JPH08204001A

JPH08204001A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH08204001A
Application number: JP928395A
Authority: JP
Inventors: Naomiki Tamiya; 直幹民谷
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-01-24
Filing date: 1995-01-24
Publication date: 1996-08-09

Abstract

(57)【要約】【目的】層間絶縁膜のコンタクトホールにプラグが埋
め込まれるタイプの半導体装置の製造方法に関し、プラ
グを形成する際に、プラグロス、トレンチング、あるい
はシームなどの不具合を低減することができ、集積密
度、信頼性、電気抵抗、表面の平坦化などの向上を図る
ことができる半導体装置の製造方法を提供すること。【構成】下導電層３０の表面に層間絶縁膜３２を成膜
し、この層間絶縁膜３２にコンタクトホール３６を形成
し、このコンタクトホール３６に埋め込みプラグ４０を
形成し、この埋め込みプラグ４０を介して、層間絶縁膜
の上に成膜される上導電層と下導電層３０とを接続する
半導体装置の製造方法の改良。層間絶縁膜３２の表面
に、窒素を含む酸素透過阻止層３８を形成し、その後、
埋め込みプラグ４０を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に係り、さらに詳しくは、層間絶縁膜のコンタクトホー
ルにプラグが埋め込まれるタイプの半導体装置の製造方
法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置、特にＬＳＩ，ＶＬＳＩ，Ｕ
ＬＳＩなどの集積回路ＩＣの配線構造においては、下導
電層（半導体基板に形成された素子領域、下層配線、電
極なども含む）の上に形成された層間絶縁膜（表面絶縁
層も含む）にコンタクトホールを形成し、このコンタク
トホールを通して、層間絶縁膜の上に成膜された上導電
層（上層配線、電極などを含む）が下導電層に電気的に
コンタクトする多層配線構造が採用されている。

【０００３】このような多層配線構造において、半導体
装置の高速化・高集積化に伴い、そのデザインルールの
縮小化が成され、それに伴い、コンタクトホールの開口
径が微細化している。一方、層間絶縁膜の膜厚は、配線
間容量などの規制により、ある程度以上の膜厚が必要で
ある。

【０００４】そのため、開口径に対するコンタクトホー
ルの深さの比（アスペクト比）は増大し、それに伴い上
導電層を構成する材料のカバレッジは低下する。たとえ
ば図３に示すように、半導体基板２の表面に、層間絶縁
膜４を成膜し、その層間絶縁膜４にアスペクト比が高い
コンタクトホール６を形成し、そのコンタクトホール６
にアルミニウム配線層１０をＴｉ下地層８と共に埋め込
む場合には、アルミニウム配線層１０のカバレッジが低
下する。この結果、コンタクト部に於ける接続の信頼性
が低下し、ひいては半導体装置の信頼性が低下する。

【０００５】そこで、図４に示すように、コンタクトホ
ール６内にタングステンなどの金属材料で構成されたプ
ラグ１４を埋め込み、このプラグ１４を介して、アルミ
ニウム配線層１８と半導体基板２とを接続する方法が開
発されている。この方法は、アスペクト比が高いコンタ
クトホール６における上層配線（アルミニウム配線層）
のカバレッジの補助技術として非常に有用である。な
お、図４中、符号１２は、ＴｉとＴｉＮとなどから成る
密着層を示し、符号１６は、Ｔｉなどで構成されるバリ
アメタル層を示す。

【０００６】図４に示すプラグ１４の製造プロセスを、
図５に基づき説明する。図５（Ａ）に示すように、単結
晶シリコン基板で構成される半導体基板２の表面に、半
導体素子を形成した後、その表面に酸化シリコンなどで
構成される層間絶縁膜４をＣＶＤなどで成膜する。次
に、その層間絶縁膜４に、所定のパターンで、コンタク
トホール６を形成する。次に、図５（Ｂ）に示すよう
に、層間絶縁膜４のコンタクトホール６内に入り込むよ
うに、層間絶縁膜４の表面に密着層１２をスパッタ法あ
るいはＣＶＤなどで成膜する。密着層１２は、ＴｉとＴ
ｉＮとの積層膜で構成される。

【０００７】次に、図５（Ｃ）に示すように、密着層１
２の表面にプラグとなる金属層１４ａをスパッタ法ある
いはＣＶＤ法で成膜する。金属層１４ａは、タングステ
ンで構成される。その後、ＲＩＥなどのドライエッチン
グにより金属層１４ａの全面をエッチングする。そのエ
ッチングは、層間絶縁膜４の表面を露出させるまで行
う。その結果、コンタクトホール６内にプラグ１４が残
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
製造プロセスでは、金属層１４ａを全面エッチングする
際に、コンタクトホール内の金属材料もエッチングされ
ることになり、図６に示すように、プラグロス２４、ト
レンチング２２およびシーム２０などが生じる。プラグ
ロス２４は、層間絶縁膜４の表面に対するプラグ１４の
頂部の凹みであり、トレンチング２２は、密着層１２の
上縁部に形成されるプラグ頂部に対する凹みであり、シ
ーム２０は、プラグ１４の頂部の略中央部に形成される
凹みである。

【０００９】プラグ１４にプラグロス２４が発生した場
合には、図７に示すように、プラグ１４の上に成膜され
るアルミニウム配線層などで構成される上層配線層１８
に凹み２６が形成され、この上に成膜される膜の平坦性
に支障を来す。また、トレンチング２２またはシーム２
０に相当する部分に、いわゆる”巣”（空隙部）が発生
するおそれがあった。

【００１０】さらに、上層配線層１８の上にさらに層間
絶縁膜が積層され、その層間絶縁膜にコンタクトホール
などのパターンを形成する際に、たとえば上層配線層１
８の凹み２６の部分の直上にパターンが位置する場合、
アライメントのズレによりハレーションが発生する。こ
れにより上層配線層１８以降のコンタクトホールなどの
形状が安定せず、このコンタクトホールに於ける配線材
料のカバレッジが低下する。このことは同時に、半導体
装置の信頼性も低下させることになる。

【００１１】そのため、上層配線層１８以降の層間絶縁
膜にパターンを形成する場合には、上層配線層１８に形
成された凹み２６の部分の真上を避けるなどの制限が必
要となる。このことは同時に、上層配線層１８以降のパ
ターンの自由度を損なうことになり、半導体装置の集積
度を上げる上で障害となっていた。

【００１２】本発明は、このような実状に鑑みてなさ
れ、層間絶縁膜のコンタクトホールにプラグが埋め込ま
れるタイプの半導体装置の製造方法に関し、プラグを形
成する際に、プラグロス、トレンチング、あるいはシー
ムなどの不具合を低減することができ、集積密度、信頼
性、電気抵抗、表面の平坦化などの向上を図ることがで
きる半導体装置の製造方法を提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る半導体装置の製造方法は、下導電層の
表面に層間絶縁膜を成膜し、この層間絶縁膜にコンタク
トホールを形成し、このコンタクトホールに埋め込みプ
ラグを形成し、この埋め込みプラグを介して、前記層間
絶縁膜の上に成膜される上導電層と下導電層とを接続す
る半導体装置の製造方法であって、前記層間絶縁膜の表
面に、酸素透過阻止層を形成し、その後、前記埋め込み
プラグを形成することを特徴とする。

【００１４】前記酸素透過阻止層が窒素リッチな絶縁層
であり、この窒素リッチな絶縁層を、前記層間絶縁膜の
表面を窒素を含むガスを用いてプラズマ処理することに
より形成することが好ましい。前記酸素透過阻止層が窒
素リッチな絶縁層であり、この窒素リッチな絶縁層を、
前記層間絶縁膜の表面に、窒素をイオン注入することに
より形成することもできる。

【００１５】前記酸素透過阻止層は、膜中に窒素を少な
くとも１０％以上含むシリコン系絶縁膜で構成すること
が好ましい。前記酸素透過阻止層は、前記層間絶縁膜に
コンタクトホールが形成される前または後に形成され
る。

【００１６】前記酸素透過阻止層が、層間絶縁膜のフォ
トリソグラフィー加工を行う際の反射防止膜としても機
能することが好ましい。前記プラグは、たとえば単層の
タングステンまたはタングステンを含む二種以上の積層
膜で構成される。

【００１７】前記タングステンを含む二種以上の積層膜
が、下から順に窒化チタンおよびタングステンの二層
膜、または下から順にチタン、窒化チタンおよびタング
ステンの三層膜であることが好ましい。

【００１８】

【作用】本発明に係る半導体装置の製造方法では、コン
タクトホールが形成される層間絶縁膜の表面に、たとえ
ば膜中に窒素を少なくとも１０％以上含むシリコン系絶
縁膜で構成された窒素リッチな酸素透過素子層が形成し
てある。そのため、この層間絶縁膜にコンタクトホール
を形成し、コンタクトホール内に入り込むように、プラ
グとなる導電層を形成し、その導電層を全面エッチバッ
ク加工することによりプラグを形成する際に、層間絶縁
膜の表面からの酸素の放出を抑制することができる。

【００１９】従来では、プラグを形成するためのエッチ
バック加工時に、層間絶縁膜の表面が露出し、この表面
から酸素が供給され、この酸素の影響により、導電層の
エッチングレートが急増する。その結果、プラグロス、
トレンチング、シームなどが発生していた。

【００２０】本発明では、前述したように、層間絶縁膜
の表面からの酸素の供給が抑止され、酸素の存在による
エッチングレートの急増が抑止され、プラグロス、トレ
ンチング、シームなどの不具合の発生が抑制される。そ
の結果、プラグを通しての上導電層と下導電層との接続
抵抗を低減することができると共に、その信頼性が向上
する。また、プラグロスが少なくなるので、層間絶縁膜
およびプラグの上に成膜される上導電層の表面に凹みな
どが形成されず、表面の平坦性が向上する。表面の平坦
性が向上すれば、上導電層の上に成膜される層間絶縁膜
の平坦性も向上し、これにコンタクトホールなどのパタ
ーンを形成する際に、ハレーションなどを生じることな
く、良好なパターンを形成することができ、ひいては半
導体装置の集積度の向上にも寄与する。

【００２１】

【実施例】以下、本発明に係る半導体装置の製造方法
を、図面に示す実施例に基づき、詳細に説明する。図１
（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の一実施例に係る半導体装置の
製造方法を示す要部断面図、図２（Ａ）〜（Ｄ）は本発
明の他の実施例に係る半導体装置の製造方法を示す要部
断面図である。

【００２２】第１実施例図１に示す実施例は、半導体基板の表面に形成された不
純物拡散層（下導電層）と、その上に層間絶縁膜を介し
て成膜される上導電層とを、層間絶縁膜に形成されたコ
ンタクトホール内のプラグを通して電気的に導通させる
配線構造を有する半導体装置の製造方法である。この実
施例では、プラグを構成する金属材料が、層間絶縁膜側
（下側）からＴｉ（チタン）、ＴｉＮ（窒化チタン）、
Ｗ（タングステン）の三層膜構造を有している。ただ
し、以下の実施例では、ＴｉとＴｉＮとの積層膜を、密
着層３８と称し、Ｗをプラグと称する。なお、プラグを
構成する金属材料としては、ＴｉＮとＷとの二層膜構
造、また、ＴｉＮの代わりにチタンシリサイド、チタン
タングステン、窒化酸化チタン、スパッタ成膜によるチ
タンなどを用いることができる。

【００２３】図１に示す実施例では、同図（Ａ）に示す
ように、単結晶シリコン基板などで構成された半導体基
板３０の表面に、ＭＯＳトランジスタなどの素子を作り
込んだ後、層間絶縁膜３２を成膜する。層間絶縁膜３２
は、たとえば酸化シリコンなどで構成され、ＣＶＤ法な
どにより成膜される。

【００２４】次に、本実施例では、層間絶縁膜３２の表
面を、アンモニアガスを用いたプラズマ処理を行い、絶
縁膜３２の表面を窒化することにより、絶縁膜３２の表
面に窒素リッチな絶縁膜で構成される酸素透過阻止層３
４を形成する。この窒素リッチな酸素透過阻止層３４を
形成するためのプラズマ処理は、平行平板型ＲＩＥ装置
を用い、たとえば基板温度を６５０°Ｃとし、プロセス
ガスとして、ＮＨ₃ 、Ｎ₂ を、それぞれ８０ｓｃｃｍ、
２０００ｓｃｃｍの流量で供給し、高周波（ＲＦ）パワ
ー５００Ｗ、圧力６５０Ｐａの条件で３０秒行う。

【００２５】このようにして表面窒化した層間絶縁膜３
２に、レジストを塗布し、パターニングを行った後、図
１（Ｂ）に示すように、異方性エッチングによりコンタ
クトホール３６を形成する。このコンタクトホール３６
を形成するためのドライエッチングは、たとえばエッチ
ングガスとしてＣＦ₄ 、ＣＨＦ₃ 、Ａｒを、それぞれ４
ｓｃｃｍ、２５ｓｃｃｍ、８０ｓｃｃｍの流量で供給
し、高周波（ＲＦ）パワー４００Ｗ、磁束６ｍＴ、圧力
１７Ｐａの条件で、反応性イオンエッチングにより行
う。

【００２６】次に、図１（Ｃ）に示すように、このコン
タクトホール３６内に入り込むように、層間絶縁膜３２
の表面に、プラグのための密着層３８を成膜する。密着
層３８は、たとえばチタン（Ｔｉ）と窒化チタン（Ｔｉ
Ｎ）との積層膜（Ｔｉ／ＴｉＮ）で構成される。この密
着層３６をＴｉ／ＴｉＮで構成するには、まず、Ｔｉ膜
を成膜する。Ｔｉ膜は、たとえば基板温度２００°Ｃと
し、Ａｒを１００ｓｃｃｍで供給し、圧力０．５Ｐａ、
スパッタリングパワーＤＣ２ｋＷの条件のスパッタリン
グにより膜厚６０ｎｍで成膜される。次に、このＴｉ膜
の上に、ＴｉＮ膜を、たとえば基板温度２００°Ｃと
し、Ｎ₂ を１００ｓｃｃｍで供給し、圧力１Ｐａ、スパ
ッタリングパワーＤＣ６ｋＷのスパッタリングにより膜
厚７０ｎｍで成膜する。

【００２７】次に、この密着層３８を成膜した後の半導
体基板３０を、基板温度６５０°Ｃ、加熱時間３０秒の
条件で、ＲＴＡ（Rapid Thermal Anneal）処理する。次
に、この密着層３８の上に、プラグとなる導電層４０ａ
を成膜する。この導電層４０ａは、タングステンなどの
金属で構成される。タングステンから成る導電層４０ａ
を成膜するには、たとえば基板温度を４２０°Ｃとし、
ＷＦ₆ 、Ｈ₂、Ａｒを、それぞれ４０ｓｃｃｍ、４００
ｓｃｃｍ、２２５０ｓｃｃｍで供給し、圧力１０．６６
ｋＰａのＣＶＤにより膜厚６００ｎｍに成膜する。

【００２８】このようにしてコンタクトホール３６を埋
め込むように、導電層４０ａを成膜した後、この導電層
４０ａを異方性エッチングによる全面エッチバック処理
を行い、図１（Ｄ）に示すように、コンタクトホール３
６内にプラグ４０を残す。このプラグ４０は、プラズマ
発生源と半導体装置に向かうイオンエネルギーとを制御
するドライエッチング装置により、第１から第３までの
エッチングを連続的に行うことにより形成する。

【００２９】まず、第１のエッチングにより、残り膜厚
が２００ｎｍになるまで、たとえばタングステンで構成
される導電層４０ａを全面的にエッチングする。このタ
ングステン膜を除去するためのエッチングは、たとえば
エッチングガスとして、ＳＦ ₆ 、Ａｒを、それぞれ１１
０ｓｃｃｍ、９０ｓｃｃｍで供給し、高周波（ＲＦ）パ
ワー２７５Ｗ、圧力４６．５５ｋＰａのＲＩＥ（反応性
イオンエッチング）により行う。このエッチング時に
は、クリーニングガスとしてＨｅを、たとえば５ｓｃｃ
ｍで、半導体基板の裏面より供給する。

【００３０】次に、第２のエッチングにより、タングス
テン膜を、密着層３８のＴｉＮ膜との界面まで全面的に
エッチングする。このタングステン膜のエッチングは、
たとえばエッチングガスとして、ＳＦ₆ 、Ａｒを、それ
ぞれ４０ｓｃｃｍ、２０ｓｃｃｍで供給し、ＲＦパワー
１００Ｗ、圧力３０ｋＰａの条件のＲＩＥにより行う。
このエッチング時には、クリーニングガスとして、Ｈｅ
を、たとえば１０ｓｃｃｍで、半導体基板の裏面より供
給する。

【００３１】次に、第３のエッチングにより、密着層３
８を構成するＴｉＮ膜、Ｔｉ膜を、層間絶縁膜３２との
界面まで全面的にエッチングする。この密着層３８を除
去するためのエッチングは、たとえばエッチングガスと
して、Ｃｌ₂ 、Ａｒを、それぞれ５ｓｃｃｍ、７５ｓｃ
ｃｍで供給し、ＲＦパワー２５０Ｗ、圧力７ｋＰａで、
スパッタエッチングが支配的なドライエッチングにより
行う。この第３のエッチングを実施している際に、図１
（Ｄ）に示すように、層間絶縁膜３４の表面が露出す
る。

【００３２】従来では、層間絶縁膜の表面が露出し、こ
の表面から酸素が供給され、この酸素の影響により、導
電層のエッチングレートが急増する。その結果、プラグ
ロス、トレンチング、シームなどが発生していた。本実
施例では、層間絶縁膜３２の表面に形成された酸素透過
阻止層３４の存在により、層間絶縁膜３２の表面からの
酸素の供給が抑止され、酸素の存在によるタングステ
ン、ＴｉまたはＴｉＮのエッチングレートの急増が抑止
され、プラグロス、トレンチング、シームなどの不具合
の発生が抑制される。その結果、プラグを通しての上導
電層と下導電層（本実施例の場合、不純物拡散層）との
接続抵抗を低減することができると共に、その信頼性が
向上する。また、プラグロスが少なくなるので、層間絶
縁膜３４およびプラグ４０の上に成膜される上導電層の
表面に凹みなどが形成されず、表面の平坦性が向上す
る。表面の平坦性が向上すれば、上導電層の上に成膜さ
れる層間絶縁膜の平坦性も向上し、これにコンタクトホ
ールなどのパターンを形成する際に、ハレーションなど
を生じることなく、良好なパターンを形成することがで
き、ひいては半導体装置の集積度の向上にも寄与する。

【００３３】前記第１実施例の変形として、図１（Ａ）
に示す酸素透過阻止層３４を、層間絶縁膜３２の表面に
対する窒素のイオン注入法により形成することもでき
る。その際のイオン注入条件としては、特に限定されな
いが、注入すべき不純物として、窒素を用い、好ましく
は１０〜２０ＫｅＶ、ドーズ量１．０×１０¹⁵〜１．０
×１０¹⁶／ｃｍ² の条件である。

【００３４】また、そのイオン注入は、図１（Ｂ）に示
すように、コンタクトホール３６の形成後であってもよ
く、その場合には、斜めイオン注入により窒素のイオン
注入を行うことが好ましい。斜めイオン注入を行うこと
により、窒素リッチな酸素透過阻止層３４が表面部分の
みでなく、コンタクトホール３６の側壁部分３５にも形
成され、しかも半導体基板３０の表面にイオン注入され
ないからである。側壁部分３５にも酸素透過阻止層３４
が形成されることにより、その部分からの酸素の供給も
抑制され、さらに好ましい。

【００３５】第２実施例次に、本発明の第２実施例について説明する。この第２
実施例は、前記第１実施例に比較し、図２（Ａ）に示す
工程が相違するのみであり、その他の構成は、前記第１
実施例と同様なので、共通する部分の説明は一部省略す
る。

【００３６】本実施例では、半導体基板３０の表面に形
成されたＭＯＳトランジスタなどの素子領域の上に、酸
化シリコン膜などで構成される層間絶縁膜３２を成膜し
た後、その表面に、膜中に窒素を少なくとも１０％以上
含む窒素リッチな絶縁膜、たとえば窒酸化シリコン（Ｓ
ｉ_xＯ_yＮ_z）膜などで構成される酸素透過阻止膜４２
を全面に成膜する。

【００３７】この酸素透過阻止膜４２を構成する窒酸化
シリコン膜は、平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用い、
たとえば基板温度を３６０°Ｃとし、ＳｉＨ₄ 、Ｎ₂ Ｏ
を、それぞれ５０ｓｃｃｍ、２５ｓｃｃｍの流量で供給
し、高周波（ＲＦ）パワー１９０Ｗ、圧力３２５Ｐａの
条件で、膜厚２０ｎｍ程度に成膜する。この条件によ
り、膜中に窒素を少なくとも１０％以上含むＳｉ_xＯ_y
Ｎ_z膜を成膜することができる。

【００３８】このようにして、層間絶縁膜３２の表面
に、酸素透過阻止膜４２を成膜した後、図２（Ｂ）に示
すように、コンタクトホール３６を形成し、それ以降
は、図２（Ｃ），（Ｄ）に示すように、図１に示す実施
例と同様なプロセスでプラグ４０を形成する。

【００３９】本実施例においても、前記第１実施例と同
様に、層間絶縁膜３２の表面に形成された酸素透過阻止
膜４２の存在により、層間絶縁膜３２の表面からの酸素
の供給が抑止され、酸素の存在によるタングステン、Ｔ
ｉまたはＴｉＮのエッチングレートの急増が抑止され、
プラグロス、トレンチング、シームなどの不具合の発生
が抑制される。その結果、プラグを通しての上導電層と
下導電層（本実施例の場合、不純物拡散層）との接続抵
抗を低減することができると共に、その信頼性が向上す
る。また、プラグロスが少なくなるので、層間絶縁膜３
４およびプラグ４０の上に成膜される上導電層の表面に
凹みなどが形成されず、表面の平坦性が向上する。表面
の平坦性が向上すれば、上導電層の上に成膜される層間
絶縁膜の平坦性も向上し、これにコンタクトホールなど
のパターンを形成する際に、ハレーションなどを生じる
ことなく、良好なパターンを形成することができ、ひい
ては半導体装置の集積度の向上にも寄与する。

【００４０】前記第２実施例の変形として、酸化透過阻
止膜４２を、層間絶縁膜３２にコンタクトホールなどの
パターン加工を行うためのフォトリソグラフィー加工時
の反射防止膜を兼ねるＳｉ_xＯ_yＮ_z膜、Ｓｉ_xＮ_yで
構成し、その膜厚および光学定数を、下地膜の種類に応
じて、レジスト膜中の定在波効果を最少にするように決
定しても良い。反射防止膜は、たとえば、Ｓｉ_XＯ_YＮ
_ZあるいはＳｉ_XＮ_Yで構成され、ＳｉＨ₄ 、Ｎ₂ Ｏ、
Ｎ₂ 、ＮＨ₃ 等を用いて、たとえばＣＶＤ法または反応
性スパッタ法、または、ＥＣＲプラズマＣＶＤあるいは
バイアスＥＣＲプラズマＣＶＤなどのプラズマＣＶＤ法
により成膜される。

【００４１】これらの反射防止膜は、窒素を含んでいる
ことから、本発明での酸素透過阻止膜としても用いるこ
とができる。特に、Ｓｉ_xＯ_yＮ_zは、成膜条件（特に
ＳｉＨ₄ の流量比）を変えることにより、波長２４８ｎ
ｍあるいはその他の波長においての光学定数のｎ（屈折
率の実数部）、ｋ（屈折率の虚部）を大きく変化させる
ことができる。このため、下地膜の種類に応じて光学定
数および膜厚を変化させることで、最適な反射防止膜と
して好ましく用いることができる。

【００４２】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変するこ
とができる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、層間絶縁膜の表面に酸素透過阻止層が形成してある
ことから、この層間絶縁膜のコンタクトホールにプラグ
を形成する際に、層間絶縁膜の表面からの酸素の供給が
抑止され、酸素の存在によるエッチングレートの急増が
抑止され、プラグロス、トレンチング、シームなどの不
具合の発生が抑制される。その結果、プラグを通しての
上導電層と下導電層との接続抵抗を低減することができ
ると共に、その信頼性が向上する。また、プラグロスが
少なくなるので、層間絶縁膜およびプラグの上に成膜さ
れる上導電層の表面に凹みなどが形成されず、表面の平
坦性が向上する。表面の平坦性が向上すれば、上導電層
の上に成膜される層間絶縁膜の平坦性も向上し、これに
コンタクトホールなどのパターンを形成する際に、ハレ
ーションなどを生じることなく、良好なパターンを形成
することができ、ひいては半導体装置の集積度の向上に
も寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の一実施例に係る
半導体装置の製造方法を示す要部断面図である。

【図２】図２（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の他の実施例に係
る半導体装置の製造方法を示す要部断面図である。

【図３】図３はカバレッジが悪い例を示すコンタクトホ
ール部分の要部断面図である。

【図４】図４はプラグを用いたコンタクトホール部分を
示す要部断面図である。

【図５】図５（Ａ）〜（Ｄ）は従来例に係るプラグの形
成プロセスを示す要部断面図である。

【図６】図６はプラグの問題点を示す要部断面図であ
る。

【図７】図７はプラグの問題点を示す要部断面図であ
る。

【符号の説明】

３０… 半導体基板３２… 層間絶縁膜３４… 酸素透過阻止層３６… コンタクトホール３８… 密着層４０… プラグ４０ａ… プラグ形成用導電層４２… 酸素透過阻止膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下導電層の表面に層間絶縁膜を成膜し、
この層間絶縁膜にコンタクトホールを形成し、このコン
タクトホールに埋め込みプラグを形成し、この埋め込み
プラグを介して、前記層間絶縁膜の上に成膜される上導
電層と下導電層とを接続する半導体装置の製造方法であ
って、前記層間絶縁膜の表面に、酸素透過阻止層を形成
し、その後、前記埋め込みプラグを形成することを特徴
とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】前記酸素透過阻止層が窒素リッチな絶縁
層であり、この窒素リッチな絶縁層が、前記層間絶縁膜
の表面を、窒素を含むガスを用いたプラズマ処理するこ
とにより形成される請求項１に記載の半導体装置の製造
方法。
【請求項３】前記酸素祖透過阻止層が窒素リッチな絶
縁層であり、この窒素リッチな絶縁層が、前記層間絶縁
膜の表面に、窒素をイオン注入することにより形成され
る請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】前記酸素透過阻止層は、膜中に窒素を少
なくとも１０％以上含むシリコン系絶縁膜で構成する請
求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】前記酸素透過阻止層は、前記層間絶縁膜
にコンタクトホールが形成される前または後に形成され
る請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装置の製造方
法。
【請求項６】前記酸素透過阻止層が、前記層間絶縁膜
のフォトリソグラフィー加工を行う際の反射防止膜とし
ても機能する請求項１〜５のいずれかに記載の半導体装
置の製造方法。
【請求項７】前記プラグが、単層のタングステンまた
はタングステンを含む二種以上の積層膜で構成される請
求項１〜６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】前記タングステンを含む二種以上の積層
膜が、下から順に窒化チタンおよびタングステンの二層
膜、または下から順にチタン、窒化チタンおよびタング
ステンの三層膜である請求項７に記載の半導体装置の製
造方法。