JPS61295628A - コンタクトホ−ルへのバリアメタルの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は半導体装置の製造方法、特にコンタクトホー
ルへのバリアメタルの形成方法に関するものである。

（従来の技術） ＬＳＩなどの半導体装置の断面構造を第２図に示す。こ
こで、１はシリコンなどの半導体基板、２はフィールド
酸化膜、３は拡散層、４は中間絶縁膜、５はコンタクト
ホール、６は電極配線である。

このような構造は次のようにして製造される。

まず、半導体基板１にフィールド酸化膜２と拡散層３を
形成した後、全面に中間絶縁膜４を形成する。その後、
中間絶縁膜４にコンタクトホール５を形成する。次いで
、アルミ系材料を主にスパッタ蒸着によって全面に被着
し、フォトリソ工程によシミ極配線の形状に加工するこ
とにより、前記コンタクトホール５を介して拡散層３に
接続さねる電極配線６を得る。

この電極？線６はオーミック性を得るために４００℃以
上の高温でシンタリングされる。しかしながら、近年、
ＬＳＩの集積度を上げるために各部分の寸法を縮小化す
る必要が生じ、それに伴って拡散層３の深さも浅くなる
と、シンタリングの際、電極配線６のアルミが拡散層３
をつき抜けて半導体基板１に達してしまうという問題が
生じてきた。

この問題を防止するために、最近、第３図や第４図のよ
うに、電極配線６と拡散層３の間にタングステンやモリ
ブデンのような高融点金属またはそれらのシリサイドを
バリアメタル７として敷く方法が採られている。

その場合、第３図のように電極配線６の下金体にバリア
メタル７を敷く方法は、形成方法は簡単であるが、高融
点金属またはシリサイドと中間絶縁膜４との密着性が悪
い九め、バリアメタル７がはがれ易い欠点がある。

そこで、第４図のように、コンタクトホール部にのみバ
リアメタル７を敷く方法を採る必要がある。

その場合、従来は、リフトオフ法を用いてバリアメタル
をコンタクトホールにのみ残している。

あるいは、ＣＶＤ（化学気相成長法）によるタングステ
ンやモリブデンがシリコン上に選択的に堆積する性質を
利用して、コンタクトホールにのみバリアメタルを形成
している。

（発明が解決しようとする問題点） しかるに、リフトオフ法は、半導体基板面積に比べて圧
倒的に小さい面積の部分からレジストの溶解液をしみ込
ませなければならないため、実際には不可能であシ、ま
た、高融点金属の選択的デポジションも、コンタクトホ
ールｆ！：埋め、しかもそれ以外の部分に全く堆積させ
ないというのは不可能に近い。

この発明は、以上述べ九り７トオフ法や選択的デポジシ
ョン法の欠点を除去し、簡単、正確に、しかも再現性よ
くコンタクトホールにバリアメタルを形成する方法を提
供することを目的とする。

（問題点を解決する九めの手段） この発明の方法では、半導体基板上の絶縁膜にコンタク
トホールを形成した後、そのコンタクトホールを含む前
記絶縁膜上の全面にバリアメタルを被着し、そのバリア
メタル上にフォトレジストを塗布し、そのフォトレジス
トを熱処理して表面を平担にし、その後、フォトレジス
トとバリアメタルのエツチング選択比が同一となる条件
で、前記絶縁膜が露出するまで前記フォトレジストとバ
リアメタルを全面ドライエツチングする。

（作用） すると、全面エツチングの終了時点で、バリアメタルは
コンタクトホールにのみ残る。

（実施例） 以下この発明の一実施例を第１図を参照して説明する。

まず、第１図（ａ）に示すように、シリコンなどの半導
体基板１１にフィールド酸化膜１２と拡散層１３を形成
した後、全面に、ＰＳＧあるいはＢＰＳＧなどからなる
中間絶縁膜１４を５０００〜５ｏｏｏ　Ａ厚に形成する
。そして、中間絶縁膜１４には、開口径が２μｍ以下の
コンタクトホール１５を形成スる。

次に、第１図（ｂ）に示すように、前記コンタクトホー
ル１５を含む中間絶縁膜１４上の全面にバリアメタル１
６を被着させる。このバリアメタル１６は、Ｗ　、　Ｍ
ｏ　、　Ｔｉなどの高融点金属ま念はそれらのシリサイ
ドからなシ、２００〜２０００　Ａ厚に被着される。ま
た、被着は、スパッタ蒸着によシ行われる。しかる後、
同図に示すように、バリアメタル１６上にフォトレジス
トｌ　７　ｔｌ−６０００〜１２０００Å厚に塗布する
。ここで、フォトレジスト１７には特に制約はなく、例
えば市販のＡＺ型のポジレジストを用いる。

次いで、フォトレジスト１７の熱処理（フロー）を行う
。この熱処理は、空気中またはＮ、中で、２００〜２５
０℃、３０〜６０分間行う。この熱処理を行うことによ
シ、フォトレジスト１７は、第１図（ｅ）に示すように
表面が平担になる。

しかる後、ＲＩＥ（反応性イオンエツチング）によシ、
中間絶縁膜１４が露出するまで、フォトレジストエフと
バリアメタル１６を全面エツチングする。この時、バリ
アメタル１６がＷま九はＭ。

の場合は、反応ガスとしてＣＦ４＋Ｏｔｔ用いて、ま念
バリアメタル１６がＴｉの場合は、反応ガスとしてＣＦ
４　＋Ｏｘ　＋　Ｂ　ＣＪ’ｓを用いて、フォトレジス
ト１７とバリアメタル１６のエツチング選択比が同一と
なるような条件で全面エツチングを行う。すると。

中間絶縁膜１４が露出した時点で、つまシ全面エツチン
グが終了した時点で、フォトレジスト１７とバリアメタ
ル１６は第１図（ｄ）に示すようにコンタクトホール１
５にのみ残る。

その後、コンタクトホール１５内のフォトレジスト１７
をドライエツチングで除去することによシ、第１図（ｅ
）に示すように、バリアメタル１６のみｔコンタクトホ
ール１５内に残す。

（発明の効果） 以上のように、この発明の方法では、半導体基板上の絶
縁膜にコンタクトホールを開は九後、バリアメタルの全
面被着、フォトレジストの塗布。

フォトレジストのフローおよびエッチバックによシ、簡
単かつ正確に、しかも再現性よくコンタクトホールにの
みバリアメタルを形成することができる。

また、従来の方法では、第５図（ａ）のようにコンタク
トホール５底面の周辺部分でバリアメタル７が薄くなり
、バリアとしての効果がなくなるという欠点があったが
、この発明の方法によｔば、そのようなことがなく、か
つコンタクトホール１５の側壁にもバリアメタル１６が
残るため、バリア効果の向上も期待できる。

【図面の簡単な説明】

（図面） 第１図はこの発明のコンタクトホールへのバリアメタル
の形成方法の一実施例を示す断面図、第２図はＬＳＩな
どの半導体装置の断面構造図、第３図および第４図は従
来のバリアメタルの形成例を示す断面図、第５図は従来
とこの発明とのバリアメタルの形成具合を示す断面図で
ある。 １１・・・半導体基板、１４・・・中間絶縁膜、１５・
・・コンタクトホール、１６・・・バリアメタル、１７
・・・フォトレジスト。 ギ　（曝イ本４屯１Ｇ９前面イ１１すとし］第２図 フ イ】し米ｅパ１１アメｙフしのゴラＡイク１］會イ３ず
断面図第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）半導体基板上の絶縁膜にコンタクトホールを形成
   する工程と、 （ｂ）そのコンタクトホールを含む前記絶縁膜上の全面
   にバリアメタルを被着する工程と、 （ｃ）そのバリアメタル上にフォトレジストを塗布し、
   そのフォトレジストを熱処理して表面を平担にする工程
   と、 （ｄ）その後、フォトレジストとバリアメタルのエッチ
   ング選択比が同一となる条件で、前記絶縁膜が露出する
   まで前記フォトレジストとバリアメタルを全面ドライエ
   ッチングすることにより、バリアメタルをコンタクトホ
   ールにのみ残す工程とを具備してなるコンタクトホール
   へのバリアメタルの形成方法。