JPH0221144B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0221144B2 JPH0221144B2 JP56135726A JP13572681A JPH0221144B2 JP H0221144 B2 JPH0221144 B2 JP H0221144B2 JP 56135726 A JP56135726 A JP 56135726A JP 13572681 A JP13572681 A JP 13572681A JP H0221144 B2 JPH0221144 B2 JP H0221144B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- layer
- sio
- interlayer insulating
- insulating film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P95/00—Generic processes or apparatus for manufacture or treatments not covered by the other groups of this subclass
- H10P95/90—Thermal treatments, e.g. annealing or sintering
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/40—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of conductive or resistive materials
- H10P14/418—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of conductive or resistive materials the conductive layers comprising transition metals
Landscapes
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、レーザーアニール等の様な瞬時高温
熱処理を用いて製造する、多層構造の半導体装置
の製造方法に関するものである。
熱処理を用いて製造する、多層構造の半導体装置
の製造方法に関するものである。
多層構造を有する半導体装置のうち、特に、第
二層目以上の層に能動素子領域を有する半導体装
置の製造工程においては、能動素子領域となる半
導体膜を能動素子を形成するのに適する単結晶に
近い膜にするため、その半導体膜にレーザーアニ
ール等の瞬時高温熱処理を施すという手段が用い
られる。
二層目以上の層に能動素子領域を有する半導体装
置の製造工程においては、能動素子領域となる半
導体膜を能動素子を形成するのに適する単結晶に
近い膜にするため、その半導体膜にレーザーアニ
ール等の瞬時高温熱処理を施すという手段が用い
られる。
第１図は、多層構造を有する半導体装置におい
て第二層目の能動素子領域となるべき半導体膜を
レーザーアニールする場合の断面図である。第１
図はMOS型デバイスの断面図であり、１はシリ
コン基板、２はSiO2膜、３はソース、ドレイン、
４は多結晶シリコンゲート電極、５は金属配線、
６は層間絶縁膜、７はSiO2膜、８は２層目のシ
リコン膜、９が第１層目の能動領域、８が第２層
目の能動領域である。第１図において層間絶縁膜
である厚いSiO2膜６上に被着したシリコン膜８
を単結晶に近づけるため、８の表面にレーザー光
１０を照射し、温度を上昇させるのであるが、レ
ーザー光１０の部は膜８及び６を透過し、第１層
９に達する。特に、第２層目の素子分離領域を構
成するSiO2膜７が存在する場合は、レーザー光
１０が大部分透過して第１層９に達し、第１層を
構成するすでに完成した素子を極く短時間ではあ
るが、1000℃以上に昇温させることになる。この
様な場合、高温の影響で多結晶シリコンゲート４
を持つFETの特性が変化したり、第１層目の金
属配線５とシリコン基板１の一部に形成されたソ
ース・ドレイン領域３との合金化反応が進んでソ
ース・ドレイン接合を破壊する等という問題点が
存在する。
て第二層目の能動素子領域となるべき半導体膜を
レーザーアニールする場合の断面図である。第１
図はMOS型デバイスの断面図であり、１はシリ
コン基板、２はSiO2膜、３はソース、ドレイン、
４は多結晶シリコンゲート電極、５は金属配線、
６は層間絶縁膜、７はSiO2膜、８は２層目のシ
リコン膜、９が第１層目の能動領域、８が第２層
目の能動領域である。第１図において層間絶縁膜
である厚いSiO2膜６上に被着したシリコン膜８
を単結晶に近づけるため、８の表面にレーザー光
１０を照射し、温度を上昇させるのであるが、レ
ーザー光１０の部は膜８及び６を透過し、第１層
９に達する。特に、第２層目の素子分離領域を構
成するSiO2膜７が存在する場合は、レーザー光
１０が大部分透過して第１層９に達し、第１層を
構成するすでに完成した素子を極く短時間ではあ
るが、1000℃以上に昇温させることになる。この
様な場合、高温の影響で多結晶シリコンゲート４
を持つFETの特性が変化したり、第１層目の金
属配線５とシリコン基板１の一部に形成されたソ
ース・ドレイン領域３との合金化反応が進んでソ
ース・ドレイン接合を破壊する等という問題点が
存在する。
こうした、レーザー光による能動素子領域の不
必要な昇温を防止するため、レーザー光のSiO2
膜透過を阻止する一つの方法として、半導体装置
を第２図に示される構造に改良するという考え方
がある。この方法における改良点は、層間絶縁膜
１６，１６′の境界にMo，Ｗ等の高融点金属膜
２０を設けたことである。高融点金属膜２０は、
赤外から波長約3000Å附近の紫外領域にわたつて
70％程度の比較的高い反射率を持つので通常のア
ニールに使用する波長のレーザー光２１を、第２
層領域を構成するSiO2膜７又はシリコン膜８に
照射しても、光は膜７，８及び１６′を透過した
後、高融点金属膜２０の表面で大部分反射され
る。従つて第１層９に達する光エネルギー量は非
常に小さく、温度上昇がおさえられるのである。
必要な昇温を防止するため、レーザー光のSiO2
膜透過を阻止する一つの方法として、半導体装置
を第２図に示される構造に改良するという考え方
がある。この方法における改良点は、層間絶縁膜
１６，１６′の境界にMo，Ｗ等の高融点金属膜
２０を設けたことである。高融点金属膜２０は、
赤外から波長約3000Å附近の紫外領域にわたつて
70％程度の比較的高い反射率を持つので通常のア
ニールに使用する波長のレーザー光２１を、第２
層領域を構成するSiO2膜７又はシリコン膜８に
照射しても、光は膜７，８及び１６′を透過した
後、高融点金属膜２０の表面で大部分反射され
る。従つて第１層９に達する光エネルギー量は非
常に小さく、温度上昇がおさえられるのである。
しかるに、絶縁膜と金属の密着強度は、半導体
と絶縁膜との密着強度と比較して弱い。Mo，Ｗ
等の高融点金属膜２０と、層間絶縁膜１６，１
６′は、温度を1000℃程度にしても、金属とSiO2
との反応による中間層をほとんどつくらずに接触
しており膜の密着強度は膜のはく離が生ずるため
に必要な剪断応力に換算した値で109dyne／cm2の
桁である。一方、絶縁膜１６′、金属膜２０にレ
ーザー光が入射し、１６′，２０が1000℃付近ま
で急激に温度上昇した場合に、膜１６′と膜２０
の熱膨張係数の差によつて１６′，２０の膜界面
に生じる熱歪の応力は109dyne／cm2〜1010dyne／
cm2の間にあり、膜の密着力を越えることがある。
このため、絶縁膜１６′と高融点金属膜２０の界
面ではく離が起こるという欠点がある。層間絶縁
膜１６′の膜厚を厚くしたり、あるいは、２層以
上の多層能動素子領域を構成するために、層間絶
縁膜と高融点金属膜の積層構造をくり返し使用す
ると、レーザー光照射による温度上昇に伴い一つ
の層間絶縁膜一金属膜界面に加わる応力が増々大
きくなり、はく離する確率が増える。
と絶縁膜との密着強度と比較して弱い。Mo，Ｗ
等の高融点金属膜２０と、層間絶縁膜１６，１
６′は、温度を1000℃程度にしても、金属とSiO2
との反応による中間層をほとんどつくらずに接触
しており膜の密着強度は膜のはく離が生ずるため
に必要な剪断応力に換算した値で109dyne／cm2の
桁である。一方、絶縁膜１６′、金属膜２０にレ
ーザー光が入射し、１６′，２０が1000℃付近ま
で急激に温度上昇した場合に、膜１６′と膜２０
の熱膨張係数の差によつて１６′，２０の膜界面
に生じる熱歪の応力は109dyne／cm2〜1010dyne／
cm2の間にあり、膜の密着力を越えることがある。
このため、絶縁膜１６′と高融点金属膜２０の界
面ではく離が起こるという欠点がある。層間絶縁
膜１６′の膜厚を厚くしたり、あるいは、２層以
上の多層能動素子領域を構成するために、層間絶
縁膜と高融点金属膜の積層構造をくり返し使用す
ると、レーザー光照射による温度上昇に伴い一つ
の層間絶縁膜一金属膜界面に加わる応力が増々大
きくなり、はく離する確率が増える。
以上に述べた様に、絶縁膜と高融点金属膜界面
のはく離現象は、多層構造を有する半導体装置の
製造工程上大きな障害となるものである。
のはく離現象は、多層構造を有する半導体装置の
製造工程上大きな障害となるものである。
本発明は、上記に述べた欠点を除去しようとす
るものであり、以下図面と共に本発明の詳細を説
明明する。
るものであり、以下図面と共に本発明の詳細を説
明明する。
第３図は本発明の内容を説明するための半導体
装置断面図である。第３図において第１，２図と
同一のものには同一番号を付している。この半導
体装置における層間絶縁膜部の製造方法を説明す
ると、まず第１層目能動領域９を形成した後、層
間絶縁膜３６を形成する。絶縁膜３６上に膜厚
500〜1000Åの薄いTi４０を被着する。次に第２
の層間絶縁膜３６′をTi膜４０上に形成した後、
第２層目の能動素子を形成すべきシリコン膜３８
及び素子分離用絶縁膜３７を選択的に形成する。
最後に、レーザー光４２を照射して、膜３８を単
結晶化する。
装置断面図である。第３図において第１，２図と
同一のものには同一番号を付している。この半導
体装置における層間絶縁膜部の製造方法を説明す
ると、まず第１層目能動領域９を形成した後、層
間絶縁膜３６を形成する。絶縁膜３６上に膜厚
500〜1000Åの薄いTi４０を被着する。次に第２
の層間絶縁膜３６′をTi膜４０上に形成した後、
第２層目の能動素子を形成すべきシリコン膜３８
及び素子分離用絶縁膜３７を選択的に形成する。
最後に、レーザー光４２を照射して、膜３８を単
結晶化する。
以上に説明した本発明における製造工程で、第
１，２図と異なる点は、層間絶縁膜３６，３６′
の中間に存在する金属として、Mo，Ｗ等の高融
点金属の代わりにTiを用いることである。Tiは、
融点1668±10℃で高温の熱処理に耐える。また、
TiはMo，Ｗと同じく光に対する反射率が大きい
からレーザー光照射による下層能動素子領域の温
度上昇を防ぐ。しかもTiはSiO2膜と500℃程度の
温度で反応し、TiとSiO2との相平衡に基くTiの
酸化層からなる転移層を形成するという性質を持
つている。従つて、第３図の半導体装置の製造工
程においてレーザー光４２を照射すると、膜３
６′，４０の温度が、500℃程度は上昇するから、
膜３６，３６′の境界にTi４０を含む転移層４１
が形成され、膜３６とTi４０の密着強度が著し
く増加する。第３図の例では、シリコン膜８のレ
ーザー照射工程を同時に、TiとSiO2との転移層
形成に利用できるという利点があるが、第２の層
間絶縁膜３６′を形成した後、転移層形成だけを
目的として膜３６′の上からレーザー光照射又は
通常の熱処理を行なつてもよい。
１，２図と異なる点は、層間絶縁膜３６，３６′
の中間に存在する金属として、Mo，Ｗ等の高融
点金属の代わりにTiを用いることである。Tiは、
融点1668±10℃で高温の熱処理に耐える。また、
TiはMo，Ｗと同じく光に対する反射率が大きい
からレーザー光照射による下層能動素子領域の温
度上昇を防ぐ。しかもTiはSiO2膜と500℃程度の
温度で反応し、TiとSiO2との相平衡に基くTiの
酸化層からなる転移層を形成するという性質を持
つている。従つて、第３図の半導体装置の製造工
程においてレーザー光４２を照射すると、膜３
６′，４０の温度が、500℃程度は上昇するから、
膜３６，３６′の境界にTi４０を含む転移層４１
が形成され、膜３６とTi４０の密着強度が著し
く増加する。第３図の例では、シリコン膜８のレ
ーザー照射工程を同時に、TiとSiO2との転移層
形成に利用できるという利点があるが、第２の層
間絶縁膜３６′を形成した後、転移層形成だけを
目的として膜３６′の上からレーザー光照射又は
通常の熱処理を行なつてもよい。
なお、第３図において、第１層と第２層の電気
的接続は金属膜４０、層間絶縁膜３６，３６′の
一部を開口し、この開口部に金属又は半導体を埋
込めばよい。
的接続は金属膜４０、層間絶縁膜３６，３６′の
一部を開口し、この開口部に金属又は半導体を埋
込めばよい。
以上の様に本発明では、多層構造を有する半導
体装置において層間絶縁膜の中間に反射率の高い
金属膜が設けられているので、レーザー光照射時
に光エネルギーが反射されて下層能動素子領域に
おいて素子特性の劣化、電極と半導体基板の反応
による接合破壊が生じない。さらに、金属膜とし
て、SiO2膜と容易に反応し転移層を形成するTi
等を用いるので、SiO2膜と金属との密着強度が
大きく、瞬時熱処理時に大きい応力が生じてもは
く離がないという特徴をもつている。この様に本
発明は多層構造の能動素子領域をもつ半導体装置
の製造にその効果を発揮するものである。
体装置において層間絶縁膜の中間に反射率の高い
金属膜が設けられているので、レーザー光照射時
に光エネルギーが反射されて下層能動素子領域に
おいて素子特性の劣化、電極と半導体基板の反応
による接合破壊が生じない。さらに、金属膜とし
て、SiO2膜と容易に反応し転移層を形成するTi
等を用いるので、SiO2膜と金属との密着強度が
大きく、瞬時熱処理時に大きい応力が生じてもは
く離がないという特徴をもつている。この様に本
発明は多層構造の能動素子領域をもつ半導体装置
の製造にその効果を発揮するものである。
第１図および第２図は従来の方法で製造した多
層の能動素子領域をもつ半導体装置の断面図、第
３図は本発明の一実施例の方法で製造した多層の
能動素子領域をもつ半導体装置の断面図である。 １……シリコン基板、９……第一層目の能動素
子領域、２０……Mo，Ｗ等の高融点金属膜、３
６，３６′……層間絶縁膜SiO2、７，１７，３７
……第２層目領域のSiO2、４０……Ti膜、４１
……SiO2膜３６，３６′とTi膜４０の間の転移
層、４２……レーザー光。
層の能動素子領域をもつ半導体装置の断面図、第
３図は本発明の一実施例の方法で製造した多層の
能動素子領域をもつ半導体装置の断面図である。 １……シリコン基板、９……第一層目の能動素
子領域、２０……Mo，Ｗ等の高融点金属膜、３
６，３６′……層間絶縁膜SiO2、７，１７，３７
……第２層目領域のSiO2、４０……Ti膜、４１
……SiO2膜３６，３６′とTi膜４０の間の転移
層、４２……レーザー光。
Claims (1)
- １ 第１の半導体素子層上に第１の層間SiO2膜
を被着する工程と、前記第１の層間SiO2膜の上
にTi膜を形成し、このTi膜上に第２の層間SiO2
膜を被着する工程と、前記第２の層間SiO2膜上
に第２の半導体素子形成用膜を形成し、この形成
用膜にレーザ光を照射し、前記SiO2膜とTi膜と
を反応させる工程とを備えた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 |
|---|---|---|---|
| JP56135726A JPS5837927A (ja) | 1981-08-28 | 1981-08-28 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56135726A JPS5837927A (ja) | 1981-08-28 | 1981-08-28 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5837927A JPS5837927A (ja) | 1983-03-05 |
| JPH0221144B2 true JPH0221144B2 (ja) | 1990-05-11 |
Family
ID=15158441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56135726A Granted JPS5837927A (ja) | 1981-08-28 | 1981-08-28 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5837927A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6074463A (ja) * | 1983-09-29 | 1985-04-26 | Fujitsu Ltd | 抵抗膜のトリミング方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56111213A (en) * | 1980-01-07 | 1981-09-02 | Chiyou Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai | Preparation of thin film semiconductor device |
| JPS56126956A (en) * | 1980-03-11 | 1981-10-05 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device |
-
1981
- 1981-08-28 JP JP56135726A patent/JPS5837927A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5837927A (ja) | 1983-03-05 |
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