JPH10308362A - Metallization structure - Google Patents

Metallization structure

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Publication number
JPH10308362A
JPH10308362A JP11245598A JP11245598A JPH10308362A JP H10308362 A JPH10308362 A JP H10308362A JP 11245598 A JP11245598 A JP 11245598A JP 11245598 A JP11245598 A JP 11245598A JP H10308362 A JPH10308362 A JP H10308362A
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JP
Japan
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layer
layers
titanium
thickness
angstroms
Prior art date
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Pending
Application number
JP11245598A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takamasa Usui
孝公 臼井
Patrick W Dehaven
パトリック・ダブリュー・デハーヴェン
Kenneth P Rodbell
ケニス・ピー・ロッドベル
Ronald G Filippi
ロナルド・ジー・フィリッピ
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Toshiba Corp
International Business Machines Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
International Business Machines Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a metallization structure, which is small in resistivity, has excellent electricity transfer characteristics and at the same time, is textured to a high degree, and moreover, to prevent the formation of a hillock on the structure by a method wherein aluminium layers, aluminium alloy layers or both layers of the aluminium layers and the aluminum alloy layers, which come into contact electrically with tower group IVA metal layers having a thickness in a specified range, are formed. SOLUTION: Four or five-layer interconnected metallized layers are formed on interlayer stud connection layers 10, which are encircled with an insulator 8 and are connected with a silicon substratelike device substrate 6. Lower group IVA metal layers 13 consist of a titanium layer and the thickness of a metallization structure is about 90 to about 110 angstroms. By limiting this thickness, the structure of a metal layer, which is added afterwards, and the texture of the metal layer are controlled. Layers 15 to come into contact electrically with the lower layers 13 are aluminium layers or aluminium alloy layers. Titanium nitride layers 14 on the lower layers 13 prevent a reaction of the aluminium layers 15 with the lower layers 13 and capping layers consisting of titanium layers 18 and titanium nitride layers 19 perform an antireflection action.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、メタライゼーショ
ン構造に関し、特に優れた電気移動特性を示すアルミニ
ウム層またはアルミニウム合金層あるいはその両方を有
する構造に関する。さらに、本発明の構造は、高度にテ
クスチャ付きのアルミニウム<111>層を与える。本
発明の構造は、特に集積回路構造の能動デバイスまたは
受動デバイスあるいはその両者の間などに電気接続また
は電気配線を形成するのに有用である。
The present invention relates to a metallization structure, and more particularly to a structure having an aluminum layer and / or an aluminum alloy layer exhibiting excellent electromigration characteristics. Further, the structure of the present invention provides a highly textured aluminum <111> layer. The structure of the present invention is particularly useful for forming electrical connections or wiring, such as between active and / or passive devices of an integrated circuit structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】アルミニウムおよびアルミニウム合金
は、集積回路構造中など電子デバイス中に様々な電気接
続または電気配線を形成するために使用される。アルミ
ニウムまたはアルミニウム合金は、集積回路構造の能動
デバイスまたは受動デバイスあるいはその両者の間に電
気接続を形成するために使用される。シリコンなど下地
の基板に電気的に接続されたアルミニウムまたは合金を
使用するのが通例となっている。アルミニウムとシリコ
ンは互いに電気的に接続されるが、シリコンへの電気接
続を改善し、かつシリコンとアルミニウムの間に物理的
(メタラジ)障壁を形成するために、シリコンとアルミ
ニウムの間に中間導電性層を挿入するのが通例になって
いる。これは、シリコン中へのアルミニウムの電気移動
およびスパイキングを防ぐためである。下地のシリコン
中へのアルミニウム原子の移動は、得られた集積回路構
造の性能および信頼性を損なうことがある。
BACKGROUND OF THE INVENTION Aluminum and aluminum alloys are used to make various electrical connections or wiring in electronic devices, such as in integrated circuit structures. Aluminum or aluminum alloys are used to make electrical connections between active and / or passive devices in an integrated circuit structure. It is customary to use aluminum or an alloy electrically connected to the underlying substrate, such as silicon. Aluminum and silicon are electrically connected to each other, but an intermediate conductive material between silicon and aluminum to improve the electrical connection to silicon and to form a physical (metaradi) barrier between silicon and aluminum. It is customary to insert layers. This is to prevent electromigration and spiking of aluminum into silicon. The migration of aluminum atoms into the underlying silicon can impair the performance and reliability of the resulting integrated circuit structure.

【0003】電気移動の他に、ヒロック成長の問題も発
生する。これらの問題は、特にサブミクロン・レベルで
顕著である。相互接続線の寸法を縮小しかつ電流密度を
高くする要求が高まるにつれて、電気移動およびヒロッ
ク成長を克服するか、あるいは少なくとも最小限に抑え
ることが不可欠である。
In addition to electromigration, the problem of hillock growth also arises. These problems are particularly noticeable at the submicron level. As the demands on reducing interconnect line size and increasing current density increase, it is essential to overcome or at least minimize electromigration and hillock growth.

【0004】純粋なアルミニウムの場合に遭遇する問題
を克服する試みにおいて、アルミニウムは、例えば銅と
合金化されていた。しかしながら、比較的高い比率のア
ルミニウム銅(2%超)は、ドライ・エッチングが難し
く、また比較的容易に腐食することが知られている。
In an attempt to overcome the problems encountered with pure aluminum, aluminum has been alloyed with, for example, copper. However, relatively high proportions of aluminum copper (greater than 2%) are known to be difficult to dry etch and corrode relatively easily.

【0005】アルミニウム銅を相互接続メタライゼーシ
ョンとして使用する方法に対する改善の努力において、
アルミニウム銅は、米国特許出願第4017890号の
場合など高融点金属とともに成層することが教示されて
いる。この特許出願は、導電性ストリップが少なくとも
1つの遷移金属とともにアルミニウムまたはアルミニウ
ム銅を含んでいる、半導体や集積回路など本体上で大き
い電流を運ぶ狭い金属間ストリップを形成する方法およ
びそれによって得られる構造を提案している。アルミニ
ウム銅および遷移金属構造は、アルミニウム銅に関連す
る電気移動の問題を改善するが、エッチングおよび腐食
の問題ならびにヒロックの完全な除去は解決されていな
い。
In an effort to improve the use of aluminum copper as an interconnect metallization,
Aluminum copper is taught to be layered with refractory metals, such as in US Pat. No. 4,017,890. This patent application discloses a method of forming a narrow intermetallic strip carrying large currents on a body such as a semiconductor or an integrated circuit, wherein the conductive strip comprises aluminum or aluminum copper together with at least one transition metal and the structure obtained thereby. Has been proposed. Although aluminum copper and transition metal structures improve the electromigration problems associated with aluminum copper, the problems of etching and corrosion and the complete removal of hillocks have not been solved.

【0006】ヒロックは、例えば金属相互接続線と基板
の熱膨張係数の差が大きいために形成される。ヒロック
形成をなくし、最小限に抑えるために、相互接続メタラ
イゼーションの単一の層の代わりに多層構造を使用する
ことが提案されている。ヒロック形成は、高融点金属の
層を有するアルミニウムまたはアルミニウム金属間化合
物の多層構造を使用することによって有効に低減され
る。代表的な相互接続メタライゼーション構造は、チタ
ンなど高融点金属の層をその上に付着したアルミニウム
・シリコン化合物の成層構造を含むものである(「Ho
mogenousand Layered Films
of Aluminum/Silicon with
Titanium for Multi−Level
Interconnects」、1988、IEE
E、V−MIC Conference、June 2
5−26、1985参照)。
Hillocks are formed, for example, because of the large difference in the coefficient of thermal expansion between the metal interconnect and the substrate. To eliminate and minimize hillock formation, it has been proposed to use a multilayer structure instead of a single layer of interconnect metallization. Hillock formation is effectively reduced by using a multilayer structure of aluminum or aluminum intermetallics with a layer of refractory metal. A typical interconnect metallization structure includes a layered structure of an aluminum silicon compound with a layer of a refractory metal such as titanium deposited thereon ("Ho").
mogenousand Layered Films
of Aluminum / Silicon with
Titanium for Multi-Level
Interconnects ", 1988, IEEE
E, V-MIC Conference, June 2
5-26, 1985).

【0007】また、抵抗率のより小さい、ヒロックのな
い相互接続メタライゼーションを与えるためにこの成層
金属構造の改善がなされている。これらの改善には、コ
ンタクト・スパイキングを防ぎ、かつアルミニウム・シ
リコン合金中に三元化合物が形成されるのを防ぐため
に、例えばチタン・タングステンや窒化チタンの障壁金
属をアルミニウム・シリコンの下に組み込むことが含ま
れる。(「Multi−Layered Interc
onnections for VLSI」、MRS
Symposia Proceedings、Fal
l、1987参照)。さらに、抵抗率を小さくし、かつ
より平坦かつ欠陥のない相互接続構造を与える他のデバ
イス相互接続構造が提案されている。例えば、IBM
Technical Disclosure Bull
etin、Vol.21、No.11、April 1
979、pp.4527−4528は、スパッタ付着に
よる相互接続用メタラジの改善を教示している。さら
に、キャッピング層を使用して性能を改善する特徴がI
BM TDB、Vol.17、No.1A、1984お
よびTDB、Vol.21、No.2、July 19
78に開示されている。
[0007] Improvements have also been made to this layered metal structure to provide lower resistivity, hillock-free interconnect metallization. These improvements include the incorporation of a barrier metal, such as titanium tungsten or titanium nitride, under the aluminum silicon to prevent contact spiking and to prevent the formation of ternary compounds in the aluminum silicon alloy. It is included. ("Multi-Layered Interc
connections for VLSI ", MRS
Symposia Proceedings, Fal
1, 1987). In addition, other device interconnect structures have been proposed that provide lower resistivity and a more planar and defect-free interconnect structure. For example, IBM
Technical Disclosure Bull
etin, Vol. 21, no. 11, April 1
979, p. 4527-4528 teaches the improvement of interconnect metallurgy by sputter deposition. In addition, the feature of using a capping layer to improve performance is
BM TDB, Vol. 17, No. 1A, 1984 and TDB, Vol. 21, no. 2, July 19
78.

【0008】さらに、米国特許出願第5071714号
には、優れた電気移動特性を示すとともに、ヒロックが
なく、ドライ・エッチングが可能であり、耐腐食性であ
る銅含有量の少ないアルミニウム銅導体を含む構造が開
示されている。さらに、この特許出願に開示されている
構造は、抵抗率が比較的小さい。
Further, US Pat. No. 5,071,714 discloses an aluminum copper conductor having excellent electromigration characteristics, being free of hillocks, capable of being dry-etched, and resistant to corrosion, having a low copper content. The structure is disclosed. Furthermore, the structure disclosed in this patent application has a relatively low resistivity.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかし、電気移動特性
を改善する余地はまだ残っている。したがって、本発明
の目的は、優れた電気移動性能を示すとともに、ヒロッ
クがなく、かつ構造のドライ・エッチング可能特性およ
び耐腐食特性の損失を伴わない構造を提供することであ
る。
However, there is still room for improving the electromigration characteristics. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a structure that exhibits excellent electromigration performance, is free of hillocks, and does not suffer from loss of dry-etchable and corrosion-resistant properties of the structure.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、約90オング
ストロームないし約110オングストロームの厚さを有
するIVA族金属の下層、および下層に電気接触するア
ルミニウムまたはアルミニウム合金あるいはその両方の
層を含むメタライゼーション構造に関する。本発明のメ
タライゼーション構造は、優れた電気移動特性を示すと
ともに、高度にテクスチャ化され、かつヒロックがな
い。さらに、本発明のメタライゼーション構造は、比較
的小さい抵抗率を示し、かつ製造が比較的容易である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a metallization comprising an underlayer of a Group IVA metal having a thickness of about 90 Angstroms to about 110 Angstroms, and a layer of aluminum and / or aluminum alloy in electrical contact therewith. Regarding the structure. The metallization structures of the present invention exhibit excellent electromigration properties, are highly textured, and are free of hillocks. Further, the metallization structures of the present invention exhibit relatively low resistivity and are relatively easy to manufacture.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】図1は、本発明による相互接続メ
タラジ構造の好ましい実施形態の断面図である。図1を
参照すると、相互接続メタラジは好ましくは、絶縁体8
によって囲まれた、シリコンのようなデバイス基板6に
接続する層間スタッド接続10上に4または5層構造を
含んでいる。メタラジ構造は、IVA族金属の下層、好
ましくはチタンの層を含んでいる。本発明の成功にとっ
て重要なことは、この下層13の厚さを約90オングス
トロームないし約110オングストロームにすることで
ある。以下で説明するように、この下層13の厚さを制
限することによって、後で加える金属層の構造およびテ
クスチャを慎重に制御する。これは、本発明の構造の必
要な特性を得る際に重要である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a preferred embodiment of an interconnect metallurgy structure according to the present invention. Referring to FIG. 1, the interconnect metallurgy is preferably an insulator 8
It includes a four or five layer structure on an interlayer stud connection 10 that connects to a device substrate 6, such as silicon, surrounded by. The metallurgical structure includes an underlayer of a Group IVA metal, preferably a layer of titanium. Important to the success of the present invention is that the thickness of this underlayer 13 be between about 90 angstroms and about 110 angstroms. As described below, by limiting the thickness of this underlayer 13, the structure and texture of the subsequently added metal layer is carefully controlled. This is important in obtaining the required properties of the structure of the present invention.

【0012】さらに、本発明のメタライゼーション構造
の中央には、下層13に電気接触する層15がある。層
15は、アルミニウムまたはアルミニウム合金である。
代表的なアルミニウム合金には、銅、マグネシウム、ケ
イ素、バナジウムやイットリウムなどのランタニド、お
よびパラジウムなどの合金用金属がある。存在する場
合、合金用金属の量は、好ましくは合金の約3重量パー
セントまでであり、最も好ましくは約0.5ないし約1
重量パーセントである。必要な場合、合金用金属の混合
物も使用できる。好ましい合金用金属は銅である。この
層15は、一般に約2000オングストロームないし約
6000オングストロームの厚さを有し、より一般には
約2000オングストロームないし約2500オングス
トロームの厚さを有する。アルミニウム層またはアルミ
ニウム合金層は、高度に<111>テクスチャ付きにさ
れた層である。高度にテクスチャ付きとは、強度対カイ
・スキャン(chi scan)上の半値幅(以下ω9
5と呼ぶ)が15度未満であり、かつランダム結晶粒の
体積分率が小さい(例えば20パーセント未満)ことを
言う。このテクスチャ付き構造は、本発明に従って得ら
れる大幅に改善された電気移動性能を達成するのに重要
である。
Further, at the center of the metallization structure of the present invention is a layer 15 in electrical contact with the lower layer 13. Layer 15 is aluminum or an aluminum alloy.
Representative aluminum alloys include copper, magnesium, silicon, lanthanides such as vanadium and yttrium, and alloying metals such as palladium. When present, the amount of alloying metal is preferably up to about 3 weight percent of the alloy, most preferably from about 0.5 to about 1%.
Weight percent. If necessary, mixtures of alloying metals can also be used. The preferred alloying metal is copper. This layer 15 generally has a thickness of about 2000 Angstroms to about 6000 Angstroms, and more typically has a thickness of about 2000 Angstroms to about 2500 Angstroms. The aluminum layer or aluminum alloy layer is a highly <111> textured layer. Highly textured refers to intensity versus half width on chi scan (ω9
5) is less than 15 degrees, and the volume fraction of random crystal grains is small (for example, less than 20%). This textured structure is important in achieving the greatly improved electromigration performance obtained according to the present invention.

【0013】必要ではないが、IVA族層13とアルミ
ニウム層またはアルミニウム合金層15の間に窒化チタ
ン層14を配置することが好ましい。下層13の上に配
置され、それに接触するこの窒化チタン層は、アルミニ
ウム層15と下層13の反応を防ぐ。一般に、この層1
4は、約50オングストロームないし約500オングス
トロームの厚さを有し、好ましくは約50オングストロ
ームないし約150オングストロームの厚さを有する。
Although not required, a titanium nitride layer 14 is preferably disposed between the group IVA layer 13 and the aluminum layer or aluminum alloy layer 15. This titanium nitride layer disposed on and in contact with the lower layer 13 prevents the reaction between the aluminum layer 15 and the lower layer 13. Generally, this layer 1
4 has a thickness of about 50 Angstroms to about 500 Angstroms, preferably about 50 Angstroms to about 150 Angstroms.

【0014】また、必要ではないが、本発明の好ましい
態様によれば、キャッピング層を層15上に形成する。
存在する場合、キャッピング層は、反射防止層として働
いて線幅の制御を助けるのでリソグラフィ処理を改善す
る。好ましいキャッピング層は、窒化チタン、およびI
VA族金属、好ましくはチタンの層18と、窒化チタン
層19との組合せである。一般に、窒化チタン層は、約
150オングストロームないし約800オングストロー
ムであり、より典型的には約200オングストロームな
いし約500オングストロームである。一般に、チタン
層は、約50オングストロームないし約200オングス
トロームである。
Although not required, according to a preferred embodiment of the present invention, a capping layer is formed on layer 15.
When present, the capping layer improves the lithographic process by acting as an anti-reflective layer to help control line width. Preferred capping layers are titanium nitride, and I
It is a combination of a layer 18 of a group VA metal, preferably titanium, and a titanium nitride layer 19. Generally, the titanium nitride layer is between about 150 Angstroms and about 800 Angstroms, more typically between about 200 Angstroms and about 500 Angstroms. Generally, the titanium layer is between about 50 angstroms and about 200 angstroms.

【0015】これで本発明による単一相互接続層の構造
は完成するが、これらの層を次いで多重レベル・シーケ
ンスで繰り返して、デバイス用の相互接続回路を完成で
きることを当業者なら理解できよう。
While this completes the structure of the single interconnect layers according to the present invention, those skilled in the art will recognize that these layers can then be repeated in a multi-level sequence to complete the interconnect circuit for the device.

【0016】これらの様々な層は、化学的気相付着(C
VD)技法によるか、または蒸着やスパッタリングなど
物理的気相付着(PVD)技法によって形成できる。好
ましい方法はスパッタ付着であり、最も好ましい技法
は、以下で論じるようにコリメートまたは「ロング・ス
ロー」によってスパッタリングを実施することである。
These various layers are formed by chemical vapor deposition (C
VD) techniques or by physical vapor deposition (PVD) techniques such as evaporation and sputtering. The preferred method is sputter deposition, and the most preferred technique is to perform sputtering by collimation or "long throw" as discussed below.

【0017】90オングストロームないし110オング
ストロームの厚さを有するIVA族金属の下層を使用す
ることの重要性は、下の表1によって実証される。
The importance of using an underlayer of a Group IVA metal having a thickness of 90 Angstroms to 110 Angstroms is demonstrated by Table 1 below.

【表1】 Al−0.5Cuフィルムのテクスチャに対するTi下層厚さの影響 Ti厚さ(Å) 体積分率ランダム ω95(度) 250 0.33 12.2 125 0.23 9.4 100 0.17 9.4 75 0.26 10.4Table 1 Effect of Ti underlayer thickness on Al-0.5Cu film texture Ti thickness (Å) Volume fraction random ω95 (degrees) 250 0.33 12.2 125 0.23 9.4 100 0. 17 9.4 75 0.26 10.4

【0018】表1は、構造 xÅTi/5200ÅAl(Cu)/320ÅTiN を有する一連のアルミニウム0.5重量パーセント銅フ
ィルム上で得られたテクスチャ・データをまとめた表で
ある。xは、Ti下層厚さを表す。この表では、最適な
Al<111>テクスチャは、ランダム成分の最小体積
分率および<111>回折ピークの最狭幅(この場合、
ピーク強度の95%を含む回折ピークの幅を表すω95
によって測定)を有するテクスチャである。表1から、
最適なテクスチャは100オングストロームのTi下層
によって形成されることが十分明らかである。電気移動
データも厚さ100オングストロームのチタン下層では
改善される。
Table 1 summarizes the texture data obtained on a series of aluminum 0.5 weight percent copper films having the structure x {Ti / 5200} Al (Cu) / 320} TiN. x represents the Ti underlayer thickness. In this table, the optimal Al <111> texture is the minimum volume fraction of the random component and the narrowest width of the <111> diffraction peak (in this case,
Ω95 representing the width of the diffraction peak including 95% of the peak intensity
). From Table 1,
It is well evident that the optimal texture is formed by a 100 Å Ti underlayer. Electromigration data is also improved with a 100 Å thick titanium underlayer.

【0019】図9および図10は、 xÅTi/100ÅTiN/2300ÅAl(0.5%
Cu)/50ÅTi/400ÅTiN の金属スタックについて実施した障害テストを示すグラ
フである。xはチタン下層の厚さである。
FIGS. 9 and 10 show that x 、 Ti / 100ÅTiN / 2300ÅAl (0.5%
4 is a graph showing a failure test performed on a metal stack of Cu) / 50 / Ti / 400ÅTiN. x is the thickness of the titanium underlayer.

【0020】図9は、250℃および1.35MA/c
2における従来の電気移動テスト・データを示すグラ
フである。図9は、左側y軸上に相互接続メタラジの半
数が障害を発生するまでの障害発生時間(単位:時間)
を示し、右側y軸上に対数正規分布の標準偏差を示し、
x軸上にチタン下層の厚さxを示す。データは、厚さ1
00オングストロームの下層を使用したときに障害発生
時間が大幅に改善されることを示している。具体的に
は、厚さ30、40、50オングストロームのフィルム
の障害発生時間は約4時間であり、厚さ200オングス
トロームのフィルムは約3時間であり、厚さ100オン
グストロームの下層の場合の約7時間とは対照的であっ
た。対数正規分布の標準偏差は、すべての下層について
ほぼ同じ(≒0.35〜0.4)であった。
FIG. 9 shows the results at 250 ° C. and 1.35 MA / c.
7 is a graph showing conventional electromigration test data at m 2 . FIG. 9 shows the failure occurrence time (unit: hours) until half of the interconnection metallurgy causes a failure on the left y-axis.
And the standard deviation of the lognormal distribution on the right y-axis,
The thickness x of the titanium lower layer is shown on the x-axis. Data is thickness 1
It shows that the failure time is greatly improved when using the lower layer of 00 Angstroms. Specifically, the failure time of a film having a thickness of 30, 40, and 50 angstroms is about 4 hours, a film having a thickness of 200 angstroms is about 3 hours, and a failure time of about 7 hours in a lower layer of 100 angstroms. In contrast to time. The standard deviation of the lognormal distribution was about the same (≒ 0.35 to 0.4) for all lower layers.

【0021】図10は、等温ウエハ・レベル電気移動テ
ストからの推定寿命を示すグラフである。図10は、様
々な線幅について、下層の厚さをx軸上に、障害発生時
間(E13秒)をy軸上に示すが、厚さ100オングス
トロームの下層を使用したときに障害発生時間が改善さ
れることを示している。この改善は、線幅が減少するに
つれて、特に約0.33ミクロン以下になったときによ
り顕著になる。
FIG. 10 is a graph showing the estimated lifetime from the isothermal wafer level electromigration test. FIG. 10 shows the thickness of the lower layer on the x-axis and the fault occurrence time (E13 seconds) on the y-axis for various line widths. When the lower layer having a thickness of 100 Å is used, the fault occurrence time is shown. It shows improvement. This improvement becomes more pronounced as the line width decreases, especially when it is less than about 0.33 microns.

【0022】次に図2を参照すると、図2は、平坦な絶
縁体8およびコンタクト・スタッド10ならびにその上
にスパッタ付着したIVA族金属層13を示す。層13
は、以下のプロセスによって付着する。デバイス・コン
タクト・メタライゼーション10を形成した後、半導体
ウエハ6を、低圧にポンプ排気したスパッタ装置中に装
入する。次いで、このときウエハ上に形成されたコンタ
クト金属10から酸化物を除去するためにその場での
(in−situ)スパッタ・クリーニングを実施す
る。このスパッタ・クリーニングは、一般に、例えば高
圧アルゴン雰囲気中で低い電力(約1000ワット)で
約5分実施される緩やかなスパッタ・クリーニングであ
る。
Referring now to FIG. 2, FIG. 2 shows a planar insulator 8 and contact studs 10 and a Group IVA metal layer 13 sputter deposited thereon. Layer 13
Adheres by the following process. After forming the device contact metallization 10, the semiconductor wafer 6 is loaded into a low pressure pumped sputtering apparatus. Next, in-situ sputter cleaning is performed to remove the oxide from the contact metal 10 formed on the wafer at this time. The sputter cleaning is generally a gentle sputter cleaning performed, for example, in a high pressure argon atmosphere at low power (about 1000 watts) for about 5 minutes.

【0023】スパッタ・クリーニングの後、次いでメタ
ライゼーションの第1の層13を付着する。この第1レ
ベルのメタライゼーション13は、IVA族金属であ
り、好ましくはブランケット形成中にウエハのデバイス
・コンタクト・メタライゼーション10上に付着したチ
タンである。この層13は、好ましくは超高純度チタン
・ターゲットから高圧、高純度のアルゴン・プラズマ中
で低い電力で付着する。チタンは、一般に約150℃な
いし約450℃の温度でスパッタする。ウエハは、一般
にスパッタ・プロセス中、室温から最高約300℃まで
の温度になる。チタンは、約90オングストロームない
し約110オングストロームの厚さに、最も好ましくは
約100オングストロームに付着する。
After sputter cleaning, a first layer 13 of metallization is then deposited. This first level metallization 13 is a Group IVA metal, preferably titanium deposited on the device contact metallization 10 of the wafer during blanket formation. This layer 13 is preferably deposited at low power in a high pressure, high purity argon plasma from an ultra high purity titanium target. Titanium is generally sputtered at a temperature of about 150 ° C to about 450 ° C. The wafer is typically at a temperature from room temperature up to about 300 ° C. during the sputtering process. Titanium is deposited to a thickness of about 90 angstroms to about 110 angstroms, and most preferably to about 100 angstroms.

【0024】次に図3を参照すると、層13を付着した
後、窒化チタンを所望の厚さにスパッタ付着することに
よって窒化チタン層14を形成する。窒化チタン層14
は、チタン層13を付着するために使用したのと同じチ
ャンバ内でも、また異なる装置内でも形成できる。
Referring now to FIG. 3, after depositing layer 13, titanium nitride layer 14 is formed by sputter depositing titanium nitride to the desired thickness. Titanium nitride layer 14
Can be formed in the same chamber used to deposit the titanium layer 13 or in a different device.

【0025】図4を参照すると、層14を付着した後、
次に相互接続メタライゼーション層15をブランケット
付着する。相互接続メタライゼーション15は、アルミ
ニウムまたはアルミニウム合金であり、好ましくはアル
ミニウム−0.5重量パーセント銅である。アルミニウ
ム銅は、超高純度プレ合金ターゲット、一般にアルミニ
ウム−0.5重量パーセント銅から高純度アルゴン・プ
ラズマ中で、直流マグネトロンを使用して、高い電力で
約1ミクロン毎分の付着速度で付着する。
Referring to FIG. 4, after depositing layer 14,
Next, an interconnect metallization layer 15 is blanket deposited. Interconnect metallization 15 is aluminum or an aluminum alloy, preferably aluminum-0.5 weight percent copper. Aluminum copper is deposited from an ultra-high purity pre-alloy target, typically aluminum-0.5 weight percent copper, in a high purity argon plasma using a DC magnetron at a high power with a deposition rate of about 1 micron per minute. .

【0026】次いで、アルミニウム銅相互接続メタライ
ゼーション15の上に、約50オングストロームないし
約250オングストロームのIVA族金属、好ましくは
チタンを、上述の前に付着した金属層13と同様に層1
8として付着する。層18の付着および組成は、層13
と同様にして実施できる。図5から、次いで金属層18
上に適切なキャッピング層19をブランケット付着し
て、このレベルで相互接続メタライゼーションを完成す
る。キャッピング層は、好ましくは窒化チタンであり、
窒化チタン層14と同様にして付着できる。この層の目
的は、後続のフォトレジスト・ステップ中に光反射の量
を制限すること、および後続の処理中に腐食に対する保
護層の働きをすることである。したがって光反射の量を
少なくする要件を同様に満足し、かつ後続の処理中に保
護アノード・キャッピングを提供する層なら、どんなも
のでもこの層に使用できる。
Next, over the aluminum copper interconnect metallization 15, about 50 Å to about 250 Å of a Group IVA metal, preferably titanium, is applied to layer 1 in the same manner as previously described metal layer 13.
Attached as 8. The deposition and composition of the layer 18
Can be performed in the same manner as described above. From FIG. 5, the metal layer 18
A suitable capping layer 19 is blanket deposited thereon to complete the interconnect metallization at this level. The capping layer is preferably titanium nitride,
It can be attached in the same manner as the titanium nitride layer 14. The purpose of this layer is to limit the amount of light reflection during subsequent photoresist steps and to act as a protective layer against corrosion during subsequent processing. Thus, any layer that also satisfies the requirement of reducing the amount of light reflection and that provides protective anode capping during subsequent processing can be used for this layer.

【0027】次に図6および図7を参照すると、次いで
このブランケット相互接続メタライゼーションをパター
ン化するために、メタライゼーション19の上にフォト
レジスト20を塗布する。異なる任意の数のフォトレジ
スト技法が使用できる。単一の層レジストが示してある
が、必要ならば、多層フォトレジストが使用できること
を理解されたい。フォトレジストは、周知のリソグラフ
ィ手段によって画定し現像して、後で下地のブランケッ
ト金属層の反応性イオン・エッチングを実施するための
リソグラフィ・マスクを形成することができる。そのよ
うな手段は当業者には周知であり、ここでさらに詳細に
開示する必要はない。
Referring now to FIGS. 6 and 7, a photoresist 20 is applied over the metallization 19 to pattern the blanket interconnect metallization. Any number of different photoresist techniques can be used. Although a single layer resist is shown, it should be understood that a multilayer photoresist can be used if desired. The photoresist can be defined and developed by well-known lithographic means to form a lithographic mask for performing a reactive ion etch of the underlying blanket metal layer later. Such means are well known to those skilled in the art and need not be disclosed in further detail here.

【0028】次に図8を参照すると、次いでメタラジを
マルチステップ・シーケンスで反応性イオン・エッチン
グする。第1のステップは、メタライゼーションの上面
に存在する酸化物を突き破ることである。次に、金属の
大部分を反応性イオン・エッチングによって除去する。
次に、前のステップにおける金属が全てエッチングによ
って除去されるようにオーバ・エッチングを実施する。
Referring now to FIG. 8, the metallurgy is then reactive ion etched in a multi-step sequence. The first step is to break through the oxide present on the top of the metallization. Next, most of the metal is removed by reactive ion etching.
Next, an over-etch is performed so that all of the metal from the previous step is removed by etching.

【0029】反応性イオン・エッチングは、一般に、単
一のウエハ・ツール内で低い圧力下で実施される。一般
に、上述のエッチングを段階ごとのプロセスで実施する
ためのプラズマ組成、圧力、電力および時間の組合せ
は、当業者には周知であり、ここで詳細に説明する必要
はない。
Reactive ion etching is generally performed under low pressure in a single wafer tool. In general, the combination of plasma composition, pressure, power and time for performing the above-described etching in a step-by-step process is well known to those skilled in the art and need not be described in detail here.

【0030】残っているレジスト20は、ウエハを酸素
プラズマ中に配置するなど周知の技法によって除去でき
る。
The remaining resist 20 can be removed by well-known techniques, such as placing the wafer in an oxygen plasma.

【0031】残っている層レジスト20を除去した後、
次いでウエハをオーブン中に置いてメタライゼーション
・スタックをフォーミング・ガスまたはアルゴンなどの
不活性ガス中で約400〜450℃で約30〜45分間
アニールすることによって、テクスチャ付きアルミニウ
ム層の結晶粒サイズを成長させ、チタン層とアルミニウ
ム層が隣接しているならば互いに接触しているそれらの
層を反応させて、それによりTiAl3を形成する。
After removing the remaining layer resist 20,
The grain size of the textured aluminum layer is then reduced by placing the wafer in an oven and annealing the metallization stack in a forming gas or an inert gas such as argon at about 400-450 ° C. for about 30-45 minutes. grown, by reacting those layers titanium layer and an aluminum layer are in contact with each other if adjoining, thereby forming a TiAl 3.

【0032】本発明の好ましい態様によれば、最適の電
気移動性能を達成するために、少なくともチタン層、お
よび窒化チタン層を使用した場合には窒化チタン層をコ
リメーションまたは「ロング・スロー」によってコヒー
レントに付着する。チタン層、および窒化チタン層が存
在する場合にはそれに対してコリメート付着またはロン
グ・スロー付着によって作成した構造は、非コリメート
付着技法を使用して付着したものと比較して大幅に改善
された電気移動性能を示す。コリメート付着技法を実施
するのに適した代表的な装置は、その開示が参照により
本発明の一部となるヘッジ(Hegde)他の米国特許
出願第5580823号およびワダ(Wada)他の米
国特許出願第5584973号に記載されている。代表
的なコリメータ内には、ターゲットから焦点をはずれて
スパッタされた材料がウエハに到達せず、その代わりに
バッフル上に付着するようにするためのバッフルまたは
平行板が存在する。
According to a preferred embodiment of the present invention, to achieve optimal electromigration performance, at least the titanium layer, and if a titanium nitride layer is used, the titanium nitride layer is coherent by collimation or "long throw". Adheres to The structure created by collimating or long throw deposition on the titanium layer, and on the titanium nitride layer, if present, provides a significantly improved electrical performance as compared to those deposited using non-collimated deposition techniques. Shows mobility performance. Exemplary devices suitable for performing the collimating deposition technique are described in US Patent Application No. 5,580,823 to Hegde et al. And US Patent Application No. 5,580,823, the disclosure of which is incorporated by reference. No. 5,584,973. Within a typical collimator, there is a baffle or parallel plate so that sputtered material out of focus from the target does not reach the wafer, but instead deposits on the baffle.

【0033】図13は、PVD非コリメート・スパッタ
・チャンバ内のターゲットから基板までの典型的な距離
が約5cmであることを示す。
FIG. 13 shows that a typical target to substrate distance in a PVD non-collimated sputter chamber is about 5 cm.

【0034】図14は、コリメータを備えるPVDスパ
ッタ・チャンバの代表的な幾何形状を示す。ターゲット
と基板の距離は約10cm、ターゲットとコリメータの
距離は約5cmであり、コリメータの高さは約2cmで
ある。コリメータは、基板から約3cm離れている。
FIG. 14 shows a typical geometry of a PVD sputter chamber with a collimator. The distance between the target and the substrate is about 10 cm, the distance between the target and the collimator is about 5 cm, and the height of the collimator is about 2 cm. The collimator is about 3 cm away from the substrate.

【0035】ロング・スロー技法では、スパッタ・ター
ゲットとウエハの距離は、非コリメート付着法の場合よ
りも約2〜3倍長く、一般に長さ約20センチメートル
である。さらに、高純度のチタン・フィルムが付着する
ようにスパッタ装置内にシャッタを含めることが望まし
い。このことは、特に電気移動性能を最大にするために
最高の純度である必要がある上部チタン層にとって重要
である。
In the long throw technique, the distance between the sputter target and the wafer is about 2-3 times longer than in the non-collimated deposition method, and is typically about 20 centimeters in length. In addition, it is desirable to include a shutter in the sputtering apparatus to deposit a high purity titanium film. This is especially important for the top titanium layer, which needs to be of the highest purity to maximize electromigration performance.

【0036】代表的なロング・スロー付着装置は、Ul
vacの商標で市販されている。
A typical long throw deposition apparatus is Ul
Commercially available under the trademark vac.

【0037】以下の電気移動テストを実施して、非コリ
メート付着技法と本発明の好ましい付着技法とを比較し
た。具体的には、100ÅTi/100ÅTiN/23
00ÅA1(0.5%Cu)/50ÅTi/400ÅT
iNの金属フィルム・スタックを使用した。ウエハの第
1のグループをEndura PVD金属スパッタ装置
内に置き、それによりTi/TiNフィルムの付着を非
コリメート・チャンバ内で実施した。ウエハの第2のグ
ループをUlvac金属スパッタ装置内に置いた。Ul
vacツール内のTiフィルムおよびTiNフィルムを
ロング・スロー・チャンバ内で実施した。ただし、スパ
ッタリング・ターゲットとウエハの距離は、Endur
a非コリメート・チャンバの場合よりも3倍長い。さら
に、Ulvacツール内のTi/TiNチャンバはシャ
ッタを有する。このシャッタを使用すれば、前のウエハ
によってターゲット上に蓄積した硝化物が除去されるの
で、はるかに高い純度のTiフィルムを付着することが
できる。ロング・スロー・チャンバおよびコリメート・
チャンバ内では、チタンがそれぞれ側壁またはコリメー
タ上に付着する。この付着したチタンは、ポンプの役目
をし、酸素など汚染物と反応し、それにより、例えば、
酸素が新しく付着したチタン中に取り込まれる。End
ura Ti/TiNの場合、ターゲットは、前のTi
N付着により硝化された。
The following electromigration tests were performed to compare the non-collimated deposition technique with the preferred deposition technique of the present invention. Specifically, 100ÅTi / 100ÅTiN / 23
00 A1 (0.5% Cu) / 50 Ti / 400 T
An iN metal film stack was used. A first group of wafers was placed in an Endura PVD metal sputter apparatus so that deposition of the Ti / TiN film was performed in a non-collimating chamber. A second group of wafers was placed in an Ulvac metal sputter. Ul
The Ti and TiN films in the vac tool were performed in a long throw chamber. However, the distance between the sputtering target and the wafer is Endur.
a 3 times longer than in non-collimated chambers. Further, the Ti / TiN chamber in the Ulvac tool has a shutter. If this shutter is used, the nitride accumulated on the target by the previous wafer is removed, so that a much higher purity Ti film can be deposited. Long throw chamber and collimated
In the chamber, titanium deposits on the side wall or collimator, respectively. The deposited titanium acts as a pump and reacts with contaminants such as oxygen, thereby, for example,
Oxygen is incorporated into the newly deposited titanium. End
For ura Ti / TiN, the target is the previous Ti
It was nitrified by N deposition.

【0038】各ロットからの3つのウエハを0.81m
Aおよび250℃で電気移動についてテストした。金属
線中の電流密度は約0.9MA/cm2であった。テス
トは、図11に示す構造上で実施した。図11におい
て、番号30は下地の金属レベルを表し、番号31は金
属レベル30と上部金属レベル32の間のビアを表す。
上部金属レベル32は上で開示した金属フィルム・スタ
ックを含んでいる。ビア31の直径は約0.30ミクロ
ンであり、金属レベル32の線幅は約0.30ミクロン
である。半数障害発生時間(t50)、および対数正規
分布の形状パラメータ、シグマ(σ)を次に示す。 Endura:t50=8.1時間、σ=0.52 Ulvac:t50=17.9時間、σ=0.1
Three wafers from each lot are 0.81 m
A and tested for electromigration at 250 ° C. The current density in the metal wire was about 0.9 MA / cm 2 . The test was performed on the structure shown in FIG. In FIG. 11, number 30 represents the underlying metal level, and number 31 represents a via between metal level 30 and upper metal level 32.
Upper metal level 32 includes the metal film stack disclosed above. The diameter of via 31 is about 0.30 microns and the line width of metal level 32 is about 0.30 microns. The half failure occurrence time (t50), the shape parameter of the lognormal distribution, and sigma (σ) are shown below. Endura: t50 = 8.1 hours, σ = 0.52 Ulvac: t50 = 17.9 hours, σ = 0.1

【0039】図12は、障害発生時間を示すグラフであ
り、ロング・スロー技法を使用すると非コリメート技法
と比較して改善された結果が得られることを示してい
る。
FIG. 12 is a graph showing fault times, showing that using the long throw technique results in improved results compared to the non-collimated technique.

【0040】上記から明らかなように、Ulvacツー
ル内に配置された試料は、Enduraツール内に配置
された試料よりも2倍長い寿命を示し、かつかなり密な
障害分布を示す。
As is evident from the above, the samples placed in the Ulvac tool have a lifetime that is twice as long as the samples placed in the Endura tool, and show a much tighter distribution of faults.

【0041】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
In summary, the following matters are disclosed regarding the configuration of the present invention.

【0042】(1)約90オングストロームないし約1
10オングストロームの厚さを有するIVA族金属の下
層と、前記下層に電気接触するアルミニウムおよびアル
ミニウム合金からなるグループから選択された少なくと
も1つの成分の層とを含むメタライゼーション構造。 (2)前記IVA族金属がチタンである上記(1)に記
載のメタライゼーション構造。 (3)前記アルミニウム合金が、アルミニウムと、銅、
マグネシウム、シリコン、パラジウム、およびランタニ
ドからなるグループから選択された少なくとも1つの成
分との合金である上記(1)に記載の構造。 (4)前記合金が最高約3重量パーセントの前記成分を
含む上記(3)に記載の構造。 (5)前記層が<111>テクスチャ付きフィルムであ
る上記(1)に記載の構造。 (6)前記層が、強度対カイ・スキャン上の半値幅が1
5度未満であり、かつランダム結晶粒の体積分率が20
パーセント未満である高度にテクスチャ付きのフィルム
である上記(5)に記載の構造。 (7)前記層が約2000オングストロームないし約6
000オングストロームの厚さを有する上記(1)に記
載の構造。 (8)前記層が約2000オングストロームないし約2
500オングストロームの厚さを有する上記(1)に記
載の構造。 (9)前記下層と前記層の間に配置された窒化チタン層
をさらに含む上記(1)に記載の構造。 (10)前記窒化チタン層が約50オングストロームな
いし約500オングストロームの厚さを有する上記
(9)に記載の構造。 (11)前記窒化チタン層が約50オングストロームな
いし約150オングストロームの厚さを有する上記
(9)に記載の構造。 (12)少なくとも1つの成分の前記層上に配置され
た、チタンおよびチタン合金からなるグループから選択
されたキャッピング層をさらに含む上記(1)に記載の
構造。 (13)前記キャッピング層が窒化チタンであるか、ま
たはIVA族金属の層と窒化チタン層の組合せである上
記(12)に記載の構造。 (14)前記IVA族金属がチタンである上記(13)
に記載の構造。 (15)前記チタン層が<0002>繊維テクスチャ付
きである上記(13)に記載の構造。 (16)前記下層の下に配置されたシリコン基板をさら
に含む上記(1)に記載の構造。 (17)少なくとも1つの構成要素の前記層上に配置さ
れた、チタンおよびチタン合金からなるグループから選
択されたキャッピング層をさらに含む上記(9)に記載
の構造。 (18)前記キャッピング層が窒化チタンであるか、ま
たはIVA族金属の層と窒化チタン層の組合せである上
記(17)に記載の構造。 (19)前記IVA族金属がチタンである上記(18)
に記載の構造。
(1) About 90 angstroms to about 1
A metallization structure comprising a lower layer of a Group IVA metal having a thickness of 10 Angstroms and a layer of at least one component selected from the group consisting of aluminum and aluminum alloys in electrical contact with said lower layer. (2) The metallization structure according to (1), wherein the group IVA metal is titanium. (3) The aluminum alloy comprises aluminum, copper,
The structure according to (1), wherein the structure is an alloy with at least one component selected from the group consisting of magnesium, silicon, palladium, and lanthanides. (4) The structure of (3), wherein the alloy comprises up to about 3 weight percent of the component. (5) The structure according to (1), wherein the layer is a <111> textured film. (6) the layer has an intensity versus half width on chi-scan of 1
Less than 5 degrees and the volume fraction of random crystal grains is 20
The structure of claim 5, which is a highly textured film that is less than percent. (7) the layer has a thickness of about 2,000 Å to about 6;
The structure of claim 1, having a thickness of 000 Angstroms. (8) the layer has a thickness of about 2,000 Å to about 2;
The structure of claim 1, having a thickness of 500 angstroms. (9) The structure according to (1), further including a titanium nitride layer disposed between the lower layer and the layer. (10) The structure according to (9), wherein said titanium nitride layer has a thickness of about 50 Å to about 500 Å. (11) The structure according to (9), wherein said titanium nitride layer has a thickness of about 50 Å to about 150 Å. (12) The structure according to (1), further comprising a capping layer selected from the group consisting of titanium and titanium alloy, disposed on said layer of at least one component. (13) The structure according to (12), wherein the capping layer is titanium nitride or a combination of a group IVA metal layer and a titanium nitride layer. (14) The above (13), wherein the IVA group metal is titanium.
Structure described in. (15) The structure according to the above (13), wherein the titanium layer has a <0002> fiber texture. (16) The structure according to (1), further including a silicon substrate disposed below the lower layer. (17) The structure according to (9), further comprising a capping layer selected from the group consisting of titanium and a titanium alloy disposed on said layer of at least one component. (18) The structure according to (17), wherein the capping layer is titanium nitride or a combination of a group IVA metal layer and a titanium nitride layer. (19) The above (18), wherein the group IVA metal is titanium.
Structure described in.

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

【図1】本発明による相互接続メタラジの好ましい実施
形態の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a preferred embodiment of an interconnect metallurgy according to the present invention.

【図2】本発明の好ましい相互接続メタラジをステップ
・バイ・ステップで製造するプロセスの一段階の断面図
である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of one stage of the process of manufacturing the preferred interconnect metallurgy of the present invention step-by-step.

【図3】本発明の好ましい相互接続メタラジをステップ
・バイ・ステップで製造するプロセスの図2に続く段階
の断面図である。
3 is a cross-sectional view of the process of manufacturing the preferred interconnect metallurgy of the present invention step-by-step, following the step of FIG. 2;

【図4】本発明の好ましい相互接続メタラジをステップ
・バイ・ステップで製造するプロセスの図3に続く段階
の断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a step subsequent to FIG. 3 of the process for manufacturing a preferred interconnect metallurgy step-by-step of the present invention.

【図5】本発明の好ましい相互接続メタラジをステップ
・バイ・ステップで製造するプロセスの図4に続く段階
の断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the process of manufacturing the preferred interconnect metallurgy step-by-step of the present invention following the step of FIG. 4;

【図6】本発明の好ましい相互接続メタラジをステップ
・バイ・ステップで製造するプロセスの図5に続く段階
の断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the process of manufacturing the preferred interconnect metallurgy of the present invention step-by-step, following the step of FIG. 5;

【図7】本発明の好ましい相互接続メタラジをステップ
・バイ・ステップで製造するプロセスの図6に続く段階
の断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a step subsequent to FIG. 6 of the process for manufacturing a preferred interconnect metallurgy step-by-step of the present invention.

【図8】本発明の好ましい相互接続メタラジをステップ
・バイ・ステップで製造するプロセスの図7に続く段階
の断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of the process of manufacturing a preferred interconnect metallurgy step-by-step of the present invention following the step of FIG. 7;

【図9】下層の厚さに応じた障害発生時間を示すグラフ
である。
FIG. 9 is a graph showing the failure occurrence time according to the thickness of the lower layer.

【図10】下層の厚さに応じた障害発生時間を示すグラ
フである。
FIG. 10 is a graph showing a failure occurrence time according to a thickness of a lower layer.

【図11】本発明の構造を形成するのに適した処理を受
けた構造の概略図である。
FIG. 11 is a schematic illustration of a structure that has undergone processing suitable for forming the structure of the present invention.

【図12】ロング・スローの好ましい技法による製造
と、ノンコリメート技法の障害発生時間を比較したグラ
フである。
FIG. 12 is a graph comparing the failure onset time of the long throw preferred technique with the non-collimated technique.

【図13】PVDスパッタ幾何形状の概略図である。FIG. 13 is a schematic diagram of a PVD sputter geometry.

【図14】PVDスパッタ幾何形状の概略図である。FIG. 14 is a schematic diagram of a PVD sputter geometry.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

6 デバイス基板 8 絶縁体 10 層間スタッド接続 13 下層 14 窒化チタン層 15 アルミニウム層 18 チタン層 19 窒化チタン層 20 フォトレジスト Reference Signs List 6 device substrate 8 insulator 10 interlayer stud connection 13 lower layer 14 titanium nitride layer 15 aluminum layer 18 titanium layer 19 titanium nitride layer 20 photoresist

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 臼井 孝公 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝 横浜事業所内 (72)発明者 パトリック・ダブリュー・デハーヴェン アメリカ合衆国12603 ニューヨーク州ポ ーキープシー チェリー・ヒル・ドライブ 203 (72)発明者 ケニス・ピー・ロッドベル アメリカ合衆国12570 ニューヨーク州ポ ークァグ レオ・レーン 3 (72)発明者 ロナルド・ジー・フィリッピ アメリカ合衆国12590 ニューヨーク州ワ ッピンガーズ・フォールズ ホワイト・ゲ イツ・ドライブ アパートメント6ディー ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Takahiko Usui, 8-8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Yokohama Office of Toshiba Corporation (72) Inventor Patrick W. Dehaven United States 12603 Pokekeepsie, New York Cherry Hill Drive 203 (72) Inventor Kennis P. Rodbell, United States 12570 Pochag Leo Lane, New York 3 (72) Inventor Ronald G. Philippi United States 12590 Wappingers Falls, New York White Gates Drive Apartment 6D

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】約90オングストロームないし約110オ
ングストロームの厚さを有するIVA族金属の下層と、
前記下層に電気接触するアルミニウムおよびアルミニウ
ム合金からなるグループから選択された少なくとも1つ
の成分の層とを含むメタライゼーション構造。
An underlayer of a Group IVA metal having a thickness of about 90 Angstroms to about 110 Angstroms;
A metallization structure comprising: a layer of at least one component selected from the group consisting of aluminum and an aluminum alloy in electrical contact with the lower layer.
【請求項2】前記IVA族金属がチタンである請求項1
に記載のメタライゼーション構造。
2. The method of claim 1, wherein said Group IVA metal is titanium.
3. The metallization structure according to claim 1.
【請求項3】前記アルミニウム合金が、アルミニウム
と、銅、マグネシウム、シリコン、パラジウム、および
ランタニドからなるグループから選択された少なくとも
1つの成分との合金である請求項1に記載の構造。
3. The structure of claim 1, wherein said aluminum alloy is an alloy of aluminum and at least one component selected from the group consisting of copper, magnesium, silicon, palladium, and lanthanides.
【請求項4】前記合金が最高約3重量パーセントの前記
成分を含む請求項3に記載の構造。
4. The structure of claim 3, wherein said alloy comprises up to about 3 weight percent of said component.
【請求項5】前記層が<111>テクスチャ付きフィル
ムである請求項1に記載の構造。
5. The structure of claim 1, wherein said layer is a <111> textured film.
【請求項6】前記層が、強度対カイ・スキャン上の半値
幅が15度未満であり、かつランダム結晶粒の体積分率
が20パーセント未満である高度にテクスチャ付きのフ
ィルムである請求項5に記載の構造。
6. A highly textured film wherein the layer has a strength-to-half width on chi-scan of less than 15 degrees and a random grain volume fraction of less than 20 percent. Structure described in.
【請求項7】前記層が約2000オングストロームない
し約6000オングストロームの厚さを有する請求項1
に記載の構造。
7. The method of claim 1, wherein said layer has a thickness of about 2000 Angstroms to about 6000 Angstroms.
Structure described in.
【請求項8】前記層が約2000オングストロームない
し約2500オングストロームの厚さを有する請求項1
に記載の構造。
8. The method of claim 1, wherein said layer has a thickness of about 2000 Angstroms to about 2500 Angstroms.
Structure described in.
【請求項9】前記下層と前記層の間に配置された窒化チ
タン層をさらに含む請求項1に記載の構造。
9. The structure of claim 1, further comprising a titanium nitride layer disposed between said lower layer and said layer.
【請求項10】前記窒化チタン層が約50オングストロ
ームないし約500オングストロームの厚さを有する請
求項9に記載の構造。
10. The structure of claim 9, wherein said titanium nitride layer has a thickness of about 50 Å to about 500 Å.
【請求項11】前記窒化チタン層が約50オングストロ
ームないし約150オングストロームの厚さを有する請
求項9に記載の構造。
11. The structure of claim 9, wherein said titanium nitride layer has a thickness of about 50 Å to about 150 Å.
【請求項12】少なくとも1つの成分の前記層上に配置
された、チタンおよびチタン合金からなるグループから
選択されたキャッピング層をさらに含む請求項1に記載
の構造。
12. The structure of claim 1, further comprising a capping layer disposed on said layer of at least one component selected from the group consisting of titanium and titanium alloys.
【請求項13】前記キャッピング層が窒化チタンである
か、またはIVA族金属の層と窒化チタン層の組合せで
ある請求項12に記載の構造。
13. The structure of claim 12, wherein said capping layer is titanium nitride or a combination of a group IVA metal layer and a titanium nitride layer.
【請求項14】前記IVA族金属がチタンである請求項
13に記載の構造。
14. The structure of claim 13, wherein said Group IVA metal is titanium.
【請求項15】前記チタン層が<0002>繊維テクス
チャ付きである請求項13に記載の構造。
15. The structure according to claim 13, wherein said titanium layer has a <0002> fiber texture.
【請求項16】前記下層の下に配置されたシリコン基板
をさらに含む請求項1に記載の構造。
16. The structure of claim 1, further comprising a silicon substrate located below said lower layer.
【請求項17】少なくとも1つの構成要素の前記層上に
配置された、チタンおよびチタン合金からなるグループ
から選択されたキャッピング層をさらに含む請求項9に
記載の構造。
17. The structure of claim 9, further comprising a capping layer disposed on said layer of at least one component, the capping layer being selected from the group consisting of titanium and titanium alloys.
【請求項18】前記キャッピング層が窒化チタンである
か、またはIVA族金属の層と窒化チタン層の組合せで
ある請求項17に記載の構造。
18. The structure of claim 17, wherein said capping layer is titanium nitride or a combination of a group IVA metal layer and a titanium nitride layer.
【請求項19】前記IVA族金属がチタンである請求項
18に記載の構造。
19. The structure according to claim 18, wherein said Group IVA metal is titanium.
JP11245598A 1997-04-30 1998-04-22 Metallization structure Pending JPH10308362A (en)

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US84638397A 1997-04-30 1997-04-30
US08/846383 1997-04-30

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1316613C (en) * 2003-06-19 2007-05-16 旺宏电子股份有限公司 Sandwich antireflection structural metal layer of semiconductor and making process thereof

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CN1316613C (en) * 2003-06-19 2007-05-16 旺宏电子股份有限公司 Sandwich antireflection structural metal layer of semiconductor and making process thereof

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