JPH02275654A - 半導体集積回路の製造方法 - Google Patents
半導体集積回路の製造方法Info
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- JPH02275654A JPH02275654A JP9795189A JP9795189A JPH02275654A JP H02275654 A JPH02275654 A JP H02275654A JP 9795189 A JP9795189 A JP 9795189A JP 9795189 A JP9795189 A JP 9795189A JP H02275654 A JPH02275654 A JP H02275654A
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Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体集積回路の製造方法に関し、特に多層配
線を有する半導体集積回路の製造方法に関する。
線を有する半導体集積回路の製造方法に関する。
大規模半導体集積回路(LS I )の製造においては
、高密度、高速化の要求から、多層配線の構造が多用さ
れている。即ち、下層の配線金属膜上に層間絶縁膜を形
成し、前記下層の配線金属膜上の前記層間絶縁膜の一部
にコンタクト用の開口部を形成した後、前記開口部を含
む前記層間絶縁膜上に上層の配線金属膜を形成する。以
後、必要に応じて、層間絶縁膜と配線金属膜を交互に形
成し、多層配線構造にするものである。配線金属膜には
、アルミニウム膜やアルミニウム合金膜等が用いられ、
層間絶縁膜には酸化シリコン膜や窒化シリコン膜等が多
用されている。前記開口部はスルーホールと呼ばれ、下
層と上層の配線金属膜問の電気的接続がとられる部分で
ある。
、高密度、高速化の要求から、多層配線の構造が多用さ
れている。即ち、下層の配線金属膜上に層間絶縁膜を形
成し、前記下層の配線金属膜上の前記層間絶縁膜の一部
にコンタクト用の開口部を形成した後、前記開口部を含
む前記層間絶縁膜上に上層の配線金属膜を形成する。以
後、必要に応じて、層間絶縁膜と配線金属膜を交互に形
成し、多層配線構造にするものである。配線金属膜には
、アルミニウム膜やアルミニウム合金膜等が用いられ、
層間絶縁膜には酸化シリコン膜や窒化シリコン膜等が多
用されている。前記開口部はスルーホールと呼ばれ、下
層と上層の配線金属膜問の電気的接続がとられる部分で
ある。
近年、配線金属膜に与える応力の問題等から層間絶縁膜
にはプラズマ化学気相成長法で形成した酸化窒化シリコ
ン膜や、プラズマ化学気相成長法またはバイアススパッ
タ法で形成した酸化シリコン膜が用いられるようになっ
ている。これらは単層で用いられる場合もあるが、多層
配線の場合平坦化の為に有機シリコン化合物膜等をはさ
んで複数層で用いられることが多い。あるいは、シリコ
ンポリイミドのような有機膜を併用する場合もある。
にはプラズマ化学気相成長法で形成した酸化窒化シリコ
ン膜や、プラズマ化学気相成長法またはバイアススパッ
タ法で形成した酸化シリコン膜が用いられるようになっ
ている。これらは単層で用いられる場合もあるが、多層
配線の場合平坦化の為に有機シリコン化合物膜等をはさ
んで複数層で用いられることが多い。あるいは、シリコ
ンポリイミドのような有機膜を併用する場合もある。
一方、一般に下層の配線金属膜上に層間絶縁膜を形成し
、コンタクト用の開口部を設けた後、上層の配線金属膜
を形成する際、上・子配線金属間のオーミックコンタク
トを良くする為に次の手法が用いられている。即ち、ま
ず真空中でスパッタエツチングにより、下層の配線金属
膜の前記開口部に形成されたアルミニウム酸化物(大気
中の酸素と反応して形成されたもの)や、開口部に付着
した反応生成物(開口部のエツチング工程で付着し、そ
の後のレジスト除去工程でとりきれなかったもの)等を
除去した後、同一真空中で真空を破ることなく、上層の
配線金属膜をスパッタリングにより形成する方法である
。ここでスパッタエツチング時には、例えばアルゴンの
ような不活性ガスを10mTorr 〜20mTorr
程度の真空中で高周波放電させてイオン化し、被エツチ
ング物に衝突させることによりエツチングが行なわれて
いる。
、コンタクト用の開口部を設けた後、上層の配線金属膜
を形成する際、上・子配線金属間のオーミックコンタク
トを良くする為に次の手法が用いられている。即ち、ま
ず真空中でスパッタエツチングにより、下層の配線金属
膜の前記開口部に形成されたアルミニウム酸化物(大気
中の酸素と反応して形成されたもの)や、開口部に付着
した反応生成物(開口部のエツチング工程で付着し、そ
の後のレジスト除去工程でとりきれなかったもの)等を
除去した後、同一真空中で真空を破ることなく、上層の
配線金属膜をスパッタリングにより形成する方法である
。ここでスパッタエツチング時には、例えばアルゴンの
ような不活性ガスを10mTorr 〜20mTorr
程度の真空中で高周波放電させてイオン化し、被エツチ
ング物に衝突させることによりエツチングが行なわれて
いる。
しかしながら、本発明者の実験によると、上述した従来
の半導体集積回路の製造方法は必ずしも上・下配線金属
膜間のオーミックコンタクトが十分でなく、特に層間絶
縁膜に酸化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜、又はシリ
コンポリイミド膜のように酸素を含む絶縁膜を用いた場
合、オーミックコンタクトが不安定になることが判明し
た。
の半導体集積回路の製造方法は必ずしも上・下配線金属
膜間のオーミックコンタクトが十分でなく、特に層間絶
縁膜に酸化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜、又はシリ
コンポリイミド膜のように酸素を含む絶縁膜を用いた場
合、オーミックコンタクトが不安定になることが判明し
た。
上記実験によると、このオーミックコンタクトは、上層
の配線金属膜形成前のスパッタエツチングの条件に依存
するが、必ずしもエツチングレートだけには依存しない
こと、かつエツチングパワー及び時間が同じ場合には、
主にガス圧力に依存することが明らかになった。ここで
層間絶縁膜に酸素を含む膜を用いた場合、オーミックコ
ンタクトが不安定になるのは、スパッタエツチング時に
層間絶縁膜の表面から酸素が分解し、これが再び開口部
の配線金属膜と反応する為と考えられる。
の配線金属膜形成前のスパッタエツチングの条件に依存
するが、必ずしもエツチングレートだけには依存しない
こと、かつエツチングパワー及び時間が同じ場合には、
主にガス圧力に依存することが明らかになった。ここで
層間絶縁膜に酸素を含む膜を用いた場合、オーミックコ
ンタクトが不安定になるのは、スパッタエツチング時に
層間絶縁膜の表面から酸素が分解し、これが再び開口部
の配線金属膜と反応する為と考えられる。
本発明の半導体集積回路の製造方法は、多層配線を有す
る半導体集積回路の製造方法において、下層の配線金属
膜の上に酸素を含む絶縁膜を単層もしくは複数層積層し
て層間絶縁膜を形成する工程と、前記下層の配線金属膜
上の前記層間絶縁膜を選択的にエツチングして前記下層
の配線金属膜に達する開口部を形成する工程と、前記開
口部を含む前記層間絶縁膜上に前記開口部を通じて前記
下層の配線金属膜と電気的に接続する上層の配線金属膜
を形成する際に圧力が2mTorr以上6mTorr以
下の真空下でスパッタエツチングを行ない前記エツチン
グで生じた前記開口部内の残渣を取除き引続いて同一の
真空中で上層の配線金属膜を形成する工程とを含んで構
成される。
る半導体集積回路の製造方法において、下層の配線金属
膜の上に酸素を含む絶縁膜を単層もしくは複数層積層し
て層間絶縁膜を形成する工程と、前記下層の配線金属膜
上の前記層間絶縁膜を選択的にエツチングして前記下層
の配線金属膜に達する開口部を形成する工程と、前記開
口部を含む前記層間絶縁膜上に前記開口部を通じて前記
下層の配線金属膜と電気的に接続する上層の配線金属膜
を形成する際に圧力が2mTorr以上6mTorr以
下の真空下でスパッタエツチングを行ない前記エツチン
グで生じた前記開口部内の残渣を取除き引続いて同一の
真空中で上層の配線金属膜を形成する工程とを含んで構
成される。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第1図(a)〜(C)は本発明の第1°の実施例を説明
するための工程順に示した半導体チップの断面図である
。
するための工程順に示した半導体チップの断面図である
。
まず、第1図(a)に示すように、シリコン基板1の上
に例えば熱酸化法で酸化シリコン膜2を設け、酸化シリ
コン膜2の上に下層のアルミニウム配線3を選択的に設
ける。次に、アルミニウム配線3の上に層間絶縁膜とし
て化学気相成長法やプラズマ化学気相成長法あるいはバ
イアススパッタ法で形成した酸化シリコン膜4を設ける
。
に例えば熱酸化法で酸化シリコン膜2を設け、酸化シリ
コン膜2の上に下層のアルミニウム配線3を選択的に設
ける。次に、アルミニウム配線3の上に層間絶縁膜とし
て化学気相成長法やプラズマ化学気相成長法あるいはバ
イアススパッタ法で形成した酸化シリコン膜4を設ける
。
次に、第1図(b)に示すように、ホトリソグラフィ技
術を用いてアルミニウム配線3の上の酸化シリコン膜4
を等方性エツチングと異方性エツチングを組合せて選択
的に開口し、盃状のコンタクト用開口部5を設ける。
術を用いてアルミニウム配線3の上の酸化シリコン膜4
を等方性エツチングと異方性エツチングを組合せて選択
的に開口し、盃状のコンタクト用開口部5を設ける。
ここで、開口部5のアルミニウム配線3の表面には大気
中の酸素と反応して生成したアルミニウム酸化物6が付
着しており、また、開口部側壁には反応性イオンエツチ
ング法によるマスク材のレジスト膜とエツチングガスが
反応してできた反応生成物(例えばフッ化ポリマー)7
が付着し、レジスト除去工程でも完全にはとりきれず、
残ったままの状態になっている。
中の酸素と反応して生成したアルミニウム酸化物6が付
着しており、また、開口部側壁には反応性イオンエツチ
ング法によるマスク材のレジスト膜とエツチングガスが
反応してできた反応生成物(例えばフッ化ポリマー)7
が付着し、レジスト除去工程でも完全にはとりきれず、
残ったままの状態になっている。
次に、第1図(c)に示すように、上層の配線金属膜を
形成する前に、−旦、チャンバー内を高真空にした上で
前記チャンバー内に例えばアルゴンのような不活性ガス
を導入し、2 m T o r r〜6mTorrの圧
力下で高周波放電させてスパッタエツチングを行ない、
開口部5の内部に付着しているアルミニウム酸化物6や
反応生成物7を除去し、真空を破ることなく同一真空中
で上層の配線金属膜を形成するためのアルミニウム膜を
スパッタリングにより被着する。ここで、スパッタエツ
チング時の不活性ガスの流量は50〜100 S CC
M (5tandard Cubic Centime
terper Minute)程度が適当である。実験
によると、開口部の上下配線間のオーミックコンタクト
は、スパッタエツチング時のガス圧力が2mTorr〜
6mTOrrで良好であり、10mTorr以上では不
安定になること、また、ガス流量にはあまり依存しない
ことが判明した。従って、スパッタエツチング時のガス
圧力及び流量の制御はガス圧力が2mT o r r
〜6mT o r rで一定になるようにガス流量を調
整(自動圧力制御)するようにする。但し、ガス圧力が
低いと放電しにくくなるので長時間連続運転を行なう場
合は、4mTor r〜6mTorr程度の方がよい。
形成する前に、−旦、チャンバー内を高真空にした上で
前記チャンバー内に例えばアルゴンのような不活性ガス
を導入し、2 m T o r r〜6mTorrの圧
力下で高周波放電させてスパッタエツチングを行ない、
開口部5の内部に付着しているアルミニウム酸化物6や
反応生成物7を除去し、真空を破ることなく同一真空中
で上層の配線金属膜を形成するためのアルミニウム膜を
スパッタリングにより被着する。ここで、スパッタエツ
チング時の不活性ガスの流量は50〜100 S CC
M (5tandard Cubic Centime
terper Minute)程度が適当である。実験
によると、開口部の上下配線間のオーミックコンタクト
は、スパッタエツチング時のガス圧力が2mTorr〜
6mTOrrで良好であり、10mTorr以上では不
安定になること、また、ガス流量にはあまり依存しない
ことが判明した。従って、スパッタエツチング時のガス
圧力及び流量の制御はガス圧力が2mT o r r
〜6mT o r rで一定になるようにガス流量を調
整(自動圧力制御)するようにする。但し、ガス圧力が
低いと放電しにくくなるので長時間連続運転を行なう場
合は、4mTor r〜6mTorr程度の方がよい。
また、スパッタエツチング時のパワーは一般に高い方が
オーミックコンタクトは良くなる傾向にあるが、電源に
負荷がかかり過ぎると故障を起こしやすいので、やはり
装置によって最適値を選ぶ必要がある。次に、前記アル
ミニウム膜を選択的々にエツチングして開口部5のアル
ミニウム配線3と電気的に接続するアルミニウム配線8
を形成する。
オーミックコンタクトは良くなる傾向にあるが、電源に
負荷がかかり過ぎると故障を起こしやすいので、やはり
装置によって最適値を選ぶ必要がある。次に、前記アル
ミニウム膜を選択的々にエツチングして開口部5のアル
ミニウム配線3と電気的に接続するアルミニウム配線8
を形成する。
第2図は本発明のコンタクト抵抗とスパッタエツチング
のガス圧との関係を示す図である。図に示すように、圧
力が2〜6mTorrのときのコンタクト抵抗が低く安
定している。
のガス圧との関係を示す図である。図に示すように、圧
力が2〜6mTorrのときのコンタクト抵抗が低く安
定している。
第3図(a)〜(c)は本発明の第2の実施例を説明す
るための工程順に示した半導体チップの断面図である。
るための工程順に示した半導体チップの断面図である。
第3図(a)に示すように、シリコン基板1の上に酸化
シリコンM2を設け、酸化シリコン膜2の上に下層のア
ルミニウム配線3を選択的に設ける。次に、アルミニウ
ム配線3の上に層間絶縁膜としてプラズマ化学気相成長
法により酸化窒化シリコン膜9を形成する。次に、酸化
窒化シリコン膜9の上に有機シリコン化合物を塗布し、
熱処理してシリカフィルム10を形成し、エッチバック
を行って段差部の平滑化を行なう。次に、シリカフィル
ム10を含む表面に再びプラズマ化学気相成長法により
酸化窒化シリコン膜11を堆積し積層された層間絶縁膜
を形成する。ここで酸化窒化シリコン膜9,11の代り
に酸化シリコン膜を用いてもよいし、また、両者の組み
合わせでもよい。
シリコンM2を設け、酸化シリコン膜2の上に下層のア
ルミニウム配線3を選択的に設ける。次に、アルミニウ
ム配線3の上に層間絶縁膜としてプラズマ化学気相成長
法により酸化窒化シリコン膜9を形成する。次に、酸化
窒化シリコン膜9の上に有機シリコン化合物を塗布し、
熱処理してシリカフィルム10を形成し、エッチバック
を行って段差部の平滑化を行なう。次に、シリカフィル
ム10を含む表面に再びプラズマ化学気相成長法により
酸化窒化シリコン膜11を堆積し積層された層間絶縁膜
を形成する。ここで酸化窒化シリコン膜9,11の代り
に酸化シリコン膜を用いてもよいし、また、両者の組み
合わせでもよい。
次に、第3図(b)に示すように、第1の実施例と同様
にホトリソグラフィ技術を用いて前記層間絶縁膜を等方
性エツチングと異方性エツチングの組合せにより選択的
にエツチングし、盃状の開口部5を設ける。
にホトリソグラフィ技術を用いて前記層間絶縁膜を等方
性エツチングと異方性エツチングの組合せにより選択的
にエツチングし、盃状の開口部5を設ける。
次に第3図(C)に示すように、圧力2 m T 。
rr〜6mTorrの不活性ガス中でスパッタエツチン
グを行ない、開口部のアルミニウム酸化物6及び反応生
成物7を除去した後、真空を破ることなく同一真空中で
アルミニウム膜をスパッタリングにより堆積し、これを
選択的にエツチングしてアルミニウム配線8を形成する
。
グを行ない、開口部のアルミニウム酸化物6及び反応生
成物7を除去した後、真空を破ることなく同一真空中で
アルミニウム膜をスパッタリングにより堆積し、これを
選択的にエツチングしてアルミニウム配線8を形成する
。
以上の工程を繰返すことにより、オーミックコンタクト
の良好な多層配線を形成することが可能である。
の良好な多層配線を形成することが可能である。
以上説明したように本発明は、多層配線の製造に際し、
配線金属膜を形成するためのスパッタリングに先立ちス
パッタエツチングをガス圧力が2mTorr以上6mT
orr以下の範囲内で行なうことにより、開口部におい
て上・子配線金属膜間の安定で良好なオーミックコンタ
クトを得ることができ、製品の信頼性を向上させること
ができる。
配線金属膜を形成するためのスパッタリングに先立ちス
パッタエツチングをガス圧力が2mTorr以上6mT
orr以下の範囲内で行なうことにより、開口部におい
て上・子配線金属膜間の安定で良好なオーミックコンタ
クトを得ることができ、製品の信頼性を向上させること
ができる。
第1図(a)〜(c)は本発明の第1の実施例を説明す
るための工程順に示した半導体チップの断面図、第2図
は本発明のコンタクト抵抗とスパッタエツチングのガス
圧との関係を示す図、第3図は本発明の第2の実施例を
説明するための工程順に示した半導体チップの断面図で
ある。 1・・・シリコン基板、2・・・酸化シリコン膜、3・
・・アルミニウム配線、4・・・酸化シリコン膜、5・
・・開口部、6・・・アルミニウム酸化物、7・・・反
応生成物、8・・・アルミニウム配線、9・・・酸化窒
化シリコン膜、10・・・シリカフィルム、11・・・
酸化窒化シリコン膜。
るための工程順に示した半導体チップの断面図、第2図
は本発明のコンタクト抵抗とスパッタエツチングのガス
圧との関係を示す図、第3図は本発明の第2の実施例を
説明するための工程順に示した半導体チップの断面図で
ある。 1・・・シリコン基板、2・・・酸化シリコン膜、3・
・・アルミニウム配線、4・・・酸化シリコン膜、5・
・・開口部、6・・・アルミニウム酸化物、7・・・反
応生成物、8・・・アルミニウム配線、9・・・酸化窒
化シリコン膜、10・・・シリカフィルム、11・・・
酸化窒化シリコン膜。
Claims (1)
- 多層配線を有する半導体集積回路の製造方法において、
下層の配線金属膜の上に酸素を含む絶縁膜を単層もしく
は複数層積層して層間絶縁膜を形成する工程と、前記下
層の配線金属膜上の前記層間絶縁膜を選択的にエッチン
グして前記下層の配線金属膜に達する開口部を形成する
工程と、前記開口部を含む前記層間絶縁膜上に前記開口
部を通じて前記下層の配線金属膜と電気的に接続する上
層の配線金属膜を形成する際に圧力が2mTorr以上
6mTorr以下の真空下でスパッタエッチングを行な
い前記エッチングで生じた前記開口部内の残渣を取除き
引続いて同一の真空中で上層の配線金属膜を形成する工
程とを含むことを特徴とする半導体集積回路の製造方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9795189A JPH02275654A (ja) | 1989-04-17 | 1989-04-17 | 半導体集積回路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9795189A JPH02275654A (ja) | 1989-04-17 | 1989-04-17 | 半導体集積回路の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02275654A true JPH02275654A (ja) | 1990-11-09 |
Family
ID=14205978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9795189A Pending JPH02275654A (ja) | 1989-04-17 | 1989-04-17 | 半導体集積回路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02275654A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53107285A (en) * | 1977-03-02 | 1978-09-19 | Hitachi Ltd | Production of wiring structural body |
| JPS6265344A (ja) * | 1985-09-18 | 1987-03-24 | Hitachi Ltd | 多層配線の形成方法 |
| JPS62249451A (ja) * | 1986-04-23 | 1987-10-30 | Hitachi Ltd | 多層配線構造体の製造法 |
| JPS63260053A (ja) * | 1987-04-16 | 1988-10-27 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1989
- 1989-04-17 JP JP9795189A patent/JPH02275654A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53107285A (en) * | 1977-03-02 | 1978-09-19 | Hitachi Ltd | Production of wiring structural body |
| JPS6265344A (ja) * | 1985-09-18 | 1987-03-24 | Hitachi Ltd | 多層配線の形成方法 |
| JPS62249451A (ja) * | 1986-04-23 | 1987-10-30 | Hitachi Ltd | 多層配線構造体の製造法 |
| JPS63260053A (ja) * | 1987-04-16 | 1988-10-27 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
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