JPH0851153A - 多層配線を有する半導体装置 - Google Patents
多層配線を有する半導体装置Info
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- JPH0851153A JPH0851153A JP20795594A JP20795594A JPH0851153A JP H0851153 A JPH0851153 A JP H0851153A JP 20795594 A JP20795594 A JP 20795594A JP 20795594 A JP20795594 A JP 20795594A JP H0851153 A JPH0851153 A JP H0851153A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 層間絶縁膜の平坦性が悪い場合でもプラグ用
埋込みメタル層のエッチバックの際に残渣１２ａが発生
しないようにしてコスト上昇を抑えるとともに、信頼性
の高い配線を形成できるようにする。 【構成】 下層配線４上から層間絶縁膜６を形成し、ス
ルーホール８を形成した後、密着層１０を形成し、その
上に低融点金属材料層２０としてＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜を
形成する。成膜したＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜を真空中で６０
０℃、１分間アニールを行ない、リフローさせて表面の
平坦性を改善する。その後、スルーホールを埋め込むた
めのタングステン膜１２を形成し、エッチバックを施し
てタングステン膜１２をスルーホールのみに残す。この
とき、層間絶縁膜６の平坦性の悪い部分は低融点金属材
料層２０のリフローによって平坦化されているため、タ
ングステン１２のエッチバック時に層間絶縁膜表面の凹
部には残渣は残らない。その後、上層配線用メタル層を
形成し、パターン化して上層配線を形成する。
埋込みメタル層のエッチバックの際に残渣１２ａが発生
しないようにしてコスト上昇を抑えるとともに、信頼性
の高い配線を形成できるようにする。 【構成】 下層配線４上から層間絶縁膜６を形成し、ス
ルーホール８を形成した後、密着層１０を形成し、その
上に低融点金属材料層２０としてＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜を
形成する。成膜したＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜を真空中で６０
０℃、１分間アニールを行ない、リフローさせて表面の
平坦性を改善する。その後、スルーホールを埋め込むた
めのタングステン膜１２を形成し、エッチバックを施し
てタングステン膜１２をスルーホールのみに残す。この
とき、層間絶縁膜６の平坦性の悪い部分は低融点金属材
料層２０のリフローによって平坦化されているため、タ
ングステン１２のエッチバック時に層間絶縁膜表面の凹
部には残渣は残らない。その後、上層配線用メタル層を
形成し、パターン化して上層配線を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は多層配線構造をもつ半導
体装置に関し、特にコンタクトホールやスルーホールに
下層と上層の導電層を接続するためのプラグと称される
金属材料が埋め込まれた配線構造を有する半導体装置と
その製造方法に関するものである。
体装置に関し、特にコンタクトホールやスルーホールに
下層と上層の導電層を接続するためのプラグと称される
金属材料が埋め込まれた配線構造を有する半導体装置と
その製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】プラグをもつ多層配線の材料としては、
プラグ用埋込みメタルとしてブランケットタングステン
プロセスや選択タングステンプロセスにより形成された
タングステンや、ＣＶＤ法によるＴｉＮなどが広く用い
られている。また、プラグの埋込みメタル上部に設けら
れる配線の材質としては、密着層としてＴｉＮ膜やＴｉ
Ｗ膜を形成した上にアルミニウム系のメタル膜を積層し
た、例えばＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ／ＴｉＮ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃ
ｕ／ＴｉＷなどが用いられ、またＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ単層
膜も広く用いられている。
プラグ用埋込みメタルとしてブランケットタングステン
プロセスや選択タングステンプロセスにより形成された
タングステンや、ＣＶＤ法によるＴｉＮなどが広く用い
られている。また、プラグの埋込みメタル上部に設けら
れる配線の材質としては、密着層としてＴｉＮ膜やＴｉ
Ｗ膜を形成した上にアルミニウム系のメタル膜を積層し
た、例えばＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ／ＴｉＮ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃ
ｕ／ＴｉＷなどが用いられ、またＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ単層
膜も広く用いられている。
【０００３】従来の方法のうち、下層配線と上層配線を
形成する方法を図１に示す。ここでは、一例としてプラ
グ用埋込みメタルとしてブランケットタングステン、配
線メタルとしてＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ／ＴｉＮ積層構造のも
のを示す。 （Ａ）下地２上にＡｌ−Ｓｉ−ＣｕやＡｌ−Ｃｕなどの
材質にてなる下層配線４を形成し、その上から層間絶縁
膜６を形成する。層間絶縁膜６には上層配線と下層配線
を接続するためのスルーホールをリソグラフィーとエッ
チングにより形成し、その後タングステンの密着層とし
てＴｉＮ膜１０を形成する。その上から、プラグとして
埋め込むためのブランケットタングステン膜１２を形成
する。
形成する方法を図１に示す。ここでは、一例としてプラ
グ用埋込みメタルとしてブランケットタングステン、配
線メタルとしてＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ／ＴｉＮ積層構造のも
のを示す。 （Ａ）下地２上にＡｌ−Ｓｉ−ＣｕやＡｌ−Ｃｕなどの
材質にてなる下層配線４を形成し、その上から層間絶縁
膜６を形成する。層間絶縁膜６には上層配線と下層配線
を接続するためのスルーホールをリソグラフィーとエッ
チングにより形成し、その後タングステンの密着層とし
てＴｉＮ膜１０を形成する。その上から、プラグとして
埋め込むためのブランケットタングステン膜１２を形成
する。
【０００４】（Ｂ）スルーホールのみにプラグ用埋込み
メタルを残すために、タングステン膜１２にエッチバッ
クを施す。このとき、層間絶縁膜６の平坦性が悪い場合
は、スルーホール以外の凹部にもタングステン１２ａが
残渣として残る。 （Ｃ）その後、上層配線のためのメタル膜１４を例えば
Ａｌ−Ｓｉ−ＣｕやＡｌ−Ｃｕなどにより形成し、リソ
グラフィーとエッチングによりパターン化を施して上層
配線とする。配線用メタル膜のエッチングとしては通常
塩素ガスを用いて行なうが、タングステンは塩素ではエ
ッチングされないため、上層配線のパターン化後もタン
グステン残渣１２ａが残ってしまい、これが配線間の短
絡の原因となる。
メタルを残すために、タングステン膜１２にエッチバッ
クを施す。このとき、層間絶縁膜６の平坦性が悪い場合
は、スルーホール以外の凹部にもタングステン１２ａが
残渣として残る。 （Ｃ）その後、上層配線のためのメタル膜１４を例えば
Ａｌ−Ｓｉ−ＣｕやＡｌ−Ｃｕなどにより形成し、リソ
グラフィーとエッチングによりパターン化を施して上層
配線とする。配線用メタル膜のエッチングとしては通常
塩素ガスを用いて行なうが、タングステンは塩素ではエ
ッチングされないため、上層配線のパターン化後もタン
グステン残渣１２ａが残ってしまい、これが配線間の短
絡の原因となる。
【０００５】したがって、エッチバックプロセスを用い
てプラグを形成する方法においては、層間絶縁膜６の平
坦性が重要となる。しかし、ＬＳＩプロセスの微細化が
進むにつれて、層間絶縁膜の十分な平坦性を得ることは
プロセスを複雑にし、コストを上昇させる要因になって
いる。
てプラグを形成する方法においては、層間絶縁膜６の平
坦性が重要となる。しかし、ＬＳＩプロセスの微細化が
進むにつれて、層間絶縁膜の十分な平坦性を得ることは
プロセスを複雑にし、コストを上昇させる要因になって
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の配線構造では、
図１（Ｃ）に示されるように、プラグ部分ではタングス
テン１２がＴｉＮ膜１０に接触している。タングステン
はＴｉＮに対しては密着性がそれほど優れているとはい
えない。また、タングステンはＴｉＮ上ではグレインサ
イズが大きく成長する傾向がある。製造方法においては
図１の説明で述べられているように、層間絶縁膜の平坦
性が悪い場合にはタングステンの残渣１２ａが発生す
る。
図１（Ｃ）に示されるように、プラグ部分ではタングス
テン１２がＴｉＮ膜１０に接触している。タングステン
はＴｉＮに対しては密着性がそれほど優れているとはい
えない。また、タングステンはＴｉＮ上ではグレインサ
イズが大きく成長する傾向がある。製造方法においては
図１の説明で述べられているように、層間絶縁膜の平坦
性が悪い場合にはタングステンの残渣１２ａが発生す
る。
【０００７】そこで、本発明は層間絶縁膜の平坦性が悪
い場合でもプラグ用埋込みメタル層のエッチバックの際
に残渣１２ａが発生しないようにしてコスト上昇を抑え
るとともに、信頼性の高い配線を形成できるようにする
ことを目的とするものである。
い場合でもプラグ用埋込みメタル層のエッチバックの際
に残渣１２ａが発生しないようにしてコスト上昇を抑え
るとともに、信頼性の高い配線を形成できるようにする
ことを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の多
層配線では、プラグとして埋め込まれた金属材料の下層
に低融点金属材料層が設けられている。上層配線に注目
すると、プラグ部分以外の部分においては下層に低融点
金属材料層を有し、その上に主として電流を流す金属材
料層が形成された積層構造となっている。低融点金属材
料層と絶縁膜との間には密着層が形成されていることが
好ましい。好ましい例では、低融点金属材料層の主たる
成分がアルミニウムである。
層配線では、プラグとして埋め込まれた金属材料の下層
に低融点金属材料層が設けられている。上層配線に注目
すると、プラグ部分以外の部分においては下層に低融点
金属材料層を有し、その上に主として電流を流す金属材
料層が形成された積層構造となっている。低融点金属材
料層と絶縁膜との間には密着層が形成されていることが
好ましい。好ましい例では、低融点金属材料層の主たる
成分がアルミニウムである。
【０００９】本発明の製造方法は、以下の工程（Ａ）か
ら（Ｅ）を含んで多層配線を形成する。（Ａ）下層の電
極又は配線上に絶縁膜を形成し、その絶縁膜にコンタク
トホール又はスルーホールを形成する工程、（Ｂ）前記
絶縁膜上から密着層を形成する工程、（Ｃ）前記密着層
上から低融点金属材料層を形成し、不活性雰囲気中又は
真空中で熱処理を施して前記低融点金属材料層をリフロ
ーさせる工程、（Ｄ）リフローした前記低融点金属材料
層上にプラグ形成用埋込みメタル膜を形成し、エッチバ
ックを施してそのメタル膜をプラグ形成部分のみに残す
工程、（Ｅ）その後、上層配線用メタル膜を形成し、そ
のメタル膜にパターン化を施して上層配線を形成する工
程。
ら（Ｅ）を含んで多層配線を形成する。（Ａ）下層の電
極又は配線上に絶縁膜を形成し、その絶縁膜にコンタク
トホール又はスルーホールを形成する工程、（Ｂ）前記
絶縁膜上から密着層を形成する工程、（Ｃ）前記密着層
上から低融点金属材料層を形成し、不活性雰囲気中又は
真空中で熱処理を施して前記低融点金属材料層をリフロ
ーさせる工程、（Ｄ）リフローした前記低融点金属材料
層上にプラグ形成用埋込みメタル膜を形成し、エッチバ
ックを施してそのメタル膜をプラグ形成部分のみに残す
工程、（Ｅ）その後、上層配線用メタル膜を形成し、そ
のメタル膜にパターン化を施して上層配線を形成する工
程。
【００１０】
【作用】本発明ではプラグとして埋め込まれた金属材料
の下層に低融点金属材料層が設けられており、低融点金
属材料層は好ましい例ではアルミニウムを主とした材料
である。プラグの材質としては、一般にはタングステン
が用いられ、コンタクトホールやスルーホールでプラグ
としてのタングステンと絶縁膜との密着性を向上させる
ために、Ｔｉ膜、ＴｉＮ膜又はＴｉＷ膜などの密着層が
設けられるのが好ましいが、その際、本発明ではタング
ステンと密着層との間にさらにアルミニウムを主成分と
する材料などからなる低融点金属材料層が存在するの
で、タングステンはＴｉＮなどの密着層と直接接触する
よりも低融点金属材料層を介在させた方がより密着性が
向上する。タングステンはＴｉＮ膜などに直接形成する
よりもアルミニウムを主成分とする膜上に形成する方が
グレインサイズが小さくなり、プラグとして良好な特性
をもつようになる。
の下層に低融点金属材料層が設けられており、低融点金
属材料層は好ましい例ではアルミニウムを主とした材料
である。プラグの材質としては、一般にはタングステン
が用いられ、コンタクトホールやスルーホールでプラグ
としてのタングステンと絶縁膜との密着性を向上させる
ために、Ｔｉ膜、ＴｉＮ膜又はＴｉＷ膜などの密着層が
設けられるのが好ましいが、その際、本発明ではタング
ステンと密着層との間にさらにアルミニウムを主成分と
する材料などからなる低融点金属材料層が存在するの
で、タングステンはＴｉＮなどの密着層と直接接触する
よりも低融点金属材料層を介在させた方がより密着性が
向上する。タングステンはＴｉＮ膜などに直接形成する
よりもアルミニウムを主成分とする膜上に形成する方が
グレインサイズが小さくなり、プラグとして良好な特性
をもつようになる。
【００１１】本発明の製造方法では、絶縁膜の平坦性が
よくない場合でも低融点金属材料層をリフローさせるの
で、そのリフローにより平坦性が改善された表面上にプ
ラグ用タングステン膜が形成されているので、そのタン
グステン膜をエッチバックする際コンタクトホールやス
ルーホール以外の部分にはタングステン膜が残らないよ
うになる。
よくない場合でも低融点金属材料層をリフローさせるの
で、そのリフローにより平坦性が改善された表面上にプ
ラグ用タングステン膜が形成されているので、そのタン
グステン膜をエッチバックする際コンタクトホールやス
ルーホール以外の部分にはタングステン膜が残らないよ
うになる。
【００１２】
【実施例】図２は一実施例を表わしたものである。図１
と比較するために同一部分には同一の符号を用いる。下
地２上に下層配線４が形成されており、その上にＳｉＯ
2などの層間絶縁膜６が形成され、そのスルーホールに
は密着層としてのＴｉ膜、ＴｉＮ膜又はＴｉＷ膜１０が
２００Å程度の厚さに形成されており、その上に低融点
金属材料層２０としてＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜、Ａｌ−Ｓｉ
膜又はＡｌ−Ｃｕ膜などが１０００Å程度の厚さに形成
されている。スルーホールではその密着層１０と低融点
金属材料層２０を介してプラグのタングステン１２が埋
め込まれている。タングステン１２上には主として電流
を流すための上層配線１４がＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜、Ａｌ
−Ｓｉ膜又はＡｌ−Ｃｕ膜などにより形成されている。
と比較するために同一部分には同一の符号を用いる。下
地２上に下層配線４が形成されており、その上にＳｉＯ
2などの層間絶縁膜６が形成され、そのスルーホールに
は密着層としてのＴｉ膜、ＴｉＮ膜又はＴｉＷ膜１０が
２００Å程度の厚さに形成されており、その上に低融点
金属材料層２０としてＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜、Ａｌ−Ｓｉ
膜又はＡｌ−Ｃｕ膜などが１０００Å程度の厚さに形成
されている。スルーホールではその密着層１０と低融点
金属材料層２０を介してプラグのタングステン１２が埋
め込まれている。タングステン１２上には主として電流
を流すための上層配線１４がＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜、Ａｌ
−Ｓｉ膜又はＡｌ−Ｃｕ膜などにより形成されている。
【００１３】層間絶縁膜６上にはスルーホール部以外の
部分にも上層配線が形成されているが、その構造は層間
絶縁膜６上に形成された密着層１０を介して低融点金属
材料層２０と上層配線用の金属材料層１４とが積層され
た積層構造となっている。層間絶縁膜６の表面の平坦性
がよくなく、凹部が存在する場合でもその凹部にはタン
グステンの残渣は存在していない。
部分にも上層配線が形成されているが、その構造は層間
絶縁膜６上に形成された密着層１０を介して低融点金属
材料層２０と上層配線用の金属材料層１４とが積層され
た積層構造となっている。層間絶縁膜６の表面の平坦性
がよくなく、凹部が存在する場合でもその凹部にはタン
グステンの残渣は存在していない。
【００１４】次に、図３と図４により図２に示された構
造の配線を製造する方法の一実施例を説明する。 （Ａ）下地２として（１００）シリコン基板２ａ上にプ
ラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ2膜２ｂを約５０００Åの
厚さに形成したものを用いる。下層メタル配線を形成す
るために、ＳｉＯ2膜２ｂ上にＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜をス
パッタリング法により約１μｍの厚さに堆積し、リソグ
ラフィーとエッチングにより配線用にパターン化する。
造の配線を製造する方法の一実施例を説明する。 （Ａ）下地２として（１００）シリコン基板２ａ上にプ
ラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ2膜２ｂを約５０００Åの
厚さに形成したものを用いる。下層メタル配線を形成す
るために、ＳｉＯ2膜２ｂ上にＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜をス
パッタリング法により約１μｍの厚さに堆積し、リソグ
ラフィーとエッチングにより配線用にパターン化する。
【００１５】次に、下層配線４上から層間絶縁膜６とし
てＳｉＯ2膜を約１μｍの厚さに形成する。リソグラフ
ィーとエッチングにより層間絶縁膜６にスルーホール８
を形成した後、密着層１０としてＴｉ膜を約２００Åの
厚さにスパッタリング法により堆積する。その上に低融
点金属材料層２０としてＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜を約１００
０Åの厚さに形成する。Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜の成膜手法
としてはＤＣマグネトロンスパッタリング法を用い、そ
の成膜条件は、成膜温度２００℃、Ａｒガス圧３ｍTor
r、ＤＣパワー２ＫＷとした。
てＳｉＯ2膜を約１μｍの厚さに形成する。リソグラフ
ィーとエッチングにより層間絶縁膜６にスルーホール８
を形成した後、密着層１０としてＴｉ膜を約２００Åの
厚さにスパッタリング法により堆積する。その上に低融
点金属材料層２０としてＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜を約１００
０Åの厚さに形成する。Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜の成膜手法
としてはＤＣマグネトロンスパッタリング法を用い、そ
の成膜条件は、成膜温度２００℃、Ａｒガス圧３ｍTor
r、ＤＣパワー２ＫＷとした。
【００１６】（Ｂ）成膜したＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜を真空
中で６００℃、１分間アニールを行ない、リフローさせ
て表面の平坦性を改善した。 （Ｃ）Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜上にスルーホールを埋め込む
ための金属材料層としてブランケットタングステン膜１
２を約７０００Åの厚さに形成する。形成条件は、ガス
圧８０Torr、ＷＦ6流量５ＳＣＣＭ、Ｎ2流量３０ＳＣＣ
Ｍ、Ｈ2流量２０ＳＣＣＭ、基板温度４５０℃とした。
中で６００℃、１分間アニールを行ない、リフローさせ
て表面の平坦性を改善した。 （Ｃ）Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜上にスルーホールを埋め込む
ための金属材料層としてブランケットタングステン膜１
２を約７０００Åの厚さに形成する。形成条件は、ガス
圧８０Torr、ＷＦ6流量５ＳＣＣＭ、Ｎ2流量３０ＳＣＣ
Ｍ、Ｈ2流量２０ＳＣＣＭ、基板温度４５０℃とした。
【００１７】（Ｄ）次に、埋込み用タングステン膜１２
のエッチバックをＳＦ6ガスとＡｒの混合ガスを用いて
行なう。このエッチング条件は、ガス圧２００ｍTorr、
ＳＦ6流量１００ＳＣＣＭ、Ａｒ流量１００ＳＣＣＭ、
ＲＦパワー３００Ｗ、エッチング時間２分とした。これ
によりタングステン膜１２はスルーホールのみに残る。
このとき、層間絶縁膜６の平坦性の悪い部分は低融点金
属材料層２０であるＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜のリフローによ
って平坦化されているため、タングステン１２のエッチ
バック時に層間絶縁膜表面の凹部には残渣が残ることが
なくなる。
のエッチバックをＳＦ6ガスとＡｒの混合ガスを用いて
行なう。このエッチング条件は、ガス圧２００ｍTorr、
ＳＦ6流量１００ＳＣＣＭ、Ａｒ流量１００ＳＣＣＭ、
ＲＦパワー３００Ｗ、エッチング時間２分とした。これ
によりタングステン膜１２はスルーホールのみに残る。
このとき、層間絶縁膜６の平坦性の悪い部分は低融点金
属材料層２０であるＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜のリフローによ
って平坦化されているため、タングステン１２のエッチ
バック時に層間絶縁膜表面の凹部には残渣が残ることが
なくなる。
【００１８】（Ｅ）次に、上層配線用メタル層１４とし
てＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜を約５０００Åの厚さに成膜す
る。 （Ｆ）リソグラフィーとエッチングにより上層配線用メ
タル層１４、低融点金属材料層２０及び密着層１０をパ
ターン化して上層配線を形成する。
てＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜を約５０００Åの厚さに成膜す
る。 （Ｆ）リソグラフィーとエッチングにより上層配線用メ
タル層１４、低融点金属材料層２０及び密着層１０をパ
ターン化して上層配線を形成する。
【００１９】図５（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ他の実施例
を表わしたものである。図３及び図４の製造方法では低
融点金属材料層２０の下層に密着層１０を設けている
が、低融点金属材料層２０自体が層間絶縁膜６に対して
密着性のよい材料である場合には、密着層１０を省略す
ることができる。図５（Ａ）はそのような場合に密着層
１０を省略して形成した配線部分を示したものである。
図２と比較すると、密着層１０を省略したものとなって
いる。
を表わしたものである。図３及び図４の製造方法では低
融点金属材料層２０の下層に密着層１０を設けている
が、低融点金属材料層２０自体が層間絶縁膜６に対して
密着性のよい材料である場合には、密着層１０を省略す
ることができる。図５（Ａ）はそのような場合に密着層
１０を省略して形成した配線部分を示したものである。
図２と比較すると、密着層１０を省略したものとなって
いる。
【００２０】図５（Ｂ）の実施例は、図３，図４に示し
た製造方法において、工程（Ｄ）で埋込みメタル用タン
グステン膜１２のエッチバック後に、さらに低融点金属
材料層２０もエッチバックし、層間絶縁膜６上には低融
点金属材料層２０を残さないようにしたものである。こ
れにより、図５（Ｂ）のように配線メタルとしては低融
点金属材料層２０を含まず、プラグの埋込み金属１２の
下層にのみ低融点金属材料層２０が残る状態となる。
た製造方法において、工程（Ｄ）で埋込みメタル用タン
グステン膜１２のエッチバック後に、さらに低融点金属
材料層２０もエッチバックし、層間絶縁膜６上には低融
点金属材料層２０を残さないようにしたものである。こ
れにより、図５（Ｂ）のように配線メタルとしては低融
点金属材料層２０を含まず、プラグの埋込み金属１２の
下層にのみ低融点金属材料層２０が残る状態となる。
【００２１】図６は本発明における配線の信頼性を測定
するための配線パターンを示したものである。図２に示
された実施例の構造により、下層配線４と上層配線１４
を形成し、種々のライン／スペースにパターン化し、そ
れを実施例１とする。１４ａ，１４ｂは測定パッドであ
る。図６の配線パターンを図５（Ｂ）の構造に形成した
ものを実施例２とする。図５（Ｂ）の配線を形成するに
あたり、タングステン膜１２のエッチバック後に塩素ガ
スを用いて低融点金属材料層２０のＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜
をエッチングするが、その時のエッチング条件はガス圧
１Torr、Ｃｌ2流量２０ＳＣＣＭ、Ａｒ流量５０ＳＣＣ
Ｍ、ＲＦパワー３００Ｗ、エッチング時間３０秒で行な
った。
するための配線パターンを示したものである。図２に示
された実施例の構造により、下層配線４と上層配線１４
を形成し、種々のライン／スペースにパターン化し、そ
れを実施例１とする。１４ａ，１４ｂは測定パッドであ
る。図６の配線パターンを図５（Ｂ）の構造に形成した
ものを実施例２とする。図５（Ｂ）の配線を形成するに
あたり、タングステン膜１２のエッチバック後に塩素ガ
スを用いて低融点金属材料層２０のＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜
をエッチングするが、その時のエッチング条件はガス圧
１Torr、Ｃｌ2流量２０ＳＣＣＭ、Ａｒ流量５０ＳＣＣ
Ｍ、ＲＦパワー３００Ｗ、エッチング時間３０秒で行な
った。
【００２２】本発明の比較例として実施例１における低
融点金属材料層２０の形成プロセス及びアニールプロセ
スを経ずに、密着層１０上に直接ブランケットタングス
テン膜を形成して配線を形成したもの、すなわち図１の
製法により図６の測定用配線パターンを形成したものを
比較例とする。実施例１、実施例２及び比較例のそれぞ
れについて下層配線４のライン幅とスペース幅を同じ値
として０.５〜５.０μｍ範囲で変化させたものを作成し
た。上層配線１４のライン幅とスペース幅はそれぞれ１
μｍで一定とした。その結果を表１にまとめて示す。
融点金属材料層２０の形成プロセス及びアニールプロセ
スを経ずに、密着層１０上に直接ブランケットタングス
テン膜を形成して配線を形成したもの、すなわち図１の
製法により図６の測定用配線パターンを形成したものを
比較例とする。実施例１、実施例２及び比較例のそれぞ
れについて下層配線４のライン幅とスペース幅を同じ値
として０.５〜５.０μｍ範囲で変化させたものを作成し
た。上層配線１４のライン幅とスペース幅はそれぞれ１
μｍで一定とした。その結果を表１にまとめて示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】比較例ではライン／スペースが１〜３μｍ
において短絡が発生した。試料の顕微鏡観察により、こ
の短絡がタングステンの残渣によって発生していること
が確認された。実施例１，２では０.５から５.０μｍの
ライン／スペースにおいてこのような短絡は発生しなか
った。実施例は本発明をスルーホールでの接続に適用し
ているが、コンタクトホールにおいても同様に適用する
ことができる。
において短絡が発生した。試料の顕微鏡観察により、こ
の短絡がタングステンの残渣によって発生していること
が確認された。実施例１，２では０.５から５.０μｍの
ライン／スペースにおいてこのような短絡は発生しなか
った。実施例は本発明をスルーホールでの接続に適用し
ているが、コンタクトホールにおいても同様に適用する
ことができる。
【００２５】
【発明の効果】本発明ではコンタクトホールやスルーホ
ールにおいてプラグとして埋め込まれるタングステンと
絶縁膜との密着性が向上するとともに、プラグとして埋
め込む金属材料層のエッチバックによる残渣がなくなる
ことにより、上層配線間の短絡がなくなり、信頼性の高
い多層配線を実現することができる。
ールにおいてプラグとして埋め込まれるタングステンと
絶縁膜との密着性が向上するとともに、プラグとして埋
め込む金属材料層のエッチバックによる残渣がなくなる
ことにより、上層配線間の短絡がなくなり、信頼性の高
い多層配線を実現することができる。
【図１】従来の方法による多層配線形成方法を示す工程
断面図である。
断面図である。
【図２】一実施例を示す断面図である。
【図３】図２の実施例を製造する方法を示す工程の前半
部を示す工程断面図である。
部を示す工程断面図である。
【図４】図２の実施例を製造する方法を示す工程の後半
部を示す工程断面図である。
部を示す工程断面図である。
【図５】（Ａ）と（Ｂ）はそれぞれ他の実施例を示す断
面図である。
面図である。
【図６】配線の信頼性を調べるためのテストパターンを
示す平面図である。
示す平面図である。
２ 下地 ４ 下層配線 ６ 層間絶縁膜 ８ スルーホール １０ 密着層 １２ プラグのタングステン １４ 上層配線 ２０ 低融点金属材料層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/3205
Claims (5)
- 【請求項１】 下層の電極又は配線上に絶縁膜を介して
上層配線が形成され、下層の電極又は配線と上層配線と
の間が前記絶縁膜に形成されたコンタクトホール又はス
ルーホールに金属材料が埋め込まれたプラグを介して接
続されている多層配線を有する半導体装置において、 プラグとして埋め込まれた金属材料の下層には低融点金
属材料層が設けられていることを特徴とする半導体装
置。 - 【請求項２】 前記上層配線はプラグ部分以外の部分に
おいては下層に前記低融点金属材料層を有し、その上に
主として電流を流す金属材料層が形成された積層構造と
なっている請求項１に記載の半導体装置。 - 【請求項３】 前記低融点金属材料層と前記絶縁膜との
間には密着層が形成されている請求項１又は２に記載の
半導体装置。 - 【請求項４】 前記低融点金属材料層の主たる成分がア
ルミニウムである請求１，２又は３に記載の半導体装
置。 - 【請求項５】 以下の工程（Ａ）から（Ｅ）を含んで多
層配線を形成することを特徴とする半導体装置の製造方
法。（Ａ）下層の電極又は配線上に絶縁膜を形成し、そ
の絶縁膜にコンタクトホール又はスルーホールを形成す
る工程、（Ｂ）前記絶縁膜上から密着層を形成する工
程、（Ｃ）前記密着層上から低融点金属材料層を形成
し、不活性雰囲気中又は真空中で熱処理を施して前記低
融点金属材料層をリフローさせる工程、（Ｄ）リフロー
した前記低融点金属材料層上にプラグ形成用埋込みメタ
ル膜を形成し、エッチバックを施してそのメタル膜をプ
ラグ形成部分のみに残す工程、（Ｅ）その後、上層配線
用メタル膜を形成し、そのメタル膜にパターン化を施し
て上層配線を形成する工程。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20795594A JPH0851153A (ja) | 1994-08-08 | 1994-08-08 | 多層配線を有する半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20795594A JPH0851153A (ja) | 1994-08-08 | 1994-08-08 | 多層配線を有する半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0851153A true JPH0851153A (ja) | 1996-02-20 |
Family
ID=16548308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20795594A Pending JPH0851153A (ja) | 1994-08-08 | 1994-08-08 | 多層配線を有する半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0851153A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6756675B1 (en) | 1996-08-20 | 2004-06-29 | Seiko Epson Corporation | Semiconductor device and a method for making the same that provide arrangement of a connecting region for an external connecting terminal |
| JP2007067015A (ja) * | 2005-08-29 | 2007-03-15 | Shibaura Mechatronics Corp | 成膜方法及び電子デバイスの製造方法 |
| CN100414705C (zh) * | 2001-09-28 | 2008-08-27 | 惠普公司 | 垂直取向的超小型熔断器和超小型电阻器的电路元件 |
-
1994
- 1994-08-08 JP JP20795594A patent/JPH0851153A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6756675B1 (en) | 1996-08-20 | 2004-06-29 | Seiko Epson Corporation | Semiconductor device and a method for making the same that provide arrangement of a connecting region for an external connecting terminal |
| CN100414705C (zh) * | 2001-09-28 | 2008-08-27 | 惠普公司 | 垂直取向的超小型熔断器和超小型电阻器的电路元件 |
| JP2007067015A (ja) * | 2005-08-29 | 2007-03-15 | Shibaura Mechatronics Corp | 成膜方法及び電子デバイスの製造方法 |
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