JPS63174335A - 半導体装置の電極配線の形成方法 - Google Patents
半導体装置の電極配線の形成方法Info
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- JPS63174335A JPS63174335A JP668987A JP668987A JPS63174335A JP S63174335 A JPS63174335 A JP S63174335A JP 668987 A JP668987 A JP 668987A JP 668987 A JP668987 A JP 668987A JP S63174335 A JPS63174335 A JP S63174335A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置の電極配線に関し、特にアルミニウ
ム電極配線に関する。
ム電極配線に関する。
従来、半導体集積回路の電極配線材料として、主に純ア
ルミニウム金属、微量のシリコン元素入りアルミニウム
金属、銅元素を含むアルミニウム金属が使用されている
。微量のシリコン入りアルミニウム金属は、シリコン等
の半導体基板とアルミニウム配線が接触する時化じるＰ
−Ｎ接合の特性劣化を防止しようとするものであり、ア
ルミニウム金属に銅を含ませるのは、エレクトロマイグ
レーションに起因するアルミニウム配線の断線を制御し
ようとするためである。
ルミニウム金属、微量のシリコン元素入りアルミニウム
金属、銅元素を含むアルミニウム金属が使用されている
。微量のシリコン入りアルミニウム金属は、シリコン等
の半導体基板とアルミニウム配線が接触する時化じるＰ
−Ｎ接合の特性劣化を防止しようとするものであり、ア
ルミニウム金属に銅を含ませるのは、エレクトロマイグ
レーションに起因するアルミニウム配線の断線を制御し
ようとするためである。
近年、半導体装置の高密度化と共に、アルミニウム配線
の配線幅、配線間隔が微細化され、アルミニウム配線を
流れる電流の密度が増大してきた。このため、通常のア
ルミニウム配線では、エレクトロマイグレーションによ
りアルミニウム配線の表面から発生する空洞（ボイド）
が電流密度の増加と共により生じ易くなり、配線の断線
が起り易くなってきた。
の配線幅、配線間隔が微細化され、アルミニウム配線を
流れる電流の密度が増大してきた。このため、通常のア
ルミニウム配線では、エレクトロマイグレーションによ
りアルミニウム配線の表面から発生する空洞（ボイド）
が電流密度の増加と共により生じ易くなり、配線の断線
が起り易くなってきた。
更に、アルミニウム配線を被覆するパッシベーション用
の絶縁膜あるいは樹脂から出てくるハロゲン元素又はそ
の化合物あるいは酸素との反応でアルミニウムが部分的
に腐蝕し、配線の断線が生じゃ易くなってきている。い
ずれにしろこれ等の問題はアルミニウム配線の微細化と
共に顕著となってきたものである。
の絶縁膜あるいは樹脂から出てくるハロゲン元素又はそ
の化合物あるいは酸素との反応でアルミニウムが部分的
に腐蝕し、配線の断線が生じゃ易くなってきている。い
ずれにしろこれ等の問題はアルミニウム配線の微細化と
共に顕著となってきたものである。
本発明の目的は断線の生じ難い半導体装置の電極配線を
提供することにある。
提供することにある。
第１の本発明半導体装置の電極配線は、アルミニウム金
属を少なくともその主成分とする金属材料からなる半導
体装置の金属配線において、前記金属配線のパターニン
グされた表面が窒化アルミニウム膜又は前記金属材料の
窒化物膜で被覆されているというものである。
属を少なくともその主成分とする金属材料からなる半導
体装置の金属配線において、前記金属配線のパターニン
グされた表面が窒化アルミニウム膜又は前記金属材料の
窒化物膜で被覆されているというものである。
又、第２の本発明半導体装置の電極配線は、アルミニウ
ム金属を少なくともその主成分とする金属材料からなる
半導体装置の金属配線において、前記金属配線のパター
ニングされた表面が窒化アルミニウム膜又は前記金属材
料の窒化物膜で被覆され、その上に窒化シリコン膜から
なる被覆を有するというものである。
ム金属を少なくともその主成分とする金属材料からなる
半導体装置の金属配線において、前記金属配線のパター
ニングされた表面が窒化アルミニウム膜又は前記金属材
料の窒化物膜で被覆され、その上に窒化シリコン膜から
なる被覆を有するというものである。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第１図は第１の本発明半導体装置の金属配線の一実施例
を示す半導体チップの断面図である。
を示す半導体チップの断面図である。
この実施例は、アルミニウム金属からなる半導体装置の
金属配線であるアルミニウム配線１０４−１，１０４−
２のパターニングされた表面が、それぞれ厚さ１０〜１
１００ｎの窒化アルミニウム膜１０５−１，１０５−２
で被覆されているというものである。１０１はシリコン
からなるｐ型・半導体基板で、その表面部に選択的にｎ
＋拡散領域１０２が形成されている。１０３はリンケイ
酸ガラス（ＰＳＧ）からなる眉間絶縁膜で、ｎ＋拡散領
域１０２の処に開孔が設けられていて、その開孔を通し
てアルミニウム配線１０４−１はｎ＋拡散領域１０２と
電気的に接続されている。アルミニウム配線１０４−２
は図示しない部分で、ｎ＋拡散領域に接続されていても
よいし、あるいはＭＯＳ）−ランジスタのゲートに接続
されでいてもよい。１０６はＣＶＤ法で形成した酸化シ
リコン膜、又はＰＳＧ膜からなるパッシベーション膜で
ある。
金属配線であるアルミニウム配線１０４−１，１０４−
２のパターニングされた表面が、それぞれ厚さ１０〜１
１００ｎの窒化アルミニウム膜１０５−１，１０５−２
で被覆されているというものである。１０１はシリコン
からなるｐ型・半導体基板で、その表面部に選択的にｎ
＋拡散領域１０２が形成されている。１０３はリンケイ
酸ガラス（ＰＳＧ）からなる眉間絶縁膜で、ｎ＋拡散領
域１０２の処に開孔が設けられていて、その開孔を通し
てアルミニウム配線１０４−１はｎ＋拡散領域１０２と
電気的に接続されている。アルミニウム配線１０４−２
は図示しない部分で、ｎ＋拡散領域に接続されていても
よいし、あるいはＭＯＳ）−ランジスタのゲートに接続
されでいてもよい。１０６はＣＶＤ法で形成した酸化シ
リコン膜、又はＰＳＧ膜からなるパッシベーション膜で
ある。
窒化アルミニウム膜はパッシベーション被膜としての働
きをもっているので、表面拡散を減少させるとともに、
パッシベーション膜１０６がらの酸素分子などの不純物
とアルミニウムとの化学反応を抑制し、電極配線の寿命
を長くする効果がある。
きをもっているので、表面拡散を減少させるとともに、
パッシベーション膜１０６がらの酸素分子などの不純物
とアルミニウムとの化学反応を抑制し、電極配線の寿命
を長くする効果がある。
次に、この実施例の製造方法について説明する。
第２図（ａ）〜（ｇ）は、第１の本発明半導体装置の電
極配線の一実施例の製造方法を説明するための工程順に
配置した半導体チップの断面図である。
極配線の一実施例の製造方法を説明するための工程順に
配置した半導体チップの断面図である。
まず、第２図（ａ）に示すように、シリコンからなるｐ
型半導体基板１０１の表面部に、公知の方法にてフィー
ルド酸化膜からなる素子絶縁分離領域１０８を形成した
後、第２図（ｂ）に示すように、砒素のイオン注入と熱
処理にてｎ＋拡散領域１０２を形成する。次に、第２図
（ｃ）に示すように、素子絶縁分離領域１０８、ｎ＋拡
散領域１０２の設けられたｐ型半導体基板１０１の表面
全面にＰＳＧ膜等による眉間絶縁膜１０３を気相成長法
にて堆積した後、第２図（ｄ）に示すように、ドライエ
ツチング技術を用いて層間絶縁膜１０３に開孔１０９を
形成する。次に、第２図（ｅ）に示すように、スパッタ
法で膜厚が５００ｎｍ〜１μｍのアルミニウム膜を堆積
し公知の微細加工技術にて１μｍ幅のアルミニウム配線
１０４を形成する。
型半導体基板１０１の表面部に、公知の方法にてフィー
ルド酸化膜からなる素子絶縁分離領域１０８を形成した
後、第２図（ｂ）に示すように、砒素のイオン注入と熱
処理にてｎ＋拡散領域１０２を形成する。次に、第２図
（ｃ）に示すように、素子絶縁分離領域１０８、ｎ＋拡
散領域１０２の設けられたｐ型半導体基板１０１の表面
全面にＰＳＧ膜等による眉間絶縁膜１０３を気相成長法
にて堆積した後、第２図（ｄ）に示すように、ドライエ
ツチング技術を用いて層間絶縁膜１０３に開孔１０９を
形成する。次に、第２図（ｅ）に示すように、スパッタ
法で膜厚が５００ｎｍ〜１μｍのアルミニウム膜を堆積
し公知の微細加工技術にて１μｍ幅のアルミニウム配線
１０４を形成する。
次に、第２図（ｆ＞に示すように、アンモニアガス、或
いは窒素と水素の混合ガス中のプラズマ熱窒化でアルミ
ニウム配・線１０６表面を窒化アルミニウムに改質し、
窒化アルミニウム膜１０５を形成する。ここで、プラズ
マ熱窒化の温度は、アルミニウム膜の融点以下にする必
要があり、例えば６００℃にする。低温でアルミニウム
膜を熱窒化するためには、プラズマ熱窒化時、プラズマ
発生の電極間に高周波電圧と共に定電圧を印加すれば効
果的である。
いは窒素と水素の混合ガス中のプラズマ熱窒化でアルミ
ニウム配・線１０６表面を窒化アルミニウムに改質し、
窒化アルミニウム膜１０５を形成する。ここで、プラズ
マ熱窒化の温度は、アルミニウム膜の融点以下にする必
要があり、例えば６００℃にする。低温でアルミニウム
膜を熱窒化するためには、プラズマ熱窒化時、プラズマ
発生の電極間に高周波電圧と共に定電圧を印加すれば効
果的である。
このプラズマ熱窒化工程の条件例は次の通りである。
温度 ５５０〜６００’Ｃアンモニア
流量 １ｊ７／ｗｉｎ周波数 ４
５０ ｋＨｚ高周波電力 １０ｋＷ 圧力 ６６７ Ｐａ直流電圧
１００〜２００Ｖなお、プラズマ熱窒化装置と
しては、Ｓｉのプラズマ熱窒化に使用するものと同じも
のでよい。
流量 １ｊ７／ｗｉｎ周波数 ４
５０ ｋＨｚ高周波電力 １０ｋＷ 圧力 ６６７ Ｐａ直流電圧
１００〜２００Ｖなお、プラズマ熱窒化装置と
しては、Ｓｉのプラズマ熱窒化に使用するものと同じも
のでよい。
このようにしてアルミニウム配線１０４表面に膜厚が１
０〜１１００ｎの窒化アルミニウム膜１０５を形成し配
線表面をコーティングした後、第２図（ｇ）に示すよう
にパッシベーション膜１０６を堆積し、電極配線全体を
保護する。
０〜１１００ｎの窒化アルミニウム膜１０５を形成し配
線表面をコーティングした後、第２図（ｇ）に示すよう
にパッシベーション膜１０６を堆積し、電極配線全体を
保護する。
以上説明した製造方法の特色は、アルミニウム膜のプラ
ズマ熱窒化の工程にある。一般にアルミニウム膜を化学
反応で窒化アルミニウムに変える場合、９００℃以上の
高温を要するが、プラズマ熱窒化、更には前述したよう
にプラズマ発生の電極間に高周波電圧と共に定電圧をも
印加する陽極プラズマ熱窒化の手法を用いると、６００
℃以下の温度でも窒化アルミニウムを形成することが可
能となる。
ズマ熱窒化の工程にある。一般にアルミニウム膜を化学
反応で窒化アルミニウムに変える場合、９００℃以上の
高温を要するが、プラズマ熱窒化、更には前述したよう
にプラズマ発生の電極間に高周波電圧と共に定電圧をも
印加する陽極プラズマ熱窒化の手法を用いると、６００
℃以下の温度でも窒化アルミニウムを形成することが可
能となる。
第３図は第２の本発明半導体装置の電極配線の一実施例
を示す半導体チップの断面図である。
を示す半導体チップの断面図である。
この実施例は、アルミニウム配線２０４−１゜２０４−
２のパターニングされた表面がそれぞれ窒化アルミニウ
ム膜２０５−１，２０５−２及び厚さ１１００ｎ程度の
窒化シリコン膜２０７−１．２０７−２で被覆されてい
るもので、その他は第１図のものと同じである。
２のパターニングされた表面がそれぞれ窒化アルミニウ
ム膜２０５−１，２０５−２及び厚さ１１００ｎ程度の
窒化シリコン膜２０７−１．２０７−２で被覆されてい
るもので、その他は第１図のものと同じである。
この窒化シリコン膜２０７−１．２０７−２は水分のア
ルミニウム配線内への侵入を阻止する作用があり、窒化
アルミニウム膜と水分の反応を抑制し安定な窒化アルミ
ニウム膜にする働きがあり、第１図のものより一層長寿
命化の効果がある。
ルミニウム配線内への侵入を阻止する作用があり、窒化
アルミニウム膜と水分の反応を抑制し安定な窒化アルミ
ニウム膜にする働きがあり、第１図のものより一層長寿
命化の効果がある。
この実施例の製造方法は、第２図（ｆ）のものをつくっ
た後、モノシランとアンモニア混合ガス雰囲気中でのプ
ラズマＣＶＤ法あるいは光ＣＶＤ法で厚さ１１００ｎの
窒化シリコン膜を表面に堆積した後、パッシベーション
膜２０６を堆積すればよい。
た後、モノシランとアンモニア混合ガス雰囲気中でのプ
ラズマＣＶＤ法あるいは光ＣＶＤ法で厚さ１１００ｎの
窒化シリコン膜を表面に堆積した後、パッシベーション
膜２０６を堆積すればよい。
以上、ｎ型半導体基板を使った例について説明したが、
ｎ型半導体基板でも同様に本発明を適用できる。又、窒
化アルミニウム膜はアルミニウム配線とパッシベーショ
ン膜との界面に設けた例をあげたが、第３図における窒
化シリコン膜と同様に全面につけてもよい。製法として
はプラズマＣＶＤ法や、光ＣＶＤ法を用いてもよい。
ｎ型半導体基板でも同様に本発明を適用できる。又、窒
化アルミニウム膜はアルミニウム配線とパッシベーショ
ン膜との界面に設けた例をあげたが、第３図における窒
化シリコン膜と同様に全面につけてもよい。製法として
はプラズマＣＶＤ法や、光ＣＶＤ法を用いてもよい。
また、純アルミニウム配線を例にして説明したが、通常
配線材料として使用されるシリコンを１〜１０％又は銅
を１〜１０％含有しているアルミニウムを使用してもよ
い。これらの材料からなる電極配線のパターニングされ
た表面をプラズマ熱窒化してもよいし、窒化アルミニウ
ム膜をＣＶＤ法で被着してもよい。
配線材料として使用されるシリコンを１〜１０％又は銅
を１〜１０％含有しているアルミニウムを使用してもよ
い。これらの材料からなる電極配線のパターニングされ
た表面をプラズマ熱窒化してもよいし、窒化アルミニウ
ム膜をＣＶＤ法で被着してもよい。
以上説明したように本発明は、半導体装置の電極配線で
あるアルミニウム配線表面を窒化アルミニウムで被覆す
ること龜より、電極配線が微細になってくるにつれ発生
し易くなる。エレクトロマイグレーションによる断線を
低減できると共に、混入し易いハロゲン化合物、酸素分
子で生じる電極配線の腐蝕を抑制できるようになるので
、高密度半導体装置の信頼性、寿命が大幅に向上する効
果がある。
あるアルミニウム配線表面を窒化アルミニウムで被覆す
ること龜より、電極配線が微細になってくるにつれ発生
し易くなる。エレクトロマイグレーションによる断線を
低減できると共に、混入し易いハロゲン化合物、酸素分
子で生じる電極配線の腐蝕を抑制できるようになるので
、高密度半導体装置の信頼性、寿命が大幅に向上する効
果がある。
第１図は第１の本発明半導体装置の金属配線の一実施例
を示す半導体チップの断面図、第２図（ａ）〜（ｇ）は
第１図の実施例の製造方法を説明するための工程順に配
置した半導体チップの断面図、第３図は第２の本発明半
導体装置の金属配線の一実施例を示す半導体チップの断
面図である。 １０１．２０１・・・ｐ型半導体基板、１０２．２０２
・・・ｎ“拡散領域、１０３，２０３・・・層間絶縁膜
、１０４，１０４−１，１０４−２，２０４−１．２０
４−２・・・アルミニウム配線、１０５゜１０５−１．
１０５−２，２０５−１，２０５−２・・・窒化アルミ
ニウム膜、１０６，２０６・・・パッシベーション膜、
１０８・・・素子絶縁分離領域、１０９・・・開孔、２
０７・・・窒化シリコン膜。 １図 第３図
を示す半導体チップの断面図、第２図（ａ）〜（ｇ）は
第１図の実施例の製造方法を説明するための工程順に配
置した半導体チップの断面図、第３図は第２の本発明半
導体装置の金属配線の一実施例を示す半導体チップの断
面図である。 １０１．２０１・・・ｐ型半導体基板、１０２．２０２
・・・ｎ“拡散領域、１０３，２０３・・・層間絶縁膜
、１０４，１０４−１，１０４−２，２０４−１．２０
４−２・・・アルミニウム配線、１０５゜１０５−１．
１０５−２，２０５−１，２０５−２・・・窒化アルミ
ニウム膜、１０６，２０６・・・パッシベーション膜、
１０８・・・素子絶縁分離領域、１０９・・・開孔、２
０７・・・窒化シリコン膜。 １図 第３図
Claims (4)
- （１）アルミニウム金属を少なくともその主成分とする
金属材料からなる半導体装置の金属配線において、前記
金属配線のパターニングされた表面が窒化アルミニウム
膜又は前記金属材料の窒化物膜で被覆されていることを
特徴とする半導体装置の電極配線。 - （２）アルミニウム金属の外にシリコン元素又は銅元素
が含有されている特許請求の範囲第（１）項記載の半導
体装置の電極配線。 - （３）アルミニウム金属を少なくともその主成分とする
金属材料からなる半導体装置の金属配線において、前記
金属配線のパターニングされた表面が窒化アルミニウム
膜又は前記金属材料の窒化物質で被覆され、その上に窒
化シリコン膜からなる被覆を有することを特徴とする半
導体装置の電極配線。 - （４）アルミニウム金属の外にシリコン元素又は銅元素
が含有されている特許請求の範囲第（３）項記載の半導
体装置の電極配線。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62006689A JPH0680668B2 (ja) | 1987-01-13 | 1987-01-13 | 半導体装置の電極配線の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62006689A JPH0680668B2 (ja) | 1987-01-13 | 1987-01-13 | 半導体装置の電極配線の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63174335A true JPS63174335A (ja) | 1988-07-18 |
| JPH0680668B2 JPH0680668B2 (ja) | 1994-10-12 |
Family
ID=11645319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62006689A Expired - Lifetime JPH0680668B2 (ja) | 1987-01-13 | 1987-01-13 | 半導体装置の電極配線の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0680668B2 (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52151567A (en) * | 1976-06-11 | 1977-12-16 | Hitachi Ltd | Protecting method of wiring layers |
| JPS5972142A (ja) * | 1982-10-19 | 1984-04-24 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPS5984553A (ja) * | 1982-11-08 | 1984-05-16 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPS61242039A (ja) * | 1985-04-19 | 1986-10-28 | Nec Corp | 半導体装置 |
-
1987
- 1987-01-13 JP JP62006689A patent/JPH0680668B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52151567A (en) * | 1976-06-11 | 1977-12-16 | Hitachi Ltd | Protecting method of wiring layers |
| JPS5972142A (ja) * | 1982-10-19 | 1984-04-24 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPS5984553A (ja) * | 1982-11-08 | 1984-05-16 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPS61242039A (ja) * | 1985-04-19 | 1986-10-28 | Nec Corp | 半導体装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0680668B2 (ja) | 1994-10-12 |
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