JPH06342790A - 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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JPH06342790A
JPH06342790A JP15304293A JP15304293A JPH06342790A JP H06342790 A JPH06342790 A JP H06342790A JP 15304293 A JP15304293 A JP 15304293A JP 15304293 A JP15304293 A JP 15304293A JP H06342790 A JPH06342790 A JP H06342790A
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JP
Japan
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film
aluminum
cvd
semiconductor device
layer
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JP15304293A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Murase
寛 村瀬
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 微細多層配線形成方法において、高アスペク
ト比の微細なビアホール埋込と電気抵抗が低く、且つマ
イグレーション耐性に優れたビアホール及び配線形成を
実現すること。 【構成】 ビアホール5を開孔した層間絶縁膜(BPSG膜3)
まで形成した集積回路基板に窒化チタン膜6を成膜した
後(工程B)、ブランケットCVD法によりCVDアルミ膜7を
成膜し、ビアホール5内を埋込み(工程C)、次にスパッ
タ法によりAl-1%Cu膜8を成膜し(工程D)、続いてリソ
グラフィ法によりAl-1%Cu膜8上にレジスト9の配線パタ
ーンを形成し、パターン内に露出するAl-1%Cu膜8及び
下層のCVDアルミ膜7、窒化チタン膜6をエッチングする
(工程E)。次に、レジスト9除去後に熱処理を行い、Al-
1%Cu膜8をCVDアルミ膜7中に拡散させ、Al-1%Cu膜8とC
VDアルミ膜7を合金化させる(工程F)。 【効果】 上記構成により、ビアホール埋込性及びマイ
グレーション耐性に優れた配線が形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関し、特にアルミCVD法による微細多層配線形成方
法に係る半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来技術による多層配線形成法に係る半
導体装置の製造方法としては、例えば特開昭59−198734
号公報に記載されているように、層間絶縁膜にスル−ホ
−ル(ビアホ−ル)を開孔し、そこにチタン、窒化チタ
ンなどの中間層を形成し、その上にアルミ層をCVD法
等で形成し、フォトレジストでパタ−ニングする一連の
プロセスが知られている。
【0003】この従来技術を図3に基づいて詳細に説明
する。図3は、従来技術による製造方法(多層配線形成
法)の一例を示す工程A〜Eよりなる製造工程順断面図
であって、従来法は、まず、図3工程Aに示すように、
シリコン基板1上に酸化膜2を形成し、その上にゲ−ト
配線4及び層間絶縁膜であるBPSG膜3を形成し、続
いて、BPSG膜3にビアホ−ル5を開孔した集積回路
基板を得る。
【0004】次に、この集積回路基板にバリアメタル層
又は密着改善層として窒化チタン膜6を成膜し(図3工
程B)、その上にCVD法によりCVDアルミ膜7を成
膜する(図3工程C)。その後、配線パタ−ンを形成した
フォトレジスト9をマスクにしてCVDアルミ膜7及び
窒化チタン膜6をエッチングし(図3工程D)、続いて、
このフォトレジスト9を除去し(図3工程E)、このよう
にして、多層配線を形成している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来法では、
CVDアルミ膜7を窒化チタン膜6上に単層で使用して
いる。CVD法によるアルミ膜は、現状では純アルミの
み成膜が可能であり、銅やシリコン或いはゲルマニウム
等の不純物を添加した合金膜は成膜不可能である。
【0006】従って、CVDアルミ膜7を窒化チタン膜
6上に単層で使用する従来の多層配線構造では、配線と
しての信頼性が低く、これを微細化すると、ストレスマ
イグレ−ション不良やエレクトロマイグレ−ション不良
が多発するという問題があった。また、上記問題点によ
り微細化が困難なため、ビアホ−ル埋込みによる平坦化
が技術的に不可能である欠点を有している。
【0007】本発明は、従来の上記問題点、欠点に鑑み
成されたものであって、その目的は、ストレスマイグレ
−ション不良及びエレクトロマイグレ−ション不良が生
ぜず、高平坦性、低抵抗及びマイグレ−ション耐性に優
れた配線形成を可能とする微細多層配線形成方法に係る
半導体装置の製造方法を提供することにある。
【0008】また、本発明の目的は、工程数を増加させ
ることなく、高アスペクト比の微細なビアホ−ルを埋込
み、かつ電気抵抗の低いビアホ−ル及び配線を形成し得
る微細多層配線形成方法に係る半導体装置の製造方法を
提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、層間絶縁膜に
ビアホ−ルまで形成した集積回路基板に、(1) 窒化チタ
ン膜を成長する工程、(2) 前記窒化チタン膜の上層にブ
ランケットアルミCVD法によりアルミ膜層を形成し、
且つビアホ−ル埋込みを行う工程、(3) 前記CVDアル
ミ層の上層にスパッタ蒸着法によりアルミ合金膜、例え
ばAl−Cu、Al−Si−Cu、Al−Ge等を成膜する工程、(4)
前記アルミ合金膜の表面にフォトレジストを回転塗布
し、露光現像して所定の配線パタ−ンを該フォトレジス
トに形成する工程、(5) 異方性ドライエッチング法によ
り前記フォトレジストをマスクに前記アルミ合金層と下
層CVDアルミ層を同時にエッチングする工程、(6) 前
記フォトレジストを除去する工程、(7) 前記集積回路基
板を熱処理する工程、とを有している。
【0010】
【実施例】以下、本発明を図1及び図2に基づいて詳細
に説明する。なお、図1は、本発明の第1実施例を示す
図であり、図2は、同じく本発明の第2実施例を示す図
である。
【0011】(第1実施例)図1は、本発明の第1実施
例を示す工程A〜Fよりなる製造工程順断面図である。
第1実施例では、まず、従来法と同様、シリコン基板1
上に酸化膜2を形成し、その上にゲ−ト配線4及び層間
絶縁膜であるBPSG膜3を形成し、続いて、このBP
SG膜3に口径0.6μmのビアホ−ル5を開孔した集積
回路基板を得る(図1工程A)。
【0012】次に、この集積回路基板に密着改善層とし
て反応性コリメ−トスパッタ法により窒化チタン膜6を
0.1μm成膜し(図1工程B)、その上にブランケットア
ルミCVD法によりCVDアルミ膜7を0.3μm成膜
し、ビアホ−ルの埋込を行う(図1工程C)。
【0013】このCVD条件は、次のとおりである。 ・ソ−スガス:(CH3)2AlH ・キャリアガス:H2 ・圧力:1.0 Toor ・基板温度:150℃
【0014】その後、図1工程Dに示すように、スパッ
タ蒸着法によりスパッタAl-1%Cu膜8を0.4μm成膜す
る。次に、このAl-1%Cu膜8の表面にフォトレジストを
回転塗布した後、露光現像工程を経て所定の配線パタ−
ンをフォトレジストで9形成し、異方性ドライエッチン
グ法により、上記フォトレジスト9の配線パタ−ン内に
露出するスパッタAl-1%Cu膜8をエッチングし、続いて
下層のCVDアルミ膜7及び窒化チタン膜6をエッチン
グする(図1工程E)。
【0015】その後、フォトレジスト9を除去し、400
℃で30分間N2による熱処理を行い、スパッタAl-1%Cu膜
8中の銅をCVDアルミ膜7中に拡散させ、このスパッ
タAl-1%Cu膜8とCVDアルミ膜7とを合金化させるこ
とにより、エレクトロマイグレ−ション及びストレスマ
イグレ−ション耐性の強い配線を形成する(図2工程
F)。
【0016】(第2実施例)図2は、本発明の第2実施
例を説明するための集積回路基板の断面図であり、図2
において、前記図1と同一もしくは類似の箇所は同じ符
号で示してある。
【0017】この第2実施例は、アルミ−アルミ間のス
ル−ホ−ル埋込みに本発明を実施した場合であり、その
工程手順は、前記第1実施例とほぼ同一であるが、相違
点としては、アルミCVD成長の前処理として、第1実
施例では窒化チタン膜6を成膜したのに対し(図1工程
B参照)、この第2実施例では、図2に示すように、四
塩化チタン11の気相処理を行う点である。
【0018】四塩化チタン11の層は、数十オングスト
ロ−ムと極薄であるため、熱処理を行うことにより大部
分がアルミ中に拡散され、第1アルミ−第2アルミ間及
び第2アルミ−第3アルミ間のスル−ホ−ル部には殆ど
残らない。このため、この第2実施例では、スル−ホ−
ルの導通性が窒化チタンを使用した場合より良好となる
利点がある。
【0019】以上本発明によれば、微細なビアホ−ルへ
のAlの埋込が可能であり、リフロ−アルミ法ではアスペ
クト比2でも困難であるが、例えばアスペクト比4で0.
3μmのビアホ−ルへの埋込もできる利点を有する。ま
た配線抵抗は、半分以下におさえることができ、低抵
抗、低応力であるためエッチバック工程が削減できる利
点を有する。
【0020】
【発明の効果】本発明は、以上詳記したとおり、アルミ
のCVD法により微細ビアホ−ルの埋込み及び配線層の
成膜を行った後、上層にAl−Cu等のアルミ合金層をスパ
ッタ法で成膜し熱処理することで、CVDアルミ層とス
パッタアルミ合金層を合金化し、このアルミ合金を配線
として使用することにより、従来CVD法で形成したア
ルミの欠点であったストレスマイグレ−ション及びエレ
クトロマイグレ−ション耐性が低い点を補うことが可能
となる効果が生じる。
【0021】更に、本発明によれば、アルミCVD法の
利点である高アスペクト比のビアホ−ル埋込性に優れて
いる点を生かすことができるから、高平坦性、低抵抗及
びマイグレ−ション耐性に優れた配線形成が可能となる
効果が生じる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す工程A〜Fよりなる
製造工程順断面図。
【図2】本発明の第2実施例を説明するための集積回路
基板の断面図。
【図3】従来技術の製造方法の一例を示す工程A〜Eよ
りなる製造工程順断面図。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 酸化膜 3 BPSG膜 4 ゲ−ト配線 5 ビアホ−ル 6 窒化チタン膜 7 CVDアルミ膜 8 スパッタAl−1%Cu膜 9 フォトレジスト 10 CVD酸化膜 11 四塩化チタン

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (1) 層間絶縁膜にビアホ−ルまで形成し
    た集積回路基板上にブランケットアルミCVD法により
    アルミ膜層を形成し、且つビアホ−ル埋込みを行う工
    程、(2) 前記CVDアルミ層の上層にスパッタ蒸着法に
    よりアルミ合金膜を成膜する工程、(3) 前記アルミ合金
    膜層の表面にフォトレジストを塗布し、露光現像して所
    定の配線パタ−ンを該フォトレジストに形成する工程、
    (4) 異方性ドライエッチング法により前記フォトレジス
    トの配線パタ−ン内に露出する前記アルミ合金層をエッ
    チングし、また、下層の前記CVDアルミ層をエッチン
    グする工程、(5) 前記フォトレジストを除去する工程、
    (6) 前記集積回路基板を熱処理する工程、とを有するこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記アルミCVD法は、成長前処理とし
    て、チタン又は窒化チタン膜成長を行うこと、又は、四
    塩化チタン処理を行うことを特徴とする請求項1記載の
    半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記ビアホ−ルは、アルミ下層間絶縁膜
    又はアルミ−アルミ間層間絶縁膜に開孔するものである
    ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の半導体装
    置の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記アルミ合金膜は、Al−Cu、Al−Si−
    Cu、Al−Ge、Al−Si又はAl−Pdから選ばれたものからな
    ることを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項3記
    載の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記熱処理は、前記アルミ合金膜成膜時
    又は成膜直後に実施することを特徴とする請求項1、請
    求項2、請求項3又は請求項4記載の半導体装置の製造
    方法。
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Effective date: 19970527