JPH067575B2 - 多層配線法 - Google Patents
多層配線法Info
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- JPH067575B2 JPH067575B2 JP10259986A JP10259986A JPH067575B2 JP H067575 B2 JPH067575 B2 JP H067575B2 JP 10259986 A JP10259986 A JP 10259986A JP 10259986 A JP10259986 A JP 10259986A JP H067575 B2 JPH067575 B2 JP H067575B2
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- JP
- Japan
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- wiring
- layer
- electrode
- metal
- insulating film
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (ア)発明の利用分野 この発明は、半導体集積回路の多層配線形成方法に関す
る。
る。
(イ)従 来 技 術 半導体集積回路に於ては、電極間を接続するため電極配
線を行なわなければならない。
線を行なわなければならない。
半導体集積回路の製造工程に於て電極配線を行う。回路
内の電気抵抗を低減させる必要があるので、電極配線材
料としては、現在、Au又はAl等の金属、或はAl系合金が
広く用いられている。
内の電気抵抗を低減させる必要があるので、電極配線材
料としては、現在、Au又はAl等の金属、或はAl系合金が
広く用いられている。
特に、下層電極配線材料には、Auが用いられる。
しかし、Auと下地との接着力が弱いため、Ti等を下地金
属とし、その上にAu層を積み重ねた構造を持つ下層電極
配線を形成する手法が一般に用いられる。
属とし、その上にAu層を積み重ねた構造を持つ下層電極
配線を形成する手法が一般に用いられる。
Ti/Au下層電極配線は、下地と下層電極配線との強い接
着を確保できる。又、他工程に於て配線金属表面が酸化
する事を防ぐ事ができる。Tiによつて強い接着を可能と
し、AuによつてTiの酸化を防いでいる。
着を確保できる。又、他工程に於て配線金属表面が酸化
する事を防ぐ事ができる。Tiによつて強い接着を可能と
し、AuによつてTiの酸化を防いでいる。
以上は、下層電極配線に関するものである。
下層電極配線の上に上層金属配線を接着させる場合に
も、上層金属配線の最下部を、Ti、Ni、Moなどの金属層
とする。これは上−下層配線間の接着力を向上させるた
めである。
も、上層金属配線の最下部を、Ti、Ni、Moなどの金属層
とする。これは上−下層配線間の接着力を向上させるた
めである。
Moだけを使つて金属配線を実行する、という方法も提案
されている。しかし、これは、Moが蒸着しにくい事や、
酸化しやすい事などの短所があり、十分なものとは言え
ない。
されている。しかし、これは、Moが蒸着しにくい事や、
酸化しやすい事などの短所があり、十分なものとは言え
ない。
第２図は、上述した従来の多層配線法によつて形成され
た配線構造の１例を示す断面図である。
た配線構造の１例を示す断面図である。
半導体結晶基板５の上に、絶縁膜４が被覆されている。
絶縁膜４の一部に窓が開いており、ここに下層電極配線
の最上部を構成するAu層１１が蒸着されている。この上
に、上層金属配線を構成するTi、Ni、Mo等の金属層１２
と、上層金属配線を構成するAu、Al、Al系合金等の金属
層１３とが設けられている。
絶縁膜４の一部に窓が開いており、ここに下層電極配線
の最上部を構成するAu層１１が蒸着されている。この上
に、上層金属配線を構成するTi、Ni、Mo等の金属層１２
と、上層金属配線を構成するAu、Al、Al系合金等の金属
層１３とが設けられている。
この断面図は半導体集積回路の断面の一部を示すものに
すぎない。又集積回路であるから、半導体結晶基板５に
は、本来の基板の他に、エピタキシヤル薄層部や、拡
散、イオンインプランテーションによつて形成した、ｎ
型領域、ｐ型領域等が含まれる。
すぎない。又集積回路であるから、半導体結晶基板５に
は、本来の基板の他に、エピタキシヤル薄層部や、拡
散、イオンインプランテーションによつて形成した、ｎ
型領域、ｐ型領域等が含まれる。
回路の構成や機能は任意である。本発明は、多層配線法
に関するものであるから、いかなる回路構成、機能の半
導体集積回路に対しても適用する事ができる。
に関するものであるから、いかなる回路構成、機能の半
導体集積回路に対しても適用する事ができる。
下層電極配線というのは、電極部を構成する配線の事で
ある。直接に、半導体のｎ型、ｐ型、或は絶縁域（Ｓ
Ｉ）に接触し、電流を流したり、或は電圧を印加したり
する。ＦＥＴのソース電極、ドレイン電極、或はゲート
電極等を指している。
ある。直接に、半導体のｎ型、ｐ型、或は絶縁域（Ｓ
Ｉ）に接触し、電流を流したり、或は電圧を印加したり
する。ＦＥＴのソース電極、ドレイン電極、或はゲート
電極等を指している。
下層とここで言うのは、半導体基板に近くて、下にある
から、という意味であるが、それだけではない。
から、という意味であるが、それだけではない。
半導体集積回路は多数の単位の素子の集合である。個々
の素子の電極は、絶縁膜４によつて離隔されている。絶
縁膜は、SiO2、SiNなどの絶縁膜である。
の素子の電極は、絶縁膜４によつて離隔されている。絶
縁膜は、SiO2、SiNなどの絶縁膜である。
このように単位素子ごとに分離されている配線であり、
電極を構成するので下層電極配線という。
電極を構成するので下層電極配線という。
最上部を構成するAu層という事につき説明する。
FETの場合であれば、ソース電極、ドレイン電極はｎ型
層又はｐ型層とオーミツク接触しなければならない。こ
の場合、例えば下から順にNi/AuGe/Auという構成にす
る。又ゲート電極はシヨツトキ電極にするのでTi/Pt/Au
という構成にする事が多い。
層又はｐ型層とオーミツク接触しなければならない。こ
の場合、例えば下から順にNi/AuGe/Auという構成にす
る。又ゲート電極はシヨツトキ電極にするのでTi/Pt/Au
という構成にする事が多い。
いずれにしても、下層電極配線の最上層がAuになる。Au
より下の配線は任意であるから、下層電極配線の最上部
を構成するAu層１１と表現したのである。
より下の配線は任意であるから、下層電極配線の最上部
を構成するAu層１１と表現したのである。
上層金属配線というのは、単位の素子を越えて、複数の
単位素子間を接続するための配線を言う。長短は様々で
あるが、単位素子の枠を越えて延びているものである。
第２図に於て、上層金属配線１２、１３は横には延びて
いないが、紙面垂直方向に延びている、と考えるべきで
ある。
単位素子間を接続するための配線を言う。長短は様々で
あるが、単位素子の枠を越えて延びているものである。
第２図に於て、上層金属配線１２、１３は横には延びて
いないが、紙面垂直方向に延びている、と考えるべきで
ある。
こういうように、単位素子を越えて形成される配線であ
るから「上層」と言う。又電極間を接続するものであつ
て、電極そのものではない。そこで、上層金属配線と呼
ぶ。
るから「上層」と言う。又電極間を接続するものであつ
て、電極そのものではない。そこで、上層金属配線と呼
ぶ。
上層金属配線に於ても、下地との接着力を増すためTi、
Ni、Moなどの金属を付けてから、この上にAu層を蒸着す
る。Moは抵抗加熱（ボートを用いて）による蒸着はでき
ないが、電子ビーム蒸着が使える。
Ni、Moなどの金属を付けてから、この上にAu層を蒸着す
る。Moは抵抗加熱（ボートを用いて）による蒸着はでき
ないが、電子ビーム蒸着が使える。
(ウ) 従来技術の問題点 従来の多層配線法には、以下のような欠点があつた。
上層金属配線の最下部にTiを用いた場合には、下層配線
最上部のAuと、Tiとが配線形成工程以後の加熱処理によ
り化学反応して合金化する。
最上部のAuと、Tiとが配線形成工程以後の加熱処理によ
り化学反応して合金化する。
合金化によつて、Au−Ti接触抵抗が増大する。又、Auが
Ti層を通して上層金属配線内に相互拡散する。このよう
な欠点がある。
Ti層を通して上層金属配線内に相互拡散する。このよう
な欠点がある。
TiのかわりにNiを用いる場合も同様の欠点がある。
上層金属配線の最下部にMoを用いた場合には、Moと絶縁
膜との接着力が弱いという欠点がある。このため、上層
金属配線が剥離しやすいという難点がある。上層金属配
線の最下部は、絶縁膜に対しても強く接着しなければな
らない。
膜との接着力が弱いという欠点がある。このため、上層
金属配線が剥離しやすいという難点がある。上層金属配
線の最下部は、絶縁膜に対しても強く接着しなければな
らない。
又上層配線にAuを用いるので、配線工程の原価が高くな
る。
る。
従来の多層配線法には、このような欠点があつた。安価
で信頼性の高い多層配線を構成するためには、以上のよ
うな欠点を克服しなければならない。
で信頼性の高い多層配線を構成するためには、以上のよ
うな欠点を克服しなければならない。
(エ) 目 的 本発明は半導体集積回路の多層配線法を提供するのであ
るが、その目的は、 (1)上下層配線間の接触抵抗の増大が起らない事、 (2)上層金属配線が剥離しない事、 (3)安価である事、 (4)保留りが高い事、 などである。
るが、その目的は、 (1)上下層配線間の接触抵抗の増大が起らない事、 (2)上層金属配線が剥離しない事、 (3)安価である事、 (4)保留りが高い事、 などである。
(オ)構 成 本発明の多層配線法は、 (1) Pt層で被覆されたAu層を最上部とする構造をもつ
下層電極配線上に、 (2) Al又はAl係合金からなる上層金属配線を接着させ
る工程、 を含む事を特徴としている。
下層電極配線上に、 (2) Al又はAl係合金からなる上層金属配線を接着させ
る工程、 を含む事を特徴としている。
第１図によつて、本発明の多層配線法によつて製造され
た半導体集積回路の配線構造の例を説明する。
た半導体集積回路の配線構造の例を説明する。
半導体結晶基板５の上に、絶縁膜４が形成されている。
半導体結晶基板５というのは、GaAs、InPなど化合物半
導体の基板又はSiなどの基板である。
半導体結晶基板５というのは、GaAs、InPなど化合物半
導体の基板又はSiなどの基板である。
すでに述べたように、基板は数多くの単位素子を有する
半導体集積回路を含んでいる。この図はひとつの単位素
子の内のひとつの電極の近傍の一部だけを示している。
半導体集積回路を含んでいる。この図はひとつの単位素
子の内のひとつの電極の近傍の一部だけを示している。
基板といつても、単なる素材としての基板ではない。ウ
エハプロセスが終り機能部分が既に形成されたものをい
う。
エハプロセスが終り機能部分が既に形成されたものをい
う。
即ち、基板の上にエピタキシヤル薄膜が形成されたも
の、拡散、イオンインプランテーションなどによつてｎ
型、ｐ型、或は高抵抗領域が形成されたものをいうので
ある。
の、拡散、イオンインプランテーションなどによつてｎ
型、ｐ型、或は高抵抗領域が形成されたものをいうので
ある。
絶縁膜４は、SiN又はSiO2などである。
絶縁膜４は、基板がGaAs、InPの場合SiN、SiO2である
が、Siが基板の場合SiO2に限られる。SiNは化学結合が
一様でなく、Si3N4と必ずしも表記する事が正しくない
ので、SiNと書く。
が、Siが基板の場合SiO2に限られる。SiNは化学結合が
一様でなく、Si3N4と必ずしも表記する事が正しくない
ので、SiNと書く。
半導体基板の一部は、絶縁膜４によつて覆われず、窓が
開いている。ここに電極配線がなされる。
開いている。ここに電極配線がなされる。
下層電極配線の下部の構造は、既に述べたように、いく
つかの場合があり得る。しかし、下層電極配線の上部は
Au層１になつている。
つかの場合があり得る。しかし、下層電極配線の上部は
Au層１になつている。
本発明に於ては、Au層１の上に、直接上層金属配線を行
わない。
わない。
下層電極配線Au層１をPt層２によつて被覆する。Pt層２
は例えば1000Å（０．１μｍ）であつて良い。一般に40
0Å（０．０４１２）以上であれば良い。
は例えば1000Å（０．１μｍ）であつて良い。一般に40
0Å（０．０４１２）以上であれば良い。
Pt層は下層電極配線の酸化を防ぐものである。400Å程
度の被覆により、下層電極配線の酸化を防ぐ事ができ
る。
度の被覆により、下層電極配線の酸化を防ぐ事ができ
る。
又ptのかわりに、Mo又はZr層を使う事もできる。
絶縁物からなる絶縁膜４と、Pt層２の上に上層金属配線
を構成するAl層３を設ける。Al層というのはAl又はAl合
金からなる層である。
を構成するAl層３を設ける。Al層というのはAl又はAl合
金からなる層である。
Al及びAl合金は、絶縁物に対する接着力が強いので、上
層金属配線が剥離しない。又、Al、Al合金は抵抗が少い
ので配線材料として適している。
層金属配線が剥離しない。又、Al、Al合金は抵抗が少い
ので配線材料として適している。
この発明で用いる金属層は全て真空蒸着法又はスパツタ
リング法によつて形成される。Al、Ptは抵抗ボートによ
る真空蒸着ができる。Mo層は、電子ビーム蒸着、スパツ
タリング、CVD法により形成できる。
リング法によつて形成される。Al、Ptは抵抗ボートによ
る真空蒸着ができる。Mo層は、電子ビーム蒸着、スパツ
タリング、CVD法により形成できる。
(カ) 作 用 下層電極配線のAu層１をPt層２で被覆している。このた
めAu層と上層金属配線とがPt層により遮断される。Au層
と上層金属配線との間の相互拡散がPtにより防止され
る。Ti、Ni、Moなどを上層金属配線が持たず、これらと
下層電極配線のAuとが合金化されるという事がない。合
金化による接触抵抗の増加を防ぐ事ができる。
めAu層と上層金属配線とがPt層により遮断される。Au層
と上層金属配線との間の相互拡散がPtにより防止され
る。Ti、Ni、Moなどを上層金属配線が持たず、これらと
下層電極配線のAuとが合金化されるという事がない。合
金化による接触抵抗の増加を防ぐ事ができる。
又、Ptが下層電極配線の酸化を防ぐ。このため、従来の
配線構造に於て見られた、下層電極配線表面上の酸化物
の存在による接触抵抗の増加という問題を回避できる。
配線構造に於て見られた、下層電極配線表面上の酸化物
の存在による接触抵抗の増加という問題を回避できる。
Ptのかわりに、Zr、Moを用いても、相互拡散防止、合金
化防止、酸化防止という３つの作用を挙げること事がで
きる。
化防止、酸化防止という３つの作用を挙げること事がで
きる。
Al又はAl合金は、Auに比べて絶縁層に対する接着力が強
い。Al又はAl合金を上層金属配線材料として使用する
と、上層金属配線の剥離を防止する事ができる。
い。Al又はAl合金を上層金属配線材料として使用する
と、上層金属配線の剥離を防止する事ができる。
金属付着を真空蒸着法又はスパツタリング法を用いて行
なうと、不純物の混入がなく、かつ均一な金属膜を形成
できる。
なうと、不純物の混入がなく、かつ均一な金属膜を形成
できる。
(キ) 効 果 本発明の多層配線法によると、 (1) 上層下層配線間の接触抵抗を少なくする事ができ
る。
る。
(2) 上層金属配線が剥離しない。Al、Al合金が絶縁層
へ強く接着されるからである。
へ強く接着されるからである。
(3) 安価な多層配線を行なう事ができる。AuにかえてA
l、Al合金を上層金属配線材料とするからである。
l、Al合金を上層金属配線材料とするからである。
(4) 歩留りの高い多層配線を行なう事ができる。
第１図は本発明の多層配線法によつて形成された配線構
造の一部を示す縦断面図。 第２図は従来の多層配線法によつて形成された配線構造
の一部を示す縦断面図。 １………下層電極配線を構成するAu層 ２………下層電極配線を構成するPt層 ３………上層金属配線を構成するAl層 ４………絶縁膜 ５………半導体結晶基板 １１………下層電極配線の最上部のAu層 １２………上層金属配線を構成するTi、Ni、Moなど金属
層
造の一部を示す縦断面図。 第２図は従来の多層配線法によつて形成された配線構造
の一部を示す縦断面図。 １………下層電極配線を構成するAu層 ２………下層電極配線を構成するPt層 ３………上層金属配線を構成するAl層 ４………絶縁膜 ５………半導体結晶基板 １１………下層電極配線の最上部のAu層 １２………上層金属配線を構成するTi、Ni、Moなど金属
層
Claims (3)
- 【請求項１】半導体基板５の上にｎ型領域、ｐ型領域な
ど機能部分を設けた後、半導体基板５の表面を絶縁膜４
によつて被覆し、電極をとり出す部分には絶縁膜４に窓
を開け半導体基板５の表面に接触する下層電極配線を設
け、複数の下層電極配線を接続するために下層電極配線
と絶縁膜に接触するよう上層金属配線を設けるようにし
た多層配線法に於て、下層電極配線の上から２番目の層
をAu層１とし、Au層１の上をPt、Mo又はZr層２によつて
被覆する事により下層電極配線を形成し、上層金属配線
はAl又はAl系合金であるようにした事を特徴とする多層
配線法。 - 【請求項２】Pt、Mo又はZr層２の膜厚が400Å以上であ
る事を特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の多層配
線法。 - 【請求項３】下層電極配線及び上層金属配線を真空蒸着
法又はスパツタリング法により形成する事を特徴とする
特許請求の範囲第(1)項記載の多層配線法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10259986A JPH067575B2 (ja) | 1986-05-02 | 1986-05-02 | 多層配線法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10259986A JPH067575B2 (ja) | 1986-05-02 | 1986-05-02 | 多層配線法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62259459A JPS62259459A (ja) | 1987-11-11 |
| JPH067575B2 true JPH067575B2 (ja) | 1994-01-26 |
Family
ID=14331701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10259986A Expired - Lifetime JPH067575B2 (ja) | 1986-05-02 | 1986-05-02 | 多層配線法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH067575B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0545104B1 (de) * | 1991-11-26 | 1997-04-02 | Sms Schloemann-Siemag Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zum Stranggiessen von Brammen oder Blöcken |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07109828B2 (ja) * | 1988-09-14 | 1995-11-22 | 日本電気株式会社 | 多層配線構造体の製造方法 |
-
1986
- 1986-05-02 JP JP10259986A patent/JPH067575B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0545104B1 (de) * | 1991-11-26 | 1997-04-02 | Sms Schloemann-Siemag Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zum Stranggiessen von Brammen oder Blöcken |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62259459A (ja) | 1987-11-11 |
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