JPH0247831A

JPH0247831A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH0247831A
Application number: JP19954188A
Authority: JP
Inventors: Hisayo Sasaki; 佐々木　寿代
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-08-10
Filing date: 1988-08-10
Publication date: 1990-02-16
Anticipated expiration: 2010-07-31
Also published as: JPH0770499B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は半導体装置の製造方法に関し、特にコンタク
ト電極および金属配線の製造方法に関する。

（従来の技術）近年、ＬＳＩの高集積化に伴い、素子サイズの微細化が
益々要求される傾向にある。微細な素子を形成するには
、コンタクト電極が形成されるコンタクトホールの横方
向寸法を小さくする必要がある。このため、コンタクト
ポールのアスペクト比（横方向寸法に対する縦方向寸法
）は太き（なる一方であり、アルミニウムのスパッタリ
ング法等の通常のプロセスではコンタクト電極を歩留り
良（形成するのが困難になってきている。

第２図にはコンタクト電極４をアルミニウムのスパッタ
リング法で形成した場合の形状が示されている。コンタ
クトホール２の側壁部においてはアルミニウムが堆積し
にくいため、図示のように、その側壁部におけるコンタ
クト電極４の膜厚は薄くなる。このため、エレクトロマ
イグレーションが発生し易い欠点がある。さらに、コン
タクト電極４によって基体表面には大きな段差が生じる
ため、絶縁膜６を形成した場合にそのコンタクト電極４
上に図示のような空洞８が形成され易く、充分な絶縁耐
圧が得られない。

（発明が解決しようとする課題）この発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、従、来
ではコンタクトホールのアスペクト比が大きくなるとエ
レクトロマイグレーションや、絶縁耐圧の劣化を招いた
点を改善し、金属配線形成時にコンタクトホールを埋め
込むようなコンタクト電極を同時に形成できるようにし
て、コンタクトホールのアスペクト比が大きくなっても
良好な絶縁耐圧およびエレクトロマイグレーション耐圧
か得られる半導体装置の製造方法を提供することを目的
とする。

（課題を解決するための手段）この発明による半導体装置の製造方法は、半導体基体に
第１の導電層を形成する工程と、前記導電層上に絶縁層
を形成する工程と、前記導電層表面が露出されるように
前記絶縁層を選択的にエツチングしてコンタクトホール
を形成する工程と、前記コンタクトホールの内周面およ
び配線形成領域にアルミニウムを主成分とする第２の導
電層を形成する工程と、前記コンタクトホールを埋込む
ように前記第２の導電層表面上に高融点金属層を成長形
成し配線層を形成する工程とを具備することを特徴とす
る。

（作用）この製造方法にあっては、第２の導電層と高融点金属層
とによって２層構造のコンタクト電極および配線層が形
成できる。また、高融点金属層を成長形成することによ
ってコンタクトホールを容品に埋め込むことが可能とな
る。したがって、コンタクトホールのアスペクト比が大
きくても基体表面が平坦化されるので、コンタクト電極
上の絶縁膜に空洞が生じることを防止でき良好な絶縁耐
圧が得られる。また、２層構造のコンタクト電極である
から、エレクトロマイグレーション耐圧も向上できる。

（実施例）以下、第１図の製造工程図を参照してこの発明の一実施
例を説明する。

まず、第１図（Ａ）に示すように、比抵抗が４Ω・ｃｍ
程度のＰ型シリコン基板１１表面に、ＬＯＣＯ３法によ
りフィールド絶縁膜１２を形成する。次に、例えばヒ素
等のＮ型不純物のイオン注入、および熱処理によってＮ
型拡散層１３を形成する。その後、ＣＶＤ法により約３
０００人の５１０２膜１４および７０００人のＢＰＳＧ
Ｉｌｉ１５をそれぞれ堆積形成した後、例えば９００℃
のＰＯＣ，ｆｆ３雰囲気中で６０分の熱処理を加えるこ
とによって、図示のようにＢＰＳＧ膜１５膜上５を平坦
化する。

次に、第１図（Ｂ）に示すように、ＢＰＳＧ膜１５膜上
５５１０２膜１４を例えばＲＩＨによって選択的にエツ
チングして、拡散層１３表面が露出されるようになるコ
ンタクトホール１６を形成する。

次にスパッタ法によりアルミニウムを全面に３０００人
程度堆積した後、パターニングを行なって、コンタクト
ホールＩＧの内周面上、およびＢＰＳＧ膜１５主１５上
形成領域にアルミニウム配線層■７を形成する。この時
のパターン平面は第１図（Ｃ）に示すような形状になる
。

アルミニウム配線層１７を形成する場合、アルミニウム
配線層１７にはシリコンを含有させておくことが好まし
い。このようにすれば、アルミニウム原子の基板への突
き抜は現象等を効果的に防止できる。

次いで、第１図（Ｄ）に示すように、減圧ＣＶＤ法によ
ってアルミニウム配線１７表面上に高融点金属層１８を
成長形成する。高融点金属としてＷを使用する場合は、
５５０℃のＡ「雰囲気中でＷＦ６とＡ、１７とを反応さ
せることによってＷを成長させることができる。

この成長工程においては、高融点金属層１８はアルミニ
ウム配線層１７のどの表面からもほぼ同じ量だけ成長す
るので、その成長量がＬ　／　２程度になるように設定
することによって、コンタクトホールのアスペクト比に
関係なくコンタクトホール内を高融点金属層で簡単に埋
め込むことができる。

また、アルミニウム配線１７の側面および上面もその高
融点金属層１８によって被覆される。この時のパターン
・１シ面は、第１図（Ｅ）に示すような形状になる。

したがって、アルミニウム配線層１７と高融点金属層１
８よりなる２層構造のコンタクト電極および配線が形成
されることになるので、ストレスマイグレーションやエ
レクトロマイグレーションに対して充分な耐圧を得るこ
とが可能になる。

次に、第１図（Ｆ）に示すように、ＣＶＤ法によって５
Ｉ０２膜１９を全面に約１２０００人形成するが、この
場合コンタクトホール１６に埋め込まれている高融点金
属層１８によって基体表面が平坦化されているため、コ
ンタクトホール１６上に第２図に示したような空洞が生
じることはない。したがって、絶縁耐圧の良好な５１０
２膜１９を形成することができる。

尚、この実施例では半導体基板表面に形成した拡散層と
のコンタクトについて説明したが、例えば多層配線構造
を有する半導体装置の配線相互間におけるコンタクトに
この発明の製造方法を適用することもできる。

また、高融点金属としては、Ｗの他に、Ｍｏ。

Ｔ１．またはＶ、若しくはこれら高融点金属をそれぞれ
主成分とする合金を使用することもできる。

［発明の効果］以上のようにこの発明によれば、コンタクトホールのア
スペクト比が大きくなっても良好な絶縁耐圧およびエレ
クトロマイグレーション耐圧が得られる半導体装置を簡
単に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る半導体装置の製造方
法を説明する製造工程図、第２図は従来の製造方法によ
って製造された半導体装置を示す断面図である。１１・・・Ｐ型シリコン基板、１２・・・フィールド絶
縁膜、１３・・・Ｎ型拡散層、１４・・・５ｉ０２膜、
１５・・・ＢＰＳＧ膜、１６・・・コンタクトホール、
１７・・・アルミニウム配線層、１８・・・高融点金属
層。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦（Ｆ）第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体基体に第１の導電層を形成する工程と、前記導電層上に絶縁層を形成する工程と、前記導電層表面が露出されるように前記絶縁層を選択的
にエッチングしてコンタクトホールを形成する工程と、前記コンタクトホールの内周面および配線形成領域にア
ルミニウムを主成分とする第２の導電層を形成する工程
と、前記コンタクトホールを埋込む程度に前記第２の導電層
表面上に高融点金属層を成長形成する工程とを具備する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（２）前記第１の導電層は半導体基板表面に形成される
不純物拡散層であることを特徴とする請求項１記載の半
導体装置の製造方法。
（３）前記第１の導電層は半導体基体中に形成される配
線層であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置
の製造方法。