JPH0567614A - 積層メタル配線の形成方法 - Google Patents
積層メタル配線の形成方法Info
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- JPH0567614A JPH0567614A JP22927191A JP22927191A JPH0567614A JP H0567614 A JPH0567614 A JP H0567614A JP 22927191 A JP22927191 A JP 22927191A JP 22927191 A JP22927191 A JP 22927191A JP H0567614 A JPH0567614 A JP H0567614A
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- metal film
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高融点金属の窒化物若しくは金属間化合物よ
りなるバリアメタルとAl若しくはAl合金からなる配線金
属とによる積層メタル配線の形成方法に関し、該配線の
信頼性向上を目的とする。 【構成】 絶縁膜１上に、前記バリアメタル膜２と配線
金属膜３が順に積層された積層メタル膜を形成し、該積
層メタル膜上にレジストパターン４を形成し、該レジス
トパターン４をマスクにし、塩素系のガスを用いる反応
性スパッタエッチング手段により該配線金属膜３をパタ
ーニングし、該レジストパターン４、及び前記エッチン
グにより形成された該配線金属膜３によるパターンの側
面に該エッチングに際して付着した堆積膜５を、アッシ
ング除去し、該配線金属膜３によるパターンをマスクに
し、弗素系のガスを用いる反応性スパッタエッチング手
段により該バリアメタル膜２をパターニングする工程を
有するように構成する。
りなるバリアメタルとAl若しくはAl合金からなる配線金
属とによる積層メタル配線の形成方法に関し、該配線の
信頼性向上を目的とする。 【構成】 絶縁膜１上に、前記バリアメタル膜２と配線
金属膜３が順に積層された積層メタル膜を形成し、該積
層メタル膜上にレジストパターン４を形成し、該レジス
トパターン４をマスクにし、塩素系のガスを用いる反応
性スパッタエッチング手段により該配線金属膜３をパタ
ーニングし、該レジストパターン４、及び前記エッチン
グにより形成された該配線金属膜３によるパターンの側
面に該エッチングに際して付着した堆積膜５を、アッシ
ング除去し、該配線金属膜３によるパターンをマスクに
し、弗素系のガスを用いる反応性スパッタエッチング手
段により該バリアメタル膜２をパターニングする工程を
有するように構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は積層メタル配線の形成方
法、特にＬＳＩ等に用いられるシリコン(Si)のバリアメ
タルとアルミニウム(Al)若しくはその合金とによる積層
メタル配線の形成方法に関する。
法、特にＬＳＩ等に用いられるシリコン(Si)のバリアメ
タルとアルミニウム(Al)若しくはその合金とによる積層
メタル配線の形成方法に関する。
【０００２】近年、ＬＳＩの微細化に伴い配線材料の最
適化が要求されている。従来、半導体装置の配線には純
Alが用いられていたが、素子の微細化に伴う拡散層のシ
ャロー化によって、Siの吸い上げによる接合破壊の問題
が生じた。そこで、Siの吸い上げを抑えるために、Alに
少量のSiを含ませたAl-Si 合金が配線材料として多く用
いられるようになったが、このAl-Si 合金配線において
は、Si基板とのコンタクト部に微量の高抵抗Siの析出が
伴い、素子が微細化されてコンタクトホールが一層縮小
された際、上記析出SiによるSi基板と配線との実効コン
タクト面積の減少率が高まって、大幅なコンタクト抵抗
の増大を招くという問題が生じた。そこでこの対策とし
て、最近では、Siの拡散を阻止するバリアメタル膜と純
Al若しくはAl合金の膜との積層メタル構造として配線を
形成しているが、この積層メタル配線にはパターニング
の際のエッチングに起因する信頼性低下の問題があるの
で、改善が望まれている。
適化が要求されている。従来、半導体装置の配線には純
Alが用いられていたが、素子の微細化に伴う拡散層のシ
ャロー化によって、Siの吸い上げによる接合破壊の問題
が生じた。そこで、Siの吸い上げを抑えるために、Alに
少量のSiを含ませたAl-Si 合金が配線材料として多く用
いられるようになったが、このAl-Si 合金配線において
は、Si基板とのコンタクト部に微量の高抵抗Siの析出が
伴い、素子が微細化されてコンタクトホールが一層縮小
された際、上記析出SiによるSi基板と配線との実効コン
タクト面積の減少率が高まって、大幅なコンタクト抵抗
の増大を招くという問題が生じた。そこでこの対策とし
て、最近では、Siの拡散を阻止するバリアメタル膜と純
Al若しくはAl合金の膜との積層メタル構造として配線を
形成しているが、この積層メタル配線にはパターニング
の際のエッチングに起因する信頼性低下の問題があるの
で、改善が望まれている。
【０００３】
【従来の技術】従来、例えば窒化チタン(TiN) 等からな
るバリアメタル膜と、 Al-Si合金膜とからなる積層メタ
ル配線56は、以下に図５の工程断面図を参照して述べる
方法により形成されていた。
るバリアメタル膜と、 Al-Si合金膜とからなる積層メタ
ル配線56は、以下に図５の工程断面図を参照して述べる
方法により形成されていた。
【０００４】図５(a) 参照 即ち、層間絶縁膜51上に上記バリアメタル膜52を形成
し、次いでその上に Al-Si合金膜53を形成した後、この
Al-Si合金膜53上に配線パターンに対応するレジストパ
ターン54を形成する。
し、次いでその上に Al-Si合金膜53を形成した後、この
Al-Si合金膜53上に配線パターンに対応するレジストパ
ターン54を形成する。
【０００５】図５(b) 参照 次いで、上記レジストパターン54をマスクにし、エッチ
ングガスに塩素(Cl)系のガスを用いるリアクティブイオ
ンエッチング(RIE) 処理により Al-Si合金膜53をパター
ニングする。この際、 Al-Si合金膜パターン53P の側壁
面にレジストの分解により生じた炭素やエッチャント中
の炭素により形成され側壁を保護する堆積膜（側壁保護
膜）55が形成される。
ングガスに塩素(Cl)系のガスを用いるリアクティブイオ
ンエッチング(RIE) 処理により Al-Si合金膜53をパター
ニングする。この際、 Al-Si合金膜パターン53P の側壁
面にレジストの分解により生じた炭素やエッチャント中
の炭素により形成され側壁を保護する堆積膜（側壁保護
膜）55が形成される。
【０００６】図５(c) 参照 引き続いて、前記Cl系のガスを用いる RIE処理によりバ
リアメタル膜52をパターニングする。
リアメタル膜52をパターニングする。
【０００７】図５(d) 参照 そして最後に、レジストパターン54と側壁保護膜55をア
ッシング除去する方法である。
ッシング除去する方法である。
【０００８】この方法に用いられるRIE 処理において
は、図５(b) に示されるように、 Al-Si合金膜53のエッ
チングに際して、パターニングされた Al-Si合金膜53
（Al-Si合金膜パターン53P)の側壁に、レジストが分解
して生じた炭素やエッチングガス中の炭素を成分とする
ポリマーからなる側壁保護膜55が付着してパターンの側
壁面がサイドエッチングから保護されてパターン側壁の
垂直性が確保される。
は、図５(b) に示されるように、 Al-Si合金膜53のエッ
チングに際して、パターニングされた Al-Si合金膜53
（Al-Si合金膜パターン53P)の側壁に、レジストが分解
して生じた炭素やエッチングガス中の炭素を成分とする
ポリマーからなる側壁保護膜55が付着してパターンの側
壁面がサイドエッチングから保護されてパターン側壁の
垂直性が確保される。
【０００９】しかしながら、上記のように Al-Si合金膜
53とその下部のバリアメタル膜52とをCl系のガスで一括
パターニングする従来の方法においては、Cl系のガスの
バリアメタル膜52に対するエッチングレートが Al-Si合
金膜53に比べて大幅に低いことにより、バリアメタル膜
52のパターニングに長時間を要し、その間、及びエッチ
ングの分布を保証するオーバエッチングの間に、図５
(c) に示すように、レジストパターン54から遠いために
膜厚が薄くなっている Al-Si合金膜パターン53Pのボト
ム部側壁上の側壁保護膜55が選択的にエッチング除去さ
れ、その部分に直に露出した Al-Si合金膜パターン53P
の側壁面にClが吸着される。そして、エッチング完了後
の放置、移動、アッシング等の工程を経る段階におい
て、前記吸着Clによるスポンティニアスエッチングによ
って、図５(d) に示すように、 Al-Si合金膜パターン53
P のボトム部に、側壁部からパターン内に深く侵入する
腐食部57を生じ、配線抵抗の増大等による配線の信頼性
低下を招くという問題を生じていた。従来、この腐食を
防止するパッシベーション処理として、エッチング完了
後、同一エッチング容器内でガスを弗素(F) 系のガスに
切り換えRIE 処理を行い、吸着されたれたClをＦに置換
する方法も試みられたが、RIE 処理においてはパターン
側壁面へのイオンの作用が少ないために置換が十分にな
されず、十分な腐食防止の効果は得られなかった。
53とその下部のバリアメタル膜52とをCl系のガスで一括
パターニングする従来の方法においては、Cl系のガスの
バリアメタル膜52に対するエッチングレートが Al-Si合
金膜53に比べて大幅に低いことにより、バリアメタル膜
52のパターニングに長時間を要し、その間、及びエッチ
ングの分布を保証するオーバエッチングの間に、図５
(c) に示すように、レジストパターン54から遠いために
膜厚が薄くなっている Al-Si合金膜パターン53Pのボト
ム部側壁上の側壁保護膜55が選択的にエッチング除去さ
れ、その部分に直に露出した Al-Si合金膜パターン53P
の側壁面にClが吸着される。そして、エッチング完了後
の放置、移動、アッシング等の工程を経る段階におい
て、前記吸着Clによるスポンティニアスエッチングによ
って、図５(d) に示すように、 Al-Si合金膜パターン53
P のボトム部に、側壁部からパターン内に深く侵入する
腐食部57を生じ、配線抵抗の増大等による配線の信頼性
低下を招くという問題を生じていた。従来、この腐食を
防止するパッシベーション処理として、エッチング完了
後、同一エッチング容器内でガスを弗素(F) 系のガスに
切り換えRIE 処理を行い、吸着されたれたClをＦに置換
する方法も試みられたが、RIE 処理においてはパターン
側壁面へのイオンの作用が少ないために置換が十分にな
されず、十分な腐食防止の効果は得られなかった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の方
法によると、パターニングの際に吸着されたCl系ガスに
より起こるスポンティニアスエッチングによって積層メ
タル配線を構成する Al-Si合金膜に側壁面から内部に向
かって深く侵入する腐食部が形成され、配線抵抗の増大
等による配線の信頼性が低下を招いていた。
法によると、パターニングの際に吸着されたCl系ガスに
より起こるスポンティニアスエッチングによって積層メ
タル配線を構成する Al-Si合金膜に側壁面から内部に向
かって深く侵入する腐食部が形成され、配線抵抗の増大
等による配線の信頼性が低下を招いていた。
【００１１】そこで本発明は、積層メタル配線を形成す
る際に、Al若しくはAl-Si 合金層のスポンティニアスエ
ッチングが防止される積層メタル膜のパターニング方法
を提供し、積層メタル配線の信頼性を向上することを目
的とする。
る際に、Al若しくはAl-Si 合金層のスポンティニアスエ
ッチングが防止される積層メタル膜のパターニング方法
を提供し、積層メタル配線の信頼性を向上することを目
的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決は、高融
点金属の窒化物若しくは金属間化合物よりるバリアメタ
ル膜上に純アルミニウム若しくはアルミニウム合金から
なる配線金属膜が積層されてなる積層メタル配線を形成
するに際して、絶縁膜上に、前記バリアメタル膜と前記
配線金属膜が順に積層された積層メタル膜を形成する工
程、該積層メタル膜上にレジストパターンを形成する工
程、該レジストパターンをマスクにし、塩素系のガスを
用いる反応性スパッタエッチング手段により該配線金属
膜をパターニングする工程、該レジストパターン、及び
前記エッチングにより形成された該配線金属膜によるパ
ターンの側面に該エッチングに際して付着した堆積膜
を、アッシング除去する工程、該配線金属膜によるパタ
ーンをマスクにし、弗素系のガスを用いる反応性スパッ
タエッチング手段により該バリアメタル膜をパターニン
グする工程を有する本発明による積層メタル配線の形成
方法、若しくは、高融点金属窒化物若しくは金属間化合
物よりなるバリアメタル膜上に、純アルミニウム若しく
はアルミニウム合金からなる配線金属膜が積層されてな
る積層メタル配線を形成するに際して、絶縁膜上に前記
バリアメタル膜を形成する工程、該バリアメタル膜上に
配線パターンに対応する第１のレジストパターンを形成
する工程、該第１のレジストパターンをマスクにし、塩
素系のガスを用いる反応性スパッタエッチング手段によ
り該バリアメタル膜をパターニングする工程、該第１の
レジストパターンを除去した後、該バリアメタル膜パタ
ーンを有する該絶縁膜上に、前記配線金属膜を形成する
工程、該配線金属膜上に、該配線パターンに対応する第
２のレジストパターンを形成する工程、該第２のレジス
トパターンをマスクにし、塩素系のガスを用いる反応性
スパッタエッチング手段により該配線金属膜をパターニ
ングして、該バリアメタル膜パターン上に積層された該
配線金属膜パターンを形成する工程を有する本発明によ
る積層メタル配線の形成方法によって達成される。
点金属の窒化物若しくは金属間化合物よりるバリアメタ
ル膜上に純アルミニウム若しくはアルミニウム合金から
なる配線金属膜が積層されてなる積層メタル配線を形成
するに際して、絶縁膜上に、前記バリアメタル膜と前記
配線金属膜が順に積層された積層メタル膜を形成する工
程、該積層メタル膜上にレジストパターンを形成する工
程、該レジストパターンをマスクにし、塩素系のガスを
用いる反応性スパッタエッチング手段により該配線金属
膜をパターニングする工程、該レジストパターン、及び
前記エッチングにより形成された該配線金属膜によるパ
ターンの側面に該エッチングに際して付着した堆積膜
を、アッシング除去する工程、該配線金属膜によるパタ
ーンをマスクにし、弗素系のガスを用いる反応性スパッ
タエッチング手段により該バリアメタル膜をパターニン
グする工程を有する本発明による積層メタル配線の形成
方法、若しくは、高融点金属窒化物若しくは金属間化合
物よりなるバリアメタル膜上に、純アルミニウム若しく
はアルミニウム合金からなる配線金属膜が積層されてな
る積層メタル配線を形成するに際して、絶縁膜上に前記
バリアメタル膜を形成する工程、該バリアメタル膜上に
配線パターンに対応する第１のレジストパターンを形成
する工程、該第１のレジストパターンをマスクにし、塩
素系のガスを用いる反応性スパッタエッチング手段によ
り該バリアメタル膜をパターニングする工程、該第１の
レジストパターンを除去した後、該バリアメタル膜パタ
ーンを有する該絶縁膜上に、前記配線金属膜を形成する
工程、該配線金属膜上に、該配線パターンに対応する第
２のレジストパターンを形成する工程、該第２のレジス
トパターンをマスクにし、塩素系のガスを用いる反応性
スパッタエッチング手段により該配線金属膜をパターニ
ングして、該バリアメタル膜パターン上に積層された該
配線金属膜パターンを形成する工程を有する本発明によ
る積層メタル配線の形成方法によって達成される。
【００１３】
【作用】図１は本発明に係る第１の方法の原理説明用工
程断面図、図２は本発明に係る第２の方法の原理説明用
工程断面図である。
程断面図、図２は本発明に係る第２の方法の原理説明用
工程断面図である。
【００１４】本発明に係る第１の方法においては、図１
(a) に示すように、層間絶縁膜１上にバリアメタル膜２
を形成し、その上に配線金属膜例えばAl合金膜３を積層
形成した後、Al合金膜３上に配線パターンに対応するレ
ジストパターン４を形成し、上記レジストパターン４を
マスクにし、Cl系ガス例えば Cl2によるRIE 処理により
図１(b) に示すようにAl合金膜３のみのパターニングを
行う。このRIE 処理において形成されるAl合金膜パター
ン3Pの側壁面は、分解されたレジスト中の炭素等を含ん
で形成されたポリマーからなりそこに付着堆積される側
壁保護膜（堆積膜）５によって保護され、側壁面の垂直
性が確保される。次いで、レジストパターン４及び側壁
保護膜５をアッシング除去した後、図１(c) に示すよう
に、上記工程により精度良く形成されたAl合金膜パター
ン3Pをマスクにし、Cl系のガスによらず、Ｆ系のガス例
えば CF4によるRIE 処理によりバリアメタル膜２のパタ
ーニングを行い、図１(d) に示すようにバリアメタル膜
パターン2P上にAl合金パターン3Pが積層されてなる積層
メタル配線６が形成される。従って、この方法によれ
ば、上層のAl合金膜３のパターニングに際しては形成さ
れるAl合金膜パターン3Pの側壁面が前記側壁保護膜５で
カバーされ、且つバリアメタル膜２のパターニングに際
してはＦ系のガスが用いられるので、Al合金膜パターン
3Pの側壁面にClが直に触れることがなくなってその部分
へのClの吸着がなく、Al合金膜パターン3Pのスポンティ
ニアスエッチングは防止される。
(a) に示すように、層間絶縁膜１上にバリアメタル膜２
を形成し、その上に配線金属膜例えばAl合金膜３を積層
形成した後、Al合金膜３上に配線パターンに対応するレ
ジストパターン４を形成し、上記レジストパターン４を
マスクにし、Cl系ガス例えば Cl2によるRIE 処理により
図１(b) に示すようにAl合金膜３のみのパターニングを
行う。このRIE 処理において形成されるAl合金膜パター
ン3Pの側壁面は、分解されたレジスト中の炭素等を含ん
で形成されたポリマーからなりそこに付着堆積される側
壁保護膜（堆積膜）５によって保護され、側壁面の垂直
性が確保される。次いで、レジストパターン４及び側壁
保護膜５をアッシング除去した後、図１(c) に示すよう
に、上記工程により精度良く形成されたAl合金膜パター
ン3Pをマスクにし、Cl系のガスによらず、Ｆ系のガス例
えば CF4によるRIE 処理によりバリアメタル膜２のパタ
ーニングを行い、図１(d) に示すようにバリアメタル膜
パターン2P上にAl合金パターン3Pが積層されてなる積層
メタル配線６が形成される。従って、この方法によれ
ば、上層のAl合金膜３のパターニングに際しては形成さ
れるAl合金膜パターン3Pの側壁面が前記側壁保護膜５で
カバーされ、且つバリアメタル膜２のパターニングに際
してはＦ系のガスが用いられるので、Al合金膜パターン
3Pの側壁面にClが直に触れることがなくなってその部分
へのClの吸着がなく、Al合金膜パターン3Pのスポンティ
ニアスエッチングは防止される。
【００１５】また本発明に係る第２の方法においては、
図２(a) に示すように、層間絶縁膜１上にバリアメタル
膜２のみを形成し、このバリアメタル膜２上に配線パタ
ーンに対応する第１のレジストパターン７を形成し、こ
のレジストパターン７をマスクにしCl系ガス例えば Cl2
によるRIE 処理によりバリアメタル膜２をパターニング
した後、レジストパターン７を除去して図２(b) に示す
ようにバリアメタル膜パターン2Pを形成し、次いで図２
(c) に示すように例えばバリアメタル膜パターン2Pによ
り形成される段差部を平坦化用絶縁膜８で平坦化した
後、図２(d)に示すように、このバリアメタル膜パター
ン2P形成面上にAl合金膜３を形成し、このAl合金膜３上
に前記と同一の配線パターンに対応する第２のレジスト
パターン９を形成し、次いで図２(e) に示すように、上
記レジストパターン９をマスクにしCl系ガス例えば Cl2
によるRIE 処理によりAl合金膜３のパターニングを行っ
た後、第２のレジストパターン９及び上記RIE 処理に際
してAl合金膜パターン3Pの側面に堆積された側壁保護膜
５をアッシング除去し、図２(f) に示すようにバリアメ
タル膜パターン2P上にAl合金膜パターン3Pが積層された
積層メタル配線６が形成される。この方法によれば、バ
リアメタル膜パターン2Pの形成を終わった後、その上部
に上層のAl合金膜３を形成し、これをCl系ガスによるRI
E 処理によりパターニングして上層のAl合金膜パターン
3Pが形成されるので、Al合金膜パターン3PがClに曝され
るのはAl合金膜３のエッチングが行われている間だけで
あり、しかもその際には同時に、Al合金膜パターン3Pの
側壁面に側壁保護膜５が形成されるので、Al合金膜パタ
ーン3Pの側壁面がClに直に触れる時間は極めて短時間と
なり、その部分へのClの吸着は殆ど生ぜず、Al合金膜パ
ターン3Pのスポンティニアスエッチングは防止される。
図２(a) に示すように、層間絶縁膜１上にバリアメタル
膜２のみを形成し、このバリアメタル膜２上に配線パタ
ーンに対応する第１のレジストパターン７を形成し、こ
のレジストパターン７をマスクにしCl系ガス例えば Cl2
によるRIE 処理によりバリアメタル膜２をパターニング
した後、レジストパターン７を除去して図２(b) に示す
ようにバリアメタル膜パターン2Pを形成し、次いで図２
(c) に示すように例えばバリアメタル膜パターン2Pによ
り形成される段差部を平坦化用絶縁膜８で平坦化した
後、図２(d)に示すように、このバリアメタル膜パター
ン2P形成面上にAl合金膜３を形成し、このAl合金膜３上
に前記と同一の配線パターンに対応する第２のレジスト
パターン９を形成し、次いで図２(e) に示すように、上
記レジストパターン９をマスクにしCl系ガス例えば Cl2
によるRIE 処理によりAl合金膜３のパターニングを行っ
た後、第２のレジストパターン９及び上記RIE 処理に際
してAl合金膜パターン3Pの側面に堆積された側壁保護膜
５をアッシング除去し、図２(f) に示すようにバリアメ
タル膜パターン2P上にAl合金膜パターン3Pが積層された
積層メタル配線６が形成される。この方法によれば、バ
リアメタル膜パターン2Pの形成を終わった後、その上部
に上層のAl合金膜３を形成し、これをCl系ガスによるRI
E 処理によりパターニングして上層のAl合金膜パターン
3Pが形成されるので、Al合金膜パターン3PがClに曝され
るのはAl合金膜３のエッチングが行われている間だけで
あり、しかもその際には同時に、Al合金膜パターン3Pの
側壁面に側壁保護膜５が形成されるので、Al合金膜パタ
ーン3Pの側壁面がClに直に触れる時間は極めて短時間と
なり、その部分へのClの吸着は殆ど生ぜず、Al合金膜パ
ターン3Pのスポンティニアスエッチングは防止される。
【００１６】以上により本発明によれば、積層メタル配
線の信頼性が向上する。
線の信頼性が向上する。
【００１７】
【実施例】以下本発明を、図示実施例により具体的に説
明する。図３は本発明の方法の一実施例の工程断面図、
図４は本発明の方法の他の実施例の工程断面図である。
全図を通じ同一対象物は同一符合で示す。
明する。図３は本発明の方法の一実施例の工程断面図、
図４は本発明の方法の他の実施例の工程断面図である。
全図を通じ同一対象物は同一符合で示す。
【００１８】図３(a) 参照 本発明に係る第１の方法により積層メタル配線を形成す
るに際しては、例えば不純物拡散層22を有する半導体基
板21上に形成され、不純物拡散層22上にコンタクト窓23
が形成された酸化シリコン(SiO2)或いは燐珪酸ガラス(P
SG) 等からなる層間絶縁膜11上に、スパッタ法により、
Siのバリア機能を有する例えば厚さ1000Å程度の窒化チ
タン(TiN) 膜12、例えば厚さ9000Å程度のAl-1%Si合金
膜13、露光に際しての反射防止膜となる厚さ 200Å程度
の非晶質Si膜20を順次積層形成した後、この積層膜上に
通常のフォトプロセスにより配線パターンに対応する位
置、形状を有する例えば厚さ1.7 μｍ程度のレジストパ
ターン14を形成する。
るに際しては、例えば不純物拡散層22を有する半導体基
板21上に形成され、不純物拡散層22上にコンタクト窓23
が形成された酸化シリコン(SiO2)或いは燐珪酸ガラス(P
SG) 等からなる層間絶縁膜11上に、スパッタ法により、
Siのバリア機能を有する例えば厚さ1000Å程度の窒化チ
タン(TiN) 膜12、例えば厚さ9000Å程度のAl-1%Si合金
膜13、露光に際しての反射防止膜となる厚さ 200Å程度
の非晶質Si膜20を順次積層形成した後、この積層膜上に
通常のフォトプロセスにより配線パターンに対応する位
置、形状を有する例えば厚さ1.7 μｍ程度のレジストパ
ターン14を形成する。
【００１９】図３(b) 参照 次いで、上記レジストパターン14をマスクにし、Cl系の
エッチングガスである例えば(Cl2＋BCl3) 混合ガスを用
いてRIE 処理を行い Al-1%Si合金膜13のみをパターニン
グする。この際形成される Al-1%Si合金膜パターン13P
の側壁面には前述したポリマーからなる側壁保護膜15が
付着し、側壁面の垂直性が確保される。
エッチングガスである例えば(Cl2＋BCl3) 混合ガスを用
いてRIE 処理を行い Al-1%Si合金膜13のみをパターニン
グする。この際形成される Al-1%Si合金膜パターン13P
の側壁面には前述したポリマーからなる側壁保護膜15が
付着し、側壁面の垂直性が確保される。
【００２０】図３(c) 参照 次いで、例えばバレル型のアッシャーを用い、酸素プラ
ズマによりレジストパターン14及び側壁保護膜15を除去
した後、水洗を行う。
ズマによりレジストパターン14及び側壁保護膜15を除去
した後、水洗を行う。
【００２１】図３(d) 参照 次いで、 Al-1%Si合金膜パターン13P をマスクにし、Ｆ
系のエッチングガスである例えば(CF4) ガスを用いてRI
E 処理を行い、TiN 膜12のパターニングすると同時に A
l-1%Si合金膜パターン13P 上の非晶質Si膜20を除去し、
TiN 膜12からなるバリアメタル上に Al-1%Si合金膜13が
積層された積層メタル配線16が形成される。
系のエッチングガスである例えば(CF4) ガスを用いてRI
E 処理を行い、TiN 膜12のパターニングすると同時に A
l-1%Si合金膜パターン13P 上の非晶質Si膜20を除去し、
TiN 膜12からなるバリアメタル上に Al-1%Si合金膜13が
積層された積層メタル配線16が形成される。
【００２２】この実施例によれば、バリアメタルのTiN
膜12のエッチングはＦ系のガスを用いて行われるので、
Al-1%Si合金膜パターン13P の側壁面がCl系のガスであ
る(Cl2＋BCl3) 混合ガスに曝されるのは Al-1%Si合金膜
13のエッチングが行われている間のみであり、しかもこ
のエッチングでは、エッチングの完了した側壁面に直ち
に側壁保護膜15が付着して行くので、 Al-1%Si合金膜パ
ターン13P の側壁面が直に(Cl2＋BCl3) 混合ガスに触れ
る時間は極めて短く、そこに吸着されるClの量は極微量
となる。従って、その後の工程間の移動時間等における
Al-1%Si合金膜パターン13P の側壁面からのスポンティ
ニアスエッチングは、ほぼ完全に回避される。
膜12のエッチングはＦ系のガスを用いて行われるので、
Al-1%Si合金膜パターン13P の側壁面がCl系のガスであ
る(Cl2＋BCl3) 混合ガスに曝されるのは Al-1%Si合金膜
13のエッチングが行われている間のみであり、しかもこ
のエッチングでは、エッチングの完了した側壁面に直ち
に側壁保護膜15が付着して行くので、 Al-1%Si合金膜パ
ターン13P の側壁面が直に(Cl2＋BCl3) 混合ガスに触れ
る時間は極めて短く、そこに吸着されるClの量は極微量
となる。従って、その後の工程間の移動時間等における
Al-1%Si合金膜パターン13P の側壁面からのスポンティ
ニアスエッチングは、ほぼ完全に回避される。
【００２３】図４(a) 参照 また、本発明に係る第２の方法により積層メタル配線を
形成するに際しては、例えば前記実施例同様の基板上に
形成された前記同様の層間絶縁膜11上に、スパッタ法に
より、Siのバリア機能を有する例えば厚さ1000Å程度の
窒化チタン(TiN) 膜12形成した後、このTiN 膜12上に通
常のフォトプロセスにより配線パターンに対応する位
置、形状を有する例えば厚さ１μｍ程度の第１のレジス
トパターン17を形成する。
形成するに際しては、例えば前記実施例同様の基板上に
形成された前記同様の層間絶縁膜11上に、スパッタ法に
より、Siのバリア機能を有する例えば厚さ1000Å程度の
窒化チタン(TiN) 膜12形成した後、このTiN 膜12上に通
常のフォトプロセスにより配線パターンに対応する位
置、形状を有する例えば厚さ１μｍ程度の第１のレジス
トパターン17を形成する。
【００２４】図４(b) 参照 次いで、上記レジストパターン17をマスクにし、Cl系の
例えば(Cl2＋BCl3) 混合ガスを用いてRIE 処理を行いTi
N 膜12を配線形状にパターニングした後、レジストパタ
ーン17をアッシング除去する。12P はTiN 膜パターンを
示す。
例えば(Cl2＋BCl3) 混合ガスを用いてRIE 処理を行いTi
N 膜12を配線形状にパターニングした後、レジストパタ
ーン17をアッシング除去する。12P はTiN 膜パターンを
示す。
【００２５】図４(c) 参照 次いで、上記基板上に、無機質のスピンオングラス(SO
G) 膜18を例えば 850Å程度の厚さるスピンコートし、
窒素雰囲気中で 450℃程度の温度でアニールし、上記 S
OG膜18を固化した後、この SOG膜18を、例えば(CF4) ガ
スによるダウンフローエッチングにより、TiN 膜パター
ン12P と層間絶縁膜11との段差部に残すようにエッチバ
ックして、基板面の平坦化を図る。ここで、コンタクト
窓23内に溜まったSOG は、レジストで他領域を覆いウェ
ットエッチング等により除去する。
G) 膜18を例えば 850Å程度の厚さるスピンコートし、
窒素雰囲気中で 450℃程度の温度でアニールし、上記 S
OG膜18を固化した後、この SOG膜18を、例えば(CF4) ガ
スによるダウンフローエッチングにより、TiN 膜パター
ン12P と層間絶縁膜11との段差部に残すようにエッチバ
ックして、基板面の平坦化を図る。ここで、コンタクト
窓23内に溜まったSOG は、レジストで他領域を覆いウェ
ットエッチング等により除去する。
【００２６】なお、この平坦化処理は必ずしも行わなく
てもよい。 図４(d) 参照 次いで、上記平坦化処理を施した基板上にスパッタ法に
より、厚さ9000Å程度の Al-1%Si合金膜13、露光に際し
ての反射防止膜となる厚さ 200Å程度の非晶質Si膜20を
順次積層形成した後、この積層膜上に通常のフォトプロ
セスにより第１のレジストパターンと同様の配線パター
ンに対応する位置、形状を有する例えば厚さ1.7 μｍ程
度の第２のレジストパターン19を形成する。
てもよい。 図４(d) 参照 次いで、上記平坦化処理を施した基板上にスパッタ法に
より、厚さ9000Å程度の Al-1%Si合金膜13、露光に際し
ての反射防止膜となる厚さ 200Å程度の非晶質Si膜20を
順次積層形成した後、この積層膜上に通常のフォトプロ
セスにより第１のレジストパターンと同様の配線パター
ンに対応する位置、形状を有する例えば厚さ1.7 μｍ程
度の第２のレジストパターン19を形成する。
【００２７】図４(e) 参照 次いで、上記レジストパターン19をマスクにしCl系のガ
スである例えば(Cl2＋BCl3) 混合ガスを用いてRIE 処理
を行い、非晶質Si膜20と Al-1%Si合金膜13のパターニン
グを行う。この際形成される Al-1%Si合金膜パターン13
P の側壁面にはポリマーからなる側壁保護膜15が付着
し、側壁面の垂直性が確保される。
スである例えば(Cl2＋BCl3) 混合ガスを用いてRIE 処理
を行い、非晶質Si膜20と Al-1%Si合金膜13のパターニン
グを行う。この際形成される Al-1%Si合金膜パターン13
P の側壁面にはポリマーからなる側壁保護膜15が付着
し、側壁面の垂直性が確保される。
【００２８】図４(f) 参照 次いで、前記実施例同様の方法によりレジストパターン
14及び側壁保護膜15をアッシング除去し、次いで(CF4)
ガスによるダウンフローエッチングにより非晶質Si膜20
を除去し、TiN 膜12からなるバリアメタル上に Al-1%Si
合金膜13が積層された積層メタル配線16が完成する。
14及び側壁保護膜15をアッシング除去し、次いで(CF4)
ガスによるダウンフローエッチングにより非晶質Si膜20
を除去し、TiN 膜12からなるバリアメタル上に Al-1%Si
合金膜13が積層された積層メタル配線16が完成する。
【００２９】この実施例によれば、 Al-1%Si合金膜パタ
ーン13P の側壁面がCl系のガスである(Cl2＋BCl3) 混合
ガスに曝されるのは Al-1%Si合金膜13のエッチングが行
われている間のみであり、しかもこのエッチングでは、
エッチングの完了した側壁面に直ちに側壁保護膜15が付
着して行くので、 Al-1%Si合金膜パターン13P の側壁面
が直に(Cl2＋BCl3) 混合ガスに触れる時間は極めて短
く、そこに吸着されるClの量は極微量となる。従って、
その後の工程間の移動時間等における Al-1%Si合金膜パ
ターン13P の側壁面からのスポンティニアスエッチング
は、ほぼ完全に回避される。
ーン13P の側壁面がCl系のガスである(Cl2＋BCl3) 混合
ガスに曝されるのは Al-1%Si合金膜13のエッチングが行
われている間のみであり、しかもこのエッチングでは、
エッチングの完了した側壁面に直ちに側壁保護膜15が付
着して行くので、 Al-1%Si合金膜パターン13P の側壁面
が直に(Cl2＋BCl3) 混合ガスに触れる時間は極めて短
く、そこに吸着されるClの量は極微量となる。従って、
その後の工程間の移動時間等における Al-1%Si合金膜パ
ターン13P の側壁面からのスポンティニアスエッチング
は、ほぼ完全に回避される。
【００３０】なお、本発明の方法は配線金属が純Alの場
合、Al-Si以外のAl合金例えばAl-Si-Cu合金等の場合に
も適用され、またバリアメタルにTiW 等の高融点金属金
属間化合物を用いる場合にも適用される。
合、Al-Si以外のAl合金例えばAl-Si-Cu合金等の場合に
も適用され、またバリアメタルにTiW 等の高融点金属金
属間化合物を用いる場合にも適用される。
【００３１】
【発明の効果】以上説明のように本発明によれば、バリ
アメタルとAl系の配線金属とからなる積層メタル配線の
形成に際しての配線金属のスポンティニアスエッチング
が防止されるので、上記積層メタル配線の信頼性が向上
する。
アメタルとAl系の配線金属とからなる積層メタル配線の
形成に際しての配線金属のスポンティニアスエッチング
が防止されるので、上記積層メタル配線の信頼性が向上
する。
【図１】 本発明に係る第１の方法の原理説明用工程断
面図
面図
【図２】 本発明に係る第２の方法の原理説明用工程断
面図
面図
【図３】 本発明の方法の一実施例の工程断面図
【図４】 本発明の方法の他の実施例の工程断面図
【図５】 従来の方法の工程断面図
１、11 層間絶縁膜 ２ バリアメタル膜 2P バリアメタル膜パターン ３ Al合金膜 3P Al合金膜パターン ４、14 レジストパターン ５、15 側壁保護膜 ６、16 積層メタル配線 ７、17 第１のレジストパターン ８ 平坦化用絶縁膜 ９、19 第２のレジストパターン 12 TiW 膜 13 Al-1%Si 合金膜 18 SOG 膜 20 非晶質Si膜 21 半導体基板 22 不純物拡散層
Claims (2)
- 【請求項１】 高融点金属の窒化物若しくは金属間化合
物よりるバリアメタル膜上に純アルミニウム若しくはア
ルミニウム合金からなる配線金属膜が積層されてなる積
層メタル配線を形成するに際して、 絶縁膜上に、前記バリアメタル膜と前記配線金属膜が順
に積層された積層メタル膜を形成する工程、 該積層メタル膜上にレジストパターンを形成する工程、 該レジストパターンをマスクにし、塩素系のガスを用い
る反応性スパッタエッチング手段により該配線金属膜を
パターニングする工程、 該レジストパターン、及び前記エッチングにより形成さ
れた該配線金属膜によるパターンの側面に該エッチング
に際して付着した堆積膜を、アッシング除去する工程、 該配線金属膜によるパターンをマスクにし、弗素系のガ
スを用いる反応性スパッタエッチング手段により該バリ
アメタル膜をパターニングする工程を有することを特徴
とする積層メタル配線の形成方法。 - 【請求項２】 高融点金属窒化物若しくは金属間化合物
よりなるバリアメタル膜上に、純アルミニウム若しくは
アルミニウム合金からなる配線金属膜が積層されてなる
積層メタル配線を形成するに際して、 絶縁膜上に前記バリアメタル膜を形成する工程、 該バリアメタル膜上に配線パターンに対応する第１のレ
ジストパターンを形成する工程、 該第１のレジストパターンをマスクにし、塩素系のガス
を用いる反応性スパッタエッチング手段により該バリア
メタル膜をパターニングする工程、 該第１のレジストパターンを除去した後、該バリアメタ
ル膜パターンを有する該絶縁膜上に、前記配線金属膜を
形成する工程、 該配線金属膜上に、該配線パターンに対応する第２のレ
ジストパターンを形成する工程、 該第２のレジストパターンをマスクにし、塩素系のガス
を用いる反応性スパッタエッチング手段により該配線金
属膜をパターニングして、該バリアメタル膜パターン上
に積層された該配線金属膜パターンを形成する工程を有
することを特徴とする積層メタル配線の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22927191A JPH0567614A (ja) | 1991-09-10 | 1991-09-10 | 積層メタル配線の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22927191A JPH0567614A (ja) | 1991-09-10 | 1991-09-10 | 積層メタル配線の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0567614A true JPH0567614A (ja) | 1993-03-19 |
Family
ID=16889498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22927191A Pending JPH0567614A (ja) | 1991-09-10 | 1991-09-10 | 積層メタル配線の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0567614A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115440783A (zh) * | 2022-09-29 | 2022-12-06 | 合肥鑫晟光电科技有限公司 | 显示基板及其制造方法、显示装置 |
-
1991
- 1991-09-10 JP JP22927191A patent/JPH0567614A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115440783A (zh) * | 2022-09-29 | 2022-12-06 | 合肥鑫晟光电科技有限公司 | 显示基板及其制造方法、显示装置 |
| CN115440783B (zh) * | 2022-09-29 | 2025-08-26 | 合肥鑫晟光电科技有限公司 | 显示基板及其制造方法、显示装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000613 |