JPH01238043A - 配線形成方法 - 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】 以下の順序に従って本発明を説明する。

Ａ、産業上の利用分野 Ｂ１発明の概要 Ｃ０従来技術 り１発明が解決しようとする問題点 Ｅ１問題点を解決するための手段 Ｆ１作用 Ｇ、実施例［第１図］ Ｈ９発明の効果 （Ａ、産業上の利用分野） 本発明は配線形成方法、特に被コンタクト領域に絶縁層
の開口部を通じて接続される配線層を形成する配線形成
方法に関する。

（Ｂ、発明の概要） 本発明は、上記の配線形成方法において、絶縁層の開口
部にて配線層に接続される被コンタクト領域と配線層と
の接触面の自然酸化膜をパーティクルの発生を伴うこと
なく破壊するため、 上記配線層の形成後に金属等のイオンを接触面に注入し
て接触面の自然酸化膜を破壊するものである。

（Ｃ，従来技術） 半導体集積回路の高集積化に伴いアルミニウムの多層（
例えば２〜４層）配線が必要となフている。そして、上
下の配線層間の接続は層間絶縁層に形成されたコンタク
トホールを通じて為される。

ところで、上下の配線層の接触面にはアルミナＡｌ２Ｏ
３かうなる自然酸化膜が生じ、配線層間のコンタクト抵
抗を大きくする要因となる。というのは、１つの配線層
を形成するためのアルミニウムの堆積が為されてからそ
れの上層の例えばアルミニウムからなる配線層が形成さ
れるまでの間に、下層配線層を成すアルミニウム膜をパ
ターニングするためのフォトエツチング工程、絶縁層の
形成工程、該絶縁層をバターニングするためのフォトエ
ツチング工程等が必要であり、これ等の諸工程を行って
いる間に下層の配線層の表面が酸化されてしまうからで
ある。

そこで考えられるのは下層の配線層を形成した後上層の
配線層を堆積する前にその上層の配線層を堆積する真空
装置内で下層の配線層に対してＡｒイオンによるＲＦエ
ツチングクリーニングを施すことである。このＡｒイオ
ンによるＲＦエツチングによりＦ層の配線層表面をクリ
ーニングしその後上層の配線層を形成する技術は、特開
昭５７−１２４４３１号公報によって下層の配線層表面
のヒロックを防止するものとして紹介されているが、ア
ルミニウムからなる下層の配線層表面の自然酸化膜を除
去することもできるのである。

（Ｄ、発明が解決しようとする問題点）ところで、下層
の配線層の形成後上層の配線層の形成前にＡｒ等のイオ
ンを下層の配線層の表面に照射してクリーニングすると
半導体基板周辺にプラズマの発生を伴い、半導体基板上
のパーティクルレベルを増加させることになる。そのた
め、半導体装置の微細化、歩留りの向上が阻まれるとい
う問題かあった。

本発明はこのような問題点を解決すべく為されたもので
あり、絶縁層の開口部にて配線層に接続される被コンタ
クト領域の配線層との接触面の自然酸化膜をパーティク
ルの発生を伴うことなく破壊できるようにすることを目
的とする。

（Ｅ、問題点を解決するための手段） 本発明配線形成方法は上記問題点を解決するため、被コ
ンタクト領域に絶縁層の開口部を通じて接続される配線
層を形成する配線形成方法において、上記配線層の形成
後に金属等のイオンを上記被コンタクト領域と配線層と
の接触面に注入して接触面の自然酸化膜を破壊すること
を特徴とするものである。

（Ｆ、作用） 本発明配線形成方法によれば、配線層形成後にその配線
層とそれの下側の被コンタクト領域との接触面に金属等
のイオンを注入してその接触面に存在する自然酸化膜を
破壊するので、破壊された自然酸化膜が配線層表面に飛
散する虞れがない。

従って、パーティクルの増加を伴うことなくコンタクト
抵抗の低減を図ることかできる。

（Ｇ、実施例）［第１図］ 以下、本発明配線形成方法を図示実施例に従って詳細に
説明する。

第１図（Ａ）乃至（Ｄ）は本発明配線形成方法の一つの
実施例を工程順に示す断面図である。

（Ａ）半導体基板１上の酸化膜２の表面にアルミニウム
配線層３を形成する。４は該アルミニウム配線層３表面
に自然に生じた自然酸化膜である。

次に常圧ＣＶＤにより層間絶縁層５を形成した後フォト
エツチングしてコンタクトホール６を形成する。配線層
３のコンタクトホール６により露出する領域が被コンタ
クト領域７である。第１図（Ａ）はコンタクトホール６
形成後の状態を示している。

（Ｂ）次に、同図（Ｂ）に示すように第２層口の配線層
８を形成する。この配線層８の形成は微小なコンタクト
ホール６を埋めることができるようにバイアススパッタ
等により行い、そわにより素子の微細化に対応するよう
にする。

（Ｃ）次に、同図（Ｃ）に示すようにチタンイオンＴＩ
＋をイオン注入法により配線層３と配線層８の接触面に
打込むことによりその接触面に存在している自然酸化膜
４を破壊する。この場合に必要なのはイオン注入による
エネルギーを配線層８の表面にではなく自然酸化膜４が
存在するところの配線層３と配線層８との接触面に集中
するようにイオン注入条件を設定することである。

同図（Ｄ）はイオン注入による自然酸化膜４（ｌ！壊後
の状態を示す。その後、配線層８に対するバターニング
が行われることになる。

このように配線層８を例えばバイアススパッタ法等によ
り堆積した後で配線層８とその下側の配線層３との間に
存在する自然酸化膜４をイオン注入した金属イオンによ
り破壊するので配線層３・８間のコンタクト抵抗をパー
ティクルの発生を伴うことなく低減することができる。

そして、金属イオンとしてチタンイオンＴｉ＋が注入さ
れるのでアルミニウム配線層３あるいは８の信頼性が低
下する虞れかない。即ち、エレクトロマイグレーション
を抑制するためにアルミニウム膜中に不純物を添加する
試みは士数年前から行われており、原則的にはアルミニ
ウム中に不純物を添加するとアルミニウムの信頼性が低
下するといえる。しかし、チタンＴｉ、銅Ｃｕ、ニッケ
ルＮｉ、マグネシウムＭｇ、クロムＣｒはアルミニウム
膜中に添加してもアルミニウム膜の信頼性か低下しない
ことか確認されている。従って、本実施例のようにチタ
ンイオンＴｉ＋を注入すればアルミニウム配線層の信頼
性の低下を伴うことなく自然酸化膜４を破壊することが
できる。勿論、チタンイオンＴｉ＋に代えて銅イオンＣ
ｕ”、ニッケルイオンＮｉ”、マグネシウムイオンＭｇ
＋を注入することにより自然酸化膜４を破壊するように
しても良い。また、アルミニウムイオンＡＬＬ＋を注入
するようにしても良いことはいうまでもない。

ちなみに、シリコン膜の改質等に通常用いられているア
ルゴンＡｒはアルミニウム膜中にボイドを発生させるの
で好ましくない。また、シリコンＳｉはアルミニウム膜
中のＳｉノジュール形成を引き起すので好ましくない。

尚、上記工程を繰返すことによって３層、４層というよ
り層数の多い多層配線の各配線層について各配線層表面
の自然酸化膜をパーティクルの発生を伴うことなく破壊
することかできるのである。

（Ｈ，発明の効果） 以上に述へたように、本発明配線形成方法は、被コンタ
クト領域上に開口部を有する絶縁層を形成する工程と、
上記開口部にて上記被コンタクト領域に接続される配線
層を形成する工程と、上記配線層と上記被コンタクト領
域との接触面にイオン注入することにより益接触面の自
然酸化膜を破壊する工程を仔することを特徴とするもの
である。

従って、本発明配線形成方法によれば、配線層形成後に
その配線層とそれの下側の被コンタクト領域との接触面
に金属等のイオンを注入してその接触面に存在する自然
酸化膜を破壊するので、破壊された自然酸化膜か配線層
表面に飛散する虞れかない。従って、パーティクルの増
加を伴うことなくコンタクト抵抗の低減を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）乃至（Ｄ）は本発明配線形成方法の一つの
実施例を工程順に示す断面図である。 符号の説明 ４・・・自然酸化膜、５・・・絶縁層、６・・・開口部
、７・・・被コンタクト領域、８・・・配線層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被コンタクト領域上に開口部を有する絶縁層を形
   成する工程と、 上記開口部にて上記被コンタクト領域に接続される配線
   層を形成する工程と、 上記配線層と上記被コンタクト領域との接触面にイオン
   注入することにより該接触面の自然酸化膜を破壊する工
   程と、 を有することを特徴とする配線形成方法