JPH09181175A - 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
- JPH09181175A JPH09181175A JP35134595A JP35134595A JPH09181175A JP H09181175 A JPH09181175 A JP H09181175A JP 35134595 A JP35134595 A JP 35134595A JP 35134595 A JP35134595 A JP 35134595A JP H09181175 A JPH09181175 A JP H09181175A
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- Japan
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- metal film
- heat treatment
- contact hole
- aluminum
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アルミニウムを主成分とする金属膜を低温熱
処理によりコンタクトホール内に埋め込む。 【解決手段】 アルミニウム膜１０４に対して希ガス雰
囲気中で逆スパッタを行いながら熱処理を行うことによ
り、アルミニウム膜１０４の表層に形成された絶縁膜を
除去しつつアルミニウム膜１０４を流動させて、コンタ
クトホール１０３をアルミニウム膜１０４で完全に埋め
込むことができる。
処理によりコンタクトホール内に埋め込む。 【解決手段】 アルミニウム膜１０４に対して希ガス雰
囲気中で逆スパッタを行いながら熱処理を行うことによ
り、アルミニウム膜１０４の表層に形成された絶縁膜を
除去しつつアルミニウム膜１０４を流動させて、コンタ
クトホール１０３をアルミニウム膜１０４で完全に埋め
込むことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に、半導体装置の製造分野等において適
用される配線形成方法であって、配線間又は半導体基板
と配線との間の接続孔をアルミニウムやその合金膜によ
り埋め込む方法に関する。
方法に関し、特に、半導体装置の製造分野等において適
用される配線形成方法であって、配線間又は半導体基板
と配線との間の接続孔をアルミニウムやその合金膜によ
り埋め込む方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩの配線材料としては、従来からア
ルミニウムやその合金が用いられている。ＬＳＩの微細
化が進むに従い、より小さなコンタクトホールへの配線
形成技術が求められてきている。従来、コンタクトホー
ルへのアルミニウム配線の埋め込みはスパッタ法にて行
われてきた。しかしながら通常のスパッタ法ではアスペ
クト比２以上のコンタクトホール底部へアルミニウム配
線を埋め込むのは困難である。そのため、ハーフミクロ
ン以降のプロセスを実施するために、スパッタを行った
後にそのまま真空中で熱処理を行い、コンタクトホール
内にアルミニウムあるいはその合金を埋め込む技術（ア
ルミリフロー法）が開発されている（特開昭６３−５３
９４９号公報）。
ルミニウムやその合金が用いられている。ＬＳＩの微細
化が進むに従い、より小さなコンタクトホールへの配線
形成技術が求められてきている。従来、コンタクトホー
ルへのアルミニウム配線の埋め込みはスパッタ法にて行
われてきた。しかしながら通常のスパッタ法ではアスペ
クト比２以上のコンタクトホール底部へアルミニウム配
線を埋め込むのは困難である。そのため、ハーフミクロ
ン以降のプロセスを実施するために、スパッタを行った
後にそのまま真空中で熱処理を行い、コンタクトホール
内にアルミニウムあるいはその合金を埋め込む技術（ア
ルミリフロー法）が開発されている（特開昭６３−５３
９４９号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のアル
ミリフロー法では、「１９９３年（平成５年）秋季 第
５４回応用物理学会学術講演会 講演予稿集第２冊 ２
７ａ−ＺＥ−２」において向井（富士通）らにより指摘
されているように、アルミニウムを形成した後に高真空
を維持したままで熱処理を行わないと、酸素や窒素又は
水分といった残留ガスと成膜されたアルミニウム膜表面
との間で反応が進行し、アルミニウム膜上に絶縁膜が形
成されてしまう。この絶縁膜はアルミニウムの流動性を
阻害するため、熱処理によるコンタクトホールの埋め込
みが困難となる。
ミリフロー法では、「１９９３年（平成５年）秋季 第
５４回応用物理学会学術講演会 講演予稿集第２冊 ２
７ａ−ＺＥ−２」において向井（富士通）らにより指摘
されているように、アルミニウムを形成した後に高真空
を維持したままで熱処理を行わないと、酸素や窒素又は
水分といった残留ガスと成膜されたアルミニウム膜表面
との間で反応が進行し、アルミニウム膜上に絶縁膜が形
成されてしまう。この絶縁膜はアルミニウムの流動性を
阻害するため、熱処理によるコンタクトホールの埋め込
みが困難となる。
【０００４】このような場合にコンタクトホールへのア
ルミニウム膜の埋め込みを実現するためには、さらに高
温で熱処理を施さなければならないが、高温熱処理によ
りアルミニウム表面にヒロック等の面荒れが多発し、配
線信頼性が悪化してしまう。従って、コンタクトホール
への配線埋め込みは、より低い温度で実現することが望
ましい。
ルミニウム膜の埋め込みを実現するためには、さらに高
温で熱処理を施さなければならないが、高温熱処理によ
りアルミニウム表面にヒロック等の面荒れが多発し、配
線信頼性が悪化してしまう。従って、コンタクトホール
への配線埋め込みは、より低い温度で実現することが望
ましい。
【０００５】そこで現在、スパッタ装置に熱処理室を設
け、アルミニウム成膜後そのまま真空状態で熱処理でき
る装置が開発されている。しかしながら、このような装
置では一つの装置にスパッタ室と熱処理室を設置しなけ
ればならないため、装置が大型化してしまうことや、熱
処理室に１×１０-8Ｔｏｒｒ台以上の高真空特性が要求
されるため、装置コストが増大するという問題がある。
け、アルミニウム成膜後そのまま真空状態で熱処理でき
る装置が開発されている。しかしながら、このような装
置では一つの装置にスパッタ室と熱処理室を設置しなけ
ればならないため、装置が大型化してしまうことや、熱
処理室に１×１０-8Ｔｏｒｒ台以上の高真空特性が要求
されるため、装置コストが増大するという問題がある。
【０００６】そこで、本発明は、装置コストを増大させ
ることなく、低温でコンタクトホール内にアルミニウム
などの配線金属を埋め込むことのできる半導体装置の製
造方法を提供することを目的とする。
ることなく、低温でコンタクトホール内にアルミニウム
などの配線金属を埋め込むことのできる半導体装置の製
造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の半導体装置の製造方法は、導電層上に絶縁
膜を形成する工程と、前記導電層に達するコンタクト孔
を前記絶縁膜に形成する工程と、しかる後、アルミニウ
ムを主成分とする金属膜を形成する工程と、前記金属膜
に希ガス雰囲気中で逆スパッタを施しつつ熱処理を行
い、前記コンタクト孔を前記金属膜で埋め込む工程とを
有することを特徴とする。
に、本発明の半導体装置の製造方法は、導電層上に絶縁
膜を形成する工程と、前記導電層に達するコンタクト孔
を前記絶縁膜に形成する工程と、しかる後、アルミニウ
ムを主成分とする金属膜を形成する工程と、前記金属膜
に希ガス雰囲気中で逆スパッタを施しつつ熱処理を行
い、前記コンタクト孔を前記金属膜で埋め込む工程とを
有することを特徴とする。
【０００８】前記金属膜をエッチングにより配線形状に
加工する工程をさらに有していてもよい。
加工する工程をさらに有していてもよい。
【０００９】前記希ガスが、ヘリウム、ネオン、アルゴ
ン、キセノン及びクリプトンからなる群より選択された
少なくともいずれか１種のガスであってもよい。
ン、キセノン及びクリプトンからなる群より選択された
少なくともいずれか１種のガスであってもよい。
【００１０】本発明では、アルミニウムを主成分とする
金属膜を成膜後にその表面に形成される酸化膜あるいは
窒化膜などの絶縁膜を逆スパッタにより除去しながら加
熱埋め込みを行うので、絶縁膜によって金属膜の流動性
が阻害されず、かつ加熱温度の低温化を実現しつつ金属
膜と下層の導電層とを高い信頼性で接続することができ
る。
金属膜を成膜後にその表面に形成される酸化膜あるいは
窒化膜などの絶縁膜を逆スパッタにより除去しながら加
熱埋め込みを行うので、絶縁膜によって金属膜の流動性
が阻害されず、かつ加熱温度の低温化を実現しつつ金属
膜と下層の導電層とを高い信頼性で接続することができ
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につき
図１を用いて説明する。
図１を用いて説明する。
【００１２】図１は、本発明の一実施形態による半導体
装置の製造工程を示す断面図である。本実施形態の半導
体装置を製造するには、まず、図１（ａ）に示すよう
に、図示されない素子が形成されたシリコン基板１０１
上に層間絶縁膜１０２を堆積する。この層間絶縁膜１０
２には例えばシリコン酸化膜中にボロンとリンを含ん
だ、いわゆるＢＰＳＧ膜が用いられる。例えば層間絶縁
膜１０２は、ＢＰＳＧ膜を堆積した後、窒素雰囲気中で
９００℃、３０分の熱処理を行いＢＰＳＧ膜を平坦化す
ることにより形成される。
装置の製造工程を示す断面図である。本実施形態の半導
体装置を製造するには、まず、図１（ａ）に示すよう
に、図示されない素子が形成されたシリコン基板１０１
上に層間絶縁膜１０２を堆積する。この層間絶縁膜１０
２には例えばシリコン酸化膜中にボロンとリンを含ん
だ、いわゆるＢＰＳＧ膜が用いられる。例えば層間絶縁
膜１０２は、ＢＰＳＧ膜を堆積した後、窒素雰囲気中で
９００℃、３０分の熱処理を行いＢＰＳＧ膜を平坦化す
ることにより形成される。
【００１３】次に、図１（ｂ）に示すように、微細加工
技術を用いて、シリコン基板１０１（例えば不純物拡散
層などの導電層（図示せず））に達するコンタクトホー
ル１０３を層間絶縁膜１０２に形成する。
技術を用いて、シリコン基板１０１（例えば不純物拡散
層などの導電層（図示せず））に達するコンタクトホー
ル１０３を層間絶縁膜１０２に形成する。
【００１４】次に、図１（ｃ）に示すように、アルミニ
ウム膜１０４をスパッタリング法により全面に成膜す
る。このときのスパッタリングの条件は、放電ガス種が
アルゴン、放電ガス圧が４ｍＴｏｒｒ、成膜温度が２０
０℃、スパッタリングパワーが１０ｋＷであり、成膜し
たアルミニウム膜１０４の膜厚は６００ｎｍとした。
ウム膜１０４をスパッタリング法により全面に成膜す
る。このときのスパッタリングの条件は、放電ガス種が
アルゴン、放電ガス圧が４ｍＴｏｒｒ、成膜温度が２０
０℃、スパッタリングパワーが１０ｋＷであり、成膜し
たアルミニウム膜１０４の膜厚は６００ｎｍとした。
【００１５】次に、図１（ｄ）に示すように、アルミニ
ウム膜１０４に対し、不活性ガスイオンのスパッタ効果
によるエッチング（いわゆる逆スパッタ）を行いながら
熱処理を行う。逆スパッタ条件は、放電ガス種がアルゴ
ン、放電ガス圧が２ｍＴｏｒｒ、逆スパッタ温度が室
温、逆スパッタリングパワーが４００Ｗ、逆スパッタ時
間が５分となるようにした。一方、熱処理条件は、加熱
温度が５００℃、熱処理時間が逆スパッタ時間と同じ５
分とした。この逆スパッタを行いながらの熱処理によ
り、アルミニウム膜１０４に形成されていた酸化膜など
の絶縁膜が除去され、さらにリフローしたアルミニウム
膜１０４がコンタクトホール１０３内を完全に埋め込
む。
ウム膜１０４に対し、不活性ガスイオンのスパッタ効果
によるエッチング（いわゆる逆スパッタ）を行いながら
熱処理を行う。逆スパッタ条件は、放電ガス種がアルゴ
ン、放電ガス圧が２ｍＴｏｒｒ、逆スパッタ温度が室
温、逆スパッタリングパワーが４００Ｗ、逆スパッタ時
間が５分となるようにした。一方、熱処理条件は、加熱
温度が５００℃、熱処理時間が逆スパッタ時間と同じ５
分とした。この逆スパッタを行いながらの熱処理によ
り、アルミニウム膜１０４に形成されていた酸化膜など
の絶縁膜が除去され、さらにリフローしたアルミニウム
膜１０４がコンタクトホール１０３内を完全に埋め込
む。
【００１６】次に、図１（ｅ）に示すように、微細加工
技術によりアルミニウム膜１０４を配線形状に加工す
る。
技術によりアルミニウム膜１０４を配線形状に加工す
る。
【００１７】次に、図１（ｆ）に示すように、配線形状
に加工されたアルミニウム膜１０４上に、リンガラスと
シリコン窒化膜の積層膜からなる保護膜１０５を形成す
る。以上の工程により、本実施形態の半導体装置が形成
される。
に加工されたアルミニウム膜１０４上に、リンガラスと
シリコン窒化膜の積層膜からなる保護膜１０５を形成す
る。以上の工程により、本実施形態の半導体装置が形成
される。
【００１８】なお、本実施形態では配線材料にアルミニ
ウムを用いたが、アルミニウムに１種類あるいは複数種
の元素を添加したアルミニウム合金膜などのアルミニウ
ムを主成分とする金属膜を用いてもよい。
ウムを用いたが、アルミニウムに１種類あるいは複数種
の元素を添加したアルミニウム合金膜などのアルミニウ
ムを主成分とする金属膜を用いてもよい。
【００１９】さらに本実施形態では逆スパッタ時の放電
ガス種にはアルゴンを用いたが、キセノンやクリプトン
やネオンやヘリウムなどの希ガスを用いてもよい。ま
た、スパッタリング装置と熱処理装置の構成について
は、同一装置であっても、あるいは別々の装置であって
もよい。また、本実施形態は、シリコン基板１０１とア
ルミニウム膜１０４とを接続するようにしたが、上下の
金属配線どうしを接続するようにしてもよい。
ガス種にはアルゴンを用いたが、キセノンやクリプトン
やネオンやヘリウムなどの希ガスを用いてもよい。ま
た、スパッタリング装置と熱処理装置の構成について
は、同一装置であっても、あるいは別々の装置であって
もよい。また、本実施形態は、シリコン基板１０１とア
ルミニウム膜１０４とを接続するようにしたが、上下の
金属配線どうしを接続するようにしてもよい。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、アルミ
ニウムを主成分とする金属膜の表層に形成される絶縁膜
を除去しながら加熱埋め込みを行うので、絶縁膜による
アルミニウムの流動性が阻害されず、かつ、埋め込み温
度の低温化が実現できる。従って、熱処理によるトラン
ジスタへのダメージを低く抑えながら、配線の埋め込み
を実現でき、高歩留りの素子形成技術を提供できる。ま
た、本技術によればスパッタリング装置と熱処理装置と
を必ずしも一体化する必要がなく、かつ加熱中に高真空
状態にする必要がないので、装置の大型化や装置コスト
の増大を抑制できる。
ニウムを主成分とする金属膜の表層に形成される絶縁膜
を除去しながら加熱埋め込みを行うので、絶縁膜による
アルミニウムの流動性が阻害されず、かつ、埋め込み温
度の低温化が実現できる。従って、熱処理によるトラン
ジスタへのダメージを低く抑えながら、配線の埋め込み
を実現でき、高歩留りの素子形成技術を提供できる。ま
た、本技術によればスパッタリング装置と熱処理装置と
を必ずしも一体化する必要がなく、かつ加熱中に高真空
状態にする必要がないので、装置の大型化や装置コスト
の増大を抑制できる。
【図１】本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法を
工程順に示す断面図である。
工程順に示す断面図である。
１０１ シリコン基板 １０２ 層間絶縁膜 １０３ コンタクトホール １０４ アルミニウム
Claims (3)
- 【請求項１】 導電層上に絶縁膜を形成する工程と、 前記導電層に達するコンタクト孔を前記絶縁膜に形成す
る工程と、 しかる後、アルミニウムを主成分とする金属膜を形成す
る工程と、 前記金属膜に希ガス雰囲気中で逆スパッタを施しつつ熱
処理を行い、前記コンタクト孔を前記金属膜で埋め込む
工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項２】 前記金属膜をエッチングにより配線形状
に加工する工程をさらに有することを特徴とする請求項
１に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記希ガスが、ヘリウム、ネオン、アル
ゴン、キセノン及びクリプトンからなる群より選択され
た少なくともいずれか１種のガスであることを特徴とす
る請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35134595A JPH09181175A (ja) | 1995-12-26 | 1995-12-26 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35134595A JPH09181175A (ja) | 1995-12-26 | 1995-12-26 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09181175A true JPH09181175A (ja) | 1997-07-11 |
Family
ID=18416677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35134595A Withdrawn JPH09181175A (ja) | 1995-12-26 | 1995-12-26 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09181175A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100626739B1 (ko) * | 2000-06-30 | 2006-09-22 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 알루미늄 배선 형성 방법 |
-
1995
- 1995-12-26 JP JP35134595A patent/JPH09181175A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100626739B1 (ko) * | 2000-06-30 | 2006-09-22 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 알루미늄 배선 형성 방법 |
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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: 20030304 |