JPH0621236A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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- JPH0621236A JPH0621236A JP17240092A JP17240092A JPH0621236A JP H0621236 A JPH0621236 A JP H0621236A JP 17240092 A JP17240092 A JP 17240092A JP 17240092 A JP17240092 A JP 17240092A JP H0621236 A JPH0621236 A JP H0621236A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、半導体装置およびその製造方法に
関するもので、高い信頼性を有する、接続孔における配
線を提供することを目的とする。 【構成】 下層膜であるTi膜17と、Siを不純物と
して含んだAl合金膜19とからなる配線構造におい
て、Al合金膜19の下地にアモルファスSi膜18を
有することを特徴とする。 【効果】 配線形成後の熱処理工程において、AlとT
iとSiの反応によりAl−Ti−Si化合物が生成さ
れ、Siが消費されても、アモルファスSi膜とAl合
金膜が反応することによりSiがAl合金膜中に拡散す
るため、Al合金膜中のSiが消失することを防止する
ことができる。したがって、接合リークを引き起こすこ
となく、エレクトロマイグレーションやストレスマイグ
レーションによる、接続孔における配線の断線不良を防
止することが可能となる。
関するもので、高い信頼性を有する、接続孔における配
線を提供することを目的とする。 【構成】 下層膜であるTi膜17と、Siを不純物と
して含んだAl合金膜19とからなる配線構造におい
て、Al合金膜19の下地にアモルファスSi膜18を
有することを特徴とする。 【効果】 配線形成後の熱処理工程において、AlとT
iとSiの反応によりAl−Ti−Si化合物が生成さ
れ、Siが消費されても、アモルファスSi膜とAl合
金膜が反応することによりSiがAl合金膜中に拡散す
るため、Al合金膜中のSiが消失することを防止する
ことができる。したがって、接合リークを引き起こすこ
となく、エレクトロマイグレーションやストレスマイグ
レーションによる、接続孔における配線の断線不良を防
止することが可能となる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高信頼性を有する多層
配線を形成することができる、半導体装置の製造方法に
関するものである。
配線を形成することができる、半導体装置の製造方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体装置の微細化・高集積化に
伴い、配線の信頼性、すなわち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が問題となっている。
配線材料としては、スパッタリング法を用いて堆積した
純アルミニウム(Al)、またはシリコン(Si)、チ
タン(Ti)、銅(Cu)、Ge、Hf、B、Pd等を
含有したAl合金が用いられている。従来、半導体装置
における多層配線を形成する方法として、図3に示すよ
うに、半導体基板1上に形成された絶縁膜2に接続孔3
を形成し、さらに配線4を形成するという方法が用いら
れている。しかし、半導体装置の微細化・高集積化に伴
い、接続孔の径に対する接続孔の深さの比(アスペクト
比)が高くなる。この結果、スパッタリング法により堆
積した配線は、接続孔において段差被覆性(ステップカ
バレジ)が低下するため初期の段階で断線に至ったり、
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
ンにより断線を引き起こすという信頼性上の問題があっ
た。
伴い、配線の信頼性、すなわち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が問題となっている。
配線材料としては、スパッタリング法を用いて堆積した
純アルミニウム(Al)、またはシリコン(Si)、チ
タン(Ti)、銅(Cu)、Ge、Hf、B、Pd等を
含有したAl合金が用いられている。従来、半導体装置
における多層配線を形成する方法として、図3に示すよ
うに、半導体基板1上に形成された絶縁膜2に接続孔3
を形成し、さらに配線4を形成するという方法が用いら
れている。しかし、半導体装置の微細化・高集積化に伴
い、接続孔の径に対する接続孔の深さの比(アスペクト
比)が高くなる。この結果、スパッタリング法により堆
積した配線は、接続孔において段差被覆性(ステップカ
バレジ)が低下するため初期の段階で断線に至ったり、
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
ンにより断線を引き起こすという信頼性上の問題があっ
た。
【0003】上記のような問題を解決する方法として、
図4に示すように、半導体基板5上に、接続孔7を有し
た絶縁膜6を形成し(図4a)、第1のTi膜8、Ti
N膜9を形成し、さらにAl−Si−Cu合金膜11の
ぬれ性を改善するために第2のTi膜10を堆積した
後、Al−Si−Cu合金膜11を基板温度500℃でス
パッタリング法により堆積し、Al−Si−Cu合金膜
11を流動させて接続孔7に埋め込むという方法がある
(図4b,c)。例えば、アイ・イー・イー・イー・ヴィ
ー・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(1991)第170頁から第176頁(IE
EE VLSI Multilevel Interconnection Conference (199
1) pp.170-176)参照。
図4に示すように、半導体基板5上に、接続孔7を有し
た絶縁膜6を形成し(図4a)、第1のTi膜8、Ti
N膜9を形成し、さらにAl−Si−Cu合金膜11の
ぬれ性を改善するために第2のTi膜10を堆積した
後、Al−Si−Cu合金膜11を基板温度500℃でス
パッタリング法により堆積し、Al−Si−Cu合金膜
11を流動させて接続孔7に埋め込むという方法がある
(図4b,c)。例えば、アイ・イー・イー・イー・ヴィ
ー・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(1991)第170頁から第176頁(IE
EE VLSI Multilevel Interconnection Conference (199
1) pp.170-176)参照。
【0004】このような方法を用いれば、接続孔におけ
る配線のステップカバレジの低下を防止できるので、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
による断線不良を防止することができる。
る配線のステップカバレジの低下を防止できるので、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
による断線不良を防止することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、Al−Si−Cu膜堆積中あるいは配線
形成後の熱処理工程において、Al−Si−Cu配線中
のAl原子とSi原子がTi膜中に拡散して、Al−T
i−Si化合物を形成するために、Al−Si−Cu配
線中のSiが消失してしまい、そのため半導体基板中の
SiがAl中に固溶し、コンタクトにおける接合リーク
を引き起こすという問題点があった。
うな構成では、Al−Si−Cu膜堆積中あるいは配線
形成後の熱処理工程において、Al−Si−Cu配線中
のAl原子とSi原子がTi膜中に拡散して、Al−T
i−Si化合物を形成するために、Al−Si−Cu配
線中のSiが消失してしまい、そのため半導体基板中の
SiがAl中に固溶し、コンタクトにおける接合リーク
を引き起こすという問題点があった。
【0006】本発明は上記の問題点に鑑み、半導体装置
において、接合リークを引き起こすことなく、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によ
る、接続孔における配線の断線不良を防止することがで
きる半導体装置およびその製造方法を提供することを目
的とする。
において、接合リークを引き起こすことなく、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によ
る、接続孔における配線の断線不良を防止することがで
きる半導体装置およびその製造方法を提供することを目
的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するため、下層膜であるTi膜と、Siを不純物とし
て含んだAl合金膜とからなる配線構造において、Al
合金膜の下地あるいは上部表面にアモルファスSi膜を
有するという構成を備えたものである。
決するため、下層膜であるTi膜と、Siを不純物とし
て含んだAl合金膜とからなる配線構造において、Al
合金膜の下地あるいは上部表面にアモルファスSi膜を
有するという構成を備えたものである。
【0008】
【作用】本発明は上記した構成によって、配線形成後の
熱処理工程において、AlとTiとSiの反応によりA
l−Ti−Si化合物が生成され、Siが消費されて
も、アモルファスSi膜とAl合金膜が反応することに
よりSiがAl合金膜中に拡散するため、Al合金膜中
のSiが消失することを防止することができる。したが
って、接合リークを引き起こすことなく、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による、接
続孔における配線の断線不良を防止することが可能とな
る。
熱処理工程において、AlとTiとSiの反応によりA
l−Ti−Si化合物が生成され、Siが消費されて
も、アモルファスSi膜とAl合金膜が反応することに
よりSiがAl合金膜中に拡散するため、Al合金膜中
のSiが消失することを防止することができる。したが
って、接合リークを引き起こすことなく、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による、接
続孔における配線の断線不良を防止することが可能とな
る。
【0009】
【実施例】(実施例1)本発明の実施例を図面を参照し
ながら説明する。
ながら説明する。
【0010】図1は、本発明の第1の実施例における半
導体装置の製造方法の工程断面図を示すものである。
導体装置の製造方法の工程断面図を示すものである。
【0011】半導体素子を形成した半導体基板12上に
絶縁膜13を形成し、接続孔14を形成する(図1
a)。
絶縁膜13を形成し、接続孔14を形成する(図1
a)。
【0012】次に、第1のTi膜15、TiN膜16、
第2のTi膜17、アモルファスSi膜18を堆積した
後、Siを1%、Cuを0.5%含んだAl−Si−Cu合金
膜19を堆積する。この場合、第1のTi膜15、Ti
N膜16、第2のTi膜17、アモルファスSi膜18
は、スパッタ法を用いて堆積する。また、Al−Si−
Cu合金膜19は、基板温度500℃のスパッタ法により
堆積し、接続孔14に流動させて埋め込む。この場合、
アモルファスSi膜18とAl−Si−Cu合金膜19
が反応し、Al−Si−Cu合金膜19の下地に対する
ぬれ性が改善され、接続孔14への埋め込みが容易にな
る(図1b)。
第2のTi膜17、アモルファスSi膜18を堆積した
後、Siを1%、Cuを0.5%含んだAl−Si−Cu合金
膜19を堆積する。この場合、第1のTi膜15、Ti
N膜16、第2のTi膜17、アモルファスSi膜18
は、スパッタ法を用いて堆積する。また、Al−Si−
Cu合金膜19は、基板温度500℃のスパッタ法により
堆積し、接続孔14に流動させて埋め込む。この場合、
アモルファスSi膜18とAl−Si−Cu合金膜19
が反応し、Al−Si−Cu合金膜19の下地に対する
ぬれ性が改善され、接続孔14への埋め込みが容易にな
る(図1b)。
【0013】次に、リソグラフィー法とドライエッチン
グ法を用いて、第1のTi膜15、TiN膜16、第2
のTi膜17、アモルファスSi膜18、Al−Si−
Cu合金膜19からなる配線パターンを形成し、熱処理
を行う(図1c)。
グ法を用いて、第1のTi膜15、TiN膜16、第2
のTi膜17、アモルファスSi膜18、Al−Si−
Cu合金膜19からなる配線パターンを形成し、熱処理
を行う(図1c)。
【0014】このような本実施例の方法を用いれば、配
線形成後の熱処理工程において、AlとTiとSiの反
応によりAl−Ti−Si化合物が生成され、Siが消
費されても、アモルファスSi膜18とAl−Si−C
u合金膜19が反応することによりSiがAl合金膜中
に拡散するため、Al−Si−Cu合金膜19中のSi
が消失することを防止することができる。したがって、
接合リークを引き起こすことなく、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による、接続孔1
4における配線の断線不良を防止することが可能とな
る。
線形成後の熱処理工程において、AlとTiとSiの反
応によりAl−Ti−Si化合物が生成され、Siが消
費されても、アモルファスSi膜18とAl−Si−C
u合金膜19が反応することによりSiがAl合金膜中
に拡散するため、Al−Si−Cu合金膜19中のSi
が消失することを防止することができる。したがって、
接合リークを引き起こすことなく、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による、接続孔1
4における配線の断線不良を防止することが可能とな
る。
【0015】なお、Al−Si−Cu合金膜19の堆積
時の基板温度は500℃以下でもよい。また、Al−Si
−Cu合金膜19中のSiの含有量は1%より多くても
よい。
時の基板温度は500℃以下でもよい。また、Al−Si
−Cu合金膜19中のSiの含有量は1%より多くても
よい。
【0016】(実施例2)以下、本発明の第2の実施例
について図面を用いて説明する。
について図面を用いて説明する。
【0017】図2は、本発明の第2の実施例における半
導体装置の製造方法の工程断面図を示すものである。
導体装置の製造方法の工程断面図を示すものである。
【0018】半導体素子を形成した半導体基板20上に
絶縁膜21を形成し、接続孔22を形成する(図2
a)。
絶縁膜21を形成し、接続孔22を形成する(図2
a)。
【0019】次に、第1のTi膜23、TiN膜24、
第2のTi膜25を堆積した後、Siを1%、Cuを0.5%
含んだAl−Si−Cu合金膜26、アモルファスSi
膜27を堆積する。この場合、第1のTi膜23、Ti
N膜24、第2のTi膜25、アモルファスSi膜27
は、スパッタ法を用いて堆積する。また、Al−Si−
Cu合金膜26は、基板温度500℃のスパッタ法により
堆積し、接続孔22に流動させて埋め込む(図2b)。
第2のTi膜25を堆積した後、Siを1%、Cuを0.5%
含んだAl−Si−Cu合金膜26、アモルファスSi
膜27を堆積する。この場合、第1のTi膜23、Ti
N膜24、第2のTi膜25、アモルファスSi膜27
は、スパッタ法を用いて堆積する。また、Al−Si−
Cu合金膜26は、基板温度500℃のスパッタ法により
堆積し、接続孔22に流動させて埋め込む(図2b)。
【0020】次に、リソグラフィー法とドライエッチン
グ法を用いて、第1のTi膜23、TiN膜24、第2
のTi膜25、Al−Si−Cu合金膜26、アモルフ
ァスSi膜27からなる配線パターンを形成し、熱処理
を行う。この場合、アモルファスSi膜27は、リソグ
ラフィー工程において、反射防止膜として作用する(図
2c)。
グ法を用いて、第1のTi膜23、TiN膜24、第2
のTi膜25、Al−Si−Cu合金膜26、アモルフ
ァスSi膜27からなる配線パターンを形成し、熱処理
を行う。この場合、アモルファスSi膜27は、リソグ
ラフィー工程において、反射防止膜として作用する(図
2c)。
【0021】このような本実施例の方法を用いれば、配
線形成後の熱処理工程において、AlとTiとSiの反
応によりAl−Ti−Si化合物が生成され、Siが消
費されても、アモルファスSi膜27とAl−Si−C
u合金膜26が反応することによりSiがAl−Si−
Cu合金膜26中に拡散するため、Al−Si−Cu合
金膜26中のSiが消失することを防止することができ
る。したがって、接合リークを引き起こすことなく、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
による、接続孔における配線の断線不良を防止すること
が可能となる。
線形成後の熱処理工程において、AlとTiとSiの反
応によりAl−Ti−Si化合物が生成され、Siが消
費されても、アモルファスSi膜27とAl−Si−C
u合金膜26が反応することによりSiがAl−Si−
Cu合金膜26中に拡散するため、Al−Si−Cu合
金膜26中のSiが消失することを防止することができ
る。したがって、接合リークを引き起こすことなく、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
による、接続孔における配線の断線不良を防止すること
が可能となる。
【0022】なお、Al−Si−Cu合金膜26の堆積
時の基板温度は500℃以下でもよい。また、Al−Si
−Cu合金膜26中のSiの含有量は1%より多くても
よい。
時の基板温度は500℃以下でもよい。また、Al−Si
−Cu合金膜26中のSiの含有量は1%より多くても
よい。
【0023】また、本実施例においては、1層配線の構
造を示したが、2層配線、または3層以上の多層配線構
造においても同様の効果がある。
造を示したが、2層配線、または3層以上の多層配線構
造においても同様の効果がある。
【0024】
【発明の効果】以上のように本発明は、配線形成後の熱
処理工程において、AlとTiとSiの反応によりAl
−Ti−Si化合物が生成され、Siが消費されても、
アモルファスSi膜とAl合金膜が反応することにより
SiがAl合金膜中に拡散するため、Al合金膜中のS
iが消失することを防止することができる。したがっ
て、接合リークを引き起こすことなく、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による、接続
孔における配線の断線不良を防止することが可能とな
る。
処理工程において、AlとTiとSiの反応によりAl
−Ti−Si化合物が生成され、Siが消費されても、
アモルファスSi膜とAl合金膜が反応することにより
SiがAl合金膜中に拡散するため、Al合金膜中のS
iが消失することを防止することができる。したがっ
て、接合リークを引き起こすことなく、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による、接続
孔における配線の断線不良を防止することが可能とな
る。
【図1】本発明の第1の実施例における半導体装置の製
造方法の工程断面図
造方法の工程断面図
【図2】本発明の第2の実施例における半導体装置の製
造方法の工程断面図
造方法の工程断面図
【図3】従来方法の問題点を示す半導体装置の断面図
【図4】従来方法における半導体装置の製造方法の工程
断面図
断面図
12 半導体基板 13 絶縁膜 14 接続孔 15 第1のTi膜 16 TiN膜 17 第2のTi膜 18 アモルファスSi膜 19 Al−Si−Cu合金膜
Claims (4)
- 【請求項1】半導体基板上の絶縁膜上に形成された配線
を有する半導体装置において、前記配線が、シリコンを
不純物として含んだアルミニウム合金膜と、前記アルミ
ニウム合金膜の下地に形成されたアモルファスシリコン
膜と、前記アモルファスシリコン膜の下地に形成された
チタン膜とを有する半導体装置。 - 【請求項2】半導体基板上の絶縁膜上に形成された配線
を有する半導体装置において、前記配線が、シリコンを
不純物として含んだアルミニウム合金膜と、前記アルミ
ニウム合金膜の上部表面に形成されたアモルファスシリ
コン膜と、前記アルミニウム合金膜の下地に形成された
チタン膜とを有する半導体装置。 - 【請求項3】半導体基板上に絶縁膜を被着する工程と、
前記絶縁膜に接続孔を設ける工程と、前記接続孔および
前記絶縁膜上に、順次チタン膜、アモルファスシリコン
膜、シリコンを不純物として含んだアルミニウム合金膜
を有する積層配線を形成する工程とを備えた半導体装置
の製造方法。 - 【請求項4】半導体基板上に絶縁膜を被着する工程と、
前記絶縁膜に接続孔を設ける工程と、前記接続孔および
前記絶縁膜上に、下からチタン膜、シリコンを不純物と
して含んだアルミニウム合金膜、アモルファスシリコン
膜を有する積層配線を形成する工程とを備えた半導体装
置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17240092A JPH0621236A (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | 半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17240092A JPH0621236A (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0621236A true JPH0621236A (ja) | 1994-01-28 |
Family
ID=15941247
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17240092A Pending JPH0621236A (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0621236A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0786210A (ja) * | 1993-09-14 | 1995-03-31 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
US7179577B2 (en) | 2001-03-02 | 2007-02-20 | Ricoh Company, Ltd. | Carrier for developer for developing electrostatic latent image, image forming method using same and image forming apparatus using same |
JP2012146838A (ja) * | 2011-01-13 | 2012-08-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
JP2015162620A (ja) * | 2014-02-28 | 2015-09-07 | 三菱電機株式会社 | 炭化珪素半導体装置の製造方法および炭化珪素半導体装置 |
-
1992
- 1992-06-30 JP JP17240092A patent/JPH0621236A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0786210A (ja) * | 1993-09-14 | 1995-03-31 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
US7179577B2 (en) | 2001-03-02 | 2007-02-20 | Ricoh Company, Ltd. | Carrier for developer for developing electrostatic latent image, image forming method using same and image forming apparatus using same |
JP2012146838A (ja) * | 2011-01-13 | 2012-08-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
JP2015162620A (ja) * | 2014-02-28 | 2015-09-07 | 三菱電機株式会社 | 炭化珪素半導体装置の製造方法および炭化珪素半導体装置 |
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