JPH02206123A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH02206123A JPH02206123A JP2698289A JP2698289A JPH02206123A JP H02206123 A JPH02206123 A JP H02206123A JP 2698289 A JP2698289 A JP 2698289A JP 2698289 A JP2698289 A JP 2698289A JP H02206123 A JPH02206123 A JP H02206123A
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- conductive
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Links
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- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 26
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 17
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 15
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 15
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 15
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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〕
この発明は、信頼性の高い配線構造を有する半導体装置
に関するものである。
に関するものである。
半導体装置の配線を形成する導電層は、一般にＡ４合金
が用いられている。このＡ４合金は電気抵抗が低いこと
、シリコン基板へのオーミック性が良いこと、酸化珪素
膜との付着力が強いこと、加工しやすいこと、Ａｕワイ
ヤのボンディング性が良いこと等の長所がある。
が用いられている。このＡ４合金は電気抵抗が低いこと
、シリコン基板へのオーミック性が良いこと、酸化珪素
膜との付着力が強いこと、加工しやすいこと、Ａｕワイ
ヤのボンディング性が良いこと等の長所がある。
ところが、Ａｌ原子は自己拡散しやすいためにエレクト
ロマイグレーション不良が生じやすい。
ロマイグレーション不良が生じやすい。
また゛、プラズマ窒化珪素膜等のような強い圧縮応力を
有した膜がパッシベーション膜として用いられると、応
力を緩和するように＾ｌ原子あるいは空孔が移動したり
集積してへβ合金の断線が生じるという問題がある。と
くに、配線の微細化が進むとこれらの信頼性の問題が顕
著になる。
有した膜がパッシベーション膜として用いられると、応
力を緩和するように＾ｌ原子あるいは空孔が移動したり
集積してへβ合金の断線が生じるという問題がある。と
くに、配線の微細化が進むとこれらの信頼性の問題が顕
著になる。
そこで、近年、半導体装置の配線を形成する導電層の材
料としてＡＮ合金に代わり、Ｃｕを用いた導電層が注目
されつつある。このＣｕは、電気抵抗が低くく、ｉ合金
に比べて自己拡散係数が小さく、前記信頼性の問題が生
じにくいため、微細配線の材料として最も有望な金属で
あると考えられる。
料としてＡＮ合金に代わり、Ｃｕを用いた導電層が注目
されつつある。このＣｕは、電気抵抗が低くく、ｉ合金
に比べて自己拡散係数が小さく、前記信頼性の問題が生
じにくいため、微細配線の材料として最も有望な金属で
あると考えられる。
このＣｕの導電層を用いた従来技術の一例を第２図に示
す。図は簡明化のため、配線−半導体基板すなわちここ
では導電層とシリコン基板のコンタクト部分を示し、半
導体基板上のトランジスタ頷域等の各構造は従来と変わ
らないものとする。
す。図は簡明化のため、配線−半導体基板すなわちここ
では導電層とシリコン基板のコンタクト部分を示し、半
導体基板上のトランジスタ頷域等の各構造は従来と変わ
らないものとする。
第２図に示すように、ｐ型シリコン基板１上にｎ型拡散
層２が設けられ、ｐ型シリコン基板１上め回路素子（図
示せず）を覆うように酸化珪素膜３からなる層間絶縁膜
が形成され、ｎ型拡散層２の上の酸化珪素膜３にコンタ
クト窓８が設けられた半導体素子１０を有し、その半導
体素子１０の酸化珪素膜３上に形成されたＣｕ導電層６
がコンタクト窓８においてｎ型拡散層２と接触した構造
となっている。
層２が設けられ、ｐ型シリコン基板１上め回路素子（図
示せず）を覆うように酸化珪素膜３からなる層間絶縁膜
が形成され、ｎ型拡散層２の上の酸化珪素膜３にコンタ
クト窓８が設けられた半導体素子１０を有し、その半導
体素子１０の酸化珪素膜３上に形成されたＣｕ導電層６
がコンタクト窓８においてｎ型拡散層２と接触した構造
となっている。
しかしながら、この半導体装置は、Ｃｕ導電層６と酸化
珪素膜３の密着力が弱く、製造工程中にＣｕ導電層６が
剥離するという問題があった。
珪素膜３の密着力が弱く、製造工程中にＣｕ導電層６が
剥離するという問題があった。
また、製造工程中の熱処理によってＣｕ導電層６のＣｕ
原子がｎ型拡散層２に設けたコンタクト部分からｐ型シ
リコン基板１中へ拡散してｐ型シリコン基板１上に設け
た回路素子の特性を劣化させるという問題があった。
原子がｎ型拡散層２に設けたコンタクト部分からｐ型シ
リコン基板１中へ拡散してｐ型シリコン基板１上に設け
た回路素子の特性を劣化させるという問題があった。
さらに、第２図には示していないが、Ｃｕ導電層にする
と、ポンディングバソド部もＣｕ膜によって形成される
こととなるため、篩ワイヤの結合性が劣るという問題が
あった。
と、ポンディングバソド部もＣｕ膜によって形成される
こととなるため、篩ワイヤの結合性が劣るという問題が
あった。
したがって、この発明の目的は、配線を形成する導電層
の製造工程中の剥離および回路素子の特性の劣化を防止
し、Ａｕワイヤの結合性を良好にすることができる半導
体装置を提供することである。
の製造工程中の剥離および回路素子の特性の劣化を防止
し、Ａｕワイヤの結合性を良好にすることができる半導
体装置を提供することである。
この発明の半導体装置は、半導体素子に設けた導電層が
、下層から、Ｔｉ層もしくはＴｉを主成分とする合金層
、ＴｉＷ層もしくはＴｉＷを主成分とする合金層、Ｃｕ
層もしくはＣｕを主成分とする合金層、Ａ４層もしくは
＾ｌを主成分とする合金層の順に積層された四層膜から
なることを特徴とするものである。
、下層から、Ｔｉ層もしくはＴｉを主成分とする合金層
、ＴｉＷ層もしくはＴｉＷを主成分とする合金層、Ｃｕ
層もしくはＣｕを主成分とする合金層、Ａ４層もしくは
＾ｌを主成分とする合金層の順に積層された四層膜から
なることを特徴とするものである。
この発明の半導体装置によれば、Ｔｉ層もしくはＴｉを
主成分とする合金層は半導体素子の酸化珪素膜との密着
性がよ（、Ｔｉ層もしくはＴｉを主成分とする合金層お
よびＴｉ層層もしくはＴｉＷを主成分とする合金層は半
導体素子のシリコン基板へのＣｕ原子の拡散を抑制し、
またＡ１層もしくはＡ１を主成分とする合金層はＡｕワ
イヤの結合性がよい。このため、配線を形成する導電層
の製造工程中の剥離および回路素子の特性の劣化を防止
でき、かつＡｕワイヤの結合性を良好にすることができ
る。
主成分とする合金層は半導体素子の酸化珪素膜との密着
性がよ（、Ｔｉ層もしくはＴｉを主成分とする合金層お
よびＴｉ層層もしくはＴｉＷを主成分とする合金層は半
導体素子のシリコン基板へのＣｕ原子の拡散を抑制し、
またＡ１層もしくはＡ１を主成分とする合金層はＡｕワ
イヤの結合性がよい。このため、配線を形成する導電層
の製造工程中の剥離および回路素子の特性の劣化を防止
でき、かつＡｕワイヤの結合性を良好にすることができ
る。
この発明の一実施例を第１図に基づいて説明する。図で
は第２図に対応して配線−半導体基板すなわちここでは
導電層とシリコン基板のコンタクト部分のみを示してい
る。すなわち、この半導体装置は、ｐ型シリコン基板１
上にｎ型拡散Ｎ２が設けられ、ｐ型シリコン基板１上の
回路素子（図示せず）を覆うように酸化珪素膜３からな
る層間絶縁膜が形成され、ｎ型拡散層２の上の酸化珪素
膜３にコンタクト窓８が設けられた半導体素子１０を有
する。この半導体素子１０の酸化珪素膜３およびコンタ
クト窓８の上に、下層から厚さ０．０５μｍのＴｉ層４
、厚さ０．１５μｍのＴｉＷ層５．厚さ０．６μｎのＣ
ｕ層６．厚さ０．１０μの４４層７の順に積層された導
電層９が形成されている。
は第２図に対応して配線−半導体基板すなわちここでは
導電層とシリコン基板のコンタクト部分のみを示してい
る。すなわち、この半導体装置は、ｐ型シリコン基板１
上にｎ型拡散Ｎ２が設けられ、ｐ型シリコン基板１上の
回路素子（図示せず）を覆うように酸化珪素膜３からな
る層間絶縁膜が形成され、ｎ型拡散層２の上の酸化珪素
膜３にコンタクト窓８が設けられた半導体素子１０を有
する。この半導体素子１０の酸化珪素膜３およびコンタ
クト窓８の上に、下層から厚さ０．０５μｍのＴｉ層４
、厚さ０．１５μｍのＴｉＷ層５．厚さ０．６μｎのＣ
ｕ層６．厚さ０．１０μの４４層７の順に積層された導
電層９が形成されている。
この半導体装置によれば、導電層９の下層が酸化珪素膜
３との付着力が強いＴｉ層４であるため、導電層９の配
線が製造工程中に剥離するという問題を防止できる。ま
た、Ｃｕ層６の下にはＴｉＷ層５とＴｉ層４が設けられ
ており、これらがＣｕ層６からＣｕ原子がｐ型シリコン
基板１へ拡散するのを防止するため回路素子の特性の劣
化は生じない。また、Ｃｕ層６の上部にはＡｊ２層７が
設けられているため、Ａｕワイヤの結合性が良好である
。
３との付着力が強いＴｉ層４であるため、導電層９の配
線が製造工程中に剥離するという問題を防止できる。ま
た、Ｃｕ層６の下にはＴｉＷ層５とＴｉ層４が設けられ
ており、これらがＣｕ層６からＣｕ原子がｐ型シリコン
基板１へ拡散するのを防止するため回路素子の特性の劣
化は生じない。また、Ｃｕ層６の上部にはＡｊ２層７が
設けられているため、Ａｕワイヤの結合性が良好である
。
なお、Ｔｉ層４．ＴｉＷ層５，１１層７の各膜厚はそれ
ぞれＴｉ層４が０．０１〜０．１０μｍ 、 ＴｉＷ
層５が０．０５〜０．２０．ｉｒｍ 、 １１層７が
０．０５〜０．２０ ／Ｊ ｍの範囲の場合に前記効果
を有効に達成することができる。
ぞれＴｉ層４が０．０１〜０．１０μｍ 、 ＴｉＷ
層５が０．０５〜０．２０．ｉｒｍ 、 １１層７が
０．０５〜０．２０ ／Ｊ ｍの範囲の場合に前記効果
を有効に達成することができる。
また、前記実施例は、Ｔｉ層、ＴｉＷ層、ｉ層、ＣｕＮ
を用いたが、いずれの層もそれらを主成分とする合金層
であっても、その性質上前記と同様の効果を期待するこ
とができる。
を用いたが、いずれの層もそれらを主成分とする合金層
であっても、その性質上前記と同様の効果を期待するこ
とができる。
この発明の半導体装置は、ＴｉＮもしくはＴｉを主成分
とする合金層により半導体素子の酸化珪素膜との密着性
を向上でき、Ｔｉ層もしくはＴｉを主成分とする合金層
およびＴｉ１ＡＮもしくはＴｉＮを主成分とする合金層
により半導体素子のシリコン基板へのＣｕ原子の拡散を
抑制でき、またへ！層もしくは八ρを主成分とする合金
層によりＡｕワイヤの結合性を改善することができる。
とする合金層により半導体素子の酸化珪素膜との密着性
を向上でき、Ｔｉ層もしくはＴｉを主成分とする合金層
およびＴｉ１ＡＮもしくはＴｉＮを主成分とする合金層
により半導体素子のシリコン基板へのＣｕ原子の拡散を
抑制でき、またへ！層もしくは八ρを主成分とする合金
層によりＡｕワイヤの結合性を改善することができる。
したがって、配線を形成する導電層の製造工程中の剥離
および回路素子の特性の劣化を防止でき、かつＡｕワイ
ヤの結合性を良好にすることができるという効果がある
。
および回路素子の特性の劣化を防止でき、かつＡｕワイ
ヤの結合性を良好にすることができるという効果がある
。
第１図はこの発明の一実施例の半導体装置のコンタクト
部分を示す断面図、第２図は従来例の半導体装置のコン
タクト部分を示す断面図である。 ４・・・Ｔ１層、５・・・ＴｉＮ層、６・・・Ｃｕ層、
７・・・ｉ層、９・・・導電層、１０・・・半導体素子
Ｃ）
部分を示す断面図、第２図は従来例の半導体装置のコン
タクト部分を示す断面図である。 ４・・・Ｔ１層、５・・・ＴｉＮ層、６・・・Ｃｕ層、
７・・・ｉ層、９・・・導電層、１０・・・半導体素子
Ｃ）
Claims (1)
- 半導体素子に設けた導電層が、下層から、Ｔｉ層もしく
はＴｉを主成分とする合金層、ＴｉＷ層もしくはＴｉＷ
を主成分とする合金層、Ｃｕ層もしくはＣｕを主成分と
する合金層、Ａｌ層もしくはＡｌを主成分とする合金層
の順に積層された四層膜からなることを特徴とする半導
体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2698289A JPH02206123A (ja) | 1989-02-06 | 1989-02-06 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2698289A JPH02206123A (ja) | 1989-02-06 | 1989-02-06 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02206123A true JPH02206123A (ja) | 1990-08-15 |
Family
ID=12208366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2698289A Pending JPH02206123A (ja) | 1989-02-06 | 1989-02-06 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02206123A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5430258A (en) * | 1991-10-09 | 1995-07-04 | Sony Corporation | Copper interconnection structure and method of preparing same |
| US5527739A (en) * | 1993-12-23 | 1996-06-18 | Motorola, Inc. | Process for fabricating a semiconductor device having an improved metal interconnect structure |
-
1989
- 1989-02-06 JP JP2698289A patent/JPH02206123A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5430258A (en) * | 1991-10-09 | 1995-07-04 | Sony Corporation | Copper interconnection structure and method of preparing same |
| US5527739A (en) * | 1993-12-23 | 1996-06-18 | Motorola, Inc. | Process for fabricating a semiconductor device having an improved metal interconnect structure |
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