JPS5810855B2 - タソウハイセンコウゾウノセイホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、各種半導体装置や各種集積化回路装置に利用
するに好適な多層配線構造の製法に関する。

近年、半導体装置の高密度集積化が図られる一方、高信
頼性でしかも量産に適した製造方法が要求されている。

特に、半導体基板からの電極取出しにおける多層化配線
ないし外部電極引出しのためのフェースダウンボンディ
ングによるセラミック基板への取付方法などは種々の改
良が加えられ上記要求を徐々に満しつつある。

第１図および第２図は、従来の代表的な多層配線構造を
断面にて示すものである。

これについて簡単に説明すると、第１図及び第２図の場
合とも、所定の電気的機能を果す半導体素子が形成され
た半導体基板１上にＳｉＯ２膜などの第１絶縁膜２を形
成し、電極取出しのための孔をこの第１の絶縁膜に設け
た後、第１導電層３（例えばＡｌからなる）を蒸着法な
どにより第１絶縁膜２上に形成する。

次にガラスやＳｉＯ２などにより第２絶縁膜４を気相反
応法やスパッタ法を利用して形成し、つづいてホトエツ
チングにより上下層接触領域６を露呈させる孔を第２絶
縁膜４に設ける。

さらに、第１図の場合には、第２絶縁膜４上に、接触領
域６で第１導電層と電気接触するＡｌなどからなる第２
導電層５を形成し、第２図の場合には、フェースダウン
ボンディング用のメタルパッドからなる第２導電層５を
同様に形成する。

第２図の場合のメタルパッドとしては通常Ｃｒ−Ｃｕ−
Ａｕの３層構造が用いられる。

これらの構成の他に、図示していないが、第１図の２層
配線構造上に第２図の如きメタルパッドによる電極引出
し構造を設ける場合もある。

上述の如き従来の多層配線形成方法によれば、上下層間
の接触領域６における電気接触が確実且つ低抵抗に得ら
れ難いとい５問題点がある。

この原因は、第１に、従来、Ａｌ蒸着膜をエッチしにく
いとされていたＳｉＯ２用ＨＦ−ＮＨ４エッチ液が必ず
しも十分な選択性を持っていないことによる。

すなわち、例えばＡｌ蒸着膜の下地がＳｉＯ２等の絶縁
物である場合そのエッチ速度は４０〜５０Ａ／ｍｉｎで
あり、下地がｐ型紙抵抗シリコンの場合は８０〜１２０
Ａ／ｍｉｎであり、下地がｎ型低抵抗シリコンの場合は
１５０〜２５０Ａ／ｍｉｎとなり、このようにエッチ速
度が大きくなると、上記エッチ液でガラスやＳｉＯ２の
膜をエッチしているときに、しばしば下地の有用なＡ［
蒸着膜をもエッチしてしまい、その表面を変質させてし
まうからである。

第２には、エツチング処理により第１層のＡＡ蒸着膜の
表面に不純物が付着したり、薄い絶縁膜が生ずるためで
ある。

すなわち、第１層のＡｌ蒸着が終り、蒸着膜の表面が大
気中にさらされたときにその表面に４０〜１００Ａ程度
の酸化膜が形成されるため上下層間の確実且つ低抵抗の
接触が得られないのである。

この他にも、第２絶縁膜のエッチ不足などが良好な電気
接触を得るのを防げている。

従って、下層導電層の表面に生ずる有害な酸化膜や腐蝕
生成物をなくさない限り上下層間の確実且つ低抵抗の電
気接触が、得られないことになる。

本発明の目的は、上述の問題点を解決し、確実且つ低抵
抗の電気接触を上下層間にて確保することのできる多層
配線構造の製法を提供することにある。

本発明によれば、この目的は、接続孔形成のためのエツ
チング時にそのエツチングに耐えうるＣｒ、Ｎｉ、Ｔｉ
、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｎのいずれかの金属層で下
層の導電層の前記接続孔に対応する部分をおおっておく
ことにより達成される。

酸化膜の生成を軽減するためには、この場合、該金属層
を耐酸化性金属で形成するのが望ましい。

また、耐酸化性金属を用いない場合には、該金属層を真
空中など非酸化性雰囲気内で例えばスパッタエッチ法に
より除去するのが好ましい。

以下、実施例について本発明の製法を詳述する。

第３図ａ、ｂは、本発明の第１の実施例による製造工程
を示すものである。

まず、ａに示すように、例えばシリコンからなる半導体
基板１の表面に、熱酸化法や化学気相反応法によりＳｉ
Ｏ２などからなる第１の絶縁膜２を形成する。

この第１絶縁膜に電極取出し用の孔を形成した後、Ａｌ
を膜厚２μになるように真空蒸着し、つづいて真空を破
ることなく、Ｃｒを厚さ０．１μになるように真空蒸着
し、その後大気中に出して不要部をホトエツチングによ
り除去して、Ａｌからなる第１導電層３とＣｒからなる
保護用金属層８との２重層を形成する。

この金属層８は、導電層３０表面を不純物付着、酸化、
過剰エッチから保護するためのものである。

上記ホトエツチングの場合、例えばフェリシアン化カリ
−か性カリ溶液をエッチ液として用いる。

次に、高周波スパッタ法によりＳｉＯ２からなる第２絶
縁膜４を約３μの厚さで形成し、再びホトエツチングに
より接続孔７を金属層８の一部分を露呈させるように形
成する。

この場合のエッチ液は、ＨＦ−ＮＨ４Ｆ水溶液を用いる
。

さらに、第１図ａの構造物を、スパッタエッチ機構をそ
なえた真空蒸着装置の真空容器内にセットし、第１図す
に示すように、スパッタエッチにより接続孔７中の金属
層８の一部分を除去する。

０．１μのＣｒ蒸着膜でできた層８のスパッタエッチの
条件は、直流２極法で３×１Ｏ−２Ｔｏｒｒのアルゴン
雰囲気で２ＫＶの電圧を加えて２分間行う。

このスパッタエッチ終了後直ちに装置を高真空の蒸着モ
ードに切換えてＡｌを厚さ約２μで蒸着し、さらに、必
要なパターンになるようにホトエッチ処理してＡｌから
なる第２導電層５を形成する。

この場合のエッチ液は通常のＰＡＮ（リン酸−酢酸−硝
酸−水）エッチ液を用いる。

第４図ａ、ｂは、フェースダウンボンディング用メタル
パッドからなる第２導電層５を、第３図の製法に準じた
方法で形成した第１導電層３に電気接触させた例を示す
ものであり、第３図の場合と同様な効果が得られる。

なお、第３図及び第４図の方法において、金属層８とし
てＣｒではなく、Ｐｄ蒸着膜を用いることもでき、この
場合はＰｄ蒸着膜が耐酸化性であるのでスパッタエッチ
工程を経ることは必ずしも必要でない。

すなわち、Ａｌからなる第１及び第２導電層（上下層）
は、Ｐｄからなる金属層を介して電気接触させることが
でき、確実な接続が得られる。

上記実施例において、金属層８としては、Ｃｒの他にＮ
ｉ、Ｔｉ、Ｍｏ、又はＷなどを用いることができ、耐酸
化性を考慮した場合にはＰｄの他にｐｔ、Ｉｎなども好
適である。

また、これらの金属材料は、本発明の性質上第２絶縁膜
のエッチ液との兼ね合いで決定されるものであるから、
上記のものに限定されるわけではない。

以上に詳述したところから明らかなように、本発明によ
れば、下層の導電層表面が直接外界にふれることがない
ので、有害な絶縁物の生成不純物の混入、エッチ液によ
る変質又は腐蝕などを免かれることができるから、上下
導電層間に確実且つ低抵抗な電気接触を得ることができ
る。

また、従来、上下層間の接触領域の電圧−電流特性を測
定してみると、通電時に数Ｖから数１０Ｖの電圧が発生
しいわゆるフリツテイング現象が認められたが、本発明
を適用した場合には、はぼ理想的な接触が得られるため
、斯かる現象を防止することができる。

さらに、第１、第２導電層３，５は直接接触しており、
Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ。

Ｐｄ、Ｐｔ、ＩｎはＡｌと接触し高熱が加わっても、も
ろい化合物を形成しないので、第１、第２導電層３，５
間の確実且つ低抵抗な電気接触は経時変化を受けること
はなく、従って、信頼性の高い半導体装置を得ることが
できる。

本発明は、特にトランジスタの電極引出しや集積回路装
置の多層配線に有効に利用できるものであるが、それら
に用途が限定されるわけではないこと勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、従来の多層配線構造を示す断面図
、第３図ａ及びｂは、本発明の１実施例による多層配線
構造の製法を示す断面図、第４図ａ及びｂは、本発明の
他の実施例による製法を示す断面図である。 符号の説明１・・・半導体基板、２・・・第１の絶縁膜
、３・・・第１の導電層、４・・・第２の絶縁膜、５・
・・第２の導電層、６・・・接触領域、７・・・接続孔
、８・・・耐腐蝕性導電層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 任意の基板上に形成されたＡｌの第１の導電層を絶
   縁膜でおおった後、前記第１導電層の一部分を露呈させ
   る孔を前記絶縁膜にエツチングにより形成し、該孔を介
   して前記第１導電層の前記一部分に電気的に接触するＡ
   ｌの第２の導電層を前記絶縁膜上に形成することを含む
   多層配線構造の製法において、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｏ
   、Ｗ。 Ｐｄ、ＰｔおよびＩｎから選ばれた一種のエツチングに
   耐えうる金属層により前記第１導電層の少なくとも前記
   一部分をおおった状態で前記孔を形成し、続いて、第２
   導電層の形成に先立ち、前記孔内の前記金属層を非酸化
   性雰囲気中でスパッタエツチングにより除き酸化性雰囲
   気にさらすことなく前記第２導電層を形成することを特
   徴とする多層配線構造の製法。