JPH09172076A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、絶縁層の両側に形成される配線層
をビアホールを介して相互に接続してなる半導体装置を
製造するための半導体装置の製造方法に関し、ドライエ
ッチングによるビアホールの形成時に発生する反応副生
成物を容易，確実に除去することを目的とする。 【解決手段】 半導体基板上にアルミニウムを含有する
第１の配線層を形成する工程と、第１の配線層上に絶縁
層を形成する工程と、絶縁層上に所定パターンのレジス
ト層を形成する工程と、絶縁層をレジスト層を介してド
ライエッチングし絶縁層にビアホールを形成する工程
と、ビアホールを洗浄液により洗浄する工程と、ビアホ
ールを溶媒を介して超音波洗浄する工程と、ビアホール
を洗浄液により洗浄する工程と、絶縁層上にビアホール
の位置において第１の配線層に接続される第２の配線層
を形成する工程とを有して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に係わり、特に、絶縁層の両側に形成される配線層
をビアホールを介して相互に接続してなる半導体装置を
製造するための半導体装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置においては、その集積
度の向上にともない、微細な配線層を絶縁層を介して何
層にも積層する必要が生じており、このような半導体装
置では、絶縁層の両側に形成される配線層をビアホール
と呼ばれる微細な接続口を介して相互に接続することが
行われている。

【０００３】図３は、この種の半導体装置の従来の製造
方法を示すもので、この製造方法では、（ａ）に示すよ
うに、半導体基板１上にアルミニウムを含有する第１の
配線層２が形成され、第１の配線層２上に絶縁層３が形
成される。そして、絶縁層３上にレジスト層４が形成さ
れる。このレジスト層４には、通常のフォトリソグラフ
ィ工程により（ｂ）のビアホール３ａに対応する位置に
微小な穴部４ａが形成される。

【０００４】次ぎに、（ｂ）に示すように、レジスト層
４の穴部４ａを介して、ＣＦ４，ＣＨＦ３等のフッ化物
系ガスを用いたドライエッチングを行うことにより絶縁
層３にビアホール３ａが形成される。そして、このドラ
イエッチングの後には、ビアホール３ａの内面および底
面に、アルミニウムのフッ化物あるいは酸化物と考えら
れる反応副生成物５が生じる。

【０００５】そこで、次ぎに、（ｃ）に示すように、レ
ジスト層４および反応副生成物５を除去するために、硝
酸溶液による洗浄が行われる。この後、（ｄ）に示すよ
うに、第２の配線層６が、スパッタあるいは化学気相成
長法（以下ＣＶＤ法と略す）により堆積形成される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の半導体装置の製造方法では、硝酸溶液による
洗浄により反応副生成物５を完全に除去することができ
ないという問題があった。

【０００７】すなわち、例えば、図３の（ｃ）に示した
ように、残存する反応副生成物５ａによりビアホール３
ａの入口が塞がれると、（ｄ）に示すように、第２の配
線層６を堆積形成した時に、ビアホール３ａ内に空洞３
ｂが生じてしまい、第２の配線層６と第１の配線層２と
の間に接続不良が生じ、半導体装置の歩留まりが低下す
る。

【０００８】また、例えば、図４の（ｃ）に示したよう
に、反応副生成物５ｂがビアホール３ａの内面に残存す
ると、（ｄ）に示すように、その後の熱処理工程により
第２の配線層６が腐食し、断線部６ａが生じ、半導体装
置の歩留まりが低下する。なお、図４の各工程は、図３
の各工程とほぼ同様であるため詳細な説明は省略する。

【０００９】本発明は、かかる従来の問題を解決するた
めになされたもので、ドライエッチングによるビアホー
ルの形成時に発生する反応副生成物を容易，確実に除去
することができる半導体装置の製造方法を提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の半導体装置の
製造方法は、半導体基板上にアルミニウムを含有する第
１の配線層を形成する工程と、前記第１の配線層上に絶
縁層を形成する工程と、前記絶縁層上に所定パターンの
レジスト層を形成する工程と、前記絶縁層を前記レジス
ト層を介してドライエッチングし前記絶縁層にビアホー
ルを形成する工程と、前記ビアホールを洗浄液により洗
浄する工程と、前記ビアホールを溶媒を介して超音波洗
浄する工程と、前記ビアホールを洗浄液により洗浄する
工程と、前記絶縁層上に前記ビアホールの位置において
前記第１の配線層に接続される第２の配線層を形成する
工程とを有することを特徴とする。

【００１１】請求項２の半導体装置の製造方法は、請求
項１記載の半導体装置の製造方法において、前記洗浄液
は、硝酸成分が９８重量パーセント以上の水溶液である
ことを特徴とする。

【００１２】請求項３の半導体装置の製造方法は、請求
項１または２記載の半導体装置の製造方法において、前
記超音波洗浄の溶媒は、純水または低級アルコールであ
ることを特徴とする。請求項４の半導体装置の製造方法
は、請求項１ないし３のいずれか１項記載の半導体装置
の製造方法において、前記ドライエッチングの前工程に
おいて、前記絶縁層のレジスト層側に等方性のエッチン
グを施すことを特徴とする。

【００１３】（作用）請求項１の半導体装置の製造方法
では、絶縁層をレジスト層を介してドライエッチングし
絶縁層にビアホールを形成するとビアホールに反応副生
成物が生じ、この反応副生成物は、次ぎのレジスト層を
除去するための洗浄によっても充分に除去することはで
きず残存する。

【００１４】そして、このようにして残存した反応副生
成物を、溶媒を介して超音波洗浄すると振動により反応
副生成物がビアホールの内面および底面から剥離し易い
状態になり、次ぎの洗浄液による洗浄により確実に除去
される。請求項２の半導体装置の製造方法では、洗浄液
に、硝酸成分が９８重量パーセント以上の水溶液が用い
られる。

【００１５】請求項３の半導体装置の製造方法では、超
音波洗浄の溶媒に、純水または低級アルコールが用いら
れる。請求項４の半導体装置の製造方法では、ドライエ
ッチングの前工程において、絶縁層のレジスト層側に等
方性のエッチングが施され、絶縁層のレジスト層側にレ
ジスト層に向けて拡径する面取部が形成される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて詳細に説明する。図１は本発明の半導体装置の製
造方法の第１の実施形態を示す工程図である。

【００１７】この第１の実施形態では、（ａ）に示すよ
うに、シリコン基板からなる半導体基板１１上にアルミ
ニウムを含有する第１の配線層１２が形成される。そし
て、第１の配線層１２上に、酸化シリコン系あるいは窒
化シリコン系の絶縁層１３が形成される。そして、絶縁
層１３上にレジスト層１４が形成される。

【００１８】このレジスト層１４には、通常のフォトリ
ソグラフィ工程により（ｂ）のビアホール１３ａに対応
する位置に微小な穴部１４ａが形成される。次ぎに、
（ｂ）に示すように、レジスト層１４の穴部１４ａを介
して、ＣＦ４，ＣＨＦ３等のフッ化物系ガスを用いたド
ライエッチングを行うことにより絶縁層１３にビアホー
ル１３ａが形成される。

【００１９】そして、このドライエッチングの後には、
ビアホール１３ａの内面および底面には、アルミニウム
のフッ化物あるいは酸化物と考えられる反応副生成物１
５が生じる。そこで、次ぎに、（ｂ）のレジスト層１４
および反応副生成物１５を除去するために、硝酸溶液に
よる洗浄が４分間程度行われる。

【００２０】そして、この洗浄では、反応副生成物１５
を充分に除去することができないため、この実施形態で
は、残存した反応副生成物１５を除去するため、先ず、
超音波洗浄が行われる。この超音波洗浄は、純水を溶媒
として、例えば、出力１００Ｗ，周波数４５０００Hzで
１０分間程度行われる。

【００２１】この超音波洗浄により、反応副生成物１５
が振動され、反応副生成物１５がビアホール１３ａの内
面および底面から剥離し易い状態になる。そして、次ぎ
に、硝酸溶液による洗浄が４分間程度行われ、（ｃ）に
示したように、反応副生成物１５がほぼ完全に除去され
る。

【００２２】この後、（ｄ）に示すように、第２の配線
層１６が、スパッタ法により堆積形成される。そして、
この第２の配線層１６の堆積形成時には、ビアホール１
３ａに反応副生成物１５が存在しないため、第１の配線
層１２に第２の配線層１６がビアホール１３ａの位置に
おいて確実に接続される。

【００２３】なお、この実施形態では、上述した硝酸溶
液には、硝酸成分９８重量パ−セントの水溶液が使用さ
れる。上述した半導体装置の製造方法では、ビアホール
１３ａに生じた反応副生成物１５を純水を介して超音波
洗浄し振動させ、反応副生成物１５がビアホール１３ａ
の内面および底面から剥離し易い状態にした後に、ビア
ホール１３ａを硝酸溶液により洗浄するようにしたの
で、ドライエッチングによるビアホール１３ａの形成時
に発生する反応副生成物１５を容易，確実に除去するこ
とができる。

【００２４】そして、ビアホール１３ａに反応副生成物
１５が存在しないため、反応副生成物１５によりビアホ
ール１３ａが塞がれたり、あるいは残存した反応副生成
物１５により第２の配線層１６が腐食されることがなく
なり、第１の配線層１２と第２の配線層１６とをビアホ
ール１３ａの位置において確実に接続することが可能に
なり半導体装置の歩留まりを向上することができる。

【００２５】また、上述した半導体装置の製造方法で
は、洗浄液に、硝酸成分が９８重量パーセント以上の水
溶液を用いたので、反応副生成物１５を有効に除去する
ことができる。そして、この水溶液は一般に市販されて
いるため、市販品をそのまま使用することができる。

【００２６】さらに、上述した半導体装置の製造方法で
は、超音波洗浄の溶媒に、純水を用いたので反応副生成
物１５を有効に振動させ剥離し易い状態にすることがで
きる。図２は本発明の半導体装置の製造方法の第２の実
施形態を示す工程図である。この第２の実施形態は、ビ
アホールを、等方性のドライエッチングを行った後に、
異方性のドライエッチングを行って形成する点において
第１の実施形態と異なっている。

【００２７】すなわち、この第２の実施形態では、図２
の（ｂ）に示すように、先ず、絶縁層１３のレジスト層
１４側に等方性のドライエッチングが施され、絶縁層１
３のレジスト層１４側にレジスト層１４に向けて拡径す
る面取部１３ｂが形成される。なお、この等方性のドラ
イエッチングのエッチング量は、形成すべきビアホール
１３Ａのアスペクト比や第２の配線層１６の膜厚等を考
慮して、（ｅ）に示すように、ビアホール１３Ａ内に第
２の配線層１６が良好に被覆できるように選択される。

【００２８】そして、次ぎに、（ｃ）に示すように、絶
縁層１３の残膜に異方性のドライエッチングが施されビ
アホール１３Ａが形成される。そして、この時に生成さ
れた反応副生成物１５は、第１の実施形態と同様の方法
で確実に除去される。なお、この第２の実施形態は、等
方性のドライエッチングを行うことを除いて第１の実施
形態とほぼ同一であるため、同一部分については詳細な
説明を省略する。

【００２９】上述した半導体装置の製造方法では、等方
性のドライエッチングにより、絶縁層１３のレジスト層
１４側にレジスト層１４に向けて拡径する面取部１３ｂ
を形成したので、（ｅ）に示すように、第２の配線層１
６が面取部１３ｂに沿って形成されることになり、この
結果、第１の配線層１２と第２の配線層１６とをビアホ
ール１３Ａの位置において確実に接続することができ
る。

【００３０】なお、以上述べた実施形態では、洗浄液に
硝酸溶液を用いた例について説明したが、本発明はかか
る実施形態に限定されるものではなく、例えば、トリク
ロロエチレン，キシレン，アセトン等の有機系の洗浄液
を用いても良い。また、以上述べた実施形態では、超音
波洗浄の溶媒に純水を用いた例について説明したが、本
発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例え
ば、低級アルコール、エーテル、ケトン類等を用いても
良い。

【００３１】さらに、以上述べた実施形態では、第２の
配線層１６をスパッタ法により形成した例について説明
したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものでは
なく、例えば、ＣＶＤ法により形成しても良い。また、
以上述べた実施形態では、第１および第２の配線層１
２，１６を単層とした例について説明したが、本発明は
かかる実施形態に限定されるものではなく、配線層は各
々積層配線でも良い。

【００３２】そして、例えば、第１の配線層１２の一例
としてアルミニウム含有層とチタン合金の組み合わせに
より構成される積層配線が挙げられ、また、第２の配線
層１６の一例としてＣＶＤ法によるタングステン層、あ
るいはチタン合金とアルミニウム含有層の組み合わせに
より構成される積層配線が挙げられる。さらに、以上述
べた実施形態では、第１の配線層１２と第２の配線層１
６とをビアホール１３ａ，１３Ａを介して接続した例に
ついて説明したが、本発明はかかる実施形態に限定され
るものではなく、３以上の配線層のビアホールを介して
の接続にも同様に適用することができる。

【００３３】また、以上述べた第２の実施形態では、ド
ライエッチングにより面取部１３ｂを形成した例につい
て説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるも
のではなく、ウェットエッチングにより面取部を形成し
ても良い。

【００３４】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１の半導体装
置の製造方法では、ビアホールに生じた反応副生成物を
溶媒を介して超音波洗浄し振動させ、反応副生成物がビ
アホールの内面および底面から剥離し易い状態にした後
に、ビアホールを洗浄液により洗浄するようにしたの
で、ドライエッチングによるビアホールの形成時に発生
する反応副生成物を容易，確実に除去することができ
る。

【００３５】そして、ビアホールに反応副生成物が存在
しないため、第１の配線層と第２の配線層をビアホール
の位置において確実に接続することが可能になり半導体
装置の歩留まりを向上することができる。また、本発明
の製造方法によれば、特殊な薬品や装置を使用すること
なく、半導体装置を製造する一般的な薬品と装置だけ
で、容易に反応副生成物を除去することが可能になる。

【００３６】請求項２の半導体装置の製造方法では、洗
浄液に、硝酸成分が９８重量パーセント以上の水溶液を
用いたので、反応副生成物を有効に除去することができ
る。また、この水溶液は一般に市販されているため、市
販品をそのまま使用することができる。請求項３の半導
体装置の製造方法では、超音波洗浄の溶媒に、純水また
は低級アルコールを用いたので反応副生成物を有効に振
動させ剥離し易い状態にすることができる。

【００３７】また、低級アルコールは一般に市販されて
いるため、容易に入手することができる。請求項４の半
導体装置の製造方法では、ドライエッチングの前工程に
おいて、絶縁層のレジスト層側にレジスト層に向けて拡
径する面取部が形成されるため、第２の配線層が面取部
に沿って形成されることになり、この結果、第１の配線
層と第２の配線層とをビアホールの位置において確実に
接続することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体装置の製造方法の第１の実施形
態を示す工程図である。

【図２】本発明の半導体装置の製造方法の第２の実施形
態を示す工程図である。

【図３】従来の半導体装置の製造方法の一例を示す工程
図である。

【図４】従来の半導体装置の製造方法の他の例を示す工
程図である。

【符号の説明】

１１ 半導体基板 １２ 第１の配線層 １３ 絶縁層 １３ａ，１３Ａ ビアホール １４ レジスト層 １５ 反応副生成物 １６ 第２の配線層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板上にアルミニウムを含有する
   第１の配線層を形成する工程と、 前記第１の配線層上に絶縁層を形成する工程と、 前記絶縁層上に所定パターンのレジスト層を形成する工
   程と、 前記絶縁層を前記レジスト層を介してドライエッチング
   し前記絶縁層にビアホールを形成する工程と、 前記ビアホールを洗浄液により洗浄する工程と、 前記ビアホールを溶媒を介して超音波洗浄する工程と、 前記ビアホールを洗浄液により洗浄する工程と、 前記絶縁層上に前記ビアホールの位置において前記第１
   の配線層に接続される第２の配線層を形成する工程と、 を有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】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
   おいて、 前記洗浄液は、硝酸成分が９８重量パーセント以上の水
   溶液であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の半導体装置の製
   造方法において、 前記超音波洗浄の溶媒は、純水または低級アルコールで
   あることを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか１項記載の
   半導体装置の製造方法において、 前記ドライエッチングの前工程において、前記絶縁層の
   レジスト層側に等方性のエッチングを施すことを特徴と
   する半導体装置の製造方法。