JPH08330424A - 半導体集積回路装置およびその製造方法ならびにそれに用いる製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高信頼度でしかも電気特性の優れた配線層を
有する半導体集積回路装置と、それを容易に製作できる
製造方法および製造装置を提供する。 【構成】 同一の製造装置を用いて、半導体素子が形成
されている半導体基板の上の絶縁膜および接続孔の表面
に第１の導電膜をスパッタリング法により形成する工程
と、第１の導電膜が形成されている半導体基板の上に第
２の導電膜としてのアルミニウム合金膜をスパッタリン
グ法により形成する工程と、第２の導電膜としてのアル
ミニウム合金膜を接続孔の内部に埋め込む処理を行う工
程とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置お
よびその製造方法ならびにそれに用いる製造装置の技術
に関し、特に、高信頼度で電気特性の優れた多層配線層
を有する半導体集積回路装置に適用して有効な技術に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路装置においては、
集積度の向上に伴い半導体素子および配線層の微細化な
らびに配線層の多層化を伴う多層配線構造化が進められ
ている。

【０００３】また、配線層の微細化および多層化に伴っ
て、層間絶縁膜において、半導体素子と配線層あるいは
下層配線層と上層配線層との間を電気的に接続するため
に形成された接続孔の領域における電気接続の電気特性
および信頼性の向上とそれを形成する工程数の増加の抑
制との両立が求められている。

【０００４】半導体素子が形成されている半導体基板な
どのウエハの上の層間絶縁膜などの絶縁膜に穿孔されて
いる接続孔内部に配線層としての導電膜を埋め込む技術
としては、スパッタリング法を使用して行うことが考え
られる。

【０００５】しかし、半導体素子の微細化および高集積
化に伴う接続孔の微細化および高アスペクト化が行われ
ていることにより、一部工程にステップカバレージに優
れているタングステンのＣＶＤ（Chemical Vapor Depos
ition)法をスパッタリング法と併用して行うことが考え
られる。

【０００６】また、タングステンのＣＶＤ法とは異なる
方法としては、アルミニウム（Ａｌ）合金のリフローが
検討され始めている。これは、スパッタリング法のみで
接続孔を完全に埋め込もうとするものであり、ウエハを
高温に加熱しながらスパッタリングを行なうことにより
アルミニウム合金に流動性をもたせて接続孔内部に流し
込むものである。本方法の利点は、スパッタリング法の
みで接続孔を埋め込めるため、製造コストの低減に優れ
たものとなる。

【０００７】なお、半導体集積回路装置における配線層
の形成技術について記載されている文献としては、例え
ば（株）プレスジャーナル、平成元年１１月２日発行、
「’９０最新半導体プロセス技術」ｐ２６７〜ｐ２８７
に記載されているものがある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述した配
線層の形成技術においては、以下に述べるような諸問題
点があることを本発明者は見い出した。

【０００９】（１）タングステンＣＶＤ法とスパッタリ
ング法の併用により接続孔を埋め込もうとする方法は、
選択タングステンＣＶＤ法を用いる方法とブランケット
タングステンＣＶＤ法を用いる方法に大別できる。

【００１０】選択タングステンＣＶＤ法を用いる場合、
接続孔内部のみにタングステンを堆積できるが、接続孔
の深さにばらつきがある場合、タングステンが接続孔か
らあふれるのを防ぐためにタングステンの成長量は最も
浅い接続孔に合わせる必要があることにより、深い接続
孔を完全に埋め込むことが不可能となるという問題点が
発生する。

【００１１】そのため、接続孔の深さを揃えるようにレ
イアウト設計やプロセスに制約が生じてしまう。また、
タングステンを接続孔からあふれさせておいて後処理で
余分なタングステンを除去することもできるが、その場
合、工程が複雑になってしまう。

【００１２】また、選択タングステンＣＶＤ法のメカニ
ズムはまだ解明されておらず、現在では選択成長しない
接続孔や接続孔以外の場所での成長など、再現性が低い
ことも大きな問題点として上げることができる。

【００１３】一方、ブランケットタングステンＣＶＤ法
による方法は、ウエハの全面にタングステン膜を成長さ
せるもので、選択成長の破れなどの再現性に関する問題
点を考えなくてすむために、選択タングステンＣＶＤ法
に比べてより実用化が進んでいる埋め込み方法である。

【００１４】しかし、シリコンとの置換反応の激しさと
絶縁膜上での密着性の低さから下地にスパッタリング膜
を必要とすることにより、工程が複雑になり、接続孔の
微細化および高アスペクト比化により下地のスパッタリ
ング膜が接続孔内部に形成することが困難になるなどの
問題点が発生する。さらに、平坦部でもブランケットタ
ングステンＣＶＤ膜が形成されることにより、高抵抗の
ブランケットタングステンＣＶＤ膜を配線として使用す
ることになり、配線抵抗の増加や配線膜厚の厚膜化が問
題点として発生してくる。

【００１５】これに対し、ブランケットタングステンＣ
ＶＤ膜の形成後にエッチバックを行ない平坦部でのスパ
ッタリング膜とブランケットタングステンＣＶＤ膜の重
ね膜を除去してしまうことが考えられるが、その場合工
程が更に複雑となり、エッチバックが均一に進まず接続
孔内部の周辺部の膜がなくなってしまうことなどの問題
点が発生する。

【００１６】したがって、タングステンのＣＶＤ法によ
る接続孔の埋め込みに対しての問題点は、再現性の低さ
と抵抗増大が発生することにある。抵抗については、接
続孔内部が高抵抗のタングステンで占められているため
抵抗が高く、より微細な電極・配線において問題となっ
てくる。

【００１７】（２）アルミニウムリフローの場合は、ス
パッタリング法のみで接続孔の埋め込みを行なうことが
できるが、アルミニウムの埋め込みの原動力は接続孔内
部での下地膜とアルミニウムの反応と高温でのアルミニ
ウムの流動性にある。したがって、スパッタリング法で
十分な下地膜を接続孔内部に付着させることのできない
微細な高アスペクトの接続孔では十分な再現性をもって
埋め込みを行なうことができないという問題点が発生す
る。

【００１８】さらに、アルミニウム膜が酸化されると固
くなってしまうことにより、流動性は低下する。このこ
ともアルミニウムリフローの再現性を低下させる原因と
なる。また、製造工程は、バリアであるチタンナイトラ
イド膜の成膜、アルミニウムと反応させるチタン膜の成
膜、アルミニウム膜の成膜およびアルミニウム膜のリフ
ローが必要であることにより、必ずしも製造工程が簡略
とはならず、複雑な製造工程となるという問題点があ
る。

【００１９】さらに、アルミニウムリフロー技術の最大
の問題点は、スパッタリング法によるステップカバレー
ジの貧弱さとアルミニウムリフロー前の大気開放やチャ
ンバー内部の残留ガスによるアルミニウムの酸化による
リフロー再現性の低下にある。

【００２０】本発明の目的は、高信頼度でしかも電気特
性の優れた配線層を有する半導体集積回路装置を提供す
ることにある。

【００２１】本発明の他の目的は、高信頼度でしかも電
気特性の優れた配線層を有する半導体集積回路装置を簡
単に製造できる製造方法を提供することにある。

【００２２】本発明のさらに他の目的は、高信頼度でし
かも電気特性の優れた多層配線層を有する半導体集積回
路装置を効率よく製造できる製造装置を提供することに
ある。

【００２３】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明において開示され
る発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、以下
の通りである。

【００２５】（１）本発明の半導体集積回路装置は、半
導体素子が設けられている半導体基板の上に設けられて
いる絶縁膜と、絶縁膜の選択的な領域に設けられている
接続孔と、接続孔および接続孔の近傍の絶縁膜の表面に
設けられている複数の導電膜からなる配線層とを有する
半導体集積回路装置であって、配線層を構成している複
数の導電膜の少なくとも１つの第１の導電膜の接続孔の
内における膜厚は接続孔の近傍の絶縁膜の表面における
膜厚よりも厚いものであり、第１の導電膜の上に設けら
れている第２の導電膜はリフローされた金属膜からなる
と共に接続孔の内部に埋め込まれているものとする。

【００２６】（２）本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、半導体基板に半導体素子を形成する工程と、半
導体基板の上に絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜の選択
的な領域に接続孔を形成する工程と、絶縁膜および接続
孔の表面に第１の導電膜を形成する工程と、第１の導電
膜が形成されている半導体基板の上に第２の導電膜とし
ての金属膜を形成する工程と、第２の導電膜としての金
属膜を接続孔の内部に埋め込む処理を行う工程とを有す
るものとする。

【００２７】（３）本発明の半導体集積回路装置の製造
装置は、ロードロック室、ウエハの前処理を行う前処理
室、ウエハに対してスパッタリング処理を行うスパッタ
リング室およびウエハの後処理を行う後処理室を有し、
各室にゲートバルブを介して連結されており各室に必要
に応じてウエハを搬入または搬出する機構部である搬送
室を備え、ロードロック室はウエハを製造装置に導入す
ると共に一連の処理が終了したウエハを製造装置の外部
に搬出するための機構部であり、ロードロック室の内部
を減圧状態にすることができる真空ポンプが連結され、
搬送室にはその内部を減圧状態にできる真空ポンプが連
結されているものとする。

【００２８】

【作用】

（１）前記した本発明の半導体集積回路装置によれば、
絶縁膜に設けられている接続孔および接続孔の近傍の絶
縁膜の表面に設けられている複数の導電膜からなる配線
層とを有する半導体集積回路装置であって、配線層を構
成している複数の導電膜の少なくとも１つの第１の導電
膜の接続孔の内における膜厚は、接続孔の近傍の絶縁膜
の表面における膜厚よりも厚いものであることにより、
配線層を接続孔に完全に埋め込むことができるために接
続孔の領域における配線層の電気接続の信頼度が高くな
ると共に電気特性が優れたものとなる。

【００２９】また、配線層を構成している複数の導電膜
の少なくとも１つの第１の導電膜の接続孔の内における
膜厚は、接続孔の近傍の絶縁膜の表面における膜厚より
も厚いものであることにより、その導電膜の製造工程の
後に例えばＣＶＤ法によって導電膜を形成する場合にお
いて接続孔の底面に露出している半導体素子のコンタク
ト電極または下層の導電膜がＣＶＤ法に使用する反応ガ
スに触れることによりダメージを受けることを防ぐため
のバリア膜としての機能を有するものとできるので、接
続孔の領域における配線層とその下の半導体素子のコン
タクト電極または下層の導電膜との電気的接続の信頼度
が高くなると共に電気特性が優れたものとなる。

【００３０】さらに、前記した本発明の半導体集積回路
装置は、第１の導電膜の上に設けられている第２の導電
膜はリフローされた金属膜からなると共に接続孔の内部
に埋め込まれていることにより、接続孔が微細形状であ
りしかも高アスペクト比のものであってもその接続孔の
内部にリフローされた金属からなる第２の導電膜が埋め
込まれた形状となっているので、接続孔における電気的
接続の信頼度が高くなると共に電気特性の優れたものと
なる。

【００３１】（２）前記した本発明の半導体集積回路装
置の製造方法によれば、第１の導電膜が形成されている
半導体基板の上に第２の導電膜としての金属膜を形成す
る工程と、第２の導電膜としての金属膜を接続孔の内部
に埋め込む処理を行う工程とを有することにより、接続
孔が微細形状でありしかも高アスペクト比のものであっ
てもその接続孔の内部に金属からなる第２の導電膜を例
えばリフローなどにより埋め込むことができるので、優
れた埋め込み状態となり、接続孔における電気的接続の
信頼度が高くなると共に電気特性の優れたものとなる。

【００３２】また、前記した本発明の半導体集積回路装
置の製造方法によれば、絶縁膜および接続孔の表面に第
１の導電膜を形成する工程の後に、半導体基板の上に形
成されている第１の導電膜に対しガス雰囲気において熱
処理を施す熱処理工程またはプラズマ処理を施すプラズ
マ処理工程のいずれか１つを行う工程を追加することに
より、第２の導電膜に対して下地密着膜としての第１の
導電膜の表面に吸着した不純物原子や分子を除去し、清
浄表面を露出することができる。

【００３３】また、第１の導電膜の表面に吸着した不純
物原子や分子を除去すると共にダングリングボンドを生
成し、第１の導電膜の表面を活性化することができる。

【００３４】また、第１の導電膜の表面が雰囲気中の物
質と反応して形成された表面変質層を除去することがで
きたりあるいは表面変質層が形成されていない元の状態
の第１の導電膜に戻すことができる。

【００３５】さらに、第１の導電膜とその下にある例え
ば半導体素子や下層膜などの導電体の材料とを反応さ
せ、例えばシリコンの上のチタンまたはタングステンで
あればチタンシリサイドまたはタングステンシリサイド
のような新規の反応層をその界面に形成することができ
る。

【００３６】（３）前記した本発明の製造装置によれ
ば、各室にゲートバルブを介して連結されており各室に
必要に応じてウエハを搬入すると共に搬出する機構部で
ある搬送室を有し、搬送室はその内部を減圧状態にでき
る真空ポンプが連結されていると共にロードロック室は
その内部を減圧状態にすることができる真空ポンプが連
結されていることにより、各室にウエハを搬入したり各
室からウエハを搬出する際に減圧状態において行い、大
気開放することなしに行うことができるために、例えば
スパッタリング室において導電膜を形成した後に他の室
に搬送する際などにおいて導電膜の表面に不純物が吸着
することを防止できる。

【００３７】また、例えばスパッタリング室などにより
形成された複数の導電膜の間の界面は、大気に含まれて
いる酸素または窒素の影響で不均一に反応することを防
止できる。

【００３８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。なお、実施例を説明するための全図におい
て同一機能を有するものは同一の符号を付し、重複説明
は省略する。

【００３９】（実施例１）図１は、本発明の一実施例で
ある製造装置の上部を取り除いた構造を示す概略平面図
である。図２は、本発明の一実施例である製造装置にお
けるスパッタリング室を示す断面図である。

【００４０】図１および図２を用いて、本発明の一実施
例である製造装置について説明する。

【００４１】本実施例の製造装置１は、半導体装置、特
に微細加工を必要とする半導体集積回路装置の製造工程
に適用することにより高信頼度でしかも優れた電気特性
を有する半導体装置を簡単な製造プロセスにより製造で
きるものである。

【００４２】製造装置１は、ロードロック室２、前処理
室３、スパッタリング室４、スパッタリング室５および
後処理室６を有し、しかもそれらの各室にゲートバルブ
８を介して連結されており各室に必要に応じてウエハ９
を搬入すると共に搬出する機構部である搬送室７を有し
ている。

【００４３】ウエハ９は、例えばシリコン単結晶の材料
からなる半導体基板またはＳＯＩ(Silicon on Insulato
r)型の基板などの薄板状のものを包括して示しているも
のである。

【００４４】ロードロック室２は、ウエハ９を製造装置
１内部に搬入するための機構部であり、複数枚のウエハ
９を整列した状態で収容しているウエハカセットを装填
することが可能な構造になっている。

【００４５】また、ロードロック室２は、処理前のウエ
ハ９を製造装置１に導入すると共に一連の処理が終了し
たウエハ９を製造装置１の外部に搬出するための機構部
であり、図示を省略している真空ポンプに連結されてお
りロードロック室２の室内を減圧状態にすることができ
る。そして、この真空ポンプにより後述する搬送室７内
部の圧力を両室の間のゲートバルブ８を開けた状態にお
いても良好な真空度に保つことができるようになってい
る。

【００４６】前処理室３は、例えば加熱処理、プラズマ
処理またはスパッタエッチング処理などのウエハ９の前
処理を行なうための処理部であり、例えばウエハ９の上
に絶縁膜を有し、その絶縁膜に形成されている接続孔を
有するウエハ９に対してスパッタリング処理の前に必要
に応じて加熱処理、プラズマ処理またはスパッタエッチ
ング処理あるいは加熱処理とプラズマ処理とスパッタエ
ッチング処理の少なくとも２つ以上の処理を行なうこと
ができる処理部である。

【００４７】なお、前処理室３は、例えば加熱処理を行
う前処理室、プラズマ処理を行う前処理室およびスパッ
タエッチング処理を行う前処理室というように独立した
複数の前処理室とした態様を採用することができる。

【００４８】スパッタリング室４は、スパッタリング処
理を行うことができる処理部である。例えば後述するス
パッタリング室により形成する導電膜の下地密着膜とし
てウエハ９の上に導電膜としての例えばチタン膜、チタ
ンナイトライド膜およびチタン膜という高融点金属から
なる積層膜をスパッタリング法により形成させることが
できる処理部である。なお、導電膜の他の態様として
は、チタン系の膜に替えて例えばタングステン、タング
ステンナイトライド膜などの他の金属膜または例えばシ
リコン膜、不純物がドーピングされたシリコン膜などの
他の材料を使用する態様を採用することができる。

【００４９】また、スパッタリング室４には、室内部に
アルゴンなどの不活性ガスおよび例えばチタンナイトラ
イド、タングステンナイトライドなどを形成する際に使
用する窒素ガスを必要に応じて導入できる構造となって
いる。

【００５０】スパッタリング室５は、スパッタリング処
理を行うことができる処理部であり、ウエハ９の上に導
電膜としての例えばアルミニウム合金膜をスパッタリン
グ法により形成させることができる処理部である。な
お、導電膜の他の態様としては、例えばアルミニウムま
たはアルミニウムを含む導電膜あるいは銅、銅合金また
は銅を含む導電膜などの他の金属を使用する態様を採用
することができる。

【００５１】また、図２に示すように、スパッタリング
室５におけるウエハ９は、ウエハステージ５ａの上に載
置されている。ウエハステージ５ａには、ウエハ９の温
度を調節できる温度調節機構（図示を省略している）が
設置されている。

【００５２】ウエハステージ５ａには温度調節機構と連
結しているガス導入管５ｂが設置されている。したがっ
て、ウエハステージ５ａの裏面から温度調節機構を使用
してウエハ９の冷却用のアルゴンガスをガス導入管５ｂ
を通じて供給しながら、アルゴンプラズマを生成しスパ
ッタリングを行なうことができる。なお、５ｃはターゲ
ットである。

【００５３】温度調節機構を用いてウエハステージ５ａ
の温度を低下（例えば、好ましくは１００℃以下）させ
ることにより、初期段階（トータル膜厚の半分以内）で
のスパッタリング成膜処理中のウエハ９を冷却させ、ス
パッタ粒子の結晶成長を防止し、表面張力により結晶粒
が丸まり、粒界に空隙ができるのを抑制することができ
るなどの効果がある。この温度は低いほどその効果が顕
著である。

【００５４】引続き、温度調節機構を用いてウエハステ
ージ５ａの温度（例えば３００℃〜５００℃）を高める
ことにより、スパッタリング成膜処理中のウエハ９を加
熱させ、導電膜を形成する際に導電膜の材質である例え
ばアルミニウム、アルミニウム合金などの流動性を高め
て導電膜を接続孔に容易に埋め込む作業を行うことがで
きる。

【００５５】なお、スパッタリング室５は、温度調節機
構を用いてウエハステージ５ａの温度を低下させた状態
とし、スパッタリング成膜処理中のウエハ９を冷却する
状態のウエハステージ５ａを備えているスパッタリング
室と、温度調節機構を用いてウエハステージ５ａの温度
を高めた状態とし、スパッタリング成膜処理中のウエハ
９を加熱する状態のウエハステージ５ａを備えているス
パッタリング室というように独立した複数のスパッタリ
ング室とした態様を採用することができる。

【００５６】後処理室６は、前述したスパッタリング室
４およびスパッタリング室５により形成したそれぞれの
導電膜を例えば還元性雰囲気などのガス雰囲気の中で加
熱処理またはプラズマ処理と加熱処理とを複合させた処
理を行う処理室である。この後処理室により、接続孔内
部に例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金などの
導電膜を埋め込む作業を行うものである。

【００５７】そのため、後処理室６は、例えば還元性ガ
スなどのガスの供給系を備えている態様またはプラズマ
発生機構およびウエハ加熱機構を備えている態様を必要
に応じて選択できるようになっている。

【００５８】また、後処理室６は、チャンバの中のガス
を例えば３００気圧という高い気圧にしてウエハ９の表
面に高い圧力を印加できる加圧機構を備えている。これ
により、後処理室６により前述した例えば還元性雰囲気
などのガス雰囲気の中で加熱処理またはプラズマ処理と
加熱処理とを複合させた処理を行う処理中または処理後
にウエハの表面を加圧することができるので、接続孔内
部に導電膜を強制的に流し込んで容易に埋め込み作業を
行うことができる。

【００５９】さらに、後処理室６には、ウエハ９を振動
させる振動機構（図示を省略している）が設置されてい
る。これにより、後処理室６により前述した例えば還元
性雰囲気などのガス雰囲気の中で加熱処理またはプラズ
マ処理と加熱処理とを複合させた処理を行う処理中また
は処理後にウエハ９を振動させることができるので、接
続孔内部に導電膜を強制的に流し込んで容易に埋め込み
作業を行うことができる。

【００６０】搬送室７は、ウエハ９を搬送するための機
構部である。搬送室７は、それぞれの各室にウエハ９の
搬送を約３０秒で行なうウエハ９の搬送アーム７ａを備
えている。

【００６１】そして搬送室７は、真空ポンプ（図示して
いない）に連結されて減圧状態にできるようになってお
り、ロードロック室２と搬送室７の間のゲートバルブ８
を開けた直後の短時間を除き常時５×１０^-8torr以下の
圧力つまり真空度に保たれている。

【００６２】搬送室７を減圧状態にしている必要性につ
いて説明すると次の通りである。ウエハ９がシリコンの
場合の表面原子密度は、例えば１×１０¹⁵atoms ／cm²
程度である。また、例えば温度が２０℃で真空度が１×
１０^-6torrの酸素の場合の入射分子流γは、例えば4.１
５×１０¹⁴molecules ／cm² ・s 、原子に換算すると8.
３０×１０¹⁴molecules ／cm² ・s となり、ほとんどの
ウエハ９の表面原子密度は例えば１×１０¹⁵atoms ／cm
² に近い値となる。

【００６３】ここで、搬送室７における真空度が５×１
０^-8torrでは、汚染分子が例えば３０秒程度でウエハ９
の上に単分子層で形成される。実際には、ウエハ９の上
に到達した汚染分子がすべて表面に留まることはない
が、酸素による表面の酸化あるいは物理吸着した汚染分
子による界面不純物層の形成を防止する必要がある。そ
のためにウエハ９の表面の清浄度を保つ必要があり、真
空度を保持することが必要となるものである。

【００６４】なお、ロードロック室２および搬送室７を
減圧状態に保持しているが、同様の効果を得ることがで
きる他の態様として不活性ガス、還元性ガスまたは非酸
化性ガスで充填したガス雰囲気状態の態様とすることも
できる。

【００６５】次に、本発明の一実施例である半導体集積
回路装置の製造方法を図面を用いて説明する。

【００６６】図３〜図９は、本発明の一実施例である半
導体集積回路装置の製造工程を示す断面図である。

【００６７】図１０は、本発明の一実施例である半導体
集積回路装置の製造工程における配線層を形成する製造
工程を示すプロセス図である。

【００６８】まず、図３に示すように、例えばｐ型シリ
コン単結晶からなる半導体基板などのウエハ９を用意
し、ｐ型のウエル領域１０およびｎ型のウエル領域１１
を形成した後、その表面の（１００）面における選択的
な領域に素子分離用絶縁膜となるフィールド絶縁膜１２
を形成した後、フィールド絶縁膜１２に囲まれているｐ
型のウエル領域１０およびｎ型のウエル領域１１におけ
る素子形成領域に例えばＭＯＳＦＥＴを形成する。この
ＭＯＳＦＥＴは例えばＤＲＡＭ（Dynamic RandomAccess
Memory）のメモリセルなどの種々の態様の半導体集積
回路装置における半導体素子として適用できる。

【００６９】フィールド絶縁膜１２は例えば二酸化ケイ
素（ＳｉＯ₂)からなり、その厚さは例えば４００〜６０
０nm程度である。

【００７０】ＭＯＳＦＥＴは先行技術を使用して形成で
きるものであり、ゲート絶縁膜１３、その表面に形成さ
れているゲート電極１４およびソースおよびドレインと
なる拡散層１５を有している。

【００７１】拡散層１５は例えばヒ素（Ａｓ）などのｎ
型の不純物をｐ型のウエル領域１０にイオン打ち込みし
て形成されている。ゲート絶縁膜１３は、例えば酸化シ
リコン膜からなり、その厚さは例えば６〜１５nm程度で
ある。

【００７２】ゲート電極１４は例えば多結晶シリコン膜
からなり、その厚さは例えば２００〜３００nm程度であ
る。

【００７３】ゲート電極１４は例えば以下に述べる製造
工程により形成される。

【００７４】まず、例えば減圧ＣＶＤ法によって多結晶
シリコン膜をウエハ９の上に堆積した後、その多結晶シ
リコン膜に低抵抗化のために所定の不純物を導入する。
次に、熱処理を施した後その多結晶シリコン膜をフォト
リソグラフィ技術およびドライエッチング技術などによ
ってパターニングすることによりゲート電極１４を形成
する。

【００７５】なお、ゲート電極１４の周囲に形成された
サイドウォール１６は、例えばＨＬＤ（High Temperatu
re Low pressure Deposition）法によって形成された酸
化シリコン膜を使用している。

【００７６】次に、図４に示すように、ウエハ９の上に
絶縁膜１７を形成する。絶縁膜１７は、例えば厚さ1.２
μm 程度のＢＰＳＧ（Boro Phospho Silicate Glass)膜
からなる絶縁膜１７をＣＶＤ法などにより堆積した後、
絶縁膜１７の上面の平坦化処理としてウエハ９に対して
例えば８００℃程度の熱処理を施すことにより絶縁膜１
７の上面を平坦化して形成されているものである。

【００７７】次に、絶縁膜１７に拡散層１５の表面が露
出するように接続孔１８を形成する。接続孔１８の形成
は、絶縁膜１７の選択的な領域をフォトリソグラフィ技
術およびドライエッチング技術などを使用して穿孔す
る。接続孔１８の直径は例えば0.５μm 程度であり、ア
スペクト比は１以上となっている。接続孔１８の直径
は、後述するアルミニウム合金膜の厚膜以下にすること
により、接続孔１８にアルミニウム合金膜を埋め込む際
に優れた埋め込みを行うことができる。なお、本実施例
においては、アルミニウム合金膜の埋め込みが後述する
ように優れたものとなることにより、各接続孔１８の直
径をアルミニウム合金膜の膜厚以下にするという条件に
制限される必要はない。

【００７８】本実施例における配線層における第１の導
電膜１９および第２の導電膜としてのアルミニウム合金
膜２０の製造工程は、図１に示している製造装置１を使
用して行うものであり、具体的には次の通りである。

【００７９】まず、ウエットエッチング処理の終わった
複数枚のウエハ９が収容されたウエハカセットを製造装
置１のロードロック室２に装填した後、ロードロック室
２を真空ポンプにより真空引きすることにより、減圧状
態の所望の圧力にする（図１０に示す工程１００）。

【００８０】次に、ロードロック室２のゲートバルブ８
を開き、ロードロック室２内部のウエハ９を搬送アーム
７ａによって１枚取り出し、そのウエハ９を搬送室７に
収容する。

【００８１】その後、搬送室７内部のウエハ９を前処理
室３に移送する。前処理室３においては、ウエハ９に対
して、例えばハロゲンランプを用いて例えば到達温度１
５０℃〜４００℃、加熱時間１分間程度の処理条件によ
り、ランプ加熱処理を施す（図１０に示す工程１０
１）。

【００８２】この前処理により、ウエハ９に付着してい
た大気成分および水分などの吸着原子または吸着分子な
どをウエハ９から離脱させることができる。

【００８３】そのため、導電膜１９のスパッタリング法
による堆積において、絶縁膜１７の上面での第１の導電
膜１９の密着性を向上させることができると共に接続孔
１８底面の不要な不純物を除去することができることに
より、例えば下層膜のシリコンと第１の導電膜１９にお
けるチタンとの界面を良好な状態にすることができる。

【００８４】前処理を行った後、ウエハ９を前処理室３
から搬送室７を介してスパッタリング室４に移送する。
この場合、搬送室７内部をウエハ９が通過するのに要す
る時間は例えば３０秒程度であり、搬送室７内部の真空
度は例えば１×１０^-8torrである。

【００８５】搬送室７内部の条件を規定するのは、以下
に述べる理由による。

【００８６】すなわち、ウエハ９の表面原子密度は、例
えばシリコンを材料としている場合において１×１０¹⁵
atoms/cm³ 程度である。また、例えば温度が２０℃で真
空度が１×１０^-6torrの酸素の場合の入射分子流γは、
例えば4.１５×１０¹⁴molecules/cm² ・sec となり、大
多数のウエハ９の表面原子密度は例えば１×１０¹⁵atom
s/cm³ に近い値となる。一方、搬送室７内部の真空度が
例えば１×１０^-8torrである場合には、汚染分子が例え
ば３０秒程度でウエハ９の上に単分子層で形成される。

【００８７】したがって、実際には、ウエハ９の上に到
達した汚染分子は、すべて表面に留まるわけではない
が、吸着酸素による接続孔１８底面に露出しているシリ
コン表面の酸化による界面不純物層の形成を防止するた
めには、１×１０^-8torr程度の真空度を保持する必要が
ある。

【００８８】次に、図５および図９に示すように、スパ
ッタリング室４において、ウエハ９の上に例えば厚さ２
００nm程度の第１の導電膜１９をスパッタリング法によ
って堆積する（図１０に示す工程１０２から工程１０
４）。なお、図１０における破線により囲まれている工
程は、例えばスパッタリング室４などの同一の室におい
て処理が行なわれることを示しているものである。

【００８９】第１の導電膜１９は、例えば厚さ５０nm程
度のチタン（Ｔｉ）膜１９ａ、厚さ１００nm程度のチタ
ンナイトライド（ＴｉＮ）膜１９ｂおよび厚さ５０nm程
度のチタン膜１９ｃからなる積層膜とする。

【００９０】なお、第１の導電膜１９の他の態様として
は、タングステン、アルミニウム、アルミニウムとシリ
コンなどとの合金であるアルミニウム合金、銅、亜鉛、
マグネシウム、ゲルマニウム、シリコン（ケイ素）また
はこれらの材料を必要に応じて合成した合成材料からな
る導電膜を使用することができる。

【００９１】第１の導電膜１９の具体的な製造工程は、
次の通りである。

【００９２】まず、接続孔１８が形成されているウエハ
９を、例えばＨＦとＨＮＯ₃ との混合率がＨＦ：ＨＮＯ
₃ ＝１：１００であるエッチング液などを使用してウエ
ットエッチング処理を行なうことにより接続孔１８の底
部に無作為的に形成されている自然酸化物膜などの不導
体を除去する。なお、自然酸化物膜などの不導体を除去
するには、前述した製造装置１にドライエッチング処理
室を設けておき、ドライエッチング法により行うことが
できる。

【００９３】次に、スパッタリング室４において、アル
ゴンガスを導入し、ウエハ９の表面に例えば厚さ５０nm
程度のチタン膜１９ａをスパッタリング法により堆積す
る（図１０に示す工程１０２）。

【００９４】その後、スパッタリング室４における同一
チャンバーを用いて、チタンナイトライド膜１９ｂをス
パッタリング法により堆積する（図１０に示す工程１０
３）。

【００９５】チタンナイトライド膜１９ｂは、下地膜で
あるチタン膜１９ａと後述するアルミニウム合金膜２０
との相互拡散を防止するバリア膜として機能させるもの
である。

【００９６】チタンナイトライド膜１９ｂの形成は、例
えばアルゴンに窒素を添加し、反応性スパッタリングに
より行う。この場合、アルゴンプラズマを生成したまま
窒素を添加して、連続的にアルゴンと窒素との混合ガス
のプラズマに変化させることにより、チタンナイトライ
ド膜１９ｂを形成することができる。なお、他の態様と
しては、一旦アルゴンプラズマを消滅させてから改めて
アルゴンと窒素をチャンバー内部に導入することにより
アルゴンと窒素との混合ガスのプラズマを発生させてチ
タンナイトライド膜１９ｂを形成することができる。

【００９７】その後、スパッタリング室４における同一
チャンバーを用いて、チタン膜１９ｃをスパッタリング
法により堆積する（図１０に示す工程１０４）。

【００９８】チタン膜１９ｃは、後述する第２の導電膜
としてのアルミニウム合金膜２０との濡れ性を向上させ
るためであり、その結果、接続孔１８内部においてアル
ミニウム合金膜２０が薄い部分でも優れた導電膜が形成
できるようにすると共にアルミニウム合金膜２０とチタ
ン膜１９ｃとを反応させることにより接続孔１８に優れ
た埋め込みを行う導電膜として機能させるものである。

【００９９】チタン膜１９ｃは、チタンナイトライド膜
１９ｂを形成する際の導入ガスであるアルゴンと窒素の
混合ガスから窒素を削除し、反応性スパッタリングを停
止することにより形成することができる。

【０１００】この場合、アルゴンと窒素の混合ガスのプ
ラズマを生成したまま窒素の供給を停止して、連続的に
アルゴンプラズマに変化させることによりチタン膜１９
ｃを形成する。別の態様としては、一旦アルゴンと窒素
の混合ガスのプラズマを消滅させてから改めてアルゴン
をチャンバー内部に導入してアルゴンプラズマを発生さ
せることによりチタン膜１９ｃを形成することができ
る。

【０１０１】前述した第１の導電膜１９の製造工程によ
り、図９に示すように、接続孔１８内部に形成された第
１の導電膜１９の膜厚は、絶縁膜１７の上の平坦部に形
成された第１の導電膜１９の膜厚よりも厚いものとする
ことができる。

【０１０２】また、第１の導電膜１９に対し例えば水素
ガスまたは還元性ガスなどのガス雰囲気において熱処理
を施す熱処理工程またはプラズマ処理を施すプラズマ処
理工程のいずれか１つを行う工程を追加することによ
り、第２の導電膜としてのアルミニウム合金膜２０に対
して下地密着膜としての第１の導電膜１９の表面に吸着
した不純物原子や分子を除去し、清浄表面を露出するこ
とができる。

【０１０３】また、第１の導電膜１９の表面に吸着した
不純物原子や分子を除去すると共にダングリングボンド
を生成し、第１の導電膜１９の表面を活性化することが
できる。また、第１の導電膜１９の表面が雰囲気中の物
質と反応して形成された表面変質層を除去することがで
きたりあるいは表面変質層が形成されていない元の状態
の第１の導電膜に戻すことができる。さらに、第１の導
電膜１９とその下にある例えば半導体素子や下層膜など
の導電体の材料とを反応させ、例えばシリコンの上のチ
タンまたはタングステンであればチタンシリサイドまた
はタングステンシリサイドのような新規の反応層をその
界面に形成することができる。

【０１０４】次に、ウエハ９をスパッタリング室４から
搬送室７を介してスパッタリング室５に移送する。この
場合、搬送室７内部をウエハ９が通過するのに要する時
間は例えば３０秒程度であり、搬送室７内部の真空度は
例えば１×１０^-8torrである。搬送室７内部を減圧状態
にすることにより、前述した理由と同様に、導電膜１９
に対して吸着不純物による不純物層の形成などを防止で
きる。

【０１０５】スパッタリング室５において、第１の導電
膜１９が形成されているウエハ９の上に第２の導電膜と
しての例えば厚さ８００nm程度のアルミニウム合金膜２
０をスパッタリング法によって堆積して形成する（図１
０に示す工程１０５および工程１０６）。第２の導電膜
としては、アルミニウム合金膜２０の他に、例えばアル
ミニウム膜、銅膜または銅合金膜などの金属膜を適用す
ることができる。

【０１０６】具体的には、スパッタリング室５におい
て、ウエハ９を保持するウエハステージ５ａからウエハ
冷却用ガスをガス導入管５ｂを通して供給しながらアル
ゴンプラズマを生成し、スパッタリングを行う（図１０
に示す工程１０５）。

【０１０７】これにより、プラズマによるウエハ９の加
熱は抑制されることにより、ウエハ９の温度を低温に保
つことができる。その結果、ウエハ９の上でのアルミニ
ウム合金の結晶粒の合体による成長が抑制され、表面張
力による結晶粒の丸まりが起こらないために、アルミニ
ウムの供給が少ない接続孔１８内部でも結晶粒界に隙間
が発生せず、連続膜としての導電膜を形成することがで
きる。

【０１０８】しかも、一旦連続膜が形成されると簡単に
断裂しないために、その後の第２の導電膜としてのアル
ミニウム合金膜２０の接続孔１８への埋め込みを行う工
程においてもアルミニウム合金膜２０が接続孔１８に留
まり、接続孔１８をアルミニウム合金膜２０により優れ
た状態をもって埋め込むことができる。

【０１０９】なお、接続孔１８の直径が第２の導電膜と
してのアルミニウム合金膜２０の膜厚以下である場合に
は、アルミニウム合金膜２０の堆積中において接続孔１
８の上の領域がアルミニウム合金膜２０により塞がって
しまう場合がある。この場合、接続孔１８内部は、アル
ミニウム合金膜２０の堆積が終了した時点で、既に埋め
込まれている状態または接続孔１８の周辺がすべてアル
ミニウム合金膜２０により囲まれて真空状態あるいは極
めて薄い気体分子により満たされている状態の密閉され
た空間となる。

【０１１０】その後、ウエハ冷却用ガスを停止し、別の
導入口から供給されるアルゴンによるプラズマを生成
し、スパッタリングを行う（図１０に示す工程１０
６）。これによりプラズマによってウエハ９が加熱さ
れ、ウエハ９の温度を高温とすることができる。

【０１１１】この工程は、ウエハ９の加熱を行うもので
あることにより、冷却用ガスを停止するのみならず、別
の加熱機構によるウエハ９の加熱を行ってもよい。

【０１１２】この工程は、結晶粒の成長を起こし良好な
膜質のアルミニウム合金膜２０を形成することができる
と共に、接続孔１８内部へアルミニウム合金膜２０を流
動させてその後の後工程での埋め込みをより簡便にする
効果がある。なお、この工程は、より優れたアルミニウ
ム合金膜２０を形成するためであり、必要に応じて省略
してもよい。

【０１１３】次に、ウエハ９をスパッタリング室５から
搬送室７を介して後処理室６に移送する。

【０１１４】後処理室６において、ウエハ９を加熱する
と共に例えば水素ガスなどの還元性ガスを導入し、水素
プラズマなどのプラズマを発生させる（図１０に示す工
程１０７）。

【０１１５】すなわち、ウエハ９をウエハステージ５ａ
に移載し、サセプタを加熱する。その後、チャンバー内
部に水素ガスを導入し、水素ガスの熱伝達によりウエハ
９を加熱する。この際、水素ガスの圧力は例えば２０to
rr、ウエハ９の温度は例えば４００℃とする。その後、
チャンバー内部の水素ガスの圧力を調整し、高周波（Ｒ
Ｆ）電力を印加してプラズマを発生させる。この際の水
素ガスの圧力は例えば１torrとする。なお、プラズマ発
生条件は、入力電力形態、電極形状または電極間隔など
によって異なってくることより、それらの状態により規
定する必要がある。

【０１１６】本工程により、アルミニウムとアルミニウ
ム合金の反応を促進し、軟化したアルミニウムを接続孔
１８内部に流動させることができる。

【０１１７】次に、水素ガスを排気した後、ウエハ９の
加熱を継続したまま、例えばアルゴンガスをチャンバー
内部に導入し、チャンバー内部の圧力を例えば１００気
圧にする（図１０に示す工程１０８）。

【０１１８】本工程により、前工程までに接続孔１８に
アルミニウム合金膜２０を完全に埋め込むことができず
に残っていた接続孔１８内部の空間を押しつぶすことに
より、アルミニウム合金膜２０による接続孔１８の埋め
込みを完全な状態にすることができる。

【０１１９】前工程である還元処理を行っていることに
より、アルミニウム合金膜２０の表面の酸化膜が還元さ
れているので、本工程における加圧処理により、効果的
でしかも再現性よく埋め込み処理を行うことができ、高
信頼度で優れた電気特性を有するリフローされたアルミ
ニウム合金膜２０などの金属膜を有する配線層を製作で
きる。

【０１２０】なお、前工程である還元処理を行わない場
合には、アルミニウム合金膜２０の表面が酸化されて硬
化していることにより、本工程における接続孔１８への
アルミニウム合金膜２０の埋め込みを加圧処理により行
っても不完全な埋め込み状態となってしまう。

【０１２１】前述した工程の他の態様としては、前工程
における加熱処理を行わずプラズマ処理のみを行ってア
ルミニウム合金膜２０とチタン膜１９ｃとの反応を抑制
した状態でアルミニウム合金膜２０の表面の酸化物膜の
除去を行い、本工程における埋め込み処理により高圧力
の状態で加熱を行って、押しつぶしながら界面でのアル
ミニウム合金膜２０とチタン膜１９ｃの反応を起こして
埋め込み処理を行うことができる。

【０１２２】後処理室６には、ウエハ９を振動させる振
動機構が設置されていることにより、後処理室６により
前述した還元性雰囲気の中で加熱処理またはプラズマ処
理と加熱処理とを複合させた処理を行う処理中または処
理後にウエハ９を振動させることができるので、接続孔
１８内部にアルミニウム合金膜２０を強制的に流し込ん
で容易に埋め込み作業を行うことができる。

【０１２３】また、後処理室６におけるアルミニウム合
金膜２０の接続孔１８の内部への埋め込み処理におい
て、前述したウエハ９の加熱状態、ウエハ９の表面にお
ける圧力が１気圧以上の加圧状態またはウエハ９を振動
させた状態の少なくとも１つ以上を採用して行うことが
できる。

【０１２４】次に、ウエハ９を後処理室６から搬送室７
を介してスパッタリング室４に移送する。

【０１２５】スパッタリング室４において、反応性スパ
ッタリング法により、ウエハ９表面にチタンナイトライ
ド膜２１を例えば５０nmの膜厚をもって堆積させる（図
１０に示す工程１０９）。チタンナイトライド膜２１
は、その後に続くフォトリソグラフィ工程の際における
ハレーションによるパターン解像不良を防止するために
形成するものである。

【０１２６】次に、ウエハ９をスパッタリング室４から
搬送室７を介してロードロック室２に移送する（図１０
に示す工程１１０）。

【０１２７】次に、図６に示すように、第１の導電膜１
９、第２の導電膜としてのアルミニウム合金膜２０およ
びチタンナイトライド膜２１からなる積層膜をフォトリ
ソグラフィ技術およびドライエッチング技術などによっ
てパターニングすることにより、第１の導電膜１９、第
２の導電膜としてのアルミニウム合金膜２０およびチタ
ンナイトライド膜２１からなる第１の配線層を形成す
る。

【０１２８】第１の配線層は、例えばＤＲＡＭ（Dynami
c Random Access Memory）の信号線として使用する態様
とすることができる。

【０１２９】次に、図７に示すように、ウエハ９の上に
例えば厚さ５００nm程度の絶縁膜２２をプラズマＣＶＤ
法などによって堆積する。その後、その絶縁膜２２の上
に例えば厚さ５００nm程度のＳＯＧ（Spin On Glass)膜
２３を堆積した後、ウエハ９の主面をドライエッチング
法によって例えば７００nm程度エッチバックすることに
より、ウエハ９の主面における絶縁膜２２およびＳＯＧ
膜２３を平坦化する。

【０１３０】次に、ウエハ９の上に例えば厚さ７００nm
程度の絶縁膜２４をプラズマＣＶＤ法などによって堆積
することにより、絶縁膜２２、ＳＯＧ膜２３および絶縁
膜２４からなる例えば厚さ１０００nm程度の層間絶縁膜
を形成する。

【０１３１】次に、層間絶縁膜に第１の配線層の表面が
部分的に露出するように直径0.５μm 程度でしかもアス
ペクト比が１以上の接続孔２５および接続孔２６をフォ
トリソグラフィ技術およびドライエッチング技術などを
使用して形成する。なお、接続孔２５および接続孔２６
の側面にはＳＯＧ膜２３が露出しないように形成してお
り、ＳＯＧ膜２３と接続孔２５または接続孔２６に形成
される後述する配線層とが接触してそれらの間に不都合
な化学反応が発生しないようにしている。

【０１３２】その後、ウエハ９を製造装置１に収容し、
ウエハ９の上に第２の配線層となる導電膜をスパッタリ
ング法によって、第１の配線層と同様に下層から順に連
続的に堆積する。

【０１３３】この場合、製造装置１を使用することによ
り、図３〜図６を用いて説明した第１の配線層の製造工
程における諸効果を得ることができる。

【０１３４】すなわち、図８に示すように、第２の配線
層における第１の導電膜２７は例えばスパッタリングに
より堆積したチタン膜、チタンナイトライド膜およびチ
タン膜とからなる積層膜であり、前述した第１の配線層
における第１の導電膜１９と同様な製造工程により形成
されたものである。なお、第１の導電膜２７における１
層目のチタン膜は、ウエハ９表面などのシリコン領域が
露出している接続孔２６が存在している場合に設けてい
るものであり、ウエハ９表面などのシリコン領域が露出
している接続孔２６が設けられていない態様のものにお
いては省略してもよい。

【０１３５】第２の配線層における第１の導電膜の他の
態様としては、タングステン膜、アルミニウム膜または
チタンナイトライド膜などの単層膜あるいは不純物がド
ーピングされているシリコン膜を適用することができ
る。

【０１３６】第２の配線層における第２の導電膜は例え
ばスパッタリング法により堆積したアルミニウム合金膜
２８であり、前述した第１の配線層におけるアルミニウ
ム合金膜２０と同様な製造工程により形成されたもので
ある。

【０１３７】また、第２の配線層における第３の導電膜
は例えばスパッタリング法により堆積したチタンナイト
ライド膜２９であり、前述した第１の配線層におけるチ
タンナイトライド膜２１と同様な製造工程により形成さ
れたものである。

【０１３８】次に、第１の導電膜２７、アルミニウム合
金膜２８およびチタンナイトライド膜２９からなる積層
膜である第２の配線層をフォトリソグラフィ技術および
ドライエッチング技術などによってパターニングするこ
とにより第２の配線層を形成する。

【０１３９】第２の配線層は例えばＤＲＡＭ（Dynamic
Random Access Memory）のワード線として使用する態様
とすることができる。

【０１４０】その後、ウエハ９の上に例えば酸化シリコ
ン層と窒化シリコン層とを下層から順に積層することに
より表面保護膜３０を形成する。

【０１４１】前述した本実施例の製造装置を使用して製
造した半導体集積回路装置およびその製造方法は、次に
述べるような諸特長および諸効果を有するものである。

【０１４２】（１）本実施例の半導体集積回路装置によ
れば、絶縁膜に設けられている接続孔および接続孔の近
傍の絶縁膜の表面に設けられている複数の導電膜からな
る配線層とを有する半導体集積回路装置であって、配線
層を構成している複数の導電膜の少なくとも１つの導電
膜の接続孔内部における膜厚は、接続孔の近傍の絶縁膜
の表面における膜厚よりも厚いものであることにより、
配線層を接続孔に完全に埋め込むことができるために接
続孔の領域における配線層の電気的接続の信頼度が高く
なると共に電気特性が優れたものとなる。

【０１４３】また、配線層を構成している複数の導電膜
の少なくとも１つの第１の導電膜の接続孔内部における
膜厚は、接続孔の近傍の絶縁膜の表面における膜厚より
も厚いものであることにより、その導電膜の抵抗値が比
較的高いものであっても絶縁膜の表面に設けられている
その導電膜の膜厚を薄くすることができるので、接続孔
内部と配線層としての導電膜とを同時に形成する場合に
おいても配線層における複数の導電膜の積層された状態
での合成の抵抗値の増大を抑制することができる。

【０１４４】さらに、本実施例の半導体集積回路装置に
よれば、第１の導電膜の上に設けられている第２の導電
膜はリフローされた金属膜からなると共に接続孔の内部
に埋め込まれていることにより、接続孔が微細形状であ
りしかも高アスペクト比のものであってもその接続孔の
内部にリフローされた金属からなる第２の導電膜が埋め
込まれた形状となっているので、接続孔における電気的
接続の信頼度が高くなると共に電気特性の優れたものと
なる。

【０１４５】（２）本実施例の半導体集積回路装置の製
造方法によれば、絶縁膜および接続孔の表面に第１の導
電膜を形成する工程と、半導体基板の上に形成されてい
る第１の導電膜に対しガス雰囲気において熱処理を施す
熱処理工程またはプラズマ処理を施すプラズマ処理工程
のいずれか１つを行う工程とを有することにより、第２
の導電膜に対して下地密着膜としての第１の導電膜の表
面に吸着した不純物原子や分子を除去し、清浄表面を露
出することができる。

【０１４６】また、第１の導電膜の表面に吸着した不純
物原子や分子を除去すると共にダングリングボンド（du
ng ring bond）を生成し、第１の導電膜の表面を活性化
することができる。

【０１４７】また、第１の導電膜の表面が雰囲気中の物
質と反応して形成された表面変質層を除去することがで
きたりあるいは表面変質層が形成されていない元の状態
の第１の導電膜に戻すことができる。

【０１４８】また、第１の導電膜とその下にある例えば
半導体素子が形成されている半導体基板や下層膜などの
導電体の材料とを反応させ、例えば半導体基板における
シリコンの上のチタンであればチタンシリサイドのよう
な新規の反応層をその界面に形成することができる。

【０１４９】また、下地密着膜としての第１の導電膜の
形成の時に結晶成長に伴う結晶粒の凝集を防止すること
ができる。また、下地密着膜としての第１の導電膜の形
成の時に例えば半導体基板などの下地の物質との反応を
起こさせ、新たな反応層を形成することができる。

【０１５０】また、熱処理工程あるいはプラズマ処理工
程において水素を使用することにより下地密着膜として
の第１の導電膜の表面および粒界部に水素を解離吸着さ
せることができる。これらにより、その後の気相反応時
に過剰な反応ガスが下層の半導体基板または配線層に到
達することを抑制し、コンタクト抵抗や接続孔内部の配
線層の抵抗の上昇を防止することができる。

【０１５１】また、第１の導電膜とその下にある例えば
半導体素子や下層膜などの導電体の材料とを反応させ、
例えばシリコンの上のチタンまたはタングステンであれ
ばチタンシリサイドまたはタングステンシリサイドのよ
うな新規の反応層をその界面に形成することができる。

【０１５２】（３）本実施例の半導体集積回路装置の製
造方法によれば、第１の導電膜が形成されている半導体
基板の上に第２の導電膜としての金属膜を形成する工程
と、第２の導電膜としての金属膜を接続孔の内部に埋め
込む処理を行う工程とを有することにより、接続孔が微
細形状でありしかも高アスペクト比のものであってもそ
の接続孔の内部に金属からなる第２の導電膜を例えばリ
フローなどにより埋め込むことができるので、優れた埋
め込み状態となり、接続孔における電気的接続の信頼度
が高くなると共に電気特性の優れたものとなる。

【０１５３】（４）本実施例の製造装置によれば、各室
にゲートバルブを介して連結されており各室に必要に応
じて半導体基板などのウエハを搬入すると共に搬出する
機構部である搬送室を有し、搬送室はその内部を減圧状
態にできる真空ポンプが連結されていると共にロードロ
ック室はその内部を減圧状態にすることができる真空ポ
ンプが連結されていることにより、スパッタリング室に
おいて第１の導電膜を形成した後に別のスパッタリング
室において第１の導電膜の表面に第２の導電膜を形成す
る工程および各室にウエハを搬入したり各室からウエハ
を搬出する際に減圧状態において行い、大気開放するこ
となしに行うことができるために、第２の導電膜の形成
前の第１の導電膜の表面に不純物が吸着することを防止
できる。

【０１５４】また、第１の導電膜および第２の導電膜な
どの異種の導電膜の間の界面は、大気に含まれている酸
素または窒素の影響で不均一に反応することを防止でき
る。

【０１５５】（５）本実施例の製造装置によれば、導電
膜の積層配線構造を構成する配線層の形成工程を大気に
開放することなしに減圧状態あるいは不活性ガスの雰囲
気の搬送室で連結されている各室により行うものである
ことにより、複数の導電膜の相互の導電膜が不均一に反
応することを防止することができるので、配線層の抵抗
の上昇および抵抗のばらつきを抑制することができる。

【０１５６】また、本実施例の製造装置によれば、スパ
ッタリング法により導電膜を形成する際に、ロードロッ
ク室および搬送室を減圧状態に保つことにより、酸素に
よる表面の酸化あるいは物理吸着した汚染分子による界
面不純物層の形成を防止し、スパッタリング膜の形成後
のウエハの表面の清浄度を保つことができる。

【０１５７】また、本実施例の製造装置によれば、搬送
室内部を良好な真空度に保持することにより吸着不純物
による導電膜とその後形成するスパッタリングによるア
ルミニウム合金導電膜などの導電膜の界面への不純物層
の形成などを防止することができる。

【０１５８】（実施例２）図１１は、本発明の他の実施
例である製造装置の上部を取り除いた構造を示す概略平
面図である。

【０１５９】図１１を用いて、本発明の他の実施例であ
る製造装置について説明するが、前述した実施例１の製
造装置１と同一な部分は、説明を簡単にするために省略
する。

【０１６０】本実施例の製造装置３１は、半導体装置、
特に微細加工を必要とする半導体集積回路装置の製造工
程に適用することにより高信頼度でしかも優れた電気特
性を有する半導体装置を簡単な製造プロセスにより製造
できるものである。

【０１６１】製造装置３１は、ロードロック室２、前処
理室３、スパッタリング室４、スパッタリング室５およ
びスパッタリング処理室３２を有し、しかもそれらの各
室にゲートバルブ８を介して連結されており各室に必要
に応じてウエハ９を搬入すると共に搬出する機構部であ
る搬送室７を有している。

【０１６２】スパッタリング処理室３２は、前述した実
施例１のスパッタリング室５と同様なスパッタリング処
理を行うことができると共に前述した実施例１の後処理
室６と同様な処理ができる処理部である。

【０１６３】すなわち、ウエハ９の上に導電膜としての
例えばアルミニウム合金膜をスパッタリング法により形
成させることができる処理部である。なお、導電膜の他
の態様としては、例えばアルミニウムまたはアルミニウ
ムを含む導電膜あるいは銅、銅合金または銅を含む導電
膜などの他の金属を使用する態様を採用することができ
る。

【０１６４】また、スパッタリング処理室３２は、前述
した実施例１のスパッタリング室５と同様なウエハステ
ージ５ａ、温度調節機構、ガス導入管５ｂ、ターゲット
５ｃを備えている。

【０１６５】また、スパッタリング処理室３２は、スパ
ッタリング法により形成した導電膜を還元性雰囲気の中
で加熱処理またはプラズマ処理と加熱処理とを複合させ
た処理を行う処理室である。この後、同一の室により、
接続孔内部に例えばアルミニウムまたはアルミニウム合
金などの導電膜を埋め込む作業を行うものである。

【０１６６】そのため、スパッタリング処理室３２は、
例えば水素ガスなどの還元性ガスのガス供給系３２ａを
備えていると共に、プラズマ発生機構およびウエハ加熱
機構を備えている態様を必要に応じて設けることができ
るようになっている。

【０１６７】なお、本実施例の他の態様としては、スパ
ッタリング室５とスパッタリング処理室３２とを同一の
処理室にした製造装置３１とすることができる。

【０１６８】前述した製造装置３１を用いた半導体集積
回路装置の製造方法について説明する。

【０１６９】図１２は、本発明の他の実施例である半導
体集積回路装置の製造工程における配線層を形成する製
造工程を示すプロセス図である。

【０１７０】図１３，図１４は、本発明の他の実施例で
ある半導体集積回路装置の製造工程を示す断面図であ
る。

【０１７１】図１２に示すように、本実施例の半導体集
積回路装置の製造工程における工程２００〜工程２０４
および工程２０７と工程２０８は、前述した実施例１の
工程１００〜工程１０４および工程１０９と工程１１０
と同様であることにより、それらの工程は説明を省略す
る。

【０１７２】図１３に示すように、例えばｐ型シリコン
単結晶からなる半導体基板などのウエハ９を用意し、ウ
エハ９に例えばＭＯＳＦＥＴを形成した後、ウエハ９の
上に絶縁膜１７を形成し、その後接続孔１８を形成す
る。

【０１７３】次に、製造装置３１を用いて、前述した実
施例１と同様に配線層における第１の導電膜１９を形成
する（図１２に示す工程２００〜工程２０４）。

【０１７４】なお、第１の導電膜１９は、前述した実施
例１と同様であり、チタン膜１９ａ、チタンナイトライ
ド膜１９ｂおよびチタン膜１９ｃの積層膜を適用してい
るが、他の態様として、スパッタリング法、ＣＶＤ法ま
たはそれらの組み合わせにより形成されたタングステン
膜、アルミニウム膜、チタン膜、チタンナイトライド膜
などの金属膜からなる単層膜またはシリコン膜または不
純物がドーピングされているシリコン膜などの導電膜か
らなる単層膜あるいは必要に応じてそれらを組み合わせ
た積層膜とすることができる。

【０１７５】次に、ウエハ９をスパッタリング室４から
搬送室７を介してスパッタリング室５に移送する。

【０１７６】スパッタリング室５において、第１の導電
膜１９が形成されているウエハ９の上に第２の導電膜と
しての例えば厚さ２００nm程度のアルミニウム合金膜３
３をスパッタリング法によって堆積して形成する。第２
の導電膜としては、アルミニウム合金膜３３の他に、例
えばアルミニウム膜、銅膜または銅合金膜などの金属膜
を適用することができる。

【０１７７】具体的には、スパッタリング室５におい
て、ウエハ９を保持するウエハステージ５ａからウエハ
冷却用ガスをガス導入管５ｂを通して供給しながらアル
ゴンプラズマを生成し、スパッタリングを行い、図１３
に示すように、アルミニウム合金膜３３を形成する（図
１２に示す工程２０５）。

【０１７８】これにより、プラズマによるウエハ９の加
熱は抑制されることにより、ウエハ９の温度を低温に保
つことができる。その結果、ウエハ９の上でのアルミニ
ウム合金膜３３の結晶粒の合体による成長が抑制され、
表面張力による結晶粒の丸まりが起こらないために、ア
ルミニウムの供給が少ない接続孔１８内部でも結晶粒界
に隙間が発生せず、連続膜としての導電膜を形成するこ
とができる。

【０１７９】しかも、アルミニウムの供給が少ない接続
孔１８内部においても結晶粒界に隙間が発生しないため
に、連続膜の形成ができる。その結果、一旦連続膜が形
成されると簡単に断裂しないために、その後の第２の導
電膜としてのアルミニウム合金膜３３の接続孔１８への
埋め込みを行う工程においてもアルミニウム合金膜３３
が接続孔１８に留まり、接続孔１８をアルミニウム合金
膜３３により優れた状態をもって埋め込むことができ
る。

【０１８０】その後、ウエハ冷却用ガスを停止し、ウエ
ハ９を加熱機構により例えば４００℃に加熱しながら、
ガス供給系３２ａから供給される例えば水素ガスなどの
還元性ガスによるプラズマを生成し、これによりアルミ
ニウム合金膜３３の表面を還元してアルミニウムの酸化
物を取り除く。

【０１８１】次に、例えば水素ガスなどの還元性ガスお
よびアルゴンガスをチャンバー内部に導入しながらプラ
ズマを生成し、スパッタリングを行い、図１４に示すよ
うに、所定の膜厚としたアルミニウム合金膜３３を形成
する（図１２に示す工程２０６）。これによりスパッタ
リング雰囲気中に水素ガスが含まれているために、チャ
ンバー内部の不純物によって酸化されたアルミニウム原
子は速やかに還元されてアルミニウムに戻すことができ
る。その結果、清浄なアルミニウム合金膜３３を形成で
きる。

【０１８２】また、この際に、ウエハ９は加熱されてい
ることにより、アルミニウム合金膜３３の下地膜である
第１の導電膜１９が反応すると共に、加熱により軟化し
たアルミニウム合金膜３３が接続孔１８を埋め込むこと
ができる。

【０１８３】さらに、この際に、アルミニウム合金膜３
３は酸化されていないことにより、流動性が確保できる
ので、再現性よく接続孔１８に埋め込むことができる。

【０１８４】次に、前述した実施例１における図１０に
示す工程１０９と工程１１０およびその後の製造工程と
同様な製造工程を用いて、半導体集積回路装置を製作す
る。

【０１８５】（実施例３）図１５は、本発明の他の実施
例である製造装置の上部を取り除いた構造を示す概略平
面図である。

【０１８６】図１５を用いて、本発明の他の実施例であ
る製造装置について説明するが、前述した実施例２の製
造装置３１と同一な部分は、説明を簡単にするために省
略する。

【０１８７】本実施例の製造装置３４は、半導体装置特
に微細加工を必要とする半導体集積回路装置の製造工程
に適用することにより高信頼度でしかも優れた電気特性
を有する半導体装置を簡単な製造プロセスにより製造で
きるものである。

【０１８８】製造装置３４は、ロードロック室２、前処
理室３、スパッタリング室４、気相反応室３５、スパッ
タ前処理室３６、スパッタリング室５およびスパッタリ
ング処理室３２を有し、しかもそれらの各室にゲートバ
ルブ８を介して連結されており各室に必要に応じてウエ
ハ９を搬入すると共に搬出する機構部である搬送室７を
有している。

【０１８９】気相反応室３５は、気相反応を行うための
処理部である。気相反応室３５は、主として例えばチタ
ンナイトライド膜、タングステン膜などのような高融点
金属膜をウエハ９の上に成長させることができる処理部
である。

【０１９０】スパッタ前処理室３６は、後工程のスパッ
タリング法により導電膜を形成する前に処理を行う処理
部であり、例えば水素ガスなどの還元性ガスの供給系が
設置されており、還元性ガスをチャンバー内部に導入し
ながらプラズマを生成し、スパッタリングまたはプラズ
マ処理を行なうことができる。また、還元性ガスをチャ
ンバー内部に導入して熱処理を行なうことができる。こ
れにより、気相反応室３５において形成した例えばチタ
ンナイトライド膜などの高融点金属膜の表面を還元し、
遊離した例えばチタンなどの高融点金属を生成すること
により、例えばアルミニウム合金膜などの上層膜との反
応性を高めることができるので、上層膜を再現性よく接
続孔に埋め込むことができる。

【０１９１】前述した製造装置３４を用いた半導体集積
回路装置の製造方法について説明する。

【０１９２】図１６は、本発明の他の実施例である半導
体集積回路装置の製造工程における配線層を形成する製
造工程を示すプロセス図である。

【０１９３】図１７，図１８は、本発明の他の実施例で
ある半導体集積回路装置の製造工程を示す断面図であ
る。

【０１９４】図１６に示すように、本実施例の半導体集
積回路装置の製造工程における工程３００〜工程３０２
および工程３０５〜工程３０８は、前述した実施例２の
工程２００〜工程２０２および工程２０５〜工程２０８
と同様であることにより、それらの工程は説明を省略す
る。

【０１９５】図１７に示すように、例えばｐ型シリコン
単結晶からなる半導体基板などのウエハ９を用意し、ウ
エハ９に例えばＭＯＳＦＥＴを形成した後、ウエハ９の
上に絶縁膜１７を形成し、その後接続孔１８を形成す
る。

【０１９６】次に、製造装置３４を用いて、前述した実
施例２と同様に配線層における第１の導電膜１９におけ
るチタン膜１９ａを形成する（図１６に示す工程３００
〜工程３０２）。

【０１９７】なお、第１のチタン膜１９ａを形成する
際、特に高アスペクト比の接続孔１８の場合おいて、例
えば１×１０^-3torr以下の低圧力のアルゴンガス雰囲気
で行なう態様、チタンのターゲットとウエハ９の間にタ
ーゲット原子の指向性を改善する構造物を設けて行う態
様またはスパッタリング室５と同様にウエハ９の冷却機
構を設けておき冷却を行う態様などを適用できる。

【０１９８】次に、ウエハ９をスパッタリング室４から
搬送室７を介して気相反応室３５に移送する。

【０１９９】気相反応室３５において、ウエハ９の上に
例えば１００nm程度のチタンナイトライド膜１９ｂをＣ
ＶＤ法によって堆積する（図１６に示す工程３０３）。

【０２００】ＣＶＤ法によるチタンナイトライド膜１９
ｂの成膜条件は、例えば原料ガスにアルゴンをキャリア
ガスとして用いて、例えば４００℃の成膜温度と例えば
１０torrの成膜圧力とする。この場合、必要に応じて例
えば水素ガスなどの還元性ガスを加えて行う態様とする
ことができる。

【０２０１】チタンナイトライド膜１９ｂを気相成長室
３５を用いてＣＶＤ法により形成することにより、図１
７に示すように、５０％〜１００％と良好なステップカ
バレージを有するチタンナイトライド膜１９ｂを形成す
ることができる。

【０２０２】次に、ウエハ９を気相反応室３５から搬送
室７を介してスパッタ前処理室３６に移送する。

【０２０３】スパッタ前処理室３６において、ウエハ９
の上に例えば水素ガスなどの還元性ガスの雰囲気におい
て加熱処理またはプラズマ処理を行なう（図１６に示す
工程３０４）。

【０２０４】本実施例においては、例えば水素ガスをガ
ス供給系からチャンバー内部に例えば１torrの圧力を保
って導入し、例えば５００W 程度の高周波電力を印加し
ながら水素プラズマを生成する。このプラズマをウエハ
９の上に照射することにより、気相反応室３５において
形成したチタンナイトライド膜１９ｂの表面を還元する
ことができることにより、遊離したチタンを生成するこ
とができるので、チタンナイトライド膜１９ｂの表面に
図１８に示すようにチタン膜１９ｃを形成することがで
き、このチタン膜１９ｃにより例えばアルミニウム合金
膜などの上層膜との反応性を高めることができると共
に、再現性よく接続孔１８に上層膜を埋め込むことがで
きる。

【０２０５】なお、本実施例の製造装置は、スパッタ前
処理室３６を独立して設けているが、スパッタリング室
５にスパッタ前処理室３６の機構を追加することによ
り、スパッタリング室５における同一チャンバーによっ
て前述したスパッタ前処理とスパッタリング法による導
電膜の形成を行う態様とすることができる。

【０２０６】次に、前述した実施例２における図１２に
示す工程２０５〜工程２０８およびその後の製造工程と
同様な製造工程を用いて、半導体集積回路装置を製作す
る。

【０２０７】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。具体的に
は、本発明は種々の態様の配線構造を有する半導体集積
回路装置およびその製造方法ならびにそれに使用する製
造装置に適用できる。また、本発明の製造装置は、例え
ば液晶などの微細加工品にも使用することができると共
に搬送室に必要に応じて種々の態様の処理室を連結する
製造装置とすることができる。

【０２０８】

【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下の通りである。

【０２０９】（１）本発明の半導体集積回路装置によれ
ば、絶縁膜に設けられている接続孔および接続孔の近傍
の絶縁膜の表面に設けられている複数の導電膜からなる
配線層とを有する半導体集積回路装置であって、配線層
を構成している複数の導電膜の少なくとも１つの導電膜
の接続孔内部における膜厚は、接続孔の近傍の絶縁膜の
表面における膜厚よりも厚いものであることにより、配
線層を接続孔に完全に埋め込むことができるために接続
孔の領域における配線層の電気的接続の信頼度が高くな
ると共に電気特性が優れたものとなる。

【０２１０】また、配線層を構成している複数の導電膜
の少なくとも１つの第１の導電膜の接続孔内部における
膜厚は、接続孔の近傍の絶縁膜の表面における膜厚より
も厚いものであることにより、その導電膜の抵抗値が比
較的高いものであっても絶縁膜の表面に設けられている
その導電膜の膜厚を薄くすることができるので、接続孔
内部と配線層としての導電膜とを同時に形成する場合に
おいても配線層における複数の導電膜の積層された状態
での合成の抵抗値の増大を抑制することができる。

【０２１１】さらに、本発明の半導体集積回路装置によ
れば、第１の導電膜の上に設けられている第２の導電膜
はリフローされた金属膜からなると共に接続孔の内部に
埋め込まれていることにより、接続孔が微細形状であり
しかも高アスペクト比のものであってもその接続孔の内
部にリフローされた金属からなる第２の導電膜が埋め込
まれた形状となっているので、接続孔における電気的接
続の信頼度が高くなると共に電気特性の優れたものとな
る。

【０２１２】（２）本発明の半導体集積回路装置の製造
方法によれば、絶縁膜および接続孔の表面に第１の導電
膜を形成する工程と、半導体基板の上に形成されている
第１の導電膜に対しガス雰囲気において熱処理を施す熱
処理工程またはプラズマ処理を施すプラズマ処理工程の
いずれか１つを行う工程とを有することにより、第２の
導電膜に対して下地密着膜としての第１の導電膜の表面
に吸着した不純物原子や分子を除去し、清浄表面を露出
することができる。

【０２１３】また、第１の導電膜の表面に吸着した不純
物原子や分子を除去すると共にダングリングボンドを生
成し、第１の導電膜の表面を活性化することができる。

【０２１４】また、第１の導電膜の表面が雰囲気中の物
質と反応して形成された表面変質層を除去することがで
きたりあるいは表面変質層が形成されていない元の状態
の第１の導電膜に戻すことができる。

【０２１５】また、第１の導電膜とその下にある例えば
半導体素子が形成されている半導体基板や下層膜などの
導電体の材料とを反応させ、例えば半導体基板における
シリコンの上のチタンであればチタンシリサイドのよう
な新規の反応層をその界面に形成することができる。

【０２１６】また、下地密着膜としての第１の導電膜の
形成の時に結晶成長に伴う結晶粒の凝集を防止すること
ができる。また、下地密着膜としての第１の導電膜の形
成の時に例えば半導体基板などの下地の物質との反応を
起こさせ、新たな反応層を形成することができる。

【０２１７】また、熱処理工程あるいはプラズマ処理工
程において水素を使用することにより下地密着膜として
の第１の導電膜の表面および粒界部に水素を解離吸着さ
せることができる。これらにより、その後の気相反応時
に過剰な反応ガスが下層の半導体基板または配線層に到
達することを抑制し、コンタクト抵抗や接続孔内部の配
線層の抵抗の上昇を防止することができる。

【０２１８】また、第１の導電膜とその下にある例えば
半導体素子や下層膜などの導電体の材料とを反応させ、
例えばシリコンの上のチタンまたはタングステンであれ
ばチタンシリサイドまたはタングステンシリサイドのよ
うな新規の反応層をその界面に形成することができる。

【０２１９】（３）本発明の半導体集積回路装置の製造
方法によれば、第１の導電膜が形成されている半導体基
板の上に第２の導電膜としての金属膜を形成する工程
と、第２の導電膜としての金属膜を接続孔の内部に埋め
込む処理を行う工程とを有することにより、接続孔が微
細形状でありしかも高アスペクト比のものであってもそ
の接続孔の内部に金属からなる第２の導電膜を例えばリ
フローなどにより埋め込むことができるので、優れた埋
め込み状態となり、接続孔における電気的接続の信頼度
が高くなると共に電気特性の優れたものとなる。

【０２２０】（４）本発明の製造装置によれば、各室に
ゲートバルブを介して連結されており各室に必要に応じ
て半導体基板などのウエハを搬入すると共に搬出する機
構部である搬送室を有し、搬送室はその内部を減圧状態
にできる真空ポンプが連結されていると共にロードロッ
ク室はその内部を減圧状態にすることができる真空ポン
プが連結されていることにより、スパッタリング室にお
いて第１の導電膜を形成した後に別のスパッタリング室
において第１の導電膜の表面に第２の導電膜を形成する
工程および各室にウエハを搬入したり各室からウエハを
搬出する際に減圧状態において行い、大気開放すること
なしに行うことができるために、第２の導電膜の形成前
の第１の導電膜の表面に不純物が吸着することを防止で
きる。

【０２２１】また、第１の導電膜および第２の導電膜な
どの異種の導電膜の間の界面は、大気に含まれている酸
素または窒素の影響で不均一に反応することを防止でき
る。

【０２２２】（５）本発明の製造装置によれば、導電膜
の積層配線構造を構成する配線層の形成工程を大気に開
放することなしに減圧状態あるいは不活性ガスの雰囲気
の搬送室で連結されている各室により行うものであるこ
とにより、複数の導電膜の相互の導電膜が不均一に反応
することを防止することができるので、配線層の抵抗の
上昇および抵抗のばらつきを抑制することができる。

【０２２３】また、本発明の製造装置によれば、スパッ
タリング法により導電膜を形成する際に、ロードロック
室および搬送室を減圧状態に保つことにより、酸素によ
る表面の酸化あるいは物理吸着した汚染分子による界面
不純物層の形成を防止し、スパッタリング膜の形成後の
ウエハの表面の清浄度を保つことができる。

【０２２４】また、本発明の製造装置によれば、搬送室
内部を良好な真空度に保持することにより吸着不純物に
よる導電膜とその後形成するスパッタリングによるアル
ミニウム合金導電膜などの導電膜の界面への不純物層の
形成などを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である製造装置の上部を取り
除いた構造を示す概略平面図である。

【図２】本発明の一実施例である製造装置におけるスパ
ッタリング室を示す断面図である。

【図３】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
製造工程を示す断面図である。

【図４】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
製造工程を示す断面図である。

【図５】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
製造工程を示す断面図である。

【図６】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
製造工程を示す断面図である。

【図７】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
製造工程を示す断面図である。

【図８】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
製造工程を示す断面図である。

【図９】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
製造工程を示す断面図である。

【図１０】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造工程において配線層を形成する製造工程を示すプ
ロセス図である。

【図１１】本発明の他の実施例である製造装置の上部を
取り除いた構造を示す概略平面図である。

【図１２】本発明の他の実施例である半導体集積回路装
置の製造工程において配線層を形成する製造工程を示す
プロセス図である。

【図１３】本発明の他の実施例である半導体集積回路装
置の製造工程を示す断面図である。

【図１４】本発明の他の実施例である半導体集積回路装
置の製造工程を示す断面図である。

【図１５】本発明の他の実施例である製造装置の上部を
取り除いた構造を示す概略平面図である。

【図１６】本発明の他の実施例である半導体集積回路装
置の製造工程において配線層を形成する製造工程を示す
プロセス図である。

【図１７】本発明の他の実施例である半導体集積回路装
置の製造工程を示す断面図である。

【図１８】本発明の他の実施例である半導体集積回路装
置の製造工程を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 製造装置 ２ ロードロック室 ３ 前処理室 ４ スパッタリング室 ５ スパッタリング室 ５ａ ウエハステージ ５ｂ ガス導入管 ５ｃ ターゲット ６ 後処理室 ７ 搬送室 ７ａ 搬送アーム ８ ゲートバルブ ９ ウエハ １０ ウエル領域 １１ ウエル領域 １２ フィールド絶縁膜 １３ ゲート絶縁膜 １４ ゲート電極 １５ 拡散層 １６ サイドウォール １７ 絶縁膜 １８ 接続孔 １９ 第１の導電膜 １９ａ，１９ｃ チタン膜 １９ｂ チタンナイトライド膜 ２０ アルミニウム合金膜 ２１ チタンナイトライド膜 ２２ 絶縁膜 ２３ ＳＯＧ膜 ２４ 絶縁膜 ２５ 接続孔 ２６ 接続孔 ２７ 第１の導電膜 ２８ アルミニウム合金膜 ２９ チタンナイトライド膜 ３０ 表面保護膜 ３１ 製造装置 ３２ スパッタリング処理室 ３２ａ ガス供給系 ３３ アルミニウム合金膜 ３４ 製造装置 ３５ 気相反応室 ３６ スパッタ前処理室

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体素子が設けられている半導体基板
   と、前記半導体基板の上に設けられている絶縁膜と、前
   記絶縁膜の選択的な領域に設けられている接続孔と、前
   記接続孔および前記接続孔の近傍の前記絶縁膜の表面に
   設けられている複数の導電膜からなる配線層とを有する
   半導体集積回路装置であって、前記配線層を構成してい
   る複数の前記導電膜の少なくとも１つの第１の導電膜の
   前記接続孔の内における膜厚は前記接続孔の近傍の前記
   絶縁膜の表面における膜厚よりも厚いものであり、前記
   第１の導電膜の上に設けられている第２の導電膜はリフ
   ローされた金属膜からなると共に前記接続孔の内部に埋
   め込まれていることを特徴とする半導体集積回路装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体集積回路装置にお
   いて、前記接続孔のアスペクト比は１以上であり、前記
   第２の導電膜としての前記金属膜はアルミニウム、アル
   ミニウム合金、銅または銅合金を材料としていることを
   特徴とする半導体集積回路装置。
3. 【請求項３】 半導体基板に半導体素子を形成する工程
   と、前記半導体基板の上に絶縁膜を形成する工程と、前
   記絶縁膜の選択的な領域に接続孔を形成する工程と、前
   記絶縁膜および前記接続孔の表面に第１の導電膜を形成
   する工程と、前記第１の導電膜が形成されている前記半
   導体基板の上に第２の導電膜としての金属膜を形成する
   工程と、前記第２の導電膜としての前記金属膜を前記接
   続孔の内部に埋め込む処理を行う工程とを有することを
   特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の半導体集積回路装置の製
   造方法において、前記絶縁膜および前記接続孔の表面に
   第１の導電膜を形成する工程は、スパッタリング法また
   はＣＶＤ法により行うことを特徴とする半導体集積回路
   装置の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項３または４記載の半導体集積回路
   装置の製造方法において、前記半導体基板の上に形成さ
   れている前記第１の導電膜または前記第２の導電膜に対
   しガス雰囲気において熱処理を施す熱処理工程またはプ
   ラズマ処理を施すプラズマ処理工程のいずれか１つを行
   う工程が追加されていることを特徴とする半導体集積回
   路装置の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項３、４または５記載の半導体集積
   回路装置の製造方法において、前記第２の導電膜として
   の前記金属膜を前記接続孔の内部に埋め込む処理を行う
   工程は、前記半導体基板の加熱状態、前記半導体基板の
   表面における圧力が１気圧以上の加圧状態または前記半
   導体基板を振動させた状態の少なくとも１つ以上を採用
   していることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
   法。
7. 【請求項７】 ロードロック室、ウエハの前処理を行う
   前処理室、ウエハに対してスパッタリング処理を行うス
   パッタリング室およびウエハの後処理を行う後処理室を
   有する半導体集積回路装置の製造装置であって、 前記各室にゲートバルブを介して連結されており各室に
   必要に応じてウエハを搬入または搬出する機構部である
   搬送室を備え、 前記ロードロック室は前記ウエハを製造装置に導入する
   と共に一連の処理が終了した前記ウエハを前記製造装置
   の外部に搬出するための機構部であり、前記ロードロッ
   ク室の内部を減圧状態にすることができる真空ポンプが
   連結され、 前記搬送室には、その内部を減圧状態にできる真空ポン
   プが連結されていることを特徴とする半導体集積回路装
   置の製造装置。
8. 【請求項８】 請求項７記載の半導体集積回路装置の製
   造装置において、前記スパッタリング室は、複数設けら
   れており、その１つの前記スパッタリング室と前記後処
   理室とが同一室となっていることを特徴とする半導体集
   積回路装置の製造装置。
9. 【請求項９】 請求項７または８記載の半導体集積回路
   装置の製造装置において、ウエハに対して気相成長処理
   を行う気相反応室が前記搬送室にゲートバルブを介して
   連結されていることを特徴とする半導体集積回路装置の
   製造装置。