JPH0922941A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPH0922941A JPH0922941A JP17262895A JP17262895A JPH0922941A JP H0922941 A JPH0922941 A JP H0922941A JP 17262895 A JP17262895 A JP 17262895A JP 17262895 A JP17262895 A JP 17262895A JP H0922941 A JPH0922941 A JP H0922941A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- metal layer
- contact hole
- layer
- semiconductor device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】半導体集積回路において微細化によりコンタク
トホールのアスペクト比が大きくなっても付周りのよい
金属配線を形成する方法を提供する。 【構成】コンタクトホール形成後、第１の金属層を形成
し、その後各コンタクトホール毎に第１の金属層を分離
後加熱し溶融させる。その後第２の金属層を溶融させた
第１の金属層上に形成しパタニングすることで付周りの
よいコンタクトを形成する。 【効果】第１の金属層をコンタクト毎に分離させて溶融
させるために表面張力により、より付周りの悪いコンタ
クトホール中の金属が隣のコンタクトホール中の金属に
引きだされカバレッジが低下してしまうことが無い。
トホールのアスペクト比が大きくなっても付周りのよい
金属配線を形成する方法を提供する。 【構成】コンタクトホール形成後、第１の金属層を形成
し、その後各コンタクトホール毎に第１の金属層を分離
後加熱し溶融させる。その後第２の金属層を溶融させた
第１の金属層上に形成しパタニングすることで付周りの
よいコンタクトを形成する。 【効果】第１の金属層をコンタクト毎に分離させて溶融
させるために表面張力により、より付周りの悪いコンタ
クトホール中の金属が隣のコンタクトホール中の金属に
引きだされカバレッジが低下してしまうことが無い。
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、特に金属配線のリフローを利用した金属配線のコ
ンタクトホール部での配線の付周りの改善方法に関す
る。
関し、特に金属配線のリフローを利用した金属配線のコ
ンタクトホール部での配線の付周りの改善方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体装置特に半導体集積回路に
於て微細化が進み、そのために配線の線幅やピッチは、
より小さくなることが要求されている。そのためにコン
タクトホールの穴径は年々小さくすることを要求される
こととなった。
於て微細化が進み、そのために配線の線幅やピッチは、
より小さくなることが要求されている。そのためにコン
タクトホールの穴径は年々小さくすることを要求される
こととなった。
【０００３】また高速化の要求から配線層の層間容量の
低減のために平面的には微細化が要求されているのに対
して配線層間の膜厚は十分な厚さを要求されている。
低減のために平面的には微細化が要求されているのに対
して配線層間の膜厚は十分な厚さを要求されている。
【０００４】そのためにコンタクトホール部でのアスペ
クト比は微細化とともに厳しくなり、そのためにコンタ
クトホール部での配線付きまわりは益々厳しくなってき
た。
クト比は微細化とともに厳しくなり、そのためにコンタ
クトホール部での配線付きまわりは益々厳しくなってき
た。
【０００５】最近では配線付周りの改善方法としてコン
タクトホールにテーパーをつける方法やタングステンの
様な高融点金属をＣＶＤ法でコンタクトホールに埋め込
む方法、あるいは金属配線を溶融させてコンタクトホー
ルに埋め込む方法が提案されている。
タクトホールにテーパーをつける方法やタングステンの
様な高融点金属をＣＶＤ法でコンタクトホールに埋め込
む方法、あるいは金属配線を溶融させてコンタクトホー
ルに埋め込む方法が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、先に述べた
コンタクトホールにテーパーを付ける方法はコンタクト
ホールが密集している領域ではコンタクトホール外周部
が隣接するほど近づいた場合コンタクトホールとコンタ
クトホールの間が切り立ってかえって金属配線の付き周
りを劣化させる。また、コンタクトホールのアスペクト
比が大きくなってくるとテーパーだけでは付周りの改善
は不可能となってきた。
コンタクトホールにテーパーを付ける方法はコンタクト
ホールが密集している領域ではコンタクトホール外周部
が隣接するほど近づいた場合コンタクトホールとコンタ
クトホールの間が切り立ってかえって金属配線の付き周
りを劣化させる。また、コンタクトホールのアスペクト
比が大きくなってくるとテーパーだけでは付周りの改善
は不可能となってきた。
【０００７】また、高融点金属のＣＶＤ法による形成
は、抵抗値が高い多い上に工程数が多くそのために形成
工程中に発生するパーティクルも多く、歩留りを下げる
結果となる。
は、抵抗値が高い多い上に工程数が多くそのために形成
工程中に発生するパーティクルも多く、歩留りを下げる
結果となる。
【０００８】さらに従来広く用いられたスパッタ装置の
ＣＶＤへの流用は不可能でありそのために新たなＣＶＤ
装置が必要となり製造コストが上昇する原因となる。
ＣＶＤへの流用は不可能でありそのために新たなＣＶＤ
装置が必要となり製造コストが上昇する原因となる。
【０００９】さらに、金属配線を溶融させる方法は図２
に示すようにコンタクトホールが近接している場合、金
属の表面張力により付き周りの悪いコンタクトホールか
ら付き周りのよいコンタクトホールへ金属が流動してい
ってしまう現象が生じる。また、流動現象を防ぐために
初期の膜厚を厚くすると多層配線を行おうとする場合、
層間膜の平坦化が困難となる。
に示すようにコンタクトホールが近接している場合、金
属の表面張力により付き周りの悪いコンタクトホールか
ら付き周りのよいコンタクトホールへ金属が流動してい
ってしまう現象が生じる。また、流動現象を防ぐために
初期の膜厚を厚くすると多層配線を行おうとする場合、
層間膜の平坦化が困難となる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者は以上の
問題を解決するために、コンタクトホールを形成後、第
１の金属層を形成し、各コンタクトホール間の第１の金
属層を分離したうえ加熱することにより第１の金属層を
溶融させ、前記の溶融させ終わった第１の金属層の上に
第２の金属層を形成し、前記の第１の金属配線層および
第２の金属配線層をパタニングし金属配線とする半導体
装置の製造方法を提案する。
問題を解決するために、コンタクトホールを形成後、第
１の金属層を形成し、各コンタクトホール間の第１の金
属層を分離したうえ加熱することにより第１の金属層を
溶融させ、前記の溶融させ終わった第１の金属層の上に
第２の金属層を形成し、前記の第１の金属配線層および
第２の金属配線層をパタニングし金属配線とする半導体
装置の製造方法を提案する。
【００１１】
【作用】リフロー時に、第１の金属層を各コンタクトホ
ールごとに分離した上で金属を溶融させるために、コン
タクトホール同士が近接している場合でも表面張力によ
り、付き周りの悪いコンタクトホール中の金属が付周り
のよいコンタクトホール部へ吸い取られカバレッジの低
下が生じること、が無い。
ールごとに分離した上で金属を溶融させるために、コン
タクトホール同士が近接している場合でも表面張力によ
り、付き周りの悪いコンタクトホール中の金属が付周り
のよいコンタクトホール部へ吸い取られカバレッジの低
下が生じること、が無い。
【００１２】
【実施例】つぎに図１（ａ）〜図１（ｆ）を用いて本発
明の半導体装置の製造方法の１実施例を説明する。
明の半導体装置の製造方法の１実施例を説明する。
【００１３】まず、図１（ａ）に示すように半導体基板
１００上に素子を形成し配線層との間を絶縁するために
層間絶縁膜として酸化膜１０２を８００ｎｍの膜厚で形
成する。尚図１（ａ）中で１０３で示すのは配線層と半
導体をオーミック接続するための拡散層、１０４で示す
のはＬＯＣＯＳ膜である。
１００上に素子を形成し配線層との間を絶縁するために
層間絶縁膜として酸化膜１０２を８００ｎｍの膜厚で形
成する。尚図１（ａ）中で１０３で示すのは配線層と半
導体をオーミック接続するための拡散層、１０４で示す
のはＬＯＣＯＳ膜である。
【００１４】次に図１（ｂ）に示すようにコンタクトホ
ール形成後コンタクト抵抗低減のためにチタン膜１０５
を厚さ１０〜１００ｎｍ最適な膜厚としては１５〜７０
ｎｍでスパッタ法により形成し、バリアメタル１０６と
してチタンナイトライドを８０〜２００ｎｍ最適な膜厚
としては１００〜１５０ｎｍの厚さでスパッタ法により
形成する。
ール形成後コンタクト抵抗低減のためにチタン膜１０５
を厚さ１０〜１００ｎｍ最適な膜厚としては１５〜７０
ｎｍでスパッタ法により形成し、バリアメタル１０６と
してチタンナイトライドを８０〜２００ｎｍ最適な膜厚
としては１００〜１５０ｎｍの厚さでスパッタ法により
形成する。
【００１５】そして第１の金属層１０７としてアルミニ
ュームを１００〜１０００ｎｍ最適な膜厚としては２０
０〜５００ｎｍの厚さでスパッタ法により形成する。
尚、本実施例でアルミニュームを用いるのは融点が６６
０℃と比較的低いため不純物の添加により溶融温度をシ
リコン中の不純物分布に影響しない温度である５００〜
６００℃に調整するのが容易であるためである。
ュームを１００〜１０００ｎｍ最適な膜厚としては２０
０〜５００ｎｍの厚さでスパッタ法により形成する。
尚、本実施例でアルミニュームを用いるのは融点が６６
０℃と比較的低いため不純物の添加により溶融温度をシ
リコン中の不純物分布に影響しない温度である５００〜
６００℃に調整するのが容易であるためである。
【００１６】その後、図１（ｃ）に示すように各コンタ
クトホール部ごとに第１の金属層１０７およびバリアメ
タル１０６・チタン層１０５をフォトリソグラフィーお
よびエッチングにより分離する。ここで各コンタクト部
分ごとに分離するのが望ましいが、全てのコンタクトホ
ール毎に分離する必要はなく、アルミニュームを用いる
場合は少なくとも３μｍ以内に近接しているコンタクト
ホールを分離するのがよい。これは、コンタクトホール
が近接するほど、金属リフロー時の金属の表面張力の影
響が大きいためである。
クトホール部ごとに第１の金属層１０７およびバリアメ
タル１０６・チタン層１０５をフォトリソグラフィーお
よびエッチングにより分離する。ここで各コンタクト部
分ごとに分離するのが望ましいが、全てのコンタクトホ
ール毎に分離する必要はなく、アルミニュームを用いる
場合は少なくとも３μｍ以内に近接しているコンタクト
ホールを分離するのがよい。これは、コンタクトホール
が近接するほど、金属リフロー時の金属の表面張力の影
響が大きいためである。
【００１７】そして、図１（ｄ）に示すように摂氏４５
０〜８５０度最適な温度としては５００〜６００度に加
熱して溶融させる。図中１０８で示すのが溶融後のアル
ミニューム第１金属層である。また、本実施例に於いて
はこの加熱はチタン膜１０５と拡散層シリコンとのシリ
サイゼーション工程を兼ねている。シリサイドと金属と
の接触抵抗は金属とシリコン間の接触抵抗よりも低く、
このためにコンタクト抵抗を下げるのにも役だってい
る。
０〜８５０度最適な温度としては５００〜６００度に加
熱して溶融させる。図中１０８で示すのが溶融後のアル
ミニューム第１金属層である。また、本実施例に於いて
はこの加熱はチタン膜１０５と拡散層シリコンとのシリ
サイゼーション工程を兼ねている。シリサイドと金属と
の接触抵抗は金属とシリコン間の接触抵抗よりも低く、
このためにコンタクト抵抗を下げるのにも役だってい
る。
【００１８】その上に、図１（ｅ）に示すように第２の
金属層１０９を３００〜２０００ｎｍ最適な膜厚として
は５００〜１０００ｎｍの膜厚でスパッタ形成する。
金属層１０９を３００〜２０００ｎｍ最適な膜厚として
は５００〜１０００ｎｍの膜厚でスパッタ形成する。
【００１９】尚、図１（ｅ）中１１０で示すようにチタ
ンナイトライド等でキャップをすることで後に行うフォ
トリソグラフィー工程が容易になることは言うまでもな
い。
ンナイトライド等でキャップをすることで後に行うフォ
トリソグラフィー工程が容易になることは言うまでもな
い。
【００２０】最後に図１（ｆ）に示すようにフォトリソ
グラフィーおよびエッチングによりパタニングして所望
の半導体装置が得られる。
グラフィーおよびエッチングによりパタニングして所望
の半導体装置が得られる。
【００２１】以上本発明を前記実施例に基づき説明した
が、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、そ
の要旨を逸脱しない範囲に於て変形可能であることは言
うまでもない。例えば、配線材料はアルミニュームに限
定されず銅・金・銀等の金属やその合金でも同様の効果
を有し、第１の金属層と第２の金属層が異なる材料であ
っても有効である。
が、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、そ
の要旨を逸脱しない範囲に於て変形可能であることは言
うまでもない。例えば、配線材料はアルミニュームに限
定されず銅・金・銀等の金属やその合金でも同様の効果
を有し、第１の金属層と第２の金属層が異なる材料であ
っても有効である。
【００２２】尚、本実施例では第１の金属層の分離を各
コンタクトホールごとに行なったが、第１の金属層に用
いたアルミニュームの膜厚が２００〜５００ｎｍで、コ
ンタクトホールが３ミクロンメータ以上離れている場合
は、表面張力の影響が小さいために必要に応じて分離を
行なわなくてもコンタクトホールの配線付周りには影響
しない。
コンタクトホールごとに行なったが、第１の金属層に用
いたアルミニュームの膜厚が２００〜５００ｎｍで、コ
ンタクトホールが３ミクロンメータ以上離れている場合
は、表面張力の影響が小さいために必要に応じて分離を
行なわなくてもコンタクトホールの配線付周りには影響
しない。
【００２３】
【発明の効果】従来のコンタクトホール毎を分離しない
まま金属を溶融させる方法では金属の表面張力により極
端に付き周りの悪いコンタクトが発生していたが、溶融
させる金属層を各コンタクトホール毎に分離したために
表面張力により他のコンタクト領域へ金属層が流動して
いくことが無い。従って極端に付周りの悪いコンタクト
ホールの発生を抑えることができる。
まま金属を溶融させる方法では金属の表面張力により極
端に付き周りの悪いコンタクトが発生していたが、溶融
させる金属層を各コンタクトホール毎に分離したために
表面張力により他のコンタクト領域へ金属層が流動して
いくことが無い。従って極端に付周りの悪いコンタクト
ホールの発生を抑えることができる。
【００２４】さらに、以上の工程は特に金属堆積工程で
は従来から広く用いられているアルミニュームのスパッ
タ装置をそのまま用いることができるために新たな装置
の導入は必要なく製造コストの上昇は最低限に抑えられ
るという利点も有する。
は従来から広く用いられているアルミニュームのスパッ
タ装置をそのまま用いることができるために新たな装置
の導入は必要なく製造コストの上昇は最低限に抑えられ
るという利点も有する。
【００２５】また、アルミニューム配線を用いる場合リ
フロー工程とバリア金属の下に形成するシリサイド形成
のためのアニール工程で必要な温度がほぼ同じで兼用す
ることができ工程の増加も最小限に抑えることができ
る。
フロー工程とバリア金属の下に形成するシリサイド形成
のためのアニール工程で必要な温度がほぼ同じで兼用す
ることができ工程の増加も最小限に抑えることができ
る。
【００２６】また、バリアメタルがあるためにリフロー
時にアルミニュームがシリコン基板中へ溶け出すことも
抑えられる。
時にアルミニュームがシリコン基板中へ溶け出すことも
抑えられる。
【図１】本発明の１実施例を示す工程毎の断面図。
【図２】従来の金属配線溶融法の溶融前後を示す断面
図。
図。
１０１・・・シリコン基板 １０２・・・層間絶縁膜 １０３・・・コンタクト拡散層 １０４・・・ＬＯＣＯＳ酸化膜 １０５・・・チタン膜 １０６・・・窒化チタンバリア膜 １０７・・・アルミニューム合金第１金属層 １０８・・・溶融後の第１金属層 １０９・・・アルミニューム合金第２金属層 １１０・・・窒化チタンキャップ膜 ２０１・・・シリコン基板 ２０２・・・コンタクト拡散層 ２０３・・・層間絶縁膜 ２０４・・・アルミニューム配線
Claims (6)
- 【請求項１】半導体装置上に形成される金属配線の形成
工程に於て、（１）複数のコンタクトホールを形成する
工程と、（２）第１の金属層を形成する工程と、（３）
前記コンタクトホール間の第１の金属層を分離する工程
と、（４）加熱することにより第１の金属層を溶融させ
る工程と、（５）前記の第１の金属層の上に第２の金属
層を形成する工程と、（６）前記の第１の金属配線層お
よび第２の金属配線層をパタニングし金属配線とする工
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】前記の第１の金属層がアルミニュームを主
成分とする金属からな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３】前記の第１の金属層形成前にバリアメタル
層を形成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。 - 【請求項４】前記バリアメタル形成前にチタン薄膜を形
成することを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項５】コンタクトホールがシリコン基板上に形成
され、前記チタン薄膜とシリコン基板とのシリサイド化
のためのアニールが第１の金属層の溶融と同時に行われ
ることを特徴とする請求項４記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項６】前記第１の金属層の分離は少なくとも溶融
金属の表面張力の影響により互いのコンタクトホール中
からの金属の吸い出しを行う距離に近接して設置された
コンタクトホール間に於て行な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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17262895A JPH0922941A (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17262895A JPH0922941A (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0922941A true JPH0922941A (ja) | 1997-01-21 |
Family
ID=15945408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17262895A Pending JPH0922941A (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0922941A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010074396A (ja) * | 2008-09-17 | 2010-04-02 | Daishinku Corp | 圧電振動デバイスの封止部材、及び封止部材の製造方法 |
-
1995
- 1995-07-07 JP JP17262895A patent/JPH0922941A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010074396A (ja) * | 2008-09-17 | 2010-04-02 | Daishinku Corp | 圧電振動デバイスの封止部材、及び封止部材の製造方法 |
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