JPH02178930A - 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等における金属配線パターンの形成方
法に関するものである。

従来の技術 ＬＳＩの高集積化に伴ない配線の線幅は年々減少し、現
在サブミクロン（１μｍ以下）領域に突入している。こ
れに伴なって、現在配線材料として広く使われているア
ルミニウム配線に大きな信頼性上の問題が生じてきた。

すなわち、ストレスマイグレーションとエレクトロマイ
グレーションによる配線のオープン、ショート不良であ
る。前者はアルミニウム配線」二に保護膜を形成し熱を
加えたときに、保護膜の圧縮または引っ張り応力により
アルミニウム配線に応力歪みが生じ、配線中に応力歪み
の匂配がかかる。この応力匂配により配線中の空孔が結
晶粒界に集まり、ボイドが形成され、やがて配線が断線
する。一方接者では、配線幅の減少に伴なう電流密度の
増加により、電子の流れる方向に沿ってアルミニウム原
子か移動する現象による不良で、アルミニウム原子が移
動すると、あとには空孔が残こる。この空孔は集まって
ボイドを形成し、やがてボイドの成長により配線はオー
プンする。また移動したアルミニウム原子は粒界に留ま
りヒロックやウィスカーが生じ隣接する配線と接触しシ
ョート不良が生じる。

最近、上記アルミニウム配線の大きな問題点を解決する
ために高融点金属との複合化か行なわれ始めている。第
３図にその例を示す。図中Ｉ＋−１８は各々、シリコン
基板１１、シリコン酸化膜１２、高融点金属またはその
窒化物、シリサイド１３、シリコン含有アルミニウム１
４、シリコン基板Ｉ５、シリコン酸化膜用　シリコン含
有アルミニウム配線Ｉ７、高融点金属１８を示す。第３
図（ａ）はアルミニウム配線と下地との間にストレスマ
イグレーンヨン（以下ＳＭと略す）及びエレクトロマイ
グレーション（以下ＥＭと略す）耐性の強い高融点金属
またはその化合物をひくことにより上記アルミニウム配
線の信頼性の問題を改善をはかっている。同様に第３図
（ｂ）においても、高融点金属をアルミニウム配線に被
覆することにより、耐ＳＭ、　　Ｅｌｌｌ性の強化を考
えている。

発明が解決しようとする課題 第３図に示す２つの方法にも最近、問題があることが明
らかになってきた。まず、第３図（ａ）では、ＥＭによ
るヒロックやウィスカーが生じ線間ショート不良が起こ
ることや抵抗の振動現象がある。

方策３図（ｂ）でも、ＥＭによるアルミニウムのタング
ステン被覆膜の突き抜けや、多層配線では、層間でのシ
ョート不良モードか生しることが明らかになってきた。

また、［ｉ４ＭＤＲＡＭでは配線幅はさらに減少し０．
５μｍになる。アルミニウム配線の限界は０．５μｍと
も言われ、この領域ではもはやアルミニウム配線を使っ
たハイブリッド化も困難と考えてよく、高融点金属の配
線を採用する方法が必要となってくる。

高融点金属の配線を形成することは今までにも試みられ
ているが、光露光した後の高融点金属のエツチングが難
しく、所望するパターンに配線を形成することができな
い。

本発明は、かかる点に鑑み、０．５μｍ以下の配線幅の
高融点金属の配線をマスクなして選択的に絶縁膜」−に
所望するパターンに形成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 上記課題の解決のために、減圧化学的気相成長法（以下
、減圧ＣＶＤ法と略す）によるタングステンは同じシリ
コン酸化膜でも表面形状の粗な部分には堆積するが、表
面形状の滑らかな部分には堆積しないことを利用し、集
束イオンビームまたはレーザー光によりシリコン酸化膜
表面を照射し、その表面形状を変化させることにより所
望するパターンにタングステン配線の形成を行なうもの
である。

作用 上記集束ビームによる表面の改質を行なうことにより０
．５μｍ以下の配線材料として期待される高融点金属を
マスクなしで所望するパターンに配線を形成することが
可能である。

実施例 以下実施例について詳細に説明する。第１図、第２図は
各々、本発明で実施したプロセスフローを示す。

はじめに第１図に示す実施例について詳細に説明する。

同図２１〜２６は各々、シリコン基板２１１　　熱ＣＶ
Ｄ法により形成した表面形状の滑らかなシリコン酸化膜
２２、集束したイオンビームまたはレーザー光２３、六
フッ化タングステン（以下ＷＦａと記す）とシラン（以
下５ｔ）Ｉ、と記す）の混合ガス２４、上記集束ビーム
により物理的にスパッターされて表面形状が粗になった
凹凸部分２５、減圧ＣＶＤ法により堆積させたタングス
テン２６、を示す。以下実施したプロセスフローについ
て簡単に説明する。まず初めに同図（ａ）において、熱
ＣＶＤ法により基板２Ｉ上に表面形状が滑らかなシリコ
ン酸化膜２２を堆積させる。上記シリコン酸化膜２２表
面に集束イオンビームまたはレーザー光２３を同図（ｂ
）に示すように所望するパターンに表面を照射すること
により表面原子を物理的にスパッタリングする。

次に同図（ｃ）に示すように減圧ＣＶ　］）法によりＷ
Ｆ６と５ＩＨ４の混合ガス２４から上記集束ビーム２３
により表面形状が粗な部分２５にのみ選択的タングステ
ン２６を同図（ｄ）に示すように所望するパターンに堆
積させる。以」二同図（ａ、）〜（ｄ）のプロセスによ
り絶縁膜上に高融点金属をマスクなして所望するパター
ンに配線を選択的に形成することができる。

更に、第２図に示した実施例のプロセスフローを詳細に
説明する。同図３１〜３６は各々、シリコン基板３１、
シリコン酸化膜３２、レーザー光３３、ＷＦ６と５ＩＨ
ｚの混合ガス３４、レーザーアニールにより表面形状が
滑らかになった平坦部分３５、タングステン配線３６、
を示す。以下プロセスフローの詳細を説明する。まず最
初に、シリコン基板３１」二にスパッタ法により同図（
ａ）に示すように表面形状の和なシリコン酸化膜３２を
堆積させる。次に、集束したレーサー光３３を同図（ｂ
）に示すように所望する表面に照射し、レーザーアニー
ルにより照射された表面および数層は再結晶化し同図（
Ｃ）で示すように表面形状の滑らかな部分３５になる。

次に、同図（Ｃ）て示ずように反応ガスとしてＷＦ６と
５ｉＨＡの混合ガス３４を用いて減圧ＣＶＤ法によりレ
ーザー光によりアニールされていない表面形状が杜な部
分のみに同図（ｄ）に示すようにタングステン３６が選
択的に堆積する。以上同図（ａ、）〜（ｄ）のプロセス
により第２図で示す実施例同様、高融点金属を絶縁膜上
にマスクなしで所望するパターンに選択的に堆積させ配
線を形成することができる。

発明の効果 以」二説明してきたように、集束ビームを使って表面を
スパッタリングまたはアニーリングするこ七で表面政界
することにより絶縁膜上に高融点金属配線をマスクなし
て選択的に形成することができる。本発明は多層配線に
大きく貢献するものてあり、その実用的価値は高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の配線形成方法の一実施例を示す工程
断面図、第２図は、本発明の他の実施例を示す工程断面
図、第３図は、従来の配線形成方法の部分工程断面図で
ある。 ２Ｉ・・・・シリコン基板、２２　・・・シリコン酸化
膜、２３・・・・レーザ光、２４・・・・混合カス、２
５・・・・凹凸部、２６・・・タングステン。 代理人の氏名　弁理士　栗野重孝　ほか１名第１図 第 図 弓 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に熱による化学的気相成長法により絶縁膜
   を形成する第１の工程と、上記絶縁膜に集束させたレー
   ザビームもしくはイオンビームを照射し照射部分のみの
   表面形状を変える第２の工程と、上記集束ビームにより
   表面形状に凹凸をつけた上記照射部分に減圧化学的気相
   成長法により選択的にタングステンを成長させ配線を形
   成する第３の工程とからなる配線の形成方法。
2. （２）基板上にスパッター法により絶縁膜を形成する第
   １の工程と、上記絶縁膜に集束させたレーザー光により
   所望するパターン表面以外に照射し再結晶化することに
   より照射部分の表面形状を滑らかにする第２の工程と、
   上記レーザ光の照射していない表面形状の粗な部分に減
   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、所望するパターンに配線を形成する第３の工程と
   からなる配線の形成方法。