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JP2005353663A - Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device - Google Patents

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JP2005353663A
JP2005353663A JP2004169924A JP2004169924A JP2005353663A JP 2005353663 A JP2005353663 A JP 2005353663A JP 2004169924 A JP2004169924 A JP 2004169924A JP 2004169924 A JP2004169924 A JP 2004169924A JP 2005353663 A JP2005353663 A JP 2005353663A
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oxide layer
conductive member
semiconductor device
insulating film
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JP2004169924A
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Kazumi Matsumoto
和己 松本
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】 配線層やパッド表面に対して弗化物の発生、成長を抑え、接続抵抗の上昇を抑制すると共に、パッドに関しては外観良好、ボンディングやバンプ強度を低下させない高信頼性の半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供する。
【解決手段】 層間絶縁膜131に対し、コンタクトホール14を形成し、バリアメタル151を形成した後、Alが主な主配線金属部材152を形成する。主配線金属部材152表面を金属酸化層(Al膜)153で被覆する。これにより、Alと弗化物の反応を抑制する。金属酸化層153は反射防止膜としても作用する。層間絶縁膜132上にビアホール18を形成し、底部に金属酸化層153が露出する。Al侵食性の低いエッチング液を利用してビアホール18底部の金属酸化層153を除去する。これにより、低抵抗化がなされ、かつ比較的表面粗さの小さい平坦な配線接続部19が形成される。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture a highly reliable semiconductor device that suppresses generation and growth of fluoride on a wiring layer and a pad surface, suppresses an increase in connection resistance, has a good appearance with respect to a pad, and does not reduce bonding or bump strength. A method and a semiconductor device are provided.
A contact hole is formed in an interlayer insulating film, a barrier metal is formed, and then a main wiring metal member is formed of Al. The surface of the main wiring metal member 152 is covered with a metal oxide layer (Al 2 O 3 film) 153. This suppresses the reaction between Al and fluoride. The metal oxide layer 153 also functions as an antireflection film. A via hole 18 is formed on the interlayer insulating film 132, and the metal oxide layer 153 is exposed at the bottom. The metal oxide layer 153 at the bottom of the via hole 18 is removed using an etching solution having a low Al erodibility. As a result, the resistance is reduced and the flat wiring connection portion 19 having a relatively small surface roughness is formed.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、半導体装置製造に係り、集積回路の多層配線に要するホール接続や、外部接続用のパッド形成を伴う半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to semiconductor device manufacturing, and more particularly to a method of manufacturing a semiconductor device that involves hole connection required for multilayer wiring of an integrated circuit and pad formation for external connection.

半導体装置における集積回路配線は、Alを主成分とするAl配線を多層で構成し、コンタクトホールやビアホール等のホール接続を伴う。このAl配線は、実際には極僅かにCuやSiを含有させるAl−Cu構造、Al−Si構造、Al−Si‐Cu構造が知られている。これらAl配線層における最上層には外部接続用のパッドが形成される。パッドはボンディングパッドや金属バンプの接続領域になる。   Integrated circuit wiring in a semiconductor device is composed of multiple layers of Al wiring mainly composed of Al, and is accompanied by hole connection such as contact holes and via holes. This Al wiring is actually known to have an Al—Cu structure, an Al—Si structure, or an Al—Si—Cu structure containing a very small amount of Cu or Si. A pad for external connection is formed on the uppermost layer of these Al wiring layers. The pad is a connection area for bonding pads and metal bumps.

上記ホール及びパッドの形成においては、絶縁膜に対するフォトリソグラフィ工程を経る。すなわち、レジスト塗布、露光、現像、一連のレジストパターンの形成工程後、エッチング工程を経る。このエッチング工程は、RIE(反応性イオンエッチング)装置等の平行平板型エッチング装置を利用する。反応ガスは、C,CHF,SF,CF等の弗化物ガスを用い、例えば1.3Pa以上、100Pa未満の減圧下で処理される。 In forming the holes and pads, a photolithography process is performed on the insulating film. That is, after the resist coating, exposure, development, and a series of resist pattern forming steps, an etching step is performed. This etching process uses a parallel plate etching apparatus such as an RIE (reactive ion etching) apparatus. The reaction gas is a fluoride gas such as C 4 F 8 , CHF 3 , SF 6 , or CF 4 and is processed under a reduced pressure of, for example, 1.3 Pa or more and less than 100 Pa.

また、Al配線表面にリソグラフィ加工精度向上のための反射防止膜を形成している場合、ビア接続部やパッド表面については除去する必要がある。反射防止膜が窒化膜等で形成されていれば、やはりCF等の弗化物ガスを用いてエッチング除去することになる。 Further, when an antireflection film for improving the lithography processing accuracy is formed on the Al wiring surface, it is necessary to remove the via connection portion and the pad surface. If the antireflection film is formed of a nitride film or the like, it is also etched away using a fluoride gas such as CF 4 .

上述のように、ホールやパッドの形成時の絶縁膜エッチング、反射防止膜除去には反応ガスとして弗化物ガスが利用される。従って、ホールやパッド形成時には弗化物ガスが雰囲気として残留し、またレジスト中にも取り込まれる。弗素成分は、時間を経るとAl及び大気中の酸素、水分と反応して結晶状の異物すなわち弗化物を発生し易い。この弗化物はレジストを除去するアッシング工程を経ても残留して成長する。結果、ホール底部におけるAl表面の弗化物により、ビアホールの接続抵抗の上昇を招く。また、パッドにおいてもAl表面の弗化物が原因となる外観の異常や、ボンディングワイヤの剥離の懸念(ボンド・リフト強度の低下)あるいはバンプ強度の低下を招く。   As described above, a fluoride gas is used as a reaction gas for etching the insulating film and removing the antireflection film when forming holes and pads. Therefore, the fluoride gas remains as an atmosphere when forming holes and pads, and is also taken into the resist. Over time, the fluorine component easily reacts with Al, oxygen in the atmosphere, and moisture to generate crystalline foreign matters, that is, fluorides. This fluoride remains and grows even after an ashing process for removing the resist. As a result, fluoride on the Al surface at the bottom of the hole causes an increase in via hole connection resistance. Also in the pad, the appearance abnormalities caused by fluoride on the Al surface, bonding wire peeling (decrease in bond lift strength) or bump strength is caused.

従来、上記Al表面の弗化物対策として、Arのスパッタエッチングによって弗化物表面を除去する方法が挙げられる(例えば、特許文献1参照)。
特開平5−82653号公報(図1)
Conventionally, as a countermeasure against fluoride on the Al surface, there is a method of removing the fluoride surface by sputter etching of Ar (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 5-82653 (FIG. 1)

上記Al表面の弗化物を除去するArの物理的なエッチングは、凹凸表面が形成される。このため、凹部での接触が不十分となる抵抗増大の懸念や、パッドに関しては外観不良の問題を依然として抱えている。また、ベーク(加熱処理)することによって弗化物を除去することも考えられるが、Al配線中にCuを含有しているとCuの析出が懸念される。その結果、外観不良、ボンディングやバンプ強度の低下を招くことになる。   The physical etching of Ar to remove the fluoride on the Al surface forms an uneven surface. For this reason, there are still concerns about an increase in resistance that causes insufficient contact in the recesses and a problem of poor appearance with respect to the pads. Further, it may be possible to remove the fluoride by baking (heat treatment), but if the Al wiring contains Cu, there is a concern about precipitation of Cu. As a result, poor appearance, bonding and bump strength decrease.

本発明は上記のような事情を考慮してなされたもので、配線層やパッド表面に対して弗化物の発生、成長を抑え、接続抵抗の上昇を抑制すると共に、パッドに関しては外観良好、ボンディングやバンプ強度を低下させない高信頼性の半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供しようとするものである。   The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, suppresses the generation and growth of fluoride on the wiring layer and the pad surface, suppresses an increase in connection resistance, and has a good appearance with respect to the pad. Another object of the present invention is to provide a highly reliable method of manufacturing a semiconductor device and a semiconductor device that do not reduce the bump strength.

本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に設けられる素子上方に層間絶縁膜を介して主配線金属を含む金属部材を形成する工程と、前記金属部材表面を少なくとも金属酸化層で被覆する工程と、前記金属部材をパターニングする工程と、前記金属酸化層を所定領域除去して前記金属部材表面を露出させるウェットエッチング工程と、を含む。   A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a metal member including a main wiring metal over an element provided on a semiconductor substrate via an interlayer insulating film, and covering the surface of the metal member with at least a metal oxide layer. A step of patterning the metal member, and a wet etching step of removing a predetermined region of the metal oxide layer to expose the surface of the metal member.

上記本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、金属部材表面を少なくとも金属酸化層で被覆する。これにより、層間絶縁膜のエッチング時等における弗化物生成の影響が、後に形成される接続部表面に及ばない。また、ウェットエッチング工程により、金属部材表面の抵抗上昇要因(チャージや反応性生物による異常)を誘導しない。   According to the semiconductor device manufacturing method of the present invention, the metal member surface is coated with at least the metal oxide layer. As a result, the influence of fluoride generation at the time of etching the interlayer insulating film does not reach the surface of the connection portion to be formed later. In addition, the wet etching process does not induce a resistance increase factor (abnormality due to charge or reactive organisms) on the surface of the metal member.

本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に複数の素子を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、少なくとも前記層間絶縁膜上にアルミニウムを主成分とする導電部材を形成する工程と、前記導電部材表面に酸素を導入し前記導電部材上にアモルファス構造の金属酸化層を形成する工程と、前記金属酸化層の被覆された前記導電部材をパターニングする工程と、前記金属酸化層の被覆された前記導電部材上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜を所定領域除去し、前記金属酸化層を露出させる工程と、前記金属酸化層を選択的に除去し、前記所定領域底部に前記導電部材表面を露出させるウェットエッチング工程と、を含む。   A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming an interlayer insulating film covering a plurality of elements on a semiconductor substrate, a step of forming a conductive member mainly composed of aluminum on at least the interlayer insulating film, Introducing oxygen into the conductive member surface to form an amorphous metal oxide layer on the conductive member; patterning the conductive member coated with the metal oxide layer; and coating the metal oxide layer. Forming an insulating film on the conductive member; removing the insulating film in a predetermined region; exposing the metal oxide layer; selectively removing the metal oxide layer; And a wet etching process for exposing the surface of the conductive member.

上記本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、アルミニウムを主成分とする導電部材のパターニング前に導電部材上にアモルファス構造の金属酸化層を形成する。これにより、層間絶縁膜パターニング時における弗化物生成の影響が、後に形成される接続部表面に及ばない。また、ウェットエッチング工程により、導電部材表面の抵抗上昇要因(チャージや反応性生物による異常)を誘導しない。なお、アモルファス構造の金属酸化層は、反射防止膜としても有用である。   According to the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the metal oxide layer having an amorphous structure is formed on the conductive member before patterning the conductive member containing aluminum as a main component. Thereby, the influence of fluoride generation at the time of patterning the interlayer insulating film does not reach the surface of the connection portion to be formed later. In addition, the wet etching process does not induce an increase in resistance on the surface of the conductive member (abnormality due to charge or reactive organisms). The metal oxide layer having an amorphous structure is also useful as an antireflection film.

上記本発明に係る半導体装置において、次のような特徴を有することが好ましい。
前記金属酸化層を形成する工程は、少なくともOプラズマ処理と、熱処理を含む。
または、前記金属酸化層を形成する工程は、少なくともOプラズマ処理と、熱処理と、不活性ガスのイオン打ち込み処理を含む。
上記特徴に関し、導電部材に微量のCuを含むものについては、熱処理はCu析出を避けるため250〜350℃の範囲を避けるか、この温度範囲に長く留めないようにする配慮が必要である。また、不活性ガスのイオン打ち込み処理を付加することで、金属酸化層表面をより完全なアモルファス化の状態にする効果がある。
The semiconductor device according to the present invention preferably has the following characteristics.
The step of forming the metal oxide layer includes at least an O 2 plasma treatment and a heat treatment.
Alternatively, the step of forming the metal oxide layer includes at least an O 2 plasma treatment, a heat treatment, and an ion implantation treatment of an inert gas.
With respect to the above characteristics, when the conductive member contains a small amount of Cu, it is necessary to consider that the heat treatment should avoid the range of 250 to 350 ° C. in order to avoid Cu precipitation, or should not remain in this temperature range for a long time. In addition, the addition of an inert gas ion implantation process has the effect of making the surface of the metal oxide layer more completely amorphous.

本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に複数の素子を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、少なくとも前記層間絶縁膜上にアルミニウムを主成分とする導電部材を形成する工程と、前記導電部材上に吸蔵性能を有する金属部材を形成する工程と、前記金属部材に酸素を導入し前記導電部材上に金属酸化層を形成する工程と、前記金属酸化層の被覆された前記導電部材をパターニングする工程と、前記金属酸化層の被覆された前記導電部材上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜を所定領域除去し、前記金属酸化層を露出させる工程と、前記金属酸化層を選択的に除去し、前記所定領域底部に前記導電部材表面を露出させるウェットエッチング工程と、を含む。   A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming an interlayer insulating film covering a plurality of elements on a semiconductor substrate, a step of forming a conductive member mainly composed of aluminum on at least the interlayer insulating film, Forming a metal member having occlusion performance on the conductive member; introducing oxygen into the metal member to form a metal oxide layer on the conductive member; and the conductive member coated with the metal oxide layer. Patterning, forming an insulating film on the conductive member coated with the metal oxide layer, removing a predetermined area of the insulating film to expose the metal oxide layer, and the metal oxide layer A wet etching step of selectively removing the surface of the conductive member and exposing the surface of the conductive member to the bottom of the predetermined region.

上記本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、導電部材のパターニング前に導電部材上に酸素を吸蔵した金属部材を含んで金属酸化層を形成する。これにより、層間絶縁膜パターニング時における弗化物生成の影響が、後に形成される接続部表面に及ばない。また、ウェットエッチング工程により、導電部材表面の抵抗上昇要因(チャージや反応性生物による異常)を誘導しない。なお、導電部材最上層の金属酸化層は、反射防止膜としても機能することが好ましい。   According to the semiconductor device manufacturing method of the present invention, the metal oxide layer is formed including the metal member occluded with oxygen on the conductive member before patterning the conductive member. Thereby, the influence of fluoride generation at the time of patterning the interlayer insulating film does not reach the surface of the connection portion to be formed later. In addition, the wet etching process does not induce an increase in resistance on the surface of the conductive member (abnormality due to charge or reactive organisms). In addition, it is preferable that the metal oxide layer as the uppermost layer of the conductive member also functions as an antireflection film.

上記本発明に係る半導体装置において、次のような特徴を有することが好ましい。
前記金属酸化層を形成する工程は、少なくともOプラズマ処理と、水素シンター処理を含む。
上記特徴に関し、導電部材に微量のCuを含むものについては、熱処理はCu析出を避けるため250〜350℃の範囲を避けるか、この温度範囲に長く留めないようにする配慮が必要である。
The semiconductor device according to the present invention preferably has the following characteristics.
The step of forming the metal oxide layer includes at least an O 2 plasma treatment and a hydrogen sintering treatment.
With respect to the above characteristics, when the conductive member contains a small amount of Cu, it is necessary to consider that the heat treatment should avoid the range of 250 to 350 ° C. in order to avoid Cu precipitation, or should not remain in this temperature range for a long time.

上記それぞれ本発明に係る半導体装置の製造方法において、前記導電部材表面は配線層の接続部として形成される。または、前記導電部材表面は外部端子接続用のパッド部として形成される。製造コストも安価で、かつ接続の強度も高く、低抵抗に寄与する高信頼性の接続部を構成することができる。   In the semiconductor device manufacturing method according to the present invention, the surface of the conductive member is formed as a connection portion of a wiring layer. Alternatively, the surface of the conductive member is formed as a pad portion for connecting an external terminal. The manufacturing cost is low, the connection strength is high, and a highly reliable connection portion contributing to low resistance can be configured.

本発明に係る半導体装置は、層間の絶縁膜と、前記絶縁膜を貫通して底部に下層配線に関係する導電部材を露出させるホールと、前記ホールに埋め込まれた上層配線に関係する導電部材と、を含み、少なくとも前記下層配線に関係する導電部材の上部は、前記上層配線に関係する導電部材との接続部を除いて金属酸化層で被覆されている。   A semiconductor device according to the present invention includes an interlayer insulating film, a hole that penetrates the insulating film and exposes a conductive member related to a lower layer wiring at a bottom, and a conductive member related to an upper layer wiring embedded in the hole , And at least an upper portion of the conductive member related to the lower layer wiring is covered with a metal oxide layer except for a connection portion with the conductive member related to the upper layer wiring.

本発明に係る半導体装置は、保護膜と、前記保護膜を貫通して底部に配線に関係する導電部材を露出させる開口部と、を含み、少なくとも前記導電部材の上部は、前記開口部の領域を除いて金属酸化層で被覆されている。   The semiconductor device according to the present invention includes a protective film and an opening that penetrates the protective film and exposes a conductive member related to the wiring at a bottom portion, and at least an upper portion of the conductive member is a region of the opening. It is coat | covered with the metal oxide layer except for.

上記それぞれ本発明に係る半導体装置によれば、導電部材の上部は金属酸化層で被覆されており、接続に関係する部分だけ低抵抗化のため金属酸化層が除去されている。金属酸化層は弗化物生成を抑制する保護膜として、また、フォトリソグラフィ工程における反射防止膜として作用させる。高い接続強度、低抵抗に寄与する高信頼性の接続部が構成される。   According to each of the semiconductor devices according to the present invention, the upper portion of the conductive member is covered with the metal oxide layer, and the metal oxide layer is removed only for the portion related to the connection in order to reduce the resistance. The metal oxide layer functions as a protective film that suppresses the formation of fluoride and as an antireflection film in the photolithography process. A highly reliable connection portion that contributes to high connection strength and low resistance is formed.

なお、上記それぞれ本発明に係る半導体装置において、好ましくは次のようないずれかの特徴を有して、簡単な構造で接続強度の高い、低抵抗の接続部が構成される。
前記導電部材はAlを主成分とした金属部材であり、前記金属酸化層はアモルファス構造のAl膜である。
前記導電部材はAlを主成分とした金属部材であり、前記金属酸化層は、粒界中にAlが含まれるAlTi層の最上層にTiO層が存在する構成である。
In each of the semiconductor devices according to the present invention, preferably, a low-resistance connection portion having a simple structure and high connection strength is provided, which has any of the following characteristics.
The conductive member is a metal member containing Al as a main component, and the metal oxide layer is an Al 2 O 3 film having an amorphous structure.
The conductive member is a metal member containing Al as a main component, and the metal oxide layer has a configuration in which a TiO 2 layer is present as the uppermost layer of the Al 3 Ti layer in which Al 2 O 3 is contained in the grain boundary.

発明を実施するための形態BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

図1(a)〜(e)は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の製造方法の要部を工程順に示す断面図である。
図1(a)に示すように、半導体基板11上に設けられる絶縁ゲートを有する素子12上に第1の層間絶縁膜131が形成されている。層間絶縁膜131に対し、フォトリソグラフィ工程を経て図示しない拡散層への必要なコンタクトホール14を形成する。次に、バリアメタル151を形成した後、主配線金属部材152を形成する。バリアメタル151はTi/TiN積層等、主配線金属部材152はCuを僅か(0.5%程度)に含有させたAl−Cu構造とする。バリアメタル151及び主配線金属部材152は、例えばスパッタ法またはCVD(化学気相成長)法いずれの方法を用いても形成可能である。
1A to 1E are cross-sectional views showing the main part of the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.
As shown in FIG. 1A, a first interlayer insulating film 131 is formed on an element 12 having an insulating gate provided on a semiconductor substrate 11. A necessary contact hole 14 for a diffusion layer (not shown) is formed in the interlayer insulating film 131 through a photolithography process. Next, after forming the barrier metal 151, the main wiring metal member 152 is formed. The barrier metal 151 has a Ti / TiN laminate or the like, and the main wiring metal member 152 has an Al—Cu structure containing a small amount of Cu (about 0.5%). The barrier metal 151 and the main wiring metal member 152 can be formed by using, for example, a sputtering method or a CVD (chemical vapor deposition) method.

次に、図1(b)に示すように、主配線金属部材152表面を金属酸化層153で被覆する。金属酸化層153は様々考えられるが、ここでは、アモルファス構造のAl膜を構成する。例えば、Oプラズマ雰囲気で主配線金属部材152のAlに酸素を導入する。その後、熱処理して3〜10nmのアモルファス化される薄い金属酸化層(Al膜)を形成する。金属酸化層153は、Alと弗化物の反応を抑制する。 Next, as shown in FIG. 1B, the surface of the main wiring metal member 152 is covered with a metal oxide layer 153. Various metal oxide layers 153 are conceivable. Here, an Al 2 O 3 film having an amorphous structure is formed. For example, oxygen is introduced into Al of the main wiring metal member 152 in an O 2 plasma atmosphere. Thereafter, heat treatment is performed to form a thin metal oxide layer (Al 2 O 3 film) having a thickness of 3 to 10 nm. The metal oxide layer 153 suppresses the reaction between Al and fluoride.

金属酸化層153形成のためのOプラズマ処理について、条件は多々あるが、例えば以下の条件範囲の中から適当に設定する。13〜40Paの減圧下にて、20〜100SCCMのOガス流量、RFパワー100〜250W、処理時間は30秒から3分の範囲である。 There are many conditions for the O 2 plasma treatment for forming the metal oxide layer 153. For example, the conditions are set appropriately from the following condition ranges. Under a reduced pressure of 13 to 40 Pa, an O 2 gas flow rate of 20 to 100 SCCM, an RF power of 100 to 250 W, and a processing time range from 30 seconds to 3 minutes.

また、熱処理は、150℃以下で行うものとする。30分から1時間のベーク処理をし、Al中への酸化を促進するようにしてもよい。このような熱処理は、Cu析出を防止するため250〜350℃の範囲を避ける。またはこの温度範囲に長く留めないようにすることが重要である。上述したように、形成される3〜10nm程度の薄い金属酸化層153はアモルファス化された膜となる。   Moreover, heat processing shall be performed at 150 degrees C or less. Bake treatment for 30 minutes to 1 hour may be performed to promote oxidation into Al. Such heat treatment avoids the range of 250-350 ° C. to prevent Cu precipitation. Or it is important not to stay in this temperature range for a long time. As described above, the thin metal oxide layer 153 having a thickness of about 3 to 10 nm is an amorphized film.

なお、上記金属酸化層153形成後、不活性ガスのイオン打ち込み処理をさらに行ってもよい。例えば、5〜10keVの加速電圧によるAr等不活性ガスのイオン打ち込み処理を実施する。これにより、金属酸化層153は、より完全なアモルファス表面を有する構成となり、Alと弗化物の反応抑制効果は増大する。
このような工程を経て、バリアメタル151、主配線金属部材152、金属酸化層153からなる導電部材15が形成される。
Note that after the metal oxide layer 153 is formed, an inert gas ion implantation treatment may be further performed. For example, an ion implantation process of an inert gas such as Ar with an acceleration voltage of 5 to 10 keV is performed. Thereby, the metal oxide layer 153 has a more complete amorphous surface, and the reaction suppressing effect between Al and fluoride increases.
Through these steps, the conductive member 15 including the barrier metal 151, the main wiring metal member 152, and the metal oxide layer 153 is formed.

次に、図1(c)に示すように、金属酸化層153の被覆された導電部材15に対し、フォトリソグラフィ工程を経て、レジストパターン16を形成する。レジストパターン16に従って、導電部材15をエッチングし配線パターンを形成する。このとき、金属酸化層153のAl膜は反射防止膜としても作用する。これにより、良好な配線パターニングが達成される。 Next, as shown in FIG. 1C, a resist pattern 16 is formed on the conductive member 15 covered with the metal oxide layer 153 through a photolithography process. According to the resist pattern 16, the conductive member 15 is etched to form a wiring pattern. At this time, the Al 2 O 3 film of the metal oxide layer 153 also functions as an antireflection film. Thereby, favorable wiring patterning is achieved.

次に、図1(d)に示すように、パターニングされた導電部材15上を覆う第2の層間絶縁膜132をCVD形成する。次に、層間絶縁膜132上にフォトリソグラフィ技術によるレジストパターン17を形成する。レジストパターン17に従って、層間絶縁膜132をエッチングしビアホール18を形成する。ビアホール18底部には導電部材15上面の金属酸化層153が露出する。ここで、金属酸化層153はエッチングストッパーとして作用する。   Next, as shown in FIG. 1D, a second interlayer insulating film 132 that covers the patterned conductive member 15 is formed by CVD. Next, a resist pattern 17 is formed on the interlayer insulating film 132 by photolithography. In accordance with the resist pattern 17, the interlayer insulating film 132 is etched to form the via hole 18. The metal oxide layer 153 on the upper surface of the conductive member 15 is exposed at the bottom of the via hole 18. Here, the metal oxide layer 153 functions as an etching stopper.

上記ビアホール18を形成する層間絶縁膜132のエッチング工程には、RIE(反応性イオンエッチング)装置等の平行平板型エッチング装置が利用される。このとき、反応ガスは、C,CHF,SF,CF等の弗化物ガスが用いられる。よって、弗化物ガスが雰囲気として残留し、またレジスト(17)中にも取り込まれる。しかし、導電部材15上には金属酸化層153が被覆されているので、導電部材15の配線表面のAlと弗化物の反応生成はほとんど抑えることができる。 A parallel plate etching apparatus such as an RIE (reactive ion etching) apparatus is used for the etching process of the interlayer insulating film 132 for forming the via hole 18. At this time, a fluoride gas such as C 4 F 8 , CHF 3 , SF 6 , or CF 4 is used as the reaction gas. Therefore, the fluoride gas remains as an atmosphere and is taken into the resist (17). However, since the metal oxide layer 153 is coated on the conductive member 15, reaction generation between Al and fluoride on the wiring surface of the conductive member 15 can be suppressed almost.

次に、図1(d)に示すように、レジストパターン17を除去する。その後、Al侵食性の低いエッチング液を利用してビアホール18底部の金属酸化層153を除去する。これにより、低抵抗化がなされ、かつ比較的表面粗さの小さい平坦な配線接続部19が形成される。エッチング液の具体例としては、HF+NHF+CHCOOHHFの混合液を用い、その分量比は例えばNHF:CHCOOH=1:10:5である。 Next, as shown in FIG. 1D, the resist pattern 17 is removed. Thereafter, the metal oxide layer 153 at the bottom of the via hole 18 is removed using an etching solution having a low Al erosion property. As a result, the resistance is reduced and the flat wiring connection portion 19 having a relatively small surface roughness is formed. As a specific example of the etching solution, a mixed solution of HF + NH 4 F + CH 3 COOHHF is used, and the amount ratio thereof is, for example, NH 4 F: CH 3 COOH = 1: 10: 5.

上記実施形態の方法によれば、アルミニウムを主成分とする導電部材15として、その上面にアモルファス構造の極薄い金属酸化層(Al膜)153を形成する。これにより、層間絶縁膜132のパターニング時における弗化物生成の影響が、後に形成される配線接続部19表面に及ばない。また、ドライエッチングを使わずにウェットエッチングによって配線接続部19を形成する。これにより、導電部材表面の抵抗上昇要因、つまりプラズマによるチャージや反応性生物による異常を誘導しない。これにより、高い接続強度、低抵抗に寄与する高信頼性の配線接続部が構成される。 According to the method of the above embodiment, as the conductive member 15 mainly composed of aluminum, an extremely thin metal oxide layer (Al 2 O 3 film) 153 having an amorphous structure is formed on the upper surface thereof. Thereby, the influence of fluoride generation at the time of patterning of the interlayer insulating film 132 does not reach the surface of the wiring connection portion 19 to be formed later. Further, the wiring connection portion 19 is formed by wet etching without using dry etching. As a result, a resistance increase factor on the surface of the conductive member, that is, charging due to plasma and abnormality due to reactive organisms are not induced. Thereby, a highly reliable wiring connection part contributing to high connection strength and low resistance is formed.

なお、アモルファス構造の金属酸化層(Al膜)153は、反射防止膜としても有用であり、導電部材15のパターニング精度に寄与する。また、窒化膜や窒化チタン等反射防止膜としての積層工程を省略することができる。このため、反射防止膜形成のために使用される処理装置の性能を考慮する必要もなく、配線部材製造の簡素化にもつながる。 The amorphous metal oxide layer (Al 2 O 3 film) 153 is also useful as an antireflection film, and contributes to the patterning accuracy of the conductive member 15. Further, a lamination process as an antireflection film such as a nitride film or titanium nitride can be omitted. For this reason, it is not necessary to consider the performance of the processing apparatus used for forming the antireflection film, which leads to simplification of the production of the wiring member.

図2(a),(b)は、本発明の第2実施形態に係る半導体装置の製造方法の要部を工程順に示す断面図である。
前記第1実施形態においては、アルミニウムを主成分とする導電部材15として、その上面に配する金属酸化層153はアモルファス構造の極薄いAl膜を形成する説明をした。
この第2実施形態においては、アルミニウムを主成分とする導電部材15として、その上面に配する金属酸化層253は、最上層をTiO膜とする。以下、図1を参照しながら図2について説明する。
図2(a)に示すように、主配線金属部材152表面をTi膜21で被覆する。Ti膜21は、後で酸化される分の厚さだけスパッタ法またはCVD法を用いて形成する。Ti膜21は吸蔵性の高い膜であり、ここでは酸素を吸蔵して主配線金属部材152のAl表面に酸素を供給する目的で設けられる。
2A and 2B are cross-sectional views showing the main part of the method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention in the order of steps.
In the first embodiment, as the conductive member 15 mainly composed of aluminum, the metal oxide layer 153 disposed on the upper surface of the conductive member 15 has been described to form an extremely thin Al 2 O 3 film having an amorphous structure.
In the second embodiment, the metal oxide layer 253 disposed on the upper surface of the conductive member 15 having aluminum as a main component is a TiO 2 film as the uppermost layer. Hereinafter, FIG. 2 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2A, the surface of the main wiring metal member 152 is covered with the Ti film 21. The Ti film 21 is formed by a sputtering method or a CVD method to a thickness that will be oxidized later. The Ti film 21 is a film having a high occluding property, and is provided here for the purpose of occluding oxygen and supplying oxygen to the Al surface of the main wiring metal member 152.

次に、図2(b)に示すように、Oプラズマ雰囲気でTi膜21を介して主配線金属部材152のAlに酸素を導入する。条件は多々あるが、例えば以下の条件範囲の中から適当に設定する。13〜40Paの減圧下にて、20〜100sccmのOガス流量、RFパワー100〜250W、処理時間は30秒から3分の範囲である。その後、熱処理する。この熱処理は、H/Ar雰囲気にて400〜450℃、30分から3時間のシンター処理を実施する。Cu析出を防止するため250〜350℃の範囲は温度上昇、下降時に通過するのみで、長く留めないようにすることが重要である。これにより、主配線金属部材152のAlとの境界には、粒界中にAlが含まれるAlTi層211が形成される。このAlTi層211上には最上層としてTiO層212が存在する構成となる。 Next, as shown in FIG. 2B, oxygen is introduced into Al of the main wiring metal member 152 through the Ti film 21 in an O 2 plasma atmosphere. Although there are many conditions, for example, it is set appropriately from the following condition ranges. Under a reduced pressure of 13 to 40 Pa, an O 2 gas flow rate of 20 to 100 sccm, an RF power of 100 to 250 W, and a processing time range from 30 seconds to 3 minutes. Thereafter, heat treatment is performed. In this heat treatment, sintering is performed at 400 to 450 ° C. for 30 minutes to 3 hours in an H 2 / Ar atmosphere. In order to prevent Cu precipitation, it is important that the range of 250 to 350 ° C. passes only when the temperature rises and falls, and does not stay long. Thereby, an Al 3 Ti layer 211 containing Al 2 O 3 in the grain boundary is formed at the boundary between the main wiring metal member 152 and Al. On the Al 3 Ti layer 211, a TiO 2 layer 212 is present as the uppermost layer.

すなわち、前記図1(b)の金属酸化層153として、図2のような、粒界中にAlが含まれるAlTi層211及び最上層にTiO層212を配した金属酸化層253を利用する。このような金属酸化層253を構成しても第1実施形態と同様に、Alと弗化物の反応を抑制する効果が得られる。AlTi層211は合金反応層により剥離し難い。TiO層212は、熱処理により結晶性及び耐エッチング性に優れた膜となるばかりでなく、膜密度の高い良好な反射防止膜となる。 That is, as the metal oxide layer 153 of FIG. 1B, as shown in FIG. 2, the metal oxide having an Al 3 Ti layer 211 containing Al 2 O 3 in the grain boundary and a TiO 2 layer 212 as the uppermost layer. Layer 253 is utilized. Even if such a metal oxide layer 253 is formed, the effect of suppressing the reaction between Al and fluoride can be obtained as in the first embodiment. The Al 3 Ti layer 211 is hardly peeled off by the alloy reaction layer. The TiO 2 layer 212 not only becomes a film excellent in crystallinity and etching resistance by heat treatment, but also becomes a good antireflection film having a high film density.

なお、前記図1(e)に対応する、金属酸化層253の選択的なウェットエッチング工程は次のようである。第1実施形態と同様、Al侵食性の低いエッチング液を利用して金属酸化層253を除去する。例えばHF+NHF+CHCOOHHFの混合液でなるエッチング液を用い、その分量比は例えばNHF:CHCOOH=1:10:5である。 The selective wet etching process of the metal oxide layer 253 corresponding to FIG. 1E is as follows. Similar to the first embodiment, the metal oxide layer 253 is removed by using an etching solution having low Al erodibility. For example, an etching solution made of a mixed solution of HF + NH 4 F + CH 3 COOHHF is used, and the amount ratio thereof is, for example, NH 4 F: CH 3 COOH = 1: 10: 5.

上記実施形態の方法によれば、アルミニウムを主成分とする導電部材15として、その上面に酸素を吸蔵した金属部材を含んで金属酸化層(Alが含まれるAlTi層/TiO最上層)253を形成する。これにより、層間絶縁膜パターニング時における弗化物生成の影響が、後に形成される配線接続部表面に及ばない。また、ドライエッチングを使わずにウェットエッチングによって配線接続部を形成する。これにより、導電部材表面の抵抗上昇要因、つまりプラズマによるチャージや反応性生物による異常を誘導しない。これにより、高い接続強度、低抵抗に寄与する高信頼性の配線接続部が構成される。 According to the method of the above embodiment, as the conductive member 15 mainly composed of aluminum, the metal oxide layer (Al 3 Ti layer containing Al 2 O 3 / TiO 2 containing Al 2 O 3) is included on the upper surface of the conductive member 15. Top layer) 253 is formed. Thereby, the influence of fluoride generation at the time of patterning the interlayer insulating film does not reach the surface of the wiring connection portion to be formed later. Further, the wiring connection portion is formed by wet etching without using dry etching. As a result, a resistance increase factor on the surface of the conductive member, that is, charging due to plasma and abnormality due to reactive organisms are not induced. Thereby, a highly reliable wiring connection part contributing to high connection strength and low resistance is formed.

なお、TiO層212は、熱処理により結晶性及び耐エッチング性に優れた膜となり、優れたエッチングストッパーとして作用する。さらに、膜密度の高い良好な反射防止膜となる。これにより、導電部材15のパターニング精度に寄与する。また、窒化膜や窒化チタン等反射防止膜としての積層工程を省略することができる。このため、反射防止膜形成のために使用される処理装置の性能を考慮する必要もなく、配線部材製造の簡素化にもつながる。 Note that the TiO 2 layer 212 becomes a film excellent in crystallinity and etching resistance by heat treatment, and acts as an excellent etching stopper. Furthermore, it becomes a good antireflection film having a high film density. This contributes to the patterning accuracy of the conductive member 15. Further, a lamination process as an antireflection film such as a nitride film or titanium nitride can be omitted. For this reason, it is not necessary to consider the performance of the processing apparatus used for forming the antireflection film, which leads to simplification of the production of the wiring member.

図3(a),(b)は、本発明の第3実施形態に係る半導体装置の製造方法の要部を工程順に示す断面図である。平坦化工程を経る層間絶縁膜、配線プラグを含む構成上においても、前記第1実施形態または第2実施形態に示した導電部材15を適用することができる。
図3(a)に示すように、第1の層間絶縁膜311は、CMP(化学的機械的研磨)技術を利用して平坦化されている。層間絶縁膜311に対し、フォトリソグラフィ工程を経て図示しない拡散層への必要なコンタクトホール34を形成する。次に、バリアメタル351を形成した後、配線プラグ352を形成する。バリアメタル351はTi/TiN積層等、配線プラグ352はW(タングステン)プラグである。いずれも、スパッタ法またはCVD法を用いて成膜が可能である。その後、CMP工程を経てコンタクトホール34に埋め込まれた形態とする。次に、前記第1実施形態または第2実施形態で説明した導電部材15を形成する。すなわち、最上層には金属酸化層153(または253)が設けられる。
3A and 3B are cross-sectional views showing the main part of the method of manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention in the order of steps. The conductive member 15 shown in the first embodiment or the second embodiment can also be applied to a configuration including an interlayer insulating film and a wiring plug that have undergone a planarization step.
As shown in FIG. 3A, the first interlayer insulating film 311 is planarized by using a CMP (Chemical Mechanical Polishing) technique. A necessary contact hole 34 for a diffusion layer (not shown) is formed in the interlayer insulating film 311 through a photolithography process. Next, after forming the barrier metal 351, the wiring plug 352 is formed. The barrier metal 351 is a Ti / TiN stack or the like, and the wiring plug 352 is a W (tungsten) plug. In any case, film formation is possible using a sputtering method or a CVD method. Thereafter, the contact hole 34 is buried through a CMP process. Next, the conductive member 15 described in the first embodiment or the second embodiment is formed. That is, the metal oxide layer 153 (or 253) is provided as the uppermost layer.

図3(b)に示すように、金属酸化層153(または253)の被覆された導電部材15に対し、フォトリソグラフィ及びエッチング技術を利用し、配線パターンを形成する。このとき、金属酸化層153(または253)は反射防止膜としても作用する。これにより、良好な配線パターニングが達成される。   As shown in FIG. 3B, a wiring pattern is formed on the conductive member 15 covered with the metal oxide layer 153 (or 253) using photolithography and etching techniques. At this time, the metal oxide layer 153 (or 253) also functions as an antireflection film. Thereby, favorable wiring patterning is achieved.

次に、パターニングされた導電部材15上を覆う第2の層間絶縁膜312をCVD形成する。次に、層間絶縁膜312に対してフォトリソグラフィ及びエッチング技術を利用しビアホール36を形成する。ビアホール36底部には導電部材15上面、すなわち金属酸化層153(または253)がエッチングストッパーとして残る(破線参照)。ビアホール36を形成する層間絶縁膜312のエッチング時、弗化物の反応ガスが用いられる。よって、弗化物ガスが雰囲気として残留し、また図示しないレジスト中にも取り込まれる。しかし、導電部材15上には金属酸化層153(または253)が被覆されているので、導電部材15の配線表面のAlと弗化物の反応生成はほとんど抑えることができる。   Next, a second interlayer insulating film 312 covering the patterned conductive member 15 is formed by CVD. Next, via holes 36 are formed in the interlayer insulating film 312 using photolithography and etching techniques. The upper surface of the conductive member 15, that is, the metal oxide layer 153 (or 253) remains as an etching stopper at the bottom of the via hole 36 (see the broken line). When etching the interlayer insulating film 312 for forming the via hole 36, a reactive gas of fluoride is used. Therefore, the fluoride gas remains as an atmosphere and is taken into a resist (not shown). However, since the metal oxide layer 153 (or 253) is coated on the conductive member 15, the reaction generation of Al and fluoride on the wiring surface of the conductive member 15 can be hardly suppressed.

レジストの除去後、第1または第2実施形態同様に、Al侵食性の低いエッチング液を利用してビアホール36底部の金属酸化層153(または253)を除去する。これにより、低抵抗化がなされ、かつ比較的表面粗さの小さい平坦な配線接続部37が形成される。プラズマを伴うドライエッチングをせず、ウェットエッチング工程で配線接続部37が形成される。これにより、配線接続部37表面の抵抗上昇要因(チャージや反応性生物による異常)を誘導しない。   After the resist is removed, the metal oxide layer 153 (or 253) at the bottom of the via hole 36 is removed using an etching solution having a low Al erosion property, as in the first or second embodiment. As a result, the resistance is reduced and the flat wiring connection portion 37 having a relatively small surface roughness is formed. The wiring connection portion 37 is formed by a wet etching process without performing dry etching with plasma. This does not induce a resistance increase factor (abnormality due to charge or reactive organisms) on the surface of the wiring connection portion 37.

図4(a)〜(c)は、本発明の第4実施形態に係る半導体装置の製造方法の要部を工程順に示す断面図である。半導体装置の最上層の保護膜(パッシベーション膜)を開口するパッド形成を含む構成上においても、前記第1実施形態または第2実施形態に示した導電部材15を適用することができる。
図4(a)に示すように、層間絶縁膜41上に、前記第1実施形態または第2実施形態で説明した導電部材15を形成し、パッド形状にパターニングする。最上層には反射防止膜としても作用する金属酸化層153(または253)が設けられる。次に、パターニングされた導電部材15上を覆う保護膜42をCVD形成する。保護膜42は、例えば酸化膜/プラズマシリコン窒化膜の積層等で構成される。
4A to 4C are cross-sectional views showing the main part of the method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention in the order of steps. The conductive member 15 shown in the first embodiment or the second embodiment can also be applied to a configuration including pad formation that opens the uppermost protective film (passivation film) of the semiconductor device.
As shown in FIG. 4A, the conductive member 15 described in the first embodiment or the second embodiment is formed on the interlayer insulating film 41 and patterned into a pad shape. The uppermost layer is provided with a metal oxide layer 153 (or 253) that also functions as an antireflection film. Next, a protective film 42 that covers the patterned conductive member 15 is formed by CVD. The protective film 42 is composed of, for example, an oxide film / plasma silicon nitride film stack.

次に、図4(b)に示すように、保護膜42に対してフォトリソグラフィ及びエッチング技術を利用してパッドの開口部43を形成する。開口部43底部には導電部材15上面、すなわち金属酸化層153(または253)がエッチングストッパーとして残る。開口部43を形成する保護膜42のエッチング時、弗化物の反応ガスが用いられる。よって、弗化物ガスが雰囲気として残留し、また図示しないレジスト中にも取り込まれる。しかし、導電部材15上には金属酸化層153(または253)が被覆されているので、導電部材15の配線表面のAlと弗化物の反応生成はほとんど抑えることができる。   Next, as shown in FIG. 4B, a pad opening 43 is formed in the protective film 42 using photolithography and etching techniques. At the bottom of the opening 43, the upper surface of the conductive member 15, that is, the metal oxide layer 153 (or 253) remains as an etching stopper. At the time of etching the protective film 42 that forms the opening 43, a reactive gas of fluoride is used. Therefore, the fluoride gas remains as an atmosphere and is taken into a resist (not shown). However, since the metal oxide layer 153 (or 253) is coated on the conductive member 15, the reaction generation of Al and fluoride on the wiring surface of the conductive member 15 can be hardly suppressed.

レジストの除去後、第1または第2実施形態同様に、Al侵食性の低いエッチング液を利用して開口部43底部の金属酸化層153(または253)を除去する。これにより、低抵抗化がなされ、かつ比較的表面粗さの小さい平坦な配線接続部45が形成される。配線接続部45は、プラズマを伴うドライエッチングをせず、ウェットエッチング工程を経て形成される。これにより、配線接続部45表面の抵抗上昇要因(チャージや反応性生物による異常)を誘導しない。配線接続部45は、パッドとしてボンディングワイヤによる外部への配線、バンプ形成を介しての外部への配線等、様々な構成の基礎になる。配線接続部45は、弗化物の付着もなく、パッドとして外観が良好になる。これにより、ボンディングやバンプ強度を低下させない高信頼性のパッドが得られる。   After the resist is removed, the metal oxide layer 153 (or 253) at the bottom of the opening 43 is removed using an etching solution having a low Al erosion property, as in the first or second embodiment. As a result, the resistance is reduced and the flat wiring connection portion 45 having a relatively small surface roughness is formed. The wiring connection portion 45 is formed through a wet etching process without performing dry etching with plasma. This does not induce a resistance increase factor (abnormality due to charge or reactive organisms) on the surface of the wiring connection portion 45. The wiring connection portion 45 is the basis of various configurations such as wiring to the outside using bonding wires as pads and wiring to the outside via bump formation. The wiring connection portion 45 has no appearance of fluoride and has a good appearance as a pad. As a result, a highly reliable pad that does not reduce bonding or bump strength can be obtained.

以上、各実施形態の方法及びそれに伴う構成によれば、配線に関係する金属部材表面を少なくとも金属酸化層で被覆する。これにより、金属部材上を覆う絶縁膜のエッチング時等における弗化物生成の影響が、後に形成される配線接続部表面に及ばない。また、金属酸化層はウェットエッチング工程により除去し配線接続部の低抵抗化を図る。ウェットエッチング工程は、プラズマエッチングのようにチャージや反応性生物による異常を誘導しない。これにより、高い接続強度、低抵抗に寄与する高信頼性の配線接続部が構成される。この結果、配線層やパッド表面に対して弗化物の発生、成長を抑え、接続抵抗の上昇を抑制すると共に、パッドに関しては外観良好、ボンディングやバンプ強度を低下させない高信頼性の半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供することができる。   As mentioned above, according to the method of each embodiment and the structure accompanying it, the metal member surface relevant to wiring is coat | covered with a metal oxide layer at least. Thereby, the influence of fluoride generation at the time of etching of the insulating film covering the metal member does not reach the surface of the wiring connection portion to be formed later. The metal oxide layer is removed by a wet etching process to reduce the resistance of the wiring connection portion. The wet etching process does not induce abnormalities due to charge or reactive organisms unlike plasma etching. Thereby, a highly reliable wiring connection part contributing to high connection strength and low resistance is formed. As a result, the generation and growth of fluoride on the wiring layer and the pad surface are suppressed, the increase in connection resistance is suppressed, and the appearance of the pad is good, and the manufacture of a highly reliable semiconductor device that does not reduce the bonding or bump strength A method and a semiconductor device can be provided.

第1実施形態に係る半導体装置の製造方法の要部を工程順に示す断面図。Sectional drawing which shows the principal part of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment to process order. 第2実施形態に係る半導体装置の製造方法の要部を工程順に示す断面図。Sectional drawing which shows the principal part of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment in process order. 第3実施形態に係る半導体装置の製造方法の要部を工程順に示す断面図。Sectional drawing which shows the principal part of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on 3rd Embodiment in order of a process. 第4実施形態に係る半導体装置の製造方法の要部を工程順に示す断面図。Sectional drawing which shows the principal part of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on 4th Embodiment in order of a process.

符号の説明Explanation of symbols

11…半導体基板、12…素子、131,132、311,312,41…層間絶縁膜、14,34…コンタクトホール、15…導電部材、151,351…バリアメタル、152…主配線金属部材、153,253…金属酸化層、16,17…レジストパターン、18,36…ビアホール、19,37,45…配線接続部、21…Ti膜、221…AlTi層、212…TiO層、352…配線プラグ、42…保護膜、43…開口部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Semiconductor substrate, 12 ... Element, 131, 132, 311, 312, 41 ... Interlayer insulating film, 14, 34 ... Contact hole, 15 ... Conductive member, 151, 351 ... Barrier metal, 152 ... Main wiring metal member, 153 , 253 ... Metal oxide layer, 16, 17 ... Resist pattern, 18, 36 ... Via hole, 19, 37, 45 ... Wiring connection part, 21 ... Ti film, 221 ... Al 3 Ti layer, 212 ... TiO 2 layer, 352 ... Wiring plug, 42 ... protective film, 43 ... opening.

Claims (12)

半導体基板上に設けられる素子上方に層間絶縁膜を介して主配線金属を含む金属部材を形成する工程と、
前記金属部材表面を少なくとも金属酸化層で被覆する工程と、
前記金属部材をパターニングする工程と、
前記金属酸化層を所定領域除去して前記金属部材表面を露出させるウェットエッチング工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
Forming a metal member including a main wiring metal via an interlayer insulating film above an element provided on a semiconductor substrate;
Coating the metal member surface with at least a metal oxide layer;
Patterning the metal member;
A wet etching step of exposing the metal member surface by removing the metal oxide layer in a predetermined region;
A method of manufacturing a semiconductor device including:
半導体基板上に複数の素子を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、
少なくとも前記層間絶縁膜上にアルミニウムを主成分とする導電部材を形成する工程と、
前記導電部材表面に酸素を導入し前記導電部材上にアモルファス構造の金属酸化層を形成する工程と、
前記金属酸化層の被覆された前記導電部材をパターニングする工程と、
前記金属酸化層の被覆された前記導電部材上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜を所定領域除去し、前記金属酸化層を露出させる工程と、
前記金属酸化層を選択的に除去し、前記所定領域底部に前記導電部材表面を露出させるウェットエッチング工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
Forming an interlayer insulating film covering a plurality of elements on a semiconductor substrate;
Forming a conductive member mainly composed of aluminum on at least the interlayer insulating film;
Introducing oxygen into the conductive member surface to form an amorphous metal oxide layer on the conductive member;
Patterning the conductive member coated with the metal oxide layer;
Forming an insulating film on the conductive member coated with the metal oxide layer;
Removing the insulating film in a predetermined region and exposing the metal oxide layer;
A wet etching step of selectively removing the metal oxide layer and exposing the surface of the conductive member at the bottom of the predetermined region;
A method of manufacturing a semiconductor device including:
前記金属酸化層を形成する工程は、少なくともOプラズマ処理と、熱処理を含む請求項2記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2 , wherein the step of forming the metal oxide layer includes at least an O 2 plasma treatment and a heat treatment. 前記金属酸化層を形成する工程は、少なくともOプラズマ処理と、熱処理と、不活性ガスのイオン打ち込み処理を含む請求項2記載の半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the step of forming the metal oxide layer includes at least an O 2 plasma treatment, a heat treatment, and an ion implantation treatment of an inert gas. 半導体基板上に複数の素子を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、
少なくとも前記層間絶縁膜上にアルミニウムを主成分とする導電部材を形成する工程と、
前記導電部材上に吸蔵性能を有する金属部材を形成する工程と、
前記金属部材に酸素を導入し前記導電部材上に金属酸化層を形成する工程と、
前記金属酸化層の被覆された前記導電部材をパターニングする工程と、
前記金属酸化層の被覆された前記導電部材上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜を所定領域除去し、前記金属酸化層を露出させる工程と、
前記金属酸化層を選択的に除去し、前記所定領域底部に前記導電部材表面を露出させるウェットエッチング工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
Forming an interlayer insulating film covering a plurality of elements on a semiconductor substrate;
Forming a conductive member mainly composed of aluminum on at least the interlayer insulating film;
Forming a metal member having occlusion performance on the conductive member;
Introducing oxygen into the metal member to form a metal oxide layer on the conductive member;
Patterning the conductive member coated with the metal oxide layer;
Forming an insulating film on the conductive member coated with the metal oxide layer;
Removing the insulating film in a predetermined region and exposing the metal oxide layer;
A wet etching step of selectively removing the metal oxide layer and exposing the surface of the conductive member at the bottom of the predetermined region;
A method of manufacturing a semiconductor device including:
前記金属酸化層を形成する工程は、少なくともOプラズマ処理と、水素シンター処理を含む請求項5記載の半導体装置の製造方法。 6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the step of forming the metal oxide layer includes at least an O 2 plasma treatment and a hydrogen sintering treatment. 前記導電部材表面は配線層の接続部として形成される請求項2〜6いずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the conductive member surface is formed as a connection portion of a wiring layer. 前記導電部材表面は外部端子接続用のパッド部として形成される請求項2〜6いずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the surface of the conductive member is formed as a pad portion for connecting an external terminal. 層間の絶縁膜と、
前記絶縁膜を貫通して底部に下層配線に関係する導電部材を露出させるホールと、
前記ホールに埋め込まれた上層配線に関係する導電部材と、
を含み、
少なくとも前記下層配線に関係する導電部材の上部は、前記上層配線に関係する導電部材との接続部を除いて金属酸化層で被覆されている半導体装置。
An insulating film between the layers;
A hole that penetrates the insulating film and exposes a conductive member related to the lower layer wiring at the bottom;
A conductive member related to the upper layer wiring embedded in the hole;
Including
A semiconductor device in which at least an upper portion of a conductive member related to the lower layer wiring is covered with a metal oxide layer except for a connection portion with the conductive member related to the upper layer wiring.
保護膜と、
前記保護膜を貫通して底部に配線に関係する導電部材を露出させる開口部と、
を含み、
少なくとも前記導電部材の上部は、前記開口部の領域を除いて金属酸化層で被覆されている半導体装置。
A protective film;
An opening that penetrates the protective film and exposes a conductive member related to the wiring at the bottom;
Including
A semiconductor device in which at least an upper portion of the conductive member is covered with a metal oxide layer except for the region of the opening.
前記導電部材はAlを主成分とした金属部材であり、前記金属酸化層はアモルファス構造のAl膜である請求項9または10記載の半導体装置。 11. The semiconductor device according to claim 9, wherein the conductive member is a metal member containing Al as a main component, and the metal oxide layer is an Al 2 O 3 film having an amorphous structure. 前記導電部材はAlを主成分とした金属部材であり、前記金属酸化層は、粒界中にAlが含まれるAlTi層の最上層にTiO層が存在する構成である請求項9または10記載の半導体装置。 The conductive member is a metal member containing Al as a main component, and the metal oxide layer has a structure in which a TiO 2 layer is present as an uppermost layer of an Al 3 Ti layer in which Al 2 O 3 is contained in a grain boundary. Item 11. The semiconductor device according to Item 9 or 10.
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