JP2795529B2 - 半導体装置の製造方法および製造装置 - Google Patents
半導体装置の製造方法および製造装置Info
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- JP2795529B2 JP2795529B2 JP2252545A JP25254590A JP2795529B2 JP 2795529 B2 JP2795529 B2 JP 2795529B2 JP 2252545 A JP2252545 A JP 2252545A JP 25254590 A JP25254590 A JP 25254590A JP 2795529 B2 JP2795529 B2 JP 2795529B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体製造工程において、半導体表面に金
属パターンを形成する方法に関し、特に、半導体表面
に、不活性ガスイオンの照射量を調整して照射すること
で、目的とする領域に金属配線を形成するのに最適な方
法に関する。
属パターンを形成する方法に関し、特に、半導体表面
に、不活性ガスイオンの照射量を調整して照射すること
で、目的とする領域に金属配線を形成するのに最適な方
法に関する。
半導体表面に金属パターンを形成する技術は、特開昭
58−158916号公報、特開昭59−14635号公報、もしくは
特開昭59−72131号公報に記載されているように、真空
中で金属を蒸気化して半導体表面に堆積する真空蒸着法
や、イオンを形成すべき金属のターゲットに打ち付け、
スパッタ蒸発したターゲット金属を半導体表面に沈着さ
せて薄膜を形成するスパッタ蒸着法等のPVD法、また
は、加熱された試料台に、半導体の基板を設置して反応
ガスを流入し、化学反応あるいは熱分解によって、生成
物を薄膜として半導体表面に形成するCVD法を用いて、
半導体表面の全体に、形成すべき金属パターンの薄膜を
成膜した後、その薄膜の表面上に、酸化膜やホスレジス
トを形成し、エッチングを行ない目的とする金属パター
ンを形成する技術などがある。
58−158916号公報、特開昭59−14635号公報、もしくは
特開昭59−72131号公報に記載されているように、真空
中で金属を蒸気化して半導体表面に堆積する真空蒸着法
や、イオンを形成すべき金属のターゲットに打ち付け、
スパッタ蒸発したターゲット金属を半導体表面に沈着さ
せて薄膜を形成するスパッタ蒸着法等のPVD法、また
は、加熱された試料台に、半導体の基板を設置して反応
ガスを流入し、化学反応あるいは熱分解によって、生成
物を薄膜として半導体表面に形成するCVD法を用いて、
半導体表面の全体に、形成すべき金属パターンの薄膜を
成膜した後、その薄膜の表面上に、酸化膜やホスレジス
トを形成し、エッチングを行ない目的とする金属パター
ンを形成する技術などがある。
［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術は、PVD法およびCVD法のようなドライ法
によりパターンを形成している。
によりパターンを形成している。
このドライ法は、次の〜の問題がある。
金属の形成を真空中で行わなければならないので、装
置が複雑となり、かつ、処理に時間を要する。
置が複雑となり、かつ、処理に時間を要する。
処理槽内の汚染が大きい。
上記従来技術は、半導体表面の全面に、一様に、金属
膜を成膜した後、エッチングによって金属パターンを形
成するので、半導体表面の全面に金属膜を形成すること
なく、半導体表面の任意の部分に、選択的に、所望の量
を正確に形成することができない。
膜を成膜した後、エッチングによって金属パターンを形
成するので、半導体表面の全面に金属膜を形成すること
なく、半導体表面の任意の部分に、選択的に、所望の量
を正確に形成することができない。
上記従来技術では、部分的な蒸着及び沈着量の制御も
非常に困難であるので、一様に形成された金属表面上
に、ホトレジストを塗布する写真蝕刻法などを用いなけ
れば配線形成が出来ない。
非常に困難であるので、一様に形成された金属表面上
に、ホトレジストを塗布する写真蝕刻法などを用いなけ
れば配線形成が出来ない。
また、ウェット処理法を用いて半導体表面に金属パタ
ーンを形成する場合においては、特に、Cuによる配線の
とき、マスクを用いても、半導体表面の任意の部分に正
確で微細なパターン形成が難しく、例えば、HF溶液中で
シリコンウェハ表面にCuを形成させるときは、結晶方位
の違いによりCuの析出状態が異なり、一様に成長させ形
成することができない。
ーンを形成する場合においては、特に、Cuによる配線の
とき、マスクを用いても、半導体表面の任意の部分に正
確で微細なパターン形成が難しく、例えば、HF溶液中で
シリコンウェハ表面にCuを形成させるときは、結晶方位
の違いによりCuの析出状態が異なり、一様に成長させ形
成することができない。
本発明は、半導体表面の全面に金属膜を形成すること
なく、ウェット処理法を用いて、半導体表面上の目的と
する領域にだけ、金属パターンを形成する方法および装
置を提供することを目的とする。
なく、ウェット処理法を用いて、半導体表面上の目的と
する領域にだけ、金属パターンを形成する方法および装
置を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 上記目的は、不活性ガスイオンを発生させて、半導体
に照射するガスイオン発生手段と、不活性ガスが照射さ
れた半導体に、この半導体よりも標準電極電位が大きい
金属を析出させるための金属析出手段とを備えて構成さ
れることを特徴とする半導体装置の製造装置により達成
できる。
に照射するガスイオン発生手段と、不活性ガスが照射さ
れた半導体に、この半導体よりも標準電極電位が大きい
金属を析出させるための金属析出手段とを備えて構成さ
れることを特徴とする半導体装置の製造装置により達成
できる。
また、半導体に不活性ガスイオンビームを照射する工
程と、この不活性ガスイオンビームが照射された半導体
を、この半導体よりも標準電極電位が大きい金属を含む
溶液に浸漬する工程とを含んで構成される半導体装置の
製造方法により達成できる。
程と、この不活性ガスイオンビームが照射された半導体
を、この半導体よりも標準電極電位が大きい金属を含む
溶液に浸漬する工程とを含んで構成される半導体装置の
製造方法により達成できる。
［作用］ 半導体表面上の目的とする領域だけに、不活性ガスイ
オンを照射し、この半導体の表面に不活性ガスイオンを
注入することによって、半導体表面近傍の膜質が変わ
る。
オンを照射し、この半導体の表面に不活性ガスイオンを
注入することによって、半導体表面近傍の膜質が変わ
る。
このとき、注入された不活性ガスイオンが一定量以下
のときは、半導体表面近傍には欠陥が形成される。
のときは、半導体表面近傍には欠陥が形成される。
その後、この半導体よりも標準電極電位が大きい金属
のイオンが溶解している溶液中へ、この不活性ガスイオ
ンが注入された半導体を浸漬すると、上記の欠陥が核と
なって、不活性ガスイオンが注入されている領域に金属
が緻密に析出し、金属パターンが形成される。
のイオンが溶解している溶液中へ、この不活性ガスイオ
ンが注入された半導体を浸漬すると、上記の欠陥が核と
なって、不活性ガスイオンが注入されている領域に金属
が緻密に析出し、金属パターンが形成される。
一方、注入された不活性ガスイオンが一定量以上のと
きは、半導体表面近傍には欠陥も形成されるが、不活性
ガスイオンによって生成された高いプラス電位が形成さ
れる。
きは、半導体表面近傍には欠陥も形成されるが、不活性
ガスイオンによって生成された高いプラス電位が形成さ
れる。
その後、この半導体よりも標準電極電位が大きい金属
のイオンが溶解している溶液中へ、この不活性ガスイオ
ンが注入された半導体を浸漬すると、このプラス電位の
影響の方が、欠陥による影響より大きいので、一定量以
上の不活性ガスイオンが注入された領域には金属の析出
がない。
のイオンが溶解している溶液中へ、この不活性ガスイオ
ンが注入された半導体を浸漬すると、このプラス電位の
影響の方が、欠陥による影響より大きいので、一定量以
上の不活性ガスイオンが注入された領域には金属の析出
がない。
また、半導体表面の場所により、結晶方位が異なる場
合は、結晶方位によって欠陥密度が相違するので、半導
体をなんら処理をせずに、この半導体よりも標準電極電
位が大きい金属のイオンが溶解している溶液中へ浸漬す
ると、金属は不均一に析出する。
合は、結晶方位によって欠陥密度が相違するので、半導
体をなんら処理をせずに、この半導体よりも標準電極電
位が大きい金属のイオンが溶解している溶液中へ浸漬す
ると、金属は不均一に析出する。
この場合、上記溶液中へ浸漬する前に、欠陥密度が低
く、金属が析出し難い結晶方位を有する領域へ、一定量
の不活性ガスイオンを照射することによって、欠陥密度
を増加させれば、金属析出の核を形成することができる
ので、金属が析出し難い結晶方位を有する領域であって
も、金属の緻密な析出を得られる。
く、金属が析出し難い結晶方位を有する領域へ、一定量
の不活性ガスイオンを照射することによって、欠陥密度
を増加させれば、金属析出の核を形成することができる
ので、金属が析出し難い結晶方位を有する領域であって
も、金属の緻密な析出を得られる。
次に、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。
第１図〜第６図を用いて、本発明の第１実施例につい
て説明する。
て説明する。
第１図は、シリコンウェハ４などの半導体表面上に、
Arイオンなどの不活性ガスイオンを注入するためのArイ
オン注入装置20についての説明図である。
Arイオンなどの不活性ガスイオンを注入するためのArイ
オン注入装置20についての説明図である。
第１図に示すように、このArイオン注入装置20は、Ar
イオンを発生させるArイオン発生器１と、この発生した
Arイオンビーム２を、シリコンウェハ４の目的とする領
域だけに照射させるためのスリット３などの遮蔽板とを
備えて構成されている。
イオンを発生させるArイオン発生器１と、この発生した
Arイオンビーム２を、シリコンウェハ４の目的とする領
域だけに照射させるためのスリット３などの遮蔽板とを
備えて構成されている。
なお、このArイオン注入装置20内は、図示していない
真空排気手段によって、真空排気可能となっている。
真空排気手段によって、真空排気可能となっている。
シリコンウェハへ注入するArイオン量は、Arイオンビ
ームの照射電流および照射時間を調整して決定する。
ームの照射電流および照射時間を調整して決定する。
本実施例においては、照射時間によってArイオン注入
量を制御しており、真空度１×10-6Torr、照射イオン電
流0.85μＡの場合、シリコンウェハへ注入するArイオン
量を1014個/cm2とするときには照射時間を３分とし、10
15個/cm2とするには照射時間を30分とした。
量を制御しており、真空度１×10-6Torr、照射イオン電
流0.85μＡの場合、シリコンウェハへ注入するArイオン
量を1014個/cm2とするときには照射時間を３分とし、10
15個/cm2とするには照射時間を30分とした。
シリコンウェハ表面上の目的とする領域に、このシリ
コンウェハよりも標準電極電位が大きいCuなどの金属を
析出させるには、上記のArイオン注入装置20の他に、Cu
イオンが溶解している溶液が必要である。
コンウェハよりも標準電極電位が大きいCuなどの金属を
析出させるには、上記のArイオン注入装置20の他に、Cu
イオンが溶解している溶液が必要である。
本実施例においては、約100ppmのCuイオンが溶解され
たHF溶液を用いた。
たHF溶液を用いた。
次に、本実施例に係るArイオン注入装置20と上記HF溶
液とを用いて、シリコンウェハ４表面上に目的の金属パ
ターンを形成する方法について説明する。
液とを用いて、シリコンウェハ４表面上に目的の金属パ
ターンを形成する方法について説明する。
まず、第１図に示すArイオン注入装置20により、所定
の注入量に調整したArイオンビーム２を、真空中で固定
されたシリコンウェハ４上に向かって照射する。
の注入量に調整したArイオンビーム２を、真空中で固定
されたシリコンウェハ４上に向かって照射する。
この照射されるArイオンビーム２は、スリット３等の
遮蔽板によって、ある領域に限定されて照射される。
遮蔽板によって、ある領域に限定されて照射される。
この結果、シリコンウェハ４上の目的とする領域にだ
け、所定量のArイオンビーム２が注入される。
け、所定量のArイオンビーム２が注入される。
なお、遮蔽板を用いずに、Arイオンビーム２の径を充
分に小さくして、このArイオンビーム２をシリコンウェ
ハ４上で走査させるか、あるいは、このArイオンビーム
２を固定し、シリコンウェハ４を移動させて、Arイオン
ビーム２を照射することによっても上記と同様の結果が
得られる。
分に小さくして、このArイオンビーム２をシリコンウェ
ハ４上で走査させるか、あるいは、このArイオンビーム
２を固定し、シリコンウェハ４を移動させて、Arイオン
ビーム２を照射することによっても上記と同様の結果が
得られる。
上記のようにして、所定のArイオンを注入したシリコ
ンウェハを、上記した約100ppmのCuイオンが溶解された
HF溶液に所定の時間浸漬する。
ンウェハを、上記した約100ppmのCuイオンが溶解された
HF溶液に所定の時間浸漬する。
上記の方法を用いて得られた金属パターンについて、
第２〜６図を用いて説明する。
第２〜６図を用いて説明する。
第２図は、シリコンウェハ４表面上の特定領域に、Ar
イオン２を1015個/cm2注入した後、このシリコンウェハ
４を、約100ppmのCuイオンを溶解したHF溶液中に浸漬し
て、シリコンウェハ４上にCuを析出したときの（100）
面及び（111）面の平面図を示す。
イオン２を1015個/cm2注入した後、このシリコンウェハ
４を、約100ppmのCuイオンを溶解したHF溶液中に浸漬し
て、シリコンウェハ４上にCuを析出したときの（100）
面及び（111）面の平面図を示す。
第４図は、その断面図を示す。
第２図（ａ）は、チョクラルスキー法を用いて製造し
たＰ型シリコンの面指数（100）のウェハ表面の平面図
であり、左側の６の領域に、Arイオンを1015個/cm2注入
したときの、Cuの析出状態を示す。
たＰ型シリコンの面指数（100）のウェハ表面の平面図
であり、左側の６の領域に、Arイオンを1015個/cm2注入
したときの、Cuの析出状態を示す。
同（ｂ）は、チョクラルスキー法を用いて製造したＮ型
シリコンの面指数（100）のウェハ表面の平面図であ
り、左側の６の領域に、Arイオンを1015個/cm2注入した
ときの、Cuの析出状態を示す。
シリコンの面指数（100）のウェハ表面の平面図であ
り、左側の６の領域に、Arイオンを1015個/cm2注入した
ときの、Cuの析出状態を示す。
同（ｃ）は、チョクラルスキー法を用いて製造したＰ型
シリコンの面指数（111）のウェハ表面の平面図であ
り、左側の６の領域に、Arイオンを1015個/cm2注入した
ときの、Cuの析出状態を示す。
シリコンの面指数（111）のウェハ表面の平面図であ
り、左側の６の領域に、Arイオンを1015個/cm2注入した
ときの、Cuの析出状態を示す。
同（ｄ）は、チョクラルスキー法を用いて製造したＮ型
シリコンの面指数（111）のウェハ表面の平面図であ
り、左側の６の領域に、Arイオンを1015個/cm2注入した
ときの、Cuの析出状態を示す。
シリコンの面指数（111）のウェハ表面の平面図であ
り、左側の６の領域に、Arイオンを1015個/cm2注入した
ときの、Cuの析出状態を示す。
第４図（ａ）は、第２図（ａ）のＡ−Ａ断面を示す断
面図である。
面図である。
第４図（ｂ）は、第２図（ｃ）のＢ−Ｂ断面を示す断面
図である。
図である。
同図に示すように、シリコンウェハ４の結晶方向に関
係無く、シリコンウェハ４表面上のArイオン２を1015個
/cm2注入した領域に、Cuが析出しない領域６を形成で
き、Arイオンを注入しない領域５だけにCuを析出せさる
ことが可能となる。
係無く、シリコンウェハ４表面上のArイオン２を1015個
/cm2注入した領域に、Cuが析出しない領域６を形成で
き、Arイオンを注入しない領域５だけにCuを析出せさる
ことが可能となる。
なお、第２図（ｃ）および（ｄ）、第４図（ｂ）にお
いて、Cuは点在して析出している。
いて、Cuは点在して析出している。
上記のように、Arイオンを1015個/cm2注入した領域
に、Cuが析出しない理由について説明する。
に、Cuが析出しない理由について説明する。
Arイオンビーム２を照射した結果、シリコンウェハ４
表面近傍には欠陥が形成されるとともに、Arイオンによ
り生成した高いプラス電位が形成される。
表面近傍には欠陥が形成されるとともに、Arイオンによ
り生成した高いプラス電位が形成される。
その後、シリコンよりも標準電極電位が大きいCuイオ
ンが溶解している希フッ溶酸液中へ、このArイオンが注
入されたシリコンウェハ４を浸漬すると、このプラス電
位の影響の方が、欠陥による影響より大きいので、一定
量以上のArイオンが注入された領域には金属の析出がな
い。
ンが溶解している希フッ溶酸液中へ、このArイオンが注
入されたシリコンウェハ４を浸漬すると、このプラス電
位の影響の方が、欠陥による影響より大きいので、一定
量以上のArイオンが注入された領域には金属の析出がな
い。
次に、Arイオンを照射して、積極的に金属を析出させ
る場合について、第３図を用いて説明する。
る場合について、第３図を用いて説明する。
第３図は、シリコンウェハ４表面上に、Arイオン２を
1014個/cm2注入した後、このシリコンウェハ４を約100p
pmのCuイオンが溶解されたHF溶液中に浸漬して、シリコ
ンウェハ４上にCuを析出したときの（100）面及び（11
1）面の平面図である。
1014個/cm2注入した後、このシリコンウェハ４を約100p
pmのCuイオンが溶解されたHF溶液中に浸漬して、シリコ
ンウェハ４上にCuを析出したときの（100）面及び（11
1）面の平面図である。
第５図は、その断面図を示す。
第３図（ａ）は、チョクラルスキー法を用いて製造し
たＰ型シリコンの面指数（100）のウェハ表面の平面図
であり、左の斜線部の領域７に、Arイオンを1014個/cm2
注入したときの、Cuの析出状態を示す。
たＰ型シリコンの面指数（100）のウェハ表面の平面図
であり、左の斜線部の領域７に、Arイオンを1014個/cm2
注入したときの、Cuの析出状態を示す。
同（ｂ）は、チョクラルスキー法を用いて製造したＮ型
シリコンの面指数（100）のウェハ表面の平面図であ
り、左の斜線部の領域７に、Arイオンを1014個/cm2注入
したときの、Cuの析出状態を示す。
シリコンの面指数（100）のウェハ表面の平面図であ
り、左の斜線部の領域７に、Arイオンを1014個/cm2注入
したときの、Cuの析出状態を示す。
同（ｃ）は、チョクラルスキー法を用いて製造したＰ型
シリコンの面指数（111）のウェハ表面の平面図であ
り、左の斜線部の領域７に、Arイオンを1014個/cm2注入
したときの、Cuの析出状態を示す。
シリコンの面指数（111）のウェハ表面の平面図であ
り、左の斜線部の領域７に、Arイオンを1014個/cm2注入
したときの、Cuの析出状態を示す。
同（ｄ）は、チョクラルスキー法を用いて製造したＮ型
シリコンの面指数（111）のウェハ表面の平面図であ
り、左の斜線部の領域７に、Arイオンを1014個/cm2注入
したときの、Cuの析出状態を示す。
シリコンの面指数（111）のウェハ表面の平面図であ
り、左の斜線部の領域７に、Arイオンを1014個/cm2注入
したときの、Cuの析出状態を示す。
第５図（ａ）は、第３図（ａ）のＣ−Ｃ断面を示す断
面図である。
面図である。
同（ｂ）は、第３図（ｃ）のＤ−Ｄ断面を示す断面図で
ある。
ある。
同図に示すように、シリコンウェハ４の結晶方向に関
係無く、シリコンウェハ４表面上のArイオン２を1014個
/cm2注入した領域だけに、Cuを緻密に析出する領域７を
形成でき、Arイオンを注入しない領域５には、Cuを緻密
に析出させないとすることが可能となる。
係無く、シリコンウェハ４表面上のArイオン２を1014個
/cm2注入した領域だけに、Cuを緻密に析出する領域７を
形成でき、Arイオンを注入しない領域５には、Cuを緻密
に析出させないとすることが可能となる。
なお、第５図（ｂ）における領域５では、Cuが点在し
て析出する。
て析出する。
このように、Arイオンを注入した領域にだけに、Cuを
析出させることができるのは、注入されたArイオンが核
となってCuの析出が促進されるからである。
析出させることができるのは、注入されたArイオンが核
となってCuの析出が促進されるからである。
次に、第６図を用いて、シリコンウェハ表面上に、Ar
イオンを注入させて、表面上に均一にCuを析出させる場
合について説明する。
イオンを注入させて、表面上に均一にCuを析出させる場
合について説明する。
第６図（ａ）は、表面の結晶方位が（111）であるシ
リコンウェハ４表面上に、Arイオン２を注入せずに、Cu
イオンを含むHF溶液中に浸漬させたときのCuの析出状態
８、および、同図（ｂ）は、Arイオン２を1014個/cm2注
入しときの、Cuの析出状態８を説明する説明図である。
リコンウェハ４表面上に、Arイオン２を注入せずに、Cu
イオンを含むHF溶液中に浸漬させたときのCuの析出状態
８、および、同図（ｂ）は、Arイオン２を1014個/cm2注
入しときの、Cuの析出状態８を説明する説明図である。
同図（ａ）に示すように、シリコンウェハの結晶面方
向が（111）面の場合には、部分的に点在するCuの析出8
aを生じる。
向が（111）面の場合には、部分的に点在するCuの析出8
aを生じる。
このように、Cuの析出が均一に生じないのは、結晶方
位によって、Cuの析出の核となる欠陥の数が異なるから
であると考えられる。
位によって、Cuの析出の核となる欠陥の数が異なるから
であると考えられる。
これらに対し、シリコンウェハ４表面へ1014個/cm2の
Arイオンを注入させることで、第６図（ｂ）に示すよう
に均一で緻密なCuの析出8bを生じさせることが可能とな
る。
Arイオンを注入させることで、第６図（ｂ）に示すよう
に均一で緻密なCuの析出8bを生じさせることが可能とな
る。
これは、均一に注入されたArイオンが、Cuの析出の核
となるからであると考えられる。
となるからであると考えられる。
上記の技術により、シリコンウェハ表面上に、直接、
Arイオンを注入することによって、Cuを目的とする領域
に析出させることができる。
Arイオンを注入することによって、Cuを目的とする領域
に析出させることができる。
しかし、上記技術では、Arイオンビームのエッジ部分
での広がり等により注入量のバラツキが生じる可能性が
ある。
での広がり等により注入量のバラツキが生じる可能性が
ある。
これを防止する方法について次に説明する。
上記の防止方法を、第７図を用いて、本発明の第２実
施例として説明する。
施例として説明する。
第７図は、本実施例に係るシリコンウェハ４表面上に
微細配線を行う方法を説明するための工程図である。
微細配線を行う方法を説明するための工程図である。
この方法は、基本的には、半導体表面上に、直接、不
活性ガスイオンを注入し、その後、この半導体を、この
半導体よりも標準電極電位が大きい金属のイオンを溶解
した溶液に浸漬することによって、この金属を目的とす
る領域に析出させるという上記第１実施例の原理と同じ
である。
活性ガスイオンを注入し、その後、この半導体を、この
半導体よりも標準電極電位が大きい金属のイオンを溶解
した溶液に浸漬することによって、この金属を目的とす
る領域に析出させるという上記第１実施例の原理と同じ
である。
本実施例の特徴は、第１図に示すスリット３を用いず
に、ホスレジストとシリコン酸化膜とを用いた点にあ
る。
に、ホスレジストとシリコン酸化膜とを用いた点にあ
る。
まず、第７図（１）に示すように、シリコンウェハ４
上に酸化膜10を形成して、その上にホトレジスト９を塗
布する。
上に酸化膜10を形成して、その上にホトレジスト９を塗
布する。
次に、周知の技術を用いて、露光・現像を行い、ま
ず、ホスレジスト９により微細配線を形成する（同図
（２））。
ず、ホスレジスト９により微細配線を形成する（同図
（２））。
次に、ホトレジスト９をマスクにして酸化膜10のエッ
チングを行う（同図（３））。
チングを行う（同図（３））。
次に、ホトレジスト９を除去して（同図（４））、酸
化膜10により形成された微細パターン上からシリコンウ
ェハ４に向けて1015個/cm2のArイオン２を注入する（同
図（５））。
化膜10により形成された微細パターン上からシリコンウ
ェハ４に向けて1015個/cm2のArイオン２を注入する（同
図（５））。
次に、酸化膜10を除去し、約100ppmのCuイオンを溶解
したHF溶液中に、シリコンウェハ４を浸漬する。
したHF溶液中に、シリコンウェハ４を浸漬する。
これにより、目的とする場所に、正確にCuの析出しな
い領域を形成することが出来る。
い領域を形成することが出来る。
また、この微細パターン形成方法を用いて正確にCuの
析出した部分を形成するためには、上記方法と同様なマ
スクを作成してシリコンウェハ４上に1014個/cm2のArイ
オン２を注入することで、ウェハ４上に緻密なCuの析出
７が起こり、ウェハ４上の目的とする領域に、正確に微
細配線11を形成することが出来る。
析出した部分を形成するためには、上記方法と同様なマ
スクを作成してシリコンウェハ４上に1014個/cm2のArイ
オン２を注入することで、ウェハ４上に緻密なCuの析出
７が起こり、ウェハ４上の目的とする領域に、正確に微
細配線11を形成することが出来る。
さらに、酸化膜10の形成工程を省いて、直接、ホトレ
ジスト９上でパターンを形成し、レジスト９上から1015
個/cm2のArイオン２を注入し、Cuの析出しない領域を形
成してもよい。また、同様に、レジスト９上から、1014
個/cm2のArイオン２を注入し、目的とする領域にCuを緻
密に析出させ、微細配線11形成してもよい。
ジスト９上でパターンを形成し、レジスト９上から1015
個/cm2のArイオン２を注入し、Cuの析出しない領域を形
成してもよい。また、同様に、レジスト９上から、1014
個/cm2のArイオン２を注入し、目的とする領域にCuを緻
密に析出させ、微細配線11形成してもよい。
また、以上のような方法により配線形成の可能な金属
はCu以外に、Siよりも標準電極電位の大きな金属（例え
ばAu,Pt等）ならば同一条件で配線が形成可能である。
はCu以外に、Siよりも標準電極電位の大きな金属（例え
ばAu,Pt等）ならば同一条件で配線が形成可能である。
シリコンウェハ表面上に、Arガスイオンの注入量を調
整して注入することで、シリコンウェハ上に適当な濃度
の結晶欠陥を形成することができ、これを核に、Arガス
イオンを注入した部分に、より緻密なCu配線を形成する
ことができる。この結果、Cu配線を形成すべきシリコン
ウェハ表面上に、注入量を調整して、Arガスイオンを注
入することで部分的にCu配線の形成を阻止したり、特
に、緻密なCu配線を形成させたりすることが可能とな
り、シリコンウェハ表面の任意の部分にCuの微細な配線
が出来る。また、注入量を調整したArガスイオンを結晶
方位が異なりCu配線の形成され難いシリコンウェハ表面
に注入することでCu配線の形成され難い（111）面上へ
も緻密な配線形成が選択的に可能となる。
整して注入することで、シリコンウェハ上に適当な濃度
の結晶欠陥を形成することができ、これを核に、Arガス
イオンを注入した部分に、より緻密なCu配線を形成する
ことができる。この結果、Cu配線を形成すべきシリコン
ウェハ表面上に、注入量を調整して、Arガスイオンを注
入することで部分的にCu配線の形成を阻止したり、特
に、緻密なCu配線を形成させたりすることが可能とな
り、シリコンウェハ表面の任意の部分にCuの微細な配線
が出来る。また、注入量を調整したArガスイオンを結晶
方位が異なりCu配線の形成され難いシリコンウェハ表面
に注入することでCu配線の形成され難い（111）面上へ
も緻密な配線形成が選択的に可能となる。
なお、上記した方法は、対象物質にイオンを注入し
て、この対象物質の特定領域に金属を析出させる場合に
も利用できる。
て、この対象物質の特定領域に金属を析出させる場合に
も利用できる。
〔発明の効果〕 本発明によれば、半導体表面の目的とする領域に、照
射量を調整した不活性ガスイオンビームを照射して、半
導体表面上にこのイオンを注入し、その後、この半導体
よりも標準電極電位が大きい金属を溶解したHF溶液中に
浸漬することにより、任意の領域でCuの析出しない部分
と緻密なCuの析出した部分を作ることが出来る。
射量を調整した不活性ガスイオンビームを照射して、半
導体表面上にこのイオンを注入し、その後、この半導体
よりも標準電極電位が大きい金属を溶解したHF溶液中に
浸漬することにより、任意の領域でCuの析出しない部分
と緻密なCuの析出した部分を作ることが出来る。
また、特に、シリコンウェハ表面上に、Cu析出が点在
して起こる（111）面に対しても、注入量を調整して不
活性ガスイオンを注入することで、面方位に関係なく緻
密なCu析出を生じさせることができ、微細なCu配線の作
成が可能となる。
して起こる（111）面に対しても、注入量を調整して不
活性ガスイオンを注入することで、面方位に関係なく緻
密なCu析出を生じさせることができ、微細なCu配線の作
成が可能となる。
第１図は、第１実施例による不活性ガスイオン注入方法
の説明図、第２図は1015個/cm2のArイオンを注入したシ
リコンウェハをCuを溶解させたHF溶液中に浸漬したとき
のCu析出状態を示す平面図、第３図は1014個/cm2のArイ
オンを注入したシリコンウェハをCuを溶解させたHF溶液
中に浸漬したときのCu析出状態を示す平面図、第４図は
第２図のＡ−ＡおよびＢ−Ｂ切断平面にだいたい沿って
切断した断面図、第５図は第３図のＣ−ＣおよびＤ−Ｄ
切断平面にだいたい沿って切断した断面図、第６図
（ａ）は表面の結晶方位が（111）であるシリコンウェ
ハ４表面上にArイオン２を注入せずにCuイオンを含むHF
溶液中に浸漬させときのCuの析出状態を説明する説明
図、第６図（ｂ）はArイオン２を1014個/cm2注入したと
きのCuの析出状態を説明する説明図、第７図は第２実施
例に係るシリコンウェハ４表面上に微細配線を行う方法
を説明するための工程図である。 １……Arイオン発生器、２……Arイオンビーム、３……
スリット、４……シリコンウェハ、５……Cu析出領域、
６……Cuの析出がない領域、７……Cuの緻密な析出領
域、8a……（111）面上へのCuの点在した析出、９……
ホトレジスト,10……シリコン酸化膜,11……Cu微細配
線。
の説明図、第２図は1015個/cm2のArイオンを注入したシ
リコンウェハをCuを溶解させたHF溶液中に浸漬したとき
のCu析出状態を示す平面図、第３図は1014個/cm2のArイ
オンを注入したシリコンウェハをCuを溶解させたHF溶液
中に浸漬したときのCu析出状態を示す平面図、第４図は
第２図のＡ−ＡおよびＢ−Ｂ切断平面にだいたい沿って
切断した断面図、第５図は第３図のＣ−ＣおよびＤ−Ｄ
切断平面にだいたい沿って切断した断面図、第６図
（ａ）は表面の結晶方位が（111）であるシリコンウェ
ハ４表面上にArイオン２を注入せずにCuイオンを含むHF
溶液中に浸漬させときのCuの析出状態を説明する説明
図、第６図（ｂ）はArイオン２を1014個/cm2注入したと
きのCuの析出状態を説明する説明図、第７図は第２実施
例に係るシリコンウェハ４表面上に微細配線を行う方法
を説明するための工程図である。 １……Arイオン発生器、２……Arイオンビーム、３……
スリット、４……シリコンウェハ、５……Cu析出領域、
６……Cuの析出がない領域、７……Cuの緻密な析出領
域、8a……（111）面上へのCuの点在した析出、９……
ホトレジスト,10……シリコン酸化膜,11……Cu微細配
線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/3205 H01L 21/3213 H01L 21/768 H01L 21/28 - 21/288 H01L 29/40 - 29/51 C23C 18/00 - 18/54
Claims (7)
- 【請求項１】不活性ガスイオンを発生させて、半導体に
照射するガスイオン発生手段と、不活性ガスイオンが照
射された半導体に、この半導体よりも標準電極電位が大
きい金属を析出させるための金属析出手段とを備え、 前記ガスイオン発生手段は、半導体の選択領域に前記不
活性ガスイオンを予め定めた注入量以上となるように照
射し、 前記金属析出手段は、前記不活性ガスイオンが照射され
た半導体を該半導体よりも標準電極電位が大きい金属を
含む溶液に浸漬し、前記基板上の、前記予め定めた注入
量以上の前記不活性ガスイオンが注入された領域で該金
属の析出を抑制すること を特徴とする半導体装置の製造装置。 - 【請求項２】前記ガスイオン発生手段から発生する不活
性ガスイオンビームの量を、前記選択領域以外の領域で
より少なくするためのイオンビーム遮蔽手段をさらに備
えていること を特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造装置。 - 【請求項３】半導体に不活性ガスイオンビームを照射す
る工程と、 この不活性イオンビームが照射された半導体を、この半
導体よりも標準電極電位が大きい金属イオンを含む溶液
に浸漬する工程とを含み、 前記半導体へ注入される不活性ガスイオンの量を制御す
ることで、該金属イオンの付着が選択的に抑制される領
域を前記半導体上に形成すること を特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】半導体の表面に金属配線を形成させる半導
体装置の製造方法において、 金属配線を形成しない領域に予め定めた注入量以上の不
活性ガスイオンを注入する工程と、 前記イオン照射された半導体を、該半導体の標準電極電
位より大きい金属イオンを含有する溶液に浸漬する工程
とを含み、 前記予め定めた注入量以上の不活性ガスイオンが注入さ
れた領域での該金属の析出を抑制すること を特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】前記金属配線を形成しない領域を前記半導
体表面に定義づけるためのマスクを形成する工程と、 前記金属イオンを含有する溶液に浸漬する工程よりも前
に、前記形成されたマスクを除去する工程をさらに含む
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】上記半導体はシリコンであり、かつ、上記
不活性ガスはアルゴンガスであり、かつ、上記金属は銅
であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導
体装置の製造装置。 - 【請求項７】上記半導体はシリコンであり、かつ、上記
不活性ガスはアルゴンガスであり、かつ、上記金属は銅
であり、かつ、上記溶液は銅イオンを含有するフッ酸水
溶液であることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに
記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2252545A JP2795529B2 (ja) | 1990-09-20 | 1990-09-20 | 半導体装置の製造方法および製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2252545A JP2795529B2 (ja) | 1990-09-20 | 1990-09-20 | 半導体装置の製造方法および製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04130632A JPH04130632A (ja) | 1992-05-01 |
| JP2795529B2 true JP2795529B2 (ja) | 1998-09-10 |
Family
ID=17238866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2252545A Expired - Fee Related JP2795529B2 (ja) | 1990-09-20 | 1990-09-20 | 半導体装置の製造方法および製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2795529B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2753379B2 (ja) | 1990-06-27 | 1998-05-20 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50119570A (ja) * | 1974-03-04 | 1975-09-19 | ||
| JPS61500757A (ja) * | 1983-12-19 | 1986-04-17 | モ−ビル・ソラ−・エナ−ジ−・コ−ポレ−ション | 太陽電池の製造方法 |
-
1990
- 1990-09-20 JP JP2252545A patent/JP2795529B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2753379B2 (ja) | 1990-06-27 | 1998-05-20 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04130632A (ja) | 1992-05-01 |
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