NL9201095A - Werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderinrichting. - Google Patents

Werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderinrichting. Download PDF

Info

Publication number
NL9201095A
NL9201095A NL9201095A NL9201095A NL9201095A NL 9201095 A NL9201095 A NL 9201095A NL 9201095 A NL9201095 A NL 9201095A NL 9201095 A NL9201095 A NL 9201095A NL 9201095 A NL9201095 A NL 9201095A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
metal
metal layer
layer
forming
opening
Prior art date
Application number
NL9201095A
Other languages
English (en)
Other versions
NL194710B (nl
NL194710C (nl
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of NL9201095A publication Critical patent/NL9201095A/nl
Publication of NL194710B publication Critical patent/NL194710B/nl
Application granted granted Critical
Publication of NL194710C publication Critical patent/NL194710C/nl

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/7684Smoothing; Planarisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321After treatment
    • H01L21/32115Planarisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76877Filling of holes, grooves or trenches, e.g. vias, with conductive material
    • H01L21/76882Reflowing or applying of pressure to better fill the contact hole
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/532Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
    • H01L23/53204Conductive materials
    • H01L23/53209Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides
    • H01L23/53214Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides the principal metal being aluminium
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30Technical effects
    • H01L2924/301Electrical effects
    • H01L2924/3011Impedance

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Description

Werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderinrichting .
Achtergrond van de uitvinding
De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderinrich-ting, en meer in het bijzonder op een werkwijze voor het vormen van een geëgaliseerde metaallaag in een halfgeleider-inrichting. De onderhavige uitvinding is een verbetering boven de uitvinding welke onderwerp vormt van de eveneens hangende US-octrooiaanvrage ser.nr. 07/585,218 van de onderhavige uitvinder, ingediend op 19 september 1990, waarvan de beschrijving in deze aanvrage is opgenomen door middel van verwijzing.
Het metalliseringsproces wordt door sommigen beschouwd als het meest belangrijke aspect van de produktietechnologie van halfgeleiderinrichtingen, aangezien aangezien het in toenemende mate de opbrengst, en het gedrag (bijv. werkings-snelheid), en betrouwbaarheid van de inrichtingen bepaalt, naarmate de technologie voortgaat in de richting van ultra large scale integration (UhSI). Het met metaal bedekken van trappen vormde geen groot probleem bij minder dichte halfgeleiderinrichtingen van de stand der techniek, vanwege hun kenmerkende eigenschappen van grotere geometrieën, contact-openingen met een kleine lengte-breedte-verhouding, en ondiepe trappen. Bij een toegenomen integratiedichtheid in halfgeleiderinrichtingen zijn de contactopeningen echter aanzienlijk kleiner geworden terwijl in het oppervlak van het halfgeleidersubstraat gevormde gedoteerde gebieden veel dunner zijn geworden. Vanwege de resulterende grotere leng-te-breedte-verhouding van contactopeningen en grotere diepte van trappen, is het bij deze huidige halfgeleiderinrichtingen met grotere dichtheid noodzaak geworden, teneinde de standaard ontwerpdoelen van zeer snelle werking, hoge opbrengst en goede betrouwbaarheid van de halfgeleiderinrich-ting te verkrijgen, te voorzien in een verbetering ten opzichte van het gangbare aluminium (Al) metalliseringsproces. In het bijzonder heeft de toepassing van het gangbare Al-metalliseringsproces bij de vervaardiging van deze huidi ge halfgeleiderinrichtingen met hogere dichtheid geleid tot problemen als gedegradeerde betrouwbaarheid en het mislukken van de Al-verbindingen, te wijten aan de grote lengte-breed-te-verhouding van de contactopeningen en slechte trapbedek-king van het verstoven Al? een vergrote contactweerstand, veroorzaakt door silicium (Si) -neerslag? en, degradering van de eigenschappen van de ondiepe verbinding, te wijten aan Al-puntvorming.
In een poging om deze problemen van het gangbare Al-metalliseringsproces te overwinnen, zijn verschillende nieuwe processen voorgesteld. Bijvoorbeeld, ter voorkoming van een verminderde betrouwbaarheid van halfgeleiders, veroorzaakt door het mislukken van de Al-verbinding te wijten aan de grote lengte-breedte-verhouding van contactopeningen en slechte trapbedekking van het verstoven Al bij de Al-metallisering, zijn de volgende processen voorgesteld.
Japanse openbaargemaakte Publicatie nr. 62-132348 (door Yukiyosu Sugano e.a.), beschrijft een werkwijze ter verbetering van de gelijkvormigheid van een film die is gevormd over een steile trap van een halfgeleiderinrichting, welke werkwijze bestaat uit het vormen van een metalen bedradin-gslaag op de steile trap (aangebracht op een halfgeleiders-ubstraat) en het daarna thermisch smelten van de bedradings-laag, op zodanige wijze dat de metalen bedradingslaag wordt geëgaliseerd. Japanse Openbaargemaakte Publicatie nr. 63-99546 (door Shinpei Iijima e.a.), beschrijft eeh werkwijze ter verbetering van de betrouwbaarheid van de bedrading en maakt de vorming vah een meerlaagsverbinding mogelijk, waarin een metalen bedradingslaag is gevormd op een substraat met contactopeningen en trappen, door middel van het verhitten en laten versmelten van de metalen bedradingslaag. In het bijzonder beschrijven Shinpei Iijima e.a. een werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderinrichting, die bestaat uit de stappen van het vormen van meervoudige inrichtingen op een halfgeleidersubstraat? het opdampen van een isolatielaag op de meervoudige inrichtingen? in de isolatielaag contactopeningen aanbrengen die zich uitstrekken over een vooraf bepaald deel van de inrichting? het vormen van een titaniumnitridefilm op het oppervlak van de isolatielaag en contactopeningen; het opdampen van een metalen bedradingslaag op het gehele oppervlak van de tita-niumnitridefilm en het daarna verhitten van de metaal laag, zodat deze smelt en gaat vloeien voor het egaliseren van het oppervlak van de metaallaag; en het etsen van de metaallaag en de nitridefilm volgens een vooraf bepaald bedradingspa-troon voor het vormen van ten minste de eerste bedradingslaag*
In Japanse Openbaargemaakte Publicatie nr. 62-10341 (door Masahiro Shimizu e.a.), ter verbetering van de betrouwbaarheid van een halfgeleiderinrichting tegen het verbreken van de draadverbindingen, is een werkwijze voorgesteld, die bestaat uit het vormen van een aluminium gelei-dingsfilm die een goede afdekking vormt bij een trap, zoals bij een contactopening van een isolatiefilm-oppervlak.
In het bijzonder beschrijven Masahiro Shimizu e.a. een werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderinrichting die bestaat uit het op een siliciumsubstraat aanbrengen van een oplossing die aluminium in vloeibare fase (of alumi-niumverbinding) bevat; en deze daarna vast te laten worden voor het vormen van een aluminium geleidingsfilm.
Volgens alle bovenstaande werkwijzen, wordt de contactopening gevuld door middel van het smelten en laten vloeien van Al of een Al-legering. Samenvattend, wordt bij de stap van het laten vloeien de metaallaag van Al of de Al-legering verhit tot boven de smelttemperatuur, en laat men het zo gesmolten metaal in de contactopening stromen om deze op te vullen. Deze stap van het laten vloeien brengt de volgende bezwaren en nadelen met zich mee. Ten eerste moet de half-geleiderschijf horizontaal geplaatst zijn om teneinde een correcte vulling van de contactopening door het vloeiende gesmolten materiaal mogelijk te maken. Ten tweede zal de in de contactopening vloeiende vloeibare metaallaag een lagere oppervlaktespanning zoeken, en kan zo bij het hard worden krimpen of verwringen, en daardoor het onderliggende halfge-leidermateriaal blootleggen. Verder kan de warmtebehande-lingstemperatuur niet precies worden geregeld en is het derhalve moeilijk om opnieuw tot een bepaald resultaat te komen. Ofschoon deze werkwijzen een contactopening kunnen vullen met het gesmolten metaal van de metaallaag , kunnen bovendien de resterende gebieden van de metaallaag (buiten het contactopeningsgebied) ruw worden, en daardoor volgende beschermende bekledingsprocessen benadelen. Derhalve kan een tweede metaalbekledingsproces nodig zijn voor het gladmaken of egaliseren van de2e ruwe gebieden van de metaallaag.
Thans is het ook bekend, dat ter verbetering van de betrouwbaarheid van de halfgeleider door het voorkomen van degradatie vatt de eigenschappen van de ondiepe verbinding veroorzaakt door Al-puntvorming, een grenslaag kan worden gevormd in de contactopening die is gevormd in de halfgelei-derschijf. In US-octrooischrift nr. 4,897,709 (door Natsuki Yokohama e.a.) is bijvoorbeeld een halfgeleiderinrichting beschreven die een titaniumnitride film (grenslaag) bevat die in een opening is gevormd ter voorkoming van een reactie tussen de metalen bedradingslaag en het halfgeleidersub-straat. De titaniumnitride film can worden gevormd door een lagedruk-CVD-methode, uitgevoerd met een CVD-inrichting van het koudwerkende type. De resulterende film heeft uitstekende eigenschappen en biedt een goede trapbedekking voor een zeer fijne opening met een grote lengte-breedte-verhouding. Na het vormen van een titaniumnitride film wordt een bedradingslaag gevormd door een verstuivingsmethode onder gebruikmaking van een Al-legering.
Als alternatief voor het smelten van Al of een Al-legering voor het opvullen van contactopeningen, en om de bedekking van de trap met metaal te verbeteren, is een meervoudig trap-metalliseringsprocês beschreven in US-octrooischrift nr. 4,970,176 (Clarence J. Tracy e.a*). Volgens bovenstaand octrooischrift wordt een eerste deel van een metaallaag van vooraf bepaalde dikte opgedampt op een halfgeleider schijf bij een koude temperatuur? en daarna wordt de temperatuur verhoogd tot een temperatuur van ongeveer 400eC tot 500eC, die mogelijk maakt dat de metaallaag gaat vloeien, terwijl het resterende deel van de metaallaag wordt opgedampt. Het vloeien van de metaallaag vindt plaats door korrelgroei, rekristallisatie en massadiffusie.
One e.a. hebben bekendgemaakt, dat wanneer de temperatuur van het halfgeleidersubstraat hoger is dan 500°c, de
Vloeibaarheid van het Al-Si plotseling toeneemt (Hisako One e.a., in Proc., 1990 VMIC conference 11 en 12 juni p. 76-82). Volgens de leer van One e.a. verandert de spanning van een uit Al en l% Si bestaande film abrupt in de buurt van 500°C, en vindt opheffing van de spanning van de uit Al en 1% Si bestaande film snel plaats bij die temperatuur. Bovendien moet de temperatuur van het halfgeleidersubstraat tüssen de 500°C en 550worden gehouden, teneinde de con-taetopeningen naar tevredenheid op te vullen. Dit mechanisme verschilt van het mechanisme dat het laten vloeien van de metaallaag vergemakkelijkt in het (Ί76) octrooischrift van Tracy e.a.
Van één van de onderhavige uitvinders is een uitvinding thans hangende in de U.S.P.T.O., getiteld "Een werkwijze voor het vormen van een metaallaag in een halfgeleiderin-richting", en is ingediend als US-octrooiaanvrage nr. 07/585,218. Die uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vormen van een metalen bedradingslaag door een contactopening in een halfgeleiderinrichting heen, welke bestaat uit de stappen van het opdampen van een metaal bij een lage temperatuur (onder 200°C) en het naverhitten van het opgedampte metaalmateriaal bij een temperatuur die varieert van 80% van het smeltpunt van het opgedampte metaalmateriaal tot de smeltpunttemperatuur ervan.
De fig. IA, 1B en 1C tonen een werkwijze voor het vormen van een metaallaag volgens de bovenstaande uitvinding. Verwijzend naar fig. IA, waarin een proces voor het vormen van een eerste metaallaag is weergegeven, is een contactopening 2 gevormd in het halfgeleidersubstraat 10. Daarna wordt het substraat in een verstuivingsreactiekamer (niet afgeheeld) geplaatst, waarin een eerste metaallaag 4 wordt gevormd door het opdampen van het metaal, (aluminium (Al), of een Al-legering), bij een temperatuur van 20ö°C of lager, en onder een vooraf bepaalde mate van vacuüm. Deze laag 4 heeft een korrelige structuur.
Fig. 1B toont de methode van vulling van de contactopening. Verwijzend naar fig. 1B, wordt nadat de door het voorgaande proces verkregen substraatstructuur naar een andere verstuivingsreactiekamer (niet afgeheeld) is ge bracht, zonder het vacuüm te verbreken, een verhitting verricht gedurende ten minste twee minuten bij een temperatuur van 550*0, waardoor de contactopening wordt opgevuld met het metaal. Op dat moment is de druk in de reactiekamer bij voorkeur zo laag mogelijk, 2odat de aluminiumatomen een grotere vrije energie aan het oppervlak hebben. Op deze wijze kan het metaal de contactopeningen makkelijker opvullen. Het verwijzingsgetal 4a duidt op het metaal dat de contactopening 2 opvult.
Het temperatuurbereik van de in fig. 1B getoonde ver-hittingsbehandeling ligt in hoofdzaak tussen 80% van het smeltpunt van het metaal en het smeltpunt van het metaal, en kan variëren afhankelijk van de gebruikte specifieke alumi-niumlegering of aluminium.
Aangezien de metaallaag warmtebehattdëld wordt bij een temperatuur die lager is dan het smeltpunt van aluminium, dat op 660°C ligt, smelt de metaallaag niet. Bijvoorbeeld, op 550°C zullen de door verstuiving bij een temperatuur onder 150°c opgedampte Al-atomen bij een warmtebehandeling migreren bij een hogere temperatuur, in plaats van te smelten. Deze migratie neemt toe, wanneer het oppervlakgebied ongelijkmatig of korrelig is vanwege een toename in energie onder de oppervlakteatomen die niet in volledig contact zijn met omringende atomen. Zo vertoont de eerst verstoven, korrelige laag een toename van atoommigratie bij warmtebehandeling.
Een proces voor het vormen van een tweede metaallaag 5 wordt gevormd door het opdampen van het resterende deel van de vereiste totale metaallaagdikte bij een temperatuur die is gekozen op basis van de gewenste betrouwbaarheid van de halfgeleiderinrichting. Hiermee wordt de vorming van de totale (samengestelde) metaallaag gecompleteerd.
Volgens de bovenstaande werkwijze kan de contactopening gemakkelijk en geheel opgevuld worden met een metaal door gebruik te maken van dezelfde verstuivingsapparatuur die wordt gebruikt voor de gangbare thermische opdampmethode, en daarna het opgedampte metaal te ontlaten. Derhalve kan zelfs een contactopening met een grote lengte-breedte-verhouding volledig worden opgevuld.
Wanneer echter een leegte in de contactopening wordt gevormd, of wanneer de trapbedekking van de metaallaag ondeugdelijk is, kan de contactopening niet worden opgevuld onder handhaving van de halfgeleiderschijf opgedampt met de metaallaag bij een vooraf bepaalde temperatuur en vacuümni-veau. Hoewel daarna een tweede metaallaag wordt gevormd op de halfgeleiderschijf met een reeds opgedampte eerste metaallaag, kan verder een goede trapbedekking van de contactopening niet worden gegarandeerd, en wordt de betrouwbaarheid van de vervaardigde halfgeleiderinrichting verminderd door deze ondeugdelijke trapbedekking.
Een contact constructie bestaande uit puur Al, direct opgedampt op Si werd toegepast in de vroegste stadia van de silicium technologie» Het Al-op-Si contact vertoont echter enige slechte contacteigenschappen, zoals puntvorming tijdens het sinteren. De stap van het sinteren wordt verricht nadat de contactmetaallaag is opgedampt en voorzien is van een patroon. In het geval van Al-Si-contacten gaat door dit sinteren het Al reageren met de zuivere oxidelaag die zich vormt op het siliciumoppervlak. Wanneer het Al reageert met de dunne Si02-laag, wordt A1203 gevormd, en bij een goed ohmsch contact wordt het zuivere oxide uiteindenlijk volledig op-gebruikt. Daarna diffundeert Al door de resulterende Al203-laag om het si-oppervlak te bereiken, en vormt daarbij een innig metaal-Si-contact. Al moet door de Al203-laag diffunderen om de resterende SiOa te bereiken. Wanneer de Al203-laag in dikte toeneemt, heeft Al meer tijd nodig om deze te penetreren. Dus wanneer de zuivere oxidelaag te dik is, wordt de Al203-laag uiteindelijk ook te dik voor het Al om daar doorheen te diffunderen. In dat geval zal niet alle Si02 worden verbruikt, en zal dit leiden tot een slecht ohmsch contact. De penetratiesnelheid van Al door A1203 is een bewerking van temperatuur. Voor acceptabele sintertempe-raturen en sintertijden moet de dikte van het A1203 liggen in het gebied van 5-loA. Aangezien de maximale A1203-dikte ligt in de orde van dikte van het zuivere oxide dat wordt verbruikt, is een bij benadering juiste bovengrens vastgesteld voor de toelaatbare dikte van de zuivere oxidelaag. Hoe langer het silicium-oppervlak wordt blootgesteld aan een zuurstofbevattende omgevingsatmosfeer, des te dikker de zuivere oxidelaag zal zijn. Derhalve worden oppervlakterei-nigingsprocedures in de meeste contactbehandelingen uitgevoerd vlak voordat de schijven in de opdampkamer worden geplaatst voor metaalopdamping.
Aluminium absorbeert 0,5 tot 1% silicium bij een con-tactlegeringstemperatuur tussen de 450°C en 500°C. Als een pure Al-film zou worden verhit tot 450 °c en een bron van silicium aanwezig zou zijn, zou het Al silicium in oplossing absorberen, totdat een Si-concentratie van 0,5 gew»% zou zijn bereikt. Het halfgeleidersubstraat dient als zodanig een bron van silicium, wanneer bij verhoogde temperaturen silicium uit het substraat het Al binnengaat door diffusie. Als er een grote hoeveelheid Al beschikbaar is, kan een aanzienlijke hoeveelheid Si van onder het Al-Si scheidings-vlak diffunderen in de Al-film. Tegelijkertijd beweegt het Al van de film zich snel voor het opvullen van de lege ruimten die zijn gecreëerd door het vertrekkende Si. Wanneer de penetratie van het Al dieper is dan de diepte van de pn-overgang onder het contact, zal de overgang grote lekstromen vertonen of zelfs elektrisch kortgesloten raken. Dit verschijnsel wordt aangeduid als puntvorming in de overgang.
Voor het verlichten van de problemen van puntvorming in de overgangen bij de contacten, wordt Si toegevoegd aan de Al-film wanneer deze wordt opgedampt. Aluminium-silicium-legeringen (1,0 gew.% Si) worden alom toegepast ter vervaardiging van de contacten en verbindingen van geïntegreerde schakelingen. Het gebruik van aluminium-siliciumlegeringen in plaats van zuiver Al kunnen zorgen voor een verlichting van het probleem van puntvorming in overgangen, maar helaas veroorzaakt dit een ander probleem. Om precies te zijn, neemt tijdens de afkoelcyclus van het temperproces de oplosbaarheid van silicium in het Al af bij een dalende temperatuur. Het aluminium raakt zo oververzadigd met Si, dat leidt tot kiemvorming en uitwas van Si-neerslag uit de Al-Si-oplossing. Die neerslag doet zich voor zowel bij het Al-Si02-scheidingsvlak als het Al-Si-scheidingsvlak in de contacten. Indien deze neerslag zich vormt bij het contactscheidings-vlak voor de vorming van n+Si, leidt dit tot een ongewenste toename in de contactweerstand. Daarbij wordt er een grote flux-divergentie in de stroom geproduceerd op plaatsen waar hoeveelheden n+Si-neerslag worden gevormd die groter zijn dan ongeveer 1,5/i. Dit kan leiden tot een vroegtijdig defect van de geleider, dat te wijten is aan een toestand van een door elektromigratie geïnduceerde open schakeling.
Fig» 2 toont hoeveelheden Si-neerslag gevormd op het oppervlak van het halfgeleidersubstraat na metallisering. Uiteraard moeten deze hoeveelheden Si-neerslag worden verwijderd. Deze hoeveelheden Si-neerslag zijn tot dusver verwijderd door sintelen, over-etsen of nat etsen, of door een etsmiddel te gebruiken dat een radicaal bevat die de neerslag uit het substraat kan verwijderen.
Wanneer echter de metaallaag bij een hoge temperatuur wordt opgedampt, kunnen de hoeveelheden Si-neerslag niet makkelijk verwijderd worden. Als de hoeveelheden Si-neerslag worden verwijderd door over-etsen, worden de beelden ervan overgebracht naar een onderliggende laag, en blijven deze beelden zichtbaar na het over-etsen. Zo blijft de kwaliteit en het uiterlijk van het halfgeleidersubstraat zwak.
Naar aanleiding van het bovenstaande en voorafgaande, kan men begrijpen dat thans de behoefte bestaat aan een werkwijze voor het vormen van een platte metalen bedradin-gslaag voor een halfgeleiderinriGhting, die de bovenbeschreven tekortkomingen en nadelen van de thans beschikbare werkwijzen tenietdoet. De onderhavige uitvinding richt zich op deze behoefte en bevredigt deze.
Samenvatting van de uitvinding
Het is dus een doel van de onderhavige uitvinding, te voorzien in een verbeterde werkwijze voor het vormen van een metalen bedradingslaag in een halfgeleiderinrichting met contactopeningen welke zijn gevormd in het halfgeleidersubstraat ervan, en de stappen omvat van het opdampen van een metaal, en daarna het volledig opvullen van de contactopeningen, om daardoor een betrouwbare metalen bedradingslaag te verkrijgen.
Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het voorzien in een verbeterde werkwijze voor het vormen van een metaallaag voor een metaalbedradingspatroon, dat geen Si- neerslag produceert bij volgende bewerkingen.
In overeenstemming met de onderhavige uitvinding is voorzien in een werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderinriohting die bestaat uit de stappen van het vormen van een isolerende tussenlaag op een halfgeleidersubstraat; de isolerende tussenlaag te voorzien van een opening, gevormd in het halfgeleidersubstraat? het vormen van een eerste metaallaag op de halfgeleiderschijf; de eerste metaallaag met warmte behandelen om de opening op te vullen met genoemd metaal; het vormen van eën tweede metaallaag op de eerste metaallaag en deze daarna thermisch behandelen voor het platmaken van de tweede metaallaag.
De eerste metaallaag wordt gevormd door bij een lage temperatuur een metaal zoals Al of een Al-legering op te dampen in een vacuüm. Geschikte Al-legeringen bevatten bijvoorbeeld Al-Q,5%Cu, Al-l%Sx, Al-l%Si-0,5%Cu, enz. De eerste metaallaag wordt bij voorkeur opgedampt bij een temperatuur onder de 150°C. Hoe lager de temperatuur is, des te makkelijker migreren de metaalatomen tot in de opening bij een volgende warmtebehandeling. De dikte van de eerste metaallaag bedraagt bij voorkeur één derde tot twee derde Van de totale (samengestelde) metaallaag (d.w.z. de gecombineerde dikte van de eerste en tweede metaallaag).
Na de vorming van de eerste metaallaag in een vacuüm wordt de metaallaag warmtebehandeld zonder het vacuüm te verbreken. De warmtebehandeling wordt uitgevoerd door het halfgeleidersubstraat te verhitten in een inerte atmosfeer van lQm Torr of minder in een vacuüm 5xlO"7 torr of minder, bij een temperatuur variërend van 0,8 Tm tot Tm, bij voorkeur van 500°C tot 550°C, waarbij Tm de smelttemperatuur is van het metaal onder gebruikmaking van een gasgelexdingsme-thode of een RTA (Rapid Thermal Annealing)-methode. Hierbij bedraagt het smeltpunt van zuiver aluminium 660°C. In het geval van een aluminiumlegering kan het eutektisch punt ervan worden beschouwd als een smeltpunt. De eutektische punten van de Al-l%si-legering, Al-0,5%Cu-legering en Al-0,5%Cu-l%Si-legering zijn respektievelijk 577°C, 548eC en 5204C, De warmtebehandeling kan worden uitgevoerd in een atmosfeer van inert gas (bijv. N2, Ar) of een atmosfeer van reducerend gas (bijv. H2). Wanneer de metaallaag warmtebe-handeld wordt, migreren de metaalatomen in de opening, teneinde de vrije energie aan het oppervlak ervan te reduceren. Dientengevolge wordt de opening opgevuld met het metaal. Wanneer de metaalatomen in de opening migreren, wordt het oppervlaktegebied van de metaallaag kleiner. Bijgevolg verdwijnt een overhangend deel van de metaallaag van het bovendeel van de opening, en wordt het ingangsgebied van de opening groter. Zo kan bij het daarna opdampen van een tweede metaallaag een goede trapbedekking van de metaallaag worden verkregen.
Wanneer het vacuüm wordt verbroken tijdens de bovengenoemde warmtebehandelingsstap, zorgt oxidatie voor de vorming van een A1203-film, die voorkomt dat de Al-atomen naar de opening gaan migreren bij bovengenoemde temperatuur. Derhalve kan de opening niet volledig opgevuld worden met het metaal, wat uiteraard ongewenst is. De bovengenoemde warmtebehandelingsstap wordt bij voorkeur 1 tot 5 minuten lang uitgevoerd wanneer gebruik gemaakt wordt van een argon-gasgeleidingsmethode, en onder gebruikmaking van de RTA-inrichting, wordt de metaallaag bij voorkeur warmtebehandeld in verscheidene cycli van ongeveer 20-30 seconden, of continu gedurende 2 minuten.
Daarna wordt een tweede metaallaag gevormd door het opdampen van een metaal op dezelfde wijze als hierboven beschreven in verband met de vorming van de eerste metaallaag, behalve dan dat de metaalopdamping wordt uitgevoerd bij een temperatuur onder de 350bc. Na de vorming van de tweede metaallaag wordt de tweede metaallaag eveneens warmtebehandeld op dezelfde wijze als hierboven beschreven in verband met de warmtebehandeling van de eerste metaallaag.
Alle bovenstaande stappen worden uitgevoerd in een inerte atmosfeer van 10m Torr of minder in een vacuüm van 5x1O"7 torr of minder, en zonder het vacuüm te verbreken, wat één van de meest belangrijke kenmerken van deze uitvinding vormt.
Volgens een uitvoeringsvorm van deze uitvinding, wordt na het vormen van een opening in het halfgeleidersubstraat een diffusiegrenslaag gevormd over het gehele oppervlak van de halfgeleiderschijf , met inbegrip van de opening. De grenslaag bestaat uit een overgangsmetaal of een overgangs-metaalverbinding zoals titanium of titaniumnitride.
Bij een bedrading gemaakt van aluminium of een alumini-umlegering, wordt de legeringsfilm verbonden met het oppervlak van een dun gebied dat is gedoteerd met onzuiverheden via een contactopeningen en wordt een warmtebehandeling ten uitvoer gebracht, wordt aluminium gediffundeerd in het met onzuiverheden gedoteerd gebied en doorboort het de pn-over-gang, wat puntvorming en mogelijke vernieling van de over-gang veroorzaakt.
Ter voorkoming van een reactie tussen het aluminium en het halfgeleidersubstraat, is een werkwijze voorgesteld die bestaat uit het inbrengen van een grenslaag gemaakt van titaniumnitride tussen de bedradingslaag gemaakt van Al of een Al-legering, en het oppervlak van het half geleidersubstraat. Bijvoorbeeld in CF. Vac. Sci. Technol., A4(4), 1986, p. 1850-1854, is dé vorming van een titaniumnitridefilm door een reactieve verstuivingsmethode beschreven. Ook üS-oc-trooischrift nr. 4,897,709 beschrijft het gebruik van een titaniumnitridefilm met een gelijkmatige dikte en uitstekende eigenschappen als een grenslaag, aangebracht op het binnenoppervlak van een uiterst fijne opening met een grote lengte-breedte-verhouding.
Bovendien hebben Yoda Dakashi e.a. een werkwijze voorgesteld voor het vervaardigen van een halfgeleiderinrichting die bestaat uit de stappen van het vormen van dubbele grenslagen ter voorkoming van een reactie tussen de bedradingslaag en het halfgeleidersubstraat of een isolatielaag aangebracht op het binnenoppervlak van de contactopeningen, en het daarna vullen van de contactopeningen met een opgedampt metaal, zoals een Al-legering onder verhitting van het halfgeleidersubstraat tot een gewenste temperatuur (Koreaans Openbaargemaakt Octrooischrift nr. 90-15277 dat overeenkomt met Japanse Octrooiaanvrage nr. 01-061557, ingediend op 14 maart 1989).
Nu terugkerend naar de onderhavige uitvinding, kan hierbij de diffusiegrenslaag gemakkelijk worden gevormd op het binnenoppervlak van de contactopening door gebruik te maken van een van de boven beschreven technieken. De grenslaag omvat bij voorkeur een eerste grenslaag, zoals een Ti-metaallaag, en een tweede grenslaag, zoals een titaniumni-tridelaag. De dikte van de eerste grenslaag ligt bij voorkeur tussen de 100 en 30öA, en de dikte van de tweede grenslaag ligt bij voorkeur tussen de 200 en 1500A.
Volgens een ander aspekt van de onderhavige uitvinding wordt een anti-reflecterende laag gevormd op de tweede metaallaag, ter voorkoming van ongewenste reflecties in volgende fotolitografische stappen, waardoor de betrouwbaarheid van de metalen bedrading wordt verbeterd.
Verder is volgens de onderhavige uitvinding voorzien in een werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderin-richting, die bestaat uit de stappen van het verschaffen van een halfgeleiderschijf, waarin een opening is gevormd, het vormen van een metaallaag op de halfgeleiderschijf en het daarna met warmte behandelen van de metaallaag om de opening pp te vullen met genoemd metaal, waarin een zuiver aluminium of aluminiumlegering zonder Si-component als metaal wordt gebruikt bij het vormen van de metaallaag. De opening volgens de onderhavige uitvinding is bij voorkeur een contactopening met een trap bij het bovendeel ervan.
Geschikte metalen die kunnen worden gebruikt in de toepassing van deze uitvinding zijn bijvoorbeeld zuiver Al, Al-Cu en Al-Ti. Hierbij ligt het eutektische punt van de Al-Ti-legering 665°C, Volgens een voorkeuruitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding wordt de metaallaag gevormd door een werkwijze, die bestaat uit de stappen van het vormen van een eerste metaallaag door een eerste metaallaag op te dampen, de eerste metaallaag met warmte te behandelen en daarna een tweede metaallaag op te dampen over de eerste metaallaag. Ofwel de eerste metaallaag of de tweede metaallaag bestaat uit zuiver Al of Al-legering met een Si-compo-nent, en de andere bestaat uit een aluminiumlegering met een Si-component. De metaallagen kunnen ook worden gevormd door het successievelijk opdampen van een metaal zonder Si-compo-nent en een metaal met een Si-component, waarbij elke opdam-ping ten minste eenmaal ten uitvoer wordt gebracht. Wanneer de temperatuur wordt verlaagd, neemt het metaal zonder Si- component Si-atomen op uit het metaal met een Si-component. Daardoor wordt de vorming van Si-neerslag op het oppervlak van het halfgeleidersubstraat opgeheven. Bovendien neemt het metaal zonder Si-component de Si-atomen gemakkelijker op uit het metaal met een Si-component dan uit een halfgeleidersubstraat. Daardoor wordt ook de Al-puntvorming voordeligerwijs opgeheven.
Volgens een ander aspect van deze uitvinding wordt na het vormen van de opening een grenslaag gevormd op het gehele oppervlak van de resulterende halfgeleiderschijf, teneinde een reactie tussen de metaallaag en het halfgeleidersubstraat of de isolatielaag te voorkomen. De grenslaag bestaat uit een metaalverbinding met een hoog smeltpunt, zoals TiN. De opening kan een contactopening zijn met een trap aan het bovendeel ervan, met een lengte-breedte-verhou-ding van 1*0 of groter.
De metaallaag wordt bij voorkeur gevormd in een vacuüm verstuivingskamer bij een temperatuur onder de 150°c. De metaallaag wordt warmtebehandeld bij een temperatuur tussen 0,8Tm en Tm, Alle bovenstaande stappen voor het vormen van een metalen bedradingslaag worden bij voorkeur ten uitvoer gebracht in een vacuüm en zonder dit vacuüm te verbreken.
Korte beschrijving van de tekeningen
De voorgaande doelen van de onderhavige uitvinding zullen duidelijker worden na het lezen van de volgende gedetailleerde beschrijving van de uitvinding met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarvan:
Fig. IA, 1B en 1C een werkwijze volgens de stand der techniek tonen voor het vormen van de metaallaag (als beschreven in US-octröoiaanvrage nr 07/585,218);
Fig. 2 hoeveelheden Si-neerslag toont, gevormd op het oppervlak van het halfgeleidersubstraat na metallisering, in de werkwijze volgens de stand der techniek van fig. 1.
Fig. 3A tot en met 3D één uitvoeringsvorm tonen van een werkwijze voor het vormen van een metalen bedradingslkag volgens de onderhavige uitvinding.
Fig. 4A tot en met 4D een andere uitvoeringsvorm tonen Van een werkwijze voor het vormen vah een metalen bedradingslaag volgens de onderhavige uitvinding?
Fig. 5 een SEM-foto is, die een opening toont die geheel opgevuld is met een metaal dat is gevormd op een halfgeleidersübstraat, verkregen volgens een werkwijze van de onderhavige uitvinding? en
Fig. 6 het resulterende zuivere oppervlak toont van het halfgeleidersübstraat, verkregen volgens een werkwijze van de onderhavige uitvinding.
Beschrijving van de voorkeuruitvoerinasvorm Uitvoeringsvorm 1
De fig. 3A tot en met 3D tonen één uitvoeringsvorm voor het vormen van een metalen bedradingsstructuur volgens de onderhavige uitvinding.
Fig. 3A toont een stap van het vormen van een eerste metaallaag. In het bijzonder wordt een opening (23) met een diameter van 0,8pm en met een getrapt deel erop, gevormd op een halfgeleidersübstraat (21), voorzien van een isolerende tussenlaag (22), en wordt het substraat (21) daarna gereinigd.
Vervolgens wordt een grenslaag (24), bestaande uit een metaalverbinding met een hoog smeltpunt, zoals TiN, opgedampt over het gehele oppervlak van de isolerende tussenlaag (22) en blootgestelde delen van het halfgeleidersübstraat (21). De dikte van de grenslaag (24) ligt bij voorkeur tussen de 200 en 1500&. Het substraat (21) wordt daarna in een verstuivingsreactiekamer (niet afgebeeld) gebracht, waarin een eerste metaallaag (25) wordt gevormd door een metaal, bijv. aluminium of een aluminiumlegering zonder Si-component, op te dampen tot een dikte Van twee derde van de gewenste dikte van de totale (samengestelde) metaallaag (4Ó00& wanneer de gewenste dikte van de totale metaallaag 6000& bedraagt), bij een temperatuur van rond de 150PC, onder een vooraf bepaalde mate van vacuüm, De aldus gevormde eerste metaallaag (25) heeft een kleine aluminiumkorrel en een hoge vrije energie aan het oppervlak.
Fig. 3B toont een Stap van het vullen van de openingen 23. In het bijzonder wordt de halfgeleiderschijf in een andere verstuivingsreactiekamer (niet afgebeeld) gebracht zonder het vacuüm te verbreken, waarin de eerste metaallaag (25) warmtebehandeld wordt, bij voorkeur bij een temperatuur van 550°C gedurende 3 minuten, waardoor de aluminiumkorrels in de opening (23) migreren. De migratie van de aluminium·*· korrels zorgt dat de vrije energie aan het oppervlak wordt gereduceerd, en het oppervlakgebied daardoor wordt verkleind en een volledige opvulling van de openingen met aluminium vergemakkelijkt wordt, als weergegeven in fig. 3B.
Fig. 3C toont een stap van het vormen van een tweede metaallaag (26) op de eerste metaallaag (25). In het bijzonder wordt de tweede metaallaag (26) gevormd door de rest van de vereiste totale dikte van de totale metaallaag op te dampen bij een temperatuur benéden de 350°C, en daardoor de opmaak van de totale metaallaag te voltooien. De tweede metaallaag (26) wordt gevormd door gebruik te maken van een aluminiumlegering met een Si-component, zoals Al-Si of Al-Cu-Si.
Fig. 3D toont een metalen bedradingspatroon (27), verkregen door vooraf bepaalde delen van de tweede metaallaag (26), de eerste metaallaag (25) en de grenslaag (24) te verwijderen door een gangbaar lithografieproces, zoals alom bekend is in de techniek van halfgeleiderbewerking. Uitvoeringsvorm 2
De fig. 4A tot en met 4D tonen een andere uitvoeringsvorm van een werkwijze voor het vormen van een metalen bedradingspatroon volgens de onderhavige uitvinding.
Fig. 4A toont een stap van het vormen van een eerste metaallaag (41). In het bijzonder wordt een opening (35) met een diameter van 0,8/im en een trap aan het bovendeel ervan, gevormd op een halfgeleidersubstraat (31) voorzien van een isolatielaag (33) bestaande uit Si02, en wordt het substraat (31) daarna gereinigd. Daarna wordt ter voorkoming van een reactie tussen de bedradingslaag en het halfgeleidersubstraat (31) of een isolatielaag (33), een eerste diffusie-grenslaag (37) bestaande uit Ti (bij voorkeur tot een dikte tussen de 100 en 50θΑ) gevormd over het gehele oppervlak van de isolatielaag (33) en blootgestelde delen van het halfgeleidersubstraat (31), met inbegrip van de opening (35), en wordt een tweede diffuöiegrenslaag (39) bestaande uit TiN (bij voorkeur tot een dikte tussen 200-1500&) gevormd op de eerste diffusiegrenslaag (37).
Vervolgens wordt de gehele halfgeleiderschijf warmtebe-handeld bij een temperatuur van rond de 450°C gedurende een half uur in een atmosfeer van N2, Daarna wordt een eerste metaallaag (41) opgedampt pp de tweede diffusielaag (39), bij voorkeur tot een dikte tussen de 2000 en 4000&, onder gebruikmaking van bijvoorbeeld een legering van Al-0,5%Cu, Al-l%Si of Al-0,5% Cu-1% Si, verhit tot een temperatuur van 1504C of minder, en onder toepassing van ofwel een verstui-vingswerkwijze, of een vacuümopdampingswerkwijze.
Fig. 4B toont een eerste stap van het met warmte behandelen van de metaallaag (41), In het bijzonder wordt de metaallaag (41) warmtebehandeld bij een temperatuur van 0,8Tm gedurende 1 tot 5 minuten, in een inerte atmosfeer van 10"a Torr of minder, of in een vacuüm van 5x10~7 Torr of minder, zonder het vacuüm te verbreken, onder gebruikmaking van een gasgeleidingswerkwijze.
Fig, 4C toont een stap van het vormen van een tweede metaallaag (43), bij voorkeur tot een dikte tussen de 2000 en 4000&, over het gehele oppervlak van de eerste metaallaag (41), bij een temperatuur onder de 350°C, zonder het vacuüm te verbreken.
Fig. 4D toont een tweede stap van het warmtebehandelen van de tweede metaallaag (43), om daardoor het oppervlak van de metaallaag plat te maken. Deze stap wordt op dezelfde wijze ten uitvoer gebracht als de eerste warratebehandelings-stap, zonder het vacuüm te verbreken. Daarna wordt een anti-reflecterende laag (45) bestaande uit een overgangsmetaal-verbinding zoals TiN gevormd, bij voorkeur tot een dikte tussen de 200 ert 500&, op het oppervlak van de tweede metaallaag (43). Vervolgens kan een metalen bedradingspatroon (niet afgebeeld) worden verkregen volgens een gangbaar lithografiebewerking,
In overeenstemming met de principes van de onderhavige uitvinding migreren bij een warmtebehandeling van de metaallaag de metaalatomen van de op de halfgeleiderschi jf gevormde metaallaag in de openingen. Wanneer de metaallaag bij een lagere temperatuur is opgedampt, migreren de metaalatomen gemakkelijker in de opening bij een volgende warmtebehandeling. Bovendien wordt na de warmtebehandeling van de eerst opgedampte metaallaag een tweede metaallaag bij een lage temperatuur opgedampt, en vervolgens warmtebehandeld. Op deze wijze kan een platgemaakte metaallaag worden verkregen, en kunnen daarop volgende lithografische stappen gemakkelijker en effectiever ten uitvoer gebracht worden. Eveneens in overeenstemming met de onderhavige uitvinding kan door een geschikte behandeling van de als tweede opgedampte metaallaag een opening worden gerealiseerd die op voordelige wijze volledig is opgevuld met metaal» Dit resultaat is weergegeven in de fotomicrograaf van fig. 5,
Verder worden volgens de onderhavige uitvinding een metaal met een Si-component en een metaal zonder Si-compo-nent successievelijk of gelijktijdig opgedampt voor het vormen van een samengestelde metaallaag. Een metaallaag zonder Si-component absorbeert Si-atomen van het metaal met de Si-component, wanneer de temperatuur van het halfgeleider substraat wordt verlaagd. Bijgevolg wordt er na de vorming van het bedradingspatroon geen Si-neerslag gevormd op het oppervlak van de halfgeleiderinrichting, en wordt de Al-puntvorming volledig geëlimineerd. Zoals te zien is in fig. 6, is een zuiver halfgeleidersubstraat-oppervlak gerealiseerd. Derhalve kan een betrouwbaar metalen bedradingspatroon worden verkregen.
Hoewel de uitvinding is beschreven met verwijzing naar specifieke uitvoeringsvormen, zullen deskundigen in de techniek in staat zijn om verscheidene wijzigingen aan te brengen zonder af te wijken van het karakter en gebied van de onderhavige uitvinding zoals omschreven in de bijgaande conclusies.
- conclusies -

Claims (39)

1. Werkwijze voor het vormen van een halfgeleiderin-richtingf bestaande uit de stappen van: het vormen van eeh isolerende tussenlaag (33) op een halfgeleidersubstraat (31)? genoemde isolerende tussenlaag (33) te voorzien van een opening (35)? het vormen van een eerste metaallaag (41) over genoemde isolerende tussenlaag? het warmtebehandelen van genoemde eerste metaallaag (41) voor het opvullen van genoemde opening (35) met metaal, van de genoemde eerste metaallaag (41); het vormen van een tweede metaallaag (43) op genoemde eerste metaallaag om daardoor te voorzien in een samengestelde metaallaag? en het op zodanige wijze warmtebehandelen van genoemde tweede metaallaag (43), dat het resulterende oppervlak van genoemde metaallaag (43) platgemaakt wordt.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat genoemde opening (35) ziah uitstrekt naar een oppervlak van genoemd halfgeleidersubstraat (31), waardoor een deel van het oppervlak van genoemd halfgeleidersubstraat (31) wordt blootgelegd? en genoemde stap van vorming van de eerste metaallaag bestaat uit het vormen van genoemde eerste metaallaag (41) over genoemde isolerende tussenlaag (33) en genoemd blootgelegd oppervlakdeel van genoemd halfgeleidersubstraat (31).
3. Werkwijze volgens conclusie 2, verder omvattende de stap van het vormen van een diffusiegrenslaag (37, 39) op de oppervlakken van genoemde isolerende tussenlaag (33) en genoemd halfgeleidersubstraat (31) die genoemde opening (35) begrenzen.
4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat genoemde diffusiegrenslaag (37, 39) een metaal omvat dat is gekozen uit de groep die bestaat uit overgangsmetalen en overgangsmetaalverbindingen.
5. Werkwijze volgens conclusie 3,met het ken- merk, dat genoemde diffusiegrenslaag (37, 39) een materiaal omvat dat is gekozen uit de groep die bestaat uit titanium en titaniumnitride.
6. Werkwijze volgens conclusie 3, m e t het kenmerk, dat genoemde stap van vorming van de diffusiegrenslaag (37, 39) de stappen omvat van: het vormen van een eerste diffusiegrenslaag (37) op de oppervlakken van genoemde isolerende tussenlaag (33) en genoemd halfgeleidersubstraat (31) die genoemde opening (35) begrenzen? en het vormen van een tweede diffusiegrenslaag (39) over genoemde eerste diffusiegrenslaag (37).
7. Werkwijze volgens conclusie 6, m e t het kenmerk, dat genoemde eerste grenslaag (37) uit Ti bestaat en genoemde tweede grenslaag (39) bestaat uit titaniumnitride,
8. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat genoemde eerste grenslaag (37) een dikte heeft tussen 100 en 50öA en genoemde tweede grenslaag (39) een dikte heeft tussen 200 en 15Q0JL 9«. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat genoemde stap van vorming van de eerste metaal-laag bestaat uit het opdampen van een metaal, in een vacuüm en bij een lage temperatuur, op genoemde isolerende tussenlaag (33) en genoemd blootgelegd oppervlakdeel van genoemd halfgeleidersubstraat (31).
10. Werkwijze volgens conclusie 9,met het kenmerk, dat genoemde lage temperatuur onder de 150°C ligt»
11. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat genoemde warmtebehandelingsstap van de eerste raetaallaag ten uitvoer gebracht wordt bij een temperatuur die varieert van 0,8Tm tot Tm, waarbij Tm de smelttempera-tüur van het metaal is.
12. Werkwijze volgens conclusie 9,met het kenmerk, dat genoemde warmtebehandelingsstap van de eerste metaallaag ten uitvoer wordt gebracht zonder genoemd vacuüm te verbreken.
13. Werkwijze volgens conclusie l,met het kenmerk, dat genoemde eerste metaallaag (41) een dikte heeft van een derde tot twee derde van een vooraf bepaalde dikte van genoemde samengestelde laag.
14. Werkwijze volgens conclusie l, m e t het kenmerk, dat genoemde stap van vorming van de tweede metaal-laag bestaat uit het opdampen van een metaal op genoemde eerste metaallaag bij een temperatuur onder de 3506C.
15. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat genoemde tweede metaallaag (43) een dikte heeft van een derde tot twee derde van een vooraf bepaalde dikte van genoemde samengestelde laag.
16. Werkwijze volgens conclusie l,met het kenmerk, dat genoemde stap van warmtebehandeling van de tweede metaallaag ten uitvoer gebracht wordt bij een temperatuur die varieert van 0,8Tm tot Tm, waarbij Tm de smelt-temperatuur van het metaal is.
17. Werkwijze volgens conclusie l,met het kenmerk, dat alle stappen ten uitvoer gebracht worden in een vacuüm, 2onder het vacuüm te verbreken.
18. Werkwijze volgens conclusie l,met het kenmerk, dat alle stappen ten uitvoer gebracht worden in een inerte atmosfeer.
19. Werkwijze volgens conclusie l,met het kenmerk, dat alle stappen ten uitvoer gebracht worden in een atmosfeer van reductiegas.
20. Werkwijze volgens conclusie 18,met het kenmerk, dat alle stappen ten uitvoer gebracht worden in een inerte atmosfeer van 10m Torr, of minder.
21. Werkwijze volgens conclusie 2, verder omvattend de stap van het vormen van een anti-reflecterende laag (45) op genoemde tweede metaallaag.
22. Werkwijze volgens conclusie 21, m e t het kenmerk, dat genoemde anti-reflecterende laag (45) bestaat uit een overgangsmetaalverbinding.
23. Werkwijze volgens conclusie 22, m e t het kenmerk, dat genoemde overgangsmetaalverbinding tita-niumnitride is,
24. Werkwijze volgens conclusie 2,met het kenmerk, dat genoemde eerste en tweede laag (41, 43) een metaal omvatten dat is gekozen uit de, groep die bestaat uit Al en Al-Iegeringen.
25. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat genoemde opening (35) een contactopening is met een trap aan een bovendeel ervan.
26. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat genoemde eerste metaallaag (41) een metaal omvat dat is gekozen uit de groep die bestaat uit Al en Al-legeringen zonder Si-component, en genoemde tweede metaallaag (43) een metaal omvat dat is gekozen uit de groep die bestaat uit Al en Al-legeringen met een Si-component.
27. Werkwijze volgens conclusie l,met het kenmerk, dat genoemde eerste metaallaag (41) een metaal omvat dat is gekozen uit de groep die bestaat uit Al en Al-legeringen met een Si-component, en genoemde tweede metaallaag (43) een metaal omvat dat is gekozen uit de groep die bestaat uit Al en Al-legeringen zonder Si-component.
28. Werkwijze voor het vervaardigen van een halfgelei-derinrichting, omvattend de stappen van: het verschaffen van een halfgeleiderschijf met een daarin gevormde opening (23); het vormen van een metaallaag (25) op de halfgeleiderschijf; het warmtebehandelen van genoemde metaallaag (23) voor het volledig opvullen van genoemde opening (23) met metaal van genoemde metaallaag; en genoemd metaal van genoemde metaallaag (23) een metaal omvat dat is gekozen uit een groep die bestaat uit zuiver Al en alumihiumlegeringen zonder Si-component.
29. Werkwijze volgens conclusie 28, verder bestaande uit de stap van het vormen van een grenslaag (24) op het gehele oppervlak van genoemde halfgeleiderschijf, met inbegrip van delen van genoemd oppervlak die genoemde opening (23) begrenzen.
30. Werkwijze volgens conclusie 28, m e t het kenmerk, dat genoemde aluminiumlegeringen Al-Cu-lege-ringen en Al-Ti-legeringen 2ijn.
31. Werkwijze volgens conclusie 28, m e t het kenmerk, dat genoemde opening (23) een contactopening met een daarop gevormd getrapt deel omvat.
32. Werkwijze volgens conclusie 28, n e t het kenmerk, dat genoemde stap van vorming van de metaal-laag ten uitvoer gebracht wordt door een metaal op te dampen op genoemde halfgeleiderschijf, in een vacuüm, onder gebruikmaking van een verstuivingsproces.
33. Werkwijze volgens conclusie 32, m e t het kenmerk, dat genoemde stap van vorming van de metaal-laag ten uitvoer gebracht wordt bij een temperatuur van 150°C of minder.
34. Werkwijze volgens conclusie 28, m e t het kenmerk, dat genoemde opening (23) een lengte-breedte-verhouding heeft die groter is dan 1-0.
35. Werkwijze volgens conclusie 28,met het kenmerk, dat genoemde warmtebehandelingsstap van de metaallaag ten uitvoer gebracht wordt in een verstuivingska-mer, onder vacuüm en zonder genoemd vacuüm te verbreken.
36. Werkwijze volgens conclusie 28,met het kenmerk, dat genoemde warmtebehandelingsstap van de metaallaag ten uitvoer gebracht wordt bij een temperatuur die tussen 80% van het smeltpunt van genoemd metaal en het smeltpunt van genoemd metaal ligt.
37. Werkwijze volgens conclusie 29,met het kenmerk, dat genoemde grenslaag (24) bestaat uit een metaalverbinding met een hoge smelttemperatuur.
38. Werkwijze volgens conclusie 37, m e t het kenmerk, dat genoemde metaalverbinding titaniumnitride is.
39. Werkwijze volgens conclusie 28, verder omvattend de stap van het vormen van een andere metaallaag (26) op genoemde metaallaag (25), waarbij genoemde andere metaallaag (26) een Si-component bezit.
40. Werkwijze volgens conclusie 28, m e t het kenmerk, dat genoemde stap van vorming van de metaallaag de stappen omvat van het opdampen van een eerste metaallaag (25), en daarna opdampen van een tweede metaallaag (26) op genoemde eerste metaallaag (25) door een verstui-vingstechniek. Verbeteringen van errata in de beschrijving, behorende bij de octrooi-aanvrage nr. 9201095 Ned., voorgesteld door aanvraagster onder datum: 29 juni 1992 Bl.z. 13, regel 33/34: "of Al-legering met een Si- " ver vangen door: "of een Al-legering zonder Si- "
NL9201095A 1991-06-27 1992-06-19 Werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderinrichting. NL194710C (nl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR910010766 1991-06-27
KR910010766 1991-06-27

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NL9201095A true NL9201095A (nl) 1993-01-18
NL194710B NL194710B (nl) 2002-08-01
NL194710C NL194710C (nl) 2002-12-03

Family

ID=19316392

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL9201095A NL194710C (nl) 1991-06-27 1992-06-19 Werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderinrichting.

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR950010042B1 (nl)
CN (1) CN1032285C (nl)
NL (1) NL194710C (nl)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW402778B (en) * 1996-07-12 2000-08-21 Applied Materials Inc Aluminum hole filling using ionized metal adhesion layer
KR100244432B1 (ko) * 1996-11-19 2000-03-02 김영환 반도체 소자의 알루미늄막 형성방법
KR100414746B1 (ko) * 1996-12-31 2004-03-31 주식회사 하이닉스반도체 반도체소자의금속배선형성방법
KR100649972B1 (ko) * 2005-06-10 2006-11-27 주식회사 하이닉스반도체 반도체소자의 금속배선 제조 방법
CN101694835A (zh) * 2009-10-13 2010-04-14 上海宏力半导体制造有限公司 金属层的制造方法
CN104409325B (zh) * 2014-11-17 2017-05-10 福建福顺微电子有限公司 一种改善集成电路厚铝蒸发镀膜工艺铝条缺口的方法
KR102034394B1 (ko) * 2018-09-17 2019-10-18 주식회사 코윈디에스티 레이저 화학기상증착을 이용한 미세 배선 형성 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0251523A1 (en) * 1986-06-13 1988-01-07 Fujitsu Limited A method of producing a semiconductor device showing a good ohmic contact between a plurality of wiring layers
EP0387835A2 (en) * 1989-03-14 1990-09-19 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device and method of manufacturing the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0251523A1 (en) * 1986-06-13 1988-01-07 Fujitsu Limited A method of producing a semiconductor device showing a good ohmic contact between a plurality of wiring layers
EP0387835A2 (en) * 1989-03-14 1990-09-19 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device and method of manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
NL194710B (nl) 2002-08-01
CN1068681A (zh) 1993-02-03
KR950010042B1 (ko) 1995-09-06
NL194710C (nl) 2002-12-03
KR930001311A (ko) 1993-01-16
CN1032285C (zh) 1996-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5266521A (en) Method for forming a planarized composite metal layer in a semiconductor device
JP3006735B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
US4985750A (en) Semiconductor device using copper metallization
US5635763A (en) Semiconductor device having cap-metal layer
US5552341A (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
US5843843A (en) Method for forming a wiring layer a semiconductor device
US5032233A (en) Method for improving step coverage of a metallization layer on an integrated circuit by use of a high melting point metal as an anti-reflective coating during laser planarization
KR0180330B1 (ko) 반도체장치의 배선구조 및 그 제조방법
US5286676A (en) Methods of making integrated circuit barrier structures
KR960011865B1 (ko) 반도체 장치의 금속층 형성방법
US5985751A (en) Process for fabricating interconnection of semiconductor device
JP3296708B2 (ja) 金属導電体用多層Al合金構造
NL9201095A (nl) Werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderinrichting.
US5846877A (en) Method for fabricating an Al-Ge alloy wiring of semiconductor device
JPH0963992A (ja) 金属層形成方法及び配線形成方法
JPH04209572A (ja) 半導体装置
JP2601020B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
FR2530383A1 (fr) Circuit integre monolithique comprenant une partie logique schottky et une memoire programmable a fusibles
JP3237917B2 (ja) 半導体素子の製造方法
KR940002766B1 (ko) 평탄한 금속 배선의 형성 방법
JP3096551B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0714833A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH04298029A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH06252147A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JPH0376030B2 (nl)

Legal Events

Date Code Title Description
BA A request for search or an international-type search has been filed
BB A search report has been drawn up
BC A request for examination has been filed
V4 Discontinued because of reaching the maximum lifetime of a patent

Effective date: 20120619