JPH11330073A

JPH11330073A - 半導体装置及びその製造方法

Info

Publication number: JPH11330073A
Application number: JP13188698A
Authority: JP
Inventors: Takakimi Usui; 孝公臼井; Sachiyo Ito; 祥代伊藤; Tadayoshi Watabe; 忠兆渡部; Hisafumi Kaneko; 尚史金子; Hirokazu Ezawa; 弘和江澤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-05-14
Filing date: 1998-05-14
Publication date: 1999-11-30

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】分断部によって主配線が分断されるので、エ
レクトロマイグレーションやストレスマイグレーション
による配線の特性や信頼性の低下を抑制することができ
る。また、補助配線を形成することにより、仮に主配線
にエレクトロマイグレーション等によるボイドが生じた
としても、ボイドの進展を抑えることができる。また、
分断部にバリア膜を形成し、その内側にバリア膜の構成
材料よりも抵抗率の低い材料を用いて低抵抗部を形成す
ることにより、配線全体の低抵抗化をはかることができ
る。【解決手段】半導体基板の主面側に形成され分断部１
５によって長さ方向に分断された主配線部１６と、この
主配線部１６下及び分断部１５下に高融点金属を主成分
とする材料を用いて連続的に形成された補助配線部１２
とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法、特に配線技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路では素子の微細化ととも
に配線も微細化されてきている。配線が微細化するにつ
れて配線中の電流密度（電子密度）が増大するため、エ
レクトロマイグレーションが大きな問題となってくる。
すなわち、エレクトロマイグレーションによって配線中
にボイドが発生し、その結果として配線抵抗が増大し、
さらには断線が生じる場合もある。したがって、配線の
特性や信頼性に重大な影響を与えるという問題があっ
た。

【０００３】このような問題に対して、配線を途中で分
断し分断した領域にエレクトロマイグレーションやスト
レスマイグレーション耐性の高い高融点金属を充填する
といった提案もなされている。しかしながら、配線を途
中で分断してもエレクトロマイグレーション等によるボ
イドの発生を完全に防止することは困難であり、配線抵
抗の増大や断線が生じる可能性を完全にゼロにすること
はできない。また、分断した領域に充填する高融点金属
は抵抗が高いため、配線全体としての抵抗値が増大する
といった問題もある。したがって、やはり配線の特性や
信頼性が悪化するといった問題を回避することはできな
い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、配線が微
細化されてくるとエレクトロマイグレーションやストレ
スマイグレーションによってボイドが発生し、配線の特
性や信頼性が低下する。そこで、配線を分断した領域に
高融点金属を充填する提案もなされているが、やはり配
線の特性や信頼性の低下を排除することは困難である。

【０００５】本発明は上記従来の課題に対してなされた
ものであり、配線のエレクトロマイグレーションやスト
レスマイグレーション耐性を高め、特性や信頼性に優れ
た半導体装置及びその製造方法を提供することを目的と
している。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
は、半導体基板の主面側に形成され分断部によって長さ
方向に分断された複数の主配線部と、この主配線部下及
び分断部下に高融点金属を主成分とする材料を用いて連
続的に形成された補助配線部とを有することを特徴とす
る（請求項１）。

【０００７】また、本発明に係る半導体装置の製造方法
は、半導体基板の主面側に高融点金属を主成分とする材
料を用いた補助配線部を形成する工程と、この補助配線
部が形成された半導体基板の主面側に補助配線部に沿っ
た溝部及び該溝部を途中で分断する分断部を有する絶縁
膜を形成する工程と、前記溝部に配線材料を充填して前
記補助配線部上に主配線部を形成する工程とを有するこ
とを特徴とする（請求項６）。

【０００８】また、本発明に係る半導体装置は、半導体
基板の主面側に形成され分断部によって長さ方向に分断
された複数の主配線部と、この主配線部上及び分断部上
に高融点金属を主成分とする材料を用いて連続的に形成
された補助配線部とを有することを特徴とする（請求項
２）。

【０００９】また、本発明に係る半導体装置の製造方法
は、半導体基板の主面側に溝部及び該溝部を途中で分断
する分断部を有する絶縁膜を形成する工程と、前記溝部
に配線材料を充填して主配線部を形成する工程と、前記
分断部上及び主配線部上に高融点金属を主成分とする材
料を用いた補助配線部を形成する工程とを有することを
特徴とする（請求項７）。

【００１０】前記発明によれば、分断部によって主配線
が分断されるので、エレクトロマイグレーションやスト
レスマイグレーションによる配線の特性や信頼性の低下
を抑制することができる。また、仮に主配線にエレクト
ロマイグレーション等によるボイドが生じたとしても、
エレクトロマイグレーションやストレスマイグレーショ
ン耐性に優れた高融点金属を主成分とする材料を用いた
補助配線によって電流パスが形成されるため、ボイドの
進展を抑えることができる。

【００１１】また、本発明に係る半導体装置は、半導体
基板の主面側に形成され分断部によって長さ方向に分断
された複数の主配線部と、少なくとも前記分断部の前記
主配線部と接する両側面に高融点金属を主成分とする材
料を用いて形成されたバリア部と、このバリア部の内側
に前記高融点金属を主成分とする材料よりも抵抗率の低
い材料を用いて形成された低抵抗部とを有することを特
徴とする（請求項３）。

【００１２】前記低抵抗部は、例えば金属微粒子を用い
て形成することができる（請求項４）。また、本発明に
係る半導体装置の製造方法は、半導体基板の主面側に溝
部を有する絶縁膜を形成する工程と、前記溝部に犠牲膜
を充填する工程と、この犠牲膜の一部を除去して犠牲膜
を分断する工程と、この分断された領域の少なくとも前
記犠牲膜と接する両側面に高融点金属を主成分とする材
料を用いたバリア部を形成する工程と、残置している前
記犠牲膜を除去する工程と、この除去された領域に配線
材料を埋め込んで主配線部を形成する工程と、前記残置
している犠牲膜を除去する工程の前又は後に前記バリア
部の内側の領域に前記高融点金属を主成分とする材料よ
りも抵抗率の低い材料を埋め込んで低抵抗部を形成する
工程とを有することを特徴とする（請求項８）。

【００１３】残置している犠牲膜を除去する工程の後に
低抵抗部を形成する工程を行う場合には、主配線部を形
成する工程と同一工程で主配線を形成する材料と同一材
料を用いて低抵抗部を形成することが好ましい。

【００１４】また、本発明に係る半導体装置の製造方法
は、半導体基板の主面側に溝部を有する絶縁膜を形成す
る工程と、前記溝部の一部に金属微粒子を堆積して低抵
抗部を形成する工程と、少なくとも前記溝部に形成され
た前記低抵抗部の側面に低抵抗部を構成する材料よりも
抵抗率の高い高融点金属を主成分とする材料を用いてバ
リア部を形成する工程と、残置している溝部に配線材料
を埋め込んで主配線部を形成する工程とを有することを
特徴とする（請求項９）。

【００１５】前記発明によれば、分断部によって主配線
が分断されるので、エレクトロマイグレーションやスト
レスマイグレーションによる配線の特性や信頼性の低下
を抑制することができる。また、分断部の少なくとも両
側面に形成されたバリア膜の内側にバリア膜の構成材料
よりも抵抗率の低い材料を用いて低抵抗部を形成するの
で、分断部全体に高融点金属を形成する場合に比べて配
線全体の低抵抗化を図ることができる。

【００１６】また、金属微粒子（銀、金或いは白金の微
粒子を用いることが好ましい）によって低抵抗部を形成
する場合、ノズルから金属微粒子を噴出させて微粒子膜
を堆積する方法によることが好ましいが、この方法を用
いることにより所望の場所に微粒子膜を形成することが
できる。

【００１７】前記主配線を構成する材料としては、アル
ミニウム又はアルミニウム合金（添加元素は、Ｃｕ、Ｓ
ｉ、Ｈｆ、Ｍｇ、Ｇｅ等）、銅又は銅合金をあげること
ができる。

【００１８】前記高融点金属を主成分とする材料には、
Ｗ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａといったエレクトロマイグレーシ
ョン等に対する耐性に優れた高融点金属単体の他、Ｔｉ
Ｎといった高融点金属化合物を用いることも可能であ
る。また、これらの材料を単層で用いてもよいし、Ｔｉ
／ＴｉＮといった積層構造にして用いるようにしてもよ
い。

【００１９】なお、分断部の配線長方向の長さは、１μ
ｍ程度或いはそれ以下にすることが好ましい。また、分
断部によって区切られる各主配線部の配線長方向の長さ
は、エレクトロマイグレーション等による不良が生じな
い（ボイドが生じない）程度の長さ（臨界長）以下にな
るようにすることが好ましい。この臨界長について以下
述べる。

【００２０】図１３は、主配線部の長さとＭＴＦ（Medi
um Time to Failure）との関係を示した図である。この
図から、加速試験の条件を温度２５０℃、電流密度１Ｍ
Ａ／ｃｍ² とした場合には臨界長Ｌｃ＝５３．５μｍ
（横軸との交点の値）となり、加速試験の条件を温度２
２５℃、電流密度２ＭＡ／ｃｍ² とした場合には臨界長
Ｌｃ＝３３．０μｍとなる。また、一般に電流密度Ｊと
臨界長Ｌｃとの積Ｊ×Ｌｃはほぼ一定値になることが知
られている。図１２は図１３の測定結果に基づいてＪ×
Ｌｃを求めたものである。高性能ＬＳＩの実使用条件で
は、電流密度Ｊ＝０．４ＭＡ／ｃｍ² 程度であることか
ら、Ｊ×Ｌｃ＝一定という関係より、臨界長Ｌｃ＝１２
５〜１５０μｍ程度となる。マージンを考えると、実使
用条件での臨界長は１００μｍ程度とするのが妥当であ
る。

【００２１】また、主配線部の少なくとも一つは多層配
線の上下配線間にわたって分断部を介さずに形成されて
いてもよく（請求項５）、この場合にも上下配線間にわ
たって形成される主配線部の長さは臨界長以下とするこ
とが好ましい。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。（実施形態１）本発明の第１の実施形態について、その
製造工程を図１（ａ）〜図２（ｄ）を参照して説明す
る。

【００２３】まず、図１（ａ）に示すように、シリコン
基板（図示せず）素面側に形成された絶縁膜（シリコン
酸化膜：低誘電率化のためにフッ素を含有していること
が好ましい）１１上にこ高融点金属を主成分とする膜
（以下、単に高融点金属膜という）を堆積する。シリコ
ン基板上には、ＭＯＳＦＥＴ等の素子が既に形成されて
おり、この素子を電気的に接続するプラグが形成されて
いるものとする。高融点金属膜としては、タングステン
（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタン
（Ｔｉ）等の高融点金属のみを用いたものの他、チタン
ナイトライド（ＴｉＮ）等の高融点金属と他の元素との
化合物を用いてもよく、Ｔｉ／ＴｉＮといった積層膜を
用いることも可能である。また、高融点金属膜の形成方
法としては、スパッタ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法、メッ
キ法等を用いることができる。高融点金属膜を形成した
後、これを通常のリソグラフィ工程及びエッチング工程
（ＲＩＥを用いる）によってパターニングし、補助配線
１２を形成する。

【００２４】次に、図１（ｂ）に示すように、全面に絶
縁膜１３を堆積する。この絶縁膜１３には、補助配線１
２の段差を緩和させるために、流動性の高い材料である
ＳＯＧ等（低誘電率化のためにフッ素を含有しているこ
とが好ましい）を用いることが好ましい。

【００２５】次に、図２（ｃ）に示すように、絶縁膜１
３をエッチングして補助配線１２に沿った溝部１４を形
成し、補助配線１２の表面を露出させる。このとき、補
助配線１２上の絶縁膜１３の一部を分断部１５として残
し、この分断部１５によって溝部１４の配線長方向の長
さが、後述する主配線の臨界長以下になるようにする。
このエッチング工程では、エッチング条件を調整するこ
とにより、絶縁膜として用いるシリコン酸化膜と補助配
線材料の高融点金属との間でエッチング選択比を大きく
することができるので、高融点金属膜を溝形成時のエッ
チングストッパとして用いることができる。これによ
り、溝の深さをウエハ面内で均一にすることができるた
め、配線のシート抵抗をウエハ面内で均一にすることが
できるという利点がある。

【００２６】次に、図２（ｄ）に示すように、溝部１４
にＡｌ又はＡｌ系合金（純Ａｌ、Ｃｕを添加したＡｌＣ
ｕ、Ｃｕ及びＳｉを添加したＡｌＳｉＣｕ等）を埋め込
む。この時、埋め込みを容易にするために、埋め込み用
のライナ材を用いてもよい。ライナ材としては、補助配
線１２に用いる材料と同一の材料を用いることが好まし
い。溝部１４にＡｌ又はＡｌ系合金を埋め込んだ後、化
学的機械的研磨法（ＣＭＰ法）を用いて余分な金属を取
り除き、主配線１６を形成する。以後、絶縁膜１３と同
様の材料を用いてさらに絶縁膜（図示せず）を形成し、
必要に応じてさらに上層側の配線を形成する。

【００２７】本実施形態によれば、主配線１６が分断部
１５によって分断されているためエレクトロマイグレー
ション等による配線の特性や信頼性の劣化を抑えること
ができる。また、仮に主配線にエレクトロマイグレーシ
ョン等によるボイド等が生じたとしても、主配線１６及
び分断部１５下全体に形成された補助配線１２によって
電流パスが形成されているため、ボイドの進展を抑える
ことができる。

【００２８】（実施形態２）本発明の第２の実施形態に
ついて、その製造工程を図３（ａ）〜（ｃ）を参照して
説明する。なお、図１及び図２に示した第１の実施形態
の構成要素に対応する構成要素には同一番号を付し、特
に述べない限り、第１の実施形態と同様の材料や方法に
よって形成されるものとする（他の実施形態においても
同様）。

【００２９】まず、図３（ａ）に示すように、ＭＯＳＦ
ＥＴなどが既に形成されたシリコン基板（図示せず）主
面側の絶縁膜１１上に絶縁膜１３を堆積し、これをエッ
チングして溝部１４を形成する。このとき、溝部間に絶
縁膜１３の一部を分断部１５として残し、この分断部１
５によって溝部１４の配線長方向の長さが後述する主配
線の臨界長以下になるようにする。

【００３０】次に、図３（ｂ）に示すように、溝部１４
にＡｌ又はＡｌ系合金を埋め込んだ後、ＣＭＰ法を用い
て余分なＡｌ又はＡｌ系合金を除去し、主配線１６を形
成する。

【００３１】次に、図３（ｃ）に示すように、高融点金
属膜（材料等は第１の実施形態で説明した高融点金属膜
と同様）を堆積した後これをパターニングし、主配線１
６上及び分断部１５上に補助配線１７を形成する。な
お、選択Ｗ−ＣＶＤ法や（無電界）メッキ法を用いて、
主配線１６及び分断部１５上に選択的に補助配線１７を
形成することも可能である。選択Ｗ−ＣＶＤ法或いはメ
ッキ法では、一般的に主配線１６となるＡｌ或いはＡｌ
系合金膜上よりも広い領域に高融点金属膜が形成される
ので、分断部１５上にも高融点金属膜が形成され、結果
として主配線１６及び分断部１５上には連続的に高融点
金属膜が形成されることになる。このように、選択ＣＶ
Ｄ法或いはメッキ法を用いることにより、補助配線をパ
ターニングする工程を省略することができる。

【００３２】本実施形態でも、第１の実施形態と同様、
主配線１６が分断部１５によって分断されているためエ
レクトロマイグレーション等による配線の特性や信頼性
の劣化を抑えることができるとともに、仮に主配線にエ
レクトロマイグレーション等によるボイド等が生じたと
しても、主配線１６及び分断部１５上全体に形成された
補助配線１７によって電流パスが形成されているため、
ボイドの進展を抑えることができる。

【００３３】（実施形態３）本発明の第３の実施形態に
ついて、その製造工程を図４（ａ）〜図５（ｆ）を参照
して説明する。

【００３４】まず、図４（ａ）に示すように、ＭＯＳＦ
ＥＴなどが既に形成されたシリコン基板（図示せず）主
面側の絶縁膜１１上に絶縁膜１３を堆積し、これを通常
のリソグラフィ工程及びエッチング工程（ＲＩＥを用い
る）によってパターニングし、配線用の溝部２１を形成
する。

【００３５】次に、図４（ｂ）に示すように、溝部２１
を流動性の高い絶縁膜（犠牲膜２２）によって埋め込
む。この流動性の高い絶縁膜としては、例えばＦＯＸ膜
（塗布型の有機シリコン酸化膜）を用いることができ
る。このＦＯＸ膜は、流動性が高く溝などに埋め込みや
すいことの他、埋め込み熱処理後は通常のシリコン酸化
膜と同じようにエッチング加工ができ、さらにはアッシ
ングによって容易に除去できるという特徴がある。

【００３６】次に、図４（ｃ）に示すように、通常のリ
ソグラフィ工程及びエッチング工程によって溝部に埋め
込まれた犠牲膜２２の一部を取り除き、分断部２３を形
成する。この分断部２３によって分断された犠牲膜２２
の配線長方向の長さは後述する主配線の臨界長以下にな
るようにする。

【００３７】次に、図５（ｄ）に示すように、全面に高
融点金属膜（材料等は第１の実施形態で説明した高融点
金属膜と同様）を堆積することにより、分断部２３の底
面及び側面に高融点金属膜が形成されるようにする。さ
らに、全面にＡｌ又はＡｌ系合金膜を形成し、分断部２
３の高融点金属膜が形成された領域の内側にＡｌ又はＡ
ｌ系合金膜を埋め込む。その後、ＣＭＰによって余分な
金属を取り除くことにより、分断部２３の底面及び側面
に高融点金属膜からなるバリア部２４を、その内側にＡ
ｌ又はＡｌ系合金膜からなる低抵抗部２５を形成する。

【００３８】次に、図５（ｅ）に示すように、アッシン
グによって分断部の両側に残置している犠牲膜２２を取
り除き、溝部２６を形成する。犠牲膜２２はＦＯＸによ
って形成されているため、アッシングによって犠牲膜２
２のみを選択的に除去することができる。

【００３９】次に、図５（ｆ）に示すように、全面にＡ
ｌ又はＡｌ系合金膜を堆積した後、ＣＭＰによってＡｌ
又はＡｌ系合金膜を溝部２６内に埋め込み、主配線２７
を形成する。なお、図５（ｆ）の配線長方向に沿った断
面構成を示すと図８のようになる。

【００４０】本実施形態でも、第１の実施形態等と同
様、主配線が分断部によって分断されているためエレク
トロマイグレーション等による配線の特性や信頼性の劣
化を抑えることができる。また、分断部の底面及び側面
にエレクトロマイグレーション等のバリア膜となる高融
点金属膜を形成し、この高融点金属膜に囲まれた部分に
低抵抗のＡｌ又はＡｌ系合金膜を形成するので、分断部
全体に高融点金属膜を形成する場合に比べて配線全体の
低抵抗化を図ることができる。

【００４１】なお、上記実施形態では、図５（ｄ）の工
程でＡｌ或いはＡｌ系合金膜により低抵抗部を埋め込み
形成した後、図５（ｅ）の工程で犠牲膜を除去して溝部
を形成し、図５（ｆ）の工程で溝部にＡｌ或いはＡｌ系
合金膜により主配線を形成したが、低抵抗部及び主配線
となるＡｌ或いはＡｌ系合金膜を同一の工程で形成する
ことも可能である。すなわち、図５（ｄ）の工程でＡｌ
或いはＡｌ系合金膜を埋め込み形成せず、図５（ｅ）の
工程で犠牲膜を除去して溝部を形成し、図５（ｆ）の工
程で低抵抗部及び主配線となるＡｌ或いはＡｌ系合金膜
を埋め込み形成するようにしてもよい。

【００４２】（実施形態４）本発明の第４の実施形態に
ついて、その製造工程を図６（ａ）〜図７（ｄ）を参照
して説明する。

【００４３】まず、図６（ａ）に示すように、ＭＯＳＦ
ＥＴなどが既に形成されたシリコン基板（図示せず）主
面側の絶縁膜１１上に絶縁膜１３を堆積し、これを通常
のリソグラフィ工程及びエッチング工程によってパター
ニングし、配線用の溝部３１を形成する。

【００４４】次に、図６（ｂ）に示すように、配線を分
断する領域に銀（Ａｇ）或いは金（Ａｕ）の微粒子を堆
積して低抵抗部３２を形成する。微粒子の堆積はノズル
の先端からＡｇやＡｕの微粒子を分断する領域に噴出す
ることによって行う。このようにノズルから微粒子を噴
出するので、任意の場所に低抵抗の微粒子膜を堆積する
ことができる。

【００４５】次に、ＡｇやＡｕだけではＡｌ又はＡｌ合
金のマイグレーションに対する障壁にはならないので、
図７（ｃ）に示すように、全面に高融点金属膜（材料等
は第１の実施形態で説明した高融点金属膜と同様）３３
を堆積し、微粒子膜の表面を高融点金属膜で覆う。

【００４６】次に、図７（ｄ）に示すように、全面にＡ
ｌ又はＡｌ系合金膜を堆積して溝部を埋め込み、その
後、余分な部分をＣＭＰを用いて取り除くことにより、
高融点金属膜からなるバリア部３３及びＡｌ又はＡｌ系
合金膜からなる主配線３４を形成する。なお、図７
（ｄ）の配線長方向に沿った断面構成を示すと図９のよ
うになる。

【００４７】本実施形態でも、第１の実施形態等と同
様、主配線が分断部によって分断されているためエレク
トロマイグレーション等による配線の特性や信頼性の劣
化を抑えることができる。また、分断部の側面にエレク
トロマイグレーション等のバリア膜となる高融点金属膜
が形成され、この高融点金属膜の内側に低抵抗の微粒子
膜が形成されているので、分断部全体に高融点金属膜を
形成する場合に比べて配線全体の低抵抗化を図ることが
できる。さらに、ノズルから微粒子を噴出して微粒子膜
を堆積するので、任意の場所に微粒子膜を形成すること
ができる。

【００４８】（実施形態５）本発明の第５の実施形態に
ついて、図１０を参照して説明する。本実施形態の特徴
は、主配線が多層配線の上下配線間にわたって分断領域
を介さずに形成されていることである。

【００４９】上層及び下層配線の配線材料とこれらを接
続する層間接続部の材料が同じであり、層間接続部の底
部に障壁になるようなライナー材が存在していなけれ
ば、エレクトロマイグレーションやストレスマイグレー
ションの挙動は、基本的にストライプ配線の挙動と同様
のものとなる。したがって、上記第１〜第４の実施形態
で説明した手法は、多層配線構造に対しても適用するこ
とができる。以下、本実施形態の製造プロセスについて
説明する。

【００５０】まず、上記各実施形態のなかの適当な手法
によって下層配線部を形成する。ここでは、第３の実施
形態（図４及び図５参照）の手法によって下層配線部
（バリア部２４ａ、低抵抗部２５ａ、主配線２７ａ）を
形成している。次に、上下配線間の絶縁のため及び層間
接続部の接続孔を形成するための層間絶縁膜４１を堆積
する。

【００５１】次に、いわゆるデュアルダマシンプロセス
と同様の手法により、層間絶縁膜４１に対して接続孔及
び配線溝を形成する。その後、上記第３の実施形態と同
様の手法により上層配線部（バリア部２４ｂ、低抵抗部
２５ｂ、主配線２７ｂ）を形成する。ただし、ここで
は、Ａｌ又はＡｌ合金を溝内に埋め込んで主配線２７ｂ
を形成する際に、接続孔にも同時にＡｌ又はＡｌ合金を
埋め込んで層間接続部４２を形成する。さらに配線層を
増やす場合は、同様のプロセスを繰り返し行うようにす
る。

【００５２】以上のようにして、下層配線の主配線２７
ａ、層間接続部４２及び上層配線の主配線２７ｂが同一
の材料（Ａｌ又はＡｌ系合金）によって分断部を介さず
に形成されることになるが、これらによって形成された
配線の配線長（上層及び下層配線に形成された各分断部
によって挟まれた部分の配線長）は臨界長以下になるよ
うにする。

【００５３】（実施形態６）本発明の第６の実施形態に
ついて、図１１（ａ）及び（ｂ）を参照して説明する。
本実施形態も、第５の実施形態と同様、主配線が多層配
線の上下配線間にわたって分断領域を介さずに形成され
ているものであるが、特に接続孔及び上層配線の配線溝
のアスペクト比が大きい場合に有効である。

【００５４】まず、図１１（ａ）に示すように、上記第
１〜第４の実施形態のなかの適当な手法によって下層配
線部を形成する。ここでは、第３の実施形態（図４及び
図５参照）の手法によって下層配線部（バリア部２４
ｃ、低抵抗部２５ｃ、主配線２７ｃ）を形成している。
次に、上下配線間の絶縁のため及び層間接続部の接続孔
を形成するための層間絶縁膜５１を堆積し、層間絶縁膜
５１に対して接続孔及び配線溝を形成する。続いて、Ｌ
Ｐ−ＣＶＤ法によってアモルファスシリコン膜５２（或
いはポリシリコン膜でもよい）を接続孔内と溝内を含む
全面に堆積し、さらにＡｌ又はＡｌ合金膜５３及びＴｉ
膜５４を堆積する。

【００５５】次に、図１１（ｂ）に示すように、３５０
℃〜４５０℃で熱処理を行う。この熱処理によりアモル
ファスシリコン膜５２とＡｌ又はＡｌ合金膜５３は置換
され、接続孔及び配線溝内にＡｌ又はＡｌ合金膜が埋め
込まれる。また、この熱処理により、アモルファスシリ
コンの一部は最上層のチタンと反応して、チタンシリサ
イドが形成される。その後、余分なアモルファスシリコ
ン及びチタンシリサイドをＣＭＰにより除去し、置換し
たＡｌ又はＡｌ合金膜からなる主配線１６ａ及び層間接
続部５５を形成する。次に、第２の実施形態（図３参
照）と同様にして、選択Ｗ−ＣＶＤ法等を用いて、主配
線１６ａ及び分断部１５ａ上に選択的に補助配線１７ａ
を形成する。さらに配線層を増やす場合は、同様のプロ
セスを繰り返し行うようにする。

【００５６】以上のようにして、下層配線の主配線２７
ｃ、層間接続部５５及び上層配線の主配線１６ａが同一
の材料（Ａｌ又はＡｌ系合金）によって分断部を介さず
に形成されることになるが、これらによって形成された
配線の配線長（上層及び下層配線に形成された各分断部
によって挟まれた部分の配線長）は臨界長以下になるよ
うにする。

【００５７】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではな
く、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して
実施することが可能である。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、分断部によって主配線
が分断されるので、エレクトロマイグレーションやスト
レスマイグレーションによる配線の特性や信頼性の低下
を抑制することができる。また、補助配線を形成するこ
とにより、仮に主配線にエレクトロマイグレーション等
によるボイドが生じたとしても、ボイドの進展を抑える
ことができる。また、分断部にバリア膜を形成し、その
内側にバリア膜の構成材料よりも抵抗率の低い材料を用
いて低抵抗部を形成することにより、配線全体の低抵抗
化をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る製造工程の一部
を示した図。

【図２】本発明の第１の実施形態に係る製造工程の一部
を示した図。

【図３】本発明の第２の実施形態に係る製造工程を示し
た図。

【図４】本発明の第３の実施形態に係る製造工程の一部
を示した図。

【図５】本発明の第３の実施形態に係る製造工程の一部
を示した図。

【図６】本発明の第４の実施形態に係る製造工程の一部
を示した図。

【図７】本発明の第４の実施形態に係る製造工程の一部
を示した図。

【図８】本発明の第３の実施形態の配線に沿った断面構
成を示した図。

【図９】本発明の第４の実施形態の配線に沿った断面構
成を示した図。

【図１０】本発明の第５の実施形態に係る構成を示した
図。

【図１１】本発明の第６の実施形態に係る製造工程を示
した図。

【図１２】電流密度Ｊと臨界長Ｌｃとの積Ｊ×Ｌｃにつ
いて示した図。

【図１３】配線長ＬとＭＴＦとの関係を示した図。

【符号の説明】

１１、１３…絶縁膜１２、１７、１７ａ…補助配線１４、２１、２６、３１…溝部１５、１５ａ、２３…分断部１６、１６ａ、２７、２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、３４…
主配線２２…犠牲膜２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、３３…バリア部２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、３２…低抵抗部４１、５１…層間絶縁膜４２、５５…層間接続部５２…アモルファスシリコン膜５３… Ａｌ又はＡｌ合金膜５４…Ｔｉ膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者金子尚史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)発明者江澤弘和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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板の主面側に形成され分断部によ
って長さ方向に分断された複数の主配線部と、この主配
線部下及び分断部下に高融点金属を主成分とする材料を
用いて連続的に形成された補助配線部とを有することを
特徴とする半導体装置。
【請求項２】半導体基板の主面側に形成され分断部によ
って長さ方向に分断された複数の主配線部と、この主配
線部上及び分断部上に高融点金属を主成分とする材料を
用いて連続的に形成された補助配線部とを有することを
特徴とする半導体装置。
【請求項３】半導体基板の主面側に形成され分断部によ
って長さ方向に分断された複数の主配線部と、少なくと
も前記分断部の前記主配線部と接する両側面に高融点金
属を主成分とする材料を用いて形成されたバリア部と、
このバリア部の内側に前記高融点金属を主成分とする材
料よりも抵抗率の低い材料を用いて形成された低抵抗部
とを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項４】前記低抵抗部は金属微粒子を用いて形成さ
れたものであることを特徴とする請求項３に記載の半導
体装置。
【請求項５】前記主配線部の少なくとも一つは、多層配
線の上下配線間にわたって前記分断部を介さずに形成さ
れていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに
記載の半導体層装置。
【請求項６】半導体基板の主面側に高融点金属を主成分
とする材料を用いた補助配線部を形成する工程と、この
補助配線部が形成された半導体基板の主面側に補助配線
部に沿った溝部及び該溝部を途中で分断する分断部を有
する絶縁膜を形成する工程と、前記溝部に配線材料を充
填して前記補助配線部上に主配線部を形成する工程とを
有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】半導体基板の主面側に溝部及び該溝部を途
中で分断する分断部を有する絶縁膜を形成する工程と、
前記溝部に配線材料を充填して主配線部を形成する工程
と、前記分断部上及び主配線部上に高融点金属を主成分
とする材料を用いた補助配線部を形成する工程とを有す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】半導体基板の主面側に溝部を有する絶縁膜
を形成する工程と、前記溝部に犠牲膜を充填する工程
と、この犠牲膜の一部を除去して犠牲膜を分断する工程
と、この分断された領域の少なくとも前記犠牲膜と接す
る両側面に高融点金属を主成分とする材料を用いたバリ
ア部を形成する工程と、残置している前記犠牲膜を除去
する工程と、この除去された領域に配線材料を埋め込ん
で主配線部を形成する工程と、前記残置している犠牲膜
を除去する工程の前又は後に前記バリア部の内側の領域
に前記高融点金属を主成分とする材料よりも抵抗率の低
い材料を埋め込んで低抵抗部を形成する工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】半導体基板の主面側に溝部を有する絶縁膜
を形成する工程と、前記溝部の一部に金属微粒子を堆積
して低抵抗部を形成する工程と、少なくとも前記溝部に
形成された前記低抵抗部の側面に低抵抗部を構成する材
料よりも抵抗率の高い高融点金属を主成分とする材料を
用いてバリア部を形成する工程と、残置している溝部に
配線材料を埋め込んで主配線部を形成する工程とを有す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。