JPH06236881A - アルミニウム配線の形成方法 - Google Patents
アルミニウム配線の形成方法Info
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- JPH06236881A JPH06236881A JP4460793A JP4460793A JPH06236881A JP H06236881 A JPH06236881 A JP H06236881A JP 4460793 A JP4460793 A JP 4460793A JP 4460793 A JP4460793 A JP 4460793A JP H06236881 A JPH06236881 A JP H06236881A
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- aluminum
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 パターニングされたアルミニウム配線膜３の
上面に対しても側面に対しても速い成長速度でべーマイ
トを形成することのできる新規なアルミニウム配線の形
成方法を提供する。 【構成】 アルミニウム配線膜３を有する基板１を弱塩
基性の水溶液５に浸漬する。
上面に対しても側面に対しても速い成長速度でべーマイ
トを形成することのできる新規なアルミニウム配線の形
成方法を提供する。 【構成】 アルミニウム配線膜３を有する基板１を弱塩
基性の水溶液５に浸漬する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム配線の形
成方法、特にアルミニウム配線膜のエレクトロマイグレ
ーション耐性及びストレスマイグレーション耐性を向上
させ、ヒロック、ボイドの発生を防止することができる
アルミニウム配線の形成方法に関する。
成方法、特にアルミニウム配線膜のエレクトロマイグレ
ーション耐性及びストレスマイグレーション耐性を向上
させ、ヒロック、ボイドの発生を防止することができる
アルミニウム配線の形成方法に関する。
【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（ＳＭ）、Ａｌボ
イドの発生などによるアルミニウム配線の信頼性の低下
が問題となりつつある。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と密接に関わってお
り、微細幅の配線では幅よりも平均粒径が大きくなって
竹の節状、所謂バンブー構造になることがある。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。
る配線の微細化に伴い、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（ＳＭ）、Ａｌボ
イドの発生などによるアルミニウム配線の信頼性の低下
が問題となりつつある。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と密接に関わってお
り、微細幅の配線では幅よりも平均粒径が大きくなって
竹の節状、所謂バンブー構造になることがある。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。
【０００３】特に、微細配線がとるバンブー粒界構造で
は、配線にほぼ垂直に粒界が形成されるため、粒界に加
わる応力が大きくなり、従って、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。一
方、エレクトロマイグレーションも、配線、電流密度の
増加が必然であるため、信頼性の低下が生じてくる。
は、配線にほぼ垂直に粒界が形成されるため、粒界に加
わる応力が大きくなり、従って、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。一
方、エレクトロマイグレーションも、配線、電流密度の
増加が必然であるため、信頼性の低下が生じてくる。
【０００４】そこで、温水につけることによりあるいは
スパッタエッチングにより、Ａｌ表面に水和酸化物を形
成することにより、Ａｌシンター時の再結晶 (Hillock)
を防止し、延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をあげようとする提案が
為されている（’８８ 応物予稿集 春 ｐ．５１
３）。
スパッタエッチングにより、Ａｌ表面に水和酸化物を形
成することにより、Ａｌシンター時の再結晶 (Hillock)
を防止し、延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をあげようとする提案が
為されている（’８８ 応物予稿集 春 ｐ．５１
３）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、８０〜
９０℃程度の温水にアルミニウム配線膜を形成した基板
を浸漬する従来の技術によれば、水和酸化物の成長速度
が１０nm/min以下ときわめて遅く、生産性が悪くなると
いう欠点がある。そのため、アルゴンスパッタリングを
施すとその水和酸化物の成長速度を７００nm/minまで速
めることができる。しかし、スパッタリングは直進性を
有するのでアルミニウム配線膜の表面（上面）には施す
ことができたとしても側面には施すことができず、側面
にも水和酸化物を形成する必要性にスパッタリング法が
応えることは難しい。
９０℃程度の温水にアルミニウム配線膜を形成した基板
を浸漬する従来の技術によれば、水和酸化物の成長速度
が１０nm/min以下ときわめて遅く、生産性が悪くなると
いう欠点がある。そのため、アルゴンスパッタリングを
施すとその水和酸化物の成長速度を７００nm/minまで速
めることができる。しかし、スパッタリングは直進性を
有するのでアルミニウム配線膜の表面（上面）には施す
ことができたとしても側面には施すことができず、側面
にも水和酸化物を形成する必要性にスパッタリング法が
応えることは難しい。
【０００６】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、パターニングされたアルミニウム配
線膜の上面に対しても側面に対しても速い成長速度で保
護膜を形成することができ、従って、アルミニウム配線
膜のエレクトロマイグレーション耐性及びストレスマイ
グレーション耐性を向上させ、ヒロック、ボイドの発生
を防止することができる新規なアルミニウム配線の形成
方法を提供することを目的とする。
されたものであり、パターニングされたアルミニウム配
線膜の上面に対しても側面に対しても速い成長速度で保
護膜を形成することができ、従って、アルミニウム配線
膜のエレクトロマイグレーション耐性及びストレスマイ
グレーション耐性を向上させ、ヒロック、ボイドの発生
を防止することができる新規なアルミニウム配線の形成
方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１のアルミニウム
配線の形成方法は、アルミニウム配線膜を有する基板を
弱塩基性の水溶液に浸漬することを特徴とする。請求項
２のアルミニウム配線の形成方法は、請求項１のアルミ
ニウム配線の形成方法において、弱塩基性水溶液がアル
ミン酸ナトリウムの水溶液であることを特徴とする。
配線の形成方法は、アルミニウム配線膜を有する基板を
弱塩基性の水溶液に浸漬することを特徴とする。請求項
２のアルミニウム配線の形成方法は、請求項１のアルミ
ニウム配線の形成方法において、弱塩基性水溶液がアル
ミン酸ナトリウムの水溶液であることを特徴とする。
【０００８】
【作用】請求項１のアルミニウム配線の形成方法によれ
ば、弱塩基性水溶液のＯＨ基によりアルミニウム配線膜
の上面及び側面に均等で速い速度でベーマイト（Ａｌ−
Ｏ−ＯＨ）を形成することができ、そして、ベーマイト
（Ａｌ−Ｏ−ＯＨ）は、’８８応物予稿集 春 ｐ．５
１３の３ｐ−Ｐ−２、ｐ．５１４の３ｐ−Ｐ−３に示す
ようにアルミニウムのシンター時における再結晶を抑制
してヒロックを防止、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高め、アルミニウ
ムボイドの発生を防止する機能を果す。従って、アルミ
ニウム配線膜の信頼度を高めることができる。
ば、弱塩基性水溶液のＯＨ基によりアルミニウム配線膜
の上面及び側面に均等で速い速度でベーマイト（Ａｌ−
Ｏ−ＯＨ）を形成することができ、そして、ベーマイト
（Ａｌ−Ｏ−ＯＨ）は、’８８応物予稿集 春 ｐ．５
１３の３ｐ−Ｐ−２、ｐ．５１４の３ｐ−Ｐ−３に示す
ようにアルミニウムのシンター時における再結晶を抑制
してヒロックを防止、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高め、アルミニウ
ムボイドの発生を防止する機能を果す。従って、アルミ
ニウム配線膜の信頼度を高めることができる。
【０００９】請求項２のアルミニウム配線の形成方法に
よれば、アルミン酸ナトリウムは弱塩基性を有し、アル
ミン酸ナトリウム水溶液のＯＨ基によりアルミニウム配
線膜の上面及び側面に均等でより速い速度でベーマイト
（Ａｌ−Ｏ−ＯＨ）を形成することができ、従って、ア
ルミニウム配線膜の信頼度を高めることができる。
よれば、アルミン酸ナトリウムは弱塩基性を有し、アル
ミン酸ナトリウム水溶液のＯＨ基によりアルミニウム配
線膜の上面及び側面に均等でより速い速度でベーマイト
（Ａｌ−Ｏ−ＯＨ）を形成することができ、従って、ア
ルミニウム配線膜の信頼度を高めることができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明アルミニウム配線の形成方法を
図示実施例に従って詳細に説明する。図１（Ａ）乃至
（Ｄ）は本発明アルミニウム配線の形成方法の一つの実
施例を工程順に示す断面図である。 （Ａ）先ず、図１（Ａ）に示すように、シリコン半導体
基板１表面のシリコン酸化物ＳｉＯ2 からなる絶縁膜２
上に大粒径のアルミニウム結晶で構成されシリコン１％
含有アルミニウム膜３を形成する。
図示実施例に従って詳細に説明する。図１（Ａ）乃至
（Ｄ）は本発明アルミニウム配線の形成方法の一つの実
施例を工程順に示す断面図である。 （Ａ）先ず、図１（Ａ）に示すように、シリコン半導体
基板１表面のシリコン酸化物ＳｉＯ2 からなる絶縁膜２
上に大粒径のアルミニウム結晶で構成されシリコン１％
含有アルミニウム膜３を形成する。
【００１１】このアルミニウム膜３の形成は、アルミニ
ウム結晶の粒径を大きくするために高温スパッタ法を用
いて行う。この高温スパッタの条件の一例を示すと、ス
パッタガスがアルゴンＡｒ、雰囲気圧力が０．２７〜
０．４Ｐａ、ＤＣ出力が２０ＫＷ、温度が４５０℃であ
る。
ウム結晶の粒径を大きくするために高温スパッタ法を用
いて行う。この高温スパッタの条件の一例を示すと、ス
パッタガスがアルゴンＡｒ、雰囲気圧力が０．２７〜
０．４Ｐａ、ＤＣ出力が２０ＫＷ、温度が４５０℃であ
る。
【００１２】（Ｂ）次に、アルミニウム膜３上にレジス
ト膜６を塗布し、フォトリソグラフィ技術を用いて図１
（Ｂ）に示すように該レジスト膜６をパターニングす
る。 （Ｃ）次に、図１（Ｃ）に示すように、レジスト膜６を
マスクとしてアルミニウム膜３をエッチングすることに
よりアルミニウム配線膜を形成する。
ト膜６を塗布し、フォトリソグラフィ技術を用いて図１
（Ｂ）に示すように該レジスト膜６をパターニングす
る。 （Ｃ）次に、図１（Ｃ）に示すように、レジスト膜６を
マスクとしてアルミニウム膜３をエッチングすることに
よりアルミニウム配線膜を形成する。
【００１３】このアルミニウム膜に対するエッチング
は、例えば塩化ホウ素（ＢＣｌ3 ）系のエッチングガス
を用いてのドライエッチングにより行う。その後、マス
クとして用いたレジスト膜４をアッシングにより除去す
る。 （Ｄ）次に、図１（Ｄ）に示すように、基板１を０．０
１mol のアルミン酸ナトリウムが添加された温水溶液
（温度９０℃）５に浸漬してベーマイトＡｌ−Ｏ−ＯＨ
膜４を形成する。その厚さは例えば１０〜１００ｎｍに
する。このようなアルミニウム配線の形成方法によれ
ば、ベーマイトが’８８応物予稿集 春 ｐ．５１３の
３ｐ−Ｐ−２、３ｐ−Ｐ−３に示すようにアルミニウム
の再結晶を抑制し、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高め、アルミニウムボ
イドの発生を防止する機能を果すので、アルミニウム配
線膜３の信頼度を高めることができる。
は、例えば塩化ホウ素（ＢＣｌ3 ）系のエッチングガス
を用いてのドライエッチングにより行う。その後、マス
クとして用いたレジスト膜４をアッシングにより除去す
る。 （Ｄ）次に、図１（Ｄ）に示すように、基板１を０．０
１mol のアルミン酸ナトリウムが添加された温水溶液
（温度９０℃）５に浸漬してベーマイトＡｌ−Ｏ−ＯＨ
膜４を形成する。その厚さは例えば１０〜１００ｎｍに
する。このようなアルミニウム配線の形成方法によれ
ば、ベーマイトが’８８応物予稿集 春 ｐ．５１３の
３ｐ−Ｐ−２、３ｐ−Ｐ−３に示すようにアルミニウム
の再結晶を抑制し、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高め、アルミニウムボ
イドの発生を防止する機能を果すので、アルミニウム配
線膜３の信頼度を高めることができる。
【００１４】尚、上記実施例においては、弱塩基性水溶
液５としてアルミン酸ナトリウム水溶液を用いたが、ア
ルミン酸ナトリウム水溶液以外にも例えば炭酸ソーダ
（濃度、温水の温度については例えばアルミン酸ナトリ
ウム水溶液の場合と同じ）、アンモニア水、トリエタノ
ールアミン、ヒドラジンあるいはシュウ酸ナトリウム
（Ｃ2 Ｏ4 Ｈ12）の水溶液を弱塩基性水溶液５として用
いることができる。また、上記実施例においてはアルミ
ニウム配線膜３をＳｉＯ2 からなる絶縁膜２上に形成し
たが、それ以外の材料からなる絶縁膜２上にアルミニウ
ム配線膜３を形成するようにしても良い。また、アルミ
ニウム配線膜３の下にバリアメタル層を形成するように
しても良く、本発明には種々の変形例が考えられ得る。
液５としてアルミン酸ナトリウム水溶液を用いたが、ア
ルミン酸ナトリウム水溶液以外にも例えば炭酸ソーダ
（濃度、温水の温度については例えばアルミン酸ナトリ
ウム水溶液の場合と同じ）、アンモニア水、トリエタノ
ールアミン、ヒドラジンあるいはシュウ酸ナトリウム
（Ｃ2 Ｏ4 Ｈ12）の水溶液を弱塩基性水溶液５として用
いることができる。また、上記実施例においてはアルミ
ニウム配線膜３をＳｉＯ2 からなる絶縁膜２上に形成し
たが、それ以外の材料からなる絶縁膜２上にアルミニウ
ム配線膜３を形成するようにしても良い。また、アルミ
ニウム配線膜３の下にバリアメタル層を形成するように
しても良く、本発明には種々の変形例が考えられ得る。
【００１５】
【発明の効果】請求項１のアルミニウム配線の形成方法
は、アルミニウム配線膜を有する基板を弱塩基性の水溶
液に浸漬することを特徴とするものである。従って、請
求項１のアルミニウム配線の形成方法によれば、弱塩基
性水溶液のＯＨ基によりアルミニウム配線膜の上面及び
側面に均等で速い速度でベーマイト（Ａｌ−Ｏ−ＯＨ）
を形成することができ、そして、ベーマイトは’８８応
物予稿集 春 ｐ．５１３の３ｐ−Ｐ−２、ｐ．５１４
の３ｐ−Ｐ−３に示すようにアルミニウムの再結晶を抑
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高め、アルミニウムボイドの発生を
防止する機能を果す。従って、アルミニウム配線膜の信
頼度を高めることができる。
は、アルミニウム配線膜を有する基板を弱塩基性の水溶
液に浸漬することを特徴とするものである。従って、請
求項１のアルミニウム配線の形成方法によれば、弱塩基
性水溶液のＯＨ基によりアルミニウム配線膜の上面及び
側面に均等で速い速度でベーマイト（Ａｌ−Ｏ−ＯＨ）
を形成することができ、そして、ベーマイトは’８８応
物予稿集 春 ｐ．５１３の３ｐ−Ｐ−２、ｐ．５１４
の３ｐ−Ｐ−３に示すようにアルミニウムの再結晶を抑
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高め、アルミニウムボイドの発生を
防止する機能を果す。従って、アルミニウム配線膜の信
頼度を高めることができる。
【００１６】請求項２のアルミニウム配線の形成方法
は、弱塩基性水溶液がアルミン酸ナトリウムの水溶液で
あることを特徴とするものである。従って、請求項２の
アルミニウム配線の形成方法によれば、アルミン酸ナト
リウムは弱塩基性を有し、アルミン酸ナトリウム水溶液
のＯＨ基によりアルミニウム配線膜の上面及び側面に均
等で速い速度でベーマイト（Ａｌ−Ｏ−ＯＨ）を形成す
ることができ、従って、アルミニウム配線膜の信頼度を
高めることができる。
は、弱塩基性水溶液がアルミン酸ナトリウムの水溶液で
あることを特徴とするものである。従って、請求項２の
アルミニウム配線の形成方法によれば、アルミン酸ナト
リウムは弱塩基性を有し、アルミン酸ナトリウム水溶液
のＯＨ基によりアルミニウム配線膜の上面及び側面に均
等で速い速度でベーマイト（Ａｌ−Ｏ−ＯＨ）を形成す
ることができ、従って、アルミニウム配線膜の信頼度を
高めることができる。
【図１】（Ａ）乃至（Ｄ）は本発明アルミニウム配線の
形成方法の一つの実施例を工程順に示す断面図である。
形成方法の一つの実施例を工程順に示す断面図である。
１ 基板 ３ アルミニウム配線膜 ４ ベーマイト（Ａｌ−Ｏ−ＯＨ） ５ 弱塩基性水溶液
Claims (2)
- 【請求項１】 表面にパターニングされたアルミニウム
配線膜を有する基板を弱塩基性の水溶液に浸漬する工程
を有することを特徴とするアルミニウム配線の形成方法 - 【請求項２】 弱塩基性水溶液がアルミン酸ナトリウム
の水溶液であることを特徴とする請求項１記載のアルミ
ニウム配線の形成方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4460793A JPH06236881A (ja) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | アルミニウム配線の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4460793A JPH06236881A (ja) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | アルミニウム配線の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06236881A true JPH06236881A (ja) | 1994-08-23 |
Family
ID=12696137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4460793A Pending JPH06236881A (ja) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | アルミニウム配線の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06236881A (ja) |
-
1993
- 1993-02-09 JP JP4460793A patent/JPH06236881A/ja active Pending
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