JP3270512B2 - 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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- JP3270512B2 JP3270512B2 JP10955092A JP10955092A JP3270512B2 JP 3270512 B2 JP3270512 B2 JP 3270512B2 JP 10955092 A JP10955092 A JP 10955092A JP 10955092 A JP10955092 A JP 10955092A JP 3270512 B2 JP3270512 B2 JP 3270512B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ダイナミック・ランダ
ム・アクセス・メモリ（以下、ＤＲＡＭという）、相補
型ＭＯＳトランジスタ（以下、ＣＭＯＳという）等の半
導体装置の製造方法、特に導体配線を絶縁膜を介して多
層に渡り形成した多層配線構造における各導体配線等を
接続するコンタクト形成方法に関するものである。
ム・アクセス・メモリ（以下、ＤＲＡＭという）、相補
型ＭＯＳトランジスタ（以下、ＣＭＯＳという）等の半
導体装置の製造方法、特に導体配線を絶縁膜を介して多
層に渡り形成した多層配線構造における各導体配線等を
接続するコンタクト形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図２（ａ），（ｂ）は、従来の半導体装
置の多層配線構造における配線間の接続方法を示す製造
工程図である。この方法では、Ａｌの第１と第２の配線
層の接続の例が示されている。この製造方法では、図２
（ａ）に示すように、Ｓi 基板１上に、化学的気相成長
法（以下、ＣＶＤ法という）等で第１の絶縁膜２を形成
し、その上に、スパッタ法等を用いてＡｌからなる下層
の配線層材料を付着した後、ホトリソエッチング技術を
用いて１層目の第１の配線層３として加工する。そし
て、ＣＶＤ法等を用いて第２の絶縁膜４を堆積し、ホト
リソエッチング技術で第１の配線層３上の第２の絶縁膜
４の一部を選択的に除去して開口部４ａを形成する。
置の多層配線構造における配線間の接続方法を示す製造
工程図である。この方法では、Ａｌの第１と第２の配線
層の接続の例が示されている。この製造方法では、図２
（ａ）に示すように、Ｓi 基板１上に、化学的気相成長
法（以下、ＣＶＤ法という）等で第１の絶縁膜２を形成
し、その上に、スパッタ法等を用いてＡｌからなる下層
の配線層材料を付着した後、ホトリソエッチング技術を
用いて１層目の第１の配線層３として加工する。そし
て、ＣＶＤ法等を用いて第２の絶縁膜４を堆積し、ホト
リソエッチング技術で第１の配線層３上の第２の絶縁膜
４の一部を選択的に除去して開口部４ａを形成する。
【０００３】次に、図２（ｂ）に示すように、スパッタ
法等を用いてＡｌからなる上層の配線層材料を付着した
後、ホトリソエッチング技術を用いて２層目の第２の配
線層５として加工する。これにより、第１と第２の配線
層３，５は、開口部４ａを通してコンタクト部（接触
部）６で電気的に接続される。この種の多層配線構造で
は、第２の配線層５を形成するとき、開口部４ａ内の第
１の配線層３の表面に自然酸化膜が形成される。この自
然酸化膜は、配線層材料がＡｌのときにはＡｌ2 Ｏ3 と
いう絶縁物となり、これが第１と第２の配線層３，５の
界面のコンタクト部６に存在すると、両者の電気的接続
抵抗を大きなものとし、電気特性を劣化させる。Ａｌ以
外の他の大多数の配線金属においても、その金属酸化物
が絶縁物あるいは半絶縁物となるので、それらが配線層
間の界面に存在すると、電気的接続抵抗を大きくしてし
まう。
法等を用いてＡｌからなる上層の配線層材料を付着した
後、ホトリソエッチング技術を用いて２層目の第２の配
線層５として加工する。これにより、第１と第２の配線
層３，５は、開口部４ａを通してコンタクト部（接触
部）６で電気的に接続される。この種の多層配線構造で
は、第２の配線層５を形成するとき、開口部４ａ内の第
１の配線層３の表面に自然酸化膜が形成される。この自
然酸化膜は、配線層材料がＡｌのときにはＡｌ2 Ｏ3 と
いう絶縁物となり、これが第１と第２の配線層３，５の
界面のコンタクト部６に存在すると、両者の電気的接続
抵抗を大きなものとし、電気特性を劣化させる。Ａｌ以
外の他の大多数の配線金属においても、その金属酸化物
が絶縁物あるいは半絶縁物となるので、それらが配線層
間の界面に存在すると、電気的接続抵抗を大きくしてし
まう。
【０００４】そこで、これを避けるために、従来種々の
方法が提案されており、そのうち最も簡便な方法として
逆スパッタ法がある。逆スパッタ法は、スパッタ法を用
いて２層目の配線層材料を形成する直前に、その配線層
材料をスパッタするのではなく、基板側をＡr + 等によ
ってスパッタし、自然酸化膜を除去する方法である。
方法が提案されており、そのうち最も簡便な方法として
逆スパッタ法がある。逆スパッタ法は、スパッタ法を用
いて２層目の配線層材料を形成する直前に、その配線層
材料をスパッタするのではなく、基板側をＡr + 等によ
ってスパッタし、自然酸化膜を除去する方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
逆スパッタ法を用いて自然酸化膜を除去する方法では、
次のような課題があった。 （１） 図３（ａ）〜（ｃ）は、従来の第１の問題点を
説明するための接続界面付近の拡大図である。図３
（ａ）は、第１の配線層３の表面に自然酸化膜７が形成
された様子を示している。この自然酸化膜７は、一般に
常温で形成されるので、その膜厚がほぼ一定であるが、
組成的な面内ばらつきが生じる。この状態で、図３
（ｂ）に示すように、Ａr + を用いた逆スパッタを行っ
て自然酸化膜７を除去すると、スパッタレートの早いと
ころと遅いところが発生し、スパッタレートの遅いとこ
ろには自然酸化膜７の残渣７ａが残り、該自然酸化膜７
を完全に除去することが難しい。このような残渣７ａが
残ると、その後、図３（ｃ）に示すように、第２の配線
層５を形成すると、その第１と第２の配線層３，５間に
該残渣７ａが残り、電気特性が劣化する。これを防止す
るため、図３（ｂ）の工程において、自然酸化膜７を完
全に除去するまで逆スパッタを行うことも考えられる。
しかし、完全に除去するまで逆スパッタを行うと、第１
の配線層３における配線層材料の多くの部分をスパッタ
してしまうことになり、該第１の配線層３の膜厚の減少
等の不都合が生じる。
逆スパッタ法を用いて自然酸化膜を除去する方法では、
次のような課題があった。 （１） 図３（ａ）〜（ｃ）は、従来の第１の問題点を
説明するための接続界面付近の拡大図である。図３
（ａ）は、第１の配線層３の表面に自然酸化膜７が形成
された様子を示している。この自然酸化膜７は、一般に
常温で形成されるので、その膜厚がほぼ一定であるが、
組成的な面内ばらつきが生じる。この状態で、図３
（ｂ）に示すように、Ａr + を用いた逆スパッタを行っ
て自然酸化膜７を除去すると、スパッタレートの早いと
ころと遅いところが発生し、スパッタレートの遅いとこ
ろには自然酸化膜７の残渣７ａが残り、該自然酸化膜７
を完全に除去することが難しい。このような残渣７ａが
残ると、その後、図３（ｃ）に示すように、第２の配線
層５を形成すると、その第１と第２の配線層３，５間に
該残渣７ａが残り、電気特性が劣化する。これを防止す
るため、図３（ｂ）の工程において、自然酸化膜７を完
全に除去するまで逆スパッタを行うことも考えられる。
しかし、完全に除去するまで逆スパッタを行うと、第１
の配線層３における配線層材料の多くの部分をスパッタ
してしまうことになり、該第１の配線層３の膜厚の減少
等の不都合が生じる。
【０００６】（２） 図４（ａ），（ｂ）は、従来の第
２の問題点を説明する接続界面付近の拡大図である。Ａ
r + によるスパッタは、材料によるスパッタレートの差
が非常に少ない。第２の絶縁膜４を例えばＢＰＳＧで形
成し、その第２の絶縁膜４の開口部４ａ内における第１
の配線層３上の自然酸化膜７を逆スパッタ法で除去しよ
うとすると、該第２の絶縁膜４の開口部４ａの側壁や表
面をスパッタしてしまう。そのため、第２の絶縁膜４の
材料ＢＰＳＧからＳi Ｏx が飛び出して第１の配線層３
上に再度付着し、その付着物４ｂが開口部４ａ周辺の界
面に残ってしまい、前記と同様に電気特性が劣化すると
いう問題が生じる。従って、技術的に充分満足のゆくコ
ンタクト形成方法を得ることが困難であった。本発明
は、前記従来技術が持っていた課題として、半導体装置
のコンタクを形成する際に、そのコンタクト部における
自然酸化膜の残渣や、第２の絶縁膜の再付着物によって
該コンタクト部の電気特性が劣化する等の点について解
決し、第２の配線層の形成の際に逆スパッタを必要とし
ない半導体装置の製造方法を提供するものである。
２の問題点を説明する接続界面付近の拡大図である。Ａ
r + によるスパッタは、材料によるスパッタレートの差
が非常に少ない。第２の絶縁膜４を例えばＢＰＳＧで形
成し、その第２の絶縁膜４の開口部４ａ内における第１
の配線層３上の自然酸化膜７を逆スパッタ法で除去しよ
うとすると、該第２の絶縁膜４の開口部４ａの側壁や表
面をスパッタしてしまう。そのため、第２の絶縁膜４の
材料ＢＰＳＧからＳi Ｏx が飛び出して第１の配線層３
上に再度付着し、その付着物４ｂが開口部４ａ周辺の界
面に残ってしまい、前記と同様に電気特性が劣化すると
いう問題が生じる。従って、技術的に充分満足のゆくコ
ンタクト形成方法を得ることが困難であった。本発明
は、前記従来技術が持っていた課題として、半導体装置
のコンタクを形成する際に、そのコンタクト部における
自然酸化膜の残渣や、第２の絶縁膜の再付着物によって
該コンタクト部の電気特性が劣化する等の点について解
決し、第２の配線層の形成の際に逆スパッタを必要とし
ない半導体装置の製造方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明のうちの第１の発明では、半導体装置の製造
方法において、基板上に第１の絶縁膜を形成する工程
と、前記第１の絶縁膜上に、Ａｌを主成分とする第１の
配線層を形成する工程と、前記第１の配線層上に第２の
絶縁膜を形成し、該第２の絶縁膜の一部を選択的に除去
して開口部を形成する工程と、前記開口部内の前記第１
の配線層の表面に形成される自然酸化膜を通して、イオ
ン注入法で、該第１の配線層材料と同属の元素イオン又
は７属の元素イオンを、該第１の配線層に注入するイオ
ン注入工程と、真空中で熱処理を行い、前記第１の配線
層に注入されたイオンを該第１の配線層の表面に析出さ
せて、該第１の配線層の表面の酸化を抑制するための析
出物層を形成する熱処理工程と、前記第２の絶縁膜及び
前記開口部上に第２の配線層を形成し、該第２の配線層
を該開口部の前記折出物層を介して前記第１の配線層と
電気的に接続する工程とを有している。
に、本発明のうちの第１の発明では、半導体装置の製造
方法において、基板上に第１の絶縁膜を形成する工程
と、前記第１の絶縁膜上に、Ａｌを主成分とする第１の
配線層を形成する工程と、前記第１の配線層上に第２の
絶縁膜を形成し、該第２の絶縁膜の一部を選択的に除去
して開口部を形成する工程と、前記開口部内の前記第１
の配線層の表面に形成される自然酸化膜を通して、イオ
ン注入法で、該第１の配線層材料と同属の元素イオン又
は７属の元素イオンを、該第１の配線層に注入するイオ
ン注入工程と、真空中で熱処理を行い、前記第１の配線
層に注入されたイオンを該第１の配線層の表面に析出さ
せて、該第１の配線層の表面の酸化を抑制するための析
出物層を形成する熱処理工程と、前記第２の絶縁膜及び
前記開口部上に第２の配線層を形成し、該第２の配線層
を該開口部の前記折出物層を介して前記第１の配線層と
電気的に接続する工程とを有している。
【０００８】第２の発明では、第１の発明のイオン注入
工程及び熱処理工程を同一の製造装置内で連続的に行う
ようにしている。第３の発明では、第１の発明の熱処理
工程において、熱処理を行う真空度を１×１０-7Torr以
下とし、温度を第１の配線層材料の絶対温度における融
点の１／２程度にしている。第４の発明では、半導体装
置の製造方法において、基板上に第１の絶縁膜を形成す
る工程と、前記第１の絶縁膜上に、Ａｌを主成分とする
第１の配線層を形成する工程と、前記第１の配線層上に
第２の絶縁膜を形成し、該第２の絶縁膜の一部を選択的
に除去して開口部を形成する工程と、前記基板を、前記
第１の配線層材料の絶対温度における融点の１／２程度
の温度に加熱しながら、前記開口部内の該第１の配線層
の表面に形成される自然酸化膜を通して、イオン注入法
で、該第１の配線層材料と同属の元素イオン又は７属の
元素イオンを、該第１の配線層に注入し、この注入した
イオンを該第１の配線層の表面に析出させて、該第１の
配線層の表面の酸化を抑制するための析出物層を形成す
るイオン注入・熱処理工程と、前記第２の絶縁膜及び前
記開口部上に第２の配線層を形成し、該第２の配線層を
該開口部の前記折出物層を介して前記第１の配線層と電
気的に接続する工程とを有している。第５の発明では、
第４の発明のイオン注入を、真空度が少なくとも１×１
０-7Torr以下で行うようにしている。
工程及び熱処理工程を同一の製造装置内で連続的に行う
ようにしている。第３の発明では、第１の発明の熱処理
工程において、熱処理を行う真空度を１×１０-7Torr以
下とし、温度を第１の配線層材料の絶対温度における融
点の１／２程度にしている。第４の発明では、半導体装
置の製造方法において、基板上に第１の絶縁膜を形成す
る工程と、前記第１の絶縁膜上に、Ａｌを主成分とする
第１の配線層を形成する工程と、前記第１の配線層上に
第２の絶縁膜を形成し、該第２の絶縁膜の一部を選択的
に除去して開口部を形成する工程と、前記基板を、前記
第１の配線層材料の絶対温度における融点の１／２程度
の温度に加熱しながら、前記開口部内の該第１の配線層
の表面に形成される自然酸化膜を通して、イオン注入法
で、該第１の配線層材料と同属の元素イオン又は７属の
元素イオンを、該第１の配線層に注入し、この注入した
イオンを該第１の配線層の表面に析出させて、該第１の
配線層の表面の酸化を抑制するための析出物層を形成す
るイオン注入・熱処理工程と、前記第２の絶縁膜及び前
記開口部上に第２の配線層を形成し、該第２の配線層を
該開口部の前記折出物層を介して前記第１の配線層と電
気的に接続する工程とを有している。第５の発明では、
第４の発明のイオン注入を、真空度が少なくとも１×１
０-7Torr以下で行うようにしている。
【０００９】第６の発明では、半導体装置の製造方法に
おいて、基板上に第１の絶縁膜を形成する工程と、Ａｌ
を主成分として固溶限以下の非主成分元素を含む結晶質
からなる第１の配線層を、前記第１の絶縁膜上に形成す
る第１の配線層形成工程と、前記第１の配線層上に第２
の絶縁膜を形成し、該第２の絶縁膜の一部を選択的に除
去して開口部を形成する工程と、前記開口部内の前記第
１の配線層の表面下を非晶質化して非晶質層を形成する
非晶質化工程と、熱処理を行い、前記非晶質層を再結晶
化させながら、前記第１の配線層中の非主成分元素を偏
析させて前記第１の配線層表面下に偏析物層を形成する
第１の熱処理工程と、前記非主成分元素に対して充分な
固溶限を有する材料の第２の配線層を、前記第２の絶縁
膜及び前記開口部上に形成し、該第２の配線層を該開口
部を通して前記第１の配線層に接続する工程と、熱処理
を行い、前記第１と第２の配線層の界面において偏析し
た前記非主成分元素を拡散させる第２の熱処理工程とを
有している。
おいて、基板上に第１の絶縁膜を形成する工程と、Ａｌ
を主成分として固溶限以下の非主成分元素を含む結晶質
からなる第１の配線層を、前記第１の絶縁膜上に形成す
る第１の配線層形成工程と、前記第１の配線層上に第２
の絶縁膜を形成し、該第２の絶縁膜の一部を選択的に除
去して開口部を形成する工程と、前記開口部内の前記第
１の配線層の表面下を非晶質化して非晶質層を形成する
非晶質化工程と、熱処理を行い、前記非晶質層を再結晶
化させながら、前記第１の配線層中の非主成分元素を偏
析させて前記第１の配線層表面下に偏析物層を形成する
第１の熱処理工程と、前記非主成分元素に対して充分な
固溶限を有する材料の第２の配線層を、前記第２の絶縁
膜及び前記開口部上に形成し、該第２の配線層を該開口
部を通して前記第１の配線層に接続する工程と、熱処理
を行い、前記第１と第２の配線層の界面において偏析し
た前記非主成分元素を拡散させる第２の熱処理工程とを
有している。
【００１０】第７の発明では、第６の発明において、前
記非晶質層は、前記開口部内の前記第１の配線層の表面
に形成される自然酸化膜を通してイオン注入法で、非主
成分イオンを該第１の配線層に注入して形成するように
している。第８の発明では、第６又は第７の発明におい
て、前記非主成分元素又は前記非主成分イオンとしてＳ
ｉが含まれるものを用い、前記第２の配線層材料はＳｉ
を含まないＡｌ合金を用いるようにしている。
記非晶質層は、前記開口部内の前記第１の配線層の表面
に形成される自然酸化膜を通してイオン注入法で、非主
成分イオンを該第１の配線層に注入して形成するように
している。第８の発明では、第６又は第７の発明におい
て、前記非主成分元素又は前記非主成分イオンとしてＳ
ｉが含まれるものを用い、前記第２の配線層材料はＳｉ
を含まないＡｌ合金を用いるようにしている。
【００１１】
【作用】第１の発明によれば、以上のように半導体装置
の製造方法を構成したので、イオン注入工程で第１の配
線層に注入したイオンに対し、熱処理工程で熱処理を行
えば、該第１の配線層内のイオンが表面に析出されて析
出物層が形成されると共に、イオン注入中に自然酸化膜
がノックオンもしくはイオン混合（Ｉｏｎ Ｍｉｘｉｎ
ｇ）によって該第１の配線層中に導入されて表面から除
去される。この析出物層によって第１の配線層の表面に
おける自然酸化膜の形成が抑制され、第２の配線層の形
成の際に逆スパッタを必要としないで、第１と第２の配
線層間のコンタクトの低抵抗化が図れる。第２の発明に
よれば、イオン注入工程と熱処理工程を同一の製造装置
内で連続的に行うことにより、イオン注入後から熱処理
を行うまでに、大気中に放置されることによって自然酸
化膜が再度形成されることを抑制できる。第３の発明に
よれば、熱処理を行う真空度を１×１０-7Torr以下と
し、温度を第１の配線層材料の絶対温度における融点の
１／２程度とすることにより、注入されたイオンの表面
への析出が速やかに進行する。
の製造方法を構成したので、イオン注入工程で第１の配
線層に注入したイオンに対し、熱処理工程で熱処理を行
えば、該第１の配線層内のイオンが表面に析出されて析
出物層が形成されると共に、イオン注入中に自然酸化膜
がノックオンもしくはイオン混合（Ｉｏｎ Ｍｉｘｉｎ
ｇ）によって該第１の配線層中に導入されて表面から除
去される。この析出物層によって第１の配線層の表面に
おける自然酸化膜の形成が抑制され、第２の配線層の形
成の際に逆スパッタを必要としないで、第１と第２の配
線層間のコンタクトの低抵抗化が図れる。第２の発明に
よれば、イオン注入工程と熱処理工程を同一の製造装置
内で連続的に行うことにより、イオン注入後から熱処理
を行うまでに、大気中に放置されることによって自然酸
化膜が再度形成されることを抑制できる。第３の発明に
よれば、熱処理を行う真空度を１×１０-7Torr以下と
し、温度を第１の配線層材料の絶対温度における融点の
１／２程度とすることにより、注入されたイオンの表面
への析出が速やかに進行する。
【００１２】第４の発明によれば、基板を、第１の配線
層材料の絶対温度における融点の１／２程度の温度に加
熱しながら、イオン注入法によってイオンを第１の配線
層に注入すれば、イオン注入と析出物層形成の処理を同
時に行え、イオン注入から析出物層形成までの処理効率
が向上する。第５の発明によれば、真空度が１×１０-7
Torr以下の真空中でイオン注入を行うことにより、効率
の良いイオン注入が行える。第６の発明によれば、非晶
質化工程で第１の配線層表面下を非晶質化して非晶質層
を形成し、第１の熱処理工程によって熱処理を行えば、
該非晶質層が再結晶化され、さらに第１の配線層中の非
主成分元素が偏析して該第１の配線層表面下に偏析物層
が形成される。この偏析物層によって第１の配線層表面
への自然酸化物の形成が抑制される。その後、第１の配
線層上に第２の配線層を形成し、第２の熱処理工程を行
えば、第１と第２の配線層の界面に存在する偏析した非
主成分元素が拡散され、第２の配線層の形成の際に逆ス
パッタを必要としないで、第１と第２の配線層間の良好
な導電性が得られる。
層材料の絶対温度における融点の１／２程度の温度に加
熱しながら、イオン注入法によってイオンを第１の配線
層に注入すれば、イオン注入と析出物層形成の処理を同
時に行え、イオン注入から析出物層形成までの処理効率
が向上する。第５の発明によれば、真空度が１×１０-7
Torr以下の真空中でイオン注入を行うことにより、効率
の良いイオン注入が行える。第６の発明によれば、非晶
質化工程で第１の配線層表面下を非晶質化して非晶質層
を形成し、第１の熱処理工程によって熱処理を行えば、
該非晶質層が再結晶化され、さらに第１の配線層中の非
主成分元素が偏析して該第１の配線層表面下に偏析物層
が形成される。この偏析物層によって第１の配線層表面
への自然酸化物の形成が抑制される。その後、第１の配
線層上に第２の配線層を形成し、第２の熱処理工程を行
えば、第１と第２の配線層の界面に存在する偏析した非
主成分元素が拡散され、第２の配線層の形成の際に逆ス
パッタを必要としないで、第１と第２の配線層間の良好
な導電性が得られる。
【００１３】第７の発明によれば、イオン注入法で非晶
質層を形成することにより、該イオンの入射角を制限す
ることによって第１の配線層表面への絶縁膜の再付着の
阻止が行える。第８の発明によれば、非主成分元素又は
非主成分イオンとしてＳi が含まれるものを用い、第２
の配線層材料としてＳi を含まないＡｌ合金を用いるこ
とにより、第１の配線層表面にＳi の偏析物層が形成さ
れ、それが自然酸化膜の形成を抑制する。さらに、第１
の配線層上に第２の配線層を形成し、第２の熱処理を行
えば、第１と第２の配線層の界面において偏析したＳi
が効率良く拡散され、その界面の導電性の向上が図れ
る。従って、前記課題を解決できるのである。
質層を形成することにより、該イオンの入射角を制限す
ることによって第１の配線層表面への絶縁膜の再付着の
阻止が行える。第８の発明によれば、非主成分元素又は
非主成分イオンとしてＳi が含まれるものを用い、第２
の配線層材料としてＳi を含まないＡｌ合金を用いるこ
とにより、第１の配線層表面にＳi の偏析物層が形成さ
れ、それが自然酸化膜の形成を抑制する。さらに、第１
の配線層上に第２の配線層を形成し、第２の熱処理を行
えば、第１と第２の配線層の界面において偏析したＳi
が効率良く拡散され、その界面の導電性の向上が図れ
る。従って、前記課題を解決できるのである。
【００１４】
【実施例】（第１の実施例） 図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施例を示すコ
ンタクト形成方法を含む半導体装置の製造工程図であ
り、その製造方法を以下説明する。 （ｉ） 図１（ａ）の工程 例えば、Ｓi 基板１１上にＣＶＤ法等で第１の絶縁膜１
２を堆積する。第１の絶縁膜１２上に、スパッタ法等を
用いてＡｌ等の配線層材料を付着した後、ホトリソエッ
チング技術を用いて１層目の第１の配線層１３として加
工する。この第１の配線層１３を形成した後、その配線
層１３上には図示しない自然酸化膜が形成される。次
に、ＣＶＤ法等を用いて第１の配線層１３上にＢＰＳＧ
等の材料の第２の絶縁膜１４を堆積した後、第１の配線
層１３上の該第２の絶縁膜１４の一部をホトリソエッチ
ング技術を用いて選択的に除去し、コンタクト用の開口
部１４ａを形成する。開口部１４ａを形成後、第１の配
線層１３の表面に前記と同様な自然酸化膜１５が形成さ
れる。
ンタクト形成方法を含む半導体装置の製造工程図であ
り、その製造方法を以下説明する。 （ｉ） 図１（ａ）の工程 例えば、Ｓi 基板１１上にＣＶＤ法等で第１の絶縁膜１
２を堆積する。第１の絶縁膜１２上に、スパッタ法等を
用いてＡｌ等の配線層材料を付着した後、ホトリソエッ
チング技術を用いて１層目の第１の配線層１３として加
工する。この第１の配線層１３を形成した後、その配線
層１３上には図示しない自然酸化膜が形成される。次
に、ＣＶＤ法等を用いて第１の配線層１３上にＢＰＳＧ
等の材料の第２の絶縁膜１４を堆積した後、第１の配線
層１３上の該第２の絶縁膜１４の一部をホトリソエッチ
ング技術を用いて選択的に除去し、コンタクト用の開口
部１４ａを形成する。開口部１４ａを形成後、第１の配
線層１３の表面に前記と同様な自然酸化膜１５が形成さ
れる。
【００１５】（ii） 図１（ｂ）のイオン注入工程 イオン注入法を用い、イオンＩを自然酸化膜１５を通し
て第１の配線層１３へ導入する。注入するイオンＩとし
ては、第１の配線層１３の配線層材料と同属の元素で、
かつ原子量の大きなものを用いる。又、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ
等のような７属のハロゲン族元素でもよい。このような
イオンＩをイオン注入法によって第１の配線層１３に導
入するとき、自然酸化膜１５は該イオンＩのイオン注入
中にノックオンもしくはイオン混合によって第１の配線
層１３中に導入され、その表面から除去される。
て第１の配線層１３へ導入する。注入するイオンＩとし
ては、第１の配線層１３の配線層材料と同属の元素で、
かつ原子量の大きなものを用いる。又、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ
等のような７属のハロゲン族元素でもよい。このような
イオンＩをイオン注入法によって第１の配線層１３に導
入するとき、自然酸化膜１５は該イオンＩのイオン注入
中にノックオンもしくはイオン混合によって第１の配線
層１３中に導入され、その表面から除去される。
【００１６】（iii) 図１（ｃ）の熱処理工程 真空度が１×１０-7Torr程度あるいはそれ以下の真空中
において、第１の配線層１３の配線層材料の絶対温度に
おける融点の１／２程度の温度で、熱処理を行う。これ
により、第１の配線層１３中に導入されたイオンＩは、
該第１の配線層１３の表面に析出し、その表面の酸化を
抑制するための析出物層１６が形成される。その後、全
面にＡｌ等の配線層材料をスパッタ法等で付着し、ホト
リソエッチング技術を用いて２層目の第２の配線層１７
として加工する。これにより、第２の配線層１７は、開
口部１４ａを介して第１の配線層１３の析出物層１６と
電気的に接続される。前記のイオン注入後、熱処理を行
うまでに大気中に放置されると、再度、自然酸化膜が形
成される可能性がある。そこで、イオン注入と同一装置
内、もしくは真空中の搬送を行い、真空中における熱処
理を連続的に行うことが望ましい。熱処理後は、第１の
配線層１３の表面に析出物層１６が形成されているの
で、大気放置が可能である。
において、第１の配線層１３の配線層材料の絶対温度に
おける融点の１／２程度の温度で、熱処理を行う。これ
により、第１の配線層１３中に導入されたイオンＩは、
該第１の配線層１３の表面に析出し、その表面の酸化を
抑制するための析出物層１６が形成される。その後、全
面にＡｌ等の配線層材料をスパッタ法等で付着し、ホト
リソエッチング技術を用いて２層目の第２の配線層１７
として加工する。これにより、第２の配線層１７は、開
口部１４ａを介して第１の配線層１３の析出物層１６と
電気的に接続される。前記のイオン注入後、熱処理を行
うまでに大気中に放置されると、再度、自然酸化膜が形
成される可能性がある。そこで、イオン注入と同一装置
内、もしくは真空中の搬送を行い、真空中における熱処
理を連続的に行うことが望ましい。熱処理後は、第１の
配線層１３の表面に析出物層１６が形成されているの
で、大気放置が可能である。
【００１７】この第１の実施例では、次のような効果が
ある。 （１） 第１の配線層１３の表面に析出物層１６を形成
し、その上に第２の配線層１７を形成するようにしたの
で、開口部１４ａ内における第１の配線層１３の表面に
自然酸化膜が形成されず、第２の配線層１７の形成の際
に逆スパッタを必要としないで、第１と第２の配線層１
３，１７間の良好な電気的接続状態が得られる。 （２） イオン注入法によってイオンＩを第１の配線層
１３中に注入しているので、そのイオンＩの入射角を制
限でき、開口部１４ａ内において第２の絶縁膜１４の再
付着による第１の配線層１３上の絶縁物の形成を防止で
き、良好な電気特性が得られる。 （３） 熱処理での真空度を１×１０-7Torr程度あるい
はそれ以下とし、温度を第１の配線層１３の材料の絶対
温度における融点の１／２程度にすることにより、該第
１の配線層１３中のイオンＩの表面への析出が速やかに
進行する。
ある。 （１） 第１の配線層１３の表面に析出物層１６を形成
し、その上に第２の配線層１７を形成するようにしたの
で、開口部１４ａ内における第１の配線層１３の表面に
自然酸化膜が形成されず、第２の配線層１７の形成の際
に逆スパッタを必要としないで、第１と第２の配線層１
３，１７間の良好な電気的接続状態が得られる。 （２） イオン注入法によってイオンＩを第１の配線層
１３中に注入しているので、そのイオンＩの入射角を制
限でき、開口部１４ａ内において第２の絶縁膜１４の再
付着による第１の配線層１３上の絶縁物の形成を防止で
き、良好な電気特性が得られる。 （３） 熱処理での真空度を１×１０-7Torr程度あるい
はそれ以下とし、温度を第１の配線層１３の材料の絶対
温度における融点の１／２程度にすることにより、該第
１の配線層１３中のイオンＩの表面への析出が速やかに
進行する。
【００１８】（第２の実施例） 図５（ａ），（ｂ）は、本発明の第２の実施例を示す半
導体装置の製造工程図であり、第１の実施例を示す図１
中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
この製造方法は、第１の配線層１３の配線層材料が比較
的低い融点の材料であるときの実施例であり、次のよう
な工程によって製造される。 （ｉ） 図５（ａ）の工程 第１の実施例と同様に、Ｓi 基板１１上に第１の絶縁膜
１２を形成し、その上に、比較的低い融点の材料の１層
目の第１の配線層１３を形成する。第１の配線層１３上
に、ＣＶＤ法等で第１の絶縁膜１４を堆積し、その第２
の絶縁膜１４の一部を選択的に除去して開口部１４ａを
形成する。開口部１４ａ内において、第１の配線層１３
の表面には自然酸化膜１５が形成される。
導体装置の製造工程図であり、第１の実施例を示す図１
中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
この製造方法は、第１の配線層１３の配線層材料が比較
的低い融点の材料であるときの実施例であり、次のよう
な工程によって製造される。 （ｉ） 図５（ａ）の工程 第１の実施例と同様に、Ｓi 基板１１上に第１の絶縁膜
１２を形成し、その上に、比較的低い融点の材料の１層
目の第１の配線層１３を形成する。第１の配線層１３上
に、ＣＶＤ法等で第１の絶縁膜１４を堆積し、その第２
の絶縁膜１４の一部を選択的に除去して開口部１４ａを
形成する。開口部１４ａ内において、第１の配線層１３
の表面には自然酸化膜１５が形成される。
【００１９】（ii） 図５（ｂ）のイオン注入・熱処理
工程 Ｓi 基板１１の温度を、第１の配線層１３の配線材料の
絶対温度における融点の１／２程度にしながら、イオン
注入法により、イオンＩを自然酸化膜１５を介して第１
の配線層１３に導入する。ここで、Ｓi 基板１１の温度
は、例えば第１の配線層１３をＡｌとした場合、Ａｌの
融点が６６０．２℃であり、それは絶対温度では９３
３．２°となる。その１／２が４６６．４°となり、こ
れは１９３．６℃となる。よって、Ａｌで第１の配線層
１３を形成した場合、Ｓi 基板１１を２００℃程度まで
加熱する。この加熱処理は、現在のイオン注入装置にお
いて充分可能である。第１の配線層１３に導入するイオ
ンＩとしては、第１の実施例と同様に、第１の配線層１
３のＡｌと同属のＢ、Ｇa 等の元素、もしくはＦ、Ｃ
ｌ、Ｂｒ等の７属の元素を使用する。
工程 Ｓi 基板１１の温度を、第１の配線層１３の配線材料の
絶対温度における融点の１／２程度にしながら、イオン
注入法により、イオンＩを自然酸化膜１５を介して第１
の配線層１３に導入する。ここで、Ｓi 基板１１の温度
は、例えば第１の配線層１３をＡｌとした場合、Ａｌの
融点が６６０．２℃であり、それは絶対温度では９３
３．２°となる。その１／２が４６６．４°となり、こ
れは１９３．６℃となる。よって、Ａｌで第１の配線層
１３を形成した場合、Ｓi 基板１１を２００℃程度まで
加熱する。この加熱処理は、現在のイオン注入装置にお
いて充分可能である。第１の配線層１３に導入するイオ
ンＩとしては、第１の実施例と同様に、第１の配線層１
３のＡｌと同属のＢ、Ｇa 等の元素、もしくはＦ、Ｃ
ｌ、Ｂｒ等の７属の元素を使用する。
【００２０】このような加熱状態でのイオン注入によ
り、第１の配線層１３の表面の自然酸化膜１５は、第１
の実施例と同様に、ノックオンもしくはイオン混合によ
って除去されつつ、注入されたイオンＩが表面に析出し
て析出物層１６が形成される。その後、第２の絶縁膜１
４上に２層目の第２の配線層１７を選択的に形成すれ
ば、該第２の配線層１７が開口部１４ａを通して第１の
配線層１３表面の析出物層１６と電気的に接続され、第
１の実施例とほぼ同様の効果が得られる。なお、真空度
が１×１０-7Torr程度あるいはそれ以下の真空中でイオ
ン注入を行えば、第１の実施例と同様に、イオンＩの表
面への析出が速やかに進行する。 （第３の実施例） 図６（ａ）〜（ｇ）は、本発明の第３の実施例を示す半
導体装置の製造工程図であり、第１及び第２の実施例を
示す図１，図５中の要素と共通の要素には共通の符号が
付されている。この製造方法は、次のような工程によっ
て製造される。 （ｉ） 図６（ａ）の工程 第１，第２の実施例と同様に、Ｓi 基板１１上に第１の
絶縁膜１２を形成し、さらにその上に、配線層材料が結
晶質であり、かつ固溶限以下の非晶質化可能な非主成分
元素（例えば、Ｓi 等）を有するＡｌ等の材料の１層目
の第１の配線層１３を形成する。この第１の配線層１３
上には、第１，第２の実施例と同様に、ＣＶＤ法等で第
２の絶縁膜１４を堆積し、その第２の絶縁膜１４に開口
部１４ａを選択的に形成する。この開口部１４ａ内の第
１の配線層１３の表面には、第１，第２の実施例と同様
に、自然酸化膜１５が形成される。
り、第１の配線層１３の表面の自然酸化膜１５は、第１
の実施例と同様に、ノックオンもしくはイオン混合によ
って除去されつつ、注入されたイオンＩが表面に析出し
て析出物層１６が形成される。その後、第２の絶縁膜１
４上に２層目の第２の配線層１７を選択的に形成すれ
ば、該第２の配線層１７が開口部１４ａを通して第１の
配線層１３表面の析出物層１６と電気的に接続され、第
１の実施例とほぼ同様の効果が得られる。なお、真空度
が１×１０-7Torr程度あるいはそれ以下の真空中でイオ
ン注入を行えば、第１の実施例と同様に、イオンＩの表
面への析出が速やかに進行する。 （第３の実施例） 図６（ａ）〜（ｇ）は、本発明の第３の実施例を示す半
導体装置の製造工程図であり、第１及び第２の実施例を
示す図１，図５中の要素と共通の要素には共通の符号が
付されている。この製造方法は、次のような工程によっ
て製造される。 （ｉ） 図６（ａ）の工程 第１，第２の実施例と同様に、Ｓi 基板１１上に第１の
絶縁膜１２を形成し、さらにその上に、配線層材料が結
晶質であり、かつ固溶限以下の非晶質化可能な非主成分
元素（例えば、Ｓi 等）を有するＡｌ等の材料の１層目
の第１の配線層１３を形成する。この第１の配線層１３
上には、第１，第２の実施例と同様に、ＣＶＤ法等で第
２の絶縁膜１４を堆積し、その第２の絶縁膜１４に開口
部１４ａを選択的に形成する。この開口部１４ａ内の第
１の配線層１３の表面には、第１，第２の実施例と同様
に、自然酸化膜１５が形成される。
【００２１】（ii） 図６（ｂ）の非晶質化工程 イオン注入法により、イオンＩ2 を自然酸化膜１５を通
して第１の配線層１３に導入する。このとき、Ｓi 基板
１１の温度を低温に保つことにより、第１の配線層１３
の配線層材料が結晶質であるため、その第１の配線層１
３の表面からイオン注入加速電圧によって決まるある領
域までが、非晶質層１３ａとなる。この非晶質化工程に
おいて自然酸化膜１５が除去される。ここで、注入され
るイオンＩ2 は、非晶質化を行えるものであれば、どの
ようなものでもよい。
して第１の配線層１３に導入する。このとき、Ｓi 基板
１１の温度を低温に保つことにより、第１の配線層１３
の配線層材料が結晶質であるため、その第１の配線層１
３の表面からイオン注入加速電圧によって決まるある領
域までが、非晶質層１３ａとなる。この非晶質化工程に
おいて自然酸化膜１５が除去される。ここで、注入され
るイオンＩ2 は、非晶質化を行えるものであれば、どの
ようなものでもよい。
【００２２】（iii) 図６（ｃ），（ｄ）の第１の熱処
理工程 窒素雰囲気中、あるいは不活性ガス雰囲気及び真空中等
において、熱処理を行う。この熱処理により、図６
（ｃ）に示すように、非晶質層１３ａが再結晶化してそ
の一部が回復層１３−１となる。回復層１３−１は、非
晶質層１３ａの下側から表面に向けて形成される。この
再結晶化に伴ない、回復層１３−１内にあった第１の配
線層材料の主成分でない非晶質化可能な非主成分元素
（例えば、Ｓi）は、回復層１３−１と非晶質層１３ａ
との界面において偏析物層１３ｂとして形成される。こ
のような現象は、例えば大規模集積回路（ＬＳＩ）等に
おいて多く用いられ、第１の配線層材料が例えばＡｌ−
Ｓi −Ｃu 合金のときに生じる。この場合、第１の配線
層材料（Ａｌ）の中に数％のＳi が含まれているが、こ
のＳi が偏析物層１３ｂの偏析物となる。その後、図６
（ｄ）に示すように、熱処理を続けることにより、非晶
質層１３ａがなくなって回復層１３−１となる。このと
き、偏析物層１３ｂは表面に一様な膜厚となって存在す
る。そして、大気放置により、その偏析物層１３ｂの表
面には、偏析物Ｓi の酸化物層１３ｃが形成される。
理工程 窒素雰囲気中、あるいは不活性ガス雰囲気及び真空中等
において、熱処理を行う。この熱処理により、図６
（ｃ）に示すように、非晶質層１３ａが再結晶化してそ
の一部が回復層１３−１となる。回復層１３−１は、非
晶質層１３ａの下側から表面に向けて形成される。この
再結晶化に伴ない、回復層１３−１内にあった第１の配
線層材料の主成分でない非晶質化可能な非主成分元素
（例えば、Ｓi）は、回復層１３−１と非晶質層１３ａ
との界面において偏析物層１３ｂとして形成される。こ
のような現象は、例えば大規模集積回路（ＬＳＩ）等に
おいて多く用いられ、第１の配線層材料が例えばＡｌ−
Ｓi −Ｃu 合金のときに生じる。この場合、第１の配線
層材料（Ａｌ）の中に数％のＳi が含まれているが、こ
のＳi が偏析物層１３ｂの偏析物となる。その後、図６
（ｄ）に示すように、熱処理を続けることにより、非晶
質層１３ａがなくなって回復層１３−１となる。このと
き、偏析物層１３ｂは表面に一様な膜厚となって存在す
る。そして、大気放置により、その偏析物層１３ｂの表
面には、偏析物Ｓi の酸化物層１３ｃが形成される。
【００２３】（iV） 図６（ｅ）の第２の配線層形成工
程 スパッタ法等を用いて全面に配線層材料を付着した後、
ホトリソエッチング技術を用いて２層目の第２の配線層
１７を加工する。第２の配線層材料として、第１の配線
層材料中の偏析物に対して固溶限が高い材料を使用す
る。例えば、第１の配線層材料としてＡｌ−Ｓi −Ｃu
合金を用い、Ｓi を偏析させたときには、第２の配線層
材料としてＳi を含まないＡｌ−Ｃu 等のＡｌ合金を用
いる。
程 スパッタ法等を用いて全面に配線層材料を付着した後、
ホトリソエッチング技術を用いて２層目の第２の配線層
１７を加工する。第２の配線層材料として、第１の配線
層材料中の偏析物に対して固溶限が高い材料を使用す
る。例えば、第１の配線層材料としてＡｌ−Ｓi −Ｃu
合金を用い、Ｓi を偏析させたときには、第２の配線層
材料としてＳi を含まないＡｌ−Ｃu 等のＡｌ合金を用
いる。
【００２４】（ｖ） 図６（ｆ），（ｇ）の第２の熱処
理工程 熱処理を行うことにより、第１と第２の配線層１３，１
７の界面に偏析した偏析物層１３ｂ及びその酸化物層１
３ｃが第２の配線層１７内に溶解する。又、第１の配線
層１３でも、固溶限を下回るため、偏析物層１３ｂ及び
その酸化物層１３ｃの溶解が起こる。このように、第１
と第２の配線層１３，１７の界面に偏析した偏析物層１
３ｂ及びその酸化物層１３ｃが拡散すると、その第１と
第２の配線層１３，１７の界面には導電性を妨げるもの
がなくなるので、両者の良好な電気的接続が行える。従
って、第１及び第２の実施例とほぼ同様の効果が得られ
る。
理工程 熱処理を行うことにより、第１と第２の配線層１３，１
７の界面に偏析した偏析物層１３ｂ及びその酸化物層１
３ｃが第２の配線層１７内に溶解する。又、第１の配線
層１３でも、固溶限を下回るため、偏析物層１３ｂ及び
その酸化物層１３ｃの溶解が起こる。このように、第１
と第２の配線層１３，１７の界面に偏析した偏析物層１
３ｂ及びその酸化物層１３ｃが拡散すると、その第１と
第２の配線層１３，１７の界面には導電性を妨げるもの
がなくなるので、両者の良好な電気的接続が行える。従
って、第１及び第２の実施例とほぼ同様の効果が得られ
る。
【００２５】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
種々の変形が可能である。その変形例としては、例えば
次のようなものがある。 （ａ） 上記実施例のＳi 基板１１を他の材料の基板で
構成したり、配線層材料として上記実施例と異なる材料
を使用したり、あるいは加熱処理における真空度や温度
を上記実施例と異なる条件で実施してもよい。 （ｂ） 第３の実施例の図６（ｂ）に示す非晶質化工程
では、イオン注入法を用いて第１の配線層１３の表面を
非晶質化するようにしたが、イオン注入法以外の方法を
用いて非晶質化することも可能である。
種々の変形が可能である。その変形例としては、例えば
次のようなものがある。 （ａ） 上記実施例のＳi 基板１１を他の材料の基板で
構成したり、配線層材料として上記実施例と異なる材料
を使用したり、あるいは加熱処理における真空度や温度
を上記実施例と異なる条件で実施してもよい。 （ｂ） 第３の実施例の図６（ｂ）に示す非晶質化工程
では、イオン注入法を用いて第１の配線層１３の表面を
非晶質化するようにしたが、イオン注入法以外の方法を
用いて非晶質化することも可能である。
【００２６】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、第１の発明
によれば、イオン注入法を用いて表面の酸化を抑制する
ようなイオンを第１の配線層中に注入し、その注入した
イオンを熱処理を行うことによって表面に析出させて析
出物層を形成した後、該第１の配線層上に第２の配線層
を形成するようにしたので、析出物層によって第１の配
線層表面における自然酸化膜の形成が抑制され、第２の
配線層の形成の際に逆スパッタを必要としないで、第１
と第２の配線層間の接続抵抗を低減することができる。
しかも、イオン注入法を用いてイオンを第１の配線層に
注入しているので、その入射角を制限することにより、
第２の配線層上への絶縁膜の再付着による絶縁物の形成
を防止でき、第１と第２の配線層間の良好な電気的接続
が可能となる。第２の発明によれば、イオン注入工程及
び熱処理工程を同一の製造装置内で連続的に行うように
したので、イオン注入後から熱処理を行うまでの間の再
度の自然酸化膜の形成を防止でき、それによって第１と
第２の配線層間の良好な電気的接続状態を得ることがで
きる。第３の発明によれば、熱処理における真空度を１
×１０-7Torr以下とし、温度を第１の配線層材料の絶対
温度における融点の１／２程度としたので、注入された
イオンの表面への析出を速やかに進行させることができ
る。
によれば、イオン注入法を用いて表面の酸化を抑制する
ようなイオンを第１の配線層中に注入し、その注入した
イオンを熱処理を行うことによって表面に析出させて析
出物層を形成した後、該第１の配線層上に第２の配線層
を形成するようにしたので、析出物層によって第１の配
線層表面における自然酸化膜の形成が抑制され、第２の
配線層の形成の際に逆スパッタを必要としないで、第１
と第２の配線層間の接続抵抗を低減することができる。
しかも、イオン注入法を用いてイオンを第１の配線層に
注入しているので、その入射角を制限することにより、
第２の配線層上への絶縁膜の再付着による絶縁物の形成
を防止でき、第１と第２の配線層間の良好な電気的接続
が可能となる。第２の発明によれば、イオン注入工程及
び熱処理工程を同一の製造装置内で連続的に行うように
したので、イオン注入後から熱処理を行うまでの間の再
度の自然酸化膜の形成を防止でき、それによって第１と
第２の配線層間の良好な電気的接続状態を得ることがで
きる。第３の発明によれば、熱処理における真空度を１
×１０-7Torr以下とし、温度を第１の配線層材料の絶対
温度における融点の１／２程度としたので、注入された
イオンの表面への析出を速やかに進行させることができ
る。
【００２７】第４の発明によれば、基板を、第１の配線
層材料の絶対温度における融点の１／２程度に加熱しな
がら、イオン注入法によってイオンを第１の配線層内に
注入するようにしたので、イオン注入から析出物層の形
成までを短時間で、かつ効率よく行えるばかりか、イオ
ン注入後から熱処理を行うまでの再度の自然酸化膜の形
成を的確に防止でき、第２の配線層の形成の際に逆スパ
ッタを必要としないで、第１と第２の配線層間の良好な
電気的特性が得られる。第５の発明によれば、イオン注
入を真空度１×１０-7Torr以下で行うので、注入された
イオンの表面への析出を効率良く進行させることができ
る。第６の発明によれば、第１の配線層材料として、Ａ
ｌを主成分として固溶限以下の非主成分元素を含む結晶
質からなる材料を用いて第１の配線層を形成した後、そ
の第１の配線層の表面下を非晶質化して非晶質層を形成
し、第１の熱処理工程によって該非晶質を再結晶化させ
ながら、第１の配線層中の非主成分元素を偏析させて第
１の配線層表面下に偏析物層を形成する。そして、第２
の配線層材料として第１の配線層材料中の非主成分元素
に対して充分な固溶限を有する材料を用い、第１の配線
層上に第２の配線層を形成した後、第２の熱処理工程に
よって第１と第２の配線層の界面に偏析した非主成分元
素を拡散させるようにしている。そのため、第１と第２
の配線層間には導電性を妨げるものがなく、第２の配線
層の形成の際に逆スパッタを必要としないで、低抵抗で
良好な電気的特性を有する接続状態が得られる。
層材料の絶対温度における融点の１／２程度に加熱しな
がら、イオン注入法によってイオンを第１の配線層内に
注入するようにしたので、イオン注入から析出物層の形
成までを短時間で、かつ効率よく行えるばかりか、イオ
ン注入後から熱処理を行うまでの再度の自然酸化膜の形
成を的確に防止でき、第２の配線層の形成の際に逆スパ
ッタを必要としないで、第１と第２の配線層間の良好な
電気的特性が得られる。第５の発明によれば、イオン注
入を真空度１×１０-7Torr以下で行うので、注入された
イオンの表面への析出を効率良く進行させることができ
る。第６の発明によれば、第１の配線層材料として、Ａ
ｌを主成分として固溶限以下の非主成分元素を含む結晶
質からなる材料を用いて第１の配線層を形成した後、そ
の第１の配線層の表面下を非晶質化して非晶質層を形成
し、第１の熱処理工程によって該非晶質を再結晶化させ
ながら、第１の配線層中の非主成分元素を偏析させて第
１の配線層表面下に偏析物層を形成する。そして、第２
の配線層材料として第１の配線層材料中の非主成分元素
に対して充分な固溶限を有する材料を用い、第１の配線
層上に第２の配線層を形成した後、第２の熱処理工程に
よって第１と第２の配線層の界面に偏析した非主成分元
素を拡散させるようにしている。そのため、第１と第２
の配線層間には導電性を妨げるものがなく、第２の配線
層の形成の際に逆スパッタを必要としないで、低抵抗で
良好な電気的特性を有する接続状態が得られる。
【００２８】第７の発明によれば、イオン注入法を用い
て非晶質層を形成するようにしたので、イオン注入の入
射角を制限することにより、第１の配線層表面への絶縁
膜の再付着による絶縁物の形成を防止でき、第２の配線
層の形成の際に逆スパッタを必要としないで、第１と第
２の配線層間の良好な電気的接触状態が得られる。第８
の発明によれば、第１の配線層材料をＡｌとし、そのＡ
ｌ中にＳi が含まれ、第２の配線層材料をＳi を含まな
いＡｌ合金としたので、第１と第２の配線層の界面に偏
析したＳi を効率良く拡散させることができる。
て非晶質層を形成するようにしたので、イオン注入の入
射角を制限することにより、第１の配線層表面への絶縁
膜の再付着による絶縁物の形成を防止でき、第２の配線
層の形成の際に逆スパッタを必要としないで、第１と第
２の配線層間の良好な電気的接触状態が得られる。第８
の発明によれば、第１の配線層材料をＡｌとし、そのＡ
ｌ中にＳi が含まれ、第２の配線層材料をＳi を含まな
いＡｌ合金としたので、第１と第２の配線層の界面に偏
析したＳi を効率良く拡散させることができる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す半導体装置の製造
工程図である。
工程図である。
【図２】従来の半導体装置の製造工程図である。
【図３】従来の第１の問題点を説明するための製造工程
図である。
図である。
【図４】従来の第２の問題点を説明するための製造工程
図である。
図である。
【図５】本発明の第２の実施例を示す半導体装置の製造
工程図である。
工程図である。
【図６】本発明の第３の実施例を示す半導体装置の製造
工程図である。
工程図である。
１１ Ｓi 基板 １２，１４ 第１，第２の絶縁膜 １３，１７ 第１，第２の配線層 １３ａ 非晶質層 １３ｂ 偏析物層 １３ｃ 偏析物の酸化物層 １３−１ 回復層 １４ａ 開口部 １５ 自然酸化膜 １６ 析出物層 Ｉ，Ｉ2 イオン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−10856（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−165651（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3205 - 21/3213 H01L 21/768
Claims (8)
- 【請求項１】 基板上に第１の絶縁膜を形成する工程
と、 前記第１の絶縁膜上に、Ａｌを主成分とする第１の配線
層を形成する工程と、 前記第１の配線層上に第２の絶縁膜を形成し、該第２の
絶縁膜の一部を選択的に除去して開口部を形成する工程
と、 前記開口部内の前記第１の配線層の表面に形成される自
然酸化膜を通して、イオン注入法で、該第１の配線層材
料と同属の元素イオン又は７属の元素イオンを、該第１
の配線層に注入するイオン注入工程と、 真空中で熱処理を行い、前記第１の配線層に注入された
イオンを該第１の配線層の表面に析出させて、該第１の
配線層の表面の酸化を抑制するための析出物層を形成す
る熱処理工程と、 前記第２の絶縁膜及び前記開口部上に第２の配線層を形
成し、該第２の配線層を該開口部の前記析出物層を介し
て前記第１の配線層と電気的に接続する工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記イオン注入工程及び前記熱処理工程
を同一の製造装置内で連続的に行うことを特徴とする請
求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記熱処理工程において、真空度を１×
１０-7Torr以下とし、温度を前記第１の配線層材料の絶
対温度における融点の１／２程度とすることを特徴とす
る請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 基板上に第１の絶縁膜を形成する工程
と、 前記第１の絶縁膜上に、Ａｌを主成分とする第１の配線
層を形成する工程と、 前記第１の配線層上に第２の絶縁膜を形成し、該第２の
絶縁膜の一部を選択的に除去して開口部を形成する工程
と、 前記基板を、前記第１の配線層材料の絶対温度における
融点の１／２程度の温度に加熱しながら、前記開口部内
の該第１の配線層の表面に形成される自然酸化膜を通し
て、イオン注入法で、該第１の配線層材料と同属の元素
イオン又は７属の元素イオンを、該第１の配線層に注入
し、この注入したイオンを該第１の配線層の表面に析出
させて、該第１の配線層の表面の酸化を抑制するための
析出物層を形成するイオン注入・熱処理工程と、 前記第２の絶縁膜及び前記開口部上に第２の配線層を形
成し、該第２の配線層を該開口部の前記析出物層を介し
て前記第１の配線層と電気的に接続する工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 前記イオン注入は、真空度が少なくとも
１×１０-7Torr以下で行うことを特徴とする請求項４記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 基板上に第１の絶縁膜を形成する工程
と、Ａｌを主成分として 固溶限以下の非主成分元素を含む結
晶質からなる第１の配線層を、前記第１の絶縁膜上に形
成する第１の配線層形成工程と、 前記第１の配線層上に第２の絶縁膜を形成し、該第２の
絶縁膜の一部を選択的に除去して開口部を形成する工程
と、 前記開口部内の前記第１の配線層の表面下を非晶質化し
て非晶質層を形成する非晶質化工程と、 熱処理を行い、前記非晶質層を再結晶化させながら、前
記第１の配線層中の非主成分元素を偏析させて前記第１
の配線層表面下に偏析物層を形成する第１の熱処理工程
と、前記非主成分元素 に対して充分な固溶限を有する材料の
第２の配線層を、前記第２の絶縁膜及び前記開口部上に
形成し、該第２の配線層を該開口部を通して前記第１の
配線層に接続する工程と、 熱処理を行い、前記第１と第２の配線層の界面において
偏析した前記非主成分元素を拡散させる第２の熱処理工
程と、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 前記非晶質層は、前記開口部内の前記第
１の配線層の表面に形成される自然酸化膜を通してイオ
ン注入法で、非主成分イオンを該第１の配線層に注入し
て形成することを特徴とする請求項６記載の半導体装置
の製造方法。 - 【請求項８】 前記非主成分元素又は前記非主成分イオ
ンとしてＳｉが含まれるものを用い、前記第２の配線層
材料はＳｉを含まないＡｌ合金を用いることを特徴とす
る請求項６又は７記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10955092A JP3270512B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10955092A JP3270512B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05304148A JPH05304148A (ja) | 1993-11-16 |
| JP3270512B2 true JP3270512B2 (ja) | 2002-04-02 |
Family
ID=14513088
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10955092A Expired - Fee Related JP3270512B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3270512B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7715802B2 (en) | 2000-08-17 | 2010-05-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Frequency synthesizer and multi-band radio apparatus using said frequency synthesizer |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4390367B2 (ja) | 2000-06-07 | 2009-12-24 | Ｎｅｃエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
-
1992
- 1992-04-28 JP JP10955092A patent/JP3270512B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| US7715802B2 (en) | 2000-08-17 | 2010-05-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Frequency synthesizer and multi-band radio apparatus using said frequency synthesizer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05304148A (ja) | 1993-11-16 |
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