JPS60254636A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
- Publication number
- JPS60254636A JPS60254636A JP59110155A JP11015584A JPS60254636A JP S60254636 A JPS60254636 A JP S60254636A JP 59110155 A JP59110155 A JP 59110155A JP 11015584 A JP11015584 A JP 11015584A JP S60254636 A JPS60254636 A JP S60254636A
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- JP
- Japan
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- aluminum
- semiconductor device
- copper
- wiring
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W20/00—Interconnections in chips, wafers or substrates
- H10W20/01—Manufacture or treatment
Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は半導体装置及びその製造方法に関し。
特に微細で高信頼性の垂直断面をもつアルミニウム配線
を備えた半導体装置及びその製造方法に関する。
を備えた半導体装置及びその製造方法に関する。
（従来技術）
半導体装置、特に高密度大容量の半導体集積回路装置は
、超Ｌ８Ｉに象徴されるように、微細化。
、超Ｌ８Ｉに象徴されるように、微細化。
高集積化傾向を急速に早めつつあり、配線構造は微細、
多層配線が行なわれており、その配線金属はアルミニウ
ムが多く用いられている。微細配線を形成するためエツ
チングには近年、リアクティプイオンエ、チング（ＲＩ
Ｅ）に代表されるドライエ、チングが主に用いられてお
り、アルミニウムならびにアルミニウム・シリコン合金
膜の工。
多層配線が行なわれており、その配線金属はアルミニウ
ムが多く用いられている。微細配線を形成するためエツ
チングには近年、リアクティプイオンエ、チング（ＲＩ
Ｅ）に代表されるドライエ、チングが主に用いられてお
り、アルミニウムならびにアルミニウム・シリコン合金
膜の工。
チングは容易にドライエ、チングが可能であり微細配線
の形成が行なわれている。
の形成が行なわれている。
しかしながら、純アルミニウム膜ならびにアルミニウム
・シリコン合金膜を用いた配線は、エレクトロマイグレ
ーションの耐性が十分でなく、電流密度金高く保てない
ので、大容量高速化傾向の半導体集積回路装置には十分
でない。このエレクトロマイグレーション耐性全向上す
るためにアルミニウムに数多の銅を添加したアルミニウ
ム・銅の合金膜が配線金属として最近用いられるように
なってきた。
・シリコン合金膜を用いた配線は、エレクトロマイグレ
ーションの耐性が十分でなく、電流密度金高く保てない
ので、大容量高速化傾向の半導体集積回路装置には十分
でない。このエレクトロマイグレーション耐性全向上す
るためにアルミニウムに数多の銅を添加したアルミニウ
ム・銅の合金膜が配線金属として最近用いられるように
なってきた。
第１図（ａ）〜（Ｃ）は、アルミニウム配線としてアル
ミニウム・銅の合金膜を用い念従来の半導体装置の多層
配線を形成する場合の工程順に示した断面図である。
ミニウム・銅の合金膜を用い念従来の半導体装置の多層
配線を形成する場合の工程順に示した断面図である。
まず、第２図（ａｌに示すように、半導体基板１０１上
に絶縁膜１０２が形成され、絶縁膜１０２に電極コンタ
クトを所定位置に開孔した後半導体基板１０１ｔ−スパ
ッタリング法を用いて、アルミニウム・銅合金膜１０４
＠ｔｏｏｏｏＡ被着する。このとき通常のスパッタリン
グ法で用いられる基板加熱温度３００〜４００℃で被着
したアルミニウム・銅合金膜は均一に合金化されず、第
２図（ａ）Ｋ示すように、絶縁膜１０２との界面で銅が
偏析して析出し約ＬＯＯＯＡの層状の銅膜が形成される
。
に絶縁膜１０２が形成され、絶縁膜１０２に電極コンタ
クトを所定位置に開孔した後半導体基板１０１ｔ−スパ
ッタリング法を用いて、アルミニウム・銅合金膜１０４
＠ｔｏｏｏｏＡ被着する。このとき通常のスパッタリン
グ法で用いられる基板加熱温度３００〜４００℃で被着
したアルミニウム・銅合金膜は均一に合金化されず、第
２図（ａ）Ｋ示すように、絶縁膜１０２との界面で銅が
偏析して析出し約ＬＯＯＯＡの層状の銅膜が形成される
。
次いで、第１図（ｂ）に示すように配線パターンを形成
するためにＲＩＩＥのドライエ、チングを行なうとアル
ミニウム・銅合金膜１０４は垂直断面が形成されるが、
銅膜１０３は蒸気圧が低い念め完全には工、チングされ
ず、残有として残りてしまいアルミニウム配線間のショ
ートを引きおこす。
するためにＲＩＩＥのドライエ、チングを行なうとアル
ミニウム・銅合金膜１０４は垂直断面が形成されるが、
銅膜１０３は蒸気圧が低い念め完全には工、チングされ
ず、残有として残りてしまいアルミニウム配線間のショ
ートを引きおこす。
またこの残有を除去するためドライエツチング時間を長
くすると、第２図（Ｃ）に示すように、絶縁膜１０２が
オーバ・工、チングされ、半導体基板１０１との絶縁耐
圧が低下し信頼性がそこなわれ、微細なアルミニウム配
線の形成が容易でないという欠点があった。
くすると、第２図（Ｃ）に示すように、絶縁膜１０２が
オーバ・工、チングされ、半導体基板１０１との絶縁耐
圧が低下し信頼性がそこなわれ、微細なアルミニウム配
線の形成が容易でないという欠点があった。
（発明の目的）
本発明の目的は、上記欠点を除去し１番走で信頼度の高
い微細アルミニウム配線を有する半導体装置全提供する
ことにある。また再現性良好な前記半導体装置の製造方
法を提供することにある。
い微細アルミニウム配線を有する半導体装置全提供する
ことにある。また再現性良好な前記半導体装置の製造方
法を提供することにある。
（発明の構成）
本発明の第１の発明の半導体装置は、垂直断面を持つア
ルミニウム配線を備えた半導体装置において、前記アル
ミニウム配線をアルミニウムよフなる下層金属と、アル
ミニウムと銅よシなる上層金属との多層膜として構成さ
れる。
ルミニウム配線を備えた半導体装置において、前記アル
ミニウム配線をアルミニウムよフなる下層金属と、アル
ミニウムと銅よシなる上層金属との多層膜として構成さ
れる。
また、本発明の第２の発明の半導体装置の製造方法は、
垂直断面を持つアルミニウム配線を備えた半導体装置の
製造方法において、前記アルミニウム配線を構成するア
ルミニウムよりなる下層金属層と、アルミニウムと銅よ
りなる上層金属層とｔ被着する工程と、ホトレジストで
パターニングを行う工程と、プラズマエツチングやイオ
ンエツチングなどのドライエ、チングを行う工程とを備
え、前記アルミニウム配線に前記垂直面を形成すること
により構成される。
垂直断面を持つアルミニウム配線を備えた半導体装置の
製造方法において、前記アルミニウム配線を構成するア
ルミニウムよりなる下層金属層と、アルミニウムと銅よ
りなる上層金属層とｔ被着する工程と、ホトレジストで
パターニングを行う工程と、プラズマエツチングやイオ
ンエツチングなどのドライエ、チングを行う工程とを備
え、前記アルミニウム配線に前記垂直面を形成すること
により構成される。
（実施例）
以下１本発明の実施例について１図面を参照して説明す
る。
る。
第１図（ａ）、 （ｂ）は本発明の一実施例を説明する
ために工程順に示した断面図である。
ために工程順に示した断面図である。
まず、第１図（ａ）に示すように、半導体基板２０１上
に絶縁膜２０２を形成し１次いで絶縁膜２０２に電極コ
ンタクト’に所定位置に開孔したのち、スパッタリング
法を用いて、最初に厚さが３０ＯＡの純アルミニウムか
らなる下層金属膜２０３を被着し、つづいて、１〜４重
量−の銅を含む１００ＯＯＡの厚さのアルミニウムから
なる上層金属２０４ｔ−被着する。この例では下層のア
ルミニウムＵ３０ＯＡであるが、これは２０００Ａｔで
厚くシ、上層のアルミニウム・銅合金膜は８０００＾ま
で薄くすることもできる。
に絶縁膜２０２を形成し１次いで絶縁膜２０２に電極コ
ンタクト’に所定位置に開孔したのち、スパッタリング
法を用いて、最初に厚さが３０ＯＡの純アルミニウムか
らなる下層金属膜２０３を被着し、つづいて、１〜４重
量−の銅を含む１００ＯＯＡの厚さのアルミニウムから
なる上層金属２０４ｔ−被着する。この例では下層のア
ルミニウムＵ３０ＯＡであるが、これは２０００Ａｔで
厚くシ、上層のアルミニウム・銅合金膜は８０００＾ま
で薄くすることもできる。
次に、第１図１ｂｌに示すように、ホトレジストでパタ
ーニングを行いこのパターンをマスクとしてＲＩＥのド
ライエ、チングを行い銅を添加、アルミニウム膜、及び
下層金属のアルミニウム膜を整形する。
ーニングを行いこのパターンをマスクとしてＲＩＥのド
ライエ、チングを行い銅を添加、アルミニウム膜、及び
下層金属のアルミニウム膜を整形する。
このとき、銅を含むアルミニウム膜の下には下層金属の
アルミニウム膜が形成されているので。
アルミニウム膜が形成されているので。
銅を含むアルミニウム膜中の銅は絶縁膜２０２上に偏析
することはないので、絶縁膜２０２上に銅が残ることは
なく、垂直断面を備えた微細配線が容易（形成できる。
することはないので、絶縁膜２０２上に銅が残ることは
なく、垂直断面を備えた微細配線が容易（形成できる。
また、偏析した銅全除くための過剰エツチングの必要は
なく、特性の安定性が確保できる。
なく、特性の安定性が確保できる。
また、上記実施例では、下層金属としてアルミニウムを
用いたがこれはシリコンを添加したアルミニウムでもよ
く、同様に上層金属としてはシリコンを添加したアルミ
ニウム・銅合金でも同様の効果が得られる。
用いたがこれはシリコンを添加したアルミニウムでもよ
く、同様に上層金属としてはシリコンを添加したアルミ
ニウム・銅合金でも同様の効果が得られる。
（発明の効果）
以上説明したとおり、本発明によれば、従来の銅添加の
アルミニウムの単一層にかえて、アルミニウムの下層と
、所望の濃度の銅を添加したアルミニウムの上層、１）
なる多層膜のアルミニウム配線としたので、エレクトロ
マイグレーションの耐性を上げ、がつ電流密度を高く出
来る利点のほかに、ドライエツチングが可能なため微細
なアルミニウム配線が得られることになシ、信頼性の高
い微細多層配線を備えた高密度、大容量の半導体集積回
路の製作に特に有効である。
アルミニウムの単一層にかえて、アルミニウムの下層と
、所望の濃度の銅を添加したアルミニウムの上層、１）
なる多層膜のアルミニウム配線としたので、エレクトロ
マイグレーションの耐性を上げ、がつ電流密度を高く出
来る利点のほかに、ドライエツチングが可能なため微細
なアルミニウム配線が得られることになシ、信頼性の高
い微細多層配線を備えた高密度、大容量の半導体集積回
路の製作に特に有効である。
第１図（ａＬ （ｂ）は本発明の一実施例を説明するた
めに工程順に示した断面図、第２図（ａ）〜（Ｃ）は従
来のアルミニウムＫＭ’を添加したアルミニウム配線金
有する半導体装置及びその製造方法を説明するために工
程順に示した断面図である。 １０１．２０１・・・・・・半導体基板、１０２．２０
２・・・・・・絶縁膜、１０３・・・・・・銅膜、１０
４，２０４・・・・・・銅を添加したアルミニウム膜、
２０３・・・・・・アルミニウム膜。
めに工程順に示した断面図、第２図（ａ）〜（Ｃ）は従
来のアルミニウムＫＭ’を添加したアルミニウム配線金
有する半導体装置及びその製造方法を説明するために工
程順に示した断面図である。 １０１．２０１・・・・・・半導体基板、１０２．２０
２・・・・・・絶縁膜、１０３・・・・・・銅膜、１０
４，２０４・・・・・・銅を添加したアルミニウム膜、
２０３・・・・・・アルミニウム膜。
Claims (3)
- （１） 垂直断面をもつアル呵ニウム配線を備えた半導
体装置において、前記アルミニウム配線をアルミニウム
よシなる下層金属と、アルミニウムと銅よりなる上層金
属との多層膜で構成したことを特徴とする半導体装置。 - （２） 下層金属としてのアルミニウムは３００＾以上
の膜厚で構成したことを特徴とする特許請求の範囲第（
１）項記載の半導体装置。 - （３） 垂直断面をもつアルミニウム配線を備えた半導
体装置の製造方法において、前記アルミニウム配線を構
成するアルミニウムよりなる下層金属層とアルミニウム
と銅よりなる上層金属層を被着する工程と、ホトレジス
トでパターニングを行なう工程と、プラズマエツチング
やイオンエツチングなどのドライエ、チング金行なう工
程と全備え、前記アルミニウム配線に前記垂直面を形成
することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59110155A JPS60254636A (ja) | 1984-05-30 | 1984-05-30 | 半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59110155A JPS60254636A (ja) | 1984-05-30 | 1984-05-30 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60254636A true JPS60254636A (ja) | 1985-12-16 |
Family
ID=14528443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59110155A Pending JPS60254636A (ja) | 1984-05-30 | 1984-05-30 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60254636A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5606203A (en) * | 1993-01-20 | 1997-02-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device having Al-Cu wiring lines where Cu concentration is related to line width |
-
1984
- 1984-05-30 JP JP59110155A patent/JPS60254636A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5606203A (en) * | 1993-01-20 | 1997-02-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device having Al-Cu wiring lines where Cu concentration is related to line width |
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