JPH0262035A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH0262035A JPH0262035A JP21253988A JP21253988A JPH0262035A JP H0262035 A JPH0262035 A JP H0262035A JP 21253988 A JP21253988 A JP 21253988A JP 21253988 A JP21253988 A JP 21253988A JP H0262035 A JPH0262035 A JP H0262035A
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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〕
本発明は半導体装置に関し、特にその集積回路の電極配
線構造に関するものである。
線構造に関するものである。
シリコンを用いた半導体集積回路の配線は主にアルミニ
ウムが使用されてきた。しかし、その高密度化とともに
、配線の幅も狭くなシ、流れる電流密度の増加によるエ
レクトロマイグレーション、層間絶縁膜の応力によるス
トレスマイグレーションによる断線が問題になっている
。このマイグレーションは金属の機械的強度、および金
属の再結晶化温度と関係があシ、これを解決する方法と
しては一般的に機械的熱的に強く再結晶化温度の高い材
料を使用することが行われる。例えばアルミニウムへの
銅の添加は最も広く行われている。また、高融点金属で
あるタングステンは極めてマイグレーション耐性がある
ことが知られ、更に過酷な条件での配線として提案され
ている。
ウムが使用されてきた。しかし、その高密度化とともに
、配線の幅も狭くなシ、流れる電流密度の増加によるエ
レクトロマイグレーション、層間絶縁膜の応力によるス
トレスマイグレーションによる断線が問題になっている
。このマイグレーションは金属の機械的強度、および金
属の再結晶化温度と関係があシ、これを解決する方法と
しては一般的に機械的熱的に強く再結晶化温度の高い材
料を使用することが行われる。例えばアルミニウムへの
銅の添加は最も広く行われている。また、高融点金属で
あるタングステンは極めてマイグレーション耐性がある
ことが知られ、更に過酷な条件での配線として提案され
ている。
一方、銅は電気抵抗が低くマイグレーション耐性の高い
ことで有利な材料として検討されている。
ことで有利な材料として検討されている。
また、銅の合金としてはベリラム（Ｂ・）を添加したも
のが、タンゲステン並の極めて高いマイグレーション耐
性を持っている。
のが、タンゲステン並の極めて高いマイグレーション耐
性を持っている。
しかし、銅を添加したアルミニウムはエレクトロマイク
レージョン、ストレスマイグレーション双方に対して成
る程度の効果を持つが、今後のさらにパターン寸法の縮
小とともに限界がでてくる。
レージョン、ストレスマイグレーション双方に対して成
る程度の効果を持つが、今後のさらにパターン寸法の縮
小とともに限界がでてくる。
タングステンは電気抵抗が高く今後の集積回路における
設計の自由度をさまたげる。純銅では０．５μｍを切る
微細な配線においては再結晶化温度が２００℃と比較的
低いため、層間絶縁膜形成などの熱処理時に機械的強度
が弱くなり、更に耐マイグレーシヨン性金高める必要が
ある。Ｂｓ添加の銅ではアルミニウムよりも抵抗が高く
なることで、銅の低抵抗の性質を得ることができない問
題がある０ 本発明は以上の点に蹟み、かかる問題点を解決するため
になされたもので、その目的は、低抵抗でかつマイグレ
ーションに対する耐性の高い銅合金を電極配線に用いる
ことにより、高密度の牛導体集棟回路の高信頼性、高速
化を可能にした半導体装置を提供することにある。
設計の自由度をさまたげる。純銅では０．５μｍを切る
微細な配線においては再結晶化温度が２００℃と比較的
低いため、層間絶縁膜形成などの熱処理時に機械的強度
が弱くなり、更に耐マイグレーシヨン性金高める必要が
ある。Ｂｓ添加の銅ではアルミニウムよりも抵抗が高く
なることで、銅の低抵抗の性質を得ることができない問
題がある０ 本発明は以上の点に蹟み、かかる問題点を解決するため
になされたもので、その目的は、低抵抗でかつマイグレ
ーションに対する耐性の高い銅合金を電極配線に用いる
ことにより、高密度の牛導体集棟回路の高信頼性、高速
化を可能にした半導体装置を提供することにある。
上記の目的を達成するため、本発明の半導体装置は、半
導体菓子間の電極配線に、銀、ジルコニウム、カドミウ
ム及びクロムのうちいずれか１つを姉加した銅合金を用
いることを特徴とするものである。
導体菓子間の電極配線に、銀、ジルコニウム、カドミウ
ム及びクロムのうちいずれか１つを姉加した銅合金を用
いることを特徴とするものである。
したがって、本発明によれば、銀添加した銅合金１次は
ジルコニウム添加した銅合金またはカドミウム添加また
はクロム添加した鋼合金は、銅個有の抵抗率を保ちなが
ら、熱的２機械的強度を保つ性質を持つ配線を実現でき
る。
ジルコニウム添加した銅合金またはカドミウム添加また
はクロム添加した鋼合金は、銅個有の抵抗率を保ちなが
ら、熱的２機械的強度を保つ性質を持つ配線を実現でき
る。
実施例１゜
図に本発明による銀添加鋼つまりＣｕ Ａｇ合金を用い
た配線構造の一実施例を示す。この実施例は、半導体素
子を含むシリコン（Ｓｌ）基板１の上に酸化シリコンな
どの絶縁膜２を形成し、その絶縁膜２の素子コンタクト
用ｎ 領域部６に対応してコンタクトホール７をリアク
ティブイオンエツチングで開孔したのち、チタンナイト
ライドでバリア層３を形成し、その上にスノくツタリン
グまたは同時蒸着でＣｕＡｇ合金換４を配線層として形
成する。次いで、リアクティブイオンエツチングまたは
スパッタリングでこれを加工したのち、酸化シリコンな
どの絶縁膜５をノくツシベーション膜として堆積して形
成したものでおる。
た配線構造の一実施例を示す。この実施例は、半導体素
子を含むシリコン（Ｓｌ）基板１の上に酸化シリコンな
どの絶縁膜２を形成し、その絶縁膜２の素子コンタクト
用ｎ 領域部６に対応してコンタクトホール７をリアク
ティブイオンエツチングで開孔したのち、チタンナイト
ライドでバリア層３を形成し、その上にスノくツタリン
グまたは同時蒸着でＣｕＡｇ合金換４を配線層として形
成する。次いで、リアクティブイオンエツチングまたは
スパッタリングでこれを加工したのち、酸化シリコンな
どの絶縁膜５をノくツシベーション膜として堆積して形
成したものでおる。
ここにおいて、本発明者らの行なった実験結果によると
、鋼に微量の銀を添加したＣｕＡｇ合金は添加量０．０
５％から６％で再結晶化温度は純銅の２００℃に対し３
５０から４００℃に上昇し、弓張力強度は純銅の２００
から３００ＭＰａに比べ、５００から１０００ＭＰａを
示し、タングステンの引張シ強度１５００ＭＰａとそん
しよくの無い強さを示した。さらに、パッシベーション
膜がｌ１１ｍの配線に与える応力４００ ｐａよシ強く
、十分なストレスマイグレーション耐性を持っているこ
とが確認された。この時、抵抗は最も高くて２．２μΩ
ａｍ程度と極めて低抵抗であった。
、鋼に微量の銀を添加したＣｕＡｇ合金は添加量０．０
５％から６％で再結晶化温度は純銅の２００℃に対し３
５０から４００℃に上昇し、弓張力強度は純銅の２００
から３００ＭＰａに比べ、５００から１０００ＭＰａを
示し、タングステンの引張シ強度１５００ＭＰａとそん
しよくの無い強さを示した。さらに、パッシベーション
膜がｌ１１ｍの配線に与える応力４００ ｐａよシ強く
、十分なストレスマイグレーション耐性を持っているこ
とが確認された。この時、抵抗は最も高くて２．２μΩ
ａｍ程度と極めて低抵抗であった。
実施例２゜
本実施例は、上記実施例１と同様の配線構造において、
配線層として銅に微量のジルコニウム（Ｚｒ）を添加し
たＣｕＺｒ合金膜を用い次ものである。この実施例によ
ると、銅にジルコニウムを添加したＣｕＺｒ合金は添加
量０．０５％から１％で再結晶温度は５００℃から６０
０℃にも達し、引張シ強度もｓｏｏＭｐａ程度が得られ
た。この時、抵抗も２．２μΩａｍ以下の低抵抗であっ
た。
配線層として銅に微量のジルコニウム（Ｚｒ）を添加し
たＣｕＺｒ合金膜を用い次ものである。この実施例によ
ると、銅にジルコニウムを添加したＣｕＺｒ合金は添加
量０．０５％から１％で再結晶温度は５００℃から６０
０℃にも達し、引張シ強度もｓｏｏＭｐａ程度が得られ
た。この時、抵抗も２．２μΩａｍ以下の低抵抗であっ
た。
実施例３゜
本実施例は、上記実施例１と同様の配線構造において、
配ｍＦｆｌＪとして、通常のスパッタ法で銅にカドミウ
ム（Ｃｄ）を微量に添加して形成したＣｕＣｄ合金膜を
用いたものである。この実施例によると、銅にカドミニ
ウムを添加したＣｕＣｄ合金は添加量０．０５％から１
％で再結晶化温度は３５０℃から４００℃に上昇し、引
張り強度は５００ＭＰａから８００ＭＰａになｐ１抵抗
もＣｕＺｒ合金と同等であった。
配ｍＦｆｌＪとして、通常のスパッタ法で銅にカドミウ
ム（Ｃｄ）を微量に添加して形成したＣｕＣｄ合金膜を
用いたものである。この実施例によると、銅にカドミニ
ウムを添加したＣｕＣｄ合金は添加量０．０５％から１
％で再結晶化温度は３５０℃から４００℃に上昇し、引
張り強度は５００ＭＰａから８００ＭＰａになｐ１抵抗
もＣｕＺｒ合金と同等であった。
実施例４゜
本実施例が上記実施例１と異なる点は、配線層として銅
に微量のクロム（Ｃｒ）を添加したＣ ｕＣｒ合金膜を
用いたことである。本実施例においても銅にクロムを添
加し九ＣｕＣｒ合金は添加量０．５チから１％で再結晶
化温度は４００〜５００℃程度が得られ、また、引張シ
強度及び抵抗もＣｕＺｒ合金と同等の結果が得られた。
に微量のクロム（Ｃｒ）を添加したＣ ｕＣｒ合金膜を
用いたことである。本実施例においても銅にクロムを添
加し九ＣｕＣｒ合金は添加量０．５チから１％で再結晶
化温度は４００〜５００℃程度が得られ、また、引張シ
強度及び抵抗もＣｕＺｒ合金と同等の結果が得られた。
以上説明したように、本発明の半導体装置は、電極配線
に、銅に微量の銀またはジルコニウムまたはカドミウム
またはクロムを添加した銅合金を用いることによシ、銅
・と同程度に低抵抗でストレスマイグレーション、エレ
クトロマイグレーションに対しての耐性を持つ配線を実
現でき、高密度の午導体集積回路の高信頼性、高速化に
寄与できる効果がある。
に、銅に微量の銀またはジルコニウムまたはカドミウム
またはクロムを添加した銅合金を用いることによシ、銅
・と同程度に低抵抗でストレスマイグレーション、エレ
クトロマイグレーションに対しての耐性を持つ配線を実
現でき、高密度の午導体集積回路の高信頼性、高速化に
寄与できる効果がある。
図は本発明の一実施例による配線構造を示す断面図であ
る。 １・・・・シリコン基板、２・・・・絶縁膜、３１１・
・・バリア層、４・・・・ＣｕＡｇ合金、５・ｌ・・絶
縁膜、６・・・・素子コンタクト用ｎ＋領域部、Ｔ・・
・番コンタクトホール。 特許出願人 日本電信電話株式会社
る。 １・・・・シリコン基板、２・・・・絶縁膜、３１１・
・・バリア層、４・・・・ＣｕＡｇ合金、５・ｌ・・絶
縁膜、６・・・・素子コンタクト用ｎ＋領域部、Ｔ・・
・番コンタクトホール。 特許出願人 日本電信電話株式会社
Claims (1)
- 半導体素子間の電極配線に、銀、ジルコニウム、カドミ
ウム及びクロムのうちいずれか１つを添加した銅合金を
用いることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21253988A JPH0262035A (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21253988A JPH0262035A (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0262035A true JPH0262035A (ja) | 1990-03-01 |
Family
ID=16624349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21253988A Pending JPH0262035A (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0262035A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100385227B1 (ko) * | 2001-02-12 | 2003-05-27 | 삼성전자주식회사 | 구리 다층 배선을 가지는 반도체 장치 및 그 형성방법 |
| JP2005158930A (ja) * | 2003-11-25 | 2005-06-16 | Nec Electronics Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
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| US7638829B2 (en) | 2005-09-09 | 2009-12-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Capacitor of dynamic random access memory and method of manufacturing the capacitor |
| US7755192B2 (en) | 2008-03-25 | 2010-07-13 | Tohoku University | Copper interconnection structure, barrier layer including carbon and hydrogen |
| US7935624B2 (en) | 2006-01-20 | 2011-05-03 | Fujitsu Semiconductor Limited | Fabrication method of semiconductor device having a barrier layer containing Mn |
| US8415798B2 (en) | 2008-02-27 | 2013-04-09 | Fujitsu Semiconductor Limited | Semiconductor device having a conductor buried in an opening |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5943570A (ja) * | 1982-09-06 | 1984-03-10 | Hitachi Ltd | 薄膜配線 |
-
1988
- 1988-08-29 JP JP21253988A patent/JPH0262035A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5943570A (ja) * | 1982-09-06 | 1984-03-10 | Hitachi Ltd | 薄膜配線 |
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