JPH03175636A - 半導体集積回路 - Google Patents
半導体集積回路Info
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- JPH03175636A JPH03175636A JP31578089A JP31578089A JPH03175636A JP H03175636 A JPH03175636 A JP H03175636A JP 31578089 A JP31578089 A JP 31578089A JP 31578089 A JP31578089 A JP 31578089A JP H03175636 A JPH03175636 A JP H03175636A
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- Pending
Links
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Landscapes
- 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】
〔ｐＬ業上の利用分野〕
本発明は半導体集積回路に関し、特に金属配線に関する
。
。
「従来の技術〕
Ｒ来、半導体集積回路に用いられる金属配線としては銅
をＯ，１〜１％シリコンを１？６含有したアルミ合金く
以下ＡｆＩ−３ｉ−Ｃｕと記す）膜単ｒＩイ配線が用い
られていた。ここでＣｕは配線のエレクトロマイグレー
ション耐性及びストレスマイグレーション耐性の向上の
ため、そしてＳｉは配線と拡散／Ｊとのコンタクト部で
Ａｇ合金とＳｉ層との反応防止のため大府されている。
をＯ，１〜１％シリコンを１？６含有したアルミ合金く
以下ＡｆＩ−３ｉ−Ｃｕと記す）膜単ｒＩイ配線が用い
られていた。ここでＣｕは配線のエレクトロマイグレー
ション耐性及びストレスマイグレーション耐性の向上の
ため、そしてＳｉは配線と拡散／Ｊとのコンタクト部で
Ａｇ合金とＳｉ層との反応防止のため大府されている。
しかし、配線の微細化にともない、ストレスマイグレー
ションによる配線の断線不良が顕著になり、Ａｌ１−’
５ｉ−Ｃｕ膜とシリサイド膜（例えはモリブデンシリサ
イド膜）又は窒化チタン膜（以下ＴｉＮ膜と記す）との
積層構造配線が用いられるようになった。ここで積層構
造にする理由は、たとえＡ、Ｒ−３ｉ−Ｃｕ膜がストレ
スマイグレーション等により断線しても、シリサイド膜
又はＴｉＮ膜で導通させるためである。
ションによる配線の断線不良が顕著になり、Ａｌ１−’
５ｉ−Ｃｕ膜とシリサイド膜（例えはモリブデンシリサ
イド膜）又は窒化チタン膜（以下ＴｉＮ膜と記す）との
積層構造配線が用いられるようになった。ここで積層構
造にする理由は、たとえＡ、Ｒ−３ｉ−Ｃｕ膜がストレ
スマイグレーション等により断線しても、シリサイド膜
又はＴｉＮ膜で導通させるためである。
それでも、なおこの積層構造配線においては、配線中に
含まれるＳｉが析出し、配線断面積を実効的に減少させ
、エレクトロマイグレーション＋ｉｉｔ性を劣化させた
り、又は、不純物の拡散層と配線とのコンタクトホール
内をこの析出Ｓｉがふさぎ、コンタクト抵抗を増大させ
るという問題がｈＰ）る。
含まれるＳｉが析出し、配線断面積を実効的に減少させ
、エレクトロマイグレーション＋ｉｉｔ性を劣化させた
り、又は、不純物の拡散層と配線とのコンタクトホール
内をこの析出Ｓｉがふさぎ、コンタクト抵抗を増大させ
るという問題がｈＰ）る。
そこで、こういった問題を解消するために、Ａ、（ｉ’
−３ｉ−ＣｕＰＩＡからＳｉを除いたＣｕ含有Ａ、Ｒ（
以下Ａ、Ｑ−Ｃｕと記す）膜が検討され、ＡＪＩ−Ｃｕ
膜とＴ ｉ Ｎ膜との積層構造の配線が半導体集積回路
の金属配線として用いられている。
−３ｉ−ＣｕＰＩＡからＳｉを除いたＣｕ含有Ａ、Ｒ（
以下Ａ、Ｑ−Ｃｕと記す）膜が検討され、ＡＪＩ−Ｃｕ
膜とＴ ｉ Ｎ膜との積層構造の配線が半導体集積回路
の金属配線として用いられている。
（発明が解決しようとする課題〕
上述した従来の金属配線を有する半導体集積回路におい
ては、Ｔ ｉ Ｎ膜から窒素（Ｎ）がＡ、＆−Ｃｕ脱Ｃ
ｕ拡散し、これが原因となり、Ａ１−〇＋４膜からヒロ
ックが発生し易すくなったり、又エレクトロマイグレー
ション耐性がＡ （１−Ｃｕ ＩＩＱ単層の場合よりも
悪くなり、半導体集積回路の信頼性及び歩留りが低下す
るという欠点がある。
ては、Ｔ ｉ Ｎ膜から窒素（Ｎ）がＡ、＆−Ｃｕ脱Ｃ
ｕ拡散し、これが原因となり、Ａ１−〇＋４膜からヒロ
ックが発生し易すくなったり、又エレクトロマイグレー
ション耐性がＡ （１−Ｃｕ ＩＩＱ単層の場合よりも
悪くなり、半導体集積回路の信頼性及び歩留りが低下す
るという欠点がある。
本発明の半導体集積回路は、窒化チタン膜と銅を謀むア
ルミ合金膜との積層膜からなる配線を存する半導体集積
回路において、前記アルミ合金膜にホウ素を含有させた
ものである。
ルミ合金膜との積層膜からなる配線を存する半導体集積
回路において、前記アルミ合金膜にホウ素を含有させた
ものである。
Ａｆ−Ｃｕ膜中にホウ素が含有されている場合、ＴｉＮ
Ｊｌｉ中の窒素は、Ａ １− Ｃｕ膜とＴｉＮ膜との界
面で窒化ホウ素となり、Ａ℃−ＣｕＪ摸中への窒素の拡
散量は大幅に減少する。従って、Ａ、＆−Ｃｕ膜のヒロ
ック発生量は減少し、又、エレンＩ・ロマイグレーショ
ン耐性もＡ 、Ｑ −Ｃｕ膜単層と同等となる。
Ｊｌｉ中の窒素は、Ａ １− Ｃｕ膜とＴｉＮ膜との界
面で窒化ホウ素となり、Ａ℃−ＣｕＪ摸中への窒素の拡
散量は大幅に減少する。従って、Ａ、＆−Ｃｕ膜のヒロ
ック発生量は減少し、又、エレンＩ・ロマイグレーショ
ン耐性もＡ 、Ｑ −Ｃｕ膜単層と同等となる。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例の断面図である。
第１図においてシリコン基板１０−ヒにはシリコン酸化
ｐＡ１１が形成されており、その上には膜厚０．１μｍ
のＴ ｉ Ｎ膜１２とホウ素を１重量％。
ｐＡ１１が形成されており、その上には膜厚０．１μｍ
のＴ ｉ Ｎ膜１２とホウ素を１重量％。
錯１を０．５重量％含有した膜厚１μｍのＡｆｆｌ−Ｌ
ＩＣｕ膜１３からなる配線１４が形成されている。そし
て配線１４を含む全面には、プラズマＣＶＤ法によるシ
リコン窒化膜１５かｔ）成るカバー膜が形成されている
。
ＩＣｕ膜１３からなる配線１４が形成されている。そし
て配線１４を含む全面には、プラズマＣＶＤ法によるシ
リコン窒化膜１５かｔ）成るカバー膜が形成されている
。
このように構成された本実施例によれは、Ａ、ＲＢ−Ｃ
ｕ膜１３のヒロック発生量は減少し、エレクトロマイグ
レーション耐性は向上する。
ｕ膜１３のヒロック発生量は減少し、エレクトロマイグ
レーション耐性は向上する。
Ａ、Ｒ−Ｂ−Ｃｕ膜中のホウ素の量は０．０２％以上が
好ましく、０．０２％以下ではヒロックの抑制効果は減
少する。
好ましく、０．０２％以下ではヒロックの抑制効果は減
少する。
次に本実施例によるＡｊ！−Ｂ−Ｃｕ／ＴｉＮｐＩＡか
らなる配線を用いた場合の５・ト価結果を、従来のＡ
ＩＩ −Ｃｕ ／ Ｔ ｉ Ｎ １１とＡ、ｆｆ−Ｃｕ
膜を用いた場合と共に第２図に示す。
らなる配線を用いた場合の５・ト価結果を、従来のＡ
ＩＩ −Ｃｕ ／ Ｔ ｉ Ｎ １１とＡ、ｆｆ−Ｃｕ
膜を用いた場合と共に第２図に示す。
各膜におけるＣｕ量は０．５％であり、’Ｉ” ｉ Ｎ
ｌ模の厚さは０ 、１ μｒｎ 、 Ａ ＩＩ −Ｃｕ
ｌ摸及びＡ 、Ｒ−Ｂ −Ｃｕ Ｉｌｉの厚さｃｉ１
μｍ、そして配線の幅と長さはそれぞれ１０ｕ、ｍと１
００μｍとした。そして配線における電流密度３Ｘ１０
６Ａ１０１１２．試験温度２００℃の試験条件のもとで
、試験時間とエレクトロマイグレーションによる累積不
良率との関係を評価した。
ｌ模の厚さは０ 、１ μｒｎ 、 Ａ ＩＩ −Ｃｕ
ｌ摸及びＡ 、Ｒ−Ｂ −Ｃｕ Ｉｌｉの厚さｃｉ１
μｍ、そして配線の幅と長さはそれぞれ１０ｕ、ｍと１
００μｍとした。そして配線における電流密度３Ｘ１０
６Ａ１０１１２．試験温度２００℃の試験条件のもとで
、試験時間とエレクトロマイグレーションによる累積不
良率との関係を評価した。
第２図かられかる様に、Ａ々−Ｃｕ膜の配線において、
５０％不良に至るまでの試験時間（以下］゛５ｏと記す
）は１０５時間であるが、Ａ 、ｌｌｉ −Ｃｕ７’Ｔ
ｉＮ膜の積層構造配線では１７時間と大幅にエレンｉ・
ロマイクレーション耐性が弱くなる。ところが、本実施
例のＡＩＩ−Ｂ−Ｃｕ／ＴｉＮ膜の積Ｎ構造配線ではＴ
、ｏが１０１時間とＡ、Ｒ−Ｃｕ膜の配線のＴ２Ｏとほ
とんど変わらない。
５０％不良に至るまでの試験時間（以下］゛５ｏと記す
）は１０５時間であるが、Ａ 、ｌｌｉ −Ｃｕ７’Ｔ
ｉＮ膜の積層構造配線では１７時間と大幅にエレンｉ・
ロマイクレーション耐性が弱くなる。ところが、本実施
例のＡＩＩ−Ｂ−Ｃｕ／ＴｉＮ膜の積Ｎ構造配線ではＴ
、ｏが１０１時間とＡ、Ｒ−Ｃｕ膜の配線のＴ２Ｏとほ
とんど変わらない。
尚、上記実施例ではＴｉＮ膜１膜内２にＡ、Ｒ−Ｂ−Ｃ
ｕ膜１３を積層させて配線１４を形成した場合について
説明したが、更にこのＡ 、ｅ −１３−Ｃｕ膜１３の
表面をＷ膜で覆ってもよい。この場合、表面にＷ膜があ
るため、Ａ １２− Ｂ −Ｃｕ膜のヒロック発生をよ
り抑制できる。
ｕ膜１３を積層させて配線１４を形成した場合について
説明したが、更にこのＡ 、ｅ −１３−Ｃｕ膜１３の
表面をＷ膜で覆ってもよい。この場合、表面にＷ膜があ
るため、Ａ １２− Ｂ −Ｃｕ膜のヒロック発生をよ
り抑制できる。
以上説明したように本発明は、配線をＡ、Ｍ−Ｂ−Ｃｕ
膜とＴｉＮ膜より形成することにより、ＴｉＮ膜中の窒
素はアルミ合金膜とＴ ｉ Ｎ膜との界面で窒化ホウ素
となり、アルミ合金膜中への窒素の拡散量は大幅に減少
する。したがって、アルミ合金膜のヒロック発生量は減
少すると共に、エレクトロマイグレーション耐性も劣化
することはなくなり、半導体Ｓ積回路の信頼性及び歩留
りは向上する。
膜とＴｉＮ膜より形成することにより、ＴｉＮ膜中の窒
素はアルミ合金膜とＴ ｉ Ｎ膜との界面で窒化ホウ素
となり、アルミ合金膜中への窒素の拡散量は大幅に減少
する。したがって、アルミ合金膜のヒロック発生量は減
少すると共に、エレクトロマイグレーション耐性も劣化
することはなくなり、半導体Ｓ積回路の信頼性及び歩留
りは向上する。
第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は実施例と
従来例の配線の試験時間とエレクトロマイグレーション
による不良率との関係を示す図である。 １０・・・シリコン基板、１１・・・シリコン酸化膜、
１２−−・Ｔ ｉ Ｎ膜、１３−・−Ａｌ１−Ｂ−Ｃｕ
膜、１４・・配線、１５・・・シリコン窒化膜。
従来例の配線の試験時間とエレクトロマイグレーション
による不良率との関係を示す図である。 １０・・・シリコン基板、１１・・・シリコン酸化膜、
１２−−・Ｔ ｉ Ｎ膜、１３−・−Ａｌ１−Ｂ−Ｃｕ
膜、１４・・配線、１５・・・シリコン窒化膜。
Claims (1)
- 窒化チタン膜と銅を含むアルミ合金膜との積層膜から
なる配線を有する半導体集積回路において、前記アルミ
合金膜にホウ素を含有させたことを特徴とする半導体集
積回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31578089A JPH03175636A (ja) | 1989-12-04 | 1989-12-04 | 半導体集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31578089A JPH03175636A (ja) | 1989-12-04 | 1989-12-04 | 半導体集積回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03175636A true JPH03175636A (ja) | 1991-07-30 |
Family
ID=18069465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31578089A Pending JPH03175636A (ja) | 1989-12-04 | 1989-12-04 | 半導体集積回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03175636A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040034939A (ko) * | 2002-10-17 | 2004-04-29 | 학교법인 국민학원 | 신뢰성 있는 확산방지막을 구비한 Ｃｕ 합금 배선 및 그의제조방법 |
-
1989
- 1989-12-04 JP JP31578089A patent/JPH03175636A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040034939A (ko) * | 2002-10-17 | 2004-04-29 | 학교법인 국민학원 | 신뢰성 있는 확산방지막을 구비한 Ｃｕ 합금 배선 및 그의제조방법 |
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