JPS6236843A - 半導体装置の製造方法 - 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】 〔概要〕 多層配線構造において、アルミニウム電極に不働態化を
施して配線の信頼度を向上させる。

〔産業上の利用分野〕

本発明は半導体装置の製造方法に関するもので、更に詳
しく言えば、アルミニウム（Ａ／）で多層配線を構成す
る場合に、Ａρ配線の突起や陥没を防止するよう　Ａ７
！配線を形成する方法に関するものである。

〔従来の技術〕

半導体装置の電極は八ｚｉたはＡ１合金で作られる例が
多い。ところで、半導体装置にｉ電極を形成した後に、
当該装置に化学気相成長法（ＣＶＤ　）法、プラズマ法
で各種の膜（Ｎ間絶縁膜、保護膜など）が成長される例
も多く、そのとき当該装置は例えば４００℃のＣＶＤ装
置内におかれることがあり、更にはグイ付けなどの熱処
理も行われる。Ａｌは４００膜程度の温度では溶融する
には至らないものの、この温度になるとへ１電極内の　
・ＡＩ！原子が動き始め、例えば基板のシリコン（Ｓｉ
）と反応を起すだけでなく、Ａｌが同じ状態を保つこと
ができなくなり、Ａｌ電極に突起や陥没が発生し、そこ
から湿気が入ったり断線したりして半導体装置の信頼度
を低下する原因となっている。

上記の問題を解決するために、Ａｌを堆積（ｄｅｐｏｓ
ｉｔ　）　シた後に、Ａ１全面を電気化学的に処理（陽
極酸化）してＡｌ電極をち密なＡｆの酸化膜（Ａｌｔ２
０３膜）で覆い、後続熱処理でのＡ１の突起などを防止
することが行われる。

（発明が解決しようとする問題点） 上記した如くに陽極酸化を施してＡ７！電極の表面にち
密な酸化膜を形成しても、Ａ１！配線パターンを形成す
るとき従来と同様の問題が発生した。

第３図の断面図を参照すると、半導体基板３１上にＡ１
配線３２を被着し、その表面に陽極酸化によっで酸化膜
３３を形成する。その段階でへβ配線３２の表面はち密
な酸化膜３３で覆われているのであるが、Ａ１配線のパ
ターニングを行なった場合、Ａｌ配線３２が後続工程で
熱処理（４００’ｃ程度）を受けると、Ａｌ配線の両側
部ではＡｌそのものが露出するので、従来例と同様に横
突起３４やエツジ陥没３５が形成され、それらが従来と
同様断線の原因となる問題がある。

または、第４図の平面図を参照すると、半導体基板３１
上に八〇を被着したとき、　＾ρ全全面表面に陽極酸化
によって酸化膜を形成する。次いで、八βをパターニン
グし同図に示される如き配線パターン３６ａ、　３６ｂ
、　３６ｃを形成すると、これらのパターンの側部には
第３図に示した如き横突起やエツジ陥没が発生ずる。し
かも、このようなパターンを電気的につないで再度陽極
酸化を施しパターンの側部にＡｌ４２０３膜を形成する
ことは現実にはなしえない。

本発明はこのような点に１２で創作されたもので、突起
や陥没の発生が防止されたＡｌ電極の形成力法を提供す
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図（ａ）ないしｉｆ）は本発明方法を実施する工程
におけるＡ７！電極の断面図である。

第１図において、同図ｆａ）に示される如く半導体基板
１１上にＡＩを堆積し、それをパターニングして第１層
配線１２を作り、同図ｆｂ）に示される如く後工程の層
間絶縁膜を成長するときに用い斧装置内で酸素プラズマ
処理によって第１層ＡＩ！配線１２ノ全表面を酸化して
酸化膜１３を作り、同図（Ｃ１に示される如く同一装置
内で層間絶縁膜１４を成長し、同図ｆｄｌに示される如
（層間絶縁膜１４と酸化膜１３を通してコンタクト窓１
５を窓開けし、同図ｔｅ＋に示される如く第２層ＡＡ配
線１６を形成し、同図（ｆｌに示される如く酸素プラズ
マ処理でＡｌ配線１６の表面に酸化膜１７を形成する。

［作用〕 従来例では、第１層配線１２の側部はＡＩ！が露出し、
その結果後続工程の熱処理によって突起、陥没が発生し
たのであるが、本発明実施例においては、側部もち密な
酸化膜１３で覆われているので突起、陥没が発生するこ
となく、最後に第２層Ａｅ配線１６の表面に酸化膜を形
成すると、信頼度の高い、すなわち断線の原因となる突
起、陥没がなく、しかもＡｆｆ間の良好なコンタクトの
とれたＡＩの多層配線構造が得られるものである。

［実施例〕 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図に戻ると、同図（ａｌに示される如く半導体基板
１１（例えばシリコンウェハ）上に１μｍの厚さにスパ
ッタまたは蒸着により　Ａｌを堆積し、それを通常の技
術でパターニングして第１層配線１２を形成する。この
段階で、＾ｌ配線の表面および側部ではｌｌＩ！金属が
露出している。

次に後続の層間絶縁膜を成長する工程に用いる例えばＣ
νＤ装置内で、酸素プラズマによる第１層〈６） 配線１２の酸化を行う。そのためには、第２図の断面図
に示される装置を用い、同図において、２１は］　Ｔｏ
ｒｒ程度に減圧されたチャンバ、２２は電極、２３ば高
周波電源、２４は０２ガス供給口、２５ば排気口で、チ
ャンバ２１内はＡＩｌ配線１２の酸化のときヒータ２６
によって２００〜３００℃の温度に加熱されている。

次いで同一装置内で温度を４００〜４５０℃に昇温しで
例えば燐・シリケート・ガラス（ＰＳＧ　）で層間絶縁
膜１４を成長する（第１図（Ｃ））。このとき、第１層
ｉ配線１２はほぼ前記範囲内の温度にまで加熱されるが
、表面と側面が酸化膜１３で覆われているので従来例の
如く突起、陥没が発生ずることはない。

次いで、通常のドライエツチングによって層間絶縁膜１
４と第１層へｌ配線１２の表面の酸化膜１３を通し第１
図（ｄｌに示される如くコンタクＩ・窓１５を窓開けす
ると、第１層ｉ配線１２の表面はへβ金属が露出する。

次に第１図Ｆｅ＋に示される如く全面に第２層のＡρ配
線１６を堆積する。このとき、第１．ｌ１Ａｘ配線１２
の表面ば露出しているので第１層へで配線１２と第２層
配線１６との間には良好なコンタクトがとれることにな
る。

次いで同一装置内で第１ＮＡβ配線ゴロの表面をプラズ
マ酸化して酸化膜１７を形成する。

引続き第３層、第４層０００１．のｉ配線を形成する場
合は上記した工程を繰り返す。そして、下層ｉ配線のプ
ラズマ酸化、層間絶縁膜の成長はすべて同一装置内で実
施されるので、作業性は著しく改善される。

なお、上記の方法は、酸素プラズマを発生する装置を用
いる場合を例にとって説明したが、本発明の方法は酸化
剤による純化学反応を用いても実施されうる。

第１図（ａｌの如くに第１層ｉ配線１２を形成した後に
、公知の純化学反応により酸化膜１３を形成し、第２図
の装置を用いて層間絶縁膜１４を形成し、第１図（ｄｉ
に示される如くコンタクト窓１５を窓開けし、第１図（
ｅ）に示される如く第２層配線１６を形成した後に、再
度純化学反応によって酸化１漠１７を形成することもで
きる。

〔発明の効果〕

以上述べてきたよ・うに本発明によれば、へρ配線のコ
ンタクトをとりつつ多層Ｂ配線を形成するとき、従来例
にみられたへβ配線の突起、陥没が発生ずることは防止
され、かつ、コンタクトをとるときは酸化膜のない＾ｌ
相互間でコンタクトするので、良好なコンタクトが断線
などのおそれなく形成され、半導体装置の信頼性向」二
に有効である。

【図面の簡単な説明】 第１図ｆａｌないしくｆ）は本発明実施例の工程を示す
断面図、 第２図は酸素プラズマ発生装置の断面図、第３図は従来
例の問題点を示す断面図、第４図は従来例の問題点を示
す平面図である。 第１図において、 １１は半導体基板、 】２は第１ＮＡβ配線、 １３は酸化膜、 １４ば層間絶縁膜、 １５ばコンタクト窓、 １６は第２層へβ配線、 １７は酸化膜である。 、ＬＭし５月方ジ歎二ネｌ＠面図 第１図 峻ｔアラス゛゛マ樋シ住、１置瀬”ｆ７図第２図 あ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半導体装置のアルミニウム配線を形成する方法にして、 半導体基板（１１）上にアルミニウムを被着しそれをパ
   ターニングして第１層アルミニウム配線（１２）を形成
   する工程、 第１層アルミニウム配線の表面および側部上に酸化膜（
   １３）を形成する工程、 半導体基板（１１）上に層間絶縁膜（１４）を成長する
   工程、 層間絶縁膜（１４）と酸化膜（１３）を通し第１層アル
   ミニウム配線（１２）に達するコンタクト窓（１５）を
   窓開けする工程、 半導体基板（１１）上に第２層アルミニウム配線（１６
   ）を被着する工程、および 第２層アルミニウム配線（１６）の表面を酸化して酸化
   膜（１７）を形成する工程を含むことを特徴とする半導
   体装置の製造方法。