JPH03245532A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 基板上に第１配線とその上の層間絶縁膜とその上の第２
配線とを有し、且つ層間絶縁膜に設けたスルー・ボール
を介して第２配線を第１配線に導通させた半導体装置の
製造方法に関し、第１配線を高融点金属にし第２配線を
＾ｐ金合金しながら、スルー・ホールにおける第１配線
と第２配線のコンタク目託抗を安定化させることを目的
とし、 表面に絶縁膜を有する基板上に、高融点金属の第１配線
を形成する工程と、前記第１配線を形成した基板上に、
該第１配線を表出させたスルー・ホールを有する層間絶
縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜を形成した基板
上に、窒化チタンまたは下層がチタンで上層が窒化チタ
ンのバリア・メタル膜と、シリコンを含まないアルミニ
ウム合金膜とを順次被着し、これらの被着膜をパターニ
ングして前記第１配線と導通する第２配線を形成する工
程と、を有するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、基板上に第１配線とその上の層間絶縁膜とそ
の上の第２配線とを有し、且つ層間絶縁膜に設けたスル
ー・ホールを介して第２配線を第１配線に導通させた半
導体装置の製造方法に関する。

半導体装置は、その高集積化に伴う基板上の配線密度の
増大に対処するため、配線の配置を多層化して上記第１
配線及び第２配線が設けられるようになってきている。

その際、第１配線と第２配線との間で導通をとる必要が
生ずるが、その導通は安定であることが重要である。

〔従来の技術〕

基板上の配線密度の増大に対処する配線の形成は、製造
工程数の観点からＩＮの配線で済ますのが望ましいため
配線が１層に収まるように配線幅を縮小する。しかしな
がら配線幅の成る程度以上の縮小は信頼性を低下させる
のでその縮小には限界がある。

そこで配線を１層に収めることが困難な場合には、配線
の配置を多層化して前記第１配線及び第２配線に分割す
る。その際、第２配線の第１配線との導通は、再記線間
に介在させた層間絶縁膜に第１配線を表出させたスルー
・ホール（コンタク；・・ホール）を設け、第２配線が
そのスルー・ボールを埋めて第１配線に接触するように
して行う。

そして、第１配線及び第２配線の両方を、従来配線用と
して多用されているアルミニウム（Ａ　ｉ’　）合金〔
シリコン（Ｓｔ）添加または銅（Ｃｕ）とチタン（Ｔｉ
）添加などの合金］にすると、耐ストレス及びエレクト
ロ・マイグレーション性のために第１配線が劣化するの
で、第１配線の方をタングステン（Ｗ）などの高融点金
属にしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このようにした第１配線と第２配線は、
再配線の導通をとる前記スルー・ホールにおいて、第１
配線の高融点金属とそれに直接接触する第２配線のＡＩ
合金が反応を起こして、第！配線と第２配線を導通させ
るコンタクト抵抗が不安定になり、製造する半導体装置
の信頼性を低下させる問題がある。

そこで本発明は、基板上に第１配線とその上の層間絶縁
膜とその上の第２配線とを有し、且つ層間絶縁膜に設け
たスルー・ホールを介して第２配線を第１配線に導通さ
せた半導体装置の製造方法において、第１配線を高融点
金属にし第２配線をＡｆｉ合金にしながら、スルー・ホ
ールにおける第１配線と第２配線のコンタクト抵抗を安
定化させることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、表面に絶縁膜を有する基板上に、高融点金
属の第１配線を形成する工程と、前記第１配線を形成し
た基板上に、該第１配線を表出させたスルー・ホールを
有する層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜を
形成した基板上に、窒化チタン（ＴｉＮ）または下層が
Ｔｉで上層がＴｉＮのバリア・メタル膜と、Ｓｉを含ま
ない４１合金膜とを順次被着し、これらの被着膜をバタ
ーニングして前記第１配線と導通する第２配線を形成す
る工程と、を有する本発明の製造方法によって達成され
る。

〔作　用〕

この構成によれば、第２配線が上記スルー・ホールを埋
めて第１配線に接触するので、第２配線はスルー・ホー
ルを介して第１配線に導通される。

そして、第２配線の下面を構成する上記バリア・メタル
膜が、第１配線の高融点金属と第２配線の＾ｉ合金との
反応を阻止して、第１配線と第２配線のコンタクト抵抗
を安定化させる。

ここで、第２配線のＡｅ金合金３１を含ませないように
したのは、本発明者の実験の結果によるもので、Ｓｉを
含ませると原因不明であるが上記コンタクト抵抗が再現
性良く高（なるからである。

〔実施例〕

以下本発明の実施例についてその工程を示す第１図（８
）〜ｆｃｌの側断面図を用いて説明する。

第１図において、先ず（ａｌを参照して、表面に二酸化
Ｓｉ　（Ｓｉｎｇ）絶縁膜２を有するＳｉ基板１上に、
スパッタ法で厚さ５００人のＴｉ膜３ａを被着し、その
上にスパッタ法またはＣＶＤ法で厚さ３５００人のＷ膜
３ｂを被着し、更にその上にプラズマＣＶＤ法で厚さ１
０００人の窒化Ｓｉ　（Ｓｉ３Ｎｎ）膜４を被着し、こ
れらの被着膜をホトリソグラフィ技術でバターニングし
て、Ｔｉ膜３ａとＷ膜３ｂからなる高融点金属の第１配
線３を形成する。Ｗ膜３ｂは第１配線３の主体となるも
のであり、Ｔｉ膜３ａはＷ膜３ｂの密着性を向上させる
ためのものであり、５ｉＪａ膜４は反射防止膜として機
能させるものである。

次いで（ｂｌを参照して、プラズマＣＶＤ法で厚さ２０
００人のＳｉｎｇ膜５ａと厚さ４０００人のＰＳＧ（燐
ガラス）膜５ｂとを順次被着して、ＳｉＯ□膜５ａとＰ
ＳＧ膜５ｂからなる層間絶縁膜５を形成し、層間絶縁Ｍ
５及び５ｉＪ４膜４をホトリソグラフィ技術でエツチン
グして、層間絶縁膜５に第１配線３を表出させたスルー
・ホール６を形成する。

次いで＋Ｃ）を参照して、スパッタ法で厚さ１０００人
のＴｉＮのバリア・メタル１Ｑ７ａと厚さ１μ削のＡｌ
０９１０％Ｃｕ　−０，１５％ゴ′ｉのＡ４合金膜７ｂ
を被着し、これらの被着膜をホトリソグラフィ技術でバ
ターニングしで、バリア・メタル膜７ａとＡｆ合金１１
ｕ７ｂからなりスルー・ホール６を埋めてバリア・メタ
ル膜７ａが第１配線３に接触する第２配ｖＡ７を形成す
る。Ａ４合金膜７ｂは第２配線７の主体となるものであ
り、バリア・メタル膜７ａは、第２配線７が第１配線３
に接触する箇所において、第１配線３のＷ膜３ｂと第２
配線７のＡＩ！合金膜７ｂが反応するのを阻止させるた
めのものである。

本発明者は、このようにして、層間絶縁膜５に設けたス
ルー・ホール６を介して相互に導通する多層化の第１配
線３及び第２配線７を形成し、第１配線３と第２配＆５
１７のコンタクト抵抗が安定していることを確認した。

また、バリア・メタル膜７ａを下層がＴｉで上層がＴｉ
Ｎである２層構成のものにした場合にも、同様に第１配
線３と第２配′４ａ７のコンタクト抵抗が安定している
ことを確認した。

更に、層間絶縁膜５上において第２配線７の下面ニハリ
ア・メタル膜７ａが存在することにより、第２配線７の
耐ス１−レス・マイグレーション性及び耐エレクトロ・
マイグレーション性が著しく向上していることが判った
。

なお、上述の説明から類推されるように、本発明は、第
１配線の高融点金属が実施例で用いた２層構成のＴｉと
Ｗに限定されるものではなく、また、第２配線のＡ１合
金がＳｉを含まないことを条件にして実施例で用いたＡ
Ｚ−０，１０％Ｃｕ　　Ｏ，１５％Ｔｉニ限定されるも
のでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の構成によれば、基板上に第
１配線とその上の層間絶縁膜とその上の第２配線とを有
し、且つ層間絶縁膜に設けたスルー・ホールを介して第
２配線を第１配線に導通させた半導体装置の製造方法に
おいて、第１配線を高融点金属にし第２配線をＡＩ！合
金にしながら、スルー・ホールにおける第１配線と第２
配線のコンタクト抵抗を安定化さ・Ｕ、且つ第２配線の
耐ストレス及びエレクトロ・マイグレーション性を向上
さゼることかできて、製造する半導体装置の信頼性向」
−を可能にさせる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ｆａｔ〜ｉｃ）は実施例の工程を示す側断面図、
である。 図において、 １はＳｉｉ板、　　　　　２はＳ　ｉ　Ｏ＝　ｋｆＡ　
Ｉ！　’／Ｉ’ｉ、３は第１配線、　　　３ａはＴｉ膜
、 ３ｂはＷ膜、　　　　　　４はＳｉ、Ｎ、膜、５は層間
絶ｕＢ！Ｊ、　　５ａハ５ｉＯｚ膜、５ｂはＰＳＧ膜、
　　　　６はスルー・ホール、７は第２配線、　　　７
ａはバリア・メタル膜、７ｂはＡ１合金膜、 である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 表面に絶縁膜を有する基板上に、高融点金属の第１配線
   を形成する工程と、 前記第１配線を形成した基板上に、該第１配線を表出さ
   せたスルー・ホールを有する層間絶縁膜を形成する工程
   と、 前記層間絶縁膜を形成した基板上に、窒化チタンまたは
   下層がチタンで上層が窒化チタンのバリア・メタル膜と
   、シリコンを含まないアルミニウム合金膜とを順次被着
   し、これらの被着膜をパターニングして前記第１配線と
   導通する第２配線を形成する工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。