JP2002512449A - 遠紫外線フォトレジストを用いたディープサブミクロンメタライゼーション - Google Patents
遠紫外線フォトレジストを用いたディープサブミクロンメタライゼーションInfo
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Abstract
Description
、高アスペクト比半導体構造内のディープサブミクロンメタライゼーションのデ
ポジションに関する。
層が1層または1層以上堆積され、その後パターニングされてさまざまな回路要
素間でオーミックコンタクトまたはショットキーコンタクト、および電気的接続
を与える。従来は、フォトレジストは金属層の上に作られ、その後光パターンに
露光され、現像される。次に通常はアルミニウムの金属層は選択的にレジスト層
の開口部を通して塩素含有ガスによりプラズマエッチングされる。残余のフォト
レジストは除去され、最終金属パターンが残る。
よび拡散散乱を減少させることによってレジストパターン制御を向上させるため
に、アルミニウム、銅またはチタンのような反射表面上に塗布されてきた。しか
しながら、より高密度の新しい集積回路設計において線幅およびピッチが縮小さ
れると、そのような効果はより許容できなくなってきた。
上の反射防止膜として用いることであった。しかしながら金属層反射防止膜およ
びバイアエッチストップ機能に現在用いられている窒化チタン膜は、深層紫外線
フォトレジストとは両立しない。集積回路設計ジオメトリが微細化するにつれ、
深準位紫外線フォトリソグラフィがトレンチ、コンタクトおよび/またはバイア
構造に金属を堆積するのに用いられるようになっている。反射防止膜としてのシ
リコンオキシナイトライドの使用はゴチョー(Gocho)らにより1994年1月
発行応用物理学誌第33巻第1部1B489−494頁掲載の「エキシマレーザ
リソグラフィのための反射防止層膜の化学気相成長法」(“Chemical Vapor Dep
osition of Anti-Reflective Layer Film for Excimer Laser Lithography”)
において提案された。しかしながら、高密度集積回路の製造に現在用いられてい
る多層配線構造用のシリコンオキシナイトライド膜の使用については何ら言及さ
れなかった。
ンチ、バイアおよび/またはコンタクトが、金属配線層間の電気的コンタクトを
達成するために作られている。集積回路形成のため堆積された多層内にそのよう
な構造を用いるには、相互に接続される精密層を超えて貫通しないよう、あるフ
ォトリソグラフィのステップを正確に制御および停止させる必要がある。そのよ
うな効果を防止するため、エッチストップ剤が一般的に用いられている。しかし
ながら先行技術はそのような構造の形成におけるエッチストップとしてのシリコ
ンオキシナイトライドの使用については述べていない。
(Sturtevant)らによる「化学的に増幅されたDUVフォトレジストのプロセス
における基板汚染効果」(“Substrate Contamination Effects in the Process
ing of Chemically Amplified DUV Photoresists”)およびSPIE第2438
巻529−539頁に掲載のウシジマ(Ushijima)らによる「ポジ型の化学的に
増幅されたレジストにおける基板処理の効果」(“Effects of Substrate Treat
ment in Positive Chemically Amplified Resist”)においては、金属表面を処
理する酸化プラズマの使用について述べられている。しかしながら、これらの参
考文献のいずれもシリコンオキシナイトライド表面処理用の酸化プラズマの使用
について具体的に述べていない。シリコンオキシナイトライド表面処理用の酸化
プラズマの使用に対する1つの試みは、同時係属中の出願の中で開示されている
。この同時係属中の出願は1997年5月15日出願の「フォトレジストの定着
を防止する半導体製造フォトリソグラフィ用底部反射防止膜形成のプロセス(Pr
ocess for Forming Bottom Anti-Reflection Coating For Semiconductor Fabri
cation Photolithography Which Inhibits Photoresist Rooting)」と題されか
つこの出願の譲受人に譲渡された出願連続番号08/857055号であり、そ
の内容はここに引用により本願へ援用されている。
ロン構造内での、反射防止膜およびエッチストップの両者としてのシリコンオキ
シナイトライドの使用である。そのような構造は、遠紫外線波長を持つフォトレ
ジストを用いてパターニングされるのが慣用であるが、遠紫外線波長は金属表面
で反射される傾向があり、配線バイアおよびコンタクトの作製において適切に制
御されなければならない。
ソグラフィック露光の間に、高反射表面からフォトレジストへの光反射を最小に
する、集積回路構造製造の改良されたプロセスを提供することである。
間にアルミニウムまたは銅層からフォトレジスト層への光反射を減少させるプロ
セスを提供することである。
ディープサブミクロン寸法を持つ金属層上に効果的エッチストップを提供するプ
ロセスを与えることである。
層はシリコンオキシナイトライド(SiON)膜層で被覆される。シリコンオキ
シナイトライド膜は、フォトリソグラフィに用いられる遠紫外線波長を強く吸収
できる厚みと化学組成に形成され、エッチストップとしての役割を果たす。シリ
コンオキシナイトライド膜の表面は、酸化プラズマの使用を通じて遠紫外線フォ
トレジストとより両立するように準備される。その後金属層は遠紫外線フォトレ
ジストを用いてパターニングされ、シリコンオキシナイトライド膜はエッチング
で除去されて下層の金属を露出し、金属は従来の金属エッチング技術で処理され
る。この発明の別の実施例においては、シリコンオキシナイトライド層はアルミ
ニウムメタライゼーション上に堆積される窒化チタン上に、かつこれに加えて堆
積される。
シリコンオキシナイトライド膜でエッチが停止した後、2回目のエッチングが行
なわれ、シリコンオキシナイトライド膜を除去する。バイア金属デポジションお
よび平坦化ステップが次に続く。
の好ましい実施例の次の詳細な説明の検討から明らかになるであろう。
書かれていないものと理解されるべきである。さらに、図面はこの発明に従って
製造された集積回路のごく一部を例示するにすぎない。
集積回路構造の一部の断面図であり、一般的に10で示され、その上に高反射金
属層12が形成されている。この発明の実現により特に効果が認められる金属層
は、アルミニウム、銅およびチタンを含み、したがって、これらの層が好ましい
。
い。金属層12はここでは好ましくはアルミニウム、銅またはチタンを含むと説
明されているが、この発明の教示は、ポリシリコン上のタングステンおよびチタ
ンのようなフォトリソグラフィプロセスを用いてパターニングされるべき他の反
射物質層に適用できることが認められるであろう。
成するのが望ましいが、金属層12の表面からの反射光は、高解像度光リソグラ
フィと干渉する。したがって、反射防止層14がまず始めに金属層12の表面に
形成される。フォトレジスト層16がその後反射防止層14の表面に形成される
。フォトレジスト層16は、高密度高アスペクト比ディープサブミクロン配線構
造において十分なカバレッジを達成するために遠紫外線波長フォトリソグラフィ
技術によって形成される。
)を含む。SiON層14を形成する厚みとSiON層14の化学組成は、ディ
ープサブミクロンフォトリソグラフィに用いられる遠紫外線波長を強く吸収する
ことが可能となるよう制御される。また、SiON層14の厚みおよび化学組成
は酸化物のエッチングを停止することを考慮して、選択される。SiON層14
の堆積の現在好ましいプロセスは、好適なソースからのプラズマCVD装置(C
VD)を用いる。またSiON層14の表面から窒素含有物を空乏させるため、
SiON層14の表面は酸化プラズマ(図示せず)で処理され、それによりSi
ON層14を遠紫外線フォトレジスト16の使用とより両立させることができる
。
堆積し、パターニングするのに用いられる。レジスト露光の後、レジスト層16
は従来の溶剤で現像され、露光済みのレジスト部分が除去される。SiON層1
4とメタライゼーション層12の露光済みレジスト16部分の下にある部分がエ
ッチングされる。SiON層14のエッチングは、フッ素含有ガス中でプラズマ
エッチングするのが好ましい。
D層20は、エッチされた金属層12およびシリコンオキシナイトライド層14
を覆い、取囲む。その後酸化物ILD層20は従来の方法で研磨される。図2は
プロセス中のこの状態の集積回路構造の断面図である。
ア、コンタクトまたはトレンチをパターニングするのに用いられる。当業者には
認められるように、バイア、コンタクトまたはトレンチは、集積回路構造内の多
配線層間の電気的接続を達成するために作製される。したがって、バイアマスク
32はバイア、コンタクトまたはトレンチを規定するのに用いられるバイア開口
部32を含む。次に酸化物ILD層20に、リチウムイオンタイプエッチングが
好ましくは行なわれ、配線開口部40が作製される。この発明の教示に従うと、
リチウムイオンガスがSiON層14と遭遇するとエッチングは停止する。その
結果の構造の断面図が図4である。
層14は、上記のようにSiON層14を貫通するよう部分的にエッチングされ
ている。メタライゼーション層12との電気的コンタクトを可能とするには十分
な貫通が必要である。一旦配線開口部40がエッチングされ、SiON層14が
十分に取除かれると、第2メタライゼーション層50が従来の方法で堆積される
。第2のメタライゼーション層50は、図5に示されるように、配線開口部40
内に「プラグ」を作る。一旦第2メタライゼーション層50が堆積されると、従
来の平坦化が次に続く。当業者が認めるように、上記のプロセスは特定の集積回
路構造に求められる必要な配線層の構築のために何度も繰返すことが可能である
。
、かつこれに加えて堆積することが可能である。この別の実施例では、硝酸チタ
ン層が図1−5で示されるメタライゼーション層上に堆積することもある。
タライゼーション層上の成功した反射防止膜として用いることができる。シリコ
ンオキシナイトライドの特性により、これは高密度配線構造のパターニングに用
いられる遠紫外線フォトレジストと特に両立する。シリコンオキシナイトライド
はまた、そのようなディープサブミクロンメタライゼーション層のパターニング
において成功したエッチストップとしても用いることができる。
る。これを網羅的なものとすること、またはこの発明を開示されたとおりの形式
に制限することは意図されない。当業者には多くの修正および変更が明らかにな
るであろう。この発明がMOSまたはバイポーラプロセスにおいて、他の製造技
術で実践されることもあり得る。
のステップと置換えることができる。この実施例を選びかつ説明したのは、この
発明の原理およびその実際的な応用の最高の説明により、当業者がこの発明をさ
まざまに実施し、かつ予期される特定の使用に適応するようさまざまな変更を加
えて理解できるようにするためである。この発明の範囲はここに添付の請求項お
よび均等物により規定されるものである。
ポジションを例示する集積回路構造の一部の断面図である。
を例示する図である。
、バイアを充填するプラグのデポジションの図である。
Claims (18)
- 【請求項1】 第1メタライゼーション層(12)上にシリコンオキシナイ
トライド膜(14)を堆積するステップと、 シリコンオキシナイトライド膜(14)を調製して表面窒素含有物を空乏させ
るステップと、 遠紫外線フォトリソグラフィを用いて第1メタライゼーション層(12)をパ
ターニングするステップと、 第1メタライゼーション層(12)をエッチングするステップと、 誘電層(20)を堆積し、マスクするステップと、 誘電層(20)を通って開口部(40)をエッチングするステップと、 シリコンオキシナイトライド膜(14)と遭遇すると誘電層のエッチングを停
止するステップとを含む、ディープサブミクロン半導体構造(10)において金
属を堆積させる、方法。 - 【請求項2】 第2メタライゼーション層(50)を堆積するステップをさ
らに含む、請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 第1メタライゼーション層(12)がアルミニウムを含む、
請求項1に記載の方法。 - 【請求項4】 第1メタライゼーション層(12)が銅を含む、請求項1に
記載の方法。 - 【請求項5】 シリコンオキシナイトライド層(14)の厚みと化学組成が
、遠紫外線照射を強く吸収し、かつ反応性イオンエッチングを停止することが可
能となるように選択される、請求項1に記載の方法。 - 【請求項6】 シリコンオキシナイトライド(14)表面が酸化プラズマで
調製されて表面窒素含有物を空乏させる、請求項1に記載の方法。 - 【請求項7】 第1メタライゼーション層(12)が従来の金属エッチプロ
セスを用いてエッチングされる、請求項1に記載の方法。 - 【請求項8】 誘電層(20)を平坦化するステップをさらに含む、請求項
1に記載の方法。 - 【請求項9】 層間開口部(40)がバイアを含む、請求項1に記載の方法
。 - 【請求項10】 層間開口部(40)が高炭素対フッ素比ガス組成を用いて
形成される、請求項1に記載の方法。 - 【請求項11】 ガス組成が誘電層(20)とシリコンオキシナイトライド
膜(14)との間の選択性を与える、請求項10に記載の方法。 - 【請求項12】 誘電層(20)が二酸化シリコンを含む、請求項1に記載
の方法。 - 【請求項13】 第1メタライゼーション層(12)がプラズマCVD装置
を用いて堆積される、請求項1に記載の方法。 - 【請求項14】 その方法が連続した配線を作製するために繰返される、請
求項1に記載の方法。 - 【請求項15】 配線要素にパターニングされた第1メタライゼーション層
(12)と、 第1メタライゼーション層(12)上に堆積されたシリコンオキシナイトライ
ド膜(14)と、 部分的にエッチングされエッチストップとして機能するシリコンオキシナイト
ライド膜(14)と、 部分的にエッチングされたシリコンオキシナイトライド膜(14)上に堆積さ
れ、第1メタライゼーション層(12)との電気的コンタクトを達成する第2メ
タライゼーション層(50)とを含む、ディープサブミクロン半導体集積回路配
線構造(10)。 - 【請求項16】 第1メタライゼーション層(12)の周囲に堆積した誘電
層(20)をさらに含む、請求項15に記載の配線構造(10)。 - 【請求項17】 第2メタライゼーション層(50)が誘電層(20)内に
規定された開口部(40)に堆積される、請求項16に記載の配線構造(10)
。 - 【請求項18】 誘電層(20)内に規定された開口部(40)がバイアを
含む、請求項17に記載の配線構造(10)。
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