proposed in which an aluminum alloy wiring is formed using aluminum and an element whose etching product vapor pressure is higher than that of Cu. For example, literature: “24th I.E.E.E.In
International Reliability
Physics Symposium (24th
International Reliability Physics Symposium)” (
7. P. 7-I+, +986) disclose the characteristics of aluminum alloys containing titanium, such as aluminum-titanium (/Iu-Ti) alloys and aluminum-silicon-titanium (ALI-Si-Ti) alloys.
上述の特性の一例として、各々のアルミ合金配線を下地
上に被着して試料とし、Median−timeto−
failure(MTF)と称される加速試験によって
、断線に至るまでの時間と温度条件との関係が評価ざれ
ている。As an example of the above-mentioned characteristics, each aluminum alloy wiring was deposited on a substrate and used as a sample, and the median-timeto-
An accelerated test called failure (MTF) is used to evaluate the relationship between the time until wire breakage and temperature conditions.
その結果、A9単体から成る配線の寿命に比べて、二元
系のA9−Ti合金では、/lu−0.35(%)Ti
合金から成るアルミ合金配線の場合(こ約20倍、/I
ll−0.8(%)■1合金から成るアルミ合金配線の
場合に約6倍の長寿命化が、各々、可能である。As a result, compared to the lifespan of wiring made of single A9, the binary A9-Ti alloy has /lu-0.35(%)Ti
In the case of aluminum alloy wiring made of alloy (approximately 20 times, /I
In the case of aluminum alloy wiring made of 11-0.8 (%)1 alloy, it is possible to extend the life by about 6 times.
また、同様な比較を行なえば、三元系のAQ−−Si−
Ti合金では、A込−1 (%)Si−0.55(%)
Ti合金から成るアルミ合金配線の場合に約5倍である
。ざらに、上述した三元系のアルミ合金配線てA込−1
(%)Si−0.9C%)Ti合金から成るアルミ合金
配線の場合とflu−1(%)Si−1.1(%)Ti
合金から成る合金配線の場合とては、加速試験の温度条
件によって長寿命化の度合か異なり、225(’C)以
上の温度範囲では、A9単体から成る配線の場合に比べ
て5倍以上の寿命が得られる。In addition, if a similar comparison is made, the ternary system AQ--Si-
For Ti alloys, A-1 (%) Si-0.55 (%)
In the case of aluminum alloy wiring made of Ti alloy, it is about 5 times as large. Roughly speaking, the above-mentioned ternary aluminum alloy wiring including A-1
(%)Si-0.9C%)Ti alloy aluminum alloy wiring and flu-1(%)Si-1.1(%)Ti
In the case of alloy wiring made of alloy, the degree of longevity varies depending on the temperature conditions of the accelerated test, and in the temperature range of 225 ('C) or higher, the lifespan is more than 5 times longer than that of wiring made of A9 alone. You can get longevity.
上述の説明から理解できるように、A9単体で構成され
る配線の代わりに、種々の金属元素を含むアルミ合金配
線を形成し、線幅を小さく採った場合であっても充分な
長寿命化(エレクト口マイグレーションの抑制)を図り
、信頼性の高い半導体素子か実現可能である。また、周
知のよう(こ、このようなアルミ合金配線を下地上に被
着するに当っては、予め所望とするアルミ合金配線の組
成に調製されたターゲットを用いるスパッタ法、或いは
、同様に調製された蒸着源を用いる真空蒸着法といった
技術が利用ざれている。As can be understood from the above explanation, aluminum alloy wiring containing various metal elements is formed instead of wiring made of A9 alone, and even when the line width is made small, sufficient longevity ( It is possible to realize highly reliable semiconductor devices by suppressing electronic migration. In addition, as is well known (in order to deposit such an aluminum alloy wiring on a substrate, a sputtering method using a target prepared in advance to have the composition of the desired aluminum alloy wiring, or a similar preparation method is used. Techniques such as vacuum evaporation using a vacuum evaporation source are used.
(発明か解決しようとする課題)
しかしなから、上述した従来の合金配線の形成方法は、
ターゲット或いは蒸@源といった被若源を、予め、所望
とするアルミ合金配線の組成に調製して行なわれる。こ
のため、被@を行なうに従って、アルミ合金配線を構成
する複数の元素間で、経時的な組成のずれを生じる。こ
のため、当該配線の特性に閏する再現性が低下するとい
う問題点が有った。(Problem to be solved by the invention) However, the above-mentioned conventional method for forming alloy wiring is
This process is carried out by preparing a source to be evaporated, such as a target or an evaporation source, in advance to have the desired composition of the aluminum alloy wiring. For this reason, as the aluminum alloy wiring is subjected to heating, the composition of the plurality of elements constituting the aluminum alloy wiring changes over time. Therefore, there was a problem in that the reproducibility of the characteristics of the wiring was reduced.
この点について詳細に説明すれば、例えば、所定の合金
組成の被着源を調製直後に用いてアルミ合金配線を形成
した場合には、これら被着源とアルミ合金配線との組成
は実質的に一致する。To explain this point in detail, for example, if an aluminum alloy wiring is formed using deposition sources with a predetermined alloy composition immediately after preparation, the composition of these deposition sources and the aluminum alloy wiring will substantially change. Match.
しかしながら、このような合金配線の形成を繰り返し行
なった後の被着源に注目した場合、この被着源において
分散状態に有る複数の元素間では、被スバッタ率または
被蒸発率の差に起因して、所定の元素組成のみが増大す
る。このため、調製直後の被着源と、合金配線の形成を
繰り返した後の被着源とでは組成のずれを生じ、その結
果、各々の被着源を用いて得られたアルミ合金配線の組
成か不均一となり、合金配線の形成に係る再現性の低下
を来たす。However, when paying attention to the deposition source after repeatedly forming such alloy wiring, it is found that the differences in the splatter rate or evaporation rate occur between the multiple elements dispersed in the deposition source. Therefore, only the predetermined elemental composition increases. For this reason, a difference in composition occurs between the deposition source immediately after preparation and the deposition source after repeated formation of alloy wiring, and as a result, the composition of the aluminum alloy wiring obtained using each deposition source differs. This results in non-uniformity, which reduces the reproducibility of forming alloy wiring.
この発明の目的は、上述した従来の問題点に鑑み、エレ
クトロマイグレーショシの抑制を図り得るアルミ合金配
線を、高い再現性を以って実現し得る合金配線の形成方
法を提供することに有る。In view of the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention is to provide a method for forming an aluminum alloy wiring that can suppress electromigration with high reproducibility. .
(課題を解決するための手段)
この目的の達成を図るため、この発明に係る合金配線の
形成方法によれば、
下地上に、金属窒化物層を被着し、この金属窒化物層の
表面にアルミ配線層を被着する工程と、上述した下地、
金属窒化物層及びアルミ配線層を加熱処理してアルミ合
金配線層を形成する工程と
を含むことを特徴としている。(Means for Solving the Problems) In order to achieve this object, according to the method for forming alloy wiring according to the present invention, a metal nitride layer is deposited on a base, and the surface of the metal nitride layer is The step of depositing an aluminum wiring layer on the substrate and the above-mentioned base,
The method is characterized in that it includes a step of heat-treating the metal nitride layer and the aluminum wiring layer to form an aluminum alloy wiring layer.
また、この発明の実施に当っては、上述の金属窒化物層
をジルコニウム窒化物として行なうのが好適である。Further, in carrying out the present invention, it is preferable to use zirconium nitride as the metal nitride layer described above.
(作用)
この発明の合金配線の形成方法の構成によれば、下地上
に、金属窒化物層とアルミ配線層とを順次に被着した状
態で加熱処理を行なう。この加熱処理時{こ、金属窒化
物層がアルミ配線層との間でアルミニウム合金を形成す
る際の拡散源として作用するので、従来技術のような被
着源を用いることなく、合金配線の形成を行なうことか
できる。(Function) According to the structure of the method for forming alloy wiring of the present invention, heat treatment is performed with the metal nitride layer and the aluminum wiring layer sequentially deposited on the base. During this heat treatment, the metal nitride layer acts as a diffusion source when forming an aluminum alloy with the aluminum wiring layer, so it is possible to form alloy wiring without using a deposition source as in the conventional technology. It is possible to do this.
また、上述の金属窒化物層を、拡散源としては過剰な膜
厚で被若せしめることによって、上述の加熱処理で形成
される合金配線と下地との所定部分のバリアメタルとし
て機能させることも可能である。Furthermore, by coating the metal nitride layer described above with an excessive thickness as a diffusion source, it is also possible to function as a barrier metal at a predetermined portion between the alloy wiring formed by the heat treatment described above and the base layer. It is.
(実施例)
以下、図面ヲ参照して、この発明に係る合金配線の形成
方法の実施例につき説明する。尚、以下の説明では、こ
の発明の理解を容易とするため、特定の条件を例示して
説明するが、この発明は、これら条件にのみ限定ざれる
ものではないことを理解ざれたい。また、この実施例の
特徴となる構成成分を除き、一部の構成成分に関する膜
厚及びその他の数値的条件を省略する場合も有る。(Example) Hereinafter, an example of the method for forming an alloy wiring according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, specific conditions will be exemplified and explained in order to facilitate understanding of the present invention, but it should be understood that the present invention is not limited only to these conditions. Furthermore, except for the constituent components that characterize this embodiment, the film thickness and other numerical conditions regarding some constituent components may be omitted.
臥追ユ」む列脱朋
始めに、図面ヲ参照しで、この発明の好適実施例につき
説明する。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS First, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図(A)及び(B)は、実施例を説明するため、主
な製造工程段階を概略断面によって模式的に示す図であ
る。尚、同図中、断面を表わすハッチング等は一部省略
する。FIGS. 1(A) and 1(B) are diagrams schematically showing main manufacturing process steps in cross sections to explain an example. In the figure, hatching and the like representing cross sections are partially omitted.
まず、第1図(A)@参照して加熱処理前の製造工程段
階につき説明する。First, the manufacturing process steps before heat treatment will be explained with reference to FIG. 1(A).
始めに、シリコンから成る基板11に、層間絶縁膜形成
用の任意好適な絶縁材料として、例えば酸化シリコンを
設ける。然る後、設計に応じた所定領域の酸化シリコン
を周知のホトリソ技術によって除去し、基板11の所定
領域を露出する層間絶縁膜13とコンタクトホール15
を開口する。続いて、従来行なわれていたように、基板
11と後述する合金配線とを電気的に接続する目的で不
純物拡散領域17′18形成する。このようにして、基
板11、層間絶縛膜13、コンタクトホール15及び不
純物拡散領域17から成る下地19が得られる。First, a substrate 11 made of silicon is provided with any suitable insulating material for forming an interlayer insulating film, such as silicon oxide. Thereafter, the silicon oxide in a predetermined area according to the design is removed by well-known photolithography, and an interlayer insulating film 13 and a contact hole 15 are formed to expose a predetermined area of the substrate 11.
Open. Subsequently, as conventionally done, impurity diffusion regions 17'18 are formed for the purpose of electrically connecting the substrate 11 and alloy wiring to be described later. In this way, a base 19 consisting of the substrate 11, interlayer isolation film 13, contact hole 15, and impurity diffusion region 17 is obtained.
次に、例えばスバッタ法により、金属窒化物の例として
の窒化ジルコニウム(ZrN) %、上述した下地19
の上側全面に1,000(入)の膜厚て被着させて金属
寥化物層21を形成する。Next, for example, by a sputtering method, zirconium nitride (ZrN) % as an example of a metal nitride and the above-mentioned base 19
A metal compound layer 21 is formed by depositing a film thickness of 1,000 mm over the entire upper surface of the substrate.
続いて、上述した金属窒化物層21の表面に、AL;L
単体を8,000C大)の膜厚で、スパッタ法によって
被着ざせ、アルミ配線層23を形成する。Subsequently, on the surface of the metal nitride layer 21 described above, AL;
A single aluminum wiring layer 23 is formed by depositing the aluminum wiring layer 23 to a thickness of 8,000 C by sputtering.
次に、例えば窒素、水素、アルゴンまたはその他の任意
好適な不活性ガス雰囲気中で、所定の時間条件及び温度
条件(後に詳述する)下、上述した下地19、金属窒化
物層21及びアルミ配線層23に対して、加熱処理を行
なう。Next, under predetermined time and temperature conditions (described in detail later) in an atmosphere of nitrogen, hydrogen, argon, or any other suitable inert gas, the above-mentioned base 19, metal nitride layer 21, and aluminum wiring are removed. Heat treatment is performed on layer 23.
上述の加熱処理によって、金属窒化物層21に含まれで
いるジルコニウムをアルミ配線層23中に拡散させる。By the heat treatment described above, zirconium contained in the metal nitride layer 21 is diffused into the aluminum wiring layer 23.
このようにして、第1図CB)に示すように、ジルコニ
ウム拡散後、前述のコンタクトホール15が形成ざれた
基板11上の所定部分で、バリアメタルとしての機能を
含む金属窒化物層25が形成されると共に、上述のジル
コニウム拡散により合金化したアルミ合金配線層27が
形成ざれる。尚、図示を省略するが、少なくとも、アル
ミ配線層23の被着後のいずれかの工程段階て、下地1
9上に形成された構成成分を所望の形状にパターンニン
グすることによって、合金配線か完成する。In this way, as shown in FIG. 1 CB), after the zirconium diffusion, a metal nitride layer 25 including a barrier metal function is formed in a predetermined portion of the substrate 11 where the contact hole 15 has been formed. At the same time, an aluminum alloy wiring layer 27 alloyed by the above-mentioned zirconium diffusion is formed. Although not shown in the drawings, at least in any process step after the aluminum wiring layer 23 is deposited, the base 1
By patterning the constituent components formed on 9 into a desired shape, an alloy wiring is completed.
4 に る 6・
次に、図面を参照しで、上述した好適実施例の工程と同
様に合金配線を形成して試料とし、合金化を調べた結果
につき説明する。4 to 6. Next, with reference to the drawings, alloy wiring was formed as a sample in the same manner as in the process of the preferred embodiment described above, and the results of investigating alloying will be explained.
この実施例では、合金化の指標として、前述した加熱処
理の前後でラザフ才一ド後方散乱(RBS :Ruth
erford Back Scatterinc+)
法によってジルコニウムの拡散状態を調べた結果につき
説明する。In this example, as an index of alloying, Rutherford backscattering (RBS) was used before and after the heat treatment described above.
erford Back Scatterinc+)
We will explain the results of investigating the diffusion state of zirconium using the method.
尚、この試料は、ジルコニウムの拡散状態の把握を容易
にする目的で、前述した好適実施例の工程のうちのアル
ミ配線層23の膜厚14,000(人)としで作製した
。また、試料作製に係る加熱処理は、窒素雰囲気中、5
50(℃)の温度で1時間に亙って行なった。This sample was manufactured using the steps of the preferred embodiment described above in which the thickness of the aluminum wiring layer 23 was set to 14,000 mm in order to facilitate understanding of the state of zirconium diffusion. In addition, the heat treatment related to sample preparation was performed in a nitrogen atmosphere for 50 minutes.
The test was carried out at a temperature of 50 (°C) for 1 hour.
第2図は、上述した加熱処理の前後で、RBS法によっ
て測定した結果を示す特性曲線図である。FIG. 2 is a characteristic curve diagram showing the results measured by the RBS method before and after the heat treatment described above.
同図では、縦軸に後方散乱強度(任意単位)を採り、横
軸にエネルギー(MeV)を採って示し、さらに、点線
で示す曲線■は加熱処理前の試料で得られた結果、実線
で示す曲線IIは加熱処理後の試料で得られた結果を、
夫々、表わしでいる。In the same figure, the vertical axis shows the backscattering intensity (arbitrary unit) and the horizontal axis shows the energy (MeV).Furthermore, the curve ■ shown by the dotted line is the result obtained for the sample before heat treatment, and the solid line shows the backscattering intensity (arbitrary unit). Curve II shows the results obtained with the sample after heat treatment,
Each is an expression.
ます、これら特性曲線の概略につき簡単に説明すれば、
この実施例で行なったR8S測定では、同図中にal8
付して示すような、主としてシリコンに由来する部分、
bi付して示すアルミーウム由来の部分及びc%付しで
示すジルコニウム由来の部分か検出される。さらに、上
述の部分aには、窒素に由来する部分a1と酸素(こ由
来する部分a2とか、各々、認められる。To briefly explain the outline of these characteristic curves,
In the R8S measurement conducted in this example, al8
Parts mainly derived from silicon, as shown in the appendix.
The aluminum-derived portion indicated by bi and the zirconium-derived portion indicated by c% are detected. Furthermore, in the above-mentioned part a, a part a1 derived from nitrogen and a part a2 derived from oxygen are respectively recognized.
以下、このようなRBS測定結果のうち、ジルコニウム
の拡散状態に関する結果につき説明すれば、ます、曲線
工が示す加熱処理前の試料の状態では、上述した部分C
として、約1.8 〜1.9(MeV)のエネルギー節
囲に、ジルコニウムに由来する所定のピークか見られる
。Below, among the RBS measurement results, we will explain the results regarding the diffusion state of zirconium.
As such, a predetermined peak originating from zirconium can be seen in the energy node of approximately 1.8 to 1.9 (MeV).
これに対して、曲線■が示す加熱処理後の試料の状態で
は、上述のピークが裾を引くような傾向が現われ、部分
Cのエネルギー範囲は約1.7〜2. I(MeV)と
なるのが理解できる。このうち、高エネルギー側への広
がりは、低エネルギー側の広がりに比べて顕著であるた
め、金属窒化物層21に含まれていたジルコニウムは、
下地19側に比べて、アルミ配線層23側に、より多く
拡散することが理解できる。従って、前述した加熱処理
によって、金属窒化物層21に含有されるジルコニウム
が拡散源となり、アルミ配線層23に含まれるアルミウ
ムとの間でのAQ−−lr合金の形成を生じることが理
解できる。On the other hand, in the state of the sample after the heat treatment shown by curve (2), the above-mentioned peak tends to tail, and the energy range of part C is approximately 1.7 to 2. It is understandable that it is I (MeV). Among these, the spread toward the high energy side is more remarkable than the spread toward the low energy side, so the zirconium contained in the metal nitride layer 21
It can be seen that more diffusion occurs on the aluminum wiring layer 23 side than on the base 19 side. Therefore, it can be understood that the heat treatment described above causes the zirconium contained in the metal nitride layer 21 to become a diffusion source and form an AQ--lr alloy with aluminum contained in the aluminum wiring layer 23.
ここで、詳細なデータを省略するか、上述と同一の雰囲
気及び時間条件に統一して温度条件のみを種々に変えて
実験した結果、550(℃)の温度で行なった加熱処理
と同様なジルコニウムの拡散(合金化)は、500(℃
)の温度条件で認めることができたが、400CG)の
温度条件下では認められなかった。ざらに、アルミ配線
層23として被着したA9単体の融点か660(’C)
てあることを考慮して、この実施例の材料構成とした場
合の加熱処理に関する好適な温度条件は、500〜66
0(’C)の範囲であると考えられる。Here, as a result of experiments by omitting detailed data or by unifying the same atmosphere and time conditions as above and varying only the temperature conditions, it was found that zirconium The diffusion (alloying) of
), but not under the temperature condition of 400CG). Roughly speaking, the melting point of A9 alone deposited as the aluminum wiring layer 23 is 660 ('C).
Taking this into consideration, the suitable temperature conditions for heat treatment when using the material structure of this example are 500 to 66
It is considered to be in the range of 0 ('C).
また、この第2図から、加熱処理の後にバリアメタルと
して機能し得る前述の金R窒化物層25を残存させるこ
とによって、シリコンに由来する部分aの高エネルギー
側へのシフトが抑制されているのが認められる。Furthermore, from FIG. 2, by leaving the aforementioned gold R nitride layer 25 that can function as a barrier metal remaining after the heat treatment, the shift of the portion a derived from silicon to the high energy side is suppressed. It is recognized that
上述した好適実施例では、RBS測定を容易とするため
、膜厚4,000(人)のアルミ配線層23と膜厚+,
oooc人)の金R窒化物層21との条件で合金配線を
形成した場合を例示した。しかしながら、金属窒化物層
21とアルミ配線層23との膜厚の比率は設計に応して
変えることができ、これに加えて加熱処理の条件を任意
好適に設定することによって、合金における各元素の比
率や元素分布等を制御することが可能である。さらに述
べれば、加熱処理後{こ得られるアルミ合金配線層27
は、当該層27の表面まで完全に合金化されていない場
合であっても、エレクトロマイグレーションの抑制効果
を期待し得る。In the preferred embodiment described above, in order to facilitate RBS measurement, the aluminum wiring layer 23 has a thickness of 4,000 (layers) and the thickness +,
The case where the alloy wiring is formed under the conditions of the gold R nitride layer 21 of OOOC is exemplified. However, the ratio of the film thickness of the metal nitride layer 21 and the aluminum wiring layer 23 can be changed depending on the design, and in addition, by setting the heat treatment conditions arbitrarily, each element in the alloy can be changed. It is possible to control the ratio, elemental distribution, etc. More specifically, after the heat treatment {the resulting aluminum alloy wiring layer 27
Even if the surface of the layer 27 is not completely alloyed, an effect of suppressing electromigration can be expected.
また、合金配線の設計に応して、当該合金配線の表面ま
で、アルミニウムとジルコニウムとの充分な合金化を所
望とする場合には、図面ヲ参照して以下に述べるような
他の実施例の構成としても良い。In addition, depending on the design of the alloy wiring, if it is desired to sufficiently alloy aluminum and zirconium to the surface of the alloy wiring, other embodiments as described below may be used with reference to the drawings. It may also be used as a configuration.
第2図(A)及びCB)は、他の実施例を説明するため
、第1図(A)及び(B)と同様に示す図であり、既に
説明した構成成分と同一の機能を有するものについては
同一の符号を示してある。FIGS. 2(A) and CB) are diagrams shown similarly to FIGS. 1(A) and (B) for explaining other embodiments, and have the same functions as the constituent components already explained. The same reference numerals are shown for .
この実施例では、第1図(A)を参照して説明した種々
の構成成分の形成の後、例えばスパッタ法(こより、ア
ルミ配線層23の表面に、ジルコニウムから成る金属層
29を50(人)程度の膜厚で被着させ、第2図(A)
に示す状態を得る。In this embodiment, after the formation of the various constituent components described with reference to FIG. ) with a film thickness of about
Obtain the state shown in .
然る後、前述の実施例と同様な加熱処理を行なう。これ
によって、この実施例の特徴となり、第2図に示すよう
なアルミ合金配線層31が形成される。尚、同図におい
ては、説明の理解を容易とするため、アルミ配線層23
と金属層29との界面であった部分を点線で示してある
。このような他の実施例の構成としでも、前述の好適実
施例と同等の効果を得ることができる。Thereafter, a heat treatment similar to that of the previous example is performed. As a result, an aluminum alloy wiring layer 31 as shown in FIG. 2 is formed, which is a feature of this embodiment. In addition, in the same figure, in order to make the explanation easier to understand, the aluminum wiring layer 23 is
The portion that was the interface between the metal layer 29 and the metal layer 29 is shown by a dotted line. Even with the configuration of such other embodiments, the same effects as those of the above-described preferred embodiment can be obtained.
以上、この発明の方法の実施例につき詳細に説明したが
、この発明は、これら実施例にのみ限定されるものでは
ないこと明らかである。Although the embodiments of the method of the present invention have been described in detail above, it is clear that the present invention is not limited only to these embodiments.
例えば、バリアメタルとして機能する金属窒化物層を構
成する材料としては、1(mΩ・cm)以下程度の抵抗
率を有する金属窺化物であれば良く、上述の窒化ジルコ
ニウムの代わりに、例えばチタン窒化物を用いることも
可能である。For example, the material constituting the metal nitride layer that functions as a barrier metal may be any metal silicide having a resistivity of about 1 (mΩ cm) or less, and instead of the above-mentioned zirconium nitride, for example, titanium nitride may be used. It is also possible to use objects.
さらに、上述した実施例では、下地として特定の構成を
例示して説明したが、合金配線により接続される構成成
分として、上述の基板11の代わりに、種々の電極や配
線の場合であっても良い。Furthermore, in the above-mentioned embodiments, a specific configuration as a base was illustrated and explained, but various electrodes and wirings may be used instead of the above-mentioned substrate 11 as components connected by alloy wiring. good.
これら材料、寸法、配置関係、数値的条件及びその他の
特定条件は、この発明の目的の範囲内で、任意好適に設
計の変更及び変形を行ない得ること明らかである。It is clear that these materials, dimensions, arrangement relationships, numerical conditions, and other specific conditions may be modified and modified in any suitable manner within the scope of the purpose of the present invention.
(発明の効果)
上述した説明からも明らかなように、この発明の合金配
線の形成方法によれば、下地上に、金属窒化物層とアル
ミ配線層とを順次(こ被着した状態で加熱処理を行ない
、この金属窒化物層を合金形成の拡散源として利用する
。従って、従来のように、予め調製された合金から成る
被着源を用いずに合金配線が形成されるため、アルミ合
金配線を構成する複数の元素間での経時的な組成のずれ
を解消し、当該配線の特性に関する再現性の向上を図る
ことかできる。また、上述の金属窒化物層を、拡散源と
しては過剰な膜厚で被若せしめること1こよって、バリ
アメタルとして機能させることも可能である。(Effects of the Invention) As is clear from the above description, according to the method for forming an alloy wiring of the present invention, a metal nitride layer and an aluminum wiring layer are sequentially formed on a base (heating them in the deposited state). The metal nitride layer is then used as a diffusion source for alloy formation.Therefore, alloy interconnects are formed without using a deposition source made of a pre-prepared alloy as in the past. It is possible to eliminate compositional deviations over time between multiple elements constituting the wiring, and improve the reproducibility of the characteristics of the wiring.In addition, the metal nitride layer described above can be used as an excessive diffusion source. By coating the metal with a certain thickness, it is possible to function as a barrier metal.
このように、エレクトロマイグレーションの抑制を図り
得るアルミ合金配線を、高い再現性を以って実現し得る
合金配線の形成方法を提供することかできる。In this way, it is possible to provide a method for forming an alloy interconnect that can realize an aluminum alloy interconnect that can suppress electromigration with high reproducibility.
第1図(A)及び(B)は、この発明の方法の好適実施
例を説明するため、主な製造工程段階を概略的断面によ
り示す説明図、
第2図は、好適実施例により製造された試料における合
金化の状態を説明するため、ラザフォト後方散乱により
測定した結果を、縦軸に相対強度(任意単位)、横軸に
エネルギー(MeV)を、夫々、採って示す特性曲線図
、
第3図(A)及びCB)は、他の実施例を説明するため
、第1図(A)及びCB)と同様1こ示す説明図である
。
11・・・・基板、13・・・・層間絶縁膜15・・・
・コンタクトホール、17・・・・不純物拡散領域19
・・・・下地、21・・・・金属窒化物層23・・・・
アルミ配線層
25・・・・金属窒化物層(バリアメタル)27.31
・・・・・アルミ合金配線層、29・・・・金属層。
1.4’) のトー1(A) and (B) are explanatory diagrams showing the main manufacturing process steps in a schematic cross section to explain a preferred embodiment of the method of the present invention; FIG. In order to explain the state of alloying in the sample, a characteristic curve diagram showing the results measured by laser photo backscattering, with relative intensity (arbitrary unit) on the vertical axis and energy (MeV) on the horizontal axis, is shown. FIGS. 3(A) and CB) are explanatory views similar to FIGS. 1(A) and CB) for explaining another embodiment. 11...Substrate, 13...Interlayer insulating film 15...
・Contact hole, 17... Impurity diffusion region 19
... Base, 21 ... Metal nitride layer 23 ...
Aluminum wiring layer 25...Metal nitride layer (barrier metal) 27.31
...Aluminum alloy wiring layer, 29...Metal layer. 1.4') toe
Claims (2)
層の表面にアルミ配線層を被着する工程と、前記下地、
前記金属窒化物層及びアルミ配線層を加熱処理してアル
ミ合金配線層を形成する工程と を含むことを特徴とする合金配線の形成方法。(1) A step of depositing a metal nitride layer on a base, and depositing an aluminum wiring layer on the surface of the metal nitride layer;
A method for forming an alloy wiring, comprising the step of heat-treating the metal nitride layer and the aluminum wiring layer to form an aluminum alloy wiring layer.
ム窒化物としたことを特徴とする合金配線の形成方法。(2) A method for forming an alloy wiring, characterized in that the metal nitride layer according to claim 1 is made of zirconium nitride.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1059262A JP2941841B2 (en) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | Method of forming alloy wiring |
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JPH02238621A true JPH02238621A (en) | 1990-09-20 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6051880A (en) * | 1997-04-18 | 2000-04-18 | Nec Corporation | Base layer structure covering a hole of decreasing diameter in an insulation layer in a semiconductor device |
Citations (1)
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JPS62259470A (en) * | 1986-05-06 | 1987-11-11 | Hitachi Ltd | Semiconductor device |
-
1989
- 1989-03-10 JP JP1059262A patent/JP2941841B2/en not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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