JPS58197855A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置・製造方法、特にアルミニウムを主
配線金属として用いた多層配線構造の半導体装置におい
て、その）（ツシベーシ璽ン膜としてプラズマ化学成長
（Ｐ　ＣＶＤ）法に依シ形成された窒化硅素膜（以下プ
ラズマ窒化膜と称す）を用いた半導体装置の製造方法に
関するものである０プラズマ窒化膜は、化学的成長（Ｃ
ＶＤ）法で形成された酸化硅素膜や、窒化硅素膜に比べ
下地段差における被咎性（以下、ステップカバレッジと
呼ぶ）が良い事、及び被膜の形成が３００℃程度の比較
的低温で可能であり、アルミニウムを主成分とする配線
のヒロックの発生に対して有効である事等の理由により
、大規模集積回路の層間絶縁膜やバッジページ璽ン膜と
して用いられている。

ところが、アルミニウム（Ａｌ）を主成分とする配春金
属と該プラズマ窒化膜が直接接触する従来の構造では、
日本国公開特許公報、昭５６−４０２６０号で指適され
ているように、該接触界面の一部において４５０℃乃至
５００”Ｏの熱処理でＡＩ元素がプラズマ窒化膜内へ容
易に拡散に反応し、層間シ璽−トや配線の断線を誘発す
る。

この様な故障発生メカニズムに対して、前記特許公報に
於いては、Ａｌ配線とプラズマ窒化膜の間に、両者の拡
散反応を抑制する、例えはチタニウムやタングステン、
タンタル等の第２の金属層を形成する事が提案されてい
る。確かに、前記製造方法に依ればＡＩとプラズマ窒化
膜の拡散９反応は抑止する事が出来層間シ冒−トや配線
の断線は防止する事が出来るが、他方新らたな問題が生
ずる。即ち、第２の金属を導入する事に依って、配線パ
ターンを形成すゐためにＡＩのエツチングと同時に第２
金属もエツチング除去しなければならないが、一般に該
第２の金属膜は下地段差部で残夛やすく、延いては配線
間シ嘗−トを引起し歩留りの低下を招く恐れがある。こ
の様な欠点に対して筆者は、＃Ｉ１図に示す如くプラズ
マ窒化膜４とＡＩ配線３との間にプラズマ窒化膜の下敷
としてＣＶＤｒＩｋ化硅帛膜２を敷く方法を試みた。こ
の方法によれば配線上面の平坦部に於けるＡＩ−プラズ
マ窒化膜の拡散１反応は抑える事が出来確かに効果はあ
る。しかし配線側面部は、ＣＶＤ酸化酸化膜素膜２テッ
゛７°カバレッジが悪く一様に配線全体をＣＶＤ酸化酸
化膜素膜２う事が出来ず局所的に１配線とプラズマ窒化
膜が配線側面で接触する箇所６が生じる。この結果ＡＩ
とプラズマ窒化膜の拡散９反応を完全に防止する手段と
けならない事が判明した。

本発明の目的は、これらの欠点を除去、改善するもので
、化学的に安定な酸化アルミニウム膜を陽極酸化法に依
って、配線側面を含む配線表面に一様に形成し、その後
、プラズマ窒化膜を成長する事を特徴とする。

本発明における酸化アルミニウム膜は、Ａｌ配４１ｔ＝
パターンニング後、陽極酸化によって形成するため、ト
ランジスターや抵抗体が作り込まれている半導体基板と
電気的に導通が保たれていなければならない。従って、
多層配線構造の半導体装置においてその効果が最も良く
発揮される工程は、全配線パターンの接続が完了する最
上層の、ｌ配線層とその後、半導体チップ保線のため、
ポンディングパッド部を除くチップ全域をカバーするパ
ッゾベーシ冒ン膜に対してである。しかし、最上　　　
　　１層配線よシ下層のＡＩ配線と層間絶縁物として用
いたプラズマ窒化膜に対しても、配線パターンが半導体
基板から電気的導通が保たれるように予め考慮しておけ
ば同様の効果が期待出来る。以下説明の簡素化のため本
発明の実施例を、最上層１配線とパッジページ璽ン膜に
限定に説明する０第２図が本発明の実施例の断面図であ
り、最上層配線ａｔ−ハターンニコンして形成し良後、
その表面全体を陽極酸化で酸化アルミニウム１５で覆う
。

シカる彼、パッジベージ冒ンとしてのプラズマ窒化膜４
を成長して、ＡＩとプラズマ窒化膜が直接接触しないよ
うにしたものである。ここで当然最上層配線層以下の各
下層配線層はそれぞれの層間絶縁膜によって分離絶縁さ
れ、且つ電気回路を構成する九めに必要な箇所は、層間
絶縁膜に開孔されたスルーホールを介して電気的接触が
とられている事は云うまでないが図では省略しである。

本発明の方法によれば、第２図に示した如く、配線側面
を含めた配線表面全体を一様な酸化アルミニウム膜で被
接する事が可能であり、その膜厚も陽極酸化の際に外部
から印加する電圧や溶液の種類濃度を適当に選択する事
によって、ＡＩをプラズマ窒化膜の拡散・反応を抑止す
るに充分な膜厚を制御する事は容易である。

そのためプラズマ窒化膜をパッジページｌン腋として形
成しても、ＡＪ？配線とプラズマ窒化ｓＦｉ、化学的に
安定な酸化アルミニウム膜によってｉとプラズマ窒化膜
の拡散・反応が阻止される。その結果、従来構造で発生
したｉ配線パターンの局所的な消失やＡＩ配線の断線を
防ぐ事が出き。

半導体装置の品質を一段と向上する事が可能となる。し
かも、この為に追加しなければならない工程は、特別な
写真食刻工程を含むものでなく、従って新らたな写真食
刻用マスクも必要としない。

総合的に見れば従来と同程度の工程数で実現できる０ 本発明による他のもう一つの長所は配線間シ冒−トも同
時に防止する事が出来、歩留シの向上が計れる事にある
。即ち、実際の半導体装置の表面は、最上層配線パター
ンを形成するまでの間に経って来た多くの工程によって
複雑で急峻な段差を有しているのが一般的である。一方
微細配線のパターンコングに近年多く用いられている。

プラズマ反応型ドライエツチング装置では、これらの段
差部にＡ７Ｉが残りやすい傾向がある。下地段差部を隣
接した最上層配線が通る箇所でＡｌ残りが生じると、互
いに導通状態とな９目的とすゐ回路機能を失ってしまう
。従来、この様なＡＪ残シを完全に除去するためにプラ
ズｆｆＡｊエツチング後、更に溶液を用いたウェットエ
ツチングを追加して隣接配線を分離していた。本発明を
この状態に適用すれば段差部に残ったＡＪは通常わずか
な厚さであるため、容易に酸化アル１＝ウムに変換され
て隣接した配線は互いに絶縁され良状態が可能となる。

以上、実施例との説明では最上層配線全綱としてアルミ
ニウムの場合について述べたが、ＡＪとグツズｉ窒化膜
の拡散・反応はＡＪ中に他の金属例えば銅やシリコンを
混入させ＆ＡＡｔを主成分とする配線層や、シリコン、
チタン、タングステン。

タンメル婢をＡｌの下敷にした配線との間でも発生し、
本発明の方法はこれらの配線に対して有効な手段となる
。又、配線表面に陽極酸化によって形成する酸化アルミ
ニウムも、無孔性タイプと有孔性タイプの２種類がある
が、どちらのタイプでも有効である。その選択は前述し
た段差部に残るＡｌの程度と陽極酸化で酸化アル＜＝ラ
ムに変換される膜厚郷プロセス全体の系を考慮して決定
すれば良い。

従って、配線金属をアルミニウムだけに限定したり、酸
化アルミニウムのタイプに制限を加えるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の方法において、ｌ配線とプラズマ窒化膜
の間にＣＶＤ酸化硅素膜を敷いた場合の断面図。第２図
は本発明の実施例の方法による断面図を示すものである
。 図において、ｌ・・・・・・多層配線構造における最上
層配線とその下に位−する下層配線との層間絶縁物、２
・・・・・・ＣＶＤ酸化膜、３・・・・・・最上層配線
、４・・・・・・プラズマ窒化膜、５・・・・・・陽極
酸化によって配線表面に形成された酸化アルミニウム膜
を示す。 図中同一材質の部分には同一番号を付けである。 、ε１シー　ノ　し］ 茅２２　目

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多層配線構造を有する半導体装置の最上層配線金属がア
   ルミニウムである半導体装置において、該最上層配線を
   パターンコングする工程と、ノ（ターニングされ九配線
   表面を陽極酸化によって酸化アルミニウムに変換する工
   １と、プラズマ窒化硅素膜を成長する工程を含む事を特
   徴とする半導体装置の製造方法。