JPH01253256A

JPH01253256A - 配線の形成方法

Info

Publication number: JPH01253256A
Application number: JP7977488A
Authority: JP
Inventors: Akira Isobe; 晶礒部
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1988-03-31
Filing date: 1988-03-31
Publication date: 1989-10-09
Anticipated expiration: 2012-01-08
Also published as: JP2569709B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コ本発明は、アルミニウム配線上にシリサイド膜を有する
構造の配線の形成方法に関する。

［従来の技術］配線の微細化に伴い、アルミニウム配線では電流密度が
増加し、このために、ストレスマイグレーションやエレ
クトロマイグレーションが問題となってきた。従来は、
これらに対する対策として。

アルミニウム配線上にシリサイド膜を設けている。

配線をこのように形成することにより、万一にアルミニ
ウム配線が断線に至っても、シリサイド膜により電気的
接触を維持することができる。

［発明が解決しようとする課題］上述した従来技術における問題点を第５図＜　ａ　）及
び（ｂ）を参照して具体的に説明する９第５図（ａ）は
ポリシリコン配線３１１に絶縁膜３１２を介してアルミ
ニウム（Ａβ）配線（でき上りパターン）３１４が交叉
するように形成されている状態を示す平面図、第５図（
ｂ）は第５図（ａ）のＡ−Ａ線による断面図である。半
導体基板３１０上にはポリシリコン配線３１１が形成さ
れ、更に絶縁膜３１２を介して上層にアルミニウム配線
３１４及びシリサイド膜３１５が形成されている。

ここで、上述した構造の配線をパターニングするために
、露光工程において、塗布されたレジスト膜（図示せず
）を露光する際、シリサイド膜３１５からの光の反射が
大きいので、レジストパターンに細りが生じる。この結
果、２点鎖線で示す設計上のアルミニウム（Ａ、Ｒ）配
線３１３に比して、でき上りのアルミニウム配線３１４
は幅が狭くなってしまい、このために、精度よく配線を
形成することが困難となる。

特に、ポリシリコン配線３１１等が下層に走る場合には
アルミニウム配線３１４に段差が生じるので、この段差
部には図中ｉで指示するようなくびれが生じる。配線に
このようなくびれがあるとストレスにも弱く、このため
に、配線が断線し易くなる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
シリサイド膜上に反射防止膜を形成することにより露光
時のシリサイド膜からの光反射を抑制し、これにより、
精度よく配線を形成し得る配線の形成方法を提供するこ
とを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明に係る配線の形成方法は、所定の半導体素子が形
成されると共にパッシベーション用の絶縁膜が形成され
た半導体基板上に、アルミニウム膜、シリサイド膜及び
反射防止膜を順次被着形成する工程と、前記反射防止膜
上にフォトレジスト膜を塗布形成する工程と、前記フォ
トレジスト膜に露光及び現像処理を施して所定のパター
ンを有するフォトレジストマスクを形成する工程と、前
記レジストマスクを介して前記反射防止膜、シリサイド
膜及びアルミニウム膜を順次エツチングする工程と、を
有することを特徴とする。

［作用］以上のように構成された本発明によれば、露光処理を施
す際、シリサイド膜の表面で反射した光と反射防止膜の
表面で反射した光とが相互に干渉して打ち消し合うので
、反射光の強度を十分に小さくすることができる。この
ために、露光時における反射光の悪影響を極力抑制する
ことができ、設計パターンと同一パターンを、フォトレ
ジスト膜に転写することができる。

従って、現像後に得られるレジストマスクのパターンに
は反射光の悪影響に起因する細りは生じない。故に、こ
のレジストマスクを介して反射防止膜、シリサイド膜及
びアルミニウム膜からなる複層膜にエツチングを施すこ
とにより、設計パターンと実質的に同一のパターンを得
ることができる。

更に、前記反射防止膜（絶縁材料）は、エツチング処理
を終了した後、レジストマスク除去後に完全に除去する
ことができ、又はこのエツチング処理で得られる配線上
に形成される眉間絶縁膜にコンタクトホールを開孔する
ときに、コンタクトホールに対応する箇所のみを部分的
に除去することができる。このために、前記反射防止膜
は多層配線を形成する上で何ら支障となることはない。

従って、本発明によれば、ストレスマイグレーション及
びエレクトロマイグレーションに強い配線を精度よく形
成することができる。

［実施例］以下、添付の図面を参照して、本発明の実施例について
具体的に説明する。

第１図（ａ）乃至（ｅ）は本発明の第１の実施例方法を
工程順に示す断面図であり、これらの図を参照して、第
１の実施例について説明する。

先ず、第１図（ａ）に示すように、所定の各種の半導体
素子が形成された半導体基板１１０上にパッシベーショ
ン用の絶縁膜１１１を形成し、続いて、スパッタリング
法を使用して、この絶縁膜１１１上にアルミニウム（Ａ
ρ）膜１１２を約１．０μｍの厚さで被着形成する。そ
して、再度スパッタリング法を使用して、このアルミニ
ウム膜１１２上にシリサイド膜としてタングステンシリ
サイド（ＷＳｉｘ）膜１１３を約１０００人波着形成す
る。

このときのタングステンシリサイド膜１１３の光反射率
は約５０％である。更に、プラズマＣＶＤ法を使用して
、このタングステンシリサイド膜１１３上に反射防止膜
としてシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）１１４を約４００人
波着形成する。このシリコン窒化［１１４の屈折率ｎは
約２．０である。

次に、第１図（ｂ）に示すように、基板全面にフォトレ
ジスト膜を塗布形成し、続いてこのフォトレジスト膜に
夫々露光及び現像処理を施すことにより、開口部１１６
を有するレジストマスク１１５を得る。この露光処理を
施す際、タングステンシリサイド膜１１３の表面で反射
した光とシリコン窒化膜１１４の表面で反射した光とが
相互に干渉して打ち消し合うので、反射光の強度は十分
に小さくなっている。即ち、露光波長４３６　ｎｍにお
ける光反射率は１０％以下に抑えられ、このために、露
光時における反射光の影響は実用上無視することができ
る。従って、露光処理では、設計パターンと同一パター
ンがフォトレジスト膜に転写され、現像処理によって得
られるレジストマスク２１５には反射光の悪影響に起因
する細りは生じない。故に、形成された開口部１１６の
寸法は設計値に高精度で一致したものとなっている。

次に、第１図（ｃ）に示すように、夫々所定のエツチン
グガスを使用し、前記レジストマスク１１５を介してシ
リコン窒化膜１１４、タングステンシリサイド膜１１３
及びアルミニウム膜１１２からなる複層膜にドライエツ
チングを施すことにより、この複層膜に開口部１１７を
形成する。この際、アルミニウム膜１１２がドライエツ
チングでパターニングされることにより、１層目アルミ
ニウム配線１１２ａが形成される。

次いで、第１図（ｄ）に示すように、レジストマスク１
１５を除去し、続いて所定のエツチングガスを使用して
ドライエツチングを施すことにより、タングステンシリ
サイド膜１１３上に残っているシリコン窒化膜１１４を
除去する。

その後、第１図（ｅ）に示すように、開口部１１７を埋
込むようにして基板全面に層間絶縁膜１１８を被着形成
し、続いてこの眉間絶縁膜１１８において１層目アルミ
ニウム配線１１２ａと対応する所定箇所にコンタクトホ
ール１１９を開孔する。更に、基板全面にアルミニウム
膜を被着形成して、これにパターニングを施すことによ
り、２層目アルミニウム配線１２０となす。

第２図（ａ）乃至（ｅ）は本発明の第２の実施例を工程
順に示す断面図であり、これらの図を参照して、第２の
実施例について説明する。

先ず、第２図（ａ）に示すように、所定の各種の半導体
素子が形成された半導体基板２１０上に絶縁膜２１１を
形成し、続いてスパッタリング法を使用して、この絶縁
膜２１１上にアルミニウム（Ａρ）膜２１２を約１．０
μｍ被着形成する。そして、再度スパッタリング法を使
用して、このアルミニウム膜２１２上にシリサイド膜と
してタングステンシリサイド（ＷＳｉ、）膜２１３を約
１０００人波着形成する。このときのタングステンシリ
サイド膜２１３の光反射率は約５０％である。更に、プ
ラズマＣＶＤ法を使用して、このタングステンシリサイ
ド膜２１３上に反射防止膜としてシリコン窒化膜（Ｓｉ
Ｎ膜）２１４を約４００人波着形成する。このシリコン
窒化膜２１４の屈折率ｎは約２．０である。

次に、第２図（ｂ）に示すように、基板全面にフォトレ
ジスト膜を塗布形成し、続いてこのフォトレジスト膜に
夫々露光及び現像処理を施すことにより、開口部２１６
を有するレジストマスク２１５を得る。この露光処理を
施す際、タングステンシリサイド膜２１３の表面で反射
した光とシリコン窒化膜２１４の表面で反射した光とが
相互に干渉して打ち消し合うので、反射光の強度は十分
に小さくなっている。即ち、露光波長４３６　ｎｍにお
ける光反射率は１０％以下に抑えられ、このために、露
光時における反射光の影響は実用上無視することができ
る。従って、露光処理では、設計パターンと同一パター
ンがフォトレジスト膜に転写され、現像処理によって得
られるレジストマスク２１５には反射光の悪影響に起因
する細りは生じない。故に、開口部２１６の寸法は設計
値通りとなっている６次に、第２図（Ｃ）に示すように
、夫々所定のエツチングガスを使用し、前記レジストマ
スク２１５を介してシリコン窒化膜２１４、タングステ
ンシリサイド膜２１３及びアルミニウム膜２１２からな
る複層膜にドライエツチングを施すことにより、この複
層膜に開口部２１７を形成する。この際、アルミニウム
膜２１２がドライエツチングでパターニングされること
により、１層目アルミニウム配線２１２ａが形成される
。

次いで、第２図（ｄ）に示すように、レジストマスク２
１５を除去し、シリコン窒化膜２１４はそのまま残す。

その後、第２図（ｅ）に示すように、開口部２１７を埋
込むようにして基板全面に層間絶縁膜２１８を被着形成
し、続いてこの眉間絶縁膜２１８において１層目アルミ
ニウム配線２１２ａと対応する所定箇所にコンタクトホ
ール２１９を開孔する。このコンタクトホール２１９を
開孔する際、対応するシリコン窒化膜２１４の部分も除
去され、このために、対応するタングステンシリサイド
膜２１３の表面部分が露出する。更に、基板全面にアル
ミニウム膜を被着形成して、これにバターニングを施す
ことにより２層目アルミニウム配線２２０となす。

この第２の実施例によれば、第２図（ｄ）に示す工程に
おいて、反射防止膜であるシリコン窒化膜２１４を除去
する必要がないので工程数を減らすことができる。

なお、シリサイド膜としては上述したタングステンシリ
サイド膜１１３，２１３の他にチタンシリサイド（Ｔ　
Ｉ　Ｓ　ｉｘ　）膜、タンタルシリサイド（ＴａＳＩＸ
）膜及びモリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ、）膜等の各
種シリサイド膜を適宜に応じて使用することができる。

この場合、使用されるシリサイド膜における反射率を所
定の値とするためには、その膜厚を適切に設定する必要
がある。

また、反射防止膜としては、上述したシリコン窒化Ｍ　
（ｎ　＝　２　、０　）　１１４，２１４の他にシリコ
ン酸化膜（Ｓｉ０２膜：　ｎ＝１．４５乃至１．５０）
又はシリコンオキシナイトライド（ＳｉＯＮ）膜（ｎ＝
１．６）等を使用することができる。この場合、露光時
の反射率を実用上支障ない程度に抑えるために、反射防
止膜の材質及びその膜厚は、下地のシリサイド膜の反射
率や露光波長等との兼ね合いを考慮して、夫々適切に選
定する必要がある。

上述したシリサイド膜の反射率、反射防止膜の材質及び
その膜厚との関係を、第３図及び第４図を参照して説明
する。

第３図は、シリサイド膜に反射率が約５０％のタングス
テンシリサイド（ＷＳｉ、）膜を使用すると共に、反射
防止膜にｎ＝２．０のシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）及び
ｎ＝１．６のシリコンオキシナイトライド（ＳｉＯＮ）
膜を使用し、これらの膜厚をパラメータとした場合の分
光反射率特性である。

第３図から明らかなように、シリコン窒化膜の膜厚が０
人−３００人→４００人→５００人と厚くなるに従って
、反射率の極小値は長波長側へと移動する。なお、これ
らの極小値はいずれも零か若しくは零に近い値である。

また、下地のタングステンシリサイド膜の反射率が約５
０％と同じであれば、反射防止膜のシリコン窒化膜とシ
リコンオキシナイトライド膜の膜厚を一律に５００人と
じｔ＝場合、屈折率ｎが一層大きいシリコン窒化膜の方
が反射防止効果が大きいことがわかる。

第４図は、シリサイド膜に反射率が約４０％のタングス
テンシリサイド膜を使用すると共に、反射防止膜にシリ
コンオキシナイトライド（ＳｉＯＮ）膜を使用し、その
膜厚をパラメータとした場合の分光反射率特性である。

第４図の場合、タングステンシリサイド膜の反射率は第
３図の場合に比して１０％小さい。

第４図からも、第３図におけると同様の特性が実質的に
得られることがわかる。また、第３図と第４図とを比較
すると明らかなように、下地のシリサイド膜の反射率を
抑えた場合、屈折率がより小さいシリコンオキシナイト
ライド膜の方が反射率が一層小さくなるので１、このた
めに５反射防止効果を向上できることがわかる。

従って、上述した分光反射率特性から明らかなように、
下地のシリサイド膜の反射率及び露光波長等との兼ね合
いを考慮して、反射防止膜の材質及びその膜厚を適切に
選定すれば、露光時において、所望する反射防止効果を
得ることがでる。

反射防止膜に、上述したシリコン窒化膜、シリコン酸化
膜又はシリコンオキシナイトライド膜を使用する場合、
実用上、その膜厚は２００乃至１０００人の範囲にある
ことが好ましい。

なお、上述した反射防止膜はいずれも、通常の半導体装
置の製造において一般的に使用されている絶縁材料であ
り、その膜形成及び膜除去には何ら新規の設備を要する
ものではない。

［発明の効果］以上、説明したように、本発明によればアルミニウム膜
上のシリサイド膜に反射防止膜を被着形成しているので
、この反射防止膜上に塗布形成されたフ才ｌ・レジスＩ
〜膜を露光する際、反射防止膜の作用により反射光の強
度を極力抑制することができ、このために、現像後、細
りのないパターンを有するレジストマスクを得ることが
できる。従って、このレジストマスクを介してエツチン
グを施すことにより、設計パターンと実質的に同一のパ
ターンを有する配線を形成することができる。

故に、本発明によれば、ストレスマイグレーション及び
エレクトロマイグレーションに強い配線を精度よく形成
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至（ｅ）は本発明の第１の実施例を示す
工程断面図、第２図（ａ）乃至（ｅ）は本発明の第２の
実施例を示す工程断面図、第３図は反射率が約５０％の
タングステンシリサイド膜を使用すると共に反射防止膜
にシリコン窒化膜及びシリコンオキシナイトライド膜を
使用してその膜厚をパラメータとした場合における露光
時の分光反射率特性を示すグラフ図、第４図は反射率が
約４０％のタングステンシリサイド膜を使用すると共に
反射防止膜としてシリコンオキシナイトライド膜を使用
してその膜厚をパラメータとした場合における露光時の
分光反射率特性を示すグラフ図、第５図（ａ＞及び（ｂ
）は従来技術を示す図であって、第５図（ａ）はその要
部の平面図、第５図（ｂ）は第５図（ａ＞のＡ−Ａ線断
面図である。１１０．２１０，３１０；半導体基板、１１１゜２１１
．３１２．絶縁膜、１１２，２１２．アルミニウム膜、
１１２ａ、２１２ａ；１層目アルミニウム配線、１１３
，２１３．タングステンシリサイド膜、１１４，２１４
．シリコン窒化膜、１１５．２１５；レジストマスク、
１１７゜２１７：開口部、１１８．２１８；層間絶縁膜
、１２０．２２０；２層目アルミニウム配線、３１１；
ポリシリコン配線、３１３；アルミニウム配線（設計パ
ターン）、３１４；アルミニウム配線（でき上りパター
ン）、３１５；シリサイド膜

Claims

【特許請求の範囲】

（１）所定の半導体素子が形成されると共にパッシベー
ション用の絶縁膜が形成された半導体基板上に、アルミ
ニウム膜、シリサイド膜及び反射防止膜を順次被着形成
する工程と、前記反射防止膜上にフォトレジスト膜を塗
布形成する工程と、前記フォトレジスト膜に露光及び現
像処理を施して所定のパターンを有するフォトレジスト
マスクを形成する工程と、前記レジストマスクを介して
前記反射防止膜、シリサイド膜及びアルミニウム膜を順
次エッチングする工程と、を有することを特徴とする配
線の形成方法。