JPS59150427A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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- JPS59150427A JPS59150427A JP58023302A JP2330283A JPS59150427A JP S59150427 A JPS59150427 A JP S59150427A JP 58023302 A JP58023302 A JP 58023302A JP 2330283 A JP2330283 A JP 2330283A JP S59150427 A JPS59150427 A JP S59150427A
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- Japan
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- aluminum
- wiring layer
- film
- metal wiring
- aluminium
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
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- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Local Oxidation Of Silicon (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、アルミニウム及びその合金を配線材料とす
る半導体装置およびその製造方法に関する。
る半導体装置およびその製造方法に関する。
現在、各種半導体装置に配線材料としてアルミニウムＡ
Ａおよびアルミニウム合金が多く使用されている。これ
らアルミニウムおよびその合金は酸、アルカリ等と簡単
に反応し、腐食したシ溶出したりするため、何らかの対
策が必要である。
Ａおよびアルミニウム合金が多く使用されている。これ
らアルミニウムおよびその合金は酸、アルカリ等と簡単
に反応し、腐食したシ溶出したりするため、何らかの対
策が必要である。
そこで従来よシ外部からの酸性イオンやアルカリ金属等
のアルミニウム或いはアルミニウム合金上への付着を防
ぐ目的で、第１図に示すように半導体ウニノー１０上に
リンを含んだシリコン酸化膜（以下ＰＳＧ Ｊｌｉと略
す）、シリコン酸化侶゛或いはシリコン窒化膜などから
成る保護膜５を形成する。この保護膜５は外部からの汚
染物質を殆んど通さ彦いか或いは膜中にとらえて半導体
ウェハの内部にまで達することを防止する作用を有する
。々お、第１図において１は半導体基板、２は拡散層、
３は酸化膜であ′シ４はアルミニウム或いはアルミニウ
ム合金から成る金属配線層を示したものである。
のアルミニウム或いはアルミニウム合金上への付着を防
ぐ目的で、第１図に示すように半導体ウニノー１０上に
リンを含んだシリコン酸化膜（以下ＰＳＧ Ｊｌｉと略
す）、シリコン酸化侶゛或いはシリコン窒化膜などから
成る保護膜５を形成する。この保護膜５は外部からの汚
染物質を殆んど通さ彦いか或いは膜中にとらえて半導体
ウェハの内部にまで達することを防止する作用を有する
。々お、第１図において１は半導体基板、２は拡散層、
３は酸化膜であ′シ４はアルミニウム或いはアルミニウ
ム合金から成る金属配線層を示したものである。
上記のような従来の保護膜では、保護膜形成後の外部か
らの汚染に対しては、半導体ウェハ表面への刺着を防ぐ
という点で効果があるが、保訳欣の形成前に半導体ウェ
ハ表面に付着していた汚染物に対しては何の効果もない
。例えば、アルミニウム或いはその合金からなる層を写
真ａ中刻する際、多くの薬品或いはガスが使用されるが
、これらの薬品或いはガスが充分に除去さねず半導体ウ
ェハ上に残シ、引き続き保護膜をウェハ上に形成しても
アルミニウム或いはアルミニウム合金層の腐蝕、溶出等
の変質を引き起とすことはよくあることである。
らの汚染に対しては、半導体ウェハ表面への刺着を防ぐ
という点で効果があるが、保訳欣の形成前に半導体ウェ
ハ表面に付着していた汚染物に対しては何の効果もない
。例えば、アルミニウム或いはその合金からなる層を写
真ａ中刻する際、多くの薬品或いはガスが使用されるが
、これらの薬品或いはガスが充分に除去さねず半導体ウ
ェハ上に残シ、引き続き保護膜をウェハ上に形成しても
アルミニウム或いはアルミニウム合金層の腐蝕、溶出等
の変質を引き起とすことはよくあることである。
また、保護膜・といえども、完全なものではなく、微小
なピンホール等があり、そこから入り込む水と汚染物質
によシアルミニウム或いはアルミニウム合金の配線層が
変質するとともある。
なピンホール等があり、そこから入り込む水と汚染物質
によシアルミニウム或いはアルミニウム合金の配線層が
変質するとともある。
さらに、リン等の添加不純物を含むシリコン酸化膜を保
護膜に使用した場合、濃度の制御を誤まり高濃度に不純
物が入ってしまうと、その不純物自体がアルミニウムや
アルミニウム合金の変質の原因にもなる。逆に添加不純
物のｇへ度が低すぎると、外部からの汚染物を保護膜中
にとらえる作用が低下する。
護膜に使用した場合、濃度の制御を誤まり高濃度に不純
物が入ってしまうと、その不純物自体がアルミニウムや
アルミニウム合金の変質の原因にもなる。逆に添加不純
物のｇへ度が低すぎると、外部からの汚染物を保護膜中
にとらえる作用が低下する。
本発明は上記のような点に鑑みてなされたものでそ゛の
目的とするところは、半導体ウニ／・−Ｌに形成された
保護膜の外側からの汚染だけではなく、保護膜形成前の
半導体ウエノ・表面の汚染や保護膜内の添加不純物が原
因となる汚染に対しても一保護が充分になされ、アルミ
ニウムおよびアルミニウム合金から成る配線層の腐蝕や
溶出が防止された半導体装置を提供し、また、上ｈ１；
のような半導体装置を能率良く製造することのできる半
導体装置の製造方法を、提供することにある。
目的とするところは、半導体ウニ／・−Ｌに形成された
保護膜の外側からの汚染だけではなく、保護膜形成前の
半導体ウエノ・表面の汚染や保護膜内の添加不純物が原
因となる汚染に対しても一保護が充分になされ、アルミ
ニウムおよびアルミニウム合金から成る配線層の腐蝕や
溶出が防止された半導体装置を提供し、また、上ｈ１；
のような半導体装置を能率良く製造することのできる半
導体装置の製造方法を、提供することにある。
ところで、アルミニウム或いはアルミニウム合金は、高
温熱処理を行なうとヒロック等のアルミニウムの異常成
長部が形成され、例えばこのアルミニウム層上にＰＳＧ
膜等の保護Ｂｔ）を形成した場合、保￥９膜の被着性の
悪化や、ピンホールの発生等の問題が生じることが知ら
れている。
温熱処理を行なうとヒロック等のアルミニウムの異常成
長部が形成され、例えばこのアルミニウム層上にＰＳＧ
膜等の保護Ｂｔ）を形成した場合、保￥９膜の被着性の
悪化や、ピンホールの発生等の問題が生じることが知ら
れている。
またウエノ・上に残留した水分や薬品がアルミニウムの
腐蝕の原因となシやすく、アルミニウムの配線上に汚染
物質が刺着しても水分のない状態ではアルミニウムの１
ｐ１ｔｉｌｌＩは進行しにくい。
腐蝕の原因となシやすく、アルミニウムの配線上に汚染
物質が刺着しても水分のない状態ではアルミニウムの１
ｐ１ｔｉｌｌＩは進行しにくい。
以上のように点からこの発明に係る半導体装ＩＩＶ’ｉ
では、汚染の阻止膜として半導体ウエノ・上に形成され
たアルミニウム或いはアルミニウム合金から成る金属配
線層表面に膜質が緻密なフッ化アルミニウム膜を形成す
るようにしたものである。
では、汚染の阻止膜として半導体ウエノ・上に形成され
たアルミニウム或いはアルミニウム合金から成る金属配
線層表面に膜質が緻密なフッ化アルミニウム膜を形成す
るようにしたものである。
またとの発明に係る半導体装置の製造方法では、上記の
ような緻密なフッ化アルミニウム枦を被着性良く形成す
るために、上面にアルミニウム或いはその合金から成る
金属配線層の形成されたウェハを、アルミニウム、或い
はその合金の再結晶湯度以下に設置し、乾性雰囲気中で
金属配線層表面のフッ化を行なってアルミニウム或いは
その合金のフッ化膜を形成するようにしたものである。
ような緻密なフッ化アルミニウム枦を被着性良く形成す
るために、上面にアルミニウム或いはその合金から成る
金属配線層の形成されたウェハを、アルミニウム、或い
はその合金の再結晶湯度以下に設置し、乾性雰囲気中で
金属配線層表面のフッ化を行なってアルミニウム或いは
その合金のフッ化膜を形成するようにしたものである。
以下図面を参照してこの発明の一実施例につき説、明す
る。
る。
第２図において、半導体基板１上に所定の拡散層２や酸
化Ｍ３等の形成された半導体ウエノ・にアルミニウム或
いはその合金から成る層を被着する。その後、上記金属
層を所定のパターンに写真鎖側してポンディングパッド
を含む金属配線層４を形成する。このようなウエノ・１
θをまずガスプラズマ装置のガスチャン・ぐ内に設的し
、このガスチャンバ内にフレオンガス（ＣＦ４）を導入
する。そして例えば高周波電力によシ上記フレオンガス
中に含まれるフッ素Ｆを反応性の高いフッ素ラジカルと
成し、フッ素ラジカルと金属配線層４とを反応させ金属
配線層４の表面にアルミニウム或いはその合金の７′ツ
化膜６を１００〜１０００Ｘの膜厚で形成する。なお、
上記フッ化ｊニア ６の形成は常温で行なう。
化Ｍ３等の形成された半導体ウエノ・にアルミニウム或
いはその合金から成る層を被着する。その後、上記金属
層を所定のパターンに写真鎖側してポンディングパッド
を含む金属配線層４を形成する。このようなウエノ・１
θをまずガスプラズマ装置のガスチャン・ぐ内に設的し
、このガスチャンバ内にフレオンガス（ＣＦ４）を導入
する。そして例えば高周波電力によシ上記フレオンガス
中に含まれるフッ素Ｆを反応性の高いフッ素ラジカルと
成し、フッ素ラジカルと金属配線層４とを反応させ金属
配線層４の表面にアルミニウム或いはその合金の７′ツ
化膜６を１００〜１０００Ｘの膜厚で形成する。なお、
上記フッ化ｊニア ６の形成は常温で行なう。
この後、上記半導体ウエノ・１０上に例えばシリコン酸
化膜、ＰＳＧ膜或いはシリコン窒化膜等から成る保護膜
か５を被着する。次いでデンディング・マッド上の保護
膜５を選択的に除去する。
化膜、ＰＳＧ膜或いはシリコン窒化膜等から成る保護膜
か５を被着する。次いでデンディング・マッド上の保護
膜５を選択的に除去する。
なお、デンディングパッド上のアルミニウム或いはアル
ミニウム合金のフッ化膜はボンディング性を低化させる
可能性があるため、ボンディング・ぐラド上の保抑膜５
を除去した後、ウエノ・を適宜水と加熱することによっ
てがンデイング・ぐラド上のフッ化膜を除去する。
ミニウム合金のフッ化膜はボンディング性を低化させる
可能性があるため、ボンディング・ぐラド上の保抑膜５
を除去した後、ウエノ・を適宜水と加熱することによっ
てがンデイング・ぐラド上のフッ化膜を除去する。
只」二のようにして金属配線層ｊ上に形成し、たフッ化
膜６は、非常に構造が緻密であシ、保護膜５内に含まれ
ている不純物がアルミニウム或いはアルミニウム合金か
ら成る金属配線層４に達することを防止する。勿論、保
晒膜５の外部からの汚染に対しては保護膜５とフッ化膜
６とにより二重に金属配線層４が保護され、効果的であ
る。
膜６は、非常に構造が緻密であシ、保護膜５内に含まれ
ている不純物がアルミニウム或いはアルミニウム合金か
ら成る金属配線層４に達することを防止する。勿論、保
晒膜５の外部からの汚染に対しては保護膜５とフッ化膜
６とにより二重に金属配線層４が保護され、効果的であ
る。
また、上記のフッ化膜６の形成工程では、金属配線層４
のフッ化処理を、液体の薬品を用いず、乾性雰囲気中で
行なうため、ウエノ・１０表面に水分が残らない。従っ
て金属配線層４表面に付着している汚染物質の腐蝕作用
をくい止めることができる。しかも、金属配線Ｍ４表面
をフッ化膜化することにより金属配線層４表面に付着し
ていた汚染物質を固定でき効果的である。
のフッ化処理を、液体の薬品を用いず、乾性雰囲気中で
行なうため、ウエノ・１０表面に水分が残らない。従っ
て金属配線層４表面に付着している汚染物質の腐蝕作用
をくい止めることができる。しかも、金属配線Ｍ４表面
をフッ化膜化することにより金属配線層４表面に付着し
ていた汚染物質を固定でき効果的である。
なジ、プラズマ７ツ化処理を行なう際にフレオン（ＣＦ
４）ガスを導入ガスとして用いる場合につき述べたが、
このガスは、フッ素ラジカルを生成できかつ派生して発
生するガスがアルミニウムやシリコンをケミカルエツチ
ングする恐れのないものであれば、例えばＦＳ６等他０
ガスを用いても良い。
４）ガスを導入ガスとして用いる場合につき述べたが、
このガスは、フッ素ラジカルを生成できかつ派生して発
生するガスがアルミニウムやシリコンをケミカルエツチ
ングする恐れのないものであれば、例えばＦＳ６等他０
ガスを用いても良い。
この他、上記のように常温でフッ素のプラズマによυ金
属配線層表面をフッ化する方法以外に次のようにしてア
ルミニウム或いはそ゛の合金のフッ化膜を形成すること
ができる。すなわち、乾性雰囲気中にてフッ素原子をウ
エノぐ表面の金属配線層表面にイオン注入し、その後ウ
ェハを上記金ゐ配線層材であるアルミニウム或いはアル
ミニウム合金の再結晶温度（通常３５０〜４００℃）以
下で熱処理し、上記金属配線層中のアルミニウムとフッ
素を反応させフッ化膜を形成する。
属配線層表面をフッ化する方法以外に次のようにしてア
ルミニウム或いはそ゛の合金のフッ化膜を形成すること
ができる。すなわち、乾性雰囲気中にてフッ素原子をウ
エノぐ表面の金属配線層表面にイオン注入し、その後ウ
ェハを上記金ゐ配線層材であるアルミニウム或いはアル
ミニウム合金の再結晶温度（通常３５０〜４００℃）以
下で熱処理し、上記金属配線層中のアルミニウムとフッ
素を反応させフッ化膜を形成する。
第３図には、前述のプラズマ法によ多形成されたフッ化
膜を有するウェハを光学顕徴競、で観察し、アルミニウ
ム或いはその合金から成る配Ｎ４１１層における異常、
変質の発生率を、プラズマ法により形成したフッ化膜の
月か厚を補軸にとυフッ化膜がない場合との相対値で示
した。この図で明らかなように、金属配線層表面を１０
０Ｘ〜１ｏｏｏ Ｘの膜厚でフッ化することによって、
異常、変質を１／３から１／４にまで低下せしめること
ができる。
膜を有するウェハを光学顕徴競、で観察し、アルミニウ
ム或いはその合金から成る配Ｎ４１１層における異常、
変質の発生率を、プラズマ法により形成したフッ化膜の
月か厚を補軸にとυフッ化膜がない場合との相対値で示
した。この図で明らかなように、金属配線層表面を１０
０Ｘ〜１ｏｏｏ Ｘの膜厚でフッ化することによって、
異常、変質を１／３から１／４にまで低下せしめること
ができる。
以上のようにこの発明によれば、金属配線層上に、保護
膜の外側からの汚染だけでなく保護膜中の不純物が原因
となる汚染に対しても十分阻止能力のある７ツ化アルミ
ニウム膜が形成された半導体装置を提供でき、上記金属
配線層の腐蝕、溶出を防止することができる。
膜の外側からの汚染だけでなく保護膜中の不純物が原因
となる汚染に対しても十分阻止能力のある７ツ化アルミ
ニウム膜が形成された半導体装置を提供でき、上記金属
配線層の腐蝕、溶出を防止することができる。
そしてこの発明による半導体装置の製造方法によれば、
上記のようなアルミニウム或いはその合金から成る金属
配線層上に能率的にフッ化膜を形成できると共に、乾性
雰囲気中でフッ化を行なうため汚染物質の腐蝕作用を促
進する水分を除去でき、金属配線層の腐蝕や溶出を効果
的に防止できる。
上記のようなアルミニウム或いはその合金から成る金属
配線層上に能率的にフッ化膜を形成できると共に、乾性
雰囲気中でフッ化を行なうため汚染物質の腐蝕作用を促
進する水分を除去でき、金属配線層の腐蝕や溶出を効果
的に防止できる。
第１図は従来の半導体装置の一例を示す断面図、第２図
はこの発明の一実施例を説明する断面図、第３図はこの
発明による装置における配線層の異常および変質の発生
率を示すグラフである。 ４・・・金属配線層、５・・・保瞠膜、６・・・フッ化
膜。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦矛１図 矛２図
はこの発明の一実施例を説明する断面図、第３図はこの
発明による装置における配線層の異常および変質の発生
率を示すグラフである。 ４・・・金属配線層、５・・・保瞠膜、６・・・フッ化
膜。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦矛１図 矛２図
Claims (4)
- （１）表面にアルミニウム或いはその合金から成る配ａ
Ｉ層を有する半導体装置において、上記配線層の表面に
上記アルミニウム或いはその合金のフッ化膜が形成され
ていることを％徴とする半導体装置。 - （２） アルミニウム或いはその合金よシなる半導体
ウェハ上に形成された配線層の表面を上記配線層材料の
再結晶温度以下の乾性雰囲中にてフッ化処理し、上記配
線層表面にアルミニウム或いはその合金のフッ化膜を形
成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - （３）上記フッ化処理がプラズマフッ化処理であること
を特徴とする特許請求の範囲第２項記＄の半導体装置の
製造方法。 - （４）上記フッ化処理として、フ、素原子を上記配線ｊ
ヴｉ表面にイオン注入した後上記配線層利料の再結晶度
以下で熱処理することを特徴とする特許請求の範囲第２
項記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58023302A JPS59150427A (ja) | 1983-02-15 | 1983-02-15 | 半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58023302A JPS59150427A (ja) | 1983-02-15 | 1983-02-15 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59150427A true JPS59150427A (ja) | 1984-08-28 |
Family
ID=12106806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58023302A Pending JPS59150427A (ja) | 1983-02-15 | 1983-02-15 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59150427A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62104053A (ja) * | 1985-08-16 | 1987-05-14 | テキサス インスツルメンツ インコ−ポレイテツド | 集積回路の製造法 |
| JPH03278536A (ja) * | 1990-03-28 | 1991-12-10 | Nippon Precision Circuits Kk | 半導体装置 |
| EP0694630A1 (en) * | 1994-07-26 | 1996-01-31 | The Boc Group, Inc. | Protective treatment of metal substrates |
| US6465363B1 (en) | 1997-04-28 | 2002-10-15 | Shibaura Mechatronics Corporation | Vacuum processing method and vacuum processing apparatus |
-
1983
- 1983-02-15 JP JP58023302A patent/JPS59150427A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62104053A (ja) * | 1985-08-16 | 1987-05-14 | テキサス インスツルメンツ インコ−ポレイテツド | 集積回路の製造法 |
| JPH03278536A (ja) * | 1990-03-28 | 1991-12-10 | Nippon Precision Circuits Kk | 半導体装置 |
| EP0694630A1 (en) * | 1994-07-26 | 1996-01-31 | The Boc Group, Inc. | Protective treatment of metal substrates |
| US6465363B1 (en) | 1997-04-28 | 2002-10-15 | Shibaura Mechatronics Corporation | Vacuum processing method and vacuum processing apparatus |
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