JPS61208847A - Formation of metal wiring layer - Google Patents

Formation of metal wiring layer

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JPS61208847A
JPS61208847A JP5004785A JP5004785A JPS61208847A JP S61208847 A JPS61208847 A JP S61208847A JP 5004785 A JP5004785 A JP 5004785A JP 5004785 A JP5004785 A JP 5004785A JP S61208847 A JPS61208847 A JP S61208847A
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JP
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aluminum
electron beam
wiring
aluminum layer
sputtering
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JP5004785A
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Katsuhiko Tsuura
克彦 津浦
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Matsushita Electronics Corp
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Abstract

PURPOSE:To form a semiconductor integrated circuit of finer rule by forming metal wirings of a composite metal film by a sputtering method and an electron beam depositing method. CONSTITUTION:After an aluminum layer 2 formed by a sputtering method is grown on a silicon wafer, it is not exposed with atmosphere, i.e., not contacted with oxygen gas, but an aluminum layer 3 is grown by an electron beam depositing method. Then, after the aluminum layer is selectively etched to form electrode wirings, it is heat treated at approx. 450 deg.C to grow aluminum flying metal particles, thereby forming stable aluminum wiring.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、回路装置に使用する金属配線層の形成方法に
関するものである0 従来の技術 半導体集積回路装置は、年々微細化され、多層金属配線
が用いられて来ている0従来、アルミニウムやアルミニ
ウム/シリコンを、電子ビーム蒸着法や、スパッタリン
グ法で、金属膜をつけたのち、エツチングにより、不要
部分を取りのぞき、金属配線としている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a method for forming a metal wiring layer used in a circuit device.0 Prior Art Semiconductor integrated circuit devices are becoming finer and finer year by year, and multilayer metal wiring is becoming increasingly finer. Conventionally, a metal film is applied to aluminum or aluminum/silicon by electron beam evaporation or sputtering, and then unnecessary portions are removed by etching to form metal wiring.

発明が解決しようとする問題点 従来の金属配線をその形成方法との関わりでみると、電
子ビーム蒸着法では、1μmを超える段差部の側面を覆
う金属膜の厚さが薄く、いわゆるステップカバレージが
悪いという問題があった。
Problems to be Solved by the Invention Looking at conventional metal wiring in relation to its formation method, in the electron beam evaporation method, the thickness of the metal film that covers the side surfaces of step portions exceeding 1 μm is thin, resulting in so-called step coverage. There was a problem with it being bad.

一方、ステップカバレージが比較的良好で、多層配線に
用いられるスパッタリング法による金属膜は、その後の
熱処理により、一部の配線部分の金属膜が欠損する。こ
れは飛着金属粒子の粗大化によるもので、半導体集積回
路装置の微細化にともない金属配線幅が、1〜3μm程
度まで微細化されると、このような金属膜の欠損は、断
線につながるという問題があった。
On the other hand, in a metal film formed by sputtering, which has relatively good step coverage and is used for multilayer wiring, the metal film in some wiring portions is damaged by subsequent heat treatment. This is due to the coarsening of flying metal particles, and as semiconductor integrated circuit devices become smaller and the metal wiring width becomes finer to about 1 to 3 μm, such defects in the metal film can lead to wire breakage. There was a problem.

本発明はこのような問題点を解決するもので、微細な幅
の金属配線を断線なく、しかも、ステップカバレージの
良好なものとすることを目的とするものである。
The present invention is intended to solve these problems, and aims to provide fine width metal wiring without disconnection and with good step coverage.

問題点を解決するための手段 この問題点を解決するために、本発明は、スパッタリン
グ法により形成した金属膜と電子ビーム蒸着法により形
成した金属膜とからなる複合形成金属膜により金属配線
を形成する製造方法を与えるものである。
Means for Solving the Problem In order to solve this problem, the present invention provides a method for forming metal wiring using a composite metal film consisting of a metal film formed by a sputtering method and a metal film formed by an electron beam evaporation method. The present invention provides a manufacturing method for

作  用 この構成により、段差部分のステップカバレージは、ス
パッタリング法により形成した第1の金属膜で、良好と
なり、さらに、密度の高い電子ビーム蒸着法によって形
成した第2の金属膜で欠損が発生しないような複合形成
金属膜が得られ、金属配線の断線が防げる。これは、ス
パッタリング法による金属膜は、密度が小さく、その後
の熱処理により、グレインを成長させると、金属膜の収
縮が起こり断線するからである。電子ビーム蒸着法によ
る金属膜の密度は、その後の熱処理によっても、変化な
く、緻密なものである。この特性の異なる、スパッタリ
ング法による杭金属膜と電子ビーム蒸着法による金属膜
とから金属配線を形成することで、両者の欠点を補うも
のである。
Effect: With this configuration, the step coverage of the stepped portion is good in the first metal film formed by sputtering, and furthermore, no defects occur in the second metal film formed by high-density electron beam evaporation. A composite metal film such as this can be obtained, and disconnection of metal wiring can be prevented. This is because a metal film formed by sputtering has a low density, and when grains are grown through subsequent heat treatment, the metal film shrinks and breaks. The density of the metal film formed by electron beam evaporation remains dense even after subsequent heat treatment. By forming metal wiring from a pile metal film made by sputtering and a metal film made by electron beam evaporation, which have different characteristics, the drawbacks of both can be compensated for.

実施例 本発明の実施例を、第1図と、第2図の断面図、をつか
って説明する。第1図において、ブレーナ法によりシリ
コン基板1の中にトランジスタあるいは抵抗等の素子(
図示せず)を形成した後、各素子を電気的に接続する為
の金属配線を形成する。
Embodiment An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 and the sectional view of FIG. In FIG. 1, elements such as transistors or resistors (
(not shown), then metal wiring for electrically connecting each element is formed.

つまり、基板1の上に、スパッタリング法によるアルミ
ニウム層2を約0.5μm成長させる。シリコンウェハ
ーのあるチャンバー内圧ハ、スパッタリングに用いたア
ルゴンガスで、約1.3パスカルであり、真空ポンプで
、約10 ハスカルまで、減圧した後、電子ビーム蒸着
法によりアルミニウム層3を約0.6μm成長させる。
That is, on the substrate 1, an aluminum layer 2 of about 0.5 μm is grown by sputtering. The internal pressure of the chamber where the silicon wafer is located is about 1.3 Pascals using the argon gas used for sputtering, and after reducing the pressure to about 10 Pascals using a vacuum pump, the aluminum layer 3 is deposited to a thickness of about 0.6 μm using electron beam evaporation. Make it grow.

スパッタリング法のアルミニウム層2をシリコンウニハ
ーニ成長させた後、大気中に出さず、つまり酸素ガスに
触れさせずに電子ビーム蒸着法のアルミニウム層3を成
長させなければならない。アルミニウムの表面が、酸素
ガスに触れることで酸化してしまい、次に成長させるア
ルミニウム層との電気的抵抗が増すからである。同一チ
ャンバー内で、スパッタリング法による被膜形成後、連
続的に電子ビーム蒸着法によりアルミニウム層を成長さ
せる方が良い。スパッタリング法に使用するアルゴンガ
スは、不活性ガスであり、シリコンウェハーに吸着もな
く、電子ビーム蒸着法に必要な減圧は容易に得られる。
After the aluminum layer 2 is grown by sputtering on silicon, the aluminum layer 3 must be grown by electron beam evaporation without exposing it to the atmosphere, that is, without exposing it to oxygen gas. This is because the surface of aluminum oxidizes when exposed to oxygen gas, increasing electrical resistance with the aluminum layer to be grown next. It is better to form a film by sputtering and then continuously grow an aluminum layer by electron beam evaporation in the same chamber. The argon gas used in the sputtering method is an inert gas, does not adsorb to the silicon wafer, and the reduced pressure required for the electron beam evaporation method can be easily obtained.

この後、選択的にアルミニウム層をエツチングにより電
極配線とした後、約450″Cの熱処理を行うことで、
アルミニウムの飛着金属粒子を成長させて、安定なアル
ミニウム配線とする。スパッタリング法によるアルミニ
ウム配線の密度は、約2.5 g/ clであり、電子
ビーム蒸着法によるアルミニウム配線の密度は、約2.
7g/−である。アルミニウム金属の密度は、約2.7
97−であることから、スパッタリング法によるアルミ
ニウム層2は、内部に微少な空洞が多くあり、熱処理に
より金属粒子を成長させると、アルミニウムの密度が、
約2.rgl−にもどりこの結果、アルミニウム被膜に
約0.5〜1μmの空洞ができ、これがアルミニウム配
線の欠損の原因となっていた。
After that, the aluminum layer is selectively etched to form electrode wiring, and then heat-treated at about 450"C.
The flying metal particles of aluminum are grown to form stable aluminum wiring. The density of aluminum wiring formed by sputtering method is about 2.5 g/cl, and the density of aluminum wiring formed by electron beam evaporation method is about 2.5 g/cl.
It is 7g/-. The density of aluminum metal is approximately 2.7
97-, the aluminum layer 2 formed by sputtering has many minute cavities inside, and when metal particles are grown by heat treatment, the density of aluminum increases.
Approximately 2. As a result, a cavity of about 0.5 to 1 μm was formed in the aluminum film, which caused defects in the aluminum wiring.

一方、熱処理により密度の変化しない、電子ビーム蒸着
法のアルミニウム層3を、スパッタリング法によるアル
ミニウム層2と、ともに使用することで、スパッタリン
グ法によるアルミニウム層2の空洞も小さ、なものに抑
えられ、アルミニウム配線の熱処理による断線が発生し
なくなる。
On the other hand, by using the aluminum layer 3 made by electron beam evaporation, whose density does not change due to heat treatment, together with the aluminum layer 2 made by sputtering, the cavities in the aluminum layer 2 made by sputtering can be kept small. Disconnection due to heat treatment of aluminum wiring will no longer occur.

第2図に示すように、スパッタリング法によるアルミニ
ウム層を約0.3μm成長後、引き続き約0.4μm電
子ビーム蒸着法によるアルミニウム層を約0.4μm成
長後、引き続きスパッタリング法によるアルミニウム層
を約0.3μm成長させて、全体として約1μmのアル
ミニウム配線を形成すると、電子ビーム蒸着法によるア
ルミニウム層のステップカバレージの悪さを補なえ、全
体として、段差部の配線層厚を増すことができる。この
ように、スパッタリング法と、電子ビーム蒸着法を繰り
返して配線層を形成しても良い。また、アルミニウムの
配線の例を示したが、アルミニウム/シリコy (1w
t%)ヤ、アルミニウム/シリコン/銅のような合金を
使用した配線でもかまわない。
As shown in Figure 2, after growing an aluminum layer of about 0.3 μm by sputtering, then growing an aluminum layer of about 0.4 μm by electron beam evaporation, and then growing an aluminum layer of about 0.4 μm by sputtering. If the aluminum wiring is grown to a thickness of .3 .mu.m to form an aluminum wiring having a total thickness of about 1 .mu.m, the poor step coverage of the aluminum layer by electron beam evaporation can be compensated for, and the overall thickness of the wiring layer at the stepped portion can be increased. In this way, the wiring layer may be formed by repeating the sputtering method and the electron beam evaporation method. In addition, although an example of aluminum wiring was shown, aluminum/silico y (1w
t%), wiring using an alloy such as aluminum/silicon/copper may be used.

この多層の配線は、スパッタリング法と電子ビーム蒸着
法を、繰り返して、形成したものであるが、成分の異な
る合金や、金属を使用して形成しても良い。
This multilayer wiring is formed by repeating sputtering and electron beam evaporation, but it may also be formed using alloys or metals with different components.

発明の効果 以上のように本発明によれば、ステップカバーレージも
良好で、微細パターン金属配線を行なっても金属配線の
熱処理による欠損や断線が発生せず、より微細ルールの
半導体集積回路が実現できるという効果が得られる。
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, step coverage is good, and even if fine pattern metal wiring is performed, no damage or disconnection occurs due to heat treatment of the metal wiring, and a semiconductor integrated circuit with finer rules is realized. You can get the effect that you can.

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

第1図、第2図は本発明の実施例による半導体装置の製
造方法で得られた装置断面図である。 1・・・・シリコン基板、2・・・・・・スパッタリン
グ法によるアルミニウム層、3・・・・・・電子ビーム
蒸着法によるアルミニウム層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図
1 and 2 are cross-sectional views of a device obtained by a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 1... Silicon substrate, 2... Aluminum layer formed by sputtering method, 3... Aluminum layer formed by electron beam evaporation method. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person 1st
Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] スパッタリング法により第1の金属膜を形成する工程と
電子ビーム蒸着法により第2の金属膜を形成する工程と
をそなえた金属配線層の形成方法。
A method for forming a metal wiring layer, comprising the steps of forming a first metal film using a sputtering method and forming a second metal film using an electron beam evaporation method.
JP60050047A 1985-03-13 1985-03-13 Method for forming metal wiring layer Expired - Lifetime JPH0642483B2 (en)

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JPH0642483B2 JPH0642483B2 (en) 1994-06-01

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4855807A (en) * 1986-12-26 1989-08-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57130429A (en) * 1981-02-06 1982-08-12 Hitachi Ltd Formation of electrode wiring

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