JPH0685084A - Connection formation - Google Patents

Connection formation

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JPH0685084A
JPH0685084A JP25578592A JP25578592A JPH0685084A JP H0685084 A JPH0685084 A JP H0685084A JP 25578592 A JP25578592 A JP 25578592A JP 25578592 A JP25578592 A JP 25578592A JP H0685084 A JPH0685084 A JP H0685084A
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JP
Japan
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aluminum
connection
based material
connection hole
forming
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JP25578592A
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Japanese (ja)
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Osami Bansho
修巳 番匠
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Sony Corp
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Abstract

PURPOSE:To obtain a method of forming an aluminum-based material connecting construction having good wettability and high reliability by preventing oxidation of a backing portion of aluminum-based materials through the improvement and stabilization of embedding characteristics of the aluminum-based materials to fine connecting holes. CONSTITUTION:In a method of forming a connection by embedding an aluminum-based material 6 by high temperature spattering in a connecting hole 3 formed on a substrate 1, a Si layer 4 such as polysilicon or polysilicon introduced with impurities is formed as an oxidation prevention film in the connecting hole, and high temperature spattering with an aluminum-based material is performed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、接続形成方法に関す
る。本発明は、例えば、各種電子材料(半導体装置等)
における接続形成技術として利用できる。本発明は、高
温スパッタによりアルミニウム系材料を接続孔に埋め込
んで接続構造を形成する場合に、良好な埋め込み特性が
得られ、信頼性の高い接続が得られる接続形成方法を提
供するものである。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for forming a connection. The present invention is, for example, various electronic materials (semiconductor devices, etc.)
It can be used as a connection forming technology. The present invention provides a connection forming method capable of obtaining a good connection characteristic and a highly reliable connection when an aluminum-based material is embedded in a connection hole by high-temperature sputtering to form a connection structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子材料、例えばLSI等の半導体装置
の分野などにあっては、素子の微細化に伴い、微細接続
孔に配線材料であるメタルを埋め込んで接続構造を形成
する技術が重要となって来ている。このメタル埋め込み
技術の一つとして、高温スパッタによるアルミニウム系
材料の埋め込みが検討されている。この手段は、一般
に、接続孔を有する基板等の基体を数100℃に加熱し
た状態でアルミニウム系材料をスパッタ成膜することに
より、アルミニウム系材料をリフローあるいはリフロー
した状態に近い状態(厳密には不明であるが、溶融した
場合と同様な挙動を示す状態になると考えられる)にし
て、接続孔に充填し、かつ平坦化する技術である。最近
ではこの技術を用いて、サブ・ハーフミクロン接続孔の
埋め込みができることも幾つか報告されており、非常に
有望視されている。
2. Description of the Related Art In the field of electronic materials, for example, semiconductor devices such as LSI, with the miniaturization of elements, it is important to embed a metal, which is a wiring material, in a fine connection hole to form a connection structure. It is becoming. As one of the metal embedding techniques, embedding of an aluminum-based material by high temperature sputtering has been studied. In this means, generally, a substrate such as a substrate having a connection hole is heated to several hundreds of degrees Celsius to form an aluminum-based material by sputter deposition, so that the aluminum-based material is reflowed or close to a reflowed state (strictly speaking, strictly speaking). It is unclear, but it is considered that the same behavior as in the case of melting will be obtained), and then the connection hole is filled and flattened. Recently, it has been reported that this technique can be used to fill a sub-half-micron connection hole, which is very promising.

【0003】従来の高温スパッタによるアルミニウム接
続形成方法にあっては、図23に示すように、アルミニ
ウム系材料6(図示ではAl−1%Si合金)の下地層
としてバリアメタルとしての機能もあるチタン5を用
い、アルミニウム系材料6と下地との濡れ性を改善する
ことにより、埋め込み特性を向上させている。特に接続
孔3側壁部でのアルミニウム系材料6とチタン5との濡
れ性は重要であり、この部分の濡れ性が良好であると、
アルミニウム系材料6はチタン5との界面反応により濡
れ進み、接続孔3内部へと引き込まれ、良好な埋め込み
が達成できる。図23中、1は基板等の基体であり、こ
の基体1上に形成した層間膜2に開設した接続孔3に、
アルミニウム系材料6を埋め込んで、下層配線例えば基
板の拡散層と上層配線(図示せず)との接続を形成する
ものである。
In the conventional aluminum connection forming method by high temperature sputtering, as shown in FIG. 23, titanium which also functions as a barrier metal as an underlayer of the aluminum-based material 6 (Al-1% Si alloy in the figure). 5 is used to improve the wettability between the aluminum-based material 6 and the base to improve the embedding characteristics. In particular, the wettability of the aluminum-based material 6 and the titanium 5 on the side wall of the connection hole 3 is important, and if the wettability of this part is good,
The aluminum-based material 6 advances by wetting due to the interfacial reaction with the titanium 5, and is drawn into the inside of the connection hole 3 so that good filling can be achieved. In FIG. 23, 1 is a substrate such as a substrate, and in the connection hole 3 formed in the interlayer film 2 formed on this substrate 1,
The aluminum-based material 6 is embedded to form a connection between a lower layer wiring, for example, a diffusion layer of the substrate and an upper layer wiring (not shown).

【0004】アルミニウム系材料を埋め込む場合、アル
ミニウム系材料の下地に酸素が含まれていると、濡れ性
が悪くなって、埋め込みにくいことが知られている。例
えば、層間絶縁膜2として、図23に示す如くSiO2
を用いる場合、アルミニウム系材料の成膜時に基板を加
熱すると、アルミニウム系材料下地に図23に矢印で模
式的に示す如く酸素が拡散してしまい、濡れ性が劣化す
る。バリアメタルとして酸素含有のTiON等を使用す
る場合、例えばTi/TiON/Al−Siといった構
造を採用する場合も、同様で、微細な接続孔は埋め込め
ず、符号30で示すような埋め込み不良が発生するとい
う問題があった。
When embedding an aluminum-based material, it is known that if the base of the aluminum-based material contains oxygen, the wettability deteriorates and it is difficult to embed. For example, as an interlayer insulating film 2, SiO 2 as shown in FIG. 23
In the case of using, when the substrate is heated during the film formation of the aluminum-based material, oxygen diffuses into the aluminum-based material base as schematically shown by the arrow in FIG. 23, and the wettability deteriorates. The same applies to the case where oxygen-containing TiON or the like is used as the barrier metal, for example, when a structure such as Ti / TiON / Al-Si is adopted, and the fine connection holes cannot be embedded, and an embedding failure as indicated by reference numeral 30 occurs. There was a problem of doing.

【0005】上記問題解決の対策として、接続孔側壁部
をSiNとする構造を先きに本出願人は提案した。これ
はすぐれた技術であるが、SiNでは、接続孔上部の側
壁が厚くなる(ステップカバレッジが悪い)ため、微細
な接続孔の埋め込みが困難になる傾向がある。
As a measure for solving the above problem, the present applicant previously proposed a structure in which the side wall of the connection hole is made of SiN. Although this is an excellent technique, SiN tends to have difficulty in embedding a fine connection hole because the side wall above the connection hole becomes thicker (poor step coverage).

【0006】よって、高温スパッタによるアルミニウム
系材料埋め込み技術について、オーバーハング(接続孔
上部の側壁が厚くなり、接続孔が実質的に小さくなる形
状)を改善し、微細接続孔を良好に埋め込むことができ
る方法が求められている。
Therefore, in the aluminum-based material embedding technique by high-temperature sputtering, it is possible to improve the overhang (the shape where the side wall above the connection hole becomes thicker and the connection hole becomes substantially smaller) and to satisfactorily fill the fine connection hole. There is a need for a way to do it.

【0007】[0007]

【発明の目的】本発明は、上記のような要請に応えるべ
く創案されたもので、微細接続孔(例えばハーフミクロ
ン、ディープハーフミクロン以下の接続孔)へのアルミ
ニウム系材料の埋め込み特性をも向上し、その埋め込み
特性を安定させ、アルミニウム系材料の下地部分の酸化
を防いで、その濡れ性を良好にし、もって安定した信頼
性の高いアルミニウム系材料接続構造を形成できる方法
を提供せんとするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention was devised to meet the above demands, and also improves the embedding property of an aluminum-based material in a fine connection hole (for example, a connection hole of half micron or deep half micron or less). The present invention aims to provide a method for stabilizing the embedding property, preventing the base portion of the aluminum-based material from being oxidized, and improving its wettability, thereby forming a stable and highly reliable aluminum-based material connection structure. Is.

【0008】[0008]

【問題点を解決するための手段】本出願の請求項1の発
明は、基体上に形成した接続孔に高温スパッタによりア
ルミニウム系材料を埋め込んで接続を形成する接続形成
方法において、接続孔にシリコン層を形成して酸化防止
膜とし、アルミニウム系材料の高温スパッタを行うこと
を特徴とする接続形成方法であり、これにより上記目的
を達成するものである。
According to the invention of claim 1 of the present application, in a connection forming method of forming a connection by embedding an aluminum material in a connection hole formed on a substrate by high temperature sputtering, a silicon is formed in the connection hole. A connection forming method is characterized in that a layer is formed to serve as an anti-oxidation film, and high temperature sputtering of an aluminum-based material is performed, thereby achieving the above object.

【0009】本出願の請求項2の発明は、シリコン層
が、多結晶シリコン、単結晶シリコン、またはアモルフ
ァスシリコンから成る請求項1に記載の接続形成方法で
あり、これにより上記目的を達成するものである。
The invention according to claim 2 of the present application is the method for forming a connection according to claim 1, wherein the silicon layer is made of polycrystalline silicon, single crystal silicon, or amorphous silicon, and thereby achieves the above object. Is.

【0010】本出願の請求項3の発明は、基体上に形成
した接続孔に高温スパッタによりアルミニウム系材料を
埋め込んで接続を形成する接続形成方法において、接続
孔に不純物導入シリコン層を形成して酸化防止膜とし、
アルミニウム系材料の高温スパッタを行うことを特徴と
する接続形成方法であり、これにより上記目的を達成す
るものである。
According to a third aspect of the present application, in a connection forming method of forming a connection by burying an aluminum material in a connection hole formed on a substrate by high temperature sputtering, an impurity-doped silicon layer is formed in the connection hole. As an antioxidant film,
This is a connection forming method characterized by performing high-temperature sputtering of an aluminum-based material, thereby achieving the above object.

【0011】本出願の請求項4の発明は、不純物導入シ
リコン層が、不純物導入を行った多結晶シリコン、単結
晶シリコン、またはアモルファスシリコンから成る請求
項3に記載の接続形成方法であり、これにより上記目的
を達成するものである。
The invention according to claim 4 of the present application is the method for forming a connection according to claim 3, wherein the impurity-doped silicon layer is made of impurity-doped polycrystalline silicon, single crystal silicon, or amorphous silicon. This achieves the above object.

【0012】本出願の請求項5の発明は、不純物導入シ
リコン層が、リンをドープした多結晶シリコンから成る
請求項4に記載の接続形成方法であり、これにより上記
目的を達成するものである。
The invention of claim 5 of the present application is the method of forming a connection according to claim 4, wherein the impurity-introduced silicon layer is made of phosphorus-doped polycrystalline silicon, and thereby achieves the above object. .

【0013】本発明において、アルミニウム系材料と
は、アルミニウム配線を形成し得る材料であり、純アル
ミニウム及びアルミニウム合金等を称するものであっ
て、具体的には例えば、Al、及びAl−Si、Al−
Si−Cuその他のAl合金を挙げることができる。
In the present invention, the aluminum-based material is a material capable of forming aluminum wiring, and refers to pure aluminum, aluminum alloy or the like, and specifically, for example, Al, Al-Si, Al. −
Si-Cu and other Al alloys can be mentioned.

【0014】本発明において、アルミニウム系材料の高
温スパッタとは、加熱下でスパッタを行ってAl等を形
成する技術を言う。かかる高温スパッタ技術について
は、小山、田口、菅野「高温スパッタによる高アスペク
ト比接続孔のAl埋め込み」(第40回集積回路技術シ
ンポジウム論文集19〜24頁)に詳しい報告がある。
In the present invention, the high temperature sputtering of an aluminum-based material refers to a technique for forming Al or the like by performing sputtering under heating. This high-temperature sputtering technique is described in detail in Koyama, Taguchi, and Sugano, "Embedding Al in high-aspect-ratio contact holes by high-temperature sputtering" (Proceedings of 40th Integrated Circuit Technology Symposium, pp. 19-24).

【0015】本発明特に請求項1の発明の構成例を図1
に示す。図1の構成例は、基板1である基体上に形成し
た接続孔3に高温スパッタによりアルミニウム系材料6
を埋め込んで接続を形成する接続形成方法において、接
続孔3にシリコン層4(ここではポリSi層)を形成し
て酸化防止膜(酸素バリア)とし、アルミニウム系材料
の高温スパッタを行って、得たものである。この構成例
ではシリコン層4とアルミニウム系材料6との間に、バ
リアメタルとしてTi5を介在させた。この構成例で、
接続孔3を形成する層間膜2は、SiO2 から成るが、
シリコン層4が酸素バリアの作用を示し、層間膜2から
の酸素の侵入は無く、酸化によるAl−Si合金の埋め
込み劣化は生じず、良好な埋め込み接続構造が得られ
る。
FIG. 1 shows an example of the configuration of the present invention, particularly the invention of claim 1.
Shown in. In the configuration example of FIG. 1, an aluminum-based material 6 is formed in a connection hole 3 formed on a substrate which is a substrate 1 by high temperature sputtering.
In a connection forming method of burying a metal to form a connection, a silicon layer 4 (here, a poly-Si layer) is formed in the connection hole 3 to form an antioxidant film (oxygen barrier), and high temperature sputtering of an aluminum-based material is performed to obtain a It is a thing. In this configuration example, Ti5 is interposed as a barrier metal between the silicon layer 4 and the aluminum-based material 6. In this configuration example,
The interlayer film 2 forming the connection hole 3 is made of SiO 2 ,
The silicon layer 4 acts as an oxygen barrier, oxygen does not intrude from the interlayer film 2, the Al-Si alloy is not deteriorated by oxidization, and a good buried connection structure is obtained.

【0016】[0016]

【作用】本発明によれば、接続孔、特にその側壁にCV
D等でシリコン(Poly−Si等)を、例えばサイド
ウォール状に形成するので、かかるシリコン層は表面反
応律速のため、ステップカバレッジが良好で、濡れ性良
く、よって良好で安定なアルミニウム系材料を埋め込む
ことが可能ならしめられる。また、サイドウォールにS
iNを付けた場合に比べて、ステップカバレッジが良
く、オーバーハング形状が改善される。
According to the present invention, the CV is formed on the connection hole, especially on the side wall thereof.
Since silicon (Poly-Si or the like) is formed by D or the like in a sidewall shape, for example, such a silicon layer has a surface reaction rate-determining property, so that it has good step coverage and good wettability, and thus a good and stable aluminum-based material is used. Embed if possible. Also, S on the sidewall
The step coverage is better and the overhang shape is improved compared to the case where iN is added.

【0017】[0017]

【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。なお当然のことではあるが、本発明は実施
例により限定されるものではない。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Of course, the present invention is not limited to the embodiments.

【0018】実施例1 本実施例は、高度に微細化した半導体装置の製造の際
に、微細な接続孔にアルミニウム系材料としてAl−1
%Si合金を埋め込む場合に本発明を適用したものであ
る。特に、現状で埋め込みの難しい基板の拡散層と第1
層Al配線との接続孔(1コンタクトと称されている)
の埋め込みについて実施した例について示す。
Example 1 In this example, in the production of a highly miniaturized semiconductor device, Al-1 was used as an aluminum-based material in a fine connection hole.
The present invention is applied to the case where a% Si alloy is embedded. Especially, the diffusion layer and the first
Connection hole with layer Al wiring (called one contact)
An example executed for embedding is described.

【0019】図2に示すように、Si基板1上に層間絶
縁膜としてPSGを6000Åを形成する。
As shown in FIG. 2, 6000 Å PSG is formed as an interlayer insulating film on the Si substrate 1.

【0020】その後、フォトレジスト工程、RIE工程
により、接続孔3を開口する(図3)。接続孔3の孔径
は0.5μm、層間膜厚0.6μmであり、アスペクト
比1.2の接続孔3を形成した。
After that, the connection hole 3 is opened by a photoresist process and an RIE process (FIG. 3). The connection hole 3 has a hole diameter of 0.5 μm, an interlayer film thickness of 0.6 μm, and an aspect ratio of 1.2.

【0021】次に、通常のスパッタ法により、Ti5
1、TiON52を各々300Å、700Å形成する
(図4)。
Next, Ti5 is formed by a normal sputtering method.
1. TiON 52 is formed into 300Å and 700Å, respectively (FIG. 4).

【0022】次に、Poly−Si層41を形成する。
即ち、PSG、TiONからAl下地層への酸素の拡散
を抑えるためのサイドウォール状のシリコン層を形成す
べく、本実施例では、Poly−SiをCVD法により
300Å形成する(図5)。なおシランの熱CVD法を
用いる場合、堆積温度は約650℃とする。
Next, a Poly-Si layer 41 is formed.
That is, in order to form a sidewall-shaped silicon layer for suppressing the diffusion of oxygen from PSG and TiON to the Al underlayer, in this embodiment, Poly-Si is formed by 300Å by the CVD method (FIG. 5). When the thermal CVD method of silane is used, the deposition temperature is about 650 ° C.

【0023】このPoly−Si層41を、異方性のR
IEによりエッチバックし、接続孔3側壁にだけPol
y−Siのサイドウォールを形成し、酸素バリア用のシ
リコン層4とする(図6)。Poly−Siが接続孔3
の底面に残ると、コンタクト抵抗が大きくなり、導通が
とれないためである。
The Poly-Si layer 41 is an anisotropic R
Etched back by IE and Pol only on the side wall of connection hole 3
A sidewall of y-Si is formed to be a silicon layer 4 for oxygen barrier (FIG. 6). Poly-Si is connection hole 3
This is because if it remains on the bottom surface of, the contact resistance will increase and conduction will not be established.

【0024】次に、通常の高温スパッタ法(500℃)
により、Ti、アルミニウム系材料6をなすAl−1%
Si、また必要に応じTiON(反射防止膜)を、それ
ぞれ300,5000,300Å形成する(図7)。
Next, the normal high temperature sputtering method (500 ° C.)
Due to Ti, Al-1% forming the aluminum-based material 6
Si and, if necessary, TiON (antireflection film) are formed to 300, 5000 and 300Å, respectively (FIG. 7).

【0025】本実施例によれば、微細接続孔のAl埋め
込み特性が向上し、Al埋め込み特性が安定し、Alの
下地のオーバーハング形状の改善が図れ、また、Alの
下地Ti層の酸化を防ぐことができる。
According to this embodiment, the Al burying characteristic of the fine connection hole is improved, the Al burying characteristic is stabilized, the overhang shape of the Al underlayer is improved, and the Al underlayer Ti layer is oxidized. Can be prevented.

【0026】実施例2 本実施例は、Al−Al間の接続孔に適用した例で、第
1層(下層)、第2層(上層)Al配線間の接続を形成
した場合である。
Embodiment 2 This embodiment is an example applied to a connection hole between Al and Al, and is a case where a connection between the first layer (lower layer) and the second layer (upper layer) Al wiring is formed.

【0027】図8に示すように、下層Al配線としてA
l−1%Si1aから形成された基板上に、層間絶縁膜
としてSiN2a,SiO2 2をそれぞれ500Å,6
000Å形成する(図8)。
As shown in FIG. 8, A is used as the lower Al wiring.
On the substrate made of 1-1% Si1a, SiN2a and SiO2 2 as an interlayer insulating film are formed at 500 Å and 6 respectively.
000Å form (Fig. 8).

【0028】その後、フォトレジスト工程、RIE工程
により、接続孔3を開口する(図9)。接続孔3の孔径
は0.5μm、層間膜厚0.65μm、アスペクト比
1.3の接続孔3である。
After that, the connection hole 3 is opened by a photoresist process and an RIE process (FIG. 9). The connection hole 3 has a hole diameter of 0.5 μm, an interlayer film thickness of 0.65 μm, and an aspect ratio of 1.3.

【0029】次にPoly−SiをCVD法により30
0Å形成する。このPoly−Siを異方性RIEによ
りエッチバックし、接続孔3の側壁にだけPoly−S
iのサイドウォールを形成し、シリコン層4とする(図
10)。
Next, Poly-Si is deposited by CVD using a CVD method.
Form 0Å. This Poly-Si is etched back by anisotropic RIE so that only the sidewall of the contact hole 3 is Poly-S.
A sidewall of i is formed to be a silicon layer 4 (FIG. 10).

【0030】次に通常の高温スパッタ法により、Ti
5、アルミニウム系材料6としてAl−1%Si、必要
に応じ更にTiをそれぞれ500,6000(または
8,000),500Å形成する(図11)。
Next, Ti is deposited by a normal high temperature sputtering method.
5. Al-1% Si as the aluminum-based material 6 and Ti (500, 6000 (or 8,000), 500Å) are formed if necessary (FIG. 11).

【0031】本実施例は、実施例1と同様な効果を示す
ものである。
This embodiment shows the same effect as that of the first embodiment.

【0032】実施例3 本実施例では導電性のある不純物導入Poly−Siを
シリコン層として用いて、接続孔底部のシリコン層除去
を不要とした。
Example 3 In this example, conductive impurity-introduced Poly-Si was used as the silicon layer, and removal of the silicon layer at the bottom of the contact hole was not necessary.

【0033】図12の如く、Si基板1上に層間絶縁膜
2(例えばPSG,SiO2 など)を6,000Å形成
する(図12)。
As shown in FIG. 12, an interlayer insulating film 2 (for example, PSG, SiO 2 etc.) is formed on the Si substrate 1 by 6,000Å (FIG. 12).

【0034】フォトレジスト工程、RIE工程により、
Si基板1の拡散層との接続をとるための接続孔3を開
口する(図13)。接続孔3の孔径は、0.5μm、層
間膜厚0.6μm、アスペクト比1.2の接続孔であ
る。
By the photoresist process and the RIE process,
A connection hole 3 for making a connection with the diffusion layer of the Si substrate 1 is opened (FIG. 13). The connection hole 3 has a diameter of 0.5 μm, an interlayer film thickness of 0.6 μm, and an aspect ratio of 1.2.

【0035】次に通常のスパッタ法により、Ti51,
TiON52(またはTiN)を各々300Å,700
Å形成する(図14)。
Next, Ti51,
TiON52 (or TiN) 300 Å, 700 respectively
Å Form (Fig. 14).

【0036】次いで、層間絶縁膜2(PSG,Si
2 )やバリアメタル(TiON52)から酸素が拡散
し、Al下地層と反応して濡れ性が悪くなり、埋め込み
特性が劣化することを防ぐために、リンなどをドープし
て低抵抗化したPoly−SiをCVD法により300
Å作成する。これにより、図15に示すように、酸素バ
リア作用をもつシリコン層4が形成された構造を得る。
Next, the interlayer insulating film 2 (PSG, Si
Oxygen diffuses from O 2 ) or barrier metal (TiON 52), reacts with the Al underlayer to deteriorate the wettability, and in order to prevent the embedding characteristics from deteriorating, the poly-type with reduced resistance by doping with phosphorus or the like. 300 Si by CVD method
Å Create. Thereby, as shown in FIG. 15, a structure in which the silicon layer 4 having an oxygen barrier function is formed is obtained.

【0037】次に、通常の高温スパッタ法(基板温度5
00℃)により、Ti53を300Å形成する(図1
6)。
Next, the normal high temperature sputtering method (substrate temperature 5
Ti53 is formed at 300 Å at 00 ° C (Fig. 1).
6).

【0038】次に、アルミニウム系材料6としてAl−
1%Si(またはAl−1%Si−0.5%Cuな
ど)、反射防止膜としてTiONをそれぞれ5,00
0,300Å形成する(図17。反射防止膜の図示は省
略)。
Next, as the aluminum-based material 6, Al-
1% Si (or Al-1% Si-0.5% Cu, etc.) and TiON as an antireflection film of 5,000 each
0,300Å is formed (FIG. 17, the antireflection film is not shown).

【0039】本実施例によれば、微細接続孔のAl埋め
込み特性が向上し、Al埋め込み特性が安定し、Alの
下地層の酸化を防ぎ、Alとの濡れ性を改善できるとと
もに、接続孔側壁にシリコン層を残すためのエッチバッ
ク工程をも省略できる。
According to this embodiment, the Al burying characteristic of the fine connection hole is improved, the Al burying characteristic is stabilized, the underlayer of Al is prevented from being oxidized, the wettability with Al can be improved, and the sidewall of the connection hole is improved. It is also possible to omit the etch back process for leaving the silicon layer.

【0040】実施例4 シリコン基板1上に層間絶縁膜(例えばPSG,SiO
2 など)を6,000Å形成する(図18)。
Example 4 An interlayer insulating film (eg PSG, SiO 2) is formed on the silicon substrate 1.
2 etc.) to form 6,000Å (Fig. 18).

【0041】その後、フォトレジスト工程、RIE工程
により、接続孔3を開口する(図19)。接続孔3の孔
径は0.5μm、層間膜厚0.6μm、アスペクト比
1.2の接続孔である。
After that, the connection hole 3 is opened by a photoresist process and an RIE process (FIG. 19). The connection hole 3 has a diameter of 0.5 μm, an interlayer film thickness of 0.6 μm, and an aspect ratio of 1.2.

【0042】次に通常のスパッタ法により、Ti51,
TiON52(またはTiN)を300,700Å形成
する(図20)。
Next, Ti51,
TiON52 (or TiN) is formed to 300,700Å (FIG. 20).

【0043】次いで、層間絶縁膜2(PSGまたはSi
2 など)やバリアメタル(TiON52)から酸素が
拡散し、Al下地層と反応し、濡れ性が悪くなり、埋め
込み特性が劣化するのを防ぐために、リンなどをドープ
して低抵抗化したPoly−SiをCVD法により50
0Å形成し、シリコン層4とする(図21)。
Then, the interlayer insulating film 2 (PSG or Si
O 2, etc.) or the barrier oxygen diffuses from the metal (TiON52), reacts with the Al underlayer, the wettability is poor, in order to prevent the embedding characteristic deteriorates, the low-resistance by doping phosphorus or the like Poly -Si by CVD method 50
It is formed as 0Å to form the silicon layer 4 (FIG. 21).

【0044】次に高温スパッタ法(基板温度500℃)
によりシリコン層4をなすPoly−Si上に直接アル
ミニウム系材料6としてAl−1%Siを5,000Å
形成する(図22)。
Next, high temperature sputtering method (substrate temperature 500 ° C.)
5,000 Å of Al-1% Si as an aluminum-based material 6 directly on the Poly-Si forming the silicon layer 4 by
Formed (FIG. 22).

【0045】本実施例は、低抵抗化したPoly−Si
を厚膜化して酸素のバリア層を形成し、また、Alの濡
れ性の良いPoly−Siを直接下地とするようにした
ものである。
In this embodiment, the poly-Si having a low resistance is used.
Is thickened to form an oxygen barrier layer, and Poly-Si having good wettability of Al is directly used as a base.

【0046】その他、本実施例は実施例3と同様の効果
を示す。
In addition, this embodiment exhibits the same effect as that of the third embodiment.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明によれば、微細接続孔へのアルミ
ニウム系材料の埋め込み特性をも向上し、その埋め込み
特性を安定させ、アルミニウム系材料の下地部分の酸化
を防いで、その濡れ性を良好にし、もって安定した信頼
性の高いアルミニウム系材料接続構造を形成できる。
According to the present invention, the embedding characteristics of the aluminum-based material in the fine connection holes are also improved, the embedding characteristics are stabilized, oxidation of the underlying portion of the aluminum-based material is prevented, and its wettability is improved. A good and stable and highly reliable aluminum-based material connection structure can be formed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の構造例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a structural example of the present invention.

【図2】実施例1の工程を順に断面図で示すものである
(1)。
2A to 2C are sectional views showing steps of Example 1 in order (1).

【図3】実施例1の工程を順に断面図で示すものである
(2)。
3A to 3C are sectional views showing the steps of Example 1 in order (2).

【図4】実施例1の工程を順に断面図で示すものである
(3)。
4A to 4C are sectional views showing the steps of Example 1 in order (3).

【図5】実施例1の工程を順に断面図で示すものである
(4)。
5A to 5C are sectional views showing steps of Example 1 in order (4).

【図6】実施例1の工程を順に断面図で示すものである
(5)。
FIG. 6 is a sectional view showing the steps of Example 1 in order (5).

【図7】実施例1の工程を順に断面図で示すものである
(6)。
FIG. 7 is a sectional view showing the steps of Example 1 in order (6).

【図8】実施例2の工程を順に断面図で示すものである
(1)。
FIG. 8 is a sectional view showing the steps of Example 2 in order (1).

【図9】実施例2の工程を順に断面図で示すものである
(2)。
9A to 9C are sectional views showing the steps of Example 2 in order (2).

【図10】実施例2の工程を順に断面図で示すものであ
る(3)。
FIG. 10 is a sectional view showing the steps of Example 2 in order (3).

【図11】実施例2の工程を順に断面図で示すものであ
る(4)。
FIG. 11 is a sectional view showing the steps of Example 2 in order (4).

【図12】実施例3の工程を順に断面図で示すものであ
る(1)。
FIG. 12 is a sectional view showing the steps of Example 3 in order (1).

【図13】実施例3の工程を順に断面図で示すものであ
る(2)。
FIG. 13 is a sectional view sequentially showing the steps of Example 3 (2).

【図14】実施例3の工程を順に断面図で示すものであ
る(3)。
14A to 14C are sectional views showing the steps of Example 3 in order (3).

【図15】実施例3の工程を順に断面図で示すものであ
る(4)。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing the process of Example 3 in order (4).

【図16】実施例3の工程を順に断面図で示すものであ
る(5)。
FIG. 16 is a sectional view showing the steps of the embodiment 3 in order (5).

【図17】実施例3の工程を順に断面図で示すものであ
る(6)。
FIG. 17 is a sectional view sequentially showing the steps of Example 3 (6).

【図18】実施例4の工程を順に断面図で示すものであ
る(1)。
FIG. 18 is a sectional view sequentially showing the steps of the fourth embodiment (1).

【図19】実施例4の工程を順に断面図で示すものであ
る(2)。
FIG. 19 is a sectional view sequentially showing the steps of the fourth embodiment (2).

【図20】実施例4の工程を順に断面図で示すものであ
る(3)。
20A to 20C are sectional views showing the steps of Example 4 in order (3).

【図21】実施例4の工程を順に断面図で示すものであ
る(4)。
FIG. 21 is a cross-sectional view showing the process of Example 4 in order (4).

【図22】実施例4の工程を順に断面図で示すものであ
る(5)。
22A to 22C are sectional views showing the steps of the fourth embodiment in order (5).

【図23】従来構造を示す図である。FIG. 23 is a diagram showing a conventional structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基体(基板) 2 層間膜 3 接続孔 4 シリコン層 6 アルミニウム系材料 1 Base (Substrate) 2 Interlayer Film 3 Connection Hole 4 Silicon Layer 6 Aluminum Material

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基体上に形成した接続孔に高温スパッタに
よりアルミニウム系材料を埋め込んで接続を形成する接
続形成方法において、 接続孔にシリコン層を形成して酸化防止膜とし、 アルミニウム系材料の高温スパッタを行うことを特徴と
する接続形成方法。
1. A method of forming a connection in which a connection hole is formed on a substrate by burying an aluminum-based material in the connection hole by high-temperature sputtering to form a connection. A connection forming method characterized by performing sputtering.
【請求項2】シリコン層が、多結晶シリコン、単結晶シ
リコン、またはアモルファスシリコンから成る請求項1
に記載の接続形成方法。
2. The silicon layer comprises polycrystalline silicon, single crystal silicon, or amorphous silicon.
The method for forming a connection according to.
【請求項3】基体上に形成した接続孔に高温スパッタに
よりアルミニウム系材料を埋め込んで接続を形成する接
続形成方法において、 接続孔に不純物導入シリコン層を形成して酸化防止膜と
し、 アルミニウム系材料の高温スパッタを行うことを特徴と
する接続形成方法。
3. A connection forming method for forming a connection by embedding an aluminum-based material in a connection hole formed on a substrate by high-temperature sputtering to form a connection, in which an impurity-introduced silicon layer is formed as an antioxidant film, and an aluminum-based material is used. The method for forming a connection is characterized in that the high temperature sputtering is performed.
【請求項4】不純物導入シリコン層が、不純物導入を行
った多結晶シリコン、単結晶シリコン、またはアモルフ
ァスシリコンから成る請求項3に記載の接続形成方法。
4. The connection forming method according to claim 3, wherein the impurity-doped silicon layer is made of impurity-doped polycrystalline silicon, single crystal silicon, or amorphous silicon.
【請求項5】不純物導入シリコン層が、リンをドープし
た多結晶シリコンから成る請求項4に記載の接続形成方
法。
5. The connection forming method according to claim 4, wherein the impurity-introduced silicon layer is composed of phosphorus-doped polycrystalline silicon.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6274487B1 (en) 1998-06-30 2001-08-14 Sharp Kabushiki Kaisha Method for manufacturing semiconductor device

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