JPH04340255A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は半導体装置およびその
製造方法に関し、特に改良された配線構造とその容易な
製法を提供できるようにしたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は従来の半導体装置のうち、特に２
層金属配線膜を形成した半導体装置の要部の断面構造図
である。

【０００３】図において、１はシリコン単結晶などから
なる半導体基板（以下、単に基板と呼ぶ）、２は基板１
上に形成された第１の絶縁膜、３は第１の絶縁膜２上に
形成された第１の配線膜であり、４は第１の配線膜３を
被覆するように形成された第２の絶縁膜、５は第２の絶
縁膜４上に形成された第２の配線膜であり、５ａは低抵
抗金属膜からなる主たる導電膜（以下、導電膜と呼ぶ）
、５ｂは導電膜５ａ上に形成された高融点金属膜である
。

【０００４】次に、前記構成による従来の配線膜構造の
主要な製造工程について述べる。まず、予め所期の素子
部を形成した基板１に対してシリコン酸化膜を形成し、
第１の絶縁膜２とする。次いで、シリサイド、例えばタ
ングステンシリサイド（ＷＳｉ）からなる金属膜をスパ
ッタ法で０．４μｍ程度の膜厚に形成し、レジストパタ
ーンをマスクに異方性エッチングし、レジストを除去し
第１の配線膜３とする。

【０００５】続いて、第１の配線膜３を覆うように８０
０℃程度の高温ＣＶＤ法でシリコン酸化膜を０．１μｍ
の膜厚に形成し、さらにボロン，リンを含むシリコン酸
化膜（以下、ＢＰＳＧ膜と呼ぶ）を常圧ＣＶＤ法で０．
８μｍ程度の膜厚に形成後、９００℃程度の温度で熱処
理，リフローし、その後、再び高温ＣＶＤ法でシリコン
酸化膜を０．１μｍ程度の膜厚に形成し、第２の絶縁膜
４とする。

【０００６】さらに、第２の絶縁膜４上にＡｌもしくは
Ａｌ合金、例えばアルミ・銅（ＡｌＣｕ）などからなる
金属膜をスパッタ法で０．４μｍ程度の膜厚に形成し、
導電膜５ａとした後、引き続き、高融点金属、例えばタ
ングステン（Ｗ）をスパッタ法で０．１μｍ程度の膜厚
に形成し、５ｂとする。その後、レジストパターンをマ
スクに異方性エッチングし、レジストを除去して、第２
の配線膜５とする。

【０００７】このとき、高融点金属膜５ｂはレジストパ
ターニング時の転写光、例えば波長４３６ｎｍ（ｉ線）
に対する反射率が約６０％と高いため、高融点金属膜５
ａでの反射光でハレーションが生じ、レジストパターン
が所定の線幅より細くなる。このあと、所定の処理を施
すことによって図２に示した構造の半導体装置を得る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置は以
上のように構成されているので、第２の絶縁膜では下地
の第１の配線膜３のため必然的に段差部を生じる。この
段差部で第２の配線膜を写真製版する際、転写光が第２
の配線膜で反射する方向は段差の形状によって一定では
なく、特に反射率が高い場合、反射光でレジストが感光
するため、下地段差によってレジストパターンが変形し
（以下、ハレーションと呼ぶ）、第２の配線膜の仕上が
り加工精度が悪くなるという問題があった。

【０００９】この問題を解決するために高融点金属の材
料を反射率の低い材料、例えば窒化チタン（ＴｉＮ）等
に変更することが考えられるが、積層配線構造の本来の
目的であるストレスマイグレーション耐性及びエレクト
ロマイグレーション耐性の向上の観点から選択されるべ
き材料の選択技を限定する制約要因となり、材料の持つ
本来の特性を十分に生かせていなかった。

【００１０】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、第２の配線膜での反射、つまり
高融点金属膜での反射を抑え、加工精度の高い半導体装
置およびその製造方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体装
置は、高融点金属膜と低抵抗金属膜からなる配線構造に
おいて、高融点金属膜の表面が反射防止膜となる高融点
金属酸化物で被覆されるようにしたものである。

【００１２】また、この発明に係る半導体装置の製造方
法は、高融点金属膜と低抵抗金属からなる配線構造を形
成する方法において、低抵抗金属膜を形成する工程と高
融点金属膜を形成する工程と高融点金属膜を酸化する工
程とを含むものである。

【００１３】

【作用】この発明における半導体装置は、高融点金属膜
の表面を高融点酸化膜で被覆したことにより、光学的特
性から反射率が低くなるので、下地からの反射によるハ
レーションが防止でき、精度の高い配線加工が可能とな
る。

【００１４】また、この発明における半導体装置の製造
方法においては、高融点金属膜を形成する工程の後、高
融点金属膜自身を酸化するようにしたので、製造工程を
１つ追加するだけで容易にその反射率を低減でき、かつ
転写する光の波長に合わせ、最適な反射率を選択できる
ため、下地からの反射によるハレーションが防止され、
パターニング精度が向上する。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。なお、従来の技術の説明と重複する部分は、適宜
その説明を省略する。

【００１６】図１はこの発明の一実施例の半導体装置の
主要構造を示す断面図である。図において、１〜５，５
ａ，５ｂは従来のものと同じものである。５ｃは高融点
金属膜５ｂ上に形成された高融点金属酸化膜等からなる
低反射膜である。

【００１７】以下、このような構造の半導体装置の製造
方法を説明する。まず、基板１上にシリコン酸化膜を形
成し、第１の絶縁膜２とする。次いで、シリサイド膜を
０．４μｍ程度の膜厚に形成してパターニングし、第１
の配線膜３とする。さらに、高温ＣＶＤ法によるシリコ
ン酸化膜，ＢＰＳＧ膜を所定の膜厚に形成し、第２の絶
縁膜とする。

【００１８】続いて、第２の絶縁膜４上にＡｌ合金から
なる金属膜を所定の膜厚に形成し、導電膜５ａとした後
、引き続き、高融点金属膜、例えばＷを形成し、高融点
金属膜５ｂとする。この後、酸素プラズマにさらすこと
で、高融点金属膜５ｂの表面の０．０１μｍ程度を酸化
し、高融点酸化膜、つまり酸化タングステン膜（ＷＯ膜
）を形成して低反射膜５ｃとする。このＷＯ膜はｉ線の
光に対する反射率は２５％程度で、Ｗ単体の反射率６０
％に比べると半分以下となり、低反射膜として広く用い
られているアモルファスシリコン膜の３０％，ＴｉＮ膜
の２０％と比較して十分に低い反射率となる。その後、
レジストパターンをマスクとして異方性エッチングし、
レジスト除去後、第２の配線膜５とする。以上の工程を
経て、図１に示す半導体装置が完成する。

【００１９】このような本実施例では、導電膜５ａおよ
び高融点金属膜５ｂからなる第２の配線膜上に低反射膜
５ｃを形成したので、第２の配線膜のパターニング時に
下地反射の影響が小さくなり、下地段差によらない高い
精度のパターニングが実施できる。

【００２０】また、上記実施例の製造方法によれば、高
融点金属膜を形成した後、それ自身を酸化するようにし
たので、反射率を低減するために新たに増す工程数を最
小限にすることができ、しかも、この低反射膜の存在に
よってパターニング精度が大きく向上する。

【００２１】なお、上記実施例では、高融点金属膜とし
てタングステンをあげたが、チタン（Ｔｉ），モリブデ
ン（Ｍｏ）であってもよく、適宜選択されればよい。

【００２２】また、低反射膜を形成する方法として、酸
素プラズマで酸化する例をあげたが、炉中での酸化，酸
化イオン注入，待機中でのホットプレートベークなどの
方法であってもよく、その方法はこれに限定されず、そ
の膜厚も転写光の波長に合わせて適宜決定されればよい
。

【００２３】さらに、上記実施例では、低反射膜５ｃと
して高融点金属酸化膜のものを示したが、高融点金属を
窒化した高融点金属窒化膜、例えば窒化タングステン（
ＷＮ），窒化チタン（ＴｉＮ）でもよく、窒化モリブデ
ン（ＭｏＮ）でも同様の効果を期待できる。

【００２４】また、高融点金属酸化膜の形成方法，窒化
等の処理方法により、その膜厚で転写する光の波長に対
する反射率が異なるため、表面処理を変えるだけで転写
光に対し最適な反射率を選択することもできる。

【００２５】さらに、低反射膜５ｃは水素雰囲気下で高
融点金属を熱処理しても得られ、低反射膜５ｃの材料，
形成方法は、加工しやすさ，転写光の波長に合わせ適宜
選択されればよい。

【００２６】さらに、また上記実施例では、配線膜のパ
ターニングについて説明したが、さらに絶縁膜を介し、
上層の配線膜と接続するためのコンタクトホールのパタ
ーニングの際も下層の配線膜からの反射が影響するため
上記実施例と同様の効果を奏する。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、この発明に係る半導体装
置によれば、高融点金属膜と低抵抗金属膜からなる積層
配線の高融点金属膜の上を、反射率の低い高融点金属酸
化膜または高融点金属窒化膜で被覆する構造としたので
、配線膜からの反射が抑制され、下地段差の形状によら
ないパターニングが可能となる効果がある。

【００２８】また、この発明に係る半導体装置の製造方
法によれば、高融点金属膜と低抵抗金属膜からなる積層
配線構造を形成する製造方法において、高融点金属膜を
形成後、それ自身を酸化もしくは窒化して低反射膜を形
成するようにしたので、反射率を低減するために新たに
増す工程数を最小限にすることができ、しかも、この低
反射膜の存在によってパターニング精度が向上するとい
う大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による２層金属配線膜を形
成した半導体装置の主要部を示す断面図である。

【図２】従来の半導体装置の製造方法を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

５　　　　第２の配線膜 ５ａ　　導電膜 ５ｂ　　高融点金属膜 ５ｃ　　低反射膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　半導体基板上に形成された高融点金属
   膜と低抵抗導電膜とからなる積層配線構造を有する半導
   体装置において、前記積層配線膜上に、高融点金属酸化
   膜、もしくは高融点金属窒化膜が形成され、当該膜はパ
   ターニング時の反射光を低減するものであることを特徴
   とする半導体装置。
2. 【請求項２】　　半導体基板上に形成された高融点金属
   膜と低抵抗導電膜とからなる積層配線構造を有する半導
   体装置を製造する方法において、低抵抗導電膜を形成す
   る工程と、高融点金属膜を形成する工程と、前記高融点
   金属膜を酸化する工程、もしくは窒化する工程を含むこ
   とを特徴とする半導体装置の製造方法。