JPH0766942B2 - 多層相互接続導体パターン製造方法 - Google Patents

多層相互接続導体パターン製造方法

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JPH0766942B2 JP5017956A JP1795693A JPH0766942B2 JP H0766942 B2 JPH0766942 B2 JP H0766942B2 JP 5017956 A JP5017956 A JP 5017956A JP 1795693 A JP1795693 A JP 1795693A JP H0766942 B2 JPH0766942 B2 JP H0766942B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は多層相互接続導体パター
ン製造方法に関し、特に半導体デバイスのための集積回
路内に多重レベル相互接続部を製造するプロセスについ
て、反応性イオンエツチング(RIE)を用いて微小な
バイアを形成するときに生じやすい、レベル間における
欠陥を減少させるプロセスを改善する際に適用して好適
である。
【0002】
【従来の技術】図3に示すように、半導体デバイス用集
積回路を多層相互接続する従来技術の1つの形式はバイ
ア/スタツド12によつて相互接続される多数の金属レ
ベル10を有する。この形式の従来の多層金属相互接続
は、化学気相成長(PECVD窒化シリコン)によつて
形成された不活性化用酸化物層16により被覆されてい
る酸化シリコン層14(例えば、スパツタされた石英、
ECR酸化物又はPECVD酸化物)によつて分離され
ている。一般的にバイアメタライゼーシヨンはタングス
テン又はアルミニウム銅であり、配線パターンメタライ
ゼーシヨンはアルミニウム−銅合金のような合金であ
る。RIEプロセスは非常に小さな特徴サイズをもつバ
イアを形成するために用いられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ほぼ満足すべき状況で
はあるが、上述した集積回路の多重レベル相互接続には
かなりの故障モードがあり、この故障モードはレベル間
に短絡を発生させる。こうした短絡はフオトリソグラフ
イの不整合、不活性化用酸化物層内におけるピンホー
ル、金属フエンシング及び金属粒子によつて生ずる。こ
うした欠陥の例を図1にそれぞれ符号A、B、C、Dで
示す。
【0004】本発明の目的はRIEプロセスを用いてバ
イア開口部が形成される半導体チツプのレベル間におけ
る欠陥を減らすプロセスを提供することであり、信頼性
及び製品歩留まりを改善するプロセスを提供することで
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、半導体デバイスのための多層相互
接続導体パターンを製造する方法において、(a)絶縁
基板上に盛り上げて固定した導体パターン15を覆うよ
うに、ノンコンフオーマルプロセスによつて比較的厚い
酸化シリコン層24を堆積するステツプと、(b)比較
的厚い酸化シリコン層24の上面に、反応性イオンエツ
チングに耐え得かつ酸化シリコン層より薄い金属酸化物
層20を堆積するステツプと、(c)所望のバイア開口
部パターンにおいて、金属酸化物層20の表面から当該
金属酸化物層20を除去するステツプと、(d)比較的
厚い酸化シリコン層24を貫いて延びるバイア開口部2
2を反応性イオンエツチングするステツプと、(e)コ
ンフオーマルプロセスによつてバイアメタライゼーシヨ
ン層25を堆積させ、金属酸化物層20の上面を被覆す
ると共に、バイア開口部22を充填するステツプと、
(f)バイアメタライゼーシヨン層25を化学−機械的
プロセスによつて金属酸化物層20の上面まで除去し
て、金属酸化物層20及びバイア開口部22内のバイア
メタライゼーシヨン層25でなる表面を平坦化するステ
ツプと、(g)当該平坦化された表面上に、盛り上がつ
た導電性パターンを形成するステツプとを含むようにす
る。
【0006】
【作用】要約すると、本発明はメタライズしたレベル
を、スパツタした石英(SiO2)のような比較的厚い
ノンコンフオーマル(non-conformal)酸化物層で覆うプ
ロセスを提供する。次にこの酸化物層は酸化アルミニウ
ム(Al2 3 )又は酸化イツトリウム(Y2 3 )の
ようなRIEに耐え得る比較的薄い酸化物ブランケツト
により被覆される。この酸化アルミニウム表面上に、露
出したバイア開口部をもつマスクが従来の手法で形成さ
れ、この開口領域内の酸化アルミニウムが除去される。
例えばBCl3 ガス及びO2 ガス又はH3 PO4 のウエ
ツトエツチングによりAl2 3 はエツチングされる。
RIEプロセスはバイアを形成するために用いられる。
RIEプロセスはAl2 3 又はY2 3 酸化物を侵さ
ない。次に、コンフオーマル(conformal)CVDによつ
てタングステンのようなバイアメタライゼーシヨン層が
ブランケツト層として堆積され、バイア開口部が充填さ
れる。化学−機械的研磨ステツプを用いて薄い酸化物層
の上面までタングステンを除去してこのアセンブリの上
面を平坦化する。次に、金属パターンを形成するために
リフト−オフ又は金属RIEステツプのいずれかを含む
従来の適正な処理ステツプを用いてこの平坦化された表
面上に次の金属レベルが形成される。比較的厚いスパツ
タされた石英による被覆で始まるこの連続層を形成する
ためにこのプロセスを反復する。
【0007】
【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。
【0008】本発明のプロセスのこの好適な実施例にお
ける最初のステツプを図1(A)に示す。図3に示す従
来技術によるモジユールの場合と同様に、当該明細書に
おいては導体のパターンで示した金属レベル15上に比
較的厚い酸化物層24が形成される。この酸化物層24
はノンコンフオーマル(non-conformal)プロセスによつ
て形成され、金属導体15を不活性化させると共にレベ
ル内およびレベル間を絶縁する最初の絶縁として機能す
る。例えばこの酸化物層はスパツタされた酸化シリコン
(SiO2 )、PECVD酸化物又は電子サイクロトロ
ン共鳴(ECR)酸化物である。導体パターン15は適
正な従来のプロセス(例えばリフト−オフプロセス又は
金属の反応性イオンエツチング)を用いて形成され、こ
の導電性材料は例えばアルミニウム−銅合金である。
【0009】次に、アルミニウム酸化物(Al2 3
又はイツトリウム(Y2 3 )のような酸化物の比較的
薄い(例えば2.8 〜 3.0〔KÅ〕)層20を厚い酸化物
層24の上面に形成して、酸化物層24内のピンホール
のような欠陥若しくは他の欠陥又は不整合に備えて酸化
物層24を不活性化する。この酸化物層20はCVDに
よつて形成される。酸化物層20はサブミクロンのバイ
ア開口部を形成するために用いられる次の反応性イオン
エツチングによつて侵されることはない。かくして酸化
物層20もエツチストツプとして機能し、偶発的なオー
バエツチングによるバイア開口部のミスアライメントを
防止する。
【0010】次に、図1(B)に示すように、酸化物層
20はバイア開口部を形成する必要がある場所を除去さ
れる。これは、層をマスキングするステツプ、マスク内
に開口部を形成するステツプ及び開口部によつて露出さ
れた酸化物層24をエツチング除去するステツプからな
る従来のステツプによつて良好に達成される。例えば、
Al2 3 をエツチングするためにBCL3 及びO2
用いることができ、またH3 PO4 によるウエツトエツ
チングプロセスを用いることもできる。次に金属層導体
15まで延びるバイア開口部22が、RIEによつて比
較的厚い酸化物層24内に形成される。
【0011】図1(C)に示すようにバイア開口部22
を充填するために、好適にはタングステンのような導電
層25が形成される。好適にはCVDによつてタングス
テン層25を形成するのがよい。その後、図1(D)に
示すように、このアツセンブリは化学−機械的研磨ステ
ツプにより、薄い酸化物層20の上面まで平坦化され
る。
【0012】次に、図2(A)に示すように、このアセ
ンブリの平坦化された表面上にメタライゼーシヨン層2
6が形成される。この第2のレベルのメタライゼーシヨ
ン層は、例えばリフト−オフ又は金属反応性イオンエツ
チングのような適正な従来のプロセスを用いて、導電性
パターン(図2(B)の10´)となるように形成され
得る。次に、いま述べたこれらのプロセスステツプを反
復する。すなわち、比較的厚い酸化物層24´を形成
し、次にこれを薄い酸化物層20´で覆う。製造過程の
この状態におけるウエーハを図2(C)に示すが、これ
は図1(A)に示す状態と本質的に同じ状態である。
【0013】上述の通り本発明をその最適な実施例に基
づいて図示、説明したが、本発明の精神及び範囲から脱
することなく詳細構成について種々の変更を加えてもよ
い。
【0014】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、導体パタ
ーン上に比較的厚い酸化物層を堆積し、この酸化物上
に、反応性イオンエツチングに耐え得る比較的薄い酸化
物層(例えば酸化アルミニウム又は酸化イツトリウム)
を堆積して比較的厚い酸化物層を不活性化し、これによ
つて酸化物層内におけるピンホールのような欠陥を防止
でき、次に導体パターンまで延びるバイア開口部を反応
性イオンエツチングによつて形成する際に、この薄い金
属酸化物層がエツチストツプとして機能するので偶発的
なオーバエツチングによるバイア開口の不整合を防止す
ることができ、かくして半導体チツプのレベル間におけ
る故障モードを減らすことがでるので信頼性及び製品歩
留まりを格段的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(A)〜図1(D)は、本発明の教示によ
る連続的加工処理ステツプの種々の段階における集積回
路の多重金属相互接続の状態を示す断面図である。
【図2】図2(A)〜図2(C)は、本発明の教示によ
る連続的加工処理ステツプの種々の段階における集積回
路の多重金属相互接続の状態を示す断面図である。
【図3】図3は比較用の従来技術プロセスに生じ得る種
々のレベル間における欠陥を示す、従来の技術による集
積回路の多重金属相互接続の断面図である。
【符号の説明】
10、10´、15……金属レベルすなわち導体パター
ン、12、22……バイア、14……酸化シリコン、1
6、20、20´……酸化物層、24、24´……比較
的厚い酸化物層、25……導電層、26……メタライゼ
ーシヨン層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハザラ・エス・ラソール アメリカ合衆国、ニユーヨーク州12582、 ストームビル、ジユーデイス・ドライブ 27番地 (56)参考文献 特開 昭63−76455(JP,A)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体デバイスのための多層相互接続導体
    パターンを製造する方法において、(a) 絶縁基板上に盛り上げて固定した導体パターンを
    覆うように、ノンコンフオーマルプロセスによつて比較
    的厚い酸化シリコン層を堆積するステツプと、(b) 上記比較的厚い酸化シリコン層の上面に、反応性
    イオンエツチングに耐え得かつ上記酸化シリコン層より
    薄い金属酸化物層を堆積するステツプと、(c)所望のバイア開口部パターン において、上記金属
    酸化物層の表面から上記金属酸化物層を除去するステツ
    プと、(d) 上記比較的厚い酸化シリコン層を貫いて延びるバ
    イア開口部を反応性イオンエツチングするステツプと、(e) コンフオーマルプロセスによつてバイアメタライ
    ゼーシヨン層を堆積させ、上記金属酸化物層の上面を被
    覆すると共に、上記バイア開口部を充填するステツプ
    と、(f) 上記バイアメタライゼーシヨン層を化学−機械的
    プロセスによつて上記金属酸化物層の上面まで除去し
    て、上記金属酸化物層及び上記バイア開口部内の上記バ
    イアメタライゼーシヨン部でなる表面を平坦化するステ
    ツプと、(g) 上記平坦化された表面上に、盛り上がつた導電性
    パターンを形成するステツプとを含むことを特徴とする
    多層相互接続導体パターン製造方法。
  2. 【請求項2】半導体デバイスのための多層相互接続導体
    パターンを製造する方法において、反応性イオンエツチ
    ングに耐え得る上記金属酸化物層は酸化アルミニウムで
    あることを特徴とする請求項1に記載の多層相互接続導
    体パターン製造方法。
  3. 【請求項3】半導体デバイスのための多層相互接続導体
    パターンを製造する方法において、反応性イオンエツチ
    ングに耐え得る上記金属酸化物は酸化イツトリウムであ
    ることを特徴とする請求項1に記載の多層相互接続導体
    パターン製造方法。
  4. 【請求項4】半導体デバイスのための多層相互接続導体
    パターンを製造する方法において、さらに上記ステツプ
    (a)及び上記ステツプ(b)を反復するステツプを含
    むことを特徴とする請求項1に記載の多層相互接続導体
    パターン製造方法。
JP5017956A 1992-02-20 1993-01-08 多層相互接続導体パターン製造方法 Expired - Lifetime JPH0766942B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/839451 1992-02-20
US07/839,451 US5252516A (en) 1992-02-20 1992-02-20 Method for producing interlevel stud vias

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Publication Number Publication Date
JPH0685074A JPH0685074A (ja) 1994-03-25
JPH0766942B2 true JPH0766942B2 (ja) 1995-07-19

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