JP3262390B2 - 金属膜の形成方法 - Google Patents
金属膜の形成方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置内において
配線として使用する金属膜の形成方法に関するものであ
る。
配線として使用する金属膜の形成方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、有機Al化合物ガスを原料とするＣ
ＶＤによってAlもしくはAl合金を堆積する場合、平滑な
膜を得るために、TiCl4 等を用いて基板の前処理を行っ
たり、TiＮ膜を下地として形成した後に大気にさらすこ
となくAlを堆積することが行われていた（文献「June 1
1-12, 1991 VMIC Conference TH-0359-0/91/0000-0089$
01.00 C 1991 IEEE, PP 89-95」）。
ＶＤによってAlもしくはAl合金を堆積する場合、平滑な
膜を得るために、TiCl4 等を用いて基板の前処理を行っ
たり、TiＮ膜を下地として形成した後に大気にさらすこ
となくAlを堆積することが行われていた（文献「June 1
1-12, 1991 VMIC Conference TH-0359-0/91/0000-0089$
01.00 C 1991 IEEE, PP 89-95」）。
【０００３】図４に基づいて、下地用のTiＮ膜を形成す
る場合について具体的に説明する。図４（ａ）は、ヴィ
ア孔５０形成後を示す。Si基板１０上に下地絶縁膜２０
とパターンニングされた下層金属配線３０とが形成さ
れ、これらを覆うように層間絶縁膜４０が形成されてい
る。層間絶縁膜４０にはヴィア孔５０が形成されてい
る。図４（ｂ）の工程では、スパッタによってTiＮの薄
膜であるTiＮ膜６１を形成する。図４（ｃ）の工程で
は、TiＮ膜６１上及びヴィア孔５０内にＣＶＤ−Al層７
０を成長させる。
る場合について具体的に説明する。図４（ａ）は、ヴィ
ア孔５０形成後を示す。Si基板１０上に下地絶縁膜２０
とパターンニングされた下層金属配線３０とが形成さ
れ、これらを覆うように層間絶縁膜４０が形成されてい
る。層間絶縁膜４０にはヴィア孔５０が形成されてい
る。図４（ｂ）の工程では、スパッタによってTiＮの薄
膜であるTiＮ膜６１を形成する。図４（ｃ）の工程で
は、TiＮ膜６１上及びヴィア孔５０内にＣＶＤ−Al層７
０を成長させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、TiCl4 等によ
って基板１０表面の前処理を行う方法では十分に平坦な
膜を得ることはできなかった。また、下地としてTiＮ膜
６１を用いる方法では、例えば付随するコンタクト孔で
あるヴィア孔５０内にも均一な成膜を行うためにTiＮ膜
６１を厚くする必要があり、ヴィア孔５０部分で実効的
な配線抵抗の増大を招くという問題があった。
って基板１０表面の前処理を行う方法では十分に平坦な
膜を得ることはできなかった。また、下地としてTiＮ膜
６１を用いる方法では、例えば付随するコンタクト孔で
あるヴィア孔５０内にも均一な成膜を行うためにTiＮ膜
６１を厚くする必要があり、ヴィア孔５０部分で実効的
な配線抵抗の増大を招くという問題があった。
【０００５】また、上述した形成方法では、Cu等、Alの
エレクトロマイグレーションを防止して配線の信頼性を
向上させるために必要な不純物を、所望の濃度に制御し
て添加することが困難であるといった問題があった。
エレクトロマイグレーションを防止して配線の信頼性を
向上させるために必要な不純物を、所望の濃度に制御し
て添加することが困難であるといった問題があった。
【０００６】そこで、本発明は、従来の金属膜の形成方
法の問題点を解決する方法を提供することを目的とす
る。
法の問題点を解決する方法を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決すべ
く、本発明に係る金属膜の形成方法は、半導体装置内に
設けられる金属配線として用いられる金属膜の形成方法
において、(１)基板本体の上方に形成された絶縁膜にヴ
ィアプラグ埋め込み用の開孔を穿設する第１の工程と、
(２)基板の温度を１００℃以下とし、開孔の穿設された
絶縁膜の表面上に、スパッタ法を用いてＡｌ若しくはＡ
ｌ合金のいずれか一方を堆積させ、スパッタ膜を形成す
る第２の工程と、(３)Ａｌ成分を含んだガスを供給し、
化学反応によりスパッタ膜の表面上にＡｌ膜を形成する
第３の工程とを有することを特徴とする。
く、本発明に係る金属膜の形成方法は、半導体装置内に
設けられる金属配線として用いられる金属膜の形成方法
において、(１)基板本体の上方に形成された絶縁膜にヴ
ィアプラグ埋め込み用の開孔を穿設する第１の工程と、
(２)基板の温度を１００℃以下とし、開孔の穿設された
絶縁膜の表面上に、スパッタ法を用いてＡｌ若しくはＡ
ｌ合金のいずれか一方を堆積させ、スパッタ膜を形成す
る第２の工程と、(３)Ａｌ成分を含んだガスを供給し、
化学反応によりスパッタ膜の表面上にＡｌ膜を形成する
第３の工程とを有することを特徴とする。
【０００８】また、本発明に係る金属膜の形成方法は、
半導体装置内に設けられる金属配線として用いられる金
属膜の形成方法において、基板本体の上方に形成された
絶縁膜にヴィアプラグ埋め込み用の開孔を穿設する第１
の工程と、開孔の穿設された絶縁膜の表面上に、スパッ
タ法を用いてAl合金を堆積させ、スパッタ膜を形成する
第２の工程と、Al成分を含んだガスを供給し、化学反応
によりAl合金膜の表面上にAl膜を形成するとともに、Al
合金膜に含まれる金属元素を前記Al膜中に拡散させる第
３の工程とを有することを特徴とする。
半導体装置内に設けられる金属配線として用いられる金
属膜の形成方法において、基板本体の上方に形成された
絶縁膜にヴィアプラグ埋め込み用の開孔を穿設する第１
の工程と、開孔の穿設された絶縁膜の表面上に、スパッ
タ法を用いてAl合金を堆積させ、スパッタ膜を形成する
第２の工程と、Al成分を含んだガスを供給し、化学反応
によりAl合金膜の表面上にAl膜を形成するとともに、Al
合金膜に含まれる金属元素を前記Al膜中に拡散させる第
３の工程とを有することを特徴とする。
【０００９】さらに、金属元素は、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｔｉ、
Ｍｇ、Ｐｄ、Ｈｆ及びＳｃの中から選ばれた一種以上の
元素であることが望ましい。さらにまた、上記の第２の
工程において、上記の基板の温度を１００℃以下とする
ことを特徴とする。
Ｍｇ、Ｐｄ、Ｈｆ及びＳｃの中から選ばれた一種以上の
元素であることが望ましい。さらにまた、上記の第２の
工程において、上記の基板の温度を１００℃以下とする
ことを特徴とする。
【００１０】
【作用】上記の方法によれば、ヴィアプラグ埋め込み用
の開孔内および絶縁膜の表面上に、スパッタ法を用いて
Al若しくはAl合金のいずれか一方を堆積させてスパッタ
膜を形成し、ＣＶＤ法によりスパッタ膜の表面上にAl膜
を形成する。従って、スパッタ法によってAlもしくはAl
合金膜を堆積させてることでスパッタ膜上では均一かつ
高密度に核生成が起きるため、スパッタ膜上にＣＶＤ法
によりAlの堆積を行えば平坦なAl膜を得ることができ
る。
の開孔内および絶縁膜の表面上に、スパッタ法を用いて
Al若しくはAl合金のいずれか一方を堆積させてスパッタ
膜を形成し、ＣＶＤ法によりスパッタ膜の表面上にAl膜
を形成する。従って、スパッタ法によってAlもしくはAl
合金膜を堆積させてることでスパッタ膜上では均一かつ
高密度に核生成が起きるため、スパッタ膜上にＣＶＤ法
によりAlの堆積を行えば平坦なAl膜を得ることができ
る。
【００１１】また、上記の形成方法によれば、スパッタ
膜の表面上にＣＶＤ法によりAl膜を形成するとともに、
スパッタ膜を構成するAl合金に含まれる金属元素をAl膜
中に拡散させる。この場合、不純物金属の拡散温度、時
間等を適当に調節しておけば、Al膜およびスパッタ膜か
らなる金属膜全体に亘って不純物金属を拡散することが
でき、しかも金属膜中の不純物金属の濃度を正確に制御
できる。よって、エレクトロマイグレーション等に対す
る金属膜の配線信頼性の向上を図ることができる。
膜の表面上にＣＶＤ法によりAl膜を形成するとともに、
スパッタ膜を構成するAl合金に含まれる金属元素をAl膜
中に拡散させる。この場合、不純物金属の拡散温度、時
間等を適当に調節しておけば、Al膜およびスパッタ膜か
らなる金属膜全体に亘って不純物金属を拡散することが
でき、しかも金属膜中の不純物金属の濃度を正確に制御
できる。よって、エレクトロマイグレーション等に対す
る金属膜の配線信頼性の向上を図ることができる。
【００１２】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明のいくつか
の実施例について説明する。なお、図面の説明において
同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略す
る。
の実施例について説明する。なお、図面の説明において
同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略す
る。
【００１３】図１のフローチャート、図２に基づいて本
発明の第１実施例に係る金属膜の形成方法について説明
する。まず、図２（ａ）に示すように、Si基板１０上に
は、SiＯ2 の下地絶縁膜２０が堆積されている。この下
地絶縁膜２０上には、ＲＩＥ法によって適当にパターン
ニングされたAlの下層金属配線３０が形成されている。
これら下地絶縁膜２０及び下層金属配線３０を覆うよう
にSiＯ2 の層間絶縁膜４０が堆積されている。この層間
絶縁膜４０の適当な位置には、ドライエッチングによっ
て直径 0.4μｍ程度のヴィア孔５０が形成されている
（ステップ１０１）。
発明の第１実施例に係る金属膜の形成方法について説明
する。まず、図２（ａ）に示すように、Si基板１０上に
は、SiＯ2 の下地絶縁膜２０が堆積されている。この下
地絶縁膜２０上には、ＲＩＥ法によって適当にパターン
ニングされたAlの下層金属配線３０が形成されている。
これら下地絶縁膜２０及び下層金属配線３０を覆うよう
にSiＯ2 の層間絶縁膜４０が堆積されている。この層間
絶縁膜４０の適当な位置には、ドライエッチングによっ
て直径 0.4μｍ程度のヴィア孔５０が形成されている
（ステップ１０１）。
【００１４】次に、図２（ｂ）に示すように、スパッタ
法を用いて層間絶縁膜４０及びヴィア孔５０内にCu濃度
４重量％のAlCu合金を堆積させAlCu合金膜であるスパッ
タ膜６０を形成する（ステップ１０２）。この際、スパ
ッタ膜６０の膜厚は、層間絶縁膜４０の平坦面上で 100
nmであった。なお、スパッタ膜６０を形成する前に、予
め、Arスパッタ等によって下層金属配線３０の表面の清
浄化を行うことが望ましい。
法を用いて層間絶縁膜４０及びヴィア孔５０内にCu濃度
４重量％のAlCu合金を堆積させAlCu合金膜であるスパッ
タ膜６０を形成する（ステップ１０２）。この際、スパ
ッタ膜６０の膜厚は、層間絶縁膜４０の平坦面上で 100
nmであった。なお、スパッタ膜６０を形成する前に、予
め、Arスパッタ等によって下層金属配線３０の表面の清
浄化を行うことが望ましい。
【００１５】次に、ＤＭＡＨと水素とを原料とするＣＶ
Ｄ法でヴィア孔５０内およびスパッタ膜６０の表面上に
Alを堆積することによって図２（ｃ）に示すように、ヴ
ィア孔５０内にAlを埋め込むとともにスパッタ膜６０上
にAlを 700nmの膜厚に堆積させAl膜であるＣＶＤ膜７０
を形成する（ステップ１０３）。ステップ１０２とステ
ップ１０３とは同一真空中で連続して行うことが望まし
い。
Ｄ法でヴィア孔５０内およびスパッタ膜６０の表面上に
Alを堆積することによって図２（ｃ）に示すように、ヴ
ィア孔５０内にAlを埋め込むとともにスパッタ膜６０上
にAlを 700nmの膜厚に堆積させAl膜であるＣＶＤ膜７０
を形成する（ステップ１０３）。ステップ１０２とステ
ップ１０３とは同一真空中で連続して行うことが望まし
い。
【００１６】次に、図２（ｄ）に示すように、Si基板１
０を含む全体に 400℃で３０分間の熱処理を施し、スパ
ッタ膜６０からＣＶＤ膜７０にCuを拡散させ、ＣＶＤ膜
７０をAlCu合金膜とする（ステップ１０４）。熱処理後
のＣＶＤ膜７０中の平均Cu濃度は次の計算式により求め
られる。
０を含む全体に 400℃で３０分間の熱処理を施し、スパ
ッタ膜６０からＣＶＤ膜７０にCuを拡散させ、ＣＶＤ膜
７０をAlCu合金膜とする（ステップ１０４）。熱処理後
のＣＶＤ膜７０中の平均Cu濃度は次の計算式により求め
られる。
【００１７】４重量％×１００ｎｍ／（１００ｎｍ＋７
００ｎｍ）＝０．５重量％ 次に、レジストパターン形成後、ＲＩＥを用いて上層金
属配線をパターンニングする（ステップ１０５）。
００ｎｍ）＝０．５重量％ 次に、レジストパターン形成後、ＲＩＥを用いて上層金
属配線をパターンニングする（ステップ１０５）。
【００１８】上記の方法によれば、AlCu合金膜であるス
パッタ膜６０中のCuの拡散温度、時間等を予め適当に調
節することによって、Al膜であるＣＶＤ膜７０全体に亘
ってCuを拡散することができ、しかもＣＶＤ膜７０中の
Cuの濃度を正確に制御できる。よって、ヴィア構造にお
けるプラグに関して、エレクトロマイグレーション等に
対する配線信頼性の向上を図ることができる。さらに、
ヴィア孔５０の内周面からもプラグ用のAl層が成長する
ので、各ヴィア孔５０の径をそろえるのみで深さの異な
るヴィア孔５０を同時に埋め込むことができる。
パッタ膜６０中のCuの拡散温度、時間等を予め適当に調
節することによって、Al膜であるＣＶＤ膜７０全体に亘
ってCuを拡散することができ、しかもＣＶＤ膜７０中の
Cuの濃度を正確に制御できる。よって、ヴィア構造にお
けるプラグに関して、エレクトロマイグレーション等に
対する配線信頼性の向上を図ることができる。さらに、
ヴィア孔５０の内周面からもプラグ用のAl層が成長する
ので、各ヴィア孔５０の径をそろえるのみで深さの異な
るヴィア孔５０を同時に埋め込むことができる。
【００１９】AlCu合金膜であるスパッタ膜６０の膜厚、
Cu濃度等は、上記実施例に限定されるものではない。も
っとも、スパッタ膜６０の膜厚を20〜 300nm（平坦基板
上）の範囲とし、そのCu濃度を 0.5〜10重量％の範囲と
することが好ましい。
Cu濃度等は、上記実施例に限定されるものではない。も
っとも、スパッタ膜６０の膜厚を20〜 300nm（平坦基板
上）の範囲とし、そのCu濃度を 0.5〜10重量％の範囲と
することが好ましい。
【００２０】なお、ここで、スパッタ膜６０の膜厚をｔ
s 、スパッタ膜６０中のCu濃度をｃ 0 、ＣＶＤ膜７０の
膜厚をｔc 、熱処理後のAl膜中の平均Cu濃度をｃとおく
と、熱処理後のAl膜中の平均Cu濃度は次式で現される。
s 、スパッタ膜６０中のCu濃度をｃ 0 、ＣＶＤ膜７０の
膜厚をｔc 、熱処理後のAl膜中の平均Cu濃度をｃとおく
と、熱処理後のAl膜中の平均Cu濃度は次式で現される。
【００２１】 ｃ＝ｃ0 ×ｔs ／（ｔs ＋ｔc ）・・・・・・・・（１） これによれば、平均Cu濃度は 0.1〜４重量％となり、望
ましくは0.25〜２であり、１ポイントなら 0.5重量％が
望ましいといえる。
ましくは0.25〜２であり、１ポイントなら 0.5重量％が
望ましいといえる。
【００２２】スパッタ膜６０としてAlCu合金膜の代りに
他のスパッタ膜６０を使用することもできる。すなわ
ち、金属配線の信頼性を向上させるためにAlに添加する
不純物として、Cuの他、Mg、Cr、Ti、Pd、Hf、Sc等の金
属元素を用いることができる。
他のスパッタ膜６０を使用することもできる。すなわ
ち、金属配線の信頼性を向上させるためにAlに添加する
不純物として、Cuの他、Mg、Cr、Ti、Pd、Hf、Sc等の金
属元素を用いることができる。
【００２３】例えば、AlTi合金を使用する場合、（１）
式で計算される平均濃度を0.15重量％程度とする。Ti濃
度は、0.15重量％に限定されるものではないが、0.05〜
0.3重量％の範囲にあることが好ましい。また、AlCr合
金を使用する場合、 0.5重量％程度とする。Cr濃度は、
0.5重量％に限定されるものではないが、 0.2〜２重量
％の範囲にあることが好ましい。さらに、AlSiMg合金を
使用する場合、SiおよびMg濃度をそれぞれ１重量％程度
のSiと１重量％程度のMgを添加したAlSiMg膜とする。Si
及びMg濃度は、上記に限定されるものではないが、Siに
ついては 0.5〜２重量％の範囲にあることが好ましく、
Mgについては 0.5〜５重量％の範囲にあることが好まし
い。さらに、AlPd合金を使用する場合、 0.3重量％程度
とする。Pd濃度は、上記に限定されるものではないが、
0.1〜１重量％の範囲にあることが好ましい。さらに、
AlPdNb合金を使用する場合、Pd濃度を 0.3重量％程度，
Nb濃度を 0.4重量％程度とする。Pd及びNb濃度は、上記
に限定されるものではないが、Pdについては 0.1〜１重
量％の範囲にあることが好ましく、Nbについては 0.2〜
１重量％の範囲にあることが好ましい。さらに、AlSc合
金を使用する場合、0.15重量％程度とする。Sc濃度は、
上記に限定されるものではないが、0.05〜 0.3重量％の
範囲にあることが好ましい。さらに、AlCuHfＢ合金を使
用する場合、Cｕ濃度を 0.5重量％，Hf濃度を0.02重量
％，Ｂ濃度を0.04重量％とする。Cu濃度等、上記に限定
されるものではないが、Cuについては0.25〜２重量％の
範囲にあることが好ましく、Hfについては0.01〜0.05重
量％の範囲にあることが好ましく、Ｂについては0.02〜
0.1重量％の範囲にあることが好ましい。さらに、AlCu
Hf合金を使用する場合、Cu濃度を 0.5重量％程度，Hf濃
度を0.02重量％程度とする。Cu及びHf濃度は、上記に限
定されるものではないが、Cuについては0.25〜２重量％
の範囲にあることが好ましく、Hfについては0.01〜0.05
重量％の範囲にあることが好ましい。さらに、AlCuTi合
金を使用する場合、Cu濃度を 0.1重量％程度，Ti濃度を
0.15重量％程度とする。Cu及びTi濃度は、上記に限定さ
れるものではないが、Cuについては0.05〜 0.3重量％の
範囲にあることが好ましく、Tiについては0.05〜 0.3重
量％の範囲にあることが好ましい。なお、上記の全ての
合金膜に対して１重量％程度のSiを添加することもでき
る。Si濃度は、上記に限定されるものではないが、 0.5
〜２重量％の範囲にあることが好ましい。
式で計算される平均濃度を0.15重量％程度とする。Ti濃
度は、0.15重量％に限定されるものではないが、0.05〜
0.3重量％の範囲にあることが好ましい。また、AlCr合
金を使用する場合、 0.5重量％程度とする。Cr濃度は、
0.5重量％に限定されるものではないが、 0.2〜２重量
％の範囲にあることが好ましい。さらに、AlSiMg合金を
使用する場合、SiおよびMg濃度をそれぞれ１重量％程度
のSiと１重量％程度のMgを添加したAlSiMg膜とする。Si
及びMg濃度は、上記に限定されるものではないが、Siに
ついては 0.5〜２重量％の範囲にあることが好ましく、
Mgについては 0.5〜５重量％の範囲にあることが好まし
い。さらに、AlPd合金を使用する場合、 0.3重量％程度
とする。Pd濃度は、上記に限定されるものではないが、
0.1〜１重量％の範囲にあることが好ましい。さらに、
AlPdNb合金を使用する場合、Pd濃度を 0.3重量％程度，
Nb濃度を 0.4重量％程度とする。Pd及びNb濃度は、上記
に限定されるものではないが、Pdについては 0.1〜１重
量％の範囲にあることが好ましく、Nbについては 0.2〜
１重量％の範囲にあることが好ましい。さらに、AlSc合
金を使用する場合、0.15重量％程度とする。Sc濃度は、
上記に限定されるものではないが、0.05〜 0.3重量％の
範囲にあることが好ましい。さらに、AlCuHfＢ合金を使
用する場合、Cｕ濃度を 0.5重量％，Hf濃度を0.02重量
％，Ｂ濃度を0.04重量％とする。Cu濃度等、上記に限定
されるものではないが、Cuについては0.25〜２重量％の
範囲にあることが好ましく、Hfについては0.01〜0.05重
量％の範囲にあることが好ましく、Ｂについては0.02〜
0.1重量％の範囲にあることが好ましい。さらに、AlCu
Hf合金を使用する場合、Cu濃度を 0.5重量％程度，Hf濃
度を0.02重量％程度とする。Cu及びHf濃度は、上記に限
定されるものではないが、Cuについては0.25〜２重量％
の範囲にあることが好ましく、Hfについては0.01〜0.05
重量％の範囲にあることが好ましい。さらに、AlCuTi合
金を使用する場合、Cu濃度を 0.1重量％程度，Ti濃度を
0.15重量％程度とする。Cu及びTi濃度は、上記に限定さ
れるものではないが、Cuについては0.05〜 0.3重量％の
範囲にあることが好ましく、Tiについては0.05〜 0.3重
量％の範囲にあることが好ましい。なお、上記の全ての
合金膜に対して１重量％程度のSiを添加することもでき
る。Si濃度は、上記に限定されるものではないが、 0.5
〜２重量％の範囲にあることが好ましい。
【００２４】次に、図３に基づいて本発明の第２実施例
に係る金属膜の形成方法について説明する。まず、図３
（ａ）に示すように、ｎ+ 領域を有するp-Si基板１１上
には、SiＯ2 の層間絶縁膜４０が堆積されている。p-Si
基板１１に形成されたｎ+ 領域上方の層間絶縁膜４０の
部分には、ドライエッチングによってヴィア孔５０が形
成されている。
に係る金属膜の形成方法について説明する。まず、図３
（ａ）に示すように、ｎ+ 領域を有するp-Si基板１１上
には、SiＯ2 の層間絶縁膜４０が堆積されている。p-Si
基板１１に形成されたｎ+ 領域上方の層間絶縁膜４０の
部分には、ドライエッチングによってヴィア孔５０が形
成されている。
【００２５】次に、図３（ｂ）に示すように、バリアメ
タルとしてTiＮ／Ti層９０を層間絶縁膜４０上及びヴィ
ア孔５０内に堆積する。そして、スパッタ法を用いてAl
Cu合金膜であるスパッタ膜６０をTiＮ／Ti層９０上に堆
積する。
タルとしてTiＮ／Ti層９０を層間絶縁膜４０上及びヴィ
ア孔５０内に堆積する。そして、スパッタ法を用いてAl
Cu合金膜であるスパッタ膜６０をTiＮ／Ti層９０上に堆
積する。
【００２６】次に、ＤＭＡＨと水素とを原料とするＣＶ
Ｄ法でヴィア孔５０内およびスパッタ膜６０の表面上に
Alを堆積することによって図３（ｃ）に示すように、ヴ
ィア孔５０内にAlを埋め込むとともにスパッタ膜６０上
にAlを堆積させ、ＣＶＤ膜７０を形成する。
Ｄ法でヴィア孔５０内およびスパッタ膜６０の表面上に
Alを堆積することによって図３（ｃ）に示すように、ヴ
ィア孔５０内にAlを埋め込むとともにスパッタ膜６０上
にAlを堆積させ、ＣＶＤ膜７０を形成する。
【００２７】次に、図３（ｃ）に示すように、p-Si基板
１１を含む全体に 400℃で３０分間の熱処理を施し、ス
パッタ膜６０からＣＶＤ膜７０にCuを拡散させ、ＣＶＤ
膜７０をAlCu合金膜とする。
１１を含む全体に 400℃で３０分間の熱処理を施し、ス
パッタ膜６０からＣＶＤ膜７０にCuを拡散させ、ＣＶＤ
膜７０をAlCu合金膜とする。
【００２８】次に、レジストパターンの形成後、ＲＩＥ
を用いて金属配線をパターンニングする。
を用いて金属配線をパターンニングする。
【００２９】本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。不純物濃度については、例えばスパッタ膜６０を
構成するAl合金としてCuを用いた場合、ＣＶＤ膜７０中
にCuを均一に拡散した後にＣＶＤ膜７０中に含まれるCu
が 0.5重量％となることが望ましい。
ない。不純物濃度については、例えばスパッタ膜６０を
構成するAl合金としてCuを用いた場合、ＣＶＤ膜７０中
にCuを均一に拡散した後にＣＶＤ膜７０中に含まれるCu
が 0.5重量％となることが望ましい。
【００３０】また、ヴィア孔５０内ではスパッタ膜６０
は薄くなるが、ヴィア孔５０のアスペクト比が高い場合
はヴィア孔５０内で堆積されるCVD-Al膜の量は少なくな
るため問題はない。
は薄くなるが、ヴィア孔５０のアスペクト比が高い場合
はヴィア孔５０内で堆積されるCVD-Al膜の量は少なくな
るため問題はない。
【００３１】さらに、微細なヴィア孔５０の内周面での
スパッタ膜６０の膜厚を制御するため、ヴィア孔５０の
寸法を特定範囲にそろえるため、コリメータをターゲッ
ト・基板間に挿入したスパッタを使用すること、等が好
ましい。
スパッタ膜６０の膜厚を制御するため、ヴィア孔５０の
寸法を特定範囲にそろえるため、コリメータをターゲッ
ト・基板間に挿入したスパッタを使用すること、等が好
ましい。
【００３２】スパッタ膜６０の堆積時の基板温度は、室
温程度もしくは 100℃程度以下に保つことが望ましい。
低温の方がヴィア孔５０の内周面で平坦な膜を得ること
ができる。
温程度もしくは 100℃程度以下に保つことが望ましい。
低温の方がヴィア孔５０の内周面で平坦な膜を得ること
ができる。
【００３３】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、ヴィアプラグ埋め込み用の開孔内および絶縁膜の
表面上に、スパッタ法を用いてAl若しくはAl合金のいず
れか一方を堆積させてスパッタ膜を形成し、ＣＶＤ法に
よりスパッタ膜の表面上にAl膜を形成する。従って、ス
パッタ法によってAlもしくはAl合金膜を堆積させること
でスパッタ膜上では均一かつ高密度に核生成が起きるた
め、スパッタ膜上にＣＶＤ法によりAlの堆積を行えば平
坦なAl膜を得ることができる。また、スパッタ膜の表面
上にＣＶＤ法によってAl膜を形成するとともに、スパッ
タ膜を構成するAl合金に含まれる金属元素をAl膜中に拡
散させる。この場合、不純物金属の拡散温度、時間等を
適当に調節しておけば、Al膜およびスパッタ膜からなる
金属膜全体に亘って不純物金属を拡散することができ、
しかも金属膜中の不純物金属の濃度を正確に制御でき
る。よって、エレクトロマイグレーション等に対する金
属膜の配線信頼性の向上を図ることができる。即ち、本
発明に係る金属膜の形成方法を用いれば、平坦な金属膜
を形成することができるとともに、金属膜中の不純物金
属の濃度を正確に制御できるのでので、信頼性の高い配
線金属を作製することができる。
れば、ヴィアプラグ埋め込み用の開孔内および絶縁膜の
表面上に、スパッタ法を用いてAl若しくはAl合金のいず
れか一方を堆積させてスパッタ膜を形成し、ＣＶＤ法に
よりスパッタ膜の表面上にAl膜を形成する。従って、ス
パッタ法によってAlもしくはAl合金膜を堆積させること
でスパッタ膜上では均一かつ高密度に核生成が起きるた
め、スパッタ膜上にＣＶＤ法によりAlの堆積を行えば平
坦なAl膜を得ることができる。また、スパッタ膜の表面
上にＣＶＤ法によってAl膜を形成するとともに、スパッ
タ膜を構成するAl合金に含まれる金属元素をAl膜中に拡
散させる。この場合、不純物金属の拡散温度、時間等を
適当に調節しておけば、Al膜およびスパッタ膜からなる
金属膜全体に亘って不純物金属を拡散することができ、
しかも金属膜中の不純物金属の濃度を正確に制御でき
る。よって、エレクトロマイグレーション等に対する金
属膜の配線信頼性の向上を図ることができる。即ち、本
発明に係る金属膜の形成方法を用いれば、平坦な金属膜
を形成することができるとともに、金属膜中の不純物金
属の濃度を正確に制御できるのでので、信頼性の高い配
線金属を作製することができる。
【図１】本発明の第１実施例に係る金属膜の形成方法を
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
【図２】本発明の第１実施例に係る金属膜の形成方法の
各工程図である。
各工程図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る金属膜の形成方法の
各工程図である。
各工程図である。
【図４】従来例に係る金属膜の形成方法の各工程図であ
る。
る。
１０、１１…Si基板、２０…下地絶縁膜、３０…下層金
属配線、４０…層間絶縁膜、５０…ヴィア孔、６０…ス
パッタ膜、７０…ＣＶＤ膜、８０…金属膜、９０…TiＮ
／Ti層。
属配線、４０…層間絶縁膜、５０…ヴィア孔、６０…ス
パッタ膜、７０…ＣＶＤ膜、８０…金属膜、９０…TiＮ
／Ti層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ // Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｈ０１Ｌ 21/88 Ｎ (72)発明者 太田 与洋 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎 製鉄株式会社 技術研究本部内 (56)参考文献 特開 平６−124948（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3205 H01L 21/321 H01L 21/3213 H01L 21/768
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体装置内に設けられる金属配線とし
て用いられる金属膜の形成方法において、 基板上形成された絶縁膜にヴィアプラグ埋め込み用の開
孔を穿設する第１の工程と、前記基板の温度を１００℃以下とし、 前記開孔の穿設さ
れた前記絶縁膜の表面上に、スパッタ法を用いてＡｌ若
しくはＡｌに他の金属元素を添加したＡｌ合金のいずれ
か一方を堆積させ、スパッタ膜を形成する第２の工程
と、 Ａｌ成分を含んだガスを供給し、化学反応により前記ス
パッタ膜の表面上にＡｌ膜を形成する第３の工程とを有
することを特徴とする金属膜の形成方法。 - 【請求項２】 半導体装置内に設けられる金属配線とし
て用いられる金属膜の形成方法において、 基板本体の上方に形成された絶縁膜にヴィアプラグ埋め
込み用の開孔を穿設する第１の工程と、 前記開孔の穿設された前記絶縁膜の表面上に、スパッタ
法を用いてＡｌに他の金属元素を添加したＡｌ合金を堆
積させ、スパッタ膜を形成する第２の工程と、Ａｌ成分
を含んだガスを供給し、化学反応により前記Ａｌ合金膜
の表面上にＡｌ膜を形成するとともに、前記Ａｌ合金膜
に含まれる前記金属元素を前記Ａｌ膜中に拡散させる第
３の工程とを有することを特徴とする金属膜の形成方
法。 - 【請求項３】 前記金属元素は、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍ
ｇ、Ｐｄ、Ｈｆ及びＳｃの中から選ばれた一種以上の元
素であることを特徴とする請求項２記載の金属膜の形成
方法。 - 【請求項４】 前記第２の工程において、前記基板の温
度を１００℃以下とすることを特徴とする請求項２又は
３に記載の金属膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31499692A JP3262390B2 (ja) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | 金属膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31499692A JP3262390B2 (ja) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | 金属膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06163706A JPH06163706A (ja) | 1994-06-10 |
| JP3262390B2 true JP3262390B2 (ja) | 2002-03-04 |
Family
ID=18060159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31499692A Expired - Fee Related JP3262390B2 (ja) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | 金属膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3262390B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62142607A (ja) * | 1985-12-18 | 1987-06-26 | 日本碍子株式会社 | 押出ダイスおよびその製造方法 |
| US6268291B1 (en) | 1995-12-29 | 2001-07-31 | International Business Machines Corporation | Method for forming electromigration-resistant structures by doping |
| JP4559490B2 (ja) | 2005-12-22 | 2010-10-06 | パイオニア株式会社 | 光記録媒体 |
| JP6617546B2 (ja) * | 2015-12-11 | 2019-12-11 | 富士電機株式会社 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
-
1992
- 1992-11-25 JP JP31499692A patent/JP3262390B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06163706A (ja) | 1994-06-10 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |