JPH02137329A - 多層配線用Ａｌ薄膜 - 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Ａｌ配線上に絶縁膜あるいは半導体膜が形成さ
れる多層配線用Ａｌ薄膜に関する。

〔従来の技術およびその問題点〕

一般に、Ａｌの多層配線上にＳｉＮ：Ｈ２ＳｉＯ３，５
ｉＯＮ等の絶縁膜、あるいはａ−８ｉ　：Ｈ，ａ−８ｉ
　：０：Ｈ膜等の半導体膜を形成する場合、Ａｌのステ
ップ形状によって、それらの膜厚形状や膜質が変化する
ことが知られている（例えば、超ＬＳＩプロセスデータ
ハンドブック、サイエンスフォーラム社、Ｐ３２３．３
２４）。すなわち５段差のある基板を薄膜で被覆する場
合、凹凸の激しい表面では、薄膜は部分的に薄くなり、
デバイスの歩留りや信頼性の点で問題となっていた。

従来、ステップカバレージを向上させる手段としては、
被覆膜（カバレージ）を制御する手段が知られている。

例えば、基板温度を上昇させ、基板表面での粒子の移動
度を上げる方法、またステップ側面への入射粒子を増加
させるために斜め蒸着や薄膜形成時の圧力を最適化させ
る方法、さらに膜質の弱い所をエツチングしながら薄膜
を形成する平坦化技術等がこれである。

ステップカバレージを向上させる別のアプローチとして
、ステップの形状の制御がある。これはステップの傾斜
がきついとその側面に着く膜の密度が低下するだけでな
く、ステップ部の頂点や底部の曲率半径が小さいと、そ
の付近に形成された絶縁膜や半導体膜に密度の低下やボ
イドの発生が見られることから、ステップ形状をゆるや
かな傾斜にしてこれを防ぐ方法である。

標準的なウェットエツチングによってＡｌ配線部を作製
する場合、ステップの傾斜がゆるやかでも第２図に示す
ようにステップの頂点部の曲率半径が小さくなることが
多い。なお、第２図において、１はレジスト層、３はＡ
ｌ層、４は下地層を示す。

これを防止する手段として、Ａｌ層３とレジストＷ１１
との間に多孔性のアルミナ層２′を形成する方法が提案
されている（　Ｔ　、　Ａ　ｇａｔｓｕｍａｅｔ　ａｌ
　：　Ｊ　、　Ｅ　、　Ｓ　、、１２２，８２５（１９
７５）またはフォトエツチングと微細加工総合電子出版
社Ｐ８５）。

これを第３図にに示す。この方法によると、レジスト層
１の下のアルミナ層２′がエッチ液に対してＡｌのエツ
チング速度に比較して速いのでＡｌ層３のアンダーカッ
トが増加してゆるやかな傾□斜にエツチングされるよう
になる。しかしながら、多孔性のアルミナ層２′は比抵
抗が高いために他の導体とのコンタクトをとるためには
その部分を除去せねばならない。また、多孔性のアルミ
ナ層２′の形成は陽極酸化によるため、工程が複雑化す
るという問題点を有するものであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は上記した従来技術の問題点を改善し、レジスト
層とエッチ液を用いたＡｌ配線形成時にゆるやかな傾斜
のステップ形状の制御を可能とし、Ａｎ配繰上に絶縁膜
や半導体膜を形成する場合に良好なステップカバレージ
をもたせた多層配線用Ａｌ薄膜を提供することを目的と
するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明はＡｌ配線上に絶縁膜あるいは半導体膜が形成さ
れる多層配線用Ａｌ薄膜において、前記Ａｌ薄膜が密度
の異なる少なくとも２層の構成を有し、Ａｌ薄膜層のレ
ジスト層と接する面側に低密度のＡｌ層が配置されたこ
とを特徴とするものである。

本発明でいう低密度のＡｌ層とはその密度が１．４〜２
．０ｇ／ｆｆｌ、好ましくは１．５〜１．８ｇ／ｃｄの
ものをいい、その膜厚は１００〜１０００人、好ましく
は１００〜２００人程度とする。

第１図は本発明の構成においてエッチ液によりエツチン
グした場合の模式図を示すものである。この第１図にお
ける低密度Ａｌ７ｆｊ２は前述のような密度を有し１通
常のＡｌ薄膜の密度２．３〜２；４ｇ／ｃｎ？に対し、
相対的に低密度を有するものである。このＡｌｙ／Ｂ３
と低密度１０層２とは第１図では２層で示されているが
、２以上の層構成であってもよい。この場合にはレジス
ト層１に接する面側のＡｌ層になるに従って密度が小さ
くなるように構成する。第１図に示すように、上記の如
き構成のものをエッチ液によりエツチングすると、低密
度１０層２のエッチ液に対するエツチング速度がＡｌ層
３のエツチング速度に比べて大きいためにＡｌ層３とレ
ジスト層１の間にエッチ液が速やかに浸透し、ゆるやか
な傾斜のスッテプが得られる。この点は第２図に示した
多孔性アルミナ層２′と同様ではあるが、本発明の低密
度１０層２は抵抗が低く、また膜厚を十分に薄く形成で
きるので、他の導体とコンタクトをとる場合にも除去す
る必要がなく、さらに低密度１０層２はＡｌ層３の形成
に続いてほぼ同時に連続して形成できるものである。

次に、低密度１０層２を例として真空蒸着法を用いて形
成する場合を第４図を参照して説明する。

まず、真空室６内の回転機構５に下地層４をセットし、
ベース圧力として約２　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ台まで予
備排気した後、同じ真空室６内にセットされた蒸着源８
を加熱することによりＡｌを蒸着させる。この時の真空
室６内の圧力は約１×１０−’Ｔｏｒｒである。これに
より、下地Ｍ４上にＡｌ層３が約９０００人形成される
。続いて、真空室６内にバリアプルリークバルブ７を通
して空気を送り込み、圧力計９にて圧力を確認しながら
圧力を２　Ｘ　１０””〜２　Ｘ　１Ｏ−３Ｔｏｒｒ台
に設定する。

そして、Ａｌ蒸着を続けることにより、約５００人の低
密度Ａｌ層２形成される。このように、低密度Ａｌ層２
の密度は主に蒸着中の真空室内の圧力によって自由にコ
ントロールでき、典型的な値としては、圧力４　Ｘ　１
０−’Ｔｏｒｒで密度約１．５ｇ／−である。そしてこ
の時の低密度Ａｌ層の比抵抗は３．０〜３．３μΩｃｍ
であり、導体とも良好なコンタクトがとれるものである
。

このようにして得られたＡｌ層暎のエツチング工程を次
に説明する。Ａｌ薄膜の表面、この場合には低密度Ａｌ
層２上にレジスト層１として１例えば東京応化工業課０
ＭＲ６３を用い、約３μｍの厚さでレジスト層１を形成
する。次にエッチ液（Ｈ，ＰＯ４，ＨＮ○、、ＣＨ，Ｃ
０ＯＨ。

Ｈ２Ｏ等）４０℃中でＡｌ層（２と３）を同時エツチン
グする。この時、上述した典型的な低密度Ａｌ層２の密
度を１．５ｇ／ａｌとすると、この低密度へΩ層２のエ
ツチング速度は約５０人／Ｓで、Ａｌ層３の約１．６倍
のエツチング速度を有する。

第５図には、第２図に示した如き従来の条件でエツチン
グした後、レジスト層１を剥離除去し、その上にＧＤ法
によるＰ−８ｉＮ：Ｈ膜１０を約１μ曽の厚さで堆積し
た場合の典型的な実験例を示す説明図である。このよう
に、従来方法ではステップ部の頂点の曲率半径が小さく
。

この上に製膜されるＰ−８ｉＮ：Ｈ膜１０にクラックに
やボイドＶが発生しやすくなるものである。

これに対し、本発明による実験例では第６図に示される
ように、ステップ部の傾斜がゆるやかでステップ部の頂
点の角度が鈍角である特徴を有しており、　Ｐ−８ｉ　
Ｎ　：　ＨｌｌｉｌＯのステップカバレージも良好であ
る。なお、第６図（ａ）は密度１．５ｇ／ａｄ、膜厚２
００人の低密度Ａｌ！！２を設けた場合、（ｂ）は密度
２．０ｇ／ａ＆、膜厚１００人の低密度Ａｌ層２を設け
た場合をそれぞれ示す。

Ｐ−８ｉＮ：Ｈ膜１０の製膜条件は、基板温度２８０℃
、ＲＦパワー３００Ｗ、　Ｓ　ｉ　Ｈ４４０ＳＣＣＭ、
ＮＨ。

２００ＳＣＣＭ、　Ｎ、６００ＳＣＣＭ、電極間距離３
０ｎｕａとした。

（発明の効果） 以上のような本発明によれば、Ａρ薄膜を密度の異なる
少なくとも２層構成とし、このＡｌ薄膜層のレジスト層
と接する面側に低密度のＡｌ層が配置されるため、従来
に比ベニ程数が少なく、Ａｌ配線のテーパーエツチング
が可能となり、良好なステップカバレージおよび良好な
導体とのコンタクトが図れる多層配線用Ａｌ薄膜が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成のものをエツチングした場合の説
明図である。 第２図および第３図は従来例のものをエツチングした場
合の説明図である。 第４図は本発明に係る多層配線用Ａｌ薄膜を形成する場
合の一例として真空蒸着による場合の説明図である。 第５図は第２図に示した従来例によりエツチングした後
、Ｐ　−Ｓ　ｉ　Ｎ　：　Ｈ膜を製膜した場合の説明図
である。 第６図は本発明に係る多層配線用Ａｌ薄膜をエツチング
した後、Ｐ−３ｉＮ：Ｈ膜を製膜した場合の説明図であ
る。 １・・・レジスト層　　　　　２・・・低密度Ａｌ層２
′・・・多孔性アルミナ層　３・・・Ａｌ層４・・・下
地層　　　　　　　５・・・回転機構６・・・真空室 ７・・・バリアプルリークバルブ ８・・・蒸着源　　　　　　　９・・・圧力計１０・・
・Ｐ−８ｉ　Ｎ　：　Ｈ暎 帛！ 圓 帛２０ 尾３図 鳥４図 帛５図 「 （ω （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、Ａｌ配線上に絶縁膜あるいは半導体膜が形成される
   多層配線用Ａｌ薄膜において、前記Ａｌ薄膜が密度の異
   なる少なくとも２層の構成を有し、Ａｌ薄膜層のレジス
   ト層と接する面側に低密度のＡｌ層が配置されたことを
   特徴とする多層配線用Ａｌ薄膜。