JPH07130851A - 配線形成方法 - Google Patents
配線形成方法Info
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- JPH07130851A JPH07130851A JP29402793A JP29402793A JPH07130851A JP H07130851 A JPH07130851 A JP H07130851A JP 29402793 A JP29402793 A JP 29402793A JP 29402793 A JP29402793 A JP 29402793A JP H07130851 A JPH07130851 A JP H07130851A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 プロセスが簡便であるというＡｌ配線形成技
術の利点を生かしつつ、接続孔の埋め込み能力を向上し
たＡｌ系配線の配線形成方法を提供する。 【構成】 予めＡｌ系材料薄膜成膜工程Ｉを行った後、
Ａｌ系材料を接続孔内表面へ流動被覆させる工程ＩＩを
行い、適宜高温スパッタ、またはリフロー等による接続
孔のＡｌ系材料による埋め込み工程ＩＩＩを行ってＡｌ
系配線を形成する。
術の利点を生かしつつ、接続孔の埋め込み能力を向上し
たＡｌ系配線の配線形成方法を提供する。 【構成】 予めＡｌ系材料薄膜成膜工程Ｉを行った後、
Ａｌ系材料を接続孔内表面へ流動被覆させる工程ＩＩを
行い、適宜高温スパッタ、またはリフロー等による接続
孔のＡｌ系材料による埋め込み工程ＩＩＩを行ってＡｌ
系配線を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、配線形成方法に関し、
特に、接続孔をＡｌ系材料により埋め込む埋め込み工程
を備える配線形成方法に関するものである。本発明は、
例えば、各種電子材料（半導体装置等）のＡｌ系材料配
線の形成技術として利用することができる。
特に、接続孔をＡｌ系材料により埋め込む埋め込み工程
を備える配線形成方法に関するものである。本発明は、
例えば、各種電子材料（半導体装置等）のＡｌ系材料配
線の形成技術として利用することができる。
【０００２】
【従来の技術及びその問題点】Ａｌ系配線を形成する技
術分野においては、半導体装置分野を代表的なものとし
て、いずれの分野においても、微細化・極小型化がます
ます進行している。
術分野においては、半導体装置分野を代表的なものとし
て、いずれの分野においても、微細化・極小型化がます
ます進行している。
【０００３】例えば、半導体集積回路装置で言えば、Ｌ
ＳＩの高集積化によりその配線、とりわけ内部多層配線
の微細化・多層化が進んでいる。これに伴い、接続孔の
埋め込み技術、特に接続孔がいかに微細になってもこれ
を配線材料で良好に埋め込める技術が重要になってい
る。このような微細接続孔埋め込み技術として、Ａｌ高
温スパッタ法、Ａｌリフロー法（このＡｌの概念はいず
れも、Ａｌ合金や、Ａｌまたはアルミニウム合金を主成
分とするＡｌ系材料を含む）などが検討されている。
ＳＩの高集積化によりその配線、とりわけ内部多層配線
の微細化・多層化が進んでいる。これに伴い、接続孔の
埋め込み技術、特に接続孔がいかに微細になってもこれ
を配線材料で良好に埋め込める技術が重要になってい
る。このような微細接続孔埋め込み技術として、Ａｌ高
温スパッタ法、Ａｌリフロー法（このＡｌの概念はいず
れも、Ａｌ合金や、Ａｌまたはアルミニウム合金を主成
分とするＡｌ系材料を含む）などが検討されている。
【０００４】Ａｌ高温スパッタ法は、Ａｌ系材料を加熱
して流動状態、もしくはそれに近い状態にしてスパッタ
と同時に埋め込みを行うもので、代表的には、基板をＡ
ｌ系材料の融点付近に加熱した状態でＡｌ系材料を成膜
することによりＡｌ系材料をフローさせつつ、埋め込み
・平坦化を行う技術である。一方Ａｌリフロー法とは、
Ａｌ系材料を形成後、これを溶融させて埋め込みを行う
もので、代表的には一旦常温スパッタにてＡｌ系材料を
成膜した後に、基板をＡｌ系材料の融点付近まで加熱す
ることによりＡｌ系材料をリフローさせ、埋め込み・平
坦化を実現する方法である。
して流動状態、もしくはそれに近い状態にしてスパッタ
と同時に埋め込みを行うもので、代表的には、基板をＡ
ｌ系材料の融点付近に加熱した状態でＡｌ系材料を成膜
することによりＡｌ系材料をフローさせつつ、埋め込み
・平坦化を行う技術である。一方Ａｌリフロー法とは、
Ａｌ系材料を形成後、これを溶融させて埋め込みを行う
もので、代表的には一旦常温スパッタにてＡｌ系材料を
成膜した後に、基板をＡｌ系材料の融点付近まで加熱す
ることによりＡｌ系材料をリフローさせ、埋め込み・平
坦化を実現する方法である。
【０００５】上記技術によるＡｌ埋め込み特性は、Ａｌ
系材料の下地材料に依存することが知られている。即
ち、図１３に示すように、Ａｌ系材料６の下地にＴｉな
どＡｌ系材料との濡れ性に優れた材料４を用いると、Ａ
ｌ系材料６と該濡れ性に優れた材料４であるＴｉとの界
面に合金層６２（Ａｌ−Ｔｉ合金層）が形成されなが
ら、良好な埋め込みが達成される。なお、図１２中、１
は下層配線であるＡｌ配線、２は接続孔、３は層間絶縁
膜（ＳｉＯ2 ）である。
系材料の下地材料に依存することが知られている。即
ち、図１３に示すように、Ａｌ系材料６の下地にＴｉな
どＡｌ系材料との濡れ性に優れた材料４を用いると、Ａ
ｌ系材料６と該濡れ性に優れた材料４であるＴｉとの界
面に合金層６２（Ａｌ−Ｔｉ合金層）が形成されなが
ら、良好な埋め込みが達成される。なお、図１２中、１
は下層配線であるＡｌ配線、２は接続孔、３は層間絶縁
膜（ＳｉＯ2 ）である。
【０００６】これらの方法は、ＣＶＤタングステンなど
を用いる方法に比べ、プロセスの簡便性などの点で有利
である。しかしその反面、微細な接続孔を埋め込む能力
という点においては、ＣＶＤを用いる技術より必ずしも
優れているとは考えられていない。
を用いる方法に比べ、プロセスの簡便性などの点で有利
である。しかしその反面、微細な接続孔を埋め込む能力
という点においては、ＣＶＤを用いる技術より必ずしも
優れているとは考えられていない。
【０００７】このような背景で、Ａｌ系配線形成技術に
おいて、更に埋め込み能力を向上することが望まれてい
るのであり、例えば、Ａｌ高温スパッタ、またはＡｌリ
フローによる微細接続孔の埋め込み能力を向上すること
が切望されている。
おいて、更に埋め込み能力を向上することが望まれてい
るのであり、例えば、Ａｌ高温スパッタ、またはＡｌリ
フローによる微細接続孔の埋め込み能力を向上すること
が切望されている。
【０００８】
【発明の目的】本発明は上記従来技術の問題点を解決し
て、プロセスが簡便であるというＡｌ配線形成技術の利
点を生かしつつ、接続孔の埋め込み能力を向上したＡｌ
系配線の配線形成方法を提供することを目的とする。
て、プロセスが簡便であるというＡｌ配線形成技術の利
点を生かしつつ、接続孔の埋め込み能力を向上したＡｌ
系配線の配線形成方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【問題点を解決するための手段】本出願の請求項１の発
明は、接続孔をＡｌ系材料により埋め込む埋め込み工程
を備える配線形成方法において、予めＡｌ系材料の薄膜
を成膜し、加熱により該薄膜を構成するＡｌ系材料を接
続孔内表面に流動被覆させる工程を含むことを特徴とす
る配線形成方法であって、これにより上記目的を達成す
るものである。
明は、接続孔をＡｌ系材料により埋め込む埋め込み工程
を備える配線形成方法において、予めＡｌ系材料の薄膜
を成膜し、加熱により該薄膜を構成するＡｌ系材料を接
続孔内表面に流動被覆させる工程を含むことを特徴とす
る配線形成方法であって、これにより上記目的を達成す
るものである。
【００１０】本出願の請求項２の発明は、接続孔をＡｌ
系材料により埋め込む埋め込み工程が、高温スパッタに
よるＡｌ系材料の埋め込みであり、Ａｌ系材料の薄膜の
成膜のための加熱が、基板加熱によるものであることを
特徴とする請求項１に記載の配線形成方法であって、こ
れにより上記目的を達成するものである。
系材料により埋め込む埋め込み工程が、高温スパッタに
よるＡｌ系材料の埋め込みであり、Ａｌ系材料の薄膜の
成膜のための加熱が、基板加熱によるものであることを
特徴とする請求項１に記載の配線形成方法であって、こ
れにより上記目的を達成するものである。
【００１１】本出願の請求項３の発明は、接続孔をＡｌ
系材料により埋め込む埋め込み工程が、リフローによる
Ａｌ系材料の埋め込みであり、Ａｌ系材料の薄膜の成膜
のための加熱が、基板加熱によるものであることを特徴
とする請求項１に記載の配線形成方法であって、これに
より上記目的を達成するものである。
系材料により埋め込む埋め込み工程が、リフローによる
Ａｌ系材料の埋め込みであり、Ａｌ系材料の薄膜の成膜
のための加熱が、基板加熱によるものであることを特徴
とする請求項１に記載の配線形成方法であって、これに
より上記目的を達成するものである。
【００１２】本発明について、図１を参照して説明する
と、次のとおりである。即ち、この発明においては、予
めＡｌ系材料薄膜成膜工程Ｉを行った後、Ａｌ系材料の
接続孔内表面への流動被覆工程ＩＩを行い、高温スパッ
タ、またはリフロー等による接続孔のＡｌ系材料による
埋め込み工程ＩＩＩを行う。
と、次のとおりである。即ち、この発明においては、予
めＡｌ系材料薄膜成膜工程Ｉを行った後、Ａｌ系材料の
接続孔内表面への流動被覆工程ＩＩを行い、高温スパッ
タ、またはリフロー等による接続孔のＡｌ系材料による
埋め込み工程ＩＩＩを行う。
【００１３】
【作用】本発明においては、予めＡｌ系材料薄膜を成膜
した後、Ａｌ系材料の接続孔内表面への流動被覆工程を
行うので、これにより接続孔内面には薄いＡｌ系材料皮
膜が形成される。かかるＡｌ系材料皮膜は、同じＡｌ系
材料と濡れ性が極めて良好であり、よって、これに高温
スパッタ、またはリフロー等による接続孔のＡｌ系材料
による埋め込み工程を行うと、極めて埋め込み特性の良
好なＡｌ系材料の埋め込みが実現できる。
した後、Ａｌ系材料の接続孔内表面への流動被覆工程を
行うので、これにより接続孔内面には薄いＡｌ系材料皮
膜が形成される。かかるＡｌ系材料皮膜は、同じＡｌ系
材料と濡れ性が極めて良好であり、よって、これに高温
スパッタ、またはリフロー等による接続孔のＡｌ系材料
による埋め込み工程を行うと、極めて埋め込み特性の良
好なＡｌ系材料の埋め込みが実現できる。
【００１４】
【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。但し当然のことではあるが、本発明は以下
の実施例により限定を受けるものではない。
て説明する。但し当然のことではあるが、本発明は以下
の実施例により限定を受けるものではない。
【００１５】実施例１ この実施例は、本発明を、高集積化したＳｉ系ＬＳＩ製
造の際のＡｌ系配線形成の際のヴィアホール埋め込みに
適用したものである。
造の際のＡｌ系配線形成の際のヴィアホール埋め込みに
適用したものである。
【００１６】本実施例にあっては、Ａｌ高温スパッタに
よる接続孔埋め込みにおいて、１００ｎｍ程度の薄いＡ
ｌ系材料被覆を成膜し、引き続き基板加熱を行うことで
接続孔内部にＡｌを表面に流動させてＡｌ系材料の皮膜
を形成し、その後のＡｌ高温スパッタの埋め込み特性を
向上させる。
よる接続孔埋め込みにおいて、１００ｎｍ程度の薄いＡ
ｌ系材料被覆を成膜し、引き続き基板加熱を行うことで
接続孔内部にＡｌを表面に流動させてＡｌ系材料の皮膜
を形成し、その後のＡｌ高温スパッタの埋め込み特性を
向上させる。
【００１７】即ち、この実施例は、接続孔の埋め込みに
Ａｌ高温スパッタ法を用いて本発明を具体化した例であ
る。図２ないし図７を参照する。
Ａｌ高温スパッタ法を用いて本発明を具体化した例であ
る。図２ないし図７を参照する。
【００１８】図２に示すように、Ａｌ配線などの下層配
線１を形成した後、ＳｉＯ2 等で層間絶縁膜３を成膜
し、通常のフォトレジスト工程、ＲＩＥ工程により、接
続孔２を開口する。本実施例の接続孔２は、下層Ａｌ系
配線と上層Ａｌ系配線との接続をとるいわゆるヴィアホ
ールである。本実施例では、層間膜厚は８００ｎｍ、接
続孔径は０．４μｍとした。
線１を形成した後、ＳｉＯ2 等で層間絶縁膜３を成膜
し、通常のフォトレジスト工程、ＲＩＥ工程により、接
続孔２を開口する。本実施例の接続孔２は、下層Ａｌ系
配線と上層Ａｌ系配線との接続をとるいわゆるヴィアホ
ールである。本実施例では、層間膜厚は８００ｎｍ、接
続孔径は０．４μｍとした。
【００１９】次に、枚葉式ＤＣマグネトロンスパッタ装
置によりＡｌ系材料と濡れ性に優れた材料４として下地
Ｔｉを成膜し、図３の構造を得る。
置によりＡｌ系材料と濡れ性に優れた材料４として下地
Ｔｉを成膜し、図３の構造を得る。
【００２０】以下にそのＴｉの成膜条件を示す。 Ｔｉ成膜条件 膜厚 １００ｎｍ ＤＣパワー ４ｋＷ プロセスガス Ａｒ １００ＳＣＣＭ 圧力 ０．４Ｐａ 基板温度 １５０℃
【００２１】本実施例では接続孔がヴィアホールである
ため、下地層（濡れ性に優れた材料４）はＴｉ単層とし
た。Ｓｉ基板の拡散層に接続するコンタクトホールに適
用する場合には、通常ＴｉＮなどのバリアメタルが必要
であり、そのような例は後に詳しく説明する（実施例３
参照）。
ため、下地層（濡れ性に優れた材料４）はＴｉ単層とし
た。Ｓｉ基板の拡散層に接続するコンタクトホールに適
用する場合には、通常ＴｉＮなどのバリアメタルが必要
であり、そのような例は後に詳しく説明する（実施例３
参照）。
【００２２】次に同じ枚葉式スパッタ装置を用いて、Ａ
ｌ系材料としてＡｌまたはＡｌ合金を高温スパッタ成膜
し、Ａｌ系材料薄膜５を形成する。ここではＡｌ合金と
してＡｌ−１ｗｔ％Ｓｉを用いた。Ａｌ−Ｓｉの成膜は
前記Ｔｉ成膜に引き続き真空中で連続的に行った。Ａｌ
系材料膜の最終的な膜厚は６００ｎｍであるが、ここで
はＡｌ系材料薄膜５として、一旦１００ｎｍ厚の膜を高
温の基板加熱はせずに成膜する。
ｌ系材料としてＡｌまたはＡｌ合金を高温スパッタ成膜
し、Ａｌ系材料薄膜５を形成する。ここではＡｌ合金と
してＡｌ−１ｗｔ％Ｓｉを用いた。Ａｌ−Ｓｉの成膜は
前記Ｔｉ成膜に引き続き真空中で連続的に行った。Ａｌ
系材料膜の最終的な膜厚は６００ｎｍであるが、ここで
はＡｌ系材料薄膜５として、一旦１００ｎｍ厚の膜を高
温の基板加熱はせずに成膜する。
【００２３】以下にこの場合のＡｌ系材料薄膜５の成膜
条件を示す。 Ａｌ−Ｓｉ成膜条件（１） 膜厚 １００ｎｍ 成膜速度 １．２μｍ／ｍｉｎ． ＤＣパワー ２０ｋＷ プロセスガス Ａｒ １００ＳＣＣＭ 圧力 ０．４Ｐａ 基板加熱 無し（室温）
条件を示す。 Ａｌ−Ｓｉ成膜条件（１） 膜厚 １００ｎｍ 成膜速度 １．２μｍ／ｍｉｎ． ＤＣパワー ２０ｋＷ プロセスガス Ａｒ １００ＳＣＣＭ 圧力 ０．４Ｐａ 基板加熱 無し（室温）
【００２４】Ａｌ系材料薄膜５の成膜後の形状を図４に
示す。本実施例のように接続孔２のアスペクト比が大き
い場合、図示のようにＡｌ系材料であるＡｌ−Ｓｉはほ
とんど孔内部に入り込むことができない。
示す。本実施例のように接続孔２のアスペクト比が大き
い場合、図示のようにＡｌ系材料であるＡｌ−Ｓｉはほ
とんど孔内部に入り込むことができない。
【００２５】次に真空中で連続的に、上記Ａｌ系材料で
あるＡｌ−Ｓｉを接続孔２の内部表面に流動させるため
の基板加熱を行う。ここでいう表面流動とは、基板加熱
によりエネルギーをえたＡｌ系材料（ＡｌまたはＡｌ合
金等）がマイグレードすることで下地表面上を拡がって
行く現象である（いわゆる固相拡散などとは違ったもの
である）。ここでは加熱方法として、基板表面からのガ
ス加熱法を用いた。その他任意の加熱手段を採用でき、
ランプ加熱法などを用いることも可能である。
あるＡｌ−Ｓｉを接続孔２の内部表面に流動させるため
の基板加熱を行う。ここでいう表面流動とは、基板加熱
によりエネルギーをえたＡｌ系材料（ＡｌまたはＡｌ合
金等）がマイグレードすることで下地表面上を拡がって
行く現象である（いわゆる固相拡散などとは違ったもの
である）。ここでは加熱方法として、基板表面からのガ
ス加熱法を用いた。その他任意の加熱手段を採用でき、
ランプ加熱法などを用いることも可能である。
【００２６】以下にここでの基板加熱条件を示す。 Ａｌ−Ｓｉ表面拡散加熱条件 加熱温度 ５００
℃ 加熱時間 ３０ｓｅｃ． ガス Ａｒ １００ＳＣＣＭ 基板裏面背圧 ８．０Ｔｏｒｒ
℃ 加熱時間 ３０ｓｅｃ． ガス Ａｒ １００ＳＣＣＭ 基板裏面背圧 ８．０Ｔｏｒｒ
【００２７】上記加熱を行うことにより、図５に示すよ
うにＡｌ系材料薄膜５を構成するＡｌ−Ｓｉは接続孔２
の内部表面を矢印５２で示す方向で流動し、模式的に符
号５１で示すように接続孔２内を流動被覆する。
うにＡｌ系材料薄膜５を構成するＡｌ−Ｓｉは接続孔２
の内部表面を矢印５２で示す方向で流動し、模式的に符
号５１で示すように接続孔２内を流動被覆する。
【００２８】最終的に、図６に示すように、接続孔２の
底までＡｌ−Ｓｉが一層つながった形状となる。このよ
うにして形成されたＡｌ系材料皮膜を符号５０で示す。
この時Ａｌ−Ｓｉ（皮膜５０）とＴｉ材料４の界面部分
には、Ａｌ−Ｓｉ−Ｔｉ三元合金層５３が形成される。
底までＡｌ−Ｓｉが一層つながった形状となる。このよ
うにして形成されたＡｌ系材料皮膜を符号５０で示す。
この時Ａｌ−Ｓｉ（皮膜５０）とＴｉ材料４の界面部分
には、Ａｌ−Ｓｉ−Ｔｉ三元合金層５３が形成される。
【００２９】この図６に示したような、Ａｌ系材料であ
るＡｌ−Ｓｉが接続孔２の底までつながって皮膜５０を
なす形状が、その後のＡｌ高温スパッタによる埋め込み
を非常に容易にする。
るＡｌ−Ｓｉが接続孔２の底までつながって皮膜５０を
なす形状が、その後のＡｌ高温スパッタによる埋め込み
を非常に容易にする。
【００３０】次に真空中で連続的に、Ａｌ系材料として
Ａｌ−Ｓｉを５００ｎｍ薄膜になるよう高温スパッタ成
膜し、接続孔２をＡｌ−Ｓｉにより完全に埋め込み、図
７の構造を得る。埋め込み材料であるＡｌ系材料を符号
６で示す。
Ａｌ−Ｓｉを５００ｎｍ薄膜になるよう高温スパッタ成
膜し、接続孔２をＡｌ−Ｓｉにより完全に埋め込み、図
７の構造を得る。埋め込み材料であるＡｌ系材料を符号
６で示す。
【００３１】この埋め込みの条件を以下に示す。 Ａｌ−Ｓｉ成膜条件（２） 膜厚 ５００ｎ
ｍ 成膜速度 ０．６μｍ／ｍｉｎ． ＤＣパワー １０ｋＷ プロセスガス Ａｒ １００ＳＣＣＭ 圧力 ０．４Ｐａ 基板温度 ５００℃
ｍ 成膜速度 ０．６μｍ／ｍｉｎ． ＤＣパワー １０ｋＷ プロセスガス Ａｒ １００ＳＣＣＭ 圧力 ０．４Ｐａ 基板温度 ５００℃
【００３２】Ａｌ系材料６であるＡｌ−Ｓｉ成膜時に、
ＲＦ４５０Ｖ程度の基板バイアスが印加される場合があ
る。
ＲＦ４５０Ｖ程度の基板バイアスが印加される場合があ
る。
【００３３】本実施例によれば、次に記すような具体的
効果が得られる。 Ａｌ高温スパッタにおけるＡｌ系材料の埋め込み特性
が向上する。 従来より用いられているＡｌ高温スパッタの装置をそ
のまま使用することができる。
効果が得られる。 Ａｌ高温スパッタにおけるＡｌ系材料の埋め込み特性
が向上する。 従来より用いられているＡｌ高温スパッタの装置をそ
のまま使用することができる。
【００３４】実施例２ この実施例は、実施例１と同様なＡｌ系配線形成につい
て、Ａｌリフローにより接続孔埋め込みを行う場合に本
発明を具体化したものである。本実施例では、１００ｎ
ｍ程度の薄いＡｌ系材料を成膜し、引き続き基板加熱を
行うことで接続孔内部にＡｌを表面流動させてＡｌ系材
料の皮膜を形成し、その後のＡｌリフローの埋め込み特
性を向上させるようにした。
て、Ａｌリフローにより接続孔埋め込みを行う場合に本
発明を具体化したものである。本実施例では、１００ｎ
ｍ程度の薄いＡｌ系材料を成膜し、引き続き基板加熱を
行うことで接続孔内部にＡｌを表面流動させてＡｌ系材
料の皮膜を形成し、その後のＡｌリフローの埋め込み特
性を向上させるようにした。
【００３５】即ち、この実施例は、上記したように接続
孔の埋め込みにＡｌリフロー法を用いた例である。
孔の埋め込みにＡｌリフロー法を用いた例である。
【００３６】接続孔２開口、及び枚葉式スパッタ装置に
よるＡｌ系材料との濡れ性に優れた膜４であるＴｉ成膜
までのプロセスは、実施例１と同様にした。
よるＡｌ系材料との濡れ性に優れた膜４であるＴｉ成膜
までのプロセスは、実施例１と同様にした。
【００３７】次にＡｌ系材料としてＡｌ−Ｓｉ１００ｎ
ｍを、高温の基板加熱はせずにスパッタ成膜し、Ａｌ系
材料薄膜５を形成して、図８の構造を得た。この成膜条
件は、実施例１で示した「Ａｌ−Ｓｉ成膜条件（１）」
と同様である。
ｍを、高温の基板加熱はせずにスパッタ成膜し、Ａｌ系
材料薄膜５を形成して、図８の構造を得た。この成膜条
件は、実施例１で示した「Ａｌ−Ｓｉ成膜条件（１）」
と同様である。
【００３８】次に真空中で連続的に、上記Ａｌ−Ｓｉか
ら成るＡｌ系材料薄膜５を接続孔内部表面に拡散させる
ための基板加熱を行う。加熱条件は実施例１と同様であ
る。これにより、Ａｌ系材料皮膜５０が形成された図９
の構造を得る。皮膜５０（Ａｌ−Ｓｉ）とＡｌ系材料と
濡れ性に優れた材料４（Ｔｉ）との界面には、前記例と
同様、Ａｌ−Ｓｉ−Ｔｉ三元合金層５３が同時に形成さ
れる。本実施例の場合においても、図９に見られるＡｌ
−Ｓｉが接続孔２の底までつながって皮膜５０をなす形
状が、その後のＡｌリフローによる埋め込みを非常に容
易にする。
ら成るＡｌ系材料薄膜５を接続孔内部表面に拡散させる
ための基板加熱を行う。加熱条件は実施例１と同様であ
る。これにより、Ａｌ系材料皮膜５０が形成された図９
の構造を得る。皮膜５０（Ａｌ−Ｓｉ）とＡｌ系材料と
濡れ性に優れた材料４（Ｔｉ）との界面には、前記例と
同様、Ａｌ−Ｓｉ−Ｔｉ三元合金層５３が同時に形成さ
れる。本実施例の場合においても、図９に見られるＡｌ
−Ｓｉが接続孔２の底までつながって皮膜５０をなす形
状が、その後のＡｌリフローによる埋め込みを非常に容
易にする。
【００３９】次に真空中で連続的に、Ａｌ系材料である
Ａｌ−Ｓｉ５００ｎｍをスパッタ成膜する。これにより
Ａｌ系材料６を形成した図１０の構造を得る。以下にこ
のＡｌ系材料６の成膜条件を示す。 Ａｌ−Ｓｉ成膜条件（３） 膜厚 ５００ｎｍ 成膜速度 １．２μｍ／ｍｉｎ． ＤＣパワー ２０ｋＷ プロセスガス Ａｒ １００ＳＣＣＭ 圧力 ０．４Ｐａ 基板加熱 無し（室温）
Ａｌ−Ｓｉ５００ｎｍをスパッタ成膜する。これにより
Ａｌ系材料６を形成した図１０の構造を得る。以下にこ
のＡｌ系材料６の成膜条件を示す。 Ａｌ−Ｓｉ成膜条件（３） 膜厚 ５００ｎｍ 成膜速度 １．２μｍ／ｍｉｎ． ＤＣパワー ２０ｋＷ プロセスガス Ａｒ １００ＳＣＣＭ 圧力 ０．４Ｐａ 基板加熱 無し（室温）
【００４０】次にＡｌリフロー加熱を行い、接続孔２の
埋め込みを行って、図１１の構造を得る。この場合も基
板裏面からのガス加熱法を用いたが、ランプ加熱法など
を用いることも可能である。
埋め込みを行って、図１１の構造を得る。この場合も基
板裏面からのガス加熱法を用いたが、ランプ加熱法など
を用いることも可能である。
【００４１】以下にここでのＡｌ系材料のリフロー条件
を示す。 Ａｌ−Ｓｉリフロー加熱条件 加熱温度 ５００
℃ 加熱時間 １２０ｓｅｃ． ガス Ａｒ １００ＳＣＣＭ 基板裏面背圧 ８．０Ｔｏｒｒ
を示す。 Ａｌ−Ｓｉリフロー加熱条件 加熱温度 ５００
℃ 加熱時間 １２０ｓｅｃ． ガス Ａｒ １００ＳＣＣＭ 基板裏面背圧 ８．０Ｔｏｒｒ
【００４２】本実施例によれば、次に示すような具体的
効果が得られる。 ＡｌリフローにおけるＡｌの埋め込み特性が向上す
る。 従来より用いられているＡｌリフロー用の装置をその
まま使用することができる。
効果が得られる。 ＡｌリフローにおけるＡｌの埋め込み特性が向上す
る。 従来より用いられているＡｌリフロー用の装置をその
まま使用することができる。
【００４３】実施例３ この実施例は、接続孔２がＳｉ基板１０の拡散層１１に
接続するコンタクトホールである場合に本発明を適用し
たもので、実施例１では図３に示すように接続孔２内に
符号４で示すＴｉ層単層を形成するのであるが、本実施
例のような場合には、通常ＴｉＮなどのバリアメタルが
必要である。
接続するコンタクトホールである場合に本発明を適用し
たもので、実施例１では図３に示すように接続孔２内に
符号４で示すＴｉ層単層を形成するのであるが、本実施
例のような場合には、通常ＴｉＮなどのバリアメタルが
必要である。
【００４４】よって、図１２に示すように、成膜構造は
Ｔｉ（１００ｎｍ）／ＴｉＮ（７０ｎｍ）／Ｔｉ（３０
ｎｍ）とした。ここで下層Ｔｉ４１は低コンタクト抵抗
を得るための導電層として、上層Ｔｉ４３はＡｌ埋め込
みの濡れ層として、それぞれ機能する。ＴｉＮはバリア
層４２である。これらの層は真空中で連続的に成膜され
る場合もある。またＴｉＮのバリア性強化の目的からＴ
ｉＮ成膜後に大気開放される場合や、更に５００℃、６
０ｍｉｎ．程度のアニール処理が施される場合もある。
Ｔｉ（１００ｎｍ）／ＴｉＮ（７０ｎｍ）／Ｔｉ（３０
ｎｍ）とした。ここで下層Ｔｉ４１は低コンタクト抵抗
を得るための導電層として、上層Ｔｉ４３はＡｌ埋め込
みの濡れ層として、それぞれ機能する。ＴｉＮはバリア
層４２である。これらの層は真空中で連続的に成膜され
る場合もある。またＴｉＮのバリア性強化の目的からＴ
ｉＮ成膜後に大気開放される場合や、更に５００℃、６
０ｍｉｎ．程度のアニール処理が施される場合もある。
【００４５】以下に本実施例におけるＴｉＮ（バリア層
４２）の成膜条件を示す。 ＴｉＮ成膜条件 膜厚 ７０ｎｍ ＤＣパワー ５ｋＷ プロセスガス Ａｒ７０／Ｎ2 １００ＳＣＣＭ 圧力 ０．４Ｐａ 基板温度 １５０℃
４２）の成膜条件を示す。 ＴｉＮ成膜条件 膜厚 ７０ｎｍ ＤＣパワー ５ｋＷ プロセスガス Ａｒ７０／Ｎ2 １００ＳＣＣＭ 圧力 ０．４Ｐａ 基板温度 １５０℃
【００４６】本実施例により、コンタクトホールの埋め
込みについても、実施例１と同様の効果を得ることがで
きた。
込みについても、実施例１と同様の効果を得ることがで
きた。
【００４７】実施例４ 本実施例は、実施例２のＡｌリフロー技術によるＡｌ系
材料の埋め込みを、実施例３で説明したようなコンタク
トホールの埋め込みに適用したものである。
材料の埋め込みを、実施例３で説明したようなコンタク
トホールの埋め込みに適用したものである。
【００４８】本実施例により、コンタクトホールの埋め
込みについても、実施例２と同様の効果を得ることがで
きた。
込みについても、実施例２と同様の効果を得ることがで
きた。
【００４９】
【発明の効果】本発明によれば、プロセスが簡便である
というＡｌ配線形成技術の利点を生かしつつ、コンタク
トホール、ヴィアホール等の接続孔の埋め込み能力を向
上したＡｌ系配線の配線形成方法を提供することができ
た。
というＡｌ配線形成技術の利点を生かしつつ、コンタク
トホール、ヴィアホール等の接続孔の埋め込み能力を向
上したＡｌ系配線の配線形成方法を提供することができ
た。
【図１】発明の工程を示すフロー図である。
【図２】実施例１の工程を順に断面図で示すものである
（１）。
（１）。
【図３】実施例１の工程を順に断面図で示すものである
（２）。
（２）。
【図４】実施例１の工程を順に断面図で示すものである
（３）。
（３）。
【図５】実施例１の工程を順に断面図で示すものである
（４）。
（４）。
【図６】実施例１の工程を順に断面図で示すものである
（５）。
（５）。
【図７】実施例１の工程を順に断面図で示すものである
（６）。
（６）。
【図８】実施例２の工程を順に断面図で示すものである
（１）。
（１）。
【図９】実施例２の工程を順に断面図で示すものである
（２）。
（２）。
【図１０】実施例２の工程を順に断面図で示すものであ
る（３）。
る（３）。
【図１１】実施例２の工程を順に断面図で示すものであ
る（４）。
る（４）。
【図１２】実施例３を示す断面図である。
【図１３】従来技術とその問題点を示す図である。
Ｉ Ａｌ系材料薄膜成膜工程 ＩＩ Ａｌ系材料の接続孔内表面への流動被覆工程 ＩＩＩ 接続孔のＡｌ系材料による埋め込み工程（高温
スパッタ、または、リフロー等） １ 下層配線（Ａｌ） ２ 接続孔（ヴィアホール、コンタクトホール） ３ 層間絶縁膜（ＳｉＯ2 ） ４ Ａｌ系材料と濡れ性に優れた材料（Ｔｉ） ５ Ａｌ系材料薄膜（Ａｌ−Ｓｉ） ５０ Ａｌ系材料皮膜（Ａｌ−Ｓｉ） ６ Ａｌ系材料（Ａｌ−Ｓｉ）
スパッタ、または、リフロー等） １ 下層配線（Ａｌ） ２ 接続孔（ヴィアホール、コンタクトホール） ３ 層間絶縁膜（ＳｉＯ2 ） ４ Ａｌ系材料と濡れ性に優れた材料（Ｔｉ） ５ Ａｌ系材料薄膜（Ａｌ−Ｓｉ） ５０ Ａｌ系材料皮膜（Ａｌ−Ｓｉ） ６ Ａｌ系材料（Ａｌ−Ｓｉ）
Claims (3)
- 【請求項１】接続孔をＡｌ系材料により埋め込む埋め込
み工程を備える配線形成方法において、 予めＡｌ系材料の薄膜を成膜し、 加熱により該薄膜を構成するＡｌ系材料を接続孔内表面
に流動被覆させる工程を含むことを特徴とする配線形成
方法。 - 【請求項２】接続孔をＡｌ系材料により埋め込む埋め込
み工程が、高温スパッタによるＡｌ系材料の埋め込みで
あり、Ａｌ系材料の薄膜の成膜のための加熱が、基板加
熱によるものであることを特徴とする請求項１に記載の
配線形成方法。 - 【請求項３】接続孔をＡｌ系材料により埋め込む埋め込
み工程が、リフローによるＡｌ系材料の埋め込みであ
り、Ａｌ系材料の薄膜の成膜のための加熱が、基板加熱
によるものであることを特徴とする請求項１に記載の配
線形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29402793A JPH07130851A (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | 配線形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29402793A JPH07130851A (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | 配線形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07130851A true JPH07130851A (ja) | 1995-05-19 |
Family
ID=17802318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29402793A Pending JPH07130851A (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | 配線形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07130851A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8486773B2 (en) | 2010-07-02 | 2013-07-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| US8518762B2 (en) | 2010-07-02 | 2013-08-27 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
-
1993
- 1993-10-29 JP JP29402793A patent/JPH07130851A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8486773B2 (en) | 2010-07-02 | 2013-07-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| US8518762B2 (en) | 2010-07-02 | 2013-08-27 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| US9153537B2 (en) | 2010-07-02 | 2015-10-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
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