JPH03214729A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH03214729A
JPH03214729A JP2011341A JP1134190A JPH03214729A JP H03214729 A JPH03214729 A JP H03214729A JP 2011341 A JP2011341 A JP 2011341A JP 1134190 A JP1134190 A JP 1134190A JP H03214729 A JPH03214729 A JP H03214729A
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corrosion
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照人 大西
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明（よ　超ＬＳＩに用いられる金属配線の腐食を抑
えるための半導体装置の製造方法に関するものである 従来の技術 第５図に従来の方法による半導体装置の製造工程図を示
す。第５図（ａ）で（よ　シリコン基板１内に所望の半
導体装置を形成した後、シリコン基板１上に酸化膜２を
形成する。第５図（ｂ）でｉｔ　　酸化膜２上に数％の
シリコンと銅を含むアルミ合金膜３を堆積する。アルミ
合金膜３を堆積すると表面に薄い不均一な酸化膜（不動
態層）４が形成される。
その後、発煙硝酸で洗１，Ｘ．水洗　乾燥を行なう。
第５図（Ｃ）で（友　この後、フォトリソグラフィの技
術を用いてアルミ合金膜３上に配線パターン６を形成し
　アルミ合金膜３をドライエッチングしてアルミ配線３
ａを形成する。第５図（ｄ）で（よ　アルミ配線３ａ上
に残ったレジスト６を酸素プラズマを用いてアッシング
し　発煙硝酸を用いて有機残渣物を除去する。
発明が解決しようとする課題 しかし　従来の方法ではアルミ合金膜を堆積すると表面
に薄い酸化膜（不動態）が形成される力交それが不均一
に形成されるた敷　その後の発煙硝酸を用いた洗浄では
第５図（ａ）中の矢印Ａ及び第５図（ｄ）中の矢印Ｂに
おける腐食により小さな穴（食孔）が形成される。また
　本発明者等の研究にょり食孔は発煙硝酸中では発生せ
ずその後の水洗中で発生することがわかった　異種金属
を含んだアルミ系合金膜は洗浄中に異種金属間の電池効
果により腐食が発生しやすくアルミ系合金配線の欠損に
つながる。
本発明（友　かかる点に鑑へ　アルミ系合金膜の表面を
改質し洗浄による腐食発生を抑えるための半導体装置の
製造方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明は異種金属を含むアルミ系合金配線膜を形成後洗
浄する前番へ　　酸素ガスのプラズマによるアルミ系合
金膜の表面処理を行う半導体装置の製造方法である。ま
た本発明はプラズマ発生用ガスとして酸素と少なくとも
窒素を含むガス種を使用する。さらに本発明はプラズマ
の表面処理を基板温度１００℃〜３００℃で行なう。
作用 本発明（よ　上述の構成により、酸素系ガスによるプラ
ズマを用いて表面を強制的に酸化（不動態化）すること
により、アルミ系合金配線膜形成時に形成される酸化膜
の欠陥を減少させ、腐食に対して強くすることができる
。また　窒素及び基板温度の効果の物理的理由は不明で
ある八　表面の耐腐食性を向上させることができる。
実施例 （実施例１） 第１図は本実施例で用いた半導体装置の製造工程図であ
る。第１図（ａ）で（よ　シリコン基板１内に所望の半
導体装置　例えばＭＯＳ｝ランジスタを形成した後、シ
リコン基板１上にシリコン酸化膜２を７００ｎｍ形成す
る。第１図（ｂ）で（よ　酸化膜２上に数％のシリコン
と銅を含むアルミ合金膜３をマグネトロンスパッタ法を
用いて８００ｎｍ堆積する。
アルミ合金膜３を堆積すると表面に薄い不均一な酸化膜
（不動態層）４が形成される。
第１図（Ｃ）で１よ　酸素系ガスによるプラズマ処理を
ダウンストリーム型の装置を使用して行った酸素系ガス
によるプラズマ処理（よ　基板温度２００鬼　酸素とＮ
２０を１２；　１の割合で混合し　圧力５３２Ｐａで１
００秒間行なっ九　この処理により不均一な不動態層４
を均一な不動態層５に替えへ　この均一な不動態層５は
洗浄時の腐食に対して強（ｔ　その後、この膜を濃度９
８％の発煙硝酸の溶液に１０分間つけて有機物を除去し
　その後２０分間のＱＤＲ　（ｑｕｉｃｋ　　ｄｕｍｐ
　　ｒｉｎｃｅ）水洗を行なう。ＱＤＲ水洗とは純水を
ある時間オーバーフローさせて、その後水洗槽に付いて
いるバルブを開けて中の水を一気に排水する水洗方法の
ことで、これを繰り返すことにより純水の比抵抗を速く
回復させることができる。その後乾燥を行なう。この洗
浄時にはアルミ系合金膜３の腐食は起こらない。
第１図（ｄ）でζ戴　フォトリソグラフィの技術を用い
てアルミ合金膜３上に配線パターン６を形成しアルミ合
金膜３を塩素系ガスを用いてドライエッチングしアルミ
配線３ａを形成する。第１図（ｅ）で１上　アルミ配線
３ａ上に残ったレジスト６を酸素プラズマを用いてアッ
シングレ　もう一度同一条件で酸素系ガスによるプラズ
マ処理をダウンストリーム型の装置を使用して行し＼　
アルミ配線３ａの側面に均一な不動態膜７を形成し九　
その後発煙硝酸を用いて有機残渣物を除去ずる。この洗
浄時にもアルミ配線３ａの腐食は起こらない。
従来の方法により作成したアルミ系合金膜の洗浄後の表
面暗視野像と、本実施例での洗浄後の膜表面の暗視野像
を比較すると、従来の方法でははっきりと食孔（白い輝
点）が見られるのに対して本実施例の方法では腐食はみ
られなｌ，％　　このように発煙硝酸洗浄の工程を行な
う前に酸素系ガスによるプラズマ処理を行な℃＼　完全
に不動態化させることにより、腐食を減少させることが
できる。
第２図はアルミ系合金膜をフォトリソグラフィおよびド
ライエッチング技術を用いて０．８μｍの配線パターン
を形成し　ウエハ内の断線不良による歩留りを洗浄回数
でプロットしたものである。
酸素系ガスによるプラズマ処理の効果を確かめるため｛
ミ　酸素系ガスによるプラズマ処理十発煙硝酸洗浄を３
回繰り返して酸素系ガスによるプラズマ処理をせずに発
煙硝酸洗浄を繰り返したウェハと比較し九　酸素プラズ
マ処理を施した本実施例では初期の歩留りのままである
力（　酸素プラズマ処理をしなかった従来例では歩留り
が３回目で急激に約２５％まで低下し九　第３図は酸素
系ガスによるプラズマ処理をしなかったウェハのＳＥＭ
（電子顕微鏡）写真を示す表面図である。配線の一部が
発煙硝酸洗浄によりｖ字状に欠けたアルミ欠損２０が観
察され　最後には断線し歩留り低下の原因になる。一人
　本実施例では均一な不動態層５，７のためアルミ欠損
２０が観察されず、歩留まりは初期歩留まりのままで非
常に高い。以上のように本実施例によれば　酸素系ガス
によるプラズマ処理により洗浄によるアルミ欠損を防ぐ
ことができる。
（実施例２） 第１図と同様の工程で処理を行し＼　実施例１では処理
ガスとして酸素とＮ２０を用いた力（　本実施例では酸
素だけで表面処理を行った　酸素系ガスによるプラズマ
処理は基板温度６０℃〜１４０℃て　圧力を０．３　Ｔ
ｏ　ｒ　ｒ　〜０．７Ｔｏ　ｒ　ｒ，　　酸素ガス流量
を１００ｓｅｃｍ〜６００ｓｅｃｍの範囲で変化させ、
処理時間５分で行なった第４図は酸素系ガスによるプラ
ズマ処理の処理条件と発煙硝酸洗浄後の面積３６０μｍ
２中の平均腐食孔数の一覧表である。腐食孔数はウエハ
内３点の平均であり、腐食を意図的に捜しているた嵌個
数が１個とあるところは腐食が無いとみて差し支えなｂ
〜　基板温度が高いほど腐食に対する効果が高い力（　
圧力　流量にはほとんど依存していない（第４図（ａ）
，　（ｂ））。しかし　酸素系ガスによるプラズマ処理
をしないものに比べて格段の差がある（第４図（Ｃ））
。
以上のように本実施例によれば基板温度を１００℃以上
にすることにより腐食に対する効果がある。また　基板
温度が高いとドライエッチ後の残留塩素を飛ばすことも
できる。ざら｛ミ　基板温度が３００℃では腐食はみら
れないもののヒロックらしきものがみられ　表面モフォ
ロジを変化させ、上層配線との短絡を発生するため使用
できないことがわかり九　つまりプラズマの表面処理を
基板温度１００℃〜３００℃で行なうことが望ましｂ〜
な抵　本発明ではダウンストリーム型のプラズマ発生装
置を用いた力（　酸素プラズマが得られれ（戴　他のタ
イプの装置でも同様の効果が得られる。
また　本実施例では異種金属として銅を用いた力（パラ
ジュウな　チタン等の異種金属並びにそれらを混合した
異種金属に対しても同様の効果が期待できる。
発明の効果 以上説明したよう！ζ　本発明によれば　異種金属を含
んだアルミ合金膜を腐食なく安定的に配線を形成でき、
その実用的効果は犬き！，％
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例１における半導体装置の製造工
程医　第２図は本発明により作成した配線の歩留り推移
医　第３図はアルミ配線欠損の表−９一 面諷　第４図は本発明の実施例２における処理条件と腐
食数の一覧を示した医　第５図は従来の方法による半導
体装置の製造工程図である。 １・・・シリコン基板　２・・・酸化罠　３・・・銅を
含むアルミ合金嵐　４・・・不均一な不動態ｌＬ　５．
７・・・均一な不動態罠

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）基板の表面上に異種金属を含むアルミ系合金配線
    膜を形成する工程と、このアルミ系合金配線膜を酸素ガ
    スのプラズマにより表面処理する工程と、その後前記基
    板を洗浄する工程とを備えた半導体装置の製造方法。
  2. （２）プラズマ発生用ガスとして酸素と少なくとも窒素
    を含むガス種を使用することを特徴とする特許請求の範
    囲第１項記載の半導体装置の製造方法。
  3. （３）プラズマの表面処理を基板温度１００℃〜３００
    ℃で行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
    の半導体装置の製造方法。
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