JPH0573059B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、半導体装置の製造方法に関し、特
に、アルミニウムあるいはアルミニウム合金から
なる配線層を有する半導体装置の製造方法に関す
る。

［従来の技術］ 第６図は従来の半導体装置の一例の断面構造を
示す図である。図において、シリコン基板１の上
には、PSG（リンガラス）膜２が形成される。こ
のPSG膜２の上には、アルミニウムあるいはア
ルミニウム合金からなる配線層３が形成される。
配線層３の上には、最終保護膜４が形成される。
この最終保護膜４は、たとえばリンガラスや窒化
シリコンや酸化シリコン等が用いられる。

第７図は従来の半導体装置の他の例の積層構造
を示す図である。図において、シリコン基板１の
上には、PSG膜２が形成される。このPSG膜２
の上には、アルミニウムあるいはアルミニウム合
金からなる第１の配線層５が形成される。この第
１の配線層５の上には、層間絶縁膜６が形成され
る。層間絶縁膜６の上には、アルミニウムあるい
はアルミニウム合金からなる第２の配線層７が形
成される。第２の配線層７の上には、最終保護膜
４が形成される。

次に、第６図に示す従来の半導体装置の製造方
法について説明する。不純物拡散層の形成された
シリコン基板１、その上のPSG膜２上に、スパ
ツタ法あるいは真空蒸着法により、アルミニウム
あるいはアルミニウム合金膜３を全面に成膜す
る。

次に、写真製版技術を用い、レジストによるバ
ターニングを行ない、不要な部分のアルミニウム
あるいはアルミニウム合金膜をエツチングにより
除去することにより、所望の形状の配線層３を形
成する。

その後、配線層３とシリコン基板１のとの電気
的コンタクトをとるために、400〜500℃程度の熱
処理を加え、最後に最終保護膜４を形成する。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の半導体装置は以上のように構成されてい
るので、配線層３の形成時および形成後の熱処
理、あるいは最終保護膜４の成膜時の温度によ
り、配線層３上にHillockと呼ばれるアルミニウ
ムの異常突起が生じ、これが最終保護膜４のピン
ホールの原因となり、半導体装置の耐湿性を劣化
させるという問題があつた。また、第７図に示す
多層配線構造の半導体装置においては、第１の配
線層５上に生じるHillockが、しばしば層間絶縁
不良を引き起こし、歩留りを低下させるという問
題があつた。さらには、第１の配線層５の端部に
おける段差がきついと、その段差部における層間
絶縁膜６のステツプカバレツジすなわち被覆性が
十分でなくなり、第２の配線層７の断線を生じた
り、ステツプカバレツジ性を劣化させるなどの問
題があつた。

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、アルミニウムあるいはアル
ミニウム合金からなる配線層上にHillockが発生
せず、耐湿性や層間絶縁特性やステツプカバレツ
ジ性の良好な半導体装置の製造方法を提供するこ
とを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る半導体装置の製造方法において
は、まず半導体基板の上に下地絶縁膜を形成す
る。上記下地絶縁膜の上に、アルミニウムあるい
はアルミニウム合金からなる配線層のパターンを
形成する。上記配線層の表面をスパツタエツチン
グし、該配線層の表面を活性化するとともに、ス
パツタエツチングによつて生じたアルミニウム原
子を上記配線層のパターンの間に存在する凹部に
堆積する。上記半導体基板の表面を、所定温度以
上に加熱した純水あるいは水蒸気で処理する。

［作用］ この発明によれば、アルミニウムあるいはアル
ミニウム合金の配線層の上にアルミニウム水和酸
化物層が形成され、かつ、配線層のパターンの間
に存在する凹部にアルミニウム水和酸化物層が形
成される。これによつて、配線層にヒロツクを発
生させないようにし、かつ基板の表面を平坦化さ
せることができる。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例の半導体装置の積
層構造を示す図である。図において、シリコン基
板１の上には、PSG膜２が形成される。この
PSG膜２の上にはアルミニウムあるいはアルミ
ニウム合金からなる配線層３のパターンが形成さ
れる。配線層３のパターンを覆うように、かつ配
線層３のパターンの間に存在する凹部を埋めるよ
うに、PSG膜２の上にアルミニウム水和酸化物
層８が形成されている。PSG膜２、配線層３お
よびアルミニウム水和酸化物層８を覆うように、
最終保護膜４が形成される。

第２図は第１図に示す実施例の製造工程を示す
図である。以下、この第２図を参照して、第１図
に示す実施例の製造方法を説明する。

第２図［］ 不純物拡散層の形成されたシリコン基板１、そ
の上のPSG膜２上に、写真製版技術を用い、ア
ルミニウムあるいはアルミニウム合金からなる配
線層３を形成する。通常、レジストを除去する方
法として、酸素プラズマが用いられるため、この
ときには、配線層３の表面には、非常に薄いけれ
ども安全な酸化アルミニウム膜９ができている。

第２図［］ 次に、全面をアルミニウムなどの不活性ガスイ
オンを用い、スパツタエツチング処理すると、配
線層３の表面の安定な酸化アルミニウム膜９は除
去され、表面は比較的活性な状態となる。

同時に、スパツタエツチングされたアルミニウ
ム原子は、配線層３のパターンの間に存在する凹
部の底面の下地絶縁膜すなわちPSG膜２上にも
再付着により堆積し、アルミニウムの薄い層１０
が形成される。

第２図［］ 次に、配線層３およびアルミニウムの薄い層１
０の全面をたとえば40℃以上に加熱した純水ある
いは水蒸気中にて表面処理することにより、配線
層３の表面だけでなく、PSG膜２すなわち配線
層３の下地絶縁膜上にもアルミニウム水和酸化物
層８を形成する。

このようにして得られたアルミニウム水和酸化
物層８は、アルミナの一種であり、非常に硬く配
線層３における異常突起の成長を妨げる。また、
アルミニウム水和酸化物層８は配線層３の段差部
における勾配をなだらかにし、平坦化させる利点
も有する。

第２図：［］ その後、配線層３とシリコン基板１との電気的
コンタクトをとるために400〜500℃程度の熱処理
を加え、最後に最終保護膜４を形成する。

以上の方法によつて製造された半導体装置（第
１図参照）は、アルミニウム水和酸化物層８によ
つて配線層３上のHillockの発生が防止できるの
で、最終保護膜４にピンホールが生じることがな
く、耐湿性が良好なものとなる。

なお、上述の実施例では、単層配線構造の半導
体装置について述べたが、多層配線構造の半導体
装置にもこの発明を適用することができる。第３
図および第４図は、それぞれ、２層配線構造の半
導体装置にこの発明を適用した例を示す図であ
る。図において、この２つの実施例の構造は以下
の点を除いて第７図の従来例と同様であり、相当
する部分には同一の参照番号を付しその説明を省
略する。まず、第３図の実施例の特徴は、第１の
配線層の５の表面およびその下地絶縁膜である
PSG膜２の上に前述の方法によつてアルミニウ
ム水和酸化物層８を形成したことである。一方、
第４図の実施例の特徴は、第１の配線層５および
その下地絶縁膜２の上のみならず、第２の配線層
７の表面およびその下地絶縁膜である層間絶縁膜
６の上にもアルミニム水和酸化物層８を形成した
ことである。

上記のごとく、多層配線構造の半導体装置にこ
の発明を適用した場合は、最終保護膜４のピンホ
ールの発生を防止できることはもちろんである
が、Hillockによる層間絶縁膜不良も防止でき、
歩留りを著しく向上することができる。さらに
は、第１の配線層５の段差部における勾配がなだ
らかにされて平坦化されるので、その上に形成さ
れる層間絶縁膜６のステツプカバレツジ性を向上
することができ、第２の配線層７の断線やステツ
プカバレツジ性の劣化を防止することができる。

第５図はこの発明のさらに他の実施例の積層構
造を示す図である。この実施例は第６図の従来例
と同様に単層積層構造の半導体装置であるが、配
線層３の表面およびその下地絶縁膜であるPSG
膜２の上に形成されたアルミニウム水和酸化物層
８が最終保護膜として用いられている。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、アルミニウ
ムあるいはアルミニウム合金からなる配線層を形
成後、全面をスパツタエツチング処理し、所定温
度以上に加熱した純水あるいは水蒸気中にて表面
処理することにより、配線層の表面およびその下
地絶縁膜上にアルミニウム水和酸化物層を形成す
るようにしたので、配線層にHillockが発生せ
ず、耐湿性や層間絶縁特性の良好な半導体装置を
得ることができる。また、配線層の端部における
段差をなだらかにして平坦化することができ、そ
の上に形成される層のステツプカバレツジ性を向
上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の半導体装置の積
層構造を示す図である。第２図は第１図に示す半
導体装置の製造方法を示す図である。第３図はこ
の発明の他の実施例の半導体装置を積層構造を示
す図である。第４図はこの発明のさらに他の実施
例の半導体装置の積層構造を示す図である。第５
図はこの発明のさらに他の実施例の半導体装置の
積層構造を示す図である。第６図は従来の半導体
装置の一例の断面構造を示す図である。第７図は
従来の半導体装置の他の例の積層構造を示す図で
ある。 図において、１はシリコン基板、２はPSG膜、
３は配線層、４は最終保護膜、５は第１の配線
層、６は層間絶縁膜、７は第２の配線層、８はア
ルミニウム水和酸化物層、９は酸化アルミニウム
膜、１０はスパツタエツチング処理によりアルミ
ニウム原子が下地絶縁膜上に再付着することによ
り堆積したアルミニウムの薄い層を示す。なお、
図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体基板の上に下地絶縁膜を形成する工程
   と、 前記下地絶縁膜の上に、アルミニウムあるいは
   アルミニウム合金からなる配線層のパターンを形
   成する工程と、 前記配線層の表面をスパツタエツチングし、該
   配線層の表面を活性化させるとともに、該スパツ
   タエツチングによつて生じたアルミニウム原子を
   前記配線層のパターンの間に存在する凹部に堆積
   する工程と、 前記半導体基板を、所定温度以上に加熱した純
   水あるいは水蒸気で処理する工程と、 を備えた、半導体装置の製造方法。 ２ 前記所定温度がほぼ40℃である、特許請求の
   範囲第１項記載の半導体装置の製造方法。