JPS6010646A - 多層配線方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、薄膜Ｑ４気ヘッドや半導体装置等を製造する
際の多層配線方法に関する。

ＩＣやＬＳＩの如き半導体装置や薄膜磁気ヘッド等にお
いては、その構成上、あるいは高密度化のＶ請に伴って
、多層配線構造とするのが一般的である。　、 例えば、上記半導体装置や薄膜磁気ヘッドでは、基板上
に所定のパターンの；、ｇｌの導電金属層を形成し、二
酸化ケイ素Ｓ　１０２やｒイタ化ケイ素ＳｉＯ等の絶縁
層を形成した後、この絶縁層に対してエツチングを施し
てこの絶縁層の所定の部分、すなわち後述の第２の導電
金属層と電気的導通を図る必要がある部分に接続窓を形
成し、さらに第２の導電金属層を被着してこれら第１の
導電金属層と第２の導電金属層とを上記接続窓で接続し
多層配線構造よしている。

ところで、上述のような多層配、腺４・１°４造のもの
を製造する１Ｍ合には、−ヒ記絶；謙層に対するエツチ
ングの終点を判別することが極めて困難である。すなわ
ち、上記絶縁層はＳｉＯ２やＳｉＯ等の透明拐料により
形成されているため、との絶島層が完全に除去されたか
否かを目視により例えば光学的な顕微鏡で観察して判［
ｊｊテすることは不可能である。むのためエツチングレ
ートやエツチング時間により終点を推定しているが、こ
のような方法では例えばオーバーエツチングにより上記
第１の導電金属層まで除去してしまった９、あるいは上
記接続窓において絶縁層を残したままエツチングを終了
してしまい上記第１の導電金属層と第２の導電金属層の
電気的導通が不完全なものとなる虞れがある。

そこで従来、上記第１の導電金属層上に例えばチタンや
クロム等のように上記第１の導電金属層と異なる色相を
有する金属薄膜をあらかじめ被着しておき、この金属薄
膜が除去された時点で上記絶縁層のエツチングを終了す
るという方法が提案されている。このような金属薄膜を
設けておけば、目視により簡単に上記絶、蝶層のエツチ
ングの終点を判別することができる。

しかしながら、上記金属薄膜を設けるには、蒸着やメッ
キ等の手段を用いざるを得す、製造工程が煩雑なものと
なるとともに、製造コストも増大してしまう。

さらに、上記金属薄膜と第１の導電金属層や絶縁層との
密着性が問題となり、上記金属薄膜が剥７ｆｌｆｌする
等して信頼性を著しく低下してし丑っている。

そとで本発明は、上述の従来の方法の有する欠点を解消
するために提案されたものであシ、製造工程の煩雑化や
製造コストの増大等を惹起するととなく絶縁層のエツチ
ング終点を容易に判別することができるような多層配線
方法を隠供することを目的とし、さらに信頼性の高い多
層配線方法を提供することを目的とする。

本発明者等は、上記目的を達成せんものと鋭意研究の結
果、金属を酸化して得られる金属酸化物がその金属と色
相や光の反射率を異にすることに着目して本発明を完成
したものであって、基板上に第１の２、導電金属層及び
絶縁層を形成した後、との絶縁層の所定の部分をエツチ
ングにより除去し、さらに上記絶縁層上に第２の導電金
属層を形成してこれら第１の導電金属層と第２の導電金
属層とを相互に接続導通してなる多層配線方法において
、　１上記第１の導電金属層表面に予め酸化処理を施し
て金属酸化物膜を形成し、この金属酸化物膜が除（３） 去されるまで上記絶縁層に対するエツチングを行ない、
上記第１の導電金属層の金属光沢が現われたところで上
記エツチングを終了することを特徴とするものである。

以下、本発明の具体的な実施例について図面を参照しな
がら説明する。

先ず、本発明を薄膜磁気ヘッドの製造方法に適用して好
適な一実施例について説明する。

第１図ないし第７図に薄膜磁気ヘッドの製造工程の工程
順序を示す。

尚膜磁気ヘッドを製造する場合には、先ず第１図に示す
ようにマンガン−亜鉛合金基板１を用意し、この基板１
上に二酸化ケイ素ＳｉＯ□の絶縁層２を蒸着あるいはス
パッタにより被着する。さらに、この絶縁層２上に同様
に蒸着あるいはスパッタ等の手段を用いて銅からなり信
号導体として作用する第１の導電金属層３を形成する。

次に、第２図（Ａ）及び第２図ＣＢ）に示すように、上
記第１の導電金属層３を８袈な形状、例えばコイルとし
て作用するようにらせん形にパターンエソ（４） チタンを施す。このパターンエツチングはエツチング液
を用いる所謂ウェットエツチングでもよいし、プラズマ
エツチングの如きドライエツチングでもよい。

その後、アニーリング装置内にセントして、窒素雰囲気
中で３００〜４００℃に加熱しアニーリングを促す。

さらに、上記アニーリング装置内に酸素を導入し、高温
で自然酸化による酸化処理を施して第３図（Ａ）及び第
３図（Ｂ）に示すように上記第１の導電金属層３の表面
に極めて薄い金属酸化物膜４を形成する。上記金属酸化
物膜４は、酸化第二銅ＣｕＯからなり、黒色を呈し第１
の導電金属層３である銅とは色相及び金属光沢の点で著
しく異なる。

なお、上記金属酸化物膜４は、上記第１の導電金属層３
を被着した後に、用いた蒸着装置やスパッタ装置内に酸
素を導入し、急冷による自然酸化によって形成してもよ
い。この場合には、上記金属酸化物膜漢４を形成した後
に、上記第１の導電金属層３のパターンエツチングを施
す。

次に、第４図に示すように、上記第１の導電金属層３の
保護及び絶縁を図るための絶縁層５を破着形成する。上
ｈピ絶縁層５は二酸化ケイ素の如き透明絶縁材料により
形成されており、磁気ギャップもかねている。

そして、この絶縁層５の所定の部分、すなわち上記第１
の導電金属層３と後述の第２の導電金属層との電気的導
通を図る必要がある部分に、マスク６を用いてドライエ
ツチングにより第５図（〜及び第５図（Ｂ）に示すよう
に接続窓７を穿設する。どの接１読窓７穿設のためのド
ライエツチングは、上記金属酸化物膜４が除去され第１
の導電金属層３が露出して金属光沢が認められる壕で続
け、この時点で速やかに終了する。すなわち、上記絶縁
層５のエツチングが進み、上記接続窓７が貫通ずると、
次に上記金属酸化物膜４にもエツチングが施され、この
金属酸化物膜４の黒色が徐々に消滅する。さらにエツチ
ングが進むと上記第１の導電金属層３が露出してとの導
電金属層３の金属光沢が現われてくる。この金属光沢が
現われた時点では、上記接続窓７が貫通したことが明白
であるので速やかに上記エツチングを終了する。

さらに、第６図に示すよ、う（ｃｌ　この絶縁層５上に
接続用導体である第２の導電金属層８を先の第■の導電
金属層３と同様に年回を蒸着やスパッタ等の手段を用い
て被着することによシ形成する。

最後に、第７図（Ａ）及び第７図（１３）に示すように
上記第２の導電金属層８に対してパターンエツチングを
施し、薄膜磁気ヘッドの多層配線を完成する。

このように形成される第１の導電金属層３と第２の導電
金属層８は、上記接続窓７において電気的導通不良を起
こすことなく良好な接続状態で接読される。

以上述べたように、上記実施例においては、黒色であり
金属光沢のない金属順化物膜４と金属光沢を有する導電
金属層３との色相や金属光沢の相違により絶縁層５の接
続窓７穿設の７とめのエツチングの終点を判別している
ので、上記エツチング　等の終点が明瞭なものとなり、
容易（て判別することが可能となる。また、このような
エツチング終点（７） の判１所により、オーバーエツチングやエツチング不足
による断線事故等の発生が防止される。

さらに上記金属［竣化物膜４は、導電金属層３に対し酸
化処理を施すだけででき、製造工程を煩雑化したシ製造
コストを増大する虞ねかない。

さらにまた、上記金属酸化物膜４は、上記第１の導電金
属層３の表面を酸化処理することにより形成されている
ので、この金属酸化物膜４と導電金属層３との密着性に
関しては問題なく、また、上記絶縁層５が酸化物である
ので上記金属Ｆ’Ｆ２化物膜４との密着性も良好なもの
となり、剥ト；「等の問題による信頼性の低下を防１Ｆ
することが可能である。

ところで、本発明は、上述の薄膜磁気ヘッドばかりでな
く、例えば半導体装置における多層配線にも適用するこ
とができる。

すなわち、第８図に示すように、半導体基板１１上に導
電金属層である第１のアルミニウム配線１２を形成し、
あらかじめこのアルミニウム配線１２に酸化処理を施し
て酸化アルミニウムＡｊ！２０ｓ〔８） からなる白色の金Ａ　ｔ’＆化物膜１３を形成しておく
。

なお、上記酸化アルミニウムは金属光沢を有していない
。

次に、第９図に示すように二酸化ケイ素からな、！２濠
明な絶θ層１４を被着し、この絶縁層１４に対してマス
ク１５を用いてエツチングを施す。

上記絶縁層１４に対するエツチングが進イラし、第１Ｏ
図に示すように接続窓１６が貫通した時点では、上記金
属酸化物膜１３の色相である白色が褪察され、金属光沢
は認められない。

さらに、上記エツチングが進行して第１１図に示すよう
に金属鹸化物膜？　３　Ｋもエツチングが癩さ担ると、
上記アルミニウム配線１２の金属光沢が現われてくる。

この時点では、上記約１隊層１４が完全に除去され接続
窓１６が貫通していることは明白である。したがって、
上記金属光沢が現われた時点で速やかにエツチングを終
了する。

そして、第１２図に示すように上記絶縁層１４土に第２
のアルミニウム配線膜１７を被着し、この第２のアルミ
ニウム配線膜１７に対して所定の配線パターンのパター
ンエツチングを施して完成する。

このように、導電金属層がアルミニウムにより形成され
るアルミニウム配線１２であっても、金属【・疫化物膜
１３が金属光沢を有していないのでこれら両者を見分け
ることは容易であり、先の実施１クリの場合と同様の効
果がイυられる。

さらに本発明は、導電金属層を透明な絶縁層を介して３
層り、上積層する場合にも適用することが可能であるこ
とは言う丑でもなく、また薄膜磁気、ヘッドや半導体装
置に限らずあらゆる種類の多層配線に適用することが可
能である。

上述の実施例の説明からも明らかなように、本発明にお
いては第１の導電金ノ、〈層の表面にあらかじめ金属酸
化物膜を形成し、この金属酸化物膜の消失による金属光
沢の出現によりエツチングの終点を判別しているので、
製造工程の煩雑化や製造コストの増大を惹起することな
く上記絶縁層に対するエツチングを確実なものとし、ま
たその終点を明確に乱つ容易に判断することが可能とな
っている。

さらに、本発明によれば金属ｉｌρ化物１］臭と導電金
属層や金属１浚化！＄ＩＪ膜と絶縁ノ曽等の各層間の密
着性を確保呟剥啼を防止して信頼性の向上を図るととが
可能でめる。

【図面の簡単な説明】

’）Ｉ’Ｊ　１図ないし第７図は本発明を薄膜磁気ヘッ
ドの製造方法に適用した実施例の工程順序を示すもので
あり、第１１ンＩＩま第１の導電金属層被着工程を示す
要部１イリ〒面図、第２図（Ａ）は第１の導電金属層の
パターンエツチング工程を示す要部断面図、第２図（Ｂ
）はその平面図、第３図（〜は金属１変化物膜形成工程
を示す四部１１斤面図、第３図（Ｂ）はその平面図、第
４１スは絶縁層形成工程を示す要部所面■、第５図（Ａ
）は絶、録層エツチタグＴ程を示す要部！析面図、第５
図（Ｂ）はその平面図、第６図は第２の導電金属層被着
工程を示す要部１新面図、第７図（ｌ〜）は第２の導電
金属層エツチング工程を示す要部ｊｉ’７１而図、第　
１７図ＣＢ）はその平面図である。 第８図ないし第１２図は本発明を半導体装置の（１１） 製造方法に適用した実症例の工程順序を示す要部断面図
であり、第８図は金属１・檄化物Ｉ換形成工程、第９図
は絶１１課層エツチングのためのマスク配置状態、第１
０図は絶縁層エツチング状態、第１１図はエツチング終
了状態、第１２図は第２のアルミニウム配線形成工程、
をそねそれ示す。 １．１１・・・基板　３・・・第１の導電金属層４・・
・金属酸化物膜　５・・・絶縁層８・・・第２の導電金
属層 １２・・・第１のアルミニウム配線 １３・・・金属酸化物膜　１４・・・絶縁層１７・・・
第２のアルミニウム配線 特許出願人　ソニー株式会社 代理人　弁理士　小　池　晃 同　１）　利　榮　− （１２） 第１図 第２図（Ｂ） 第３図（Ａ） 第３　図（Ｂ） 升 第４図 第５図（Ａ） 第５　図（Ｂ） 第６図 第７図仏） 第７　図（Ｂ） 第８図 第９図 １ 第１０図 １ら 第１２図 ≠客益ル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板上（で第１の導電金属層及び絶縁層を形成した後、
   この絶縁層の所定の部分をエツチングにより除去し、さ
   らに上記絶縁層上に第２の導電金属層を形成してこれら
   第１の導′市金属層と第２の導電金属層とを相互に接続
   導通してなる多層配線方法において、上記第１の導電金
   属層表面に予め「β化処理を施して金属（’Ｊ）化物膜
   を形成し、この金属酸化物膜が除去さｊ″Ｌるまで上記
   絶縁層に対するエツチングを行ない、上記第１の導電金
   属層の金属光沢が現われたととろで上記エツチングを終
   了することを特徴とする多層配線方法。