JPS63299250A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPS63299250A JPS63299250A JP13146187A JP13146187A JPS63299250A JP S63299250 A JPS63299250 A JP S63299250A JP 13146187 A JP13146187 A JP 13146187A JP 13146187 A JP13146187 A JP 13146187A JP S63299250 A JPS63299250 A JP S63299250A
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Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
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】
〔概要〕
Ｖ−ＬＳＩ （超ＬＳＩ ）の配線材料としてｆｌ（
Ｃｕ）を用いたとき、パターニングしたＣｕの上にスパ
ンタシリコンを堆積し、自己整合（セルファライン）で
Ｃｕ −５ｉ０２合金を形成し、配線間の絶縁性も同時
に得る。
Ｃｕ）を用いたとき、パターニングしたＣｕの上にスパ
ンタシリコンを堆積し、自己整合（セルファライン）で
Ｃｕ −５ｉ０２合金を形成し、配線間の絶縁性も同時
に得る。
本発明は半導体装置の製造方法、特に半導体装置の電極
配線に銅を用いる場合に銅の酸化を防ぎ、かつ、銅電極
配線相互間の絶縁性を得る方法に関する。
配線に銅を用いる場合に銅の酸化を防ぎ、かつ、銅電極
配線相互間の絶縁性を得る方法に関する。
半導体装置のための電極配線の材料としては、従来純粋
アルミニウム（ＡＩ）中にシリコン（Ｓｉ）を混入した
Ｑｌ −Ｓｔ金合金用いられていた。
アルミニウム（ＡＩ）中にシリコン（Ｓｉ）を混入した
Ｑｌ −Ｓｔ金合金用いられていた。
しかし、ＬＳＩの高集積化（Ｖ−ＬＳＩ化）により、電
極配線材料には、低抵抗で、エレクトロ・マイグレーシ
ョンおよびストレスに強い性質が求められ、銅は従来の
Ａｌ−５ｔ系の配線に比べ、低抵抗で、エレクトロ・マ
イグレーションに強いため、次期配線材料に有望なもの
として着目されている。
極配線材料には、低抵抗で、エレクトロ・マイグレーシ
ョンおよびストレスに強い性質が求められ、銅は従来の
Ａｌ−５ｔ系の配線に比べ、低抵抗で、エレクトロ・マ
イグレーションに強いため、次期配線材料に有望なもの
として着目されている。
銅配線の問題点は、銅が極めて酸化しやす（、マタ絶縁
膜材料である二酸化シリコン（５ｉ０２）燐・珪酸ガラ
ス（ＰＳＧ）などと反応しゃすいことである。
膜材料である二酸化シリコン（５ｉ０２）燐・珪酸ガラ
ス（ＰＳＧ）などと反応しゃすいことである。
従来例を断面で示す第２図を参照すると、シリコン基板
２１上のＳ＋０２膜２２に銅配線２３が形成され、その
上に絶縁膜としてＰＳＧ膜２４が被着されている場合に
、Ｃｕと５ｉ０２またはＰＳＧが接合するため、銅配線
２３間に折線２５で示す配線間短絡が生じてリーク電流
が流れる問題がある。
２１上のＳ＋０２膜２２に銅配線２３が形成され、その
上に絶縁膜としてＰＳＧ膜２４が被着されている場合に
、Ｃｕと５ｉ０２またはＰＳＧが接合するため、銅配線
２３間に折線２５で示す配線間短絡が生じてリーク電流
が流れる問題がある。
さらに第３図に示される如く、ｐ−型シリコン基板３１
にｎ＋型型数散層３２作られ、基板上のＰＳＧ膜３３に
ｎ“型拡散Ｎ３２とコンタクトをとるためのコンタクト
窓が開口され、このコンタクト窓部にＴｉ／ＴｉＮのバ
リアメタル３４を介して銅配線３５が形成され、その上
にＰＳＧ膜３膜外６着されている場合に、銅配線３５の
側壁とｎ＋＋散層３２との間に折線３７で示す方向に電
流がリークしてｐｎ接合破壊を発生する問題もある。
にｎ＋型型数散層３２作られ、基板上のＰＳＧ膜３３に
ｎ“型拡散Ｎ３２とコンタクトをとるためのコンタクト
窓が開口され、このコンタクト窓部にＴｉ／ＴｉＮのバ
リアメタル３４を介して銅配線３５が形成され、その上
にＰＳＧ膜３膜外６着されている場合に、銅配線３５の
側壁とｎ＋＋散層３２との間に折線３７で示す方向に電
流がリークしてｐｎ接合破壊を発生する問題もある。
本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、ＬＳ
Ｉの電極配線を銅で形成する場合に、銅の酸化を防止し
、かつ、配線間短絡およびｐｎ接合破壊を防止する方法
を提供することを目的とする。
Ｉの電極配線を銅で形成する場合に、銅の酸化を防止し
、かつ、配線間短絡およびｐｎ接合破壊を防止する方法
を提供することを目的とする。
第１図！８）〜（Ｃ）は本発明実施例断面図で、図中、
１１はＣｕ、 １２は拡散バリアであるＴｉＮ 、 １
３はオーミックコンタクトをとるためのコンタクトメタ
ルであるＴｉ、 １４は絶縁膜である５ｉ０２膜、１５
はスパッタによって堆積したスパッタシリコン、１６は
Ｃｕ −５ｉＯｚ合金、１７はスパッタシリコンが酸化
してできた５ｉＯｚ膜である。
１１はＣｕ、 １２は拡散バリアであるＴｉＮ 、 １
３はオーミックコンタクトをとるためのコンタクトメタ
ルであるＴｉ、 １４は絶縁膜である５ｉ０２膜、１５
はスパッタによって堆積したスパッタシリコン、１６は
Ｃｕ −５ｉＯｚ合金、１７はスパッタシリコンが酸化
してできた５ｉＯｚ膜である。
本発明においては、セルファラインでＣｕをＣｕ −Ｓ
ｉＯ２合金（分散強化型合金）とし、Ｓｉｏ２膜１４上
のスパッタシリコンをＳｉＯ２膜１７に変質し、Ｃｕ−
５ｉＯｚ合金１６の配線間の絶縁性を得る。
ｉＯ２合金（分散強化型合金）とし、Ｓｉｏ２膜１４上
のスパッタシリコンをＳｉＯ２膜１７に変質し、Ｃｕ−
５ｉＯｚ合金１６の配線間の絶縁性を得る。
上記した方法では、パターニングしたｖ４１１の上にス
パッタリング法などを用いてシリコン１５を堆積し、そ
の後酸素雰囲気の高温熱処理で５ｉ０２膜１４上に堆積
したスパッタシリコンは５ｉ０２となし絶縁性をもたせ
、また銅１１上に堆積したシリコン１５は胴中に拡散し
Ｃｕ−５ｌ合金となす。ここで、雰囲気中の酸素は胴中
に取り込まれるが、胴中のシリコンと結合し、胴中にＳ
ｉＯ２の偏析が形成される。このため、銅は酸化されず
、またＣｕ −５ｉＯｚ合金は分散強化型合金であり、
外部からストレスに対し強い耐性をもつという副次的効
果を発生する。
パッタリング法などを用いてシリコン１５を堆積し、そ
の後酸素雰囲気の高温熱処理で５ｉ０２膜１４上に堆積
したスパッタシリコンは５ｉ０２となし絶縁性をもたせ
、また銅１１上に堆積したシリコン１５は胴中に拡散し
Ｃｕ−５ｌ合金となす。ここで、雰囲気中の酸素は胴中
に取り込まれるが、胴中のシリコンと結合し、胴中にＳ
ｉＯ２の偏析が形成される。このため、銅は酸化されず
、またＣｕ −５ｉＯｚ合金は分散強化型合金であり、
外部からストレスに対し強い耐性をもつという副次的効
果を発生する。
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。
。
第１図（ａ）参照：
同図は銅配線を断面で示すもので、厚さ７００ｎｍの銅
１１の下には拡散バリアとして１５０ｎｍのＴＩＮ％コ
ンタクトメタルとして５０ｎｍのＴｉが敷いである。
１１の下には拡散バリアとして１５０ｎｍのＴＩＮ％コ
ンタクトメタルとして５０ｎｍのＴｉが敷いである。
拡散バリアはＴｉＷ 、 Ｗなどでよく、コンタクトメ
タルはＡＪ 、 ＰｔＳｉでもよい。
タルはＡＪ 、 ＰｔＳｉでもよい。
図示の構造を得るには、ＳｉＯ＋膜１４上にＴｉ１３、
ＴｉＮ １２、Ｃｕ１ｌを順に被着し、先ずＣｕ１ｌを
パターニングし、かくして得られたＣｕ１ｌをマスクに
ＴｉＮ１２、Ｔｉ１３をパターニングする。か（して、
図示の構造はセルファラインで形成される。
ＴｉＮ １２、Ｃｕ１ｌを順に被着し、先ずＣｕ１ｌを
パターニングし、かくして得られたＣｕ１ｌをマスクに
ＴｉＮ１２、Ｔｉ１３をパターニングする。か（して、
図示の構造はセルファラインで形成される。
第１図（ｂ）参照：
Ｃｕ配線を含むＳｉＯ２膜１４上にスパッタ法でＳｉを
１０〜５０ｎｍの厚さに堆積する。
１０〜５０ｎｍの厚さに堆積する。
第１図（Ｃ１参照：
８００〜１０００℃、０２雰囲気中で熱処理を行うと、
Ｃｕ１４に接触した部分の５ｉ１５はＣｕ１ｌ中に拡散
しＣｕ −Ｓｔ金合金なる。しかし、雰囲気の０２の存
在によって、Ｃｕ−３ｌ合金はＳｉが０２を取り込んで
ＳｉＯ２となって（：ｕ −５ｉＯｚ合金１６となり、
Ｃｕの結晶粒界にＳｉＯ＋が入り込んで（ＳｉＯ＋の偏
析） 、Ｃｕの酸化は防止される。
Ｃｕ１４に接触した部分の５ｉ１５はＣｕ１ｌ中に拡散
しＣｕ −Ｓｔ金合金なる。しかし、雰囲気の０２の存
在によって、Ｃｕ−３ｌ合金はＳｉが０２を取り込んで
ＳｉＯ２となって（：ｕ −５ｉＯｚ合金１６となり、
Ｃｕの結晶粒界にＳｉＯ＋が入り込んで（ＳｉＯ＋の偏
析） 、Ｃｕの酸化は防止される。
Ｃｕ −ＳｉＯ２合金１６は分散強化型合金であるので
外部からのストレスに対して強い性質をもつ。
外部からのストレスに対して強い性質をもつ。
ＳｆＯ＋膜１４上のシリコン１５は５ｉ０２膜１７とな
り、配線間の絶縁性を良好なものとする・ 〔発明の効果〕 以上述べてきたように本発明によれば、半導体装置の電
極配線を銅を用いて形成する場合に、銅の酸化が防止さ
れ、かつ、電極配線材料である銅が耐ストレス性に優れ
たＣｕ −５ｉＯｚ合金となって外部からのストレスに
強くなり、電極配線間に良好な絶縁性が確保される効果
がある。
り、配線間の絶縁性を良好なものとする・ 〔発明の効果〕 以上述べてきたように本発明によれば、半導体装置の電
極配線を銅を用いて形成する場合に、銅の酸化が防止さ
れ、かつ、電極配線材料である銅が耐ストレス性に優れ
たＣｕ −５ｉＯｚ合金となって外部からのストレスに
強くなり、電極配線間に良好な絶縁性が確保される効果
がある。
第１図（ａ）〜（Ｃ）は本発明実施例断面図、第２図と
第３図は従来例断面図である。 第１図において、 １１はＣＬ１％ １２はＴｉＮ 。 １３はＴｉ１ １４は ５ｉ０２膜、 １５はスパッタシリコン、 １６はＣｕ −５ｉ０２合金、 １７は５ｉ０２膜である。 代理人 弁理士 久木元 彰 復代理人 弁理士 大 菅 義 之 本登明虹堵例断面閏 第１図 １定米例ｃｒＬｔ７圀 第２図 従来例−澗 第３図
第３図は従来例断面図である。 第１図において、 １１はＣＬ１％ １２はＴｉＮ 。 １３はＴｉ１ １４は ５ｉ０２膜、 １５はスパッタシリコン、 １６はＣｕ −５ｉ０２合金、 １７は５ｉ０２膜である。 代理人 弁理士 久木元 彰 復代理人 弁理士 大 菅 義 之 本登明虹堵例断面閏 第１図 １定米例ｃｒＬｔ７圀 第２図 従来例−澗 第３図
Claims (1)
- 銅（１１）を用いる電極配線の形成において、絶縁膜（
１４）上にコンタクトメタル（１３）、拡散バリア（１
２）、銅（１１）を順に被着し、銅（１１）をパターニ
ングし、次いでパターニングされた銅（１１）をマスク
にして拡散バリア（１２）、コンタクトメタル（１３）
をパターニングする工程、銅（１１）上にシリコン（１
５）を堆積し、酸素雰囲気中で熱処理して鋼を銅−二酸
化シリコン（Ｃｕ−ＳｉＯ＿２）合金とし、絶縁膜（１
４）上のシリコンを二酸化シリコン膜（１７）とするこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13146187A JPS63299250A (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13146187A JPS63299250A (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63299250A true JPS63299250A (ja) | 1988-12-06 |
Family
ID=15058501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13146187A Pending JPS63299250A (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63299250A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6153507A (en) * | 1997-01-13 | 2000-11-28 | Nec Corporation | Method of fabricating semiconductor device providing effective resistance against metal layer oxidation and diffusion |
| WO2002067319A2 (en) * | 2000-12-06 | 2002-08-29 | Asm International N.V. | Copper interconnect structure having diffusion barrier |
-
1987
- 1987-05-29 JP JP13146187A patent/JPS63299250A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6153507A (en) * | 1997-01-13 | 2000-11-28 | Nec Corporation | Method of fabricating semiconductor device providing effective resistance against metal layer oxidation and diffusion |
| WO2002067319A2 (en) * | 2000-12-06 | 2002-08-29 | Asm International N.V. | Copper interconnect structure having diffusion barrier |
| WO2002067319A3 (en) * | 2000-12-06 | 2003-04-17 | Asm Microchemistry Oy | Copper interconnect structure having diffusion barrier |
| US6936535B2 (en) | 2000-12-06 | 2005-08-30 | Asm International Nv | Copper interconnect structure having stuffed diffusion barrier |
| US7732331B2 (en) | 2000-12-06 | 2010-06-08 | Asm International N.V. | Copper interconnect structure having stuffed diffusion barrier |
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