JPH05343353A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPH05343353A
JPH05343353A JP15316092A JP15316092A JPH05343353A JP H05343353 A JPH05343353 A JP H05343353A JP 15316092 A JP15316092 A JP 15316092A JP 15316092 A JP15316092 A JP 15316092A JP H05343353 A JPH05343353 A JP H05343353A
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JP
Japan
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metal
wiring
semiconductor device
tungsten
low
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP15316092A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Shimada
浩行 島田
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置において、配線におけるエレクト
ロマイグレーションの発生あるいは配線を構成する金属
イオンの拡散を防止して配線を細線化する。 【構成】 シリコン基板11上にシリコン酸化膜14を
積層し、シリコン酸化膜14に形成したトレンチ14a
に高融点金属であるタングステン12を堆積し、タング
ステン12内に低抵抗金属であるアルミニウム線13を
通した構造にしている。これによりアルミニウム線13
周囲はタングステン12によって覆われて露出部分がな
くなるため、配線を細線化した際にエレクトロマイグレ
ーションが発生しない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エレクトロマイグレー
ション等に強い配線構造の半導体装置およびその製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置では、シリコン基板とのオー
ミック特性や、その比抵抗が低い低抵抗特性のため、一
般的には配線としてアルミニウム(Al)が多用されて
おり、その他には銀(Ag)が使用されたり、銅(C
u)の使用等が提案されている。
【0003】図3に通常の半導体装置の配線構造を示
す。
【0004】この半導体装置は、例えばn+等に高ドー
プされたシリコン基板1上にシリコン酸化膜4を積層
し、このシリコン酸化膜4にシリコン基板1とコンタク
トをとるための配線用溝であるトレンチ(コンタクトホ
ールともいう)を形成し、続いてこのトレンチにスパッ
タ法等によりAlを堆積し、フォトリソグラフィにより
エッチングすることで、Al配線3を完成させている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
半導体装置では、近年配線の微細化が進んでいるが、フ
ォトリソグラフィによるエッチングの場合には、位置合
せの工程があり、その露光誤差を見込む必要があるた
め、配線の微細化が困難である、という問題がある。
【0006】また、AlやAg配線を細線化した場合に
は、エレクトロマイグレーション、すなわち配線を流れ
る高密度の電子流によってAl原子等が粒界に沿って移
動し、これが顕著になった場合には粒界にボイドが生
成、成長して配線が断線し、信頼性が低下する、という
問題が生じる。
【0007】さらに、低抵抗金属であってエレクトロマ
イグレーションがほとんど発生しないCuを配線材料と
して使用するという動きも活発であるが、Cu配線の場
合には、重金属イオンであるCuイオンが半導体素子に
拡散していき、本装置の特性を劣化させ、半導体ディバ
イスの使用には適してない、という問題がある。
【0008】そこで、最近は、AlやCuより比抵抗は
高いがエレクトロマイグレーションに強く、かつ、重金
属イオンを拡散しにくいタングステン(W)等の高融点
金属を使用して、図4に示すようにシリコン基板1と配
線3との間にタングステン2を介在させた2層構造が提
案されている。しかし、この構造の場合にも、図4に示
すように配線3が高融点金属2に覆われてない露出した
側面3a〜3cがあるため、AlやAg配線の場合には
その側面3a〜3cからエレクトロマイグレーションが
発生して配線が変質する一方、Cu配線の場合にはそこ
からCuイオンが半導体素子へ拡散していき、本装置の
特性を劣化させてしまう、という問題が残る。
【0009】本発明はこのような問題に着目してなされ
たもので、配線におけるエレクトロマイグレーションの
発生あるいは配線を構成する金属イオンが半導体素子へ
拡散することを防止して配線を細線化できる半導体装置
およびその製造方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項1記載の発明では、基板上の絶縁層に形成された
配線用溝に半導体素子同士を接続するための配線が配設
された半導体装置において、上記配線は、低抵抗金属線
周囲をそれより比抵抗の高い高融点金属あるいは高融点
金属のシリサイドで覆ってなることを特徴とする。
【0011】また、請求項2記載の発明では、半導体装
置の製造方法において、基板上の絶縁層に形成された配
線用溝に高融点金属あるいは高融点金属のシリサイドを
中央に窪みが形成されるように選択CVD法によって堆
積する工程と、上記高融点金属あるいは高融点金属のシ
リサイドが堆積された配線用溝およびその周囲の絶縁層
上に低抵抗金属層を積層する工程と、上記積層された低
抵抗金属層の内、上記高融点金属あるいは高融点金属の
シリサイド中央に形成された上記窪み内のみに低抵抗金
属層が低抵抗金属線として残存するようにエッチバック
する工程と、上記窪み内に残存した低抵抗金属線上に再
度高融点金属あるいは高融点金属のシリサイドを選択C
VD法によって堆積する工程と、を具備することを特徴
とする。
【0012】
【作用】請求項1記載の発明では、半導体装置におい
て、低抵抗金属線周囲をそれより比抵抗の高い高融点金
属あるいは高融点金属のシリサイドで覆った配線構造に
したため、Al配線等の場合にはエレクトロマイグレー
ションの発生を防止でき、Cu配線の場合には半導体素
子へのCuイオンの拡散を防止できる。
【0013】請求項2記載の発明では、請求項1記載の
半導体装置を、高融点金属の選択CVD法による堆積、
低抵抗金属層の積層およびエッチバック、再度高融点金
属の選択CVD法による堆積という4工程により自己整
合で製造できる。
【0014】
【実施例】以下、本発明に係る半導体装置およびその製
造方法の実施例を図面に基づいて説明する。
【0015】図1に、本実施例に係る半導体装置の断面
構造を示す。
【0016】この半導体装置では、シリコン基板11上
にシリコン酸化膜14を積層し、この酸化膜14には配
線用溝であるトレンチ14aを形成しており、このトレ
ンチ14aには高融点金属であるタングステン12を堆
積し、タングステン12内に通常の配線として使用され
る比抵抗の低い低抵抗金属であるアルミニウム線13が
通った、すなわちアルミニウム線13周囲がタングステ
ン12により覆われて露出しない配線構造にしている。
なお、上記トレンチ4aには酸化膜14とタングステン
12との間に導電性のドープドポリシリコン層15を介
在させている。
【0017】次に、この半導体装置の製造方法、すなわ
ち請求項2記載の発明の一例を図面に基づき説明する。
【0018】図2(a)〜(e)は、製造完了までのこ
の半導体装置の断面構造を示しており、まず予め(a)
に示すように、例えばn+に高ドープされたシリコン基
板11上に絶縁層であるシリコン酸化膜14を積層し、
このシリコン酸化膜14上にシリコン基板11とコンタ
クトをとるためのトレンチ14aを形成し、このトレン
チ14a側壁に導電性のサイドウォールとしてドープド
ポリシリコン層15を気相成長(CVD)法、およびリ
アクティブイオンエッチング(RIE)法により形成し
ておく。
【0019】次いで、6フッ化タングステン(WF6 )
を使用した選択CVD法で高融点金属であるタングステ
ン12をトレンチ14aに選択的に成長させ、(b)に
示すようにトレンチ14a中央に窪み12aができるよ
うに、すなわちトレンチ14a両端側ではドープドポリ
シリコン層15を完全に覆い、かつ、トレンチ14a中
央ではその深さ1/3程度までとなるようにタングステ
ン12を堆積させる。
【0020】続いて、(c)に示すようにその堆積され
たタングステン12およびシリコン酸化膜14上にスパ
ッタ法で低抵抗金属であるアルミニウムを全面堆積させ
てアルミニウム層13aを積層し、その後RIE法によ
りアルミニウム層13aを選択的にエッチングしてエッ
チバックし、(d)に示すようにタングステン12の窪
み12a内のみにアルミニウム層13aを残してこれを
アルミニウム線13とする。
【0021】そして最後に、再度タングステン12を選
択CVD法によって窪み12a内のアルミニウム線13
上に成長させ、(e)に示すようにアルミニウム線13
の周囲が高融点金属であるタングステン12に覆われ露
出しない図1に示す構造の半導体装置が完成する。
【0022】従って、エレクトロマイグレーションに強
く、かつ、重金属イオンの拡散を防止できるタングステ
ン12等の高融点金属によって低抵抗金属であるアルミ
ニウム線13が覆われ露出しないため、アルミニウム線
13にエレクトロマイグレーションが発生することがな
くなり、配線部分の変質を防止して、この半導体装置の
特性劣化を防止できる。
【0023】また、(b)〜(e)までの4工程では、
選択CVD法やRIE法を組み合わた自己整合、すなわ
ち新たなマスクを必要としないプロセスによって上記配
線構造を実現しているため、フォトリソグラフィの場合
に生じるマスク合わせの誤差がなくなり、より高密度で
微細さの損なわれることがない高信頼、低抵抗な配線を
実現できる。
【0024】なお、本実施例では、配線としての低抵抗
金属としてAl、その低抵抗金属周囲を覆う高融点金属
としてW(タングステン)を一例に説明したが、上記低
抵抗金属としてAlの他にAgやCuを使用したり、ま
た高融点金属としてWの他にTiや、V、Cr、Ni、
Co、Mo、Ta、Nbを使用したり、高融点金属の代
りにこれら高融点金属のシリサイド、すなわち当該高融
点金属とシリコンとの侵入型合金により低抵抗金属周囲
を覆うようにしても良い。その際、Agを低抵抗金属と
して使用した場合にはAlの場合と同様エレクトロマイ
グレーションを防止でき、またCuを使用した場合には
エレクトロマイグレーションの代りにCuイオンの拡散
を防止できる。
【0025】また、本実施例では、シリコン基板上11
に積層したシリコン酸化膜14にトレンチ14aを形成
し、そのトレンチ側壁にドープドポリシリコン層15を
形成して、その後タングステン等の高融点金属の選択C
VD法による堆積という順で半導体製造装置の製造方法
を説明したが、シリコン基板に直接トレンチを形成して
その箇所に配線する場合には、当該トレンチ14a側面
にドープドポリシリコン層15を介在させなくても、タ
ングステン等の選択成長が可能であるため、シリコン基
板に直接形成したトレンチにタングステン等を選択CV
D法により直接堆積し、続いて低抵抗金属層の積層およ
びエッチバック、タングステンの再度の選択CVD法に
よる堆積によって低抵抗金属周囲を高融点金属によって
囲むようにしても良い。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明では、基板上の配線構造をアルミニウム等の低抵抗金
属線周囲をそれより比抵抗の高いタングステン等の高融
点金属で囲み、低抵抗金属線が露出しない構造にしたた
め、当該配線を細線化した際、Al等の低抵抗金属の場
合にはエレクトロマイグレーション等が発生せず信頼性
が向上すると共に、Cu等の低抵抗金属の場合には半導
体素子へのCuイオンの拡散がなくなり、本装置の特性
劣化を防止できる。
【0027】また、請求項2記載の発明では、請求項1
記載の半導体装置を、高融点金属の選択CVD法による
堆積、低抵抗金属層の積層およびエッチバック、再度の
高融点金属の選択CVD法による堆積という自己整合に
より製造するようにしたため、フォトリソグラフィの場
合には必要な位置合せの工程がなくなり、より高密度で
微細さが損なわれない配線を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体装置の断面構造を示す断面
図。
【図2】(a)〜(h)各々、製造完了までの半導体装
置の断面構造を示す断面図。
【図3】従来の半導体装置の断面構造を示す断面図。
【図4】従来より提案された半導体装置の断面構造を示
す断面図。
【符号の説明】
11 シリコン基板 12 タングステン(高融点金属) 13 アルミニウム線(低抵抗金属線) 14 シリコン酸化膜(絶縁層) 14a トレンチ(配線用溝)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上の絶縁層に形成された配線用溝に
    半導体素子同士を接続するための配線が配設された半導
    体装置において、 上記配線は、低抵抗金属線周囲をそれより比抵抗の高い
    高融点金属あるいは高融点金属のシリサイドで覆ってな
    ることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 基板上の絶縁層に形成された配線用溝に
    高融点金属あるいは高融点金属のシリサイドを中央に窪
    みが形成されるように選択CVD法によって堆積する工
    程と、 上記高融点金属あるいは高融点金属のシリサイドが堆積
    された配線用溝およびその周囲の絶縁層上に低抵抗金属
    層を積層する工程と、 上記積層された低抵抗金属層の内、上記高融点金属ある
    いは高融点金属のシリサイド中央に形成された上記窪み
    内のみに低抵抗金属層が低抵抗金属線として残存するよ
    うにエッチバックする工程と、 上記窪み内に残存した低抵抗金属線上に再度高融点金属
    あるいは高融点金属のシリサイドを選択CVD法によっ
    て堆積する工程と、 を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP15316092A 1992-06-12 1992-06-12 半導体装置およびその製造方法 Withdrawn JPH05343353A (ja)

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JP (1) JPH05343353A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110914972A (zh) * 2017-09-01 2020-03-24 英特尔公司 金属互连、装置、以及方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110914972A (zh) * 2017-09-01 2020-03-24 英特尔公司 金属互连、装置、以及方法

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