JPH0494541A - 配線の形成方法 - Google Patents
配線の形成方法Info
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- JPH0494541A JPH0494541A JP21240790A JP21240790A JPH0494541A JP H0494541 A JPH0494541 A JP H0494541A JP 21240790 A JP21240790 A JP 21240790A JP 21240790 A JP21240790 A JP 21240790A JP H0494541 A JPH0494541 A JP H0494541A
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Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- 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】
口産業上の利用分野〕
本発明は、半導体集積回路装置に関し、特に、熱ストレ
ス等によって発生する断線不良に対して、耐性の大きい
アルミ配線の形成方法に関する。
ス等によって発生する断線不良に対して、耐性の大きい
アルミ配線の形成方法に関する。
最近半導体集積回路において、経時変化にてアルミ配線
が断線する不良が発生する。この原因は、アルミ配線が
それをとり囲む層間絶縁膜からの応力を受けて、アルミ
原子が局所的に移動する結果断線してしまうと推定され
る。これは特に配線幅が約１．５μｍ以下の微細配線に
おいて顕著であり、半導体集積回路の高集積化の障害と
なっている。
が断線する不良が発生する。この原因は、アルミ配線が
それをとり囲む層間絶縁膜からの応力を受けて、アルミ
原子が局所的に移動する結果断線してしまうと推定され
る。これは特に配線幅が約１．５μｍ以下の微細配線に
おいて顕著であり、半導体集積回路の高集積化の障害と
なっている。
この対策として従来より検討、採用されている方法を説
明する。第２図は従来の配線形成方法を示す工程順の半
導体チップの断面図である。第２図（ａ）において、半
導体基板１上に層間絶縁膜であるリンカラス膜２がつけ
られており、その上層に配線層とすべき約１μｍ厚のア
ルミ膜３がつけられている。つきに、スパッタ法を用い
て第２図（ｂ）のように、約１０００大写のタングステ
ン膜４をつける。つきに同図（Ｃ）のように、フォトリ
ンクラフィ法を用いて配線領域をフォトレジスト６てマ
スクする。つぎに同図（ｄ）のように、主に塩素カスを
用いたりアクティブイオンエッチ法にて、フォトレジス
トから露出したタングステン４およびその下のアルミ３
を食刻する。つきに同図（ｅ）のように、酸素カスプラ
ズマを用いたプラズマエツチング法にてフォトレジスト
６を除去する。
明する。第２図は従来の配線形成方法を示す工程順の半
導体チップの断面図である。第２図（ａ）において、半
導体基板１上に層間絶縁膜であるリンカラス膜２がつけ
られており、その上層に配線層とすべき約１μｍ厚のア
ルミ膜３がつけられている。つきに、スパッタ法を用い
て第２図（ｂ）のように、約１０００大写のタングステ
ン膜４をつける。つきに同図（Ｃ）のように、フォトリ
ンクラフィ法を用いて配線領域をフォトレジスト６てマ
スクする。つぎに同図（ｄ）のように、主に塩素カスを
用いたりアクティブイオンエッチ法にて、フォトレジス
トから露出したタングステン４およびその下のアルミ３
を食刻する。つきに同図（ｅ）のように、酸素カスプラ
ズマを用いたプラズマエツチング法にてフォトレジスト
６を除去する。
次に水素カス中で、約４５０℃３０分程度のフォーミン
ク処理を行い、素子の安定化をする。
ク処理を行い、素子の安定化をする。
この従来の方法において生じる問題は、まず第１に、タ
ングステン等の高融点金属とアルミとの積層膜のドライ
エツチング後に配線か腐食し易いため製造上の不良率が
大きいことである。腐食の原因は塩素系ガスがドライエ
ツチング後スとして用いられる結果、塩化物が、配線の
側面やレジスト表面に付着し、基板が大気に曝露された
時、塩化物が大気中の水分と反応してイオン化し、配線
を腐食させることにあるが、特に、配線構造が異種金属
の積層構造となっているとその接合面での起電力によっ
てイオン反応が加速され、さらに腐食が激しくなるため
である。
ングステン等の高融点金属とアルミとの積層膜のドライ
エツチング後に配線か腐食し易いため製造上の不良率が
大きいことである。腐食の原因は塩素系ガスがドライエ
ツチング後スとして用いられる結果、塩化物が、配線の
側面やレジスト表面に付着し、基板が大気に曝露された
時、塩化物が大気中の水分と反応してイオン化し、配線
を腐食させることにあるが、特に、配線構造が異種金属
の積層構造となっているとその接合面での起電力によっ
てイオン反応が加速され、さらに腐食が激しくなるため
である。
また第２の問題点として、配線形成後の４５０℃程度の
加熱、いわゆるフォーミンク処理によって、配線側面か
ら異常な大きさのヒロックが発生し易く、配線間の短絡
不良を引き起し易いことである。これはアルミ配線の上
層と下層が膜で覆われているために、フォーミンク処理
による熱ストレスがアルミ配線の側面に集中するためで
ある。
加熱、いわゆるフォーミンク処理によって、配線側面か
ら異常な大きさのヒロックが発生し易く、配線間の短絡
不良を引き起し易いことである。これはアルミ配線の上
層と下層が膜で覆われているために、フォーミンク処理
による熱ストレスがアルミ配線の側面に集中するためで
ある。
本発明の配線の形成方法においては、アルミ膜のドライ
エツチング時にはアルミ膜の単層膜のみを加工し、その
後アルミ膜をスパッタエツチング法にてクリーニングし
た後、タングステン、チタン、モリブデン等の高融点金
属を基板全面につけ、加熱し、アルミ表面を合金化した
後に高融点金属のみを除去することを備えている。
エツチング時にはアルミ膜の単層膜のみを加工し、その
後アルミ膜をスパッタエツチング法にてクリーニングし
た後、タングステン、チタン、モリブデン等の高融点金
属を基板全面につけ、加熱し、アルミ表面を合金化した
後に高融点金属のみを除去することを備えている。
＝実施例〕
次に本発明について図面を参照して説明する。
第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施例を説明するた
めの工程順の半導体チップの断面図である。第１図（ａ
）において、半導体基板ｌ上にリンガラス層２を形成し
、その上にアルミ配線３を形成する。
めの工程順の半導体チップの断面図である。第１図（ａ
）において、半導体基板ｌ上にリンガラス層２を形成し
、その上にアルミ配線３を形成する。
つぎに、ＲＦエッチ室の付いたスパッタ装置を用い、同
図（ｂ）のように、まず基板表面を全面に約１０００人
程度ＲＦエッチする。これによってアルミ表面の酸化皮
膜が除去されるため、後でアルミ表面を均一に合金化す
ることができる。条件は枚葉処理型でアルゴンガス圧１
０ｍｔｏｒｒ２００Ｗで１分間行った。次にアルミ配線
表面を酸化させないために大気に露呈することなく、同
図（ｃ）のように、スパッタ法にてタングステン膜４を
約１０００人つける。この時の条件は、枚葉処理型でア
ルゴンガス圧を８ｍｔｏｒｒとし、高周波電力を１、Ｏ
ＫＷ投入し、６０秒間処理した。つぎに、炉芯管型加熱
装置にて窒素雰囲気中で４００℃１時間の加熱を行った
。これによってアルミ配線表面に約５００Ａ程度の深さ
までアルミ−タングステン合金層５が形成できた。つぎ
に枚葉型プラズマエツチング装置を用いて、同図（ｄ）
のように、タングステン４の除去を行った。条件はＳＦ
６のカス圧を０．５ｔｏｒｒとし、基板加熱１００℃高
周波電力を２００Ｗ投入し、１分間処理した。
図（ｂ）のように、まず基板表面を全面に約１０００人
程度ＲＦエッチする。これによってアルミ表面の酸化皮
膜が除去されるため、後でアルミ表面を均一に合金化す
ることができる。条件は枚葉処理型でアルゴンガス圧１
０ｍｔｏｒｒ２００Ｗで１分間行った。次にアルミ配線
表面を酸化させないために大気に露呈することなく、同
図（ｃ）のように、スパッタ法にてタングステン膜４を
約１０００人つける。この時の条件は、枚葉処理型でア
ルゴンガス圧を８ｍｔｏｒｒとし、高周波電力を１、Ｏ
ＫＷ投入し、６０秒間処理した。つぎに、炉芯管型加熱
装置にて窒素雰囲気中で４００℃１時間の加熱を行った
。これによってアルミ配線表面に約５００Ａ程度の深さ
までアルミ−タングステン合金層５が形成できた。つぎ
に枚葉型プラズマエツチング装置を用いて、同図（ｄ）
のように、タングステン４の除去を行った。条件はＳＦ
６のカス圧を０．５ｔｏｒｒとし、基板加熱１００℃高
周波電力を２００Ｗ投入し、１分間処理した。
これによって、アルミと合金化したタングステンはその
ままで、配線を覆っている部分および配線間のタングス
テンを除去することがてきた。配線形状はほぼ元と同様
であった。この後、素子・配線の安定化のためのフォー
ミング処理を行った。
ままで、配線を覆っている部分および配線間のタングス
テンを除去することがてきた。配線形状はほぼ元と同様
であった。この後、素子・配線の安定化のためのフォー
ミング処理を行った。
この時、配線表面がアルミ・タングステン合金となって
いるためヒロックの発生はなかった。
いるためヒロックの発生はなかった。
なお、上記のタングステンの代わりにチタンやモリブデ
ンなどの高融点金属を同様に用いることも可能である。
ンなどの高融点金属を同様に用いることも可能である。
この時配線上に付ける方法及び膜厚はタングステンと同
様でよい。また、合金形成後のタングステン、チタンあ
るいはモリブデンの除去方法としては上述したＳ Ｆ
ｅガスを用いたプラズマエッチング法だけでなく、溶液
にて行うことも可能である。この際、アンモニア水２％
過酸化水素水５０％を含んだ水溶液にて１０分間処理す
ることによって行うことができた。
様でよい。また、合金形成後のタングステン、チタンあ
るいはモリブデンの除去方法としては上述したＳ Ｆ
ｅガスを用いたプラズマエッチング法だけでなく、溶液
にて行うことも可能である。この際、アンモニア水２％
過酸化水素水５０％を含んだ水溶液にて１０分間処理す
ることによって行うことができた。
以上説明したように本発明は、アルミ配線のエツチング
の時、アルミ単層膜のみエツチングするため不良発生率
の低い安定した製造が可能であると共に、配線表面をア
ルミとタングステン等の高融点金属との合金とすること
が既存の装置を用いてできるため、低コストで高い信頼
性をもった配線を形成することができる効果がある。
の時、アルミ単層膜のみエツチングするため不良発生率
の低い安定した製造が可能であると共に、配線表面をア
ルミとタングステン等の高融点金属との合金とすること
が既存の装置を用いてできるため、低コストで高い信頼
性をもった配線を形成することができる効果がある。
ル ミ
・タングステン合金、
Claims (1)
- 半導体基板上にアルミを主成分とするアルミ配線を形
成し、つぎに気相中のクリーニングドライエッチングに
より前記アルミ配線表面の酸化皮膜を除去し、つぎに前
記酸化皮膜除去後の基板を大気中に露呈することなくス
パッタ法によりチタン、タングステンまたはモリブデン
などの高融点金属膜を前記アルミ配線を含む基板に被着
し、つぎに窒素雰囲気中の加熱により前記アルミ配線表
面の高融点金属と配線との接触面にこの両者の合金膜を
形成し、つぎにプラズマエッチング法またはウェットエ
ッチング法により前記基板および前記合金膜表面の高融
点金属膜を除去することを特徴とする配線の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21240790A JPH0494541A (ja) | 1990-08-10 | 1990-08-10 | 配線の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21240790A JPH0494541A (ja) | 1990-08-10 | 1990-08-10 | 配線の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0494541A true JPH0494541A (ja) | 1992-03-26 |
Family
ID=16622077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21240790A Pending JPH0494541A (ja) | 1990-08-10 | 1990-08-10 | 配線の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0494541A (ja) |
-
1990
- 1990-08-10 JP JP21240790A patent/JPH0494541A/ja active Pending
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