JPH0464236A - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は半導体装置の製造方法特にアルミ配線形成方
法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来からアルミ膜は半導体装置の内部配線として、一般
的に広く用いられてきた。特に近年、半導体装置の高集
積化にともない、配線幅は著しく細＜、ｌ、０μｍ以下
レベルになる場合がある。この場合、字真製版技術によ
って、微細なレジストパターンをアルミ膜上に形成する
必要があるのであるが、アルミ膜の光に対する反射率が
高いため。

精度良く、微細バクーンを形成する事が困難となってい
る。そのため、アルミ膜上に反射防止膜を形成した後、
レジストのバターニングを実施する事が一般的である。

反射防止膜としてはアルミ７アスシリコン膜が良く用い
られるか、膜形成時に半導体基体外に飛来し之シリコン
膜が剥れやすく。

パターン欠陥になりやすい欠点がある。又、アルミ膜の
パターニング後にフロン系ガスにて除去しないと、アル
ミと容易に相互拡散し、アルミ配線の信頼性が著しく低
下する事が知られている。

一方、アルミ配線の微細化にともない、配線を流れる電
流の密度が増大する。電子の運動量がアルミ原子に置換
されて発生する配線の電気的信頼性不ｊＬ　（エレクト
ロマイグレーション不良）が加速される。このために、
微細配線でも高信頼性を確保するために１従来から良く
、用いられているアルミシリコン合金に原子量の大きい
鋼を添加する方法が一般的である。この場合、添加され
た銅がアルミ膜中で偏析し、アルミ膜のエツチング時に
、塩素系ガスと反応して不揮発性の塩化第２銅を生じ、
パターン欠陥の原因となって製品の歩留り低下の主因と
なる欠点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の半導体装置の製造方法は以上のように形成されて
いたので、配線膜形成として、アルミシリコン鋼を用い
るため配線膜バターニング時に鋼を含むエツチング残渣
が生じる事及び１反射防止属として形成し念アモルファ
スシリコン膜を除去する工程が必要で、工程が複雑であ
る等の問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するため罠なされ
たもので、電気的信頼性の高いアルミ系配線を、複雑な
工程を加える事なく得る事を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る半導体装置の製造方法は、配線用アルミ
薄膜形成時に基板加熱を加える事により。

アルミ薄膜の結晶化を促進させた後、アルミの表面反射
率を押える目的で鋼薄膜をアルミ膜に重ねて形成すると
ともに、この複合膜をバターニングした後にも除去しな
いでアルミ膜上に残留させ、引き続き加えられる熱処理
によってアルミ［と−体化させるようにしたものである
。

〔作　用〕

この発明における反射防止用鋼薄膜は、下層のアルミ薄
膜と一体化させる場合に、アルミ結晶の粒界に偏析する
割合が高い。ところが前述のエレクトロマイグレーショ
ン不良が電子の流れる運動エネルギーが配線材のアルミ
原子に置換された結果発生するもので、且つアルミの結
晶粒界に沿ってアルミ原子が最も動き易い性質がある事
から。

アルミ結晶粒界に原子量の大きい鋼を偏析させる事は、
この樵の不良を防止するのに最も有効である０ 〔実施例〕 以下、この発明の一実施例を図についてｉ！５！明する
。第１図（ＩＬ）〜（θ）はこの発明の一実施例である
半導体装置の製造工程を示す断面図で、以下各製造工程
に従って説明する。Ｗｃ１図（ＩＬ）はシリコン基体（
１）上に遺択的に分離用酸化硅素膜（２）が形成された
もので１通常の半導体装置の製造方法においては。

ゲート酸化膜を形成する工程、ゲート電極を形成する工
程が引き続き加えられるが、ここでは、簡単のため省略
する。（３１はｐ−ｎ接合を形成するために、イオン注
入法によって、形成された不純物領域である。（ｂ）図
は←）図の状態に引き続いて平坦化絶縁膜（スムースコ
ート膜）（４）を形成し所定の熱処理を経た後、電極形
成用開口部（５）を設けたところを示している。（Ｃ）
図は電極配線用アルミ合金薄膜（６）を形成し念工程で
ある。アルξ合金としては、開口部のシリコン基板との
反応を防ぐ目的で。

約１ｗｔ　％程度の硅素が含まれているが一般的である
。このアルミ薄膜を被着させる工程において。

被着させるべき基体Ｋ　１５０℃〜３００℃の範囲で加
熱を行う事により、アルミ合金膜が多結晶化する。

この多結晶化によって、アルミのグレイン粒界が形成さ
れるが、前記の温度範囲が加熱によりて、平均粒径１１
μｍ〜５９μｍ程度のアルミ薄膜となる。

引き続きシリコン基体を１００℃以下に冷却し念後、鋼
薄膜（７）を１００〜３００Ａの範囲でアルミ薄膜上く
堆積する。鋼は、５００ｎｍ近辺の元に対して、光学反
射率がアルミの約６０％である事が知られている。続い
て（Ｑ）図でアルオ配線パターン形成用レジストを形成
し之後、ドライエツチング法によりアルミ配線パターン
１６）’　（７）’を形成する（ａ）図）。この時、堆
積されている鋼薄膜は極く薄いので、エツチング初期に
容易に蝕刻され、残渣の原因とはならない、次に、４０
０℃程度の熱処理を行う事により、鋼薄膜とアルミ薄膜
が反応する。この時、アルミ薄には、グレイン粒界がす
でに存在しているため、銅は主として、グレイン粒界に
偏析する。

グレイン粒界に偏析し念銅は、最も効果的にアルミ膜中
のアルミ原子の移動を阻害する（＠）図及び第２図） 引き続きバツシペーション工程を経て１通常のクエハグ
ロセスが完了するがここでは省略する〇〔発明の効果〕 以上のようにこの発明によれば、アルミの反射防止膜と
して鋼薄膜を用いているため、バクーユング後の反射防
止膜除去工程が不要であるとともに、銅がアルミグレイ
ン粒界に偏在して、電気的信頼性が著しく向上するとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図６！Ｌ）〜（ｅンはこの発明の一実施例である半
導体装置の製造工程を示す断面図、第２図は第１図の工
程でアルミ配線のグレインに銅が析出した状態を示す断
面図、第３図−）、φ）は従来の半導体装置の製造工程
を示す断面図である。 図において、（１）はシリコン基板、（２）は酸化硅素
膜、（３）は不純物領域、（４）はスムースコート膜、
（５）は電極開口部、（６）はアルミ合金膜、（７）は
鋼反射防止膜、（８）はレジストを示す。 なお、図中、同一符号は同一　または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　半導体基体主面上絶縁膜への電極開口孔形成後、電極
   配線材料としてアルミニウム膜或いは、アルミニウム合
   金膜を形成する工程において、前記アルミニウム膜或い
   はアルミニウム合金膜の形成前或いは形成中に、前記半
   導体基体に１００℃以上の加熱を行い且つ、前記アルミ
   ニウム膜形成後に３００Å以下の銅薄膜を重ねて形成す
   る事を特徴とする半導体装置の製造方法。