JP2000195867A - 象嵌技法を利用した微細金属パタ―ン形成方法 - Google Patents
象嵌技法を利用した微細金属パタ―ン形成方法Info
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Abstract
速度を向上させることができ、従来のように金属膜,拡
散防止膜及び接着膜を同時に蝕刻せずに、金属膜のみを
蝕刻することにより工程を容易に制御可能である象嵌技
法を利用した半導体素子の微細金属パターン形成方法を
提供する。 【解決手段】 接着膜(glue layer)及び拡散防止膜を
順に形成する第1ステップと、上記拡散防止膜上に上記
微細パターン領域を定義する絶縁膜パターンを形成する
第2ステップと、上記微細パターン領域に金属膜を形成
する第3ステップと、上記金属膜上に蝕刻停止膜を形成
する第4ステップと、上記絶縁膜パターンを除去して上
記拡散防止膜を露出させる第5ステップと、上記蝕刻停
止膜を蝕刻マスクとして上記拡散防止膜及び上記接着膜
を選択的に蝕刻する第6ステップとを含む構成とする。
Description
に関し、特にワードライン(word line)またはビット
ライン(bit line)のような微細パターン形成におい
て、微細パターンを絶縁する絶縁膜パターンを形成し、
絶縁膜パターン間に形成されたホール内に伝導膜材料を
伝導膜パターンの高さより低く蒸着するかあるいはホー
ル内に伝導膜材料を蒸着した後、この伝導膜を蝕刻して
微細パターンを形成するようにした象嵌技法を利用した
半導体素子の微細金属パターン形成方法に関するもので
ある。
象嵌技法を利用した微細金属パターン形成方法を説明す
る。
上に第1絶縁膜11を形成して、第1絶縁膜11を選択
的に蝕刻し、金属パターンが形成される部分を露出させ
る。
第2絶縁膜を蒸着し、第2絶縁膜を全面蝕刻して、第1
絶縁膜11側壁に絶縁膜スペーサ12を形成する。
金属膜と下部層(半導体基板)との間の接着力を向上さ
せるための接着膜(glue layer)13を形成し、接着膜
13上に接着膜13と金属膜との間の相互反応を抑制す
るための拡散防止膜14を蒸着した後、図4に示したよ
うに、拡散防止膜14上に金属膜15を形成する。
拡散防止膜14及び接着膜13を蝕刻して絶縁膜11及
び絶縁膜スペーサ12によって絶縁される金属パターン
を形成する。
れる自己整列コンタクト(Self Align Contact)形成の
ための第1絶縁膜11の蝕刻工程で、金属パターンを保
護するための蝕刻停止膜(etch stop layer)16を蒸
着する。
露出するまで蝕刻停止膜16を化学的機械的に研磨(ch
emical mechanical polishing)または蝕刻して金属パ
ターン上にのみ蝕刻停止膜16が残るように平坦化させ
る。
細金属パターン形成方法は、微細金属パターンの主材料
である金属膜15を、拡散防止膜14及び接着膜13と
共に一度に蝕刻することから工程制御が容易ではなく、
拡散防止膜14及び接着膜13が金属膜15の両側面及
び底面を取り囲む構造で微細パターンが形成されること
により、金属パターンの主材料である金属膜15の幅が
意図したものより狭くなり、速い動作速度を得ることが
難しいという問題がある。
の線幅を有する高集積素子製造に適用する場合には、金
属膜の幅を広く確保するためにスペーサをなす第2絶縁
膜12、拡散防止膜14及び接着膜13の厚さをできる
だけ減らす必要がある等の工程開発上の難しさがある。
解決するために創案されたものであり、微細パターンの
主材料である金属膜の幅をさらに大きく確保することに
より素子の動作速度を向上させ、従来の技術におけるよ
うな金属膜、拡散防止膜及び接着膜を同時に蝕刻せずに
金属膜のみを蝕刻することにより、工程を容易に制御す
ることができる、象嵌技法を利用した半導体素子の微細
金属パターン形成方法を提供することにその目的があ
る。
に本発明は、接着膜(glue layer)及び拡散防止膜を順
に形成する第1ステップと、上記拡散防止膜上に上記微
細パターン領域を定義する絶縁膜パターンを形成する第
2ステップと、上記微細パターン領域に金属膜を形成す
る第3ステップと、上記金属膜上に蝕刻停止膜を形成す
る第4ステップと、上記絶縁膜パターンを除去して上記
拡散防止膜を露出させる第5ステップと、上記蝕刻停止
膜を蝕刻マスクとして上記拡散防止膜及び上記接着膜を
選択的に蝕刻する第6ステップとを含む構成とする。
は、接着膜(glue layer)及び拡散防止膜を順に形成す
る第1ステップと、上記拡散防止膜上に第1絶縁膜を形
成し、上記第1絶縁膜を選択的に蝕刻して微細パターン
領域を定義する第1絶縁膜パターンを形成する第2ステ
ップと、上記第2ステップが完了した全体構造上に第2
絶縁膜を形成して、上記第2絶縁膜を全面蝕刻して上記
第1絶縁膜パターン側壁に絶縁膜スペーサを形成する第
3ステップと、上記微細パターン領域に金属膜を形成す
る第4ステップと、上記金属膜上に蝕刻停止膜を形成す
る第5ステップと、上記絶縁膜パターンを除去して上記
拡散防止膜を露出させる第6ステップと、上記蝕刻停止
膜を蝕刻マスクとして上記拡散防止膜及び上記接着膜を
選択的に蝕刻する第7ステップとを含む構成とする。
の接着力を向上させるための接着膜及び金属膜と接着膜
との間の相互反応を防止するための拡散防止膜をまず蒸
着して、微細金属パターンの間を絶縁するための絶縁膜
を形成し、絶縁膜を蝕刻して微細金属パターンと連結す
る拡散防止膜を露出させた後、金属膜を形成し、微細金
属パターンを形成することにより、微細パターンの主材
料である金属膜の幅を増加させて素子の動作速度を向上
させるだけでなく金属膜のみを蝕刻することにより、工
程を容易に制御可能である点に特徴がある。
象嵌技法を利用した微細金属パターン形成方法を図8な
いし図18を参照して説明する。
0上に金属膜と下部層(半導体基板)との間の接着力を
向上させるための接着膜21と、この接着膜21と金属
膜との間の相互反応を抑制するための拡散防止膜22を
順に形成する。この際、接着膜21はTi等で形成し、
拡散防止膜22をTiNまたはWNx等で形成する。
2上にSiO2 系列の絶縁物質で第1絶縁膜23を形成
し、図10に示したように、第1絶縁膜23を選択的に
蝕刻して金属パターンが形成される部分の拡散防止膜2
2を露出させる第1絶縁膜23パターンを形成した後、
図11に示したように、全体構造上にSiNまたはSi
ON系列の絶縁物質で第2絶縁膜を蒸着し、この後、第
2絶縁膜を全面蝕刻して第1絶縁膜23パターンの側壁
に絶縁膜スペーサ24を形成する。上記絶縁膜スペーサ
24は、以後の第1絶縁膜23パターンを除去する工程
で微細金属パターンを保護するためのものである。
を形成して金属パターンが形成される領域を埋め込み、
図13に示したように、第1絶縁膜23パターンの表面
が露出するまで金属膜25を化学的機械的に研磨した
後、図14に示したように、金属膜25を蝕刻して第1
絶縁膜23パターンより金属膜25が低くなるようにす
る。
される自己整列コンタクト(Self Align Contact)形成
のための第1絶縁膜23パターンの除去工程で金属膜2
5を保護するためにSiNまたはSiON等で蝕刻停止
膜(etch stop layer)26を蒸着し、図16に示した
ように、第1絶縁膜23パターンの表面が露出される時
まで蝕刻停止膜26を化学的機械的に研磨または蝕刻し
て金属膜25上にのみ蝕刻停止膜26が残るように平坦
化させる。
23のパターンを除去して拡散防止膜22を露出させ、
図18に示したように、拡散防止膜22及び接着膜21
を選択的に蝕刻して微細金属パターン形成工程を完了す
る。この際、拡散防止膜22及び接着膜21の蝕刻の際
に、蝕刻停止膜26を蝕刻マスクとして利用する。
用した微細金属パターン形成方法を図19ないし図26
を参照して説明する。
30上に金属膜と下部層(半導体基板)との間の接着力
を向上させるための接着膜31及び接着膜31と金属膜
との間の相互反応を抑制するための拡散防止膜32を順
に形成する。この際、接着膜31はTi等で形成し、拡
散防止膜32はTiNまたはWNx等で形成する。
32上にSiO2 系列の絶縁物質で第1絶縁膜33を形
成し、この第1絶縁膜33を選択的に蝕刻して金属パタ
ーンが形成される部分の拡散防止膜32を露出させる第
1絶縁膜33パターンを形成した後、図21に示したよ
うに、全体構造上にSiNまたはSiON系列の絶縁物
質で第2絶縁膜を蒸着し、この第2絶縁膜を全面蝕刻し
て第1絶縁膜33のパターン側壁に絶縁膜スペーサ34
を形成する。上記絶縁膜スペーサ34は、以後の第1絶
縁膜33パターンの除去工程で微細金属パターンを保護
するためのものである。
ーンが形成される領域に選択的な蒸着方法で所望厚さの
金属膜35を形成する。この際、金属膜35が第1絶縁
膜33パターンより高くならないようにする。
される自己整列コンタクト形成のための第1絶縁膜33
の蝕刻工程で金属膜35を保護するために、SiNまた
はSiON等で蝕刻停止膜36を蒸着し、図24に示し
たように第1絶縁膜33パターン表面が露出するまで蝕
刻停止膜36を化学的機械的に研磨または蝕刻して、金
属膜35上のみに蝕刻停止膜36が残るように平坦化さ
せる。
33のパターンを除去して拡散防止膜32を露出させ、
図26に示したように、拡散防止膜32及び接着膜31
を選択的に蝕刻して微細金属パターン形成工程を完了す
る。この際、拡散防止膜32及び接着膜31の蝕刻の際
に蝕刻停止膜36を蝕刻マスクとして利用する。
添付した図面により限定されるものではなく、本発明の
技術的思想を逸脱しない範囲で様々な置換,変形及び変
更が可能であることは、本発明が属する技術分野におけ
る通常の知識を有する当業者においては自明である。
来の象嵌技法を利用した微細金属パターン形成方法に比
べて、容易な工程にて微細金属パターンを形成でき、ま
た、金属パターンの幅を増加させることができることか
ら、素子の動作速度を向上させることができる効果を奏
する。
形成工程を示す断面図である。
形成工程を示す断面図である。
形成工程を示す断面図である。
形成工程を示す断面図である。
形成工程を示す断面図である。
形成工程を示す断面図である。
形成工程を示す断面図である。
微細金属パターンの形成工程を示す断面図である。
微細金属パターンの形成工程を示す断面図である。
た微細金属パターンの形成工程を示す断面図である。
た微細金属パターンの形成工程を示す断面図である。
た微細金属パターンの形成工程を示す断面図である。
た微細金属パターンの形成工程を示す断面図である。
た微細金属パターンの形成工程を示す断面図である。
た微細金属パターンの形成工程を示す断面図である。
た微細金属パターンの形成工程を示す断面図である。
た微細金属パターンの形成工程を示す断面図である。
た微細金属パターンの形成工程を示す断面図である。
した微細金属パターンの形成工程の断面図である。
した微細金属パターンの形成工程の断面図である。
した微細金属パターンの形成工程の断面図である。
した微細金属パターンの形成工程の断面図である。
した微細金属パターンの形成工程の断面図である。
した微細金属パターンの形成工程の断面図である。
した微細金属パターンの形成工程の断面図である。
した微細金属パターンの形成工程の断面図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 象嵌技法を利用した微細パターン形成方
法において、 接着膜(glue layer)及び拡散防止膜を順に形成する第
1ステップと、 上記拡散防止膜上に上記微細パターン領域を定義するた
めの絶縁膜パターンを形成する第2ステップと、 上記微細パターン領域に金属膜を形成する第3ステップ
と、 上記金属膜上に蝕刻停止膜を形成する第4ステップと、 上記絶縁膜パターンを除去して上記拡散防止膜を露出さ
せる第5ステップと、 上記蝕刻停止膜を蝕刻マスクとして上記拡散防止膜及び
上記接着膜を選択的に蝕刻する第6ステップと、 を含む象嵌技法を利用した微細パターン形成方法。 - 【請求項2】 象嵌技法を利用した微細パターン形成方
法において、 接着膜(glue layer)及び拡散防止膜を順に形成する第
1ステップと、 上記拡散防止膜上に第1絶縁膜を形成し、上記第1絶縁
膜を選択的に蝕刻して微細パターン領域を定義する第1
絶縁膜パターンを形成する第2ステップと、 上記第2ステップが完了した全体構造上に第2絶縁膜を
形成して、上記第2絶縁膜を全面蝕刻して上記第1絶縁
膜パターン側壁に絶縁膜スペーサを形成する第3ステッ
プと、 上記微細パターン領域に金属膜を形成する第4ステップ
と、 上記金属膜上に蝕刻停止膜を形成する第5ステップと、 上記絶縁膜パターンを除去して上記拡散防止膜を露出さ
せる第6ステップと、 上記蝕刻停止膜を蝕刻マスクとして上記拡散防止膜及び
上記接着膜を選択的に蝕刻する第7ステップと、 を含む象嵌技法を利用した微細パターン形成方法。 - 【請求項3】 上記第4ステップは、 上記第3ステップが完了した全体構造上に金属膜を形成
するステップと、 上記第1絶縁膜パターンの表面が露出される時まで上記
金属膜を化学的機械的に研磨するステップと、 上記第1絶縁膜パターンの高さより上記金属膜の高さが
低くなるようにするために上記金属膜を蝕刻するステッ
プとを含むことを特徴とする請求項2記載の象嵌技法を
利用した微細パターン形成方法。 - 【請求項4】 上記第4ステップは、 上記金属膜を選択的成長法で形成し、上記第1絶縁膜パ
ターンの高さより上記金属膜の高さが低くなるようにす
ることを特徴とする請求項2記載の象嵌技法を利用した
微細パターン形成方法。 - 【請求項5】 上記第5ステップは、 上記第4ステップが完了した全体構造上に上記蝕刻停止
膜を形成するステップと、 上記第1絶縁膜パターンの表面が露出される時まで上記
蝕刻停止膜を化学的機械的に研磨するステップと、 を含むことを特徴とする請求項3又は4記載の象嵌技法
を利用した微細パターン形成方法。 - 【請求項6】 上記第1絶縁膜はSiO2 系絶縁物質で
形成されて、 上記第2絶縁膜及び上記蝕刻停止膜は各々SiNまたは
SiON系列の絶縁物質で形成されることを特徴とする
請求項5記載の象嵌技法を利用した微細パターン形成方
法。
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