JPH0260211B2 - - Google Patents
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- JPH0260211B2 JPH0260211B2 JP19344686A JP19344686A JPH0260211B2 JP H0260211 B2 JPH0260211 B2 JP H0260211B2 JP 19344686 A JP19344686 A JP 19344686A JP 19344686 A JP19344686 A JP 19344686A JP H0260211 B2 JPH0260211 B2 JP H0260211B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
本発明は薄膜装置及びその形成方法において、
ヒロツク（突起）を完全に防止し得ない従来装
置の問題点を解決するため、 炭素を含有したAl層を重層構造にすることに
より、 ヒロツクを完全に防止し得るようにしたもので
ある。
置の問題点を解決するため、 炭素を含有したAl層を重層構造にすることに
より、 ヒロツクを完全に防止し得るようにしたもので
ある。
本発明は薄膜装置、特に、Al配線膜を用いた
薄膜装置及びその形成方法に関する。薄膜装置は
エレクトロマイグレーシヨンやヒロツクを生じる
とAl配線膜が断線することがあるため、これら
の現象を抑えてAl配線膜の断線のない信頼性の
高い薄膜装置が必要とされる。
薄膜装置及びその形成方法に関する。薄膜装置は
エレクトロマイグレーシヨンやヒロツクを生じる
とAl配線膜が断線することがあるため、これら
の現象を抑えてAl配線膜の断線のない信頼性の
高い薄膜装置が必要とされる。
ICは半導体基板上に素子を形成し、それを金
属配線により結合することで形成される。この場
合、集積度の高いICを開発するに伴つて素子及
び配線共に微細化される傾向にあるが、現在は配
線の構成が集積度を制限している。
属配線により結合することで形成される。この場
合、集積度の高いICを開発するに伴つて素子及
び配線共に微細化される傾向にあるが、現在は配
線の構成が集積度を制限している。
配線膜は微細化と共に多層化される傾向にあ
り、このため、段差部におい断線、電流密度増加
に伴うエレクトロマイグレーシヨンによる不良、
ヒロツクの発生によつて層間のシヨートを生じる
等の問題点がある。これらは全て、Al原子がマ
イグレーシヨンし易いことに起因しており、電流
を流さず熱処理だけでもマイグレーシヨンを生じ
て配線膜が断線する。
り、このため、段差部におい断線、電流密度増加
に伴うエレクトロマイグレーシヨンによる不良、
ヒロツクの発生によつて層間のシヨートを生じる
等の問題点がある。これらは全て、Al原子がマ
イグレーシヨンし易いことに起因しており、電流
を流さず熱処理だけでもマイグレーシヨンを生じ
て配線膜が断線する。
そこで、特にヒロツク発生の問題点をなくすた
めに、従来、第５図に示す如く、Al層１の間に
ＷやTi等の金属層２を介在させて重層構造にし
た薄膜装置があるが、この方法でも完全にヒロツ
クを防止することができない問題点があつた。な
お、第３図中、３はSiO2酸化膜である。
めに、従来、第５図に示す如く、Al層１の間に
ＷやTi等の金属層２を介在させて重層構造にし
た薄膜装置があるが、この方法でも完全にヒロツ
クを防止することができない問題点があつた。な
お、第３図中、３はSiO2酸化膜である。
本発明装置は、例えば第１図に示す如く、Ｃを
含有したAl層４を金属層５を介在させて重層構
造としてなる。
含有したAl層４を金属層５を介在させて重層構
造としてなる。
Ｃを含有したAl層４を重層構造とすることに
よりヒロツクを発生しない。
よりヒロツクを発生しない。
第１図は本発明装置の一実施例の断面図を示
す。同図中、４はＣを含有するAl層で、Ｃ濃度
は比較的高く（10％〜20％）設定されている。５
はAlにＣ濃度が比較的低く（0.1％以下）含有さ
れた金属層である。Al層４の間に金属層５が介
在された重層構造とされている。なお、金属層５
はAlにＣを含有されたものの他に、従来と同様
のTiやＷの金属層でもよい。
す。同図中、４はＣを含有するAl層で、Ｃ濃度
は比較的高く（10％〜20％）設定されている。５
はAlにＣ濃度が比較的低く（0.1％以下）含有さ
れた金属層である。Al層４の間に金属層５が介
在された重層構造とされている。なお、金属層５
はAlにＣを含有されたものの他に、従来と同様
のTiやＷの金属層でもよい。
ここで、AlにＣを混入する方法について説明
する。Al膜中にイオン注入によりＣをドープす
ると、Ｃの0.1％以上の注入で比抵抗は徐々に増
加するも450℃の熱処理でＣが析出してしまう。
これはＣとAlとが結合状態にないために、固有
限（0.1％）以上のＣが熱処理で析出するものと
考えられる。
する。Al膜中にイオン注入によりＣをドープす
ると、Ｃの0.1％以上の注入で比抵抗は徐々に増
加するも450℃の熱処理でＣが析出してしまう。
これはＣとAlとが結合状態にないために、固有
限（0.1％）以上のＣが熱処理で析出するものと
考えられる。
そこで、AlとＣとが結合している状態でAl膜
中へのＣの導入を行なつた結果、熱処理後もＣの
析出がないことが見出される。然るに、この場
合、Ｃの濃度が一定値以上になる抵抗が指数関数
的に増加するので配線として使用できなくなる。
第２図は結合状態のＣ濃度｛Ｃ／（Al＋Ｃ）｝を
変化した場合の比抵抗変化を熱処理前及び熱処理
後の条件で示した図である。同図より明らかな如
く、熱処理前及び熱処理後ともにＣ濃度が20％以
下であれば比抵抗の増加が殆どなく、又、450℃
の熱処理で比抵抗が1/2になることがわかる。
中へのＣの導入を行なつた結果、熱処理後もＣの
析出がないことが見出される。然るに、この場
合、Ｃの濃度が一定値以上になる抵抗が指数関数
的に増加するので配線として使用できなくなる。
第２図は結合状態のＣ濃度｛Ｃ／（Al＋Ｃ）｝を
変化した場合の比抵抗変化を熱処理前及び熱処理
後の条件で示した図である。同図より明らかな如
く、熱処理前及び熱処理後ともにＣ濃度が20％以
下であれば比抵抗の増加が殆どなく、又、450℃
の熱処理で比抵抗が1/2になることがわかる。
Ｘ線測定の結果、Ｃを混入したAl膜は配向し
た微結晶になつていることがわかり、Ｃがこの結
晶粒界に入つていることが考えられる。このた
め、熱処理時でもAl原子のマイグレーシヨンが
抑えられて結晶の成長は急速に起らず、又、電流
密度増加に判うエレクトロマイグレーシヨンも抑
えられ、ヒロツクの発生もない。特に600℃の熱
処理においてもヒロツクの発生はなく（Ｃを混入
しないものでは400℃の熱処理でヒロツクを生じ
る）、従来装置のAl膜にはない優れた特性を有す
る。本発明では100nｍ以下の結晶粒径を持つた
微結晶になつていることも特徴になつている。こ
の場合、ＣとAl原子の結合状態をＸ線光電子分
析装置によつて測定したが、これらは完全に化学
結合していることが確かめられた。
た微結晶になつていることがわかり、Ｃがこの結
晶粒界に入つていることが考えられる。このた
め、熱処理時でもAl原子のマイグレーシヨンが
抑えられて結晶の成長は急速に起らず、又、電流
密度増加に判うエレクトロマイグレーシヨンも抑
えられ、ヒロツクの発生もない。特に600℃の熱
処理においてもヒロツクの発生はなく（Ｃを混入
しないものでは400℃の熱処理でヒロツクを生じ
る）、従来装置のAl膜にはない優れた特性を有す
る。本発明では100nｍ以下の結晶粒径を持つた
微結晶になつていることも特徴になつている。こ
の場合、ＣとAl原子の結合状態をＸ線光電子分
析装置によつて測定したが、これらは完全に化学
結合していることが確かめられた。
なお、Al層４のＣ濃度は本発明の場合、必ず
しも20％以下でなくてもよい。
しも20％以下でなくてもよい。
第３図は本発明装置の他の実施例の断面図を示
す。同図中、６はSi基板、７はSiO2配化膜、７
ａはコンタクトホール、１０は拡散層である。８
はＣ濃度が比較的高いAl層、９はＣ濃度が比較
的低いAl金属層であり、Al層８の間に金属層９
が介在された重層構造とされている。下層のAl
層８はSi基板６とコンタクトをとられている。
Al層８は、基板６のSiがAl中に拡散するのを防
ぐために、Siが導入されている。
す。同図中、６はSi基板、７はSiO2配化膜、７
ａはコンタクトホール、１０は拡散層である。８
はＣ濃度が比較的高いAl層、９はＣ濃度が比較
的低いAl金属層であり、Al層８の間に金属層９
が介在された重層構造とされている。下層のAl
層８はSi基板６とコンタクトをとられている。
Al層８は、基板６のSiがAl中に拡散するのを防
ぐために、Siが導入されている。
このものも、前記第１図示の実施例と同様の理
由により、エレクトロマイグレーシヨンやヒロツ
クを発生することがない。
由により、エレクトロマイグレーシヨンやヒロツ
クを発生することがない。
ここで、第３図に示す薄膜装置を形成する方法
について説明する。第４図Ａにおいて、Si基板６
上に熱酸化又はCVD法によりSiO2層７を7000Å
の膜厚で形成し、同図Ｂに示すようにコンタクト
形成部を開口し、不純物を注入して熱処理により
活性化し、拡散層１０を形成する。
について説明する。第４図Ａにおいて、Si基板６
上に熱酸化又はCVD法によりSiO2層７を7000Å
の膜厚で形成し、同図Ｂに示すようにコンタクト
形成部を開口し、不純物を注入して熱処理により
活性化し、拡散層１０を形成する。
次に、同図Ｂに示すようにプラズマCVD法に
よりAl膜中に結合した状態で炭素を15％含んだ
Al膜８を2000Å形成する。形成条件は平行平板
型プラズマCVD装置により、2.3Torrのガス圧力
で、13.56MHzのRFプラズマ中であり、トリメチ
ルアルミニウム（CH3）3AlガスとH2希釈ガスの
混合ガスをプラズマ中に導入してAlを堆積する。
基板温度は50〜100℃の低温に保つことも結晶粒
径を小さくするには必要である。
よりAl膜中に結合した状態で炭素を15％含んだ
Al膜８を2000Å形成する。形成条件は平行平板
型プラズマCVD装置により、2.3Torrのガス圧力
で、13.56MHzのRFプラズマ中であり、トリメチ
ルアルミニウム（CH3）3AlガスとH2希釈ガスの
混合ガスをプラズマ中に導入してAlを堆積する。
基板温度は50〜100℃の低温に保つことも結晶粒
径を小さくするには必要である。
また、コンタクト部でSi基板６と接触するAl
−Ｃ膜では基板のSiがAl中に拡散するのを防ぐ
ために、あらかじめ１〜２％程度のSiを導入す
る。導入方法としては、トリメチルアルミ、水素
ガスにSiH4（シラン）ガスを混合してプラズマ
CVD法により行なう。
−Ｃ膜では基板のSiがAl中に拡散するのを防ぐ
ために、あらかじめ１〜２％程度のSiを導入す
る。導入方法としては、トリメチルアルミ、水素
ガスにSiH4（シラン）ガスを混合してプラズマ
CVD法により行なう。
SiとＣとも含んだコンタクト拡散膜は上に述べ
た2000Åで良く、更に、CVD法又はスパツタ法
などにより6000ÅのAl膜９を堆積後、上と同じ
方法により2000ÅのAl−Ｃ−Si膜８を形成する
（同図Ｃ）。
た2000Åで良く、更に、CVD法又はスパツタ法
などにより6000ÅのAl膜９を堆積後、上と同じ
方法により2000ÅのAl−Ｃ−Si膜８を形成する
（同図Ｃ）。
本発明によれば、Ｃを含有したAl層を重層構
造にすることにより、ヒロツクを完全に防止し
得、層間のシヨート等の事故を未然に防止得る等
の特長を有する。
造にすることにより、ヒロツクを完全に防止し
得、層間のシヨート等の事故を未然に防止得る等
の特長を有する。
第１図は本発明装置の一実施例の断面図、第２
図はカーボン濃度対比抵抗特性図、第３図は本発
明装置の他の実施例の断面図、第４図は第３図示
の装置を形成する図、第５図は従来装置の一例の
断面図である。 図中において、３，７はSiO2酸化膜、４，８
はＣを含有したAl層、５，９は金属層、６はSi
基板、７ａはコンタクトホール、１０は拡散層で
ある。
図はカーボン濃度対比抵抗特性図、第３図は本発
明装置の他の実施例の断面図、第４図は第３図示
の装置を形成する図、第５図は従来装置の一例の
断面図である。 図中において、３，７はSiO2酸化膜、４，８
はＣを含有したAl層、５，９は金属層、６はSi
基板、７ａはコンタクトホール、１０は拡散層で
ある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 炭素を含有されたアルミニウム層４，８を、
金属層５，９を介在させて重層構造にしてなるこ
とを特徴とする薄膜装置。 ２ 該アルミニウム層４，８は炭素濃度を比較的
高く設定されており、該金属層５，９は炭素濃度
を比較的低く設定されていることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の薄膜装置。 ３ 該アルミニウム層８は、Si基板６とのコンタ
クト部に設けられ、更にSiを含有してなることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜装
置。 ４ 最下層の該アルミニウム層８は、基板６との
コンタクト部に設けられてなることを特徴とする
特許請求の範囲第１項又は第２項記載の薄膜装
置。 ５ 最上層のアルミニウム層８は、炭素濃度を比
較的高く設定されており、配線の表面を覆つてな
る特許請求の範囲第３項記載の薄膜装置。 ６ 炭素を含有されたアルミニウム層４，８を金
属層５，９を介在させて重層構造にした薄膜装置
を形成するに際し、プラズマ中で形成してなるこ
とを特徴とする薄膜装置の形成方法。 ７ 炭素濃度を比較的高く含有されたアルミニウ
ム層４，８を、炭素濃度を比較的低く含有された
金属層５，９を介在させて重層構造にした薄膜装
置を形成するに際し、プラズマ中で形成してなる
ことを特徴とする薄膜装置の形成方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19344686A JPS6348846A (ja) | 1986-08-19 | 1986-08-19 | 薄膜装置及びその形成方法 |
| EP87111993A EP0256557B1 (en) | 1986-08-19 | 1987-08-18 | Semiconductor device having thin film wiring layer and method of forming thin wiring layer |
| DE8787111993T DE3783405T2 (de) | 1986-08-19 | 1987-08-18 | Halbleiteranordnung mit einer duennschicht-verdrahtung und verfahren zum herstellen derselben. |
| KR1019870009034A KR900006486B1 (ko) | 1986-08-19 | 1987-08-19 | 박막배선층을 갖는 반도체장치 및 그의 박막배선층 형성방법 |
| US07/740,872 US5148259A (en) | 1986-08-19 | 1991-07-31 | Semiconductor device having thin film wiring layer of aluminum containing carbon |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19344686A JPS6348846A (ja) | 1986-08-19 | 1986-08-19 | 薄膜装置及びその形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6348846A JPS6348846A (ja) | 1988-03-01 |
| JPH0260211B2 true JPH0260211B2 (ja) | 1990-12-14 |
Family
ID=16308126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19344686A Granted JPS6348846A (ja) | 1986-08-19 | 1986-08-19 | 薄膜装置及びその形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6348846A (ja) |
-
1986
- 1986-08-19 JP JP19344686A patent/JPS6348846A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6348846A (ja) | 1988-03-01 |
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