JPS6235645A - 半導体装置とその製造法 - 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】 〔技術分野〕 本発明は半導体装置、特に多層配線構造を有する半導体
装置の微細化技術に関する。

〔背景技術〕

半導体装置の高密度化、高集積化に伴い、素子間を接続
するＡＡ　（アルミニウム）等よりなる配線が２層、３
層と多層配線構造化する傾向にある。

このような多層配線構造化されたｋＡ配線の層間絶縁膜
としては、従来より使用されていたＳｉｎ。

系の無機絶縁膜にかわり、回転塗布法により形成でき、
その表面が平坦化できる有機樹脂、たとえばポリイミド
系樹脂が近年、注目され使用されている。（工業調査会
１９８３年７月１日発行電子材料１９８３年７月号Ｐ３
０〜Ｐ３４）ポリイミド系樹脂を層間絶縁膜として有す
る半導体装置がさらに微細化してくると、上層と下層の
配線間を接続する眉間絶縁膜のスルーホール（透孔）部
分の配線抵抗（スルーホール抵抗）が大きくなるという
問題があることが本発明者によりあき中かとされた。

このスルーホール抵抗は第１層（下層）のＡｔ配線の表
面に生成される酸化物Ａｌ２Ｏ２等によるものと考えら
れる。

そ°こで、ポリイミド系樹脂などの層間絶縁膜にスルー
ホールを開口した直後に、Ａｒ　　（アルゴン）などに
よるスパッタ・クリーニング（スパッタエツチング）を
行って、Ａｔ酸化物を取り除くことにより、スルーホー
ル抵抗を低減する技術が本出願人により提案され採用さ
れている。（特開昭５５−５９７４１公報） しかし、スルーホール径が４μｍ以下の多層配線構造で
は、上記技術にもかかわらず、スルーホール抵抗の増大
はさけられないことがわかった。

〔発明の目的〕

本発明は上述した問題を克服するためになされたもので
ある。したがって本発明の一つの目的は、スルーホール
抵抗を有効に低減出来る多層配線構造乃至多層配線形成
法を提供することにある。

本発明の前記並びにそのほかの目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面から明らかになろう。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、下層のＡｔ配線と上層のＡｔ配線とを層間絶
縁膜のスルーホールを通して接続するにあたって、下層
のＡ４配線の少なくとも上記スルーホールに含まれる部
分に小孔又は切れ込み等による斜面を形成し、その上に
生成した層間絶縁膜に上記凹凸が露出するようにスルー
ホールをあけた後、スパッタ・クリーニングを行い連続
して上層のＡＡ配線の形成のためのｋＡを生成する。

スパッタ・エツチングのエッチ量は、被エツチング物の
エッチ面の基板に対する角度に依存性を有している。エ
ッチ量が最大となるのは角度が４０度から８０度の間で
あり、スルーホール部のＡｔ配線の斜面は上記角度の範
囲であり、有効にＡｔｆｔ化物がエツチングできる。さ
らに、上下のＡｔ配線層の接触面積を大きくできる。こ
れによりスルーホール抵抗を低減でき、前記発明の目的
を達成できろ。

〔実施例１〕 第１図乃至第６図は本発明の一実施例を２層Ａｔ配線プ
ロセスで示す工程図（断面図、平面図）である。

以下、各工程に沿って具体的に説明する。

（１）　　第１図に断面図で示すように、半導体基体（
Ｓｉウェハ）の表面に酸化膜（Ｓｉｎ、）　２を形成し
たものの上に第１層ｋｌ配線３を従来法、すなわちＡｔ
スパッタ乃至ホトエッチにより形成する。この第１層ｈ
ｔ配線３は第２図に平面図で示すように、将来スルーホ
ールとなる部分５に小孔４をあけ斜面を形成する。この
場合、小孔４の径はスルーホールの径と同等又はそれよ
りも小さい寸法に形成する。

（２）この上に高純度ポリイミド系樹脂、たとえばポリ
イミド・インインドロ・キナゾリンジオン・フェスを塗
布し、熱硬化させることにより、第３図に示すように層
間絶縁膜５を形成する。この層間絶縁膜５の必要部分に
通常のホトエツチング技術により第４図に上面図で示す
ようにスルーホール（透孔）６を開ける。ポリイミド・
イソインドロ・キナゾリンジオ／のエッチ液はヒドラジ
ン・ヒトラード溶液により可能である。

（３）次に上記エツチングで第１層ＡＬ配線３０表面に
生成されたＡｔ酸化物などの反応生成物層８の一部を除
去するため、酸素を含むガス中でプラズマ反応を利用し
た処理、すなわち酸素プラズマ・アッシャ−処理を行う
。その後、ウェハをスパッタリング装置に設置し、有機
絶縁膜中に吸収されている水分を除去するため２００℃
で１０分間加熱し、その膜中の水分を除去する。その後
、Ａｒ（アルゴン）圧５　Ｘ　１０−”　Ｔｏｒｒ下で
スルーホール部のＡＬ配線表面の反応絶縁物層７をスパ
ッタリングによりエツチング除去する。エツチング量は
約１０　ｎｍ以上あればよい。

（４）エツチング終了後、清浄になったスルーホール部
内の第１層Ａｔ配線３表面を大気に曝すことなく連続し
て速やかに第２層Ａｔ配線形成のために、第５図に示す
ように蒸着法或いはスパッタリング法によりＡｔ膜を形
成し、第６図に平面図で示すように、ホトエツチングに
より第２層Ａｔ配線のパターンを形成する。このとき、
スルーホール部で上下配線間の電気的導通を行い、多層
（２層）配線構造の半導体装置を得る。

〔作用効果〕

以上実施例１で述べた本発明によれば、下記のような諸
効果が得られる。

（１）　　Ａ、ｒスパッタ・クリーニングの際に、最も
良くクリーニングされるのは、Ａｔ配線層の傾斜を持つ
表面部分である。第１層人、を配線３に小孔４等を形成
することによって積極的に斜面（小孔の斜面）ができ、
その部分のクリーニング効果の良いところからスルーホ
ール抵抗の低抵抗化ができる。

（２）下層のＡｔ配線層に斜面等を形成することで上層
の人り配線層との接触面積が実効的に大きくなり、スル
ーホール抵抗を低減できる。

第７図は下層Ａｔ配線層の小孔等による傾斜面の角度θ
　（第８図参照）とスパッタエッチ速度ＳＶの関係を示
す。

ドライエッチ条件によって異なるが、スパッタエッチ速
度は斜面の角度θが４０°〜８０°の間で最、も高い。

”：＋Ｉ’ｌコのように本発明によれば、スルーホール
抵抗↓′ 低減の効果が得られ、それによって半導体装置製品の歩
留りが向上する。

〔実施例２〕 第９図、第１０図は本発明の他の一実施例を示し、この
うち第９図は２層配線プロセスにおいて、第１層Ａｔ配
線の上に形成したポリイミド系樹脂膜にスルーホールを
開けた状態を示す断面図、第１０図は同平面図である。

実施例１では第１層Ａｔ配線の一部にあけた小孔の傾斜
面を利用した場合を示したが、この実施例２では、スル
ーホールの径を第１層Ａｔ配線の幅よりも大きくあける
ことによって、この人を配線の側面の傾斜面を有効に利
用したものである。

この場合、ＡＬ配線の両側の胴面１０及び端面１１の斜
面がスルーホール６内にあられれており、この３つの斜
面に対してＡｒスパッタクリーニングが有効に行われ、
かつ、第２層Ａｔ配線との接触面積が大きくなることで
スルーホール抵抗を充ルーホール部におけろ第１層人を
配線のパターンを示す平面図である。

この場合、ｋｌ配線には小孔の代わりに両側から切込み
１２を入れ、かつ、スルーホール径をｋｔ配線幅よりも
大きくすることで、切込み及び側面の斜面を有効に使っ
てスルーホール抵抗を低減した。

以上本発明者によつ℃なされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で糧々変更可
能であることはいうまでもない。

例えば第１層Ａｔ配線にあけろ小孔の形状を星形に形成
するとか、切込みの形状を変えろとかすることで、いっ
そうスルーホール抵抗の低減を効果的にすることができ
ろ。

〔利用分野〕

本発明では２層以上のｈｔ配線を有する半導体装置の全
てに適用できろ。

本発明はとくにスルーホール径が４μｍ以下の微細化さ
れたＩＣに応用した場合に最も効果なあげることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明によろ２）瘉Ａｔ配線の形成
工程図であって、このうち第１図、第３図及び第５図は
断面図であり、第２図、第４図及び第・６図は上記第１
図、第３図、第５図に対応する平面図である。 第７図は第１層Ａｔ配線の傾斜面の角度θとスパッタエ
ッチ速度との関係を示す曲線図、第８図は第７図の説明
のためのＡｔ配線部分の拡大断面図である。 第９図乃至第１１図は本発明による２層ＡＡ配線形成の
一工程における形態を示し、このうち第９図は断面図、
第１０図は平面図である。 １・・・基板、２・・・ＳｉＯｘ膜、３・・・第１層Ａ
ｔ配線、４・・・小孔、５・・・ポリイミド系樹力旨膜
、６・・・スルーホール、７・・・反応線、８・・・絶
縁膜、９・・・第２層Ａｔ配線、ｌＯ・・・側面の斜面
、１１・・・端面の斜面、１２・・・切込み、Ｓ■・・
・スパッタエッチ速度、θ・・・角度。 第　　７　　図 第　　８　　図 ■二

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多層の配線を有する半導体装置であって、下層の配
   線と上層の配線とが層間絶縁膜にあけられた透孔をして
   接続される部分において、下層の配線の少なくとも上記
   透孔に含まれる部分に斜面が形成され、この斜面部分を
   覆う如く上層の配線と接続されていることを特徴とする
   半導体装置。 ２、上記透孔の開られた部分で下層の配線に穴が開けら
   れることにより上記斜面が形成されている特許請求の範
   囲第１項記載の半導体装置。 ３、上記斜面は上記透孔内に含まれる下層の配線の側面
   の一部である特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。 ４、半導体基体上に多層のＡｌ等の配線を形成するにあ
   たって、第２層配線と接続すべき部分に斜面を有する第
   １層配線のパターンを形成し、この上に形成した層間絶
   縁膜に上記斜面が露出するように透孔を開けた後、この
   透孔内をスパッタリングによりエッチし、その後連続し
   てこの透孔を通して第２層配線形成のための金属膜を形
   成することを特徴とする半導体装置の製造法。