JPS6387747A - 半導体集積回路の配線金属膜構造 - Google Patents
半導体集積回路の配線金属膜構造Info
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- JPS6387747A JPS6387747A JP23273886A JP23273886A JPS6387747A JP S6387747 A JPS6387747 A JP S6387747A JP 23273886 A JP23273886 A JP 23273886A JP 23273886 A JP23273886 A JP 23273886A JP S6387747 A JPS6387747 A JP S6387747A
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体集積回路の配線金属Ｊに関する。
詳しくはアルミニウム膜（以下Ａｌ膜と記す）あるいは
アルミニウムにシリコン等を加えた合金膜（以下Ａ１合
金膜と記す）の表面に発生するヒロックと呼ばれる突起
の発生防止に関する。
アルミニウムにシリコン等を加えた合金膜（以下Ａ１合
金膜と記す）の表面に発生するヒロックと呼ばれる突起
の発生防止に関する。
半導体集積回路の配線金属膜としてはシリコンに対して
低抵抗のオーミックコンタクトになること、絶縁膜との
密着性がよいこと、導電率が大きいこと、加工が容易で
加工精度が高いこと等の条件を満たすものとしてＡｌ膜
やＡ１合金膜が使用されている。
低抵抗のオーミックコンタクトになること、絶縁膜との
密着性がよいこと、導電率が大きいこと、加工が容易で
加工精度が高いこと等の条件を満たすものとしてＡｌ膜
やＡ１合金膜が使用されている。
ところがこのＡｌ膜やＡ１合金膜表面には、ヒロックと
呼ばれる突起が発生する。このヒロックの発生原因は、
熱処理時のシリコン基板とＡｌ膜やＡ１合金膜との熱膨
張率の差によって、Ａｌ膜やＡ１合金膜に圧縮応力が生
じ、この圧縮応力が緩和されることによるものと考えら
れている。
呼ばれる突起が発生する。このヒロックの発生原因は、
熱処理時のシリコン基板とＡｌ膜やＡ１合金膜との熱膨
張率の差によって、Ａｌ膜やＡ１合金膜に圧縮応力が生
じ、この圧縮応力が緩和されることによるものと考えら
れている。
第３図に従来例によるＡＩ合金膜の表面状態を示す。第
３図は１重量％のシリコンを添加したＡ１合金膜を１μ
ｍの厚さで形成し、窒素ガス中で４００°Ｃ１時間の熱
処理を施した配線金属膜の表面を、表面あらさ計で測定
した結果である。高さ３００〜４００ｎｍのヒロックが
観察される。
３図は１重量％のシリコンを添加したＡ１合金膜を１μ
ｍの厚さで形成し、窒素ガス中で４００°Ｃ１時間の熱
処理を施した配線金属膜の表面を、表面あらさ計で測定
した結果である。高さ３００〜４００ｎｍのヒロックが
観察される。
配線面積を減少させチップ面積の増大化を押え、さらに
配線長を短（して配線抵抗による動作速度の遅延を抑制
するため配線金属膜の多層化が行なわれている。
配線長を短（して配線抵抗による動作速度の遅延を抑制
するため配線金属膜の多層化が行なわれている。
しかし、このヒロックにより多層配線金属膜間で電気的
短絡を引き起こす問題点がある。
短絡を引き起こす問題点がある。
Ａｌ膜あるいはＡＪ合金膜表面のヒロック防止法として
、例えば特開昭６０−４３８５８号公報に記載のように
、Ａｌ膜やＡ１合金膜を気相成長法によって形成した高
融点金属膜で被覆する方法が提案されている。
、例えば特開昭６０−４３８５８号公報に記載のように
、Ａｌ膜やＡ１合金膜を気相成長法によって形成した高
融点金属膜で被覆する方法が提案されている。
しかしながら、Ａｌ膜やＡ１合金膜上に気相成長法にて
高融点金属膜を形成すると次に記す問題点がある。高融
点金属膜の気相成長法による形成時に、基板温度上昇に
よりＡｌ膜やＡＪ合金膜表面にヒロックが発生する。ま
た気相成長後の熱履歴により高融点金属膜表面が、酸素
や窒素と反応し、多層配線における上層配線との安定し
たコンタクトが得られず、さらにボンディングの密着性
も問題となる。
高融点金属膜を形成すると次に記す問題点がある。高融
点金属膜の気相成長法による形成時に、基板温度上昇に
よりＡｌ膜やＡＪ合金膜表面にヒロックが発生する。ま
た気相成長後の熱履歴により高融点金属膜表面が、酸素
や窒素と反応し、多層配線における上層配線との安定し
たコンタクトが得られず、さらにボンディングの密着性
も問題となる。
本発明の目的はヒロックの発生を防止し、安定した多層
配線における上層配線との低コンタクト抵抗および良好
なボンディング性を備えた配線金属膜を提供するもので
ある。
配線における上層配線との低コンタクト抵抗および良好
なボンディング性を備えた配線金属膜を提供するもので
ある。
上記目的のため本発明においては、配線金属膜として下
層膜はＡｌ膜あるいはＡ１合金膜、中層膜は高融点金属
膜、上層膜はＡｌ膜あるいはＡ１合金膜の三層膜で構成
した。
層膜はＡｌ膜あるいはＡ１合金膜、中層膜は高融点金属
膜、上層膜はＡｌ膜あるいはＡ１合金膜の三層膜で構成
した。
以下本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の実施例の各工程におけ
るＭＯＳトランジスタの断面図を示したものである。一
般的な方法により第１図（ａ）に示すように第１導電型
の半導体基板１の素子領域表面に一部がゲート絶縁膜２
となる二酸化シリコン膜を形成し、このゲート絶縁膜２
上のゲート部分にゲート電極３となる多結晶シリコン膜
を形成し、このゲート電極３をマスクにしてイオン注入
法により第２導 ・電皿のソース領域４およびドレイン
領域５を形成し、二酸化シリコン膜を主体とする厚さ５
００ｎｍの多層配線用絶縁膜６を形成する。その後第１
層の配線金属膜７の下層膜７ａとして１重量％のシリコ
ンを添加した厚さ１μｍのＡ１合金膜、中層膜７ｂとし
て厚さ２Ｑｎｍのモリブデン膜、上層膜７Ｃとして厚さ
ｌＱＱｎｍのＡｌ膜をいずれも基板加熱温度１５０℃で
スパッタリング法で形成し、フォトエツチング技術を用
いてパターニングすることによりゲート電極３、ソース
領域４、ドレイン領域５の電気的接続を取る。
るＭＯＳトランジスタの断面図を示したものである。一
般的な方法により第１図（ａ）に示すように第１導電型
の半導体基板１の素子領域表面に一部がゲート絶縁膜２
となる二酸化シリコン膜を形成し、このゲート絶縁膜２
上のゲート部分にゲート電極３となる多結晶シリコン膜
を形成し、このゲート電極３をマスクにしてイオン注入
法により第２導 ・電皿のソース領域４およびドレイン
領域５を形成し、二酸化シリコン膜を主体とする厚さ５
００ｎｍの多層配線用絶縁膜６を形成する。その後第１
層の配線金属膜７の下層膜７ａとして１重量％のシリコ
ンを添加した厚さ１μｍのＡ１合金膜、中層膜７ｂとし
て厚さ２Ｑｎｍのモリブデン膜、上層膜７Ｃとして厚さ
ｌＱＱｎｍのＡｌ膜をいずれも基板加熱温度１５０℃で
スパッタリング法で形成し、フォトエツチング技術を用
いてパターニングすることによりゲート電極３、ソース
領域４、ドレイン領域５の電気的接続を取る。
次に第１図（ｂｌに示すように、耐湿性に優れナトリウ
ムイオンの浸入防止に効果があるプラズマ堆積窒化膜を
、多層配線絶縁膜８として厚さ１μｍ形成する。次に前
述と同様に下層膜９ａ、中層膜９ｂ、上層膜９Ｃの三層
からなる第２層の配線金属膜９を形成する。
ムイオンの浸入防止に効果があるプラズマ堆積窒化膜を
、多層配線絶縁膜８として厚さ１μｍ形成する。次に前
述と同様に下層膜９ａ、中層膜９ｂ、上層膜９Ｃの三層
からなる第２層の配線金属膜９を形成する。
このようにして第１層と第２層の配線金属膜を持った半
導体集積回路が得られる。
導体集積回路が得られる。
第２図に本発明の実施例の三層構造による配線金属膜の
表面状態を示す。第２図は三層構造の配線金属膜形成後
、窒素ガス中で４００°Ｃ１時間の熱処理を施した後の
表面を、表面あらさ計で測定した結果である。ヒロック
の発生は認められず、またモリブデン膜とＡｌ膜の反応
による変色も観察されない。三層構造の配線金属膜の最
上層にＡｌ膜あるいはＡ１合金膜を形成したことにより
安定したボンディング性と、多層配線における上層配線
との低コンタクト抵抗が得られる。
表面状態を示す。第２図は三層構造の配線金属膜形成後
、窒素ガス中で４００°Ｃ１時間の熱処理を施した後の
表面を、表面あらさ計で測定した結果である。ヒロック
の発生は認められず、またモリブデン膜とＡｌ膜の反応
による変色も観察されない。三層構造の配線金属膜の最
上層にＡｌ膜あるいはＡ１合金膜を形成したことにより
安定したボンディング性と、多層配線における上層配線
との低コンタクト抵抗が得られる。
また三層構造の配線金属膜の形成をすべて同一以上、シ
リコンを添加したＡ１合金膜で説明したが、シリコンの
代りに銅、すす、チタン等を添加しても良い。
リコンを添加したＡ１合金膜で説明したが、シリコンの
代りに銅、すす、チタン等を添加しても良い。
また本発明の三層構造の配線金属膜の下に、２種類の異
なる金属の間にその相互反応を抑制する目的のために、
バリアメタルを形成する場合も、この効果は変らない。
なる金属の間にその相互反応を抑制する目的のために、
バリアメタルを形成する場合も、この効果は変らない。
〔発明の効果〕
以上の説明で明らかなように本発明によれば、配線金属
膜表面のヒロック発生を押え、安定したボンディング性
と多層配線における上層配線との低コンタクト抵抗が得
られる。
膜表面のヒロック発生を押え、安定したボンディング性
と多層配線における上層配線との低コンタクト抵抗が得
られる。
第１図［ａ）、ｔｂｌは本発明の実施例の各工程におけ
るＭＯＳ）ランジスタの断面図、第２図は本発明の実施
例の三層構造による配線金属膜の表面状態図、第３図は
従来例の配線金属膜の表面状態図である。 ７．９・・・・・・配線金属膜、 ７ａ、９ａ・・・・・・下層膜、 ７ｂ、９ｂ・・・・・・中層膜、 ７Ｃ１９Ｃ・・・・・・上層膜。
るＭＯＳ）ランジスタの断面図、第２図は本発明の実施
例の三層構造による配線金属膜の表面状態図、第３図は
従来例の配線金属膜の表面状態図である。 ７．９・・・・・・配線金属膜、 ７ａ、９ａ・・・・・・下層膜、 ７ｂ、９ｂ・・・・・・中層膜、 ７Ｃ１９Ｃ・・・・・・上層膜。
Claims (1)
- 下層膜はアルミニウム膜あるいはアルミニウムを主成分
とする合金膜、中層膜はモリブデン・タングステン・チ
タン・タンタル等から選択される一つの高融点金属膜、
上層膜はアルミニウム膜あるいはアルミニウムを主成分
とする合金膜の三層膜で構成したことを特徴とする半導
体集積回路の配線金属膜構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23273886A JPS6387747A (ja) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | 半導体集積回路の配線金属膜構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23273886A JPS6387747A (ja) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | 半導体集積回路の配線金属膜構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6387747A true JPS6387747A (ja) | 1988-04-19 |
Family
ID=16943994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23273886A Pending JPS6387747A (ja) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | 半導体集積回路の配線金属膜構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6387747A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5147819A (en) * | 1991-02-21 | 1992-09-15 | Micron Technology, Inc. | Semiconductor metallization method |
-
1986
- 1986-09-30 JP JP23273886A patent/JPS6387747A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5147819A (en) * | 1991-02-21 | 1992-09-15 | Micron Technology, Inc. | Semiconductor metallization method |
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