JPH04186629A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- JPH04186629A JPH04186629A JP31236290A JP31236290A JPH04186629A JP H04186629 A JPH04186629 A JP H04186629A JP 31236290 A JP31236290 A JP 31236290A JP 31236290 A JP31236290 A JP 31236290A JP H04186629 A JPH04186629 A JP H04186629A
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Landscapes
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
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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、半導体素子の相互配線に係り、特にアルミニ
ウムまたはアルミニウム合金と高融点金属との積層配線
を有する半導体装置及びその製造方法に関する。
ウムまたはアルミニウム合金と高融点金属との積層配線
を有する半導体装置及びその製造方法に関する。
従来の半導体装置が有する集積回路の金属配線の相互接
続用配線材料としては、ＡＱ腹膜中ＳｉあるいはＣｕ等
の添加元素を加えることにより、配線上下の膜との応力
差による断線（ストレスマイグレーション：ＳＭ）や、
電流が流れることでＡＱ粗粒子移動し、ボイドやヒロッ
クが発生することによる断線（エレクトロマイグレーシ
ョン：ＥＭ）を低減させてきた。しかし、集積度が向上
するに従い配線幅も細くなり、ＡＱ配線の信頼性を向上
させることが難しくなってきている。そこで、例えば特
開昭６２−２３４３４６号公報に示すように、ＳｉやＣ
ｕと異なる添加元素を加え、へΩ粒界にそれらを析出さ
せることにより粒界強度を強くして耐ＥＭ性を向上させ
ている。また、特開昭６２−８８３４２号公報に示すよ
うに、耐ＥＭ性を向上させるためのＡΩ粒子の移動を減
少させる結晶粒の大きな層と、耐ＳＭ性を向上させるた
めの結晶粒の小さな層との２層構造とすることを提案し
ている。さらに、ＡＱ合金膜単層ではなく特開昭６２−
２９１１４７号公報に示すように、ＡＱ合金配線の上面
及び倒置にＭｏ、Ｗ等の高融点金属で被覆したり、特願
昭５７−１５９０４４号公報に示すように、ＡＭ合金配
線をＡＱと遷移金属の合金層で被膜したりしている。し
かし、ＡＱ合金と異種金属とを積層にした場合、ＡΩ合
金と異種金属との界面における反応により配線抵抗が増
加してしまうゆそこで反応を抑えるために特開昭６３−
９９５４号公報に示すように、ＡＱ合金と高融点金属と
の界面に高融点金属の酸化膜を形成していた。
続用配線材料としては、ＡＱ腹膜中ＳｉあるいはＣｕ等
の添加元素を加えることにより、配線上下の膜との応力
差による断線（ストレスマイグレーション：ＳＭ）や、
電流が流れることでＡＱ粗粒子移動し、ボイドやヒロッ
クが発生することによる断線（エレクトロマイグレーシ
ョン：ＥＭ）を低減させてきた。しかし、集積度が向上
するに従い配線幅も細くなり、ＡＱ配線の信頼性を向上
させることが難しくなってきている。そこで、例えば特
開昭６２−２３４３４６号公報に示すように、ＳｉやＣ
ｕと異なる添加元素を加え、へΩ粒界にそれらを析出さ
せることにより粒界強度を強くして耐ＥＭ性を向上させ
ている。また、特開昭６２−８８３４２号公報に示すよ
うに、耐ＥＭ性を向上させるためのＡΩ粒子の移動を減
少させる結晶粒の大きな層と、耐ＳＭ性を向上させるた
めの結晶粒の小さな層との２層構造とすることを提案し
ている。さらに、ＡＱ合金膜単層ではなく特開昭６２−
２９１１４７号公報に示すように、ＡＱ合金配線の上面
及び倒置にＭｏ、Ｗ等の高融点金属で被覆したり、特願
昭５７−１５９０４４号公報に示すように、ＡＭ合金配
線をＡＱと遷移金属の合金層で被膜したりしている。し
かし、ＡＱ合金と異種金属とを積層にした場合、ＡΩ合
金と異種金属との界面における反応により配線抵抗が増
加してしまうゆそこで反応を抑えるために特開昭６３−
９９５４号公報に示すように、ＡＱ合金と高融点金属と
の界面に高融点金属の酸化膜を形成していた。
従来の半導体装置の有する金属配線のうち、ＡＱ０合金
膜で配線を形成した場合、１ケ所の断線により回路全体
が欠陥となるため、半導体装置の集積度が向上し配線幅
が微細になるにつれ断線による欠陥を増加してしまう。
膜で配線を形成した場合、１ケ所の断線により回路全体
が欠陥となるため、半導体装置の集積度が向上し配線幅
が微細になるにつれ断線による欠陥を増加してしまう。
一方、高融点金属や遷移金属などの異種金属と積層した
場合は、異種金属がＡＱ粗粒子移動を抑えることになり
、耐ＥＭ性を向上させる。また、例えばＡＱ合金が断線
した場合でも異種金属により回路が保たれる。しかし、
高融点金属も遷移金属もＡＱ合金に比べると抵抗が高く
、ＡＱ合金の断線部が増すにつれて抵抗も大きくなる。
場合は、異種金属がＡＱ粗粒子移動を抑えることになり
、耐ＥＭ性を向上させる。また、例えばＡＱ合金が断線
した場合でも異種金属により回路が保たれる。しかし、
高融点金属も遷移金属もＡＱ合金に比べると抵抗が高く
、ＡＱ合金の断線部が増すにつれて抵抗も大きくなる。
また、添加元素に工夫をこらしたＡＱ合金と高融点金属
あるいは遷移金属を積層にした場合、プロセス途中で加
わる熱処理によって界面で反応が生じ抵抗が大きくなる
。この界面反応を抑えるため、界面に接解抵抗を阻害さ
せない程度の酸化膜を形成した場合でもそのバリヤ性は
十分ではなかった。
あるいは遷移金属を積層にした場合、プロセス途中で加
わる熱処理によって界面で反応が生じ抵抗が大きくなる
。この界面反応を抑えるため、界面に接解抵抗を阻害さ
せない程度の酸化膜を形成した場合でもそのバリヤ性は
十分ではなかった。
本発明の目的は、ＡＱ合金膜と高融点金属膜との積層構
造とした時の界面反応を抑えることのできる金属配線を
有する半導体装置及びその製造方法を提供することにあ
る。
造とした時の界面反応を抑えることのできる金属配線を
有する半導体装置及びその製造方法を提供することにあ
る。
前記の目的を達成するため、本発明に係る半導体装置は
、半導体基板上に配設する金属配線を、アルミニウム合
金膜と高融点金属膜との積層により形成した半導体装置
において、アルミニウム合金膜の添加元素の濃度を膜厚
方向に変化させて形成した構成とする。
、半導体基板上に配設する金属配線を、アルミニウム合
金膜と高融点金属膜との積層により形成した半導体装置
において、アルミニウム合金膜の添加元素の濃度を膜厚
方向に変化させて形成した構成とする。
そしてアルミニウム合金膜の添加元素の濃度は、アルミ
ニウム合金膜と高融点金属膜との界面で高く形成させで
ある構成である。
ニウム合金膜と高融点金属膜との界面で高く形成させで
ある構成である。
また半導体基板上に配設する金属配線を、アルミニウム
合金膜と高融点金属膜との積層により形成した半導体装
置において、アルミニウム合金膜と高融点金属膜との間
の界面に、安定化合物の層を形成させである構成でもよ
い。
合金膜と高融点金属膜との積層により形成した半導体装
置において、アルミニウム合金膜と高融点金属膜との間
の界面に、安定化合物の層を形成させである構成でもよ
い。
さらに安定化合物の層は、高融点金属膜にＴｉＷ又はＷ
を用いた際にＡＱｉ、Ｗであり、あるいは高融点金属膜
にＭｏを用いた際にＡＱｌ、Ｍｏである構成でもよい。
を用いた際にＡＱｉ、Ｗであり、あるいは高融点金属膜
にＭｏを用いた際にＡＱｌ、Ｍｏである構成でもよい。
そして半導体装置の製造方法においては、半導体基板上
に配設する金属配線を、アルミニウム合金膜と高融点金
属膜との積層により製造する半導体装置の製造方法にお
いて、アルミニウム合金の添加元素の濃度を膜厚方向に
変化させ、その変化をアルミニウム合金膜の形成後に熱
処理を加えて行なうか、又はアルミニウム合金膜の形成
中に行なう構成とする。
に配設する金属配線を、アルミニウム合金膜と高融点金
属膜との積層により製造する半導体装置の製造方法にお
いて、アルミニウム合金の添加元素の濃度を膜厚方向に
変化させ、その変化をアルミニウム合金膜の形成後に熱
処理を加えて行なうか、又はアルミニウム合金膜の形成
中に行なう構成とする。
また半導体基板上に配設する金属配線を、アルミニウム
合金膜と高融点金属膜との積層により製造する半導体装
置の製造方法において、アルミニウム合金膜と高融点金
属膜との間の界面に、安定化合物の層を形成させる構成
でもよい。
合金膜と高融点金属膜との積層により製造する半導体装
置の製造方法において、アルミニウム合金膜と高融点金
属膜との間の界面に、安定化合物の層を形成させる構成
でもよい。
さらに安定化合物の層は、安定化合物で形成されたター
ゲットを用い、スパッタ又は真空蒸着により形成させる
か、あるいは高融点金属膜上にアルミニウム合金膜を形
成したのち熱処理を加えて形成させる構成でもよい。
ゲットを用い、スパッタ又は真空蒸着により形成させる
か、あるいは高融点金属膜上にアルミニウム合金膜を形
成したのち熱処理を加えて形成させる構成でもよい。
そして半導体基板上に配設する金属配線を、アルミニウ
ム合金膜と高融点金属との積層により製造する半導体装
置の製造方法において、アルミニウム又はアルミニウム
合金膜をスパッタ法により形成する際、アルゴンより粒
子の小さいガスを用いてスパッタさせることにより、ア
ルミニウム又はアルミニウム合金膜中の応力を低減させ
る構成でもよい。
ム合金膜と高融点金属との積層により製造する半導体装
置の製造方法において、アルミニウム又はアルミニウム
合金膜をスパッタ法により形成する際、アルゴンより粒
子の小さいガスを用いてスパッタさせることにより、ア
ルミニウム又はアルミニウム合金膜中の応力を低減させ
る構成でもよい。
またアルミニウム又はアルミニウム合金膜の形成は、真
空中で連続して熱処理することによりアルミニウム又は
アルミニウム合金膜の表面に酸化膜の形成を防止し、あ
るいは酸化膜を除去したのち熱処理することにより大型
の結晶粒を形成させる構成でもよい。
空中で連続して熱処理することによりアルミニウム又は
アルミニウム合金膜の表面に酸化膜の形成を防止し、あ
るいは酸化膜を除去したのち熱処理することにより大型
の結晶粒を形成させる構成でもよい。
本発明の半導体装置によれば、金属配線に、添加元素が
ＡＱあるいはＡＱ合金膜と高融点金属膜との界面に集中
して析出あるいはＡＱ結晶粒界に偏析する。これにより
、ＡＱ腹膜中添加元素を析出させただけでは、ＡＱ腹膜
中厚さ方向でのどの位置に析出するかは不定であったが
、反応抑制のために添加した元素によって効率的に界面
反応が抑えられる。
ＡＱあるいはＡＱ合金膜と高融点金属膜との界面に集中
して析出あるいはＡＱ結晶粒界に偏析する。これにより
、ＡＱ腹膜中添加元素を析出させただけでは、ＡＱ腹膜
中厚さ方向でのどの位置に析出するかは不定であったが
、反応抑制のために添加した元素によって効率的に界面
反応が抑えられる。
ＡｎあるいはＡＱ合金と高融点金属との安定化合物を、
ＡＱあるいはＡＱ合金膜と高融点金属膜との界面にあら
かじめ形成した場合、互にそれ以上の元素を供給しなく
なるため、界面反応が抑えられる。
ＡＱあるいはＡＱ合金膜と高融点金属膜との界面にあら
かじめ形成した場合、互にそれ以上の元素を供給しなく
なるため、界面反応が抑えられる。
ＡＱあるいはＡＱ合金膜をスパｙり法で形成する場合、
膜中にガス成分が残留する。そのガス成分の粒子の径を
小さくすることにより、膜中の応力が低減され界面反応
が抑えられる。
膜中にガス成分が残留する。そのガス成分の粒子の径を
小さくすることにより、膜中の応力が低減され界面反応
が抑えられる。
ＡＱあるいはＡＩ２合金膜表面に酸化膜がない状態で熱
処理を行なうことにより、熱処理時の表面自由度が増す
。これにより表面に酸化膜が形成された状態で熱処理し
た試料に比べ、結晶粒径の大きな膜が形成される。これ
により結晶粒界の密度が低減されて、界面反応が抑えら
れる。
処理を行なうことにより、熱処理時の表面自由度が増す
。これにより表面に酸化膜が形成された状態で熱処理し
た試料に比べ、結晶粒径の大きな膜が形成される。これ
により結晶粒界の密度が低減されて、界面反応が抑えら
れる。
本発明の実施例を第１図〜第６図を参照しながら説明す
る。
る。
（実施例１）
第１図に、１層目の配線に積層配線（金属配線）を用い
た図を示す。半導体基板としてＳｉ基板１を用い、その
上に絶縁膜層としてＳ ｉ Ｏ２膜２を１０００人形成
する。その上に例えば１０ｗｔ％Ｔｉ−９０ｗｔ％Ｗ（
以下、ＴｉＷと称す）の高融点金属膜３を１０００人ス
パッタし、更に例えばＡｆｌ＝０．５ｗｔ％Ｃｕ−１ｗ
ｔ％Ｓｉ（以下、ＡＱ−Ｃｕ−５ｉと称す）のＡ２合金
膜４を４０００人スパッタして形成する。その後、通常
のホトエツチング工程で所定の配線パターンを形成した
後、Ｎ２雰囲気で４５０℃、３０分の熱処理を行なう。
た図を示す。半導体基板としてＳｉ基板１を用い、その
上に絶縁膜層としてＳ ｉ Ｏ２膜２を１０００人形成
する。その上に例えば１０ｗｔ％Ｔｉ−９０ｗｔ％Ｗ（
以下、ＴｉＷと称す）の高融点金属膜３を１０００人ス
パッタし、更に例えばＡｆｌ＝０．５ｗｔ％Ｃｕ−１ｗ
ｔ％Ｓｉ（以下、ＡＱ−Ｃｕ−５ｉと称す）のＡ２合金
膜４を４０００人スパッタして形成する。その後、通常
のホトエツチング工程で所定の配線パターンを形成した
後、Ｎ２雰囲気で４５０℃、３０分の熱処理を行なう。
この時のＡ２合金膜４の深さ方向（Ｉ厚方向）の元素分
布を２次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）によって測定した
。その結果を熱処理する前と比較して第２図及び第３図
に示す。熱処理を加えた試料では第２図に示すように、
添加していた元素が高融点金属界面に偏析した濃度の高
い層５を形成する。これにより界面でＳｉ、ＣｕがＡＱ
結晶粒界に析出するか、ＡＱ結晶粒界に偏析し、この後
、保護膜としてＳｉＮｘあるいはＳ ｉ Ｏ，膜６を１
μｍ形成する工程、あるいは他の配線を２層以上に積層
する時の工程によって加わる熱処理によっても界面反応
を抑えることができる。また。
布を２次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）によって測定した
。その結果を熱処理する前と比較して第２図及び第３図
に示す。熱処理を加えた試料では第２図に示すように、
添加していた元素が高融点金属界面に偏析した濃度の高
い層５を形成する。これにより界面でＳｉ、ＣｕがＡＱ
結晶粒界に析出するか、ＡＱ結晶粒界に偏析し、この後
、保護膜としてＳｉＮｘあるいはＳ ｉ Ｏ，膜６を１
μｍ形成する工程、あるいは他の配線を２層以上に積層
する時の工程によって加わる熱処理によっても界面反応
を抑えることができる。また。
１０合金膜をスパッタ法によって形成する場合、スパッ
タターゲット上に添加させる元素のブロックを置いてス
パッタさせることにより、熱処理を加えなくともスパッ
タ時に添加元素を高融点金属界面に偏析させた層５を形
成することができる。
タターゲット上に添加させる元素のブロックを置いてス
パッタさせることにより、熱処理を加えなくともスパッ
タ時に添加元素を高融点金属界面に偏析させた層５を形
成することができる。
（実施例２）
第４図に示すように、Ｓｉ基板１上に絶縁膜層２として
Ｓ ｉ ０２膜を１０００人形成した後、例えばＴｉＷ
の高融点金属膜３を５００人スパッタし、更に例えばＡ
ｎ−、Ｃｕ−５ｉ膜を５００人スパッタし形成する。そ
の後Ｎ２雰囲気で５５０℃、３０分の熱処理を行なうこ
とでＡＱ金合金Ｗとの安定化合物の層ｎＱ、２ｗ）７に
化合物化させた後、例えばＡ Ｑ −Ｃｕ −Ｓ ｉ膜
４を４０００人スパッタして形成する。その後、通常の
ホトエツチング工程で所定の配線パターンを形成した後
、保護膜としてＳ ｉ Ｎ ｘあるいはＳｉ○２膜６を
１μｍ形成する。第５図に、Ａ（ｉ−Ｃｕ−５ｉ４００
０人と、Ｔ ｉ Ｗ １０００人の積層膜とをＮ２雰囲
気中、３５０〜５５０℃の温度でそれぞれ３０分熱処理
した試料を、薄膜Ｘ線回折測定した結果としてＡＱの（
１１１）面のピークと各化合物メインピークとの強度比
を示す。４００℃以下では化合物は形成されないが、４
５０℃でまずＷ（ＡＱ、５１）２が形成され、その後、
Ａｌ２５Ｗ、ＡＱ工２Ｗに化合物が変化し、最終的に５
５０’Ｃ以上の熱処理によってＡＭ、２Ｗに変化する。
Ｓ ｉ ０２膜を１０００人形成した後、例えばＴｉＷ
の高融点金属膜３を５００人スパッタし、更に例えばＡ
ｎ−、Ｃｕ−５ｉ膜を５００人スパッタし形成する。そ
の後Ｎ２雰囲気で５５０℃、３０分の熱処理を行なうこ
とでＡＱ金合金Ｗとの安定化合物の層ｎＱ、２ｗ）７に
化合物化させた後、例えばＡ Ｑ −Ｃｕ −Ｓ ｉ膜
４を４０００人スパッタして形成する。その後、通常の
ホトエツチング工程で所定の配線パターンを形成した後
、保護膜としてＳ ｉ Ｎ ｘあるいはＳｉ○２膜６を
１μｍ形成する。第５図に、Ａ（ｉ−Ｃｕ−５ｉ４００
０人と、Ｔ ｉ Ｗ １０００人の積層膜とをＮ２雰囲
気中、３５０〜５５０℃の温度でそれぞれ３０分熱処理
した試料を、薄膜Ｘ線回折測定した結果としてＡＱの（
１１１）面のピークと各化合物メインピークとの強度比
を示す。４００℃以下では化合物は形成されないが、４
５０℃でまずＷ（ＡＱ、５１）２が形成され、その後、
Ａｌ２５Ｗ、ＡＱ工２Ｗに化合物が変化し、最終的に５
５０’Ｃ以上の熱処理によってＡＭ、２Ｗに変化する。
高融点金属膜にＷを用いた場合でもこの化合物の変化の
形態は同一であり、また高融点金属膜にＭＯを用いた場
合でも、同様にＭ ｏ （Ａ Ｑ 、 Ｓ ｉ ） ２
、ＡＱ、Ｍｏ、。
形態は同一であり、また高融点金属膜にＭＯを用いた場
合でも、同様にＭ ｏ （Ａ Ｑ 、 Ｓ ｉ ） ２
、ＡＱ、Ｍｏ、。
Ａ Ｑ １２ Ｍ ｏと変化する。熱処理時間を長時間
追加しても、この後はＡＱ工２ＷあるいはＡＱ工２Ｍｏ
の比率が増加するだけでこれ以外の化合物は形成されな
い。この結果からＡＱあるいはＡ１２合金膜とＴｉＷと
の昇順に１、相互の最終安定化合物であるＡｌ２．２Ｗ
の層を設けることにより、ＡＱとＴｉＷ間の反応を抑え
ることができる。また、これらの安定化合物の層を、あ
らかじめ化合物の夕、−ゲットとして作っておき、この
ターゲットを使ってスパッタあるいは真空蒸着し、その
後４５０℃で３０分のプレアニールを加えることによっ
ても形成される。
追加しても、この後はＡＱ工２ＷあるいはＡＱ工２Ｍｏ
の比率が増加するだけでこれ以外の化合物は形成されな
い。この結果からＡＱあるいはＡ１２合金膜とＴｉＷと
の昇順に１、相互の最終安定化合物であるＡｌ２．２Ｗ
の層を設けることにより、ＡＱとＴｉＷ間の反応を抑え
ることができる。また、これらの安定化合物の層を、あ
らかじめ化合物の夕、−ゲットとして作っておき、この
ターゲットを使ってスパッタあるいは真空蒸着し、その
後４５０℃で３０分のプレアニールを加えることによっ
ても形成される。
（実施例３）
実施例１あるいは２に示したような構造を持つ半導体装
置で、ＡＱあるいは１０合金膜を高融点金属膜あるいは
安定化合物層上にスパッタ法で形成する際、例えばＡ
Ｑ −Ｃｕ −Ｓ ｉの組成からな するターゲ
ットを備えたチャンバー中に試料を導入した後、ｌＸｌ
０−’ｔｏｒｒ程度まで真空引きした後、差動排気で５
Ｘ１０−３ｔｏｒｒまでＡｒより粒子の小さなガス例え
ばＨｅとＡｒとの比率が１対１のガスを導入してスパッ
タする（Ｈｅのみではスパッタ速度が遅いためＡｒと混
合する）。
置で、ＡＱあるいは１０合金膜を高融点金属膜あるいは
安定化合物層上にスパッタ法で形成する際、例えばＡ
Ｑ −Ｃｕ −Ｓ ｉの組成からな するターゲ
ットを備えたチャンバー中に試料を導入した後、ｌＸｌ
０−’ｔｏｒｒ程度まで真空引きした後、差動排気で５
Ｘ１０−３ｔｏｒｒまでＡｒより粒子の小さなガス例え
ばＨｅとＡｒとの比率が１対１のガスを導入してスパッ
タする（Ｈｅのみではスパッタ速度が遅いためＡｒと混
合する）。
この時のＡＱ合金膜中のＡｒの分布をＳＩＭＳによって
測定した結果を第６図に示すが、純Ａｒを導入した時に
比べ含有Ａｒ量が減少していることがわかる。この後実
施例１と同様にホトエツチング、保護膜形成の工程によ
り素子を作成するが、・１２合金膜中のＡｒ量が減少し
たことにより、１２合金膜中の応力が減少し、高融点金
属膜との反応が抑えられる。また、微細パターンを形成
した場合の応力差による高融点金属膜からのＡＱ合金膜
の膜はがれも抑えることができる。
測定した結果を第６図に示すが、純Ａｒを導入した時に
比べ含有Ａｒ量が減少していることがわかる。この後実
施例１と同様にホトエツチング、保護膜形成の工程によ
り素子を作成するが、・１２合金膜中のＡｒ量が減少し
たことにより、１２合金膜中の応力が減少し、高融点金
属膜との反応が抑えられる。また、微細パターンを形成
した場合の応力差による高融点金属膜からのＡＱ合金膜
の膜はがれも抑えることができる。
（実施例４）
実施例１あるいは２に示したような構造を持つ半導体装
置で、例えばスパッタ法によりＡＱ−Ｃｕ−８ｉ膜を高
融点金属膜あるいは安定化合物層上に形成した後、同一
チャンバー中で連続して例えば４５０℃、３０分の熱処
理を加えることで大型の結晶粒を得ることができる。Ａ
Ｑ合金膜を一旦大気中に数品し、表面に酸化膜が形成さ
れた場合でも、熱処理を加える前にイオンミリング等で
約５０人の酸化膜を除去することにより同様な効果があ
る。この後、実施例１と同様にホトエツチングし保護膜
形成の工程により素子を作成するが、ＡＱ合金膜の結晶
粒径が大きいことで、界面反応の起点となる結晶粒界密
度が減少し、高融点金属膜との反応が抑えられる。
置で、例えばスパッタ法によりＡＱ−Ｃｕ−８ｉ膜を高
融点金属膜あるいは安定化合物層上に形成した後、同一
チャンバー中で連続して例えば４５０℃、３０分の熱処
理を加えることで大型の結晶粒を得ることができる。Ａ
Ｑ合金膜を一旦大気中に数品し、表面に酸化膜が形成さ
れた場合でも、熱処理を加える前にイオンミリング等で
約５０人の酸化膜を除去することにより同様な効果があ
る。この後、実施例１と同様にホトエツチングし保護膜
形成の工程により素子を作成するが、ＡＱ合金膜の結晶
粒径が大きいことで、界面反応の起点となる結晶粒界密
度が減少し、高融点金属膜との反応が抑えられる。
これまでの実施例では界面反応を抑えるための個々の方
法について達人できたが、例えば実施例１と２を同時に
行なうなど各手法を複合させることでより効果を上げる
ことができる。
法について達人できたが、例えば実施例１と２を同時に
行なうなど各手法を複合させることでより効果を上げる
ことができる。
本発明によれば、界面反応を抑えるためにＡＱ中に添加
した元素をＡＱ合金膜と高融点金属膜との界面に偏析さ
せることにより、界面反応を効率的に抑えることができ
る。
した元素をＡＱ合金膜と高融点金属膜との界面に偏析さ
せることにより、界面反応を効率的に抑えることができ
る。
また、ＡＱ合金膜と高融点金属膜との界面に、相互の安
定化合物層を形成することにより、その後の熱処理によ
っても相互の拡散を起こすことなく界面反応を抑えるこ
とができる。
定化合物層を形成することにより、その後の熱処理によ
っても相互の拡散を起こすことなく界面反応を抑えるこ
とができる。
また、ＡＱ合金膜をスパッタにより形成する場合、Ａｒ
よりも粒子の小さなガス成分を用いてスパッタすること
により、１２合金膜中の応力を低減させ、界面反応を抑
えることができる。
よりも粒子の小さなガス成分を用いてスパッタすること
により、１２合金膜中の応力を低減させ、界面反応を抑
えることができる。
また、ＡＱ合金膜を形成した後、表面に酸化膜を形成さ
せないで連続的に熱処理を加えることにより、ＡＱ合金
膜の結晶粒径を大きくすることができ、また界面反応の
起点となる結晶粒界密度が低減することにより、界面反
応を抑えることができる。
せないで連続的に熱処理を加えることにより、ＡＱ合金
膜の結晶粒径を大きくすることができ、また界面反応の
起点となる結晶粒界密度が低減することにより、界面反
応を抑えることができる。
第１図は本発明の実施例１を示す構成図、第２図は本発
明による熱処理後の膜厚方向の偏析を説明するグラフ、
第３図は第２図と比較する熱処理なしの状態を説明する
グラフ、第４図は本発明の実施例２を示す図、第５図は
第４図の効果を説明するグラフ、第６図は本発明の実施
例３の効果を説明する図である。 １・・・Ｓｉ基板（半導体基板）、 ３・・・高融点金属膜、４・・・ＡＱ又はＡＱ合金膜、
５・・・添加元素を偏析させた層。
明による熱処理後の膜厚方向の偏析を説明するグラフ、
第３図は第２図と比較する熱処理なしの状態を説明する
グラフ、第４図は本発明の実施例２を示す図、第５図は
第４図の効果を説明するグラフ、第６図は本発明の実施
例３の効果を説明する図である。 １・・・Ｓｉ基板（半導体基板）、 ３・・・高融点金属膜、４・・・ＡＱ又はＡＱ合金膜、
５・・・添加元素を偏析させた層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半導体基板上に配設する金属配線を、アルミニウム
合金膜と高融点金属膜との積層により形成した半導体装
置において、前記アルミニウム合金膜の添加元素の濃度
を膜厚方向に変化させて形成したことを特徴とする半導
体装置。 ２、アルミニウム合金膜の添加元素の濃度は、該アルミ
ニウム合金膜と高融点金属膜との界面で高く形成させて
あることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。 ３、半導体基板上に配設する金属配線を、アルミニウム
合金膜と高融点金属膜との積層により形成した半導体装
置において、前記アルミニウム合金膜と前記高融点金属
膜との間の界面に、安定化合物の層を形成させてあるこ
とを特徴とする半導体装置。 ４、安定化合物の層は、高融点金属膜にＴｉＷ又はＷを
用いた際にＡｌ＿１＿２Ｗであり、あるいは前記高融点
金属膜にＭｏを用いた際にＡｌ＿１＿２Ｍｏであること
を特徴とする請求項３記載の半導体装置。 ５、半導体基板上に配設する金属配線を、アルミニウム
合金膜と高融点金属膜との積層により製造する半導体装
置の製造方法において、前記アルミニウム合金の添加元
素の濃度を膜厚方向に変化させ、その変化を前記アルミ
ニウム合金膜の形成後に熱処理を加えて行なうか、又は
前記アルミニウム合金膜の形成中に行なうことを特徴と
する半導体装置の製造方法。 ６、半導体基板上に配設する金属配線を、アルミニウム
合金膜と高融点金属膜との積層により製造する半導体装
置の製造方法において、前記アルミニウム合金膜と前記
高融点金属膜との間の界面に、安定化合物の層を形成さ
せることを特徴とする半導体装置の製造方法。 ７、安定化合物の層は、該安定化合物で形成されたター
ゲットを用い、スパッタ又は真空蒸着により形成させる
か、あるいは高融点金属膜上にアルミニウム又はアルミ
ニウム合金膜を形成したのち熱処理を加えて形成させる
ことを特徴とする請求項６記載の半導体装置の製造方法
。 ８、半導体基板上に配設する金属配線を、アルミニウム
合金膜と高融点金属との積層により製造する半導体装置
の製造方法において、アルミニウム又は前記アルミニウ
ム合金膜をスパッタ法により形成する際、アルゴンより
粒子の小さいガスを用いてスパッタさせることにより、
前記アルミニウム又は前記アルミニウム合金膜中の応力
を低減させることを特徴とする半導体装置の製造方法。 ９、アルミニウム又はアルミニウム合金膜の形成は、真
空中で連続して熱処理することにより前記アルミニウム
又は前記アルミニウム合金膜の表面に酸化膜の形成を防
止し、あるいは該酸化膜を除去したのち熱処理すること
により大型の結晶粒を形成させることを特徴とする請求
項８記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31236290A JPH04186629A (ja) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | 半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31236290A JPH04186629A (ja) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04186629A true JPH04186629A (ja) | 1992-07-03 |
Family
ID=18028341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31236290A Pending JPH04186629A (ja) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04186629A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5982037A (en) * | 1996-07-10 | 1999-11-09 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Al/Ti layered interconnection and method of forming same |
-
1990
- 1990-11-16 JP JP31236290A patent/JPH04186629A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5982037A (en) * | 1996-07-10 | 1999-11-09 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Al/Ti layered interconnection and method of forming same |
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