JPH05291255A - 金属配線の製造方法 - Google Patents
金属配線の製造方法Info
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- JPH05291255A JPH05291255A JP9284292A JP9284292A JPH05291255A JP H05291255 A JPH05291255 A JP H05291255A JP 9284292 A JP9284292 A JP 9284292A JP 9284292 A JP9284292 A JP 9284292A JP H05291255 A JPH05291255 A JP H05291255A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 配線、特に金配線とこれらを被覆する電気絶
縁膜との密着性を改善する薄膜を自己整合的に設ける技
術を提供し、高密度微細かつ高信頼度の金属配線を実現
することを目的とする。 【構成】 金配線４を形成した後、この金配線４を含む
シリコン基板１上にチタン５を被着し、チタン５で被覆
された金配線４の表面を除く領域にホトレジスト６を設
ける。次に露出したチタン５上にシリコン酸化膜７を選
択的に成長した後、ホトレジスト６を除去し、チタン５
のエッチング処理を施し、シリコン酸化膜７で被覆され
た領域を除くチタン５を除去する。このようにして、金
配線４の表面にのみ自己整合的に接着性に優れたチタン
薄膜５が形成できる。次に配線の保護膜としてシリコン
窒化膜８を被着する。外部接続用開孔を必要に応じて設
け、配線が完成する。 【効果】 高密度微細かつ高信頼度の配線が安定して高
歩留で実現できる効果がある。
縁膜との密着性を改善する薄膜を自己整合的に設ける技
術を提供し、高密度微細かつ高信頼度の金属配線を実現
することを目的とする。 【構成】 金配線４を形成した後、この金配線４を含む
シリコン基板１上にチタン５を被着し、チタン５で被覆
された金配線４の表面を除く領域にホトレジスト６を設
ける。次に露出したチタン５上にシリコン酸化膜７を選
択的に成長した後、ホトレジスト６を除去し、チタン５
のエッチング処理を施し、シリコン酸化膜７で被覆され
た領域を除くチタン５を除去する。このようにして、金
配線４の表面にのみ自己整合的に接着性に優れたチタン
薄膜５が形成できる。次に配線の保護膜としてシリコン
窒化膜８を被着する。外部接続用開孔を必要に応じて設
け、配線が完成する。 【効果】 高密度微細かつ高信頼度の配線が安定して高
歩留で実現できる効果がある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、微細な金属配線に関
し、特に、半導体装置の高信頼度微細金属配線に関す
る。
し、特に、半導体装置の高信頼度微細金属配線に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、高信頼度金属配線として、金を主
配線材料とする技術がある。一般的には、チタン−金の
薄膜上にホトレジストをマスクとして、メッキ法により
主配線用の金を形成する。このようにして形成した金配
線を保護するため、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜を
被着する方法がとられるが、金とシリコン酸化膜或は窒
化膜とは接着強度が低く、工程中の熱処理等の応力によ
り、シリコン酸化膜或は窒化膜が金配線から剥離し、ふ
くれやクラックの発生がみられる。
配線材料とする技術がある。一般的には、チタン−金の
薄膜上にホトレジストをマスクとして、メッキ法により
主配線用の金を形成する。このようにして形成した金配
線を保護するため、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜を
被着する方法がとられるが、金とシリコン酸化膜或は窒
化膜とは接着強度が低く、工程中の熱処理等の応力によ
り、シリコン酸化膜或は窒化膜が金配線から剥離し、ふ
くれやクラックの発生がみられる。
【０００３】これを防ぐため、金配線形成後に、金及び
シリコン酸化膜との接着強度に優れるチタン等の薄膜を
被着した後、ホトレジストを用い、チタン等を選択エッ
チング処理し、金配線上にチタン等を設ける。こうして
金配線を被覆するシリコン酸化膜等との接着強度を改善
する技術がある。
シリコン酸化膜との接着強度に優れるチタン等の薄膜を
被着した後、ホトレジストを用い、チタン等を選択エッ
チング処理し、金配線上にチタン等を設ける。こうして
金配線を被覆するシリコン酸化膜等との接着強度を改善
する技術がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この従来技術では、金
配線上のチタン膜は、目合せ工程により形成したホトレ
ジストをマスクとしてエッチングして設けるため、目合
せズレにより、金配線上を全て被覆せず接着性の改善が
不充分となり、信頼度が低下する。図４を用いて説明す
る。
配線上のチタン膜は、目合せ工程により形成したホトレ
ジストをマスクとしてエッチングして設けるため、目合
せズレにより、金配線上を全て被覆せず接着性の改善が
不充分となり、信頼度が低下する。図４を用いて説明す
る。
【０００５】図４は、従来技術の一例の製造工程断面図
である。先ず、シリコン基板１を被覆するシリコン酸化
膜２上に膜厚１００nmのチタン−白金３を被着する。次
にホトレジストパターン（図示せず）をマスクとして金
メッキ処理を施し、膜厚１μm 程度の金パターン４を形
成する。前記ホトレジスト及び前記チタン−白金３を除
去した後、全面にチタン１７を被着し、ホトレジスト１
６をパターン形成する（図４（Ａ））。このとき、金パ
ターン４側面のチタン１７を含む配線寸法Ｗ1とホトレ
ジスト１６のパターン寸法Ｗ2 とをほぼ等しくすると、
目合わせずれのため配線上面が露出してしまい、チタン
１７を選択エッチングにより加工したとき金パターン４
が露出してしまう（図４（Ｂ））。
である。先ず、シリコン基板１を被覆するシリコン酸化
膜２上に膜厚１００nmのチタン−白金３を被着する。次
にホトレジストパターン（図示せず）をマスクとして金
メッキ処理を施し、膜厚１μm 程度の金パターン４を形
成する。前記ホトレジスト及び前記チタン−白金３を除
去した後、全面にチタン１７を被着し、ホトレジスト１
６をパターン形成する（図４（Ａ））。このとき、金パ
ターン４側面のチタン１７を含む配線寸法Ｗ1とホトレ
ジスト１６のパターン寸法Ｗ2 とをほぼ等しくすると、
目合わせずれのため配線上面が露出してしまい、チタン
１７を選択エッチングにより加工したとき金パターン４
が露出してしまう（図４（Ｂ））。
【０００６】配線間寸法ｌ1 は、現在の目合わせ技術、
加工技術を用いれば、少なくとも０．６〜０．７μm 程
度あれば配線間ショートを生じさせずに微細化できるの
だが、金パターン４が露出した部分で絶縁膜の剥離が生
じてしまうため素子が不良になってしまう。
加工技術を用いれば、少なくとも０．６〜０．７μm 程
度あれば配線間ショートを生じさせずに微細化できるの
だが、金パターン４が露出した部分で絶縁膜の剥離が生
じてしまうため素子が不良になってしまう。
【０００７】又、金配線を全て被覆させるため、目合せ
ズレを考慮して、金配線より幅の広いチタンパターンと
することも考えられるが、この場合には、隣接金配線間
のショートの発生が生じる。このショートを防止するた
めには、隣接金配線との間隔を広く取る必要があり、微
細な高密度配線が得られない。
ズレを考慮して、金配線より幅の広いチタンパターンと
することも考えられるが、この場合には、隣接金配線間
のショートの発生が生じる。このショートを防止するた
めには、隣接金配線との間隔を広く取る必要があり、微
細な高密度配線が得られない。
【０００８】図５を用いて説明する。
【０００９】図５は、従来技術のその他の例の断面図で
ある。ホトレジスト１９は、チタン１８によって金パタ
ーン４を完全に被覆するように、チタン１８の両側面に
対して目合わせ寸法ｌ3 を少なくとも０．３μm 以上有
するように形成する。配線間寸法ｌ2 は、少なくとも
０．６〜０．７μm あれば、配線間ショートはない。し
かしながら、配線間隔は、ｌ2 ＋２×ｌ3 ＝１．２〜
１．３μm 必要となるため、微細化や高密度化ができな
くなってしまう。
ある。ホトレジスト１９は、チタン１８によって金パタ
ーン４を完全に被覆するように、チタン１８の両側面に
対して目合わせ寸法ｌ3 を少なくとも０．３μm 以上有
するように形成する。配線間寸法ｌ2 は、少なくとも
０．６〜０．７μm あれば、配線間ショートはない。し
かしながら、配線間隔は、ｌ2 ＋２×ｌ3 ＝１．２〜
１．３μm 必要となるため、微細化や高密度化ができな
くなってしまう。
【００１０】以上のように、従来技術では、微細かつ高
密度の高信頼度配線は得られない。
密度の高信頼度配線は得られない。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、配線パターン
に対して、自己整合的に接着強度に優れた薄膜を形成す
ることにより、高密度微細かつ高信頼度配線を実現する
ものである。
に対して、自己整合的に接着強度に優れた薄膜を形成す
ることにより、高密度微細かつ高信頼度配線を実現する
ものである。
【００１２】本発明の金属配線の製造方法は、配線形成
後、接着性に優れる材料からなる薄膜を配線を含む基板
上に被着し、配線を除く領域に有機膜例えばホトレジス
トを配線が凸状になっていることを利用して設ける。こ
の状態で配線上面に設けられた接着性に優れる薄膜は露
出しており、この露出面に別の薄膜を設けた後、ホトレ
ジストを除去する。
後、接着性に優れる材料からなる薄膜を配線を含む基板
上に被着し、配線を除く領域に有機膜例えばホトレジス
トを配線が凸状になっていることを利用して設ける。こ
の状態で配線上面に設けられた接着性に優れる薄膜は露
出しており、この露出面に別の薄膜を設けた後、ホトレ
ジストを除去する。
【００１３】次に、接着性に優れる薄膜のエッチング処
理を施せば配線上面の接着性に優れた薄膜を配線寸法−
形状とほとんど同一のパターンで設けることができる。
理を施せば配線上面の接着性に優れた薄膜を配線寸法−
形状とほとんど同一のパターンで設けることができる。
【００１４】本発明における接着性に優れる薄膜は、チ
タン、チタンタングステン、窒化チタン、クロム、モリ
ブテンの各材料であるのが好適であり、また、前記各材
料とシリコン酸化膜との２層膜とすることもできる。
タン、チタンタングステン、窒化チタン、クロム、モリ
ブテンの各材料であるのが好適であり、また、前記各材
料とシリコン酸化膜との２層膜とすることもできる。
【００１５】更に、電気絶縁膜で被覆した基板上に被着
される薄膜は、チタン、チタンタングステン、窒化チタ
ンのいずれかと金又は白金との２層膜とするのが好適で
ある。
される薄膜は、チタン、チタンタングステン、窒化チタ
ンのいずれかと金又は白金との２層膜とするのが好適で
ある。
【００１６】
【実施例】次に本発明について、図面を参照して説明す
る。図１は、本発明の第１実施例の製造工程断面図であ
る。先ず、シリコン基板１を被覆するシリコン酸化膜２
上に膜厚１００nmのチタン−白金３を被着した後、ホト
レジストパターンを形成し、このホトレジストをマスク
として金メッキ処理を施し、膜厚１μm の金配線４を形
成する［図１（Ａ）］。必要に応じてシリコン基板１内
にＰＮ接合、シリコン酸化膜２には開孔を設けても良
い。
る。図１は、本発明の第１実施例の製造工程断面図であ
る。先ず、シリコン基板１を被覆するシリコン酸化膜２
上に膜厚１００nmのチタン−白金３を被着した後、ホト
レジストパターンを形成し、このホトレジストをマスク
として金メッキ処理を施し、膜厚１μm の金配線４を形
成する［図１（Ａ）］。必要に応じてシリコン基板１内
にＰＮ接合、シリコン酸化膜２には開孔を設けても良
い。
【００１７】次に、チタン−白金３のエッチング処理を
施し、金配線４以外のチタン−白金３を除去する。次に
金配線４を含むシリコン基板１上に膜厚５０nmのチタン
５を被着した後、３００℃，３０分程度の熱処理を施
す。次に、ホトレジストを回転塗布形成し、酸素を含む
プラズマエッチングを施す。この時、金配線領域は凸状
になっているため、この領域のホトレジストは、金配線
を除く領域に比べ、薄くなっている。例えば、金配線領
域上のホトレジスト膜厚約４００nmに対し、金配線以外
の領域の膜厚は約１３００〜１４００nmとなる。
施し、金配線４以外のチタン−白金３を除去する。次に
金配線４を含むシリコン基板１上に膜厚５０nmのチタン
５を被着した後、３００℃，３０分程度の熱処理を施
す。次に、ホトレジストを回転塗布形成し、酸素を含む
プラズマエッチングを施す。この時、金配線領域は凸状
になっているため、この領域のホトレジストは、金配線
を除く領域に比べ、薄くなっている。例えば、金配線領
域上のホトレジスト膜厚約４００nmに対し、金配線以外
の領域の膜厚は約１３００〜１４００nmとなる。
【００１８】従って、ホトレジストのエッチング処理で
金配線を除く領域にのみホトレジストを設けることがで
きる［図１（Ｂ）］。
金配線を除く領域にのみホトレジストを設けることがで
きる［図１（Ｂ）］。
【００１９】次に、液相成長法を用いて金配線４上で露
出しているチタン５の上にのみ膜厚５００nmのシリコン
酸化膜７を設ける。液相酸化膜成長は、ケイフッ化水素
酸（Ｈ2 ＳｉＦ6 ）に、ＳｉＯ2 を溶解し、飽和水溶液
とした後、ホウ酸（Ｈ3 ＢＯ3 ）水溶液を添加させるこ
とによって過飽和状態を作り、ＳｉＯ2 を析出させ、堆
積させる方法である。この時に起こる化学反応を次に示
す。
出しているチタン５の上にのみ膜厚５００nmのシリコン
酸化膜７を設ける。液相酸化膜成長は、ケイフッ化水素
酸（Ｈ2 ＳｉＦ6 ）に、ＳｉＯ2 を溶解し、飽和水溶液
とした後、ホウ酸（Ｈ3 ＢＯ3 ）水溶液を添加させるこ
とによって過飽和状態を作り、ＳｉＯ2 を析出させ、堆
積させる方法である。この時に起こる化学反応を次に示
す。
【００２０】
【数１】
【００２１】詳細は、月刊Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ
Ｗｏｒｌｄ １９９０．７ ｐｐ８５−９２に記載さ
れている。液相成長法では、ホトレジスト６上にシリコ
ン酸化膜は成長せず、金配線４上にのみ選択的に成長さ
せることができる［図１（ｃ）］。
Ｗｏｒｌｄ １９９０．７ ｐｐ８５−９２に記載さ
れている。液相成長法では、ホトレジスト６上にシリコ
ン酸化膜は成長せず、金配線４上にのみ選択的に成長さ
せることができる［図１（ｃ）］。
【００２２】次に、ホトレジスト６を除去した後、チタ
ンのエッチング処理を施せば、金配線４を除くチタン５
が除去できる［図１（Ｄ）］。このチタンエッチング
は、フレオン系或は、塩素系ガスを用いた反応性イオン
エッチングや過酸化水素を用いた湿式エッチングでも可
能である。
ンのエッチング処理を施せば、金配線４を除くチタン５
が除去できる［図１（Ｄ）］。このチタンエッチング
は、フレオン系或は、塩素系ガスを用いた反応性イオン
エッチングや過酸化水素を用いた湿式エッチングでも可
能である。
【００２３】次に、金配線４の保護膜として膜厚５００
nmのシリコン窒化膜８を被着し、外部接続用開孔を必要
に応じて設ける［図１（Ｅ）］。この時、シリコン酸化
膜７は、残したままでも、除去してからシリコン窒化膜
８を被着してもどちらでも良い。
nmのシリコン窒化膜８を被着し、外部接続用開孔を必要
に応じて設ける［図１（Ｅ）］。この時、シリコン酸化
膜７は、残したままでも、除去してからシリコン窒化膜
８を被着してもどちらでも良い。
【００２４】以上の製造工程によれば、配線間寸法は
０．６〜０．７μm 程度にできるので、非常に微細化で
きる。
０．６〜０．７μm 程度にできるので、非常に微細化で
きる。
【００２５】次に第２実施例について説明する。
【００２６】図２（Ａ）〜（Ｃ）は、第２実施例の製造
工程断面図である。
工程断面図である。
【００２７】第１実施例の図２（Ａ）までは同一方法を
用いた後、第１実施例のチタン５の代りに、チタン５及
びシリコン酸化膜１０を用いる［図２（Ａ）］。次に、
液相成長による酸化膜７を成長する［図２（Ｂ）］。こ
の例では、シリコン酸化膜７の成長速度が増加する等安
定性が大幅に改善される。
用いた後、第１実施例のチタン５の代りに、チタン５及
びシリコン酸化膜１０を用いる［図２（Ａ）］。次に、
液相成長による酸化膜７を成長する［図２（Ｂ）］。こ
の例では、シリコン酸化膜７の成長速度が増加する等安
定性が大幅に改善される。
【００２８】次にホトレジストを除去し、シリコン酸化
膜１０及びチタン５のエッチング処理を施した後、保護
膜８を設けるのは、第１実施例と同じである［図２
（Ｃ）］。配線間寸法は第１の実施例よりシリコン酸化
膜７の膜厚分だけ広がるにすぎないので、微細化できる
ことに変わりはない。
膜１０及びチタン５のエッチング処理を施した後、保護
膜８を設けるのは、第１実施例と同じである［図２
（Ｃ）］。配線間寸法は第１の実施例よりシリコン酸化
膜７の膜厚分だけ広がるにすぎないので、微細化できる
ことに変わりはない。
【００２９】以上の例は、金配線４を被覆する保護膜と
の接着性改善についての例を示したが、第３実施例の製
造工程断面図の図３に示した２層配線の場合に、第１層
配線を被覆する層間絶縁膜についても同様の効果が得ら
れることは当然である。
の接着性改善についての例を示したが、第３実施例の製
造工程断面図の図３に示した２層配線の場合に、第１層
配線を被覆する層間絶縁膜についても同様の効果が得ら
れることは当然である。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、配線特に
主材料として金を用いた配線表面に自己整合的に、接着
性に優れた薄膜を設けることを実現したので、配線を被
覆する電気絶縁膜と配線との接着性が格段に向上し、電
気絶縁膜の剥離によるふくれやクラックの発生を防止
し、高密度微細配線を安定して高歩留で得られ、かつ、
金を用いた極めて高い信頼性の配線が得られるという大
きな効果を有する。
主材料として金を用いた配線表面に自己整合的に、接着
性に優れた薄膜を設けることを実現したので、配線を被
覆する電気絶縁膜と配線との接着性が格段に向上し、電
気絶縁膜の剥離によるふくれやクラックの発生を防止
し、高密度微細配線を安定して高歩留で得られ、かつ、
金を用いた極めて高い信頼性の配線が得られるという大
きな効果を有する。
【００３１】しかも、配線間寸法は、従来１．８〜１．
９μm 程度必要であったのに対し、０．６〜０．７μm
ほどに短縮できるため、素子の微細化、高密度化に非常
に効果がある。
９μm 程度必要であったのに対し、０．６〜０．７μm
ほどに短縮できるため、素子の微細化、高密度化に非常
に効果がある。
【００３２】さらに、チタンをシリコン酸化膜で覆って
から加工するので、チタンを加工するマスクとなるシリ
コン酸化膜の成長速度を増加させ、かつ安定に形成でき
るので配線の信頼性はさらに向上し、良好な特性の素子
が得られる。
から加工するので、チタンを加工するマスクとなるシリ
コン酸化膜の成長速度を増加させ、かつ安定に形成でき
るので配線の信頼性はさらに向上し、良好な特性の素子
が得られる。
【図１】本発明の一実施例の断面図である。
【図２】本発明の第二実施例の断面図である。
【図３】本発明の第三実施例の断面図である。
【図４】従来技術の一例の断面図である。
【図５】従来技術のその他の例の断面図である。
１ シリコン基板 ２，７，１０，１１ シリコン酸化膜 ３ チタン−白金 ４，１３ 金配線 ５，１４，１７，１８ チタン ６，１６，１９ ホトレジスト ８，１５ シリコン窒化膜 １２ チタンタングステン
Claims (9)
- 【請求項１】 電気絶縁膜で被覆した基板上に、金属の
第１膜３，４を選択的に形成する工程、該金属の第１膜
を含む前記基板上に少くとも第１膜との接着性に優れる
膜を含む第２膜５を被着する工程、少くとも前記金属第
１膜上面の第２膜を除く領域に有機膜を形成する工程、
露出した前記第２膜上に選択的に第３膜７を形成する工
程、前記有機膜を除去した後、前記第２膜のエッチング
処理を施し、前記第３膜で被覆された領域を除き前記第
２膜を除去する工程、少くとも前記第１膜及び第２膜を
含む前記基板上に電気絶縁膜を被着する工程、該電気絶
縁膜に開孔を設ける工程とからなる金属配線の製造方
法。 - 【請求項２】 電気絶縁膜で被覆した基板上に、少くと
も被鍍金性金属を含む第４膜３を被着する工程、該第４
膜上に鍍金性金属の第５膜４を選択的に設ける工程、少
くとも第５膜との接着性に優れる膜を含む第６膜５を被
着する工程、少くとも前記第５膜上面の第６膜を除く領
域に有機膜を形成する工程、露出した前記第６膜上に第
７膜７を形成する工程、前記有機膜を除去した後前記第
６膜のエッチング処理及び前記第４膜のエッチング処理
を施し、前記第７膜で被覆されている領域を除き前記第
６膜及び第４膜を除去する工程、少くとも前記第４膜，
第５膜及び第６膜を含む前記基板上に電気絶縁膜を被着
する工程、該電気絶縁膜に開孔を設ける工程とからなる
金属配線の製造方法。 - 【請求項３】 第２膜５或は第６膜５を構成する接着性
に優れる膜は、チタン、チタンタングステン、窒化チタ
ン、クロム、モリブデンであることを特徴とする請求項
１又は２記載の金属配線の製造方法。 - 【請求項４】 第３膜７或は第７膜７は、液相成長法を
用いて成長したシリコン酸化膜であることを特徴とする
請求項１又は２記載の金属配線の製造方法。 - 【請求項５】 第４膜３は、チタン、チタンタングステ
ン、窒化チタンの中から選択された膜と白金との２層膜
であることを特徴とする請求項２記載の金属配線の製造
方法。 - 【請求項６】 第４膜３は、チタン、チタンタングステ
ン、窒化チタンの中から選択された膜と金との２層膜で
あることを特徴とする請求項２記載の金属配線の製造方
法。 - 【請求項７】 鍍金性金属の第５膜４は金であることを
特徴とする請求項２記載の金属配線の製造方法。 - 【請求項８】 第２膜５或は第６膜５は、接着性に優れ
る膜の中から選択された膜と、シリコン酸化膜との２層
膜であることを特徴とする請求項３記載の金属配線の製
造方法。 - 【請求項９】 前記基板は、所望のＰＮ接合を設けた半
導体基板であり、該基板を被覆する電気絶縁膜には、所
望の開孔が設けられており、該開孔を通して前記半導体
基板と接続する配線層を有する半導体装置に於ける請求
項１又は２記載の金属配線の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9284292A JPH05291255A (ja) | 1992-04-13 | 1992-04-13 | 金属配線の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9284292A JPH05291255A (ja) | 1992-04-13 | 1992-04-13 | 金属配線の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05291255A true JPH05291255A (ja) | 1993-11-05 |
Family
ID=14065693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9284292A Withdrawn JPH05291255A (ja) | 1992-04-13 | 1992-04-13 | 金属配線の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05291255A (ja) |
-
1992
- 1992-04-13 JP JP9284292A patent/JPH05291255A/ja not_active Withdrawn
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990706 |