JPS5979550A - 配線構造体の製造方法 - Google Patents
配線構造体の製造方法Info
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Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- 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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は集積回路素子等の配線構造体の製造法に関する
もので、配線の耐食性、耐エレクトロマイグレーション
性を改善するために、化学気相堆積法によって配線表面
に選択的にタングステン等の異種全域を被着させるもの
である。熱処理によって合金贋金形成すると更に特性が
向上する。
もので、配線の耐食性、耐エレクトロマイグレーション
性を改善するために、化学気相堆積法によって配線表面
に選択的にタングステン等の異種全域を被着させるもの
である。熱処理によって合金贋金形成すると更に特性が
向上する。
公知ではないが先行技術として、アルミニウム配線ｋ
ハターンニング後、基板全面にバナジウムを蒸着し、熱
処理によってアルミニウム配線の表面に合金贋金形成さ
せた仮、未反応のバナジウムを除去するという技術があ
る。しかし、この方法には次に示すような改良すべき問
題点がある。１）バナジウム層を蒸着法で形成するため
、アルミニウム配線側面のバナジウム層が、配線上面に
比べて薄くなる。また配線パターンの形状、捷たけ蒸着
法によっては、側面にバナジウムがほとんど被着しない
場合がある。これｌ−１：配線の信頼性全低下させる。
ハターンニング後、基板全面にバナジウムを蒸着し、熱
処理によってアルミニウム配線の表面に合金贋金形成さ
せた仮、未反応のバナジウムを除去するという技術があ
る。しかし、この方法には次に示すような改良すべき問
題点がある。１）バナジウム層を蒸着法で形成するため
、アルミニウム配線側面のバナジウム層が、配線上面に
比べて薄くなる。また配線パターンの形状、捷たけ蒸着
法によっては、側面にバナジウムがほとんど被着しない
場合がある。これｌ−１：配線の信頼性全低下させる。
２）バナジウム蒸着、熱処理、未反応バナジウム除去と
工程が多い。３）未反応バナジウムの除去が難しい。金
属間化合物と未反応金属とで十分な選択性があり、基板
上のシリコン酸化膜舌金はとんどエッチしないエツチン
グを施すのが灯しい。
工程が多い。３）未反応バナジウムの除去が難しい。金
属間化合物と未反応金属とで十分な選択性があり、基板
上のシリコン酸化膜舌金はとんどエッチしないエツチン
グを施すのが灯しい。
本発明の目的は次の点にある。■）側面を含む配線の表
面に、均一で十分な厚さの金属ｒ■」化合物層を形、成
し、２）エツチング工程をイ・要にして工程を簡単にす
ると同時に、エツチングに起因する問題を避け、イハ頼
性の茜い配線の製造方法全提供する。
面に、均一で十分な厚さの金属ｒ■」化合物層を形、成
し、２）エツチング工程をイ・要にして工程を簡単にす
ると同時に、エツチングに起因する問題を避け、イハ頼
性の茜い配線の製造方法全提供する。
〔発甲］のＩ几１発〕
１）化学気相堆積法では、被着される層の厚さが、はと
んと方向に依らない。これを利用すればパターンニング
したアルミニウム配線の側面にも均一で十分な厚さの金
属層を設けることが容易である。
んと方向に依らない。これを利用すればパターンニング
したアルミニウム配線の側面にも均一で十分な厚さの金
属層を設けることが容易である。
２）さらに、この方法ではアルミニウム配線の表面（側
面を含む）だけに金属層全被着させることができる。し
たがって未反応金属の除去に伴う問題を避けることがで
きる。すなわち、アルミニウムもしくｄ、アルミニウム
合金配線上に、選択的化学気相堆積法によシ、第二の異
種金属を形成させ、次いでその界面に金属間化合物層を
形成させるものである。
面を含む）だけに金属層全被着させることができる。し
たがって未反応金属の除去に伴う問題を避けることがで
きる。すなわち、アルミニウムもしくｄ、アルミニウム
合金配線上に、選択的化学気相堆積法によシ、第二の異
種金属を形成させ、次いでその界面に金属間化合物層を
形成させるものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を実施例を用いて説明する。
実施例１
第１図に示すようなシリコン酸化膜２全形成したシリコ
ン基板１上に、真壁蒸着法によシ、約１μｍ厚のアルミ
ニウム膜３を形成し、通常のフォトエツチング法により
、第２図に示すような配線パターン３を侍た。この基板
に、選択的化学気相堆積法によシ第３図のようにタング
ステン４を３００人の厚さに被着した。披着東件は次の
通りであった。窒素ガスに、反応ガス、六弗化タングス
テンガス、及び水素ガスヲ混入して反応省に通じた。管
内圧力を約０．ＩＴｏｒｒ、温度全４５０Ｃに保って反
応させたところ、５分間で３００人のタングステンをア
ルミニウム表面だけに選択的に被着させることができた
。配線側面部のタングステンｊ漠の厚ぢは、上面におけ
乙ものとほぼ同じであった。反応ガスを止め被着全停止
した後、継続（２て４５０ＣＱ・−″、１時間昏゛ち、
アルミニウム・とタングステンの合金化を行なった。こ
の処理により、被着したタングステンの大部分はアルミ
ニウムと反応し、アルミニウム配線の表面に金属間化合
物層が形成さｔた。
ン基板１上に、真壁蒸着法によシ、約１μｍ厚のアルミ
ニウム膜３を形成し、通常のフォトエツチング法により
、第２図に示すような配線パターン３を侍た。この基板
に、選択的化学気相堆積法によシ第３図のようにタング
ステン４を３００人の厚さに被着した。披着東件は次の
通りであった。窒素ガスに、反応ガス、六弗化タングス
テンガス、及び水素ガスヲ混入して反応省に通じた。管
内圧力を約０．ＩＴｏｒｒ、温度全４５０Ｃに保って反
応させたところ、５分間で３００人のタングステンをア
ルミニウム表面だけに選択的に被着させることができた
。配線側面部のタングステンｊ漠の厚ぢは、上面におけ
乙ものとほぼ同じであった。反応ガスを止め被着全停止
した後、継続（２て４５０ＣＱ・−″、１時間昏゛ち、
アルミニウム・とタングステンの合金化を行なった。こ
の処理により、被着したタングステンの大部分はアルミ
ニウムと反応し、アルミニウム配線の表面に金属間化合
物層が形成さｔた。
アルミニウム配線上なタングステンヲ選択的に成長させ
ることのできる条件は次のようなものであることがわか
った。簡単に制御できる条件として、温度、圧力、水素
ガス流量、六弗化タングステンガス流量、がある。この
中で選択成長の条件は２つのガス水素ガスおよび六弗化
タングステンガスの流量に強く依存し、流量がある範囲
内にあるとき選択成長が起こる。実験に使用した、直径
１０ｃｒｒ１、長さ２２０（７７１の炉の場合は以下の
通りである。温度４５０ Ｃ１圧力（搬送ガスは窒素）
０．１Ｔｏｒｒにおいて、六弗化タングステンガスの流
量が１２６ｃｍ３／分のとき、水素ガス流量１０〜４０
ｃｒｎ３／分の範囲で選択成長が起こる。六弗化タング
ステンガス流量を減らすと、水素ガス流量の範囲は狭く
なシ、六弗化タングステンの流量が３０７７７１３／分
の場合、水素ガスの範囲は１０〜１３ｃ！ｎ３／分とな
る。温度への依存は弱い。温度を下げると選択成長の範
囲は、水素ガス流量の多い側へ移動し、成長速度が急激
に減少する。
ることのできる条件は次のようなものであることがわか
った。簡単に制御できる条件として、温度、圧力、水素
ガス流量、六弗化タングステンガス流量、がある。この
中で選択成長の条件は２つのガス水素ガスおよび六弗化
タングステンガスの流量に強く依存し、流量がある範囲
内にあるとき選択成長が起こる。実験に使用した、直径
１０ｃｒｒ１、長さ２２０（７７１の炉の場合は以下の
通りである。温度４５０ Ｃ１圧力（搬送ガスは窒素）
０．１Ｔｏｒｒにおいて、六弗化タングステンガスの流
量が１２６ｃｍ３／分のとき、水素ガス流量１０〜４０
ｃｒｎ３／分の範囲で選択成長が起こる。六弗化タング
ステンガス流量を減らすと、水素ガス流量の範囲は狭く
なシ、六弗化タングステンの流量が３０７７７１３／分
の場合、水素ガスの範囲は１０〜１３ｃ！ｎ３／分とな
る。温度への依存は弱い。温度を下げると選択成長の範
囲は、水素ガス流量の多い側へ移動し、成長速度が急激
に減少する。
実施例２
実施例１に示した方法で、表面全タングステンで覆った
アルミニウム、及びアルミニウムー銅合金配線全作製し
た。この配線に高密度の電流全通じ断線までの時間（寿
命）を測定し、表面合金層のない配線と比較した。配線
の寸法は、幅２μｍ１厚さ０．６μｍ１長さ１００μｍ
１また、通電条件は、温度２５０ＣＸ電流密度２．５
Ｘ １０ ’ Ａ／ｃｍ” であった。結果を第４図に
示す。アルミニウムの場合は合金層を設けることにより
３０〜８０倍に寿命が延びた。アルミニウム・銅合金の
場合でも１５倍程度に寿命は延びている。
アルミニウム、及びアルミニウムー銅合金配線全作製し
た。この配線に高密度の電流全通じ断線までの時間（寿
命）を測定し、表面合金層のない配線と比較した。配線
の寸法は、幅２μｍ１厚さ０．６μｍ１長さ１００μｍ
１また、通電条件は、温度２５０ＣＸ電流密度２．５
Ｘ １０ ’ Ａ／ｃｍ” であった。結果を第４図に
示す。アルミニウムの場合は合金層を設けることにより
３０〜８０倍に寿命が延びた。アルミニウム・銅合金の
場合でも１５倍程度に寿命は延びている。
実施例３
実施例１に示した方法で作製した配線の耐蝕性と次のよ
うにして調べた。３Ｘ４ｒｐｍに切断したチップｉ、Ｔ
ｏ−５ステムに銀ペースト付し、超音波ボンディング法
で結線した。このチップの配線にはノｉツシベーション
は設けず、−１だステム上でチップはむき出しの状態で
ある。温度８５Ｃ，８５％の加湿条件で、バイデス電界
全印加し断線腐蝕までの時間（寿命）を測定した。表面
合金層を設けたアルミニウム配線の平均寿命は約９００
時間でアシ、表面合金層のない配線における値、■７０
時間の約５倍の寿命が得られた。
うにして調べた。３Ｘ４ｒｐｍに切断したチップｉ、Ｔ
ｏ−５ステムに銀ペースト付し、超音波ボンディング法
で結線した。このチップの配線にはノｉツシベーション
は設けず、−１だステム上でチップはむき出しの状態で
ある。温度８５Ｃ，８５％の加湿条件で、バイデス電界
全印加し断線腐蝕までの時間（寿命）を測定した。表面
合金層を設けたアルミニウム配線の平均寿命は約９００
時間でアシ、表面合金層のない配線における値、■７０
時間の約５倍の寿命が得られた。
本発明にＪ：れば、上記実施例でも示したように、長寿
命のＡｔ又はＡｔ合金配線Ｃｌ造体が得られ、その工業
的価値は極めて大きい。
命のＡｔ又はＡｔ合金配線Ｃｌ造体が得られ、その工業
的価値は極めて大きい。
第１図、第２図、第３図は半導体素子断面図、第４図は
、配線の通電寿命を示す図である。 １・・・シリコン基板、２・・・シリコン酸化膜、３・
・・ア第 １ 図 烹 Ｚ 図 監 袢 窒 嘉 ３ 図 ■ ４ 図 「 °１ 寿命 Ｃす
、配線の通電寿命を示す図である。 １・・・シリコン基板、２・・・シリコン酸化膜、３・
・・ア第 １ 図 烹 Ｚ 図 監 袢 窒 嘉 ３ 図 ■ ４ 図 「 °１ 寿命 Ｃす
Claims (1)
- ｆソ面を異種金属、若しくはその金属とアルミニウムと
の全居間化合物で覆ったイｔ￥造のアルミニウム、若し
くはアルミニウム合金配線において、異種金属、特にア
ルミニウムとの間に金属間化合物全形成する金属を、選
択的化学気相堆積法によって形成すること（ｉｌ−特徴
とする配線構造体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18904582A JPS5979550A (ja) | 1982-10-29 | 1982-10-29 | 配線構造体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18904582A JPS5979550A (ja) | 1982-10-29 | 1982-10-29 | 配線構造体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5979550A true JPS5979550A (ja) | 1984-05-08 |
Family
ID=16234363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18904582A Pending JPS5979550A (ja) | 1982-10-29 | 1982-10-29 | 配線構造体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5979550A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6043858A (ja) * | 1983-08-22 | 1985-03-08 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPS6134957A (ja) * | 1984-07-26 | 1986-02-19 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH0247831A (ja) * | 1988-08-10 | 1990-02-16 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
| US4988423A (en) * | 1987-06-19 | 1991-01-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for fabricating interconnection structure |
| US5126283A (en) * | 1990-05-21 | 1992-06-30 | Motorola, Inc. | Process for the selective encapsulation of an electrically conductive structure in a semiconductor device |
| US5223455A (en) * | 1987-07-10 | 1993-06-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of forming refractory metal film |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS513194A (ja) * | 1974-06-24 | 1976-01-12 | Fuji Electric Co Ltd | Hinanjudohokojidosetsuteihoho |
-
1982
- 1982-10-29 JP JP18904582A patent/JPS5979550A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS513194A (ja) * | 1974-06-24 | 1976-01-12 | Fuji Electric Co Ltd | Hinanjudohokojidosetsuteihoho |
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| JPH0247831A (ja) * | 1988-08-10 | 1990-02-16 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
| US5126283A (en) * | 1990-05-21 | 1992-06-30 | Motorola, Inc. | Process for the selective encapsulation of an electrically conductive structure in a semiconductor device |
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