JPS6187324A - 半導体装置の電極配線形成方法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体装置の製造方法、特にアルミ＝／リコン
合金による電極配線の形成方法に関するものである。

（従来の技術） ＬＳＩなどの半導体装置の構造を第２図に示す。

シリコンなどの半導体基板１に拡散層２、ケ゛−ト電優
５等を形成した後、中間絶縁膜４を形成し、コンタクト
ホール３を開孔後、アルミ系材料６を蒸着により被着し
、フォトリン工程により電極配線の形状に加工する。そ
の後アルミ系材料６のシンタリング、パシベーション膜
の形成などの工程を経て、半導体装置が完成する。

この半導体装置の製造工程において、アルミ系材料によ
る電極配線の形成方法は従来、以下のように為されてい
た。

アルミ系材料としてはアルミ中にシリコンを１チ〜１．
５％含有するアルミ−シリコン合金が用いられる。

蒸着法としては、半導体基板を比較的低温（１５０〜２
５０℃）に加熱しつつスバ、タリングにより蒸着膜を形
成する。アルミ蒸着膜を被着後、フォトリソ工程により
、所定のパターンにより電極配線形状に加工した後、シ
ンタリングを１ｔ５０〜５００℃の温度で３０分程度行
う。

以上の電極配線の形成方法でアルミ系材料としてアルミ
−シリコン合金を用いるのは、次の理由による。即ち、
アルミ系材料として純アルミを用いるとシンタリ／グに
よる熱処理の際に、拡散層２のシリコンがアルミ中に固
溶限迄溶は込む。この時、その埋め合せとしてアルミが
逆にシリコン基板の拡散層中に侵入する。アルミが拡散
層中に侵入する深さは１μ以上にも及び拡散深さが１μ
以下のものでは、拡散層２が基板１と短絡状態となって
しまう。シリコンを含有するアルミをアルミ材料として
用いると、拡散層２中のシリコンがアルミに固溶すると
いう問題が生ぜず、従って、アルミが拡散層中に深く侵
入するという問題を生じないからである。又、蒸着法と
して、基板を比較的低温（１５０〜２５０℃）に加熱し
てス／Ｆツタリングを行うことは、ステップセバレーソ
カ良好であること、膜厚制御性がよくシリコン含有率の
制御性がよいことなどの理由による。シンタリンダの熱
処理を行うのは、ス・ぞツタリングによるグメノを回復
すること、アルミ系材料を下地に密着させることなどの
ためである。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、この従来の電極配線の形成方法には、以
下の欠点があった。即ち、アルミ−シリコン合金をアル
ミ系材料として用いることにより、シンタリングなどの
４５０〜５００℃程度の熱処理により、アルミ蒸着膜中
のシリコ／が成長し、室温迄冷却しだ際シリコンのかた
まり（析出粒）を形成する。この析出粒は蒸着膜中の下
地絶縁膜との界面付近に成長し、電極配線巾が３μ程度
のもので、析出粒の大きさは最大１．２〜１．３μ程度
となる。かかるシリコンの析出粒は半心体電極配線の微
細化に伴なって断線、耐マイグレー７ヨ／性の劣化など
の信頼性上の問題を引起す。

この発明は、従来の電極配線形成方法によるシリコンの
析出粒をなるべく小さなものに抑える電極配線形成方法
を提供することにある。

従来の大きなシリコンの析出粒がアルミ系材料による電
極配線中に発生するという問題に対して、アルミ−シリ
コン合金のシリコン含有率全滅らすこと、或いはシフタ
リングの温度を下げることが試みられた。しかしながら
シリコン含有率を下げるとアルミの拡散層への侵入とい
う問題が生じ、７ンタリングの温度を下げるとスノク、
タダメノの回復が不十分となるなどの問題を生じる。本
発明はこれらの弊害を生じることなく、シリコンの析出
粒をなるべく小さく抑え、信頼性の高い半導体装置を得
ることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、半導体基板を３００℃以上の高温に加熱しつ
つ、アルミ−シリコン合金をス・ゼッタリング蒸着する
ようにしたものである。

（作用） 上記手段により、アルミ系材料の電極配線にシリコンの
析出粒が大きく成長するのを抑えることができ、電極配
線の微細化に対して信頼性の高い半導体装置を提供する
ことができる。

（実施例） 第１図は本発明による電極配線形成方法のシリコン析出
粒を説明する為の特性図である。ス・り。

クリング時の基板の加熱温度が、室温（Ｒ，Ｔ、）　。

２００℃、３００℃、及び４００℃の４つの場合につい
てシンタリ／グ温度を４００℃、４５０℃。

及び５００℃にした時、それぞれの条件の下で形成され
るシリコンの析出粒のうち最大のものの直径を示した図
である。尚、データは配線幅３〔μｍ〕。

厚さ１〔μｍ）＋長さ４〔ｍｌ１ｌ〕なる形状の電″ｌ
返二線のものであり、アルミ系材料の組成はシリコン含
有率１５％のアルミ−シリコン合金でめる。

この図に示されるように半導体基板を無加熱のものに比
べ３００℃及び４００℃に加熱してス・ｅツタリングし
たものではシリコン析出粒の大きさはかなり小さくなっ
ている。

しかし、２００℃に半導体基板を加熱してス・モ７タリ
ングしたものは４００℃のンンタリングではシリコンの
析出粒が小さいが、４５０℃＋　５００℃とシンタリン
グ温度を上げていくにつれて逆に無加熱のものよシ大き
くなり、／リコン析出粒の抑制効果がないことがわかる
。

以上の効果は次のような理由による。即ち、３００℃以
上の高温に半導体基板を加熱してス・ぐツタリングした
ものではンンタリングをする前に既に、その基板加熱温
度によって決定される大きさを持った／リコン析出粒が
存在する。その太きさは、加熱温度２００℃・・・約Ｑ
、１μｍ、３００℃・・・約０．３μｍ、４００℃・約
０．４μｍである。一方、ある温度ではシリコン析出粒
が安定して存在する為の臨界の大きさが存在し、それよ
り大きいものは太きｂ程自由エネルキ°−が下がる為に
シリコン析出粒は益々成長し、臨界値に達しないものは
小さい程自由エイ・ルギーが小さいのでやがて消失する
。３００℃及び４００℃加熱における７リコ／析出粒の
大きさ０３μｍ、及び０．４μｍという値は、実験で用
いた熱処理温度において臨界値以上であるのでノンタリ
ングの間も安定して存在する為、お互いに異常に大きく
成長するのを抑制し合うのである。

以上、第１図の特性図より、本発明に係る電極配線形成
方法の好ましい半導体装置への適用例としては次のよう
になる。

■　アルミ系材料としては、アルミ中にシリコンを１０
〜１５チ程度含有するアルミ−シリコン合金を用いる。

■　蒸着法としては半導体基板を３００〜４００℃に加
熱保持しつつスパッタリング蒸着による。

■　ンンタリングの温度は４５０〜５００℃を用いる。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように本発明によれば、アルミ−
シリコンのスパッタリング時のウェハ基板を３００℃以
上の高温に加熱することによって、アニール時に配線中
にシリコン粒が成長するのを抑制することができるので
、従来のプロセスを変更することなく信頼性の高い電極
配線形成方法を得ることができる。

前述の半導体装置への好ましい適用例では、電極配線巾
２〜３μに対して、シリコン析出粒の径が最大のもので
、０．９〜１．０μ程度に抑制することができる。従っ
て、電極配線の微剋化した半導体装置に好適な製造方法
を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電極配線形成方法のシリコン析出
粒を説明する為の特性図である。第２図は半導体装置の
構造の断面図である。 １・・・半導体基板、２・・・拡散層、３・・・コンタ
クトホール、４・・・中間絶縁膜、５・・・ケ゛−ト電
極、６・・・アルミ系材料。 特許出願人　　沖電気工業株式会社 第１図 槍巳シリコツ幸江−１（最Ｋｑ８ｑ） 第２図 手続補正書（自制 ５０．３．２７ 昭和　　年　　月　　日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板を高温に加熱しつつ、アルミ−シリコ
   ン合金をスパッタリング蒸着することを特徴とする半導
   体装置の電極配線形成方法。
2. （２）前記高温は３００℃以上の温度であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装置の電極配
   線形成方法。