JP2000323482A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JP2000323482A
JP2000323482A JP11127688A JP12768899A JP2000323482A JP 2000323482 A JP2000323482 A JP 2000323482A JP 11127688 A JP11127688 A JP 11127688A JP 12768899 A JP12768899 A JP 12768899A JP 2000323482 A JP2000323482 A JP 2000323482A
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etching
hard mask
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metal
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Naomiki Tamiya
直幹 民谷
Satohide Kogure
里英 小暮
Yuji Takaoka
裕二 高岡
Seiretsu Boku
世烈 朴
靖 ▲高▼倉
Yasushi Takakura
Hideaki Yamauchi
英敬 山内
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Applied Materials Inc
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Sony Corp
Applied Materials Inc
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    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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    • H01L21/3205Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
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    • H01L21/3213Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H01L21/32139Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer using masks

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce break and deterioration of control electrode parts by reducing the quantity of charges remaining on a metal film to prevent break and deterioration of an insulation layer due to the charges flowing to the control electrodes. SOLUTION: The thickness of hard mask film 18 is pref. 150 to 300 nm for adequately etching a metal film. If the thickness of the hard mask film 18 is less than 150 nm, its function is not displayed as a mask material in etching the metal film 16, i.e., it is too thin as a mask material with taking account of the film loss by etching. If the hard mask 18 is thicker than 300 nm, break and deterioration become remarkable due to the increase of the quantity of charges during etching. Thus, this range of the film is preferable and a film thickness range of 180 to 230 nm is more preferable.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に、制御電極を有する金属−絶縁体−半
導体型(MIS型)半導体デバイス上に金属配線を形成
する半導体装置の製造方法に関する。
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method of manufacturing a semiconductor device in which a metal wiring is formed on a metal-insulator-semiconductor (MIS) semiconductor device having a control electrode. .

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路の金属配線等を形成する
場合、プラズマエッチングが広く一般に採用されてい
る。例えば、アルミニウム膜(Al膜)やアルミニウム
合金膜(Al合金膜)をプラズマエッチングする場合、
エッチングガスとしてCl2やBCl3、CCl4のよう
なCl原子を含むガスを用いるのが一般的である。ま
た、金属膜のプラズマエッチングにおいては、マスク材
料としてフォトレジストが使用され、金属膜とフォトレ
ジスト膜との間にはTiN膜等のTi系膜が反射防止膜
として形成される場合がある。
2. Description of the Related Art When forming metal wiring and the like of a semiconductor integrated circuit, plasma etching is widely and generally employed. For example, when plasma etching an aluminum film (Al film) or an aluminum alloy film (Al alloy film),
In general, a gas containing Cl atoms, such as Cl 2 , BCl 3 , or CCl 4 , is used as an etching gas. In plasma etching of a metal film, a photoresist is used as a mask material, and a Ti-based film such as a TiN film may be formed as an antireflection film between the metal film and the photoresist film.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、制御電
極を有する金属−絶縁体−半導体型半導体デバイスを備
える半導体集積回路を半導体基板の表層に製造するとき
に、この半導体デバイスの制御電極部がエッチング後に
破壊されていたり、絶縁耐圧低下等の劣化が生じていた
りする現象が観測されることがある。
However, when manufacturing a semiconductor integrated circuit having a metal-insulator-semiconductor type semiconductor device having a control electrode on a surface layer of a semiconductor substrate, the control electrode portion of the semiconductor device is not etched. A phenomenon such as destruction or deterioration such as a decrease in withstand voltage may be observed.

【0004】このような現象を回避するために、エッチ
ング条件を変更すること、またはエッチング装置を変更
すること、等によって対策が取られていた。このため、
エッチング形状およびプロセス余裕を必ずしも満足でき
る状態まで向上させることができなかった。故に、今後
更なる微細化を進めるに当たり、更なる改善が必要とさ
れていた。
In order to avoid such a phenomenon, countermeasures have been taken by changing an etching condition or an etching apparatus. For this reason,
The etching shape and the process margin could not always be improved to a satisfactory state. Therefore, further improvement is required for further miniaturization in the future.

【0005】本発明の目的は、このような事情に鑑みて
為されたものであり、制御電極を有する半導体デバイス
上に金属配線を形成する場合において、制御電極の部分
の破壊および劣化が低減可能な半導体装置の製造方法を
提供することにある。
An object of the present invention has been made in view of such circumstances, and when forming a metal wiring on a semiconductor device having a control electrode, the destruction and deterioration of the control electrode portion can be reduced. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達
成するために様々な検討を重ねた。エッチングによるM
OS半導体デバイスの破壊は、制御電極と半導体基板と
の間に挟まれたシリコン酸化膜が放電によって破壊およ
び劣化されることにより生じる。発明者は、金属膜を形
成するときの制御電極の帯電(チャージアップ)に着目
した。エッチングの際に制御電極が帯電することによっ
て、シリコン酸化膜(ゲート絶縁膜)に高い電界が加わ
る可能性があるからである。
Means for Solving the Problems The inventor made various studies to achieve the above object. M by etching
The breakdown of the OS semiconductor device is caused by the breakdown and deterioration of the silicon oxide film sandwiched between the control electrode and the semiconductor substrate by the discharge. The inventor paid attention to charging (charge-up) of the control electrode when forming the metal film. This is because a high electric field may be applied to the silicon oxide film (gate insulating film) by charging the control electrode during etching.

【0007】エッチングの際に制御電極の帯電を低減す
るためには、エッチング条件を再検討する方法、エッチ
ング装置を改造する方法等がある。しかしながら、これ
らの方法は、多くの部分がすでに検討されている。故
に、発明者は帯電量自体を低減させる方法がないかと更
に検討を重ねた。その結果、本発明を以下の構成のよう
にした。
In order to reduce the charging of the control electrode during etching, there are a method of reconsidering the etching conditions, a method of modifying the etching apparatus, and the like. However, many of these methods have been discussed. Therefore, the inventors have further studied whether there is a method for reducing the charge amount itself. As a result, the present invention has the following configuration.

【0008】本発明の半導体装置の製造方法は、基板上
に形成された絶縁層上の制御電極に導通を有するように
接続された所定パターンの金属配線を形成する半導体装
置の製造方法であって、(1)金属膜を形成する第1の工
程と、(2)膜厚が150nm乃至300nmであって、
所定パターンを有し、シリコン系無機絶縁膜からなるハ
ードマスクを金属膜上に形成する第2の工程と、(3)エ
ッチングガスにより、ハードマスクを用いて金属膜をエ
ッチングし、所定パターンの金属配線を形成する第3の
工程と、を備える。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device for forming a metal wiring of a predetermined pattern connected to a control electrode on an insulating layer formed on a substrate so as to have conductivity. (1) a first step of forming a metal film, and (2) a film thickness of 150 nm to 300 nm,
A second step of forming a hard mask made of a silicon-based inorganic insulating film on the metal film having a predetermined pattern, and (3) etching the metal film using the hard mask with an etching gas to form a metal having a predetermined pattern. A third step of forming a wiring.

【0009】これによって、第3の工程中に、金属膜に
残留帯電する電荷の量を低減せしめ、これにより電荷が
制御電極へ流入することによって生じる絶縁層の破壊お
よび劣化を防止するようにしている。
Thus, during the third step, the amount of charge remaining on the metal film is reduced, thereby preventing the breakdown and deterioration of the insulating layer caused by the charge flowing into the control electrode. I have.

【0010】このように、制御電極との間に導線経路が
存在する配線層を形成する際に使用されるマスク材とし
て、フォトレジストに代わってハードマスクを採用し
た。ハードマスクを採用すると、金属膜をエッチングす
る際に必要とされるマスク材の初期膜厚を薄くすること
ができる。このため、マスク材の体積を減少させること
ができるので、エッチング中に電荷を捕獲する部分が減
る。故に、マスク材に帯電する電荷量が低減可能なの
で、制御電極と基板との間に加わる電圧を小さくするこ
とができる。
As described above, a hard mask is used instead of a photoresist as a mask material used when forming a wiring layer having a conductive wire path between the control electrode and the control electrode. When a hard mask is employed, the initial thickness of the mask material required for etching the metal film can be reduced. For this reason, the volume of the mask material can be reduced, and the portion that captures electric charge during etching is reduced. Therefore, the amount of charge on the mask material can be reduced, and the voltage applied between the control electrode and the substrate can be reduced.

【0011】発明者は、上記の効果を利用しつつ、金属
配線のエッチングを確実に行うためには、ハードマスク
の好適な膜厚の範囲は、150nm以上300nm以下
の範囲であることを見いだした。また、上記の効果が更
に顕著に得られるハードマスクの好適な膜厚の範囲は、
180nm以上230nm以下の範囲であることを見い
だした。
The inventor has found that a preferable range of the thickness of the hard mask is in a range of 150 nm to 300 nm in order to reliably perform the etching of the metal wiring while utilizing the above effects. . Further, the preferable range of the thickness of the hard mask in which the above-mentioned effects are more remarkably obtained is
It was found to be in the range from 180 nm to 230 nm.

【0012】更に詳細な検討を重ねた結果、発明者は、
本発明を以下のように適用できることを見い出した。
As a result of further detailed studies, the inventor has found that
It has been found that the present invention can be applied as follows.

【0013】本発明の半導体装置の製造方法では、ハー
ドマスクの材料として、シリコン酸化物等のシリコン系
無機膜を用いると、マスク材が金属配線を形成した後
も、配線を絶縁するための絶縁膜の一部となるので、ハ
ードマスクを除去する必要がない。例えば、シリコン系
無機膜として、SiO2、SiN、SiOFおよびSi
ONの少なくともいずれかが含まれることができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, when a silicon-based inorganic film such as silicon oxide is used as the material of the hard mask, the insulating material for insulating the wiring even after the mask material forms the metal wiring. Since it becomes a part of the film, there is no need to remove the hard mask. For example, as a silicon-based inorganic film, SiO 2 , SiN, SiOF and Si
ON may be included.

【0014】本発明の半導体装置の製造方法では、金属
膜として、Al膜およびAl合金膜を適用することがで
き、更に、タングステン膜および銅膜も適用できる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, an Al film and an Al alloy film can be applied as the metal film, and further, a tungsten film and a copper film can be applied.

【0015】本発明の半導体装置の製造方法では、Cl
を含有するエッチングガスにより金属膜をエッチングす
ることが好適である。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, Cl
It is preferable to etch the metal film with an etching gas containing

【0016】本発明の半導体装置の製造方法では、金属
膜に接してバリアメタル膜を設ける工程を備えることが
できる。このバリアメタル膜をハードマスクを用いてエ
ッチングする工程を備えることができる。また、ハード
マスクの形成に先立って、金属膜上に反射防止膜を設け
る工程を備えることができる。この反射防止膜をハード
マスクを用いてエッチングする工程を備えることができ
る。
The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention may include a step of providing a barrier metal film in contact with the metal film. A step of etching the barrier metal film using a hard mask can be provided. In addition, a step of providing an antireflection film on the metal film before forming the hard mask can be provided. A step of etching the antireflection film using a hard mask can be provided.

【0017】このように、反射防止膜およびバリアメタ
ル層の少なくともいずれかを金属膜と同一のマスクを用
いてエッチングすることができるので、製造工程が簡素
化される。
As described above, since at least one of the antireflection film and the barrier metal layer can be etched using the same mask as the metal film, the manufacturing process is simplified.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態について詳細に説明する。可能な場合に
は、同一の部分には同一の符号を付して重複する説明を
省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Where possible, the same parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0019】図1(a)は、本発明の実施の形態である
半導体装置の製造方法を適用して基板に製造される半導
体装置の工程断面図であり、図1(b)は、図1(a)
に示された工程断面図に対応する平面図である。図1
(a)は、図1(b)のI−I断面に対応する。以下、
基板としてP型シリコン基板2を使用し、MIS型半導
体デバイスとして金属−酸化物−半導体型(以下、「M
OS型」と記す)トランジスタを形成する場合について
説明する。
FIG. 1A is a process sectional view of a semiconductor device manufactured on a substrate by applying the method of manufacturing a semiconductor device according to the embodiment of the present invention, and FIG. (A)
FIG. 14 is a plan view corresponding to the process cross-sectional view shown in FIG. FIG.
(A) corresponds to the II section of FIG. 1 (b). Less than,
A P-type silicon substrate 2 is used as a substrate, and a metal-oxide-semiconductor type (hereinafter referred to as “M”) is used as a MIS type semiconductor device.
The case where a transistor is described) will be described.

【0020】図1(a)及び図1(b)を参照すると、
シリコン基板2の表層に素子分離膜4が形成されてい
る。素子分離膜4は、MOS型トランジスタが形成され
る素子領域6を相互に分離するための絶縁領域である。
素子分離膜4は、例えば、LOCOS法、LOPOS
法、等を採用して、絶縁領域にシリコン酸化膜を成膜す
ることによって形成される。
Referring to FIGS. 1 (a) and 1 (b),
An element isolation film 4 is formed on a surface layer of the silicon substrate 2. The element isolation film 4 is an insulating region for isolating the element regions 6 where the MOS transistors are formed.
The element isolation film 4 is formed by, for example, LOCOS, LOPOS,
It is formed by forming a silicon oxide film on the insulating region by employing a method or the like.

【0021】続いて、基板2上に、ポリシリコン層8を
形成する。ポリシリコン層8は、熱酸化法を用いてゲー
ト絶縁膜10を形成した後にポリシリコン膜をCVD法
によって成膜し、このポリシリコン膜を所定形状にエッ
チングすることによって形成される。ポリシリコン層8
は、素子領域6上に設けられた制御電極8a、および素
子分離膜4上に設けられた配線層8bから成る。
Subsequently, a polysilicon layer 8 is formed on the substrate 2. The polysilicon layer 8 is formed by forming a gate insulating film 10 by a thermal oxidation method, forming a polysilicon film by a CVD method, and etching the polysilicon film into a predetermined shape. Polysilicon layer 8
Is composed of a control electrode 8 a provided on the element region 6 and a wiring layer 8 b provided on the element isolation film 4.

【0022】素子領域6には,制御電極8aおよび素子
分離膜4に対して自己整合的にN型半導体領域6a、6
bが形成されている。このN型不純物の導入は、例えば
イオン注入法によって行うことができる。N型半導体領
域6a、6bの一方は、MOS型トランジスタのソース
領域を形成し、また他方はMOS型トランジスタのドレ
イン領域を形成する。N型半導体領域6a、6bは、制
御電極8aによって分離されている。分離されたN型半
導体領域6a、6bの間には、チャネル領域6cが形成
されている。チャネル領域6cと制御電極8aとは、ゲ
ート酸化膜10を両側から挟んでいる。制御電極8aに
加えられる電圧によって、チャネル領域6cの導電率が
変調される。その結果として、制御電極8aは、ソース
領域とドレイン領域との間に流れる電流を制御するため
の制御電極となる。
In the element region 6, N-type semiconductor regions 6a and 6a are self-aligned with the control electrode 8a and the element isolation film 4.
b is formed. This N-type impurity can be introduced by, for example, an ion implantation method. One of the N-type semiconductor regions 6a and 6b forms a source region of the MOS transistor, and the other forms a drain region of the MOS transistor. The N-type semiconductor regions 6a and 6b are separated by a control electrode 8a. A channel region 6c is formed between the separated N-type semiconductor regions 6a and 6b. The channel region 6c and the control electrode 8a sandwich the gate oxide film 10 from both sides. The conductivity of the channel region 6c is modulated by the voltage applied to the control electrode 8a. As a result, the control electrode 8a becomes a control electrode for controlling a current flowing between the source region and the drain region.

【0023】基板2上には、MOS型トランジスタが有
するソース領域及びドレイン領域のN型半導体領域6
a、6b並びに制御電極8aと、制御電極8aとその上
層に形成される配線層とを電気的に分離するための層間
絶縁膜14が形成される。この絶縁膜14は、例えば、
CVD法を用いて所定の厚さのBPSG膜を堆積した後
に、熱処理することによって平坦化して形成されること
ができる。この層間絶縁膜14内には、ソース領域及び
ドレイン領域のN型半導体領域6a、6b、制御電極8
a並びに配線層8bと、上層形成される金属配線とを電
気的に接続するための導電部が形成される。このため
に、層間絶縁膜14内に、コンタクト孔12a、12
b、12c、12dを形成する。コンタクト孔12a、
12b、12c、12dは、例えば、フォトリソグラフ
ィ法を用いて所定部分に開口部を有するフォトレジスト
マスクを形成した後に、プラズマエッチング法によって
開口部の層間絶縁膜14を除去することによって形成さ
れる。コンタクト孔12aはN型半導体領域6a上に設
けられ、N型半導体領域6aとその上層の配線層を接続
するための導電部が形成される。コンタクト孔12bは
N型半導体領域6b上に設けられ、N型半導体領域6b
とその上層の配線層を接続するための導電部が形成され
る。コンタクト孔12cは配線層8b上に設けられ、配
線層8bとその上層の配線層を接続するための導電部が
形成される。コンタクト孔12dは制御電極8a上に設
けられ、制御電極8aとその上層の配線層を接続するた
めの導電部が形成される。
On the substrate 2, an N-type semiconductor region 6 of a source region and a drain region of the MOS transistor
a, 6b, and a control electrode 8a, and an interlayer insulating film 14 for electrically separating the control electrode 8a from a wiring layer formed thereover are formed. This insulating film 14 is, for example,
After a BPSG film having a predetermined thickness is deposited by using the CVD method, the BPSG film can be planarized by heat treatment. In the interlayer insulating film 14, the N-type semiconductor regions 6a and 6b of the source region and the drain region, the control electrode 8
a and a conductive portion for electrically connecting the wiring layer 8b to the metal wiring formed thereon is formed. Therefore, the contact holes 12a, 12a are formed in the interlayer insulating film 14.
b, 12c and 12d are formed. Contact hole 12a,
12b, 12c, and 12d are formed by, for example, forming a photoresist mask having an opening in a predetermined portion by using a photolithography method, and then removing the interlayer insulating film 14 in the opening by a plasma etching method. The contact hole 12a is provided on the N-type semiconductor region 6a, and a conductive portion for connecting the N-type semiconductor region 6a and a wiring layer thereover is formed. The contact hole 12b is provided on the N-type semiconductor region 6b.
And a conductive portion for connecting the wiring layer thereabove. The contact hole 12c is provided on the wiring layer 8b, and a conductive portion for connecting the wiring layer 8b and a wiring layer thereabove is formed. The contact hole 12d is provided on the control electrode 8a, and a conductive portion for connecting the control electrode 8a and an upper wiring layer is formed.

【0024】図2(a)は、ハードマスク膜上にマスク
パターン形成用のフォトレジストを形成した後の工程断
面図である。図2(a)を参照すると、基板2上には、
金属膜16が堆積される。金属膜16は、アルミニウム
(Al)、Al合金、タングステンおよび銅等の少なく
ともいずれかから成る導電膜を備える。金属膜16と層
間絶縁膜14との間には、TiまたはTi/TiNから
成るバリアメタル膜を備えることができる。また、導電
膜上には、導電膜に接して反射防止膜が更に形成される
ことができる。反射防止膜としては、p−SiON、T
iN、Ti/TiN、Si、Si/TiN、p−SiO
N/TiN、SiC、有機塗布膜等を有する単一層膜お
よび積層膜を利用することができる。バリアメタル膜、
導電膜および反射防止膜の各々は、例えば、スパッタリ
ング法叉はCVD法によって形成されることができる。
金属膜16は、層間絶縁膜14に形成されたコンタクト
孔12a、12b、12c、12d(図示せず)内にも
形成されるので、N型半導体領域6a、6b、制御電極
8a及び配線層8bと、上層に形成される金属膜とを電
気的に接続するための導電部16a、16b、16c、
16dも同時に形成される。
FIG. 2A is a process sectional view after a photoresist for forming a mask pattern is formed on the hard mask film. Referring to FIG. 2A, on the substrate 2,
A metal film 16 is deposited. The metal film 16 includes a conductive film made of at least one of aluminum (Al), an Al alloy, tungsten, and copper. A barrier metal film made of Ti or Ti / TiN can be provided between the metal film 16 and the interlayer insulating film 14. Further, an antireflection film may be further formed on the conductive film in contact with the conductive film. P-SiON, T
iN, Ti / TiN, Si, Si / TiN, p-SiO
A single-layer film and a laminated film having N / TiN, SiC, an organic coating film, or the like can be used. Barrier metal film,
Each of the conductive film and the antireflection film can be formed by, for example, a sputtering method or a CVD method.
Since the metal film 16 is also formed in the contact holes 12a, 12b, 12c and 12d (not shown) formed in the interlayer insulating film 14, the N-type semiconductor regions 6a and 6b, the control electrode 8a and the wiring layer 8b And conductive portions 16a, 16b, 16c for electrically connecting the metal film formed thereover to
16d is also formed at the same time.

【0025】金属膜16の膜厚を例示すれば、製造され
る半導体装置の特性および信頼性を確保するためには、
100nm以上1000nm以下であることが好まし
い。一実施例を詳述すれば、 Ti系のバリアメタル膜:50nm以上100nm以下 Al膜からなる導電膜 :100nm以上1000nm
以下 反射防止膜 :50nm以上100nm以下 である。
As an example of the thickness of the metal film 16, in order to ensure the characteristics and reliability of the manufactured semiconductor device,
It is preferably from 100 nm to 1000 nm. One embodiment is described in detail: Ti-based barrier metal film: 50 nm or more and 100 nm or less Conductive film made of Al film: 100 nm or more and 1000 nm
Or less Antireflection film: 50 nm or more and 100 nm or less.

【0026】次いで、ハードマスクとなるハードマスク
膜18を金属膜16上に形成する。ハードマスク膜18
の材料としては、シリコン系絶縁膜が利用できる。シリ
コン系絶縁膜を例示すれば、シリコン系無機膜として、
SiO2が含まれることができる。これら無機膜は、例
えば、CVD法等を用いて堆積される。
Next, a hard mask film 18 serving as a hard mask is formed on the metal film 16. Hard mask film 18
As a material of the first material, a silicon-based insulating film can be used. As an example of a silicon-based insulating film, as a silicon-based inorganic film,
SiO 2 may be included. These inorganic films are deposited by using, for example, a CVD method.

【0027】ハードマスク膜18の膜厚は、金属膜16
のエッチングを適切に行うために、150nm以上であ
り300nm以下の厚さであることが好ましい。ハード
マスク膜18(ハードマスク22)の厚さが150nm
未満であると、上記の金属膜16のエッチングの際にマ
スク材として機能が発揮されない。つまり、エッチング
の際の膜減りを考慮すると、マスク材としては薄すぎる
のである。一方、ハードマスク膜18の厚さが300n
mを越えると、逆にエッチング中の帯電量の増加により
ゲート酸化膜の破壊および劣化が目立ち始める。このた
め、上記の膜の範囲が、発明者が実験と考察によって見
いだした好適な範囲である。発明者が実験データを詳細
に検討した結果、膜厚180nm以上230nm以下の
範囲がさらに好適であることが明らかになった。
The thickness of the hard mask film 18 is
In order to properly perform the etching, the thickness is preferably 150 nm or more and 300 nm or less. The thickness of the hard mask film 18 (hard mask 22) is 150 nm
If it is less than the above value, the metal film 16 will not function as a mask during etching. In other words, when the film loss during etching is taken into consideration, it is too thin as a mask material. On the other hand, when the thickness of the hard mask film 18 is 300 n
If m exceeds m, on the contrary, the destruction and deterioration of the gate oxide film begin to be noticeable due to an increase in the charge amount during etching. For this reason, the above-mentioned range of the film is a preferable range that the inventors have found through experiments and considerations. As a result of a detailed study of the experimental data by the inventor, it has been found that a film thickness of 180 nm or more and 230 nm or less is more preferable.

【0028】これらの層16、18が堆積された後に、
フォトリソグラフィ法を採用してハードマスクを形成す
る。図2(b)は、ハードマスク22を形成した後の工
程断面図を示している。ハードマスク22の形成は、以
下の工程に従って進められる。まず、ハードマスク膜1
8上にフォトレジストを塗布し露光して、金属配線とし
て形成されるべき配線パターンを有するレジスト層20
を形成する。このレジスト層20をマスクとして、ハー
ドマスク膜18をエッチングする。ハードマスク膜18
をエッチングするための条件を例示すれば、以下のよう
なものである。 CHF3の流量 :10sccm CF4の流量 :20sccm Arの流量 :60sccm O2の流量 : 5sccm チャンバ内の圧力:60mTorr パワー :200W このような条件を用いてハードマスク膜18をエッチン
グし、ハードマスク22を形成する。
After these layers 16, 18 have been deposited,
A hard mask is formed using a photolithography method. FIG. 2B is a sectional view showing a step after the hard mask 22 is formed. The formation of the hard mask 22 proceeds according to the following steps. First, the hard mask film 1
A resist layer 20 having a wiring pattern to be formed as a metal wiring by applying a photoresist on the
To form Using the resist layer 20 as a mask, the hard mask film 18 is etched. Hard mask film 18
Examples of conditions for etching are as follows. CHF 3 flow rate: 10 sccm CF 4 flow rate: 20 sccm Ar flow rate: 60 sccm O 2 flow rate: 5 sccm Chamber pressure: 60 mTorr Power: 200 W The hard mask film 18 is etched using such conditions, and the hard mask 22 is etched. To form

【0029】次いで、このように形成されたハードマス
ク22をマスクにして金属膜をエッチングする。ハード
マスク22を用いた金属膜16のエッチングは、プラズ
マエッチング装置を使用して行うことができる。この詳
細については後述する。図3(a)は、ハードマスク2
2を用いて金属膜16をエッチングして金属配線24が
形成された後の工程断面図を示している。なお、図3
(a)は、以下に示される図3(b)のII−II断面
に対応する。このようにハードマスク22を用いて金属
膜16のエッチングを行うと、エッチングに際してゲー
ト酸化膜10の破壊および劣化が低減される。図3
(b)は、金属膜16がエッチングされて金属配線24
が形成された後の工程における平面図を示している。図
3(b)を参照すると、制御電極8a及び配線層8b
は、コンタクト孔12d内に形成された導電部16dを
介して、エッチング中は金属層16と導電経路を有し、
またエッチング後は金属配線24と、導電経路を有す
る。このため、制御電極8a及び配線層8bは、金属配
線24が形成された後においても、エッチングのプラズ
マにさらされているときは、エッチングマスクの帯電量
に応じて、基板2と異なる電位になる。これに関する詳
細は後述する。
Next, the metal film is etched using the hard mask 22 formed as described above as a mask. The etching of the metal film 16 using the hard mask 22 can be performed using a plasma etching apparatus. The details will be described later. FIG. 3A shows a hard mask 2.
2 is a sectional view showing a step after the metal wiring 16 is formed by etching the metal film 16 using FIG. Note that FIG.
(A) corresponds to a II-II cross section of FIG. 3B shown below. When the metal film 16 is etched using the hard mask 22 as described above, the destruction and deterioration of the gate oxide film 10 during the etching are reduced. FIG.
(B) shows that the metal film 16 is etched and the metal wiring 24 is formed.
Is a plan view in a step after the formation of. Referring to FIG. 3B, the control electrode 8a and the wiring layer 8b
Has a conductive path with the metal layer 16 during etching via a conductive portion 16d formed in the contact hole 12d,
After the etching, it has a metal wiring 24 and a conductive path. Therefore, even after the metal wiring 24 is formed, the control electrode 8a and the wiring layer 8b have different potentials from the substrate 2 depending on the charge amount of the etching mask when exposed to the etching plasma. . Details regarding this will be described later.

【0030】なお、ハードマスク22は、シリコン系無
機膜であるので、金属配線24を形成した後においても
取り除く必要がないことも有利な点である。
Since the hard mask 22 is a silicon-based inorganic film, it is advantageous that the hard mask 22 does not need to be removed even after the metal wiring 24 is formed.

【0031】金属配線24を形成した後に、ハードマス
ク22が残された状態で、パッシベーション膜26を形
成する。図4は、パッシベーション膜26を形成した後
の工程断面図である。パッシベーション膜26は、例え
ば、CVD法を用いて低濃度の燐(P)ドープのシリコ
ン酸化膜(PSG)を堆積した後に、プラズマ窒化膜を
形成することによって達成される。
After forming the metal wiring 24, a passivation film 26 is formed with the hard mask 22 left. FIG. 4 is a process sectional view after the passivation film 26 is formed. The passivation film 26 is achieved, for example, by depositing a low-concentration phosphorus (P) -doped silicon oxide film (PSG) using a CVD method and then forming a plasma nitride film.

【0032】以上の工程によって、発明の実施の形態で
説明した半導体装置の製造方法を適用した半導体装置が
完成した。この実施の形態では、単一の金属配線層24
を有する半導体装置について説明したけれども、金属配
線層24の上に追加される一層以上の金属配線層を更に
有する半導体装置に対しても適用できることは言うまで
もない。この場合に、金属層16、ハードマスク膜1
8、フォトレジストマスク20のそれぞれに対応する、
別個の金属層、別個のハードマスク膜、別個のフォトレ
ジストマスクをそれぞれ形成する。これらの形成方法
は、上記の方法と同じように行うことができるがこれに
限られるものではない。この後に、別個のフォトレジス
トマスクをマスクにして別個のハードマスク膜をエッチ
ングして、別個のハードマスクを形成する。そして、こ
の別個のハードマスクをマスクにして、別個の金属層を
エッチングして金属配線層を形成する。この場合におい
ても、MOS型トランジスタのゲート酸化膜が、エッチ
ング中に破壊および劣化されることが低減される。
Through the above steps, a semiconductor device to which the method of manufacturing a semiconductor device described in the embodiment of the present invention is applied has been completed. In this embodiment, a single metal wiring layer 24
However, it is needless to say that the present invention can be applied to a semiconductor device further including one or more metal wiring layers added on the metal wiring layer 24. In this case, the metal layer 16, the hard mask film 1
8, corresponding to each of the photoresist masks 20,
A separate metal layer, a separate hard mask film, and a separate photoresist mask are formed. These forming methods can be performed in the same manner as the above method, but are not limited thereto. Thereafter, the separate hard mask film is etched using the separate photoresist mask as a mask to form a separate hard mask. Then, using the separate hard mask as a mask, the separate metal layer is etched to form a metal wiring layer. Also in this case, the gate oxide film of the MOS transistor is less likely to be broken and deteriorated during etching.

【0033】上で説明した金属膜のエッチング工程にお
いて使用されたエッチング条件に関して説明する。エッ
チングは、Cl2ガス、BCl3ガスの混合ガスをエッチ
ングガスの主成分として、CHF3を添加ガスに用いて
エッチングを行ったものである。
The etching conditions used in the above-described metal film etching process will be described. The etching is performed by using a mixed gas of Cl 2 gas and BCl 3 gas as a main component of the etching gas and using CHF 3 as an additional gas.

【0034】エッチング条件を例示すれば、基板2をエ
ッチング装置のサセプタ上に載置し、固定した後、処理
チャンバ内の圧力を5〜30mTorr程度、例えば1
2mTorrに減圧する。一方、ガス流量バルブを制御
して、Cl2ガスの流量を80sccm(全量に対して
約60%)、BCl3ガスを40sccm(約10
%)、CHF3ガスを15sccm以下の流量の条件で
それぞれ流し、これらを混合した後にチャンバ内に供給
して、エッチングを行うことが好適である。高周波電力
を印加すると、チャンバ内において高密度プラズマが発
生し、維持される。エッチングガスはプラズマによって
解離及び電離され、プラズマ中に存在する塩素(Cl)
の活性種及びイオンが主に金属膜16のエッチングに寄
与する。この際、Clイオンが負電位のサセプタに向か
って進むので、垂直方向の異方性エッチングが可能とな
る。
As an example of the etching conditions, the substrate 2 is placed on a susceptor of an etching apparatus and fixed, and then the pressure in the processing chamber is set to about 5 to 30 mTorr, for example, 1 to 30 mTorr.
Reduce the pressure to 2 mTorr. On the other hand, the gas flow valve is controlled so that the flow rate of Cl 2 gas is 80 sccm (about 60% of the total amount), and the flow rate of BCl 3 gas is 40 sccm (about 10 sccm).
%) And CHF 3 gas at a flow rate of 15 sccm or less, respectively, and after mixing these, it is preferable to supply the mixed gas to a chamber to perform etching. When high frequency power is applied, high density plasma is generated and maintained in the chamber. The etching gas is dissociated and ionized by the plasma, and chlorine (Cl) present in the plasma
The active species and ions mainly contribute to the etching of the metal film 16. At this time, since the Cl ions travel toward the susceptor having a negative potential, anisotropic etching in the vertical direction becomes possible.

【0035】なお、Cl2ガス及びBCl3ガスは、従
来、一般に金属膜のエッチングガスとして用いられた場
合と同様の混合比で混合され使用される。金属膜16の
材料として、Al、Al合金を例示して挙げているが、
エッチングのための上記Cl含有ガスでエッチング可能
な導電材料であれば、配線層として使用することができ
る。
It is to be noted that the Cl 2 gas and the BCl 3 gas are conventionally mixed and used in the same mixing ratio as that generally used as an etching gas for a metal film. As the material of the metal film 16, Al and an Al alloy are exemplified and listed.
Any conductive material that can be etched with the Cl-containing gas for etching can be used as a wiring layer.

【0036】次いで、金属配線の形成に際して、MOS
型トランジスタのゲート酸化膜(制御電極)の破壊が実
質的に防止されるメカニズムについて、図5(a)及び
図5(b)を参照しながら説明する。図5(a)は、ハ
ードマスクを用いたエッチングの際の帯電電荷、および
その電荷によって金属膜中に誘起される電荷の両方を示
す模式図である。図5(b)は、フォトレジストを用い
たエッチングの際の帯電電荷、およびその電荷によって
金属膜中に誘起される電荷の両方を示す模式図である。
発明者は、このメカニズムを以下のように考えている。
Next, when forming the metal wiring, the MOS
A mechanism for substantially preventing the destruction of the gate oxide film (control electrode) of the type transistor will be described with reference to FIGS. 5 (a) and 5 (b). FIG. 5A is a schematic diagram showing both the charged charges at the time of etching using the hard mask and the charges induced in the metal film by the charges. FIG. 5 (b) is a schematic diagram showing both the charged charges at the time of etching using a photoresist and the charges induced in the metal film by the charges.
The inventor considers this mechanism as follows.

【0037】まず、フォトレジストを使用して同一膜厚
の金属膜をエッチングする場合と比較して、ハードマス
クを採用するとマスク膜厚を薄くすることができる。例
えば、フォトレジストの厚さが1μm以上2μm以下で
あることが必要な場合でも、ハードマスクを採用する
と、既に説明したように、ハードマスクの膜厚が150
nm以上300nm以下であれば良好に金属膜のエッチ
ングを行うことが可能となる。つまり、帯電の原因とな
るマスク材の体積が小さくなる。このため、エッチング
中にマスク材の帯電量が少なくなるので、金属膜の誘起
電荷量を少なくできる。また、ハードマスクの膜厚が1
80nm以上230nm以下であれば、さらに好まし
い。
First, when a hard mask is employed, the mask thickness can be reduced as compared with the case where a metal film having the same thickness is etched using a photoresist. For example, even when the thickness of the photoresist needs to be 1 μm or more and 2 μm or less, if a hard mask is adopted, as described above, the thickness of the hard mask becomes 150 μm.
When the thickness is in the range of 300 nm to 300 nm, the metal film can be favorably etched. That is, the volume of the mask material that causes charging is reduced. For this reason, the amount of charge of the mask material during the etching is reduced, so that the amount of induced charge of the metal film can be reduced. When the thickness of the hard mask is 1
It is more preferable that the thickness be 80 nm or more and 230 nm or less.

【0038】マスク材は、エッチングの際に電荷が蓄積
されて負に帯電し、またエッチングのための金属膜に到
達するイオンは正電荷を有するので、エッチングされる
導体は相対的に正に帯電するようになる。このため、金
属膜の電位は基板と異なる電位になる。制御電極(図1
(a)の8a)および配線層(図1(a)の8b)は、
金属膜と電気的な接続経路(例えば、図2(b)の16
c、16d)を有するので、制御電極8aおよび配線層
8bと、これらと対面する基板との間には電位差が生じ
る。薄いゲート絶縁膜を介して基板と絶縁されている制
御電極8aは、その電位差が大きくなるとゲート絶縁膜
が絶縁破壊を起こす。しかしながら、本発明では、原因
となるマスク材の帯電量が少なくできるので、この絶縁
破壊にまで至らない。
The mask material accumulates charges during etching and becomes negatively charged, and ions reaching the metal film for etching have positive charges, so that the conductor to be etched is relatively positively charged. I will be. Therefore, the potential of the metal film is different from that of the substrate. Control electrode (Fig. 1
(A) 8a) and the wiring layer (8b in FIG. 1 (a))
The metal film and an electrical connection path (for example, 16 in FIG. 2B)
c, 16d), a potential difference is generated between the control electrode 8a and the wiring layer 8b and the substrate facing these. The control electrode 8a insulated from the substrate via the thin gate insulating film causes dielectric breakdown of the gate insulating film when the potential difference increases. However, according to the present invention, the dielectric breakdown does not occur because the amount of charge of the mask material causing the charge can be reduced.

【0039】また、ハードマスクの帯電量が少なくなる
ことに加えて、ハードマスクを用いると、フォトレジス
トを用いる従来の場合に比較して、エッチング部分のア
スペクト比が小さく維持される。このため、フォトレジ
ストを用いていた場合には、帯電した負電荷によって生
じるシェーディングのために跳ね返されていたプラズマ
中の電子が、エッチング部分の深部にも到達可能にな
る。故に、エッチング中の金属膜に到達した電子は、正
に帯電した金属膜の帯電量を減少させることができる。
このため、エッチング中に生じる金属膜の帯電を低減す
るために役立つ。
In addition to the fact that the charge amount of the hard mask is reduced, the use of the hard mask keeps the aspect ratio of the etched portion small as compared with the conventional case using a photoresist. For this reason, in the case where a photoresist is used, electrons in the plasma that have been rebounded due to shading caused by the charged negative charges can reach deep portions of the etched portions. Therefore, electrons that have reached the metal film being etched can reduce the charge amount of the positively charged metal film.
Therefore, it is useful to reduce the charge of the metal film generated during the etching.

【0040】図5(a)および図5(b)から明らかな
ように、本実施の形態において説明した方法によれば、
エッチングの際に膜中の電荷、およびその電荷によって
誘起される電荷の両方が低減される。マスク材の帯電
は、配線が密に形成される部分で顕著になると考えられ
る。しかしながら、本実施の形態で説明した方法によれ
ば、このような配線密集領域においても、マスク材の帯
電が、上記の2通りのメカニズムによって低減される。
As is clear from FIGS. 5A and 5B, according to the method described in the present embodiment,
During the etching, both the charge in the film and the charge induced by the charge are reduced. It is considered that the charging of the mask material becomes remarkable in a portion where the wiring is densely formed. However, according to the method described in the present embodiment, the charging of the mask material is reduced by the above-described two mechanisms even in such a dense wiring region.

【0041】図6(a)は、フォトレジストを用いたエ
ッチングの際の帯電電荷、およびその電荷によって誘起
される電荷の両方に関してキャパシタを用いて表した概
念図である。図6(b)は、ハードマスクを用いたエッ
チングの際の帯電電荷、およびその電荷によって誘起さ
れる電荷の両方についてキャパシタを用いて表した概念
図である。
FIG. 6 (a) is a conceptual diagram showing both of the charge at the time of etching using a photoresist and the charge induced by the charge using a capacitor. FIG. 6B is a conceptual diagram illustrating, using a capacitor, both a charge that is charged at the time of etching using a hard mask and a charge that is induced by the charge.

【0042】図6(a)を参照すると、フォトレジスト
の膜厚が厚いので、多くの帯電電荷が存在する。図6
(b)を参照すると、ハードマスクの膜厚がより薄いの
で、より少ない帯電電荷が存在する。このため、ノード
AとノードBとの電位差V1は、ノードCとノードDと
の電位差V2に比べて、その絶対値において大きくな
る。
Referring to FIG. 6A, since the thickness of the photoresist is large, there are many charged charges. FIG.
Referring to (b), since the thickness of the hard mask is smaller, there are less charged charges. Therefore, the potential difference V1 between the nodes A and B is larger in absolute value than the potential difference V2 between the nodes C and D.

【0043】図6(a)及び図6(b)において、キャ
パシタC1は、素子分離膜上のポリシリコン層(例え
ば、図1(b)の8b)と基板との間に形成される。キ
ャパシタC2は、ゲート酸化膜上のポリシリコン層(例
えば、図1(b)の8a)と基板との間に形成される。
ゲート酸化膜の膜厚は、素子分離膜の膜厚に比べて薄い
ので、両キャパシタの単位面積当たりの容量値を比較す
るとC1<C2である。
6A and 6B, the capacitor C1 is formed between the substrate and the polysilicon layer (for example, 8b in FIG. 1B) on the element isolation film. The capacitor C2 is formed between the polysilicon layer on the gate oxide film (for example, 8a in FIG. 1B) and the substrate.
Since the film thickness of the gate oxide film is smaller than the film thickness of the element isolation film, the capacitance value per unit area of both capacitors is C1 <C2.

【0044】図6(a)に示されたキャパシタC1、C2
の両端には、図6(b)に示されたのキャパシタC1、
C2に比べて大きな電圧が加えられている。ゲート酸化
膜の膜厚は薄いので、製造プロセスに起因する欠陥も生
じやすいと考えられる。このため、ある程度大きな電圧
が加わると、その欠陥部分が絶縁破壊を起こすと考えら
れる。これが、制御電極(ゲート電極)の破壊として現
れると考えられる。
The capacitors C1 and C2 shown in FIG.
Are provided at both ends of the capacitor C1 shown in FIG.
A voltage higher than C2 is applied. Since the thickness of the gate oxide film is small, it is considered that defects due to the manufacturing process are likely to occur. For this reason, when a large voltage is applied to some extent, it is considered that the defective portion causes dielectric breakdown. This is considered to appear as destruction of the control electrode (gate electrode).

【0045】図7は、ゲート酸化膜の劣化の評価方法の
一つである経時絶縁破壊(TDDB、Time Dependent Di
electric Breakdown)の結果を示すグラフである。
FIG. 7 shows time-dependent dielectric breakdown (TDDB, Time Dependent Diode) which is one of the methods for evaluating the deterioration of the gate oxide film.
4 is a graph showing the results of electric breakdown.

【0046】この方法においては、まず、Cl2が60
sccm、BCl3が90sccm、CHF3が15sc
cmの流量のガスを、10mTorrの圧力下でAl膜
(金属膜)のエッチングが終了するまで流し、次に、C
2が30sccm、BCl3が45sccm、CHF3
が15sccmの流量のガスを7mTorrの圧力下で
バリアメタル層のエッチングが終了した後、更に10秒
間流す。なお、使用されたサンプルのゲート酸化膜の厚
さは4.5nm、ゲート面積は10μm2である。ま
た、ハードマスク膜厚は、150nmである。
In this method, first, Cl 2 is 60
sccm, 90 sccm of BCl 3 , 15 sc of CHF 3
cm of gas at a flow rate of 10 mTorr until the etching of the Al film (metal film) is completed.
12 sccm, BCl 3 45 sccm, CHF 3
After the etching of the barrier metal layer is completed under a pressure of 7 mTorr at a flow rate of 15 sccm, the gas is further flowed for 10 seconds. The thickness of the gate oxide film of the used sample was 4.5 nm, and the gate area was 10 μm 2 . The thickness of the hard mask is 150 nm.

【0047】このような条件下で形成された制御電極に
500mA/cm2の定電流ストレスを与え、破壊にい
たるまでの時間を測定した結果を図7に示している。図
7のグラフでは横軸に時間、縦軸に累積不良率として表
示している。「○」印はフォトレジストを使用したとき
(図7中のPR Process)のデータ、「●」印はハードマ
スクを使用したとき(図7中のHard Mask Process)の
データである。なお、「□」印(図7中のReference)
は対比参照のために、配線パターンのない単なる電極状
パターン(制御電極面積に対して10万倍の面積のパタ
ーン)に接続された制御電極において測定されたデータ
であり、配線パターンでないためにシェーディングに起
因するダメージを含まない結果である。
FIG. 7 shows the results obtained by applying a constant current stress of 500 mA / cm 2 to the control electrode formed under such conditions and measuring the time until destruction. In the graph of FIG. 7, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the cumulative failure rate. The mark “」 ”indicates data when a photoresist is used (PR Process in FIG. 7), and the mark“ ● ”indicates data when a hard mask is used (Hard Mask Process in FIG. 7). In addition, "□" mark (Reference in Fig. 7)
Is data measured at control electrodes connected to a simple electrode-like pattern (a pattern having an area 100,000 times larger than the control electrode area) without a wiring pattern for comparison reference. This is a result that does not include the damage caused by.

【0048】図7のグラフの結果から明らかなように、
フォトレジストを使用した結果に比べ、ハードマスクを
使用したときの累積不良率は改善され良好なものとな
り、シェーディングに起因するダメージを含まない結果
とほぼ同等なのものになることがわかる。
As is clear from the results of the graph of FIG.
It can be seen that the cumulative failure rate when the hard mask is used is improved and good as compared with the result using the photoresist, and is almost the same as the result without the damage due to shading.

【0049】以上、図面を参照しながら詳細に説明した
ように、本発明によれば、MOS型半導体デバイスの制
御電極と電気的に接続される配線層のプラズマドライエ
ッチングを行う場合、特に配線間隔が密な部分で配線膜
の帯電が促進されることによって生じるゲート酸化膜の
絶縁破壊および劣化を低減することができる。
As described above in detail with reference to the drawings, according to the present invention, when performing the plasma dry etching of the wiring layer electrically connected to the control electrode of the MOS type semiconductor device, particularly the wiring interval In this case, it is possible to reduce the dielectric breakdown and deterioration of the gate oxide film caused by the promotion of the charging of the wiring film in the portion where the density is high.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上述べたように、本発明に於いては、
制御電極との間に導線経路が存在する配線層を形成する
際に使用されるマスク材として、フォトレジストに代わ
ってハードマスクを採用した。ハードマスクを採用する
と、金属膜をエッチングする際に必要とされるマスク材
の初期膜厚を薄くすることができる。
As described above, in the present invention,
A hard mask was used in place of the photoresist as a mask material used when forming a wiring layer having a conductive path between the control electrode and the wiring layer. When a hard mask is employed, the initial thickness of the mask material required for etching the metal film can be reduced.

【0051】このため、マスク材の体積を減少させるこ
とができるので、エッチング中に電荷を捕獲する部分が
減る。故に、マスク材に帯電する電荷量が低減可能なの
で、制御電極と基板との間に加わる電圧を小さくするこ
とができる。
For this reason, since the volume of the mask material can be reduced, the portion that captures electric charge during etching is reduced. Therefore, the amount of charge on the mask material can be reduced, and the voltage applied between the control electrode and the substrate can be reduced.

【0052】したがって、制御電極を有する半導体デバ
イス上に金属配線を形成する場合において、ゲート酸化
膜の破壊および劣化が低減可能な半導体装置の製造方法
が提供される。
Therefore, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device capable of reducing destruction and deterioration of a gate oxide film when forming a metal wiring on a semiconductor device having a control electrode.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1(a)は、本発明の半導体装置の製造方法
を適用して基板に製造される半導体装置の工程断面図で
あり、図1(b)は、図1(a)に示された工程断面図
に対応する平面図である。
1A is a process sectional view of a semiconductor device manufactured on a substrate by applying the semiconductor device manufacturing method of the present invention, and FIG. 1B is a sectional view of FIG. It is a top view corresponding to the shown process sectional view.

【図2】図2(a)は、ハードマスク膜上にマスクパタ
ーン形成用のフォトレジストを形成した後の工程断面図
である。図2(b)は、ハードマスクを形成した後の工
程断面図を示している。
FIG. 2A is a process sectional view after a photoresist for forming a mask pattern is formed on a hard mask film. FIG. 2B is a cross-sectional view showing a step after forming a hard mask.

【図3】図3(a)は、ハードマスクを用いて金属膜を
エッチングして金属配線を形成した後の工程断面図を示
している。図3(b)は、金属膜がエッチングされて金
属配線が形成された後の工程における平面図を示してい
る。
FIG. 3A is a cross-sectional view showing a step after forming a metal wiring by etching a metal film using a hard mask. FIG. 3B is a plan view showing a step after the metal film is etched to form the metal wiring.

【図4】図4は、パッシベーション膜を形成した後の工
程断面図である。
FIG. 4 is a process sectional view after a passivation film is formed.

【図5】図5(a)は、ハードマスクを用いたエッチン
グの際の帯電電荷、およびその電荷によって誘起される
電荷の両方を示す模式図である。図5(b)は、フォト
レジストを用いたエッチングの際の帯電電荷、およびそ
の電荷によって誘起される電荷の両方を示す模式図であ
る。
FIG. 5A is a schematic diagram showing both a charged charge and a charge induced by the charge at the time of etching using a hard mask. FIG. 5B is a schematic diagram showing both the charged electric charge and the electric charge induced by the electric charge at the time of etching using the photoresist.

【図6】図6(a)は、フォトレジストを用いたエッチ
ングの際の帯電電荷、およびその電荷によって誘起され
る電荷の両方についてキャパシタを用いて表した概念図
である。図6(b)は、ハードマスクを用いたエッチン
グの際の帯電電荷、およびその電荷によって誘起される
電荷の両方についてキャパシタを用いて表した概念図で
ある。
FIG. 6 (a) is a conceptual diagram illustrating, using a capacitor, both a charge that is charged during etching using a photoresist and a charge induced by the charge. FIG. 6B is a conceptual diagram illustrating, using a capacitor, both a charge that is charged at the time of etching using a hard mask and a charge that is induced by the charge.

【図7】図7は、ゲート酸化膜の劣化の評価方法の一つ
である経時絶縁破壊の結果を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the results of temporal dielectric breakdown, which is one of the methods for evaluating the deterioration of a gate oxide film.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2…基板、4…素子分離膜、6…素子領域、8…ポリシ
リコン層、10…ゲート酸化膜、12a、12b、12
c、12d…コンタクト孔、16…金属膜、18…ハー
ドマスク膜、20…フォトレジスト、22…ハードマス
ク、24…金属配線、26…パッシベーション膜
2 ... substrate, 4 ... element isolation film, 6 ... element region, 8 ... polysilicon layer, 10 ... gate oxide film, 12a, 12b, 12
c, 12d contact hole, 16 metal film, 18 hard mask film, 20 photoresist, 22 hard mask, 24 metal wiring, 26 passivation film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 民谷 直幹 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 小暮 里英 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 高岡 裕二 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 朴 世烈 千葉県成田市新泉14−3野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 (72)発明者 ▲高▼倉 靖 千葉県成田市新泉14−3野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 (72)発明者 山内 英敬 千葉県成田市新泉14−3野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 Fターム(参考) 5F004 AA06 BB13 DA01 DA04 DA11 DA16 DA23 DA26 DB08 DB09 DB10 DB12 EA06 EA07 EA22 5F033 HH00 HH03 HH08 HH09 HH11 HH18 HH19 HH33 JJ01 JJ08 JJ09 JJ11 JJ18 JJ19 JJ33 KK01 KK04 MM05 MM08 MM13 NN07 PP06 PP15 QQ03 QQ04 QQ08 QQ09 QQ10 QQ12 QQ15 QQ28 QQ30 QQ37 RR04 RR06 RR08 RR11 RR14 SS15 TT02 WW02 XX00 XX31 5F040 DA00 DC01 EC07 EJ03 EK01 EL01 EL03 EL06 FB04 FC21 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor, Naoki Taniya 6-35, Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Inside Sony Corporation (72) Inventor, Satohide Kogure 6-35, Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo (72) Inventor Yuji Takaoka 6-7-35 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sonny Inc. (72) Inventor Park Seiretsu 14-3 Shinizumi Noizumi Industrial Park, Narita City, Chiba Prefecture Applied Materials Japan Co., Ltd. (72) Inventor ▲ Taka ▼ Yasushi Kurashi 14-3 Shingeizumi, Narita-shi, Chiba Applied Materials Japan Co., Ltd. (72) Inventor Hidetaka Yamauchi Niizumi, Narita-shi, Chiba 14-3 Nogedaira Industrial Park Applied Materials Japan Co., Ltd. F term (reference) 5F004 AA06 BB13 DA01 DA04 DA11 D A16 DA23 DA26 DB08 DB09 DB10 DB12 EA06 EA07 EA22 5F033 HH00 HH03 HH08 HH09 HH11 HH18 HH19 HH33 JJ01 JJ08 JJ09 JJ11 JJ18 JJ19 JJ33 KK01 KK04 MM05 MM08 MM13 NN07 Q09 Q10 Q10 Q12 Q09 TT02 WW02 XX00 XX31 5F040 DA00 DC01 EC07 EJ03 EK01 EL01 EL03 EL06 FB04 FC21

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に形成された絶縁層上の制御電極
に導通を有するように接続された所定パターンの金属配
線を形成する半導体装置の製造方法であって、 金属膜を形成する第1の工程と、 膜厚が150nm乃至300nmであって、前記所定パ
ターンを有し、シリコン系無機絶縁膜からなるハードマ
スクを前記金属膜上に形成する第2の工程と、 エッチングガスにより、前記ハードマスクを用いて前記
金属膜をエッチングし、前記所定パターンの金属配線を
形成する第3の工程と、を備え、 前記第3の工程中に、前記金属膜に残留帯電する電荷の
量を低減せしめ、これにより前記電荷が前記制御電極へ
流入することによって生じる前記絶縁層の破壊および劣
化を防止するようにした半導体装置の製造方法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device for forming a metal wiring of a predetermined pattern connected to a control electrode on an insulating layer formed on a substrate so as to be conductive, wherein a first metal film is formed. A second step of forming a hard mask having a thickness of 150 nm to 300 nm, having the predetermined pattern, and made of a silicon-based inorganic insulating film on the metal film; A third step of etching the metal film using a mask to form the metal wiring of the predetermined pattern, wherein during the third step, the amount of charge remaining on the metal film is reduced. A method of manufacturing a semiconductor device, which prevents breakage and deterioration of the insulating layer caused by the charge flowing into the control electrode.
【請求項2】 前記ハードマスクの材料はシリコン酸化
物である、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the material of the hard mask is silicon oxide.
【請求項3】 前記金属膜はAl膜またはAl合金膜で
ある、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the metal film is an Al film or an Al alloy film.
【請求項4】 前記金属膜はタングステン膜または銅合
金膜である、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein the metal film is a tungsten film or a copper alloy film.
【請求項5】 前記ハードマスクの膜厚は180nm乃
至230nmである、請求項1に記載の半導体装置の製
造方法。
5. The method according to claim 1, wherein the thickness of the hard mask is 180 nm to 230 nm.
【請求項6】 前記エッチングガスはClを含有する、
請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
6. The etching gas contains Cl,
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
【請求項7】 前記金属膜に接してバリアメタル膜が設
けられている、請求項1に記載の半導体装置の製造方
法。
7. The method according to claim 1, wherein a barrier metal film is provided in contact with the metal film.
【請求項8】 前記ハードマスクを用いて前記バリアメ
タル膜をエッチングする工程を更に備える、請求項7に
記載の半導体装置の製造方法。
8. The method according to claim 7, further comprising etching the barrier metal film using the hard mask.
【請求項9】 前記金属膜と前記ハードマスクとの間に
反射防止膜が設けられている、請求項1に記載の半導体
装置の製造方法。
9. The method according to claim 1, wherein an antireflection film is provided between the metal film and the hard mask.
【請求項10】 前記ハードマスクを用いて前記反射防
止膜をエッチングする工程を更に備える、請求項9に記
載の半導体装置の製造方法。
10. The method according to claim 9, further comprising etching the antireflection film using the hard mask.
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Cited By (1)

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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100876860B1 (en) * 2002-06-28 2008-12-31 매그나칩 반도체 유한회사 Method of forming multi-layer metal wiring of semiconductor device
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Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3563446B2 (en) * 1993-07-16 2004-09-08 富士通株式会社 Method for manufacturing semiconductor device
JPH11121615A (en) * 1997-10-08 1999-04-30 Sony Corp Semiconductor device and manufacture thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009021603A (en) * 2007-07-12 2009-01-29 Samsung Electronics Co Ltd Semiconductor device and method of manufacturing the same

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