JP2830540B2

JP2830540B2 - 多層配線の製造方法

Info

Publication number: JP2830540B2
Application number: JP3253254A
Authority: JP
Inventors: 義明山田
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1991-10-01
Filing date: 1991-10-01
Publication date: 1998-12-02
Anticipated expiration: 2013-12-02
Also published as: JPH0594990A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は多層配線の製造方法に関
し、特にアルミニウムを主体とする多層配線の製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の高集積化、高速化のため、
素子間を接続する配線の微細化及び多層化が進んできて
いる。そのため、配線層間を接続するための、層間絶縁
膜に設けた開口部（以後スルーホール）も微細化される
が、配線層間の絶縁性を保つためあるいは、配線容量の
増加を防ぐため、層間絶縁膜の膜厚は薄くできず、スル
ーホールの大きさと深さの比、いわゆるアスペクト比が
増大してきている。したがって、これまで配線金属を成
長するために用いられてきたスパッタリング法では、ス
ルーホール内に被覆性良く金属を形成することは不可能
となってきている。特に、配線材料として広く使用され
ているアルミニウム合金は被覆性が悪い。

【０００３】そこで、アスペクト比の大きなスルーホー
ル内部にも被覆性良く金属が形成できる化学気相成長法
が用いられるようになってきている。通常、金属のハロ
ゲン化物が原料として使用され、最も多く使用されてい
るのが六フッ化タングステン（ＷＦ₆）で有り、これ
を、水素あるいはシラン（ＳｉＨ₄）等で還元してタン
グステンを成長している。

【０００４】また、この化学気相成長法にも２通り有
り、一つは、シリコンあるいは金属上にのみ成長させシ
リコン酸化膜等の絶縁膜には成長させない、いわゆる選
択成長であり、もう一つは、基板表面全面に成長させる
方法である。

【０００５】アルミニウム配線間を接続するスルーホー
ルには、２００〜３００℃と比較的低温で成長できる選
択成長が主に検討されてきているが、アルミニウムに直
接タングステンを成長させるとアルミニウムの表面に３
フッ化アルミニウム（ＡｌＦ₃）の高抵抗物質が形成さ
れてしまい、接続抵抗を増大させてしまうという問題が
有る。この問題を解決するため、５５０℃程度の高温で
タングステンを成長することが検討され、ＶＬＳＩマル
チレベルインターコネクションカンファレンス（ＶＬＳ
Ｉｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ
ｉｏｎＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ）１９８９年のローレジ
スタンスサブミクロンシーブィデータングステン
インターレベルビィアプラグオンアルミニウム
−カッパー−シリコン（Ｌｏｗ−ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ
ｓｕｂｍｉｃＲＯＮＣＶＤＷｉｎｔｅｒｌｅｖｅ
ｌＶｉａＰｌｕｇｓｏｎＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉ）に
て報告されている。しかし、この方法では高温で成長し
ているため選択性が悪化し、シリコン酸化膜等の絶縁膜
上にもタングステンが成長しやすく、隣り合う配線間で
短絡しやすいという問題と、タングステン成長時の高温
により、第１のアルミニウム配線の一部が欠らくするい
わゆるストレスマイグレーションによる断線が発生しや
すいという問題がある。

【０００６】そこで、第１のアルミニウム配線の表面に
タングステンやモリブデン等の高融点金属層を設け、こ
の高融点金属層上に選択的にタングステンを成長する
際、高融点金属層との界面にフッ化物が形成されること
を抑制するという方法も用いられている。

【０００７】これはたとえば、特開平２−２８２５３号
公報等に記載されている。しかし、この方法においても
層間絶縁膜上に全くタングステンを成長しないようにす
ることは困難であり、タングステンの成長膜厚が厚くな
るほど、層間絶縁膜上にタングステンが粒状に成長し、
隣接する配線間で短絡する原因となるという問題があ
る。

【０００８】そこで、もう一つの方法である基板表面全
面に成長させる方法いわゆるブランケット成長法が注目
される。このブランケット成長を用いた方法を図面を用
いて説明する。図１４はその第１の例の主要工程断面図
である。まず、アルミニウムにシリコンや銅を微量に添
加したアルミニウム合金２３で第１のアルミニウム配線
を形成後、プラズマＣＶＤ法により形成したシリコン酸
化膜（以後プラズマ酸化膜）で層間絶縁膜を形成し、こ
のプラズマ酸化膜２４の所望の位置に、第１のアルミニ
ウム配線に達するスルーホールを形成する（図１４の分
図Ａ）。次にチタニウム２５と窒化チタニウム２６をス
パッタリング法により順次形成し、その上に全面にＷＦ
₆とＨ₂ガスを用い３５０〜５００℃程度の温度で減圧
化学気相成長法によりタングステンを数十ｎｍ程度の厚
さに成長する（図１４の分図Ｂ）。次にアルミニウム、
シリコン、銅合金２８をスパッタリング法により成長し
た後、通常のリソグラフィ技術及びドライエッチング技
術を用い所望の形状にパターニングして、アルミニウム
２層配線を形成する（図１４の分図Ｃ）。

【０００９】図１５は第２の例の主要工程断面図であ
る。第１の実施例同様プラズマ酸化膜３４の所望の位置
に第１のアルミニウム配線３３に達するスルーホールを
形成した後、チタニウム３５，窒化チタニウム３６を順
次スパッタリング法により形成する（図１５の分図
Ａ）。次に全面に減圧化学気相成長法によりタングステ
ン３７を０．５〜１．０μｍの厚さに形成してスルーホ
ールを完全に埋め込む（図１５の分図Ｂ）。次に反応性
イオンエッチング法によりプラズマ酸化膜３４上のタン
グステン３７，窒化チタニウム３６，チタニウム３５を
エッチング除去する、いわゆるエッチバックを行なう
（図１５の分図Ｃ）。その後、アルミニウム・シリコン
・銅合金３８をスパッタリング法により形成し、これを
所望の形状にパターニングし、アルミニウム２層配線を
形成する（図１５の分図Ｄ）。

【００１０】この第２の例については、前記のＶＬＳＩ
マルチレベルインターコネクションカンファレンス
（ＶＬＳＩｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌｉｎｔｅｒｃｏｎ
ｅｃｔｉｏｎｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ）１９８９年の予
稿集１１３頁から１２１頁に記載されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】この従来の多層配線の
形成方法において、第２の例のようにタングステン３７
を減圧化学気相成長法により成長した後、スルーホール
内部のタングステンのみを残してエッチングしてしまう
場合には、エッチングガスとして、塩素系のガスが使用
される。このエッチング方法として塩素系ガスの有利性
は第５１回応用物理学会学術講演会（１９９０年秋季）
予稿集２８０−ＳＺＤ−２１に記載されている。一般的
にはまず六フッ化硫黄（ＳＦ₆）のようなフッ素系のガ
スで、窒化チタニウム３６の表面が露出するまで高速度
でタングステン３７をエッチングした後塩素系のガスに
切り変えて、平坦性よく窒化チタニウム３６，チタニウ
ム３５とスルーホール部のタングステン３７をエッチン
グする方法がとられている。このエッチングの方法では
最終的なエッチングガスは塩素系であるため、図１６の
分図Ａに示すようにスルーホール内部が完全に埋め込ま
れていない場合、タングステンのすき間からスルーホー
ル内部のタングステンがエッチングされ、第１のアルミ
ニウム配線が露出され（図１６の分図Ｂ）腐食してしま
うという問題がある。この問題はスルーホールが微細化
し、アスペクト比が増大するほどタングステンの埋め込
み形状が悪化するため、頻発するようになる。

【００１２】また、従来の第１の例においては、エッチ
バックを行なわないが、高アスペクト比のスルーホール
では、タングステン成長の下地膜となる窒化チタニウム
をスパッタリング法で形成しているため、スルーホール
内部での膜厚が薄くなり、タングステン成長時フッ素が
窒化チタニウムの粒界中を拡散し、第１のアルミニウム
配線にまで達してＡｌＦ₃の高抵抗物質が形成され接続
抵抗が増大してしまうという問題がある。この問題を解
決するためには窒化チタニウムの膜厚を厚くすると、ス
パッタリング法により形成しているためスルーホール側
壁でオーバーハング形状となり、その後タングステンを
成長すると、図１６の分図Ａのようにスルーホール内に
空洞ができやすく、信頼性を悪化させてしまう。

【００１３】タングステンを化学気相成長法で形成する
際下地金属層の膜厚がどの程度必要であるかを示すため
に、下地金属層として、チタニウム・タングステン（Ｔ
ｉＷ）合金を使用した場合のＴｉＷ合金膜厚と、スルホ
ール１個あたりの接続抵抗の関係を図１７に示す。スル
ーホールの大きさは０．８μｍ×０．８μｍであり深さ
は０．８μｍである。

【００１４】ＴｉＷ合金の膜厚が１００ｎｍでは５００
〜７００Ω程度の小さな安定した接続抵抗値を示すが、
５０ｎｍ以下では１Ω以上の大きな値となり、安定して
いない。この傾向は、ＴｉＷ膜厚が薄くなるほど顕著で
ある。

【００１５】図１８にスルーホールの深さ（ｈ）とスル
ーホールの大きさ（φ）の比（ｈ／φ）つまりアスペク
ト比と、スパッタリング法により形成したＴｉＷ合金の
膜厚（ａ）と、スルーホール底でのＴｉＷ合金の膜厚
（ｂ）との比（ｂ／ａ）つまりステップカバレジの関係
を示す。φ＝０．８μｍ，ｈ＝０．８μｍのスルーホー
ルではステップカバレジ（ｂ／ａ）は１２％程度であ
り、１００ｎｍの厚さにスパッタリングした場合、スル
ーホール底部で１２ｎｍ、５０ｎｍスパッタした場合で
６ｎｍである。つまり、スルーホール底で、１０ｎｍ程
度以上の下地金属層の膜厚が無いと、第１のアルミニウ
ム配線のスルーホール部はＷＦ₆によりフッ化され接続
抵抗が増大していると思われる。したがって、スルーホ
ール底に１０ｎｍ以上の下地金属層を形成するには、ア
スペクト比（ｈ／φ）が大きいスルーホールほど、大き
な膜厚の下地金属層をスパッタリング法により形成する
必要があり、アスペクト比（ｈ／φ）が１．５では１５
０ｎｍ程度の下地金属層が必要となる。その上に化学気
相成長法によりタングステンを成長する際、スルーホー
ル側壁でオーバーハング形状となり、スルーホール内に
すき間が発生し、信頼性を低下させるだけでなく、エッ
チバックを行わない場合、第２のアルミニウム配線の膜
厚が厚くなり、その上に形成するパッシベーション膜の
被覆性が悪化したり、さらにその上に第３のアルミニウ
ム配線を形成する場合、層間絶縁膜の平坦化が困難にな
るという問題点がある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の多層配線の製造
方法は、第１のアルミニウム配線と第２のアルミニウム
配線を接続する層間絶縁膜に設けた開口部内に金属のハ
ロゲン化物を用いた化学気相成長法による全面成長法で
金属を成長する工程、場合によっては、この金属を全面
エッチングし、層間絶縁膜に設けた開口部内のみに残す
工程を含み、前記開口部の大きさ（Φ）と深さ（ｈ）の
比（ｈ／Φ）が０．８以上であって、前記第１のアルミ
ニウム配線の少なくとも上層にアルミニウム以外の金属
が積層されており、前記化学気相成長法により金属を全
面成長する際、スパッタリング法により形成した厚さが
５〜５０nmの下地金属層があるという特徴を有してい
る。

【００１７】

【実施例】次に本発明について図面を用いて説明する。
図１乃至図７は本発明の一実施例の主要工程断面図であ
る。

【００１８】まず、素子が形成されシリコン酸化膜２で
表面が覆われたシリコン基板１上にチタニウム（Ｔｉ）
３を１０〜１００ｎｍ，窒化チタニウム（ＴｉＮ）４を
５０〜２００ｎｍ，アルミニウムに０．５〜３％程度の
銅を添加したＡｌ−Ｃｕ合金５を３００〜１０００ｎ
ｍ，チタニウム・タングステン（ＴｉＷ）合金６をスパ
ッタリング法により順次形成する（図１）。Ｔｉ３はシ
リコン基板１との接続抵抗を下げるためのものであり、
ＴｉＮ４はシリコン基板１とＡｌ−Ｃｕ合金５との反応
防止のためのものである。Ａｌ−Ｃｕ合金５とＴｉＷ合
金６は大気中にさらすことなく続けてスパッタリングす
るのが望ましい。というのはＡｌ−Ｃｕ合金５とＴｉＷ
合金６との接続抵抗を最も小さくすることができるため
である。

【００１９】次にこれらＴｉ３，ＴｉＮ４，Ａｌ−Ｃｕ
合金５，ＴｉＷ合金６を所望の配線形状にパターニング
した後、（図２）、プラズマ酸化膜７で層間絶縁膜を形
成し、このプラズマ酸化膜７の所望の位置にＴｉＷ合金
６に達するスルーホールを形成する（図３）。

【００２０】次にアルゴン（Ａｒ）ガスを用いた逆スパ
ッタエッチング法により、シリコン酸化膜が１０〜５０
ｎｍ程度エッチングされる条件にて、シリコン基板の表
面をエッチングした後、再度ＴｉＷ合金８を１０〜２０
０ｎｍの厚さにスパッタリングする（図４）。

【００２１】次に六フッ化タングステン（ＷＦ₆）を水
素（Ｈ₂）で還元し、ＴｉＷ合金８にタングステン９を
５０〜３００ｎｍの厚さに形成する。この時ＷＦ₆を１
に対しＨ₂は１５〜３５を流し他にＡｒを加えて２０〜
４０Ｔｏｒｒ程度の圧力とし、３５０〜４５０℃程度の
温度で行なうと、ＴｉＷ合金８上に被覆性良くタングス
テン９が成長する（図５）。

【００２２】次いで、Ａｌ−Ｃｕ合金１０を再度０．４
〜２．０μｍの厚さにスパッタリング法により形成する
（図６）。タングステン９とＡｌ−Ｃｕ合金１０は大気
にさらすことなく、形成したほうが接続抵抗は低下し望
ましい。

【００２３】次にＡｌ−Ｃｕ合金１０，タングステン
９，ＴｉＷ合金８を所望の形状にパターニングし、その
後４００〜５００℃の温度で５〜３０分程度の熱処理を
行ないアルミニウム２層配線を完成する（図７）。

【００２４】次に、本発明の別の実施例について図面を
用いて説明する。図８乃至図１３はその主要工程断面図
である。一実施例同様シリコン酸化膜１２で覆われたシ
リコン基板１１上にＴｉ１３，ＴｉＮ１４，Ａｌ−Ｃｕ
１５，ＴｉＷ１６の積層構造にて第１のアルミニウム配
線を形成した後、プラズマ酸化膜１７で層間絶縁膜を形
成し、このプラズマ酸化膜１７の所望の位置にＴｉＷ１
６に達するスルーホールを形成する（図８）。

【００２５】次にＡｒガスを用いた逆スパッタエッチン
グ法によりシリコン基板表面をエッチングし、スルーホ
ール内に露出したＴｉＷ１６の表面の酸化膜層を除去し
た後、Ｔｉ１８を１０〜１００ｎｍ，ＴｉＮ１９を１０
〜２００ｎｍの厚さにスパッタリング法により形成する
（図９）。

【００２６】次にＷＦ₆を水素で還元したいわゆる水素
還元法によりタングステン２０を０．２〜１．０μｍの
厚さに形成して、スルーホール内を完全に埋め込む（図
１０）。したがって、タングステン２０の成長膜厚は、
スルーホールの大きさ（径）の２分の１よりも若干大き
くする。次にＳＦ₆ガスを用いた反応性イオンエッチン
グにより、ＴｉＮ１９の表面が露出するまでタングステ
ン２０を全面エッチングした後、引き続きエッチングガ
スを塩素（Ｃｌ₂）に切り変えて、プラズマ酸化膜１７
の表面が露出するまでＴｉＮ１９とＴｉ１８を全面エッ
チングし、除去する（図１１）。その後、Ａｌ−Ｃｕ合
金１２１を０．４〜２．０μｍの厚さにスパッタリング
法により形成し（図１２）、このＡｌ−Ｃｕ合金１２１
を所望の形状にパターニングし、４００〜５００℃の温
度で５〜３０分程度の熱処理を行ない、アルミニウム２
層配線を完成する（図１３）。

【００２７】本実施例では、微細スルーホールにおい
て、スパッタリング法により形成したＴｉ１８，ＴｉＮ
１９の若干のオーバーハング形状を反映し、タングステ
ン２０にスルーホール部で若干すき間が形成されること
があるが、その後、タングステン２０，ＴｉＮ１９，Ｔ
ｉ１８を反応性イオンエッチング法でエッチバックを行
なっても第１のアルミニウム配線上にＴｉＷ１６がある
ため、Ａｌ−Ｃｕ合金１５が露出することは無く、塩素
ガスでＡｌ−Ｃｕ合金が腐食するという問題は全く無
い。

【００２８】なお、上述の２つの実施例における第１の
アルミニウム配線の上層金属はＴｉＷであり、タングス
テンを全面成長させる際の下地層はＴｉＷやＴｉＮであ
ったがこれらの金属はＴｉＷ，ＴｉＮに限る必要はな
く、ハロゲンと反応して高抵抗物質を作ることのない金
属であれば良い。たとえばＴｉＷやＴｉＮの他、タング
ステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），タングステンシリ
サイドやモリブデンシリサイド等の高融点金属シリサイ
ドが良い。また、第１のアルミニウム配線の上層金属を
アルミニウム又はアルミニウム合金上に形成する方法と
しては、反応ガスを使用していないためアルミニウムの
表面を清浄に保ったまま形成できるスパッタリング法が
望ましく、特にアルミニウム又はアルミニウム合金形成
後大気にさらすことなく引き続きスパッタリング法によ
り形成すればアルミニウムの表面が酸化されるのを防ぐ
ことができこの界面での接続抵抗は小さく安定して形成
できる。また、金属ハロゲン化物を原料とした化学気相
成長法により金属を全面成長する際、必ずしも下地金属
層が必要なわけではなく、下地金属層が無くとも全面成
長は可能であるが、化学気相成長法で成長した金属は層
間絶縁膜との密着性が悪いため被れやすい。この被れを
防ぐために、スパッタリング法により層間絶縁膜との密
着性良く下地金属層を形成した方が良い。この下地金属
層の膜厚としては、５〜５０ｎｍ程度が良い。というの
は５ｎｍより薄い場合、層間絶縁膜との密着性を完全に
改善することはできない。特にスルーホールの側壁での
密着性が悪く、５０ｎｍより厚い場合、スルーホール側
壁でオーバーハング形状となり、その後、化学気相成長
法によりタングステン等を成長した際、スルーホール内
部にすき間が形成されてしまい信頼性を悪化させてしま
うためである。したがって、アスペクト比が０．８以上
の微細スルーホールではスパッタリング法により下地金
属層を５０ｎｍの厚さに形成してもスルーホール底で１
０ｎｍ以下の膜厚しかないことより、アスペクト比が
０．８以上のスルーホールで特に本発明の効果が大き
い。

【００２９】上述した本発明の実施例ではＷＦ₆ガスを
原料ガスとしてタングステンを成長しているが、タング
ステンに限る必要は無く、他の金属でも良い。たとえば
ＭｏＦ₆ガスを原料ガスとしてＭｏを成長する方法等が
有り、望ましくはフッ化物を原料ガスとして使用したほ
うがより良い。というのは、塩化物を原料として金属を
成長することもできるが、成長した金属内に塩素が残り
やすく、その上にアルミニウム合金を被着した場合、塩
素によりアルミニウムが腐食することがあるからであ
る。しかし、必ずしも、塩化物が使用できないわけでは
無く、四塩化チタニウム（ＴｉＣｌ₄）と窒素あるいは
アンモニア（ＮＨ₃）を原料ガスとして、プラズマを用
いた化学気相成長法により形成した窒化チタニウム等を
用いることも可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の多層配線の
製造方法では、第１のアルミニウム配線の少なくとも上
層にアルミニウム以外の金属層を設けているため、層間
絶縁膜に設けたスルーホール内に金属ハロゲン化物を原
料とした化学気相成長法による全面成長で金属を成長し
ても、第１のアルミニウム配線のアルミニウムがハロゲ
ンと反応することを防ぐことができ、スルーホールでの
接続抵抗を小さく安定して形成することができる。

【００３１】図１９に本発明の一実施例により形成した
アルミニウム２層配線のスルーホール１個あたりの接続
抵抗とタングステンを化学気相成長する際の下地金属層
としてのＴｉＷ合金の膜厚との関係を示す。ＴｉＷ合金
の膜厚は１０〜１００ｎｍの間でほぼ同じ接続抵抗値を
示し安定している。したがって、下地金属層の膜厚は１
０ｎｍ程度で良いので、アスペクト比が１以上の微細な
スルーホールでも下地金属層がオーバーハング形状とな
ることはなく、その上に形成したタングステンの被覆形
状が良いので、さらにその上にアルミニウム合金を形成
しても被覆性を良くでき、アルミニウムが断線すること
はなく、またタングステンでスルーホールを埋込んでも
すき間が入ることはなく信頼性を低下させるという問題
は無い。

【００３２】さらに、化学気相成長法で形成したタング
ステンをエッチバックを行なう場合において、たとえス
ルーホール部にすき間があいていたとしても第１のアル
ミニウム配線のアルミニウムが露出するのを防ぐことが
できるので、塩素系のガスにアルミニウムがさらされ、
アルミニウムが腐食してしまうことが無く、安定したス
ルーホールの接続を可能とするという効果もある。

【００３３】また、化学気相成長により金属を全面成長
する際の下地金属層の膜厚を薄くすることができるの
で、エッチバックも容易になり、エッチバックを行なわ
ない場合のアルミニウム配線の膜厚も薄くなるので、そ
の上に形成するパッシベーション膜の被覆性も良く信頼
性を低下させることは無い。さらに、第３層目以後のア
ルミニウム配線を形成する際層間絶縁膜の平坦化が安易
となり、本発明を用いることにより、アルミニウム３層
配線以上の製造も容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の製造方法による製造工程の
特徴を示す断面図である。

【図２】本発明の一実施例の製造方法による製造工程の
他の特徴を示す断面図である。

【図３】本発明の一実施例の製造方法による製造工程の
さらに他の特徴を示す断面図である。

【図４】本発明の一実施例の製造方法による製造工程の
さらに他の特徴を示す断面図である。

【図５】本発明の一実施例の製造方法による製造工程の
さらに他の特徴を示す断面図である。

【図６】本発明の一実施例の製造方法による製造工程の
さらに他の特徴を示す断面図である。

【図７】本発明の一実施例の製造方法による製造工程の
さらに他の特徴を示す断面図である。

【図８】本発明の他の実施例の製造方法による製造工程
の特徴を示す断面図である。

【図９】本発明の他の実施例の製造方法による製造工程
の他の特徴を示す断面図である。

【図１０】本発明の他の実施例の製造方法による製造工
程のさらに他の特徴を示す断面図である。

【図１１】本発明の他の実施例の製造方法による製造工
程のさらに他の特徴を示す断面図である。

【図１２】本発明の他の実施例の製造方法による製造工
程のさらに他の特徴を示す断面図である。

【図１３】本発明の他の実施例の製造方法による製造工
程のさらに他の特徴を示す断面図である。

【図１４】従来の製造方法の主要工程断面図である。

【図１５】従来の製造方法の主要工程断面図である。

【図１６】従来例の問題点を説明するための断面図であ
る。

【図１７】従来例のＴｉＷ合金膜厚に対するスルーホー
ル１個あたりの接続抵抗値を示すグラフである。

【図１８】スルーホールのアスペクト比に対するＴｉＷ
合金のステップカバレジを示すグラフである。

【図１９】本発明の実施例によるＴｉＷ合金膜厚に対す
るスルーホール１個あたりの接続抵抗値を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１，１１，２１，３１，４１シリコン基板２，１２，２２，３２，４２シリコン酸化膜３，１３，１８，２５，３５，４５チタニウム４，１４，１９，２６，３６，４６窒化チタニウム５，１０，１５，１２１Ａｌ−Ｃｕ合金６，８，１６ＴｉＷ合金７，１７，２４，３４，４４プラズマ酸化膜９，２０，２７，３７，４７タングステン２３，２８，３３，３８，４３Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合
金

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】第１のアルミニウム配線を形成する工
程、層間絶縁膜を形成する工程、前記層間絶縁膜に前記
第１のアルミニウム配線に達する開口部を形成する工
程、および金属のハロゲン化物を原料とする化学気相成
長法により金属を全面成長する工程を含む多層配線の製
造方法において、前記開口部の大きさ（Φ）と深さ
（ｈ）の比（ｈ／Φ）が０．８以上であって、前記第１
のアルミニウム配線の少なくとも上層にアルミニウム以
外の金属が積層されており、前記化学気相成長法により
金属を全面成長する際、スパッタリング法により形成し
た厚さが５〜５０nmの下地金属層があることを特徴とす
る多層配線の製造方法。
【請求項２】第１のアルミニウム配線を形成する工
程、層間絶縁膜を形成する工程、前記層間絶縁膜に前記
第１のアルミニウム配線に達する開口部を形成する工
程、および金属のハロゲン化物を原料とする化学気相成
長法により金属を全面成長する工程、および前記全面成
長した金属をドライエッチングにより全面エッチングす
る工程を含む多層配線の製造方法において、前記開口部
の大きさ（Φ）と深さ（ｈ）の比（ｈ／Φ）が０．８以
上であって、前記第１のアルミニウム配線の少なくとも
上層にアルミニウム以外の金属が積層されており、前記
化学気相成長法により金属を全面成長する際、スパッタ
リング法により形成した厚さが５〜５０nmの下地金属層
があることを特徴とする多層配線の製造方法。
【請求項３】前記ドライエッチングにおいて、塩素ガ
スでエッチングを行い、前記アルミニウム以外の金属と
前記全面成長した金属とを平坦にエッチングする工程を
含むことを特徴とする請求項２記載の多層配線の製造方
法。
【請求項４】前記第１のアルミニウム配線の少なくと
も上層に積層するアルミニウム以外の金属をスパッタリ
ング法により形成することを特徴とする請求項１または
請求項３記載の多層配線の製造方法。
【請求項５】前記第１のアルミニウム配線の少なくと
も上層に積層するアルミニウム以外の金属をスパッタリ
ング法により形成する際、アルミニウム又はアルミニウ
ム合金を形成後大気にさらすことなく引き続いて行うこ
とを特徴とする請求項４記載の多層配線の製造方法。
【請求項６】前記第１のアルミニウム配線の少なくと
も上層に積層するアルミニウム以外の金属の最上層がハ
ロゲンと反応して高抵抗物質を作ることがない金属であ
ることを特徴とする請求項１または請求項２記載の多層
配線の製造方法。
【請求項７】前記金属のハロゲン化物を原料とする化
学気相成長法により金属を全面成長する際の下地金属層
および最上層がハロゲンと反応して高抵抗物質を作るこ
とがない金属であることを特徴とする請求項１または請
求項２または請求項３記載の多層配線の製造方法。
【請求項８】前記金属ハロゲン化物が六フッ化タング
ステン（ＷＦ₆）又は六フッ化モリブデン（ＭｏＦ₆）で
あることを特徴とする請求項１または請求項２記載の多
層配線の製造方法。