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Info
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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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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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
−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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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
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)
- 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20142990A JPH0487336A (ja) | 1990-07-31 | 1990-07-31 | 半導体装置の配線形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20142990A JPH0487336A (ja) | 1990-07-31 | 1990-07-31 | 半導体装置の配線形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0487336A true JPH0487336A (ja) | 1992-03-19 |
Family
ID=16440941
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20142990A Pending JPH0487336A (ja) | 1990-07-31 | 1990-07-31 | 半導体装置の配線形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0487336A (ja) |
Cited By (2)
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 |
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1990
- 1990-07-31 JP JP20142990A patent/JPH0487336A/ja active Pending
Cited By (3)
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 |
US5895265A (en) * | 1993-03-22 | 1999-04-20 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Semiconductor device having cap-metal layer |
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