JPH0621057A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH0621057A JPH0621057A JP17391792A JP17391792A JPH0621057A JP H0621057 A JPH0621057 A JP H0621057A JP 17391792 A JP17391792 A JP 17391792A JP 17391792 A JP17391792 A JP 17391792A JP H0621057 A JPH0621057 A JP H0621057A
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Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】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。 【構成】配線材料として銅を含むアルミニウム合金膜を
用いた配線４，６，８の表層部にヒ素をドープしたヒ素
含有層４ａ，６ａ，８ａを形成することにより、エレク
トロマイグレーション耐性を損なうことなく、ストレス
マイグレーション耐性を向上させる。
ロマイグレーション耐性を向上させる。 【構成】配線材料として銅を含むアルミニウム合金膜を
用いた配線４，６，８の表層部にヒ素をドープしたヒ素
含有層４ａ，６ａ，８ａを形成することにより、エレク
トロマイグレーション耐性を損なうことなく、ストレス
マイグレーション耐性を向上させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関し、特に
アルミニウム合金配線を有する半導体装置に関する。
アルミニウム合金配線を有する半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路の配線材料としてはアル
ミニウム又はアルミニウムシリコン合金が最も広く用い
られている。しかし、半導体集積回路の微細化・大規模
化が進むに従って、軽金属であるアルミニウムの不安定
性が問題となり始めている。
ミニウム又はアルミニウムシリコン合金が最も広く用い
られている。しかし、半導体集積回路の微細化・大規模
化が進むに従って、軽金属であるアルミニウムの不安定
性が問題となり始めている。
【０００３】図２は従来の半導体装置の一例を示す断面
図である。
図である。
【０００４】図２に示すように、所定の不純物拡散層を
設けたシリコン基板１の表面に酸化シリコン膜２を設
け、酸化シリコン膜２に設けたコンタクトホールを含む
表面にバリアメタル層３を介して第１のアルミニウム配
線１１、ＳｉＯＮ（オキシナイトライドシリコン）から
なる第１の層間絶縁膜５，第２のアルミニウム配線１
２、ＳｉＯＮからなる第２を層間絶縁膜７、第３のアル
ミニウム配線１３、ＳｉＯＮからなる保護膜９を順次積
層して形成する。ここで、半導体装置の微細化・高速化
に伴いアルミニウム配線の幅は１．５μｍ以下と細くな
り、且つ層間絶縁膜の厚さの合計は２〜３μｍと厚くさ
れる事が多い。
設けたシリコン基板１の表面に酸化シリコン膜２を設
け、酸化シリコン膜２に設けたコンタクトホールを含む
表面にバリアメタル層３を介して第１のアルミニウム配
線１１、ＳｉＯＮ（オキシナイトライドシリコン）から
なる第１の層間絶縁膜５，第２のアルミニウム配線１
２、ＳｉＯＮからなる第２を層間絶縁膜７、第３のアル
ミニウム配線１３、ＳｉＯＮからなる保護膜９を順次積
層して形成する。ここで、半導体装置の微細化・高速化
に伴いアルミニウム配線の幅は１．５μｍ以下と細くな
り、且つ層間絶縁膜の厚さの合計は２〜３μｍと厚くさ
れる事が多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この従来の半導体装置
は、配線の微細化、配線間静電容量の低減即ち層間膜の
厚膜化に従ってアルミニウム配線のストレスマイグレー
ションによる劣化や、断線が大きな問題となってきた。
は、配線の微細化、配線間静電容量の低減即ち層間膜の
厚膜化に従ってアルミニウム配線のストレスマイグレー
ションによる劣化や、断線が大きな問題となってきた。
【０００６】これは、主に層間絶縁膜からアルミニウム
配線が応力を受け、配線にボイドが発生したり、ついに
は断線に至るという現象で、近年の半導体装置の信頼性
上の極めて大きな問題となっている。
配線が応力を受け、配線にボイドが発生したり、ついに
は断線に至るという現象で、近年の半導体装置の信頼性
上の極めて大きな問題となっている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
半導体基板上に設けた配線と、前記配線を含む表面に設
けた絶縁膜とを有する半導体装置において、前記配線が
銅を含むアルミニウム合金膜からなり且つ少なくともそ
の表層部にヒ素を含んで構成される。
半導体基板上に設けた配線と、前記配線を含む表面に設
けた絶縁膜とを有する半導体装置において、前記配線が
銅を含むアルミニウム合金膜からなり且つ少なくともそ
の表層部にヒ素を含んで構成される。
【０００８】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【０００９】図１は本発明の一実施例を示す断面図であ
る。
る。
【００１０】図１に示すように、所定の不純物拡散層を
形成したシリコン基板１上に設けた酸化シリコン膜２に
コンタクトホールを形成し、このコンタクトホールを含
む表面に設けたチタンタングステン合金からなるバリア
メタル層３を介して第１の配線４、第１の層間絶縁膜
５、第２の配線６、第２の層間絶縁膜７、第３の配線
８、保護膜９を順次積層して設け半導体装置を形成して
いる。
形成したシリコン基板１上に設けた酸化シリコン膜２に
コンタクトホールを形成し、このコンタクトホールを含
む表面に設けたチタンタングステン合金からなるバリア
メタル層３を介して第１の配線４、第１の層間絶縁膜
５、第２の配線６、第２の層間絶縁膜７、第３の配線
８、保護膜９を順次積層して設け半導体装置を形成して
いる。
【００１１】ここで、第１の配線４、第２の配線６、第
３の配線８はそれぞれアルミニウムに０．１ｗｔ％程度
の銅を含んだ合金膜の表層部の０．１μｍ以内にヒ素を
１×１０16ｃｍ-3程度含むヒ素含有層４ａ、６ａ、８ａ
を有しておりアルミニウム銅合金板をターゲットとする
スパッタ法で被着した配線用金属膜の表面にイオン注入
法によりヒ素イオンをイオン注入する事で実現できる。
アルミニウム合金配線にヒ素を注入することによるスト
レスマイグレーションボイドの抑制効果は顕著であり、
ドーズ量５×１０15〜２×１０16ｃｍ-2、加速エネルギ
ー５０〜７０ｋｅＶ程度のイオン注入条件でボイド密度
は１／２以下に低減できる。
３の配線８はそれぞれアルミニウムに０．１ｗｔ％程度
の銅を含んだ合金膜の表層部の０．１μｍ以内にヒ素を
１×１０16ｃｍ-3程度含むヒ素含有層４ａ、６ａ、８ａ
を有しておりアルミニウム銅合金板をターゲットとする
スパッタ法で被着した配線用金属膜の表面にイオン注入
法によりヒ素イオンをイオン注入する事で実現できる。
アルミニウム合金配線にヒ素を注入することによるスト
レスマイグレーションボイドの抑制効果は顕著であり、
ドーズ量５×１０15〜２×１０16ｃｍ-2、加速エネルギ
ー５０〜７０ｋｅＶ程度のイオン注入条件でボイド密度
は１／２以下に低減できる。
【００１２】一方、一般にアルミニウム配線の表面にヒ
素を注入するとエレクトロマイグレーション耐性は低下
するので、これを補う手段としてもともとの配線用金属
に微量の銅を含有させておく。銅の添加量は多い程エレ
クトロマイグレーションに対して有利であるが、０．１
ｗｔ％程度の微量であっても、ヒ素注入により低下する
分を十分補うことができる。また、銅の添加そのものに
よってもストレスマイグレーションは改善されるので、
２重の効果を発揮することになる。
素を注入するとエレクトロマイグレーション耐性は低下
するので、これを補う手段としてもともとの配線用金属
に微量の銅を含有させておく。銅の添加量は多い程エレ
クトロマイグレーションに対して有利であるが、０．１
ｗｔ％程度の微量であっても、ヒ素注入により低下する
分を十分補うことができる。また、銅の添加そのものに
よってもストレスマイグレーションは改善されるので、
２重の効果を発揮することになる。
【００１３】なお、第１の配線４としてアルミニウムに
０．５ｗｔ％程度のシリコンと０．１ｗｔ％程度の銅を
含むアルミニウム合金膜の表層部にヒ素を導入したもの
を使用しても同様の効果が得られ、この場合、シリコン
ガ含まれているので、バリアメタル層がなくてもシリコ
ン基板へのアロイスパイクが防止でき、構造・工程を筒
略化できる利点がある。
０．５ｗｔ％程度のシリコンと０．１ｗｔ％程度の銅を
含むアルミニウム合金膜の表層部にヒ素を導入したもの
を使用しても同様の効果が得られ、この場合、シリコン
ガ含まれているので、バリアメタル層がなくてもシリコ
ン基板へのアロイスパイクが防止でき、構造・工程を筒
略化できる利点がある。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、配線材料
としてアルミニウムに銅を含む合金膜を用い、且つその
表層部にヒ素を導入することにより、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
せた半導体装置を実現できるという効果を有する。
としてアルミニウムに銅を含む合金膜を用い、且つその
表層部にヒ素を導入することにより、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
せた半導体装置を実現できるという効果を有する。
【図１】本発明の一実施例を示す断面図。
【図２】従来の半導体装置の一例を示す断面図。
１ シリコン基板 ２ 酸化シリコン膜 ３ バリアメタル層 ４，６，８ 配線 ４ａ，６ａ，８ａ ヒ素含有層 ５，７ 層間絶縁膜 ９ 保護膜 １１，１２，１３ アルミニウム配線
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体基板上に設けた配線と、前記配線
を含む表面に設けた絶縁膜とを有する半導体装置におい
て、前記配線が銅を含むアルミニウム合金膜からなり且
つ少なくともその表層部にヒ素を含むことを特徴とする
半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17391792A JPH0621057A (ja) | 1992-07-01 | 1992-07-01 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17391792A JPH0621057A (ja) | 1992-07-01 | 1992-07-01 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0621057A true JPH0621057A (ja) | 1994-01-28 |
Family
ID=15969477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17391792A Pending JPH0621057A (ja) | 1992-07-01 | 1992-07-01 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0621057A (ja) |
-
1992
- 1992-07-01 JP JP17391792A patent/JPH0621057A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990706 |