JPH02152236A - 配線の形成方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、超ＬＳＩ等における配線の形成方法に関する
ものである。

従来の技術 従来の配線形成のプロセスフローを第１図に示す。第２
図（ａ）において、シリコン基板２１上に堆積させた絶
縁膜２２上に、シリコン含有アルミニウム（以下、アル
ミと呼ぶことにする）をスパッタリング法により同図（
ｂ）に示すように所望する膜厚のアルミ膜２３を堆積さ
せる。次に、上記アルミ膜２３上に同図（Ｃ）に示すよ
うに、レジスト２４を塗布し、これを露光することによ
り同図（ｄ）に示すように所望するパターンを形成させ
る。上記パターニングしたレジストをマスクとして、下
地のアルミ膜２３をドライエ・ソチングし同図（ｅ）；
こ示すように所望するパターンを形成し、最後に上記レ
ジストをドライエツチングにより除去することで、同図
（ｆ）で示すような所望するノ（ターンのアルミ配線を
形成させる。

発明が解決しようとする課題 配線幅が１μｍ以下になると、アルミの結晶粒径よりも
粒界の方が太き（なり、そのため節目構造のアルミ配線
になる。この節目構造のアルミ配線上 ン（以下ＥＭと略す）という現象が起こりアルミ中のシ
リコンが拡散して節目に集まりその糸吉果抵抗が高くな
る、さらには節目ｌ：集まったシリコン生長して配線側
壁から析出し隣接する配線と接触しショート不良が起き
る。このような不良をＥＭ不良と呼ぶことにする。この
他に、上記アルミ配線上に絶縁膜を堆積させ、加熱する
とアルミと絶縁膜との間で応力ひずみの差により、アル
ミ配線上中に応力勾配が生じる。この応力勾配が空子し
を粒界へ拡散させ、ボイドを発生させる。このボイドが
さらに生長していくと配線がオーブンしてしまう。上記
不良をストレス・マイグレーション不良（以下、ＳＭ不
良と略す）と呼ぶことにする。

本発明は、かかる点に鑑み、１μｍ以下でのアルミ配線
の物性的要因で生じる上記ＥＭ、ＳＭ不良の問題点を解
消することを目的とした配線の形成方法である。

課題を解決するための手段 この問題の解決のために、配線材料として耐ＳＭ、ＥＭ
性の強い高融点金属の１つであるタングステンを選び、
タングステンがアルミニウム上に選択的に堆積すること
から、レーザー誘起表面反応を利用して数原子層のアル
ミニウム超薄膜のノくターンを形成し、この上に減圧Ｃ
Ｖ法によりタングステンを縦方向に堆積させるものであ
る。

作　　　用 レーザー光を使用することで、レジストを使わず、また
そのビーム径を波長程度に集光し走査することにより画
描で数原子層のアルミニウム超薄膜の配線パターンを形
成することができる。その結果、タングステンを垂直方
向に堆積でき、下地のアルミニウム超薄膜のパターンを
そのまま反映したタンゲスラン配線が形成できる。また
、レーザーの波長程度の線幅をもった配線が形成できる
ことから、レーザー光の波長を選択することで、いろい
ろな幅の配線を形成することも可能である。

実施例 以下本発明のパターン転写によるタングステン配線の形
成方法に関して、以下実施例について詳細に説明する。

第１図はパターン転写によるタングステン配線形成の実
施したプロセスフローを示す。図中１〜７は、各々シリ
コン基板、シリコン酸化膜よりなる絶縁膜、マスクパタ
ーン、アルミ有機物分子、炭酸ガスレーザー光、数原子
層のアルミニウム超薄膜およびタングステン配線を表す
。以下プロセスフローを説明する。

まず、同図（ａ）に示すようにアルミ有機物（化合物）
分子４をシリコン基板１上に堆積させた絶縁膜２上に吸
着させる。次に同図（ｂ）で示すように、マスクパター
ン３を通して炭酸ガスレーザー光５を表面に照射し、上
記吸着しているアルミ有機物分子４を熱的分解させる。

その結果、同図（Ｃ）で示すように、所望するパターン
にアルミニウム超薄膜６が転写形成される。

このパターン転写したアルミニウム超薄＠６の上に、減
圧ＣＶＤ法によりタングステンを同図（ｄ）に示すよう
に選択的に堆積させるものである。

この第２図により実施したタングステン配線と従来使わ
れているシリコン含有アルミニウム（以下アルミと呼ぶ
ことにする）配線の線幅に対する断線の歩留まりを比較
したのを第３図に示す。

このときの断線試験は大電流をある一定の時間流した後
に任意の配＄１！５０本について断線しているかどうか
を調べた。同図の結果からも分かるように、サブミクロ
ン領域になると、アルミ配線の歩留まりは急激に減少し
ているのに対し、タングステン配線０．５μｍの線幅に
おいても歩留まりは１００％という興味ある結果が得ら
れた。

また、次に直接描画によるタングステン配線形成に関し
て述べる。これはレーザーのビーム径をその波長程度ま
で絞ぼれることを利用して、集光したレーザー光を基板
に走査しながら照射し、マスクなしで直接配線を描画し
たものである。

第４図にその実施したプロセス７０−を示す。

図中４１〜４７は各々、シリコン基板、シリコン酸化膜
よりなる絶縁膜、アルミ有機物分子、アルゴンフッ素（
以下ＡｒＦ、、！：記す）エキシマレーザ−（１９３ｎ
ｍ）数原子層のアルミニウム超薄膜およびタングステン
配線を示す。以下、実施したプロセスフローを説明する
。

第４図（ａ）で示すように、シリコン基板４１上に堆積
させたシリコン酸化膜の絶縁膜４２の上にアルミ有機物
分子４３を吸着させる。次に、同図（ｂ）に示すように
、気相中に存在するアルミ有機物分子４３を排気する。

次に、波長程度に集光したＡｒＦエキシマレーザ−４４
を、同図（Ｃ）で示すようにマスクなしで直接照射しな
がら走査する。この結果、光が照射した部分のみ吸着し
たアルミ有機物分子４３は表面で分解し、単原子相のア
ルミニウム膜が形成される。この同図（ａ）〜（Ｃ）の
工程を１サイクルとし、何回か繰り返すことにより、同
図（ｄ）に示すように数原子層のアルミニウム超薄膜４
５がレーザー照射部分のみに形成される。このアルミニ
ウム超薄膜４５の上に減圧ＣＶＤ法によりタングステン
を同図（ｅ）で示すように選択的に堆積させタングステ
ン配線４６を形成させる。この方法により実施して作成
したタングステン配線の線幅に対する大電流による断線
の歩留まりを従来のアルミ配線と比べたのを第５図に示
す。従来から使われているアルミ配線では、サブミクロ
ン領域で歩留まりが急に減少し、さらに、０．５μｍの
線幅が限界であるのに対して、本発明により形成したタ
ングステン配線では、励起光源の波長程度の線幅が実現
でき、０．２μｍの線幅においてさえ歩留まりは良好と
いう結果が得られた。

発明の効果 極めて細い線幅の高融点金属配線が、容易に形成するこ
きが出来、サブミクロンテバイスの集積化にとって極め
て有用であり、その工業的価値は高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の配線形成方法の一例を示す製造工程
断面図、第２図は、従来のアルミ配線の形成方法の例を
示す製造工程断面図、第３図は、同本発明の形成方法に
より形成された配線の線幅に対する歩留まりを示す特性
図、第４図は、本発明の配線の形成方法の他の例を示す
製造工程断面図、第５図は同方法による配線の歩留まり
特性図である。 １・・・・・・シリコン基板、２・・・・・・絶縁膜、
３・・・・・・マスクパターン、４・・・・・・アルミ
有機物分子、５・・・・・・炭酸ガスレーザ光、６・・
・・・・アルミニウム超薄膜、７・・・・・・タングス
テン配線。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ほか１名第１図 第 第 図 図 第 第 図 図 ｊｔ、束幅（ｐＷ′Ｌ） 第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に形成した絶縁膜の表面にアルミニウムの
   有機化合物（以下アルミ有機物と呼ぶことにする）の分
   子を吸着させる第１の工程と、上記アルミ有機物を吸着
   させた絶縁膜上にマスクパターンを通した炭酸ガスレー
   ザー光を照射することにより上記吸着アルミ有機物を振
   動励起または熱的に分解させ上記レーザー照射部分のみ
   に数原子層のアルミニウム超薄膜を形成させる第２の工
   程と、上記絶縁膜上に形成したアルミニウム超薄膜上に
   減圧化学的気相成長法により選択的にタングステンを堆
   積させ、タングステン配線を形成させる第３の工程とか
   らなる配線の形成方法。
2. （２）基板上に形成した絶縁膜上にアルミ有機物分子を
   吸着させる第１の工程し、気相中の残余気体を排気する
   第２の工程と、上記絶縁膜上に吸着したアルミ有機物分
   子に波長程度にビーム径を絞った紫外光またはＸ線を基
   板表面上を走査しながら照射し上記吸着種を励起分解す
   ることにより、走査照射部分のみにアルミニウムの超薄
   膜を形成させる第３の工程と、上記アルミニウム超薄膜
   上に減圧ＣＶＤ法によりタングステンを選択的に堆積さ
   せる第４の工程とからなる配線の形成方法。