JPH04268748A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH04268748A JPH04268748A JP2976591A JP2976591A JPH04268748A JP H04268748 A JPH04268748 A JP H04268748A JP 2976591 A JP2976591 A JP 2976591A JP 2976591 A JP2976591 A JP 2976591A JP H04268748 A JPH04268748 A JP H04268748A
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Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
係り，特に，高集積半導体装置の配線技術に関する。
係り，特に，高集積半導体装置の配線技術に関する。
【０００２】近年の集積半導体装置は高集積化に伴いコ
ンタクトホールの微細化が進み，コンタクトホール底部
の配線層上に形成される自然酸化膜が，コンタクト抵抗
に与える影響は日増しに増大している。そこで，その配
線に接続する上層配線を形成する場合，自然酸化膜を除
去する必要がある。
ンタクトホールの微細化が進み，コンタクトホール底部
の配線層上に形成される自然酸化膜が，コンタクト抵抗
に与える影響は日増しに増大している。そこで，その配
線に接続する上層配線を形成する場合，自然酸化膜を除
去する必要がある。
【０００３】
【従来の技術】図５（ａ） 〜（ｄ）は多層配線を形成
する従来例を示す工程順断面図であり，以下，これらの
図を参照しながら従来例の概略を説明する。
する従来例を示す工程順断面図であり，以下，これらの
図を参照しながら従来例の概略を説明する。
【０００４】図５（ａ） 参照
Ｓｉ基板１上に絶縁層２を介して第１の配線層（下層配
線層）となるＡｌ層３を形成する。その上に層間絶縁層
となるＳｉＯ２ 層５を形成する。
線層）となるＡｌ層３を形成する。その上に層間絶縁層
となるＳｉＯ２ 層５を形成する。
【０００５】図５（ｂ） 参照
コンタクトホール形成用の開孔７を有するレジストマス
ク６を形成し，それをマスクにしてＳｉＯ２ 層５をエ
ッチングし，Ａｌ層３を露出するコンタクトホール８を
形成する。
ク６を形成し，それをマスクにしてＳｉＯ２ 層５をエ
ッチングし，Ａｌ層３を露出するコンタクトホール８を
形成する。
【０００６】図５（ｃ） 参照
コンタクトホール８内のＡｌ層３は酸化されやすく，容
易に表面に酸化アルミニウム膜３ａが形成される。そこ
で，第２の配線層（上層配線層）を形成する真空容器内
でＡｒ＋ などの不活性ガスイオンを用いたミリングに
より，Ａｌ層３表面の酸化アルミニウム膜３ａを除去す
る。
易に表面に酸化アルミニウム膜３ａが形成される。そこ
で，第２の配線層（上層配線層）を形成する真空容器内
でＡｒ＋ などの不活性ガスイオンを用いたミリングに
より，Ａｌ層３表面の酸化アルミニウム膜３ａを除去す
る。
【０００７】図５（ｄ） 参照
つづいて，コンタクトホール８を埋込み，第１の配線層
３に接続する第２の配線層となるＡｌ層９を形成する。
３に接続する第２の配線層となるＡｌ層９を形成する。
【０００８】ところで，不活性ガスイオンによるミリン
グを行うにあたって，不活性ガスが第１の配線層３に打
ち込まれ，場合によってはバブルを形成することがある
。また，コンタクトホール８の側壁を削り，削られたＳ
ｉＯ２ が第１の配線層３にたたき込まれてコンタクト
抵抗が上昇するといった問題がある。
グを行うにあたって，不活性ガスが第１の配線層３に打
ち込まれ，場合によってはバブルを形成することがある
。また，コンタクトホール８の側壁を削り，削られたＳ
ｉＯ２ が第１の配線層３にたたき込まれてコンタクト
抵抗が上昇するといった問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題を
解決するために，第１の配線層を形成した後その上に自
然酸化膜が形成されるのを抑えるようにしたものである
。
解決するために，第１の配線層を形成した後その上に自
然酸化膜が形成されるのを抑えるようにしたものである
。
【００１０】
【課題を解決するための手段】図１（ａ） 〜（ｄ）
は実施例を示す工程順断面図である。上記課題は，半導
体基板１上に第１の配線層３を形成し， つづいて該第
１の配線層３を酸素を含む雰囲気に曝すことなくその上
にシリコン層４を形成する工程と， 該シリコン層４上
に絶縁層５を形成し，マスク６を用いて該絶縁層５をエ
ッチングし，該シリコン層４を露出するコンタクトホー
ル８を形成する工程と，該コンタクトホール８を埋込ん
で該シリコン層４に接続する第２の配線層９を形成する
工程と，加熱により該シリコン層４のシリコンを該第１
の配線層３及び該第２の配線層９に拡散溶解させる工程
とを有する半導体装置の製造方法によって解決される。
は実施例を示す工程順断面図である。上記課題は，半導
体基板１上に第１の配線層３を形成し， つづいて該第
１の配線層３を酸素を含む雰囲気に曝すことなくその上
にシリコン層４を形成する工程と， 該シリコン層４上
に絶縁層５を形成し，マスク６を用いて該絶縁層５をエ
ッチングし，該シリコン層４を露出するコンタクトホー
ル８を形成する工程と，該コンタクトホール８を埋込ん
で該シリコン層４に接続する第２の配線層９を形成する
工程と，加熱により該シリコン層４のシリコンを該第１
の配線層３及び該第２の配線層９に拡散溶解させる工程
とを有する半導体装置の製造方法によって解決される。
【００１１】また，前記コンタクトホール８からフッ酸
を含む溶液で前記シリコン層４を表面処理した後，前記
第２の配線層９を形成する半導体装置の製造方法によっ
て解決される。
を含む溶液で前記シリコン層４を表面処理した後，前記
第２の配線層９を形成する半導体装置の製造方法によっ
て解決される。
【００１２】また，前記第１の配線層３及び前記第２の
配線層９はＡｌ或いはＡｌを主体とする合金からなる半
導体装置の製造方法によって解決される。
配線層９はＡｌ或いはＡｌを主体とする合金からなる半
導体装置の製造方法によって解決される。
【００１３】
【作用】本発明では第１の配線層３を形成し， つづい
て該第１の配線層３を酸素を含む雰囲気に曝すことなく
その上にシリコン層４を形成しているから，第１の配線
層３表面に自然酸化膜が形成されることがない。
て該第１の配線層３を酸素を含む雰囲気に曝すことなく
その上にシリコン層４を形成しているから，第１の配線
層３表面に自然酸化膜が形成されることがない。
【００１４】シリコン層４表面に自然酸化膜が形成され
たとしても，これは容易にウエットエッチングにより除
去でき，第１の配線層３に悪影響を及ぼすことがない。 また，コンタクトホール８からフッ酸を含む溶液でシリ
コン層４を表面処理すると，その後酸素を含む雰囲気に
曝しても酸化が抑制されるので，第２の配線層９を形成
したとき，第１の配線層との接続部でコンタクト抵抗を
低く抑えることができる。
たとしても，これは容易にウエットエッチングにより除
去でき，第１の配線層３に悪影響を及ぼすことがない。 また，コンタクトホール８からフッ酸を含む溶液でシリ
コン層４を表面処理すると，その後酸素を含む雰囲気に
曝しても酸化が抑制されるので，第２の配線層９を形成
したとき，第１の配線層との接続部でコンタクト抵抗を
低く抑えることができる。
【００１５】また，第１の配線層３及び第２の配線層９
がＡｌ或いはＡｌを主体とする合金からなる時は，シリ
コンは加熱により容易に第１の配線層３及び第２の配線
層９に拡散溶解するのでコンタクト抵抗の低減に効果的
である。
がＡｌ或いはＡｌを主体とする合金からなる時は，シリ
コンは加熱により容易に第１の配線層３及び第２の配線
層９に拡散溶解するのでコンタクト抵抗の低減に効果的
である。
【００１６】
【実施例】図１（ａ） 〜（ｄ） は実施例を示す工程
順断面図，図２は連続堆積を行う装置の概念図であり，
以下，これらの図を参照しながら説明する。
順断面図，図２は連続堆積を行う装置の概念図であり，
以下，これらの図を参照しながら説明する。
【００１７】図１（ａ） 参照
Ｓｉ基板１上に第１の配線層（下層配線層）３を形成す
る。Ｓｉ基板１上に直接第１の配線層３を形成してもよ
いし，ＴｉＮなどのバリアメタルを介して第１の配線層
３を形成してもよく，また，図に示すように間に絶縁層
２を介在させてもよい。
る。Ｓｉ基板１上に直接第１の配線層３を形成してもよ
いし，ＴｉＮなどのバリアメタルを介して第１の配線層
３を形成してもよく，また，図に示すように間に絶縁層
２を介在させてもよい。
【００１８】第１の配線層３は，例えばＡｌあるいはＡ
ｌを主体として少量のＳｉやＣｕ等を含む合金からなり
，例えば反応性スパッタリング法により，厚さ１μｍに
堆積する。つづいて，第１の配線層３の上に，例えば反
応性スパッタリング法により，厚さ１５０ ÅのＳｉ層
４を堆積する。
ｌを主体として少量のＳｉやＣｕ等を含む合金からなり
，例えば反応性スパッタリング法により，厚さ１μｍに
堆積する。つづいて，第１の配線層３の上に，例えば反
応性スパッタリング法により，厚さ１５０ ÅのＳｉ層
４を堆積する。
【００１９】Ｓｉ層４の上に絶縁層として厚さ１μｍの
酸化シリコン層５を堆積する。酸化シリコン層６は層間
絶縁膜となるもので，ＰＳＧ，ＳＯＧも含まれる。図２
は第１の配線層３とＳｉ層４の連続堆積を行う装置の概
念図であり，１０は第１の真空容器，１１は第２の真空
容器，１２は第３の真空容器，１３ａ 〜１３ｄ はゲ
ートバルブを表す。
酸化シリコン層５を堆積する。酸化シリコン層６は層間
絶縁膜となるもので，ＰＳＧ，ＳＯＧも含まれる。図２
は第１の配線層３とＳｉ層４の連続堆積を行う装置の概
念図であり，１０は第１の真空容器，１１は第２の真空
容器，１２は第３の真空容器，１３ａ 〜１３ｄ はゲ
ートバルブを表す。
【００２０】第１の真空容器１０内で第１の配線層３の
堆積を行った後，ゲートバルブ１３ｂ を開いてＳｉ基
板１を第２の真空容器１１内に搬送する。第２の真空容
器１１の真空度は例えば１０−９Ｔｏｒｒのオーダーで
，第１の配線層３に自然酸化膜を生じない真空度に保た
れている。次にゲートバルブ１３ｃ を開いてＳｉ基板
１を第３の真空容器１２内に搬送した後，Ｓｉ層４の堆
積を行う。
堆積を行った後，ゲートバルブ１３ｂ を開いてＳｉ基
板１を第２の真空容器１１内に搬送する。第２の真空容
器１１の真空度は例えば１０−９Ｔｏｒｒのオーダーで
，第１の配線層３に自然酸化膜を生じない真空度に保た
れている。次にゲートバルブ１３ｃ を開いてＳｉ基板
１を第３の真空容器１２内に搬送した後，Ｓｉ層４の堆
積を行う。
【００２１】図１（ｂ） 参照
全面にレジストを塗布し，通常のフォトリソグラフィ技
術によりコンコクトホール形成のための開孔７を有する
レジストマスク６を形成する。
術によりコンコクトホール形成のための開孔７を有する
レジストマスク６を形成する。
【００２２】ＣＦ４ ＋Ｈ２ をエッチングガスとする
ＲＩＥにより開孔７から酸化シリコン層５をエッチング
して，シリコン層４を露出するコンタクトホール８を形
成する。 図１（ｃ） 参照 エッチング残等を除去する前処理の後に，０．１ ％Ｈ
Ｆ溶液によりシリコン層４表面の自然酸化膜を除去する
。シリコン層４表面には通常厚さ１０Å程度の自然酸化
膜が形成されている。
ＲＩＥにより開孔７から酸化シリコン層５をエッチング
して，シリコン層４を露出するコンタクトホール８を形
成する。 図１（ｃ） 参照 エッチング残等を除去する前処理の後に，０．１ ％Ｈ
Ｆ溶液によりシリコン層４表面の自然酸化膜を除去する
。シリコン層４表面には通常厚さ１０Å程度の自然酸化
膜が形成されている。
【００２３】０．１ ％ＨＦ溶液により酸化シリコン層
５もエッチングされるが，膜厚が大きいから問題となら
ない。その後，コンタクトホール８を埋め込み，シリコ
ン層４に接続する第２の配線層（上層配線層）９を形成
する。第２の配線層９は，例えばＡｌあるいはＡｌを主
体として少量のＳｉやＣｕ等を含む合金からなり，例え
ば反応性スパッタリング法により，厚さ１μｍに堆積す
る。
５もエッチングされるが，膜厚が大きいから問題となら
ない。その後，コンタクトホール８を埋め込み，シリコ
ン層４に接続する第２の配線層（上層配線層）９を形成
する。第２の配線層９は，例えばＡｌあるいはＡｌを主
体として少量のＳｉやＣｕ等を含む合金からなり，例え
ば反応性スパッタリング法により，厚さ１μｍに堆積す
る。
【００２４】図１（ｄ） 参照
その後加熱してシリコン層４のシリコンを第１の配線層
３及び第２の配線層９に拡散溶解させる。Ｓｉは４５０
℃程度の温度で容易にＡｌに溶解するが，配線形成後
の工程において，通常この程度の加熱がある場合が多く
，拡散溶解のための加熱処理を特に行わなくてもよい場
合が多い。
３及び第２の配線層９に拡散溶解させる。Ｓｉは４５０
℃程度の温度で容易にＡｌに溶解するが，配線形成後
の工程において，通常この程度の加熱がある場合が多く
，拡散溶解のための加熱処理を特に行わなくてもよい場
合が多い。
【００２５】ＨＦ溶液によりシリコン層４表面の自然酸
化膜を除去した後では，その表面を大気に曝しても自然
酸化膜の形成が抑制される。これはＨＦ処理と水洗を行
った後の表面においては，シリコン表面の未結合手を水
素が埋めることにより，酸化が抑制されるからで，この
ことは作業上のメリットが極めて大きい。
化膜を除去した後では，その表面を大気に曝しても自然
酸化膜の形成が抑制される。これはＨＦ処理と水洗を行
った後の表面においては，シリコン表面の未結合手を水
素が埋めることにより，酸化が抑制されるからで，この
ことは作業上のメリットが極めて大きい。
【００２６】図３（ａ）， （ｂ）は１０％ＨＦ処理後
に純水洗浄を行い，１日大気中に放置したシリコン層４
のＸＰＳ（Ｘ線光電子分光）分析結果を示す図である。 図４（ａ）， （ｂ）は過酸化アンモン溶液（過酸化水
素１＋アンモニア１＋水５）処理後に純水洗浄を行い，
１日大気中に放置したシリコン層４のＸＰＳ（Ｘ線光電
子分光）分析結果を示す図である。
に純水洗浄を行い，１日大気中に放置したシリコン層４
のＸＰＳ（Ｘ線光電子分光）分析結果を示す図である。 図４（ａ）， （ｂ）は過酸化アンモン溶液（過酸化水
素１＋アンモニア１＋水５）処理後に純水洗浄を行い，
１日大気中に放置したシリコン層４のＸＰＳ（Ｘ線光電
子分光）分析結果を示す図である。
【００２７】図３と図４とも，（ａ） は結合エネルギ
ー０〜１０００ｅＶの範囲の光電子数を示し，（ｂ）
は結合エネルギー１００ｅＶ付近を拡大したものである
。図３と図４とを比較してみると，ＨＦ処理したシリコ
ン層４表面の酸素量は過酸化アンモン処理したシリコン
層４表面の酸素量よりはるかに少ないことがわかる。
ー０〜１０００ｅＶの範囲の光電子数を示し，（ｂ）
は結合エネルギー１００ｅＶ付近を拡大したものである
。図３と図４とを比較してみると，ＨＦ処理したシリコ
ン層４表面の酸素量は過酸化アンモン処理したシリコン
層４表面の酸素量よりはるかに少ないことがわかる。
【００２８】以上のことから，第１の配線層を形成した
後，酸素を含む雰囲気に曝すことなくその上にシリコン
層を形成し，コンタクトホール形成後シリコン層にＨＦ
処理を行いさらに水洗を行えば第２の配線層との間に酸
素の極めて少ないコンタクトを実現できることがわかる
。
後，酸素を含む雰囲気に曝すことなくその上にシリコン
層を形成し，コンタクトホール形成後シリコン層にＨＦ
処理を行いさらに水洗を行えば第２の配線層との間に酸
素の極めて少ないコンタクトを実現できることがわかる
。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように，本発明によれば第
１の配線層にダメージを与えることなく第１の配線層に
接続する第２の配線を形成することができる。第１の配
線層と第２の配線層の間の酸素量は極めて少なくコンタ
クト性は良好である。
１の配線層にダメージを与えることなく第１の配線層に
接続する第２の配線を形成することができる。第１の配
線層と第２の配線層の間の酸素量は極めて少なくコンタ
クト性は良好である。
【図１】（ａ） 〜（ｄ） は実施例を示す工程順断面
図である。
図である。
【図２】連続堆積を行う装置の概念図である。
【図３】（ａ）， （ｂ）はＨＦ処理後のＸＰＳ分析結
果を示す図である。
果を示す図である。
【図４】（ａ）， （ｂ）は過酸化アンモン処理後のＸ
ＰＳ分析結果を示す図である。
ＰＳ分析結果を示す図である。
【図５】（ａ） 〜（ｄ） は従来例を示す工程順断面
図である。
図である。
１は半導体基板であってＳｉ基板
２は絶縁層
３は第１の配線層であり下層配線層であってＡｌ層３ａ
は酸化アルミニウム膜， ４はＳｉ層 ５は酸化シリコン層であって層間絶縁層６はマスクであ
ってレジストマスク， ７は開孔 ８はコンタクトホール ９は第２の配線層であり上層配線層であってＡｌ層１０
は第１の真空容器 １１は第２の真空容器 １２は第３の真空容器 １３ａ 〜１３ｄ はゲートバルブ
は酸化アルミニウム膜， ４はＳｉ層 ５は酸化シリコン層であって層間絶縁層６はマスクであ
ってレジストマスク， ７は開孔 ８はコンタクトホール ９は第２の配線層であり上層配線層であってＡｌ層１０
は第１の真空容器 １１は第２の真空容器 １２は第３の真空容器 １３ａ 〜１３ｄ はゲートバルブ
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体基板（１） 上に第１の配線層
（３） を形成し， つづいて該第１の配線層（３）
を酸素を含む雰囲気に曝すことなくその上にシリコン層
（４） を形成する工程と，該シリコン層（４） 上に
絶縁層（５） を形成し， マスク（６） を用いて該
絶縁層（５）をエッチングし，該シリコン層（４） を
露出するコンタクトホール（８） を形成する工程と，
該コンタクトホール（８） を埋込んで該シリコン層（
４） に接続する第２の配線層（９） を形成する工程
と，加熱により該シリコン層（４） のシリコンを該第
１の配線層（３） 及び該第２の配線層（９） に拡散
溶解させる工程とを有することを特徴とする半導体装置
の製造方法。 - 【請求項２】 前記コンタクトホール（８） からフ
ッ酸を含む溶液で前記シリコン層（４） を表面処理し
た後，前記第２の配線層（９） を形成することを特徴
とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記第１の配線層（３） 及び前記第
２の配線層（９） はＡｌ或いはＡｌを主体とする合金
からな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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2976591A JPH04268748A (ja) | 1991-02-25 | 1991-02-25 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2976591A JPH04268748A (ja) | 1991-02-25 | 1991-02-25 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04268748A true JPH04268748A (ja) | 1992-09-24 |
Family
ID=12285150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2976591A Withdrawn JPH04268748A (ja) | 1991-02-25 | 1991-02-25 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04268748A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH088233A (ja) * | 1994-06-17 | 1996-01-12 | Texas Instr Japan Ltd | 半導体装置の製造方法及びこの方法に用いる処理液 |
| JPH08139091A (ja) * | 1994-11-10 | 1996-05-31 | Nec Corp | 配線層形成方法およびその装置 |
| JP2002294429A (ja) * | 2001-03-29 | 2002-10-09 | Dowa Mining Co Ltd | 浸炭焼入れ方法及び浸炭焼入れ装置 |
-
1991
- 1991-02-25 JP JP2976591A patent/JPH04268748A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH088233A (ja) * | 1994-06-17 | 1996-01-12 | Texas Instr Japan Ltd | 半導体装置の製造方法及びこの方法に用いる処理液 |
| JPH08139091A (ja) * | 1994-11-10 | 1996-05-31 | Nec Corp | 配線層形成方法およびその装置 |
| JP2002294429A (ja) * | 2001-03-29 | 2002-10-09 | Dowa Mining Co Ltd | 浸炭焼入れ方法及び浸炭焼入れ装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980514 |