JP5181462B2 - 半導体素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
前述した配線欠けは、純アルミニウム、アルミニウムにシリコンをドープした合金、アルミニウムにチタンをドープした合金、アルミニウムにシリコン及び銅をドープした合金、及び、アルミニウムにスカンジウムをドープした合金の配線について確認されている。
発光素子アレイにおいて、配線材料として、例えばアルミニウム、又は、アルミニウムに不純物を混ぜた合金を用いた場合で、且つ、電極材料として、例えば金、又は金に不純物を混ぜた合金を用いた場合に、配線と電極との接触部分で、異種金属間の化合物(以下、金属間化合物と称する)が生成される。この金属間化合物は、通常、製造工程の中で成膜工程やドライエッチング工程のような、熱処理される工程において、異種金属が高温中に置かれることによって合金化反応が促進して生成される。この傾向は、一般に、金属間の接合のために層間絶縁膜に開けられたコンタクトホールの面積が小さいほど顕著である。
本発明による発光素子は、n個の同種又は異種の金属膜を積層することにより形成される配線構造を有し、積層される各金属膜の層間のうち、少なくとも1つの層間に薄い金属酸化膜が、その層間全域にわたって形成されている。
図11に、本発明による実施例2の発光素子の部分的構造図を示す。図11において、図5と同様な構成要素には同一の参照番号を付しており、その説明を省略する。実施例2では、前述した第1の製造方法を利用する。即ち、実施例2の発光素子の配線構造は、第1層目と第2層目との間に酸化層を設けていない。第1回目の成膜で、絶縁膜24上に第1層23を成膜し、ウェハをチャンバから出さずに、成膜せずに所定時間(例えば30秒で、好適には20秒以上)待機させる。その後、成膜を再開させ第2層28を成膜する。次に、チャンバからウェハを取り出し、自然酸化膜30を形成させる。実施例2では、実施例1ほどの効果は無いが、グレインの成長が停止することで、図6において説明したように結晶方位が不連続に変わる境界面37ができているため、虫食い状の配線欠けは減少した。
図12に、本発明による実施例3の発光素子の部分的構造図を示す。図12において、図5と同様な構成要素には同一の参照番号を付しており、その説明を省略する。実施例3では、前述した第1の製造方法を利用する。実施例3は、実施例2と対比して、第1層23と第2層38が、異なる材料で形成した点で相違する。即ち、第1層23を純アルミニウムとし、第2層38を純アルミニウムに窒素を添加したもので実施した。窒素を添加したアルミニウムは、純アルミニウムのターゲット、及び、希ガスと窒素の混合気体によるプラズマを用いてスパッタしたものである。実施例3においては、金属酸化膜を形成させる代わりに、窒素を添加したアルミニウムを第2層38のために用いるので、実施例2の効果が得られるだけでなく、実施例1と同様の効果が得られる。
図13に、本発明による実施例4の発光素子の部分的構造図を示す。図13において、図5と同様な構成要素には同一の参照番号を付しており、その説明を省略する。実施例4では、前述した第2の製造方法を利用する。実施例4は、配線としてアルミニウムの3層構造を用いた例である。絶縁膜24の上に第1層23がスパッタ装置で成膜され、更にその第1層23の上部に大気中放置によって自然酸化膜29を形成させて、第2層28を成膜する。第1及び第2層の層断面は、自然酸化膜を挟んだ層構造となる。そして、更にその上部にアルミニウム層を形成させる。
図14は、本発明による発光素子を用いた、画像読取装置の概略図である。画像読取装置の1つであるイメージスキャナ200は、原稿台150に載置された原稿Gに光を照射する本発明による発光素子100を複数有する光源151と、原稿Gの反射光によって原稿の画像情報を読み取るイメージセンサ130と、原稿を走査させる駆動源230と、イメージスキャナを制御する制御回路部208とを備える。
図15は、本発明による発光素子を用いた、画像書込装置の1つである複写機の概略図である。図14と同一の構成要素には、同一の参照番号を付して示してあり、同様な説明は省略する。
23 第1層
24 絶縁膜
25 保護膜
28 第2層
29 酸化層
30 酸化層
39 第3層
40 酸化層
Claims (11)
- 半導体上に設けられ、金または金合金によって構成された電極と、
前記半導体上に設けられ、前記電極の表面が露出するように構成されたコンタクトホールを有する絶縁膜と、
前記絶縁膜上に、前記電極と接続するように設けられ、前記電極と接続する部分において前記電極と異種金属間化合物を生成するアルミニウムまたはアルミニウム合金の金属膜で構成された第1の配線層と、
前記第1の配線層に接して設けられ、前記半導体から離れる方向への前記異種金属間化合物の成長を停止するアルミニウムまたはアルミニウム合金の金属酸化膜と、
前記金属酸化膜に接して設けられ、アルミニウムまたはアルミニウム合金の金属膜で構成された第2の配線層と
を備えることを特徴とする半導体素子。 - 前記第1の配線層の膜厚と前記第2の配線層の膜厚との比が0.9〜1.1の間にあることを特徴とする請求項1に記載の半導体素子。
- 請求項1または2に記載の半導体素子を有することを特徴とする発光素子。
- 請求項3に記載の発光素子により構成されることを特徴とする発光ダイオード。
- 請求項3に記載の発光素子により構成されることを特徴とする発光サイリスタ。
- 請求項5に記載の発光サイリスタを複数有し、前記発光サイリスタを直線状に配列することにより構成されていることを特徴とする発光素子アレイ。
- 原稿台に載置された原稿に光を照射する光源と、
前記光源によって照射された前記原稿からの反射光を受光して前記原稿の画像情報を読み取る複数の受光素子と、
前記原稿からの反射光を前記複数の受光素子に結像する正立等倍レンズとを備え、
前記光源が、請求項6に記載の発光素子アレイを有することを特徴とする画像読取装置。 - 複数の発光素子を有する発光素子アレイと、
前記発光素子アレイの発光に基づいて画像情報が書き込まれる感光ドラムと、
前記発光素子アレイの発光を前記感光ドラムに結像する正立等倍レンズとを備え、
前記発光素子アレイが、請求項6に記載の発光素子アレイを有することを特徴とする画像書込装置。 - 半導体に接して設けられ、金又は金合金によって構成された電極と、前記電極の前記半導体と反対側に前記電極が露出するように設けられたコンタクトホールを有する絶縁膜とを備え、前記コンタクトホールと接続される配線を形成することにより、半導体素子を製造する方法であって、
(a) 真空排気された環境で、前記半導体素子の上部に第1の配線層用のアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属膜を成膜するステップと、
(b) 前記ステップ(a)により成膜した前記金属膜の上部に、前記電極と前記金属膜とが接する部分において生成する異種金属間化合物が、前記半導体から離れる方向に成長することを停止する前記金属膜の金属酸化膜を成膜するステップと、
(c) 前記ステップ(b)により成膜した前記金属酸化膜の上部に、真空排気された環境で、第2の配線層用のアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属膜を成膜するステップと
を含むことを特徴とする方法。 - 前記ステップ(b)における前記金属酸化膜の成膜は、前記金属膜を大気にさらして表面を自然に酸化することによって行うことを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記ステップ(a)および前記ステップ(c)における前記金属膜の成膜は、前記金属膜のターゲットを用いた希ガス導入によるスパッタによって行い、
前記ステップ(b)における前記金属酸化膜の成膜は、スパッタの放電を停止し、希ガスの導入を継続して行うことを特徴とする請求項9に記載の方法。
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