JPH0251273A - 半導体集積回路装置 - Google Patents
半導体集積回路装置Info
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- JPH0251273A JPH0251273A JP20362088A JP20362088A JPH0251273A JP H0251273 A JPH0251273 A JP H0251273A JP 20362088 A JP20362088 A JP 20362088A JP 20362088 A JP20362088 A JP 20362088A JP H0251273 A JPH0251273 A JP H0251273A
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Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
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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装置に関し、特にアルミニウム
電極配線を有する半導体集積回路装置に関する。
電極配線を有する半導体集積回路装置に関する。
従来、この種の半導体集積回路装置のアルミニウム電極
配線は接合の破壊を防止するためアルミニウム・シリコ
ン合金が使用されてきたがアルミニウム・シリコン合金
中のシリコンが半導体素子への接続部に析出して接続抵
抗が高くなってしまうという問題がある。特に、半導体
素子への接続部の面積が１μｍｌ以下と微細な場合顕著
となる。
配線は接合の破壊を防止するためアルミニウム・シリコ
ン合金が使用されてきたがアルミニウム・シリコン合金
中のシリコンが半導体素子への接続部に析出して接続抵
抗が高くなってしまうという問題がある。特に、半導体
素子への接続部の面積が１μｍｌ以下と微細な場合顕著
となる。
そこで、アルミニウム電極配線の下層に、高融点金属な
どのアルミニウム半導体との相互拡散を防止するいわゆ
るバリアメタル層を形成することが行なわれている。
どのアルミニウム半導体との相互拡散を防止するいわゆ
るバリアメタル層を形成することが行なわれている。
このバリアメタル層の１つとして高融点金属シリサイド
が使用されるがこの構造では半導体素子との接続抵抗が
高いという問題点がある。
が使用されるがこの構造では半導体素子との接続抵抗が
高いという問題点がある。
バリアメタル層のもう１つに高融点金属あるいはそれら
の合金が使用されることもあるが、この構造では４５０
℃以上の高温で熱処理を行なうと半導体とアルミニウム
が相互拡散してしまい接合が破壊されてしまうという別
の問題点を有する。
の合金が使用されることもあるが、この構造では４５０
℃以上の高温で熱処理を行なうと半導体とアルミニウム
が相互拡散してしまい接合が破壊されてしまうという別
の問題点を有する。
この問題点を解決するために高融点金属の窒化物をバリ
アメタル層として使用して、さらに高温でのバリア性を
確保しており高融点金属の窒化物としては窒化チタニウ
ムが広く使われている。さらに、窒化チタニウムと半導
体素子を直接接続させると接続抵抗が高く、特にＰ型層
との接続抵抗が高いため素子との接続は純チタニウムで
行ないその上に窒化チタニウムを形成した積層構造でバ
リアメタル層を形成していた。
アメタル層として使用して、さらに高温でのバリア性を
確保しており高融点金属の窒化物としては窒化チタニウ
ムが広く使われている。さらに、窒化チタニウムと半導
体素子を直接接続させると接続抵抗が高く、特にＰ型層
との接続抵抗が高いため素子との接続は純チタニウムで
行ないその上に窒化チタニウムを形成した積層構造でバ
リアメタル層を形成していた。
上述した従来の半導体集積回路装置ではアルミニウム電
極配線と半導体との相互拡散を防止するバリアメタル層
として上から窒化チタニウム、純チタニウムの積層構造
が使用されてきたが、純チタニウムあるいは窒化チタニ
ウムは、減ＥＣＶＤ法などで形成するのは困難なため主
にスパッタリング法により形成されるが、この方法では
段差部での被覆性が悪く、特に半導体素子への接続部の
面積が１μｍｌ以下と微細となるほとんど接続部には純
チタニウム・窒化チタニウムが入らないという欠点があ
る。
極配線と半導体との相互拡散を防止するバリアメタル層
として上から窒化チタニウム、純チタニウムの積層構造
が使用されてきたが、純チタニウムあるいは窒化チタニ
ウムは、減ＥＣＶＤ法などで形成するのは困難なため主
にスパッタリング法により形成されるが、この方法では
段差部での被覆性が悪く、特に半導体素子への接続部の
面積が１μｍｌ以下と微細となるほとんど接続部には純
チタニウム・窒化チタニウムが入らないという欠点があ
る。
また、窒化チタニウム上にアルミニウム電極配線を形成
する場合アルミニウム配線はプラズマエツチング法によ
りエツチングされるが、このアルミニウムをエツチング
した際、窒化チタニウムが露出すると、アルミニウムが
腐食してしまうという欠点も有している。
する場合アルミニウム配線はプラズマエツチング法によ
りエツチングされるが、このアルミニウムをエツチング
した際、窒化チタニウムが露出すると、アルミニウムが
腐食してしまうという欠点も有している。
本発明の半導体集積回路装置は、アルミニウムと半導体
との相互拡散を防止するバリアメタル層として下からタ
ングステン系金属、窒化されたタングステン系金属の２
層構造を使用したアルミニウム電極配線を有している。
との相互拡散を防止するバリアメタル層として下からタ
ングステン系金属、窒化されたタングステン系金属の２
層構造を使用したアルミニウム電極配線を有している。
従って、半導体素子に達する絶縁膜の開口部は、下層か
らタングステン系金属、窒化されたタングステン系金属
でおおわれ、その上にアルミニウム電極配線が形成され
た構造となる。
らタングステン系金属、窒化されたタングステン系金属
でおおわれ、その上にアルミニウム電極配線が形成され
た構造となる。
この窒化されたタングステン系金属の窒化混合比は、こ
の金属を窒化して形成された場合においては、上層はど
多くなるようにすることが望ましい。
の金属を窒化して形成された場合においては、上層はど
多くなるようにすることが望ましい。
マタ、タングステン系金属としては、純タングステンま
たはタングステンチタン合金を使用することが好ましい
。
たはタングステンチタン合金を使用することが好ましい
。
さらに、窒化されたタングステン系金属ハ、拡散バリア
として有効に働くため、アルミニウム電極配線には純ア
ルミニウムあるいは、シリコンを含まないアルミニウム
合金を用いることができる。
として有効に働くため、アルミニウム電極配線には純ア
ルミニウムあるいは、シリコンを含まないアルミニウム
合金を用いることができる。
次に本発明について図面を参照して説明する。
第１図は、バリアメタル層として、チタニウム・タング
ステン合金４と窒化チタニウム・タングステン合金５の
積層構造を採用した本発明の第１の実施例の半導体集積
回路装置の断面図である。
ステン合金４と窒化チタニウム・タングステン合金５の
積層構造を採用した本発明の第１の実施例の半導体集積
回路装置の断面図である。
半導体素子が形成され、素子間がシリコン酸化膜２で分
離されたシリコン基板１上に層間絶縁膜としてリンガラ
ス層３を形成し、このリンガラス層３にシリコン基板１
に達する開口部を設ける。
離されたシリコン基板１上に層間絶縁膜としてリンガラ
ス層３を形成し、このリンガラス層３にシリコン基板１
に達する開口部を設ける。
次にスパッタリング法によりチタニウム・タングステン
合金４を１００〜１０００人程度被着した定形続けて窒
化チタニウム・タングステン５を２００〜２０００人程
度の厚さに定形する。この窒化チタニウム・タングステ
ン合金５は、チタニウム・タングステン合金のターゲッ
トをアルゴンと窒素の混合雰囲気中でスパッタリングを
行ない形成する。さらに、純アルミニウム６をスパッタ
リング法により５０００〜２００００人の厚さに形成し
た後、通常のりソグラフィ技術を用い、フォトレジスト
をエツチング用マスクとして、純アルミニウム６、窒化
チタニウム・タングステン合金５．チタニウム・タング
ステン合金４を連続してエツチングして、アルミニウム
電極配線を形成する。
合金４を１００〜１０００人程度被着した定形続けて窒
化チタニウム・タングステン５を２００〜２０００人程
度の厚さに定形する。この窒化チタニウム・タングステ
ン合金５は、チタニウム・タングステン合金のターゲッ
トをアルゴンと窒素の混合雰囲気中でスパッタリングを
行ない形成する。さらに、純アルミニウム６をスパッタ
リング法により５０００〜２００００人の厚さに形成し
た後、通常のりソグラフィ技術を用い、フォトレジスト
をエツチング用マスクとして、純アルミニウム６、窒化
チタニウム・タングステン合金５．チタニウム・タング
ステン合金４を連続してエツチングして、アルミニウム
電極配線を形成する。
チタニウム・タングステン合金はチタニウムに比ベスパ
ッタリング法により被着する際、段差部での被覆性が良
好であり、１μｍｌ以下の開口部内にも十分な膜形成が
行なわれる。
ッタリング法により被着する際、段差部での被覆性が良
好であり、１μｍｌ以下の開口部内にも十分な膜形成が
行なわれる。
さらにチタニウム・タングステン合金は、チタニウムに
比ベトライエツチングによる加工が容易であり、アルミ
ニウムの腐食も発生し無いという利点を有する。
比ベトライエツチングによる加工が容易であり、アルミ
ニウムの腐食も発生し無いという利点を有する。
第２図は本発明の第２の実施例の断面図である。
第１の実施例同様、素子間がシリコン酸化膜１２で分離
されたシリコン基板ｌｌ上にリンガラス層１３を形成し
、このリンガラス層１３にシリコン基板１１に達する開
口部を設ける。
されたシリコン基板ｌｌ上にリンガラス層１３を形成し
、このリンガラス層１３にシリコン基板１１に達する開
口部を設ける。
次に、六弗化タングステンとシランガスを用い、減圧Ｃ
ＶＤ法によりタングステン１１を選択的に成長させリン
ガラス層１３の開口部を埋設する。
ＶＤ法によりタングステン１１を選択的に成長させリン
ガラス層１３の開口部を埋設する。
次にハロゲンランプにて、窒素あるいはアンモニア雰囲
気中で６００〜１０００人の温度にて３０〜１２０秒の
熱処理を行ないタングステン１４０表面を窒化し、窒化
タングステン１５とする。この窒化タングステン１５は
上層はど窒素の混合比が大きくなっている。この窒化に
はアンモニア雰囲気中で高周波プラズマにより行なう方
法もある。
気中で６００〜１０００人の温度にて３０〜１２０秒の
熱処理を行ないタングステン１４０表面を窒化し、窒化
タングステン１５とする。この窒化タングステン１５は
上層はど窒素の混合比が大きくなっている。この窒化に
はアンモニア雰囲気中で高周波プラズマにより行なう方
法もある。
その後、銅を１％程度含んだアルミニウム合金１６をス
パッタリング法により形成し、リングラフィ技術を用い
所定の形状にパタ一二ソグし、アルミニウム電極配線を
形成する。
パッタリング法により形成し、リングラフィ技術を用い
所定の形状にパタ一二ソグし、アルミニウム電極配線を
形成する。
この実施例では、タングステン１４．窒化タングステン
１５を素子への接続部へのみセルファラインで形成でき
、開口部が埋設されるため平坦化され、第２層目以降の
配線の形成が容易となるという利点を有する。
１５を素子への接続部へのみセルファラインで形成でき
、開口部が埋設されるため平坦化され、第２層目以降の
配線の形成が容易となるという利点を有する。
さらに、アルミニウム合金１６は単層構造のため、ドラ
イエツチングによる加工が容易であり、アルミニウムの
腐食が発生しないという利点も有する。
イエツチングによる加工が容易であり、アルミニウムの
腐食が発生しないという利点も有する。
以上、説明したように、本発明の半導体集積回路装置で
は、少なくとも半導体素子に達する絶縁膜の開口部が下
からタングステン系金属、窒化されたタングステン系金
属でおおわれている、アルミニウム電極配線を有してい
るため、素子へ接続する開口部が１μｍｌ以下と微細と
なっても、素子との接続抵抗を小さくでき、さらに配線
形成後５００℃程度の高温の熱処理が加わっても素子が
破壊されることは無く、耐熱性が良好で、信頼性上すぐ
れているという効果を有している。
は、少なくとも半導体素子に達する絶縁膜の開口部が下
からタングステン系金属、窒化されたタングステン系金
属でおおわれている、アルミニウム電極配線を有してい
るため、素子へ接続する開口部が１μｍｌ以下と微細と
なっても、素子との接続抵抗を小さくでき、さらに配線
形成後５００℃程度の高温の熱処理が加わっても素子が
破壊されることは無く、耐熱性が良好で、信頼性上すぐ
れているという効果を有している。
また窒化されたタングステン系金属は、バリア性が良好
のため、アルミニウム電極配線中にシリコンを含有させ
る必要は無く、アルミニウム合金の加工性は容易となり
、さらに、シリコン粒の析出などで配線が断線してしま
うという恐れは全く無いという効果もある。
のため、アルミニウム電極配線中にシリコンを含有させ
る必要は無く、アルミニウム合金の加工性は容易となり
、さらに、シリコン粒の析出などで配線が断線してしま
うという恐れは全く無いという効果もある。
第１図は本発明の第１の実施例の断面図、第２図は本発
明の第２の実施例の断面図である。 １．１１・・・・・・シリコン基板、２．１２・・・・
・・シリコン酸化膜、３，１３・・・・・・リンガラス
、４・・・・・・チタニウム・タングステン合金、５・
・・・・・窒化チタニウム・タングステン合金、６・・
・・・・純アルミニウム、１４・・・・・・タングステ
ン、１５・・・・・・窒化タングステン、１６・・・・
・・アルミニウム銅合金。 代理人 弁理士 内 原 晋
明の第２の実施例の断面図である。 １．１１・・・・・・シリコン基板、２．１２・・・・
・・シリコン酸化膜、３，１３・・・・・・リンガラス
、４・・・・・・チタニウム・タングステン合金、５・
・・・・・窒化チタニウム・タングステン合金、６・・
・・・・純アルミニウム、１４・・・・・・タングステ
ン、１５・・・・・・窒化タングステン、１６・・・・
・・アルミニウム銅合金。 代理人 弁理士 内 原 晋
Claims (2)
- （１）アルミニウム電極配線を有する半導体集積回路装
置において、少なくとも半導体素子に達する絶縁膜の開
口部が、下層からタングステン系金属、窒化されたタン
グステン系金属でおおわれ、該窒化されたタングステン
系金属上に前記絶縁膜上に延びる金属配線が形成されて
いることを特徴とする半導体集積回路装置 - （２）前記タングステン系合金が純タングステンまたは
タングステンチタン合金であることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の半導体集積回路装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20362088A JPH0251273A (ja) | 1988-08-15 | 1988-08-15 | 半導体集積回路装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20362088A JPH0251273A (ja) | 1988-08-15 | 1988-08-15 | 半導体集積回路装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0251273A true JPH0251273A (ja) | 1990-02-21 |
Family
ID=16477062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20362088A Pending JPH0251273A (ja) | 1988-08-15 | 1988-08-15 | 半導体集積回路装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0251273A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0570069A3 (en) * | 1992-05-12 | 1993-12-01 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Semiconductor device with a semiconductor body of which a surface is provided with a conductor pattern formed in a layer package comprising a tiw layer and an al layer |
| JPH0629295A (ja) * | 1992-05-12 | 1994-02-04 | Philips Electron Nv | 半導体装置 |
-
1988
- 1988-08-15 JP JP20362088A patent/JPH0251273A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0570069A3 (en) * | 1992-05-12 | 1993-12-01 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Semiconductor device with a semiconductor body of which a surface is provided with a conductor pattern formed in a layer package comprising a tiw layer and an al layer |
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