JPH05234973A - 相互接続網の製造における酸化金属面の清浄処理方法及び同接続用ウエハ - Google Patents

相互接続網の製造における酸化金属面の清浄処理方法及び同接続用ウエハ

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JPH05234973A
JPH05234973A JP4178978A JP17897892A JPH05234973A JP H05234973 A JPH05234973 A JP H05234973A JP 4178978 A JP4178978 A JP 4178978A JP 17897892 A JP17897892 A JP 17897892A JP H05234973 A JPH05234973 A JP H05234973A
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Templier Frank
テンプリエール フランク
Torres Joaquim
トレス ジョーキン
Palleau Jean
パレオ ジーン
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属化すべき表面から酸化物を除去し、導電
素材を消費することなく、中間マスクを使用すること
も、金属化すべき表面上で誘電素材を再スパッタリング
することもなく、その表面を清浄することができる清浄
処理方法を提供する。 【構成】 本発明は少なくとも（ａ）第一金属化導電層
と、（ｂ）前記金属化導電層上に堆積された後、金属化
すべき表面あるいはコンタクトホールを露出するために
エッチングされる誘電層と、（ｃ）前記エッチングされ
た誘電層上に堆積された第二金属化層とを備えた相互接
続網用ウェハの製造に用いられる、酸化された金属化表
面を清浄する処理方法であって、前記エッチングされた
ウェハが、前記第二金属化層を堆積する前に、水素環境
下でマイクロ波多極プラズマを用いて処理される処理方
法に関わる。また本発明は、本発明により金属化表面を
清浄した相互接続網用ウェハに関わる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は相互接続網用ウェハの製
造における酸化金属表面の清浄処理および同処理を用い
た同ウェハに関わる。
【０００２】
【従来の技術】集積回路製造の分野、とくに集積回路の
マイクロハイブリッド化に用いる銅・ポリイミドマルチ
レベル相互接続網の製造分野においては、金属および誘
電性素材の堆積が行われている。実際には、以下の方法
で相互接続網が製造される。第一レベルの相互接続を形
成するために導電部材たとえば銅が堆積された後、誘電
素材が堆積されて第二レベルを形成する。この誘電素材
に４００℃で焼きなましが行われた後、コンタクトホー
ルを形成するため金属化すべき領域について酸素雰囲気
下でプラズマエッチングが行われる。
【０００３】とくに焼きなまし行程およびエッチング行
程のあいだ、第一レベルの銅表面が熱処理および化学処
理によって劣化されるが、この劣化はとくに第一レベル
の銅と導電素材のあいだの将来的なコンタクトホールや
接触領域に生じるもので、導電素材についてはとくに第
二レベルの導電素材の堆積、焼きなまし、およびエッチ
ングの後でコンタクトホール内にたとえば陰極スパッタ
リングにより堆積された銅とする。第一レベルの銅と続
いて堆積される銅との接触領域となるべき第一レベルの
銅表面に、ＣｕＯあるいはＣｕ2Ｏなどの酸化物が形成
されることによって、必然的に劣化が証明される。こう
した酸化物は絶縁体であり、その存在によって上記二つ
の銅レベル間の接触抵抗が大きくなる。結果として信号
の伝達が劣化する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】したがって、第二接触
層を堆積する前に、接触表面を形成せねばならないこと
は明らかである。マイクロエレクトロニクスの分野にお
いて、堆積を行う前に表面を形成するために通常用いら
れている清浄方法には特定の欠点がある。物理的方法を
用いる清浄では、中性プラズマを利用して表面をスパッ
タリングにより清浄する。しかしながら、表面という特
徴から、プラズマは配線どうしを接触させるため銅で形
成された表面に作用するだけでなく、金属表面間に位置
するあらゆる表面に作用し、その結果、金属表面上に誘
電素材の再スパッタリングが生じる。したがって、上述
のような誘電素材層によって分離されている銅からなる
二層間の接触面の場合、スパッタリングはつねに、コン
タクトホールに隣接する部分上に位置する絶縁素材の銅
表面の一部に再堆積をもたらす。さらにＲＩＥ（Reacti
ve Ionic Etching）と呼ばれるエッチング方法では、表
面上の選択位置のみにエッチングを行う際、エッチング
マスクの利用が必要となる。エッチングマスクの利用に
よって行程の費用は高くなる。またマスク自体がエッチ
ングされる可能性があるため、清浄すべき金属表面に有
機残留物が生じる場合がある。くわえて、このエッチン
グ処理は金属素材の消費につながり、肉薄の相互接続を
製造する際に用いると、金属素材の消費を最小化せねば
ならないため、技術的にとくに難しいものとなる。
【０００５】液体あるいは蒸気状態での化学腐食を用い
る清浄、すなわち、紫外線補助エッチングの場合に活性
化され、液体エッチングの場合には活性化されない化学
的エッチングならば、中間マスクの使用という欠点を克
服できる。反応体が適切に選択されていれば、このエッ
チングは処理すべき領域にしか作用しないからである。
しかしながら、やはり電動素材の消費は免れない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の欠点を克
服するものである。以上のように本発明は、相互接続網
用のウェハ製造に用いられる酸化金属化表面の清浄処理
に関わるものであり、相互接続網用のウェハは少なくと
も、・第一金属化導電層と、・前記第一金属化導電層上
に堆積された後、金属化すべき表面あるいはコンタクト
ホールを露出させるためエッチングされた誘電層と、・
エッチングされた前記表面上に堆積された第二金属化層
とを備え、エッチングを行った前記ウェハは、前記第二
金属化層の堆積前に、マイクロ波多極プラズマを用いて
水素環境化で処理される。
【０００７】
【作用】本発明の処理によれば、金属化すべき表面から
酸化物を除去し、導電素材を消費することなく、中間マ
スクを使用することも、金属化すべき表面上で誘電素材
を再スパッタリングすることもなく、その表面を清浄す
ることができる。水素環境（水素ＭＭＰ）下でマイクロ
波多極プラズマを用いて行われる、金属化すべき金属面
の清浄は、このように選択的に行われ、また導電素材の
消耗もない。
【０００８】
【実施例】本発明の清浄処理を実施する際には、標準マ
イクロ波多極放電プラズマ装置を使用することができ
る。このような装置はとくにＪ．Ｐｈｙｓ．Ｄ１９、７
９５（１９８６）とＲｅｖ．Ｓｃｉ．Ｉｎｓｔｒ．５
９、１０７２（１９８８）、米国特許４、７４５、３３
７に記載されている。ＭＭＰ型放電は、発生されたイオ
ンに、電子ボルト水準のきわめて低いエネルギーを与え
るにすぎないが、イオンおよび基などにより活性種を形
成することにより、活性化すべき水素と再形成すべき金
属化層による金属酸化物の還元が可能となる。金属化さ
れた導電層に関しては銅を使用できるが、ニッケルおよ
びタングステンのような他の素材も考えられる。
【０００９】銅の場合、本発明の処理によれば、酸化銅
を水素で還元させ、環境温度で銅を再発生することがで
きる。しかしながら、とくに熱的活性化が望ましいある
いは必要とされる他の金属の場合、同様の処理を他の温
度で行えばよい。活性化温度は０℃から４００℃程度の
温度までさまざまである。したがってタングステンの場
合、金属の還元反応速度を活性化するため３００から４
００℃までの範囲の温度での熱的活性化が望ましい。ま
た本発明の処理は基板バイアスが必要な素材とともに使
用することができる。こうした直流電圧あるいは高周波
電圧のバイアス電圧は、０から１０００ボルトまで様々
である。
【００１０】本発明の処理は、約１．３３３ １０-2Ｐ
ａから１３．３３Ｐａまでの範囲の圧力下で実施でき、
約１．３３３ １０-2Ｐａの圧力が望ましい。誘電素材
としては、製造すべき網構造に基づいて選択した標準的
有機素材あるいは非有機誘電素材を用いることができ
る。本発明の実施に関しては、とくに高分子誘電素材を
用いることができ、ポリアミド型誘電素材であれば望ま
しい。
【００１１】本発明による方法の変形例では、清浄行程
は第二金属化層の堆積を行う堆積室の挿入エアロック内
で行われる。この変形例では、エアロック内でＭＭＰプ
ラズマが発生され、第二金属化層の堆積の前に実行すべ
き元の位置での清浄を可能となる。したがって、水素Ｍ
ＭＰを用いた清浄が行われた堆積室の挿入エアロックか
ら、陰極スパッタリングにより銅を堆積する室内へ、真
空状態を損なうことなく、清浄されたウェハを移動する
ためのローディングシステムを設ければよい。第一金属
化層の銅表面における酸化層の再形成はこのようにして
回避できる。また、使用される気体が汚染性を持たない
ため、上述のように堆積装置の挿入エアロック内におい
て金属表面の再形成が実行でき、臨界的に使用される反
応気体による汚染の危険性もない。
【００１２】さらに、マイクロ波多極プラズマを用いた
処理では、第一層の銅表面に存在すると考えられる前行
程で生じた有機残留物のエッチングが許容される。した
がって本発明による処理の変形例では、ＭＭＰを用いた
水素環境下での還元による金属表面の清浄前に、金属化
表面上の有機残留物のエッチング行程を設けることが可
能であり、その後、酸化金属化された表面が清浄され、
またＭＭＰを用いた水素環境下で再形成される。その
後、上部金属層の堆積が行われるため、本発明による処
理を実施した結果として金属どうしの抵抗が最小化され
る。
【００１３】また本発明は、少なくとも第一金属化導電
層と、この金属化層上に堆積された後、金属化すべき表
面およびコンタクトホールを露出させるためエッチング
される誘電層と、エッチングされた誘電層上に堆積され
る第二金属化層とからなり、第二金属化層が堆積される
前に、金属化すべき表面がマイクロ波多極プラズマを用
いて水素環境下で処理される相互接続網用のウェハに関
わる。
【００１４】このようなウェハでは、金属化層間の接触
抵抗が最小化される。例示の方法で銅層の再形成が実施
される。１００ｎｍの銅層は４００℃で酸化される。こ
の結果、１７０ｎｍの酸化層が生じる。水素環境下でマ
イクロ波多極プラズマを用いた酸化層の処理後、銅層は
銅（１００ｎｍ）の初期量を維持した状態で再形成され
る。銅の再形成は６ｎｍ毎分の割合で行われる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように本発明の処理によれ
ば、金属化すべき表面から酸化物を除去し、導電素材を
消費することなく、中間マスクを使用することも、金属
化すべき表面上で誘電素材を再スパッタリングすること
もなく、その表面を清浄することができる。水素環境
（水素ＭＭＰ）下でマイクロ波多極プラズマを用いて行
われる、金属化すべき金属面の清浄は、このように選択
的に行われ、また導電素材の消耗もないという効果があ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジーン パレオ フランス国 メイラン エフ 38240 シ ャーメ ド ラ ロシェール 16

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも・第一金属化導電層と、 ・前記金属化導電層上に堆積された後、金属化すべき表
    面あるいはコンタクトホールを露出するためにエッチン
    グされる誘電層と、 ・前記エッチングされた誘電層上に堆積された第二金属
    化層とを備えた、 相互接続網用ウェハの製造に用いられる、酸化金属化表
    面を清浄する処理方法であって、 前記エッチングされたウェハが、前記第二金属化層を堆
    積する前に、水素環境下でマイクロ波多極プラズマを用
    いて処理される処理方法。
  2. 【請求項２】 前記第一金属化導電層と前記第二金属化
    導電層が、あるいはその一方が本質的に銅、ニッケルあ
    るいはタングステンからなる、請求項１に記載の処理方
    法。
  3. 【請求項３】 前記第一金属化導電層と前記第二金属化
    導電層が、あるいはその一方が本質的に銅からなる、請
    求項１または２に記載の処理方法。
  4. 【請求項４】 マイクロ波多極プラズマを用いる前記処
    理が０℃から４００℃までの間の温度で実行される、請
    求項１乃至３のいずれかに記載の処理方法。
  5. 【請求項５】 水素環境下でマイクロ波多極プラズマを
    用いる前記処理が環境温度で実行される、請求項１乃至
    ４のいずれかに記載の処理方法。
  6. 【請求項６】 マイクロ波多極プラズマを用いる前記処
    理が基板のバイアスで援助され、前記バイアス電圧は０
    から１０００ボルトである、請求項１乃至５のいずれか
    に記載の処理方法。
  7. 【請求項７】 水素環境下でマイクロ波多極プラズマを
    用いる前記処理が、前記堆積と同じ室内で実行される、
    請求項１乃至６のいずれかに記載の処理方法。
  8. 【請求項８】 水素環境下でマイクロ波多極プラズマを
    用いる前記処理が、酸素環境下でマイクロ波多極プラズ
    マを用いるエッチング処理によって直接促進される、請
    求項１乃至７のいずれかに記載の処理方法。
  9. 【請求項９】 少なくとも第一金属化導電層と、前記金
    属化導電層上に堆積される誘電層であり、堆積後これら
    二つの金属化層間にコンタクトホールを露出させるため
    にエッチングされる誘電層とを備えた相互接続網用ウェ
    ハにおいて、前記第一金属化層の表面が、前記第二金属
    化層の堆積前に水素環境下でマイクロ波多極プラズマに
    より処理されるウェハ。
JP4178978A 1991-06-14 1992-06-12 相互接続網の製造における酸化金属面の清浄処理方法及び同接続用ウエハ Withdrawn JPH05234973A (ja)

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FR9107325A FR2677668B1 (fr) 1991-06-14 1991-06-14 Procede de nettoyage de surfaces metalliques oxydees dans la fabrication de reseaux d'interconnexions et plaquettes pour de tels reseaux.

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