JP2655471B2 - 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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- JP2655471B2 JP2655471B2 JP5287894A JP28789493A JP2655471B2 JP 2655471 B2 JP2655471 B2 JP 2655471B2 JP 5287894 A JP5287894 A JP 5287894A JP 28789493 A JP28789493 A JP 28789493A JP 2655471 B2 JP2655471 B2 JP 2655471B2
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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
係わり、特にアルミ配線を有する半導体装置の製造方法
に関する。
係わり、特にアルミ配線を有する半導体装置の製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の高集積化が進むにつれて素
子間あるいは配線間を接続するために絶縁膜に設けられ
た開孔部の径は小さくなってくるが、その深さは、配線
容量の増大を防ぐ等の理由により小さくなることはな
く、深さを径で割ったアスペクト比は増大する傾向にあ
る。そのため、開孔部に対して配線金属であるアルミニ
ウム合金をスパッタリング法により形成する際、開孔部
内への被覆性が悪いため、開孔部内で断線したり、ある
いは断線まで至らずとも信頼性を低下させる原因となっ
ている。
子間あるいは配線間を接続するために絶縁膜に設けられ
た開孔部の径は小さくなってくるが、その深さは、配線
容量の増大を防ぐ等の理由により小さくなることはな
く、深さを径で割ったアスペクト比は増大する傾向にあ
る。そのため、開孔部に対して配線金属であるアルミニ
ウム合金をスパッタリング法により形成する際、開孔部
内への被覆性が悪いため、開孔部内で断線したり、ある
いは断線まで至らずとも信頼性を低下させる原因となっ
ている。
【０００３】そこで、開孔部内での被覆性を向上させる
ために、配線金属を形成後、加熱して流動させる手段が
多く提案されている。たとえば配線金属形成後、レーザ
ービームを照射して配線金属を加熱し、その溶融した配
線金属の一部を開孔部内に流動させる方法や、配線金属
形成後、不活性ガスプラズマにて流動させる方法がある
が、いまだ実用化されていない。
ために、配線金属を形成後、加熱して流動させる手段が
多く提案されている。たとえば配線金属形成後、レーザ
ービームを照射して配線金属を加熱し、その溶融した配
線金属の一部を開孔部内に流動させる方法や、配線金属
形成後、不活性ガスプラズマにて流動させる方法がある
が、いまだ実用化されていない。
【０００４】そこで、アルミ膜をスパッタ法により形成
後、単に半導体ウェハすなわち基板を加熱することによ
り、アルミ膜を開孔部に流動させる方法が特開平４−６
５８３１号公報に提案されている。
後、単に半導体ウェハすなわち基板を加熱することによ
り、アルミ膜を開孔部に流動させる方法が特開平４−６
５８３１号公報に提案されている。
【０００５】この方法により開孔部を埋め込む場合の実
施例を図面を用いて説明する。図６はその主要工程断面
図である。
施例を図面を用いて説明する。図６はその主要工程断面
図である。
【０００６】まず、図６（Ａ）に示すように、素子が形
成されたシリコン基板１１上にシリコン酸化膜１２を形
成後、シリコン酸化膜１２にシリコン基板１１に達する
開孔部１６を形成し、スパッタリング法によりチタニウ
ム膜１３と窒化チタニウム膜１４を開孔部１６の底部及
び内側壁，シリコン酸化膜１２の上表面に形成する。チ
タニウム膜１３と窒化チタニウム膜１４の膜厚はシリコ
ン酸化膜１２上でそれぞれ１０〜１００ｎｍと５０〜２
００ｎｍである。
成されたシリコン基板１１上にシリコン酸化膜１２を形
成後、シリコン酸化膜１２にシリコン基板１１に達する
開孔部１６を形成し、スパッタリング法によりチタニウ
ム膜１３と窒化チタニウム膜１４を開孔部１６の底部及
び内側壁，シリコン酸化膜１２の上表面に形成する。チ
タニウム膜１３と窒化チタニウム膜１４の膜厚はシリコ
ン酸化膜１２上でそれぞれ１０〜１００ｎｍと５０〜２
００ｎｍである。
【０００７】次に図６（Ｂ）に示すように、スパッタリ
ング法によりアルミ合金膜１５を５０〜８００ｎｍの厚
さに形成する。この時のシリコン基板１１の温度は２０
０℃以下の低温で行なったほうが良い。その理由は、２
００℃よりも高温の場合、アルミ合金膜１５の形成際中
にアルミ合金膜が開孔部１６の底や開孔部１６の上部の
角に多く移動してしまうからである。
ング法によりアルミ合金膜１５を５０〜８００ｎｍの厚
さに形成する。この時のシリコン基板１１の温度は２０
０℃以下の低温で行なったほうが良い。その理由は、２
００℃よりも高温の場合、アルミ合金膜１５の形成際中
にアルミ合金膜が開孔部１６の底や開孔部１６の上部の
角に多く移動してしまうからである。
【０００８】次に図６（Ｃ）に示すように、シリコン基
板１１を加熱してアルミ合金膜１５を溶融させ、その溶
融したアルミ合金膜１５で開孔部１６を埋め込む。
板１１を加熱してアルミ合金膜１５を溶融させ、その溶
融したアルミ合金膜１５で開孔部１６を埋め込む。
【０００９】これら一連のプロセスは、大気圧雰囲気に
晒さずに、同一真空中で行なったほうが良い。特にアル
ミ合金膜１５の形成とシリコン基板１１の加熱は同一真
空中で行なう必要がある。その理由は、アルミ合金膜１
５の表面に厚く酸化膜が形成されてしまうと、アルミ合
金膜１５が流動しなくなるためである。
晒さずに、同一真空中で行なったほうが良い。特にアル
ミ合金膜１５の形成とシリコン基板１１の加熱は同一真
空中で行なう必要がある。その理由は、アルミ合金膜１
５の表面に厚く酸化膜が形成されてしまうと、アルミ合
金膜１５が流動しなくなるためである。
【００１０】そしてアルミ合金膜１５の形成とシリコン
基板１１の加熱は別のプロセス室で行なうのが一般的で
ある。その理由は、アルミ合金膜１５の形成とシリコン
基板１１の加熱を別のプロセス室で同時に進行させたほ
うが、単位時間当りの処理枚数が多くできることと、ア
ルミ合金膜１５の形成やシリコン基板１１の加熱をする
プロセス室をそれぞれのプロセスに最も適した構成にし
たほうが、安定してプロセスを進行させることができる
ためである。
基板１１の加熱は別のプロセス室で行なうのが一般的で
ある。その理由は、アルミ合金膜１５の形成とシリコン
基板１１の加熱を別のプロセス室で同時に進行させたほ
うが、単位時間当りの処理枚数が多くできることと、ア
ルミ合金膜１５の形成やシリコン基板１１の加熱をする
プロセス室をそれぞれのプロセスに最も適した構成にし
たほうが、安定してプロセスを進行させることができる
ためである。
【００１１】最後に、図６（Ｄ）に示すようにアルミ合
金膜１５で開孔部１６を埋め込んだ後に、リソグラフィ
技術とドライエッチング技術とを用いてアルミ合金膜１
５，窒化チタニウム膜１４，チタニウム膜１３を所望の
パターンに加工してアルミ電極配線を完成する。
金膜１５で開孔部１６を埋め込んだ後に、リソグラフィ
技術とドライエッチング技術とを用いてアルミ合金膜１
５，窒化チタニウム膜１４，チタニウム膜１３を所望の
パターンに加工してアルミ電極配線を完成する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】この従来の半導体装置
の製造方法においては、アルミ合金膜の形成後、シリコ
ン基板を加熱しアルミ合金膜を溶融するまでの間に、ア
ルミ合金膜の表面が酸化されると、アルミ合金膜が流動
しにくくなり、流動させるためにはさらに高温の加熱が
必要となったり、うまく流動させて開孔部を埋め込める
温度範囲がせまく、制御しにくいという問題点がある。
アルミ面の酸化の程度がひどい場合には、全くアルミ合
金膜が流動しなくなる場合もある。
の製造方法においては、アルミ合金膜の形成後、シリコ
ン基板を加熱しアルミ合金膜を溶融するまでの間に、ア
ルミ合金膜の表面が酸化されると、アルミ合金膜が流動
しにくくなり、流動させるためにはさらに高温の加熱が
必要となったり、うまく流動させて開孔部を埋め込める
温度範囲がせまく、制御しにくいという問題点がある。
アルミ面の酸化の程度がひどい場合には、全くアルミ合
金膜が流動しなくなる場合もある。
【００１３】注意すべきことはこのアルミ表面の酸化は
一連のプロセスを同一真空中で行なっても起こる場合が
あることである。
一連のプロセスを同一真空中で行なっても起こる場合が
あることである。
【００１４】すなわち、現在のスパッタリング装置は種
々のプロセスを一台で行なえるように図５に示すように
マルチチャンバー構造になっているものが多く、基板の
出し入れを行なうロードロック室２０に続いて基板をそ
れぞれのプロセス室４０，５０，６０に移動させる搬送
室３０があり、搬送室３０には２〜４個のプロセス室４
０，５０，６０が接続結合している。
々のプロセスを一台で行なえるように図５に示すように
マルチチャンバー構造になっているものが多く、基板の
出し入れを行なうロードロック室２０に続いて基板をそ
れぞれのプロセス室４０，５０，６０に移動させる搬送
室３０があり、搬送室３０には２〜４個のプロセス室４
０，５０，６０が接続結合している。
【００１５】たとえば、第１のプロセス室４０でアルミ
あるいはアルミ合金膜をスパッタリングにより形成後、
第２のプロセス室５０で基板加熱を行なう場合、必ず搬
送室３０を通るが、この搬送室３０の真空が１０-7Ｔｏ
ｒｒ台以上の圧力では、残留している水分等によりアル
ミあるいはアルミ合金膜の表面が酸化されてしまうこと
が実験により確認されている。
あるいはアルミ合金膜をスパッタリングにより形成後、
第２のプロセス室５０で基板加熱を行なう場合、必ず搬
送室３０を通るが、この搬送室３０の真空が１０-7Ｔｏ
ｒｒ台以上の圧力では、残留している水分等によりアル
ミあるいはアルミ合金膜の表面が酸化されてしまうこと
が実験により確認されている。
【００１６】一方、１０-8Ｔｏｒｒ台以下の圧力の高真
空ではアルミあるいはアルミ合金膜の表面の酸化を抑え
られるので、従来の技術で安定にアルミあるいは合金膜
を流動させて開孔部を埋め込むためには、搬送室の真空
は常に１０-8Ｔｏｒｒ台以下の圧力に保つ必要がある。
空ではアルミあるいはアルミ合金膜の表面の酸化を抑え
られるので、従来の技術で安定にアルミあるいは合金膜
を流動させて開孔部を埋め込むためには、搬送室の真空
は常に１０-8Ｔｏｒｒ台以下の圧力に保つ必要がある。
【００１７】しかし、搬送室３０を常に１０-8Ｔｏｒｒ
台以下の圧力に保つのは困難である。搬送室３０はロー
ドロック室２０と接続されている。ロードロック室２０
は基板を出し入れする際に必ず大気となるのでロードロ
ック室２０を１０-8Ｔｏｒｒ台以下の圧力まで真空引き
するには長時間かかり生産性を考えると１０-8Ｔｏｒｒ
台以下の圧力にするのは実質的に不可能である。
台以下の圧力に保つのは困難である。搬送室３０はロー
ドロック室２０と接続されている。ロードロック室２０
は基板を出し入れする際に必ず大気となるのでロードロ
ック室２０を１０-8Ｔｏｒｒ台以下の圧力まで真空引き
するには長時間かかり生産性を考えると１０-8Ｔｏｒｒ
台以下の圧力にするのは実質的に不可能である。
【００１８】したがって、搬送室３０からロードロック
室２０に基板を搬送する際、ロードロック室２０から水
分等が搬送室３０に入り真空度を悪化させ、常に１０-8
Ｔｏｒｒ台以下の圧力にするのは困難となる。
室２０に基板を搬送する際、ロードロック室２０から水
分等が搬送室３０に入り真空度を悪化させ、常に１０-8
Ｔｏｒｒ台以下の圧力にするのは困難となる。
【００１９】一方、搬送室３０に大排気量の真空ポンプ
をつけたり、ロードロック室２０と搬送室３０の間にも
う１つ真空室を設け、直接ロードロック室２０の雰囲気
が搬送室３０に入るのを防ぐことにより搬送室３０を常
に１０-8Ｔｏｒｒ台以下の圧力に保つことは可能である
が、このような方式を採用すると装置が大きくなったり
高価になったりするという問題点がある。
をつけたり、ロードロック室２０と搬送室３０の間にも
う１つ真空室を設け、直接ロードロック室２０の雰囲気
が搬送室３０に入るのを防ぐことにより搬送室３０を常
に１０-8Ｔｏｒｒ台以下の圧力に保つことは可能である
が、このような方式を採用すると装置が大きくなったり
高価になったりするという問題点がある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、基板上の絶縁膜に素子間や配線間を接続する
開孔部を形成後、アルミニウムあるいはアルミニウム合
金膜を形成する工程と、基板を加熱して前記アルミニウ
ムあるいはアルミニウム合金膜を溶融し開孔部を埋め込
む工程とを含み、前記アルミニウムあるいはアルミニウ
ム合金膜を形成する工程と前記基板を加熱する工程との
間に、前記アルミニウムあるいはアルミニウム合金膜の
表面に形成されたアルミナを除去する工程を有し、前記
アルミナを除去する工程は基板を加熱する工程を行なう
プロセス室と同一の真空室で行なうという特徴を有して
いる。
造方法は、基板上の絶縁膜に素子間や配線間を接続する
開孔部を形成後、アルミニウムあるいはアルミニウム合
金膜を形成する工程と、基板を加熱して前記アルミニウ
ムあるいはアルミニウム合金膜を溶融し開孔部を埋め込
む工程とを含み、前記アルミニウムあるいはアルミニウ
ム合金膜を形成する工程と前記基板を加熱する工程との
間に、前記アルミニウムあるいはアルミニウム合金膜の
表面に形成されたアルミナを除去する工程を有し、前記
アルミナを除去する工程は基板を加熱する工程を行なう
プロセス室と同一の真空室で行なうという特徴を有して
いる。
【００２１】ここで、前記アルミニウムあるいはアルミ
ニウム合金膜をスパッタリング法にて形成することがで
きる。また、前記アルミニウムまたはアルミニウム合金
膜の形成と基板の加熱は別のプロセス室で行ない、前記
アルミニウムまたはアルミニウム合金膜を形成するプロ
セス室から基板を加熱するプロセス室までの移動は１０
-8Ｔｏｒｒよりも高い圧力の真空室を介して行なうこと
ができる。また、前記アルミナの除去は還元性ガスを含
むプラズマにて行なうものであり、前記還元性ガスは、
ＢＣｌ3 等の塩素を含むガスまたは水素ガスであること
ができる。さらに水素ガスにてアルミナを還元するのと
同時に基板を４００〜５５０℃に加熱することもでき
る。
ニウム合金膜をスパッタリング法にて形成することがで
きる。また、前記アルミニウムまたはアルミニウム合金
膜の形成と基板の加熱は別のプロセス室で行ない、前記
アルミニウムまたはアルミニウム合金膜を形成するプロ
セス室から基板を加熱するプロセス室までの移動は１０
-8Ｔｏｒｒよりも高い圧力の真空室を介して行なうこと
ができる。また、前記アルミナの除去は還元性ガスを含
むプラズマにて行なうものであり、前記還元性ガスは、
ＢＣｌ3 等の塩素を含むガスまたは水素ガスであること
ができる。さらに水素ガスにてアルミナを還元するのと
同時に基板を４００〜５５０℃に加熱することもでき
る。
【００２２】
【実施例】次に本発明について図面を用いて説明する。
【００２３】図１および図２は本発明の第１の実施例の
主要工程断面図であり、図３は第１の実施例のフローチ
ャートである。
主要工程断面図であり、図３は第１の実施例のフローチ
ャートである。
【００２４】まず図１（Ａ）に示すように、素子が形成
されたシリコン基板１上にシリコン酸化膜２を形成後、
シリコン酸化膜２の所望の位置にシリコン基板１に達す
る開孔部７を形成し、スパッタリング法によりチタニウ
ム膜３と窒化チタニウム膜４を開孔部７の底面及び内側
壁，シリコン酸化膜２の上表面に形成する。チタニウム
膜３と窒化チタニウム膜４の成長膜厚はシリコン酸化膜
２上でそれぞれ１０〜１００ｎｍと５０〜２００ｎｍで
ある。
されたシリコン基板１上にシリコン酸化膜２を形成後、
シリコン酸化膜２の所望の位置にシリコン基板１に達す
る開孔部７を形成し、スパッタリング法によりチタニウ
ム膜３と窒化チタニウム膜４を開孔部７の底面及び内側
壁，シリコン酸化膜２の上表面に形成する。チタニウム
膜３と窒化チタニウム膜４の成長膜厚はシリコン酸化膜
２上でそれぞれ１０〜１００ｎｍと５０〜２００ｎｍで
ある。
【００２５】次に図１（Ｂ）に示すように、スパッタリ
ング法によりアルミ合金膜５たとえばシリコンを１％、
銅を０．５％添加したＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金膜を５０〜
８００ｎｍの厚さに形成する。この時、シリコン基板の
温度は２００℃以下にしたほうが良い。以上の図１
（Ａ），（Ｂ）が図３のステップ１１０である。
ング法によりアルミ合金膜５たとえばシリコンを１％、
銅を０．５％添加したＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金膜を５０〜
８００ｎｍの厚さに形成する。この時、シリコン基板の
温度は２００℃以下にしたほうが良い。以上の図１
（Ａ），（Ｂ）が図３のステップ１１０である。
【００２６】次にシリコン基板を基板加熱用の別のプロ
セス室に移動（例えば図５の第１のプロセス室４０から
第２のプロセス室５０への移動）させる。その際、１０
-8Ｔｏｒｒよりも高圧の搬送室（図５の搬送室３０）を
通るので、図１（Ｃ）に示すようにアルミ合金膜５の表
面に薄いアルミナ６が形成される。このアルミナの膜厚
は１ｎｍ以下である（図３のステップ１２０）。
セス室に移動（例えば図５の第１のプロセス室４０から
第２のプロセス室５０への移動）させる。その際、１０
-8Ｔｏｒｒよりも高圧の搬送室（図５の搬送室３０）を
通るので、図１（Ｃ）に示すようにアルミ合金膜５の表
面に薄いアルミナ６が形成される。このアルミナの膜厚
は１ｎｍ以下である（図３のステップ１２０）。
【００２７】次に図２（Ａ）に示すように、ＢＣｌ3 ガ
スを移動したプロセス室に導入し、シリコン基板に高周
波の電圧を印加してプラズマを発生させ、アルミナ６を
エッチング除去する。使用するガスはＢＣｌ3 でなくて
も、塩素を含むガスであれば良いが、ＢＣｌ3 を使用す
ると、アルミナはエッチングされるがアルミはホウ化物
が形成されエッチングされにくいので、アルミナだけ除
去するのに最も適している。またアルミナは１ｎｍ以下
と薄いのでエッチング時間は短かくても良い（図３のス
テップ１３０）。
スを移動したプロセス室に導入し、シリコン基板に高周
波の電圧を印加してプラズマを発生させ、アルミナ６を
エッチング除去する。使用するガスはＢＣｌ3 でなくて
も、塩素を含むガスであれば良いが、ＢＣｌ3 を使用す
ると、アルミナはエッチングされるがアルミはホウ化物
が形成されエッチングされにくいので、アルミナだけ除
去するのに最も適している。またアルミナは１ｎｍ以下
と薄いのでエッチング時間は短かくても良い（図３のス
テップ１３０）。
【００２８】次にＢＣｌ3 ガスを十分排気した後、図２
（Ｂ）に示すように、シリコン基板１を４００〜５５０
℃の温度に加熱してアルミ合金膜５を溶融させその溶融
したアルミ合金膜５で開孔部７を埋め込む（図３のステ
ップ１４０）。
（Ｂ）に示すように、シリコン基板１を４００〜５５０
℃の温度に加熱してアルミ合金膜５を溶融させその溶融
したアルミ合金膜５で開孔部７を埋め込む（図３のステ
ップ１４０）。
【００２９】アルミナの除去と基板加熱によるアルミの
溶融は同一のプロセス室で行うことにより、アルミナの
除去後、再びアルミナが形成されるのを防いだほうが良
い。
溶融は同一のプロセス室で行うことにより、アルミナの
除去後、再びアルミナが形成されるのを防いだほうが良
い。
【００３０】最後に図２（Ｃ）に示すように、アルミ合
金膜５で開孔部７を埋め込んだ後、リソグラフィ技術と
ドライエッチング技術を用いてアルミ合金膜５，窒化チ
タニウム膜４，チタニウム膜３を所望のパターンに加工
してアルミ電極配線を完成する（図３のステップ１５
０）。
金膜５で開孔部７を埋め込んだ後、リソグラフィ技術と
ドライエッチング技術を用いてアルミ合金膜５，窒化チ
タニウム膜４，チタニウム膜３を所望のパターンに加工
してアルミ電極配線を完成する（図３のステップ１５
０）。
【００３１】次に本発明の第２の実施例の主要工程断面
図を第１の実施例と同様に、図１および図２に示し、ま
た第２の実施例のフローチャートを図４に示す。
図を第１の実施例と同様に、図１および図２に示し、ま
た第２の実施例のフローチャートを図４に示す。
【００３２】第１の実施例と同様にステップ１１０の
後、ステップ１２０において図１（Ｃ）に示すように基
板加熱用のプロセス室にシリコン基板移動する際にアル
ミ合金膜５の表面にアルミナ６が形成される。
後、ステップ１２０において図１（Ｃ）に示すように基
板加熱用のプロセス室にシリコン基板移動する際にアル
ミ合金膜５の表面にアルミナ６が形成される。
【００３３】しかしこの第２の実施例の図２（Ａ），
（Ｂ）の工程では、図４のステップ２３０に示すよう
に、水素ガスを移動後のプロセス室に導入し、シリコン
基板に高周波の電圧を印加することによりプラズマを発
生させアルミナ６をアルミに還元させる。すなわち還元
することでアルミナを除去する。水素分子ではアルミナ
を還元することは不可能であるが、プラズマ中に発生す
るラジカルな水素で還元することができる。
（Ｂ）の工程では、図４のステップ２３０に示すよう
に、水素ガスを移動後のプロセス室に導入し、シリコン
基板に高周波の電圧を印加することによりプラズマを発
生させアルミナ６をアルミに還元させる。すなわち還元
することでアルミナを除去する。水素分子ではアルミナ
を還元することは不可能であるが、プラズマ中に発生す
るラジカルな水素で還元することができる。
【００３４】またこの第２の実施例では水素ガスの導入
中、あるいはアルミナ６の還元中にシリコン基板を加熱
しても良く、加熱によりアルミナ６の還元が進み、さら
にアルミ合金膜５を溶融させるまでの時間が短縮できる
という利点がある。
中、あるいはアルミナ６の還元中にシリコン基板を加熱
しても良く、加熱によりアルミナ６の還元が進み、さら
にアルミ合金膜５を溶融させるまでの時間が短縮できる
という利点がある。
【００３５】最後に図２（Ｃ）および図４のステップ１
５０に示すように、アルミ合金膜５，窒化チタニウム膜
４，チタニウム膜３を所望のパターンに加工してアルミ
電極配線を完成する。
５０に示すように、アルミ合金膜５，窒化チタニウム膜
４，チタニウム膜３を所望のパターンに加工してアルミ
電極配線を完成する。
【００３６】以上説明してきた第１および第２の実施例
では、シリコン基板に達する開孔部を埋め込む場合を対
象としたが、本発明はこれに限るものではなく、配線間
を接続する開孔部の埋め込みにも適用できることは言う
までもない。
では、シリコン基板に達する開孔部を埋め込む場合を対
象としたが、本発明はこれに限るものではなく、配線間
を接続する開孔部の埋め込みにも適用できることは言う
までもない。
【００３７】また第１および第２の実施例では、アルミ
合金膜はスパッタリング法で形成しているが、スパッタ
リング法に限るものではなくたとえばＣＶＤ法にて形成
してもよい。
合金膜はスパッタリング法で形成しているが、スパッタ
リング法に限るものではなくたとえばＣＶＤ法にて形成
してもよい。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、アルミ
ニウムあるいはアルミニウム合金膜を形成する工程と基
板を加熱してアルミニウムあるいはアルミニウム合金膜
を溶融し開孔部を埋め込む工程を開始するまでの間に、
アルミニウムあるいはアルミニウム合金膜の表面に形成
されたアルミナを基板加熱直前に除去しているため、比
較的低温で安定してアルミニウムあるいはアルミニウム
合金膜を流動させて開孔部を埋め込むことが可能である
という効果を有する。
ニウムあるいはアルミニウム合金膜を形成する工程と基
板を加熱してアルミニウムあるいはアルミニウム合金膜
を溶融し開孔部を埋め込む工程を開始するまでの間に、
アルミニウムあるいはアルミニウム合金膜の表面に形成
されたアルミナを基板加熱直前に除去しているため、比
較的低温で安定してアルミニウムあるいはアルミニウム
合金膜を流動させて開孔部を埋め込むことが可能である
という効果を有する。
【００３９】従来の技術でアルミニウムの表面が若干酸
化された場合に比べ、本発明では従来よりも２０〜５０
℃低い温度でアルミニウムあるいはアルミニウム合金膜
が流動して開孔部を埋め込むことが可能であり、このよ
うに低温で流動することができると、アルミニウムがそ
の下の窒化チタンウム膜等のバリアメタルを突き抜けシ
リコン基板と反応し、半導体素子を破壊することを完全
に抑えることができる。
化された場合に比べ、本発明では従来よりも２０〜５０
℃低い温度でアルミニウムあるいはアルミニウム合金膜
が流動して開孔部を埋め込むことが可能であり、このよ
うに低温で流動することができると、アルミニウムがそ
の下の窒化チタンウム膜等のバリアメタルを突き抜けシ
リコン基板と反応し、半導体素子を破壊することを完全
に抑えることができる。
【００４０】さらに本発明により従来技術に比べアルミ
ニウムを流動させる温度範囲が広がり、従来技術に比べ
５０℃程度流動する温度範囲が広がる。従って、基板加
熱の温度を基板全面にわたって正確に制御する必要は無
くまた多少温度が設定値からずれてもアルミニウムを流
動させることができるので、安定して開孔部を埋め込む
ことが可能である。
ニウムを流動させる温度範囲が広がり、従来技術に比べ
５０℃程度流動する温度範囲が広がる。従って、基板加
熱の温度を基板全面にわたって正確に制御する必要は無
くまた多少温度が設定値からずれてもアルミニウムを流
動させることができるので、安定して開孔部を埋め込む
ことが可能である。
【００４１】アルミニウムの表面が酸化されてアルミニ
ウムが流動しにくくなるのはアルミニウムの表面拡散が
抑えられ、表面が変形しにくくなるためである。
ウムが流動しにくくなるのはアルミニウムの表面拡散が
抑えられ、表面が変形しにくくなるためである。
【００４２】したがって、アルミニウムの表面が酸化さ
れないようにするのが最も良い方法があるが、それには
発明が解決しようとする課題で述べたように装置が大き
くなったり、高価になってしまう。
れないようにするのが最も良い方法があるが、それには
発明が解決しようとする課題で述べたように装置が大き
くなったり、高価になってしまう。
【００４３】しかし本発明の方法ではアルミニウム表面
の酸化を防止する必要は無く、基板加熱用プロセス室に
エッチング機構を追加するだけなので、装置は大きくな
らず、価格もそれほど上昇しない。
の酸化を防止する必要は無く、基板加熱用プロセス室に
エッチング機構を追加するだけなので、装置は大きくな
らず、価格もそれほど上昇しない。
【００４４】アルミナをエッチングするガスとして広く
知られているＢＣｌ3 を第１の実施例として使用した場
合、アルミナを短時間で確実にエッチング可能であると
いう利点がある。しかし、基板加熱前にＢＣｌ3 ガスを
完全に排気しないと、アルミニウムが塩素で腐食してし
まう恐れがある。また、完全にＢＣｌ3 を排気したとし
てもアルミニウム表面に吸着した塩素によりアルミニウ
ムが腐食する可能性がある。またこのようにＢＣｌ3 を
完全に排気してからでない基板加熱ができないから、単
位時間あたりの処理枚数は少なくなる場合がある。
知られているＢＣｌ3 を第１の実施例として使用した場
合、アルミナを短時間で確実にエッチング可能であると
いう利点がある。しかし、基板加熱前にＢＣｌ3 ガスを
完全に排気しないと、アルミニウムが塩素で腐食してし
まう恐れがある。また、完全にＢＣｌ3 を排気したとし
てもアルミニウム表面に吸着した塩素によりアルミニウ
ムが腐食する可能性がある。またこのようにＢＣｌ3 を
完全に排気してからでない基板加熱ができないから、単
位時間あたりの処理枚数は少なくなる場合がある。
【００４５】これに対してアルミナを水素プラズマで還
元する第２の実施例の場合は、基板を加熱するのと同時
に行なうことができ、アルミナの膜厚は１ｎｍ以下と薄
いので水素により単時間で還元できるので、単位時間あ
たりの処理枚数を増大できるという効果がある。
元する第２の実施例の場合は、基板を加熱するのと同時
に行なうことができ、アルミナの膜厚は１ｎｍ以下と薄
いので水素により単時間で還元できるので、単位時間あ
たりの処理枚数を増大できるという効果がある。
【００４６】また水素はアルミニウム中に容易に入り込
むが、その後の熱処理による抜け出るのでアルミニウム
の膜質を悪化させることはない。
むが、その後の熱処理による抜け出るのでアルミニウム
の膜質を悪化させることはない。
【図１】本発明の実施例の製造方法における主要工程を
順次示した断面図である。
順次示した断面図である。
【図２】図１の続きの主要工程を順次示した断面図であ
る。
る。
【図３】本発明の第１の実施例の主要工程を示したフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図４】本発明の第２の実施例の主要工程を示したフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図５】スパッタリング装置のマルチチャンバー構造を
模式的に示した図である。
模式的に示した図である。
【図６】従来技術の製造方法における主要工程を順次示
した断面図である。
した断面図である。
１，１１ シリコン基板 ２，１２ シリコン酸化膜 ３，１３ チタニウム膜 ４，１４ 窒化チタニウム膜 ５，１５ アルミ合金膜 ６ アルミナ ７，１６ 開孔部 ２０ ロードロック室 ３０ 搬送室 ４０，５０，６０ プロセス室 １１０，１２０，１３０，１４０，１５０，２３０
工程ステップ
工程ステップ
Claims (8)
- 【請求項１】 基板上の絶縁膜に設けられた素子間ある
いは配線間の接続用開孔部にアルミ配線を形成するに際
して、前記接続用開孔部を形成後、アルミニウムあるい
はアルミニウム合金膜を形成する工程と、前記基板を加
熱して前記アルミニウムあるいはアルミニウム合金膜を
溶融し前記開孔部を前記アルミニウムあるいはアルミニ
ウム合金膜で埋め込む工程とを含む半導体装置の製造方
法において、前記アルミニウムあるいはアルミニウム合
金膜を形成する工程と前記基板を加熱する工程との間
に、前記アルミニウムあるいはアルミニウム合金膜の表
面に形成されたアルミナを除去する工程を含み、前記ア
ルミナを除去する工程を前記基板を加熱する工程を行な
うプロセス室と同一の真空室で行なうことを特徴とする
半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記アルミニウムあるいはアルミニウム
合金膜をスパッタリング法によって形成することを特徴
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】 前記アルミニウムあるいはアルミニウム
合金膜を形成するプロセス室と前記基板を加熱するプロ
セス室は別の真空室であり、前記アルミニウムあるいは
アルミニウム合金膜を形成するプロセス室から前記基板
を加熱するプロセス室への移動は１０-8Ｔｏｒｒよりも
高い圧力の真空室を介して行なう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４】 前記アルミナのエッチング除去もしくは
還元除去を還元性ガスを含むプラズマにて行なうことを
特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 前記還元性ガスが塩素系ガスであること
を特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記塩素系ガスが３塩化ホウ素（ＢＣｌ
3 ）であることを特徴と請求項５に記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項７】 前記還元性ガスが水素であることを特徴
とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】 前記水素ガスのプラズマによりアルミナ
を還元するのと同時に前記基板を４００〜５５０℃に加
熱することを特徴とする請求項７に記載の半導体装置の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5287894A JP2655471B2 (ja) | 1993-11-17 | 1993-11-17 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5287894A JP2655471B2 (ja) | 1993-11-17 | 1993-11-17 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07142479A JPH07142479A (ja) | 1995-06-02 |
| JP2655471B2 true JP2655471B2 (ja) | 1997-09-17 |
Family
ID=17723098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5287894A Expired - Lifetime JP2655471B2 (ja) | 1993-11-17 | 1993-11-17 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2655471B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110034016A (zh) * | 2019-03-25 | 2019-07-19 | 华中科技大学 | 一种半导体芯片正面铝层可焊化方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3725266B2 (ja) | 1996-11-07 | 2005-12-07 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 配線形成方法 |
| JP3201321B2 (ja) * | 1997-11-10 | 2001-08-20 | 日本電気株式会社 | 配線用アルミニウム膜の形成方法 |
| JP5560595B2 (ja) | 2009-06-18 | 2014-07-30 | 富士電機株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| US9543248B2 (en) * | 2015-01-21 | 2017-01-10 | Qualcomm Incorporated | Integrated circuit devices and methods |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06314690A (ja) * | 1993-04-30 | 1994-11-08 | Toshiba Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP3094755B2 (ja) * | 1993-10-05 | 2000-10-03 | 富士電機株式会社 | 自動販売機の冷却ユニット |
-
1993
- 1993-11-17 JP JP5287894A patent/JP2655471B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110034016A (zh) * | 2019-03-25 | 2019-07-19 | 华中科技大学 | 一种半导体芯片正面铝层可焊化方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07142479A (ja) | 1995-06-02 |
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