DE19840988A1

DE19840988A1 - Verfahren zum Herstellen einer Kontaktstruktur

Info

Publication number: DE19840988A1
Application number: DE19840988A
Authority: DE
Inventors: Tetsuhiro Fukao; Yoshihiro Kusumi; Hiroshi Miyatake; Nobuo Fujiwara; Shigenori Sakamori; Satoshi Iida
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-02-16
Filing date: 1998-09-08
Publication date: 1999-08-26
Also published as: JPH11233628A; KR19990071378A; KR100294838B1; US6156639A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Kontaktstruktur, insbesondere bezieht sie sich auf eine integrierte Halbleiterschaltung (Kontaktstruktur, Kon taktaufbau) und ein zugehöriges Herstellungsverfahren und insbe sondere auf eine Leitung einer randlosen Struktur.

In den vergangenen Jahren wurde eine Leitung einer randlosen Struktur (eines Aufbaus ohne Rand) zusammen mit der Verbesserung von integrierten Halbleiterschaltungen verwendet. Im folgenden werden Aluminiumlegierungen, welche ungefähr 0,5% von Aluminium oder Kupfer enthalten, als "Aluminium" bezeichnet. In einer randlosen Struktur ist eine Leitung, welche auf einer Zwischen schicht-Isolierschicht mit einem Leitungseinbettungsloch gebil det ist, in Kontakt mit einem Leiter in dem Loch (Leitungseinbettungsloch), wobei ein Teil des Lochs nicht be deckt ist.

Ein Verfahren, von dem die Erfindung ausgeht, zum Herstellen von Leitungen randloser Strukturen, wird unter Bezugnahme auf die Fig. 52 und 53 beschrieben. In der in Fig. 52 gezeigten Struktur sind eine unterhalb liegende (bzw. unten liegende) Schicht 920, eine Zwischenschicht-Isolierschicht 930 mit einem Leitungsein bettungsloch 931, eine Barrierenmetallschicht (Sperrschichtmetallschicht) 941, ein Wolframstopfen 942, eine Aluminiumleitungsschicht 952, eine Antireflexionsschicht 953 und ein Resist (Photolack) 954 auf einer Unterlagenschicht (bzw. Ba sisschicht) 910 angeordnet. Die Unterlagenschicht 910 ist ein Halbleitersubstrat, auf welchem ein Element und dergleichen ge bildet sind, oder sie ist eine auf einem Halbleitersubstrat ge bildete Zwischenschicht-Isolierschicht. Das oberhalb der Zwi schenschicht-Isolierschicht 930 gebildete Metall ist als eine Leitungsschicht 950 definiert und das Metall in dem Leitungsein bettungsloch 931 ist als ein Leiter 940 definiert. Die Alumini umleitungsschicht 952 steht in Kontakt mit dem Wolframstopfen 942. Unter Verwenden des Resists 954 als eine Maske wird die Leitungsschicht 950 einem Ätzen unterzogen, was eine Leitung ei ner randlosen Struktur zur Folge hat, wie in Fig. 53 gezeigt ist.

Der obere Abschnitt des Leiters 940 weist jedoch die Aluminium leitungsschicht 952 auf, und die Kontaktfläche (bzw. der Kon taktbereich) zwischen der Aluminiumleitungsschicht 952 und dem Wolframstopfen 942 wird durch das Ätzen freigelegt. Ferner wurde experimentell festgestellt, daß ein Ätzmittel in den Kontaktbe reich zwischen der Aluminiumleitungsschicht 952 und dem Wolfram stopfen 942 eintritt, was eine Seitenätzung verursacht und zu der Abtragung der Aluminiumleitungsschicht 952 in diesem Bereich führt. Ein deutlicher Abstand 970 aufgrund des Abtragens der Aluminiumleitungsschicht 952 kann einen Abstand 970 zwischen dem Leiter 940 und der Leitungsschicht 950 erzeugen, was eine Unter brechung (bzw. einen Verbindungsabbruch) der Leitung verursacht.

Es ist demgemäß eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine integrierte Halbleiterschaltung (Kontaktstruktur) und ein zuge höriges Herstellungsverfahren anzugeben, welche darauf gerichtet sind, in der Leitung einer randlosen Struktur die Abtragung des Kontaktbereiches zwischen einem Leiter und der Leitung zu ver hindern.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ange geben.

Gemäß eines ersten Aspektes weist ein Verfahren zum Herstellen einer Kontaktstruktur folgende Schritte auf: (a) Bilden einer Isolierschicht mit einem Leitungseinbettungsloch; (b) Bilden ei nes Leiters, welcher in dem Leitungseinbettungsloch eingebettet ist; (c) Bilden einer Leitungsschicht, welche das Leitungsein bettungsloch bedeckt, auf der Isolierschicht; und (d) Abtrennen (bzw. Abgleichen) der Leitungsschicht durch Ätzen derart, daß sie einen Teil des Leitungseinbettungsloches nicht bedeckt, wo bei ein Abtragungsverhinderer (bzw. Erosionshemmstoff) zum Ver hindern einer Abtragung der Leitungsschicht in einem Kontaktbe reich (bzw. Kontaktfläche) zwischen dem Leiter und der Leitungs schicht gebildet ist.

Gemäß eines zweiten Aspektes weist in dem Verfahren des ersten Aspektes der Leiter einen Wolframstopfen auf und die Leitungs schicht eine Aluminiumleitungsschicht auf.

Gemäß eines dritten Aspektes enthält das Verfahren des zweiten Aspektes zwischen den Schritten (b) und (c) ferner einen Schritt (e), in dem auf dem Leiter eine Metallschicht, welche ein ande res Metall als Aluminium aufweist, als der Abtragungsverhinderer gebildet wird.

Gemäß eines vierten Aspektes weist in dem Verfahren des dritten Aspektes die Metallschicht, welche ein anderes Metall als Alumi nium aufweist, Wolfram auf.

Gemäß eines fünften Aspektes weist das Verfahren des zweiten Aspektes einen Schritt (e) des Ausführens einer Wärmebehandlung für eine nach dem Schritt (c) erhaltene Struktur auf zum Bilden eines Bereiches, in dem der Leiter und die Leitungsschicht wech selseitig diffundiert sind, als den Abtragungsverhinderer.

Gemäß eines sechsten Aspektes weist das Verfahren des zweiten Aspektes einen Schritt (e), zwischen den Schritten (a) und (b), des Entfernens einer Oberfläche der Isolierschicht derart, daß ein oberes Ende des Leiters oberhalb einer oberen Oberfläche der Isolierschicht angeordnet ist, auf, wobei der Abtragungsverhin derer ein Teil des Leiters ist, welcher von einer oberen Ober fläche der Isolierschicht hervorragt.

Gemäß eines siebten Aspektes weist in dem Verfahren des zweiten Aspektes der Schritt (a) einen Schritt (e) des Entfernens einer Oberfläche des Leiters derart, daß sein oberes Ende des Leiters unterhalb einer oberen Oberfläche der Isolierschicht angeordnet ist, auf; und der Abtragungsverhinderer ist die Leitungsschicht, welche in das Leitungseinbettungsloch gefüllt ist.

Gemäß eines achten Aspektes weist in dem Verfahren des zweiten Aspektes der Schritt (d) einen Schritt (e) des Bildens einer an deren Leitungsschicht parallel zu der Leitungsschicht als den Abtragungsverhinderer auf; und ein Leitungsintervall zwischen der Leitungsschicht und der oben genannten anderen Leitungs schicht ist das kürzeste auf einer integrierten Halbleiterschal tung, auf der die Kontaktstruktur vorgesehen ist.

Gemäß eines neunten Aspektes weist in dem Verfahren des zweiten Aspektes der Schritt (d) einen Schritt (e) des Bildens einer Blindleitung parallel zu der Leitungsschicht als den Abtragungs verhinderer auf.

Gemäß eines zehnten Aspektes weist in dem Verfahren des zweiten Aspektes der Schritt (d) einen Schritt (e) des Bildens einer an deren Leitungsschicht parallel zu der Leitungsschicht als den Abtragungsverhinderer auf; und das Ätzen weist zwei Arten von Ätzen für das längste Leitungsintervall auf, von denen eines ei ne höhere Ätzrate und das andere eine niedrigere Ätzrate als ei ne Ätzrate in dem kürzesten Leitungsintervall ist.

Gemäß eines elften Aspektes weist in dem Verfahren des zweiten Aspektes der Schritt (d) einen Schritt (e) des Bildens einer an deren Leitungsschicht parallel zu der Leitungsschicht als den Abtragungsverhinderer auf; und das Ätzen weist ein Ätzen unter Verwenden eines Ätzgases, welches Stickstoff enthält, und ein Ätzen, dessen Ätzrate in dem längsten Leitungsintervall höher ist als die Ätzrate in dem kürzesten Leitungsintervall auf.

In dem ersten Aspekt wird, um das Problem zu lösen, daß beim Ausbilden der sogenannten randlosen Struktur der Kontaktbereich (bzw. die Kontaktfläche) zwischen einem Leiter und einer Lei tungsschicht freigelegt wird und kleiner wird als ein Leitungs einbettungsloch und deshalb, falls eine Grenzfläche abgetragen wird, leicht eine Verbindungsunterbrechung bzw. ein Verbindungs abbruch zwischen dem Leiter und der Leitungsschicht verursacht wird, ein Abtragungsverhinderer gebildet zum Unterdrücken einer Abtragung aufgrund eines Ätzens, um zu unterdrücken, daß die Grenzfläche (bzw. der Grenzbereich) zwischen dem Leiter und der Leitungsschicht abgetragen werden, wodurch ein Verbindungsab bruch dazwischen verhindert wird.

In dem zweiten Aspekt ist dieser, da die Abtragung dann dazu neigt aufzutreten, wenn ein Wolframstopfen sich in Kontakt mit einer Aluminiumleitungsschicht befindet, insbesondere effektiv für die Fälle, in denen ein Wolframstopfen als ein Leiter ent halten ist und eine Aluminiumleitungsschicht als eine Leitungs schicht verwendet wird.

In dem dritten Aspekt kommt, da eine Metallschicht, welche ein anderes Metall als Aluminium enthält, zwischen einem Leiter und einer Leitungsschicht gebildet ist, ein Wolframstopfen nicht in Kontakt mit einer ein Aluminium enthaltenden Leitung, wodurch während des Ätzens eine Abtragung verhindert wird.

In dem vierten Aspekt ist es möglich, eine vollständige Verbin dungsunterbrechung zwischen einer Leitungsschicht und einem Lei ter aufgrund eines Ätzens zu verhindern, weil die Kontaktfläche (bzw. der Kontaktbereich) zwischen der Leitungsschicht und dem Leiter vergrößert wird, sogar wenn eine Metallschicht Wolfram anstelle von Aluminium aufweist.

In dem fünften Aspekt kann, da Wolfram und Aluminium wechselsei tig diffundiert sind zwischen einem Leiter und einer Leitungs schicht, eine Abtragung aufgrund eines Ätzens auf zufriedenstel lendere Weise verhindert werden im Vergleich zu den Fällen, in denen eine Aluminiumleitungsschicht in Kontakt mit einem Wolf ramstopfen steht.

In einem sechsten Aspekt ist es, da die Kontaktfläche (bzw. der Kontaktbereich) zwischen einem Leiter und einer Leitungsschicht vergrößert ist, möglich, den Verbindungsabbruch zwischen der Leitungsschicht und dem Leiter aufgrund des Ätzens vollständig zu verhindern.

In dem siebten Aspekt ist das obere Ende eines Leiters oberhalb der oberen Oberfläche einer Isolierschicht angeordnet und eine Leitungsschicht ist unterhalb des oberen Endes des Leiters ge bildet, so daß ein Teil der Leitungsschicht in ein Leitungsein bettungsloch gefüllt ist. Dieses verursacht keine Freilegung zwischen dem Leiter und der Leitungsschicht, was eine Abtragung dazwischen verhindert.

In dem achten Aspekt wird, da in einer randlosen Struktur eine Leitungsschicht das kürzeste Leitungsintervall aufweist, die Ab tragung in der Kontaktfläche (bzw. in dem Kontaktbereich) zwi schen einem Leiter und einer Leitungsschicht stärker unterdrückt als in den Abschnitten in einem langen Leitungsintervall.

In dem neunten Aspekt verkürzt das Bilden einer Blindleitung ein Leitungsintervall, um die Abtragung in der Kontaktfläche (bzw. in dem Kontaktbereich) zwischen einem Leiter und einer Leitungs schicht zu verhindern.

In dem zehnten Aspekt wird das Ätzen für das längste Leitungsin tervall mit zwei verschiedenen Ätzraten ausgeführt, von denen eine höher und die andere niedriger ist als diejenige in dem kürzesten Leitungsintervall. Deshalb kann das Entfernen einer Leitungsschicht durch Ätzen in dem längsten Leitungsintervall und dasjenige in dem kürzesten Leitungsintervall zur gleichen Zeit ausgeführt werden, um die Abtragung in der Kontaktfläche zwischen einem Leiter und einer Leitungsschicht zu verhindern.

In dem elften Aspekt wird mit einem Ätzen unter Verwenden eines Gases, welches Stickstoff enthält, das Entfernen in einem langen Leitungsintervall früher vervollständigt als dasjenige in einem kurzen Leitungsintervall. Jedoch verbleibt, bis das Entfernen in dem kurzen Leitungsintervall vervollständigt ist, eine starke Seitenwandschutzschicht auf den Seitenwänden einer Leitungs schicht, wobei auf diese Weise die Abtragung in der Kontaktflä che (bzw. in dem Kontaktbereich) zwischen einem Leiter und der Leitungsschicht unterdrückt wird.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der fol genden Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Er findung anhand der beiliegenden Figuren. Von diesen zeigen:

Fig. 1 bis 8 Querschnittsansichten einer Abfolge von Schrit ten in einem Verfahren zum Herstellen einer Kon taktstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 eine Querschnittsansicht einer Kontaktstruktur der ersten Ausführungsform;

Fig. 10 eine Querschnittsansicht eines Schrittes in ei nem Verfahren zum Herstellen einer Kontaktstruk tur gemäß einer zweiten Ausführungsform der vor liegenden Erfindung;

Fig. 11 eine Querschnittsansicht einer Kontaktstruktur der zweiten Ausführungsform;

Fig. 12 bis 14 Querschnittsansichten einer Abfolge von Schrit ten in einem Verfahren zum Herstellen einer Kon taktstruktur gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 15 eine Querschnittsansicht einer Kontaktstruktur der dritten Ausführungsform;

Fig. 16 bis 21 Querschnittsansichten einer Abfolge von Schrit ten in einem Verfahren zum Herstellen einer Kon taktstruktur gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 22 eine Querschnittsansicht einer Kontaktstruktur der vierten Ausführungsform;

Fig. 23 eine Querschnittsansicht einer Kontaktstruktur einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 24 bis 28 Querschnittsansichten einer Abfolge von Schrit ten in einem Verfahren zum Herstellen einer Kon taktstruktur gemäß der fünften Ausführungsform;

Fig. 29 und 30 Querschnittsansichten einer Kontaktstruktur der fünften Ausführungsform;

Fig. 31 bis 34 Querschnittsansichten einer Abfolge von Schrit ten in einem Verfahren zum Herstellen einer Kon taktstruktur gemäß einer sechsten Ausführungs form der vorliegenden Erfindung;

Fig. 35 eine Querschnittsansicht einer Kontaktstruktur der sechsten Ausführungsform;

Fig. 36 und 37 Querschnittsansichten einer Abfolge von Schrit ten in einem Verfahren zum Herstellen einer Kon taktstruktur gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 38 eine Draufsicht einer Kontaktstruktur der sieb ten Ausführungsform;

Fig. 39 eine Querschnittsansicht einer Kontaktstruktur der siebten Ausführungsform;

Fig. 40 eine Draufsicht einer Kontaktstruktur gemäß ei ner achten Ausführungsform der vorliegenden Er findung;

Fig. 41 eine Querschnittsansicht einer Kontaktstruktur der achten Ausführungsform;

Fig. 42 eine Querschnittsansicht einer Probe (bzw. eines Musters), welche in einer neunten Ausführungs form der vorliegenden Erfindung benutzt wird;

Fig. 43 ein Diagramm, welches die Eigenschaften eines in der neunten Ausführungsform benutzten Ätzens zeigt;

Fig. 44 eine Draufsicht einer Kontaktstruktur der neun ten Ausführungsform;

Fig. 45 eine Querschnittsansicht einer Kontaktstruktur der neunten Ausführungsform;

Fig. 46 bis 48 Querschnittsansichten einer Abfolge von Schrit ten in einem Verfahren zum Herstellen einer Kon taktstruktur gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 49 eine Draufsicht einer Kontaktstruktur der zehn ten Ausführungsform;

Fig. 50 eine Querschnittsansicht einer Kontaktstruktur der zehnten Ausführungsform;

Fig. 51 ein Diagramm, welches die Eigenschaften eines in der zehnten Ausführungsform benutzten Ätzens zeigen;

Fig. 52 eine Querschnittsansicht eines Verfahrens, von dem die Erfindung ausgeht, zum Herstellen einer Kontaktstruktur;

Fig. 53 eine Querschnittsansicht einer Kontaktstruktur, von der die Erfindung ausgeht;

Fig. 54 eine Draufsicht einer Kontaktstruktur, von der die Erfindung ausgeht; und

Fig. 55 eine Querschnittsansicht einer Kontaktstruktur, von der die Erfindung ausgeht.

Erste Ausführungsform

Ein Verfahren zum Herstellen einer Kontaktstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Be zugnahme auf die Fig. 1 bis 9 beschrieben.

Es wird auf Fig. 1 Bezug genommen; das Bezugszeichen 100 be zeichnet eine Unterlagenschicht (Basisschicht), welche ein Halb leitersubstrat, auf dem Element oder dergleichen gebildet sind, oder eine auf einem Halbleitersubstrat gebildete Zwischen schicht-Isolierschicht ist. Eine unten liegende Leitung (unterhalb liegende Leitung) 200 wird auf der Unterlagenschicht 100 gebildet. Eine Zwischenschicht-Isolierschicht 300 wird auf der Unterlagenschicht 100 und der unten liegenden Leitung 200 durch ein Plasma-CVD (Chemical Vapor Deposition, Chemische Gas phasenabscheidung) gebildet. Die Zwischenschicht-Isolierschicht 300 ist beispielsweise TEOS (Tetraethylorthosilikat).

Es wird auf Fig. 2 Bezug genommen; ein Resist (Photolack) 310 wird auf der in Fig. 1 gezeigten Struktur gebildet unter Verwen den einer bekannten Technik, und ein Bemustern wird ausgeführt, so daß eine Öffnung oberhalb der unten liegenden Leitung 200 ge bildet wird. Unter Verwenden des Resists 310 als eine Maske wird ein Trockenätzen unter Verwenden eines gemischten Gasplasmas von C₄E₈ und O₂ ausgeführt, um ein Leitungseinbettungsloch 320 in der Zwischenschicht-Isolierschicht 300 vorzusehen. Das Leitungsein bettungsloch 320 ist ein Kontaktloch oder ein Verbindungskon taktloch, auf dessen Boden die unten liegende Leitung 200 frei gelegt ist.

Es wird auf Fig. 3 Bezug genommen; eine Barrierenmetallschicht (bzw. Sperrschichtmetallschicht) 410, welche eine Ti-Schicht in dem unteren Teil und eine TiN-Schicht in dem oberen Teil auf weist, wird auf der Struktur gebildet, nach dem der Resist 310 entfernt wird. Hier betragen die Schichtdicken der Ti-Schicht und der TiN-Schicht 20 nm bzw. 70 nm.

Es wird auf Fig. 4 Bezug genommen; eine Wolframschicht 420 wird auf der in Fig. 3 gezeigten Struktur gebildet, so daß sie das Leitungseinbettungsloch 320 füllt und die Barrierenmetallschicht 410 bedeckt.

Es wird auf Fig. 5 Bezug genommen; mit einem Trockenätzen unter Verwenden eines F enthaltenden Gases, z. B. ein gemischtes Gas von Ar und SF₆, wird die Oberfläche der Wolframschicht 420 ent fernt, bis die Barrierenmetallschicht 410 freigelegt ist. Dann wird mit einem Trockenätzen unter Verwenden eines Cl₂ enthalten den Gases, z. B. ein gemischtes Gas von N₂ und Cl₂, die Oberflä che der Barrierenmetallschicht 410 entfernt, bis die Zwischen schicht-Isolierschicht 300 freigelegt ist. Als eine Folge ver bleiben nur die Barrierenmetallschicht 410 und eine stopfenför mige Wolframschicht 420 in dem Leitungseinbettungsloch 320. Das Metall in dem Leitungseinbettungsloch 320 wird als ein Leiter 400 definiert. Dies trifft auch auf andere Ausführungen zu.

Es wird auf Fig. 6 Bezug genommen; eine Barrierenmetallschicht 510, welche eine Ti-Schicht in dem unteren Teil und eine TiN- Schicht in dem oberen Teil aufweist, wird auf der in Fig. 5 ge zeigten Struktur gebildet. Hier betragen die Schichtdicken der Ti-Schicht und der TiN-Schicht 20 nm bzw. 70 nm. Die Barrierenme tallschicht 510 wird zu einem Abtragungsverhinderer (bzw. Erosi onshemmstoff).

Es wird auf Fig. 7 Bezug genommen; eine Aluminiumleitungsschicht 520 wird durch Sputtern (Zerstäuben) auf der in Fig. 6 gezeigten Struktur gebildet, so daß sie beispielsweise eine Dicke von 400 nm besitzt. Dann wird eine Antireflexionsschicht 530, d. h. TiN, auf der Aluminiumleitungsschicht 520 derart gebildet, daß sie eine Dicke von beispielsweise 30 nm besitzt. Die auf der Zwi schenschicht-Isolierschicht 300 gebildete Metallschicht wird als eine Leitungsschicht 500 definiert. Dies trifft auch auf andere Ausführungsformen zu.

Es wird auf Fig. 8 Bezug genommen; ein Resist (Photolack) 540 wird auf der in Fig. 7 gezeigten Struktur gebildet unter Verwen den einer bekannten Technik, und ein Bemustern wird derart aus geführt, daß das Ende des Resists 540 oberhalb des Leiters 400 angeordnet ist.

Es wird auf Fig. 9 Bezug genommen; unter Verwenden eines ge mischten Gases von Cl₂, BCl₃, Ar und CHF₃ (beispielsweise in der Menge von 70 sccm, 50 sccm, 40 sccm bzw. 3 sccm; sccm: standard cu bic centimetres per minute, Standardkubikzentimeter pro Minute) wird die Leitungsschicht 500 einem Bemustern durch ein Trockenätzen unterzogen unter Bedingungen, d. h. beispielsweise 1,3 Pa Ätzdruck, 800 W Quellenleistung und 140 W Vorspannleistung. Wäh rend des Trockenätzens wird ein Produkt, z. B. AlCl_x, welches durch das Ätzen der Aluminiumleitungsschicht 520 erzeugt wird, auf den Seitenwänden der Leitungsschicht 500 abgeschieden. Dies hat eine Seitenwandschutzschicht 601 auf den, Seitenwänden der Leitungsschicht 500 zur Folge.

Die Tatsache, daß die Kontaktfläche (bzw. der Kontaktbereich) zwischen der Aluminiumleitungsschicht 520 und der Barrienmetall schicht 510 gegenüber einer Abtragung widerstandsfähig ist, wur de durch den folgenden Versuch bestätigt. Insbesondere wurden eine Probe, in der eine Barrierenmetallschicht und eine Alumini um enthaltende Schicht der Reihe nach auf der gesamten Oberflä che eines Wafers gebildet waren, und eine Probe, in der eine Wolframschicht und eine Aluminium enthaltende Schicht der Reihe nach auf der gesamten Oberfläche eines Wafers gebildet waren, vorbereitet. Für die zwei Proben wurde ein Ätzen unter denselben Bedingungen ausgeführt, um sie auf einem SEM(Scanning Electron Microskop, Rasterelektronenmikroskop)-Bildschirm zu beobachten. Als eine Folge trat eine Abtragung in der Kontaktfläche (bzw. in dem Kontaktbereich) zwischen der Wolframschicht und der Alumini um enthaltenden Schicht auf, hingegen trat in der Kontaktfläche zwischen der Barrierenmetallschicht und der Aluminium enthalten den Schicht wenig oder keine Abtragung auf. Dies kann eine Folge davon sein, daß im Vergleich zu der ersteren Fläche die letztere Fläche empfänglich für die Bildung einer Seitenwandschutzschicht ist.

Daher wird in der ersten Ausführungsform, weil kein Kontakt zwi schen der Wolframschicht 420 und der Aluminiumleitungsschicht 520 besteht, die Abtragung (bzw. Erosion) der Aluminiumschicht 520 unterdrückt, wodurch die Verbindungsunterbrechung (bzw. der Verbindungsabbruch) zwischen dem Leiter 400 und der Leitungs schicht 500 verhindert wird.

Zweite Ausführungsform

Es wird auf Fig. 10 Bezug genommen; die in Fig. 5 gezeigte Struktur wird in derselben Weise wie in der ersten Ausführungs form erhalten. Dann wird eine Wolframschicht 511 auf dieser Struktur gebildet.

Es wird auf Fig. 11 Bezug genommen; eine Barrierenmetallschicht 510, eine Aluminiumleitungsschicht 520, eine Antireflexions schicht 530 und ein Resist 540 werden gebildet, und die Lei tungsschicht 500 wird einer Bemusterung durch ein Trockenätzen unterzogen, in derselben Weise wie in der ersten Ausführungs form. Während des Trockenätzens wird ein Produkt z. B. AlCl_x, welches durch das Ätzen der Aluminiumleitungsschicht 520 ent standen ist, auf den Seitenwänden der Leitungsschicht 500 abge schieden. Dies hat eine Seitenwandschutzschicht 601 auf den Sei tenwänden der Leitungsschicht 500 zur Folge. Die Wolframschicht 511 und die Barrierenmetallschicht 510 werden zu Abtragungsver hinderern.

Die zweite Ausführungsform erzeugt dieselbe Effekte wie die er ste Ausführungsform.

Dritte Ausführungsform

Es wird auf Fig. 12 Bezug genommen; die in Fig. 4 gezeigte Struktur wird in derselben Weise wie in der ersten Ausführungs form erhalten. Dann wird durch ein Trockenätzen unter Verwenden eines F enthaltenden Gases, z. B. ein gemischtes Gas von Ar und SF₆, die Oberfläche der Wolframschicht 420 derart entfernt, daß die Schichtdicke der Wolframschicht 420 ungefähr halb so groß ist (z. B. ungefähr 200 nm) wie diejenige einer zuletzt gebildeten Leitungsschicht 500.

Es wird auf Fig. 13 Bezug genommen; eine Aluminiumleitungs schicht 520 wird durch Sputtern auf der in Fig. 12 gezeigten Struktur gebildet, so daß ihre Schichtdicke ungefähr halb so groß ist (z. B. ungefähr 200 nm) wie diejenige der Leitungsschicht 500. Dann wird eine Antireflexionsschicht 530, d. h. TiN, auf der Aluminiumleitungsschicht 520 gebildet, so daß sie eine Dicke von beispielsweise 30 nm besitzt.

Es wird auf Fig. 14 Bezug genommen; ein Resist (Photolack) 540 wird auf der in Fig. 13 gezeigten Struktur gebildet und ein Be mustern wird ausgeführt.

Es wird auf Fig. 15 Bezug genommen; unter Verwenden eines ge mischtes Gases von Cl₂, BCl₃, Ar und CHF₃ (beispielsweise in der Menge von 70 sccm, 50 sccm, 40 sccm bzw. 3 sccm) werden die Antire flexionsschicht 530 und die Aluminiumleitungsschicht 520 einem Bemustern durch ein Trockenätzen unterzogen unter Bedingungen, d. h. beispielsweise 1,3 Pa Ätzdruck, 800 W Quellenleistung und 140 W Vorspannleistung. Dann werden die Wolframschicht 420 und die Barrierenmetallschicht 410 einem Bemustern durch ein Trockenätzen unter Verwenden eines gemischten Gases von BCl₃, Cl₂ und SF₆ unterzogen. Die Wolframschicht 420 in der Leitungs schicht 500 wird zu einem Abtragungsverhinderer.

Daher sind in der dritten Ausführungsform die Seitenwände der Leitungsschicht 500 gegen die Bildung der Seitenwandschutz schicht 601 widerstandsfähig, weil die Aluminiumleitungsschicht 520 in Kontakt mit der Wolframschicht 420 steht. Ein Teil der Aluminiumleitungsschicht 520, welche mit der Wolframschicht 420 in Kontakt steht, wird abgetragen, was einen Abstand 701 verur sacht. Jedoch erstreckt sich diese Abtragung nur auf die Alumi niumleitungsschicht 520 in der Richtung der Grenzfläche (bzw. Grenzbereich) zwischen der Aluminiumleitungsschicht 520 und der Wolframschicht 420, und die Wolframschicht wird nicht abgetra gen. Dies erzeugt den leitenden Zustand zwischen dem Leiter 400 und der Leitungsschicht 500 durch die Wolframschicht 420, wobei auf diese Weise eine Verbindungsunterbrechung dazwischen verhin dert wird.

Wie in der ersten bis dritten Ausführungsform beschrieben muß das zwischen der Aluminiumleitungsschicht 520 und dem Leiter 400 gebildete Metall ein anderes Metall als Aluminium sein. In der dritten Ausführungsform kann die Wolframschicht 420 zum Einbet ten des Wolframs in das Leitungseinbettungsloch 320 abgeschieden sein, um das Metall zwischen der Aluminiumleitungsschicht 520 und dem Leiter 400 zu bilden.

Vierte Ausführungsform

Es wird auf Fig. 16 Bezug genommen; die in Fig. 5 gezeigte Struktur wird in derselben Weise wie in der ersten Ausführungs form erhalten. Dann wird durch ein Naßätzen unter Verwenden von Fluorwasserstoffsäure oder durch ein Trockenätzen unter Verwen den eines F enthaltenden Gases, z. B. ein gemischtes Gas von CHF₃, CF₄ und Ar, die Oberfläche der Zwischenschicht- Isolierschicht 300 entfernt. Mit diesem Rückätzen wird die obere Oberfläche des Leiters 400 oberhalb der oberen Oberfläche der Zwischenschicht-Isolierschicht 300 angeordnet. Der Abstand L1 zwischen der oberen Oberfläche des Leiters 400 und derjenigen der Schicht 300 kann durch Verändern der Ätzzeit verändert wer den.

Es wird auf Fig. 17 Bezug genommen; eine Aluminiumleitungs schicht 520 wird auf der in Fig. 16 gezeigten Struktur durch Sputtern derart gebildet, daß ihre Schichtdicke 50 nm beträgt. Wenn die Aluminiumleitungsschicht 520 durch Sputtern gebildet wird, wird ein Vorsprung 521, welcher von der Hauptoberfläche der Aluminiumleitungsschicht 520 hervorragt, in Abhängigkeit von dem Abstand L1 erzeugt.

Es wird auf Fig. 18 Bezug genommen; die in Fig. 17 gezeigte Struktur wird einer Wärmebehandlung zum Glätten der Verwerfung (bzw. des Vorsprungs) der oberen Oberfläche der Aluminiumlei tungsschicht 520 unterzogen.

Durch Verwenden eines Sputterns bei hoher Temperatur (d. h. einem heißen Sputtern) beim Bilden einer Aluminiumleitungsschicht 520 wird das Erzeugen des in Fig. 18 gezeigten Vorsprungs 521 ver mieden, ohne die Wärmebehandlung (bzw. heiße Behandlung). Hier wird die Temperatur einer Waferstufer (nicht gezeigt) auf bei spielsweise nicht weniger als 450°C gesetzt.

Es wird auf Fig. 19 Bezug genommen; eine Antireflexionsschicht 530 wird auf der in Fig. 18 gezeigten Struktur gebildet, in der selben Weise wie in der ersten Ausführungsform.

Es wird auf Fig. 20 Bezug genommen; ein Resist (Photolack) 540 wird auf der in Fig. 19 gezeigten Struktur gebildet, und ein Be mustern wird dann ausgeführt, in derselben Weise wie in der er sten Ausführungsform.

Es wird auf Fig. 21 und 22 Bezug genommen; eine Leitungsschicht 500 wird einem Bemustern durch ein Trockenätzen unter Verwenden eines Gasplasmas von Cl₂ und BCl₃ unterzogen. Fig. 21 zeigt ei nen Zustand in dem Verlauf des Trockenätzens, d. h. den Punkt, in dem die obere Oberfläche eines Leiters 400 freigelegt ist. Zu diesem Zeitpunkt verbleibt ein Teil der Aluminiumleitungsschicht 520 auf der oberen Oberfläche der Zwischenschicht-Isolierschicht 300, als eine Produktversorgungsquelle 522 mit der Abmessung L1. Wenn das Ätzen fortschreitet, wird ein Produkt, z. B. AlCl_x, wel ches durch das Ätzen der Produktversorgungsquelle 522 erzeugt wird, auf den Seitenwänden der Leitungsschicht 500 abgeschieden. Dies hat eine Seitenwandschutzschicht 601 auf den Seitenwänden der Leitungsschicht 500 zur Folge, wie in Fig. 22 gezeigt ist. Hier wird ein Teil des Leiters 400, welcher von der Oberfläche der Zwischenschicht-Isolierschicht 300 hervorragt, zu einem Ab tragungsverhinderer.

Es wird wieder auf Fig. 18 Bezug genommen; L2 bezeichnet einen Abstand von der oberen Oberfläche des Leiters 400 zu derjenigen der Aluminiumleitungsschicht 520; L3 bezeichnet einen Abstand von der oberen Oberfläche der Zwischenschicht-Isolierschicht 300 zu der oberen Oberfläche der Aluminiumleitungsschicht 520. Be rücksichtigt man die Seitenwandschutzschicht 601, ist es wün schenswert, daß L3 auf zufriedenstellende Weise länger ist als L2, d. h. ungefähr 2mal L2. Wenn L1 250 nm beträgt und die oben genannte Wärmebehandlung bei 400°C für zwei Minuten ausgeführt wurde, betrug L3 ungefähr 450 nm und L2 ungefähr 200 nm. Durch Ausbilden von L3 auf ausreichende Weise länger als L2 ist es möglich, die Seitenwandschutzschicht 601, welche die gesamten Seitenwände der Leitungsschicht 500 bedeckt, in einer ausrei chenden Dicke zu bilden.

Daher ermöglicht das Bilden der Produktversorgungsquelle 522 in der vierten Ausführungsform eine Seitenwandschutzschicht 601, welche die gesamten Seitenwände der Leitungsschicht 500 in einer ausreichenden Dicke bedeckt. Deshalb sind die Seitenwände der Leitungsschicht 500 von einer Abtragung nicht betroffen, wobei auf diese Weise eine Unterbrechung zwischen dem Leiter 400 und der Leitungsschicht 500 verhindert wird.

Es wird auf Fig. 23 Bezug genommen; da L3 kürzer ist als die doppelte Länge von L2, wird die Seitenwandschutzschicht 601 in einem Teil der Seitenwände der Leitungsschicht 500 dünner, oder es kann keine Schicht 601 gebildet sein. Wenn keine Seitenwand schutzschicht 601 in Abschnitten in der Nähe der Grenzfläche (bzw. des Grenzbereiches) zwischen der Leitungsschicht 500 und dem Leiter 400 gebildet ist, wird ein Teil der Aluminiumlei tungsschicht 520, welche mit der Wolframschicht 420 in Kontakt steht, abgetragen, was einen Abstand 702 verursacht. Jedoch ist die Kontaktfläche (der Kontaktbereich) zwischen der Aluminium leitungsschicht 520 und der Barrierenmetallschicht 410 gegen ei ne Abtragung widerstandsfähig, wie in der ersten Ausführungsform erwähnt wurde. Deshalb sichert, sogar falls ein Abstand 702 auf tritt, der Kontakt zwischen den Schichten 502 und 410 das elek trische Leitvermögen zwischen der Leitungsschicht 500 und dem Leiter 400. Zusätzlich ist es möglich, den Widerstand der Kon taktfläche (bzw. des Kontaktbereiches) zwischen der Aluminium leitungsschicht 520 und der Barrierenmetallschicht 410 zu ver ringern, falls die Kontaktfläche dazwischen durch Anpassen des Rückätzens vergrößert wird, wie unter Bezugnahme auf Fig. 16 er läutert wurde.

Fünfte Ausführungsform

Es wird auf Fig. 24 Bezug genommen; die in Fig. 4 gezeigte Struktur wird in derselben Weise wie in der ersten Ausführungs form erhalten. Dann wird mit einem Trockenätzen unter Verwenden eines F enthaltenden Gases, z. B. einem gemischten Gas von Ar und SF₆, die Oberfläche einer Wolframschicht 420 entfernt, um die Barrierenmetallschicht 410 freizulegen, so daß die Wolfram schicht 420 in einem Leitungseinbettungsloch 320 verbleibt. In Fig. 24 bezeichnet L4 einen Abstand (d. h. einen Betrag bzw. eine Abmessung eines konkaven Abschnittes) von der oberen Oberfläche der Wolframschicht 420, welche in dem Leitungseinbettungsloch 320 belassen ist, bis zu der oberen Oberfläche der Zwischen schicht-Isolierschicht 300.

Es wird auf Fig. 25 Bezug genommen; eine Aluminiumleitungs schicht 520 wird durch Sputtern auf der in Fig. 24 gezeigten Struktur gebildet, so daß sie eine Dicke von beispielsweise 400 nm besitzt.

Es wird auf Fig. 26 Bezug genommen; das Bilden der Aluminiumlei tungsschicht 520 durch Sputtern erzeugt einen Abstand 703 in der Aluminiumleitungsschicht 520 in Abhängigkeit von L4. Daher wird die in Fig. 25 gezeigte Struktur einer Wärmebehandlung unterzo gen, um den Abstand 703 verschwinden zu lassen und die Alumini umleitungsschicht 520 abzuflachen. Dann wir die Aluminiumlei tungsschicht 520, welche in das Leitungseinbettungsloch 320 ge füllt ist, zu einem Abtragungsverhinderer.

Falls ein heißes Sputtern beim Bilden einer Aluminiumleitungs schicht 520 verwendet wird, kann die in Fig. 26 gezeigte Struk tur ohne die oben genannte heiße Behandlung (Wärmebehandlung) erhalten werden. Die Temperatur der Wärmebehandlung und die Tem peratur einer Waferstufe (nicht gezeigt) während der Wärmebe handlung werden auf nicht weniger als beispielsweise 450°C ge setzt.

Es wird auf Fig. 27 Bezug genommen; eine Antireflexionsschicht 530, d. h. TiN, wird auf der Aluminiumleitungsschicht 520 derart gebildet, daß sie eine Dicke von beispielsweise 30 nm besitzt.

Es wird auf Fig. 28 Bezug genommen; ein Resist (Photolack) 540 wird auf der in Fig. 27 gezeigten Struktur gebildet unter Ver wenden einer bekannten Technik, und ein Bemustern wird ausge führt.

Es wird auf Fig. 29 Bezug genommen, eine Leitungsschicht 500 wird einem Bemustern durch ein Trockenätzen unter Verwenden ei nes gemischten Gasplasmas von Cl₂ und BCl₃ unterzogen. Ein Pro dukt, z. B. AlCl_x, welches durch das Ätzen der Aluminiumleitungs schicht 520 erzeugt wird, wird auf den Seitenwänden der Lei tungsschicht 500 abgeschieden. Dies hat eine Seitenwandschutz schicht 601 auf den Seitenwänden der Leitungsschicht 500 zur Folge.

Es wird auf Fig. 30 Bezug genommen; ein weiteres Ätzen der in Fig. 29 gezeigten Struktur kann einen Abstand 704 verursachen. Wenn das Ätzen fortschreitet wird das Geometrieverhältnis des Abstandes 704 vergrößert. Im allgemeinen wird bei höheren Geome trieverhältnissen die Ätzrate in dem Abstand 704 im Vergleich zu anderen Abschnitten verringert. Wenn das Geometrieverhältnis vergrößert wird, wird das Abtragungsverhältnis in dem Abstand 704 verkleinert. Demgemäß ist die Kontaktfläche zwischen der Wolframschicht 420 und der Aluminiumleitungsschicht 520 wider standsfähig gegen eine Freilegung und wird daher widerstandsfä hig gegen eine Abtragung, was keine Trennung dazwischen verur sacht.

Die Abtragung in dem Abstand 704 kann auch durch Versehen des Abstandes 704 mit einer auf Kohlenstoff basierenden Abscheidung unterdrückt werden, welche von dem Resist 540 aufgrund des Ät zens ausgeschieden (bzw. entfernt) wird.

Die Verzögerung der Ätzrate in dem Abstand 704 wird als RIE-Lag (RIE-Verzögerung) bezeichnet. Die Abtragung in dem Abstand 704 wird unterdrückt durch Setzen von Ätzbedingungen, unter denen das RIE-Lag einen hohen Wert hat (z. B. eine niedrige Gasflußsäu re, einen niedrigen Druck und eine hohe Leistung).

Obwohl die Ecke der Zwischenschicht-Isolierschicht 300 in dem Leitungseinbettungsloch 320 im allgemeinen unter Verwenden eines Ätzens durch Sputtern abgerundet wird, wird ein derartiger Schritt hier unterlassen und deshalb wird das Geometrieverhält nis des Abstandes 704 nicht verringert, wobei auf diese Weise die Abtragung in dem Abstand 704 unterdrückt wird.

Wie beschrieben erzeugt der Anstieg in dem Geometrieverhältnis mit dem Fortschreiten des Ätzens, die Lieferung der auf Kohlen stoff basierenden Abscheidung, die Ätzbedingungen zum Erhalten eines hohen RIE-Lags und das Unterlassen des Schrittes zum Ab runden der Zwischenschicht-Isolierschicht 300 den Effekt, daß sogar, falls ein lokales übermäßiges Ätzen für die in Fig. 28 gezeigte Struktur ausgeführt wird, unterdrückt wird, daß der Ab stand 704 abgetragen wird, wobei keine Freilegung der Wolfram schicht 420 verursacht wird. Daher ist, falls die Abtragung in der Kontaktfläche zwischen der Wolframschicht 420 und der Alumi niumleitungsschicht 520 auftritt, eine Trennung dazwischen prak tisch nicht vorhanden. Unter Bezug auf Fig. 30 ist es ausrei chend, falls L4 nicht weniger als 200 nm beträgt.

Daher erzeugt die fünfte Ausführungsform die folgenden Effekte. Die Seitenwandschutzschicht 601 verhindert, daß die Seitenwände der Leitungsschicht 500 abgetragen werden. Sogar wenn ein Ab stand 704 in der Aluminiumleitungsschicht 520 auftritt innerhalb des Leitungseinbettungsloches 320, kann die Abtragung der Alumi niumleitungsschicht 520 in dem Abstand 704 durch einen Anstieg in dem Geometrieverhältnis unterdrückt werden, und dergleichen. Dies verhindert den Verbindungsabbruch zwischen dem Leiter 400 und der Wolframschicht 420. Zusätzlich gibt es keinen Anstieg in dem elektrischen Widerstand zwischen der Aluminiumleitungs schicht 520 und der Wolframschicht 420, weil die Kontaktfläche dazwischen ungefähr gleich der Fläche S5 des Leitungseinbet tungsloches 320 ist.

Sechste Ausführungsform

Es wird auf Fig. 31 Bezug genommen; eine Struktur, welche zu derjenigen in Fig. 27 ähnlich ist, wird unter Bezug auf die fünfte Ausführungsform erhalten. Es gibt zwei Leiter 400 und der Betrag (bzw. die Abmessung) der Vertiefung (bzw. der Aussparung) beträgt Null.

Es wird auf Fig. 32 Bezug genommen; die in Fig. 31 gezeigte Struktur wird einer Wärmebehandlung bei 400°C für 30 Minuten in einer Atmosphäre von N₂ unterzogen. Als eine Folge wird ein Dif fusionsbereich 550, in welchem Aluminium und Wolfram wechselsei tig in einer selbstausrichtenden Weise diffundiert sind, in der Grenzfläche (bzw. in dem Grenzbereich) zwischen einer Wolfram schicht 420 und einer Aluminiumleitungsschicht 520 gebildet. Hier wird der Diffusionsbereich 550 zu einem Abtragungsverhinde rer.

Es wird auf Fig. 33 Bezug genommen; ein Resist 540 wird auf der in Fig. 32 gezeigten Struktur gebildet durch Verwenden einer be kannten Technik, und ein Bemustern wird dann ausgeführt.

Es wird auf Fig. 34 Bezug genommen; die Leitungsschicht 500 wird einem Bemustern durch ein Trockenätzen unter Verwenden eines auf Chlor basierenden Gases unterzogen, z. B. einem gemischten Gas von Cl₂ und BCl₃. In diesem Trockenätzen ist die Ätzrate niedrig und deshalb verbleibt ein Teil des Diffusionsbereiches 550 zwi schen den zwei Leitungsschichten 500.

Es wird auf Fig. 35 Bezug genommen; der verbleibende Diffusions bereich 550 kann die Möglichkeit vergrößern, daß die zwei Lei tungsschichten 500 elektrisch miteinander durch den Diffusions bereich 550 verbunden sind. Es ist möglich, den verbleibenden Diffusionsbereich 550 zwischen den zwei Leitungsschichten 500 durch ein verlängertes Trockenätzen unter Verwenden eines auf Chlor basierenden Gases, z. B. einem gemischten Gas von Cl₂ und BCl₃, zu entfernen. Jedoch wird die Schichtdicke des Resists 540 verringert und die Abmessungsgenauigkeit verschlechtert. Daher wird ein Teil des Diffusionsbereiches 550 durch ein Trockenätzen unter Verwenden eines auf Fluor basierenden Gases, z. B. CHF₃, CF₄SF₆, C₄F₈, CH₂F₂, C₃F₆ oder NF₃, und eines gemischten Gases von Cl₂ und BCl₃ entfernt.

Daher wird in der sechsten Ausführungsform der Diffusionsbereich 550 zwischen der Wolframschicht 420 und der Aluminiumleitungs schicht 520 angeordnet. Im Vergleich zu dem Fall, in dem die Wolframschicht 420 in Kontakt mit der Aluminiumleitungsschicht 520 steht, sind die Abschnitte, in denen der Diffusionsbereich 550 mit der Aluminiumleitungsschicht 520 in Kontakt steht, wi derstandsfähiger gegen eine Abtragung, wodurch der Verbindungs abbruch zwischen dem Leiter 400 und der Leitungsschicht 500 ver hindert wird.

Siebte Ausführungsform

Zuerst wird noch ein Verfahren, von dem die Erfindung ausgeht, unter Bezugnahme auf die Fig. 54 und 55 beschrieben, welche eine der Anmelderin bekannte integrierte Halbleiterschaltung zeigen. Fig. 54 ist eine Draufsicht und Fig. 55 ist eine Querschnittsan sicht entlang der Linie 55-55 der Fig. 54. In diesen Figuren be zeichnen L6 und L7 einen Abstand zwischen zwei benachbarten Lei tungsschichten 500, und L6 ist länger als L7.

Wie in Fig. 54 und 55 gezeigt ist, besitzen alle Leiter 400, welche auf einer integrierten Halbleiterschaltung gebildet sind, eine randlose Struktur. Alle Leiter 400 mit einer randlosen Struktur zu versehen, macht den Entwurf (d. h. das Design) ein fach.

Jedoch hat, da L6 länger ist als L7 ein konkaver Abschnitt ein niedrigeres RIE-Lag als ein konkaver Abschnitt 706. Deshalb kann, sogar falls die Seitenwände der Leitungsschicht 500 in dem konkaven Abschnitt 706 nicht von der Abtragung betroffen sind, die Leitungsschicht 500 in dem konkaven Abschnitt 705 abgetragen werden, was einen Leitungsabbruch zwischen dem Leiter 400 und der Leitungsschicht 500 in einigen Fällen verursacht.

In einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine integrierte Halbleiterschaltung wie in den Fig. 36 bis 39 gezeigt gefertigt.

Es wird auf Fig. 36 Bezug genommen; eine Struktur, welche derje nigen in Fig. 27 ähnlich ist, wird unter Bezug auf die fünfte Ausführungsform erhalten. Es gibt zwei Leiter 400 und die Abmes sung (bzw. der Betrag) der Vertiefung beträgt Null.

Es wird auf Fig. 37 Bezug genommen; ein Resist 540 wird auf der in Fig. 36 gezeigten Struktur gebildet unter Verwenden einer be kannten Technik, und ein Bemustern wird ausgeführt.

Es wird auf Fig. 38 und 39 Bezug genommen; eine Leitungsschicht 500 wird einem Bemustern unterzogen durch ein Trockenätzen unter Verwenden eines gemischten Gasplasmas von Cl₂ und BCl₃. Fig. 38 ist eine Draufsicht und Fig. 39 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 39-39 der Fig. 38, wobei eine der zwei paral lelen Leitungsschichten 500 in einem konkaven Abschnitt 706 zu einem Abtragungsverhinderer wird. In Fig. 38 beträgt L7 bei spielsweise 0,8 µm, welches das Kürzeste in den Leitungsinterval len (d. h. Leitungszwischenräumen) auf einer integrierten Halb leiterschaltung ist. Die Ätzbedingungen für die in Fig. 37 ge zeigte Struktur sind derart gesetzt, daß eine Abtragung in dem konkaven Abschnitt 706 vermieden wird.

Unter Bezug auf die Leiter 400 in dem konkaven Abschnitt 705, wie in den Fig. 54 und 55 gezeigt ist, sind die Leiter 400 mit der Leitungsschicht 500 vollständig bedeckt durch Bilden eines Resists 540 in einer derartigen Form, daß es den Leiter 400 vollständig bedeckt, wie in den Fig. 38 und 39 gezeigt ist.

Daher sind in der siebten Ausführungsform die Ätzbedingungen derart gesetzt, daß keine Abtragung in dem kürzesten Leitungsin tervall unter den Leitungsintervallen auf einer integrierten Halbleiterschaltung auftritt, und für Leiter 400, welche durch ein Leitungsintervall voneinander entfernt sind, das länger ist als das Kürzeste, wird ein Resist 540 gebildet, welches die Lei ter 400 vollständig bedeckt. Mit dieser Konstruktion (mit diesem Aufbau) ist es möglich, die Leitungsunterbrechung zwischen der Leitungsschicht 500 und jedem Leiter 400 auf der integrierten Halbleiterschaltung zu verhindern.

Obwohl all die Leiter 400 in einem längeren Leitungsintervall als L7 nicht notwendiger Weise mit dem Resist 540 bedeckt sind, muß mindestens der Leiter 400 in dem längsten Leitungsintervall auf der integrierten Halbleiterschaltung mit dem Resist 540 be deckt sein. Mit der Konstruktion, in der der Leiter 400 in dem kürzesten Leitungsintervall auf einer integrierten Halbleiter schaltung eine randlose Struktur hat und mindestens der Leiter 400 in dem längsten Leitungsintervall auf der Schaltung voll ständig mit dem Resist 540 bedeckt ist, ist es möglich, die in tegrierte Halbleiterschaltung zu verbessern und auch die Lei tungszuverlässigkeit bis zu einem bestimmten Grad beizubehalten.

Achte Ausführungsform

Eine achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt ein Herstellungsverfahren, welches auf demselben Konzept wie in der siebten Ausführungsform beruht. In der siebten Ausführungsform wird für einen Leiter 400 in einem längeren Leitungsintervall als das kürzestes Leitungsintervall auf einer integrierten Halb leiterschaltung ein Resist 540, welches einen derartigen Leiter 400 vollständig bedeckt, gebildet, wie in den Fig. 38 und 39 ge zeigt ist.

Hingegen wird in der achten Ausführungsform unter Bezug auf ei nen Leiter in einem längeren Leitungsintervall als das kürzeste Leitungsintervall auf einer integrierten Halbleiterschaltung ein Resist 540 derart gebildet, daß eine Blindleitung 500b in der Nachbarschaft des Leiters 400 gebildet ist, wie in den Fig. 40 und 41 gezeigt ist, welche eine Draufsicht bzw. eine Quer schnittsansicht entlang der Linie 41-41 der Fig. 40 sind. Durch Bilden der Blindleitung 500b kann das Leitungsintervall, nach dem die Blindleitung 500b gebildet ist (d. h. L8 in Fig. 40), gleich L7 sein. Hier wird die Blindleitung 500b zu einem Abtra gungsverhinderer.

Daher ermöglicht in der achten Ausführungsform das Bilden der Blindleitung 500b, daß der Leitungsabbruch zwischen der Leitung 500 und jedem Leiter 400 auf der integrierten Halbleiterschal tung verhindert wird.

Neunte Ausführungsform

Wenn ein Leitungsintervall größer wird, hat der Querschnitt ei ner Leitungsschicht 500 eine ausgeprägte Verjüngungsform.

Es wird auf Fig. 42 Bezug genommen; es wurden drei Proben vorbe reitet, in welchen mehrfache Leitungsschichten 500 in einem kon stanten Intervall (bzw. Abstand) L auf einer Unterlagenschicht 100 ausgerichtet waren, und die Abmessungen der Leitungsschicht 500 wurden gemessen. Die Proben wurden durch einen Vorgang zum Erhalten einer erwünschten integrierten Halbleiterschaltung ge bildet. Jede Leitungsbreite betrug 0,3 µm und der Abstand L be trug 0,3 µm, 1,0 µm bzw. 2,0 µm. In Fig. 42, bezeichnet L9 einen Abstand von dem Ende der oberen Oberfläche der Leitungsschicht 500 zu dem Ende seiner unteren Oberfläche von oben betrachtet.

Fig. 43 zeigt die Beziehungen zwischen L und L9. Proben mit L von 0,3 µm, 1,0 µm und 2,0 µm hatten ein L9 von 0,015 µm, 0,06 µm bzw. 0,125 µm.

In der neunten Ausführungsform ist unter Berücksichtigung der Beziehungen zwischen L und L9, wie sie in Fig. 43 gezeigt sind, der Leiter 400 in einer langen Leitungsbreite derart angeordnet, daß er mit einer verjüngend geformten Leitungsschicht 500 be deckt ist. Dies hat die Struktur wie in den Fig. 44 und 45 ge zeigt zur Folge. Fig. 44 ist eine Draufsicht und Fig. 45 ist ei ne Querschnittsansicht entlang der Linie 45-45 der Fig. 44. In diesen Figuren bezeichnet L10 einen Abstand von dem Ende der oberen Oberfläche der Leitungsschicht 400 zu der oberen Oberflä che der Leitungsschicht 500 von oben gesehen. Die Konfiguration dieser Figuren erfüllt die Erfordernisse, daß L10 nicht mehr als 0,1 µm beträgt und das Leitungsintervall nicht mehr als 0,5 µm oder nicht weniger als 2,0 µm beträgt. In diesen Figuren beträgt L7 nicht mehr als 0,5 µm und L6 nicht weniger als 2,0 µm. Die Be dingungen beim Bilden der Leitungsschicht 500 sind derart ge setzt, daß keine Abtragung in der Leitungsschicht 500 auftritt, auf welche die Leitungsbreite von nicht mehr als 0,5 µm bezogen ist. Mit dieser Konfiguration tritt keine Abtragung in der Lei tungsschicht 500 in einem konkaven Abschnitt 706 auf. Was die Leitungsschicht 500 in einem konkaven Abschnitt 705 betrifft, ist, da L9 länger ist als L10, basierend auf den in Fig. 43 ge zeigten Eigenschaften, der Leiter 400 mit dieser Leitungsschicht 500 bedeckt, so daß er nicht von einer Abtragung betroffen ist.

In Fällen, in denen es schwierig ist, ein Leitungsintervall nicht größer als 0,5 µm auszubilden, wird ein derartiges Lei tungsintervall auf einfache Weise durch Verwenden einer Blind leitung erreicht, wie in der achten Ausführungsform erläutert wurde.

Die Ätzbedingungen einer Leitungsschicht 500 zum Erhalten einer Verjüngungsform lauten wie folgt. Als ein Resist 540 wird ein Eximerresist, ein i-Linienresist oder ein g-Linienresist be nutzt. Alternativ kann ein Resist 540 eine Vielschichtstruktur sein, welche eine auf anorganische Materialien basierende Schicht (z. B. SiO₂, SiON oder Si₃N₄) und eine andere anorgani sche Schicht (z. B. ein Eximerresist, ein i-Linienresist oder ein g-Linienresist) aufweist. Alternativ kann ein Resist 540 eine Vielschichtstruktur sein, welche eine auf organischen Materiali en basierende Antireflexionsschicht und ein Eximerresist auf weist. Als ein Ätzsystem kann das ICP-Ätzsystem, das ECR- Atzsystem, das RIE-System mit parallelen flachen Platten, das MERIE-System oder dergleichen benutzt werden. Als Gas zum Ätzen kann ein gemischtes Gas von Cl₂, BCl₃ und CHF₃ oder dergleichen benutzt werden.

Daher ist es in der neunten Ausführungsform durch Verwenden zweier Typen von Leitungsintervallen, nämlich einem kurzen, wel ches kein Seitenätzen verursacht, und einem langen, in dem eine verjüngend geformte Leitung einen Leiter 400 vollständig be deckt, möglich, eine Verbindungsunterbrechung zwischen einer Leitungsschicht 500 und jedem Leiter auf einer integrierten Halbleiterschaltung zu verhindern.

Zehnte Ausführungsform

Es wird auf Fig. 46 Bezug genommen; eine der in Fig. 27 ähnliche Struktur wird unter Bezugnahme auf die fünfte Ausführungsform erhalten. Es gibt drei Leiter 400 und der Betrag bzw. die Abmes sung der Vertiefung beträgt Null.

Es wird auf Fig. 47 Bezug genommen; ein Resist 540 wird auf der in Fig. 46 gezeigten Struktur durch eine bekannte Technik gebil det und ein Bemustern wird dann ausgeführt. In Fig. 47 beträgt L6 1,0 µm und L7 0,4 µm.

Es wird auf Fig. 48 Bezug genommen; eine Antireflexionsschicht 530 und eine Aluminiumleitungsschicht 520 werden einem Bemustern durch Trockenätzen unter Verwenden eines auf Chlor basierenden Gases unterzogen, z. B. einem gemischten Gas von Cl₂ und BCl₃, unter den Bedingungen, das ein Gasdruck 10 bis 100 mTorr (d. h. 1,333 Pa bis 13,33 Pa) beträgt und ein Gesamtfluß dieses Gases 100 bis 300 sccm beträgt. In diesem Fall ist, wie durch die Kurve C1 in Fig. 51 gezeigt ist, die Ätzrate eines konkaven Abschnit tes 706 mit einem Leitungsintervall von 0,4 µm niedriger als das jenige eines konkaven Abschnittes 705. Deshalb ist die Alumini umleitungsschicht 520 in dem konkaven Abschnitt 706 dicker als die Aluminiumleitungsschicht 520 in dem konkaven Abschnitt 705.

Dafür wird ein auf einem Fluor-Kohlenwasserstoff bzw. Flu orchlorkohlenwasserstoff basierendes Gas, z. B. CHF₃, CH₂F₂, CH₃F₆ und C₃F₆, C₄F₈, in eine Reaktionskammer hinzugefügt. Der Ge samtfluß des auf Fluorchlorkohlenwasserstoff basierenden Gases beträgt nicht weniger als 10% und nicht mehr als 50% des Ge samtflusses des oben genannten auf Chlor basierenden Gases. Wie in der Kurve C2 in Fig. 51 gezeigt ist, ist die Ätzrate des kon kaven Abschnittes 706 mit dem Leitungsintervall von 0,4 µm höher als diejenige des konkaven Abschnittes 705. Demzufolge werden die Leitungsschichten 500 in den konkaven Abschnitten 705 und 706 mit einer ähnlichen Geschwindigkeit abgetragen, so daß die Aluminiumleitungsschicht 520 und die Barrierenmetallschicht 410 in den konkaven Abschnitten 705 und 706 zur selben Zeit entfernt werden, wie in den Fig. 49 und 50 gezeigt ist. Fig. 49 ist eine Draufsicht und Fig. 50 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 50-50 der Fig. 49. In diesen Figuren wird eine der zwei parallelen Leitungsschichten 500 in dem konkaven Abschnitt 706 zu einem Abtragungsverhinderer, und eine der zwei parallelen Leitungsschichten 500 in dem konkaven Abschnitt 705 wird ein Ab tragungsverhinderer.

Das auf einem Fluorchlorkohlenwasserstoff basierende Gas kann durch ein N₂-Gas ersetzt werden. Wenn ein N₂-Gas als Gas für die Abscheidung benutzt wird, wird die Ätzrate des konkaven Ab schnitts 706 mit dem Leitungsintervall von 0,4 µm nicht größer als dasjenige des konkaven Abschnitts 705 gemacht. Deshalb wer den, nachdem die Barrierenmetallschicht 410 und die Aluminium leitungsschicht 520, welche in dem konkaven Abschnitt 705 ver bleiben, vollständig entfernt, und die Barrierenmetallschicht 410 und die Aluminiumleitungsschicht 520, welche in dem konkaven Abschnitt 706 belassen sind, werden vollständig entfernt. Im Vergleich zu den Fällen, in denen das oben genannte auf Chlor basierende Gas allein, oder die Kombination des auf Chlor basie renden Gases und des auf einem Fluorchlorkohlenwasserstoff ba sierenden Gases benutzt wird, erzeugt die Benutzung des N₂-Gases als Gas für die Abscheidung eine starke Seitenwandschutzschicht, welche dadurch gebildet wird, daß sich ein Produkt, z. B. AlCl_x, welches durch das Ätzen der Aluminiumleitungsschicht 520 erzeugt wird, auf der Seitenwand der Leitungsschicht 500 abscheidet. Deshalb werden, obwohl die Seitenwände der Leitungsschicht 500 in dem konkaven Abschnitt 705 eine Möglichkeit haben, dem Ätzen ausgesetzt zu werden, nicht abgetragen wegen der starken Seiten wandschutzschicht, bis die Barrierenmetallschicht 410 und die Aluminiumleitungsschicht 520, welche in dem konkaven Abschnitt 705 belassen sind, vollständig entfernt sind, und dann werden die Schichten 420 und 520, welche in dem konkaven Abschnitt 706 belassen sind, vollständig entfernt.

Daher wird in der zehnten Ausführungsform beim Bemustern der Leitungsschicht 500 das Ätzen in einem kurzen Leitungsintervall durch zwei Arten (Typen) des Ätzens ausgeführt, von denen eine eine höhere Ätzrate und die andere eine niedrigere Ätzrate auf weist, im Vergleich zu der Ätzrate in einem langen Leitungsin tervall. Es ist deshalb möglich, das Entfernen in dem langen Leitungsintervall und das Entfernen in dem kleinen Leitungsin tervall zur selben Zeit zu vervollständigen, was verhindert, daß die Seitenwände der Leitungsschicht 500 abgetragen werden.

Mit einem Ätzen unter Verwenden von N₂-Gas wird das Entfernen in dem langen Leitungsintervall eher vervollständigt, als das Ent fernen in dem kurzen Leitungsintervall, jedoch verbleibt eine starke Seitenwandschutzschicht auf den Seitenwänden der Lei tungsschicht 500, bis das Entfernen in dem kurzen Leitungsinter vall vervollständigt ist. Deshalb sind die Seitenwände der Lei tungsschicht 500 von der Abtragung nicht betroffen.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer Kontaktstruktur mit den Schritten

(a) Bilden einer Isolierschicht (300) mit einem Leitungseinbet tungsloch (320),
(b) Bilden eines Leiters (400), welcher in dem Leitungseinbet tungsloch (320) eingebettet ist,
(c) Bilden einer Leitungsschicht (500), welche das Leitungsein bettungsloch (320) bedeckt, auf der Isolierschicht (300), und (d) Abtrennen der Leitungsschicht (500) durch Ätzen derart, daß sie einen Teil des Leitungseinbettungslochs (320) nicht bedeckt, wobei ein Abtragungsverhinderer zum Verhindern einer Abtragung der Leitungsschicht (500) in einem Kontaktbereich zwischen dem Leiter (400) und der Leitungsschicht (500) gebildet ist.

2. Verfahren zum Bilden einer Kontaktstruktur nach Anspruch 1, bei dem der Leiter (400) mit einen Wolframstopfen (420) ge bildet wird und die Leitungsschicht (500) eine Aluminiumlei tungsschicht (520) aufweist.

3. Verfahren zum Bilden einer Kontaktstruktur nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Schritt (e), zwischen den Schritten (b) und (c), des Bildens einer Metallschicht, welche ein anderes Metall als Aluminium aufweist, auf dem Leiter (400), als den Abtra gungsverhinderer.

4. Verfahren zum Bilden einer Kontaktstruktur nach Anspruch 3, bei dem die Metallschicht, welche ein anderes Metall als Alu minium aufweist, aus Wolfram gebildet wird.

5. Verfahren zum Bilden einer Kontaktstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem Schritt (f) des Ausführens einer Wärmebehandlung für eine nach dem Schritt (c) erhaltene Struk tur, zum Bilden eines Bereiches (500), in dem der Leiter (400) und die Leitungsschicht wechselseitig diffundiert sind, als den Abtragungsverhinderer.

6. Verfahren zum Bilden einer Kontaktstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einem Schritt (g), zwischen den Schritten (a) und (b), des Entfernens einer Oberfläche der Isolierschicht (300) derart, daß ein oberes Ende des Leiters (400) oberhalb ei ner oberen Oberfläche der Isolierschicht (300) angeordnet wird, wobei der Abtragungsverhinderer als ein Teil des Leiters (400) gebildet wird, welcher von einer oberen Oberfläche der Isolier schicht (300) hervorragt.

7. Verfahren zum Bilden einer Kontaktstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem
der Schritt (a) einen Schritt (h) des Entfernens einer Oberflä che des Leiters (400) derart, daß ein oberes Ende des Leiters (400) unterhalb einer oberen Oberfläche der Isolierschicht (300) angeordnet wird, aufweist und
der Abtragungsverhinderer ab die Leitungsschicht (500) gebildet wird, welche in das Leitungseinbettungsloch (320) eingebettet ist.

8. Verfahren zum Bilden einer Kontaktstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem
der Schritt (d) einen Schritt (i) des Bildens einer anderen Lei tungsschicht als den Abtragungsverhinderer parallel zu der Lei tungsschicht (500) aufweist, und
ein Leitungsintervall zwischen der Leitungsschicht (500) und der anderen Leitungsschicht als das Kürzeste auf einer integrierten Halbleiterschaltung gebildet wird, auf der die Kontaktstruktur vorgesehen wird.

9. Verfahren zum Bilden einer Kontaktstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem der Schritt (d) einen Schritt (j) des Bildens einer Blindleitung (500b) als den Abtragungsverhinderer parallel zu der Leitungs schicht (500), aufweist.

10. Verfahren zum Bilden einer Kontaktstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem
der Schritt (d) einen Schritt (k) des Bildens einer anderen Lei tungsschicht als den Abtragungsverhinderer parallel zu der Lei tungsschicht (500) aufweist, und
das Ätzen zwei Arten von Ätzen für das längste Leitungsintervall aufweisen, von denen eines eine höher Ätzrate und das andere ei ne niedrigere Ätzrate als eine Ätzrate in dem kürzesten Lei tungsintervall aufweist.

11. Verfahren zum Bilden einer Kontaktstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem
der Schritt (d) einen Schritt (1) des Bildens einer anderen Lei tungsschicht als den Abtragungsverhinderer parallel zu der Lei tungsschicht (500) aufweist, und
das Ätzen ein Ätzen unter Verwenden eines Ätzgases, welches Stickstoff aufweist, und ein Ätzen, deren Ätzrate in dem läng sten Leitungsintervall höher ist als eine Ätzrate in dem kürze sten Leitungsintervall, aufweist.