JPH0555219A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH0555219A JPH0555219A JP21252691A JP21252691A JPH0555219A JP H0555219 A JPH0555219 A JP H0555219A JP 21252691 A JP21252691 A JP 21252691A JP 21252691 A JP21252691 A JP 21252691A JP H0555219 A JPH0555219 A JP H0555219A
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Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】段差被覆性が悪く、凹凸のある荒れた表面形状
の金属膜による信頼性や歩留まりの低下を防ぐ。 【構成】絶縁膜に開口した接続孔を表層に有する基板１
において、前記接続孔側壁からの膜厚が接続孔内でほぼ
一定で接続孔の半径程度である第１の金属膜３と、第１
の金属膜上にほぼ一定の膜厚を有する第２の金属膜４を
有する半導体装置。
の金属膜による信頼性や歩留まりの低下を防ぐ。 【構成】絶縁膜に開口した接続孔を表層に有する基板１
において、前記接続孔側壁からの膜厚が接続孔内でほぼ
一定で接続孔の半径程度である第１の金属膜３と、第１
の金属膜上にほぼ一定の膜厚を有する第２の金属膜４を
有する半導体装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、微細接続孔を埋め込む
金属膜を有する半導体装置に関する。
金属膜を有する半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の半導体装置としては、段
差被覆性の悪い一層の金属膜のみを有する半導体装置
（船木洋一 ニッケルマイクロデバイシィズ ＮＩＫＫ
ＥＩ ＭＩＣＲＯＤＥＶＩＣＥＳ、８５頁 １２月号
１９８６）、絶縁膜上での膜厚が不均一な金属膜のみを
有する半導体装置（エクステンデッド アブストラクツ
オブ ジ エイティーンス カンファレンス オン ソ
リッド ステート デバイシィズ アンド マテリアル
ズ Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ａｂｓｔｒａｃｔｓ ｏｆ ｔ
ｈｅ １８ｔｈ（１９８６ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａ
ｌ）Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａ
ｔｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓ，Ｔ
ｏｋｙｏ，１９８６，ｐｐ．４９５−４９８）などがあ
る。
差被覆性の悪い一層の金属膜のみを有する半導体装置
（船木洋一 ニッケルマイクロデバイシィズ ＮＩＫＫ
ＥＩ ＭＩＣＲＯＤＥＶＩＣＥＳ、８５頁 １２月号
１９８６）、絶縁膜上での膜厚が不均一な金属膜のみを
有する半導体装置（エクステンデッド アブストラクツ
オブ ジ エイティーンス カンファレンス オン ソ
リッド ステート デバイシィズ アンド マテリアル
ズ Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ａｂｓｔｒａｃｔｓ ｏｆ ｔ
ｈｅ １８ｔｈ（１９８６ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａ
ｌ）Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａ
ｔｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓ，Ｔ
ｏｋｙｏ，１９８６，ｐｐ．４９５−４９８）などがあ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の段差被
覆性の悪い一層の金属膜のみを有する半導体装置は、金
属膜が配線に利用される場合には段差被覆性の低い部分
で断線を起こすため、信頼性が低いという欠点がある。
また、段差部での電流密度が上昇するのでエレクトロマ
イグレーション耐性が低いという欠点がある。絶縁膜上
での膜厚が不均一な金属膜のみを有する半導体装置は、
その金属膜の凹凸の多い荒れた表面形状が原因で、後に
続くリソグラフィ工程で入射光を乱反射させレジストの
解像度を劣化させるため、歩留まりを低下させるという
欠点がある。
覆性の悪い一層の金属膜のみを有する半導体装置は、金
属膜が配線に利用される場合には段差被覆性の低い部分
で断線を起こすため、信頼性が低いという欠点がある。
また、段差部での電流密度が上昇するのでエレクトロマ
イグレーション耐性が低いという欠点がある。絶縁膜上
での膜厚が不均一な金属膜のみを有する半導体装置は、
その金属膜の凹凸の多い荒れた表面形状が原因で、後に
続くリソグラフィ工程で入射光を乱反射させレジストの
解像度を劣化させるため、歩留まりを低下させるという
欠点がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
絶縁膜に開口した接続孔を表層に有する基板において、
前記接続孔側壁からの膜厚が接続孔内でほぼ一定で接続
孔の半径程度である第１の金属膜と、第１の金属膜上に
ほぼ一定の膜厚を有する第２の金属膜を有することを特
徴とする。また、第２の金属膜が合金、例えばアルミニ
ウム合金で、第１の金属膜がアルミニウム膜あるいは、
第２の金属膜中の元素が拡散した合金膜であることを特
徴とする。
絶縁膜に開口した接続孔を表層に有する基板において、
前記接続孔側壁からの膜厚が接続孔内でほぼ一定で接続
孔の半径程度である第１の金属膜と、第１の金属膜上に
ほぼ一定の膜厚を有する第２の金属膜を有することを特
徴とする。また、第２の金属膜が合金、例えばアルミニ
ウム合金で、第１の金属膜がアルミニウム膜あるいは、
第２の金属膜中の元素が拡散した合金膜であることを特
徴とする。
【０００５】
【作用】気相化学成長で絶縁膜上に堆積させた金属膜
は、膜厚が薄い場合には表面形状が滑らかで、膜厚が増
すにしたがって凹凸の多い荒れた表面形状になること
が、Ａｌ、Ｃｕ，Ｗ等で知られている。膜厚が薄くて
も、気相化学成長で形成した膜の段差被覆性はよい。一
方、スパッタリングで形成した膜は段差被覆性が悪いも
のの、表面形状が滑らかである。これらの特徴を組み合
わせて活かし、まず絶縁膜に開口した例えば直径０．５
μｍ以下の微小接続孔をほぼ完全に埋め込める程度の
０．２５μｍ厚の薄く平坦性の比較的良好な金属膜を気
相化学成長で形成した後、スパッタリングによって所望
の膜厚までさらに金属膜を堆積させることで、段差被覆
性、平坦性共に優れた金属膜を形成できることを新たに
見いだした。
は、膜厚が薄い場合には表面形状が滑らかで、膜厚が増
すにしたがって凹凸の多い荒れた表面形状になること
が、Ａｌ、Ｃｕ，Ｗ等で知られている。膜厚が薄くて
も、気相化学成長で形成した膜の段差被覆性はよい。一
方、スパッタリングで形成した膜は段差被覆性が悪いも
のの、表面形状が滑らかである。これらの特徴を組み合
わせて活かし、まず絶縁膜に開口した例えば直径０．５
μｍ以下の微小接続孔をほぼ完全に埋め込める程度の
０．２５μｍ厚の薄く平坦性の比較的良好な金属膜を気
相化学成長で形成した後、スパッタリングによって所望
の膜厚までさらに金属膜を堆積させることで、段差被覆
性、平坦性共に優れた金属膜を形成できることを新たに
見いだした。
【０００６】また、所望の合金膜を気相化学成長で形成
することは、異種の原料の分解温度は一般に異なること
や、原料によっては互いに反応するため困難である。こ
れに対し、第１の金属を気相化学成長で堆積させた後、
前記金属と異なる第２の金属あるいは合金膜をスパッタ
リングで堆積させ、続いて焼鈍すれば、焼鈍の温度で決
まる量だけ第１の金属膜中にも第２の金属あるいは合金
が拡散し、形成した金属薄膜全体が容易に合金化するこ
とを新たに見いだした。
することは、異種の原料の分解温度は一般に異なること
や、原料によっては互いに反応するため困難である。こ
れに対し、第１の金属を気相化学成長で堆積させた後、
前記金属と異なる第２の金属あるいは合金膜をスパッタ
リングで堆積させ、続いて焼鈍すれば、焼鈍の温度で決
まる量だけ第１の金属膜中にも第２の金属あるいは合金
が拡散し、形成した金属薄膜全体が容易に合金化するこ
とを新たに見いだした。
【０００７】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【０００８】図１は、本発明の一実施例における主要工
程によって形成された基板の断面図である。本実施例
は、シリコン集積回路におけるアルミニウム膜を有する
半導体装置に適用した場合を例示する。
程によって形成された基板の断面図である。本実施例
は、シリコン集積回路におけるアルミニウム膜を有する
半導体装置に適用した場合を例示する。
【０００９】標準的な集積回路製作方法を用いて、図１
（ａ）に示したアルミニウム膜を形成する前の構造を形
成する。図において、１はシリコン基板、２は酸化シリ
コン膜である。基板には金属膜の気相化学成長を行う前
に、基板にＴｉが０．１モル％溶解した弗酸溶液に浸し
た後、乾燥させるという前処理を施しておく。次に図１
（ｂ）に示すように、有機アルミニウム材料を用いた気
相化学成長で、基板表層の酸化シリコン膜２に開口した
接続孔の半径以上の膜厚まで第１の金属膜３を堆積させ
る。堆積は、アルミニウム膜の原料にジメチルアルミニ
ウムハイドライドを用い、キャリア水素流量６０ｓｃｃ
ｍ、成長室圧力３Ｔｏｒｒ、基板温度２５０℃で気相化
学成長によって行う。堆積したアルミ膜の膜厚が０．２
５μｍ以下では、酸化シリコン膜２上でのアルミ膜は平
坦性が充分に高い。また、酸化シリコン膜２に開口した
接続孔はほぼ完全に平坦に埋め込まれる。次に図１
（ｃ）に示すように、第１の金属膜３の上にスパッタリ
ングによって第２の金属膜４を堆積させる。金属膜４の
膜厚が０．３μｍ程度でも、堆積した膜の表面形状は滑
らかで十分に平坦性は高い。なお、第１の金属膜形成後
から第２の金属膜形成前の間に大気や酸素に基板をさら
して、第１の金属膜の表面に酸化膜が形成された場合に
は第２の金属膜形成前に逆スパッタリングなどによって
酸化膜を除去し、第１の金属膜３と第２の金属膜４が導
電するようにしておく必要がある。
（ａ）に示したアルミニウム膜を形成する前の構造を形
成する。図において、１はシリコン基板、２は酸化シリ
コン膜である。基板には金属膜の気相化学成長を行う前
に、基板にＴｉが０．１モル％溶解した弗酸溶液に浸し
た後、乾燥させるという前処理を施しておく。次に図１
（ｂ）に示すように、有機アルミニウム材料を用いた気
相化学成長で、基板表層の酸化シリコン膜２に開口した
接続孔の半径以上の膜厚まで第１の金属膜３を堆積させ
る。堆積は、アルミニウム膜の原料にジメチルアルミニ
ウムハイドライドを用い、キャリア水素流量６０ｓｃｃ
ｍ、成長室圧力３Ｔｏｒｒ、基板温度２５０℃で気相化
学成長によって行う。堆積したアルミ膜の膜厚が０．２
５μｍ以下では、酸化シリコン膜２上でのアルミ膜は平
坦性が充分に高い。また、酸化シリコン膜２に開口した
接続孔はほぼ完全に平坦に埋め込まれる。次に図１
（ｃ）に示すように、第１の金属膜３の上にスパッタリ
ングによって第２の金属膜４を堆積させる。金属膜４の
膜厚が０．３μｍ程度でも、堆積した膜の表面形状は滑
らかで十分に平坦性は高い。なお、第１の金属膜形成後
から第２の金属膜形成前の間に大気や酸素に基板をさら
して、第１の金属膜の表面に酸化膜が形成された場合に
は第２の金属膜形成前に逆スパッタリングなどによって
酸化膜を除去し、第１の金属膜３と第２の金属膜４が導
電するようにしておく必要がある。
【００１０】アルミの気相化学成長用原料として、トリ
イソブチルアルミニウム、ジェチルアルミニウムハイド
ライド、トリメチルアミンアラン、トリエチルアミンア
ランなどを用いても同様な薄膜が形成できることは言う
までもない。
イソブチルアルミニウム、ジェチルアルミニウムハイド
ライド、トリメチルアミンアラン、トリエチルアミンア
ランなどを用いても同様な薄膜が形成できることは言う
までもない。
【００１１】また、スパッタリングで形成する薄膜にＡ
ｌ−Ｓｉ合金、Ａｌ−Ｃｕ合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金
等を用いてもかまわない。この場合には、スパッタリン
グ後の熱処理によって合金中のＳｉ，Ｃｕ等が気相成長
法によって形成された第１のアルミニウム膜３中に拡散
し、アルミ配線のエレクトロマイグレーションやストレ
スマイグレーションの耐性を向上させる効果も合わせ持
つ。
ｌ−Ｓｉ合金、Ａｌ−Ｃｕ合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金
等を用いてもかまわない。この場合には、スパッタリン
グ後の熱処理によって合金中のＳｉ，Ｃｕ等が気相成長
法によって形成された第１のアルミニウム膜３中に拡散
し、アルミ配線のエレクトロマイグレーションやストレ
スマイグレーションの耐性を向上させる効果も合わせ持
つ。
【００１２】絶縁膜として、ボロンドープドガラス、リ
ンドープドガラス、窒化シリコン膜などを用いても同様
の効果が得られる。
ンドープドガラス、窒化シリコン膜などを用いても同様
の効果が得られる。
【００１３】気相成長で堆積させる金属としては、ＷＦ
6 、Ｗ（ＣＯ）6 を用いることによって堆積が可能なＷ
や、Ｃｕ，Ａｕ等でもよい。また、蒸着あるいはスパッ
タリングで堆積させる金属、合金はＷ，Ｃｕ等の他にＴ
ｉＮ，ＴｉＷ等のバリアメタルでも同様の効果が得られ
ることは言うまでもない。
6 、Ｗ（ＣＯ）6 を用いることによって堆積が可能なＷ
や、Ｃｕ，Ａｕ等でもよい。また、蒸着あるいはスパッ
タリングで堆積させる金属、合金はＷ，Ｃｕ等の他にＴ
ｉＮ，ＴｉＷ等のバリアメタルでも同様の効果が得られ
ることは言うまでもない。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置は段差被覆性が良く、平坦な表面形状の金属膜を有す
るので、信頼性や歩留まりが大幅に向上するという効果
がある。それに加え、合金膜を形成した場合にはマイグ
レーション耐性が高く、信頼性が向上するという効果が
ある。
置は段差被覆性が良く、平坦な表面形状の金属膜を有す
るので、信頼性や歩留まりが大幅に向上するという効果
がある。それに加え、合金膜を形成した場合にはマイグ
レーション耐性が高く、信頼性が向上するという効果が
ある。
【図１】本発明の一実施例の主要工程を示す断面図であ
る。
る。
１ シリコン基板 ２ 酸化シリコン膜 ３ 第１の金属膜 ４ 第２の金属膜
Claims (5)
- 【請求項１】 絶縁膜に開口した接続孔を表層に有する
基板において、前記接続孔側壁からの膜厚が接続孔内で
ほぼ一定で接続孔の半径程度である第１の金属膜と、第
１の金属膜上にほぼ一定の膜厚を有する第２の金属膜を
有することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置において、第
２の金属膜が合金であることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の半導体装置において、第
１の金属膜がアルミニウム膜であることを特徴とする半
導体装置。 - 【請求項４】 請求項１記載の半導体装置において、第
２の金属膜がアルミニウム合金膜であることを特徴とす
る半導体装置。 - 【請求項５】 請求項４記載の半導体装置において、第
１の金属膜が、第２の金属膜中の元素が拡散した合金膜
であることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03212526A JP3119505B2 (ja) | 1991-08-26 | 1991-08-26 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03212526A JP3119505B2 (ja) | 1991-08-26 | 1991-08-26 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0555219A true JPH0555219A (ja) | 1993-03-05 |
| JP3119505B2 JP3119505B2 (ja) | 2000-12-25 |
Family
ID=16624135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03212526A Expired - Fee Related JP3119505B2 (ja) | 1991-08-26 | 1991-08-26 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3119505B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009004556A (ja) * | 2007-06-21 | 2009-01-08 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 半導体装置および金属薄膜の形成方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57183052A (en) * | 1981-05-06 | 1982-11-11 | Seiko Epson Corp | Semiconductor |
| JPH0290610A (ja) * | 1988-09-28 | 1990-03-30 | Nec Corp | 半導体集積回路の製造方法 |
-
1991
- 1991-08-26 JP JP03212526A patent/JP3119505B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57183052A (en) * | 1981-05-06 | 1982-11-11 | Seiko Epson Corp | Semiconductor |
| JPH0290610A (ja) * | 1988-09-28 | 1990-03-30 | Nec Corp | 半導体集積回路の製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009004556A (ja) * | 2007-06-21 | 2009-01-08 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 半導体装置および金属薄膜の形成方法 |
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| JP3119505B2 (ja) | 2000-12-25 |
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