JPH0927493A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH0927493A
JPH0927493A JP17368395A JP17368395A JPH0927493A JP H0927493 A JPH0927493 A JP H0927493A JP 17368395 A JP17368395 A JP 17368395A JP 17368395 A JP17368395 A JP 17368395A JP H0927493 A JPH0927493 A JP H0927493A
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JP
Japan
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layer
wiring pattern
insulating film
semiconductor device
film
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP17368395A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuko Nanbu
優子 南部
Mitsuhiro Yamanaka
光浩 山中
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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Publication of JPH0927493A publication Critical patent/JPH0927493A/en
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the leakage characteristics by suppressing the production of hillocks in the surface part of a wiring pattern made of aluminum or an aluminum alloy in a semiconductor device. SOLUTION: An insulating film 2 of a first layer is deposited on a semiconductor substrate 1 by normal pressure CVD. Next, on the insulating film 2 of the first layer an aluminum alloy film 3A of the first layer is deposited by PVD, and after that a wiring pattern 3B of the first layer is formed by etching. Next, ions 4 of a substance harder than time aluminum alloy are implanted into the wiring pattern 3B of the first layer by ion implantation, and a hard layer is formed in line surface part of the wiring pattern of the first layer. Next, an insulating film 6 of a second layer is formed by low pressure CVD to manufacture a semiconductor device.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム又は
アルミニウム合金よりなる配線層を備えている半導体装
置の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having a wiring layer made of aluminum or aluminum alloy.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体集積回路の配線には半導体
装置の高密度化により、アルミニウム又はアルミニウム
合金が用いられるようになってきている。
2. Description of the Related Art In recent years, aluminum or aluminum alloys have come to be used for wiring of semiconductor integrated circuits due to higher density of semiconductor devices.

【0003】以下、図面を参照しながら、集積回路の配
線がアルミニウム又はアルミニウム合金により形成され
た、従来の半導体装置の製造方法の一例について説明す
る。
An example of a conventional method of manufacturing a semiconductor device in which wiring of an integrated circuit is formed of aluminum or aluminum alloy will be described below with reference to the drawings.

【0004】図8(a)〜(e)は従来の半導体装置の
製造方法の概略工程図である。図8において、11は半
導体基板、12は半導体基板11の上面に形成された第
1層の絶縁膜、13Aは配線パターンを形成する第1層
のアルミニウム膜、13Bは第1層のアルミニウム膜1
3Aにより形成された第1層の配線パターン、14は第
1層の配線パターン13Bの上に形成された第2層の絶
縁膜、15は第1層の配線パターン13Bと同じ方法に
より第2層の絶縁膜14の上に形成された第2層の配線
パターンである。
8A to 8E are schematic process diagrams of a conventional method for manufacturing a semiconductor device. In FIG. 8, 11 is a semiconductor substrate, 12 is a first-layer insulating film formed on the upper surface of the semiconductor substrate 11, 13A is a first-layer aluminum film that forms a wiring pattern, and 13B is a first-layer aluminum film 1.
3A, the first layer wiring pattern, 14 is the second layer insulating film formed on the first layer wiring pattern 13B, and 15 is the second layer by the same method as the first layer wiring pattern 13B. 2 is a second layer wiring pattern formed on the insulating film 14 of FIG.

【0005】以下、前記のように構成された半導体装置
の製造方法について説明する。
A method of manufacturing the semiconductor device having the above structure will be described below.

【0006】まず、図8(a)に示すように、半導体基
板11の上面に常圧CVD法等により第1層の絶縁膜1
2を堆積する。
First, as shown in FIG. 8A, the insulating film 1 of the first layer is formed on the upper surface of the semiconductor substrate 11 by the atmospheric pressure CVD method or the like.
2 is deposited.

【0007】次に、図8(b)に示すように、第1層の
絶縁膜12の上面にPVD法等により第1層のアルミニ
ウム膜13Aを堆積する。
Next, as shown in FIG. 8B, a first-layer aluminum film 13A is deposited on the upper surface of the first-layer insulating film 12 by the PVD method or the like.

【0008】次に、図8(c)に示すように、第1層の
アルミニウム膜13Aに写真製版処理およびエッチング
処理を施して第1層の配線パターン13Bを形成する。
Next, as shown in FIG. 8C, the first layer aluminum film 13A is subjected to photolithography and etching to form a first layer wiring pattern 13B.

【0009】次に、図8(d)に示すように、第1層の
配線パターン13Bおよび第1層の絶縁膜12の上面
に、高温CVD法等によりTEOS膜のような第2層の
絶縁膜14を堆積し、平坦化エッチバック処理により第
2層の絶縁膜14の上面を平坦にする。
Next, as shown in FIG. 8D, a second layer insulation film such as a TEOS film is formed on the upper surfaces of the first layer wiring pattern 13B and the first layer insulation film 12 by a high temperature CVD method or the like. The film 14 is deposited, and the upper surface of the second insulating film 14 is flattened by a flattening etchback process.

【0010】次に、図8(e)に示すように、図8
(b)および図8(c)と同様の方法により、第2層の
絶縁膜14の上面に第2層の配線パターン15を形成す
る。
Next, as shown in FIG.
A second layer wiring pattern 15 is formed on the upper surface of the second layer insulating film 14 by the same method as shown in FIGS. 8B and 8C.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の半導体装置の製造方法では、図8(d)に示す工程
において、第1層の配線パターン13Bおよび第1層の
絶縁膜12の上面に第2層の絶縁膜14を形成し、第2
層の絶縁膜14の上面を平坦にする際に、高温CVD法
および熱処理を必要とする。このときの450℃程度の
熱処理のため、図9において符号13bに示すように、
第1層の配線パターン13Bに熱ストレスによるヒロッ
クと呼ばれる突起が発生し、第2層の絶縁膜14にクラ
ックを発生させつつ成長する。この第2層の絶縁膜14
はTEOS膜により形成されている場合が多いが、TE
OS膜は吸湿性が高いため、前記クラックを通して侵入
する水分が第1層の配線パターン13Bを腐食させた
り、第1層と第2層との異層間のリーク電流を増加させ
たり、さらにはヒロック13bが配線同士をショートさ
せたりする原因となる問題を有していた。
However, in the conventional method for manufacturing a semiconductor device described above, in the step shown in FIG. 8D, the wiring pattern 13B of the first layer and the insulating film 12 of the first layer are formed on the upper surface of the wiring pattern 13B. A two-layer insulating film 14 is formed, and the second
A high temperature CVD method and a heat treatment are required to flatten the upper surface of the insulating film 14 of the layer. Because of the heat treatment at about 450 ° C. at this time, as indicated by reference numeral 13b in FIG.
Protrusions called hillocks are generated due to thermal stress in the wiring pattern 13B of the first layer, and the insulating film 14 of the second layer grows while generating cracks. This second layer insulating film 14
Is often formed of a TEOS film, but TE
Since the OS film has a high hygroscopic property, the moisture penetrating through the cracks corrodes the wiring pattern 13B of the first layer, increases the leak current between the different layers of the first layer and the second layer, and further causes hillocks. There is a problem that 13b causes a short circuit between the wirings.

【0012】以下、第1層と第2層との配線パターンの
間で発生するリーク電流を異層間のリーク電流と呼ぶの
に対して、第1層内の配線パターンの間で発生するリー
ク電流を同層内のリーク電流と呼ぶことにする。
Hereinafter, the leakage current generated between the wiring patterns of the first layer and the second layer is referred to as the leakage current between different layers, whereas the leakage current generated between the wiring patterns in the first layer. Will be referred to as a leak current in the same layer.

【0013】前述した問題を回避するため、第2層の絶
縁膜14を高温熱処理法ではなく低温CVD法により形
成することも可能である。しかしながら、前記低温CV
D法によると成膜条件が難しく、低温であることから膜
質の信頼性が十分でなくなる。さらに、第1層の配線パ
ターン13Bの上方に、第2層の配線パターン15形成
用の高融点金属膜を形成することは、多層膜になること
により密着性が不完全になったり、腐食が発生したり、
エッチング条件が困難になったりするという新たな問題
を生じる。
In order to avoid the above-mentioned problems, it is possible to form the second insulating film 14 by the low temperature CVD method instead of the high temperature heat treatment method. However, the low temperature CV
According to the D method, the film forming conditions are difficult, and since the temperature is low, the reliability of the film quality is not sufficient. Further, forming the refractory metal film for forming the second layer wiring pattern 15 above the first layer wiring pattern 13B causes incomplete adhesion or corrosion due to a multilayer film. Occur,
A new problem arises that the etching conditions become difficult.

【0014】そこで、本発明は前記従来の問題点を解決
するもので、ヒロックの発生を抑止することにより、配
線パターン間のショートを防止し、異層間のリーク特性
を改善し、さらに信頼性が向上する半導体装置の製造方
法を提供するものである。
Therefore, the present invention solves the above-mentioned conventional problems. By suppressing the generation of hillocks, short-circuits between wiring patterns are prevented, leak characteristics between different layers are improved, and reliability is further improved. An improved method of manufacturing a semiconductor device is provided.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金より
なる配線パターンに、アルミニウム又はアルミニウム合
金よりも硬度の大きい物質のイオンを注入することによ
り、配線パターンの表面部に硬質層を形成するものであ
る。
In order to achieve the above object, the present invention provides a wiring pattern made of aluminum or an aluminum alloy by implanting ions of a substance having a hardness higher than that of aluminum or the aluminum alloy. A hard layer is formed on the surface of the pattern.

【0016】具体的に請求項1の発明が講じた解決手段
は、半導体装置の製造方法を、半導体基板上に第1層の
絶縁膜を形成する第1の工程と、前記第1層の絶縁膜の
上にアルミニウム又はアルミニウム合金よりなる金属膜
を堆積する第2の工程と、前記金属膜をエッチングして
配線パターンを形成する第3の工程と、前記配線パター
ンにアルミニウム又はアルミニウム合金よりも硬度の大
きい物質のイオンを注入して前記配線パターンの表面部
に硬質層を形成する第4の工程と、前記硬質層が形成さ
れた配線パターンの上に第2層の絶縁膜を形成する第5
の工程とを備えている構成とするものである。
Specifically, a solution means taken by the invention of claim 1 is a method of manufacturing a semiconductor device, comprising a first step of forming an insulating film of a first layer on a semiconductor substrate, and insulation of the first layer. A second step of depositing a metal film made of aluminum or an aluminum alloy on the film, a third step of etching the metal film to form a wiring pattern, and a hardness of the wiring pattern higher than that of aluminum or an aluminum alloy. Of forming a hard layer on the surface of the wiring pattern by injecting ions of a substance having a large amount, and a fifth step of forming a second insulating film on the wiring pattern on which the hard layer is formed.
And the process.

【0017】前記の構成により、アルミニウム又はアル
ミニウム合金よりなる配線パターンにアルミニウム又は
アルミニウム合金よりも硬度の大きい物質のイオンを注
入するため、配線パターンの表面部に硬質層が形成され
る。
With the above structure, since the ions of a substance having a hardness higher than that of aluminum or an aluminum alloy are injected into the wiring pattern made of aluminum or an aluminum alloy, a hard layer is formed on the surface portion of the wiring pattern.

【0018】請求項2の発明は、請求項1の構成に、前
記第4の工程と前記第5の工程との間に、前記第1層の
絶縁膜の表面層をエッチングにより除去する工程をさら
に備えているという構成を付加するものである。
According to a second aspect of the present invention, in the structure of the first aspect, a step of removing the surface layer of the first insulating film by etching is provided between the fourth step and the fifth step. The configuration that it is further provided is added.

【0019】前記の構成により、第1層の絶縁膜の表面
層をエッチングにより除去するため、第1層の絶縁膜の
絶縁性は向上する。
With the above structure, since the surface layer of the first insulating film is removed by etching, the insulating property of the first insulating film is improved.

【0020】請求項3の発明は、請求項1の構成に、前
記第4の工程と前記第5の工程との間に、前記配線パタ
ーンの硬質層および前記第1層の絶縁膜の表面層を酸化
又は窒化する工程をさらに備えているという構成を付加
するものである。
According to a third aspect of the present invention, in the structure of the first aspect, the hard layer of the wiring pattern and the surface layer of the insulating film of the first layer are provided between the fourth step and the fifth step. Is added to the structure in which the step of oxidizing or nitriding is further provided.

【0021】前記の構成により、配線パターンの表面部
の硬質層を酸化又は窒化するため、配線パターンの表面
部の硬質層が一層硬質化される。また、第1層の絶縁膜
の表面層を酸化又は窒化するため、第1層の絶縁膜の表
面層の絶縁性は向上する。
With the above structure, since the hard layer on the surface of the wiring pattern is oxidized or nitrided, the hard layer on the surface of the wiring pattern is further hardened. Further, since the surface layer of the first insulating film is oxidized or nitrided, the insulating property of the surface layer of the first insulating film is improved.

【0022】請求項4の発明は、請求項1の構成におい
て、前記第4の工程におけるイオンは炭素イオンである
という構成を付加するものである。
The invention of claim 4 is the addition of the structure of claim 1, wherein the ions in the fourth step are carbon ions.

【0023】前記の構成により、配線パターンに注入す
る物質のイオンは炭素イオンであるため、配線パターン
の表面部の硬質層が極めて硬質化されると共に、第1層
の絶縁膜の絶縁性は損なわれない。
With the above structure, since the ions of the substance to be injected into the wiring pattern are carbon ions, the hard layer on the surface of the wiring pattern is extremely hardened, and the insulating property of the first insulating film is impaired. I can't.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施形態を
図面を参照しながら説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0025】図1(a)〜(e)は本発明の第1の実施
形態に係る半導体装置の製造方法の概略工程を示してい
る。図1において、1は半導体基板、2は半導体基板1
の上面に形成された第1層の絶縁膜、3Aは集積回路の
配線を形成する第1層のアルミニウム合金膜、3Bは第
1層のアルミニウム合金膜3Aにより形成された第1層
の配線パターン、4は第1層の配線パターン3Bの表面
部を硬質化するために注入されたアルミニウム合金より
も硬度の大きい物質のイオン、6は第1層の配線パター
ン3Bの上に形成された第2層の絶縁膜である。
1A to 1E show schematic steps of a method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a semiconductor substrate and 2 is a semiconductor substrate 1.
A first-layer insulating film formed on the upper surface of the substrate, 3A is a first-layer aluminum alloy film for forming wiring of an integrated circuit, and 3B is a first-layer wiring pattern formed of the first-layer aluminum alloy film 3A. Reference numeral 4 denotes an ion of a substance having a hardness higher than that of the aluminum alloy injected to harden the surface portion of the wiring pattern 3B of the first layer, and 6 denotes a second ion formed on the wiring pattern 3B of the first layer. Layer is an insulating film.

【0026】以下、前記のように構成された半導体装置
の製造方法について説明する。
A method of manufacturing the semiconductor device having the above structure will be described below.

【0027】まず、図1(a)に示すように、半導体基
板1の上面に常圧CVD法によりボロンとリンを含んだ
BPSG膜などよりなる第1層の絶縁膜2を堆積する。
First, as shown in FIG. 1A, a first insulating film 2 made of a BPSG film containing boron and phosphorus is deposited on the upper surface of a semiconductor substrate 1 by atmospheric pressure CVD.

【0028】次に、図1(b)に示すように、第1層の
絶縁膜2の上面にPVD法等によりアルミニウムおよび
銅(0.5 %)の第1層のアルミニウム合金膜3Aを堆積
する。
Next, as shown in FIG. 1B, a first aluminum alloy film 3A of aluminum and copper (0.5%) is deposited on the upper surface of the first insulating film 2 by the PVD method or the like.

【0029】次に、図1(c)に示すように、写真製版
処理およびエッチング処理により第1層のアルミニウム
合金膜3Aから第1層の配線パターン3Bを形成する。
Next, as shown in FIG. 1C, a first layer wiring pattern 3B is formed from the first layer aluminum alloy film 3A by photolithography and etching.

【0030】次に、図1(d)に示すように、第1層の
配線パターン3Bおよび第1層の絶縁膜2にイオン注入
法を用いて、アルミニウム合金よりも硬度の大きい物質
のイオン4を注入し、第1層の配線パターン3Bの表面
部に硬質層を形成する。ここでいうアルミニウム合金よ
りも硬度の大きい物質のイオンとは、例えばタングステ
ン・イオンをいう。
Next, as shown in FIG. 1D, ions 4 of a substance having a hardness higher than that of the aluminum alloy are used for the wiring pattern 3B of the first layer and the insulating film 2 of the first layer by the ion implantation method. Is injected to form a hard layer on the surface of the first-layer wiring pattern 3B. The ions of a substance having a hardness higher than that of the aluminum alloy mentioned here are, for example, tungsten ions.

【0031】次に、図1(e)に示すように、前記イオ
ン4を注入された第1層の絶縁膜2および表面部が硬質
化された第1層の配線パターン3Bの上面に、減圧CV
D法によるTEOS膜のような第2層の絶縁膜6を堆積
する。
Next, as shown in FIG. 1 (e), a reduced pressure is applied to the upper surface of the insulating film 2 of the first layer in which the ions 4 are implanted and the wiring pattern 3B of the first layer whose surface is hardened. CV
A second layer insulating film 6 such as a TEOS film is deposited by the D method.

【0032】第1の実施形態によると、第1層の配線パ
ターン3Bにアルミニウム合金よりも硬度の大きい物質
のイオン4を注入するため、第1層の配線パターン3B
の表面部が硬質化されるので、高温熱処理により第2層
の絶縁膜6の上面を平坦化エッチバックする際に、第1
層の配線パターン3Bから発生するヒロックを抑止する
ことができる。
According to the first embodiment, since the ions 4 of the substance having a hardness higher than that of the aluminum alloy are implanted into the wiring pattern 3B of the first layer, the wiring pattern 3B of the first layer is formed.
Since the surface portion of the first layer is hardened, it is possible to remove the first
Hillocks generated from the layer wiring pattern 3B can be suppressed.

【0033】以下、本発明の第2の実施形態を図面を参
照しながら説明する。
A second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0034】図2(a)〜(c)および図3(a)〜
(c)は本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製
造方法の概略工程を示している。図2(a)〜(c)お
よび図3(a)に示す工程は、第1の実施形態と同じで
あるため同一の符号を付すことにより省略する。
2A to 2C and 3A to 3C.
(C) shows the schematic process of the manufacturing method of the semiconductor device concerning the 2nd Embodiment of this invention. Since the steps shown in FIGS. 2A to 2C and FIG. 3A are the same as those in the first embodiment, the same reference numerals are given and omitted.

【0035】図3(b)に示すように、フッ素系ガスを
用いたドライエッチングにより第1層の絶縁膜2をエッ
チングして、第1層の絶縁膜2の表面層のアルミニウム
合金よりも硬度の大きい物質のイオン4を除去する。
As shown in FIG. 3B, the insulating film 2 of the first layer is etched by dry etching using a fluorine-based gas, and is harder than the aluminum alloy of the surface layer of the insulating film 2 of the first layer. Ion 4 of a substance having a large

【0036】次に、図3(c)に示すように、イオン4
が除去された第1層の絶縁膜2および表面部が硬質化さ
れた第1層の配線パターン3Bの上面に、減圧CVD法
によるTEOS膜のような第2層の絶縁膜6を堆積す
る。
Next, as shown in FIG.
A second-layer insulating film 6 such as a TEOS film is deposited by the low pressure CVD method on the upper surface of the first-layer insulating film 2 from which is removed and the first-layer wiring pattern 3B whose surface is hardened.

【0037】第2の実施形態によると、第1の実施形態
に加えて、第1層の絶縁膜2の表面層のイオン4を除去
するため、同層内のリーク電流が減少する。
According to the second embodiment, in addition to the first embodiment, the ions 4 in the surface layer of the first insulating film 2 are removed, so that the leak current in the same layer is reduced.

【0038】以下、本発明の第3の実施形態を図面を参
照しながら説明する。
The third embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0039】図4(a)〜(c)および図5(a)〜
(c)は本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製
造方法の概略工程を示している。図5(b)において、
4aはアルミニウム合金よりも硬度の大きい物質のイオ
ンが酸化又は窒化されて形成された、酸化物層又は窒化
物層よりなる絶縁性を有する硬質層である。図4(a)
〜(c)および図5(a)に示す工程は、第1の実施形
態と同じであるため同一の符号を付すことにより説明を
省略する。
4A to 4C and 5A to 5C.
(C) shows the schematic process of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. In FIG. 5B,
Reference numeral 4a is a hard layer having an insulating property formed of an oxide layer or a nitride layer, which is formed by oxidizing or nitriding ions of a substance having a hardness higher than that of the aluminum alloy. FIG. 4 (a)
The steps shown in (c) to (c) of FIG. 5 are the same as those of the first embodiment, and therefore the same reference numerals are given and the description thereof is omitted.

【0040】図5(b)に示すように、第1層の絶縁膜
2の表面層および第1層の配線パターン3Bの硬質層を
スパッタリング法により酸化又は窒化させることによ
り、絶縁性を有する硬質層4aを形成する。
As shown in FIG. 5B, the hard layer having the insulating property is formed by oxidizing or nitriding the surface layer of the first insulating film 2 and the hard layer of the first wiring pattern 3B by the sputtering method. Form the layer 4a.

【0041】次に、図5(c)に示すように、絶縁性を
有する硬質層4aが形成された第1層の絶縁膜2および
第1層の配線パターン3Bの上面に、減圧CVD法によ
りTEOS膜のような第2層の絶縁膜6を堆積する。
Next, as shown in FIG. 5C, a low pressure CVD method is applied to the upper surfaces of the first insulating film 2 and the first wiring pattern 3B on which the hard layer 4a having an insulating property is formed. A second insulating film 6 such as a TEOS film is deposited.

【0042】第3の実施形態によると、第1層の配線パ
ターン3Bの硬質層をスパッタリング法により酸化又は
窒化するため、該硬質層はさらに硬化するので、高温熱
処理により第2層の絶縁膜6を平坦化エッチバックする
際に、第1層の配線パターン3Bから発生するヒロック
を一層抑止することができる。また、第1層の配線パタ
ーン3Bの表面部の硬質層および第1層の絶縁膜2の表
面層4aとは、ともに絶縁層となるため、同層内のリー
ク電流および異層間のリーク電流が一層減少する。
According to the third embodiment, since the hard layer of the first wiring pattern 3B is oxidized or nitrided by the sputtering method, the hard layer is further hardened. Therefore, the second layer insulating film 6 is subjected to the high temperature heat treatment. It is possible to further suppress the hillock generated from the wiring pattern 3B of the first layer during the flattening and etching back. Further, since the hard layer on the surface portion of the wiring pattern 3B of the first layer and the surface layer 4a of the insulating film 2 of the first layer both serve as an insulating layer, the leak current in the same layer and the leak current between different layers are It will decrease further.

【0043】以下、本発明の第4の実施形態を図面を参
照しながら説明する。
The fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0044】図6(a)〜(c)および図7(a)〜
(c)は本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製
造方法の概略工程を示している。図7(a)において、
5は第1層の配線パターン3Bの表面部を硬質化するた
めに注入された炭素イオンであり、図7(b)におい
て、5aはアルミニウムと反応して生成された炭化アル
ミニウム層である。図6(a)〜(c)に示す工程は、
第1の実施形態と同じであるため同一の符号を付すこと
により説明を省略する。
6A to 6C and 7A to 7C.
(C) shows the schematic process of the manufacturing method of the semiconductor device concerning the 4th Embodiment of this invention. In FIG. 7 (a),
Reference numeral 5 is a carbon ion injected to harden the surface portion of the wiring pattern 3B of the first layer, and in FIG. 7B, 5a is an aluminum carbide layer generated by reacting with aluminum. The steps shown in FIGS. 6A to 6C are
Since it is the same as that of the first embodiment, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.

【0045】図7(a)に示すように、第1層の配線パ
ターン3Bおよび第1層の絶縁膜2にイオン注入法を用
いて、炭素イオン5を注入する。
As shown in FIG. 7A, carbon ions 5 are implanted into the first-layer wiring pattern 3B and the first-layer insulating film 2 by an ion implantation method.

【0046】次に、図7(b)に示すように、注入され
た炭素イオン5は、第1層の配線パターン3Bと反応し
て炭化アルミニウム層5aを形成する。
Next, as shown in FIG. 7B, the implanted carbon ions 5 react with the wiring pattern 3B of the first layer to form an aluminum carbide layer 5a.

【0047】次に、図7(c)に示すように、炭素イオ
ンが注入された第1層の絶縁膜2および表面部の硬質層
が炭化された第1層の配線パターン3Bの上面に、減圧
CVD法によるTEOS膜のような第2層の絶縁膜6を
形成する。
Next, as shown in FIG. 7 (c), on the upper surface of the first layer wiring pattern 3B in which the first layer insulating film 2 into which carbon ions are implanted and the hard layer in the surface portion are carbonized, A second layer insulating film 6 such as a TEOS film is formed by the low pressure CVD method.

【0048】第4の実施形態によると、第1層の配線パ
ターン3Bの表面部に注入された炭素イオン5は、アル
ミニウムと反応して非常に硬い炭化アルミニウム層5a
を形成するため、高温熱処理により第2層の絶縁膜6を
平坦化エッチングする際に、第1層の配線パターン3B
からヒロックが発生するのをさらに一層抑止することが
できるので、第2層の絶縁膜6に発生するクラックは最
小限になり、異層間のリーク電流は極端に減少する。ま
た、第1層の絶縁膜2は、炭素イオン5が注入されても
同層内のリーク特性には影響しないため、ドライエッチ
ング工程およびスパッタリング工程が不要になるので、
工程数が減り、半導体装置のスループットが向上する。
従って信頼性が向上し、ひいては、半導体装置の製造コ
ストを下げることができる。
According to the fourth embodiment, the carbon ions 5 injected into the surface portion of the wiring pattern 3B of the first layer react with aluminum and are very hard to form the aluminum carbide layer 5a.
When the second layer insulating film 6 is flattened and etched by a high temperature heat treatment to form the first layer, the first layer wiring pattern 3B is formed.
Therefore, it is possible to further suppress the generation of hillocks, so that the cracks generated in the second insulating film 6 are minimized and the leak current between different layers is extremely reduced. Further, since the first layer insulating film 2 does not affect the leak characteristic in the same layer even when the carbon ions 5 are implanted, the dry etching step and the sputtering step are unnecessary,
The number of steps is reduced and the throughput of the semiconductor device is improved.
Therefore, the reliability is improved, and the manufacturing cost of the semiconductor device can be reduced.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
係る半導体装置の製造方法によると、配線パターンの表
面部に硬質層を形成するため、熱処理により絶縁膜を平
坦化する際に、配線パターンからヒロックが発生するの
を抑止するので、配線間のショートを防いだり、クラッ
クの発生が減少したりする。従って、本発明によると、
クラックの発生が減少するので、異層間のリーク電流を
低減できる。
As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the first aspect of the present invention, since the hard layer is formed on the surface portion of the wiring pattern, when the insulating film is flattened by heat treatment, Since hillocks are prevented from being generated from the wiring pattern, a short circuit between the wirings can be prevented and the number of cracks can be reduced. Thus, according to the present invention,
Since the occurrence of cracks is reduced, the leak current between different layers can be reduced.

【0050】請求項2の発明に係る半導体装置の製造方
法によると、絶縁膜の表面部の絶縁性が向上するため、
同層内のリーク電流を低減することができる。
According to the semiconductor device manufacturing method of the second aspect of the present invention, the insulating property of the surface portion of the insulating film is improved.
Leakage current in the same layer can be reduced.

【0051】請求項3の発明に係る半導体装置の製造方
法によると、配線パターンの硬質層が一層硬質化される
ため、熱処理により絶縁膜を平坦化する際に、配線パタ
ーンからヒロックが発生するのをさらに抑止するので、
配線間のショートをさらに防いだり、クラックの発生が
さらに減少したりする。従って、本発明によると、クラ
ックの発生がさらに減少するので、異層間のリーク電流
をさらに低減できる。また、配線パターンの表面部には
絶縁性を有する硬質層が形成され、かつ絶縁膜の表面部
もエッチング処理を行なうことなく絶縁性を維持できる
ため、同層内のリーク電流を低減することができる。
According to the semiconductor device manufacturing method of the third aspect of the present invention, since the hard layer of the wiring pattern is further hardened, hillocks are generated from the wiring pattern when the insulating film is planarized by heat treatment. Is further suppressed, so
It further prevents short circuits between wires and further reduces the occurrence of cracks. Therefore, according to the present invention, since the occurrence of cracks is further reduced, the leak current between different layers can be further reduced. In addition, since a hard layer having an insulating property is formed on the surface of the wiring pattern and the insulating property of the surface of the insulating film can be maintained without performing an etching process, it is possible to reduce the leak current in the same layer. it can.

【0052】請求項4の発明に係る半導体装置の製造方
法によると、配線パターンの硬質層が極めて硬質化され
るため、熱処理により絶縁膜を平坦化する際に、配線パ
ターンからヒロックが発生するのを最小限に抑止するの
で、配線間のショートをさらに防いだり、クラックの発
生がさらに一層減少したりする。従って、本発明による
と、クラックの発生が極度に減少するので、異層間のリ
ーク電流を極小にできる。また、炭素イオンは絶縁膜の
リーク特性に影響を与えないため、請求項2のドライエ
ッチング工程および請求項3のスパッタリング工程が不
要となる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the fourth aspect, since the hard layer of the wiring pattern is extremely hardened, hillocks are generated from the wiring pattern when the insulating film is planarized by heat treatment. Is minimized, so that a short circuit between wirings can be further prevented and the occurrence of cracks can be further reduced. Therefore, according to the present invention, since the occurrence of cracks is extremely reduced, the leak current between different layers can be minimized. Further, since the carbon ions do not affect the leak characteristic of the insulating film, the dry etching step of claim 2 and the sputtering step of claim 3 are unnecessary.

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

【図1】(a)〜(e)は本発明の第1の実施形態に係
る半導体装置の製造方法の概略工程を示す図である。
1A to 1E are diagrams showing schematic steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】(a)〜(c)は本発明の第2の実施形態に係
る半導体装置の製造方法の概略工程の前半部を示す図で
ある。
2A to 2C are diagrams showing a first half of a schematic process of a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】(a)〜(c)は本発明の第2の実施形態に係
る半導体装置の製造方法の概略工程の後半部を示す図で
ある。
3 (a) to 3 (c) are diagrams showing a latter half of schematic steps of the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図4】(a)〜(c)は本発明の第3の実施形態に係
る半導体装置の製造方法の概略工程の前半部を示す図で
ある。
FIG. 4A to FIG. 4C are diagrams showing the first half of the schematic steps of the method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

【図5】(a)〜(c)は本発明の第3の実施形態に係
る半導体装置の製造方法の概略工程の後半部を示す図で
ある。
5A to 5C are diagrams showing a second half of the schematic steps of the method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

【図6】(a)〜(c)は本発明の第4の実施形態に係
る半導体装置の製造方法の概略工程の前半部を示す図で
ある。
FIGS. 6A to 6C are diagrams showing the first half of the schematic steps of the method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention.

【図7】(a)〜(c)は本発明の第4の実施形態に係
る半導体装置の製造方法の概略工程の後半部を示す図で
ある。
FIG. 7A to FIG. 7C are diagrams showing the latter half of the schematic steps of the method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention.

【図8】(a)〜(e)は従来の半導体装置の製造方法
の概略工程を示す図である。
FIG. 8A to FIG. 8E are diagrams showing schematic steps of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図9】従来の半導体装置の製造方法における問題点を
示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a problem in a conventional method of manufacturing a semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 第1層の絶縁膜 3A 第1層のアルミニウム合金膜 3B 第1層の配線パターン 4 アルミニウム合金よりも高度の大きい物質のイ
オン 4a 絶縁性を有する硬質層 5 炭素イオン 5a 炭化アルミニウム層 6 第2層の絶縁膜 11 半導体基板 12 第1層の絶縁膜 13A 第1層のアルミニウム膜 13B 第1層の配線パターン 13b ヒロック 14 第2層の絶縁膜 15 第2の配線パターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 2 Insulating film of 1st layer 3A Aluminum alloy film of 1st layer 3B Wiring pattern of 1st layer 4 Ion of a substance having a higher degree than aluminum alloy 4a Hard layer having insulating property 5 Carbon ion 5a Aluminum carbide layer 6 Second-Layer Insulating Film 11 Semiconductor Substrate 12 First-Layer Insulating Film 13A First-Layer Aluminum Film 13B First-Layer Wiring Pattern 13b Hillock 14 Second-Layer Insulating Film 15 Second Wiring Pattern

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成7年11月20日[Submission date] November 20, 1995

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図8[Correction target item name] Fig. 8

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図8】 [Figure 8]

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に第1層の絶縁膜を形成す
る第1の工程と、 前記第1層の絶縁膜の上にアルミニウム又はアルミニウ
ム合金膜よりなる金属膜を堆積する第2の工程と、 前記金属膜をエッチングして配線パターンを形成する第
3の工程と、 前記配線パターンにアルミニウム又はアルミニウム合金
よりも硬度の大きい物質のイオンを注入して前記配線パ
ターンの表面部に硬質層を形成する第4の工程と、 前記硬質層が形成された配線パターンの上に第2層の絶
縁膜を形成する第5の工程とを備えていることを特徴と
する半導体装置の製造方法。
1. A first step of forming a first-layer insulating film on a semiconductor substrate, and a second step of depositing a metal film made of aluminum or an aluminum alloy film on the first-layer insulating film. And a third step of forming a wiring pattern by etching the metal film, and implanting ions of a substance having a hardness higher than that of aluminum or an aluminum alloy into the wiring pattern to form a hard layer on the surface portion of the wiring pattern. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a fourth step of forming and a fifth step of forming an insulating film of a second layer on the wiring pattern on which the hard layer is formed.
【請求項2】 前記第4の工程と前記第5の工程との間
に、前記第1層の絶縁膜の表面層をエッチングにより除
去する工程をさらに備えていることを特徴とする請求項
1に記載の半導体装置の製造方法。
2. The method according to claim 1, further comprising a step of removing a surface layer of the first insulating film by etching between the fourth step and the fifth step. A method of manufacturing a semiconductor device according to item 1.
【請求項3】 前記第4の工程と前記第5の工程との間
に、前記配線パターンの硬質層および前記第1層の絶縁
膜の表面層を酸化又は窒化する工程をさらに備えている
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方
法。
3. The method further comprises a step of oxidizing or nitriding the hard layer of the wiring pattern and the surface layer of the insulating film of the first layer between the fourth step and the fifth step. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising:
【請求項4】 前記第4の工程におけるイオンは炭素イ
オンであることを特徴とする請求項1に記載の半導体装
置の製造方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the ions in the fourth step are carbon ions.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11284195A (en) * 1998-03-31 1999-10-15 Mitsubishi Electric Corp Thin film transistor and liquid crystal display device using the same
JP2008262227A (en) * 2008-07-16 2008-10-30 Mitsubishi Electric Corp Display device

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