JP2565784B2

JP2565784B2 - スルーホール形成方法

Info

Publication number: JP2565784B2
Application number: JP2058409A
Authority: JP
Inventors: 健治川井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-03-08
Filing date: 1990-03-08
Publication date: 1996-12-18
Anticipated expiration: 2011-12-18
Also published as: JPH03259529A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、半導体装置のAl配線間を接続するスルー
ホールの形成方法に関する。

〔従来の技術〕

従来から、この種のスルーホールを形成するにあたっ
ては、第２図（ａ）〜（ｅ）の工程断面図で示すような
方法が採用されている。

まず、この従来方法では、第２図（ａ）で示すよう
に、半導体基板１上に堆積した表面平坦化用の絶縁層間
膜2a上にAl配線３を形成し、かつ、このAl配線３を絶縁
層間膜2bによって覆ったうえ、この絶縁層間膜2b上にレ
ジストパターン４を形成する。そして、このレジストパ
ターン４をマスクとした等方性エッチング、例えば、HF
などを用いたウエットエッチングを行うことにより、Al
配線３上に位置する絶縁層間膜2b部分の厚み方向に沿う
上側部分のみを拡開して除去し、第２図（ｂ）で示すよ
うに、その側面がレジストパターン４の下側にまで拡が
った凹部５を形成する。

つぎに、レジストパターン４をマスクとした異方性エ
ッチング、例えば、フレオンガスを用いたドライエッチ
ングを行うことによって絶縁層間膜2b部分の下側部分を
除去し、第２図（ｃ）で示すように、凹部５よりも幅の
狭い凹部６を連続して形成する。そこで、これらの両凹
部5,6により、絶縁層間膜2bの表面からAl配線３の表面
にまで至るスルーホール７が開孔されたことになる。と
ころが、このとき、スルーホール７の側面には、異方性
エッチングによって発生したAlのスパッタ飛散物とレジ
スト材料の分解物とからなる反応物、いわゆるポリマー
８が付着してしまう。

そののち、第２図（ｄ）で示すように、スルーホール
７が形成された絶縁層間膜2bの表面からアッシングによ
ってレジストパターン４を除去する。しかし、このスル
ーホール７の側面に付着していたポリマー８は除去され
ずに残るので、有機アミン系アルカリ溶液などを用いた
表面クリーニングを行うことになるが、第２図（ｅ）で
示すように、スルーホール７を構成する幅狭の凹部６の
側面に付着したポリマー８は表面クリーニングによって
も除去されずに残ってしまう。

なお、図示していないが、このスルーホール７の形成
工程に続いては、レジストパターン４の除去によって露
出した絶縁層間膜2bの表面上に再びAl堆積膜及びレジス
ト被膜を形成したうえでパターニングすることにより、
スルーホール７を介してAl配線３と導通する２層目以降
のAl配線を形成することになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、前記従来のスルーホール形成方法において
は、表面クリーニングを行ったにも拘わらず、スルーホ
ール７内にはポリマー８が残渣として残るという不都合
が生じてしまう。また、第２図（ｅ）で示すように、ス
ルーホール７が形成された絶縁層間膜2bのエッジ部９は
角張った形状となるので、いわゆるカバレージが悪化す
ることになる結果、このスルーホール７を介してAl配線
３と導通する２層目以降のAl配線を形成した際には断線
を招くことがあり、Al配線に対する信頼性が低下してし
まうことにもなっていた。

この発明は、このような不都合の発生を未然に防止す
ることができるスルーホール形成方法を提供することを
目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るスルーホール形成方法は、半導体基板
上に形成したAl配線を覆う絶縁層間膜上にレジストパタ
ーンを形成する工程と、レジストパターンをマスクとす
る等方性エッチングにより、Al配線上に位置する絶縁層
間膜部分の厚み方向に沿う上側部分のみを拡開して除去
する工程と、レジストパターンをマスクとする異方性エ
ッチングにより、絶縁層間膜部分の下側部分をAl配線の
表面近くまで除去する工程と、レジストパターンを除去
した後、Al配線からのスパッタ飛散物を含んでいない、
異方性エッチングにより生じたポリマーを表面クリーニ
ングにて除去する工程と、全面的な異方性エッチングに
よってAl配線の表面を露出させた後、レジストパターン
からの分解物を含んでいない、全面的な異方性エッチン
グによって生じたポリマーを表面クリーニングにて除去
する工程とを含むことを特徴とするものである。

〔作用〕

上記方法によれば、等方性エッチング及びこれに続く
異方性エッチングによってAl配線の表面にまでは到達し
ない深さのスルーホールを一旦形成したのち、レジスト
パターンを除去して表面クリーニングを行うので、前工
程の異方性エッチング時に発生してスルーホールの側面
に付着していたポリマーは、Al配線からのスパッタ飛散
物を含んでおらず、表面クリーニングによって完全に除
去されてしまう。そして、この表面クリーニングに続い
て全面的な異方性エッチングを行うと、スルーホールの
深さが深くなってAl配線の表面が露出すると同時に、絶
縁層間膜の角張ったエッジ部が削られて丸みを帯びるこ
とになる。また、この異方性エッチング時にも再びポリ
マーが発生してスルーホールの側面に付着するが、この
ポリマーは、レジストパターンからの分解物を含んでお
らず、再度の表面クリーニング処理によって除去されて
しまう。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図（ａ）〜（ｇ）は本発明に係るスルーホールの
形成方法を手順を追って示す工程断面図である。なお、
第１図（ａ）〜（ｇ）において、前述した従来方法を示
す第２図（ａ）〜（ｅ）と互いに同一もしくは相当する
部品、部分については同一符号を付している。

この方法においては、まず、第１図（ａ）で示すよう
に、半導体基板１上に堆積した表面平坦化用の絶縁層間
膜2a上にAl配線３を形成し、かつ、このAl配線３を絶縁
層間膜2bによって覆ったうえ、この絶縁層間膜2b上にレ
ジストパターン４を形成する。そして、このレジストパ
ターン４をマスクとした等方性エッチング、例えば、HF
などを用いたウエットエッチングを行うことにより、Al
配線３上に位置する絶縁層間膜2b部分の厚み方向に沿う
上側部分のみを拡開して除去し、第１図（ｂ）で示すよ
うに、その側面がレジストパターン４の下側にまで拡が
った凹部５を形成する。なお、ここまでの工程は、従来
方法と同じである。

つぎに、レジストパターン４をマスクとした異方性エ
ッチング、例えば、フレオンガスを用いたドライエッチ
ングを行うことにより、第１図（ｃ）で示すように、絶
縁層間膜2b部分の下側部分をAl配線の表面近くまで除去
し、凹部５よりも幅の狭い凹部６を連続して形成する。
すなわち、これらの両凹部5,6によりAl配線３の表面に
までは到達しない深さのスルーホール７が開孔されたこ
とになる。そして、このとき、このスルーホール７の内
面には、ポリマー８が付着してしまうことになる。しか
し、従来例と異なり、このポリマー８は、Al配線からの
スパッタ飛散物を含んでいない。

引き続き、第１図（ｄ）で示すように、スルーホール
７が形成された絶縁層間膜2bの表面からアッシングによ
ってレジストパターン４を除去する。そののち、有機ア
ミン系アルカリ溶液などを用いたウエット法やNF₃ガス
を用いたプラズマ法などによる表面クリーニングを行
う。すると、第１図（ｅ）で示すように、前工程の異方
性エッチング時に発生してスルーホール７の内面に付着
していたポリマー８が、この表面クリーニングによって
完全に除去されてしまう。

つぎに、全面的な異方性エッチング、例えば、フレオ
ンガスを用いたドライエッチングを行うことにより、第
１図（ｆ）で示すように、スルーホール７の深さを深く
してAl配線３の表面を露出させる。また、このとき、こ
のスルーホール７が形成された絶縁層間膜2bの角張った
エッジ部９は異方性エッチングによって削り取られて丸
みを帯びる。そして、この異方性エッチング時にも再び
ポリマー８が発生してスルーホール７を構成する幅狭の
凹部６の側面に付着することになるが、このポリマー８
は、レジストパターンからの分解物を含んでおらず、第
１図（ｇ）で示すように、異方性エッチングに続いて行
う表面クリーニングによって除去されてしまうことにな
る。

なお、このスルーホール７の形成工程に続く２層目以
降のAl配線を形成する工程の内容については、従来例と
同様であるから説明を省略する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明に係るスルーホール形
成方法によれば、等方性エッチング及びこれに続く異方
性エッチングによってAl配線の表面にまでは到達しない
深さのスルーホールを一旦形成したのち、レジストパタ
ーンを除去して表面クリーニングを行うので、前工程の
異方性エッチング時に発生してスルーホールの側面に付
着していたAl配線からのスパッタ飛散物を含んでいない
ポリマーは表面クリーニングによって完全に除去され
る。そして、この表面クリーニングに続いて全面的な異
方性エッチングを行うと、スルーホールの深さが深くな
ってAl配線の表面が露出すると同時に、絶縁層間膜の角
張ったエッジ部が削られて丸みを帯びることになる結
果、そのカバレージが大幅に改善されることになる。ま
た、この異方性エッチング時にも再び、レジストパター
ンからの分解物を含んでいないポリマーが発生してスル
ーホールの側面に付着するが、このポリマーも再度の表
面クリーニング処理によって除去されてしまうので、こ
のスルーホール内にポリマーが残渣として残ることはな
くなる。

その結果、本発明方法によれば、このスルーホールを
介して形成された２層目以降のAl配線の断線を招くこと
はなく、Al配線に対する信頼性の向上を図ることが容易
にできるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｇ）は本発明に係るスルーホール形成
方法を手順を追って示す工程断面図であり、第２図
（ａ）〜（ｅ）は従来例に係るスルーホール形成方法を
示す工程断面図である。図における符号１は半導体基板、２はAl配線、３は絶縁
層間膜、４はレジストパターン、７はスルーホールであ
る。なお、図中の同一符号は、互いに同一もしくは相当する
部品、部分を示している。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板上に形成したアルミニウム（A
l）配線を覆う絶縁層間膜上にレジストパターンを形成
する工程と、該レジストパターンをマスクとする等方性エッチングに
より、前記Al配線上に位置する絶縁層間膜部分の厚み方
向に沿う上側部分のみを拡開して除去する工程と、前記レジストパターンをマスクとする異方性エッチング
により、前記絶縁層間膜部分の下側部分を前記Al配線の
表面近くまで除去する工程と、前記レジストパターンを除去した後、前記Al配線からの
スパッタ飛散物を含んでいない、前記異方性エッチング
により生じたポリマーを表面クリーニングにて除去する
工程と、全面的な異方性エッチングによって前記Al配線の表面を
露出させた後、前記レジストパターンからの分解物を含
んでいない、前記全面的な異方性エッチングによって生
じたポリマーを表面クリーニングにて除去する工程とを含むことを特徴とするスルーホール形成方法。