JPH08255833A - 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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- JPH08255833A JPH08255833A JP8470695A JP8470695A JPH08255833A JP H08255833 A JPH08255833 A JP H08255833A JP 8470695 A JP8470695 A JP 8470695A JP 8470695 A JP8470695 A JP 8470695A JP H08255833 A JPH08255833 A JP H08255833A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】アスペクト比が高い電気的導通孔でのアルミニ
ウム系金属配線の信頼性を高めた半導体装置の製造方法
をを提供する。 【構成】アルミニウム系金属下層配線２上に、絶縁膜３
を形成する工程と、絶縁膜３に、アルミニウム系金属下
層配線２に通じる電気的導通孔５を形成する工程と、ア
ルミニウム系金属下層配線２を加熱することにより、電
気的導通孔５内に、該アルミニウム系金属下層配線２の
一部を隆起させる工程と、少なくとも電気的導通孔５内
に上層配線１１を形成する工程を有する。
ウム系金属配線の信頼性を高めた半導体装置の製造方法
をを提供する。 【構成】アルミニウム系金属下層配線２上に、絶縁膜３
を形成する工程と、絶縁膜３に、アルミニウム系金属下
層配線２に通じる電気的導通孔５を形成する工程と、ア
ルミニウム系金属下層配線２を加熱することにより、電
気的導通孔５内に、該アルミニウム系金属下層配線２の
一部を隆起させる工程と、少なくとも電気的導通孔５内
に上層配線１１を形成する工程を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関するものである。より詳しくは、アルミニウム系金
属下層配線に対する電気的導通孔部を有する多層配線の
形成方法に関するものである。
に関するものである。より詳しくは、アルミニウム系金
属下層配線に対する電気的導通孔部を有する多層配線の
形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体装置の分野では、デバイス
の大容量化が進んでいるが、チップ面積をなるべく小さ
くして大容量化を図るためには多層配線技術が必要であ
る。多層配線技術の一つとして、アルミニウム系金属配
線の信頼度の向上を目的とした多重配線技術が知られて
いる。
の大容量化が進んでいるが、チップ面積をなるべく小さ
くして大容量化を図るためには多層配線技術が必要であ
る。多層配線技術の一つとして、アルミニウム系金属配
線の信頼度の向上を目的とした多重配線技術が知られて
いる。
【０００３】図３は多層配線技術における従来の電気的
導通孔部（ビアホ−ル、コンタクトホール部）を説明す
るための断面図である。図３に示すように、半導体装置
の基板１０１上に多層配線構造を形成する場合、例え
ば、アルミニウム系金属下層配線１０２上の層間絶縁膜
１０３に電気的導通孔１０５を開口した後、従来はスパ
ッタ法等によりアルミニウム系金属上層配線１０７を形
成している。このスパッタ法では、電気的導通孔１０５
のアスペクト比が高くなるにつれ配線被覆性、所謂コン
タクトカバレ−ジが低くなる。図３ではＡ部においてそ
のコンタクトカバレ−ジが低く、場合によってはＡ部に
おいて断線に至り、半導体の歩留まりの低下、あるいは
断線に至らずとも半導体の信頼性に影響を与える場合が
ある。
導通孔部（ビアホ−ル、コンタクトホール部）を説明す
るための断面図である。図３に示すように、半導体装置
の基板１０１上に多層配線構造を形成する場合、例え
ば、アルミニウム系金属下層配線１０２上の層間絶縁膜
１０３に電気的導通孔１０５を開口した後、従来はスパ
ッタ法等によりアルミニウム系金属上層配線１０７を形
成している。このスパッタ法では、電気的導通孔１０５
のアスペクト比が高くなるにつれ配線被覆性、所謂コン
タクトカバレ−ジが低くなる。図３ではＡ部においてそ
のコンタクトカバレ−ジが低く、場合によってはＡ部に
おいて断線に至り、半導体の歩留まりの低下、あるいは
断線に至らずとも半導体の信頼性に影響を与える場合が
ある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、多層配線技
術におけるコンタクトカバレ−ジの問題に対し、これま
では、電気的導通孔５の形状を順テ−パ−化して配線被
覆服性を確保してきた。しかしながらチップ面積を小さ
くする微細化が進むにつれ、上述のスパッタ法では対応
できない場合がある。
術におけるコンタクトカバレ−ジの問題に対し、これま
では、電気的導通孔５の形状を順テ−パ−化して配線被
覆服性を確保してきた。しかしながらチップ面積を小さ
くする微細化が進むにつれ、上述のスパッタ法では対応
できない場合がある。
【０００５】一方、その微細化に対応するため、最近で
は電気的導通孔にタングステン等の材料を埋め込む技術
が利用されつつある。しかし、この技術はコストが高
く、経済的に不利な面がある。
は電気的導通孔にタングステン等の材料を埋め込む技術
が利用されつつある。しかし、この技術はコストが高
く、経済的に不利な面がある。
【０００６】また、特開平５−２８３５３２号公報に
は、下層配線層を加熱することによりその下層配線層を
成長させて積層配線層間の電気的導通孔を埋め込み、そ
の後、上層配線を形成してコンタクトカバレ−ジを向上
させる技術が記載されている。しかしながら、この技術
には材料の特定もなく、しかも、加熱温度の特定もな
く、技術的に不明な点が多い。
は、下層配線層を加熱することによりその下層配線層を
成長させて積層配線層間の電気的導通孔を埋め込み、そ
の後、上層配線を形成してコンタクトカバレ−ジを向上
させる技術が記載されている。しかしながら、この技術
には材料の特定もなく、しかも、加熱温度の特定もな
く、技術的に不明な点が多い。
【０００７】そこで、本発明は、アスペクト比が高い電
気的導通孔でのアルミニウム系金属配線の信頼性を高め
た半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
気的導通孔でのアルミニウム系金属配線の信頼性を高め
た半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の課題は、本発明に
よれば、アルミニウム系金属下層配線上に、絶縁膜を形
成する工程と、前記絶縁膜に、前記アルミニウム系金属
下層配線に通じる電気的導通孔を形成する工程と、前記
アルミニウム系金属下層配線を加熱することにより、前
記電気的導通孔内に、該アルミニウム系金属下層配線の
一部を隆起させる工程と、少なくとも前記電気的導通孔
内に上層配線を形成する工程を有することを特徴とする
半導体装置の製造方法によって解決される。
よれば、アルミニウム系金属下層配線上に、絶縁膜を形
成する工程と、前記絶縁膜に、前記アルミニウム系金属
下層配線に通じる電気的導通孔を形成する工程と、前記
アルミニウム系金属下層配線を加熱することにより、前
記電気的導通孔内に、該アルミニウム系金属下層配線の
一部を隆起させる工程と、少なくとも前記電気的導通孔
内に上層配線を形成する工程を有することを特徴とする
半導体装置の製造方法によって解決される。
【０００９】
【作用】本発明の方法によれば、アスペクト比が高い電
気的導通孔でも、少なくともその一部にアルミニウム系
金属下層配線の一部が隆起して電気的導通孔を埋め込む
ことになるため、アルミニウム系金属下層配線との電気
的コンタクトおよび接着性が高くなり、多層配線の信頼
性が向上する。
気的導通孔でも、少なくともその一部にアルミニウム系
金属下層配線の一部が隆起して電気的導通孔を埋め込む
ことになるため、アルミニウム系金属下層配線との電気
的コンタクトおよび接着性が高くなり、多層配線の信頼
性が向上する。
【００１０】
【実施例】続いて、本発明の実施例を図面に基ずいて詳
細に説明する。図１は、第１実施例を示す工程断面図で
ある。本例は従来例と同様にAl−Siのアルミニウム系金
属配線上の絶縁膜にコンタクトホ−ルを形成する場合に
適用したものである。
細に説明する。図１は、第１実施例を示す工程断面図で
ある。本例は従来例と同様にAl−Siのアルミニウム系金
属配線上の絶縁膜にコンタクトホ−ルを形成する場合に
適用したものである。
【００１１】まず図１（ａ）に示すように、基板１上
に、スパッタ蒸着によりAl−Siからなるアルミニウム系
金属を２００〜３００℃の温度で成膜させた後、パタ−
ニングシしてアルミニウム系金属配線２を形成する。
に、スパッタ蒸着によりAl−Siからなるアルミニウム系
金属を２００〜３００℃の温度で成膜させた後、パタ−
ニングシしてアルミニウム系金属配線２を形成する。
【００１２】次に、図１（ｂ）に示すように、アルミニ
ウム系金属下層配線２上にプラズマＣＶＤ法を用い、Si
H4系ガスあるいはＴＥＯＳ系のガスをソ−スガスとして
SiO2からなる層間絶縁膜３を形成し、次に、層間絶縁膜
２に電気的導通孔５を開口する。電気的導通孔５の開口
は、まず、フォトレジスト（図示せず）を回転塗布し、
露光機（ステッパ装置）を用いて露光し、現像すること
により開口用マスクを形成する。次に、開口用マスクを
マスクとして反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）による
ドライエッチング法により行う。このようにして層間絶
縁膜３に電気的導通孔５を形成し、エッチング後不要と
なったフォトレジストを、酸素プラズマアッシング等に
より除去する。
ウム系金属下層配線２上にプラズマＣＶＤ法を用い、Si
H4系ガスあるいはＴＥＯＳ系のガスをソ−スガスとして
SiO2からなる層間絶縁膜３を形成し、次に、層間絶縁膜
２に電気的導通孔５を開口する。電気的導通孔５の開口
は、まず、フォトレジスト（図示せず）を回転塗布し、
露光機（ステッパ装置）を用いて露光し、現像すること
により開口用マスクを形成する。次に、開口用マスクを
マスクとして反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）による
ドライエッチング法により行う。このようにして層間絶
縁膜３に電気的導通孔５を形成し、エッチング後不要と
なったフォトレジストを、酸素プラズマアッシング等に
より除去する。
【００１３】次に、得られたウエハ−を加熱装置にセッ
トして熱処理を施す。このときの熱処理温度は、アルミ
ニウム系金属下層配線２を成膜した時の温度（２００〜
３００℃）より高い温度、本例では約３５０℃で行っ
た。このような温度で熱処理を行うのは、アルミニウム
系金属成膜時の残留応力を効果的に解放し、更にそのア
ルミニウム系金属を膨脹させるためである。熱処理時間
は、任意に選択することができるが、約３０秒以上であ
ればよい。また、熱処理雰囲気は、下層配線の変質を防
止する意味でアルゴン（Ar）雰囲気が好ましいが、窒素
雰囲気あるいは大気でも特に問題は生じない。この熱処
理（加熱）工程によりアルミニウム系金属下層配線２の
一部が電気的導通孔５内に膨脹（隆起）して隆起部１０
を形成し、図１（ｃ）に示すように、電気的導通孔５の
少なくとも一部を埋め込むことができる。従って、隆起
部１０により元の電気的導通孔５のアスペクト比を低下
させることができる。
トして熱処理を施す。このときの熱処理温度は、アルミ
ニウム系金属下層配線２を成膜した時の温度（２００〜
３００℃）より高い温度、本例では約３５０℃で行っ
た。このような温度で熱処理を行うのは、アルミニウム
系金属成膜時の残留応力を効果的に解放し、更にそのア
ルミニウム系金属を膨脹させるためである。熱処理時間
は、任意に選択することができるが、約３０秒以上であ
ればよい。また、熱処理雰囲気は、下層配線の変質を防
止する意味でアルゴン（Ar）雰囲気が好ましいが、窒素
雰囲気あるいは大気でも特に問題は生じない。この熱処
理（加熱）工程によりアルミニウム系金属下層配線２の
一部が電気的導通孔５内に膨脹（隆起）して隆起部１０
を形成し、図１（ｃ）に示すように、電気的導通孔５の
少なくとも一部を埋め込むことができる。従って、隆起
部１０により元の電気的導通孔５のアスペクト比を低下
させることができる。
【００１４】その後、上層配線として下層配線とほぼ同
様のアルミニウム系金属をスパッタ蒸着により成膜して
図１（ｄ）に示すように、アルミニウム系金属上層配線
１１を形成する。アルミニウム系金属上層配線１１の一
部は、電気的導通孔５内に埋め込まれ、隆起部１０と被
覆性よく接着し、コンタクトカバレ−ジが改善される。
様のアルミニウム系金属をスパッタ蒸着により成膜して
図１（ｄ）に示すように、アルミニウム系金属上層配線
１１を形成する。アルミニウム系金属上層配線１１の一
部は、電気的導通孔５内に埋め込まれ、隆起部１０と被
覆性よく接着し、コンタクトカバレ−ジが改善される。
【００１５】ここで、本例に用いられたアルミニウム系
金属下層配線２と、アルミニウム系金属上層配線１１の
材料およびその構造について、それぞれ図２を用いて説
明する。
金属下層配線２と、アルミニウム系金属上層配線１１の
材料およびその構造について、それぞれ図２を用いて説
明する。
【００１６】図２に示すように、アルミニウム系金属下
層配線２は下層から順に３０ｎｍの厚さのTi層２１、７
０ｎｍの厚さのTiＯＮ層２２，３０ｎｍの厚さのTi層２
３，５００〜６００ｎｍの厚さのAl−Si層２４、反射防
止膜としての２５〜３０ｎｍの厚さのTiＯＮ層２５から
構成されている。一方、アルミニウム系金属上層配線１
１は下層から順に２００ｎｍの厚さのTi層３１、５００
〜６００ｎｍのAl−Si層３２そして２５〜３０ｎｍの厚
さのTiＯＮ層３３から構成されている。この様な構成を
採っているため、電気的導通孔５を形成後、アルミニウ
ム系金属上層配線１１を加熱する過程でTiがAl−Siと一
部合金化しAl−Si−Tiを生成する。このAl−Si−Ti合金
は、体積膨脹率が大きく、アルミニウム系金属下層配線
２の隆起部１０を形成するために好適である。また、ア
ルミニウム系金属下層配線２上に電気的導通孔５を形成
する場合、最上層の反射防止膜としてのTiＯＮ層２５も
除去し、アルミニウム系金属下層配線２のAl−Si層２４
とアルミニウム系金属上層配線１１のTi層３１とを接着
させることにより、良好なコンタクトを実現することが
できる。
層配線２は下層から順に３０ｎｍの厚さのTi層２１、７
０ｎｍの厚さのTiＯＮ層２２，３０ｎｍの厚さのTi層２
３，５００〜６００ｎｍの厚さのAl−Si層２４、反射防
止膜としての２５〜３０ｎｍの厚さのTiＯＮ層２５から
構成されている。一方、アルミニウム系金属上層配線１
１は下層から順に２００ｎｍの厚さのTi層３１、５００
〜６００ｎｍのAl−Si層３２そして２５〜３０ｎｍの厚
さのTiＯＮ層３３から構成されている。この様な構成を
採っているため、電気的導通孔５を形成後、アルミニウ
ム系金属上層配線１１を加熱する過程でTiがAl−Siと一
部合金化しAl−Si−Tiを生成する。このAl−Si−Ti合金
は、体積膨脹率が大きく、アルミニウム系金属下層配線
２の隆起部１０を形成するために好適である。また、ア
ルミニウム系金属下層配線２上に電気的導通孔５を形成
する場合、最上層の反射防止膜としてのTiＯＮ層２５も
除去し、アルミニウム系金属下層配線２のAl−Si層２４
とアルミニウム系金属上層配線１１のTi層３１とを接着
させることにより、良好なコンタクトを実現することが
できる。
【００１７】本例では、アルミニウム系金属としてAl−
Si合金を用いたが、Al−Si−Cu合金等も用いることがで
きる。
Si合金を用いたが、Al−Si−Cu合金等も用いることがで
きる。
【００１８】次に、第２実施例について説明する。第１
実施例では電気的導通孔５を形成した後、ウエハ−を加
熱装置にセットすることによりアルミニウム系金属下層
配線２を加熱したが、第２実施例では、スパッタ装置を
用いた上層配線用のアルミニウム系金属の成膜中に加熱
するか、あるいは成膜直前に予備加熱する。この様にア
ルミニウム系金属下層配線２の加熱をスパッタ装置とは
別の装置で行うのでなく、スパッタ装置で行うことによ
り工程数を削減することができ、スル−プットの向上が
図れる。また、枚葉処理することで温度制御性も高くな
る。
実施例では電気的導通孔５を形成した後、ウエハ−を加
熱装置にセットすることによりアルミニウム系金属下層
配線２を加熱したが、第２実施例では、スパッタ装置を
用いた上層配線用のアルミニウム系金属の成膜中に加熱
するか、あるいは成膜直前に予備加熱する。この様にア
ルミニウム系金属下層配線２の加熱をスパッタ装置とは
別の装置で行うのでなく、スパッタ装置で行うことによ
り工程数を削減することができ、スル−プットの向上が
図れる。また、枚葉処理することで温度制御性も高くな
る。
【００１９】なお、第１実施例および第２実施例におい
て、アルミニウム系金属下層配線２上に形成した層間絶
縁膜３の厚さ、すなわち電気的導通孔５の深さに応じて
電気的導通孔５の口径自体を予め最適化しておくことに
より、電気的導通孔内への下層配線の隆起高さを良好に
制御することができる。
て、アルミニウム系金属下層配線２上に形成した層間絶
縁膜３の厚さ、すなわち電気的導通孔５の深さに応じて
電気的導通孔５の口径自体を予め最適化しておくことに
より、電気的導通孔内への下層配線の隆起高さを良好に
制御することができる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば基
板上にアルミニウム系金属の多層配線構造を実現する工
程で、配線間の電気的導通孔内へ下層配線の一部を隆起
させているため、電気的導通孔部におけるコンタクトカ
バレ−ジを改善することができ、同部位における断線不
良を低減し、アルミニウム系金属配線の信頼性を高めた
半導体を得ることができる。
板上にアルミニウム系金属の多層配線構造を実現する工
程で、配線間の電気的導通孔内へ下層配線の一部を隆起
させているため、電気的導通孔部におけるコンタクトカ
バレ−ジを改善することができ、同部位における断線不
良を低減し、アルミニウム系金属配線の信頼性を高めた
半導体を得ることができる。
【図１】第１実施例を示す工程断面図である。
【図２】本発明に係る配線構造を説明するための断面図
である。
である。
【図３】従来の多層配線形成方法を説明するための断面
図である。
図である。
１：基板、 ２：アルミニウム系金属下層配線、 ３：
層間絶縁膜、 ５：電気適導通孔（ビアホ−ル）、
７，１１：アルミニウム系金属上層配線、 １０：隆起
部、 ２１，２３，３１：Ti層、 ２２，３３：TiＯＮ
層、 ２４，３２：Al−Si層。
層間絶縁膜、 ５：電気適導通孔（ビアホ−ル）、
７，１１：アルミニウム系金属上層配線、 １０：隆起
部、 ２１，２３，３１：Ti層、 ２２，３３：TiＯＮ
層、 ２４，３２：Al−Si層。
Claims (7)
- 【請求項１】 アルミニウム系金属下層配線上に、絶縁
膜を形成する工程と；前記絶縁膜に、前記アルミニウム
系金属下層配線に通じる電気的導通孔を形成する工程
と；前記アルミニウム系金属下層配線を加熱することに
より、前記電気的導通孔内に、該アルミニウム系金属下
層配線の一部を隆起させる工程と；少なくとも前記電気
的導通孔内に上層配線を形成する工程を有することを特
徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記アルミニウム系金属下層配線の加熱
を該アルミニウム系金属の成膜温度以上の温度で行うこ
とを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記アルミニウム系金属下層配線の加熱
を約３５０℃で行うことを特徴とする請求項２記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項４】前記アルミニウム系金属下層配線の加熱を
前記上層配線の成膜中に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。 - 【請求項５】 前記アルミニウム系金属下層配線の加熱
を前記上層配線の成膜直前の予備加熱中に行うことを特
徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記アルミニウム系金属下層配線がチタ
ン膜を有する積層配線である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。 - 【請求項７】 前記電気的導通孔の形状を制御すること
を特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8470695A JPH08255833A (ja) | 1995-03-15 | 1995-03-15 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8470695A JPH08255833A (ja) | 1995-03-15 | 1995-03-15 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08255833A true JPH08255833A (ja) | 1996-10-01 |
Family
ID=13838114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8470695A Pending JPH08255833A (ja) | 1995-03-15 | 1995-03-15 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08255833A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018085413A (ja) * | 2016-11-22 | 2018-05-31 | 株式会社村田製作所 | 半導体装置 |
| JP2022095691A (ja) * | 2017-01-27 | 2022-06-28 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
| US12041765B2 (en) | 2017-01-27 | 2024-07-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Capacitor, semiconductor device, and manufacturing method of semiconductor device |
-
1995
- 1995-03-15 JP JP8470695A patent/JPH08255833A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018085413A (ja) * | 2016-11-22 | 2018-05-31 | 株式会社村田製作所 | 半導体装置 |
| JP2022095691A (ja) * | 2017-01-27 | 2022-06-28 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
| US11729965B2 (en) | 2017-01-27 | 2023-08-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Capacitor, semiconductor device, and manufacturing method of semiconductor device |
| US12041765B2 (en) | 2017-01-27 | 2024-07-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Capacitor, semiconductor device, and manufacturing method of semiconductor device |
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