JPH0661356A - 半導体素子の製造方法 - Google Patents
半導体素子の製造方法Info
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- JPH0661356A JPH0661356A JP21415992A JP21415992A JPH0661356A JP H0661356 A JPH0661356 A JP H0661356A JP 21415992 A JP21415992 A JP 21415992A JP 21415992 A JP21415992 A JP 21415992A JP H0661356 A JPH0661356 A JP H0661356A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、多層配線を有する半導体素子の主
にその配線の形成方法に関するもので、スルーホール形
成時に生成されることがあるトレンチングによる悪影響
を防ぐことを目的とするものである。 【構成】 本発明は、１層目配線３０３の上に酸化金属
膜（例えばＣｕ2 Ｏ）３０４を形成し、その上に還元性
ガスの通過を妨げる絶縁膜（例えばＳｉＮ）３０５を形
成した後、層間絶縁膜３０６を形成してスルーホール３
０８を開口し、還元性ガス（Ｈ2 など）雰囲気中で熱処
理を行ない、前記酸化金属膜３０４を還元させた後、２
層目の配線金属膜３１０を形成するようにしたものであ
る。
にその配線の形成方法に関するもので、スルーホール形
成時に生成されることがあるトレンチングによる悪影響
を防ぐことを目的とするものである。 【構成】 本発明は、１層目配線３０３の上に酸化金属
膜（例えばＣｕ2 Ｏ）３０４を形成し、その上に還元性
ガスの通過を妨げる絶縁膜（例えばＳｉＮ）３０５を形
成した後、層間絶縁膜３０６を形成してスルーホール３
０８を開口し、還元性ガス（Ｈ2 など）雰囲気中で熱処
理を行ない、前記酸化金属膜３０４を還元させた後、２
層目の配線金属膜３１０を形成するようにしたものであ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体素子（ＩＣ）
における多層配線の形成方法に関するものである。
における多層配線の形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子（ＩＣ）において、２層構造
の多層配線は従来図３に示すような方法で形成される。
の多層配線は従来図３に示すような方法で形成される。
【０００３】まず、図３（ａ）のように、ＩＣ基板１０
１上に、１層目Ａｌ合金配線１０３のパターニング、及
び層間絶縁膜１０４の形成は終了しているとし、スルー
ホール形成からのプロセスを示す。
１上に、１層目Ａｌ合金配線１０３のパターニング、及
び層間絶縁膜１０４の形成は終了しているとし、スルー
ホール形成からのプロセスを示す。
【０００４】図３（ｂ）のように、レジスト１０５を塗
布し、スルーホール１０６開孔のためのパターニングを
行い、露光・現像した後、エッチングにより、１層目配
線１０３上にスルーホール部１０６を図３（ｃ）のよう
に開孔する。
布し、スルーホール１０６開孔のためのパターニングを
行い、露光・現像した後、エッチングにより、１層目配
線１０３上にスルーホール部１０６を図３（ｃ）のよう
に開孔する。
【０００５】次に、図３（ｄ）のように、前記スルーホ
ール１０６を通して、１層目配線１０３に接続される２
層目配線となるＡｌ合金膜１０７を形成する。そして、
ホトリソグラフィ、エッチング技術によって、２層目配
線１０７をパターニングする。そして、シンターを行な
った後、２層目配線１０７上にパッシベーション膜１０
８（例えばＳｉＮ）を形成し、ホトリソグラフィ（以下
ホトリソと記す）、エッチング後、アニールを行ない、
完成する。
ール１０６を通して、１層目配線１０３に接続される２
層目配線となるＡｌ合金膜１０７を形成する。そして、
ホトリソグラフィ、エッチング技術によって、２層目配
線１０７をパターニングする。そして、シンターを行な
った後、２層目配線１０７上にパッシベーション膜１０
８（例えばＳｉＮ）を形成し、ホトリソグラフィ（以下
ホトリソと記す）、エッチング後、アニールを行ない、
完成する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上述
べた方法では、スルーホール形成時のホトリソにおい
て、１層目配線が細くなってくると、マスク位置が１層
目配線上からズレた時に、配線の無い部分はスルーホー
ル開孔エッチングが止まらず、１層目配線下の層間絶縁
膜にまで到達する（この現象をトレンチングと称するの
で、以後、トレンチングと記す）。その後、図４に示す
ように、配線２０３（あるいは基板２０１）までトレン
チングが進むと、層間絶縁膜２０２にボイドが形成さ
れ、そのボイド部に２層目配線２０６が入り込めば、２
層目配線２０６は配線２０３（あるいは基板２０１）と
短絡する問題点があった。
べた方法では、スルーホール形成時のホトリソにおい
て、１層目配線が細くなってくると、マスク位置が１層
目配線上からズレた時に、配線の無い部分はスルーホー
ル開孔エッチングが止まらず、１層目配線下の層間絶縁
膜にまで到達する（この現象をトレンチングと称するの
で、以後、トレンチングと記す）。その後、図４に示す
ように、配線２０３（あるいは基板２０１）までトレン
チングが進むと、層間絶縁膜２０２にボイドが形成さ
れ、そのボイド部に２層目配線２０６が入り込めば、２
層目配線２０６は配線２０３（あるいは基板２０１）と
短絡する問題点があった。
【０００７】この発明は、以上述べた半導体素子のスル
ーホール形成工程において生じるボイドに、２層目配線
が入り込み、リークを生じる問題を取り除くために、パ
ターニング後の１層目配線上に還元が可能な酸化メタル
膜、還元性ガスの通過を妨げる絶縁膜を順に形成した後
に、層間絶縁膜を形成することにより、スルーホールエ
ッチング時のトレンチングを酸化メタル膜層で防ぎ、ス
ルーホール内のみ酸化メタル膜を還元することで、良好
なコンタクトを取れるようにし、高歩留り及び高信頼性
をもつ配線を提供することを目的としている。
ーホール形成工程において生じるボイドに、２層目配線
が入り込み、リークを生じる問題を取り除くために、パ
ターニング後の１層目配線上に還元が可能な酸化メタル
膜、還元性ガスの通過を妨げる絶縁膜を順に形成した後
に、層間絶縁膜を形成することにより、スルーホールエ
ッチング時のトレンチングを酸化メタル膜層で防ぎ、ス
ルーホール内のみ酸化メタル膜を還元することで、良好
なコンタクトを取れるようにし、高歩留り及び高信頼性
をもつ配線を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は前記目的のた
め、１層目配線パターニング後の工程において、還元が
可能な酸化メタル膜（例えばＣｕ2 Ｏ）、還元性ガスの
通過を妨げる絶縁膜（例えばＳｉＮ）、層間絶縁膜（例
えばＰＳＧ）を順に形成した後に、層間絶縁膜をホトリ
ソ・エッチングすることにより、前記酸化メタル膜でエ
ッチングを停止させ、トレンチングを防ぐようにしたも
のである。さらに、スルーホールの酸化メタル膜を還元
性雰囲気の熱処理で還元し、メタル膜にすることにより
その後に堆積させる２層目配線と１層目配線間にて良好
な低抵抗コンタクトを取れるようにしたものである。
め、１層目配線パターニング後の工程において、還元が
可能な酸化メタル膜（例えばＣｕ2 Ｏ）、還元性ガスの
通過を妨げる絶縁膜（例えばＳｉＮ）、層間絶縁膜（例
えばＰＳＧ）を順に形成した後に、層間絶縁膜をホトリ
ソ・エッチングすることにより、前記酸化メタル膜でエ
ッチングを停止させ、トレンチングを防ぐようにしたも
のである。さらに、スルーホールの酸化メタル膜を還元
性雰囲気の熱処理で還元し、メタル膜にすることにより
その後に堆積させる２層目配線と１層目配線間にて良好
な低抵抗コンタクトを取れるようにしたものである。
【０００９】
【作用】前述したようにこの発明によれば、１層目配線
パターニング後に還元可能な酸化メタル膜を形成するこ
とにより、これがスルーホール形成時のホトリソにおい
て、マスク位置が１層目配線上からズレても、スルーホ
ール開孔エッチングのストッパーとなるため、従来のよ
うに配線の無い部分に生じるトレンチングも起こらず、
配線間、あるいは配線と基板間の短絡は生じないので、
高信頼性をもつ配線が期待出来る。また、酸化メタル膜
を還元性雰囲気で還元した時、スルーホール部のみメタ
ル膜になるため、２層目配線と１層目配線は良好な低抵
抗コンタクトを取ることが期待できる。
パターニング後に還元可能な酸化メタル膜を形成するこ
とにより、これがスルーホール形成時のホトリソにおい
て、マスク位置が１層目配線上からズレても、スルーホ
ール開孔エッチングのストッパーとなるため、従来のよ
うに配線の無い部分に生じるトレンチングも起こらず、
配線間、あるいは配線と基板間の短絡は生じないので、
高信頼性をもつ配線が期待出来る。また、酸化メタル膜
を還元性雰囲気で還元した時、スルーホール部のみメタ
ル膜になるため、２層目配線と１層目配線は良好な低抵
抗コンタクトを取ることが期待できる。
【００１０】
【実施例】図１に、この発明の第１の実施例を示し、以
下に説明する。
下に説明する。
【００１１】まず、図１（ａ）に示すように、従来同
様、ＩＣ基板３０１上に、絶縁膜３０２（例えばＳｉＯ
2 やＰＳＧ（リン・シリケートガラス）膜）と１層目配
線Ａｌ合金膜３０３を約６０００Åの厚さパターニング
形成する。この上に図１（ｂ）のように、スパッタ法に
て、還元可能なメタルとして酸化銅３０４を約１０００
Å形成し、還元性ガスの通過を妨げる絶縁膜としてＳｉ
Ｎ膜３０５をＣＶＤ（化学的気相成長）法で約１０００
Å形成する。次に層間絶縁膜としてＯ3 −ＴＥＯＳ（テ
トラエトキシラン）ＳｉＯ2 膜３０６をＣＶＤ法にて約
１００００Å形成する。そして、図１（ｃ）のように、
このＯ3 −ＴＥＯＳ ＳｉＯ2 膜３０６に前記Ａｌ合金
膜３０３に通じる開孔部３０８をホトリソ，エッチング
により選択的に形成する。この時、エッチングはＣ2 Ｆ
6 ５０ｓｃｃｍ，ＣＨＦ3 １０ｓｃｃｍ，圧力８０Ｐ
ａ，ＲＦ（高周波）パワー２ｋｗで行なうが、フッ素系
ガスを用いているため、酸化銅３０５でエッチングは停
止する。その後、Ｈ2 雰囲気中で熱処理を５〜３０分行
ない、酸化銅３０５を還元する。条件は基板温度２００
〜４００℃，チャンバー圧力２０Ｔｏｒｒで行なう。
様、ＩＣ基板３０１上に、絶縁膜３０２（例えばＳｉＯ
2 やＰＳＧ（リン・シリケートガラス）膜）と１層目配
線Ａｌ合金膜３０３を約６０００Åの厚さパターニング
形成する。この上に図１（ｂ）のように、スパッタ法に
て、還元可能なメタルとして酸化銅３０４を約１０００
Å形成し、還元性ガスの通過を妨げる絶縁膜としてＳｉ
Ｎ膜３０５をＣＶＤ（化学的気相成長）法で約１０００
Å形成する。次に層間絶縁膜としてＯ3 −ＴＥＯＳ（テ
トラエトキシラン）ＳｉＯ2 膜３０６をＣＶＤ法にて約
１００００Å形成する。そして、図１（ｃ）のように、
このＯ3 −ＴＥＯＳ ＳｉＯ2 膜３０６に前記Ａｌ合金
膜３０３に通じる開孔部３０８をホトリソ，エッチング
により選択的に形成する。この時、エッチングはＣ2 Ｆ
6 ５０ｓｃｃｍ，ＣＨＦ3 １０ｓｃｃｍ，圧力８０Ｐ
ａ，ＲＦ（高周波）パワー２ｋｗで行なうが、フッ素系
ガスを用いているため、酸化銅３０５でエッチングは停
止する。その後、Ｈ2 雰囲気中で熱処理を５〜３０分行
ない、酸化銅３０５を還元する。条件は基板温度２００
〜４００℃，チャンバー圧力２０Ｔｏｒｒで行なう。
【００１２】その後、図１（ｅ）のように、前記Ｏ3 −
ＴＥＯＳ ＳｉＯ2 膜３０６上に、２層目配線としてＡ
ｌ合金膜３１０を形成し、ホトリソ，エッチングを行な
ってパターニングする。そして、パッシベーション膜３
１１（例えばＳｉＮ）をＣＶＤ法で約１００００Å形成
し、パターニング後、２層構造の多層配線が完成する。
ＴＥＯＳ ＳｉＯ2 膜３０６上に、２層目配線としてＡ
ｌ合金膜３１０を形成し、ホトリソ，エッチングを行な
ってパターニングする。そして、パッシベーション膜３
１１（例えばＳｉＮ）をＣＶＤ法で約１００００Å形成
し、パターニング後、２層構造の多層配線が完成する。
【００１３】図２はこの発明の第２の実施例であり、以
下に説明する。
下に説明する。
【００１４】まず、図２（ａ）のように第１の実施例同
様、ＩＣ基板４０１上に、絶縁膜４０２（例えばＳｉＯ
2 やＰＳＧ膜）とＡｌ合金膜４０３を６０００Åの厚さ
パターニング形成する。
様、ＩＣ基板４０１上に、絶縁膜４０２（例えばＳｉＯ
2 やＰＳＧ膜）とＡｌ合金膜４０３を６０００Åの厚さ
パターニング形成する。
【００１５】この上に、図２（ｂ）のように、スパッタ
法にて銅膜４０４を１０００Å形成し、ホトリソ，エッ
チングを行ない、配線をパターニングする。
法にて銅膜４０４を１０００Å形成し、ホトリソ，エッ
チングを行ない、配線をパターニングする。
【００１６】この後、図２（ｃ）のように、層間絶縁膜
としてＯ3 −ＴＥＯＳ ＳｉＯ2 膜４０６をＣＶＤ法に
て約１００００Å形成する。銅膜４０４は２００〜３０
０℃，Ｏ2 雰囲気中熱処理で容易に酸化されるため、層
間絶縁膜４０６形成時に酸化銅４０５が形成される。
としてＯ3 −ＴＥＯＳ ＳｉＯ2 膜４０６をＣＶＤ法に
て約１００００Å形成する。銅膜４０４は２００〜３０
０℃，Ｏ2 雰囲気中熱処理で容易に酸化されるため、層
間絶縁膜４０６形成時に酸化銅４０５が形成される。
【００１７】この後、図２（ｄ）のように、Ｏ3 −ＴＥ
ＯＳ ＳｉＯ2 膜４０６に前記Ａｌ合金膜４０３に通じ
る開孔部４０８をホトリソ，エッチングにより選択的に
形成する。この時、エッチングはＣ2 Ｆ6 ５０ｓｃｃ
ｍ，ＣＨＦ3 １０ｓｃｃｍ，圧力８０Ｐａ，ＲＦパワー
２ｋｗで行なうが、フッ素ガスを用いているため酸化銅
４０５でエッチングは停止する。その後、図２（ｅ）の
ように、Ｈ2 雰囲気中で熱処理を５分〜３０分行ない、
酸化メタル４０５を還元する（図２（ｅ）で４０４と表
示）。条件は基板温度２００〜４００℃，チャンバー圧
力２０Ｔｏｒｒで行なう。
ＯＳ ＳｉＯ2 膜４０６に前記Ａｌ合金膜４０３に通じ
る開孔部４０８をホトリソ，エッチングにより選択的に
形成する。この時、エッチングはＣ2 Ｆ6 ５０ｓｃｃ
ｍ，ＣＨＦ3 １０ｓｃｃｍ，圧力８０Ｐａ，ＲＦパワー
２ｋｗで行なうが、フッ素ガスを用いているため酸化銅
４０５でエッチングは停止する。その後、図２（ｅ）の
ように、Ｈ2 雰囲気中で熱処理を５分〜３０分行ない、
酸化メタル４０５を還元する（図２（ｅ）で４０４と表
示）。条件は基板温度２００〜４００℃，チャンバー圧
力２０Ｔｏｒｒで行なう。
【００１８】次いで、図２（ｆ）のように、前記Ｏ3 −
ＴＥＯＳ ＳｉＯ2 膜４０６上に２層目配線としてＡｌ
合金膜４０９を形成し、ホトリソ，エッチングを行なっ
てパターニングする。そして、パッシベーション膜４１
０（例えばＳｉＮ）をＣＶＤ法で約１００００Å形成
し、パターニング後２層構造の多層配線が完成する。
ＴＥＯＳ ＳｉＯ2 膜４０６上に２層目配線としてＡｌ
合金膜４０９を形成し、ホトリソ，エッチングを行なっ
てパターニングする。そして、パッシベーション膜４１
０（例えばＳｉＮ）をＣＶＤ法で約１００００Å形成
し、パターニング後２層構造の多層配線が完成する。
【００１９】以上、第１、第２の実施例において、Ａｌ
合金膜上に形成される酸化メタル膜は、メタル膜を形成
してから酸化させた膜でもよい。又、上述のパッシベー
ション膜形成以前の工程を繰り返すことにより３層以上
の多層配線を形成することも可能である。
合金膜上に形成される酸化メタル膜は、メタル膜を形成
してから酸化させた膜でもよい。又、上述のパッシベー
ション膜形成以前の工程を繰り返すことにより３層以上
の多層配線を形成することも可能である。
【００２０】
【発明の効果】以上、詳細に説明したようにこの発明に
よれば、１層目配線パターニング後に還元可能な酸化メ
タル膜を形成することにより、これがスルーホール形成
時のホトリソにおいて、マスク位置が１層目配線上から
ズレても、スルーホール開孔のエッチングのストッパー
となるため、従来のように配線の無い部分に生じるトレ
ンチングも起こらず、配線間、あるいは配線と基板間の
短絡は生じないので高信頼性をもつ配線が期待出来る。
また、酸化メタル膜上に還元性ガスが通過しにくい絶縁
膜を形成することにより、酸化メタル膜を還元性雰囲気
で還元した時、スルーホール部のみメタル膜になるた
め、２層目配線と１層目配線は良好な低抵抗コンタクト
を取ることが期待できる。また、酸化メタル膜を形成し
た後、ホトリソ，エッチングにより酸化メタル膜のパタ
ーニングを行なえば、還元性ガスが通過しにくい絶縁膜
を形成する工程を略することができる。
よれば、１層目配線パターニング後に還元可能な酸化メ
タル膜を形成することにより、これがスルーホール形成
時のホトリソにおいて、マスク位置が１層目配線上から
ズレても、スルーホール開孔のエッチングのストッパー
となるため、従来のように配線の無い部分に生じるトレ
ンチングも起こらず、配線間、あるいは配線と基板間の
短絡は生じないので高信頼性をもつ配線が期待出来る。
また、酸化メタル膜上に還元性ガスが通過しにくい絶縁
膜を形成することにより、酸化メタル膜を還元性雰囲気
で還元した時、スルーホール部のみメタル膜になるた
め、２層目配線と１層目配線は良好な低抵抗コンタクト
を取ることが期待できる。また、酸化メタル膜を形成し
た後、ホトリソ，エッチングにより酸化メタル膜のパタ
ーニングを行なえば、還元性ガスが通過しにくい絶縁膜
を形成する工程を略することができる。
【図１】本発明の第１の実施例
【図２】本発明の第２の実施例
【図３】従来例
【図４】トレンチング説明図
３０１，４０１ ＩＣ基板 ３０２，４０２ 層間絶縁膜 ３０３，４０３ １層目配線 ４０４ メタル膜 ３０４，４０５ 酸化メタル膜 ３０５ ＳｉＮ膜 ３０６，４０６ 層間絶縁膜 ３０７，４０７ レジスト ３０８，４０８ スルーホール ３１０，４０９ ２層目配線 ３１１，４１０ パッシベーション膜
Claims (2)
- 【請求項１】 （ａ）半導体基板上に、１層目の配線金
属膜を形成し、該配線金属膜上に酸化金属膜、さらにそ
の上に還元性ガスの通過を妨げる絶縁膜を形成する工
程、 （ｂ）前記構造の上に、層間絶縁膜を形成し、該層間絶
縁膜の前記配線金属膜上の所定箇所にスルーホールを形
成する工程、 （ｃ）還元性ガス雰囲気中で熱処理を行ない、前記スル
ーホール部内の前記酸化金属膜を還元させ、その後、２
層目の配線金属膜を形成する工程、 以上の工程を含むことを特徴とする半導体素子の製造方
法。 - 【請求項２】 （ａ）半導体基板上に、１層目の配線金
属膜を形成し、該配線金属膜上に酸化され易い金属膜を
形成する工程、 （ｂ）前記構造の上に、前記金属膜が酸化される処理で
層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜の前記配線金属膜上
の所定箇所にスルーホールを形成する工程、 （ｃ）還元性ガス雰囲気中で熱処理を行ない、前記スル
ーホール部内の前記工程で酸化された金属膜を還元さ
せ、その後、２層目の配線金属膜を形成する工程、 以上の工程を含むことを特徴とする半導体素子の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21415992A JP3224603B2 (ja) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | 半導体素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21415992A JP3224603B2 (ja) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | 半導体素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0661356A true JPH0661356A (ja) | 1994-03-04 |
| JP3224603B2 JP3224603B2 (ja) | 2001-11-05 |
Family
ID=16651213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21415992A Expired - Fee Related JP3224603B2 (ja) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | 半導体素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3224603B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6309970B1 (en) | 1998-08-31 | 2001-10-30 | Nec Corporation | Method of forming multi-level copper interconnect with formation of copper oxide on exposed copper surface |
-
1992
- 1992-08-11 JP JP21415992A patent/JP3224603B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6309970B1 (en) | 1998-08-31 | 2001-10-30 | Nec Corporation | Method of forming multi-level copper interconnect with formation of copper oxide on exposed copper surface |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3224603B2 (ja) | 2001-11-05 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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