JPH05144948A - 化学的気相成長法における前処理方法 - Google Patents

化学的気相成長法における前処理方法

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JPH05144948A
JPH05144948A JP33290791A JP33290791A JPH05144948A JP H05144948 A JPH05144948 A JP H05144948A JP 33290791 A JP33290791 A JP 33290791A JP 33290791 A JP33290791 A JP 33290791A JP H05144948 A JPH05144948 A JP H05144948A
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JP
Japan
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aluminum wiring
chemical vapor
insulating layer
wiring
vapor growth
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JP33290791A
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English (en)
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Toshiaki Hasegawa
利昭 長谷川
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】CVD法にてアルミニウム配線上に接続孔を形
成する場合に、アルミニウム配線の表面に生成したAl
3やAl23等の反応生成物や不純物を確実に除去し
得る、CVD法における前処理方法を提供する。 【構成】本発明は、アルミニウム配線上に層間絶縁層を
形成し、該層間絶縁層に開口部を設けた後、化学的気相
成長工程において開口部に配線材料を形成する化学的気
相成長法における前処理方法であり、(イ)化学的気相
成長工程より以前に、アッシング処理及び水洗処理を含
む、アルミニウム配線のエッチング処理を行い、(ロ)
化学的気相成長工程の最初の段階において、アルミニウ
ム配線を再度エッチングすることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、半導体装置の製造方法に関し、
更に詳しくは、化学的気相成長法(CVD法)における
前処理方法に関する。
【産業上の利用分野】
【0002】半導体装置においては、下層のアルミニウ
ム配線と上層の配線を電気的及び機械的に接続するため
に、微細なコンタクトホールあるいはビアホール(以
下、単に接続孔ともいう)が形成される。接続孔は、下
層のアルミニウム配線上に形成された層間絶縁層に開口
部を設け、かかる開口部に配線材料を埋め込むことによ
って形成される。
【0003】微細な開口部を埋め込む技術として、高融
点金属CVD法が注目されている。高融点金属CVD法
は、従来の高融点金属スパッタ法と比較して、優れたス
テップカバレッジ及び埋め込み能力を有する。例えば、
タングステンCVD法では、WF6ガス/SiH4ガス及
びH2ガスが使用される。そして、SiH4ガス及びH2
ガスによりWF6が還元されることによって生成するタ
ングステンを開口部の内部に堆積させ、これによって接
続孔を形成する。
【0004】高融点金属CVD法には、ブランケットC
VD法及び選択CVD法がある。高融点金属ブランケッ
トCVD法では、アルミニウム配線上に層間絶縁層を形
成し、かかる層間絶縁層に開口部を設ける。そして、層
間絶縁層の表面及び開口部の内部にCVD法にて高融点
金属を堆積させた後、エッチバックによって開口部の内
部にのみ高融点金属を残す。これによって開口部の内部
に高融点金属から成るメタルプラグが形成された接続孔
を形成する。高融点金属選択CVD法は、高融点金属が
絶縁膜表面では成長し難いことを応用し、CVD法にて
選択的に開口部の内部にのみ高融点金属を成長させ、こ
れによって開口部の内部に高融点金属から成るメタルプ
ラグが形成された接続孔を完成させる方法である。
【0005】選択CVD法は、原理的には接続孔のアス
ペクト比に関係なく、接続孔あるいは半導体基板表面に
形成されたトレンチを高融点金属にて埋め込むことがで
き、プロセス的にはブレークスルーの大きな技術であ
り、次世代以降の0.35ミクロンルールのULSIプ
ロセスへの適用が期待されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】例えばタングステンを
高融点金属として用いたCVD法にてアルミニウム配線
上に接続孔を形成する場合、アルミニウム配線の表面と
タングステンとの界面にAlF3やAl23が残留し、
その結果、コンタクト抵抗が増加したり、コンタクト抵
抗がばらつくといった問題が生じる。通常、層間絶縁層
に開口部を設けるために、リアクティブ・イオン・エッ
チング(RIE)によって層間絶縁層をエッチングす
る。このRIEにおいてはフッ素(F)イオンが使用さ
れるので、配線のアルミニウムとFイオンが反応してA
lF3が生成する。また、RIEで開口部を形成した
後、レジストを除去するために酸素プラズマ処理が必要
とされる。酸素プラズマ処理によってAl23が生成す
る。
【0007】AlF3あるいはAl23が生成するとい
う問題を解決するためには、アルミニウム配線の露出部
分をエッチングしてこれらを除去すればよい。AlF3
あるいはAl23をエッチングするためには、塩素(C
l)を含むガス系でRIEを行うことが望ましい(19
90年秋応用物理学会予稿集、pp. 596、27p−E−
13 「W選択CVDによるAl上のスルーホールへの
埋め込み」参照)。しかし、塩素を含むRIEを行うだ
けでは、塩素によってアルミニウム配線にアフターコロ
ージョンが発生するという問題がある。
【0008】また、CVDの最初の工程で、プラズマモ
ードにてAlF3をエッチングすることは可能だが、A
23はエッチングされずに残存するという問題があ
る。
【0009】従って、本発明の目的は、CVD法にてア
ルミニウム配線上に接続孔を形成する場合に、アルミニ
ウム配線の表面に生成したAlF3やAl23等の反応
生成物や不純物を確実に除去し得る、CVD法における
前処理方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、アルミニウム
配線上に層間絶縁層を形成し、該層間絶縁層に開口部を
設けた後、化学的気相成長工程において開口部に配線材
料を形成する化学的気相成長法における前処理方法であ
る。そして、上記の目的を達成するために、本発明の前
処理方法は、(イ)化学的気相成長工程より以前に、ア
ッシング処理及び水洗処理を含む、アルミニウム配線の
エッチング処理を行い、(ロ)化学的気相成長工程の最
初の段階において、アルミニウム配線を再度エッチング
することを特徴とする。
【0011】本発明における化学的気相成長法(CVD
法)には、ブランケットCVD法、選択CVD法等の各
種CVD法が含まれる。また、配線材料として、W、M
o、Cu等の金属のみならず、W、Mo、Ti、Ta、
Co、Ni等の高融点金属シリサイド、ポリシリコン等
が含まれる。層間絶縁層として、SiO2、PSG、B
SG、BPSG、SOG等を用いることができる。アル
ミニウム配線を構成する材料としては、Al、Al−S
i、Al−Si−Cu、Al−Ge、Al−Ge−Si
を例示することができる。
【0012】上記(イ)の工程におけるエッチング処理
は、塩素(Cl)を含むガス系でRIEを行うことが望
ましい。また、アッシング処理は酸素プラズマエッチン
グにて行うことが好ましい。
【0013】
【作用】RIEによって層間絶縁層に開口部を形成する
と、アルミニウム配線の表面にはAlF3やAl23
の反応生成物あるいは不純物が生成する。これらの生成
物は、例えば塩素を含むガス系のRIEによるアルミニ
ウム配線のエッチング処理にて除去することができる。
このRIEによって発生する虞れのあるアルミニウム配
線のアフターコロージョンは、アッシング処理及び水洗
処理を行うことによって防止することができる。これら
の処理によってアルミニウム配線の表面にはAl23
薄膜が形成されるが、アルミニウム配線の再度のエッチ
ング工程で除去される。このように、それぞれのエッチ
ング方法の長所を組み合わせることによって、アルミニ
ウム配線の表面から不純物を除去することができる。
【0014】
【実施例】以下、図面を参照して、配線材料としてタン
グステンを用いる選択タングステンCVD法に本発明の
前処理方法を適用する実施例に基づき、本発明を詳述す
る。
【0015】先ず、半導体基板10の表面に、500n
m厚さのSiO2から成る絶縁層12を形成し、次い
で、その上に500nm厚さのAlSiから成る配線層
14を形成する(図1の(A)参照)。その後、配線層
14を通常の方法にてパターニング及びエッチングし
て、アルミニウム配線16を形成する(図1の(B)参
照)。次いで、その上に、500nm厚さのSiO2
ら成る層間絶縁層18を形成する(図1の(C)参
照)。
【0016】この層間絶縁層18の上に、フォトレジス
ト法にてパターニングされたレジスト20を形成する
(図1の(D)参照)。次に、フッ素系のガスを使用し
たRIEにて層間絶縁層18をエッチングし、開口部2
2を形成する。その後、レジスト20を酸素プラズマ処
理にて除去する(図2の(A)参照)。この酸素プラズ
マ処理の条件は、例えば、RFパワー200W、温度2
00゜Cにて40分間である。これらの処理の結果、先
に述べたように、開口部22の底部に位置するアルミニ
ウム配線の表面には、AlF3及びAl23が生成す
る。図2の(A)において、これらのAlF3及びAl2
3を、参照番号24で表す。
【0017】次に、本発明の前処理方法の内のエッチン
グ処理を行う。即ち、先ずAlF3及びAl23の除去
のために、塩素系のガスを使用したRIEを行う。この
RIEは、有磁場マイクロ波エッチング装置を使用し、
以下の条件にて行うことができる。 BCl3/Cl2=50/10sccm RFパワー 15W μ波パワー 300W 圧力 3Pa この塩素系のガスを使用したRIEを行うことによっ
て、AlF3及びAl23は除去される。
【0018】その後、アフターコロージョン防止のため
に、酸素プラズマによるアッシング処理を行う。このア
ッシング処理の条件は、例えば、RFパワー100W、
常温にて15秒とすることができる。このアッシング処
理は、レジスト20の除去の際の酸素プラズマ処理ほど
過酷な条件では行われないので、AlF3は生成しな
い。
【0019】更にアルミニウム配線の表面に付着した塩
素を除去するために、純水を使用した水洗処理を施す。
これらの処理を行うことによって、アルミニウム配線の
表面には薄いAl23が形成される(図2の(B)参
照)。尚、図2の(B)において、かかるAl23の薄
膜を参照番号26で示す。
【0020】次に選択タングステンCVDから成る化学
的気相成長工程を行う。選択タングステンCVDの最初
の段階は、本発明の前処理方法を構成するアルミニウム
配線の再度のエッチング工程である。この再度のエッチ
ング工程は、コールドウォールLP−CVD装置を使用
して、以下の条件で行うことができる。 BCl3/Ar=50/5sccm RFパワー 50W 圧力 5Pa この再度のエッチング工程で、Al23の薄膜26がア
ルミニウム配線の表面から除去される。
【0021】引き続いて、従来の選択タングステンCV
Dによって、開口部にタングステンプラグ28の形成を
行う(図2の(C)参照)。尚、アルミニウム配線の表
面にAl23が再び形成されないように、アルミニウム
配線の再度のエッチング工程の直後に、同一CVD装置
を使用して、即ち所謂「in−situ」状態で、タン
グステンプラグの形成を行う必要がある。タングステン
プラグを形成するための条件は、以下のとおりとするこ
とができる。 WF6/SiH4/Ar=10/7/15sccm 温度 260゜C 圧力 5Pa
【0022】以上、好ましい実施例に基づき本発明を説
明したが、各工程の条件を使用する装置等に依存して適
宜変更することができる。配線材料としてタングステン
を用いて実施例を説明したが、タングステンの代わりに
Mo、Cu等の金属、あるいはW、Mo、Ti、Ta、
Co等の高融点金属シリサイドやポリシリコン等を用い
ることもできる。
【0023】また、本発明の前処理方法は、選択CVD
法のみならず、ブランケットCVD法等各種のCVD法
にも適用することができる。
【0024】
【発明の効果】本発明の前処理方法によれば、層間絶縁
層のエッチング工程やレジスト除去工程で生成した、ア
ルミニウム配線の表面上のAlF3、Al23等の反応
生成物や不純物を除去することができる。これによっ
て、コンタクト抵抗の低下あるいはコンタクト抵抗のば
らつき防止を達成することができ、半導体装置の配線接
続部の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の前処理方法の各工程を示すための、半
導体素子の模式的断面図である。
【図2】図1に引き続く各工程を示すための、半導体素
子の模式的断面図である。
【符号の説明】
10 半導体基板 12 絶縁層 14 配線層 16 アルミニウム配線 18 層間絶縁層 20 レジスト 22 開口部 24 AlF3及びAl23 26 Al23 28 プラグ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルミニウム配線上に層間絶縁層を形成
    し、該層間絶縁層に開口部を設けた後、化学的気相成長
    工程において開口部に配線材料を形成する化学的気相成
    長法において、 (イ)化学的気相成長工程より以前に、アッシング処理
    及び水洗処理を含む、アルミニウム配線のエッチング処
    理を行い、 (ロ)化学的気相成長工程の最初の段階において、アル
    ミニウム配線を再度エッチングすることを特徴とする前
    処理方法。
JP33290791A 1991-11-22 1991-11-22 化学的気相成長法における前処理方法 Pending JPH05144948A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015129212A1 (ja) * 2014-02-26 2015-09-03 株式会社Joled 電子デバイスおよびその製造方法
JPWO2015194128A1 (ja) * 2014-06-19 2017-04-20 株式会社Joled アクティブマトリクス型表示パネルの製造方法とアクティブマトリクス型表示パネル

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