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技術 半導体装置の製造方法

出願人 株式会社東芝
発明者 久保田剛
出願日 1993年12月28日 (27年1ヶ月経過) 出願番号 1993-338135
公開日 1995年8月4日 (25年6ヶ月経過) 公開番号 1995-201989
状態 未査定
技術分野 レーザ加工 半導体の電極 半導体集積回路装置の内部配線 レーザ(2) レーザ(2)
主要キーワード 開口間距離 パルスレ 部分表面 導電物 照射エネルギ オングストロ 検出波形 コンタクトホ
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この項目の情報は公開日時点(1995年8月4日)のものです。
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図面 (7)

目的

アライメントマ−クに導電物を埋め込むことなく、コンタクトホ−ル等のみに導電物を埋め込む半導体装置の製造方法を提供することである

構成

半導体基板11上に形成された絶縁膜12に、図示しないコンタクトホ−ル等を形成する同時にアライメントマ−ク用の開口部13を形成する。上記コンタクトホ−ル等を埋め込む導電物であるCu膜15を全面に形成し、Cu膜15上にAl膜16を形成した後、Al膜16をリソグラフィRIE法によりアライメントマ−ク部分(開口部13)のみを残して他の部分を除去する。レ−ザ光を照射して上記コンタクトホ−ルにCu膜15を埋め込む。

概要

背景

従来、半導体基板上に形成されたコンタクトホ−ル等に導電物を埋め込む一つの方法としてレ−ザメルト法があり、以下、図4乃至図6を用いて説明する。図4(a)によれば、半導体基板101には拡散層102が設けられており、半導体基板101上に絶縁膜103が形成されている。拡散層102表面を露出させるように絶縁膜103を開口しコンタクトホ−ル104を形成する。全面にバリアメタル膜105を形成した後、Al合金膜106を蒸着させる。続いて、真空排気されたチャンバ内において400℃程度に加熱しながら、照射エネルギ密度2〜4[J/cm2]のパルスレ−ザ光を全面に照射する。それにより、Al合金膜106は溶融されコンタクトホ−ル104内を埋め込むと同時に、表面が平坦化される(同図(b))。

このようにレ−ザメルト法によれば、微細なコンタクトホ−ル等を良好に埋め込むことが可能であり平坦性も高い。しかしながら、その後のリソグラフィ工程で必要なアライメントマ−ク部分表面をも平坦化しており、アライメントマ−クの検出を困難にしている。

以下、アライメントマ−クについて図5より詳細に説明する。アライメントマ−クは絶縁膜103に設けられた複数の開口部からなる。それら開口部は、コンタクトホ−ルの埋め込みと同様に、バリアメタル膜105が形成され、Al合金破線で示されるAl合金膜106´の如く蒸着される。その後、レ−ザ光が照射されAl合金膜106´は実線で示されるAl合金膜106の如く溶融する。アライメントマ−クの検出には、アライメントマ−クの形状による波形を用いているため、Al合金膜106´の形状であれば検出可能であるが、Al合金膜106の形状では検出は難しい。図6に示すAl合金膜106の検出波形からも、乱れた波形となることは明らかである。

概要

アライメントマ−クに導電物を埋め込むことなく、コンタクトホ−ル等のみに導電物を埋め込む半導体装置の製造方法を提供することである

半導体基板11上に形成された絶縁膜12に、図示しないコンタクトホ−ル等を形成する同時にアライメントマ−ク用の開口部13を形成する。上記コンタクトホ−ル等を埋め込む導電物であるCu膜15を全面に形成し、Cu膜15上にAl膜16を形成した後、Al膜16をリソグラフィとRIE法によりアライメントマ−ク部分(開口部13)のみを残して他の部分を除去する。レ−ザ光を照射して上記コンタクトホ−ルにCu膜15を埋め込む。

目的

それ故に、本発明はアライメントマ−クに導電物を埋め込むことなく、コンタクトホ−ル等のみに導電物を埋め込む半導体装置の製造方法を提供することが目的である。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

半導体基板上の絶縁膜に形成された第1の開口部に第1の導電層を形成するに際し、上記絶縁膜に上記第1の開口部を形成すると共に第2の開口部を形成する工程と、上記第1の開口部及び第2の開口部を含む上記絶縁膜上に第1の導電層を形成する工程と、上記第1の導電層上でかつ上記第2の開口部を含む領域のみに第2の導電層を形成する工程と、全面にレ−ザ光を照射して上記第1の導電層を溶融し上記第1の開口部を埋め込む工程とを含み、上記第2の導電層は上記第1の導電層より上記レ−ザ光吸収率が低いことを特徴とする半導体装置の製造方法。

請求項2

上記第1の開口部はコンタクトホ−ルであり、上記第2の開口部はアライメントマ−ク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。

請求項3

上記第1の導電層は、Cu、Au、Agまたはそれらの合金からな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。

請求項4

上記第2の導電層は、AlまたはAl合金からな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。

技術分野

0001

本発明は半導体装置の製造方法に関し、特にコンタクトホ−ル等に導電物をレ−ザメルト法を用いて埋め込む方法に関するものである。

背景技術

0002

従来、半導体基板上に形成されたコンタクトホ−ル等に導電物を埋め込む一つの方法としてレ−ザメルト法があり、以下、図4乃至図6を用いて説明する。図4(a)によれば、半導体基板101には拡散層102が設けられており、半導体基板101上に絶縁膜103が形成されている。拡散層102表面を露出させるように絶縁膜103を開口しコンタクトホ−ル104を形成する。全面にバリアメタル膜105を形成した後、Al合金膜106を蒸着させる。続いて、真空排気されたチャンバ内において400℃程度に加熱しながら、照射エネルギ密度2〜4[J/cm2]のパルスレ−ザ光を全面に照射する。それにより、Al合金膜106は溶融されコンタクトホ−ル104内を埋め込むと同時に、表面が平坦化される(同図(b))。

0003

このようにレ−ザメルト法によれば、微細なコンタクトホ−ル等を良好に埋め込むことが可能であり平坦性も高い。しかしながら、その後のリソグラフィ工程で必要なアライメントマ−ク部分表面をも平坦化しており、アライメントマ−クの検出を困難にしている。

0004

以下、アライメントマ−クについて図5より詳細に説明する。アライメントマ−クは絶縁膜103に設けられた複数の開口部からなる。それら開口部は、コンタクトホ−ルの埋め込みと同様に、バリアメタル膜105が形成され、Al合金破線で示されるAl合金膜106´の如く蒸着される。その後、レ−ザ光が照射されAl合金膜106´は実線で示されるAl合金膜106の如く溶融する。アライメントマ−クの検出には、アライメントマ−クの形状による波形を用いているため、Al合金膜106´の形状であれば検出可能であるが、Al合金膜106の形状では検出は難しい。図6に示すAl合金膜106の検出波形からも、乱れた波形となることは明らかである。

発明が解決しようとする課題

0005

上述のようにコンタクトホ−ル等の開口部に導電物をレ−ザメルト法により埋め込むと、上記開口部と同時にアライメントマ−ク部分とが埋め込まれかつ表面がを平坦化される。そのため、その後のリソグラフィ工程におけるアライメントマ−クの検出を困難にしている。

0006

それ故に、本発明はアライメントマ−クに導電物を埋め込むことなく、コンタクトホ−ル等のみに導電物を埋め込む半導体装置の製造方法を提供することが目的である。

課題を解決するための手段

0007

本発明による半導体装置の製造方法は、半導体基板上の絶縁膜にコンタクトホ−ル及びアライメントマ−ク用開口部を形成する工程と、上記コンタクトホ−ル及び上記アライメントマ−ク用開口部を含む上記絶縁膜上に第1の導電層を形成する工程と、上記第1の導電層上に上記アライメントマ−ク用開口部を含む領域のみに第2の導電層を形成する工程と、全面にレ−ザ光を照射して上記第1の導電層を溶融し上記コンタクトホ−ルを埋め込む工程とを含み、上記第2の導電層として上記第1の導電層に対し上記レ−ザ光吸収率が低い導電物を用いる。上記第1の導電層は、Cu、Au、Agまたはそれらの合金からなり、上記第2の導電層は、AlまたはAl合金からなる。

0008

上記アライメントマ−ク用開口部の表面には上記第2の導電層が形成されており、他の領域の表面には上記第1の導電層が形成されている。上記レ−ザ光を全面に照射すると、上記第2の導電層は上記レ−ザ光吸収率が低いため溶融されることなく、上記第1の導電層のみが溶融されて上記コンタクトホ−ルが埋め込まれる。従って、上記アライメントマ−ク用開口部は埋め込まれることなく、その後の工程においてアライメントマ−クを容易に検出することができる。

0009

以下、本発明による実施例を図面を参照して説明する。尚、オングストロ−ムをAとして記す。図1によれば、アライメントマ−クは列状に配置された複数の開口部13(破線で囲まれた領域)からなり、その上にCu膜15(右上がり斜線が施された領域)が形成され、Cu膜15上に開口部13を含むようにAl膜16(右下がりの斜線が施された領域)が形成されている。開口部13は、例えば深さ1、0μm、開口幅6.0μm、開口長70μm、開口間距離6、0μmである。

0010

図2図1中の線分XX´の断面図である。但し、両端に位置される開口部13のみを示しており、中間に位置される開口部13は省略してある。同図を用いて、アライメントマ−クを埋め込むことなく、コンタクトホ−ル等を埋め込む方法を説明する。

0011

半導体基板11上に形成された絶縁膜12(膜厚1.0μm)に、図示しないコンタクトホ−ル等を形成すると同時にアライメントマ−ク用の開口部13を形成する。全面に、例えばTi膜(膜厚200A)及びTiN膜(膜厚1000A)からなるバリアメタル膜14を形成する。その後、上記コンタクトホ−ル等を埋め込む導電物であるCu膜15(膜厚8000A)を全面に形成する。続いて、Cu膜15上にAl膜16(膜厚200A)を形成した後、リソグラフィとRIE法によりアライメントマ−ク部分(開口部13)上のみを残して他の部分を除去する。つまり、上記コンタクトホ−ルが形成された領域の表面はCu膜15であり、アライメントマ−クが形成された領域の表面はAl膜16である。

0012

次に、全面にレ−ザ光を照射する。例えば、半導体基板を1.0×10-4Paの真空中で400℃に加熱しながら、XeClエキシマレ−ザ(波長λ=308nm)を照射エネルギ−密度2.0[J/cm2]で照射する。このレ−ザ光に対して、Cu膜15の反射率は約36%であり、Al膜16の反射率は約92%である。つまり、Al膜16のレ−ザ光吸収率はCu膜15より低く、レ−ザ光によりCu膜15は溶融する一方、Al膜16はほとんど溶融しない。

0013

それゆえに、コンタクトホ−ル等上のCu膜15は溶融され、上記コンタクトホ−ル等内を埋め込むと同時に表面が平坦化される。しかし、アライメントマ−ク部分の開口部13上にはAl膜16が形成されているため、Cu膜15はほとんど溶融することがない。但し、Al膜16はCu膜15中に拡散される。

0014

図6の如く、アライメントマ−クの検出波形は安定した波形となる。従って、その後のリソグラフィ工程の際にアライメントマ−クを容易に検出することができる。

0015

尚、本実施例においてコンタクトホ−ル等を埋め込む導電物として、Cuを用いているが、、Au、Ag及びその合金を用いることもできる。また、アライメントマ−ク部分上の表面に形成されるAl膜はAl合金を用いてもよく、上記導電物よりも相対的にレ−ザ光吸収率の低い金属であれば良いことはいうまでもない。更に、本発明は多層配線層間のviaホ−ル等を埋め込む際にも同様に適用できる。

発明の効果

0016

本発明によれば、アライメントマ−ク部分へ導電物を埋め込むことなく、コンタクトホ−ルに導電物を良好に埋め込むことができる。従って、微細なコンタクトホ−ル等の埋め込みが容易なレ−ザメルト法を用いた場合でも、その後のリソグラフィ工程の際のアライメントマ−クの検出が可能となる。

図面の簡単な説明

0017

図1本発明の実施例におけるアライメントマ−ク部分を示す平面図である。
図2図1中におけるXX´に沿った断面図である。
図3本発明によるアライメントマ−クの模式的な断面図及び検出波形を示す図である(レ−ザ照射後)。
図4レ−ザメルト法によるコンタクトホ−ルの埋め込みを示す断面図である。
図5アライメントマ−クに導電物が埋め込まれた状態を示す断面図である。
図6従来のアライメントマ−クの模式的な断面図及び検出波形を示す図である(レ−ザ照射後)。

--

0018

11…半導体基板、12…絶縁膜、13…開口部
14…バリアメタル膜、15…Cu膜、16…Al膜

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