JPH0414823A - 半導体装置の酸化物除去方法及び酸化物除去装置 - 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〕 この発明は、半導体装置の製造工程におけるアルミニウ
ム（Ａ１）合金膜等によって形成された配線パターンの
表面に形成される酸化物を除去するための半導体装置の
酸化物除去方法及び酸化物除去装置に関するものである
。

〔従来の技術〕

半導体装置の製造工程には薄肉状の金属膜からなる微細
な配線パターンを形成する工程があり、現在、この金属
膜の材料として、電気抵抗、加工容品性等の観点から、
Ａ１合金が一般に用いられている。

また近年、半導体装置の高機能化の要求に伴い、半導体
装置単体中に形成される電子素子数が増大すると共に、
電子回路がますます複雑化する傾向にある。そして、−
平面上で形成する配線パターンでは、この複雑な電子回
路を実現することが困難なため、複数の配線パターンを
積層させる所謂、多層配線技術が採用されている。

第２図はその配線パターンの電気的接合部断面を示し、
図において、１はシリコン（Ｓｔ）基板であり、これに
トランジスタ等の半導体素子が形成されている。Ｓｉ基
板１上には、Ｓｉ酸化膜２゜第−層Ａｌ配線３．Ｓｉ酸
化膜４．第二層Ａ９配線５が順次形成されており、Ｓｉ
基板１と第−層ＡＩ配線３間及び第−層Ａｆｌ配線３と
第二層ＡＪ）配線５間が各Ｓｔ酸化膜２，４によって電
気的に絶縁されている。そして第−層Ａｌｌ配線３と第
二層Ａ！ｌ配線５とはスルーホール部６て電気的に接合
されている。

しかしながら、第−層Ａｌ配線３は、一般にスパッタリ
ングによるＡ１合金膜形成、フォトリソクラフィー技術
によるレジスト形成、ドライエツチング、０２プラズマ
アツシングによるレジスト除去の各工程を順次経て形成
されており、これら工程中、Ａ９合金膜は何度も大気に
さらされる。

この際、Ａ９合金膜の表面には大気との接触による５０
人程度の自然酸化膜が形成されるたけてなく、０２プラ
ズマアツシングにより、より厚い層の酸化膜が形成され
、この酸化膜層によって第−層ＡＩ配線３と第二層Ａρ
配線５との確実な電気的接合が得難い欠点があった。

そこで、このＡｇ２Ｏ３からなるＡｆｌ酸化膜層を除去
するため、従来にあってはスパッタエツチング法が採用
されていた。即ち、真空状態とされた装置内で、第二層
ＡＪ）配線５をスパッタリングで形成する直前に、第３
Ａ図に示される如く、第−層Ａ！配線３の表面にＡｒ＋
等の不活性イオンを入射させてＡＩ酸化膜層を除去し、
その後、大気中に取出すことなく、第３Ｂ図に示される
如く、第二層Ａ９配線５用の第二層Ａ１配線膜７を形成
し、スルーホール部６における電気的接合の確実化を図
っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の酸化物除去方法によれば、Ａｒ”
イオン等による単純なイオンスバ・ンタによりＡｇ２Ｏ
３を除去する方式であり、酸化膜層の確実な除去は非常
に困難であった。一方、除去をより完全に行うために不
活性イオンの入射エネルギーを上昇させれば、除去され
たＡｇ２Ｏ３、もしくは同時にスパッタされたＡ９がス
ルーホール部６の側周面に再付着して、スルーホール部
６の側周面を荒らし、スルーホール部６におけるＡ９配
線の信頼性に悪影響を与える問題があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、周囲を荒らすことなく、導電膜表面の酸化物
をより確実に除去できる半導体装置の酸化物除去方法及
び酸化物除去装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段〕 この発明に係る半導体装置の酸化物除去方法は、基板に
形成された導電膜よりなる配線パターンの表面に形成さ
れている酸化物を除去する半導体装置の酸化物除去方法
であって、前記基板を処理容器内に配置する工程と、前
記配置された基板の配線パターン表面の酸化物を還元す
る反応性イオンを発生する反応性ガスを前記処理容器内
に導入する工程と、前記処理容器内に導入された反応性
ガスのプラズマを発生させ、反応性ガスから発生した反
応性イオンで前記酸化物を還元除去する工程とを備えて
なることを特徴とする。

この発明に係る半導体装置の酸化物除去装置は、基板に
形成された導電膜よりなる配線パターンの表面に形成さ
れている酸化物を除去する半導体装置の酸化物除去装置
であって、前記基板を収容する処理容器と、前記酸化物
を還元する反応性イオンを発生する反応性ガスを処理容
器内に導入するガス供給部と、処理容器内で反応性ガス
のプラズマを発生させるプラズマ発生装置とを備えてな
ることを特徴とする。

〔作用〕

この発明の酸化物除去方法によれば、反応性ガスのプラ
ズマによって発生した反応性イオンで、導電膜表面の酸
化物を化学的な還元反応によって除去するため、周囲を
荒らすことなく、酸化物がより確実に除去できる。

またこの発明の酸化物除去装置によって、上記方法が実
施できる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例に係る半導体装置の酸化物
除去装置の概略図を示しており、図において、１１はプ
ラズマ処理容器で、ガス導入口−２、ガス排気口１３を
備えている。１４は高周波電源、１５はマツチングコン
デンサで、処理容器１１内に対向配置された高周波電極
１６．１７に接続されており、プラズマ発生装置を構成
している。

前記ガス導入口１２にはＡＩ酸化物を還元するためのＨ
、Ｃｏ、ＢＣＪ）３等の反応性ガスを供給するガス供給
部１８が接続され、ガス排気口−３には適宜、真空ポン
プ（クライオポンプ、ターボ分子ポンプ）等の真空脱気
装置（図示省略）が接続される。

また１９は真空ウェハ搬送系、２０はＡｆ１合金膜スパ
ッタリング装置で、夫々独立した部屋を有し、処理容器
１１−側に連続状に備えられており、開閉自在に設けら
れた出入口を開操作することによって互いに通過可能と
されている。２１は真空ウェハ搬送系１９のガス排気口
で、上記同様真空ポンプ等の真空脱気装置（図示省略）
が接続され、常に真空引きされた状態とされている。さ
らにスパッタリング装置２０内も適宜、真空脱気装置に
より、真空脱気自在とされている。

次に第１図に示された装置を用いた半導体装置の製造工
程について説明する。

まず最初に、処理容器１１内に、第３Ａ図に示される如
く、上面にＳｉ酸化膜２．第−層ＡＩ配線３．Ｓｉ酸化
膜４を備えたＳｉ基板１を配置する。

次に処理容器１１内の気体を真空脱気装置により真空脱
気して、内部を高真空状態に保ち、その後、ガス導入口
１２から反応性ガスを導入すると共にガス排気口１３か
ら排気して、処理容器１１内を反応性ガスで一定の圧力
に保つ。

この状態で、高周波電源１４をオン操作し、高周波電極
１６．１７間に高周波電源によって発生した高周波電圧
を印加する。この高周波電圧の印加によって処理容器１
１内で反応性ガスのプラズマが発生し、このプラズマ中
で活性化された反応性イオン及び中性ラジカル分子によ
って、５１基板１側のスルーホール部６に位置する第−
屑入９配線３表面に存在するＡｌ酸化膜が還元反応によ
って除去される。

ＡＮ酸化膜を十分に除去した後、夫々真空脱気状態とさ
れている真空ウェハ搬送系１９及びスパッタリング装置
２０と処理容器１１とが互いに連通状とされ、処理後の
Ｓｉ基板１は真空ウェハ搬送系１９のウェハ搬送ロボッ
ト（図示省略）により、大気にさらされることなく、Ａ
ｌ１合金膜スパッタリング装置２０内に搬送され、スパ
ッタリンク装置２０によって第二層Ａ、ｌｌ配線膜７が
形成される。

以下、上記同様にして順次、配線パターンを積層してい
けばよい。

以上の製造方法によれば、スルーホール部６に対応した
第−層ＡＩ配線３表面のＡｌ酸化膜を化学的な還元反応
によって除去するため、より確実な除去が行えると共に
、スルーホール部６側周面を荒らすこともなく、スルー
ホール部６ての第−層Ａｐ配線３と第二層ＡＩ配線５間
の確実な電気的接合が得られ、信頼性の高い多層配線構
造が形成できる。

なお、上記実施例では、プラズマ発生装置として高周波
平行平板放電を用いたものを開示しているが、有磁場マ
イクロ波放電やＥＣＲ放電等を用いてプラズマを発生さ
せる構造としてもよい。

また、導電膜としてＡｆ！合金膜を例示しているが、多
結晶Ｓｔ、　タングステン、チタン等であってもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の酸化物除去方法によれば、反
応性ガスのプラズマを発生させ、反応性ガスから発生し
た反応性イオンで、導電膜よりなる配線パターン表面に
形成されている酸化物を還元除去するため、周囲を荒ら
すことなく、酸化物の除去をより確実に行うことができ
る。従って、より確実な電気的接合が可能となり、半導
体装置の信頼性が向上する効果がある。

また、この発明の酸化物除去装置によって、上記方法が
実施できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による半導体装置の酸化物
除去装置の概略断面図、第２図は多層配線構造中のスル
ーホール部の概略断面図、第３Ａ図、ＪＲ３Ｂ図はそれ
ぞれ従来におけるスパッタエツチング法による製造工程
を示す概略断面図である。 図において、１はＳｉ基板、３は第−層ＡＩ配線、１１
はプラズマ処理容器、１２はガス導入口、１３はガス排
気口、１８はガス供給部、１９は真空ウェハ搬送系、２
０はＡ１合金膜スパッタリンク装置である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板に形成された導電膜よりなる配線パターンの
   表面に形成されている酸化物を除去する半導体装置の酸
   化物除去方法であって、 前記基板を処理容器内に配置する工程と、 前記配置された基板の配線パターン表面の酸化物を還元
   する反応性イオンを発生する反応性ガスを前記処理容器
   内に導入する工程と、 前記処理容器内に導入された反応性ガスのプラズマを発
   生させ、反応性ガスから発生した反応性イオンで前記酸
   化物を還元除去する工程と を備えてなることを特徴とする半導体装置の酸化物除去
   方法。
2. （２）基板に形成された導電膜よりなる配線パターンの
   表面に形成されている酸化物を除去する半導体装置の酸
   化物除去装置であって、 前記基板を収容する処理容器と、 前記酸化物を還元する反応性イオンを発生する反応性ガ
   スを処理容器内に導入するガス供給部と、処理容器内で
   反応性ガスのプラズマを発生させるプラズマ発生装置と を備えてなることを特徴とする半導体装置の酸化物除去
   装置。