JP3068223B2 - 半導体装置の製造方 - Google Patents
半導体装置の製造方Info
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- JP3068223B2 JP3068223B2 JP3042702A JP4270291A JP3068223B2 JP 3068223 B2 JP3068223 B2 JP 3068223B2 JP 3042702 A JP3042702 A JP 3042702A JP 4270291 A JP4270291 A JP 4270291A JP 3068223 B2 JP3068223 B2 JP 3068223B2
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- etching
- barrier metal
- wiring
- wiring layer
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は半導体装置の製造方法
に関し、特に高アスペクト比を有するコンタクト孔（ま
たは層間接続孔等）の埋め込み技術に関するものであ
る。
に関し、特に高アスペクト比を有するコンタクト孔（ま
たは層間接続孔等）の埋め込み技術に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図６〜図１０は従来の半導体装置の製造
方法の内、特にコンタクト孔の埋め込み方法を示した断
面フロー図である。
方法の内、特にコンタクト孔の埋め込み方法を示した断
面フロー図である。
【０００３】半導体メモリデバイスのうち、記憶容量が
１６ＭｂｉｔクラスのＲＡＭ，ＤＲＡＭともなると、コ
ンタクト孔はその開口径が 0.6μｍφ〜 1.0μｍφで深
さ約1.0μｍ以上の高アスペクト比（アスペクト比＝深
さ／開口径であり、これが１以上を通常高アスペクト比
と呼ぶ）となり、Ａｌ−ＳｉまたはＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ等
のＡｌ配線は直接スパッタリングしてもコンタクト孔の
下部で切れてしまい、カバレージしないことは自明であ
り、その対策として金属（特に高融点金属が多く、タン
グステンが最も多く使用される）をコンタクト孔に埋め
込み、エッチバック等を行い、表面平坦化をしてから上
述のＡｌ系金属をスパッタリングする方法が行われてい
る。この技術を一般にＷ−Ｐｌｕｇ（タングステンプラ
グ）と呼んでいる。また、選択Ｗ−ＣＶＤの場合はコン
タクト孔のみにタングステン（以下Ｗと記す）を堆積す
るもので、後からエッチバックを行う必要はないが、選
択的に堆積させることが難しく、実用化には今一歩とい
うところである。一方、Ｗを厚く全面に堆積してエッチ
バックすることにより平坦化する方法は現状の技術で十
分可能である。
１６ＭｂｉｔクラスのＲＡＭ，ＤＲＡＭともなると、コ
ンタクト孔はその開口径が 0.6μｍφ〜 1.0μｍφで深
さ約1.0μｍ以上の高アスペクト比（アスペクト比＝深
さ／開口径であり、これが１以上を通常高アスペクト比
と呼ぶ）となり、Ａｌ−ＳｉまたはＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ等
のＡｌ配線は直接スパッタリングしてもコンタクト孔の
下部で切れてしまい、カバレージしないことは自明であ
り、その対策として金属（特に高融点金属が多く、タン
グステンが最も多く使用される）をコンタクト孔に埋め
込み、エッチバック等を行い、表面平坦化をしてから上
述のＡｌ系金属をスパッタリングする方法が行われてい
る。この技術を一般にＷ−Ｐｌｕｇ（タングステンプラ
グ）と呼んでいる。また、選択Ｗ−ＣＶＤの場合はコン
タクト孔のみにタングステン（以下Ｗと記す）を堆積す
るもので、後からエッチバックを行う必要はないが、選
択的に堆積させることが難しく、実用化には今一歩とい
うところである。一方、Ｗを厚く全面に堆積してエッチ
バックすることにより平坦化する方法は現状の技術で十
分可能である。
【０００４】図６はコンタクト孔の形成後を示した断面
図である。図において、１はシリコン（Ｓｉ）基板、２
はスムースコート膜であり、通常ＢＰＳＧとＳｉＯ
2 （ＣＶＤやスピンオングラス法等にて形成される）等
から形成された多層膜であり、膜厚は約1.6 μｍであ
る、３はこのスムースコート膜２に異方性ドライエッチ
ングにより開口されたコンタクト孔であり、４はそのコ
ンタクト孔の直径であり、これを約 0.8μｍとするとこ
のコンタクト孔のアスペクト比は２ということになる。
図である。図において、１はシリコン（Ｓｉ）基板、２
はスムースコート膜であり、通常ＢＰＳＧとＳｉＯ
2 （ＣＶＤやスピンオングラス法等にて形成される）等
から形成された多層膜であり、膜厚は約1.6 μｍであ
る、３はこのスムースコート膜２に異方性ドライエッチ
ングにより開口されたコンタクト孔であり、４はそのコ
ンタクト孔の直径であり、これを約 0.8μｍとするとこ
のコンタクト孔のアスペクト比は２ということになる。
【０００５】次に図７に示すように、コンタクト孔を含
む基板上面に、例えばチタン・ナイトライド（以下Ｔｉ
Ｎと記す。この他にはチタン・タングステン〔ＴｉＷ〕
やモリブデン・シリサイド〔ＭｏＳｉ2 〕等が多用され
る）を１０００オングストローム程度スパッタリングす
ることによりバリアメタル５を形成する。このバリアメ
タルＴｉＮ５は周知のように、特にＰｃｈのコンタクト
部へのＳｉの析出を防止し、安定な微細オーミックコン
タクトを形成するために必要である。そのバリアメタル
５の上にさらにスパッタリングまたはＣＶＤにより膜厚
約１.0μｍのタングステン（Ｗ）６を堆積する。
む基板上面に、例えばチタン・ナイトライド（以下Ｔｉ
Ｎと記す。この他にはチタン・タングステン〔ＴｉＷ〕
やモリブデン・シリサイド〔ＭｏＳｉ2 〕等が多用され
る）を１０００オングストローム程度スパッタリングす
ることによりバリアメタル５を形成する。このバリアメ
タルＴｉＮ５は周知のように、特にＰｃｈのコンタクト
部へのＳｉの析出を防止し、安定な微細オーミックコン
タクトを形成するために必要である。そのバリアメタル
５の上にさらにスパッタリングまたはＣＶＤにより膜厚
約１.0μｍのタングステン（Ｗ）６を堆積する。
【０００６】次に、このタングステン６をエッチバック
することにより図８のような形状を得る。エッチバック
のエッチング条件としては、例えばアノードカップル方
式のプラズマエッチャにて、ガスは例えばＳＦ6 （また
はＮＦ3 ，ＣＦ4 ／Ｏ2 等も使用可能）を１００SCCM、
ガス圧０.2Ｔｏｒｒ、ＲＦ出力約２００Ｗの条件にてタ
ングステンのエッチレートが４０００オングストローム
／ｍ、ＴｉＮのエッチレートが約１０００オングストロ
ーム／ｍ程度である。この場合、エッチングは等方性で
ある。通常このエッチバックにてスムースコート膜２上
のＴｉＮは除去するようにするので、タングステンとＴ
ｉＮのエッチレート比によりコンタクト孔内のタングス
テン６’は４０００オングストローム程度エッチングさ
れ、該タングステン６’はコンタクト孔３の上端面より
約４０００オングストロームへこむことになる。
することにより図８のような形状を得る。エッチバック
のエッチング条件としては、例えばアノードカップル方
式のプラズマエッチャにて、ガスは例えばＳＦ6 （また
はＮＦ3 ，ＣＦ4 ／Ｏ2 等も使用可能）を１００SCCM、
ガス圧０.2Ｔｏｒｒ、ＲＦ出力約２００Ｗの条件にてタ
ングステンのエッチレートが４０００オングストローム
／ｍ、ＴｉＮのエッチレートが約１０００オングストロ
ーム／ｍ程度である。この場合、エッチングは等方性で
ある。通常このエッチバックにてスムースコート膜２上
のＴｉＮは除去するようにするので、タングステンとＴ
ｉＮのエッチレート比によりコンタクト孔内のタングス
テン６’は４０００オングストローム程度エッチングさ
れ、該タングステン６’はコンタクト孔３の上端面より
約４０００オングストロームへこむことになる。
【０００７】次に図９において、７は図８の状態の上に
スパッタリングされた例えばＡｌ−ＳｉまたはＡｌ−Ｓ
ｉ−ＣｕまたはＡｌ−Ｃｕ等で膜厚は１００００オング
ストロームのＡｌ配線層であり、図１０の７’はさらに
そのＡｌ配線層を写真製版と異方性エッチングとにより
加工して形成されたＡｌ配線である。
スパッタリングされた例えばＡｌ−ＳｉまたはＡｌ−Ｓ
ｉ−ＣｕまたはＡｌ−Ｃｕ等で膜厚は１００００オング
ストロームのＡｌ配線層であり、図１０の７’はさらに
そのＡｌ配線層を写真製版と異方性エッチングとにより
加工して形成されたＡｌ配線である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置の製
造方法は以上のような方法であったので、コンタクト孔
３のＷ−Ｐｌｕｇ上面がスムースコート膜２の表面より
低くなり段差が生じるので、後で堆積するＡｌ配線層
が、その段差部にて薄くなったり、著しい場合は断線
し、得られたＡｌ配線の配線断面積の縮小とそれによる
電流密度の増大が配線寿命を著しく低下させる、いわゆ
るエレクトロマイグレーションによる信頼性の低下等の
問題点があった。
造方法は以上のような方法であったので、コンタクト孔
３のＷ−Ｐｌｕｇ上面がスムースコート膜２の表面より
低くなり段差が生じるので、後で堆積するＡｌ配線層
が、その段差部にて薄くなったり、著しい場合は断線
し、得られたＡｌ配線の配線断面積の縮小とそれによる
電流密度の増大が配線寿命を著しく低下させる、いわゆ
るエレクトロマイグレーションによる信頼性の低下等の
問題点があった。
【０００９】この発明は上記のような従来の問題点を解
消するためになされたもので、スムースコート膜とコン
タクト孔部、または層間絶縁膜と層間接続孔部を平坦化
することのできる半導体装置の製造方法を提供すること
を目的とする。
消するためになされたもので、スムースコート膜とコン
タクト孔部、または層間絶縁膜と層間接続孔部を平坦化
することのできる半導体装置の製造方法を提供すること
を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる半導体装
置の製造方法は、コンタクト孔または多層配線の層間接
続孔内、及び基板上面上にバリアメタルを堆積し、上記
堆積したバリアメタル上方に上記コンタクト孔または多
層配線の層間接続孔を埋めるよう高融点金属を堆積し、
上記バリアメタルをコンタクト孔または多層配線の層間
接続孔周辺の基板上に残すよう上記高融点金属を等方性
エッチングでエッチバックし、上記高融点金属上方に配
線層を形成し、該配線層上にレジストパターンを形成
し、上記レジストパターンをマスクとして、上記配線層
を塩素系のガスを含む異方性エッチングで上記配線層と
上記バリアメタルの界面までエッチング除去し、フッ素
系のガスを含むプラズマエッチングで上記コンタクト孔
または多層配線の層間接続孔周辺のバリアメタル上の高
融点金属残渣をエッチング除去し、塩素系のガスを含む
異方性エッチングにて上記レジストパターンと上記コン
タクト孔または多層配線の層間接続孔周辺のバリアメタ
ルとをエッチング除去するようにしたものである。
置の製造方法は、コンタクト孔または多層配線の層間接
続孔内、及び基板上面上にバリアメタルを堆積し、上記
堆積したバリアメタル上方に上記コンタクト孔または多
層配線の層間接続孔を埋めるよう高融点金属を堆積し、
上記バリアメタルをコンタクト孔または多層配線の層間
接続孔周辺の基板上に残すよう上記高融点金属を等方性
エッチングでエッチバックし、上記高融点金属上方に配
線層を形成し、該配線層上にレジストパターンを形成
し、上記レジストパターンをマスクとして、上記配線層
を塩素系のガスを含む異方性エッチングで上記配線層と
上記バリアメタルの界面までエッチング除去し、フッ素
系のガスを含むプラズマエッチングで上記コンタクト孔
または多層配線の層間接続孔周辺のバリアメタル上の高
融点金属残渣をエッチング除去し、塩素系のガスを含む
異方性エッチングにて上記レジストパターンと上記コン
タクト孔または多層配線の層間接続孔周辺のバリアメタ
ルとをエッチング除去するようにしたものである。
【００１１】また、上記配線層としてアルミニウムを用
い、上記コンタクト孔または多層配線の層間接続孔内、
及び基板上面上に堆積するバリアメタルとしてチタンナ
イトライドを用い、上記バリアメタル上方に上記コンタ
クト孔または多層配線の層間接続孔を埋めるよう堆積す
る高融点金属としてタングステンを用いるものである。
い、上記コンタクト孔または多層配線の層間接続孔内、
及び基板上面上に堆積するバリアメタルとしてチタンナ
イトライドを用い、上記バリアメタル上方に上記コンタ
クト孔または多層配線の層間接続孔を埋めるよう堆積す
る高融点金属としてタングステンを用いるものである。
【００１２】
【作用】この発明における半導体装置の製造方法は、コ
ンタクト孔または多層配線の層間接続孔内、及び基板上
面上にバリアメタルを堆積し、上記堆積したバリアメタ
ル上方に上記コンタクト孔または多層配線の層間接続孔
を埋めるよう高融点金属を堆積し、上記バリアメタルを
コンタクト孔または多層配線の層間接続孔周辺の基板上
に残すよう上記高融点金属をエッチバックし、上記高融
点金属上方に配線パターンを形成するようにしたので、
上記コンタクト孔または多層配線の層間接続孔を埋める
よう堆積した高融点金属の上面がスムースコート膜上面
と同一平面になり平坦化され、後から堆積される配線層
のカバレージが改善される。そして、上記高融点金属上
方に配線パターンを形成する際に、該配線層上にレジス
トパターンを形成し、上記レジストパターンをマスクと
して、上記配線層を塩素系のガスを含む異方性エッチン
グで上記配線層と上記バリアメタルの界面までエッチン
グ除去し、フッ素系のガスを含むプラズマエッチングで
上記コンタクト孔または多層配線の層間接続孔周辺のバ
リアメタル上の高融点金属残渣をエッチング除去し、塩
素系のガスを含む異方性エッチングにて上記レジストパ
ターンと上記コンタクト孔または多層配線の層間接続孔
周辺のバリアメタルとをエッチング除去するようにした
ので、上記高融点金属のエッチバックによりバリアメタ
ル上に残った高融点金属残渣を、上記形成した配線パタ
ーンの上端面がへこむことなく除去することができる。
ンタクト孔または多層配線の層間接続孔内、及び基板上
面上にバリアメタルを堆積し、上記堆積したバリアメタ
ル上方に上記コンタクト孔または多層配線の層間接続孔
を埋めるよう高融点金属を堆積し、上記バリアメタルを
コンタクト孔または多層配線の層間接続孔周辺の基板上
に残すよう上記高融点金属をエッチバックし、上記高融
点金属上方に配線パターンを形成するようにしたので、
上記コンタクト孔または多層配線の層間接続孔を埋める
よう堆積した高融点金属の上面がスムースコート膜上面
と同一平面になり平坦化され、後から堆積される配線層
のカバレージが改善される。そして、上記高融点金属上
方に配線パターンを形成する際に、該配線層上にレジス
トパターンを形成し、上記レジストパターンをマスクと
して、上記配線層を塩素系のガスを含む異方性エッチン
グで上記配線層と上記バリアメタルの界面までエッチン
グ除去し、フッ素系のガスを含むプラズマエッチングで
上記コンタクト孔または多層配線の層間接続孔周辺のバ
リアメタル上の高融点金属残渣をエッチング除去し、塩
素系のガスを含む異方性エッチングにて上記レジストパ
ターンと上記コンタクト孔または多層配線の層間接続孔
周辺のバリアメタルとをエッチング除去するようにした
ので、上記高融点金属のエッチバックによりバリアメタ
ル上に残った高融点金属残渣を、上記形成した配線パタ
ーンの上端面がへこむことなく除去することができる。
【００１３】
【００１４】
【実施例】図１〜図４はこの発明の一実施例による半導
体装置の製造方法を示すフロー図であり、図１において
６”はタングステン、８はタングステン残渣、また図２
において９はＡｌ配線層、１０はレジストパターン、ま
た図３，図４において１０’はレジストパターン、９’
はこのＡｌ配線層９にパターニング及びエッチング加工
等を施した後のＡｌ配線である。また図５はタングステ
ン６のエッチング時の終点検知法を示すために用いた発
光レベルの経時変化のグラフである。
体装置の製造方法を示すフロー図であり、図１において
６”はタングステン、８はタングステン残渣、また図２
において９はＡｌ配線層、１０はレジストパターン、ま
た図３，図４において１０’はレジストパターン、９’
はこのＡｌ配線層９にパターニング及びエッチング加工
等を施した後のＡｌ配線である。また図５はタングステ
ン６のエッチング時の終点検知法を示すために用いた発
光レベルの経時変化のグラフである。
【００１５】次に、製造方法について説明する。まず、
シリコン基板１にスムースコート膜２を形成し、異方性
ドライエッチングによりコンタクト孔３を形成し、バリ
アメタル５をスパッタリングし、タングステン６をスパ
ッタリングする方法は従来例と同様である（図６，図７
参照）。
シリコン基板１にスムースコート膜２を形成し、異方性
ドライエッチングによりコンタクト孔３を形成し、バリ
アメタル５をスパッタリングし、タングステン６をスパ
ッタリングする方法は従来例と同様である（図６，図７
参照）。
【００１６】次に図７に示した状態のタングステン６を
エッチバックしていくが、今回はＴｉＮをスパッタリン
グして形成したバリアメタル５を残すためタングステン
６とバリアメタル５の界面でエッチングを終了する。こ
の場合、どうしてもＷ残差８が残ってしまう。このエッ
チングの終点検知は発光分光法により行い、例えば反応
種であるＦ* (703.8ｎｍの波長光）を使用すれば、図５
に示すように、発光強度の上昇点（Ａの時点）を検出で
きるのでその時点でエッチングを終了すれば図１のよう
な状態が実現できる。図５Ｂまでエッチングすると、コ
ンタクト孔内のタングステン６”は完全に除去されるの
で、本発明ではここまでエッチングを行わない。しか
し、この場合どうしても図１に示すようにＷ残渣８が残
ってしまう。
エッチバックしていくが、今回はＴｉＮをスパッタリン
グして形成したバリアメタル５を残すためタングステン
６とバリアメタル５の界面でエッチングを終了する。こ
の場合、どうしてもＷ残差８が残ってしまう。このエッ
チングの終点検知は発光分光法により行い、例えば反応
種であるＦ* (703.8ｎｍの波長光）を使用すれば、図５
に示すように、発光強度の上昇点（Ａの時点）を検出で
きるのでその時点でエッチングを終了すれば図１のよう
な状態が実現できる。図５Ｂまでエッチングすると、コ
ンタクト孔内のタングステン６”は完全に除去されるの
で、本発明ではここまでエッチングを行わない。しか
し、この場合どうしても図１に示すようにＷ残渣８が残
ってしまう。
【００１７】次に図２に示すようにＷ残渣８を残した状
態でＡｌ配線層９を堆積し、パターニングを完了し、レ
ジストパターン１０を得る。次にＡｌ配線層９の異方性
エッチングを行う。このときのエッチング条件として
は、例えばＢＣｌ3 ／Ｃｌ2 をそれぞれ５０SCCM／５０
SCCM流し、エッチング圧力を約0.１Ｔｏｒｒ、ＲＦ出力
を約５００Ｗ程度の条件で平行平板型の枝葉型ＲＩＥ
（リアクティブ・イオン・エッチング）装置でエッチン
グを行い、Ａｌ配線層９とバリアメタル５（ＴｉＮ）の
界面でエッチングを終了し、次にＦを含むガスで従来技
術の項でタングステン６をエッチバックしたと同様のエ
ッチング条件にてバリアメタル５上に残っているタング
ステン残渣８を除去する。タングステンのエッチレート
は前述のように４０００オングストローム／ｍ、またＴ
ｉＮのエッチレートは１０００オングストローム／ｍで
あるので、２０秒〜３０秒のエッチングタイムを選べば
Ｗ残渣は高々１０００オングストローム程度であるの
で、バリアメタル５（ＴｉＮ）を残しつつＷ残渣８は完
全に除去される。またこの場合、Ａｌ配線の側壁はＦ系
のガスでは全くエッチングされず、図３のような断面形
状を得る。
態でＡｌ配線層９を堆積し、パターニングを完了し、レ
ジストパターン１０を得る。次にＡｌ配線層９の異方性
エッチングを行う。このときのエッチング条件として
は、例えばＢＣｌ3 ／Ｃｌ2 をそれぞれ５０SCCM／５０
SCCM流し、エッチング圧力を約0.１Ｔｏｒｒ、ＲＦ出力
を約５００Ｗ程度の条件で平行平板型の枝葉型ＲＩＥ
（リアクティブ・イオン・エッチング）装置でエッチン
グを行い、Ａｌ配線層９とバリアメタル５（ＴｉＮ）の
界面でエッチングを終了し、次にＦを含むガスで従来技
術の項でタングステン６をエッチバックしたと同様のエ
ッチング条件にてバリアメタル５上に残っているタング
ステン残渣８を除去する。タングステンのエッチレート
は前述のように４０００オングストローム／ｍ、またＴ
ｉＮのエッチレートは１０００オングストローム／ｍで
あるので、２０秒〜３０秒のエッチングタイムを選べば
Ｗ残渣は高々１０００オングストローム程度であるの
で、バリアメタル５（ＴｉＮ）を残しつつＷ残渣８は完
全に除去される。またこの場合、Ａｌ配線の側壁はＦ系
のガスでは全くエッチングされず、図３のような断面形
状を得る。
【００１８】次に本項の中で示したＢＣｌ3 とＣｌ2 系
のエッチングでバリアメタル５（ＴｉＮ）をエッチング
するが、下地残渣が残らなくなるまで適当なオーバーエ
ッチングをすることにより、図４のような形状を得る。
この場合、Ａｌ配線材を例えばＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕとする
とＢＣｌ3 ，Ｃｌ2 系のエッチングのエッチングレート
は前述の条件にて約８０００オングストローム／ｍ程度
であり、ＴｉＮのエッチングレートは約４０００オング
ストローム／ｍ程度である。
のエッチングでバリアメタル５（ＴｉＮ）をエッチング
するが、下地残渣が残らなくなるまで適当なオーバーエ
ッチングをすることにより、図４のような形状を得る。
この場合、Ａｌ配線材を例えばＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕとする
とＢＣｌ3 ，Ｃｌ2 系のエッチングのエッチングレート
は前述の条件にて約８０００オングストローム／ｍ程度
であり、ＴｉＮのエッチングレートは約４０００オング
ストローム／ｍ程度である。
【００１９】このように上記実施例では、コンタクト孔
３にバリアメタル５（ＴｉＮ）を堆積し、上記堆積した
バリアメタル５上方に上記コンタクト孔３を埋めるよう
タングステン６を堆積し、上記バリアメタル５を上記タ
ングステン６と上記バリアメタル５との界面でエッチバ
ックを終了し、タングステン６上方にＡｌ配線パターン
９を形成するようにしたので、平坦なタングステンプラ
グとＡｌ配線層を形成することができ、信頼性を向上で
きる効果がある。
３にバリアメタル５（ＴｉＮ）を堆積し、上記堆積した
バリアメタル５上方に上記コンタクト孔３を埋めるよう
タングステン６を堆積し、上記バリアメタル５を上記タ
ングステン６と上記バリアメタル５との界面でエッチバ
ックを終了し、タングステン６上方にＡｌ配線パターン
９を形成するようにしたので、平坦なタングステンプラ
グとＡｌ配線層を形成することができ、信頼性を向上で
きる効果がある。
【００２０】また、上記一実施例では、タングステン６
上方にＡｌ配線パターン９’を形成する際に、上記Ａｌ
配線層９上にレジストパターン１０を形成し、該レジス
トパターン１０をマスクとして、上記アルミ配線層９を
ＢＣｌ3 ，Ｃｌ2 を含む異方性エッチングで上記アルミ
配線層９と上記バリアメタル５の界面までエッチング除
去し、ＳＦ6 を含むプラズマエッチングで上記コンタク
ト孔３周辺のバリアメタル５上のタングステン６をエッ
チング除去し、ＢＣｌ3 ，Ｃｌ2 を含む異方性エッチン
グにて上記レジストパターン１０と上記コンタクト孔３
周辺のバリアメタル５とをエッチング除去するようにし
たので、上記タングステン６のエッチバックによりバリ
アメタル５上に残ったＷ残渣８を、上記形成したＡｌ配
線パターン９’の上端面がへこむことなく除去すること
ができる。
上方にＡｌ配線パターン９’を形成する際に、上記Ａｌ
配線層９上にレジストパターン１０を形成し、該レジス
トパターン１０をマスクとして、上記アルミ配線層９を
ＢＣｌ3 ，Ｃｌ2 を含む異方性エッチングで上記アルミ
配線層９と上記バリアメタル５の界面までエッチング除
去し、ＳＦ6 を含むプラズマエッチングで上記コンタク
ト孔３周辺のバリアメタル５上のタングステン６をエッ
チング除去し、ＢＣｌ3 ，Ｃｌ2 を含む異方性エッチン
グにて上記レジストパターン１０と上記コンタクト孔３
周辺のバリアメタル５とをエッチング除去するようにし
たので、上記タングステン６のエッチバックによりバリ
アメタル５上に残ったＷ残渣８を、上記形成したＡｌ配
線パターン９’の上端面がへこむことなく除去すること
ができる。
【００２１】上記の一連のエッチングは単一処理室であ
ろうが複数処理室であろうが真空中で連続して行われる
のがよいことはいうまでもない。また当然のことなが
ら、アフターコロージョン防止のための後処理は、バリ
アメタル５（ＴｉＮ）のエッチングの後に、できうるな
ら異なる処理室にて真空中を連続して行われるべきであ
る。例えばアノード・カップル型の平行平板を有するプ
ラズマ処理室にてＣＦ4 ／Ｏ2 をそれぞれ１００SCCM／
１０SCCM流し、ガス圧力は0.４Ｔｏｒｒ、ＲＦ出力は約
１５０Ｗ程度で２０秒〜４０秒程度の処理で完全にアフ
ターコロージョンは防止できる。
ろうが複数処理室であろうが真空中で連続して行われる
のがよいことはいうまでもない。また当然のことなが
ら、アフターコロージョン防止のための後処理は、バリ
アメタル５（ＴｉＮ）のエッチングの後に、できうるな
ら異なる処理室にて真空中を連続して行われるべきであ
る。例えばアノード・カップル型の平行平板を有するプ
ラズマ処理室にてＣＦ4 ／Ｏ2 をそれぞれ１００SCCM／
１０SCCM流し、ガス圧力は0.４Ｔｏｒｒ、ＲＦ出力は約
１５０Ｗ程度で２０秒〜４０秒程度の処理で完全にアフ
ターコロージョンは防止できる。
【００２２】また上記実施例ではＷ残渣８を除去するた
めにＦ系ガスプラズマ処理を行うが、これはＡｌ配線層
９のエッチング時にエッチング側面に付着したＣｌ系の
付着物をＦ系に置換する作用があり、上述の後処理を助
ける副次的効果もある。
めにＦ系ガスプラズマ処理を行うが、これはＡｌ配線層
９のエッチング時にエッチング側面に付着したＣｌ系の
付着物をＦ系に置換する作用があり、上述の後処理を助
ける副次的効果もある。
【００２３】なお、上記実施例ではＡｌ配線層９及びバ
リアメタル５（ＴｉＮ）のエッチングに際し、平行平板
型のエッチング装置で説明したが、例えばマイクロ波プ
ラズマ型のエッチャ（例えばＲＦバイアス印加型マイク
ロ波プラズマエッチャ：日立製Ｍ−３０８ＡＴ等）を使
用しても上記実施例と同様の効果がある。
リアメタル５（ＴｉＮ）のエッチングに際し、平行平板
型のエッチング装置で説明したが、例えばマイクロ波プ
ラズマ型のエッチャ（例えばＲＦバイアス印加型マイク
ロ波プラズマエッチャ：日立製Ｍ−３０８ＡＴ等）を使
用しても上記実施例と同様の効果がある。
【００２４】また、後処理についてもアノード・カップ
ル型の平行平板を有するプラズマ処理室を想定したが、
マイクロ波アッシャ型の後処理装置を用いても同様の効
果を奏する。この場合ガスとしてはＯ2 ／ＣＦ4 ，ＣＨ
Ｆ3 のうち１種または２種の混合ガスを用いれば十分に
効果がある。
ル型の平行平板を有するプラズマ処理室を想定したが、
マイクロ波アッシャ型の後処理装置を用いても同様の効
果を奏する。この場合ガスとしてはＯ2 ／ＣＦ4 ，ＣＨ
Ｆ3 のうち１種または２種の混合ガスを用いれば十分に
効果がある。
【００２５】また上記実施例ではコンタクト孔の場合に
ついて述べたが、他の多層配線の層間接続孔について応
用しても同様の効果がある。
ついて述べたが、他の多層配線の層間接続孔について応
用しても同様の効果がある。
【００２６】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、コンタク
ト孔または多層配線の層間接続孔内、及び基板上面上に
バリアメタルを堆積し、上記堆積したバリアメタル上方
に上記コンタクト孔または多層配線の層間接続孔を埋め
るよう高融点金属を堆積し、上記バリアメタルをコンタ
クト孔または多層配線の層間接続孔周辺の基板上に残す
よう上記高融点金属をエッチバックし、上記高融点金属
上方に配線パターンを形成するようにしたので、コンタ
クトまたは多層配線の層間接続孔を埋めるよう堆積した
高融点金属の上面がスムースコート膜または層間絶縁膜
上面と同一平面になり平坦化され、後から堆積される配
線層のコンタクト孔または層間接続孔の上端，下端での
カバレージの悪化がなくなり、配線を平坦化できるの
で、エレクトロマイグレーションによる配線の配線寿命
の低下が軽減され、得られた半導体デバイスの信頼性を
向上できるという効果がある。そして、上記配線パター
ンを形成する際に、該配線層上にレジストパターンを形
成し、上記レジストパターンをマスクとして、上記配線
層を塩素系のガスを含む異方性エッチングで上記配線層
と上記バリアメタルの界面までエッチング除去し、フッ
素系のガスを含むプラズマエッチングで上記コンタクト
孔または多層配線の層間接続孔周辺のバリアメタル上の
高融点金属残渣をエッチング除去し、塩素系のガスを含
む異方性エッチングにて上記レジストパターンと上記コ
ンタクト孔または多層配線の層間接続孔周辺のバリアメ
タルとをエッチング除去するようにしたので、上記高融
点金属のエッチバックによりバリアメタル上に残った高
融点金属残渣を、上記形成した配線パターンの上端面が
へこむことなく除去することができる。
ト孔または多層配線の層間接続孔内、及び基板上面上に
バリアメタルを堆積し、上記堆積したバリアメタル上方
に上記コンタクト孔または多層配線の層間接続孔を埋め
るよう高融点金属を堆積し、上記バリアメタルをコンタ
クト孔または多層配線の層間接続孔周辺の基板上に残す
よう上記高融点金属をエッチバックし、上記高融点金属
上方に配線パターンを形成するようにしたので、コンタ
クトまたは多層配線の層間接続孔を埋めるよう堆積した
高融点金属の上面がスムースコート膜または層間絶縁膜
上面と同一平面になり平坦化され、後から堆積される配
線層のコンタクト孔または層間接続孔の上端，下端での
カバレージの悪化がなくなり、配線を平坦化できるの
で、エレクトロマイグレーションによる配線の配線寿命
の低下が軽減され、得られた半導体デバイスの信頼性を
向上できるという効果がある。そして、上記配線パター
ンを形成する際に、該配線層上にレジストパターンを形
成し、上記レジストパターンをマスクとして、上記配線
層を塩素系のガスを含む異方性エッチングで上記配線層
と上記バリアメタルの界面までエッチング除去し、フッ
素系のガスを含むプラズマエッチングで上記コンタクト
孔または多層配線の層間接続孔周辺のバリアメタル上の
高融点金属残渣をエッチング除去し、塩素系のガスを含
む異方性エッチングにて上記レジストパターンと上記コ
ンタクト孔または多層配線の層間接続孔周辺のバリアメ
タルとをエッチング除去するようにしたので、上記高融
点金属のエッチバックによりバリアメタル上に残った高
融点金属残渣を、上記形成した配線パターンの上端面が
へこむことなく除去することができる。
【００２７】
【図１】この発明の一実施例による半導体装置の製造方
法の図６，図７に続く一工程を示す断面構造図である。
法の図６，図７に続く一工程を示す断面構造図である。
【図２】本発明方法の図１に続く一工程を示す断面構造
図である。
図である。
【図３】本発明方法の図２に続く一工程を示す断面構造
図である。
図である。
【図４】本発明方法の図３に続く一工程を示す断面構造
図である。
図である。
【図５】この発明の一実施例によるＷエッチバック時の
終点検出方法を示すグラフである。
終点検出方法を示すグラフである。
【図６】従来の半導体装置の製造方法の一工程を示す断
面構造図である。
面構造図である。
【図７】従来方法の図６に続く一工程を示す断面構造図
である。
である。
【図８】従来の図７に続く一工程を示す断面構造図であ
る。
る。
【図９】従来の図８に続く一工程を示す断面構造図であ
る。
る。
【図１０】従来の図９に続く一工程を示す断面構造図で
ある。
ある。
１ シリコン（Ｓｉ）基板 ２ スムースコート膜 ３ コンタクト孔 ４ コンタクト孔の直径 ５ バリアメタルＴｉＮ ６ タングステン（Ｗ） ６’ コンタクト孔内のＷ ６” コンタクト孔内のＷ ７ Ａｌ配線層 ７’ Ａｌ配線 ８ Ｗ残渣 ９ Ａｌ配線層 ９’ Ａｌ配線 １０ レジストパターン １０’レジストパターン
Claims (2)
- 【請求項１】 コンタクト孔または多層配線の層間接続
孔に高融点金属を埋め込み、その上に配線層を形成して
なる半導体装置の製造方法において、 上記コンタクト孔または多層配線の層間接続孔内、及び
基板上面上にバリアメタルを堆積する工程と、 上記堆積したバリアメタル上方に上記コンタクト孔また
は多層配線の層間接続孔を埋めるよう高融点金属を堆積
する工程と、 上記バリアメタルをコンタクト孔または多層配線の層間
接続孔周辺の基板上に残すよう上記高融点金属を等方性
エッチングでエッチバックする工程と、 上記高融点金属上方に配線層を形成し、該配線層上にレ
ジストパターンを形成する工程と、 上記レジストパターンをマスクとして、上記配線層を塩
素系のガスを含む異方性エッチングで上記配線層と上記
バリアメタルの界面までエッチング除去する工程と、 フッ素系のガスを含むプラズマエッチングで上記コンタ
クト孔または多層配線の層間接続孔周辺のバリアメタル
上の高融点金属残渣をエッチング除去する工程と、 塩素系のガスを含む異方性エッチングにて上記レジスト
パターンと上記コンタクト孔または多層配線の層間接続
孔周辺のバリアメタルとをエッチング除去する工程とを
備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 上記配線層としてアルミニウムを用い、 上記コンタクト孔または多層配線の層間接続孔内、及び
基板上面上に堆積するバリアメタルとしてチタンナイト
ライドを用い、 上記バリアメタル上方に上記コンタクト孔または多層配
線の層間接続孔を埋めるよう堆積する高融点金属として
タングステンを用いることを特徴とする請求項１記載の
半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3042702A JP3068223B2 (ja) | 1991-02-12 | 1991-02-12 | 半導体装置の製造方 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3042702A JP3068223B2 (ja) | 1991-02-12 | 1991-02-12 | 半導体装置の製造方 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04258153A JPH04258153A (ja) | 1992-09-14 |
| JP3068223B2 true JP3068223B2 (ja) | 2000-07-24 |
Family
ID=12643391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3042702A Expired - Lifetime JP3068223B2 (ja) | 1991-02-12 | 1991-02-12 | 半導体装置の製造方 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3068223B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100193100B1 (ko) * | 1995-02-02 | 1999-06-15 | 모리시다 요이치 | 반도체장치 및 그 제조방법 |
| JP6406361B2 (ja) * | 2015-02-03 | 2018-10-17 | 富士電機株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5852324B2 (ja) * | 1979-10-11 | 1983-11-22 | 富士通株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| FR2566181B1 (fr) * | 1984-06-14 | 1986-08-22 | Commissariat Energie Atomique | Procede d'autopositionnement d'une ligne d'interconnexion sur un trou de contact electrique d'un circuit integre |
| JPH01196821A (ja) * | 1988-02-01 | 1989-08-08 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
-
1991
- 1991-02-12 JP JP3042702A patent/JP3068223B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04258153A (ja) | 1992-09-14 |
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