JPH05218017A - 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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JPH05218017A
JPH05218017A JP4305303A JP30530392A JPH05218017A JP H05218017 A JPH05218017 A JP H05218017A JP 4305303 A JP4305303 A JP 4305303A JP 30530392 A JP30530392 A JP 30530392A JP H05218017 A JPH05218017 A JP H05218017A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体本体の表面に複数個のアルミニウムト
ラックを設け、これらのアルミニウムトラックをアルミ
ニウム化合物によって横方向で互に絶縁することにより
半導体装置を製造する。 【構成】 半導体本体(2)の表面 (1)上にアルミニウム
含有層 (3)を堆積し、層(3)に導体トラック (4)をエッ
チングにより設け、次いで導体トラックの間に絶縁性ア
ルミニウム化合物 (6)を、該化合物の層 (7)を堆積した
後に層 (7)をバルク削減処理によって導体トラック (4)
まで除去することにより設け、化合物 (6)上に絶縁層(1
1)を堆積し、この層に接点窓(13),(14) を層 (3)までエ
ッチングすることにより設けて導体トラック (4)と局部
的に接触させる。層 (7)を堆積する前に、導体トラック
(4)に頂部層 (8)を設け、前記堆積の後に頂部層 (8)を
実際上除去できない研磨処理によって、化合物 (6)を再
び頂部層 (8)まで除去する。 【効果】 集積密度の極めて高い集積回路（VLSI）に使
用するのに適した互に絶縁された導体トラック(4)を作
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体本体の表面上に
アルミニウム含有層を堆積し、このアルミニウム含有層
に複数個の導体トラックをエッチングにより設け、次い
で導体トラックの間に絶縁性アルミニウム化合物を、該
アルミニウム化合物の層を堆積し、次いでこの層をバル
ク削減処理によって前記導体トラックまで除去すること
により設け、前記絶縁性アルミニウム化合物の絶縁材料
層を堆積し、この層に接点窓を前記アルミニウム含有層
までエッチングすることにより設けて前記導体トラック
と局部的に接触させることにより、半導体装置を製造す
る方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】上述の方法により、半導体本体の表面の
上で、導体トラックが横方向で酸化アルミニウムまたは
窒化アルミニウムのような絶縁性アルミニウム化合物に
よって互いに絶縁されている平面金属化構造が実現され
る。従来、このような平面金属化構造は、半導体本体の
表面上にアルミニウム層を堆積し、次いでこのアルミニ
ウム層を陽極酸化処理して局部的に酸化アルミニウムに
転化することによって、製造されている。
【０００３】このような湿式陽極酸化処理は完全には異
方的に行われないので、アルミニウム層の横方向におけ
る酸化は厚さ方向における酸化とほぼ同じ速さで進行す
る。その結果、集積密度の極めて大きい集積回路（VLS
I）に使用するのに適した導体トラックは、このような
方法では製造することができなかった。上述の方法で
は、複数個の導体トラックをエッチングにより形成し、
次いで導体トラックの間の空間に絶縁性アルミニウム化
合物を充填する。このようにして、上述のような集積回
路に適した平面金属化構造を実際に製造することができ
る。
【０００４】アルミニウム含有層は純アルミニウム層で
あってもよく、あるいは１種または２種以上の他の元素
を少量アルミニウムに添加してその性質を改善したアル
ミニウム含有層であってもよい。普通は、例えば、ケイ
素基板からのケイ素がアルミニウム含有層に溶解するの
を防止するために数重量％のケイ素を添加し、このアル
ミニウム含有層におけるエレクトロマイグレーション効
果を抑制するために数重量％の銅を添加するのが普通で
ある。しかし、これらの添加元素は上述の陽極酸化処理
を困難にする。例えば、銅はシュウ酸に溶解するので、
望ましくない多孔質酸化アルミニウム層が形成する。
【０００５】欧州特許EP-A- 第241,729 号( 米国特許第
4,767,724 号) 明細書は、冒頭に記載した方法におい
て、先ず堆積した酸化アルミニウム層を平坦にして、該
層が半導体本体の表面にほぼ平行に延在する平坦な表面
を有するようにすることを開示している。次いで、この
酸化アルミニウム層を導体トラックまでエッチング除去
する。このようにて平坦な表面を有する金属化構造が得
られる。
【０００６】次いで、この表面上に比較的薄い酸化アル
ミニウム層および比較的厚い酸化ケイ素層を堆積する。
比較的薄い酸化アルミニウム層は、酸化ケイ素層に接点
窓をエッチングにより形成する際に、エッチングストッ
パとして作用する。酸化ケイ素層に接点窓をエッチング
により形成した後に、接点窓の内側の薄い酸化アルミニ
ウム層をエッチング除去する。
【０００７】集積密度の極めて大きい集積回路（VLSI）
に使用するのに適した導体トラックは既知方法によって
製造することができるが、このように平坦にし、次いで
平坦になった酸化アルミニウム層をアルミニウム導体ト
ラックまでエッチング除去するのは、制御が困難な処理
である。酸化アルミニウムは塩化ホウ素を含有するプラ
ズマ中でエッチングする。エッチング処理の終了時点で
酸化アルミニウムがアルミニウム導体トラックから丁度
除去された場合には、これらの導体トラックも上述のプ
ラズマ中でエッチングされる。このようなエッチング処
理は半導体本体の全表面についてみて何処でも等しい速
さで行われる訳ではないので、導体パターンは局部的に
望ましくない程度まで強くエッチングされることがあ
る。同様な問題は、エッチングストッパとして作用しか
つ酸化ケイ素層のエッチング後に接点窓の内側になお存
在する比較的薄い酸化アルミニウム層をエッチング除去
しようとする場合にも起る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は従来方
法における上述の欠点を解決することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、冒頭に記載し
た半導体装置の製造方法において、前記絶縁性アルミニ
ウム化合物の層を堆積する前に、前記導体トラックに頂
部層を設け、前記堆積の後に前記頂部層の材料を実質的
に除去しない研摩処理によって、前記絶縁性アルミニウ
ム化合物を再び前記頂部層まで除去することを特徴とす
ることによって、上述の目的を達成する。
【００１０】表面における凸凹はこの研摩処理によって
消失する。従って、先ず絶縁性アルミニウム化合物の層
を平坦にする必要はなく、この層は研摩処理によって除
去される。頂部層の材料は研摩処理によって実質的に除
去されないので、バルク削減作用は頂部層に到達した時
点で自動的に止まる。そこで導体トラックの間に存在す
る絶縁性アルミニウム化合物はこれらの導体トラックに
よって保護される。このようにして、頂部層を有する導
体トラックおよび該導体トラックの間に位置するアルミ
ニウム化合物によって区切られ、ほぼ平坦な表面を有す
る構造が生成する。
【００１１】この平面構造の上に、酸化ケイ素、窒化ケ
イ素、またはオキシ窒化ケイ素のような絶縁材料の層を
堆積し、次いでこの層に接点窓（コンタクトホール）を
エッチングにより形成する。このようなコンタクトホー
ルをエッチングにより形成するのに使用される通常のエ
ッチング処理は、アルミニウムおよびアルミニウム化合
物の上で自動的に止まるのが普通である。従って、本発
明方法を使用する場合には、酸化ケイ素層の下に特別な
エッチングストッパ層を設ける必要はない。
【００１２】アルミニウム含有層に導体トラックを形成
した後に、頂部層を設けることができる。しかし、アル
ミニウム含有層に導体トラックを形成する前に、アルミ
ニウム含有層に頂部層を設け、アルミニウム含有層およ
び頂部層の両方に導体トラックを形成するのが好まし
い。従って、導体トラックのパターンを先ず頂部層に、
次いでアルミニウム含有層に形成するのが好ましい。頂
部層に設けたパターンはアルミニウム含有層をパターン
化するためのエッチングマスクとして使用することがで
きる。この結果、有機成分を含有していないマスクを使
用して、アルミニウム含有層をエッチングしてパターン
を形成することができる。このようにして、アルミニウ
ム含有層の上における望ましくない重合体の形成が回避
される。
【００１３】なお、頂部層としては、導体トラック上に
堆積する絶縁層と同じ材料、例えば酸化ケイ素からなる
層を堆積するのが好ましい。この場合には、上側の絶縁
材料層に接点窓をエッチングによって形成する間に、接
点窓の区域において、アルミニウム導体トラックの頂部
層も自動的にエッチング除去される。
【００１４】上述のエッチングマスクとして作用させる
には、厚さ１０〜100 nmの酸化ケイ素頂部層を堆積する
のが好ましい。酸化ケイ素の頂部層は、酸化ケイ素粉末
を含有しかつリン酸のような酸によってph値を３〜４に
したスリを使用して研摩処理を行う場合には、この研摩
処理中に実質的に除去されることはない。
【００１５】
【実施例】次に、本発明を図面を参照して実施例につい
て説明する。図１〜６は本発明の半導体装置の製造方法
における逐次の段階を示す。先ず、半導体本体２の表面
１の上にアルミニウム含有層３を堆積し、この層３をエ
ッチングして導体トラック４を形成する。このために、
アルミニウム含有層３に常法によりホトレジストマスク
を設け、次いでアルミニウム含有層３を普通の塩素含有
プラズマ中でエッチングする。
【００１６】アルミニウム含有層３は純アルミニウム層
であってもよく、あるいは１種または２種以上の他の元
素を少量アルミニウムに添加してその性質を改善したア
ルミニウム含有層であってもよい。普通は、例えば、ケ
イ素基板からのケイ素がアルミニウム含有層に溶解する
のを防止するために数重量％のケイ素を添加し、このア
ルミニウム含有層におけるエレクトロマイグレーション
効果を抑制するために数重量％の銅を添加するのが普通
である。
【００１７】次いで、酸化アルミニウムまたは窒化アル
ミニウムのような絶縁性アルミニウム化合物６の層７
を、例えば通常ＣＶＤ（化学的気相蒸着) 法またはスパ
ッタ堆積法によって堆積し、次いで層７をバルク削減処
理によって再び導体トラック４まで除去することによ
り、絶縁性アルミニウム化合物６を導体トラック４と４
との間に堆積する。
【００１８】このようにして、半導体本体２の表面１の
上で、アルミニウム導体トラック４が横方向で絶縁アル
ミニウム化合物６によって互いに絶縁されている平面金
属化構造が実現される。従来、このような平面金属化構
造は、半導体本体の表面上にアルミニウム層を堆積し、
次いでこのアルミニウム層を陽極酸化処理、例えばシュ
ウ酸中で陽極酸化処理して局部的に酸化アルミニウムに
転化することによって、製造されている。
【００１９】このような湿式陽極酸化処理は完全には異
方的に行われないので、アルミニウム層の横方向におけ
る酸化は厚さ方向における酸化とほぼ同じ速さで進行す
る。従って、集積密度の極めて大きい集積回路（VLSI）
に使用するのに適した導体トラックは、このような方法
では製造することができなかった。複数個の導体トラッ
クをエッチングにより形成し、次いで導体トラックの間
の空間に絶縁性アルミニウム化合物を充填する。上述の
方法によって、上述のような集積回路に適した平面金属
化構造を実際に製造することができる。
【００２０】本発明においては、絶縁性アルミニウム化
合物の層７を堆積する前に、導体トラック４に頂部層８
を設け、前記堆積の後に頂部層８を実質的に除去するこ
とができない研磨処理によって、絶縁性アルミニウム化
合物の層７を再び頂部層８まで除去する。表面９におけ
る凸凹はこの研摩処理によって消失する。従って、アル
ミニウム化合物６を研磨処理によって除去する前に、絶
縁性アルミニウムの層７を平坦にする必要はない。
【００２１】頂部層８の材料は研摩処理によって実質的
に除去されないので、材料の削減は頂部層８に到達した
時点で自動的に止まる。そこで導体トラック４と４との
間に存在する絶縁性アルミニウム化合物６はこれらの導
体トラック４によって保護される。このようにして、頂
部層８を有する導体トラック４および該導体トラック４
と４との間に位置するアルミニウム化合物６によって区
切られ、ほぼ平坦な表面10を有する構造が生成する。
【００２２】この平面構造の上に、絶縁層11、例えば酸
化ケイ素、窒化ケイ素、またはオキシ窒化ケイ素の絶縁
層を堆積し、次いで絶縁層11の上にホトマスク12を設
け、その後に絶縁層11に接点窓（コンタクトホール)13
、14をエッチングによって形成する。このようなコン
タクトホールを形成する通常のエッチング処理は、アル
ミニウムおよびアルミニウム化合物の位置で自動的に止
まるのが普通である。従って、本発明方法を使用する場
合には、酸化ケイ素層の下に特別なエッチングストッパ
層を設ける必要はない。
【００２３】図５には２種のコンタクトホールを示す。
左側のコンタクトホール13は導体トラック４および絶縁
層６の上に重なり、頂部層８の一部はなお酸化ケイ素層
11の下に存在する。右側のコンタクトホール14は導体ト
ラック４の両側の絶縁層６の上に重なり、頂部層８はこ
の導体トラックから完全に除去されている。
【００２４】そこで、導体トラック４と絶縁層11上に設
けた第２パターンの導体トラック15とを、接点窓13、14
を介して局部的に接触させることができる。このパター
ンは、例えば、常法でチタン−タングステン合金の障壁
層16にアルミニウム層17として形成される。
【００２５】頂部層８はアルミニウム含有層３に導体ト
ラック４を形成した後でなければ設けることができな
い。しかし、アルミニウム含有層３に導体トラック４を
形成する前に、頂部層８を形成する材料からなる層18を
アルミニウム含有層３に設け、アルミニウム含有層３と
この層18の両方に導体トラック４を形成するのが好まし
い。
【００２６】従って、導体トラック４のパターンを先ず
層18に形成し、その後にアルミニウム含有層３に形成す
る。そこで、層18に設けられたパターンを、アルミニウ
ム含有層３をパターン化する際のエッチングマスクとし
て使用することができる。従って、有機成分を含有して
いないマスクを使用してエッチングすることによって、
アルミニウム含有層３をパターンに形成することができ
る。アルミニウム含有層３の上における望ましくない重
合体の形成は、このようにして回避される。
【００２７】なお、導体トラック４上に堆積する絶縁層
11と同じ材料からなる層18を堆積するのが好ましい。層
18および層11は両方とも例えば酸化ケイ素から作る。上
側の絶縁層11に接点窓13、14をエッチングにより形成し
ている間に、導体トラック４上の頂部層８は接点窓13、
14の区域において自動的にエッチング除去される。
【００２８】厚さ10〜100 nmの酸化ケイ素の頂部層８を
堆積して上述のエッチングマスクとして作用させるのが
好ましい。酸化ケイ素の頂部層８は、酸化ケイ素粉末を
含有しかつリン酸のような酸によってph３〜４にしたス
ラリを使用して研磨処理を行なう場合には、この研磨処
理中に実際上除去されることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法の一例における逐次の段階の第１段
階を示す説明図である。
【図２】本発明方法の一例における逐次の段階の第２段
階を示す説明図である。
【図３】本発明方法の一例における逐次の段階の第３段
階を示す説明図である。
【図４】本発明方法の一例における逐次の段階の第４段
階を示す説明図である。
【図５】本発明方法の一例における逐次の段階の第５段
階を示す説明図である。
【図６】本発明方法の一例における逐次の段階の第６段
階を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 半導体本体の表面 ２ 半導体本体 ３ アルミニウム含有層（純アルミニウム層） ４ 導体トラック ６ 絶縁性アルミニウム化合物（酸化アルミニウム、窒
化アルミニウム） ７ 絶縁性アルミニウム化合物の層 ８ 頂部層 ９ 絶縁性アルミニウム化合物層の表面 １０ ほぼ平坦な表面 １１ 絶縁層（酸化ケイ素層）（上側の絶縁層） １２ ホトレジストマスク １３，１４ 接点窓（コンタクトホール） １５ 導体トラック １６ 障壁層（チタン−タングステン層） １７ アルミニウム層 １８ 頂部層８を形成する材料からなる層（絶縁層11と
同じ材料からなる層）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロベルタス アドリアヌス マリア ウォ ルテルス オランダ国 5621 ベーアー アインドー フェンフルーネヴァウツウェッハ １

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体本体の表面上にアルミニウム含有
    層を堆積し、このアルミニウム含有層に複数個の導体ト
    ラックをエッチングにより設け、次いで導体トラックの
    間に絶縁性アルミニウム化合物を、該アルミニウム化合
    物の層を堆積し、次いでこの層をバルク削減処理によっ
    て前記導体トラックまで除去することにより設け、前記
    絶縁性アルミニウム化合物の上に絶縁材料層を堆積し、
    この層に接点窓を前記アルミニウム含有層までエッチン
    グすることにより設けて前記トラックと局部的に接触さ
    せることにより、半導体装置を製造するに当り、 前記絶縁性アルミニウム化合物の層を堆積する前に、前
    記導体トラックに頂部層を設け、 前記堆積の後に前記頂部層の材料を実質的に除去しない
    研摩処理によって、前記絶縁性アルミニウム化合物を再
    び前記頂部層まで除去することを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  2. 【請求項２】 前記アルミニウム含有層に前記導体トラ
    ックを形成する前に、前記アルミニウム含有層に頂部層
    を設け、前記導体トラックを前記アルミニウム含有層お
    よび前記頂部層の両方に形成することを特徴とする請求
    項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記導体トラック上に堆積する前記絶縁
    層と同じ材料からなる頂部層を堆積することを特徴とす
    る請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 酸化ケイ素の頂部層を堆積することを特
    徴とする請求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】 厚さ１０〜100 nmの前記酸化ケイ素頂部
    層を堆積することを特徴とする請求項４記載の方法。
  6. 【請求項６】 酸化ケイ素粉末を含有しかつ酸によって
    ph値を３〜５にしたスラリを使用して、前記研摩処理を
    行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つの項
    に記載の方法。
  7. 【請求項７】 スラリを所望のph値にする酸がリン酸で
    あることを特徴とする請求項６記載の方法。
JP4305303A 1991-11-19 1992-11-16 半導体装置の製造方法 Expired - Lifetime JPH0831456B2 (ja)

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NL91203001:2 1991-11-19
EP91203001 1991-11-19

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JPH05218017A true JPH05218017A (ja) 1993-08-27
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