JPH04324635A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH04324635A JPH04324635A JP9428491A JP9428491A JPH04324635A JP H04324635 A JPH04324635 A JP H04324635A JP 9428491 A JP9428491 A JP 9428491A JP 9428491 A JP9428491 A JP 9428491A JP H04324635 A JPH04324635 A JP H04324635A
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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、Ａ
ｌ又はＡｌ−Ｓｉをターゲットとして使用するスパッタ
法により第１の金属膜を形成する工程と、Ａｌ又はＡｌ
−Ｓｉに他の金属を添加したものをターゲットとして使
用するスパッタ法により前記第１の金属膜上に第２の金
属膜を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、Ａ
ｌ又はＡｌ−Ｓｉをターゲットとして使用するスパッタ
法により第１の金属膜を形成する工程と、Ａｌ又はＡｌ
−Ｓｉに他の金属を添加したものをターゲットとして使
用するスパッタ法により前記第１の金属膜上に第２の金
属膜を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、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、
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
ョンにきわめて強い構造となる。
粒径は下層部の結晶粒径よりも小さく形成されるので、
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
ョンにきわめて強い構造となる。
【０００７】
【実施例】次に、本発明の第１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に示す
ように、まず半導体素子の形成された半導体基板（１１
）上に純Ａｌ又は純Ａｌ中にＳｉを１〜２ｗｔ％程度添
加したＡｌ−Ｓｉをターゲットとして使用するスパッタ
法によって、純Ａｌ又はＡｌ−Ｓｉからなる第１の金属
膜（１２）をその膜厚が０．５μｍとなるように堆積す
る。
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に示す
ように、まず半導体素子の形成された半導体基板（１１
）上に純Ａｌ又は純Ａｌ中にＳｉを１〜２ｗｔ％程度添
加したＡｌ−Ｓｉをターゲットとして使用するスパッタ
法によって、純Ａｌ又はＡｌ−Ｓｉからなる第１の金属
膜（１２）をその膜厚が０．５μｍとなるように堆積す
る。
【０００８】続いて、前述した純Ａｌ又はＡｌ−Ｓｉに
他の金属（例えばＣｕ、Ｔｉ、Ｐｄ等）を１ｗｔ％〜２
ｗｔ％程度添加した材料をターゲットとして使用するス
パッタ法により前記第１の金属膜（１２）上に第２の金
属膜（１３）をその膜厚が０．５μｍとなるように堆積
する。このように金属配線は第１の金属膜（１２）及び
第２の金属膜（１３）を積層して構成される。
他の金属（例えばＣｕ、Ｔｉ、Ｐｄ等）を１ｗｔ％〜２
ｗｔ％程度添加した材料をターゲットとして使用するス
パッタ法により前記第１の金属膜（１２）上に第２の金
属膜（１３）をその膜厚が０．５μｍとなるように堆積
する。このように金属配線は第１の金属膜（１２）及び
第２の金属膜（１３）を積層して構成される。
【０００９】かかる方法で形成された金属配線では、そ
の下層部を形成する第１の金属膜（１２）の結晶粒径は
０．２μｍ〜０．３μｍ程度であるのに対し、その上層
部を形成する第２の金属膜（１３）の結晶粒径は０．０
５μｍ〜０．１μｍ程度と小さくなる。したがって、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
きわめて強くなるとともに、金属配線の下層部の結晶粒
径は比較的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。
の下層部を形成する第１の金属膜（１２）の結晶粒径は
０．２μｍ〜０．３μｍ程度であるのに対し、その上層
部を形成する第２の金属膜（１３）の結晶粒径は０．０
５μｍ〜０．１μｍ程度と小さくなる。したがって、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
きわめて強くなるとともに、金属配線の下層部の結晶粒
径は比較的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】また、前述したスパッタ法において半導体
基板（１１）の温度を第１の金属膜（１２）の形成時に
は高く、第２の金属膜（１３）の形成時にはそれよりも
低くすることにより、第１の金属膜（１２）の結晶粒径
をさらに大きくし、一方第２の金属膜（１３）の結晶粒
径をさらに小さくすることができる。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
かを優先して対策するかに応じて、膜厚比を変えてもよ
い。
基板（１１）の温度を第１の金属膜（１２）の形成時に
は高く、第２の金属膜（１３）の形成時にはそれよりも
低くすることにより、第１の金属膜（１２）の結晶粒径
をさらに大きくし、一方第２の金属膜（１３）の結晶粒
径をさらに小さくすることができる。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
かを優先して対策するかに応じて、膜厚比を変えてもよ
い。
【００１１】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。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方法により第１の金属膜（１２）を
堆積し、該第１の金属膜（１２）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、しかる後に第１の実施例において説明した方
法により第２の金属膜（１３）を堆積する。
するための部分断面図である。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方法により第１の金属膜（１２）を
堆積し、該第１の金属膜（１２）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、しかる後に第１の実施例において説明した方
法により第２の金属膜（１３）を堆積する。
【００１２】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Ａｌ２Ｏ３膜（１４）によって不連続化されるの
で、さらにストレスマイグレーション耐性を向上できる
。
、第１の金属膜（１２）と第２の金属膜（１３）の結晶
粒界がＡｌ２Ｏ３膜（１４）によって不連続化されるの
で、さらにストレスマイグレーション耐性を向上できる
。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば材
料の異なるターゲットを使用して２回に分けてスパッタ
を行うことにより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。
料の異なるターゲットを使用して２回に分けてスパッタ
を行うことにより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。
属配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。
属配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。
断面図である。
Claims (2)
- 【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、Ａｌ又はＡｌ−Ｓｉ
をターゲットとして使用するスパッタ法により第１の金
属膜を形成する工程と、Ａｌ又はＡｌ−Ｓｉに他の金属
を添加したものをターゲットとして使用するスパッタ法
により前記第１の金属膜上に第２の金属膜を形成する工
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
導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 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１記
載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9428491A JPH04324635A (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9428491A JPH04324635A (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04324635A true JPH04324635A (ja) | 1992-11-13 |
Family
ID=14105961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9428491A Pending JPH04324635A (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04324635A (ja) |
-
1991
- 1991-04-24 JP JP9428491A patent/JPH04324635A/ja active Pending
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