JP2000150653A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 配線材料として有用なアルミニウムあるいは
アルミニウム合金をスルーホール内に埋め込み、アルミ
ニウムあるいはアルミニウム合金の表面にウイスカーの
発生を防ぐことができる半導体装置の製造方法を提供す
る。 【解決手段】 半導体装置の製造方法は、以下の工程
(a)〜(c)を含む。 (a)素子を含む半導体基板11の上に形成された層間
絶縁膜(シリコン酸化膜20およびBPSG膜30)に
コンタクトホール32を形成する工程、(b)層間絶縁
膜32およびコンタクトホール32の上に、アルミニウ
ムあるいはアルミニウムを主成分とする合金からなる第
1のアルミニウム膜34および第2のアルミニウム膜3
5を形成する工程、および(c)第2のアルミニウム膜
35を徐冷する工程。
アルミニウム合金をスルーホール内に埋め込み、アルミ
ニウムあるいはアルミニウム合金の表面にウイスカーの
発生を防ぐことができる半導体装置の製造方法を提供す
る。 【解決手段】 半導体装置の製造方法は、以下の工程
(a)〜(c)を含む。 (a)素子を含む半導体基板11の上に形成された層間
絶縁膜(シリコン酸化膜20およびBPSG膜30)に
コンタクトホール32を形成する工程、(b)層間絶縁
膜32およびコンタクトホール32の上に、アルミニウ
ムあるいはアルミニウムを主成分とする合金からなる第
1のアルミニウム膜34および第2のアルミニウム膜3
5を形成する工程、および(c)第2のアルミニウム膜
35を徐冷する工程。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置および
その製造方法に関し、特に微細化が可能であって、かつ
アルミニウムを用いたコンタクト構造を有する半導体装
置およびその製造方法に関する。
その製造方法に関し、特に微細化が可能であって、かつ
アルミニウムを用いたコンタクト構造を有する半導体装
置およびその製造方法に関する。
【0002】
【背景技術】LSIなどの半導体装置においては、素子
の微細化,高密度化および多層化に伴い、アスペクト比
の大きいコンタクトホールが必要とされている。このよ
うなコンタクトホールへの配線材料の埋め込みは難し
く、近年、重要な技術的課題となっている。そして、配
線材料として有用なアルミニウムあるいはアルミニウム
合金によってコンタクトホール内を埋め込むことが試み
られている。
の微細化,高密度化および多層化に伴い、アスペクト比
の大きいコンタクトホールが必要とされている。このよ
うなコンタクトホールへの配線材料の埋め込みは難し
く、近年、重要な技術的課題となっている。そして、配
線材料として有用なアルミニウムあるいはアルミニウム
合金によってコンタクトホール内を埋め込むことが試み
られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、配線
材料として有用なアルミニウムあるいはアルミニウム合
金をスルーホール内に埋め込み、アルミニウムあるいは
アルミニウム合金の表面にウイスカーの発生を防ぐこと
ができる半導体装置の製造方法を提供する。
材料として有用なアルミニウムあるいはアルミニウム合
金をスルーホール内に埋め込み、アルミニウムあるいは
アルミニウム合金の表面にウイスカーの発生を防ぐこと
ができる半導体装置の製造方法を提供する。
【0004】
【課題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、以下の工程(a)〜(c)を含む。 (a)素子を含む半導体基板の上に形成された層間絶縁
膜にスルーホールを形成する工程、(b)前記層間絶縁
膜および前記スルーホールの上に、アルミニウムあるい
はアルミニウムを主成分とする合金からなるアルミニウ
ム膜を形成する工程、および(c)前記アルミニウム膜
を徐冷する工程。
造方法は、以下の工程(a)〜(c)を含む。 (a)素子を含む半導体基板の上に形成された層間絶縁
膜にスルーホールを形成する工程、(b)前記層間絶縁
膜および前記スルーホールの上に、アルミニウムあるい
はアルミニウムを主成分とする合金からなるアルミニウ
ム膜を形成する工程、および(c)前記アルミニウム膜
を徐冷する工程。
【0005】本願発明者らによれば、工程(c)におい
て、前記アルミニウム膜を徐冷することにより、アルミ
ニウム膜に生じる熱ストレスを緩和させることができ、
かつ、アルミニウム膜の表面において、ウイスカーの発
生をほぼ完全に防ぐことができることを確認した。
て、前記アルミニウム膜を徐冷することにより、アルミ
ニウム膜に生じる熱ストレスを緩和させることができ、
かつ、アルミニウム膜の表面において、ウイスカーの発
生をほぼ完全に防ぐことができることを確認した。
【0006】前記工程(b)において、前記アルミニウ
ム膜は、200℃以下、好ましくは30〜100℃の温
度で、アルミニウムあるいはアルミニウムを主成分とす
る合金からなる第1のアルミニウム膜を形成する工程
(d)と、前記第1のアルミニウム膜の上に、300℃
以上、好ましくは350〜450℃の温度で、アルミニ
ウムあるいはアルミニウムを主成分とする合金からなる
第2のアルミニウム膜を形成する工程(e)とにより形
成されることが好ましい。
ム膜は、200℃以下、好ましくは30〜100℃の温
度で、アルミニウムあるいはアルミニウムを主成分とす
る合金からなる第1のアルミニウム膜を形成する工程
(d)と、前記第1のアルミニウム膜の上に、300℃
以上、好ましくは350〜450℃の温度で、アルミニ
ウムあるいはアルミニウムを主成分とする合金からなる
第2のアルミニウム膜を形成する工程(e)とにより形
成されることが好ましい。
【0007】アルミニウム膜と層間絶縁膜との間に介在
する中間層、たとえばバリア層またはウエティング層な
どの上に、前記アルミニウム膜を形成する際、工程
(d)を経ることにより、以下の利点がある。
する中間層、たとえばバリア層またはウエティング層な
どの上に、前記アルミニウム膜を形成する際、工程
(d)を経ることにより、以下の利点がある。
【0008】中間層の上に、上記の条件で第1のアルミ
ニウム膜を形成することにより、前記層間絶縁膜および
中間層に含まれるガス化成分をガス化させることを抑制
でき、中間層から外部に発生するガスによる中間層の濡
れ性の低下を防止することができる。その結果、第1の
アルミニウム膜を中間層に対して良好に密着させること
ができ、ステップカバレッジの良い成膜が可能である。
ニウム膜を形成することにより、前記層間絶縁膜および
中間層に含まれるガス化成分をガス化させることを抑制
でき、中間層から外部に発生するガスによる中間層の濡
れ性の低下を防止することができる。その結果、第1の
アルミニウム膜を中間層に対して良好に密着させること
ができ、ステップカバレッジの良い成膜が可能である。
【0009】そして、この第1のアルミニウム膜がある
ことにより、基板の温度が上がったとしても、第1のア
ルミニウム膜より下層の層間絶縁膜および中間層からの
ガスの発生を抑制することができるため、第2のアルミ
ニウム膜の成膜工程(e)において、比較的高い温度、
すなわちアルミニウムあるいはアルミニウム合金が流動
拡散できる程度の高い温度、具体的には300℃以上、
好ましくは350〜450℃で第2のアルミニウム膜を
形成することができる。
ことにより、基板の温度が上がったとしても、第1のア
ルミニウム膜より下層の層間絶縁膜および中間層からの
ガスの発生を抑制することができるため、第2のアルミ
ニウム膜の成膜工程(e)において、比較的高い温度、
すなわちアルミニウムあるいはアルミニウム合金が流動
拡散できる程度の高い温度、具体的には300℃以上、
好ましくは350〜450℃で第2のアルミニウム膜を
形成することができる。
【0010】このように、工程(d)において比較的低
い温度で第1のアルミニウム膜を形成し、および工程
(e)において比較的高い温度で第2のアルミニウム膜
を形成することにより、ボイドの発生がなく良好なステ
ップカバレッジのコンタクトホールへの埋め込みが可能
となる。さらに、本発明の製造方法は、0.2μmのコ
ンタクトホールに適用できることが確認されている。
い温度で第1のアルミニウム膜を形成し、および工程
(e)において比較的高い温度で第2のアルミニウム膜
を形成することにより、ボイドの発生がなく良好なステ
ップカバレッジのコンタクトホールへの埋め込みが可能
となる。さらに、本発明の製造方法は、0.2μmのコ
ンタクトホールに適用できることが確認されている。
【0011】前記工程(d)および(e)でのアルミニ
ウム膜の成膜は、スパッタ法が望ましく、さらに第1の
アルミニウム膜および第2のアルミニウム膜は同一チャ
ンバ内で連続的に行われることが望ましい。このように
アルミニウム膜の成膜を同一チャンバ内で連続的に行う
ことにより、基板温度のコントロールが容易であると共
に、雰囲気の制御なども正確にすることができ、第1の
アルミニウム膜の表面に酸化膜が形成されるなどの不都
合を回避することができる。。
ウム膜の成膜は、スパッタ法が望ましく、さらに第1の
アルミニウム膜および第2のアルミニウム膜は同一チャ
ンバ内で連続的に行われることが望ましい。このように
アルミニウム膜の成膜を同一チャンバ内で連続的に行う
ことにより、基板温度のコントロールが容易であると共
に、雰囲気の制御なども正確にすることができ、第1の
アルミニウム膜の表面に酸化膜が形成されるなどの不都
合を回避することができる。。
【0012】本発明は、主として以下の三つの工程のう
ち、いずれかの工程を含むことができる。
ち、いずれかの工程を含むことができる。
【0013】(1)第1に、前記工程(a)の後に、さ
らに、減圧下において、300〜550℃の基板温度で
熱処理することにより、前記層間絶縁膜に含まれるガス
化成分を除去する脱ガス工程(f)を含むことが好まし
い。
らに、減圧下において、300〜550℃の基板温度で
熱処理することにより、前記層間絶縁膜に含まれるガス
化成分を除去する脱ガス工程(f)を含むことが好まし
い。
【0014】この脱ガス工程を経ることにより、後の工
程、例えば、300℃以上の高温条件下で行われる第2
のアルミニウム膜の形成工程などにおいて、層間絶縁膜
に含まれる水、窒素、水素あるいは酸素などのガスの発
生を抑制することができる。
程、例えば、300℃以上の高温条件下で行われる第2
のアルミニウム膜の形成工程などにおいて、層間絶縁膜
に含まれる水、窒素、水素あるいは酸素などのガスの発
生を抑制することができる。
【0015】本願発明者によれば、このような層間絶縁
膜から発生するガスは、中間層に吸収され、かつコンタ
クトホール内のアルミニウム膜には吸収されないことが
確認されている。従って、工程(f)により層間絶縁膜
に含まれるガス化成分を除去することにより、このよう
なガスが中間層と第1のアルミニウム膜との間に存在す
ることによる、中間層の濡れ性の低下やボイドの発生を
確実に抑制することができる。その結果、コンタクトホ
ール内にカバレッジが良好で低抵抗のアルミニウム膜か
らなるコンタクト部を形成することができる。
膜から発生するガスは、中間層に吸収され、かつコンタ
クトホール内のアルミニウム膜には吸収されないことが
確認されている。従って、工程(f)により層間絶縁膜
に含まれるガス化成分を除去することにより、このよう
なガスが中間層と第1のアルミニウム膜との間に存在す
ることによる、中間層の濡れ性の低下やボイドの発生を
確実に抑制することができる。その結果、コンタクトホ
ール内にカバレッジが良好で低抵抗のアルミニウム膜か
らなるコンタクト部を形成することができる。
【0016】ここにおいて、「ガス化成分」とは、例え
ば、減圧下において、基板温度が300℃以上の時に、
堆積層、すなわち層間絶縁膜あるいは中間層から発生す
る水、水素、酸素あるいは窒素などのガス成分をいう。
また、「減圧下」とは、好ましくは2.6Pa以下、よ
り好ましくは1.3Pa以下の気圧をいう。
ば、減圧下において、基板温度が300℃以上の時に、
堆積層、すなわち層間絶縁膜あるいは中間層から発生す
る水、水素、酸素あるいは窒素などのガス成分をいう。
また、「減圧下」とは、好ましくは2.6Pa以下、よ
り好ましくは1.3Pa以下の気圧をいう。
【0017】(2)第2に、前記工程(b)の前に、さ
らに、基板温度を100℃以下、好ましくは常温〜50
℃に冷却する工程(g)を含むことが好ましい。
らに、基板温度を100℃以下、好ましくは常温〜50
℃に冷却する工程(g)を含むことが好ましい。
【0018】この工程(g)で基板温度を冷却すること
により、第1のアルミニウム膜を成膜する前に基板温度
を十分に下げることができる。前記工程(f)の脱ガス
工程で基板温度を300℃以上の高温にするため、この
工程(g)で基板温度を確実に低下させることにより、
以後の工程(b)での温度調節を確実に行うことができ
る。また、この工程(g)を経ることにより、第1のア
ルミニウム膜を成膜する際に、層間絶縁膜および中間
層、さらにウエハ全面から放出されるガス量を極力少な
くすることができる。その結果、中間層と第1のアルミ
ニウム膜との界面に吸着する、カバレッジ性や密着性に
有害なガスの影響を防ぐことができる。
により、第1のアルミニウム膜を成膜する前に基板温度
を十分に下げることができる。前記工程(f)の脱ガス
工程で基板温度を300℃以上の高温にするため、この
工程(g)で基板温度を確実に低下させることにより、
以後の工程(b)での温度調節を確実に行うことができ
る。また、この工程(g)を経ることにより、第1のア
ルミニウム膜を成膜する際に、層間絶縁膜および中間
層、さらにウエハ全面から放出されるガス量を極力少な
くすることができる。その結果、中間層と第1のアルミ
ニウム膜との界面に吸着する、カバレッジ性や密着性に
有害なガスの影響を防ぐことができる。
【0019】また、前記工程(b)および(g)は、減
圧状態が保たれている複数のチャンバを有する同一の装
置内で連続的に行われることが好ましい。これにより、
基板の移動、設置の工程の減少が図られ、その結果、工
程の簡便化および基板の汚染を防止することができる。
圧状態が保たれている複数のチャンバを有する同一の装
置内で連続的に行われることが好ましい。これにより、
基板の移動、設置の工程の減少が図られ、その結果、工
程の簡便化および基板の汚染を防止することができる。
【0020】(3)第3に、前記工程(c)の後に、さ
らに、前記アルミニウム膜の上に、常温〜100℃の温
度で、第3のアルミニウム膜を形成する工程(h)を含
むことができる。
らに、前記アルミニウム膜の上に、常温〜100℃の温
度で、第3のアルミニウム膜を形成する工程(h)を含
むことができる。
【0021】前記工程(h)での第3のアルミニウム膜
の形成は、スパッタ法で行われることが好ましい。ま
た、前記工程(c)および(h)は、同一チャンバ内で
連続的に行われることが好ましい。これにより、基板の
移動、設置の工程の減少が図られ、その結果、工程の簡
便化および基板の汚染を防止することができる。
の形成は、スパッタ法で行われることが好ましい。ま
た、前記工程(c)および(h)は、同一チャンバ内で
連続的に行われることが好ましい。これにより、基板の
移動、設置の工程の減少が図られ、その結果、工程の簡
便化および基板の汚染を防止することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】図1(A)〜(C)は、本発明に
係る半導体装置の製造方法および半導体装置の一実施の
形態を説明するための概略断面図である。
係る半導体装置の製造方法および半導体装置の一実施の
形態を説明するための概略断面図である。
【0023】以下に、半導体装置の製造方法の一例を示
す。
す。
【0024】(素子の形成)まず、一般的に用いられる
方法によって、シリコン基板11にMOS素子が形成さ
れる。具体的には、例えば、シリコン基板11上に選択
酸化によってフィールド絶縁膜12が形成され、アクテ
ィブ領域にゲート酸化膜13が形成される。チャネル注
入により、しきい値電圧を調整した後、モノシラン(S
iH4)を熱分解して成長させたポリシリコン膜の上に
タングステンシリサイドがスパッタされ、さらにシリコ
ン酸化膜18を積層し所定パターンにエッチングするこ
とにより、ゲート電極14が形成される。このとき、必
要に応じて、フィールド絶縁膜12上にポリシリコン膜
およびタングステンシリサイド膜からなる配線層37が
形成される。
方法によって、シリコン基板11にMOS素子が形成さ
れる。具体的には、例えば、シリコン基板11上に選択
酸化によってフィールド絶縁膜12が形成され、アクテ
ィブ領域にゲート酸化膜13が形成される。チャネル注
入により、しきい値電圧を調整した後、モノシラン(S
iH4)を熱分解して成長させたポリシリコン膜の上に
タングステンシリサイドがスパッタされ、さらにシリコ
ン酸化膜18を積層し所定パターンにエッチングするこ
とにより、ゲート電極14が形成される。このとき、必
要に応じて、フィールド絶縁膜12上にポリシリコン膜
およびタングステンシリサイド膜からなる配線層37が
形成される。
【0025】次いで、リンをイオン注入することにより
ソース領域あるいはドレイン領域の低濃度不純物層15
が形成される。次いで、ゲート電極14のサイドにシリ
コン酸化膜からなる側壁スペーサ17が形成された後、
ヒ素をイオン注入し、ハロゲンランプを用いたアニール
処理によって不純物の活性化を行うことにより、ソース
領域あるいはドレイン領域の高濃度不純物層16が形成
される。
ソース領域あるいはドレイン領域の低濃度不純物層15
が形成される。次いで、ゲート電極14のサイドにシリ
コン酸化膜からなる側壁スペーサ17が形成された後、
ヒ素をイオン注入し、ハロゲンランプを用いたアニール
処理によって不純物の活性化を行うことにより、ソース
領域あるいはドレイン領域の高濃度不純物層16が形成
される。
【0026】次に、100nm以下のシリコン酸化膜を
気相成長させ、HFとNH4Fの混合水溶液で選択的に
エッチングすることにより、所定のシリコン基板領域を
露出させる。続いて、例えばチタンを30〜100nm
程度の膜厚でスパッタし、酸素を50ppm以下に制御
した窒素雰囲気中において650〜750℃の温度で数
秒〜60秒程度の瞬間アニールを行うことにより、開口
したシリコン基板表面にチタンのモノシリサイド層が、
シリコン酸化膜18上にはチタンリッチのチツ化チタン
(TiN)層が形成される。次いで、NH4OHとH2O
2の混合水溶液中に浸漬すると、前記TiN層はエッチ
ングされてシリコン基板表面のみにチタンのモノシリサ
イド層が残る。さらに、750〜850℃のランプアニ
ールを行って、前記モノシリサイド層をダイシリサイド
化させて、高濃度不純物層16の表面に自己整合的にチ
タンシリサイド層19が形成される。
気相成長させ、HFとNH4Fの混合水溶液で選択的に
エッチングすることにより、所定のシリコン基板領域を
露出させる。続いて、例えばチタンを30〜100nm
程度の膜厚でスパッタし、酸素を50ppm以下に制御
した窒素雰囲気中において650〜750℃の温度で数
秒〜60秒程度の瞬間アニールを行うことにより、開口
したシリコン基板表面にチタンのモノシリサイド層が、
シリコン酸化膜18上にはチタンリッチのチツ化チタン
(TiN)層が形成される。次いで、NH4OHとH2O
2の混合水溶液中に浸漬すると、前記TiN層はエッチ
ングされてシリコン基板表面のみにチタンのモノシリサ
イド層が残る。さらに、750〜850℃のランプアニ
ールを行って、前記モノシリサイド層をダイシリサイド
化させて、高濃度不純物層16の表面に自己整合的にチ
タンシリサイド層19が形成される。
【0027】なお、ゲート電極14をポリシリコンのみ
で形成して選択エッチングで露出させた場合には、ゲー
ト電極とソース,ドレイン領域の両者が側壁スペーサで
分離されたチタンサリサイド構造になる。
で形成して選択エッチングで露出させた場合には、ゲー
ト電極とソース,ドレイン領域の両者が側壁スペーサで
分離されたチタンサリサイド構造になる。
【0028】(層間絶縁膜の形成)次に、層間絶縁膜の
一部として、まず、テトラエトキシラン(TEOS)と
酸素とをプラズマ反応させることにより、膜厚100〜
200nmのシリコン酸化膜20が形成される。このシ
リコン酸化膜20は、チタンシリサイド層19の酸化や
カスピングもなく、SiH4から成長させた膜より絶縁
性も高くフッ化水素の水溶液に対するエッチング速度も
遅く、緻密な膜となる。
一部として、まず、テトラエトキシラン(TEOS)と
酸素とをプラズマ反応させることにより、膜厚100〜
200nmのシリコン酸化膜20が形成される。このシ
リコン酸化膜20は、チタンシリサイド層19の酸化や
カスピングもなく、SiH4から成長させた膜より絶縁
性も高くフッ化水素の水溶液に対するエッチング速度も
遅く、緻密な膜となる。
【0029】ここでは、チタンシリサイド層19上に直
接シリコン酸化膜を形成させるが、このときの成膜温度
が高いと成膜初期に酸化性ガスとチタンシリサイドとが
簡単に反応してクラックや剥離を生じ易いため、処理温
度は好ましくは600℃以下、より好ましくは250〜
400℃で行うことが望ましい。そして、シリコン酸化
膜がチタンシリサイド層19上に100nm程度の膜厚
で前述した比較的低温で形成された後は、水蒸気以外の
酸化雰囲気にさらされるアニールや気相酸化処理であれ
ば、温度を900℃位まで上げても問題とならない。
接シリコン酸化膜を形成させるが、このときの成膜温度
が高いと成膜初期に酸化性ガスとチタンシリサイドとが
簡単に反応してクラックや剥離を生じ易いため、処理温
度は好ましくは600℃以下、より好ましくは250〜
400℃で行うことが望ましい。そして、シリコン酸化
膜がチタンシリサイド層19上に100nm程度の膜厚
で前述した比較的低温で形成された後は、水蒸気以外の
酸化雰囲気にさらされるアニールや気相酸化処理であれ
ば、温度を900℃位まで上げても問題とならない。
【0030】次に、層間絶縁膜の一部として、前記シリ
コン酸化膜20上に、SiH4あるいはTEOSなどの
シラン化合物と、酸素やオゾン等と、リンおよびホウ素
とを含むガスを気相反応させることにより、膜厚数百n
m〜1μm位のBPSG膜30が形成される。その後、
窒素雰囲気中で800〜900℃のアニールを行い、高
温フローによる平坦化を行う。なお、BPSG膜30の
高温フローを行う代わりに、化学的機械的研磨(CM
P)あるいは一般的に用いられるSOG膜を用いて平坦
化を行うこともできる。
コン酸化膜20上に、SiH4あるいはTEOSなどの
シラン化合物と、酸素やオゾン等と、リンおよびホウ素
とを含むガスを気相反応させることにより、膜厚数百n
m〜1μm位のBPSG膜30が形成される。その後、
窒素雰囲気中で800〜900℃のアニールを行い、高
温フローによる平坦化を行う。なお、BPSG膜30の
高温フローを行う代わりに、化学的機械的研磨(CM
P)あるいは一般的に用いられるSOG膜を用いて平坦
化を行うこともできる。
【0031】(コンタクトホールの形成)次いで、CH
F3とCF4とを主ガスとした反応性イオンエッチャーで
層間絶縁膜を構成するBPSG膜30およびシリコン酸
化膜20を選択的に異方性エッチングすることにより、
口径が0.2〜0.5μmのコンタクトホール32が形
成される。
F3とCF4とを主ガスとした反応性イオンエッチャーで
層間絶縁膜を構成するBPSG膜30およびシリコン酸
化膜20を選択的に異方性エッチングすることにより、
口径が0.2〜0.5μmのコンタクトホール32が形
成される。
【0032】(脱ガス処理)まず、ランプチャンバで、
1×10-4Pa以下のベース圧力、150〜250℃の
温度で30〜60秒間のランプ加熱(熱処理A)を施
す。次いで、別のチャンバで0.1〜1.0Paの圧力
でアルゴンガスを導入し、300〜550℃の温度で、
30〜120秒間の熱処理(脱ガス工程;熱処理B)を
行うことによって、脱ガス処理を行う。
1×10-4Pa以下のベース圧力、150〜250℃の
温度で30〜60秒間のランプ加熱(熱処理A)を施
す。次いで、別のチャンバで0.1〜1.0Paの圧力
でアルゴンガスを導入し、300〜550℃の温度で、
30〜120秒間の熱処理(脱ガス工程;熱処理B)を
行うことによって、脱ガス処理を行う。
【0033】この工程においては、まず、熱処理Aにお
いて、主として、ウエハの裏面および側面を含むウエハ
全体を加熱処理することにより、ウエハに付着している
水分などを除去できる。
いて、主として、ウエハの裏面および側面を含むウエハ
全体を加熱処理することにより、ウエハに付着している
水分などを除去できる。
【0034】さらに、熱処理Bにおいて、主として、層
間絶縁膜を構成するBPSG膜30中のガス化成分(酸
素,水素,水,チッ素)を除去することができる。その
結果、次工程のバリア層およびアルミニウム膜の形成時
に、BPSG膜からのガス化成分の発生が防止できる。
間絶縁膜を構成するBPSG膜30中のガス化成分(酸
素,水素,水,チッ素)を除去することができる。その
結果、次工程のバリア層およびアルミニウム膜の形成時
に、BPSG膜からのガス化成分の発生が防止できる。
【0035】本実施の形態においては、バリア層33
は、バリア機能を有するバリア膜と、導電膜とからなる
多層膜によって構成される。導電膜は、高抵抗のバリア
膜とシリコン基板に形成された不純物拡散層、つまりソ
ース領域あるいはドレイン領域との導電性を高めるため
に、バリア膜と不純物拡散層との間に形成される。バリ
ア膜としては、一般的な物質、例えばチタン,コバルト
などのナイトライドを好ましく用いることができる。ま
た、導電膜としては、チタン,コバルトなどの高融点金
属を用いることができる。これらのチタンおよびコバル
トは基板を構成するシリコンと反応してシリサイドとな
る。
は、バリア機能を有するバリア膜と、導電膜とからなる
多層膜によって構成される。導電膜は、高抵抗のバリア
膜とシリコン基板に形成された不純物拡散層、つまりソ
ース領域あるいはドレイン領域との導電性を高めるため
に、バリア膜と不純物拡散層との間に形成される。バリ
ア膜としては、一般的な物質、例えばチタン,コバルト
などのナイトライドを好ましく用いることができる。ま
た、導電膜としては、チタン,コバルトなどの高融点金
属を用いることができる。これらのチタンおよびコバル
トは基板を構成するシリコンと反応してシリサイドとな
る。
【0036】バリア層、例えばTiN膜/Ti膜は数十
原子%のガス化成分(酸素,水素,水,チッ素)を固溶
することから、これらの膜を形成する前に、層間絶縁膜
のBPSG膜30中のガス化成分を除去することが、コ
ンタクトホール内でのアルミニウム膜の成膜を良好に行
う上で、極めて有効である。バリア層の下位のBPSG
膜中のガス化成分を十分に除去しておかないと、バリア
層の形成時の温度(通常、300℃以上)で、BPSG
膜中のガス化成分が放出され、このガスがバリア層中に
取り込まれる場合がある。さらに、このガスがアルミニ
ウム膜の成膜時にバリア層から離脱してバリア層とアル
ミニウム膜との界面に出てくるため、アルミニウム膜の
密着性や流動性に悪影響を与えられる場合がある。
原子%のガス化成分(酸素,水素,水,チッ素)を固溶
することから、これらの膜を形成する前に、層間絶縁膜
のBPSG膜30中のガス化成分を除去することが、コ
ンタクトホール内でのアルミニウム膜の成膜を良好に行
う上で、極めて有効である。バリア層の下位のBPSG
膜中のガス化成分を十分に除去しておかないと、バリア
層の形成時の温度(通常、300℃以上)で、BPSG
膜中のガス化成分が放出され、このガスがバリア層中に
取り込まれる場合がある。さらに、このガスがアルミニ
ウム膜の成膜時にバリア層から離脱してバリア層とアル
ミニウム膜との界面に出てくるため、アルミニウム膜の
密着性や流動性に悪影響を与えられる場合がある。
【0037】(バリア層の成膜)スパッタ法により、バ
リア層33を構成する導電膜として、チタン膜を20〜
70nmの膜厚で形成し、次いで、別のチャンバで、バ
リア膜としてTiN膜を30〜150nmの膜厚で形成
する。バリア層を形成する温度は、膜厚に応じて、20
0〜450℃の範囲で選択される。
リア層33を構成する導電膜として、チタン膜を20〜
70nmの膜厚で形成し、次いで、別のチャンバで、バ
リア膜としてTiN膜を30〜150nmの膜厚で形成
する。バリア層を形成する温度は、膜厚に応じて、20
0〜450℃の範囲で選択される。
【0038】次に、10〜100Paの圧力で酸素プラ
ズマ中に10〜100秒間さらし、450〜700℃の
窒素または水素雰囲気中で10〜60分間にわたってア
ニール処理することにより、バリア層中に酸化チタンを
島状に形成することができる。この処理によりバリア層
のバリア性を向上させることができることを確認してい
る。
ズマ中に10〜100秒間さらし、450〜700℃の
窒素または水素雰囲気中で10〜60分間にわたってア
ニール処理することにより、バリア層中に酸化チタンを
島状に形成することができる。この処理によりバリア層
のバリア性を向上させることができることを確認してい
る。
【0039】また、このアニール処理は、少なくとも数
百ppm〜数%の酸素を含むランプアニール炉における
400〜800℃の熱処理によっても行うことができ、
同様にバリア層のバリア性を向上させることができる。
百ppm〜数%の酸素を含むランプアニール炉における
400〜800℃の熱処理によっても行うことができ、
同様にバリア層のバリア性を向上させることができる。
【0040】さらに、バリア層の形成後、後述するウエ
ハの冷却工程の前にウエッティング層、たとえばチタン
層を形成してもよい。 (アルミニウム膜の成膜前の熱処理)まず、ウエハの冷
却を行う前に、ランプチャンバ内において、1×10-4
Pa以下のベース圧力、150〜250℃の温度で30
〜60秒間の熱処理(熱処理C)を行い、基板に付着し
た水などの物質を除去する。
ハの冷却工程の前にウエッティング層、たとえばチタン
層を形成してもよい。 (アルミニウム膜の成膜前の熱処理)まず、ウエハの冷
却を行う前に、ランプチャンバ内において、1×10-4
Pa以下のベース圧力、150〜250℃の温度で30
〜60秒間の熱処理(熱処理C)を行い、基板に付着し
た水などの物質を除去する。
【0041】(ウエハの第1の冷却)アルミニウム膜を
成膜する前に、基板温度を100℃以下、好ましくは常
温〜50℃の温度に下げる。この冷却工程は、上記熱処
理Cにより上昇した基板温度を下げる役割を有する。
成膜する前に、基板温度を100℃以下、好ましくは常
温〜50℃の温度に下げる。この冷却工程は、上記熱処
理Cにより上昇した基板温度を下げる役割を有する。
【0042】このように、ウエハの冷却を行うことによ
り、第1のアルミニウム膜を成膜する際に、BPSG膜
30およびバリア層33、さらにウエハ全面から放出さ
れるガス量を極力少なくすることができる。その結果、
バリア層33と第1のアルミニウム膜34との界面に吸
着する、カバレッジ性や密着性に有害なガスの影響を防
ぐことができる。
り、第1のアルミニウム膜を成膜する際に、BPSG膜
30およびバリア層33、さらにウエハ全面から放出さ
れるガス量を極力少なくすることができる。その結果、
バリア層33と第1のアルミニウム膜34との界面に吸
着する、カバレッジ性や密着性に有害なガスの影響を防
ぐことができる。
【0043】この冷却工程は、アルミニウム膜を成膜す
るためのチャンバと同一の構成のチャンバを複数有する
スパッタ装置を兼用して行われることが望ましい。例え
ばチャンバ内に設けられた水冷機能を有するステージ上
に基板を載置して、該基板温度を所定温度まで下げるこ
とが望ましい。以下に、この冷却工程について詳述す
る。
るためのチャンバと同一の構成のチャンバを複数有する
スパッタ装置を兼用して行われることが望ましい。例え
ばチャンバ内に設けられた水冷機能を有するステージ上
に基板を載置して、該基板温度を所定温度まで下げるこ
とが望ましい。以下に、この冷却工程について詳述す
る。
【0044】図2(a)は、水冷機能を有するステージ
を含むチャンバの一例の模式図を、図2(b)は、ステ
ージの一例の平面図を示す。
を含むチャンバの一例の模式図を、図2(b)は、ステ
ージの一例の平面図を示す。
【0045】スパッタ装置は、同一の構成のチャンバ5
0を複数備えたものである。チャンバ50内に、電極を
かねるターゲット51およびステージをかねる電極52
を有し、電極52上には冷却される基板(ウエハ)Wが
設置されるように構成されている。チャンバ50には、
チャンバ内を真空にするための排気手段60およびガス
をチャンバ内に供給するための第1のガス供給路53が
設けられている。電極52は、基板Wを電極52上に載
置した際に、電極52と基板Wとの間に所定の空間が生
じるように、具体的には図2(b)のように、電極52
の上面の外周部分に沿って、突起状の支持部52aが設
けられている。さらに、電極52には、第2のガス供給
路54が接続されている。そして、熱伝導媒体としての
ガス、たとえばアルゴンガスは、第2のガス供給路54
から、電極52と基板Wとの間の空間に供給される。ま
た、電極52は、基板Wを冷却するための冷却システム
の役割も兼務している。電極52は、冷媒供給路56か
ら供給される冷媒、たとえば水の還流により一定温度に
調節される。電極52の上面は、たとえば図2(b)に
示すように、前記空間に均一にガスを供給させるため、
所定のパターンで溝58が形成され、溝が交差する部分
に第2のガス供給路54の吹き出し口54aが設けられ
ている。
0を複数備えたものである。チャンバ50内に、電極を
かねるターゲット51およびステージをかねる電極52
を有し、電極52上には冷却される基板(ウエハ)Wが
設置されるように構成されている。チャンバ50には、
チャンバ内を真空にするための排気手段60およびガス
をチャンバ内に供給するための第1のガス供給路53が
設けられている。電極52は、基板Wを電極52上に載
置した際に、電極52と基板Wとの間に所定の空間が生
じるように、具体的には図2(b)のように、電極52
の上面の外周部分に沿って、突起状の支持部52aが設
けられている。さらに、電極52には、第2のガス供給
路54が接続されている。そして、熱伝導媒体としての
ガス、たとえばアルゴンガスは、第2のガス供給路54
から、電極52と基板Wとの間の空間に供給される。ま
た、電極52は、基板Wを冷却するための冷却システム
の役割も兼務している。電極52は、冷媒供給路56か
ら供給される冷媒、たとえば水の還流により一定温度に
調節される。電極52の上面は、たとえば図2(b)に
示すように、前記空間に均一にガスを供給させるため、
所定のパターンで溝58が形成され、溝が交差する部分
に第2のガス供給路54の吹き出し口54aが設けられ
ている。
【0046】上記のチャンバは、以下のように動作して
ウエハを冷却する。
ウエハを冷却する。
【0047】チャンバ50内を排気手段60により6×
10-6Pa以下の減圧状態として、電極52の支持部5
2a上に基板Wを載置する。電極52と基板W間の熱伝
導媒体としての役割を果たすガスを、第2のガス供給路
54から、電極52と基板Wとの間の空間に導入し、該
空間の圧力を600〜1000Paに保ち、かつ、該空
間からチャンバ内に漏出したガスを排気手段60で排気
しながら、基板Wを冷却する。
10-6Pa以下の減圧状態として、電極52の支持部5
2a上に基板Wを載置する。電極52と基板W間の熱伝
導媒体としての役割を果たすガスを、第2のガス供給路
54から、電極52と基板Wとの間の空間に導入し、該
空間の圧力を600〜1000Paに保ち、かつ、該空
間からチャンバ内に漏出したガスを排気手段60で排気
しながら、基板Wを冷却する。
【0048】基板Wを冷却をする際、冷却効率を保つた
めに電極52と基板Wとの間の空間に、ある程度の圧力
が必要である。つまり、基板Wの冷却効率を高めるため
には、電極52と基板Wとの間の熱コンダクタンスを向
上させる必要があり、この向上のためには、電極52と
基板Wとの間の空間のガス(熱伝導媒体)の圧力を高め
る必要がある。
めに電極52と基板Wとの間の空間に、ある程度の圧力
が必要である。つまり、基板Wの冷却効率を高めるため
には、電極52と基板Wとの間の熱コンダクタンスを向
上させる必要があり、この向上のためには、電極52と
基板Wとの間の空間のガス(熱伝導媒体)の圧力を高め
る必要がある。
【0049】基板の冷却方法として、真空チャンバにお
いて、チャンバ内の冷却機構を有するステージ上に基板
を載置して冷却を行う方法が考えられる。この冷却工程
によると、ステージと基板との間の空間に直接にガスを
供給するのではなく、該空間の圧力をチャンバ内の圧力
に依存させるため、ステージと基板との間の空間の圧力
を高めるためには、チャンバ内の圧力を高める必要があ
る。しかし、冷却効率を高めるために、チャンバ内の圧
力を高めると、それだけチャンバ内のガス分子が増すの
で、基板Wの上面がガス分子によって汚染され易くなる
という事態が生じ、それによりアルミニウムのリフロー
を害し、ボイドの発生および配線の高抵抗化につながる
ことがある。逆にウエハの汚染を防止するため、チャン
バ内の圧力を低くすると、ウエハとステージとの間の空
間の圧力も低下し、これによりウエハとステージとの間
の熱コンダクタンスが低下し、その結果、冷却効率が悪
くなる。
いて、チャンバ内の冷却機構を有するステージ上に基板
を載置して冷却を行う方法が考えられる。この冷却工程
によると、ステージと基板との間の空間に直接にガスを
供給するのではなく、該空間の圧力をチャンバ内の圧力
に依存させるため、ステージと基板との間の空間の圧力
を高めるためには、チャンバ内の圧力を高める必要があ
る。しかし、冷却効率を高めるために、チャンバ内の圧
力を高めると、それだけチャンバ内のガス分子が増すの
で、基板Wの上面がガス分子によって汚染され易くなる
という事態が生じ、それによりアルミニウムのリフロー
を害し、ボイドの発生および配線の高抵抗化につながる
ことがある。逆にウエハの汚染を防止するため、チャン
バ内の圧力を低くすると、ウエハとステージとの間の空
間の圧力も低下し、これによりウエハとステージとの間
の熱コンダクタンスが低下し、その結果、冷却効率が悪
くなる。
【0050】上記した本実施の形態の冷却工程によれ
ば、電極52と基板Wの裏面との間にガスを流入させ、
それにより電極52と基板Wとの間の空間の圧力を確保
するため、該空間の圧力は、チャンバ内の圧力から独立
して制御できる。そして、基板とステージとの間の熱伝
導媒体の確保の観点から、チャンバ内の圧力を、前記空
間の圧力と独立して、圧力1×10-3〜0.1Paまで
抑えることができる。これにより、ガス分子による基板
の上面の汚染を確実に防止することができ、その結果、
アルミニウムのリフロー性の向上および低抵抗化がもた
らされる。さらに、チャンバ内の圧力を高めることな
く、前記空間の圧力を、600〜1300Paの範囲に
設定することができるために、熱コンダクタンスが向上
し、冷却効率を高めることができる。このように、この
冷却工程によれば、基板Wと電極52との間の空間の圧
力を高めつつ、チャンバ内の圧力を下げることができる
ので、基板の汚染を防ぎながら、良好な冷却効率を得る
ことができる。
ば、電極52と基板Wの裏面との間にガスを流入させ、
それにより電極52と基板Wとの間の空間の圧力を確保
するため、該空間の圧力は、チャンバ内の圧力から独立
して制御できる。そして、基板とステージとの間の熱伝
導媒体の確保の観点から、チャンバ内の圧力を、前記空
間の圧力と独立して、圧力1×10-3〜0.1Paまで
抑えることができる。これにより、ガス分子による基板
の上面の汚染を確実に防止することができ、その結果、
アルミニウムのリフロー性の向上および低抵抗化がもた
らされる。さらに、チャンバ内の圧力を高めることな
く、前記空間の圧力を、600〜1300Paの範囲に
設定することができるために、熱コンダクタンスが向上
し、冷却効率を高めることができる。このように、この
冷却工程によれば、基板Wと電極52との間の空間の圧
力を高めつつ、チャンバ内の圧力を下げることができる
ので、基板の汚染を防ぎながら、良好な冷却効率を得る
ことができる。
【0051】(アルミニウム膜の成膜)まず、200℃
以下、より好ましくは30〜100℃の温度で、0.2
〜1.0重量%の銅を含むアルミニウムを膜厚150〜
300nmでスパッタによって高速度で成膜し、第1の
アルミニウム膜34が形成される。続いて、同一チャン
バ内で基板温度350〜460℃に加熱して、同様に銅
を含むアルミニウムをスパッタにより低速度で成膜し、
膜厚300〜600nmの第2のアルミニウム膜35が
形成される。ここで、アルミニウム膜の成膜において、
「高速度」とは、成膜条件や製造されるデバイスの設計
事項によって一概に規定できないが、おおよそ10nm
/秒以上のスパッタ速度を意味し、「低速度」とは、お
およそ3nm/秒以下のスパッタ速度を意味する。
以下、より好ましくは30〜100℃の温度で、0.2
〜1.0重量%の銅を含むアルミニウムを膜厚150〜
300nmでスパッタによって高速度で成膜し、第1の
アルミニウム膜34が形成される。続いて、同一チャン
バ内で基板温度350〜460℃に加熱して、同様に銅
を含むアルミニウムをスパッタにより低速度で成膜し、
膜厚300〜600nmの第2のアルミニウム膜35が
形成される。ここで、アルミニウム膜の成膜において、
「高速度」とは、成膜条件や製造されるデバイスの設計
事項によって一概に規定できないが、おおよそ10nm
/秒以上のスパッタ速度を意味し、「低速度」とは、お
およそ3nm/秒以下のスパッタ速度を意味する。
【0052】アルミニウムのスパッタは、前述のウエハ
の冷却の際に用いられたスパッタ装置内の別のチャンバ
で行われる。このチャンバは、図2(a)および(b)
に示すチャンバと同様の構成を有する。このように、減
圧状態が保たれた同一の装置内で冷却工程およびアルミ
ニウムの成膜の工程を行うことにより、基板の移動およ
び設置の工程の減少が図られ、その結果、工程の簡便化
および基板の汚染を防止することができる。
の冷却の際に用いられたスパッタ装置内の別のチャンバ
で行われる。このチャンバは、図2(a)および(b)
に示すチャンバと同様の構成を有する。このように、減
圧状態が保たれた同一の装置内で冷却工程およびアルミ
ニウムの成膜の工程を行うことにより、基板の移動およ
び設置の工程の減少が図られ、その結果、工程の簡便化
および基板の汚染を防止することができる。
【0053】ここで、第1のガス供給路53および第2
のガス供給路54からは、いずれもアルゴンガスが供給
される。そして、第2のガス供給路54から供給される
ガスによって、ウエハWの温度が制御される。
のガス供給路54からは、いずれもアルゴンガスが供給
される。そして、第2のガス供給路54から供給される
ガスによって、ウエハWの温度が制御される。
【0054】このようなスパッタ装置を用いて基板温度
をコントロールした一例を図3に示す。図3において、
横軸は経過時間を示し、縦軸は基板(ウエハ)温度を示
す。また、図3において、符号aで示すラインはスパッ
タ装置のステージ52の温度を350℃に設定したとき
の基板温度変化を示し、符号bで示すラインは第2のガ
ス供給路54を通してアルゴンガスをチャンバ内に供給
することによってステージ52の温度を高めていったと
きの基板温度の変化を示している。
をコントロールした一例を図3に示す。図3において、
横軸は経過時間を示し、縦軸は基板(ウエハ)温度を示
す。また、図3において、符号aで示すラインはスパッ
タ装置のステージ52の温度を350℃に設定したとき
の基板温度変化を示し、符号bで示すラインは第2のガ
ス供給路54を通してアルゴンガスをチャンバ内に供給
することによってステージ52の温度を高めていったと
きの基板温度の変化を示している。
【0055】例えば、基板の温度制御は以下のように行
われる。まず、ステージ52の温度は、予め、第2のア
ルミニウム膜を形成するための温度(350〜500
℃)に設定されている。第1のアルミニウム膜を形成す
る際には、第2のガス供給路54からのガスの供給はな
く、基板温度はステージ52による加熱によって、図3
の符号aで示すように徐々に上昇する。第2のアルミニ
ウム膜を形成する際には、第2のガス供給路54を介し
て加熱されたガスが供給されることによって図3の符号
bで示すように、基板温度は急激に上昇し、所定の温度
で一定になるように制御される。
われる。まず、ステージ52の温度は、予め、第2のア
ルミニウム膜を形成するための温度(350〜500
℃)に設定されている。第1のアルミニウム膜を形成す
る際には、第2のガス供給路54からのガスの供給はな
く、基板温度はステージ52による加熱によって、図3
の符号aで示すように徐々に上昇する。第2のアルミニ
ウム膜を形成する際には、第2のガス供給路54を介し
て加熱されたガスが供給されることによって図3の符号
bで示すように、基板温度は急激に上昇し、所定の温度
で一定になるように制御される。
【0056】図3に示す例では、ステージ温度が350
℃に設定され、そして、基板温度が125〜150℃に
設定されている間に第1のアルミニウム膜34が成膜さ
れ、その後すぐに第2のアルミニウム膜35の成膜が行
われる。
℃に設定され、そして、基板温度が125〜150℃に
設定されている間に第1のアルミニウム膜34が成膜さ
れ、その後すぐに第2のアルミニウム膜35の成膜が行
われる。
【0057】アルミニウム膜の成膜においては、成膜速
度および基板温度制御とともに、スパッタ装置に印加さ
れるパワーの制御も重要である。つまり、成膜速度とも
関連するが、第1のアルミニウム膜34の成膜は高いパ
ワーで行われ、第2のアルミニウム膜35は低いパワー
で行われ、さらに高いパワーから低いパワーに切り換え
る際にパワーをゼロにしないことが重要である。パワー
をゼロにすると、減圧下においても第1のアルミニウム
膜の表面に酸化膜が形成され、第1のアルミニウム膜に
対する第2のアルミニウム膜の濡れ性が低下し、両者の
密着性が悪くなる。言い換えれば、パワーを常に印加す
ることにより、成膜中のアルミニウム膜の表面に活性な
アルミニウムを供給し続けることができ、酸化膜の形成
を抑制できる。なお、パワーの大きさは、スパッタ装置
や成膜条件などに依存し一概に規定できないが、例えば
図3に示す温度条件の場合、高パワーが5〜10kW、
低パワーが300W〜1kWに設定されることが望まし
い。
度および基板温度制御とともに、スパッタ装置に印加さ
れるパワーの制御も重要である。つまり、成膜速度とも
関連するが、第1のアルミニウム膜34の成膜は高いパ
ワーで行われ、第2のアルミニウム膜35は低いパワー
で行われ、さらに高いパワーから低いパワーに切り換え
る際にパワーをゼロにしないことが重要である。パワー
をゼロにすると、減圧下においても第1のアルミニウム
膜の表面に酸化膜が形成され、第1のアルミニウム膜に
対する第2のアルミニウム膜の濡れ性が低下し、両者の
密着性が悪くなる。言い換えれば、パワーを常に印加す
ることにより、成膜中のアルミニウム膜の表面に活性な
アルミニウムを供給し続けることができ、酸化膜の形成
を抑制できる。なお、パワーの大きさは、スパッタ装置
や成膜条件などに依存し一概に規定できないが、例えば
図3に示す温度条件の場合、高パワーが5〜10kW、
低パワーが300W〜1kWに設定されることが望まし
い。
【0058】このように、同一チャンバ内で第1のアル
ミニウム膜34および第2のアルミニウム膜35を連続
的に成膜することにより、温度およびパワーの制御を厳
密に行うことができ、従来よりも低温でかつ安定したア
ルミニウム膜を効率よく形成することが可能となる。
ミニウム膜34および第2のアルミニウム膜35を連続
的に成膜することにより、温度およびパワーの制御を厳
密に行うことができ、従来よりも低温でかつ安定したア
ルミニウム膜を効率よく形成することが可能となる。
【0059】前記第1のアルミニウム膜34の膜厚は、
良好なステップカバレッジで連続層を形成することがで
きること、並びに該アルミニウム膜34より下層のバリ
ア層33および層間絶縁膜を構成するBPSG膜30か
らのガス化成分の放出を抑制できることなどを考慮し
て、適正な範囲が選択され、例えば200〜400nm
が望ましい。また、第2のアルミニウム膜35は、コン
タクトホールの大きさ並びにそのアスペクト比などによ
って決定され、例えばアスペクト比が3程度で0.5μ
m以下のホールを埋めるためには、300〜1000n
mの膜厚が必要である。
良好なステップカバレッジで連続層を形成することがで
きること、並びに該アルミニウム膜34より下層のバリ
ア層33および層間絶縁膜を構成するBPSG膜30か
らのガス化成分の放出を抑制できることなどを考慮し
て、適正な範囲が選択され、例えば200〜400nm
が望ましい。また、第2のアルミニウム膜35は、コン
タクトホールの大きさ並びにそのアスペクト比などによ
って決定され、例えばアスペクト比が3程度で0.5μ
m以下のホールを埋めるためには、300〜1000n
mの膜厚が必要である。
【0060】(ウエハの第2の冷却)第2のアルミニウ
ム膜となるアルミニウムが固まらないうちに基板を別の
チャンバの中に移し、アルゴン雰囲気下において基板を
徐冷すなわち低速で冷却する。このように、第2のアル
ミニウム膜を形成後、基板を徐冷することにより、第2
のアルミニウム膜の表面に生じる熱ストレスを緩和させ
ることができ、かつ、第2のアルミニウム膜の表面にお
いて、ウイスカーの発生を抑制することができる。本願
発明者らは、第2のアルミニウム膜を形成後、基板を徐
冷することにより、第2のアルミニウム膜の表面におい
て、ウイスカーが発生しなっかたことを確認した。
ム膜となるアルミニウムが固まらないうちに基板を別の
チャンバの中に移し、アルゴン雰囲気下において基板を
徐冷すなわち低速で冷却する。このように、第2のアル
ミニウム膜を形成後、基板を徐冷することにより、第2
のアルミニウム膜の表面に生じる熱ストレスを緩和させ
ることができ、かつ、第2のアルミニウム膜の表面にお
いて、ウイスカーの発生を抑制することができる。本願
発明者らは、第2のアルミニウム膜を形成後、基板を徐
冷することにより、第2のアルミニウム膜の表面におい
て、ウイスカーが発生しなっかたことを確認した。
【0061】この冷却工程は、アルミニウム膜を成膜す
るためのチャンバと同一の構成のチャンバを複数有する
スパッタ装置を兼用して行われることが望ましい。
るためのチャンバと同一の構成のチャンバを複数有する
スパッタ装置を兼用して行われることが望ましい。
【0062】(第3のアルミニウム膜の形成)第1のア
ルミニウム膜および第2のアルミニウム膜を形成し、第
2の冷却をした後、アルミニウム膜の膜厚を十分に確保
するという観点から、必要に応じて、第3のアルミニウ
ム膜を形成することができる。この第3のアルミニウム
膜の形成方法としては、常温〜100℃の温度で、0.
2〜1.0重量%の銅を含むアルミニウムをスパッタに
より高速度で成膜する方法が好ましい。この方法により
第3のアルミニウム膜を形成すると、この第3のアルミ
ニウム膜の表面を滑らかにすることができ、その結果、
フォトリソグラフィにおけるフォーカスにおいて、有利
なマージンを得ることができる。第3のアルミニウム膜
の膜厚は、たとえば0〜300nmである。
ルミニウム膜および第2のアルミニウム膜を形成し、第
2の冷却をした後、アルミニウム膜の膜厚を十分に確保
するという観点から、必要に応じて、第3のアルミニウ
ム膜を形成することができる。この第3のアルミニウム
膜の形成方法としては、常温〜100℃の温度で、0.
2〜1.0重量%の銅を含むアルミニウムをスパッタに
より高速度で成膜する方法が好ましい。この方法により
第3のアルミニウム膜を形成すると、この第3のアルミ
ニウム膜の表面を滑らかにすることができ、その結果、
フォトリソグラフィにおけるフォーカスにおいて、有利
なマージンを得ることができる。第3のアルミニウム膜
の膜厚は、たとえば0〜300nmである。
【0063】アルミニウムのスパッタは、第2のウエハ
の冷却の際に用いられたスパッタ装置内の同一のチャン
バで行われる。このように、同一の装置内で、かつ同一
チャンバで冷却工程およびアルミニウムの成膜の工程を
行うことにより、基板の移動および設置の工程の減少が
図られ、その結果、工程の簡便化および基板の汚染を防
止することができる。
の冷却の際に用いられたスパッタ装置内の同一のチャン
バで行われる。このように、同一の装置内で、かつ同一
チャンバで冷却工程およびアルミニウムの成膜の工程を
行うことにより、基板の移動および設置の工程の減少が
図られ、その結果、工程の簡便化および基板の汚染を防
止することができる。
【0064】(スクラバー処理)以上のアルミニウム膜
の形成において、上述したように第2の冷却工程を含む
ことによりアルミニウム膜の表面においてウイスカーが
発生しないが、必要に応じてアルミニウム膜の表面にス
クラバー処理を施すことができる。アルミニウム膜の表
面にスクラバー処理を施すことにより、仮にアルミニウ
ム膜の表面にウイスカーが生じたとしても、ウイスカー
を除去することができる。スクラバー処理の方法として
は、たとえばアルミニウム膜の表面にブラシをかけ、超
音波によって振動させながら超純水をアルミニウム膜に
噴射し、アルミニウム膜の表面の異物を取り除く方法を
挙げることができる。
の形成において、上述したように第2の冷却工程を含む
ことによりアルミニウム膜の表面においてウイスカーが
発生しないが、必要に応じてアルミニウム膜の表面にス
クラバー処理を施すことができる。アルミニウム膜の表
面にスクラバー処理を施すことにより、仮にアルミニウ
ム膜の表面にウイスカーが生じたとしても、ウイスカー
を除去することができる。スクラバー処理の方法として
は、たとえばアルミニウム膜の表面にブラシをかけ、超
音波によって振動させながら超純水をアルミニウム膜に
噴射し、アルミニウム膜の表面の異物を取り除く方法を
挙げることができる。
【0065】(反射防止膜の成膜)さらに、別のスパッ
タチャンバで、スパッタによりTiNを堆積することに
より、膜厚30〜80nmの反射防止膜36が形成され
る。その後、Cl2とBCl3のガスを主体とする異方性
ドライエッチャーで前記バリア層33、第1のアルミニ
ウム膜34、第2のアルミニウム膜35および反射防止
膜36からなる堆積層を選択的にエッチングして、金属
配線層40のパターニングを行う。
タチャンバで、スパッタによりTiNを堆積することに
より、膜厚30〜80nmの反射防止膜36が形成され
る。その後、Cl2とBCl3のガスを主体とする異方性
ドライエッチャーで前記バリア層33、第1のアルミニ
ウム膜34、第2のアルミニウム膜35および反射防止
膜36からなる堆積層を選択的にエッチングして、金属
配線層40のパターニングを行う。
【0066】このようにして形成された金属配線層40
では、アスペクト比が0.5〜3で、口径が0.2〜
0.8μmのコンタクトホール内において、ボイドを発
生させることなく良好なステップカバレッジでアルミニ
ウムが埋め込まれることが確認された。
では、アスペクト比が0.5〜3で、口径が0.2〜
0.8μmのコンタクトホール内において、ボイドを発
生させることなく良好なステップカバレッジでアルミニ
ウムが埋め込まれることが確認された。
【0067】(実験例) (1)図4および図5に、脱ガス工程の有無によってウ
エハから放出されるガスの量(分圧)の相違を調べるた
めに行った実験結果を示す。
エハから放出されるガスの量(分圧)の相違を調べるた
めに行った実験結果を示す。
【0068】図4および図5において、横軸はアルミニ
ウム膜の形成前に行われる熱処理(熱処理C)から第2
のアルミニウム膜35の成膜後に至るまでの処理のタイ
ミングを示し、縦軸はチャンバ内の残留ガスの分圧を示
している。図4および5において、符号Aで示すライン
は、層間絶縁膜の形成後に脱ガス工程を経た場合、符号
Bで示すラインは、層間絶縁膜の形成後に脱ガス工程を
経ない場合、を示す。この実験例では、脱ガス工程は、
気圧0.27Pa、温度460℃、時間120秒で行わ
れた。
ウム膜の形成前に行われる熱処理(熱処理C)から第2
のアルミニウム膜35の成膜後に至るまでの処理のタイ
ミングを示し、縦軸はチャンバ内の残留ガスの分圧を示
している。図4および5において、符号Aで示すライン
は、層間絶縁膜の形成後に脱ガス工程を経た場合、符号
Bで示すラインは、層間絶縁膜の形成後に脱ガス工程を
経ない場合、を示す。この実験例では、脱ガス工程は、
気圧0.27Pa、温度460℃、時間120秒で行わ
れた。
【0069】各図において、横軸の符号aおよびbは、
アルミニウム膜の成膜前に行われる熱処理C(第1のチ
ャンバ)におけるタイミングを示し、符号aは第1のチ
ャンバ内にウエハを入れた直後の時、符号bはランプ加
熱によってウエハを250℃で60秒間加熱した時、を
示す。第1のチャンバでは、気圧は2.7×10-6Pa
に設定されている。
アルミニウム膜の成膜前に行われる熱処理C(第1のチ
ャンバ)におけるタイミングを示し、符号aは第1のチ
ャンバ内にウエハを入れた直後の時、符号bはランプ加
熱によってウエハを250℃で60秒間加熱した時、を
示す。第1のチャンバでは、気圧は2.7×10-6Pa
に設定されている。
【0070】符号cおよびdは、ウエハの冷却工程(第
2のチャンバ)におけるタイミングを示し、符号cは第
2のチャンバ内にウエハを入れた直後の時、符号dはウ
エハの温度を20℃まで冷却した時、を示す。第2のチ
ャンバでは、気圧は0.27Paに設定されている。そ
して、分圧を測定する際には、チャンバの気圧を2.7
×10-6Paまで減圧した。
2のチャンバ)におけるタイミングを示し、符号cは第
2のチャンバ内にウエハを入れた直後の時、符号dはウ
エハの温度を20℃まで冷却した時、を示す。第2のチ
ャンバでは、気圧は0.27Paに設定されている。そ
して、分圧を測定する際には、チャンバの気圧を2.7
×10-6Paまで減圧した。
【0071】符号e、fおよびgは、アルミニウム膜の
成膜工程(第3のチャンバ)におけるタイミングを示
し、符号eは第3のチャンバ内にウエハを入れた直後の
時、符号fは第1のアルミニウム膜を成膜した直後の
時、および符号gは第2のアルミニウム膜を成膜した直
後の時、を示す。第3のチャンバでは、気圧は0.27
Paに設定されている。そして、分圧を測定する際に
は、チャンバの気圧を2.7×10-6Paまで減圧し
た。
成膜工程(第3のチャンバ)におけるタイミングを示
し、符号eは第3のチャンバ内にウエハを入れた直後の
時、符号fは第1のアルミニウム膜を成膜した直後の
時、および符号gは第2のアルミニウム膜を成膜した直
後の時、を示す。第3のチャンバでは、気圧は0.27
Paに設定されている。そして、分圧を測定する際に
は、チャンバの気圧を2.7×10-6Paまで減圧し
た。
【0072】図4および図5から、層間絶縁膜の成膜後
であってバリア層の成膜前に脱ガス工程を行うことによ
り、その後の熱処理およびアルミニウム膜の成膜時に、
水および窒素がほどんど発生しないことが確認された。
これに対し、前記脱ガス工程を経ない場合には、その後
の熱処理、特に符号bで示す熱処理Cの時に、水および
窒素が共に多量に放出されていることがわかる。
であってバリア層の成膜前に脱ガス工程を行うことによ
り、その後の熱処理およびアルミニウム膜の成膜時に、
水および窒素がほどんど発生しないことが確認された。
これに対し、前記脱ガス工程を経ない場合には、その後
の熱処理、特に符号bで示す熱処理Cの時に、水および
窒素が共に多量に放出されていることがわかる。
【0073】(2)アルミニウム膜の成膜前における、
ウエハの冷却工程の有無によって、アルミニウムの成膜
にどのような影響がもたらされるかを調べるために実験
を行ったところ以下の知見が得られた。なお、アルミニ
ウムの成膜は、コンタクトホールのアスペクト比3.1
8、層間絶縁膜の膜厚1148nmの条件において行っ
た。
ウエハの冷却工程の有無によって、アルミニウムの成膜
にどのような影響がもたらされるかを調べるために実験
を行ったところ以下の知見が得られた。なお、アルミニ
ウムの成膜は、コンタクトホールのアスペクト比3.1
8、層間絶縁膜の膜厚1148nmの条件において行っ
た。
【0074】図8(a)は、ウエハを熱処理Cの温度1
20℃から20℃まで冷却した後に、アルミニウムを成
膜した場合における、ウエハの断面の電子顕微鏡写真か
ら求めた図を示し、図8(b)は、ウエハを冷却せず
に、熱処理Cの温度120℃でアルミニウムを成膜した
場合におけるウエハの断面の電子顕微鏡写真から求めた
図を示す。
20℃から20℃まで冷却した後に、アルミニウムを成
膜した場合における、ウエハの断面の電子顕微鏡写真か
ら求めた図を示し、図8(b)は、ウエハを冷却せず
に、熱処理Cの温度120℃でアルミニウムを成膜した
場合におけるウエハの断面の電子顕微鏡写真から求めた
図を示す。
【0075】ウエハを冷却した場合のアルミニウムの成
膜後の基板と、冷却をしない場合のそれとを比較検討し
たところ、冷却をした場合においては、図8(a)に示
すように、コンタクトホールに第1および第2のアルミ
ニウム膜(A1)が極めて良好に埋め込まれていたのに
対し、冷却をしない場合においては、図8(b)に示す
ようにコンタクトホールの底部にアルミニウム膜が完全
に埋め込まれず、空間(ボイド)100が生じてしまう
コンタクトホールが、ウエハ上のコンタクトホール数の
うち3割程度発生した。
膜後の基板と、冷却をしない場合のそれとを比較検討し
たところ、冷却をした場合においては、図8(a)に示
すように、コンタクトホールに第1および第2のアルミ
ニウム膜(A1)が極めて良好に埋め込まれていたのに
対し、冷却をしない場合においては、図8(b)に示す
ようにコンタクトホールの底部にアルミニウム膜が完全
に埋め込まれず、空間(ボイド)100が生じてしまう
コンタクトホールが、ウエハ上のコンタクトホール数の
うち3割程度発生した。
【0076】(3)図6および図7は、セシウム1次イ
オンの照射による2次イオン質量分析法(SIMS)に
よる測定結果を示す。
オンの照射による2次イオン質量分析法(SIMS)に
よる測定結果を示す。
【0077】図6は、バリア層と第1のアルミニウム膜
との間にウェッテイング層を有しない場合の膜構造(T
iN膜/Al膜/TiN膜/Ti膜)を有する積層体の
データを示し、図7は、バリア層と第1のアルミニウム
膜との間にチタンからなるウェッテイング層を有する場
合の膜構造(TiN膜/Al膜/Ti膜/TiN膜/T
i膜)を有する積層体のデータである。図6および7に
おいて、左側の縦軸は、Al膜における、水素、窒素お
よび酸素を定量的に示し、右側の縦軸はAl膜以外の層
の2次イオン強度を示している。
との間にウェッテイング層を有しない場合の膜構造(T
iN膜/Al膜/TiN膜/Ti膜)を有する積層体の
データを示し、図7は、バリア層と第1のアルミニウム
膜との間にチタンからなるウェッテイング層を有する場
合の膜構造(TiN膜/Al膜/Ti膜/TiN膜/T
i膜)を有する積層体のデータである。図6および7に
おいて、左側の縦軸は、Al膜における、水素、窒素お
よび酸素を定量的に示し、右側の縦軸はAl膜以外の層
の2次イオン強度を示している。
【0078】なお、図6に示す実験のサンプルは、前記
(C)の脱ガス工程を行わない他は前述した方法によっ
て形成されたものである。また、図7に示す実験のサン
プルは、図6に示す実験のサンプルと、Al膜の下にT
i膜を有する点で異なる。
(C)の脱ガス工程を行わない他は前述した方法によっ
て形成されたものである。また、図7に示す実験のサン
プルは、図6に示す実験のサンプルと、Al膜の下にT
i膜を有する点で異なる。
【0079】図6および7から、Al膜中では、水素,
酸素および窒素は、バックグラウンド・レベルであって
SIMSでの限界検出濃度以下であり、ほとんど固溶さ
れないことが確認された。
酸素および窒素は、バックグラウンド・レベルであって
SIMSでの限界検出濃度以下であり、ほとんど固溶さ
れないことが確認された。
【0080】また、ウェッテイング層(Ti膜)がある
場合、図7に示すように、この膜中に符号PHでしめす
水素(H)の大きなピークがあり、よってウェッテイン
グ層に多量の水素が含まれることがわかる。
場合、図7に示すように、この膜中に符号PHでしめす
水素(H)の大きなピークがあり、よってウェッテイン
グ層に多量の水素が含まれることがわかる。
【0081】(4)第2のアルミニウム膜を成膜する際
のスパッタ温度とウイスカーの発生数との関係を調べ
た。図9に、その関係を示す。なお、第1のアルミニウ
ム膜の成膜は、膜厚200nm、スパッタ装置に印加さ
れるパワー9kWで行われ、第2のアルミニウム膜の成
膜は、膜厚550nm、スパッタ装置に印加されるパワ
ー1kWで行われた。
のスパッタ温度とウイスカーの発生数との関係を調べ
た。図9に、その関係を示す。なお、第1のアルミニウ
ム膜の成膜は、膜厚200nm、スパッタ装置に印加さ
れるパワー9kWで行われ、第2のアルミニウム膜の成
膜は、膜厚550nm、スパッタ装置に印加されるパワ
ー1kWで行われた。
【0082】図9により、ウイスカーの発生数は、スパ
ッタ温度が450℃を越えると、急激に増加しているの
がわかる。この結果から、スパッタ温度が450℃以下
の条件で、第2のアルミニウム膜の成膜を行えば、ウイ
スカーの発生を抑制できることがわかった。
ッタ温度が450℃を越えると、急激に増加しているの
がわかる。この結果から、スパッタ温度が450℃以下
の条件で、第2のアルミニウム膜の成膜を行えば、ウイ
スカーの発生を抑制できることがわかった。
【0083】本実施の形態においては、前述したよう
に、コンタクトホールの形成後に層間絶縁膜の脱ガス処
理を行い、さらにアルミニウム膜の成膜前にウエハを十
分に冷却する工程を有することにより、バリア層と第1
のアルミニウム膜とは十分な密着性を有する。そして、
第1のアルミニウム膜より下層に含まれる水素、窒素、
酸素などのガスは脱ガス処理によって十分に除去され、
しかも、これらのガスは第1のアルミニウム膜を通過で
きないため、第1のアルミニウム膜の表面は非常に清浄
である。したがって、第2のアルミニウム膜の形成時に
は、第1のアルミニウム膜の表面をアルミニウムが円滑
に流動して良好な埋込層が形成される。
に、コンタクトホールの形成後に層間絶縁膜の脱ガス処
理を行い、さらにアルミニウム膜の成膜前にウエハを十
分に冷却する工程を有することにより、バリア層と第1
のアルミニウム膜とは十分な密着性を有する。そして、
第1のアルミニウム膜より下層に含まれる水素、窒素、
酸素などのガスは脱ガス処理によって十分に除去され、
しかも、これらのガスは第1のアルミニウム膜を通過で
きないため、第1のアルミニウム膜の表面は非常に清浄
である。したがって、第2のアルミニウム膜の形成時に
は、第1のアルミニウム膜の表面をアルミニウムが円滑
に流動して良好な埋込層が形成される。
【0084】本実施の形態において、コンタクトホール
に第1および第2のアルミニウム膜34,35が良好に
埋め込まれた理由としては、以下のことが考えられる。
に第1および第2のアルミニウム膜34,35が良好に
埋め込まれた理由としては、以下のことが考えられる。
【0085】(a)脱ガス工程を行うことにより、層間
絶縁膜、特にBPSG膜に含まれる水や窒素をガス化し
て充分に放出することにより、その後の第1のアルミニ
ウム膜34および第2のアルミニウム35の成膜におい
てBPSG膜30やバリア層33からのガスの発生を防
止することで、バリア層33と第1のアルミニウム膜3
4との密着性を高め良好なステップカバレッジの成膜が
可能であったこと。
絶縁膜、特にBPSG膜に含まれる水や窒素をガス化し
て充分に放出することにより、その後の第1のアルミニ
ウム膜34および第2のアルミニウム35の成膜におい
てBPSG膜30やバリア層33からのガスの発生を防
止することで、バリア層33と第1のアルミニウム膜3
4との密着性を高め良好なステップカバレッジの成膜が
可能であったこと。
【0086】(b)第1のアルミニウム膜34の成膜に
おいて、基板温度を200℃以下の比較的低温に設定す
ることにより、BPSG膜30およびバリア層33に含
まれる水分や窒素を放出させないようにして、前記脱ガ
ス工程の効果に加えて第1のアルミニウム膜34の密着
性を高めたこと。
おいて、基板温度を200℃以下の比較的低温に設定す
ることにより、BPSG膜30およびバリア層33に含
まれる水分や窒素を放出させないようにして、前記脱ガ
ス工程の効果に加えて第1のアルミニウム膜34の密着
性を高めたこと。
【0087】(c)さらに、第1のアルミニウム膜34
自体が、基板温度が上がった場合に下層からのガスの発
生を抑制する役割を果たすため、次の第2のアルミニウ
ム膜35の成膜を比較的高い温度で行うことができ、第
2のアルミニウム膜の流動拡散を良好に行うことができ
ること。
自体が、基板温度が上がった場合に下層からのガスの発
生を抑制する役割を果たすため、次の第2のアルミニウ
ム膜35の成膜を比較的高い温度で行うことができ、第
2のアルミニウム膜の流動拡散を良好に行うことができ
ること。
【0088】以上のように、本実施の形態によれば、好
ましくはアルミニウム膜のスパッタ前に少なくとも脱ガ
ス工程と冷却工程を含み、さらに同一チャンバ内で連続
的にアルミニウム膜を成膜することにより、0.2μm
程度までのコンタクトホールをアルミニウムあるいはア
ルミニウム合金だけで埋め込むことが可能となり、信頼
性および歩留まりの点で向上がはかれた。また、コンタ
クト部を構成するアルミニウム膜における銅等の偏析や
結晶粒の異常成長もなく、マイグレーション等を含めた
信頼性の点でも良好であることが確認された。
ましくはアルミニウム膜のスパッタ前に少なくとも脱ガ
ス工程と冷却工程を含み、さらに同一チャンバ内で連続
的にアルミニウム膜を成膜することにより、0.2μm
程度までのコンタクトホールをアルミニウムあるいはア
ルミニウム合金だけで埋め込むことが可能となり、信頼
性および歩留まりの点で向上がはかれた。また、コンタ
クト部を構成するアルミニウム膜における銅等の偏析や
結晶粒の異常成長もなく、マイグレーション等を含めた
信頼性の点でも良好であることが確認された。
【0089】また、本実施の形態において特徴的な点
は、第2の冷却工程、すなわち第2のアルミニウム膜と
なるアルミニウムが固まらないうちに、基板を別チャン
バに移し、基板を徐冷する工程を含むことである。この
工程を含むことにより、第2のアルミニウム膜に生じる
熱ストレスを緩和させることができ、かつ、第2のアル
ミニウム膜の表面において、ウイスカーの発生を抑制す
ることができる。
は、第2の冷却工程、すなわち第2のアルミニウム膜と
なるアルミニウムが固まらないうちに、基板を別チャン
バに移し、基板を徐冷する工程を含むことである。この
工程を含むことにより、第2のアルミニウム膜に生じる
熱ストレスを緩和させることができ、かつ、第2のアル
ミニウム膜の表面において、ウイスカーの発生を抑制す
ることができる。
【0090】なお、上記実施の形態では、Nチャネル型
MOS素子を含む半導体装置について説明したが、Pチ
ャネル型あるいはCMOS型素子を含む半導体装置にも
適用することができる。
MOS素子を含む半導体装置について説明したが、Pチ
ャネル型あるいはCMOS型素子を含む半導体装置にも
適用することができる。
【0091】また、上記実施の形態では、第1層目のコ
ンタクトホールでのアルミニウム膜の埋込について説明
したが、第2層目以上(第2層目、第3層目および第4
層目)の配線層におけるアルミニウム膜の埋込について
も、同様の効果を確認している。
ンタクトホールでのアルミニウム膜の埋込について説明
したが、第2層目以上(第2層目、第3層目および第4
層目)の配線層におけるアルミニウム膜の埋込について
も、同様の効果を確認している。
【図1】(A),(B)および(C)は本発明の半導体
装置の製造方法の一例を工程順に模式的に示す断面図で
ある。
装置の製造方法の一例を工程順に模式的に示す断面図で
ある。
【図2】図2(a)は、本発明に係る実施の形態に用い
られるスパッタ装置の一例を模式的に示す図であり、図
2(b)は、ステージの一例を示す平面図を示す。
られるスパッタ装置の一例を模式的に示す図であり、図
2(b)は、ステージの一例を示す平面図を示す。
【図3】図2に示すスパッタ装置を用いて基板温度を制
御したときの、時間と基板温度との関係を示す図であ
る。
御したときの、時間と基板温度との関係を示す図であ
る。
【図4】本発明に係る半導体装置の製造方法における、
処理タイミングとチャンバ内の残留ガス(水)の分圧の
関係を示す図である。
処理タイミングとチャンバ内の残留ガス(水)の分圧の
関係を示す図である。
【図5】本発明に係る半導体装置の製造方法における、
処理タイミングとチャンバ内の残留ガス(窒素)の分圧
の関係を示す図である。
処理タイミングとチャンバ内の残留ガス(窒素)の分圧
の関係を示す図である。
【図6】ウェッテイング層を有さない層構造におけるS
IMSのデータを示す図である。
IMSのデータを示す図である。
【図7】ウェッテイング層を有する層構造におけるSI
MSのデータを示す図である。
MSのデータを示す図である。
【図8】図8(a)は、ウエハを冷却した後に、アルミ
ニウムを成膜した場合における、ウエハの断面の電子顕
微鏡写真に基づく図を示し、図8(b)は、ウエハを冷
却せずに、アルミニウムを成膜した場合におけるウエハ
の断面の電子顕微鏡写真に基づく図を示す。
ニウムを成膜した場合における、ウエハの断面の電子顕
微鏡写真に基づく図を示し、図8(b)は、ウエハを冷
却せずに、アルミニウムを成膜した場合におけるウエハ
の断面の電子顕微鏡写真に基づく図を示す。
【図9】第2のアルミニウム膜を成膜する際のスパッタ
温度とウイスカーの発生数との関係を示す図である。
温度とウイスカーの発生数との関係を示す図である。
11 シリコン基板 12 フィールド絶縁膜 13 ゲート酸化膜 14 ゲート電極 15 低濃度不純物層 16 高濃度不純物層 17 側壁スペーサ 18,20 シリコン酸化膜 19 チタンシリサイド層 30 BPSG膜 32 コンタクトホール 33 バリア層 34 第1のアルミニウム膜 35 第2のアルミニウム膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 英司 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 竹内 淳一 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 遠藤 守 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内 Fターム(参考) 4M104 AA01 BB01 BB02 BB20 BB25 CC01 DD08 DD16 DD19 DD21 DD32 DD37 DD78 DD79 DD80 FF14 FF18 FF22 GG09 GG10 GG14 HH01 HH02 HH08 HH13 HH20 5F033 HH08 HH18 HH33 JJ08 JJ18 JJ33 KK27 MM12 MM13 NN06 NN07 PP15 PP33 QQ03 QQ09 QQ10 QQ16 QQ37 QQ70 QQ73 QQ74 QQ75 QQ84 QQ88 QQ92 QQ98 RR04 RR15 SS02 SS04 SS13 WW03 XX06
Claims (10)
- 【請求項1】 以下の工程(a)〜(c)を含む半導体
装置の製造方法。 (a)素子を含む半導体基板の上に形成された層間絶縁
膜にスルーホールを形成する工程、(b)前記層間絶縁
膜および前記スルーホールの上に、アルミニウムあるい
はアルミニウムを主成分とする合金からなるアルミニウ
ム膜を形成する工程、および(c)前記アルミニウム膜
を徐冷する工程。 - 【請求項2】 請求項1において、 前記工程(b)において、前記アルミニウム膜は、20
0℃以下の温度で、アルミニウムあるいはアルミニウム
を主成分とする合金からなる第1のアルミニウム膜を形
成する工程(d)と、前記第1のアルミニウム膜の上
に、300℃以上の温度で、アルミニウムあるいはアル
ミニウムを主成分とする合金からなる第2のアルミニウ
ム膜を形成する工程(e)とにより形成される半導体装
置の製造方法。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2において、 前記工程(a)の後に、さらに、減圧下において、30
0〜550℃の基板温度で熱処理することにより、前記
層間絶縁膜に含まれるガス化成分を除去する脱ガス工程
(f)を含む半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 請求項1ないし請求項3のいずれかにお
いて、 前記工程(b)の前に、さらに、基板温度を100℃以
下に冷却する工程(g)を含む半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 請求項1ないし請求項4のいずれかにお
いて、 前記工程(b)および(g)は、減圧状態が保たれてい
る複数のチャンバを有する同一の装置内で連続的に行わ
れる半導体装置の製造方法。 - 【請求項6】 請求項2において、 前記工程(d)および(e)で、アルミニウム膜の形成
は、スパッタ法で行われる半導体装置の製造方法。 - 【請求項7】 請求項2または請求項5において、 前記工程(d)および(e)で、アルミニウム膜の形成
は、同一チャンバ内で連続的に行われる半導体装置の製
造方法。 - 【請求項8】 請求項1ないし請求項7のいずれかにお
いて、 前記工程(c)の後に、さらに、前記アルミニウム膜の
上に、常温〜100℃の温度で、第3のアルミニウム膜
を形成する工程(h)を含む半導体装置の製造方法。 - 【請求項9】 請求項8において、 前記工程(h)で、第3のアルミニウム膜の形成は、ス
パッタ法で行われる半導体装置の製造方法。 - 【請求項10】 請求項8または請求項9において、 前記工程(c)および(h)は、同一チャンバ内で連続
的に行われる半導体装置の製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10374109A JP2000150653A (ja) | 1998-09-04 | 1998-12-28 | 半導体装置の製造方法 |
US09/389,515 US6458703B2 (en) | 1998-09-04 | 1999-09-03 | Method for manufacturing semiconductor devices with allevration of thermal stress generation in conductive coating |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10-251563 | 1998-09-04 | ||
JP25156398 | 1998-09-04 | ||
JP10374109A JP2000150653A (ja) | 1998-09-04 | 1998-12-28 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000150653A true JP2000150653A (ja) | 2000-05-30 |
Family
ID=26540249
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US (1) | US6458703B2 (ja) |
JP (1) | JP2000150653A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100431654B1 (ko) * | 2001-07-26 | 2004-05-17 | 삼성전자주식회사 | 반도체 장치의 알루미늄막 증착방법 |
WO2021261520A1 (ja) * | 2020-06-26 | 2021-12-30 | 株式会社デンソー | 半導体装置およびその製造方法 |
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