JPH04258153A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH04258153A JPH04258153A JP4270291A JP4270291A JPH04258153A JP H04258153 A JPH04258153 A JP H04258153A JP 4270291 A JP4270291 A JP 4270291A JP 4270291 A JP4270291 A JP 4270291A JP H04258153 A JPH04258153 A JP H04258153A
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- JP
- Japan
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- contact hole
- barrier metal
- wiring
- melting point
- wiring layer
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は半導体装置の製造方法
に関し、特に高アスペクト比を有するコンタクト孔（ま
たは層間接続孔等）の埋め込み技術に関するものである
。
に関し、特に高アスペクト比を有するコンタクト孔（ま
たは層間接続孔等）の埋め込み技術に関するものである
。
【０００２】
【従来の技術】図６〜図１０は従来の半導体装置の製造
方法の内、特にコンタクト孔の埋め込み方法を示した断
面フロー図である。
方法の内、特にコンタクト孔の埋め込み方法を示した断
面フロー図である。
【０００３】半導体メモリデバイスのうち、記憶容量が
１６ＭｂｙｔｅクラスのＲＡＭ，ＤＲＡＭともなると、
コンタクト孔はその開口径が ０．６μｍφ〜 １．０
μｍφで深さ約１．０ μｍ以上の高アスペクト比（ア
スペクト比＝深さ／開口径であり、これが１以上を通常
高アスペクト比と呼ぶ）となり、Ａｌ−ＳｉまたはＡｌ
−Ｓｉ−Ｃｕ等のＡｌ配線は直接スパッタリングしても
コンタクト孔の下部で切れてしまい、カバレージしない
ことは自明であり、その対策として金属（特に高融点金
属が多く、タングステンが最も多く使用される）をコン
タクト孔に埋め込み、エッチバック等を行い、表面平坦
化をしてから上述のＡｌ系金属をスパッタリングする方
法が行われている。この技術を一般にＷ−Ｐｌｕｇ（タ
ングステンプラグ）と呼んでいる。また、選択Ｗ−ＣＶ
Ｄの場合はコンタクト孔のみにタングステン（以下Ｗと
記す）を堆積するもので、後からエッチバックを行う必
要はないが、選択的に堆積させることが難しく、実用化
には今一歩というところである。一方、Ｗを厚く全面に
堆積してエッチバックすることにより平坦化する方法は
現状の技術で十分可能である。
１６ＭｂｙｔｅクラスのＲＡＭ，ＤＲＡＭともなると、
コンタクト孔はその開口径が ０．６μｍφ〜 １．０
μｍφで深さ約１．０ μｍ以上の高アスペクト比（ア
スペクト比＝深さ／開口径であり、これが１以上を通常
高アスペクト比と呼ぶ）となり、Ａｌ−ＳｉまたはＡｌ
−Ｓｉ−Ｃｕ等のＡｌ配線は直接スパッタリングしても
コンタクト孔の下部で切れてしまい、カバレージしない
ことは自明であり、その対策として金属（特に高融点金
属が多く、タングステンが最も多く使用される）をコン
タクト孔に埋め込み、エッチバック等を行い、表面平坦
化をしてから上述のＡｌ系金属をスパッタリングする方
法が行われている。この技術を一般にＷ−Ｐｌｕｇ（タ
ングステンプラグ）と呼んでいる。また、選択Ｗ−ＣＶ
Ｄの場合はコンタクト孔のみにタングステン（以下Ｗと
記す）を堆積するもので、後からエッチバックを行う必
要はないが、選択的に堆積させることが難しく、実用化
には今一歩というところである。一方、Ｗを厚く全面に
堆積してエッチバックすることにより平坦化する方法は
現状の技術で十分可能である。
【０００４】図６はコンタクト孔の形成後を示した断面
図である。図において、１はシリコン（Ｓｉ）基板、２
はスムースコート膜であり、通常ＢＰＳＧとＳｉＯ２
（ＣＶＤやスピンオングラス法等にて形成される）等か
ら形成された多層膜であり、膜厚は約１．６ μｍであ
る、３はこのスムースコート膜２に異方性ドライエッチ
ングにより開口されたコンタクト孔であり、４はそのコ
ンタクト孔の直径であり、これを約 ０．８μｍとする
とこのコンタクト孔のアスペクト比は２ということにな
る。
図である。図において、１はシリコン（Ｓｉ）基板、２
はスムースコート膜であり、通常ＢＰＳＧとＳｉＯ２
（ＣＶＤやスピンオングラス法等にて形成される）等か
ら形成された多層膜であり、膜厚は約１．６ μｍであ
る、３はこのスムースコート膜２に異方性ドライエッチ
ングにより開口されたコンタクト孔であり、４はそのコ
ンタクト孔の直径であり、これを約 ０．８μｍとする
とこのコンタクト孔のアスペクト比は２ということにな
る。
【０００５】次に図７に示すように、コンタクト孔を含
む基板上面に、例えばチタン・ナイトライド（以下Ｔｉ
Ｎと記す。この他にはチタン・タングステン〔ＴｉＷ〕
やモリブデン・シリサイド〔ＭｏＳｉ２ 〕等が多用さ
れる）を１０００オングストローム程度スパッタリング
することによりバリアメタル５を形成する。このバリア
メタルＴｉＮ５は周知のように、特にＰｃｈのコンタク
ト部へのＳｉの析出を防止し、安定な微細オーミックコ
ンタクトを形成するために必要である。そのバリアメタ
ル５の上にさらにスパッタリングまたはＣＶＤにより膜
厚約１．０μｍのタングステン（Ｗ）６を堆積する。
む基板上面に、例えばチタン・ナイトライド（以下Ｔｉ
Ｎと記す。この他にはチタン・タングステン〔ＴｉＷ〕
やモリブデン・シリサイド〔ＭｏＳｉ２ 〕等が多用さ
れる）を１０００オングストローム程度スパッタリング
することによりバリアメタル５を形成する。このバリア
メタルＴｉＮ５は周知のように、特にＰｃｈのコンタク
ト部へのＳｉの析出を防止し、安定な微細オーミックコ
ンタクトを形成するために必要である。そのバリアメタ
ル５の上にさらにスパッタリングまたはＣＶＤにより膜
厚約１．０μｍのタングステン（Ｗ）６を堆積する。
【０００６】次に、このタングステン６をエッチバック
することにより図８のような形状を得る。エッチバック
のエッチング条件としては、例えばアノードカップル方
式のプラズマエッチャにて、ガスは例えばＳＦ６ （ま
たはＮＦ３ ，ＣＦ４ ／Ｏ２ 等も使用可能）を１０
０ＳＣＣＭ、ガス圧０．２Ｔｏｒｒ、ＲＦ出力約２００
Ｗの条件にてタングステンのエッチレートが４０００オ
ングストローム／ｍ、ＴｉＮのエッチレートが約１００
０オングストローム／ｍ程度である。この場合、エッチ
ングは等方性である。通常このエッチバックにてスムー
スコート膜２上のＴｉＮは除去するようにするので、タ
ングステンとＴｉＮのエッチレート比によりコンタクト
孔内のタングステン６’は４０００オングストローム程
度エッチングされ、該タングステン６’はコンタクト孔
３の上端面より約４０００オングストロームへこむこと
になる。
することにより図８のような形状を得る。エッチバック
のエッチング条件としては、例えばアノードカップル方
式のプラズマエッチャにて、ガスは例えばＳＦ６ （ま
たはＮＦ３ ，ＣＦ４ ／Ｏ２ 等も使用可能）を１０
０ＳＣＣＭ、ガス圧０．２Ｔｏｒｒ、ＲＦ出力約２００
Ｗの条件にてタングステンのエッチレートが４０００オ
ングストローム／ｍ、ＴｉＮのエッチレートが約１００
０オングストローム／ｍ程度である。この場合、エッチ
ングは等方性である。通常このエッチバックにてスムー
スコート膜２上のＴｉＮは除去するようにするので、タ
ングステンとＴｉＮのエッチレート比によりコンタクト
孔内のタングステン６’は４０００オングストローム程
度エッチングされ、該タングステン６’はコンタクト孔
３の上端面より約４０００オングストロームへこむこと
になる。
【０００７】次に図９において、７は図８の状態の上に
スパッタリングされた例えばＡｌ−ＳｉまたはＡｌ−Ｓ
ｉ−ＣｕまたはＡｌ−Ｃｕ等で膜圧は１００００オング
ストロームのＡｌ配線層であり、図１０の７’はさらに
そのＡｌ配線層を写真製版と異方性エッチングとにより
加工して形成されたＡｌ配線である。
スパッタリングされた例えばＡｌ−ＳｉまたはＡｌ−Ｓ
ｉ−ＣｕまたはＡｌ−Ｃｕ等で膜圧は１００００オング
ストロームのＡｌ配線層であり、図１０の７’はさらに
そのＡｌ配線層を写真製版と異方性エッチングとにより
加工して形成されたＡｌ配線である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置の製
造方法は以上のような方法であったので、コンタクト孔
３のＷ−Ｐｌｕｇ上面がスムースコート膜２の表面より
低くなり段差が生じるので、後で堆積するＡｌ配線層が
、その段差部にて薄くなったり、著しい場合は断線し、
得られたＡｌ配線の配線断面積の縮小とそれによる電流
密度の増大が配線寿命を著しく低下させる、いわゆるエ
レクトロマイグレーションによる信頼性の低下等の問題
点があった。
造方法は以上のような方法であったので、コンタクト孔
３のＷ−Ｐｌｕｇ上面がスムースコート膜２の表面より
低くなり段差が生じるので、後で堆積するＡｌ配線層が
、その段差部にて薄くなったり、著しい場合は断線し、
得られたＡｌ配線の配線断面積の縮小とそれによる電流
密度の増大が配線寿命を著しく低下させる、いわゆるエ
レクトロマイグレーションによる信頼性の低下等の問題
点があった。
【０００９】この発明は上記のような従来の問題点を解
消するためになされたもので、スムースコート膜とコン
タクト孔部、または層間絶縁膜と層間接続孔部を平坦化
することのできる半導体装置の製造方法を提供すること
を目的とする。
消するためになされたもので、スムースコート膜とコン
タクト孔部、または層間絶縁膜と層間接続孔部を平坦化
することのできる半導体装置の製造方法を提供すること
を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる半導体装
置の製造方法は、コンタクト孔または多層配線の層間接
続孔内、及び基板上面上にバリアメタルを堆積し、上記
堆積したバリアメタル上方に上記コンタクト孔または多
層配線の層間接続孔を埋めるよう高融点金属を堆積し、
上記バリアメタルをコンタクト孔または多層配線の層間
接続孔周辺の基板上に残すよう上記高融点金属をエッチ
バックし、上記高融点金属上方に配線パターンを形成す
るようにしたものである。
置の製造方法は、コンタクト孔または多層配線の層間接
続孔内、及び基板上面上にバリアメタルを堆積し、上記
堆積したバリアメタル上方に上記コンタクト孔または多
層配線の層間接続孔を埋めるよう高融点金属を堆積し、
上記バリアメタルをコンタクト孔または多層配線の層間
接続孔周辺の基板上に残すよう上記高融点金属をエッチ
バックし、上記高融点金属上方に配線パターンを形成す
るようにしたものである。
【００１１】また、上記高融点金属上方に配線パターン
を形成する際に、該配線層上にレジストパターンを形成
し、上記レジストパターンをマスクとして、上記配線層
を塩素系のガスを含む異方性エッチングで上記配線層と
上記バリアメタルの界面までエッチング除去し、フッ素
系のガスを含むプラズマエッチングで上記コンタクト孔
または多層配線の層間接続孔周辺のバリアメタル上の高
融点金属残渣をエッチング除去し、塩素系のガスを含む
異方性エッチングにて上記レジストパターンと上記コン
タクト孔または多層配線の層間接続孔周辺のバリアメタ
ルとをエッチング除去するようにしたものである。
を形成する際に、該配線層上にレジストパターンを形成
し、上記レジストパターンをマスクとして、上記配線層
を塩素系のガスを含む異方性エッチングで上記配線層と
上記バリアメタルの界面までエッチング除去し、フッ素
系のガスを含むプラズマエッチングで上記コンタクト孔
または多層配線の層間接続孔周辺のバリアメタル上の高
融点金属残渣をエッチング除去し、塩素系のガスを含む
異方性エッチングにて上記レジストパターンと上記コン
タクト孔または多層配線の層間接続孔周辺のバリアメタ
ルとをエッチング除去するようにしたものである。
【００１２】
【作用】この発明における半導体装置の製造方法は、コ
ンタクト孔または多層配線の層間接続孔内、及び基板上
面上にバリアメタルを堆積し、上記堆積したバリアメタ
ル上方に上記コンタクト孔または多層配線の層間接続孔
を埋めるよう高融点金属を堆積し、上記バリアメタルを
コンタクト孔または多層配線の層間接続孔周辺の基板上
に残すよう上記高融点金属をエッチバックし、上記高融
点金属上方に配線パターンを形成するようにしたので、
上記コンタクト孔または多層配線の層間接続孔を埋める
よう堆積した高融点金属の上面がスムースコート膜上面
と同一平面になり平坦化され、後から堆積される配線層
のカバレージが改善される。
ンタクト孔または多層配線の層間接続孔内、及び基板上
面上にバリアメタルを堆積し、上記堆積したバリアメタ
ル上方に上記コンタクト孔または多層配線の層間接続孔
を埋めるよう高融点金属を堆積し、上記バリアメタルを
コンタクト孔または多層配線の層間接続孔周辺の基板上
に残すよう上記高融点金属をエッチバックし、上記高融
点金属上方に配線パターンを形成するようにしたので、
上記コンタクト孔または多層配線の層間接続孔を埋める
よう堆積した高融点金属の上面がスムースコート膜上面
と同一平面になり平坦化され、後から堆積される配線層
のカバレージが改善される。
【００１３】また上記高融点金属上方に配線パターンを
形成する際に、該配線層上にレジストパターンを形成し
、上記レジストパターンをマスクとして、上記配線層を
塩素系のガスを含む異方性エッチングで上記配線層と上
記バリアメタルの界面までエッチング除去し、フッ素系
のガスを含むプラズマエッチングで上記コンタクト孔ま
たは多層配線の層間接続孔周辺のバリアメタル上の高融
点金属残渣をエッチング除去し、塩素系のガスを含む異
方性エッチングにて上記レジストパターンと上記コンタ
クト孔または多層配線の層間接続孔周辺のバリアメタル
とをエッチング除去するようにしたので、上記高融点金
属のエッチバックによりバリアメタル上に残った高融点
金属残渣を、上記形成した配線パターンの上端面がへこ
むことなく除去することができる。
形成する際に、該配線層上にレジストパターンを形成し
、上記レジストパターンをマスクとして、上記配線層を
塩素系のガスを含む異方性エッチングで上記配線層と上
記バリアメタルの界面までエッチング除去し、フッ素系
のガスを含むプラズマエッチングで上記コンタクト孔ま
たは多層配線の層間接続孔周辺のバリアメタル上の高融
点金属残渣をエッチング除去し、塩素系のガスを含む異
方性エッチングにて上記レジストパターンと上記コンタ
クト孔または多層配線の層間接続孔周辺のバリアメタル
とをエッチング除去するようにしたので、上記高融点金
属のエッチバックによりバリアメタル上に残った高融点
金属残渣を、上記形成した配線パターンの上端面がへこ
むことなく除去することができる。
【００１４】
【実施例】図１〜図４はこの発明の一実施例による半導
体装置の製造方法を示すフロー図であり、図１において
６”はタングステン、８はタングステン残渣、また図２
において９はＡｌ配線層、１０はレジストパターン、ま
た図３，図４において１０’はレジストパターン、９’
はこのＡｌ配線層９にパターニング及びエッチング加工
等を施した後のＡｌ配線である。また図５はタングステ
ン６のエッチング時の終点検知法を示すために用いた発
光レベルの経時変化のグラフである。
体装置の製造方法を示すフロー図であり、図１において
６”はタングステン、８はタングステン残渣、また図２
において９はＡｌ配線層、１０はレジストパターン、ま
た図３，図４において１０’はレジストパターン、９’
はこのＡｌ配線層９にパターニング及びエッチング加工
等を施した後のＡｌ配線である。また図５はタングステ
ン６のエッチング時の終点検知法を示すために用いた発
光レベルの経時変化のグラフである。
【００１５】次に、製造方法について説明する。まず、
シリコン基板１にスムースコート膜２を形成し、異方性
ドライエッチングによりコンタクト孔３を形成し、バリ
アメタル５をスパッタリングし、タングステン６をスパ
ッタリングする方法は従来例と同様である（図６，図７
参照）。
シリコン基板１にスムースコート膜２を形成し、異方性
ドライエッチングによりコンタクト孔３を形成し、バリ
アメタル５をスパッタリングし、タングステン６をスパ
ッタリングする方法は従来例と同様である（図６，図７
参照）。
【００１６】次に図７に示した状態のタングステン６を
エッチバックしていくが、今回はＴｉＮをスパッタリン
グして形成したバリアメタル５を残すためタングステン
６とバリアメタル５の界面でエッチングを終了する。こ
の場合、どうしてもＷ残差８が残ってしまう。このエッ
チングの終点検知は発光分光法により行い、例えば反応
種であるＦ＊ （７０３．８ｎｍの波長光）を使用すれ
ば、図５に示すように、発光強度の上昇点（Ａの時点）
を検出できるのでその時点でエッチングを終了すれば図
１のような状態が実現できる。図５Ｂまでエッチングす
ると、コンタクト孔内のタングステン６”は完全に除去
されるので、本発明ではここまでエッチングを行わない
。しかし、この場合どうしても図１に示すようにＷ残渣
８が残ってしまう。
エッチバックしていくが、今回はＴｉＮをスパッタリン
グして形成したバリアメタル５を残すためタングステン
６とバリアメタル５の界面でエッチングを終了する。こ
の場合、どうしてもＷ残差８が残ってしまう。このエッ
チングの終点検知は発光分光法により行い、例えば反応
種であるＦ＊ （７０３．８ｎｍの波長光）を使用すれ
ば、図５に示すように、発光強度の上昇点（Ａの時点）
を検出できるのでその時点でエッチングを終了すれば図
１のような状態が実現できる。図５Ｂまでエッチングす
ると、コンタクト孔内のタングステン６”は完全に除去
されるので、本発明ではここまでエッチングを行わない
。しかし、この場合どうしても図１に示すようにＷ残渣
８が残ってしまう。
【００１７】次に図２に示すようにＷ残渣８を残した状
態でＡｌ配線層９を堆積し、パターニングを完了し、レ
ジストパターン１０を得る。次にＡｌ配線層９の異方性
エッチングを行う。このときのエッチング条件としては
、例えばＢＣｌ３ ／Ｃｌ２ をそれぞれ５０ＳＣＣＭ
／５０ＳＣＣＭ流し、エッチング圧力を約０．１Ｔｏｒ
ｒ、ＲＦ出力を約５００Ｗ程度の条件で平行平板型の枝
葉型ＲＩＥ（リアクティブ・イオン・エッチング）装置
でエッチングを行い、Ａｌ配線層９とバリアメタル５（
ＴｉＮ）の界面でエッチングを終了し、次にＦを含むガ
スで従来技術の項でタングステン６をエッチバックした
と同様のエッチング条件にてバリアメタル５上に残って
いるタングステン残渣８を除去する。タングステンのエ
ッチレートは前述のように４０００オングストローム／
ｍ、またＴｉＮのエッチレートは１０００オングストロ
ーム／ｍであるので、２０秒〜３０秒のエッチングタイ
ムを選べばＷ残渣は高々１０００オングストローム程度
であるので、バリアメタル５（ＴｉＮ）を残しつつＷ残
渣８は完全に除去される。またこの場合、Ａｌ配線の側
壁はＦ系のガスでは全くエッチングされず、図３のよう
な断面形状を得る。
態でＡｌ配線層９を堆積し、パターニングを完了し、レ
ジストパターン１０を得る。次にＡｌ配線層９の異方性
エッチングを行う。このときのエッチング条件としては
、例えばＢＣｌ３ ／Ｃｌ２ をそれぞれ５０ＳＣＣＭ
／５０ＳＣＣＭ流し、エッチング圧力を約０．１Ｔｏｒ
ｒ、ＲＦ出力を約５００Ｗ程度の条件で平行平板型の枝
葉型ＲＩＥ（リアクティブ・イオン・エッチング）装置
でエッチングを行い、Ａｌ配線層９とバリアメタル５（
ＴｉＮ）の界面でエッチングを終了し、次にＦを含むガ
スで従来技術の項でタングステン６をエッチバックした
と同様のエッチング条件にてバリアメタル５上に残って
いるタングステン残渣８を除去する。タングステンのエ
ッチレートは前述のように４０００オングストローム／
ｍ、またＴｉＮのエッチレートは１０００オングストロ
ーム／ｍであるので、２０秒〜３０秒のエッチングタイ
ムを選べばＷ残渣は高々１０００オングストローム程度
であるので、バリアメタル５（ＴｉＮ）を残しつつＷ残
渣８は完全に除去される。またこの場合、Ａｌ配線の側
壁はＦ系のガスでは全くエッチングされず、図３のよう
な断面形状を得る。
【００１８】次に本項の中で示したＢＣｌ３ とＣｌ２
系のエッチングでバリアメタル５（ＴｉＮ）をエッチ
ングするが、下地残渣が残らなくなるまで適当なオーバ
ーエッチングをすることにより、図４のような形状を得
る。 この場合、Ａｌ配線材を例えばＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕとする
とＢＣｌ３ ，Ｃｌ２ 系のエッチングのエッチングレ
ートは前述の条件にて約８０００オングストローム／ｍ
程度であり、ＴｉＮのエッチングレートは約４０００オ
ングストローム／ｍ程度である。
系のエッチングでバリアメタル５（ＴｉＮ）をエッチ
ングするが、下地残渣が残らなくなるまで適当なオーバ
ーエッチングをすることにより、図４のような形状を得
る。 この場合、Ａｌ配線材を例えばＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕとする
とＢＣｌ３ ，Ｃｌ２ 系のエッチングのエッチングレ
ートは前述の条件にて約８０００オングストローム／ｍ
程度であり、ＴｉＮのエッチングレートは約４０００オ
ングストローム／ｍ程度である。
【００１９】このように上記実施例では、コンタクト孔
３にバリアメタル５（ＴｉＮ）を堆積し、上記堆積した
バリアメタル５上方に上記コンタクト孔３を埋めるよう
タングステン６を堆積し、上記バリアメタル５を上記タ
ングステン６と上記バリアメタル５との界面でエッチバ
ックを終了し、タングステン６上方にＡｌ配線パターン
９を形成するようにしたので、平坦なタングステンプラ
グとＡｌ配線層を形成することができ、信頼性を向上で
きる効果がある。
３にバリアメタル５（ＴｉＮ）を堆積し、上記堆積した
バリアメタル５上方に上記コンタクト孔３を埋めるよう
タングステン６を堆積し、上記バリアメタル５を上記タ
ングステン６と上記バリアメタル５との界面でエッチバ
ックを終了し、タングステン６上方にＡｌ配線パターン
９を形成するようにしたので、平坦なタングステンプラ
グとＡｌ配線層を形成することができ、信頼性を向上で
きる効果がある。
【００２０】また、上記一実施例では、タングステン６
上方にＡｌ配線パターン９’を形成する際に、上記Ａｌ
配線層９上にレジストパターン１０を形成し、該レジス
トパターン１０をマスクとして、上記アルミ配線層９を
ＢＣｌ３ ，Ｃｌ２ を含む異方性エッチングで上記ア
ルミ配線層９と上記バリアメタル５の界面までエッチン
グ除去し、ＳＦ６ を含むプラズマエッチングで上記コ
ンタクト孔３周辺のバリアメタル５上のタングステン６
をエッチング除去し、ＢＣｌ３ ，Ｃｌ２ を含む異方
性エッチングにて上記レジストパターン１０と上記コン
タクト孔３周辺のバリアメタル５とをエッチング除去す
るようにしたので、上記タングステン６のエッチバック
によりバリアメタル５上に残ったＷ残渣８を、上記形成
したＡｌ配線パターン９’の上端面がへこむことなく除
去することができる。
上方にＡｌ配線パターン９’を形成する際に、上記Ａｌ
配線層９上にレジストパターン１０を形成し、該レジス
トパターン１０をマスクとして、上記アルミ配線層９を
ＢＣｌ３ ，Ｃｌ２ を含む異方性エッチングで上記ア
ルミ配線層９と上記バリアメタル５の界面までエッチン
グ除去し、ＳＦ６ を含むプラズマエッチングで上記コ
ンタクト孔３周辺のバリアメタル５上のタングステン６
をエッチング除去し、ＢＣｌ３ ，Ｃｌ２ を含む異方
性エッチングにて上記レジストパターン１０と上記コン
タクト孔３周辺のバリアメタル５とをエッチング除去す
るようにしたので、上記タングステン６のエッチバック
によりバリアメタル５上に残ったＷ残渣８を、上記形成
したＡｌ配線パターン９’の上端面がへこむことなく除
去することができる。
【００２１】上記の一連のエッチングは単一処理室であ
ろうが複数処理室であろうが真空中で連続して行われる
のがよいことはいうまでもない。また当然のことながら
、アフターコロージョン防止のための後処理は、バリア
メタル５（ＴｉＮ）のエッチングの後に、できうるなら
異なる処理室にて真空中を連続して行われるべきである
。例えばアノード・カップル型の平行平板を有するプラ
ズマ処理室にてＣＦ４ ／Ｏ２ をそれぞれ１００ＳＣ
ＣＭ／１０ＳＣＣＭ流し、ガス圧力は０．４Ｔｏｒｒ、
ＲＦ出力は約１５０Ｗ程度で２０秒〜４０秒程度の処理
で完全にアフターコロージョンは防止できる。
ろうが複数処理室であろうが真空中で連続して行われる
のがよいことはいうまでもない。また当然のことながら
、アフターコロージョン防止のための後処理は、バリア
メタル５（ＴｉＮ）のエッチングの後に、できうるなら
異なる処理室にて真空中を連続して行われるべきである
。例えばアノード・カップル型の平行平板を有するプラ
ズマ処理室にてＣＦ４ ／Ｏ２ をそれぞれ１００ＳＣ
ＣＭ／１０ＳＣＣＭ流し、ガス圧力は０．４Ｔｏｒｒ、
ＲＦ出力は約１５０Ｗ程度で２０秒〜４０秒程度の処理
で完全にアフターコロージョンは防止できる。
【００２２】また上記実施例ではＷ残渣８を除去するた
めにＦ系ガスプラズマ処理を行うが、これはＡｌ配線層
９のエッチング時にエッチング側面に付着したＣｌ系の
付着物をＦ系に置換する作用があり、上述の後処理を助
ける腹次的効果もある。
めにＦ系ガスプラズマ処理を行うが、これはＡｌ配線層
９のエッチング時にエッチング側面に付着したＣｌ系の
付着物をＦ系に置換する作用があり、上述の後処理を助
ける腹次的効果もある。
【００２３】なお、上記実施例ではＡｌ配線層９及びバ
リアメタル５（ＴｉＮ）のエッチングに際し、平行平板
型のエッチング装置で説明したが、例えばマイクロ波プ
ラズマ型のエッチャ（例えばＲＦバイアス印加型マイク
ロ波プラズマエッチャ：日立製Ｍ−３０８ＡＴ等）を使
用しても上記実施例と同様の効果がある。
リアメタル５（ＴｉＮ）のエッチングに際し、平行平板
型のエッチング装置で説明したが、例えばマイクロ波プ
ラズマ型のエッチャ（例えばＲＦバイアス印加型マイク
ロ波プラズマエッチャ：日立製Ｍ−３０８ＡＴ等）を使
用しても上記実施例と同様の効果がある。
【００２４】また、後処理についてもアノード・カップ
ル型の平行平板を有するプラズマ処理室を想定したが、
マイクロ波アッシャ型の後処理装置を用いても同様の効
果を奏する。この場合ガスとしてはＯ２ ／ＣＦ４ ，
ＣＨＦ３ のうち１種または２種の混合ガスを用いれば
十分に効果がある。
ル型の平行平板を有するプラズマ処理室を想定したが、
マイクロ波アッシャ型の後処理装置を用いても同様の効
果を奏する。この場合ガスとしてはＯ２ ／ＣＦ４ ，
ＣＨＦ３ のうち１種または２種の混合ガスを用いれば
十分に効果がある。
【００２５】また上記実施例ではコンタクト孔の場合に
ついて述べたが、他の多層配線の層間接続孔について応
用しても同様の効果がある。
ついて述べたが、他の多層配線の層間接続孔について応
用しても同様の効果がある。
【００２６】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、コンタク
ト孔または多層配線の層間接続孔内、及び基板上面上に
バリアメタルを堆積し、上記堆積したバリアメタル上方
に上記コンタクト孔または多層配線の層間接続孔を埋め
るよう高融点金属を堆積し、上記バリアメタルをコンタ
クト孔または多層配線の層間接続孔周辺の基板上に残す
よう上記高融点金属をエッチバックし、上記高融点金属
上方に配線パターンを形成するようにしたので、コンタ
クトまたは多層配線の層間接続孔を埋めるよう堆積した
高融点金属の上面がスムースコート膜または層間絶縁膜
上面と同一平面になり平坦化され、後から堆積される配
線層のコンタクト孔または層間接続孔の上端，下端での
カバレージの悪化がなくなり、配線を平坦化できるので
、エレクトロマイグレーションによる配線の配線寿命の
低下が軽減され、得られた半導体デバイスの信頼性を向
上できるという効果がある。
ト孔または多層配線の層間接続孔内、及び基板上面上に
バリアメタルを堆積し、上記堆積したバリアメタル上方
に上記コンタクト孔または多層配線の層間接続孔を埋め
るよう高融点金属を堆積し、上記バリアメタルをコンタ
クト孔または多層配線の層間接続孔周辺の基板上に残す
よう上記高融点金属をエッチバックし、上記高融点金属
上方に配線パターンを形成するようにしたので、コンタ
クトまたは多層配線の層間接続孔を埋めるよう堆積した
高融点金属の上面がスムースコート膜または層間絶縁膜
上面と同一平面になり平坦化され、後から堆積される配
線層のコンタクト孔または層間接続孔の上端，下端での
カバレージの悪化がなくなり、配線を平坦化できるので
、エレクトロマイグレーションによる配線の配線寿命の
低下が軽減され、得られた半導体デバイスの信頼性を向
上できるという効果がある。
【００２７】また、本発明によれば、上記配線パターン
を形成する際に、該配線層上にレジストパターンを形成
し、上記レジストパターンをマスクとして、上記配線層
を塩素系のガスを含む異方性エッチングで上記配線層と
上記バリアメタルの界面までエッチング除去し、フッ素
系のガスを含むプラズマエッチングで上記コンタクト孔
または多層配線の層間接続孔周辺のバリアメタル上の高
融点金属残渣をエッチング除去し、塩素系のガスを含む
異方性エッチングにて上記レジストパターンと上記コン
タクト孔または多層配線の層間接続孔周辺のバリアメタ
ルとをエッチング除去するようにしたので、上記高融点
金属のエッチバックによりバリアメタル上に残った高融
点金属残渣を、上記形成した配線パターンの上端面がへ
こむことなく除去することができる。
を形成する際に、該配線層上にレジストパターンを形成
し、上記レジストパターンをマスクとして、上記配線層
を塩素系のガスを含む異方性エッチングで上記配線層と
上記バリアメタルの界面までエッチング除去し、フッ素
系のガスを含むプラズマエッチングで上記コンタクト孔
または多層配線の層間接続孔周辺のバリアメタル上の高
融点金属残渣をエッチング除去し、塩素系のガスを含む
異方性エッチングにて上記レジストパターンと上記コン
タクト孔または多層配線の層間接続孔周辺のバリアメタ
ルとをエッチング除去するようにしたので、上記高融点
金属のエッチバックによりバリアメタル上に残った高融
点金属残渣を、上記形成した配線パターンの上端面がへ
こむことなく除去することができる。
【図１】この発明の一実施例による半導体装置の製造方
法の図６，図７に続く一工程を示す断面構造図である。
法の図６，図７に続く一工程を示す断面構造図である。
【図２】本発明方法の図１に続く一工程を示す断面構造
図である。
図である。
【図３】本発明方法の図２に続く一工程を示す断面構造
図である。
図である。
【図４】本発明方法の図３に続く一工程を示す断面構造
図である。
図である。
【図５】この発明の一実施例によるＷエッチバック時の
終点検出方法を示すグラフである。
終点検出方法を示すグラフである。
【図６】従来の半導体装置の製造方法の一工程を示す断
面構造図である。
面構造図である。
【図７】従来方法の図６に続く一工程を示す断面構造図
である。
である。
【図８】従来の図７に続く一工程を示す断面構造図であ
る。
る。
【図９】従来の図８に続く一工程を示す断面構造図であ
る。
る。
【図１０】従来の図９に続く一工程を示す断面構造図で
ある。
ある。
１ シリコン（Ｓｉ）基板
２ スムースコート膜
３ コンタクト孔
４ コンタクト孔の直径
５ バリアメタルＴｉＮ
６ タングステン（Ｗ）
６’ コンタクト孔内のＷ
６” コンタクト孔内のＷ
７ Ａｌ配線層
７’ Ａｌ配線
８ Ｗ残渣
９ Ａｌ配線層
９’ Ａｌ配線
１０ レジストパターン
１０’レジストパターン
Claims (3)
- 【請求項１】 コンタクト孔または多層配線の層間接
続孔に高融点金属を埋め込み、その上に配線層を形成し
てなる半導体装置の製造方法において、上記コンタクト
孔または多層配線の層間接続孔内、及び基板上面上にバ
リアメタルを堆積する工程と、上記堆積したバリアメタ
ル上方に上記コンタクト孔または多層配線の層間接続孔
を埋めるよう高融点金属を堆積する工程と、上記バリア
メタルをコンタクト孔または多層配線の層間接続孔周辺
の基板上に残すよう上記高融点金属をエッチバックする
工程と、上記高融点金属上方に配線パターンを形成する
工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法
。 - 【請求項２】 上記配線パターンを形成する工程は、
上記高融点金属上方に配線層を形成し、該配線層上にレ
ジストパターンを形成する工程と、上記レジストパター
ンをマスクとして、上記配線層を塩素系のガスを含む異
方性エッチングで上記配線層と上記バリアメタルの界面
までエッチング除去する工程と、フッ素系のガスを含む
プラズマエッチングで上記コンタクト孔または多層配線
の層間接続孔周辺のバリアメタル上の高融点金属残渣を
エッチング除去する工程と、塩素系のガスを含む異方性
エッチングにて上記レジストパターンと上記コンタクト
孔または多層配線の層間接続孔周辺のバリアメタルとを
エッチング除去する工程とからなることを特徴とする請
求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 上記配線層としてアルミニウムを用い
、上記コンタクト孔または多層配線の層間接続孔内、及
び基板上面上に堆積するバリアメタルとしてチタンナイ
トライドを用い、上記バリアメタル上方に上記コンタク
ト孔または多層配線の層間接続孔を埋めるよう堆積する
高融点金属としてタングステンを用いることを特徴とす
る請求項１又は２記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3042702A JP3068223B2 (ja) | 1991-02-12 | 1991-02-12 | 半導体装置の製造方 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3042702A JP3068223B2 (ja) | 1991-02-12 | 1991-02-12 | 半導体装置の製造方 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04258153A true JPH04258153A (ja) | 1992-09-14 |
| JP3068223B2 JP3068223B2 (ja) | 2000-07-24 |
Family
ID=12643391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3042702A Expired - Lifetime JP3068223B2 (ja) | 1991-02-12 | 1991-02-12 | 半導体装置の製造方 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3068223B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5834369A (en) * | 1995-02-02 | 1998-11-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of preventing diffusion between interconnect and plug |
| WO2016125490A1 (ja) * | 2015-02-03 | 2016-08-11 | 富士電機株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5655050A (en) * | 1979-10-11 | 1981-05-15 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
| JPS6110256A (ja) * | 1984-06-14 | 1986-01-17 | コミツサレ・ア・レナジイ・アトミツク | 集積回路の接点孔への相互接続線の自動位置決め方法 |
| JPH01196821A (ja) * | 1988-02-01 | 1989-08-08 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
-
1991
- 1991-02-12 JP JP3042702A patent/JP3068223B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5655050A (en) * | 1979-10-11 | 1981-05-15 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
| JPS6110256A (ja) * | 1984-06-14 | 1986-01-17 | コミツサレ・ア・レナジイ・アトミツク | 集積回路の接点孔への相互接続線の自動位置決め方法 |
| JPH01196821A (ja) * | 1988-02-01 | 1989-08-08 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5834369A (en) * | 1995-02-02 | 1998-11-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of preventing diffusion between interconnect and plug |
| WO2016125490A1 (ja) * | 2015-02-03 | 2016-08-11 | 富士電機株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
| CN106663692A (zh) * | 2015-02-03 | 2017-05-10 | 富士电机株式会社 | 半导体装置及其制造方法 |
| JPWO2016125490A1 (ja) * | 2015-02-03 | 2017-10-26 | 富士電機株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
| US11127844B2 (en) | 2015-02-03 | 2021-09-21 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
| US12419067B2 (en) | 2015-02-03 | 2025-09-16 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3068223B2 (ja) | 2000-07-24 |
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