JP2832990B2 - 多層配線形成方法およびこれに用いる真空蒸着装置 - Google Patents
多層配線形成方法およびこれに用いる真空蒸着装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置製造工程における多層配線形成方
法およびこれに用いる真空蒸着装置に関する。
法およびこれに用いる真空蒸着装置に関する。
本発明は、半導体装置製造工程における多層配線形成
方法およびこれに用いる真空蒸着装置に関し、更に詳し
くは、半導体装置の内部多層配線において、アルミニウ
ム（Al）またはAlを主体とする合金からなる配線材料で
接続孔を埋め込む、ステップカバレッジに優れた多層配
線形成方法およびこれに用いる真空蒸着装置に関する。
方法およびこれに用いる真空蒸着装置に関し、更に詳し
くは、半導体装置の内部多層配線において、アルミニウ
ム（Al）またはAlを主体とする合金からなる配線材料で
接続孔を埋め込む、ステップカバレッジに優れた多層配
線形成方法およびこれに用いる真空蒸着装置に関する。
LSI等の半導体装置は、素子の高集積度化および多層
化に伴い、内部配線幅が微細化し、接続孔のアスペクト
比すなわち孔の深さと直径の比は例えば１以上と大きな
値が採用されつつある。この接続孔を例えばAlまたはAl
を主体とする合金等からなる配線材料で埋め込む多層配
線形成方法の重要性が高まってきた。
化に伴い、内部配線幅が微細化し、接続孔のアスペクト
比すなわち孔の深さと直径の比は例えば１以上と大きな
値が採用されつつある。この接続孔を例えばAlまたはAl
を主体とする合金等からなる配線材料で埋め込む多層配
線形成方法の重要性が高まってきた。
従来よりAlまたはAlを主体とする合金からなる配線材
料を、薄膜の形状で基体上に形成する方法は、平行平板
型等のスパッタリング等が主として用いられてきた。
料を、薄膜の形状で基体上に形成する方法は、平行平板
型等のスパッタリング等が主として用いられてきた。
しかし、従来からのスパッタリング法においても、ア
スペクト比の大きな接続孔になると、その内部にはいわ
ゆるシャドウイング効果のため配線材料が入って行け
ず、接続孔の底部や側壁でのステップカバレッジ特性に
劣っていた。この様子を従来のスパッタリング法におけ
る接続孔への配線材料のステップカバレッジを示す断面
図である第７図、および同じく接続孔部分のシャドウイ
ング効果の説明図である第８図に基づき説明する。
スペクト比の大きな接続孔になると、その内部にはいわ
ゆるシャドウイング効果のため配線材料が入って行け
ず、接続孔の底部や側壁でのステップカバレッジ特性に
劣っていた。この様子を従来のスパッタリング法におけ
る接続孔への配線材料のステップカバレッジを示す断面
図である第７図、および同じく接続孔部分のシャドウイ
ング効果の説明図である第８図に基づき説明する。
第７図ａは、平行平板型等従来の通常のスパッタリン
グ法におけるステップカバレッジである。同図に示され
る通り、接続孔３部分の配線材料４のステップカバレッ
ジは悪く、埋め込み特性が良くない。この原因の一つ
は、ターゲットの直径が基体の直径に比べて大きいた
め、ターゲットからスパッタリングされた配線材料の粒
子、すなわち原子またはその集合体であるクラスタの、
基体への斜め入射成分が多いことにある。また他の原因
として、スパッタリング法におけるアルゴン（Ar）等の
スパッタリングガス圧力が通常、例えば数mTorrと比較
的高いことがあげられる。このため、スパッタリングさ
れた配線材料の粒子の空間における平均自由工程が小さ
い。すなわち、粒子はスュパッタリングガスと衝突を繰
り返しながら、基体表面へ入射することになる。これら
二つの原因は換言すれば、基体面垂直方向に対する粒子
の入射角度をαとした場合、このαの値が０゜以上90゜
未満の広い範囲に分布すということである。例えばα＝
30゜の粒子に着目すると、第８図に示すごとく、接続孔
の斜線を施した部分には粒子は入射しにくく、斜線が重
なった部分にはほとんど入射しない。このシャドウイン
グ効果につき、更に接続孔への配線材料のステップカバ
レッジの粒子入射角度依存性のシミュレーション図であ
る第５図を参照して説明する。同図ｂは前記αが０゜か
ら60゜まで分布している、スパッタリング法を想定した
場合である。同図に見られる通り、接続孔への配線材料
のステップカバレッジは悪く、先に述べた第７図ａの結
果と良い一致が得られた。
グ法におけるステップカバレッジである。同図に示され
る通り、接続孔３部分の配線材料４のステップカバレッ
ジは悪く、埋め込み特性が良くない。この原因の一つ
は、ターゲットの直径が基体の直径に比べて大きいた
め、ターゲットからスパッタリングされた配線材料の粒
子、すなわち原子またはその集合体であるクラスタの、
基体への斜め入射成分が多いことにある。また他の原因
として、スパッタリング法におけるアルゴン（Ar）等の
スパッタリングガス圧力が通常、例えば数mTorrと比較
的高いことがあげられる。このため、スパッタリングさ
れた配線材料の粒子の空間における平均自由工程が小さ
い。すなわち、粒子はスュパッタリングガスと衝突を繰
り返しながら、基体表面へ入射することになる。これら
二つの原因は換言すれば、基体面垂直方向に対する粒子
の入射角度をαとした場合、このαの値が０゜以上90゜
未満の広い範囲に分布すということである。例えばα＝
30゜の粒子に着目すると、第８図に示すごとく、接続孔
の斜線を施した部分には粒子は入射しにくく、斜線が重
なった部分にはほとんど入射しない。このシャドウイン
グ効果につき、更に接続孔への配線材料のステップカバ
レッジの粒子入射角度依存性のシミュレーション図であ
る第５図を参照して説明する。同図ｂは前記αが０゜か
ら60゜まで分布している、スパッタリング法を想定した
場合である。同図に見られる通り、接続孔への配線材料
のステップカバレッジは悪く、先に述べた第７図ａの結
果と良い一致が得られた。
前記した通常のスパッタリング法での埋め込み特性の
悪さを改良する方法として、基体に負のDCバイアス電圧
またはRFバイアス電圧を印加しながらスパッタリングを
行うバイアススパッタリング法、基体を加熱しながら成
膜する高温スパッタリング法あるいはこの両方法を併用
する高温バイアススパッタリング法がある（例えば発明
者らによる総説、月刊Semiconductor World誌、1988年
２月号、P.77参照）。
悪さを改良する方法として、基体に負のDCバイアス電圧
またはRFバイアス電圧を印加しながらスパッタリングを
行うバイアススパッタリング法、基体を加熱しながら成
膜する高温スパッタリング法あるいはこの両方法を併用
する高温バイアススパッタリング法がある（例えば発明
者らによる総説、月刊Semiconductor World誌、1988年
２月号、P.77参照）。
これらの方法は、いずれも基体上に堆積したAlやAlを
主体とした合金等の配線材料の再スパッタリングや、あ
るいは熱エネルギーによる表面マイグレーションを促進
して、埋め込み特性を改善して平坦化を達成しようとい
うものである。
主体とした合金等の配線材料の再スパッタリングや、あ
るいは熱エネルギーによる表面マイグレーションを促進
して、埋め込み特性を改善して平坦化を達成しようとい
うものである。
しかし、これらの改良方法を用いても、アスペクト比
が１以上の接続孔になると、孔内部へ入射する配線材料
粒子の量が不足し、第７図ｂに示すごとく接続孔内部に
空隙を残したまま、堆積膜の表面のみが連結してしま
う。この状態になると、接続孔部分でのエレクトロマグ
レーションや断線の発生等、多層配線の信頼性が極端に
低下する。
が１以上の接続孔になると、孔内部へ入射する配線材料
粒子の量が不足し、第７図ｂに示すごとく接続孔内部に
空隙を残したまま、堆積膜の表面のみが連結してしま
う。この状態になると、接続孔部分でのエレクトロマグ
レーションや断線の発生等、多層配線の信頼性が極端に
低下する。
従って、本発明の課題は、半導体等の基体上に形成さ
れた接続孔へのステップカバレッジに優れた、Alまたは
Alを主体とする合金からなる配線材料による、多層配線
形成方法およびこれに用いる真空蒸着装置を提供するこ
とである。
れた接続孔へのステップカバレッジに優れた、Alまたは
Alを主体とする合金からなる配線材料による、多層配線
形成方法およびこれに用いる真空蒸着装置を提供するこ
とである。
前記課題について研究を重ねた結果、本発明者らは、
接続孔内部へのステップカバレッジは、基体への粒子の
垂直入射成分の多い真空蒸着法がスパッタリング法に比
べて優れているとの計算結果を得るに至った。このシミ
ュレーション結果を第５図ａに示す。同図はαが０゜か
ら10゜までの狭い範囲に分布している場合のステップカ
バレッジであり、垂直入射成分の多い真空蒸着法を想定
したものである。ここで見られる通り、真空蒸着法によ
る接続孔への配線材料のステップカバレッジは、先に述
べた第５図ｂのスパッタリング法のシミュレーション結
果に比べて良好である。
接続孔内部へのステップカバレッジは、基体への粒子の
垂直入射成分の多い真空蒸着法がスパッタリング法に比
べて優れているとの計算結果を得るに至った。このシミ
ュレーション結果を第５図ａに示す。同図はαが０゜か
ら10゜までの狭い範囲に分布している場合のステップカ
バレッジであり、垂直入射成分の多い真空蒸着法を想定
したものである。ここで見られる通り、真空蒸着法によ
る接続孔への配線材料のステップカバレッジは、先に述
べた第５図ｂのスパッタリング法のシミュレーション結
果に比べて良好である。
すなわち、本発明による多層配線形成方法は、接続孔
を有する半導体等の基体にAlまたはAlを主体とする合金
からなる配線材料を真空蒸着すると同時に、堆積膜のス
テップカバレッジを確実なものとするため、基体を450
℃以上にAlまたはAlを主体とする合金の融点以下に加熱
し、さらに基体に入射する、前記AlまたはAlを主体とし
た合金からなる配線材料の粒子の入射角度が、基体面垂
直方向に対して略10゜以内となるようにしつつ、真空蒸
着を行うものである。
を有する半導体等の基体にAlまたはAlを主体とする合金
からなる配線材料を真空蒸着すると同時に、堆積膜のス
テップカバレッジを確実なものとするため、基体を450
℃以上にAlまたはAlを主体とする合金の融点以下に加熱
し、さらに基体に入射する、前記AlまたはAlを主体とし
た合金からなる配線材料の粒子の入射角度が、基体面垂
直方向に対して略10゜以内となるようにしつつ、真空蒸
着を行うものである。
基体の加熱温度は、450℃未満では接続孔部分での配
線材料の堆選膜のステップカバレッジが充分でなく、一
方、配線材料の融点を越えると、液体となった配線材料
の表面張力や粘性流動のため平坦性が悪化し、共に本発
明の効果を発揮することができない。
線材料の堆選膜のステップカバレッジが充分でなく、一
方、配線材料の融点を越えると、液体となった配線材料
の表面張力や粘性流動のため平坦性が悪化し、共に本発
明の効果を発揮することができない。
基体の加熱方法は、得に限定されるものではないが、
例えば抵抗加熱ヒータによる方法、ハロゲンランプやア
ークランプ照射による方法等が用いられる。
例えば抵抗加熱ヒータによる方法、ハロゲンランプやア
ークランプ照射による方法等が用いられる。
つぎに本発明の真空蒸着装置は、上述した基体上に形
成された接続孔に、アルミニウムまたはアルミニウムを
主体とした合金からなる配線材料を埋め込むための真空
蒸着装置であって、基体を450℃以上この配線材料の融
点以下に加熱する基体加熱手段と、基体を臨む見込み角
度が、略10゜以内となる位置に配設された蒸発源とを具
備することを特徴とする。
成された接続孔に、アルミニウムまたはアルミニウムを
主体とした合金からなる配線材料を埋め込むための真空
蒸着装置であって、基体を450℃以上この配線材料の融
点以下に加熱する基体加熱手段と、基体を臨む見込み角
度が、略10゜以内となる位置に配設された蒸発源とを具
備することを特徴とする。
この真空蒸着装置は、さらに基体を回転する基体回転
手段と、この基体と蒸発源の間に配設された遮蔽板を有
し、この蒸発源から、遮蔽板を介して基体を臨む見込み
角度が、略10゜以内であるように構成することも望まし
い。
手段と、この基体と蒸発源の間に配設された遮蔽板を有
し、この蒸発源から、遮蔽板を介して基体を臨む見込み
角度が、略10゜以内であるように構成することも望まし
い。
いずれの真空蒸着装置においても、その加熱源は特に
限定されるものではなく、例えば抵抗加熱、電子ビーム
加熱、高周波加熱等の手段によりAlまたはAlを主体とす
る合金からなる配線材料を蒸発させる装置が用いられ
る。真空蒸着時のチャンバ内圧力は、通常の真空蒸着で
用いられる真空度で充分であり、一例として10-5Torrで
あれば良い。要は配線材料の蒸発粒子の平均自由工程が
大きく、基体に対する垂直入射成分がスパッタリング法
に比べて充分大きな割合を占めるような真空度ならば良
いのであり、本発明の効果を損なわない範囲内で、任意
に選定することが可能である。
限定されるものではなく、例えば抵抗加熱、電子ビーム
加熱、高周波加熱等の手段によりAlまたはAlを主体とす
る合金からなる配線材料を蒸発させる装置が用いられ
る。真空蒸着時のチャンバ内圧力は、通常の真空蒸着で
用いられる真空度で充分であり、一例として10-5Torrで
あれば良い。要は配線材料の蒸発粒子の平均自由工程が
大きく、基体に対する垂直入射成分がスパッタリング法
に比べて充分大きな割合を占めるような真空度ならば良
いのであり、本発明の効果を損なわない範囲内で、任意
に選定することが可能である。
真空蒸着法は、蒸発源の面積が、スパッタリング法に
おけるターゲット面積と比較して十分に小さく、また基
体の面積に比べても十分に小さい。また堆積膜形成時の
チャンバ内の真空度は例えば10-5Torrとスパッタリング
法と比較してはるかに高真空度であり、このため蒸発源
からの粒子の平均自由行程が大きく、基体面垂直方向に
対する粒子の入射角度αが小さい。すなわち基体面への
粒子の垂直入射成分が多い。したがって、基体に入射す
る配線材料の粒子の入射角度を、略10゜以内となるよう
に構成することが十分に可能である。よって基体面に垂
直に形成された深い接続孔の底部にも容易に配線材料の
粒子が入射でき、接続孔の内部に配線材料を堆積するこ
とができる。
おけるターゲット面積と比較して十分に小さく、また基
体の面積に比べても十分に小さい。また堆積膜形成時の
チャンバ内の真空度は例えば10-5Torrとスパッタリング
法と比較してはるかに高真空度であり、このため蒸発源
からの粒子の平均自由行程が大きく、基体面垂直方向に
対する粒子の入射角度αが小さい。すなわち基体面への
粒子の垂直入射成分が多い。したがって、基体に入射す
る配線材料の粒子の入射角度を、略10゜以内となるよう
に構成することが十分に可能である。よって基体面に垂
直に形成された深い接続孔の底部にも容易に配線材料の
粒子が入射でき、接続孔の内部に配線材料を堆積するこ
とができる。
さらに基体を、450℃以上AlまたはAlを主体とする合
金からなる配線材料の融点以下に加熱する方法を併用し
ているので、堆積した配線材料の表面マイグレーション
が同時に行われ、堆積膜のステップカバレッジはさらに
優れたものとなる。
金からなる配線材料の融点以下に加熱する方法を併用し
ているので、堆積した配線材料の表面マイグレーション
が同時に行われ、堆積膜のステップカバレッジはさらに
優れたものとなる。
以上の作用により、半導体等の基体上の深い接続孔を
AlまたはAlを主体とする合金からなる配線材料で埋め込
む多層配線形成方法において、接続孔への埋め込み特性
に優れ、しかも接続孔部分の配線材料堆積膜表面の平坦
性の良いステップカバレッジに優れた多層配線の形成が
可能となる。
AlまたはAlを主体とする合金からなる配線材料で埋め込
む多層配線形成方法において、接続孔への埋め込み特性
に優れ、しかも接続孔部分の配線材料堆積膜表面の平坦
性の良いステップカバレッジに優れた多層配線の形成が
可能となる。
以下、本発明の実施例につき図面を参照しながら説明
を加える。
を加える。
実施例１ シリコン等の基体１に例えばCVD法により酸化シリコ
ン（SiO2）からなる絶縁膜２を約0.83μｍの厚さに形成
したのち、ここに直径約0.43μｍ、アスペクト比約1.9
の接続孔３を開口する。
ン（SiO2）からなる絶縁膜２を約0.83μｍの厚さに形成
したのち、ここに直径約0.43μｍ、アスペクト比約1.9
の接続孔３を開口する。
次に本発明の第１の実施例による多層配線形成方法お
よび真空蒸着装置の概略断面図を示す第１図のごとく、
前記基体１を真空蒸着装置11のチャンバ内のヒータブロ
ック５に密着して設置し、500℃に加熱する。チャンバ
内圧力は、真空ポンプ10により例えば10-6Torrに減圧す
る。純度ファイブナインの高純度Alを電子ビーム９の照
射によりハース８内で溶解し、蒸発源７とする。なお、
蒸発源７から基体１を臨む見込み角度αは略10゜以内と
なるようにした。
よび真空蒸着装置の概略断面図を示す第１図のごとく、
前記基体１を真空蒸着装置11のチャンバ内のヒータブロ
ック５に密着して設置し、500℃に加熱する。チャンバ
内圧力は、真空ポンプ10により例えば10-6Torrに減圧す
る。純度ファイブナインの高純度Alを電子ビーム９の照
射によりハース８内で溶解し、蒸発源７とする。なお、
蒸発源７から基体１を臨む見込み角度αは略10゜以内と
なるようにした。
なお、この見込み角度は、前述した基体面垂直方向に
対する粒子の入射角度と実質的に同一である。
対する粒子の入射角度と実質的に同一である。
以上の方法および装置により、基体１上に高純度Alか
らなる配線材料４を真空蒸着し接続孔３への埋め込みを
行った。この結果を、本発明の実施例による接続孔への
配線材料のステップカバレッジを示す断面図である第３
図に基づいて説明する。同図に示されるようにアスペク
ト比約1.9の接続孔３内部は高純度Alからなる配線材料
４により充分に埋め込まれており、堆積した配線材料４
の表面の平坦性もよく、ステップカバレッジに優れたも
のであった。
らなる配線材料４を真空蒸着し接続孔３への埋め込みを
行った。この結果を、本発明の実施例による接続孔への
配線材料のステップカバレッジを示す断面図である第３
図に基づいて説明する。同図に示されるようにアスペク
ト比約1.9の接続孔３内部は高純度Alからなる配線材料
４により充分に埋め込まれており、堆積した配線材料４
の表面の平坦性もよく、ステップカバレッジに優れたも
のであった。
実施例２ 第２図は本発明の第２の実施例による多層配線形成方
法および真空蒸着装置を示す概略断面図である。本実施
例では、基体１の直径Ｄが実施例１よりも大きい基体
に、均一な真空蒸着を施す場合について述べる。
法および真空蒸着装置を示す概略断面図である。本実施
例では、基体１の直径Ｄが実施例１よりも大きい基体
に、均一な真空蒸着を施す場合について述べる。
本実施例による多層配線形成方法および真空蒸着装置
は、前記実施例１に準拠しており、次の３つの点におい
てのみ実施例１と相違している。
は、前記実施例１に準拠しており、次の３つの点におい
てのみ実施例１と相違している。
1.基体１をヒータブロック５に密着設置したまま、回転
軸６を中心として、真空蒸着が行われている間回転させ
る。
軸６を中心として、真空蒸着が行われている間回転させ
る。
2.回転軸６と、蒸発源７の中心部にたてた垂線との距離
が、基体１の直径Ｄの略1/4となる位置に、蒸発源７の
位置を第２図のごとくずらす。
が、基体１の直径Ｄの略1/4となる位置に、蒸発源７の
位置を第２図のごとくずらす。
3.遮蔽板12を配設し、真空蒸着中の基体１の略半分が蒸
発源７から隠れるようにする。すなわち、蒸発源７から
の見込み角度が略10゜以内となる基体１部分にのみ、真
空蒸着が行われるように装置を構成する。
発源７から隠れるようにする。すなわち、蒸発源７から
の見込み角度が略10゜以内となる基体１部分にのみ、真
空蒸着が行われるように装置を構成する。
以上説明した真空蒸着装置により、実施例１で述べた
方法に準じて、基体１上に高純度Alからなる配線材料４
を真空蒸着し、接続孔３図の埋め込みを行った。本実施
例による結果は、同じく第３図に示される通りであり、
広い基体１全面にわたり接続孔３内へ配線材料４が良好
に埋め込まれており、堆積した配線材料４の表面の平坦
性をよく、ステップカバレッジに優れていた。なお、遮
蔽板12はこれを設けなくても接続孔３内への埋め込み特
性は充分に良好であったが、遮蔽板12を設けて、蒸発源
７から基体１を臨む見込み角度αを略10゜以内に制限す
ることによって、大きな直径Ｄを有する基体１の全面に
わたり、より良好な配線材料の埋め込みが可能となる。
方法に準じて、基体１上に高純度Alからなる配線材料４
を真空蒸着し、接続孔３図の埋め込みを行った。本実施
例による結果は、同じく第３図に示される通りであり、
広い基体１全面にわたり接続孔３内へ配線材料４が良好
に埋め込まれており、堆積した配線材料４の表面の平坦
性をよく、ステップカバレッジに優れていた。なお、遮
蔽板12はこれを設けなくても接続孔３内への埋め込み特
性は充分に良好であったが、遮蔽板12を設けて、蒸発源
７から基体１を臨む見込み角度αを略10゜以内に制限す
ることによって、大きな直径Ｄを有する基体１の全面に
わたり、より良好な配線材料の埋め込みが可能となる。
本実施例による方法は、ヒータブロック５に小さな直
径を有する基体を複数個設置し、、各基体に均一な真空
蒸着を施して配線材料を埋め込む場合にも、優れた効果
を発揮した。
径を有する基体を複数個設置し、、各基体に均一な真空
蒸着を施して配線材料を埋め込む場合にも、優れた効果
を発揮した。
実施例３および比較例 本実施例３においては、基体加熱温度を450℃および5
50℃に選び、一方比較例においては基体加熱温度を、40
0℃および基体加熱なしで略室温のまま真空蒸着を行っ
た。その他真空蒸着装置および真空蒸着の方法は、実施
例１に準拠した。
50℃に選び、一方比較例においては基体加熱温度を、40
0℃および基体加熱なしで略室温のまま真空蒸着を行っ
た。その他真空蒸着装置および真空蒸着の方法は、実施
例１に準拠した。
以上述べた実施例３および比較例による多層配線形成
方法の結果を、先に述べた実施例１および実施例２の結
果とあわせて、接続孔への配線材料の埋め込みにおける
基体加熱温度と平坦度の関係図である第４図に示す。同
図において平坦度とは、接続孔３の深さをd1、接続孔部
分の配線材料４の堆積層の凹みの深さをd2とした場合、
１−d2/d1で定義される値を意味するものとする。つま
り、平坦度１が完全な平坦性をもった埋め込みが行わ
れ、ステップカバレッジに優れていることを意味し、平
坦度０ではd1＝d2であり、平坦化の効果がほとんど得ら
れないことを意味する。この平坦度が略0.9以上あれ
ば、多層配線形成における接続孔の平坦性に優れたステ
ップカバレッジの良い埋め込みが達成されたと考えられ
る。
方法の結果を、先に述べた実施例１および実施例２の結
果とあわせて、接続孔への配線材料の埋め込みにおける
基体加熱温度と平坦度の関係図である第４図に示す。同
図において平坦度とは、接続孔３の深さをd1、接続孔部
分の配線材料４の堆積層の凹みの深さをd2とした場合、
１−d2/d1で定義される値を意味するものとする。つま
り、平坦度１が完全な平坦性をもった埋め込みが行わ
れ、ステップカバレッジに優れていることを意味し、平
坦度０ではd1＝d2であり、平坦化の効果がほとんど得ら
れないことを意味する。この平坦度が略0.9以上あれ
ば、多層配線形成における接続孔の平坦性に優れたステ
ップカバレッジの良い埋め込みが達成されたと考えられ
る。
第４図に見られる通り、基体加熱温度450℃以上で平
坦度0.9以上が達成されており、接続孔内部における空
隙も観察されなかった。基体加熱温度500℃以上では、
平坦度1.0と完全平坦化が達成されている。平坦化の効
果は、第４図には550℃までしか示していないが、純Al
の融点である660℃に至るまで平坦度が略1.0と優れた値
を示した。しかし融点を越えると、基体１上に堆積した
配線材料４は液体として存在するため、その表面張力と
粘性流動のため凝集塊を形成する傾向が表れ、本発明の
効果を達成することができなかった。この傾向は、純Al
に限らず、配線材料としてAlを主体とした合金、すなわ
ちAl−Cu（銅）合金、Al−Si（シリコン）合金等におい
ても、融点の値は若干異なるものの、同じ結果を示し
た。
坦度0.9以上が達成されており、接続孔内部における空
隙も観察されなかった。基体加熱温度500℃以上では、
平坦度1.0と完全平坦化が達成されている。平坦化の効
果は、第４図には550℃までしか示していないが、純Al
の融点である660℃に至るまで平坦度が略1.0と優れた値
を示した。しかし融点を越えると、基体１上に堆積した
配線材料４は液体として存在するため、その表面張力と
粘性流動のため凝集塊を形成する傾向が表れ、本発明の
効果を達成することができなかった。この傾向は、純Al
に限らず、配線材料としてAlを主体とした合金、すなわ
ちAl−Cu（銅）合金、Al−Si（シリコン）合金等におい
ても、融点の値は若干異なるものの、同じ結果を示し
た。
一方、同じく第４図に示されるごとく、基体加熱温度
が450℃に満たない比較例においては、平坦度は0.9未満
の値に急激に低下し、やはり本発明の目的を達成するこ
とができなかった。特に基体加熱をせず、略室温で真空
蒸着を行った場合は、比較例による接続孔への配線材料
のステップカバレッジを示す断面図である第６図に示さ
れるように、接続孔３内部に大きな空隙が存在した。こ
れは特定温度範囲内に制御した基体加熱と、特定角度範
囲内に制御した基体への粒子入射角度とを併用した真空
蒸着法においてのみに得られる本発明による多層配線形
成方法の優れた効果を立証するものである。
が450℃に満たない比較例においては、平坦度は0.9未満
の値に急激に低下し、やはり本発明の目的を達成するこ
とができなかった。特に基体加熱をせず、略室温で真空
蒸着を行った場合は、比較例による接続孔への配線材料
のステップカバレッジを示す断面図である第６図に示さ
れるように、接続孔３内部に大きな空隙が存在した。こ
れは特定温度範囲内に制御した基体加熱と、特定角度範
囲内に制御した基体への粒子入射角度とを併用した真空
蒸着法においてのみに得られる本発明による多層配線形
成方法の優れた効果を立証するものである。
以上、本発明の実施例について説明を加えたが、本発
明の趣旨は、接続孔を有する基体を450℃以上AlまたはA
lを主体とする合金からなる配線材料の融点以下に加熱
するとともに、基体に入射する配線材料の粒子の入射角
度が、略10゜以内となるようにしつつ、この配線材料の
真空蒸着を行うことに特徴がある。基体加熱温度の上限
は、配線材料の合金組成により選定される。また入射角
度の上限は、接続孔のアスペクト比や蒸発源の面積等に
より、略10゜以内の角度に設定される。これらの数値限
定は、本発明の趣旨を損なわない範囲内で任意に選定す
ることが可能である。
明の趣旨は、接続孔を有する基体を450℃以上AlまたはA
lを主体とする合金からなる配線材料の融点以下に加熱
するとともに、基体に入射する配線材料の粒子の入射角
度が、略10゜以内となるようにしつつ、この配線材料の
真空蒸着を行うことに特徴がある。基体加熱温度の上限
は、配線材料の合金組成により選定される。また入射角
度の上限は、接続孔のアスペクト比や蒸発源の面積等に
より、略10゜以内の角度に設定される。これらの数値限
定は、本発明の趣旨を損なわない範囲内で任意に選定す
ることが可能である。
以上詳述した通り、半導体等からなる基体上に形成さ
れた接続孔をAlまたはAlを主体とする合金からなる配線
材料で埋め込む多層配線形成方法およびこれに用いる真
空蒸着装置において、基体を450℃以上該配線材料の融
点以下に加熱するとともに、配線材料の入射粒子の入射
角度を基体垂直面に対して略10゜以内に制御しながら配
線材料を真空蒸着することにより、接続孔への埋め込み
特性に優れ、しかも接続孔部分の配線材料堆積膜表面の
平坦性の良いステップカバレッジに優れた多層配線の形
成が可能となった。
れた接続孔をAlまたはAlを主体とする合金からなる配線
材料で埋め込む多層配線形成方法およびこれに用いる真
空蒸着装置において、基体を450℃以上該配線材料の融
点以下に加熱するとともに、配線材料の入射粒子の入射
角度を基体垂直面に対して略10゜以内に制御しながら配
線材料を真空蒸着することにより、接続孔への埋め込み
特性に優れ、しかも接続孔部分の配線材料堆積膜表面の
平坦性の良いステップカバレッジに優れた多層配線の形
成が可能となった。
本発明によれば、従来の通常のスパッタリング法はも
とより、バイアススパッタリング法等、ステップカバレ
ッジに優れているとされていた方法によっても困難であ
った、アスペクト比が１を越える接続孔をも良好に埋め
込むことが可能となる。しかも接続孔内部の配線材料に
空隙が存在することもなく、エレクトロマイグレーショ
ンや断線の懸念のない信頼性に富んだ多層配線の形成が
可能となり、半導体装置製造工程における本発明の寄与
は大きい。
とより、バイアススパッタリング法等、ステップカバレ
ッジに優れているとされていた方法によっても困難であ
った、アスペクト比が１を越える接続孔をも良好に埋め
込むことが可能となる。しかも接続孔内部の配線材料に
空隙が存在することもなく、エレクトロマイグレーショ
ンや断線の懸念のない信頼性に富んだ多層配線の形成が
可能となり、半導体装置製造工程における本発明の寄与
は大きい。
第１図は本発明の第１の実施例による多層配線形成方法
を示す概略断面図、第２図は本発明の第２の実施例によ
る多層配線形成方法を示す概略断面図、第３図は本発明
の実施例による接続孔への配線材料のステップカバレッ
ジを示す断面図、第４図は接続孔への配線材料の埋め込
みにおける基体加熱温度と平坦度の関係図、第５図は接
続孔への配線材料のステップカバレッジの粒子入射角度
依存性のシミュレーション図、第６図は比較例による接
続孔への配線材料のステップカバレッジを示す断面図、
第７図は従来のスパッタリング法における接続孔への配
線材料のステップカバレッジを示す断面図、そして第８
図は従来のスパッタリング法における接続孔部分のシャ
ドウイング効果の説明図である。 １……基体 ２……絶縁膜 ３……接続孔 ４……配線材料 ５……ヒータブロック ７……蒸発源
を示す概略断面図、第２図は本発明の第２の実施例によ
る多層配線形成方法を示す概略断面図、第３図は本発明
の実施例による接続孔への配線材料のステップカバレッ
ジを示す断面図、第４図は接続孔への配線材料の埋め込
みにおける基体加熱温度と平坦度の関係図、第５図は接
続孔への配線材料のステップカバレッジの粒子入射角度
依存性のシミュレーション図、第６図は比較例による接
続孔への配線材料のステップカバレッジを示す断面図、
第７図は従来のスパッタリング法における接続孔への配
線材料のステップカバレッジを示す断面図、そして第８
図は従来のスパッタリング法における接続孔部分のシャ
ドウイング効果の説明図である。 １……基体 ２……絶縁膜 ３……接続孔 ４……配線材料 ５……ヒータブロック ７……蒸発源
───────────────────────────────────────────────────── 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 21/768 H01L 21/28 - 21/288
Claims (3)
- 【請求項１】基体上に形成された接続孔に、アルミニウ
ムまたはアルミニウムを主体とした合金からなる配線材
料を埋め込む多層配線形成方法であって、 前記基体を450℃以上前記配線材料の融点以下に加熱す
るとともに、 前記基体に入射する、前記アルミニウムまたはアルミニ
ウムを主体とした合金からなる配線材料の粒子の入射角
度が、前記基体面垂直方向に対して略10゜以内となるよ
うに制御しつつ、 前記配線材料を真空蒸着することを特徴とする多層配線
形成方法。 - 【請求項２】基体上に形成された接続孔に、アルミニウ
ムまたはアルミニウムを主体とした合金からなる配線材
料を埋め込むための真空蒸着装置であって、 前記基体を450℃以上前記配線材料の融点以下に加熱す
る基体加熱手段と、 前記基体を臨む見込み角度が、略10゜以内となる位置に
配設された蒸発源とを具備することを特徴とする真空蒸
着装置。 - 【請求項３】前記真空蒸着装置は、さらに前記基体を回
転する基体回転手段と、 前記基体と前記蒸発源との間に配設された遮蔽板を有
し、 前記蒸発源から、前記遮蔽板を介して前記基体を臨む見
込み角度が、略10゜以内であることを特徴とする請求項
２記載の真空蒸着装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1091829A JP2832990B2 (ja) | 1989-04-13 | 1989-04-13 | 多層配線形成方法およびこれに用いる真空蒸着装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1091829A JP2832990B2 (ja) | 1989-04-13 | 1989-04-13 | 多層配線形成方法およびこれに用いる真空蒸着装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02271634A JPH02271634A (ja) | 1990-11-06 |
| JP2832990B2 true JP2832990B2 (ja) | 1998-12-09 |
Family
ID=14037494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1091829A Expired - Fee Related JP2832990B2 (ja) | 1989-04-13 | 1989-04-13 | 多層配線形成方法およびこれに用いる真空蒸着装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2832990B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3169151B2 (ja) * | 1992-10-26 | 2001-05-21 | 三菱電機株式会社 | 薄膜形成装置 |
| JP2002151438A (ja) * | 2000-09-04 | 2002-05-24 | Nippon Soken Inc | 半導体装置の製造方法 |
| US10468365B2 (en) | 2015-11-12 | 2019-11-05 | Shimadzu Corporation | Semiconductor device and semiconductor detector, methods for manufacturing same, and semiconductor chip or substrate |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0770523B2 (ja) * | 1987-05-19 | 1995-07-31 | 日本電気株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JPS6474739A (en) * | 1987-09-17 | 1989-03-20 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
-
1989
- 1989-04-13 JP JP1091829A patent/JP2832990B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02271634A (ja) | 1990-11-06 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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