(57)【要約】【課題】  処理装置を増やす事無く、比較的容易にポリマー除去を行い、下層の金属配線の異常成長を発生させることなく、ボンディングパッド開口部の金属膜とワイヤーボンディングの密着性を向上させ、歩留まりを向上させる半導体製造方法を提供する。【解決手段】  ボンディングパッド開口処理後の金属膜表層に付着しているポリマー除去処理を、ボンディングパッド開口処理後に同一処理室または後続のチャンバまたは別装置チャンバにてＯ2 ＋ＣＦ4 による表面エッチング処理を行う。Ｏ2 ＋ＣＦ4 プラズマ処理を行ったサンプルは金属膜表面にＯ、Ｆの検出がなかったことからＯ2 ＋ＣＦ4 プラズマ処理で堆積膜除去に対する対策有効性があることが確認できる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板製造処理であるメタル配線金属膜と導通を取るため、表面エッチング処理を行う際の半導体製造方法であって、
ボンディングパッド開口部の形成し、パッド開口処理を行うエッチングチャンバと、同一チャンバにて前記表面エッチング処理を行うことを特徴とする半導体製造方法。
【請求項２】
ボンディングパッド開口部のパッド開口処理を行う前記エッチングチャンバと、同一処理室または後続のチャンバまたは別装置チャンバの何れかにて前記表面エッチング処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体製造方法。
【請求項３】
前記パッド開口処理後に、Ｏ2 とＣＦ4 による前記表面エッチング処理を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体製造方法。
【請求項４】
前記パッド開口処理後のＯ2 とＣＦ4 による前記表面エッチング処理において、反応性イオンエッチング装置及びダウンフロー型エッチング装置の処理条件である高周波又は低周波印可電力を２００Ｗ以下にとすることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の半導体製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造方法に関するものであり、特に金属膜上に堆積するポリマー、Ｏ、Ｆなどの堆積膜を効率よく除去する半導体製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
メタル配線上の層間絶縁膜にボンディングパッドを開口するプロセスとして、フロロカーボン系のエッチングガスを用いたドライエッチング装置により処理を行うプロセスが一般に知られている。
【０００３】
従来技術ではボンディングパッド開口処理後に反応生成物により絶縁膜上、金属膜上にポリマー、Ｏ、Ｆ等などの堆積膜が形成されしまい、後工程の半導体基盤裏面研磨、洗浄等の純水洗浄においてボンディングパッド開口部のエッチング時の残さであるＯ，Ｆ等が比抵抗の低い純度の低いＨ２Ｏにて洗浄することにより金属膜表面が変質、腐食し、外観が悪くなり、最悪時にはワイヤーボンディングの密着性が悪くなり歩留りを落とす等の問題がある。
【０００４】
また、製品特性評価時にプローバ等の針との導通がとれなく歩留りを落とすこともある。
【０００５】
一般的に有機ポリマーの除去方法として、ボンディングパッド開口処理後にＯ２ガスを用い高周波電圧を印可する酸素プラズマ灰化法（oxygen plasma ashing）を行う方法、不活性ガスＡｒ，Ｎ２プラズマを用いた処理によるポリマー除去が知られている（特許文献１、２参照）。
【０００６】
例えば特許文献１においては、Ｓｉ基板上に半導体材料ＧａＡｓ等のIII −Ｖ族化合物半導体を成長させる際にＳｉ基板上に存在する自然酸化膜を水素プラズマまたはＡｒプラズマ＋アニール処理にてＳｉ基板に損傷を与えることなく除去することが出来る前処理方法が記載されているが、従来の水素ガスでの１０００℃ベーキングでは製造装置に熱的損傷を与えてしまう。またＥＣＲ水素プラズマのみでは水素プラズマがＳｉ基板と接触しＳｉ表面に欠陥を生じやすい。
【０００７】
また、特許文献２においては、ポリイミド上にある不要部のポリイミド残さを除去する工程である。この残さがあるとポリイミドと封止樹脂との密着性が悪く信頼性が劣る。このポリイミド膜表面のダメージ層をＡｒスパッタにて除去する製造方法が記載されている。
【０００８】
このようにＯ２プラズマによるポリマー除去、または不活性ガスＡｒ，Ｎ２プラズマによる処理では本異常の対策としては効果が少なく完全に堆積膜の除去ができないという不具合があった。
【０００９】
改善策として純水の比抵抗を上げると本異常は治まるが、裏面研磨等の設備においては大掛かりな設備投資が必要になるため半導体基盤製造工程にて改善する必要が出てきた。
【特許文献１】特開平５−１３６１１１号公報
【特許文献２】特開平８−３７１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで本発明では、ボンディングパッド開口処理後の金属膜表層に付着しているポリマー除去処理を、ボンディングパッド開口処理後に同一処理室または後続のチャンバまたは別装置チャンバにてＯ２＋ＣＦ４による表面エッチング処理を行うことにより、下層の金属（Ａｌなど）配線の異常成長を発生させることなく、ボンディングパッド開口部の金属膜とワイヤーボンディングの密着性を向上させ歩留まりを向上させる半導体製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かかる目的を解決するため、請求項１に記載の発明は、半導体基板製造処理であるメタル配線金属膜と導通を取るため、表面エッチング処理を行う際の半導体製造方法であって、ボンディングパッド開口部の形成し、パッド開口処理を行うエッチングチャンバと、同一チャンバにて前記表面エッチング処理を行うことを特徴とする。
【００１２】
半導体基板製造処理であるメタル配線金属膜と導通を取るためエッチング処理を行いボンディングパッド開口部を形成を行うエッチングチャンバと同一チャンバにて表面エッチング処理を行う事により処理装置を増やす事無く、比較的容易にポリマー除去を行い、ボンディングパッド開口部の金属膜とワイヤーボンディングの密着性を向上することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の半導体製造方法において、ボンディングパッド開口部のパッド開口処理を行う前記エッチングチャンバと、同一処理室または後続のチャンバまたは別装置チャンバの何れかにて前記表面エッチング処理を行うことを特徴とする。
【００１４】
半導体基板製造処理である金属膜と導通を取るためパッド開口処理を行うチャンバと同一処理室または後続のチャンバまたは別装置チャンバにて表面エッチング処理を行う事により、比較的容易にポリマー除去を行い、ボンディングパッド開口部の金属膜とワイヤーボンディングの密着性を向上することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の半導体製造方法において、前記パッド開口処理後に、Ｏ2 とＣＦ4 による前記表面エッチング処理を行うことを特徴とする。
【００１６】
請求項１または２の何れか１項に記載のパッド開口処理後にＯ2 とＣＦ4 による表面エッチング処理を行う事によりポリマー除去が出来、下層の金属配線の変質を発生させることなく、ボンディングパッド開口部の金属膜とワイヤーボンディングの密着性が良くなり歩留まり、信頼性も向上する。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れか１項に記載の半導体製造方法において、前記パッド開口処理後のＯ2 とＣＦ4 による前記表面エッチング処理において、反応性イオンエッチング装置及びダウンフロー型エッチング装置の処理条件である高周波又は低周波印可電力を２００Ｗ以下にとすることを特徴とする。
【００１８】
請求項１から３の何れか１項に記載のパッド開口処理後にＯ2 とＣＦ4 による表面エッチング処理においてＲＦパワーを２００Ｗ以下とすることによりエッチング制御性が向上し、ウェハ間でのエッチング量バラツキ低下となり、均一にポリマー除去を完了することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上の説明からも明らかなように、本発明によれば、半導体基板製造処理であるメタル配線金属膜と導通を取るためエッチング処理を行いボンディングパッド開口部を形成を行うエッチングチャンバと同一チャンバにて表面エッチング処理を行う事により処理装置を増やす事無く、比較的容易にポリマー除去を行い、ボンディングパッド開口部の金属膜とワイヤーボンディングの密着性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、本実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明の実施形態は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【００２１】
図１は本実施形態における反応性イオンエッチング装置の構成ブロック図である。ボンベ内のガスがマスフローコントローラにより適当な量だけ装置内に導入され、マッチングＢＯＸを介し高周波電力（周波数１３．５６ＭＨｚが一般的）を印加し、プラズマ状態を作り、生じたイオンを加速して、ウェハに衝突させ、エッチング反応を促進させるようにしている。
【００２２】
図２は本実施形態における半導体基板構造図である。図２で示す半導体製造方法の基本段差構造（ＭＯＳ）は、膜１：Ｓｉ基板上に膜２：フィールド素子分離領域を形成する工程と、膜３：ポリシリコンを堆積させフォトレジストにパターニング行いゲートポリシリコン配線を形成する工程と、膜４：絶縁膜をＣＶＤなどにより堆積しフォトレジストにパターニング行いそれによりコンタクトホールを形成する工程と、膜５：金属配線１をスパッタ等により堆積させフォトレジストにパターニング行いそれにより金属配線を形成する工程と、膜６：層間絶縁膜１層目を形成する工程と、メタル配線１との導通をとるためフォトレジストにパターニング行いＶｉａホールを形成する工程と、膜７：金属配線２をスパッタ等により堆積させフォトレジストにパターニング行いそれにより金属配線を形成する工程と、応力緩和用の膜８：層間絶縁膜２層目を形成する半導体製造方法である。多層配線ではＶｉａホール上に多段の金属配線、層間膜を繰り返し形成する。本実施形態ではその他の構造の高段差製品ボンディングパッド開口処理においても使用できる。
【００２３】
半導体製造技術では最上層の層間絶縁膜積層後にフォトレジストにパターニング行い、ドライエッチング装置にてボンディングパッド開口エッチングを行うプロセス、又は最上層の層間絶縁膜積層後にパターニング可能なポリイミド膜にてパターニング行いドライエッチング装置にてボンディングパッド開口エッチングを行うプロセスが用いられている。
【００２４】
ここで異方性エッチング確保のためフロロカーボン系のエッチングガスを用いることで層間絶縁膜の異方性エッチングを確保している。
【００２５】
このようにボンディングパッド開口処理には異方性エッチング確保のためフロロカーボン系のエッチングガスを用いており、反応生成物の発生により絶縁膜上、メタル配線金属膜上にポリマーなどの堆積膜が堆積されてしまう。特にウェハ周辺で堆積する傾向があり、このポリマー、堆積物により後工程の半導体基盤裏面研磨、洗浄等の純水処理においてボンディングパッド開口部のエッチング時の残さであるＯ，Ｆ等が比抵抗の低い純度の低いＨ２Ｏにて洗浄することにより金属膜表面が変質、腐食し、外観が悪くなり、最悪時にはワイヤーボンディングの密着性が悪くなり歩留りを落とす等の問題がある。また、製品特性評価時にプローバ等の針との導通がとれなく歩留りを落とすこともある。
【００２６】
そこで本実施形態では、このボンディングパッド開口部金属膜表面変質、腐食の対策としてドライエッチング装置にてボンディングパッド開口処理後に同一処理室または後続のチャンバまたは別装置チャンバにてＯ２＋ＣＦ４ガスによる表面エッチング処理を行うことにより下層の金属膜表面の変質を発生させることなく、比較的容易にポリマー除去を行い、ボンディングパッド開口部の金属膜とワイヤーボンディングの密着性を向上させ歩留まり、信頼性を向上させることを目的とする。
【００２７】
＜実施例＞
本実施形態のボンディングパッド開口処理後のポリマー除去処理を行うことにより金属膜表面変質、腐食に対する余裕度を向上させる方法を以下に示す。
【００２８】
前述の通り層間絶縁膜の異方性エッチングを確保するためにＣＨＦ３などのフロロカーボン系のエッチングガスを用いるためパッド開口処理時にどうしても層間絶縁膜上、金属膜上にポリマーなどの堆積膜が形成されてしまう。このボンディングパッド開口処理後のポリマー積層膜の除去方法としてＯ２＋ＣＦ４による表面エッチング処理を提案する。
【００２９】
有機ポリマーの除去方法として、Ｏ２ガスを用い高周波電圧を印可する酸素プラズマ灰化法（oxygen plasma ashing）を行う方法、不活性ガスＡｒ，Ｎ２プラズマによる表面処理を行なう方法があるが、Ｏ２プラズマによるポリマー除去、または不活性ガスＡｒ，Ｎ２プラズマによる表面エッチング処理では本異常の対策としては効果が少なく完全に堆積膜の除去ができなかった。
【００３０】
そこで本実施形態ではＯ２＋ＣＦ４ガスを用いエッチング量制御性向上のため低ＲＦパワーにて表面エッチング処理を行なうことを特徴とする。
【００３１】
処理条件は具体的には、高周波（１３．５６ＭＨｚ）または低周波（３８０ＫＨｚ）の印可電力を２００Ｗ以下で行うと有効である。この条件にてポリマー除去を行うことにより、ロット間、ウェハ間でのエッチング量バラツキ低減となり、均一にポリマー除去を完了することができる。またこのＯ２＋ＣＦ４プラズマをボンディングパッド開口処理を行うチャンバと同一チャンバにて連続して処理を行うことにより処理工程を増やす事無く、比較的容易にポリマー除去を行えることを特徴とする。
【００３２】
＜実施例の結果＞
また、密着性向上の確認として、ボンディングパッド開口処理後にＯ２＋ＣＦ４プラズマ処理を行ったサンプルと行わなかった両サンプルをパッド開口部金属膜表面分析（ＸＭＡ）を行った。図４に示すように表面分析の結果Ｏ２＋ＣＦ４プラズマ処理を行ったサンプルは金属膜表面にＯ、Ｆの検出がなかったが、図３に示すようにＯ２＋ＣＦ４プラズマ処理を行わなかったサンプルは金属膜表面にＯ、Ｆが検出される。この結果よりＯ２＋ＣＦ４プラズマ処理で堆積膜除去に対する対策有効性があることが確認できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】反応性イオンエッチング装置の構成ブロック図である。
【図２】半導体基板構造図である。
【図３】Ｏ2 ＋ＣＦ4 処理なしパッド開口部のＸＭＡ分析結果である。
【図４】Ｏ2 ＋ＣＦ4 処理ありパッド開口部のＸＭＡ分析結果である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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