JPH036024A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体装置の製造方法に適用して有効な技術
に関するもので、例えば、接続孔を穴埋めする技術に利
用して有効な技術に関するものである。

［従来の技術］ 従来、半導体基板表面の拡散層にコンタクトするコンタ
クトホールや、金屑配線にコンタクトするスルーホール
等の接続孔に対する導体Ｍによる穴埋めは、例えばアル
ミニウム等の金属の全面堆積、パターニングを行なうこ
とによりなされていた。しかしながら、このような方法
により接続孔の穴埋めを行なうと、該接続孔に充填され
る金属のカバレジがあまり良好でないために、該接続孔
において導通不良等が発生する畏れがあった。しかも、
最近においては、高集積化の要請に伴って該接続孔が小
さくなってきており、その畏れは増々強まる傾向にある
。

従って、近年においては、コンタクトホールやスルーホ
ール等の接続孔の穴埋めを金属の単なる全面堆積により
行な力ずに、例えばタングステン等の高融点金属の選択
気相成長法により行なうようにし、上記問題点に対処す
るようにしていた。

この高融点金属の選択気相成長法とは、ガス条件をコン
トロールして高融点金属を気相化学堆積させると（例え
ば、温度は３００〜３５０’Ｃ）、該高融点金属はシリ
コンやアルミニウム等の特定の物質上のみに成長し、５
ｉ０２等の上には形成されないという特性があることか
ら、この特性を利用してＳｉｎ、等よりなる無機絶縁膜
から接続孔を通して露出するシリコン（半導体基板）や
アルミニウム（金属配線）上にのみタングステン等の高
融点金属を成長させるというものであり、接続孔に高融
点金属を入れて成長させる方法を採っているので、上記
の従来技術に比べてカバレジが極めて良好となるという
利点がある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような高融点金属の選択気相成長法
を用いて製造された半導体装置に対して本発明者は以下
の問題点を発見した。

すなわち、高融点金属を選択的に気相成長させる際に、
該高融点金属が付着しないと考えられていた５ｉ０２等
よりなる無機絶縁膜上に、該高融点金属が稀に付着する
ことがあるということを発見した。この無機絶縁膜上へ
の高融点金属の付着をそのままにしておくことは品質的
に問題があるのでこの高融点金属を無機絶縁膜上から除
去しなければならないが、追加エッチ等の工程が必要と
され、製造プロセスが煩雑となり好ましくない。

本発明は係る問題点に鑑みなされたものであって、製造
プロセスの簡略化が図られた半導体装置の製造方法を提
供することを目的としている。

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明らかに
なるであろう。

［課題を解決するための手段］ 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、高融点金属を半導体基板かつ／または金属配
線上の任意の部位にのみ選択的に気相成長させるにあた
り、前記任意の部位以外の部位を、選択気相成長時の温
度に耐え得る耐熱性を有する有機膜で覆うようにしたも
のである。

［作用］ 上記した手段によれば、高融点金属を半導体基板かつ／
または金か配線上の任意の部位にのみ選択的に気相成長
させるにあたり、前記任意の部位以外の部位を、選択気
相成長時の温度に耐え得る耐熱性を有する有機膜で覆う
ようにしたので、高融点金属の高温なる選択気相成長時
において、有機膜が溶融することなく選択マスクとして
の機能を充分果たすと共に、そのマ入りには有機膜の特
性から該高融点金属が付着・成長することはないという
作用によって、この任意の部位以外の部位に付着してい
た高融点金属の除去工程が不要となり、製造プロセスの
簡略化を図るという上記目的が達成されることになる。

［実施例コ 以下、本発明に係る半導体装置の製造方法の実施例を図
面を参照しながら説明する。

第１図には本発明に係る半導体装置の製造方法の第１の
実施例を適用して得られた半導体装置が示されている。

この第１の実施例の半導体装置では、例えばアルミニウ
ムよりなる金属配線１の任意の位置にコンタクトするス
ルーホールには１選択気相成長により形成された、例え
ばタングステンよりなる高融点金、［６が充填（成長）
されており、この第１の実施例の半導体装置にあっては
、このスルーホール以外の部位には選択気相成長時の温
度に耐え得る耐熱性を有すると共に上記高融点金、＠６
が付着・成長することのない、例えばポリイミド系樹脂
（Ｐ　ｉ　Ｑ　；商標）よりなる有機膜３が途中工程に
おいて被膜されている。

以下、上記実施例の半導体装置の製造方法の一例を第２
図（ａ）〜第２図（ｆ）に基づいて説明する。

先ず、例えばシリコンよりなる半導体基板５上の全面に
、例えばＳｉｎ、よりなる無機層間絶縁膜２，４００〜
４５０℃迄の耐熱性を有する例えばポリイミド系樹脂よ
りなる有機膜３．０２反応性イオンエツチング耐性を有
するＳｉ含有ホトレジスト４をその順で順次塗付、成膜
し１次いで周知のホトリソ技術により感光、現像して金
属配線１上の任意の位置のスルーホールパターンをＳｉ
含有ホトレジスト４に転写し、第２図（ａ）に示される
状態とする。

次に、０２反応性ドライエツチング技術により上記Ｓｉ
含有ホトレジスト４上のパターンを下層の有機膜３に転
写し、第２図（ｂ）に示される状態とする。

次に、レジスト除去液を用いてＳｉ含有ホトレジスト４
を剥離し、第２図（Ｑ）に示される状態とする。

次に、有機膜３を加工マスクとしたＣＦ４系ガス中にお
ける反応性イオンエツチング技術により。

無機層間絶縁膜２に上記スルーホールパターンを透孔し
、第２図（ｄ）に示される状態とする。

次に、上記有機膜３を残した状態、すなわちスルーホー
ルパターン以外の部位を有機膜３で覆った状態で、例え
ばタングステンよりなる高融点金属の選択気相成長を約
３００〜３５０℃の温度で行ない、透孔部にのみ選択的
にタングステンを成長させ、第２図（ｅ）に示される状
態とする。ここで、ポリイミド系樹脂３の耐熱温度は上
述の如く４００〜４５０℃となっているので、該ポリイ
ミド系樹脂３が選択気相成長時に溶融することはなく、
しかも該ポリイミド系樹脂３にはその特性上タングステ
ン６が付着・成長することはないので、タングステン６
のアルミニウム１とポリイミド系樹脂３とに対する選択
性が良好に確保され得るようになっている。

次いで、有機膜３をヒドラジンヒトラードとエチレンジ
アミンとの混合液によりエッチ除去して第２図（ｆ）に
示される状態とし、電極７を形成すると第１図に示され
る半導体装置が得られることになる。

その結果、上記第１の実施例の半導体装置の製造方法に
よれば次のような効果を得ることができる。

すなわち、タングステンよりなる高融点金属をアルミニ
ウムよりなる金属配ＩｊＡｌ上の任意の部位（スルーホ
ール内）にのみ選択的に気相成長させるにあたり、前記
任意の部位（スルーホール内）以外の部位を、選択気相
成長時の温度に耐え得る耐熱性を有するポリイミド系樹
脂よりなる有機膜３で覆うようにしたので、高融点金属
の高温なる選択気相成長時において、有機膜３が溶融す
ることなく選択マスクとしての機能を充分果たすと共に
、そのマスクには有機膜３の特性から該高融点金属が付
着・成長することはないという作用によって、この任意
の部位（スルーホール内）以外の部位に付着していた高
融点金属の除去工程が不要となり、製造プロセスの簡略
化を図ることが可能となる。

なお、この第１の実施例においては、万が一ポリイミド
系樹脂３上にタングステンが付着するような間違いがあ
った場合のことも考えて、該ポリイミド系樹脂３を除去
するようにしているが、このポリイミド系樹脂３を除去
せずに残したまま電極７を形成し、第３図に示される半
導体装置とすることも勿論可能である。この場合１層間
膜として平坦性に優れたポリイミド系樹脂１３を用いる
ようにしているので、多層構造をなす半導体装置の加工
性がさらに向上されるという効果も得られるようになっ
ている。

第４図には本発明に係る半導体装置の製造方法の第２の
実施例を適用して得られた半導体装置が示されている。

この第２の実施例の半導体装置が先の第１の実施例のそ
れと違う点は、無機絶縁膜２の機能をポリイミド系樹脂
よりなる有機膜２３に持たせるようにした、すなわち無
機絶縁膜２を不要とした点である。

この第２の実施例の半導体装置の製造方法の一例を第５
図（ａ）〜第５図（ｃ）に基づいて説明する。

先ず、例えばシリコンよりなる半導体基板５上の全面に
、４００〜４５０℃迄の耐熱性を有する例えばポリイミ
ド系樹脂よりなる有機膜２３を塗付、成膜し、第５図（
ａ）に示される状態とする。

次いで、０２反応性イオンエツチング耐性を有するＳｉ
含有ホトレジスト１４を塗付し、周知のホトリソ技術に
より感光、現像して金属配線１上の任意の位置のスルー
ホールパターンをＳｉ含有ホトレジスト１４に転写し、
第Ｓ図（ｂ）に示される状態とする。

次に、０２反応性トライエツチング技術により上記Ｓｉ
含有ホトレジスト１４上のパターンを下層の有機膜２３
に転写し、その後レジスト除去液を用いてＳｉ含有ホト
レジスト１４を剥離して第５図（ｃ）に示される状態と
する。

次いで、この状態、すなわちスルーホールパターン以外
の部位を有機膜２３で覆った状態で５例えばタングステ
ンよりなる高融点金属の選択気相成長を約３００〜３５
０　’Ｃの温度で行ない５透孔部にのみ選択的にタング
ステン１６を成長させると、第４図に示される半導体装
置が得られることになる。

このように、第２の実施例においても上記第１の実施例
の半導体装置の製造方法によるのと同様な効果、すなわ
ち任意の部位（スルーホール内）以外の部位に付着して
いた高融点金属の除去工程が不要となり、製造プロセス
の簡略化を図ることが可能となるという効果が得られる
ようになっている。

そして、第３の実施例として、第４図に示される半導体
装置の有機膜２３をヒドラジンヒトラードとエチレンジ
アミンとの混合液によりエッチ除去すれば、第６図に示
される柱状を形成することができる。

この柱状の形成は、従来においてはリフトオフ法により
なさ肛でおり異物等の付着があり量産性に乏しいという
問題点があったが、この第３の実施例の製造方法により
形成すればそのような問題が回避されるという利点があ
る。

第７図には本発明に係る半導体装置の製造方法の第４の
実施例を適用して得られた半導体装置が示されている。

この第４の実施例の半導体装置にあっては、選択気相成
長により形成されたタングステンよりなる高融点金属が
半導体チップ１５の上面より突出しており、ポンディン
グパッド２６として機能している。

この第４の実施例の半導体装置の製造は、先ず、例えば
シリコンよりなる半導体基板５上の全面に、例えばＳ　
ｉ　Ｏ，よりなる無機層間絶縁膜１２．４００〜４５０
℃迄の耐熱性を有する例えばポリイミド系樹脂よりなる
有機膜３３、Ｓｉ含有ホトレジストをその順で順次塗付
、成膜し、次いで周知のホトリソ技術により感光、現像
して金属配線１上の任意の位置のスルーホールパターン
をＳｉ含有ホトレジストに転写し、次に、０２反応性ド
ライエツチング技術により上記Ｓｉ含有ホトレジスト上
のパターンを下層の有機膜３３に転写し、次に、レジス
ト除去液を用いてＳｉ含有ホトレジストを剥離し、有機
膜３３を加工マスクとしたＣＦ、系ガス中における反応
性イオンエツチング技術により、無機層間＃＠縁膜１２
に上記スルーホールパターンを透孔し、次に、上記有機
膜３３を残した状態、すなわちスルーホールパターン以
外の部位を有機膜３３で覆った状態で、例えばタングス
テンよりなる高融点金属の選択気相成長を約３００〜３
５０’Ｃの温度で行ない、透孔部にのみ選択的にタング
ステンを成長させ、第８図に示される状態とする。

そして、有機膜３３をヒドラジンヒトラードとエチレン
ジアミンとの混合液によりエッチ除去し、この除去によ
り突呂するタングステンよりなるポンディングパッド２
６にインナーリード３０を接続すると第７図に示される
半導体装置が得られることになる。

このように、本発明は上記ボンディング技術に対しても
応用することが可能となっている。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが１本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

例えば、上記各実施例においては、専ら金属配線１にコ
ンタクトするスルーホールに対しての適用例が述べられ
ているが、本発明は半導体基板５表面に形成される拡散
層にコンタクトするコンタクトホールに対しても同様に
適用可能である。

また、上記各実施例においては、高融点金属６゜１６．
２６をタングステンとしているがタングステンに限定さ
れるものではなく、選択気相成長を行ない得る高融点金
属であれば何でも良い。

また、半導体基板５をシリコン、金属配線１をアルミニ
ウムとしているがこれらに限定されるものではなく、要
は高融点金属の選択気相成長性が良い材質であればなん
でも良い。

また同様に、有機膜３，１３，２３．３３をポリイミド
系樹脂としているがポリイミド系樹脂に限定されるもの
ではなく、高融点金属の選択気相成長時の温度に耐え得
る耐熱性を有すると共に高融点金属の付着・成長がなさ
れない有ｉａ膜であれば何でも良い。

さらにまた、無機絶縁膜２，１２を５ｉｎ２としている
がプラズマ酸化膜の３層膜等を用いることも可能である
。

［発明の効果］ 水頭において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである
。

すなわち、高融点金属を半導体基板かつ／または金属配
線上の任意の部位にのみ選択的に気相成長させるにあた
り、前記任意の部位以外の部位を、選択気相成長時の温
度に耐え得る耐熱性を有する有機膜で覆うようにしたの
で、高融点金属の高温なる選択気相成長時において、有
機膜が溶融することなく選択マスクとしての機能を充分
果たすと共に、そのマスクには有機膜の特性から該高融
点金属が付着・成長することはない。その結果、この任
意の部位以外の部位に付着していた高融点金属の除去工
程が不要となり５製造プロセスの簡略化を図ることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る半導体装置の製造方法の第１の実
施例を適用して得られた半導体装置の縦断面図、 第２図（ａ、　）〜第２図（ｆ）は同上第１の実施、例
の各工程図、 第３図は、本発明に係る半導体装置の製造方法の第１の
実施例を応用して得られた半導体装置の縦断面図、 第４図は本発明に係る半導体装置の製造方法の第２の実
施例を適用して得られた半導体装置の縦断面図、 第５図（ａ）〜第５図（ｃ）は同上第２の実施例の各工
程図、 第６図は本発明に係る半導体装置の製造方法の第３の実
施例を適用して得られた半導体装置の縦断面図、 第７図は本発明に係る半導体装置の製造方法の第４の実
施例を適用して得られた半導体装置の縦断面図、 第８図は同上第４の実施例の工程図である。 １・・・・金属配線、３，１３，２３．３３・・・・有
機膜、５・・・・半導体基板、６，１６．２６・・・・
高融点金属。 第　　２　　図 （ｂ） 第 ２ 図 （（１） 第 図 第 図 第 図 ＋０１

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．　高融点金属を半導体基板かつ／または金属配線上
   の任意の部位にのみ選択的に気相成長させるにあたり、
   前記任意の部位以外の部位を、選択気相成長時の温度に
   耐え得る耐熱性を有する有機膜で覆うようにしたことを
   特徴とする半導体装置の製造方法。
2. ２．　前記有機膜はポリイミド系樹脂であることを特徴
   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．　前記高融点金属はタングステンであることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の半導体
   装置の製造方法。