JPS5837927A - 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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- JPS5837927A JPS5837927A JP56135726A JP13572681A JPS5837927A JP S5837927 A JPS5837927 A JP S5837927A JP 56135726 A JP56135726 A JP 56135726A JP 13572681 A JP13572681 A JP 13572681A JP S5837927 A JPS5837927 A JP S5837927A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
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- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
- H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
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- H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L21/28568—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table the conductive layers comprising transition metals
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、レーザーアニール等の様な瞬時高温熱処理を
用いて製造する、多層構造の半導体装置の構造及びその
製造方法に関するものである。
用いて製造する、多層構造の半導体装置の構造及びその
製造方法に関するものである。
多層構造を有する半導体装置のうち、特に、第二層目以
上の層に能動素子領域を有する半導体装置の製造工程に
おいては、能動素子領域となる半導体膜を能動素子を形
成するのに適する単結晶に近い膜にするため、その半導
体膜にレーザーアニール等の瞬時高温熱処理を施すとい
う手段が用いられる。
上の層に能動素子領域を有する半導体装置の製造工程に
おいては、能動素子領域となる半導体膜を能動素子を形
成するのに適する単結晶に近い膜にするため、その半導
体膜にレーザーアニール等の瞬時高温熱処理を施すとい
う手段が用いられる。
第１図は、多層構造を有する半導体装置において第二層
目の能動素子領域となるべき半導体装置レーザーアニー
ルする場合の断面図である。第１図はＭＯ８型デバイス
の断面図であり、１はシリコンＡ”［，２はＳｉＯ２膜
、３はソース、ドレイン、４は多結晶シリコンゲート電
極、５は金属配線、６は層間絶縁膜、７はＳｉＯ２膜、
８は２層目のシリコン膜、９が第１層目の能動領域、８
が第２層目の能動領域である。第１図において層間絶縁
膜である１１いＳｔ○２膜６上に被着したシリコン膜８
を単結晶に近づけるため、８の表面にレーザー光１０を
照射し、温度を上昇させるのであるが、レーザー光１ｏ
の部は膜８及び６を透過し、第１層９に達する。特に、
第２層目の素子分離領域を構成するＳｉＯ２膜７が存在
する場合は、レーザー光１０が大部分透過して第１層９
に達し、第１層を構成するすでに完成した素子を極〈短
時間ではあるが、１０００″Ｃ以上に昇温させることに
なる。この様な場合、高温の影響で多結晶シリコンゲー
ト４を持つＦＥＴの特性が変化したり、第１層目の金属
配線５とシリコン基板１の一部に形成されたソース・ド
レイン領域３との合金化反応が進んでソース・ドレイン
接合を破壊する等といつ間：１η点が存在する。
目の能動素子領域となるべき半導体装置レーザーアニー
ルする場合の断面図である。第１図はＭＯ８型デバイス
の断面図であり、１はシリコンＡ”［，２はＳｉＯ２膜
、３はソース、ドレイン、４は多結晶シリコンゲート電
極、５は金属配線、６は層間絶縁膜、７はＳｉＯ２膜、
８は２層目のシリコン膜、９が第１層目の能動領域、８
が第２層目の能動領域である。第１図において層間絶縁
膜である１１いＳｔ○２膜６上に被着したシリコン膜８
を単結晶に近づけるため、８の表面にレーザー光１０を
照射し、温度を上昇させるのであるが、レーザー光１ｏ
の部は膜８及び６を透過し、第１層９に達する。特に、
第２層目の素子分離領域を構成するＳｉＯ２膜７が存在
する場合は、レーザー光１０が大部分透過して第１層９
に達し、第１層を構成するすでに完成した素子を極〈短
時間ではあるが、１０００″Ｃ以上に昇温させることに
なる。この様な場合、高温の影響で多結晶シリコンゲー
ト４を持つＦＥＴの特性が変化したり、第１層目の金属
配線５とシリコン基板１の一部に形成されたソース・ド
レイン領域３との合金化反応が進んでソース・ドレイン
接合を破壊する等といつ間：１η点が存在する。
こうした、レーザー光による能動素子頭載の不必要な昇
温を防止するため、レーザー光のＳｉ○２膜透過を阻止
する一つの方法として、半導体装置を第２図に示される
構造に改良するという渚え方がある。この方法における
改良点は、層間絶縁膜１６．１６’の境界にＭｏ、Ｗ等
の高融点金属膜２ｏを設けたことである。高融点金属膜
２０は、赤外から波長約３００ＯＡ附近の紫外領域にわ
たって７０％程度の比較的高い反射率を持つので通常の
アニールて使用する波長のレーザー光２１を、第２層領
域を構成するＳ １０２膜７又はシリコン膜８にＨ４射
しても、光は膜７，８及び、１６′を透過した陵、高融
点金属膜２ｏの表面で大部分反射される。従って第１層
９に達する光エネルギー量は非常に小さく、温度上昇が
おさえられるのである。
温を防止するため、レーザー光のＳｉ○２膜透過を阻止
する一つの方法として、半導体装置を第２図に示される
構造に改良するという渚え方がある。この方法における
改良点は、層間絶縁膜１６．１６’の境界にＭｏ、Ｗ等
の高融点金属膜２ｏを設けたことである。高融点金属膜
２０は、赤外から波長約３００ＯＡ附近の紫外領域にわ
たって７０％程度の比較的高い反射率を持つので通常の
アニールて使用する波長のレーザー光２１を、第２層領
域を構成するＳ １０２膜７又はシリコン膜８にＨ４射
しても、光は膜７，８及び、１６′を透過した陵、高融
点金属膜２ｏの表面で大部分反射される。従って第１層
９に達する光エネルギー量は非常に小さく、温度上昇が
おさえられるのである。
しかるに、絶縁膜と金属の密着強要は、半導体と絶縁膜
との密着強度と比較して弱い。Ｍｏ、Ｗ等の高融点金属
膜２０と、層間゛絶縁膜１６ 、１６’は、温度を１０
００″Ｃ程度にしても、金属とＳｉＯ２との反応による
中間層をほとんどつくらずに接触しており膜の密着強度
は膜のはく離が生ずるために必要な剪断応力に換算した
値で１ｏｄｙｎｅ／／ｃ、＃の桁である。一方、絶縁膜
１６′、金属膜２ｏにレーザー光が入射し、１６’ 、
２０が１０００°Ｃ付近まで急激に温度上昇した場合
に、膜１６′と膜２０の熱膨張係えることがある。この
ため、絶縁膜１６′と高融点金１に膜２０の界面ではく
離が起こるという欠点がある。層間絶縁膜１６′の膜厚
を厚くしたり、あるいは、２層以上の多層能動素子領域
を構成するために、層間絶縁膜と高融点金属膜の積層構
造をくり返し使用すると、レーザー光照射による温度上
昇に伴い一つの層間艇縁膜−金属膜界面に加わる応力が
増々大きくなり、はく離する確率が増える。
との密着強度と比較して弱い。Ｍｏ、Ｗ等の高融点金属
膜２０と、層間゛絶縁膜１６ 、１６’は、温度を１０
００″Ｃ程度にしても、金属とＳｉＯ２との反応による
中間層をほとんどつくらずに接触しており膜の密着強度
は膜のはく離が生ずるために必要な剪断応力に換算した
値で１ｏｄｙｎｅ／／ｃ、＃の桁である。一方、絶縁膜
１６′、金属膜２ｏにレーザー光が入射し、１６’ 、
２０が１０００°Ｃ付近まで急激に温度上昇した場合
に、膜１６′と膜２０の熱膨張係えることがある。この
ため、絶縁膜１６′と高融点金１に膜２０の界面ではく
離が起こるという欠点がある。層間絶縁膜１６′の膜厚
を厚くしたり、あるいは、２層以上の多層能動素子領域
を構成するために、層間絶縁膜と高融点金属膜の積層構
造をくり返し使用すると、レーザー光照射による温度上
昇に伴い一つの層間艇縁膜−金属膜界面に加わる応力が
増々大きくなり、はく離する確率が増える。
以上に述べた様に、絶縁膜と湧融点金属膜界面のはく離
現象は、多層構造を有する半導体装置の製造工程上大き
な障害となるものである。
現象は、多層構造を有する半導体装置の製造工程上大き
な障害となるものである。
本発明は、上記に述べた欠点を除去しようとするもので
あり、以下図面と共に本発明の詳細な説明間する。
あり、以下図面と共に本発明の詳細な説明間する。
第３図は本発明の詳細な説明するだめの半導体装置断面
図である。第３図において第１，２図と同一のものには
同一番号を付している。この半導体装置における層間絶
縁膜部の製造方法を説明すると、捷ず第１層目能動領域
９を形ｔｆｆした後、層間絶縁膜３６を形成する。絶縁
膜３６上に膜厚５００〜１０００Ａの薄いＴｉ４０を被
着する。次に第２の層間絶縁膜３６′をＴｉ膜４ｏ上に
形成した後、第２層目の能動素子を形成すべきシリコン
膜３８及び素子分離用絶縁膜３７を選択的に形成する。
図である。第３図において第１，２図と同一のものには
同一番号を付している。この半導体装置における層間絶
縁膜部の製造方法を説明すると、捷ず第１層目能動領域
９を形ｔｆｆした後、層間絶縁膜３６を形成する。絶縁
膜３６上に膜厚５００〜１０００Ａの薄いＴｉ４０を被
着する。次に第２の層間絶縁膜３６′をＴｉ膜４ｏ上に
形成した後、第２層目の能動素子を形成すべきシリコン
膜３８及び素子分離用絶縁膜３７を選択的に形成する。
最後に、レーザー光４２を照射して、膜３８を単結晶化
する。
する。
以上に説明した本発明における製造工程で、第１．２図
と異なる点は、層間絶縁膜３６．３６’の中間に存在す
る金属として、Ｍｏ、Ｗ等の高融点金属の代わりにＴｉ
を用いることである。Ｔｉは、融点１６６８±１０°Ｃ
で高温の熱処理に耐える。また、Ｔ’ｉはＭｏ、Ｗと同
じく光に対する反射率が大きいからレーザー光照射によ
る下層能動素子領域の温度上昇を防ぐ。しかもＴｉはＳ
ｉＯ２膜と５００°Ｃ程度の温度で反応し、Ｔｉ とＳ
ｉＯ２との相平衡に基（Ｔｉの酸化層からなる転移層を
形成するという性質を持っている。従って、第３図の半
導体装置の製造工程においてレーザー光４２を照射する
と、膜３６’ 、 ４０の温度が、５００″Ｃ程度は上
昇するから、膜３６．３６’の境界にＴ ｉ ４０を含
む転移層４１が形成され、嘆３６とＴｉ４０の密着強度
が著しく増加する。第３図の例では、シリコン嘆８のレ
ーザー照射工程を同時に、Ｔ１ とＳｉＯ２との転移層
形成に利用できるという利点があるが、第２の層間絶縁
膜３６′を形成した後、転移層形成だけを目的として膜
３６′の上からレーザー光照射又は通常の熱処理を行な
ってもよい。また、金属膜４０としてＴｉを用いたが、
ＳｉＯ２と反応し、反射率の高い金属なら何でもよく、
例えばＡｆｉ 、 Ｍｇ 、 Ｍｎがあげられ、これら
でも同じ効果が得られる。
と異なる点は、層間絶縁膜３６．３６’の中間に存在す
る金属として、Ｍｏ、Ｗ等の高融点金属の代わりにＴｉ
を用いることである。Ｔｉは、融点１６６８±１０°Ｃ
で高温の熱処理に耐える。また、Ｔ’ｉはＭｏ、Ｗと同
じく光に対する反射率が大きいからレーザー光照射によ
る下層能動素子領域の温度上昇を防ぐ。しかもＴｉはＳ
ｉＯ２膜と５００°Ｃ程度の温度で反応し、Ｔｉ とＳ
ｉＯ２との相平衡に基（Ｔｉの酸化層からなる転移層を
形成するという性質を持っている。従って、第３図の半
導体装置の製造工程においてレーザー光４２を照射する
と、膜３６’ 、 ４０の温度が、５００″Ｃ程度は上
昇するから、膜３６．３６’の境界にＴ ｉ ４０を含
む転移層４１が形成され、嘆３６とＴｉ４０の密着強度
が著しく増加する。第３図の例では、シリコン嘆８のレ
ーザー照射工程を同時に、Ｔ１ とＳｉＯ２との転移層
形成に利用できるという利点があるが、第２の層間絶縁
膜３６′を形成した後、転移層形成だけを目的として膜
３６′の上からレーザー光照射又は通常の熱処理を行な
ってもよい。また、金属膜４０としてＴｉを用いたが、
ＳｉＯ２と反応し、反射率の高い金属なら何でもよく、
例えばＡｆｉ 、 Ｍｇ 、 Ｍｎがあげられ、これら
でも同じ効果が得られる。
なお、第３図において、第１層と第２層の電気を開口し
、この開口部に金属又は半導体を狸込めばよい。
、この開口部に金属又は半導体を狸込めばよい。
以上の様に本発明では、多層構造を有する半導体装置に
おいて層間絶縁膜の中間に反射率の高い金属膜が設けら
れているので、レーザー光照射時に光エネルギーが反射
されて下層能＠素子領域（ておいて素子特性の劣化、電
極と半導体基板の反応による接合破壊が生じない。さら
に、金属膜として、ＳｉＯ２膜と容易に反応し転移層を
形成するＴｉ等を用いるので、５１０２膜と金属との密
着強度が大きく、瞬時熱処理時に大きい応力が生じても
はく離がないという特徴をもっている。この様に本発明
は多層構造の能動素子領域をもつ半導体装置の製造にそ
の効果を発揮するものである。
おいて層間絶縁膜の中間に反射率の高い金属膜が設けら
れているので、レーザー光照射時に光エネルギーが反射
されて下層能＠素子領域（ておいて素子特性の劣化、電
極と半導体基板の反応による接合破壊が生じない。さら
に、金属膜として、ＳｉＯ２膜と容易に反応し転移層を
形成するＴｉ等を用いるので、５１０２膜と金属との密
着強度が大きく、瞬時熱処理時に大きい応力が生じても
はく離がないという特徴をもっている。この様に本発明
は多層構造の能動素子領域をもつ半導体装置の製造にそ
の効果を発揮するものである。
第１図も・よび第２図は従来の方法で製造した多層の能
動素子領域をもつ半導体装置の断「ｍ図、第３図は本発
明の一実施例の方法で製造した多層の能動素子領域をも
つ半導体装置の断面図である。 １・・・・・・シリコン基板、９・・・・・・第一層目
の能動素子領域、２０・・・・・・Ｍｏ、Ｗ等の高融点
金属膜、転移層、４２・・・・・・レーザー光。
動素子領域をもつ半導体装置の断「ｍ図、第３図は本発
明の一実施例の方法で製造した多層の能動素子領域をも
つ半導体装置の断面図である。 １・・・・・・シリコン基板、９・・・・・・第一層目
の能動素子領域、２０・・・・・・Ｍｏ、Ｗ等の高融点
金属膜、転移層、４２・・・・・・レーザー光。
Claims (2)
- （１）少なくとも２層以上の素子層を積層した構造を有
し、相対する２つの素子層間に存在する層間絶縁膜中に
、熱処理によって該層間絶縁膜と反応する金属膜が埋置
され、前記金属膜を含む近傍に前記金属膜と前記層間絶
縁膜との転移層を有することを特徴とする半導体装置。 - （２）金属膜がＴｉ 、層間絶縁膜が８１０２である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の半導体
装置。 （模 第１の半導体素子層上に第１の層間絶縁膜を被着
する工程と、前記第１の層間絶縁膜の上層に第２の眉間
絶縁膜を被着する工程と、前記第１及び第２の眉間絶縁
膜と熱処理によって反応する金属膜を、前記第曾及び第
２の層間絶縁膜の界面に設ける工程と、前記第１及び第
２の層間絶縁膜と前記金属膜とが反応する温度で熱処理
する工程とｌ′−ミ゛ を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 （褐 金属膜がＴｉ 、第１．第２の眉間絶縁膜が３
１０２であることを特徴とする特許請求の範囲第３項に
記載の半導体装置の製造方法。 （（へ）熱処理がレーザー光照射法であることを特徴と
する特許請求の範囲第３項に記載の半導体装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56135726A JPS5837927A (ja) | 1981-08-28 | 1981-08-28 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56135726A JPS5837927A (ja) | 1981-08-28 | 1981-08-28 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5837927A true JPS5837927A (ja) | 1983-03-05 |
| JPH0221144B2 JPH0221144B2 (ja) | 1990-05-11 |
Family
ID=15158441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56135726A Granted JPS5837927A (ja) | 1981-08-28 | 1981-08-28 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5837927A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6074463A (ja) * | 1983-09-29 | 1985-04-26 | Fujitsu Ltd | 抵抗膜のトリミング方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56111213A (en) * | 1980-01-07 | 1981-09-02 | Chiyou Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai | Preparation of thin film semiconductor device |
| JPS56126956A (en) * | 1980-03-11 | 1981-10-05 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device |
-
1981
- 1981-08-28 JP JP56135726A patent/JPS5837927A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56111213A (en) * | 1980-01-07 | 1981-09-02 | Chiyou Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai | Preparation of thin film semiconductor device |
| JPS56126956A (en) * | 1980-03-11 | 1981-10-05 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6074463A (ja) * | 1983-09-29 | 1985-04-26 | Fujitsu Ltd | 抵抗膜のトリミング方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0221144B2 (ja) | 1990-05-11 |
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