付着層の除去方法

【目的】接続孔底部に露出した金属層を傷めることなく、付着層を除去するようにする。
【構成】基板１上の金属層２上に形成された絶縁膜３に、所定の形状の接続孔５を少なくともプラズマ処理を含む加工法により形成し、このプラズマ処理中に発生する付着層６を除去する際に、付着層６の除去を、上記金属層２と吸着反応し易いガスを用いたスパッタエッチングにより行う。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の多層配線工程において、２層の配線間接続のために設けられる接続孔の加工時に発生する付着層、いわゆるバリの除去方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来の半導体装置の配線間接続の接続孔、いわゆるスルーホール形成工程を示す図である。同図において、基板上１に、所定の形状に加工された配線となるＡｌ等の金属層２，シリコン酸化膜等からなる層間絶縁膜３，および層間絶縁膜３を加工するためのフォトレジスト等からなるマスク４が形成されている（図４(a)）。ここで、反応性イオンエッチング等のプラズマ処理により、層間絶縁膜３を加工し、接続孔５を形成する。この接続孔加工の最終段階で、接続孔底部に露出した金属層２表面がたたかれ、接続孔５の側壁付近に付着層６が形成される（図４(b)）。
【０００３】この付着層６は、以降の工程中に崩壊して、露出した金属層２表面を覆い、接続不良を起こしたり、新たな金属層の埋め込みの阻害要因となり、強いては半導体装置製造歩留まり低下の一因となる。このため、従来アルゴンを用いたスパッタエッチングや、その他のプラズマエッチング，ウエットエッチングもしくはこれらの組み合わせにより、付着層６を除去し、残存するマスク４を酸素プラズマ処理等により除去する（図４(c)）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、付着層６は一般に金属層２の構成成分を含み、かつ層間絶縁膜３や接続孔５の加工に用いたエッチングガス等の構成成分と結合している場合が多い。このため、除去のためには金属層２をエッチングするガスもしくは薬液を使用せざるをえず、図４(c) に示す通り除去目的外領域である金属層２を傷めてしまうだけでなく、付着層６の除去自体が困難であるという問題があった。
【０００５】本発明の目的は、上記技術の有していた課題を解決して、接続孔底部に露出した金属層を傷めることなく、付着層を除去する方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するため本発明は、２層の配線層間接続のために設けられる接続孔の加工時に発生する付着層の除去を、金属層と吸着反応し易いガスを用いたスパッタエッチングにより行うことを主要な特徴とする。
【０００７】
【作用】この場合、本発明においては、図１に示すように、金属層２として例えばＡｌやＴｉ，Ｍｏ，Ｗ等の金属、ガスとして酸素を用いたスパッタエッチングを行う。図３に、酸素を用いたスパッタエッチングにおけるＡｌ，Ｍｏ，ＷとＳｉＯ₂とのエッチング速度の違いを示す。図３のＡｌ，Ｍｏ，Ｗに対応する金属層２表面では、到来する酸素と金属層２の反応による金属酸化層の形成と、形成された金属酸化層のスパッタエッチング反応とが競合し、結果的に、金属層２のエッチレートが低く抑えられる。
【０００８】一方、付着層６は、金属層２の構成成分を含むものの、金属層２表面に比べれば極めて微量であり、かつ既に層間絶縁膜３，マスク４，接続孔５の加工に用いたエッチングガス等の構成成分と結合しているため、図３中のＳｉＯ₂ とほぼ同等と考えて良い。即ち、スパッタエッチと競合する酸化膜の形成反応がほとんどなく、エッチングレートの低下が起きない。
【０００９】本原理により、接続孔５底部に露出した金属層２表面を余り削ることなく、付着層６をエッチング除去できる。なお本技術は、特願昭６３−１９１９５９号の「パタン化金属層形成法」における不要層の除去技術を、スルホール加工工程に拡張したものである。
【００１０】
【実施例】実施例１図１は、本発明の付着層除去方法の一実施例を示す工程断面図である。この実施例は、従来技術の図４(a)，図４R>４(b)と同様の工程により、接続孔５を形成する際、付着層６が接続孔５側壁部付近に発生するため、この接続孔加工後、図１(a)に示すように酸素等のガス７でスパッタエッチングを行うことにより、付着層６を除去する（図１(b) ）。しかる後に、残ったマスク４を、酸素プラズマ等の通常の方法により除去したものである（図１(c)）。
【００１１】本実施例では、図１(b) に示す通り、マスク４を残した状態で、付着層６の除去処理を実施したが、マスク４を予め除去し、図１(d)に示す状態で、付着層６の除去処理を行っても良い。なお図中、同一符号は同一または相当部分を示している。
【００１２】実施例２上記実施例１では、接続孔５の側壁がほぼ垂直に形成されているが、傾斜をもって形成されていても同様な効果が得られる。図２(a) は、従来技術および上記実施例と同一の工程より、接続孔５ａの側壁が傾斜を持つように形成した場合の付着層６ａの一発生例を示す図である。なお、付着層６ａの発生位置は、接続孔の加工法により異なるが、本発明の除去方法に何ら影響を与えるものではない。マスク４ａを酸素プラズマ処理等により除去した後、酸素等のガス７でスッパタエッチングを行うことにより（図２(b)）、付着層６ａを除去しても良い。なお、付着層６ａの除去処理は、マスク４ａを除去した後行ったが、上記実施例１と同様にマスク４ａを残した状態で、実施してもよい。
【００１３】以上の実施例では、付着層の除去に用いるガス７として、酸素を挙げたが、これに限定されるものではない。例えば、窒素等，金属層２と反応し不揮発性の結合層を形成するものであれば何でも良く、金属層２の種類によりガス種を選択すれば良い。
【００１４】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明によるときは、多層配線工程における接続孔形成時に発生する付着層の除去処理に際し、従来技術の有していた課題を解決し、除去目的外領域を傷めることなく付着層を除去できる。これにより、半導体装置における接続孔歩留まりを高めることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す工程図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す工程図である。
【図３】本発明の原理を説明するグラフである。
【図４】従来技術の付着層除去方法を示す図である。
【符号の説明】
１基板
２金属層
３層間絶縁膜
４，４ａマスク
５，５ａ接続孔
６，６ａ付着層
７酸素等のガス

【特許請求の範囲】
【請求項１】基板上の金属層上に形成された絶縁膜に、所定の形状の接続孔を少なくともプラズマ処理を含む加工法により形成する工程と、該プラズマ処理中に発生する付着層を除去する工程とを含む半導体装置の製造方法において、上記付着層の除去を、上記金属層と吸着反応し易いガスを用いたスパッタエッチングにより行うことを特徴とする付着層の除去方法。

【図１】