JPH077753B2 - アルミニウム合金配線の形成方法 - Google Patents
アルミニウム合金配線の形成方法Info
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- JPH077753B2 JPH077753B2 JP62146600A JP14660087A JPH077753B2 JP H077753 B2 JPH077753 B2 JP H077753B2 JP 62146600 A JP62146600 A JP 62146600A JP 14660087 A JP14660087 A JP 14660087A JP H077753 B2 JPH077753 B2 JP H077753B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアルミニウム合金配線の形成方法に係り、特に
アルミニウム（Al）に不純物を添加したAl合金にて配線
を形成する方法に関する。
アルミニウム（Al）に不純物を添加したAl合金にて配線
を形成する方法に関する。
従来のAl合金配線の形成方法では、半導体基板にAl合金
膜を形成する際に、半導体基板を200℃乃至400℃に加熱
し、Al合金膜を形成後、特に冷却することはなく自然冷
却していた。また、たとえ冷却するとしても、水冷によ
り基板ホルダーを冷却し、半導体基板を冷却したり、冷
却された不活性ガスを半導体基板にふきつけ冷却してい
たが、室温に戻るまでには数10秒が必要であった。ま
た、Al合金膜を形成後、特別な熱処理は行なわず、その
ままリソグラフィ技術により、Al合金膜を必要な部分を
残しエッチング除去し、Al合金配線を形成していた。
膜を形成する際に、半導体基板を200℃乃至400℃に加熱
し、Al合金膜を形成後、特に冷却することはなく自然冷
却していた。また、たとえ冷却するとしても、水冷によ
り基板ホルダーを冷却し、半導体基板を冷却したり、冷
却された不活性ガスを半導体基板にふきつけ冷却してい
たが、室温に戻るまでには数10秒が必要であった。ま
た、Al合金膜を形成後、特別な熱処理は行なわず、その
ままリソグラフィ技術により、Al合金膜を必要な部分を
残しエッチング除去し、Al合金配線を形成していた。
前述した従来のAl合金配線の形成方法では、Al合金膜を
半導体基板に形成する際、室温で固溶限界以上の添加物
がAl中に含まれている場合、この固溶限界以上の添加物
が半導体基板が冷却されるに従い、主に粒界や基板とAl
合金膜の界面に析出してしまう。
半導体基板に形成する際、室温で固溶限界以上の添加物
がAl中に含まれている場合、この固溶限界以上の添加物
が半導体基板が冷却されるに従い、主に粒界や基板とAl
合金膜の界面に析出してしまう。
その後、この添加物が析出したAl合金膜を、リソグラフ
ィ技術により必要な部分を残しエッチング除去する際、
この添加物の析出が残さとして残り、Al合金配線を形成
することが困難となる欠点を有していた。
ィ技術により必要な部分を残しエッチング除去する際、
この添加物の析出が残さとして残り、Al合金配線を形成
することが困難となる欠点を有していた。
たとえば、Al中に銅（Cu）を１％添加したAl−Cu合金
で、Al合金配線を形成する場合を例にとると、素子が形
成された半導体基板を350℃に加熱し、スパッタリング
法によりAl−Cu合金膜を半導体基板に形成する。350℃
ではCuはAl中に１％まで固溶可能であり、半導体基板に
Al−Cu合金膜が形成された直後は、CuはAl中にほぼ均一
に分布しているが半導体基板の温度が室温に近づくに従
い、固溶限界以上のCuがAlの粒界にそって析出してく
る。
で、Al合金配線を形成する場合を例にとると、素子が形
成された半導体基板を350℃に加熱し、スパッタリング
法によりAl−Cu合金膜を半導体基板に形成する。350℃
ではCuはAl中に１％まで固溶可能であり、半導体基板に
Al−Cu合金膜が形成された直後は、CuはAl中にほぼ均一
に分布しているが半導体基板の温度が室温に近づくに従
い、固溶限界以上のCuがAlの粒界にそって析出してく
る。
このAl−Cu合金をプラズマエッチング技術でエッチング
する際、粒界に析出したCuはエッチングされず、半導体
基板上に残さとして残り、この残さでAl配線間がショー
トしてしまい、Al−Cu合金配線の形成が困難となる欠点
を有する。
する際、粒界に析出したCuはエッチングされず、半導体
基板上に残さとして残り、この残さでAl配線間がショー
トしてしまい、Al−Cu合金配線の形成が困難となる欠点
を有する。
本発明の目的は、前記欠点を解決し、均一なAl合金配線
を半導体基板上に容易に形成し得るようにするアルミニ
ウム合金配線の形成方法を提供することにある。
を半導体基板上に容易に形成し得るようにするアルミニ
ウム合金配線の形成方法を提供することにある。
本発明のアルミニウム合金膜の形成方法の構成は、半導
体基板を加熱してこの主表面にアルミニウム合金膜を形
成する工程と、前記基板を高温状態から急冷する工程
と、この工程の急冷後に前記合金膜をエッチングして所
定の配線を形成する工程とを含むことを特徴とする。
体基板を加熱してこの主表面にアルミニウム合金膜を形
成する工程と、前記基板を高温状態から急冷する工程
と、この工程の急冷後に前記合金膜をエッチングして所
定の配線を形成する工程とを含むことを特徴とする。
次に図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
第１図（ａ）乃至第１図（ｃ）は本発明の第１の実施例
のAl−Cu合金配線形成の主要工程を順にした断面図であ
る。これらの図において、本第１の実施例として、Al中
に１％のCuを添加したAl−Cu合金で配線を形成する場合
について説明する。まず、第１図（ａ）において、所望
の素子が形成され、シリコン酸化膜２で覆われたシリコ
ン基板１を400℃に加熱し、スパッタリング法によりAl
−Cu合金膜３を形成する。この時、Al−Cu合金膜３中
に、Cuはほぼ均一に分布している。この基板を加熱する
方法としては、ヒータやランプ等による加熱とは限ら
ず、基板に負の電圧を印加し、プラズマで加熱してもよ
い。所望の膜厚のAl−Cu合金膜３が形成された後、ただ
ちに加熱をやめ、基板ホルダに液体窒素を流し、シリコ
ン基板１全体を急冷し、室温に戻す。この時、第１図
（ｂ）に示すようにAl−Cu合金膜３中のCuは、急冷のた
め、400℃での分布から変化することなく、Al−Cu合金
膜３中にほぼ均一に分布している。その後、第１図
（ｃ）に示すように、通常のリソグラフィ技術を用い、
Al−Cu合金膜３を必要な部分を残してエッチング除去
し、Al−Cu合金配線４を形成する。
のAl−Cu合金配線形成の主要工程を順にした断面図であ
る。これらの図において、本第１の実施例として、Al中
に１％のCuを添加したAl−Cu合金で配線を形成する場合
について説明する。まず、第１図（ａ）において、所望
の素子が形成され、シリコン酸化膜２で覆われたシリコ
ン基板１を400℃に加熱し、スパッタリング法によりAl
−Cu合金膜３を形成する。この時、Al−Cu合金膜３中
に、Cuはほぼ均一に分布している。この基板を加熱する
方法としては、ヒータやランプ等による加熱とは限ら
ず、基板に負の電圧を印加し、プラズマで加熱してもよ
い。所望の膜厚のAl−Cu合金膜３が形成された後、ただ
ちに加熱をやめ、基板ホルダに液体窒素を流し、シリコ
ン基板１全体を急冷し、室温に戻す。この時、第１図
（ｂ）に示すようにAl−Cu合金膜３中のCuは、急冷のた
め、400℃での分布から変化することなく、Al−Cu合金
膜３中にほぼ均一に分布している。その後、第１図
（ｃ）に示すように、通常のリソグラフィ技術を用い、
Al−Cu合金膜３を必要な部分を残してエッチング除去
し、Al−Cu合金配線４を形成する。
第２図（ａ）乃至第２図（ｃ）は本発明の第２の実施例
のアルミニウム合金配線の形成方法を主要工程順に示す
断面図である。まず第２図（ａ）において、所望の素子
が形成され、シリコン酸化膜12で覆われたシリコン基板
11を200℃に加熱し、スパッタリング法によりAl−Cu合
金膜13を所望の膜厚に形成し、室温に戻す。この時、室
温では固溶限界以上のCu析出物14は、Alの粒界やシリコ
ン基板11とAl−Cu合金膜13の界面に析出される。その
後、新たにシリコン基板11を炉心管や電気オーブンなど
により400℃に加熱し、第２図（ｂ）に示すように、水
冷により基板を急冷する。この時、室温でも、CuはAl−
Cu合金膜15に均一に分布している。その後、通常のリソ
グラフィ技術によりAl−Cu合金を必要な部分を残しエッ
チング除去し、第２図（ｃ）に示すように、Al−Cu合金
配線16を形成する。
のアルミニウム合金配線の形成方法を主要工程順に示す
断面図である。まず第２図（ａ）において、所望の素子
が形成され、シリコン酸化膜12で覆われたシリコン基板
11を200℃に加熱し、スパッタリング法によりAl−Cu合
金膜13を所望の膜厚に形成し、室温に戻す。この時、室
温では固溶限界以上のCu析出物14は、Alの粒界やシリコ
ン基板11とAl−Cu合金膜13の界面に析出される。その
後、新たにシリコン基板11を炉心管や電気オーブンなど
により400℃に加熱し、第２図（ｂ）に示すように、水
冷により基板を急冷する。この時、室温でも、CuはAl−
Cu合金膜15に均一に分布している。その後、通常のリソ
グラフィ技術によりAl−Cu合金を必要な部分を残しエッ
チング除去し、第２図（ｃ）に示すように、Al−Cu合金
配線16を形成する。
尚、前記第1,第２の実施例では、Al合金膜はスパッタリ
ング法により形成していたが、Al合金膜の形成方法はス
パッタリング法に限られるものではなく、真空蒸着法や
CVD法などによるものでもよいし、また半導体基板の加
熱法や急冷法は、これら２つの実施例に使われた以外の
方法が用いられてよい。
ング法により形成していたが、Al合金膜の形成方法はス
パッタリング法に限られるものではなく、真空蒸着法や
CVD法などによるものでもよいし、また半導体基板の加
熱法や急冷法は、これら２つの実施例に使われた以外の
方法が用いられてよい。
さらに、Al中に添加する物質はCuに限られるものではな
く、Al中に室温では固溶され難い物質であればよく、Al
中に添加する物質は１種類でも復数でもよい。
く、Al中に室温では固溶され難い物質であればよく、Al
中に添加する物質は１種類でも復数でもよい。
また、前記実施例は、一層配線に限られるものではな
く、Al多層配線の２層目以上の形成にも適用される。さ
らに、半導体基板は、アルミニウム合金膜を形成する工
程の前または後にあらかじめ高温にしておくことがより
好ましい。
く、Al多層配線の２層目以上の形成にも適用される。さ
らに、半導体基板は、アルミニウム合金膜を形成する工
程の前または後にあらかじめ高温にしておくことがより
好ましい。
以上説明したように、本発明は、Al合金膜を半導体基板
に形成後、このAl合金膜をフォトリソグラフィ技術によ
り必要な部分を残しエッチング除去する前に、半導体基
板を高温から急冷する工程を含むことで、Al合金中の添
加物がAl中にほぼ均一に分布し、析出している所がない
ため、通常のAlのエッチング技術により添加物も同時に
エッチング除去され、Al合金配線を容易に形成できると
いう効果がある。
に形成後、このAl合金膜をフォトリソグラフィ技術によ
り必要な部分を残しエッチング除去する前に、半導体基
板を高温から急冷する工程を含むことで、Al合金中の添
加物がAl中にほぼ均一に分布し、析出している所がない
ため、通常のAlのエッチング技術により添加物も同時に
エッチング除去され、Al合金配線を容易に形成できると
いう効果がある。
第１図（ａ）乃至第１図（ｃ）は本発明の第１の実施例
のアルミニウム合金配線の形成方法の主要工程を順に示
す断面図、第２図（ａ）乃至第２図（ｃ）は本発明の第
２の実施例のアルミニウム合金配線の形成方法の主要工
程を順に示す断面図である。 1,11……シリコン基板、2,12……シリコン酸化膜、3,1
3,15……Al−Cu合金膜、4,16……Al−Cu合金配線、14…
…Cu析出物。
のアルミニウム合金配線の形成方法の主要工程を順に示
す断面図、第２図（ａ）乃至第２図（ｃ）は本発明の第
２の実施例のアルミニウム合金配線の形成方法の主要工
程を順に示す断面図である。 1,11……シリコン基板、2,12……シリコン酸化膜、3,1
3,15……Al−Cu合金膜、4,16……Al−Cu合金配線、14…
…Cu析出物。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板を加熱してこの主表面にアルミ
ニウム合金膜を形成する工程と、前記基板を高温状態か
ら急冷する工程と、この工程の急冷後に前記合金膜をエ
ッチングして所定の配線を形成する工程とを含むことを
特徴とするアルミニウム合金膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62146600A JPH077753B2 (ja) | 1987-06-11 | 1987-06-11 | アルミニウム合金配線の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62146600A JPH077753B2 (ja) | 1987-06-11 | 1987-06-11 | アルミニウム合金配線の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63308914A JPS63308914A (ja) | 1988-12-16 |
| JPH077753B2 true JPH077753B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=15411392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62146600A Expired - Fee Related JPH077753B2 (ja) | 1987-06-11 | 1987-06-11 | アルミニウム合金配線の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH077753B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3022716B2 (ja) * | 1993-12-22 | 2000-03-21 | 日本電気株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JPH08186110A (ja) * | 1994-12-28 | 1996-07-16 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| US6825100B2 (en) * | 2002-02-22 | 2004-11-30 | Winbond Electronics Corporation | Method for fabricating conductive line on a wafer |
| KR100875161B1 (ko) * | 2007-06-26 | 2008-12-22 | 주식회사 동부하이텍 | 금속 절연체 금속 캐패시터 제조 방법 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3743894A (en) * | 1972-06-01 | 1973-07-03 | Motorola Inc | Electromigration resistant semiconductor contacts and the method of producing same |
| JPS54152984A (en) * | 1978-05-24 | 1979-12-01 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
| JPS5987833A (ja) * | 1982-11-12 | 1984-05-21 | Hitachi Ltd | アルミニウム合金配線 |
| JPS59172770A (ja) * | 1983-03-22 | 1984-09-29 | Nec Corp | 半導体装置 |
-
1987
- 1987-06-11 JP JP62146600A patent/JPH077753B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63308914A (ja) | 1988-12-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |