JPH01276743A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体装置の５！造方法、特に微細化、高密度化するＶ
ＬＳ　Ｉ等の信号線や電源線をアルミニウム又はアルミ
ニうム合金により配線する多層配線方法に関し、 眉間絶！！膜等の熱処理によるアルミニウム配線等への
熱ストレスを緩和し、該配線の陥没や（１、Ｏ，Ｏ）面
の、４１！−３ｉ合金部分の発生を無くすことを目的と
し、 基板上のアルミニウム著しくはアルミニウム合金からな
る配線の結晶方位方向に小突起を形成する工程を有する
ことを含み構成し、 基板上にアルミニウム若しくはアルミニウム合金からな
る第１層目の配線を形成する工程と、前記基板を減圧真
空熱処理して、第１層目の配線上に小突起を形成する工
程と、 前記第１層目の配＆？ｌ　Ｊ二に突起押え膜を形成する
工程と、 前記突起押え膜上に眉間絶縁膜を形成し、その後前記基
板を熱処理して、該眉間絶縁膜を平坦化する工程と、 前記層間絶縁膜上に第２＠目の配線を形成する工程とを
有することを含み構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は半導体装置の製造方法に関するものであり、更
に詳しく言えば微細化、高密層化するＶＬＳＩ等の信号
線や電源線をアルミニウム又はアルミニウム合金により
配線する多層配線方法に関するものである。

〔従来の技術］ 第３〜４図は従来例に係る説明図である。

第３図は従来例の半導体ＷＪｊ造方法に係る多層配線構
造図である。

図において、１はトランジスタや抵抗素子等の所定形成
工程を経Ｊこ半導体ウェハ、３は第１Ｊｉ９１目のだ配
線（以下Ｍ合金配線も含む）４はアルミニウムの突起押
え膜、２，５は層間絶縁膜、６は第２層口の屈配線であ
る。

なお、突起押え膜４は、後工程における熱処理によって
第１層目のアルミニウムがＡＩ配線３と第２層目のμ配
線６との間の眉間絶＄ｉ膜５を拡散して、ヒロック、ア
ロイスパイク等形成し、多層配線間の導通状態を引き起
すのを防止する目的により設けられている。

また、その形成方法は第１層目のＭ配線３を形成した後
に、常温にて膜厚９００〜１５００　Ｃ人］程度のＰＶ
ＤＳｉＯ□膜等を第１層目のＭ配線３上に形成し、これ
を突起押え膜４としている。

さらに膜ＪＩ０．５　　Ｃμｍ〕程度のＰＳＧ膜等の層
間絶縁膜５を成長し、熱処理を行い平坦化をしている。

この時の熱処理条件はＮｔ／ｌ１２雰囲気中において、
加熱温度４００〜４５０°Ｃ程崖、加熱時間３０分程度
である。

この平坦化された層間絶縁膜５上に第２層目のＭ配線を
形成し、多層配線構造としている。

第４図は従来例に係る多層配線方法の課題説明図であり
、第１＠目のＭ配線３の上面図を示している。

図において、７はＭ配線欠損部分であり、眉間絶縁膜４
．５の熱ストレスにより、第１層目のＭ配線のエツジが
欠けて陥没した部分を示している。

これはコンタクトホール付近やパッド付近に多く見られ
る。

８は第１層目のＭ配線３の（１００）面のＨ−３ｉ合金
部分であり、ＰＳＧ膜等の眉間絶縁膜を平１日化をする
熱処理時に発生したものである。なお、該μ−３ｉ合全
部分８は、Ｈ配線等を横断して電流通路を閉塞し、該Ｍ
配線等の抵抗を上昇させて半導体チップの動作不良等の
原因となっている。

〔発明が解決しようとする諜ｖＭ］ とこるで従来例によれば、”１３図に示すように第１層
目のＭ配線３を形成した後にアルミニウムの突起を防１
ヒする突起押え膜４を常温で成長し、その後層間絶縁膜
５を形成し熱処理をして平１０化をしている。

このため、第４図に示すように層間絶縁膜４゜５の熱処
理によって第１７１目のＨ配線３にＭ配線欠ｔ１部分７
や（１００）面の屈−５ｉ合金部分８が発’計、Ｌ、こ
れにより該配線を高抵抗にしたり、切断応力が加わりＭ
配線を断線させるという課題がある。

本発明はかかる従来例の課題に鑑み創作されたものであ
り、層間絶縁膜等の熱処理によるアルミニウム配線への
熱ストレスを緩和し、該配線の陥没や（１００）面の／
１１２−　Ｓ　ｉ合金部分の発生を無くすることを可能
とする半導体装置の製造方法の稈供を目的とする。

〔課題を解決するための手段］ 本発明の半導体装置の製造方法はその原理図を第１図に
、その一実施例を第２図に示すようにその原理を基板１
０上のアルミニウム若しくはアルミニウム合金からなる
配線１３の結晶方位（００１〕方向に小突起１３ａを形
成する工程を有することを特徴とし、 その形成方法を、基板１０　、ｈにアルミニウム若しく
はアルミニウム合金からなる第１膚目の配線１３を形成
する工程と、 前記Ｘ板ｌＯを減圧真空熱処理して、第１層目の配線１
３上に小突起を形成する工程と、前記第１層目の配線１
３上に突起押え膜１４を形成する工程と、 前記突起押え膜１４上に眉間絶縁膜１５を形成し、その
後前記基板１１を熱処理して、該眉間絶縁膜１５を平坦
化する工程と、 前記層間絶縁膜１５上に第２層目の配線１６を形成する
工程とを有することを特徴とし、上記目的を達成する。

〔作用〕

本発明によれば、第１層目の配線の（００１）方向に小
突起を形成している。

このため、後工程において第１層目の配線を熱処理に曝
らしても、その熱ストレスを小突起１３ａにより緩和す
ることができ、該第１層目の配線の結晶方位（１００）
面への４１＋−Ｓｉ合金部分や配線欠陥部分の発生を抑
制することが可能きなる。

また本発明の形成方法によれば、第１層目の配線の形成
Ｔ稈と突起押え膜の形成工程との間に減圧真空熱処理を
している。

このため、第１層目の配線の結晶方位（００１）方向に
小突起を形成することができる。

これにより第１１！ｌ目の配線にアルミニウムの突起押
え膜を形成した後層間絶縁膜を平坦化する熱処理に曝し
ても第１５目の配線の熱ストレスを小突起により緩和す
ることができ、従来のような結晶方位（１００）面のｄ
＋！　−Ｓ　ｉ合金部分や配線欠陥部分の発生を抑制す
ることが可能となる。従って電気的特性の良好な多層配
線構造を形成できるので、信鎖性の高い半導体装置を製
造することが可能となる。

〔実施例〕

次に図を参照しながら本発明の実施例について説明する
。

第１．２図は本発明の実施例に係る半導体装置の製造方
法を説明する図であり、第１図はその原理図を示してい
る。

図において、半導体１１ｉｔｌｌや層間絶縁膜１２から
成る基板１０に、アルミニウムやアルミ合金から成る第
１Ｎ目の配線１３を形成し、その後、熱処理することに
より破線円内図に示すように第１層目の配線の結晶方位
（ＯＯ１〕方向に小突起１３ａを形成する。

これにより、後工程において第１層目の配線１３を熱処
理に曝しても、その熱ストレスを小突起１３ａにより緩
和することができ、該第１層目の配線の結晶方位（１０
０）面へのＡｊ！−Ｓｉ合金部分や配線欠陥部分の発生
を抑制することが可能となる。

第２図は本発明の実施例に係る半導体装置の多層配線の
形成工程図である。

図において、まず所定形成工程によりトランジスタ素子
や抵抗素子等の″ｆ−導体層１１を形成し、その後半導
体１’１Ｊ１１を不図示の電極コンタクトホールを有す
る層間１！！ｓｉ膜１２により絶縁し、基板１０を形成
する。次いで基板１０上にアルミニウム若しくはアルミ
ニウム合金から成る第１層目の配線１３をスパッタ法等
により形成する（同図（ａ））。

次に基板１０を減圧真空熱処理して、第１層目の配線１
３の結晶方位（００１１方向に小突起１３ａを形成する
。なお、減圧真空熱処理条件はＮ２雰囲気中において、
加熱温度を３００〜４００〔’Ｃ〕稈度、加熱時間３分
間程度とする（同図（ｂ））。

次いで、第１１４目の配線１３上にアルミニウムの突起
押え■々１４を形成する。なお突起押え膜１４は、ＰＶ
Ｄ法により常温において、膜厚９００〜１５００　（人
］程度に成長する（同図（Ｃ））。

その後、突起押え膜１４上に第１層目の配線１３を絶縁
するＰＳＧ等の層間絶縁膜Ｉ５を形成し、さらに熱処理
をして平坦化する。なお熱処理条件は、Ｎ、／１１．雰
囲気中において、加熱温度を４００〜４５０（’Ｃ）程
度、加熱時間３０〜６０分程度と程度（同図（ｄ））。

次に層間絶縁膜１５上に第２層目の配線１６をスパッタ
法等により形成する。なお、後工程において同図（ｃ）
の形成工程と同様に突起押え膜を該配線毎に形成する（
同図（ｅ））。

これ等によりＶＬＳ　１等の信号線や電源線等をアルミ
ニウムａｊよアルミニウム合金配線により多層配線を形
成することができる。

このようにして、第１Ｉ目の配線１３の形成工程と、突
起押え膜１４の形成工程との間に減圧真空熱処理をして
いる。

このため、第１ｒｒ４目の配線の結晶方位（００１’）
方向に小突起１３ａを形成することができる。これによ
り、第１１目の配線にアルミニウムの突起押え１Ｉｆｆ
１４を形成した後、基板１０を層間絶縁膜１５平坦化を
する熱処理に曝しても、第１層目の配線１３の熱ストレ
スを小突起１３ａにより緩和することができ、従来のよ
うな結晶方位（＋００）面のＡｌ−５ｉ合余部分や配線
欠陥部分の発生を抑制することが可能となる。

〔発明の効果〕

以ト説明したように本発明によれば、第ｎ層目の配線を
形成する毎に減圧真空熱処理をしているので後工程にお
ける該配線の熱ストレスを緩和することが可能となる。

これにより電気特性の良好な多層配線構造を形成するこ
とができるので、信卸性の高い半導体装置を製造するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の半導体装置の製造方法に係る原理図
、 第２図は、本発明の実施例に係る半導体装置の多層配線
の形成工程図、 第３図は、従来例の半導体製造方法に係る多層配線構造
図、 第４図は、従来例の多層配線方法の課題説明図である。 （符号の説明） １０…基板、 １．１１…半導体層、 ２．５，１２．１５…層間絶縁膜、 ３．１３…第１１！！目のＭ配線（第１＠目の配線）、
４．１４…突起押え膜、 ６．１６…第２層目のＭ配線（第２層目の配線）、７…
Ｍ配線欠陥部分、 ８…（１００）面のＡＩ　−５ｉ合金部分、１３ａ…小
突起。 −二一−−′ （ｂ） 本１８四セ０凍露や１羽’ｌぐ係ろキ専件用麩に多層山
巴貨竪０竹今に工Ａ！図第２図はの１） 〈 ６（＋ｏｏ＋ａｎＡｔ−５；ａ＆苛＄ 権濠４Ｐｈ珍眉曲史泳の題説朗図 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板（１０）上のアルミニウム若しくはアルミニ
   ウム合金からなる配線（１３）の結晶方位〔００１〕方
   向に小突起（１３ａ）を形成する工程を有することを特
   徴とする半導体装置の製造方法。
2. （２）基板（１０）上にアルミニウム若しくはアルミニ
   ウム合金からなる第１層目の配線（１３）を形成する工
   程と、 前記基板（１０）を減圧真空熱処理して、第１層日の配
   線（１３）上に小突起を形成する工程と、前記第１層目
   の配線（１３）上に突起押え膜（１４）を形成する工程
   と、 前記突起押え膜（１４）上に層間絶縁膜（１５）を形成
   し、その後前記基板（１１）を熱処理して、該層間絶縁
   膜（１５）を平坦化する工程と、前記層間絶縁膜（１５
   ）上に第２層目の配線（１６）を形成する工程とを有す
   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。
3. （３）前記減圧真空熱処理を第ｎ層目の配線（ｎ＝１、
   ２、３…）毎に窒素雰囲気中において、加熱温度を３５
   ０〔℃〕〜４００〔℃〕、加熱時間を数分間程度行なう
   ことを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方法
   。