JPS6045040A - 薄膜パタ−ン形成方法 - Google Patents

薄膜パタ−ン形成方法

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JPS6045040A
JPS6045040A JP58153409A JP15340983A JPS6045040A JP S6045040 A JPS6045040 A JP S6045040A JP 58153409 A JP58153409 A JP 58153409A JP 15340983 A JP15340983 A JP 15340983A JP S6045040 A JPS6045040 A JP S6045040A
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JP
Japan
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thin film
wiring
pattern
formation
heat treatment
Prior art date
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Pending
Application number
JP58153409A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiro Kameda
昌宏 亀田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/01Manufacture or treatment
    • H10D84/02Manufacture or treatment characterised by using material-based technologies
    • H10D84/03Manufacture or treatment characterised by using material-based technologies using Group IV technology, e.g. silicon technology or silicon-carbide [SiC] technology
    • H10D84/038Manufacture or treatment characterised by using material-based technologies using Group IV technology, e.g. silicon technology or silicon-carbide [SiC] technology using silicon technology, e.g. SiGe

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。

Description

【発明の詳細な説明】 援4ば艶 本発明は、薄膜パターン形成方法に関し、より詳細には
LSI、好ましくはMOS FET集積回路の製造工程
における多層配線に適用しうる導体パターンの形成方法
に関する。
従】U1術− LSIにおける配線材料としてAQが、そしてそのエツ
チング方法として化学的なウエッI−エツチングが用い
られている。今後ともAQのウェットエツチングはプロ
セスが簡単なことがら継続して用いられようが、AQの
線幅が3μ−以下となればもはやウェットエツチングで
は、線幅のコントロールは、困難である。その大きな理
由とし、て。
ヒロック(hilLock)の発生がある。すなわち、
従来、LSI等の配線は、蒸着やスパッタリング等によ
りAQやAQ−8i等の導電体材料を薄膜形成し、パタ
ーン形成した後、400℃〜500℃の熱処理を施して
行なわれるが、熱処理時にヒロック(hilLock)
と呼ばれる突起物が形成されて表面の平滑性が失われる
という現象が発生することが知られている。ヒロックは
エレクトロマイグレーションによる断線や、特に多層配
線に於ける第1導体層と第2導体層の電気的短終等の根
本原因となり、多層配線実現の為の大きな障害となって
いる。
また、従来、ウェットエツチングでメタルパターンを形
成しているか、上述したヒロックが存在し7ていること
、さらには歯ぬけ現象が生ずるため、微細パターンをウ
ェットエツチングで行うことはできなかった。
そこで最近、微細な配線パターンを精度よく形成するた
めエツチングプロセスをドライ化、例えばプラズマでエ
ツチングする手段が行なわれてきている。このプラズマ
エツチングは、ccQ4などの塩素系ガスをプラズマ化
してAQに反応させてエツチングする方法である。確か
に、この方法でエツチングを行なえば、AQ配線のパタ
ーン形成は精度よくきれいにできる。しかし、前述した
ヒロックの発生を防止することはできず、さらにAQを
二層配線に形成する場合、第1のAQ層の断面が、鋭角
になってしまうためその眉間の絶縁膜のカバーレジが悪
いという欠点があり、配線形成時の断線を引き起すこと
にもなる。
1濃 本発明の目的は2以上の点に鑑みてなされたものであっ
て、ウニ・ソトエッチングに簡単な−C程を付加するこ
とによって細い配線パターンを精度よくきれいに形成で
きることにある。そして、特にAllの多層配線の形成
において断線がなく、かつ細い配線パターンを精度よく
きれいに形成でさることにある。
1誠。
本発明の構成は、構成体上に選択り、た材料からなる薄
膜を形成する工程と、該薄膜の表面にエネルギーを与え
て全面的に一様に結晶核を作り核成長を起こさせる工程
と、前記薄膜をウェットエツチングして所定のパターン
を形成する工程と、前記パターン形成された薄膜を熱処
理する」工程とを備えることを特徴とする薄膜パターン
形成力a、にある。また、前記構成体は、M Q S 
li ll:E’テA;>す、また前記薄膜パターンは
、MO8型1へうンリスタ−(7)AQ−AQ−8i、
等の材料からなる配線、特に多層配線である。
以下、具体的な実施例で本発明を説明する。
星上失衡貫 まず、LSI製造技術において良好な配線材料とし、て
一般的に使用されているA Q、を公知の薄膜形成法に
より所定の膜厚に形成する1例えば、高速マグネトロン
スパッタリング法や自転型E −gun蒸着法により膜
厚800X〜1μ吊に形成すると良い。
本実施例では、へQ膜を17zmの厚さに形成するもの
とする。次に、このAQ膜に、Ar、As、B等の元素
のイオンを公知のイオン注入法により注入する。本実施
例では、Asイオンを使用する。
イオン注入の条件とし、では、加速を60 K e V
 。
単位面積当たりの打込み量をl X I O” dos
eとするのが好適である。又、表面付近(特に表面から
2000λ以内)に於けるイオン濃度は5 X l 0
1フイオン数/ o&以上となることが好まし、く、特
に好適には5 X 10”イオン数/ an?以上とす
る。次に、全面にレジストを塗布後、この1ノジストを
所定の形状にパターニングする。
このパターニングさ、lまたAQ膜をエツチング液(リ
ン酸:硫酸:酢酸=3 : 0.17 : 0.6)を
用いてウェットエツチングし・、所定の配線パターンを
形成する。その後、熱処理工程として、例えば、窒素雰
囲気中で430℃、20分間、かつ水素雰囲気中で20
分間の熱処理を行なう。
上の方法によって作成した配線パターンをAρ配線にA
sイオン等の不純物をドープしないウェットエツチング
を用いる従来の方法で作成した配線パターンとの評価を
行なった。第1図で写真A。
BはAQ線幅2μs、C,DはAQ線幅2.75 p 
mでの写真でA及びCは1本実施例の方法で行なったも
の、そして写真B及びDは従来の方法で行なったもので
ある。また、第2図の写真はlXl0 d。
se、60keVでAsをイオン注入した後、ウェット
エツチングで形成した3μm幅の配線パターンである。
これら写真かられかるように、本実施例の方法でパター
ニングしたAD、配線は、ヒロックの発生に伴ういわゆ
る「歯抜け」現象が見られない5かつ配線のパターンが
きれいに精度よくなされていることがわかる。
第2実施例 上記の方法を適用して、二層のΔQ配線を形成する場合
を説明する。
上記の方法によっつでパターニング形成されたAQ線を
第1層とし、この上に層間絶縁膜として2モル%のリン
を含有したPSG(リンケイ酸ガラス)膜を8000λ
の厚さに設ける。この後、スルーホールのための写真製
版、エツチングを施す。そして、次に第2層目のAQ膜
を形成するため全面にAQをデポジットする。次に、こ
のAQ膜を所定形状にパターニング、エツチングし、窒
素及び水素雰囲気中で430°Cで熱処理を行なう。
この方法で作成し、た2層配線のSEM (Scann
j、ngelecjron I!1icroscope
)写真を第3図に示す・この写真かられかるように、二
層のAQ配線のパターニングが精度よく、かつ、カバー
レジが良好であること、また、配線間の断差が小さいこ
とが才〕かる。
以」二、第1及び2の実施例においてわかるように、本
発明によれば、従来AQ膜形成に伴うヒロックの防止、
さらにウエッッ1−エツチングによる欠点であった微細
な配線形成に伴って生ずる「歯抜け」等の欠落を防止で
き、さらにm細な第1層の配線を有する2層配線技術に
おいてはドライエツチングによる欠点であった二層配線
形成時の層間絶縁膜のカバーレジの不良も一緒に防止で
きる。
その理由としては、まずヒロックの発生原因は、熱処理
時に受ける熱応力によって、表面近傍に局所的に存在す
る結晶核を中心とし、て異方性成長が起こる為であるこ
とが知られている。本発明は熱処理の前にイオン注入」
二層を付加することによって、表面全体に積極的に結晶
を作り異方性成長を全面的に一様に起こして、局所的な
ヒロックの発生を抑えるものである。即ち、蒸着等によ
り何着形成したAQIIIは内部構造的には不均一なも
のと考えら才1、特に表面近傍に局所的に何らかの不拘
−W造部分が存在すると、後の熱処理時にこの様な不均
一構造部分で発生する局所的熱応力に基づきヒロックが
形成さ、!【る可能性がある。本発明方法では、まず熱
処理を行なう前に八〇、 IvAに所定のイオンでイオ
ン注入を行ないAll膜の構造的膜質を均一化させ、特
にA D、膜表面近傍のn桑絹成を注入イオンにより積
極的に均一化させて、熱処理時に於ける熱応力局所的集
中を回避せんとするものである。尚、本実施例に於いて
は、薄膜の表面にエネルギを73えて結晶核を作り核成
長を全面的に一様に起こす方法として、半導体技術に於
いて従来公知のイオン注入法を用いているが、これに限
定されることなく一般的にイオンを注入する方法、例え
ば逆スパツタリング法やプラズマ処理等を用いることも
可能である。
そし、て、このようなヒロックの防止が可能になった結
果従来、微細な配線パターンがウェットエツチングを用
いては出来なかったものが、積極的にウエツl〜エツチ
イングを用いることによって、はじめて微細な配線パタ
ーンを形成できる。すなわち、微細パターン形成に際し
、て積極的にウエッ1〜エツチングを用いることができ
るプロセスを実用的に用いることができることは今まで
考えられ11〜 ていなかっノニ。
さらには、多層配線時に、従来の欠点を解決するためド
ライエツチングが用いられており、これにより微細なパ
ターンが形成できるようになったが、眉間絶縁膜にカバ
ーレジがよくなく断線し、やすい。この欠点も本発明に
よ](ば、積極的にウェットエツチングを用いることが
できるためカバーレジが悪いという欠点が解決さ、II
、その結果としてカバーレジがよく、シ、かもヒロック
の発生のないため断線が生じないで微細な配線パターン
を形成できる。
肱米 以上の如く、本発明によって従来問題となっていたヒロ
ックの発生を防止することがii)能どなり、半導体装
置の製造に適用した揚姶には配線の信頼性、寿命が向上
する。特に、LSIの多層配線の実現が容易になるとい
う効果がある。又1隻層配線に於ける層間層とし・てp
 s c !;り・を用いる場か、極め′C′阜好なカ
バレージが得ら4する、y、エツチング端卵に凹凸が発
生することがないので、特に微細パターン形成をイ′j
なうj二て有利である。
尚、本発明方法は上述し、た半導体!!、+j首の’J
”¥ 121のみならず、任意の構成体の−に;二下d
゛1性の(9:1またiV膜を形成する場合に使用可能
であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)、(C)及び第2図は1本発明に基づきイ
オン注入を行なった後、ウェットエツチングを行なった
場合のAQ配線の顕微鏡写真、また、第1図(B)、(
D)は、イオン注入を行なわずウェットエツチングを行
なった場合のAQ配線の顕微鏡写真、第3図は、本発明
に基づき形成されたAQ、の2層配線のSEM写真であ
る。 特許出願人 株式会社リ コー 、第1図 第り図 第3問 手続補正書動幻 昭和59年1月04日 特許庁長官 若 杉 和 夫1%58$1213il=
f差出1、事件の表示 昭和58年特許願第153409号 2、発明の名称 薄膜パターン形成方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 ガスダグ 丁カン丁I 住 所〒143東京都大田区中馬込1丁目3番6号昭和
58年11月8日 (発送日 昭和58年11月29日) 5、補正の対象 図面及び「図面の簡単な説明」の欄 6、補正の内容 別紙の通り 4、図面の簡単な説明 第1図(A)、(C)及び第2図は1本発明に基づきイ
オン注入を行なった後、ウェットエツチングを行なった
場合のAt配線の金属組織構造を示した顕微鏡写真図で
あり、第1図(B)、(D)は、イオン注入を行なわず
ウェットエツチングを行なった場合のAt配線の金属組
織構造を示した顕微鏡写真図であり、第3図は1本発明
に基づき形成されたAIの2層配線の金属組織構造を示
した顕微鏡写真図である。 第1 図 A 手続補正帯 昭和59年7月ノロ日 ]−0事件の表示 昭和58年特許願第153409号 2、発明の名称 薄膜パターン形成方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 〒143 東京都大田区中馬込−丁目3番6号名
称 (674) 株式会社 リコー 5、補正の内容 (1)別紙の通りとする。 (2)明細書第4頁、第9〜11行の 「エネルギーを与えて全面的に一様に結晶核を作り核成
長を起こさせ」 を、 [イオン注入で不純物をドープす」 に、補正する。 別紙 2、特許請求の範囲 1)構成体上に選択した材料からなる薄膜を形成する工
程と、該薄膜の表面にイオン注入で不純物をドー−&す
る工程と、前記薄膜をウェットエツチングして所定のパ
ターンを形成する工程と、前記パターン形成された薄膜
を熱処理する工程とを備えることを特徴とする薄膜パタ
ーン形成方法。 2)上記第1項において、前記薄膜パターンは、MO8
型トランジスターの配線である。 3)上記第2項において、前記配線は、多層配線である

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ■)構成体上に選択した材料からなる薄膜を形成する工
    程と、該薄膜の表面にエネルギーを与えて全面的に一様
    に結晶核を作り核成長を起こさせる工程と、前記薄膜を
    ウエッ1−エツチングして所定のパターンを形成する工
    程と、前記パターン形成された薄膜を熱処理する工程と
    を備えることを特徴とする薄膜パターン形成方法。 2)上記第1項において、前記Wf膜パターンは、MO
    8型トランジスターの配線である。 3)上記第2項において、前記配線は、多層配線である
JP58153409A 1983-03-12 1983-08-23 薄膜パタ−ン形成方法 Pending JPS6045040A (ja)

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JP58153409A JPS6045040A (ja) 1983-08-23 1983-08-23 薄膜パタ−ン形成方法
US07/279,232 US4890151A (en) 1983-03-12 1988-11-29 Thin-film and its forming method

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JP58153409A JPS6045040A (ja) 1983-08-23 1983-08-23 薄膜パタ−ン形成方法

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JPS6045040A true JPS6045040A (ja) 1985-03-11

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0331014U (ja) * 1989-07-27 1991-03-26

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JPS57124431A (en) * 1981-01-27 1982-08-03 Toshiba Corp Manufacture of semiconductor device
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