JPS6376443A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS6376443A JPS6376443A JP22109486A JP22109486A JPS6376443A JP S6376443 A JPS6376443 A JP S6376443A JP 22109486 A JP22109486 A JP 22109486A JP 22109486 A JP22109486 A JP 22109486A JP S6376443 A JPS6376443 A JP S6376443A
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Landscapes
- Local Oxidation Of Silicon (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Formation Of Insulating Films (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置に関し、特に多層配線構造に関する
。
。
従来、この種の多層配線は金属配縁としてアルミニウム
層間絶縁膜としてプラズマ化学的気相成長窒化膜、略し
てプラズマ窒化膜が用いられていた。
層間絶縁膜としてプラズマ化学的気相成長窒化膜、略し
てプラズマ窒化膜が用いられていた。
上述した従来の多層配線では、プラズマ窒化膜形成後に
アロイと称して４５０℃付近で熱処理すると窒化膜ふく
れやアルミニウム消失と呼ばれる異常現象が発生すると
いう欠点がある。この現象のメカニズムについて諸説め
９、例えばＪ、Ｔ。
アロイと称して４５０℃付近で熱処理すると窒化膜ふく
れやアルミニウム消失と呼ばれる異常現象が発生すると
いう欠点がある。この現象のメカニズムについて諸説め
９、例えばＪ、Ｔ。
ＹｕｅらやＴ 、Ｔｕｒｎｅｒら（Ｐｒｏｃ、Ｉ ＥＥ
Ｅ １９８５ＩＲＰ８）やＮ 、Ｏｗａｄａら（Ｐｒｏ
ｃ、ｏｆ ５ｅｃｏｎｄＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ
ＩＥＥＥ ＶＬＳＩ Ｍｕｔｉｌｉｖｅｌｉｎｔｅ
ｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｆ）はいずれも応力に
その原因を求めている。
Ｅ １９８５ＩＲＰ８）やＮ 、Ｏｗａｄａら（Ｐｒｏ
ｃ、ｏｆ ５ｅｃｏｎｄＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ
ＩＥＥＥ ＶＬＳＩ Ｍｕｔｉｌｉｖｅｌｉｎｔｅ
ｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｆ）はいずれも応力に
その原因を求めている。
しかるに１本発明者は上記窒化膜ふくれやアルミニウム
消失と呼ばれる異常挽板の原因は応力と′いうよりも、
水素の存在が支配的であることを見出した。
消失と呼ばれる異常挽板の原因は応力と′いうよりも、
水素の存在が支配的であることを見出した。
すなわちプラズマ窒化膜形成時に発生する水素のアルミ
ニウム中−への吸蔵現象と、その後゛の熱処理による水
素放出現象に伴うアルミ原子のマイクレージｌンと水素
圧力による窒化膜のふくれが原因であることをつきとめ
た。
ニウム中−への吸蔵現象と、その後゛の熱処理による水
素放出現象に伴うアルミ原子のマイクレージｌンと水素
圧力による窒化膜のふくれが原因であることをつきとめ
た。
本発明は上記のメカニズム解析に基づき、アルミニウム
消失と窒化膜ふくれを防止するために、次の構造を有し
ている。
消失と窒化膜ふくれを防止するために、次の構造を有し
ている。
すなわち、プラズマ窒化膜形成時に発生する水素からア
ルミニウムを遮蔽するために、プラズマ窒化膜形成前に
アルミニウム配線上に水素を通しにくい膜を形成し、プ
ラズマ窒化膜とアルミニウムの間に前記膜をはさんだも
のである。水素を通しにくい膜としては水素を吸収して
しまう膜と水素を波数させない緻密な膜があシ、前者に
はＮｉＯ・８ｉ０２膜、金属水素化物ＦｅＴｉＨ，，遷
移金属酸化物Ｖ＊ Ｏｓ 、 Ｔ ｉＯｘ ６るいはＰ
ｄ 、Ｐｔ 、Ｎｉ 、Ｔｉ 、 ｒｅ等の高融点金属
またはそのシリサイド膜が挙げられ、後者にはスパッタ
窒化膜あるいはＥＣＲシリコン窒化膜が挙げられる。
ルミニウムを遮蔽するために、プラズマ窒化膜形成前に
アルミニウム配線上に水素を通しにくい膜を形成し、プ
ラズマ窒化膜とアルミニウムの間に前記膜をはさんだも
のである。水素を通しにくい膜としては水素を吸収して
しまう膜と水素を波数させない緻密な膜があシ、前者に
はＮｉＯ・８ｉ０２膜、金属水素化物ＦｅＴｉＨ，，遷
移金属酸化物Ｖ＊ Ｏｓ 、 Ｔ ｉＯｘ ６るいはＰ
ｄ 、Ｐｔ 、Ｎｉ 、Ｔｉ 、 ｒｅ等の高融点金属
またはそのシリサイド膜が挙げられ、後者にはスパッタ
窒化膜あるいはＥＣＲシリコン窒化膜が挙げられる。
〔実施例〕
次に本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例の断面図である。複数のｐｎ
接合が形成され、ＭＯＳまたはバイポーラ素子がすでに
形成されているシリコン基板１上の厚さ約１．０μｍの
シリコン峻化膜２があシ（第１図Ｔａ） ） 、その上
にアルミニウム３を厚さ約１．０μｍＤＣマグネトロン
スパッタ法により形成し、次にチタン４をＤＣマグネト
ロンスパッタ法によシ厚さ約５０ＯＡ形成する（第１図
（ｂ））。通常のフォトリングラフィを用いて、チタン
４を含むアルミニウム３をパターン形成し、フォトレジ
ストをマスクにＣＣｌ４ガスを用いて異方性ドライエツ
チングによシ配線パターンを形成する（第１図（Ｃ））
。次にウェハーをプラズマ策化膜成長炉に入れ化学的気
相成長によ［ＳｉＨ４とＮＨ３のガスをプラズマ中で反
応させてシリコン窒化１ｓｉＮ６を約１μｍの厚さに形
成する。プラズマ窒化膜成長炉の温度は通常３００℃〜
４００℃でアシ、ウエノ・−スを入炉するとき、空気中
の酸累のまき込みによりチタン族４の表面はば化されば
化チタンＴｉ０２５が薄く形成される（第１図（ｄ））
。
接合が形成され、ＭＯＳまたはバイポーラ素子がすでに
形成されているシリコン基板１上の厚さ約１．０μｍの
シリコン峻化膜２があシ（第１図Ｔａ） ） 、その上
にアルミニウム３を厚さ約１．０μｍＤＣマグネトロン
スパッタ法により形成し、次にチタン４をＤＣマグネト
ロンスパッタ法によシ厚さ約５０ＯＡ形成する（第１図
（ｂ））。通常のフォトリングラフィを用いて、チタン
４を含むアルミニウム３をパターン形成し、フォトレジ
ストをマスクにＣＣｌ４ガスを用いて異方性ドライエツ
チングによシ配線パターンを形成する（第１図（Ｃ））
。次にウェハーをプラズマ策化膜成長炉に入れ化学的気
相成長によ［ＳｉＨ４とＮＨ３のガスをプラズマ中で反
応させてシリコン窒化１ｓｉＮ６を約１μｍの厚さに形
成する。プラズマ窒化膜成長炉の温度は通常３００℃〜
４００℃でアシ、ウエノ・−スを入炉するとき、空気中
の酸累のまき込みによりチタン族４の表面はば化されば
化チタンＴｉ０２５が薄く形成される（第１図（ｄ））
。
この後、下地シリコンとアルミニウムがオーミックコン
タクトがとれるように４００〜５００℃でアロイ処理を
Ｎ２中３０分行なう。もし必要なら、プラズマ窒化膜６
を形成する前に４５０℃Ｎ、＋０゜３０分程度の熱処理
を行なってチタンＴｉの表面を酸化してもよい。またさ
らに必要なら、チタン膜４ｔ−ＤＣマグネトロンスパッ
タ法で形成するとき、通常アルゴンＡｒガスでスパッタ
リングによってチタンターゲットをとばしているが、こ
の時酸素をｌＸ１０−’Ｔｏｒｒリークさせてチタン［
化物ＴｉＯ２を形成してもよい。
タクトがとれるように４００〜５００℃でアロイ処理を
Ｎ２中３０分行なう。もし必要なら、プラズマ窒化膜６
を形成する前に４５０℃Ｎ、＋０゜３０分程度の熱処理
を行なってチタンＴｉの表面を酸化してもよい。またさ
らに必要なら、チタン膜４ｔ−ＤＣマグネトロンスパッ
タ法で形成するとき、通常アルゴンＡｒガスでスパッタ
リングによってチタンターゲットをとばしているが、こ
の時酸素をｌＸ１０−’Ｔｏｒｒリークさせてチタン［
化物ＴｉＯ２を形成してもよい。
第２図は本発明の第２の実施例の断面図である。
複数のｐｎ接合が形成され、ＭＯＳまたはバイポーラ素
子がすでに形成されているシリコン基板１の上の厚さ約
１．０μｍのシリコ／酸化膜２があシ（第２図ｔａｌ
） 、その上にアルミニウム膜を厚さ約１．０μｍＤＣ
マグネトロンスパッタ法によ）形成し、フォトリングラ
フィを用いてフォトレジストをパターニングし、フォト
レジストをマスクにＣＣｌ４ガスを用いて異方性ドライ
エツチングによシ配線パターン３を形成する（第２図（
ｂ））。次に高周波（Ｒ，Ｆ）スパッタ法によシチタン
酸化５ｄ（ＴｉＯ２のターゲットをアルゴンＡｒガスの
スパッタリングによυ、基板上チタン醒化膜４４を約１
００ＯＡ形成する。この時必要なら５ Ｘ １０−’
Ｔｏｒｒ〜１ ｘ １０−ｓＴｏｒｒ ｔＤ酸素０２を
リークさせてもよい（第２図（Ｃ））。次にウェハーを
プラズマ窒化膜成長炉に入れ３００〜４００℃で化学的
気相成長によ］５ｉＨｎとＮＨ，のガスをプラズマ中で
反応させてシリコン窒化膜ＳｉＮ ５を約１．０μｍの
厚さに形成する。
子がすでに形成されているシリコン基板１の上の厚さ約
１．０μｍのシリコ／酸化膜２があシ（第２図ｔａｌ
） 、その上にアルミニウム膜を厚さ約１．０μｍＤＣ
マグネトロンスパッタ法によ）形成し、フォトリングラ
フィを用いてフォトレジストをパターニングし、フォト
レジストをマスクにＣＣｌ４ガスを用いて異方性ドライ
エツチングによシ配線パターン３を形成する（第２図（
ｂ））。次に高周波（Ｒ，Ｆ）スパッタ法によシチタン
酸化５ｄ（ＴｉＯ２のターゲットをアルゴンＡｒガスの
スパッタリングによυ、基板上チタン醒化膜４４を約１
００ＯＡ形成する。この時必要なら５ Ｘ １０−’
Ｔｏｒｒ〜１ ｘ １０−ｓＴｏｒｒ ｔＤ酸素０２を
リークさせてもよい（第２図（Ｃ））。次にウェハーを
プラズマ窒化膜成長炉に入れ３００〜４００℃で化学的
気相成長によ］５ｉＨｎとＮＨ，のガスをプラズマ中で
反応させてシリコン窒化膜ＳｉＮ ５を約１．０μｍの
厚さに形成する。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は、半導体集積回路におい
て必須であるアルミ配線上にチタン及びチタン酸化物に
代表される水素の吸蔵金属の薄膜を形成することにより
、プラズマ窒化膜のみならず、化学的気相成長時に発生
する７Ｘ’Ｊ原子をアルミ上の水素吸蔵金属薄膜に吸収
させアルミ中に水素原子が侵入するのを防ぐことによシ
、次の高温熱処理時にアルミ膜中からの水素放出に伴う
アルミ消失と放出水素圧力によるプラズマ窒化膜ふくれ
等の不良を無くすことができる効果がある。さらに、ア
ルミ膜はＤＣマクネトロンスパッタリング時に用いたＡ
ｒガス中に含まれる水素によって、膜中に水素をすでに
取りこんでおシ、この水素が原因となるプラズマ窒化膜
ふくれも、その上のチタン及びチタン酸化物膜に吸収さ
せることによって防ぐことができるという効果がある。
て必須であるアルミ配線上にチタン及びチタン酸化物に
代表される水素の吸蔵金属の薄膜を形成することにより
、プラズマ窒化膜のみならず、化学的気相成長時に発生
する７Ｘ’Ｊ原子をアルミ上の水素吸蔵金属薄膜に吸収
させアルミ中に水素原子が侵入するのを防ぐことによシ
、次の高温熱処理時にアルミ膜中からの水素放出に伴う
アルミ消失と放出水素圧力によるプラズマ窒化膜ふくれ
等の不良を無くすことができる効果がある。さらに、ア
ルミ膜はＤＣマクネトロンスパッタリング時に用いたＡ
ｒガス中に含まれる水素によって、膜中に水素をすでに
取りこんでおシ、この水素が原因となるプラズマ窒化膜
ふくれも、その上のチタン及びチタン酸化物膜に吸収さ
せることによって防ぐことができるという効果がある。
第１図は本発明の第１の実施例の縦断面図、第２図は第
２の実施例の縦断面図をそれぞれ示し、１はシリコン基
板、２はシリコン酸化膜、３はアルミニウム膜、４はチ
タン膜、５はチタン酸化物膜、６はプラズマ窒化膜、４
４はチタン酸化膜をそれぞれ示す。 代理人 弁理士 内 原 晋、−°ｉ礼、ノこτ
゛ ′Ｃ・晶−２ノ ー、ノ 招 ／ 図
２の実施例の縦断面図をそれぞれ示し、１はシリコン基
板、２はシリコン酸化膜、３はアルミニウム膜、４はチ
タン膜、５はチタン酸化物膜、６はプラズマ窒化膜、４
４はチタン酸化膜をそれぞれ示す。 代理人 弁理士 内 原 晋、−°ｉ礼、ノこτ
゛ ′Ｃ・晶−２ノ ー、ノ 招 ／ 図
Claims (1)
- 半導体基板上部に配設された金属配線と化学的気相成長
絶縁膜からなる多層配線構造において、前記化学的気相
成長絶縁膜形成時に金属配線に吸蔵される水素を吸収す
る第２の膜を、前記金属配線と前記化学的気相成長絶縁
膜の間にはさんだことを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22109486A JPS6376443A (ja) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22109486A JPS6376443A (ja) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6376443A true JPS6376443A (ja) | 1988-04-06 |
Family
ID=16761393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22109486A Pending JPS6376443A (ja) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6376443A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997020320A1 (en) * | 1995-11-30 | 1997-06-05 | Sgs-Thomson Microelectronics S.R.L. | Monolithically integrated device |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51147286A (en) * | 1975-06-13 | 1976-12-17 | Nec Corp | Manufacturing process of semiconductor |
| JPS57162447A (en) * | 1981-03-31 | 1982-10-06 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
-
1986
- 1986-09-19 JP JP22109486A patent/JPS6376443A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51147286A (en) * | 1975-06-13 | 1976-12-17 | Nec Corp | Manufacturing process of semiconductor |
| JPS57162447A (en) * | 1981-03-31 | 1982-10-06 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997020320A1 (en) * | 1995-11-30 | 1997-06-05 | Sgs-Thomson Microelectronics S.R.L. | Monolithically integrated device |
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