JPH06275557A - 金属薄膜の形成装置および形成方法 - Google Patents
金属薄膜の形成装置および形成方法Info
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- JPH06275557A JPH06275557A JP6370293A JP6370293A JPH06275557A JP H06275557 A JPH06275557 A JP H06275557A JP 6370293 A JP6370293 A JP 6370293A JP 6370293 A JP6370293 A JP 6370293A JP H06275557 A JPH06275557 A JP H06275557A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、高アスペクト比のコンタクト部を
埋め込む金属薄膜の形成方法を提供する。 【構成】 基板１０を形成しようとする金属の融点以上
に加熱した後、溶融槽５により融点以上に加熱され溶融
した金属１１を基板１０上に滴下し、基板を回転させる
ことにより、基板上の溶融した金属を基板表面全体に均
一に回転塗布する。その後、基板を冷却して溶融してい
た金属を凝固させることにより金属薄膜を形成する。 【効果】 溶融した金属を回転塗布することにより、凹
部に金属を埋めることができ、低抵抗・長寿命の配線形
成が可能になる。
埋め込む金属薄膜の形成方法を提供する。 【構成】 基板１０を形成しようとする金属の融点以上
に加熱した後、溶融槽５により融点以上に加熱され溶融
した金属１１を基板１０上に滴下し、基板を回転させる
ことにより、基板上の溶融した金属を基板表面全体に均
一に回転塗布する。その後、基板を冷却して溶融してい
た金属を凝固させることにより金属薄膜を形成する。 【効果】 溶融した金属を回転塗布することにより、凹
部に金属を埋めることができ、低抵抗・長寿命の配線形
成が可能になる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置等に用いる
配線用の金属薄膜の形成装置ならびに形成方法に関する
ものである。
配線用の金属薄膜の形成装置ならびに形成方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体装置の製造工程において
は、素子の微細化にともないコンタクトや配線の微細化
が進み、配線等に用いる金属薄膜の形成が困難になって
きている。
は、素子の微細化にともないコンタクトや配線の微細化
が進み、配線等に用いる金属薄膜の形成が困難になって
きている。
【０００３】従来、金属薄膜として例えばアルミ薄膜の
形成には、真空蒸着法による形成方法が古くから用いら
れてきたが、配線幅が微細になるにつれ、アルミのみで
は配線の寿命が低下してしまうために、アルミ中にシリ
コンや銅を混入したアルミ合金（以下、アルミ単体も含
めてアルミ合金と記す）が用いられるようになり、合金
を形成するため真空蒸着法からスパッタリング法に移行
していった。真空蒸着法やスパッタリング法に関しては
周知の技術である。
形成には、真空蒸着法による形成方法が古くから用いら
れてきたが、配線幅が微細になるにつれ、アルミのみで
は配線の寿命が低下してしまうために、アルミ中にシリ
コンや銅を混入したアルミ合金（以下、アルミ単体も含
めてアルミ合金と記す）が用いられるようになり、合金
を形成するため真空蒸着法からスパッタリング法に移行
していった。真空蒸着法やスパッタリング法に関しては
周知の技術である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来よ
り用いられている真空蒸着法やスパッタリング法を用い
た金属薄膜の形成における課題を、以下図面を用いて説
明する。
り用いられている真空蒸着法やスパッタリング法を用い
た金属薄膜の形成における課題を、以下図面を用いて説
明する。
【０００５】図５は真空蒸着法やスパッタリング法を用
いた金属薄膜の形成における課題を説明するための図で
あり、アルミ合金薄膜を前述の方法で形成した基板の概
略断面図である。図５において、２０はシリコン基板で
あり、２１はＣＶＤ酸化膜であり、２２は金属がシリコ
ン基板２０へ拡散するのを阻止するための拡散阻止金属
であり、２５はコンタクト部であり、１０３はスパッタ
リング法により形成されたアルミ合金である。
いた金属薄膜の形成における課題を説明するための図で
あり、アルミ合金薄膜を前述の方法で形成した基板の概
略断面図である。図５において、２０はシリコン基板で
あり、２１はＣＶＤ酸化膜であり、２２は金属がシリコ
ン基板２０へ拡散するのを阻止するための拡散阻止金属
であり、２５はコンタクト部であり、１０３はスパッタ
リング法により形成されたアルミ合金である。
【０００６】スパッタリング法により形成したアルミ合
金１０３は、図５に示す様に、コンタクト部２５等のア
スペクト比（穴の深さと径と比）の高い領域で、形成時
におけるカバーレッジの悪さのために、コンタクト部２
５内にボイド１００ができてしまう。そして、ボイドが
形成されてしまうためにコンタクト部２５内でのアルミ
合金１０３の膜厚は著しく薄くなってしまい、接続抵抗
が高くなってしまう他、熱等のストレスによるコンタク
ト部２５内での配線切れが起こり易く、接続部の寿命が
低下してしまうという問題点を有していた。また、アル
ミ合金１０３の形成は真空中で行なう必要があるため、
形成装置には真空排気が必要であることや、厚膜の金属
を形成するには長い時間スパッタリングを行う必要であ
るために製造コストが高くなる傾向にあった。また、大
面積の基板に均一に金属薄膜を形成することが困難であ
った。以上のことは、真空蒸着法を用いた場合にも全く
同じ課題を有している。
金１０３は、図５に示す様に、コンタクト部２５等のア
スペクト比（穴の深さと径と比）の高い領域で、形成時
におけるカバーレッジの悪さのために、コンタクト部２
５内にボイド１００ができてしまう。そして、ボイドが
形成されてしまうためにコンタクト部２５内でのアルミ
合金１０３の膜厚は著しく薄くなってしまい、接続抵抗
が高くなってしまう他、熱等のストレスによるコンタク
ト部２５内での配線切れが起こり易く、接続部の寿命が
低下してしまうという問題点を有していた。また、アル
ミ合金１０３の形成は真空中で行なう必要があるため、
形成装置には真空排気が必要であることや、厚膜の金属
を形成するには長い時間スパッタリングを行う必要であ
るために製造コストが高くなる傾向にあった。また、大
面積の基板に均一に金属薄膜を形成することが困難であ
った。以上のことは、真空蒸着法を用いた場合にも全く
同じ課題を有している。
【０００７】さらに、スパッタリング法を用いる場合に
は、基板がプラズマに曝されるために、プラズマ中より
電子やイオンが基板に入射して、作成しようとする半導
体素子にダメージが入り素子の性能低下を招く可能性が
あった。以上、従来技術の課題について、金属薄膜とし
てアルミ合金を用いた場合を例に取って説明したが、こ
れは、他の金属を用いた場合にも全く同様の課題を有す
る。
は、基板がプラズマに曝されるために、プラズマ中より
電子やイオンが基板に入射して、作成しようとする半導
体素子にダメージが入り素子の性能低下を招く可能性が
あった。以上、従来技術の課題について、金属薄膜とし
てアルミ合金を用いた場合を例に取って説明したが、こ
れは、他の金属を用いた場合にも全く同様の課題を有す
る。
【０００８】従って本発明は上記問題点に鑑み、配線な
どに用いる金属薄膜の形成において、高アスペクト比を
有する大面積の基板において、均一で、かつ、穴もしく
は溝領域の凹部を完全に埋め込み、さらに、低ダメージ
・低コストである金属薄膜の形成装置及び形成方法を提
供するものである。
どに用いる金属薄膜の形成において、高アスペクト比を
有する大面積の基板において、均一で、かつ、穴もしく
は溝領域の凹部を完全に埋め込み、さらに、低ダメージ
・低コストである金属薄膜の形成装置及び形成方法を提
供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の金属薄膜の形成装置は、金属を高温に熱し
溶融する手段と、基板を前記金属の融点以上に加熱保持
する手段と、前記基板に所望の量の前記溶融した金属を
滴下する手段と、前記基板を回転させる手段と、前記金
属を不活性ガス雰囲気に保つ手段とを備え、高温溶融金
属を基板上に回転塗布することを特徴とするものであ
る。
めに本発明の金属薄膜の形成装置は、金属を高温に熱し
溶融する手段と、基板を前記金属の融点以上に加熱保持
する手段と、前記基板に所望の量の前記溶融した金属を
滴下する手段と、前記基板を回転させる手段と、前記金
属を不活性ガス雰囲気に保つ手段とを備え、高温溶融金
属を基板上に回転塗布することを特徴とするものであ
る。
【００１０】上記問題点を解決するために本発明の金属
薄膜の形成方法は、金属薄膜を形成すべき基板におい
て、用いる金属の融点近傍の温度に基板を加熱保持する
工程と、融点以上に加熱され溶融した金属を所望の量前
記基板に滴下する工程と、基板を回転させ前記基板上の
前記溶融した金属を前記基板全面に均一に広げる工程
と、基板を冷却して前記基板上に均一に塗布された前記
溶融した金属を凝固させ金属薄膜とする工程とを備えた
ものである。
薄膜の形成方法は、金属薄膜を形成すべき基板におい
て、用いる金属の融点近傍の温度に基板を加熱保持する
工程と、融点以上に加熱され溶融した金属を所望の量前
記基板に滴下する工程と、基板を回転させ前記基板上の
前記溶融した金属を前記基板全面に均一に広げる工程
と、基板を冷却して前記基板上に均一に塗布された前記
溶融した金属を凝固させ金属薄膜とする工程とを備えた
ものである。
【００１１】
【作用】本発明は上記した構成によって、従来より広く
一般に用いられているレジストやＳＯＧなどの回転塗布
と同様に、高温で溶融している金属（以下、溶融金属と
記す）を基板上に滴下した後、基板を回転させると、基
板温度は用いる金属の融点以上であれば、溶融金属は凝
固することなく滴下された溶融金属は遠心力により基板
全面に広がり、溶融金属の粘度と表面張力と回転速度に
応じて均一な厚みで膜厚を設定することができる。ま
た、液状の溶融金属を用いるので、凹部にも入り込み、
コンタクト部のような高アスペクト比の凹部でも完全に
埋めることが可能である。よって、コンタクト部内の配
線金属の膜厚低下による抵抗増大や寿命の低下を招くこ
とのない金属薄膜形成ができる。
一般に用いられているレジストやＳＯＧなどの回転塗布
と同様に、高温で溶融している金属（以下、溶融金属と
記す）を基板上に滴下した後、基板を回転させると、基
板温度は用いる金属の融点以上であれば、溶融金属は凝
固することなく滴下された溶融金属は遠心力により基板
全面に広がり、溶融金属の粘度と表面張力と回転速度に
応じて均一な厚みで膜厚を設定することができる。ま
た、液状の溶融金属を用いるので、凹部にも入り込み、
コンタクト部のような高アスペクト比の凹部でも完全に
埋めることが可能である。よって、コンタクト部内の配
線金属の膜厚低下による抵抗増大や寿命の低下を招くこ
とのない金属薄膜形成ができる。
【００１２】また、回転塗布により金属薄膜を形成する
ため、真空を用いず、回転速度の調節により厚膜化が容
易であるので低コスト化が図れる。また、レジストなど
の回転塗布と同様であるため、大面積の基板に対して
も、均一な金属薄膜形成が容易である。さらに、プラズ
マを用いないのでの電気的ダメージを一切受ず、素子特
性の向上が期待できる。
ため、真空を用いず、回転速度の調節により厚膜化が容
易であるので低コスト化が図れる。また、レジストなど
の回転塗布と同様であるため、大面積の基板に対して
も、均一な金属薄膜形成が容易である。さらに、プラズ
マを用いないのでの電気的ダメージを一切受ず、素子特
性の向上が期待できる。
【００１３】
【実施例】以下本発明の一実施例の金属薄膜の形成装置
と金属薄膜の形成方法について、図面を参照しながら説
明する。
と金属薄膜の形成方法について、図面を参照しながら説
明する。
【００１４】（実施例１）図１は本発明の第１の実施例
における金属薄膜の形成装置を説明するための装置の概
略断面図である。図１において、１は金属を不活性ガス
雰囲気に保つためのチャンバーであり、２は基板１０を
回転するための回転軸であり、３は基板１０を支持する
ための基板支持台であり、４は溶融金属を回転塗布する
際に余分な金属の飛び散を受け止めるためのカップであ
り、５は配線に用いる金属を加熱溶融するための溶融槽
であり、６はチャンバー１内を不活性ガスに置換する際
に用いる真空ポンプであり、７は回転塗布の際に飛び散
った溶融金属を回収するためのドレインである。
における金属薄膜の形成装置を説明するための装置の概
略断面図である。図１において、１は金属を不活性ガス
雰囲気に保つためのチャンバーであり、２は基板１０を
回転するための回転軸であり、３は基板１０を支持する
ための基板支持台であり、４は溶融金属を回転塗布する
際に余分な金属の飛び散を受け止めるためのカップであ
り、５は配線に用いる金属を加熱溶融するための溶融槽
であり、６はチャンバー１内を不活性ガスに置換する際
に用いる真空ポンプであり、７は回転塗布の際に飛び散
った溶融金属を回収するためのドレインである。
【００１５】まず、全てのバルブ９を閉じた後、バルブ
９−１およびバルブ９−５を開けて、真空ポンプ６によ
りチャンバー１内およびドレイン７内を真空廃棄する。
次に、バルブ９−１を閉じた後バルブ９−２を開けて、
不活性ガスであるアルゴンガス（以下、Ａｒと記す）を
チャンバー１内およびドレイン７内に流し、系内を不活
性ガスに置換する。
９−１およびバルブ９−５を開けて、真空ポンプ６によ
りチャンバー１内およびドレイン７内を真空廃棄する。
次に、バルブ９−１を閉じた後バルブ９−２を開けて、
不活性ガスであるアルゴンガス（以下、Ａｒと記す）を
チャンバー１内およびドレイン７内に流し、系内を不活
性ガスに置換する。
【００１６】次に、不活性ガスの雰囲気を保ったまま、
例えば、接続されている別のチャンバー内でＡｒガスに
置換しておいて基板１０を基板支持台３上に真空吸着や
静電吸着などを用いて設置する。基板支持台３は内蔵さ
れている加熱ヒーター１２によりアルミ合金１１の融点
以上の７００℃に保たれており、基板１０も７００℃に
加熱される。アルミ合金１１は溶融槽５内で７００℃に
加熱され溶融している。バルブ９−３を開けた後、バル
ブ９−４より所定量（５ｃｃ程度）のＡｒを高圧で入れ
ると、溶融しているアルミ合金１１は押し出されて、供
給配管８を通って基板１０上に滴化される。この時、基
板１０も７００℃に保たれているために、アルミ合金１
１は凝固しない。
例えば、接続されている別のチャンバー内でＡｒガスに
置換しておいて基板１０を基板支持台３上に真空吸着や
静電吸着などを用いて設置する。基板支持台３は内蔵さ
れている加熱ヒーター１２によりアルミ合金１１の融点
以上の７００℃に保たれており、基板１０も７００℃に
加熱される。アルミ合金１１は溶融槽５内で７００℃に
加熱され溶融している。バルブ９−３を開けた後、バル
ブ９−４より所定量（５ｃｃ程度）のＡｒを高圧で入れ
ると、溶融しているアルミ合金１１は押し出されて、供
給配管８を通って基板１０上に滴化される。この時、基
板１０も７００℃に保たれているために、アルミ合金１
１は凝固しない。
【００１７】次に、回転軸２により基板３を１００〜数
１０００ｒｐｍの速度で回転させると、基板のほぼまん
中に滴下されたアルミ合金１１は遠心力により基板全面
に広がり、数μｍ程度の薄膜にすることができる。次
に、基板を冷却することにより、溶融しているアルミ合
金を凝固させて薄膜を得ることができる。この間、溶融
したアルミ合金１１は不活性ガスであるＡｒ雰囲気中に
保持されているため、アルミ合金の酸化などの変質は起
こらず、良好なアルミ合金の形成ができる。
１０００ｒｐｍの速度で回転させると、基板のほぼまん
中に滴下されたアルミ合金１１は遠心力により基板全面
に広がり、数μｍ程度の薄膜にすることができる。次
に、基板を冷却することにより、溶融しているアルミ合
金を凝固させて薄膜を得ることができる。この間、溶融
したアルミ合金１１は不活性ガスであるＡｒ雰囲気中に
保持されているため、アルミ合金の酸化などの変質は起
こらず、良好なアルミ合金の形成ができる。
【００１８】（実施例２）以下本発明の第２の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。
ついて図面を参照しながら説明する。
【００１９】図２は本発明の第２の実施例における金属
薄膜の形成装置を説明するための装置の概略断面図であ
る。図２は、実施例１の図１とほぼ同様であるが、基板
を加熱するための加熱ランプ１３を用いた点が異なる。
薄膜の形成装置を説明するための装置の概略断面図であ
る。図２は、実施例１の図１とほぼ同様であるが、基板
を加熱するための加熱ランプ１３を用いた点が異なる。
【００２０】まず、実施例１と同様にしてチャンバー１
内を不活性ガスに置換する。次に、不活性ガスの雰囲気
を保ったまま基板支持台３上に基板１０を設置し、加熱
ランプ１３により基板１０を７００℃に加熱する。次
に、溶融槽５内で加熱され溶融しているアルミ合金１１
を供給配管８を通して基板１０上に滴化する。この時、
基板１０も７００℃に保たれているために、アルミ合金
１１は凝固しない。次に、回転軸２により基板３を１０
０〜数１０００ｒｐｍの速度で回転させると、基板のほ
ぼまん中に滴下されたアルミ合金１１は遠心力により基
板全面に広がり、数μｍ程度の薄膜にすることができ
る。
内を不活性ガスに置換する。次に、不活性ガスの雰囲気
を保ったまま基板支持台３上に基板１０を設置し、加熱
ランプ１３により基板１０を７００℃に加熱する。次
に、溶融槽５内で加熱され溶融しているアルミ合金１１
を供給配管８を通して基板１０上に滴化する。この時、
基板１０も７００℃に保たれているために、アルミ合金
１１は凝固しない。次に、回転軸２により基板３を１０
０〜数１０００ｒｐｍの速度で回転させると、基板のほ
ぼまん中に滴下されたアルミ合金１１は遠心力により基
板全面に広がり、数μｍ程度の薄膜にすることができ
る。
【００２１】次に、加熱ランプ１３をＯＦＦすることで
基板を冷却し、溶融しているアルミ合金を凝固させて薄
膜を得ることができる。加熱ランプ１３を用いて基板を
加熱することにより冷却が容易になり、基板３の急熱急
冷ができるため、基板を必要最小限の加熱のみにするこ
とができる。
基板を冷却し、溶融しているアルミ合金を凝固させて薄
膜を得ることができる。加熱ランプ１３を用いて基板を
加熱することにより冷却が容易になり、基板３の急熱急
冷ができるため、基板を必要最小限の加熱のみにするこ
とができる。
【００２２】なお、実施例１や実施例２においては、供
給配管８やバルブ９−３やバルブ９−５並びにチャンバ
ー１からドレイン７の配管や、カップ４などは溶融した
アルミ合金が凝固しないよう融点以上の高温に保持され
ている。また、チャンバー１内をＡｒに置換するために
真空引きを行ったが、これは、チャンバー内が大気等で
満たされている場合（解放した場合など）のみに簡便に
置換するために行なったもので、チャンバー内がＡｒで
満たされている場合には真空引きを行う必要はないし、
Ａｒを流し続けて置換するなど他の方法でもよい。
給配管８やバルブ９−３やバルブ９−５並びにチャンバ
ー１からドレイン７の配管や、カップ４などは溶融した
アルミ合金が凝固しないよう融点以上の高温に保持され
ている。また、チャンバー１内をＡｒに置換するために
真空引きを行ったが、これは、チャンバー内が大気等で
満たされている場合（解放した場合など）のみに簡便に
置換するために行なったもので、チャンバー内がＡｒで
満たされている場合には真空引きを行う必要はないし、
Ａｒを流し続けて置換するなど他の方法でもよい。
【００２３】（実施例３）以下本発明の第３の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。
ついて図面を参照しながら説明する。
【００２４】図３は本発明の第３の実施例における配線
の形成方法を説明するための工程概略断面図である。図
３において、２０はシリコン基板であり、２１はシリコ
ン基板２０上に形成されたＣＶＤ酸化膜であり、２５は
コンタクト部であり、２２はチタン合金であり、２３は
アルミ合金であり、２４はフォトレジストである。
の形成方法を説明するための工程概略断面図である。図
３において、２０はシリコン基板であり、２１はシリコ
ン基板２０上に形成されたＣＶＤ酸化膜であり、２５は
コンタクト部であり、２２はチタン合金であり、２３は
アルミ合金であり、２４はフォトレジストである。
【００２５】まず、同（ａ）に示す様に、シリコン基板
２０上にＣＶＤ酸化膜２１を形成してコンタクト部２５
を形成した基板において、同（ｂ）の様に、上層に形成
する溶融したアルミ合金との濡れ性を良くし、アルミ合
金のシリコン基板２０への拡散を防止するために、導電
性のある拡散阻止層としてＴｉとＴｉＮの２層構造から
なるチタン合金２２を形成する。Ｔｉはシリコン基板２
０との導電性向上とＴｉＮの密着性確保のために形成し
ている。
２０上にＣＶＤ酸化膜２１を形成してコンタクト部２５
を形成した基板において、同（ｂ）の様に、上層に形成
する溶融したアルミ合金との濡れ性を良くし、アルミ合
金のシリコン基板２０への拡散を防止するために、導電
性のある拡散阻止層としてＴｉとＴｉＮの２層構造から
なるチタン合金２２を形成する。Ｔｉはシリコン基板２
０との導電性向上とＴｉＮの密着性確保のために形成し
ている。
【００２６】次に、実施例１または実施例２で記述した
装置を用いて、前記基板を７００℃に加熱した後、溶融
したアルミ合金を回転塗布した後冷却し、同（ｃ）に示
す様に、アルミ合金２３を形成する。この時、前述のよ
うに、凹部であるコンタクト部２５内にも完全に溶融ア
ルミ合金が入り込むために、ボイドのないコンタクト埋
め込みができると同時に、均一なアルミ合金を得ること
ができる。また、アルミは通常４００℃以上では基板の
シリコンと反応を起こすが、同（ｂ）で形成したチタン
合金２２のＴｉＮ層がアルミの拡散を阻止し、シリコン
基板２０へアルミが拡散することはない。しかし、この
時、ＴｉＮ表面では一部のアルミが拡散されて入り込む
ため、ある程度の膜厚のＴｉＮ層を形成しておき、昇温
時間をできるだけ短くする方が望ましい。
装置を用いて、前記基板を７００℃に加熱した後、溶融
したアルミ合金を回転塗布した後冷却し、同（ｃ）に示
す様に、アルミ合金２３を形成する。この時、前述のよ
うに、凹部であるコンタクト部２５内にも完全に溶融ア
ルミ合金が入り込むために、ボイドのないコンタクト埋
め込みができると同時に、均一なアルミ合金を得ること
ができる。また、アルミは通常４００℃以上では基板の
シリコンと反応を起こすが、同（ｂ）で形成したチタン
合金２２のＴｉＮ層がアルミの拡散を阻止し、シリコン
基板２０へアルミが拡散することはない。しかし、この
時、ＴｉＮ表面では一部のアルミが拡散されて入り込む
ため、ある程度の膜厚のＴｉＮ層を形成しておき、昇温
時間をできるだけ短くする方が望ましい。
【００２７】次に、同（ｄ）に示す様に、配線を形成す
る領域上にフォトレジスト２４を形成して、フォトレジ
スト２４をエッチングマスクにしてアルミ合金２３およ
びチタン合金２２を異方性エッチングする。最後に、フ
ォトレジスト２４を除去して、同（ｅ）に示す様に、配
線としてのアルミ合金パターン２３’を得るというもの
である。
る領域上にフォトレジスト２４を形成して、フォトレジ
スト２４をエッチングマスクにしてアルミ合金２３およ
びチタン合金２２を異方性エッチングする。最後に、フ
ォトレジスト２４を除去して、同（ｅ）に示す様に、配
線としてのアルミ合金パターン２３’を得るというもの
である。
【００２８】（実施例４）以下本発明の第４の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。
ついて図面を参照しながら説明する。
【００２９】図４は本発明の第４の実施例における配線
の形成方法の工程概略断面図である。図４において、２
０はシリコン基板であり、２１はシリコン基板２０上に
形成されたＣＶＤ酸化膜であり、２２はチタン合金であ
り、２３はアルミ合金であり、２４はフォトレジストで
あり、２５はコンタクト部であり、２６は配線用溝であ
る。
の形成方法の工程概略断面図である。図４において、２
０はシリコン基板であり、２１はシリコン基板２０上に
形成されたＣＶＤ酸化膜であり、２２はチタン合金であ
り、２３はアルミ合金であり、２４はフォトレジストで
あり、２５はコンタクト部であり、２６は配線用溝であ
る。
【００３０】まず、同（ａ）に示す様に、シリコン基板
２０上にＣＶＤ酸化膜２１を形成してコンタクト部２５
と配線領域に配線用溝２６を形成した基板において、実
施例３と同様にして、同（ｂ）に示す様に、上層に形成
する溶融したアルミ合金との濡れ性を良くし、アルミ合
金のシリコン基板２０への拡散を防止するために、導電
性のある拡散阻止層としてＴｉとＴｉＮの２層構造から
なるチタン合金２２を形成する。
２０上にＣＶＤ酸化膜２１を形成してコンタクト部２５
と配線領域に配線用溝２６を形成した基板において、実
施例３と同様にして、同（ｂ）に示す様に、上層に形成
する溶融したアルミ合金との濡れ性を良くし、アルミ合
金のシリコン基板２０への拡散を防止するために、導電
性のある拡散阻止層としてＴｉとＴｉＮの２層構造から
なるチタン合金２２を形成する。
【００３１】次に、実施例１または実施例２で記述した
装置を用いて、前記基板を７００℃に加熱した後、溶融
したアルミ合金を回転塗布した後冷却し、同（ｃ）に示
す様に、アルミ合金２３を形成する。この時、前述のよ
うに、凹部であるコンタクト部２５や配線用溝２６内に
も完全に溶融アルミ合金が入り込み、均一で平坦な表面
を得る。
装置を用いて、前記基板を７００℃に加熱した後、溶融
したアルミ合金を回転塗布した後冷却し、同（ｃ）に示
す様に、アルミ合金２３を形成する。この時、前述のよ
うに、凹部であるコンタクト部２５や配線用溝２６内に
も完全に溶融アルミ合金が入り込み、均一で平坦な表面
を得る。
【００３２】次に、全面にエッチングバックやウェット
エッチングもしくは研磨等を用いて同（ｄ）に示す様
に、ＣＶＤ酸化膜表面が出るまでアルミ合金２３とチタ
ン合金２２を除去する。これによりコンタクト埋め込み
並びに配線としてのアルミ合金パターン２７ができる。
次に、同（ｅ）に示す様に、層間絶縁膜としてのＣＶＤ
酸化膜２８を形成した後、同（ｆ）に示す様に、層間コ
ンタクト２９と２層目配線３０を形成して２層配線を得
る。
エッチングもしくは研磨等を用いて同（ｄ）に示す様
に、ＣＶＤ酸化膜表面が出るまでアルミ合金２３とチタ
ン合金２２を除去する。これによりコンタクト埋め込み
並びに配線としてのアルミ合金パターン２７ができる。
次に、同（ｅ）に示す様に、層間絶縁膜としてのＣＶＤ
酸化膜２８を形成した後、同（ｆ）に示す様に、層間コ
ンタクト２９と２層目配線３０を形成して２層配線を得
る。
【００３３】なお、実施例１〜実施例４において配線等
に用いる金属として、アルミ合金を用いて説明したので
加熱は７００℃としたが、これは他の金属であっても加
熱温度を変えることにより全く同様にして塗布が可能で
ある。
に用いる金属として、アルミ合金を用いて説明したので
加熱は７００℃としたが、これは他の金属であっても加
熱温度を変えることにより全く同様にして塗布が可能で
ある。
【００３４】また、実施例３や実施例４において、溶融
金属の濡れ性を確保しかつ金属の拡散を防止するための
拡散阻止層としてＴｉＮ膜を用いたが、これは、Ｗのな
どであってもよいし、ＴｉＮとＷの２層膜や、他の合金
やシリサイド等の導電性材料を用いてもよい。さらに、
金属の拡散が問題にならず溶融金属の濡れ性がよい基板
を用いる場合には拡散阻止層を形成する必要はなく、下
層部とのコンタクトを形成しない場合には、拡散阻止層
として、ＳｉＮのような絶縁材料を用いてもよい。
金属の濡れ性を確保しかつ金属の拡散を防止するための
拡散阻止層としてＴｉＮ膜を用いたが、これは、Ｗのな
どであってもよいし、ＴｉＮとＷの２層膜や、他の合金
やシリサイド等の導電性材料を用いてもよい。さらに、
金属の拡散が問題にならず溶融金属の濡れ性がよい基板
を用いる場合には拡散阻止層を形成する必要はなく、下
層部とのコンタクトを形成しない場合には、拡散阻止層
として、ＳｉＮのような絶縁材料を用いてもよい。
【００３５】以上、実施例１や実施例２において説明し
た装置構成により、金属を溶融して基板上に回転塗布す
ることにより、高アスペクト比を有する大面積の基板に
おいて、均一で、かつ、穴もしくは溝領域の凹部を完全
に埋め込み、低抵抗なコンタクト形成や寿命劣化のない
配線を形成できる。さらに、低ダメージ・低コストであ
る金属薄膜の形成方法ができる。
た装置構成により、金属を溶融して基板上に回転塗布す
ることにより、高アスペクト比を有する大面積の基板に
おいて、均一で、かつ、穴もしくは溝領域の凹部を完全
に埋め込み、低抵抗なコンタクト形成や寿命劣化のない
配線を形成できる。さらに、低ダメージ・低コストであ
る金属薄膜の形成方法ができる。
【００３６】
【発明の効果】以上のように本発明は、金属薄膜の形成
装置及び溶融した金属を基板上に回転塗布することで基
板の凹部を完全に埋められる金属薄膜の形成方法並びに
それを用いた配線形成方法を提供することにより、低抵
抗かつ長寿命を有する配線コンタクト形成を容易に行う
ことができる。
装置及び溶融した金属を基板上に回転塗布することで基
板の凹部を完全に埋められる金属薄膜の形成方法並びに
それを用いた配線形成方法を提供することにより、低抵
抗かつ長寿命を有する配線コンタクト形成を容易に行う
ことができる。
【図１】本発明の第１の実施例における金属薄膜の形成
装置の概略断面図
装置の概略断面図
【図２】本発明の第２の実施例における金属薄膜の形成
装置の概略断面図
装置の概略断面図
【図３】本発明の第３の実施例における配線形成工程の
概略断面図
概略断面図
【図４】本発明の第４の実施例における配線形成工程の
概略断面図
概略断面図
【図５】従来方法を用いた金属薄膜の形成における課題
の説明図
の説明図
１ チャンバー ２ 回転軸 ３ 基板支持台 ４ カップ ５ 溶融槽 ６ 真空ポンプ ７ ドレイン ２０ シリコン基板 ２１ ＣＶＤ酸化膜 ２５ コンタクト部 ２２ チタン合金 ２３ アルミ合金 ２４ フォトレジスト ２６ 配線様溝 ２７ アルミ合金パターン
Claims (7)
- 【請求項１】金属を高温に熱し溶融する手段と、基板を
前記金属の融点以上に加熱保持する手段と、前記基板に
所望の量の前記溶融した金属を滴下する手段と、前記基
板を回転させる手段と、前記金属を不活性ガス雰囲気に
保つ手段とを備え、高温溶融金属を基板上に回転塗布す
ることを特徴とする金属薄膜の形成装置。 - 【請求項２】請求項１記載の金属薄膜の形成装置におい
て、基板の加熱にランプを用いることにより基板のみを
加熱でき、基板の急熱急冷を可能にすることを特徴とす
る金属薄膜の形成装置。 - 【請求項３】金属薄膜を形成すべき基板において、用い
る金属の融点近傍の温度に基板を加熱保持する工程と、
融点以上に加熱され溶融した金属を所望の量前記基板に
滴下する工程と、基板を回転させ前記基板上の前記溶融
した金属を前記基板全面に均一に広げる工程と、基板を
冷却して前記基板上に均一に塗布された前記溶融した金
属を凝固させ金属薄膜とする工程とを備えた金属薄膜の
形成方法。 - 【請求項４】請求項３記載の金属薄膜の形成方法におい
て、溶融金属を不活性ガス雰囲気中に保ち金属の変質を
防止することを特徴とする金属薄膜の形成方法。 - 【請求項５】請求項３記載の金属薄膜の形成方法におい
て、金属をアルミあるいはアルミを主体とする合金と
し、基板および溶融金属の加熱温度を６００〜８００℃
とすることを特徴とする金属薄膜の形成方法。 - 【請求項６】請求項３記載の金属薄膜の形成方法におい
て、表面に金属の拡散阻止層を形成した基板を用い、塗
布する金属が基板内に拡散することを防止することを特
徴とする金属薄膜の形成方法。 - 【請求項７】請求項６記載の金属薄膜の形成方法におい
て、基板表面の金属の拡散阻止層をＴｉＮあるいはＷや
これらの積層膜とすることを特徴とする金属薄膜の形成
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6370293A JPH06275557A (ja) | 1993-03-23 | 1993-03-23 | 金属薄膜の形成装置および形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6370293A JPH06275557A (ja) | 1993-03-23 | 1993-03-23 | 金属薄膜の形成装置および形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06275557A true JPH06275557A (ja) | 1994-09-30 |
Family
ID=13236976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6370293A Pending JPH06275557A (ja) | 1993-03-23 | 1993-03-23 | 金属薄膜の形成装置および形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06275557A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002368083A (ja) * | 2001-06-08 | 2002-12-20 | Fujikura Ltd | 微細空間への金属充填方法および装置 |
| WO2013042629A1 (ja) * | 2011-09-21 | 2013-03-28 | 住友精密工業株式会社 | 金属充填装置 |
| EP2259307A3 (en) * | 2009-06-02 | 2014-07-02 | Napra Co., Ltd. | Electronic device, conductive compositon, metal filling apparatus, and electronic decive manufacturing method |
-
1993
- 1993-03-23 JP JP6370293A patent/JPH06275557A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002368083A (ja) * | 2001-06-08 | 2002-12-20 | Fujikura Ltd | 微細空間への金属充填方法および装置 |
| EP2259307A3 (en) * | 2009-06-02 | 2014-07-02 | Napra Co., Ltd. | Electronic device, conductive compositon, metal filling apparatus, and electronic decive manufacturing method |
| WO2013042629A1 (ja) * | 2011-09-21 | 2013-03-28 | 住友精密工業株式会社 | 金属充填装置 |
| CN103765563A (zh) * | 2011-09-21 | 2014-04-30 | 住友精密工业股份有限公司 | 金属充填装置 |
| US20140224445A1 (en) * | 2011-09-21 | 2014-08-14 | Sumitomo Precision Products Co., Ltd. | Metal Filling Device |
| US9184062B2 (en) | 2011-09-21 | 2015-11-10 | Sumitomo Precision Products Co., Ltd. | Metal filling device |
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