JPH03262126A - 半導体装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体集積回路、特にアルミまたはアルミ合金
からなる配線を有する半導体集積回路を構成する半導体
装置に関するものである。

（従来の技術） ＬＳＩの高集積化、微細化に伴って配線の信頼性が重要
な問題となってきた。これは、配線の微細化に伴って電
流密度が増大する傾向にあり、そのためにエレクトロマ
イグレーション寿命が低下するからである。また、スト
レスマイグレーション耐性の低下やヒロックの発生も重
要な問題となってきている。

従来、配線の信頼性を向上するために、特開昭６３−２
２４３１１２号公報に記載されているようにアルミを主
成分とする配線をタングステンやモリブデンのような高
融点金属やそのシリサイド層で被覆する方法や、特開昭
６３−２７２０５１号公報に記載されているようにアル
ミ配線の側面または側面および」二面をＴｊ、Ｎ層ある
いはＡｌ−３ｉ層で覆う方法などが知られている。これ
らの方法によると、被覆層によりヒロックを防止できる
上、マイグレーションによりアルミ配線が断線しても被
覆層により電気的導通が保たれると言う利点がある。

（発明が解決しようとする課題） 上述した従来の半導体装置においては、実際に配線を歩
留り良く形成することが困難であることを確かめた。す
なわち、特開昭６３−２２１１３１４２号公報に記載さ
れている半導体装置では、高融点金属もしくはそのシリ
サイドを選択成長によってアルミ配線の上部および側面
にのみ形成しなければならないが、選択性と膜質を両立
させるのが困難である。また、特開昭６３−２７２０５
１号公報に記載されているものでは、例えばＡ１層の上
にＴｉＮ層を堆積した２層配線の形成後、全面にＴｉＮ
膜を被着し、異方性エツチングにより側面のみにＴｉＮ
膜を残す必要があるが、このとき配線を構成する上部の
Ｔｊ−Ｎ層が完全には除去されないようにエツチングを
途中で止めなければならないが、その制御が難しいため
歩留りが上がらないと言う欠点がある。

本発明の目的は、上述した欠点を除去し、アルミを主成
分とするアルミ配線の信頼性を向上することができ、し
かも高い歩留りで簡単に製造することができる半導体装
置を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段および作用）本発明は、上
述した目的を達成するためにアルミを主成分とするアル
ミ配線の上部と側部を異なる金属層で被覆したものであ
る。このような本発明の半導体装置においては、配線の
上部に被覆される金属を、側部に形成される金属よりも
ドライエツチングに対するエツチングレートが小さいも
の、すなわちエツチングされにくい材料で構成し、側面
の金属層を加工形成する際に、上部の金属層が消失する
恐れがないので、製造工程中微妙なプロセス制御が不要
となり、歩留りを向上することができる。

本発明によれば、アルミ配線の側面を覆う金属として、
例えば高融点シリサイドやナイトライドを加工する際、
異方性ドライエツチングによっても削られにくい金属、
例えばタングステン、モリブデン、チタンなどの高融点
金属をアルミ配線の上に形成しておくので、異方性ドラ
イエツチング時の終点判定の基準が緩くなり、高歩留り
で配線を形成することができるようになる。

（実施例） 第１図は、本発明の半導体装置の一実施例の構成を示す
断面図であり、図示しない半導体基体の上に形成された
層間絶縁膜１の上にアルミ配線が形成されている状態を
示したものである。本例では、この層間絶縁膜１の上に
、シリコンを１・０甑％含むアルミ合金で形成されたア
ルミ配線２を、５０００人の厚さに形成しである。この
アルミ配線２の上部は、厚さ１０００人のタングステン
層３で被覆し、側部はタングステンシリサイド層４で被
覆する。このように、アルミ配線２の上部と側部に、異
なる材質の層３および４を被覆した本発明の構造では、
エレクトロマイグレーションやス１〜レスマイグレーシ
ョンによりアルミ合金よりなるアルミ配線２が断裂して
も、タングステン層３およびタングステンシリサイド層
４はマイグレーションに対する耐性が強く断裂しないの
で、電気的導通が失われることはない。さらに、アルミ
配線２を構成するアルミ合金に２甑％程度の銅（Ｃｕ）
を含有させれば、アルミ合金自身のマイグレーション耐
性が向上し、信頼性がより一層高くなる。

次に、第２図を参照して第１図に示す本発明の半導体装
置の順次の製造工程を説明する。第２図Ａに示すように
層間絶縁膜１１の上に、５０００人の厚さのＡｌ−５ｉ
合金膜１２および１０００人の厚さのタングステン膜１
３をスパッタにより順次に形成する。次に、タングステ
ン膜１３の上にホトレジスト１ヰを形成する。このホト
レジスト１４をマスクとしてタングステン膜１３および
Ａｌ−３ｉ合金膜１２を順次にドライエツチングにより
選択的に除去することにより第２図Ｂに示すように、ア
ルミ合金配線２とその上部を被覆するタングステン層３
とを形成する。

このドライエツチング処理で使用するエツチングガスと
しては、例えばＣ１２＋ＣＦ、　＋ＢＣｌ３を用いる。

その後、第２図Ｃに示すように、全面にタングステンシ
リサイド膜１５を一様にスパッタ被着する。このタング
ステンシリサイド膜１５の膜厚は、実効的な側壁部の厚
さを決定する上で重要である。上述したように、Ａｌ−
３ｉ合金膜１２の膜厚を５０００人とし、タングステン
膜１３の膜厚を１０００人とするときは、タングステン
シリサイド膜１５の膜厚を１２００人とすることができ
る。次に、ＣＦ、またはＮＦ、系のガスを用いて異方性
エツチングを行ってタングステンシリサイド膜１５の側
壁部だけを残して平坦部分を選択的に除去し、第１図に
示した半導体装置を完成する。タングステン膜１３のエ
ツチングレートばタングステンシリサイド膜１５のエツ
チングレートよりも小さいので、この異方性エツチング
処理はタングステンシリサイド膜の平坦部が完全に除去
されるまで十分に長い時間に亘って行うことができ、し
たがってプロセス制御は簡単となる。この場合、側壁部
のタングステンシリサイド膜１５も多少は削られるので
、側壁部のタングステンシリサイド膜の実効的な厚さは
約１０００人となる。

第３図は本発明による半導体装置の他の実施例の構成を
示すものであり、本例では配線をアルミ合金層２とＴｉ
Ｎ層５との二重層を以て形成したものであり、その他の
構成は第１図に示した実施例と同様である。

本発明は上述した実施例だけに限定されるものではなく
、種々の変更や変形が可能である。例えば、上述した実
施例ではアルミ配線をＡｌ−３ｉで形成したが、他のア
ルミ合金や不純物を含まないアルミを使用することもで
きる。また、アルミ配線の上部および側部を、エツチン
グレートが異なる材料で形成したが、異なるガスでエツ
チングされる材料で形成することもできる。

（発明の効果） 」二連した本発明の半導体装置によれば、アルミまたは
アルミ合金よりなる配線を金属層で被覆することによっ
てマイグレーション耐性を高めた構造において、配線の
上部を被覆する金属層のエツチングレートが、側部を被
覆する金属層のエツチングレートよりも小さい材料を選
ぶことにより、異方性エツチングを行う際のプロセス制
御が非常に簡単となり、したがって高い歩留りで容易に
製造することができる半導体装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の半導体装置の一実施例の構成を示す断
面図、 第２図Ａ−Ｃは同じくその順次の製造工程を示す断面図
、 第３図は本発明の半導体装置の他の実施例の構成を示す
断面図である。 １・・・層間絶縁膜　　　　２・・・アルミ配線３・・
・タングステン層 ４・・・タングステンシリサイド層 ５・・・ＴｉＮ膜　　　　　　１１・・・層間絶縁膜１
２・・・Ａｌ−３ｉ膜　　　　　１３・・・タングステ
ン膜ＩＩ＋・・・ホトレジスト １５・・・タングステンシリサイド膜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アルミを主成分とするアルミ配線を有する半導体集
   積回路において、前記アルミ配線の上部と側部とを互い
   に異なる金属層で被覆したことを特徴とする半導体装置
   。 ２、前記配線の上部を被覆する金属層が、上記側部を被
   覆する金属層よりもドライエッチングに対するエッチン
   グレートが小さい材料で構成されていることを特徴とす
   る請求項１記載の半導体装置。