JPH1056011A - アルミニウム相互接続特性を向上させる方法とその製品 - Google Patents
アルミニウム相互接続特性を向上させる方法とその製品Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 集積回路を相互接続する極めて細い金属配線
パターンにおいて、アルミニウム相互接続の特性を向上
させて、被膜状のアルミニウムのテクスチャと電気移動
抵抗を改善する方法を提供する。 【解決手段】 平滑な酸化物層をin situで形成する
か、あるいは予め形成した酸化物に必要な表面の平滑さ
が得られるように適当に表面コンディショニングをし、
次いでこのアルミニウム微細構造を熱付着またはex sit
u熱処理によって精錬することにより、向上した性能が
得られる。
パターンにおいて、アルミニウム相互接続の特性を向上
させて、被膜状のアルミニウムのテクスチャと電気移動
抵抗を改善する方法を提供する。 【解決手段】 平滑な酸化物層をin situで形成する
か、あるいは予め形成した酸化物に必要な表面の平滑さ
が得られるように適当に表面コンディショニングをし、
次いでこのアルミニウム微細構造を熱付着またはex sit
u熱処理によって精錬することにより、向上した性能が
得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に超小型電子シ
ステムに関し、特に電子の移動に対する抵抗が改善され
た微細線幅導体パターン中のアルミニウム及びアルミニ
ウム合金電気導体の相互接続特性を高める方法に関す
る。
ステムに関し、特に電子の移動に対する抵抗が改善され
た微細線幅導体パターン中のアルミニウム及びアルミニ
ウム合金電気導体の相互接続特性を高める方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウムを基材とする相互接続は、
固有抵抗が低いうえ製造が容易であるため、当業界では
一般に使用されている。しかし、このような相互接続
は、電流が結晶粒界などの経路中に損傷を誘発する電気
移動を受けやすいため、タングステンや銅を基材とする
相互接続よりも信頼性が低い。アルミニウム粒子の間に
その配向に応じて様々なタイプの結晶粒界が生成し、異
なるタイプの結晶粒界は信頼性の向上または低下をもた
らすことが示されている。例えば、H.P.ロングワース
（Longworth）とC.V.トンプソン（Thompson）、MRS Sym
p. Proc., Vol. 265,1992, pp. 95-100を参照のこと。
固有抵抗が低いうえ製造が容易であるため、当業界では
一般に使用されている。しかし、このような相互接続
は、電流が結晶粒界などの経路中に損傷を誘発する電気
移動を受けやすいため、タングステンや銅を基材とする
相互接続よりも信頼性が低い。アルミニウム粒子の間に
その配向に応じて様々なタイプの結晶粒界が生成し、異
なるタイプの結晶粒界は信頼性の向上または低下をもた
らすことが示されている。例えば、H.P.ロングワース
（Longworth）とC.V.トンプソン（Thompson）、MRS Sym
p. Proc., Vol. 265,1992, pp. 95-100を参照のこと。
【０００３】Ｘ線回折を用いて決定されるアルミニウム
被膜の「テクスチャ」は被膜中の粒子の配向を表し、し
たがって被膜中に存在する結晶粒界のタイプが比較的少
ないか多いかを示す。結晶粒界のタイプが比較的多い
と、パターン形成後に「弱い」結晶粒界が相互接続に取
り込まれる可能性が高くなる。したがって、被膜中のテ
クスチャの程度は、被膜がどれほどよく電気移動の損傷
に耐えるかを示す指標である。D.B.クノール（Knorr）
及びK.P.ロッドベル（Rodbell）、SPIE Vol. 1805「Sub
micrometer Metalization」、1992, pp. 120-221参照の
こと。
被膜の「テクスチャ」は被膜中の粒子の配向を表し、し
たがって被膜中に存在する結晶粒界のタイプが比較的少
ないか多いかを示す。結晶粒界のタイプが比較的多い
と、パターン形成後に「弱い」結晶粒界が相互接続に取
り込まれる可能性が高くなる。したがって、被膜中のテ
クスチャの程度は、被膜がどれほどよく電気移動の損傷
に耐えるかを示す指標である。D.B.クノール（Knorr）
及びK.P.ロッドベル（Rodbell）、SPIE Vol. 1805「Sub
micrometer Metalization」、1992, pp. 120-221参照の
こと。
【０００４】絶縁体表面粗度がＡｌ合金／Ｔｉ絶縁体構
造体中のＡｌ合金被膜の結晶配向に及ぼす効果は、H.オ
ノダら、Jpn. J. Appl. phys., vol. 34(1995), pp. 10
37-1040で論じられている。
造体中のＡｌ合金被膜の結晶配向に及ぼす効果は、H.オ
ノダら、Jpn. J. Appl. phys., vol. 34(1995), pp. 10
37-1040で論じられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は極めて細い金属配線パターンの相互接続集積回路
中で改善されたアルミニウム相互接続特性を向上させる
方法を提供することである。
目的は極めて細い金属配線パターンの相互接続集積回路
中で改善されたアルミニウム相互接続特性を向上させる
方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によると、典型的
には酸化物層である下の絶縁体層の表面粗度を適切に制
御することによって層状相互接続中のアルミニウム薄膜
のテクスチャ及び電気移動抵抗を増大させる方法が提供
される。特に、本発明のアルミニウム相互接続では、下
にある絶縁体層に低い表面粗度を付与することによって
強化された性能が得られる。これは絶縁被膜材料及び被
膜形成方法それ自体の選択、または予め付着させた絶縁
被膜を例えば平面化など表面状態コンディショニングに
よって調整すること、必要な表面の滑らかさを与え、そ
の後にアルミニウムまたはアルミニウム合金の層状構造
を形成し、その上に形成されたアルミニウム微細構造を
熱付着やex situの熱処理によって精錬する、あるいは
それらの組合せなど本発明の範囲に含まれる様々な技術
によって達成される。
には酸化物層である下の絶縁体層の表面粗度を適切に制
御することによって層状相互接続中のアルミニウム薄膜
のテクスチャ及び電気移動抵抗を増大させる方法が提供
される。特に、本発明のアルミニウム相互接続では、下
にある絶縁体層に低い表面粗度を付与することによって
強化された性能が得られる。これは絶縁被膜材料及び被
膜形成方法それ自体の選択、または予め付着させた絶縁
被膜を例えば平面化など表面状態コンディショニングに
よって調整すること、必要な表面の滑らかさを与え、そ
の後にアルミニウムまたはアルミニウム合金の層状構造
を形成し、その上に形成されたアルミニウム微細構造を
熱付着やex situの熱処理によって精錬する、あるいは
それらの組合せなど本発明の範囲に含まれる様々な技術
によって達成される。
【０００７】本発明では、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）に
よって測定したアルミニウム被膜の下にある絶縁体の平
均表面粗度Ｒmsで表した平坦度が通常１０ｎｍ水準未
満、好ましくは５ｎｍ未満であり、後でその上に形成さ
れるアルミニウムまたはアルミニウム合金薄膜のテクス
チャ及び電気移動抵抗が質的に改善される。
よって測定したアルミニウム被膜の下にある絶縁体の平
均表面粗度Ｒmsで表した平坦度が通常１０ｎｍ水準未
満、好ましくは５ｎｍ未満であり、後でその上に形成さ
れるアルミニウムまたはアルミニウム合金薄膜のテクス
チャ及び電気移動抵抗が質的に改善される。
【０００８】本発明では、アルミニウム薄膜は純粋なア
ルミニウム、あるいは相互接続の信頼性を高めるため遷
移金属や超硬金属と合金にしたアルミニウムなどのアル
ミニウム合金とすることができる。アルミニウム合金は
プレーナ直流マグネトロン・スパッタリング法及びアニ
ーリング法によって調製することができる。アルミニウ
ム合金の例には、Ａｌ3Ｔｉ、Ａｌ‐Ｔｉ、Ａｌ‐Ｔｉ
‐Ｓｉ、Ａｌ‐Ｃｕ、Ａｌ‐Ｓｉ、Ａｌ‐Ｓｉ‐Ｃｕ、
Ｔｉ／Ａｌ‐Ｃｕ等が含まれる。絶縁体層は酸化物タイ
プとすることができる。この酸化物層は、約４５０℃で
運転する常圧ＣＶＤ装置または低圧ＣＶＤ装置中で酸素
または亜酸化窒素オキシダントの使用、亜大気圧未ドー
プ・ケイ素ガラス（ＳＡＵＳＧ）の形成、約３００℃の
低温でのプラズマＣＶＤ装置中でのテトラエチルオルト
シラン（ＴＥＯＳ）の酸化などＣＶＤ中でのアルコキシ
シランの熱分解酸化、高密度プラズマ（ＨＤＰ）蒸着酸
化物の生成、熱成長酸化物、例えば酸化環境（例えば乾
燥酸素や水蒸気）でケイ素表面を高温に維持することに
よって形成されるケイ素の熱酸化物の成長などを含む技
術によって形成することができる。
ルミニウム、あるいは相互接続の信頼性を高めるため遷
移金属や超硬金属と合金にしたアルミニウムなどのアル
ミニウム合金とすることができる。アルミニウム合金は
プレーナ直流マグネトロン・スパッタリング法及びアニ
ーリング法によって調製することができる。アルミニウ
ム合金の例には、Ａｌ3Ｔｉ、Ａｌ‐Ｔｉ、Ａｌ‐Ｔｉ
‐Ｓｉ、Ａｌ‐Ｃｕ、Ａｌ‐Ｓｉ、Ａｌ‐Ｓｉ‐Ｃｕ、
Ｔｉ／Ａｌ‐Ｃｕ等が含まれる。絶縁体層は酸化物タイ
プとすることができる。この酸化物層は、約４５０℃で
運転する常圧ＣＶＤ装置または低圧ＣＶＤ装置中で酸素
または亜酸化窒素オキシダントの使用、亜大気圧未ドー
プ・ケイ素ガラス（ＳＡＵＳＧ）の形成、約３００℃の
低温でのプラズマＣＶＤ装置中でのテトラエチルオルト
シラン（ＴＥＯＳ）の酸化などＣＶＤ中でのアルコキシ
シランの熱分解酸化、高密度プラズマ（ＨＤＰ）蒸着酸
化物の生成、熱成長酸化物、例えば酸化環境（例えば乾
燥酸素や水蒸気）でケイ素表面を高温に維持することに
よって形成されるケイ素の熱酸化物の成長などを含む技
術によって形成することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】ここで図面、特に図１を参照する
と、様々な絶縁体酸化物が下にある熱アルミニウム被膜
層スタックの（１１１）結晶粒の分布を示すグラフが示
されている。調査した絶縁体酸化物は、シラン酸化物
（プラズマ・シラン）、亜大気圧未ドープ・ケイ素ガラ
ス（ＳＡＵＳＧ）、プラズマ・テトラエチルオルトシラ
ン（プラズマＴＥＯＳ）、高密度プラズマ酸化物（ＨＤ
Ｐ酸化物）であり、これらを形成するのに使用するボン
バードの量が多いほど絶縁体層表面が平滑になる。
と、様々な絶縁体酸化物が下にある熱アルミニウム被膜
層スタックの（１１１）結晶粒の分布を示すグラフが示
されている。調査した絶縁体酸化物は、シラン酸化物
（プラズマ・シラン）、亜大気圧未ドープ・ケイ素ガラ
ス（ＳＡＵＳＧ）、プラズマ・テトラエチルオルトシラ
ン（プラズマＴＥＯＳ）、高密度プラズマ酸化物（ＨＤ
Ｐ酸化物）であり、これらを形成するのに使用するボン
バードの量が多いほど絶縁体層表面が平滑になる。
【００１０】酸化物被膜の付着パラメータ、すなわちこ
れらの酸化物層の各々をシリコン基板上に形成するのに
使用する基板温度Ｔsub、チャンバ圧力、供給ガス、及
び形成された各酸化物層について測定した表面粗度を表
１にまとめた。形成されたシラン酸化物、ＳＡＵＳＧ、
プラズマＴＥＯＳ、及びＨＤＰ酸化物層の各々の膜厚は
約１０００〜１５００Åであった。各酸化物被膜の表面
粗度は原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によって決定した。
れらの酸化物層の各々をシリコン基板上に形成するのに
使用する基板温度Ｔsub、チャンバ圧力、供給ガス、及
び形成された各酸化物層について測定した表面粗度を表
１にまとめた。形成されたシラン酸化物、ＳＡＵＳＧ、
プラズマＴＥＯＳ、及びＨＤＰ酸化物層の各々の膜厚は
約１０００〜１５００Åであった。各酸化物被膜の表面
粗度は原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によって決定した。
【表１】
【００１１】形成されたシラン酸化物、ＳＡＵＳＧ、プ
ラズマＴＥＯＳ、ＨＤＰ酸化物の各々についてアルミニ
ウム合金／Ｔｉ層状構造をその表面に形成した。この金
属層状構造を形成する方法は各酸化物層のための方法と
同じであり、それに続いて、２００ÅのＴｉ（Ｔsub＝
室温）、次いで２０００ÅのＡｌ‐Ｃｕ‐Ｓｉ合金（Ｃ
ｕ約０．３重量％、Ｓｉ約０．８重量％、Ｔsub＝５０
℃）、最後にＡｌ‐Ｃｕ５５００Å（Ｔsub＝５２５
℃）の各被膜をこの順に順次直流マグネトロン・スパッ
タ付着にかける段階を含んでいた。このスパッタリング
装置の基底圧力は約２×１０-8トルであった。
ラズマＴＥＯＳ、ＨＤＰ酸化物の各々についてアルミニ
ウム合金／Ｔｉ層状構造をその表面に形成した。この金
属層状構造を形成する方法は各酸化物層のための方法と
同じであり、それに続いて、２００ÅのＴｉ（Ｔsub＝
室温）、次いで２０００ÅのＡｌ‐Ｃｕ‐Ｓｉ合金（Ｃ
ｕ約０．３重量％、Ｓｉ約０．８重量％、Ｔsub＝５０
℃）、最後にＡｌ‐Ｃｕ５５００Å（Ｔsub＝５２５
℃）の各被膜をこの順に順次直流マグネトロン・スパッ
タ付着にかける段階を含んでいた。このスパッタリング
装置の基底圧力は約２×１０-8トルであった。
【００１２】図１のＸ線図は、下の絶縁体被膜が薄いほ
ど、上に形成されるアルミニウム合金層のテクスチャが
良好になり、すなわち傾斜０°でピーク幅がより狭くか
つピーク強度がより強く、不規則な配向の結晶粒に対応
する中間の角度で強度がより弱くなる。
ど、上に形成されるアルミニウム合金層のテクスチャが
良好になり、すなわち傾斜０°でピーク幅がより狭くか
つピーク強度がより強く、不規則な配向の結晶粒に対応
する中間の角度で強度がより弱くなる。
【００１３】各アルミニウム合金被膜の平均表面粗度
を、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によって決定した。アル
ミニウムのテクスチャと形態について、Ａｌ3Ｔｉ層が
やや波状だが平滑な表面を有する図２（シラン酸化物、
例えばプラズマ・シラン）と、Ａｌ3Ｔｉ層が極めて平
滑な表面輪郭を有する図３（ＨＤＰ酸化物）に示すよう
なスタックの断面を撮影した顕微鏡写真を目視で評価し
た。図２及び図３において、酸化物層は右下端を占める
バルク層である。
を、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によって決定した。アル
ミニウムのテクスチャと形態について、Ａｌ3Ｔｉ層が
やや波状だが平滑な表面を有する図２（シラン酸化物、
例えばプラズマ・シラン）と、Ａｌ3Ｔｉ層が極めて平
滑な表面輪郭を有する図３（ＨＤＰ酸化物）に示すよう
なスタックの断面を撮影した顕微鏡写真を目視で評価し
た。図２及び図３において、酸化物層は右下端を占める
バルク層である。
【００１４】形成された各タイプの酸化物に対して得ら
れた絶縁体層の上のアルミニウム合金層の光学的、電気
的、テクスチャ、及び形態的特徴を表２にまとめた（σ
＝標準偏差）。
れた絶縁体層の上のアルミニウム合金層の光学的、電気
的、テクスチャ、及び形態的特徴を表２にまとめた（σ
＝標準偏差）。
【表２】
【００１５】表２に示すように、強化したアルミニウム
合金被膜のテクスチャは、低い被膜抵抗率、より良好な
被膜平面性、ならびに図２及び図３にそれぞれシラン酸
化物と高密度プラズマ酸化物（ＨＤＰ）の例について示
すように、熱アルミニウム・スタックの凝塊形成を防ぐ
のに有用なＴｉＡｌ3のより平滑な形態（より大きいプ
ロセス・ウィンドウ）を伴う。また、表２は被膜の反射
率がこれらの利点の迅速かつ有用なインライン測定技術
であることも示す。
合金被膜のテクスチャは、低い被膜抵抗率、より良好な
被膜平面性、ならびに図２及び図３にそれぞれシラン酸
化物と高密度プラズマ酸化物（ＨＤＰ）の例について示
すように、熱アルミニウム・スタックの凝塊形成を防ぐ
のに有用なＴｉＡｌ3のより平滑な形態（より大きいプ
ロセス・ウィンドウ）を伴う。また、表２は被膜の反射
率がこれらの利点の迅速かつ有用なインライン測定技術
であることも示す。
【００１６】下記に記載する個々の実験では、従来法で
予め形成した酸化物層を適切に表面コンディショニング
することによってこの同じ利点を生み出すことができる
ことも示されている。例えば、表３は、化学機械的研磨
（ＣＭＰ）及び２工程の酸化物エッチング工程によって
表面処理（すなわち平面化）したシラン酸化物層及びプ
ラズマＴＥＯＳ酸化物層上に付着した熱アルミニウム被
膜の反射率と抵抗率を示す。
予め形成した酸化物層を適切に表面コンディショニング
することによってこの同じ利点を生み出すことができる
ことも示されている。例えば、表３は、化学機械的研磨
（ＣＭＰ）及び２工程の酸化物エッチング工程によって
表面処理（すなわち平面化）したシラン酸化物層及びプ
ラズマＴＥＯＳ酸化物層上に付着した熱アルミニウム被
膜の反射率と抵抗率を示す。
【００１７】シラン酸化物試料１〜４について、表１に
記載したＬＰＣＶＤ装置中での「シラン酸化物」形成と
同一条件で６４５０Åシラン酸化物層を各試料ごとに形
成した。ＴＥＯＳ試料１〜４について、表１に記載した
ＰＥＣＶＤ装置中での「プラズマＴＥＯＳ」形成と同一
条件でテトラエチルオルトシラン（ＴＥＯＳ）を熱分解
酸化することによって厚さ６４５０Åの酸化ケイ素層を
各試料ごとに形成した。
記載したＬＰＣＶＤ装置中での「シラン酸化物」形成と
同一条件で６４５０Åシラン酸化物層を各試料ごとに形
成した。ＴＥＯＳ試料１〜４について、表１に記載した
ＰＥＣＶＤ装置中での「プラズマＴＥＯＳ」形成と同一
条件でテトラエチルオルトシラン（ＴＥＯＳ）を熱分解
酸化することによって厚さ６４５０Åの酸化ケイ素層を
各試料ごとに形成した。
【００１８】比較用のシラン酸化物試料４及びプラズマ
ＴＥＯＳ試料４を除き、これらの酸化物被膜は形成後、
その上に金属付着を行う前に、エッチング条件Ｍ１また
はＣ１によってエッチングするか、あるいは化学機械的
平面化を行って、１０００〜１５００Åの表面酸化物を
除去した。
ＴＥＯＳ試料４を除き、これらの酸化物被膜は形成後、
その上に金属付着を行う前に、エッチング条件Ｍ１また
はＣ１によってエッチングするか、あるいは化学機械的
平面化を行って、１０００〜１５００Åの表面酸化物を
除去した。
【００１９】シラン酸化物１及びプラズマＴＥＯＳ酸化
物１の平面化に使用するエッチング条件Ｍ１では、酸化
物層は、ＣＨＦ3２０ｓｃｃｍ、ＣＦ4６０ｓｃｃｍ、ア
ルゴン５００ｓｃｃｍ及びヘリウム１０トルからプラズ
マを形成し、上部電極を４０℃、下部電極を１５℃、間
隔を１ｃｍとしたプラズマ反応器中で２４０ミリトル、
１３００Ｗで１５秒間乾式エッチングを行った。
物１の平面化に使用するエッチング条件Ｍ１では、酸化
物層は、ＣＨＦ3２０ｓｃｃｍ、ＣＦ4６０ｓｃｃｍ、ア
ルゴン５００ｓｃｃｍ及びヘリウム１０トルからプラズ
マを形成し、上部電極を４０℃、下部電極を１５℃、間
隔を１ｃｍとしたプラズマ反応器中で２４０ミリトル、
１３００Ｗで１５秒間乾式エッチングを行った。
【００２０】シラン酸化物２及びプラズマＴＥＯＳ酸化
物２の平面化に使用するエッチング条件Ｃ１では、酸化
物層は、Ｃ4Ｆ8１０ｓｃｃｍ、ＣＯ５０ｓｃｃｍ及びア
ルゴン２００ｓｃｃｍからプラズマを形成し、器壁を６
０℃、ウェーハを０℃、間隔を３０ｃｍとした反応性イ
オン・エッチング装置中で４０ミリトル、２０００Ｗで
２５秒間乾式エッチングを行った。
物２の平面化に使用するエッチング条件Ｃ１では、酸化
物層は、Ｃ4Ｆ8１０ｓｃｃｍ、ＣＯ５０ｓｃｃｍ及びア
ルゴン２００ｓｃｃｍからプラズマを形成し、器壁を６
０℃、ウェーハを０℃、間隔を３０ｃｍとした反応性イ
オン・エッチング装置中で４０ミリトル、２０００Ｗで
２５秒間乾式エッチングを行った。
【００２１】シラン酸化物３及びプラズマＴＥＯＳ酸化
物３の平面化に使用するＣＭＰ工程では、融解石英をベ
ースとするスラリを使用して下向きの力を７．５ｐｓｉ
としてＣＭＰを行った。
物３の平面化に使用するＣＭＰ工程では、融解石英をベ
ースとするスラリを使用して下向きの力を７．５ｐｓｉ
としてＣＭＰを行った。
【００２２】絶縁体被膜をシラン酸化物及びＴＥＯＳ酸
化物１〜３の場合と同様にエッチングまたはＣＭＰによ
り、あるいはシラン酸化物及びＴＥＯＳ酸化物４の場合
と同様に酸化物形成の直後に、調査した各タイプの酸化
物上に金属線を形成した。基底圧力約２×１０-8トルの
多重チャンバ直流マグネトロン・スパッタリング装置を
用い、２００Åのチタン層、次いで２０００ÅのＡｌＣ
ｕＳｉ合金（５０℃）、最後に５５００ÅのＡｌＣｕ
（５２５℃）層の連続スパッタ付着によって金属線を同
様にして各酸化物基板上に形成した。この金属線のパタ
ーンは従来のフォトリソグラフィ法によって形成した。
この絶縁体／金属被膜構造をＮ2（９０％）／Ｈ2（１０
％）気流雰囲気中４００℃で２０分間アニールした。
化物１〜３の場合と同様にエッチングまたはＣＭＰによ
り、あるいはシラン酸化物及びＴＥＯＳ酸化物４の場合
と同様に酸化物形成の直後に、調査した各タイプの酸化
物上に金属線を形成した。基底圧力約２×１０-8トルの
多重チャンバ直流マグネトロン・スパッタリング装置を
用い、２００Åのチタン層、次いで２０００ÅのＡｌＣ
ｕＳｉ合金（５０℃）、最後に５５００ÅのＡｌＣｕ
（５２５℃）層の連続スパッタ付着によって金属線を同
様にして各酸化物基板上に形成した。この金属線のパタ
ーンは従来のフォトリソグラフィ法によって形成した。
この絶縁体／金属被膜構造をＮ2（９０％）／Ｈ2（１０
％）気流雰囲気中４００℃で２０分間アニールした。
【００２３】すべての絶縁体／アルミニウム被膜構造を
付着の直後とアニールの直後に調べた。アルミニウム含
有被膜の反射率及び抵抗率特性を測定し、表３にまとめ
た。
付着の直後とアニールの直後に調べた。アルミニウム含
有被膜の反射率及び抵抗率特性を測定し、表３にまとめ
た。
【表３】 O０２４】一般にプラズマＴＥＯＳがシラン酸化物より
もすぐれた被膜を与えることは表３にまとめた結果から
も明らかである。しかしながら、割安のシラン酸化物を
ＣＭＰまたはＣ１エッチング法によって改善し、同等の
性能が提供できることを本発明者らは発見した。
もすぐれた被膜を与えることは表３にまとめた結果から
も明らかである。しかしながら、割安のシラン酸化物を
ＣＭＰまたはＣ１エッチング法によって改善し、同等の
性能が提供できることを本発明者らは発見した。
【００２５】以上、本発明をＴＥＯＳから誘導した酸化
物、シラン酸化物、高密度プラズマ酸化物に関して例示
したが、熱成長酸化物など、その他の酸化物形成技術も
本発明に適用できることを理解されたい。また、酸化物
ばかりではなく、平滑な表面を付与することができるそ
の他の絶縁体基板材料もアルミニウム被膜の下層として
使用でき、アルミニウム（合金）層状相互接続における
電気移動性能及び金属線の信頼性についてアルミニウム
のテクスチャを有利に制御する点で同等の結果をもたら
す。
物、シラン酸化物、高密度プラズマ酸化物に関して例示
したが、熱成長酸化物など、その他の酸化物形成技術も
本発明に適用できることを理解されたい。また、酸化物
ばかりではなく、平滑な表面を付与することができるそ
の他の絶縁体基板材料もアルミニウム被膜の下層として
使用でき、アルミニウム（合金）層状相互接続における
電気移動性能及び金属線の信頼性についてアルミニウム
のテクスチャを有利に制御する点で同等の結果をもたら
す。
【００２６】以上本発明を好ましい実施例に関して述べ
たが、添付の特許請求の精神及び範囲から逸脱すること
なく、本発明に修正を加えて実施することができること
を、当業者なら理解するであろう。
たが、添付の特許請求の精神及び範囲から逸脱すること
なく、本発明に修正を加えて実施することができること
を、当業者なら理解するであろう。
【００２７】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。
の事項を開示する。
【００２８】（１）（ａ）所定の表面粗度を有する絶縁
体層を形成する段階と、（ｂ）前記絶縁体層の上にアル
ミニウム含有層を形成する段階とを含み、段階（ｂ）で
電気移動に対する大きな抵抗を有する前記アルミニウム
含有層を形成するために、段階（ａ）で十分に低い前記
絶縁体層の表面粗度を提供することを特徴とする、アル
ミニウムを基材とし電気移動に抵抗する相互接続を半導
体基板上に形成する方法。 （２）前記アルミニウム含有層を純アルミニウムとアル
ミニウム合金からなるグループから選択することを特徴
とする上記（１）に記載の方法。 （３）前記アルミニウムをＡｌ3Ｔｉ、Ａｌ‐Ｔｉ、Ａ
ｌ‐Ｔｉ‐Ｓｉ、Ａｌ‐Ｃｕ、Ａｌ‐Ｓｉ、Ａｌ‐Ｓｉ
‐Ｃｕ、及びＴｉ／Ａｌ‐Ｃｕからなるグループから選
択することを特徴とする上記（２）に記載の方法。 （４）前記絶縁体層が酸化物層であることを特徴とする
上記（１）に記載の方法。 （５）前記酸化物層が酸化ケイ素層であることを特徴と
する上記（４）に記載の方法。 （６）段階（ａ）において、シランの酸化、亜大気圧未
ドープ・ケイ素ガラス（ＳＡＵＳＧ）の形成、ＣＶＤ中
でのアルコキシシランの熱分解酸化、高密度プラズマ
（ＨＤＰ）付着酸化物の形成、及び前記酸化物の熱成長
からなるグループから選択する方法によって前記酸化物
層を形成することを特徴とする上記（４）に記載の方
法。 （７）前記酸化物層を約３００℃と低温のＰＥＣＶＤ装
置中でテトラエチルオルトシラン（ＴＥＯＳ）の酸化に
よって形成することを特徴とする上記（４）に記載の方
法。 （８）段階（ａ）において、平均表面粗度Ｒmsを１０ｎ
ｍより小さくして前記絶縁体層を形成することを特徴と
する上記（１）に記載の方法。 （９）段階（ａ）において、平均表面粗度Ｒmsを５ｎｍ
より小さくして前記絶縁体層を形成することを特徴とす
る上記（１）に記載の方法。 （１０）段階（ａ）において、（ｉ）第１の絶縁体層を
付着させる副段階と、（ｉｉ）前記第１の絶縁体層を平
面化して厚さが薄く、かつ平均表面粗度Ｒmsが１０ｎｍ
より小さい第２の絶縁体層を形成する副段階とによって
前記絶縁体層を形成することを特徴とする上記（１）に
記載の方法。 （１１）前記平面化を異方性ドライ・エッチングによっ
て行うことを特徴とする上記（１０）に記載の方法。 （１２）前記平面化を化学機械的研磨（ＣＭＰ）によっ
て行うことを特徴とする上記（１０）に記載の方法。 （１３）上記（１）に記載の方法によるアルミニウムを
基材とする相互接続製品。 （１４）上記（８）に記載の方法によるアルミニウムを
基材とする相互接続製品。
体層を形成する段階と、（ｂ）前記絶縁体層の上にアル
ミニウム含有層を形成する段階とを含み、段階（ｂ）で
電気移動に対する大きな抵抗を有する前記アルミニウム
含有層を形成するために、段階（ａ）で十分に低い前記
絶縁体層の表面粗度を提供することを特徴とする、アル
ミニウムを基材とし電気移動に抵抗する相互接続を半導
体基板上に形成する方法。 （２）前記アルミニウム含有層を純アルミニウムとアル
ミニウム合金からなるグループから選択することを特徴
とする上記（１）に記載の方法。 （３）前記アルミニウムをＡｌ3Ｔｉ、Ａｌ‐Ｔｉ、Ａ
ｌ‐Ｔｉ‐Ｓｉ、Ａｌ‐Ｃｕ、Ａｌ‐Ｓｉ、Ａｌ‐Ｓｉ
‐Ｃｕ、及びＴｉ／Ａｌ‐Ｃｕからなるグループから選
択することを特徴とする上記（２）に記載の方法。 （４）前記絶縁体層が酸化物層であることを特徴とする
上記（１）に記載の方法。 （５）前記酸化物層が酸化ケイ素層であることを特徴と
する上記（４）に記載の方法。 （６）段階（ａ）において、シランの酸化、亜大気圧未
ドープ・ケイ素ガラス（ＳＡＵＳＧ）の形成、ＣＶＤ中
でのアルコキシシランの熱分解酸化、高密度プラズマ
（ＨＤＰ）付着酸化物の形成、及び前記酸化物の熱成長
からなるグループから選択する方法によって前記酸化物
層を形成することを特徴とする上記（４）に記載の方
法。 （７）前記酸化物層を約３００℃と低温のＰＥＣＶＤ装
置中でテトラエチルオルトシラン（ＴＥＯＳ）の酸化に
よって形成することを特徴とする上記（４）に記載の方
法。 （８）段階（ａ）において、平均表面粗度Ｒmsを１０ｎ
ｍより小さくして前記絶縁体層を形成することを特徴と
する上記（１）に記載の方法。 （９）段階（ａ）において、平均表面粗度Ｒmsを５ｎｍ
より小さくして前記絶縁体層を形成することを特徴とす
る上記（１）に記載の方法。 （１０）段階（ａ）において、（ｉ）第１の絶縁体層を
付着させる副段階と、（ｉｉ）前記第１の絶縁体層を平
面化して厚さが薄く、かつ平均表面粗度Ｒmsが１０ｎｍ
より小さい第２の絶縁体層を形成する副段階とによって
前記絶縁体層を形成することを特徴とする上記（１）に
記載の方法。 （１１）前記平面化を異方性ドライ・エッチングによっ
て行うことを特徴とする上記（１０）に記載の方法。 （１２）前記平面化を化学機械的研磨（ＣＭＰ）によっ
て行うことを特徴とする上記（１０）に記載の方法。 （１３）上記（１）に記載の方法によるアルミニウムを
基材とする相互接続製品。 （１４）上記（８）に記載の方法によるアルミニウムを
基材とする相互接続製品。
【図１】様々な酸化物上層に付着させた熱アルミニウム
被膜のスタックのテクスチャ選択を示すグラフである。
被膜のスタックのテクスチャ選択を示すグラフである。
【図２】本発明の方法によってシラン酸化物上に形成し
たアルミニウム被膜の断面の顕微鏡写真である（倍率３
４００００倍）。
たアルミニウム被膜の断面の顕微鏡写真である（倍率３
４００００倍）。
【図３】本発明の方法によって形成した高密度プラズマ
（ＨＤＰ）酸化物のアルミニウム被膜の断面の顕微鏡写
真である（倍率３４００００倍）。
（ＨＤＰ）酸化物のアルミニウム被膜の断面の顕微鏡写
真である（倍率３４００００倍）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス・ジェイ・リカータ アメリカ合衆国12540 ニューヨーク州ラ グランジュビル パトリック・ドライブ 11 (72)発明者 オクムラ・カツヤ アメリカ合衆国12603 ニューヨーク州ポ ーキープシー アージェント・ドライブ ２
Claims (14)
- 【請求項１】（ａ）所定の表面粗度を有する絶縁体層を
形成する段階と、 （ｂ）前記絶縁体層の上にアルミニウム含有層を形成す
る段階とを含み、 段階（ｂ）で電気移動に対する大きな抵抗を有する前記
アルミニウム含有層を形成するために、段階（ａ）で十
分に低い前記絶縁体層の表面粗度を提供することを特徴
とする、アルミニウムを基材とし電気移動に抵抗する相
互接続を半導体基板上に形成する方法。 - 【請求項２】前記アルミニウム含有層を純アルミニウム
とアルミニウム合金からなるグループから選択すること
を特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】前記アルミニウムをＡｌ3Ｔｉ、Ａｌ‐Ｔ
ｉ、Ａｌ‐Ｔｉ‐Ｓｉ、Ａｌ‐Ｃｕ、Ａｌ‐Ｓｉ、Ａｌ
‐Ｓｉ‐Ｃｕ、及びＴｉ／Ａｌ‐Ｃｕからなるグループ
から選択することを特徴とする請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】前記絶縁体層が酸化物層であることを特徴
とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項５】前記酸化物層が酸化ケイ素層であることを
特徴とする請求項４に記載の方法。 - 【請求項６】段階（ａ）において、シランの酸化、亜大
気圧未ドープ・ケイ素ガラス（ＳＡＵＳＧ）の形成、Ｃ
ＶＤ中でのアルコキシシランの熱分解酸化、高密度プラ
ズマ（ＨＤＰ）付着酸化物の形成、及び前記酸化物の熱
成長からなるグループから選択する方法によって前記酸
化物層を形成することを特徴とする請求項４に記載の方
法。 - 【請求項７】前記酸化物層を約３００℃と低温のＰＥＣ
ＶＤ装置中でテトラエチルオルトシラン（ＴＥＯＳ）の
酸化によって形成することを特徴とする請求項４に記載
の方法。 - 【請求項８】段階（ａ）において、平均表面粗度Ｒmsを
１０ｎｍより小さくして前記絶縁体層を形成することを
特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項９】段階（ａ）において、平均表面粗度Ｒmsを
５ｎｍより小さくして前記絶縁体層を形成することを特
徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項１０】段階（ａ）において、（ｉ）第１の絶縁
体層を付着させる副段階と、（ｉｉ）前記第１の絶縁体
層を平面化して厚さが薄く、かつ平均表面粗度Ｒmsが１
０ｎｍより小さい第２の絶縁体層を形成する副段階とに
よって前記絶縁体層を形成することを特徴とする請求項
１に記載の方法。 - 【請求項１１】前記平面化を異方性ドライ・エッチング
によって行うことを特徴とする請求項１０に記載の方
法。 - 【請求項１２】前記平面化を化学機械的研磨（ＣＭＰ）
によって行うことを特徴とする請求項１０に記載の方
法。 - 【請求項１３】請求項１に記載の方法によるアルミニウ
ムを基材とする相互接続製品。 - 【請求項１４】請求項８に記載の方法によるアルミニウ
ムを基材とする相互接続製品。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/661160 | 1996-06-10 | ||
| US08/661,160 US6200894B1 (en) | 1996-06-10 | 1996-06-10 | Method for enhancing aluminum interconnect properties |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1056011A true JPH1056011A (ja) | 1998-02-24 |
Family
ID=24652458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9146805A Pending JPH1056011A (ja) | 1996-06-10 | 1997-06-04 | アルミニウム相互接続特性を向上させる方法とその製品 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6200894B1 (ja) |
| EP (1) | EP0813245A3 (ja) |
| JP (1) | JPH1056011A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002542609A (ja) * | 1999-04-13 | 2002-12-10 | テレフオンアクチーボラゲツト エル エム エリクソン（パブル） | 同調可能なマイクロウエーブ用デバイス |
| KR100399066B1 (ko) * | 2000-12-28 | 2003-09-26 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자의 알루미늄 합금 박막 제조 방법 |
| KR100732861B1 (ko) | 2005-12-27 | 2007-06-27 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 배선 및 그 형성 방법 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5928967A (en) * | 1996-06-10 | 1999-07-27 | International Business Machines Corporation | Selective oxide-to-nitride etch process using C4 F8 /CO/Ar |
| JP2007053133A (ja) * | 2005-08-15 | 2007-03-01 | Toshiba Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
| US20080135827A1 (en) * | 2006-09-25 | 2008-06-12 | Stmicroelectronics Crolles 2 Sas | MIM transistor |
| WO2009055156A1 (en) * | 2007-10-26 | 2009-04-30 | Hvvi Semiconductors, Inc. | Semiconductor structure and method of manufacture |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4017890A (en) | 1975-10-24 | 1977-04-12 | International Business Machines Corporation | Intermetallic compound layer in thin films for improved electromigration resistance |
| US4438450A (en) | 1979-11-30 | 1984-03-20 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Solid state device with conductors having chain-shaped grain structure |
| US4352239A (en) | 1980-04-17 | 1982-10-05 | Fairchild Camera And Instrument | Process for suppressing electromigration in conducting lines formed on integrated circuits by control of crystalline boundary orientation |
| DE3164742D1 (en) * | 1980-09-22 | 1984-08-16 | Tokyo Shibaura Electric Co | Method of smoothing an insulating layer formed on a semiconductor body |
| US4922320A (en) | 1985-03-11 | 1990-05-01 | Texas Instruments Incorporated | Integrated circuit metallization with reduced electromigration |
| US5001541A (en) | 1989-03-22 | 1991-03-19 | Texas Instruments Incorporated | Advanced electromigration resistant interconnect structure and process |
| US5240880A (en) | 1992-05-05 | 1993-08-31 | Zilog, Inc. | Ti/TiN/Ti contact metallization |
| US5360995A (en) | 1993-09-14 | 1994-11-01 | Texas Instruments Incorporated | Buffered capped interconnect for a semiconductor device |
| US5851602A (en) * | 1993-12-09 | 1998-12-22 | Applied Materials, Inc. | Deposition of high quality conformal silicon oxide thin films for the manufacture of thin film transistors |
| US5494854A (en) * | 1994-08-17 | 1996-02-27 | Texas Instruments Incorporated | Enhancement in throughput and planarity during CMP using a dielectric stack containing HDP-SiO2 films |
-
1996
- 1996-06-10 US US08/661,160 patent/US6200894B1/en not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-06-04 JP JP9146805A patent/JPH1056011A/ja active Pending
- 1997-06-05 EP EP97303858A patent/EP0813245A3/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002542609A (ja) * | 1999-04-13 | 2002-12-10 | テレフオンアクチーボラゲツト エル エム エリクソン（パブル） | 同調可能なマイクロウエーブ用デバイス |
| KR100399066B1 (ko) * | 2000-12-28 | 2003-09-26 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자의 알루미늄 합금 박막 제조 방법 |
| KR100732861B1 (ko) | 2005-12-27 | 2007-06-27 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 배선 및 그 형성 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0813245A3 (en) | 2000-01-05 |
| US6200894B1 (en) | 2001-03-13 |
| EP0813245A2 (en) | 1997-12-17 |
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