JP2847744B2 - 半導体デバイスのメタライゼーション・プロセス - Google Patents
半導体デバイスのメタライゼーション・プロセスInfo
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- JP2847744B2 JP2847744B2 JP1106083A JP10608389A JP2847744B2 JP 2847744 B2 JP2847744 B2 JP 2847744B2 JP 1106083 A JP1106083 A JP 1106083A JP 10608389 A JP10608389 A JP 10608389A JP 2847744 B2 JP2847744 B2 JP 2847744B2
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- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/40—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of conductive or resistive materials
- H10P14/412—Deposition of metallic or metal-silicide materials
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- H10P14/42—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of conductive or resistive materials using a gas or vapour
- H10P14/44—Physical vapour deposition [PVD]
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W20/00—Interconnections in chips, wafers or substrates
- H10W20/01—Manufacture or treatment
- H10W20/031—Manufacture or treatment of conductive parts of the interconnections
- H10W20/062—Manufacture or treatment of conductive parts of the interconnections by smoothing of conductive parts, e.g. by planarisation
Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、一般に、半導体デバイスに関し、更に詳し
くは、ヒロック（hillock）を大巾に削減した半導体デ
バイスのメタライゼーション・プロセスに関する。
くは、ヒロック（hillock）を大巾に削減した半導体デ
バイスのメタライゼーション・プロセスに関する。
（従来技術および解決すべき課題） 半導体デバイスに対する従来のメタライゼーション・
プロセスは、低い温度でかつ遅い堆積速度で金属を堆積
させる。例えば、従来の直流マグネトロンを使用するス
パッタ技術は、約250℃、毎秒20オングストロームでア
ルミ合金を堆積させる。これらの従来の方法がこのよう
な低い堆積温度を使用しているため、プロズマ酸化（約
300℃）およびポリイミドのアニール（450℃程度の高
さ）のような後の処理工程は、金属の堆積に使用される
温度よりも高い温度で行われることになる。これらの引
き続き行われる処理の工程がより高い温度で行われるた
め、メタライゼーション全体にわたって応力が発生し、
これによって顕著なヒロックが発生する。ヒロックと
は、応力によって発生する金属の突起部を意味する。ヒ
ロックは、これが金属層間に顕著な短絡問題を発生する
という点で有害である。
プロセスは、低い温度でかつ遅い堆積速度で金属を堆積
させる。例えば、従来の直流マグネトロンを使用するス
パッタ技術は、約250℃、毎秒20オングストロームでア
ルミ合金を堆積させる。これらの従来の方法がこのよう
な低い堆積温度を使用しているため、プロズマ酸化（約
300℃）およびポリイミドのアニール（450℃程度の高
さ）のような後の処理工程は、金属の堆積に使用される
温度よりも高い温度で行われることになる。これらの引
き続き行われる処理の工程がより高い温度で行われるた
め、メタライゼーション全体にわたって応力が発生し、
これによって顕著なヒロックが発生する。ヒロックと
は、応力によって発生する金属の突起部を意味する。ヒ
ロックは、これが金属層間に顕著な短絡問題を発生する
という点で有害である。
半導体デバイスでは、金属は一般的に層間絶縁物上に
堆積される。層間絶縁物は、種々の材料によって構成さ
れることが可能であるが、ポリイミドは、下部構造を平
坦化するなどの多くの特性を有することが分かってお
り、層間絶縁物として非常に有用である。しかし、ポリ
イミド上に金属を堆積させることは非常に困難であり、
その理由は、過度の熱によってこれにしわが寄ってしま
うからである。エレクトロマイグレイション（電子移
動）が不十分であるという特性は、従来の金属堆積技術
の別の欠点である。半導体デバイスの金属を通して流れ
る電流は金属の塊粒を変移させる可能性があるため、金
属線の連続性に大きな影響を及ぼし、半導体デバイスの
有効寿命を削減する。従って、ヒロックを削減しエレク
トロマイグレイション特性を強化し、かつポリイミドで
構成される層間絶縁物との共存性を有するような、半導
体デバイスのメタライゼーション・プロセスが非常に有
用である。
堆積される。層間絶縁物は、種々の材料によって構成さ
れることが可能であるが、ポリイミドは、下部構造を平
坦化するなどの多くの特性を有することが分かってお
り、層間絶縁物として非常に有用である。しかし、ポリ
イミド上に金属を堆積させることは非常に困難であり、
その理由は、過度の熱によってこれにしわが寄ってしま
うからである。エレクトロマイグレイション（電子移
動）が不十分であるという特性は、従来の金属堆積技術
の別の欠点である。半導体デバイスの金属を通して流れ
る電流は金属の塊粒を変移させる可能性があるため、金
属線の連続性に大きな影響を及ぼし、半導体デバイスの
有効寿命を削減する。従って、ヒロックを削減しエレク
トロマイグレイション特性を強化し、かつポリイミドで
構成される層間絶縁物との共存性を有するような、半導
体デバイスのメタライゼーション・プロセスが非常に有
用である。
（発明の概要） 従って、本発明の目的は、金属層内のヒロックが大巾
に削減される半導体デバイスのメタライゼーション・プ
ロセスを提供することである。
に削減される半導体デバイスのメタライゼーション・プ
ロセスを提供することである。
本発明の別の目的は、大巾に改善されたエレクトロマ
イグレーション特性を有する半導体デバイスのメタライ
ゼーション・プロセスを提供することである。
イグレーション特性を有する半導体デバイスのメタライ
ゼーション・プロセスを提供することである。
本発明の更に別の目的は、ポリイミド材料が非常に高
温の金属と共に層間絶縁物として首尾よく使用されるこ
とのできる半導体デバイスのメタライゼーション・プロ
セスを提供することである。
温の金属と共に層間絶縁物として首尾よく使用されるこ
とのできる半導体デバイスのメタライゼーション・プロ
セスを提供することである。
本発明の更に別の目的は、ウェーハの温度を制御する
ことのできる半導体デバイスのメタライゼーション・プ
ロセスを提供することである。
ことのできる半導体デバイスのメタライゼーション・プ
ロセスを提供することである。
本発明の更に別の目的は、金属堆積中のウェーハの温
度が、それに続く処理工程中のウェーハの温度よりも高
い半導体デバイスのメタライゼーション・プロセスを提
供することである。
度が、それに続く処理工程中のウェーハの温度よりも高
い半導体デバイスのメタライゼーション・プロセスを提
供することである。
本発明の他の目的は、ウェーハの温度が堆積された金
属の最大粒子幅を制御することによって制御される半導
体デバイスのメタライゼーション・プロセスを提供する
ことである。
属の最大粒子幅を制御することによって制御される半導
体デバイスのメタライゼーション・プロセスを提供する
ことである。
本発明では、上述およびその他の目的および利点は、
金属堆積中のウェーハの温度がそれに続く処理工程中の
ウェーハの温度に等しいか、またはこれ以上である半導
体デバイスのメタライゼーション・プロセスによって達
成される。金属は、これが堆積された時の温度よりもよ
り高い温度を受けることがないから、それに続く処理工
程の間金属全体に殆ど応力が発生せず、これによってヒ
ロックが大巾に削減されるか、または除去される。ウェ
ーハの温度は、堆積された金属の最大粒子幅を測定する
ことと、これに従ってこの幅を制御することによって制
御することが可能である。更に、比較的大きな金属の粒
子を堆積させることによって、エレクトロマイグレーシ
ョン特性を強化することができるが、この理由は、電流
の流れの方向の粒子の境界数が大巾に減少するからであ
る。これによって金属原子の変移は最小となる。
金属堆積中のウェーハの温度がそれに続く処理工程中の
ウェーハの温度に等しいか、またはこれ以上である半導
体デバイスのメタライゼーション・プロセスによって達
成される。金属は、これが堆積された時の温度よりもよ
り高い温度を受けることがないから、それに続く処理工
程の間金属全体に殆ど応力が発生せず、これによってヒ
ロックが大巾に削減されるか、または除去される。ウェ
ーハの温度は、堆積された金属の最大粒子幅を測定する
ことと、これに従ってこの幅を制御することによって制
御することが可能である。更に、比較的大きな金属の粒
子を堆積させることによって、エレクトロマイグレーシ
ョン特性を強化することができるが、この理由は、電流
の流れの方向の粒子の境界数が大巾に減少するからであ
る。これによって金属原子の変移は最小となる。
（実施例） 第１図は、半導体デバイスの部分拡大断面図である。
ウェーハ10は、第１表面12および第２表面14を有してい
る。第１絶縁層16はウェーハ10上に形成されている。第
１絶縁層16は、種々の絶縁材料によって構成されること
が可能であるが、酸化物、窒化物またはそれらの組み合
わせが一般的に使用される。一度第１絶縁層16が形成さ
れると、これは、その中にバイアス36を形成するため、
パターン化され、エッチングされる。ケイ化物およびバ
リアー金属がこの点で形成され堆積されてもよいが、デ
バイスのタイプによって、これは必要でない場合もある
ことが理解されるべきである。
ウェーハ10は、第１表面12および第２表面14を有してい
る。第１絶縁層16はウェーハ10上に形成されている。第
１絶縁層16は、種々の絶縁材料によって構成されること
が可能であるが、酸化物、窒化物またはそれらの組み合
わせが一般的に使用される。一度第１絶縁層16が形成さ
れると、これは、その中にバイアス36を形成するため、
パターン化され、エッチングされる。ケイ化物およびバ
リアー金属がこの点で形成され堆積されてもよいが、デ
バイスのタイプによって、これは必要でない場合もある
ことが理解されるべきである。
第１金属層18が、そこで第１絶縁層16上に堆積され
る。第１金属層18の堆積に続いて、第１層間絶縁物40が
その上に堆積される。この実施例では、第１層間絶縁物
40はポリイミドによって構成されているが、当業者はそ
の他の多くの層間絶縁物が使用可能であることを確認す
るであろう。一般的に、ポリイミドは、高温の金属をそ
の上に堆積することが一層困難である材料の一つである
が、その理由は、高温度の金属に触れた場合、これがし
わになる傾向があるからである。しかし、本発明のメタ
ライゼーション・プロセスは、ポリイミドの第１層間絶
縁物40を使用した場合でも、非常にうまく動作するが、
その理由は、このプロセスが真空状態で行われ、ポリイ
ミドの第１層間絶縁物40が金属の堆積の前に予熱されて
設けられているからである。本発明のメタライゼーショ
ン・プロセスは、ポリイミドの物理的性質または化学的
性質のいずれをも変更しないため、しわは発生しない。
る。第１金属層18の堆積に続いて、第１層間絶縁物40が
その上に堆積される。この実施例では、第１層間絶縁物
40はポリイミドによって構成されているが、当業者はそ
の他の多くの層間絶縁物が使用可能であることを確認す
るであろう。一般的に、ポリイミドは、高温の金属をそ
の上に堆積することが一層困難である材料の一つである
が、その理由は、高温度の金属に触れた場合、これがし
わになる傾向があるからである。しかし、本発明のメタ
ライゼーション・プロセスは、ポリイミドの第１層間絶
縁物40を使用した場合でも、非常にうまく動作するが、
その理由は、このプロセスが真空状態で行われ、ポリイ
ミドの第１層間絶縁物40が金属の堆積の前に予熱されて
設けられているからである。本発明のメタライゼーショ
ン・プロセスは、ポリイミドの物理的性質または化学的
性質のいずれをも変更しないため、しわは発生しない。
第１層間絶縁物40の形成に続いて、バイアス42がその
中にエッチングされる。第２金属層44が、そこで第１層
間絶縁物40上に堆積される。これと同じ技術で、種々の
層間絶縁物および金属層が使用されることが理解される
べきである。金属層を堆積するために使用するプロセス
は、以下に説明する。
中にエッチングされる。第２金属層44が、そこで第１層
間絶縁物40上に堆積される。これと同じ技術で、種々の
層間絶縁物および金属層が使用されることが理解される
べきである。金属層を堆積するために使用するプロセス
は、以下に説明する。
第２図は、金属堆積装置20の単純化した部分概略図で
ある。装置20はマグネトロン・スパッタ装置であるが、
種々のタイプのスパッタ装置が本発明に従って使用可能
であることを理解すべきである。装置20は、スパッタが
実際に発生する真空スパッタ・チャンバ34を有してい
る。ウェーハ加熱装置22は、チャンバ34内に配設され、
その上にウェーハ10が取り付けられているものとして示
されている。ウェーハ10はウェーハ加熱装置22上に取付
けられ、その結果、その第２表面14がウェーハ加熱装置
22によって加熱されることに留意する必要がある。金属
層18および44（第１図参照）は、ウェーハ10の第１表面
12上に堆積されている層間絶縁物16のような種々の層上
に堆積されているから、このような種類の加熱は技術上
背面加熱として知られている。背面加熱は、堆積作業中
に金属層18および44によってウェーハ10から熱が反射さ
れる前面加熱とは違って、ウェーハ10が熱を吸収するこ
とを可能にする点で有利である。
ある。装置20はマグネトロン・スパッタ装置であるが、
種々のタイプのスパッタ装置が本発明に従って使用可能
であることを理解すべきである。装置20は、スパッタが
実際に発生する真空スパッタ・チャンバ34を有してい
る。ウェーハ加熱装置22は、チャンバ34内に配設され、
その上にウェーハ10が取り付けられているものとして示
されている。ウェーハ10はウェーハ加熱装置22上に取付
けられ、その結果、その第２表面14がウェーハ加熱装置
22によって加熱されることに留意する必要がある。金属
層18および44（第１図参照）は、ウェーハ10の第１表面
12上に堆積されている層間絶縁物16のような種々の層上
に堆積されているから、このような種類の加熱は技術上
背面加熱として知られている。背面加熱は、堆積作業中
に金属層18および44によってウェーハ10から熱が反射さ
れる前面加熱とは違って、ウェーハ10が熱を吸収するこ
とを可能にする点で有利である。
金属堆積装置20は、ウェーハに照準を定めたターゲッ
ト26を有している。ターゲット26はスパッタリングされ
る金属によって構成される陰極である。本実施例では、
ターゲット26は1.5％の銅を含むアルミ合金によって構
成されている。しかし、このターゲット26は、純アル
ミ、0.5％乃至10.0％の銅を含むアルミまたは技術上周
知のその他の多くの金属の１つによって構成されてもよ
い。ガスの流れがチャンバ34内に導入され、本実施例で
は、アルゴン・ガスが使用されているが、当業者は多く
のその他のガスが使用可能であることを認識するであろ
う。このガスの流れは、電界によってイオン化され加速
される。ガスのイオンがターゲット26と衝突することに
によって、金属原子がターゲット26から引き出される。
これらの原子はプラズマを通って進み、次いてウェーハ
10の第１表面12上に設けられた層上に堆積される。当業
者は、スパッタ・チャンバ34が、プラズマがイオン化さ
れてスパッタが発生する点まで加圧されなければならな
いことを認識するだろう。
ト26を有している。ターゲット26はスパッタリングされ
る金属によって構成される陰極である。本実施例では、
ターゲット26は1.5％の銅を含むアルミ合金によって構
成されている。しかし、このターゲット26は、純アル
ミ、0.5％乃至10.0％の銅を含むアルミまたは技術上周
知のその他の多くの金属の１つによって構成されてもよ
い。ガスの流れがチャンバ34内に導入され、本実施例で
は、アルゴン・ガスが使用されているが、当業者は多く
のその他のガスが使用可能であることを認識するであろ
う。このガスの流れは、電界によってイオン化され加速
される。ガスのイオンがターゲット26と衝突することに
によって、金属原子がターゲット26から引き出される。
これらの原子はプラズマを通って進み、次いてウェーハ
10の第１表面12上に設けられた層上に堆積される。当業
者は、スパッタ・チャンバ34が、プラズマがイオン化さ
れてスパッタが発生する点まで加圧されなければならな
いことを認識するだろう。
ウェーハ10は、ウェーハ加熱装置22によって加熱され
る以外に、またその上に堆積される金属によって加熱さ
れる。ウェーハの温度は下記の等式によって表すことが
できる。
る以外に、またその上に堆積される金属によって加熱さ
れる。ウェーハの温度は下記の等式によって表すことが
できる。
TW＝K1TH＋K2Rt ここで、TWはウェーハの温度であり、K1はウェーハの
加熱装置の技術と関連する定数であり、THはウェーハ加
熱装置22の温度であり、K2はプラズマの状態と関連する
定数であり、Ｒは金属の堆積速度であり、ｔは堆積時間
である。この等式は、Ｒが一定である限り本発明に対し
て正確である。
加熱装置の技術と関連する定数であり、THはウェーハ加
熱装置22の温度であり、K2はプラズマの状態と関連する
定数であり、Ｒは金属の堆積速度であり、ｔは堆積時間
である。この等式は、Ｒが一定である限り本発明に対し
て正確である。
アルミ、アルミ合金および種々のその他の金属を堆積
させる場合、ウェーハの温度と堆積されている金属の最
大粒子幅の間には相関関係が存在する。ウェーハの温度
が増加するに従って、堆積された金属の最大粒子幅は比
較的に増加する。従って、ウェーハの温度は、堆積され
た金属の最大粒子幅を測定しこれを制御することによっ
て比較的一定に保持することが可能である。基本的に
は、最大粒子幅を一定に保持することによって、ウェー
ハの温度もまた一定に保持される。現代の技術によっ
て、金属の堆積中に堆積された金属の最大粒子幅を測定
することが可能である。これを行うためには、NBS規格
に従って1000倍の場合に１ミクロン／マイナー・ディビ
ジョンで校正された横線付き接眼鏡と位相差クノマルス
キとを備えたツァイス社のマキシオマット顕微鏡のよう
な測定器具を使用することができる。
させる場合、ウェーハの温度と堆積されている金属の最
大粒子幅の間には相関関係が存在する。ウェーハの温度
が増加するに従って、堆積された金属の最大粒子幅は比
較的に増加する。従って、ウェーハの温度は、堆積され
た金属の最大粒子幅を測定しこれを制御することによっ
て比較的一定に保持することが可能である。基本的に
は、最大粒子幅を一定に保持することによって、ウェー
ハの温度もまた一定に保持される。現代の技術によっ
て、金属の堆積中に堆積された金属の最大粒子幅を測定
することが可能である。これを行うためには、NBS規格
に従って1000倍の場合に１ミクロン／マイナー・ディビ
ジョンで校正された横線付き接眼鏡と位相差クノマルス
キとを備えたツァイス社のマキシオマット顕微鏡のよう
な測定器具を使用することができる。
第３図は、金属層18の部分拡大断面図であり、第４図
は、金属層18からの金属粒子28の拡大図である。金属層
18は、複数の金属粒子28を含んでいる。各金属粒子28は
１個の金属の結晶塊粒である。金属粒子28は、金属層18
を形成するため、堆積の間に相互に接合する。金属粒子
28の最大粒子幅は、幾つかの大きな金属粒子28の幅をそ
の最も幅の広い部分とすることによって測定される。こ
れは線30によって表されている。最大粒子幅を測定する
ことは、平均粒子幅を計算しようとする方法よりもはる
かに容易である。
は、金属層18からの金属粒子28の拡大図である。金属層
18は、複数の金属粒子28を含んでいる。各金属粒子28は
１個の金属の結晶塊粒である。金属粒子28は、金属層18
を形成するため、堆積の間に相互に接合する。金属粒子
28の最大粒子幅は、幾つかの大きな金属粒子28の幅をそ
の最も幅の広い部分とすることによって測定される。こ
れは線30によって表されている。最大粒子幅を測定する
ことは、平均粒子幅を計算しようとする方法よりもはる
かに容易である。
金属層18のヒロックは、一般的に、金属の堆積に続く
処理工程でウェーハの温度が金属の堆積中のウェーハの
温度よりも高い場合に、発生する。このより高い温度に
よって、金属層18全体に応力が発生し、これによって、
突起部（ヒロック）が発生する。従って、もしもその後
に行われる処理工程のウェーハの温度が、金属堆積中の
ウェーハの温度と同等またはこれ以下であれば、ヒロッ
クは無くなるか、または大巾に削減される。金属堆積中
に金属粒子28の最大粒子幅を測定しこれを制御すること
およびウェーハ加熱装置22の温度を制御することによっ
てウェーハの温度を制御することが可能であるから、金
属を周知の比較的高い温度で堆積することが可能であ
る。これによって、その後に行われる処理工程をより低
い温度で行うことが可能になる。金属堆積温度は比較的
高いから金属粒子28の最大粒子幅は比較的大きい。
処理工程でウェーハの温度が金属の堆積中のウェーハの
温度よりも高い場合に、発生する。このより高い温度に
よって、金属層18全体に応力が発生し、これによって、
突起部（ヒロック）が発生する。従って、もしもその後
に行われる処理工程のウェーハの温度が、金属堆積中の
ウェーハの温度と同等またはこれ以下であれば、ヒロッ
クは無くなるか、または大巾に削減される。金属堆積中
に金属粒子28の最大粒子幅を測定しこれを制御すること
およびウェーハ加熱装置22の温度を制御することによっ
てウェーハの温度を制御することが可能であるから、金
属を周知の比較的高い温度で堆積することが可能であ
る。これによって、その後に行われる処理工程をより低
い温度で行うことが可能になる。金属堆積温度は比較的
高いから金属粒子28の最大粒子幅は比較的大きい。
実例 ３層のメタライゼーション組織が下記のパラメーター
を使用して堆積される。ウェーハ10の第１表面12上に第
１絶縁層16が形成された後、第１金属層がその上に堆積
される。ウェーハ加熱の装置22は475℃に設定される。
ウェーハの加熱に続いて、1.5％の銅を有するアルミ合
金が41秒間毎秒185オングストロームの速い速度で堆積
される。測定された最大粒子幅は10乃至14ミクロンであ
り、その結果得られる第１金属層は7.5キロオングスト
ロームの厚さを有している。第１層間絶縁物40の形成
後、ウェーハ加熱装置22が410℃に設定された後に、第
２金属層が堆積される。アルミ合金は、97秒間毎秒185
オングストロームの速度で堆積され、測定された最大粒
子幅は再び10−14ミクロンである。その結果、得られる
第２金属層は18.0キロオングストロームの厚さを有して
いる。第２層間絶縁物の形成に続いて、ウェーハ加熱装
置22が350℃に設定されてウェーハが加熱された後、第
３金属層が第２金属層上に堆積さる。アルミ合金は、14
6秒間毎秒185オングストロームの速度で堆積され、最大
粒子幅は10乃至14ミクロンのままである。その結果、得
られる第３層は27キロオングストロームの厚さを有して
いる。
を使用して堆積される。ウェーハ10の第１表面12上に第
１絶縁層16が形成された後、第１金属層がその上に堆積
される。ウェーハ加熱の装置22は475℃に設定される。
ウェーハの加熱に続いて、1.5％の銅を有するアルミ合
金が41秒間毎秒185オングストロームの速い速度で堆積
される。測定された最大粒子幅は10乃至14ミクロンであ
り、その結果得られる第１金属層は7.5キロオングスト
ロームの厚さを有している。第１層間絶縁物40の形成
後、ウェーハ加熱装置22が410℃に設定された後に、第
２金属層が堆積される。アルミ合金は、97秒間毎秒185
オングストロームの速度で堆積され、測定された最大粒
子幅は再び10−14ミクロンである。その結果、得られる
第２金属層は18.0キロオングストロームの厚さを有して
いる。第２層間絶縁物の形成に続いて、ウェーハ加熱装
置22が350℃に設定されてウェーハが加熱された後、第
３金属層が第２金属層上に堆積さる。アルミ合金は、14
6秒間毎秒185オングストロームの速度で堆積され、最大
粒子幅は10乃至14ミクロンのままである。その結果、得
られる第３層は27キロオングストロームの厚さを有して
いる。
ここで提供された実例は非常に特定的なものである
が、本発明は下記の範囲のパラメーターで利用可能であ
ることが理解されるべきである。ウェーハの温度は350
℃乃至650℃の範囲であり、堆積される金属の最大粒子
幅は5.0乃至40.0ミクロンの範囲であり、堆積速度は毎
秒150乃至400オングストロームの範囲である。
が、本発明は下記の範囲のパラメーターで利用可能であ
ることが理解されるべきである。ウェーハの温度は350
℃乃至650℃の範囲であり、堆積される金属の最大粒子
幅は5.0乃至40.0ミクロンの範囲であり、堆積速度は毎
秒150乃至400オングストロームの範囲である。
３つの金属堆積工程全てを通して、ウェーハの温度は
比較的一定のままであることが理解されるべきである。
ウェーハ加熱装置22の温度は変化するが、ウェーハはそ
の後行われる金属堆積工程の時間が増加することによっ
て、より高い温度に加熱される。換言すれば、堆積時間
がより長くなれば、堆積金属の運動量によって、ウェー
ハの温度はより高くなる。最大粒子幅は一定のままであ
り、これによってウェーハ温度が一定になることが保証
される。理解されるべきことは、引き続いて行われる金
属堆積工程の期間中、ウェーハ温度は、第１金属堆積工
程の期間中のウェーハ温度と同じ位の高さである必要は
ないが、全ての金属堆積工程中のウェーハ温度が一定で
あり、しかも全ての金属堆積工程中のウェーハ温度は、
それに続く処理工程の温度よりも高くなければならない
ことが望ましいことである。更に理解されるべきこと
は、もし各金属層にヒロックが発生しないことが必要で
あれば、第２または第３金属堆積工程のウェーハ温度は
第１金属堆積工程のウェーハ温度を超えてはならないこ
とである。
比較的一定のままであることが理解されるべきである。
ウェーハ加熱装置22の温度は変化するが、ウェーハはそ
の後行われる金属堆積工程の時間が増加することによっ
て、より高い温度に加熱される。換言すれば、堆積時間
がより長くなれば、堆積金属の運動量によって、ウェー
ハの温度はより高くなる。最大粒子幅は一定のままであ
り、これによってウェーハ温度が一定になることが保証
される。理解されるべきことは、引き続いて行われる金
属堆積工程の期間中、ウェーハ温度は、第１金属堆積工
程の期間中のウェーハ温度と同じ位の高さである必要は
ないが、全ての金属堆積工程中のウェーハ温度が一定で
あり、しかも全ての金属堆積工程中のウェーハ温度は、
それに続く処理工程の温度よりも高くなければならない
ことが望ましいことである。更に理解されるべきこと
は、もし各金属層にヒロックが発生しないことが必要で
あれば、第２または第３金属堆積工程のウェーハ温度は
第１金属堆積工程のウェーハ温度を超えてはならないこ
とである。
第１図は、金属層を含む半導体デバイスの部分拡大断面
図である。 第２図は、ウェーハを取り付けた金属堆積装置の単純化
した部分概略図である。 第３図は、本発明を使用して得られた半導体デバイスの
メタライゼーションの拡大断面図である。 第４図は、第３図の半導体のメタライゼーションの１個
の粒子の拡大断面図である。 （符号の説明） 10……ウェーハ、12……第１表面、 14……第２表面、16……絶縁層、 18……第１金属層、20……マグネトロン・スパッタ装
置、22……ウェーハ加熱装置、 26……ターゲット、28……金属粒子 34……チャンバ、36……バイアス、 40……第１層間絶縁物、42……バイアス、 44……金属層
図である。 第２図は、ウェーハを取り付けた金属堆積装置の単純化
した部分概略図である。 第３図は、本発明を使用して得られた半導体デバイスの
メタライゼーションの拡大断面図である。 第４図は、第３図の半導体のメタライゼーションの１個
の粒子の拡大断面図である。 （符号の説明） 10……ウェーハ、12……第１表面、 14……第２表面、16……絶縁層、 18……第１金属層、20……マグネトロン・スパッタ装
置、22……ウェーハ加熱装置、 26……ターゲット、28……金属粒子 34……チャンバ、36……バイアス、 40……第１層間絶縁物、42……バイアス、 44……金属層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−24471（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−115525（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−138258（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−150341（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】半導体デバイスのメタライゼーション・プ
ロセスであって： ウェーハを準備する工程； 前記ウェーハ上に第１絶縁層を形成する工程； 前記ウェーハを加熱する工程；および 前記第１絶縁層上に少なくとも１つの金属層を堆積させ
る工程であって、該金属堆積中の前記ウェーハの温度
が、後の処理工程中の前記ウェーハの温度に等しいかそ
れよりも高く、ウェーハの温度がウェーハ上に堆積され
ている金属の最大粒子幅を測定することによって制御さ
れるところの、堆積工程； から成るメタライゼーション・プロセス。 - 【請求項２】半導体デバイスのメタライゼーション・プ
ロセスであって： ウェーハを準備する工程； 前記ウェーハの第１表面上に第１絶縁層を形成する工
程； 前記ウェーハを加熱する工程であって、熱を前記ウェー
ハの第２表面に加える行程； 前記第１絶縁層上の第１金属層を堆積させる工程であっ
て、前記金属層の堆積中の前記ウェーハの温度が後の処
理工程中の前記ウェーハの温度に等しいかそれよりも高
く、前記ウェーハの温度が前記第１金属層の最大粒子幅
を測定することによって制御されるところの、堆積工
程； 前記第１金属層上に層間絶縁物を形成する工程；および 前記層間絶縁物上に少なくとも１つの追加的金属層を堆
積させる工程であって、前記少なくとも１つの追加的金
属層の堆積中の前記ウェーハの温度が、前記第１金属層
の堆積中の前記ウェーハの温度以下であり、かつ後の処
理工程中の前記ウェーハの温度以上であり、前記ウェー
ハの温度が前記少なくとも１つの追加的金属層の最大粒
子幅を測定することによって制御されるところの、追加
的堆積工程； から成るメタライゼーション・プロセス。
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| US07/189,431 US4837183A (en) | 1988-05-02 | 1988-05-02 | Semiconductor device metallization process |
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| KR970001883B1 (ko) * | 1992-12-30 | 1997-02-18 | 삼성전자 주식회사 | 반도체장치 및 그 제조방법 |
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| US6111319A (en) * | 1995-12-19 | 2000-08-29 | Stmicroelectronics, Inc. | Method of forming submicron contacts and vias in an integrated circuit |
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| US6083823A (en) * | 1996-06-28 | 2000-07-04 | International Business Machines Corporation | Metal deposition process for metal lines over topography |
| CN1091136C (zh) * | 1999-09-29 | 2002-09-18 | 中国石油化工集团公司 | 一种加氢脱金属催化剂及其制备和应用方法 |
| US6136709A (en) * | 1999-10-06 | 2000-10-24 | Infineon Technologies North America Corp. | Metal line deposition process |
| DE102009024471B4 (de) * | 2009-06-10 | 2012-04-19 | Institut Für Solarenergieforschung Gmbh | Verfahren zum Metallisieren eines Halbleitersubstrates, Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle |
| CN105448644B (zh) * | 2014-06-30 | 2019-07-02 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 半导体结构的形成方法 |
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| JPS5524471A (en) * | 1978-08-11 | 1980-02-21 | Oki Electric Ind Co Ltd | Formation of electrodes |
| JPS55138258A (en) * | 1979-04-13 | 1980-10-28 | Toshiba Corp | Manufacture of semiconductor device |
| US4381595A (en) * | 1979-10-09 | 1983-05-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Process for preparing multilayer interconnection |
| JPS59115525A (ja) * | 1982-12-22 | 1984-07-04 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPS6411966A (en) * | 1987-07-02 | 1989-01-17 | Fujitsu Ltd | High-temperature sputtering method |
-
1988
- 1988-05-02 US US07/189,431 patent/US4837183A/en not_active Expired - Lifetime
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1989
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- 1989-04-28 CN CN89102989A patent/CN1024145C/zh not_active Expired - Fee Related
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- 1989-05-02 DE DE68925632T patent/DE68925632T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-05-02 EP EP89107918A patent/EP0395772B1/en not_active Expired - Lifetime
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