JPH0750298A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0750298A JPH0750298A JP19323893A JP19323893A JPH0750298A JP H0750298 A JPH0750298 A JP H0750298A JP 19323893 A JP19323893 A JP 19323893A JP 19323893 A JP19323893 A JP 19323893A JP H0750298 A JPH0750298 A JP H0750298A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体装置の製造方法に関し、簡単な手段
で、配線層と絶縁膜との密着性を高め、それ等の間に剥
離が起こらないようにして半導体装置の信頼性を向上し
ようとする。 【構成】 基板２１上に形成されたＳｉＯ2 膜２２にＴ
ｉＮ膜２３及びＡｌ合金膜２４及びＷ膜２５を順に積層
して第一の配線層を形成し、第一の配線層表面にＡｌ合
金膜２６を形成し、Ａｌ合金膜２６上にＳｉＯ2 膜２７
を積層し電極コンタクト・ホールを形成してからＴｉＮ
膜２８並びにＷ膜２９を順に積層して電極コンタクト・
ホールを埋め、ＳｉＯ2 膜２７と電極コンタクト・ホー
ルを埋めたＴｉＮ膜２８並びにＷ膜２９上にＴｉＮ膜３
０及びＡｌ合金膜３１及びＷ膜３２を順に積層して第二
の配線層を形成する。
で、配線層と絶縁膜との密着性を高め、それ等の間に剥
離が起こらないようにして半導体装置の信頼性を向上し
ようとする。 【構成】 基板２１上に形成されたＳｉＯ2 膜２２にＴ
ｉＮ膜２３及びＡｌ合金膜２４及びＷ膜２５を順に積層
して第一の配線層を形成し、第一の配線層表面にＡｌ合
金膜２６を形成し、Ａｌ合金膜２６上にＳｉＯ2 膜２７
を積層し電極コンタクト・ホールを形成してからＴｉＮ
膜２８並びにＷ膜２９を順に積層して電極コンタクト・
ホールを埋め、ＳｉＯ2 膜２７と電極コンタクト・ホー
ルを埋めたＴｉＮ膜２８並びにＷ膜２９上にＴｉＮ膜３
０及びＡｌ合金膜３１及びＷ膜３２を順に積層して第二
の配線層を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高密度化された半導体
装置に用いて好適であるように信頼性を向上した配線構
造をもつ半導体装置の製造方法に関する。
装置に用いて好適であるように信頼性を向上した配線構
造をもつ半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】現在、半導体装置内の配線は、不純物含有
多結晶シリコン、高融点金属或いはそのシリサイド、こ
れ等の多層膜などで形成され、その表面側には、Ａｌを
主とする材料からなる配線が用いられている。
多結晶シリコン、高融点金属或いはそのシリサイド、こ
れ等の多層膜などで形成され、その表面側には、Ａｌを
主とする材料からなる配線が用いられている。
【０００３】今後も、Ａｌが使われ続けられるとの見方
が一般的な認識なのであるが、半導体装置の高密度化が
進展し、Ａｌの配線幅がハーフ・ミクロン以下となりつ
つあることから、配線内を流れる電流に依るエレクトロ
マイグレーションが問題となり、その解消を迫られてい
る。
が一般的な認識なのであるが、半導体装置の高密度化が
進展し、Ａｌの配線幅がハーフ・ミクロン以下となりつ
つあることから、配線内を流れる電流に依るエレクトロ
マイグレーションが問題となり、その解消を迫られてい
る。
【０００４】
【従来の技術】従来、Ａｌからなる配線のエレクトロマ
イグレーションを防ぐ為、高融点金属膜でＡｌ膜を挟み
込んだ構造の配線が用いられている。図３は本出願人に
於いて開発された多層配線を備えた半導体装置を表す要
部切断側面図である。
イグレーションを防ぐ為、高融点金属膜でＡｌ膜を挟み
込んだ構造の配線が用いられている。図３は本出願人に
於いて開発された多層配線を備えた半導体装置を表す要
部切断側面図である。
【０００５】図に於いて、１は半導体基板、２はＳｉＯ
2 膜、３はＴｉＮ膜、４はＡｌ合金膜、５はＷ膜、６は
ＳｉＯ2 膜、７はコンタクト・ホール内に形成されたＴ
ｉＮ膜、８はコンタクト・ホールを埋めたＷ膜、９はＴ
ｉＮ膜、１０はＡｌ合金膜、１１はＷ膜をそれぞれ示し
ている。
2 膜、３はＴｉＮ膜、４はＡｌ合金膜、５はＷ膜、６は
ＳｉＯ2 膜、７はコンタクト・ホール内に形成されたＴ
ｉＮ膜、８はコンタクト・ホールを埋めたＷ膜、９はＴ
ｉＮ膜、１０はＡｌ合金膜、１１はＷ膜をそれぞれ示し
ている。
【０００６】図示の配線構造は、Ａｌ合金膜４を硬いＴ
ｉＮ膜３及びＷ膜５で挟み込んで形成した第一の配線層
及びＡｌ合金膜１０を硬いＴｉＮ膜９及びＷ膜１１で挟
み込んで形成した第二の配線層からなり、第一の配線層
と第二の配線層は、ＳｉＯ2膜６に形成したコンタクト
・ホールを埋めたＴｉＮ膜７及びＷ膜８で接続された構
成になっている。
ｉＮ膜３及びＷ膜５で挟み込んで形成した第一の配線層
及びＡｌ合金膜１０を硬いＴｉＮ膜９及びＷ膜１１で挟
み込んで形成した第二の配線層からなり、第一の配線層
と第二の配線層は、ＳｉＯ2膜６に形成したコンタクト
・ホールを埋めたＴｉＮ膜７及びＷ膜８で接続された構
成になっている。
【０００７】前記配線構造に依ると、第一の配線層と第
二の配線層とを導電接続している微細な接続部分に於け
る接触抵抗を低下させることができ、また、エレクトロ
マイグレーションに対する耐性も向上するとされてい
る。
二の配線層とを導電接続している微細な接続部分に於け
る接触抵抗を低下させることができ、また、エレクトロ
マイグレーションに対する耐性も向上するとされてい
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】図３について説明した
従来の技術では、Ｗ膜とＳｉＯ2 膜とが接触する構成に
なっている。
従来の技術では、Ｗ膜とＳｉＯ2 膜とが接触する構成に
なっている。
【０００９】この場合、プロセス条件に僅かな相違があ
るとＳｉＯ2 膜の剥離を生ずることが知られている。こ
れは、Ｓｉに比較してＷが酸化され難い為、ＳｉＯ2 膜
の堆積時にＳｉＯ2 とＷとが十分に反応しない為と考え
られている。
るとＳｉＯ2 膜の剥離を生ずることが知られている。こ
れは、Ｓｉに比較してＷが酸化され難い為、ＳｉＯ2 膜
の堆積時にＳｉＯ2 とＷとが十分に反応しない為と考え
られている。
【００１０】ここで、プロセス条件の僅かな相違とは、
Ｗ膜を形成してからＳｉＯ2 膜を形成するまでの放置時
間、或いは、ＳｉＯ2 膜を形成する際に如何なる前処理
をするかなどを挙げることができる。
Ｗ膜を形成してからＳｉＯ2 膜を形成するまでの放置時
間、或いは、ＳｉＯ2 膜を形成する際に如何なる前処理
をするかなどを挙げることができる。
【００１１】本発明は、簡単な手段で、配線層と絶縁膜
との密着性を高め、それ等の間に剥離が起こらないよう
にして半導体装置の信頼性を向上しようとする。
との密着性を高め、それ等の間に剥離が起こらないよう
にして半導体装置の信頼性を向上しようとする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】一般に、ＳｉＯ2 とＡｌ
との密着性は良好である。その理由は、ＳｉＯ2 に於け
るＯ2 をＡｌが僅かに還元することで両者が反応するこ
とに起因すると考えられる。
との密着性は良好である。その理由は、ＳｉＯ2 に於け
るＯ2 をＡｌが僅かに還元することで両者が反応するこ
とに起因すると考えられる。
【００１３】ＷはＳｉに比較して酸化され難い。従っ
て、ＷがＡｌのようにＳｉＯ2 に於けるＯ2 を還元する
ことは考えられず、従って、ＷがＳｉＯ2 と反応して強
固に密着することはない。
て、ＷがＡｌのようにＳｉＯ2 に於けるＯ2 を還元する
ことは考えられず、従って、ＷがＳｉＯ2 と反応して強
固に密着することはない。
【００１４】前記したところを前提として、高融点金属
の配線層と絶縁膜との密着性を高めるには、次の二つの
方法が考えられる。
の配線層と絶縁膜との密着性を高めるには、次の二つの
方法が考えられる。
【００１５】その一つの方法は、配線層の表面をＳｉＯ
2 と密着性が良好な材料で構成することであり、それに
は、配線層の表面をＳｉと適度に反応し且つＳｉに比較
して酸化され易い材料で構成すれば良い。
2 と密着性が良好な材料で構成することであり、それに
は、配線層の表面をＳｉと適度に反応し且つＳｉに比較
して酸化され易い材料で構成すれば良い。
【００１６】もう一つの方法は、エネルギを与えてＳｉ
Ｏ2 膜をＷ膜の表面に堆積し、その後、ＳｉＯ2 膜を形
成すれば良い。ここで、エネルギを与えてＳｉＯ2 膜を
堆積する手段を具体的に説明すると、スパッタリング法
を適用し、ＳｉＯ2 とＷのミキシング層を形成するもの
である。
Ｏ2 膜をＷ膜の表面に堆積し、その後、ＳｉＯ2 膜を形
成すれば良い。ここで、エネルギを与えてＳｉＯ2 膜を
堆積する手段を具体的に説明すると、スパッタリング法
を適用し、ＳｉＯ2 とＷのミキシング層を形成するもの
である。
【００１７】前記したところから、本発明に依る半導体
装置の製造方法に於いては、 （１）基板（例えば基板２１）上に形成された絶縁膜
（例えばＳｉＯ2 膜２２）に高融点金属或いは高融点金
属合金或いは高融点金属窒化物からなる硬質金属膜（例
えばＴｉＮ膜２３）及びＡｌ或いはＡｌ合金からなる高
導電性金属膜（例えばＡｌ合金膜２４）及び高融点金属
或いは高融点金属合金或いは高融点金属窒化物からなる
硬質金属膜（例えばＷ膜２５）を順に積層して第一の配
線層を形成する工程と、次いで、前記第一の配線層表面
にＳｉと同程度か或いはＳｉ以上に酸化され易い材料の
被膜（例えばＡｌ合金膜２６）を形成する工程と、次い
で、前記被膜上に絶縁膜（例えばＳｉＯ2 膜２７）を積
層し電極コンタクト・ホールを形成してから高融点金属
窒化物膜（例えばコンタクト・ホール内に形成されたＴ
ｉＮ膜２８）並びに高融点金属或いは高融点金属合金か
らなる硬質金属膜（例えばコンタクト・ホールを埋めた
Ｗ膜２９）を順に積層して前記電極コンタクト・ホール
を埋める工程と、次いで、前記絶縁膜並びに前記電極コ
ンタクト・ホールを埋めた高融点金属窒化物膜並びに高
融点金属或いは高融点金属合金からなる硬質金属膜上に
高融点金属或いは高融点金属合金或いは高融点金属窒化
物からなる硬質金属膜（例えばＴｉＮ膜３０）及びＡｌ
或いはＡｌ合金からなる高導電性金属膜（例えばＡｌ合
金膜３１）及び高融点金属或いは高融点金属合金或いは
高融点金属窒化物からなる硬質金属膜（例えばＷ膜３
２）を順に積層して第二の配線層を形成する工程とが含
まれてなることを特徴とするか、或いは、
装置の製造方法に於いては、 （１）基板（例えば基板２１）上に形成された絶縁膜
（例えばＳｉＯ2 膜２２）に高融点金属或いは高融点金
属合金或いは高融点金属窒化物からなる硬質金属膜（例
えばＴｉＮ膜２３）及びＡｌ或いはＡｌ合金からなる高
導電性金属膜（例えばＡｌ合金膜２４）及び高融点金属
或いは高融点金属合金或いは高融点金属窒化物からなる
硬質金属膜（例えばＷ膜２５）を順に積層して第一の配
線層を形成する工程と、次いで、前記第一の配線層表面
にＳｉと同程度か或いはＳｉ以上に酸化され易い材料の
被膜（例えばＡｌ合金膜２６）を形成する工程と、次い
で、前記被膜上に絶縁膜（例えばＳｉＯ2 膜２７）を積
層し電極コンタクト・ホールを形成してから高融点金属
窒化物膜（例えばコンタクト・ホール内に形成されたＴ
ｉＮ膜２８）並びに高融点金属或いは高融点金属合金か
らなる硬質金属膜（例えばコンタクト・ホールを埋めた
Ｗ膜２９）を順に積層して前記電極コンタクト・ホール
を埋める工程と、次いで、前記絶縁膜並びに前記電極コ
ンタクト・ホールを埋めた高融点金属窒化物膜並びに高
融点金属或いは高融点金属合金からなる硬質金属膜上に
高融点金属或いは高融点金属合金或いは高融点金属窒化
物からなる硬質金属膜（例えばＴｉＮ膜３０）及びＡｌ
或いはＡｌ合金からなる高導電性金属膜（例えばＡｌ合
金膜３１）及び高融点金属或いは高融点金属合金或いは
高融点金属窒化物からなる硬質金属膜（例えばＷ膜３
２）を順に積層して第二の配線層を形成する工程とが含
まれてなることを特徴とするか、或いは、
【００１８】（２）前記（１）に於いて、第一の配線層
表面に形成されるＳｉと同程度か或いはＳｉ以上に酸化
され易い材料の被膜がＡｌ或いはＡｌ合金からなること
を特徴とするか、或いは、
表面に形成されるＳｉと同程度か或いはＳｉ以上に酸化
され易い材料の被膜がＡｌ或いはＡｌ合金からなること
を特徴とするか、或いは、
【００１９】（３）前記（１）に於いて、第一の配線層
表面に形成されるＳｉと同程度か或いはＳｉ以上に酸化
され易い材料の被膜がＴｉ或いはＴｉを主成分とするも
のからなることを特徴とするか、或いは、
表面に形成されるＳｉと同程度か或いはＳｉ以上に酸化
され易い材料の被膜がＴｉ或いはＴｉを主成分とするも
のからなることを特徴とするか、或いは、
【００２０】（４）前記（１）に於いて、第一の配線層
表面に形成されるＳｉと同程度か或いはＳｉ以上に酸化
され易い材料の被膜がＳｉ或いはＳｉを含む金属からな
ることを特徴とするか、或いは、
表面に形成されるＳｉと同程度か或いはＳｉ以上に酸化
され易い材料の被膜がＳｉ或いはＳｉを含む金属からな
ることを特徴とするか、或いは、
【００２１】（５）前記（１）に於いて、窒化Ｔｉ膜及
びＡｌ合金膜及びＷ膜を順に積層して第一の配線層を形
成する工程と、次いで、前記第一の配線層表面にＡｌを
主成分とする材料の被膜を形成する工程と、次いで、窒
化Ｔｉ膜及びＡｌ合金膜及びＷ膜を順に積層して第二の
配線層を形成する工程とが含まれてなることを特徴とす
るか、或いは、
びＡｌ合金膜及びＷ膜を順に積層して第一の配線層を形
成する工程と、次いで、前記第一の配線層表面にＡｌを
主成分とする材料の被膜を形成する工程と、次いで、窒
化Ｔｉ膜及びＡｌ合金膜及びＷ膜を順に積層して第二の
配線層を形成する工程とが含まれてなることを特徴とす
るか、或いは、
【００２２】（６）前記（１）或いは（２）或いは
（３）或いは（４）に於いて、スパッタリング法を適用
することに依って第一の配線層表面にＳｉと同程度か或
いはＳｉ以上に酸化され易い材料の被膜或いはＳｉ膜或
いはＳｉを含む金属膜或いはＡｌ膜或いはＡｌ合金膜或
いはＴｉ膜或いはＴｉ合金膜を形成する工程が含まれて
なることを特徴とするか、或いは、
（３）或いは（４）に於いて、スパッタリング法を適用
することに依って第一の配線層表面にＳｉと同程度か或
いはＳｉ以上に酸化され易い材料の被膜或いはＳｉ膜或
いはＳｉを含む金属膜或いはＡｌ膜或いはＡｌ合金膜或
いはＴｉ膜或いはＴｉ合金膜を形成する工程が含まれて
なることを特徴とするか、或いは、
【００２３】（７）前記（１）或いは（２）或いは
（３）或いは（４）に於いて、化学気相堆積法を適用す
ることに依って第一の配線層表面にＳｉと同程度か或い
はＳｉ以上に酸化され易い材料の被膜或いはＳｉ膜或い
はＳｉを含む金属膜或いはＡｌ膜或いはＡｌ合金膜或い
はＴｉ膜或いはＴｉ合金膜を形成する工程が含まれてな
ることを特徴とするか、或いは、
（３）或いは（４）に於いて、化学気相堆積法を適用す
ることに依って第一の配線層表面にＳｉと同程度か或い
はＳｉ以上に酸化され易い材料の被膜或いはＳｉ膜或い
はＳｉを含む金属膜或いはＡｌ膜或いはＡｌ合金膜或い
はＴｉ膜或いはＴｉ合金膜を形成する工程が含まれてな
ることを特徴とするか、或いは、
【００２４】（８）基板上に形成された絶縁膜に高融点
金属或いは高融点金属合金或いは高融点金属窒化物から
なる硬質金属膜及びＡｌ或いはＡｌ合金からなる高導電
性金属膜及び高融点金属或いは高融点金属合金或いは高
融点金属窒化物からなる硬質金属膜を順に積層して第一
の配線層を形成する工程と、次いで、スパッタリング法
を適用することに依って前記第一の配線層表面に絶縁膜
（例えばＳｉＯ2 膜３３）を形成する工程と、次いで、
前記絶縁膜上に絶縁膜を積層し電極コンタクト・ホール
を形成してから高融点金属窒化物膜並びに高融点金属或
いは高融点金属合金からなる硬質金属膜を順に積層して
前記電極コンタクト・ホールを埋める工程と、次いで、
前記絶縁膜並びに前記電極コンタクト・ホールを埋めた
高融点金属窒化物膜並びに高融点金属或いは高融点金属
合金からなる硬質金属膜上に高融点金属或いは高融点金
属合金或いは高融点金属窒化物からなる硬質金属膜及び
Ａｌ或いはＡｌ合金からなる高導電性金属膜及び高融点
金属或いは高融点金属合金或いは高融点金属窒化物から
なる硬質金属膜を順に積層して第二の配線層を形成する
工程とが含まれてなることを特徴とするか、或いは、
金属或いは高融点金属合金或いは高融点金属窒化物から
なる硬質金属膜及びＡｌ或いはＡｌ合金からなる高導電
性金属膜及び高融点金属或いは高融点金属合金或いは高
融点金属窒化物からなる硬質金属膜を順に積層して第一
の配線層を形成する工程と、次いで、スパッタリング法
を適用することに依って前記第一の配線層表面に絶縁膜
（例えばＳｉＯ2 膜３３）を形成する工程と、次いで、
前記絶縁膜上に絶縁膜を積層し電極コンタクト・ホール
を形成してから高融点金属窒化物膜並びに高融点金属或
いは高融点金属合金からなる硬質金属膜を順に積層して
前記電極コンタクト・ホールを埋める工程と、次いで、
前記絶縁膜並びに前記電極コンタクト・ホールを埋めた
高融点金属窒化物膜並びに高融点金属或いは高融点金属
合金からなる硬質金属膜上に高融点金属或いは高融点金
属合金或いは高融点金属窒化物からなる硬質金属膜及び
Ａｌ或いはＡｌ合金からなる高導電性金属膜及び高融点
金属或いは高融点金属合金或いは高融点金属窒化物から
なる硬質金属膜を順に積層して第二の配線層を形成する
工程とが含まれてなることを特徴とするか、或いは、
【００２５】（９）前記（８）に於いて、第一の配線層
をパターニングしてからスパッタリング法を適用するこ
とに依って前記第一の配線層表面に絶縁膜を形成する工
程が含まれてなることを特徴とするか、或いは、
をパターニングしてからスパッタリング法を適用するこ
とに依って前記第一の配線層表面に絶縁膜を形成する工
程が含まれてなることを特徴とするか、或いは、
【００２６】（１０）前記（８）に於いて、第一の配線
層を形成してから引き続いてスパッタリング法を適用す
ることに依って前記第一の配線層表面に絶縁膜を形成す
る工程と、次いで、前記絶縁膜及び前記第一の配線層を
同時にパターニングする工程とが含まれてなることを特
徴とするか、或いは、
層を形成してから引き続いてスパッタリング法を適用す
ることに依って前記第一の配線層表面に絶縁膜を形成す
る工程と、次いで、前記絶縁膜及び前記第一の配線層を
同時にパターニングする工程とが含まれてなることを特
徴とするか、或いは、
【００２７】（１１）前記（８）に於いて、スパッタリ
ング法を適用することに依って第一の配線層表面に酸化
Ｓｉ膜を形成する工程が含まれてなることを特徴とする
か、或いは、
ング法を適用することに依って第一の配線層表面に酸化
Ｓｉ膜を形成する工程が含まれてなることを特徴とする
か、或いは、
【００２８】（１２）前記（１）或いは（２）或いは
（３）或いは（４）或いは（５）或いは（６）或いは
（７）或いは（８）或いは（９）或いは（１０）或いは
（１１）に於いて、一つの配線層を含む積層構造を三層
以上の多層に形成する工程が含まれてなることを特徴と
するか、或いは、
（３）或いは（４）或いは（５）或いは（６）或いは
（７）或いは（８）或いは（９）或いは（１０）或いは
（１１）に於いて、一つの配線層を含む積層構造を三層
以上の多層に形成する工程が含まれてなることを特徴と
するか、或いは、
【００２９】（１３）前記（１）或いは（２）或いは
（３）或いは（４）或いは（５）或いは（６）或いは
（７）或いは（８）或いは（９）或いは（１０）或いは
（１１）或いは（１２）に於いて、絶縁膜を積層し電極
コンタクト・ホールを形成してから窒化Ｔｉ膜並びにＷ
膜を順に積層して前記コンタクト・ホールを埋める工程
が含まれてなることを特徴とするか、或いは、
（３）或いは（４）或いは（５）或いは（６）或いは
（７）或いは（８）或いは（９）或いは（１０）或いは
（１１）或いは（１２）に於いて、絶縁膜を積層し電極
コンタクト・ホールを形成してから窒化Ｔｉ膜並びにＷ
膜を順に積層して前記コンタクト・ホールを埋める工程
が含まれてなることを特徴とするか、或いは、
【００３０】（１４）前記（１）或いは（２）或いは
（３）或いは（４）或いは（５）或いは（６）或いは
（７）或いは（８）或いは（９）或いは（１０）或いは
（１１）或いは（１２）に於いて、絶縁膜を積層し電極
コンタクト・ホールを形成してからＷ膜を選択成長させ
て前記コンタクト・ホールを埋める工程が含まれてなる
ことを特徴とする。
（３）或いは（４）或いは（５）或いは（６）或いは
（７）或いは（８）或いは（９）或いは（１０）或いは
（１１）或いは（１２）に於いて、絶縁膜を積層し電極
コンタクト・ホールを形成してからＷ膜を選択成長させ
て前記コンタクト・ホールを埋める工程が含まれてなる
ことを特徴とする。
【００３１】
【作用】前記手段を採ることに依り、エレクトロマイグ
レーションに対する耐性を高める為に高融点金属或いは
高融点金属合金或いは高融点金属窒化物からなる硬質金
属膜でＡｌ或いはＡｌ合金からなる高導電性金属膜を挟
んだ構成にした配線層を絶縁膜を介在させて多層化して
も、配線層と絶縁膜との間の密着性は良好であって剥離
を生ずることはないから、微細な配線が必要な高密度の
半導体装置に前記配線構成を適用した場合に半導体装置
の信頼性を高めることができる。
レーションに対する耐性を高める為に高融点金属或いは
高融点金属合金或いは高融点金属窒化物からなる硬質金
属膜でＡｌ或いはＡｌ合金からなる高導電性金属膜を挟
んだ構成にした配線層を絶縁膜を介在させて多層化して
も、配線層と絶縁膜との間の密着性は良好であって剥離
を生ずることはないから、微細な配線が必要な高密度の
半導体装置に前記配線構成を適用した場合に半導体装置
の信頼性を高めることができる。
【００３２】
【実施例】図１は本発明一実施例を解説する為の工程要
所に於ける半導体装置の要部切断側面図である。
所に於ける半導体装置の要部切断側面図である。
【００３３】図に於いて、２１は基板、２２はＳｉＯ2
膜、２３はＴｉＮ膜、２４はＡｌ合金膜、２５はＷ膜、
２６はＡｌ合金膜、２７はＳｉＯ2 膜、２８はコンタク
ト・ホール内に形成されたＴｉＮ膜、２９はコンタクト
・ホールを埋めたＷ膜、３０はＴｉＮ膜、３１はＡｌ合
金膜、３２はＷ膜をそれぞれ示している。
膜、２３はＴｉＮ膜、２４はＡｌ合金膜、２５はＷ膜、
２６はＡｌ合金膜、２７はＳｉＯ2 膜、２８はコンタク
ト・ホール内に形成されたＴｉＮ膜、２９はコンタクト
・ホールを埋めたＷ膜、３０はＴｉＮ膜、３１はＡｌ合
金膜、３２はＷ膜をそれぞれ示している。
【００３４】本実施例でも、従来の技術と同様、Ａｌ合
金膜２４を硬いＴｉＮ膜２３並びにＷ膜２５で挟み込ん
で第一の配線層を構成し、同じく、Ａｌ合金膜３１をＴ
ｉＮ膜３０並びにＷ膜３２で挟み込んで第二の配線層を
構成してある。
金膜２４を硬いＴｉＮ膜２３並びにＷ膜２５で挟み込ん
で第一の配線層を構成し、同じく、Ａｌ合金膜３１をＴ
ｉＮ膜３０並びにＷ膜３２で挟み込んで第二の配線層を
構成してある。
【００３５】然しながら、第一の配線層と第二の配線層
を絶縁分離するＳｉＯ2 膜２７は、第一の配線層の最上
面であるＷ膜２５上に形成されたＡｌ合金膜２６に積層
して形成されている。
を絶縁分離するＳｉＯ2 膜２７は、第一の配線層の最上
面であるＷ膜２５上に形成されたＡｌ合金膜２６に積層
して形成されている。
【００３６】一般に、ＡｌはＳｉＯ2 と馴染みが良く、
Ｓｉと適度に反応し且つＳｉに比較して酸化され易い材
料、なる条件を満足し、また、Ｗとも馴染みが良好であ
ることが知られている。
Ｓｉと適度に反応し且つＳｉに比較して酸化され易い材
料、なる条件を満足し、また、Ｗとも馴染みが良好であ
ることが知られている。
【００３７】他に、ＳｉＯ2 及びＷに馴染みが良い材料
としてはＳｉが挙げられ、また、Ｗの代わりには、Ｍｏ
やＣｕを使用することができる。
としてはＳｉが挙げられ、また、Ｗの代わりには、Ｍｏ
やＣｕを使用することができる。
【００３８】図示の半導体装置を製造する工程について
解説する。 （１） 化学気相堆積（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ
ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）法を適用することに
依り、諸素子が作り込まれた基板２１上に厚さ例えば５
０００〔Å〕のＳｉＯ2 膜２２を形成する。
解説する。 （１） 化学気相堆積（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ
ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）法を適用することに
依り、諸素子が作り込まれた基板２１上に厚さ例えば５
０００〔Å〕のＳｉＯ2 膜２２を形成する。
【００３９】（２） スパッタリング装置に移送し、ス
パッタリング法を適用することに依って、厚さ例えば５
００〔Å〕のＴｉＮ膜２３を形成する。 （３） 真空接続されたスパッタリング装置に移送し、
スパッタリング法を適用することに依り、厚さ例えば６
０００〔Å〕のＡｌ＋Ｃｕ＋ＴｉからなるＡｌ合金膜２
４を形成する。
パッタリング法を適用することに依って、厚さ例えば５
００〔Å〕のＴｉＮ膜２３を形成する。 （３） 真空接続されたスパッタリング装置に移送し、
スパッタリング法を適用することに依り、厚さ例えば６
０００〔Å〕のＡｌ＋Ｃｕ＋ＴｉからなるＡｌ合金膜２
４を形成する。
【００４０】（４） 真空接続されたスパッタリング装
置に移送し、スパッタリング法を適用することに依り、
厚さ例えば１０００〔Å〕のＷ膜２５を形成する。 （５） 真空接続されたスパッタリング装置、即ち、さ
きにＡｌ合金膜２４を形成した際に使用したスパッタリ
ング装置に移送し、スパッタリング法を適用することに
依り、厚さ例えば２００〔Å〕のＡｌ＋Ｃｕ＋Ｔｉから
なるＡｌ合金膜２６を形成する。
置に移送し、スパッタリング法を適用することに依り、
厚さ例えば１０００〔Å〕のＷ膜２５を形成する。 （５） 真空接続されたスパッタリング装置、即ち、さ
きにＡｌ合金膜２４を形成した際に使用したスパッタリ
ング装置に移送し、スパッタリング法を適用することに
依り、厚さ例えば２００〔Å〕のＡｌ＋Ｃｕ＋Ｔｉから
なるＡｌ合金膜２６を形成する。
【００４１】（６） 真空接続されたＣＶＤ装置、即
ち、さきにＳｉＯ2 膜２２を形成した際に使用したＣＶ
Ｄ装置に移送し、ＣＶＤ法を適用することに依り、厚さ
例えば５０００〔Å〕のＳｉＯ2 膜２７を形成する。 （７） 外部に取り出し、リソグラフィ技術に於けるレ
ジスト・プロセス及びエッチング・ガスをＣＦ4 ＋ＣＨ
Ｆ3 とする反応性イオン・エッチング（ｒｅａｃｔｉｖ
ｅ ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）法を適用するこ
とに依って、ＳｉＯ2 膜２７を選択的にエッチングして
貫通させ、第一の配線層と第二の配線層とを導電接続す
る為の電極コンタクト・ホールを形成する。
ち、さきにＳｉＯ2 膜２２を形成した際に使用したＣＶ
Ｄ装置に移送し、ＣＶＤ法を適用することに依り、厚さ
例えば５０００〔Å〕のＳｉＯ2 膜２７を形成する。 （７） 外部に取り出し、リソグラフィ技術に於けるレ
ジスト・プロセス及びエッチング・ガスをＣＦ4 ＋ＣＨ
Ｆ3 とする反応性イオン・エッチング（ｒｅａｃｔｉｖ
ｅ ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）法を適用するこ
とに依って、ＳｉＯ2 膜２７を選択的にエッチングして
貫通させ、第一の配線層と第二の配線層とを導電接続す
る為の電極コンタクト・ホールを形成する。
【００４２】（８） スパッタリング装置にセットし
て、スパッタリング法を適用することに依り、厚さが例
えば２００〔Å〕のＴｉ膜（図では省略）と厚さが例え
ば５００〔Å〕のＴｉＮ膜２８を形成する。 （９） 真空接続されたスパッタリング装置に移送し、
スパッタリング法を適用することに依り、厚さ例えば３
０００〔Å〕のＷ膜２９を形成する。
て、スパッタリング法を適用することに依り、厚さが例
えば２００〔Å〕のＴｉ膜（図では省略）と厚さが例え
ば５００〔Å〕のＴｉＮ膜２８を形成する。 （９） 真空接続されたスパッタリング装置に移送し、
スパッタリング法を適用することに依り、厚さ例えば３
０００〔Å〕のＷ膜２９を形成する。
【００４３】（１０） エッチング・ガスをＳＦ6 ＋Ｏ
2 とするＲＩＥ法を適用することに依り、Ｗ膜２９の等
方性エッチングを行って、電極コンタクト・ホールを埋
めたもののみを残して他を除去する。
2 とするＲＩＥ法を適用することに依り、Ｗ膜２９の等
方性エッチングを行って、電極コンタクト・ホールを埋
めたもののみを残して他を除去する。
【００４４】（１１） スパッタリング装置にセットし
て、スパッタリング法を適用することに依り、厚さ例え
ば５００〔Å〕のＴｉＮ膜３０を形成する。 （１２） 真空接続されたスパッタリング装置に移送
し、スパッタリング法を適用することに依り、厚さ例え
ば６０００〔Å〕のＡｌ＋Ｃｕ＋ＴｉからなるＡｌ合金
膜３１を形成する。
て、スパッタリング法を適用することに依り、厚さ例え
ば５００〔Å〕のＴｉＮ膜３０を形成する。 （１２） 真空接続されたスパッタリング装置に移送
し、スパッタリング法を適用することに依り、厚さ例え
ば６０００〔Å〕のＡｌ＋Ｃｕ＋ＴｉからなるＡｌ合金
膜３１を形成する。
【００４５】（１３） 真空接続されたスパッタリング
装置に移送し、スパッタリング法を適用することに依
り、厚さ例えば１０００〔Å〕のＷ膜３２を形成する。
装置に移送し、スパッタリング法を適用することに依
り、厚さ例えば１０００〔Å〕のＷ膜３２を形成する。
【００４６】前記のようにして積層構成された配線層を
有する半導体装置に於いては、引っ張り試験を行った
が、Ｗ膜２５とＡｌ合金膜２６、従って、ＳｉＯ2 膜２
７などとの間に剥離を生ずることはなかった。
有する半導体装置に於いては、引っ張り試験を行った
が、Ｗ膜２５とＡｌ合金膜２６、従って、ＳｉＯ2 膜２
７などとの間に剥離を生ずることはなかった。
【００４７】前記した製造工程の説明に於いては、配線
層をパターニングする工程を省略してあるが、配線層を
パターニングした場合であっても、剥離の有無について
は変わりない結果が得られる。
層をパターニングする工程を省略してあるが、配線層を
パターニングした場合であっても、剥離の有無について
は変わりない結果が得られる。
【００４８】図２は本発明に於ける他の実施例を解説す
る為の工程要所に於ける半導体装置の要部切断側面図で
あり、図１に関して説明した部分と同部分は同記号で指
示してある。
る為の工程要所に於ける半導体装置の要部切断側面図で
あり、図１に関して説明した部分と同部分は同記号で指
示してある。
【００４９】本実施例が図１について説明した実施例と
相違するところは、図１の実施例に於いて、Ｗ膜２５と
ＳｉＯ2 膜２７との間に介在させたＡｌ合金膜２６をス
パッタリング法で形成した厚さが例えば５００〔Å〕で
あるＳｉＯ2 膜３３に代替した点にある。
相違するところは、図１の実施例に於いて、Ｗ膜２５と
ＳｉＯ2 膜２７との間に介在させたＡｌ合金膜２６をス
パッタリング法で形成した厚さが例えば５００〔Å〕で
あるＳｉＯ2 膜３３に代替した点にある。
【００５０】このＳｉＯ2 膜３３を形成するのにスパッ
タリング法を適用する理由は、そのようにした場合、Ｓ
ｉＯ2 が下地のＷと僅かに混じり合うので、Ｗ膜２５と
ＳｉＯ2 膜３３とが剥離し難くなるからである。
タリング法を適用する理由は、そのようにした場合、Ｓ
ｉＯ2 が下地のＷと僅かに混じり合うので、Ｗ膜２５と
ＳｉＯ2 膜３３とが剥離し難くなるからである。
【００５１】前記のようにして積層構成された配線層を
有する半導体装置に於いては、引っ張り試験を行った
が、Ｗ膜２５とＳｉＯ2 膜３３、従って、ＳｉＯ2 膜２
７などとの間に剥離を生ずることはなかった。
有する半導体装置に於いては、引っ張り試験を行った
が、Ｗ膜２５とＳｉＯ2 膜３３、従って、ＳｉＯ2 膜２
７などとの間に剥離を生ずることはなかった。
【００５２】本実施例に於けるＳｉＯ2 膜３３は、同じ
くスパッタリング法を適用して形成した多結晶或いは非
晶質のＳｉ膜に代替しても同効である。
くスパッタリング法を適用して形成した多結晶或いは非
晶質のＳｉ膜に代替しても同効である。
【００５３】
【発明の効果】本発明に依る半導体装置の製造方法に於
いては、基板上に形成された絶縁膜に硬質金属膜及び高
導電性金属膜及び硬質金属膜を順に積層して第一の配線
層を形成し、第一の配線層表面にＳｉと同程度か或いは
Ｓｉ以上に酸化され易い材料の被膜を形成し、被膜上に
絶縁膜を積層し電極コンタクト・ホールを形成してから
高融点金属窒化物膜並びに硬質金属膜を順に積層して前
記電極コンタクト・ホールを埋め、絶縁膜及び電極コン
タクト・ホールを埋めた高融点金属窒化物膜と硬質金属
膜の上に硬質金属膜及び高導電性金属膜及び硬質金属膜
を順に積層して第二の配線層を形成する。
いては、基板上に形成された絶縁膜に硬質金属膜及び高
導電性金属膜及び硬質金属膜を順に積層して第一の配線
層を形成し、第一の配線層表面にＳｉと同程度か或いは
Ｓｉ以上に酸化され易い材料の被膜を形成し、被膜上に
絶縁膜を積層し電極コンタクト・ホールを形成してから
高融点金属窒化物膜並びに硬質金属膜を順に積層して前
記電極コンタクト・ホールを埋め、絶縁膜及び電極コン
タクト・ホールを埋めた高融点金属窒化物膜と硬質金属
膜の上に硬質金属膜及び高導電性金属膜及び硬質金属膜
を順に積層して第二の配線層を形成する。
【００５４】前記手段を採ることに依り、エレクトロマ
イグレーションに対する耐性を高める為に高融点金属或
いは高融点金属合金或いは高融点金属窒化物からなる硬
質金属膜でＡｌ或いはＡｌ合金からなる高導電性金属膜
を挟んだ構成にした配線層を絶縁膜を介在させて多層化
しても、配線層と絶縁膜との間の密着性は良好であって
剥離を生ずることはないから、微細な配線が必要な高密
度の半導体装置に前記配線構成を適用した場合に半導体
装置の信頼性を高めることができる。
イグレーションに対する耐性を高める為に高融点金属或
いは高融点金属合金或いは高融点金属窒化物からなる硬
質金属膜でＡｌ或いはＡｌ合金からなる高導電性金属膜
を挟んだ構成にした配線層を絶縁膜を介在させて多層化
しても、配線層と絶縁膜との間の密着性は良好であって
剥離を生ずることはないから、微細な配線が必要な高密
度の半導体装置に前記配線構成を適用した場合に半導体
装置の信頼性を高めることができる。
【図１】本発明一実施例を解説する為の工程要所に於け
る半導体装置の要部切断側面図である。
る半導体装置の要部切断側面図である。
【図２】本発明に於ける他の実施例を解説する為の工程
要所に於ける半導体装置の要部切断側面図である。
要所に於ける半導体装置の要部切断側面図である。
【図３】本出願人に於いて開発された多層配線を備えた
半導体装置を表す要部切断側面図である。
半導体装置を表す要部切断側面図である。
２１ 基板 ２２ ＳｉＯ2 膜 ２３ ＴｉＮ膜 ２４ Ａｌ合金膜 ２５ Ｗ膜 ２６ Ａｌ合金膜 ２７ ＳｉＯ2 膜 ２８ ＴｉＮ膜 ２９ Ｗ膜 ３０ ＴｉＮ膜 ３１ Ａｌ合金膜 ３２ Ｗ膜 ３３ ＳｉＯ2 膜
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/285 Ｒ 7376−4Ｍ 21/768
Claims (14)
- 【請求項１】基板上に形成された絶縁膜に高融点金属或
いは高融点金属合金或いは高融点金属窒化物からなる硬
質金属膜及びＡｌ或いはＡｌ合金からなる高導電性金属
膜及び高融点金属或いは高融点金属合金或いは高融点金
属窒化物からなる硬質金属膜を順に積層して第一の配線
層を形成する工程と、 次いで、前記第一の配線層表面にＳｉと同程度か或いは
Ｓｉ以上に酸化され易い材料の被膜を形成する工程と、 次いで、前記被膜上に絶縁膜を積層し電極コンタクト・
ホールを形成してから高融点金属窒化物膜並びに高融点
金属或いは高融点金属合金からなる硬質金属膜を順に積
層して前記電極コンタクト・ホールを埋める工程と、 次いで、前記絶縁膜並びに前記電極コンタクト・ホール
を埋めた高融点金属窒化物膜並びに高融点金属或いは高
融点金属合金からなる硬質金属膜上に高融点金属或いは
高融点金属合金或いは高融点金属窒化物からなる硬質金
属膜及びＡｌ或いはＡｌ合金からなる高導電性金属膜及
び高融点金属或いは高融点金属合金或いは高融点金属窒
化物からなる硬質金属膜を順に積層して第二の配線層を
形成する工程とが含まれてなることを特徴とする半導体
装置の製造方法。 - 【請求項２】第一の配線層表面に形成されるＳｉと同程
度か或いはＳｉ以上に酸化され易い材料の被膜がＡｌ或
いはＡｌ合金からなることを特徴とする請求項１記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】第一の配線層表面に形成されるＳｉと同程
度か或いはＳｉ以上に酸化され易い材料の被膜がＴｉ或
いはＴｉを主成分とするものからなることを特徴とする
請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】第一の配線層表面に形成されるＳｉと同程
度か或いはＳｉ以上に酸化され易い材料の被膜がＳｉ或
いはＳｉを含む金属からなることを特徴とする請求項１
記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】窒化Ｔｉ膜及びＡｌ合金膜及びＷ膜を順に
積層して第一の配線層を形成する工程と、 次いで、前記第一の配線層表面にＡｌを主成分とする材
料の被膜を形成する工程と、 次いで、窒化Ｔｉ膜及びＡｌ合金膜及びＷ膜を順に積層
して第二の配線層を形成する工程とが含まれてなること
を特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】スパッタリング法を適用することに依って
第一の配線層表面にＳｉと同程度か或いはＳｉ以上に酸
化され易い材料の被膜或いはＳｉ膜或いはＳｉを含む金
属膜或いはＡｌ膜或いはＡｌ合金膜或いはＴｉ膜或いは
Ｔｉ合金膜を形成する工程が含まれてなることを特徴と
する請求項１或いは請求項２或いは請求項３或いは請求
項４記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】化学気相堆積法を適用することに依って第
一の配線層表面にＳｉと同程度か或いはＳｉ以上に酸化
され易い材料の被膜或いはＳｉ膜或いはＳｉを含む金属
膜或いはＡｌ膜或いはＡｌ合金膜或いはＴｉ膜或いはＴ
ｉ合金膜を形成する工程が含まれてなることを特徴とす
る請求項１或いは請求項２或いは請求項３或いは請求項
４記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】基板上に形成された絶縁膜に高融点金属或
いは高融点金属合金或いは高融点金属窒化物からなる硬
質金属膜及びＡｌ或いはＡｌ合金からなる高導電性金属
膜及び高融点金属或いは高融点金属合金或いは高融点金
属窒化物からなる硬質金属膜を順に積層して第一の配線
層を形成する工程と、 次いで、スパッタリング法を適用することに依って前記
第一の配線層表面に絶縁膜を形成する工程と、 次いで、前記絶縁膜上に絶縁膜を積層し電極コンタクト
・ホールを形成してから高融点金属窒化物膜並びに高融
点金属或いは高融点金属合金からなる硬質金属膜を順に
積層して前記電極コンタクト・ホールを埋める工程と、 次いで、前記絶縁膜並びに前記電極コンタクト・ホール
を埋めた高融点金属窒化物膜並びに高融点金属或いは高
融点金属合金からなる硬質金属膜上に高融点金属或いは
高融点金属合金或いは高融点金属窒化物からなる硬質金
属膜及びＡｌ或いはＡｌ合金からなる高導電性金属膜及
び高融点金属或いは高融点金属合金或いは高融点金属窒
化物からなる硬質金属膜を順に積層して第二の配線層を
形成する工程とが含まれてなることを特徴とする半導体
装置の製造方法。 - 【請求項９】第一の配線層をパターニングしてからスパ
ッタリング法を適用することに依って前記第一の配線層
表面に絶縁膜を形成する工程が含まれてなることを特徴
とする請求項８記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１０】第一の配線層を形成してから引き続いて
スパッタリング法を適用することに依って前記第一の配
線層表面に絶縁膜を形成する工程と、 次いで、前記絶縁膜及び前記第一の配線層を同時にパタ
ーニングする工程とが含まれてなることを特徴とする請
求項８記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１１】スパッタリング法を適用することに依っ
て第一の配線層表面に酸化Ｓｉ膜を形成する工程が含ま
れてなることを特徴とする請求項８記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項１２】一つの配線層を含む積層構造を三層以上
の多層に形成する工程が含まれてなることを特徴とする
請求項１或いは請求項２或いは請求項３或いは請求項４
或いは請求項５或いは請求項６或いは請求項７或いは請
求項８或いは請求項９或いは請求項１０或いは請求項１
１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１３】絶縁膜を積層し電極コンタクト・ホール
を形成してから窒化Ｔｉ膜並びにＷ膜を順に積層して前
記コンタクト・ホールを埋める工程が含まれてなること
を特徴とする請求項１或いは請求項２或いは請求項３或
いは請求項４或いは請求項５或いは請求項６或いは請求
項７或いは請求項８或いは請求項９或いは請求項１０或
いは請求項１１或いは請求項１２記載の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項１４】絶縁膜を積層し電極コンタクト・ホール
を形成してからＷ膜を選択成長させて前記コンタクト・
ホールを埋める工程が含まれてなることを特徴とする請
求項１或いは請求項２或いは請求項３或いは請求項４或
いは請求項５或いは請求項６或いは請求項７或いは請求
項８或いは請求項９或いは請求項１０或いは請求項１１
或いは請求項１２記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19323893A JPH0750298A (ja) | 1993-08-04 | 1993-08-04 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19323893A JPH0750298A (ja) | 1993-08-04 | 1993-08-04 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0750298A true JPH0750298A (ja) | 1995-02-21 |
Family
ID=16304634
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19323893A Withdrawn JPH0750298A (ja) | 1993-08-04 | 1993-08-04 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0750298A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6156639A (en) * | 1998-02-16 | 2000-12-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing contact structure |
-
1993
- 1993-08-04 JP JP19323893A patent/JPH0750298A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6156639A (en) * | 1998-02-16 | 2000-12-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing contact structure |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001031 |