JPH053169A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPH053169A JPH053169A JP15364891A JP15364891A JPH053169A JP H053169 A JPH053169 A JP H053169A JP 15364891 A JP15364891 A JP 15364891A JP 15364891 A JP15364891 A JP 15364891A JP H053169 A JPH053169 A JP H053169A
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- wiring
- alloy
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Abstract
(57)【要約】
【目的】従来のＡｌ合金配線の形成工程において、エッ
チングの際に反応生成される銅塩化物の残渣による形状
不良や、反応ガスの残留塩素による腐食などの問題を解
消する。 【構成】絶縁膜２上にＡｌ膜３を堆積したのち、フォト
レジスト４をマスクとして選択エッチングする。つぎに
硫酸銅水溶液に浸漬し、イオン化傾向の違いを利用して
Ａｌ配線３の表面にＣｕ原子６を付着させる。つぎに熱
処理によりＡｌ配線３の表面のＣｕ６をＡｌ３内部に熱
拡散してＡｌ−Ｃｕ合金配線３ａを形成する。
チングの際に反応生成される銅塩化物の残渣による形状
不良や、反応ガスの残留塩素による腐食などの問題を解
消する。 【構成】絶縁膜２上にＡｌ膜３を堆積したのち、フォト
レジスト４をマスクとして選択エッチングする。つぎに
硫酸銅水溶液に浸漬し、イオン化傾向の違いを利用して
Ａｌ配線３の表面にＣｕ原子６を付着させる。つぎに熱
処理によりＡｌ配線３の表面のＣｕ６をＡｌ３内部に熱
拡散してＡｌ−Ｃｕ合金配線３ａを形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアルミニウムを主成分と
する金属配線の形成方法に関するものである。
する金属配線の形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路の高密度化にともない、
パターン微細化が進んでいる。
パターン微細化が進んでいる。
【０００３】従来のアルミニウム（以下Ａｌと記す）配
線では、Ａｌ本来の脆弱性のため限界に達している。
線では、Ａｌ本来の脆弱性のため限界に達している。
【０００４】サブミクロン配線では、配線を流れる電流
密度が５×１０5〜１０6 （Ａ／ｃｍ-2）になり、電流
密度の増大につれてジュール熱の発生が激しくなる。ジ
ュール熱の発生により配線の温度が上昇すると、原子の
拡散係数は増加しエレクトロマイグレーション（以下Ｅ
Ｍと記す）が発生し易くなる。
密度が５×１０5〜１０6 （Ａ／ｃｍ-2）になり、電流
密度の増大につれてジュール熱の発生が激しくなる。ジ
ュール熱の発生により配線の温度が上昇すると、原子の
拡散係数は増加しエレクトロマイグレーション（以下Ｅ
Ｍと記す）が発生し易くなる。
【０００５】一方、配線幅が狭くなるほどストレスマイ
グレーション（以下ＳＭと記す）耐性が低下することが
知られている。
グレーション（以下ＳＭと記す）耐性が低下することが
知られている。
【０００６】このようなＡｌ配線の寿命劣化対策とし
て、配線材料に種々の不純物を添加して、Ａｌ配線の強
化を図ることが検討されている。通常、ＡｌにＣｕを
０．１〜０．５ｗｔ％添加したＡｌ−Ｃｕ合金配線が用
いられる。
て、配線材料に種々の不純物を添加して、Ａｌ配線の強
化を図ることが検討されている。通常、ＡｌにＣｕを
０．１〜０．５ｗｔ％添加したＡｌ−Ｃｕ合金配線が用
いられる。
【０００７】Ａｌ中に異種原子であるＣｕを混入すると
転移に移動が妨げられ、機械的強度が増加する析出硬化
が生じて、ＳＭ耐性とともにＥＭ耐性も向上する。
転移に移動が妨げられ、機械的強度が増加する析出硬化
が生じて、ＳＭ耐性とともにＥＭ耐性も向上する。
【０００８】従来技術によるＡｌ−Ｃｕ合金配線の形成
方法について、図２（ａ）〜（ｄ）を参照して説明す
る。
方法について、図２（ａ）〜（ｄ）を参照して説明す
る。
【０００９】はじめに図２（ａ）に示すように、半導体
基板１にＢＰＳＧ膜などからなる絶縁膜２を隔てて、ス
パッタ法によりＡｌ−Ｃｕ合金膜３ｂを堆積する。
基板１にＢＰＳＧ膜などからなる絶縁膜２を隔てて、ス
パッタ法によりＡｌ−Ｃｕ合金膜３ｂを堆積する。
【００１０】つぎに図２（ｂ）に示すように、配線パタ
ーンとなるフォトレジスト４を形成する。
ーンとなるフォトレジスト４を形成する。
【００１１】つぎに図２（ｃ）に示すように、塩素系の
エッチングガスによりＡｌ−Ｃｕ合金膜３ｂをエッチン
グする。
エッチングガスによりＡｌ−Ｃｕ合金膜３ｂをエッチン
グする。
【００１２】つぎに図２（ｄ）に示すように、不要にな
ったフォトレジスト４を剥離除去してＡｌ−Ｃｕ合金配
線３ａが完成する。
ったフォトレジスト４を剥離除去してＡｌ−Ｃｕ合金配
線３ａが完成する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】Ａｌ−Ｃｕ配線を形成
するとき、フォトレジストをマスクとして塩素系のエッ
チングガスを用いて異方性エッチングを行なうと、蒸気
圧の低いＣｕの塩化物が生成される。この残渣が発生し
て微細な配線を形成する際の障害となっている。
するとき、フォトレジストをマスクとして塩素系のエッ
チングガスを用いて異方性エッチングを行なうと、蒸気
圧の低いＣｕの塩化物が生成される。この残渣が発生し
て微細な配線を形成する際の障害となっている。
【００１４】またエッチングガス中に含まれる塩素が残
留して配線が腐食する。このコロージョンと呼ばれる現
象を防止するために、エッチングのあと加熱処理、水洗
処理、ＵＶキュアなどの対策が行なわれている。余分の
設備が必要になったり、作業時間が長くなるなどの問題
があった。対策を講じても、次工程に送るまでの保管時
間に制約があった。
留して配線が腐食する。このコロージョンと呼ばれる現
象を防止するために、エッチングのあと加熱処理、水洗
処理、ＵＶキュアなどの対策が行なわれている。余分の
設備が必要になったり、作業時間が長くなるなどの問題
があった。対策を講じても、次工程に送るまでの保管時
間に制約があった。
【００１５】
【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、半導体基板の一主面上に純アルミニウムから
なる配線を形成する工程と、アルミニウムよりもイオン
化傾向の小さい金属を含む金属塩水溶液に浸漬して前記
配線の表面の前記アルミニウムを前記イオン化傾向の小
さい金属と置換する工程と、熱処理を行なって前記イオ
ン化傾向の小さい金属を前記配線の内部へ拡散する工程
とを含むものである。
造方法は、半導体基板の一主面上に純アルミニウムから
なる配線を形成する工程と、アルミニウムよりもイオン
化傾向の小さい金属を含む金属塩水溶液に浸漬して前記
配線の表面の前記アルミニウムを前記イオン化傾向の小
さい金属と置換する工程と、熱処理を行なって前記イオ
ン化傾向の小さい金属を前記配線の内部へ拡散する工程
とを含むものである。
【００１６】
【作用】従来の配線材料であるＡｌ合金を堆積してから
選択エッチングする代りに、本発明では純アルミニウム
で配線を形成してから不純物金属原子を拡散させること
とによりＡｌ合金配線を得ることができる。
選択エッチングする代りに、本発明では純アルミニウム
で配線を形成してから不純物金属原子を拡散させること
とによりＡｌ合金配線を得ることができる。
【００１７】
【実施例】本発明の一実施例について、図１（ａ）〜
（ｄ）を参照して説明する。
（ｄ）を参照して説明する。
【００１８】はじめに図１（ａ）に示すように、半導体
基板１に形成されたＢＰＳＧ膜などからなる絶縁膜２の
上に、純Ａｌをターゲットとしたスパッタ法により厚さ
１μｍの純Ａｌ膜３を堆積する。
基板１に形成されたＢＰＳＧ膜などからなる絶縁膜２の
上に、純Ａｌをターゲットとしたスパッタ法により厚さ
１μｍの純Ａｌ膜３を堆積する。
【００１９】つぎに図１（ｂ）に示すように、配線パタ
ーンとなるフォトレジスト４を形成する。
ーンとなるフォトレジスト４を形成する。
【００２０】つぎに図１（ｃ）に示すように、ＢＣｌ3
などの塩素系のエッチングガスを用いて異方性エッチン
グを行ない、Ａｌ配線３を形成する。つぎにフォトレジ
スト４を除去したのち、例えば硫酸銅などのＣｕの水溶
性化合物を含む水溶液に浸ける。ＣｕよりもＡｌの方が
イオン化傾向が大きいので、Ａｌ配線３の表面からＡｌ
+ ４が溶け出し、代りにＣｕ５がＡｌ配線３の表面に付
着して銅めっきされる。
などの塩素系のエッチングガスを用いて異方性エッチン
グを行ない、Ａｌ配線３を形成する。つぎにフォトレジ
スト４を除去したのち、例えば硫酸銅などのＣｕの水溶
性化合物を含む水溶液に浸ける。ＣｕよりもＡｌの方が
イオン化傾向が大きいので、Ａｌ配線３の表面からＡｌ
+ ４が溶け出し、代りにＣｕ５がＡｌ配線３の表面に付
着して銅めっきされる。
【００２１】つぎに図１（ｄ）に示すように、絶縁膜２
上にＣｕイオンが残らないように十分に水洗を行なって
乾燥させる。そのあと３５０℃、Ｎ2 雰囲気で数十分間
アニールして、Ａｌ配線３表面にめっきされたＣｕをＡ
ｌ中に熱拡散させる。こうしてＡｌ配線３はＡｌ−Ｃｕ
合金配線３ａになる。
上にＣｕイオンが残らないように十分に水洗を行なって
乾燥させる。そのあと３５０℃、Ｎ2 雰囲気で数十分間
アニールして、Ａｌ配線３表面にめっきされたＣｕをＡ
ｌ中に熱拡散させる。こうしてＡｌ配線３はＡｌ−Ｃｕ
合金配線３ａになる。
【００２２】本発明はＡｌ−Ｃｕ合金配線に限定される
ことなくなく、例えばＡｌ−Ｎｉ合金配線に適用しても
同様の効果を得ることができる。
ことなくなく、例えばＡｌ−Ｎｉ合金配線に適用しても
同様の効果を得ることができる。
【００２３】
【発明の効果】Ａｌ配線を形成してからＡｌよりもイオ
ン化傾向の小さい金属の水溶性化合物の水溶液に浸漬し
てＡｌ配線の表面に不純物金属を付着させる。そのあと
熱処理してＡｌ中に不純物金属を拡散させてＡｌ合金配
線を形成する。
ン化傾向の小さい金属の水溶性化合物の水溶液に浸漬し
てＡｌ配線の表面に不純物金属を付着させる。そのあと
熱処理してＡｌ中に不純物金属を拡散させてＡｌ合金配
線を形成する。
【００２４】Ａｌ−Ｃｕ合金膜の異方性エッチングと異
なり、古くから確立された純Ａｌ膜の異方性エッチング
技術を使用している。残渣による形状障害などが生じな
い。加工性が著しく良好でしかも、ＳＥ耐性、ＳＭ耐性
の良好なＡｌ−Ｃｕ配線を形成できる。半導体集積回路
の信頼性が向上できる。
なり、古くから確立された純Ａｌ膜の異方性エッチング
技術を使用している。残渣による形状障害などが生じな
い。加工性が著しく良好でしかも、ＳＥ耐性、ＳＭ耐性
の良好なＡｌ−Ｃｕ配線を形成できる。半導体集積回路
の信頼性が向上できる。
【図１】本発明の一実施例を工程順に示す断面図であ
る。
る。
【図２】従来技術によるＡｌ−Ｃｕ合金配線の形成方法
を工程順に示す断面図である。
を工程順に示す断面図である。
１ 半導体基板 ２ 絶縁膜 ３ Ａｌ膜 ３ａ Ａｌ−Ｃｕ合金配線 ３ｂ Ａｌ−Ｃｕ合金膜 ４ フォトレジスト
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 半導体基板の一主面上に純アルミニウム
からなる配線を形成する工程と、アルミニウムよりもイ
オン化傾向の小さい金属を含む金属塩水溶液に浸漬して
前記配線の表面の前記アルミニウムを前記イオン化傾向
の小さい金属と置換する工程と、熱処理を行なって前記
イオン化傾向の小さい金属を前記配線の内部へ拡散する
工程とを含む半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15364891A JPH053169A (ja) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15364891A JPH053169A (ja) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH053169A true JPH053169A (ja) | 1993-01-08 |
Family
ID=15567136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15364891A Pending JPH053169A (ja) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH053169A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6335667B1 (en) | 1998-08-28 | 2002-01-01 | Seiko Epson Corporation | Multi-longitudinal mode coupled saw filter |
| KR101018210B1 (ko) * | 2007-06-26 | 2011-02-28 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 적층 구조 및 그 제조 방법 |
-
1991
- 1991-06-26 JP JP15364891A patent/JPH053169A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6335667B1 (en) | 1998-08-28 | 2002-01-01 | Seiko Epson Corporation | Multi-longitudinal mode coupled saw filter |
| KR101018210B1 (ko) * | 2007-06-26 | 2011-02-28 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 적층 구조 및 그 제조 방법 |
| US8053083B2 (en) | 2007-06-26 | 2011-11-08 | Kobe Steel, Ltd. | Layered structure and its manufacturing method |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000523 |