JPH0629292A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH0629292A
JPH0629292A JP17998992A JP17998992A JPH0629292A JP H0629292 A JPH0629292 A JP H0629292A JP 17998992 A JP17998992 A JP 17998992A JP 17998992 A JP17998992 A JP 17998992A JP H0629292 A JPH0629292 A JP H0629292A
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JP
Japan
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film
forming
titanium
titanium nitride
gold plating
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JP17998992A
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English (en)
Inventor
Akemi Oguchi
あけみ 小口
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】Si基板101上に酸化膜102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、さら
に、窒化チタン103、チタン104、白金105、金
メッキ膜106の4層からなる第1の導電層を形成後、
全面に窒化チタン107をスパッタし、エッチバックに
よって、少なくとも前記第1の導電層の側壁に窒化チタ
ン107による第2の導電層を形成する。 【効果】高融点金属化合物または高融点金属膜を配線層
の少なくとも側壁に形成することにより、配線層に電流
を流しても、メッキ膜と下層の電極膜の接触部から発生
していた、ホイスカーを抑制でき、配線間ショートを防
止できる。さらには、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耐性を向上させ、信頼性も
向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【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、配線構造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、ほとんどアルミニウムある
いはアルミニウム合金が用いられ、スパッタリングによ
り形成されていた。しかし、コンタクト部のアスペクト
比の増加にともない、スパッタリングによる配線の形成
は、コンタクト部のカバレッジを著しく低下させ、ま
た、微細なアルミニウム配線に電流を流すと、配線幅が
小さいため、配線内の電流密度が高くなり、エレクトロ
マイグレーション耐性が低下し、さらに電流を流さなく
とも発生するストレスマイグレーション耐性も低下する
など、配線の信頼性が著しく低下した。
【0003】そこで、スパッタリングによるアルミニウ
ム配線に代わる材料として、コンタクト部のカバレッジ
が良好で、マイグレーションにも強い電解メッキ法によ
る金メッキ配線を用いることにしたが、電流を流すと、
金メッキ膜と下層の電極膜の接触部に金のホイスカー3
07が発生しやすく、配線間ショートの原因になり信頼
性が低下した。
【0004】このことを従来の技術を追って説明する
と、図3でまず、すでにトランジスタの形成されたSi
基板301上に絶縁膜として酸化膜302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、バリアメタル層として窒化チタン(TiN)303
を全面に形成し、さらに前記バリアメタル層303と、
電極膜層の密着性を向上させるため、チタン(Ti)3
04を全面に形成し、最後にメッキ用の電極膜として全
面に白金(Pt)305を形成する。
【0005】次に、フォトレジストによって、前記電極
膜305上に所望のパターンを形成する。
【0006】続いて、前記電極膜305を用いて電解金
メッキを行い、前記フォトレジストが存在しない部分
に、金メッキ膜306を形成し、その後フォトレジスト
を除去する。さらに、前記金メッキ膜306をマスクと
して、前記窒化チタン303、チタン304、白金30
5の3層をイオンミリングによってエッチングする。
【0007】以上が従来の工程である。
【0008】
【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、配線に電流を流すと、電極膜である白金と金メ
ッキ膜の接触部からホイスカーが発生しやすく、配線間
のショートの原因になったり、さらには、エレクトロマ
イグレーション耐性の低下にもつながるという課題があ
った。
【0009】そこで、本発明はこ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、配線層を形成後、
少なくとも前記配線層の側壁を高融点金属化合物または
高融点金属で覆うことによって、金メッキ膜と下層の電
極膜の接触部から発生していたホイスカーの発生を防止
し、より信頼性の高い半導体装置を提供することにあ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
配線層を有する半導体装置に於て、前記配線層が、電解
メッキ法により形成された第1の導電層と、この第1の
導電層の少なくとも側壁を覆うように設けられた高融点
金属化合物または高融点金属からなる第2の導電層から
構成されることを特徴とする。
【0011】また、前記第2の導電層は、高融点金属化
合物であるTiN、TiW、高融点金属であるチタン
(Ti)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、
タンタル(Ta)、ニッケル(Ni)、クロム(C
r)、パラジウム(Pd)から選択される1化合物また
は1元素を主成分とする材料により形成されていること
を特徴とする。
【0012】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
a)半導体基板上に酸化膜を形成し、フォトエッチング
によってコンタクト開孔部を設ける工程と、b)配線層
のバリアメタル層として、窒化チタンを全面に形成する
工程と、c)バリアメタル層と電極膜の密着性を向上さ
せるため、チタン全面に形成する工程と、d)メッキ用
の電極膜として、白金を全面に形成する工程と、e)フ
ォトレジストによって、前記電極膜上に所望のパターン
を形成する工程と、f)前記電極膜を電極として金メッ
キを行い、前記フォトレジストが存在しない部分に、金
メッキ膜を形成する工程と、g)フォトレジストを除去
する工程と、h)前記金メッキ膜をマスクとして、前記
窒化チタンと前記チタンと前記白金をエッチングする工
程と、i)高融点金属化合物または高融点金属を全面に
形成する工程と、j)異方性エッチバックによって、前
記酸化膜上及び金メッキ膜上の前記高融点金属化合物ま
たは高融点金属を除去する工程を有することを特徴とす
る。
【0013】
【作用】本発明の上記の構成によれば、第1の導電層を
形成後、少なくともこの第1の導電層の側壁を覆うよう
に、高融点金属化合物または高融点金属からなる第2の
導電層を設けることによって、第1の導電層の金メッキ
膜と、その下層の電極膜の接触部から、ホイスカーが発
生することを防止し、配線間ショートなどを抑制するこ
とのできる、より信頼性の高い半導体装置を提供でき
る。
【0014】
【実施例】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は酸化膜(Si
2)、103は窒化チタン(TiN)、104はチタ
ン(Ti)、105は白金(Pt)、106は金(A
u)メッキ膜、107は窒化チタン(TiN)である。
【0015】以下詳細は図を追いながら説明していく。
(図2a)〜(図2h)まず、すでにトランジスタの形
成されたSi基板201の表面全体に絶縁膜として酸化
膜(SiO2)202を形成し、フォトエッチングによ
って、直径0.8μmのコンタクト開孔部を設ける(図
2a)。このとき、絶縁膜である酸化膜202はCVD
法によって形成し、膜厚は5000Åとする。
【0016】次に、バリアメタル層として、スパッタリ
ングによって、全面に窒化チタン(TiN)203を1
000Å形成し、さらにバリアメタル層203と電極膜
との密着性を向上させるために、チタン(Ti)204
を200Å全面に形成後、メッキ用の電極膜として、白
金(Pt)205を1000Å形成する(図2b)。次
に、フォトレジスト206によって、前記電極膜205
上に所望のパターンを形成する(図2c)。
【0017】続いて、前記電極膜205を電極(陰極)
として、電解金メッキを行い、前記フォトレジスト20
6が存在しない部分に、金メッキ膜207を5000Å
形成する(図2d)。このとき、電解金メッキの条件と
しては、亜硫酸金カリウム(KAu(SO32)をメッ
キ液とし、メッキ液温度60℃、電流波形DC、電流密
度1mA/cm2、液の流量10l/min、陽極との
距離15cm、メッキ速度0.25μm/min、金メ
ッキ時間7分とする。
【0018】さらに、前記レジスト206を除去して
(図2e)、前記金メッキ膜207をマスクとして、前
記窒化チタン203、チタン204、白金205の3層
をイオンミリングによってエッチングし、第1の導電層
が形成された(図2f)。このとき、イオンミリングの
条件としては、Arイオンを用いて、ウエハー温度15
0℃、加速電圧500V、イオンエネルギー500eV
とする。
【0019】このように形成された第1の導電層および
前記酸化膜202上に、スパッタリングによって窒化チ
タン(TiN)208を2000Å形成する(図2
g)。さらに、異方性エッチバックによって前記窒化チ
タン208を2000Åエッチングすると、前記第1の
導電層の上層と、前記酸化膜202上の窒化チタンがエ
ッチングされ、少なくとも前記第1の導電層の側壁の窒
化チタン208は、第2の導電層となる(図2h)。
【0020】以上の工程を経て、本発明の半導体装置が
形成される。
【0021】ここで、前記絶縁膜である酸化膜202
は、CVD法の他にも熱酸化膜を用いても良い。
【0022】また、金層207は、スパッタリング、無
電解メッキなどの方法によっても形成され得るが、電解
メッキによって形成するのが特に好ましい。電解メッキ
によって形成した場合、メッキ液がコンタクト開孔部の
底部にまで十分に行き渡るため、ステップカバレッジが
良好となる。さらに、メッキ膜の材料としては、金20
7の他にも、銀(Ag)、銅(Cu)でもエレクトロマ
イグレーション耐性など同等の効果が得られる。さら
に、メッキ膜の膜厚は、3000Å〜10000Åの範
囲内であることが好ましい。なぜなら、3000Åより
薄いと、エレクトロマイグレーション及びストレスマイ
グレーション耐性が劣化するという問題が生じ、100
00Åを超えると、上層の層間膜または保護膜等のカバ
レッジが低下しボイドが発生するという問題が生じる。
【0023】また、イオンミリング工程において、窒化
チタン203、チタン204、白金205の3層を一度
にエッチングしても良いが、少なくとも白金層205を
エッチングしておけば、残りの窒化チタン層203、チ
タン層204は、後工程の第2の導電層をエッチバッグ
するときに、同時にエッチングすることもできる。
【0024】また、第2の導電層をエッチバッグする工
程において、金メッキ膜207上の窒化チタン208
は、完全にエッチングされなくとも良い。
【0025】また、第2の導電層の材料としては、高融
点金属化合物ならば、窒化チタン(TiN)208以外
にもTiWがあげられ、高融点金属ならば、チタン(T
i)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、タン
タル(Ta)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、パ
ラジウム(Pd)等、鉄(Fe)よりも融点の高い金属
であることが必要である。また、形成方法としては、ス
パッタリングの他にもCVD法などがあげられる。さら
に、前記第2の導電層の膜厚は、1000Å〜3000
Åの範囲内の厚さに形成されることが好ましい。この厚
さが1000Åより薄いと、ホイスカーの発生を抑制す
る効果がほとんど無くなってしまい、3000Åを超え
ると、上層に層間膜または保護膜等を形成する際、配線
間のスペースにボイドが発生するおそれが高くなるから
である。
【0026】また、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
うにするために、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、より多くの積層配線構造の半導体装
置にも用いることができる。
【0027】
【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、配線層に電流を流しても、配線層の少なく
とも側壁に形成された高融点金属化合物または高融点金
属膜によって、メッキ膜と下層の電極膜の接触部から発
生していた、ホイスカーを抑制し、配線間ショートを防
止し、さらには、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耐性を向上することのできる、
より信頼性の優れた半導体装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置を示す主要断面図。
【図2】本発明の製造工程の断面図。
【図3】従来の半導体装置を示す断面図。
【符号の説明】
101、201、301・・・Si基板 102、202、302・・・酸化膜(SiO2) 103、203、303・・・窒化チタン(TiN) 104、204、304・・・チタン(Ti) 105、205、305・・・白金(Pt) 206 ・・・レジスト 106、207、306・・・金(Au)メッキ膜 107、208 ・・・窒化チタン(TiN) 307・・・ホイスカー

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】配線層を有する半導体装置において、前記
    配線層が、電解メッキ法により形成された第1の導電層
    と、この第1の導電層の少なくとも側壁を覆うように設
    けられた高融点金属化合物または高融点金属からなる第
    2の導電層から構成されることを特徴とする半導体装
    置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の第2の導電層は、高融点金
    属化合物であるTiN、TiW、高融点金属であるチタ
    ン(Ti)、タングステン(W)、モリブデン(M
    o)、タンタル(Ta)、ニッケル(Ni)、クロム
    (Cr)、パラジウム(Pd)から選択される1化合物
    または1元素を主成分とする材料により形成されている
    ことを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】a)半導体基板上に酸化膜を形成し、フォ
    トエッチングによってコンタクト開孔部を設ける工程
    と、b)配線層のバリアメタル層として、窒化チタンを
    全面に形成する工程と、c)前記バリアメタル層と電極
    膜の密着性を向上させるため、チタン全面に形成する工
    程と、d)メッキ用の電極膜として、白金を全面に形成
    する工程と、e)フォトレジストによって、前記電極膜
    上に所望のパターンを形成する工程と、f)前記電極膜
    を電極として金メッキを行い、前記フォトレジストが存
    在しない部分に、金メッキ膜を形成する工程と、g)フ
    ォトレジストを除去する工程と、h)前記金メッキ膜を
    マスクとして、前記窒化チタンと前記チタンと前記白金
    をイオンミリングによってエッチングする工程と、i)
    高融点金属化合物または高融点金属を全面に形成する工
    程と、j)異方性エッチバックによって、前記酸化膜上
    及び金メッキ膜上の前記高融点金属化合物または高融点
    金属を除去する工程を有することを特徴とする半導体装
    置の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100282374B1 (ko) * 1996-04-23 2001-02-15 포만 제프리 엘 전자디바이스및복합물스택전극구조제조방법
US6438916B1 (en) 2000-06-30 2002-08-27 Ueki House Kabushiki Kaisha Housing panel, method for manufacturing housing panel and house using panel
WO2004097930A1 (ja) * 2003-04-28 2004-11-11 Fujitsu Limited 半導体装置及びその製造方法

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