JPS6297348A

JPS6297348A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPS6297348A
Application number: JP14702385A
Authority: JP
Inventors: Tetsuro Matsuda; 哲朗松田; Shohei Shima; 昇平嶋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-07-04
Filing date: 1985-07-04
Publication date: 1987-05-06

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】［発明の属する技術分野］本発明は半導体装置の製造方法に係り、特に配線層の形
成に関するものである。

［従来の技術およびその問題点］半導体技術の進歩と共に超ＬＳＩはじめ半導体装置の高
集積化が進められてきており、配線層の形成においても
高精度の微細パターン形成技術が要求されている。

従来、集積回路における配線層の形成に際しては、一般
に次に示すような方法が知られている。

まず、例えば所定の素子領域（図示せず）の形成された
基板２０１上に絶縁膜として二酸化硅素膜２０２を形成
する。続いてアルミニウムー硅素合金をスパッタ法によ
り堆積せしめた後、写真食刻法により所望の形状にバタ
ーニングし、第２図（ａ）に示す如く配線層パターン２
０３を形成する。

ところで、この方法では、上述の如くして配線層パター
ン２０３を形成した後、通常は配線層の電気的特性を向
上させるだめの熱処理工程すなわちシンタ一工程を施す
。また、更にその他の熱工程を施すことも多いが、熱処
理工程で、配線層表面が溶けて第２図（ｂ）に示す如く
突起２０４が発生し、近隣の導体層（配線パターン）あ
るいは上層配線等と電気的短絡Ａを起すことがあった。

このことは集積回路の信頼性の低下あるいは歩留りの低
下を招くことが多く、各配線層パターンは近隣の導体層
あるいは上層配線との距離が充分に大きくなるように形
成しなければならず、高集積化をはばむ原因となってい
た。

［発明の目的］本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、配線層表
面に突起が発生するのを抑制し、半導体装置の信頼性の
向上および歩留りの向上をはかることを目的とする。

［発明の概要］そこで、本発明では、集積回路等の配線層の形成にあた
り、第１の金属からなる配線層パターンを形成した後、
この配線層パターンの上面および側面に被覆層を形成し
、配線層パターンの表面に突起が発生するのを防止しよ
うとするもので、配線層パターンの形成後、全面に第、
２の金属層を形成し更に、配線層パターンとこの第２の
金属層との接する部分でこれらを合金化することによっ
て被覆層の形成を行ない、一方路縁膜上の第２の金属層
は酸化によって絶縁化するようにしている。

［発明の効果］本発明によれば、配線層パターン形成後基板表面全体に
被膜を形成し、配線層パターンの表面ではこの被膜との
間で合金化を行なうと共に、絶縁膜上の被膜は酸化によ
って絶縁化するようにし配線層パターンを被覆保護する
ようにしているため配線層表面に突起が発生するのを防
ぐことができ、集積回路における信頼性および歩留りの
向上をはかることができる。

また、各配線層パターン間の距離を短く設定しても信頼
性を充分に維持することができ、高集積化が容易に実現
可能となる。

更に、この配線層パターンは表面が合金層で被覆されて
いるため、高温に耐え得、大電力用のデバイスにも使用
可能である。

［発明の実施例］以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細に
説明する。

第１図（ａ）乃至（Ｃ）は、所定の素子領域の形成され
たシリコン基板１０１上に配線層パターンを形成する工
程を示す図である。

まず、第１図（ａ）に示す如く、所定の素子領域の形成
されたシリコン基板１０１の表面に絶縁膜として膜厚８
０００人の二酸化硅素ＷＡ１０２を形成した後、（必要
に応じてスルーホール（図示せず）を穿孔し、）アルミ
ニウムー硅素合金１０３をスパッタ法により８０００人
堆積し、これを写真食刻法により所望の形状にパターニ
ングすることによりアルミニウムー硅素合金パターン１
０３′を形成する。

次いで、第１図（ｂ）示す如く、スパッタ法により、膜
厚２００人のタンタル薄膜１０４を表面全体に形成する
。

この後、希釈された酸素雰囲気中で４５０°Ｃ１３０分
の熱処理を施すことにより、第１図（Ｃ）に示す如く、
アルミニウムー硅素合金パターン１０３′上のタンタル
薄膜は、アルミニウムー硅素合金と反応してアルミニウ
ムー硅素−タンタル合金膜１０５と化し、一方、二酸化
硅素膜１０２上のタンタル薄膜は完全に酸化され酸化タ
ンタル膜１０６となり絶縁膜化され、配線層パターンが
完成する。

このようにして形成された配線層パターンは表面がアル
ミラム−タンタル−硅素合金で被覆されているため、そ
の後に熱処理工程を経た場合にも突起が発生することは
ほとんどなかった。

その結果、配線の信頼性が大幅に向上し、配線のパター
ン設計を行なう際の自由度も大きくなる。

また、この方法では、不要部（配線層パターン表面以外
）のタンタル薄膜は選択的に除去される必要はなく、酸
化すればよいため、工程が簡略化できる。

なあ、実施例においては、配線層パターン形成用の第１
の金属として、アルミニウムー硅素合金を使用したが、
本発明はアルミニウムあるいは他のアルミニウム合金、
鉛等、低融点金属を用いる場合に有効な方法である。

また、被覆層（第２の金属膜）としてタンタル薄膜を用
いたが、この他モリブデン、タングステン等地の金属で
もよい。

更に、実施例では、希釈された酸素ガス雰囲気中で４５
０℃、３０分間の熱処理を行なうことにより、アルミニ
ウムー硅素合金パターン１０３′上のタンタル薄膜１０
４の合金化と、二酸化硅素１０２上のタンタル薄膜１０
４の酸化を同時に行なうようにしたが、加熱による合金
化を行なった後、酸素を導入しつつ加熱することにより
酸化を行なうというふうに別工程としてもよい。また、
加熱温度、加熱時間等の処理条件についても何ら実施例
に限定されるものではなく、使用する金属あるいは合金
の種類に応じて適宜選択可能である。

加えて、この方法は、多層配線を行なう場合にも適用可
能であり、層間絶縁膜の形成等が高温工程を伴う場合に
も既に形成される配線層パターンの劣化を生じることな
く、信頼性を維持することがて゛きる。また、絶縁膜上
のタンタル薄膜（第２の金属膜）は選択的に除去される
のではなく、酸化によって絶縁化されてそのまま残留す
る構造であるため表面の段差が増大することがないため
、多層配線の場合に特に優れた効果を奏効するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至（ｂ）は、本発明実施例の配線層パタ
ーンの形成工程図、第２図（ａ＞は従来の配線層パター
ンを示す図、第２図（ｂ）は熱処理後の従来の配線層パ
ターンを示す図である。２０１・・・基板、２０２・・・二酸化硅素膜、２０３
・・・配線層パターン、２０４・・・突起、１０１・・
・シリコン基板、１０２・・・二酸化硅素膜、１０３・
・・アルミニウムー硅素合金、１０３′・・・アルミニ
ウムー硅素合金パターン、１０４・・・タンタル薄膜、
１０５・・・アルミニウムー硅素−タンタル合金膜、’
１０６・・・酸化タンタル膜。第１図（ａ）第１図（ｂ）第１図（Ｃ）手続ネ甫正書（方式）昭和６１年１１月２７日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）所定の素子領域が形成されると共に、少なくとも
表面の１部が絶縁性物質から構成されている基板の一主
面に配線層を形成するに際し、第１の金属膜を形成しこ
れをパターニングすることにより配線パターンを形成す
る工程と、全面に第２の金属膜を形成する工程と、前記配線パターンとこれをとり囲む前記第２の金属膜と
を合金化すべく基板を加熱する熱処理工程と、前記絶縁性物質上の前記第２の金属膜を酸化する酸化処
理工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法
。
（２）前記熱処理工程と前記酸化処理工程は、酸化雰囲
気中において基板を加熱することによって同時に進行せ
しめられる工程であることを特徴とする特許請求の範囲
第（１）項記載の半導体装置の製造方法。
（３）前記第１の金属膜はアルミニウム又はアルミニウ
ム合金からなることを特徴とする特許請求の範囲第（１
）項記載の半導体装置の製造方法。
（４）前記第２の金属膜は高融点金属膜からなることを
特徴とする特許請求の範囲第（１）項又は第（２）項記
載の半導体装置の製造方法。