JP3203926B2 - 配線形成法 - Google Patents
配線形成法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、Ｗ（タングステン）
等を非選択的に堆積して接続孔を埋める工程を含む配線
形成法に関し、特に小さな接続孔及び大きな接続孔にそ
れぞれ堆積処理及び配線材被着処理を施すことにより各
接続孔毎に良好な配線が得られるようにしたものであ
る。
等を非選択的に堆積して接続孔を埋める工程を含む配線
形成法に関し、特に小さな接続孔及び大きな接続孔にそ
れぞれ堆積処理及び配線材被着処理を施すことにより各
接続孔毎に良好な配線が得られるようにしたものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、微細な接続孔から導出される配線
を形成する方法としては、図８〜１２に示すものが知ら
れている。
を形成する方法としては、図８〜１２に示すものが知ら
れている。
【０００３】まず、図８の工程では、基板１０の表面に
第１及び第２の被接続部を覆って形成された絶縁膜１２
に該第１及び第２の被接続部にそれぞれ対応して第１及
び第２の接続孔１２ａ及び第１２ｂを周知のホトリソグ
ラフィ及び選択エッチング処理により形成する。
第１及び第２の被接続部を覆って形成された絶縁膜１２
に該第１及び第２の被接続部にそれぞれ対応して第１及
び第２の接続孔１２ａ及び第１２ｂを周知のホトリソグ
ラフィ及び選択エッチング処理により形成する。
【０００４】次に、図９の工程では、絶縁膜１２の上に
接続孔１２ａ，１２ｂを覆ってブランケットＣＶＤ（ケ
ミカル・ベーパー・デポジション）法によりＷを非選択
的に堆積してＷ膜１４を形成する。
接続孔１２ａ，１２ｂを覆ってブランケットＣＶＤ（ケ
ミカル・ベーパー・デポジション）法によりＷを非選択
的に堆積してＷ膜１４を形成する。
【０００５】次に、図１０の工程では、Ｗ膜１４を接続
孔１２ａ，１２ｂの周辺部が露呈されるまでエッチバッ
クすることにより接続孔１２ａに埋込まれた形でＷ膜１
４の一部１４Ａを残存させる。このとき、接続孔１２ｂ
内にもＷ膜１４の一部１４Ｂが残存する。
孔１２ａ，１２ｂの周辺部が露呈されるまでエッチバッ
クすることにより接続孔１２ａに埋込まれた形でＷ膜１
４の一部１４Ａを残存させる。このとき、接続孔１２ｂ
内にもＷ膜１４の一部１４Ｂが残存する。
【０００６】次に、図１１の工程では、絶縁膜１２の上
にＷ膜１４の残存部１４Ａ，１４Ｂを覆ってスパッタ法
により配線材としてＡｌ合金を被着してＡｌ合金層１６
を形成する。
にＷ膜１４の残存部１４Ａ，１４Ｂを覆ってスパッタ法
により配線材としてＡｌ合金を被着してＡｌ合金層１６
を形成する。
【０００７】この後、図１２の工程では、Ａｌ合金層１
６を所望の配線パターンに従ってパターニングすること
により配線層１８Ａ，１８Ｂを形成する。配線層１８Ａ
は、Ａｌ合金層１６の残存部１６Ａからなり、Ｗ膜１４
の残存部１４Ａを介して基板１０の第１の被接続部に接
続される。また、配線層１８Ｂは、Ａｌ合金層１６の残
存部１６Ｂからなり、Ｗ膜１４の残存部１４Ｂ及び基板
１０の第２の被接続部に接続される。
６を所望の配線パターンに従ってパターニングすること
により配線層１８Ａ，１８Ｂを形成する。配線層１８Ａ
は、Ａｌ合金層１６の残存部１６Ａからなり、Ｗ膜１４
の残存部１４Ａを介して基板１０の第１の被接続部に接
続される。また、配線層１８Ｂは、Ａｌ合金層１６の残
存部１６Ｂからなり、Ｗ膜１４の残存部１４Ｂ及び基板
１０の第２の被接続部に接続される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術によ
ると、１２ｂのような比較的大きい接続孔において、埋
込み不良が発生する不都合がある。すなわち、図９の工
程において、Ｗ膜１４の膜厚をＴとし、接続孔の側壁に
もＴとほぼ同じ膜厚でＷ膜が堆積されるものとすれば、
直径が２Ｔ以下である１２ａのような小さい接続孔はＷ
膜１４で埋め尽せるが、直径が２Ｔより大きい１２ｂの
ような接続孔はＷ膜１４では埋め尽せず、接続孔１２ｂ
内に凹部が生ずる。
ると、１２ｂのような比較的大きい接続孔において、埋
込み不良が発生する不都合がある。すなわち、図９の工
程において、Ｗ膜１４の膜厚をＴとし、接続孔の側壁に
もＴとほぼ同じ膜厚でＷ膜が堆積されるものとすれば、
直径が２Ｔ以下である１２ａのような小さい接続孔はＷ
膜１４で埋め尽せるが、直径が２Ｔより大きい１２ｂの
ような接続孔はＷ膜１４では埋め尽せず、接続孔１２ｂ
内に凹部が生ずる。
【０００９】Ｗ膜１４の凹部は、エッチバックの際に図
１０に示すように拡大される。このため、図１１に示す
ようにＡｌ合金層１６が基板１０の表面に直接的に接触
するようになり、基板１０がシリコンからなる場合に
は、熱処理により基板１０中にアロイスパイクが発生し
たり、Ａｌ合金層１６の残存部１６Ｂ中に過剰シリコン
塊が析出したりする不都合がある。
１０に示すように拡大される。このため、図１１に示す
ようにＡｌ合金層１６が基板１０の表面に直接的に接触
するようになり、基板１０がシリコンからなる場合に
は、熱処理により基板１０中にアロイスパイクが発生し
たり、Ａｌ合金層１６の残存部１６Ｂ中に過剰シリコン
塊が析出したりする不都合がある。
【００１０】このような不都合をなくすためには、Ｗ膜
１４の膜厚Ｔを接続孔１２ｂが埋め尽される程度に大き
くすればよい。しかし、このようにすると、絶縁膜１２
において、膜厚Ｔより曲率半径が小さい段差部には図１
０に示すようにエッチバックの際にＷ膜１４の一部１４
Ｃが残存する。１４Ｃは、エッチング残りとも呼ばれ
る。このようなエッチング残り１４Ｃは、配線層１８Ｂ
とその近傍の他の配線層とを電気的に接続した状態で残
ることがあり、短絡不良を招く不都合がある。
１４の膜厚Ｔを接続孔１２ｂが埋め尽される程度に大き
くすればよい。しかし、このようにすると、絶縁膜１２
において、膜厚Ｔより曲率半径が小さい段差部には図１
０に示すようにエッチバックの際にＷ膜１４の一部１４
Ｃが残存する。１４Ｃは、エッチング残りとも呼ばれ
る。このようなエッチング残り１４Ｃは、配線層１８Ｂ
とその近傍の他の配線層とを電気的に接続した状態で残
ることがあり、短絡不良を招く不都合がある。
【００１１】この発明の目的は、高信頼な配線を歩留り
よく形成することができる新規な配線形成法を提供する
ことにある。
よく形成することができる新規な配線形成法を提供する
ことにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明に係る配線形成
法は、基板の表面に第１及び第２の被接続部を覆って形
成された絶縁膜に該第１の被接続部に対応して第１の接
続孔を形成する工程であって、該第１の接続孔が所望の
高融点金属を所望の膜厚で堆積することにより埋め尽せ
るような小さなサイズを有するものと、前記絶縁膜の上
に前記第１の接続孔を覆って前記高融点金属を前記膜厚
になるように非選択的に堆積して金属堆積膜を形成する
工程と、前記金属堆積膜を前記第１の接続孔の周辺部が
露呈されるまでエッチバックして前記第１の接続孔に埋
込まれた形で前記金属堆積膜の一部を残存させる工程
と、前記第１の接続孔よりサイズが大きい第２の接続孔
を前記第２の被接続部に対応して前記絶縁膜に形成する
工程と、前記絶縁膜の上に前記金属堆積膜の残存部及び
前記第２の接続孔を覆って配線材を被着して配線材層を
形成する工程と、前記配線材層を所望の配線パターンに
従ってパターニングして前記第１及び第２の被接続部に
つながる１又は複数の配線層を形成する工程とを含むも
のである。
法は、基板の表面に第１及び第２の被接続部を覆って形
成された絶縁膜に該第１の被接続部に対応して第１の接
続孔を形成する工程であって、該第１の接続孔が所望の
高融点金属を所望の膜厚で堆積することにより埋め尽せ
るような小さなサイズを有するものと、前記絶縁膜の上
に前記第１の接続孔を覆って前記高融点金属を前記膜厚
になるように非選択的に堆積して金属堆積膜を形成する
工程と、前記金属堆積膜を前記第１の接続孔の周辺部が
露呈されるまでエッチバックして前記第１の接続孔に埋
込まれた形で前記金属堆積膜の一部を残存させる工程
と、前記第１の接続孔よりサイズが大きい第２の接続孔
を前記第２の被接続部に対応して前記絶縁膜に形成する
工程と、前記絶縁膜の上に前記金属堆積膜の残存部及び
前記第２の接続孔を覆って配線材を被着して配線材層を
形成する工程と、前記配線材層を所望の配線パターンに
従ってパターニングして前記第１及び第２の被接続部に
つながる１又は複数の配線層を形成する工程とを含むも
のである。
【００１３】
【作用】この発明の配線形成法によると、Ｗ等の高融点
金属の堆積処理が施されるのは、所望の堆積膜厚で埋め
尽せるような小サイズの第１の接続孔だけであり、第１
の接続孔より大きい第２の接続孔には、Ａｌ合金等の配
線材の被着処理が施される。従って、第２の接続孔に
は、堆積処理が施されないので、埋込み不良が発生しな
い。
金属の堆積処理が施されるのは、所望の堆積膜厚で埋め
尽せるような小サイズの第１の接続孔だけであり、第１
の接続孔より大きい第２の接続孔には、Ａｌ合金等の配
線材の被着処理が施される。従って、第２の接続孔に
は、堆積処理が施されないので、埋込み不良が発生しな
い。
【００１４】
【実施例】図１〜５は、この発明の一実施例に係る配線
形成法を示すもので、各々の図に対応する工程（１）〜
（５）を順次に説明する。
形成法を示すもので、各々の図に対応する工程（１）〜
（５）を順次に説明する。
【００１５】（１）例えばシリコンからなる半導体基板
１０の表面に第１及び第２の被接続部を覆って形成され
たシリコンオキサイド等の絶縁膜１２に周知のホトリソ
グラフィ及び選択エッチング処理により該第１の被接続
部に対応して第１の接続孔１２ａを形成する。接続孔１
２ａは、Ｗ堆積により埋め尽せる程度に小さなサイズの
ものとする。なお、絶縁膜１２は、段差部Ｓを有するこ
とが多い。
１０の表面に第１及び第２の被接続部を覆って形成され
たシリコンオキサイド等の絶縁膜１２に周知のホトリソ
グラフィ及び選択エッチング処理により該第１の被接続
部に対応して第１の接続孔１２ａを形成する。接続孔１
２ａは、Ｗ堆積により埋め尽せる程度に小さなサイズの
ものとする。なお、絶縁膜１２は、段差部Ｓを有するこ
とが多い。
【００１６】（２）絶縁膜１２の上に接続孔１２ａを覆
ってスパッタ法によりＴｉＮ膜１３を被着した後、ブラ
ンケットＣＶＤ法によりＷを非選択的に堆積してＷ膜１
４を形成する。
ってスパッタ法によりＴｉＮ膜１３を被着した後、ブラ
ンケットＣＶＤ法によりＷを非選択的に堆積してＷ膜１
４を形成する。
【００１７】（３）ＴｉＮ膜１３及びＷ膜１４の積層を
接続孔１２ａの周辺部が露呈されるまでエッチバックし
て接続孔１２ａに埋込まれた形でＴｉＮ膜１３の一部１
３Ａ及びＷ膜１４の一部１４Ａを残存させる。Ｗ膜１４
の膜厚を絶縁膜１２の段差部Ｓの曲率半径以下に設定し
ておくと、段差部Ｓにエッチング残りが生ずるのを防止
することができる。この後、周知のホトリソグラフィ及
び選択エッチング処理により基板１０の第２の被接続部
に対応して第２の接続孔１２ｂを絶縁膜１２に形成す
る。接続孔１２ｂは、接続孔１２ａよりサイズが大きい
ものとする。
接続孔１２ａの周辺部が露呈されるまでエッチバックし
て接続孔１２ａに埋込まれた形でＴｉＮ膜１３の一部１
３Ａ及びＷ膜１４の一部１４Ａを残存させる。Ｗ膜１４
の膜厚を絶縁膜１２の段差部Ｓの曲率半径以下に設定し
ておくと、段差部Ｓにエッチング残りが生ずるのを防止
することができる。この後、周知のホトリソグラフィ及
び選択エッチング処理により基板１０の第２の被接続部
に対応して第２の接続孔１２ｂを絶縁膜１２に形成す
る。接続孔１２ｂは、接続孔１２ａよりサイズが大きい
ものとする。
【００１８】（４）絶縁膜１２の上に残存部１３Ａ，１
４Ａ及び接続孔１２ｂを覆ってスパッタ法によりＴｉＮ
膜１５及びＡｌ又はＡｌ合金層１６を順次に被着する。
４Ａ及び接続孔１２ｂを覆ってスパッタ法によりＴｉＮ
膜１５及びＡｌ又はＡｌ合金層１６を順次に被着する。
【００１９】（５）ＴｉＮ膜１５及びＡｌ又はＡｌ合金
層１６の積層を所望の配線パターンに従ってパターニン
グすることにより配線層１８Ａ，１８Ｂを形成する。配
線層１８Ａは、ＴｉＮ膜１５の残存部１５ＡとＡｌ又は
Ａｌ合金層１６の残存部１６Ａとの積層からなり、Ｗ膜
１４の残存部１４ＡとＴｉＮ膜１３の残存部１３Ａとを
介して基板１０の第１の被接続部に接続される。また、
配線層１８Ｂは、ＴｉＮ膜１５の残存部１５ＢとＡｌ又
はＡｌ合金層１６の残存部１６Ｂとの積層からなり、基
板１０の第２の被接続部に接続される。
層１６の積層を所望の配線パターンに従ってパターニン
グすることにより配線層１８Ａ，１８Ｂを形成する。配
線層１８Ａは、ＴｉＮ膜１５の残存部１５ＡとＡｌ又は
Ａｌ合金層１６の残存部１６Ａとの積層からなり、Ｗ膜
１４の残存部１４ＡとＴｉＮ膜１３の残存部１３Ａとを
介して基板１０の第１の被接続部に接続される。また、
配線層１８Ｂは、ＴｉＮ膜１５の残存部１５ＢとＡｌ又
はＡｌ合金層１６の残存部１６Ｂとの積層からなり、基
板１０の第２の被接続部に接続される。
【００２０】配線層１８Ａ及び１８Ｂは、連続した１つ
のものであってもよい。また、ＴｉＮ膜１３，１５は、
いわゆるバリアメタル膜として作用するもので、Ｍｏ、
Ｔｉ等の高融点金属又はＷ、Ｍｏ、Ｔｉ等のシリサイド
で構成することもできる。
のものであってもよい。また、ＴｉＮ膜１３，１５は、
いわゆるバリアメタル膜として作用するもので、Ｍｏ、
Ｔｉ等の高融点金属又はＷ、Ｍｏ、Ｔｉ等のシリサイド
で構成することもできる。
【００２１】図６は、接続孔の直径とカバレッジ率との
関係を示すものである。カバレッジ率は、図７に示すよ
うに基板１０の表面を覆う絶縁膜１２に設けた接続孔に
Ａｌ又はＡｌ合金層１６等の配線材層を被着した場合
に、該配線材層の最小厚さＴｍｉｎと最大厚さＴｍａｘ
との比Ｔｍｉｎ／Ｔｍａｘで表わされる。
関係を示すものである。カバレッジ率は、図７に示すよ
うに基板１０の表面を覆う絶縁膜１２に設けた接続孔に
Ａｌ又はＡｌ合金層１６等の配線材層を被着した場合
に、該配線材層の最小厚さＴｍｉｎと最大厚さＴｍａｘ
との比Ｔｍｉｎ／Ｔｍａｘで表わされる。
【００２２】図６によると、接続孔の直径が小さくなる
につれてカバレッジ率が低下することがわかる。図６に
おいて、破線ＥＲより右側は、エッチング残りが発生し
やすい領域を示す。すなわち、直径が０．８［μｍ］以
上の接続孔にＷ堆積処理を施した場合、堆積膜厚は０．
４［μｍ］以上必要であり、エッチバックした際にエッ
チング残りが生じやすい。そこで、図１の接続孔１２ａ
は、直径が０．８［μｍ］より小さくなるように形成す
るのが好ましい。また、カバレッジ率は、実用的観点か
ら３０［％］以上あるのが望ましいから、図３の接続孔
１２ｂは、直径が１．０［μｍ］以上になるように形成
するのが好ましい。
につれてカバレッジ率が低下することがわかる。図６に
おいて、破線ＥＲより右側は、エッチング残りが発生し
やすい領域を示す。すなわち、直径が０．８［μｍ］以
上の接続孔にＷ堆積処理を施した場合、堆積膜厚は０．
４［μｍ］以上必要であり、エッチバックした際にエッ
チング残りが生じやすい。そこで、図１の接続孔１２ａ
は、直径が０．８［μｍ］より小さくなるように形成す
るのが好ましい。また、カバレッジ率は、実用的観点か
ら３０［％］以上あるのが望ましいから、図３の接続孔
１２ｂは、直径が１．０［μｍ］以上になるように形成
するのが好ましい。
【００２３】この発明の実施例によれば、接続孔１２ａ
についてはＷ堆積による埋込みにより良好な配線が得ら
れると共に、接続孔１２ｂについては通常のＡｌ合金等
のスパッタリングにより良好な配線が得られ、配線形成
歩留りが向上する。
についてはＷ堆積による埋込みにより良好な配線が得ら
れると共に、接続孔１２ｂについては通常のＡｌ合金等
のスパッタリングにより良好な配線が得られ、配線形成
歩留りが向上する。
【００２４】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、所望
の堆積膜厚で埋め尽せる小サイズの接続孔には堆積処理
を施すと共に該接続孔より大きい接続孔には配線材被着
処理を施すことにより埋込み不良の発生を防止するよう
にしたので、いずれの接続孔についても高信頼な配線を
歩留りよく形成可能となる効果が得られるものである。
の堆積膜厚で埋め尽せる小サイズの接続孔には堆積処理
を施すと共に該接続孔より大きい接続孔には配線材被着
処理を施すことにより埋込み不良の発生を防止するよう
にしたので、いずれの接続孔についても高信頼な配線を
歩留りよく形成可能となる効果が得られるものである。
【図１】 この発明の一実施例に係る配線形成法におけ
る接続孔形成工程を示す基板断面図である。
る接続孔形成工程を示す基板断面図である。
【図２】 図１の工程に続くＴｉＮ被着及びＷ堆積工程
を示す基板断面図である。
を示す基板断面図である。
【図３】 図２の工程に続くエッチバック及び接続孔形
成工程を示す基板断面図である。
成工程を示す基板断面図である。
【図４】 図３の工程に続く配線材被着工程を示す基板
断面図である。
断面図である。
【図５】 図４の工程に続く配線パターニング工程を示
す基板断面図である。
す基板断面図である。
【図６】 接続孔の直径とカバレッジ率との関係を示す
グラフである。
グラフである。
【図７】 カバレッジ率を説明するための基板断面図で
ある。
ある。
【図８】 従来の配線形成法における接続孔形成工程を
示す基板断面図である。
示す基板断面図である。
【図９】 図８の工程に続くＷ堆積工程を示す基板断面
図である。
図である。
【図１０】 図９の工程に続くエッチバック工程を示す
基板断面図である。
基板断面図である。
【図１１】 図１０の工程に続く配線材被着工程を示す
基板断面図である。
基板断面図である。
【図１２】 図１１の工程に続く配線パターニング工程
を示す基板断面図である。
を示す基板断面図である。
１０：基板、１２：絶縁膜、１３，１５：ＴｉＮ膜、１
４：Ｗ膜、１６：Ａｌ又はＡｌ合金層、１８Ａ，１８
Ｂ：配線層。
４：Ｗ膜、１６：Ａｌ又はＡｌ合金層、１８Ａ，１８
Ｂ：配線層。
Claims (1)
- 【請求項１】基板の表面に第１及び第２の被接続部を覆
って形成された絶縁膜に該第１の被接続部に対応して第
１の接続孔を形成する工程であって、該第１の接続孔が
所望の高融点金属を所望の膜厚で堆積することにより埋
め尽せるような小さなサイズを有するものと、 前記絶縁膜の上に前記第１の接続孔を覆って前記高融点
金属を前記膜厚になるように非選択的に堆積して金属堆
積膜を形成する工程と、 前記金属堆積膜を前記第１の接続孔の周辺部が露呈され
るまでエッチバックして前記第１の接続孔に埋込まれた
形で前記金属堆積膜の一部を残存させる工程と、 前記第１の接続孔よりサイズが大きい第２の接続孔を前
記第２の被接続部に対応して前記絶縁膜に形成する工程
と、 前記絶縁膜の上に前記金属堆積膜の残存部及び前記第２
の接続孔を覆って配線材を被着して配線材層を形成する
工程と、 前記配線材層を所望の配線パターンに従ってパターニン
グして前記第１及び第２の被接続部につながる１又は複
数の配線層を形成する工程とを含む配線形成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34616993A JP3203926B2 (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 配線形成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34616993A JP3203926B2 (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 配線形成法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07183380A JPH07183380A (ja) | 1995-07-21 |
| JP3203926B2 true JP3203926B2 (ja) | 2001-09-04 |
Family
ID=18381585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34616993A Expired - Fee Related JP3203926B2 (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 配線形成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3203926B2 (ja) |
-
1993
- 1993-12-22 JP JP34616993A patent/JP3203926B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07183380A (ja) | 1995-07-21 |
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Legal Events
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