JPH06252146A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH06252146A JPH06252146A JP3365093A JP3365093A JPH06252146A JP H06252146 A JPH06252146 A JP H06252146A JP 3365093 A JP3365093 A JP 3365093A JP 3365093 A JP3365093 A JP 3365093A JP H06252146 A JPH06252146 A JP H06252146A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】配線抵抗を下げ、ボンディング性を向上させ、
さらにはエレクトロマイグレーション及びストレスマイ
グレーション耐性を向上させた、より信頼性の高い半導
体装置を提供する。 【構成】配線材料として、タングステンを主成分とした
タングステン−アルミニウム合金、またはタングステン
−シリコン合金、またはタングステン−シリコン−アル
ミニウム合金や、さらに銅を主成分とした銅−アルミニ
ウム合金、または銅−シリコン合金、または銅−シリコ
ン−アルミニウム合金を用いる。Ｓｉ基板１０１に酸化
膜の二酸化珪素（ＳｉＯ2）１０２を形成し、フォトエ
ッチングによりコンタクト開孔部を設ける。次にスパッ
タにより全面にチタンタングステン（ＴｉＷ）１０３を
形成し、その上層にタングステン（Ｗ）−１％アルミニ
ウム（Ａｌ）合金膜等１０４を形成し、フォトエッチン
グによりパターンを形成する。
さらにはエレクトロマイグレーション及びストレスマイ
グレーション耐性を向上させた、より信頼性の高い半導
体装置を提供する。 【構成】配線材料として、タングステンを主成分とした
タングステン−アルミニウム合金、またはタングステン
−シリコン合金、またはタングステン−シリコン−アル
ミニウム合金や、さらに銅を主成分とした銅−アルミニ
ウム合金、または銅−シリコン合金、または銅−シリコ
ン−アルミニウム合金を用いる。Ｓｉ基板１０１に酸化
膜の二酸化珪素（ＳｉＯ2）１０２を形成し、フォトエ
ッチングによりコンタクト開孔部を設ける。次にスパッ
タにより全面にチタンタングステン（ＴｉＷ）１０３を
形成し、その上層にタングステン（Ｗ）−１％アルミニ
ウム（Ａｌ）合金膜等１０４を形成し、フォトエッチン
グによりパターンを形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に関するも
のであり、特に配線材料に改良を加えた半導体装置に関
するものである。
のであり、特に配線材料に改良を加えた半導体装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体集積回路の微細化が進むな
か、半導体装置の配線には、アルミニウム（Ａｌ）配線
に代わる材料として、よりエレクトマイグレーション耐
性やストレスマイグレーション耐性に強い高融点金属の
タングステン（Ｗ）や、または銅（Ｃｕ）が用いられて
いた。しかし、タングステン（Ｗ）や銅（Ｃｕ）配線は
接触抵抗や配線抵抗が高く、図５、図６のようにエッチ
ングが困難なうえ、最終工程であるボンディング工程に
於いて、金（Ａｕ）との密着性が非常に悪いという問題
点があった。
か、半導体装置の配線には、アルミニウム（Ａｌ）配線
に代わる材料として、よりエレクトマイグレーション耐
性やストレスマイグレーション耐性に強い高融点金属の
タングステン（Ｗ）や、または銅（Ｃｕ）が用いられて
いた。しかし、タングステン（Ｗ）や銅（Ｃｕ）配線は
接触抵抗や配線抵抗が高く、図５、図６のようにエッチ
ングが困難なうえ、最終工程であるボンディング工程に
於いて、金（Ａｕ）との密着性が非常に悪いという問題
点があった。
【０００３】このことを従来の技術を追って説明する
と、図５でまず、すでにトランジスタの形成されたＳｉ
基板５０１上に、絶縁膜として酸化膜（ＳｉＯ2）５０
２を形成し、フォトエッチングによってコンタクト開孔
部を設ける。次に、スパッタリングによって全面にバリ
アメタル層としてチタンタングステン（ＴｉＷ）５０３
と、更にその上層にタングステン（Ｗ）５０４を形成
し、フォトエッチングによってチタンタングステン（Ｔ
ｉＷ）及びタングステン（Ｗ）を同時にエッチングし、
所望のパターンを形成する。
と、図５でまず、すでにトランジスタの形成されたＳｉ
基板５０１上に、絶縁膜として酸化膜（ＳｉＯ2）５０
２を形成し、フォトエッチングによってコンタクト開孔
部を設ける。次に、スパッタリングによって全面にバリ
アメタル層としてチタンタングステン（ＴｉＷ）５０３
と、更にその上層にタングステン（Ｗ）５０４を形成
し、フォトエッチングによってチタンタングステン（Ｔ
ｉＷ）及びタングステン（Ｗ）を同時にエッチングし、
所望のパターンを形成する。
【０００４】または、銅（Ｃｕ）を用いた場合、図６で
まず、すでにトランジスタの形成されたＳｉ基板６０１
上に、絶縁膜として酸化膜（ＳｉＯ2）６０２を形成
し、フォトエッチングによってコンタクト開孔部を設け
る。次にスパッタリングによって全面にバリアメタル層
としてチタンタングステン（ＴｉＷ）６０３と、さらに
その上層に銅（Ｃｕ）６０４を形成し、フォトエッチン
グによってチタンタングステン（ＴｉＷ）及び銅（Ｃ
ｕ）を同時にエッチングし、所望のパターンを形成す
る。
まず、すでにトランジスタの形成されたＳｉ基板６０１
上に、絶縁膜として酸化膜（ＳｉＯ2）６０２を形成
し、フォトエッチングによってコンタクト開孔部を設け
る。次にスパッタリングによって全面にバリアメタル層
としてチタンタングステン（ＴｉＷ）６０３と、さらに
その上層に銅（Ｃｕ）６０４を形成し、フォトエッチン
グによってチタンタングステン（ＴｉＷ）及び銅（Ｃ
ｕ）を同時にエッチングし、所望のパターンを形成す
る。
【０００５】以上が従来の工程である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の従来技
術では、フォトエッチング工程に於いて、タングステン
（Ｗ）や銅（Ｃｕ）のエッチングが非常に困難であり、
さらに配線に電流を流すと、接触抵抗や配線抵抗が高
く、また、ボンディング工程に於いては、金（Ａｕ）と
の密着性が非常に悪く、信頼性が急激に低下するという
課題があった。
術では、フォトエッチング工程に於いて、タングステン
（Ｗ）や銅（Ｃｕ）のエッチングが非常に困難であり、
さらに配線に電流を流すと、接触抵抗や配線抵抗が高
く、また、ボンディング工程に於いては、金（Ａｕ）と
の密着性が非常に悪く、信頼性が急激に低下するという
課題があった。
【０００７】そこで、本発明はそのような課題を解決す
るもので、その目的とするところは、タングステン
（Ｗ）や銅（Ｃｕ）に、アルミニウム（Ａｌ）、または
シリコン（Ｓｉ）、またはシリコン（Ｓｉ）−アルミニ
ウム（Ａｌ）を加えることによって、エッチングを容易
にし、接触抵抗及び配線抵抗を下げ、ボンディング時に
於ける金（Ａｕ）との密着性を向上させ、さらにはエレ
クトロマイグレーションやストレスマイグレーション耐
性を向上させることのできる、より信頼性の高い半導体
装置を提供できる。
るもので、その目的とするところは、タングステン
（Ｗ）や銅（Ｃｕ）に、アルミニウム（Ａｌ）、または
シリコン（Ｓｉ）、またはシリコン（Ｓｉ）−アルミニ
ウム（Ａｌ）を加えることによって、エッチングを容易
にし、接触抵抗及び配線抵抗を下げ、ボンディング時に
於ける金（Ａｕ）との密着性を向上させ、さらにはエレ
クトロマイグレーションやストレスマイグレーション耐
性を向上させることのできる、より信頼性の高い半導体
装置を提供できる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
タングステン（Ｗ）を主成分とするタングステン（Ｗ）
−アルミニウム（Ａｌ）合金、またはタングステン
（Ｗ）−シリコン（Ｓｉ）合金、またはタングステン
（Ｗ）−シリコン（Ｓｉ）−アルミニウム（Ａｌ）合金
から選択される１合金を材料として、配線層が形成され
ていることを特徴とする。
タングステン（Ｗ）を主成分とするタングステン（Ｗ）
−アルミニウム（Ａｌ）合金、またはタングステン
（Ｗ）−シリコン（Ｓｉ）合金、またはタングステン
（Ｗ）−シリコン（Ｓｉ）−アルミニウム（Ａｌ）合金
から選択される１合金を材料として、配線層が形成され
ていることを特徴とする。
【０００９】また、バリアメタル層によって形成された
第１の導電層と、さらにその上層にタングステン（Ｗ）
を主成分とするタングステン（Ｗ）−アルミニウム（Ａ
ｌ）合金、またはタングステン（Ｗ）−シリコン（Ｓ
ｉ）合金、またはタングステン（Ｗ）−シリコン（Ｓ
ｉ）−アルミニウム（Ａｌ）合金から選択される１合金
を材料として形成された第２の導電層から構成された積
層配線層を有することを特徴とする。
第１の導電層と、さらにその上層にタングステン（Ｗ）
を主成分とするタングステン（Ｗ）−アルミニウム（Ａ
ｌ）合金、またはタングステン（Ｗ）−シリコン（Ｓ
ｉ）合金、またはタングステン（Ｗ）−シリコン（Ｓ
ｉ）−アルミニウム（Ａｌ）合金から選択される１合金
を材料として形成された第２の導電層から構成された積
層配線層を有することを特徴とする。
【００１０】また、前記配線層は、タングステン（Ｗ）
−０．５％〜２％アルミニウム（Ａｌ）合金、またはタ
ングステン（Ｗ）−０．１％〜１％シリコン（Ｓｉ）合
金、またはタングステン（Ｗ）−０．１％〜１％シリコ
ン（Ｓｉ）−０．５％〜２％アルミニウム（Ａｌ）合金
から選択される１合金を材料として、配線層が形成され
ていることを特徴とする。
−０．５％〜２％アルミニウム（Ａｌ）合金、またはタ
ングステン（Ｗ）−０．１％〜１％シリコン（Ｓｉ）合
金、またはタングステン（Ｗ）−０．１％〜１％シリコ
ン（Ｓｉ）−０．５％〜２％アルミニウム（Ａｌ）合金
から選択される１合金を材料として、配線層が形成され
ていることを特徴とする。
【００１１】また、前記配線層は、タングステン（Ｗ）
−１％アルミニウム（Ａｌ）合金、またはタングステン
（Ｗ）−０．５％シリコン（Ｓｉ）合金、またはタング
ステン（Ｗ）−０．５％シリコン（Ｓｉ）−１％アルミ
ニウム（Ａｌ）合金から選択される１合金を材料とし
て、配線層が形成されていることを特徴とする。
−１％アルミニウム（Ａｌ）合金、またはタングステン
（Ｗ）−０．５％シリコン（Ｓｉ）合金、またはタング
ステン（Ｗ）−０．５％シリコン（Ｓｉ）−１％アルミ
ニウム（Ａｌ）合金から選択される１合金を材料とし
て、配線層が形成されていることを特徴とする。
【００１２】また、銅（Ｃｕ）を主成分とする銅（Ｃ
ｕ）−アルミニウム（Ａｌ）合金、または銅（Ｃｕ）−
シリコン（Ｓｉ）合金、または銅（Ｃｕ）−シリコン
（Ｓｉ）−アルミニウム（Ａｌ）合金から選択される１
合金を材料として、配線層が形成されていることを特徴
とする。
ｕ）−アルミニウム（Ａｌ）合金、または銅（Ｃｕ）−
シリコン（Ｓｉ）合金、または銅（Ｃｕ）−シリコン
（Ｓｉ）−アルミニウム（Ａｌ）合金から選択される１
合金を材料として、配線層が形成されていることを特徴
とする。
【００１３】また、バリアメタル層によって形成された
第１の導電層と、さらにその上層に銅（Ｃｕ）を主成分
とする銅（Ｃｕ）−アルミニウム（Ａｌ）合金、または
銅（Ｃｕ）−シリコン（Ｓｉ）合金、または銅（Ｃｕ）
−シリコン（Ｓｉ）−アルミニウム（Ａｌ）合金から選
択される１合金を材料として形成された第２の導電層か
ら構成された積層配線層を有することを特徴とする。
第１の導電層と、さらにその上層に銅（Ｃｕ）を主成分
とする銅（Ｃｕ）−アルミニウム（Ａｌ）合金、または
銅（Ｃｕ）−シリコン（Ｓｉ）合金、または銅（Ｃｕ）
−シリコン（Ｓｉ）−アルミニウム（Ａｌ）合金から選
択される１合金を材料として形成された第２の導電層か
ら構成された積層配線層を有することを特徴とする。
【００１４】また、前記配線層は、銅（Ｃｕ）−８％〜
１０％アルミニウム（Ａｌ）合金、または銅（Ｃｕ）−
３％〜５％シリコン（Ｓｉ）合金、または銅（Ｃｕ）−
３％〜５％シリコン（Ｓｉ）−８％〜１０％アルミニウ
ム（Ａｌ）合金から選択される１合金を材料として、配
線層が形成されていることを特徴とする。
１０％アルミニウム（Ａｌ）合金、または銅（Ｃｕ）−
３％〜５％シリコン（Ｓｉ）合金、または銅（Ｃｕ）−
３％〜５％シリコン（Ｓｉ）−８％〜１０％アルミニウ
ム（Ａｌ）合金から選択される１合金を材料として、配
線層が形成されていることを特徴とする。
【００１５】また、前記配線層は、銅（Ｃｕ）−９％ア
ルミニウム（Ａｌ）合金、または銅（Ｃｕ）−４％シリ
コン（Ｓｉ）合金、または銅（Ｃｕ）−４％シリコン
（Ｓｉ）−９％アルミニウム（Ａｌ）合金から選択され
る１合金を材料として、配線層が形成されていることを
特徴とする。
ルミニウム（Ａｌ）合金、または銅（Ｃｕ）−４％シリ
コン（Ｓｉ）合金、または銅（Ｃｕ）−４％シリコン
（Ｓｉ）−９％アルミニウム（Ａｌ）合金から選択され
る１合金を材料として、配線層が形成されていることを
特徴とする。
【００１６】
【作用】本発明上記の構成によれば、タングステン
（Ｗ）や銅（Ｃｕ）に、アルミニウム（Ａｌ）、または
シリコン（Ｓｉ）、またはシリコン（Ｓｉ）−アルミニ
ウム（Ａｌ）を加えることによって、エッチングを容易
にし、接触抵抗及び配線抵抗を下げ、ボンディング時に
於ける金（Ａｕ）との密着性を向上させ、さらにはエレ
クトロマイグレーションやストレスマイグレーション耐
性を向上させることのできる、より信頼性の高い半導体
装置を提供できる。
（Ｗ）や銅（Ｃｕ）に、アルミニウム（Ａｌ）、または
シリコン（Ｓｉ）、またはシリコン（Ｓｉ）−アルミニ
ウム（Ａｌ）を加えることによって、エッチングを容易
にし、接触抵抗及び配線抵抗を下げ、ボンディング時に
於ける金（Ａｕ）との密着性を向上させ、さらにはエレ
クトロマイグレーションやストレスマイグレーション耐
性を向上させることのできる、より信頼性の高い半導体
装置を提供できる。
【００１７】
【実施例】（実施例１）本発明の半導体装置は、図１に
示される構造をしている。１０１はＳｉ基板、１０２は
絶縁膜である酸化膜の二酸化珪素（ＳｉＯ2）、１０３
はチタンタングステン（ＴｉＷ）、１０４はタングステ
ン（Ｗ）−１％アルミニウム（Ａｌ）合金膜である。
示される構造をしている。１０１はＳｉ基板、１０２は
絶縁膜である酸化膜の二酸化珪素（ＳｉＯ2）、１０３
はチタンタングステン（ＴｉＷ）、１０４はタングステ
ン（Ｗ）−１％アルミニウム（Ａｌ）合金膜である。
【００１８】以下詳細は図を追いながら説明していく
（図２ａ）〜（図２ｄ）。
（図２ａ）〜（図２ｄ）。
【００１９】まず、すでにトランジスタの形成されたＳ
ｉ基板２０１の表面全体に絶縁膜として酸化膜（ＳｉＯ
2）２０２をＣＶＤ法によって５０００∂形成し、フォ
トエッチングによってコンタクト開孔部を設ける（図２
ａ）。
ｉ基板２０１の表面全体に絶縁膜として酸化膜（ＳｉＯ
2）２０２をＣＶＤ法によって５０００∂形成し、フォ
トエッチングによってコンタクト開孔部を設ける（図２
ａ）。
【００２０】次に、バリアメタル層のチタンタングステ
ン（ＴｉＷ）２０３とタングステン（Ｗ）−１％アルミ
ニウム（Ａｌ）合金膜２０４を形成する工程として、ス
パッタリングによってＡｒ雰囲気中で全面にチタンタン
グステン（ＴｉＷ）を１０００Å形成し（図２ｂ）、続
けてタングステン（Ｗ）−１％アルミニウム（Ａｌ）合
金膜を５０００∂形成する（図２ｃ）。さらに、フォト
エッチングによってチタンタングステン（ＴｉＷ）層及
びタングステン（Ｗ）−１％アルミニウム（Ａｌ）層を
同時にエッチングし、所望のパターンを形成する（図２
ｄ）。
ン（ＴｉＷ）２０３とタングステン（Ｗ）−１％アルミ
ニウム（Ａｌ）合金膜２０４を形成する工程として、ス
パッタリングによってＡｒ雰囲気中で全面にチタンタン
グステン（ＴｉＷ）を１０００Å形成し（図２ｂ）、続
けてタングステン（Ｗ）−１％アルミニウム（Ａｌ）合
金膜を５０００∂形成する（図２ｃ）。さらに、フォト
エッチングによってチタンタングステン（ＴｉＷ）層及
びタングステン（Ｗ）−１％アルミニウム（Ａｌ）層を
同時にエッチングし、所望のパターンを形成する（図２
ｄ）。
【００２１】以上の工程を経て、本発明の半導体装置が
形成された。こうしてできあがった本発明の半導体装置
を用いて、エレクトロマイグレーション試験を行なった
結果、配線寿命は従来の配線に比べて３倍以上向上して
いることが確認され、また、ストレスマイグレーション
試験を行なった結果、ボイドまたはノッチ等は皆無であ
り、断線も発生しないことが確認された。
形成された。こうしてできあがった本発明の半導体装置
を用いて、エレクトロマイグレーション試験を行なった
結果、配線寿命は従来の配線に比べて３倍以上向上して
いることが確認され、また、ストレスマイグレーション
試験を行なった結果、ボイドまたはノッチ等は皆無であ
り、断線も発生しないことが確認された。
【００２２】また、バリアメタル層の材料としては、チ
タンタングステン（ＴｉＷ）の他にも、高融点金属化合
物である、チタンナイトライド（ＴｉＮ）、高融点金属
シリサイド化合物である、チタンシリサイド（ＴｉＳｉ
2）、タングステンシリサイド（ＷＳｉ2）、モリブデン
シリサイド（ＭｏＳｉ2）等が上げられ、同等の効果が
ある。
タンタングステン（ＴｉＷ）の他にも、高融点金属化合
物である、チタンナイトライド（ＴｉＮ）、高融点金属
シリサイド化合物である、チタンシリサイド（ＴｉＳｉ
2）、タングステンシリサイド（ＷＳｉ2）、モリブデン
シリサイド（ＭｏＳｉ2）等が上げられ、同等の効果が
ある。
【００２３】また、タングステン（Ｗ）へのアルミニウ
ム（Ａｌ）の含有量としては、０．５％〜２％程度が効
果があり、０．５％以下になると前述の接触抵抗及び配
線抵抗や、ボンディング時の金（Ａｕ）との密着性に対
する効果がなくなり、また、２％以上になるとヒロッ
ク、ウイスカー等が発生する。
ム（Ａｌ）の含有量としては、０．５％〜２％程度が効
果があり、０．５％以下になると前述の接触抵抗及び配
線抵抗や、ボンディング時の金（Ａｕ）との密着性に対
する効果がなくなり、また、２％以上になるとヒロッ
ク、ウイスカー等が発生する。
【００２４】また、配線材料としては、タングステン
（Ｗ）−１％アルミニウム（Ａｌ）合金以外にも、さら
にシリコン（Ｓｉ）を０．５％加えたタングステン
（Ｗ）−０．５％シリコン（Ｓｉ）合金、タングステン
（Ｗ）−０．５％シリコン（Ｓｉ）−アルミニウム（Ａ
ｌ）合金が上げられるが、この場合、シリコン（Ｓｉ）
の含有量は０．１％〜１％程度が効果がある。
（Ｗ）−１％アルミニウム（Ａｌ）合金以外にも、さら
にシリコン（Ｓｉ）を０．５％加えたタングステン
（Ｗ）−０．５％シリコン（Ｓｉ）合金、タングステン
（Ｗ）−０．５％シリコン（Ｓｉ）−アルミニウム（Ａ
ｌ）合金が上げられるが、この場合、シリコン（Ｓｉ）
の含有量は０．１％〜１％程度が効果がある。
【００２５】また、本実施例では合金膜層の形成方法と
してスパッタリング法を用いているが、スパッタリング
法以外にもＣＶＤ法によって形成すると、よりカバレッ
ジの優れた配線層が形成できる。
してスパッタリング法を用いているが、スパッタリング
法以外にもＣＶＤ法によって形成すると、よりカバレッ
ジの優れた配線層が形成できる。
【００２６】さらに、半導体集積回路がより微細化され
複雑になると、チップ面積、配線容量を大きくしないよ
うにするため、積層配線構造が必要となる。図１の実施
例では単層配線構造のみを示しているが、本発明は２
層、３層等より多くの多層配線構造の半導体装置にも用
いることができる。
複雑になると、チップ面積、配線容量を大きくしないよ
うにするため、積層配線構造が必要となる。図１の実施
例では単層配線構造のみを示しているが、本発明は２
層、３層等より多くの多層配線構造の半導体装置にも用
いることができる。
【００２７】（実施例２）本発明の半導体装置は、図３
に示される構造をしている。３０１はＳｉ基板、３０２
は絶縁膜である酸化膜の二酸化珪素（ＳｉＯ2）、３０
３はチタンタングステン（ＴｉＷ）、３０４は銅（Ｃ
ｕ）−９％アルミニウム（Ａｌ）合金膜である。
に示される構造をしている。３０１はＳｉ基板、３０２
は絶縁膜である酸化膜の二酸化珪素（ＳｉＯ2）、３０
３はチタンタングステン（ＴｉＷ）、３０４は銅（Ｃ
ｕ）−９％アルミニウム（Ａｌ）合金膜である。
【００２８】以下詳細は図を追いながら説明していく
（図４ａ）〜（図４ｄ）。
（図４ａ）〜（図４ｄ）。
【００２９】まず、すでにトランジスタの形成されたＳ
ｉ基板４０１の表面全体に絶縁膜として酸化膜（ＳｉＯ
2）４０２をＣＶＤ法によって５０００∂形成し、フォ
トエッチングによってコンタクト開孔部を設ける（図４
ａ）。
ｉ基板４０１の表面全体に絶縁膜として酸化膜（ＳｉＯ
2）４０２をＣＶＤ法によって５０００∂形成し、フォ
トエッチングによってコンタクト開孔部を設ける（図４
ａ）。
【００３０】次に、バリアメタル層のチタンタングステ
ン（ＴｉＷ）４０３と銅（Ｃｕ）−９％アルミニウム
（Ａｌ）合金膜４０４配線を形成する工程として、スパ
ッタリングによってＡｒ雰囲気中で全面にチタンタング
ステン（ＴｉＷ）を１０００Å形成し（図４ｂ）、続け
て銅（Ｃｕ）−９％アルミニウム（Ａｌ）合金膜を５０
００∂形成する（図４ｃ）。さらに、フォトエッチング
によってチタンタングステン（ＴｉＷ）層及び銅（Ｃ
ｕ）−９％アルミニウム（Ａｌ）層を同時にエッチング
し、所望のパターンを形成する（図４ｄ）。
ン（ＴｉＷ）４０３と銅（Ｃｕ）−９％アルミニウム
（Ａｌ）合金膜４０４配線を形成する工程として、スパ
ッタリングによってＡｒ雰囲気中で全面にチタンタング
ステン（ＴｉＷ）を１０００Å形成し（図４ｂ）、続け
て銅（Ｃｕ）−９％アルミニウム（Ａｌ）合金膜を５０
００∂形成する（図４ｃ）。さらに、フォトエッチング
によってチタンタングステン（ＴｉＷ）層及び銅（Ｃ
ｕ）−９％アルミニウム（Ａｌ）層を同時にエッチング
し、所望のパターンを形成する（図４ｄ）。
【００３１】以上の工程を経て、本発明の半導体装置が
形成された。こうしてできあがった本発明の半導体装置
を用いて、エレクトロマイグレーション試験を行なった
結果、配線寿命は従来の配線に比べて３倍以上向上して
いることが確認され、また、ストレスマイグレーション
試験を行なった結果、ボイドまたはノッチ等は皆無であ
り、断線も発生しないことが確認された。
形成された。こうしてできあがった本発明の半導体装置
を用いて、エレクトロマイグレーション試験を行なった
結果、配線寿命は従来の配線に比べて３倍以上向上して
いることが確認され、また、ストレスマイグレーション
試験を行なった結果、ボイドまたはノッチ等は皆無であ
り、断線も発生しないことが確認された。
【００３２】また、バリアメタル層の材料としては、チ
タンタングステン（ＴｉＷ）の他にも、高融点金属化合
物である、チタンナイトライド（ＴｉＮ）、高融点金属
シリサイド化合物である、チタンシリサイド（ＴｉＳｉ
2）、タングステンシリサイド（ＷＳｉ2）、モリブデン
シリサイド（ＭｏＳｉ2）等が上げられ、同等の効果が
ある。
タンタングステン（ＴｉＷ）の他にも、高融点金属化合
物である、チタンナイトライド（ＴｉＮ）、高融点金属
シリサイド化合物である、チタンシリサイド（ＴｉＳｉ
2）、タングステンシリサイド（ＷＳｉ2）、モリブデン
シリサイド（ＭｏＳｉ2）等が上げられ、同等の効果が
ある。
【００３３】また、銅（Ｃｕ）へのアルミニウム（Ａ
ｌ）の含有量としては、８％〜１０％程度が効果があ
り、８％以下になると前述の接触抵抗及び配線抵抗や、
ボンディング時の金（Ａｕ）との密着性に対する効果が
なくなり、また、１０％以上になるとヒロック、ウイス
カー等が発生する。
ｌ）の含有量としては、８％〜１０％程度が効果があ
り、８％以下になると前述の接触抵抗及び配線抵抗や、
ボンディング時の金（Ａｕ）との密着性に対する効果が
なくなり、また、１０％以上になるとヒロック、ウイス
カー等が発生する。
【００３４】また、配線材料としては、銅（Ｃｕ）−９
％アルミニウム（Ａｌ）合金以外にも、さらにシリコン
（Ｓｉ）を４％加えた、銅（Ｃｕ）−４％シリコン（Ｓ
ｉ）合金、銅（Ｃｕ）−４％シリコン（Ｓｉ）−９％ア
ルミニウム（Ａｌ）合金が上げられるが、この場合、シ
リコン（Ｓｉ）の含有量は３％〜５％程度が効果があ
る。
％アルミニウム（Ａｌ）合金以外にも、さらにシリコン
（Ｓｉ）を４％加えた、銅（Ｃｕ）−４％シリコン（Ｓ
ｉ）合金、銅（Ｃｕ）−４％シリコン（Ｓｉ）−９％ア
ルミニウム（Ａｌ）合金が上げられるが、この場合、シ
リコン（Ｓｉ）の含有量は３％〜５％程度が効果があ
る。
【００３５】また、本実施例では合金膜層の形成方法と
してスパッタリング法を用いているが、スパッタリング
法以外にもＣＶＤ法によって形成すると、よりカバレッ
ジの優れた配線層が形成できる。
してスパッタリング法を用いているが、スパッタリング
法以外にもＣＶＤ法によって形成すると、よりカバレッ
ジの優れた配線層が形成できる。
【００３６】さらに、半導体集積回路がより微細化され
複雑になると、チップ面積、配線容量を大きくしないよ
うにするため、積層配線構造が必要となる。図１の実施
例では単層配線構造のみを示しているが、本発明は２
層、３層等より多くの多層配線構造の半導体装置にも用
いることができる。
複雑になると、チップ面積、配線容量を大きくしないよ
うにするため、積層配線構造が必要となる。図１の実施
例では単層配線構造のみを示しているが、本発明は２
層、３層等より多くの多層配線構造の半導体装置にも用
いることができる。
【００３７】
【発明の効果】以上に述べた本発明によれば、従来の構
造に比べて、配線材料としてタングステン（Ｗ）や銅
（Ｃｕ）の代わりに、タングステン（Ｗ）を主成分とし
たタングステン（Ｗ）−アルミニウム（Ａｌ）合金、ま
たはタングステン（Ｗ）−シリコン（Ｓｉ）合金、また
はタングステン（Ｗ）−シリコン（Ｓｉ）−アルミニウ
ム（Ａｌ）合金や、さらに銅（Ｃｕ）を主成分とした銅
（Ｃｕ）−アルミニウム（Ａｌ）合金、または銅（Ｃ
ｕ）−シリコン（Ｓｉ）合金、または銅（Ｃｕ）−シリ
コン（Ｓｉ）−アルミニウム（Ａｌ）合金を用いること
によって、エッチングを容易にし、接触抵抗及び配線抵
抗を下げ、ボンディング時の金（Ａｕ）との密着性を向
上させ、さらにはエレクトロマイグレーション及びスト
レスマイグレーション耐性を向上させることのできる、
より信頼性の優れた半導体装置を提供できる。
造に比べて、配線材料としてタングステン（Ｗ）や銅
（Ｃｕ）の代わりに、タングステン（Ｗ）を主成分とし
たタングステン（Ｗ）−アルミニウム（Ａｌ）合金、ま
たはタングステン（Ｗ）−シリコン（Ｓｉ）合金、また
はタングステン（Ｗ）−シリコン（Ｓｉ）−アルミニウ
ム（Ａｌ）合金や、さらに銅（Ｃｕ）を主成分とした銅
（Ｃｕ）−アルミニウム（Ａｌ）合金、または銅（Ｃ
ｕ）−シリコン（Ｓｉ）合金、または銅（Ｃｕ）−シリ
コン（Ｓｉ）−アルミニウム（Ａｌ）合金を用いること
によって、エッチングを容易にし、接触抵抗及び配線抵
抗を下げ、ボンディング時の金（Ａｕ）との密着性を向
上させ、さらにはエレクトロマイグレーション及びスト
レスマイグレーション耐性を向上させることのできる、
より信頼性の優れた半導体装置を提供できる。
【図１】本発明の半導体装置を示す主要断面図。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の製造工程の断面
図。
図。
【図３】本発明の半導体装置を示す主要断面図。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の製造工程の断面
図。
図。
【図５】従来の半導体装置を示す断面図。
【図６】従来の半導体装置を示す断面図。
１０１、２０１、５０１・・・Ｓｉ基板 １０２、２０２、５０２・・・二酸化珪素（ＳｉＯ2） １０３、２０３、５０３・・・チタンタングステン（Ｔ
ｉＷ） １０４、２０４・・・タングステン（Ｗ）ーアルミニウ
ム（Ａｌ）合金 ５０４・・・タングステン（Ｗ） ３０１、４０１、６０１・・・Ｓｉ基板 ３０２、４０２、６０２・・・二酸化珪素（ＳｉＯ2） ３０３、４０３、６０３・・・チタンタングステン（Ｔ
ｉＷ） ３０４、４０４・・・銅（Ｃｕ）ーアルミニウム（Ａ
ｌ）合金 ６０４・・・銅（Ｃｕ）
ｉＷ） １０４、２０４・・・タングステン（Ｗ）ーアルミニウ
ム（Ａｌ）合金 ５０４・・・タングステン（Ｗ） ３０１、４０１、６０１・・・Ｓｉ基板 ３０２、４０２、６０２・・・二酸化珪素（ＳｉＯ2） ３０３、４０３、６０３・・・チタンタングステン（Ｔ
ｉＷ） ３０４、４０４・・・銅（Ｃｕ）ーアルミニウム（Ａ
ｌ）合金 ６０４・・・銅（Ｃｕ）
Claims (8)
- 【請求項１】タングステン（Ｗ）を主成分とするタング
ステン（Ｗ）−アルミニウム（Ａｌ）合金、またはタン
グステン（Ｗ）−シリコン（Ｓｉ）合金、またはタング
ステン（Ｗ）−シリコン（Ｓｉ）−アルミニウム（Ａ
ｌ）合金から選択される１合金を材料として、配線層が
形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】バリアメタル層によって形成された第１の
導電層と、さらにその上層にタングステン（Ｗ）を主成
分とするタングステン（Ｗ）−アルミニウム（Ａｌ）合
金、またはタングステン（Ｗ）−シリコン（Ｓｉ）合
金、またはタングステン（Ｗ）−シリコン（Ｓｉ）−ア
ルミニウム（Ａｌ）合金から選択される１合金を材料と
して形成された第２の導電層から構成された積層配線層
を有することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項３】前記配線層は、タングステン（Ｗ）−０．
５％〜２％アルミニウム（Ａｌ）合金、またはタングス
テン（Ｗ）−０．１％〜１％シリコン（Ｓｉ）合金、ま
たはタングステン（Ｗ）−０．１％〜１％シリコン（Ｓ
ｉ）−０．５％〜２％アルミニウム（Ａｌ）合金から選
択される１合金を材料として、配線層が形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。 - 【請求項４】前記配線層は、タングステン（Ｗ）−１％
アルミニウム（Ａｌ）合金、またはタングステン（Ｗ）
−０．５％シリコン（Ｓｉ）合金、またはタングステン
（Ｗ）−０．５％シリコン（Ｓｉ）−１％アルミニウム
（Ａｌ）合金から選択される１合金を材料として、配線
層が形成されていることを特徴とする請求項１記載の半
導体装置。 - 【請求項５】銅（Ｃｕ）を主成分とする銅（Ｃｕ）−ア
ルミニウム（Ａｌ）合金、または銅（Ｃｕ）−シリコン
（Ｓｉ）合金、または銅（Ｃｕ）−シリコン（Ｓｉ）−
アルミニウム（Ａｌ）合金から選択される１合金を材料
として、配線層が形成されていることを特徴とする半導
体装置。 - 【請求項６】バリアメタル層によって形成された第１の
導電層と、さらにその上層に銅（Ｃｕ）を主成分とする
銅（Ｃｕ）−アルミニウム（Ａｌ）合金、または銅（Ｃ
ｕ）−シリコン（Ｓｉ）合金、または銅（Ｃｕ）−シリ
コン（Ｓｉ）−アルミニウム（Ａｌ）合金から選択され
る１合金を材料として形成された第２の導電層から構成
された積層配線層を有することを特徴とする半導体装
置。 - 【請求項７】前記配線層は、銅（Ｃｕ）−８％〜１０％
アルミニウム（Ａｌ）合金、または銅（Ｃｕ）−３％〜
５％シリコン（Ｓｉ）合金、または銅（Ｃｕ）−３％〜
５％シリコン（Ｓｉ）−８％〜１０％アルミニウム（Ａ
ｌ）合金から選択される１合金を材料として、配線層が
形成されていることを特徴とする請求項５記載の半導体
装置。 - 【請求項８】前記配線層は、銅（Ｃｕ）−９％アルミニ
ウム（Ａｌ）合金、または銅（Ｃｕ）−４％シリコン
（Ｓｉ）合金、または銅（Ｃｕ）−４％シリコン（Ｓ
ｉ）−９％アルミニウム（Ａｌ）合金から選択される１
合金を材料として、配線層が形成されていることを特徴
とする請求項５記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3365093A JPH06252146A (ja) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3365093A JPH06252146A (ja) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06252146A true JPH06252146A (ja) | 1994-09-09 |
Family
ID=12392329
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3365093A Pending JPH06252146A (ja) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06252146A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009131035A1 (ja) * | 2008-04-25 | 2009-10-29 | 株式会社アルバック | 薄膜トランジスタの製造方法、薄膜トランジスタ |
| JP2011258811A (ja) * | 2010-06-10 | 2011-12-22 | Ulvac Japan Ltd | 半導体装置の製造方法 |
-
1993
- 1993-02-23 JP JP3365093A patent/JPH06252146A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009131035A1 (ja) * | 2008-04-25 | 2009-10-29 | 株式会社アルバック | 薄膜トランジスタの製造方法、薄膜トランジスタ |
| US8299529B2 (en) | 2008-04-25 | 2012-10-30 | Ulvac, Inc. | Method for producing thin film transistor and thin film transistor |
| JP5282086B2 (ja) * | 2008-04-25 | 2013-09-04 | 株式会社アルバック | 薄膜トランジスタの製造方法、薄膜トランジスタ |
| JP2011258811A (ja) * | 2010-06-10 | 2011-12-22 | Ulvac Japan Ltd | 半導体装置の製造方法 |
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