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発明の名称 半導体集積回路装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−188244
公開日 平成6年(1994)7月8日
出願番号 特願平4−338328
出願日 平成4年(1992)12月18日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
発明者 佐藤 一夫
要約 目的
高融点金属以外の金属配線材料たとえばアルミニウムを用いた場合でも、エレクトロあるいはストレス・マイグレーションによる配線の侵蝕を効果的に抑えて半導体集積回路装置の信頼性を向上させる。

構成
所定パターンに微細加工された金属配線の表面に不動態処理膜を形成する。
特許請求の範囲
【請求項1】 アルミニウムなどの金属配線を使用する半導体集積回路装置であって、所定パターンに微細加工された金属配線の表面に不動態処理膜を形成したことを特徴とする半導体集積回路装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置、さらにはAL(アルミニウム)などの金属配線を使用する半導体集積回路装置に適用して有効な技術に関するものであって、たとえばMOS型バイポーラ型半導体集積回路装置に利用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路装置では、半導体基板上にALなどの金属膜を全面的に形成した後、フォトレジストを用いた微細加工技術によって所定パターンの配線を形成することが行なわれる。
【0003】このようにして形成される微細な金属配線は、大電流を流したときに生じる原子の粒界移動によるエレクトロ・マイグレーション、配線に加わる機械的応力によるストレス・マイグレーションなどによって侵蝕されることがある。
【0004】そこで、従来においては、金属配線の表面をMoSi2,Ti,Wなどの高融点金属材料で覆うことが提案されている(たとえば、「Appl.Phys.Lett.,19, 1971年」P76、「Appl.Phys.,49 1978年」P4083、「Solid.State.Technology.,30 1987年」P121−126参照)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述した技術には、次のような問題のあることが本発明者らによってあきらかとされた。
【0006】すなわち、上述した従来の技術では、微細加工される前の金属膜に対して高融点金属材料の被覆が行なわれるため、図4に示すように、高融点金属材料8で被覆されるのは、金属配線4の上側面だけであって、その側面までは被覆することができなかった。
【0007】また、高融点金属材料で被覆される配線材料も、TiやWなどの高融点金属に限定され、それ以外の金属たとえばAL(アルミニウム)では、良好な被覆を形成することが困難であった。
【0008】本発明の目的は、高融点金属以外の金属配線材料を用いた場合でも、エレクトロあるいはストレス・マイグレーションによる配線の侵蝕を効果的に抑えて半導体集積回路装置の信頼性を向上させる、という技術を提供することにある。
【0009】本発明の前記ならびにそのほかの目的と特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。
【0010】
【課題を解決するための手段】本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【0011】すなわち、所定パターンに微細加工された金属配線の表面に不動態処理膜を形成する、というものである。
【0012】
【作用】上述した手段によれば、金属配線の表面は安定かつ緻密な不動態処理膜によって強固に覆われるとともに、その被覆は金属配線の上側面だけではなく側面にまで形成される。
【0013】これにより、高融点金属以外の金属配線材料を用いた場合でも、エレクトロあるいはストレス・マイグレーションによる配線の侵蝕を効果的に抑えて半導体集積回路装置の信頼性を向上させる、という目的が達成される。
【0014】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明する。
【0015】なお、図において、同一符号は同一あるいは相当部分を示すものとする。
【0016】図1は本発明の技術が適用された半導体集積回路装置の一実施例を示したものであって、10は単結晶シリコンからなる半導体基板、1はウェル拡散層、2はMOSトランジスタのソース・ドレイン領域をなす不純物拡散層、3はフィールド酸化膜、4はアルミニウムからなる金属配線、5は金属配線4の表面に形成された不動態処理膜(アルミナ膜)、6は絶縁膜、7はMOSトランジスタのゲート電極である。
【0017】図2は上述した半導体集積回路装置の要部における製造プロセスの概略を示したものであって、まず、最上部の拡散層の上にコンタクト孔を開孔するためのコンタクト・ホトレジ工程を行なってから、配線材料である金属(アルミニウム)の膜を全面的に形成する。
【0018】次に、フォトレジストを用いた微細加工技術によって、上記金属膜を所定パターンの配線にパターニングする配線ホトレジ工程を行なう。
【0019】このあと、所定パターンに微細加工された金属配線に対して不動態処理膜を形成する工程を行なう。
【0020】不動態処理膜としては、AL2O3(酸化アルミニウム)あるいはAL2F3(フッ化アルミニウム)などが形成される。これらは、たとえば、反応性ガスを使用するとともに、プラズマ処理あるいは熱処理を行なうことで形成することができる。
【0021】上述の工程により、図3に示すように、金属配線4の表面は安定かつ緻密な不動態処理膜5によって強固に覆われるとともに、その処理膜5は金属配線の上側面だけではなく側面も蜜に覆うようになる。
【0022】したがって、高融点金属以外の金属配線材料を用いた場合でも、エレクトロあるいはストレス・マイグレーションによる配線の侵蝕を効果的に抑えて半導体集積回路装置の信頼性を向上させることができる。
【0023】以上、本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0024】以上の説明では主として、本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野であるMOS型半導体集積回路装置に適用した場合について説明したが、それに限定されるものではなく、たとえばバイポーラあるいはBi−CMOS型半導体集積回路装置にも適用できる。
【0025】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【0026】すなわち、高融点金属以外の金属配線材料を用いた場合でも、エレクトロあるいはストレス・マイグレーションによる配線の侵蝕を効果的に抑えて半導体集積回路装置の信頼性を向上させることができる、という効果が得られる。




 

 


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