JPH0521387A - 金属薄膜の低抵抗化方法 - Google Patents
金属薄膜の低抵抗化方法Info
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- JPH0521387A JPH0521387A JP19996091A JP19996091A JPH0521387A JP H0521387 A JPH0521387 A JP H0521387A JP 19996091 A JP19996091 A JP 19996091A JP 19996091 A JP19996091 A JP 19996091A JP H0521387 A JPH0521387 A JP H0521387A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 半導体基板上に形成された金属薄膜の電気抵
抗値を低化させるとともに、金属薄膜の表面を平坦化さ
せる。 【構成】 基板１上に形成されたタングステン薄膜４等
の金属薄膜に対してエキシマレーザー５等でレーザーア
ニール処理をする。
抗値を低化させるとともに、金属薄膜の表面を平坦化さ
せる。 【構成】 基板１上に形成されたタングステン薄膜４等
の金属薄膜に対してエキシマレーザー５等でレーザーア
ニール処理をする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は金属薄膜の低抵抗化方
法に関する。より詳しくは、半導体基板上に形成される
配線層等となる金属薄膜の電気抵抗値を低下させる方法
に関する。
法に関する。より詳しくは、半導体基板上に形成される
配線層等となる金属薄膜の電気抵抗値を低下させる方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、超ＬＳＩの開発においては、高集
積化に伴い微細加工技術へ要求はますます高いものとな
っている。例えば、半導体基板上に形成される金属薄膜
からなる配線層についても、配線の微細化が求められて
いる。それと同時に、配線層の信頼性の確保が重要な問
題となっている。
積化に伴い微細加工技術へ要求はますます高いものとな
っている。例えば、半導体基板上に形成される金属薄膜
からなる配線層についても、配線の微細化が求められて
いる。それと同時に、配線層の信頼性の確保が重要な問
題となっている。
【０００３】このため、配線層としては、耐熱性、耐エ
レクトロマイグレーション性及び耐ストレスマイグレー
ション性に優れた金属薄膜として、タングステン、モリ
ブデン、チタン、或いはそれらのシリサイド化合物等の
高融点金属または合金を、種々のスパッター法又はＣＶ
Ｄ法で半導体基板に形成した薄膜、中でもタングステン
薄膜が好ましく使用されるようになってきた。
レクトロマイグレーション性及び耐ストレスマイグレー
ション性に優れた金属薄膜として、タングステン、モリ
ブデン、チタン、或いはそれらのシリサイド化合物等の
高融点金属または合金を、種々のスパッター法又はＣＶ
Ｄ法で半導体基板に形成した薄膜、中でもタングステン
薄膜が好ましく使用されるようになってきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、種々の
スパッター法又はＣＶＤ法で形成した金属薄膜を配線層
として利用する場合にはその抵抗値が低い方が好ましい
のに拘らず、これらの高融点金属薄膜は、その電気抵抗
値がバルク時の抵抗値に比べかなり高い値を示すという
問題がある。特に、スパッター法により形成された金属
薄膜は微細結晶構造を有し、多くの結晶欠陥を含んでい
ることから、より高い電気抵抗値を示すという問題があ
る。例えば、タングステン薄膜は、その抵抗値がバルク
時の抵抗値（約５μΩ・ｃｍ）に比べ約２〜３倍の高い
抵抗値を示すという問題がある。
スパッター法又はＣＶＤ法で形成した金属薄膜を配線層
として利用する場合にはその抵抗値が低い方が好ましい
のに拘らず、これらの高融点金属薄膜は、その電気抵抗
値がバルク時の抵抗値に比べかなり高い値を示すという
問題がある。特に、スパッター法により形成された金属
薄膜は微細結晶構造を有し、多くの結晶欠陥を含んでい
ることから、より高い電気抵抗値を示すという問題があ
る。例えば、タングステン薄膜は、その抵抗値がバルク
時の抵抗値（約５μΩ・ｃｍ）に比べ約２〜３倍の高い
抵抗値を示すという問題がある。
【０００５】また、超ＬＳＩの多層構造化に伴い金属薄
膜からなる配線層の平坦化も求められているが、例え
ば、ＣＶＤ法で形成された金属薄膜、例えばタングステ
ン薄膜の場合には、その結晶成長時に柱状構造の多結晶
が成長するので、結晶の配向が揃っていても表面の凹凸
の程度が大きくなる。このために、タングステン薄膜を
配線パターニングする場合に、レジストの膜厚ムラが生
じたり、露光光線が表面で乱反射することによりパター
ニング精度が低下するという問題があった。
膜からなる配線層の平坦化も求められているが、例え
ば、ＣＶＤ法で形成された金属薄膜、例えばタングステ
ン薄膜の場合には、その結晶成長時に柱状構造の多結晶
が成長するので、結晶の配向が揃っていても表面の凹凸
の程度が大きくなる。このために、タングステン薄膜を
配線パターニングする場合に、レジストの膜厚ムラが生
じたり、露光光線が表面で乱反射することによりパター
ニング精度が低下するという問題があった。
【０００６】この発明は、以上のような従来技術の問題
点を解決し、半導体基板上に形成された金属薄膜の電気
抵抗値を低下させるとともに、表面の平坦化を可能とす
る金属薄膜の電気抵抗値を低下する方法を提供すること
を目的とする。
点を解決し、半導体基板上に形成された金属薄膜の電気
抵抗値を低下させるとともに、表面の平坦化を可能とす
る金属薄膜の電気抵抗値を低下する方法を提供すること
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、従来技術の
金属薄膜の電気抵抗値がそのバルク抵抗値よりも高い値
を示す理由が、金属薄膜が微細結晶構造を有する点、或
いは金属薄膜表面の凹凸の原因ともなっている金属薄膜
の結晶状態、即ち金属薄膜が柱状構造等の多結晶状態又
は微細結晶粒子集合状態となっているためであり、この
ため少なくとも金属薄膜の表面層に近い部分を単結晶化
或いは大粒径化することにより従来技術の問題点が解決
できることを知見し、この発明をなすに至った。
金属薄膜の電気抵抗値がそのバルク抵抗値よりも高い値
を示す理由が、金属薄膜が微細結晶構造を有する点、或
いは金属薄膜表面の凹凸の原因ともなっている金属薄膜
の結晶状態、即ち金属薄膜が柱状構造等の多結晶状態又
は微細結晶粒子集合状態となっているためであり、この
ため少なくとも金属薄膜の表面層に近い部分を単結晶化
或いは大粒径化することにより従来技術の問題点が解決
できることを知見し、この発明をなすに至った。
【０００８】即ち、上記の目的を達成するために、この
発明は、基板上に形成された金属薄膜に対してレーザー
アニール処理をすることを特徴とする金属薄膜の低抵抗
化方法を提供する。
発明は、基板上に形成された金属薄膜に対してレーザー
アニール処理をすることを特徴とする金属薄膜の低抵抗
化方法を提供する。
【０００９】この発明においては、金属薄膜に対してレ
ーザーアニール処理をすることにより、金属薄膜の表面
層部分の少なくとも一部を加熱溶融し、そして冷却して
再結晶させ、その多結晶状態又は微細結晶粒子集合状態
を単結晶化又は大粒径化する。これにより、金属薄膜の
電気抵抗値をそのバルク抵抗値に近付けることができ
る。それと同時に、金属薄膜表面を溶融し、再結晶させ
るので、金属表面の凹凸をなくし平坦化することができ
る。ここで、金属薄膜の深さ方向のすべてを溶融させる
必要はない。これは、表面層部分の結晶構造を改善する
ことにより達成される金属薄膜の電気抵抗値の低下の程
度で実用上問題がない上に、表面の平坦化も十分だから
であり、また、金属薄膜の下地となる絶縁膜や拡散層に
までレーザーの影響が及ばないようするためである。な
お、金属薄膜の表面層部分とは、使用する金属薄膜の種
類や膜厚により異なるが、一般的には、金属薄膜の表面
層から、金属薄膜の全厚の約１／３程度の深さの部分を
意味する。
ーザーアニール処理をすることにより、金属薄膜の表面
層部分の少なくとも一部を加熱溶融し、そして冷却して
再結晶させ、その多結晶状態又は微細結晶粒子集合状態
を単結晶化又は大粒径化する。これにより、金属薄膜の
電気抵抗値をそのバルク抵抗値に近付けることができ
る。それと同時に、金属薄膜表面を溶融し、再結晶させ
るので、金属表面の凹凸をなくし平坦化することができ
る。ここで、金属薄膜の深さ方向のすべてを溶融させる
必要はない。これは、表面層部分の結晶構造を改善する
ことにより達成される金属薄膜の電気抵抗値の低下の程
度で実用上問題がない上に、表面の平坦化も十分だから
であり、また、金属薄膜の下地となる絶縁膜や拡散層に
までレーザーの影響が及ばないようするためである。な
お、金属薄膜の表面層部分とは、使用する金属薄膜の種
類や膜厚により異なるが、一般的には、金属薄膜の表面
層から、金属薄膜の全厚の約１／３程度の深さの部分を
意味する。
【００１０】この発明を特徴づけるレーザーアニール処
理において使用するレーザーとしては、金属薄膜に、そ
の表面層部分を溶融させるエネルギーを供給できるレー
ザーの中から、金属薄膜の種類、膜厚等に応じて適宜選
択することができる。好ましくは、ＸｅＣｌエキシマレ
ーザー、ＫｒＦエキシマレーザーを始めとする種々のエ
キシマレーザーの中から必要に応じて選択することがで
きる。なお、このようなエキシマレーザーをパルス状で
金属薄膜に短時間照射すれば、下地に損傷を与えないよ
うに金属薄膜の表面層部分だけを溶融・再結晶させるこ
とができるので好ましい。
理において使用するレーザーとしては、金属薄膜に、そ
の表面層部分を溶融させるエネルギーを供給できるレー
ザーの中から、金属薄膜の種類、膜厚等に応じて適宜選
択することができる。好ましくは、ＸｅＣｌエキシマレ
ーザー、ＫｒＦエキシマレーザーを始めとする種々のエ
キシマレーザーの中から必要に応じて選択することがで
きる。なお、このようなエキシマレーザーをパルス状で
金属薄膜に短時間照射すれば、下地に損傷を与えないよ
うに金属薄膜の表面層部分だけを溶融・再結晶させるこ
とができるので好ましい。
【００１１】また、レーザーアニール処理は、高真空中
もしくは不活性ガス中で実施する必要がある。例えば酸
素が存在すると、絶縁物である金属酸化物が生ずるから
である。その他、レーザーアニール処理における温度、
処理時間，レーザー出力パワー等の条件は、金属薄膜の
種類や膜厚等に応じて適切な条件を実験的に決定するこ
とができる。
もしくは不活性ガス中で実施する必要がある。例えば酸
素が存在すると、絶縁物である金属酸化物が生ずるから
である。その他、レーザーアニール処理における温度、
処理時間，レーザー出力パワー等の条件は、金属薄膜の
種類や膜厚等に応じて適切な条件を実験的に決定するこ
とができる。
【００１２】以下に、この発明の金属薄膜の電気抵抗値
の低下方法を、金属薄膜としてタングステン薄膜を使用
した場合を例に取り、図面を参照しながら説明する。
の低下方法を、金属薄膜としてタングステン薄膜を使用
した場合を例に取り、図面を参照しながら説明する。
【００１３】図１は、タングステン薄膜のレーザーアニ
ール処理を説明する図である。まず、シリコン基板１上
に、ＳｉＯ２層２を形成し、コンタクトホール３を設け
た後、タングステン配線層を形成するためにプラズマＣ
ＶＤ法によりブランケットタングステン層４を形成する
（図１の（Ａ））。タングステン層４の結晶構造は、柱
状構造の多結晶状態となっている。
ール処理を説明する図である。まず、シリコン基板１上
に、ＳｉＯ２層２を形成し、コンタクトホール３を設け
た後、タングステン配線層を形成するためにプラズマＣ
ＶＤ法によりブランケットタングステン層４を形成する
（図１の（Ａ））。タングステン層４の結晶構造は、柱
状構造の多結晶状態となっている。
【００１４】次いで、アルゴン雰囲気下でタングステン
層表面にレーザービーム５を照射することによりレーザ
ーアニール処理をする。これにより、レーザービーム５
が照射された表面層部分６は一部溶融する（図１の
（Ｂ））。レーザービーム５を、図中破線の矢印の方向
へ走査することにより、いままでレーザービーム５が照
射されていた部分６は加熱されなくなり、結果的に冷却
され、再結晶化する。この処理をタングステン層４の全
面に適用することにより、タングステン層４の表面層部
分７が単結晶化或いは大粒径化する（図１の（Ｃ））。
これにより、タングステン層の電気抵抗値を低下させ、
そのバルク抵抗値に近付けることができるとともに、表
面を平坦化することができる。
層表面にレーザービーム５を照射することによりレーザ
ーアニール処理をする。これにより、レーザービーム５
が照射された表面層部分６は一部溶融する（図１の
（Ｂ））。レーザービーム５を、図中破線の矢印の方向
へ走査することにより、いままでレーザービーム５が照
射されていた部分６は加熱されなくなり、結果的に冷却
され、再結晶化する。この処理をタングステン層４の全
面に適用することにより、タングステン層４の表面層部
分７が単結晶化或いは大粒径化する（図１の（Ｃ））。
これにより、タングステン層の電気抵抗値を低下させ、
そのバルク抵抗値に近付けることができるとともに、表
面を平坦化することができる。
【００１５】
【作用】この発明の金属薄膜の電気抵抗値の低下方法
は、金属薄膜に対してレーザーアニール処理をするの
で、金属薄膜の電気抵抗値を低下させることを可能とす
る。加えて、金属薄膜表面を平坦化することを可能とす
る。
は、金属薄膜に対してレーザーアニール処理をするの
で、金属薄膜の電気抵抗値を低下させることを可能とす
る。加えて、金属薄膜表面を平坦化することを可能とす
る。
【００１６】
【実施例】以下、この発明を実施例に基づき具体的に説
明する。ただし、この発明はこれらの実施例に限定され
るものではない。
明する。ただし、この発明はこれらの実施例に限定され
るものではない。
【００１７】実施例１
基板温度１５０℃、Ａｒ圧力４ｍＴｏｒｒ、スパッター
パワー３ｋｗ、ＤＣバイアス電圧−１５０Ｖという条件
のバイアススパッター法で、シリコン基板上に形成され
たＳｉＯ２膜上に、３０００オングストローム厚のタン
グステン薄膜を形成した。このタングステン薄膜の電気
抵抗値を測定したところ、バルク抵抗値の約３倍の抵抗
値である約１５μΩ・ｃｍの電気抵抗値を示した。
パワー３ｋｗ、ＤＣバイアス電圧−１５０Ｖという条件
のバイアススパッター法で、シリコン基板上に形成され
たＳｉＯ２膜上に、３０００オングストローム厚のタン
グステン薄膜を形成した。このタングステン薄膜の電気
抵抗値を測定したところ、バルク抵抗値の約３倍の抵抗
値である約１５μΩ・ｃｍの電気抵抗値を示した。
【００１８】このように形成されたタングステン薄膜に
対して、ＸｅＣｌエキシマレーザー（３０８ｎｍ）を１
０００ｍＪ／ｃｍ２で照射した。その結果、タングステ
ン薄膜の電気抵抗値をバルク抵抗値に近付けることがで
きた。
対して、ＸｅＣｌエキシマレーザー（３０８ｎｍ）を１
０００ｍＪ／ｃｍ２で照射した。その結果、タングステ
ン薄膜の電気抵抗値をバルク抵抗値に近付けることがで
きた。
【００１９】実施例２
基板温度４００℃、Ａｒ圧力３０Ｔｏｒｒ、ＷＦ６流量
４００ＳＣＣＭ、Ｈ２，流量６８００ＳＣＣＭという条
件のＣＶＤ法により、シリコン基板上に形成されたＳｉ
Ｏ２膜上に、３０００オングストローム厚のタングステ
ン薄膜を形成した。このタングステン薄膜の電気抵抗値
を測定したところ、バルク抵抗値の約２倍の抵抗値であ
る約１０μΩ・ｃｍの電気抵抗値を示した。
４００ＳＣＣＭ、Ｈ２，流量６８００ＳＣＣＭという条
件のＣＶＤ法により、シリコン基板上に形成されたＳｉ
Ｏ２膜上に、３０００オングストローム厚のタングステ
ン薄膜を形成した。このタングステン薄膜の電気抵抗値
を測定したところ、バルク抵抗値の約２倍の抵抗値であ
る約１０μΩ・ｃｍの電気抵抗値を示した。
【００２０】このように形成されたタングステン薄膜に
対して、ＸｅＣｌエキシマレーザー（３０８ｎｍ）を１
０００ｍＪ／ｃｍ２で照射した。その結果、タングステ
ン薄膜の電気抵抗値をバルク抵抗値に近付けることがで
きた。
対して、ＸｅＣｌエキシマレーザー（３０８ｎｍ）を１
０００ｍＪ／ｃｍ２で照射した。その結果、タングステ
ン薄膜の電気抵抗値をバルク抵抗値に近付けることがで
きた。
【００２１】
【発明の効果】この発明の金属薄膜の電気抵抗値の低下
方法によれば、金属薄膜に対してレーザーアニール処理
をするので、金属薄膜の電気抵抗値を低下させ、且つ金
属薄膜表面を平坦化することができる。
方法によれば、金属薄膜に対してレーザーアニール処理
をするので、金属薄膜の電気抵抗値を低下させ、且つ金
属薄膜表面を平坦化することができる。
【図１】図１は、この発明を一つの実施態様を示す図で
ある。
ある。
１ シリコン基板
２ ＳｉＯ２層
３ コンタクトホール
４ タングステン薄膜
５ レーザー
Claims (2)
- 【請求項１】 基板上に形成された金属薄膜に対して、
レーザーアニール処理をすることを特徴とする金属薄膜
の低抵抗化方法。 - 【請求項２】 金属薄膜がタングステン薄膜であり、レ
ーザーがエキシマレーザーである請求項１記載の金属薄
膜の低抵抗化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19996091A JPH0521387A (ja) | 1991-07-14 | 1991-07-14 | 金属薄膜の低抵抗化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19996091A JPH0521387A (ja) | 1991-07-14 | 1991-07-14 | 金属薄膜の低抵抗化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0521387A true JPH0521387A (ja) | 1993-01-29 |
Family
ID=16416471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19996091A Pending JPH0521387A (ja) | 1991-07-14 | 1991-07-14 | 金属薄膜の低抵抗化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0521387A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7105264B2 (en) | 2003-09-02 | 2006-09-12 | Seiko Epson Corporation | Method for forming patterned conductive film, electrooptical device, and electronic appliance |
| JP2012156470A (ja) * | 2011-01-28 | 2012-08-16 | Nippon Steel Chem Co Ltd | フレキシブル回路基板の製造方法 |
| JP2014045059A (ja) * | 2012-08-27 | 2014-03-13 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法および半導体装置 |
| WO2016017007A1 (ja) * | 2014-07-31 | 2016-02-04 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| WO2019065544A1 (ja) * | 2017-09-28 | 2019-04-04 | 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ | 半導体装置の製造方法、基板処理装置及び記録媒体 |
-
1991
- 1991-07-14 JP JP19996091A patent/JPH0521387A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7105264B2 (en) | 2003-09-02 | 2006-09-12 | Seiko Epson Corporation | Method for forming patterned conductive film, electrooptical device, and electronic appliance |
| JP2012156470A (ja) * | 2011-01-28 | 2012-08-16 | Nippon Steel Chem Co Ltd | フレキシブル回路基板の製造方法 |
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| WO2016017007A1 (ja) * | 2014-07-31 | 2016-02-04 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JPWO2016017007A1 (ja) * | 2014-07-31 | 2017-04-27 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| WO2019065544A1 (ja) * | 2017-09-28 | 2019-04-04 | 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ | 半導体装置の製造方法、基板処理装置及び記録媒体 |
| CN110870047A (zh) * | 2017-09-28 | 2020-03-06 | 株式会社国际电气 | 半导体器件的制造方法、衬底处理装置及记录介质 |
| KR20200035140A (ko) * | 2017-09-28 | 2020-04-01 | 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 | 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체 |
| JPWO2019065544A1 (ja) * | 2017-09-28 | 2020-04-30 | 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ | 半導体装置の製造方法、基板処理装置及び記録媒体 |
| US11664275B2 (en) | 2017-09-28 | 2023-05-30 | Kokusai Electric Corporation | Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium |
| CN110870047B (zh) * | 2017-09-28 | 2024-03-05 | 株式会社国际电气 | 半导体器件的制造方法、衬底处理装置及记录介质 |
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