JPH02133940A - 多層配線構造体の製造方法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体集積回路装置における多層配線構造体の
製造方法に関し、特にスルーホールの電気抵抗を低減さ
せることを可能とする多層配線構造体の製造方法に関す
る。

（従来の技術） ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体集積回路は多層配線構造を用い
ることが多く、これらの多層配線構造体を形成するにあ
たって、第１配線層と第２配線層の導通を図るために層
間絶縁膜の必要な部分にスルーホールを設けている。

しかし、回路素子の高密度化、高集積化に伴いスルーホ
ールの面積が小さくなり、そのため、第１配線層と第２
配線層の接続が充分できなくなり、電気抵抗が著しく大
きくなる。そのため、半導体装置などが正常な動作を行
なわなくなることがある。これは、第１配線層にアルミ
ニウムまたはアルミニウム合金を用いた場合に生じ易く
、スルーホール部の第１配線層表面に絶縁性の被膜が形
成されるためだとされている。

この対策として、スルーホール形成後、第２配線層形成
前に、アルゴン等の不活性ガスを利用したスパッタクリ
ーニング処理をする方法が提案されている。

しかし、この方法によってもスルーホール面積が５μｍ
以下になると、スルーホール抵抗が増大し始める。

これは、スパッタクリーニング時にスルーホール部表面
だけでなくスルーホール部側壁またはその周辺も同時に
エツチングされ、このエツチングされた物質がスルーホ
ール部の第１配線層表面に再付着するためである。また
、スパッタクリーニングしても第２配線層が形成される
までの間に露出された第１配線層のめ表面が酸化され、
薄く絶縁膜が形成されてしまうためである。

このようにスパッタクリーニングを行なっても問題点が
残るので、上記問題を解決するために、スルーホール形
成後、露出したアルミニウムをまたはアルミニウム合金
等からなる第１配線層の表面に強固な絶縁性の酸化膜を
作らない、モリブデン等の薄い金属膜を形成し、このモ
リブデン等の薄い金属膜を通して高エネルギー粒子照射
を行い、再度スパッタクリーニングを行った後、第２配
線層用に厚い金属膜を形成する、という方法が提案され
ている。

しかし、この方法によれば、薄い金属膜をつけた後高エ
ネルギー粒子照射を行い、再度スパッタクリーニングを
行うのであるため工程が増えてプロセスが複雑になる。

（発明が解決しようとする課題） 上述の様に、従来の多層配線構造体の製造方法では、ス
ルーホールの面積がｆｉＡＩ［ｌでしかも第１配線層に
比較的酸化し易いアルミニウムまたはアルミニウム合金
を用いた場合スルーホールにより露出した第１配線層の
表面に生じた酸化膜およびスパッタクリーニングの際に
生じた残か等により、スルーホールでの電気抵抗が大き
くなるということや、耐蝕性の良いモリブデン等の薄い
金属膜を用いた後に高エネルギー粒子の照射を行うとい
う方法では工程が複雑化してしまうという問題点があっ
た。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記課題を解決するためになされたものであ
り、基体上に第１配線層、層間絶縁膜を形成し、この層
間絶縁膜を貫通し、前記第１配線層にまで貫通するスル
ーホールを形成し、その後に前記層間絶縁膜上に形成さ
れた第２配線層と第１配ｌＡＭとが前記スルーホールを
介して電気的に導通可能となる多層配線構造体の製造方
法において、前記層間絶縁膜にスルーホールを形成する
工程と、前記第１配線層の表面を覆うように薄いＴｉ膜
またはＳｌ膜を形成する工程と、前記第２層配線を形成
する工程と、４００℃〜４５０℃程度の温度で熱処理す
る工程とからなることを特徴とする多層配線構造体の製
造方法を提供しようとするものである。

（実施例） 第１図は本発明の多層配線構造体の製造方法の一実施例
を説明するための図であり、同図（Ａ）〜（Ｅ）は半導
体装置の多層配線ｍ遺体の各工程におけるそれぞれの断
面図を示す。

次に、本発明の多層配線構造体の製造方法について、同
図（Ａ）〜（Ｅ）の各工程の順に説明する。

工程（Ａ）：　例えばＳｉ（シリコン）等の基板１の表
面に、例えばトランジスタのごときｐ型及びｎ型半導体
領域を有する素子を形成した後、５ｔｏ２（酸化ケイ素
）からなる表面酸化膜２を熱酸化法、ＣＶＤ法により形
成する。この表面酸化Ｍ２の一部にｐ型及びｎ型領域等
の必要個所と電気的に接続させるためのにコンタクトホ
ール２ａをフォトエツチング法等で設けた後、アルミニ
ウム膜またはアルミニウム合金膜を蒸着法などにより成
膜し、フォトエツチング等により所望のパターンをもつ
第１配線層３を形成する。

（工程Ｂ）：　この第１配線層３の上に層間絶縁ＷＡ４
として、窒化ケイ素膜、ポリイミド膜、ＵＳＧ　（ｔｌ
ｎｄｏｐｅｄ　５ｉｌｉｃａｔｅ　Ｇｌａｓｓ）膜、Ｐ
　Ｓ　Ｇ　（Ｐｈ。

５ｐｈｏｒｉｃ　５ｉｌｉｃａｔｅ　Ｇｌａｓｓ）　、
Ｂ　Ｐ　Ｓ　Ｇ　（Ｂｏｒｔａ　Ｐｈ。

５ｐｂｏｒｉｃ　５ｉｌｉｃａｔｅ　Ｇｌａｓｓ）　Ｉ
Ｉｌ等を気相成長法、塗布法等で形成する０次に、第１
配線層３の上の層間絶縁膜４にフォトエツチングにより
スルーホール５を設ける。続いてフォトレジストをアッ
シングあるいは剥離液等で除去する。

この時、アルミニウムまたはアルミニウム合金は酸化さ
れ易いため、第１配線層３のスルーホール５による露出
した部分に酸化膜６が成形されてしまう。

（工程Ｃ）：　この後に、スパッタ装置を使用してスル
ーホール５表面をスパッタリングによりクリーニングす
る。その直後に、大気中にさらすことなくＴ１（チタン
）またはＳＬ（シリコン）膜等７を薄く成膜する。この
成膜方法は、スパッタ法や蒸着法等を用い、Ｓｌの場合
にはスルーホール５の電気抵抗を小さくするために高濃
度にドープすることができるＣＶＤ法によって成膜して
もよい、なお、Ｓ１膜は５００Å以下が望ましい。

（工程Ｄ）二　次に、アルミニウムまたはアルミニウム
合金膜を蒸着法、スパッタ法、気相成長法等により成膜
した後、フォトエツチング等によりエツチングを行い所
望のパターンを有する第２配線層８を得る。この時、工
程Ｃで成膜したＴ１またはＳ１膜等７を大気にさらすこ
となく連続してアルミニウムまたはアルミニウム合金膜
を成膜することが望ましい。

（工程Ｅ）二　次に、前工程で得た基板をフォーミング
ガス中で４００℃〜４５０℃程度の温度で３０分間〜６
０分間熱処理（アニール）することにより、酸化ＷＡ６
とＴ１またはｓａ１等７を反応させ、酸化膜６を破壊す
ることによりスルーホールの電気抵抗を小さくする。

その後、ポリイミド等の絶縁被膜９を第２配線層８の上
部に形成することにより多層配線構造体が得られる。

（発明の効果） 上述の様に、本発明では、基体上に第１配線層、層間絶
縁膜を形成し、この層間絶縁膜を貫通し、前記第１配線
層にまで貫通するスルーホールを形成し、その後に前記
層間絶縁膜上に形成された第２配線層と第１配線層とが
前記スルーホールを介して電気的に導通可能となる多層
配線構造体の製造方法において、前記層間絶縁膜にスル
ーホールを形成する工程と、前記第１配線層の表面を覆
うように薄いＴｔｓ、ｔたはＳｌ膜を形成する工程と、
前記第２層配線を形成する工程と、４００℃〜４５０℃
程度の温度で熱処理する工程とセからなることを特徴と
したため、微細なスルーホール部の第１配線層表面に形
成される酸化膜が、その上に接して形成されるＴｉ等の
膜と反応し破壊され、低抵抗になるため、第１配線層と
第２配線層との電気的な接続が可能となる。また従来工
作に比べ複雑な工程が必要ないため工程を簡便にするこ
とが可能な多層配線構造体の製造方法の提供を可能とす
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の多層配線ｍ造本の製造方法の一実施例
を説明するための図であり、同図（Ａ）〜（Ｅ）は半導
体装置の多層配線構造体の各工程におけるそれぞれの断
面図を示す。 １・・・基板、２・・・表面酸化膜、３・・・第１配線
層、４・・・層間絶縁膜、５・・・スルーホール、６・
・・酸化膜、７・・・ＴｉまたはＳｉｒｇ！！等、８・
・・第２配線層、９・・・絶縁被膜。 特許出願人　日本ビクター株式会社 代表者　埋木　邦夫

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 基体上に第１配線層、層間絶縁膜を形成し、この層間絶
   縁膜を貫通し、前記第１配線層にまで貫通するスルーホ
   ールを形成し、その後に前記層間絶縁膜上に形成された
   第２配線層と第１配線層とが前記スルーホールを介して
   電気的に導通可能となる多層配線構造体の製造方法にお
   いて、 前記層間絶縁膜にスルーホールを形成する工程と、前記
   第１配線層の表面を覆うように薄いＴｉ膜またはＳｉ膜
   を形成する工程と、 前記第２層配線を形成する工程と、 ４００℃〜４５０℃程度の温度で熱処理する工程とから
   なることを特徴とする多層配線構造体の製造方法。