JPH0284719A - 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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- JPH0284719A JPH0284719A JP23770988A JP23770988A JPH0284719A JP H0284719 A JPH0284719 A JP H0284719A JP 23770988 A JP23770988 A JP 23770988A JP 23770988 A JP23770988 A JP 23770988A JP H0284719 A JPH0284719 A JP H0284719A
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に電極配線の
ストレスマイグレーション抑制に有効な高信頼性Ai7
合金薄膜の形成方法に関する。
ストレスマイグレーション抑制に有効な高信頼性Ai7
合金薄膜の形成方法に関する。
従来、この種のAf合金薄膜の形成方法は最大で2wt
%程度の銅と1wt%程度の硅素を含むアルミニウム合
金のターゲットを用いて、基板の段差部の段差被覆性の
向上を目的として・250℃〜380℃程度に基板を加
熱してスパッタ堆積したり、或は堆積薄膜の結晶粒径を
より小さくすることを目的としてスパッタの放電ガスと
してアルゴンに数%の窒素を混入したりしていた。
%程度の銅と1wt%程度の硅素を含むアルミニウム合
金のターゲットを用いて、基板の段差部の段差被覆性の
向上を目的として・250℃〜380℃程度に基板を加
熱してスパッタ堆積したり、或は堆積薄膜の結晶粒径を
より小さくすることを目的としてスパッタの放電ガスと
してアルゴンに数%の窒素を混入したりしていた。
上述した従来の基板温度を250℃〜380℃に加熱し
てスパッタリングを行うAl1 (合金)薄膜の形成方
法は基板に付着したA[等の原子に表面拡散をするのに
十分なエネルギーが与えられる。
てスパッタリングを行うAl1 (合金)薄膜の形成方
法は基板に付着したA[等の原子に表面拡散をするのに
十分なエネルギーが与えられる。
このため、段差部でのステップカバレッジは向上するが
、結晶粒径が1μm以上に成長してしまうので1μm程
度の線幅の配線をパターニングした場合A[(合金)の
結晶粒界6は配線を横断してしまうものが発生する〔第
4図(a)〕。この配線上にプラズマCVD法などによ
って圧縮応力を有するシリコン窒化膜などを被覆した場
合、A[(合金)配線に引張り応力が発生し、熱ストレ
スの印加のみでくさび状ボイド8のみならずスリット状
ボイド7が発生することもあり〔第4図(b)〕、配線
が断線状態になってしまうといら欠点がある。
、結晶粒径が1μm以上に成長してしまうので1μm程
度の線幅の配線をパターニングした場合A[(合金)の
結晶粒界6は配線を横断してしまうものが発生する〔第
4図(a)〕。この配線上にプラズマCVD法などによ
って圧縮応力を有するシリコン窒化膜などを被覆した場
合、A[(合金)配線に引張り応力が発生し、熱ストレ
スの印加のみでくさび状ボイド8のみならずスリット状
ボイド7が発生することもあり〔第4図(b)〕、配線
が断線状態になってしまうといら欠点がある。
また、All(合金)の結晶粒径を配線幅より小さくす
るためにスパッタガスであるアルゴンに微量の窒素を混
入する方法は窒素がA[(合金)の結晶化を防げるので
、All (合金)薄膜の結晶粒径を小さくするのに有
効であるが、同時にA[(合金)薄膜中に取り込まれる
窒素の量も増え、この窒素を含有したAll(合金)薄
膜は、熱処理を経るとヒロックが多発したり、またエレ
クトロ・マイグレーション耐性に劣るという欠点がある
。
るためにスパッタガスであるアルゴンに微量の窒素を混
入する方法は窒素がA[(合金)の結晶化を防げるので
、All (合金)薄膜の結晶粒径を小さくするのに有
効であるが、同時にA[(合金)薄膜中に取り込まれる
窒素の量も増え、この窒素を含有したAll(合金)薄
膜は、熱処理を経るとヒロックが多発したり、またエレ
クトロ・マイグレーション耐性に劣るという欠点がある
。
本発明によれば、ターゲット材料が銅を3.0〜5、5
w t%含むアルミニウム合金であり、かつ堆積時の
基板温度が180℃以下であり、さらに堆積速度が0.
8μm / +nin以上であるという成膜条件を有し
ているスパッタリング法を用いて、半導体基板上にA1
1合金薄膜を堆積する半導体装置の製造方法を得る。
w t%含むアルミニウム合金であり、かつ堆積時の
基板温度が180℃以下であり、さらに堆積速度が0.
8μm / +nin以上であるという成膜条件を有し
ているスパッタリング法を用いて、半導体基板上にA1
1合金薄膜を堆積する半導体装置の製造方法を得る。
次に、本発明について図面を用いて説明する。
第1図は純アルミニウムとAJ7−4wt%Cuの2種
類のターゲットをそれぞれ用いて1.1μm/ min
の堆積速度で1μmの膜厚のAρ(合金)膜をシリコン
酸化膜上に堆積した場合の平均結晶粒径と、堆積時の基
板加熱温度との関係を示すグラフである。銅を〜4wt
%添加したAf1合金薄膜の平均結晶粒径は成膜時の基
板温度に大きく依存し、成膜時の基板温度が180℃以
下であれば、第2図に示すように、1.0±0.3μm
程度の配線幅に比べて十分小さな粒径の結晶粒3を有す
るAJ−Cu合金薄膜を形成できる。また低温でスパッ
タリングを行うので下地基板としての半導体基板の段差
部のステップカバレッジは250℃で堆積したときに比
べ若干(〜10%程度)低下するが、CU濃度が高くエ
レクトロ・マイグレーションに強い膜であるので実用上
何ら問題はない。
類のターゲットをそれぞれ用いて1.1μm/ min
の堆積速度で1μmの膜厚のAρ(合金)膜をシリコン
酸化膜上に堆積した場合の平均結晶粒径と、堆積時の基
板加熱温度との関係を示すグラフである。銅を〜4wt
%添加したAf1合金薄膜の平均結晶粒径は成膜時の基
板温度に大きく依存し、成膜時の基板温度が180℃以
下であれば、第2図に示すように、1.0±0.3μm
程度の配線幅に比べて十分小さな粒径の結晶粒3を有す
るAJ−Cu合金薄膜を形成できる。また低温でスパッ
タリングを行うので下地基板としての半導体基板の段差
部のステップカバレッジは250℃で堆積したときに比
べ若干(〜10%程度)低下するが、CU濃度が高くエ
レクトロ・マイグレーションに強い膜であるので実用上
何ら問題はない。
第3図(a)および(b)にAA−4wt%Cu合金薄
膜の鏡面反射率(λ=400nm)の堆積速度依存性4
及びAr放電圧依存性5を示す(基板温度は〜250℃
)。鏡面反射率は薄膜中への不純物ガス等の取り込み量
やエレクトロマイグレーション耐性や、ヒロック耐性と
深い相関関係にあるが、成膜時の堆積速度を0.8μm
/ min以上にすれば実用上問題のない程度まで不
純物ガス等の薄膜中への取り込みを抑えることができる
。また鏡面反射率は成膜時のAr放電圧にはあまり依存
しない。
膜の鏡面反射率(λ=400nm)の堆積速度依存性4
及びAr放電圧依存性5を示す(基板温度は〜250℃
)。鏡面反射率は薄膜中への不純物ガス等の取り込み量
やエレクトロマイグレーション耐性や、ヒロック耐性と
深い相関関係にあるが、成膜時の堆積速度を0.8μm
/ min以上にすれば実用上問題のない程度まで不
純物ガス等の薄膜中への取り込みを抑えることができる
。また鏡面反射率は成膜時のAr放電圧にはあまり依存
しない。
上述した基礎データの一実施例として、真空中で100
℃の基板加熱を行い、表面がシリコン酸化膜からなる下
地半導体基板の表面の吸着水分等を取り除いてから、同
一真空中で基板加熱なせずに1.1μm/mmの速度で
1.0μmの厚さに堆積したA17−4wt%Cu薄膜
を電子顕微鏡で観察したところ、基板温度が250℃以
上のときに、またはCu濃度が2wt%程度以下のとき
に観察された明確な結晶粒界は発生していなかった。
℃の基板加熱を行い、表面がシリコン酸化膜からなる下
地半導体基板の表面の吸着水分等を取り除いてから、同
一真空中で基板加熱なせずに1.1μm/mmの速度で
1.0μmの厚さに堆積したA17−4wt%Cu薄膜
を電子顕微鏡で観察したところ、基板温度が250℃以
上のときに、またはCu濃度が2wt%程度以下のとき
に観察された明確な結晶粒界は発生していなかった。
さらに、実際の半導体装置ではAA金合金成膜後、下地
基板の一部である半導体面とオーミック接触を形成する
ために350℃程度以上のジッタリングを行うことが必
要であるが、415℃の温度で15分間熱処理を加えて
も、上述したAβ−4wt%Cuの薄膜においては再結
晶化は進行せず、明確な結晶粒界は発生しなかった。
基板の一部である半導体面とオーミック接触を形成する
ために350℃程度以上のジッタリングを行うことが必
要であるが、415℃の温度で15分間熱処理を加えて
も、上述したAβ−4wt%Cuの薄膜においては再結
晶化は進行せず、明確な結晶粒界は発生しなかった。
以上説明したように、本発明は、An−Cu合金ターゲ
ット中のCu濃度が、従来用いられていた濃度(0,5
〜2. Ow t%)より高い濃度(3,0〜5、5
w t%)のものを用いて低温(180℃以下)でかつ
高速(0,8μm/−以上)スパッタリングを行ってA
A−Cu合金膜を成膜することにより、実用的な配線幅
に比べて十分小さな結晶粒径を有し、かつ窒素などの不
純物ガスの取り込み量の少ない膜質を形成でき、エレク
トロ・マイグレーション耐性を劣化させずに、ストレス
・マイグレーション耐性を向上させることができる効果
がある。
ット中のCu濃度が、従来用いられていた濃度(0,5
〜2. Ow t%)より高い濃度(3,0〜5、5
w t%)のものを用いて低温(180℃以下)でかつ
高速(0,8μm/−以上)スパッタリングを行ってA
A−Cu合金膜を成膜することにより、実用的な配線幅
に比べて十分小さな結晶粒径を有し、かつ窒素などの不
純物ガスの取り込み量の少ない膜質を形成でき、エレク
トロ・マイグレーション耐性を劣化させずに、ストレス
・マイグレーション耐性を向上させることができる効果
がある。
第1図は本発明の一実施例による平均結晶粒径と成膜時
の基板加熱温度の相関関係を示すグラフであり、第2図
は本発明の一実施例を用いて形成された配線の上面図で
あり、第3図(a)及び(b)は本発明の一実施例によ
るlj7−4wt%Cu膜の鏡面反射率と成膜時の堆積
速度及びAr放電圧との相関関係を示すグラフである。 第4図は従来の成膜方法を用いて形成された配線の上面
図である。 1・・・・・・AA−4wt%Cu膜の成膜時の基板温
度と平均結晶粒径との相関、2・・・・・・純AIl膜
の成膜時の基板温度と平均結晶粒径との相関、3・・・
・・・Al7−Cu合金の結晶粒、4−・・Al1−4
wt%Cu膜の鏡面反射率と成膜時の堆積速度との相関
、5・・・・・・Aβ−4wt%Cu膜の鏡面反射率と
成膜時のAr放電圧との相関、6・・・・・・配線を横
断しているAA (合金)の結晶粒界、7・・・・・・
スリット状ボイド、8・・・・・・くさび状ボイド。 代理人 弁理士 内 原 音 J1旧 ガ3目 (ムルγr) C必ノ (IJ、t←−) (し)
の基板加熱温度の相関関係を示すグラフであり、第2図
は本発明の一実施例を用いて形成された配線の上面図で
あり、第3図(a)及び(b)は本発明の一実施例によ
るlj7−4wt%Cu膜の鏡面反射率と成膜時の堆積
速度及びAr放電圧との相関関係を示すグラフである。 第4図は従来の成膜方法を用いて形成された配線の上面
図である。 1・・・・・・AA−4wt%Cu膜の成膜時の基板温
度と平均結晶粒径との相関、2・・・・・・純AIl膜
の成膜時の基板温度と平均結晶粒径との相関、3・・・
・・・Al7−Cu合金の結晶粒、4−・・Al1−4
wt%Cu膜の鏡面反射率と成膜時の堆積速度との相関
、5・・・・・・Aβ−4wt%Cu膜の鏡面反射率と
成膜時のAr放電圧との相関、6・・・・・・配線を横
断しているAA (合金)の結晶粒界、7・・・・・・
スリット状ボイド、8・・・・・・くさび状ボイド。 代理人 弁理士 内 原 音 J1旧 ガ3目 (ムルγr) C必ノ (IJ、t←−) (し)
Claims (1)
- ターゲット材料が銅を3.0〜5.5wt%含むアルミ
ニウム合金であり、かつ堆積時の基板温度が180℃以
下であり、さらに堆積速度が0.8μm/mm以上であ
るスパッタリング法を用いて下地半導体基板上に金属薄
膜を堆積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 |
---|---|---|---|
JP23770988A JPH0284719A (ja) | 1988-09-21 | 1988-09-21 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23770988A JPH0284719A (ja) | 1988-09-21 | 1988-09-21 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0284719A true JPH0284719A (ja) | 1990-03-26 |
Family
ID=17019340
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23770988A Pending JPH0284719A (ja) | 1988-09-21 | 1988-09-21 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0284719A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0609501A3 (en) * | 1993-01-20 | 1994-11-09 | Toshiba Kk | Aluminum-based metallization for semiconductor components. |
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 |
US5773917A (en) * | 1993-10-27 | 1998-06-30 | Fujitsu Limited | Surface acoustic wave device and production process thereof |
US6978434B1 (en) * | 1999-06-25 | 2005-12-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of designing wiring structure of semiconductor device and wiring structure designed accordingly |
WO2013157335A1 (ja) * | 2012-04-18 | 2013-10-24 | 富士電機株式会社 | 半導体デバイスの製造方法 |
-
1988
- 1988-09-21 JP JP23770988A patent/JPH0284719A/ja active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US5774962A (en) * | 1993-10-27 | 1998-07-07 | Fujitsu Limited | Process for producing a surface acoustic wave device |
USRE38002E1 (en) * | 1993-10-27 | 2003-02-25 | Fujitsu Limited | Process for providing a surface acoustic wave device |
USRE38278E1 (en) * | 1993-10-27 | 2003-10-21 | Fujitsu Limited | Surface acoustic wave device and production process thereof |
US6978434B1 (en) * | 1999-06-25 | 2005-12-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of designing wiring structure of semiconductor device and wiring structure designed accordingly |
US7373627B2 (en) | 1999-06-25 | 2008-05-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of designing wiring structure of semiconductor device and wiring structure designed accordingly |
US7823114B2 (en) | 1999-06-25 | 2010-10-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of designing wiring structure of semiconductor device and wiring structure designed accordingly |
WO2013157335A1 (ja) * | 2012-04-18 | 2013-10-24 | 富士電機株式会社 | 半導体デバイスの製造方法 |
JP2013222907A (ja) * | 2012-04-18 | 2013-10-28 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体デバイスの製造方法 |
US9263543B2 (en) | 2012-04-18 | 2016-02-16 | Fuji Electric Co., Ltd. | Method for manufacturing a semiconductor device |
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