JPH0472744A - 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】 〔概　要〕 半導体装置における多層配線の形成方法に関し。

下層配線表面に残留する有機物や自然酸化膜等の汚染物
質による多層配線間の接触抵抗の増大を防止することを
目的とし。

下層配線と該下層配線を覆う絶縁層とを基板上に順次形
成し、該下層配線の一部を選択的に表出する開口を該絶
縁層に形成し、該開口を通じて該下層配線と接触する上
層配線を該絶縁層上に形成し、該上層および下層配線の
抵抗を増大させない物質のイオンを該上層および下層配
線の接触界面近傍に選択的に注入する諸工程を含むよう
に構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、半導体装置における多層配線の形成方法に係
り、と（に、多層配線間の接触抵抗を低減する方法間す
る。

〔従来の技術〕

半導体装置の高集積化および高性能化にともなって多層
配線が必須となりつつある。これは、高集積度・高性能
の半導体装置に必要な高密度配線における配線幅の縮小
が、配線抵抗や電流密度の観点から限界を生じるためで
ある。

［発明が解決しようとする課Ｂ］ 一方、配線の多層化にともなって、配線相互間の接触抵
抗の影響が無視できなくなる。配線間の接触抵抗を増大
させる主な要因は、コンタクトホール内に表出する下層
配線の表面に存在する有機物の残渣および自然酸化膜で
ある。上記有機物残渣の主な成因は、眉間絶縁層にコン
タクトホールを形成する際のマスクとして用いられるレ
ジスト層が、その除去工程において配線表面に付着する
ことによる。また２例えばアルミニウムから成る配線が
大気に触れることによって、その表面に数１０人程度の
自然酸化膜が容易に形成されることは周知のとおりであ
る。

上記のような理由による接触抵抗の増大は、配線幅が縮
小し、配線相互の接触面積が小さくなるのにともなって
顕著になり、前記半導体装置の性能に影響するのみなら
ず、動作中におけるアルミニウムのマイグレーションを
促進し、断線不良等の信顧性に関わる問題を生じる。

本発明は、レジスト層除去工程を含む従来の個々の製造
工程に変更を加えることなく、多層配線における前記要
因にもとづく接触抵抗の増大を防止可能な方法を提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、下層配線と該下層配線を覆う絶縁層とを基
板上に順次形成する工程と、該下層配線の一部を表出す
る開口を該絶縁層に形成する工程と、該開口を通じて該
下層配線と接触する上層配線を該絶縁層上に形成する工
程と、該上層および下層配線の抵抗を増大させない物質
のイオンを該上層および下層配線の接触界面近傍に選択
的に注入する工程とを含むことを特徴とする本発明に係
る半導体装置の製造方法によって達成される。

〔作　用〕

従来どおりの工程にしたがって、眉間絶縁層にコンタク
トホールを形成し、このときに用いられたレジストマス
クを除去し、上層配線を形成する。

そののち、コンタクトホール内における下層配線と上層
配線の接触界面近傍に１例えばこれら配線と同一物質の
イオンを注入する。この注入イオンによって、上層配線
を構成する物質の原子が反跳される。その結果、レジス
トの残渣や自然酸化膜等の汚染物質の層構造が破壊され
るとともに、接触界面において配線構成原子の混合が生
じる。このようにして、上記汚染物質に起因する接触抵
抗の増大が防止される。

〔実施例〕

第１図は本発明の詳細な説明図であって９通常の工程に
したがって１例えばシリコンウェハから成る基板ｌの表
面に、　５ｉＯ１から成る絶縁層２を形成し、絶縁層２
上に、アルミニウム（Ａ１）から成る厚さ約１μ園の下
層配線３を形成する。さらに。

下層配線３を覆うＳｉＯ□から成る層間絶縁層４を堆積
し、眉間絶縁層４に、下層配線３を表出するコンタクト
ホールを形成する。そして３層間絶縁層４上に、　ＡＩ
から成る厚さ約１μｍの上層配線５を形成する。上層配
線５は層間絶縁層４に設けられた前記コンタクトホール
を通じて下層配線３と接触している。

上記において、眉間絶縁層４に対する前記コンタクトホ
ールの形成は１通常、このコンタクトホールに対応する
開口が設けられたレジストマスクを眉間絶縁層４上に形
成して行う。そして、コンタクトホール形成後、アッシ
ング装置内においてレジストマスクを除去し、さらに、
基板１を酸溶液やアルカリ溶液に浸漬し、コンタクトホ
ールの側壁に付着している＾ｌや、アッシング時にレジ
ストが分解して生成してコンタクトホール内における下
層配線３表面に付着している有機物を除去する。しかし
、これらの工程において、上記付着物が完全に除去され
ない場合がある。また、上記除去工程後に、下層配線が
大気に曝されるため１表面に自然酸化膜が生じることが
避けられない。

本発明においては、上記のようにして上層配線５を形成
したのち、上層配線５上にレジスト層７を塗布し、レジ
スト層７をパターンニングして前記コンタクトホールに
対応する領域を表出する開口８を形成する。次いで、開
口８内に、下層配線３および上層配線５の抵抗を増大さ
せない物質のイオン９を注入する。下層配線３および上
層配線５がＡＩから成る場合には、イオン９はＡＩイオ
ンを用いるのが好適である。

第２図は、　Ａ１層中にイオン注入されたＡＩ原子の分
布を示すグラフであって、　ＡＩイオンの加速エネルギ
ーが８００ＫｅＶ、　　ドーズ量が１×１０１ｓ原子／
ｃｖａ”０）場合である。同図の横軸は表面からの深さ
（人）。

縦軸は、左側が濃度（原子／ｃｍ”）　、右側が原子数
の割合を示す。図から分かるように９表面から約１２０
００人（１，２μ＠）の深さに濃度のピークが位置し、
見掛は上、注入原子の約４０％が上層配線５を貫通して
下層配線３に達する。この中には、　ＡＩイオンによる
反跳＾ｌ原子が含まれている。また、最大深さは１７０
００人（１，７μ腸）近傍に位置し、注入原子は下層配
線３を貫通しない。なお、レジスト層７は、眉間絶縁層
４上の上層配線５に対するイオン９の注入を防止する目
的で設けられる。すなわち、上層配線５から層間絶縁層
４中への原子の反跳によって上層配線５の実効的厚さが
減少し。

高抵抗となるのを防ぐためである。

上記イオン９の注入により、下層配線３と上層配線５界
面を横切ってＡＩ原子の移動が生じ、この界面に存在す
る前記有機物や自然酸化膜等の汚染物質層が破壊され、
上層配線５と下層配ｖＡ３の界面におけるＡ１原子が混
じり合い、相互の接触抵抗が低下する。第１図における
符号１０は、上記のようにして移動するＡＩ原子を模式
的に示す。

従来は、上記のような汚染物質の影響を低減するために
、上層配線５を形成後に、基板１を４００°Ｃに加熱し
て、配線間の接触界面における原子の相互拡散を起こさ
せる方法が用いられていたが。

熱処理温度の限界等により、充分な効果が得られていな
かった。これに対して１本発明は、イオンの運動エネル
ギーによって原子の移動を生じさせるため、常温ないし
従来より低い熱処理温度で低接触抵抗が実現できる。

なお、上記において、イオン９の加速エネルギーを、第
２図における分布の最大深さが上層配線５の厚さより大
きくなるような値に設定すれば。

本発明の効果が生じ始める。また、イオン９の種類とし
ては、下層配線３および上層配線５の抵抗を増大させな
い物質であれば、　ＡＩに限定されるものではない。ま
た、下層配線３および上層配線５が異なる材料から成る
場合にも、これら配線材料に応じて注入イオンの種類を
選択すればよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、多層配線を用いて成る高集積度または
高性能の半導体装置における配線間の接触抵抗の増大に
よる性能低下や動作中における断線等の障害を回避可能
となり、この種の半導体装置の製造歩留りおよび高信頼
性を向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明図。 第２図はＡ１層中に注入されたＡＩイオンの分布を示す
グラフ である。 図において。 １は基板、　　２は絶縁層、　　３は下層配線。 ４は層間絶縁層、　　５は上層配線。 ７はレジスト層、　　８は開口、　　９はイオン。 １０は移動原子 である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　下層配線と該下層配線を覆う絶縁層とを基板上に順次
   形成する工程と、 該下層配線の一部を表出する開口を該絶縁層に形成する
   工程と、 該開口を通じて該下層配線と接触する上層配線を該絶縁
   層上に形成する工程と、 該上層および下層配線の抵抗を増大させない物質のイオ
   ンを該上層および下層配線の接触界面近傍に選択的に注
   入する工程 とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。