JPH0487336A - 半導体装置の配線形成方法 - Google Patents

半導体装置の配線形成方法

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JPH0487336A
JPH0487336A JP20142990A JP20142990A JPH0487336A JP H0487336 A JPH0487336 A JP H0487336A JP 20142990 A JP20142990 A JP 20142990A JP 20142990 A JP20142990 A JP 20142990A JP H0487336 A JPH0487336 A JP H0487336A
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JP
Japan
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film
alloy
alloy film
wiring
films
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JP20142990A
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English (en)
Inventor
Hideshi Takahashi
英志 高橋
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MIYAGI OKI DENKI KK
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
MIYAGI OKI DENKI KK
Oki Electric Industry Co 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】 (産業上の利用分野) この発明は、LSIなどの半導体装置における配線形成
方法に関するものである。
(従来の技術) 従来、L S Iの配線としてはAf −S i配線が
用いられているが、このAt−Si−&!線は、線幅が
1.0p以下になると、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寿命が低下する問題と、ヒロ
ックによる配線ショートの問題があった。これに対して
、kl−3iへ不純物、例えばCuやPdを添加した配
線が用いられており、中でもAf−5t−Cu配線は第
3図に示すようにエレクトロマイグレーション寿命の向
上に効果がある。
このAl−Si−−Cu配線は従来、第4図に示すよう
にして形成さ九る。まず、第4図(a)に示すように、
素子形成を終了したLSI基板1上にBPSC;などの
酸化膜2を形成し、これにコンタクトホール3を開ける
。次に、Af−Si−Cu合金ターゲントを用いてスパ
ッタ法(例えばAr圧; 8mTorr 、 スパッタ
パワー8に−)で、kl−3i−CuのM合金膜を全面
に成膜した後、このM合金膜を通常のホトリソ・エツチ
ング法でパターニングすることにより、前記第4図(a
)に示すようにkl −Si−−Cuの第1層配線4を
形成する。その後、オーミックコンタクトを得るなどの
目的で400°C230分のシンクを行う。その後、第
4図(b)に示すように全面にプラズマSiO□膜など
の眉間絶縁膜5を成膜した後、これに通常のホトリソ・
エツチング法でスルーホール6を形成する。その後、再
び/d −3i−Cu合金ターゲットを用いてスパッタ
法でAl−3i−CuのM合金膜を全面に形成し、これ
をホトリソ・エツチングでパターニングすることにより
、第4図(C)に示すようにAl−Si−−Cuの第2
層配線7を形成する。その後、同図のようにパッシベー
ション膜8(例えばプラズマSiN膜)を全面に堆積さ
せ、ボンディングパット部での開口をホトリソ・エツチ
ングで行い、最後に素子特性の向上などの目的で400
’C,60分のアニールを行う。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記のような従来の配線形成法では、A
f−Si−CuのM合金膜の反射率が高いために、該M
合金膜をバターニングする際の、あるいはスルーホール
を開口する際のホトリソ工程でのバターニング寸法およ
び形状の制御が難しく、結果として高精度に配線形成が
行えないという問題点があった。また、Al−3i−C
uの配線であっても、第4図のように線幅1.0 tr
m以下の多層配線となると、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寿命が低下するという問
題点があった。
この発明は上記の点に鑑みなされたもので、線幅1.0
即以下の多層配線においても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寿命が向上し、ヒロック
の発生も少なく、信顛性の高い配線を形成でき、かつホ
トリソ工程精度を向上させて高精度の配線形成も可能と
なる半導体装置の配線形成方法を提供することを目的と
する。
(課題を解決するための手段) この発明では、M合金膜上に、反射率を低下させる金属
膜を堆積させることで、ホトリソ工程精度を改善し、か
つその膜とM合金膜を反応させることで、かつその膜で
M合金膜を被覆することで配線の強化を図る。具体的に
は、fiJ−Cu−BまたはAl −Sj −Cu−B
のM合金膜を形成し、その上にHf (ハフニウム)あ
るいはそのケイ化物または窒化物を上層膜として成膜し
、その上層膜と下層のM合金膜をパターニングして2層
構造の配線とし、その後あるいは前記バターニング前に
熱処理して上層膜と下層M合金膜を反応させる。
(作 用) Al−Cu−BまたはAf−Si−−Cu−BのM合金
膜上に、Hfあるいはそのケイ化物または窒化物を上層
膜として形成すると、膜表面の反射率は、波長375n
mでM合金膜のみの場合の50%以下となる。したがっ
て、このM合金膜と上層膜を配線としてパターニングす
る際の、あるいはスルーホールを開孔する際のホトリソ
工程精度は向上し、結果として高精度の配線形成が可能
となる。
また、熱処理を行うと、Ifあるいはそのケイ化物また
は窒化物からなる上層膜が下層のM合金膜と反応し、M
合金膜中にHfが添加される。そして、Ifが添加され
ることによりM合金膜は強化され、第2図(a)、(b
)に添加しないものと比較して示すようにヒロックの発
生が減少する。
また、Hfあるいはそのケイ化物または窒化物からなる
上層膜を除去せず残すことにより、M合金膜がHfある
いはそのケイ化物または窒化物で覆われた構造となり、
やはりM合金膜が強化される。
したがって、線幅1. On以下の多層配線においても
、ストレスマイグレーションやエレクトロマイグレーシ
ョン寿命が向上し、それらマイグレーションによる断線
を抑えられる。
このように、この発明においては、膜表面の反射率を低
下させ、ホトリソ工程精度を改善する上層膜を利用して
、信鮪性の高い配線形成が可能となる。
なお、この発明におけるM合金膜(/V−CLI−Bま
たはAl−3i −Cu−B )は、従来のAf−Cu
またはAl−Si−−Cu合金膜と比較すると、B(ポ
ロン)がプラスされているが、これは、M合金膜とHf
あるいはそのケイ化物または窒化物を反応さセるために
添加されている。
(実施例) 以下この発明の一実施例を図面を参照して説明する。第
1図はこの発明の一実施例を工程順に示す断面図であり
、この一実施例は、この発明を多層配線形成法に適用し
た場合である。勿論、この発明は、単層の配線形成にも
応用できる。
第1図の一実施例を詳述すると、まず第1図(a)に示
すように、素子形成を終了したLSI基板11上に絶縁
膜としてBPSG膜12を0.6四堆積させ、これにコ
ンタクトホール13を開ける。
次にその上の全面に、Af−1χSi −0,5χCu
 −0,0OIXBのM合金膜14をスパッタ法(例え
ばAr圧;8mTorr、スパッタパワー8kW)で0
.6即ffに成膜し、さらにその上に連続してHf5r
z膜(ケイ化ハフニウム膜)15をスパッタ法(例えば
Ar圧; 10 mTorr。
スパッタパワー1kk)で50nm厚に成膜スるー。
その後、)lfsfz膜15とM合金膜14を通常のホ
トリソ・エツチング法でバターニングすることにより、
第1図働)に示すように2層構造の第2層配線21を形
成する。次いで同図のように全面に眉間絶縁膜17(例
えばプラズマ5rOt膜)を形成し、これに通常のホト
リソ・エツチング法でスルーホール1Bを開ける。
その後、眉間絶縁膜17上の全面に第1図(C)に示す
ように、Af−1χSr −0,5χCu −0,00
1Z BのM合金膜19をスパッタ法で10n厚に成膜
し、さらにその上に連続してHfSi−z膜20をスパ
ッタ法(例えばAr圧; 10mTorr、スパッタパ
ワー1に−)で50nm厚に成膜する。
次いで、HfSi2膜20とM合金膜19を通常のホト
リソ・エツチング法でバターニングすることにより、第
1図(d)に示すように2層構造の第2層配線21を形
成する。その後、オーミックコンタクトを得る目的で4
00″C130分の熱処理を行う。
しかる後、同第1図(d)に示すように全面にパッシベ
ーション膜22(例えばプラズマSi−NIQ)を0、
8 ttm厚に堆積させ、ボンディングパット部での開
口をホトリソエツチングで行い、最後に400’C,6
0分の熱処理を行う。
以上の形成法においては、M合金膜14.19の上にH
fSi z膜15.20が形成される。したがって、メ
タル表面での反射率は、M合金膜のみの場合と比較して
波長375nmで50%以下となる。
したがって、M合金膜14とHfSi−z膜15または
M合金膜19とHfSi−z膜20をバターニングする
際の、あるいは層間絶縁膜17にスルーホール18を開
口する際のホトリソ工程での精度が改善され、良好なパ
ターン寸法および形状が得られるようになり、結果とし
て高精度の配線形成が可能となる。
また、最後に400°C560分の熱処理を行うと、M
合金膜14.19とHfSi、膜15.20が反応し、
M合金膜14.19中にllfが0.83wtχ添加さ
れ、Af−1χSi−−0,5χCu  0.83wt
χ1lf−0,001χBのM合金膜14.19となり
、強化される。
したがって、第2図(a)、(b)にHfを添加しない
ものと比較して示すようにヒロックの発生が減少する。
また、HfSi−z膜15.20は配線の一部として最
後まで残っており、このHf54つ膜15.20でM合
金膜14.19が覆われて強化された構造となるので、
例え上記のような1.On以下の多層配線構造において
もストレスマイグレーションやエレクトロマイグレーシ
ョン寿命が向上し、それらマイグレーションによる断線
が抑えられる。
なお、上記一実施例では、M合金膜上にtlfsi。
膜、つまりIfのケイ化物を形成したが、Hfの窒化物
、あるいはl(fそのものを形成しても同様の現象、同
様の効果が得られる。また、反応させるための熱処理は
、配線にバターニングする前に行うこともできる。
また、M合金膜は、Siの除去された、14−CuBの
合金膜であってもよい。さらに、M合金膜中)Cuは0
.1〜2 wtX、Bは0.001 〜0.5 wtX
含ませるのが適当である。
(発明の効果) 以上詳細に説明したように、この発明の配線形成方法に
よれば、M合金膜上にllfあるいはそのケイ化物また
は窒化物の上層膜を形成して、膜表面の反射率を下げた
ので、ホトリソ工程精度を改善でき、ひいては高精度に
配線を形成することができる。また、その上層膜とM合
金膜とを反応させて、さらにはその上層膜でM合金膜を
覆って配線を強化するようにしたので、ヒロックの発生
の少ない、かつ線幅1.On以下の多層配線においても
エレクトロマイグレーションおよびストレスマイグレー
ション寿命の向上した信頬性の高い配線を形成すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の半導体装置の配線形成方法の一実施
例を示す工程断面図、第2図はM合金膜に対するHfの
添加の存無によるヒロックの発生状況を示す特性図、第
3図は従来の配線形成法を示す工程断面図、第4図は従
来のA/ −Si −Cu配線のエレクトロマイグレー
ション寿命の向上効果を示す特性図である。 14.19・・・M合金膜、15.20・・・HfSi
−z膜。 特許出願人  宮城沖電気株式会社 従来の形成法 第4 図 旧口心へ姪 叫 」ロクへ姪 瞑

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 下地上にAl−Cu−BまたはAl−Si−Cu−Bの
    Al合金膜を形成し、その上にHfあるいはそのケイ化
    物または窒化物を上層膜として成膜する工程と、その上
    層膜と下層のAl合金膜をパターニングして、2層構造
    の配線を形成する工程と、 その後、あるいは前記パターニング前に熱処理して上層
    膜と下層Al合金膜を反応させる工程とを具備してなる
    半導体装置の配線形成方法。
JP20142990A 1990-07-31 1990-07-31 半導体装置の配線形成方法 Pending JPH0487336A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5635763A (en) * 1993-03-22 1997-06-03 Sanyo Electric Co., Ltd. Semiconductor device having cap-metal layer
US9995076B1 (en) 2001-07-13 2018-06-12 Steven M. Hoffberg Intelligent door restraint

Cited By (3)

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US5895265A (en) * 1993-03-22 1999-04-20 Sanyo Electric Co., Ltd. Semiconductor device having cap-metal layer
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