JPH0817830A - Wiring structure - Google Patents

Wiring structure

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JPH0817830A
JPH0817830A JP16902994A JP16902994A JPH0817830A JP H0817830 A JPH0817830 A JP H0817830A JP 16902994 A JP16902994 A JP 16902994A JP 16902994 A JP16902994 A JP 16902994A JP H0817830 A JPH0817830 A JP H0817830A
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JP
Japan
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wiring
contact
substance
wiring structure
reaction
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JP16902994A
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Japanese (ja)
Inventor
Hirobumi Sumi
博文 角
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain an excellently reliable wiring structure, in which reaction between wiring material and the material which comes in contact with the wiring material, is suppressed, having at least two layers of wiring material (Al material and the like) and the material (Ti material and the like) which comes in contact with the wiring material. CONSTITUTION:This wiring structure has two or more layers of a wiring material 26 and a material 25 which comes in contact with the wiring material 26. A substrate, with which the reaction between the wiring material, such as Al and the like and the material such as Ti and the like which comes in contact with the wiring material, is suppressed, is added to the wiring material. The additive is the substance in which the activation energy of the additive such as H, Sb, Co and the like and the Ti and the like is smaller than the activation energy of the Al, etc., and the Ti, etc., in the above-mentioned additive. The activation energy of the material of the additive and the Ti, etc., is smaller than the activation energy of the Al, etc., and the additive in the above-mentioned additive.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、配線構造に関し、特
に、配線材料とこの配線材料と接する材料との少なくと
も2層の構造を有する配線構造に関するものである。本
発明は、この種の各種の配線構造に適用でき、ICデバ
イスその他各種の半導体装置の分野における配線構造と
して好ましく用いることができる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wiring structure, and more particularly to a wiring structure having at least two layers of a wiring material and a material in contact with the wiring material. The present invention can be applied to various wiring structures of this kind, and can be preferably used as a wiring structure in the field of IC devices and other various semiconductor devices.

【0002】[0002]

【従来の技術とその問題点】例えば半導体装置の分野で
は、素子の微細化に伴い、配線幅も微細化している。そ
れに伴いエレクトロマイグレーション(EM)耐性の優
れた配線を形成する必要がある。
2. Description of the Related Art For example, in the field of semiconductor devices, wiring widths have become finer with the miniaturization of elements. Along with this, it is necessary to form a wiring excellent in electromigration (EM) resistance.

【0003】例えば、従来の半導体装置におけるAl系
配線、例えば従来のAl−Si系配線は、エレクトロマ
イグレーション耐性強化の目的として、Al−Siにさ
らにCuを0.5%から2%程度添加した材料を用いる
などしている。
For example, an Al-based wiring in a conventional semiconductor device, for example, a conventional Al-Si-based wiring is a material in which Cu is added to Al-Si in an amount of 0.5% to 2% for the purpose of enhancing electromigration resistance. Are used.

【0004】この材料を、MOSFETに適用した場合
の例を、図12ないし図14を参照して説明すると、次
のとおりである。
An example of applying this material to a MOSFET will be described below with reference to FIGS. 12 to 14.

【0005】(a)図9を参照する。素子分離領域12
(LOCOS−SiO2 )及びゲート領域を形成する。
ゲート領域は、ゲート材15(ポリSi、ポリサイド
等)、ゲート絶縁膜17(SiO2 )、サイドウォール
16a,16bを備える。即ち、LDD領域14a,1
4b形成用イオン注入を行い、ゲートサイドウォール1
6a,16bを形成し、ソース/ドレイン13a,13
b形成のためのイオン注入を行う。
(A) Referring to FIG. Element isolation region 12
(LOCOS-SiO 2 ) and gate region are formed.
The gate region includes a gate material 15 (poly Si, polycide, etc.), a gate insulating film 17 (SiO 2 ), and sidewalls 16a and 16b. That is, the LDD regions 14a, 1
Ion implantation for forming 4b is performed to form gate sidewall 1
6a and 16b are formed, and source / drain 13a and 13 are formed.
Ion implantation for forming b is performed.

【0006】(b)SOG、CVD−SiO2 、TEO
S−SiO2 等により層間絶縁膜18を形成し、更に、
配線用接続孔19を形成して図13のようにする。
(B) SOG, CVD-SiO 2 , TEO
An interlayer insulating film 18 is formed of S-SiO 2 or the like, and further,
The wiring connection hole 19 is formed as shown in FIG.

【0007】(c)更にスパッタ法でTiN/Ti積層
膜20を形成する。更に接続用埋め込み材料としてメタ
ルプラグ21(ここではWプラグ)を形成する。その後
Al−Si−Cu/Tiの2層をスパッタ法で全面に堆
積させ、パターニングする。符号22で下地Ti層、2
4で上層Al(Al−Si−Cu)配線を示す。以上に
より配線領域を形成し、図14の構造を得る。
(C) Further, a TiN / Ti laminated film 20 is formed by a sputtering method. Further, a metal plug 21 (here, a W plug) is formed as a connection embedding material. After that, two layers of Al-Si-Cu / Ti are deposited on the entire surface by the sputtering method and patterned. Reference numeral 22 indicates a base Ti layer, 2
4 shows an upper layer Al (Al-Si-Cu) wiring. The wiring region is formed as described above, and the structure of FIG. 14 is obtained.

【0008】ここで、配線構造を符号24,22で示す
Al−Si−Cu/Tiの2層構造にする理由は、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
(SM)耐性を改善する目的にあり、上層Al系配線2
4が断線しても下地Ti22がつながっていれば配線は
電気的につながっている状態にすることが一つの理由と
なっている。
The reason why the wiring structure is a two-layer structure of Al--Si--Cu / Ti shown by reference numerals 24 and 22 is for the purpose of improving resistance to electromigration and stress migration (SM), and the upper Al system is used. Wiring 2
One reason is that the wiring is electrically connected as long as the base Ti22 is connected even if the wire 4 is disconnected.

【0009】また、本配線Al中にSiが含有している
理由は、従来、TiN等のバリアメタルを用いず直接A
l配線と下地Siが接している場合にAlが下地Siに
突き抜けをおこさないように、Al中にSiが溶け込む
レベルのSiをあらかじめ含有させておいた。しかし、
現状の配線構造は、Si基板と接する部分はW/TiN
/Tiで接触していることにより、Al中にSiを含有
させる必要は全くない。
Further, the reason why Si is contained in the main wiring Al is that, in the conventional method, a barrier metal such as TiN was not used and
In order to prevent Al from penetrating through the underlying Si when the 1-wiring and the underlying Si are in contact with each other, a level of Si in which Si dissolves was previously contained in Al. But,
The current wiring structure is W / TiN at the part in contact with the Si substrate.
Due to the / Ti contact, there is no need to include Si in Al.

【0010】さらに、Al−Si−Cuを用いた配線
は、図15(a)に示すように、その後のCVD等の成
膜時に伴う温度でSiノジュール27を形成する。その
ため、上層のAl配線26′上の層間膜のドライエッチ
ングによるパターニングの際にSiノジュール27がA
l表面に表出しているとフッ素プラズマに曝され、Si
がエッチングされ、配線内にボイドを形成する問題が生
じる。図15中、符号25′はAl−Ti合金層であ
る。
Further, in the wiring using Al-Si-Cu, as shown in FIG. 15 (a), the Si nodules 27 are formed at a temperature associated with the subsequent film formation such as CVD. Therefore, when the interlayer film on the upper Al wiring 26 'is patterned by dry etching, the Si
l If exposed on the surface, exposed to fluorine plasma, Si
Is etched, which causes a problem of forming voids in the wiring. In FIG. 15, reference numeral 25 'is an Al-Ti alloy layer.

【0011】そこで、近年配線材料として、Siを含有
しないAl−Cuが配線として用いられるに至ってい
る。しかし、配線構造をAl−Cu/Ti構造にするこ
とで、最終的なシンター(例えば400℃)時に、Al
と下地Tiとがはなはだしく反応するため、例えば図1
5(b)のようにAl−Ti合金層25′が符号Tで示
すように厚くなるなどし、結果として配線の抵抗が上昇
する。一方、従来のAl−Si−Cu系配線では、この
問題は小さい。それは、下地TiとAlの反応が、配線
に含有されるSiの影響によりこのAl−Ti合金化反
応が阻害され、よって反応が抑制されているためと、推
定される。これは、SiがTiと反応するためAlと反
応すべきTiが少なくなるためと考えられる。
Therefore, in recent years, Al-Cu containing no Si has been used as a wiring material. However, by making the wiring structure an Al-Cu / Ti structure, at the time of final sintering (for example, 400 ° C.), Al
Since the Ti and the base Ti react remarkably, for example, as shown in FIG.
5 (b), the Al—Ti alloy layer 25 ′ becomes thicker as indicated by the symbol T, and as a result, the resistance of the wiring increases. On the other hand, in the conventional Al-Si-Cu system wiring, this problem is small. It is presumed that the reaction between the underlying Ti and Al is because the reaction of the Al—Ti alloying reaction is hindered by the influence of Si contained in the wiring, and thus the reaction is suppressed. It is considered that this is because Si reacts with Ti, and the amount of Ti that should react with Al decreases.

【0012】上記するように、配線材料中にSiを含有
しないように構成したいのであるが、例えば上述の如き
各種問題を解決する必要があり、その解決策が望まれて
いる。
As described above, it is desired to configure the wiring material so that it does not contain Si. For example, it is necessary to solve the various problems described above, and a solution to that problem is desired.

【0013】上記Al系材料とTi材料の如く、両者の
相互の反応を抑制したい場合が積層配線構造に係る技術
について多々あるが、これを根本的に解決する手段は見
出されていないのが現状である。
There are many cases regarding the technique related to the laminated wiring structure in which it is desired to suppress the mutual reaction between the two, such as the above Al-based material and Ti material, but a means for fundamentally solving this has not been found. The current situation.

【0014】[0014]

【発明の目的】本発明は、上記従来技術の問題点を解決
して、配線材料(Al系材料等)と、該配線材料と接す
る材料(Ti系材料等)との少なくとも2層の構造を有
する配線構造について、該配線材料とこれと接する上記
材料との反応(例えばAl系材料とTi系材料との反
応)を抑制することができ、よって信頼性が良好な配線
構造を得ることを目的としている。
It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and to provide a structure having at least two layers of a wiring material (Al-based material or the like) and a material (Ti-based material or the like) in contact with the wiring material. With respect to the wiring structure that it has, it is possible to suppress a reaction between the wiring material and the above-mentioned material that is in contact with the wiring material (for example, a reaction between an Al-based material and a Ti-based material), and thus to obtain a wiring structure with good reliability. I am trying.

【0015】[0015]

【目的を達成するための手段】本出願の請求項1の発明
は、配線材料と、該配線材料と接する材料との少なくと
も2層の構造を有する配線構造において、前記配線材料
とこれと接する前記材料との反応を抑制する物質を該配
線材料に添加するとともに、該添加物質は、該添加物質
と配線材料と接する前記材料との活性化エネルギーが、
前記配線材料とこれと接する前記材料との活性化エネル
ギーより小さくなる物質であることを特徴とする配線構
造であって、これにより上記目的を達成するものであ
る。
According to the invention of claim 1 of the present application, in a wiring structure having at least two layers of a wiring material and a material in contact with the wiring material, the wiring material is in contact with the wiring material. A substance that suppresses a reaction with a material is added to the wiring material, and the addition substance has an activation energy of the addition material and the material in contact with the wiring material,
A wiring structure characterized by being a substance having a smaller activation energy than that of the wiring material and the material in contact with the wiring material, thereby achieving the above object.

【0016】本出願の請求項2の発明は、配線材料と、
該配線材料と接する材料との少なくとも2層の構造を有
する配線構造において、前記配線材料とこれと接する前
記材料との反応を抑制する物質を該配線材料に添加する
とともに、該添加物質は、該添加物質と配線材料と接す
る前記材料との活性化エネルギーが、前記配線材料と該
添加物質との活性化エネルギーより小さい物質であるこ
とを特徴とする配線構造であって、これにより上記目的
を達成するものである。
The invention of claim 2 of the present application relates to a wiring material,
In a wiring structure having a structure of at least two layers of a material in contact with the wiring material, a substance that suppresses a reaction between the wiring material and the material in contact with the wiring material is added to the wiring material, and the added substance is A wiring structure characterized in that the activation energy of the additive material and the material in contact with the wiring material is smaller than the activation energy of the wiring material and the additive material, thereby achieving the above object. To do.

【0017】本出願の請求項3の発明は、配線材料がA
l系材料であり、該配線材料と接する材料がTi系材料
であることを特徴とする請求項1または2に記載の配線
構造であって、これにより上記目的を達成するものであ
る。
In the invention of claim 3 of the present application, the wiring material is A
The wiring structure according to claim 1 or 2, wherein the wiring structure is an l-based material, and a material in contact with the wiring material is a Ti-based material.

【0018】本出願の請求項4の発明は、配線材料がA
l系材料であり、該配線材料と接する材料がWであるこ
とを特徴とする請求項1または2に記載の配線構造であ
って、これにより上記目的を達成するものである。
According to the invention of claim 4 of the present application, the wiring material is A
3. The wiring structure according to claim 1, wherein the wiring structure is an l-based material, and a material in contact with the wiring material is W. The wiring structure according to claim 1 or 2, achieves the above object.

【0019】本出願の請求項5の発明は、添加物質が、
H,SbまたはCoであることを特徴とする請求項3に
記載の配線構造であって、これにより上記目的を達成す
るものである。
In the invention of claim 5 of the present application, the additive substance is
The wiring structure according to claim 3, wherein the wiring structure is H, Sb, or Co, thereby achieving the above object.

【0020】本出願の請求項6の発明は、Al系材料に
添加する物質は、添加物質とTi系材料の反応温度が、
Al系材料とTi系材料の反応温度より小さい物質であ
ることを特徴とする請求項2または5に記載の配線構造
であって、これにより上記目的を達成するものである。
In the invention of claim 6 of the present application, the substance added to the Al-based material is such that the reaction temperature of the added substance and the Ti-based material is
The wiring structure according to claim 2 or 5, wherein the wiring structure is a substance that is lower than the reaction temperature of the Al-based material and the Ti-based material, thereby achieving the above object.

【0021】本出願の請求項7の発明は、Al系材料に
添加する物質は、添加物質とTi系材料の反応温度が添
加物質とAl系材料の反応温度より小さい物質であるこ
とを特徴とする請求項2,5または6に記載の配線構造
であって、これにより上記目的を達成するものである。
The invention of claim 7 of the present application is characterized in that the substance added to the Al-based material is a substance whose reaction temperature between the additive substance and the Ti-based material is lower than the reaction temperature between the additive substance and the Al-based material. The wiring structure according to claim 2, 5 or 6, which achieves the above object.

【0022】本出願の請求項8の発明は、Al系材料が
Siを含まないAl合金であることを特徴とする請求項
2,5,6または7に記載の配線構造であって、これに
より上記目的を達成するものである。
The invention according to claim 8 of the present application is the wiring structure according to claim 2, 5, 6 or 7, wherein the Al-based material is an Al alloy containing no Si. The above object is achieved.

【0023】本出願の請求項9の発明は、Al系合金材
料と下地Ti構造を有する配線であることを特徴とする
請求項3ないし7のいずれかに記載の配線構造であっ
て、これにより上記目的を達成するものである。
The invention according to claim 9 of the present application is a wiring structure according to any one of claims 3 to 7, which is a wiring having an Al-based alloy material and an underlying Ti structure. The above object is achieved.

【0024】本出願の請求項10の発明は、配線材料が
Cu系材料であることを特徴とする請求項1または2に
記載の配線構造であって、これにより上記目的を達成す
るものである。
The invention according to claim 10 of the present application is the wiring structure according to claim 1 or 2, characterized in that the wiring material is a Cu-based material, and thereby achieves the above object. .

【0025】本出願の請求項11の発明は、配線材料と
接する材料がTi系材料であることを特徴とする請求項
10に記載の配線構造であって、これにより上記目的を
達成するものである。
The invention according to claim 11 of the present application is the wiring structure according to claim 10, characterized in that the material in contact with the wiring material is a Ti-based material, and thereby achieves the above object. is there.

【0026】[0026]

【作用】本発明によれば、2種の材料を積層した配線構
造、例えばAl系材料/Ti系材料から成る例えばAl
合金/Ti配線構造を用いても両材料間の反応である例
えば下地TiとAlの反応が抑制されるような添加物質
を配線材料(Al系材料)中に含有させ、特に該添加物
質は、該添加物質と配線材料と接する前記材料との活性
化エネルギーが、前記配線材料とこれと接する前記材料
との活性化エネルギーより小さくなる物質、または、該
添加物質は、該添加物質と配線材料と接する前記材料と
の活性化エネルギーが、前記配線材料と該添加物質との
活性化エネルギーより小さい物質であるものとしたの
で、反応抑制作用を効果的に、かつ確実に達成できる。
According to the present invention, a wiring structure in which two kinds of materials are laminated, for example, an Al-based material / Ti-based material such as Al
Even if the alloy / Ti wiring structure is used, the wiring material (Al-based material) contains an additive substance that suppresses the reaction between the two materials, for example, the reaction between the underlying Ti and Al. A substance in which the activation energy of the additive substance and the material in contact with the wiring material is smaller than the activation energy of the wiring material and the material in contact with the wiring material, or the additive substance is the additive material and the wiring material. Since the activation energy of the material in contact with the wiring material is smaller than the activation energy of the wiring material and the additive substance, the reaction suppressing action can be effectively and reliably achieved.

【0027】即ち、例えば、Al/Ti構造であれば、
AlとTiの反応より、Tiとの反応が甚だしい物質を
含有させるようにする。
That is, for example, if the structure is Al / Ti,
A substance that is more reactive with Ti than Al is reacted with Ti is contained.

【0028】例えば、ある物質をXとする。XとTiと
の反応温度をa(もしくは反応のギブスの自由エネルギ
ーをE1)とする。AlとTiの反応温度をb(もしく
は反応のギブスの自由エネルギーをE2)とし、XとA
lの反応温度をc(もしくは反応のギブスの自由エネル
ギーをE3)とするとa<bかつa<c(もしくはE3
>E1かつE3>E2)の関係がなりたつ物質を含有さ
せる。
For example, let X be a certain substance. The reaction temperature between X and Ti is a (or Gibbs free energy of reaction is E1). The reaction temperature of Al and Ti is b (or Gibbs free energy of reaction is E2), and X and A
Let l be the reaction temperature of c (or the Gibbs free energy of the reaction is E3), then a <b and a <c (or E3
> E1 and E3> E2).

【0029】XとAlとは反応しにくく、かつXとTi
の反応はAlとTiの反応より激しく起こる。
It is difficult for X and Al to react with each other, and X and Ti
The reaction of occurs more violently than the reaction of Al and Ti.

【0030】図5に示すのはAlとTiの相図であり、
AlとTiの反応は進行しやすいことがわかる。
FIG. 5 is a phase diagram of Al and Ti.
It can be seen that the reaction between Al and Ti easily proceeds.

【0031】[0031]

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。但し当然のことではあるが、本発明は図
示の実施例により限定を受けるものではない。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the illustrated embodiments.

【0032】この実施例は、本発明を、MOSデバイス
の配線構造に適用した例を示し、Al中に水素を1%程
度含有させたAl合金を用いた例である。Tiは水素と
の反応がおこりTiH2 等を形成する。これによりAl
との反応が防止できる。
This embodiment shows an example in which the present invention is applied to a wiring structure of a MOS device, and is an example using an Al alloy containing about 1% hydrogen in Al. Ti reacts with hydrogen to form TiH 2, etc. This makes Al
The reaction with can be prevented.

【0033】なお、図6及び図7は、各々AlとTiそ
れぞれのHとの相状態を示す相図である。Hは、Tiと
反応を甚だしく発生させることがわかる。
6 and 7 are phase diagrams showing the phase states of Al and H of Ti, respectively. It can be seen that H significantly reacts with Ti.

【0034】本実施例では、下記(a)〜(d)の工程
で、本発明に係る配線構造を備えたMOSトランジスタ
を製造した。図1ないし図4を参照する。 (a)Si(100)基板1上に素子分離領域12及び
ゲート領域15,17を形成する。更にLDDイオン注
入を行い、LDD領域14a,14bを形成する。そし
て全面に下記条件でSi酸化膜を形成させる。
In this example, a MOS transistor having the wiring structure according to the present invention was manufactured by the following steps (a) to (d). Please refer to FIG. 1 to FIG. (A) The element isolation region 12 and the gate regions 15 and 17 are formed on the Si (100) substrate 1. Further, LDD ion implantation is performed to form LDD regions 14a and 14b. Then, a Si oxide film is formed on the entire surface under the following conditions.

【0035】条件 ガス SiH4 /O2 /N2 =250/250/10
0sccm 温度 420℃ 圧力 13.3Pa 膜厚 0.25μm
Condition gas SiH 4 / O 2 / N 2 = 250/250/10
0 sccm temperature 420 ° C. pressure 13.3 Pa film thickness 0.25 μm

【0036】更に、下記条件で全面エッチバックを行
い、ゲート15にサイドウォール16a,16bを形成
する。 条件 ガス C4 8 =50sccm RFパワー 1200W 圧力 2Pa
Further, the entire surface is etched back under the following conditions to form the sidewalls 16a and 16b on the gate 15. Condition gas C 4 F 8 = 50 sccm RF power 1200 W Pressure 2 Pa

【0037】その後、ソース/ドレイン領域形成13
a,13bのための不純物イオン注入を行う。下記条件
のイオン注入とした。 条件 Nチャネル As 20keV,5e15/cm2 Pチャネル BF2 20keV,3e15/cm2 以上により、図1の構造を得た。
Then, source / drain region formation 13
Impurity ion implantation for a and 13b is performed. Ion implantation was performed under the following conditions. Conditions N channel As 20 keV, 5e15 / cm 2 P channel BF 2 20 keV, 3e15 / cm 2 The structure of FIG. 1 was obtained by the above.

【0038】(b)その後層間膜18を形成する。ま
ず、例えば、次の条件でTEOSを用いたCVD酸化膜
を形成する。 条件 ガス TEOS=50sccm 圧力 40Pa 温度 720℃ 膜厚 400nm
(B) After that, the interlayer film 18 is formed. First, for example, a CVD oxide film using TEOS is formed under the following conditions. Condition gas TEOS = 50 sccm Pressure 40 Pa Temperature 720 ° C. Film thickness 400 nm

【0039】更に、例えば次の条件でBPSG等の膜を
成膜させる。これにより層間膜18の形成を行う。 条件 ガス SiH4 /PH3 /B2 6 /O2 /N2 =80/7/7/1000/32000sccm 温度 400℃ 圧力 101325Pa 膜厚 500nm
Further, for example, a film of BPSG or the like is formed under the following conditions. Thereby, the interlayer film 18 is formed. Condition gas SiH 4 / PH 3 / B 2 H 6 / O 2 / N 2 = 80/7/7/1000 / 32000sccm Temperature 400 ° C. Pressure 101325 Pa Film thickness 500 nm

【0040】レジストパターン後、下記条件のドライエ
ッチングでコンタクトホール19を形成する。 条件 ガス C4 8 =50sccm RFパワー 1200W 圧力 2Pa
After the resist pattern, the contact hole 19 is formed by dry etching under the following conditions. Condition gas C 4 F 8 = 50 sccm RF power 1200 W Pressure 2 Pa

【0041】更に、コンタクトイオン注入を行うことに
より、接合領域を形成させる。 条件例 Nチャネル As 20keV,5e15/cm2 Pチャネル BF2 20keV,3e15/cm2 そしてその後1050℃5秒の活性化アニールを行う。
Further, contact ion implantation is performed to form a junction region. Condition example N channel As 20 keV, 5e15 / cm 2 P channel BF 2 20 keV, 3e15 / cm 2 Then, activation annealing is performed at 1050 ° C. for 5 seconds.

【0042】以上により図2の構造とした。From the above, the structure shown in FIG. 2 is obtained.

【0043】(c)次にコンタクト埋め込みを行う。ま
ずTi20,TiN20′を成膜する。Tiはコリメー
タを用いて形成する。 Ti成膜条件例 パワー 4kW 成膜温度 450℃ Ar=100sccm 膜厚 30nm 圧力 0.47Pa
(C) Next, contact embedding is performed. First, Ti20 and TiN20 'are formed. Ti is formed using a collimator. Ti film forming condition example power 4 kW film forming temperature 450 ° C. Ar = 100 sccm film thickness 30 nm pressure 0.47 Pa

【0044】TiN成膜条件例 ガス Ar/N2 =40/70sccm パワー 5kW 圧力 0.47Pa 膜厚 10nmExample of TiN film forming conditions Gas Ar / N 2 = 40/70 sccm Power 5 kW Pressure 0.47 Pa Film thickness 10 nm

【0045】更に、次のようにしてCVDWを堆積させ
る。まず、SiH4 ガスを下記条件で先に流す。 続いて、Wを下記条件でCVDにより形成する。 条件 ガス WF6 /H2 =95/550sccm 温度 450℃ 圧力 10640Pa 膜厚 400nm
Further, CVDW is deposited as follows. First, SiH 4 gas is first flowed under the following conditions. Then, W is formed by CVD under the following conditions. Condition gas WF 6 / H 2 = 95/550 sccm Temperature 450 ° C. Pressure 10640 Pa Film thickness 400 nm

【0046】その後、下記条件のエッチバックで接続孔
内のみに埋め込み材21としてWを形成する。 条件 ガス SF6 =50sccm マイクロ波パワー 850W RFパワー 150W 圧力 1.33Pa 以上により図3の構造とした。
After that, W is formed as the filling material 21 only in the connection hole by etching back under the following conditions. Condition gas SF 6 = 50 sccm Microwave power 850 W RF power 150 W Pressure 1.33 Pa The structure shown in FIG.

【0047】(d)Al−H(1%)−Cu(0.5
%)26/Ti25をスパッタで形成する。まず、Ti
膜25を下記条件で形成する。 Ti成膜条件例 パワー 4kW 成膜温度 150℃ Ar=100sccm 膜厚 30nm 圧力 0.47Pa
(D) Al-H (1%)-Cu (0.5
%) 26 / Ti25 is formed by sputtering. First, Ti
The film 25 is formed under the following conditions. Ti film forming condition example Power 4 kW Film forming temperature 150 ° C. Ar = 100 sccm Film thickness 30 nm Pressure 0.47 Pa

【0048】次に、Al−H(1%)−Cu(0.5
%)26を成膜する。 成膜条件例 パワー 22.5kW 成膜温度 150℃ Ar=40sccm 膜厚 500nm 圧力 0.47Pa
Next, Al-H (1%)-Cu (0.5
%) 26 is formed. Film forming condition example Power 22.5 kW Film forming temperature 150 ° C. Ar = 40 sccm Film thickness 500 nm Pressure 0.47 Pa

【0049】その後、レジストパターニング及びドライ
エッチングで、Al−H−Cu/Ti配線層26を形成
する。 条件 ガス BCl3 /Cl2 =60/90s
ccm マイクロ波パワー 1000W RFパワー 50W 圧力 0.016Pa
After that, the Al—H—Cu / Ti wiring layer 26 is formed by resist patterning and dry etching. Condition gas BCl 3 / Cl 2 = 60 / 90s
ccm Microwave power 1000W RF power 50W Pressure 0.016Pa

【0050】その後の400℃程度の熱処理を行って
も、Tiは水素化しているので、AlとTiの合金化は
発生しにくい。
Even after the subsequent heat treatment at about 400 ° C., Ti is hydrogenated, so that alloying of Al and Ti hardly occurs.

【0051】以上で図4の配線構造を得た。Thus, the wiring structure shown in FIG. 4 was obtained.

【0052】本実施例によれば、次にような効果が発揮
される。 AlとTiの合金化反応が抑制される。 配線の信頼性が向上する。 Siノジェールは形成しなくなる。 配線材料の変更だけで、配線構造を変更する必要がな
いので従来のプロセスにそのまま適用でき、開発コスト
は抑制できる。
According to this embodiment, the following effects are exhibited. The alloying reaction between Al and Ti is suppressed. The reliability of wiring is improved. No Si noger is formed. Since it is not necessary to change the wiring structure only by changing the wiring material, it can be applied to the conventional process as it is, and the development cost can be suppressed.

【0053】実施例2 この実施例は、Al中にSbを含有させた例である。T
iSbを形成させることでAlとTiの反応を抑制でき
る。図8及び図9は、AlとTi各々のSbとの相図で
ある。TiはSbと反応性が高いことがわかる。
Example 2 This example is an example in which Sb is contained in Al. T
The reaction of Al and Ti can be suppressed by forming iSb. 8 and 9 are phase diagrams of Al and Sb of each Ti. It can be seen that Ti has a high reactivity with Sb.

【0054】この実施例は、実施例1の(d)の工程に
おけるAl合金成膜物質のみの変更である。
In this embodiment, only the Al alloy film forming material in the step (d) of the embodiment 1 is changed.

【0055】本実施例では、(d)工程において、Al
−Sb(1%)−Cu(0.5%)を成膜する。
In this embodiment, in the step (d), Al
-Sb (1%)-Cu (0.5%) is deposited.

【0056】その他は実施例1と同様である。この実施
例も、実施例1と同様の効果を発揮する。
Others are the same as in the first embodiment. This embodiment also exhibits the same effect as that of the first embodiment.

【0057】実施例3 この実施例は、Al中にCoを含有させた例である。C
oTiを作ることでAlとTiの反応を防止できる。図
10及び図11は、AlとTi各々のCoとの相図であ
る。TiはCoと反応性が高く、Sbを用いる場合と同
様の効果が得られる。
Example 3 This example is an example in which Co is contained in Al. C
By making oTi, the reaction between Al and Ti can be prevented. 10 and 11 are phase diagrams of Al and Co of Ti, respectively. Ti has high reactivity with Co, and the same effect as when Sb is used can be obtained.

【0058】即ち、本実施例は、実施例1の(d)の合
金の工程のAl合金成膜物質のみの変更である。
That is, the present embodiment is a modification of only the Al alloy film forming material in the alloy process of (d) of the first embodiment.

【0059】本実施例では、この(d)工程で、Al−
Co(1%)−Cu(0.5%)を成膜する。
In this embodiment, in the step (d), Al-
Co (1%)-Cu (0.5%) is deposited.

【0060】その他は実施例1と同様である。この実施
例も、実施例1と同様の効果を発揮する。
Others are the same as in the first embodiment. This embodiment also exhibits the same effect as that of the first embodiment.

【0061】本発明は、上記実施例に限定されるもので
なく、その目的が達成できるなら、他の構成を採用して
も構わない。例えばMOSデバイス以外の他のデバイス
(バイポーラトランジスタ、CCD等)にも適用でき
る。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and other structures may be adopted as long as the object can be achieved. For example, it can be applied to devices other than MOS devices (bipolar transistors, CCDs, etc.).

【0062】[0062]

【発明の効果】上記詳述したように、本発明によれば、
配線材料(Al系材料等)と、該配線材料と接する材料
(Ti系材料等)との少なくとも2層の構造を有する配
線構造について、該配線材料とこれと接する上記材料と
の反応(例えばAl系材料とTi系材料との反応)を抑
制することができ、よって信頼性が良好な配線構造を得
ることができた。
As described above in detail, according to the present invention,
Regarding a wiring structure having at least two layers of a wiring material (Al-based material or the like) and a material (Ti-based material or the like) in contact with the wiring material, a reaction between the wiring material and the material in contact with the wiring material (for example, Al (Reaction between a Ti-based material and a Ti-based material) can be suppressed, and thus a highly reliable wiring structure can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1の工程を示す図である(1)。FIG. 1 is a diagram showing a process of Example 1 (1).

【図2】実施例1の工程を示す図である(2)。FIG. 2 is a diagram showing a process of Example 1 (2).

【図3】実施例1の工程を示す図である(3)。FIG. 3 is a diagram showing a process of Example 1 (3).

【図4】実施例1の工程を示す図である(4)。FIG. 4 is a diagram showing the process of Example 1 (4).

【図5】Al−Tiの相図である。FIG. 5 is a phase diagram of Al—Ti.

【図6】Al−Hの相図である。FIG. 6 is a phase diagram of Al—H.

【図7】Ti−Hの相図である。FIG. 7 is a phase diagram of Ti—H.

【図8】Al−Sbの相図である。FIG. 8 is a phase diagram of Al—Sb.

【図9】Ti−Sbの相図である。FIG. 9 is a phase diagram of Ti—Sb.

【図10】Al−Coの相図である。FIG. 10 is a phase diagram of Al—Co.

【図11】Ti−Coの相図である 。FIG. 11 is a phase diagram of Ti—Co.

【図12】従来技術を示す図である(1)。FIG. 12 is a diagram showing a conventional technique (1).

【図13】従来技術を示す図である(2)。FIG. 13 is a diagram showing a conventional technique (2).

【図14】従来技術を示す図である(3)。FIG. 14 is a diagram showing a conventional technique (3).

【図15】問題点を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a problem.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 Si基板 2 素子分離領域 13a,13b ソース/ドレイン領域 15 ゲート配線(WSi/DOPOS) 16a,16b ゲートサイドウォール 17 ゲート酸化膜 18 SiO2 25 Ti 21 Wプラグ 20,21 TiN/Ti 26 Al合金DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Si substrate 2 Element isolation region 13a, 13b Source / drain region 15 Gate wiring (WSi / DOPOS) 16a, 16b Gate sidewall 17 Gate oxide film 18 SiO 2 25 Ti 21 W plug 20, 21 TiN / Ti 26 Al alloy

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】配線材料と、該配線材料と接する材料との
少なくとも2層の構造を有する配線構造において、 前記配線材料とこれと接する前記材料との反応を抑制す
る物質を該配線材料に添加するとともに、 該添加物質は、該添加物質と配線材料と接する前記材料
との活性化エネルギーが、前記配線材料とこれと接する
前記材料との活性化エネルギーより小さくなる物質であ
ることを特徴とする配線構造。
1. A wiring structure having at least two layers of a wiring material and a material in contact with the wiring material, wherein a substance that suppresses a reaction between the wiring material and the material in contact with the wiring material is added to the wiring material. In addition, the additive substance is a substance whose activation energy between the additive substance and the material in contact with the wiring material is smaller than the activation energy between the wiring material and the material in contact with the wiring material. Wiring structure.
【請求項2】配線材料と、該配線材料と接する材料との
少なくとも2層の構造を有する配線構造において、 前記配線材料とこれと接する前記材料との反応を抑制す
る物質を該配線材料に添加するとともに、 該添加物質は、該添加物質と配線材料と接する前記材料
との活性化エネルギーが、前記配線材料と該添加物質と
の活性化エネルギーより小さい物質であることを特徴と
する配線構造。
2. In a wiring structure having at least two layers of a wiring material and a material in contact with the wiring material, a substance that suppresses a reaction between the wiring material and the material in contact with the wiring material is added to the wiring material. In addition, the wiring structure, wherein the additive substance is a substance whose activation energy between the additive substance and the material in contact with the wiring material is smaller than the activation energy between the wiring material and the additive substance.
【請求項3】配線材料がAl系材料であり、該配線材料
と接する材料がTi系材料であることを特徴とする請求
項1または2に記載の配線構造。
3. The wiring structure according to claim 1, wherein the wiring material is an Al-based material, and the material in contact with the wiring material is a Ti-based material.
【請求項4】配線材料がAl系材料であり、該配線材料
と接する材料がWであることを特徴とする請求項1また
は2に記載の配線構造。
4. The wiring structure according to claim 1, wherein the wiring material is an Al-based material, and the material in contact with the wiring material is W.
【請求項5】添加物質が、H,SbまたはCoであるこ
とを特徴とする請求項3に記載の配線構造。
5. The wiring structure according to claim 3, wherein the additive substance is H, Sb or Co.
【請求項6】Al系材料に添加する物質は、添加物質と
Ti系材料の反応温度が、Al系材料とTi系材料の反
応温度より小さい物質であることを特徴とする請求項2
または5に記載の配線構造。
6. The substance added to the Al-based material is a substance whose reaction temperature between the added substance and the Ti-based material is lower than the reaction temperature between the Al-based material and the Ti-based material.
Or the wiring structure according to 5.
【請求項7】Al系材料に添加する物質は、添加物質と
Ti系材料の反応温度が添加物質とAl系材料の反応温
度より小さい物質であることを特徴とする請求項2,5
または6に記載の配線構造。
7. The substance to be added to the Al-based material is a substance whose reaction temperature between the additive and Ti-based material is lower than the reaction temperature between the additive and Al-based material.
Or the wiring structure according to 6.
【請求項8】Al系材料がSiを含まないAl合金であ
ることを特徴とする請求項2,5,6または7に記載の
配線構造。
8. The wiring structure according to claim 2, 5, 6 or 7, wherein the Al-based material is an Al alloy containing no Si.
【請求項9】Al系合金材料と下地Ti構造を有する配
線であることを特徴とする請求項3ないし7のいずれか
に記載の配線構造。
9. The wiring structure according to claim 3, which is a wiring having an Al-based alloy material and a base Ti structure.
【請求項10】配線材料がCu系材料であることを特徴
とする請求項1または2に記載の配線構造。
10. The wiring structure according to claim 1, wherein the wiring material is a Cu-based material.
【請求項11】配線材料と接する材料がTi系材料であ
ることを特徴とする請求項10に記載の配線構造。
11. The wiring structure according to claim 10, wherein the material in contact with the wiring material is a Ti-based material.
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