JPH098043A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH098043A JPH098043A JP20677796A JP20677796A JPH098043A JP H098043 A JPH098043 A JP H098043A JP 20677796 A JP20677796 A JP 20677796A JP 20677796 A JP20677796 A JP 20677796A JP H098043 A JPH098043 A JP H098043A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アルミ合金膜を形成した後、発煙硝酸洗浄及
び水洗を行った際の食孔の発生を防止することを目的と
する。 【解決手段】 酸化膜２の形成されたシリコン基板１の
表面上に銅を含有するアルミ合金膜３を形成する工程
と、アルミ合金膜３に対してプラズマ処理を行ってアル
ミ合金膜３表面に均一な不動体層５を形成した後シリコ
ン基板１を薬液を用いて洗浄する工程と、洗浄工程の後
アルミ合金膜３上にレジストパターンを形成しレジスト
パターンを用いてドライエッチングを行う。
び水洗を行った際の食孔の発生を防止することを目的と
する。 【解決手段】 酸化膜２の形成されたシリコン基板１の
表面上に銅を含有するアルミ合金膜３を形成する工程
と、アルミ合金膜３に対してプラズマ処理を行ってアル
ミ合金膜３表面に均一な不動体層５を形成した後シリコ
ン基板１を薬液を用いて洗浄する工程と、洗浄工程の後
アルミ合金膜３上にレジストパターンを形成しレジスト
パターンを用いてドライエッチングを行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超ＬＳＩに用いら
れる金属配線の腐食を抑えるための半導体装置の製造方
法に関するものである
れる金属配線の腐食を抑えるための半導体装置の製造方
法に関するものである
【０００２】
【従来の技術】図５に従来の方法による半導体装置の製
造工程図を示す。図５（ａ）では、シリコン基板１内に
所望の半導体装置を形成した後、シリコン基板１上に酸
化膜２を形成する。図５（ｂ）では、酸化膜２上に数％
のシリコンと銅を含むアルミ合金膜３を堆積する。アル
ミ合金膜３を堆積すると表面に薄い不均一な酸化膜（不
動態層）４が形成される。その後、発煙硝酸で洗い、水
洗、乾燥を行なう。図５（ｃ）では、この後、フォトリ
ソグラフィの技術を用いてアルミ合金膜３上に配線パタ
ーン６を形成し、アルミ合金膜３をドライエッチングし
てアルミ配線３ａを形成する。図５（ｄ）では、アルミ
配線３ａ上に残ったレジスト６を酸素プラズマを用いて
アッシングし、発煙硝酸を用いて有機残渣物を除去す
る。
造工程図を示す。図５（ａ）では、シリコン基板１内に
所望の半導体装置を形成した後、シリコン基板１上に酸
化膜２を形成する。図５（ｂ）では、酸化膜２上に数％
のシリコンと銅を含むアルミ合金膜３を堆積する。アル
ミ合金膜３を堆積すると表面に薄い不均一な酸化膜（不
動態層）４が形成される。その後、発煙硝酸で洗い、水
洗、乾燥を行なう。図５（ｃ）では、この後、フォトリ
ソグラフィの技術を用いてアルミ合金膜３上に配線パタ
ーン６を形成し、アルミ合金膜３をドライエッチングし
てアルミ配線３ａを形成する。図５（ｄ）では、アルミ
配線３ａ上に残ったレジスト６を酸素プラズマを用いて
アッシングし、発煙硝酸を用いて有機残渣物を除去す
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方法で
はアルミ合金膜を堆積すると表面に薄い酸化膜（不動
態）が形成されるが、それが不均一に形成されるため、
その後の発煙硝酸を用いた洗浄では図５（ａ）中の矢印
Ａ及び図５（ｄ）中の矢印Ｂにおける腐食により小さな
穴（食孔）が形成される。また、本発明者等の研究によ
り食孔は発煙硝酸中では発生せずその後の水洗中で発生
することがわかった。異種金属を含んだアルミ系合金膜
は洗浄中に異種金属間の電池効果により腐食が発生しや
すくアルミ系合金配線の欠損につながる。
はアルミ合金膜を堆積すると表面に薄い酸化膜（不動
態）が形成されるが、それが不均一に形成されるため、
その後の発煙硝酸を用いた洗浄では図５（ａ）中の矢印
Ａ及び図５（ｄ）中の矢印Ｂにおける腐食により小さな
穴（食孔）が形成される。また、本発明者等の研究によ
り食孔は発煙硝酸中では発生せずその後の水洗中で発生
することがわかった。異種金属を含んだアルミ系合金膜
は洗浄中に異種金属間の電池効果により腐食が発生しや
すくアルミ系合金配線の欠損につながる。
【０００４】本発明は、かかる点に鑑み、アルミ系合金
膜の表面を改質し洗浄による腐食発生を抑えるための半
導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
膜の表面を改質し洗浄による腐食発生を抑えるための半
導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は異種金属を含む
アルミ系合金配線膜を形成後洗浄する前に、酸素ガスの
プラズマによるアルミ系合金膜の表面処理を行う半導体
装置の製造方法である。また本発明はプラズマ発生用ガ
スとして酸素と少なくとも窒素を含むガス種を使用す
る。さらに本発明はプラズマの表面処理を基板温度１０
０℃〜３００℃で行なう。
アルミ系合金配線膜を形成後洗浄する前に、酸素ガスの
プラズマによるアルミ系合金膜の表面処理を行う半導体
装置の製造方法である。また本発明はプラズマ発生用ガ
スとして酸素と少なくとも窒素を含むガス種を使用す
る。さらに本発明はプラズマの表面処理を基板温度１０
０℃〜３００℃で行なう。
【０００６】本発明は、上述の構成により、酸素系ガス
によるプラズマを用いて表面を強制的に酸化（不動態
化）することにより、アルミ系合金配線膜形成時に形成
される酸化膜の欠陥を減少させ、腐食に対して強くする
ことができる。また、窒素及び基板温度の効果の物理的
理由は不明であるが、表面の耐腐食性を向上させること
ができる。
によるプラズマを用いて表面を強制的に酸化（不動態
化）することにより、アルミ系合金配線膜形成時に形成
される酸化膜の欠陥を減少させ、腐食に対して強くする
ことができる。また、窒素及び基板温度の効果の物理的
理由は不明であるが、表面の耐腐食性を向上させること
ができる。
【０００７】
（実施の形態１）図１は本実施の形態で用いた半導体装
置の製造工程図である。図１（ａ）では、シリコン基板
１内に所望の半導体装置、例えばＭＯＳトランジスタを
形成した後、シリコン基板１上にシリコン酸化膜２を７
００ｎｍ形成する。図１（ｂ）では、酸化膜２上に数％
のシリコンと銅を含むアルミ合金膜３をマグネトロンス
パッタ法を用いて８００ｎｍ堆積する。アルミ合金膜３
を堆積すると表面に薄い不均一な酸化膜（不動態層）４
が形成される。
置の製造工程図である。図１（ａ）では、シリコン基板
１内に所望の半導体装置、例えばＭＯＳトランジスタを
形成した後、シリコン基板１上にシリコン酸化膜２を７
００ｎｍ形成する。図１（ｂ）では、酸化膜２上に数％
のシリコンと銅を含むアルミ合金膜３をマグネトロンス
パッタ法を用いて８００ｎｍ堆積する。アルミ合金膜３
を堆積すると表面に薄い不均一な酸化膜（不動態層）４
が形成される。
【０００８】図１（ｃ）では、酸素系ガスによるプラズ
マ処理をダウンストリーム型の装置を使用して行った。
酸素系ガスによるプラズマ処理は、基板温度２００℃、
酸素とＮ２Ｏを１２：１の割合で混合し、圧力５３２Ｐ
ａで１００秒間行なった。この処理により不均一な不動
態層４を均一な不動態層５に替えた。この均一な不動態
層５は洗浄時の腐食に対して強い。その後、この膜を薬
液としての濃度９８％の発煙硝酸の溶液に１０分間つけ
て有機物を除去し、その後２０分間のＱＤＲ（ｑｕｉｃ
ｋ ｄｕｍｐ ｒｉｎｃｅ）水洗を行なう。ＱＤＲ水洗
とは純水をある時間オーバーフローさせて、その後水洗
槽に付いているバルブを開けて中の水を一気に排水する
水洗方法のことで、これを繰り返すことにより純水の比
抵抗を速く回復させることができる。その後乾燥を行な
う。この洗浄時にはアルミ系合金膜３の腐食は起こらな
い。
マ処理をダウンストリーム型の装置を使用して行った。
酸素系ガスによるプラズマ処理は、基板温度２００℃、
酸素とＮ２Ｏを１２：１の割合で混合し、圧力５３２Ｐ
ａで１００秒間行なった。この処理により不均一な不動
態層４を均一な不動態層５に替えた。この均一な不動態
層５は洗浄時の腐食に対して強い。その後、この膜を薬
液としての濃度９８％の発煙硝酸の溶液に１０分間つけ
て有機物を除去し、その後２０分間のＱＤＲ（ｑｕｉｃ
ｋ ｄｕｍｐ ｒｉｎｃｅ）水洗を行なう。ＱＤＲ水洗
とは純水をある時間オーバーフローさせて、その後水洗
槽に付いているバルブを開けて中の水を一気に排水する
水洗方法のことで、これを繰り返すことにより純水の比
抵抗を速く回復させることができる。その後乾燥を行な
う。この洗浄時にはアルミ系合金膜３の腐食は起こらな
い。
【０００９】図１（ｄ）では、フォトリソグラフィの技
術を用いてアルミ合金膜３上に配線パターン６を形成
し、アルミ合金膜３を塩素系ガスを用いてドライエッチ
ングしアルミ配線３ａを形成する。この時レジストが形
成される表面は薬液により有機物が除去されているた
め、レジストを均一に形成することができる。図１
（ｅ）では、アルミ配線３ａ上に残ったレジスト６を酸
素プラズマを用いてアッシングし、もう一度同一条件で
酸素系ガスによるプラズマ処理をダウンストリーム型の
装置を使用して行い、アルミ配線３ａの側面に均一な不
動態膜７を形成した。その後薬液としての発煙硝酸を用
いて有機残渣物を除去する。この洗浄時にもアルミ配線
３ａの腐食は起こらない。
術を用いてアルミ合金膜３上に配線パターン６を形成
し、アルミ合金膜３を塩素系ガスを用いてドライエッチ
ングしアルミ配線３ａを形成する。この時レジストが形
成される表面は薬液により有機物が除去されているた
め、レジストを均一に形成することができる。図１
（ｅ）では、アルミ配線３ａ上に残ったレジスト６を酸
素プラズマを用いてアッシングし、もう一度同一条件で
酸素系ガスによるプラズマ処理をダウンストリーム型の
装置を使用して行い、アルミ配線３ａの側面に均一な不
動態膜７を形成した。その後薬液としての発煙硝酸を用
いて有機残渣物を除去する。この洗浄時にもアルミ配線
３ａの腐食は起こらない。
【００１０】従来の方法により作成したアルミ系合金膜
の洗浄後の表面暗視野像と、本実施の形態での洗浄後の
膜表面の暗視野像を比較すると、従来の方法でははっき
りと食孔（白い輝点）が見られるのに対して本実施の形
態の方法では腐食はみられない。このように発煙硝酸洗
浄の工程を行なう前に酸素系ガスによるプラズマ処理を
行ない、完全に不動態化させることにより、腐食を減少
させることができる。
の洗浄後の表面暗視野像と、本実施の形態での洗浄後の
膜表面の暗視野像を比較すると、従来の方法でははっき
りと食孔（白い輝点）が見られるのに対して本実施の形
態の方法では腐食はみられない。このように発煙硝酸洗
浄の工程を行なう前に酸素系ガスによるプラズマ処理を
行ない、完全に不動態化させることにより、腐食を減少
させることができる。
【００１１】図２はアルミ系合金膜をフォトリソグラフ
ィおよびドライエッチング技術を用いて０．８μｍの配
線パターンを形成し、ウエハ内の断線不良による歩留り
を洗浄回数でプロットしたものである。酸素系ガスによ
るプラズマ処理の効果を確かめるために、酸素系ガスに
よるプラズマ処理＋発煙硝酸洗浄を３回繰り返して酸素
系ガスによるプラズマ処理をせずに発煙硝酸洗浄を繰り
返したウエハと比較した。酸素プラズマ処理を施した本
実施の形態では初期の歩留りのままであるが、酸素プラ
ズマ処理をしなかった従来例では歩留りが３回目で急激
に約２５％まで低下した。図３は酸素系ガスによるプラ
ズマ処理をしなかったウエハのＳＥＭ（電子顕微鏡）写
真を示す表面図である。配線の一部が発煙硝酸洗浄によ
りＶ字状に欠けたアルミ欠損２０が観察され、最後には
断線し歩留り低下の原因になる。一方、本実施の形態で
は均一な不動態層５，７のためアルミ欠損２０が観察さ
れず、歩留まりは初期歩留まりのままで非常に高い。以
上のように本実施の形態によれば、酸素系ガスによるプ
ラズマ処理により洗浄によるアルミ欠損を防ぐことがで
きる。
ィおよびドライエッチング技術を用いて０．８μｍの配
線パターンを形成し、ウエハ内の断線不良による歩留り
を洗浄回数でプロットしたものである。酸素系ガスによ
るプラズマ処理の効果を確かめるために、酸素系ガスに
よるプラズマ処理＋発煙硝酸洗浄を３回繰り返して酸素
系ガスによるプラズマ処理をせずに発煙硝酸洗浄を繰り
返したウエハと比較した。酸素プラズマ処理を施した本
実施の形態では初期の歩留りのままであるが、酸素プラ
ズマ処理をしなかった従来例では歩留りが３回目で急激
に約２５％まで低下した。図３は酸素系ガスによるプラ
ズマ処理をしなかったウエハのＳＥＭ（電子顕微鏡）写
真を示す表面図である。配線の一部が発煙硝酸洗浄によ
りＶ字状に欠けたアルミ欠損２０が観察され、最後には
断線し歩留り低下の原因になる。一方、本実施の形態で
は均一な不動態層５，７のためアルミ欠損２０が観察さ
れず、歩留まりは初期歩留まりのままで非常に高い。以
上のように本実施の形態によれば、酸素系ガスによるプ
ラズマ処理により洗浄によるアルミ欠損を防ぐことがで
きる。
【００１２】（実施の形態２）図１と同様の工程で処理
を行い、実施の形態１では処理ガスとして酸素とＮ２Ｏ
を用いたが、本実施の形態では酸素だけで表面処理を行
った。酸素系ガスによるプラズマ処理は基板温度６０℃
〜１４０℃で、圧力を０．３Ｔｏｒｒ〜０．７Ｔｏｒ
ｒ、酸素ガス流量を１００ｓｃｃｍ〜６００ｓｃｃｍの
範囲で変化させ、処理時間５分で行なった。
を行い、実施の形態１では処理ガスとして酸素とＮ２Ｏ
を用いたが、本実施の形態では酸素だけで表面処理を行
った。酸素系ガスによるプラズマ処理は基板温度６０℃
〜１４０℃で、圧力を０．３Ｔｏｒｒ〜０．７Ｔｏｒ
ｒ、酸素ガス流量を１００ｓｃｃｍ〜６００ｓｃｃｍの
範囲で変化させ、処理時間５分で行なった。
【００１３】図４は酸素系ガスによるプラズマ処理の処
理条件と発煙硝酸洗浄後の面積３６０μｍ２中の平均腐
食孔数の一覧表である。腐食孔数はウエハ内３点の平均
であり、腐食を意図的に捜しているため、個数が１個と
あるところは腐食が無いとみて差し支えない。基板温度
が高いほど腐食に対する効果が高いが、圧力、流量には
ほとんど依存していない（図４（ａ），（ｂ））。しか
し、酸素系ガスによるプラズマ処理をしないものに比べ
て格段の差がある（図４（ｃ））。
理条件と発煙硝酸洗浄後の面積３６０μｍ２中の平均腐
食孔数の一覧表である。腐食孔数はウエハ内３点の平均
であり、腐食を意図的に捜しているため、個数が１個と
あるところは腐食が無いとみて差し支えない。基板温度
が高いほど腐食に対する効果が高いが、圧力、流量には
ほとんど依存していない（図４（ａ），（ｂ））。しか
し、酸素系ガスによるプラズマ処理をしないものに比べ
て格段の差がある（図４（ｃ））。
【００１４】以上のように本実施の形態によれば基板温
度を１００℃以上にすることにより腐食に対する効果が
ある。また、基板温度が高いとドライエッチ後の残留塩
素を飛ばすこともできる。さらに、基板温度が３００℃
では腐食はみられないもののヒロックらしきものがみら
れ、表面モフォロジを変化させ、上層配線との短絡を発
生するため使用できないことがわかった。つまりプラズ
マの表面処理を基板温度１００℃〜３００℃で行なうこ
とが望ましい。
度を１００℃以上にすることにより腐食に対する効果が
ある。また、基板温度が高いとドライエッチ後の残留塩
素を飛ばすこともできる。さらに、基板温度が３００℃
では腐食はみられないもののヒロックらしきものがみら
れ、表面モフォロジを変化させ、上層配線との短絡を発
生するため使用できないことがわかった。つまりプラズ
マの表面処理を基板温度１００℃〜３００℃で行なうこ
とが望ましい。
【００１５】なお、本発明ではダウンストリーム型のプ
ラズマ発生装置を用いたが、酸素プラズマが得られれ
ば、他のタイプの装置でも同様の効果が得られる。ま
た、本実施の形態では異種金属として銅を用いたが、パ
ラジユウム、チタン等の異種金属並びにそれらを混合し
た異種金属に対しても同様の効果が期待できる。
ラズマ発生装置を用いたが、酸素プラズマが得られれ
ば、他のタイプの装置でも同様の効果が得られる。ま
た、本実施の形態では異種金属として銅を用いたが、パ
ラジユウム、チタン等の異種金属並びにそれらを混合し
た異種金属に対しても同様の効果が期待できる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
異種金属を含んだアルミ合金膜を腐食なく安定的に配線
を形成でき、その実用的効果は大きい。
異種金属を含んだアルミ合金膜を腐食なく安定的に配線
を形成でき、その実用的効果は大きい。
【図１】本発明の実施の形態１における半導体装置の製
造工程図
造工程図
【図２】本発明により作成した配線の歩留り推移図
【図３】アルミ配線欠損の表面図
【図４】本発明の実施の形態２における処理条件と腐食
数の一覧を示した図
数の一覧を示した図
【図５】従来の方法による半導体装置の製造工程図
１ シリコン基板 ２ 酸化膜 ３ 銅を含むアルミ合金膜 ４ 不均一な不動態膜 ５，７ 均一な不動態膜
Claims (4)
- 【請求項１】基板の表面上に異種金属を含むアルミ系合
金配線膜を形成する工程と、前記アルミ系合金配線膜に
対してプラズマ処理を行って前記アルミ系合金配線膜表
面に均一な不動体層を形成する工程と、その後前記基板
を薬液を用いて洗浄して有機物を除去する工程と、薬液
を用いた洗浄の後水洗を行う工程と、前記水洗の後前記
アルミ系合金配線膜上にレジストパターンを形成し前記
レジストパターンを用いてドライエッチングを行う工程
とを備えた半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】薬液を用いた洗浄工程により有機物の除去
を行うことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項３】プラズマ発生用ガスとして酸素と少なくと
も窒素を含むガス種を使用することを特徴とする請求項
１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】プラズマの表面処理を基板温度１００℃〜
３００℃で行なうことを特徴とする請求項１記載の半導
体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20677796A JPH098043A (ja) | 1996-08-06 | 1996-08-06 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20677796A JPH098043A (ja) | 1996-08-06 | 1996-08-06 | 半導体装置の製造方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011341A Division JPH0787189B2 (ja) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH098043A true JPH098043A (ja) | 1997-01-10 |
Family
ID=16528921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20677796A Pending JPH098043A (ja) | 1996-08-06 | 1996-08-06 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH098043A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7790625B2 (en) | 2007-03-13 | 2010-09-07 | Oki Semiconductor Co., Ltd. | Method for manufacturing semiconductor device |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59178681A (ja) * | 1983-03-30 | 1984-10-09 | Fujitsu Ltd | パタ−ン形成方法 |
| JPS63133535A (ja) * | 1986-11-25 | 1988-06-06 | Sony Corp | 洗浄方法 |
-
1996
- 1996-08-06 JP JP20677796A patent/JPH098043A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59178681A (ja) * | 1983-03-30 | 1984-10-09 | Fujitsu Ltd | パタ−ン形成方法 |
| JPS63133535A (ja) * | 1986-11-25 | 1988-06-06 | Sony Corp | 洗浄方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7790625B2 (en) | 2007-03-13 | 2010-09-07 | Oki Semiconductor Co., Ltd. | Method for manufacturing semiconductor device |
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