JPH06267960A - 配線構造及びその形成方法 - Google Patents

配線構造及びその形成方法

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JPH06267960A
JPH06267960A JP5218893A JP5218893A JPH06267960A JP H06267960 A JPH06267960 A JP H06267960A JP 5218893 A JP5218893 A JP 5218893A JP 5218893 A JP5218893 A JP 5218893A JP H06267960 A JPH06267960 A JP H06267960A
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JP
Japan
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film
alloy
alloy film
via hole
pure
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Pending
Application number
JP5218893A
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English (en)
Inventor
Tomoharu Katagiri
智治 片桐
Hiroshi Yamamoto
浩 山本
Hidekazu Kondo
英一 近藤
Tomohiro Oota
与洋 太田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、Al−Cu合金膜を使用しても腐
食による導電性の低下を起こさない金属配線の構造およ
びその製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 本発明に係る配線の形成方法は、有機Al化
合物原料ガスと有機Cu化合物原料ガスとを供給し、水
素ガス雰囲気中で化学気相成長法によって、所望の領域
にAl及びCuを堆積させてAl−Cu合金膜を形成す
る第1の工程と、有機Al化合物原料ガスを供給し、水
素ガス雰囲気中で化学気相成長法によって、Al−Cu
合金膜上にAlを堆積させて純Al膜を形成する第2の
工程とを有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、化学気相成長法(CV
D法)を用いた配線構造及び配線の形成方法に関するも
のであり、特に半導体装置に用いる配線に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体装置は、LSIからVLS
Iへ、さらにはULSIへとその集積度を向上させてお
り、これにともない配線の幅やコンタクトホールの径に
おける微細化が著しく進んでいる。このような技術開発
の進展において、半導体装置の配線材料としてCuとA
lとの合金を用いる技術(特開平3−111567等)
が開示されている。Al−Cu合金膜からなる配線は、
Alのみからなる配線に比べ、平坦性、緻密性に優れ、
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
ンに強いという特徴を有している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、Al−Cu合
金膜のようなAlとCuが共存した状態で各種溶液・溶
媒特に電離した溶液中に浸すと腐食が進行しやすいとい
う欠点があることが経験的に見出だされている。これ
は、AlとCuの電気化学的な作用によって起こるもの
と考えられる。
【0004】このため、半導体装置の配線としてAl−
Cu合金膜を用いた場合には、洗浄工程中に腐食してし
まうという問題がある。これでは、金属配線としての導
電性が低下する等の質的低下をもたらすことになるので
望ましくない。
【0005】そこで、本発明は、このような問題点を解
決する合金膜の構造及びその形成方法を提供することを
目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明に係る配線構造は、Al−Cu合金膜と、
前記Al−Cu合金膜上に形成された純Al膜とを有す
ることを特徴とする。
【0007】また、上記問題点を解決するために、本発
明に係る配線の形成方法は、有機Al化合物原料ガスと
有機Cu化合物原料ガスとを供給し、水素ガス雰囲気中
で化学気相成長法によって、所望の領域にAl及びCu
を同時に堆積させてAl−Cu合金膜を形成する第1の
工程と、有機Al化合物原料ガスを供給し、水素ガス雰
囲気中で化学気相成長法によって、Al−Cu合金膜上
にAlを堆積させて純Al膜を形成する第2の工程とを
有することを特徴とする。
【0008】
【作用】上記の構造によれば、Al−Cu合金膜上に純
Al膜が形成されているので、この純Alによって、A
l−Cu合金膜がキャップされている。このため、洗浄
等に際して半導体装置を各種溶液(アルカリ性、酸性、
溶液、有機溶媒等を問わない)に浸す場合でも、Al−
Cu合金膜は溶液に直接接することがないので、本発明
に係る構造では腐食がおきない。AlとCuの金属化合
物においては腐食が進行しやすいのに対し、純Alにお
いてはAl−Cu合金で起きているような電気化学的な
作用は生じないので腐食が進行しにくいためである。
【0009】また、上記の方法によれば、CVD法を用
いて、所望の領域にAl及びCuを堆積させてAl−C
u合金膜を形成した後に、さらに、CVD法を用いてA
l−Cu合金膜上にAlを堆積させて純Al膜を形成す
るので、Al−Cu合金膜上に純Al膜が形成された配
線構造を得ることができる。
【0010】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。なお、図面の説明において同一要素に
は同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【0011】図1及び図2に基づいて本発明の実施例に
係る半導体装置の製造方法について説明する。まず、図
1(a)に示すように、Si基板10の表面に下地絶縁
膜20を形成し、この下地絶縁膜20上にスパッタ法で
Al合金を 300ないし 800nmの膜厚に堆積させ、Al合
金膜31を形成する。次に、Al合金膜31を所定の配
線パターンに加工して下層金属配線30を形成する。配
線パターンの形成は、露光装置を用いてレジストパター
ンを形成した後、塩素系のガスを用いたRIEによって
なされる。次に、図1(b)に示すように、下層金属配
線30の形成された下地絶縁膜20上に層間絶縁膜40
を形成する。この層間絶縁膜40は、プラズマCVD法
によってSiO2 を堆積させてSiO2 膜を形成し、S
OG(Spin on Glass)を塗布してSOG
膜を形成し、必要な温度で加熱処理を行うことによって
形成される。その後、再びプラズマCVD法によってS
iO2 を堆積させてSiO2 膜を形成する。
【0012】次に、層間絶縁膜40の上にフォトマスク
をセットし、露光装置を用いてレジストパターンを形成
した後、フッ素系のガスを用いたRIE(リアクティブ
・イオン・エッチング)によって図1(c)に示すよう
に、層間絶縁膜40にヴィア孔50を形成する。次に、
塩素系ガスを用いたプラズマエッチングによりヴィア孔
50底部に露出した下層金属配線30(Al合金膜)の
清浄化処理を行う。この処理を行うのは、ヴィア孔50
底部に露出した下層金属配線30の表面には、RIEを
行った際及びRIEの後に大気に曝した際に堆積物やア
ルミナ膜等が付着し、これらの堆積物やアルミナ膜はC
VD法におけるAl堆積を阻害するため除去する必要が
あるからである。
【0013】次に、Al原料であるDMAH(AlH
(CH3 2 :Dimethyl−alminium−
hydride)のガスと、Cu原料であるCpCuT
EP(C5 5 CuP(C2 5 3 :Cyclope
ntadienyl−triethylphosphi
ne−copper)のガスと、水素とを原料とするプ
ラズマCVD法でヴィア孔50内にのみ選択的にAl−
Cu合金を堆積させることによって図2(a)に示すよ
うに、ヴィア孔50内にAl−Cu合金膜51を形成す
る。このとき用いるCVD法は上述したプラズマCVD
法に限らず熱CVD法を用いてもよいことはいうまでも
ない。
【0014】次に、DMAHと水素とを原料とする熱C
VD法でヴィア孔50内のAl−Cu合金膜51上にの
み選択的にAlを堆積させることによって図2(b)に
示すように、Al膜52を形成する。このようにして下
層がAl−Cu合金膜51で上層がAl膜52からなる
ヴィアプラグ53を形成する。このとき用いるCVD法
は上述した熱CVD法に限らずプラズマCVD法を用い
てもよいことはいうまでもない。
【0015】次に、ヴィアプラグ53の露出した表面及
び層間絶縁膜40の表面の洗浄処理を行う。この処理を
行うのは、プラズマCVD及び熱CVDを行った際にヴ
ィアプラグ53及び層間絶縁膜40上に堆積した付着物
を取り除くためである。
【0016】このとき、ヴィアプラグ53の表面はAl
膜52のみが露出しており、Al−Cu合金は完全に覆
われている。これは上述したようにヴィアプラグ53を
形成したために、図2(b)で示す構造を形成すること
ができたためである。従って、Al−Cu合金膜は、純
Alによってキャップされているので、洗浄処理が成さ
れても、Al−Cu合金は洗浄液に直接接しないので、
ヴィアプラグ53が腐食されることはない。
【0017】次にスパッタ法でAlを 400ないし1000nm
の膜厚に堆積させAl合金膜を形成し、上述した下層金
属配線30を形成するときと同様の方法を用いて、図2
(c)に示すように、上層金属配線60を形成して多層
配線構造の半導体装置を製造する。なお、上層金属配線
60を形成した後、アニール処理を行いヴィアプラグ5
3を構成するAl膜52にAl−Cu合金膜51中のC
u原子を拡散させて、図3に示すような、ヴィアプラグ
53全体をAl−Cu合金としてもよい。Al−Cu合
金膜51中のCu成分は上部付近に偏析していることが
多いが、このアニール処理によってAl−Cu合金膜5
1の膜質が均一化することはいうまでもない。また、本
発明のヴィア構造を使用した半導体装置を完成するまで
には、ヴィアプラグ53形成後に表面保護膜の形成や、
プロセスダメージを除去するための熱処理等が行われ
る。
【0018】さらに、Si基板10内および表面には拡
散層、ゲート電極等の半導体装置として必要な構造が形
成されている。下地絶縁膜20の必要な位置にはコンタ
クト孔が存在し、下層金属配線30と、拡散層もしくは
ゲート電極あるいはその他の構造とを接続するコンタク
ト構造が形成されている。金属配線等と絶縁膜との間に
は、必要に応じてW等を用いた反射防止膜やTiN等を
用いたバリアメタルが形成されている。また、上層金属
配線60上にさらに新たな層間絶縁膜40および金属配
線をそれぞれ1層もしくはそれ以上積層することもでき
る。
【0019】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、Al−Cu合金膜上に純Al膜を形成するの
で、Al−Cu合金膜は純Al膜によって、キャップさ
れることになる。従って、Al−Cu合金膜は純Alに
よってキャップされるので、洗浄工程等において解離し
た溶液に接触することがないので、腐食されることがな
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る半導体装置の各製造工程
を示す図である。
【図2】本発明の実施例に係る半導体装置の各製造工程
を示す図である。
【図3】本発明の実施例に係る半導体装置の断面図であ
る。
【符号の説明】
10…Si基板、20…下地絶縁膜、30…下層金属配
線、40…層間絶縁膜、50…ヴィア孔、51…Al−
Cu合金膜、52…Al膜、53…ヴィアプラグ、60
…上層金属配線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 英一 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 太田 与洋 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Al−Cu合金膜と、前記Al−Cu合
    金膜上に形成された純Al膜とを有することを特徴とす
    る配線構造。
  2. 【請求項2】 有機Al化合物原料ガスと有機Cu化合
    物原料ガスとを供給し、水素ガス雰囲気中で化学気相成
    長法によって、所望の領域にAl及びCuを同時に堆積
    させてAl−Cu合金膜を形成する第1の工程と、 有機Al化合物原料ガスを供給し、水素ガス雰囲気中で
    化学気相成長法によって、前記Al−Cu合金膜上にA
    lを堆積させて純Al膜を形成する第2の工程とを有す
    ることを特徴とする配線の形成方法。
JP5218893A 1993-03-12 1993-03-12 配線構造及びその形成方法 Pending JPH06267960A (ja)

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