JPH0729848A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0729848A JPH0729848A JP16758393A JP16758393A JPH0729848A JP H0729848 A JPH0729848 A JP H0729848A JP 16758393 A JP16758393 A JP 16758393A JP 16758393 A JP16758393 A JP 16758393A JP H0729848 A JPH0729848 A JP H0729848A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】半導体装置の配線に用いるアルミニウム系の金
属膜を一旦流動化して形成する方法において、この金属
膜を流動化前後での膜質を良好な状態に保持し，素子に
損傷を与えず，生産性の良い製造方法を提供する。 【構成】第１のスパッタリングチャンバーでチタニウム
膜２４，窒化チタニウム膜２５を成膜する。第２のスパ
ッタリングチャンバーでアルミニウム合金膜２６を基板
温度１００℃以下で成膜し、その直後に基板加熱用Ａｒ
ガスによりシリコン基板２１を高温にし、アルミニウム
合金膜２６を流動化してアルミニウム合金膜２６ａを形
成する。
属膜を一旦流動化して形成する方法において、この金属
膜を流動化前後での膜質を良好な状態に保持し，素子に
損傷を与えず，生産性の良い製造方法を提供する。 【構成】第１のスパッタリングチャンバーでチタニウム
膜２４，窒化チタニウム膜２５を成膜する。第２のスパ
ッタリングチャンバーでアルミニウム合金膜２６を基板
温度１００℃以下で成膜し、その直後に基板加熱用Ａｒ
ガスによりシリコン基板２１を高温にし、アルミニウム
合金膜２６を流動化してアルミニウム合金膜２６ａを形
成する。
Description
【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、特に半導体装置の配線に用いるアルミニウム系の
金属膜の成膜方法に関する。
関し、特に半導体装置の配線に用いるアルミニウム系の
金属膜の成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の高集積化に伴ない、素子お
よび配線の横方向寸法はますます微細化されている。し
かしながら、縦方向の微細化，すなわち層間絶縁膜およ
び配線の縦方向の微細化は、配線容量の増加や層間絶縁
膜の絶縁耐圧の不足等の理由により、進んでいない。従
って、配線と素子あるいは（下層）配線等とを接続する
ために層間絶縁膜に設けた接続孔の深さに対するその口
径の比（アスペクト比）は増大する。このため、通常の
スパッタリングにより形成した（例えばアルミニウムも
しくはアルミニウム合金からなる）金属膜の接続孔にお
ける段差被覆性は、悪化する。
よび配線の横方向寸法はますます微細化されている。し
かしながら、縦方向の微細化，すなわち層間絶縁膜およ
び配線の縦方向の微細化は、配線容量の増加や層間絶縁
膜の絶縁耐圧の不足等の理由により、進んでいない。従
って、配線と素子あるいは（下層）配線等とを接続する
ために層間絶縁膜に設けた接続孔の深さに対するその口
径の比（アスペクト比）は増大する。このため、通常の
スパッタリングにより形成した（例えばアルミニウムも
しくはアルミニウム合金からなる）金属膜の接続孔にお
ける段差被覆性は、悪化する。
【０００３】この金属膜がアルミニウムもしくはアルミ
ニウム合金からなるアルミニウム系金属膜である場合、
この金属膜の融点が低いことを利用しての種々の段差被
覆性の改善方法が、提案されている。その１つの方法と
して、アルミニウム系金属膜のスパッタリング中に半導
体基板に直流（ＤＣ）あるいは高周波（ＲＦ）バイアス
を印加するバイアススパッタ法がある。この方法では、
半導体基板表面に入射したＡｒイオンの運動エネルギー
が熱エネルギーに変換され、アルミニウム系金属膜が流
動化され、この金属膜の段差被覆性は良好になる。しか
しながらこの方法では、半導体基板表面に入射したＡｒ
イオンにより素子が損傷を受ける等の多数の問題が未解
決であり、いまだ実用化されていない。
ニウム合金からなるアルミニウム系金属膜である場合、
この金属膜の融点が低いことを利用しての種々の段差被
覆性の改善方法が、提案されている。その１つの方法と
して、アルミニウム系金属膜のスパッタリング中に半導
体基板に直流（ＤＣ）あるいは高周波（ＲＦ）バイアス
を印加するバイアススパッタ法がある。この方法では、
半導体基板表面に入射したＡｒイオンの運動エネルギー
が熱エネルギーに変換され、アルミニウム系金属膜が流
動化され、この金属膜の段差被覆性は良好になる。しか
しながらこの方法では、半導体基板表面に入射したＡｒ
イオンにより素子が損傷を受ける等の多数の問題が未解
決であり、いまだ実用化されていない。
【０００４】バイアススパッタ法により上記問題点を解
決する方法として、特開平１−２１６５５６号公報に開
示された方法がある。この方法では、スパッタリングチ
ャンバー内でスパッタリングにより半導体基板表面上に
アルミニウム膜を堆積した後、別室にこの半導体基板を
移動して不活性ガスのプラズマによりこのアルミニウム
膜を流動化してこの表面を平坦化している。この方法で
は、流動化後のアルミニウム膜の膜質が問題となる。不
活性ガスのプラズマによる処理の際にアルミニウム膜内
に不活性ガスが侵入し、このアルミニウム膜から形成さ
れた配線のエレクトロマイグレーション耐性が劣化す
る。またこの方法では、アルミニウム膜の流動化の際の
基板温度，プラズマのパワー等多くのパラメータの最適
化が必要とされるため、制御が困難であるという問題も
生じる。
決する方法として、特開平１−２１６５５６号公報に開
示された方法がある。この方法では、スパッタリングチ
ャンバー内でスパッタリングにより半導体基板表面上に
アルミニウム膜を堆積した後、別室にこの半導体基板を
移動して不活性ガスのプラズマによりこのアルミニウム
膜を流動化してこの表面を平坦化している。この方法で
は、流動化後のアルミニウム膜の膜質が問題となる。不
活性ガスのプラズマによる処理の際にアルミニウム膜内
に不活性ガスが侵入し、このアルミニウム膜から形成さ
れた配線のエレクトロマイグレーション耐性が劣化す
る。またこの方法では、アルミニウム膜の流動化の際の
基板温度，プラズマのパワー等多くのパラメータの最適
化が必要とされるため、制御が困難であるという問題も
生じる。
【０００５】１９９２年に行なわれたブイ−エル−エス
−アイ・マルチレベル・インターコネクション・カンフ
ァレンスの予稿集の２１９〜２２５頁（Ｐｒｏｃｅｅｄ
ｉｎｇ １９９２ ＶＬＳＩ Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ
Ｉｎｔｅｒｃｏｎｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃ
ｅ，ｐｐ．２１９−２２５）に報告さた方法によれば、
上記公開公報に記載された方法の難点は克服できる。こ
の報告の方法は高温スパッタリングに関するものであ
り、具体的には、基板温度を５００℃程度に保持してア
ルミニウム合金膜がスパッタリングにより形成されてい
る。
−アイ・マルチレベル・インターコネクション・カンフ
ァレンスの予稿集の２１９〜２２５頁（Ｐｒｏｃｅｅｄ
ｉｎｇ １９９２ ＶＬＳＩ Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ
Ｉｎｔｅｒｃｏｎｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃ
ｅ，ｐｐ．２１９−２２５）に報告さた方法によれば、
上記公開公報に記載された方法の難点は克服できる。こ
の報告の方法は高温スパッタリングに関するものであ
り、具体的には、基板温度を５００℃程度に保持してア
ルミニウム合金膜がスパッタリングにより形成されてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記報告の方法によれ
ば確かに上記公開公報の方法の難点は克服するが、リソ
グラフィ上の新たな問題が生じるため、実用化に至って
いない。これは以下の理由による。高温スパッタリング
により得られたアルミニウム合金膜の結晶粒の面方位の
配向は一様ではなく、この合金膜の表面での光の反射は
乱反射となる。最近のリソグラフィではステッパー露光
が主流であるが、この場合の目合わせ（アライメント）
がレーザ光の走査により行なわれる。このため、乱反射
する面に対しては目合わせができなくなる。
ば確かに上記公開公報の方法の難点は克服するが、リソ
グラフィ上の新たな問題が生じるため、実用化に至って
いない。これは以下の理由による。高温スパッタリング
により得られたアルミニウム合金膜の結晶粒の面方位の
配向は一様ではなく、この合金膜の表面での光の反射は
乱反射となる。最近のリソグラフィではステッパー露光
が主流であるが、この場合の目合わせ（アライメント）
がレーザ光の走査により行なわれる。このため、乱反射
する面に対しては目合わせができなくなる。
【０００７】特開平４−６５８３１号公報には別のスパ
ッタリングの方法が開示されている。この公報での方法
は、以下のようになっている。まず、スパッタリングチ
ャンバー内で基板温度を１００℃以下に保持し、スパッ
タリングにより半導体基板表面上にアルミニウム合金膜
を形成する。次に、大気に晒すこのなく別のチャンバー
にこの半導体基板を移動し、そのチャンバー内で半導体
基板が例えば５５０℃程度に上昇され、上記アルミニウ
ム合金膜が流動化させられる。スパッタリング装置で
は、大気に晒さずに別のチャンバーに半導体基板を移動
させるとき、一般的に、搬送用チャンバーを介して行な
われる。
ッタリングの方法が開示されている。この公報での方法
は、以下のようになっている。まず、スパッタリングチ
ャンバー内で基板温度を１００℃以下に保持し、スパッ
タリングにより半導体基板表面上にアルミニウム合金膜
を形成する。次に、大気に晒すこのなく別のチャンバー
にこの半導体基板を移動し、そのチャンバー内で半導体
基板が例えば５５０℃程度に上昇され、上記アルミニウ
ム合金膜が流動化させられる。スパッタリング装置で
は、大気に晒さずに別のチャンバーに半導体基板を移動
させるとき、一般的に、搬送用チャンバーを介して行な
われる。
【０００８】この公報では半導体基板の加熱方法は具体
的には示されていない。本発明者は、上記特開平１−２
１６５５６号公報に記載された不活性ガスのプラズマに
よる加熱ではなく、基板ホルダー自体を加熱する方法を
用いてこの特開平４−６５８３１号公報に記載された方
法の追試を行なった。その結果、流動化されたアルミニ
ウム合金膜の結晶粒の面方位の配向のばらつきは緩和さ
れ、上記報告の難点（および上記特開平１−２１６５５
６号公報の難点）は解決された。しかしながら、上記特
開平４−６５８３１号公報に記載された方法でも解決さ
れない別の問題がある。これは、搬送用チャンバー内が
高真空でないと、成膜した（流動化前の）アルミニウム
合金膜表面に酸素が吸着し、流動化が困難になることで
ある。本発明者の実験によると、流動化するためには真
空度は１×１０-7Ｔｏｒｒが限界であり１０-8Ｔｏｒｒ
のオーダーであることが好ましかった。搬送用チャンバ
ーをこのような高真空に保持するのは容易でなく、かつ
保持できたとしても成膜の生産性が大幅に低下する。
的には示されていない。本発明者は、上記特開平１−２
１６５５６号公報に記載された不活性ガスのプラズマに
よる加熱ではなく、基板ホルダー自体を加熱する方法を
用いてこの特開平４−６５８３１号公報に記載された方
法の追試を行なった。その結果、流動化されたアルミニ
ウム合金膜の結晶粒の面方位の配向のばらつきは緩和さ
れ、上記報告の難点（および上記特開平１−２１６５５
６号公報の難点）は解決された。しかしながら、上記特
開平４−６５８３１号公報に記載された方法でも解決さ
れない別の問題がある。これは、搬送用チャンバー内が
高真空でないと、成膜した（流動化前の）アルミニウム
合金膜表面に酸素が吸着し、流動化が困難になることで
ある。本発明者の実験によると、流動化するためには真
空度は１×１０-7Ｔｏｒｒが限界であり１０-8Ｔｏｒｒ
のオーダーであることが好ましかった。搬送用チャンバ
ーをこのような高真空に保持するのは容易でなく、かつ
保持できたとしても成膜の生産性が大幅に低下する。
【０００９】本発明の目的は、半導体装置の配線に用い
るアルミニウム系の金属膜を一旦流動化して形成する方
法において、堆積された金属膜を流動化し易い状態に保
持し，流動化工程において半導体基板表面に形成された
素子に損傷を与えず，流動化後のこのアルミニウム系の
金属膜の膜質が良好となるとともに、生産性の良い製造
方法を提供することにある。
るアルミニウム系の金属膜を一旦流動化して形成する方
法において、堆積された金属膜を流動化し易い状態に保
持し，流動化工程において半導体基板表面に形成された
素子に損傷を与えず，流動化後のこのアルミニウム系の
金属膜の膜質が良好となるとともに、生産性の良い製造
方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、所定の接続孔が設けられた絶縁膜により表面
が覆われた半導体基板を、加熱用ブロックを内蔵し，こ
の加熱用ブロックにより不活性ガスが加熱できる基板ホ
ルダーを具備するスパッタリングチャンバーに挿入して
この基板ホルダーに載置し、上記不活性ガスを遮断した
状態での放電によるスパッタリングにより上記絶縁膜上
にアルミニウム，もしくはアルミニウム合金からなる金
属膜を堆積する工程と、上記基板ホルダー内に上記不活
性ガスを流入して上記半導体基板を加熱することによ
り、上記金属膜を流動化させる工程とを含んでいる。
造方法は、所定の接続孔が設けられた絶縁膜により表面
が覆われた半導体基板を、加熱用ブロックを内蔵し，こ
の加熱用ブロックにより不活性ガスが加熱できる基板ホ
ルダーを具備するスパッタリングチャンバーに挿入して
この基板ホルダーに載置し、上記不活性ガスを遮断した
状態での放電によるスパッタリングにより上記絶縁膜上
にアルミニウム，もしくはアルミニウム合金からなる金
属膜を堆積する工程と、上記基板ホルダー内に上記不活
性ガスを流入して上記半導体基板を加熱することによ
り、上記金属膜を流動化させる工程とを含んでいる。
【００１１】好ましくは、上記金属膜を流動化させるに
際し上記スパッタリングに用いる放電を遮断する。さら
に好ましくは、上記スパッタリングに用いる放電の遮断
と上記基板ホルダー内への上記不活性ガスの流入とが概
略同時に行なわれる。
際し上記スパッタリングに用いる放電を遮断する。さら
に好ましくは、上記スパッタリングに用いる放電の遮断
と上記基板ホルダー内への上記不活性ガスの流入とが概
略同時に行なわれる。
【００１２】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００１３】スパッタリング装置の断面模式図である図
１（ａ）と図１（ａ）の部分拡大断面模式図である図１
（ｂ）とを参照すると、本発明の一実施例に使用される
スパッタリング装置は、以下のようになっている。
１（ａ）と図１（ａ）の部分拡大断面模式図である図１
（ｂ）とを参照すると、本発明の一実施例に使用される
スパッタリング装置は、以下のようになっている。
【００１４】このスパッタリング装置は、ロードロック
チャンバー１，基板搬送用チャンバー２，第１のスパッ
タリングチャンバー３および第２のスパッタリングチャ
ンバー４から構成され、これらはそれぞれ真空排気がで
きる。このスパッタリング装置には、アルミニウム，も
しくはアルミニウム合金からなる金属膜を流動化させる
ための専用チャンバーが設けられていない。スパッタリ
ングされる試料はロードロックチャンバー１から装置内
に出し入れされる。ロードロックチャンバー１，第１の
スパッタリングチャンバー３，および第２のスパッタリ
ングチャンバー４の間の試料の移動は、基板搬送用チャ
ンバー２を経て行なわれる。第１のスパッタリングチャ
ンバー３内にはＤＣバイアスができるチタニウムターゲ
ット５と基板６を載置する基板ホルドー７とが設置さ
れ、この第１のスパッタリングチャンバー３は（図示は
しないが）Ｎ2 ガスとスパッタ用のＡｒガスとの流入，
遮断ができるようになっている。
チャンバー１，基板搬送用チャンバー２，第１のスパッ
タリングチャンバー３および第２のスパッタリングチャ
ンバー４から構成され、これらはそれぞれ真空排気がで
きる。このスパッタリング装置には、アルミニウム，も
しくはアルミニウム合金からなる金属膜を流動化させる
ための専用チャンバーが設けられていない。スパッタリ
ングされる試料はロードロックチャンバー１から装置内
に出し入れされる。ロードロックチャンバー１，第１の
スパッタリングチャンバー３，および第２のスパッタリ
ングチャンバー４の間の試料の移動は、基板搬送用チャ
ンバー２を経て行なわれる。第１のスパッタリングチャ
ンバー３内にはＤＣバイアスができるチタニウムターゲ
ット５と基板６を載置する基板ホルドー７とが設置さ
れ、この第１のスパッタリングチャンバー３は（図示は
しないが）Ｎ2 ガスとスパッタ用のＡｒガスとの流入，
遮断ができるようになっている。
【００１５】第２のスパッタリングチャンバー４内に
は、ＤＣバイアスができるアルミニウム合金ターゲット
８と基板９を載置する基板ホルドー１０とが設置されて
いる。スパッタ用のＡｒガスは第１のガスバルブ１２に
より第２のスパッタリングチャンバー４内に流入，遮断
され、基板加熱用Ａｒガスは第２のガスバルブ１３によ
り第２のスパッタリングチャンバー４内に流入，遮断さ
れる。基板ホルドー１０内には加熱用ブロック１１が設
けられている。第２のガスバルブ１３を経て第２のスパ
ッタリングチャンバー４内に流入した基板加熱用Ａｒガ
スはこの加熱用ブロック１１により高温になり、このＡ
ｒガスが基板９の裏面にあたり基板ホルダー１０ととも
にこの基板９を急速に加熱する。第１のガスバルブ１２
に流れるＡｒガスの量と第２のガスバルブ１３に流れる
Ａｒガスの量とは、これらガスバルブ１２，１３によ
り、それぞれ独立に調整できる。基板加熱用Ａｒガスが
遮断されているときには、加熱用ブロック１１からの熱
輻射による基板ホルドー１０（および基板９）の温度上
昇はあるが、熱伝導による温度上昇はほとんど生じない
ようになっている。
は、ＤＣバイアスができるアルミニウム合金ターゲット
８と基板９を載置する基板ホルドー１０とが設置されて
いる。スパッタ用のＡｒガスは第１のガスバルブ１２に
より第２のスパッタリングチャンバー４内に流入，遮断
され、基板加熱用Ａｒガスは第２のガスバルブ１３によ
り第２のスパッタリングチャンバー４内に流入，遮断さ
れる。基板ホルドー１０内には加熱用ブロック１１が設
けられている。第２のガスバルブ１３を経て第２のスパ
ッタリングチャンバー４内に流入した基板加熱用Ａｒガ
スはこの加熱用ブロック１１により高温になり、このＡ
ｒガスが基板９の裏面にあたり基板ホルダー１０ととも
にこの基板９を急速に加熱する。第１のガスバルブ１２
に流れるＡｒガスの量と第２のガスバルブ１３に流れる
Ａｒガスの量とは、これらガスバルブ１２，１３によ
り、それぞれ独立に調整できる。基板加熱用Ａｒガスが
遮断されているときには、加熱用ブロック１１からの熱
輻射による基板ホルドー１０（および基板９）の温度上
昇はあるが、熱伝導による温度上昇はほとんど生じない
ようになっている。
【００１６】図１と、半導体装置の製造工程の断面図で
ある図２，基板温度の変化を示すグラフである図３，お
よび半導体装置の製造工程のフローチャートである図４
とを併せて参照すると、本発明の一実施例は、以下のよ
うになっている。
ある図２，基板温度の変化を示すグラフである図３，お
よび半導体装置の製造工程のフローチャートである図４
とを併せて参照すると、本発明の一実施例は、以下のよ
うになっている。
【００１７】まず、シリコン基板２１の表面を覆う酸化
シリコン膜２２に、公知のリソグラフィ，エッチング技
術を用いて、所定のコンタクト孔２３が形成される。こ
のコンタクト孔２３は、シリコン基板２１表面に形成さ
れた素子（図示せず）やシリコン基板２１上に形成され
た（下層）配線（図示せず）に達する。
シリコン膜２２に、公知のリソグラフィ，エッチング技
術を用いて、所定のコンタクト孔２３が形成される。こ
のコンタクト孔２３は、シリコン基板２１表面に形成さ
れた素子（図示せず）やシリコン基板２１上に形成され
た（下層）配線（図示せず）に達する。
【００１８】次に、このシリコン基板２１が、ロードロ
ックチャンバー１，および基板搬送用チャンバー２を経
て、第１のスパッタリングチャンバー３に挿入され、基
板ホルダー７に載置される。続いて、Ｎ2 ガスが遮断さ
れた状態でＡｒガスが流入されてスパッタリング用の放
電（スパッタリング放電）がオン状態になり、チタニウ
ムターゲット５からチタニウムのスパッタリングが開始
され、膜厚１０〜１００ｎｍのチタニウム膜２４が酸化
シリコン膜２２上に堆積される。引き続いて、スパッタ
リング放電がオン状態に保持され、ＡｒガスにはＮ2 ガ
スが３０〜１００％添加されて流入される。この状態で
スパッタリンズされたチタニウムは、添加されたこのＮ
2 ガスと反応して窒化チタニウムとなる。この反応性ス
パッタリングにより、チタニウム膜２４上には膜厚５０
〜２００ｎｍの窒化チタニウム膜２５が堆積される〔図
１，図２（ａ），図４〕。
ックチャンバー１，および基板搬送用チャンバー２を経
て、第１のスパッタリングチャンバー３に挿入され、基
板ホルダー７に載置される。続いて、Ｎ2 ガスが遮断さ
れた状態でＡｒガスが流入されてスパッタリング用の放
電（スパッタリング放電）がオン状態になり、チタニウ
ムターゲット５からチタニウムのスパッタリングが開始
され、膜厚１０〜１００ｎｍのチタニウム膜２４が酸化
シリコン膜２２上に堆積される。引き続いて、スパッタ
リング放電がオン状態に保持され、ＡｒガスにはＮ2 ガ
スが３０〜１００％添加されて流入される。この状態で
スパッタリンズされたチタニウムは、添加されたこのＮ
2 ガスと反応して窒化チタニウムとなる。この反応性ス
パッタリングにより、チタニウム膜２４上には膜厚５０
〜２００ｎｍの窒化チタニウム膜２５が堆積される〔図
１，図２（ａ），図４〕。
【００１９】次に、上記放電がオフ状態になり，上記Ａ
ｒガスが遮断された後、シリコン基板２１は、第１のス
パッタリングチャンバー３から基板搬送用チャンバー２
を経て第２のスパッタリングチャンバー５に移動され、
基板ホルダー１０に載置される。続いて、第１のガスバ
ルブ１２の操作によりスパッタ用のＡｒガスが流入され
てスパッタリング放電がオン状態になり、アルミニウム
合金ターゲット８からアルミニウム合金が３０秒間程度
スパッタリングされ、膜厚２００〜１０００ｎｍのアル
ミニウム合金膜２６が窒化チタニウム膜２５上に堆積さ
れる。この際、加熱用ブロック１１は４００〜６５０℃
程度に加熱されているが、第２のガスバルブ１３の操作
により基板加熱用Ａｒガスは遮断されている。このた
め、シリコン基板２１，基板ホルダー１０の温度上昇
は、スパッタリングに伴なうプラズマによるものだけと
なる〔図１，図２（ｂ），図３，図４〕。
ｒガスが遮断された後、シリコン基板２１は、第１のス
パッタリングチャンバー３から基板搬送用チャンバー２
を経て第２のスパッタリングチャンバー５に移動され、
基板ホルダー１０に載置される。続いて、第１のガスバ
ルブ１２の操作によりスパッタ用のＡｒガスが流入され
てスパッタリング放電がオン状態になり、アルミニウム
合金ターゲット８からアルミニウム合金が３０秒間程度
スパッタリングされ、膜厚２００〜１０００ｎｍのアル
ミニウム合金膜２６が窒化チタニウム膜２５上に堆積さ
れる。この際、加熱用ブロック１１は４００〜６５０℃
程度に加熱されているが、第２のガスバルブ１３の操作
により基板加熱用Ａｒガスは遮断されている。このた
め、シリコン基板２１，基板ホルダー１０の温度上昇
は、スパッタリングに伴なうプラズマによるものだけと
なる〔図１，図２（ｂ），図３，図４〕。
【００２０】アルミニウム合金膜２６が流動化されるこ
とを考慮すると、このスパッタリングでのシリコン基板
２１の基板温度は低温のほうが好ましく、高々１００℃
程度であることが好ましい。このときの基板温度が１０
０℃より高いと、流動化が阻害されやすくなる。スパッ
タリング時間が長くなると基板温度が上昇することか
ら、このスパッタリングは（成膜速度を早くして）なる
べく短時間で行なうのが好ましく、また、第２のスパッ
タリングチャンバー５内に挿入された後、すぐにスパッ
タリングが開始されることが好ましい。
とを考慮すると、このスパッタリングでのシリコン基板
２１の基板温度は低温のほうが好ましく、高々１００℃
程度であることが好ましい。このときの基板温度が１０
０℃より高いと、流動化が阻害されやすくなる。スパッ
タリング時間が長くなると基板温度が上昇することか
ら、このスパッタリングは（成膜速度を早くして）なる
べく短時間で行なうのが好ましく、また、第２のスパッ
タリングチャンバー５内に挿入された後、すぐにスパッ
タリングが開始されることが好ましい。
【００２１】次に、スパッタリング放電がオフ状態にな
り、ほぼ同時に、第２のガスバルブ１３の操作により基
板加熱用Ａｒガスが流入する。このＡｒガスの流入時間
は、例えば２分３０秒間程度である。流入した基板加熱
用Ａｒガスは加熱用ブロック１１により高温になり、３
０秒後には基板温度が４００℃程度になり、アルミニウ
ム合金膜２６の流動化が開始する。さらに時間の経過と
ともに基板温度は約４３０℃となり、全てのアルミニウ
ム合金膜２６が流動化されてアルミニウム合金膜２６ａ
となり、コンタクト孔２３はこのアルミニウム合金膜２
６ａにより埋設される〔図１，図２（ｃ），図３，図
４〕。
り、ほぼ同時に、第２のガスバルブ１３の操作により基
板加熱用Ａｒガスが流入する。このＡｒガスの流入時間
は、例えば２分３０秒間程度である。流入した基板加熱
用Ａｒガスは加熱用ブロック１１により高温になり、３
０秒後には基板温度が４００℃程度になり、アルミニウ
ム合金膜２６の流動化が開始する。さらに時間の経過と
ともに基板温度は約４３０℃となり、全てのアルミニウ
ム合金膜２６が流動化されてアルミニウム合金膜２６ａ
となり、コンタクト孔２３はこのアルミニウム合金膜２
６ａにより埋設される〔図１，図２（ｃ），図３，図
４〕。
【００２２】このときスパッタ用のＡｒガスは流入した
ままでもよい。基板温度の制御には、加熱用ブロック１
１の設定温度と基板加熱用Ａｒガスの流量（およびスパ
ッタ用のＡｒガスの流量）の調整とにより行なわれる。
基板温度の設定値は、アルミニウム合金ターゲット８の
組成に依存する。一般に、アルミニウム合金ターゲット
８中のアルミニウムの組成比が低いとこの設定値は低く
なるが、４００〜６００℃の範囲である。また、アルミ
ニウム合金膜２６を形成した後、この膜の流動化の開始
までの時間が１分間以上あると、流動化が起りにくくな
る。このため、上述のようにスパッタリッグ放電の切断
と同時に基板加熱用Ａｒガスの流入を行なうのが好まし
い。
ままでもよい。基板温度の制御には、加熱用ブロック１
１の設定温度と基板加熱用Ａｒガスの流量（およびスパ
ッタ用のＡｒガスの流量）の調整とにより行なわれる。
基板温度の設定値は、アルミニウム合金ターゲット８の
組成に依存する。一般に、アルミニウム合金ターゲット
８中のアルミニウムの組成比が低いとこの設定値は低く
なるが、４００〜６００℃の範囲である。また、アルミ
ニウム合金膜２６を形成した後、この膜の流動化の開始
までの時間が１分間以上あると、流動化が起りにくくな
る。このため、上述のようにスパッタリッグ放電の切断
と同時に基板加熱用Ａｒガスの流入を行なうのが好まし
い。
【００２３】次に、基板加熱用Ａｒガスが遮断され、ア
ルミニウム合金膜２６ａの温度を含めて基板温度が低下
する。表面がアルミニウム合金膜２６ａにより覆われた
シリコン基板２１は、第２のスパッタリングチャンバー
４から基板搬送用チャンバー２，ロードロックチャンバ
ー１を経てスパッタリング装置から取り出される。その
後、公知のリソグラフィ，エッチング技術により、アル
ミニウム合金膜２６ａ等からなる配線が形成される。
ルミニウム合金膜２６ａの温度を含めて基板温度が低下
する。表面がアルミニウム合金膜２６ａにより覆われた
シリコン基板２１は、第２のスパッタリングチャンバー
４から基板搬送用チャンバー２，ロードロックチャンバ
ー１を経てスパッタリング装置から取り出される。その
後、公知のリソグラフィ，エッチング技術により、アル
ミニウム合金膜２６ａ等からなる配線が形成される。
【００２４】なお、上記一実施例では基板加熱用の不活
性ガスとしてＡｒガスを用いたが、不活性ガスとしては
これに限定されるものではなく、クリプトン（Ｋｒ）等
の他の不活性ガスを用いることができる。
性ガスとしてＡｒガスを用いたが、不活性ガスとしては
これに限定されるものではなく、クリプトン（Ｋｒ）等
の他の不活性ガスを用いることができる。
【００２５】上記一実施例では、アルミニウム合金膜２
６の成膜とこれの流動化が同一のチャンバー４内で行な
われ，かつこのアルミニウム合金膜２６の流動化がこの
膜の成膜直後に行なわれるため、流動化を阻害する要因
は排除され、流動化が容易に行なわれる。また、流動化
の手段が加熱されたＡｒガスの熱伝導に依るため、この
工程において素子に損傷を与えることは避けられる。さ
らに、流動化が別のチャンバーにより行なわれるのでな
いため、生産性を低下することはない。またこのため、
本実施例に用いるスパッタリング装置は、通常のものよ
り設置面積が小さくてよい等の別の効果もある。
６の成膜とこれの流動化が同一のチャンバー４内で行な
われ，かつこのアルミニウム合金膜２６の流動化がこの
膜の成膜直後に行なわれるため、流動化を阻害する要因
は排除され、流動化が容易に行なわれる。また、流動化
の手段が加熱されたＡｒガスの熱伝導に依るため、この
工程において素子に損傷を与えることは避けられる。さ
らに、流動化が別のチャンバーにより行なわれるのでな
いため、生産性を低下することはない。またこのため、
本実施例に用いるスパッタリング装置は、通常のものよ
り設置面積が小さくてよい等の別の効果もある。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体装置
の製造方法は、半導体装置の配線に用いるアルミニウム
系の金属膜を一旦流動化して形成する方法において、堆
積された金属膜を流動化し易い状態に保持し，流動化工
程において半導体基板表面に形成された素子に損傷を与
えず，流動化後のこのアルミニウム系の金属膜の膜質が
良好となるという効果を有する。
の製造方法は、半導体装置の配線に用いるアルミニウム
系の金属膜を一旦流動化して形成する方法において、堆
積された金属膜を流動化し易い状態に保持し，流動化工
程において半導体基板表面に形成された素子に損傷を与
えず，流動化後のこのアルミニウム系の金属膜の膜質が
良好となるという効果を有する。
【図１】本発明の一実施例に使用されるスパッタリング
装置の断面模式図である。
装置の断面模式図である。
【図２】上記一実施例の製造工程の断面図である。
【図３】上記一実施例の基板温度の変化を示すグラフで
ある。
ある。
【図４】上記一実施例の製造工程のフローチャートであ
る。
る。
１ ロードロックチャンバー ２ 基板搬送用チャンバー ３ 第１のスパッタリングチャンバー ４ 第２のスパッタリングチャンバー ５ チタニウムターゲット ６，９ 基板 ７，１０ 基板ホルダー ８ アルミニウム合金ターゲット １１ 加熱用ブロック １２ 第１のガスバルブ １３ 第２のガスバルブ ２１ シリコン基板 ２２ 酸化シリコン膜 ２３ コンタクト孔 ２４ チタニウム膜 ２５ 窒化チタニウム膜 ２６，２６ａ アルミニウム合金膜
Claims (3)
- 【請求項１】 所定の接続孔が設けられた絶縁膜により
表面が覆われた半導体基板を、加熱用ブロックを内蔵
し，該加熱用ブロックにより不活性ガスが加熱できる基
板ホルダーを具備するスパッタリングチャンバーに挿入
して該基板ホルダーに載置し、前記不活性ガスを遮断し
た状態での放電によるスパッタリングにより前記絶縁膜
上にアルミニウム，もしくはアルミニウム合金からなる
金属膜を堆積する工程と、 前記基板ホルダー内に前記不活性ガスを流入して前記半
導体基板を加熱することにより、前記金属膜を流動化さ
せる工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項２】 前記金属膜を流動化させるに際して、前
記スパッタリングに用いる放電を遮断することを併せて
特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記スパッタリングに用いる放電の遮断
と前記基板ホルダー内への前記不活性ガスの流入とが概
略同時であることとを併せて特徴とする請求項２記載の
半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5167583A JPH0824119B2 (ja) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5167583A JPH0824119B2 (ja) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0729848A true JPH0729848A (ja) | 1995-01-31 |
| JPH0824119B2 JPH0824119B2 (ja) | 1996-03-06 |
Family
ID=15852449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5167583A Expired - Fee Related JPH0824119B2 (ja) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0824119B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008261059A (ja) * | 1995-08-07 | 2008-10-30 | Applied Materials Inc | 半導体基板上の薄膜層のアパーチャのための充填装置 |
-
1993
- 1993-07-07 JP JP5167583A patent/JPH0824119B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008261059A (ja) * | 1995-08-07 | 2008-10-30 | Applied Materials Inc | 半導体基板上の薄膜層のアパーチャのための充填装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0824119B2 (ja) | 1996-03-06 |
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