JP3206008B2 - 多層配線の形成方法 - Google Patents
多層配線の形成方法Info
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- JP3206008B2 JP3206008B2 JP01622791A JP1622791A JP3206008B2 JP 3206008 B2 JP3206008 B2 JP 3206008B2 JP 01622791 A JP01622791 A JP 01622791A JP 1622791 A JP1622791 A JP 1622791A JP 3206008 B2 JP3206008 B2 JP 3206008B2
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は多層配線の形成方法に関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術】近年大規模集積回路装置の高集積化にと
もない、下層配線と上層配線を接続するために設けた層
間絶縁膜の開孔部のアスペクト比（深さ／直径）が大き
くなってきており、下層配線上の層間絶縁膜に開孔部を
形成した後、通常のスパッタリング法により金属層を堆
積して上層配線を形成する技術では、開孔部側壁に密接
して金属層が堆積されず、上下層配線の接続不良が発生
しやすく、接続抵抗が高いという問題点があった。そこ
で、この問題を解決するために開孔部内にタングステン
等の高融点金属層を化学気相成長法により選択的に形成
して開孔部内を充填する方法が採用されるようになり、
高融点金属の成長前には希弗酸により基板表面の処理が
行なわれていた。
もない、下層配線と上層配線を接続するために設けた層
間絶縁膜の開孔部のアスペクト比（深さ／直径）が大き
くなってきており、下層配線上の層間絶縁膜に開孔部を
形成した後、通常のスパッタリング法により金属層を堆
積して上層配線を形成する技術では、開孔部側壁に密接
して金属層が堆積されず、上下層配線の接続不良が発生
しやすく、接続抵抗が高いという問題点があった。そこ
で、この問題を解決するために開孔部内にタングステン
等の高融点金属層を化学気相成長法により選択的に形成
して開孔部内を充填する方法が採用されるようになり、
高融点金属の成長前には希弗酸により基板表面の処理が
行なわれていた。
【０００３】図２（ａ）〜（ｄ）は従来の多層配線の形
成方法を説明するための工程順に示した半導体チップの
断面図である。
成方法を説明するための工程順に示した半導体チップの
断面図である。
【０００４】まず、図２（ａ）に示すように、シリコン
基板１の上に設けた酸化シリコン膜２の上に下層のタン
グステン配線３を形成し、タングステン配線３を含む表
面にプラズマＣＶＤにより酸化シリコン膜４を堆積して
層間絶縁膜を形成する。次に、酸化シリコン膜４の上に
フォトレジスト膜５を塗布してパターニングする。
基板１の上に設けた酸化シリコン膜２の上に下層のタン
グステン配線３を形成し、タングステン配線３を含む表
面にプラズマＣＶＤにより酸化シリコン膜４を堆積して
層間絶縁膜を形成する。次に、酸化シリコン膜４の上に
フォトレジスト膜５を塗布してパターニングする。
【０００５】次に、図２（ｂ）に示すように、フォトレ
ジスト膜５をマスクとして四弗化炭素ガスを用いたリア
クティブイオンエッチング法により酸化シリコン膜４を
エッチングし、タングステン配線３に達する開孔部６を
形成し、フォトレジスト膜５を除去する。通常この酸化
シリコン膜４のエッチングの際２０〜５０％程度のオー
バーエッチングを行なうため、開孔部６の側壁に弗化物
を主成分とする被膜７が付着し、この被膜７はフォトレ
ジスト膜５を除去してもスルーホール側壁に残ってい
る。また、酸化シリコン膜４の上には異物８が付着して
いることがある。
ジスト膜５をマスクとして四弗化炭素ガスを用いたリア
クティブイオンエッチング法により酸化シリコン膜４を
エッチングし、タングステン配線３に達する開孔部６を
形成し、フォトレジスト膜５を除去する。通常この酸化
シリコン膜４のエッチングの際２０〜５０％程度のオー
バーエッチングを行なうため、開孔部６の側壁に弗化物
を主成分とする被膜７が付着し、この被膜７はフォトレ
ジスト膜５を除去してもスルーホール側壁に残ってい
る。また、酸化シリコン膜４の上には異物８が付着して
いることがある。
【０００６】次に、図２（ｃ）に示すように、希弗酸に
より基板表面を処理した後、減圧化学気相成長法により
タングステン層９を開孔部６内に選択的に成長させる。
より基板表面を処理した後、減圧化学気相成長法により
タングステン層９を開孔部６内に選択的に成長させる。
【０００７】次に、図２（ｄ）に示すように、タングス
テン層９を含む表面に通常のスパッタリング法によりア
ルミニウム合金膜を堆積してパターニングし、上層のア
ルミニウム配線１０を形成する。
テン層９を含む表面に通常のスパッタリング法によりア
ルミニウム合金膜を堆積してパターニングし、上層のア
ルミニウム配線１０を形成する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】この従来の多層配線の
形成方法では、開孔部内にタングステン層を選択成長さ
せる前に希弗酸により表面を処理しているが、開孔部内
の側壁に付着した弗化物を主成分とする被膜が除去され
ないため、開孔部上の被膜の上にもタングステン層が成
長し、層間絶縁膜上にタングステン層が形成され、配線
間隔が狭い場合配線間で短絡してしまう恐れがある。
形成方法では、開孔部内にタングステン層を選択成長さ
せる前に希弗酸により表面を処理しているが、開孔部内
の側壁に付着した弗化物を主成分とする被膜が除去され
ないため、開孔部上の被膜の上にもタングステン層が成
長し、層間絶縁膜上にタングステン層が形成され、配線
間隔が狭い場合配線間で短絡してしまう恐れがある。
【０００９】また、フォトレジスト膜の除去が不十分で
あったり層間絶縁膜の表面に異物が付着している場合に
も層間絶縁膜の上にもタングステン層が成長してしま
い、これにより、また配線間が短絡してしまうという問
題点がある。
あったり層間絶縁膜の表面に異物が付着している場合に
も層間絶縁膜の上にもタングステン層が成長してしま
い、これにより、また配線間が短絡してしまうという問
題点がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の多層配線の形成
方法は、シリコン基板上に設けた酸化シリコン膜上にタ
ングステン配線を形成する工程と、前記タングステン配
線を含む表面に層間絶縁膜を形成する工程と、パターニ
ングされたフォトレジストをマスクとして四弗化炭素ガ
スを使用するリアクティブイオンエッチングにより前記
層間絶縁膜をエッチングして前記タングステン配線に達
する開口部を形成する工程と、前記開口部を含む表面を
アルカリ水溶液で処理しその後水洗いして乾燥する工程
と、前記開口部の前記タングステン配線の表面に化学気
相成長法によりタングステン層を成長させて前記開口部
を埋める工程とを含んで構成される。
方法は、シリコン基板上に設けた酸化シリコン膜上にタ
ングステン配線を形成する工程と、前記タングステン配
線を含む表面に層間絶縁膜を形成する工程と、パターニ
ングされたフォトレジストをマスクとして四弗化炭素ガ
スを使用するリアクティブイオンエッチングにより前記
層間絶縁膜をエッチングして前記タングステン配線に達
する開口部を形成する工程と、前記開口部を含む表面を
アルカリ水溶液で処理しその後水洗いして乾燥する工程
と、前記開口部の前記タングステン配線の表面に化学気
相成長法によりタングステン層を成長させて前記開口部
を埋める工程とを含んで構成される。
【００１１】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００１２】図１（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施例を
説明するための工程順に示した半導体チップの断面図で
ある。
説明するための工程順に示した半導体チップの断面図で
ある。
【００１３】まず、図１（ａ）に示すように、シリコン
基板１の上に設けた酸化シリコン膜２の上に下層のタン
グステン配線３を形成し、タングステン配線３を含む表
面にプラズマＣＶＤにより層間絶縁膜として酸化シリコ
ン膜４を堆積する。次に、酸化シリコン膜４の上にフォ
トレジスト膜５を塗布してパターニングする。
基板１の上に設けた酸化シリコン膜２の上に下層のタン
グステン配線３を形成し、タングステン配線３を含む表
面にプラズマＣＶＤにより層間絶縁膜として酸化シリコ
ン膜４を堆積する。次に、酸化シリコン膜４の上にフォ
トレジスト膜５を塗布してパターニングする。
【００１４】次に、図１（ｂ）に示すように、フォトレ
ジスト膜４をマスクとして四弗化炭素ガスを使用するリ
アクティブイオンエッチング法により、酸化シリコン膜
４をエッチングし、タングステン配線３に達する開口部
６を形成した後、酸素プラズマでフォトレジスト膜５を
除去する。ここで、開孔部６を形成する際の酸化シリコ
ン膜４のオーバーエッチングにより開孔部６の側壁に弗
化物を主体とする被膜７が付着し、フォトレジスト膜５
を酸素プラズマ等で除去する際にも残る。また、酸化シ
リコン膜４の表面にはフォトレジスト膜５の残渣等の異
物８が付着している。
ジスト膜４をマスクとして四弗化炭素ガスを使用するリ
アクティブイオンエッチング法により、酸化シリコン膜
４をエッチングし、タングステン配線３に達する開口部
６を形成した後、酸素プラズマでフォトレジスト膜５を
除去する。ここで、開孔部６を形成する際の酸化シリコ
ン膜４のオーバーエッチングにより開孔部６の側壁に弗
化物を主体とする被膜７が付着し、フォトレジスト膜５
を酸素プラズマ等で除去する際にも残る。また、酸化シ
リコン膜４の表面にはフォトレジスト膜５の残渣等の異
物８が付着している。
【００１５】次に、図１（ｃ）に示すように、開孔部を
含む表面をアルカリ水溶液、例えばアンモニア水溶液で
１０〜６０秒程度処理して弗化物を主体とする被膜７及
び残渣８を除去した後十分に水洗し、乾燥させる。
含む表面をアルカリ水溶液、例えばアンモニア水溶液で
１０〜６０秒程度処理して弗化物を主体とする被膜７及
び残渣８を除去した後十分に水洗し、乾燥させる。
【００１６】次に、図１（ｄ）に示すように六弗化タン
グステン及びシランガスを用いたシラン還元法による減
圧化学気相成長法で開孔部６のタングステン配線３の表
面に選択的にタングステン層９を成長させ、開孔部６内
を充填する。次にタングステン層９を含む表面にスパッ
タリング法によりアルミニウム合金膜を堆積して選択的
にエッチングして上層のアルミニウム配線１０を形成す
る。
グステン及びシランガスを用いたシラン還元法による減
圧化学気相成長法で開孔部６のタングステン配線３の表
面に選択的にタングステン層９を成長させ、開孔部６内
を充填する。次にタングステン層９を含む表面にスパッ
タリング法によりアルミニウム合金膜を堆積して選択的
にエッチングして上層のアルミニウム配線１０を形成す
る。
【００１７】ここで、アルカリ水溶液で処理する時間は
開孔部の側壁に付着した被膜の量により違うが、最低１
０秒程度の時間が必要であり、長すぎると開孔部に露出
した下層の配線の表面がエッチングされてしまうので長
くとも６０秒程度が最適である。
開孔部の側壁に付着した被膜の量により違うが、最低１
０秒程度の時間が必要であり、長すぎると開孔部に露出
した下層の配線の表面がエッチングされてしまうので長
くとも６０秒程度が最適である。
【００１８】なお、下層のタングステン配線３の代りに
アルミニウム合金又はアルミニウム配線を使用しても良
く、この場合の開孔部に付着した弗化物を主成分とする
被膜の除去にはトリメチルアンモニアハイドライドオキ
サイドの水溶液が使用できる。
アルミニウム合金又はアルミニウム配線を使用しても良
く、この場合の開孔部に付着した弗化物を主成分とする
被膜の除去にはトリメチルアンモニアハイドライドオキ
サイドの水溶液が使用できる。
【００１９】また、開孔部内を充填するタングステン層
９の代りにジメチルアルミハイドライドを原料ガスと
し、キャリアガスとして水素を使用した減圧気相成長法
によりアルミニウム層を選択成長させても良い。
９の代りにジメチルアルミハイドライドを原料ガスと
し、キャリアガスとして水素を使用した減圧気相成長法
によりアルミニウム層を選択成長させても良い。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、層間絶縁
膜に設けた開孔部の側壁に付着した下層配線金属の弗化
物を主成分とする被膜及び層間絶縁膜上の金属層成長の
核となる異物をアルカリ水溶液で表面を処理して除去す
ることにより、開孔部内に選択成長させた金属層が開孔
部外に成長することを防止して、隣接配線間を短絡させ
る事故を防止するという効果を有する。
膜に設けた開孔部の側壁に付着した下層配線金属の弗化
物を主成分とする被膜及び層間絶縁膜上の金属層成長の
核となる異物をアルカリ水溶液で表面を処理して除去す
ることにより、開孔部内に選択成長させた金属層が開孔
部外に成長することを防止して、隣接配線間を短絡させ
る事故を防止するという効果を有する。
【００２１】さらに、開孔部内に露出した下層配線の表
面に形成された自然酸化膜をこのアルカリ水溶液で除去
できるため、開孔部内に均一性良く金属層を選択成長で
き、開孔部での接続抵抗を低下させるという利点もあ
る。
面に形成された自然酸化膜をこのアルカリ水溶液で除去
できるため、開孔部内に均一性良く金属層を選択成長で
き、開孔部での接続抵抗を低下させるという利点もあ
る。
【図１】本発明の一実施例を説明するための工程順に示
した半導体チップの断面図である。
した半導体チップの断面図である。
【図２】従来の多層配線の形成方法を説明するための工
程順に示した半導体チップの断面図である。
程順に示した半導体チップの断面図である。
１ シリコン基板 ２，４ 酸化シリコン膜 ３ タングステン配線 ５ フォトレジスト膜 ６ 開孔部 ７ 弗化物を主体とする被膜 ８ 異物 ９ タングステン層 １０ アルミニウム配線
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3205 H01L 21/3213 H01L 21/768 H01L 21/28 - 21/288 H01L 21/44 - 21/445 H01L 29/40 - 29/43 H01L 29/47 H01L 29/872
Claims (1)
- 【請求項１】 シリコン基板上に設けた酸化シリコン膜
上にタングステン配線を形成する工程と、前記タングス
テン配線を含む表面に層間絶縁膜を形成する工程と、パ
ターニングされたフォトレジストをマスクとして四弗化
炭素ガスを使用するリアクティブイオンエッチングによ
り前記層間絶縁膜をエッチングして前記タングステン配
線に達する開口部を形成する工程と、前記開口部を含む
表面をアルカリ水溶液で処理しその後水洗いして乾燥す
る工程と、前記開口部の前記タングステン配線の表面に
化学気相成長法によりタングステン層を成長させて前記
開口部を埋める工程とを含むことを特徴とする多層配線
の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01622791A JP3206008B2 (ja) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | 多層配線の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01622791A JP3206008B2 (ja) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | 多層配線の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04255250A JPH04255250A (ja) | 1992-09-10 |
| JP3206008B2 true JP3206008B2 (ja) | 2001-09-04 |
Family
ID=11910660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01622791A Expired - Fee Related JP3206008B2 (ja) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | 多層配線の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3206008B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011033817A1 (ja) * | 2009-09-17 | 2011-03-24 | シャープ株式会社 | 配線基板の製造方法 |
| CN112863999B (zh) * | 2019-11-26 | 2023-10-27 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 刻蚀方法 |
-
1991
- 1991-02-07 JP JP01622791A patent/JP3206008B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04255250A (ja) | 1992-09-10 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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