JPH06163545A - 半導体装置の配線構造及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置の配線構造及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH06163545A JPH06163545A JP33560592A JP33560592A JPH06163545A JP H06163545 A JPH06163545 A JP H06163545A JP 33560592 A JP33560592 A JP 33560592A JP 33560592 A JP33560592 A JP 33560592A JP H06163545 A JPH06163545 A JP H06163545A
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- niobium
- copper
- tantalum
- wiring
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体装置における銅配線の酸化を防止す
る。 【構成】 銅膜４の下にニオブ又はタンタルの薄膜３を
形成し、これらの銅膜４とニオブ又はタンタルの薄膜３
を配線パターンに加工した後、熱処理を行って、銅配線
パターン４′の側面を含む全表面にニオブ又はタンタル
の被膜３″を形成する。
る。 【構成】 銅膜４の下にニオブ又はタンタルの薄膜３を
形成し、これらの銅膜４とニオブ又はタンタルの薄膜３
を配線パターンに加工した後、熱処理を行って、銅配線
パターン４′の側面を含む全表面にニオブ又はタンタル
の被膜３″を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の配線構造及
びその製造方法に関し、特に、マイグレーション耐性に
優れた銅配線の酸化を防止する構造及びその製造方法に
関する。
びその製造方法に関し、特に、マイグレーション耐性に
優れた銅配線の酸化を防止する構造及びその製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路等の半導体装置では、そ
の高集積化が進むに従い、配線の幅が１．０〜０．８μ
ｍと小さくなり、従来最も一般的に用いられているアル
ミニウム配線では、エレクトロマイグレーション等の原
因による断線等の不良が発生し易くなっている。そこ
で、マイグレーション耐性に優れた銅配線を半導体装置
に用いることが検討されている。
の高集積化が進むに従い、配線の幅が１．０〜０．８μ
ｍと小さくなり、従来最も一般的に用いられているアル
ミニウム配線では、エレクトロマイグレーション等の原
因による断線等の不良が発生し易くなっている。そこ
で、マイグレーション耐性に優れた銅配線を半導体装置
に用いることが検討されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、銅配線
は耐酸化性が弱く、酸化雰囲気中では２００〜３００℃
で酸化されてしまうという問題があった。このため、配
線形成後に実施する各種熱処理工程時や工程間の移送時
における銅配線の酸化防止の制御が難しく、配線形成後
に実施する工程が制約されたり、また、配線の酸化によ
るデバイスの信頼性の低下の問題もあった。
は耐酸化性が弱く、酸化雰囲気中では２００〜３００℃
で酸化されてしまうという問題があった。このため、配
線形成後に実施する各種熱処理工程時や工程間の移送時
における銅配線の酸化防止の制御が難しく、配線形成後
に実施する工程が制約されたり、また、配線の酸化によ
るデバイスの信頼性の低下の問題もあった。
【０００４】そこで、本発明の目的は、マイグレーショ
ン耐性に優れ、高集積化に適した銅配線の酸化を効果的
に防止することができる半導体装置の配線構造及びその
製造方法を提供することである。
ン耐性に優れ、高集積化に適した銅配線の酸化を効果的
に防止することができる半導体装置の配線構造及びその
製造方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明による半導体装置の配線構造では、半導
体装置に形成された銅配線が、その側面を含む全表面
を、ニオブ又はタンタルを主成分とする被膜により覆わ
れている。
ために、本発明による半導体装置の配線構造では、半導
体装置に形成された銅配線が、その側面を含む全表面
を、ニオブ又はタンタルを主成分とする被膜により覆わ
れている。
【０００６】また、本発明による半導体装置の配線構造
の製造方法は、半導体基板上に形成された絶縁膜の上
に、ニオブ又はタンタルを含む第１の膜を形成する第１
の工程と、この第１の膜の上に、銅からなる第２の膜を
形成する第２の工程と、前記第１及び第２の膜を所定の
配線パターンに形成する第３の工程と、しかる後、熱処
理を行って、前記第１の膜から前記第２の膜にニオブ又
はタンタルを拡散させ、更に、そのニオブ又はタンタル
を前記第２の膜の表面に析出させて、前記第２の膜の側
面を含む全表面に、ニオブ又はタンタルを主成分とする
被膜を形成する第４の工程とを有する。
の製造方法は、半導体基板上に形成された絶縁膜の上
に、ニオブ又はタンタルを含む第１の膜を形成する第１
の工程と、この第１の膜の上に、銅からなる第２の膜を
形成する第２の工程と、前記第１及び第２の膜を所定の
配線パターンに形成する第３の工程と、しかる後、熱処
理を行って、前記第１の膜から前記第２の膜にニオブ又
はタンタルを拡散させ、更に、そのニオブ又はタンタル
を前記第２の膜の表面に析出させて、前記第２の膜の側
面を含む全表面に、ニオブ又はタンタルを主成分とする
被膜を形成する第４の工程とを有する。
【０００７】本発明の好ましい態様においては、前記熱
処理を、非酸化雰囲気中で、６５０〜８５０℃の温度で
行う。
処理を、非酸化雰囲気中で、６５０〜８５０℃の温度で
行う。
【０００８】
【作用】本発明においては、配線の主要部分を構成する
銅膜の下に、ニオブ又はタンタルを含む膜を形成し、こ
れらの膜を所望の配線パターンに加工した後、熱処理を
行って、下地のニオブ又はタンタルを銅膜中に拡散させ
る。すると、ニオブ又はタンタルは、銅と金属間化合物
を形成せず、また、銅中での固溶度が低いために、銅膜
の表面に偏析する。そして、配線パターンに加工された
銅膜の側面を含む全表面に、ニオブ又はタンタルを主成
分とする被膜が形成される。この被膜は、表面に不動態
を形成するため、耐酸化性が強く、この被膜によって銅
配線の酸化が防止される。
銅膜の下に、ニオブ又はタンタルを含む膜を形成し、こ
れらの膜を所望の配線パターンに加工した後、熱処理を
行って、下地のニオブ又はタンタルを銅膜中に拡散させ
る。すると、ニオブ又はタンタルは、銅と金属間化合物
を形成せず、また、銅中での固溶度が低いために、銅膜
の表面に偏析する。そして、配線パターンに加工された
銅膜の側面を含む全表面に、ニオブ又はタンタルを主成
分とする被膜が形成される。この被膜は、表面に不動態
を形成するため、耐酸化性が強く、この被膜によって銅
配線の酸化が防止される。
【０００９】なお、ニオブ又はタンタルを拡散させるた
めの熱処理は、非酸化雰囲気中で、６５０〜８５０℃の
温度で行うのが好ましく、６５０℃よりも低い温度で
は、ニオブ又はタンタルの原子が銅膜中を移動し難く、
その表面に析出し難い。一方、８５０℃よりも高い温度
では、ニオブ又はタンタルが銅と固溶体を形成し易くな
り、銅膜中にニオブ又はタンタルが好ましからざる範囲
で残ってしまう場合がある。
めの熱処理は、非酸化雰囲気中で、６５０〜８５０℃の
温度で行うのが好ましく、６５０℃よりも低い温度で
は、ニオブ又はタンタルの原子が銅膜中を移動し難く、
その表面に析出し難い。一方、８５０℃よりも高い温度
では、ニオブ又はタンタルが銅と固溶体を形成し易くな
り、銅膜中にニオブ又はタンタルが好ましからざる範囲
で残ってしまう場合がある。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を一実施例につき図１を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１１】まず、図１（ａ）に示すように、半導体基
板１の上の絶縁膜（層間絶縁膜）２の上に５００Å程度
の膜厚のニオブ薄膜３をスパッタ法により形成する。そ
して、このニオブ薄膜３の上に、厚さ５０００Å程度の
銅膜４をスパッタ法により形成する。
板１の上の絶縁膜（層間絶縁膜）２の上に５００Å程度
の膜厚のニオブ薄膜３をスパッタ法により形成する。そ
して、このニオブ薄膜３の上に、厚さ５０００Å程度の
銅膜４をスパッタ法により形成する。
【００１２】次に、図１（ｂ）に示すように、ホトリソ
グラフィ技術及びエッチングの技術を用い、銅膜４とニ
オブ薄膜３を所望の配線パターンに加工する。
グラフィ技術及びエッチングの技術を用い、銅膜４とニ
オブ薄膜３を所望の配線パターンに加工する。
【００１３】この後、窒素雰囲気中で、７５０℃、１３
０分間の熱処理を行い、パターニングされたニオブ薄膜
３′からその上にパターニングされた銅膜４′中にニオ
ブ原子を拡散させる。すると、パターニングされた銅膜
４′中を拡散したニオブ原子は、銅と金属間化合物を形
成せず、また、銅中での固溶度が低いために、図１
（ｃ）に示す如く、パターニングされた銅膜４′の上面
及び両側面に偏析し、このパターニングされた銅膜４′
の両側面を含む全表面に被膜３″を形成する。
０分間の熱処理を行い、パターニングされたニオブ薄膜
３′からその上にパターニングされた銅膜４′中にニオ
ブ原子を拡散させる。すると、パターニングされた銅膜
４′中を拡散したニオブ原子は、銅と金属間化合物を形
成せず、また、銅中での固溶度が低いために、図１
（ｃ）に示す如く、パターニングされた銅膜４′の上面
及び両側面に偏析し、このパターニングされた銅膜４′
の両側面を含む全表面に被膜３″を形成する。
【００１４】そして、この銅膜４′からなる配線パター
ンの全表面を覆うニオブの被膜３″により、例えば、大
気中の酸素や水蒸気による銅配線の酸化が効果的に防止
される。従って、銅配線を用いた半導体装置を工程間で
移送したり、各種熱処理に供した場合でも、銅配線の酸
化が防止されているので、配線の信頼性を損なうことが
ない。
ンの全表面を覆うニオブの被膜３″により、例えば、大
気中の酸素や水蒸気による銅配線の酸化が効果的に防止
される。従って、銅配線を用いた半導体装置を工程間で
移送したり、各種熱処理に供した場合でも、銅配線の酸
化が防止されているので、配線の信頼性を損なうことが
ない。
【００１５】以上、本発明の一実施例を説明したが、本
発明は上述の実施例に限定されるものではない。
発明は上述の実施例に限定されるものではない。
【００１６】例えば、上述の実施例では、窒素雰囲気中
で熱処理を行ったが、この熱処理の際の雰囲気は非酸化
性のものであれば良く、他の不活性ガス、例えばアルゴ
ンの雰囲気中で行っても良い。また、銅配線の表面に形
成する被膜材料として、上述の実施例ではニオブを用い
たが、タンタルでも殆ど同様の効果を得ることができ
る。更に、ニオブ又はタンタルを一成分として含有する
下地膜からそれらの原子を拡散させて、被膜を形成して
も良い。
で熱処理を行ったが、この熱処理の際の雰囲気は非酸化
性のものであれば良く、他の不活性ガス、例えばアルゴ
ンの雰囲気中で行っても良い。また、銅配線の表面に形
成する被膜材料として、上述の実施例ではニオブを用い
たが、タンタルでも殆ど同様の効果を得ることができ
る。更に、ニオブ又はタンタルを一成分として含有する
下地膜からそれらの原子を拡散させて、被膜を形成して
も良い。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、銅配線となる銅膜の下
に、ニオブ又はタンタルを含む膜を形成し、これらの膜
を所望の配線パターンに加工した後、熱処理を行い、銅
配線の表面にニオブ又はタンタルを偏析させて、銅配線
の表面にニオブ又はタンタルを主成分とする被膜を形成
する。従って、銅配線の側面を含む全表面が、ニオブ又
はタンタルを主成分とする被膜により覆われ、この被膜
によって、銅配線の酸化が効果的に防止される。
に、ニオブ又はタンタルを含む膜を形成し、これらの膜
を所望の配線パターンに加工した後、熱処理を行い、銅
配線の表面にニオブ又はタンタルを偏析させて、銅配線
の表面にニオブ又はタンタルを主成分とする被膜を形成
する。従って、銅配線の側面を含む全表面が、ニオブ又
はタンタルを主成分とする被膜により覆われ、この被膜
によって、銅配線の酸化が効果的に防止される。
【００１８】これにより、銅配線を用いた半導体装置の
信頼性を向上させることができ、ひいては、半導体装置
の高集積化を達成することができる。
信頼性を向上させることができ、ひいては、半導体装置
の高集積化を達成することができる。
【図１】本発明の一実施例による半導体装置の配線構造
の製造方法を示す断面図である。
の製造方法を示す断面図である。
１ 半導体基板 ２ 絶縁膜 ３、３′ ニオブ膜 ３″ 被膜 ４ 銅膜 ４′ 銅膜（銅配線）
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体装置に形成された銅配線が、その
側面を含む全表面を、ニオブ又はタンタルを主成分とす
る被膜により覆われていることを特徴とする半導体装置
の配線構造。 - 【請求項２】 半導体基板上に形成された絶縁膜の上
に、ニオブ又はタンタルを含む第１の膜を形成する第１
の工程と、 この第１の膜の上に、銅からなる第２の膜を形成する第
２の工程と、 前記第１及び第２の膜を所定の配線パターンに形成する
第３の工程と、 しかる後、熱処理を行って、前記第１の膜から前記第２
の膜にニオブ又はタンタルを拡散させ、更に、そのニオ
ブ又はタンタルを前記第２の膜の表面に析出させて、前
記第２の膜の側面を含む全表面に、ニオブ又はタンタル
を主成分とする被膜を形成する第４の工程とを有するこ
とを特徴とする半導体装置の配線構造の製造方法。 - 【請求項３】 前記熱処理を、非酸化雰囲気中で、６５
０〜８５０℃の温度で行うことを特徴とする請求項２に
記載の半導体装置の配線構造の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33560592A JPH06163545A (ja) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | 半導体装置の配線構造及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33560592A JPH06163545A (ja) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | 半導体装置の配線構造及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06163545A true JPH06163545A (ja) | 1994-06-10 |
Family
ID=18290454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33560592A Withdrawn JPH06163545A (ja) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | 半導体装置の配線構造及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06163545A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008252103A (ja) * | 2008-04-21 | 2008-10-16 | Nec Electronics Corp | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
-
1992
- 1992-11-20 JP JP33560592A patent/JPH06163545A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008252103A (ja) * | 2008-04-21 | 2008-10-16 | Nec Electronics Corp | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000201 |