JPH04315427A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPH04315427A JPH04315427A JP8245391A JP8245391A JPH04315427A JP H04315427 A JPH04315427 A JP H04315427A JP 8245391 A JP8245391 A JP 8245391A JP 8245391 A JP8245391 A JP 8245391A JP H04315427 A JPH04315427 A JP H04315427A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- metal film
- film
- crystal grain
- grain size
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 7
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims abstract description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 52
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 52
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 7
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 abstract description 8
- 238000013508 migration Methods 0.000 abstract description 8
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 2
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018594 Si-Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008465 Si—Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (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】本発明は半導体装置の製造方法に
関するものであり、特に積層構造の金属配線を形成する
方法の改善に関する。
関するものであり、特に積層構造の金属配線を形成する
方法の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、集積回路の金属配線には純Ａｌ若
しくはＡｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ等のアルミニウム
合金からなる単一膜が広く用いられており、スパッタ法
又は真空蒸着法等のうち一つの方法で連続して形成する
例が多い。図３は上記方法で形成された金属配線部の部
分断面図で、（１）は半導体素子の形成された半導体基
板、（２）はＡｌ又はＡｌ合金からなる金属配線であっ
て、破線にて結晶粒界を示している。
しくはＡｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ等のアルミニウム
合金からなる単一膜が広く用いられており、スパッタ法
又は真空蒸着法等のうち一つの方法で連続して形成する
例が多い。図３は上記方法で形成された金属配線部の部
分断面図で、（１）は半導体素子の形成された半導体基
板、（２）はＡｌ又はＡｌ合金からなる金属配線であっ
て、破線にて結晶粒界を示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法で形成される金属配線の結晶粒径はほぼ均一なもので
あり、配線幅の微細化によって結晶粒界が金属配線（２
）を横切る部分が多く生じ、上層配線やパッシベーショ
ン膜の応力の影響でストレスマイグレーションによる断
線が発生するようになる。
法で形成される金属配線の結晶粒径はほぼ均一なもので
あり、配線幅の微細化によって結晶粒界が金属配線（２
）を横切る部分が多く生じ、上層配線やパッシベーショ
ン膜の応力の影響でストレスマイグレーションによる断
線が発生するようになる。
【０００４】そこで、結晶粒径をさらに小さくして結晶
粒界が金属配線（２）を横切る部分を少なくすることが
考えられるが、この場合には結晶粒界が増加するために
エレクトロマイグレーション不良が発生しやすくなる問
題がある。したがって単一膜構造の金属配線でストレス
マイグレーションとエレクトロマイグレーションの問題
を同時に解決することは非常に困難であった。
粒界が金属配線（２）を横切る部分を少なくすることが
考えられるが、この場合には結晶粒界が増加するために
エレクトロマイグレーション不良が発生しやすくなる問
題がある。したがって単一膜構造の金属配線でストレス
マイグレーションとエレクトロマイグレーションの問題
を同時に解決することは非常に困難であった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は斯上した従来の
課題に鑑みてなされたものであり、半導体素子の形成さ
れた半導体基板上に少なくとも２つの金属膜を積層して
金属配線を形成する半導体装置の製造方法において、第
１の金属膜を高温スパッタ法により形成する工程と、前
記第１の金属膜上に第２の金属膜を低温スパッタ法によ
り形成する工程とを有し、前記第２の金属膜の結晶粒径
を前記第１の金属膜の結晶粒径よりも小さくすることを
特徴としている。
課題に鑑みてなされたものであり、半導体素子の形成さ
れた半導体基板上に少なくとも２つの金属膜を積層して
金属配線を形成する半導体装置の製造方法において、第
１の金属膜を高温スパッタ法により形成する工程と、前
記第１の金属膜上に第２の金属膜を低温スパッタ法によ
り形成する工程とを有し、前記第２の金属膜の結晶粒径
を前記第１の金属膜の結晶粒径よりも小さくすることを
特徴としている。
【０００６】
【作用】上述の手段によれば、まず高温スパッタ法によ
り金属結晶を成長させながら第１の金属膜を堆積し、次
に低温スパッタ法により金属結晶の成長を抑制しながら
第２の金属膜を堆積しているので、金属配線の上層部の
結晶粒径は下層部の結晶粒径よりも小さく形成されるの
であり、故にストレスマイグレーション及びエレクトロ
マイグレーションを同時に軽減できる構造となる。
り金属結晶を成長させながら第１の金属膜を堆積し、次
に低温スパッタ法により金属結晶の成長を抑制しながら
第２の金属膜を堆積しているので、金属配線の上層部の
結晶粒径は下層部の結晶粒径よりも小さく形成されるの
であり、故にストレスマイグレーション及びエレクトロ
マイグレーションを同時に軽減できる構造となる。
【０００７】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本発明の第１の実施例を説明するた
めの金属配線部の部分断面図である。図１において、半
導体素子の形成された半導体基板（１１）上にＡｌ又は
Ａｌ合金からなる第１の金属膜（１２）を高温スパッタ
法によりその膜厚が０．５μｍとなるように堆積する。 ここで、高温スパッタ法とは半導体基板（１１）が支持
されているスパッタ装置のホルダー部分をヒーター等に
より加熱することにより、半導体基板（１１）自体を２
５０℃程度の高温状態にしてスパッタを行う方法をいう
。
て説明する。図１は本発明の第１の実施例を説明するた
めの金属配線部の部分断面図である。図１において、半
導体素子の形成された半導体基板（１１）上にＡｌ又は
Ａｌ合金からなる第１の金属膜（１２）を高温スパッタ
法によりその膜厚が０．５μｍとなるように堆積する。 ここで、高温スパッタ法とは半導体基板（１１）が支持
されているスパッタ装置のホルダー部分をヒーター等に
より加熱することにより、半導体基板（１１）自体を２
５０℃程度の高温状態にしてスパッタを行う方法をいう
。
【０００８】高温スパッタ法によればその金属結晶を加
熱によって成長させながら第１の金属膜（１２）が堆積
され、その結晶粒径は１μｍ〜５μｍ程度である。その
後、前記ホルダー部分を冷却した低温スパッタ法により
、第１の金属膜（１２）上に同一組成の第２の金属膜（
１３）をその膜厚が０．５μｍとなるように堆積する。 この低温スパッタ法は便宜上ホルダー部分を室温に保っ
て行うが、この場合結晶粒径は０．２μｍ〜０．３μｍ
であり、第１の金属膜（１２）と比べて相当小さく形成
される。
熱によって成長させながら第１の金属膜（１２）が堆積
され、その結晶粒径は１μｍ〜５μｍ程度である。その
後、前記ホルダー部分を冷却した低温スパッタ法により
、第１の金属膜（１２）上に同一組成の第２の金属膜（
１３）をその膜厚が０．５μｍとなるように堆積する。 この低温スパッタ法は便宜上ホルダー部分を室温に保っ
て行うが、この場合結晶粒径は０．２μｍ〜０．３μｍ
であり、第１の金属膜（１２）と比べて相当小さく形成
される。
【０００９】さらに結晶粒径を０．１μｍ以下にする場
合には、ホルダー部分を室温以下に冷却してスパッタを
行う。上述の方法で形成された金属配線では、その上層
部の結晶粒径が小さいので、金属配線上に形成される層
間膜、上層配線及びパッシベーション膜からの応力によ
るストレスマイグレーションに対してきわめて強くなる
。また、金属配線の下層部の結晶粒径は大きいので、こ
の下層部においてエレクトロマイグレーション耐性を高
くすることが可能となる。
合には、ホルダー部分を室温以下に冷却してスパッタを
行う。上述の方法で形成された金属配線では、その上層
部の結晶粒径が小さいので、金属配線上に形成される層
間膜、上層配線及びパッシベーション膜からの応力によ
るストレスマイグレーションに対してきわめて強くなる
。また、金属配線の下層部の結晶粒径は大きいので、こ
の下層部においてエレクトロマイグレーション耐性を高
くすることが可能となる。
【００１０】なお本実施例においては、第１の金属膜（
１２）と第２の金属膜（１３）を同一膜厚に形成したが
、ストレスマイグレーション耐性及びエレクトロマイグ
レーション耐性のうちいずれかを優先させて対策するか
に応じて、膜厚比を変えてもよい。次に、図２は本発明
の第２の実施例を説明するための部分断面図である。
１２）と第２の金属膜（１３）を同一膜厚に形成したが
、ストレスマイグレーション耐性及びエレクトロマイグ
レーション耐性のうちいずれかを優先させて対策するか
に応じて、膜厚比を変えてもよい。次に、図２は本発明
の第２の実施例を説明するための部分断面図である。
【００１１】図２において、半導体素子の形成された半
導体基板（１１）上に前記第１の実施例において説明し
た高温スパッタ法により堆積した第１の金属膜（１２）
の上に、純水に浸すか自然酸化等により数１０Å程度の
薄いＡｌ２Ｏ３膜（１４）を形成し、しかる後に前記低
温スパッタ法により第２の金属膜（１３）を堆積する。 かかる方法で形成した金属配線においては、第１の金属
膜（１２）と第２の金属膜（１３）の結晶粒界がＡｌ２
Ｏ３膜（１４）により不連続化されるので、さらにスト
レスマイグレーション耐性を向上できる。
導体基板（１１）上に前記第１の実施例において説明し
た高温スパッタ法により堆積した第１の金属膜（１２）
の上に、純水に浸すか自然酸化等により数１０Å程度の
薄いＡｌ２Ｏ３膜（１４）を形成し、しかる後に前記低
温スパッタ法により第２の金属膜（１３）を堆積する。 かかる方法で形成した金属配線においては、第１の金属
膜（１２）と第２の金属膜（１３）の結晶粒界がＡｌ２
Ｏ３膜（１４）により不連続化されるので、さらにスト
レスマイグレーション耐性を向上できる。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば高
温スパッタ法と低温スパッタ法という異なる形成方法で
金属配線を形成しているので、金属配線のストレスマイ
グレーション耐性及びエレクトロマイグレーション耐性
の問題を同時に解決し、もって金属配線の信頼性を大幅
に向上する効果を有する。
温スパッタ法と低温スパッタ法という異なる形成方法で
金属配線を形成しているので、金属配線のストレスマイ
グレーション耐性及びエレクトロマイグレーション耐性
の問題を同時に解決し、もって金属配線の信頼性を大幅
に向上する効果を有する。
【図１】本発明の第１の実施例を説明するための金属配
線部の部分断面図である。
線部の部分断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例を説明するための金属配
線部の部分断面図である。
線部の部分断面図である。
【図３】従来例を説明するための金属配線部の部分断面
図である。
図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体素子の形成された半導体基板上
に少なくとも２つの金属膜を積層して金属配線を形成す
る半導体装置の製造方法において、第１の金属膜を高温
スパッタ法により形成する工程と、前記第１の金属膜上
に第２の金属膜を低温スパッタ法により形成する工程と
を有し、前記第２の金属膜の結晶粒径を前記第１の金属
膜の結晶粒径よりも小さくすることを特徴とする半導体
装置の製造。 - 【請求項２】 前記第１及び第２の金属膜が同一組成
のアルミニウム又はアルミニウム合金より成ることを特
徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記第１及び第２の金属膜の間に薄い
Ａｌ２Ｏ３膜を介在させることを特徴とする請求項２記
載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8245391A JPH04315427A (ja) | 1991-04-15 | 1991-04-15 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8245391A JPH04315427A (ja) | 1991-04-15 | 1991-04-15 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04315427A true JPH04315427A (ja) | 1992-11-06 |
Family
ID=13774941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8245391A Pending JPH04315427A (ja) | 1991-04-15 | 1991-04-15 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04315427A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6214723B1 (en) | 1999-04-30 | 2001-04-10 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing a semiconductor device |
| JP2008028079A (ja) * | 2006-07-20 | 2008-02-07 | Denso Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
-
1991
- 1991-04-15 JP JP8245391A patent/JPH04315427A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6214723B1 (en) | 1999-04-30 | 2001-04-10 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing a semiconductor device |
| JP2008028079A (ja) * | 2006-07-20 | 2008-02-07 | Denso Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH08274173A (ja) | 集積回路の金属化層の間の反応をできるだけ小さくするための拡散障壁体３重層 | |
| JP3878839B2 (ja) | ヒロックのないアルミニウム配線層およびその形成方法 | |
| US20070032075A1 (en) | Deposition method for wiring thin film | |
| JPH04324929A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH05211147A (ja) | アルミニウム配線およびその形成方法 | |
| JPH06326103A (ja) | 電子部品及びその製造方法 | |
| JPH04315427A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH01150335A (ja) | アルミニウム系薄膜配線 | |
| JPH03262127A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH11186190A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPS63155743A (ja) | 半導体装置 | |
| US7468557B2 (en) | Method of producing an ultra thin electrically conducting film with very low electrical resistance | |
| KR100454629B1 (ko) | 반도체소자의도전배선형성방법 | |
| JPH06302600A (ja) | 半導体装置 | |
| KR100212007B1 (ko) | 반도체 소자의 금속배선 형성방법 | |
| JP2785482B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH06275620A (ja) | 半導体集積回路配線構造体 | |
| JPH04354337A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH06112203A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH04324635A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH05114599A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JPH04216630A (ja) | 半導体素子の配線形成方法 | |
| JPH04234124A (ja) | 半導体装置 | |
| JPS63119548A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH0376030B2 (ja) |