TW393671B - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

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aluminum
film
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semiconductor device
aluminum film
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TW087116449A
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Michio Asahina
Naohiro Moriya
Kazumi Matsumoto
Junichi Takeuchi
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Description

A7 __B7____ 五、發明説明（1 ) 本發明係關於半導體裝置及其製造方法，特別是關於 ，可以細微化，且具有使用鋁之接觸構造之半導體裝置及 其製造方__法。 在L S I等之半導體裝置，隨著元件之細微化，高密 度化及多層化，需要有縱橫比較大之連接用通孔，即接觸 孔及散熱孔。在這種連接用通孔埋入配線材料很困難，而 近幾年來已成爲重要之技術課題。惟有人已在嘗試用配線 材料所用之鋁或鋁合金埋入連接用通孔內。 而這種技術已有，例如日本國特開昭6 4 — 7 6 7 3 6號公報所揭示之技術。此項技術揭示，先在 1 5 0°C以下之溫度堆積鋁或鋁合金，接著利用偏移濺射 (bias spatter )堆積鋁或鋁合金，分兩個階段將鋁埋進連 接用通孔之製造方法。 依據本項技術時，能夠比較均勻堆積鋁膜，雖然可以 改善其涵蓋性，但對發生微孔等，在連接用通孔內之導電 部發生斷線部分之問題，卻未見有充分之改善。 本發明之目的在提供，連接用通孔，特別是散熱孔內 之導電物質使用鋁或鋁合金，不會有微孔或發生斷線，具 有階躍涵蓋性（step coverage )優異之接觸構造之半導體 裝置。 本發明之另一目的在提供，上述半導體裝置之製造方 法。 本發明之半導體裝置之製造方法，係備有，包含元件 之半導體基板及多層配線領域之半導體裝置之製造方法， 本纸饫尺度迖用中Κ四家;(I.彳(( 210X297^ ) 一 -4 - (誚先閱讀背而之注.意事項-S功寫本頁) "" 訂 f· A7 B7 五、發明説明（2 ) 其第2層以上之配線領域之至少一層含有下列製程。 (a )在形成於基體上之層間絕緣膜形成散熱孔之製 程；1 (b )在減壓下，以3 0 0〜5 0 0°C之基板溫度進 行熱處理，藉此去除含在上述層間絕緣膜之氣體化成分之 脫氣製程：' (c )在上述層間絕緣膜及上述散熱孔之表面形成濕 潤層之製程： (d )將基板溫度冷卻至1 0 0°C以下之製程； (e )在上述濕潤層上，以2 0 0 °C以下之溫度，形 成鋁或以鋁爲主要成分之合金構成之第1鋁膜之製程；以 及 (f )在上述第1鋁膜上，以3 0 0 °C以上之溫度， 形成鋁或以鋁爲主要成分之合金構成之第2鋁膜之製程。 此半導體裝置之製造方法之特徵之一是，含％，在製 程（b)，於特定之條件下去除上述層間絕緣膜所含之氣 體化成分之製程（脫氣製程）。因爲經過此項脫氣製程， 在後續製程，例如，在以3 0 0 °C以上之高溫條件下進行 之第2鋁膜之形成製程等，可以抑制發生含在層間絕緣膜 內之水，氮氣，氫氣或氧氣等之氣體。在此，層間絕間絕 \ 緣膜雖不特別限定，但例如可以採用，使用矽化合物 TEOS之化學氣相成長（CVD)膜，矽化合物與過氧 化氫之聚合反應所獲得之矽氧化膜等。 本案發明人等已確認，此等由層間絕緣膜發生之氣體 木紙浓尺度试;彳】中 K p^U；!.々（rNS ) ( 210x297-^1 一" ----------- ("先閱讀背而之注念事項再填i:,i本頁)
*1T - -5- A7 B7 五、發明説明（3 ) 可由濕潤層吸收，且不會被散熱孔內之鋁膜所吸收。因此 ，藉製程（b )在鋁膜之成膜前預先去除層間絕緣膜所含 之氣體也成分，得確實抑制，因在濕潤層與第1鋁膜間有 這些氣體存在，致使濕潤層發生濕潤性降低，或產生微孔 。其結果，可以在散熱孔內形成涵蓋性良好而低電阻之鋁 膜構成之接觸部》 在此所稱之「氣體化成分」係指，例如在減壓下，基 板溫度在3 0 0°C以上時，由堆稹層，即由層間絕緣膜或 濕潤層產生之水，氫氣，氧氣或氮氣等之氣體成分。而所 稱「減壓下」是指2 . 6Pa以下，最好是1 . 3Pa以 下之氣壓。 又在本發明，於上述製程（d )將基板溫度冷卻到 1 0 0°C以下，最好是冷卻到室溫〜5 0°C。由於在此製 程（d )冷卻基板溫度，可在第1鋁膜之成膜前充分降低 基板溫度。因爲在上述製程（b )之脫氣製程使基板溫度 到達3 0 0°C以上之高溫，因此，在本製程（d )使基板 溫度確實下降，便可在後續之製程確實調節溫度。又因經 過此製程，在形成第1鋁膜時，能夠儘可能抑制從層間絕 緣膜及濕潤層，甚至從晶圓整面放出之氣體量。其結果* 可以防止吸附在濕潤層與第1鋁膜界面之對涵蓋性或密接 \ 性有害之氣體之影響。 而在上述製程（e)，在上述濕潤層上，以200 °C 以下，最好以30〜100°C之溫度，形成第1鋁膜，藉 此抑制含在上述層間絕緣膜及濕潤層之氣體化成分氣化， i紙弦尺度这W中K囡’4m ( CNS )八4吼枯< 210X297公雜） {誚先閱讀背而之注意事項再楨寫本頁)
T ,π -6 - A7 B7 五、發明説明（4 ) 而得防止從濕潤層向外部放出之氣體化成分使濕潤層之濕 潤性降低。其結果，可使第1鋁膜良好密接在濕潤層，可 以形成涵1蓋性良好之鋁膜。 而由於有此第1鋁膜，縱使基板之溫度上昇，仍能抑 制從較第1鋁膜爲下層之層間絕緣膜及濕潤層發生氣體， 而在第2鋁膜之成膜製程（f)，能以較高之溫度，即， 鋁或鋁合金可以流動擴散之高溫，具體上是3 0 0°C以上 ，最好是5 0〜4 5 0°C之溫度，形成第2鋁膜。 如此，在製程（e )以較低之溫度形成第1鋁膜，及 在製程（f )以較高之溫度形成第2鋁膜，則可以在無微 孔，階躍涵蓋性良好之散熱孔進行埋入。而且，本發明之 製造方法已確認，可以適用於0 . 6 /zm以下之散熱孔。 在上述製程（e )及（f )之鋁膜之成膜，以採濺射 法爲佳，且第1鋁膜與第2鋁膜以在同一處理室內連續進 行成膜較理想。如此，在同一處理室內連續進行鋁膜之成 膜，則一方面很容易控制基板溫度，同時亦可正確控制環 境條件，可以避免在第1鋁膜之表面形成氧化膜等之不妥 情事。而基板溫度係藉控制載置基板之平抬之溫度而設定 之。 而上述製程（d) ，（e)及（f)以在備有保持減 _ \ 壓狀態之多數處理室之同一裝置內連續進行較佳》藉此， 可以減少基板之移動，設置過程，結果是，可以達成製程 之簡化，並可防止基板受污染於未然。 藉上述製造方法形成之半導體裝置，係備有，包含元 ί、紙张尺度迖W中K PC家樣彳{ ( NS >Λ4規柏（210X297公麓) ---------^-- (对先閱讀背而之注意事項再坫艿本頁) •1Τ ^.. _____B7_ 五、發明説明（5 ) .件之半導體基板及多層配線領域之半導體裝置，其第2層 以上之配線領域之至少一層含有： 藉㈣處理去除氣體化成分之層間絕緣膜； 形成在上述層間絕緣膜之散熱孔； 形成在上述層間絕緣膜及上述散熱孔之表面之濕潤層 :以及， 形成在上述濕潤層上之鋁，或以鋁爲主要成分之合金 構成之鋁膜。 此半導體裝置之特徵在於，具備有藉熱處理去除氣體 化成分之層間絕緣膜，而如上述，具有良好階躍涵蓋性之 鋁膜構成之接觸部。 而且，本發明之散熱孔除了藉異方性之乾蝕刻所形成 者以外，也可以是組合等方性之濕蝕刻與異方性之乾蝕刻 ，將散熱孔之上端部適度形成爲圓錐形者。例如，此型之 散熱孔，下部之藉異方性之乾蝕刻所形成之部分之口徑爲 0.5〜0.8em，縱橫比爲0.5〜3時，因爲能夠 以30 〇〜3 5 0 °C形成第2鋁膜，因此可以使用非高溫 規格之一般用之濺射裝置，實用上非常有用。 第1A圖〜第1C圖及第2A圖，第2B圖，係說明 本發明半導體裝置之製造方法及半導體裝置之一實施形態 用之槪要截面圖。第1A圖〜第1 C圖表示製造第1層之 配線領域L1 ，第2A圖及第2B圖表示製造第2層之配 線領域L2之製程。 以下表示半導體裝置之製造.方法之一個例子。 木纸乐尺度Η 中段以本忆:t (.CNS )八规柏（210X297公籍Π ("先閱讀背而之注意事項再in寫本頁) 訂 -8- A7 __B7_ 五、發明説明（6 ) (A )茲說明第1 A圖所示之製程如下》 (元件之1形成） 首先，以一般使用的方法，在矽基板1 1形成MO S 元件》具體上是，例如，在矽基板1 1上藉選擇氧化形成 場絕緣膜1 2，在主動領域形成閘極氧化膜1 3。藉通道 注入調整門檻値電壓後，在熱分解甲矽烷（S i He)而成 長之聚矽膜上濺射鎢矽化物，再積層矽氧化物1 8，蝕刻 成一定之圖型，藉此形成閘電極1 4。這時，可視需要在 場絕緣膜1 2上形成，由聚矽膜及鎢矽化物膜構成之配線 層3 7。 接著注入磷，形成源極領域或吸極領域之低濃度雜質 層1 5。然後，在閘電極1 4之側部形成矽氧化物之側壁 間隔膜1 7後，注入砷，藉使用鹵素燈之退火處理使雜質 活性化，以形成源極領域或吸極領域之高濃度雜質層1 6 〇 接著，令其成長1. 00 nm以下之氣相成長矽氧化膜 ，以H F與NH4之混合水溶液選擇性蝕刻，使其露出一定 之矽基板領域。接著，例如以3 0〜1 0 0 nm前後之厚 度濺射鈦，在控制氧氣於5 0 p pm之氮氣環境中，以 6 5 0〜7 5 0 °C之溫度進行數秒〜6 0秒前後之一瞬間 退火，在開口之矽基板表面形成鈦之矽化物層，在矽氧化 膜18上形成多鈦之TiN層。接著浸泡在NH4〇H與 H2〇2之混合水溶液中，上述T i N層會被腐蝕去除，僅 本紙沭尺度这州中K G家彳ί.彳（CNS ) A4im ( 210 X 297^* ] {"先閱讀背而之注意事項再填巧本頁) -.
,1T -9- ί··乂;τ'-Γ·—.·ί'. cir.^uc.1.消 4,人印，r A7 _ B7 五、發明说明（7 ) 在矽基板表面殘留下鈦之一矽化物層。再經過7 5 0〜 8 5 0 °C之燈退火（lampanneal )，使上述一矽化物層變 成==矽以物，在高濃度雜質層1 6之表面以自行匹配方式 形成鈦矽化物層1 9。 再者，若僅以聚矽層形成閘電極1 4，再以選擇蝕刻 使其露出時，便成爲閘電極與源極，吸極領域之雙方由側 壁隔膜分離開之鈦矽化物構造。 矽化合物構造在鈦矽化合物之外，亦可由鎢矽化合物 ，鉬矽化合物所構成。 (B )其次說明第1 B圖所示之製程。 (第1層間絕緣膜之形成） 第1層間絕緣膜I1是，先令TEOS與氧氣產生電 漿反應，以形成厚度1 0 0〜2 0 0 nm之矽氧化膜2 0 。此矽氧化膜2 0之矽化物層1 9沒有氧化，無光點，較 從S i H4成長之膜之絕緣性爲髙，對氟化氫水溶液之蝕刻 速度不快，可成爲十分緻密之膜。 在此係在鈦矽化合物層1 9上直接形成矽氧化膜，但 若這時之成膜溫度很高，則在成膜初期，氧化性氣體與鈦 矽化合物很容易就起反應，而容易產生龜裂或剝落，因此 處理溫度以600 °C以下爲佳，250〜400 °C更隹。 而在以上述之比較低之溫度在鈦矽化合物層19上形成 10 0 nm前後之矽氧化膜後，如果是曝露在水蒸氣以外 之氧化環境之退火或氣相氧化處理，則將溫度提高到 本纸依八度试W中K py家樣彳（( NS )，\4悅秸（210X 297公釐~) {閱讀背而之注意事項再楨fit本頁)
•1T t -10- A 7 ___B7_ 五、發明説明（8 ) 9 0 0 °C也不會有問題^ 然後，在上述矽氧化膜20上，令S iH4或TEOS 等之矽繞化合物，與氧或臭氧，及含磷及硼之氣體進行氣 相反應，形成膜厚度數百nm〜1 前後之B P S G膜 30，當作第1層間絕緣膜I 1。然後在氮氣環境中進行 8 0 0〜9 0 0°C之退火，藉高溫流動進行平坦化。再者 ，亦可不採B P S G膜3 0之高溫流動，而以一般使用化 學機械硏磨，或用S OG膜取代，進行平坦化。 (形成接觸孔） 接著，利用以CHF3與C F4爲主氣體之反應性蝕刻 劑，對構成層間絕緣膜之B P S G膜3 0及矽氧化膜2 0 進行選擇性之異方性鈾刻，形成口徑0 . 2〜0 . 5ym 之接觸孔3 2。 (C)其次說明第1C圖所示之製程》 (脫氣處理） 首先說明本發明特徵之包含脫氣製程之熱處理。 使用燈處理室，以1 X 1 0_4P a以下之基本壓力， 在1 5 0〜2 5 0 eC之溫度施加3 0〜6 0秒間之燈加熱 (熱處理A)。接著，以不同的處理室，在0 . 1〜 1 . OPa之壓力下導入氬氣，以300〜550 °C之溫 度進行3 0〜1 2 0秒鐘之熱處理（脫氣製程，熱處理B )，藉此進行脫氣處理。 ’本紙乐尺度述州屮Κ Κ ·4:彳.々（<，NS ) Λ4叹祐（210X297公釐) " ---------------1T------ (ΪΛ先閱讀背而之注意事項再访巧本Η ) -11 - Ί ί; η η -Ί f： A f: 印 A7 _B7_ 五、發明説明（9 ) 在本製程，首先在熱處理A，主要是對包含晶圓之背 面及側面之整體晶圓進行加熱處理，以去除附著在晶圓之 水分等。‘1 並在熱處理B，主要可以去除構成第1層間絕緣膜 I 1之BPSG膜30中之氣體成分（氧氣，氫氣，水， 氮氣）。其結果，在下一製程形成阻擋層及鋁膜時，可以 防止從B P S G膜產生氣體化成分。 在本實施形態，阻擋層3 3係由具有阻擋功能之阻擋 膜，及由導電膜形成之多層膜，所構成。導電膜係爲了提 高電阻之阻擋膜與形成在矽基板之雜.質擴散膜層，即源極 領域與吸極領域間之導電性，而形成在阻擋膜與雜質擴散 層之間。阻擋膜可以使用一般性物質’例如鈦’鈷等之亞 硝酸鹽，而收到良好效果。而導電膜則可以使用鈦，鈷等 之高觸點金層。此等鈦，及鈷可與構成基板之矽起反應， 而成矽化合物。因阻擋層，例如T i N層/T i膜會因溶 有數十原子％之氣體化成分（氧氣，氬氣，水，氮氣）， 因此在形成此等之膜以前，先去除層間絕緣膜I 1之 B P S G膜3 0中之氣體化成分，對在接觸孔內良好完成 鋁膜之成膜上，極爲有效。若未充分去除阻擋層下層之 B P S G膜中之氣體化成分，則在形成阻擋層時之溫度（ 通常在3 0 0 °C以上）下，會放出B P S G膜中之氣體化 成分，此項氣體會進入阻擋層中》而且，此項氣體在鋁膜 之成膜中會脫離阻擋層，逸出到阻擋層與鋁膜之界面，因 此對鋁膜之密接性或流動性有不良影響。 本紙依尺度到:RK家樣中（（、NS ) Λ4規栳（2^:^297公梦_ ) m m n - m -!- HI n 11 1^1 I (对先聞讀背IFJ之注意事項再楨寫本頁) ,ιτ ψ- -12-
f:,;,,-v「十"^"K u η 消论合 C"·印 V A7. B7 五、發明説明（10) (阻擋層之成膜） 藉灘1射法形成厚度2 0〜7 0 nm之鈦膜，作爲構成 阻擋層3 3之導電膜，接著在其他之處理室形成厚度3 0 〜1 50nm之T i N膜，作爲阻擋層。濺射之溫度係依 膜厚度，選擇在2 0 0〜4 5 Ot之範圍。 其次，以1 0〜1 0 OP a之壓力，曝露在氧氣電漿 中1 0〜1 00秒，在450〜700 °C之氮氣或氫氣環 境中進行1 0〜6 0分鐘之退火處理，則可在阻擋層中成 島狀形成氧化鈦。經由此處理確認可以提高阻擋層之阻擋 性。 同時，此項退火處理也可以經由至少含有數百P pm 〜數％之氧氣之燈退火爐之4 0 0〜8 0 0°C之熱處理來 完成，同樣可提高阻擋層之阻擋性。 (鋁膜之成膜前之熱處理） 首先，在冷卻晶圖之前，先在燈處理室內，以1 X 10 一 4Pa之基本壓力，150〜250 °C之溫度進行 3 0〜6 0秒鐘之熱處理（熱處理C)，去除附著在基板 之水等之物質。 (晶圓之冷卻） 在鋁膜之成膜前，使基板溫度降低到1 0 0 °c以下’ 最好是室溫〜5 0°C之溫度。此項冷卻過程，對降低因上 本紙張尺度iC用中K PS ‘4:樣々((，1^)/\4規梢（210 '/297公釐) {誚先閱讀背'FJ之注意事項再填舄本頁) *?τ -13 - ·>): η 埤 r) ι\ -1 ί- A f. 印 *·： A7 ____B7_ 五、發明説明（彳彳） 述熱處理而上昇之基板溫度十分重要。 如此冷卻晶圓，則可儘量減少在第1鋁膜之成膜時， 由BP$G膜30及阻擋層33，甚或由晶圓全面放出之 氣體量。其結果，可以防止吸附在阻擋層3 3與第1鋁膜 3 4界面之對涵蓋性有害之氣體之影響。 此項冷卻製程，最好是兼用備有鋁膜成膜用之同一架 構之多數處理室之濺射裝置來進行。例如，將基板載置於 濺射裝置內之具有水冷功能之平抬上，將該基板溫度降低 到一定溫度較佳。以下詳述此項冷卻製程。 第3 A圖表示包含具有水冷功能之藤射裝置之一個例 子之模式圖，第3 B圖表示平抬之一個例子之平面圖。 此濺射裝置係有同一架構之多數處理室5 0。在處理 室5 0內有兼用電極之靶5 1及兼用作平抬之電極5 2， 可在電極5 2上載置欲冷卻之基板（晶圓）W。處理室 5 0設有，可使室內變成真空之排氣機構6 0，及濺射鋁 時，向處理室內供氣之第1氣體供應路5 3。電極5 2具 體上係如第3 B圖所示，沿著電極5 2上面之外周部分設 有突起狀之支持部5 2 a ，使電極5 2與晶圓W之間有一 定之空間。而且，在電極5 2連接有第2氣體供應路5 4 ’當熱傳導媒體用之氣體，例如氬氣，係由第2氣體供應 路5 4，供給電極5 2與晶圓W間之空間。而電極5 2亦 兼具冷卻晶圓W之冷卻系統之任務。電極5 2係藉從冷媒 供應路5 6供應之冷媒，例如水之環流，而調節在一定溫 度。電極5 2之上面，係例如第3 B圖所示，爲了要向上 本紙乐尺度Η用（（，N'S ) Μ現指（210X297公《 ) (誚先閱讀背而之注意事項再蛾巧本页) ΗΛ
•IT -14-
「代i?-.^v=r.-r-u;i V A7 _____ B7_ 五、發明説明（12 ) 述空間均勻供應氣體，以一定之圖型形成有溝5 8，而在 溝交叉之部分設第2氣體供應路之吹出口 5 4 a。 上述1濺射裝置之動作如下，以冷卻晶圓》 利用排氣機構6 0使處理室內成爲6 X 1 〇ip a以 下之真空狀態，而在電極5 2之支持部5 2 a上載置晶圓 W。從第2氣體供應路5 4，將當作電極5 2與晶圓W間 之熱傳導媒體之氣體，導入電極5 2與晶圓W間之空間， 將該空間之壓力保持在600〜lOOOPa ，且以排氣 機構6 0排出從該空間漏出到處理室內之氣體，同時冷卻 晶圓W。 冷卻晶圓W時，爲了保持冷卻效率，在電極5 2與晶 圓W間需要有一些壓力。亦即，爲了要提高晶圓W之冷卻 效率，需要提高電極5 2與晶圓W間之熱傳導，而爲了提 高熱傳導，需要提高電極5 2與晶圓W間之空間之氣體（ 熱傳導媒體）之壓力。 晶圓之冷卻方法可以考慮在真空處理室內，將晶圓載 置於備有處理室內之冷卻機構之平抬上進行冷卻之方法。 採這種冷卻製程時，並非直接將氣體供給平抬與晶圓間之 空間，而爲了使該空間之壓力依存於處理室內之壓力，而 提高平枱與晶圓間之空間之壓力；因而有需要提高處理室 y 內之壓力。惟，若爲了提高冷卻效率而提高處理室內之壓 力，處理室內之氣體分子會增加，因而會發生晶圓W之上 面會很容易被氣體分子污染之情事，因此傷害到鋁之回流 ，引致發生微孔，及配線之高電阻化。反之，爲了防止晶 ί、紙広反度ii m ΐ. K W ‘樣々(rNS ) Λ4· ( 210X297公) ~ ---------^ A.-- (对先閱請背IFJ之注意事項再硪寫本頁)
、1T ^51. •15- A 7 ______B7_____ 五、發明説明（13 ) (¾先閱請背而之注4事項再读K本I ) 圓之污染，而降低處理室內之壓力，晶圓與平抬間之空間 之壓力也會降低，因而晶圓與平枱間之熱電導降低’其結 果，會*冷卻效率有不良影響。 t 依據上述本實施形態之冷卻製程，係令氣體流入電極 5 2與晶圓W表面之間，藉此確保電極5 2與晶圓W間之 空間之壓力，因此可以與處理室內之壓力分開，獨立控制 該空間之壓力。因此，從確保晶圓與平枱間之熱傳導媒體 之觀點，可以與上述空間之壓力分開，獨立將處理室內之 壓力抑制到lxlO_3〜0 . IPa »藉此，可以確實防 止氣體分子污染晶圓之上面，其結果，可以提高鋁之回流 性及低電阻化。而因可以不提高處理室內之壓力，將上述 空間之壓力設定在6 0 0〜1 3 0 0 P a之範圍，因此可 以提昇熱傳導，提高冷卻效率。如此，依據此冷卻製程時 ，便可以提高晶圓W與電極5 2間之空間之壓力，同時降 低處理室內之壓力，一面防止晶圓之污染，同時獲得良好 之冷卻效率。 (鋁膜之成膜） 首先，以2 0 0 °C以下，最好以3 0〜1 0 0 °C之溫 度，藉濺射法高速度形成含0.2〜1.0重量％之銅之 厚度1 50〜300nm之鋁膜，而形成第1鋁膜34。 接著，在同一處理室內加熱成基板溫度3 5 0〜4 6 0 °C ，同樣藉濺射以低速度形成同樣含銅之鋁膜，形成厚度 300〜600nm之第2鋁膜35。在鋁膜之成膜中， 本紙张尺度这)丨Γ1)· K K ( CNS ) Λ4規柁（210X297公釐) -16- A7 _____B7_ 五、發明説明（14 ) 所謂「高速度」，雖然因成膜條件或製造之裝置之設計事 項，無法一槪加以規定，但是指1 0 n m/秒以上之濺射 速度，"^低速度」則指差不多3 nm /秒以下之濺射速度 〇 鋁之濺射，係在上述冷卻晶圓時所用之濺射裝置內爲 之。由於在保持真空環境之同一裝置內進行冷卻製程及鋁 膜之成膜製程，可以減少基板之移動，設置之製程數，其 結果，可以簡化製程，及防止基板之污染。 在此，從第1氣體供應路5 3及第2氣體供應路5 4 ，均供應氬氣。而藉第2氣體供應路5 4供應之氣體，控 制晶圓W之溫度。 第4圖表示使用這種濺射裝置控制基板溫度之一個例 子。在第4圖，橫軸表示經過的時間，縱橫表示基板（晶 圓）溫度。同時，在第4圖，以記號a表示之線，係表示 將濺射裝置之平抬5 2之溫度設定在3 5 0°C時之基板溫 度變化，以記號b表示之線，係表示通過第2氣體供應路 5 4將高溫之氬氣供給處理室內以提高平抬5 2之溫度時 之基板溫度之變化。 基板之溫度控制係例如下述方式爲之。首先，平抬 5 2之溫度係預先設定在形成第2鋁膜之溫度（3 5 0〜 5 0 0°(：)。形成第1鋁膜時，未從第2氣體供應路5 4 供應氣體，基板溫度係藉平枱5 2之加熱，而如第4圖之 記號a所示慢慢上昇。形成第2鋁膜時，由第2氣體供應 路5 4供應加熱之氣體，而如第4圖之記號b所示，使基 本紙达尺度iC出中K K'木彳O ( ( AS ) Λ4悦招（210X297公釐） (邻先閱讀背而之注意事項再蛾寫本頁)
-17- A7 B7 五、發明説明（15 ) 板溫度急激上昇，控制使其達一定之溫度。 第4圖所示之例子，平枱溫度設定在3 5 0 °C，而在 基板溫度1設定在1 2 5〜1 5 0°C之間，形成第1鋁膜 34,然後立即進行第2鋁膜35之成膜。 在鋁膜成膜時，與成膜速度及基板溫度控制一樣，控 制加在濺射裝置之電力也很重要。即，跟成膜速度也有關 連，第1鋁膜3 4之成膜係以大電力爲之，第2鋁膜3 5 之成膜則以低電力爲之，且很重要的一點是，從大電力切 換到小電力時不要使電力降到零。若使電力降到零，在減 壓下也會在第1鋁膜之表面形成氧化膜，第2鋁膜對第1 鋁膜之濕潤性降低，雙方之密接性變差》換言之，恆常施 加電力可在成膜中之鋁膜表面繼續供應活性之鋁，抑制氧 化膜之形成。再者，電力之大小係依存於濺射裝置或成膜 條件等，無法一槪加以規定，但，例如在第4圖所示之溫 度條件時，將高電力設定在5〜1 0KW，低電力設定在 300W〜1KW較理想。 如此，由於在同一處理室內連續完成第1鋁膜3 4及 第2鋁膜3 5之成膜，則可嚴密控制溫度及電力，能夠較 以往更有效地形成低溫且穩定之鋁膜。 上述第1鋁膜3 4之厚度，因爲考慮到，能夠形成良 好之階躍涵蓋性連續形成，以及抑制較該鋁膜3 4爲下層 之阻擋層3 3及構成層間絕緣膜之B P S G膜3 0放出氣 體化成分等，而選擇適當之範圍’例如以2 0 0〜4 0 〇 nm爲佳。而第2鋁膜3 5係由接觸孔之大小以及其縱橫 本紙张尺度这州屮氏卜'^^(('\5)八4见核（210><297公釐） (誚先閱讀背而之注意事項再楨巧本I ) .H^·
*1T ^1· -18 - A7 ______B7___ 五、發明説明（16 ) 比等所決定，例如要塡埋縱橫比3左右：0 . 5//m以下 之孔時，需要300〜lOOOnm之膜厚度。
I (反射防止膜之成膜） 再進一步以別的濺射室，藉濺射堆積T i N，形成膜 厚度30〜80nm之反射防止膜36。然後，利用以 C 1 2與8 C 1 3爲主體之異方性乾蝕刻裝置選擇式蝕刻由 上述阻擋層33，第1鋁膜34，第2鋁膜3 5及反射防 止膜3 6所構成之堆積層，形成第1金屬配線層4 0之圖 型。 如此形成之金屬配線層4 0已確認，可在縱橫比 0 . 5〜3，口徑0 . 2〜0 . 8#m之接觸孔內，不發 生微孔，能以良好之階躍涵蓋性埋入鋁。 (D)其次說明第2A圖所示之製程。 (第2層間絕緣膜之形成） 在形成有上述第1金靥配線層4 0之基體，即，在形 成有MOS元件之矽基板11與第1層間絕緣膜I1及第 1金屬配線層4 0構成之第1配線領域L 1上，形成由三 層矽氧化膜構成之層間絕緣膜6 0，作爲第2層間絕緣膜 1 2。層間絕緣膜60係由，令S iH4或TEOS等之矽 院化合物，與含有氧氣或溴氧，N2O等之氣體進行氣相反 應而形成之厚度1 0 0〜2 0 0 nm之第1矽氧化膜（基 層）60a ，在lOOPa以下之減壓下以氮氣爲載體， 本紙張又度迖出中挥氏家扰彳（（，NS ) Λ4規栳（2]〇Χ297公梦> ---------^4-- (ΐί先閱请背而之注念事項再^对本頁) 訂 -19- A 7 ___B7__ 五、發明説明（17) 令Si H4與H2〇2反應所形成之厚度5 Ο 0〜 (誚先閱讀背而之注意事項再填巧本頁) 800nm之第2矽氧化膜60b，以及，與上述第1矽 氧化膜6'0 a同樣形成之厚度2 0 0〜5 0 0 nm之第3 矽氧化膜6 0c ’所構成。 在此，上述第2矽氧化膜6 0 b可以令由甲矽烷，乙 矽烷，S i2C 12，S i 等無機矽烷化合物，及 C Η 3 S iH3，三丙矽烷，四乙氧基矽等有機矽烷化合 物中選擇之至少一種矽化合物，與過氧化氫，在1 〇°C以 下之溫度藉減壓CVD法使其反應’而形成。上述第2矽 氧化膜6 0 b其本身具很高之流動性，具有優異之自行平 坦化特性。 (散熱孔之形成） 接著，利用以CHF3&C F4爲主要氣體之反應性蝕 刻劑，選擇性異方性蝕刻第2層間絕緣膜6 0 ( I 2 )及 反射防止膜36，而形成口徑0 · 2〜0 . 5//m之散熱 孔6 2。 (E)其次說明第2B圖所示之製程。 (脫氣處理） 首先說明包含本發明特徵之脫氣製程之熱處理如下。 藉燈處理室，以1 X 1 〇-4P a以下之基本壓力， 1 50〜250 °C之溫度，施加30〜60秒鐘之燈加熱 (熱處理D)。接著，用別的處理室，以0 . 1〜1 . 0 本紙乐尺廋试用中Pi 1¾ *榀彳（(55〇八4岘秸（2丨0乂297公釐) -20- A7 _____B7_ 五、發明説明（18 ) P a之壓力導入氬氣，以3 0 0〜5 5 0 °C之溫度進行 30〜120秒鐘之熱處理（脫氣製程：熱處理E)，進 行熱處理1。 在本製程，首先在熱處理D，主要時包括晶圓之背面 及側面之整個晶圓加熱處理，以去除附著在晶圓之水分。 再於熱處理E，主要去除第2層間絕緣膜I 2中之氣 體化成分（氧氣，氫氣，水，氮氣）。其結果，在後續製 程形成濕潤層及鋁膜時，可防止從層間絕緣膜I 2產生氣 體化成分。‘ 在本實施形態，因爲濕潤層，例如T i膜固溶有數原 子％之氣體化成分（氧氣，氫氣，水，氮氣），因此在形 成有此膜之前，先去除第2層間絕緣膜2中之氣體化成分 ，對能夠在散熱孔內良好形成鋁膜，極其有效。若不充分 去除在濕潤層下層之層間絕緣膜I 2中之氣體化成分，則 在形成濕潤層時，會放出層間絕緣膜I 2中之氣體化成分 ，而此項氣體會進入濕潤層內。而且，在鋁膜之成膜時， 此氣體會脫離濕潤層，逸出到濕潤層與鋁膜之界面，因此 對鋁膜之密接性或流動性有不良影響》 (濕潤層之成膜） ( 藉濺射法，以例如2 0〜7 0 nm厚度之鈦膜，形成 用以構成濕潤層6 3之膜》濺射之溫度以1 0 0°C以下爲 佳，最好是2 5 °C以下。 濕潤層6 3之形成方法對在散熱孔埋入鋁膜有非常大 本纸汰尺度这圯，!: 1¾ β ’4*:伐彳（ds ) Μ現梠（210x297公》) (对先閱讀背而之：;ϊ·意事項再硝3本頁) Τ *1Τ -21 - A7 ____B7_ 五、發明説明（19 ) 之影響》其理由如下。形成在散熱孔6 2內之第2鋁膜 62，係以420〜460 °C之高溫下，以濺射法形成。 這個時^，若在散熱孔上部之濕潤層較厚，構成濕潤層之 物質與鋁會起反應，形成兩者之化合物或合金（例如濕潤 層由鈦形成時爲鋁鈦合金），散熱孔之上端部被這些或合 金阻塞，發生所謂夾斷（pinch off )狀態。在這種夾斷狀 態時，在第2鋁膜之成膜中，鋁向散熱孔內部之流動受到 阻礙，容易在鋁膜發生微孔。 要防止發生微孔，濕潤層6 3之膜厚度最好是散熱孔 6 2底部及其附近較厚，其他之散熱孔6 2之上端部及側 壁部較薄。要形成如此控制膜厚度之濕潤層6 3時，最好 是採用平行光管灘射法（collimator spattering )或長衝程 (long throw )濺射法。本發明人已確認，若藉此等方法形 成濕潤層，便可以形成，口徑0 . 2 A m，縱橫比3以上 (3〜6 )之散熱孔，不會發生夾斷及微孔，十分良好之 鋁膜》 (鋁膜之成膜前之熱處理） 首先，在冷卻晶圓之前，在燈處理室內，以1 X 10_4Pa以下之基本壓力，150〜250t之溫度， 進行2 0〜6 0秒鐘之熱處理（熱處理F)，去除附著在 基板之火等之物質。 (鋁膜成膜前之晶圓之冷卻） 本紙乐尺度这圯中R Β； 5ί-彳:1彳（('NS )八4蚬栳_( 210X 297公釐} ---------^-- (ΐί先閱請背而之注&事項再硝艿本頁) 、1Τ -22- A7 __B7__ 五、發明説明（20 ) 在形成鋁膜之前，使基板溫度降低到1 0 0°C以下， 最好降到室溫〜5 0*C之溫度。此項冷卻製程對降低濕潤 層6 3在1濺射時上昇之基板溫度十分重要。 如此冷卻晶圓，則在形成第1鋁膜6 4時，可儘可能 降低，從第2層間絕緣膜I 2及濕潤層6 3，甚至從整個 晶圓放出之氣體量。其結果，可以防止，吸附在濕潤層 6 3與第1鋁膜6 4之界面之對涵蓋性或密接性有害之氣 體之影響。 此項冷卻製程最好是兼用在此項冷卻後進行之鋁膜之 成膜時所用之濺射裝置來進行。同時，在此冷卻製程，亦 可使用第3 A圖所示之濺射裝置，與上述之在阻擋層表面 形成鋁膜前進行之冷卻製程之相同之理由，取與該製程同 樣之製程較佳。藉此，可以一面提高晶圓W與電極5 2間 之空間之壓力，同時降低處理室內之壓力，因此可以防止 基板之污染，同時獲得良好之冷卻效率。 (鋁膜之成膜） 首先，以200 °C以下，最好以30〜100 °C之溫 度，藉濺射法以高速度形成厚度1 5 0〜3 0 0 nm之含 0 . 2〜1 . 0重量％之銅之鋁膜，而形成第1鋁膜64 。接著，在同一處理室內加熱到基板溫度4 2 0〜 4 6 0°C，同時藉濺射法，以低速度形成同樣含銅之鋁膜 ，形成厚度300〜600nm之第2鋁膜65。在形成 鋁膜時，所謂「高速度」雖然因成膜條件或欲製造之裝置 本纸乐凡度iC 用中 K Pi：象揼t ( ( NS ) ( 210x297/^« ) (邻先閱讀背而之注&事項再填寫本I ) 訂 ^ -23- A7 B7 if- i! U) f A 印 五、發明説明（21 之設計事項，無法一槪加以規定，但是指，大約1 0 nm /秒以上之濺射速度，所謂「低速度」係指大約3 nm/ 秒以下之1濺射速度。 鋁之濺射係在鋁膜之成膜前進行之晶圓之冷卻時所用 之濺射裝置內爲之。如此，由於在同一裝置內進行冷卻製 程及鋁膜之成膜製程，可以減少基板之移動，設置之製程 數，其結果，可以簡化製程，及防止基板之污染。 在此，從第1氣體供應路5 3及第2氣體供應路5 4 ，均供應氬氣。而藉由第2氣體供應路5 4供應之氣體， 控制晶圓W之溫度。 上述濺射裝置之架構，晶圓之溫度控制及濺射時之電 力，係與第1金屬配線層4 0時相同，詳細說明從略。 由於在同一處理室內連續進行第1鋁膜6 4與第2銘 膜6 2之成膜，因而可嚴格控制溫度及電力，因此能夠以 高效率形成較以往爲低溫，且穩定之鋁膜。 上述第1鋁膜6 4之厚度，可以考慮要能夠以良好之 階躍涵蓋性形成連續層，以及能抑制從較該鋁膜6 4爲下 層之濕潤層6 3及第2層間絕緣膜I 2放出氣體化成分等 ，而選擇適當之範圍，例爲2 0 0〜4 Ο Ο n m爲佳。而 第2鋁膜6 5則由散熱孔6 2之大小及其縱橫比等而定’ 例如要塡埋縱橫比3左右，0 . 5gm以下之孔時’需要 300〜lOOOnm之膜厚度。 (反射防止膜之成膜） 木紙张凡度这用中KK Ad ( (_NS ) Λ4叹掐（210X297公釐） (誚先閱讀背而之注§事項再填Λ?本頁)
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•1T -24- :r:;.">「ψ·φ、η""η( 7,"·^: A” c^·印， A7 ____B7___ 五、發明説明（22 ) 再進一步以別的處理室，藉濺射堆積T i N，形成膜 厚度30〜80nm之反射防止膜66。然後，藉以C 12 與B C I'、之氣體爲主體之異方性乾式蝕刻劑選擇性蝕刻， 由上述濕潤層63，第1鋁膜64，第2鋁膜65及反射 防止膜6 6構成之堆積層，形成第2金屬配線層7 0之圖 型。 在如此形成之金屬配線層7 0，確認能夠在縱橫比 0 . 5〜6 ，口徑0 . 2〜0 . 8#m之散熱孔內，不發 生微孔，以良好之階躍涵蓋性塡埋鋁膜。 以後，可視需要，與第2配線領域一樣，形成第3， 第4 .........之多層配線領域。 如上述，可藉以上之方法形成本發明之半導體裝置（ 參照第2圖）。此半導體裝置備有，含MOS元件之矽基 板1 1，形成在上述矽基板1 1上之第1配線領域L 1及 形成在此配線領域L1上之配線領域L2。 第1配線領域L 1備有，藉熱處理去除氣體化成分之 B P S G膜3 0及矽氧化膜2 0構成之第1層間絕緣膜 1 1，形成在上述層間絕緣膜I 1之接觸孔3 2，形成在 上述層間絕緣膜I1及上述接觸孔32表面之阻擋層33 ，以及，形成在上述阻擋層3 3上之由鋁或以鋁爲主要成 v 分之合金形成之鋁膜3 4，3 5。而上述鋁膜3 4係介由 阻擋層33連接在鈦矽化物層19。 第2配線領域L 2備有，藉熱處理去除氣體化成分之 矽氧化膜6 0構成之第2層間絕緣膜I 2，形成在上述層 本纸張尺度这用 '中K巴"( CNS ) AAiSJt ( 210X297^* ) ^^^^1 ^^^^1 ^il^i n^iv ^nn mi a T {对先閱請背而之注意事項再"寫本頁) .11 ^1. -25- A7 ___B7^_____ 五、發明説明（23 ) 間絕緣膜I 2之散熱孔62，形成在上述層間絕緣膜I 2 及上述散熱孔6 2表面之濕潤層6 3，以及，形成在上述 濕潤層6^ 3上之鋁或以鋁爲主要成分之合金構成之鋁膜 6 4，6 5 β (實驗例子） (1 )在第5圖及第6圖表示，爲了調査第2配線領 域L 2之由晶圓放出之氣體量（分壓）因有無脫氣製程而 產生之差異之實驗結果。 在第5圖及第6圖，橫軸表示，從形成鋁膜前之熱處 理（熱處理F )至第2鋁膜6 5之成膜後之處理之定時， 縱軸表示處理室內之殘留氣體之分壓。在第5圖及第6圖 ，以記號Α標示之線段表示，形成第2層間絕緣膜I 2後 經過脫氣過程時，記號B標示之線段表示，形成第2層間 絕緣膜I 2後未再經脫氣製程時。本實驗例之脫氣製程係 以氣壓0 . 2 7 P a ，溫度4 6 0 °C，時間1 2 0秒爲之
P 在各圖，橫軸之記號a及b表示在鋁膜之成膜前進行 之熱處理F (第1處理室）之定時，記號a表示將晶圓放 進第1處理室時，記號b表示藉燈光加熱以2 5 0 °C將晶 圓加熱6 0秒鐘時。第1處理室將氣壓設定在2 . 7X 1 0 0 6 P a。 記號c及d表示，晶圓之冷卻製程（第2處理室）之 定時，記號c表示將晶圓放進第2處理室時，記號d表示 本紙汰凡度这 W 屮 ( 核（210X297公釐) ' -26- ----------- 計先閱讀背而之：意事項再硪寫本頁) 訂 i:) f: A f: A7 _B7_ 五、發明説明（24 ) 將晶圓之溫度冷卻到2 0 °C時。第2處理室之氣壓設定在 〇 . 2 7 P a。而在測量分壓時，將處理室之氣壓降低到 2 · 7 x! 1 0 _ 6 P a。 記號e，f及g表示鋁膜之成膜製程（第3處理室） 之定時，記號e表示將晶圓放進第3處理室時’記號f表 示第1鋁膜剛完成成膜時’記號g表示剛完成第2鋁膜2 成膜時。第3處理室之氣壓設定在0 . 27Pa。而在測 量分壓時，將處理室之氣壓降低到2 . 7xl 0_6P a » 從第5圖及第6圖可以確認，由於在第2層間絕緣膜 I 2之成膜時，濕潤層6 3之成膜前進行脫氣處理，在其 後續之熱處理及鋁膜之成膜時，幾乎不會產生水及氮氣。 對此，未經過上述脫氣製程時，則在其後續之熱處理時， 特別是在記號b所示之熱處理F時，大量放出水及氮氣。 再者，在第1配線領域L1 ，也獲得大體上與第5圖 及第6圖所不結果相同之實驗結果。 (2 )爲了要檢査，鋁膜之成膜前有沒有晶圓之冷卻 製程，對鋁膜之成膜有什麼影響，進行實驗的結果獲得下 述瞭解。再者，鋁膜之成膜係以散熱孔之縱橫比3，1 8 ，層間絕緣膜之厚度1 148nm之條件下爲之。 第8A圖表示，將晶圓從熱處理F之溫度1 2 0°C冷 卻到2 0°C後，進行鋁膜之成膜時，從晶圓截面之電子顯 微鏡照片取得之圖，第8 B圖表示，未將晶圓冷卻，以 1 2 0°C之溫度進行鋁膜之成膜時，從晶圓截面之電子顯 微鏡照片取得之圖。 本纸広反度这圯十K円々（（'NS ) Λ4規铭（2丨Ο X 297公釐） (1A先閱讀背而之注意y項再功〈?!本打) 訂 -27- A 7 __B7__ 五、發明説明（25) 比較冷卻晶圓時之鋁膜之成膜後之基板’與未冷卻時 之基板，加以檢討之結果，冷卻時，如第8 A圖所示’第 1及第21鋁膜以極良好之情況埋入在散熱孔內’而未冷卻 時，設在晶圓上之層間絕緣膜中，在三成左右之散熱孔， 如第8 B圖所示，未能將鋁膜埋進到散熱孔之底部，致產 生微孔1 0 0 » 若有充分冷卻晶圓（參照第8 A圖），在第2層間絕 緣膜與鋁膜之間，確認存在有約2 0 nm之鈦，矽及氧之 無定形層，及A 1 3T i及A 1 T i之混合反應層。而因爲 此混合反應層幾乎完全不含水或氫氣等氣體化成分，因此 混合反應層係牢固密接形成在第1金屬配線層。其結果’ 散熱孔內之鋁膜（64 ’ 65)與第1金屬配線層40 ’ 係以低而穩定之接觸電阻連接在一起。 對此，未冷卻晶圓時（參照第8B圖），則不存在鈦 ，矽及氧之無定形層，而形成A 1 3 T i層。此反應層含有 很多之氣體化成分。其結果，形成第2鋁膜時會從反應層 放出氣體，成爲微孔之原因。而微孔則不僅會使散熱孔內 之鋁膜與第1金屬配線層之接觸電阻變大，又會發生電子 遷移及應力遷移，對半導體裝置之可靠性有重大之不良影 響。 (3 )第7圖係表示，藉照射絶之一次離子之二次離 子重量分析法（S I MS )之測量結果。第7圖係就第2 金屬配線層70之膜構造（T i N膜/A 1膜/T i膜） 求得之S I MS之資料。在第7圖’左側之縱軸以定量方 本紙乐又度这川中（（'N'S)A4規柁（210X 297公釐） (誚先閱讀背而之注¾事項再•本頁) -H-I1
*1T -28 - 4\ l，') η .1 it; f: A 印 A7 _B7_ 五、發明説明（26 ) 式表示矽，氫氣，氮氣及氧氣，右側之縱軸則表示A 1膜 以外各層之二次離子強度。 從第1 7圖中可以確認，在A 1膜中，氫氣，氧氣及氮 氣係在背景位準，在S I M S之臨界檢測儂度以下，幾乎 是不會固溶。 在本發明，如上述，第1及第2鋁膜34，35與第 1及第2鋁膜64，6 5分別以良好狀態埋進接觸孔3 2 及散熱孔62之理由，可以有下列各項。 (a )由於進行脫氣製程，充分放出各層間絕緣膜 I 1 ，I 2，尤其是BPSG膜30及矽氧化膜60內所 含之水或氮氣等氣體，得以在後續之第1鋁膜3 4及第2 鋁膜3 5，或第1鋁膜6 4及第2鋁膜'6 5之成膜過程中 ，防止從BPSG膜30及阻擋層33，或矽氧化膜60 及濕潤層6 3放出氣體。其結果，可以提昇阻擋層3 3與 第1鋁膜3 4，以及濕潤層6 3與第1鋁膜6 4之密接性 ，能夠達成階躍涵蓋性（step coverage )良好之成膜。 (b )在第1鋁膜3 4與6 4之成膜時，將基板溫度 設定在2 0 0°C以下之較低溫，使其不放出含在B P S G 膜3 0及阻擋層3 3，以及矽氧化膜6 0及濕潤層6 3之 水分或氮氣，再加上述脫氣製程之效果，而得以提高第1 鋁膜3 4與阻擋層3 3之密接性，以及第1鋁膜6 4與濕 潤層6 3之密接性。 (C )而且，由於第1鋁膜3 4及6 4本身有在基板 溫度上昇時，抑制從下層發生氣體之功能，因此能夠以較 本紙张尺度迖朽中彳（（’NS ) ΜΦΙ4 ( 2丨0>；297公釐） {"先閱讀背而之注意事項再楨寫本頁) *?τ -29- A7 ____ B7_ 五、發明説明（27 ) 高溫度進行後續之第2鋁膜3 5及6 5之成膜，使第2鋁 膜不良好之流動擴散》 如以I上所述，依據本發明時，因爲在鋁膜之濺射前， 至少有脫氣製程與冷卻製程，而更好是在同一處理室內連 續形成鋁膜，因此能夠以鋁或鋁合金塡埋0 . 2 //m前後 之接觸孔及散熱孔，而得提高可靠性及製成率。同時，構 成接觸部之鋁膜也不會有銅等之偏析或結晶粒之異常生長 ，在包含遷移等之可靠性亦十分良好。 再者，上述實施形態係就含有雙層之配線領域之半導 體裝置進行說明，但本發明當然可以適用在包含三層以上 之配線領域之半導體裝置，同時，不另是含有N頻道型 MO S元件之半導體裝置，也可以應用在含有P頻道型或 CMO S型元件等之各種元件之半導體裝置》 圖式之簡單說明 第1 A圖，第1 B圖及第1 C.圖係以模式方式按製程 順序表示本發明半導體裝置之製造方法之一個例子之截面 圖。 第2A圖及第2B邐係及模式方另按製程順序表示緊 接著第1C圖所示之製程進行之半導體裝置之製造方法之 一個例子之截面圖。 第3 A.圖係以模式方式表示本發明之實施形態所使用 硪射裝置之一個例子之圖，第3 B圖係表示平枱之一個例 子之平面圖。 本紙乐尺度试用十K K (行'=々（CTNS ) ( 210X297^·« ) n> B^la 1^1 m m i i I H (誚先閱讀背1δ之注4事項再功<巧本页) =·6 -30- 經"·部中央標準局Η工消费合作社印聚 A7 _B7五、發明説明（28 ) 第4圖係表示，使用第3 A圖所示濺射裝置控制基板 溫度時之時間與基板溫度之關係之圖。 第5圖係表示本發明半導體裝置之製造方法之處理定 時與處理室內之殘留氣體（水）之分壓之關係之圖。 第6圖係表示本發明半導體裝霞之製造方法之處理定 時與處理室內之殘留氣體（氮）之分壓之關係之圖。 第7圖係表示第2金屬配線層構造之SIMS之資料 之圖。 第8 A圖係表示冷卻晶圓時，將鋁成膜時之晶圓截面 之電子顯微鏡照片，第8 B圖係表示不冷卻晶圓，將鋁成 膜時之晶圓截面之電子顯微鏡照片》 符號說明 11 矽基板 12 場絕緣膜 13 閘極氧化膜 14 閘電極 15 低濃度雜質層 16 高濃度雜質層 17 側壁分隔膜 18-20 矽氧化膜 19 鈦矽化物層 30BPSG 膜 3 2 接觸孔 ("先閱讀背而之注意事項再填寫本頁)
本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) 格（210Χ297公犮） -31 - A7五、發明説明（29 3 3 阻 擋 層 3 4 第 1 鋁 3 5 第 2 鋁 6 0 (6 0 a 6 2 散 熱 孔 6 3 濕 潤 層 6 4 第 1 鋁 6 5 第 2 鋁 I 1 第 1 層 I 2 第 2 層 L 1 第 1 層 L 2 第 2 層 ) 膜 膜 ，6 0 b ，6 c) 矽氧化膜 膜 膜 間絕緣膜 間絕緣膜 配線領域 配線領域 ("1間讀背而之注念事項再填寫本頁) Γ 裝· 丁 ·ν'β 經潢部中央5έ4*-局R工消於合作杜印裝 本纸張尺度適用中國國家標孪（CNS ) Λ4^格（210Χ 297公犮） -32 -

Claims (1)

  1. Μ請委員明示，本案修正後是否變更名實質内容 f V Α8 公舌,，h:- ?88 年，/月 >曰吏主 ___- 」 D8 六、申請專利範圍 第871 1 6449號專利申請案 中文申請專利範圍更正本 民國89年11月修正 1 .—種半導體裝置’係備有，包含元件之半導體基 板及多層配線領域之半導體裝置，其第2層以上之配線領 域之至少一層含有： 藉熱處理去除氣體化成分之層間絕緣膜； 形成在上述層間絕緣膜之散熱孔； 形成在上述層間絕緣膜及散熱孔之表面之濕潤層：以 及， 形成在上述濕潤層上之鋁，或以鋁爲主要成分之合金 構成之鋁膜。 2 ·如申請專利範圍第1項之半導體裝置， 上述濕潤層係由鈦或鉻所構成。 3 . —種半導體裝置之製造方法，係備有，包含元件 之半導體基板及多層配線領域之半導體裝置之製造方法， 其第2層以上之配線領域之至少一層含有下列製程（a ) 至製程（f )': (a )在形成於基體上之層間絕緣膜形成散熱孔之製 程； (b) 在減壓下，以300〜550t之基板溫度進 行熱處理，藉此去除含在上述層間絕緣膜之氣體化成分之 脫氣製程； (c) 在上述層間絕緣膜及上述散熱孔之表面形成濕 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )从規《格（210X297公釐）_ 1 · -------^--1^.-- (請先閲讀背面之注意事項4*本頁) 訂 線 經濟部智慧时4工消費合作社印製 β7ΐ 16 449 !! D8 六、申請專利範圍 ---------i裝— (請先Μ讀背面之注意ί項再填寫本頁) 1 ·—種半導體裝置，係備有，包含元件之半導體基 板及多層配線領域之半導體裝置，其第2層以上之配線領 域之至少一層含有： 藉熱處理去除氣體化成分之層間絕緣膜； 形成在上述層間絕緣膜之散熱孔； 形成..在上述層間絕緣膜及散熱孔之表面之濕潤層；以 及， 形成在上述濕潤層上之鋁，或以鋁爲主^成分之合金 構成之鋁膜。 2.如申請專利範圍第1項之半導體裝置， 上述濕潤層係由鈦或锆所構成。 3 · —種半導體裝置之製造方法，係備有，包含元件 之半導體基板及多層配線領域之半導體裝置之製造方法， 其第2層以上之配線領域之至少一層含有下列製程（a ) 至製程（f ): (a )在形成於基體上之層間絕緣膜形成散熱孔之製 程； 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 (b )在減壓下，以3 0 0〜5 5 0 °C之基板溫度進 行熱處理，藉此去除含在上述層間絕緣膜之氣體化成分之 脫氣製程； (c) 在上述層間絕緣膜及上述散熱孔之表面形成濕 潤層之製程； (d) 將基板溫度冷卻到1〇〇 °C以下之製程： (e )在上述濕潤層上，以2 0 0 °C以下之溫度形成 -33- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4规格（210X297公釐）
    六、申請專利範圍 ’銘或以鋁爲主要成分之合金構成之第1鋁膜之製程；以 及， (ί )在上述第1鋁膜上，以3 0 0 t以下之溫度形 成’鋁或以鋁爲主要成分之合金構成之第2鋁膜之製程》 4 .如申請專利範圍第3項之半導體裝置之製造方法 ’上述製程（e )及（ί )之鋁膜之形成，係以濺射法爲 之。 5. 如申請專利範圍第3項之半導體裝置之製造方法 ，上述製程（e )及（f )之鋁膜之形成，係在同一處理 室內連續進行。 6. 如申請專利範圍第3項之半導體裝置之^製造方法 ，上述製程（d) ， （e)及（f)，係在備有保持減壓 狀態之多數處理室之同一裝置內連續進行。 7 .如申請專利範圍第3項乏半導體裝置之製造方法 ，上述製程（e )及（f )之鋁膜之形成，係藉控制載置 上述基板之平枱之溫度而達成。 -------J 秀—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁 ί Γ 經濟部中夹揉率局負工消費合作社印«. 1[紙張ΛΑ逋用中國國家揲率(CNS ) A4«^· ( 210Χ297公羡）.34 - Μ請委員明示，本案修正後是否變更名實質内容 f V Α8 公舌,，h:- ?88 年，/月 >曰吏主 ___- 」 D8 六、申請專利範圍 第871 1 6449號專利申請案 中文申請專利範圍更正本 民國89年11月修正 1 .—種半導體裝置’係備有，包含元件之半導體基 板及多層配線領域之半導體裝置，其第2層以上之配線領 域之至少一層含有： 藉熱處理去除氣體化成分之層間絕緣膜； 形成在上述層間絕緣膜之散熱孔； 形成在上述層間絕緣膜及散熱孔之表面之濕潤層：以 及， 形成在上述濕潤層上之鋁，或以鋁爲主要成分之合金 構成之鋁膜。 2 ·如申請專利範圍第1項之半導體裝置， 上述濕潤層係由鈦或鉻所構成。 3 . —種半導體裝置之製造方法，係備有，包含元件 之半導體基板及多層配線領域之半導體裝置之製造方法， 其第2層以上之配線領域之至少一層含有下列製程（a ) 至製程（f )': (a )在形成於基體上之層間絕緣膜形成散熱孔之製 程； (b) 在減壓下，以300〜550t之基板溫度進 行熱處理，藉此去除含在上述層間絕緣膜之氣體化成分之 脫氣製程； (c) 在上述層間絕緣膜及上述散熱孔之表面形成濕 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )从規《格（210X297公釐）_ 1 · -------^--1^.-- (請先閲讀背面之注意事項4*本頁) 訂 線 經濟部智慧时4工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財4局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 潤層之製程； (d )將基板溫度冷卻到1 0 0°C以下之製程； (e )在上述濕潤層上，以2 0 0 °C以下之溫度形鹿 @或以鋁爲主要成分之合金構成之第1鋁膜之製程；以及 (f )在上述第1鋁膜上，以300°C以Ji之溫度形 成鋁或以鋁爲主要成分之合金構成之第2鋁膜之製程》 4 .如申請專利範圍第3項之半導體裝置之製造方法 ，上述製程（e )及（f )之鋁膜之形成，係以濺射法爲 之。 5 .如申請專利範圍第3項之半導體裝置之製造方法 ，上述製程（e )及（f )之鋁膜之形成，係在同一處理 室內連續進行。 6 .如申請專利範圍第3項之半導體裝置之製造方法 ，上述製程（d) ，（e)及（f)，係在備有保持減壓 狀態之多數處理室之同一裝置內連續進行。 7 .如申請專利範圍第3項之半導體裝置之製造方法 ，上述製程（e )及（f )之鋁膜之形成，係藉控制載置 上述基板之平枱之溫度而達成。 請 先 聞 讀 背 之 注 t 本 頁 裝 訂 線 本紙伕尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐）-2 -------
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