JPS62290153A - 多レベル金属集積回路の製造方法 - Google Patents
多レベル金属集積回路の製造方法Info
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- JPS62290153A JPS62290153A JP62141131A JP14113187A JPS62290153A JP S62290153 A JPS62290153 A JP S62290153A JP 62141131 A JP62141131 A JP 62141131A JP 14113187 A JP14113187 A JP 14113187A JP S62290153 A JPS62290153 A JP S62290153A
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- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
3、発明の詳細な説明
〔発明の技術分野〕
本発明は一般には金属を多レベル化した集積回路組み立
てプロセスに関し、特に隣接した金属および絶縁被膜の
品質と信頼性を改良した新しい高密度の多レベル金属集
積回路の製造方法に関する。
てプロセスに関し、特に隣接した金属および絶縁被膜の
品質と信頼性を改良した新しい高密度の多レベル金属集
積回路の製造方法に関する。
相補金属−酸化シリコン(CMOS)集積回路の製造に
おいて、シリコン基板の上に多レベルのアルミニウムを
備え、これらの各レベルを酸化シリコン: SiO□の
ような絶縁層で互いに絶縁することが知られている。選
択された回路位置でこれらのアルミニウム層を相互に連
結するために酸化シリコン層に開口、すなわち、「ビア
(Via)」(以下開口と称する)をエツチングし、ア
ルミニウムの上部層をこれらの開口の部分に堆積し、下
部のアルミニウム層と電気的に接続する。このようにし
て従来技術で知られたように、分離された回路をP−チ
ャンネルトランジスタおよびN−チャンネルトランジス
タの両方、あるいはシリコン基板内に組み立てられた他
の素子に対して供給できる。
おいて、シリコン基板の上に多レベルのアルミニウムを
備え、これらの各レベルを酸化シリコン: SiO□の
ような絶縁層で互いに絶縁することが知られている。選
択された回路位置でこれらのアルミニウム層を相互に連
結するために酸化シリコン層に開口、すなわち、「ビア
(Via)」(以下開口と称する)をエツチングし、ア
ルミニウムの上部層をこれらの開口の部分に堆積し、下
部のアルミニウム層と電気的に接続する。このようにし
て従来技術で知られたように、分離された回路をP−チ
ャンネルトランジスタおよびN−チャンネルトランジス
タの両方、あるいはシリコン基板内に組み立てられた他
の素子に対して供給できる。
前述のタイプのCMOS集積回路構造プロセスでは下部
アルミニウム層でヒルロック(hillock) Tf
tわちスパイクが形成されるという問題が生ずる。
アルミニウム層でヒルロック(hillock) Tf
tわちスパイクが形成されるという問題が生ずる。
いくつかの場合において、これらのヒルロックすなわち
、スパイクは十分に大きくて、鋭く、被っている酸化シ
リコン層を完全に貫通し、次のアルミニウム層と電気的
にショートしてしまう。
、スパイクは十分に大きくて、鋭く、被っている酸化シ
リコン層を完全に貫通し、次のアルミニウム層と電気的
にショートしてしまう。
本発明の一般的な目的は新しく改良された多レベル金属
CMO5構造の構造方法を提供することである。該製造
方法の特徴は上述の電気的ショートを伴うアルミニウム
のヒルロック問題を新しく解決し、しかも回路密度を犠
牲にしたり、ピッティングを生じたりという望ましくな
い影響を伴わないことである。
CMO5構造の構造方法を提供することである。該製造
方法の特徴は上述の電気的ショートを伴うアルミニウム
のヒルロック問題を新しく解決し、しかも回路密度を犠
牲にしたり、ピッティングを生じたりという望ましくな
い影響を伴わないことである。
上述の目的を達成するために新しい多レベル金属集積回
路製造方法を発見し、発展させた。該製造方法では初め
に半導体基板を供給し、その上に絶縁層を持たせている
。次にタングステンの表面層で被われた一個以上のアル
ミニウム・ストリップでできた金属化第1レベルを絶縁
層面に写真技術によって作る。次に、金属間絶縁層を、
金属化第1レベルを囲むように堆積し、その後、金属化
第2レベルが金属間絶縁層内の開口を通って、金属化第
1レベルに接続される。
路製造方法を発見し、発展させた。該製造方法では初め
に半導体基板を供給し、その上に絶縁層を持たせている
。次にタングステンの表面層で被われた一個以上のアル
ミニウム・ストリップでできた金属化第1レベルを絶縁
層面に写真技術によって作る。次に、金属間絶縁層を、
金属化第1レベルを囲むように堆積し、その後、金属化
第2レベルが金属間絶縁層内の開口を通って、金属化第
1レベルに接続される。
このプロセス(製造方法)において、タングステン層は
金属化第1レベルの1部分であるが、金属間絶縁層内の
開口を作るプロセスにおいてエツチング停止機能を持っ
ている。該タングステン層はさらに、その下部にあるア
ルミニウム金属化第1レベル内でヒルロックが発生する
のを防いでいる。そうしなければ、ヒルロックは金属間
箱ItNを通って金属化第2レベルに到達し、ショート
する。
金属化第1レベルの1部分であるが、金属間絶縁層内の
開口を作るプロセスにおいてエツチング停止機能を持っ
ている。該タングステン層はさらに、その下部にあるア
ルミニウム金属化第1レベル内でヒルロックが発生する
のを防いでいる。そうしなければ、ヒルロックは金属間
箱ItNを通って金属化第2レベルに到達し、ショート
する。
前述のプロセスは1マイクロメ一タ線幅間隔の高い回路
密度で実行され、こうして形成された金属化層内でピッ
ティングは起らない。
密度で実行され、こうして形成された金属化層内でピッ
ティングは起らない。
・ ここで第1図を参照するとそこに示された複合層構
造はシリコン基板10とその上に従来技術でスバフタに
より堆積された酸化シリコンの薄いN12から成ってい
る。
造はシリコン基板10とその上に従来技術でスバフタに
より堆積された酸化シリコンの薄いN12から成ってい
る。
この層の厚み、および他のプロセスの詳細、およびその
他の回路層を本「発明の実施例」の最後の表に示す。シ
リコン基板にはたとえば、CMOS集積回路(IC)が
すでに組み立てられており、酸化物層12内の穴(図示
せず)を通って基板10内の能動、あるいは受動IC素
子から金属化第1−レベルへの電気的接続を与える。し
かしながら、本発明は特に多レベル金属の組み立て、お
よび相互接続プロセスに関するものであるので、IC組
み立てプロセスの詳細はここでは省略する。それは一般
に従来技術でよく知られているものである。
他の回路層を本「発明の実施例」の最後の表に示す。シ
リコン基板にはたとえば、CMOS集積回路(IC)が
すでに組み立てられており、酸化物層12内の穴(図示
せず)を通って基板10内の能動、あるいは受動IC素
子から金属化第1−レベルへの電気的接続を与える。し
かしながら、本発明は特に多レベル金属の組み立て、お
よび相互接続プロセスに関するものであるので、IC組
み立てプロセスの詳細はここでは省略する。それは一般
に従来技術でよく知られているものである。
アルミニウム金属化第1レベル14をシリコン酸化層1
2の面に真空蒸着し、次にタングステン薄層16を金属
化第1レベル14の上に堆積し、第1図の複合層構造を
完成する。次に第2図に示したようにタングステンのス
トリップ22および24に被われたアルミニウムの第1
の複数の金属ストリップ18および20が既知のフォト
リソグラフィによるマスキングおよびエツチングプロセ
スを用いて作られる。特に、タングステン1層16はフ
ォトレジストでパターンが作られ、プラズマエツチャー
内で6フツ化イオウガス、SF、でエツチングされる。
2の面に真空蒸着し、次にタングステン薄層16を金属
化第1レベル14の上に堆積し、第1図の複合層構造を
完成する。次に第2図に示したようにタングステンのス
トリップ22および24に被われたアルミニウムの第1
の複数の金属ストリップ18および20が既知のフォト
リソグラフィによるマスキングおよびエツチングプロセ
スを用いて作られる。特に、タングステン1層16はフ
ォトレジストでパターンが作られ、プラズマエツチャー
内で6フツ化イオウガス、SF、でエツチングされる。
アルミニウムの金属化第1レベル14はタングステンお
よびフォトレジストを従来から理解されているようなエ
ツチングマスクとして用いてエツチングされるが、より
詳細なプロセスは以下の例で述べる。
よびフォトレジストを従来から理解されているようなエ
ツチングマスクとして用いてエツチングされるが、より
詳細なプロセスは以下の例で述べる。
第3図に示したように、酸・窒化シリコンSiOxNy
の金属間絶縁膜26が第2図に示した構造の金属表面に
堆積され、次にプレーナ化される。両方ともドナルド・
エル・バートンが特願昭60−135204で述べたプ
ロセスを用いtいる。その後、従来のマスキングプロセ
スおよびエツチングプロセスを用いて1対の開口28お
よび30をフィルム(金属間絶縁膜)26の面にエツチ
ングし、夕゛ングステンストリップ22および24の表
面部分を露出する。薄いタングステンストリップ22お
よび24の厚みは0.02〜0.10マイクロメータの
程度であり、絶縁!26を高温堆積する闇、下層のアル
ミニウムフィルム18および20内にヒルロックが形成
されるのを抑制する。
の金属間絶縁膜26が第2図に示した構造の金属表面に
堆積され、次にプレーナ化される。両方ともドナルド・
エル・バートンが特願昭60−135204で述べたプ
ロセスを用いtいる。その後、従来のマスキングプロセ
スおよびエツチングプロセスを用いて1対の開口28お
よび30をフィルム(金属間絶縁膜)26の面にエツチ
ングし、夕゛ングステンストリップ22および24の表
面部分を露出する。薄いタングステンストリップ22お
よび24の厚みは0.02〜0.10マイクロメータの
程度であり、絶縁!26を高温堆積する闇、下層のアル
ミニウムフィルム18および20内にヒルロックが形成
されるのを抑制する。
さらに、タングステン物質はプラズマエフチャでCF、
およびアルゴンガスと共に用いた場合エツチングストッ
プとして動作する。それはタングステンがこれらのエッ
チャントにさらされる場合、エツチング速度は非常に遅
く、それによって下層のアルミニウムフィルム18.2
0のエツチングを防ぐからである。もし、アルミニウム
ストリップ18および20がタングステンストリップ2
2および24によって保護されなければ、第3図のアル
ミニウムストリップとプラズマエソチャ内のガスの間で
化学反応が起り、フッ化アルミニウムおよびアルミニウ
ムー炭素化合物が形成される。
およびアルゴンガスと共に用いた場合エツチングストッ
プとして動作する。それはタングステンがこれらのエッ
チャントにさらされる場合、エツチング速度は非常に遅
く、それによって下層のアルミニウムフィルム18.2
0のエツチングを防ぐからである。もし、アルミニウム
ストリップ18および20がタングステンストリップ2
2および24によって保護されなければ、第3図のアル
ミニウムストリップとプラズマエソチャ内のガスの間で
化学反応が起り、フッ化アルミニウムおよびアルミニウ
ムー炭素化合物が形成される。
次に第4図に示したように金属化第2層32が第3図の
構造の上部面金属体に堆積され、その後第2レベル金属
化ストリツプ34が既知のマスキングプロセスおよびエ
ツチングプロセスとフォトリソグラフィによって作られ
、第5図に示した素子形状を形成する。このステップは
前述の金属化第1レベルにある金属化ストリップにレベ
ル間金属電気接続を与える。金属化第2層32はフォト
レジストでパターン化され、第1レベル金属内のタング
ステン層が、第2Nアルミニウムをエツチングする間エ
ツチングストップとして動作し、第1層アルミニウムの
エツチングを防ぐ。
構造の上部面金属体に堆積され、その後第2レベル金属
化ストリツプ34が既知のマスキングプロセスおよびエ
ツチングプロセスとフォトリソグラフィによって作られ
、第5図に示した素子形状を形成する。このステップは
前述の金属化第1レベルにある金属化ストリップにレベ
ル間金属電気接続を与える。金属化第2層32はフォト
レジストでパターン化され、第1レベル金属内のタング
ステン層が、第2Nアルミニウムをエツチングする間エ
ツチングストップとして動作し、第1層アルミニウムの
エツチングを防ぐ。
したがって、タングステンフィルムはその下のアルミニ
ウフィルムに対してヒルロック抑制層として働らき、そ
れなしではアルミニウムフィルム内でのヒルロック形成
を避けられないような高温で動作させることが可能とσ
る。ヒルロックは金属間絶縁物質のプレーナ化処理のた
めに金属の第1層および第2層間で金属ショートを起こ
すことが知られている。さらに、タングステンフィルム
は接点をエツチングするプロセスでのエツチングストッ
プ物質として働き、タングステンエツチング速度は絶縁
エツチング速度と比べると比較的低い。さらに、アルミ
ニウムは接点をエツチングするプロセスの間、保護され
ているのでアルミニウムとエツチングガスの化合物形成
に付随する問題を防ぐ。タングステン層なしではアルミ
ニウム化合物形成により接触穴部わち開口の両側に堆積
が生じ、それを取り除くことができないためそれによっ
て円すい型の堆積物が残る。この円すい型のアルミニウ
ム化合物は第2Nのアルミニウムが接触穴の中やまわり
に完全に堆積するのを妨げる。
ウフィルムに対してヒルロック抑制層として働らき、そ
れなしではアルミニウムフィルム内でのヒルロック形成
を避けられないような高温で動作させることが可能とσ
る。ヒルロックは金属間絶縁物質のプレーナ化処理のた
めに金属の第1層および第2層間で金属ショートを起こ
すことが知られている。さらに、タングステンフィルム
は接点をエツチングするプロセスでのエツチングストッ
プ物質として働き、タングステンエツチング速度は絶縁
エツチング速度と比べると比較的低い。さらに、アルミ
ニウムは接点をエツチングするプロセスの間、保護され
ているのでアルミニウムとエツチングガスの化合物形成
に付随する問題を防ぐ。タングステン層なしではアルミ
ニウム化合物形成により接触穴部わち開口の両側に堆積
が生じ、それを取り除くことができないためそれによっ
て円すい型の堆積物が残る。この円すい型のアルミニウ
ム化合物は第2Nのアルミニウムが接触穴の中やまわり
に完全に堆積するのを妨げる。
アルミニウム上のタングステンはまた導体のエレクトロ
マイグレーション寿命を改良し、この特徴はこのプロセ
スによって製造される集積回路の信頼性を改良する。タ
ングステンフィルムはまたアルミニウムフィルム上の反
射防止層として働くので導体層をマスキングするための
パターンプロセスが改良される。アルミニウム層と比較
してタングステンフィルムの反射率は低く、露光動作の
間フォトレジスト・ラインのノツチングが減少する。接
触穴の底のタングステンフィルムは第2層アルミニウム
のエツチングの間エツチングストップ物質なので、この
特徴により接触部が第2Nア・ルミニウムによって完全
にではなく部分的に包まれることにより高い集積回路密
度が可能になる。
マイグレーション寿命を改良し、この特徴はこのプロセ
スによって製造される集積回路の信頼性を改良する。タ
ングステンフィルムはまたアルミニウムフィルム上の反
射防止層として働くので導体層をマスキングするための
パターンプロセスが改良される。アルミニウム層と比較
してタングステンフィルムの反射率は低く、露光動作の
間フォトレジスト・ラインのノツチングが減少する。接
触穴の底のタングステンフィルムは第2層アルミニウム
のエツチングの間エツチングストップ物質なので、この
特徴により接触部が第2Nア・ルミニウムによって完全
にではなく部分的に包まれることにより高い集積回路密
度が可能になる。
1%のシリコンを含むアルミニウム上の純粋なタングス
テフィルムにより集積回路を高温処理する間の接触スパ
イキングの問題はなくなる。該集積回路の高温処理は通
常摂氏400度かあるいはそれ以上である。従来技術に
おいて、他の人々はアルミニウム上にチタンの純粋な層
、あるいはチタン・タングステン混合物を使うことを試
みた。これらのプロセスでは下層のシリコン基板への接
触スパイキングが特徴的であり、これによって集積回路
の電気的完全性が損われる。
テフィルムにより集積回路を高温処理する間の接触スパ
イキングの問題はなくなる。該集積回路の高温処理は通
常摂氏400度かあるいはそれ以上である。従来技術に
おいて、他の人々はアルミニウム上にチタンの純粋な層
、あるいはチタン・タングステン混合物を使うことを試
みた。これらのプロセスでは下層のシリコン基板への接
触スパイキングが特徴的であり、これによって集積回路
の電気的完全性が損われる。
−Jし−
〔発明の効果〕
以上記述した実施例から明かなように、本発明の実施に
より、高密度高信頼度の集積回路が得られる。特に、本
発明はコンピュータやカリキュレータの製造に有用なラ
ンダム呼び出しメモリチップ、読み出し専用メモリチッ
プやその他の集積回路を組み立てに用いられて有益であ
る。
より、高密度高信頼度の集積回路が得られる。特に、本
発明はコンピュータやカリキュレータの製造に有用なラ
ンダム呼び出しメモリチップ、読み出し専用メモリチッ
プやその他の集積回路を組み立てに用いられて有益であ
る。
第1図〜第5図は本発明の1実施例のプロセスシーケン
スを説明するための集積回路の概略断面図。 10:基板、12:酸化物層、14:金属化第1レベル
、16:タングステンml、18,20:金属化(アル
ミニューム)ストリップ、22.24 :タングステン
ストリップ、26二金属間絶縁膜、2B、30:開口、
32:金属化第2レベル、34:金属化ストリップ。 ℃ へ
スを説明するための集積回路の概略断面図。 10:基板、12:酸化物層、14:金属化第1レベル
、16:タングステンml、18,20:金属化(アル
ミニューム)ストリップ、22.24 :タングステン
ストリップ、26二金属間絶縁膜、2B、30:開口、
32:金属化第2レベル、34:金属化ストリップ。 ℃ へ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 次の(イ)〜(ニ)のステップより成る多レベル金属集
積回路の製造方法。 (イ)半導体基板上に表面絶縁物を設けるステップ。 (ロ)対応するタングステンの表面ストリップで被覆さ
れた1つ以上のアルミニューム・ストリップから構成さ
れる金属化第1レベルを設けるステップ。 (ハ)前記金属化第1レベルを囲み、前記タングステン
の所定の面積を露出させるための開口を有する金属間絶
縁層を設けるステップ。 (ニ)前記金属間絶縁層の前記開口内に位置した1つ以
上の導電体ストリップから成り、前記タングステンと電
気接続をおこなう前記金属間絶縁層上への金属化第2レ
ベルを設けるステップ 前記タングステンは前記金属化第1レベルのアルミニュ
ームに生ずるヒルロックを防止する働きをなし、さらに
、前記金属間絶縁層とその上の金属化第2レベルの双方
をエッチングするときエッチング・ストップ材として作
用する。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US871660 | 1986-06-06 | ||
US06/871,660 US4786962A (en) | 1986-06-06 | 1986-06-06 | Process for fabricating multilevel metal integrated circuits and structures produced thereby |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62290153A true JPS62290153A (ja) | 1987-12-17 |
Family
ID=25357878
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62141131A Pending JPS62290153A (ja) | 1986-06-06 | 1987-06-05 | 多レベル金属集積回路の製造方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4786962A (ja) |
EP (1) | EP0248668A3 (ja) |
JP (1) | JPS62290153A (ja) |
CA (1) | CA1264379A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01233739A (ja) * | 1988-03-14 | 1989-09-19 | Hitachi Ltd | 半導体装置の製造方法 |
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JPS6381948A (ja) * | 1986-09-26 | 1988-04-12 | Toshiba Corp | 多層配線半導体装置 |
US5164339A (en) * | 1988-09-30 | 1992-11-17 | Siemens-Bendix Automotive Electronics L.P. | Fabrication of oxynitride frontside microstructures |
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US6650043B1 (en) | 1999-07-20 | 2003-11-18 | Micron Technology, Inc. | Multilayer conductor structure for use in field emission display |
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GB8316476D0 (en) * | 1983-06-16 | 1983-07-20 | Plessey Co Plc | Producing layered structure |
JPS60136337A (ja) * | 1983-12-22 | 1985-07-19 | モノリシツク・メモリ−ズ・インコ−ポレイテツド | 2重層処理においてヒロツク抑制層を形成する方法及びその構造物 |
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-
1986
- 1986-06-06 US US06/871,660 patent/US4786962A/en not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-06-03 CA CA000538665A patent/CA1264379A/en not_active Expired
- 1987-06-04 EP EP87304955A patent/EP0248668A3/en not_active Withdrawn
- 1987-06-05 JP JP62141131A patent/JPS62290153A/ja active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0248668A3 (en) | 1988-07-06 |
US4786962A (en) | 1988-11-22 |
CA1264379A (en) | 1990-01-09 |
EP0248668A2 (en) | 1987-12-09 |
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