多層配線構造の形成方法
【目的】 微細なヴィア孔にＡｌを低抵抗で埋め込む方法を提供すること。
【構成】 Ａｌ配線６上に層間絶縁膜８を被覆し、ここにヴィア孔８ａを形成する。その次に、Ａｌ配線６の露出表面に形成されている自然酸化膜６ａ等を塩素を含むガス雰囲気中でプラズマエッチングすることによって除去する。その次に、Ａｌ配線６表面の塩化物６ｂや層間絶縁膜８表面の堆積物８ｂを不活性ガスを用いたプラズマ処理により除去する。その次に、ＣＶＤによりヴィア孔８ａ内にＡｌを選択的に堆積する。上記の方法では、プラズマエッチングの工程で自然酸化膜４ａを除去し、プラズマ処理の工程で塩化物６ｂや堆積物８ｂを除去することとしているので、ＣＶＤにあたってヴィア孔８ａ底部のみに選択性良くＡｌを堆積することができる。したがって、ヴィア孔８ａ内に埋め込まれたＡｌプラグとその後層間絶縁膜８上に形成するＡｌ配線との接続を極めて良好なものとすることができる。
【構成】 Ａｌ配線６上に層間絶縁膜８を被覆し、ここにヴィア孔８ａを形成する。その次に、Ａｌ配線６の露出表面に形成されている自然酸化膜６ａ等を塩素を含むガス雰囲気中でプラズマエッチングすることによって除去する。その次に、Ａｌ配線６表面の塩化物６ｂや層間絶縁膜８表面の堆積物８ｂを不活性ガスを用いたプラズマ処理により除去する。その次に、ＣＶＤによりヴィア孔８ａ内にＡｌを選択的に堆積する。上記の方法では、プラズマエッチングの工程で自然酸化膜４ａを除去し、プラズマ処理の工程で塩化物６ｂや堆積物８ｂを除去することとしているので、ＣＶＤにあたってヴィア孔８ａ底部のみに選択性良くＡｌを堆積することができる。したがって、ヴィア孔８ａ内に埋め込まれたＡｌプラグとその後層間絶縁膜８上に形成するＡｌ配線との接続を極めて良好なものとすることができる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置を構成する多層配線構造の形成方法に関し、特に微細なヴィア孔の埋め込みを伴う形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】半導体装置において多層配線構造を形成する場合に、下層Ａｌ配線と上層Ａｌ配線との接続部であるヴィア孔の埋め込み技術が重要になっている。例えば１．０μｍ径程度以下の微細なヴィア孔の埋め込み方法として、低抵抗であり、微細孔の穴埋めに優れたＡｌ−ＣＶＤ技術によって、Ａｌをヴィア孔に選択的に堆積させる方法がある。
【０００３】このようにＡｌ−ＣＶＤ技術を用いて下層Ａｌ配線上のヴィア孔部分にＡｌを選択的に堆積させる際には、ＣＶＤ成膜前にＡｌ配線上の自然酸化膜を除去する必要がある。Ａｌ上に自然酸化膜が残っていると、ＣＶＤ成膜時に選択堆積が困難になるといった問題や、ヴィア抵抗増大等の問題が生じるからである。
【０００４】このため、従来のＡｌ−ＣＶＤによるＡｌ上への選択堆積方法として、例えば特開平３−２９１９２０号公報では、ＣＣｌ4 とＣｌ2 の混合ガス雰囲気中でＡｌ配線上の自然酸化膜をプラズマエッチングした後、大気にさらさずにジメチルアルミニウムハイドライド〔（ＣＨ3 ）2 ＡｌＨ〕を原料としてこのＡｌ配線上に選択的にＡｌを堆積させる方法が開示されている。
【０００５】しかしながら、前述のようなプラズマエッチングの前処理のために、Ａｌ配線の表面上にＡｌの塩化物が付着し、ヴィア抵抗増大の原因となったり信頼性減少の原因となるといった問題があった。また、このような前処理のために塩素を含む堆積物がヴィア孔側壁部等に付着してしまう。この結果、かかる堆積物から顕著にＡｌの成長が生じ、小さい径のヴィア孔では側壁部から成長したＡｌによってヴィア孔の上部がふさがれ、下地のＡｌ配線からの成長が止められてしまうことになるので、ヴィア孔内を一体のプラグで埋め込むことができず、断線を生じるという問題があった。さらに、層間絶縁膜の表面上にも前述の前処理によって堆積物が付着してしまう。この結果、かかる堆積物上にもＡｌが堆積してしまい、その後にスパッタ法を用いて上層配線用のＡｌ膜を形成した場合、そのＡｌ膜の膜質を劣化させ、得られた上層配線についてエレクトロマイグレーション等の不良原因となるという問題もあった。
【０００６】一方、ヴィア孔の底を含め層間絶縁膜の表面全体にスパッタを用いてＴｉＮ等の薄膜を堆積し、このＴｉＮ薄膜上にＡｌ−ＣＶＤ膜を形成する技術がある。（特開平４−２３００２５）しかしながら、このような技術では、ヴィア孔底のＴｉＮ薄膜の存在によってＡｌプラグの抵抗が増大してしまうといった問題があった。
【０００７】そこで、本発明は、微細なヴィア孔に低抵抗のＡｌを良好に埋め込み、かつ、上層配線用のＡｌ膜を良質で平坦なものとできる多層配線構造の形成方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため、本発明に係る多層配線構造の形成方法は、（ａ）半導体基板上方のアルミニウムを含む金属配線上に層間絶縁膜を被覆する第１工程と、（ｂ）ドライエッチングによって、層間絶縁膜中にヴィア孔を形成する第２工程と、（ｃ）塩素を含むガス雰囲気中でプラズマエッチングすることにより、ヴィア孔において金属配線の露出表面に形成されている酸化アルミニウムを除去する第３工程と、（ｄ）不活性ガスを用いたプラズマ処理により、第３工程で層間絶縁膜及び金属配線の表面に生じた塩素化合物を除去する第４工程と、（ｅ）有機金属ガスを原料として用いた化学気相堆積法により、ヴィア孔内にアルミニウムを堆積する第５工程とを備えることとしている。
【０００９】
【作用】上記多層配線構造の形成方法によれば、第３工程で、ヴィア孔において金属配線の露出表面に形成されている酸化アルミニウムを除去するのみならず、第４工程で、不活性ガスを用いたプラズマ処理により、第３工程の結果層間絶縁膜及び金属配線の表面に生じた塩素化合物を除去して清浄化することとしているので、第５工程にあたって、アルミニウムをヴィア孔底の金属配線の直上から堆積することができ、ヴィア抵抗の増大といった弊害や、汚染されたヴィア孔側壁からアルミニウムが著しく成長することによってヴィア孔の上部が塞がれるといった弊害を十分に抑制できる。また、後に上層配線用のアルミニウム膜を堆積した場合にも、層間絶縁膜表面の上記堆積物が有効に除去されているので、堆積されたアルミニウム膜を良質かつ平坦なものとすることができ、このアルミニウム膜から形成された上層配線のエレクトロマイグレーション耐性を良好なものとすることができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例について図面を参照しつつ説明する。
【００１１】図１に、本発明の一実施例を説明するための主要工程を示す。予め、半導体基板２上に、ＦＥＴ等の各種デバイスを覆うよう下地絶縁膜４が形成されている。この下地絶縁膜４上に、厚さ８０００オングストロームの第１層Ａｌ合金配線６を形成する。その後、この第１層Ａｌ合金配線６上に、層間絶縁膜として厚さ１μｍのプラズマ酸化膜８を形成する。次に、このプラズマ酸化膜８にヴィア孔８ａを形成する。具体的には、フォトリソグラフィーを用いてプラズマ酸化膜８上にレジストパターンを形成し、フッ素系の混合ガスを用いたドライエッチングによりここにヴィア孔８ａを開孔し、最後にレジストパターンを除去する（図１（ａ））。この際、ヴィア孔８ａの底に露出している第１層Ａｌ合金配線６の表面層には、ヴィア孔形成の工程等に伴って自然酸化膜６ａが形成されている。また、図示していないが、プラズマ酸化膜８の表層には、ヴィア孔形成の工程によって変質層が形成されているものと考えられる。
【００１２】次に自然酸化膜６ａの除去等を目的として、塩素系の混合ガスを用いたプラズマエッチング行う（図１（ｂ））。この結果、ヴィア孔６ａ底の自然酸化膜６ａ等は十分に除去されるものの、第１層Ａｌ合金配線６の露出表面上にＡｌの塩化物６ｂが付着し、さらに、プラズマ酸化膜８上面、ヴィア孔６ａ側壁等にＣｌを含む堆積物８ｂが付着してしまう。
【００１３】次に、塩化物６ｂや堆積物８ｂの除去を目的として、上記工程と同一真空内で、不活性ガスを用いたプラズマ処理を１０分間行う（図１（ｃ））。この際、不活性ガスとしてＡｒを用い、圧力を５０ｍＴｏｒｒとし、プラズマ電力を０．０５ｍＷ／ｃｍ3 程度とした。このプラズマ処理により、第１層Ａｌ合金配線６上の塩化物６ｂと、プラズマ酸化膜８上及びヴィア孔８ａ側壁の堆積物８ｂとが除去され、プラズマ酸化膜８表面及びヴィア孔８ａ内が清浄化される。しかも、かかるプラズマ処理によって、プラズマ酸化膜８の表層部が改質或いは活性化され、後のＡｌ成膜を容易なものとすることができる。
【００１４】次に、基板を大気に晒すことなくＣＶＤ室内に導入し、ＤＭＡＨ（ジメチルアルミニウムハイドライド）とＨ2 とを用いたＣＶＤ法により、ヴィア孔６ａ内へのＡｌ成膜を行ってＡｌプラグを形成するとともに、プラズマ酸化膜８表面にもＡｌ成膜を行う（図１（ｄ））。この場合、ＤＭＡＨはＨ2 によってバブリングさせて供給している。成膜条件は、基板温度が２６０℃で、全圧が２．０Ｔｏｒｒで、ＤＭＡＨ分圧が３×１０-2Ｔｏｒｒで、Ｈ2 流量が１００ＳＣＣＭであった。成膜時間は、プラズマ酸化膜８上のＡｌ膜１０の厚みが０．５μｍになるまでとした。このような全面のＡｌ成膜において、予め塩化物６ｂと堆積物８ｂとが完全に除去されプラズマ酸化膜８の表層部が活性化されているので、０．５μｍ径のヴィア孔８ａがボイドなしに完全に埋め込まれ、かつ、非常に平坦性の良いＡｌ膜１０がプラズマ酸化膜８上に形成された。
【００１５】その後、このＡｌ膜１０を加工して第２層配線とする。また場合により、このＡｌ膜１０上に直接もしくはＴｉＮ膜その他の高融点金属化合物膜、膜高融点金属膜等を挟んでスパッタＡｌ合金膜を堆積し、この多層金属膜を所望のパターンに加工して第２層配線としてもよい。
【００１６】以上のようにして得られたヴィア構造では、予めヴィア孔８ａ底から自然酸化膜８ａが除去され、さらに塩化物６ｂも除去されているので、ヴィア抵抗を極めて低くすることができる。実施例の場合、０．５μｍ径のヴィア構造においてヴィア抵抗０．２Ω以下という非常に低い値が得られた。
【００１７】以下、図２を参照しつつ従来技術に対応する比較例について説明する。図２（ａ）の工程では、下地絶縁膜４上に第１層Ａｌ合金配線６を形成する。この第１層Ａｌ合金配線６上にプラズマ酸化膜８を形成した後、ドライエッチングを用いてこのプラズマ酸化膜８にヴィア孔８ａを形成する。図２（ｂ）の工程では、塩素系のプラズマエッチングを行い、ヴィア孔８ａ底の自然酸化膜６ａを除去する。この場合、第１層Ａｌ合金配線６の露出表面上に塩化物６ｂが付着し、プラズマ酸化膜８上面等に堆積物８ｂが付着している。図２（ｃ）の工程では、ＤＭＡＨとＨ2 とを用いたＣＶＤ法により、ヴィア孔８ａ内にＡｌ成膜を行ってＡｌプラグ９を形成する。この工程では、ヴィア孔８ａ側壁の堆積物８ｂが成長核となってヴィア孔８ａ上部が塞がれてしまい、Ａｌプラグ９内に空洞９ａが生じてここに断線が発生する。また、プラズマ酸化膜８上にも質の良くないＡｌ膜８ｃの堆積が生じる。図２（ｄ）の工程では、スパッタ法を用いて酸化シリコン膜８の表面全体に第２層Ａｌ膜１１を堆積する。この工程では、膜質の悪いＡｌ膜８ｃ上に第２層Ａｌ膜１１が堆積されるので、この第２層Ａｌ膜１１もその膜質が劣化し、エレクトロマイグレーションによる配線不良の原因となる。
【００１８】本発明は、上記実施例に限定されるものではない。例えば、堆積条件を適当に設定しヴィア孔８ａ内のみにＣＶＤ−Ａｌ成膜を行い、その後スパッタ法によって第２層Ａｌ膜を形成するこもできる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る多層配線構造の形成方法によれば、第４工程で、不活性ガスを用いたプラズマ処理により、第３工程で層間絶縁膜及び金属配線の表面に生じた塩素化合物を除去して清浄化することとしているので、第５工程にあたって、アルミニウムをヴィア孔底の金属配線の直上から堆積することができ、微細なヴィア孔であっても低抵抗で埋め込むことができる。また、さらに配線用のアルミニウム膜を層間絶縁膜後上に堆積した場合にも、層間絶縁膜表面の上記堆積物が有効に除去されているので、堆積されたアルミニウム膜を良質かつ平坦なものとすることができ、このアルミニウム膜から形成された上層配線のエレクトロマイグレーション耐性を良好なものとすることができる。すなわち、本発明の方法により、微細な多層配線構造の形成が容易になり、その配線間の接続部分においても良好な電気特性が得られるようになる。したがって、非常に高い信頼性を持つ多層配線構造を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に係るヴィア孔の埋め込み方法の工程図。
【図２】比較例の方法の工程図。
【符号の説明】
６…金属配線、６ａ…酸化アルミニウム、８…層間絶縁膜、８ａ…ヴィア孔、６ｂ，８ｂ…塩素化合物。
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置を構成する多層配線構造の形成方法に関し、特に微細なヴィア孔の埋め込みを伴う形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】半導体装置において多層配線構造を形成する場合に、下層Ａｌ配線と上層Ａｌ配線との接続部であるヴィア孔の埋め込み技術が重要になっている。例えば１．０μｍ径程度以下の微細なヴィア孔の埋め込み方法として、低抵抗であり、微細孔の穴埋めに優れたＡｌ−ＣＶＤ技術によって、Ａｌをヴィア孔に選択的に堆積させる方法がある。
【０００３】このようにＡｌ−ＣＶＤ技術を用いて下層Ａｌ配線上のヴィア孔部分にＡｌを選択的に堆積させる際には、ＣＶＤ成膜前にＡｌ配線上の自然酸化膜を除去する必要がある。Ａｌ上に自然酸化膜が残っていると、ＣＶＤ成膜時に選択堆積が困難になるといった問題や、ヴィア抵抗増大等の問題が生じるからである。
【０００４】このため、従来のＡｌ−ＣＶＤによるＡｌ上への選択堆積方法として、例えば特開平３−２９１９２０号公報では、ＣＣｌ4 とＣｌ2 の混合ガス雰囲気中でＡｌ配線上の自然酸化膜をプラズマエッチングした後、大気にさらさずにジメチルアルミニウムハイドライド〔（ＣＨ3 ）2 ＡｌＨ〕を原料としてこのＡｌ配線上に選択的にＡｌを堆積させる方法が開示されている。
【０００５】しかしながら、前述のようなプラズマエッチングの前処理のために、Ａｌ配線の表面上にＡｌの塩化物が付着し、ヴィア抵抗増大の原因となったり信頼性減少の原因となるといった問題があった。また、このような前処理のために塩素を含む堆積物がヴィア孔側壁部等に付着してしまう。この結果、かかる堆積物から顕著にＡｌの成長が生じ、小さい径のヴィア孔では側壁部から成長したＡｌによってヴィア孔の上部がふさがれ、下地のＡｌ配線からの成長が止められてしまうことになるので、ヴィア孔内を一体のプラグで埋め込むことができず、断線を生じるという問題があった。さらに、層間絶縁膜の表面上にも前述の前処理によって堆積物が付着してしまう。この結果、かかる堆積物上にもＡｌが堆積してしまい、その後にスパッタ法を用いて上層配線用のＡｌ膜を形成した場合、そのＡｌ膜の膜質を劣化させ、得られた上層配線についてエレクトロマイグレーション等の不良原因となるという問題もあった。
【０００６】一方、ヴィア孔の底を含め層間絶縁膜の表面全体にスパッタを用いてＴｉＮ等の薄膜を堆積し、このＴｉＮ薄膜上にＡｌ−ＣＶＤ膜を形成する技術がある。（特開平４−２３００２５）しかしながら、このような技術では、ヴィア孔底のＴｉＮ薄膜の存在によってＡｌプラグの抵抗が増大してしまうといった問題があった。
【０００７】そこで、本発明は、微細なヴィア孔に低抵抗のＡｌを良好に埋め込み、かつ、上層配線用のＡｌ膜を良質で平坦なものとできる多層配線構造の形成方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため、本発明に係る多層配線構造の形成方法は、（ａ）半導体基板上方のアルミニウムを含む金属配線上に層間絶縁膜を被覆する第１工程と、（ｂ）ドライエッチングによって、層間絶縁膜中にヴィア孔を形成する第２工程と、（ｃ）塩素を含むガス雰囲気中でプラズマエッチングすることにより、ヴィア孔において金属配線の露出表面に形成されている酸化アルミニウムを除去する第３工程と、（ｄ）不活性ガスを用いたプラズマ処理により、第３工程で層間絶縁膜及び金属配線の表面に生じた塩素化合物を除去する第４工程と、（ｅ）有機金属ガスを原料として用いた化学気相堆積法により、ヴィア孔内にアルミニウムを堆積する第５工程とを備えることとしている。
【０００９】
【作用】上記多層配線構造の形成方法によれば、第３工程で、ヴィア孔において金属配線の露出表面に形成されている酸化アルミニウムを除去するのみならず、第４工程で、不活性ガスを用いたプラズマ処理により、第３工程の結果層間絶縁膜及び金属配線の表面に生じた塩素化合物を除去して清浄化することとしているので、第５工程にあたって、アルミニウムをヴィア孔底の金属配線の直上から堆積することができ、ヴィア抵抗の増大といった弊害や、汚染されたヴィア孔側壁からアルミニウムが著しく成長することによってヴィア孔の上部が塞がれるといった弊害を十分に抑制できる。また、後に上層配線用のアルミニウム膜を堆積した場合にも、層間絶縁膜表面の上記堆積物が有効に除去されているので、堆積されたアルミニウム膜を良質かつ平坦なものとすることができ、このアルミニウム膜から形成された上層配線のエレクトロマイグレーション耐性を良好なものとすることができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例について図面を参照しつつ説明する。
【００１１】図１に、本発明の一実施例を説明するための主要工程を示す。予め、半導体基板２上に、ＦＥＴ等の各種デバイスを覆うよう下地絶縁膜４が形成されている。この下地絶縁膜４上に、厚さ８０００オングストロームの第１層Ａｌ合金配線６を形成する。その後、この第１層Ａｌ合金配線６上に、層間絶縁膜として厚さ１μｍのプラズマ酸化膜８を形成する。次に、このプラズマ酸化膜８にヴィア孔８ａを形成する。具体的には、フォトリソグラフィーを用いてプラズマ酸化膜８上にレジストパターンを形成し、フッ素系の混合ガスを用いたドライエッチングによりここにヴィア孔８ａを開孔し、最後にレジストパターンを除去する（図１（ａ））。この際、ヴィア孔８ａの底に露出している第１層Ａｌ合金配線６の表面層には、ヴィア孔形成の工程等に伴って自然酸化膜６ａが形成されている。また、図示していないが、プラズマ酸化膜８の表層には、ヴィア孔形成の工程によって変質層が形成されているものと考えられる。
【００１２】次に自然酸化膜６ａの除去等を目的として、塩素系の混合ガスを用いたプラズマエッチング行う（図１（ｂ））。この結果、ヴィア孔６ａ底の自然酸化膜６ａ等は十分に除去されるものの、第１層Ａｌ合金配線６の露出表面上にＡｌの塩化物６ｂが付着し、さらに、プラズマ酸化膜８上面、ヴィア孔６ａ側壁等にＣｌを含む堆積物８ｂが付着してしまう。
【００１３】次に、塩化物６ｂや堆積物８ｂの除去を目的として、上記工程と同一真空内で、不活性ガスを用いたプラズマ処理を１０分間行う（図１（ｃ））。この際、不活性ガスとしてＡｒを用い、圧力を５０ｍＴｏｒｒとし、プラズマ電力を０．０５ｍＷ／ｃｍ3 程度とした。このプラズマ処理により、第１層Ａｌ合金配線６上の塩化物６ｂと、プラズマ酸化膜８上及びヴィア孔８ａ側壁の堆積物８ｂとが除去され、プラズマ酸化膜８表面及びヴィア孔８ａ内が清浄化される。しかも、かかるプラズマ処理によって、プラズマ酸化膜８の表層部が改質或いは活性化され、後のＡｌ成膜を容易なものとすることができる。
【００１４】次に、基板を大気に晒すことなくＣＶＤ室内に導入し、ＤＭＡＨ（ジメチルアルミニウムハイドライド）とＨ2 とを用いたＣＶＤ法により、ヴィア孔６ａ内へのＡｌ成膜を行ってＡｌプラグを形成するとともに、プラズマ酸化膜８表面にもＡｌ成膜を行う（図１（ｄ））。この場合、ＤＭＡＨはＨ2 によってバブリングさせて供給している。成膜条件は、基板温度が２６０℃で、全圧が２．０Ｔｏｒｒで、ＤＭＡＨ分圧が３×１０-2Ｔｏｒｒで、Ｈ2 流量が１００ＳＣＣＭであった。成膜時間は、プラズマ酸化膜８上のＡｌ膜１０の厚みが０．５μｍになるまでとした。このような全面のＡｌ成膜において、予め塩化物６ｂと堆積物８ｂとが完全に除去されプラズマ酸化膜８の表層部が活性化されているので、０．５μｍ径のヴィア孔８ａがボイドなしに完全に埋め込まれ、かつ、非常に平坦性の良いＡｌ膜１０がプラズマ酸化膜８上に形成された。
【００１５】その後、このＡｌ膜１０を加工して第２層配線とする。また場合により、このＡｌ膜１０上に直接もしくはＴｉＮ膜その他の高融点金属化合物膜、膜高融点金属膜等を挟んでスパッタＡｌ合金膜を堆積し、この多層金属膜を所望のパターンに加工して第２層配線としてもよい。
【００１６】以上のようにして得られたヴィア構造では、予めヴィア孔８ａ底から自然酸化膜８ａが除去され、さらに塩化物６ｂも除去されているので、ヴィア抵抗を極めて低くすることができる。実施例の場合、０．５μｍ径のヴィア構造においてヴィア抵抗０．２Ω以下という非常に低い値が得られた。
【００１７】以下、図２を参照しつつ従来技術に対応する比較例について説明する。図２（ａ）の工程では、下地絶縁膜４上に第１層Ａｌ合金配線６を形成する。この第１層Ａｌ合金配線６上にプラズマ酸化膜８を形成した後、ドライエッチングを用いてこのプラズマ酸化膜８にヴィア孔８ａを形成する。図２（ｂ）の工程では、塩素系のプラズマエッチングを行い、ヴィア孔８ａ底の自然酸化膜６ａを除去する。この場合、第１層Ａｌ合金配線６の露出表面上に塩化物６ｂが付着し、プラズマ酸化膜８上面等に堆積物８ｂが付着している。図２（ｃ）の工程では、ＤＭＡＨとＨ2 とを用いたＣＶＤ法により、ヴィア孔８ａ内にＡｌ成膜を行ってＡｌプラグ９を形成する。この工程では、ヴィア孔８ａ側壁の堆積物８ｂが成長核となってヴィア孔８ａ上部が塞がれてしまい、Ａｌプラグ９内に空洞９ａが生じてここに断線が発生する。また、プラズマ酸化膜８上にも質の良くないＡｌ膜８ｃの堆積が生じる。図２（ｄ）の工程では、スパッタ法を用いて酸化シリコン膜８の表面全体に第２層Ａｌ膜１１を堆積する。この工程では、膜質の悪いＡｌ膜８ｃ上に第２層Ａｌ膜１１が堆積されるので、この第２層Ａｌ膜１１もその膜質が劣化し、エレクトロマイグレーションによる配線不良の原因となる。
【００１８】本発明は、上記実施例に限定されるものではない。例えば、堆積条件を適当に設定しヴィア孔８ａ内のみにＣＶＤ−Ａｌ成膜を行い、その後スパッタ法によって第２層Ａｌ膜を形成するこもできる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る多層配線構造の形成方法によれば、第４工程で、不活性ガスを用いたプラズマ処理により、第３工程で層間絶縁膜及び金属配線の表面に生じた塩素化合物を除去して清浄化することとしているので、第５工程にあたって、アルミニウムをヴィア孔底の金属配線の直上から堆積することができ、微細なヴィア孔であっても低抵抗で埋め込むことができる。また、さらに配線用のアルミニウム膜を層間絶縁膜後上に堆積した場合にも、層間絶縁膜表面の上記堆積物が有効に除去されているので、堆積されたアルミニウム膜を良質かつ平坦なものとすることができ、このアルミニウム膜から形成された上層配線のエレクトロマイグレーション耐性を良好なものとすることができる。すなわち、本発明の方法により、微細な多層配線構造の形成が容易になり、その配線間の接続部分においても良好な電気特性が得られるようになる。したがって、非常に高い信頼性を持つ多層配線構造を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に係るヴィア孔の埋め込み方法の工程図。
【図２】比較例の方法の工程図。
【符号の説明】
６…金属配線、６ａ…酸化アルミニウム、８…層間絶縁膜、８ａ…ヴィア孔、６ｂ，８ｂ…塩素化合物。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 半導体基板上方のアルミニウムを含む金属配線上に層間絶縁膜を被覆する第１工程と、ドライエッチングによって、前記層間絶縁膜中にヴィア孔を形成する第２工程と、塩素を含むガス雰囲気中でプラズマエッチングすることにより、前記ヴィア孔において前記金属配線の露出表面に形成されている酸化アルミニウムを除去する第３工程と、不活性ガスを用いたプラズマ処理により、前記第３工程で前記層間絶縁膜及び前記金属配線の表面に生じた塩素化合物を除去する第４工程と、有機金属ガスを原料として用いた化学気相堆積法により、前記ヴィア孔内にアルミニウムを堆積する第５工程と、を備える多層配線構造の形成方法。
【請求項１】 半導体基板上方のアルミニウムを含む金属配線上に層間絶縁膜を被覆する第１工程と、ドライエッチングによって、前記層間絶縁膜中にヴィア孔を形成する第２工程と、塩素を含むガス雰囲気中でプラズマエッチングすることにより、前記ヴィア孔において前記金属配線の露出表面に形成されている酸化アルミニウムを除去する第３工程と、不活性ガスを用いたプラズマ処理により、前記第３工程で前記層間絶縁膜及び前記金属配線の表面に生じた塩素化合物を除去する第４工程と、有機金属ガスを原料として用いた化学気相堆積法により、前記ヴィア孔内にアルミニウムを堆積する第５工程と、を備える多層配線構造の形成方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開平６−２２４１５０
【公開日】平成６年（１９９４）８月１２日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平５−１００７７
【出願日】平成５年（１９９３）１月２５日
【出願人】（０００００１２５８）川崎製鉄株式会社 (8,589)
【公開日】平成６年（１９９４）８月１２日
【国際特許分類】
【出願日】平成５年（１９９３）１月２５日
【出願人】（０００００１２５８）川崎製鉄株式会社 (8,589)
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