JPH0574219B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ 産業上の利用分野 本発明は非ネストバイアを有する層状構造物の
製造方法に係り、例えば集積回路内に電気的連結
部を形成するのに用いられる層状構造物を製造す
る方法に関するものである。

ロ 従来の技術及び発明が解決しようとする問題
点 集積回路においては種々のレベル高さに金属を
有する層状構造物を形成する必要があり、前記金
属はそれらの間にバイア即ち金属と金属の接続部
を画成している。

各レベルにある金属層がいかに画成されるかを
決定する因子が３つある。これらの３つの因子は
以下の通りである。

(1) 金属と金属のスペース間隔(m) (2) バイア寸法(v) (3) バイアのまわりの金属囲み幅(s) 全体の詰め込み密度に関連する金属ピツチは
（ｍ＋ｖ＋2s）に等しい。

通常前記バイアには第１レベルの金属化物と第
２レベルの金属化物の両者上において金属によつ
て取囲まれることを要求される２つの条件が存在
する。最初に、もしもバイアが前記第１レベルの
金属化物内に含まれていない場合には通常第１レ
ベルの金属のまわりに間隙が生じ、そのため第２
レベル金属段をバイア内に覆うことの困難さが発
生する。これらの困難さは第１及び第２レベルの
金属間を接続する金属厚味を極端に減少せしめる
ので、使用中に層状構造物が早期に破損するとい
う結果が生ずる。第２に、もしもバイア取囲みが
省略されると、整合誤差のために第２レベルの金
属化物が完全にバイアを被覆しない場合問題点を
生ずる。被覆が完全に行なわれない場合には、前
記第１レベルの金属がバイア内で露出し、第２レ
ベルの金属を画成するのに用いられるエツチング
プロセスの際エツチングされる可能性がある。こ
の場合には、第１レベルの金属の厚味が過度に減
少し、やはり構造体の使用中早期破損をもたらす
可能性がある。

本発明の目的はバイアに対する取囲み物の必要
性を除去し、前述の式からこの因子を除去し、か
くして金属化物詰め込み密度を大幅に改善するこ
とである。

ハ 問題点を解決するための手段 本発明は、非ネストバイアを有する層状構造物
の製造方法であつて、 基体上にスペーサ層を形成する段階と、 該スペーサ層上に分離層を形成する段階と、 第１の金属層にフイールド領域を画成するよう
になつた第１マスキングパターンを前記分離層上
に形成する段階と、 前記第１マスキングパターンに従つて前記スペ
ーサ層及び前記分離層をエツチングして、前記ス
ペーサ層に開口を形成する段階と、 エツチングされた前記スペーサ層及び形成され
た前記開口の第１のスパツタリングされた金属層
を堆積する段階と、 前記第１のスパツタリングされた金属層上にエ
ツチバリア層を堆積する段階と、 前記フイールド領域における前記第１マスキン
グパターン、前記第１のスパツタリングされた金
属層、及び前記エツチバリア層を除去するように
前記分離層を溶解して前記第１の金属層及び前記
エツチバリア層の第１の金属化パターンを有する
構造を作る段階であつて、前記第１のスパツタリ
ングされた金属層を堆積させたことと前記分離層
を溶解させたこととがほぼ平坦な表面を備えた構
造を提供して引き続いて層を堆積させるのを容易
にするために役立つようになつている、段階と、 前記スペーサ層及び前記第１の金属化パターン
上に不動態化層を堆積する段階と、 該不動態化層上に絶縁層を堆積する段階と、 該絶縁層上に第２マスキングパターンを形成す
る段階と、 該第２マスキングパターンに従つて前記第１の
金属化パターンのエツチバリア層を露出させる段
階であつて、前記不動態化層が前記フイールド領
域内の前記スペーサ層を保護するようになつてい
る、段階と、 前記絶縁層上に第２のスパツタリングされた金
属層を堆積する段階であつて、この第２のスパツ
タリングされた金属層は、前記第２マスキングパ
ターンに従つてエツチングすることによつて露出
された前記第１の金属化パターンのエツチバリア
層に接触して延びている、段階と、 前記第２のスパツタリングされた金属層上に第
３マスキングパターンを形成する段階と、 該第３マスキングパターンに従つて前記第２の
スパツタリングされた金属層をエツチングして、
前記第１の金属化パターンに接触するように延び
る非ネストバイアを有する第２の金属化パターン
を前記絶縁層上に作る段階と、 を含む方法である。

好ましくは、前記金属層はマグネトロンスパツ
タリングによつて堆積されている。

前記分離層及びスペーサ層はプラズマエツチン
グによつてエツチングすることが出来る。

好ましくは、前記プラズマエツチングは酸素プ
ラズマエツチングである。

バイアの形成及び第２レベルの金属化物形成は
本出願人の特許出願書第8309341号（集積回路加
工処理方法）に記載の方法によつて行なうことが
出来る。この特許出願における開示内容は参考文
献としては本明細書に含ませる。

以下付図を参照して本発明の実施例を説明す
る。

ニ 実施例 第１図及び第２図を参照すると、ネスト及び非
ネストバイアについて、金属と金属の間のスペー
ス間隔(m)、バイア寸法(v)、バイアのまわりの金属
囲み(s)、最小金属幅(w)及びバイアとバイアの間隙
(g)とが例示されている。第１図に例示したネスト
化されたバイアの場合には、集積回路内における
全体的パツク密度に関連する金属ピツチは（ｍ＋
ｖ＋2s）に等しい。第２図に例示した非ネストバ
イアの場合には前記金属ピツチは（ｍ＋ｗ）又は
（ｖ＋ｇ）の内大きい方に等しい。

第１図及び第２図をくらべると、非ネストバイ
アの場合のバイアピツチの方がネストバイアのピ
ツチよりも小さいことがわかる。しかしながら、
現行のバイア成形方法に存在する整合誤差のため
に、前述した如く、非ネストバイアは得られる層
構造に欠陥がより生じ易い。

第３図はもしもバイアが第１レベルの金属化層
内に含まれていない場合生ずる可能性のある問題
を示している。前記第１レベルの金属のまわりに
はギヤツプ２が形成されており、このギヤツプは
傾きが急で深いバイアを生ずるので、このバイア
内に第２の金属層を堆積することは極めて困難で
ある。しばしば第２の金属層は金属の厚味が極度
の減少した部分を含んでおり、マイクロクラツク
の存在もめずらしいものではない。

次に第４図を参照すると、この図は５つの部分
即ち第４ａ図、第４ｂ図、第４ｃ図、第４ｄ図及
び第４ｅ図に分割されている。

第４ａ図を参照すると、ポリイミドがシリコン
の如き適当な基体上に被覆されイミド化され、第
１の金属隆起層のためのスペーサ層４が提供され
ている。ホトレジスト膜の形態をした薄肉の有機
膜がスペーサ層４上に引き伸ばされ、隆起工程の
ための分離層６として作用する。次にアルミマス
ク層８が前記分離層６上に堆積され、第１層金属
内の金属を除去することが望まれる領域である。
前記第１層金属のフイールド領域がこのマスキン
グ層８内において輪郭を与えられ、即ちマスキン
グ層８が第１層金属を必要とする場所においてエ
ツチング加工され、マスキングパタンが形成され
る。

第４ｂ図を参照すると、分離層６及びスペーサ
層４が酸素プラズマエツチングを用いてマスキン
グ層８内のマスキングパタンを介してエツチング
加工されることにより、スペーサ層４内にバイア
が形成される。次に第１層金属１０がマグネトロ
ンスパツタリングにより堆積される。前記第１層
金属は基本的には純粋な又はドープ加工されたア
ルミニウムであるが、同アルミニウムはエツチバ
リア層１２を生じさせるために薄肉クローム層で
被覆されている。第４ｂ図からわかるように、プ
ロセスのこの段階においては、バイアはエツチバ
リア層１２によつて覆われた第１の金属層１０を
含んでいる。

次に第４ｃ図を参照すると、前記分離層６を適
当な溶媒内で溶解し、マスキング層８及び第１層
金属１０及びエツチバリア層１２を前記フイール
ド領域にわたつて浮上させることにより、隆起が
実施され、第１レベルの金属化物が生じ、スペー
サ層４の表面が露出する（これが、第１の金属化
パターンを有する構造である）。次に薄肉シリコ
ン不動態化層１４をスペーサ層４並びに残りの第
１層金属１０及びエツチバリア層１２上に堆積す
ることが出来る。前記不動態化層１４は本プロセ
スの後の段階においてスペーサ層４を保護するよ
う作用する。前記不動態化層１４は25オングスト
ロームの厚さとすることが出来、同層は例えばチ
タンのような別の物質から構成することも出来
る。

次に前記不動態化層１４上に絶縁層１６が堆積
され、イミド化される。前記絶縁層１６はポリイ
ミドのような任意の適当な絶縁物質から構成する
ことが出来る。前記絶縁層がイミド化されると、
前記シリコン不動態化層は通常酸化シリコンへと
変換される。次にマスキングパタンが前記絶縁層
１６上に形成され、同絶縁層１６及びその下の不
動態化層１４が前記マスキングパタンに従つてエ
ツチングされ、バイア内のエツチバリア層１２が
前記不動態化層１４及び絶縁層１６を経て露出さ
れる。前記不動態化層１４はウエツトエツチング
又はバツクスパツタリングによりバイア内から除
去することが出来る。以上により付図の第４ｄ図
に示す構造が得られる。

次に第４ｄ図に示す構造物上に第２レベルの金
属層１８が堆積され、第４ｅ図に示すように、ク
ロームエツチバリア層１２によつて前記第２レベ
ル金属１８と前記第１レベル金属１０との連結が
バイア内に行なわれる。

次に前記第２レベル金属１８上にマスキングパ
タンが形成され、同第２レベル金属はマスキング
パタンを介してエツチングされ、前記第２レベル
の金属化層のフイールド領域における不要の金属
が除去される（これが、第２の金属化パターンを
作る段階である）。前記クロームエツチバリア層
１２の目的は以下において明らかとなる。整合誤
差のために、前記第２レベル金属１８の選択的エ
ツチングを可能ならしめるために用いられるマス
キングパタンはバイアと正確に整合しない可能性
がある。もしもこの不整合が発生した場合には、
前記第２レベル金属１８はエツチングされた時
に、第４ｅ図に示した如くになる。

エツチバリア層１２の存在は前記第１レベル金
属１０が領域２０においてエツチングされること
を防止し、従つて現行の方法において経験される
ような第１レベル金属の厚味の過度の減少といつ
た現象が発生することを防止する。

ホ 発明の効果 本発明の方法は非ネストバイアを用いることに
より高密度のマルチレベル金属化層を達成する信
頼性に富んだ方法を提供している。金属化ピツチ
の算式にはバイア囲いのための因子が何ら含まれ
ていないので、金属化パツク密度は著しく改善さ
れる。本方法は又現行の処理方法により非ネスト
バイアを製造する際通常経験する、第１レベル金
属がおかされる問題並びにバイアの段が覆われて
しまう問題に対する１つの解決策を提供してい
る。

本発明の方法は特に酸化物で遮断された1²L集
積回路を提供するのに適用可能であり、同集積回
路においては現行技術の場合金属化パツク密度が
回路密度を制限している。しかしながら本発明は
又殆んどの２重レベル金属化用途に用いて類似の
利点を得ることも可能である。本発明の方法は又
２以上のレベルの金属にも用いることが出来る。

付図を参照して前述した本発明の実施例は単に
例示のために与えられたものであり、種々の修整
例が可能なることを理解されたい。かくて、例え
ば前記マスキング層８はアルミニウム以外の金属
とすることも出来るし、分離層６及びスペーサ層
４のプラズマエツチングは酸素プラズマエツチン
グ以外のプラズマエツチングとすることが出来
る。前記第１層金属は好ましくはアルミニウム又
はドープされたアルミニウムであるが他の金属も
採用することが出来る。また、前記第１層金属は
クロームで覆われているのが好ましいが、この場
合も他の金属を採用することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はネスト化されたバイアを例示してお
り、金属化物レイアウト規制を例示するのに用い
られる。第２図は非ネストバイアを例示してお
り、金属化物レイアウト規制を例示するのに用い
られる。第３図はもしもバイアが第１レベル金属
化物内に含まれない場合に第２レベル金属堆積物
に発生する可能性のある問題点を例示している。
第４図は本発明に係るバイアを形成する方法を例
示している。 ４……スペーサ層、６……分離層、８……マス
キング層、１０……第１レベル金属、１２……エ
ツチバリア層、１４……不動態化層、１６……絶
縁層、１８……第２レベル金属。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 非ネストバイアを有する層状構造物の製造方
   法であつて、 基体上にスペーサ層を形成する段階と、 該スペーサ層上に分離層を形成する段階と、 第１の金属層にフイールド領域を画成するよう
   になつた第１マスキングパターンを前記分離層上
   に形成する段階と、 前記第１マスキングパターンに従つて前記スペ
   ーサ層及び前記分離層をエツチングして、前記ス
   ペーサ層に開口を形成する段階と、 エツチングされた前記スペーサ層及び形成され
   た前記開口の上に第１のスパツタリングされた金
   属層を堆積する段階と、 前記第１のスパツタリングされた金属層上にエ
   ツチバリア層を堆積する段階と、 前記フイールド領域における前記第１マスキン
   グパターン、前記第１のスパツタリングされた金
   属層、及び前記エツチバリア層を除去するように
   前記分離層を溶解して前記第１の金属層及び前記
   エツチバリア層の第１の金属化パターンを有する
   構造を作る段階であつて、前記第１のスパツタリ
   ングされた金属層を堆積させたことと前記分離層
   を溶解させたこととがほぼ平坦な表面を備えた構
   造を提供して引き続いて層を堆積させるのを容易
   にするために役立つようになつている、段階と、 前記スペーサ層及び前記第１の金属化パターン
   上に不動態化層を堆積する段階と、 該不動態化層上に絶縁層を堆積する段階と、 該絶縁層上に第２マスキングパターンを形成す
   る段階と、 該第２マスキングパターンに従つて前記第１の
   金属化パターンのエツチバリア層を露出させる段
   階であつて、前記不動態化層が前記フイールド領
   域内の前記スペーサ層を保護するようになつてい
   る、段階と、 前記絶縁層上に第２のスパツタリングされた金
   属層を堆積する段階であつて、この第２のスパツ
   タリングされた金属層は、前記第２マスキングパ
   ターンに従つてエツチングすることによつて露出
   された前記第１の金属化パターンのエツチバリア
   層に接触して延びている、段階と、 前記第２のスパツタリングされた金属層上に第
   ３マスキングパターンを形成する段階と、 該第３マスキングパターンに従つて前記第２の
   スパツタリングされた金属層をエツチングして、
   前記第１の金属化パターンに接触するように延び
   る非ネストバイアを有する第２の金属化パターン
   を前記絶縁層上に作る段階と、 を含む方法。