JPH0837185A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0837185A JPH0837185A JP16945094A JP16945094A JPH0837185A JP H0837185 A JPH0837185 A JP H0837185A JP 16945094 A JP16945094 A JP 16945094A JP 16945094 A JP16945094 A JP 16945094A JP H0837185 A JPH0837185 A JP H0837185A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体装置の製造方法に関し、配線層として
用いるアルミニウム合金膜の結晶粒径を大きくすると共
にウィスカーの析出をなくすことにより、エレクトロマ
イグレーション耐圧が高く、且つ、微細加工に優れたア
ルミニウム合金膜を得る。 【構成】 半導体基体１１上に、酸素と水蒸気の分圧の
和が１×１０-10 Ｔｏｒｒ以下の雰囲気中においてアル
ミニウム合金膜１３ａを成膜し、次いで、酸素と水蒸気
の分圧の和が１×１０-10 Ｔｏｒｒ以下の雰囲気中で加
熱処理を行い、その後、酸素と水蒸気の分圧の和が１×
１０-10 Ｔｏｒｒ以下の雰囲気中でウェハ１０を冷却す
る。
用いるアルミニウム合金膜の結晶粒径を大きくすると共
にウィスカーの析出をなくすことにより、エレクトロマ
イグレーション耐圧が高く、且つ、微細加工に優れたア
ルミニウム合金膜を得る。 【構成】 半導体基体１１上に、酸素と水蒸気の分圧の
和が１×１０-10 Ｔｏｒｒ以下の雰囲気中においてアル
ミニウム合金膜１３ａを成膜し、次いで、酸素と水蒸気
の分圧の和が１×１０-10 Ｔｏｒｒ以下の雰囲気中で加
熱処理を行い、その後、酸素と水蒸気の分圧の和が１×
１０-10 Ｔｏｒｒ以下の雰囲気中でウェハ１０を冷却す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関するものであり、特に、エレクトロマイグレーション
耐性を改善したアルミニウム合金を用いた配線を形成す
る方法に関するものである。
関するものであり、特に、エレクトロマイグレーション
耐性を改善したアルミニウム合金を用いた配線を形成す
る方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体装置の配線としてはアルミ
ニウムが用いられていたが、アルミニウム配線を用いた
場合には、エレクトロマイグレーション或いはストレス
マイグレーションによる断線不良が生じやすく半導体装
置の信頼性において問題があった。
ニウムが用いられていたが、アルミニウム配線を用いた
場合には、エレクトロマイグレーション或いはストレス
マイグレーションによる断線不良が生じやすく半導体装
置の信頼性において問題があった。
【０００３】上記の欠点を改善するために、アルミニウ
ム配線層の結晶粒径を大きくしたり、アルミニウムの代
わりにアルミニウムに銅、チタン、或いは、スカンジウ
ムなどを含有させたアルミニウム合金を配線材料として
用いて合金成分によりアルミニウム原子の移動を抑制
し、エレクトロマイグレーション或いはストレスマイグ
レーションによる断線不良を抑制していた。
ム配線層の結晶粒径を大きくしたり、アルミニウムの代
わりにアルミニウムに銅、チタン、或いは、スカンジウ
ムなどを含有させたアルミニウム合金を配線材料として
用いて合金成分によりアルミニウム原子の移動を抑制
し、エレクトロマイグレーション或いはストレスマイグ
レーションによる断線不良を抑制していた。
【０００４】アルミニウム合金を配線層として用いた場
合には、通常は自然に酸素或いは水蒸気をある程度含ん
でいる雰囲気中において半導体基体上に所定の開口部を
設けた絶縁膜を介してアルミニウム合金膜を堆積させ、
その後、そのまま大気中に取り出すか、自然に酸素或い
は水蒸気をある程度含んでいる雰囲気中で搬送し、その
後の加熱処理或いはエッチング等の処理を行っていた。
合には、通常は自然に酸素或いは水蒸気をある程度含ん
でいる雰囲気中において半導体基体上に所定の開口部を
設けた絶縁膜を介してアルミニウム合金膜を堆積させ、
その後、そのまま大気中に取り出すか、自然に酸素或い
は水蒸気をある程度含んでいる雰囲気中で搬送し、その
後の加熱処理或いはエッチング等の処理を行っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、アルミニウム
合金を配線材料として用いた場合には、純粋のアルミニ
ウムに比べて結晶粒の成長が十分でなく、図５（ａ）に
見られるように、幅ｄ1を２μｍ以上の比較的幅の広い
配線に加工した場合には、アルミニウム合金膜１３ａが
配線層の幅方向に複数の結晶粒を含むことになり、配線
層の長さ方向に結晶粒界１４ａが竹の節のように並んだ
所謂バンブー（ｂａｍｂｏｏ）構造が形成されず、複数
の結晶粒の境界、例えば３つの結晶粒の境界である三重
点１４ｂにおいてエレクトロマイグレーションが生じや
すく、エレクトロマイグレーション耐性は十分でなかっ
た。
合金を配線材料として用いた場合には、純粋のアルミニ
ウムに比べて結晶粒の成長が十分でなく、図５（ａ）に
見られるように、幅ｄ1を２μｍ以上の比較的幅の広い
配線に加工した場合には、アルミニウム合金膜１３ａが
配線層の幅方向に複数の結晶粒を含むことになり、配線
層の長さ方向に結晶粒界１４ａが竹の節のように並んだ
所謂バンブー（ｂａｍｂｏｏ）構造が形成されず、複数
の結晶粒の境界、例えば３つの結晶粒の境界である三重
点１４ｂにおいてエレクトロマイグレーションが生じや
すく、エレクトロマイグレーション耐性は十分でなかっ
た。
【０００６】また、図５（ｂ）に見られるように、幅ｄ
2 を１μｍ以下の幅の狭い配線に加工した場合には、結
晶粒界１４ａを多く含むバンブー構造が得られるが、結
晶粒が小さいと、例えば図に示す様な電流の流れる方向
と略平行な結晶粒界１４ｃが生じやすく、このような結
晶粒界においては結晶粒界を通ってアルミニウム原子の
移動が生じ、且つ、配線層の狭い幅に起因する高電流密
度のためエレクトロマイグレーションが生じやすく、配
線層の幅が広い場合と同様にエレクトロマイグレーショ
ン耐性は十分でなかった。
2 を１μｍ以下の幅の狭い配線に加工した場合には、結
晶粒界１４ａを多く含むバンブー構造が得られるが、結
晶粒が小さいと、例えば図に示す様な電流の流れる方向
と略平行な結晶粒界１４ｃが生じやすく、このような結
晶粒界においては結晶粒界を通ってアルミニウム原子の
移動が生じ、且つ、配線層の狭い幅に起因する高電流密
度のためエレクトロマイグレーションが生じやすく、配
線層の幅が広い場合と同様にエレクトロマイグレーショ
ン耐性は十分でなかった。
【０００７】さらに、従来のアルミニウム合金膜の成膜
工程およびその後の処理工程においては、通常自然に酸
素或いは水蒸気をある程度含んでいる雰囲気中で行って
いたためアルミニウム合金膜の表面に酸化アルミニウム
膜が形成されその後の加熱処理による結晶粒の成長を妨
げることとなっていた。
工程およびその後の処理工程においては、通常自然に酸
素或いは水蒸気をある程度含んでいる雰囲気中で行って
いたためアルミニウム合金膜の表面に酸化アルミニウム
膜が形成されその後の加熱処理による結晶粒の成長を妨
げることとなっていた。
【０００８】また、アルミニウム合金膜の結晶粒を大き
くするために、基板を４００〜５００℃に加熱した状態
でスパッタによってアルミニウム合金を成膜させた場合
には、アルミニウム合金膜の表面上に結晶粒界に沿って
ウィスカー（Ｗｈｉｓｋｅｒ）という針状結晶が析出
し、その後のエッチング工程における微細加工の障害に
なる等の問題が発生していた。
くするために、基板を４００〜５００℃に加熱した状態
でスパッタによってアルミニウム合金を成膜させた場合
には、アルミニウム合金膜の表面上に結晶粒界に沿って
ウィスカー（Ｗｈｉｓｋｅｒ）という針状結晶が析出
し、その後のエッチング工程における微細加工の障害に
なる等の問題が発生していた。
【０００９】したがって、本発明はエレクトロマイグレ
ーション耐性が十分な大きな結晶粒径を持ち、且つ、表
面にウィスカーが析出しないアルミニウム合金膜を形成
することを目的とするものである。
ーション耐性が十分な大きな結晶粒径を持ち、且つ、表
面にウィスカーが析出しないアルミニウム合金膜を形成
することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、酸素と水蒸気
の分圧の和が１×１０-10 Ｔｏｒｒ以下の雰囲気中でア
ルミニウム合金を成膜し、次いで、酸素と水蒸気の分圧
の和が１×１０-10 Ｔｏｒｒ以下の雰囲気中で加熱処理
を行い、その後、酸素と水蒸気の分圧の和が１×１０
-10 Ｔｏｒｒ以下の雰囲気中で冷却することを特徴とす
るものである。
の分圧の和が１×１０-10 Ｔｏｒｒ以下の雰囲気中でア
ルミニウム合金を成膜し、次いで、酸素と水蒸気の分圧
の和が１×１０-10 Ｔｏｒｒ以下の雰囲気中で加熱処理
を行い、その後、酸素と水蒸気の分圧の和が１×１０
-10 Ｔｏｒｒ以下の雰囲気中で冷却することを特徴とす
るものである。
【００１１】なお、この明細書においては、例えば、
「１×１０-10 Ｔｏｒｒ以下」の真空度と言う場合に
は、１０-11 Ｔｏｒｒ等の１×１０-10 Ｔｏｒｒより高
真空を表すものである。
「１×１０-10 Ｔｏｒｒ以下」の真空度と言う場合に
は、１０-11 Ｔｏｒｒ等の１×１０-10 Ｔｏｒｒより高
真空を表すものである。
【００１２】
【作用】本発明の作用を理解するために図６（ａ）を用
いて純アルミニウム膜１３ｂの結晶粒の成長機構を説明
する。
いて純アルミニウム膜１３ｂの結晶粒の成長機構を説明
する。
【００１３】図６（ａ）は、Ｓｉ半導体基体１１上に設
けた酸化シリコン膜１２の上に純アルミニウム膜１３ｂ
を通常のスパッタ法で堆積成膜した状態を表す図で、そ
の平均結晶粒径は１μｍ程度であり、また、その表面に
は通常自然酸化による酸化アルミニウム膜１６が形成さ
れている。
けた酸化シリコン膜１２の上に純アルミニウム膜１３ｂ
を通常のスパッタ法で堆積成膜した状態を表す図で、そ
の平均結晶粒径は１μｍ程度であり、また、その表面に
は通常自然酸化による酸化アルミニウム膜１６が形成さ
れている。
【００１４】結晶粒径を大きくするためにこの状態で加
熱処理した場合には、表面に存在する酸化アルミニウム
膜１６により表面拡散が抑えられるため、アルミニウム
原子は粒内拡散１８ａと粒界拡散１８ｂにより移動し結
晶が成長することになる。
熱処理した場合には、表面に存在する酸化アルミニウム
膜１６により表面拡散が抑えられるため、アルミニウム
原子は粒内拡散１８ａと粒界拡散１８ｂにより移動し結
晶が成長することになる。
【００１５】次に、図６（ｂ）により従来の製造工程に
おけるアルミニウム合金膜１３ａの結晶粒の成長過程を
説明すると、先ず純アルミニウムの場合と同様にＳｉ半
導体基体１１上に設けた酸化シリコン膜１２の上にアル
ミニウム合金膜１３ａを通常のスパッタ法で堆積する。
おけるアルミニウム合金膜１３ａの結晶粒の成長過程を
説明すると、先ず純アルミニウムの場合と同様にＳｉ半
導体基体１１上に設けた酸化シリコン膜１２の上にアル
ミニウム合金膜１３ａを通常のスパッタ法で堆積する。
【００１６】このアルミニウム合金膜１３ａは固溶した
合金成分を含むアルミニウムの結晶粒と結晶粒界１４ａ
及び結晶粒内に析出した金属間化合物析出物１５とから
なり、その表面には純アルミニウムと同様に自然酸化に
より酸化アルミニウム膜１６が形成される。
合金成分を含むアルミニウムの結晶粒と結晶粒界１４ａ
及び結晶粒内に析出した金属間化合物析出物１５とから
なり、その表面には純アルミニウムと同様に自然酸化に
より酸化アルミニウム膜１６が形成される。
【００１７】結晶粒径を増大させるために加熱処理を行
った場合、表面の酸化アルミニウム膜１６により表面拡
散が抑えられるのは勿論であるが、合金成分が固溶度を
越えている場合には析出した金属間化合物析出物１５に
よってアルミニウム原子の粒内拡散１８ａと粒界拡散１
８ｂも抑制される。
った場合、表面の酸化アルミニウム膜１６により表面拡
散が抑えられるのは勿論であるが、合金成分が固溶度を
越えている場合には析出した金属間化合物析出物１５に
よってアルミニウム原子の粒内拡散１８ａと粒界拡散１
８ｂも抑制される。
【００１８】また、合金成分が全て固溶している場合で
も、この固溶した合金成分が結晶粒内のアルミニウム原
子の移動を抑制するので、結晶粒の成長は良好ではな
い。
も、この固溶した合金成分が結晶粒内のアルミニウム原
子の移動を抑制するので、結晶粒の成長は良好ではな
い。
【００１９】しかし、アルミニウム合金膜１３ａの堆積
を酸素と水蒸気の分圧の和が１×１０-10 Ｔｏｒｒ以下
の雰囲気中で行った場合にはその表面に自然酸化による
酸化アルミニウムが形成されないので、加熱処理した場
合に表面拡散によるアルミニウム原子の移動が起こり、
結晶粒径がより大きくなり、エレクトロマイグレーショ
ン耐圧が向上する。
を酸素と水蒸気の分圧の和が１×１０-10 Ｔｏｒｒ以下
の雰囲気中で行った場合にはその表面に自然酸化による
酸化アルミニウムが形成されないので、加熱処理した場
合に表面拡散によるアルミニウム原子の移動が起こり、
結晶粒径がより大きくなり、エレクトロマイグレーショ
ン耐圧が向上する。
【００２０】また、アルミニウム合金膜は、加熱処理後
に酸素と水蒸気の分圧の和が１×１０-10 Ｔｏｒｒ以下
の雰囲気中で早急に冷却するので成膜時の温度近傍にあ
る時間は短く、ウィスカーが析出することがなく、且
つ、結晶粒内及び結晶粒界に金属間化合物が過剰に析出
することがない。
に酸素と水蒸気の分圧の和が１×１０-10 Ｔｏｒｒ以下
の雰囲気中で早急に冷却するので成膜時の温度近傍にあ
る時間は短く、ウィスカーが析出することがなく、且
つ、結晶粒内及び結晶粒界に金属間化合物が過剰に析出
することがない。
【００２１】
【実施例】図１は本発明の第１の実施例におけるアルミ
ニウム合金配線層の堆積後の加熱処理工程におけるアル
ミニウム原子の移動の様子を示すものであり、このアル
ミニウム合金配線層の堆積は以下に説明する通りに行
う。
ニウム合金配線層の堆積後の加熱処理工程におけるアル
ミニウム原子の移動の様子を示すものであり、このアル
ミニウム合金配線層の堆積は以下に説明する通りに行
う。
【００２２】先ず所定の開口部（図示せず）を有する酸
化シリコン膜１２を設けたＳｉ半導体基体１１を図２に
示すロードロックチャンバー２１、搬送室２２、スパッ
タチャンバー２３、及び、加熱処理チャンバー２４から
なる処理装置２０のロードロックチャンバー２１に収納
する。
化シリコン膜１２を設けたＳｉ半導体基体１１を図２に
示すロードロックチャンバー２１、搬送室２２、スパッ
タチャンバー２３、及び、加熱処理チャンバー２４から
なる処理装置２０のロードロックチャンバー２１に収納
する。
【００２３】この処理装置２０の各チャンバーの到達真
空度は５×１０-9Ｔｏｒｒ以下で、且つ、その酸素と水
蒸気の分圧の和が１×１０-10 Ｔｏｒｒ以下であり、こ
のためにチラー（ｃｈｉｌｌｅｒ）等の通常の手段を用
いて酸素および水蒸気の分圧を低くする。
空度は５×１０-9Ｔｏｒｒ以下で、且つ、その酸素と水
蒸気の分圧の和が１×１０-10 Ｔｏｒｒ以下であり、こ
のためにチラー（ｃｈｉｌｌｅｒ）等の通常の手段を用
いて酸素および水蒸気の分圧を低くする。
【００２４】表面に酸化シリコン膜１２を設けたＳｉ半
導体基体１１を収納したロードロックチャンバー２１を
５×１０-9Ｔｏｒｒまで排気した後、真空度を５×１０
-9Ｔｏｒｒ以下にした搬送室２２を経て真空度が５×１
０-9Ｔｏｒｒ以下のスパッタチャンバー２３にＳｉ半導
体基体１１を導入し、このスパッタチャンバー２３に純
度９９．９９９９％以上のアルゴンガスを導入し、１×
１０-3Ｔｏｒｒの真空度においてアルミニウム合金をス
パッタによって堆積する。
導体基体１１を収納したロードロックチャンバー２１を
５×１０-9Ｔｏｒｒまで排気した後、真空度を５×１０
-9Ｔｏｒｒ以下にした搬送室２２を経て真空度が５×１
０-9Ｔｏｒｒ以下のスパッタチャンバー２３にＳｉ半導
体基体１１を導入し、このスパッタチャンバー２３に純
度９９．９９９９％以上のアルゴンガスを導入し、１×
１０-3Ｔｏｒｒの真空度においてアルミニウム合金をス
パッタによって堆積する。
【００２５】スパッタに際しては、ウィスカーの析出を
防止するために特に加熱を行わないものであり、Ｓｉ半
導体基体１１の温度は装置の稼働とともに多少昇温する
が、一般的には１００℃以下であり、この明細書におい
ては、この様な装置の稼働に伴う昇温も含めて、意図的
に加熱（或いは、冷却）しない状態を室温という。
防止するために特に加熱を行わないものであり、Ｓｉ半
導体基体１１の温度は装置の稼働とともに多少昇温する
が、一般的には１００℃以下であり、この明細書におい
ては、この様な装置の稼働に伴う昇温も含めて、意図的
に加熱（或いは、冷却）しない状態を室温という。
【００２６】堆積が終了した後、スパッタチャンバー２
３を５×１０-9Ｔｏｒｒ以下に排気し、Ｓｉ半導体基体
１１上にアルミニウム合金膜１３ａが形成されたウェハ
１０を再び搬送室２２を経て真空度を５×１０-9Ｔｏｒ
ｒ以下にした加熱処理チャンバー２４に導入する。この
時も、搬送室２２と加熱処理チャンバー２４内の酸素と
水蒸気の分圧の和は１×１０-10 Ｔｏｒｒ以下である。
３を５×１０-9Ｔｏｒｒ以下に排気し、Ｓｉ半導体基体
１１上にアルミニウム合金膜１３ａが形成されたウェハ
１０を再び搬送室２２を経て真空度を５×１０-9Ｔｏｒ
ｒ以下にした加熱処理チャンバー２４に導入する。この
時も、搬送室２２と加熱処理チャンバー２４内の酸素と
水蒸気の分圧の和は１×１０-10 Ｔｏｒｒ以下である。
【００２７】次いで、加熱処理チャンバー２４内を真空
の状態、或いは、純度９９．９９９９％以上のアルゴン
等の不活性ガスを導入して１×１０-3Ｔｏｒｒの真空度
にした状態でウェハ１０を４００〜５００℃で２〜３分
間加熱処理を行う。
の状態、或いは、純度９９．９９９９％以上のアルゴン
等の不活性ガスを導入して１×１０-3Ｔｏｒｒの真空度
にした状態でウェハ１０を４００〜５００℃で２〜３分
間加熱処理を行う。
【００２８】最後に、不活性ガスを導入した場合には５
×１０-9Ｔｏｒｒ以下の真空に排気した後、ウェハ１０
を搬送室２２に搬入し、搬送室２２に特に冷却していな
いアルゴン等の不活性ガス、即ち、室温の不活性ガスを
導入してウェハ１０を室温まで冷却する。
×１０-9Ｔｏｒｒ以下の真空に排気した後、ウェハ１０
を搬送室２２に搬入し、搬送室２２に特に冷却していな
いアルゴン等の不活性ガス、即ち、室温の不活性ガスを
導入してウェハ１０を室温まで冷却する。
【００２９】上記実施例においては、アルミニウム合金
としてＡｌ−０．１ｗｔ％Ｃｕ−０．０５ｗｔ％Ｔｉを
用いているが、図３（ａ）に示す様に加熱処理時間を２
分間とした場合に、４００℃、４５０℃、及び、５００
℃のいずれの温度においても平均結晶粒径が３．０μｍ
以上となり、従来例の場合よりも大きな結晶粒径が得ら
れ、且つ、ウィスカーが析出しないので、その後の微細
加工が容易になる。
としてＡｌ−０．１ｗｔ％Ｃｕ−０．０５ｗｔ％Ｔｉを
用いているが、図３（ａ）に示す様に加熱処理時間を２
分間とした場合に、４００℃、４５０℃、及び、５００
℃のいずれの温度においても平均結晶粒径が３．０μｍ
以上となり、従来例の場合よりも大きな結晶粒径が得ら
れ、且つ、ウィスカーが析出しないので、その後の微細
加工が容易になる。
【００３０】また、図３（ｂ）は、平均結晶粒径の酸素
と水蒸気の分圧の和に対する依存性を示す図であり、酸
素と水蒸気の分圧の和が１０-10 以上の雰囲気におい
て、４００℃、４５０℃、及び、５００℃のいずれの温
度においても平均結晶粒径が３．０μｍ程度以上となり
良好な結果が得られる。
と水蒸気の分圧の和に対する依存性を示す図であり、酸
素と水蒸気の分圧の和が１０-10 以上の雰囲気におい
て、４００℃、４５０℃、及び、５００℃のいずれの温
度においても平均結晶粒径が３．０μｍ程度以上となり
良好な結果が得られる。
【００３１】図４は、本発明の第２の実施例である、ア
ルミニウム合金を用いた埋込配線層の形成方法を示すも
のである。
ルミニウム合金を用いた埋込配線層の形成方法を示すも
のである。
【００３２】図４（ａ）参照 Ｓｉ半導体基体１１上に酸化シリコン膜１２を設けた
後、酸化シリコン膜１２に所定のパターンを有する溝部
１７を形成し、このＳｉ半導体基体１１を第１の実施例
と同様に真空度が５×１０-9Ｔｏｒｒ以下のスパッタチ
ャンバー２３に導入した後、純度９９．９９９９％以上
のアルゴンガスを導入し、１×１０-3Ｔｏｒｒの真空度
においてアルミニウム合金をスパッタし、アルミニウム
合金膜１３ａを堆積する。
後、酸化シリコン膜１２に所定のパターンを有する溝部
１７を形成し、このＳｉ半導体基体１１を第１の実施例
と同様に真空度が５×１０-9Ｔｏｒｒ以下のスパッタチ
ャンバー２３に導入した後、純度９９．９９９９％以上
のアルゴンガスを導入し、１×１０-3Ｔｏｒｒの真空度
においてアルミニウム合金をスパッタし、アルミニウム
合金膜１３ａを堆積する。
【００３３】図４（ｂ）参照 次いで、やはり第１の実施例と同様に加熱処理及びそれ
に続く冷却処理を行うものであり、この場合に、アルミ
ニウムの表面拡散によりアルミニウム合金膜の結晶粒径
がより大きくなると共に、酸化シリコン膜１２に設けた
溝部１７がアルミニウム合金膜１３ａで埋め込まれる。
に続く冷却処理を行うものであり、この場合に、アルミ
ニウムの表面拡散によりアルミニウム合金膜の結晶粒径
がより大きくなると共に、酸化シリコン膜１２に設けた
溝部１７がアルミニウム合金膜１３ａで埋め込まれる。
【００３４】図４（ｃ）参照 この状態で、通常のエッチバック技術或いは化学機械研
磨技術によって溝部１７以外の領域の不要なアルミニウ
ム合金膜を除去し、アルミニウム合金膜による埋込配線
を形成する。この工程により、エッチングによる微細加
工を用いることなく結晶粒径のより大きなアルミニウム
合金配線層を得ることができる。
磨技術によって溝部１７以外の領域の不要なアルミニウ
ム合金膜を除去し、アルミニウム合金膜による埋込配線
を形成する。この工程により、エッチングによる微細加
工を用いることなく結晶粒径のより大きなアルミニウム
合金配線層を得ることができる。
【００３５】なお、上記実施例においては、不活性ガス
としてアルゴンを用いているが、これに限られるもので
はなく他の不活性ガスを用いても良く、また、アルミニ
ウム合金としてＡｌ−０．１ｗｔ％Ｃｕ−０．０５ｗｔ
％Ｔｉを用いているが、この組成に限られるものではな
く、さらに、アルミニウム合金はスカンジウム等を含む
合金でもよく、特にチタン（Ｔｉ），スカンジウム（Ｓ
ｃ）を含む場合には、スパッタ膜の結晶粒径が大きくな
りにくいので本発明の適用が好適である。
としてアルゴンを用いているが、これに限られるもので
はなく他の不活性ガスを用いても良く、また、アルミニ
ウム合金としてＡｌ−０．１ｗｔ％Ｃｕ−０．０５ｗｔ
％Ｔｉを用いているが、この組成に限られるものではな
く、さらに、アルミニウム合金はスカンジウム等を含む
合金でもよく、特にチタン（Ｔｉ），スカンジウム（Ｓ
ｃ）を含む場合には、スパッタ膜の結晶粒径が大きくな
りにくいので本発明の適用が好適である。
【００３６】また、上記実施例においてはＳｉ半導体基
体上に絶縁膜として酸化シリコン膜を設けているが、酸
化シリコン膜に限られるものではなく、半導体技術分野
においてパッシベーション膜として通常用いられている
他の絶縁膜でもよいものである。
体上に絶縁膜として酸化シリコン膜を設けているが、酸
化シリコン膜に限られるものではなく、半導体技術分野
においてパッシベーション膜として通常用いられている
他の絶縁膜でもよいものである。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、アルミニウム合金膜の
堆積とその後の加熱処理を酸素と水蒸気の分圧の和が１
×１０-10 Ｔｏｒｒ以下の雰囲気中で行うと共に、酸素
と水蒸気の分圧の和が１×１０-10 Ｔｏｒｒ以下の雰囲
気中でウェハを冷却することにより、半導体装置に用い
るアルミニウム合金配線の結晶粒径をより大きくしてエ
レクトロマイグレーション耐性を向上すると共に、アル
ミニウム合金配線層の表面のウィスカーの析出を防止す
るので、その後のエッチング等の微細加工が容易にな
る。
堆積とその後の加熱処理を酸素と水蒸気の分圧の和が１
×１０-10 Ｔｏｒｒ以下の雰囲気中で行うと共に、酸素
と水蒸気の分圧の和が１×１０-10 Ｔｏｒｒ以下の雰囲
気中でウェハを冷却することにより、半導体装置に用い
るアルミニウム合金配線の結晶粒径をより大きくしてエ
レクトロマイグレーション耐性を向上すると共に、アル
ミニウム合金配線層の表面のウィスカーの析出を防止す
るので、その後のエッチング等の微細加工が容易にな
る。
【図１】本発明の第１の実施例におけるアルミニウム合
金膜堆積後の加熱処理工程におけるアルミニウム原子の
移動を示す図である。
金膜堆積後の加熱処理工程におけるアルミニウム原子の
移動を示す図である。
【図２】本発明の実施に用いる処理装置の概略図であ
る。
る。
【図３】本発明の効果を説明するための、平均結晶粒径
の処理条件依存性を示す図である。
の処理条件依存性を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施例である、アルミニウム合
金を用いた埋込配線層の形成工程を示す図である。
金を用いた埋込配線層の形成工程を示す図である。
【図５】従来のアルミニウム合金をパターニングして配
線を形成した場合のバンブー構造を示す図である。
線を形成した場合のバンブー構造を示す図である。
【図６】従来の配線層に純アルミニウム或いはアルミニ
ウム合金を用いた場合の加熱処理による結晶粒の成長機
構を説明する図である。
ウム合金を用いた場合の加熱処理による結晶粒の成長機
構を説明する図である。
１０ ウェハ １１ Ｓｉ半導体基体 １２ 酸化シリコン膜 １３ａ アルミニウム合金膜 １３ｂ 純アルミニウム膜 １４ａ 結晶粒界 １４ｂ 結晶粒界における三重点 １４ｃ アルミニウムの移動の生じやすい結晶粒界 １５ 金属間化合物析出物 １６ 酸化アルミニウム膜 １７ 溝部 １８ａ 粒内拡散 １８ｂ 粒界拡散 １８ｃ 表面拡散 ２０ 処理装置 ２１ ロードロックチャンバー ２２ 搬送室 ２３ スパッタチャンバー ２４ 加熱処理チャンバー
Claims (6)
- 【請求項１】 半導体基体上に、酸素と水蒸気の分圧の
和が１×１０-10 Ｔｏｒｒ以下の雰囲気中においてアル
ミニウム合金を成膜し、次いで、酸素と水蒸気の分圧の
和が１×１０-10 Ｔｏｒｒ以下の雰囲気中において加熱
処理を行い、その後、酸素と水蒸気の分圧の和が１×１
０-10 Ｔｏｒｒ以下の雰囲気中で冷却することを特徴と
する半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 上記アルミニウム合金は少なくとも銅と
チタンを含むか、又は、スカンジウムを含んでいること
を特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 上記アルミニウム合金の成膜方法が、ス
パッタ法であ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。 - 【請求項４】 上記加熱処理が、４００〜５００℃の範
囲で行われ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。 - 【請求項５】 上記堆積工程の後、酸素と水蒸気の分圧
の和が１×１０-10Ｔｏｒｒ以下の雰囲気の搬送室を経
て加熱処理チャンバーで上記加熱処理を行うことを特徴
とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装
置の製造方法。 - 【請求項６】 上記酸素と水蒸気の分圧の和が１×１０
-10 Ｔｏｒｒ以下の雰囲気が、アルゴンガスが主体であ
ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記
載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16945094A JPH0837185A (ja) | 1994-07-21 | 1994-07-21 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16945094A JPH0837185A (ja) | 1994-07-21 | 1994-07-21 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0837185A true JPH0837185A (ja) | 1996-02-06 |
Family
ID=15886834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16945094A Withdrawn JPH0837185A (ja) | 1994-07-21 | 1994-07-21 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0837185A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6458703B2 (en) * | 1998-09-04 | 2002-10-01 | Seiko Epson Corporation | Method for manufacturing semiconductor devices with allevration of thermal stress generation in conductive coating |
| JP2011077203A (ja) * | 2009-09-29 | 2011-04-14 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
-
1994
- 1994-07-21 JP JP16945094A patent/JPH0837185A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6458703B2 (en) * | 1998-09-04 | 2002-10-01 | Seiko Epson Corporation | Method for manufacturing semiconductor devices with allevration of thermal stress generation in conductive coating |
| JP2011077203A (ja) * | 2009-09-29 | 2011-04-14 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20011002 |