JPH0547762A - Ａｌ系配線の形成方法 - Google Patents
Ａｌ系配線の形成方法Info
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- JPH0547762A JPH0547762A JP20182391A JP20182391A JPH0547762A JP H0547762 A JPH0547762 A JP H0547762A JP 20182391 A JP20182391 A JP 20182391A JP 20182391 A JP20182391 A JP 20182391A JP H0547762 A JPH0547762 A JP H0547762A
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Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ａｌ＜１１１＞が法線方向にピークを持つ分
布を示すＡｌ又はＡｌ合金系の連続膜を形成後、２００
℃以上でＡｌ系配線膜を形成することでストレスマイグ
レーション及びエレクトロマイグレーション耐性を向上
させる。 【構成】 絶縁膜１１を上面に有するＳｉ基板１２上に
Ａｌ系配線膜を、基板温度１５０℃で１００ｎｍ蒸着す
る。その後２５０℃に基板温度を上げ、さらにＡｌ系配
線膜を４００ｎｍ堆積する。基板温度１５０℃で蒸着す
るＡｌ膜が１００ｎｍの場合、Ａｌ＜１１１＞は法線方
向にピークを持つ分布を示す。結晶粒径は３〜４μｍと
２５０℃ではじめから蒸着した膜とほとんど変わりはな
い。このような方法で作成したＡｌ系配線膜をフォトレ
ジスト工程とドライエッチング工程によってＡｌ系配線
２１を形成する。その後ＣＶＤ法によって燐ガラス２２
を堆積し、その上にプラズマＣＶＤ法で窒化珪素膜２３
を堆積する。 【効果】 このような方法を用いるとストレスマイグレ
ーション耐性が向上したＡｌ系配線が形成される。
布を示すＡｌ又はＡｌ合金系の連続膜を形成後、２００
℃以上でＡｌ系配線膜を形成することでストレスマイグ
レーション及びエレクトロマイグレーション耐性を向上
させる。 【構成】 絶縁膜１１を上面に有するＳｉ基板１２上に
Ａｌ系配線膜を、基板温度１５０℃で１００ｎｍ蒸着す
る。その後２５０℃に基板温度を上げ、さらにＡｌ系配
線膜を４００ｎｍ堆積する。基板温度１５０℃で蒸着す
るＡｌ膜が１００ｎｍの場合、Ａｌ＜１１１＞は法線方
向にピークを持つ分布を示す。結晶粒径は３〜４μｍと
２５０℃ではじめから蒸着した膜とほとんど変わりはな
い。このような方法で作成したＡｌ系配線膜をフォトレ
ジスト工程とドライエッチング工程によってＡｌ系配線
２１を形成する。その後ＣＶＤ法によって燐ガラス２２
を堆積し、その上にプラズマＣＶＤ法で窒化珪素膜２３
を堆積する。 【効果】 このような方法を用いるとストレスマイグレ
ーション耐性が向上したＡｌ系配線が形成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、集積回路装置を形成す
るＡｌ又はＡｌ合金系配線の製造方法に関するものであ
る。
るＡｌ又はＡｌ合金系配線の製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来のＡｌ又はＡｌ合金系配線膜は、半
導体素子を形成した基板を加熱し、電子ビームでＡｌ又
はＡｌ合金系固体ソースを溶融し、蒸発したＡｌ又はＡ
ｌ合金系原子を基板上に堆積する方法や、Ａｒイオンを
Ａｌ又はＡｌ合金のターゲットの表面に衝突させ、Ａｌ
又はＡｌ合金のターゲットよりＡｌ又はＡｌ合金の原子
を叩き出して、基板上にＡｌ又はＡｌ合金の原子を堆積
させる方法により形成されていた。堆積するときの基板
の温度は、Ａｌ又はＡｌ合金系配線膜の平坦性の向上や
結晶粒径を大きくさせるため、２００℃前後で堆積され
る。
導体素子を形成した基板を加熱し、電子ビームでＡｌ又
はＡｌ合金系固体ソースを溶融し、蒸発したＡｌ又はＡ
ｌ合金系原子を基板上に堆積する方法や、Ａｒイオンを
Ａｌ又はＡｌ合金のターゲットの表面に衝突させ、Ａｌ
又はＡｌ合金のターゲットよりＡｌ又はＡｌ合金の原子
を叩き出して、基板上にＡｌ又はＡｌ合金の原子を堆積
させる方法により形成されていた。堆積するときの基板
の温度は、Ａｌ又はＡｌ合金系配線膜の平坦性の向上や
結晶粒径を大きくさせるため、２００℃前後で堆積され
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方法で
形成されたＡｌ又はＡｌ合金系配線膜においては、スト
レスマイグレーション耐性やエレクトロマイグレーショ
ン耐性が十分でないという問題があった。
形成されたＡｌ又はＡｌ合金系配線膜においては、スト
レスマイグレーション耐性やエレクトロマイグレーショ
ン耐性が十分でないという問題があった。
【０００４】本発明の目的は、このような従来のＡｌ又
はＡｌ合金系配線における問題点を解決し、ボイドの成
長を抑制してストレスマイグレーション耐性やエレクト
ロマイグレーション耐性に優れたＡｌ又はＡｌ合金系配
線膜の製造方法を提供することにある。
はＡｌ合金系配線における問題点を解決し、ボイドの成
長を抑制してストレスマイグレーション耐性やエレクト
ロマイグレーション耐性に優れたＡｌ又はＡｌ合金系配
線膜の製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によるＡｌ系配線の形成方法においては、Ａ
ｌ＜１１１＞が法線方向にピークを持つ分布を示すＡｌ
又はＡｌ合金系の連続膜を形成後、２００℃以上でＡｌ
系配線膜を形成するものである。
め、本発明によるＡｌ系配線の形成方法においては、Ａ
ｌ＜１１１＞が法線方向にピークを持つ分布を示すＡｌ
又はＡｌ合金系の連続膜を形成後、２００℃以上でＡｌ
系配線膜を形成するものである。
【０００６】
【作用】ストレスマイグレーションによって生じたボイ
ド（楔型ボイド又はスリット型ボイド）がＡｌ系配線の
信頼性を低下させており、このボイドの形成を防ぐこと
が重要となっている。ボイドの形成とＡｌの配向性には
密接な関係があると報告されている。
ド（楔型ボイド又はスリット型ボイド）がＡｌ系配線の
信頼性を低下させており、このボイドの形成を防ぐこと
が重要となっている。ボイドの形成とＡｌの配向性には
密接な関係があると報告されている。
【０００７】スリット型ボイド形成により新たに発生し
た断線面をＴＥＭで観察した結果、｛１１１｝で構成さ
れていることが報告された。酸化膜上ではＡｌは強い＜
１１１＞配向することが知られているが、断線部でＡｌ
が＜１１１＞に配向すると、法線方向のＡｌ＜１１１＞
は、法線方向から２０度程度傾くことになる。
た断線面をＴＥＭで観察した結果、｛１１１｝で構成さ
れていることが報告された。酸化膜上ではＡｌは強い＜
１１１＞配向することが知られているが、断線部でＡｌ
が＜１１１＞に配向すると、法線方向のＡｌ＜１１１＞
は、法線方向から２０度程度傾くことになる。
【０００８】また楔型ボイドが発生した結晶粒の基板法
線方向のＡｌの配向をＴＥＭで観察した結果において
も、法線方向にはＡｌ＜１１１＞から１０〜１５度傾い
た（２３３），（１２２）が観測されている。
線方向のＡｌの配向をＴＥＭで観察した結果において
も、法線方向にはＡｌ＜１１１＞から１０〜１５度傾い
た（２３３），（１２２）が観測されている。
【０００９】このようにＡｌ配線にボイドが発生する場
合、Ａｌ＜１１１＞が基板法線方向から傾くことが伴っ
ている。このことからストレスマイグレーションにおけ
るボイドの発生を防ぐためには、Ａｌ＜１１１＞が基板
法線方向から傾けないで法線方向に配向することが必要
である。
合、Ａｌ＜１１１＞が基板法線方向から傾くことが伴っ
ている。このことからストレスマイグレーションにおけ
るボイドの発生を防ぐためには、Ａｌ＜１１１＞が基板
法線方向から傾けないで法線方向に配向することが必要
である。
【００１０】Ａｌ又はＡｌ合金系配線膜は、堆積すると
きの基板温度によって配向性が変化する。基板温度を１
８０℃以上でＡｌ又はＡｌ合金系配線膜を形成すると、
Ａｌ＜１１１＞が基板法線方向から±４〜５度傾いて軸
対称的な分布を示す。
きの基板温度によって配向性が変化する。基板温度を１
８０℃以上でＡｌ又はＡｌ合金系配線膜を形成すると、
Ａｌ＜１１１＞が基板法線方向から±４〜５度傾いて軸
対称的な分布を示す。
【００１１】これに対し、基板温度が１８０℃以下では
Ａｌ＜１１１＞は、基板法線方向にピークを持つ分布を
示し、ストレスマイグレーション耐性が向上する。しか
し、結晶粒径が１μｍ以下と小さいためエレクトロマイ
グレーション耐性が劣化することが予想された。そこで
Ａｌ＜１１１＞が基板法線にピークを持つ分布を示した
まま結晶粒径を大きくすればストレスマイグレーション
及びエレクトロマイグレーション耐性が向上する。
Ａｌ＜１１１＞は、基板法線方向にピークを持つ分布を
示し、ストレスマイグレーション耐性が向上する。しか
し、結晶粒径が１μｍ以下と小さいためエレクトロマイ
グレーション耐性が劣化することが予想された。そこで
Ａｌ＜１１１＞が基板法線にピークを持つ分布を示した
まま結晶粒径を大きくすればストレスマイグレーション
及びエレクトロマイグレーション耐性が向上する。
【００１２】その方法として、Ａｌ＜１１１＞が法線方
向にピークを持つ分布を示すＡｌ又はＡｌ合金系の連続
膜を形成後、基板温度２００℃以上でＡｌ又はＡｌ合金
系配線膜を形成すると、Ａｌ＜１１１＞は基板法線方向
にピークを持つ分布となり、結晶粒径も３〜４μｍの大
きさになる。
向にピークを持つ分布を示すＡｌ又はＡｌ合金系の連続
膜を形成後、基板温度２００℃以上でＡｌ又はＡｌ合金
系配線膜を形成すると、Ａｌ＜１１１＞は基板法線方向
にピークを持つ分布となり、結晶粒径も３〜４μｍの大
きさになる。
【００１３】ストレスマイグレーションの高温モード
（３００℃以上で起こる）が原因で発生する楔型ボイド
は、Ａｌとカバー膜の境界で生じ、結晶粒界に沿ってＡ
ｌ原子が拡散し、ボイドの成長が起こる。
（３００℃以上で起こる）が原因で発生する楔型ボイド
は、Ａｌとカバー膜の境界で生じ、結晶粒界に沿ってＡ
ｌ原子が拡散し、ボイドの成長が起こる。
【００１４】上記の方法でＡｌ系配線膜を形成すると、
はじめに形成した連続膜の部分とその上の２００℃以上
で形成した部分とでＡｌの結晶粒界がずれ、ボイドの成
長が抑制される。このことからもストレスマイグレーシ
ョン耐性が向上する。
はじめに形成した連続膜の部分とその上の２００℃以上
で形成した部分とでＡｌの結晶粒界がずれ、ボイドの成
長が抑制される。このことからもストレスマイグレーシ
ョン耐性が向上する。
【００１５】
【実施例】以下に本発明の一実施例を図１〜図３を用い
て説明する。図１において、絶縁膜１１を上面に有する
Ｓｉ基板１２上にＡｌ系配線膜１３を電子ビーム蒸着す
る。電子ビームでＡｌ系配線膜の固体蒸発源を溶融し、
蒸発した原子１４がＳｉ基板１２上に３ｎｍ／ｓｅｃの
速度で堆積する。
て説明する。図１において、絶縁膜１１を上面に有する
Ｓｉ基板１２上にＡｌ系配線膜１３を電子ビーム蒸着す
る。電子ビームでＡｌ系配線膜の固体蒸発源を溶融し、
蒸発した原子１４がＳｉ基板１２上に３ｎｍ／ｓｅｃの
速度で堆積する。
【００１６】基板温度を１５０℃に設定し、Ａｌ系配線
膜１３を１００ｎｍ蒸着する。その後２５０℃に基板温
度を上げ、さらにＡｌ系配線膜１３を４００ｎｍ堆積す
る。蒸着したＡｌ膜の配向性をＸ線ロッキングカーブ法
により測定した。
膜１３を１００ｎｍ蒸着する。その後２５０℃に基板温
度を上げ、さらにＡｌ系配線膜１３を４００ｎｍ堆積す
る。蒸着したＡｌ膜の配向性をＸ線ロッキングカーブ法
により測定した。
【００１７】Ａｌ（１１１）に対するＸ線ロッキングカ
ーブを図３に示す。基板温度１５０℃で蒸着するＡｌ膜
が６０ｎｍの場合は、連続膜になっておらず、蒸着膜の
Ａｌ＜１１１＞は基板法線方向から傾いた方向にピーク
を持つ分布を示す。膜厚１００ｎｍ蒸着した場合は、連
続膜となり、Ａｌ＜１１１＞は法線方向にピークを持つ
分布を示す。図３中の矢印は基板法線方向を示す。
ーブを図３に示す。基板温度１５０℃で蒸着するＡｌ膜
が６０ｎｍの場合は、連続膜になっておらず、蒸着膜の
Ａｌ＜１１１＞は基板法線方向から傾いた方向にピーク
を持つ分布を示す。膜厚１００ｎｍ蒸着した場合は、連
続膜となり、Ａｌ＜１１１＞は法線方向にピークを持つ
分布を示す。図３中の矢印は基板法線方向を示す。
【００１８】上記の方法で作成したＡｌ系配線膜をフォ
トレジスト工程とドライエッチング工程によって図２に
示すように、Ａｌ系配線２１を形成する。その後、ＣＶ
Ｄ法によって燐ガラス２２を１μｍを堆積し、さらにそ
の上にプラズマＣＶＤ法で窒化珪素膜２３を０．３μｍ
堆積する。
トレジスト工程とドライエッチング工程によって図２に
示すように、Ａｌ系配線２１を形成する。その後、ＣＶ
Ｄ法によって燐ガラス２２を１μｍを堆積し、さらにそ
の上にプラズマＣＶＤ法で窒化珪素膜２３を０．３μｍ
堆積する。
【００１９】このように形成されたＡｌ系配線を２００
℃の温度で１０００時間の保管試験を行った結果、スリ
ット形ボイドの発生は観測されず、かつ故障が発生する
平均時間よりも従来より１０倍以上向上した。
℃の温度で１０００時間の保管試験を行った結果、スリ
ット形ボイドの発生は観測されず、かつ故障が発生する
平均時間よりも従来より１０倍以上向上した。
【００２０】スパッタ法で上記のようにＡｌ系配線膜を
堆積した場合についても同様の効果があった。またＡｌ
合金系配線膜についても同様の効果があった。
堆積した場合についても同様の効果があった。またＡｌ
合金系配線膜についても同様の効果があった。
【００２１】
【発明の効果】以上のように本発明の成形方法によれ
ば、ボイドの発生を抑制してＡｌ系配線のストレスマイ
グレーション及びエレクトロマイグレーション耐性を向
上させることができる効果を有する。
ば、ボイドの発生を抑制してＡｌ系配線のストレスマイ
グレーション及びエレクトロマイグレーション耐性を向
上させることができる効果を有する。
【図１】本発明方法によるＡｌ系配線膜の断面図であ
る。
る。
【図２】本発明方法によるＡｌ系配線の断面図である。
【図３】電子ビーム蒸着法により作成したＡｌ系配線膜
のＡｌ（１１１）に対するＸ線ロッキングカーブを示す
もので、（ａ）は基板温度１５０℃で蒸着したＡｌ膜厚
が６０ｎｍの場合、（ｂ）は基板温度１５０℃で蒸着し
たＡｌ膜が１００ｎｍの場合の図である。
のＡｌ（１１１）に対するＸ線ロッキングカーブを示す
もので、（ａ）は基板温度１５０℃で蒸着したＡｌ膜厚
が６０ｎｍの場合、（ｂ）は基板温度１５０℃で蒸着し
たＡｌ膜が１００ｎｍの場合の図である。
１１ 絶縁膜 １２ Ｓｉ基板 １３ Ａｌ系配線膜 １４ Ａｌ系配線膜の構成原子 ２１ Ａｌ系配線 ２２ 燐ガラス ２３ 窒化珪素
Claims (1)
- 【請求項１】 Ａｌ＜１１１＞が法線方向にピークを持
つ分布を示すＡｌ又はＡｌ合金系の連続膜を形成後、２
００℃以上でＡｌ系配線膜を形成することを特徴とする
Ａｌ系配線の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20182391A JPH0547762A (ja) | 1991-08-12 | 1991-08-12 | Ａｌ系配線の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20182391A JPH0547762A (ja) | 1991-08-12 | 1991-08-12 | Ａｌ系配線の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0547762A true JPH0547762A (ja) | 1993-02-26 |
Family
ID=16447492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20182391A Pending JPH0547762A (ja) | 1991-08-12 | 1991-08-12 | Ａｌ系配線の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0547762A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6538329B2 (en) | 1995-01-11 | 2003-03-25 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor integrated circuit device and method for making the same |
-
1991
- 1991-08-12 JP JP20182391A patent/JPH0547762A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6538329B2 (en) | 1995-01-11 | 2003-03-25 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor integrated circuit device and method for making the same |
| US6583049B2 (en) | 1995-01-11 | 2003-06-24 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor integrated circuit device and method for making the same |
| US6780757B2 (en) | 1995-01-11 | 2004-08-24 | Renesas Technology Corp. | Semiconductor integrated circuit device and method for making the same |
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