JPH04159754A - 半導体装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、一般的に、半導体装置に関するものであり
、より特定的には、第１の配線層と第２の配線層との接
続部の低抵抗化および密着性を改良させた半導体装置に
関するものである。

［従来の技術］ 第３図は、従来の半導体回路装置の断面図である。シリ
コン半導体基板１上に、素子分離酸化膜１０および第１
層絶縁膜２が形成されている。第１層絶縁膜２の上にゲ
ート電極３が形成されている。ゲート電極３を覆うよう
に、第１の層間絶縁膜７が形成されている。第１の層間
絶縁膜７および第１層絶縁膜２には、シリコン半導体基
板１の主表面に設けられた導電領域１ａを露出させるた
めのコンタクトホール４が設けられている。導電領域１
ａに接触するように、かつコンタクトホール４の内壁面
および第１の層間絶縁膜７の表面を覆うように、バリア
メタル５が形成されている。

バリアメタル５の上には、コンタクトホール４の位置に
できた凹部を埋めるように、第１層Ａ１合金配線膜６が
形成されている。第］層ＡＮ合金配線膜６の上に、第２
の層間絶縁膜８が形成されている。第２の層間絶縁膜８
には、第１層Ａ１合金配線膜６の接続面６ａを露出させ
るためのスルーホール１−１が設けられている。接続面
６ａに接触するように、かつスルーホール↑１の内壁面
および第２の層間絶縁膜８の表面を覆うように、第２層
ＡＱ、合金配線膜９が形成されている。

従来技術においては、第１層Ａ１合金配線膜６および第
２層Ａ１合金配線膜９には、いずれもＡｌＳｉまたはＡ
ｌ５ｉＣｕ合金が用いられている。

次に、従来の半導体装置の製造方法について説明する。

第３図を参照して、シリコン半導体基板１の主表面に素
子分離酸化膜１０および第１層絶縁膜２を形成する。第
１−層絶縁膜２の上に、ゲート電極３を形成する。ゲー
ト電極３を覆うように、シリコン半導体基板１の表面全
面に、第１の層間絶縁膜７を形成する。

第１の層間絶縁膜７と第１層絶縁膜２とを選択的にエツ
チングし、シリコン半導体基板１の導電領域１ａを露出
させるためのコンタクトホール４を形成する。導電領域
１ａに接触するように、かつコンタクトホール４の内壁
面および第１の層間絶縁膜７の表面を覆うように、バリ
アメタル５を形成する。コンタクトホール４の部分の凹
部を埋めるように、バリアメタル５の上に、第１層ＡＬ
合金配線膜６を形成する。第１層ＡＩ合金配線膜６の上
に、第２の層間絶縁膜８を形成する。第２の層間絶縁膜
８を選択的にエツチングし、第１層Ａ１合金配線膜の接
続面６ａを露出させるスルーホール１１を形成する。接
続面６ａに接触するように、かつスルーホール１１の内
壁面および第２の層間絶縁膜８の表面を覆うように、第
２層Ａ１合金配線膜９を形成する。次に、第１層ＡＱ、
合金配線膜６と第２層ＡＱ、合金配線膜９との界面の安
定性および密着性を向上させるために、第２層Ａ化合金
配線膜９の形成時または形成後に、熱処理を行ない、ミ
キシングが施される。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の半導体装置は、以上のようにして製造される。と
ころで、従来技術においては、第３図を参照して、第１
層Ａ１合金配線膜６および第２層Ａ１合金配線膜９の材
料としてＡＩＳ　ｉまたはＡｌ５ｉｃｕ合金を用いてい
たため、上述の熱処理の際、これらの界面にＳｉ２０が
析出し、ひいては界面の抵抗を増加させたり、断線等の
信頼性に関わる問題が生じていた。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、第１の配線層と第２の配線層との密着性お
よび安定性を向上させるとともに、これらの接続部の低
抵抗化をも図ることができるように改良された半導体装
置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明にかかる半導体装置は、半導体基板と、上記半
導体基板の上に形成された素子と、を備えている。上記
半導体基板の上には、上記素子と電気的に接続される第
１の配線層が設けられている。

上記第１の配線層の上には、第２の配線層が設けられて
いる。上記第１の配線層と上記第２の配線層とは、接続
部によって、電気的に接続されている。上記接続部は、
熱処理時にＳｉが拡散していくことができるように、そ
の組成が選ばれた金属層で形成されている。

［作用］ この発明にかかる半導体装置によれば、第１の配線層と
第２の配線層とを電気的に接続する接続部が、熱処理時
にＳｉが拡散していくことができるように、その組成が
選ばれた金属層で形成されている。それゆえ、第１の配
線層と第２の配線層の界面のミキシングのために、第２
層配線層の形成時または形成後に、行なわれる熱処理時
に、これらの界面にＳｉが析出することがない。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図は、この発明の一実施例にかかる半導体装置の断
面図である。

第１図を参照して、シリコン半導体基板１上に、素子分
離酸化膜１０および第１層絶縁膜２が形成されている。

第１層絶縁膜２の上にゲート電極３が形成されている。

ゲート電極３を覆うように、第１の層間絶縁膜７が形成
されている。第１の層間絶縁膜７および第１層絶縁膜２
には、シリコン半導体基板子の導電領域１ａを露出させ
るためのコンタクトホール４が設けられている。導電領
域１−　ａに接触するように、かつコンタクトホール４
の内壁面および第１の層間絶縁膜７の表面を覆うように
、バリアメタル５が形成されている。コンタクトホール
４の位置にできた凹部を埋めるように、バリアメタル５
の上に、ＡＩＬＳ　ｉまたはＡＬＳｉＣｕ合金からなる
第１層ＡｒＬ合金配線膜６が形成されている。第１層Ａ
Ｎ合金配線膜６の上に、第２の層間絶縁膜８が形成され
ている。第２の層間絶縁膜８には、第１層へ化合金配線
膜の接続面６ａを露出させるためのスルーホール１１が
設けられている。スルーホール１１内には、接続面６ａ
に接触するように、接続部１２が埋め込まれている。接
続部１２は、熱処理時にＳｉが拡散していくことができ
るような、Ｓｌを含まない金属層、たとえば純Ａｌまた
はＡＬＣｕ　（０，２〜４重量％Ｃｕ含有）で形成され
る。接続部１２に接触するように、かつスルーホール１
１の内壁面および第２の層間絶縁膜８の表面を覆うよう
に、ＡｌＳｉまたはＡｌ５ｉＣｕ合金からなる第２層Ａ
１合金配線膜９が形成されている。実施例にかかる半導
体装置によれば、接続部１２か、熱処理時にＳｉが拡散
していくことかできるようなＳｌを含まない金属層、た
とえば純Ａ化またはＡＩｊＣｕ　（０゜２〜４重量％Ｃ
ｕ含有）で形成されているので、第１層Ａ１合金配線膜
６と第２層Ａ１合金配線膜９との界面のミキシングのた
めに、第２層Ａ１合金配線膜９の形成時または形成後に
、行なわれる熱処理時に、これらの界面にＳｉが析出す
ることはない。その結果、第１層Ａ１合金配線膜６と第
２層Ａ１合金配線膜９との界面において、抵抗が増加す
ることはない。またミキシングを十分に行なうことがで
きるので、界面の密着性および安定性が向上する。

第２図は、この発明の他の実施例にかかる半導体装置の
断面図である。なお、第２図に示す実施例は、以下の点
を除いて第１図に示す実施例と同様であり、相当する部
分には同一の参照番号を付し、その説明を省略する。第
２図に示す実施例が第１図に示す実施例と異なる点は、
接続面６ａに接触するように、かつスルーホール１１−
の内壁面および第２の層間絶縁膜８の表面を覆うように
、シリコン元素を含まない合金、たとえばＡＩＬＣｕ合
金からなる第２層Ａ１合金配線膜↑３が形成されている
点である。第１層Ａ１合金配線膜６と第２Ａ層【合金配
線膜１３との接続部１２は、第１゜層Ａ１合金配線膜６
と一体化している。

この実施例では、第２層Ａ１合金配線膜１３にＳｉを含
有しないＡｌＣｕ合金を用いている。そのため、第１−
層Ａ１合金配線膜６と第２層Ａ１合金配線膜１３との界
面のミキシングのために行なわれる、加熱処理のときに
、これらの界面にＳｉが発生しても、このＳｉは第２層
ＡＬ合金配線膜１−３内に拡散していく。それゆえに、
これらの界面にＳｉが析出することはない。その結果、
第１層Ａ１合金配線膜６と第２層ＡＬ合金配線膜１３の
界面において、抵抗が増加することはない。また、この
ミキシングを十分に行なうことができるので、界面の密
着性および安定性が向上する。

なお、第２層ＡＬ合金配線膜１３として用いられるＡｌ
Ｃｕ合金の、Ｃｕ含有量は０．２〜４重量％が好ましい
。ＣｕをＯ１２重量％程度添加すると、純Ａｌを用いた
場合に比べて、エレクトロマイグレーション耐性が５倍
程度増加する。一方、Ｃｕを４重量％以上加えると、抵
抗が高くなり、また、１μｍ以上のヒロックが発生し、
実用に適さない。

なお、第１図に示す半導体装置において、接続部１２と
して、Ｓｉをまったく含まない純ＡＩ。

ＡＱ、Ｃｕ合金を例示したか、この発明はこれに限られ
るものでなく、第１層ＡＱ、合金配線膜および／または
第２層Ａｍ合金配線膜９よりも、シリコン元素の含有量
がより少ない金属層も、好ましく使用できる。

以上、本発明を要約すると次の通りである。

（１）　特許請求の範囲第１項に記載の半導体装置であ
って、 前記金属層は、前記第１の配線層および／または前記第
２の配線層よりも、シリコン元素の含有量がより少ない
金属層を含む。

（２、特許請求の範囲第１項に記載の半導体装置であっ
て、前記金属層は純ＡＬで形成される。

（３）　特許請求の範囲第１項に記載の半導体装置であ
って、前記金属層はＡｌＣｕ合金を含む。

（４）　上記（３）に記載の半導体装置であって、前記
ＡＩｔＣｕ合金のＣｕ含有量は、０．２〜４重量％であ
る。

（５）　半導体基板と、 前記半導体基板の上に形成された素子と、前記半導体基
板の上に設けられ、前記素子と電気的に接続される第１
の配線層と、 前記第１の配線層の上に設けられ、前記第１の配線層と
電気的に接続される第２の配線層と、を備え、 前記第１の配線層と前記第１の配線層のいずれか一方は
、シリコン元素を含まない金属層で形成される。

（６）　上記（５）に記載の半導体装置であって、前記
第２の配線層はシリコン元素を含まない−１，１− 金属層で形成される。

（７）　上記（５）に記載の半導体装置であって、前記
第２の配線層はＡｌＣｕ合金を含む。

（８）　上記（７）に記載の半導体装置であって、前記
ＡｌＣｕ合金の、Ｃｕ含有量は、０．２〜４重量％であ
る。

［発明の効果］ 以上説明したとおり、この発明にかかる半導体装置によ
れば、第１の配線層と第２の配線層とを電気的に接続す
る接続部が、熱処理時にＳｉか拡散していくことができ
るように、その組成が選ばれた金属層で形成されている
。それゆえに、第１の配線層と第２の配線層の界面のミ
キシングのために施される熱処理のときに、これらの界
面にＳｊが析出することがない。その結果、第１の配線
層と第２の配線層の界面において、抵抗が増加すること
はない。また、ミキシングを十分に行なうことができる
ので、界面の密着性および安定性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例にかかる半導体装置の断
面図である。 第２図は、この発明の他の実施例にかかる半導体装置の
断面図である。 第３図は、従来の半導体装置の断面図である。 図において、１ａは導電領域、６は第１層Ａ１合金配線
膜、９は第２層Ａｉ合金配線膜、１２は接続部である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半導体基板と、 前記半導体基板の上に形成された素子と、 前記半導体基板の上に設けられ、前記素子と電気的に接
   続される第１の配線層と、 前記第１の配線層の上に設けられた第２の配線層と、 前記第１の配線層と前記第２の配線層とを電気的に接続
   する接続部と、を備え、 前記接続部は、熱処理時にＳｉが拡散していくことがで
   きるように、その組成が選ばれた金属層で形成されてい
   る、半導体装置。