JPH04349629A - 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

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JPH04349629A
JPH04349629A JP12168491A JP12168491A JPH04349629A JP H04349629 A JPH04349629 A JP H04349629A JP 12168491 A JP12168491 A JP 12168491A JP 12168491 A JP12168491 A JP 12168491A JP H04349629 A JPH04349629 A JP H04349629A
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JP
Japan
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film
tungsten
semiconductor device
oxide film
wiring
Prior art date
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Pending
Application number
JP12168491A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Haruta
亮 春田
Masayasu Suzuki
正恭 鈴樹
Tokio Kato
加藤 登季男
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に関し、特
に、被酸化性の導電膜上に酸化膜を設けた半導体装置に
適用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の配線として、抵抗値の低い
アルミニウム膜が使用されてきた。しかし、半導体装置
の微細化に伴い、配線幅が細くなってきているため、配
線の電流密度が高くなり、エレクトロマイグレーション
によって断線が発生する。また、アルミニウム膜上に形
成されるパッシベーション(表面保護)膜の応力による
ストレスマイグレーションによって、アルミニウム膜の
粒界で断線が発生する。このような問題は、アルミニウ
ムの融点が低く、かつ、質量が小さいことに起因する。
【0003】そこで、例えば、アルミニウム膜に、銅や
珪素等の不純物を含有させて硬度を上げる方法や、アル
ミニウム膜の上下を例えばモリブデンシリサイド膜で挾
みマイグレーション耐性を向上する方法がある。しかし
、更に、半導体装置の微細化を図った場合、マイグレー
ション耐性を確保することができないという問題がある
【0004】そこで、配線をタングステンで構成する方
法が提案されている。タングステンは、抵抗値がアルミ
ニウムの約3倍と大きいが、マイグレーション耐性が優
れているので、信頼性の高い配線を構成することができ
る。この種の技術に関しては、例えば、1989  プ
ロシーディングズ  セブンス  インターナショナル
  アイ・イー・イー・イー  ブイ・エル・エス・ア
イ  マルチレベル  インターコネクション  コン
ファレンス(1989年)第19頁乃至第25頁(19
89  Proc.  7th  Internati
onal  IEEE  VLSI  Multile
vel  Interconection  Conf
erence  pp.19−25)に記載されている
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者は、前記従来技術を検討した結果、以下のような問題
点を見出した。
【0006】半導体装置の微細化に伴い、例えば、配線
間の間隔は小さくなる。このため、間隔の狭くなった配
線間を酸化膜で埋め込む場合、酸化膜の被覆性が問題に
なる。つまり、酸化膜の被覆性が悪い場合には、配線間
の領域に巣が形成され、配線間を酸化膜で埋込むことが
難しくなる。そこで、TEOS(Tetra  Eth
oxy  Ortho  Silane)を材料として
、低温のプラズマCVD法で酸化膜を形成する方法が行
なわれている。
【0007】しかし、タングステン膜は、このタングス
テン膜上に形成される酸化珪素膜、特に、前記TEOS
酸化膜との間の密着性が悪く、ウェーハプロセスの途中
ではがれが発生するという問題が発生した。
【0008】はがれの発生したウェーハをESCA(X
線光電子分光法)で解析したところ、タングステン表面
にタングステンの酸化物が存在することが明らかになっ
た。タングステンは非常に酸化し易く、常温で放置する
だけで、表面に自然酸化膜が生じてしまう。このタング
ステンの酸化膜がはがれの原因であるか否かを確認する
ために、水素雰囲気中で熱処理を行なった。この後、こ
のタングステン膜上に酸化珪素膜を形成し、はがれが発
生するか否かを確認した。この場合には、はがれの発生
はなかった。水素によってタングステン表面の酸化膜が
還元され、この結果、密着性が向上したものと考えられ
る。
【0009】しかし、水素で酸化膜を還元した後、空気
中にタングステンを放置した場合には、再度、タングス
テン表面に酸化膜が形成される。このため、同様に、タ
ングステンと酸化珪素膜との界面ではがれが発生すると
いう問題があった。
【0010】本発明の目的は、被酸化性の導電膜上に酸
化膜を設けた半導体装置において、信頼性を向上するこ
とが可能な技術を提供することにある。
【0011】本発明の他の目的は、前記半導体装置の製
造方法において、歩留りを向上することが可能な技術を
提供することにある。
【0012】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。
【0013】
【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簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【0014】(1)被酸化性の導電膜上に酸化膜を設け
た半導体装置において、前記導電膜の酸化を抑制する膜
を、前記酸化膜との界面に設ける。
【0015】(2)被酸化性の導電膜を形成する工程と
、該導電膜上に酸化膜を形成する工程とを備えた半導体
装置の製造方法において、前記導電膜を形成する工程と
前記酸化膜を形成する工程の間に、前記導電膜の表面に
酸化を抑制する膜を形成する工程を備える。
【0016】
【作用】前述した手段(1)によれば、導電膜表面の酸
化を抑制する膜を設けたことにより、導電膜の酸化は抑
制される。導電膜と酸化膜との界面に酸化を抑制する膜
がある場合には、界面に導電膜の酸化膜がある場合より
も密着性が向上するので、導電膜と酸化膜の界面でのは
がれを低減することができる。これにより、半導体装置
の信頼性を向上することができる。
【0017】前述した手段(2)によれば、導電膜の表
面の酸化は抑制される。導電膜と酸化膜との界面に酸化
を抑制する膜がある場合には、界面に導電膜の酸化膜が
ある場合よりも密着性が向上するので、導電膜と酸化膜
の界面でのはがれを低減することができる。これにより
、半導体装置の製造方法において、歩留りを向上するこ
とができる。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて具体的
に説明する。
【0019】なお、実施例を説明するための全図におい
て、同一機能を有するものは、同一符号を付け、その繰
り返しの説明は省略する。
【0020】〔実施例1〕本発明の実施例1の半導体装
置の構成を、図1(要部断面図)を用いて説明する。
【0021】図1に示すように、本実施例1の半導体装
置は、半導体基板1で構成されている。この半導体基板
1は、例えば、単結晶珪素で構成されている。この半導
体基板1上には、例えば、MISFET等の図示しない
回路素子が設けられている。これらの回路素子上には、
PSG(Phospho  Silicate  Gl
ass:リン含有酸化珪素)膜2が設けられている。こ
のPSG膜2上には、配線6が設けられている。この配
線6は、第1層目の配線形成工程で形成される。この配
線6は、例えば、タングステン膜で構成されている。こ
の配線6は、前記PSG膜2の接続孔3を通して、前記
半導体基板1の主面に電気的に接続されている。このタ
ングステン膜6の表面には、窒化タングステン膜5が設
けられている。
【0022】前記配線6上には、層間絶縁膜10が設け
られている。この層間絶縁膜10は、例えば、酸化珪素
膜7、SOG(Spin  OnGlass:塗布ガラ
ス)膜8、酸化珪素膜9の積層膜で構成されている。前
記酸化珪素膜7及び9の夫々は、例えば、プラズマ励起
CVD法で形成される。また、この酸化珪素膜7及び9
の夫々は、例えば、モノシランと二酸化窒素を原料とし
て形成される。また、この酸化珪素膜7及び9の夫々を
、例えば、TEOSと酸素を原料として形成することも
できる。ここで、窒化タングステン膜5を設けたことに
より、配線6を構成するタングステン膜の酸化は抑制さ
れる。配線6と酸化珪素膜7との界面に窒化タングステ
ン膜5がある場合には、界面にタングステン膜の酸化膜
がある場合よりも密着性が向上するので、配線6と酸化
珪素膜7の界面でのはがれを低減することができる。こ
れにより、半導体装置の信頼性を向上することができる
【0023】前記層間絶縁膜10上には、配線15が設
けられている。この配線15は、下層側からチタンタン
グステン膜12、銅と珪素が添加されたアルミニウム合
金膜13、チタンタングステン膜14の夫々を積層した
積層膜で構成されている。この配線15は、前記層間絶
縁膜10に設けられた接続孔11を通して、前記配線6
に接続されている。
【0024】前記配線15上には、表面保護膜16が設
けられている。この表面保護膜16は、例えば、プラズ
マ励起CVD法で形成された酸化珪素膜で構成されてい
る。
【0025】次に、図2乃至図4(製造工程毎に示す要
部断面図)を用いて、前記半導体装置の製造方法を説明
する。
【0026】まず、MISFET等の図示しない回路素
子を、半導体基板1の主面部に形成する。この後、前記
回路素子上にPSG膜2を形成する。
【0027】次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、
前記PSG膜2に、半導体基板1の主面まで達する接続
孔3を形成する。この後、図2に示すように、例えば、
スパッタリング法で前記PSG膜2上にタングステン膜
4を形成する。
【0028】次に、アンモニア雰囲気中、600℃程度
の温度で、ランプアニール装置を用いて前記タングステ
ン膜4の表面を窒化する。この工程を行なうことにより
、前記タングステン膜4の表面に窒化タングステン膜5
が形成される。
【0029】次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、
前記窒化タングステン膜5、タングステン膜4の夫々を
パターンニングし、図3に示すように、第1層目の配線
6を形成する。
【0030】次に、例えば、プラズマ励起CVD法で、
前記配線6上を含む半導体基板1の主面全面に、酸化珪
素膜7を形成する。この後、この酸化珪素膜7上にSO
G膜8を塗布する。更に、このSOG膜8上に、例えば
、プラズマ励起CVD法で酸化珪素膜9を形成する。 これらの酸化珪素膜7、SOG膜8、酸化珪素膜9の夫
々を形成することにより、図4に示すように、積層構造
の層間絶縁膜10が形成される。
【0031】次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、
前記層間絶縁膜10に、前記配線3まで達する接続孔1
1を形成する。この後、例えば、スパッタリング法で、
チタンタングステン膜12、銅と珪素を添加したアルミ
ニウム合金膜13、チタンタングステン膜14の夫々を
順次形成する。
【0032】次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、
前記チタンタングステン膜14、アルミニウム合金膜1
3、チタンタングステン膜12の夫々をパターンニング
し、第2層目の配線15を形成する。この後、この配線
15の上層に表面保護膜16を形成することにより、前
記図1に示す本実施例1の半導体装置は完成する。この
表面保護膜16は、例えば、プラズマ励起CVD法で酸
化珪素膜を堆積することにより形成される。
【0033】以上、説明したように、本実施例1の製造
方法によれば、配線6を構成するタングテン膜の表面に
窒化タングステン膜5を形成したことにより、配線6を
構成するタングステン膜の表面の酸化は抑制される。配
線6と酸化珪素膜7との界面に窒化タングステン膜6が
ある場合には、界面にタングステンの酸化膜がある場合
によりも密着性が向上するので、配線6と酸化珪素膜7
の界面でのはがれを低減することができる。これにより
、半導体装置の製造方法において、歩留りを向上するこ
とができる。
【0034】〔実施例2〕次に、本発明の実施例2の半
導体装置の製造方法を説明する。
【0035】実施例2の半導体装置の製造方法は、前記
実施例1の製造方法において、窒化タングステン膜5を
形成する熱処理を、抵抗加熱方式の炉体を用い、窒素雰
囲気中で行なうものである。炉体による熱処理は、例え
ば、650℃程度の温度で、30分間行なう。
【0036】〔実施例3〕次に、本発明の実施例3の半
導体装置の製造方法を説明する。
【0037】実施例3の半導体装置の製造方法は、前記
実施例1の半導体装置の製造方法において、窒化タング
ステン膜5を、例えば、プラズマ励起法で、アンモニア
雰囲気中で形成するものである。プラズマ励起法での窒
化タングステン膜5の形成は、例えば、タングステン膜
4を形成した後、プラズマ励起CVD装置に挿入し、ア
ンモニア雰囲気中、450℃程度の温度で、10分間プ
ラズマ処理することにより行なう。なお、この場合、プ
ラズマ励起CVD装置は、アニール装置として使用され
る。
【0038】〔実施例4〕次に、本発明の実施例4の半
導体装置の製造方法を説明する。
【0039】実施例4の半導体装置の製造方法は、前記
実施例1の半導体装置の製造方法において、タングステ
ン膜4をフォトリソグラフィ技術でパターンニングして
配線6を形成後、窒化タングステン膜5の形成を行なう
ものである。窒化タングステン膜5は、例えば、ランプ
アニール装置を用いて、アンモニア雰囲気中、600℃
程度の温度で、1分間の処理を行なうことにより形成さ
れる。
【0040】以上、本発明を実施例にもとづき具体的に
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
能であることは言うまでもない。
【0041】例えば、前記実施例1乃至実施例4では、
タングステン膜4をスパッタリング法で形成した例を示
したが、本発明は、前記タングステン膜4をCVD法で
形成することもできる。
【0042】また、配線6をタングステン膜4で構成し
た例を示したが、本発明は、他の被酸化性の導電膜で配
線6を構成し、この導電膜の窒化膜を配線6の表面に設
けた場合にも、同様の効果を得ることができる。
【0043】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。
【0044】被酸化性の導電膜上に酸化膜を設けた半導
体装置において、信頼性を向上することかできる。
【0045】また、前記半導体装置の製造方法において
、歩留りを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の半導体装置の要部断面図。
【図2】前記半導体装置を製造工程毎に示す要部断面図
【図3】前記半導体装置を製造工程毎に示す要部断面図
【図4】前記半導体装置を製造工程毎に示す要部断面図
【符号の説明】
1  半導体基板、2  PSG膜、3  接続孔、5
  窒化タングステン膜、6配線、7  酸化珪素膜、
8  SOG膜、9  酸化珪素膜、10  層間絶縁
膜、11  接続孔、12  チタンタングステン膜、
13  アルミニウム合金膜、14チタンタングステン
膜、15    配線、16  表面保護膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  被酸化性の導電膜上に酸化膜を設けた
    半導体装置において、前記導電膜の酸化を抑制する膜を
    、前記酸化膜との界面に設けたことを特徴とする半導体
    装置。
  2. 【請求項2】  被酸化性の導電膜を形成する工程と、
    該導電膜上に酸化膜を形成する工程とを備えた半導体装
    置の製造方法において、前記導電膜を形成する工程と前
    記酸化膜を形成する工程の間に、前記導電膜の表面に酸
    化を抑制する膜を形成する工程を備えたことを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
JP12168491A 1991-05-28 1991-05-28 半導体装置及びその製造方法 Pending JPH04349629A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004080011A (ja) * 2002-07-09 2004-03-11 Samsung Electronics Co Ltd シリコンオキシド層を含む半導体素子の製造方法
JP2006054432A (ja) * 2004-07-15 2006-02-23 Tokyo Electron Ltd 成膜方法、成膜装置及び記憶媒体
JP2019534384A (ja) * 2016-11-03 2019-11-28 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated パターニングのための膜の堆積及び処理

Cited By (4)

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