JPH0786285A - 配線パターンおよびその形成方法 - Google Patents
配線パターンおよびその形成方法Info
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- JPH0786285A JPH0786285A JP25256293A JP25256293A JPH0786285A JP H0786285 A JPH0786285 A JP H0786285A JP 25256293 A JP25256293 A JP 25256293A JP 25256293 A JP25256293 A JP 25256293A JP H0786285 A JPH0786285 A JP H0786285A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、エッチング中に、形成される銅系
金属パターンの抵抗を高めることなく、その側壁に金属
窒化物からなる側壁保護膜を形成し、その側壁保護膜で
酸化防止膜の形成を図る。 【構成】 配線パターン１は、銅系金属パターン１１と
その側壁に設けた金属窒化膜または金属窒化酸化膜から
なる酸化防止膜１２とで構成される。その形成方法は、
ガス状の金属塩化物と窒素系ガスと塩素系ガスとを含む
エッチングガスを用いて銅系金属層をエッチングする際
に、当該銅系金属層で形成される銅系金属パターン１１
の側壁に金属窒化物を堆積しながら、当該銅系金属層を
エッチングする。そして窒化処理を行って、側壁保護膜
の金属窒化物を当該窒化処理前よりも緻密な金属窒化物
に改質する。
金属パターンの抵抗を高めることなく、その側壁に金属
窒化物からなる側壁保護膜を形成し、その側壁保護膜で
酸化防止膜の形成を図る。 【構成】 配線パターン１は、銅系金属パターン１１と
その側壁に設けた金属窒化膜または金属窒化酸化膜から
なる酸化防止膜１２とで構成される。その形成方法は、
ガス状の金属塩化物と窒素系ガスと塩素系ガスとを含む
エッチングガスを用いて銅系金属層をエッチングする際
に、当該銅系金属層で形成される銅系金属パターン１１
の側壁に金属窒化物を堆積しながら、当該銅系金属層を
エッチングする。そして窒化処理を行って、側壁保護膜
の金属窒化物を当該窒化処理前よりも緻密な金属窒化物
に改質する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の配線また
は電極を形成するのに用いられる配線パターンおよびそ
の形成方法に関するものである。
は電極を形成するのに用いられる配線パターンおよびそ
の形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＵＬＳＩの配線材料および接続孔の埋め
込み材料として、アルミニウム系金属よりも低抵抗かつ
エレクトロマイグレーション耐性が高い銅配線材料が注
目されている。銅配線を実用化するには、銅配線を形成
するための銅層のエッチングと酸化防止とが重要な課題
になっている。
込み材料として、アルミニウム系金属よりも低抵抗かつ
エレクトロマイグレーション耐性が高い銅配線材料が注
目されている。銅配線を実用化するには、銅配線を形成
するための銅層のエッチングと酸化防止とが重要な課題
になっている。
【０００３】銅層のエッチングでは、ハロゲン〔例え
ば、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）および
ヨウ素（Ｉ）のうちの少なくとも１種〕を含んだエッチ
ングガスを用いるが、通常、エッチングによって生成さ
れる銅のハロゲン化物の中で蒸気圧が高い銅の塩化物
（ＣｕＣｌX ）を生成する塩素がエッチングガスに用い
られる。
ば、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）および
ヨウ素（Ｉ）のうちの少なくとも１種〕を含んだエッチ
ングガスを用いるが、通常、エッチングによって生成さ
れる銅のハロゲン化物の中で蒸気圧が高い銅の塩化物
（ＣｕＣｌX ）を生成する塩素がエッチングガスに用い
られる。
【０００４】特に四塩化シリコン（ＳｉＣｌ4 ）と塩素
（Ｃｌ2 ）と窒素（Ｎ2 ）とアンモニア（ＮＨ3 ）との
混合ガスを用いることによって、エッチング中に形成さ
れる銅パターンの側壁に窒化シリコン膜からなる側壁保
護膜が形成される。このため、銅パターンのサイドエッ
チングが抑制されるので、異方性に優れた銅パターンが
形成される。
（Ｃｌ2 ）と窒素（Ｎ2 ）とアンモニア（ＮＨ3 ）との
混合ガスを用いることによって、エッチング中に形成さ
れる銅パターンの側壁に窒化シリコン膜からなる側壁保
護膜が形成される。このため、銅パターンのサイドエッ
チングが抑制されるので、異方性に優れた銅パターンが
形成される。
【０００５】銅パターンの酸化を防止する方法として
は、予め、銅層を成膜する際に、当該銅層中にチタン、
アルミニウム等の不純物を添加する。このように、不純
物を添加した銅層で銅パターンを形成した後、熱処理を
行うことによって、銅パターンの表面にチタンまたはア
ルミニウムを析出させる。そして、窒化チタンまたは酸
化アルミニウムからなる酸化防止膜を形成する方法が提
案されている。
は、予め、銅層を成膜する際に、当該銅層中にチタン、
アルミニウム等の不純物を添加する。このように、不純
物を添加した銅層で銅パターンを形成した後、熱処理を
行うことによって、銅パターンの表面にチタンまたはア
ルミニウムを析出させる。そして、窒化チタンまたは酸
化アルミニウムからなる酸化防止膜を形成する方法が提
案されている。
【０００６】また銅の酸化層を水素アニール処理によっ
て還元する方法も提案されている。すなわち、銅の酸化
層の酸素と水素とを反応させてＨ2 Ｏを生成する方法で
ある。
て還元する方法も提案されている。すなわち、銅の酸化
層の酸素と水素とを反応させてＨ2 Ｏを生成する方法で
ある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、窒化シ
リコン膜を側壁保護膜に用いた場合には、窒化シリコン
中のシリコンが銅配線中に侵入して銅配線の抵抗を高め
る。また窒化シリコン膜を通して酸素が銅配線中に侵入
するため、銅配線が酸化される。これによっても銅配線
の抵抗を高める。
リコン膜を側壁保護膜に用いた場合には、窒化シリコン
中のシリコンが銅配線中に侵入して銅配線の抵抗を高め
る。また窒化シリコン膜を通して酸素が銅配線中に侵入
するため、銅配線が酸化される。これによっても銅配線
の抵抗を高める。
【０００８】上記形成方法では、銅層中にチタンまたは
アルミニウムが添加されているため、その銅層で形成し
た銅配線は、純粋な銅層で形成した銅配線よりも抵抗が
高くなる。
アルミニウムが添加されているため、その銅層で形成し
た銅配線は、純粋な銅層で形成した銅配線よりも抵抗が
高くなる。
【０００９】また銅の酸化層を水素アニール処理によっ
て還元する方法は、銅の酸化層が薄い場合には有効であ
るが、酸化層が厚い場合には酸化層を全て還元すること
が困難である。たとえ還元できたとしても銅層中に存在
していた酸素が抜けた部分にボイドが残るため、水素ア
ニール処理前よりも配線抵抗が高くなる。
て還元する方法は、銅の酸化層が薄い場合には有効であ
るが、酸化層が厚い場合には酸化層を全て還元すること
が困難である。たとえ還元できたとしても銅層中に存在
していた酸素が抜けた部分にボイドが残るため、水素ア
ニール処理前よりも配線抵抗が高くなる。
【００１０】本発明は、抵抗を上昇させることなく、銅
配線、銅電極等を含む銅パターンに酸化防止層を形成し
た配線パターンおよびその形成方法を提供することを目
的とする。
配線、銅電極等を含む銅パターンに酸化防止層を形成し
た配線パターンおよびその形成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】本発明は、上記目的を達
成するためになされた配線パターンおよびその形成方法
である。すなわち、配線パターンとしては、銅系金属パ
ターンとその側壁に設けた金属窒化膜または金属窒化酸
化膜からなる酸化防止膜とで構成されているものであ
る。
成するためになされた配線パターンおよびその形成方法
である。すなわち、配線パターンとしては、銅系金属パ
ターンとその側壁に設けた金属窒化膜または金属窒化酸
化膜からなる酸化防止膜とで構成されているものであ
る。
【００１２】その形成方法としては、ガス状の金属塩化
物と窒素系ガスと塩素系ガスとを含むエッチングガスを
用いて銅系金属層をエッチングする際に、当該銅系金属
層で形成される銅系金属パターンの側壁に金属窒化物を
堆積しながら、当該銅系金属層をエッチングする。上記
ガス状の金属塩化物は、アルミニウム塩化物、チタン塩
化物、ジルコニウム塩化物、モリブデン塩化物、タンタ
ル塩化物およびタングステン塩化物のうちの少なくとも
一つからなる。
物と窒素系ガスと塩素系ガスとを含むエッチングガスを
用いて銅系金属層をエッチングする際に、当該銅系金属
層で形成される銅系金属パターンの側壁に金属窒化物を
堆積しながら、当該銅系金属層をエッチングする。上記
ガス状の金属塩化物は、アルミニウム塩化物、チタン塩
化物、ジルコニウム塩化物、モリブデン塩化物、タンタ
ル塩化物およびタングステン塩化物のうちの少なくとも
一つからなる。
【００１３】上記銅系金属層のエッチングが終了した
後、酸素を含む雰囲気にさらすことによって、側壁に堆
積した金属窒化物からなる側壁保護膜を金属窒化酸化物
に改質して、酸化防止膜を形成する。
後、酸素を含む雰囲気にさらすことによって、側壁に堆
積した金属窒化物からなる側壁保護膜を金属窒化酸化物
に改質して、酸化防止膜を形成する。
【００１４】上記エッチング処理を行った後、窒化処理
で、側壁に堆積した金属窒化物からなる側壁保護膜を窒
化処理前の当該金属窒化物よりも緻密な金属窒化物に改
質して、酸化防止膜を形成する。
で、側壁に堆積した金属窒化物からなる側壁保護膜を窒
化処理前の当該金属窒化物よりも緻密な金属窒化物に改
質して、酸化防止膜を形成する。
【００１５】上記エッチングに用いた酸化シリコン、窒
化シリコン、炭化シリコンまたは窒化酸化シリコンから
なるエッチングマスクをウェットエッチング処理で除去
するか、もしくは層間絶縁膜の一部分として用いる。
化シリコン、炭化シリコンまたは窒化酸化シリコンから
なるエッチングマスクをウェットエッチング処理で除去
するか、もしくは層間絶縁膜の一部分として用いる。
【００１６】
【作用】上記配線パターンでは、銅系金属パターンの側
壁に金属窒化膜または金属窒化酸化膜からなる酸化防止
膜が形成されていることから、銅系金属パターンは酸化
が防止される。
壁に金属窒化膜または金属窒化酸化膜からなる酸化防止
膜が形成されていることから、銅系金属パターンは酸化
が防止される。
【００１７】上記形成方法では、ガス状の金属塩化物と
窒素系ガスと塩素系ガスとを含むエッチングガスを用い
て銅系金属層をエッチングする際に、当該銅系金属層で
形成される銅系金属パターンの側壁に金属窒化物を堆積
しながら、当該銅系金属層をエッチングすることから、
エッチングで形成された銅系金属パターンの側壁には側
壁保護膜が形成される。
窒素系ガスと塩素系ガスとを含むエッチングガスを用い
て銅系金属層をエッチングする際に、当該銅系金属層で
形成される銅系金属パターンの側壁に金属窒化物を堆積
しながら、当該銅系金属層をエッチングすることから、
エッチングで形成された銅系金属パターンの側壁には側
壁保護膜が形成される。
【００１８】上記ガス状の金属塩化物としては、アルミ
ニウム塩化物、チタン塩化物、ジルコニウム塩化物、モ
リブデン塩化物、タンタル塩化物およびタングステン塩
化物のうちの少なくとも一つを用いることから、２００
℃〜３５０℃程度の温度で、上記各金属塩化物は金属と
塩素（Ｃｌ2 ）とに解離される。したがって、エッチン
グマスクには、解離温度に耐えるシリコン系の無機質マ
スクが用いられる。そして上記解離によって生成された
金属と窒素系ガスの窒素とが反応して、金属窒化物が生
成される。そして、形成される銅系金属パターンの側壁
に金属窒化物が堆積して、上記側壁保護膜を形成する。
ニウム塩化物、チタン塩化物、ジルコニウム塩化物、モ
リブデン塩化物、タンタル塩化物およびタングステン塩
化物のうちの少なくとも一つを用いることから、２００
℃〜３５０℃程度の温度で、上記各金属塩化物は金属と
塩素（Ｃｌ2 ）とに解離される。したがって、エッチン
グマスクには、解離温度に耐えるシリコン系の無機質マ
スクが用いられる。そして上記解離によって生成された
金属と窒素系ガスの窒素とが反応して、金属窒化物が生
成される。そして、形成される銅系金属パターンの側壁
に金属窒化物が堆積して、上記側壁保護膜を形成する。
【００１９】上記銅系金属層のエッチングが終了した
後、酸素を含む雰囲気にさらすことによって、側壁に堆
積した金属窒化物を金属窒化酸化物に改質する。このこ
とから、例えば、ガス状のアルミニウム塩化物、ガス状
のチタン塩化物またはガス状のジルコニウム塩化物を用
いてエッチングを行った場合には、側壁保護膜は窒化酸
化アルミニウム、窒化酸化チタンまたは窒化酸化ジルコ
ニウムになる。アルミニウムの酸化物、チタンの酸化物
およびジルコニウムの酸化物は、銅の酸化物よりも生成
自由エネルギーが負の値側に大きいので、安定な酸化防
止膜になる。
後、酸素を含む雰囲気にさらすことによって、側壁に堆
積した金属窒化物を金属窒化酸化物に改質する。このこ
とから、例えば、ガス状のアルミニウム塩化物、ガス状
のチタン塩化物またはガス状のジルコニウム塩化物を用
いてエッチングを行った場合には、側壁保護膜は窒化酸
化アルミニウム、窒化酸化チタンまたは窒化酸化ジルコ
ニウムになる。アルミニウムの酸化物、チタンの酸化物
およびジルコニウムの酸化物は、銅の酸化物よりも生成
自由エネルギーが負の値側に大きいので、安定な酸化防
止膜になる。
【００２０】上記エッチング処理を行った後、窒化処理
で、側壁に堆積した金属窒化物を窒化処理前より緻密な
金属窒化物に改質することから、側壁保護膜は、緻密な
金属窒化膜になるので、酸化防止膜にもなる。
で、側壁に堆積した金属窒化物を窒化処理前より緻密な
金属窒化物に改質することから、側壁保護膜は、緻密な
金属窒化膜になるので、酸化防止膜にもなる。
【００２１】上記エッチングに用いた酸化シリコン、窒
化シリコン、炭化シリコンまたは窒化酸化シリコンから
なるエッチングマスクをウェットエッチング処理で除去
することから、形成された側壁保護膜は酸化系の膜に変
質しない。上記エッチングマスクを層間絶縁膜の一部分
として用いたことから、エッチングマスクの除去工程が
省略される。
化シリコン、炭化シリコンまたは窒化酸化シリコンから
なるエッチングマスクをウェットエッチング処理で除去
することから、形成された側壁保護膜は酸化系の膜に変
質しない。上記エッチングマスクを層間絶縁膜の一部分
として用いたことから、エッチングマスクの除去工程が
省略される。
【００２２】
【実施例】本発明の実施例を図１の概略断面図で説明す
る。
る。
【００２３】図１に示すように、配線パターン１は基板
２１上に形成されていて、基本的には銅系金属パターン
１１とその側壁に設けた金属窒化膜または金属窒化酸化
膜からなる酸化防止膜１２とで構成されている。
２１上に形成されていて、基本的には銅系金属パターン
１１とその側壁に設けた金属窒化膜または金属窒化酸化
膜からなる酸化防止膜１２とで構成されている。
【００２４】通常、当該図に示したように、銅系金属パ
ターン１１の下面側には、窒化チタン（ＴｉＮ）からな
るバリアメタル層１３が形成されている。また銅系金属
パターン１１の上面側には、窒化チタン（ＴｉＮ）から
なる反射防止層１４が形成されている。したがって、上
記酸化防止膜１２は、バリアメタル層１３および反射防
止層１４の側壁に形成される。
ターン１１の下面側には、窒化チタン（ＴｉＮ）からな
るバリアメタル層１３が形成されている。また銅系金属
パターン１１の上面側には、窒化チタン（ＴｉＮ）から
なる反射防止層１４が形成されている。したがって、上
記酸化防止膜１２は、バリアメタル層１３および反射防
止層１４の側壁に形成される。
【００２５】そして上記銅系金属パターン１１は、純銅
からなることが望ましい。上記金属窒化膜は、アルミニ
ウム窒化物（ＡｌＮX ）、チタン窒化物（ＴｉＮX ）、
ジルコニウム窒化物（ＺｒＮX ）、モリブデン窒化物
（ＭｏＮX ）、タンタル窒化物（ＴａＮX ）またはタン
グステン窒化物（ＷＮX ）からなる。また上記金属窒化
酸化膜は、アルミニウム窒化酸化物（ＡｌＯX ＮY ）、
チタン窒化酸化物（ＴｉＯX ＮY ）またはジルコニウム
窒化酸化物（ＺｒＯX ＮY ）からなる。
からなることが望ましい。上記金属窒化膜は、アルミニ
ウム窒化物（ＡｌＮX ）、チタン窒化物（ＴｉＮX ）、
ジルコニウム窒化物（ＺｒＮX ）、モリブデン窒化物
（ＭｏＮX ）、タンタル窒化物（ＴａＮX ）またはタン
グステン窒化物（ＷＮX ）からなる。また上記金属窒化
酸化膜は、アルミニウム窒化酸化物（ＡｌＯX ＮY ）、
チタン窒化酸化物（ＴｉＯX ＮY ）またはジルコニウム
窒化酸化物（ＺｒＯX ＮY ）からなる。
【００２６】上記説明における配線パターン１の概念に
は、通常の配線の他に、電極、特性試験用パッド、ボン
ディングパッド等、銅系金属パターンで形成可能なパタ
ーンの全てを含む。そして上記配線パターン１は、ＲＡ
Ｍ、ＲＯＭ等のメモリ製品、ロジック製品、ゲートアレ
イ等の半導体装置、薄膜磁気ヘッド、薄膜コイル、薄膜
インダクタ等の電子装置に適用することが可能である。
は、通常の配線の他に、電極、特性試験用パッド、ボン
ディングパッド等、銅系金属パターンで形成可能なパタ
ーンの全てを含む。そして上記配線パターン１は、ＲＡ
Ｍ、ＲＯＭ等のメモリ製品、ロジック製品、ゲートアレ
イ等の半導体装置、薄膜磁気ヘッド、薄膜コイル、薄膜
インダクタ等の電子装置に適用することが可能である。
【００２７】上記配線パターン１では、銅系金属パター
ン１１の側壁に金属窒化膜または金属窒化酸化膜からな
る酸化防止膜１２が形成されていることから、酸化防止
膜１２によって銅系金属パターンは酸化から守られる。
ン１１の側壁に金属窒化膜または金属窒化酸化膜からな
る酸化防止膜１２が形成されていることから、酸化防止
膜１２によって銅系金属パターンは酸化から守られる。
【００２８】次に上記配線パターンの形成方法を、図２
の形成工程図で説明する。
の形成工程図で説明する。
【００２９】図２の（１）に示すように、基板２１上に
は、窒化チタン（ＴｉＮ）からなるバリアメタル層１３
が、例えば３０ｎｍ〜１００ｎｍの膜厚に形成されてい
る。さらにその上面には、スパッタ法またはＣＶＤ法で
成膜された純銅からなる銅系金属層２２が成膜されてい
る。さらに銅系金属層２２の上面には、窒化チタン（Ｔ
ｉＮ）からなる反射防止層１４が、例えば３０ｎｍ〜１
００ｎｍの膜厚に形成されている。
は、窒化チタン（ＴｉＮ）からなるバリアメタル層１３
が、例えば３０ｎｍ〜１００ｎｍの膜厚に形成されてい
る。さらにその上面には、スパッタ法またはＣＶＤ法で
成膜された純銅からなる銅系金属層２２が成膜されてい
る。さらに銅系金属層２２の上面には、窒化チタン（Ｔ
ｉＮ）からなる反射防止層１４が、例えば３０ｎｍ〜１
００ｎｍの膜厚に形成されている。
【００３０】次いで図２の（２）に示すように、通常の
エッチングマスクの形成方法によって、反射防止層１４
上の所定の位置にエッチングマスク１５を形成する。上
記エッチングマスク１５は、ＣＶＤ法で上記反射防止層
１４上にシリコン系膜（例えば酸化シリコン、窒化シリ
コン、窒化酸化シリコンまたは炭化シリコンからなる
膜）を形成した後、リソグラフィー技術とエッチングと
によって、当該シリコン系膜からなるエッチングマスク
１５を形成する。
エッチングマスクの形成方法によって、反射防止層１４
上の所定の位置にエッチングマスク１５を形成する。上
記エッチングマスク１５は、ＣＶＤ法で上記反射防止層
１４上にシリコン系膜（例えば酸化シリコン、窒化シリ
コン、窒化酸化シリコンまたは炭化シリコンからなる
膜）を形成した後、リソグラフィー技術とエッチングと
によって、当該シリコン系膜からなるエッチングマスク
１５を形成する。
【００３１】次いで、ガス状の金属塩化物と窒素系ガス
と塩素系ガスとを含むエッチングガスを用いて、反射防
止層１４、銅系金属層２２、バリアメタル層１３のエッ
チングを行う。
と塩素系ガスとを含むエッチングガスを用いて、反射防
止層１４、銅系金属層２２、バリアメタル層１３のエッ
チングを行う。
【００３２】上記ガス状の金属塩化物には、アルミニウ
ム塩化物（ＡｌＣｌX ）、チタン塩化物（ＴｉＣ
ｌX ）、ジルコニウム塩化物（ＺｒＣｌX ）、モリブデ
ン塩化物（ＭｏＣｌX ）、タンタル塩化物（ＴａＣ
ｌX ）およびタングステン塩化物（ＷＣｌX ）のうちの
少なくとも１種を含むガスを用いる。窒素系ガスには、
例えばアンモニア（ＮＨ3 ）と窒素（Ｎ2 ）とを用い
る。塩素系ガスには、例えば塩素（Ｃｌ2 ）を用いる。
ム塩化物（ＡｌＣｌX ）、チタン塩化物（ＴｉＣ
ｌX ）、ジルコニウム塩化物（ＺｒＣｌX ）、モリブデ
ン塩化物（ＭｏＣｌX ）、タンタル塩化物（ＴａＣ
ｌX ）およびタングステン塩化物（ＷＣｌX ）のうちの
少なくとも１種を含むガスを用いる。窒素系ガスには、
例えばアンモニア（ＮＨ3 ）と窒素（Ｎ2 ）とを用い
る。塩素系ガスには、例えば塩素（Ｃｌ2 ）を用いる。
【００３３】上記エッチングの条件としては、一例とし
て、流量が２０ｓｃｃｍ〜５０ｓｃｃｍの塩素と、流量
が１０ｓｃｃｍ〜５０ｓｃｃｍの上記ガス状の金属塩化
物と、流量が５ｓｃｃｍ〜２０ｓｃｃｍのアンモニア
と、流量が１０ｓｃｃｍ〜１００ｓｃｃｍの窒素との混
合ガスを用いる。各ガスの流量は上記に示した範囲内で
適宜選択される。またエッチング雰囲気の圧力を１Ｐａ
〜５Ｐａ程度、エッチング雰囲気の温度を２００℃〜３
５０℃、ＲＦパワーを５０Ｗ〜３００Ｗに設定する。上
記温度は、少なくとも上記金属塩化物がガス状態を保つ
温度であればよい。
て、流量が２０ｓｃｃｍ〜５０ｓｃｃｍの塩素と、流量
が１０ｓｃｃｍ〜５０ｓｃｃｍの上記ガス状の金属塩化
物と、流量が５ｓｃｃｍ〜２０ｓｃｃｍのアンモニア
と、流量が１０ｓｃｃｍ〜１００ｓｃｃｍの窒素との混
合ガスを用いる。各ガスの流量は上記に示した範囲内で
適宜選択される。またエッチング雰囲気の圧力を１Ｐａ
〜５Ｐａ程度、エッチング雰囲気の温度を２００℃〜３
５０℃、ＲＦパワーを５０Ｗ〜３００Ｗに設定する。上
記温度は、少なくとも上記金属塩化物がガス状態を保つ
温度であればよい。
【００３４】当該エッチングでは、金属塩化物（ＭＣｌ
X ）がアンモニア（ＮＨ3 ）と反応して、金属窒化物
（ＭＮX ）を生成する。そして当該銅系金属層２２のエ
ッチングが進行するにつれて、形成される銅系金属パタ
ーン１１の側壁には上記金属窒化物が堆積されて側壁保
護膜２３が形成される。このときの反応は、以下のよう
になる。
X ）がアンモニア（ＮＨ3 ）と反応して、金属窒化物
（ＭＮX ）を生成する。そして当該銅系金属層２２のエ
ッチングが進行するにつれて、形成される銅系金属パタ
ーン１１の側壁には上記金属窒化物が堆積されて側壁保
護膜２３が形成される。このときの反応は、以下のよう
になる。
【００３５】
【数１】 ＭＣｌX ＋ＮＨ3 →ＭＮX ＋ＨＣｌ＋Ｃｌラジカル・・・（１）
【００３６】そして側壁に堆積された金属窒化物の側壁
保護膜２３によって、塩素ラジカルＣｌ＊による銅系金
属パターン１１へのサイドアタックが防止される。
保護膜２３によって、塩素ラジカルＣｌ＊による銅系金
属パターン１１へのサイドアタックが防止される。
【００３７】そして図２の（３）に示すように、反射防
止層１４、銅系金属パターン１１、バリアメタル層１３
の各側壁には堆積した金属窒化物からなる側壁保護膜２
３が形成される。
止層１４、銅系金属パターン１１、バリアメタル層１３
の各側壁には堆積した金属窒化物からなる側壁保護膜２
３が形成される。
【００３８】上記形成方法では、ガス状の金属塩化物と
窒素系ガスと塩素系ガスとを含むエッチングガスを用い
て銅系金属層２２をエッチングする際に、当該銅系金属
層２２で形成される銅系金属パターン１１の側壁に金属
窒化物を堆積しながら、当該銅系金属層２２をエッチン
グすることから、エッチングで形成された銅系金属パタ
ーン１１の側壁には側壁保護膜２３が形成される。
窒素系ガスと塩素系ガスとを含むエッチングガスを用い
て銅系金属層２２をエッチングする際に、当該銅系金属
層２２で形成される銅系金属パターン１１の側壁に金属
窒化物を堆積しながら、当該銅系金属層２２をエッチン
グすることから、エッチングで形成された銅系金属パタ
ーン１１の側壁には側壁保護膜２３が形成される。
【００３９】その際、上記ガス状の金属塩化物には、ア
ルミニウム塩化物（ＡｌＣｌX ）、チタン塩化物（Ｔｉ
ＣｌX ）、ジルコニウム塩化物（ＺｒＣｌX ）、モリブ
デン塩化物（ＭｏＣｌX ）、タンタル塩化物（ＴａＣｌ
X ）およびタングステン塩化物（ＷＣｌX ）のうちの少
なくとも一つを用いることから、２００℃〜３５０℃程
度の温度で、上記各金属塩化物は金属と塩素（Ｃｌ2 ）
とに解離される。したがって、エッチングマスク１５に
は、耐熱性を有するシリコン系の無機質マスクが用いら
れる。そして上記解離して生成された金属と窒素系ガス
の窒素とが反応して、金属窒化物が生成され、それが形
成される銅系金属パターンの側壁に堆積して側壁保護膜
２３になる。
ルミニウム塩化物（ＡｌＣｌX ）、チタン塩化物（Ｔｉ
ＣｌX ）、ジルコニウム塩化物（ＺｒＣｌX ）、モリブ
デン塩化物（ＭｏＣｌX ）、タンタル塩化物（ＴａＣｌ
X ）およびタングステン塩化物（ＷＣｌX ）のうちの少
なくとも一つを用いることから、２００℃〜３５０℃程
度の温度で、上記各金属塩化物は金属と塩素（Ｃｌ2 ）
とに解離される。したがって、エッチングマスク１５に
は、耐熱性を有するシリコン系の無機質マスクが用いら
れる。そして上記解離して生成された金属と窒素系ガス
の窒素とが反応して、金属窒化物が生成され、それが形
成される銅系金属パターンの側壁に堆積して側壁保護膜
２３になる。
【００４０】その後図３に示すように、窒化処理とし
て、アンモニア（ＮＨ3 ）と窒素（Ｎ2 ）との混合ガス
雰囲気、アンモニア（ＮＨ3 ）ガス雰囲気または窒素
（Ｎ2 ）ガス雰囲気で窒化アニール処理を行う。この窒
化アニール処理では、金属窒化物（ＭＮX ）からなる側
壁保護膜（２３）をさらに窒化して、安定な金属窒化物
（ＭＮX ）に改質する。このようにして、側壁保護膜
（２３）は酸化防止膜１２になる。
て、アンモニア（ＮＨ3 ）と窒素（Ｎ2 ）との混合ガス
雰囲気、アンモニア（ＮＨ3 ）ガス雰囲気または窒素
（Ｎ2 ）ガス雰囲気で窒化アニール処理を行う。この窒
化アニール処理では、金属窒化物（ＭＮX ）からなる側
壁保護膜（２３）をさらに窒化して、安定な金属窒化物
（ＭＮX ）に改質する。このようにして、側壁保護膜
（２３）は酸化防止膜１２になる。
【００４１】上記窒化処理では、側壁保護膜２３を改質
することで、窒化処理前の当該金属窒化物よりも緻密な
金属窒化物になるので、側壁保護膜（２３）は酸化防止
性能を有する。
することで、窒化処理前の当該金属窒化物よりも緻密な
金属窒化物になるので、側壁保護膜（２３）は酸化防止
性能を有する。
【００４２】もしくは、上記銅系金属層２２のエッチン
グでエッチングガスにアルミニウム塩化物、チタン塩化
物またはジルコニウム塩化物を用いた場合には、図４に
示すように、側壁保護膜２３はアルミニウム窒化物、チ
タン窒化物またはジルコニウム窒化物になる。このよう
な金属窒化物からなる側壁保護膜２３を酸素（Ｏ2 ）を
含む雰囲気にさらして、アルミニウム窒化酸化物（Ａｌ
ＯX ＮY ）、チタン窒化酸化物（ＴｉＯX ＮY ）または
ジルコニウム窒化酸化物（ＺｒＯX ＮY ）のような金属
窒化酸化物からなる酸化防止膜１２に改質する。上記酸
素（Ｏ2 ）を含む雰囲気としては、例えば大気がある。
グでエッチングガスにアルミニウム塩化物、チタン塩化
物またはジルコニウム塩化物を用いた場合には、図４に
示すように、側壁保護膜２３はアルミニウム窒化物、チ
タン窒化物またはジルコニウム窒化物になる。このよう
な金属窒化物からなる側壁保護膜２３を酸素（Ｏ2 ）を
含む雰囲気にさらして、アルミニウム窒化酸化物（Ａｌ
ＯX ＮY ）、チタン窒化酸化物（ＴｉＯX ＮY ）または
ジルコニウム窒化酸化物（ＺｒＯX ＮY ）のような金属
窒化酸化物からなる酸化防止膜１２に改質する。上記酸
素（Ｏ2 ）を含む雰囲気としては、例えば大気がある。
【００４３】一般にアルミニウムの酸化物、チタンの酸
化物およびジルコニウムの酸化物は、銅の酸化物よりも
生成自由エネルギーが負の値側に大きい。このため、生
成されたアルミニウム窒化酸化物（ＡｌＯX ＮY ）、チ
タン窒化酸化物（ＴｉＯX ＮY ）またはジルコニウム窒
化酸化物（ＺｒＯX ＮY ）は安定な酸化防止膜１２にな
る。
化物およびジルコニウムの酸化物は、銅の酸化物よりも
生成自由エネルギーが負の値側に大きい。このため、生
成されたアルミニウム窒化酸化物（ＡｌＯX ＮY ）、チ
タン窒化酸化物（ＴｉＯX ＮY ）またはジルコニウム窒
化酸化物（ＺｒＯX ＮY ）は安定な酸化防止膜１２にな
る。
【００４４】そして図５に示すように、エッチングマス
ク１５（２点鎖線で示す部分）の除去を行う。エッチン
グマスク１５は酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリ
コンまたは窒化酸化シリコンで形成されているので、ウ
ェットエッチング処理で当該エッチングマスク１５を除
去する。
ク１５（２点鎖線で示す部分）の除去を行う。エッチン
グマスク１５は酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリ
コンまたは窒化酸化シリコンで形成されているので、ウ
ェットエッチング処理で当該エッチングマスク１５を除
去する。
【００４５】上記ウェットエッチングでは、例えばフッ
酸またはリン酸を用いる。ただし、フッ酸は、チタン系
材料をエッチングするので、側壁保護膜２３がチタン系
材料で形成されている場合にはリン酸を用いる。またリ
ン酸はアルミニウム系材料をエッチングするので、側壁
保護膜２３がアルミニウム系材料で形成されている場合
にはフッ酸を用いる。
酸またはリン酸を用いる。ただし、フッ酸は、チタン系
材料をエッチングするので、側壁保護膜２３がチタン系
材料で形成されている場合にはリン酸を用いる。またリ
ン酸はアルミニウム系材料をエッチングするので、側壁
保護膜２３がアルミニウム系材料で形成されている場合
にはフッ酸を用いる。
【００４６】上記除去方法では、形成された側壁保護膜
２３を酸化系の膜に変質することなくエッチングマスク
１５は除去される。
２３を酸化系の膜に変質することなくエッチングマスク
１５は除去される。
【００４７】もしくは、エッチングマスク１５を除去し
ないで、それを層間絶縁膜の一部分に用いることも可能
である。
ないで、それを層間絶縁膜の一部分に用いることも可能
である。
【００４８】すなわち図６の（１）に示すように、例え
ばＣＶＤ法によって、エッチングマスク１５側の全面を
覆う状態に酸化シリコン膜３２を成膜する。その後、異
方性エッチングを行って、酸化シリコン膜３２の２点鎖
線で示す部分を除去して、残した酸化シリコン膜（３
２）で配線パターン１の側壁側にサイドウォール絶縁膜
３３を形成する。このとき、基板２１上やエッチングマ
スク１５上に酸化シリコン膜（３２）を残しても差し支
えない。
ばＣＶＤ法によって、エッチングマスク１５側の全面を
覆う状態に酸化シリコン膜３２を成膜する。その後、異
方性エッチングを行って、酸化シリコン膜３２の２点鎖
線で示す部分を除去して、残した酸化シリコン膜（３
２）で配線パターン１の側壁側にサイドウォール絶縁膜
３３を形成する。このとき、基板２１上やエッチングマ
スク１５上に酸化シリコン膜（３２）を残しても差し支
えない。
【００４９】そして図６の（２）に示すように、塗布技
術によって、配線パターン１側の全面を覆う状態にＳＯ
Ｇ（Spin on glass ）膜３４を形成する。その後熱処
理を行って、ＳＯＧ膜３４を安定化させる。上記の如く
に、エッチングマスク１５とサイドウォール絶縁膜３３
とＳＯＧ膜３４とからなる層間絶縁膜３１が形成され
る。
術によって、配線パターン１側の全面を覆う状態にＳＯ
Ｇ（Spin on glass ）膜３４を形成する。その後熱処
理を行って、ＳＯＧ膜３４を安定化させる。上記の如く
に、エッチングマスク１５とサイドウォール絶縁膜３３
とＳＯＧ膜３４とからなる層間絶縁膜３１が形成され
る。
【００５０】または、ＣＶＤ法によって、エッチングマ
スク１５側の全面を覆う状態に酸化シリコン膜３２を成
膜して、この酸化シリコン膜３２とエッチングマスク１
５とを層間絶縁膜３１とすることも可能である。上記層
間絶縁膜３１を形成する方法は一例であって、上記方法
に限定されることはなく、エッチングマスク１５を層間
絶縁膜３１に用いていれば、どのような方法であっても
よい。
スク１５側の全面を覆う状態に酸化シリコン膜３２を成
膜して、この酸化シリコン膜３２とエッチングマスク１
５とを層間絶縁膜３１とすることも可能である。上記層
間絶縁膜３１を形成する方法は一例であって、上記方法
に限定されることはなく、エッチングマスク１５を層間
絶縁膜３１に用いていれば、どのような方法であっても
よい。
【００５１】なお、上記実施例で説明した数値および数
値範囲は一例であって、その値に限定されることはな
い。
値範囲は一例であって、その値に限定されることはな
い。
【００５２】
【発明の効果】以上、説明したように本発明の配線パタ
ーンは、銅系金属パターンの側壁に金属窒化膜または金
属窒化酸化膜からなる酸化防止膜が形成されていること
から、酸化されない。したがって、配線の低抵抗化を図
ることが可能になる。
ーンは、銅系金属パターンの側壁に金属窒化膜または金
属窒化酸化膜からなる酸化防止膜が形成されていること
から、酸化されない。したがって、配線の低抵抗化を図
ることが可能になる。
【００５３】上記形成方法では、ガス状の金属塩化物と
窒素系ガスと塩素系ガスとを含むエッチングガスを用い
て銅系金属層をエッチングすることで、形成される銅系
金属パターンの側壁に金属窒化物を堆積しながら、当該
銅系金属層をエッチングする。このため、銅系金属パタ
ーンの側壁には側壁保護膜が形成されるので、エッチン
グ時の塩素ラジカルのサイドアタックから側壁を守るこ
とができる。したがって、異方性に優れたエッチング形
状を得ることが可能になる。
窒素系ガスと塩素系ガスとを含むエッチングガスを用い
て銅系金属層をエッチングすることで、形成される銅系
金属パターンの側壁に金属窒化物を堆積しながら、当該
銅系金属層をエッチングする。このため、銅系金属パタ
ーンの側壁には側壁保護膜が形成されるので、エッチン
グ時の塩素ラジカルのサイドアタックから側壁を守るこ
とができる。したがって、異方性に優れたエッチング形
状を得ることが可能になる。
【００５４】金属塩化物として、アルミニウム塩化物、
チタン塩化物、ジルコニウム塩化物、モリブデン塩化
物、タンタル塩化物およびタングステン塩化物のうちの
少なくとも一つを用いることから、２００℃〜３５０℃
程度の温度で、金属塩化物を金属と塩素（Ｃｌ2 ）とに
解離することができる。したがって、エッチングマスク
を解離温度に対応したシリコン系の無機材料で形成する
ことが可能になる。
チタン塩化物、ジルコニウム塩化物、モリブデン塩化
物、タンタル塩化物およびタングステン塩化物のうちの
少なくとも一つを用いることから、２００℃〜３５０℃
程度の温度で、金属塩化物を金属と塩素（Ｃｌ2 ）とに
解離することができる。したがって、エッチングマスク
を解離温度に対応したシリコン系の無機材料で形成する
ことが可能になる。
【００５５】酸素を含む雰囲気にさらすことで金属窒化
物を金属窒化酸化物に改質するので、側壁保護膜は金属
窒化酸化物になる。したがって、銅の酸化物よりも生成
自由エネルギーが負の値側に大きい、アルミニウム窒化
酸化物、チタン窒化酸化物またはジルコニウム窒化酸化
物からなる側壁保護膜を形成することができる。このた
め、側壁保護膜で安定な酸化防止膜を形成することが可
能になる。
物を金属窒化酸化物に改質するので、側壁保護膜は金属
窒化酸化物になる。したがって、銅の酸化物よりも生成
自由エネルギーが負の値側に大きい、アルミニウム窒化
酸化物、チタン窒化酸化物またはジルコニウム窒化酸化
物からなる側壁保護膜を形成することができる。このた
め、側壁保護膜で安定な酸化防止膜を形成することが可
能になる。
【００５６】窒化処理を行うことで、側壁保護膜の金属
窒化物を処理前より緻密な金属窒化物に改質することが
できる。このため、酸化防止性能の向上を図ることがで
きる。
窒化物を処理前より緻密な金属窒化物に改質することが
できる。このため、酸化防止性能の向上を図ることがで
きる。
【００５７】酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコ
ンまたは窒化酸化シリコンからなるエッチングマスクを
ウェットエッチング処理で除去するので、側壁保護膜を
酸化系の膜に変質することがない。したがって、側壁保
護膜は酸化防止機能を持つことができる。
ンまたは窒化酸化シリコンからなるエッチングマスクを
ウェットエッチング処理で除去するので、側壁保護膜を
酸化系の膜に変質することがない。したがって、側壁保
護膜は酸化防止機能を持つことができる。
【図１】本発明の配線パターンの概略断面図である。
【図２】配線パターンの形成工程図である。
【図３】酸化防止膜形成の説明図である。
【図４】酸化防止膜形成の説明図である。
【図５】エッチングマスク除去の説明図である。
【図６】層間絶縁膜の形成工程図である。
１ 配線パターン １１ 銅系金属パターン １２ 酸化防止膜 １５ エッチングマスク ２２ 銅系金属層 ２３ 側壁保護膜 ３１ 層間絶縁膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/88 Ｄ
Claims (6)
- 【請求項１】 銅系金属パターンと、前記銅系金属パタ
ーンの側壁に設けた金属窒化膜または金属窒化酸化膜か
らなる酸化防止膜とで構成されることを特徴とする配線
パターン。 - 【請求項２】 ガス状の金属塩化物と窒素系ガスと塩素
系ガスとを含むエッチングガスを用いて銅系金属層をエ
ッチングする際に、当該銅系金属層で形成される銅系金
属パターンの側壁に金属窒化物を堆積しながら、当該銅
系金属層をエッチングすることを特徴とする配線パター
ンの形成方法。 - 【請求項３】 請求項２記載の配線パターンの形成方法
において、 アルミニウム塩化物、チタン塩化物、ジルコニウム塩化
物、モリブデン塩化物、タンタル塩化物およびタングス
テン塩化物のうちの少なくとも一つからなるガス状の金
属塩化物と窒素系ガスと塩素系ガスとを含むエッチング
ガスを用いて銅系金属層をエッチングする際に、当該銅
系金属層で形成される銅系金属パターンの側壁に金属窒
化物を堆積しながら、当該銅系金属層をエッチングする
ことを特徴とする配線パターンの形成方法。 - 【請求項４】 請求項２または請求項３記載の配線パタ
ーンの形成方法において、 前記銅系金属層のエッチングが終了した後、 酸素を含む雰囲気にさらすことによって、側壁に堆積し
た金属窒化物からなる側壁保護膜を金属窒化酸化物に改
質することを特徴とする配線パターンの形成方法。 - 【請求項５】 請求項２または請求項３記載の配線パタ
ーンの形成方法において、 前記銅系金属層のエッチングが終了した後、 窒化処理で、側壁に堆積した金属窒化物からなる側壁保
護膜を窒化処理前の当該金属窒化物よりも緻密な金属窒
化物に改質することを特徴とする配線パターンの形成方
法。 - 【請求項６】 請求項２，請求項３，請求項４または請
求項５記載の配線パターンの形成方法において、 前記銅系金属層のエッチングで用いた酸化シリコン、窒
化シリコン、炭化シリコンまたは窒化酸化シリコンから
なるエッチングマスクをウェットエッチング処理で除去
するか、もしくは層間絶縁膜の一部分として用いること
を特徴とする配線パターンの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25256293A JPH0786285A (ja) | 1993-09-14 | 1993-09-14 | 配線パターンおよびその形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25256293A JPH0786285A (ja) | 1993-09-14 | 1993-09-14 | 配線パターンおよびその形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0786285A true JPH0786285A (ja) | 1995-03-31 |
Family
ID=17239105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25256293A Pending JPH0786285A (ja) | 1993-09-14 | 1993-09-14 | 配線パターンおよびその形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0786285A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12272555B2 (en) | 2021-10-12 | 2025-04-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods of forming semiconductor devices |
-
1993
- 1993-09-14 JP JP25256293A patent/JPH0786285A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12272555B2 (en) | 2021-10-12 | 2025-04-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods of forming semiconductor devices |
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