JPH0338040A - 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］ 半導体装置の製造方法に係り、特に絶縁股上の金属配線
の形成方法に関し。

下地の絶縁膜に含まれるガスを減少して金属配線の信頼
性を向上させることを目的とし。

半導体基板上に形成された絶縁膜の表面層をエツチング
して除去した後、該絶縁膜上に金属配線を形成する半導
体装置の製造方法により溝底する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は半導体装置の製造方法に係り、特に絶縁股上の
金属配線の形成方法に関する。

近年、半導体装置の高集積化に伴い、微細で且つ信頼性
の高い金属配線が要求されている。

このため、金属配線を形成する際に発生する下地′ｆ＠
縁膜からの脱ガスによる金属配線の質の低下を防止する
必要がある。

〔従来の技術） 従来の半導体装置においては、金属配線を形成する前に
アニールを行うことにより下地絶縁膜の脱ガスを行って
いた。

ところが、半導体装置の高密度化が進み金属配線が多層
化されてきている現状では、下地絶縁膜の脱ガスのため
３００乃至４５０’Ｃ程度のアニールを行うと、既に下
層に形成されている金属配線が加熱され、その信頼性が
低下する。例えば１通常使用されるアルミニウム配線に
おいては、ストレスマイグレーション等による劣化が生
しる。

また、配線材としてＡｌ−５ｔ合金を使用するときは、
シリコン基板が露出しているコンタクト部において、ア
ニールによりＡｌ−５ｔからＳｉが分離析出して、導電
性が低下するといった問題も生しる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従って、絶縁膜からの脱ガスのためのアニールは、これ
から形成する金属配線の信頼性を向上させるが、既に形
成されている下層の金属配線には悪影響を及ぼすといっ
た間朋を生じていた。

本発明は、半導体装置に熱を加えることなく短時間で絶
縁膜の脱ガスを行う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〕

上記課題は、半導体基板ｌ上に形成された絶縁膜２の表
面層をエツチングして除去した後、該絶縁膜２上に金属
配線３を形成する半導体装置の製造方法によって解決さ
れる。

〔作用〕 本発明では、金属配線３を形成する前に絶縁膜２の表面
層をエツチングして除去する。絶縁膜２に含有されるガ
スは表面付近が圧倒的に量が多いので２表面から絶縁膜
の一部をエツチングして除去することにより、それ以降
の工程で発生する脱ガス量を減少させることができる。

多くの場合。

厚さ１００乃至１０００人程度０表面層を除去すれば目
的は達成される。

このようにすれば、半導体に熱を加えることなしに、ア
ニールを施した場合と同等のレベルまで脱ガス量を減少
させることができる。

〔実施例〕

以下、実施例について説明する。

第１図（ａ）乃至（ｃ）は本発明の詳細な説明するため
の断面図で、ｌは半導体基板てあってシリコン基板、２
は絶縁膜であってＰ　Ｓ　Ｇ１１’！、　２１はＰＳＧ
膜の除去された部分、３は金属配線を表す。

シリコン基板１にはその内部に既に素子が形成されてい
る。その上に絶縁膜２として厚さ１ｐｒｎのＰＳＧＮ臭
２が化学気相堆積（ＣＶＤ）法により形成されている（
第１図（ａ）参照）。

希ぶつ酸により、ＰＳＧＳ２Ｏ２面層を厚さ約５００Å
の深さまでエツチングして除去する。第１図（ｂ）には
ＰＳＧＳ２Ｏ２ツチングされて除去された部分２１を点
線で示している。

表面層を除去したＰＳＧＳ２Ｏ２にスパッタ法により厚
さ約０．５μｍのＡｌ−３ｔ合金の金属配線３を形成す
る（第１図（Ｃ，）参照）。

その後１通常のフォトリソグラフィ技術により。

金属に線３をパターニングして配線パターンを形成する
。

第２図に、ＰＳＧＳ２Ｏ２成した試料を真空中で３００
℃に加熱した時の真空度の変化から脱ガス量を比較した
結果を示す。試料は金属配線を形成する前のもので、下
記の前処理を行ったものである。

試料！、３５０°Ｃ，３０分アニール。

試料２０本実施例のエツチング処理。

試料３．無処理 試料３はＰＳＧＨ＠を形成したままの状態である。

第２図に見るように３本実施例のエツチング処理によれ
ば、３５０℃、３０分アニール処理後の試料と同等の脱
ガス量となり、無処理に比べて脱ガス量は著しく減少す
る。このことからエツチング処理によりＰＳＧＳ２Ｏ２
まれるガス量が著しく減少したことがわかる。

絶縁膜２として酸化ンリコン膜、窒化シリコン膜、酸化
窒化シリコン膜を形成した場合について、本実施例と同
様のエツチング処理を施し１表面層を除去した後の脱ガ
ス量を調べた。この場合も。

各）１３５０℃、３０分アニール処理後の試料と同等の
脱ガス量となった。

絶縁膜２として酸化シリコン膜、或いは窒化シリコン膜
、或いは酸化窒化シリコン膜を形成したままの状態の試
料からの脱ガス樅は、絶縁１１ぐ２としてＰＳＧ膜を形
成したままの状態の試料からの脱ガス量より少なかった
。このことから、絶縁ｌＩ！２としてのＰＳＧ膜は酸化
シリコン膜、或いは窒化シリコン膜、或いは酸化窒化シ
リコン膜より表面層に多くのガスを含み１本発明の方法
がＰＳＧ膜に対して特に効果が大きいことを示している
。

本実施例ではエツチング除去するＰＳＧＳ２Ｏ２面の厚
さを５００Åとしたが、多くの場合、絶縁膜の１００乃
至１０００λ程度の表面層を除去すれば目的は達成され
る。

なお、エツチング処理を本実施例ではウェットエッチで
行ったが、ドライエッチで行ってもよいことは勿論であ
る。

〔発明の効果〕

以上説明した様に２本発明によれば、半導体装置に熱を
加えることなく絶縁膜に吸着されているガスを除去する
ことができる。そのため、熱ストレスによる下層金属配
線の信頼性低下を防止することができる。

また、配線材としてＡｌ−Ｓｉ合金を使用するときは、
シリコン基板が露出しているコンタクト部でのＳｉの析
出を防止し、導電性の低下を防°止することができる。

本発明は、多層配線を持つ半導体装置において。

特にその効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至（Ｃ）は実施例を説明するための断面
図。 第２図は脱ガス量の比較 である。図において。 ｌは半導体基板であってシリコン基板。 ２は絶縁膜であってＰＳＧ膜。 ２１はＰＳＧ膜の除去された部分。 ３は金属配線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基板（１）上に形成された絶縁膜（２）の表面層
   をエッチングして除去した後、該絶縁膜（２）上に金属
   配線（３）を形成することを特徴とする半導体装置の製
   造方法。