(57)【要約】【課題】許容電流密度を向上させた配線の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の一態様は、絶縁膜１１上にＴｉ膜１２をスパッタ法で形成する工程（ａ）と、前記Ｔｉ膜上にＴｉＮ膜１３をスパッタ法で形成する工程（ｂ）と、前記ＴｉＮ膜上にＡｌＣｕ合金膜１４をスパッタ法で形成する工程（ｃ）と、を含み、前記工程（ａ）、前記工程（ｂ）及び前記工程（ｃ）を大気暴露せずに行う配線の製造方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁膜上にＴｉ膜をスパッタ法で形成する工程（ａ）と、
前記Ｔｉ膜上にＴｉＮ膜をスパッタ法で形成する工程（ｂ）と、
前記ＴｉＮ膜上にＡｌ合金膜をスパッタ法で形成する工程（ｃ）と、を含み、
前記工程（ａ）、前記工程（ｂ）及び前記工程（ｃ）を大気暴露せずに行うことを特徴とする配線の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記工程（ｃ）の後に、前記Ａｌ合金膜上にＴｉ膜をスパッタ法で形成する工程（ｄ）と、
前記Ｔｉ膜上にＴｉＮ膜をスパッタ法で形成する工程（ｅ）と、を有し、
前記工程（ｄ）及び前記工程（ｅ）を大気暴露せずに行うことを特徴とする配線の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記Ａｌ合金膜はＡｌＣｕ合金膜またはＡｌＳｉＣｕ合金膜であることを特徴とする配線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２は、従来の配線の製造方法を説明するための断面図である。
絶縁膜１０１上に厚さ３０ｎｍのＴｉＮ膜１０２をスパッタ法により成膜する。次いで、ＴｉＮ膜１０２上に厚さ３５０ｎｍのＡｌＣｕ合金膜１０３をスパッタ法により成膜する。次いで、ＡｌＣｕ合金膜１０３上にＴｉ膜１０４を成膜し、Ｔｉ膜１０４上にＴｉＮ膜１０５を成膜する。次いで、ＴｉＮ膜１０５上にフォトリソグラフィー技術によってフォトレジスト（図示せず）を形成し、このフォトレジストをマスクとしてＴｉＮ膜、Ｔｉ膜、ＡｌＣｕ合金膜及びＴｉＮ膜をドライエッチングする。これにより、絶縁膜１０１上に、ＴｉＮ膜１０２、ＡｌＣｕ合金膜１０３、Ｔｉ膜１０４、ＴｉＮ膜１０５からなるメタル配線１０７が形成される。
【０００３】
次に、メタル配線１０７及び絶縁膜１０１上にＨＤＰ(High Density Plasma)のプラズマＣＶＤ法により酸化シリコン膜１０９を形成する。次いで、酸化シリコン膜１０９上にＴＥＯＳ(Tetraethyl orthosilicate)によりＮＳＧ(None-doped Silicate Glass)膜１１０を形成する。上記従来の配線の製造方法に関連する技術が特許文献１に開示されている。
【０００４】
上述したメタル配線１０７では、十分な許容電流密度（JOP）及び十分なＥＭ(electromigration)耐性を得ることができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１３０９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の幾つかの態様は、許容電流密度を向上させた配線の製造方法に関連している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、絶縁膜上にＴｉ膜をスパッタ法で形成する工程（ａ）と、前記Ｔｉ膜上にＴｉＮ膜をスパッタ法で形成する工程（ｂ）と、前記ＴｉＮ膜上にＡｌ合金膜をスパッタ法で形成する工程（ｃ）と、を含み、前記工程（ａ）、前記工程（ｂ）及び前記工程（ｃ）を大気暴露せずに行うことを特徴とする配線の製造方法である。
【０００８】
上記本発明の一態様によれば、Ｔｉ膜、ＴｉＮ膜及びＡｌ合金膜を形成する工程を大気暴露せずに行うことで、Ｔｉ膜の結晶性がＴｉＮ膜を通してＡｌ合金膜に伝わり、Ａｌ合金膜の配向性を良くすることができる。その結果、許容電流密度を向上させることができる。
【０００９】
また、本発明の一態様は、上記本発明の一態様において、前記工程（ｃ）の後に、前記Ａｌ合金膜上にＴｉ膜をスパッタ法で形成する工程（ｄ）と、前記Ｔｉ膜上にＴｉＮ膜をスパッタ法で形成する工程（ｅ）と、を有し、前記工程（ｄ）及び前記工程（ｅ）を大気暴露せずに行うことを特徴とする配線の製造方法である。
【００１０】
上記本発明の一態様によれば、Ａｌ合金膜の配向性を良くすることができる。その結果、許容電流密度を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明の一態様は、上記本発明の一態様において、前記Ａｌ合金膜はＡｌＣｕ合金膜またはＡｌＳｉＣｕ合金膜であることを特徴とする配線の製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一態様に係る配線の製造方法を説明するための断面図。
【図２】従来の配線の製造方法を説明するための断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００１４】
図１は、本発明の一態様に係る配線の製造方法を説明するための断面図である。
トランジスター等の半導体素子が形成されたシリコン基板（図示せず）上に絶縁膜１１を形成する。
【００１５】
この後、絶縁膜１１上に厚さ２０ｎｍのＴｉ膜１２をスパッタ法により形成し、このＴｉ膜１２上にＴｉＮ膜１３をスパッタ法で形成する。続いて、ＴｉＮ膜１３上に厚さ３５０ｎｍのＡｌＣｕ合金膜１４をスパッタ法で形成し、このＡｌＣｕ合金膜１４上にＴｉ膜１５をスパッタ法で形成し、このＴｉ膜１５上にＴｉＮ膜１６をスパッタ法で形成する。これらＴｉ膜１２、ＴｉＮ膜１３、Ａｌ合金膜１４、Ｔｉ膜１５及びＴｉＮ膜１６の全形成工程を大気暴露することなくｉｎ−ｓｉｔｕで行う。
【００１６】
次いで、ＴｉＮ膜１６上にフォトリソグラフィー技術によってフォトレジスト（図示せず）を形成し、このフォトレジストをマスクとしてＴｉＮ膜１６、Ｔｉ膜１５、ＡｌＣｕ合金膜１４、ＴｉＮ膜１３及びＴｉ膜１２をドライエッチングする。これにより、絶縁膜１１上に、ＴｉＮ膜１６、Ｔｉ膜１５、ＡｌＣｕ合金膜１４、ＴｉＮ膜１３及びＴｉ膜１２からなるメタル配線１７が形成される。メタル配線１７の幅は例えば０．２３μｍである。なお、ＡｌＣｕ合金膜１４の上面にはＡｌＴｉ合金１８が形成される。これにより、マイグレーションしにくい配線構造となるため、ＥＭ耐性に対して有利になる。
【００１７】
次に、メタル配線１７及び絶縁膜１１上にＨＤＰのプラズマＣＶＤ法により酸化シリコン膜１９を形成する。次いで、酸化シリコン膜１９上にＴＥＯＳによりＮＳＧ膜２０を形成する。
【００１８】
なお、本実施の形態では、Ｔｉ膜１２、ＴｉＮ膜１３、Ａｌ合金膜１４、Ｔｉ膜１５及びＴｉＮ膜１６の全形成工程を大気暴露することなくｉｎ−ｓｉｔｕで行うが、少なくともＴｉ膜１２、ＴｉＮ膜１３及びＡｌ合金膜１４の形成工程を大気暴露することなくｉｎ−ｓｉｔｕで行うとよい。
【００１９】
本実施の形態によれば、Ｔｉ膜１２、ＴｉＮ膜１３、ＡｌＣｕ合金膜１４を順に積層した構造とし、かつＴｉ膜１２、ＴｉＮ膜１３及びＡｌＣｕ合金膜１４を形成するスパッタ蒸着工程を大気暴露することなくｉｎ−ｓｉｔｕで行う。これにより、Ｔｉ膜１２の結晶性がＴｉＮ膜１３を通してＡｌＣｕ合金膜１４に伝わり、ＡｌＣｕ合金膜１４の配向性を良くすることができる。その結果、許容電流密度（JOP）の向上及びＥＭ耐性の向上を図ることができる。よって、設計効率の向上が実現できる。
【００２０】
図１に示すメタル配線１７と図２に示すメタル配線１０７で許容電流密度（JOP）を比較する実験を行った。その際、ＡｌＣｕ合金膜の厚さを両者ともに３５０ｎｍとし、配線幅を両者ともに０．２３μｍとした。
【００２１】
図２のメタル配線１０７の実験結果は以下のとおりである。
JOP  ：1.00mA／μm２，  Tj＝110degC
図１のメタル配線１７の実験結果は以下のとおりである。
JOP  ：6.40mA／μm２，  Tj＝110degC
【００２２】
上記の実験結果から本実施の形態による配線では従来の配線に比べて許容電流密度（JOP）が飛躍的に向上することが確認された。
【００２３】
なお、本実施の形態では、ＡｌＣｕ合金膜１４の厚さを３５０ｎｍとしているが、ＡｌＣｕ合金膜１４の厚さを５００ｎｍまたは８５０ｎｍとしてもよい。
【００２４】
また、本実施の形態では、ＡｌＣｕ合金膜１４を用いているが、Ａｌを主成分とするＡｌ合金膜であれば、他の組成のＡｌ合金膜を用いることも可能であり、例えばＡｌＳｉＣｕ合金膜を用いることも可能である。
【００２５】
本発明の一態様において、特定のＡ（以下「Ａ」という）の上（または下）に特定のＢ（以下「Ｂ」という）を形成する（Ｂが形成される）というとき、Ａの上（または下）に直接Ｂを形成する（Ｂが形成される）場合に限定されない。Ａの上（または下）に本発明の作用効果を阻害しない範囲で、他のものを介してＢを形成する（Ｂが形成される）場合も含む。
また上（または下）との表現による構成は、必ずしも一方向に限定されるものではなく、例えばＡの上（または下）にＢを形成する（Ｂが形成される）というとき、半導体装置が天地逆転して使用される際には、Ａの下（または上）にＢを形成する（Ｂが形成される）という場合を含む。
【符号の説明】
【００２６】
１１…絶縁膜、１２…Ｔｉ膜、１３…ＴｉＮ膜、１４…ＡｌＣｕ合金膜、１５…Ｔｉ膜、１６…ＴｉＮ膜、１７…メタル配線、１８…ＡｌＴｉ合金、１９…酸化シリコン膜、２０…ＮＳＧ膜、１０１…絶縁膜、１０２…Ｔｉ膜、１０３…ＡｌＣｕ合金膜、１０４…Ｔｉ膜、１０５…ＴｉＮ膜、１０７…メタル配線、１０９…酸化シリコン膜、１１０…ＮＳＧ膜。
【図１】
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【図２】
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