JP2000323478A - 半導体装置の配線構造 - Google Patents
半導体装置の配線構造Info
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Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】半導体装置の配線構造を、配線の抵抗が低く保
持されるようにする。 【解決手段】下層配線１のアルミニウム合金層１４とチ
タン層１３との間に、窒化チタン層１６を設ける。上層
配線２のアルミニウム合金層２４とチタン層２３との間
に、窒化チタン層２６を設ける。
持されるようにする。 【解決手段】下層配線１のアルミニウム合金層１４とチ
タン層１３との間に、窒化チタン層１６を設ける。上層
配線２のアルミニウム合金層２４とチタン層２３との間
に、窒化チタン層２６を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の配線
構造に関する。
構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年における半導体集積回路の高密度化
に伴い、配線の微細化および多層化が進んでいる。従来
の半導体装置の配線構造の一例を図２に示す。この例で
は、下層配線１と上層配線２とが、絶縁層５を介して積
層されている。これらの下層配線１と上層配線２とは、
タングステンプラグ３により接続されている。
に伴い、配線の微細化および多層化が進んでいる。従来
の半導体装置の配線構造の一例を図２に示す。この例で
は、下層配線１と上層配線２とが、絶縁層５を介して積
層されている。これらの下層配線１と上層配線２とは、
タングステンプラグ３により接続されている。
【０００３】下層配線１および上層配線２は、共に、基
板４側から順に、チタン（Ｔｉ）層１１，２１、窒化チ
タン（ＴｉＮ）層１２，２２、チタン層１３，２３、ア
ルミニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）層１４，２４、窒
化チタン層１５，２５を有する積層構造となっている。
ここで、アルミニウム合金層１４，２４の直下に存在す
るチタン層１３，２３は、配線のエレクトロマイグレー
ション耐性を高めるために設けられている。
板４側から順に、チタン（Ｔｉ）層１１，２１、窒化チ
タン（ＴｉＮ）層１２，２２、チタン層１３，２３、ア
ルミニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）層１４，２４、窒
化チタン層１５，２５を有する積層構造となっている。
ここで、アルミニウム合金層１４，２４の直下に存在す
るチタン層１３，２３は、配線のエレクトロマイグレー
ション耐性を高めるために設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の配線構造では、配線の形成後に行われる４００℃程
度の加熱工程（水素アニール工程等）において、アルミ
ニウム合金層とその直下に存在するチタン層との間でア
ルミニウムとチタンとの合金化が進行することにより、
配線の抵抗が高くなるという問題点がある。
来の配線構造では、配線の形成後に行われる４００℃程
度の加熱工程（水素アニール工程等）において、アルミ
ニウム合金層とその直下に存在するチタン層との間でア
ルミニウムとチタンとの合金化が進行することにより、
配線の抵抗が高くなるという問題点がある。
【０００５】本発明は、このような従来技術の問題点に
着目してなされたものであって、半導体装置の配線構造
を、配線の抵抗が低く保持されるようにすることを課題
とする。
着目してなされたものであって、半導体装置の配線構造
を、配線の抵抗が低く保持されるようにすることを課題
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の半導体装置の配線構造は、配線を構成する
アルミニウム層またはアルミニウム合金層とチタン層と
の間に、窒化チタン層を有する。この窒化チタン層の存
在により、アルミニウムとチタンとの合金化が防止され
るため、配線の抵抗が低く保持される。
に、本発明の半導体装置の配線構造は、配線を構成する
アルミニウム層またはアルミニウム合金層とチタン層と
の間に、窒化チタン層を有する。この窒化チタン層の存
在により、アルミニウムとチタンとの合金化が防止され
るため、配線の抵抗が低く保持される。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図１は、本発明の一実施形態に相当する半導
体装置の配線構造を示す、ウエハの部分断面図である。
この配線構造においては、絶縁層５を介して積層された
下層配線１と上層配線２とが、タングステンプラグ３に
より接続されている。下層配線１および上層配線２は、
共に、基板４側から順に、チタン（Ｔｉ）層１１，２
１、窒化チタン（ＴｉＮ）層１２，２２、チタン層１
３，２３、窒化チタン（ＴｉＮ）層１６，２６、アルミ
ニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）層１４，２４、窒化チ
タン層１５，２５を有する積層構造となっている。
説明する。図１は、本発明の一実施形態に相当する半導
体装置の配線構造を示す、ウエハの部分断面図である。
この配線構造においては、絶縁層５を介して積層された
下層配線１と上層配線２とが、タングステンプラグ３に
より接続されている。下層配線１および上層配線２は、
共に、基板４側から順に、チタン（Ｔｉ）層１１，２
１、窒化チタン（ＴｉＮ）層１２，２２、チタン層１
３，２３、窒化チタン（ＴｉＮ）層１６，２６、アルミ
ニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）層１４，２４、窒化チ
タン層１５，２５を有する積層構造となっている。
【０００８】各層の膜厚は例えば、チタン層１１，２
１：３００〜１０００Å、窒化チタン層１２，２２：５
００〜１５００Å、チタン層１３，２３：１００〜５０
０Å、窒化チタン層１６，２６：３００〜１０００Å、
アルミニウム合金層１４，２４：５０００〜１００００
Å、窒化チタン層１５，２５：１００〜５００Å、絶縁
層５：５０００〜２００００Åとする。アルミニウム合
金層１４，２４のＳｉ含有率は例えば０〜２ｗｔ％、Ｃ
ｕ含有率は例えば０〜１ｗｔ％とする。
１：３００〜１０００Å、窒化チタン層１２，２２：５
００〜１５００Å、チタン層１３，２３：１００〜５０
０Å、窒化チタン層１６，２６：３００〜１０００Å、
アルミニウム合金層１４，２４：５０００〜１００００
Å、窒化チタン層１５，２５：１００〜５００Å、絶縁
層５：５０００〜２００００Åとする。アルミニウム合
金層１４，２４のＳｉ含有率は例えば０〜２ｗｔ％、Ｃ
ｕ含有率は例えば０〜１ｗｔ％とする。
【０００９】この配線構造によれば、下層配線１および
上層配線２のいずれについても、窒化チタン層１６，２
６の存在によりアルミニウムとチタンとの合金化が防止
されるため、後工程である加熱工程等で配線の抵抗が高
くなることを防止できる。このウエハは以下のようにし
て作製される。先ず、シリコン製の基板４上に所定のプ
ロセスを施した後、チタン層１１をなすチタン薄膜、窒
化チタン層１２をなす窒化チタン（ＴｉＮ）薄膜、チタ
ン層１３をなすチタン薄膜、窒化チタン層１６をなす窒
化チタン（ＴｉＮ）薄膜、アルミニウム合金層１４をな
すアルミニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）薄膜、および
窒化チタン層１５をなす窒化チタン薄膜を、各膜厚で順
次スパッタリング法により形成する。その後、これらの
積層膜に対して、フォトレジストをマスクとしたドライ
エッチングを施すことにより、下層配線１が形成され
る。
上層配線２のいずれについても、窒化チタン層１６，２
６の存在によりアルミニウムとチタンとの合金化が防止
されるため、後工程である加熱工程等で配線の抵抗が高
くなることを防止できる。このウエハは以下のようにし
て作製される。先ず、シリコン製の基板４上に所定のプ
ロセスを施した後、チタン層１１をなすチタン薄膜、窒
化チタン層１２をなす窒化チタン（ＴｉＮ）薄膜、チタ
ン層１３をなすチタン薄膜、窒化チタン層１６をなす窒
化チタン（ＴｉＮ）薄膜、アルミニウム合金層１４をな
すアルミニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）薄膜、および
窒化チタン層１５をなす窒化チタン薄膜を、各膜厚で順
次スパッタリング法により形成する。その後、これらの
積層膜に対して、フォトレジストをマスクとしたドライ
エッチングを施すことにより、下層配線１が形成され
る。
【００１０】次に、絶縁層５をなすシリコン酸化膜を、
ＣＶＤ法とスピンオングラス法との併用もしくはＣＭＰ
法により、表面が平坦になるように形成する。このシリ
コン酸化膜に対して、フォトレジストをマスクとしたド
ライエッチングを施すことにより、上下の配線を接続す
るコンタクトホール３１を形成する。次に、コンタクト
ホール３１の壁面および底面（下層配線１をなす窒化チ
タン層１５の表面）を含むウエハ表面全体に、スパッタ
リング法によりチタン層２１をなすチタン薄膜を所定の
膜厚で形成した後、窒化チタン層２２をなす窒化チタン
薄膜を所定の膜厚で形成する。
ＣＶＤ法とスピンオングラス法との併用もしくはＣＭＰ
法により、表面が平坦になるように形成する。このシリ
コン酸化膜に対して、フォトレジストをマスクとしたド
ライエッチングを施すことにより、上下の配線を接続す
るコンタクトホール３１を形成する。次に、コンタクト
ホール３１の壁面および底面（下層配線１をなす窒化チ
タン層１５の表面）を含むウエハ表面全体に、スパッタ
リング法によりチタン層２１をなすチタン薄膜を所定の
膜厚で形成した後、窒化チタン層２２をなす窒化チタン
薄膜を所定の膜厚で形成する。
【００１１】次に、この窒化チタン薄膜の上に、ＷＦ6
とＨ2 とＳｉＨ4 を主たる原料ガスとしたＣＶＤ法によ
るタングステン薄膜の形成を行う。これにより、コンタ
クトホール３１内と絶縁層５上に、密着層（チタン層２
１をなすチタン薄膜および窒化チタン層２２をなす窒化
チタン薄膜）を介してタングステンが堆積される。次
に、ＳＦ6 とＡｒとを主たるエッチングガスとする反応
性イオンエッチングにより、このタングステン薄膜をエ
ッチバックする。これにより、コンタクトホール３１内
にのみタングステンが埋め込まれて、タングステンプラ
グ３が形成される。この状態で、ウエハの表面には、タ
ングステンプラグ３の上面と窒化チタン層２２の表面が
存在する。
とＨ2 とＳｉＨ4 を主たる原料ガスとしたＣＶＤ法によ
るタングステン薄膜の形成を行う。これにより、コンタ
クトホール３１内と絶縁層５上に、密着層（チタン層２
１をなすチタン薄膜および窒化チタン層２２をなす窒化
チタン薄膜）を介してタングステンが堆積される。次
に、ＳＦ6 とＡｒとを主たるエッチングガスとする反応
性イオンエッチングにより、このタングステン薄膜をエ
ッチバックする。これにより、コンタクトホール３１内
にのみタングステンが埋め込まれて、タングステンプラ
グ３が形成される。この状態で、ウエハの表面には、タ
ングステンプラグ３の上面と窒化チタン層２２の表面が
存在する。
【００１２】次に、このウエハの上に、チタン層２３を
なすチタン薄膜、窒化チタン層２６をなす窒化チタン
（ＴｉＮ）薄膜、アルミニウム合金層２４をなすアルミ
ニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）薄膜、および窒化チタ
ン層２５をなす窒化チタン薄膜を、各膜厚で順次スパッ
タリング法により形成する。その後、これらの薄膜と前
記密着層とからなる積層膜（絶縁層５上の六層）に対し
て、フォトレジストをマスクとしたドライエッチングを
施すことにより、上層配線２が形成される。
なすチタン薄膜、窒化チタン層２６をなす窒化チタン
（ＴｉＮ）薄膜、アルミニウム合金層２４をなすアルミ
ニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）薄膜、および窒化チタ
ン層２５をなす窒化チタン薄膜を、各膜厚で順次スパッ
タリング法により形成する。その後、これらの薄膜と前
記密着層とからなる積層膜（絶縁層５上の六層）に対し
て、フォトレジストをマスクとしたドライエッチングを
施すことにより、上層配線２が形成される。
【００１３】なお、この実施形態では、多層配線構造の
下層配線１および上層配線２のいずれについても、配線
を構成するアルミニウム合金層１４，２４とチタン層１
３，２３との間に、窒化チタン層１６，２６が設けてあ
るが、本発明はこれに限定されない。このような窒化チ
タン層が、下層配線１および上層配線２のいずれか一方
のみに設けてあってもよい。また、本発明は、この実施
形態のような、配線層を２層以上有する多層配線構造だ
けでなく、配線層を１層だけ有する配線構造にも適用さ
れる。また、本発明は、アルミニウム合金層１４，２４
の代わりにアルミニウム層を有する配線構造にも適用さ
れる。
下層配線１および上層配線２のいずれについても、配線
を構成するアルミニウム合金層１４，２４とチタン層１
３，２３との間に、窒化チタン層１６，２６が設けてあ
るが、本発明はこれに限定されない。このような窒化チ
タン層が、下層配線１および上層配線２のいずれか一方
のみに設けてあってもよい。また、本発明は、この実施
形態のような、配線層を２層以上有する多層配線構造だ
けでなく、配線層を１層だけ有する配線構造にも適用さ
れる。また、本発明は、アルミニウム合金層１４，２４
の代わりにアルミニウム層を有する配線構造にも適用さ
れる。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置の配線構造によれば、配線の抵抗を低く保持すること
ができる。
置の配線構造によれば、配線の抵抗を低く保持すること
ができる。
【図１】本発明の一実施形態に相当する半導体装置の配
線構造を示す、ウエハの部分断面図である。
線構造を示す、ウエハの部分断面図である。
【図２】半導体装置の配線構造の従来例を示す、ウエハ
の部分断面図である。
の部分断面図である。
１ 下層配線 ２ 上層配線 ３ タングステンプラグ ４ 基板 ５ 絶縁層 １１ チタン層 １２ 窒化チタン層 １３ チタン層 １４ アルミニウム合金層 １５ 窒化チタン層 １６ 窒化チタン層 ２１ チタン層 ２２ 窒化チタン層 ２３ チタン層 ２４ アルミニウム合金層 ２５ 窒化チタン層 ２６ 窒化チタン層 ３１ コンタクトホール
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M104 AA01 BB14 CC01 DD37 FF18 FF22 HH16 5F033 HH08 HH09 HH18 HH33 JJ18 JJ19 JJ33 KK08 KK09 KK18 KK33 MM08 NN06 NN07 PP06 PP15 QQ08 QQ09 QQ11 QQ13 QQ31 QQ37 QQ48 RR04 RR09 SS11 TT02 XX01 XX10
Claims (1)
- 【請求項１】 配線を構成するアルミニウム層またはア
ルミニウム合金層とチタン層との間に、窒化チタン層を
有することを特徴とする半導体装置の配線構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11132531A JP2000323478A (ja) | 1999-05-13 | 1999-05-13 | 半導体装置の配線構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11132531A JP2000323478A (ja) | 1999-05-13 | 1999-05-13 | 半導体装置の配線構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000323478A true JP2000323478A (ja) | 2000-11-24 |
Family
ID=15083468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11132531A Withdrawn JP2000323478A (ja) | 1999-05-13 | 1999-05-13 | 半導体装置の配線構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000323478A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2004097930A1 (ja) * | 2003-04-28 | 2006-07-13 | 富士通株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
-
1999
- 1999-05-13 JP JP11132531A patent/JP2000323478A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2004097930A1 (ja) * | 2003-04-28 | 2006-07-13 | 富士通株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060801 |