JP2001189381A - 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】 高温スパッタ法を用いて、微細なコンタクト
ホールにアルミニウム合金膜を形成する際に、良好なコ
ンタクトを形成する半導体装置の製造方法を提供するこ
と。 【解決手段】 層間絶縁膜に形成されたコンタクトホー
ル9に、高温スパッタ法を用いて、アルミニウム合金膜
12を埋め込む際に、前記層間絶縁膜にイオン注入した
改質SOG膜7を用いること、スパッタリングする前に
スパッタリング温度以上の温度で熱処理を行うこと、低
温でスパッタリングした後に高温でスパッタリングする
ことにより、アルミニウム合金膜12の埋め込み特性が
向上し、微細なコンタクトホールにおいてもボイドを発
生することなくアルミニウム合金膜12を埋め込むこと
ができるようになる。
ホールにアルミニウム合金膜を形成する際に、良好なコ
ンタクトを形成する半導体装置の製造方法を提供するこ
と。 【解決手段】 層間絶縁膜に形成されたコンタクトホー
ル9に、高温スパッタ法を用いて、アルミニウム合金膜
12を埋め込む際に、前記層間絶縁膜にイオン注入した
改質SOG膜7を用いること、スパッタリングする前に
スパッタリング温度以上の温度で熱処理を行うこと、低
温でスパッタリングした後に高温でスパッタリングする
ことにより、アルミニウム合金膜12の埋め込み特性が
向上し、微細なコンタクトホールにおいてもボイドを発
生することなくアルミニウム合金膜12を埋め込むこと
ができるようになる。
Description
【0001】
【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、詳しくは、基板上に層間絶縁膜と配線を形
成する技術に関する。
方法に係り、詳しくは、基板上に層間絶縁膜と配線を形
成する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、高集積半導体装置に採用されてい
る多層配線では、配線間コンタクト(ビアコンタクト)
の低抵抗化及び配線の信頼性の向上が求められている。
しかも、半導体装置の高集積化はますます進んでおり、
コンタクトホール(ビアホールも同義とする)の径を小
さくすることが求められている。しかしながら、コンタ
クトホールの径を小さくすると、コンタクトホール内に
十分な厚さの配線材料を堆積させるのが難しくなる。
る多層配線では、配線間コンタクト(ビアコンタクト)
の低抵抗化及び配線の信頼性の向上が求められている。
しかも、半導体装置の高集積化はますます進んでおり、
コンタクトホール(ビアホールも同義とする)の径を小
さくすることが求められている。しかしながら、コンタ
クトホールの径を小さくすると、コンタクトホール内に
十分な厚さの配線材料を堆積させるのが難しくなる。
【0003】配線材料を埋め込む方法の一つとして、高
温スパッタ法が従来から用いられてきた。高温スパッタ
法では、ウエハを高温に加熱しながら配線材料をスパッ
タすることでコンタクトホールの埋め込みと配線の形成
を一度の工程で行なうことができるので、半導体装置の
製造工程を短縮し、製造コストを抑制することができ
る。配線材料にはアルミニウム合金が最も一般的に用い
られている。
温スパッタ法が従来から用いられてきた。高温スパッタ
法では、ウエハを高温に加熱しながら配線材料をスパッ
タすることでコンタクトホールの埋め込みと配線の形成
を一度の工程で行なうことができるので、半導体装置の
製造工程を短縮し、製造コストを抑制することができ
る。配線材料にはアルミニウム合金が最も一般的に用い
られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来例のような多層配
線形成技術においては、半導体装置の高集積化にともな
いコンタクトホール径が縮小されるにしたがって、通常
の高温スパッタ法では、コンタクトホールを埋め込むこ
とができなくなり、良好な電気特性が得られなくなる問
題がある。これは、高温スパッタ時に層間絶縁膜から脱
ガスするので、コンタクトホール内の圧力が増加し、ア
ルミニウム合金のフロー特性を阻害するからである。
線形成技術においては、半導体装置の高集積化にともな
いコンタクトホール径が縮小されるにしたがって、通常
の高温スパッタ法では、コンタクトホールを埋め込むこ
とができなくなり、良好な電気特性が得られなくなる問
題がある。これは、高温スパッタ時に層間絶縁膜から脱
ガスするので、コンタクトホール内の圧力が増加し、ア
ルミニウム合金のフロー特性を阻害するからである。
【0005】本発明は、このような実状に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、コンタクト径
の小さなコンタクトホールにおいても、良好な埋め込み
特性を達成し、コンタクトの電気特性を良好にすること
を目的とする。
たものであり、その目的とするところは、コンタクト径
の小さなコンタクトホールにおいても、良好な埋め込み
特性を達成し、コンタクトの電気特性を良好にすること
を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の半導体
装置の製造方法は、層間絶縁膜に形成したコンタクトホ
ール内に、スパッタ法を用いて第1の導電部材を形成す
る前に、層間絶縁膜からの脱ガスが可能な温度で熱処理
することを特徴とする。また、請求項2に記載の半導体
装置の製造方法は、前記層間絶縁膜に形成した前記コン
タクトホール内に、スパッタ法を用いて前記第1の導電
部材を形成する前に、スパッタ温度以上の温度で熱処理
することを特徴とする。
装置の製造方法は、層間絶縁膜に形成したコンタクトホ
ール内に、スパッタ法を用いて第1の導電部材を形成す
る前に、層間絶縁膜からの脱ガスが可能な温度で熱処理
することを特徴とする。また、請求項2に記載の半導体
装置の製造方法は、前記層間絶縁膜に形成した前記コン
タクトホール内に、スパッタ法を用いて前記第1の導電
部材を形成する前に、スパッタ温度以上の温度で熱処理
することを特徴とする。
【0007】即ち、層間絶縁膜中に残留する水分及び水
酸基が、高温スパッタ時に脱ガスしないように、あらか
じめ高温の熱処理で除去(脱ガス)しておくことによ
り、前記第1の導電部材のコンタクトホールに対する埋
め込み特性が向上するので、コンタクトの電気特性を良
好にすることができる。請求項3に記載の半導体装置の
製造方法は、前記熱処理を行った後、前記コンタクトホ
ール内にチタンを含む第2の導電部材を形成し、その
後、スパッタ法を用いて前記第1の導電部材を形成する
ことを特徴とする。
酸基が、高温スパッタ時に脱ガスしないように、あらか
じめ高温の熱処理で除去(脱ガス)しておくことによ
り、前記第1の導電部材のコンタクトホールに対する埋
め込み特性が向上するので、コンタクトの電気特性を良
好にすることができる。請求項3に記載の半導体装置の
製造方法は、前記熱処理を行った後、前記コンタクトホ
ール内にチタンを含む第2の導電部材を形成し、その
後、スパッタ法を用いて前記第1の導電部材を形成する
ことを特徴とする。
【0008】また、請求項4に記載の半導体装置の製造
方法は、前記第1の導電部材を形成するためのスパッタ
を、まず低温で行い、その後、高温に変えて行うことを
特徴とする。即ち、前記第1の導電部材を形成する前に
チタンを含む前記第2の導電部材を形成することによ
り、前記第1の導電材料のぬれ性が向上する。また、先
に前記第1の導電部材を低温でスパッタリングすること
により、前記第1の導電部材のぬれ性が向上する。よっ
て、前記第1の導電部材のコンタクトホールに対する埋
め込み特性が向上するので、コンタクトの電気特性を良
好にすることができる。
方法は、前記第1の導電部材を形成するためのスパッタ
を、まず低温で行い、その後、高温に変えて行うことを
特徴とする。即ち、前記第1の導電部材を形成する前に
チタンを含む前記第2の導電部材を形成することによ
り、前記第1の導電材料のぬれ性が向上する。また、先
に前記第1の導電部材を低温でスパッタリングすること
により、前記第1の導電部材のぬれ性が向上する。よっ
て、前記第1の導電部材のコンタクトホールに対する埋
め込み特性が向上するので、コンタクトの電気特性を良
好にすることができる。
【0009】請求項5に記載の半導体装置の製造方法
は、前記層間絶縁膜の少なくとも一部に有機SOG膜を
用いることを特徴とする。即ち、層間絶縁膜の平坦性が
向上するので、上部に形成される前記第1の導電部材の
断線を防止することができる。請求項6に記載の半導体
装置の製造方法は、前記有機SOG膜に、不純物を導入
する工程を含むことを特徴とする。
は、前記層間絶縁膜の少なくとも一部に有機SOG膜を
用いることを特徴とする。即ち、層間絶縁膜の平坦性が
向上するので、上部に形成される前記第1の導電部材の
断線を防止することができる。請求項6に記載の半導体
装置の製造方法は、前記有機SOG膜に、不純物を導入
する工程を含むことを特徴とする。
【0010】即ち、不純物を導入した有機SOG膜は、
高温に保持しても膜中からの水分及び水酸基の脱ガスが
少ないので、前記第1の導電部材のコンタクトホールに
対する埋め込み特性が向上し、コンタクトの電気特性を
良好にすることができる。
高温に保持しても膜中からの水分及び水酸基の脱ガスが
少ないので、前記第1の導電部材のコンタクトホールに
対する埋め込み特性が向上し、コンタクトの電気特性を
良好にすることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明を具体化した第1の実施形
態の製造方法を図1〜図2に従って説明する。 工程1(図1a参照):(100)p型(又はn型)単
結晶シリコン基板1の上にゲート絶縁膜2(膜厚:4n
m)及びゲート電極3(膜厚:200nm)を形成す
る。そして、ゲート絶縁膜2及びゲート電極3をマスク
とするイオン注入法を用いて基板1にn型(又はp型)
不純物をドープすることにより、ソース・ドレイン領域
1Aを自己整合的に形成してMOSトランジスタを完成
する。また、ゲート絶縁膜2及びゲート電極3に対し
て、サイドウォール絶縁膜4を形成する。
態の製造方法を図1〜図2に従って説明する。 工程1(図1a参照):(100)p型(又はn型)単
結晶シリコン基板1の上にゲート絶縁膜2(膜厚:4n
m)及びゲート電極3(膜厚:200nm)を形成す
る。そして、ゲート絶縁膜2及びゲート電極3をマスク
とするイオン注入法を用いて基板1にn型(又はp型)
不純物をドープすることにより、ソース・ドレイン領域
1Aを自己整合的に形成してMOSトランジスタを完成
する。また、ゲート絶縁膜2及びゲート電極3に対し
て、サイドウォール絶縁膜4を形成する。
【0012】工程2(図1b参照):プラズマCVD法
を用いて、デバイスの全面にシリコン酸化膜5(膜厚:
500nm)を形成する。尚、このプラズマCVD法で
用いるガスは、モノシランと亜酸化窒素(SiH4+N2
O)、モノシランと酸素(SiH4+O2)、TEOS
(Tetra-ethoxy-silane)と酸素(TEOS+O2)など
であり、成膜温度は300〜900℃である。
を用いて、デバイスの全面にシリコン酸化膜5(膜厚:
500nm)を形成する。尚、このプラズマCVD法で
用いるガスは、モノシランと亜酸化窒素(SiH4+N2
O)、モノシランと酸素(SiH4+O2)、TEOS
(Tetra-ethoxy-silane)と酸素(TEOS+O2)など
であり、成膜温度は300〜900℃である。
【0013】工程3(図1c参照):シリコン酸化膜5
の上に有機SOG膜6を形成する。有機SOG膜6の組
成は[CH3Si(OH)3]で、その膜厚は400nm
である。その形成方法は、まず、前記組成のシリコン化
合物のアルコール系溶液(例えば、IPA+アセトン)
を基板1の上に滴下して基板を回転速度:5400rpm
で20秒間回転させ、この溶液の被膜を基板1の上に形
成する。このとき、そのアルコール系溶液の被膜は、基
板1の上の段差に対して、その凹部には厚く、その凸部
には薄く、段差を緩和するように形成される。その結
果、アルコール系溶液の被膜の表面は平坦化される。
の上に有機SOG膜6を形成する。有機SOG膜6の組
成は[CH3Si(OH)3]で、その膜厚は400nm
である。その形成方法は、まず、前記組成のシリコン化
合物のアルコール系溶液(例えば、IPA+アセトン)
を基板1の上に滴下して基板を回転速度:5400rpm
で20秒間回転させ、この溶液の被膜を基板1の上に形
成する。このとき、そのアルコール系溶液の被膜は、基
板1の上の段差に対して、その凹部には厚く、その凸部
には薄く、段差を緩和するように形成される。その結
果、アルコール系溶液の被膜の表面は平坦化される。
【0014】次に、窒素雰囲気中において、100℃で
1分間、200℃で1分間、300℃で1分間、22℃
で1分間、300℃で30分間、順次熱処理が施される
と、アルコール系が蒸発すると共に重合反応が進行し
て、表面が平坦な有機SOG膜6が形成される。 工程4(図1d参照):イオン注入法を用いて、アルゴ
ンイオン(Ar+)を加速エネルギー :140keV、ド
ーズ量:1×1015atoms/cm2の条件で有機SOG膜6
にドープすることで、有機成分を分解させると共に、膜
中に含まれる水分及び水酸基を減少させる。その結果、
有機SOG膜6は、有機成分が含まれず、水分及び水酸
基が僅かしか含まれないSOG膜(以下、改質SOG膜
という)7に変えられる。尚、改質SOG膜7が本発明
における「層間絶縁膜」に相当する。
1分間、200℃で1分間、300℃で1分間、22℃
で1分間、300℃で30分間、順次熱処理が施される
と、アルコール系が蒸発すると共に重合反応が進行し
て、表面が平坦な有機SOG膜6が形成される。 工程4(図1d参照):イオン注入法を用いて、アルゴ
ンイオン(Ar+)を加速エネルギー :140keV、ド
ーズ量:1×1015atoms/cm2の条件で有機SOG膜6
にドープすることで、有機成分を分解させると共に、膜
中に含まれる水分及び水酸基を減少させる。その結果、
有機SOG膜6は、有機成分が含まれず、水分及び水酸
基が僅かしか含まれないSOG膜(以下、改質SOG膜
という)7に変えられる。尚、改質SOG膜7が本発明
における「層間絶縁膜」に相当する。
【0015】工程5(図1e参照):プラズマCVD法
を用いて、改質SOG膜7の上にシリコン酸化膜8(膜
厚:200nm)を形成する。シリコン酸化膜8の形成
条件はシリコン酸化膜5と同じである。 工程6(図2a参照):四フッ化炭素と水素の混合ガス
系をエッチングガスとして用いる異方性エッチングを行
い、ソース・ドレイン領域4の上の各膜5,7,8にコ
ンタクトホール9を形成する。
を用いて、改質SOG膜7の上にシリコン酸化膜8(膜
厚:200nm)を形成する。シリコン酸化膜8の形成
条件はシリコン酸化膜5と同じである。 工程6(図2a参照):四フッ化炭素と水素の混合ガス
系をエッチングガスとして用いる異方性エッチングを行
い、ソース・ドレイン領域4の上の各膜5,7,8にコ
ンタクトホール9を形成する。
【0016】工程7(図2b参照):真空チャンバ内で
熱処理することにより、前記コンタクトホール9内に露
出する改質SOG膜7中に僅かに含まれている水分及び
水酸基を除去する(脱ガスする)。熱処理の条件として
は、温度:450℃が適当であるが、温度は400℃〜
500℃の範囲で適宜調整可能である。但し、この時の
温度は、後述するスパッタの温度以上にする。
熱処理することにより、前記コンタクトホール9内に露
出する改質SOG膜7中に僅かに含まれている水分及び
水酸基を除去する(脱ガスする)。熱処理の条件として
は、温度:450℃が適当であるが、温度は400℃〜
500℃の範囲で適宜調整可能である。但し、この時の
温度は、後述するスパッタの温度以上にする。
【0017】そして、マグネトロンスパッタ法を用い、
前記コンタクトホール9内を含む前記シリコン酸化膜8
の上に、チタン薄膜10(膜厚:30nm)と窒化チタ
ン薄膜11(膜厚:50nm)を形成する。ここで、チ
タン薄膜10および窒化チタン膜11を形成することに
より、後述するスパッタ時のぬれ性が向上し、良好にコ
ンタクトホール内にアルミニウム合金膜12を埋め込む
ことができる。尚、チタン薄膜10と窒化チタン薄膜1
1のスパッタ温度は、約100℃であり、上記脱ガスの
ための熱処理とは異なり、改質SOG膜から水分及び水
酸基を除去できるほどではない。尚、チタン薄膜10及
び窒化チタン薄膜11が本発明における「第2の導電部
材」に相当する。
前記コンタクトホール9内を含む前記シリコン酸化膜8
の上に、チタン薄膜10(膜厚:30nm)と窒化チタ
ン薄膜11(膜厚:50nm)を形成する。ここで、チ
タン薄膜10および窒化チタン膜11を形成することに
より、後述するスパッタ時のぬれ性が向上し、良好にコ
ンタクトホール内にアルミニウム合金膜12を埋め込む
ことができる。尚、チタン薄膜10と窒化チタン薄膜1
1のスパッタ温度は、約100℃であり、上記脱ガスの
ための熱処理とは異なり、改質SOG膜から水分及び水
酸基を除去できるほどではない。尚、チタン薄膜10及
び窒化チタン薄膜11が本発明における「第2の導電部
材」に相当する。
【0018】工程8(図2c参照):スパッタ法を用
い、前記コンタクトホール9内を含む前記窒化チタン膜
11の上に、アルミニウム合金膜12(膜厚:700n
m)を形成することにより、アルミニウム合金膜12を
コンタクトホール9に充填する。この時のスパッタの条
件としては、まず低温(0〜150℃)で200nmを
成膜した後に、スパッタ温度を高温(400℃〜475
℃)に変えて、残りのアルミニウム合金膜を成膜する。
ここで、Alスパッタを低温と高温の2段階に分けて成
膜するのは、はじめから高温で成膜するとTiとAlが
一気に反応し、Tiのぬれ性向上の効果が失われるから
である。尚、アルミニウム合金膜12が本発明における
「第1の導電部材」に相当する。
い、前記コンタクトホール9内を含む前記窒化チタン膜
11の上に、アルミニウム合金膜12(膜厚:700n
m)を形成することにより、アルミニウム合金膜12を
コンタクトホール9に充填する。この時のスパッタの条
件としては、まず低温(0〜150℃)で200nmを
成膜した後に、スパッタ温度を高温(400℃〜475
℃)に変えて、残りのアルミニウム合金膜を成膜する。
ここで、Alスパッタを低温と高温の2段階に分けて成
膜するのは、はじめから高温で成膜するとTiとAlが
一気に反応し、Tiのぬれ性向上の効果が失われるから
である。尚、アルミニウム合金膜12が本発明における
「第1の導電部材」に相当する。
【0019】工程9(図2d参照):マグネトロンスパ
ッタ法を用いて、前記Al合金膜11の上に、Ti膜
(膜厚50nm)及びTiN膜(膜厚20nm)を順次
下から形成する。そして、通常のリソグラフィ技術、ド
ライエッチング技術(RIE法等)により、レジスト
(図示略)塗布、露光、エッチング作業を経て、アルミ
合金膜、Ti膜及びTiN膜を所定形状にパターニング
して、上層金属配線13を形成する。
ッタ法を用いて、前記Al合金膜11の上に、Ti膜
(膜厚50nm)及びTiN膜(膜厚20nm)を順次
下から形成する。そして、通常のリソグラフィ技術、ド
ライエッチング技術(RIE法等)により、レジスト
(図示略)塗布、露光、エッチング作業を経て、アルミ
合金膜、Ti膜及びTiN膜を所定形状にパターニング
して、上層金属配線13を形成する。
【0020】このように本実施形態においては、以下の
とおりの作用効果を奏する。 (1)コンタクトホール9内の改質SOG膜7は、有機
SOG膜6と比較して、膜中の水分及び水酸基が少ない
ので、高温に晒しても膜中からの水分及び水酸基の脱ガ
スは少ないが、本実施形態ではスパッタの前にスパッタ
温度より高い温度で熱処理することにより、改質SOG
7からの僅かな水分及び水酸基を脱ガスさせる。その結
果、スパッタ法によりアルミニウム合金12を埋め込む
際に、コンタクトホール9内からの脱ガスがほとんどな
いので、埋め込み特性が向上し、コンタクトホール9内
にアルミニウム合金12を良好に形成することができ、
コンタクトの電気特性を良好にすることができる。
とおりの作用効果を奏する。 (1)コンタクトホール9内の改質SOG膜7は、有機
SOG膜6と比較して、膜中の水分及び水酸基が少ない
ので、高温に晒しても膜中からの水分及び水酸基の脱ガ
スは少ないが、本実施形態ではスパッタの前にスパッタ
温度より高い温度で熱処理することにより、改質SOG
7からの僅かな水分及び水酸基を脱ガスさせる。その結
果、スパッタ法によりアルミニウム合金12を埋め込む
際に、コンタクトホール9内からの脱ガスがほとんどな
いので、埋め込み特性が向上し、コンタクトホール9内
にアルミニウム合金12を良好に形成することができ、
コンタクトの電気特性を良好にすることができる。
【0021】(2)アルミニウム合金12のスパッタの
際、まず低温で成膜することにより、TiとAlの急激
な反応を避け、Tiのぬれ性効果を維持することができ
る。従って、スパッタ法によりアルミニウム合金12を
埋め込む際に、TiとAl界面のぬれ性が良好に保たれ
ているので、埋め込み特性が向上し、コンタクトホール
9内にアルミニウム合金12を良好に形成することがで
きる。その結果、コンタクトの電気特性を良好にするこ
とができる。
際、まず低温で成膜することにより、TiとAlの急激
な反応を避け、Tiのぬれ性効果を維持することができ
る。従って、スパッタ法によりアルミニウム合金12を
埋め込む際に、TiとAl界面のぬれ性が良好に保たれ
ているので、埋め込み特性が向上し、コンタクトホール
9内にアルミニウム合金12を良好に形成することがで
きる。その結果、コンタクトの電気特性を良好にするこ
とができる。
【0022】(3)改質SOG膜7には有機成分が含ま
れていないため、コンタクトホール9を形成するための
エッチングを、四フッ化炭素と水素の混合ガス系の雰囲
気中で行うことができる。そのため、このエッチングに
おいて、エッチングマスクとしてフォトレジストを用い
た場合でも、そのフォトレジストが侵されることはな
く、そのフォトレジストでマスクされている改質SOG
膜7がエッチングされることもない。従って、微細なコ
ンタクトホール9を正確に形成することができる。
れていないため、コンタクトホール9を形成するための
エッチングを、四フッ化炭素と水素の混合ガス系の雰囲
気中で行うことができる。そのため、このエッチングに
おいて、エッチングマスクとしてフォトレジストを用い
た場合でも、そのフォトレジストが侵されることはな
く、そのフォトレジストでマスクされている改質SOG
膜7がエッチングされることもない。従って、微細なコ
ンタクトホール9を正確に形成することができる。
【0023】(4)改質SOG膜7には有機成分が含ま
れていないため、改質SOG膜7のエッチングレートは
各シリコン酸化膜5,8と同じになる上に、エッチング
マスクとして用いたフォトレジストを除去する際のアッ
シング処理時に改質SOG膜7が収縮することはない。
そのため、改質SOG膜7にクラックが生じることはな
く、コンタクトホール9を形成する際にリセスが発生す
ることはない。従って、高温スパッタ法を用いて、コン
タクトホール9内にアルミニウム合金11を良好に形成
することができる。その結果、コンタクトの電気特性を
良好にすることができる。
れていないため、改質SOG膜7のエッチングレートは
各シリコン酸化膜5,8と同じになる上に、エッチング
マスクとして用いたフォトレジストを除去する際のアッ
シング処理時に改質SOG膜7が収縮することはない。
そのため、改質SOG膜7にクラックが生じることはな
く、コンタクトホール9を形成する際にリセスが発生す
ることはない。従って、高温スパッタ法を用いて、コン
タクトホール9内にアルミニウム合金11を良好に形成
することができる。その結果、コンタクトの電気特性を
良好にすることができる。
【0024】尚、図3は、改質SOG膜7を窒素雰囲気
で30分間の熱処理を施し、TDS法(Thermal Desorpt
ion Spectroscopy)により評価した結果を示している。
イオンの注入条件は、ドーズ量:1×1015atoms/c
m2、加速エネルギー:140KeVである。 改質SOG
膜7は、有機SOG膜6と比較したところ、H2O(m/e=
18)の相対強度が、1/10となる。この結果は、コン
タクトホールに配線材料を埋め込む際に、コンタクトホ
ールからの脱ガスが低減することを示している。
で30分間の熱処理を施し、TDS法(Thermal Desorpt
ion Spectroscopy)により評価した結果を示している。
イオンの注入条件は、ドーズ量:1×1015atoms/c
m2、加速エネルギー:140KeVである。 改質SOG
膜7は、有機SOG膜6と比較したところ、H2O(m/e=
18)の相対強度が、1/10となる。この結果は、コン
タクトホールに配線材料を埋め込む際に、コンタクトホ
ールからの脱ガスが低減することを示している。
【0025】本発明は、上記実施形態に限定されるもの
ではなく、以下のように実施しても同様の作用効果を得
ることができる。 1)工程7において、熱処理の温度は、工程8における
高温スパッタの温度よりも低い温度を用いても良く、要
は、改質SOG膜7から少しでも脱ガスできる温度(本
実施形態では400℃以上)であれば、工程8における
高温スパッタ時の脱ガスを抑制することができる。
ではなく、以下のように実施しても同様の作用効果を得
ることができる。 1)工程7において、熱処理の温度は、工程8における
高温スパッタの温度よりも低い温度を用いても良く、要
は、改質SOG膜7から少しでも脱ガスできる温度(本
実施形態では400℃以上)であれば、工程8における
高温スパッタ時の脱ガスを抑制することができる。
【0026】2)有機SOG膜6に代えて、ポリイミド
やシロキサン編成されたポリイミドなどを用いる。 3)各シリコン酸化膜5,8をプラズマCVD法以外の
方法(常圧CVD法、減圧CVD法、ECRプラズマC
VD法、光励起CVD法、TEOS−CVD法、PVD
法など)によって形成されたシリコン酸化膜を用いる。
この場合、常圧CVD法で用いられるガスはモノシラン
と酸素(SiH4+O2)であり、成膜温度は400℃以
下である。また、減圧CVD法で用いられるガスはモノ
シランと亜酸化窒素(SiH4+N2O)であり、成膜温
度は900℃以下である。
やシロキサン編成されたポリイミドなどを用いる。 3)各シリコン酸化膜5,8をプラズマCVD法以外の
方法(常圧CVD法、減圧CVD法、ECRプラズマC
VD法、光励起CVD法、TEOS−CVD法、PVD
法など)によって形成されたシリコン酸化膜を用いる。
この場合、常圧CVD法で用いられるガスはモノシラン
と酸素(SiH4+O2)であり、成膜温度は400℃以
下である。また、減圧CVD法で用いられるガスはモノ
シランと亜酸化窒素(SiH4+N2O)であり、成膜温
度は900℃以下である。
【0027】4)各シリコン酸化膜5,8を、水分及び
水酸基を遮断する性質に加えて機械的強度が高い性質を
持つ他の絶縁膜(シリコン窒化膜、シリケートガラス
膜、BPSG(Borophosphosilicate glass)膜など)
に置き代える。その絶縁膜はCVD法やPVD法などど
のような方法によって形成してもよい。 5)アルミニウム合金膜12に代えて、アルミ以外の導
電材料(銅、金、銀、窒化チタン(TiN)、タングス
テンチタン(TiW)などの合金)及びそれらの積層構
造を用いる。
水酸基を遮断する性質に加えて機械的強度が高い性質を
持つ他の絶縁膜(シリコン窒化膜、シリケートガラス
膜、BPSG(Borophosphosilicate glass)膜など)
に置き代える。その絶縁膜はCVD法やPVD法などど
のような方法によって形成してもよい。 5)アルミニウム合金膜12に代えて、アルミ以外の導
電材料(銅、金、銀、窒化チタン(TiN)、タングス
テンチタン(TiW)などの合金)及びそれらの積層構
造を用いる。
【0028】6)改質SOG膜7に熱処理を施す。この
場合、改質SOG膜7中のダングリングボンドが少なく
なるため、吸湿性が更に小さくなり、水分の透過も更に
少なくなる。 7)上記実施形態では、有機SOG膜6に注入するイオ
ンとしてアルゴンイオンを用いたが、結果として有機S
OG膜6を改質するものであればどのようなイオンを用
いてもよい。
場合、改質SOG膜7中のダングリングボンドが少なく
なるため、吸湿性が更に小さくなり、水分の透過も更に
少なくなる。 7)上記実施形態では、有機SOG膜6に注入するイオ
ンとしてアルゴンイオンを用いたが、結果として有機S
OG膜6を改質するものであればどのようなイオンを用
いてもよい。
【0029】具体的には、アルゴンイオン、ボロンイオ
ン、窒素イオンがもっとも適している。また、これら以
外にも以下に示すイオンも十分に効果が期待できる。 アルゴン以外の不活性ガスイオン(ヘリウムイオ
ン、ネオンイオン、クリプトンイオン、キセノンイオ
ン、ラドンイオン)。不活性ガスは有機SOG膜6と反
応しないため、イオン注入によって悪影響が生じる恐れ
が全くない。
ン、窒素イオンがもっとも適している。また、これら以
外にも以下に示すイオンも十分に効果が期待できる。 アルゴン以外の不活性ガスイオン(ヘリウムイオ
ン、ネオンイオン、クリプトンイオン、キセノンイオ
ン、ラドンイオン)。不活性ガスは有機SOG膜6と反
応しないため、イオン注入によって悪影響が生じる恐れ
が全くない。
【0030】 ボロン及び窒素以外のIII b,IV b,V
b,VI b,VII bの各族の元素単体イオン及びそれらの化合
物イオン。特に、酸素、アルミ、イオウ、塩素、ガリウ
ム、ゲルマニウム、ヒ素、セレン、臭素、アンチモン、
ヨウ素、インジウム、スズ、テルル、鉛、ビスマスの元
素単体イオン及びそれらの化合物イオン。この中で、金
属元素イオンについては、イオン注入後の有機SOG膜
6の誘電率が低下する可能性があるが、その量はごく僅
かであるため、特に高い誘電率の層間絶縁膜が要求され
る場合以外には実用上問題ない。
b,VI b,VII bの各族の元素単体イオン及びそれらの化合
物イオン。特に、酸素、アルミ、イオウ、塩素、ガリウ
ム、ゲルマニウム、ヒ素、セレン、臭素、アンチモン、
ヨウ素、インジウム、スズ、テルル、鉛、ビスマスの元
素単体イオン及びそれらの化合物イオン。この中で、金
属元素イオンについては、イオン注入後の有機SOG膜
6の誘電率が低下する可能性があるが、その量はごく僅
かであるため、特に高い誘電率の層間絶縁膜が要求され
る場合以外には実用上問題ない。
【0031】 IV a族,V a族の元素単体イオン及び
それらの化合物イオン。特に、チタン、バナジウム、ニ
オブ、ハフニウム、タンタルの元素単体イオン及びそれ
らの化合物イオン。IV a族,V a族の元素の酸化物は誘
電率が高いため、イオン注入後の有機SOG膜6の誘電
率を高くすることができる。 各イオンを複数種類組み合わせて用いる。この場
合、各イオンの相乗作用により更に優れた効果を得るこ
とができる。
それらの化合物イオン。特に、チタン、バナジウム、ニ
オブ、ハフニウム、タンタルの元素単体イオン及びそれ
らの化合物イオン。IV a族,V a族の元素の酸化物は誘
電率が高いため、イオン注入後の有機SOG膜6の誘電
率を高くすることができる。 各イオンを複数種類組み合わせて用いる。この場
合、各イオンの相乗作用により更に優れた効果を得るこ
とができる。
【0032】8)上記実施形態では、有機SOG膜6に
イオンを注入しているが、イオンに限らず、原子、分
子、粒子であればよい。(本発明ではこれらを総称して
不純物という。) 9)スパッタリングの方法として、マグネトロンスパッ
タリング以外に、ダイオードスパッタリング、高周波ス
パッタリング、四極スパッタリング等のようなものであ
ってもよい。
イオンを注入しているが、イオンに限らず、原子、分
子、粒子であればよい。(本発明ではこれらを総称して
不純物という。) 9)スパッタリングの方法として、マグネトロンスパッ
タリング以外に、ダイオードスパッタリング、高周波ス
パッタリング、四極スパッタリング等のようなものであ
ってもよい。
【0033】10)スパッタエッチングの方法として、
不活性ガスを用いる以外に、反応性ガス(例えばCCl
4、SF6)を用いた反応性イオンビームエッチング(R
IBE、反応性イオンミリングとも呼ばれる)を用いて
もよい。 11)窒化チタン薄膜10を省略する。 12)シリコン酸化膜8を省略する。
不活性ガスを用いる以外に、反応性ガス(例えばCCl
4、SF6)を用いた反応性イオンビームエッチング(R
IBE、反応性イオンミリングとも呼ばれる)を用いて
もよい。 11)窒化チタン薄膜10を省略する。 12)シリコン酸化膜8を省略する。
【0034】13)下層の導電部がソース・ドレイン領
域1Aでなく、下層金属配線である。
域1Aでなく、下層金属配線である。
【0035】
【発明の効果】本発明にあっては、スパッタ法を用いて
アルミニウム合金を形成させる際において、コンタクト
ホール内の層間絶縁膜からの脱ガスを低減できるので、
アルミニウム合金の埋め込み特性が向上し、コンタクト
の電気特性を良好にすることができる。
アルミニウム合金を形成させる際において、コンタクト
ホール内の層間絶縁膜からの脱ガスを低減できるので、
アルミニウム合金の埋め込み特性が向上し、コンタクト
の電気特性を良好にすることができる。
【図1】 本発明を具体化した実施形態における半導体
装置の製造過程を示す概略断面図である。
装置の製造過程を示す概略断面図である。
【図2】 本発明を具体化した実施形態における半導体
装置の製造過程を示す概略断面図である。
装置の製造過程を示す概略断面図である。
【図3】 本発明の実施形態を説明するための特性図で
ある。
ある。
1 シリコン基板 1A ソース・ドレイン領域 2 ゲート絶縁膜 3 ゲート電極 4 サイドウォール絶縁膜 5、8 シリコン酸化膜 6 有機SOG膜 7 改質SOG膜 9 コンタクトホール 10 チタン薄膜 11 窒化チタン膜 12 アルミニウム合金膜 13 上層金属配線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松原 直輝 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 水原 秀樹 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 Fターム(参考) 5F033 HH09 HH11 HH13 HH14 HH18 HH23 HH33 JJ09 JJ11 JJ13 JJ14 JJ18 JJ23 JJ33 MM08 NN06 PP15 PP18 QQ09 QQ16 QQ37 QQ60 QQ61 QQ62 QQ63 QQ64 QQ65 QQ66 QQ74 QQ85 RR04 RR09 RR22 RR23 RR25 SS01 SS02 SS04 SS07 SS12 SS13 SS14 SS15 SS22 TT04 XX02 XX03 XX17 5F058 AC02 AC03 AC10 AD09 AD10 AF04 AG01 AG04 AH02 AH05 BD01 BD04 BD06 BD07 BD19 BF03 BF04 BF05 BF07 BF09 BF11 BF23 BF25 BF29 BJ02 BJ05
Claims (6)
- 【請求項1】 層間絶縁膜に形成したコンタクトホール
内に、スパッタ法を用いて第1の導電部材を形成する前
に、層間絶縁膜からの脱ガスが可能な温度で熱処理する
ことを特徴とした半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 前記層間絶縁膜に形成した前記コンタク
トホール内に、スパッタ法を用いて前記第1の導電部材
を形成する前に、スパッタ温度以上の温度で熱処理する
ことを特徴とした半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 前記熱処理を行った後、前記コンタクト
ホール内にチタンを含む第2の導電部材を形成し、その
後、スパッタ法を用いて前記第1の導電部材を形成する
ことを特徴とした請求項1又は2に記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項4】 前記第1の導電部材を形成するためのス
パッタを、まず低温で行い、その後、高温に変えて行う
ことを特徴とした請求項1又は2に記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項5】 前記層間絶縁膜の少なくとも一部に有機
SOG膜を用いることを特徴とした請求項1又は2に記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項6】 前記有機SOG膜に、不純物を導入する
工程を含むことを特徴とした請求項5に記載の半導体装
置の製造方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP37163599A JP2001189381A (ja) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | 半導体装置の製造方法 |
TW089125947A TW471129B (en) | 1999-12-27 | 2000-12-06 | Method for making a semiconductor device |
KR1020000081646A KR20010062679A (ko) | 1999-12-27 | 2000-12-26 | 반도체 장치의 제조 방법 |
US09/748,230 US6617240B2 (en) | 1999-12-27 | 2000-12-27 | Method of fabricating semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP37163599A JP2001189381A (ja) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001189381A true JP2001189381A (ja) | 2001-07-10 |
Family
ID=18499047
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP37163599A Pending JP2001189381A (ja) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6617240B2 (ja) |
JP (1) | JP2001189381A (ja) |
KR (1) | KR20010062679A (ja) |
TW (1) | TW471129B (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111485233A (zh) * | 2020-04-17 | 2020-08-04 | 安徽科蓝特铝业有限公司 | 一种在铝合金表面制备厚钛氮化物改性层的方法 |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3504250B2 (ja) * | 2002-03-07 | 2004-03-08 | 沖電気工業株式会社 | 半導体素子の製造方法 |
JP2005072264A (ja) * | 2003-08-25 | 2005-03-17 | Seiko Epson Corp | トランジスタの製造方法、トランジスタ、回路基板、電気光学装置及び電子機器 |
US7302276B2 (en) * | 2003-11-25 | 2007-11-27 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Method and system for determining uplink/downlink path-loss difference |
KR100616187B1 (ko) * | 2004-10-07 | 2006-08-25 | 에스티마이크로일렉트로닉스 엔.브이. | 반도체 소자의 절연막 형성 방법 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04234149A (ja) | 1990-12-28 | 1992-08-21 | Nec Corp | 半導体装置の多層配線層間絶縁膜の形成方法 |
JP3015738B2 (ja) | 1995-06-21 | 2000-03-06 | 三洋電機株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
JP3015767B2 (ja) * | 1996-12-25 | 2000-03-06 | 三洋電機株式会社 | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
JP3033564B2 (ja) * | 1997-10-02 | 2000-04-17 | セイコーエプソン株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
-
1999
- 1999-12-27 JP JP37163599A patent/JP2001189381A/ja active Pending
-
2000
- 2000-12-06 TW TW089125947A patent/TW471129B/zh not_active IP Right Cessation
- 2000-12-26 KR KR1020000081646A patent/KR20010062679A/ko not_active Application Discontinuation
- 2000-12-27 US US09/748,230 patent/US6617240B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111485233A (zh) * | 2020-04-17 | 2020-08-04 | 安徽科蓝特铝业有限公司 | 一种在铝合金表面制备厚钛氮化物改性层的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW471129B (en) | 2002-01-01 |
US6617240B2 (en) | 2003-09-09 |
US20010005628A1 (en) | 2001-06-28 |
KR20010062679A (ko) | 2001-07-07 |
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