JPH04359452A - 配線の形成方法 - Google Patents
配線の形成方法Info
- Publication number
- JPH04359452A JPH04359452A JP13312291A JP13312291A JPH04359452A JP H04359452 A JPH04359452 A JP H04359452A JP 13312291 A JP13312291 A JP 13312291A JP 13312291 A JP13312291 A JP 13312291A JP H04359452 A JPH04359452 A JP H04359452A
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- JP
- Japan
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- wiring
- film
- aluminum
- tungsten
- forming
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- Pending
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- 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
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、配線の形成方法に関
し、更に詳しくは、アルミニウム配線のストレスマイグ
レーション耐性，エレクトロマイグレーション耐性等を
向上させた配線の形成方法に係わる。
し、更に詳しくは、アルミニウム配線のストレスマイグ
レーション耐性，エレクトロマイグレーション耐性等を
向上させた配線の形成方法に係わる。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路の微細化，高集積化によ
る配線の微細化に伴ない、エレクトロマイグレーション
（ＥＭ），ストレスマイグレーション（ＡＭ），Ａｌボ
イドの発生など、アルミニウム配線の信頼性が問題とな
りつつある。このような問題に対処する技術の一つとし
て、アルミニウムの下にバリアメタルを形成し、下地の
シリコン系材料と、配線材料であるアルミニウムの相互
溶解（反応）を防止する技術がある。このような配線構
造をとることにより、上記したアルミニウムの溶解防止
に加え、各種マイグレーション抑制効果も報告されてお
り、実用化が進められている。
る配線の微細化に伴ない、エレクトロマイグレーション
（ＥＭ），ストレスマイグレーション（ＡＭ），Ａｌボ
イドの発生など、アルミニウム配線の信頼性が問題とな
りつつある。このような問題に対処する技術の一つとし
て、アルミニウムの下にバリアメタルを形成し、下地の
シリコン系材料と、配線材料であるアルミニウムの相互
溶解（反応）を防止する技術がある。このような配線構
造をとることにより、上記したアルミニウムの溶解防止
に加え、各種マイグレーション抑制効果も報告されてお
り、実用化が進められている。
【０００３】しかしながら、配線の微細化が更に進む中
で、エレクトロマイグレーション及びストレスマイグレ
ーションは、厳しくなっている。このような各マイグレ
ーションの発生は、アルミニウム配線の粒界構造と密接
に関わっており、微細幅の配線では、幅より平均粒径が
大きくなって竹の節状、所謂バンブー構造を呈する。ま
た、ストレスマイグレーションは、配線に加わる引張応
力が幅の微細化に伴って増大し、クリープ現象を生じる
ために発生する不良と考えられている。特に、微細配線
がとるバンブー粒界構造では、配線方向にほぼ垂直に粒
界が形成されているため、粒界に加わる応力が大きく、
このため、配線の幅が細くなるほどストレスマイグレー
ション不良は発生し易くなる。
で、エレクトロマイグレーション及びストレスマイグレ
ーションは、厳しくなっている。このような各マイグレ
ーションの発生は、アルミニウム配線の粒界構造と密接
に関わっており、微細幅の配線では、幅より平均粒径が
大きくなって竹の節状、所謂バンブー構造を呈する。ま
た、ストレスマイグレーションは、配線に加わる引張応
力が幅の微細化に伴って増大し、クリープ現象を生じる
ために発生する不良と考えられている。特に、微細配線
がとるバンブー粒界構造では、配線方向にほぼ垂直に粒
界が形成されているため、粒界に加わる応力が大きく、
このため、配線の幅が細くなるほどストレスマイグレー
ション不良は発生し易くなる。
【０００４】このようなアルミニウム配線のマイグレー
ションの発生を防止し、断線の防止を図った従来技術と
しては、特開平２−１３０９２８号公報記載のものが知
られている。この従来技術は、絶縁膜の表面に第１の金
属であるアルミニウム配線を配線方向に断続的に形成し
、このアルミニウム配線の周囲に第２の金属であるタン
グステンを選択的に成長させて配線構造を形成したもの
である。
ションの発生を防止し、断線の防止を図った従来技術と
しては、特開平２−１３０９２８号公報記載のものが知
られている。この従来技術は、絶縁膜の表面に第１の金
属であるアルミニウム配線を配線方向に断続的に形成し
、このアルミニウム配線の周囲に第２の金属であるタン
グステンを選択的に成長させて配線構造を形成したもの
である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来技術にあっては、アルミニウム配線の周囲にタン
グステン等を選択成長させるため、配線幅，配線の厚さ
が増加し、配線の微細化や、配線上に形成する層間膜の
平坦化に逆行する問題がある。また、選択成長させるタ
ングステン等の高融点金属は、その抵抗がバルクでアル
ミニウムの２倍以上と高く、このため、配線構造全体に
占めるこれらの割合は多くしたくないという問題がある
。
た従来技術にあっては、アルミニウム配線の周囲にタン
グステン等を選択成長させるため、配線幅，配線の厚さ
が増加し、配線の微細化や、配線上に形成する層間膜の
平坦化に逆行する問題がある。また、選択成長させるタ
ングステン等の高融点金属は、その抵抗がバルクでアル
ミニウムの２倍以上と高く、このため、配線構造全体に
占めるこれらの割合は多くしたくないという問題がある
。
【０００６】本発明は、このような従来の問題点に着目
して創案されたものであって、配線幅の増加を来すこと
なくＡｌの粒界拡散を抑制し、エレクトロマイグレーシ
ョン耐性，ストレスマイグレーション耐性を有し、しか
も、プロセスの簡便な配線の形成方法を得んとするもの
である。
して創案されたものであって、配線幅の増加を来すこと
なくＡｌの粒界拡散を抑制し、エレクトロマイグレーシ
ョン耐性，ストレスマイグレーション耐性を有し、しか
も、プロセスの簡便な配線の形成方法を得んとするもの
である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、バリ
アメタル膜上にアルミニウム膜を形成し、これら積層膜
をパターニングして配線パターンを形成した後、層間膜
を形成し、次いで前記層間膜に配線用開孔部を形成する
位置に該層間膜，アルミニウム膜及びバリアメタル膜を
貫通する開孔部を形成し、この開孔部内にタングステン
を選択成長させることを、その解決方法としている。
アメタル膜上にアルミニウム膜を形成し、これら積層膜
をパターニングして配線パターンを形成した後、層間膜
を形成し、次いで前記層間膜に配線用開孔部を形成する
位置に該層間膜，アルミニウム膜及びバリアメタル膜を
貫通する開孔部を形成し、この開孔部内にタングステン
を選択成長させることを、その解決方法としている。
【０００８】
【作用】層間膜に配線用開孔部（コンタクトホール，ビ
アホールなど）を形成する位置に、層間膜，アルミニウ
ム膜及びバリアメタル膜を貫通する開孔部を形成するこ
とにより、アルミニウム膜を前記開孔部で区切ることが
可能となり、Ａｌの粒界拡散を抑制する作用がある。更
に詳しくは、層間膜に配線用開孔部を形成する位置は、
半導体集積回路に、多数存在するため、実質的にアルミ
ニウム膜をタングステンで画成してＡｌの粒界拡散を防
止できる。
アホールなど）を形成する位置に、層間膜，アルミニウ
ム膜及びバリアメタル膜を貫通する開孔部を形成するこ
とにより、アルミニウム膜を前記開孔部で区切ることが
可能となり、Ａｌの粒界拡散を抑制する作用がある。更
に詳しくは、層間膜に配線用開孔部を形成する位置は、
半導体集積回路に、多数存在するため、実質的にアルミ
ニウム膜をタングステンで画成してＡｌの粒界拡散を防
止できる。
【０００９】このため、配線用開孔部を形成するプロセ
スが、タングステン埋込み用開孔部の形成に兼用できる
ため、工程の数の増加を抑制できる。
スが、タングステン埋込み用開孔部の形成に兼用できる
ため、工程の数の増加を抑制できる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明に係る配線の形成方法の詳細を
図面に示す実施例に基づいて説明する。
図面に示す実施例に基づいて説明する。
【００１１】先ず、本実施例においては、図１に示すよ
うに、シリコン基板上に酸化膜が形成されてなる下地基
板１上に、例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）／チタン（Ｔ
ｉ）構造であるバリアメタル膜２を周知の成膜技術を用
いて形成し、このバリアメタル膜２上にアルミニウム（
Ａｌ−１％Ｓｉ）膜３を堆積させた後、これらアルミニ
ウム膜３及びバリアメタル膜２をリソグラフィー技術及
びドライエッチング技術を用いてパターニングして、配
線パターンを形成する。
うに、シリコン基板上に酸化膜が形成されてなる下地基
板１上に、例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）／チタン（Ｔ
ｉ）構造であるバリアメタル膜２を周知の成膜技術を用
いて形成し、このバリアメタル膜２上にアルミニウム（
Ａｌ−１％Ｓｉ）膜３を堆積させた後、これらアルミニ
ウム膜３及びバリアメタル膜２をリソグラフィー技術及
びドライエッチング技術を用いてパターニングして、配
線パターンを形成する。
【００１２】次いで、例えば、ＰＳＧ（リンシリケート
ガラス）でなる層間膜４をＣＶＤ法を用いて、図２に示
すように、下地基板１及び配線パターン上に形成する。 なお、図２において、（Ａ）は図１と同様に配線幅方向
の断面図であり、（Ｂ）は配線方向の（Ａ）のａ−ａ断
面図である。
ガラス）でなる層間膜４をＣＶＤ法を用いて、図２に示
すように、下地基板１及び配線パターン上に形成する。 なお、図２において、（Ａ）は図１と同様に配線幅方向
の断面図であり、（Ｂ）は配線方向の（Ａ）のａ−ａ断
面図である。
【００１３】次に、回路設計上、層間膜４にビアホール
を形成する位置に、図３に示すように、アルミニウム膜
３の配線パターンを寸断する、アルミニウム膜３の幅寸
法と同程度の径寸法の開孔部５を、層間膜４，アルミニ
ウム膜３及びバリアメタル膜２を貫通するように形成す
る。この開孔部５は、周知のリソグラフィー技術及びド
ライエッチング技術によって形成することができる。な
お、図３において、（Ａ）は配線幅方向の断面図、（Ｂ
）は配線方向の（Ａ）のｂ−ｂ断面図である。
を形成する位置に、図３に示すように、アルミニウム膜
３の配線パターンを寸断する、アルミニウム膜３の幅寸
法と同程度の径寸法の開孔部５を、層間膜４，アルミニ
ウム膜３及びバリアメタル膜２を貫通するように形成す
る。この開孔部５は、周知のリソグラフィー技術及びド
ライエッチング技術によって形成することができる。な
お、図３において、（Ａ）は配線幅方向の断面図、（Ｂ
）は配線方向の（Ａ）のｂ−ｂ断面図である。
【００１４】次に、上記工程で形成された開孔部５内に
、図４に示すように、タングステン６を埋ま込むことに
より、寸断されたアルミニウム膜３を電気的に接続する
と共に、ビアホールを配線材料（タングステン）を埋め
込むことが同時に達成される。なお、このタングステン
６の埋め込みは、シラン還元法による選択Ｗ−ＣＶＤ技
術を用いて例えば以下の条件で選択成長させることがで
きる。
、図４に示すように、タングステン６を埋ま込むことに
より、寸断されたアルミニウム膜３を電気的に接続する
と共に、ビアホールを配線材料（タングステン）を埋め
込むことが同時に達成される。なお、このタングステン
６の埋め込みは、シラン還元法による選択Ｗ−ＣＶＤ技
術を用いて例えば以下の条件で選択成長させることがで
きる。
【００１５】○シラン（ＳｉＨ４）／六フッ化タングス
テン（ＷＦ６）流量比＝０．７ ○温度…２６０℃ ○圧力…０．２Ｔｏｒｒ 斯る方法で配線形成を行なうことにより、アルミニウム
膜３は、タングステン６により寸断されるため、Ａｌの
粒界拡散に起因するストレスマイグレーション，エレク
トロマイグレーションなどの発生が抑制される。
テン（ＷＦ６）流量比＝０．７ ○温度…２６０℃ ○圧力…０．２Ｔｏｒｒ 斯る方法で配線形成を行なうことにより、アルミニウム
膜３は、タングステン６により寸断されるため、Ａｌの
粒界拡散に起因するストレスマイグレーション，エレク
トロマイグレーションなどの発生が抑制される。
【００１６】以上、実施例について説明したが、本発明
は、上記実施例に限定されるものではなく、構成の要旨
に付随する各種の設計変更が可能である。
は、上記実施例に限定されるものではなく、構成の要旨
に付随する各種の設計変更が可能である。
【００１７】例えば、上記実施例においては、層間膜４
としてＰＳＧを用いたが、他のシリコン系絶縁膜でも勿
論よい。
としてＰＳＧを用いたが、他のシリコン系絶縁膜でも勿
論よい。
【００１８】また、選択タングステンＣＶＤの条件設定
も適宜変更可能であることは言うまでもない。
も適宜変更可能であることは言うまでもない。
【００１９】さらに、開孔部の位置は、上記実施例のよ
うにビアホールの位置や、コンタクトホールの位置に限
定されるものではない。
うにビアホールの位置や、コンタクトホールの位置に限
定されるものではない。
【００２０】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
係る配線の形成方法によれば、Ａｌの粒界拡散を防止で
き、このため、ストレスマイグレーション耐性及びエレ
クトロマイグレーション耐性を向上することができる効
果がある。
係る配線の形成方法によれば、Ａｌの粒界拡散を防止で
き、このため、ストレスマイグレーション耐性及びエレ
クトロマイグレーション耐性を向上することができる効
果がある。
【００２１】また、層間膜に形成するビアホールを利用
することでプロセスが簡便化する効果がある。
することでプロセスが簡便化する効果がある。
【００２２】さらに、層間膜に形成した開孔部にタング
ステンを選択成長させることで、配線幅が大きくなるこ
とがなく、従って、開孔部の寸法はフォトリソグラフィ
ーの最小寸法でなくてもよい。そして、配線幅が増大し
ないため、配線の微細化が達成される。
ステンを選択成長させることで、配線幅が大きくなるこ
とがなく、従って、開孔部の寸法はフォトリソグラフィ
ーの最小寸法でなくてもよい。そして、配線幅が増大し
ないため、配線の微細化が達成される。
【図１】本発明の実施例の工程を示す配線幅方向の断面
図。
図。
【図２】（Ａ）は本発明の実施例の工程を示す配線幅方
向の断面図、（Ｂ）は（Ａ）のａ−ａ断面図。
向の断面図、（Ｂ）は（Ａ）のａ−ａ断面図。
【図３】（Ａ）は本発明の実施例の工程を示す配線幅方
向の断面図、（Ｂ）は（Ａ）のｂ−ｂ断面図。
向の断面図、（Ｂ）は（Ａ）のｂ−ｂ断面図。
【図４】（Ａ）は本発明の実施例の工程を示す配線幅方
向の断面図、（Ｂ）は（Ａ）のａ−ａ断面図。
向の断面図、（Ｂ）は（Ａ）のａ−ａ断面図。
１…下地基板、２…バリアメタル膜、３…アルミニウム
膜、４…層間膜、５…開孔部、６…タングステン。
膜、４…層間膜、５…開孔部、６…タングステン。
Claims (1)
- 【請求項１】 バリアメタル膜上にアルミニウム膜を
形成し、これら積層膜をパターニングして配線パターン
を形成した後、層間膜を形成し、次いで前記層間膜に配
線用開孔部を形成する位置に該層間膜，アルミニウム膜
及びバリアメタル膜を貫通する開孔部を形成し、この開
孔部内にタングステンを選択成長させることを特徴とす
る配線の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13312291A JPH04359452A (ja) | 1991-06-05 | 1991-06-05 | 配線の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13312291A JPH04359452A (ja) | 1991-06-05 | 1991-06-05 | 配線の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04359452A true JPH04359452A (ja) | 1992-12-11 |
Family
ID=15097307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13312291A Pending JPH04359452A (ja) | 1991-06-05 | 1991-06-05 | 配線の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04359452A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100268900B1 (ko) * | 1997-08-14 | 2000-10-16 | 김영환 | 반도체소자의금속배선및그형성방법 |
-
1991
- 1991-06-05 JP JP13312291A patent/JPH04359452A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100268900B1 (ko) * | 1997-08-14 | 2000-10-16 | 김영환 | 반도체소자의금속배선및그형성방법 |
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