JPH0945688A - 配線構造及びその形成方法 - Google Patents

配線構造及びその形成方法

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JPH0945688A
JPH0945688A JP21248095A JP21248095A JPH0945688A JP H0945688 A JPH0945688 A JP H0945688A JP 21248095 A JP21248095 A JP 21248095A JP 21248095 A JP21248095 A JP 21248095A JP H0945688 A JPH0945688 A JP H0945688A
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JP
Japan
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film
wiring
forming
wiring structure
protective film
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JP21248095A
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Setsuo Suzuki
説男 鈴木
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 配線の側方へのヒロックを抑制して同一層の
配線間における短絡を防止する。 【解決手段】 TiN膜24、AlCu膜23及びTi
N膜22を配線のパターンに加工した後、窒素を含む雰
囲気中でのプラズマ処理等を行い、TiN膜22、24
から露出しているAlCu膜23の側面にAl3 N膜2
6を形成して、積層構造のAl配線27を完成させる。
Al3 N膜26はAlCu膜23よりも高硬度で且つ高
密度であるので、このAl3 N膜26が保護膜になっ
て、側方へのヒロックが形成されにくい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本願の発明は、半導体装置中
の配線構造及びその形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体装置中の配線として、低抵抗で且
つ加工が容易なAl合金を材料とするAl配線が広く使
用されている。しかし、Al配線はエレクトロマイグレ
ーションやストレスマイグレーションに対する耐性が高
くなく、図5に示す様に、Al配線11中で矢印12方
向のマイグレーションが発生すると、Al原子の移動元
と移動先とに夫々ボイド13とヒロック14とが形成さ
れる。
【0003】そこで、図6に示す様に、積層構造のAl
配線15も広く使用されている。このAl配線15は、
高融点金属膜等から成るバリアメタル膜16とAl合金
膜17と高融点金属膜等から成るキャップメタル膜18
とを順次に積層させ、これらの膜を配線のパターンに加
工したものである。
【0004】従って、このAl配線15では、バリアメ
タル膜16及びキャップメタル膜18によって、Al配
線15の下方及び上方へのヒロック14が抑制されてい
る。また、バリアメタル膜16によってAl合金膜17
を形成する際の配向性が向上して、マイグレーション自
体も抑制されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図6に示した
Al配線15でも、側面は高融点金属膜等に覆われてい
ないので、Al配線15の側方へのヒロック14は抑制
することができない。一方、半導体装置の微細化に伴っ
て、Al配線11、15の幅が縮小されると共にAl配
線11、15間の距離も縮小されてきている。
【0006】このため、図5に示す様に、Al配線11
で形成されたヒロック14が、同一層で且つ隣接してい
るAl配線11に到達する可能性が高かった。従って、
これらのAl配線11間で短絡を生じ易く、従来のAl
配線11、15では信頼性が必ずしも高くなかった。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の配線構造は、
配線の形成材料よりも高硬度で且つ高密度の材料から成
る保護膜によって前記配線の側面が覆われていることを
特徴としている。
【0008】請求項2の配線構造は、請求項1の配線構
造において、前記保護膜が導電膜であることを特徴とし
ている。
【0009】請求項3の配線構造の形成方法は、配線の
パターニング後に、この配線の形成材料よりも高硬度で
且つ高密度の材料から成る保護膜を前記配線の側面に形
成する工程を具備することを特徴としている。
【0010】請求項4の配線構造の形成方法は、請求項
3の配線構造の形成方法において、前記保護膜として導
電膜を用いることを特徴としている。
【0011】請求項5の配線構造の形成方法は、請求項
3の配線構造の形成方法において、窒素を含む雰囲気中
または酸素を含む雰囲気中で前記配線にプラズマ処理を
施して、前記保護膜を形成することを特徴としている。
【0012】請求項6の配線構造の形成方法は、請求項
5の配線構造の形成方法において、前記配線のパターニ
ングと前記プラズマ処理とを同一の反応室内で行うこと
を特徴としている。
【0013】請求項7の配線構造の形成方法は、請求項
3の配線構造の形成方法において、窒素を含む雰囲気中
または酸素を含む雰囲気中で前記配線に熱処理を施し
て、前記保護膜を形成することを特徴としている。
【0014】請求項8の配線構造の形成方法は、請求項
3の配線構造の形成方法において、前記配線に窒素また
は酸素をイオン注入して、前記保護膜を形成することを
特徴としている。
【0015】請求項9の配線構造の形成方法は、請求項
3の配線構造の形成方法において、前記配線の側面に側
壁状の前記保護膜を形成することを特徴としている。
【0016】本願の発明による配線構造及びその形成方
法では、配線の形成材料よりも高硬度で且つ高密度の材
料から成る保護膜によって配線の側面を覆っているの
で、配線の側方へのヒロックを抑制して同一層の配線間
における短絡を防止することができる。
【0017】また、配線の側面を覆う保護膜を導電膜に
すれば、ボイド等によって配線が断線しても、保護膜が
電流のバイパスになる。
【0018】また、配線のパターニングと配線の側面を
覆う保護膜を形成するためのプラズマ処理とを同一の反
応室内で行えば、製造装置及び製造装置間の搬送工程が
少なくなる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本願の発明の第1〜第4具
体例を、図1〜4を参照しながら説明する。図1が、第
1具体例を示している。この第1具体例では、図1
(a)に示す様に、SiO2 膜21等の層間絶縁膜上
に、バリアメタル膜であり膜厚が100nmであるTi
N膜22と、0.5%のCuを含有しており膜厚が50
0nmであるAlCu膜23と、キャップメタル膜であ
り膜厚が100nmであるTiN膜24とを、スパッタ
法で順次に形成する。
【0020】TiN膜22、24及びAlCu膜23の
形成条件は、下記の通りである。これらのTiN膜2
2、24及びAlCu膜23を形成した後、TiN膜2
4上でフォトレジスト25を配線のパターンに加工す
る。
【0021】TiN膜のスパッタ条件 ガス Ar/N2 =33/66sccm 圧力 0.4Pa 直流電力 8kW 基板加熱温度 300℃
【0022】AlCu膜のスパッタ条件 ガス Ar=65sccm 圧力 0.2Pa 直流電力 15kW 基板加熱温度 300℃
【0023】次に、図1(b)に示す様に、フォトレジ
スト25をマスクにした下記の条件のRIEで、TiN
膜24、AlCu膜23及びTiN膜22を連続的にエ
ッチングした後、図1(c)に示す様に、灰化によって
フォトレジスト25を剥離する。そして、図1(d)に
示す様に、上述のRIE及び灰化を行った反応室のガス
を入れ換え、この反応室内で、下記の条件のプラズマ処
理を行う。
【0024】エッチング条件 ガス BCl3 /Cl2 =60/90sccm 圧力 2Pa 高周波電力 1200W
【0025】プラズマ処理条件 ガス Ar/N2 =60/90sccm 圧力 2Pa 高周波電力 1500W
【0026】上述のプラズマ処理の結果、図1(e)に
示す様に、TiN膜22、24から露出しているAlC
u膜23の側面に、 6Al+N2 →3Al3 N の反応式によってAl3 N膜26が形成されて、積層構
造のAl配線27が完成する。
【0027】以上の様にして形成した第1具体例のAl
配線27では、AlCu膜23の下面及び上面がTiN
膜22、24に覆われているのみならず側面もAl3
膜26に覆われており、TiN膜22、24及びAl3
N膜26はAlCu膜23よりも高硬度で且つ高密度で
あるので、これらのTiN膜22、24及びAl3 N膜
26が保護膜になって、下方及び上方のみならず側方へ
もヒロックが形成されにくい。
【0028】しかも、この第1具体例では、図1(b)
のRIE及び図1(c)の灰化を行った反応室と同じ反
応室内で図1(d)のプラズマ処理を行っているので、
製造装置及び製造装置間の搬送工程が少なくて、Al配
線27を低コストで形成することができる。
【0029】なお、以上の第1具体例では、窒素を含む
雰囲気中でプラズマ処理を行ってAlCu膜23の側面
にAl3 N膜26を形成しているが、酸素を含む雰囲気
中でプラズマ処理を行ってAlCu膜23の側面にAl
2 3 膜を形成してもよい。
【0030】図2が、第2具体例を示している。この第
2具体例でも、図2(a)に示す様に、TiN膜24、
AlCu膜23及びTiN膜22を配線のパターンに加
工するために使用したフォトレジスト25を灰化によっ
て剥離するまでは、図1に示した第1具体例と実質的に
同様の工程を実行する。しかし、この第2具体例では、
その後、図2(a)に示す様に、膜厚が100nmのW
膜31を下記の条件のCVD法で形成する。
【0031】 W膜のCVD条件 ガス WF6 /H2 /Ar=40/400/2250sccm 圧力 10.66kPa 基板加熱温度 420℃
【0032】次に、下記の条件でW膜31の全面をエッ
チバックし、図2(b)に示す様に、TiN膜22、A
lCu膜23及びTiN膜24の側面に、W膜31から
成る側壁を形成して、積層構造のAl配線32を完成さ
せる。
【0033】エッチング条件 ガス SF6 /Cl2 =40/20sccm 圧力 1Pa 高周波電力 600W
【0034】以上の様にして形成した第2具体例のAl
配線32では、W膜31によってAlCu膜23から側
方へのヒロックが形成されにくいのみならず、ボイド等
によってAlCu膜23が断線してもW膜31が電流の
バイパスになるので、寿命が長い。
【0035】図3が、第3具体例を示している。この第
3具体例も、AlCu膜23の代わりに、膜厚が500
nmのTi膜33を下記の条件のスパッタ法で形成し、
プラズマ処理の代わりに、下記の条件の熱処理を行うこ
とを除いて、図1に示した第1具体例と実質的に同様の
工程を実行する。この結果、Ti膜33の側面がTiN
膜34に覆われている積層構造のTi配線35が完成す
る。
【0036】Ti膜のスパッタ条件 ガス Ar=65sccm 圧力 0.4Pa 直流電力 5kW 基板加熱温度 300℃
【0037】熱処理条件 ガス NH3 100% 温度 700℃ 圧力 常圧 処理時間 30秒
【0038】なお、以上の第3具体例では、窒素を含む
雰囲気中で熱処理を行ってTi膜33の側面にTiN膜
34を形成しているが、酸素を含む雰囲気中でプラズマ
処理を行ってTi膜33の側面にTiO膜を形成しても
よい。
【0039】図4が、第4具体例を示している。この第
4具体例も、プラズマ処理の代わりに、下記の条件で窒
素をイオン注入することを除いて、図1に示した第1具
体例と実質的に同様の工程を実行する。この結果、Al
Cu膜23の側面がAl3 N膜26に覆われている積層
構造のAl配線27が完成する。
【0040】窒素のイオン注入条件 エネルギー 10keV ドーズ量 1×1018個/cm2
【0041】窒素はAlCu膜23のみならずTiN膜
24やSiO2 膜21にもイオン注入される。しかし、
TiN膜24は窒素をイオン注入されてもパターンや電
気特性には影響がなく、SiO2 膜21も表面にSiO
N膜36が形成されるだけで絶縁特性には影響がない。
【0042】なお、以上の第4具体例では、窒素をイオ
ン注入してAlCu膜23の側面にAl3 N膜26を形
成しているが、酸素をイオン注入してAlCu膜23の
側面にAl2 3 膜を形成してもよい。
【0043】また、以上の第1〜第4具体例では、配線
としてAlCu膜23またはTi膜33を用い、これら
のAlCu膜23またはTi膜33の保護膜としてAl
3 N膜26、W膜31またはTiN膜34を用いたが、
W膜、Mo膜、Cr膜またはこれらの合金膜や化合物膜
を配線として用いてもよく、Mo膜、Cr膜またはこれ
らの合金膜や化合物膜を保護膜として用いてもよい。
【0044】
【発明の効果】本願の発明による配線構造及びその形成
方法では、配線の側方へのヒロックを抑制して同一層の
配線間における短絡を防止することができるので、信頼
性が高い配線構造を提供することができる。
【0045】また、配線の側面を覆う保護膜を導電膜に
すれば、ボイド等によって配線が断線しても、保護膜が
電流のバイパスになるので、寿命が長くて信頼性が更に
高い配線構造を提供することができる。
【0046】また、配線のパターニングと配線の側面を
覆う膜を形成するためのプラズマ処理とを同一の反応室
内で行えば、製造装置及び製造装置間の搬送工程が少な
くなるので、信頼性が高い配線構造を低コストで形成す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願の発明の第1具体例を工程順に示す配線構
造の側断面図である。
【図2】本願の発明の第2具体例の一部を工程順に示す
配線構造の側断面図である。
【図3】本願の発明の第3具体例の一部を示す配線構造
の側断面図である。
【図4】本願の発明の第4具体例の一部を示す配線構造
の側断面図である。
【図5】ボイド及びヒロックを説明するための配線の平
面図である。
【図6】本願の発明の一従来例による配線の側断面図で
ある。
【符号の説明】
23 AlCu膜 26 Al3 N膜 27 Al配線 31 W膜 32 Al配線 33 Ti膜 34 TiN膜 35 Ti配線

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 配線の形成材料よりも高硬度で且つ高密
    度の材料から成る保護膜によって前記配線の側面が覆わ
    れていることを特徴とする配線構造。
  2. 【請求項2】 前記保護膜が導電膜であることを特徴と
    する請求項1記載の配線構造。
  3. 【請求項3】 配線のパターニング後に、この配線の形
    成材料よりも高硬度で且つ高密度の材料から成る保護膜
    を前記配線の側面に形成する工程を具備することを特徴
    とする配線構造の形成方法。
  4. 【請求項4】 前記保護膜として導電膜を用いることを
    特徴とする請求項3記載の配線構造の形成方法。
  5. 【請求項5】 窒素を含む雰囲気中または酸素を含む雰
    囲気中で前記配線にプラズマ処理を施して、前記保護膜
    を形成することを特徴とする請求項3記載の配線構造の
    形成方法。
  6. 【請求項6】 前記配線のパターニングと前記プラズマ
    処理とを同一の反応室内で行うことを特徴とする請求項
    5記載の配線構造の形成方法。
  7. 【請求項7】 窒素を含む雰囲気中または酸素を含む雰
    囲気中で前記配線に熱処理を施して、前記保護膜を形成
    することを特徴とする請求項3記載の配線構造の形成方
    法。
  8. 【請求項8】 前記配線に窒素または酸素をイオン注入
    して、前記保護膜を形成することを特徴とする請求項3
    記載の配線構造の形成方法。
  9. 【請求項9】 前記配線の側面に側壁状の前記保護膜を
    形成することを特徴とする請求項3記載の配線構造の形
    成方法。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998021748A1 (fr) * 1996-11-14 1998-05-22 Tokyo Electron Limited Dispositif a semi-conducteur et son procede de fabrication
JP2002359246A (ja) * 2001-03-27 2002-12-13 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 配線およびその作製方法、並びに配線基板およびその作製方法
KR100457372B1 (ko) * 2001-12-06 2004-11-16 치 메이 옵토일렉트로닉스 코포레이션 힐록이 없는 알루미늄 배선층 및 그 제조 방법
US6835660B2 (en) 2002-11-05 2004-12-28 Oki Electric Industry Co., Ltd. Method of manufacturing semiconductor device having metal alloy interconnection that has excellent EM lifetime
JP2009088537A (ja) * 2001-03-27 2009-04-23 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置及びその作製方法
JP2010245415A (ja) * 2009-04-09 2010-10-28 Nec Corp 磁気抵抗記憶装置及びその製造方法
JP2011035048A (ja) * 2009-07-30 2011-02-17 Renesas Electronics Corp 半導体集積回路装置の製造方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998021748A1 (fr) * 1996-11-14 1998-05-22 Tokyo Electron Limited Dispositif a semi-conducteur et son procede de fabrication
US6218299B1 (en) 1996-11-14 2001-04-17 Tokyo Electron Limited Semiconductor device and method for producing the same
JP2002359246A (ja) * 2001-03-27 2002-12-13 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 配線およびその作製方法、並びに配線基板およびその作製方法
JP2009088537A (ja) * 2001-03-27 2009-04-23 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置及びその作製方法
US7884369B2 (en) 2001-03-27 2011-02-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Wiring and method of manufacturing the same, and wiring board and method of manufacturing the same
KR100457372B1 (ko) * 2001-12-06 2004-11-16 치 메이 옵토일렉트로닉스 코포레이션 힐록이 없는 알루미늄 배선층 및 그 제조 방법
US6835660B2 (en) 2002-11-05 2004-12-28 Oki Electric Industry Co., Ltd. Method of manufacturing semiconductor device having metal alloy interconnection that has excellent EM lifetime
JP2010245415A (ja) * 2009-04-09 2010-10-28 Nec Corp 磁気抵抗記憶装置及びその製造方法
JP2011035048A (ja) * 2009-07-30 2011-02-17 Renesas Electronics Corp 半導体集積回路装置の製造方法

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