JPS63137455A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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】 〔概要〕 本発明はアルミニウム（Ａｆｌ）又は他の物質との合金
の膜を、パルス状のエネルギービームを照射して一時溶
融し、これをビアホールに流し込むことによって、ビア
ホールの埋め込みを行なう半導体装置の製造方法におい
て、 上記照射処理を行なった後に不活性ガス中で熱アニール
を行なうことにより、 基板と前記膜との界面に、上記照射処理によって生ずる
合金層を分解し、除去するようにしたものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は半導体装置の製造方法に係り、特にパルス状の
レーザー光によりＡｉｌ堆積膜を一時溶融して、そのＡ
４をビアホール内に埋め込んで基板との接続を行なう半
導体装置の製造方法に関する。

近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）は益々高集積化が要求
されるようになっており、そのためコンタクトホール及
びスルーホール（これらを総称してビアホールという）
はアスペクト比（深さ／直径）が高くなってきた。この
ように、アスペクト比の高いビアホールを通して基板に
電極を接続したり、上層電極配線膜と下Ｈ電極配線膜と
の接続を行なうためには、より確実に接続を行なうこと
が必要とされる。

〔従来の技術〕

第２図（ｉ略図）は従来の半導体装置の製造方法の一例
の構造断面図を示す。第２図（Ａ）において、シリコン
（Ｓ　ｉ　）基板１上にＳｉＯ２の層間絶縁膜２が形成
されている。層間絶縁膜２の所定位置には、コンタクト
ホール３が穿設されている。

この層間絶縁膜２上に、電極配線膜としてＡ２堆積ＩＩ
！＄４がスパッタや蒸着等の方法を用いて堆積され、コ
ンタクトホール３を通して３ｉ基板１に接続される。

しかし、コンタクトホール３のアスペクト比が高くなる
につれて、第２図（Ａ）に示す如く、所謂シャドー効果
によって、ＡＩｌ堆積膜３はコンタクトホール３の側壁
には殆ど堆積されなくなり、Ｓｉ基板１との接続不良を
生じ易く、また抵抗の増加をもたらす。同様に、多１１
Ａ２配線構造では、スルーホールを介して行なわれる上
層Ａ２配線膜と下層Ａ２配線膜との接続も、断線、抵抗
の増加など、信頼性の低下をもたらす。

この問題を解決するため、従来、Ａ之堆積膜４の上方か
らパルス状のレーザー光を照射し、これによりＡ之堆積
膜４を一時溶融して、そのＡｅをコンタクトホール３内
に流し込むようにしていた。

これにより、第２図（Ｂ）に示す如く、コンタクトホー
ル３はＡｅで埋め込まれ、コンタクトホール３のアスペ
クト比が高くてもＡ乏堆積膜４と３ｉ基板１との電気的
接続が、確実に行なわれる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに、上記の従来方法は８１基板１と△２堆積Ｆ１
４との界面に、第２図（Ｂ）に示す如く、Ａ２−８ｉ合
金層５が形成されてしまう。

このＡｆｌ−８ｉ合金層５は３ｉ基板１内でＰ型として
働くので、特にＮチャンネルＭＯ８形電界効果トランジ
スタのドレインやソースなどのｎ＋拡散層に対してＡＩ
ｌ電極配線を行なう場合に不都合を生ずるという問題点
があった。また、ＡＩｌ−３ｉ合金層５により抵抗が増
加するという問題点もあった。

本発明は上記の点に鑑みて創作されたもので、基板と電
極膜との界面に生ずる合金層を分解、除去するようにし
た、半導体装置の製造方法を提供することを目的とする
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の半導体装置の製造方法は、エネルギービームを
堆積膜に照射することによって一時溶融されたアルミニ
ウム又はアルミニウムと他の物質との合金を、ビアホー
ルに流し込んでこれを埋め込むことにより、電極配線を
行なう半導体装置の製造方法であって、照射処理を行な
われた半導体装置に対して、不活性ガス中で熱アニール
を行なう構成としたものである。

〔作用〕

絶縁膜には予めビアホールが穿設されており、その絶縁
膜上にアルミニウム（Ａｔ）又はＡｌｌと他の物質との
合金からなる堆積膜が、蒸着、スパッタ等により堆積さ
れている。この半導体装置の堆積膜にパルス状のエネル
ギービーム（例えばレーザービーム）を照射すると、堆
積膜が一時溶融し、溶融したＡｆｌ又は合金がビアホー
ル内に流れ込むため、ビアホール内がＡｆｌ又は合金で
埋め込まれ、これにより電極配線が絶縁膜を介して行な
われる。

しかる後に、上記の照射処理が行なわれた半導体装置に
対して、不活性ガス中で熱アニールを行なうと、上記照
射処理によってＳｉ基板とビアホール内のＡＩｌ又は合
金との界面に生じたＡｅ−８ｉ合金層中の３ｉが、Ｓｉ
基板側へ析出し、固相エピタキシャル成長する。

〔実施例〕

第１図は本発明になる半導体装置の製造方法の一実施例
の各製造過程に゛おける構造断面図を示す。

同図中、第２図と同一構成部分には同一符号を付しであ
る。第１図（Ａ）において、膜厚１μ■程度の層間絶縁
１１２には、例えば直径１μ−程度のコンタクトホール
３が穿設されている。また、層間絶縁膜２上の堆積膜４
は膜厚が１μｍ程度に形成されている。

まず、堆積ＩＩＷ４の上面に、第１図（Ａ）に′６で示
す如く、ＡｒＦエキシマレーザ−光がエネルギー密度７
Ｊ／ｄで１シヨツト照射される。これにより、堆積１！
Ｉ４が一時溶融し、第２図（Ｂ）に示す如く、溶融した
Ａ２がコンタクトホール３内に流れ込んでこれを充満し
、かつ、堆積膜４の表面が平坦化される。また、このと
きＳｉ基板１とＡ！ｌとの界面にＡｅ−ｓ　＋合金層５
が生ずることは前記した通りであるが、その厚さく深さ
）は、約０．１μ儀程度となる。

しかる後に、この照射処理の施された半導体装＠７をア
ニール装置により、熱アニール処理を行なう。すると、
ＡＥ−８ｉ合金層５中のＳｌが３ｉ基板１側へ析出して
、同相エピタキシャル成長が行なわれるので、Ａ４−８
　ｉ合金１ｉ５中の３ｉが分解される。本発明者の試作
実験結果によれば、上記の照射条件で形成された合金層
５は、３％Ｈ２−Ｎ２の不活性ガス中で５００℃、１時
間の熱アニールによって除去されることが確認された。

この熱アニール処理により、第１図（Ｃ）に示す如く、
Ａ２堆積ｌｌＩ４とＳｉ基板１との界面には８で示す如
く、Ａｔ−５ｉ合金層が存在しない半導体装置９が得ら
れる。

なお、上記の熱アニール条件はレーザー光の照射条件に
対応させて変える必要があり、例えばレーザー光のエネ
ルギー密度を実施例の場合よりも高くしたときは、Ａｅ
−Ｓｉ合金層５の深さが大となる（例えば１０Ｊ／ｃｉ
で照射すると深さは約０．２μ−となる）ので、熱アニ
ールの温度を５００℃より高くするか、アニール時間を
１時間より長くする必要がある。。

なお、上記の説明ではコンタクトホール３内にＡｅを充
満させるように説明したが、電極配線となる堆積膜の材
質としては、Ａｔに１％程度の３ｉや銅（Ｃｕ）などを
混入したＡＩ１合金でもよい。また、上層配線膜と下層
配線膜との間をスルーホールを通して接続する場合も、
上記のレーザー光照射処理を行なうと、下層配線膜の近
傍のＳｉ基板上とＡｆｉとの間でＡ［−Ｓｉ合金層が生
ずることも極く稀ではあるが起り得るので、このような
場合にも本発明を適用することができる。

更に、堆積膜を一時溶融するために照射するのは、レー
ザー光に限定されるものではなく、例えば電子ビーム、
イオンビーム等のエネルギービーム（輻射線）であれば
よい。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明によれば、照射処理によって８１基
板とビアホール内のＡ２又は合金との界面に生じたＡｔ
−８ｉ合金層中のＳｉを、不活性ガス中での熱アニール
処理によってＳｉｌ板側へ析出するようにしたので、Ａ
ｆｌ−Ｓｉ合金層を分解し、除去することができ、これ
によりＮチャンネルＭＯ８形電界効果トランジスタのｎ
＋拡散層に対するへ！！、電極配線も支障なく確実に行
なえ、また抵抗が増加することを抑えることができ、信
頼性の高い半導体装置を製造することができる等の特長
を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例を示す構造断面図、 第２図は従来方法の一例を示す構造断面図である。 図中において、 １はシリコン（Ｓｌ）基板、 ２は層間絶縁膜、 ３はコンタクトホール、 ４はＡＩｌ堆積膜、 ７は照射処理が行なわれた半導体装置、８はＡｅ−Ｓｉ
界面、 ９は熱アニール処理が行なわれた半導体装置である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 絶縁膜（２）上のアルミニウム又はアルミニウムと他の
   物質との合金からなる、堆積膜（４）にパルス状のエネ
   ルギービームを照射して該堆積膜（４）を一時溶融し、
   該溶融された該アルミニウム又は該合金を、該絶縁膜（
   ２）に穿設されたビアホール（３）に流し込んで該ビア
   ホール（３）を埋め込むことにより、電極配線を行なう
   半導体装置の製造方法であって、 該照射処理を行なわれた半導体装置（７）に対して、不
   活性ガス中で熱アニールを行なうことを特徴とする半導
   体装置の製造方法。