JPH11274301A - メタル配線構造体 - Google Patents
メタル配線構造体Info
- Publication number
- JPH11274301A JPH11274301A JP9223598A JP9223598A JPH11274301A JP H11274301 A JPH11274301 A JP H11274301A JP 9223598 A JP9223598 A JP 9223598A JP 9223598 A JP9223598 A JP 9223598A JP H11274301 A JPH11274301 A JP H11274301A
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- wiring
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】成膜用ガスとＡｌの反応による弗化物の形成を
回避し、かつ配線同士を接続するビアコンタクトホール
用の接続穴部に巣が入ることを回避することを課題とす
る。 【解決手段】基板21上に設けられ、ビアコンタクトホー
ル29を介して互いに接続される配線を有したメタル配線
構造体において、前記配線30は、前記基板21に最寄りの
Ａｌ層23ｂと、このＡｌ層23ｂ上に順次形成されたＴｉ
層24ｂ、ＴｉＮ層25ｂの３層構造であることを特徴とす
るメタル配線構造体。
回避し、かつ配線同士を接続するビアコンタクトホール
用の接続穴部に巣が入ることを回避することを課題とす
る。 【解決手段】基板21上に設けられ、ビアコンタクトホー
ル29を介して互いに接続される配線を有したメタル配線
構造体において、前記配線30は、前記基板21に最寄りの
Ａｌ層23ｂと、このＡｌ層23ｂ上に順次形成されたＴｉ
層24ｂ、ＴｉＮ層25ｂの３層構造であることを特徴とす
るメタル配線構造体。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はメタル配線構造体に
関し、特にビアコンタクトホールを介して互いに接続さ
れる配線構造に改良を施したメタル配線構造体に関す
る。
関し、特にビアコンタクトホールを介して互いに接続さ
れる配線構造に改良を施したメタル配線構造体に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、メタル配線構造体としては、図２
に示す構造のものが知られている。
に示す構造のものが知られている。
【０００３】図中の付番１は、表面に図示しない絶縁膜
が形成された基板を示す。この基板１上には、１層目の
配線２が形成されている。この配線２は、Ａｌ層３ａ
と、このＡｌ層３ａ上に形成されたキャップメタル層
（ＴｉＮ層）４ａとから構成されている。前記配線２を
含む基板１全面には、第１の層間絶縁膜５が形成されて
いる。前記配線２の一部に対応する第１の層間絶縁膜５
には接続穴が形成され、該接続穴に一端が第１の層間絶
縁膜５上まで延出したバリアメタル層（ＴｉＮ層）６を
介してＷ（タングステン）層８が埋め込まれ、ビアコン
タクトホール８を形成している。
が形成された基板を示す。この基板１上には、１層目の
配線２が形成されている。この配線２は、Ａｌ層３ａ
と、このＡｌ層３ａ上に形成されたキャップメタル層
（ＴｉＮ層）４ａとから構成されている。前記配線２を
含む基板１全面には、第１の層間絶縁膜５が形成されて
いる。前記配線２の一部に対応する第１の層間絶縁膜５
には接続穴が形成され、該接続穴に一端が第１の層間絶
縁膜５上まで延出したバリアメタル層（ＴｉＮ層）６を
介してＷ（タングステン）層８が埋め込まれ、ビアコン
タクトホール８を形成している。
【０００４】前記第１の層間絶縁膜５上には、２層目の
配線９が形成されている。この配線９は、Ａｌ層３ｂ
と、このＡｌ層３ｂ上に形成されたキャップメタル層
（ＴｉＮ層）４ｂとから構成されている。前記配線９を
含む前記第１の層間絶縁膜５上には第２の層間絶縁膜10
が形成されている。前記配線９の一部に対応する第２の
層間絶縁膜10には接続穴が形成され、該接続穴にバリア
メタル層（ＴｉＮ層）11を介してＷ（タングステン）層
12が埋め込まれ、ビアコンタクトホール13を形成してい
る。前記第２の層間絶縁膜10上には、前記Ｗ層12に接続
した３層目の配線14が形成されている。この配線14は、
Ａｌ層３ｃと、このＡｌ層３ｃ上に形成されたキャップ
メタル層（ＴｉＮ層）４ｃとから構成されている。
配線９が形成されている。この配線９は、Ａｌ層３ｂ
と、このＡｌ層３ｂ上に形成されたキャップメタル層
（ＴｉＮ層）４ｂとから構成されている。前記配線９を
含む前記第１の層間絶縁膜５上には第２の層間絶縁膜10
が形成されている。前記配線９の一部に対応する第２の
層間絶縁膜10には接続穴が形成され、該接続穴にバリア
メタル層（ＴｉＮ層）11を介してＷ（タングステン）層
12が埋め込まれ、ビアコンタクトホール13を形成してい
る。前記第２の層間絶縁膜10上には、前記Ｗ層12に接続
した３層目の配線14が形成されている。この配線14は、
Ａｌ層３ｃと、このＡｌ層３ｃ上に形成されたキャップ
メタル層（ＴｉＮ層）４ｃとから構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図２のメタ
ル配線構造体において、ビアコンタクトホール８，13は
一般にエッチングにより形成されている。しかしなが
ら、従来技術によれば、ビアコンタクトホール８，13を
エッチングで形成する際、配線２（又は９）の上層のＴ
ｉＮ層４ａ（又は４ｂ）も同時にエッチングされるた
め、上層のＴｉＮ層の厚みが薄い場合、ＴｉＮ層を突き
抜け、接続穴が下層のＡｌ層３ａ（又は３ｂ）まで達す
るようになる。
ル配線構造体において、ビアコンタクトホール８，13は
一般にエッチングにより形成されている。しかしなが
ら、従来技術によれば、ビアコンタクトホール８，13を
エッチングで形成する際、配線２（又は９）の上層のＴ
ｉＮ層４ａ（又は４ｂ）も同時にエッチングされるた
め、上層のＴｉＮ層の厚みが薄い場合、ＴｉＮ層を突き
抜け、接続穴が下層のＡｌ層３ａ（又は３ｂ）まで達す
るようになる。
【０００６】従って、このような状態でＷ層を堆積する
と、Ｗ層成膜用ガスであるＷＦ6 が下層のＡｌと反応し
弗化物（ＡｌＦx ）を形成し、これが原因でコンタクト
抵抗の増大を招く。このような場合、バリアメタル層で
あるＴｉＮ層６（又は11）を厚膜化して穴底のＴｉＮ膜
厚を確保することが考えられるが、通常スパッタの場
合、段差被覆性が劣っているため、ＴｉＮを百数十ｎｍ
以上にしないとＡＩＦxの生成を押さえることができな
い。
と、Ｗ層成膜用ガスであるＷＦ6 が下層のＡｌと反応し
弗化物（ＡｌＦx ）を形成し、これが原因でコンタクト
抵抗の増大を招く。このような場合、バリアメタル層で
あるＴｉＮ層６（又は11）を厚膜化して穴底のＴｉＮ膜
厚を確保することが考えられるが、通常スパッタの場
合、段差被覆性が劣っているため、ＴｉＮを百数十ｎｍ
以上にしないとＡＩＦxの生成を押さえることができな
い。
【０００７】このように、バリアメタル層であるＴｉＮ
層を厚膜化し過ぎると接続穴体積に対するＴｉＮ層の占
める面積が増大するために抵抗増加や、Ｗ層成膜に図３
に示すようにＷ層８（又は13）に巣15が接続穴部に入
り、信頼性を損ねる等の問題がある。
層を厚膜化し過ぎると接続穴体積に対するＴｉＮ層の占
める面積が増大するために抵抗増加や、Ｗ層成膜に図３
に示すようにＷ層８（又は13）に巣15が接続穴部に入
り、信頼性を損ねる等の問題がある。
【０００８】反対に、キャップメタル層としてのＴｉＮ
層４ａ（又は４ｂ）を単純に厚くした場合、接続穴形成
時にキャップメタル層の突き抜けを起こさないため、Ａ
ＩＦx の生成はみられないが、コンタクト抵抗は比較的
高い値になってしまう。また、メタル配線の信頼性を判
断する上で非常に重要な項目であるエレクトロマイグレ
ーション耐性も問題になるおそれがある。
層４ａ（又は４ｂ）を単純に厚くした場合、接続穴形成
時にキャップメタル層の突き抜けを起こさないため、Ａ
ＩＦx の生成はみられないが、コンタクト抵抗は比較的
高い値になってしまう。また、メタル配線の信頼性を判
断する上で非常に重要な項目であるエレクトロマイグレ
ーション耐性も問題になるおそれがある。
【０００９】本発明はこうした事情を考慮してなされた
もので、ビアコンタクトホールを介して互いに接続され
る配線をＴｉＮ層／Ｔｉ層／Ａｌ層の３層構造とするこ
とにより、成膜用ガスとＡｌの反応による弗化物の形成
を回避するとともに、配線同士を接続するビアコンタク
トホール用の接続穴部に巣が入ることを回避しえるメ夕
ル配線構造体を提供することを目的とする。
もので、ビアコンタクトホールを介して互いに接続され
る配線をＴｉＮ層／Ｔｉ層／Ａｌ層の３層構造とするこ
とにより、成膜用ガスとＡｌの反応による弗化物の形成
を回避するとともに、配線同士を接続するビアコンタク
トホール用の接続穴部に巣が入ることを回避しえるメ夕
ル配線構造体を提供することを目的とする。
【００１０】また、本発明は、前記Ｔｉ層の厚みを１０
ｎｍ以下とすることにより、エレクトロマイグレーショ
ンの向上及び低抵抗化に効果的なメタル配線構造体を提
供することを目的とする。
ｎｍ以下とすることにより、エレクトロマイグレーショ
ンの向上及び低抵抗化に効果的なメタル配線構造体を提
供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に設け
られ、ビアコンタクトホールを介して互いに接続される
配線を有したメタル配線構造体において、前記配線は、
前記基板に最寄りのＡｌ層と、このＡｌ層上に順次形成
されたＴｉ層、ＴｉＮ層の３層構造であることを特徴と
するメタル配線構造体である。
られ、ビアコンタクトホールを介して互いに接続される
配線を有したメタル配線構造体において、前記配線は、
前記基板に最寄りのＡｌ層と、このＡｌ層上に順次形成
されたＴｉ層、ＴｉＮ層の３層構造であることを特徴と
するメタル配線構造体である。
【００１２】本発明において、前記Ｔｉ層の厚みは、エ
レクトロマイグレーションの向上及び低抵抗化の点から
１０ｎｍ以下と薄くすることが好ましい。前記Ｔｉ層は
ＴｉＮ層とＡ１層の緩衝膜としての機能する。
レクトロマイグレーションの向上及び低抵抗化の点から
１０ｎｍ以下と薄くすることが好ましい。前記Ｔｉ層は
ＴｉＮ層とＡ１層の緩衝膜としての機能する。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例に係るメ
タル配線構造体について図１を参照して説明する。
タル配線構造体について図１を参照して説明する。
【００１４】図中の付番21は、表面に図示しない絶縁膜
が形成された基板を示す。この基板21上には、１層目の
配線22が形成されている。この配線22は、Ａｌ層23ａ
と、このＡｌ層23ａ上に順次形成されたキャップメタル
層（Ｔｉ層）24ａ，キャップメタル層（ＴｉＮ層）25ａ
とから構成されている。前記配線22を含む基板21全面に
は、第１の層間絶縁膜26が形成されている。前記配線22
の一部に対応する第１の層間絶縁膜26には接続穴が形成
され、この接続穴に一端が第１の層間絶縁膜26上にまで
延出したバリアメタル層（ＴｉＮ層）27を介してＷ層28
が埋め込まれ、ビアコンタクトホール29を形成してい
る。
が形成された基板を示す。この基板21上には、１層目の
配線22が形成されている。この配線22は、Ａｌ層23ａ
と、このＡｌ層23ａ上に順次形成されたキャップメタル
層（Ｔｉ層）24ａ，キャップメタル層（ＴｉＮ層）25ａ
とから構成されている。前記配線22を含む基板21全面に
は、第１の層間絶縁膜26が形成されている。前記配線22
の一部に対応する第１の層間絶縁膜26には接続穴が形成
され、この接続穴に一端が第１の層間絶縁膜26上にまで
延出したバリアメタル層（ＴｉＮ層）27を介してＷ層28
が埋め込まれ、ビアコンタクトホール29を形成してい
る。
【００１５】前記第１の層間絶縁膜26上には、２層目の
配線30が形成されている。この配線30は、Ａｌ層23ｂ
と、該Ａｌ層23ｂ上に形成されたキャップメタル層（Ｔ
ｉ層）24ｂ，キャップメタル層（ＴｉＮ層）25ｂとから
構成されている。前記配線30を含む前記第１の層間絶縁
膜26上には第２の層間絶縁膜31が形成されている。前記
配線30の一部に対応する第２の層間絶縁膜31には接続穴
が形成され、この接続穴にバリアメタル層（ＴｉＮ層）
32を介してＷ層33が埋め込まれ、ビアコンタクトホール
34を形成している。前記ＴｉＮ層32及びＷ層33には３層
目の配線35が形成されている。
配線30が形成されている。この配線30は、Ａｌ層23ｂ
と、該Ａｌ層23ｂ上に形成されたキャップメタル層（Ｔ
ｉ層）24ｂ，キャップメタル層（ＴｉＮ層）25ｂとから
構成されている。前記配線30を含む前記第１の層間絶縁
膜26上には第２の層間絶縁膜31が形成されている。前記
配線30の一部に対応する第２の層間絶縁膜31には接続穴
が形成され、この接続穴にバリアメタル層（ＴｉＮ層）
32を介してＷ層33が埋め込まれ、ビアコンタクトホール
34を形成している。前記ＴｉＮ層32及びＷ層33には３層
目の配線35が形成されている。
【００１６】この配線35は、Ａｌ層23ｃと、このＡｌ層
23ｃ上に順次形成されたキャップメタル層（Ｔｉ層）24
ｃ，キャップメタル層（ＴｉＮ層）25ｃとから構成され
ている。なお、上記配線22，30，35において、ＴｉＮ層
25ａ，25ｂ，25ｃの厚みは１２０ｎｍ、Ｔｉ層24ａ，24
ｂ，24ｃの厚みは１０ｎｍ、Ａｌ層23３ａ，23ｂ，23ｃ
の厚みは夫々４００ｎｍ，４５０ｎｍ，６００ｎｍとし
た。
23ｃ上に順次形成されたキャップメタル層（Ｔｉ層）24
ｃ，キャップメタル層（ＴｉＮ層）25ｃとから構成され
ている。なお、上記配線22，30，35において、ＴｉＮ層
25ａ，25ｂ，25ｃの厚みは１２０ｎｍ、Ｔｉ層24ａ，24
ｂ，24ｃの厚みは１０ｎｍ、Ａｌ層23３ａ，23ｂ，23ｃ
の厚みは夫々４００ｎｍ，４５０ｎｍ，６００ｎｍとし
た。
【００１７】上記実施例によれば、配線22をキャップメ
タル層（ＴｉＮ層）25ａ／キャップメタル層（Ｔｉ層）
24ａ／Ａｌ層23ａ（配線30，35も同様）の３層構造とす
ることにより、層間絶縁膜にビアコンタクトホール用の
接続穴をエッチングにより形成する際、Ｔｉ層24ａがバ
リアとなってＡｌ層23ａに達するのを防止し、もってＷ
層成膜用ガスであるＷＦ6 ガスとＡｌの反応を防ぎ、Ａ
ｌＦx の生成を阻止できる。したがって、抵抗の安定化
を図ることができる。この点は、ＴｉＮ層25ａの厚みを
厚くすることによって更に効果的である。
タル層（ＴｉＮ層）25ａ／キャップメタル層（Ｔｉ層）
24ａ／Ａｌ層23ａ（配線30，35も同様）の３層構造とす
ることにより、層間絶縁膜にビアコンタクトホール用の
接続穴をエッチングにより形成する際、Ｔｉ層24ａがバ
リアとなってＡｌ層23ａに達するのを防止し、もってＷ
層成膜用ガスであるＷＦ6 ガスとＡｌの反応を防ぎ、Ａ
ｌＦx の生成を阻止できる。したがって、抵抗の安定化
を図ることができる。この点は、ＴｉＮ層25ａの厚みを
厚くすることによって更に効果的である。
【００１８】また、ＴｉＮ層25ａとＡｌ層23ａ間のＴｉ
層24ａの厚みを１０ｎｍと薄く設定することにより、低
抵抗化及びエレクトロマイグレーションの向上を実現で
きる。更に、上記のようにＡＩＦＸの生成を阻止できる
ため、その分バリアメタル層としてのＴｉＮ層27（又は
32）の厚みを薄くできる。従って、ビアコンタクトホー
ル用の接続穴を微細化しても、Ｗ層成膜時に接続穴に
“巣”が入るという問題がおきにくく、微細化に対して
有効的である。
層24ａの厚みを１０ｎｍと薄く設定することにより、低
抵抗化及びエレクトロマイグレーションの向上を実現で
きる。更に、上記のようにＡＩＦＸの生成を阻止できる
ため、その分バリアメタル層としてのＴｉＮ層27（又は
32）の厚みを薄くできる。従って、ビアコンタクトホー
ル用の接続穴を微細化しても、Ｗ層成膜時に接続穴に
“巣”が入るという問題がおきにくく、微細化に対して
有効的である。
【００１９】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ビ
アコンタクトホールを介して互いに接続される配線をＴ
ｉＮ層／Ｔｉ層／Ａｌ層の３層構造とすることにより、
成膜用ガスとＡｌの反応による弗化物の形成を回避する
とともに、配線同士を接続するビアコンタクトホール用
の接続穴部に巣が入ることを回避しえるメタル配線構造
体を提供できる。
アコンタクトホールを介して互いに接続される配線をＴ
ｉＮ層／Ｔｉ層／Ａｌ層の３層構造とすることにより、
成膜用ガスとＡｌの反応による弗化物の形成を回避する
とともに、配線同士を接続するビアコンタクトホール用
の接続穴部に巣が入ることを回避しえるメタル配線構造
体を提供できる。
【図１】本発明の一実施例に係るメタル配線構造体の断
面図。
面図。
【図２】従来のメタル配線構造体の断面図。
【図３】従来のメタル配線構造体の問題点を説明するた
めの図。
めの図。
21…基板、 22，30，35…配線、 23ａ…Ａｌ層、 24ａ，24ｂ，25ａ，25ｂ…キャップメタル層、 26，31…層間絶縁膜、 27，32…バリアメタル層、 28…配線、 33…Ｗ層。
Claims (2)
- 【請求項１】 基板上に設けられ、ビアコンタクトホー
ルを介して互いに接続される配線を有したメタル配線構
造体において、 前記配線は、前記基板に最寄りのＡｌ層と、このＡｌ層
上に順次形成されたＴｉ層、ＴｉＮ層の３層構造である
ことを特徴とするメタル配線構造体。 - 【請求項２】 前記Ｔｉ層の厚みが１０ｎｍ以下である
ことを特徴とする請求項１記載のメタル配線構造体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9223598A JPH11274301A (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | メタル配線構造体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9223598A JPH11274301A (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | メタル配線構造体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11274301A true JPH11274301A (ja) | 1999-10-08 |
Family
ID=14048784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9223598A Pending JPH11274301A (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | メタル配線構造体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11274301A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8179621B2 (en) | 2003-09-12 | 2012-05-15 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Apparatus for manipulation of an optical element |
-
1998
- 1998-03-23 JP JP9223598A patent/JPH11274301A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8179621B2 (en) | 2003-09-12 | 2012-05-15 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Apparatus for manipulation of an optical element |
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