JPH04273162A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- JPH04273162A JPH04273162A JP5588891A JP5588891A JPH04273162A JP H04273162 A JPH04273162 A JP H04273162A JP 5588891 A JP5588891 A JP 5588891A JP 5588891 A JP5588891 A JP 5588891A JP H04273162 A JPH04273162 A JP H04273162A
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- semiconductor device
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置及びその製造
方法に関し、特に半導体集積回路の電極配線であるAl
配線の信頼性向上のための技術に関する。
方法に関し、特に半導体集積回路の電極配線であるAl
配線の信頼性向上のための技術に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体集積回路、特にSi−LS
I(大規模集積回路)の電極配線には、Al配線が用い
られてきた。この理由は、AlがSi基板となじみが良
いこと、加工がしやすいこと、下地との密着性が良いこ
と等が挙げられる。そして、Al配線の形成方法はスパ
ッタと呼ばれる、真空中で不活性ガスのプラズマにより
ターゲット金属をたたいて蒸着する方法がとられている
。
I(大規模集積回路)の電極配線には、Al配線が用い
られてきた。この理由は、AlがSi基板となじみが良
いこと、加工がしやすいこと、下地との密着性が良いこ
と等が挙げられる。そして、Al配線の形成方法はスパ
ッタと呼ばれる、真空中で不活性ガスのプラズマにより
ターゲット金属をたたいて蒸着する方法がとられている
。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このス
パッタ法では、真空中の平均自由工程を利用した金属粒
の物理的な被着であるため、コンタクト孔等の深い孔に
対しては、金属粒の直進性のため、被覆性がきわめて悪
い。これが原因でAl配線が断線するという信頼性上の
問題が多発している。
パッタ法では、真空中の平均自由工程を利用した金属粒
の物理的な被着であるため、コンタクト孔等の深い孔に
対しては、金属粒の直進性のため、被覆性がきわめて悪
い。これが原因でAl配線が断線するという信頼性上の
問題が多発している。
【0004】このような問題を解決するために、本発明
者は既に、AlにGeを含有した金属を融点付近の高温
でスパッタし、コンタクト孔に溶かし込むリフロースパ
ッタを提案した。しかしながら、このためにAl膜中に
は固溶度以上のGeが必要であり、この固溶度以上のG
eは後に冷却したとき、Ge析出が生じAl配線断線の
新たな問題点となることを見出した。
者は既に、AlにGeを含有した金属を融点付近の高温
でスパッタし、コンタクト孔に溶かし込むリフロースパ
ッタを提案した。しかしながら、このためにAl膜中に
は固溶度以上のGeが必要であり、この固溶度以上のG
eは後に冷却したとき、Ge析出が生じAl配線断線の
新たな問題点となることを見出した。
【0005】本発明の目的は、前記課題を解決した半導
体装置及びその製造方法を提供することにある。
体装置及びその製造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】このような問題を解決す
るために、本発明者はAlにGeを固溶度以上含有した
金属を融点付近の高温でスパッタし、コンタクト孔に溶
かし込んだ後、同一真空中で連続的にTi膜を高温のま
まAl−Ge膜上にスパッタすればいいことを見出した
。そこで、本発明に係る半導体装置においては、半導体
基板上に、ゲルマニウム含有アルミニウム膜と、チタン
薄膜とを有する半導体装置であって、ゲルマニウム含有
アルミニウム膜は下層に、チタン薄膜は上層に配置して
、半導体基板上に積層形成されたものであり、アルミニ
ウム膜から析出するゲルマニウムをチタン薄膜のチタン
と化合させてチタンゲルマナイドを形成したものである
。
るために、本発明者はAlにGeを固溶度以上含有した
金属を融点付近の高温でスパッタし、コンタクト孔に溶
かし込んだ後、同一真空中で連続的にTi膜を高温のま
まAl−Ge膜上にスパッタすればいいことを見出した
。そこで、本発明に係る半導体装置においては、半導体
基板上に、ゲルマニウム含有アルミニウム膜と、チタン
薄膜とを有する半導体装置であって、ゲルマニウム含有
アルミニウム膜は下層に、チタン薄膜は上層に配置して
、半導体基板上に積層形成されたものであり、アルミニ
ウム膜から析出するゲルマニウムをチタン薄膜のチタン
と化合させてチタンゲルマナイドを形成したものである
。
【0007】また、本発明は、半導体基板上に、チタン
薄膜と、ゲルマニウム含有アルミニウム膜とを有する半
導体装置であって、チタン薄膜は下層に、ゲルマニウム
含有アルミニウム膜は上層に配置して、半導体基板上に
積層形成されたものであり、アルミニウム膜から析出す
るゲルマニウムをチタン薄膜のチタンと化合させてチタ
ンゲルマナイドを形成したものである。
薄膜と、ゲルマニウム含有アルミニウム膜とを有する半
導体装置であって、チタン薄膜は下層に、ゲルマニウム
含有アルミニウム膜は上層に配置して、半導体基板上に
積層形成されたものであり、アルミニウム膜から析出す
るゲルマニウムをチタン薄膜のチタンと化合させてチタ
ンゲルマナイドを形成したものである。
【0008】さらに、本発明に係る半導体装置の製造方
法においては、真空中で半導体基板上に、ゲルマニウム
を固溶度以上含有するアルミニウム膜を融点の半分以上
の高温で真空中で形成し、その後、連続的に真空中で、
高温でチタン膜を前記アルミニウム膜上に形成するもの
である。
法においては、真空中で半導体基板上に、ゲルマニウム
を固溶度以上含有するアルミニウム膜を融点の半分以上
の高温で真空中で形成し、その後、連続的に真空中で、
高温でチタン膜を前記アルミニウム膜上に形成するもの
である。
【0009】また、本発明は半導体基板上にチタン膜を
真空中で形成し、その後、連続的に真空中でゲルマニウ
ムを固溶度以上含有するアルミニウム膜を融点の半分以
上の高温で前記チタン膜上に形成するものである。
真空中で形成し、その後、連続的に真空中でゲルマニウ
ムを固溶度以上含有するアルミニウム膜を融点の半分以
上の高温で前記チタン膜上に形成するものである。
【0010】
【作用】AlにGeを固溶度以上含有した金属を融点付
近の高温でスパッタし、コンタクト孔に溶かし込んだ後
、同一真空中で連続的にTi膜を高温のままAl−Ge
膜上にスパッタすることにより、固溶度以上のGeが冷
却時にAl膜中に析出しないでTi膜に吸い上げられ、
チタンゲルマナイドを形成するためであることを見出し
た。
近の高温でスパッタし、コンタクト孔に溶かし込んだ後
、同一真空中で連続的にTi膜を高温のままAl−Ge
膜上にスパッタすることにより、固溶度以上のGeが冷
却時にAl膜中に析出しないでTi膜に吸い上げられ、
チタンゲルマナイドを形成するためであることを見出し
た。
【0011】
【実施例】次に本発明を図面を用いて説明する。
【0012】(実施例1)図1は本発明の実施例1を製
造工程順に示す断面図である。図1(a)において、p
型シリコン基板1の表面にシリコン酸化膜2を500n
m形成し、フォトリソグラフィにより、パターニングし
て、フォトレジスト3をマスクにシリコン酸化膜2をC
F4+O2ガスを用い、反応性イオンエッチングにより
コンタクト孔4を形成する。
造工程順に示す断面図である。図1(a)において、p
型シリコン基板1の表面にシリコン酸化膜2を500n
m形成し、フォトリソグラフィにより、パターニングし
て、フォトレジスト3をマスクにシリコン酸化膜2をC
F4+O2ガスを用い、反応性イオンエッチングにより
コンタクト孔4を形成する。
【0013】次に図1(b)に示すように、DCマグネ
トロンスパッタによりGeを20%含有するAlターゲ
ットから膜厚200nmのAl−20%Ge膜5を基板
加熱温度300℃,スパッタパワー7KW,Ar圧力6
mTorrの条件で形成する。このときの実効的ウェー
ハ温度は430℃を越えており、ウェーハに到達したA
l,Geの原子又はクラスターはウェーハ上で溶融し、
コンタクト孔4にマイグレートし、コンタクト孔4を埋
める。
トロンスパッタによりGeを20%含有するAlターゲ
ットから膜厚200nmのAl−20%Ge膜5を基板
加熱温度300℃,スパッタパワー7KW,Ar圧力6
mTorrの条件で形成する。このときの実効的ウェー
ハ温度は430℃を越えており、ウェーハに到達したA
l,Geの原子又はクラスターはウェーハ上で溶融し、
コンタクト孔4にマイグレートし、コンタクト孔4を埋
める。
【0014】次に、図1(c)に示すように、同一真空
中で基板温度300℃で、チタン膜6をDCマグネトロ
ンスパッタで、スパッタパワー0.4kW,Ar圧力8
mTorr,膜厚100nm形成する。必要であれば、
この後400℃程度の熱処理を行ってもよい。
中で基板温度300℃で、チタン膜6をDCマグネトロ
ンスパッタで、スパッタパワー0.4kW,Ar圧力8
mTorr,膜厚100nm形成する。必要であれば、
この後400℃程度の熱処理を行ってもよい。
【0015】最後に図1(d)に示すように、フォトリ
ソグラフィにより、配線アルミパターニングドライエッ
チを行い、電極配線を形成する。なお、パターニング後
、シリコン基板と配線金属とのコンタクトをとるための
シンタリングは、400℃で行っている。
ソグラフィにより、配線アルミパターニングドライエッ
チを行い、電極配線を形成する。なお、パターニング後
、シリコン基板と配線金属とのコンタクトをとるための
シンタリングは、400℃で行っている。
【0016】(実施例2)図2は、本発明の実施例2を
製造工程順に示す断面図である。図2(a)に示すよう
に、p型シリコン基板21の表面にシリコン酸化膜22
を膜厚500nm形成し、フォトリソグラフィにより、
パターニングして、フォトレジスト23をマスクに酸化
膜2を反応性イオンエッチングによりCF4+O2の混
合ガスを用いてコンタクト孔24を形成する。
製造工程順に示す断面図である。図2(a)に示すよう
に、p型シリコン基板21の表面にシリコン酸化膜22
を膜厚500nm形成し、フォトリソグラフィにより、
パターニングして、フォトレジスト23をマスクに酸化
膜2を反応性イオンエッチングによりCF4+O2の混
合ガスを用いてコンタクト孔24を形成する。
【0017】次に図2(b)に示すように、第一のバリ
アメタルとしてチタン膜25をTiターゲットのDCマ
グネトロンスパッタによりスパッタパワー0.4kW,
Ar圧力8mTorr,基板温度300℃の条件で膜厚
30nm形成し、続いて連続的に同一真空中で、窒化チ
タン膜100nm26をTiターゲットの反応性スパッ
タによりAr+N2混合ガスを用いて、スパッタパワー
0.4kW,Ar圧力3mTorr,基板加熱温度30
0℃で形成する。
アメタルとしてチタン膜25をTiターゲットのDCマ
グネトロンスパッタによりスパッタパワー0.4kW,
Ar圧力8mTorr,基板温度300℃の条件で膜厚
30nm形成し、続いて連続的に同一真空中で、窒化チ
タン膜100nm26をTiターゲットの反応性スパッ
タによりAr+N2混合ガスを用いて、スパッタパワー
0.4kW,Ar圧力3mTorr,基板加熱温度30
0℃で形成する。
【0018】図2(c)に示すように、Ge5%含有A
lターゲットを用い、膜厚500nmのAl−5%Ge
膜27をスパッタパワー7kW,Ar圧力8mTorr
,基板加熱350℃で形成する。このときの実効的ウェ
ーハ温度はAl−Geの融点430℃を越えており、ウ
ェーハに到達したAl−Ge原子又はクラスターはウェ
ーハ上で溶融し、コンタクト孔にマイグレートし、コン
タクト孔24を埋める。続いて、同一真空中でTi膜2
8をDCマグネトロンスパッタによりスパッタパワー0
.4kW,Ar圧力8mTorr,基板温度300℃の
条件で膜厚100nm形成し、過剰GeをTi膜に吸い
取る。このとき、必要であれば400℃熱処理してもよ
い。
lターゲットを用い、膜厚500nmのAl−5%Ge
膜27をスパッタパワー7kW,Ar圧力8mTorr
,基板加熱350℃で形成する。このときの実効的ウェ
ーハ温度はAl−Geの融点430℃を越えており、ウ
ェーハに到達したAl−Ge原子又はクラスターはウェ
ーハ上で溶融し、コンタクト孔にマイグレートし、コン
タクト孔24を埋める。続いて、同一真空中でTi膜2
8をDCマグネトロンスパッタによりスパッタパワー0
.4kW,Ar圧力8mTorr,基板温度300℃の
条件で膜厚100nm形成し、過剰GeをTi膜に吸い
取る。このとき、必要であれば400℃熱処理してもよ
い。
【0019】最後に図2(d)に示すように、フォトリ
ソグラフィにより、配線アルミパターニングドライエッ
チを行い、電極配線を形成する。なお、パターニング後
、シリコン基板と配線金属とのコンタクトをとるための
シンタリングは、400℃で行っている。
ソグラフィにより、配線アルミパターニングドライエッ
チを行い、電極配線を形成する。なお、パターニング後
、シリコン基板と配線金属とのコンタクトをとるための
シンタリングは、400℃で行っている。
【0020】(実施例3)図3は、本発明の実施例3を
製造工程順に示す断面図である。図3(a)に示すよう
に、p型シリコン基板31の表面にシリコン酸化膜32
を膜厚500nm形成し、フォトリソグラフィにより、
パターニングして、フォトレジスト33をマスクに酸化
膜を反応性イオンエッチングによりCF4+O2の混合
ガスを用いてコンタクト孔34を形成する。
製造工程順に示す断面図である。図3(a)に示すよう
に、p型シリコン基板31の表面にシリコン酸化膜32
を膜厚500nm形成し、フォトリソグラフィにより、
パターニングして、フォトレジスト33をマスクに酸化
膜を反応性イオンエッチングによりCF4+O2の混合
ガスを用いてコンタクト孔34を形成する。
【0021】次に図3(b)に示すように、第一のバリ
アメタルとしてチタン膜35をTiターゲットのDCマ
グネトロンスパッタによりスパッタパワー0.4kW,
Ar圧力8mTorr,基板温度200℃で膜厚30n
m形成し、続いて連続的に同一真空中で、窒化チタン膜
100nm36をTiターゲットの反応性スパッタによ
りAr+N2混合ガスを用いて、スパッタパワー0.4
kW,Ar圧力3mTorr,基板加熱温度300℃で
形成する。さらに、チタン膜38をTiターゲットのD
Cマグネトロンスパッタによりスパッタパワー0.4k
W,Ar圧力8mTorr,基板温度200℃で膜厚1
00nm形成する。
アメタルとしてチタン膜35をTiターゲットのDCマ
グネトロンスパッタによりスパッタパワー0.4kW,
Ar圧力8mTorr,基板温度200℃で膜厚30n
m形成し、続いて連続的に同一真空中で、窒化チタン膜
100nm36をTiターゲットの反応性スパッタによ
りAr+N2混合ガスを用いて、スパッタパワー0.4
kW,Ar圧力3mTorr,基板加熱温度300℃で
形成する。さらに、チタン膜38をTiターゲットのD
Cマグネトロンスパッタによりスパッタパワー0.4k
W,Ar圧力8mTorr,基板温度200℃で膜厚1
00nm形成する。
【0022】続いて図3(c)に示すように、Ge5%
含有Alターゲットを用い、膜厚500nmのAl−5
%Ge膜37をスパッタパワー7kW,Ar圧力8mT
orr,基板加熱350℃で形成する。このときの実効
的ウェーハ温度はAl−Geの融点430℃を越えてお
り、ウェーハに到達したAl−Ge原子又はクラスター
はウェーハ上で溶融し、コンタクト孔にマイグレートし
、コンタクト孔34を埋める。続いて、同一真空中でT
i膜38をDCマグネトロンスパッタによりスパッタパ
ワー0.4kW,Ar圧力8mTorr,基板温度30
0℃で膜厚100nm形成し、過剰GeをTi膜に吸い
取る。このとき、必要であれば400℃熱処理してもよ
い。
含有Alターゲットを用い、膜厚500nmのAl−5
%Ge膜37をスパッタパワー7kW,Ar圧力8mT
orr,基板加熱350℃で形成する。このときの実効
的ウェーハ温度はAl−Geの融点430℃を越えてお
り、ウェーハに到達したAl−Ge原子又はクラスター
はウェーハ上で溶融し、コンタクト孔にマイグレートし
、コンタクト孔34を埋める。続いて、同一真空中でT
i膜38をDCマグネトロンスパッタによりスパッタパ
ワー0.4kW,Ar圧力8mTorr,基板温度30
0℃で膜厚100nm形成し、過剰GeをTi膜に吸い
取る。このとき、必要であれば400℃熱処理してもよ
い。
【0023】最後に図3(d)に示すように、フォトリ
ソグラフィにより、配線アルミパターニングドライエッ
チを行い、電極配線を形成する。なお、パターニング後
、シリコン基板と配線金属とのコンタクトをとるための
シンタリングは、400℃で行っている。
ソグラフィにより、配線アルミパターニングドライエッ
チを行い、電極配線を形成する。なお、パターニング後
、シリコン基板と配線金属とのコンタクトをとるための
シンタリングは、400℃で行っている。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板一主面上の絶縁膜開口部にAl−Geの融点である
430℃前後の低い温度でAl−Ge膜を溶融状態で形
成し、リフローしながらコンタクト孔に埋め込むことが
でき、コンタクト孔でのAl配線の断線を防ぎ、Ti膜
の存在により、過剰Geを吸収し、チタンゲルマナイド
を形成して、Al配線中にGeが析出してAl配線抵抗
が増大し、その結果Al配線が断線するのを防ぐことが
できる。
基板一主面上の絶縁膜開口部にAl−Geの融点である
430℃前後の低い温度でAl−Ge膜を溶融状態で形
成し、リフローしながらコンタクト孔に埋め込むことが
でき、コンタクト孔でのAl配線の断線を防ぎ、Ti膜
の存在により、過剰Geを吸収し、チタンゲルマナイド
を形成して、Al配線中にGeが析出してAl配線抵抗
が増大し、その結果Al配線が断線するのを防ぐことが
できる。
【図1】本発明の実施例1を製造工程順に示す断面図で
ある。
ある。
【図2】本発明の実施例2を製造工程順に示す断面図で
ある。
ある。
【図3】本発明の実施例3を製造工程順に示す断面図で
ある。
ある。
1,21,31 p型シリコン基板
2,22,32 シリコン酸化膜
3,23,33 フォトレジスト
4,24,34 コンタクト孔
5 Al−20%Ge膜
27,37 Al−5%Ge膜
6,25,28,35,38 Ti膜26,36
窒化チタン膜
窒化チタン膜
Claims (4)
- 【請求項1】 半導体基板上に、ゲルマニウム含有ア
ルミニウム膜と、チタン薄膜とを有する半導体装置であ
って、ゲルマニウム含有アルミニウム膜は下層に、チタ
ン薄膜は上層に配置して、半導体基板上に積層形成され
たものであり、アルミニウム膜から析出するゲルマニウ
ムをチタン薄膜のチタンと化合させてチタンゲルマナイ
ドを形成したものであることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 半導体基板上に、チタン薄膜と、ゲル
マニウム含有アルミニウム膜とを有する半導体装置であ
って、チタン薄膜は下層に、ゲルマニウム含有アルミニ
ウム膜は上層に配置して、半導体基板上に積層形成され
たものであり、アルミニウム膜から析出するゲルマニウ
ムをチタン薄膜のチタンと化合させてチタンゲルマナイ
ドを形成したものであることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項3】 真空中で半導体基板上に、ゲルマニウ
ムを固溶度以上含有するアルミニウム膜を融点の半分以
上の高温で真空中で形成し、その後、連続的に真空中で
、高温でチタン膜を前記アルミニウム膜上に形成するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 半導体基板上にチタン膜を真空中で形
成し、その後、連続的に真空中でゲルマニウムを固溶度
以上含有するアルミニウム膜を融点の半分以上の高温で
前記チタン膜上に形成する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 |
|---|---|---|---|
| JP03055888A JP3109112B2 (ja) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | 半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03055888A JP3109112B2 (ja) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04273162A true JPH04273162A (ja) | 1992-09-29 |
| JP3109112B2 JP3109112B2 (ja) | 2000-11-13 |
Family
ID=13011651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03055888A Expired - Fee Related JP3109112B2 (ja) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3109112B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7750476B2 (en) | 1995-12-20 | 2010-07-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device having a reliable contact |
-
1991
- 1991-02-27 JP JP03055888A patent/JP3109112B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7750476B2 (en) | 1995-12-20 | 2010-07-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device having a reliable contact |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3109112B2 (ja) | 2000-11-13 |
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