JPH05218036A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPH05218036A JPH05218036A JP1798892A JP1798892A JPH05218036A JP H05218036 A JPH05218036 A JP H05218036A JP 1798892 A JP1798892 A JP 1798892A JP 1798892 A JP1798892 A JP 1798892A JP H05218036 A JPH05218036 A JP H05218036A
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- Japan
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- wiring
- tungsten
- copper
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 タングステンと銅との積層構造を有する配線
に関し，層間密着力の大きな配線構造を提供することを
目的とする。 【構成】 基板５上に，チタン層２を挟んでタングステ
ン層３及び銅層１が積層されてなる電気配線９を有して
構成される。
に関し，層間密着力の大きな配線構造を提供することを
目的とする。 【構成】 基板５上に，チタン層２を挟んでタングステ
ン層３及び銅層１が積層されてなる電気配線９を有して
構成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関し，とく
にタングステンと銅との積層構造を有する配線におけ
る，層間の密着力の大きな配線の構造に関する。
にタングステンと銅との積層構造を有する配線におけ
る，層間の密着力の大きな配線の構造に関する。
【０００２】近年の半導体装置の配線には，高密度かつ
微細化に伴い，ストレスマイグレーションに対する耐性
に優れ，かつ電気抵抗の低いものが求められている。か
かる特性を有する配線として，ストレスマイグレーショ
ンに優れたタングステンと低い電気抵抗を有する銅とを
積層した配線が有望とされている。
微細化に伴い，ストレスマイグレーションに対する耐性
に優れ，かつ電気抵抗の低いものが求められている。か
かる特性を有する配線として，ストレスマイグレーショ
ンに優れたタングステンと低い電気抵抗を有する銅とを
積層した配線が有望とされている。
【０００３】
【従来の技術】従来，ストレスマイグレーションに優れ
た材料と電気抵抗の低い材料とを積層した配線として，
窒化チタンとアルミニュウムの積層配線が用いられてい
た。
た材料と電気抵抗の低い材料とを積層した配線として，
窒化チタンとアルミニュウムの積層配線が用いられてい
た。
【０００４】しかし，窒化チタンはスパッタ法で堆積す
ることから被覆性が悪く，信頼性の高い配線を形成する
ことが難しい。また，アルミニュウムでは，近年の半導
体装置の要求する抵抗値を満足させることができなくな
っている。
ることから被覆性が悪く，信頼性の高い配線を形成する
ことが難しい。また，アルミニュウムでは，近年の半導
体装置の要求する抵抗値を満足させることができなくな
っている。
【０００５】そこで，窒化チタンに代わりタングステン
を，アルミニュウムに代わり銅を積層する配線が試みら
れた。タングステンは，ＣＶＤ法により堆積できるため
被覆性に優れ，さらに高融点材料であり耐熱性，耐マイ
グレーション性を有し，強度も高い。また，銅は十分に
低い比抵抗を有した材料である。
を，アルミニュウムに代わり銅を積層する配線が試みら
れた。タングステンは，ＣＶＤ法により堆積できるため
被覆性に優れ，さらに高融点材料であり耐熱性，耐マイ
グレーション性を有し，強度も高い。また，銅は十分に
低い比抵抗を有した材料である。
【０００６】しかし，タングステンと銅とは互いに固溶
限が極めて小さく，相互拡散を殆ど起こさないため，タ
ングステンと銅とを積層しても，タングステン層と銅層
との密着性が悪く容易に剥離するのである。このため，
信頼性が悪く実用に供することができなかった。
限が極めて小さく，相互拡散を殆ど起こさないため，タ
ングステンと銅とを積層しても，タングステン層と銅層
との密着性が悪く容易に剥離するのである。このため，
信頼性が悪く実用に供することができなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述のように，従来の
タングステンと銅とを直接積層する方法では，タングス
テン層と銅層との界面で相互拡散を生じないため，密着
性が劣り容易に剥離するという問題があった。
タングステンと銅とを直接積層する方法では，タングス
テン層と銅層との界面で相互拡散を生じないため，密着
性が劣り容易に剥離するという問題があった。
【０００８】本発明は，タングステン層と銅層との間に
タングステン及び銅がともに拡散するチタン層を介在さ
せることにより，タングステンと銅とが積層され，かつ
密着性に優れた積層構造をもつ電気配線を有する半導体
装置を提供することを目的とする。
タングステン及び銅がともに拡散するチタン層を介在さ
せることにより，タングステンと銅とが積層され，かつ
密着性に優れた積層構造をもつ電気配線を有する半導体
装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】図１〜図３は発明の第一
〜第三実施例断面図であり，半導体基板上に形成された
タングステン層と銅層の積層構造を表している。
〜第三実施例断面図であり，半導体基板上に形成された
タングステン層と銅層の積層構造を表している。
【００１０】上記課題を解決するための本発明の第一の
構成は，図１を参照して，基板５上に，チタン層２を挟
んでタングステン層３及び銅層１が積層されてなる電気
配線９を有して構成され，及び，第二の構成は，図２及
び図３を参照して，基板５上に設けられたタングステン
配線３ａと，該タングステン配線３ａ上に設けられたコ
ンタクトホール８と，該タングステン配線３ａの該コン
タクトホール８の底に表出す面を覆って設けられたチタ
ン層２と，該チタン層２を挟み，該タングステン配線３
ａと該コンタクトホール８を通して電気的に接続する銅
配線１ａとを有することを特徴として構成される。
構成は，図１を参照して，基板５上に，チタン層２を挟
んでタングステン層３及び銅層１が積層されてなる電気
配線９を有して構成され，及び，第二の構成は，図２及
び図３を参照して，基板５上に設けられたタングステン
配線３ａと，該タングステン配線３ａ上に設けられたコ
ンタクトホール８と，該タングステン配線３ａの該コン
タクトホール８の底に表出す面を覆って設けられたチタ
ン層２と，該チタン層２を挟み，該タングステン配線３
ａと該コンタクトホール８を通して電気的に接続する銅
配線１ａとを有することを特徴として構成される。
【００１１】
【作用】本発明の構成では，タングステン層と銅層とは
チタン層を挟んで積層されている。
チタン層を挟んで積層されている。
【００１２】チタンは，室温においてタングステン及び
銅と固溶する。このため，チタン層がタングステン層及
び銅層と相互拡散層を形成する結果，タングステン層と
銅層との接着層としての作用をなすのである。
銅と固溶する。このため，チタン層がタングステン層及
び銅層と相互拡散層を形成する結果，タングステン層と
銅層との接着層としての作用をなすのである。
【００１３】このため，タングステン層と銅層とは強固
に接着され，密着力の優れた積層配線が形成されるので
ある。
に接着され，密着力の優れた積層配線が形成されるので
ある。
【００１４】
【実施例】本発明を実施例を参照して説明する。先ず，
第一実施例に係る図１を参照して，表面に拡散層６が設
けられた半導体基板５上に酸化膜４を形成したのち，拡
散層６上の酸化膜４にコンタクトホール１０を開口す
る。
第一実施例に係る図１を参照して，表面に拡散層６が設
けられた半導体基板５上に酸化膜４を形成したのち，拡
散層６上の酸化膜４にコンタクトホール１０を開口す
る。
【００１５】次いで，例えば厚さ１００nmのタングステ
ン層３をＣＶＤ法により堆積する。次いで，例えば厚さ
５０nmのチタン層２をスパッタ法により堆積する。次い
で，例えば厚さ３００nmの銅層１をＣＶＤ法により堆積
する。
ン層３をＣＶＤ法により堆積する。次いで，例えば厚さ
５０nmのチタン層２をスパッタ法により堆積する。次い
で，例えば厚さ３００nmの銅層１をＣＶＤ法により堆積
する。
【００１６】次いで，銅層１，チタン層２及びタングス
テン層３をフォトエッチング法を用いてパターニングし
配線パターンを形成し，電気配線９とする。これによ
り，拡散層６にコンタクトホール１０を通して接続する
タングステンと銅とが積層された電気配線９が形成され
る。
テン層３をフォトエッチング法を用いてパターニングし
配線パターンを形成し，電気配線９とする。これによ
り，拡散層６にコンタクトホール１０を通して接続する
タングステンと銅とが積層された電気配線９が形成され
る。
【００１７】次に，層間絶縁膜に設けられたコンタクト
ホールを通して２層に配線されたタングステン配線と銅
配線との接続に適用した例を説明する。先ず，図２を参
照して，表面に拡散層６が設けられた半導体基板５上に
酸化膜４を形成し，ついで拡散層６上に開口するコンタ
クトホール１０を通して拡散層６と接続するタングステ
ン配線３ａをタングステン層を堆積，パターニングして
形成する。
ホールを通して２層に配線されたタングステン配線と銅
配線との接続に適用した例を説明する。先ず，図２を参
照して，表面に拡散層６が設けられた半導体基板５上に
酸化膜４を形成し，ついで拡散層６上に開口するコンタ
クトホール１０を通して拡散層６と接続するタングステ
ン配線３ａをタングステン層を堆積，パターニングして
形成する。
【００１８】次いで，層間絶縁膜７を例えば燐ガラスを
堆積し表面を平坦にする。次いで，層間絶縁膜７のタン
グステン配線３ａ上にコンタクトホール８を開口する。
堆積し表面を平坦にする。次いで，層間絶縁膜７のタン
グステン配線３ａ上にコンタクトホール８を開口する。
【００１９】次いで，基板５上全面にチタン層２を，続
けて銅層を堆積し，パターンニングして底面にチタン層
２を有する銅配線１ａを形成する。この実施例では，コ
ンタクトホール８の底でタングステン配線３ａと銅配線
１ａとがチタン層２をはさみ接続されるから，強度の大
きなコンタクトを実現することができる。
けて銅層を堆積し，パターンニングして底面にチタン層
２を有する銅配線１ａを形成する。この実施例では，コ
ンタクトホール８の底でタングステン配線３ａと銅配線
１ａとがチタン層２をはさみ接続されるから，強度の大
きなコンタクトを実現することができる。
【００２０】本発明の第三の実施例は，拡散層とのコン
タクトに適用した例である。図３を参照して，表面に設
けられた拡散層６を覆い基板５表面全面を覆う酸化膜４
を形成する。
タクトに適用した例である。図３を参照して，表面に設
けられた拡散層６を覆い基板５表面全面を覆う酸化膜４
を形成する。
【００２１】次いで，拡散層６上の酸化膜４にコンタク
トホール１０を開口する。次いで，コンタクトホール１
０の底に表出する拡散層６表面に選択的にタングステン
をＣＶＤ法により成長し，これをタングステン配線３ａ
とする。
トホール１０を開口する。次いで，コンタクトホール１
０の底に表出する拡散層６表面に選択的にタングステン
をＣＶＤ法により成長し，これをタングステン配線３ａ
とする。
【００２２】次いで，第二実施例と同様にして，底面に
チタン層２を有する銅配線１ａを形成する。本実施例に
よれば，耐マイグレーション性が優れ，コンタクト抵抗
及び配線抵抗の小さい配線を，破壊強度が大きく信頼性
の高い構造として実現することができる。
チタン層２を有する銅配線１ａを形成する。本実施例に
よれば，耐マイグレーション性が優れ，コンタクト抵抗
及び配線抵抗の小さい配線を，破壊強度が大きく信頼性
の高い構造として実現することができる。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば，タングステン層と銅層
とがチタン層を接着層として強固に接着するから，密着
性に優れたタングステン層と銅層との積層配線を実現す
ることができ，信頼性の高い，低抵抗かつ耐マイグレー
ション性に優れた電気配線を配設した半導体装置を提供
することができるから，半導体装置の性能向上に寄与す
るところが大きい。
とがチタン層を接着層として強固に接着するから，密着
性に優れたタングステン層と銅層との積層配線を実現す
ることができ，信頼性の高い，低抵抗かつ耐マイグレー
ション性に優れた電気配線を配設した半導体装置を提供
することができるから，半導体装置の性能向上に寄与す
るところが大きい。
【図１】 本発明の第一実施例断面図
【図２】 本発明の第二実施例断面図
【図３】 本発明の第三実施例断面図
１ 銅配線 ２ チタン層 ３，３ａ タングステン配線 ４ 酸化膜 ５ 基板 ６ 拡散層 ７ 層間絶縁膜 ８ コンタクトホール
Claims (2)
- 【請求項１】 基板（５）上に，チタン層（２）を挟ん
でタングステン層（３）及び銅層（１）が積層されてな
る電気配線（９）を有することを特徴とする半導体装
置。 - 【請求項２】 基板（５）上に設けられたタングステン
配線（３ａ）と， 該タングステン配線（３ａ）上に設けられたコンタクト
ホール（８）と， 該タングステン配線（３ａ）の該コンタクトホール
（８）の底に表出す面を覆って設けられたチタン層
（２）と， 該チタン層（２）を挟み，該タングステン配線（３ａ）
と該コンタクトホール（８）を通して電気的に接続する
銅配線（１ａ）とを有することを特徴とする半導体装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1798892A JPH05218036A (ja) | 1992-02-04 | 1992-02-04 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1798892A JPH05218036A (ja) | 1992-02-04 | 1992-02-04 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05218036A true JPH05218036A (ja) | 1993-08-27 |
Family
ID=11959107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1798892A Withdrawn JPH05218036A (ja) | 1992-02-04 | 1992-02-04 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05218036A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08255911A (ja) * | 1994-12-30 | 1996-10-01 | Siliconix Inc | 分布抵抗を低減する厚い金属レイヤを有する縦形パワーｍｏｓｆｅｔ及びその製作方法 |
| JPH08264785A (ja) * | 1994-12-30 | 1996-10-11 | Siliconix Inc | 集積回路ダイ及びその製造方法 |
| JP2004349428A (ja) * | 2003-05-21 | 2004-12-09 | Tadahiro Omi | 半導体装置およびその製造方法 |
| US8227912B2 (en) | 2004-10-01 | 2012-07-24 | Foundation For Advancement Of International Science | Semiconductor device with Cu metal-base and manufacturing method thereof |
-
1992
- 1992-02-04 JP JP1798892A patent/JPH05218036A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08255911A (ja) * | 1994-12-30 | 1996-10-01 | Siliconix Inc | 分布抵抗を低減する厚い金属レイヤを有する縦形パワーｍｏｓｆｅｔ及びその製作方法 |
| JPH08264785A (ja) * | 1994-12-30 | 1996-10-11 | Siliconix Inc | 集積回路ダイ及びその製造方法 |
| JP2008124516A (ja) * | 1994-12-30 | 2008-05-29 | Siliconix Inc | 集積回路ダイ及びその製造方法 |
| JP2004349428A (ja) * | 2003-05-21 | 2004-12-09 | Tadahiro Omi | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP4700264B2 (ja) * | 2003-05-21 | 2011-06-15 | 財団法人国際科学振興財団 | 半導体装置 |
| US8227912B2 (en) | 2004-10-01 | 2012-07-24 | Foundation For Advancement Of International Science | Semiconductor device with Cu metal-base and manufacturing method thereof |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990518 |