JPH04309229A - 半導体集積回路装置 - Google Patents
半導体集積回路装置Info
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- JPH04309229A JPH04309229A JP7353091A JP7353091A JPH04309229A JP H04309229 A JPH04309229 A JP H04309229A JP 7353091 A JP7353091 A JP 7353091A JP 7353091 A JP7353091 A JP 7353091A JP H04309229 A JPH04309229 A JP H04309229A
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置に
関し、特に、Ｃｕ系配線を有する半導体集積回路装置に
適用して有効な技術に関するものである。
関し、特に、Ｃｕ系配線を有する半導体集積回路装置に
適用して有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、シリコン（Ｓｉ）基板上に形
成されるＬＳＩの配線材料としては、電気抵抗が低い、
酸化珪素膜との密着性が良い、加工が容易であるなどの
理由からＡｌが使用されてきた。
成されるＬＳＩの配線材料としては、電気抵抗が低い、
酸化珪素膜との密着性が良い、加工が容易であるなどの
理由からＡｌが使用されてきた。
【０００３】しかし、ＬＳＩの高集積化に伴う配線の微
細化によって、ストレスマイグレーション（ＳＭ）、エ
レクトロマイグレーション（ＥＭ）、ボイドなどに起因
するＡｌ配線の信頼性低下が深刻な問題となってきたこ
とから、Ａｌに代わる各種配線材料が提案されており、
その中の一つにＣｕがある。
細化によって、ストレスマイグレーション（ＳＭ）、エ
レクトロマイグレーション（ＥＭ）、ボイドなどに起因
するＡｌ配線の信頼性低下が深刻な問題となってきたこ
とから、Ａｌに代わる各種配線材料が提案されており、
その中の一つにＣｕがある。
【０００４】Ｃｕは、その電気抵抗がＡｌの約２／３と
低いため、Ａｌに比べて電流密度を大きくとることがで
き、かつその融点がＡｌよりも４００℃以上高いことか
らＥＭ耐性も高いので、微細な配線を形成することがで
きるという利点がある。
低いため、Ａｌに比べて電流密度を大きくとることがで
き、かつその融点がＡｌよりも４００℃以上高いことか
らＥＭ耐性も高いので、微細な配線を形成することがで
きるという利点がある。
【０００５】なお、Ｃｕ系配線については、株式会社プ
レスジャーナル社、昭和６３年５月２０日発行の「月刊
セミコンダクターワールド １９８８．６」Ｐ８９〜
Ｐ９３において論じられている。
レスジャーナル社、昭和６３年５月２０日発行の「月刊
セミコンダクターワールド １９８８．６」Ｐ８９〜
Ｐ９３において論じられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｃｕ系
配線は、■耐酸化性が低いので層間絶縁膜堆積時に配線
の内部まで酸化が進行し、電気抵抗が増大してしまう、
■酸化珪素膜に対する接着強度が小さい、■シリコンや
その酸化物に拡散し易いため、シリコン基板の拡散層に
接続すると、素子の特性を劣化させる虞れがある、など
の問題点が指摘されており、これらを改善することがＣ
ｕ系配線の課題となっている。
配線は、■耐酸化性が低いので層間絶縁膜堆積時に配線
の内部まで酸化が進行し、電気抵抗が増大してしまう、
■酸化珪素膜に対する接着強度が小さい、■シリコンや
その酸化物に拡散し易いため、シリコン基板の拡散層に
接続すると、素子の特性を劣化させる虞れがある、など
の問題点が指摘されており、これらを改善することがＣ
ｕ系配線の課題となっている。
【０００７】そこで、本発明の目的は、上記したＣｕ系
配線の問題点を改善することのできる技術を提供するこ
とにある。
配線の問題点を改善することのできる技術を提供するこ
とにある。
【０００８】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、下記の
とおりである。
発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、下記の
とおりである。
【００１０】本発明は、Ｃｕ系配線の表面にＣｕの酸化
物よりも安定な酸化物または窒化物を形成する導電材料
からなる酸化防止層を設けたものである。
物よりも安定な酸化物または窒化物を形成する導電材料
からなる酸化防止層を設けたものである。
【００１１】
【作用】上述した手段によれば、Ｃｕ系配線の表面をＣ
ｕの酸化物よりも安定な酸化物または窒化物を形成する
導電材料で被覆することにより、配線内部への酸化の進
行を防止することができる。また、Ｃｕ系配線の表面を
他の材料で被覆することにより、シリコンやその酸化物
へのＣｕの拡散を防止することができ、かつ酸化珪素膜
に対する接着性を改善することができる。
ｕの酸化物よりも安定な酸化物または窒化物を形成する
導電材料で被覆することにより、配線内部への酸化の進
行を防止することができる。また、Ｃｕ系配線の表面を
他の材料で被覆することにより、シリコンやその酸化物
へのＣｕの拡散を防止することができ、かつ酸化珪素膜
に対する接着性を改善することができる。
【００１２】
【実施例】図１は、本実施例のＣｕ系配線１の断面図で
ある。このＣｕ系配線１は、シリコン単結晶からなる半
導体基板２上に形成された酸化珪素からなる絶縁膜３の
上に形成されており、このＣｕ系配線１の上には、同じ
く酸化珪素からなる層間絶縁膜４が形成されている。
ある。このＣｕ系配線１は、シリコン単結晶からなる半
導体基板２上に形成された酸化珪素からなる絶縁膜３の
上に形成されており、このＣｕ系配線１の上には、同じ
く酸化珪素からなる層間絶縁膜４が形成されている。
【００１３】上記Ｃｕ系配線１は、その表面全体が、例
えばＭｇの薄膜からなる酸化防止層５によって覆われて
いる。この酸化防止層５は、Ｃｕ系配線１の膜厚よりも
薄い膜厚で形成される。
えばＭｇの薄膜からなる酸化防止層５によって覆われて
いる。この酸化防止層５は、Ｃｕ系配線１の膜厚よりも
薄い膜厚で形成される。
【００１４】上記酸化防止層５は、上記Ｍｇの他、■多
結晶シリコン、■遊離のシリコンを含有する高融点金属
（Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｚｒ、Ｐｔ、Ｃ
ｏなど）のシリサイド、■シリコンよりも酸化物を形成
し易いＢｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ａｌのような金属、■
Ｃｕと高分子化合物との錯体、■ＣｕにＡｌ、Ｐｄ、Ｍ
ｇ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｚｎなどの金属もしくはＳｉを微量添
加したＣｕ合金、■ＷＮ（窒化タングステン）などの窒
化金属、■ＴｉＢなどのホウ化金属、■ＺｒＣなどの炭
化金属など、Ｃｕの酸化物よりも安定な酸化物または窒
化物を形成する各種導電材料で構成することができる。
結晶シリコン、■遊離のシリコンを含有する高融点金属
（Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｚｒ、Ｐｔ、Ｃ
ｏなど）のシリサイド、■シリコンよりも酸化物を形成
し易いＢｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ａｌのような金属、■
Ｃｕと高分子化合物との錯体、■ＣｕにＡｌ、Ｐｄ、Ｍ
ｇ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｚｎなどの金属もしくはＳｉを微量添
加したＣｕ合金、■ＷＮ（窒化タングステン）などの窒
化金属、■ＴｉＢなどのホウ化金属、■ＺｒＣなどの炭
化金属など、Ｃｕの酸化物よりも安定な酸化物または窒
化物を形成する各種導電材料で構成することができる。
【００１５】一方、Ｃｕ系配線１は、Ｃｕ、またはＣｕ
にＡｌ、Ｐｄ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｚｎなどの金属もし
くはＳｉを微量添加した電気抵抗率２．７μΩｃｍ以下
のＣｕ合金で構成されている。
にＡｌ、Ｐｄ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｚｎなどの金属もし
くはＳｉを微量添加した電気抵抗率２．７μΩｃｍ以下
のＣｕ合金で構成されている。
【００１６】図２は、絶縁膜３に開孔した接続孔６を通
じて上記Ｃｕ系配線１を基板２の拡散層７に接続した状
態を示している。Ｃｕ系配線１は、その下面の酸化防止
層５を介して拡散層７に接続されるので、Ｃｕの拡散に
よって拡散層７の電気特性が劣化する虞れはない。
じて上記Ｃｕ系配線１を基板２の拡散層７に接続した状
態を示している。Ｃｕ系配線１は、その下面の酸化防止
層５を介して拡散層７に接続されるので、Ｃｕの拡散に
よって拡散層７の電気特性が劣化する虞れはない。
【００１７】上記Ｃｕ系配線１を形成するには、例えば
図３に示すように、絶縁膜３上にスパッタ法などを用い
てＭｇ膜５ａおよび電気抵抗率２．７μΩｃｍ以下のＣ
ｕ合金膜１ａを順次堆積する。このＣｕ合金膜１ａは、
Ｍｇ膜５ａよりも厚い膜厚で堆積する。
図３に示すように、絶縁膜３上にスパッタ法などを用い
てＭｇ膜５ａおよび電気抵抗率２．７μΩｃｍ以下のＣ
ｕ合金膜１ａを順次堆積する。このＣｕ合金膜１ａは、
Ｍｇ膜５ａよりも厚い膜厚で堆積する。
【００１８】次に、図４に示すように、Ｃｕ合金膜１ａ
の上にフォトレジストパターン８を形成し、これをマス
クにしてＣｕ合金膜１ａをエッチングすることにより、
Ｃｕ系配線１を形成する。
の上にフォトレジストパターン８を形成し、これをマス
クにしてＣｕ合金膜１ａをエッチングすることにより、
Ｃｕ系配線１を形成する。
【００１９】次に、上記フォトレジストパターン８を除
去した後、図５に示すように、スパッタ法などを用いて
基板１上に第二のＭｇ膜５ａを堆積する。次に、図６に
示すように、第二のＭｇ膜５ａの上にフォトレジストパ
ターン９を形成し、これをマスクにして第二のＭｇ膜５
ａおよびその下のＭｇ膜５ａを同時にエッチングし、最
後にフォトレジストパターン９を除去することにより、
表面全体がＭｇの薄膜からなる酸化防止層５によって覆
われたＣｕ系配線１が得られる。
去した後、図５に示すように、スパッタ法などを用いて
基板１上に第二のＭｇ膜５ａを堆積する。次に、図６に
示すように、第二のＭｇ膜５ａの上にフォトレジストパ
ターン９を形成し、これをマスクにして第二のＭｇ膜５
ａおよびその下のＭｇ膜５ａを同時にエッチングし、最
後にフォトレジストパターン９を除去することにより、
表面全体がＭｇの薄膜からなる酸化防止層５によって覆
われたＣｕ系配線１が得られる。
【００２０】上記Ｃｕ系配線１の上には、その後の工程
で酸化珪素からなる層間絶縁膜４が堆積されるが、Ｃｕ
系配線１は、その表面が酸化防止層５によって覆われて
いるため、Ｃｕ系配線１が酸化されることはなく、かつ
Ｃｕ系配線１と層間絶縁膜４との界面が剥離することも
ない。
で酸化珪素からなる層間絶縁膜４が堆積されるが、Ｃｕ
系配線１は、その表面が酸化防止層５によって覆われて
いるため、Ｃｕ系配線１が酸化されることはなく、かつ
Ｃｕ系配線１と層間絶縁膜４との界面が剥離することも
ない。
【００２１】図７は、上記層間絶縁膜４の上に第二層目
のＣｕ系配線１を形成し、層間絶縁膜４に開孔した接続
孔１０を通じて第二層目のＣｕ系配線１と第一層目のＣ
ｕ系配線１とを電気的に接続した状態を示している。
のＣｕ系配線１を形成し、層間絶縁膜４に開孔した接続
孔１０を通じて第二層目のＣｕ系配線１と第一層目のＣ
ｕ系配線１とを電気的に接続した状態を示している。
【００２２】第二層目のＣｕ系配線１を形成するには、
層間絶縁膜４に接続孔１０を開孔した後、層間絶縁膜４
に前述した方法で第二層目のＣｕ系配線１を形成する。 上記接続孔１０を開孔する際、接続孔１０の底部に露出
した第一層目のＣｕ系配線１の上面の酸化防止層５の一
部または全部を除去してもよい。また、図８に示すよう
に、接続孔１０の内部にＭｇ膜５ａを埋込んで層間絶縁
膜４を平坦化した後に第二層目のＣｕ系配線１を形成し
てもよい。
層間絶縁膜４に接続孔１０を開孔した後、層間絶縁膜４
に前述した方法で第二層目のＣｕ系配線１を形成する。 上記接続孔１０を開孔する際、接続孔１０の底部に露出
した第一層目のＣｕ系配線１の上面の酸化防止層５の一
部または全部を除去してもよい。また、図８に示すよう
に、接続孔１０の内部にＭｇ膜５ａを埋込んで層間絶縁
膜４を平坦化した後に第二層目のＣｕ系配線１を形成し
てもよい。
【００２３】本実施例によれば、配線をＣｕ系配線１で
構成したことにより、配線の耐エレクトロマイグレーシ
ョン性および耐ストレスマイグレーション性を高めるこ
とができると共に、電気抵抗の小さなＣｕが配線内の主
要な導電部をなすことにより、配線を微細化しても良好
な電気伝導性を確保することができる。
構成したことにより、配線の耐エレクトロマイグレーシ
ョン性および耐ストレスマイグレーション性を高めるこ
とができると共に、電気抵抗の小さなＣｕが配線内の主
要な導電部をなすことにより、配線を微細化しても良好
な電気伝導性を確保することができる。
【００２４】また、Ｃｕ系配線１の表面をＣｕの酸化物
よりも安定な酸化物あるいは窒化物を形成する導電材料
からなる酸化防止層５で被覆した構造とすることにより
、層間絶縁膜４の堆積時などにＣｕ系配線１が酸化され
るのを防止することができ、また、Ｃｕ系配線１の絶縁
膜に対する接着性の改善および拡散層７へのＣｕの拡散
によってもたらされる素子の電気特性変動などの不安が
克服される。
よりも安定な酸化物あるいは窒化物を形成する導電材料
からなる酸化防止層５で被覆した構造とすることにより
、層間絶縁膜４の堆積時などにＣｕ系配線１が酸化され
るのを防止することができ、また、Ｃｕ系配線１の絶縁
膜に対する接着性の改善および拡散層７へのＣｕの拡散
によってもたらされる素子の電気特性変動などの不安が
克服される。
【００２５】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前
記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能であることは勿論である
。
前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前
記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能であることは勿論である
。
【００２６】以上の説明では、半導体集積回路の配線に
適用した場合について説明したが、これ限定されず、１
個の半導体素子、例えばパワートランジスタを搭載した
単体構造の半導体装置や磁気センサーなどの信号変換装
置の配線に適用することもできる。
適用した場合について説明したが、これ限定されず、１
個の半導体素子、例えばパワートランジスタを搭載した
単体構造の半導体装置や磁気センサーなどの信号変換装
置の配線に適用することもできる。
【００２７】また、本発明は、基板上に配線層のみを形
成した配線基板、例えばマザーボードやベビーボードへ
の応用も可能である。
成した配線基板、例えばマザーボードやベビーボードへ
の応用も可能である。
【００２８】
【発明の効果】Ｃｕ系配線の表面をＣｕの酸化物よりも
安定な酸化物または窒化物を形成する導電材料で被覆す
る本発明によれば、配線内部への酸化の進行、シリコン
やその酸化物へのＣｕの拡散を防止することができ、か
つ酸化珪素膜に対する接着性を改善することができるの
で、配線の微細化を促進することができる。
安定な酸化物または窒化物を形成する導電材料で被覆す
る本発明によれば、配線内部への酸化の進行、シリコン
やその酸化物へのＣｕの拡散を防止することができ、か
つ酸化珪素膜に対する接着性を改善することができるの
で、配線の微細化を促進することができる。
【図１】本発明の一実施例であるＣｕ系配線の断面図で
ある。
ある。
【図２】このＣｕ系配線を半導体基板の拡散層に接続し
た状態を示す断面図である。
た状態を示す断面図である。
【図３】このＣｕ系配線の製造方法を示す半導体基板の
断面図である。
断面図である。
【図４】このＣｕ系配線の製造方法を示す半導体基板の
断面図である。
断面図である。
【図５】このＣｕ系配線の製造方法を示す半導体基板の
断面図である。
断面図である。
【図６】このＣｕ系配線の製造方法を示す半導体基板の
断面図である。
断面図である。
【図７】本発明の他の実施例であるＣｕ系配線の断面図
である。
である。
【図８】本発明の他の実施例であるＣｕ系配線の断面図
である。
である。
１ Ｃｕ系配線
１ａ Ｃｕ合金膜
２ 半導体基板
３ 絶縁膜
４ 層間絶縁膜
５ 酸化防止層
５ａ Ｍｇ膜
６ 接続孔
７ 拡散層
８ フォトレジストパターン
９ フォトレジストパターン
１０ 接続孔
Claims (3)
- 【請求項１】 基板上にＣｕ系配線を設けた半導体集
積回路装置であって、前記Ｃｕ系配線の表面に、Ｃｕの
酸化物よりも安定な酸化物または窒化物を形成する導電
材料からなる酸化防止層を設けたことを特徴とする半導
体集積回路装置。 - 【請求項２】 前記酸化防止層の膜厚を前記Ｃｕ系配
線の膜厚よりも薄くしたことを特徴とする請求項１記載
の半導体集積回路装置。 - 【請求項３】 前記Ｃｕ系配線は、電気抵抗率が２．
７μΩｃｍ以下のＣｕ合金からなることを特徴とする請
求項１または２記載の半導体集積回路装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7353091A JPH04309229A (ja) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | 半導体集積回路装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7353091A JPH04309229A (ja) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | 半導体集積回路装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04309229A true JPH04309229A (ja) | 1992-10-30 |
Family
ID=13520882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7353091A Pending JPH04309229A (ja) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | 半導体集積回路装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04309229A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6656828B1 (en) | 1999-01-22 | 2003-12-02 | Hitachi, Ltd. | Method of forming bump electrodes |
| JP2016195286A (ja) * | 2010-01-15 | 2016-11-17 | ローム株式会社 | 半導体装置 |
-
1991
- 1991-04-08 JP JP7353091A patent/JPH04309229A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6656828B1 (en) | 1999-01-22 | 2003-12-02 | Hitachi, Ltd. | Method of forming bump electrodes |
| JP2016195286A (ja) * | 2010-01-15 | 2016-11-17 | ローム株式会社 | 半導体装置 |
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