JPH01232745A - 半導体装置用金属電極・配線の製造方法 - Google Patents

半導体装置用金属電極・配線の製造方法

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JPH01232745A
JPH01232745A JP63057364A JP5736488A JPH01232745A JP H01232745 A JPH01232745 A JP H01232745A JP 63057364 A JP63057364 A JP 63057364A JP 5736488 A JP5736488 A JP 5736488A JP H01232745 A JPH01232745 A JP H01232745A
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JP
Japan
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metal
wiring
layer
metal electrode
opening
Prior art date
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JP63057364A
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English (en)
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Michihiko Hasegawa
長谷川 充彦
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体装置用金属電極・配線の製造方法の改良に関し、
とくに、アスペクト比の大きい金属電極・配線コンタク
ト用開口を介して金属電極・配線を形成する方法の改良
に関し、金属電極・配線コンタクト用開口内に空洞が形
成されることがな(、半導体層と良好な接合が得られる
よう改良された半導体装置用金属電極・配線の製造方法
を提供することを目的とし、素子の形成された半導体I
I(1)上に形成されている絶縁物層(2)に金属電極
・配線コンタクト用開口(3)を形成し、金属のイオン
を、加速電圧10keVをもって、前記金属電極・配線
コンタクト用開口(3)のみに照射して、前記金属を前
記金属電極・配線コンタクト用開口(3)内のみに堆積
させて、該開口(3)を前記金属をもって埋め込んで第
1の金属層(4)を形成し、 該埋め込まれて、前記絶縁物層(2)とお−むね同一平
面となった第1の金属層(4)を覆って、金属配線(5
)を形成するように構成するか、素子の形成された半導
体層(1)上に形成されている絶縁物層(2)に金属電
極・配線コンタクト用開口(3)を形成し、 金属電極・配線を構成することとなる金属のイオンを加
速電圧10keVをもって、前記絶縁物層(2)の全面
に照射して、前記金属電極・配線コンタクト用開口(3
)を前記金属をもって埋め込むとともに、前記絶縁物層
(2)の全面に前記金属よりなる第2の金属層(6)を
形成し、該第2の金属層(6)をパターニングして金属
電極・配線(7)を形成するように構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体装置用金属電極・配線の製造方法の改
良に関する。とくに、アスペクト比の大きい金属電極・
配線コンタクト用開口を介して金属電極・配線を形成す
る方法の改良に関する。
〔従来の技術〕
従来技術に係る半導体装置用金属電極・配線の製造方法
においては、一般に、素子の形成された半導体層上に形
成されている絶縁物層に、金属電極・配線コンタクト用
開口を形成し、蒸着法、スパッタリング法等を使用して
アルミニウム等の金属を金属電極・配線コンタクト用開
口に埋め込むとともに、絶縁物層の全面に形成した後、
金属層をパターニングして金属電極・配線を形成してい
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
半導体装置が微細化するにつれ、配線幅が0.8〜0.
4nと狭くなり、これに対応して金属電極・配線コンタ
クト用開口の寸法も0.4X0.4 pmと小さくなり
、金属電極・配線コンタクト用開口のアスペクト比は1
以上となってきた。
第6図参照 このようにアスペクト比が大きくなると、アルミニウム
等の金属を蒸着法やスパッタリング法を使用して絶縁物
層2に設けられた金属電極・配線コンタクト用開口3内
に埋め込もうとしても、蒸着法、スパッタリング法は非
方向性堆積法であるため、金属は図に示すような形状に
堆積し、内部に空洞が形成されてt導体層1と金属電極
・配線8との接合が不完全となる。
本発明の目的は、この欠点を解消することにあり、半導
体層中に注入されない程度の加速(打ち込み)エネルギ
ーをもって金属イオンビームを開口部に照射すれば、開
口部に金属が堆積するとの着想をもとに、アスペクト比
の大きい金属電極・配線コンタクト用開口を介して金属
電極・配線を形成する分野において、この着想を具体化
し、金属電極・配線コンタクト用開口内に空洞が形成さ
れることがなく、半導体層と良好な接合が得られるよう
改良された半導体装置用金属電極・配線の製造方法を提
供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的は、素子の形成された半導体層(1)上に形
成されている絶縁物層(2)に金属電極・配線コンタク
ト用開口(3)を形成し、アルミニウム、リフラクトリ
メタル等の金属のイオンを、加速電圧10keVをもっ
て、前記金属電極・配線コンタクト用開口(3)のみに
照射して、前記金属を1n記金属電極・配線コンタクト
用開口(3)内のみに堆積させて、該開口(3)を前記
金属をもって埋め込んで第1の金属層(4)を形成し、 該埋め込まれて、前記絶縁物層(2)とお−むね同一平
面となった第1の金属層(4)を覆って、金属層m(5
)を形成することによって達成される。
また、素子の形成された半導体層(1)上に形成されて
いる絶縁物層(2)に金属電極・配線コンタクト用開口
(3)を形成し、 金属電極・配線を構成することとなるアルミニウム等の
金属のイオンを加速電圧10keVをもって、前記絶縁
物層(2)の全面に照射して、前記金属電極・配線コン
タクト用開口(3)を前記金属をもって埋め込むととも
に、前記絶縁物層(2)の全面に前記金属よりなる第2
の金属層(6)を形成し、 該第2の金属層(6)をパターニングして金属電極・配
線(7)を形成することによっても達成される。
(作用〕 10keV以下の加速電圧をもって金属イオンを半導体
層l上の絶縁物層2に設けられた金属電極・配線コンタ
クト用開口3に照射すれば、金属イオンは開口3にぼり
垂直に入射し、半導体層1中に注入されることなく、金
属電極・配線コンタクト用開口内の半導体層上に堆積す
る。この結果、アスペクト比の大きい金属電極・配線コ
ンタクト用開口3内に、空洞を形成することなく金属が
埋め込まれ、この埋め込まれた金属を覆って金属配線5
を形成すれば、半導体層lと金属電極・配線5とは接触
抵抗の低い良好な接合がなされる。
なお、半導体基板1を200″C程度に加熱してイオン
照射を行えば、半導体基板lの受けるダメージが少なく
、また、埋め込まれた金属4と、半導体層lとの間にバ
リヤ層が不要であることが、実験的に確認された。
−〔実施例〕 以下、図面を参照しつ−、本発明の二つの実施例に係る
半導体装置用金属電極・配線の製造方法について説明す
る。
■1斑 第2図参照 シリコン基板1上に形成された0、8n厚の二酸化シリ
コン絶縁物層2にフォトリソグラフィー法を使用して0
.4X0.41]mの金属電極・配線コンタクト用開口
3を形成する。
第1図参照 シリコン基板1を200°C程度に加熱し、収束イオン
注入装置9を使用して直径0.2n程度のアルミニウム
等の金属イオンビームを、ビーム電流20μA、イオン
加速電圧10keVをもって金属電極・配線コンタクト
用開口に照射して第1の金属層4を形成する。
第7図参照 収束イオン注入装置9から発射されるイオンビームが結
ぶ焦点の位置Pを上下に移動することによって、金属電
極・配線コンタクト用開口3に照射される金属イオンビ
ームの直径りを、金属電極・配線コンタクト用開口3の
大きさに応じて任意に選定することができる。
第8図参照 イオンビームを照射するにあたっては、次のようにする
ことが効果的である。
初めに、半導体層1にイオンが注入されない程度の低い
加速電圧をもって、金属イオンビームを半導体層l上の
絶縁物層2に設けられた金属電極・配線コンタクト用開
口3に照射し、金属電極・配線コンタクト用開口の底面
と側面とに、図に示すように、はり同じ厚さの金属を堆
積させる。
第9図参照 金属電極・配線コンタクト用開口の底面と側面とに成程
度の金属堆積層が形成されれば、金属イオンビームの加
速電圧を高めても、もはや金属イオンが半導体層内に注
入されないので、次第に加速電圧を高めて金属イオンビ
ームを照射する。加速電圧が高くなると、金属電極・配
線コンタクト用開口3の側壁に形成された金属堆積層間
の細隙を通って金属イオンが侵入し、図に示すように、
開口の側壁よりも底面に多くの金属が堆積するので、金
属電極・配線コンタクト用開口の入口が閉塞されること
なく金属が埋め込まれ、金属電極・配線コンタクト用開
口3内に空洞が形成されない。
第3図参照 通常の蒸着法、スパッタリング法等を使用して、絶縁物
層2上の全面に、前記第1の金属層4を覆って1μ厚程
度のアルミニウム層を形成し、フォトリソグラフィー法
を使用してバターニングし、金属配線5を形成する。
金属電極・配線コンタクト用開口内には空洞が形成され
ていないので、接触抵抗の低い良好な金属電極・配線が
形成される。また、シリコン裁板lをイオンビーム照射
時に200’C程度に加熱しておけば、シリコン基板1
はダメージをうけることがない。
上記の方法を使用して、16MDRAMの金属電極・配
線コンタクト用開口に金属を埋め込む所要時間は下記の
とおりである。
16MDRAMの金属電極・配線コンタクト用開口総数
4t16xlO” xlo=1.6 x 10’個であ
り、0.4 Xo、4 Xo、8 (深さ)1層の開口
1個に金属を埋め込むために必要なアルミニウム原子数
は7.7×109個である。したがって、イオンビーム
電流20μAをもって16MDRAMの金属電極・配線
コンタクト用開口総数に金属を埋め込むに必要な時間は
164分程度となる。この所要時間は、今後の集束イオ
ン注入装置の改良によって短縮されうるし、また、金属
電極・配線コンタクト用開口が微細化すれば、埋め込み
所要時間は必然的に短縮される。
■1班 第2図再参照 第1例と同様に、シリコン基板1上に形成された0、8
n厚の二酸化シリコン絶縁物層2に、フォトリソグラフ
ィー法を使用して0.4 Xo、4 pmの金属電極・
配線コンタクト用開口3を形成する。
第4図参照 シリコン基板lを200℃程度に加熱し、前記集束イオ
ン注入装置に代えて、通常のイオン注入装置を使用し、
加速電圧10KeV、ビーム電流20mA、ドーズI 
4.8X10”cdをもって直径4インチの半導体ウェ
ーへの全面に照射すれば、半導体ウェーハに形成された
0、4 Xo、4 Xo、8 (深さ)nの金属電極・
配線コンタクト用開口を埋め込むに必要な時間は約50
分となる。二酸化シリコン絶縁物層2の全面に照射して
、金属電極・配線コンタクト用開口3を金属をもって埋
め込むとともに、二酸化シリコン絶縁物層2の全面に第
2の金属層6を形成する。
第5図参照 フォトリソグラフィー法を使用して、第2の金属層6を
パターニングして金属電極・配線7を形成する。
第1例と同様に、金属電極・配線コンタクト用開口内に
空洞が形成されることなく金属が埋め込まれ、コンタク
ト抵抗の低い金属電極・配線が形成される。
〔発明の効果〕
以上説明したとおり、本発明に係る半導体装置用金属電
極・配線の製造方法においては、金属電極・配線コンタ
クト用開口内に、半導体層中に注入されない程度の加速
エネルギーをもって、はり垂直に金属イオンを照射し、
金属を金属電極・配線コンタクト用開口内に堆積させる
ので、金属電極・配線コンタクト用開口内に空洞が形成
されず、半導体層との接触抵抗の低い良好な金属電極・
配線が形成される。なお、金属イオンビーム照射時に半
導体基板を約200°Cに加熱すれば半導体基板はダメ
ージを受けないこと、また、金属電極・配線と半導体層
との間にバリヤ層が不要であることが実験的にVa認さ
れた。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例に係る半導体装置用金属電極
・配線の製造方法の要旨に係る工程の説明図である。 第2図、第3図は、本発明の第1実施例に係る半導体装
置用金属電極・配線の製造方法の主要工程の工程図であ
る。 第4図、第5図は、本発明の第2実施例に係る半導体装
置用金属電極・配線の製造方法の主要工程の工程図であ
る。 第6図は、従来技術に係る金属電極・配線の断面図であ
る。 第7図は、イオンビームのビーム径調整方法の説明図で
ある。 第8図、第9図は、本発明に係る半導体装置用金属電極
・配線の製造方法を用いた場合の金属電極・配線コンタ
クト用開口内の金属堆積経過を示す断面図である。 l・・・半導体N(シリコン基板)、 2・・・絶縁物層、 3・・・金属電極・配線コンタクト用開口、4・・・第
1の金属層、 5・・・金属配線、 6・・・第2の金属層、 7.8・・・金属電極・配線、 9・・・集束イオン注入装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 [1]素子の形成された半導体層(1)上に形成されて
    いる絶縁物層(2)に金属電極・配線コンタクト用開口
    (3)を形成し、 金属のイオンを、加速電圧10keVをもって、前記金
    属電極・配線コンタクト用開口(3)のみに照射して、
    前記金属を前記金属電極・配線コンタクト用開口(3)
    内のみに堆積させて、該開口(3)を前記金属をもって
    埋め込んで第1の金属層(4)を形成し、 該埋め込まれて、前記絶縁物層(2)とおゝむね同一平
    面となった第1の金属層(4)を覆って、金属配線(5
    )を形成する ことを特徴とする半導体装置用金属電極・配線の製造方
    法 [2]素子の形成された半導体層(1)上に形成されて
    いる絶縁物層(2)に金属電極・配線コンタクト用開口
    (3)を形成し、 金属電極・配線を構成することとなる金属のイオンを加
    速電圧10keVをもって、前記絶縁物層(2)の全面
    に照射して、前記金属電極・配線コンタクト用開口(3
    )を前記金属をもって埋め込むとともに、前記絶縁物層
    (2)の全面に前記金属よりなる第2の金属層(6)を
    形成し、 該第2の金属層(6)をパターニングして金属電極・配
    線(7)を形成する ことを特徴とする半導体装置用金属電極・配線の製造方
    法。
JP63057364A 1988-03-12 1988-03-12 半導体装置用金属電極・配線の製造方法 Pending JPH01232745A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12377886B2 (en) 2018-06-12 2025-08-05 Autostore Technology AS Delivery vehicle, an automated storage and retrieval system and a method of transporting storage containers between an automated storage and retrieval grid and a second location
US12377885B2 (en) 2018-06-12 2025-08-05 Autostore Technology AS Automated storage and retrieval system and a method of transporting storage containers between an automated storage and retrieval grid and a second location

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