JPH02215131A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH02215131A
JPH02215131A JP3501689A JP3501689A JPH02215131A JP H02215131 A JPH02215131 A JP H02215131A JP 3501689 A JP3501689 A JP 3501689A JP 3501689 A JP3501689 A JP 3501689A JP H02215131 A JPH02215131 A JP H02215131A
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JP
Japan
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contact hole
film
aluminum
wiring
metal
Prior art date
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JP3501689A
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English (en)
Inventor
Shoichi Kagami
正一 各務
Tetsuya Asami
哲也 浅見
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Toshiba Corp
Toshiba Electronic Device Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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Publication date
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Publication of JPH02215131A publication Critical patent/JPH02215131A/ja
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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】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、特に金属配線を含む半導体装置の製造方法
に関する。
(従来の技術) 以下、図面を参照して、従来の金属配線を含む半導体装
置の製造方法について説明する。
第2図は、従来の半導体装置内の金属配線の形成方法に
よって、形成された金属配線のコンタクト孔内、および
その近傍の断面図である。
第2図に示すように、例えばp型シリコン基板101内
に、例えば写真蝕刻法により、図示しない所定のホトレ
ジストによるn型不純物拡散層パターンを形成し、この
ホトレジストパターンをマスクとして、n型の不純物を
イオン注入、および熱拡散させることにより、n型不純
物拡散層108を形成する。次に、例えばCVD法によ
り、CVD−シリコン酸化膜102を形成する。次に、
必要に応じて、例えばCVD法により、表面平坦化層の
B P S G (Boron Phosphorus
 5IJfcateGlass)膜103を形成する。
次に、例えば写真蝕刻法により、図示しない所定のホト
レジストによるコンタクト孔パターンを形成し、このホ
トレジストパターンをマスクとして、異方性エツチング
を行ない、BPSG膜103、およびCVD−シリコン
酸化膜102を通してコンタクト孔104を開孔する。
同図では、コンタクト孔104は、不純物拡散層108
に対して開孔されている。次に、全面に、スパッタ法に
より、例えばアルミニウム(AI)膜を形成する。次に
、このアルミニウム膜105を、例えばホトレジストを
用いた写真蝕刻法によって所定の形状にバターニングす
ることにより、アルミニウム(金属)配線105が形成
される。次に、必要に応じて、例えばCVD法により、
表面保護膜として、PSG(Phosphorus 5
111cate Glass)膜107を形成する。
このようにして、従来技術による半導体装置内の金属配
線の形成方法により、半導体装置内のアルミニウム(金
属)配線105が形成される。
しかしながら、このような、従来のアルミニウム(金属
)配線の形成方法であると、第2図に示すように、コン
タクト孔104内、およびその近傍では、アルミニウム
(金属)配線105のステップカバレージが悪い。特に
コンタクト孔104内は、同図の円106の内部に示す
ように、局所的な、アルミニウム(金属)配線105の
滅膜領域が形成されてしまう。このような滅膜領域にお
いては、電流密度の増加が起こる。この結果、エレクト
ロマイグレーシジンの影響が著しくなり、ボイド、およ
びヒロックがアルミニウム(金属)配線内に発生し、ア
ルミニウム(金属)配線の断線等に至ってしまう。さら
に、近年、半導体装置、すなわち、LSI中の素子の微
細化にともない、コンタクト孔104のスケーリングも
微細化している。このようにコンタクト孔104が小さ
くなると、スパッタ法により形成されるアルミニウム膜
が、このコンタクト孔104内に形成されなくなる。す
なわち、コンタクト孔104が小さすぎるため、アルミ
ニウム原子がコンタクト孔104内ヘスバツタされなく
なってしまう。したがって、当初から、アルミニウム(
金属)配線105が断線したかたちで形成されてしまう
また、コンタクト孔104上では、保護膜107が同図
に示すように窪んでしまう。近年のLSIでは、高集積
化のため、多層の金属配線を用いる場合も多い。したが
って、このように窪んだ保護膜107上に、第2層金属
配線等が形成されると、この第2層金属配線には、加工
の面、および信頼性の面で悪影響がおよぼされる。すな
わち、従来の技術により形成された金属配線では、コン
タクト孔上の保護膜に段差が現われるため、多層の金属
配線を有して形成されるLSIには適していない。
(発明が解決しようとする課題) この発明は上記のような点に鑑み為されたもので、コン
タクト孔内、およびその近傍での金属配線のステップカ
バレージを改善し、金属膜がスパッタされないような小
さなコンタクト孔でも金属配線を形成することを可能と
して、ひいては多層の金属配線を有して形成される半導
体装置に適した金属配線を形成できる半導体装置の製造
方法を提供することを目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) この発明による半導体装置の製造方法によれば、半導体
層、もしくはこの半導体層上に形成された導体層上に絶
縁膜を形成する工程と、この絶縁膜を通して上記半導体
層、もしくは導体層に対しコンタクト孔を開孔する工程
と、全面に第1の物質による金属膜を形成する工程と、
この第1の物質による上記コンタクト孔を含むその周辺
に形成された金属膜に対し、第1の物質、または第2の
物質をイオン注入する工程と、このイオン注入された第
1の物質による金属膜を、この第1の物質の融点よりも
低い温度で熱処理する工程と、この熱処理された第1の
物質による金属膜を所定の形状にパターニングする工程
とを具備することを特徴とする特 (作 用) 上記のような半導体装置の製造方法によれば、金属配線
となる第1の物質による金属膜に対し、第1の物質、ま
たは第2の物質をイオン注入することによって、上記第
1の物質による金属膜がアモルファス(非晶質)化する
。このように、第1の物質による金属膜がアモルファス
化することによって、このアモルファス化した部分にお
いて、実質的な融点は低下する。このように融点が低下
することにより、低い温度で、上記第1の物質による金
属膜を全部、あるいは一部分を溶かすことができ、この
第1の物質による金属膜に流動性を持たせることができ
る。このように流動性を持った第1の物質による金属膜
によって、コンタクト孔内は埋込まれる。また、同時に
、コンタクト孔上は平坦化される。
(実施例) 以下、図面を参照して、この発明の一実施例に係わる半
導体装置の製造方法について説明する。
第1図(a)乃至第1図(d)は、この発明の一実施例
に係わる半導体装置内の金属配線の形成方法について、
工程順に示した断面図である。
まず、第1図(a)に示すように、例えばp型シリコン
基板1内に、例えば写真蝕刻法により、図示しない所定
のホトレジストによるn型不純物拡散層パターンを形成
し、このホトレジストパターンをマスクとして、n型の
不純物をイオン注入、および熱拡散させることにより、
n型不純物拡散層8を形成する。次に、例えばCVD法
により、CVD−シリコン酸化膜2を形成する。次に、
必要に応じて、例えばCVD法により、表面平坦化用の
B P S G (Boron Phosphorus
 5ilicateGlass)膜3を形成する。次に
、例えば写真蝕刻法により、所定のホトレジストによる
コンタクト孔パターンを形成し、この図示しないホトレ
ジストパターンをマスクとして、異方性エツチングを行
ない、BPSG膜3、およびCVD−シリコン酸化膜2
を通してコンタクト孔4を開孔する。同図では、コンタ
クト孔4は、不純物拡散層8に対して開孔されている。
次に、全面に、スパッタ法により、例えばアルミニウム
(Al)85を、0.41程度形成する。この時、形成
されたアルミニウム膜5は多結晶構造となっている。
次に、第1図(b)に示すように、全面に、例えばアル
ミニウム膜5と同じ物質であるアルミニウム6を加速電
圧50 KeV 、 ドーズ量2X1017csi−2
の条件でイオン注入する。このイオン注入において、加
速電圧は、アルミニウム115に対して不純物を打込む
深さによって調節される。
次に、第1図(c)に示すように、例えば温度450℃
で、15分間の熱処理を行なう。この時の熱処理の温度
は、アルミニウム膜5の融点(約660℃)よりも低い
温度で行なう。
次に、第1図(d)に示すように、アルミニウムM5を
、例えばホトレジストを用いた写真蝕刻法によって所定
の形状にバターニングすることにより、アルミニウム(
金属)配線5′が形成される。次に、必要に応じて、例
えばCVD法により、表面保護膜として、P S G 
(PhosphorusSilicate Glass
)膜7を形成する。このようにして、この発明の一実施
例に係わる半導体装置内の金属配線の形成方法により、
半導体装置内のアルミニウム(金属)配線5゛が形成さ
れる。
このような、アルミニウム(金属)配線の形成方法によ
れば、まず、アルミニウム(金属)配線5′となる、ス
パッタ法によって形成された多結晶構造のアルミニウム
膜5に、同じ物質であるアルミニウムがイオン注入され
ることにより、このアルミニウム膜5がアモルファス化
する。このように、アルミニウム1815がアモルファ
ス化することによって、このアモルファス化した部分に
おいて、実質的な融点は低下する。このことから、現在
、製造プロセスで望まれている、プロセスの低温化から
外れることなくアルミニウムを溶かす、すなわち、アル
ミニウムに流動性を持たせることができる。この流動性
を持ったアルミニウムを利用して、第1図(e)に示す
ように、上記コンタクト孔4内を、アルミニウムにより
、埋込むことが可能となる。したがって、コンタクト孔
4内、およびその近傍のステップカバレージを改善でき
る。また、このアルミニウム膜5がアモルファス化され
る量は、加速電圧(イオン打込みエネルギー)を調節す
ることによって制御できる。このことから、アルミニウ
ムNX5に多結晶の領域と、アモルファスの領域とを形
成することもできる。このように多結晶の領域と、アモ
ルファスの領域とが存在しているアルミニウム膜5では
、その内部において、上述したようなことから融点に差
が生じる。このように融点に差が生じることにより、多
結晶の領域は溶かさず、アモルファスの領域のみ溶かす
ことも可能である。例えばアルミニウム85の上層をア
モルファス、下層を多結晶となるように形成すれば、上
層のアモルファスの領域のみ部分的に溶かす、すなわち
、流動性を持たせることができる。このことから、この
アルミニウム膜5と、シリコン基板1、および不純物拡
散層8との界面において、アルミニウム膜5へのシリコ
ンの拡散、あるいはシリコン基板1、および不純物拡散
層8へのアルミニウム拡散を防ぐことができる。さらに
、コンタクト部での不純物析出によるコンタクト抵抗の
増大の点も抑制できる。また、イオン注入技術の利点で
ある注入領域の選択性を利用して、アルミニウム111
5に対し、局所的にイオンを打込み、アルミニウム膜5
の所定の領域の融点を選択的に下げることも可能である
。これらのことから、アルミニウム膜5において、高さ
方向にも、平面方向にも、アモルファス化する領域、す
なわち、流動性を持たせる領域を選択できる。
さらに、従来のスパッタ法では、小さすぎてスパッタで
きなかったコンタクト孔でも、上記のような流動性を持
ったアルミニウムによって、埋込むことが可能となる。
さらに、同時に、コンタクト孔4上が、流動性を持った
アルミニウムにより、平坦化される。すなわち、コンタ
クト孔4上に保護膜を形成しても段差が現われることが
ない。したがって、多層の金属配線を有して形成される
LSIに適している。
尚、上記一実施例では、アルミニウム(金属)膜に対し
て、イオン種として、同じ物質であるアルミニウムを用
いたが、イオン種として、例えばチタン(Ti)、タン
タル(Ta)、タングステン(W)、銅(Cu ) 、
クロム(Cr)、シリコン(Si)等を用いてもよい。
また、上記一実施例では、イオン注入をアルミニウム(
金属)膜をバターニングする前に行なったが、パターニ
ングした後に行なってもよい。
[発明の効果〕 以上説明したようにこの発明によれば、半導体装置内の
金属配線となる金属膜に、金属膜と同じ物質、あるいは
異なる物質をイオン注入することにより、上記金属膜が
アモルファス化し、実質的な融点が低下する。したがっ
て、低温で金属膜を溶かす、すなわち、流動性を持たせ
ることが可能となり、コンタクト孔等の窪みをこの金属
膜で埋め込むことが可能となる。同時に平坦化もなされ
る。
これらのことから、コンタクト孔内、およびその近傍で
の金属配線のステップカバレージが改善され、金属膜が
スパッタされないような小さなコンタクト孔でも金属配
線を形成することが可能となり、ひいては多層の金属配
線を有して形成される半導体装置に適した金属配線を形
成できる半導体装置製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)乃至第1図(d)は、この発明の一実施例
に係わる半導体装置内の金属配線の形成方法を工程順に
示した断面図、第2図は、従来技術により形成された半
導体装置内の金属配線の断面図である。 1・・・pI2シリコン基板、2・CVD−シリコン酸
化膜、3・・・BPSG膜、4・・・コンタクト孔、5
・・・アルミニウム膜、5゛・・・アルミニウム(金属
)配線、6・・・アルミニウムイオン、7・・・PSG
膜、8・・・n型不純物拡散層、101・・・p型シリ
コン基板、102・・・CVD−シリコン酸化膜、10
3・・・BPSG膜、104・・・コンタクト孔、10
5・・・アルミニウム膜、105”・・・アルミニウム
(金属)配線、106・・・滅膜領域、107・・・P
SG膜、108・・・n型不純物拡散層。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第 図 第1図 (b) 第1図 (c) 第 図(d) 第 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体層、もしくはこの半導体層上に形成された導体層
    上に絶縁膜を形成する工程と、この絶縁膜を通して上記
    半導体層、もしくは導体層に対しコンタクト孔を開孔す
    る工程と、全面に第1の物質による金属膜を形成する工
    程と、この第1の物質による上記コンタクト孔を含むそ
    の周辺に形成された金属膜に対し、第1の物質、または
    第2の物質をイオン注入する工程と、このイオン注入さ
    れた第1の物質による金属膜を、この第1の物質の上記
    イオン注入される、前の融点よりも低い温度で熱処理す
    る工程と、この熱処理された第1の物質による金属膜を
    所定の形状にパターニングする工程とを具備することを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
JP3501689A 1989-02-16 1989-02-16 半導体装置の製造方法 Pending JPH02215131A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08204013A (ja) * 1995-01-06 1996-08-09 Lg Semicon Co Ltd 半導体装置の配線形成方法
US7750476B2 (en) 1995-12-20 2010-07-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device having a reliable contact

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08204013A (ja) * 1995-01-06 1996-08-09 Lg Semicon Co Ltd 半導体装置の配線形成方法
US7750476B2 (en) 1995-12-20 2010-07-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device having a reliable contact

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