JPH05183058A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH05183058A
JPH05183058A JP54792A JP54792A JPH05183058A JP H05183058 A JPH05183058 A JP H05183058A JP 54792 A JP54792 A JP 54792A JP 54792 A JP54792 A JP 54792A JP H05183058 A JPH05183058 A JP H05183058A
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JP
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hole
wiring
resist
insulating film
etching
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JP54792A
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Daishiyoku Shin
大▲堤▼ 申
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 配線接続用スルーホールの形成方法に関し、
スルーホール開口時にスルーホール側壁面及び底面に残
留する有機ポリマーの除去を完全にして、配線層間接続
のコンタクト抵抗の経時劣化を防止することをを目的と
する。 【構成】 配線金属膜3上に設けられた絶縁膜4に該配
線金属膜3面を表出するスルーホール7を形成するに際
して、レジスト6をマスクにし、該絶縁膜に対し活性な
エッチングガスによるドライエッチング手段により該絶
縁膜4に該配線金属膜3面を表出するスルーホール7を
形成する工程と、該レジスト6を、該配線金属3に対し
活性なガスを含む酸素ガスによるプラズマエッチング手
段により除去する工程を有するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法、
特に配線接続用スルーホールの形成方法に関する。
【0002】LSI等の半導体ICにおいては高集積化
による半導体素子の縮小及び配線ピッチの縮小に伴っ
て、配線層間をコンタクトするスルーホールも縮小され
てきている。
【0003】そして、このスルーホールの縮小に伴っ
て、スルーホール開孔時にスルーホール内面に付着して
残留する異物残渣に起因する経時的なコンタクト障害が
顕在化してきており、対策が望まれている。
【0004】
【従来の技術】例えばアルミニウム(Al)若しくは、Al−
シリコン(Si)、Al−Si−銅(Cu)等のAl合金薄膜による多
層配線の形成工程において、下層Al配線上の絶縁膜に上
層配線とコンタクトをとるためのスルーホールを形成す
るに際しては、従来、図3の工程断面図を参照して示す
下記の方法が用いられていた。
【0005】図3(a) 参照 即ち、下層絶縁膜52上に下層Al配線53を形成し、この下
層Al配線53形成面上に下層Al配線53上及び下層絶縁膜52
上を覆う燐珪酸ガラス(PSG)等の層間絶縁膜54を形
成した後、先ず、前記層間絶縁膜54上に、スルーホール
57形状に対応するエッチング用開孔55を有するレジスト
膜56を形成する。
【0006】図3(b) 参照 次いで、上記レジスト膜56をマスクにし、層間絶縁膜54
に対して活性を有しアルミニウム配線に対して非活性の
ガスである例えば4弗化炭素(CF4) と3弗化メタン(CHF
3)の混合ガスを用い異方性を有するリアクティブイオン
エッチング手段によって、前記エッチング用窓55を介し
その下部の層間絶縁膜53を下層アルミニウム配線53が表
出するまで選択的にエッチング除去し、上記層間絶縁膜
54にスルーホール57を開口する。この際、レジスト膜56
のエッチング用窓55の側壁面55s及びスルーホール57の
側壁面57a 及び底面57b に、レジストやエッチングガス
中に含まれる炭素(C) 、水素(H) 、弗素(F) 、酸素(O)
により形成され、且つスルーホール57貫通後のオーバエ
ッチングによってスパッタする下層配線金属即ちAlを含
んだ有機ポリマー58s 、58a 、58b が堆積する。このポ
リマー58s、58a 、58b の堆積は、スルーホール57が微
細化されるに伴って生ずるエッチング速度のバラツキを
カバーして基板面全面のスルーホール57の形成を確実に
するために、オーバエッチングを多めに行うことにより
一層顕著になる。
【0007】図3(c) 参照 次いで、周知のバレル型アッシング装置内において、マ
スクに用いたレジスト膜56を、 100℃程度の低温に加熱
しながらO2ガスのプラズマによりアッシング除去する。
この際、レジスト膜56のエッチング用開孔55の側壁面に
堆積している有機ポリマー58s はレジスト膜56と共に除
去されるが、スルーホール57の側壁面57a 及び底面57b
に堆積している有機ポリマー58a 及び58b は除去されず
に残留する。なお上記アッシングには、平行平板型の枚
葉式アッシング装置を用いることもあるが、結果は同様
である。
【0008】図3(d) 参照 次いで、上記アッシング後の基板を常温の濃硝酸(例え
ば67wt% )中に30〜60秒浸漬し、前記有機ポリマー58a
及び58b を溶解除去し、スルーホール57の形成を完了す
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、上記従
来の方法において、スルーホール57の開口に際してスル
ーホール57の側壁面57a 及び底面57b に堆積した有機ポ
リマー58a 、58b 等が濃硝酸による浸漬処理により溶解
除去される。
【0010】しかしながら、スルーホールが微細化さ
れ、前記スルーホール57開口の際のリアクティブイオン
エッチング処理が一層オーバエッチング気味に行われる
ようになると、このエッチング中にスルーホール57の側
壁面57a や底面57b 、特に底面57b に堆積する前記有機
ポリマー58b に含まれるアルミニウムの量が多くなり、
そのために濃硝酸に対して難溶性になって、前記濃硝酸
の浸漬処理によっては完全に除去しきれなくなる。そし
て、一部スルーホール57の底面57b 即ちスルーホール57
内に表出する下層配線53面にごく薄く残留することがあ
る確率で発生し、その検出も極めて困難である。そのた
めに上記残留有機ポリマー58b が、スルーホール57上に
堆積されスルーホール57を介して下層Al配線53にコンタ
クトする上層Al配線と下層Al配線53との間に介在するこ
とになり、この残留有機ポリマー58b に起因するボイド
の発生等によって経時的なコンタクト抵抗の劣化をもた
らすという問題があった。
【0011】そこで本発明は、スルーホール開口時にス
ルーホール側壁面及びスルーホール底面に表出する下層
配線面に堆積する有機ポリマー被膜が完全に除去できる
レジストアッシングの方法を提供し、配線間のコンタク
ト抵抗の経時劣化を防止することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決は、配線
金属膜上に設けられた絶縁膜に該配線金属膜面を表出す
るスルーホールを形成するに際して、レジストをマスク
にし、該絶縁膜に対し活性なエッチングガスによるドラ
イエッチング手段により該絶縁膜に該配線金属膜面を表
出するスルーホールを形成する工程と、該レジストを、
該配線金属に対し活性なガスを含む酸素ガスによるプラ
ズマエッチング手段により除去する工程、若しくは、レ
ジストをマスクにし、該絶縁膜に対し活性なエッチング
ガスによるドライエッチング手段により該絶縁膜に該配
線金属膜面を表出するスルーホールを形成する工程と、
該レジストを酸素ガスによるプラズマエッチングにより
アッシング除去する工程と、該スルーホールの側面及び
底面に付着する前記アッシングの残渣を、該配線金属に
対し活性なガスを含む酸素ガスによるプラズマエッチン
グ手段により除去する工程を有する本発明による半導体
装置の製造方法によって達成される。
【0013】
【作用】本発明の方法においては、レジストをマスクに
しリアクティブイオンエッチングによって層間絶縁膜に
スルーホールを開口した際に、スルーホールの側壁面及
び底面に堆積し、且つ下層配線面のスパッタによって生
ずる下層配線材料粒子の混入によって通常の酸素プラズ
マのみを用いたレジストアッシング処理では灰化され難
くなっている有機ポリマー被膜を、レジストのアッシン
グガスである酸素ガスに下層配線材料のエッチングガス
を少量添加したガスを用いてレジストのアッシングを行
い、プラズマ励起された前記下層配線材料のエッチング
ガスにより前記有機ポリマー中に含まれる下層配線材料
のスパッタ粒子を溶解し、これによってプラズマ励起さ
れた酸素による有機ポリマーの完全灰化除去を容易にす
るものである。そして、これによって、スルーホールを
開口し、レジストマスクを除去した後に、スルーホール
の側壁面及び底面に有機ポリマーの薄膜残渣が残留する
のが回避され、このスルーホールを介して接続される下
層配線と上層配線間のコンタクト抵抗の経時的劣化が防
止される。
【0014】
【実施例】以下本発明を、図示実施例により具体的に説
明する。図1は本発明の一実施例の工程断面図、図2は
本発明の他の実施例の工程断面図である。全図を通じ同
一対象物は同一符合で示す。
【0015】図1(a) 参照 本発明の方法によるスルーホール形成技術を用いて半導
体装置の多層配線を形成するに際しては、従来同様に、
例えばAl若しくはその合金からなる下層Al配線3の形成
された下層絶縁膜2上にCVD法により PSG等からなる
厚さ 0.5〜1μm程度の層間絶縁膜4を形成した後、従
来同様この層間絶縁膜4上に、通常のフォトプロセスを
用い、スルーホールに対応する例えば 0.5〜1μm角程
度のエッチング用窓5を有するレジスト膜6を形成す
る。1は半導体基板を示す。
【0016】図1(b) 参照 次いで、上記レジスト膜6をマスクにし、通常通り塩素
(Cl)系のガス例えば3塩化硼素(BCl3)等を用いるリアク
ティブイオンエッチング(RIE) 処理により前記レジスト
膜6のエッチング用窓5下部の層間絶縁膜4を選択的に
エッチング除去してスルーホール7を形成する。なお、
このRIE 処理は基板面内全域に分散するスルーホールを
総て完全に開口させるために、オーバエッチングを加え
て行われる。そのため、このRIE 処理により、前記エッ
チング用窓5の側壁面5s、スルーホール7の側壁面7a及
び底面7bには下層Al配線3の表出面からスパッタしたAl
粒子を含む有機ポリマー8即ち8s、8a、8bがそれぞれ堆
積被着する。
【0017】図1(c) 参照 次いで、本発明の方法においては、配線材料であるAlに
活性なCl系のガスを通常の酸素(O2)のみのアッシングガ
スに 0.001〜10%程度の割合で添加し、例えば通常の平
行平板型の枚葉式アッシング装置内においてレジストの
アッシング処理を行う。
【0018】その際のアッシング条件は、例えば次の通
りである。レジストアッシング条件 O2 流量 300 sccm Cl2 流量 3 sccm 反応圧力 0.3 Torr RFパワー 500 W(13.56MHz) 処理時間 120 sec このアッシングにおいて、レジスト膜6がアッシング除
去されると共にレジスト膜6のエッチング用窓5の側壁
面に被着している有機ポリマー8sが除去され、且つCl2
及びO2との反応によりスルーホール7の側壁面7a及び底
面7bに被着しているAl粒子を含む有機ポリマー8a、8bも
完全に除去され、清浄な下層Al配線3面の表出するスル
ーホール7が形成される。なおスルーホール7の側壁面
7aに被着していた1000Å程度の厚さの有機ポリマー8aが
除去されたことはSEMにより確認され、スルーホール
7の底面7bに被着していた極めて薄い 100Å以下程度の
厚さの有機ポリマー8bが除去されたことは、当該底面即
ち下層Al配線3表出面の吸着ガス分析により確認され
る。
【0019】図1(d) 参照 以後、通常のスパッタ及びパターニング手段を経て、上
記スルーホール5上を通る上層の例えばAl配線9を形成
し、多層配線が完成する。
【0020】また、本発明に係るスルーホールの形成
は、以下の他の実施例に示す方法によっても行われる。 図2(a) 参照 即ち、前記実施例同様に、下層Al配線3の形成面上を覆
う層間絶縁膜4上にスルーホールに対応するエッチング
用窓5を有するレジスト膜6を形成し、このレジスト膜
6をマスクにしてRIE 処理によりスルーホール7を開孔
する。この際前記実施例同様にエッチング用窓5の側壁
面5s、スルーホール7の側壁面7a、底面7bに、Al粒子を
含む有機ポリマー8s、8a、8bがそれぞれ堆積被着する。
【0021】図2(b) 参照 次いで上記基板を例えば平行平板型の枚葉式アッシング
装置内に配置し、 O2 ガスのみをエッチングガスにして
通常の条件で第1次のアッシング処理を行い、レジスト
膜6を完全にアッシング除去する。
【0022】この O2 ガスのみの第1次アッシングで、
エッチング用窓5の側壁面5sに被着しているAl粒子を含
む有機ポリマー8sはレジスト膜6と共にリフトオフされ
るが、スルーホール7の側壁面7a及び底面7bに被着して
いるAl粒子を含む有機ポリマー8a及び8b除去されず残留
する。
【0023】図2(c) 参照 次いで、上記 O2 のみによるレジストアッシングを完了
した後、上記アッシング装置内において、引き続いて配
線材料であるAlに活性なCl系のガスを、通常の酸素(O2)
のみのアッシングガスに 0.001〜10%程度の割合で添加
してなる例えば前記実施例同様の混合ガスをアッシング
ガスとして用い、前記実施例と同様な条件で第2次のア
ッシング処理を行う。この第2次アッシング処理におい
て、Cl2 及びO2との反応によりスルーホール7の側壁面
7a及び底面7bに被着して残留しているAl粒子を含む有機
ポリマー8a、8bは完全に除去され、清浄な下層Al配線3
面の表出するスルーホール7が形成される。
【0024】そして以後、前記実施例の図1(d) の工程
を経て、多層配線が完成する。なお、本発明に係るアッ
シング処理方法は、上記平行平板型アッシング装置に限
られるものではなく、バレル型アッシング装置にも勿論
適用される。
【0025】また本発明は、Al若しくはその合金以外の
配線金属による多層配線の形成に際しても適用される。
【0026】
【発明の効果】以上説明のように本発明によれば、多層
配線の形成に際して、配線の層間接続を行うの側壁面及
び底面に配線金属のスパッタ粒子を含んだ有機ポリマー
の残渣が残留するのが回避されて上層配線の接続される
下層配線面は清浄化されるので、このスルーホールを介
して接続される下層配線と上層配線間のコンタクト抵抗
の経時的劣化は防止される。
【0027】よって本発明は、高集積化される半導体装
置の信頼性向上に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例の工程断面図
【図2】 本発明の他の実施例の工程断面図
【図3】 従来方法の工程断面図
【符号の説明】
1 半導体基板 2 下層絶縁膜 3 下層Al配線 4 層間絶縁膜 5 エッチング用窓 5s エッチング用窓の側壁面 6 レジスト膜 7 スルーホール 7a スルーホールの側壁面 7b スルーホールの底面 8、8a、8b、8s Al粒子を含んだ有機ポリマー 9 上層Al配線
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/3205

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 配線金属膜上に設けられた絶縁膜に該配
    線金属膜面を表出するスルーホールを形成するに際し
    て、 レジストをマスクにし、該絶縁膜に対し活性なエッチン
    グガスによるドライエッチング手段により該絶縁膜に該
    配線金属膜面を表出するスルーホールを形成する工程
    と、 該レジストを、該配線金属に対し活性なガスを含む酸素
    ガスによるプラズマエッチング手段により除去する工程
    を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 配線金属膜上に設けられた絶縁膜に該配
    線金属膜面を表出するスルーホールを形成するに際し
    て、 レジストをマスクにし、該絶縁膜に対し活性なエッチン
    グガスによるドライエッチング手段により該絶縁膜に該
    配線金属膜面を表出するスルーホールを形成する工程
    と、 該レジストを酸素ガスによるプラズマエッチングにより
    アッシング除去する工程と、 該スルーホールの側面及び底面に付着する前記アッシン
    グの残渣を、該配線金属に対し活性なガスを含む酸素ガ
    スによるプラズマエッチング手段により除去する工程と
    を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記配線金属がアルミニウム若しくはそ
    の合金からなり、且つ前記配線金属に対し活性なガスが
    塩素系ガスからなることを特徴とする請求項1または2
    記載の半導体装置の製造方法。
JP54792A 1992-01-07 1992-01-07 半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH05183058A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100460801B1 (ko) * 1997-07-08 2005-04-20 삼성전자주식회사 반도체소자제조방법
KR100581244B1 (ko) * 1999-07-15 2006-05-22 후지쯔 가부시끼가이샤 반도체 장치의 제조 방법

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Effective date: 19990408