JPH04229626A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JPH04229626A
JPH04229626A JP14608691A JP14608691A JPH04229626A JP H04229626 A JPH04229626 A JP H04229626A JP 14608691 A JP14608691 A JP 14608691A JP 14608691 A JP14608691 A JP 14608691A JP H04229626 A JPH04229626 A JP H04229626A
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JP
Japan
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wiring
orientation
film
tin
semiconductor device
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Application number
JP14608691A
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Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Ito
仁 伊藤
Kyoichi Suguro
恭一 須黒
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH04229626A publication Critical patent/JPH04229626A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a semiconductor device which can prevent a defect, such as an electromigration or a stress migration, caused by the diffusion of an interconnection metal and which can enhance the reliability of a metal interconnection. CONSTITUTION:At a semiconductor device, an Al interconnection 13 is formed, via an Si oxide film 12, on an Si substrate 11 where an element such as a transistor or the like is formed. At the semiconductor device, the surface (at least one out of the upper face and the side face) of the interconnection 13 is a low index-number plane orientation such as {100} or {110}.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に係わり、
特に配線の信頼性向上をはかった半導体装置及びその製
造方法に関する。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a semiconductor device.
In particular, the present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same that improves the reliability of wiring.

【0002】0002

【従来の技術】従来より、半導体装置の配線にはAl又
はAl合金が広く用いられている。これは、成膜加工の
容易さ,低抵抗性,基板半導体とのコンタクト形成の容
易さ等の理由によるものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, Al or Al alloys have been widely used for wiring of semiconductor devices. This is due to the ease of film formation, low resistance, and ease of contact formation with the substrate semiconductor.

【0003】Al配線は、半導体装置の高集積化,素子
の微細化に伴い、その信頼性が大きな問題になってきて
いる。特に、配線幅がサブミクロン以下の微細配線にお
いては、ストレスマイグレーションによる断線不良がお
き、信頼性上の極めて重大な問題になっている。また、
熱処理工程による応力緩和によりAlにヒロックが発生
したり、絶縁保護膜を付けることにより配線にボイドが
発生する。これらは、応力に関係したAlの拡散現象に
よるものであると考えられている。
The reliability of Al wiring has become a major problem as semiconductor devices become more highly integrated and elements become smaller. In particular, in fine interconnects with interconnect widths of submicrons or less, disconnection failures due to stress migration occur, which poses an extremely serious problem in terms of reliability. Also,
Hillocks occur in Al due to stress relaxation during the heat treatment process, and voids occur in wiring due to the addition of an insulating protective film. These are thought to be due to stress-related Al diffusion phenomena.

【0004】また、Al配線の信頼性を低下させるもう
一方の要因として、エレクトロマイグレーションがあげ
られる。この現象も微細配線になり、配線にかかる電流
密度が高くなるのに従って著しくなる。エレクトロマイ
グレーションも、高電流密度に伴うAlの拡散現象に関
係した現象である。
[0004] Electromigration is another factor that reduces the reliability of Al wiring. This phenomenon also becomes more noticeable as the wiring becomes finer and the current density applied to the wiring becomes higher. Electromigration is also a phenomenon related to Al diffusion phenomena associated with high current densities.

【0005】これらエレクトロマイグレーション,スト
レスマイグレーション等による信頼性低下に対する対策
として、Cu等の金属を添加したAl合金配線が提案さ
れている。これは、添加金属とAlによる化合物を結晶
粒界に析出させてAl拡散に対する障壁を設け、拡散現
象に起因するこれらの不良モードを低減させることを特
徴とした方法である。
[0005] As a countermeasure against reliability deterioration due to electromigration, stress migration, etc., an Al alloy wiring to which a metal such as Cu is added has been proposed. This is a method characterized by precipitating a compound of an additive metal and Al at grain boundaries to provide a barrier to Al diffusion, thereby reducing these failure modes caused by the diffusion phenomenon.

【0006】しかしこの方法は、配線幅がサブミクロン
以下の配線についてはその信頼性、特にストレスマイグ
レーションに対する信頼性が十分維持できないことが指
摘されている。これは、配線幅が配線Al結晶粒の平均
結晶粒以下になり粒界構造がバンブー構造を取ることに
よるものと考えられている。粒界に加わる応力は通常の
粒界に比べ、このようなバンブー粒界に集中する。しか
し、Al拡散に対する障壁である添加金属とAlとの化
合物は、このような粒界に対して一様に析出するわけで
はない。従って、Al拡散に対する障壁効果が十分得ら
れないことが、上記不良の原因だと考えられる。これに
対して、添加金属の濃度を増加させることが考えられる
が、この方法によると配線抵抗の増加や加工性の悪化が
起こり実用上の問題が大きい。
However, it has been pointed out that this method cannot sufficiently maintain reliability, especially reliability against stress migration, for wiring whose wiring width is submicron or less. This is thought to be due to the fact that the wiring width is less than the average crystal grain of the wiring Al crystal grains and the grain boundary structure takes on a bamboo structure. Stress applied to grain boundaries is more concentrated at such bamboo grain boundaries than at normal grain boundaries. However, the compound of the additive metal and Al, which is a barrier to Al diffusion, does not uniformly precipitate at such grain boundaries. Therefore, it is thought that the cause of the above defect is that a sufficient barrier effect against Al diffusion cannot be obtained. A possible solution to this problem is to increase the concentration of the additive metal, but this method causes an increase in wiring resistance and deterioration of workability, which poses a serious problem in practical use.

【0007】他の方法として、TiN等の配線中間層を
設ける方法がある。この方法によると、マイグレーショ
ンによって発生するボイドが、配線中間層があることに
より膜厚方向につながる確率が低くなり、信頼性が向上
する。さらに、バンブー粒界も配線中間層により分断さ
れるので、粒界への応力集中が緩和され、サブミクロン
領域での配線の信頼性が向上する。しかし、配線中間層
の存在により配線抵抗が上昇、配線と配線中間層の反応
によりコンタクトの破壊、耐腐食性の低下等の問題を有
している。
Another method is to provide a wiring intermediate layer such as TiN. According to this method, the existence of the wiring intermediate layer reduces the probability that voids generated by migration will be connected in the film thickness direction, thereby improving reliability. Furthermore, since the bamboo grain boundaries are also separated by the wiring intermediate layer, stress concentration on the grain boundaries is alleviated, improving the reliability of wiring in the submicron region. However, there are problems such as an increase in wiring resistance due to the presence of the wiring intermediate layer, contact destruction due to reaction between the wiring and the wiring intermediate layer, and a decrease in corrosion resistance.

【0008】さらには、配線中間層としてAl酸化膜を
設け、積層構造にする方法も提案されている。この方法
によると、前述のTiN中間層の場合のような反応は起
こらず、TiNの有する欠点を回避している。しかし、
マイグレーションにより発生するボイドが膜厚方向でつ
ながる可能性は低いが、Alの拡散を抑制するような積
極的な方法は取られておらず、必ずしも十分な対策とは
いえない。
Furthermore, a method has been proposed in which an Al oxide film is provided as a wiring intermediate layer to form a laminated structure. According to this method, the reaction that occurs in the case of the TiN intermediate layer described above does not occur, and the drawbacks of TiN are avoided. but,
Although it is unlikely that voids generated by migration will be connected in the film thickness direction, no active method has been taken to suppress the diffusion of Al, and this cannot necessarily be said to be a sufficient countermeasure.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の半
導体装置における金属配線は、素子の微細化に伴いエレ
クトロマイグレーションとストレスマイグレーションが
大きな問題となってきているが、従来提案されている対
策はいずれも十分な対策とはいえないのが現状である。
[Problems to be Solved by the Invention] As described above, electromigration and stress migration have become major problems for metal wiring in conventional semiconductor devices as the elements become smaller, but the conventionally proposed countermeasures are The current situation is that neither of these measures is sufficient.

【0010】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、エレクトロマイグレー
ションやストレスマイグレーションといった配線金属の
拡散に起因する不良を防止することができ、金属配線の
信頼性向上をはかり得る半導体装置及びその製造方法を
提供することにある。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to prevent defects caused by diffusion of wiring metal such as electromigration and stress migration, and to improve the reliability of metal wiring. An object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same that can improve performance.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、従来提
案されている{111}配向よりも{110}又は{1
00}配向している配線構造の方が、配線を構成する金
属原子の表面拡散係数が小さいことに注目し、配線の表
面が{100}又は{110}で囲まれた配線構造を実
現することにある。
[Means for Solving the Problems] The gist of the present invention is that the {110} or {1
By paying attention to the fact that the surface diffusion coefficient of the metal atoms constituting the wiring is smaller in a wiring structure in which the wiring is oriented with {100} or {110}, it is possible to realize a wiring structure in which the surface of the wiring is surrounded by {100} or {110}. It is in.

【0012】即ち本発明(請求項1)は、所定の素子が
形成された半導体基板上に絶縁膜を介して配線が形成さ
れた半導体装置において、配線の表面(上面又は側面の
うち少なくとも一方)を、{100}又は{110}と
いった低指数面配向としたことを特徴としている。
That is, the present invention (claim 1) provides a semiconductor device in which wiring is formed on a semiconductor substrate on which a predetermined element is formed via an insulating film. is characterized by having a low index plane orientation such as {100} or {110}.

【0013】また本発明(請求項2,4)は、上記構成
の半導体装置の製造方法において、絶縁膜上に{100
}配向の半導体層又はバリアメタル等の下地(配向制御
層)を形成したのち、この下地層上にイオンクラスタビ
ーム法,スパッタ法等により{100}又は{110}
配向の金属配線層を形成することを特徴としている。
Further, the present invention (claims 2 and 4) provides a method for manufacturing a semiconductor device having the above structure, in which {100
} After forming a base (orientation control layer) such as a semiconductor layer or barrier metal with an orientation of {100} or {110} on this base layer by ion cluster beam method, sputtering method, etc.
It is characterized by forming an oriented metal wiring layer.

【0014】さらに本発明(請求項3)は、上記構成の
半導体装置の製造方法において、絶縁膜上に斜め方向か
ら金属粒子をスパッタ蒸着すると共に、該絶縁膜上にイ
オンビームを照射して、{100}又は{110}配向
の金属配線層を形成することを特徴としている。また、
本発明の望ましい実施態様としては、次の (1)〜(
5) があげられる。 (1) 配線層として、アルミニウム又はアルミニウム
合金を用いること。 (2) 配線層として、銅又は銅合金を用いること。 (3) 配線層として、金又は金合金を用いること。 (4) 配線層として、銀又は銀合金を用いること。 (5) 配向制御層として、Ti,Zr,Hfの窒化物
,炭化物,硼化物の少なくとも一つを用いること。
Furthermore, the present invention (claim 3) provides a method for manufacturing a semiconductor device having the above structure, including sputtering metal particles obliquely onto the insulating film and irradiating the insulating film with an ion beam. It is characterized by forming a metal wiring layer with {100} or {110} orientation. Also,
Desirable embodiments of the present invention include the following (1) to (
5) can be mentioned. (1) Use aluminum or aluminum alloy as the wiring layer. (2) Use copper or copper alloy as the wiring layer. (3) Use gold or gold alloy as the wiring layer. (4) Use silver or a silver alloy as the wiring layer. (5) At least one of nitride, carbide, and boride of Ti, Zr, and Hf is used as the orientation control layer.

【0015】[0015]

【作用】本発明によれば、配線表面を{100}や{1
10}等の低指数面配向とすることにより、配線表面の
拡散が容易でない面となる。このため、ストレスマイグ
レーションやエレクトロマイグレーションといった拡散
に起因する不良が生じ難くなり、これらの不良に対する
耐性に優れた高信頼性配線を得ることが可能となる。
[Function] According to the present invention, the wiring surface is {100} or {1
By using a low index plane orientation such as 10}, the wiring surface becomes a surface on which diffusion is not easy. Therefore, defects caused by diffusion such as stress migration and electromigration are less likely to occur, and it is possible to obtain highly reliable wiring with excellent resistance to these defects.

【0016】ここで、低指数面の拡散係数が低いことを
説明しておく。一般に、拡散速度は温度に関して指数関
数的振舞いをするが、等しい温度においては表面拡散速
度がその表面の配向(面方位)によって異なっており、
Cuに対しては同一温度に関しては低指数面ほど表面拡
散係数が遅いことが報告されている(Trans. M
etal.Soc. AIME vol.224, p
.593(1962))。ところが、表面拡散速度の定
量的な解析とその表面拡散速度が配線のエレクトロマイ
グレーションにいかなる影響を及ぼすかということにつ
いては未だ知られていない。
[0016] Here, it will be explained that the diffusion coefficient of a low index surface is low. In general, the diffusion rate behaves exponentially with respect to temperature, but at the same temperature, the surface diffusion rate differs depending on the surface orientation (plane orientation).
For Cu, it has been reported that at the same temperature, the lower the index surface, the slower the surface diffusion coefficient (Trans. M
etal. Soc. AIME vol. 224, p.
.. 593 (1962)). However, quantitative analysis of the surface diffusion rate and how it affects electromigration of interconnects are still unknown.

【0017】今回、本発明者らの実験によって、500
℃程度のAlの場合に関しては、グルービング法を用い
た表面拡散係数の測定から(100)面と(111)面
の拡散速度の比DS (100)/DS (111)は
およそ0.4であり、さらに(110)面と(111)
面の拡散速度の比はおよそ0.6であることが分かった
。また、Cuに関しては、700℃程度で(100)面
と(111)面の拡散速度の比はおよそ0.4であり、
さらに(110)面と(111)面の拡散速度の比はお
よそ0.6であることが分かった。また、Al,Cuと
いった面心立方格子の場合、同一温度に関しては低指数
面ほど表面拡散速度が遅いことが分かった。
[0017] This time, the inventors' experiments revealed that 500
In the case of Al at a temperature of about 10°C, the ratio of diffusion rates between the (100) plane and the (111) plane, DS (100)/DS (111), is approximately 0.4 from measurements of the surface diffusion coefficient using the grooving method. , and further (110) plane and (111)
The ratio of the surface diffusion rates was found to be approximately 0.6. Regarding Cu, the ratio of diffusion rates between the (100) plane and the (111) plane is approximately 0.4 at about 700°C.
Furthermore, it was found that the ratio of diffusion rates between the (110) plane and the (111) plane was approximately 0.6. Furthermore, in the case of face-centered cubic lattices such as Al and Cu, it was found that the lower the index plane, the slower the surface diffusion rate at the same temperature.

【0018】即ち、Alについて調べた結果、500℃
において(111),(110),(100)面でのA
lの表面拡散係数は各々2×10−6cm2 /sec
,1.2×10−6cm2 /sec,8×10−7c
m2 /secであり、その活性化エネルギーは約1.
0eVであった。また、Cuについて調べた結果、70
0℃において(111),(110),(100)面で
のCuの表面拡散係数は、各々1.5×10−6cm2
 /sec,9×10−7cm2 /sec,6×10
−7cm2 /secであり、その活性化エネルギーは
2.0eV程度とAlと比べ大きくなっていた。しかし
、面方位依存性に関してはCuもAlと同様であり、さ
らにAgやAuについて調べた結果も同様であった。従
って、Al,Cu,Ag,Auと面心立方格子構造を持
つ結晶では、同様な拡散係数の面方位依存性を有するこ
とが判明した。このような事実から、配線表面を低指数
面とすることにより、表面拡散を低減することができ、
拡散に起因する不良を低減できるのが分かる。
[0018] That is, as a result of investigating Al, 500°C
A on (111), (110), (100) planes in
The surface diffusion coefficient of l is 2 x 10-6 cm2/sec.
, 1.2×10-6cm2/sec, 8×10-7c
m2/sec, and its activation energy is approximately 1.
It was 0eV. In addition, as a result of investigating Cu, 70
At 0°C, the surface diffusion coefficients of Cu on the (111), (110), and (100) planes are each 1.5 x 10-6 cm2.
/sec, 9×10-7cm2 /sec, 6×10
-7 cm2/sec, and its activation energy was about 2.0 eV, which was larger than that of Al. However, Cu is similar to Al in terms of dependence on plane orientation, and the results of investigation of Ag and Au were also similar. Therefore, it was found that Al, Cu, Ag, and Au crystals having a face-centered cubic lattice structure have similar dependence of diffusion coefficient on plane orientation. Based on this fact, surface diffusion can be reduced by making the wiring surface a low index surface.
It can be seen that defects caused by diffusion can be reduced.

【0019】配線金属の結晶配向性は、例えばAl或い
はAl合金の場合、表面エネルギーを最小にするように
(111)面が優先的に配向する。従来、この(111
)配向をより強くすることにより配線の信頼性を向上さ
せる方法が試みられてきた。しかし、先にも述べたよう
に配線表面を(111)面とすることは、表面拡散を起
こし易い面を表面とする構造となり、配線の高信頼化と
いう点から不利であるといえる。
Regarding the crystal orientation of the wiring metal, for example, in the case of Al or Al alloy, the (111) plane is preferentially oriented so as to minimize the surface energy. Conventionally, this (111
) Methods have been attempted to improve the reliability of wiring by making the orientation stronger. However, as mentioned above, making the wiring surface a (111) plane results in a structure in which the surface is a surface that is prone to surface diffusion, which is disadvantageous in terms of high reliability of the wiring.

【0020】一方、下地の材質や表面状態、Al膜の堆
積方法等の諸条件によって結晶配向性が変わることが知
られている。例えば、Si(100)上にイオンクラス
タビーム(ICB)法によりAl(110)がエピタキ
シャル成長することが知られている(Applied 
Surface Science vol 41/42
,p253)。このような方法を用いることにより、(
110)配向の金属配線層を形成することができ、配線
の高信頼化をはかることが可能となる。またこれに限ら
ず、(100)或いは(110)の金属配線層を形成す
ることができれば、配線の高信頼化をはかることが可能
となる。
On the other hand, it is known that the crystal orientation changes depending on conditions such as the underlying material, surface condition, and Al film deposition method. For example, it is known that Al(110) is epitaxially grown on Si(100) by the ion cluster beam (ICB) method (Applied
Surface Science vol 41/42
, p253). By using such a method, (
110) It is possible to form an oriented metal wiring layer, and it is possible to improve the reliability of the wiring. Furthermore, the present invention is not limited to this, but if a (100) or (110) metal wiring layer can be formed, it is possible to improve the reliability of the wiring.

【0021】[0021]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は、本発明の第1の実施例に係わる半導体装
置の製造工程を示す断面図であり、この実施例はイオン
クラスタビーム(ICB)法を用いた例である。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention, and this embodiment is an example using an ion cluster beam (ICB) method.

【0022】まず、図1(a)に示すように、表面部に
所望の素子が形成された面方位(100)のSi基板1
1上にSi酸化膜12を形成し、このSi酸化膜12の
必要な箇所にコンタクトホールを形成する。続いて、S
i酸化膜12の上に、固相エピタキシャル成長法により
Si膜13を成長させる。ここで、Si膜13はコンタ
クトホールに露出した下地Siのからのエピタキシャル
成長により、表面が(100)配向となる。
First, as shown in FIG. 1(a), a Si substrate 1 with a plane orientation (100) having desired elements formed on its surface is prepared.
A Si oxide film 12 is formed on the silicon oxide film 1, and contact holes are formed in necessary locations of the Si oxide film 12. Next, S
A Si film 13 is grown on the i-oxide film 12 by solid phase epitaxial growth. Here, the surface of the Si film 13 has a (100) orientation due to epitaxial growth from the underlying Si exposed in the contact hole.

【0023】次いで、図1(b)に示すように、Si(
100)膜13上にAlのイオンクラスタビーム14を
照射する。これにより、図1(c)に示すように、Si
(100)膜13上にAl(110)膜15を成長させ
る。このとき、Alが成長し易い条件、例えばベース圧
力を1×10−6Pa以下にし、基板温度を150℃に
し、ビームの加速電圧を500Vの条件を選択すれば、
Al膜15の配向を(110)に容易に設定することが
できる。その後、熱処理,パターニングを行い、さらに
絶縁保護膜16の堆積を行うことにより、図1(d)に
示すような配線構造を得る。
Next, as shown in FIG. 1(b), Si(
100) Irradiate the Al ion cluster beam 14 onto the film 13. As a result, as shown in FIG. 1(c), Si
An Al(110) film 15 is grown on the (100) film 13. At this time, if conditions are selected that facilitate the growth of Al, for example, the base pressure is 1 x 10-6 Pa or less, the substrate temperature is 150°C, and the beam acceleration voltage is 500V,
The orientation of the Al film 15 can be easily set to (110). Thereafter, heat treatment, patterning, and further deposition of an insulating protective film 16 are performed to obtain a wiring structure as shown in FIG. 1(d).

【0024】かくして本実施例によれば、Si酸化膜1
2上に下地層としてSi(100)膜13を形成し、こ
の上にICB法でAl膜15を形成することにより、A
l膜15の配向を(110)に設定している。このため
、配線金属層としてのAl膜15における拡散係数が小
さくなり、ストレスマイグレーションやエレクトロマイ
グレーションといった拡散に起因する不良に対する耐性
を向上させることができる。
Thus, according to this embodiment, the Si oxide film 1
A
The orientation of the l film 15 is set to (110). Therefore, the diffusion coefficient in the Al film 15 as the wiring metal layer is reduced, and resistance to defects caused by diffusion such as stress migration and electromigration can be improved.

【0025】図2は、本発明の第2の実施例を説明する
ための工程断面図である。なお、図1と同一部分には同
一符号を付して、その詳しい説明は省略する。この実施
例はイオンビームスパッタ法を用いた例である。
FIG. 2 is a process sectional view for explaining a second embodiment of the present invention. Note that the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals, and detailed explanation thereof will be omitted. This embodiment is an example using the ion beam sputtering method.

【0026】イオンビームスパッタ法は、一般のプラズ
マを用いたスパッタ法とは異なり、スパッタを起こさせ
るイオンの運動量(エネルギー)の制御が可能であり、
スパッタ室内を高真空にすることができ、スパッタされ
た粒子が散乱されることによる運動量の揺動が少なく、
スパッタされた粒子の運動量制御が可能であるといった
特徴を有する。
The ion beam sputtering method differs from general sputtering methods using plasma in that it is possible to control the momentum (energy) of ions that cause sputtering.
It is possible to create a high vacuum in the sputtering chamber, and there is little fluctuation in momentum due to scattering of sputtered particles.
It has the feature that it is possible to control the momentum of sputtered particles.

【0027】この方法を用い、まず所望の素子が形成さ
れ、Si酸化膜12に覆われ、必要な箇所にコンタクト
ホールが開口されたSi基板11上に、図2(a)に示
すように、基板面の法線方向に対して適当な角度から適
当な運動量でスパッタされたAl粒子21を入射させる
。この際、必要に応じてアシストイオンビーム22を基
板法線方向から入射させ、基板面のスパッタを行う。 なお、Alのターゲットをスパッタするイオンビームと
しては、例えばArやXeを用いる。
Using this method, a desired element is first formed, and as shown in FIG. Sputtered Al particles 21 are made incident at an appropriate angle and with an appropriate momentum with respect to the normal direction of the substrate surface. At this time, if necessary, the assist ion beam 22 is made incident from the normal direction of the substrate to perform sputtering on the substrate surface. Note that, for example, Ar or Xe is used as the ion beam for sputtering the Al target.

【0028】このような方法により、Si酸化膜12上
にAl(111)以外の配向性、例えば(100)を持
たせたAl膜15を形成する。この後、熱処理,パター
ニング,絶縁保護膜堆積を行うことにより、前述のイオ
ンクラスタビーム法を用いた実施例と同様にして高信頼
性配線構造を得ることができる。また、Alの代わりに
Cuを用いても同様な高信頼性配線構造を得ることがで
きる。なお、ここで、Cu膜を配線に加工する場合、C
l系ガスを用いて高温、例えば250〜300℃に加熱
しながら反応性イオンエッチングを行えばよい。
By this method, an Al film 15 having an orientation other than Al (111), for example (100), is formed on the Si oxide film 12. Thereafter, by performing heat treatment, patterning, and depositing an insulating protective film, a highly reliable wiring structure can be obtained in the same manner as in the embodiment using the ion cluster beam method described above. Furthermore, a similar highly reliable wiring structure can be obtained by using Cu instead of Al. Note that when processing the Cu film into wiring, C
Reactive ion etching may be performed while heating to a high temperature, for example 250 to 300° C., using l-based gas.

【0029】次に、斜めバイアススパッタ法による第3
の実施例を図3を用いて説明する。図3はスパッタリン
グ装置であって、直流スパッタリング装置,高周波スパ
ッタリング装置,又はマグネトロンスパッタリング装置
である。なお、31はCu等のターゲット、32は絶縁
膜で覆われた半導体基板、33,34は電極を示してい
る。
[0029] Next, the third
An example will be described using FIG. 3. FIG. 3 shows a sputtering device, which is a DC sputtering device, a high frequency sputtering device, or a magnetron sputtering device. Note that 31 is a target such as Cu, 32 is a semiconductor substrate covered with an insulating film, and 33 and 34 are electrodes.

【0030】この実施例では、スパッタリング装置のタ
ーゲット−基板方向に対して適当な角度を持って斜め方
向に電極33又は電極34又はその両者を設け、電極3
3,34に数10Vから数100V程度のバイアスをか
ける。このバイアス電圧によってスパッタガスのターゲ
ット入射角度制御ができ、このようなバイアスをかける
ことにより、Cu等のスパッタ原子の基板入射角度を制
御できる。
In this embodiment, the electrode 33, the electrode 34, or both are provided obliquely at an appropriate angle with respect to the target-substrate direction of the sputtering apparatus.
A bias of several tens of volts to several hundred volts is applied to 3 and 34. The angle of incidence of the sputtering gas on the target can be controlled by this bias voltage, and by applying such a bias, the angle of incidence of sputtered atoms such as Cu on the substrate can be controlled.

【0031】そして、斜め方向からのスパッタ蒸着によ
って{111}面方位以外、例えば(100)面のCu
膜を基板32上に形成することができ、第2の実施例と
同様に高信頼性配線を得ることができる。
[0031] Then, by sputter deposition from an oblique direction, Cu with an orientation other than the {111} plane, for example, the (100) plane, is
A film can be formed on the substrate 32, and highly reliable wiring can be obtained as in the second embodiment.

【0032】次に、斜め入射イオンクラスタビーム法に
よる第4の実施例を、図4を用いて説明する。なお、4
1はイオンクラスタビーム源であって、Cu等のイオン
クラスタビームを供給する。42は絶縁膜で覆われた半
導体基板である。43は電極であり、数Vから数100
0Vのバイアスをかけることができる。
Next, a fourth embodiment using the obliquely incident ion cluster beam method will be described with reference to FIG. In addition, 4
Reference numeral 1 denotes an ion cluster beam source, which supplies an ion cluster beam of Cu or the like. 42 is a semiconductor substrate covered with an insulating film. 43 is an electrode, from several V to several 100
A bias of 0V can be applied.

【0033】この実施例では、ビーム源−電極方向に対
して適当な角度を持って基板42を置き斜め蒸着を行い
、{111}面方位以外の例えば(100)面のCu膜
を形成し、さらにパターニングを行うことにより高信頼
性配線を得ることができる。このようにして得た0.1
〜0.5μmのCu配線(0.4μm厚,1mm長)を
200℃,2MA/cm2 の条件でエレクトロマイグ
レーションを評価した結果、0.1%の不良が生じるま
での時間は4000〜5000時間となり十分に長いも
のであった。
In this embodiment, the substrate 42 is placed at an appropriate angle with respect to the beam source-electrode direction, and oblique evaporation is performed to form a Cu film with a (100) plane, for example, other than the {111} plane orientation. Highly reliable wiring can be obtained by further patterning. 0.1 obtained in this way
As a result of evaluating electromigration of ~0.5μm Cu wiring (0.4μm thickness, 1mm length) at 200℃ and 2MA/cm2, it was found that the time until 0.1% defect occurred was 4000 to 5000 hours. It was long enough.

【0034】図5は、本発明の第5の実施例を説明する
ための工程断面図である。この実施例は、斜め方向から
の異方性エッチングを用いた例である。まず、図5(a
)に示すように、絶縁膜で覆われた半導体基板51上に
スパッタ法等によってAl膜52を蒸着する。次いで、
図5(b)に示すように、Al膜52上にフォトレジス
ト53を選択的に形成し、レジスト53をマスクにAl
膜52を適当な角度で斜め方向に異方性エッチングする
FIG. 5 is a process sectional view for explaining a fifth embodiment of the present invention. This example is an example using anisotropic etching from an oblique direction. First, Figure 5 (a
), an Al film 52 is deposited by sputtering or the like on a semiconductor substrate 51 covered with an insulating film. Then,
As shown in FIG. 5(b), a photoresist 53 is selectively formed on the Al film 52, and using the resist 53 as a mask, the Al
The film 52 is anisotropically etched diagonally at a suitable angle.

【0035】次いで、レジスト53を除去した後、図5
(c)に示すように、Al膜52の斜面にフォトレジス
ト54を選択的に形成し、再び斜め方向からの異方性エ
ッチングを行う。そして、図5(d)に示すように、レ
ジスト54を除去する。これにより、Al膜52の断面
が三角形の配線を得る。このような断面の配線は表面が
{111}面方位以外の配向を示している。即ち、配線
の表面が低指数面配向となり、配線の信頼性向上をはか
ることができる。
Next, after removing the resist 53, as shown in FIG.
As shown in (c), a photoresist 54 is selectively formed on the slope of the Al film 52, and anisotropic etching is performed again from an oblique direction. Then, as shown in FIG. 5(d), the resist 54 is removed. As a result, a wiring having a triangular cross section of the Al film 52 is obtained. The surface of the wiring in such a cross section exhibits an orientation other than the {111} plane orientation. That is, the surface of the wiring becomes oriented in a low index plane, and the reliability of the wiring can be improved.

【0036】図6は、本発明の第6の実施例を説明する
ための工程断面図である。なお、図1と同一部分には同
一符号を付して、その詳しい説明は省略する。この実施
例は下地を配向制御されたバリアメタル(配向制御層)
とした例である。
FIG. 6 is a process sectional view for explaining a sixth embodiment of the present invention. Note that the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals, and detailed explanation thereof will be omitted. In this example, the underlying barrier metal is an orientation-controlled layer (orientation control layer).
This is an example.

【0037】まず、500〜600℃の温度に加熱した
基板11を、例えばTiCl4 を10sccm,NH
3 を20sccm,ベース圧力を1×10−4Pa以
下、内圧を10〜100Paとしたチャンバ内に収容し
、図6(a)に示すように、Si酸化膜12上にTiN
下地バリアメタル63を(100)配向或いは(110
)配向させて堆積する。ここで、バリアメタルを(10
0)配向させるには、基板温度600℃,TiCl4 
10sccm,NH3 20sccm,内圧10Paの
条件とする。さらに、(110)配向させるには、Ti
Cl4 10sccm,NH3 40sccm,内圧1
0Paの条件を選択すればよいことが分かった。
First, the substrate 11 heated to a temperature of 500 to 600° C. is heated with, for example, TiCl4 at 10 sccm, NH
3 was housed in a chamber with a pressure of 20 sccm, a base pressure of 1 x 10-4 Pa or less, and an internal pressure of 10 to 100 Pa, and as shown in FIG.
The underlying barrier metal 63 is (100) oriented or (110)
) Oriented and deposited. Here, the barrier metal (10
0) For orientation, the substrate temperature is 600°C, TiCl4
The conditions are 10 sccm, NH3 20 sccm, and an internal pressure of 10 Pa. Furthermore, for (110) orientation, Ti
Cl4 10sccm, NH3 40sccm, internal pressure 1
It was found that the condition of 0 Pa should be selected.

【0038】次いで、図6(b)に示すように、上記配
向の下地TiN膜63上に、例えばスパッタ法等でAl
膜15を(100)配向或いは(110)配向させて堆
積する。ここで、Al膜15の配向は、下地のTiN膜
63の配向を受け継ぐことになる。その後、パターニン
グ,絶縁保護膜堆積を行い、所望の配線を得る。このよ
うな方法であっても、先の第1の実施例と同様の効果が
得られる。
Next, as shown in FIG. 6B, Al is deposited on the base TiN film 63 with the above orientation by, for example, sputtering.
The film 15 is deposited with (100) orientation or (110) orientation. Here, the orientation of the Al film 15 inherits the orientation of the underlying TiN film 63. Thereafter, patterning and insulating protective film deposition are performed to obtain desired wiring. Even with this method, the same effects as in the first embodiment can be obtained.

【0039】次に、下地としてプラズマCVD法による
TiNを用いた実施例について説明する。この実施例で
は、例えば、Ti(N(CH3 )2 )4 を20s
ccmのN2 でバブリングした気体と20sccmの
H2 とを共に、マイクロ波を用いプラズマ放電させ励
起し、チャンバ内に導入して1〜10Paの圧力とする
。このチャンバ内で200℃程度に加熱した基板11上
に(100)配向或いは(110)配向させたTiN下
地膜63を堆積する。
Next, an example will be described in which TiN is used as the underlayer by plasma CVD. In this example, for example, Ti(N(CH3)2)4 was
A gas bubbled with ccm of N2 and 20 sccm of H2 are excited by plasma discharge using microwaves, and introduced into the chamber to a pressure of 1 to 10 Pa. A (100) or (110) oriented TiN base film 63 is deposited on the substrate 11 heated to about 200° C. in this chamber.

【0040】このようにして配向制御したTiN膜63
上に先に述べたように、例えばスパッタ法でAl膜15
を堆積し、パターニングした後、絶縁保護膜堆積を行う
ことにより、所望の配線構造を得る。この方法によると
、製造工程を低温プロセスで実施することができ、多層
配線構造における2層目以降のAl配線に関しても適用
することも可能となる。次に、{100}TiN上に{
100}Alを成長させる方法について、さらに詳しく
説明する。
TiN film 63 whose orientation was controlled in this way
As mentioned above, the Al film 15 is formed by sputtering, for example.
After depositing and patterning, a desired wiring structure is obtained by depositing an insulating protective film. According to this method, the manufacturing process can be carried out at a low temperature, and it can also be applied to Al wiring in the second and subsequent layers in a multilayer wiring structure. Next, {100} on TiN
100} The method for growing Al will be explained in more detail.

【0041】TiN(NaCl型)において、TiとN
の比率を0.9から1.3に変化させて、SiO2 上
に反応性スパッタで形成したTiN薄膜のX線回折スペ
クトルをとると、図7に示すようにTi/N比によって
配向性が変化する。図7において、(a)はTiN (
0.9)、(b)はTiN(1.0)、(c)はTiN
(1.3) の場合である。
[0041] In TiN (NaCl type), Ti and N
When the X-ray diffraction spectrum of a TiN thin film formed by reactive sputtering on SiO2 was taken by changing the ratio from 0.9 to 1.3, the orientation changed depending on the Ti/N ratio, as shown in Figure 7. do. In FIG. 7, (a) shows TiN (
0.9), (b) is TiN (1.0), (c) is TiN
This is the case of (1.3).

【0042】TiN(0.9) の場合(111)と(
200)がほぼ同等に現われ、(220)のピークも見
られる。ところが、TiN(1.0) の場合、(20
0)だけが観察される。また、TiN(1.3) にな
ると(200)のピークが消え、(111)と(220
)が現われる。従って、TiとNの組成比を1.0近傍
に規定することが効果的であることが分かる。ここで、
(200)は(100)と平行で等価な面である。また
、本発明者らの実験によれば、TiとNの比率(Ti/
N)を1.00±0.05以内に制御して形成すること
によって、TiNを(100)のみに配向制御できるこ
とが分かった。
In the case of TiN (0.9), (111) and (
200) appears almost equally, and a peak of (220) is also seen. However, in the case of TiN (1.0), (20
0) is observed. Moreover, when TiN becomes (1.3), the peak of (200) disappears, and the peak of (111) and (220) disappears.
) appears. Therefore, it can be seen that it is effective to define the composition ratio of Ti and N to around 1.0. here,
(200) is a plane parallel and equivalent to (100). Furthermore, according to the experiments conducted by the present inventors, the ratio of Ti and N (Ti/
It was found that by controlling TiN to within 1.00±0.05, the orientation of TiN could be controlled to only (100).

【0043】TiNの格子定数は 0.424nmであ
り、Alの 0.40494nmと約5%の差を持つ。 TiNが(100)面を持った場合、例えば(200)
面の面間隔は 0.212nm、Alの(200)は0
.2024nm、(111)は0.2338nm、(2
20)は0.1431nmとなり、(200)TiN上
は(200)Alが格子不整合を最も小さくしながら成
長することが分かる。また、本発明で用いたCVD−T
iNは、熱CVDで形成した場合、    TiCl4
 +NH3 + (1/2)H2   →  TiN+
4HClという反応系では、余剰Nの混入が少なく、正
規組成に近いTiN(1±0.05)のTiNが形成で
きる。この場合、ガス流量比は TiCl4 :NH3 :H2 =1:1:1/2
The lattice constant of TiN is 0.424 nm, which is about 5% different from that of Al, which is 0.40494 nm. If TiN has a (100) plane, for example, (200)
The interplanar spacing of the planes is 0.212 nm, and the (200) of Al is 0.
.. 2024nm, (111) is 0.2338nm, (2
20) is 0.1431 nm, and it can be seen that (200) Al grows on (200) TiN while minimizing lattice mismatch. Furthermore, the CVD-T used in the present invention
When formed by thermal CVD, iN is TiCl4
+NH3 + (1/2)H2 → TiN+
In the reaction system of 4HCl, there is little contamination of surplus N, and TiN having a TiN composition close to the normal composition (1±0.05) can be formed. In this case, the gas flow ratio is TiCl4:NH3:H2 =1:1:1/2

【0
044】とすればよく、例えばそれぞれ10sccm,
10sccm,5sccmとする。また、反応温度及び
圧力は、例えば前記したTiCl4 ,NH3 を用い
たCVD法による実施例方法と同程度な条件で設定すれ
ばよい。上記反応を用いた方法で形成したTiNは図8
に示すように(200)だけが観察された。この方法を
用いればN含有量の制御性が前記した実施例方法と比べ
大幅に向上し、TiNの(200)配向の制御性も向上
する。
0
044], for example, 10 sccm,
10 sccm and 5 sccm. Further, the reaction temperature and pressure may be set to the same conditions as in the above-mentioned CVD method using TiCl4 and NH3, for example. Figure 8 shows TiN formed using the above reaction.
As shown in (200), only (200) was observed. If this method is used, the controllability of the N content is greatly improved compared to the method of the above-mentioned embodiments, and the controllability of the (200) orientation of TiN is also improved.

【0045】このように形成された(100)TiN上
にAlを成長させる場合、Al,Al−Si(1%),
Al−Si(1%)−Cu(0.2%)の各々のターゲ
ットを用いて、Al,Al−Si,Al−Si−Cuを
スパッタした結果、いずれの場合もAl(200)が優
先方位として観察された。
When Al is grown on the (100) TiN thus formed, Al, Al-Si (1%),
As a result of sputtering Al, Al-Si, and Al-Si-Cu using each target of Al-Si (1%)-Cu (0.2%), Al (200) was the preferred direction in all cases. It was observed as.

【0046】ここで、Al(200),(111)及び
(220)のX線回折強度比は、100:1:1であっ
た。また、粉末結晶の強度比が47:100:22であ
ることを考慮に入れて、(200)と(111)と(2
20)の比率を求めると、100:0.46:2.1と
なる。通常の(111)と(100)が混在しているT
iNの上に形成したAlは(111)が最も強く、(1
11)と(200)と(220)の比率は100:1:
0.5である。{100}配向したAlと{111}配
向したAlのエレクトロマイグレーション耐性を調べた
ところ、200℃,2MA/cm2 で0.1%の不良
の発生する時間は、配線幅0.2〜0.6μm幅で1m
m長の配線に対し各々500時間,100時間となった
Here, the X-ray diffraction intensity ratio of Al (200), (111) and (220) was 100:1:1. Also, taking into account that the intensity ratio of the powder crystals is 47:100:22, (200), (111) and (2
20) is found to be 100:0.46:2.1. T where normal (111) and (100) are mixed
Al formed on iN has the strongest (111), and (1
The ratio of 11), (200) and (220) is 100:1:
It is 0.5. When we investigated the electromigration resistance of {100} oriented Al and {111} oriented Al, we found that the time required for 0.1% failure to occur at 200°C and 2 MA/cm2 is as long as the wiring width is 0.2 to 0.6 μm. 1m wide
It took 500 hours and 100 hours, respectively, for m-long wiring.

【0047】さらに、Alの配向性を揃えるために入射
方向を5°未満に揃えたAlのイオンビーム(100e
V以下)を用いて{100}配向したTiN上に堆積を
行った。真空装置は1×10−9Torr以下に減圧し
、また水の分圧は1×10−10 Torr以下とし、
イオンビーム照射時は10−4〜10−5Torrであ
った。イオンエネルギーが10eV以上になると下地の
絶縁膜がチャージアップし絶縁耐性が劣化するため、電
子を基板表面に照射するか、入射イオンビームのエネル
ギーを基板バイアス10〜100Vでコントロールし、
且つ基板には1MHzの高周波を印加して、チャージア
ップを抑えることが必要である。
Furthermore, in order to align the orientation of Al, an Al ion beam (100 e
Deposition was carried out on {100} oriented TiN using a dielectric constant of 100 V or less. The vacuum device reduces the pressure to 1 x 10-9 Torr or less, and the partial pressure of water is 1 x 10-10 Torr or less,
During ion beam irradiation, the pressure was 10-4 to 10-5 Torr. If the ion energy exceeds 10 eV, the underlying insulating film will charge up and the insulation resistance will deteriorate, so either irradiate the substrate surface with electrons or control the energy of the incident ion beam with a substrate bias of 10 to 100 V.
In addition, it is necessary to apply a high frequency of 1 MHz to the substrate to suppress charge-up.

【0048】このようにして形成したAl(Al−Si
−Cu)は、通常のスパッタと比べると(200)と(
111)と(220)の比率が100:0:0とするこ
とができる。このAlのエレクトロマイグレーション耐
性を調べたところ、200℃の2MA/cm2 で10
00時間のものが得られた。85℃,10FITとなる
電流密度を調べると1.4×106 A/cmとなり、
従来の約10倍の特性が得られた。
[0048] The Al (Al-Si) thus formed
-Cu) is (200) and (
The ratio of (111) and (220) can be 100:0:0. When we investigated the electromigration resistance of this Al, we found that it was 10
00 hours was obtained. Examining the current density at 85°C and 10 FIT, it is 1.4 x 106 A/cm,
Characteristics about 10 times better than conventional ones were obtained.

【0049】TiNの粒径を大きくすると、Alの粒径
が大きくなり、例えばTiNの粒径30〜50nmの時
、Alの粒径が2〜5μmだったのに対し、TiNの粒
径100〜300nmとなるとAlの粒径は5〜10μ
mとなる。さらに、TiNの粒径が1μmとなると、A
lの粒径は20μmと大きくすることができる。TiN
の大粒径化はCVDを用いると実現できる。また、電子
ビーム,レーザビームを用いて粒成長させることも可能
であるが、膜形成初期の段階で大粒径のTiNを形成し
た方が大きく成長できる。
When the particle size of TiN is increased, the particle size of Al becomes larger. For example, when the particle size of TiN is 30 to 50 nm, the particle size of Al is 2 to 5 μm, whereas the particle size of TiN is 100 to 50 nm. When it comes to 300nm, the particle size of Al is 5 to 10μ.
m. Furthermore, when the particle size of TiN is 1 μm, A
The particle size of l can be as large as 20 μm. TiN
Enlargement of the particle size can be achieved by using CVD. Although it is also possible to grow grains using an electron beam or a laser beam, larger grains can be grown if TiN with a large grain size is formed at an early stage of film formation.

【0050】多層配線で用いる場合、例えば図9でSi
基板91上に、コンタクトホールを有する絶縁膜92及
び該コンタクトホール下のSi基板表面に拡散層93を
形成し、次いでTiSi2 やNiSi2 のシリサイ
ド膜94をコンタクトホール底部に選択的に形成し、さ
らにW選択成長により前記コンタクトホールの内部を埋
込み、プラグ55を形成する。Wプラグ55の上には、
TiN(200)が成長し易い。そのため、絶縁膜92
とWプラグ95の表面に{100}配向のTiN膜96
を成長させることが可能となる。その上に前述した方法
で{100}配向のAl膜97を成長させる。注意しな
ければならないのは、段差部をできるだけ平坦にするこ
とである。
When used in multilayer interconnection, for example, as shown in FIG.
On the substrate 91, an insulating film 92 having a contact hole and a diffusion layer 93 are formed on the surface of the Si substrate under the contact hole. Next, a silicide film 94 of TiSi2 or NiSi2 is selectively formed at the bottom of the contact hole, and then a W film is formed. The inside of the contact hole is filled by selective growth to form a plug 55. On the W plug 55,
TiN (200) is easy to grow. Therefore, the insulating film 92
and a {100} oriented TiN film 96 on the surface of the W plug 95.
It becomes possible to grow. A {100} oriented Al film 97 is grown thereon by the method described above. Care must be taken to make the stepped portion as flat as possible.

【0051】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではない。実施例では、金属配線としてAlや
Cuを用いたが、Ag,Auについても全く同様に適用
することができ、さらにこれらの合金を用いることも可
能である。さらに、金属配線層の表面の配向は(100
)又は(110)としたが、これらと等価的な配向{1
00}又は{110}であればよいのは勿論である。ま
た、配向制御層はTiNに限るものではなく、例えばZ
rN,HfN,TiC,ZrC,HfC,TiB2 ,
ZrB2 ,HfB2 を用いて配向を制御してもよい
。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形
して実施することができる。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments. In the embodiment, Al and Cu are used as the metal wiring, but Ag and Au can also be applied in exactly the same way, and furthermore, alloys of these can also be used. Furthermore, the surface orientation of the metal wiring layer is (100
) or (110), but the equivalent orientation {1
Of course, it may be 00} or {110}. In addition, the orientation control layer is not limited to TiN, for example, Z
rN, HfN, TiC, ZrC, HfC, TiB2,
Orientation may be controlled using ZrB2 and HfB2. In addition, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、従
来用いられている{111}配向よりも金属原子の表面
拡散係数が小さい{110}又は{100}配向してい
る金属配線を形成しているので、エレクトロマイグレー
ションやストレスマイグレーションといった配線金属の
拡散に起因するような不良に対する信頼性の高い金属配
線を実現することが可能となる。
Effects of the Invention As detailed above, according to the present invention, metal wiring having a {110} or {100} orientation, which has a smaller surface diffusion coefficient of metal atoms than the conventionally used {111} orientation, can be used. As a result, it is possible to realize a highly reliable metal wiring against defects caused by diffusion of wiring metal such as electromigration and stress migration.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の第1の実施例に係わる半導体装置の製
造工程を示す断面図、
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention;

【図2】本発明の第2の実施例を説明するための工程断
面図、
FIG. 2 is a process sectional view for explaining a second embodiment of the present invention;

【図3】本発明の第3の実施例に使用したスパッタリン
グ装置を示す概略構成図、
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a sputtering apparatus used in a third embodiment of the present invention;

【図4】本発明の第4の実施例を説明するための模式図
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a fourth embodiment of the present invention,

【図5】本発明の第5の実施例を説明するための工程断
面図、
FIG. 5 is a process sectional view for explaining the fifth embodiment of the present invention;

【図6】本発明の第6の実施例を説明するための工程断
面図、
FIG. 6 is a process sectional view for explaining the sixth embodiment of the present invention;

【図7】TiNの組成比と配向性を表わすX線回折スペ
クトルを示す特性図、
FIG. 7 is a characteristic diagram showing an X-ray diffraction spectrum showing the composition ratio and orientation of TiN;

【図8】TiNのX線回折スペクトルを示す特性図、FIG. 8 is a characteristic diagram showing the X-ray diffraction spectrum of TiN;


図9】本発明の応用例を説明するための断面図。
[
FIG. 9 is a sectional view for explaining an application example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…Si基板、12…Si酸化膜、13…Si(10
0)膜、14…イオンクラスタビーム、15…Al膜(
金属配線層)、16…保護絶縁膜、21…Al粒子、2
2…アシストイオンビーム31…ターゲット、32,4
2,51…半導体基板、33,34,43…電極、41
…イオンクラスタビーム源、52…Al膜、53,54
…フォトレジスト、63…TiN膜。
11...Si substrate, 12...Si oxide film, 13...Si(10
0) Film, 14...Ion cluster beam, 15...Al film (
metal wiring layer), 16... protective insulating film, 21... Al particles, 2
2... Assist ion beam 31... Target, 32, 4
2, 51... Semiconductor substrate, 33, 34, 43... Electrode, 41
...Ion cluster beam source, 52...Al film, 53, 54
...Photoresist, 63...TiN film.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】素子が形成された半導体基板上に絶縁膜を
介して配線が形成された半導体装置において、前記配線
の表面を{100}又は{110}配向としたことを特
徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device in which wiring is formed on a semiconductor substrate on which an element is formed via an insulating film, wherein the surface of the wiring is oriented in {100} or {110}. .
【請求項2】素子が形成された半導体基板上に絶縁膜を
介して配線が形成された半導体装置の製造方法において
、前記絶縁膜上に{100}配向の半導体層を形成する
工程と、前記半導体層上にイオンクラスタビーム法によ
り{110}配向の金属配線層を形成する工程とを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. A method for manufacturing a semiconductor device in which wiring is formed on a semiconductor substrate on which an element is formed via an insulating film, the step of forming a {100}-oriented semiconductor layer on the insulating film; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of forming a {110}-oriented metal wiring layer on a semiconductor layer by an ion cluster beam method.
【請求項3】素子が形成された半導体基板上に絶縁膜を
介して配線を形成する半導体装置の製造方法において、
前記絶縁膜上に斜め方向から金属粒子をスパッタ蒸着す
ると共に、該絶縁膜上にイオンビームを照射して、{1
00}又は{110}配向の金属配線層を形成すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
3. A method for manufacturing a semiconductor device in which wiring is formed on a semiconductor substrate on which elements are formed via an insulating film, comprising:
Metal particles are sputter-deposited on the insulating film from an oblique direction, and the insulating film is irradiated with an ion beam to form {1
1. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming a metal wiring layer with an orientation of {00} or {110}.
【請求項4】素子が形成された半導体基板上に絶縁膜を
介して配線を形成する半導体装置の製造方法において、
前記絶縁膜上にCVD法で{100}又は{110}配
向の配向制御層を形成する工程と、前記配向制御層の上
に{100}又は{110}配向の金属配線層を形成す
る工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法
4. A method for manufacturing a semiconductor device in which wiring is formed on a semiconductor substrate on which elements are formed via an insulating film, comprising:
a step of forming an orientation control layer with a {100} or {110} orientation on the insulating film by a CVD method; and a step of forming a metal wiring layer with a {100} or {110} orientation on the orientation control layer. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
JP14608691A 1990-10-31 1991-06-18 Semiconductor device and its manufacture Pending JPH04229626A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100236984B1 (en) * 1996-12-20 2000-03-02 정선종 Method for forming metal layer with high electromigration resistance

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