JPH05206136A - 配線の形成方法 - Google Patents
配線の形成方法Info
- Publication number
- JPH05206136A JPH05206136A JP31876091A JP31876091A JPH05206136A JP H05206136 A JPH05206136 A JP H05206136A JP 31876091 A JP31876091 A JP 31876091A JP 31876091 A JP31876091 A JP 31876091A JP H05206136 A JPH05206136 A JP H05206136A
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- JP
- Japan
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- wiring
- film
- insulating film
- aluminum
- alumina
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ストレスマイグレーション耐性の大きな微細配
線を実現する。 【構成】絶縁膜１の上に形成したタングステン膜２の上
にアルミニウム或いはアルミニウムとシリコンの合金か
らなる配線３を選択的に形成した後、タングステン膜２
を電極として配線３の表面を化成法で酸化してアルミナ
膜４を形成し、配線３をマスクにしてタングステン膜２
をエッチングし、配線３を含む表面にカバー絶縁膜５を
形成する。 【効果】配線と周囲の絶縁膜の中間の熱膨張係数を有す
るアルミナ膜を配線の表面に設けることにより、周辺の
絶縁膜が配線に与える熱応力を低減させる。
線を実現する。 【構成】絶縁膜１の上に形成したタングステン膜２の上
にアルミニウム或いはアルミニウムとシリコンの合金か
らなる配線３を選択的に形成した後、タングステン膜２
を電極として配線３の表面を化成法で酸化してアルミナ
膜４を形成し、配線３をマスクにしてタングステン膜２
をエッチングし、配線３を含む表面にカバー絶縁膜５を
形成する。 【効果】配線と周囲の絶縁膜の中間の熱膨張係数を有す
るアルミナ膜を配線の表面に設けることにより、周辺の
絶縁膜が配線に与える熱応力を低減させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は配線の形成方法に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の配線の微細化，多層化が進
むにつれ、配線の下地絶縁膜，層間絶縁膜，或いはカバ
ー絶縁膜と配線との熱膨張係数の違いで、配線の形成温
度或いはアロイ温度から室温に下った際、配線には大き
な残留熱応力がかかる。例えば半導体装置で通常用いら
れるアルミニウム或いはアルミニウムとシリコンの合金
等からなる配線では、熱膨張係数が酸化シリコン膜、或
いは窒化シリコン膜に比べ１桁から２桁大きい為、配線
には大きな引っ張り応力が残留する。この状態で使用し
ていると配線内部の残留応力を緩和するためアルミ原子
が粒界拡散、格子間拡散、或いは転位により移動しボイ
ドを形成する（ストレスマイグレーション）とされてい
る。このボイドが成長し配線を横切ると配線の断線をも
たらし、製品の信頼性を著しく低下させるという問題が
ある。
むにつれ、配線の下地絶縁膜，層間絶縁膜，或いはカバ
ー絶縁膜と配線との熱膨張係数の違いで、配線の形成温
度或いはアロイ温度から室温に下った際、配線には大き
な残留熱応力がかかる。例えば半導体装置で通常用いら
れるアルミニウム或いはアルミニウムとシリコンの合金
等からなる配線では、熱膨張係数が酸化シリコン膜、或
いは窒化シリコン膜に比べ１桁から２桁大きい為、配線
には大きな引っ張り応力が残留する。この状態で使用し
ていると配線内部の残留応力を緩和するためアルミ原子
が粒界拡散、格子間拡散、或いは転位により移動しボイ
ドを形成する（ストレスマイグレーション）とされてい
る。このボイドが成長し配線を横切ると配線の断線をも
たらし、製品の信頼性を著しく低下させるという問題が
ある。
【０００３】この対策としてアルミニウム配線に銅、パ
ラジウム等の不純物を添加したり、層間絶縁膜やカバー
絶縁膜の材料として熱膨張係数が配線材料に比較的近い
もの、或いはヤング率（剛性率）がなるべく低い材料を
用いる等の検討がされてきた。また配線と周りの絶縁膜
間に配線にかかる熱応力を低減する様な金属材料を挿入
する検討がされている。
ラジウム等の不純物を添加したり、層間絶縁膜やカバー
絶縁膜の材料として熱膨張係数が配線材料に比較的近い
もの、或いはヤング率（剛性率）がなるべく低い材料を
用いる等の検討がされてきた。また配線と周りの絶縁膜
間に配線にかかる熱応力を低減する様な金属材料を挿入
する検討がされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の配線の形成方法
は、周りの絶縁膜と配線との熱膨張係数の差が大きく、
配線に加わる熱応力によりストレスマイグレーションを
生じ、配線が断線し、製品の信頼性を低下させるという
問題点がある。
は、周りの絶縁膜と配線との熱膨張係数の差が大きく、
配線に加わる熱応力によりストレスマイグレーションを
生じ、配線が断線し、製品の信頼性を低下させるという
問題点がある。
【０００５】また、配線の周囲に応力を低減させるため
の異種の金属膜を形成するのは極めて難しく現実的でな
い。
の異種の金属膜を形成するのは極めて難しく現実的でな
い。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の配線の形成方法
は、半導体基板上に設けた絶縁膜上に高融点金属膜を形
成し前記高融点金属膜上にアルミニウム又はアルミニウ
ム合金からなる配線を選択的に設ける工程と、前記高融
点金属膜を電極として前記配線の表面を化成法により酸
化しアルミナ膜を形成する工程と、前記配線をマスクと
して前記高融点金属膜をエッチング除去する工程とを含
んで構成される。
は、半導体基板上に設けた絶縁膜上に高融点金属膜を形
成し前記高融点金属膜上にアルミニウム又はアルミニウ
ム合金からなる配線を選択的に設ける工程と、前記高融
点金属膜を電極として前記配線の表面を化成法により酸
化しアルミナ膜を形成する工程と、前記配線をマスクと
して前記高融点金属膜をエッチング除去する工程とを含
んで構成される。
【０００７】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【０００８】図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の実施
例を説明するための工程順に示した断面図である。
例を説明するための工程順に示した断面図である。
【０００９】まず、図１（ａ）に示すように、半導体基
板（図示せず）上に形成した絶縁膜１の上にタングステ
ン膜２を堆積した後アルミニウム膜或いはアルミニウム
とシリコンの合金膜をスパッターして堆積し、選択的に
エッチングして配線３を形成する。
板（図示せず）上に形成した絶縁膜１の上にタングステ
ン膜２を堆積した後アルミニウム膜或いはアルミニウム
とシリコンの合金膜をスパッターして堆積し、選択的に
エッチングして配線３を形成する。
【００１０】次に、図１（ｂ）に示すように、タングス
テン膜２を電極として配線３の表面を陽極酸化し、アル
ミナ膜４を形成する。
テン膜２を電極として配線３の表面を陽極酸化し、アル
ミナ膜４を形成する。
【００１１】次に、図１（ｃ）に示すように、配線３を
マスクとしてタングステン膜２をエッチングして除去
し、配線３を含む表面にカバー絶縁膜５を堆積する。
マスクとしてタングステン膜２をエッチングして除去
し、配線３を含む表面にカバー絶縁膜５を堆積する。
【００１２】ここで、アルミナ膜４の熱膨張係数は約
９．５×１０-6／℃でアルミニウムの熱膨張係数２３．
１×１０-6／℃に比べて小さく、酸化シリコン膜又は窒
化シリコン膜の値（０．５×１０-6〜２．５×１０-6／
℃）に比べ大きいので、アルミナ膜４は周りの絶縁膜か
ら配線にかかる熱応力を低減する緩衝膜として働く。ア
ルミナ膜４の膜厚は配線３の配線抵抗が大きくならない
ように５０〜１００ｎｍに抑える必要がある。
９．５×１０-6／℃でアルミニウムの熱膨張係数２３．
１×１０-6／℃に比べて小さく、酸化シリコン膜又は窒
化シリコン膜の値（０．５×１０-6〜２．５×１０-6／
℃）に比べ大きいので、アルミナ膜４は周りの絶縁膜か
ら配線にかかる熱応力を低減する緩衝膜として働く。ア
ルミナ膜４の膜厚は配線３の配線抵抗が大きくならない
ように５０〜１００ｎｍに抑える必要がある。
【００１３】図２（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２の実施
例を説明するための工程順に示した断面図である。
例を説明するための工程順に示した断面図である。
【００１４】図２（ａ）に示すように、第１の実施例と
同様に絶縁膜１の上に形成したタングステン膜２の上に
アルミニウム膜或いはアルミニウムとシリコンの合金膜
をスパッターして形成し、その上に選択的に設けたフォ
トレジスト膜６をマスクとしてエッチングし、配線３を
形成する。
同様に絶縁膜１の上に形成したタングステン膜２の上に
アルミニウム膜或いはアルミニウムとシリコンの合金膜
をスパッターして形成し、その上に選択的に設けたフォ
トレジスト膜６をマスクとしてエッチングし、配線３を
形成する。
【００１５】次に、図２（ｂ）に示すように、フォトレ
ジスト膜６をマスクとして化成法で配線３の側面を酸化
しアルミナ膜４を形成する。
ジスト膜６をマスクとして化成法で配線３の側面を酸化
しアルミナ膜４を形成する。
【００１６】次に、図２（ｃ）に示すように、フォトレ
ジスト膜６を除去した後配線３を含む表面にカバー絶縁
膜５を堆積する。ここで、配線３の上面にはアルミナ膜
を形成しないので配線３の抵抗増大を抑える事ができ、
更に、多層配線構造の場合のスルーホール形成が容易と
なる。
ジスト膜６を除去した後配線３を含む表面にカバー絶縁
膜５を堆積する。ここで、配線３の上面にはアルミナ膜
を形成しないので配線３の抵抗増大を抑える事ができ、
更に、多層配線構造の場合のスルーホール形成が容易と
なる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、配線の表
面に配線の熱膨張係数よりも小さく、且つ周囲の絶縁膜
の熱膨張係数より大きい熱膨張係数の薄い絶縁膜を設け
ることにより、微細配線ルールの半導体装置に対しても
ストレスマイグレーション耐性の高い配線を形成する事
ができるという効果を有する。
面に配線の熱膨張係数よりも小さく、且つ周囲の絶縁膜
の熱膨張係数より大きい熱膨張係数の薄い絶縁膜を設け
ることにより、微細配線ルールの半導体装置に対しても
ストレスマイグレーション耐性の高い配線を形成する事
ができるという効果を有する。
【図１】本発明の第１の実施例を説明するための工程順
に示した断面図。
に示した断面図。
【図２】本発明の第２の実施例を説明するための工程順
に示した断面図。
に示した断面図。
【符号の説明】 １ 絶縁膜 ２ タングステン膜 ３ 配線 ４ アルミナ膜 ５ カバー絶縁膜 ６ フォトレジスト膜
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体基板上に設けた絶縁膜上に高融点
金属膜を形成し前記高融点金属膜上にアルミニウム又は
アルミニウム合金からなる配線を選択的に設ける工程
と、前記高融点金属膜を電極として前記配線の表面を化
成法により酸化しアルミナ膜を形成する工程と、前記配
線をマスクとして前記高融点金属膜をエッチング除去す
る工程とを含むことを特徴とする配線の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31876091A JPH05206136A (ja) | 1991-12-03 | 1991-12-03 | 配線の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31876091A JPH05206136A (ja) | 1991-12-03 | 1991-12-03 | 配線の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05206136A true JPH05206136A (ja) | 1993-08-13 |
Family
ID=18102637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31876091A Withdrawn JPH05206136A (ja) | 1991-12-03 | 1991-12-03 | 配線の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05206136A (ja) |
-
1991
- 1991-12-03 JP JP31876091A patent/JPH05206136A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990311 |