JPH0817824A - 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
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- JPH0817824A JPH0817824A JP14634094A JP14634094A JPH0817824A JP H0817824 A JPH0817824 A JP H0817824A JP 14634094 A JP14634094 A JP 14634094A JP 14634094 A JP14634094 A JP 14634094A JP H0817824 A JPH0817824 A JP H0817824A
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Abstract
防止層との付着力の弱いCu層の付着力を高めて剥がれ
を無くし、微細配線の信頼性を向上させる。 【構成】W層3,Ti層4,Cu層5を順次堆積してパ
ターニングした第1の積層構造を窒素ガスを含む雰囲気
中で熱処理し、TiW層7,Ti層4,Cu−Ti層
8,Cu層5からなる第2の積層構造およびその上面,
側面をTiN層6で被覆した配線を形成する。
Description
方法に関する。
あるいはAl合金が広く用いられている。しかし、LS
Iの高集積化に伴い今後更に微細化が進むとAl配線あ
るいはAl合金配線では抵抗値の高さによる信号伝達速
度の遅れやマイグレーション耐性の低さによる信頼性の
低下が問題になってくる。それに対して、Cuは低抵
抗、高マイグレーション耐性を実現できるためAlに代
わる配線材料として期待されているが、解決すべき課題
も多い。
の拡散防止がある。そこで、Cu配線に於いてはCu層
の下地に拡散防止層としてTiN層やTiW層を形成し
た構造が用いられている。
は、拡散防止層であるTiN層やTiW層と配線の主体
であるCu層との間の付着力が弱く、エッチングの際に
Cu層の剥がれが生じるため、実用化の障害となってい
た。
Cu層の剥れを無くして低抵抗、高マイグレーション耐
性の微細化配線を有する半導体装置を提供することにあ
る。
半導体基板上に形成した絶縁膜の上に順次積層して形成
したTiW層,Ti層,Cu−Ti層,Cu層からなる
積層構造と、前記積層構造の上面および側面を被覆して
形成したTiN層とを有する配線を備えている。
基板上に形成した絶縁膜の上にW(又はTiW)層,T
i層,Cu層を順次堆積して積層する工程と、前記Cu
層,Ti層,W(又はTiW)層を選択的に順次異方性
エッチングして配線パターンを有する第1の積層構造を
形成する工程と、前記第1の積層構造を窒素ガスを含む
雰囲気中で熱処理し相互拡散により形成されて基板側か
ら順次積層されたTiW層,Ti層,Cu−Ti層,C
u層からなる第2の積層構造および前記第2の積層構造
の表面に拡散されたTi原子と窒素との反応により形成
され前記第2の積層構造の上面および側面を被覆するT
iN層を形成する工程とを含んで構成される。
強い材料を挿入した構造となっている。付着力は界面で
の分子の結合エネルギーと界面構造に強く依存する。従
来試みられてきたのは拡散防止層の材料を変えることで
界面での分子の結合エネルギーを強くすることである。
しかし、Cu層と拡散防止層との界面においては結合は
多くの場合分子間力であり、現在のところ実用に十分な
高い付着力を持つ材料は見つかっていない。
層及びTi層をCu層と拡散防止層であるTiW層との
間に挿入することにより、高い付着力を持ち且つ基板中
へのCuの拡散を防止する配線を得ることが出来る。
してパターニングした後にN2 またはN2 +H2 雰囲気
中で熱処理を行い、Cu−Ti層の形成と上面及び側面
へのTiN層の形成を同時に行うことができるので工程
が簡単になる。Cu−Ti層の形成はCu層とTi層と
の界面で若干の相互拡散が生じることにより、また、上
面及び側面のTiN層の形成はTiがCu層の上面及び
側面に拡散することにより生じる。従来の様に拡散防止
層のみが下地である場合、相互拡散が出来ないため付着
力は分子間力のみに頼っていたが、本発明では、付着層
であるTi層に拡散防止という制限がないため、分子の
結合エネルギーだけでなく拡散による界面構造の変化に
よっても付着力の増加を行うことが出来る。
念されるが、TiのCu層の上面及び側面への拡散に関
してはCu粒界中の拡散であるため、またCu−Ti層
の形成に関しては形成される層はCu層に比して薄いた
め、どちらの場合も比抵抗に実用レベルでの影響は及ば
ない。
て説明する。
例の製造方法を説明するための工程順に示した半導体チ
ップの断面図である。
1の一主面に熱酸化法又はCVD法によりSiO2 膜2
を10〜1000μmの厚さに形成した後、SiO2 膜
2の上に厚さ10〜100μmのW層3,厚さ10〜2
00μmのTi層4,厚さ10〜500μmのCu層5
をスパッタ法又はCVD法により順次堆積して積層す
る。
5,Ti層4およびW層3をイオンミリング法により選
択的に順次エッチングして配線パターンの第1の積層構
造を形成する。
又はN2 +H2 ガス雰囲気中で600〜1000℃,1
0分〜2時間の熱処理を行うと、Ti層4からCu層
5,W層3の表面まで拡散されたTi原子がN2 ガスと
反応し積層構造の上面および側面を被覆するTiN層6
が形成されると同時にW層3とTi層4の相互拡散によ
りTiW層7が形成され、Ti層4とCu層5との相互
拡散によりCu−Ti層8が形成され、TiN層6で被
覆された内部に基板側から順にTiW層7,Ti層4,
Cu−Ti層8,Cu層5が積層された第2の積層構造
を有する配線が形成され、付着力が高くかつCuの拡散
防止能力の高い微細配線が得られる。
例の製造方法を説明するための工程順に示した半導体チ
ップの断面図である。
施例と同様の工程でSi基板1の上に形成した厚さ10
〜1000μmのSiO2 膜2の上にスパッタ法又はC
VD法により厚さ10〜100μmのTiW膜9,厚さ
5〜100μmのTi層4,厚さ100〜500μmの
Cu層5を順次堆積して積層する。
5,Ti層4およびTiW層9を選択的に順次エッチン
グし、配線パターンを有する積層構造を形成する。
又はN2 +H2 ガス雰囲気中で500〜1000℃、1
0分〜2時間の熱処理を行うと、第1の実施例と同様に
基板側から順にTiW層9,Ti層4,Cu−Ti層
8,Cu層5が積層され、且つその上面および側面をT
iN層6で被覆された配線が形成され、第1の実施例よ
りも熱処理の下限温度を下げることができるという利点
がある。
P,AlGaAsまたはSiGe等からなる半導体基板
を用いても良く、またSiO2 膜2の代りにSix N
1-x 膜,PSG膜,BPSG等の誘電体膜を用いても良
い。
下地の拡散層防止層との間にTi層を介在させ、且つ熱
処理によりCu−Ti層を形成させることでCu層の付
着力を増大させエッチング工程等におけるCu層の剥が
れを防止することができ、また、表面を被覆するTiN
層によりCu層の酸化や層間絶縁膜との反応を防止する
ことができ、低抵抗で信頼性の高い微細配線が得られる
という効果を有する。
めの工程順に示した半導体チップの断面図。
めの工程順に示した半導体チップの断面図。
Claims (2)
- 【請求項1】 半導体基板上に形成した絶縁膜の上に順
次積層して形成したTiW層,Ti層,Cu−Ti層,
Cu層からなる積層構造と、前記積層構造の上面および
側面を被覆して形成したTiN層とを有する配線を備え
たことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 半導体基板上に形成した絶縁膜の上にW
(又はTiW)層,Ti層,Cu層を順次堆積して積層
する工程と、前記Cu層,Ti層,W(又はTiW)層
を選択的に順次異方性エッチングして配線パターンを有
する第1の積層構造を形成する工程と、前記第1の積層
構造を窒素ガスを含む雰囲気中で熱処理し相互拡散によ
り形成されて基板側から順次積層されたTiW層,Ti
層,Cu−Ti層,Cu層からなる第2の積層構造およ
び前記第2の積層構造の表面に拡散されたTi原子と窒
素との反応により形成され前記第2の積層構造の上面お
よび側面を被覆するTiN層を形成する工程とを含むこ
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 |
---|---|---|---|
JP14634094A JP2590738B2 (ja) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | 半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14634094A JP2590738B2 (ja) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0817824A true JPH0817824A (ja) | 1996-01-19 |
JP2590738B2 JP2590738B2 (ja) | 1997-03-12 |
Family
ID=15405491
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14634094A Expired - Lifetime JP2590738B2 (ja) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2590738B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006156910A (ja) * | 2004-12-01 | 2006-06-15 | Denso Corp | 半導体装置 |
US7144812B2 (en) | 2003-04-18 | 2006-12-05 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Method of forming copper wire |
-
1994
- 1994-06-28 JP JP14634094A patent/JP2590738B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7144812B2 (en) | 2003-04-18 | 2006-12-05 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Method of forming copper wire |
JP2006156910A (ja) * | 2004-12-01 | 2006-06-15 | Denso Corp | 半導体装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2590738B2 (ja) | 1997-03-12 |
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