JPH06163714A - Semiconductor device having multilayer interconnection structure and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device having multilayer interconnection structure and manufacture thereof

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JPH06163714A
JPH06163714A JP31499992A JP31499992A JPH06163714A JP H06163714 A JPH06163714 A JP H06163714A JP 31499992 A JP31499992 A JP 31499992A JP 31499992 A JP31499992 A JP 31499992A JP H06163714 A JPH06163714 A JP H06163714A
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JP
Japan
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insulating film
metal wiring
film
forming
semiconductor device
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Application number
JP31499992A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Yamamoto
浩 山本
Nobuyuki Takeyasu
伸行 竹安
Tomohiro Oota
与洋 太田
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a semiconductor device having a remarkable reliability in a via structure and the manufacturing method thereof. CONSTITUTION:A layer insulating film 40 is formed on a ground insulating film 20 including a lower wiring layer 30 at the upper side of a substrate main body 10 in the first step. A via hole 50 is formed in the layer insulating film 40 in the second step. A via film 51a is formed on the layer insulating film 40, wherein the via hole 50 is formed in the third step. These steps are provided. The via film 51a formed at the bottom surface of the via hole 50 is removed in the fourth step. Al or Al alloy is deposited on the via hole 50 and a via plug 52a is formed in the fifth step. These steps are further provided.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置内において
使用するヴィアプラグ(埋め込みプラグ)の形成方法に
関するものであり、特に、微細化が進んだ場合にも高い
信頼性を有するヴィア構造を製造するために有効なヴィ
アプラグの形成方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a via plug (embedded plug) used in a semiconductor device, and particularly, to manufacture a via structure having high reliability even when miniaturization progresses. The present invention relates to a method for forming a via plug which is effective for achieving the above.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、AlもしくはAl合金を用いたヴィア
プラグは、例えば特開平 4-51525号に示されているよう
に、ジメチルアルミニウムハイドライド(DMAH)と
水素とを原料とする選択CVD法によって、ヴィア孔の
底面からのみAlもしくはAl合金を堆積することによって
形成されていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, a via plug using Al or an Al alloy is formed by a selective CVD method using dimethylaluminum hydride (DMAH) and hydrogen as raw materials, as disclosed in, for example, JP-A-4-51525. , Was formed by depositing Al or Al alloy only from the bottom surface of the via hole.

【0003】図6に、この方法を具体的に説明する。図
6(a)は、ヴィア孔50形成後の工程を示す。Si基板
10上に下地絶縁膜20とパターンニングされた下層金
属配線30とが形成され、これらを覆うように第1の絶
縁膜である層間絶縁膜40が形成されている。図6
(b)の工程でヴィア孔50内にCVD−Alのヴィア
プラグ52を選択成長させる。
This method will be described in detail with reference to FIG. FIG. 6A shows a step after forming the via hole 50. A base insulating film 20 and a patterned lower layer metal wiring 30 are formed on a Si substrate 10, and an interlayer insulating film 40 which is a first insulating film is formed so as to cover these. Figure 6
In the step (b), a CVD-Al via plug 52 is selectively grown in the via hole 50.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、現実的には上
記のように理想的にヴィアプラグ52を形成できず、次
のような問題がおこることがある。
However, in reality, the via plug 52 cannot be ideally formed as described above, and the following problem may occur.

【0005】すなわち、図7(a)に示すように、マス
ク70をセットした後に、ヴィア孔50を開孔する際の
RIEによって、下層金属配線30の材料80がスパッ
タされ、ヴィア孔50の内周面に付着してしまうのであ
る。そして、選択CVD法によってヴィアプラグ52を
形成する際、ヴィア孔50の内周面に付着した金属配線
の材料80によって選択CVD法の選択性が劣化し、ヴ
ィア孔50底面からだけでなく、ヴィア孔50の内周面
からもAlもしくはAl合金が堆積してしまう。この結果、
図7(b)に示すように、ヴィアプラグ52の形状が変
形しボイド90が生ずるなどして、ヴィア構造もしくは
ヴィアプラグ52上に形成される上層金属配線の信頼性
が低下するという問題点がある。
That is, as shown in FIG. 7A, after the mask 70 is set, the material 80 of the lower layer metal wiring 30 is sputtered by RIE when opening the via hole 50, and the inside of the via hole 50 is sputtered. It adheres to the peripheral surface. Then, when the via plug 52 is formed by the selective CVD method, the selectivity of the selective CVD method is deteriorated by the material 80 of the metal wiring attached to the inner peripheral surface of the via hole 50. Al or Al alloy is also deposited on the inner peripheral surface of the hole 50. As a result,
As shown in FIG. 7B, there is a problem that the via plug 52 is deformed and a void 90 is generated, so that the reliability of the via structure or the upper metal wiring formed on the via plug 52 is lowered. is there.

【0006】また、ヴィアプラグ52を形成した後に上
層金属配線60を形成する際、マスク70の位置合わせ
がずれてしまうことがある。この結果、図8に示すよう
に、マスク70のエッジがヴィア孔50の内側に入り込
みヴィアプラグ52を形成しているAlもしくはAl合金を
エッチングして、ヴィア孔50内に空隙100を発生さ
せることがある。この空隙100によってヴィア構造の
信頼性の低下を生じ、また、上層金属配線70を形成す
るときのAlエッチングに用いる塩素や、洗浄の際の水分
等の残留によりAl腐食をおこす原因にもなるという問題
点もある。
Further, when the upper layer metal wiring 60 is formed after forming the via plug 52, the alignment of the mask 70 may be misaligned. As a result, as shown in FIG. 8, the edge of the mask 70 enters the inside of the via hole 50 to etch the Al or Al alloy forming the via plug 52 to generate the void 100 in the via hole 50. There is. This void 100 causes a decrease in reliability of the via structure, and also causes chlorine corrosion used for Al etching when forming the upper layer metal wiring 70, and moisture corrosion during cleaning to cause Al corrosion. There are also problems.

【0007】そこで、本発明は、上記の問題点を解決す
る方法を提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a method for solving the above problems.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る半導体装置は、基板上に形成された下
層金属配線と、下層金属配線を含む面上に形成された第
1の絶縁膜と、第1の絶縁膜の所定の位置をエッチング
除去して下層金属配線を露出させることにより穿設され
た開孔と、開孔の内周面に周設された第2の絶縁膜と、
露出した下層金属配線からAlもしくはAl合金を成長させ
ることにより第2の絶縁膜が周設された開孔内に形成さ
れたヴィアプラグと備えることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, a semiconductor device according to the present invention has a lower-layer metal wiring formed on a substrate and a first-layer formed on a surface including the lower-layer metal wiring. An insulating film, an opening formed by etching away a predetermined position of the first insulating film to expose the lower metal wiring, and a second insulating film formed around the inner peripheral surface of the opening. When,
It is characterized in that it is provided with a via plug formed in an opening around which a second insulating film is formed by growing Al or an Al alloy from the exposed lower metal wiring.

【0009】さらに、下層金属配線は、AlもしくはAl合
金を含む導電材料からなることが望ましい。
Further, it is desirable that the lower metal wiring is made of a conductive material containing Al or Al alloy.

【0010】また、上記課題を解決するために、本発明
に係る製造方法は、基板上の下層金属配線を含む面に第
1の絶縁膜を形成する第1の工程と、第1の絶縁膜の所
定の位置をエッチング除去して下層金属配線を露出させ
ることにより開孔を穿設する第2の工程と、開孔の穿設
された第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成する第3の
工程と、開孔の底面に形成された第2の絶縁膜を除去す
る第4の工程と、開孔にCVD法によってAlもしくはAl
合金を堆積させてヴィアプラグを形成する第5の工程と
を有することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the manufacturing method according to the present invention includes a first step of forming a first insulating film on a surface of a substrate including a lower layer metal wiring, and a first insulating film. Second step of forming an opening by exposing a lower layer metal wiring by etching away a predetermined position of the second step, and forming a second insulating film on the first insulating film having the opening formed therein. And a fourth step of removing the second insulating film formed on the bottom surface of the opening, and Al or Al by the CVD method in the opening.
A fifth step of depositing an alloy to form a via plug.

【0011】[0011]

【作用】上記の構成によれば、開孔の内周面にはさらに
第2の絶縁膜が形成されているので、内周面に付着した
金属を含む付着物が露出することがない。このため内周
面からの金属の堆積を防ぐことができるので、多層配線
構造におけるヴィアプラグの形状が変形することがな
い。
According to the above construction, since the second insulating film is further formed on the inner peripheral surface of the opening, the deposit containing metal adhered to the inner peripheral surface is not exposed. For this reason, it is possible to prevent the metal from being deposited from the inner peripheral surface, so that the shape of the via plug in the multilayer wiring structure is not deformed.

【0012】また、上記の製造方法によれば、第1の絶
縁膜に開孔を穿設した後にさらに、開孔の内周面に第2
の絶縁膜を形成してヴィア孔とするので、第1の絶縁膜
に開孔を形成する際に開孔の内周面に付着した付着物を
第2の絶縁膜で覆い隠すことができる。このため、内周
面からの金属の堆積を防ぐことができるので、多層配線
構造におけるヴィアプラグの形状が変形することがな
い。また、開孔の内周面に第2の絶縁膜が形成されてい
れば、上層金属配線を形成する際のマスクが多少ずれて
も、マスクエッジがヴィア孔の内側に入り込むことがな
い。これにより、ヴィアプラグを形成しているAlもしく
はAl合金がエッチングされることがない。
Further, according to the above manufacturing method, after forming the opening in the first insulating film, the second insulating film is formed on the inner peripheral surface of the opening.
Since the second insulating film is formed by forming the insulating film as the via hole, the deposit adhered to the inner peripheral surface of the opening when forming the opening in the first insulating film can be covered with the second insulating film. For this reason, it is possible to prevent metal from being deposited from the inner peripheral surface, so that the shape of the via plug in the multilayer wiring structure is not deformed. Further, if the second insulating film is formed on the inner peripheral surface of the opening, the mask edge does not enter the inside of the via hole even if the mask for forming the upper metal wiring is slightly displaced. As a result, the Al or Al alloy forming the via plug is not etched.

【0013】[0013]

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。なお、図面の説明において同一要素に
は同一符号を付し、重複する説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.

【0014】図1に基づいて本発明の第1実施例に係る
半導体装置について説明する。第1実施例に係る半導体
装置は、Si基板10上に下地絶縁膜20が形成され、こ
の下地絶縁膜20上にAl合金膜31からなる下層金属配
線30が形成されている。下層金属配線30の形成され
た下地絶縁膜20上には第1の絶縁膜である層間絶縁膜
40が形成されている。この層間絶縁膜40にはヴィア
孔50が穿設されており、このヴィア孔50の内周面に
はSiO2 からなる第2の絶縁膜であるヴィア膜51が周
設されている。さらに、ヴィア膜51の内側にはAlから
なるヴィアプラグ52が設けられている。そして、層間
絶縁膜40の上面には上層金属配線60が形成されてい
る。この上層金属配線60と下層金属配線30とはヴィ
アプラグ52によって電気的に接続されている。上層金
属配線60は、下層金属配線30と同様にAl合金の膜で
形成されている。このとき使用されるAl合金としてはCu
が 0.5重量%含まれているものであるが、これに拘らず
上層金属配線60に用いられるものと下層金属配線30
に用いられるものとで同一成分の合金であっても、異な
る成分の合金であってもよい。
A semiconductor device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the semiconductor device according to the first example, the base insulating film 20 is formed on the Si substrate 10, and the lower metal wiring 30 made of the Al alloy film 31 is formed on the base insulating film 20. An interlayer insulating film 40, which is a first insulating film, is formed on the underlying insulating film 20 on which the lower layer metal wiring 30 is formed. A via hole 50 is formed in the interlayer insulating film 40, and a via film 51, which is a second insulating film made of SiO 2 , is formed around the inner peripheral surface of the via hole 50. Further, a via plug 52 made of Al is provided inside the via film 51. Then, an upper metal wiring 60 is formed on the upper surface of the interlayer insulating film 40. The upper layer metal wiring 60 and the lower layer metal wiring 30 are electrically connected by a via plug 52. Like the lower layer metal wiring 30, the upper layer metal wiring 60 is formed of an Al alloy film. The Al alloy used at this time is Cu
0.5% by weight, but regardless of this, those used for the upper layer metal wiring 60 and the lower layer metal wiring 30
It may be an alloy having the same composition as that used for the above, or an alloy having a different composition.

【0015】なお、Si基板10内および表面には拡散
層、ゲート電極等の半導体装置として必要な構造が形成
されている。下地絶縁膜20の必要な位置にはコンタク
ト孔が存在し、下層金属配線30と、拡散層もしくはゲ
ート電極あるいはその他の構造とを接続するコンタクト
構造が形成されている。また、上層金属配線60上にさ
らに新たな層間絶縁膜40および金属配線をそれぞれ1
層もしくはそれ以上積層することもできる。図2のフロ
ーチャート、図3及び図4に基づいて本発明の第1実施
例に係る半導体装置の製造方法について説明する。ま
ず、図3(a)に示すように、Si基板10の表面に下地
絶縁膜20を形成し、この下地絶縁膜20上にスパッタ
法でAl合金を 300ないし 800nmの膜厚に堆積させ、Al合
金膜31を形成する(ステップ201)。次に、Al合金
膜31を所定の配線パターンに加工して下層金属配線3
0を形成する(ステップ202)。配線パターンの形成
は、露光装置を用いてレジストパターンを形成した後、
塩素系のガスを用いたRIEによってなされる。このと
き、線幅 1.0μm以下と微細な場合には、金属膜である
Al合金表面からの露光光の反射の影響によってレジスト
パターンの精密な形成が困難になるため、下層金属配線
30上にさらにスパッタ法によってSiを20ないし80nmの
膜厚で堆積してSi膜を形成し、露光光に対する反射率を
減少させる方法を採ることが望ましい。このSi膜は、金
属膜のエッチングおよびレジストの除去の後、例えばフ
ッ素系のガスを用いたプラズマエッチによって除去すれ
ばよい。
Incidentally, structures necessary for a semiconductor device such as a diffusion layer and a gate electrode are formed in and on the surface of the Si substrate 10. A contact hole exists at a required position of the base insulating film 20, and a contact structure for connecting the lower metal wiring 30 and the diffusion layer or the gate electrode or other structure is formed. Further, a new interlayer insulating film 40 and a new metal wiring are formed on the upper metal wiring 60, respectively.
Layers or more can be laminated. A method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. 2 and FIGS. First, as shown in FIG. 3A, a base insulating film 20 is formed on the surface of a Si substrate 10, and an Al alloy is deposited on the base insulating film 20 to a thickness of 300 to 800 nm by a sputtering method. The alloy film 31 is formed (step 201). Next, the Al alloy film 31 is processed into a predetermined wiring pattern to form the lower layer metal wiring 3
0 is formed (step 202). To form the wiring pattern, after forming a resist pattern using an exposure device,
It is performed by RIE using a chlorine-based gas. At this time, if the line width is 1.0 μm or less, it is a metal film.
Since the precise formation of the resist pattern becomes difficult due to the influence of the exposure light reflected from the Al alloy surface, Si is further deposited on the lower metal wiring 30 by the sputtering method to a thickness of 20 to 80 nm to form a Si film. However, it is desirable to adopt a method of reducing the reflectance with respect to the exposure light. This Si film may be removed by, for example, plasma etching using a fluorine-based gas after etching the metal film and removing the resist.

【0016】次に、図3(b)に示すように、下層金属
配線30の形成された下地絶縁膜20上に層間絶縁膜4
0を形成する(ステップ203)。この層間絶縁膜40
は、プラズマCVD法によってSiO2 を 300nmの膜厚で
堆積させてSiO2 膜を形成し、SOGを平坦部において
300nmの厚さに塗布してSOG膜を形成し、必要な温度
で加熱処理を行うことによって形成される。その後、再
びプラズマCVD法によってSiO2 を 200nmの膜厚で堆
積させてSiO2 膜を形成する。なお、線幅が 0.6μm程
度以下のさらに微細なLSIに層間絶縁膜40を形成す
る方法としては、以下のように行う。すなわち、テトラ
エトキシシラン(以下、TEOSという)と酸素とを原
料としたプラズマCVD法によってSiO2 を堆積させ膜
厚 100nmのSiO2 膜を形成し、さらにこのSiO2 膜の上
に、TEOSとオゾンとを原料とした常圧CVD法によ
ってSiO2 を堆積させ膜厚 1.6μmのSiO2 膜を形成す
る。そして、SiO2 膜上にレジストを塗布した後に平坦
部のSiO2 膜の膜厚が 700nmになるまでエッチバックを
行い、再びプラズマCVD法によって膜厚 100nmのSiO
2 を堆積するのである。
Next, as shown in FIG. 3B, the interlayer insulating film 4 is formed on the base insulating film 20 on which the lower metal wiring 30 is formed.
0 is formed (step 203). This interlayer insulating film 40
Is formed by depositing SiO 2 with a film thickness of 300 nm by the plasma CVD method to form a SiO 2 film, and SOG in the flat portion.
It is formed by applying it to a thickness of 300 nm to form an SOG film and performing heat treatment at a necessary temperature. After that, SiO 2 is deposited again to a film thickness of 200 nm by the plasma CVD method to form a SiO 2 film. The method for forming the interlayer insulating film 40 on a finer LSI having a line width of about 0.6 μm or less is as follows. That is, tetraethoxysilane (hereinafter referred to as TEOS) and oxygen to form a SiO 2 film having a film thickness of 100nm is deposited SiO 2 by plasma CVD using a raw material, further on this SiO 2 film, TEOS and ozone SiO 2 is deposited by the atmospheric pressure CVD method using and as raw materials to form a 1.6 μm thick SiO 2 film. Then, etch back is performed until the thickness of the SiO 2 film of the flat portion after a resist is applied to the SiO 2 film is 700 nm, SiO film thickness 100nm again by the plasma CVD method
2 is deposited.

【0017】次に、層間絶縁膜40の上にフォトマスク
をセットし、露光装置を用いてレジストパターンを形成
した後、フッ素系のガスを用いたRIEによって図3
(c)に示すように、層間絶縁膜40の所定の位置にヴ
ィア孔50を形成する(ステップ204)。次に、図4
(a)に示すように、TEOSと酸素とを原料としたプ
ラズマCVD法によってSiO2 を堆積させ膜厚50nmの
絶縁膜を形成する(ステップ205)。また、このと
き、内周面での絶縁膜51aの膜厚が増加するほどヴィ
アプラグ52が埋め込まれる部分の径が減少するため、
絶縁膜51aの膜厚は可能な限り薄くすることが望まし
い。
Next, a photomask is set on the interlayer insulating film 40, a resist pattern is formed using an exposure device, and then RIE using a fluorine-based gas is performed, as shown in FIG.
As shown in (c), a via hole 50 is formed at a predetermined position in the interlayer insulating film 40 (step 204). Next, FIG.
As shown in (a), SiO 2 is deposited by a plasma CVD method using TEOS and oxygen as raw materials to form an insulating film having a film thickness of 50 nm (step 205). Further, at this time, as the film thickness of the insulating film 51a on the inner peripheral surface increases, the diameter of the portion where the via plug 52 is embedded decreases.
It is desirable that the insulating film 51a be as thin as possible.

【0018】次に、RIEによって層間絶縁膜40表面
上およびヴィア孔50底部の絶縁膜51aを除去し、図
4(b)に示すように、内周面にのみ絶縁膜51aを残
しヴィア膜51bを形成する(ステップ206)。この
ヴィア膜によって内周面に付着したAlなどの特に金属性
の堆積物が覆われることになる。
Next, the insulating film 51a on the surface of the interlayer insulating film 40 and at the bottom of the via hole 50 is removed by RIE, leaving the insulating film 51a only on the inner peripheral surface as shown in FIG. 4B, and the via film 51b. Are formed (step 206). This via film covers particularly metallic deposits such as Al attached to the inner peripheral surface.

【0019】なお、本実施例においては層間絶縁膜の表
面上に形成されたの絶縁膜を除去しているが、この絶縁
膜については必ずしも除去する必要はない。
Although the insulating film formed on the surface of the interlayer insulating film is removed in this embodiment, it is not always necessary to remove this insulating film.

【0020】次に、塩素系ガスを用いたプラズマエッチ
ングによりヴィア孔50底部に露出した下層金属配線3
0(Al合金膜)の清浄化処理を行う(ステップ20
7)。この処理を行うのは、ヴィア孔50底部に露出し
た下層金属配線30の表面には、絶縁膜のRIEを行っ
た際及びRIEの後に大気に曝した際に汚染物やアルミ
ナ膜等が付着し、これらの汚染物やアルミナ膜はCVD
法におけるAl堆積を阻害するため除去する必要があるか
らである。
Next, the lower metal wiring 3 exposed at the bottom of the via hole 50 by plasma etching using a chlorine-based gas.
0 (Al alloy film) cleaning treatment (step 20)
7). This process is performed because contaminants, an alumina film, or the like adheres to the surface of the lower-layer metal wiring 30 exposed at the bottom of the via hole 50 when the insulating film is RIEed and when exposed to the air after the RIE. , These contaminants and alumina film are CVD
This is because it needs to be removed because it inhibits Al deposition in the method.

【0021】次に、DMAHと水素とを原料とするCV
D法でヴィア孔50内にのみ選択的にAlを堆積すること
によって図4(c)に示すように、ヴィアプラグ52を
形成する(ステップ208)。このとき、Alの堆積はヴ
ィア孔50底面に露出している上層金属配線60(Al合
金膜)の表面のみから行われ、ヴィア孔50の内周面の
ヴィア膜表面からはなされない。これは、ステップ20
6で形成したヴィア膜で汚染物が覆われて、内周面には
何等の汚染物がないためである。このため、ヴィアプラ
グが形成されるに際して、形状が変形することがない。
Next, CV using DMAH and hydrogen as raw materials
By selectively depositing Al only in the via hole 50 by the D method, the via plug 52 is formed as shown in FIG. 4C (step 208). At this time, Al is deposited only from the surface of the upper metal wiring 60 (Al alloy film) exposed on the bottom surface of the via hole 50, and is not deposited from the via film surface on the inner peripheral surface of the via hole 50. This is step 20
This is because the via film formed in 6 covers the contaminants and the inner peripheral surface has no contaminants. Therefore, the shape does not change when the via plug is formed.

【0022】なお、プラグ形成のためにCVD法以外の
選択堆積、例えばメッキ法を使用することも可能であ
る。
It is also possible to use a selective deposition other than the CVD method, for example, a plating method for forming the plug.

【0023】次ぎにスパッタ法でAlを 400ないし1000nm
の膜厚に堆積させAl合金膜を形成し、上述した下層金属
配線30を形成するときと同様の方法を用いて、図4
(d)に示すように、上層金属配線60を形成して多層
配線構造の半導体装置を製造する(ステップ209)。
ここで、上層金属配線60を形成するときに用いるマス
クが多少ずれても、ヴィアプラグを腐食して空隙を発生
させたり、Alエッチングに用いる塩素や、洗浄の際の水
分等の残留によるAl腐食をおこすこともない。これは、
内周面に絶縁膜が形成されているため、図5に示すよう
に、マスクが多少ずれてもヴィアプラグをエッチングす
ることがないためである。
Next, Al is sputtered to 400 to 1000 nm.
4 is formed by depositing an Al alloy film having a thickness of 10 μm and forming the Al alloy film, and using the same method as that for forming the lower layer metal wiring 30 described above.
As shown in (d), an upper metal wiring 60 is formed to manufacture a semiconductor device having a multilayer wiring structure (step 209).
Here, even if the mask used for forming the upper-layer metal wiring 60 is slightly displaced, the via plugs are corroded to generate voids, and chlorine used for Al etching and Al corrosion due to residual water such as water during cleaning. It does not cause this is,
This is because the insulating film is formed on the inner peripheral surface, so that the via plug is not etched even if the mask is slightly displaced as shown in FIG.

【0024】なお、上層金属配線60の形成を行う際
に、ヴィアプラグ52の形成を行う時とは別の装置を用
いてAl合金膜の堆積を行う場合には、堆積直前にArイオ
ン等を用いたスパッタエッチングを行ってヴィアプラグ
52表面に形成されたアルミナ膜を除去することが良好
な電気的接触を得るために必要である。
When the upper metal wiring 60 is formed, when an Al alloy film is deposited by using an apparatus different from that used for forming the via plug 52, Ar ions or the like are added immediately before the deposition. It is necessary to remove the alumina film formed on the surface of the via plug 52 by performing the sputter etching used to obtain good electrical contact.

【0025】また、ヴィアプラグ52の形成を行った後
に、大気中に取り出すことなくAl合金膜を堆積させて上
層金属配線60を形成すれば、この場合ヴィアプラグ5
2表面には全くアルミナ膜が形成されないためより良好
な電気的接触が得られる。
After forming the via plug 52, if the upper layer metal wiring 60 is formed by depositing an Al alloy film without taking it out into the atmosphere, in this case, the via plug 5 is formed.
Since no alumina film is formed on the surface 2, better electrical contact can be obtained.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
第1の絶縁膜にヴィア孔を穿設した後にさらに、ヴィア
孔の内周面に第2の絶縁膜が形成するので、内周面に付
着した金属粒等の付着物は覆い隠されて表面に露出する
ことがない。このため内周面からの金属の堆積を防ぐこ
とができる。従ってAlもしくはAl合金はヴィア孔底面か
らのみ堆積するので、ヴィアプラグの形状が変形するこ
とがなく、ヴィア構造もしくはヴィアプラグの上面に形
成される上層金属配線の信頼性を保つことができる。ま
た、内周面に形成されている第2の絶縁膜により、上層
金属配線を形成する際のマスクが多少ずれても、マスク
エッジがヴィア孔の内側に入り込むことがない。このた
め、ヴィアプラグを形成しているAlもしくはAl合金がエ
ッチングされることがなく、ヴィア孔内に空隙が生じる
こともない。また、上層金属配線を形成するときのAlエ
ッチングに用いる塩素や、洗浄の際の水分等よるヴィア
プラグのAl腐食を防ぐことができる。
As described in detail above, the present invention is
After forming the via hole in the first insulating film, the second insulating film is further formed on the inner peripheral surface of the via hole, so that the adhered matter such as metal particles adhered to the inner peripheral surface is covered and hidden. Never exposed to. Therefore, it is possible to prevent metal deposition from the inner peripheral surface. Therefore, since Al or Al alloy is deposited only from the bottom surface of the via hole, the shape of the via plug is not deformed, and the reliability of the via metal structure or the upper layer metal wiring formed on the upper surface of the via plug can be maintained. Further, the second insulating film formed on the inner peripheral surface prevents the mask edge from entering the inside of the via hole even if the mask for forming the upper layer metal wiring is slightly displaced. Therefore, the Al or Al alloy forming the via plug is not etched, and no void is formed in the via hole. Further, it is possible to prevent chlorine used for Al etching when forming the upper-layer metal wiring and Al corrosion of the via plug due to water content during cleaning.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本実施例に係る半導体装置の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device according to an embodiment.

【図2】本実施例に係る半導体装置の製造工程を示すフ
ーローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing a manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment.

【図3】本実施例に係る半導体装置の各製造工程を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing each manufacturing process of the semiconductor device according to the embodiment.

【図4】本実施例に係る半導体装置の各製造工程を示す
図である。
FIG. 4 is a diagram showing each manufacturing process of the semiconductor device according to the embodiment.

【図5】本実施例に係る半導体装置の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a semiconductor device according to this embodiment.

【図6】従来の半導体装置の各製造工程を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing each manufacturing process of a conventional semiconductor device.

【図7】従来の半導体装置の各製造工程を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing each manufacturing process of a conventional semiconductor device.

【図8】従来の半導体装置の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…Si基板、20…下地絶縁膜、30…下層金属配
線、40…層間絶縁膜、50…ヴィア孔、51…ヴィア
膜、52…ヴィアプラグ、60…上層金属配線。
10 ... Si substrate, 20 ... Base insulating film, 30 ... Lower layer metal wiring, 40 ... Interlayer insulating film, 50 ... Via hole, 51 ... Via film, 52 ... Via plug, 60 ... Upper layer metal wiring.

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 21/28 A 9055−4M Continuation of front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Office reference number FI technical display location // H01L 21/28 A 9055-4M

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に形成された下層金属配線と、 前記下層金属配線を含む面上に形成された第1の絶縁膜
と、 前記第1の絶縁膜の所定の位置をエッチング除去して前
記下層金属配線を露出させることにより穿設された開孔
と、 前記開孔の内周面に周設された第2の絶縁膜と、 前記露出した下層金属配線からAlもしくはAl合金を成長
させることにより前記第2の絶縁膜が周設された前記開
孔内に形成されたヴィアプラグと備えることを特徴とす
る多層配線構造の半導体装置。
1. A lower-layer metal wiring formed on a substrate, a first insulating film formed on a surface including the lower-layer metal wiring, and a predetermined position of the first insulating film is removed by etching. An opening formed by exposing the lower metal wiring, a second insulating film provided around the inner peripheral surface of the opening, and Al or an Al alloy grown from the exposed lower metal wiring. Thus, the semiconductor device having a multilayer wiring structure is provided with a via plug formed in the opening around which the second insulating film is provided.
【請求項2】 前記下層金属配線は、AlもしくはAl合金
を含む導電材料からなることを特徴とする請求項1に記
載の多層配線構造の半導体装置。
2. The semiconductor device having a multilayer wiring structure according to claim 1, wherein the lower layer metal wiring is made of a conductive material containing Al or an Al alloy.
【請求項3】 基板上の下層金属配線を含む面に第1の
絶縁膜を形成する第1の工程と、 前記第1の絶縁膜の所定の位置をエッチング除去して前
記下層金属配線を露出させることにより開孔を穿設する
第2の工程と、 前記開孔の穿設された第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を
形成する第3の工程と、 前記開孔の底面に形成された前記第2の絶縁膜を除去す
る第4の工程と、 前記開孔にCVD法によってAlもしくはAl合金を堆積さ
せてヴィアプラグを形成する第5の工程とを有すること
を特徴とする多層配線構造の半導体装置の製造方法。
3. A first step of forming a first insulating film on a surface including a lower metal wiring on a substrate, and a predetermined position of the first insulating film is removed by etching to expose the lower metal wiring. A second step of forming an opening by doing so, a third step of forming a second insulating film on the first insulating film in which the opening is formed, and a bottom surface of the opening. It has a fourth step of removing the formed second insulating film and a fifth step of forming a via plug by depositing Al or an Al alloy in the opening by a CVD method. A method of manufacturing a semiconductor device having a multilayer wiring structure.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7192858B2 (en) 2002-09-25 2007-03-20 Oki Electric Industry Co., Ltd. Method of forming plug
US10872869B2 (en) 2018-08-20 2020-12-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor devices and methods of manufacturing the same

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