JPH047837A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPH047837A JPH047837A JP10919490A JP10919490A JPH047837A JP H047837 A JPH047837 A JP H047837A JP 10919490 A JP10919490 A JP 10919490A JP 10919490 A JP10919490 A JP 10919490A JP H047837 A JPH047837 A JP H047837A
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- wiring
- aluminum wiring
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置の構造に関し、特に多層配線のアル
ミニウム合金に発生するヒロックを抑制する構造の製造
方法に関する。
ミニウム合金に発生するヒロックを抑制する構造の製造
方法に関する。
従来の多層配線を有する半導体装置は、第２図（ｂ）の
様に第１層めアルミ配線２３にパターン形成前の段階で
りんＰ１ヒ素Ａｓ、アルゴンＡｒ等のイオン２４を打込
んで表面に物理的ダメージを与え非晶質化して、その後
の層間絶縁膜形成時や合金化熱処理時の熱工程で成長し
てくるヒロックを抑制している。このイオン打込み工程
では１０ ”ｃ ｍ−２台の打込みが必要となるため大
きなビーム電流がとれる大型のイオン打込み装置で行な
っている。またこのイオン打込みを行なわない場合は第
２図（ｆ）の様にヒロック３０がアルミ配線の膜厚と同
じ位の高さに成長し上下層のアルミ配線間で短絡あるい
は電流リークを引き起こす。
様に第１層めアルミ配線２３にパターン形成前の段階で
りんＰ１ヒ素Ａｓ、アルゴンＡｒ等のイオン２４を打込
んで表面に物理的ダメージを与え非晶質化して、その後
の層間絶縁膜形成時や合金化熱処理時の熱工程で成長し
てくるヒロックを抑制している。このイオン打込み工程
では１０ ”ｃ ｍ−２台の打込みが必要となるため大
きなビーム電流がとれる大型のイオン打込み装置で行な
っている。またこのイオン打込みを行なわない場合は第
２図（ｆ）の様にヒロック３０がアルミ配線の膜厚と同
じ位の高さに成長し上下層のアルミ配線間で短絡あるい
は電流リークを引き起こす。
上記の様なイオン打込みを行なったアルミ配線中には、
第２図（ｅ）に示した様に最終工程までの熱処理工程で
の応力により配線中に空孔２７や欠損２８が発生する。
第２図（ｅ）に示した様に最終工程までの熱処理工程で
の応力により配線中に空孔２７や欠損２８が発生する。
もし第２層めアルミ配線との接続口を開口する時この空
孔が第１層めのアルミ配線にあると、開口時のゴッチン
グ工程で第１層めのアルミ配線下部の絶縁膜２２に穴が
開き第２層めアルミ配線をつけると下地基板へ電流リー
クを生じたり、接続口での抵抗が大きくなり半導体装置
の動作不良の原因となる欠点があった。またイオン打込
み法では横方向ヒロック２９を抑えることが不十分な為
に配線間隔を微細化した場合隣の配線と短絡を生じると
いう欠点があった。更に高価なイオン打込み装置を必要
とするため半導体装置の製造コストが上昇することも安
価な半導体装置を提供するための障害となっていた。
孔が第１層めのアルミ配線にあると、開口時のゴッチン
グ工程で第１層めのアルミ配線下部の絶縁膜２２に穴が
開き第２層めアルミ配線をつけると下地基板へ電流リー
クを生じたり、接続口での抵抗が大きくなり半導体装置
の動作不良の原因となる欠点があった。またイオン打込
み法では横方向ヒロック２９を抑えることが不十分な為
に配線間隔を微細化した場合隣の配線と短絡を生じると
いう欠点があった。更に高価なイオン打込み装置を必要
とするため半導体装置の製造コストが上昇することも安
価な半導体装置を提供するための障害となっていた。
本発明はこれらの様な従来の方法による欠点を取り除き
、半導体装置のアルミ配線に生ずるヒロックの抑制を安
価にできる半導体装置の製造方法を提供するこ表を目的
とする。
、半導体装置のアルミ配線に生ずるヒロックの抑制を安
価にできる半導体装置の製造方法を提供するこ表を目的
とする。
本発明は前述の課題を解決するためアルミ配線のパター
ンを形成した後に半導体基板を５００℃程度に保持した
酸素雰囲気中に急速に入れることにより加熱する、ある
い１′ｉ半導体基板を酸素プラズマ中に入れ、ハロゲン
ランプ（ζよる加熱により急速に５００℃程度に昇温す
ることによりアルミニウム合金表面にヒロックが形成さ
れる前にアルミニウムの酸化膜であるアルミ＋’ （Ａ
ｉ！ ２０３ ）を形成し、後工程での絶縁膜形成時に
加わる温度ザイクルにより発生するヒしフックを抑制す
ることを特徴とする。
ンを形成した後に半導体基板を５００℃程度に保持した
酸素雰囲気中に急速に入れることにより加熱する、ある
い１′ｉ半導体基板を酸素プラズマ中に入れ、ハロゲン
ランプ（ζよる加熱により急速に５００℃程度に昇温す
ることによりアルミニウム合金表面にヒロックが形成さ
れる前にアルミニウムの酸化膜であるアルミ＋’ （Ａ
ｉ！ ２０３ ）を形成し、後工程での絶縁膜形成時に
加わる温度ザイクルにより発生するヒしフックを抑制す
ることを特徴とする。
また前述のアルミ合金表面にアルミナを形成するに際し
１．半導体基板をアルミニウムと下層の絶縁膜を溶解し
ない２００℃以下の酸または中性溶液中に数時間単位で
浸すことによって形成し、これによりヒロックの発生を
抑制することを特徴とする。
１．半導体基板をアルミニウムと下層の絶縁膜を溶解し
ない２００℃以下の酸または中性溶液中に数時間単位で
浸すことによって形成し、これによりヒロックの発生を
抑制することを特徴とする。
アルミニウム合金上に形成したアルミナ膜は表面が堅固
で、この後の加熱工程によってアルミニウム原子が表面
側に向かって動くことを、アルミナ膜自体の応力により
抑制する役割をする。
で、この後の加熱工程によってアルミニウム原子が表面
側に向かって動くことを、アルミナ膜自体の応力により
抑制する役割をする。
本発明による製造方法を以下に詳細に説明する。
第１図（ａ）に示すように半導体基板１１上に熱酸化法
やＣＶＤ法により絶縁膜１２を形成する。
やＣＶＤ法により絶縁膜１２を形成する。
次にこの絶縁膜１２に第１図（ｂ）の様にアルミニウム
合金層をスパッタリングなどの方法により形成し、この
層にフォトエツチング工程により第１層めアルミ配線１
３のパターンを形成する。この状態で半導体基板１１を
第３図（ａ）の様な酸素ガスを流して５００℃程度に保
持した炉体３５の中に室温状態の半導体基板１１を５秒
以内に入れ急速に加熱することによりアルミナ（Ａｊ７
２０、）膜１４を形成する。またはこのアルミナ層１４
を形成するにあたり第３図（ｂ）の様に半導体基板１１
を］、ＱＴｏｒｒ以下に排気したガラスチャンバー３６
の中に入れこの中に酸素導入管３２より酸素を導入し、
接地した下部電極３９と高周波電源４１に接続された上
部メツシュ電極３８との間に酸素プラズマを発生させる
。次いでハロゲンランプ３７によりガラスチャンバー３
６と上部メツシュ電極３８を通して半導体基板１１を光
エネルギーで急速に３００℃程度まで加熱し酸素プラズ
マで励起された酸素イオンによりすばやくアルミナ膜１
４を形成する。更に第３図（Ｃ）の様に半導体基板１１
を高濃度硝酸溶液４２が入った石英容器４３の中に入れ
、ヒーター４５で５０℃程度に加熱して３時間はど浸し
ておくことにより低温でアルミナ膜１４を形成する。１
層のアルミ配線の場合にはこの上部にパッシベーション
膜を形成して終了となる。２層以上のアルミ配線の場合
にはこの上部に層間絶縁膜１５を形成しフォトエツチン
グ法により第１図（ｄ）の様に層間絶縁膜１５とアルミ
ナ膜１４に接続穴を開口する。
合金層をスパッタリングなどの方法により形成し、この
層にフォトエツチング工程により第１層めアルミ配線１
３のパターンを形成する。この状態で半導体基板１１を
第３図（ａ）の様な酸素ガスを流して５００℃程度に保
持した炉体３５の中に室温状態の半導体基板１１を５秒
以内に入れ急速に加熱することによりアルミナ（Ａｊ７
２０、）膜１４を形成する。またはこのアルミナ層１４
を形成するにあたり第３図（ｂ）の様に半導体基板１１
を］、ＱＴｏｒｒ以下に排気したガラスチャンバー３６
の中に入れこの中に酸素導入管３２より酸素を導入し、
接地した下部電極３９と高周波電源４１に接続された上
部メツシュ電極３８との間に酸素プラズマを発生させる
。次いでハロゲンランプ３７によりガラスチャンバー３
６と上部メツシュ電極３８を通して半導体基板１１を光
エネルギーで急速に３００℃程度まで加熱し酸素プラズ
マで励起された酸素イオンによりすばやくアルミナ膜１
４を形成する。更に第３図（Ｃ）の様に半導体基板１１
を高濃度硝酸溶液４２が入った石英容器４３の中に入れ
、ヒーター４５で５０℃程度に加熱して３時間はど浸し
ておくことにより低温でアルミナ膜１４を形成する。１
層のアルミ配線の場合にはこの上部にパッシベーション
膜を形成して終了となる。２層以上のアルミ配線の場合
にはこの上部に層間絶縁膜１５を形成しフォトエツチン
グ法により第１図（ｄ）の様に層間絶縁膜１５とアルミ
ナ膜１４に接続穴を開口する。
この上部にアルミニウム合金層をスパッタリングなどの
方法により形成しフォトエツチング工程により第２層め
アルミ配線１６を形成する。ここまでの状態を上部から
見たのが第１図（ｅ）で交差する配線パターンが形成さ
れている。３層以上のアルミ配線の場合には第１図（ａ
）から第１図（ｄ）の工程をくり返すことにより形成す
ることができる。
方法により形成しフォトエツチング工程により第２層め
アルミ配線１６を形成する。ここまでの状態を上部から
見たのが第１図（ｅ）で交差する配線パターンが形成さ
れている。３層以上のアルミ配線の場合には第１図（ａ
）から第１図（ｄ）の工程をくり返すことにより形成す
ることができる。
本発明の製造方法によればアルミ配線に発生するヒロッ
クの高さをアルミ配線膜厚の４分の１以下と十分小さく
抑えることができ、第１層と第２層アルミ配線間の絶縁
耐圧をイオン注入法でヒロックを抑制する従来法と比べ
同等以上とすることができる。また従来のイオン注入法
によるヒロック抑制法では第２図（ｅ）で示す様にアル
ミ配線中に空孔２７や欠損２８が後工程の熱処理等によ
り発生するが、本発明の製造方法によればこれらが発生
せず、高密度の電子ｎｉ流によりアルミニウム原子が移
動しアルミ配線が断線するエレクトロマイグレーション
不良に対する耐性が従来法に比べ２倍以上向上した。さ
らに従来法にみられる第２図＜ｅ）中の横方向ヒロック
２９も本発明ではアルミ配線の上面と両側にアルミナ膜
が形成されるので発生が抑えられ、配線間のスペースが
より小さくなっても配線間のショートが起こらない。
クの高さをアルミ配線膜厚の４分の１以下と十分小さく
抑えることができ、第１層と第２層アルミ配線間の絶縁
耐圧をイオン注入法でヒロックを抑制する従来法と比べ
同等以上とすることができる。また従来のイオン注入法
によるヒロック抑制法では第２図（ｅ）で示す様にアル
ミ配線中に空孔２７や欠損２８が後工程の熱処理等によ
り発生するが、本発明の製造方法によればこれらが発生
せず、高密度の電子ｎｉ流によりアルミニウム原子が移
動しアルミ配線が断線するエレクトロマイグレーション
不良に対する耐性が従来法に比べ２倍以上向上した。さ
らに従来法にみられる第２図＜ｅ）中の横方向ヒロック
２９も本発明ではアルミ配線の上面と両側にアルミナ膜
が形成されるので発生が抑えられ、配線間のスペースが
より小さくなっても配線間のショートが起こらない。
これに加えて高価なイオン打込機が不用となりコストの
安い手段によりアルミ配線中に発生するヒロックを抑制
するという［Ｉ的を達成できた。
安い手段によりアルミ配線中に発生するヒロックを抑制
するという［Ｉ的を達成できた。
第１図は本発明の半導体装置の製造方法を適用した時の
工程を追っての断面図（ａ）〜（ｄ）と平面図（ｅ）。 第２図は従来の半導体装置の製造方法を適用した時の工
程を追っての断面図（ａ）〜（ｄ）、（ｆ）と平面図（
ｅ）。 第３図は本発明の半導体装置の製造方法のアルミナ膜形
成手段として用いる酸化性雰囲気で加熱を行なう炉体の
断面図（ａ）と酸素プラズマ発生とハロゲンランプ加熱
を行なう炉体の断面図（ｂ）、更にもう一つの手段であ
る酸または中性溶液を加熱する容器の断面模式図（Ｃ）
。 １１ ・ ・ １２争 會 １３目 １４ ・ ・ １・５・ ・ ２１− ・ ２２ ・ ・ ２３◆ ψ ２４ ・ ・ ２５ ・ ・ ２７ ・ ・ ２８・・ ３０ φ ・ ３１ ◆ ・ ・半導体基板 ・絶縁膜 ・第１層めアルミ配線 ・アルミナ（ＡＮ ２ ｏ、）膜 ・層間絶縁膜 ・第２層めアルミ配線 ・半導体基板 ・絶縁膜 ・第１層めアルミ配線 ・イオン注入されるＡＳイオン ・層間絶縁膜 ・第２層めアルミ配線 ・空孔 ・欠損 ・横方向ヒロック ・ヒロック ・半導体基板支持台 ３２・ ３３ ・ ３４ φ ３５ ・ ３６ ・ ３７ ・ ３８・ ３９・ ４０・ ４１・ ４２・ ４３・ ４４・ ４５・ ４６・ 酸素導入管 半導体基板出入扉 ヒーター 炉体 ガラスチャンバー ハロゲンランプ 上部メツシュ電極 下部電極 支持体 高周波電源 高濃度硝酸溶液 石英容器 キャリア スペーサ ヒーター 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士 鈴 木 喜三部（他１名）め ■ 襄 ■ 口 （ｆ 范 図 α し 第 熟 図
工程を追っての断面図（ａ）〜（ｄ）と平面図（ｅ）。 第２図は従来の半導体装置の製造方法を適用した時の工
程を追っての断面図（ａ）〜（ｄ）、（ｆ）と平面図（
ｅ）。 第３図は本発明の半導体装置の製造方法のアルミナ膜形
成手段として用いる酸化性雰囲気で加熱を行なう炉体の
断面図（ａ）と酸素プラズマ発生とハロゲンランプ加熱
を行なう炉体の断面図（ｂ）、更にもう一つの手段であ
る酸または中性溶液を加熱する容器の断面模式図（Ｃ）
。 １１ ・ ・ １２争 會 １３目 １４ ・ ・ １・５・ ・ ２１− ・ ２２ ・ ・ ２３◆ ψ ２４ ・ ・ ２５ ・ ・ ２７ ・ ・ ２８・・ ３０ φ ・ ３１ ◆ ・ ・半導体基板 ・絶縁膜 ・第１層めアルミ配線 ・アルミナ（ＡＮ ２ ｏ、）膜 ・層間絶縁膜 ・第２層めアルミ配線 ・半導体基板 ・絶縁膜 ・第１層めアルミ配線 ・イオン注入されるＡＳイオン ・層間絶縁膜 ・第２層めアルミ配線 ・空孔 ・欠損 ・横方向ヒロック ・ヒロック ・半導体基板支持台 ３２・ ３３ ・ ３４ φ ３５ ・ ３６ ・ ３７ ・ ３８・ ３９・ ４０・ ４１・ ４２・ ４３・ ４４・ ４５・ ４６・ 酸素導入管 半導体基板出入扉 ヒーター 炉体 ガラスチャンバー ハロゲンランプ 上部メツシュ電極 下部電極 支持体 高周波電源 高濃度硝酸溶液 石英容器 キャリア スペーサ ヒーター 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士 鈴 木 喜三部（他１名）め ■ 襄 ■ 口 （ｆ 范 図 α し 第 熟 図
Claims (2)
- （１）一層または多層のアルミニウム合金配線（以下ア
ルミ配線と略す）とその下層または上層に絶縁膜を有す
る半導体装置において、アルミ配線のパターンを形成し
た後に酸化性ガス雰囲気中あるいは酸素プラズマ中で急
速に加熱することによりアルミ配線の上面と両側面にア
ルミナ（Ａｌ＿２Ｏ＿３）膜を形成し、この後の熱処理
によって生じるアルミ配線上の突起（以下ヒロックと略
す）の成長を抑制することを特徴とする半導体装置の製
造方法。 - （２）前記酸化性ガス雰囲気あるいは酸素プラズマ中で
急速に加熱することという手段に代えてアルミニウムと
下層の絶縁膜を溶解しない２００℃以下の酸または中性
溶液中に数時間単位で浸すことによってアルミナ膜を形
成することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10919490A JPH047837A (ja) | 1990-04-25 | 1990-04-25 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10919490A JPH047837A (ja) | 1990-04-25 | 1990-04-25 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH047837A true JPH047837A (ja) | 1992-01-13 |
Family
ID=14504012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10919490A Pending JPH047837A (ja) | 1990-04-25 | 1990-04-25 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH047837A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006210564A (ja) * | 2005-01-27 | 2006-08-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | バイポーラトランジスタの製造方法およびそれを用いたバイポーラトランジスタ |
-
1990
- 1990-04-25 JP JP10919490A patent/JPH047837A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006210564A (ja) * | 2005-01-27 | 2006-08-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | バイポーラトランジスタの製造方法およびそれを用いたバイポーラトランジスタ |
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