JP2869982B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Landscapes
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の配線層形成に利用される。
本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に、半導体
集積回路に用いられる配線層をスパッタ法により形成す
る形成方法に関する。
集積回路に用いられる配線層をスパッタ法により形成す
る形成方法に関する。
本発明は、配線材料をターゲットとして希ガスをスパ
ッタリングガスとしてスパッタ法により半導体装置の配
線層を形成する工程を含む半導体装置の製造方法におい
て、 前記希ガスとして二種類以上の希ガスの混合ガスを用
いることにより、 堆積される前記配線材料の結晶粒の大きさのばらつき
を小さくし信頼性の高い配線が得られるようにしたもの
である。
ッタリングガスとしてスパッタ法により半導体装置の配
線層を形成する工程を含む半導体装置の製造方法におい
て、 前記希ガスとして二種類以上の希ガスの混合ガスを用
いることにより、 堆積される前記配線材料の結晶粒の大きさのばらつき
を小さくし信頼性の高い配線が得られるようにしたもの
である。
従来、この種の半導体集積回路に用いられる配線層の
形成方法は、スパッタ蒸着法を用いアルゴンをスパッタ
リングガスとして、所望の配線材料に対応したターゲッ
トをスパッタリングガスすることにより堆積し形成して
いた。
形成方法は、スパッタ蒸着法を用いアルゴンをスパッタ
リングガスとして、所望の配線材料に対応したターゲッ
トをスパッタリングガスすることにより堆積し形成して
いた。
前述した従来の単一のスパッタリングガスを用いてス
パッタ法により堆積し形成した配線層では、一般に同一
の基板温度において配線層の結晶粒径および粒径のばら
つきを制御することは困難であり、また半導体集積回路
上に存在する凹凸部の配線層領域で結晶粒径の不均一が
生じている。このため、堆積した配線層を公知の光リソ
グラフィーおよびドライエッチング技術によって所望の
配線パターンを形成すると、配線パターンの場所により
配線幅に対する結晶粒径の比が異なったり、また配線の
長さ方向で結晶粒径にばらつきを生じたりする。エレク
トロマイグレーションおよびストレスマイグレーション
などの信頼性はこれら結晶粒径に依存するため、耐性の
ある最適値に制御性よく形成することが重要であるが、
現状では困難である。特に段差のある領域に設けられた
配線部分は、結晶粒径が他の配線部分に比べて不均一に
なるため、エレクトロマイグレーション現象による配線
材料の蓄積・空孔形成が発生し易く配線が断線しやすい
欠点がある。
パッタ法により堆積し形成した配線層では、一般に同一
の基板温度において配線層の結晶粒径および粒径のばら
つきを制御することは困難であり、また半導体集積回路
上に存在する凹凸部の配線層領域で結晶粒径の不均一が
生じている。このため、堆積した配線層を公知の光リソ
グラフィーおよびドライエッチング技術によって所望の
配線パターンを形成すると、配線パターンの場所により
配線幅に対する結晶粒径の比が異なったり、また配線の
長さ方向で結晶粒径にばらつきを生じたりする。エレク
トロマイグレーションおよびストレスマイグレーション
などの信頼性はこれら結晶粒径に依存するため、耐性の
ある最適値に制御性よく形成することが重要であるが、
現状では困難である。特に段差のある領域に設けられた
配線部分は、結晶粒径が他の配線部分に比べて不均一に
なるため、エレクトロマイグレーション現象による配線
材料の蓄積・空孔形成が発生し易く配線が断線しやすい
欠点がある。
本発明の目的は、前記の欠点を除去することにより、
配線層の結晶粒径のばらつきを小さくし、信頼性の高い
配線を形成することができる半導体装置の製造方法を提
供することにある。
配線層の結晶粒径のばらつきを小さくし、信頼性の高い
配線を形成することができる半導体装置の製造方法を提
供することにある。
本発明は、半導体基板上にアルミニウムを含む配線層
を堆積する半導体装置の製造方法において、NeとNeを除
く希ガスを含む二種類以上の希ガスからなる混合ガスを
スパッタリングガスとして配線層を堆積することを特徴
とする。
を堆積する半導体装置の製造方法において、NeとNeを除
く希ガスを含む二種類以上の希ガスからなる混合ガスを
スパッタリングガスとして配線層を堆積することを特徴
とする。
単一の希ガスによりスパッタされた被スパッタ粒子の
持つエネルギーが希ガスの質量に依存し、またスパッタ
された被スパッタ粒子の結晶粒径が被スパッタ粒子の持
つエネルギーに依存する。この結晶粒径が被スパッタ粒
子の持つエネルギーに依存することは本発明者が初めて
明らかにしたものである。すなわち、被スパッタ粒子の
持つエネルギーに幅をもたせること、また高エネルギー
の粒子数を増加させることで結晶粒径を制御できる。
持つエネルギーが希ガスの質量に依存し、またスパッタ
された被スパッタ粒子の結晶粒径が被スパッタ粒子の持
つエネルギーに依存する。この結晶粒径が被スパッタ粒
子の持つエネルギーに依存することは本発明者が初めて
明らかにしたものである。すなわち、被スパッタ粒子の
持つエネルギーに幅をもたせること、また高エネルギー
の粒子数を増加させることで結晶粒径を制御できる。
本発明は、質量数の異なる複数の希ガスを用いてスパ
ッタすることにより、このようなエネルギー分布をもつ
被スパッタ粒子を発生させ、配線層を堆積することによ
り、単一の希ガスをスパッタリングガスとしたものに比
べて結晶粒径および粒径のばらつきを容易に制御できる
ようにしたものである。
ッタすることにより、このようなエネルギー分布をもつ
被スパッタ粒子を発生させ、配線層を堆積することによ
り、単一の希ガスをスパッタリングガスとしたものに比
べて結晶粒径および粒径のばらつきを容易に制御できる
ようにしたものである。
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
図は本発明の第一実施例を説明するためのスパッタ装
置の模式的縦断面図である。図において、１は電源、２
はターゲット、３は半導体ウェハー、４は陽極、５は陰
極、６は真空槽、７は排気系、８はガス導入口、および
９は磁石である。図は典型的な平板直流マグネトロンス
パッタ装置を示しており、図ではスパッタリングガス導
入口は二つ設けてある。
置の模式的縦断面図である。図において、１は電源、２
はターゲット、３は半導体ウェハー、４は陽極、５は陰
極、６は真空槽、７は排気系、８はガス導入口、および
９は磁石である。図は典型的な平板直流マグネトロンス
パッタ装置を示しており、図ではスパッタリングガス導
入口は二つ設けてある。
本第一実施例では、ターゲット２としてアルミニウム
を用い、スパッタリングガスにアルゴンとネオンをガス
導入口８より同時に真空槽６内に導入し、半導体ウェハ
ー３上にアルミニウム膜を堆積する場合を例に説明す
る。このとき、ターゲット２の投入電力密度は23.0〜2
8.0W/cm2、真空度は1.0mTorr〜8.0mTorr、半導体ウェハ
ー３の直径は15cm、ヒーターの温度は300〜400℃であ
り、アルゴンのネオンに対する分圧を100％〜20％に変
化させる。このような条件でアルミニウム膜を堆積する
と、堆積膜の平均結晶粒径を約1.0μｍ、粒径のばらつ
きを、ネオンを使わないときに比べて最大20％減少させ
ることができる。
を用い、スパッタリングガスにアルゴンとネオンをガス
導入口８より同時に真空槽６内に導入し、半導体ウェハ
ー３上にアルミニウム膜を堆積する場合を例に説明す
る。このとき、ターゲット２の投入電力密度は23.0〜2
8.0W/cm2、真空度は1.0mTorr〜8.0mTorr、半導体ウェハ
ー３の直径は15cm、ヒーターの温度は300〜400℃であ
り、アルゴンのネオンに対する分圧を100％〜20％に変
化させる。このような条件でアルミニウム膜を堆積する
と、堆積膜の平均結晶粒径を約1.0μｍ、粒径のばらつ
きを、ネオンを使わないときに比べて最大20％減少させ
ることができる。
次に、第二実施例として、スパッタリングガスとして
ネオン、アルゴン、およびクリプトンの三種類を用い、
アルミニウム膜を堆積する場合を説明する。用いる装置
は第一実施例で用いたものと同様の装置で、ガス導入口
８が三つのものを用いる。ネオン：アルゴン：クリプト
ン＝０％:100％:0％〜20％:50％:30％程度まで分圧比を
変えてアルミニウム膜を堆積すると、半導体ウェハー３
上に存在する段差部での結晶粒径の不均一を平坦部と同
様に1.5μｍ程度にすることができる。この第二実施例
では、第一実施例に比べて結晶粒径が大きくなる傾向は
あるものの、段差部における結晶粒径の不均一性を改善
できる利点がある。
ネオン、アルゴン、およびクリプトンの三種類を用い、
アルミニウム膜を堆積する場合を説明する。用いる装置
は第一実施例で用いたものと同様の装置で、ガス導入口
８が三つのものを用いる。ネオン：アルゴン：クリプト
ン＝０％:100％:0％〜20％:50％:30％程度まで分圧比を
変えてアルミニウム膜を堆積すると、半導体ウェハー３
上に存在する段差部での結晶粒径の不均一を平坦部と同
様に1.5μｍ程度にすることができる。この第二実施例
では、第一実施例に比べて結晶粒径が大きくなる傾向は
あるものの、段差部における結晶粒径の不均一性を改善
できる利点がある。
なお、前記実施例では、アルミニウム（Al）膜を堆積
する場合を例にとり説明したが、本発明は他の金属、例
えば、Si添加Al膜、Cu添加Al膜ならびにCu、Ti、Ptおよ
びＷ等の金属膜、さらにTiNおよびTiw等混合組成膜、WS
ixおよびTiSix等のシリサイド膜を堆積する場合にも適
用できる。
する場合を例にとり説明したが、本発明は他の金属、例
えば、Si添加Al膜、Cu添加Al膜ならびにCu、Ti、Ptおよ
びＷ等の金属膜、さらにTiNおよびTiw等混合組成膜、WS
ixおよびTiSix等のシリサイド膜を堆積する場合にも適
用できる。
以上説明したように、本発明は、スパッタ法を用いて
アルミニウムを含む配線層を形成する際に、スパッタリ
ングガスとして、NeとNeを除く希ガスを含む二種類以上
の希ガスからなる混合ガスを用いることにより、当該堆
積膜の結晶粒径および粒径のばらつきを小さくでき、特
に半導体集積回路上の段差部で生じる結晶粒径の不均一
を少なくすることができる効果がある。これにより、エ
レクトロマイグレーション耐性およびストレスマイグレ
ーション耐性を向上できる効果がある。
アルミニウムを含む配線層を形成する際に、スパッタリ
ングガスとして、NeとNeを除く希ガスを含む二種類以上
の希ガスからなる混合ガスを用いることにより、当該堆
積膜の結晶粒径および粒径のばらつきを小さくでき、特
に半導体集積回路上の段差部で生じる結晶粒径の不均一
を少なくすることができる効果がある。これにより、エ
レクトロマイグレーション耐性およびストレスマイグレ
ーション耐性を向上できる効果がある。
図は本発明の第一実施例に用いる蒸着装置を示す模式的
縦断面図。 １……電源、２……ターゲット、３……半導体ウェハ
ー、４……陽極、５……陰極、６……真空槽、７……排
気系、８……ガス導入口、９……磁石。
縦断面図。 １……電源、２……ターゲット、３……半導体ウェハ
ー、４……陽極、５……陰極、６……真空槽、７……排
気系、８……ガス導入口、９……磁石。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板上にアルミニウムを含む配線層
を堆積する半導体装置の製造方法において、NeとNeを除
く希ガスを含む二種類以上の希ガスからなる混合ガスを
スパッタリングガスとして前記配線層を堆積することを
特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63301603A JP2869982B2 (ja) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63301603A JP2869982B2 (ja) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02148724A JPH02148724A (ja) | 1990-06-07 |
| JP2869982B2 true JP2869982B2 (ja) | 1999-03-10 |
Family
ID=17898936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63301603A Expired - Fee Related JP2869982B2 (ja) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2869982B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5368663B2 (ja) * | 2000-04-14 | 2013-12-18 | トーソー エスエムディー，インク． | スパッターリング時の粒子状放出物を少なくするためのスパッターターゲットとそれを製造する方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61170561A (ja) * | 1985-01-25 | 1986-08-01 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 高融点金属膜形成方法 |
| JPS61287121A (ja) * | 1985-06-13 | 1986-12-17 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体集積回路の製造方法 |
| JPS6329504A (ja) * | 1986-07-23 | 1988-02-08 | Hitachi Ltd | バイアススパツタ方法 |
-
1988
- 1988-11-29 JP JP63301603A patent/JP2869982B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02148724A (ja) | 1990-06-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |