JPH0638416B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPH0638416B2 JPH0638416B2 JP62258455A JP25845587A JPH0638416B2 JP H0638416 B2 JPH0638416 B2 JP H0638416B2 JP 62258455 A JP62258455 A JP 62258455A JP 25845587 A JP25845587 A JP 25845587A JP H0638416 B2 JPH0638416 B2 JP H0638416B2
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- JP
- Japan
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- aluminum
- wiring
- layer
- tungsten
- semiconductor device
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は信頼性の高い金属配線を有する半導体装置に関
する。
する。
従来、半導体装置に使用される金属配線にはアルミニウ
ムが主として使用されており、アルミニウム単独或いは
アルミニウムとシリコンとの合金の単一組成膜で構成さ
れることが多い。また、他の金属配線として、高融点金
属或いは金属とシリコン等との多層構造を有する配線も
提案されている。
ムが主として使用されており、アルミニウム単独或いは
アルミニウムとシリコンとの合金の単一組成膜で構成さ
れることが多い。また、他の金属配線として、高融点金
属或いは金属とシリコン等との多層構造を有する配線も
提案されている。
上述した従来のアルミニウム配線構造では、アルミニウ
ム或いはアルミニウム合金層が配線全域に連続して形成
されているので、高温或いは通電時にアルミニウム或い
はアルミニウム合金の配線構成原子が配線方向に移動す
るマイグレーション現象が生じ易い。この現象が生じる
と、配線幅の減少が発生され、更に現象が進められると
極端な場合には配線の断線を引き起こし、装置の信頼性
を著しく損ねるという大きな問題がある。
ム或いはアルミニウム合金層が配線全域に連続して形成
されているので、高温或いは通電時にアルミニウム或い
はアルミニウム合金の配線構成原子が配線方向に移動す
るマイグレーション現象が生じ易い。この現象が生じる
と、配線幅の減少が発生され、更に現象が進められると
極端な場合には配線の断線を引き起こし、装置の信頼性
を著しく損ねるという大きな問題がある。
本発明は、マイグレーションを防止してアルミニウム配
線の信頼性を向上した半導体装置を提供することを目的
としている。
線の信頼性を向上した半導体装置を提供することを目的
としている。
本発明の半導体装置は、アルミニウムを主体に形成した
配線を有する半導体装置において、配線を高融点金属層
により複数の部分に区切り、この高融点金属層によりア
ルミニウム構成原子の移動を抑制し、配線の幅減少や断
線を防止する構成としている。
配線を有する半導体装置において、配線を高融点金属層
により複数の部分に区切り、この高融点金属層によりア
ルミニウム構成原子の移動を抑制し、配線の幅減少や断
線を防止する構成としている。
次に、本発明を図面を参照して説明する。
第１図（ａ）乃至第１図（ｄ）は本発明の第１実施例を
その製造工程に従って示す図である。
その製造工程に従って示す図である。
先ず、第１図（ａ）のように、シリコン基板１１上にシ
リコン酸化膜１２を形成し、この上にアルミニウム層を
形成する。そして、このアルミニウム層をフォトエッチ
ングして幅２μｍで１０μｍのピッチ間隔をした網目状
パターンのアルミニウム層１３を形成する。
リコン酸化膜１２を形成し、この上にアルミニウム層を
形成する。そして、このアルミニウム層をフォトエッチ
ングして幅２μｍで１０μｍのピッチ間隔をした網目状
パターンのアルミニウム層１３を形成する。
次に、第１図（ｂ）に示すように、ＷＦ６ガスと水素ガ
ス混合雰囲気中で選択的にアルミニウム層１３の上面及
び側面にタングステン層１４を1000Åの厚さに気相成長
させる。このとき、シリコン酸化膜１２上にはタングス
テン層１４は成長されない。次に、アルミニウム層１５
をスパッタ法で全面に形成する。アルミニウム層１５の
膜厚はアルミニウム層１３の膜厚と同程度であることが
好ましく、ここでは共に１μｍとした。
ス混合雰囲気中で選択的にアルミニウム層１３の上面及
び側面にタングステン層１４を1000Åの厚さに気相成長
させる。このとき、シリコン酸化膜１２上にはタングス
テン層１４は成長されない。次に、アルミニウム層１５
をスパッタ法で全面に形成する。アルミニウム層１５の
膜厚はアルミニウム層１３の膜厚と同程度であることが
好ましく、ここでは共に１μｍとした。
そして、全面にフォトレジスト１６を塗布して表面を平
坦化した後に、酸素プラズマ、あるいはＣＣ４ガスを
用いてウェハ全面を均一にエッチング除去し、第１図
（ｃ）のようにアルミニウム層１３，１５とタングステ
ン層１４が平面方向に配列された構造の平坦な金属面を
得る。本実施例の場合には、アルミニウム層１３の上面
部分のタングステン層まで除去している。
坦化した後に、酸素プラズマ、あるいはＣＣ４ガスを
用いてウェハ全面を均一にエッチング除去し、第１図
（ｃ）のようにアルミニウム層１３，１５とタングステ
ン層１４が平面方向に配列された構造の平坦な金属面を
得る。本実施例の場合には、アルミニウム層１３の上面
部分のタングステン層まで除去している。
次に、得られたアルミニウムとタングステンとの網目状
金属層をＣＣ４及びＣＦ４を用いてドライエッチング
し、第１図（ｄ）に示すような金属配線層を形成する。
この場合金属配線層はタングステン層１４と交叉するよ
うにパターン形成することが肝要であり、これによりア
ルミニウム配線はタングステン層１４により分断され、
アルミニウム層１３，１５とタングステン層１４とが配
線の長さ方向に直列に接続された構造をなす。
金属層をＣＣ４及びＣＦ４を用いてドライエッチング
し、第１図（ｄ）に示すような金属配線層を形成する。
この場合金属配線層はタングステン層１４と交叉するよ
うにパターン形成することが肝要であり、これによりア
ルミニウム配線はタングステン層１４により分断され、
アルミニウム層１３，１５とタングステン層１４とが配
線の長さ方向に直列に接続された構造をなす。
なお、本実施例の配線では、アルミニウム層１５はタン
グステン層１４によってアルミニウム層１３の最初のピ
ッチ間隔である１０μｍ程度の長さ毎に細分される。ま
た、タングステンの電気抵抗はアルミニウムより１桁高
いが、タングステン層１４の膜厚は1000Åと極めて薄い
ので、配線全体の電気抵抗は殆ど増加しない。
グステン層１４によってアルミニウム層１３の最初のピ
ッチ間隔である１０μｍ程度の長さ毎に細分される。ま
た、タングステンの電気抵抗はアルミニウムより１桁高
いが、タングステン層１４の膜厚は1000Åと極めて薄い
ので、配線全体の電気抵抗は殆ど増加しない。
このように形成されたアルミニウム配線は、アルミニウ
ム層１５の長さは１０μｍ程度と短いので、アルミニウ
ム或いはアルミニウム合金構成原子の熱または電気伝導
に起因する移動或いは緻密化は極く限定されたものとな
る。したがって、微視的にはアルミニウム等の原子移動
が発生しても、実効的なアルミニウム配線幅の減少は極
めて僅かであり、アルミニウム配線の局部的消失，断線
は実質的に発生しなくなる。
ム層１５の長さは１０μｍ程度と短いので、アルミニウ
ム或いはアルミニウム合金構成原子の熱または電気伝導
に起因する移動或いは緻密化は極く限定されたものとな
る。したがって、微視的にはアルミニウム等の原子移動
が発生しても、実効的なアルミニウム配線幅の減少は極
めて僅かであり、アルミニウム配線の局部的消失，断線
は実質的に発生しなくなる。
第２図は本発明の第２実施例を説明するための斜視図で
ある。
ある。
先ず、第２図（ａ）に示すように、シリコン基板２１に
設けたシリコン酸化膜２２上の配線が予定された領域
に、予め所要パターンのアルミニウム層２３を適宜配置
しておく。次に、第１の実施例と同様の方法を用いてタ
ングステン層２４とアルミニウム層２５を順次形成し、
平坦化した上でこれをエッチングバックしてアルミニウ
ムとタングステンの配列された金属膜を得、更に所望の
形状に加工して配線を形成することにより、第２図
（ｂ）に示すアルミニウム配線を得る。
設けたシリコン酸化膜２２上の配線が予定された領域
に、予め所要パターンのアルミニウム層２３を適宜配置
しておく。次に、第１の実施例と同様の方法を用いてタ
ングステン層２４とアルミニウム層２５を順次形成し、
平坦化した上でこれをエッチングバックしてアルミニウ
ムとタングステンの配列された金属膜を得、更に所望の
形状に加工して配線を形成することにより、第２図
（ｂ）に示すアルミニウム配線を得る。
この実施例では、アルミニウム層２３が配線の必要領域
に予め任意に形成してある点に特徴を有する。このた
め、第１の実施例と比較して設計は多少複雑になるもの
の、アルミニウム配線最終加工工程を容易化したり、或
いは配線中を流れる電流密度によってタングステン層２
４の密度を変えることができる等、設計の自由度や出来
た製品の信頼性等の向上を図れる等の利点がある。
に予め任意に形成してある点に特徴を有する。このた
め、第１の実施例と比較して設計は多少複雑になるもの
の、アルミニウム配線最終加工工程を容易化したり、或
いは配線中を流れる電流密度によってタングステン層２
４の密度を変えることができる等、設計の自由度や出来
た製品の信頼性等の向上を図れる等の利点がある。
ここで、前記各実施例では配線の形成法だけについて言
及したが、トランジスタ等の能動素子やコンタクト孔等
の回路構成要素を含んだ通常の半導体装置全体へ応用が
可能であることは言うまでもない。
及したが、トランジスタ等の能動素子やコンタクト孔等
の回路構成要素を含んだ通常の半導体装置全体へ応用が
可能であることは言うまでもない。
また、本発明をより有効に機能させるためには、アルミ
ニウム層の形成にバイアススパッタ法等の平坦化技法を
応用すること、或いはアルミニウム層１３，２３の側壁
を予め緩い傾斜にしておく等のプロセス上の工夫が特に
有効である。
ニウム層の形成にバイアススパッタ法等の平坦化技法を
応用すること、或いはアルミニウム層１３，２３の側壁
を予め緩い傾斜にしておく等のプロセス上の工夫が特に
有効である。
更に、本実施例では高融点金属の形成法としてタングス
テンの気相成長法を用いたが、スパッタ法等の他の方法
でもよい。また、チタンやモリブデン等他の材料を用い
てもよいことは言うまでもない。
テンの気相成長法を用いたが、スパッタ法等の他の方法
でもよい。また、チタンやモリブデン等他の材料を用い
てもよいことは言うまでもない。
以上説明したように本発明は、アルミニウムを主体に形
成した配線を高融点金属層により複数の部分に区切った
構成としているので、この高融点金属層によりアルミニ
ウム構成原子の移動を抑制して配線の幅減少や断線を防
止でき、これにより装置全体の信頼性を向上できる。ま
た、配線の信頼性向上に対応して単位断面積当たりの電
流密度を増加できるため、従来より細い配線幅で装置の
機能を達成することができ、装置の高密度・高集積化，
回路機能向上をも図ることができる効果がある。
成した配線を高融点金属層により複数の部分に区切った
構成としているので、この高融点金属層によりアルミニ
ウム構成原子の移動を抑制して配線の幅減少や断線を防
止でき、これにより装置全体の信頼性を向上できる。ま
た、配線の信頼性向上に対応して単位断面積当たりの電
流密度を増加できるため、従来より細い配線幅で装置の
機能を達成することができ、装置の高密度・高集積化，
回路機能向上をも図ることができる効果がある。
第１図は本発明の第１実施例を工程順に示す図で、第１
図（ａ）は斜視図、第１図（ｂ）及び第１図（ｃ）は断
面図、第１図（ｄ）は斜視図、第２図（ａ）及び第２図
（ｂ）は本発明の第２実施例を工程順に示す斜視図であ
る。 １１，２１……シリコン基板、１２，２２……シリコン
酸化膜、１３，２３……アルミニウム層、１４，２４…
…タングステン層、１５，２５……アルミニウム層、１
６……フォトレジスト。
図（ａ）は斜視図、第１図（ｂ）及び第１図（ｃ）は断
面図、第１図（ｄ）は斜視図、第２図（ａ）及び第２図
（ｂ）は本発明の第２実施例を工程順に示す斜視図であ
る。 １１，２１……シリコン基板、１２，２２……シリコン
酸化膜、１３，２３……アルミニウム層、１４，２４…
…タングステン層、１５，２５……アルミニウム層、１
６……フォトレジスト。
Claims (1)
- 【請求項１】アルミニウムを主体に形成した配線を有す
る半導体装置において、前記配線は高融点金属層により
複数の部分に区切られていることを特徴とする半導体装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62258455A JPH0638416B2 (ja) | 1987-10-15 | 1987-10-15 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62258455A JPH0638416B2 (ja) | 1987-10-15 | 1987-10-15 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01101653A JPH01101653A (ja) | 1989-04-19 |
| JPH0638416B2 true JPH0638416B2 (ja) | 1994-05-18 |
Family
ID=17320452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62258455A Expired - Lifetime JPH0638416B2 (ja) | 1987-10-15 | 1987-10-15 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0638416B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60115221A (ja) * | 1983-11-28 | 1985-06-21 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1987
- 1987-10-15 JP JP62258455A patent/JPH0638416B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01101653A (ja) | 1989-04-19 |
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