JPH05129250A - 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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- JPH05129250A JPH05129250A JP31318491A JP31318491A JPH05129250A JP H05129250 A JPH05129250 A JP H05129250A JP 31318491 A JP31318491 A JP 31318491A JP 31318491 A JP31318491 A JP 31318491A JP H05129250 A JPH05129250 A JP H05129250A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】チタン系反射防止膜を表面に有するアルミニウ
ム系金属配線に対する電気的な接続処理を行う際、前述
したアルミニウムクラウンの発生あるいは層間絶縁膜の
エッチング不良を防止でき、上層の配線層との電気的な
接続状態を良好なものとすることができる半導体装置の
製造方法を提供する。 【構成】（イ）チタン系反射防止膜を表面に有するアル
ミニウム系金属配線上に層間絶縁膜を形成する工程と、
（ロ）ラジカルモードのエッチングによって前記層間絶
縁膜に接続孔を開孔して、前記チタン系反射防止膜を露
出させる工程と、（ハ）イオンモードのエッチングによ
って前記接続孔の底部に露出したチタン系反射防止膜を
除去し、アルミニウム系金属配線を露出させる工程、か
ら成る。
ム系金属配線に対する電気的な接続処理を行う際、前述
したアルミニウムクラウンの発生あるいは層間絶縁膜の
エッチング不良を防止でき、上層の配線層との電気的な
接続状態を良好なものとすることができる半導体装置の
製造方法を提供する。 【構成】（イ）チタン系反射防止膜を表面に有するアル
ミニウム系金属配線上に層間絶縁膜を形成する工程と、
（ロ）ラジカルモードのエッチングによって前記層間絶
縁膜に接続孔を開孔して、前記チタン系反射防止膜を露
出させる工程と、（ハ）イオンモードのエッチングによ
って前記接続孔の底部に露出したチタン系反射防止膜を
除去し、アルミニウム系金属配線を露出させる工程、か
ら成る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム系金属配
線の表面に反射防止膜が形成された半導体装置の製造方
法に関する。
線の表面に反射防止膜が形成された半導体装置の製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＶＬＳＩの微細化に伴い、配線幅
は益々細くなる傾向にある。そして、微細加工において
も従来にない問題が明らかになってきている。例えば、
パターンサイズが小さくなるに従い、アルミニウム系金
属配線に起因した光の反射が、フォトリソグラフィ工程
における精度を向上させる上で問題となっている。即
ち、露光時に、光がアルミニウム系金属配線によって反
射されるために、パターンの側壁に荒れを生じさせ、あ
るいは又、基板の段差部における光の反射によってパタ
ーンが予定幅よりも細くなるという問題が生じている。
は益々細くなる傾向にある。そして、微細加工において
も従来にない問題が明らかになってきている。例えば、
パターンサイズが小さくなるに従い、アルミニウム系金
属配線に起因した光の反射が、フォトリソグラフィ工程
における精度を向上させる上で問題となっている。即
ち、露光時に、光がアルミニウム系金属配線によって反
射されるために、パターンの側壁に荒れを生じさせ、あ
るいは又、基板の段差部における光の反射によってパタ
ーンが予定幅よりも細くなるという問題が生じている。
【０００３】これらの問題を解決するために、露光時の
光の反射を防止する反射防止膜をアルミニウム系金属配
線の表面に形成する方法が採用されつつある。反射防止
膜の材料としては、例えばアモルファスシリコン、チタ
ンオキシナイトライド（以下、ＴｉＯＮともいう）を挙
げることができるが、反射防止性能の観点からＴｉＯＮ
が主流になりつつある。
光の反射を防止する反射防止膜をアルミニウム系金属配
線の表面に形成する方法が採用されつつある。反射防止
膜の材料としては、例えばアモルファスシリコン、チタ
ンオキシナイトライド（以下、ＴｉＯＮともいう）を挙
げることができるが、反射防止性能の観点からＴｉＯＮ
が主流になりつつある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】反射防止膜の材料とし
てＴｉＯＮを使用した場合のアルミニウム系金属配線材
料のエッチング技術も開発されつつあるが、以下に詳述
するアルミニウムクラウンの発生、あるいは層間絶縁膜
のエッチング不良という問題が顕在化している。
てＴｉＯＮを使用した場合のアルミニウム系金属配線材
料のエッチング技術も開発されつつあるが、以下に詳述
するアルミニウムクラウンの発生、あるいは層間絶縁膜
のエッチング不良という問題が顕在化している。
【０００５】従来の半導体装置の製造方法におけるアル
ミニウムクラウンの発生という問題を図６を参照して説
明する。シリコン基板１００上に二酸化シリコン（以
下、ＳｉＯ2 と略す）から成る絶縁層１０２を形成し、
その上にアルミニウム系金属配線１０４を形成する。こ
の金属配線１０４は、チタンオキシナイトライドをバリ
アメタルとしたバリアメタル構造を有し、チタン（以
下、Ｔｉと略す）層、ＴｉＯＮ層、及びＳｉを含有する
アルミニウム（以下、Ａｌ−Ｓｉと略す）層から成る。
ミニウムクラウンの発生という問題を図６を参照して説
明する。シリコン基板１００上に二酸化シリコン（以
下、ＳｉＯ2 と略す）から成る絶縁層１０２を形成し、
その上にアルミニウム系金属配線１０４を形成する。こ
の金属配線１０４は、チタンオキシナイトライドをバリ
アメタルとしたバリアメタル構造を有し、チタン（以
下、Ｔｉと略す）層、ＴｉＯＮ層、及びＳｉを含有する
アルミニウム（以下、Ａｌ−Ｓｉと略す）層から成る。
【０００６】この金属配線１０４の表面に、例えば厚さ
２５μｍのＴｉＯＮから成る反射防止膜１０６を形成す
る。金属配線１０４及び反射防止膜１０６は、バリアメ
タル構造を有する金属配線層及び反射防止膜層をフォト
リソグラフィ法によってパターニングし、次いでエッチ
ングすることによって形成することができる。
２５μｍのＴｉＯＮから成る反射防止膜１０６を形成す
る。金属配線１０４及び反射防止膜１０６は、バリアメ
タル構造を有する金属配線層及び反射防止膜層をフォト
リソグラフィ法によってパターニングし、次いでエッチ
ングすることによって形成することができる。
【０００７】次に、絶縁層１０２及び反射防止膜１０６
の上に、例えばＰＳＧから成る層間絶縁膜１０８を堆積
させる。そして、その上に開孔部１１２が設けられたレ
ジスト１１０を形成する（図６の（Ａ）参照）。レジス
ト１１０の開孔部１１２は、金属配線１０４に対する電
気的接続を行うための接続孔を後の工程で形成するため
に設けられている。開孔部１１２はフォトリソグラフィ
法にて形成することができる。
の上に、例えばＰＳＧから成る層間絶縁膜１０８を堆積
させる。そして、その上に開孔部１１２が設けられたレ
ジスト１１０を形成する（図６の（Ａ）参照）。レジス
ト１１０の開孔部１１２は、金属配線１０４に対する電
気的接続を行うための接続孔を後の工程で形成するため
に設けられている。開孔部１１２はフォトリソグラフィ
法にて形成することができる。
【０００８】次いで、リアクティブ・イオン・エッチン
グ（以下、ＲＩＥと略す）装置を使用して、例えば、Ｏ
2／ＣＨＦ3＝８／７５ SCCM、５０ mtorr、１３５０Ｗ
の条件にて層間絶縁膜１０８のエッチングを行い接続孔
１１４を形成し更に反射防止膜１０６のエッチングを行
う（図６の（Ｂ）参照）。
グ（以下、ＲＩＥと略す）装置を使用して、例えば、Ｏ
2／ＣＨＦ3＝８／７５ SCCM、５０ mtorr、１３５０Ｗ
の条件にて層間絶縁膜１０８のエッチングを行い接続孔
１１４を形成し更に反射防止膜１０６のエッチングを行
う（図６の（Ｂ）参照）。
【０００９】このエッチング条件においては、ＰＳＧか
ら成る層間絶縁膜１０８のエッチングレートは５０ｎｍ
／分程度であるのに対して、ＴｉＯＮから成る反射防止
膜１０６のエッチングレートは１０ｎｍ／分程度であ
る。従って、反射防止膜をエッチングするために過剰な
オーバーエッチング状態となる。ウェハー内におけるエ
ッチングレート、層間絶縁膜の膜厚、あるいは反射防止
膜の膜厚が不均一であるが故に、或る程度のオーバーエ
ッチングは必要とされる。しかしながら、反射防止膜に
おいて、既にエッチングされた部分がオーバーエッチン
グされると、下地であるＡｌ−Ｓｉ層がスパッタされ、
Ａｌ−Ｓｉが接続孔１１４の側壁１１４Ａやレジスト１
１０の開孔部１１２の側壁に付着するという問題が生じ
る。この接続孔の側壁やレジストの開孔部の側壁に付着
したＡｌ−Ｓｉをアルミニウムクラウンという。
ら成る層間絶縁膜１０８のエッチングレートは５０ｎｍ
／分程度であるのに対して、ＴｉＯＮから成る反射防止
膜１０６のエッチングレートは１０ｎｍ／分程度であ
る。従って、反射防止膜をエッチングするために過剰な
オーバーエッチング状態となる。ウェハー内におけるエ
ッチングレート、層間絶縁膜の膜厚、あるいは反射防止
膜の膜厚が不均一であるが故に、或る程度のオーバーエ
ッチングは必要とされる。しかしながら、反射防止膜に
おいて、既にエッチングされた部分がオーバーエッチン
グされると、下地であるＡｌ−Ｓｉ層がスパッタされ、
Ａｌ−Ｓｉが接続孔１１４の側壁１１４Ａやレジスト１
１０の開孔部１１２の側壁に付着するという問題が生じ
る。この接続孔の側壁やレジストの開孔部の側壁に付着
したＡｌ−Ｓｉをアルミニウムクラウンという。
【００１０】アルミニウムクラウンが発生すると、金属
配線１０４と上層の配線層（図６には図示せず）とを電
気的に接続するために配線材料で接続孔１１４を埋め込
む際、かかる配線材料が接続孔１１４の側壁１１４Ａに
も堆積し、接続孔を側壁１１４Ａから埋める結果とな
る。それ故、金属配線１０４と上層の配線層と間の電気
的接続に不良が生じる。
配線１０４と上層の配線層（図６には図示せず）とを電
気的に接続するために配線材料で接続孔１１４を埋め込
む際、かかる配線材料が接続孔１１４の側壁１１４Ａに
も堆積し、接続孔を側壁１１４Ａから埋める結果とな
る。それ故、金属配線１０４と上層の配線層と間の電気
的接続に不良が生じる。
【００１１】アルミニウムクラウンの発生防止あるいは
低減のためには、イオン入射エネルギーの低いアノード
カップリング方式のエッチング装置にてエッチングを行
うことが好ましい。しかしながら、イオン入射エネルギ
ーが低いために、ＴｉＯＮから成る反射防止膜１０６の
エッチングレートが低く、反射防止膜がエッチオフされ
る迄に長時間を要する。その結果、層間絶縁膜１０８に
アンダーカットが発生したり、接続孔１１４の側壁１１
４Ａに凹部１１４Ｂが発生する（図６の（Ｃ）参照）と
いう、層間絶縁膜のエッチング不良問題が生じる。
低減のためには、イオン入射エネルギーの低いアノード
カップリング方式のエッチング装置にてエッチングを行
うことが好ましい。しかしながら、イオン入射エネルギ
ーが低いために、ＴｉＯＮから成る反射防止膜１０６の
エッチングレートが低く、反射防止膜がエッチオフされ
る迄に長時間を要する。その結果、層間絶縁膜１０８に
アンダーカットが発生したり、接続孔１１４の側壁１１
４Ａに凹部１１４Ｂが発生する（図６の（Ｃ）参照）と
いう、層間絶縁膜のエッチング不良問題が生じる。
【００１２】従って、本発明の目的は、チタン系反射防
止膜を表面に有するアルミニウム系金属配線に対する電
気的な接続処理を行う際、前述したアルミニウムクラウ
ンの発生あるいは層間絶縁膜のエッチング不良を防止で
き、上層の配線層との電気的な接続状態を良好なものと
することができる半導体装置の製造方法を提供すること
にある。
止膜を表面に有するアルミニウム系金属配線に対する電
気的な接続処理を行う際、前述したアルミニウムクラウ
ンの発生あるいは層間絶縁膜のエッチング不良を防止で
き、上層の配線層との電気的な接続状態を良好なものと
することができる半導体装置の製造方法を提供すること
にある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】かかる目的は、（イ）チ
タン系反射防止膜を表面に有するアルミニウム系金属配
線上に層間絶縁膜を形成する工程と、（ロ）ラジカルモ
ードを主としたエッチングによって前記層間絶縁膜に接
続孔を開孔して、前記チタン系反射防止膜を露出させる
工程と、（ハ）イオンモードを主としたエッチングによ
って前記接続孔の底部に露出したチタン系反射防止膜を
除去し、アルミニウム系金属配線を露出させる工程、か
ら成ることを特徴とする本発明の半導体装置の製造方法
によって達成される。
タン系反射防止膜を表面に有するアルミニウム系金属配
線上に層間絶縁膜を形成する工程と、（ロ）ラジカルモ
ードを主としたエッチングによって前記層間絶縁膜に接
続孔を開孔して、前記チタン系反射防止膜を露出させる
工程と、（ハ）イオンモードを主としたエッチングによ
って前記接続孔の底部に露出したチタン系反射防止膜を
除去し、アルミニウム系金属配線を露出させる工程、か
ら成ることを特徴とする本発明の半導体装置の製造方法
によって達成される。
【００１４】チタン系反射防止膜としては、ＴｉＯＮを
挙げることができる。
挙げることができる。
【００１５】アルミニウム系金属配線としては、Ｓｉを
含有するアルミニウム合金、又は銅を含有して成るアル
ミニウム合金、あるいはＴｉ、ＴｉＯＮ膜等の積層構造
にされたバリアメタル構造（例えば、シリコン基板に近
い側からＴｉ／ＴｉＯＮ／Ａｌ−Ｓｉ／ＴｉＯＮ）を挙
げることができる。
含有するアルミニウム合金、又は銅を含有して成るアル
ミニウム合金、あるいはＴｉ、ＴｉＯＮ膜等の積層構造
にされたバリアメタル構造（例えば、シリコン基板に近
い側からＴｉ／ＴｉＯＮ／Ａｌ−Ｓｉ／ＴｉＯＮ）を挙
げることができる。
【００１６】ラジカルモードのエッチングは、アノード
カップリング方式のプラズマエッチング装置で行うこと
ができる。
カップリング方式のプラズマエッチング装置で行うこと
ができる。
【００１７】イオンモードのエッチングは、カソードカ
ップリング方式のリアクティブ・イオン・エッチング装
置、マグネトロン放電を利用したマグネトロン・リアク
ティブ・イオン・エッチング装置で行うことができる。
ップリング方式のリアクティブ・イオン・エッチング装
置、マグネトロン放電を利用したマグネトロン・リアク
ティブ・イオン・エッチング装置で行うことができる。
【００１８】ラジカルモードのエッチングがアノードカ
ップリング方式のエッチング装置によって行われ、イオ
ンモードのエッチングがカソードカップリング方式のリ
アクティブ・イオン・エッチング装置によって行われる
ことが望ましい。
ップリング方式のエッチング装置によって行われ、イオ
ンモードのエッチングがカソードカップリング方式のリ
アクティブ・イオン・エッチング装置によって行われる
ことが望ましい。
【００１９】前記アルミニウム系金属配線は、基板上に
形成された段差部上に複数形成されていてもよい。
形成された段差部上に複数形成されていてもよい。
【００２０】アノードカップリング方式のエッチング装
置にて用いられる高周波の周波数は、３８０ｋＨｚ乃至
１３．５６ＭＨｚであることが好ましい。
置にて用いられる高周波の周波数は、３８０ｋＨｚ乃至
１３．５６ＭＨｚであることが好ましい。
【００２１】カソードカップリング方式のエッチング装
置において使用されるガス系は、フッ素、炭素並びに水
素から成るガスと、ＳＦ6 を含有するガスとの混合ガス
系から成ることが好ましい。
置において使用されるガス系は、フッ素、炭素並びに水
素から成るガスと、ＳＦ6 を含有するガスとの混合ガス
系から成ることが好ましい。
【００２２】
【作用】本発明の半導体装置の製造方法においては、層
間絶縁膜への接続孔の開孔はラジカルモードの例えばア
ノードカップリング方式のプラズマエッチング装置にて
行われ、このとき反射防止膜はエッチングストッパーと
しての役割を果たす。そして、反射防止膜の除去はイオ
ンモードの例えばＲＩＥにて行われる。これによって、
アルミニウムクラウンの発生を防止し且つ良好なる形状
を有する接続孔の形成を可能にする。
間絶縁膜への接続孔の開孔はラジカルモードの例えばア
ノードカップリング方式のプラズマエッチング装置にて
行われ、このとき反射防止膜はエッチングストッパーと
しての役割を果たす。そして、反射防止膜の除去はイオ
ンモードの例えばＲＩＥにて行われる。これによって、
アルミニウムクラウンの発生を防止し且つ良好なる形状
を有する接続孔の形成を可能にする。
【００２３】エッチング装置のイオン入射エネルギー
は、条件にも依るが一般にアノードカップリング方式よ
りもカソードカップリング方式の方が高い。本発明の好
ましい実施態様においては、これらの２種類のエッチン
グ装置のかかる特徴を活かす。即ち、層間絶縁膜への接
続孔の開孔は、イオン入射エネルギーが低くラジカルモ
ードを得ることができるアノードカップリング方式のエ
ッチング装置で行い、反射防止膜の除去は、イオン入射
エネルギーが高くイオンモードを得ることができるカソ
ードカップリング方式のエッチング装置で行う。
は、条件にも依るが一般にアノードカップリング方式よ
りもカソードカップリング方式の方が高い。本発明の好
ましい実施態様においては、これらの２種類のエッチン
グ装置のかかる特徴を活かす。即ち、層間絶縁膜への接
続孔の開孔は、イオン入射エネルギーが低くラジカルモ
ードを得ることができるアノードカップリング方式のエ
ッチング装置で行い、反射防止膜の除去は、イオン入射
エネルギーが高くイオンモードを得ることができるカソ
ードカップリング方式のエッチング装置で行う。
【００２４】
【実施例】層間絶縁膜への接続孔の開孔に適したアノー
ドカップリング方式の典型的なプラズマエッチング装置
５０の概要を図４の（Ａ）に示す。かかる平行平板形エ
ッチング装置５０は、真空チャンバ５２を有する。真空
チャンバ５２内には、ウェハー６４を載置する下部電極
５４と、高周波を印加するための上部電極５６とが設け
られている。高周波が、高周波発振器５８から上部電極
５６に供給される。エッチングに使用されるガスはガス
導入部６０から真空チャンバ５２内に供給され、排気装
置（図示せず）によって真空チャンバ５２の下部６２か
ら排出される。高周波が上部電極５６に印加されるの
で、ウェハーに入射するイオン入射エネルギーは後述す
るカソードカップリング方式のＲＩＥ装置よりも低い。
ドカップリング方式の典型的なプラズマエッチング装置
５０の概要を図４の（Ａ）に示す。かかる平行平板形エ
ッチング装置５０は、真空チャンバ５２を有する。真空
チャンバ５２内には、ウェハー６４を載置する下部電極
５４と、高周波を印加するための上部電極５６とが設け
られている。高周波が、高周波発振器５８から上部電極
５６に供給される。エッチングに使用されるガスはガス
導入部６０から真空チャンバ５２内に供給され、排気装
置（図示せず）によって真空チャンバ５２の下部６２か
ら排出される。高周波が上部電極５６に印加されるの
で、ウェハーに入射するイオン入射エネルギーは後述す
るカソードカップリング方式のＲＩＥ装置よりも低い。
【００２５】反射防止膜のエッチングに適したカソード
カップリング方式の典型的なＲＩＥ装置７０の概要を図
４の（Ｂ）に示す。かかる平行平板形ＲＩＥ装置７０
は、真空チャンバ７２を有する。真空チャンバ７２内に
は、ウェハー８４を載置する下部電極７４と、対向電極
である上部電極７６とが設けられている。高周波が、高
周波発振器７８から下部電極７４に供給される。エッチ
ングに使用されるガスはガス導入部８０から真空チャン
バ７２内に供給され、排気装置（図示せず）によって真
空チャンバ７２の下部８２から排出される。ウェハー８
４が高周波の印加される下部電極７４上に載置されてい
るので、ウェハーに入射するイオン入射エネルギーは前
述のアノードカップリング方式のエッチング装置よりも
高い。
カップリング方式の典型的なＲＩＥ装置７０の概要を図
４の（Ｂ）に示す。かかる平行平板形ＲＩＥ装置７０
は、真空チャンバ７２を有する。真空チャンバ７２内に
は、ウェハー８４を載置する下部電極７４と、対向電極
である上部電極７６とが設けられている。高周波が、高
周波発振器７８から下部電極７４に供給される。エッチ
ングに使用されるガスはガス導入部８０から真空チャン
バ７２内に供給され、排気装置（図示せず）によって真
空チャンバ７２の下部８２から排出される。ウェハー８
４が高周波の印加される下部電極７４上に載置されてい
るので、ウェハーに入射するイオン入射エネルギーは前
述のアノードカップリング方式のエッチング装置よりも
高い。
【００２６】以下、本発明の半導体装置の製造方法の好
ましい実施例を説明する。
ましい実施例を説明する。
【００２７】（実施例−１）シリコン基板１０上にＳｉ
Ｏ2 から成る絶縁層１２を形成し、その上にアルミニウ
ム系金属配線１４を形成する。この金属配線１４は、Ｔ
ｉＯＮをバリアメタルとしたバリアメタル構造を有し、
Ｔｉ層（１４Ａ）、ＴｉＯＮ層（１４Ｂ）、及びＡｌ−
Ｓｉ層（１４Ｃ）から成る。
Ｏ2 から成る絶縁層１２を形成し、その上にアルミニウ
ム系金属配線１４を形成する。この金属配線１４は、Ｔ
ｉＯＮをバリアメタルとしたバリアメタル構造を有し、
Ｔｉ層（１４Ａ）、ＴｉＯＮ層（１４Ｂ）、及びＡｌ−
Ｓｉ層（１４Ｃ）から成る。
【００２８】この金属配線１４の表面に、例えば厚さ２
５μｍのＴｉＯＮから成る反射防止膜１６を形成する。
金属配線１４及び反射防止膜１６は、バリアメタル構造
を有する金属配線層及び反射防止膜層を絶縁層１２上に
堆積させた後、レジストを塗布しフォトリソグラフィ法
によってレジストのパターニングを行い、次いで塩素系
ガスによってこれらの層をエッチングしレジストを除去
することにより形成することができる。
５μｍのＴｉＯＮから成る反射防止膜１６を形成する。
金属配線１４及び反射防止膜１６は、バリアメタル構造
を有する金属配線層及び反射防止膜層を絶縁層１２上に
堆積させた後、レジストを塗布しフォトリソグラフィ法
によってレジストのパターニングを行い、次いで塩素系
ガスによってこれらの層をエッチングしレジストを除去
することにより形成することができる。
【００２９】次に、絶縁層１２及び反射防止膜１６の上
に、厚いシリコン窒化膜１８を形成し、レジストを全面
に塗布した後、シリコン窒化膜１８とレジストとが等し
いエッチングレートとなるようにエッチングする、所謂
レジストエッチバックによって平滑化を行う。その後、
例えばＰＳＧ２０を堆積させる。本実施例においては、
層間絶縁膜２２はシリコン窒化膜１８とＰＳＧ２０から
構成されている。そして、その上に開孔部２６を有する
レジスト２４を形成する（図１の（Ａ）参照）。レジス
ト２４の開孔部２６は、金属配線１４に対する電気的接
続を行うための接続孔を後の工程で形成するために設け
られている。開孔部２６はフォトリソグラフィ法にて形
成することができる。
に、厚いシリコン窒化膜１８を形成し、レジストを全面
に塗布した後、シリコン窒化膜１８とレジストとが等し
いエッチングレートとなるようにエッチングする、所謂
レジストエッチバックによって平滑化を行う。その後、
例えばＰＳＧ２０を堆積させる。本実施例においては、
層間絶縁膜２２はシリコン窒化膜１８とＰＳＧ２０から
構成されている。そして、その上に開孔部２６を有する
レジスト２４を形成する（図１の（Ａ）参照）。レジス
ト２４の開孔部２６は、金属配線１４に対する電気的接
続を行うための接続孔を後の工程で形成するために設け
られている。開孔部２６はフォトリソグラフィ法にて形
成することができる。
【００３０】次に、バッチ式のアノードカップリング方
式のプラズマエッチング装置を使用して、以下の条件に
てラジカルモードを主としたのエッチングを行う。 ＣＨＦ3 ＝２０ SCCM Ｃ2Ｆ6 ＝８０ SCCM Ａｒ ＝２０ SCCM 圧力 ＝７０Ｐａ （５２６ mtorr） ＲＦ周波数＝１３．５６ＭＨｚ ＲＦパワー＝２．０ｋＷ
式のプラズマエッチング装置を使用して、以下の条件に
てラジカルモードを主としたのエッチングを行う。 ＣＨＦ3 ＝２０ SCCM Ｃ2Ｆ6 ＝８０ SCCM Ａｒ ＝２０ SCCM 圧力 ＝７０Ｐａ （５２６ mtorr） ＲＦ周波数＝１３．５６ＭＨｚ ＲＦパワー＝２．０ｋＷ
【００３１】上記のエッチング条件においては、シリコ
ン窒化膜１８のエッチングレートは１２０ｎｍ／分であ
り、ＰＳＧ２０のエッチングレートは９８ｎｍ／分であ
る。ＴｉＯＮから成る反射防止膜１６のエッチングレー
トは１０〜２０ｎｍ／分と非常に小さい。
ン窒化膜１８のエッチングレートは１２０ｎｍ／分であ
り、ＰＳＧ２０のエッチングレートは９８ｎｍ／分であ
る。ＴｉＯＮから成る反射防止膜１６のエッチングレー
トは１０〜２０ｎｍ／分と非常に小さい。
【００３２】従来技術のように、かかるエッチング条件
にて反射防止膜１６がエッチングされる迄エッチングを
行うと、エッチング時間が長くなり、接続孔２８の側壁
２８Ａには図３の（Ａ）に示すような凹部２８Ｂが形成
され、エッチング不良が生じる。この凹部は、後の工程
において上層の配線層との電気的接続のために配線材料
で接続孔２８を埋め込む際のカバレッジ不良の原因とな
る。凹部が形成される原因は、アノードカップリング方
式によるエッチングにおける過剰なオーバーエッチング
にある。
にて反射防止膜１６がエッチングされる迄エッチングを
行うと、エッチング時間が長くなり、接続孔２８の側壁
２８Ａには図３の（Ａ）に示すような凹部２８Ｂが形成
され、エッチング不良が生じる。この凹部は、後の工程
において上層の配線層との電気的接続のために配線材料
で接続孔２８を埋め込む際のカバレッジ不良の原因とな
る。凹部が形成される原因は、アノードカップリング方
式によるエッチングにおける過剰なオーバーエッチング
にある。
【００３３】本発明の半導体装置の製造方法において
は、層間絶縁膜２２に接続孔２８を形成し、反射防止膜
１６が露出した状態で、アノードカップリング方式のエ
ッチング装置による層間絶縁膜２２のエッチングを停止
する（図１の（Ｂ）参照）。この状態では、接続孔２８
の側壁２８Ａには凹部が形成されることはない。反射防
止膜１６はエッチングストッパーとしての役割を果た
す。
は、層間絶縁膜２２に接続孔２８を形成し、反射防止膜
１６が露出した状態で、アノードカップリング方式のエ
ッチング装置による層間絶縁膜２２のエッチングを停止
する（図１の（Ｂ）参照）。この状態では、接続孔２８
の側壁２８Ａには凹部が形成されることはない。反射防
止膜１６はエッチングストッパーとしての役割を果た
す。
【００３４】次に、イオン入射エネルギーがアノードカ
ップリング方式のエッチング装置よりも高いカソードカ
ップリング方式のＲＩＥ装置にてイオンモードを主とし
たリアクティブ・イオン・エッチングを行う。エッチン
グ条件を以下のとおりとした。 Ｃ2Ｆ6 ＝３０ SCCM Ａｒ ＝２０ SCCM 圧力 ＝５Ｐａ （３８ mtorr） ＲＦ周波数＝１３．５６ＭＨｚ ＲＦパワー＝８００Ｗ
ップリング方式のエッチング装置よりも高いカソードカ
ップリング方式のＲＩＥ装置にてイオンモードを主とし
たリアクティブ・イオン・エッチングを行う。エッチン
グ条件を以下のとおりとした。 Ｃ2Ｆ6 ＝３０ SCCM Ａｒ ＝２０ SCCM 圧力 ＝５Ｐａ （３８ mtorr） ＲＦ周波数＝１３．５６ＭＨｚ ＲＦパワー＝８００Ｗ
【００３５】上記のエッチング条件においては、ＴｉＯ
Ｎから成る反射防止膜１６のエッチングレートは１１ｎ
ｍ／分であった。そして、エッチングを３分間以上行う
ことによって、２５ｎｍの膜厚の反射防止膜１６を下地
であるＡｌ−Ｓｉ層（１４Ｃ）から除去することができ
た（図１の（Ｃ）参照）。また、この時、接続孔２８の
形状劣化は認められなかった。このように、カソードカ
ップリング方式のＲＩＥ装置を使用することによってエ
ッチングはイオンモードとなり、接続孔の形状劣化を招
くこと無く接続孔の加工を行うことができる。
Ｎから成る反射防止膜１６のエッチングレートは１１ｎ
ｍ／分であった。そして、エッチングを３分間以上行う
ことによって、２５ｎｍの膜厚の反射防止膜１６を下地
であるＡｌ−Ｓｉ層（１４Ｃ）から除去することができ
た（図１の（Ｃ）参照）。また、この時、接続孔２８の
形状劣化は認められなかった。このように、カソードカ
ップリング方式のＲＩＥ装置を使用することによってエ
ッチングはイオンモードとなり、接続孔の形状劣化を招
くこと無く接続孔の加工を行うことができる。
【００３６】（実施例−２）図２の（Ａ）に示すよう
に、素子を形成したシリコン基板１０上に段差部３０を
形成した。尚、段差部３０内には、図２の（Ａ）には図
示されていない配線が設けられている。また、段差部３
０の表面には絶縁層（図示せず）が形成されている。か
かる絶縁層の上に実施例−１と同様の方法で、金属配線
１４ａ及び１４ｂを形成し更に金属配線１４ａ，１４ｂ
の上に反射防止膜１６ａ及び１６ｂを形成する。
に、素子を形成したシリコン基板１０上に段差部３０を
形成した。尚、段差部３０内には、図２の（Ａ）には図
示されていない配線が設けられている。また、段差部３
０の表面には絶縁層（図示せず）が形成されている。か
かる絶縁層の上に実施例−１と同様の方法で、金属配線
１４ａ及び１４ｂを形成し更に金属配線１４ａ，１４ｂ
の上に反射防止膜１６ａ及び１６ｂを形成する。
【００３７】その後、実施例−１と同様の方法で、絶縁
層及び反射防止膜１６ａ，１６ｂの上に、厚いシリコン
窒化膜１８を形成し、レジストエッチバックによって平
滑化を行う。次に、かかるシリコン窒化膜１８上に、例
えばＰＳＧ２０を堆積する。本実施例においても、層間
絶縁膜２２はシリコン窒化膜１８とＰＳＧ２０から構成
されている。そして、実施例−１と同様の方法で、層間
絶縁膜２２の上に開孔部２６ａ及び２６ｂを有するレジ
スト２４を形成する（図２の（Ａ）参照）。
層及び反射防止膜１６ａ，１６ｂの上に、厚いシリコン
窒化膜１８を形成し、レジストエッチバックによって平
滑化を行う。次に、かかるシリコン窒化膜１８上に、例
えばＰＳＧ２０を堆積する。本実施例においても、層間
絶縁膜２２はシリコン窒化膜１８とＰＳＧ２０から構成
されている。そして、実施例−１と同様の方法で、層間
絶縁膜２２の上に開孔部２６ａ及び２６ｂを有するレジ
スト２４を形成する（図２の（Ａ）参照）。
【００３８】次に、枚葉式のアノードカップリング方式
のプラズマエッチング装置を使用して、以下の条件にて
ラジカルモードを主としたエッチングを行った。 ＣＦ4 ＝７０ SCCM ＣＨＦ3 ＝３０ SCCM Ａｒ ＝４５０ SCCM 圧力 ＝２．３torr ＲＦ周波数＝３８０ｋＨｚ ＲＦパワー＝６００Ｗ
のプラズマエッチング装置を使用して、以下の条件にて
ラジカルモードを主としたエッチングを行った。 ＣＦ4 ＝７０ SCCM ＣＨＦ3 ＝３０ SCCM Ａｒ ＝４５０ SCCM 圧力 ＝２．３torr ＲＦ周波数＝３８０ｋＨｚ ＲＦパワー＝６００Ｗ
【００３９】上記のエッチング条件においては、シリコ
ン窒化膜１８のエッチングレートは５００ｎｍ／分であ
り、ＰＳＧ２０のエッチングレートは８００ｎｍ／分で
あった。ＴｉＯＮから成る反射防止膜１６ａ，１６ｂの
エッチングレートは非常に小さく５ｎｍ／分であった。
それ故、膜厚の厚い層間絶縁膜２２がエッチングされ、
接続孔２８ａ及び２８ｂは形成され得るが、膜厚の薄い
反射防止膜１６ａ，１６ｂは除去されず露出した状態と
なる（図２の（Ｂ）参照）。
ン窒化膜１８のエッチングレートは５００ｎｍ／分であ
り、ＰＳＧ２０のエッチングレートは８００ｎｍ／分で
あった。ＴｉＯＮから成る反射防止膜１６ａ，１６ｂの
エッチングレートは非常に小さく５ｎｍ／分であった。
それ故、膜厚の厚い層間絶縁膜２２がエッチングされ、
接続孔２８ａ及び２８ｂは形成され得るが、膜厚の薄い
反射防止膜１６ａ，１６ｂは除去されず露出した状態と
なる（図２の（Ｂ）参照）。
【００４０】従来技術のようにエッチングを更に行う
と、層間絶縁膜の薄い部分に位置する接続孔２８ａの底
部にある反射防止膜１６ａが、層間絶縁膜の厚い部分に
位置する接続孔２８ｂの底部にある反射防止膜１６ｂよ
りも先にエッチングされる。その結果、反射防止膜１６
ａのＡｌ−Ｓｉ層が露出したオーバーエッチング状態と
なり、アルミニウムクラウンが発生する。あるいは又、
図３の（Ｂ）に示すように、接続孔２８ａの側壁に凹部
が発生する。
と、層間絶縁膜の薄い部分に位置する接続孔２８ａの底
部にある反射防止膜１６ａが、層間絶縁膜の厚い部分に
位置する接続孔２８ｂの底部にある反射防止膜１６ｂよ
りも先にエッチングされる。その結果、反射防止膜１６
ａのＡｌ−Ｓｉ層が露出したオーバーエッチング状態と
なり、アルミニウムクラウンが発生する。あるいは又、
図３の（Ｂ）に示すように、接続孔２８ａの側壁に凹部
が発生する。
【００４１】本発明においては、次に、カソードカップ
リング方式のＲＩＥ装置にてイオンモードを主としたリ
アクティブ・イオン・エッチングを行う。エッチング条
件を以下のとおりとした。尚、ＳＦ6とＣＨＦ3の流量割
合を下記の範囲内で種々変化させた。 ＳＦ6 ＝３〜２０ SCCM ＣＨＦ3 ＝２０〜０ SCCM Ｈｅ ＝５０ SCCM 圧力 ＝５３．５Ｐａ （４００ mtorr） ＲＦ周波数＝１３．５６ＭＨｚ ＲＦパワー＝３００Ｗ
リング方式のＲＩＥ装置にてイオンモードを主としたリ
アクティブ・イオン・エッチングを行う。エッチング条
件を以下のとおりとした。尚、ＳＦ6とＣＨＦ3の流量割
合を下記の範囲内で種々変化させた。 ＳＦ6 ＝３〜２０ SCCM ＣＨＦ3 ＝２０〜０ SCCM Ｈｅ ＝５０ SCCM 圧力 ＝５３．５Ｐａ （４００ mtorr） ＲＦ周波数＝１３．５６ＭＨｚ ＲＦパワー＝３００Ｗ
【００４２】反射防止膜１６、シリコン窒化膜１８、層
間絶縁膜２２及びレジストの各々のエッチングレート
と、ＳＦ6とＣＨＦ3の流量割合との関係を図５に示す。
図５から明らかなように、ＳＦ6 の流量を増加させると
ＴｉＯＮから成る反射防止膜のエッチングレートが増加
する傾向にある。図５に図示していないが、ＳＦ6 の流
量を０ SCCM、即ち、ＣＨＦ3 とＨｅのみの混合ガス系
を使用した場合には、反射防止膜のエッチングレートは
１０ｎｍ／分と非常に小さかった。そこで、図５の結果
を基にして、反射防止膜１６のエッチングを以下の条件
にて行った。 ＳＦ6 ＝１５ SCCM ＣＨＦ3 ＝１０ SCCM Ｈｅ ＝４０ SCCM 圧力 ＝４６．７Ｐａ （３５０ mtorr） ＲＦ周波数＝１３．５６ＭＨｚ ＲＦパワー＝３００Ｗ
間絶縁膜２２及びレジストの各々のエッチングレート
と、ＳＦ6とＣＨＦ3の流量割合との関係を図５に示す。
図５から明らかなように、ＳＦ6 の流量を増加させると
ＴｉＯＮから成る反射防止膜のエッチングレートが増加
する傾向にある。図５に図示していないが、ＳＦ6 の流
量を０ SCCM、即ち、ＣＨＦ3 とＨｅのみの混合ガス系
を使用した場合には、反射防止膜のエッチングレートは
１０ｎｍ／分と非常に小さかった。そこで、図５の結果
を基にして、反射防止膜１６のエッチングを以下の条件
にて行った。 ＳＦ6 ＝１５ SCCM ＣＨＦ3 ＝１０ SCCM Ｈｅ ＝４０ SCCM 圧力 ＝４６．７Ｐａ （３５０ mtorr） ＲＦ周波数＝１３．５６ＭＨｚ ＲＦパワー＝３００Ｗ
【００４３】反射防止膜１６ａ，１６ｂが露出した図２
の（Ｂ）に示す状態から上記の条件にてエッチングを開
始することによって、接続孔２８ａ，２８ｂの形状に劣
化を生じさせること無く、反射防止膜１６ａ，１６ｂを
除去することができた。また、層間絶縁膜の薄い部分に
位置する接続孔２８ａの底部にある反射防止膜１６ａの
エッチングと、層間絶縁膜の厚い部分に位置する接続孔
２８ｂの底部にある反射防止膜１６ｂのエッチングとが
同時に進行するために、過剰のオーバーエッチングは不
要である。その結果、アルミニウムクラウンの発生を殆
ど防止することができる。
の（Ｂ）に示す状態から上記の条件にてエッチングを開
始することによって、接続孔２８ａ，２８ｂの形状に劣
化を生じさせること無く、反射防止膜１６ａ，１６ｂを
除去することができた。また、層間絶縁膜の薄い部分に
位置する接続孔２８ａの底部にある反射防止膜１６ａの
エッチングと、層間絶縁膜の厚い部分に位置する接続孔
２８ｂの底部にある反射防止膜１６ｂのエッチングとが
同時に進行するために、過剰のオーバーエッチングは不
要である。その結果、アルミニウムクラウンの発生を殆
ど防止することができる。
【００４４】以上、本発明の半導体装置の製造方法を好
ましい実施例に基づいて説明したが、本発明はこれらの
実施例に限定されるものではない。
ましい実施例に基づいて説明したが、本発明はこれらの
実施例に限定されるものではない。
【００４５】絶縁層１２として、ＳｉＯ2 以外に、例え
ばＰＳＧ、ＢＳＧ、ＢＰＳＧ、ＡｓＳＧ、シリコン窒化
膜を使用することができる。バリアメタルとして、例え
ば、ＴｉＮ、ＴｉＷ、Ｗ、Ｍｏ等、あるいはアルミニウ
ム層の下の金属シリサイド層を使用することができる。
層間絶縁膜として、シリコン窒化膜／ＰＳＧの組み合わ
せ以外に、シリコン窒化膜／ＢＰＳＧ、シリコン窒化膜
／ＢＳＧ、ＰＳＧ／シリコン窒化膜／ＰＳＧ等を使用す
ることができる。
ばＰＳＧ、ＢＳＧ、ＢＰＳＧ、ＡｓＳＧ、シリコン窒化
膜を使用することができる。バリアメタルとして、例え
ば、ＴｉＮ、ＴｉＷ、Ｗ、Ｍｏ等、あるいはアルミニウ
ム層の下の金属シリサイド層を使用することができる。
層間絶縁膜として、シリコン窒化膜／ＰＳＧの組み合わ
せ以外に、シリコン窒化膜／ＢＰＳＧ、シリコン窒化膜
／ＢＳＧ、ＰＳＧ／シリコン窒化膜／ＰＳＧ等を使用す
ることができる。
【００４６】本発明においては、アノードカップリング
方式のエッチング装置にて使用される高周波の周波数が
１３．５６ＭＨｚでも３８０ｋＨｚでも同様のエッチン
グ効果を示す。従って、使用周波数は特に限定されな
い。
方式のエッチング装置にて使用される高周波の周波数が
１３．５６ＭＨｚでも３８０ｋＨｚでも同様のエッチン
グ効果を示す。従って、使用周波数は特に限定されな
い。
【００４７】また、カソードカップリング方式のエッチ
ング装置におけるＴｉＯＮのエッチングはフッ素を含有
するガス系で行うことができるが、特にＳＦ6 を添加す
ることでＴｉＯＮのエッチングレートを顕著に増加させ
ることができ、ＳＦ6 を含有するガス系でのＴｉＯＮの
エッチングが極めて有効である。
ング装置におけるＴｉＯＮのエッチングはフッ素を含有
するガス系で行うことができるが、特にＳＦ6 を添加す
ることでＴｉＯＮのエッチングレートを顕著に増加させ
ることができ、ＳＦ6 を含有するガス系でのＴｉＯＮの
エッチングが極めて有効である。
【００４８】
【発明の効果】従来の半導体装置の製造方法において
は、アルミニウム系金属配線上に形成された層間絶縁膜
に接続孔を形成しそして反射防止膜を除去するために１
回のみのエッチング処理が行われる。その結果、アルミ
ニウムクラウンの発生、あるいは層間絶縁膜のエッチン
グ不良といった問題が生じている。これに対して、本発
明の半導体装置の製造方法においては、ラジカルモード
のエッチングにより層間絶縁膜に接続孔を形成し、次に
イオンモードのエッチングにより反射防止膜の除去を行
う。その結果、反射防止膜が除去された後の過剰なオー
バーエッチングを防止することができ、接続孔の形状劣
化あるいはアルミニウムクラウンの発生といった問題を
効果的に解消することができる。
は、アルミニウム系金属配線上に形成された層間絶縁膜
に接続孔を形成しそして反射防止膜を除去するために１
回のみのエッチング処理が行われる。その結果、アルミ
ニウムクラウンの発生、あるいは層間絶縁膜のエッチン
グ不良といった問題が生じている。これに対して、本発
明の半導体装置の製造方法においては、ラジカルモード
のエッチングにより層間絶縁膜に接続孔を形成し、次に
イオンモードのエッチングにより反射防止膜の除去を行
う。その結果、反射防止膜が除去された後の過剰なオー
バーエッチングを防止することができ、接続孔の形状劣
化あるいはアルミニウムクラウンの発生といった問題を
効果的に解消することができる。
【図１】本発明の半導体装置の製造方法にかかる一実施
態様の工程の一部を示すための、半導体装置の模式的な
断面図である。
態様の工程の一部を示すための、半導体装置の模式的な
断面図である。
【図２】本発明の半導体装置の製造方法にかかる別の実
施態様の工程の一部を示すための、半導体装置の模式的
な断面図である。
施態様の工程の一部を示すための、半導体装置の模式的
な断面図である。
【図３】従来の半導体装置の製造方法による問題点を示
す、半導体装置の模式的な断面図である。
す、半導体装置の模式的な断面図である。
【図４】本発明の方法の実施に適したエッチング装置の
概要を示す図である。
概要を示す図である。
【図５】エッチングに使用するガスの流量割合と各種材
料のエッチングレートの関係を示す図である。
料のエッチングレートの関係を示す図である。
【図６】従来の半導体装置の製造方法の工程の一部を示
すための、半導体装置の模式的な断面図である。
すための、半導体装置の模式的な断面図である。
１０，１００ シリコン基板 １２，１０２ 絶縁層 １４，１０４ 金属配線 １６，１０６ 反射防止膜 １８ シリコン窒化膜 ２０ ＰＳＧ膜 ２２，１０８ 層間絶縁膜 ２４，１１０ レジスト ２６，１１２ 開孔部 ２８，１１４ 接続孔
Claims (3)
- 【請求項１】（イ）チタン系反射防止膜を表面に有する
アルミニウム系金属配線上に層間絶縁膜を形成する工程
と、 （ロ）ラジカルモードのエッチングによって前記層間絶
縁膜に接続孔を開孔して、前記チタン系反射防止膜を露
出させる工程と、 （ハ）イオンモードのエッチングによって前記接続孔の
底部に露出したチタン系反射防止膜を除去し、アルミニ
ウム系金属配線を露出させる工程、 から成ることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】前記ラジカルモードのエッチングは、アノ
ードカップリング方式のエッチング装置によって行わ
れ、 前記イオンモードのエッチングはカソードカップリング
方式のリアクティブ・イオン・エッチング装置によって
行われることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置
の製造方法。 - 【請求項３】前記アルミニウム系金属配線が、基板上に
形成された段差部上に形成されていることを特徴とする
請求項１又は請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31318491A JP3160972B2 (ja) | 1991-11-01 | 1991-11-01 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31318491A JP3160972B2 (ja) | 1991-11-01 | 1991-11-01 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05129250A true JPH05129250A (ja) | 1993-05-25 |
| JP3160972B2 JP3160972B2 (ja) | 2001-04-25 |
Family
ID=18038115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31318491A Expired - Fee Related JP3160972B2 (ja) | 1991-11-01 | 1991-11-01 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3160972B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07201986A (ja) * | 1993-12-28 | 1995-08-04 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPH1187507A (ja) * | 1997-07-16 | 1999-03-30 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| KR100570577B1 (ko) * | 2000-12-28 | 2006-04-13 | 엔이씨 엘씨디 테크놀로지스, 엘티디. | 액티브 매트릭스 어드레싱 액정 표시 장치 |
-
1991
- 1991-11-01 JP JP31318491A patent/JP3160972B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07201986A (ja) * | 1993-12-28 | 1995-08-04 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPH1187507A (ja) * | 1997-07-16 | 1999-03-30 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| KR100570577B1 (ko) * | 2000-12-28 | 2006-04-13 | 엔이씨 엘씨디 테크놀로지스, 엘티디. | 액티브 매트릭스 어드레싱 액정 표시 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3160972B2 (ja) | 2001-04-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |