JPS63500346A - 層状構造物を作る方法 - 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】 この発明は集積回路用の層状構造物を作る方法に関し、さらに詳しく述べれば、 複数個の電気接続されたメタライゼーション層を含む水平層状構造物に関するも のである。

集積回路、特に１ミクロン大の集積回路を作るこれまでに提案された方法は、層 状構造物間の通路、すなわち金属と金属との接続、を形成するメタライゼーショ ンのいろいろなレベルを含む層状構造物の形成を含んでいる。金属の層の間で相 互接続を作る方法は、通路を必要とする所に金属の柱を形成する段階（われわれ の同時係属欧州特許出願筒０１２９３８９号に記載される通り）、および下にあ る金属層から次の金属層を絶縁するように柱のまわシに誘電材料の層を付着させ る段階を含んでいる。

金属の柱を形成する段階を含む上述の方法は、下にある金属層に障壁層を付着さ せかつ障壁層の上に金属の柱状層を付着させる段階を含む。下にある金属層、障 壁層、および柱状層は次に第１マスク・パターンにしたがって腐食される。柱状 層は次に第２マスク・パターンにしたがってエッチされ、通路を形成する金属の 柱を残すようにする。障壁層の目的は、柱状層を腐食させるのに用いられるプラ ズマが下にある金属層に影響を及ぼさないようにすることである。これは、下に ある金属層の厚が正確に定められることを保証するのに役立つ。

しかし、かかる障壁層を用いて作られた柱を含む水平層状構造物は、メタライゼ ーションの眉間で比較的劣った電気移動抵抗を示す点で不利である。さらに、か かる障壁層の使用は、上記の方法を複雑にするという不利がある。

不発明の１つの狙いは、メタライゼーション層間の電気移動抵抗特性を改善する とともに、障壁層の使用を不要にすることである。

本発明により、メタライゼーションの第１層を基板の上に付着させる段階と、メ タライゼーションの第１層と異なる導電材料の柱状層をメタライゼーションの第 １層の上に付着させる段階と、メタライゼーションの第１層および柱状層を第１ マスク・パターンにしたがって腐食させる段階と、メタライゼーションの第１層 が第２マスク・パターンにしたがって抵抗する腐食剤で柱状層を腐食させる段階 と、誘電層を付着させる段階と、前記腐食剤によって腐食されなかった柱状層を 露出するように誘電層を腐食させる段階と、露出した柱状層に接触するようにも う１つのメタライゼーションの層を付着させる段階と、を含むことを特徴とする 層状構造物を作る方法が提供される。

本発明により作られた層状構造物は、メタライゼーションの層間の電気移動抵抗 特性が改善されかつ構造物の製造がより簡単であるという利点を備えている。。

メタライゼーションの第１層はアルミニウムであることができ、また柱状層はタ ングステンのような耐火金属で作られることがある。

メタライゼーションの層をいくつか持つ層状構造物は、メタライゼーションの別 の層が要求される層状構造物の最終金属層となるまで、上記方法を繰り返すこと によって組み立てられる。

メタライゼーションの別の層は、それから不用の金属を除去するために腐食され ることがある。

図面の簡単な説明 本発明を付図に関して例として詳しく説明する。

第１図はメタライゼーションの上に付着された金属の柱状層を持つ構造物を示す 。

第２図は第１マスク・パターンによる腐食後の第１図の構造物を示す。

第６図は金属の柱状層が第２マスク・パターンによシ腐食された後の第２図の構 造物を示す。

第４図は誘電層が金属の柱状層の表面に付着、されかつ露出するように腐食され た後の第６図の構造物を示第５図は第４図に示された構造物に付着された、腐食 後のメタライゼーションのもう１つの層を示す。

図面から、メタライゼーションの第１層２がシリコン基板のような基板４の上に 付着されている。金属のような導電材料の柱状層８が次にメタライゼーションの 第１層８の上に付着されて、第１図に示される構造物が与えられる。メタライゼ ーションの第１層８は厚さ１ミクロンのアルミニウムの層であることが望ましい 。アルミニウムは純アルミニウムであったり、シリコンや銅でドープ処理された アルミニウムであったりすることができる。金属の柱状層８は、メタライゼーシ ョンの第１層２に関して選択的に乾燥腐食させることができる固有の電気移動抵 抗が比較的高い金属で作られることが望ましい。導電材料はタングステンのよう な耐火金属であったり、金またはクロムで作られることがある。別に、導電材料 はドープ処理されたシリコンのような半導体材料で作られることがある。

かかる方法によって作られた柱状層は、かかる金属の比較的高い電気移動抵抗に よる電気移動不良のリスクが少ないという利点を備えている。

図示されていないが、第１マスク・パターンは金属の柱状層８の表面に形成され ている。第１マスク・パターンは、合成層状構造物におけるメタライゼーション の第１層２に要求される相互接続のパターンを表わす。第１図に示された構造物 は次に、第２図に示される構造物を作る異方性プラズマ腐食によって腐食される 。第２図に示される構造物は下の切取シ部分を少しも含まないことが見られる。

金属の柱状層８は例えば四フッ化炭素のようなフッ素類を使用するプラズマを用 いて腐食され、またメタライゼーションの第１層２は（アルミニウムから形成さ れている場合）、例えば四塩化炭素のような塩化物類を含むプラズマを用いて腐 食される。プレーナ表面を得るために、金属の柱状層８の表面にポリイミドがス ーンされることがある。このプレーナ化の段階は不可欠なものではなく、省略し てもさしつかえない。最終構造物の通路を形成する第３図の金属柱状物１０がい ま組み立てられる。これは、第２図の構造物に第２マスク・パターンを付着させ ることによって達成される。第２マスク・パターンは、金属柱状物１０が要求さ れる金属の柱状層８の区域を表わす。マスク・パターンは、任意な既知のホトレ ジスト材料であり、金属の柱状層８の所定区域を越えて若干伸びるが、第１マス ク・パターンによる腐食後に金属の柱状層８に定められた隣接金属トラック間に は伸びない。マスク・パターンのこの重複が金属柱状物１０の形成に悪影響を及 ぼさないのは、各金属柱状物１０がマスク・パターンの下にある金属の柱状層８ の一部に形成されているからである。

金属の柱状層８は、メタライゼーションの第１層２が抵抗する四塩化炭素のよう な腐食剤によって、第２マスク・パターンにしたがいプラズマ腐食される。この 腐食剤はメタライゼーションの第１層２を侵さないので、金属の柱状層８はメタ ライゼーションの第１層２まで下方に腐食されて、メタライゼーションの第１層 ２におけるメタライゼーション・パターンかう出てそれに正確に整合される金属 柱状物１０を持つ第３図の構造物が作られる。金属柱状物１０は、メタライゼー ションの第１層２におけるメタライゼーション・パターンを形成するのに用いら れる腐食中に一部作られるように正確に整合される。

誘電層１２が、例えば連続スピン・コーティングおよび硬化動作によって、第６ 図に示される構造物の上にいま付着される。誘電層は第６図の構造物を囲むだけ の厚さまで付着されるので、柱状物１０は誘電層の材料によって囲まれかつ覆わ れて、金属柱状物１０の上にプレーナ表面が提供されるようになる。誘電層１２ は、日立によってＰＩＱという商品名で販売されているようなポリイミド材料か ら作られることが望ましい。

誘電層は次にプラズマ腐食されて、金属柱状物１０の最上面を露出させる。誘電 層１２は四フッ化炭素および酸素プラズマを用いて腐食させることがあシ、また 適当な装置がプラズマ室に含まれることがあって、金属柱状物１０の表面が露出 されると同時に腐食工程が終ることを保証する。合成構造物は第４図に示されて おり、金属柱状物１０の露出面は次の金属層への接続を構成する。

実際に、基板４は平らではなく、金属層の厚さと比較し得る量だけ高さの変化す る表面地形図を持つ。したがって、ある柱状物１０は他よシ高く立ち、またこれ らの最上部は誘電層１２の腐食段階の初期に露出される。最低の柱状物１０の最 上部が露出される時まで、最高の柱状物が突出する。誘電層１２用の腐食剤がフ ッ素−酸素化学のものである場合は、腐食剤は柱状物１０をも腐食する。フッ素 と酸素との適当な混合物が腐食剤に使用されるならば、誘電層１２と柱状物１０ とを等しいかほぼ等しい割合で腐食させることができる。したがって、柱状物１ ０をも腐食する誘電層１２用の腐食剤を用いることによって、誘電層１２のプレ ーナ化を改良することができる。

次にもう１つの金属層１４が第４図に示される構造物の上に付着される。金属層 １４は誘電層１２において露出された柱状物１０の表面に接触する。いま見られ るように、第２金属層８の残シの部分から成る金属柱状物１０は、第１金属層２ と金属層１４との間の金層同士の接続を構成し、すなわち柱状物１０は金属層２ と１４との間の通路を構成する。

層状構造物に２レベルのメタライゼーションのミカ要求されるならば、もう１つ の金属層１４が構造物の最終金属層となる。

最終マスク・パターンは金属層１４の上に形成され、また金属層１４は最終マス ク・パターンにしたがって腐食されて、メタライゼーションの別のレベルにある フィールド領域から不用の金属を除去することができる。

２レベルより多いメタライゼーションが要求されるならば、金属の柱状層８に似 た金属の柱状層が別の金属層１４の上に付着されることがある。そのとき作動ノ 順序は、所望の多Ｖベル・メタライゼーション構造物が作られるまで繰シ返され 、最終金属層は２レベル・メタライゼーション構造物と関連して別の金属層１４ の上に説明されたようなフィールド領域内の不用金属を除去するように腐食され る。

本発明の方法は第１金属層２のメタライゼーションに正確に整合されている金属 柱状物１０の形をした通路を提供するので、利用し得る最小の空間に最大の通路 サイズが達成される。

付図に関して上に説明された本発明の実施例は例として与えられたに過ぎず、か つ変形が作られることを認めるべきである。かくて、例えば、アルミニウム以外 の材料をメタライゼーション層に使用することができる。また、タングステン以 外の導電材料、例えば金、クロムまたはドーゾ処理されたシリコンのような半導 体材料を柱状層に使用することができる。誘電層１２については、二酸化シリコ ン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンおよび他の有機材料のような、ポリイミド 以外の材料を使用することができる。しかし、使用される特定の材料について適 切な付着およびプレーナ化の工程を使用すべきである。

さらに、層状構造物の製法は、材料を適切に選択すれば、砒化ガリウム構造物に 適用することができる。

Ｇ２ 手続補正書（自発） 昭和６２年４り／、３？日

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．メタライゼーシヨンの第１層を基板の上に形成させる段階と、メタライゼー シヨンの第１層と異なる導電材料の柱状層をメタライゼーシヨンの第１層の上に 付着させる段階と、メタライゼーシヨンの第１層および柱状層を第１マスク・パ ターンにしたがつて腐食させる段階と、メタライゼーシヨンの第１層が第２マス ク・パターンにしたがつて抵抗する腐食剤で柱状層を腐食させる段階と、誘電層 を付着させる段階と、柱状層を露出するように誘電層を腐食させる段階と、露出 した柱状層に接触するようにもう１つのメタライゼーシヨンの層を形成させる段 階と、を含むことを特徴とする層状構造物を作る方法。
2. ２．メタライゼーシヨンの第１層はアルミニウムを含むことを特徴とする請求の 範囲第１項記載による方法。
3. ３．メタライゼーシヨンの第１層はシリコンまたは銅でドープ処理されたアルミ ニウムを含むことを特徴とする請求の範囲第２項記載による方法。
4. ４．柱状層は耐火金属を含むことを特徴とする請求の範囲第１項ないし第３項の どれでも１つの項記載による方法。
5. ５．耐火金属はタングステンを含むことを特徴とする請求の範囲第４項記載によ る方法。
6. ６．耐火金属は金を含むことを特徴とする請求の範囲第４項記載による方法。
7. ７．耐火金属はクロムを含むことを特徴とする請求の範囲第４項記載による方法 。
8. ８．柱状層は半導体材料を含むことを特徴とする請求の範囲第１項ないし第３項 のどれでも１つの項記載による方法。
9. ９．柱状層はドープ処理されたシリコンを含むことを特徴とする請求の範囲第８ 項記載による方法。
10. １０．誘電層はポリイミドを含むことを特徴とする請求の範囲第１項ないし第９ 項のどれでも１つの項記載による方法。
11. １１．メタライゼーシヨンの第１層および柱状層は塩素類を含有する異方性プラ ズマ腐食剤によつて腐食されることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第１０ 項のどれでも１つ項記載による方法。
12. １２．メタライゼーシヨンの第１層が抵抗する柱状層を腐食させる腐食剤はフツ 素類を含有するプラズマを含むことを特徴とする請求の範囲第１項ないし第１０ 項のどれでも１つの項記載による方法。
13. １３．柱状層を露出するように誘電層を腐食させるのに用いられる腐食剤は前記 誘電層および前記柱状層を事実上等しい割合で腐食させることを特徴とする請求 の範囲第１項ないし第１２項のどれでも１つの項記載による方法。
14. １４．前記腐食剤はフツ素−酸素化合物を含むことを特徴とする請求の範囲第１ ４項記載による方法。
15. １５．メタライゼーシヨンの別の層が構造物の最終メタライゼーシヨン層となる まで方法を選択的に繰り返す段階を含む、ことを特徴とする請求の範囲第１項な いし第１４項のどれでも１つの項記載による方法。