JP2906855B2

JP2906855B2 - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2906855B2
Application number: JP22780892A
Authority: JP
Inventors: 秀和岡林; 將一遠藤
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1991-08-06
Filing date: 1992-08-05
Publication date: 1999-06-21
Anticipated expiration: 2014-06-21
Also published as: JPH05211238A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関し、特に、信頼性の高い配線又は電極を備える半導
体装置の製造方法に関する。また、本発明は半導体装置
における緻密で下地に十分に密着した配線又は電極の製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体装置において、配線又は電
極を形成する金属膜は、例えば、真空蒸着法、スパッタ
リング法、ＣＶＤ法などの方法によって、減圧下又は常
圧下で基板の絶縁膜の上に堆積させることにより作られ
ている。そして、半導体装置においては、このように基
板上に形成された金属膜を配線又は電極パターンにパタ
ーン化し、その上にパッシベーション膜を形成して、配
線又は電極を絶縁している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように常圧下又は
減圧下で絶縁膜上に堆積させた金属膜は、緻密性に欠け
たり、或いは下地の絶縁膜と十分に密着していなかった
りするものが多く、ストレスマイグレーションやエレク
トロマイグレーションの原因となっている。特に、ＬＳ
Ｉの高集積化に伴って、ウエハ上に描写される配線幅
は、例えば、約０．６乃至１．５μｍと微細化し、また
厚さも、例えば約０．５μｍと微細化しており、配線用
又は電極用金属膜の緻密性及び下地の絶縁膜に対する密
着性の良否は、半導体装置の歩留まりや配線の信頼性を
大きく左右し、その解決は、半導体装置を製造する上で
大きな問題となっている。例えば、集積回路のアルミニ
ウム配線における、ストレスマイグレーションやエレク
トロマイグレーションによる信頼性の低下は、緻密に形
成されていないアルミニウム膜や、下地やパッシベーシ
ョン膜と十分に密着していないアルミニウム膜にも重要
な原因であると考えられ、また、半導体装置において、
配線やゲート電極として用いられるシリサイドと多結晶
シリコンの２層構造（ポリサイド構造）における密着の
不足は、高温アニール工程で、シリサイドの剥離を引起
こす原因と考えられており、半導体装置を製造する上で
大きな問題となっている。

【０００４】また、アルミニウム配線とシリコン基板と
の間には、アルミニウムとシリコンの合金化反応を防止
するために、窒化チタニウム等のバリヤ層が設けられて
いるが、このバリヤ層のバリヤ特性を向上させるにも、
バリヤ層に対するシリコン及びアルミニウムの接着が十
分であることが必要であり、如何にして、金属膜を緻密
に形成するか、また如何にして、金属膜を下地の絶縁膜
に十分に密着させるかは、半導体装置の歩留まり及び配
線の信頼性を改善する上で重要な課題となっている。本
発明は、以上のような、従来の半導体装置を製造する上
での歩留まりに係る問題点並びに半導体装置における電
極及び配線についての信頼性に係る問題点を解決するこ
とを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、緻密で且つ下
地やパッシベーション膜に十分に密着した新規な配線及
び電極を備える半導体装置の製造方法を提供することを
目的としている。即ち、本発明は、基板上に絶縁膜を介
して形成された金属膜上にパッシベーション膜を形成
し、該形成されたパッシベーション膜を、２００℃以上
の温度において、１，０００気圧以上の静水圧で加圧し
て、前記金属膜に密着させることを特徴とする半導体装
置の製造方法にあり、また本発明は、基板に形成された
絶縁膜上に金属膜を堆積させ、該堆積した金属膜を、２
００℃以上の温度において、１，０００気圧以上の静水
圧で加圧して、前記絶縁膜に密着させ、この前記絶縁膜
に密着された金属膜上にパッシベーション膜を形成し、
該金属膜上に形成されたパッシベーション膜を、２００
℃以上の温度において、１，０００気圧以上の静水圧で
加圧して、前記金属膜に密着させることを特徴とする半
導体装置の製造方法にある。

【０００６】本発明において、金属膜を形成する材料
は、半導体装置において、電極及び配線に金属膜として
使用されるのであり、例えば、珪素、アルミニウム、ク
ロム、銅、白金、金、チタン、ジルコニウム、モリブデ
ン、タングステン若しくはタンタル等の金属又はこれら
からなる合金、或いはチタン、ジルコニウム、ハフニウ
ム、バナジン、タンタル、クロム、モリブデン、タング
ステン、鉄、コバルト、ニッケル、白金若しくはパラジ
ウム等の金属のシリサイド、又はこれら二種以上の組合
わせを包含する。

【０００７】本発明においても、従来と同様に、金属膜
は、基板上に形成された絶縁膜上に、通常の手段により
堆積させることにより形成されるが、本発明において
は、金属膜が堆積された基板は、堆積後、２００℃の温
度において、１０００気圧（１００ＭＰ）以上の圧力の
静水圧により、周囲より加圧される。静水圧の圧力は、
加熱温度と関連する。

【０００８】本発明において、加圧に静水圧を使用する
のは、金属膜が形成された基板の全体を、等しく加圧し
て、金属膜の下地の絶縁膜に対し十分に密着させるため
であり、また金属膜全体の圧縮を一様にさせるためであ
る。このようにすることによって、例えば、形成された
配線及び電極に変形を生じさせることなく、しかも均質
で緻密な、そして下地に十分に密着した金属膜を形成す
ることができる。この静水圧の加圧による金属膜の下地
の絶縁膜に対する密着は、また金属膜を配線又は電極パ
ターンにパターン化した後に行うことができる。この場
合には、配線又は電極パターン化された金属膜の全体
を、下地に均一に且つ十分に密着させることができ、さ
らにパターン化の際に、電極又は配線パターンの表面に
生じた損傷を回復させることができるので好ましい。

【０００９】本発明においても、ＣＶＤ等により、基板
上に絶縁膜を介して形成された金属膜は、配線又は電極
パターンに形成され、その上にパッシベーション膜、即
ち絶縁膜が形成されるが、パッシベーション膜を形成し
た後に、静水圧による加圧を行うと、パッシベーション
膜と配線又は電極パターンを十分に密着でき、さらに、
配線又は電極パターンと下地の絶縁膜との十分な密着を
行うことができるので好ましい。

【００１０】本発明において、例えば半導体装置に複数
の配線層を形成する場合には、複数の配線層を形成した
後に、その全体を静水圧下の加圧により、各配線層の配
線又は電極パターン間を十分に密着させることができ、
また各配線層の配線又は電極パターンと下地絶縁膜及び
層間絶縁膜とを十分に密着させることができる。しか
し、一つ又は複数の配線層の金属膜又は配線若しくは電
極パターンを形成する度毎に、或いは該金属膜又は配線
等のパターン上に形成された絶縁膜を形成する度毎に、
静水圧による加圧を行うこともできる。これら何れの場
合にも、配線層の金属膜、配線又は電極パターンと下地
の絶縁膜又は層間絶縁膜との十分な密着を図ることがで
きる。

【００１１】本発明において、パッシベーション膜の用
語は、半導体装置に影響を与える各種外部要因を取り除
くためのパッシベーション技術により形成される膜の他
に、層間絶縁膜を含めて広義の絶縁膜を意味する。した
がって、本発明において、パッシベーション膜として
は、従来使用される半導体装置の各種保護膜、例えば樹
脂封止の樹脂膜を含めて、水、イオンその他の汚れに対
して半導体装置を不活性にする従来使用の各種絶縁膜及
び層間絶縁膜、例えば、ＳｉＯ₂、ＰＳＧ（Ｐ₂Ｏ₅・Ｓ
ｉＯ₂）、ＢＰＳＧ（Ｂ₂Ｏ₃・Ｐ₂Ｏ₅・ＳｉＯ₂）、ＰＳ
Ｇ／ＳｉＯ₂、窒化珪素膜（ＳｉＮ_x）、ＳｉＮ_x／ＰＳ
Ｇ及び酸窒化珪素膜（ＳｉＯ_xＮ_y）等の公知の絶縁膜が
使用される。

【００１２】本発明において、静水圧による加圧は、圧
力媒体としての気体又は液体中に、金属膜、電極パター
ン、配線パターンが形成された基板或いは半導体装置を
配置し、プランジャ、ピストン等の公知の手段により、
圧力媒体の気体又は液体を加圧して、圧力媒体の気体又
は液体の圧力を所定圧力に高めて行われる。この際、加
熱を行う場合には、先ず加圧を始め、加圧の途中で、或
いは所定の圧力にまで加圧してから加熱するのが好まし
い。本発明において、静水圧による加圧に使用される圧
力媒体は、２００ＭＰａ台の圧力領域までは、例えばア
ルゴン、窒素、酸素等のガス又はこれらの混合ガスが使
用される。これらの圧力媒体のガスの種類は、金属膜や
絶縁膜の材料の性質に応じて適宜選択することができ
る。

【００１３】本発明において、加圧に使用される静水圧
の圧力は、加熱温度と関連して設定される。一般に、加
熱温度が低い場合は、静水圧の圧力は高く設定され、加
熱温度が高いときは、静水圧の圧力は比較的低く設定さ
れる。例えば、４５０乃至５００℃の温度に３０分加熱
し、その後放冷して、配線中のボイドの発生状況を調べ
る高温ストレスマイグレーションの試験の結果による
と、半導体装置の配線層内の高温ストレスマイグレーシ
ョンによるボイド発生は、加圧熱処理の静水圧の圧力が
２０００気圧の場合において、加熱温度が４００℃のと
きの方が、加熱温度が２００℃のときに比して少ない。
また加圧熱処理の加熱温度が４００℃の場合において
は、静水圧の圧力が、３０００気圧の方が、静水圧の圧
力が２０００気圧の事例よりボイドの発生が少ない。

【００１４】

【作用】本発明は、基板に形成された絶縁膜上に金属膜
を堆積させ、該堆積した金属膜上にパッシベーション膜
を形成し、該形成されたパッシベーション膜面を、２０
０℃以上の温度において、１，０００気圧以上の静水圧
で加圧し、前記絶縁膜に密着させるので、この静水圧の
加圧によって、基板上に形成された絶縁膜上に堆積させ
た電極及び配線形成用の金属膜とパッシベーション膜と
を、一様に緻密に形成して、密着でき、且つ金属膜と下
地の絶縁膜とを大きい密着力で密着させて、高品質の配
線又は電極を作製することができる。

【００１５】本発明において、前記堆積させた金属膜を
配線又は電極パターンに形成した後に、静水圧で加圧す
る場合には、この静水圧の加圧によって、形成された配
線又は電極パターンは、一様に緻密に圧縮され、またパ
ターン形成の際に生じた配線又は電極パターンの表面の
損傷は回復され、さらに、下地の絶縁膜に対する配線又
は電極パターンの密着が十分に行われて、高い信頼性を
有し、高品質の電極や配線を高い歩留まりで製造するこ
とができる。

【００１６】また本発明においては、基板上に絶縁膜を
介して形成された配線又は電極パターン上にパッシベー
ション膜、例えば絶縁膜を形成して、このパッシベーシ
ョン膜を設けた基板全体を、２００℃以上の温度におい
て、１，０００気圧以上の圧力の静水圧で加圧するの
で、露出した絶縁膜や金属膜は静水圧で一様に加圧され
て、均一に圧縮されて緻密化される。またパターン形成
の際に生じたそれらのパターン表面の損傷は、静水圧に
よる加圧により回復させることができるので、歩留まり
を安定化させることができる。さらに、静水圧による加
圧により、各膜における引っ張り応力が小さくなり、膜
間を十分に密着させることができるので、高い信頼性を
有し、高品質の半導体装置を高い歩留まりで製造するこ
とができる。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施の態様
の例を説明するが、本発明は、以下の例示及び説明の内
容によって何ら限定されるものではない。図１は、本発
明の半導体装置の製造方法の一実施例であり、緻密な配
線又は電極の形成工程について、その概略を示す部分的
な模式的断面図であり、図２（ａ）及び（ｂ）は、図１
に示される実施例とは別の本発明の半導体装置の製造方
法の一実施例であり、窒化チタン（ＴｉＮ）バリヤ層を
備える事例について、コンタクト部の形成の概略を示す
部分的な模式的断面図である。図３は、図１及び図２に
示される実施例とは別の本発明の半導体装置の製造方法
の一実施例であり、Ａｌ多層配線形成の概略を示す部分
的な模式的断面図である。図４は、図１乃至３に示され
る実施例とは別の本発明の半導体装置の製造方法の一実
施例であり、緻密な配線又は電極の形成工程の概略を示
す部分的な模式的断面図であり、図５は、図１乃至４に
示される実施例とは別の本発明の半導体装置の製造方法
の一実施例であり、タングステンシリサイドと多結晶シ
リコンとの二層構造であるポリサイド配線についての形
成工程の概略を示す部分的な模式的断面図である。図６
は、図１乃至５に示される実施例とは別の本発明の半導
体装置の製造方法の一実施例であり、Ａｌ多層配線の形
成工程の概略を示す部分的な模式的断面図である。図７
は、図１乃至６に示される実施例とは別の本発明の半導
体装置の製造方法の一実施例であり、ＰＳＧ及び窒化珪
素絶縁膜を形成りたのＡｌ配線の概略を示す部分的模式
的断面図である。

【００１８】例１．図１に示される実施例においては、
標準的な集積回路の製造方法により、基板１１の上に形
成された絶縁膜１２上に、配線又は電極形成用の薄膜１
３を堆積させ、薄膜１３を堆積させた基板１１を標準的
なＨＩＰ（Ｈｏｔｉｓｏｓｔａｔｉｃｐｒｅｓｓｉ
ｎｇ）装置の加圧室（図示されていない）に入れ、４０
０℃のアルゴン雰囲気中で、２００メガパスカル（ＭＰ
ａ）の圧力の静水圧１４で加圧した。このように静水圧
下での加熱処理を施した基板１１に形成された薄膜１３
を、標準的な方法でＡｌ薄膜を配線に加工し、さらにＳ
ｉＮ_x／ＰＳＧ二層膜でパッシベーションした後、常圧
下で、４５０乃至５００℃の温度に３０分加熱し、その
後放冷して、配線層中のボイドの発生状況を調べる高温
ストレスマイグレーションの試験をした結果、ボイドの
発生は少なかった。

【００１９】例２．図２に示される実施例においては、
標準的な集積回路の製造方法により、ｐ型Ｓｉ基板２１
に、ｎ型不純物領域２２を形成し、該不純物領域表面
に、チタン（Ｔｉ）と珪素（Ｓｉ）との固相反応によ
り、ＴｉＳｉ₂層２３を選択的に形成した。次に、前記
ｎ型不純物領域２２を含め前記ｐ型Ｓｉ基板２１上に、
リンシリケートガラス（ＰＳＧ）の絶縁膜２４をＣＶＤ
法で堆積させ、コンタクト孔２５をフォトエッチング法
により形成した。次に、該コンタクト孔を含め前記絶縁
膜２４上に、Ｔｉをターゲットとする反応性スパッタ法
により、バリヤ層のＴｉＮ膜２６を堆積させた（図２
（ａ）参照）。次に、このバリヤ層２６を堆積させた基
板を、ＨＩＰ装置を用いて、３００℃の窒素ガス雰囲気
中で、２００ＭＰａの静水圧下に、１時間に亙り加圧加
熱処理を行った。加圧加熱処理後、標準的な方法によ
り、バリヤ層２６の表面にアルミニウム（Ａｌ）配線パ
ターン２７を形成した（図２（ｂ）参照）。アルミニウ
ム配線パターン２７を形成させた後、５００℃３０分間
常圧で熱処理を行い、Ａｌ配線２７とｎ型層２２との間
のコンタクト抵抗やｎ型層２２とｐ型Ｓｉ基板２１との
ｎ−ｐ接合の逆方向リーク電流について評価したとこ
ろ、何れも要求レベル以下であった。高圧の静水圧によ
り加圧したバリヤ層を有する試料との比較のために、高
圧の静水圧による加圧処理を行わない試料においては、
ｎ−ｐ接合の逆方向リーク電流が増大し、不良が発生し
た。

【００２０】例３．図３に示される実施例においては、
標準的な集積回路の製造方法により、Ｓi基板３１上
に、先ずＰＳＧよりなる第１の絶縁膜３２を形成し、次
いで第１のＡｌ配線パターン３３を形成し、次いで、Ａ
ｌ配線パターンを含め第１の絶縁膜の上面に第２の絶縁
膜３４を形成する。この形成された第２の絶縁膜３４に
は、第１のＡｌ配線パターン３３に開口部先端が到達す
るようにスルーホール３６を形成し、このスルーホール
３６が形成された該絶縁膜３４の上面にスルーホール３
６の箇所を含めて第２のＡｌ配線形成用のＡｌ金属膜３
５を形成する。第１のＡｌ配線パターン３３と、スルー
ホール３６に充填された第２のＡｌ配線形成用のＡｌ金
属膜とは、界面３７において接触している（図３（ａ）
参照）。本例においては、第２のＡｌ配線形成用の金属
膜３５を形成したところで、ＨＩＰ装置（図示されてい
ない）を用いて、第２のＡｌ配線パターン形成用の金属
膜が形成されたＳｉ基板３１について、３００℃に加熱
しながらアルゴン雰囲気下で、１００ＭＰａの静水圧に
よる加圧加熱処理を施した。この加圧加熱処理された第
２のＡｌ配線パターン形成用の金属膜３５を、図３
（ｂ）に示したように、第２のＡｌ配線パターン３５′
にパターン化し、その上に、第３の絶縁膜３８を堆積さ
せることにより、二層配線を形成した。本例において
は、スルーホール３６の底部における第１のＡｌ配線と
第２のＡｌ配線との界面は、１００ＭＰａの高圧の静水
圧を受けて破壊し、結晶粒成長により消滅するため、ス
ルーホール部でのストレスマイグレーション及びエレク
トロマイグレーションに対する耐性が向上した。また、
Ａｌ配線膜の緻密性が向上するため配線のマイグレーシ
ョン耐性も向上した。なお図２及び図３の実施例では配
線材料としてＡｌを用いたが、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ
−Ｃｕ等のＡｌ系合金を用いることができる。

【００２１】例４．図４に示される実施例においては、
標準的な集積回路の製造方法により、基板４１の上面
に、絶縁膜４２を形成し、絶縁膜４２の上面に配線又は
電極パターン４３を形成する（図４参照）。配線又は電
極パターン４３を形成したところで、ＨＩＰ装置（図示
されていない）を用いて、４００℃に加熱されたアルゴ
ン雰囲気中で、２００ＭＰａの静水圧４４による加圧加
熱処理を施し、次いで、標準的な方法により、この加圧
加熱処理された配線又は電極パターン（図示されていな
い）を、パッシベーション膜（図示されていない）で覆
った。このように基板４１に形成された配線又は電極パ
ターンを、常圧下で４５０乃至５００℃の温度に３０分
加熱し、その後放冷して、配線又は電極膜中のボイドの
発生状況を調べる高温ストレスマイグレーションの試験
をした結果、本例の配線及び電極膜中において、ボイド
の発生は少なかった。

【００２２】例５．図５に示される実施例においては、
標準的な集積回路の製造方法により、Ｓｉ基板５１の上
面に、リンシリケートガラス（ＰＳＧ）絶縁膜５２をＣ
ＶＤ法で堆積させた。このＰＳＧ絶縁膜の上面に、配線
形成用の多結晶シリコン５３をＣＶＤ法により形成し、
その上に、同じく配線形成用のタングステンシリサイド
５４をスパッタで形成し、パターン化してポリサイド配
線を形成する（図５参照）。次に、ＨＩＰ装置を用い
て、前記ポリサイド配線が形成されたＳｉ基板５１を、
２００ＭＰａの静水圧下に３００℃に加熱されたアルゴ
ン雰囲気下で、１時間加圧加熱処理を行った。その後、
常圧下で９００℃、３０分間の熱処理を行ない、その後
ＰＳＧ，ＢＰＳＧ，ＳｉＯ₂、ＳｉＯＮ，Ｓｉ₃Ｎ₄膜等
のＳｉＮ_x膜などの絶縁膜でパッシベーション（図示せ
ず）を施した。本例において形成したポリサイド配線
は、この９００℃の熱処理中広い面積のパターンにおい
ても剥離は生じなかった。しかし、高圧の静水圧による
加圧加熱処理を行わない、従来方法によるポリサイド配
線では広い面積のパターンで剥離を生じた。

【００２３】例６．図６に示される実施例においては、
標準的な集積回路の製造方法により、Ｓi基板６１上
に、先ずＰＳＧよりなる第１の絶縁膜６２を形成し、次
いで該第１の絶縁膜６２上に、第１のＡｌ配線パターン
６３を形成し、次いで、このＡｌ配線パターンを含め第
１の絶縁膜の上面に第２の絶縁膜６４を形成する。この
形成された第２の絶縁膜６４には、第１のＡｌ配線パタ
ーン６３に開口部先端が到達するようにスルーホール６
６を形成し、スルーホール６６を含めて該絶縁膜６４の
上面に第２のＡｌ配線形成用のＡｌ金属膜６５を形成す
る。第１のＡｌ配線パターン６３と、スルーホール６６
に充填された第２のＡｌ配線とは界面６７において接触
している（図６（ａ）参照）。本例においては、第２の
Ａｌ配線パターン６５を形成したところで、ＨＩＰ装置
（図示されていない）を用いて、第２のＡｌ配線パター
ン形成用の金属膜が形成されたＳｉ基板６１について、
３００℃に加熱しながらアルゴン雰囲気下で、２００Ｍ
Ｐａの静水圧による加圧加熱処理を施した。図６（ｂ）
に示されるように、第１のＡｌ配線６３と第２のＡｌ配
線６５との間に存在した界面６７は、結晶粒成長により
消滅させることができた。そのあとＰＳＧ，ＢＰＳＧ，
ＳｉＯ₂、ＳｉＯＮ、ＳｉＮ_x等の絶縁膜でパッシベーシ
ョンを施した（図示せず）。従来の方法では、このよう
に第１のＡｌ配線６３と第２のＡｌ配線６５の接触部に
形成された界面６７は消滅せずに残っている場合があ
り、スルーホール部でのストレスマイグレーションやエ
レクトロマイグレーションの原因となっていたが、本例
の場合には、界面６７の消滅によりスルーホール部での
マイグレーション耐性が向上した。また、配線の緻密化
や表面の安定化が図られたことにより、配線のマイグレ
ーション耐性も向上した。

【００２４】例７．図７に示される実施例において、標
準的な集積回路の製造方法により、シリコン基板７１の
上に、ＣＶＤ法により、絶縁膜のシリコン酸化物膜７２
を堆積させ、その上に、アルミニウム配線パターン７３
を形成した。アルミニウム配線パターン７３の上に、Ｃ
ＶＤ法により、パッシベーション膜として、ＰＳＧ膜７
４を堆積させた。パッシベーション膜のＰＳＧ膜７４を
堆積させたシリコン基板７１を、ＨＩＰ装置を用い、ア
ルゴンガスを圧力媒体として、２００ＭＰａの静水圧を
加えながら４００℃で１時間の間、加圧加熱処理をし
た。次いで、この加圧加熱処理されたＰＳＧ膜７４の上
に、同じくパッシベーション膜の窒化珪素（ＳｉＮ_x）
膜７５をプラズマＣＶＤで堆積させた。その後、４７５
℃で３０分間、常圧下で熱処理を行ない、ストレスマイ
グレーションによるボイド発性についての影響を評価し
た。本例のアルミニウム配線においては、ボイドの発性
は著しく少なく、信頼性の高い配線を作製することがで
きた。これに対して、従来の方法によって製作したアル
ミニウム配線においては、ストレスマイグレーションに
よるボイドが著しく発生した。なお、本実施例ではアル
ミニウム配線を用いたが、Ａｌ−Ｓｉ合金、Ａｌ−Ｓｉ
−Ｃｕ合金等のアルミ系合金を用いることもできる。ま
た、パッシベーション膜の絶縁材料としてリンシリケー
トガラス（ＰＳＧ）、窒化珪素（ＳｉＮ_x）を用いた
が、ＢＰＳＧ、ＳｉＯ₂、ＳｉＯＮ等を用いることもで
きる。

【００２５】例７について、より詳細な事例をあげて以
下に説明するが、例７は、もとより以下の事例及び説明
に限定されるものではない。Ｓｉ基板上に、厚さ０．５
μｍのＳｉＯ₂絶縁膜をＣＶＤ法により形成し、この絶
縁膜の上に、真空蒸着法により、厚さ０．５μｍのＡｌ
配線層を形成し、パターン化して、Ａｌ配線を形成し
た。このＡｌ配線が形成されたところで、気相成長法に
より、厚さ０．３μｍのＰＳＧ膜を全面に堆積させた。
ＰＳＧ膜が形成されている基板について、その後高圧熱
処理装置（ＨＩＰ装置）により高圧熱処理を行った。高
圧熱処理の条件は、圧力２０００気圧（２００ＭＰａ）
で、加熱温度は４００℃であり、加熱時間は１時間であ
った。本例において、Ａｌ配線の長さは、何れも７０μ
ｍであり、配線幅は１．０５μｍ、１．４μｍ、２．１
μｍ及び４．２μｍの４種類であり、各配線幅につい
て、夫々９本宛形成した。高圧熱処理後、プラズマ気相
成長法で窒化珪素（ＳｉＮ_x）膜を堆積し、ストレスマ
イグレーション試験を行った。試験は、４５０℃、５０
０℃及び５５０℃の温度で、窒素雰囲気下で、３０分の
アニールである。その結果、配線幅及びアニール温度に
関係なく、大小のボイドは全く発生しなかった。

【００２６】例８．例７に示される実施例について、ア
ルミニウム配線パターン７３の上に、ＣＶＤ法により、
パッシベーション膜のＰＳＧ膜７４を堆積させるまでは
同一条件で行ったが、本例では、例７とは相違して、堆
積させたＰＳＧ膜７４の上に、直ちに、パッシベーショ
ン膜の窒化珪素（ＳｉＮ_x）膜をプラズマＣＶＤで堆積
させた。このパッシベーション膜の窒化珪素（Ｓｉ
Ｎ_x）膜を堆積させたところで、例７と同様に、ＨＩＰ
装置を用い、アルゴンガスを圧力媒体として、２００Ｍ
Ｐａの静水圧を加えながら４００℃で１時間の間、加圧
加熱処理をした。本例においても、加圧加熱処理後、４
７５℃で３０分間、常圧下で熱処理を行ない、ストレス
マイグレーションによるボイド発性についての影響を評
価した。本例のアルミニウム配線においても、例７の従
来例に比して、ボイドの発性は著しく少なく、信頼性の
高い配線を作製することができた。しかし、例７のアル
ミニウム配線に比しては、ボイドの発生は僅かながら増
加した。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、基板上に形成された絶縁膜上
に金属膜を堆積させ、或いは配線又は電極を形成し、こ
れら堆積した金属膜或いは形成された配線又は電極を、
２００℃以上の温度において、１，０００気圧以上の圧
力の静水圧で加圧するので、従来の半導体装置の配線又
は電極に比して、高品質の配線又は電極を高い歩留まり
で作製することができる。また本発明は、基板上に絶縁
膜を介して形成された電極パターン又は配線パターン上
にパッシベーション膜、例えば絶縁膜を形成して、この
パッシベーション膜を設けた基板全体を、２００℃以上
の温度において、１，０００気圧以上の圧力の静水圧で
加圧するので、本発明の半導体装置の配線又は電極は、
従来の半導体装置の配線又は電極に比して、緻密性や密
着性が優れ、信頼性が高く且つ高品質である。以上説明
したように本発明によれば、従来の半導体装置の製法に
比して、配線又は電極用の金属膜の緻密性や密着力を向
上させることができ、高品質の電極や配線を備えた半導
体装置を比較的安価に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体装置の製造方法の一実施例であ
り、緻密な配線又は電極を形成工程の概略を示す部分的
模式的断面図である。

【図２】図１に示される実施例とは別の本発明の半導体
装置の製造方法の一実施例であり、窒化チタン（Ｔｉ
Ｎ）バリヤ層を備える事例について、コンタクト部の形
成の概略を示す部分的模式的断面図である。

【図３】図１及び図２に示される実施例とは別の本発明
の半導体装置の製造方法の一実施例であり、Ａｌ多層配
線形成の概略を示す部分的模式的断面図である。

【図４】図１乃至３に示される実施例とは別の本発明の
半導体装置の製造方法の一実施例であり、緻密な配線又
は電極の形成工程の概略を示す部分的模式的断面図であ
る。

【図５】図１乃至４に示される実施例とは別の本発明の
半導体装置の製造方法の一実施例であり、タングステン
シリサイドと多結晶シリコンとの二層構造であるポリサ
イド配線の形成の概略を示す部分的模式的断面図であ
る。

【図６】図１乃至５に示される実施例とは別の本発明の
半導体装置の製造方法の一実施例であり、Ａｌ多層配線
の形成の概略を示す部分的模式的断面図である。

【図７】図１乃至６に示される実施例とは別の本発明の
半導体装置の製造方法の一実施例であり、ＰＳＧ及び窒
化珪素絶縁膜を形成りたのＡｌ配線の概略を示す部分的
模式的断面図である。

【符号の説明】

１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１基板１２、２４、３２、３４、４２、５２、６２、６４、７
２絶縁膜１３配線あるいは電極膜１４、３８、４４、５５静水圧２２ｎ型領域２３ＴｉＳｉ₂層２５コンタクト孔２６ＴｉＮ膜２７Ａｌ配線３３、６３第１のＡｌ配線パターン３５、６５第２のＡｌ配線パターン形成用のＡｌ金属
膜３５′ 第２のＡｌ配線パターン３６スルーホール３７界面３８第３の絶縁膜４３配線又は電極パターン５２、７４ＰＳＧ膜５３配線形成用多結晶シリコン５４配線形成用タングステンシリサイド６６スルーホール６７界面７２絶縁膜のシリコン酸化膜７３アルミニウム配線パターン７５窒化珪素膜

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 21/28 - 21/288 H01L 21/3205 - 21/3213 H01L 21/768

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に絶縁膜を介して形成された金属
膜上にパッシベーション膜を形成し、該形成されたパッ
シベーション膜を、２００℃以上の温度において、１，
０００気圧以上圧力の静水圧で加圧して、前記金属膜に
密着させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】基板に形成された絶縁膜上に金属膜を堆
積させ、該堆積した金属膜を、２００℃以上の温度にお
いて、１，０００気圧以上の静水圧で加圧して、前記絶
縁膜に密着させ、この前記絶縁膜に密着された金属膜上
にパッシベーション膜を形成し、該金属膜上に形成され
たパッシベーション膜を、２００℃以上の温度におい
て、１，０００気圧以上の静水圧で加圧して、前記金属
膜に密着させることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
【請求項３】前記堆積した金属膜が、配線又は電極パ
ターンに形成されていることを特徴とする請求項１又は
２に記載の半導体装置の製造方法。