JPH0888227A - 配線及びその形成方法 - Google Patents

配線及びその形成方法

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JPH0888227A
JPH0888227A JP25144694A JP25144694A JPH0888227A JP H0888227 A JPH0888227 A JP H0888227A JP 25144694 A JP25144694 A JP 25144694A JP 25144694 A JP25144694 A JP 25144694A JP H0888227 A JPH0888227 A JP H0888227A
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JP
Japan
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layer
conductive layer
wiring
conductive
layers
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JP25144694A
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English (en)
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Akira Mizumura
章 水村
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 接続孔における接触抵抗が低く且つエレクト
ロマイグレーション耐性が高い配線を形成する。 【構成】 Al層11の上面にTi層12及びTiN層
13を積層させると共にTi層24及びTiN層25か
ら成る側壁をAl層11の側面に形成する。このため、
接続孔16が位置ずれしても、接続孔16を埋めるTi
N層17及びW層18のうちのTiN層17の形成に際
して、絶縁性のAl3 N層がAl層11の側面に形成さ
れるのを防止することができる。従って、接続孔16内
における導通面積を広くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本願の発明は、半導体装置内の配
線、特にAlを主成分にする配線、及びその形成方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体装置内では、低抵抗でありSiO
2 膜等の絶縁膜との密着性等にも優れているAl配線が
多用されているが、Al配線のエレクトロマイグレーシ
ョン耐性やストレスマイグレーション耐性を高めるため
に、バリアメタル層をAl配線上に積層させた積層構造
のAl配線が一般的に用いられている。
【0003】一方、Al配線を形成するためのAl層は
スパッタリング法で形成するのが一般的であるが、半導
体装置のパターンの微細化に伴って接続孔のアスペクト
比も増大しているので、接続孔内にAl層を埋め込むの
が困難になりつつある。そこで、CVD法でタングステ
ン(W)層を堆積させ、接続孔以外のW層をエッチング
で除去して、接続孔内にWプラグを形成するブランケッ
トCVD−W法も多用されている。
【0004】図2は、多層Al配線の形成方法の一従来
例を示している。この一従来例では、積層構造のAl層
11とTi層12とTiN層13とをパターニングして
下層側のAl配線14を形成し、SiO2 膜等の層間絶
縁膜15でAl配線14を覆う。なお、Ti層12は、
TiN層13をスパッタリング法で形成する時にAl層
11の表面が窒化されてこの表面に絶縁性のAl3 N層
が形成されるのを防止するためのものである。
【0005】その後、Al配線14に対する接続孔16
を層間絶縁膜15に開口し、TiN層17及びW層18
を夫々スパッタリング法及びCVD法で順次に堆積させ
る。なお、TiN層17は、W層18の密着性を向上さ
せるためのものである。この状態から、接続孔16以外
のW層18及びTiN層17をエッチングで除去して、
これらのW層18及びTiN層17から成るプラグを接
続孔16内に形成し、更に、上層側のAl配線(図示せ
ず)を形成する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図2に示し
た様に、接続孔16がAl配線14から位置ずれして、
接続孔16内でAl層11の側面が露出すると、TiN
層17のスパッタリング時に露出面21が窒化される。
このため、露出面21に絶縁性のAl3 N層が形成さ
れ、接続孔16内における導通面積が狭くなって、接続
孔16における電流密度が高くなる。従って、図2に示
した一従来例では、接続孔16における接触抵抗が低く
且つエレクトロマイグレーション耐性が高い配線を形成
することが困難であった。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の配線は、第1
の導電層11上にこの第1の導電層11とは異なる材料
から成る第2の導電層12、13が積層されており、前
記第1の導電層11の側面にこの第1の導電層11とは
異なる材料から成る第3の導電層24、25が設けられ
ていることを特徴としている。
【0008】請求項2の配線は、請求項1の配線におい
て、前記第1の導電層11がAlを主成分にする層であ
ると共に前記第2及び第3の導電層12、13、24、
25がバリアメタル層であることを特徴としている。
【0009】請求項3の配線の形成方法は、請求項1の
配線を形成するに際して、前記第1の導電層11上に前
記第2の導電層12、13を積層させる工程と、積層さ
せた前記第2及び第1の導電層12、13、11を前記
配線のパターンに加工する工程と、前記パターンの前記
第1及び第2の導電層11〜13を前記第3の導電層2
4、25で覆う工程と、前記第3の導電層24、25を
エッチバックして、この第3の導電層24、25から成
る側壁を前記第1の導電層11の側面に形成する工程と
を具備することを特徴としている。
【0010】請求項4の配線の形成方法は、請求項3の
配線の形成方法において、前記第1の導電層11上に前
記第2の導電層12、13とこの第2の導電層12、1
3に対するエッチングストッパ層22とを順次に積層さ
せる工程と、積層させた前記エッチングストッパ層22
並びに前記第2及び第1の導電層12、13、11を前
記配線のパターンに加工する工程と、前記パターンの前
記第1及び第2の導電層11〜13並びに前記エッチン
グストッパ層22を前記第3の導電層24、25で覆う
工程とを具備することを特徴としている。
【0011】請求項5の配線の形成方法は、請求項1の
配線を形成するに際して、Alを主成分にする層で前記
第1の導電層11を形成すると共に窒化防止層で前記第
2及び第3の導電層12、13、24、25を形成する
工程と、前記第1、第2及び第3の導電層11〜13、
24、25を絶縁膜15で覆う工程と、前記第1及び第
2の導電層11〜13に対する接続孔16を前記絶縁膜
15に開口する工程と、下層側のTiN層17と上層側
のW層18との積層膜である第4の導電層17、18に
よって前記接続孔16を埋める工程とを具備することを
特徴としている。
【0012】請求項6の配線の形成方法は、請求項5の
配線の形成方法において、下層側のTi層12、24と
上層側のTiN層13、25との積層膜12、13、2
4、25で前記窒化防止層を形成することを特徴として
いる。
【0013】
【作用】請求項1、2の配線では、第1の導電層11上
に第2の導電層12、13が積層されているのみなら
ず、第1の導電層11の側面にも第3の導電層24、2
5が設けられているので、第1の導電層11が断線した
としても第2及び第3の導電層12、13、24、25
で導通し、また、配線を覆う絶縁膜15から第1の導電
層11へのストレスにも強い。
【0014】請求項3の配線の形成方法では、積層させ
た第2及び第1の導電層12、13、11を配線のパタ
ーンに加工すると共に第3の導電層24、25で側壁を
形成しているので、配線のパターンに対して第2及び第
3の導電層12、13、24、25を自己整合的に形成
することができる。
【0015】請求項4の配線の形成方法では、第2の導
電層12、13上にこの第2の導電層12、13に対す
るエッチングストッパ層22を設けているので、第3の
導電層24、25のエッチバックによって第2の導電層
12、13の層厚が減少することはない。
【0016】請求項5、6の配線の形成方法では、第1
の導電層11の上面のみならず側面にも窒化防止層1
2、13、24、25を形成しているので、第1及び第
2の導電層11〜13に対する接続孔16がこれらの第
1及び第2の導電層11〜13から位置ずれしても、接
続孔16を埋めるTiN層17の形成に際して第1の導
電層11の側面に絶縁性の窒化層が形成されるのを防止
することができる。
【0017】
【実施例】以下、多層Al配線の形成に適用した本願の
発明の一実施例を、図1を参照しながら説明する。な
お、図1のうちで図2に示した構成部分と対応する構成
部分には、図2と同一の符号を付してある。
【0018】本実施例では、図1(a)に示す様に、A
l層11とTi層12とTiN層13とをスパッタリン
グ法で順次に堆積させ、更に、TiN層13上にSiO
2 膜22をCVD法で堆積させる。そして、SiO2
22上で、形成すべき配線のパターンにレジスト23を
加工する。
【0019】その後、レジスト23をマスクにして、S
iO2 用のエッチング条件でSiO2 膜22に対してR
IEを行い、更に、Al用のエッチング条件でTiN層
13、Ti層12及びAl層11に対して連続的にRI
Eを行う。なお、Al用のエッチング条件でもTiN層
13及びTi層12をエッチングすることができるの
で、この条件を使用すれば、Al層11まで連続的にR
IEを行うことができる。そして、図1(b)に示す様
に、レジスト23を除去した後、Ti層24とTiN層
25とをスパッタリング法で順次に堆積させる。
【0020】次に、Al用のエッチング条件でTiN層
25及びTi層24の全面をエッチバックして、図1
(c)に示す様に、Ti層24及びTiN層25から成
る側壁をAl層11の側面に形成する。このとき、Si
2 膜22がエッチングストッパ層になるので、TiN
層13及びTi層12がエッチングされることはない。
ここまでで、上面及び側面にTi層12、24及びTi
N層13、25を有する下層側のAl配線26が形成さ
れる。
【0021】次に、図1(d)に示す様に、SiO2
等の層間絶縁膜15でSiO2 膜22及びAl配線26
等を覆う。その後、Al配線26に対する接続孔16を
層間絶縁膜15及びSiO2 膜22に開口し、TiN層
17及びW層18を夫々スパッタリング法及びCVD法
で順次に堆積させる。
【0022】このとき、接続孔16内のうちでオーバハ
ング状の部分27には、図1(d)に示した様にTiN
層17が付着せず、Ti層24のみではこのTi層24
からW層18が剥離する可能性がある。このため、Al
層11の側面には、上述の様に、Ti層24及びTiN
層25から成る側壁を形成しておく。その後、接続孔1
6以外のW層18及びTiN層17をエッチングで除去
して、これらのW層18及びTiN層17から成るプラ
グを接続孔16内に形成し、更に、上層側のAl配線
(図示せず)を形成する。
【0023】なお、以上の実施例では、Al配線26を
形成するためにAl層11を用いたが、Al−Si層や
Al−Cu層やAl−Si−Cu層等のAl合金層を用
いてもよい。また、バリアメタル層及び窒化防止層を兼
ねる層としてTi層12、24及びTiN層13、25
を用いたが、他の高融点金属層等を用いてもよい。
【0024】
【発明の効果】請求項1、2の配線では、第1の導電層
が断線したとしても第2及び第3の導電層で導通し、ま
た、配線を覆う絶縁膜から第1の導電層へのストレスに
も強いので、配線自体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が高い。
【0025】請求項3の配線の形成方法では、配線のパ
ターンに対して第2及び第3の導電層を自己整合的に形
成することができるので、第1の導電層の上面及び側面
を覆う第2及び第3の導電層を形成することができる。
【0026】請求項4の配線の形成方法では、第3の導
電層のエッチバックによって第2の導電層の層厚が減少
することはないので、第1の導電層の上面及び側面を覆
う第2及び第3の導電層を確実に形成することができ
る。
【0027】請求項5、6の配線の形成方法では、接続
孔を埋めるTiN層の形成に際して第1の導電層の側面
に絶縁性の窒化層が形成されるのを防止することができ
るので、接続孔内における導通面積を広くして、接続孔
における接触抵抗が低く且つエレクトロマイグレーショ
ン耐性が高い配線を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願の発明の一実施例を工程順に示す側断面図
である。
【図2】本願の発明の一従来例を示す側断面図である。
【符号の説明】
11 Al層 12 Ti層 13 TiN層 15 層間絶縁膜 16 接続孔 17 TiN層 18 W層 22 SiO2 膜 24 Ti層 25 TiN層

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の導電層上にこの第1の導電層とは
    異なる材料から成る第2の導電層が積層されており、 前記第1の導電層の側面にこの第1の導電層とは異なる
    材料から成る第3の導電層が設けられていることを特徴
    とする配線。
  2. 【請求項2】 前記第1の導電層がAlを主成分にする
    層であると共に前記第2及び第3の導電層がバリアメタ
    ル層であることを特徴とする請求項1記載の配線。
  3. 【請求項3】 前記第1の導電層上に前記第2の導電層
    を積層させる工程と、 積層させた前記第2及び第1の導電層を前記配線のパタ
    ーンに加工する工程と、 前記パターンの前記第1及び第2の導電層を前記第3の
    導電層で覆う工程と、 前記第3の導電層をエッチバックして、この第3の導電
    層から成る側壁を前記第1の導電層の側面に形成する工
    程とを具備することを特徴とする請求項1記載の配線の
    形成方法。
  4. 【請求項4】 前記第1の導電層上に前記第2の導電層
    とこの第2の導電層に対するエッチングストッパ層とを
    順次に積層させる工程と、 積層させた前記エッチングストッパ層並びに前記第2及
    び第1の導電層を前記配線のパターンに加工する工程
    と、 前記パターンの前記第1及び第2の導電層並びに前記エ
    ッチングストッパ層を前記第3の導電層で覆う工程とを
    具備することを特徴とする請求項3記載の配線の形成方
    法。
  5. 【請求項5】 Alを主成分にする層で前記第1の導電
    層を形成すると共に窒化防止層で前記第2及び第3の導
    電層を形成する工程と、 前記第1、第2及び第3の導電層を絶縁膜で覆う工程
    と、 前記第1及び第2の導電層に対する接続孔を前記絶縁膜
    に開口する工程と、 下層側のTiN層と上層側のW層との積層膜である第4
    の導電層によって前記接続孔を埋める工程とを具備する
    ことを特徴とする請求項1記載の配線の形成方法。
  6. 【請求項6】 下層側のTi層と上層側のTiN層との
    積層膜で前記窒化防止層を形成することを特徴とする請
    求項5記載の配線の形成方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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