JPH0611076B2 - 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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JPH0611076B2 JP60224284A JP22428485A JPH0611076B2 JP H0611076 B2 JPH0611076 B2 JP H0611076B2 JP 60224284 A JP60224284 A JP 60224284A JP 22428485 A JP22428485 A JP 22428485A JP H0611076 B2 JPH0611076 B2 JP H0611076B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特
に、内部配線のための電極配線を有する半導体装置およ
びその製造方法に関する。
［従来の技術］ 従来から、シリコン半導体の内部配線の材料として、ア
ルミニウムおよびアルミニウム合金が用いられている。
しかし、近年、ＬＳＩの高密度化・高集積度化に伴い、
コンタクトホール部での段差被覆はますます難しい方向
に進んでいる。
第２図は、従来の半導体装置の一例の断面構造を示す図
である。第２図において、シリコン基板１の上には、下
敷酸化膜２が形成される。下敷酸化膜２の上には、ＰＳ
Ｇ（燐ガラス膜）からなるスムースコート膜３が形成さ
れる。半導体装置には、素子の内部配線のためのコンタ
クトホール９が設けられる。コンタクトホール９の基板
１上およびスムースコート膜３上にはアルミニウムまた
はアルミニウム合金からなる配線層４が形成される。
次に、第２図に示す従来の半導体装置の製造方法につい
て説明する。コンタクトホール９の形成されたシリコン
基板１，その上のスムースコート膜２上に、スパッタリ
ング法によりたとえばアルミニウムシリコン膜を全面に
形成する。このとき、段差部５の被覆性（ステップカバ
レッジ性）を十分にするために、ウエハを加熱するのが
一般的である。
次に、写真製版技術を用い、レジストによるパターニン
グを行ない、不要な部分のアルミニウム膜をエッチング
により除去することにより、たとえば外部電極取出領域
（図示せず）が形成された配線層４を得ることができ
る。次に、配線層４とシリコン基板１との電気的コンタ
クトをとるため、およびトランジスタのしきい値電圧の
安定性を増すために、約４５０℃程度の熱処理を加え
る。
［発明が解決しようとする問題点］ 第３図は配線層の種類およびその硬度を示す図である。
従来の半導体装置は、上述の製造工程により製造される
が、このように、ウエハを加熱して、厚みがたとえば約
１μｍのＡｌＳｉ配線層４を形成した場合には、配線層
４の形成直後において、第３図（ａ）に示すように、ヌ
ープ硬度が３０ＨＫ前後に低下する。
一方、最近では、ＬＳＩのチップサイズの増大に伴い、
モールド材の収縮応力に起因する配線の変形が生じやす
くなっている。
それゆえに、この発明は、上述のような問題点を解消す
るためになされたもので、コンタクトホールでのステッ
プカバレッジ性を低下させないで、かつ配線層の硬度を
高くし、その硬度を保持して、変形に耐え得る配線層を
有する半導体装置を得ることを目的とする。
［問題点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、内部配線のた
めの開口部領域を覆うような電極配線を有する半導体装
置の製造方法であって、少なくとも開口部領域を含む半
導体基板上に、基板を加熱しながら、第１の金属層を形
成する第１のステップと、基板を加熱しないで、第１の
金属層上に第１の金属層よりも硬い第２の金属層を形成
する第２のステップと、第２の金属層表面にアルミニウ
ム水和物層を形成する第３のステップと、半導体装置に
対して、所定の温度で熱処理を行なう第４のステップと
を備えたものである。
［作用］ 第１および第２の金属層上に形成されるアルミニウム水
和物層は、非常に硬いので、加熱処理時に生じる配線層
の変形を妨げる作用をする。
［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図(IV)は、この発明の一実施例の半導体装置の積層
構造を示す図である。第１図（IV）において、シリコン
基板１の上には、下敷酸化膜２が形成され、下敷酸化膜
２上にはスムースコート膜３が形成される。また、半導
体装置には、内部配線用のコンタクトホール９が設けら
れる。コンタクトホール９部分のシリコン基板１上およ
びスムースコート膜３上には、第１の金属層６，第２の
金属層７およびアルミニウム水和物層８が形成される。
第１の金属層６は、たとえばアルミニウムまたはアルミ
ニウムシリコンであり、第２の金属層はアルミニウムお
よびアルミニウムシリコンよりも硬いたとえばアルミニ
ウムシリコンコンチタンである。アルミニウム水和物層
は、その成分としてアルミニウム酸化物を含有してい
る。さらに、外部電極取出領域１０には、外部配線用の
取出口が設けられる。
第１図はこの発明の一実施例の製造工程を示す図であ
る。次に、第１図を参照して、この発明の一実施例の製
造方法について説明する。
第１図（Ｉ） 半導体装置に、内部配線のためのコンタクトホール９を
設ける。コンタクトホール９およびスムースコート膜３
上にたとえばスパッタリング法により第１の金属層６を
形成する。このとき、ステップカバレッジ性を向上させ
るために、基板全体を加熱する。第１の金属層６とし
て、たとえばアルミニウムシリコンが用いられ、たとえ
ば約０．５μｍの厚みに形成される。
第１図（II） 次に、配線層の硬度を高めるため、同じくスパッタリン
グ法により、第１の金属層６上に、第１の金属層よりも
硬い第２の金属層７を形成する。このとき、ウエハの加
熱は行なわない。第２の金属層７として、たとえばアル
ミニウムシリコンチタンが用いられ、たとえば約０．５
μｍの厚みに形成される。第２の金属層の形成直後に
は、第３図（ｂ）に示すように、約９０ＨＫのヌープ硬
度が得られる。
この状態で、金属層６，７とシリコン基板１との電気的
コンタクトをとる等のために、約４５０℃の熱処理を行
なうと、金属層６，７の硬度は急激に低下し、約４０Ｈ
Ｋとなる。このような硬度の低下を防ぐために、第１図
（IV）に示すステップを行なう。
第１図（III） 次に、写真製版技術を用い、第１および第２の金属層を
パターニングして、配線層を形成する。このとき、外部
電極取出口１０が形成される。
第１図（IV） パターニング終了後、さらに配線層の硬度を高めるた
め、第２の金属層７の全面を温水により煮沸処理する方
法、あるいは陽極酸化法を用いて、アルミニウム水和物
層８を形成する。このようなアルミニウム水和物層は硬
度が非常に高いので、上記第２の金属層７の硬度と相俟
ってさらに配線層の硬度を高める。したがって、アルミ
ニウム水和物層８が形成された後に、上述のような４５
０℃の熱処理を行なっても、第３図（ｃ）に示すよう
に、硬度の低下はアルミニウム水和物層を形成しないも
のに比べて、少なく、５０ＨＫ程度の硬度が保持され
る。
硬度の低下が少ない理由は、硬度の高いアルミニウム水
和物層により覆われているために、アルミニウムあるい
はアルミニウム合金の結晶のグレイン成長が妨げられる
ためである。
ここで、温水処理を行なう場合には、金属層表面が自然
酸化されるが、これをスパッタエッチング法等にて除去
すれば、アルミニウム水和物層８の成長速度は速くな
る。このとき、外部電極取出口１０のスムースコート膜
３上には、アルミニウム水和物層等が付着するが、次
に、これを燐酸やフッ酸等により除去する。次に、たと
えばＡｕ線等と金属層６，７とが接続可能になるように
外部電極取出口１０の内面のアルミニウム水和物層を除
去する。
［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、第１の金属層および
第２の金属層からなる配線層を形成後、配線層の表面に
アルミニウム水和物層を形成するようにしてので、配線
層は所定の硬度を保持するため、その後の熱処理におい
ても変形が生じない。また、第１の金属層は、基板全体
を加熱して形成されるので、コンタクトホール部におけ
るステップカバレッジ性は良好である。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例の半導体装置およびその製
造方法を示す図である。第２図は従来の半導体装置の一
例の断面構造を示す図である。第３図は配線層の種類お
よびその硬度を示す図である。 図において、１はシリコン基板、２は下敷酸化膜、３は
スムースコート膜、４はアルミニウム配線層、５はコン
タクトホール段差部、６は第１金属層、７は第２金属
層、８はアルミニウム水和物層、９はコンタクトホー
ル、１０は外部電極取出領域を示す。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有馬 純一 兵庫県伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機 株式会社北伊丹製作所内 (72)発明者 斉藤 健二 兵庫県伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機 株式会社北伊丹製作所内 (72)発明者 原田 繁 兵庫県伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機 株式会社北伊丹製作所内 (56)参考文献 特開 昭52−147988（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−105660（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−201367（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内部配線のための開口部領域を覆うような
    電極配線を有する半導体装置の製造方法であって、 少なくとも前記開口部領域を含む半導体基板上に、前記
    基板を加熱しながら、第１の金属層を形成する第１のス
    テップと、 前記基板を加熱しないで、前記第１の金属層上に前記第
    １の金属層よりも硬い第２の金属層を形成する第２のス
    テップと、 前記第２の金属層表面にアルミニウム水和物層を形成す
    る第３のステップと、 前記半導体装置に対して、所定の温度で熱処理を行なう
    第４のステップとを備える、半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項２】前記第１および第２の金属層は、アルミニ
    ウムあるいはアルミニウム合金からなることを特徴とす
    る、特許請求の範囲第１項記載の半導体装置の製造方
    法。
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