JPH07176531A - 配線構造、及び配線構造の形成方法 - Google Patents
配線構造、及び配線構造の形成方法Info
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- JPH07176531A JPH07176531A JP32183393A JP32183393A JPH07176531A JP H07176531 A JPH07176531 A JP H07176531A JP 32183393 A JP32183393 A JP 32183393A JP 32183393 A JP32183393 A JP 32183393A JP H07176531 A JPH07176531 A JP H07176531A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕなどの低抵抗配線材料の問
題である、密着性不良及び酸化の問題を解決して、低抵
抗で、エレクトロマイグレーションに強い低抵抗配線構
造及びその形成方法を提供する。 【構成】 基板１上に形成したＣｕ，Ａｇ，Ａｕなど
の低抵抗配線材料３から成る配線の全面を、Ａｌ膜もし
くはＡｌを主材料とする合金膜２，４，６０で被覆した
配線構造。基板上にＡｌ膜もしくはＡｌを主材料とす
る合金及び低抵抗材料から成る配線形成後、再度Ａｌも
しくはＡｌを主材料とする合金を成膜する。下層絶縁
膜に溝を穿設した後、ＡｌもしくはＡｌを主材料とする
合金及び低抵抗材料を埋め込むことにより低抵抗配線構
造を形成する。
題である、密着性不良及び酸化の問題を解決して、低抵
抗で、エレクトロマイグレーションに強い低抵抗配線構
造及びその形成方法を提供する。 【構成】 基板１上に形成したＣｕ，Ａｇ，Ａｕなど
の低抵抗配線材料３から成る配線の全面を、Ａｌ膜もし
くはＡｌを主材料とする合金膜２，４，６０で被覆した
配線構造。基板上にＡｌ膜もしくはＡｌを主材料とす
る合金及び低抵抗材料から成る配線形成後、再度Ａｌも
しくはＡｌを主材料とする合金を成膜する。下層絶縁
膜に溝を穿設した後、ＡｌもしくはＡｌを主材料とする
合金及び低抵抗材料を埋め込むことにより低抵抗配線構
造を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、配線構造及びその形成
方法に関する。本発明は例えば、半導体集積回路の微細
配線構造について、信頼性が高く、かつ膜質の安定した
低抵抗材料による配線が得られる配線構造及びその形成
方法を提供するものである。
方法に関する。本発明は例えば、半導体集積回路の微細
配線構造について、信頼性が高く、かつ膜質の安定した
低抵抗材料による配線が得られる配線構造及びその形成
方法を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術及び解決すべき問題点】半導体装置は微細
化・集積化の傾向が著しく、特に、超ＬＳＩの高集積化
に伴い、配線も微細化する傾向にある。電極配線材料と
してはアルミニウムあるいはアルミニウム合金が多用さ
れて来たが、これらの配線材料の場合、エレクトロマイ
グレーションに対する信頼性を保証することが困難とな
ってきた。また、配線抵抗も半導体集積回路の動作速度
を制限する要因として問題となりつつあり、より低抵抗
の材料が求められている。
化・集積化の傾向が著しく、特に、超ＬＳＩの高集積化
に伴い、配線も微細化する傾向にある。電極配線材料と
してはアルミニウムあるいはアルミニウム合金が多用さ
れて来たが、これらの配線材料の場合、エレクトロマイ
グレーションに対する信頼性を保証することが困難とな
ってきた。また、配線抵抗も半導体集積回路の動作速度
を制限する要因として問題となりつつあり、より低抵抗
の材料が求められている。
【０００３】そこで、Ａｌに代わる配線材料として、Ｃ
ｕ，Ａｇ，Ａｕが注目されている。Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕは
Ａｌに比べ低抵抗（室温でのバルクの抵抗率はＣｕ１．
７０μΩｃｍ、Ａｇ１．６１μΩｃｍ、Ａｕ２．２０μ
Ωｃｍ、これに対しＡｌは２．７４μΩｃｍ）で、エレ
クトロマイグレーション耐性も優れているためである。
しかし、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕを半導体集積回路に用いるに
はいくつかの問題点がある。大きな問題点は３つある。
第１はドライエッチングが困難であるということであ
る。第２は、密着性に劣るということである。第３は、
酸化されやすい（Ｃｕ，Ａｇ）ことである。
ｕ，Ａｇ，Ａｕが注目されている。Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕは
Ａｌに比べ低抵抗（室温でのバルクの抵抗率はＣｕ１．
７０μΩｃｍ、Ａｇ１．６１μΩｃｍ、Ａｕ２．２０μ
Ωｃｍ、これに対しＡｌは２．７４μΩｃｍ）で、エレ
クトロマイグレーション耐性も優れているためである。
しかし、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕを半導体集積回路に用いるに
はいくつかの問題点がある。大きな問題点は３つある。
第１はドライエッチングが困難であるということであ
る。第２は、密着性に劣るということである。第３は、
酸化されやすい（Ｃｕ，Ａｇ）ことである。
【０００４】第１の問題点について言えば、例えばこれ
らの材料であるＣｕ，Ａｇ，Ａｕのハロゲン化物は、そ
の蒸気圧が高いため、ドライエッチングに適さない。
らの材料であるＣｕ，Ａｇ，Ａｕのハロゲン化物は、そ
の蒸気圧が高いため、ドライエッチングに適さない。
【０００５】第２の問題点である密着性について言え
ば、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕは例えばＳｉＯ2 等との反応性に
乏しいため、密着力が低く、プロセス中に膜はがれの問
題を起こしやすい。
ば、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕは例えばＳｉＯ2 等との反応性に
乏しいため、密着力が低く、プロセス中に膜はがれの問
題を起こしやすい。
【０００６】第３の問題点については、例えばＣｕ，Ａ
ｇは酸素を数％含む雰囲気中では、２００℃程度の低温
で容易に酸化されてしまう。ＣＶＤ法でＳｉＯ2 を形成
する工程では、一般に反応ガスにＳｉＨ4 及びＮ2 Ｏを
用い、反応温度も４００℃程度なので酸化反応が起こっ
てしまう。また、Ｎ2 中のアニールにおいても、空気が
巻き込まれるため同じく酸化が起こってしまう。Ｃｕ，
Ａｇは、これらの酸化物の反応生成エネルギーは小さ
く、酸化反応は起こり難いにもかかわらず、表面に安定
な酸化膜を作ることがなく、酸素が容易に内部まで拡散
するためにこのような問題を生ずる。Ｃｕ，Ａｇは酸化
されると電気抵抗が急激に増加し、配線として適さない
ものとなってしまうのである。
ｇは酸素を数％含む雰囲気中では、２００℃程度の低温
で容易に酸化されてしまう。ＣＶＤ法でＳｉＯ2 を形成
する工程では、一般に反応ガスにＳｉＨ4 及びＮ2 Ｏを
用い、反応温度も４００℃程度なので酸化反応が起こっ
てしまう。また、Ｎ2 中のアニールにおいても、空気が
巻き込まれるため同じく酸化が起こってしまう。Ｃｕ，
Ａｇは、これらの酸化物の反応生成エネルギーは小さ
く、酸化反応は起こり難いにもかかわらず、表面に安定
な酸化膜を作ることがなく、酸素が容易に内部まで拡散
するためにこのような問題を生ずる。Ｃｕ，Ａｇは酸化
されると電気抵抗が急激に増加し、配線として適さない
ものとなってしまうのである。
【０００７】酸化を回避する方法としては、これまでＣ
ｕとＴｉを合金化して表面にＴｉ保護膜を形成する技
術、あるいは表面をＳｉＮで覆う技術などが提案されて
きた。しかし、いずれも高抵抗、あるいは絶縁物である
材料で覆うため正味の配線部分の断面積が小さくなるな
ど、かならずしも低抵抗で、エレクトロマイグレーショ
ンに強い配線が形成できなかった。
ｕとＴｉを合金化して表面にＴｉ保護膜を形成する技
術、あるいは表面をＳｉＮで覆う技術などが提案されて
きた。しかし、いずれも高抵抗、あるいは絶縁物である
材料で覆うため正味の配線部分の断面積が小さくなるな
ど、かならずしも低抵抗で、エレクトロマイグレーショ
ンに強い配線が形成できなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は低抵抗配線材
料の上述した問題の中の、密着性不良及び酸化の問題を
解決して、低抵抗で、エレクトロマイグレーションに強
い配線構造及びその形成方法を提供しようとするもので
ある。
料の上述した問題の中の、密着性不良及び酸化の問題を
解決して、低抵抗で、エレクトロマイグレーションに強
い配線構造及びその形成方法を提供しようとするもので
ある。
【０００９】
【００１０】本出願の請求項１の発明は、基板上に形成
した低抵抗配線材料から成る配線の全面を、Ａｌ膜もし
くはＡｌを主材料とする合金膜で被覆したことを特徴と
する配線構造であって、これにより上記目的を解決する
ものである。
した低抵抗配線材料から成る配線の全面を、Ａｌ膜もし
くはＡｌを主材料とする合金膜で被覆したことを特徴と
する配線構造であって、これにより上記目的を解決する
ものである。
【００１１】本出願の請求項２の発明は、上記低抵抗材
料がＣｕもしくはＣｕを主成分とする配線材料であるこ
とを特徴とする請求項１記載の配線構造であって、これ
により上記問題点を解決するものである。
料がＣｕもしくはＣｕを主成分とする配線材料であるこ
とを特徴とする請求項１記載の配線構造であって、これ
により上記問題点を解決するものである。
【００１２】本出願の請求項３の発明は、上記低抵抗材
料がＡｇもしくはＡｇを主成分とする配線材料であるこ
とを特徴とする請求項１記載の配線構造であって、これ
により上記問題点を解決するものである。
料がＡｇもしくはＡｇを主成分とする配線材料であるこ
とを特徴とする請求項１記載の配線構造であって、これ
により上記問題点を解決するものである。
【００１３】本出願の請求項４の発明は、上記低抵抗材
料がＡｕもしくはＡｕを主成分とする配線材料であるこ
とを特徴とする請求項１記載の配線構造であって、これ
により上記問題点を解決するものである。
料がＡｕもしくはＡｕを主成分とする配線材料であるこ
とを特徴とする請求項１記載の配線構造であって、これ
により上記問題点を解決するものである。
【００１４】本出願の請求項５の発明は、基板上にＡｌ
膜もしくはＡｌを主材料とする合金膜および低抵抗材料
から成る配線形成後、再度ＡｌもしくはＡｌを主材料と
する合金を成膜することにより、基板上の低抵抗配線材
料から成る配線の全面を、Ａｌ膜もしくはＡｌを主材料
とする合金膜で被覆した配線構造を形成することを特徴
とする配線構造の形成方法であって、これにより上記問
題点を解決するものである。
膜もしくはＡｌを主材料とする合金膜および低抵抗材料
から成る配線形成後、再度ＡｌもしくはＡｌを主材料と
する合金を成膜することにより、基板上の低抵抗配線材
料から成る配線の全面を、Ａｌ膜もしくはＡｌを主材料
とする合金膜で被覆した配線構造を形成することを特徴
とする配線構造の形成方法であって、これにより上記問
題点を解決するものである。
【００１５】本出願の請求項６の発明は、上記配線構造
が、下層絶縁膜に溝を穿設した後、ＡｌもしくはＡｌを
主材料とする合金及び低抵抗材料を埋め込むことにより
形成されることを特徴とする請求項５記載の配線構造の
形成方法であって、これにより上記問題点を解決するも
のである。
が、下層絶縁膜に溝を穿設した後、ＡｌもしくはＡｌを
主材料とする合金及び低抵抗材料を埋め込むことにより
形成されることを特徴とする請求項５記載の配線構造の
形成方法であって、これにより上記問題点を解決するも
のである。
【００１６】本発明では、低抵抗材料から成る配線全
面、即ち例えば、下部、上部、側部をＡｌ膜もしくはＡ
ｌを主材料とする合金膜で被覆することにより、酸化を
防止できる。合わせて、反応性の高いＡｌを挟むことに
より、密着性が確保される。
面、即ち例えば、下部、上部、側部をＡｌ膜もしくはＡ
ｌを主材料とする合金膜で被覆することにより、酸化を
防止できる。合わせて、反応性の高いＡｌを挟むことに
より、密着性が確保される。
【００１７】更に詳しくは、Ａｌは非常に大きい反応生
成エネルギーを持っており、酸化物であるＡｌ2 Ｏ3 を
形成しやすい。このＡｌ2 Ｏ3 は安定な表面保護膜とし
て、例えばわずか５ｎｍ程度でそれ以上のＡｌの酸化を
防止する。このため低抵抗材料の周囲に形成しておくこ
とにより、低抵抗配線材料の酸化を防止することができ
る。また、Ａｌは高い反応性を持っているために、下地
との密着力も高く、はがれの問題を生じない。さらに、
Ａｌ自体が低抵抗な材料であるため、配線全体の導電部
分としても働き、配線全体の低抵抗化、高マイグレーシ
ョン耐性を得るうえでも有利である。
成エネルギーを持っており、酸化物であるＡｌ2 Ｏ3 を
形成しやすい。このＡｌ2 Ｏ3 は安定な表面保護膜とし
て、例えばわずか５ｎｍ程度でそれ以上のＡｌの酸化を
防止する。このため低抵抗材料の周囲に形成しておくこ
とにより、低抵抗配線材料の酸化を防止することができ
る。また、Ａｌは高い反応性を持っているために、下地
との密着力も高く、はがれの問題を生じない。さらに、
Ａｌ自体が低抵抗な材料であるため、配線全体の導電部
分としても働き、配線全体の低抵抗化、高マイグレーシ
ョン耐性を得るうえでも有利である。
【００１８】
【実施例】以下本出願の発明の実施例について、図面を
参照して説明する。但し当然のことではあるが、本出願
の発明は以下に述べる実施例により限定されるものでは
ない。
参照して説明する。但し当然のことではあるが、本出願
の発明は以下に述べる実施例により限定されるものでは
ない。
【００１９】実施例１ 本実施例は、微細化・集積化したＳｉ半導体の配線構造
について本発明を適用したもので、ここでは低抵抗配線
材料であるＣｕの下部、上部、側部をＡｌもしくはＡｌ
を主材料とする合金膜で被覆することにより、配線の低
抵抗化、高マイグレーション耐性を得る構造を提供す
る。特にこの実施例は、Ａｌ及び低抵抗材料膜を加工
後、再度Ａｌ成膜することにより配線構造を形成する。
について本発明を適用したもので、ここでは低抵抗配線
材料であるＣｕの下部、上部、側部をＡｌもしくはＡｌ
を主材料とする合金膜で被覆することにより、配線の低
抵抗化、高マイグレーション耐性を得る構造を提供す
る。特にこの実施例は、Ａｌ及び低抵抗材料膜を加工
後、再度Ａｌ成膜することにより配線構造を形成する。
【００２０】本実施例の配線構造は、図１に示すよう
に、基板１上に形成した低抵抗配線材料３（ここではＣ
ｕ）から成る配線の全面を、Ａｌ膜もしくはＡｌを主材
料とする合金膜（ここではＡｌ膜２，４，６０）で被覆
したものであり、特に、低抵抗線材料３の下部をＡｌ膜
２で、上部をＡｌ膜４で、両側部をサイドウォール状Ａ
ｌ膜６０で被覆したものである。
に、基板１上に形成した低抵抗配線材料３（ここではＣ
ｕ）から成る配線の全面を、Ａｌ膜もしくはＡｌを主材
料とする合金膜（ここではＡｌ膜２，４，６０）で被覆
したものであり、特に、低抵抗線材料３の下部をＡｌ膜
２で、上部をＡｌ膜４で、両側部をサイドウォール状Ａ
ｌ膜６０で被覆したものである。
【００２１】本実施例の配線材料を得るための配線形成
方法においては、以下（ａ）〜（ｃ）の工程を経る。 （ａ）まずＳｉ基板１にスパッタ法でＡｌ膜２，Ｃｕ
３，Ａｌ膜４を成膜する。それぞれの膜厚はＡｌ膜２を
１００ｎｍ，Ｃｕを３００ｎｍ，Ａｌ膜４を１００ｎｍ
とした。各スパッタ条件は下記のとおりとした。 Ａｌスパッタ条件 ガス Ａｒ＝１００ｓｃｃｍ 圧力 ０．４Ｐａ ＤＣ電力 ５ｋＷ 基板加熱温度 １５０℃ Ｃｕスパッタ条件 ガス Ａｒ＝１００ｓｃｃｍ 圧力 ０．４Ｐａ ＤＣ電力 ８ｋＷ 基板加熱温度 １５０℃
方法においては、以下（ａ）〜（ｃ）の工程を経る。 （ａ）まずＳｉ基板１にスパッタ法でＡｌ膜２，Ｃｕ
３，Ａｌ膜４を成膜する。それぞれの膜厚はＡｌ膜２を
１００ｎｍ，Ｃｕを３００ｎｍ，Ａｌ膜４を１００ｎｍ
とした。各スパッタ条件は下記のとおりとした。 Ａｌスパッタ条件 ガス Ａｒ＝１００ｓｃｃｍ 圧力 ０．４Ｐａ ＤＣ電力 ５ｋＷ 基板加熱温度 １５０℃ Ｃｕスパッタ条件 ガス Ａｒ＝１００ｓｃｃｍ 圧力 ０．４Ｐａ ＤＣ電力 ８ｋＷ 基板加熱温度 １５０℃
【００２２】次にＳｉＯＮ反射防止膜５を、下記条件の
ＣＶＤ法で２４ｍｍ形成する。 反射防止ＳｉＯＮ成膜条件（プラズマＣＶＤ） ガス ＳｉＨ4 ／Ｎ2 Ｏ＝５０／２５ｓｃｃ
ｍ 圧力 ３３０Ｐａ ＲＦ電力 １９０Ｗ 基板加度 ３６０℃
ＣＶＤ法で２４ｍｍ形成する。 反射防止ＳｉＯＮ成膜条件（プラズマＣＶＤ） ガス ＳｉＨ4 ／Ｎ2 Ｏ＝５０／２５ｓｃｃ
ｍ 圧力 ３３０Ｐａ ＲＦ電力 １９０Ｗ 基板加度 ３６０℃
【００２３】次に通常のリソグラフィーと反応性イオン
エッチング（ＲＩＥ）を用いて配線パターンを形成す
る。この時のエッチング条件は以下の通りとした。 ＳｉＯＮエッチング条件 ガス ＣＨＦ3 ／Ｏ2 ＝７５／８ｓｃｃｍ 圧力 ６．６Ｐａ ＲＦ電力 １３５０Ｗ Ａｌエッチング条件 ガス ＢＣｌ3 ／Ｃｌ2 ＝６０／９０ｓｃｃ
ｍ 圧力 ２Ｐａ ＲＦ電力 １２００Ｗ Ｃｕエッチング条件 ガス ＣＣｌ4 ／Ｎ2 ＝４０／１６０ｓｃｃ
ｍ 圧力 ２．７Ｐａ ＲＦ電力 １２００Ｗ 基板温度 ３５０℃ 上記により図２の構造を得た。
エッチング（ＲＩＥ）を用いて配線パターンを形成す
る。この時のエッチング条件は以下の通りとした。 ＳｉＯＮエッチング条件 ガス ＣＨＦ3 ／Ｏ2 ＝７５／８ｓｃｃｍ 圧力 ６．６Ｐａ ＲＦ電力 １３５０Ｗ Ａｌエッチング条件 ガス ＢＣｌ3 ／Ｃｌ2 ＝６０／９０ｓｃｃ
ｍ 圧力 ２Ｐａ ＲＦ電力 １２００Ｗ Ｃｕエッチング条件 ガス ＣＣｌ4 ／Ｎ2 ＝４０／１６０ｓｃｃ
ｍ 圧力 ２．７Ｐａ ＲＦ電力 １２００Ｗ 基板温度 ３５０℃ 上記により図２の構造を得た。
【００２４】（ｂ）次に再度スパッタ法でＡｌ膜６を１
００ｎｍ全面に成膜する。これによって、図３の構造と
した。
００ｎｍ全面に成膜する。これによって、図３の構造と
した。
【００２５】（ｃ）次に全面エッチバックを行い、Ａｌ
膜６を、パターンの側壁にのみサイドウォール状に残
す。これで、Ｃｕの周囲がＡｌにより囲まれた図１の構
造が完成した。なお、４００℃程度の熱処理が加わるこ
とにより、ＡｌとＣｕの合金化が進行しても、本発明の
効果に影響はない。
膜６を、パターンの側壁にのみサイドウォール状に残
す。これで、Ｃｕの周囲がＡｌにより囲まれた図１の構
造が完成した。なお、４００℃程度の熱処理が加わるこ
とにより、ＡｌとＣｕの合金化が進行しても、本発明の
効果に影響はない。
【００２６】実施例２ この実施例は、埋め込みＣｕ配線について本発明を適用
した例である。
した例である。
【００２７】この実施例の配線構造は、図４に示すよう
に、基板上の下層絶縁膜１１（ここではＳｉ基板上のＳ
ｉＯ2 ）に形成した溝１０に、ＡｌもしくはＡｌを主成
分とする合金膜（Ａｌ−１ｗｔ％Ｓｉ等）を埋め込んで
形成し（ここではＡｌ膜１４を埋め込み形成し）、更に
低抵抗材料１３（ここではＣｕ）を埋め込み、更にＡｌ
膜１４でその上部を被覆して形成されたものである。
に、基板上の下層絶縁膜１１（ここではＳｉ基板上のＳ
ｉＯ2 ）に形成した溝１０に、ＡｌもしくはＡｌを主成
分とする合金膜（Ａｌ−１ｗｔ％Ｓｉ等）を埋め込んで
形成し（ここではＡｌ膜１４を埋め込み形成し）、更に
低抵抗材料１３（ここではＣｕ）を埋め込み、更にＡｌ
膜１４でその上部を被覆して形成されたものである。
【００２８】本実施例の配線構造は、次の（ａ）〜
（ｄ）の工程により形成される。図５ないし図７、及び
図４を参照する。
（ｄ）の工程により形成される。図５ないし図７、及び
図４を参照する。
【００２９】（ａ）まずＳｉ基板（その上部がＳｉＯ2
から成る層間絶縁膜１１で構成されている）に、レジス
トマスクを用い、反応性イオンエッチングにより、配線
に対応する部分に溝１０を形成する。
から成る層間絶縁膜１１で構成されている）に、レジス
トマスクを用い、反応性イオンエッチングにより、配線
に対応する部分に溝１０を形成する。
【００３０】次に全面にスパッタ法でＡｌ膜１２を１０
０ｎｍ成膜する。スパッタ条件は下記のとおりとした。 Ａｌスパッタ条件 ガス Ａｒ＝１００ｓｃｃｍ 圧力 ０．４Ｐａ ＤＣ電力 ５ｋＷ 基板加熱温度 １５０℃ これにより図５の構造を得た。 （ｂ）次にＣＶＤ法でＣｕ１３を３００ｎｍ成膜する。
ＣｕのＣＶＤ条件は下記のとおりとした。 ＣｕＣＶＤ条件 ガス Ｃｕ（ＨＦＡ）2 ／Ｈ2 ＝７５／５０
０ｓｃｃｍ 圧力 ２０００Ｐａ 成膜温度 ３５０℃ これにより図６の構造が得られた。
０ｎｍ成膜する。スパッタ条件は下記のとおりとした。 Ａｌスパッタ条件 ガス Ａｒ＝１００ｓｃｃｍ 圧力 ０．４Ｐａ ＤＣ電力 ５ｋＷ 基板加熱温度 １５０℃ これにより図５の構造を得た。 （ｂ）次にＣＶＤ法でＣｕ１３を３００ｎｍ成膜する。
ＣｕのＣＶＤ条件は下記のとおりとした。 ＣｕＣＶＤ条件 ガス Ｃｕ（ＨＦＡ）2 ／Ｈ2 ＝７５／５０
０ｓｃｃｍ 圧力 ２０００Ｐａ 成膜温度 ３５０℃ これにより図６の構造が得られた。
【００３１】引き続き、Ｃｕを研磨法で研磨し、溝１０
の部分だけに残すようにする。これによって図７の構造
を得た。研磨条件は下記の条件とした。 研磨プレート回転数 １７ｒｐｍ ウェハ保持試料台回転数 １７ｒｐｍ 研磨圧力 ５．５Ｅ８Ｐａ 研磨液 Ｋ4 Ｆｅ（ＣＮ）6 ＋Ｈ2 Ｏ
の部分だけに残すようにする。これによって図７の構造
を得た。研磨条件は下記の条件とした。 研磨プレート回転数 １７ｒｐｍ ウェハ保持試料台回転数 １７ｒｐｍ 研磨圧力 ５．５Ｅ８Ｐａ 研磨液 Ｋ4 Ｆｅ（ＣＮ）6 ＋Ｈ2 Ｏ
【００３２】次に、スパッタ法でＡｌ膜と反射防止膜Ｔ
ｉＮを成膜する。膜厚はＡｌ膜１００ｎｍ、ＴｉＮ膜３
０ｎｍである。各スパッタは次の条件により行った。 Ａｌスパッタ条件 ガス Ａｒ＝１００ｓｃｃｍ 圧力 ０．４Ｐａ ＤＣ電力 ５ｋＷ 基板加熱温度 １５０℃ ＴｉＮスパッタ条件 ガス Ａｒ／Ｎ2 ＝３０／８０ｓｃｃｍ 圧力 ０．４Ｐａ ＤＣ電力 ５ｋＷ 基板加熱温度 １５０℃
ｉＮを成膜する。膜厚はＡｌ膜１００ｎｍ、ＴｉＮ膜３
０ｎｍである。各スパッタは次の条件により行った。 Ａｌスパッタ条件 ガス Ａｒ＝１００ｓｃｃｍ 圧力 ０．４Ｐａ ＤＣ電力 ５ｋＷ 基板加熱温度 １５０℃ ＴｉＮスパッタ条件 ガス Ａｒ／Ｎ2 ＝３０／８０ｓｃｃｍ 圧力 ０．４Ｐａ ＤＣ電力 ５ｋＷ 基板加熱温度 １５０℃
【００３３】次に通常のリソグラフィーと反応性イオン
エッチング（ＲＩＥ）を用いて配線パターンを形成す
る。これによって、Ａｌ膜１４及びＴｉＮ反射防止膜１
５を備えた図４の構造を得たものである。エッチング条
件は下記のとおりとした。 Ａｌ，ＴｉＮエッチング条件 ガス ＢＣｌ3 ／Ｃｌ2 ＝６０／９０ｓｃｃ
ｍ 圧力 ２Ｐａ ＲＦ電力 １２００Ｗ 基板温度 ３５０℃
エッチング（ＲＩＥ）を用いて配線パターンを形成す
る。これによって、Ａｌ膜１４及びＴｉＮ反射防止膜１
５を備えた図４の構造を得たものである。エッチング条
件は下記のとおりとした。 Ａｌ，ＴｉＮエッチング条件 ガス ＢＣｌ3 ／Ｃｌ2 ＝６０／９０ｓｃｃ
ｍ 圧力 ２Ｐａ ＲＦ電力 １２００Ｗ 基板温度 ３５０℃
【００３４】実施例３ 本実施例では、Ａｇを低抵抗配線材料として、図１に示
した配線構造を得た。
した配線構造を得た。
【００３５】実施例１と同様にＡｌ膜１をスパッタ後、
Ａｇを低抵抗配線材料として形成するが、ここでは下記
条件のＡｇスパッタでこれを形成した。 Ａｇスパッタ条件 ガス Ａｒ１００ｓｃｃｍ 圧力 ０．４Ｐａ ＤＣ電力 ８ｋＷ 基板加熱温度 １５０℃ 次のＡｌ膜４の形成は、実施例１と同様に行った。
Ａｇを低抵抗配線材料として形成するが、ここでは下記
条件のＡｇスパッタでこれを形成した。 Ａｇスパッタ条件 ガス Ａｒ１００ｓｃｃｍ 圧力 ０．４Ｐａ ＤＣ電力 ８ｋＷ 基板加熱温度 １５０℃ 次のＡｌ膜４の形成は、実施例１と同様に行った。
【００３６】更に、反射防止膜としてのＳｉＯＮ膜５の
形成を、実施例１と同様のＣＶＤ法により行った。
形成を、実施例１と同様のＣＶＤ法により行った。
【００３７】次に、配線パターンを形成する。この実施
例でのパターニングはＳｉＯＮ及びＡｌについては実施
例１と同じ条件でのＲＩＥを用い、Ａｇについては、次
の条件でのエッチングを行った。 Ａｇエッチング条件 ガス ＮＯ2 ／Ｏ2 ＝５０／１０ｓｃｃｍ マイクロパワー ８５０Ｗ ＲＦパワー １０Ｗ 圧力 ０．５Ｐａ 基板温度 ３００℃
例でのパターニングはＳｉＯＮ及びＡｌについては実施
例１と同じ条件でのＲＩＥを用い、Ａｇについては、次
の条件でのエッチングを行った。 Ａｇエッチング条件 ガス ＮＯ2 ／Ｏ2 ＝５０／１０ｓｃｃｍ マイクロパワー ８５０Ｗ ＲＦパワー １０Ｗ 圧力 ０．５Ｐａ 基板温度 ３００℃
【００３８】上記により、実施例１の図２に対応する構
造（但し低抵抗配線材料はＡｇ）を得る。
造（但し低抵抗配線材料はＡｇ）を得る。
【００３９】爾後、Ａｌ膜６の全面スパッタを行って、
実施例１の図３に対応する構造（但し低抵抗配線材料は
Ａｇ）を得る。更に全面エッチバックによりサイドウォ
ール状Ａｌ膜６０の形成を行って、実施例１の図１に対
応する構造（但し低抵抗配線材料はＡｇ）を得て、配線
構造を完成する。
実施例１の図３に対応する構造（但し低抵抗配線材料は
Ａｇ）を得る。更に全面エッチバックによりサイドウォ
ール状Ａｌ膜６０の形成を行って、実施例１の図１に対
応する構造（但し低抵抗配線材料はＡｇ）を得て、配線
構造を完成する。
【００４０】実施例４ 本実施例では、Ａｇを低抵抗配線材料として、実施例２
と同様な図４に示した配線構造を得た。
と同様な図４に示した配線構造を得た。
【００４１】実施例２と同様に絶縁膜１１の溝１０内を
含めてＡｌ膜１２をスパッタして図５の構造を得た後、
Ａｇを低抵抗配線材料１３として形成する。ここでは実
施例３と同様にして、下記条件のＡｇスパッタでこれを
形成した。 Ａｇスパッタ条件 ガス Ａｒ１００ｓｃｃｍ 圧力 ０．４Ｐａ ＤＣ電力 ８ｋＷ 基板加熱温度 １５０℃
含めてＡｌ膜１２をスパッタして図５の構造を得た後、
Ａｇを低抵抗配線材料１３として形成する。ここでは実
施例３と同様にして、下記条件のＡｇスパッタでこれを
形成した。 Ａｇスパッタ条件 ガス Ａｒ１００ｓｃｃｍ 圧力 ０．４Ｐａ ＤＣ電力 ８ｋＷ 基板加熱温度 １５０℃
【００４２】これにより、実施例２の図６に対応する構
造（但し低抵抗配線材料はＡｇ）を得た。
造（但し低抵抗配線材料はＡｇ）を得た。
【００４３】次にＡｇの研磨を次の条件で行い、溝１０
内にのみＡｇ１３を残して、実施例２の図７（但し低抵
抗配線材料１３はＡｇ）に対応する構造を得た。 Ａｇ研磨条件 研磨プレート回転数 １７ｒｐｍ ウェハ保持試料台回転数 １７ｒｐｍ 研磨圧力 ５．５Ｅ８Ｐａ 研磨液 Ｋ4 Ｆｅ（ＣＮ）6 ＋Ｈ2 Ｏ
内にのみＡｇ１３を残して、実施例２の図７（但し低抵
抗配線材料１３はＡｇ）に対応する構造を得た。 Ａｇ研磨条件 研磨プレート回転数 １７ｒｐｍ ウェハ保持試料台回転数 １７ｒｐｍ 研磨圧力 ５．５Ｅ８Ｐａ 研磨液 Ｋ4 Ｆｅ（ＣＮ）6 ＋Ｈ2 Ｏ
【００４４】以下の、スパッタ法でのＡｌ膜１４と反射
防止膜ＴｉＮ１５の成膜、及びパターニングは、実施例
２と同様にした。
防止膜ＴｉＮ１５の成膜、及びパターニングは、実施例
２と同様にした。
【００４５】上記によって、実施例２の図４（但し低抵
抗配線材料はＡｇ）に対応する配線構造を得た。
抗配線材料はＡｇ）に対応する配線構造を得た。
【００４６】実施例５ 本実施例では、Ａｕを低抵抗配線材料として、実施例２
と同様な図４に示した配線構造を得た。
と同様な図４に示した配線構造を得た。
【００４７】実施例２と同様に絶縁膜１１の溝１０内を
を含めてＡｌ膜１２をスパッタして図５の構造を得た
後、Ａｕを低抵抗配線材料１３として形成する。ここで
はＡｕソースガスとして有機Ａｕ錯体を用いた下記条件
のＡｕのＰＥＣＶＤでこれを形成した。 ＡｕＣＶＤ条件 ガス ジメチル（１，１，１−トリフルオロ
−２，４−ペンタンジ オナート）金（ＩＩＩ）（ＤＭＧ−ＴＦ）／Ｈ2 ＝１０
０／５００ｓｃｃｍ 圧力 ２０００Ｐａ ＲＦプラズマ １３．５６ＭＨｚ 基板温度 １７０℃
を含めてＡｌ膜１２をスパッタして図５の構造を得た
後、Ａｕを低抵抗配線材料１３として形成する。ここで
はＡｕソースガスとして有機Ａｕ錯体を用いた下記条件
のＡｕのＰＥＣＶＤでこれを形成した。 ＡｕＣＶＤ条件 ガス ジメチル（１，１，１−トリフルオロ
−２，４−ペンタンジ オナート）金（ＩＩＩ）（ＤＭＧ−ＴＦ）／Ｈ2 ＝１０
０／５００ｓｃｃｍ 圧力 ２０００Ｐａ ＲＦプラズマ １３．５６ＭＨｚ 基板温度 １７０℃
【００４８】これにより、実施例２の図６に対応する構
造（但し低抵抗配線材料はＡｕ）を得た。
造（但し低抵抗配線材料はＡｕ）を得た。
【００４９】次にＡｕの研磨を次の条件で行い、溝１０
内にのみＡｕ１３を残して、実施例２の図７（但し低抵
抗配線材料１３はＡｕ）に対応する構造を得た。 Ａｕ研磨条件 研磨プレート回転数 １７ｒｐｍ ウェハ保持試料台回転数 １７ｒｐｍ 研磨圧力 ５．５Ｅ８Ｐａ 研磨液 Ｋ4 Ｆｅ（ＣＮ）6 ＋Ｈ2 Ｏ
内にのみＡｕ１３を残して、実施例２の図７（但し低抵
抗配線材料１３はＡｕ）に対応する構造を得た。 Ａｕ研磨条件 研磨プレート回転数 １７ｒｐｍ ウェハ保持試料台回転数 １７ｒｐｍ 研磨圧力 ５．５Ｅ８Ｐａ 研磨液 Ｋ4 Ｆｅ（ＣＮ）6 ＋Ｈ2 Ｏ
【００５０】以下の、スパッタ法でのＡｌ膜１４と反射
防止膜ＴｉＮ１５の成膜、及びパターニングは、実施例
２と同様にした。
防止膜ＴｉＮ１５の成膜、及びパターニングは、実施例
２と同様にした。
【００５１】上記によって、実施例２の図４（但し但し
低抵抗配線材料はＡｕ）に対応する配線構造を得た。
低抵抗配線材料はＡｕ）に対応する配線構造を得た。
【００５２】実施例６〜１０ 上記各実施例１〜５について、Ａｌの代わりに、Ａｌ合
金としてＡｌ−１ｗｔ％Ｓｉを用いて、同様に実施し
て、同様の構造を得た。
金としてＡｌ−１ｗｔ％Ｓｉを用いて、同様に実施し
て、同様の構造を得た。
【００５３】上記した各実施例（実施例１〜１０）によ
れば、低抵抗配線材料の下部、上部、側部をＡｌ膜もし
くはＡｌを主材料とする合金膜で被覆することにより、
Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ配線の酸化を防止することができ、電
気抵抗の安定した低抵抗配線を形成することができる。
また、反応性の高いＡｌを挟むことにより、周囲の絶縁
膜との密着性を確保することができ、膜剥がれのない安
定した配線を構成することができた。
れば、低抵抗配線材料の下部、上部、側部をＡｌ膜もし
くはＡｌを主材料とする合金膜で被覆することにより、
Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ配線の酸化を防止することができ、電
気抵抗の安定した低抵抗配線を形成することができる。
また、反応性の高いＡｌを挟むことにより、周囲の絶縁
膜との密着性を確保することができ、膜剥がれのない安
定した配線を構成することができた。
【００５４】
【発明の効果】本発明によれば、低抵抗配線材料の酸化
及び密着性不良の問題を解決して、低抵抗で、エレクト
ロマイグレーションに強い配線構造及びその形成方法を
提供することができた。
及び密着性不良の問題を解決して、低抵抗で、エレクト
ロマイグレーションに強い配線構造及びその形成方法を
提供することができた。
【図１】実施例１の配線構造を示す断面図である。
【図２】実施例１の工程を示す断面図である（１）。
【図３】実施例１の工程を示す断面図である（２）。
【図４】実施例２の配線構造を示す断面図である。
【図５】実施例２の工程を示す断面図である（１）。
【図６】実施例２の工程を示す断面図である（２）。
【図７】実施例２の工程を示す断面図である（３）。
１ 基板（Ｓｉ基板） ２，１２ Ａｌ膜 ３，１３ 低抵抗材料（Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ） ４，１４ Ａｌ膜 ５ ＳｉＯＮ膜 ６ Ａｌ膜 ６０ サイドウォール状Ａｌ膜 １１ 絶縁膜（ＳｉＯ2 ） １５ ＴｉＮ膜
Claims (6)
- 【請求項１】基板上に形成した低抵抗配線材料から成る
配線の全面を、Ａｌ膜もしくはＡｌを主材料とする合金
膜で被覆したことを特徴とする配線構造。 - 【請求項２】上記低抵抗材料がＣｕもしくはＣｕを主成
分とする配線材料であることを特徴とする請求項１記載
の配線構造。 - 【請求項３】上記低抵抗材料がＡｇもしくはＡｇを主成
分とする配線材料であることを特徴とする請求項１記載
の配線構造。 - 【請求項４】上記低抵抗材料がＡｕもしくはＡｕを主成
分とする配線材料であることを特徴とする請求項１記載
の配線構造。 - 【請求項５】基板上にＡｌ膜もしくはＡｌを主材料とす
る合金膜及び低抵抗材料から成る配線形成後、再度Ａｌ
もしくはＡｌを主材料とする合金を成膜することによ
り、基板上の低抵抗配線材料から成る配線の全面を、Ａ
ｌ膜もしくはＡｌを主材料とする合金膜で被覆した配線
構造を形成することを特徴とする配線構造の形成方法。 - 【請求項６】上記配線構造が、下層絶縁膜に溝を穿設し
た後、ＡｌもしくはＡｌを主材料とする合金および低抵
抗材料を埋め込むことにより形成されることを特徴とす
る請求項５記載の配線構造の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32183393A JPH07176531A (ja) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | 配線構造、及び配線構造の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32183393A JPH07176531A (ja) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | 配線構造、及び配線構造の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07176531A true JPH07176531A (ja) | 1995-07-14 |
Family
ID=18136939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32183393A Pending JPH07176531A (ja) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | 配線構造、及び配線構造の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07176531A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002524837A (ja) * | 1997-12-19 | 2002-08-06 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 銅相互接続の電気移動耐性が改善されるように調整されたバリヤー層 |
| US7527188B2 (en) | 2003-10-31 | 2009-05-05 | International Business Machines Corporation | Self-encapsulated silver alloys for interconnects |
-
1993
- 1993-12-21 JP JP32183393A patent/JPH07176531A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002524837A (ja) * | 1997-12-19 | 2002-08-06 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 銅相互接続の電気移動耐性が改善されるように調整されたバリヤー層 |
| US7527188B2 (en) | 2003-10-31 | 2009-05-05 | International Business Machines Corporation | Self-encapsulated silver alloys for interconnects |
| US7694871B2 (en) | 2003-10-31 | 2010-04-13 | International Business Machines Corporation | Self-encapsulated silver alloys for interconnects |
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