JPH05243229A - 半導体集積回路装置 - Google Patents
半導体集積回路装置Info
- Publication number
- JPH05243229A JPH05243229A JP4271192A JP4271192A JPH05243229A JP H05243229 A JPH05243229 A JP H05243229A JP 4271192 A JP4271192 A JP 4271192A JP 4271192 A JP4271192 A JP 4271192A JP H05243229 A JPH05243229 A JP H05243229A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- aluminum
- grain size
- aluminum film
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】電源配線・信号線配線の特にアルミニウムを用
いた配線で、耐エレクトロ・マイグレーション・耐スト
レスマイグレーションを同時に向上する配線構造。 【構成】電源配線・信号線配線が高融点金属膜１３を介
して、耐エレクトロ・マイグレーション性の高い結晶粒
の大きな第１のアルミニウム膜を下層・耐ストレス・マ
イグレーション性の高い結晶粒の小さい第２のアルミ膜
１４を上層に配した配線構造を有している。
いた配線で、耐エレクトロ・マイグレーション・耐スト
レスマイグレーションを同時に向上する配線構造。 【構成】電源配線・信号線配線が高融点金属膜１３を介
して、耐エレクトロ・マイグレーション性の高い結晶粒
の大きな第１のアルミニウム膜を下層・耐ストレス・マ
イグレーション性の高い結晶粒の小さい第２のアルミ膜
１４を上層に配した配線構造を有している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路装置に関
し、特に配線の構造に関する。
し、特に配線の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術について図を参照し説明す
る。説明を簡単化するために、単層のアルミニウム膜の
みに着目して説明する。
る。説明を簡単化するために、単層のアルミニウム膜の
みに着目して説明する。
【０００３】図４は、基板温度２５℃の状態で、スパッ
タ法により形成した厚さ０．３μｍ程度のアルミニウム
膜の断面を模式的に示す断面図である。アルミニウム膜
を形成する結晶粒の大きさは０．０５μｍ程度である
が、０．０５μｍ程度の結晶粒では、加速された電子の
衝突による結晶粒のずれに起因する断線、すなわちエレ
クトロ・マイグレーションによる断線を引き起しやすく
なる。
タ法により形成した厚さ０．３μｍ程度のアルミニウム
膜の断面を模式的に示す断面図である。アルミニウム膜
を形成する結晶粒の大きさは０．０５μｍ程度である
が、０．０５μｍ程度の結晶粒では、加速された電子の
衝突による結晶粒のずれに起因する断線、すなわちエレ
クトロ・マイグレーションによる断線を引き起しやすく
なる。
【０００４】耐エレクトロ・マイグレーション向上には
アルミニウム膜の結晶粒を大きくする事が有効である。
その１例が図５に示すバンブー構造で、粒径がアルミニ
ウム膜と同程度になっている。この構造は、耐エレクト
ロ・マイグレーション構造には有効であるが、ストレス
・マイグレーションにより結晶粒の境界にそって断線し
やすくなるという欠点があった。また、スパッタ法によ
る成膜では厚さ１μｍ程度以上の膜を形成すると、アル
ミニウムの堆積に伴い表面温度が上昇し、膜上部に行く
に従って結晶粒が大きくなる。この状態を図６に示す。
図６に示すようなアルミニウム膜では、膜上部の端部に
応力がかかり、ストレス・マイグレーションによる断線
を生じやすくなる。
アルミニウム膜の結晶粒を大きくする事が有効である。
その１例が図５に示すバンブー構造で、粒径がアルミニ
ウム膜と同程度になっている。この構造は、耐エレクト
ロ・マイグレーション構造には有効であるが、ストレス
・マイグレーションにより結晶粒の境界にそって断線し
やすくなるという欠点があった。また、スパッタ法によ
る成膜では厚さ１μｍ程度以上の膜を形成すると、アル
ミニウムの堆積に伴い表面温度が上昇し、膜上部に行く
に従って結晶粒が大きくなる。この状態を図６に示す。
図６に示すようなアルミニウム膜では、膜上部の端部に
応力がかかり、ストレス・マイグレーションによる断線
を生じやすくなる。
【０００５】上述したマイグレーションによる断線不良
を防ぐため、アルミニウム膜の下に高融点金属膜を敷く
などの方策がとられてきた。
を防ぐため、アルミニウム膜の下に高融点金属膜を敷く
などの方策がとられてきた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、単層
アルミニウム膜で結晶粒の大きさを任意に変えて形成す
ることは困難であり、アルミニウム層の配線では同時に
耐ストレス・マイグレーションと耐エレクトロ・マイグ
レーションを満たす事は困難であった。
アルミニウム膜で結晶粒の大きさを任意に変えて形成す
ることは困難であり、アルミニウム層の配線では同時に
耐ストレス・マイグレーションと耐エレクトロ・マイグ
レーションを満たす事は困難であった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は半導体集積回路
装置は、粒径の大きな第１のアルミニウム系膜、少なく
とも高融点金属を含む導電膜および粒径の小さな第２の
アルミニウム系膜の積層構造を含む多層膜で形成された
配線を有するというものである。
装置は、粒径の大きな第１のアルミニウム系膜、少なく
とも高融点金属を含む導電膜および粒径の小さな第２の
アルミニウム系膜の積層構造を含む多層膜で形成された
配線を有するというものである。
【０００８】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【０００９】図１は本発明の第１の実施例の配線方向に
垂直な面の断面図である。本実施例では配線の構造のみ
に着目して説明することにし、半導体チップを構成する
半導体基板やトランジスタは図示しない。
垂直な面の断面図である。本実施例では配線の構造のみ
に着目して説明することにし、半導体チップを構成する
半導体基板やトランジスタは図示しない。
【００１０】本実施例では、配線が半導体チップの層間
絶縁膜１１上に厚さ約１．５μｍ、粒径約０．５μｍの
第１のアルミニウム膜１２と該アルミニウム膜上部に厚
さ０．０６μｍのチタン膜１３、チタン膜１３上部に厚
さ約１．４μｍ、粒径約０．０５μｍの第２のアルミニ
ウム膜１４から成る３層膜で形成されている。このよう
な構造は、まず、半導体チップの層間絶縁膜１１に基板
表面温度を１５０℃程度に制御してスパッタ法によりア
ルミニウム膜を厚さ０．５μｍ程度に形成すると、粒径
が厚さと同程度の０．５μｍになる。その後チタン膜１
３をスパッタし、その後基板表面温度を室温程度に制御
してスパッタ法により厚さ０．４μｍ程度に成膜する
と、粒径が約０．０５μｍのアルミニウム膜を得る。上
述までの工程は現状の技術では連続スパッタが可能であ
るから、一工程で済む。
絶縁膜１１上に厚さ約１．５μｍ、粒径約０．５μｍの
第１のアルミニウム膜１２と該アルミニウム膜上部に厚
さ０．０６μｍのチタン膜１３、チタン膜１３上部に厚
さ約１．４μｍ、粒径約０．０５μｍの第２のアルミニ
ウム膜１４から成る３層膜で形成されている。このよう
な構造は、まず、半導体チップの層間絶縁膜１１に基板
表面温度を１５０℃程度に制御してスパッタ法によりア
ルミニウム膜を厚さ０．５μｍ程度に形成すると、粒径
が厚さと同程度の０．５μｍになる。その後チタン膜１
３をスパッタし、その後基板表面温度を室温程度に制御
してスパッタ法により厚さ０．４μｍ程度に成膜する
と、粒径が約０．０５μｍのアルミニウム膜を得る。上
述までの工程は現状の技術では連続スパッタが可能であ
るから、一工程で済む。
【００１１】その後、パターニングして図１の構造を得
る。
る。
【００１２】チタン膜１３の形成後に第２のアルミニウ
ム膜１４を形成すると粒径が小さくなり易い。またチタ
ン膜１３により第１，第２のアルミニウム膜相互間のア
ルミニウムの移動が阻止される。従って、エレクトロ・
マイグレーションおよびストレス・マイグレーションに
強い配線を実現できる。
ム膜１４を形成すると粒径が小さくなり易い。またチタ
ン膜１３により第１，第２のアルミニウム膜相互間のア
ルミニウムの移動が阻止される。従って、エレクトロ・
マイグレーションおよびストレス・マイグレーションに
強い配線を実現できる。
【００１３】次に本発明の第２の実施例について図を用
いつ説明する。本実施例は層間絶縁膜１１上にチタン−
窒化チタン膜１５、粒径０．５μｍ程度の大きさの結晶
粒を有する第１のアルミニウム膜１２、モリブデンシリ
サイド膜１６、粒径０．０５μｍ程度の大きさの結晶粒
を有する第２のアルミニウム膜１４およびこの４層膜を
包みこむタングステン膜１７から成る。
いつ説明する。本実施例は層間絶縁膜１１上にチタン−
窒化チタン膜１５、粒径０．５μｍ程度の大きさの結晶
粒を有する第１のアルミニウム膜１２、モリブデンシリ
サイド膜１６、粒径０．０５μｍ程度の大きさの結晶粒
を有する第２のアルミニウム膜１４およびこの４層膜を
包みこむタングステン膜１７から成る。
【００１４】本実施例を得る過程を以下に示す。
【００１５】層間絶縁膜１１上に厚さ３０ｎｍのチタン
膜、厚さ１００ｎｍの窒化チタン膜をそれぞれスパッタ
し、６００℃，３０秒のランプアニールを施し、チタン
−窒化チタン膜１５を形成し、その上に第１の実施例と
同様にして粒径０．５μｍ程度の大きさの結晶粒を有す
る第１のアルミ膜１２（厚さ５００ｎｍ）、モリブデン
シリサイド膜１６（厚さ１００ｎｍ）、粒径０．０５μ
ｍ程度の大きさの結晶粒を有する第２のアルミニウム膜
１４（厚さ４００ｎｍ）を堆積した後配線のパターンニ
ングを行なう（図３）。その後、フッ化タングステンを
用いた選択ＣＶＤ成長により４層膜全体をおおうように
タングステン膜１７を厚さ１００ｎｍ形成する。
膜、厚さ１００ｎｍの窒化チタン膜をそれぞれスパッタ
し、６００℃，３０秒のランプアニールを施し、チタン
−窒化チタン膜１５を形成し、その上に第１の実施例と
同様にして粒径０．５μｍ程度の大きさの結晶粒を有す
る第１のアルミ膜１２（厚さ５００ｎｍ）、モリブデン
シリサイド膜１６（厚さ１００ｎｍ）、粒径０．０５μ
ｍ程度の大きさの結晶粒を有する第２のアルミニウム膜
１４（厚さ４００ｎｍ）を堆積した後配線のパターンニ
ングを行なう（図３）。その後、フッ化タングステンを
用いた選択ＣＶＤ成長により４層膜全体をおおうように
タングステン膜１７を厚さ１００ｎｍ形成する。
【００１６】モリブデンシリサイド膜１６は第１の実施
例のチタン膜１３と同様の役割をもつ。チタン−窒化チ
タン膜１５はストレス・マイグレーションに強い。
例のチタン膜１３と同様の役割をもつ。チタン−窒化チ
タン膜１５はストレス・マイグレーションに強い。
【００１７】またタングステン膜１７は、第１のアルミ
ニウム膜または第２のアルミニウム膜が断線したときの
導通を確保する。従って、第１の実施例より一層断線に
強い配線を実現できる。
ニウム膜または第２のアルミニウム膜が断線したときの
導通を確保する。従って、第１の実施例より一層断線に
強い配線を実現できる。
【００１８】以上の説明において、第１，第２のアルミ
ニウム膜の間に入れる膜としては、一般に高融点金属膜
またはそのシリサイド膜を使用することができる。
ニウム膜の間に入れる膜としては、一般に高融点金属膜
またはそのシリサイド膜を使用することができる。
【００１９】また、アルミニウム膜に限らず、アルミニ
ウムを主成分とするＡｌ−Ｓｉ合金膜，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃ
ｕ合金膜など通常配線に用いられるアルミニウム系膜を
用いることができることは当業者にとって明らかであろ
う。
ウムを主成分とするＡｌ−Ｓｉ合金膜，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃ
ｕ合金膜など通常配線に用いられるアルミニウム系膜を
用いることができることは当業者にとって明らかであろ
う。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、エレクト
ロ・マイグレーションに強い粒径の大きい第１のアルミ
ニウム膜を下層，ストレス・マイグレーションに強い粒
径の小さい第２のアルミニウム膜を間に高融点金属を含
む導電膜を介して上層に配した多層膜で配線を構成する
ことにより、エレクトロ・マイグレーション、ストレス
・マイグレーションに同時に強い配線が実現できる。ま
た２層の間に高融点金属膜を配する事で粒径の異なるア
ルミニウム膜の形成が容易となり、同時に下層の第１の
アルミニウム膜の面はストレス・マイグレーション性を
向上できる。従って半導体集積回路装置の信頼性を改善
できる効果がある。
ロ・マイグレーションに強い粒径の大きい第１のアルミ
ニウム膜を下層，ストレス・マイグレーションに強い粒
径の小さい第２のアルミニウム膜を間に高融点金属を含
む導電膜を介して上層に配した多層膜で配線を構成する
ことにより、エレクトロ・マイグレーション、ストレス
・マイグレーションに同時に強い配線が実現できる。ま
た２層の間に高融点金属膜を配する事で粒径の異なるア
ルミニウム膜の形成が容易となり、同時に下層の第１の
アルミニウム膜の面はストレス・マイグレーション性を
向上できる。従って半導体集積回路装置の信頼性を改善
できる効果がある。
【図１】本発明の第１の実施例を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施例の製造方法の説明に使用
する断面図である。
する断面図である。
【図４】粒径が小さなアルミニウム膜の断面構造を模式
的に示す断面図である。
的に示す断面図である。
【図５】バンブー構造のアルミニウム膜の断面構造を模
式的に示す断面図である。
式的に示す断面図である。
【図６】単層アルミニウム膜の断面構造を模式的に示す
断面図である。
断面図である。
１１ 層間絶縁膜 １２ 第１のアルミニウム膜 １３ チタン膜 １４ 第２のアルミニウム膜 １５ チタン−窒化チタン膜 １６ モリブデンシリサイド膜 １７ タングステン膜
Claims (1)
- 【請求項１】 粒径の大きな第１のアルミニウム系膜、
少なくとも高融点金属を含む導電膜および粒径の小さな
第２のアルミニウム系膜の積層構造を含む多層膜で形成
された配線を有することを特徴とする半導体集積回路装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4271192A JPH05243229A (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 半導体集積回路装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4271192A JPH05243229A (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 半導体集積回路装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05243229A true JPH05243229A (ja) | 1993-09-21 |
Family
ID=12643660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4271192A Withdrawn JPH05243229A (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 半導体集積回路装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05243229A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008028079A (ja) * | 2006-07-20 | 2008-02-07 | Denso Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2009296014A (ja) * | 2009-09-18 | 2009-12-17 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
-
1992
- 1992-02-28 JP JP4271192A patent/JPH05243229A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008028079A (ja) * | 2006-07-20 | 2008-02-07 | Denso Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2009296014A (ja) * | 2009-09-18 | 2009-12-17 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
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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: 19990518 |