JPH07183299A - 銅配線の形成方法 - Google Patents
銅配線の形成方法Info
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- JPH07183299A JPH07183299A JP32498793A JP32498793A JPH07183299A JP H07183299 A JPH07183299 A JP H07183299A JP 32498793 A JP32498793 A JP 32498793A JP 32498793 A JP32498793 A JP 32498793A JP H07183299 A JPH07183299 A JP H07183299A
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Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】層間絶縁膜上に加工された溝に銅膜を埋め込
み、これをエッチバックすることにより微細な銅配線を
形成する。 【構成】シリコン基板１上に形成したＳｉＯ2 膜２に溝
を形成し、この溝を埋めつくすように銅膜４を堆積す
る。次いで、ドライエッチング装置のエッチングチャン
バー内に塩素プラズマを形成し、この塩素プラズマ中に
先に堆積させた銅膜４を曝してＳｉＯ2 膜２表面まで銅
膜４を塩化銅膜５に反応させる。次いで、反応させた塩
化銅膜５を大気に曝すことなくシリコン基板１を真空中
でアッシングチャンバーに搬送し、加熱処理を行なう。
そのあと、再びエッチングチャンバー内にシリコン基板
１を搬送してエッチングチャンバー内でＯ2 ガスまたは
希ガスによるプラズマを用いて塩化銅膜５のエッチバッ
クを行ない、銅配線６を形成する。
み、これをエッチバックすることにより微細な銅配線を
形成する。 【構成】シリコン基板１上に形成したＳｉＯ2 膜２に溝
を形成し、この溝を埋めつくすように銅膜４を堆積す
る。次いで、ドライエッチング装置のエッチングチャン
バー内に塩素プラズマを形成し、この塩素プラズマ中に
先に堆積させた銅膜４を曝してＳｉＯ2 膜２表面まで銅
膜４を塩化銅膜５に反応させる。次いで、反応させた塩
化銅膜５を大気に曝すことなくシリコン基板１を真空中
でアッシングチャンバーに搬送し、加熱処理を行なう。
そのあと、再びエッチングチャンバー内にシリコン基板
１を搬送してエッチングチャンバー内でＯ2 ガスまたは
希ガスによるプラズマを用いて塩化銅膜５のエッチバッ
クを行ない、銅配線６を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路の製造方
法に関し、特に銅配線の形成方法に関する。
法に関し、特に銅配線の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路の微細化にともないアル
ミ配線のエレクトロマイグレーション、ストレスマイグ
レーション耐性の劣化が顕在化してきた。このため、従
来より、アルミにシリコンや銅などを添加したり、チタ
ンや窒化チタンの積層構造をとることでエレクトロマイ
グレーション、ストレスマイグレーション耐性を向上さ
せる方法が用いられてきた（吉川他 ＩＥＥＥ トラン
ザクション オン エレクトロン デバイス（ＴＲＡＮ
ＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＥＬＥＣＴＲＯＮ ＤＥＶＩ
ＣＥＳ）１９９３ ４０冊 ２号 ２９６ページ）。
ミ配線のエレクトロマイグレーション、ストレスマイグ
レーション耐性の劣化が顕在化してきた。このため、従
来より、アルミにシリコンや銅などを添加したり、チタ
ンや窒化チタンの積層構造をとることでエレクトロマイ
グレーション、ストレスマイグレーション耐性を向上さ
せる方法が用いられてきた（吉川他 ＩＥＥＥ トラン
ザクション オン エレクトロン デバイス（ＴＲＡＮ
ＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＥＬＥＣＴＲＯＮ ＤＥＶＩ
ＣＥＳ）１９９３ ４０冊 ２号 ２９６ページ）。
【０００３】一方、銅系材料は、高いマイグレーション
耐性と低い抵抗値を持つことから、次世代の半導体デバ
イスの配線材料として有望視されている。銅膜のドライ
エッチングには、塩素ガスを用いて銅の塩化物である塩
化銅を形成させる方法が用いられてきた（大野他 ジャ
パニーズ オブ ジャーナル アプライド フィジカル
ス（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．）１９８９ ２
８巻 Ｌ１０７０ページ）。しかしながら塩化銅は、蒸
気圧が低いため基板加熱を行いながらエッチングを行っ
てきた。
耐性と低い抵抗値を持つことから、次世代の半導体デバ
イスの配線材料として有望視されている。銅膜のドライ
エッチングには、塩素ガスを用いて銅の塩化物である塩
化銅を形成させる方法が用いられてきた（大野他 ジャ
パニーズ オブ ジャーナル アプライド フィジカル
ス（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．）１９８９ ２
８巻 Ｌ１０７０ページ）。しかしながら塩化銅は、蒸
気圧が低いため基板加熱を行いながらエッチングを行っ
てきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術では、銅膜のドライエッチングを行うため
に高温エッチング装置が必要になる。そして、高温によ
るドライエッチングを行うためフォトレジストの耐熱性
が問題となり、従来のフォトレジストに代わるエッチン
グマスクが必要となってきた。フォトレジストに代わる
エッチングマスクとしては、耐熱性の高いハードマスク
（ＳｉＯ2 等）を用いた銅膜のエッチングが報告されて
いる。（ジー・シー・シュワルツ他 ジャーナル オブ
エレクトロケミカル ソサイエティー（Ｊ．Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．）１９８３ １３０巻 １７
７７ページ）。しかしながら、工程数の増加やハードマ
スクと銅膜の密着性などの問題があった。
た従来の技術では、銅膜のドライエッチングを行うため
に高温エッチング装置が必要になる。そして、高温によ
るドライエッチングを行うためフォトレジストの耐熱性
が問題となり、従来のフォトレジストに代わるエッチン
グマスクが必要となってきた。フォトレジストに代わる
エッチングマスクとしては、耐熱性の高いハードマスク
（ＳｉＯ2 等）を用いた銅膜のエッチングが報告されて
いる。（ジー・シー・シュワルツ他 ジャーナル オブ
エレクトロケミカル ソサイエティー（Ｊ．Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．）１９８３ １３０巻 １７
７７ページ）。しかしながら、工程数の増加やハードマ
スクと銅膜の密着性などの問題があった。
【０００５】本発明の目的は、銅膜の微細加工を行わず
絶縁膜に溝を形成し銅膜を堆積させ溝以外の銅膜を塩素
プラズマを用いて塩化銅膜に反応させこの塩化銅膜をエ
ッチバックして銅配線を形成することにより、従来技術
を利用した半導体集積回路の製造方法を提供することに
ある。
絶縁膜に溝を形成し銅膜を堆積させ溝以外の銅膜を塩素
プラズマを用いて塩化銅膜に反応させこの塩化銅膜をエ
ッチバックして銅配線を形成することにより、従来技術
を利用した半導体集積回路の製造方法を提供することに
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の方法では、まず
基板上に形成した絶縁膜に溝を形成し、溝を埋めつくす
様に銅膜を堆積する。次いで、ドライエッチング装置を
用いてエッチングチャンバー内に塩素プラズマを形成
し、この塩素プラズマ中に先に堆積させた銅膜を曝して
絶縁膜表面まで銅膜を塩化銅膜に反応させる。次いで、
反応させた塩化銅膜を大気に曝すこと無く基板を真空中
でアッシングチャンバーに搬送し、そこで基板を加熱処
理する。アッシングチャンバー内で加熱処理を行った
後、再びエッチングチャンバー内に基板を搬送し、エッ
チングチャンバー内でＯ2 ガスまたは希ガスによるプラ
ズマを用いて塩化銅膜のエッチバックを行い、銅配線を
形成する工程とを備えたものである。
基板上に形成した絶縁膜に溝を形成し、溝を埋めつくす
様に銅膜を堆積する。次いで、ドライエッチング装置を
用いてエッチングチャンバー内に塩素プラズマを形成
し、この塩素プラズマ中に先に堆積させた銅膜を曝して
絶縁膜表面まで銅膜を塩化銅膜に反応させる。次いで、
反応させた塩化銅膜を大気に曝すこと無く基板を真空中
でアッシングチャンバーに搬送し、そこで基板を加熱処
理する。アッシングチャンバー内で加熱処理を行った
後、再びエッチングチャンバー内に基板を搬送し、エッ
チングチャンバー内でＯ2 ガスまたは希ガスによるプラ
ズマを用いて塩化銅膜のエッチバックを行い、銅配線を
形成する工程とを備えたものである。
【０００７】
【作用】本発明においては、層間絶縁膜上の配線となる
溝が埋め込まれるように銅膜を形成し、そして、塩素ガ
スプラズマに曝す工程により層間絶縁膜表面まで銅膜を
塩化銅膜に反応させ、基板加熱により塩化銅膜の温度を
上げた後、塩化銅膜をエッチバックすることにより、溝
に埋め込まれた銅膜が配線となる。
溝が埋め込まれるように銅膜を形成し、そして、塩素ガ
スプラズマに曝す工程により層間絶縁膜表面まで銅膜を
塩化銅膜に反応させ、基板加熱により塩化銅膜の温度を
上げた後、塩化銅膜をエッチバックすることにより、溝
に埋め込まれた銅膜が配線となる。
【０００８】
実施例１ 次に本発明について図面を用いて説明する。図１（ａ）
〜（ｄ）は、本発明の一実施例を説明するための工程順
に示した半導体チップの断面図である。
〜（ｄ）は、本発明の一実施例を説明するための工程順
に示した半導体チップの断面図である。
【０００９】まず図１（ａ）に示すように、シリコン基
板１を熱酸化して厚さ約５００ｎｍのＳｉＯ2 膜を形成
したのちリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ法）に
より、所望の位置に配線となる溝を形成する。
板１を熱酸化して厚さ約５００ｎｍのＳｉＯ2 膜を形成
したのちリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ法）に
より、所望の位置に配線となる溝を形成する。
【００１０】次に図１（ｂ）に示すように、フォトレジ
スト膜３を剥離したあとスパッタ法または蒸着法または
ＣＶＤ法の何れかを用いて全面に銅膜４を堆積して溝を
埋め込む。
スト膜３を剥離したあとスパッタ法または蒸着法または
ＣＶＤ法の何れかを用いて全面に銅膜４を堆積して溝を
埋め込む。
【００１１】次に図１（ｃ）に示すように、銅膜４を室
温で塩素プラズマに曝して銅膜４と反応させる。反応さ
せる膜厚は、反応生成物である塩化銅膜５がＳｉＯ2 膜
２の表面まで反応するように塩素プラズマへの暴露時間
を調節する。
温で塩素プラズマに曝して銅膜４と反応させる。反応さ
せる膜厚は、反応生成物である塩化銅膜５がＳｉＯ2 膜
２の表面まで反応するように塩素プラズマへの暴露時間
を調節する。
【００１２】次に図１（ｄ）に示すように、反応させた
塩化銅膜５を大気に曝すことなくシリコン基板１をアッ
シングチャンバーに搬送し加熱を行なう。シリコン基板
１の加熱後、再びエッチングチャンバーにシリコン基板
を搬送し酸素ガスまたはアルゴンなどの希ガスプラズマ
を用いてエッチングを行い塩化銅膜５のエッチバックを
行ない、銅配線６を形成する。
塩化銅膜５を大気に曝すことなくシリコン基板１をアッ
シングチャンバーに搬送し加熱を行なう。シリコン基板
１の加熱後、再びエッチングチャンバーにシリコン基板
を搬送し酸素ガスまたはアルゴンなどの希ガスプラズマ
を用いてエッチングを行い塩化銅膜５のエッチバックを
行ない、銅配線６を形成する。
【００１３】このように本実施例によれば、ＳｉＯ2 膜
２に形成した溝に銅膜を埋め込み反応させた塩化銅膜５
をエッチバックにより銅配線６を形成するため、従来の
ように銅膜３の微細加工を必要としない。
２に形成した溝に銅膜を埋め込み反応させた塩化銅膜５
をエッチバックにより銅配線６を形成するため、従来の
ように銅膜３の微細加工を必要としない。
【００１４】実施例２ 次に本発明について図面を用いて説明する。図２（ａ）
〜（ｄ）は、本発明の一実施例を説明するための工程順
に示した半導体チップの断面図である。
〜（ｄ）は、本発明の一実施例を説明するための工程順
に示した半導体チップの断面図である。
【００１５】まず図２（ａ）に示すように、シリコン基
板１を熱酸化して厚さ約５００ｎｍのＳｉＯ2 膜２を形
成したのちリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）法
により、所望の位置に配線となる溝を形成する。
板１を熱酸化して厚さ約５００ｎｍのＳｉＯ2 膜２を形
成したのちリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）法
により、所望の位置に配線となる溝を形成する。
【００１６】次に図２（ｂ）に示すように、フォトレジ
スト膜３を剥離したあとスパッタ法により全面に窒化チ
タン膜７を成膜したのちスパッタ法または蒸着法または
ＣＶＤ法の何れかを用いて全面に銅膜４を堆積して溝を
埋め込む。
スト膜３を剥離したあとスパッタ法により全面に窒化チ
タン膜７を成膜したのちスパッタ法または蒸着法または
ＣＶＤ法の何れかを用いて全面に銅膜４を堆積して溝を
埋め込む。
【００１７】次に図２（ｃ）に示すように、銅膜４を室
温で塩素プラズマに曝して銅膜４と反応させる。反応さ
せる膜厚は、反応生成物である塩化銅膜５が窒化チタン
膜７の表面まで反応するように塩素プラズマへの暴露時
間を調節する。
温で塩素プラズマに曝して銅膜４と反応させる。反応さ
せる膜厚は、反応生成物である塩化銅膜５が窒化チタン
膜７の表面まで反応するように塩素プラズマへの暴露時
間を調節する。
【００１８】次に図２（ｄ）に示すように、反応させた
塩化銅膜５を大気に曝すことなくシリコン基板１をアッ
シングチャンバーに搬送し加熱を行なう。シリコン基板
１の加熱後、再びエッチングチャンバーにシリコン基板
を搬送し酸素ガスまたは希ガスプラズマを用いてエッチ
ングを行い塩化銅膜５のエッチバックを行なう。次いで
表面に露呈した窒化チタン膜７をフッ素プラズマを用い
てエッチバックを行い銅配線６を形成する。
塩化銅膜５を大気に曝すことなくシリコン基板１をアッ
シングチャンバーに搬送し加熱を行なう。シリコン基板
１の加熱後、再びエッチングチャンバーにシリコン基板
を搬送し酸素ガスまたは希ガスプラズマを用いてエッチ
ングを行い塩化銅膜５のエッチバックを行なう。次いで
表面に露呈した窒化チタン膜７をフッ素プラズマを用い
てエッチバックを行い銅配線６を形成する。
【００１９】このように本実施例によれば、ＳｉＯ2 膜
に形成した溝に銅膜を埋め込み反応させた塩化銅膜５を
エッチバックにより銅配線６を形成するため、従来のよ
うに銅膜３の微細加工を必要としない。
に形成した溝に銅膜を埋め込み反応させた塩化銅膜５を
エッチバックにより銅配線６を形成するため、従来のよ
うに銅膜３の微細加工を必要としない。
【００２０】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
所望の位置に加工された溝に銅膜を埋め込み、溝以外の
銅膜を塩化銅膜に反応させエッチバックすることで、銅
膜の微細加工を行なうことなく銅配線を形成することが
できる。このため半導体集積回路の製造プロゼスに用い
ることにより、製造プロセスの簡略化が可能になるばか
りでなく、製造プロセスの確実性・信頼性を向上させる
ことができるとともに、デバイス特性の向上に大きく寄
与できる効果を有するものである。
所望の位置に加工された溝に銅膜を埋め込み、溝以外の
銅膜を塩化銅膜に反応させエッチバックすることで、銅
膜の微細加工を行なうことなく銅配線を形成することが
できる。このため半導体集積回路の製造プロゼスに用い
ることにより、製造プロセスの簡略化が可能になるばか
りでなく、製造プロセスの確実性・信頼性を向上させる
ことができるとともに、デバイス特性の向上に大きく寄
与できる効果を有するものである。
【図１】本発明の一実施例を説明するための工程順に示
した半導体チップの断面図。
した半導体チップの断面図。
【図２】本発明の一実施例を説明するための工程順に示
した半導体チップの断面図。
した半導体チップの断面図。
１ シリコン基板 ２ ＳｉＯ2 膜 ３ フォトレジスト膜 ４ 銅膜 ５ 塩化銅膜 ６ 銅配線 ７ 窒化チタン膜
Claims (1)
- 【請求項１】 基板上に層間絶縁膜を形成したのち配線
が形成される溝を形成する工程と、この溝内に銅膜を埋
め込んだ後、塩素を用いたプラズマ中に前記銅膜を曝し
て塩化銅膜を形成する工程と、外気に出すことなく塩化
銅膜を加熱する工程と、加熱後及びエッチングチャンバ
ー内で塩化銅膜のエッチングを行ない銅配線を形成する
工程とを備えたことを特徴とする銅配線の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32498793A JPH07183299A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 銅配線の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32498793A JPH07183299A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 銅配線の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07183299A true JPH07183299A (ja) | 1995-07-21 |
Family
ID=18171871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32498793A Pending JPH07183299A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 銅配線の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07183299A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100459947B1 (ko) * | 1997-12-30 | 2005-02-03 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자의금속배선형성방법 |
| JP2007520079A (ja) * | 2004-01-30 | 2007-07-19 | ラム リサーチ コーポレーション | 動的な液体メニスカスを用いたストレスフリーのエッチング処理 |
| JP2007533116A (ja) * | 2003-03-14 | 2007-11-15 | ラム リサーチ コーポレーション | 改良されたグローバルデュアルダマシン平坦化のためのシステム、方法、及び装置 |
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| JPH01283936A (ja) * | 1988-05-11 | 1989-11-15 | Hitachi Ltd | 表面処理方法および装置 |
| JPH02114639A (ja) * | 1988-10-25 | 1990-04-26 | Seiko Epson Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1993
- 1993-12-22 JP JP32498793A patent/JPH07183299A/ja active Pending
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