JPH07226434A - 半導体素子のブァイアフラグの形成方法 - Google Patents
半導体素子のブァイアフラグの形成方法Info
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- Y10S148/138—Roughened surface
Abstract
いブァイアフラグ(Via plug)の形成方法を提
供する。 【構成】基板1上に第1金属層2を形成後,全構造の上
に第1,第2及び第3の絶縁層3,4及び5を順次積層
形成し平坦化する。次にコンタクトマスクを用いて,第
1金属層2上の所定部分が露出するまで絶縁層5,4及
び3をエッチし,ブァイアホール6を形成する。このブ
ァイアホール6をドライエッチングで前処理してから,
その底面の第1金属層2の表面にタングステンを蒸着し
てタングステン核7を形成する。次にタングステンとコ
ンタクト金属2とでエッチング速度が異なるウエットエ
ッチング溶液を用いてブァイアホール6の底面をエッチ
すると,多数のエッチング溝8が形成される。次にブァ
イアフラグ(Via plug)9を充填するとエッチ
ング溝8の効果で付着力の強いplugが得られる。
Description
ラグ(Via plug)の形成方法に関するものであ
って、特にブァイアホールの底面を成す金属層の表面に
金属核7(W−nuclei)を形成したのち、湿式エ
ッチング方法で金属核の間に露出された金属層をエッチ
ングし多数のエッチング溝を形成しブァイアホール底面
の表面積を増加させることによって後工程であるブァイ
アフラグの形成時、接触面で接着力を向上させ、ブァイ
ア抵抗を減少させることができる半導体素子のブァイア
フラグの形成方法に関するものである。
ことによってブァイアホールの大きさが小さくなり、段
差比は増加するようになる。ブァイアホールの深さが互
いに異なる場合、ブァイアホールにタングステンなどで
ブァイアフラグを形成するようになる。ブァイアフラグ
を形成する時、均一で完璧なブァイアフラグの形成のた
めに前処理が重要である。湿式エッチングの前処理時、
不均一な表面処理はブァイアホールの底面を成す金属層
の表面に自然酸化膜、ポリマーなどのような異物質が存
在するようにしブァイア抵抗の増加をもたらすだけでは
なく、ブァイアフラグ用タングステンが不均一に成長し
追って工程に悪影響を及ぼし半導体素子の特性を低下さ
せることを誘発する要因となる。
イアホールの底面を成す金属層の表面に形成するフッ素
(F)系異物質及び自然酸化膜のような異物質を除去
し、接触面の表面積を増加させブァイア抵抗の減少及び
接着力が向上できるように金属層の表面に金属核を形成
したのち、湿式エッチング方法によって金属核の間に露
出された金属層をエッチングし異物質を除去すると共
に、接触面の表面積を増加させる方法によって後工程で
あるブァイアフラグの形成時ブァイア抵抗が減少し接着
力が向上できる半導体素子のブァイアフラグ形成方法を
提供することにその目的がある。
るために本発明のブァイアフラグの形成方法は基板1に
第1金属層2を形成したのち、全体構造の上部に第1,
2及び第3絶縁層3,4及び5を順次積層し平坦化する
段階と、前記段階からコンタクトマスクを用いて前記第
1金属層2上部の所定部分が露出される時まで前記第
3,2及び第1絶縁層5,4及び3をエッチングしブァ
イアホール6を形成する段階と、前記段階から前記ブァ
イアホール6を乾式前処理したのち、ブァイアホール6
の底面の第1金属層2の表面部に金属核7を形成する段
階と、前記段階から金属核とエッチング選択度が異なる
湿式エッチング溶液を使用し前記金属核7の間に露出さ
れた第1金属層2をエッチングし第1金属層2の表面に
多数のエッチング溝8を形成する段階と、前記段階から
LPCVD反応器によってブァイアフラグ9を形成する
段階から成ることを特徴とする。
のエッチング溝8を形成することによって接触面積を増
加させることが出来、第1金属層2の表面に形成された
異物質を除去してブァイア抵抗を減少させ接着力を向上
させることが出来る。
細に説明する。図1A乃至図1Eは本発明による半導体
素子のブァイアフラグを形成する段階を示す断面図であ
って、図1Aは基板1に第1金属層2を互いに隔離し形
成したのち、全体構造の上部に第1絶縁層3,第2絶縁
層4及び第3絶縁層5を順次積層し平坦化する状態を示
したものである。
する第2金属層を連結するためにコンタクトマスクを用
いて第1金属層2上の所定部分の第3絶縁層5,第2絶
縁層4及び第1絶縁層3を順次に湿式及び乾式エッチン
グでエッチングし段差が異なるブァイアホール6を形成
する状態を示すものである。
eactive Ion Etche)反応器で1分程
度乾式前処理(NF3 ,SF6 ,Arスパッター)した
のち、金属蒸着反応器で1分程度タングステン,アルミ
ニウム,銅,モリブデン,クロム,チタン,コバルトな
どのような金属を選択蒸着し、ブァイアホール6の底面
を成す第1金属層2の表面に金属核7を500 〜1000Å程
度の大きさで形成した状態を示したものである。
にフッ素(F)系化合物や異物質及び自然酸化膜などが
発生する。図1Dは前記図1Cの構造下で第1金属2と
金属核7においてのエッチング選択度が異なる湿式エッ
チング溶液例えば、BOE(Buffered Oxi
de Etchant)を用いて金属核7はエッチング
せず、部分的に露出される第1金属層2をエッチングし
第1金属層2の表面に多数のエッチング溝8を形成した
状態を示すものである。
された第1金属層2の表面にエッチング溝8を形成する
ことによって接触面積が増加するだけではなく、第1金
属層2の表面に形成されたフッ素系化合物や異物質及び
自然酸化膜などの除去効果も得ることができ、結局、後
工程であるブァイアフラグの形成時にブァイア抵抗を減
少させ接着力を向上させることができる。
イアホール6をLPCVD反応器でブァイアフラグ9を
形成し、前記のブァイアフラグ9に接続されるように第
2金属層10を形成した状態を示したものである。
金属核を形成したのち、湿式エッチング方法で金属核の
間に露出された下部金属層にエッチング溝を形成するこ
とによって接触面積を増加させるだけではなく、ブァイ
ア抵抗の増加をもたらす異物質なども除去し、ブァイア
抵抗を減少させ接着力を向上させ半導体素子の特性を向
上させる。
成する段階を示した断面図である。
層 3 第1絶縁層 4 第2絶縁
層 5 第3絶縁層 6 ブァイア
ホール 7 タングステン核 8 エッチン
グ溝 9 ブァイアフラグ 10 第2金属
層
Claims (9)
- 【請求項1】半導体素子のブァイアフラグの形成方法に
おいて、基板1に第1金属層2を形成したのち全体構造
の上部に第1,2及び第3絶縁層3,4及び5を順次積
層し平坦化する段階と、前記段階からコンタクトマスク
を用いて前記第1金属層2上部の所定部分が露出される
時まで前記第3,2及び第1絶縁層5,4及び3をエッ
チングしブァイアホール6を形成する段階と、前記段階
からブァイアホール6を乾式エッチング工程によって前
処理したのち、ブァイアホール6底面の第1金属層2の
表面部に金属核7を形成する段階と、前記段階から金属
とエッチング選択度が異なる湿式エッチング溶液を用い
て前記の金属核7の間に露出された第1金属層2をエッ
チングし第1金属層2の表面に多数のエッチング溝8を
形成する段階と、前記段階からブァイアフラグ9を形成
する段階からなることを特徴とする半導体素子のブァイ
アフラグの形成方法。 - 【請求項2】前記金属核7は金属蒸着反応器で一つ一つ
の大きさが 500〜1000Å程度になるように蒸着すること
特徴とする請求項1記載の半導体素子のブァイアフラグ
の形成方法。 - 【請求項3】前記金属核はタングステンで蒸着すること
を特徴とする請求項1記載の半導体素子のブァイアフラ
グの形成方法。 - 【請求項4】前記金属核はアルミニウムで蒸着すること
を特徴とする請求項1記載の半導体素子のブァイアフラ
グの形成方法。 - 【請求項5】前記金属核は銅で蒸着することを特徴とす
る請求項1記載の半導体素子のブァイアフラグの形成方
法。 - 【請求項6】前記金属核はモリブデンで蒸着することを
特徴とする請求項1記載の半導体素子のブァイアフラグ
の形成方法。 - 【請求項7】前記金属核はクロムで蒸着することを特徴
とする請求項1記載の半導体素子のブァイアフラグの形
成方法。 - 【請求項8】前記金属核はチタンで蒸着することを特徴
とする請求項1記載の半導体素子のブァイアフラグの形
成方法。 - 【請求項9】前記金属核はコバルトで蒸着することを特
徴とする請求項1記載の半導体素子のブァイアフラグの
形成方法。
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