JPH06196462A - 半導体装置におけるコンタクトホールの形成方法 - Google Patents

半導体装置におけるコンタクトホールの形成方法

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JPH06196462A
JPH06196462A JP35767592A JP35767592A JPH06196462A JP H06196462 A JPH06196462 A JP H06196462A JP 35767592 A JP35767592 A JP 35767592A JP 35767592 A JP35767592 A JP 35767592A JP H06196462 A JPH06196462 A JP H06196462A
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JP
Japan
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contact hole
solution
insulating film
interlayer insulating
ketone
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JP35767592A
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Yasuhiro Suzuki
康浩 鈴木
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンタクトホールの形成時に、コンタクトホ
ール内に形成される汚染物質を確実に除去し、コンタク
トホール内に埋め込まれる導電物質の劣化を抑制して、
コンタクト不良を防止するようにした半導体装置におけ
るコンタクトホールの形成方法を提供することを目的と
する。 【構成】 アルミニウムからなる第1配線層1上に、S
iO2 膜2a、2b及びSOG膜3からなる層間絶縁膜
4を形成し、層間絶縁膜4を選択的にエッチング除去
し、第1配線層1に達するコンタクトホール5を形成
し、エチルアルコールが10%含まれるパーフロロカー
ボン系溶液の混合液によって洗浄し、コンタクトホール
5の側壁に堆積された主としてアルミニウムのフッ化物
からなる汚染物質6を除去してなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コンタクトホール内に
形成される汚染物質を確実に除去する半導体装置におけ
るコンタクトホールの形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】下層配線と上層配線が層間絶縁膜を介し
て絶縁されてなる2層配線構造において、下層配線と上
層配線とを接続するコンタクトホール(スルーホール)
を層間絶縁膜に形成する方法としては、例えば図4に示
すような方法がある。
【0003】図4において、例えばアルミニウムからな
る第1配線層51を形成した後、プラズマCVD法で形
成されるSiO2 膜52a、平坦化用のSOG(Spin o
n Glass )膜53、プラズマCVD法で形成されるSi
2 膜52bを順次堆積してなる3層構造の層間絶縁膜
54を形成する(図4(a))。
【0004】次に、フォトリソグラフィー工程によりパ
ターニングしたレジスト55を形成し、このレジスト5
5をマスクとして、まず、ウェットエッチングを行な
い、コンタクトホール56の開口端をテーパ形状に形成
し、続いて、ドライエッチングを行ない、層間絶縁膜5
4に第1配線層51に達するコンタクトホール56を形
成する(図4(b))。
【0005】次に、レジスト55を除去した後、O2
スによるドライアッシングによりレジストの洗浄を行な
い、続いて、Arガスによるプレスパッタを行なって、
表面を洗浄する。その後、例えばアルミニウムからなる
第2配線層57を、アルミニウムがコンタクトホール5
6に埋め込まれるようにして堆積形成し、層間絶縁膜5
4により絶縁されて、コンタクトホール56を介して接
続された第1配線層51と第2配線層57との2層配線
構造が得られる(図4(c))。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このようなコンタクト
ホールの形成方法において、層間絶縁膜54にコンタク
トホール56を形成する際に、コンタクトホール56が
下層の第1配線層51に達するまで確実に開孔されるた
め、また、下層の第1配線層51に段差が生じて、コン
タクトホール56の深さにばらつきが生じるため、第1
配線層51をある程度オーバーエッチングしなければな
らなかった。このため、層間絶縁膜54をドライエッチ
ングにより除去する際に、主としてSiO2 膜等のドラ
イエッチング処理に適したCF4 等のフレオン系エッチ
ングガスにより、第1配線層51のアルミニウムがスパ
ッタされることになる。すなわち、アルミニウムをエッ
チングするエッチングガスとして適していないエッチン
グガスによりアルミニウムがエッチングされる。
【0007】これにより、アルミニウムとエッチングガ
スに含まれるフッ素が反応して、主としてアルミニウム
のフッ化物からなる堆積物(一種の汚染物質)58が、
図4(b)に示すように、コンタクトホール56の側壁
に付着形成されていた。
【0008】このような汚染物質58は、コンタクトホ
ール56を形成した後に行われるO2 ガスによるドライ
アッシング処理や、Arガスによるプレスパッタ処理の
洗浄処理では、除去することができなかった。
【0009】したがって、高温保管試験や電流印加試験
を実施すると、コンタクトホール56に埋め込まれた第
2配線層57がマイグレーションを起こし、オープン不
良等のコンタクト不良が発生するという不具合を招いて
いた。
【0010】そこで、本発明は、上記の点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、コンタクト
ホール内に形成される汚染物質を確実に除去し、コンタ
クトホール内に埋め込まれる導電物質の劣化を回避し
て、コンタクト不良を防止した半導体装置におけるコン
タクトホールの形成方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、導電物質からなる下地層上に、層間絶縁
膜を形成する工程と、層間絶縁膜を選択的に除去し、下
地層に達するコンタクトホールを形成する工程と、パー
フロロカーボン系溶液を主溶液として、アルコール系溶
液が0〜15%含まれる第1の混合液、又はケトン系溶
液が0〜30%含まれる第2の混合液、あるいはアルコ
ール系溶液とケトン系溶液との混合液が0〜30%含ま
れケトン系溶液に対してアルコール系溶液が0〜50%
含まれる第3の混合液によって洗浄する工程とから構成
される。
【0012】
【作用】上記構成において、本発明は、コンタクトホー
ルを開孔した後、第1、第2、又は第3の混合液によっ
て洗浄し、下地層を形成する導電物質と層間絶縁膜を選
択的に除去する際の除去剤に含まれる物質との化合物か
らなる汚染物質を除去するようにしている。
【0013】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の一実施例を説明
する。
【0014】図1は本発明の一実施例に係わる半導体装
置におけるコンタクトホールの形成方法を示す工程断面
図である。図1に示す実施例は、本発明のコンタクトホ
ールの形成方法を、2層配線構造に適用したものであ
る。
【0015】まず、図1(a)に示すように、例えばア
ルミニウム又はアルミニウム合金からなる第1配線層1
を形成する。その後、第1配線層1上にプラズマCVD
法によりSiO2 膜2aを3000Å程度の厚さに堆積
形成する。さらに、SOGの塗布とアニール処理を1〜
2回程度繰り返して行ない、SOG膜3を1500Å程
度の厚さに堆積形成する。続いて、ドライエッチングに
よりSOG膜3を全面エッチバックして表面を平坦化す
る。その後、SOG膜3上に、プラズマCVD法により
SiO2 膜2bを6000Å程度の厚さに堆積形成す
る。これにより、第1配線層1上にSOG膜3をSiO
2 膜2a、2bで挟んでなる3層構造の層間絶縁膜4を
形成する。
【0016】次に、層間絶縁膜4上に、フォトリソグラ
フィー工程によりレジストパターン(図示せず)を形成
した後、このレジストパターンをマスクとして、例えば
NH4 OH/HFの混合液により層間絶縁膜4のSiO
2 膜2bを選択的に3000Å程度の深さにウェットエ
ッチングして除去する。これにより、コンタクトホール
5の開口端をテーパ形状に形成し、コンタクトホール5
に第2配線層が埋め込まれる際のステップカバレージを
向上させるようにしている。
【0017】ひき続いて、例えば平行平板型の反応性イ
オンエッチング装置を用いて、CHF3 が60ccm、
CF4 が60ccm、Arが800ccmのエッチング
ガスにより、圧力1.7Torr、高周波電力750W
の条件下で層間絶縁膜4を第1配線層1に達するまでド
ライエッチングして除去し、コンタクトホール5を形成
する。
【0018】この時に、図2に示すように、第1配線層
1に段差が生じている部分に形成されるコンタクトホー
ル5があるため、段差によりコンタクトホール5のエッ
チング深さ(図2にDで示す)がそれぞれのコンタクト
ホール5で異なることになる。このため、すべてのコン
タクトホール5の深さが確実に第1配線層1にまで達す
るためには、上述したドライエッチングの際に50%程
度のオーバーエッチングを行なう必要がある。
【0019】このようなドライエッチング処理の後、レ
ジストパターンを除去し、例えば350ccmのO2
ガスプラズマにより、圧力0.6Torr、μ波電力1
000Wの条件下で、ドライアッシング処理を行なう。
このドライアッシング処理では、従来の技術の欄で説明
したように、ドライエッチングを行なった際に、コンタ
クトホール5の側壁に付着形成される、主としてアルミ
ニウムのフッ化物からなる一種の汚染物質6は除去され
ず、付着されたままとなる(図1(a))。
【0020】次に、例えば3M製のフロリナート(商品
名)やモンテジソン製のガルデン(商品名)等のパーフ
ロロカーボン系溶液にエチルアルコールを10%程度混
合した洗浄液により洗浄処理を行なう。これにより、コ
ンタクトホール5が洗浄されて、コンタクトホール5の
側壁に付着した汚染物質6が確実に除去される(図1
(b))。
【0021】なお、上述した洗浄液は、パーフロロカー
ボン系溶液に混合されるエチルアルコールの外に、他の
アルコール系溶液であってもよく、また、混合比は0〜
15%の範囲であれば十分な洗浄能力が得られる。
【0022】また、アルコール系溶液の外に、例えばイ
ソプロピルケトン等のケトン系溶液を0〜30%程度、
好ましくは20%程度混合させた洗浄液であってもよ
い。
【0023】さらに、洗浄液は、混合比がパーフロロカ
ーボン系溶液に対してケトン系溶液が0〜30%程度、
好ましくは20%程度、アルコール系溶液がケトン系溶
液に対して0〜50%程度、好ましくは25%程度含ん
だ混合液であっても、同等の洗浄能力を得ることができ
る。
【0024】上述した洗浄処理は、例えば図3に示すよ
うに、上述した洗浄液10を満たした洗浄槽11に、図
1(a)に示した工程を終了してウェハキャリア12に
より支持されたウェハ13を浸漬し、洗浄槽11と循環
槽14をポンプ15、フィルタ16を介在させた循環路
17により連結し、洗浄液10を洗浄槽11から循環槽
14にオーバーフローさせ、再び洗浄槽11に循環させ
て洗浄処理を行なうことにより、パーフロロカーボン系
溶液に対して比重の軽いアルコール系溶液又はケトン溶
液によって洗浄された汚染物質を効率よく洗浄槽11か
ら排出することが可能となる。
【0025】次に、例えばアルミニウムを堆積形成し
て、第2配線層7を形成する。これにより、層間絶縁膜
4で絶縁されて、コンタクトホール5を介して接続され
た第1配線層1と第2配線層7の2層配線構造が得られ
る(図1(c))。
【0026】このように、パーフロロカーボン溶液を主
溶液とする洗浄液で洗浄し、コンタクトホール5内の汚
染物質6を確実に除去した後、第2配線層7がコンタク
トホール5内に埋め込まれるので、高温保管試験や電流
印加試験を実施した場合に、第2配線層7が劣化して、
オープン不良等のコンタクト不良が引き起こされるとい
う不具合を防止することができ、信頼性を高めることが
できる。
【0027】また、第2配線層7を形成する工程におい
て、コンタクトホール5を開孔した後、洗浄液により洗
浄処理しているので、表面を洗浄する目的で従来から行
われていたArによるプレスパッタ処理が不要となる。
【0028】なお、本発明は、上記実施例に限ることは
なく、例えば上記実施例では配線間を接続するコンタク
トホールの形成方法について説明したが、電極であって
も本発明が適用できることは勿論である。また、配線や
電極の材料は、アルミニウムやアルミニウムの合金に限
らず、他の金属や合金であってもよい。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
コンタクトホールを形成した後、パーフロロカーボン系
溶液を主溶液とする洗浄液により洗浄処理を施すように
したので、コンタクトホール内に形成された汚染物質を
確実に除去することが可能となる。これにより、コンタ
クトホール内に埋め込まれて下地層と接続される物質の
汚染物質による劣化が回避され、コンタクト不良を防止
することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係わる半導体装置における
コンタクトホールの形成方法を示す工程断面図である。
【図2】本発明のコンタクトホールの形成方法が適用さ
れる半導体装置の一部断面図である。
【図3】本発明のコンタクトホールの形成方法における
洗浄処理を実施する装置の構成を示す図である。
【図4】従来のコンタクトホールの形成方法を示す工程
断面図である。
【符号の説明】
1、51 第1配線層 2a、2b、52a、52b SiO2 膜 3、53 SOG膜 4、54 層間絶縁膜 5、56 コンタクトホール 6、58 汚染物質 7、57 第2配線層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導電物質からなる下地層上に、層間絶縁
    膜を形成する第1の工程と、 層間絶縁膜を選択的に除去し、下地層に達するコンタク
    トホールを形成する第2の工程と、 パーフロロカーボン系溶液を主溶液として、アルコール
    系溶液が0〜15%含まれる第1の混合液、又はケトン
    系溶液が0〜30%含まれる第2の混合液、あるいはア
    ルコール系溶液とケトン系溶液との混合液が0〜30%
    含まれケトン系溶液に対してアルコール系溶液が0〜5
    0%含まれる第3の混合液によって洗浄する第3の工程
    とを有することを特徴とする半導体装置におけるコンタ
    クトホールの形成方法。
  2. 【請求項2】 前記導電物質は、アルミニウムからなる
    ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置におけるコ
    ンタクトホールの形成方法。
JP35767592A 1992-12-24 1992-12-24 半導体装置におけるコンタクトホールの形成方法 Withdrawn JPH06196462A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6192899B1 (en) * 1997-09-17 2001-02-27 Micron Technology, Inc. Etch residue clean with aqueous HF/organic solution
KR100402940B1 (ko) * 1996-11-13 2004-04-14 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 다중 금속층 형성 방법

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Effective date: 20000307