JPH0945771A - 半導体集積回路の製造方法 - Google Patents

半導体集積回路の製造方法

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JPH0945771A
JPH0945771A JP19508995A JP19508995A JPH0945771A JP H0945771 A JPH0945771 A JP H0945771A JP 19508995 A JP19508995 A JP 19508995A JP 19508995 A JP19508995 A JP 19508995A JP H0945771 A JPH0945771 A JP H0945771A
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JP
Japan
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insulating film
wiring layer
layer
polyimide
wiring
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JP19508995A
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English (en)
Inventor
Toshimasa Sadakata
利正 定方
Akira Hatsuya
明 初谷
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポリイミド絶縁膜を用いた多層配線構造の、
配線間のリーク電流の低減を図る。 【解決手段】 ポリイミド絶縁膜13の上に第2の配線
層16を形成した後、第2の配線層16をマスクとして
ポリイミド絶縁膜13の表面を浅く除去する。エッチン
グは酸素プラズマエッチングを用い、ポリイミド絶縁膜
13表面に形成された導電性のカーボン層を除去して清
浄なポリイミド表面が露出するまでエッチングを行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路の
多層配線技術に関し、特に層間絶縁膜としてポリイミド
系の絶縁膜を用いた半導体集積回路の製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路においては、高集積化、
高機能化を実現するためにアルミ配線の多層配線技術が
不可欠となっている。その技術の一つとして、層間絶縁
膜を容易に且つ安価に製造できる点で、ポリイミド系の
層間絶縁膜が広く用いられている。(例えば、特開平0
2ー28923号)。
【0003】ポリイミド系の絶縁膜を用いた多層配線構
造の製造方法を図4、5を用いて説明する。図4(A)
を参照して、回路素子を形成した半導体基板の上を被覆
する絶縁膜1上にアルミの堆積をパターニングにより第
1層目の配線層2を形成し、第1の配線層2の覆うよう
にポリイミド系の絶縁膜を回転塗布して層間絶縁膜3を
形成し、該層間絶縁膜3に層間接続用のスルーホール4
を形成する。
【0004】図4(B)を参照して、スルーホール4の
内部に露出する第1の配線層2の表面に不可避的に形成
される自然酸化膜(Al↓2O↓3:アルミナ)を除去
するために全面を逆スパッタ処理する。図4(C)を参
照して、全面に第2層目の配線層を形成するためのアル
ミ層5を形成する。
【0005】図5(A)を参照して、アルミ層5をパタ
ーニングすることにより第2の配線層6を形成する。図
5(B)を参照して、第2の配線層6を被覆するポリイ
ミド系の絶縁膜7を形成する。絶縁膜7は最終パッシベ
ーション皮膜となるかあるいは第2層目と第3層目の配
線層の層間絶縁膜となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポリイ
ミド層の表面に図4(B)の逆スパッタ処理を与える
と、ポリイミド素材が変質して表面にカーボン層8を形
成する。このカーボン層8は導電性を持つため、第2の
配線層6間のリーク電流を増大させるという欠点があっ
た。
【0007】また、第2の配線層6にシリコンを含むア
ルミニウム・シリコンを用いた場合は、アルミニウム・
シリコン素材から析出したシリコンノジュール9が表面
に付着するが、これを除去するため表面をCF系のガ
ス、例えばCF4+O2雰囲気中のプラズマ処理を行う
が、この時のCF4ガス中のCFがフロロカーボンとし
て全面に付着する。そしてフロロカーボン層が生じた層
の上にポリイミド系の絶縁膜を付着させると、前記フロ
ロカーボンからガスが生じてポリイミド絶縁膜が膨張ま
たは爆発するという欠点がある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の欠点
に鑑みなされたもので、第2の配線層を形成した後に、
ポリイミド層表面を酸素プラズマ処理してエッチングす
ることにより、表面のカーボン層他を除去した半導体装
置尾製造方法を提供するものである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下に本発明の第1の実施例を図
面を参照しながら詳細に説明する。図1(A)を参照し
て、周知の手法により回路機能素子を形成した半導体基
板の表面を被覆している酸化膜11の上に、第1の配線
層12とポリイミド絶縁膜13を形成し、該ポリイミド
絶縁膜13に層間接続用のコンタクトホール14を形成
する。
【0010】第1の配線層12は、まず前記酸化膜11
に回路素子相互接続用のコンタクトホールを形成し、酸
化膜11上に膜厚1.0μ程度の純粋アルミニウムまた
はアルミニウム・シリコンからなる材料層を蒸着あるい
はスパッタ法により堆積し、堆積した材料層の上にホト
レジストマスクを形成し、該ホトレジストマスクにより
前記材料層を所望形状にエッチングする事により得られ
る。エッチングは、BCl3+Cl2+CHF3ガスを
反応種としたRIE手法、またはウェット手法により行
う。
【0011】ポリイミド絶縁膜13は、第1の配線層1
2を形成したウェハの表面に溶液をスピンオン塗布しこ
れを300から400℃数十分の熱処理でベークする事
で得られる。膜厚は2.0μ程度である。スルーホール
14は、ポリイミド絶縁膜13の上にホトレジストマス
クを形成し、第1の配線層12の層間接続部分を露出す
るように、ヒドラジン溶液でポリイミド絶縁膜13をエ
ッチングすることにより形成する。
【0012】図1(B)を参照して、次の配線層を形成
するに当たりその前処理としてウェハをスパッタ装置内
にセットし、スルーホール14の内部に露出した第1の
配線層12の表面に不可避的に発生したAl2O3:ア
ルミナ)膜を除去するためにその表面を逆スパッタ処理
する。このスパッタ処理はグロー放電中のアルゴンイオ
ンをウェハ表面に衝突させることで前記アルミナを除去
するものであるが、この時アルゴンイオンはポリイミド
絶縁膜13の表面にも衝突し、その表面の状態を変質さ
せて、全面に導電性のカーボン層18を形成する。
【0013】図1(C)を参照して、前記セットしたス
パッタ処理装置内でスパッタ処理を行うことにより、膜
厚1.0μ程度の純粋アルミニウム層15を形成する。
図2(A)を参照して、アルミニウム層15の上にホト
レジストマスクを形成し、アルミニウム層15をウェッ
トエッチングすることにより第2の配線層16を形成す
る。第2の配線層16はスルーホールを介して下の第1
の配線層12とコンタクトする。
【0014】図2(B)を参照して、第2の配線層16
上のレジストマスクを残した状態で、酸素プラズマ処理
により、ポリイミド絶縁膜13の表面を数十〜数百オン
グストローム程度エッチングして第2の配線層16間の
カーボン層18を除去する。エッチングする深さはポリ
イミド絶縁膜13の表面状態に応じ、清浄なポリイミド
表面が露出するまで行う。この後前記レジストマスクを
除去する。
【0015】図2(C)を参照して、第2の配線層16
を被覆する第2のポリイミド絶縁膜17を形成する。第
2のポリイミド絶縁膜17は、第2の配線層16を形成
したウェハの表面に溶液をスピンオン塗布しこれを30
0から400℃数十分の熱処理でベークする事で得られ
る。膜厚は2.0μ程度である。第2のポリイミド絶縁
膜17の上に第2の配線層を形成する場合は第2のポリ
イミド絶縁膜17が第2の層間絶縁膜となり、配線層の
形成がない場合は第2のポリイミド絶縁膜17が最終パ
ッシベーション皮膜となる。
【0016】以上の方法により形成した多層配線構造
は、第2の配線層16の下部にはカーボン層が18が残
存するものの、第2の配線層16間のカーボン層18は
除去したので、第2の配線層16間のリーク電流を低減
できる。以下に本発明の第2の実施例を図面を参照しな
がら詳細に説明する。先の実施レが配線材量に純粋アル
ミニウムを用いたのに比べ、本実施例はアルミニウム・
シリコンを用いた場合である。従って、第2の配線層1
6を形成するまでの工程は図1(A)(B)(C)と全
く同じであり、図1(C)の工程で第2の配線層16の
素材としてシリコンを1重量%程度含むアルミニウム・
シリコンを用いた点が異なる。
【0017】続いて図3(A)を参照して、アルミニウ
ム層15の上にホトレジストマスクを形成し、アルミニ
ウム層15をウェットエッチングすることにより第2の
配線層16を形成する。第2の配線層16はスルーホー
ルを介して下の第1の配線層12とコンタクトする。こ
の時除去したアルミニウム層15中のシリコンがポリイ
ミド絶縁膜13の表面にシリコンノジュール19として
残る。
【0018】図3(B)を参照して、第2の配線層16
上のレジストマスクを残した状態で第2の配線層16を
マスクとして、先ずシリコンノジュール19を除去する
ためにCF4+O2雰囲気中のプラズマエッチングによ
りシリコンノジュールを除去し、続いて酸素プラズマ処
理によりポリイミド絶縁膜13の表面を数十〜数百オン
グストローム程度エッチングして第2の配線層16間の
カーボン層18を除去する。この時前記CF4ガスから
吸着したフロロカーボン層も同時に除去される。エッチ
ングする深さはポリイミド絶縁膜13の表面状態に応
じ、清浄なポリイミド表面が露出するまで行う。
【0019】図3(C)を参照して、レジストマスクを
除去し、第2の配線層16を被覆する第2のポリイミド
絶縁膜17を形成する。第2のポリイミド絶縁膜17
は、第2の配線層16を形成したウェハの表面に溶液を
スピンオン塗布しこれを300から400℃数十分の熱
処理でベークする事で得られる。膜厚は2.0μ程度で
ある。第2のポリイミド絶縁膜17の上に第2の配線層
を形成する場合は第2のポリイミド絶縁膜17が第2の
層間絶縁膜となり、配線層の形成がない場合は第2のポ
リイミド絶縁膜17が最終パッシベーション皮膜とな
る。
【0020】以上の方法により形成した多層配線構造
は、ポリイミド絶縁膜13表面層のカーボン層18を除
去したので、第2の配線層16間のリーク電流を低減で
きる。また、CF4ガスから吸着したフロロカーボン層
も同時的に除去できるので、この上をポリイミド系絶縁
膜で被覆しても、ポリイミド絶縁膜の膨張、爆発といっ
た不具合を回避できる。しかも新たなレジストマスクは
必要ないので極めて簡単に処理を行うことができる。
【0021】
【発明の効果】以上に説明したとおり、本発明によれば
第2の配線層16を形成した後に、第2の配線層16を
マスクとしてポリイミド絶縁膜13表面をエッチング除
去する工程を具備することで、第2の配線層16間のリ
ークを低減できる利点を有する。また、シリコンノジュ
ール19の除去工程を備える場合は、その上に形成する
ポリイミド絶縁膜17の膨張、爆発を防止できる利点を
有する。そして、新たな専用マスクを形成せずに済むの
で、工程が簡素である利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法をを説明する断面図である。
【図2】本発明の製造方法をを説明する断面図である。
【図3】本発明の第2の実施例を説明する断面図であ
る。
【図4】従来例を説明する断面図である。
【図5】従来例を説明する断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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 21/90 Q

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回路素子を形成した半導体基板の上に絶
    縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜の上に第1の配線
    層を形成する工程と、 前記第1の配線層を被覆するようにポリイミド系の層間
    絶縁膜を形成する工程と、 前記層間絶縁膜にスルーホールを形成する工程と、 前記スルーホール内部に露出した前記第1の配線層の表
    面を逆スパッタ処理する工程と、 前記層間絶縁膜上に第2の配線層を形成する工程と、 前記第2の配線層をマスクとして前記第2の配線層で被
    覆されたいない前記層間絶縁膜の表面を除去する工程
    と、 前記第2の配線層を被覆する絶縁膜を形成する工程と、
    を具備することを特徴とする半導体集積回路の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 前記第2の配線層が純粋アルミニウムか
    らなることを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路
    の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記第2の配線層がシリコンを含むアル
    ミニウム・シリコンからなることを特徴とする請求項1
    記載の半導体集積回路の製造方法。
JP19508995A 1995-07-31 1995-07-31 半導体集積回路の製造方法 Pending JPH0945771A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6482741B1 (en) 1997-06-25 2002-11-19 Nec Corporation Copper wiring structure comprising a copper material buried in a hollow of an insulating film and a carbon layer between the hollow and the copper material in semiconductor device and method fabricating the same
JP2006351873A (ja) * 2005-06-16 2006-12-28 Seiko Epson Corp 半導体装置の製造方法
JP2007019104A (ja) * 2005-07-05 2007-01-25 Seiko Epson Corp 半導体装置の製造方法

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US6486559B1 (en) 1997-06-25 2002-11-26 Nec Corporation Copper wiring structure comprising a copper material buried in a hollow of an insulating film and a carbon layer between the hollow and the copper material in semiconductor device and method of fabricating the same
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