JPS6213050A

JPS6213050A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPS6213050A
Application number: JP15164085A
Authority: JP
Inventors: Seiji Ueda; 誠二上田
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-07-10
Filing date: 1985-07-10
Publication date: 1987-01-21
Anticipated expiration: 2009-01-19
Also published as: JPH065674B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】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、特に微細電極配
線における配線構造の改良に関する。

従来の技術集積回路装置の電極及び配線には、アルミニウムが一般
的である。しかし、アルミニウムのみの電極では、同ア
ルミニウムが基板のシリコンと合金化し易いので、その
対策として、第２図のように、その中間に多結晶シリコ
ン膜を設けたものが知られている。第２図示の構造のも
のでは、Ｐ型シリコン基板２１に設けられた浅いＮ型拡
散層２２をおおっている絶縁膜２３に孔２４を開口し、
開孔２４を通じて多結晶シリコン膜２６およびアルミニ
ウム膜２６による二層構造の電極を取シ出す。さらに微
細配線に々ると、コンタクト抵抗の低減のため、タング
ステンやモリブデンなども用いられている。これらの構
造を採用することにより、コン３ベーンタクト抵抗の増大の防止や、アロイスパイクによる接合
破壊の防止は解決されるが、反面、コンタクト孔２４の
径寸法が１ミクロン近く々ると、絶縁膜２３の段差が約
１ミクロンであるため、アルミニウム膜がスパッタ蒸着
で形成されると、第２図に示すように孔の底部や側面で
薄くなシ、この部分の膜厚は平坦な部分の約１５％まで
低下する。

また、第２図のように、孔の部分には空洞２７が生じ、
ここに、エノチング工程での残留ガスや反応液が閉じ込
められて残留するという現象も生じる。さらに、この上
にパッシベーション膜２８を気相成長法により堆積する
と、空洞２７の中には入らず、同パッシベーション膜に
小さなりラックが生じ、素子の信頼性低下の原因となる
。

発明が解決しようとする問題点前記従来列の電極構造及び配線形成方法には、次の問題
点がある。

前述のように、電極数シ出しのコンタクト孔が、微細化
により１ミクロン程度になると、孔形状が急峻であシ、
アルミニウムの蒸着が均一にされず、孔の内部に空洞が
生じ、孔の内部にまでアルミニウムが入らない。これは
スパッタ蒸着や他の蒸着方法にも共通した現象であシ、
微細化の障害となっている。これによって発生する問題
点には次の事があげられる。

１）アルミ配線のパターン形成工程で空洞内部に、残渣
や液残シが発生しゃすく汚染源となる。

１１）パッシベーション膜が気相成長工程で孔の内部に
まで入らず、さらに孔の上部でパッシベーション膜に小
さなりラックが生じゃすい。

■）コンタクト窓の段差部でアルミ配線の断線を生じや
すい。第２図の例では断線しても下層の多結晶シリコン
膜によって導通は保持されているが、この多結晶シリコ
ン膜に代えて、Ｍｏ。

Ｗなどの高融点金属を基板の露出した面にのみ堆積した
電極構造では、段差部での断線が生じやすい。

これらの問題点は配線の高密度化と多層化につれて、一
層顕著であわ、断線による装置の初期不良、エレクトロ
マイグレーションなどにょ６ベーヅる信頼性の低下、パッシベーション膜良による耐湿性の
劣化などが生じやすくなる。

問題点を解決するだめの手段本発明は、上述の問題点を解決するもので、絶縁膜の開
口部に、多結晶シリコン膜やタングステン、モリブデン
などの高融点金属、タングステンシリサイドなどの金属
珪化物などの第１の導電膜を堆積した後、同絶縁膜の開
口部に生じた第１の導電膜の窪みに絶縁物を埋込み平坦
にし、この上にアルミニウム膜など第２の導電膜を被着
する工程をそなえたもので、開口部に空洞の生じるのを
防止し、アルミニウム配線の断線防止、パッシベーショ
ン膜の信頼性向上や多層配線を実現する半導体装置の製
造方法を提供するものである。

作用前述のように、絶縁膜の開口部、すなわち、接続孔を覆
って、多結晶シリコン膜などを減圧気相成長法で堆積し
て第１の導電膜を形成する段階では、間膜は均一に形成
され、オーバーハング状にはならない。そして、例えば
１ミクロンの孔でも、６　ページこの孔の部分の空隙に塗布酸化膜を回転塗布法によシ埋
め込み、平坦化した後、孔の埋め込まれた部分以外の酸
化膜を除去して、この上にアルミニウム配線を形成する
ため、アルミニウム蒸着では小さな孔の内部へのステッ
プカバーは問題にならす、基板に形成された拡散層など
とは多結晶シリコン膜などを介して接続される。

したがって、この構造によれば、接続孔の部分でアルミ
ニウムのステップカバーの不均一性に起因して発生する
素子の信頼性の低下を防止するととができる。

実施例次に本発明の実施例を図面を参照して詳述する。

第１図ａ　−ｃｌは本発明実施例の半導体装置の製造工
程を示す部分断面図である。第１図ａ　１ｌ−１：Ｐ型
シリコンからなる半導体基板１１に、Ｎ型拡散層１２お
よび二酸化珪素膜１３が形成されている。この二酸化珪
素膜１３は例えば厚さ１μｍであり、ま　　　　　　い
た、拡散層１２への接続に要する孔１４が設けられてい
る。次にｂのように、露出した基板表面を７ページ含む全体に第１の導電性被膜１５を堆積する。第１の導
電性被膜は多結晶シリコン膜、タングステン膜、モリブ
デン膜、タングステンシリサイド膜などから選ばれ、こ
れらは、通常、減圧気相成長法で形成することにより得
られる。例えば多結晶シリコン膜は厚さ３０００人〜４
０００人であり、シランと水素を反応ガスとして用い、
減圧下で約６１０°Ｃで成長する。第１導電膜１５を多
結晶シリコン膜で形成するときには、成長時に不純物ガ
ス例えばホスフィンなどを混合し、低抵抗化するか、ま
たは、堆積後、不純物拡散し、低抵抗化し、シート抵抗
２０〜４ｏΩ／口とするととも可能である。多結晶シリ
コン膜は孔１４の内部にまで均一に成長する。但し、１
μｍ程度の径寸法の孔には、少し均一性が劣シ、平坦部
の約８０％の膜厚である。タングステン、モリブデン、
シリサイドの場合も、減圧気相成長法により堆積すると
、前者と同一に均一な膜が形成できる。シリサイドの場
合、成長後、１０００〜９００°Ｃでのアニール処理が
必要となる。以上の膜はいずれも減圧気相成長法で堆積
することによシ、オーバーハングにならず均一に形成さ
れる。

次に、Ｃのように、孔１４によシ生じた窪みに絶縁膜１
６を埋め込む。この埋め込み方法には、容易に実施でき
る方法として、次の方法がある。

ケイ素化合物及び添加剤を有機溶剤に溶解した被膜形成
材（液状体）を回転塗布法により形成し、これを５００
〜ｅｏｏ’ｃで処理し、窪みに酸化膜を埋め込んで形成
する。窪み以外の余分な部分の酸化膜は、フッ酸溶液で
容易に除去できる。本方法では塗布液中のケイ素化合物
濃度、有機バインダー量などにより埋め込み量を制御で
きる。次にｄのように、アルミニウム膜１７を蒸着し、
電極及び配線パターンを形成し、熱処理し、アルミニウ
ムと多結晶シリコンとの合金化を図る。拡散層１２は第
１の導電層１５．アルミニウム膜１７によシ接続される
。コンタクト抵抗は孔の内部に絶縁膜１６を埋め込むこ
とによシ抵抗の増加は問題とならない程度である。実際
的には、埋め込まれた絶縁物をややオーバーエッチし、
０．１〜０．２μｍ９ページ程度の浅い溝を形成した方が、電極二層の確実な積層が
得られ、工程上安定する。

なお、本発明に係る埋め込み絶縁膜が二酸化珪素に限ら
ず窒化珪素等でもよく、また第１の導電層に用いられる
多結晶シリコン膜は多結晶に限らず非晶質であってもよ
い。

発明の効果以上のように本発明によれば、接続孔部分の第１の導電
膜の窪みが絶縁膜によシ埋込まれるため、微細な孔への
アルミニウム蒸着のステップカバーが全く問題にならな
くなる。特に、第１の導電膜の形成は減圧気相成長法に
より実施するため、非常にステップカバーがよく、微細
な孔への堆積に適している。また、埋込み絶縁膜も孔が
微小になる程、形成しやすく、素子の微細化による加工
の問題は生じない。

本発明の製造方法によって配線を形成することによシ接
続孔内部に空洞の発生を防止し、孔の段差でのアルミニ
ウム断線や、孔の上部でのパッシベーション膜へのクラ
ックの発生を防止すること１０ページができた。さらに、アルミニウム膜は、第１の導電層を
介して所望のコンタクト領域と接続されるため、アロイ
スパイクによる接合の劣化も防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ　−ｄは本発明実施列の半導体装置の製造工程
順断面図、第２図は従来例の半導体装置の構造断面図で
ある。１１・・・・・・半導体基板、１２・・・・・・不純物
拡散層、１４・・・・・・孔、１６・・・・・・第１の
導電膜、１６・・・・・・絶縁膜、１７・・・・・・ア
ルミニウム膜。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体基板の主面に形成された導電層に、前記半
導体基板上に形成された絶縁膜の孔を通じて、オーミッ
ク接触をなす配線層を形成するに際し、前記絶縁膜の孔
を覆って第１の導電膜を形成する工程と、前記絶縁膜の
孔の部分に生じた前記第１の導電膜の窪みに絶縁膜を埋
込む工程と、露出した第１の導電膜上に第２の導電膜を
被着する工程とをそなえた半導体装置の製造方法。
（２）第１の導電膜が多結晶シリコンからなることを特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載の半導体装置の製
造方法。
（３）第１の導電膜が高融点金属又は金属ケイ化物から
なることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の半
導体装置の製造方法。
（４）第２の工程が、窪みに塗布酸化膜を埋め込む工程
からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
の半導体装置の製造方法。