JPH0722416A - アルミニウム配線の形成方法 - Google Patents

アルミニウム配線の形成方法

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JPH0722416A
JPH0722416A JP16367193A JP16367193A JPH0722416A JP H0722416 A JPH0722416 A JP H0722416A JP 16367193 A JP16367193 A JP 16367193A JP 16367193 A JP16367193 A JP 16367193A JP H0722416 A JPH0722416 A JP H0722416A
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JP
Japan
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insulating film
interlayer insulating
via hole
aluminum wiring
chlorine
Prior art date
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Pending
Application number
JP16367193A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuyuki Takeyasu
伸行 竹安
Yumiko Kouno
有美子 河野
Hidekazu Kondo
英一 近藤
Tomohiro Oota
与洋 太田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 微細なヴィア孔にAlを選択性良く埋め込む
ことにある。 【構成】 下層Al配線4上の層間絶縁膜6に、ドライ
エッチングを用いてヴィア孔6aを形成する。次に、下
層Al配線4の露出表面に形成されている自然酸化膜4
a、層間絶縁膜6表面の変質層6b及び汚染物8を、塩
素を含むガス雰囲気中でプラズマエッチングし除去す
る。次に、これらの表面を、不活性ガス雰囲気中、或い
は1mTorr以下の真空雰囲気中で加熱する。これに
より、層間絶縁膜6の表面に残留する塩素10が熱脱離
して、この表面が清浄化される。したがって、この後
に、Al−CDVによってヴィア孔6a内にAlを選択
的に堆積させた場合にも、層間絶縁膜6の表面にAlが
堆積することはなく、良好な選択性が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ヴィア孔を埋め込むこ
とによって多層配線構造を形成するアルミニウム配線の
形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】LSIの微細化に伴い、ヴィア・コンタ
クトのAl配線が選択CVD法(例えば特開平3−18
3769)で形成されるようになっている。この場合、
まず、Al配線上に絶縁膜を形成した後、この絶縁膜に
対して、フッ素系の混合ガスを用いたドライエッチング
を施してヴィア孔を開孔する。そして、この工程によっ
て、ヴィア孔の底部には自然酸化膜が形成され、また、
絶縁膜の表面には変質層が形成されることとなる。そこ
で、ヴィア孔の底部に露出したAl配線と絶縁膜の表面
の双方を、クリーニングする必要があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このクリーニ
ングを、塩素系ガスを用いたRIEによって実施する
と、ヴィア孔底部の自然酸化膜は除去されるものの、絶
縁膜上に塩素が残留するという欠点があった。絶縁膜上
に塩素が残留することになると、この後に実施するAl
−CVDにおいて、ヴィア孔のみに選択的に埋め込まれ
るべきAlが、この残留塩素の影響によって、絶縁膜上
にも堆積してしまい、良好な選択性が得られないという
問題があった。
【0004】本発明は、このような課題を解決すべくな
されたものであり、その目的は、Al−CVDによって
ヴィア孔の埋め込みを実施した場合に、良好な選択性が
得られるアルミニウム配線の形成方法を提供することに
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明にかかる
アルミニウム配線の形成方法は、第1工程として、アル
ミニウム配線上の層間絶縁膜にヴィア孔を形成し、この
ヴィア孔の底部に前記アルミニウム配線を露出させる。
次いで、第2工程として、このアルミニウム配線の露出
表面に形成された酸化アルミニウムと第1工程によって
生じた層間絶縁膜表面の変質層とを、同時に或いは前後
して、塩素を含むガス雰囲気中でプラズマエッチングす
ることにより除去する。次いで、第3工程として、この
第2工程を経たヴィア孔底部のアルミニウム配線とこの
層間絶縁膜表面とを、不活性ガス雰囲気中で、或いは1
mTorr以下の真空雰囲気中で加熱する。そして、第
4工程として、有機金属ガスを原料として用いた化学気
相成長法により、このヴィア孔内にアルミニウムを選択
的に堆積させる。なお、第3工程における加熱温度は、
100℃〜550℃の範囲とすることが望ましい。また
第2工程の酸化アルミニウム除去と絶縁膜裏面変質層の
除去は同時に行ってもよく、または変質層除去後に酸化
アルミ除去あるいは酸化アルミ除去後に変質層除去を行
ってもよい。
【0006】
【作用】不活性ガス雰囲気中、或いは1mTorr以下
の真空雰囲気中で、この層間絶縁膜を加熱すると、この
層間絶縁膜の表面に存在する残留塩素(第2工程におい
て塩素系のプラズマエッチングをした際の残留塩素)が
熱脱離して、この表面が清浄化される。このため、この
後にAl−CVDを施した場合にも、この層間絶縁膜の
表面にAlが堆積することはなく、良好な選択性が保た
れる。
【0007】また、不活性ガス雰囲気中で加熱した場合
にも、雰囲気中の塩素ガスの分圧が低いため同様に表面
残留塩素の熱脱離が起きるため、ヴィア孔底部に露出し
たアルミニウム配線の再酸化が防止される。
【0008】
【実施例】
<実施例1>以下、本発明の実施例を添付図面に基づい
て工程順に説明する。
【0009】まず、半導体基板上には、FET等の各種
デバイスからなる下層デバイス層2が形成されており、
この下層デバイス層2上に、下層Al配線4を形成す
る。その後、この下層Al配線4上に、酸化シリコン膜
などによる層間絶縁膜6を形成する(図1(a))。
【0010】次に、フォトリソグラフィーを用いてレジ
ストパターンを形成し、フッ素系の混合ガスを用いたド
ライエッチングによりヴィア孔6aを開孔し、この後レ
ジストパターンを除去する(図1(b))。この際、ヴ
ィア孔6aの底に露出した下層Al配線4の表面には、
ヴィア孔形成の工程等に伴って自然酸化膜4aが形成さ
れている。また、層間絶縁膜6の表面には、ヴィア孔形
成の工程によって変質層6bが形成されており、さらに
その上にはレジスト残りなどの汚染物8が付着してい
る。
【0011】次に、この半導体基板にRIEを施すた
め、この基板を所定の収容装置内に配設し、塩素系のガ
スとしてBCl3 を80sccm、Arを20scc
m、それぞれ収容装置内に導入し、全圧0.1Torr
でプラズマエッチングを施す。これによって、ヴィア孔
6a底部の自然酸化膜4aは除去される。さらに、プラ
ズマエッチングによって層間絶縁膜6の表面側が除去さ
れ、層間絶縁膜6表面の変質層6bおよびその表面上に
残っている汚染物8が取り除かれる(図1(c))。た
だし、この工程によって、層間絶縁膜6の表面には、塩
素10が残留することとなる。
【0012】次に、この残留塩素を除去するためのクリ
ーニング工程に移る。まず、収容装置内に不活性ガスを
導入して、この収容装置内に不活性ガス雰囲気を形成す
る。なお、導入する不活性ガスとしては、アルゴン、ヘ
リウム、キセノンなどを用いる。次に、この収容装置内
に配設された半導体基板を250℃程度に加熱する。こ
の加熱処理により、層間絶縁膜6表面に残留する塩素1
0が熱脱離するため、層間絶縁膜6表面が清浄化されこ
とになる。この際の加熱温度としては、100℃以上で
あれば、塩素の熱脱離が有効に行われ、また、加熱温度
の上限は、下層Al配線4におけるAlの融点以下の温
度となるため、結果的に、100℃〜550℃程度の範
囲が好ましいと言える。
【0013】また、このクリーニング工程は、半導体基
板を真空雰囲気中で加熱することにより実施することも
可能である。この場合の真空度は、下層Al配線4にお
けるAlの過剰な酸化が防止できればよく、通常、1m
Torr以下でこのような過剰な酸化を防止でき、好ま
しくは、1×10-5Torr以下の真空雰囲気を収容装
置内に形成できればよい。
【0014】次に、このような加熱処理を施した加熱半
導体基板に対し、DMAH(ジメチルアルミニウムハイ
ドライド)とH2 とを用いた選択CVD法により、ヴィ
ア孔6a内へAlを堆積させ、Alプラグ12を形成す
る(図1(d))。この場合、DMAHはH2 によって
バブリングさせて供給している。成膜条件は、基板温度
を210℃、収容装置内の全圧を2.0Torr、DM
AH分圧を34mTorr、キャリアH2 ガス流量を5
00sccmとした。この際、層間絶縁膜6表面には、
残留塩素が存在しないため、この部分へのAl堆積は全
く認められず、ヴィア孔6a内にのみ堆積しており、極
めて良好な選択性が得られた。
【0015】<実施例2>前述したクリーニング工程
を、A,B,Cの3通りの条件で実施し、その際の層間
絶縁膜表面に残留する塩素の量と、その後に実施するA
l−CVDでの選択性の良否を評価した。なお、その他
の方法は実施例1と同様である。
【0016】この結果を図2に示す。なお、層間絶縁膜
上の残留塩素の評価は、層間絶縁膜にヴィア孔を形成し
た後、RIE、加熱処理(クリーニング工程)を順に施
した後、イオンクロマトグラフィ法で測定した。また、
この後に実施するCVDでの選択性の良否は、層間絶縁
膜上に析出したAl粒子を走査電子顕微鏡観察で数え、
0.1個/μm2 以下の場合を「選択性あり」として○
印で示し、これよりも多い場合を「選択性なし」として
×印で示した。
【0017】この結果より、基板加熱を実施しない場合
(D)に比べ、基板加熱を実施した方(A,B,C)
が、いずれも残留塩素は低減しており、しかもこれら残
留塩素が低減した場合には、良好な選択性が得られるこ
とが確認できた。
【0018】以上説明した実施例において、Alの再酸
化や層間絶縁膜の汚染を防止するため、図1(c)から
図1(d)の工程は、大気に晒すことがないように、同
一の収容装置内で実施するか、或いは、RIE−搬送−
CVDを所定の真空雰囲気下で一貫して実施することが
望ましい。
【0019】また、選択CVD法で使用する有機金属ガ
スとしてDMAHを例示したが、この他にも、TMA
(トリメチルアルミニウム),TIBA(トリイソブチ
ルアルミニウム)などを使用することも可能である。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかるア
ルミニウム配線の形成方法によれば、不活性ガス雰囲気
中、或いは1mTorr以下の真空雰囲気中で、層間絶
縁膜を加熱することにより、この層間絶縁膜の表面に残
留する塩素を熱脱離させて表面を清浄化させることがで
き、この後にAl−CVDを施した場合にも、この層間
絶縁膜の表面にAlが堆積することはなく、ヴィア孔内
にのみAlが堆積し、良好な選択性を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)〜(d)は、実施例1にかかるアルミニ
ウム配線の形成方法を順に示す工程図である。
【図2】実施例2の測定結果を示す図表である。
【符号の説明】
2…下層デバイス層、4…下層Al配線、4a…自然酸
化膜、6…層間絶縁膜、6a…ヴィア孔、6b…変質
層、8…汚染物、10…塩素(残留塩素)、12…Al
プラグ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/768 8826−4M H01L 21/90 A (72)発明者 近藤 英一 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 太田 与洋 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミニウム配線上の層間絶縁膜にヴィ
    ア孔を形成し、このヴィア孔の底部に前記アルミニウム
    配線を露出させる第1工程と、 前記アルミニウム配線の露出表面に形成された酸化アル
    ミニウムと第1工程によって生じた前記層間絶縁膜表面
    の変質層とを、同時に或いは前後して、塩素を含むガス
    雰囲気中でプラズマエッチングすることにより除去する
    第2工程と、 第2工程を経たヴィア孔底部のアルミニウム配線及び前
    記層間絶縁膜表面を、不活性ガス雰囲気中、或いは1m
    Torr以下の真空雰囲気中で加熱する第3工程と、 有機金属ガスを原料として用いた化学気相成長法により
    前記ヴィア孔内にアルミニウムを選択的に堆積させる第
    4工程と、 を備えるアルミニウム配線の形成方法。
  2. 【請求項2】 前記第3工程における加熱温度は、10
    0℃〜550℃の範囲とすることを特徴とする請求項1
    記載のアルミニウム配線の形成方法
JP16367193A 1993-07-01 1993-07-01 アルミニウム配線の形成方法 Pending JPH0722416A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007273994A (ja) * 1999-01-08 2007-10-18 Toshiba Corp 半導体装置
CN110571129A (zh) * 2018-06-05 2019-12-13 上海新微技术研发中心有限公司 一种导电金属氧化物的加工方法
CN113078060A (zh) * 2020-01-06 2021-07-06 株式会社国际电气 半导体装置的制造方法、基板处理装置和存储介质
US11387112B2 (en) 2018-10-04 2022-07-12 Tokyo Electron Limited Surface processing method and processing system
WO2023196180A1 (en) * 2022-04-06 2023-10-12 Applied Materials, Inc. Integrated cleaning and selective molybdenum deposition processes

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