JPH02206122A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH02206122A JPH02206122A JP2698189A JP2698189A JPH02206122A JP H02206122 A JPH02206122 A JP H02206122A JP 2698189 A JP2698189 A JP 2698189A JP 2698189 A JP2698189 A JP 2698189A JP H02206122 A JPH02206122 A JP H02206122A
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- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
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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〕
この発明は、信頼性の高い配線構造を有する半導体装置
に関するものである。
に関するものである。
半導体装置の配線を形成する導電層は、一般にＡＩ２合
金が用いられている。このへβ合金は電気抵抗が低いこ
と、シリコン基板へのオーミック性が良いこと、酸化珪
素膜との付着力が強いこと、加工しやすいこと、Ａｕワ
イヤのボンディング性が良いこと等の長所がある。
金が用いられている。このへβ合金は電気抵抗が低いこ
と、シリコン基板へのオーミック性が良いこと、酸化珪
素膜との付着力が強いこと、加工しやすいこと、Ａｕワ
イヤのボンディング性が良いこと等の長所がある。
ところが、へｌ原子は自己拡散しやすいためにエレクト
ロマイグレーション不良が生じやすい。
ロマイグレーション不良が生じやすい。
また、プラズマ窒化珪素膜等のような強い圧縮応力を有
した膜がバンシベーション膜として用いられると、応力
を緩和するようにＢ原子あるいは空孔が移動したり集積
してＡ４合金の断線が生じるという問題がある。とくに
、配線の微細化が進むとこれらの信頼性の問題が顕著に
なる。
した膜がバンシベーション膜として用いられると、応力
を緩和するようにＢ原子あるいは空孔が移動したり集積
してＡ４合金の断線が生じるという問題がある。とくに
、配線の微細化が進むとこれらの信頼性の問題が顕著に
なる。
そこで、近年、半導体装置の配線を形成する導電層の材
料としてＡｊ２合金に代わり、Ｃｕを用いた導電層が注
目されつつある。このＣｕは、電気抵抗が低くく、Ａ１
合金に比べて自己拡散係数が小さく、前記信頼性の問題
が生じにくいため、微細配線の材料として最もを望な金
属であると考えられる。
料としてＡｊ２合金に代わり、Ｃｕを用いた導電層が注
目されつつある。このＣｕは、電気抵抗が低くく、Ａ１
合金に比べて自己拡散係数が小さく、前記信頼性の問題
が生じにくいため、微細配線の材料として最もを望な金
属であると考えられる。
このＣｕの導電層を用いた従来技術の一例を第２図に示
す。図は簡明化のため、配線−半導体基板すなわちここ
では導電層とシリコン基板のコンタクト部分を示し、半
導体基板上のトランジスタ領域等の各構造は従来と変わ
らないものとする。
す。図は簡明化のため、配線−半導体基板すなわちここ
では導電層とシリコン基板のコンタクト部分を示し、半
導体基板上のトランジスタ領域等の各構造は従来と変わ
らないものとする。
第２図に示すように、ｐ型シリコン基板１上にｎ型拡散
層２が設けられ、ｐ型シリコン基板１上の回路素子（図
示せず）を覆うように酸化珪素膜３からなる層間絶縁膜
が形成され、ｎ型拡散層２の上の酸化珪素膜３にコンタ
ク［窓８が設けられた半導体素子１０を存し、その半導
体素子１０の酸化珪素膜３上に形成されたＣｕ導電層６
がコンタクト窓８においてｎ型拡散層２と接触した構造
となっている。
層２が設けられ、ｐ型シリコン基板１上の回路素子（図
示せず）を覆うように酸化珪素膜３からなる層間絶縁膜
が形成され、ｎ型拡散層２の上の酸化珪素膜３にコンタ
ク［窓８が設けられた半導体素子１０を存し、その半導
体素子１０の酸化珪素膜３上に形成されたＣｕ導電層６
がコンタクト窓８においてｎ型拡散層２と接触した構造
となっている。
しかしながら、この半導体装置ば、Ｃｕ導電層６と酸化
珪素膜３の密着力が弱く、製造工程中にＣｕ導電層６が
剥離するという問題があった。
珪素膜３の密着力が弱く、製造工程中にＣｕ導電層６が
剥離するという問題があった。
また、製造工程中の熱処理によってＣｕｉ電層６のＣｕ
原子がｎ型拡散層２に設けたコンタクト部分からｐ型シ
リコン基板１中へ拡散してｐ型シリコン基板１上に設け
た回路素子の特性を劣化させるという問題があった。
原子がｎ型拡散層２に設けたコンタクト部分からｐ型シ
リコン基板１中へ拡散してｐ型シリコン基板１上に設け
た回路素子の特性を劣化させるという問題があった。
さらに、第２図には示していないが、Ｃｕ導電層にする
と、ｆンディ〉・グパノド部もＣｕ膜によって形成され
ることとなるため、Ａｕワイヤの結合性が劣るという問
題があった。。
と、ｆンディ〉・グパノド部もＣｕ膜によって形成され
ることとなるため、Ａｕワイヤの結合性が劣るという問
題があった。。
したがって、この発明の目的は、配線を形成する導電層
の製造工程中のｊｉｌｌ離および回路素子の特性の劣化
を防止し 篩ワイヤの結合性を良好にすることが了・き
る半導体装置を提供することである。
の製造工程中のｊｉｌｌ離および回路素子の特性の劣化
を防止し 篩ワイヤの結合性を良好にすることが了・き
る半導体装置を提供することである。
１課題を解決４−るための手段〕
この発明の半導体装置は、半導体素子に設けた導電層が
、下層から、Ｔｉ層りシ＜はＴｉを主成分とする合金層
、ＴｉＮ層もしくはＴｉＮを主成分とする合金層、Ｃｕ
層もしくはＣｕを主成分とする合金層、Ａ１２層もしく
はＡｊ２を主成分とする合金層の順に積層された四層膜
からなることを特徴とするものである。
、下層から、Ｔｉ層りシ＜はＴｉを主成分とする合金層
、ＴｉＮ層もしくはＴｉＮを主成分とする合金層、Ｃｕ
層もしくはＣｕを主成分とする合金層、Ａ１２層もしく
はＡｊ２を主成分とする合金層の順に積層された四層膜
からなることを特徴とするものである。
この発明の半導体装置番こよれば、Ｔｉ層もしくはＴｉ
を主成分とする合金層は半導体素子の酸化珪素膜との密
着性がよ＜、Ｔｉｌ’ＷもしくはＴｉを主成分とする合
金層およびＴｉＮ層もしくはＴｉＮを主成分とする合金
層は半導体素子のシリコン基板へのＣｕ原子の拡散を抑
制し、またＡ１層もしくはＡρを主成分とする合金層は
Ａｕワイヤの結合性がよい。このため、配線を形成する
導電層の製造工程中の剥離および回路素子の特性の劣化
を防止でき、かつＡｕワイヤの結合性を良好にすること
ができる。
を主成分とする合金層は半導体素子の酸化珪素膜との密
着性がよ＜、Ｔｉｌ’ＷもしくはＴｉを主成分とする合
金層およびＴｉＮ層もしくはＴｉＮを主成分とする合金
層は半導体素子のシリコン基板へのＣｕ原子の拡散を抑
制し、またＡ１層もしくはＡρを主成分とする合金層は
Ａｕワイヤの結合性がよい。このため、配線を形成する
導電層の製造工程中の剥離および回路素子の特性の劣化
を防止でき、かつＡｕワイヤの結合性を良好にすること
ができる。
この発明の一実施例を第１図に基づいて説明する。図で
は第２図に対応して配線−半導体基板すなわちここでは
導電層とシリコン基板のコンタクト部分のみを示してい
る。すなわち、この半導体装置は、ｐ型シリコン基板１
上にｎ型拡散層２が設けられ、ｐ型シリコン基板ｌ上の
回路素子（図示せず）を覆うように酸化珪素膜３からな
る層間絶縁膜が形成され、ｎ型拡散層２の上の酸化珪素
膜３にコンタクト窓８が設けられた半導体素子１０を有
する。この半導体素子１０の酸化珪素膜３およびコンタ
クト窓８の上に、下層から厚さ０，０５μｍの７４層４
、厚さ０．１５ｚ！ｍのＴｉＮ層５．厚さ ０．６μｍ
のＣｕ層６．厚さ０．１０μのｉ層７の順に積層された
導電層９が形成されている。
は第２図に対応して配線−半導体基板すなわちここでは
導電層とシリコン基板のコンタクト部分のみを示してい
る。すなわち、この半導体装置は、ｐ型シリコン基板１
上にｎ型拡散層２が設けられ、ｐ型シリコン基板ｌ上の
回路素子（図示せず）を覆うように酸化珪素膜３からな
る層間絶縁膜が形成され、ｎ型拡散層２の上の酸化珪素
膜３にコンタクト窓８が設けられた半導体素子１０を有
する。この半導体素子１０の酸化珪素膜３およびコンタ
クト窓８の上に、下層から厚さ０，０５μｍの７４層４
、厚さ０．１５ｚ！ｍのＴｉＮ層５．厚さ ０．６μｍ
のＣｕ層６．厚さ０．１０μのｉ層７の順に積層された
導電層９が形成されている。
この半導体装置によれば、導電層９の下層が酸化珪素膜
３との付着力が強い１１層４であるため、導電層９の配
線が製造工程中に剥離するという問題を防止できる。ま
た、Ｃｕ層６の下にはＴｉＮ層５と７４層４が設けられ
ており、これらがＣｕ層６からＣｕ原子がｐ型シリコン
基板１へ拡散するのを防止するため回路素子の特性の劣
化は生じない。また、Ｃｕ層６の上部にはＡ１２層７が
設けられているため、Ａｕワイヤの結合性が良好である
。
３との付着力が強い１１層４であるため、導電層９の配
線が製造工程中に剥離するという問題を防止できる。ま
た、Ｃｕ層６の下にはＴｉＮ層５と７４層４が設けられ
ており、これらがＣｕ層６からＣｕ原子がｐ型シリコン
基板１へ拡散するのを防止するため回路素子の特性の劣
化は生じない。また、Ｃｕ層６の上部にはＡ１２層７が
設けられているため、Ａｕワイヤの結合性が良好である
。
なお、７４層４．ＴｉＮ層５．へβ層７の各膜厚はそれ
ぞれ７４層４が０．０１〜０．１０ μｍ 、 Ｔｉ
ＮＦｉ１５が０．０５〜０．２０μｍ 、 Ａｆｆ層
７が０．０５〜０．２０ ｐ ｍの範囲の場合に前記効
果を有効に達成することができる。
ぞれ７４層４が０．０１〜０．１０ μｍ 、 Ｔｉ
ＮＦｉ１５が０．０５〜０．２０μｍ 、 Ａｆｆ層
７が０．０５〜０．２０ ｐ ｍの範囲の場合に前記効
果を有効に達成することができる。
また、前記実施例は、１１層、 ＴｉＮ層、Ａ４層層、
Ｃｕｊｉを用いたが、いずれの層もそれらを主成分と
する合金層であっても、その性質上前記と同様の効果を
期待することができる。
Ｃｕｊｉを用いたが、いずれの層もそれらを主成分と
する合金層であっても、その性質上前記と同様の効果を
期待することができる。
この発明の半導体装置は、Ｔ】層もしくはＴｉを主成分
とする合金層により半導体素子の酸化珪素膜との密着性
を向上でき、Ｔｉ層もしくはＴ＋を主成分とする合金層
およびＴｉＮ層もし７くはＴｉＮを主成分とする合金層
により半導体素子のシリコン基板へのＣｕ原子の拡散を
抑制でき、またへ４層もしくはＡ４を主成分とする合金
層によりＡｕワイヤの結合性を改善することができる。
とする合金層により半導体素子の酸化珪素膜との密着性
を向上でき、Ｔｉ層もしくはＴ＋を主成分とする合金層
およびＴｉＮ層もし７くはＴｉＮを主成分とする合金層
により半導体素子のシリコン基板へのＣｕ原子の拡散を
抑制でき、またへ４層もしくはＡ４を主成分とする合金
層によりＡｕワイヤの結合性を改善することができる。
したがって、配線を形成する導電層の製造工程中の剥離
および回路素子の特性の劣化を防止でき、かつＡｕワイ
ヤの結合性を良好にすることができるという効果がある
。
および回路素子の特性の劣化を防止でき、かつＡｕワイ
ヤの結合性を良好にすることができるという効果がある
。
第１図はこの発明の一実施例の半導体装置のコンタクト
部分を示す断面図、第２図は従来例の半導体装置のコン
タクト部分を示す断面図である。 ４＝４ｉ層、５−ＴｉＮ層、６−Ｃｕ層、７−Ａ７１層
、９・・・導電層、１０・・・半導体素子■
部分を示す断面図、第２図は従来例の半導体装置のコン
タクト部分を示す断面図である。 ４＝４ｉ層、５−ＴｉＮ層、６−Ｃｕ層、７−Ａ７１層
、９・・・導電層、１０・・・半導体素子■
Claims (1)
- 半導体素子に設けた導電層が、下層から、Ｔｉ層もしく
はＴｉを主成分とする合金層、ＴｉＮ層もしくはＴｉＮ
を主成分とする合金層、Ｃｕ層もしくはＣｕを主成分と
する合金層、Ａｌ層もしくはＡｌを主成分とする合金層
の順に積層された四層膜からなることを特徴とする半導
体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2698189A JPH02206122A (ja) | 1989-02-06 | 1989-02-06 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2698189A JPH02206122A (ja) | 1989-02-06 | 1989-02-06 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02206122A true JPH02206122A (ja) | 1990-08-15 |
Family
ID=12208336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2698189A Pending JPH02206122A (ja) | 1989-02-06 | 1989-02-06 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02206122A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5430258A (en) * | 1991-10-09 | 1995-07-04 | Sony Corporation | Copper interconnection structure and method of preparing same |
| US5547901A (en) * | 1994-05-24 | 1996-08-20 | Lg Semicon Co., Ltd. | Method for forming a copper metal wiring with aluminum containing oxidation barrier |
| US5747360A (en) * | 1993-09-17 | 1998-05-05 | Applied Materials, Inc. | Method of metalizing a semiconductor wafer |
-
1989
- 1989-02-06 JP JP2698189A patent/JPH02206122A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5430258A (en) * | 1991-10-09 | 1995-07-04 | Sony Corporation | Copper interconnection structure and method of preparing same |
| US5747360A (en) * | 1993-09-17 | 1998-05-05 | Applied Materials, Inc. | Method of metalizing a semiconductor wafer |
| US5904562A (en) * | 1993-09-17 | 1999-05-18 | Applied Materials, Inc. | Method of metallizing a semiconductor wafer |
| US5547901A (en) * | 1994-05-24 | 1996-08-20 | Lg Semicon Co., Ltd. | Method for forming a copper metal wiring with aluminum containing oxidation barrier |
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