JP3403058B2 - 配線形成方法 - Google Patents
配線形成方法Info
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- JP3403058B2 JP3403058B2 JP07924898A JP7924898A JP3403058B2 JP 3403058 B2 JP3403058 B2 JP 3403058B2 JP 07924898 A JP07924898 A JP 07924898A JP 7924898 A JP7924898 A JP 7924898A JP 3403058 B2 JP3403058 B2 JP 3403058B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、配線形成方法に関
し、特にアルミニウム配線を形成する際に使用されるも
のである。
し、特にアルミニウム配線を形成する際に使用されるも
のである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体装置の配線形成方法とし
て、形成工程を短縮可能するデュアルダマシンプロセス
（Dual Damascene Process）と呼ばれる方法が用いられ
ている。従来の配線形成方法ではコンタクト孔に配線材
料を埋め込む工程と配線溝に配線材料を埋め込む工程が
別工程となっていたが、このデュアルダマシンプロセス
を用いればこれらの工程を一の工程で行うことが可能と
なる。例えばＳｉＯ2 等の層間絶縁膜にコンタクト孔と
配線溝を形成し、該層間絶縁膜上に配線材料を堆積した
後、配線溝以外に堆積した配線材料をＣＭＰ（Chemical
Mechanical Polish）する。また、配線材料としてアル
ミニウムを用いた場合には、コンタクト孔への良好なア
ルミニウムカバレッジを得るため、上記工程に加えてリ
フロー処理が追加されている。
て、形成工程を短縮可能するデュアルダマシンプロセス
（Dual Damascene Process）と呼ばれる方法が用いられ
ている。従来の配線形成方法ではコンタクト孔に配線材
料を埋め込む工程と配線溝に配線材料を埋め込む工程が
別工程となっていたが、このデュアルダマシンプロセス
を用いればこれらの工程を一の工程で行うことが可能と
なる。例えばＳｉＯ2 等の層間絶縁膜にコンタクト孔と
配線溝を形成し、該層間絶縁膜上に配線材料を堆積した
後、配線溝以外に堆積した配線材料をＣＭＰ（Chemical
Mechanical Polish）する。また、配線材料としてアル
ミニウムを用いた場合には、コンタクト孔への良好なア
ルミニウムカバレッジを得るため、上記工程に加えてリ
フロー処理が追加されている。
【０００３】また、上述した従来技術において、近年の
光源波長の短波長化による基板反射率の増加、寸法変動
を抑制すべく、レジスト塗布前に薄い反射防止膜を塗布
する工程が付加されるが、この反射防止膜によりコンタ
クト孔への配線材料の埋め込み形状を悪化させる問題点
が生じる。図７は、この問題点を説明するための図であ
る。配線層１上に層間絶縁膜２を堆積し、この層間絶縁
膜２を配線層１が露出するまでエッチングし、コンタク
ト孔を形成する。そして、このコンタクト孔の底部及び
側壁まで反射防止膜４を塗布する（図７（ａ））。この
反射防止膜４は、レジスト５によるレジストパターンの
形成後の配線溝のエッチングの際にエッチングマスクと
して作用する。これにより、図７（ｂ）に示すように、
反射防止膜４がクラウン状に残存してしまい、コンタク
ト孔自体のアスペクト比が大きくなる。特に、アルミニ
ウムリフロー処理を用いると、クラウン状のエッチング
残りがアルミニウムの流れを阻害する致命的な問題があ
った。
光源波長の短波長化による基板反射率の増加、寸法変動
を抑制すべく、レジスト塗布前に薄い反射防止膜を塗布
する工程が付加されるが、この反射防止膜によりコンタ
クト孔への配線材料の埋め込み形状を悪化させる問題点
が生じる。図７は、この問題点を説明するための図であ
る。配線層１上に層間絶縁膜２を堆積し、この層間絶縁
膜２を配線層１が露出するまでエッチングし、コンタク
ト孔を形成する。そして、このコンタクト孔の底部及び
側壁まで反射防止膜４を塗布する（図７（ａ））。この
反射防止膜４は、レジスト５によるレジストパターンの
形成後の配線溝のエッチングの際にエッチングマスクと
して作用する。これにより、図７（ｂ）に示すように、
反射防止膜４がクラウン状に残存してしまい、コンタク
ト孔自体のアスペクト比が大きくなる。特に、アルミニ
ウムリフロー処理を用いると、クラウン状のエッチング
残りがアルミニウムの流れを阻害する致命的な問題があ
った。
【０００４】また、このクラウン状エッチング残りの発
生は、以下の要因によっても生ずる。すなわち、溝加工
のレジストパターン形成の際、既に形成されているコン
タクト孔内にレジスト５が入り込んでコンタクト孔内に
残存しており、このレジスト５がエッチングマスクとな
ってエッチング残りが生成される。また、溝加工の際に
既に形成されているコンタクト孔の側壁にフロロカーボ
ン膜が堆積し、溝加工のエッチングマスクと同様にエッ
チング残りが生成される。
生は、以下の要因によっても生ずる。すなわち、溝加工
のレジストパターン形成の際、既に形成されているコン
タクト孔内にレジスト５が入り込んでコンタクト孔内に
残存しており、このレジスト５がエッチングマスクとな
ってエッチング残りが生成される。また、溝加工の際に
既に形成されているコンタクト孔の側壁にフロロカーボ
ン膜が堆積し、溝加工のエッチングマスクと同様にエッ
チング残りが生成される。
【０００５】上述した様にコンタクト孔への配線材料の
埋め込みは、コンタクト孔のアスペクト比に大きく依存
し、特に、コンタクト孔上部の形状制御が重要である。
しかし、コンタクト孔の形状制御は困難であり、その結
果良好な配線形成ができないという問題があった。
埋め込みは、コンタクト孔のアスペクト比に大きく依存
し、特に、コンタクト孔上部の形状制御が重要である。
しかし、コンタクト孔の形状制御は困難であり、その結
果良好な配線形成ができないという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の配線形成方
法では、配線層の形成に用いるレジスト塗布前に薄い反
射防止膜を塗布するが、この反射防止膜や残存したレジ
スト等によりコンタクト孔周辺にクラウン状エッチング
残りが形成されるため、コンタクト孔のアスペクト比が
大きくなり、配線材料のステップカバレッジが悪くな
る。
法では、配線層の形成に用いるレジスト塗布前に薄い反
射防止膜を塗布するが、この反射防止膜や残存したレジ
スト等によりコンタクト孔周辺にクラウン状エッチング
残りが形成されるため、コンタクト孔のアスペクト比が
大きくなり、配線材料のステップカバレッジが悪くな
る。
【０００７】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、その目的とするところは、配線材料のコンタ
クト孔への埋め込みを容易にし、ステップカバレッジを
改善する配線形成方法を提供することにある。
たもので、その目的とするところは、配線材料のコンタ
クト孔への埋め込みを容易にし、ステップカバレッジを
改善する配線形成方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
配線形成方法は、層間絶縁膜に溝を形成すると共にテー
パ形状のコンタクト孔を形成する工程と、前記溝及び前
記コンタクト孔が埋め込まれるように前記層間絶縁膜上
に導電性材料を堆積する工程と、前記層間絶縁膜が露出
するまで前記導電性材料を除去して平坦化する工程とを
具備してなることを特徴とする。
配線形成方法は、層間絶縁膜に溝を形成すると共にテー
パ形状のコンタクト孔を形成する工程と、前記溝及び前
記コンタクト孔が埋め込まれるように前記層間絶縁膜上
に導電性材料を堆積する工程と、前記層間絶縁膜が露出
するまで前記導電性材料を除去して平坦化する工程とを
具備してなることを特徴とする。
【０００９】また、本発明の請求項２に係る配線形成方
法は、導電層上に形成された層間絶縁膜にコンタクト孔
を形成する工程と、前記コンタクト孔が埋め込まれるよ
うに、前記層間絶縁膜上に膜を形成して該膜の表面を平
坦化する工程と、前記膜上に前記コンタクト孔の形成領
域を含み、かつ該形成領域よりも広い溝状の開口部を有
するマスクパターンを形成する工程と、前記形成された
マスクパターンをマスクとして前記層間絶縁膜よりも前
記膜のエッチング速度が速くなるエッチング条件で該層
間絶縁膜と該膜をエッチングし、該層間絶縁膜に溝を形
成すると共に前記コンタクト孔をテーパ形状に加工する
工程と、前記溝及び前記コンタクト孔が埋め込まれるよ
うに前記層間絶縁膜上に導電性材料を堆積する工程と、
前記層間絶縁膜が露出するまで前記導電性材料を除去し
て平坦化する工程とを具備してなることを特徴とする。
法は、導電層上に形成された層間絶縁膜にコンタクト孔
を形成する工程と、前記コンタクト孔が埋め込まれるよ
うに、前記層間絶縁膜上に膜を形成して該膜の表面を平
坦化する工程と、前記膜上に前記コンタクト孔の形成領
域を含み、かつ該形成領域よりも広い溝状の開口部を有
するマスクパターンを形成する工程と、前記形成された
マスクパターンをマスクとして前記層間絶縁膜よりも前
記膜のエッチング速度が速くなるエッチング条件で該層
間絶縁膜と該膜をエッチングし、該層間絶縁膜に溝を形
成すると共に前記コンタクト孔をテーパ形状に加工する
工程と、前記溝及び前記コンタクト孔が埋め込まれるよ
うに前記層間絶縁膜上に導電性材料を堆積する工程と、
前記層間絶縁膜が露出するまで前記導電性材料を除去し
て平坦化する工程とを具備してなることを特徴とする。
【００１０】また、本発明の請求項３に係る配線形成方
法は、導電層上に形成された層間絶縁膜にコンタクト孔
を形成する工程と、前記コンタクト孔が埋め込まれるよ
うに、前記層間絶縁膜上に膜を形成する工程と、この膜
を除去して前記層間絶縁膜を露出することにより前記コ
ンタクト孔内のみに該膜を残存させる工程と、この膜及
び前記層間絶縁膜上に前記コンタクト孔の形成領域を含
み、かつ該形成領域よりも広い溝状の開口部を有するマ
スクパターンを形成する工程と、前記形成されたマスク
パターンをマスクとして前記層間絶縁膜よりも前記膜の
エッチング速度が速くなるエッチング条件で該層間絶縁
膜と該膜をエッチングして該層間絶縁膜に溝を形成する
と同時に前記コンタクト孔をテーパ形状に加工する工程
と、前記溝及び前記コンタクト孔が埋め込まれるように
前記層間絶縁膜上に導電性材料を堆積する工程と、前記
層間絶縁膜が露出するまで前記導電性材料を除去して平
坦化する工程とを具備してなることを特徴とする。
法は、導電層上に形成された層間絶縁膜にコンタクト孔
を形成する工程と、前記コンタクト孔が埋め込まれるよ
うに、前記層間絶縁膜上に膜を形成する工程と、この膜
を除去して前記層間絶縁膜を露出することにより前記コ
ンタクト孔内のみに該膜を残存させる工程と、この膜及
び前記層間絶縁膜上に前記コンタクト孔の形成領域を含
み、かつ該形成領域よりも広い溝状の開口部を有するマ
スクパターンを形成する工程と、前記形成されたマスク
パターンをマスクとして前記層間絶縁膜よりも前記膜の
エッチング速度が速くなるエッチング条件で該層間絶縁
膜と該膜をエッチングして該層間絶縁膜に溝を形成する
と同時に前記コンタクト孔をテーパ形状に加工する工程
と、前記溝及び前記コンタクト孔が埋め込まれるように
前記層間絶縁膜上に導電性材料を堆積する工程と、前記
層間絶縁膜が露出するまで前記導電性材料を除去して平
坦化する工程とを具備してなることを特徴とする。
【００１１】本発明の望ましい形態を以下に示す。
（１）溝及びコンタクト孔の加工工程は、形成されたマ
スクパターンをマスクとして層間絶縁膜と塗布膜を所望
の深さまでエッチングして溝を形成すると同時にコンタ
クト孔周辺部の層間絶縁膜の肩口を切り落とす工程と、
コンタクト孔形成部分に残存した塗布膜を剥離する工程
からなる。 （２）層間絶縁膜はＳｉＯ2 であり、塗布膜はＳＯＧ膜
であり、溝は配線溝であり、導電性材料はアルミニウム
であり、アルミニウムを堆積する工程の後にはリフロー
処理を行い、アルミニウムの平坦化はＣＭＰによる。 （３）層間絶縁膜及び塗布膜のエッチング速度は、エッ
チングガスの酸素添加量又はフッ素添加量を調整するこ
とにより制御する。
スクパターンをマスクとして層間絶縁膜と塗布膜を所望
の深さまでエッチングして溝を形成すると同時にコンタ
クト孔周辺部の層間絶縁膜の肩口を切り落とす工程と、
コンタクト孔形成部分に残存した塗布膜を剥離する工程
からなる。 （２）層間絶縁膜はＳｉＯ2 であり、塗布膜はＳＯＧ膜
であり、溝は配線溝であり、導電性材料はアルミニウム
であり、アルミニウムを堆積する工程の後にはリフロー
処理を行い、アルミニウムの平坦化はＣＭＰによる。 （３）層間絶縁膜及び塗布膜のエッチング速度は、エッ
チングガスの酸素添加量又はフッ素添加量を調整するこ
とにより制御する。
【００１２】（作用）本発明では、層間絶縁膜に溝を形
成すると同時にテーパ形状のコンタクト孔を形成し、こ
の形成された溝及びコンタクト孔の形成された層間絶縁
膜上に導電性材料を堆積し、層間絶縁膜が露出するまで
導電性材料を除去して平坦化して配線を形成する。
成すると同時にテーパ形状のコンタクト孔を形成し、こ
の形成された溝及びコンタクト孔の形成された層間絶縁
膜上に導電性材料を堆積し、層間絶縁膜が露出するまで
導電性材料を除去して平坦化して配線を形成する。
【００１３】このように、溝の形成と共にコンタクト孔
がテーパ形状に加工されるため、コンタクト孔のアスペ
クト比が小さくなり、導電性材料のコンタクト孔への埋
め込みが容易となる。
がテーパ形状に加工されるため、コンタクト孔のアスペ
クト比が小さくなり、導電性材料のコンタクト孔への埋
め込みが容易となる。
【００１４】また、コンタクト孔の形成後にコンタクト
孔が埋め込まれるように膜を平坦な膜を形成し、層間絶
縁膜よりもエッチング速度の速いエッチング条件で膜及
び層間絶縁膜をエッチングすることにより、溝を形成す
ると共にコンタクト孔をテーパ形状に加工することがで
きる。また、この平坦な膜を形成することで、反射防止
膜の形成も平坦な下地材料に対して形成することがで
き、従来の配線形成工程で生じるクラウン状のエッチン
グ残りが発生せず、リソグラフィ工程での焦点深度のマ
ージンが広がり、マスクパターンの形成が容易となる。
孔が埋め込まれるように膜を平坦な膜を形成し、層間絶
縁膜よりもエッチング速度の速いエッチング条件で膜及
び層間絶縁膜をエッチングすることにより、溝を形成す
ると共にコンタクト孔をテーパ形状に加工することがで
きる。また、この平坦な膜を形成することで、反射防止
膜の形成も平坦な下地材料に対して形成することがで
き、従来の配線形成工程で生じるクラウン状のエッチン
グ残りが発生せず、リソグラフィ工程での焦点深度のマ
ージンが広がり、マスクパターンの形成が容易となる。
【００１５】さらに、コンタクト孔形成後の膜を形成し
た後に層間絶縁膜が露出するまで除去してコンタクト孔
内のみに膜を残存させて表面を平坦化することにより、
膜自体の厚さを考慮することなく高精度のエッチング深
さ制御が可能となる。
た後に層間絶縁膜が露出するまで除去してコンタクト孔
内のみに膜を残存させて表面を平坦化することにより、
膜自体の厚さを考慮することなく高精度のエッチング深
さ制御が可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態を説明する。 （第１実施形態）図１〜図３は、本発明の第１実施形態
に係る配線形成方法を説明するための図であり、その形
成工程を示す横断面図である。本実施形態に係る配線形
成方法は、コンタクト孔をテーパ形状に加工してアスぺ
クト比を小さくし、配線材料のコンタクト孔への埋め込
みを容易にするものである。以下、図１〜図３に沿って
説明する。
の実施形態を説明する。 （第１実施形態）図１〜図３は、本発明の第１実施形態
に係る配線形成方法を説明するための図であり、その形
成工程を示す横断面図である。本実施形態に係る配線形
成方法は、コンタクト孔をテーパ形状に加工してアスぺ
クト比を小さくし、配線材料のコンタクト孔への埋め込
みを容易にするものである。以下、図１〜図３に沿って
説明する。
【００１７】まず、導電性のアルミニウム等からなる配
線層１上に、ＳｉＯ2 等からなる層間絶縁膜２を堆積す
る（図１（ａ））。なお、配線層１の下層には、図示し
ない半導体素子が形成されている。次いで、例えばリソ
グラフィ法とＲＩＥ（反応性イオンエッチング）等の異
方性エッチング技術を用いて配線層１が露出するまで層
間絶縁膜２をエッチングしてコンタクト孔を形成する。
（図１（ｂ））。
線層１上に、ＳｉＯ2 等からなる層間絶縁膜２を堆積す
る（図１（ａ））。なお、配線層１の下層には、図示し
ない半導体素子が形成されている。次いで、例えばリソ
グラフィ法とＲＩＥ（反応性イオンエッチング）等の異
方性エッチング技術を用いて配線層１が露出するまで層
間絶縁膜２をエッチングしてコンタクト孔を形成する。
（図１（ｂ））。
【００１８】コンタクト孔の形成された層間絶縁膜２上
にＳＯＧ（Spin On Glass ）膜３を回転塗布して形成
し、加熱処理を施す（図１（ｃ））。このＳＯＧ膜３は
コンタクト孔内にも埋め込まれ、ＳＯＧ膜３表面は平坦
となる。次いで、このＳＯＧ膜３上に有機材料からなる
反射防止膜４を塗布し、さらに平坦に塗布された反射防
止膜４上にレジスト５を塗布する。そして、このレジス
ト５に対してＤＵＶリソグラフィ技術（Deep Ultra Vio
let ）を用い、すでに形成されたコンタクト孔の幅より
も広く、コンタクト孔にオーバーラップするように開口
部が形成されたライン状の配線溝の形成領域を開口部と
するレジストパターンを形成する（図２（ｄ））。この
レジスト５の形成される試料表面はＳＯＧ膜３で平坦化
されているため、焦点深度を低下させてパターン形成を
困難にする表面の凹凸がなく、レジストパターンの形成
が容易となる。次いで、形成されたレジスト５をエッチ
ングマスクとして層間絶縁膜２及びＳＯＧ膜３をエッチ
ングする。
にＳＯＧ（Spin On Glass ）膜３を回転塗布して形成
し、加熱処理を施す（図１（ｃ））。このＳＯＧ膜３は
コンタクト孔内にも埋め込まれ、ＳＯＧ膜３表面は平坦
となる。次いで、このＳＯＧ膜３上に有機材料からなる
反射防止膜４を塗布し、さらに平坦に塗布された反射防
止膜４上にレジスト５を塗布する。そして、このレジス
ト５に対してＤＵＶリソグラフィ技術（Deep Ultra Vio
let ）を用い、すでに形成されたコンタクト孔の幅より
も広く、コンタクト孔にオーバーラップするように開口
部が形成されたライン状の配線溝の形成領域を開口部と
するレジストパターンを形成する（図２（ｄ））。この
レジスト５の形成される試料表面はＳＯＧ膜３で平坦化
されているため、焦点深度を低下させてパターン形成を
困難にする表面の凹凸がなく、レジストパターンの形成
が容易となる。次いで、形成されたレジスト５をエッチ
ングマスクとして層間絶縁膜２及びＳＯＧ膜３をエッチ
ングする。
【００１９】ここで、層間絶縁膜２及びＳＯＧ膜３のエ
ッチング特性を調べた結果を図４に示す。マグネトロン
装置を用い、ＲＦ電力１７００Ｗ、圧力４０ｍＴｏｒ
ｒ、エッチングガスＣ4 Ｆ8 ／Ａｒ／ＣＯ＝10／200 ／
50sccmで酸素ガス添加量を変化させて層間絶縁膜２及び
ＳＯＧ膜３のエッチング速度を測定したものである。層
間絶縁膜２としてはＳｉＯ2 を用いた。横軸はエッチン
グガスへの酸素添加量、縦軸はエッチング速度を示す。
また、実線はＳｉＯ2 膜のエッチング速度を、破線はＳ
ＯＧ膜３のエッチング速度を示す。ＳＯＧ膜３のエッチ
ング速度は酸素を添加しない場合は１００ｎｍ／ｍｉｎ
であるが、酸素添加量の増加とともにエッチング速度が
増大し、酸素添加量６．５ｓｃｃｍでエッチング速度は
３５０ｎｍ／ｍｉｎとなり、ＳｉＯ2 膜のエッチング速
度と一致する。
ッチング特性を調べた結果を図４に示す。マグネトロン
装置を用い、ＲＦ電力１７００Ｗ、圧力４０ｍＴｏｒ
ｒ、エッチングガスＣ4 Ｆ8 ／Ａｒ／ＣＯ＝10／200 ／
50sccmで酸素ガス添加量を変化させて層間絶縁膜２及び
ＳＯＧ膜３のエッチング速度を測定したものである。層
間絶縁膜２としてはＳｉＯ2 を用いた。横軸はエッチン
グガスへの酸素添加量、縦軸はエッチング速度を示す。
また、実線はＳｉＯ2 膜のエッチング速度を、破線はＳ
ＯＧ膜３のエッチング速度を示す。ＳＯＧ膜３のエッチ
ング速度は酸素を添加しない場合は１００ｎｍ／ｍｉｎ
であるが、酸素添加量の増加とともにエッチング速度が
増大し、酸素添加量６．５ｓｃｃｍでエッチング速度は
３５０ｎｍ／ｍｉｎとなり、ＳｉＯ2 膜のエッチング速
度と一致する。
【００２０】さらに添加量を増加すると、ＳｉＯ2 膜の
エッチング速度より大きくなる。これに対してＳｉＯ2
膜のエッチング速度は、酸素添加量に対してほとんど変
化することなく３５０ｎｍ／ｍｉｎ程度である。このよ
うに、ＳＯＧ膜３のエッチング速度が酸素添加量に対し
て大きく変化することが分かる。
エッチング速度より大きくなる。これに対してＳｉＯ2
膜のエッチング速度は、酸素添加量に対してほとんど変
化することなく３５０ｎｍ／ｍｉｎ程度である。このよ
うに、ＳＯＧ膜３のエッチング速度が酸素添加量に対し
て大きく変化することが分かる。
【００２１】次に、エッチングガスの酸素添加量を変え
ることによりＳＯＧ膜３のエッチング速度を変えて図２
（ｄ）に示す工程後の試料を加工したときの加工形状を
比較した結果を図５に示す。エッチングガスの酸素添加
量が４ｓｃｃｍの時、図４に示したようにＳＯＧ膜３の
エッチング速度がＳｉＯ2 膜よりも小さい。この場合、
図５（ａ）に示すようにＳＯＧ膜３が埋め込まれている
コンタクト孔のエッチング深さが浅くなる。従って、レ
ジスト５およびＳＯＧ膜３剥離後、図５（ｄ）に示す様
にコンタクト孔周辺にクラウン形状のエッチング残りが
生成される。
ることによりＳＯＧ膜３のエッチング速度を変えて図２
（ｄ）に示す工程後の試料を加工したときの加工形状を
比較した結果を図５に示す。エッチングガスの酸素添加
量が４ｓｃｃｍの時、図４に示したようにＳＯＧ膜３の
エッチング速度がＳｉＯ2 膜よりも小さい。この場合、
図５（ａ）に示すようにＳＯＧ膜３が埋め込まれている
コンタクト孔のエッチング深さが浅くなる。従って、レ
ジスト５およびＳＯＧ膜３剥離後、図５（ｄ）に示す様
にコンタクト孔周辺にクラウン形状のエッチング残りが
生成される。
【００２２】エッチングガスの酸素添加量が６．５ｓｃ
ｃｍの時、図４に示すようにＳＯＧ膜３のエッチング速
度とＳｉＯ2 膜のエッチング速度が等しくなる。この場
合、図５（ｂ）に示す様にコンタクト孔のエッチング深
さは、ＳｉＯ2 膜のエッチング深さと同一となる。従っ
て、このエッチング後にレジスト５およびＳＯＧ膜３を
剥離しても、図５（ｅ）に示す様にクラウン形状のエッ
チング残りは生成されない。
ｃｍの時、図４に示すようにＳＯＧ膜３のエッチング速
度とＳｉＯ2 膜のエッチング速度が等しくなる。この場
合、図５（ｂ）に示す様にコンタクト孔のエッチング深
さは、ＳｉＯ2 膜のエッチング深さと同一となる。従っ
て、このエッチング後にレジスト５およびＳＯＧ膜３を
剥離しても、図５（ｅ）に示す様にクラウン形状のエッ
チング残りは生成されない。
【００２３】さらに、酸素添加量が１０ｓｃｃｍの時、
図４に示すようにＳＯＧ膜３のエッチング速度がＳｉＯ
2 膜のエッチング速度よりも大きくなる。この場合、図
５（ｃ）に示す様に、コンタクト孔内のＳＯＧ膜３のエ
ッチング深さは、ＳｉＯ2 膜のエッチング深さより深く
なる。従って、このエッチング後にレジスト５およびＳ
ＯＧ膜３を剥離すると、図５（ｆ）に示すようにコンタ
クト孔上部が緩やかなテーパ形状に加工される。すなわ
ち、ＳＯＧ膜３のエッチング面がＳｉＯ2 膜のエッチン
グ面よりも深いため、コンタクト孔内とコンタクト孔周
辺部との間で段差が形成される。段差上部のＳｉＯ2 膜
エッジではスパッタ効果が大きく、エッチング速度が平
坦部に比較して大きくなり、結果としてコンタクト上部
のＳｉＯ2 膜がテーパ形状になる。
図４に示すようにＳＯＧ膜３のエッチング速度がＳｉＯ
2 膜のエッチング速度よりも大きくなる。この場合、図
５（ｃ）に示す様に、コンタクト孔内のＳＯＧ膜３のエ
ッチング深さは、ＳｉＯ2 膜のエッチング深さより深く
なる。従って、このエッチング後にレジスト５およびＳ
ＯＧ膜３を剥離すると、図５（ｆ）に示すようにコンタ
クト孔上部が緩やかなテーパ形状に加工される。すなわ
ち、ＳＯＧ膜３のエッチング面がＳｉＯ2 膜のエッチン
グ面よりも深いため、コンタクト孔内とコンタクト孔周
辺部との間で段差が形成される。段差上部のＳｉＯ2 膜
エッジではスパッタ効果が大きく、エッチング速度が平
坦部に比較して大きくなり、結果としてコンタクト上部
のＳｉＯ2 膜がテーパ形状になる。
【００２４】以上述べたように、コンタクト孔内にＳＯ
Ｇ膜３を埋め込み、溝加工の際、ＳＯＧ膜３とＳｉＯ2
膜を同時にエッチングし、ＳＯＧ膜３の速度をＳｉＯ2
膜より大きくすることにより、コンタクト孔をテーパ形
状に加工することが可能となることが分かる。
Ｇ膜３を埋め込み、溝加工の際、ＳＯＧ膜３とＳｉＯ2
膜を同時にエッチングし、ＳＯＧ膜３の速度をＳｉＯ2
膜より大きくすることにより、コンタクト孔をテーパ形
状に加工することが可能となることが分かる。
【００２５】このように、図５（ｃ）に示す場合と同様
に、ＳＯＧ膜３のエッチング速度を層間絶縁膜２よりも
大きくしてこれらＳＯＧ膜３及び層間絶縁膜２のエッチ
ングを行い、コンタクト孔を緩やかなテーパ形状に加工
する（図２（ｅ））。そして、レジストアッシング処理
によりレジスト５を剥離し、さらに希弗酸処理を施して
ＳＯＧ膜３を剥離して、配線層１及び層間絶縁膜２のみ
を残存させる（図２（ｆ））。
に、ＳＯＧ膜３のエッチング速度を層間絶縁膜２よりも
大きくしてこれらＳＯＧ膜３及び層間絶縁膜２のエッチ
ングを行い、コンタクト孔を緩やかなテーパ形状に加工
する（図２（ｅ））。そして、レジストアッシング処理
によりレジスト５を剥離し、さらに希弗酸処理を施して
ＳＯＧ膜３を剥離して、配線層１及び層間絶縁膜２のみ
を残存させる（図２（ｆ））。
【００２６】次いで、これら残存した配線層１及び層間
絶縁膜２上に例えば膜厚３０ｎｍのＴｉＮ等からなるバ
リアメタル６をスパッタ形成する（図３（ｇ））。そし
て、このバリアメタル６の上からアルミニウム等の導電
性材料をスパッタし、４５０℃でリフロー処理を施して
導電性材料を、バリアメタル６上になめらかに形成する
（図３（ｈ））。この導電性材料のスパッタでは、コン
タクト孔上部がテーパ形状であるためにアスペクト比が
小さく、コンタクト孔内への埋め込みが容易となる。さ
らに、コンタクト周辺部がなめらかにテーパ状になるた
め、アルミニウムが容易にコンタクト孔内にリフローす
る。さらに、この導電性材料をＣＭＰ等により平坦化
し、配線層７を形成する（図３（ｉ））。
絶縁膜２上に例えば膜厚３０ｎｍのＴｉＮ等からなるバ
リアメタル６をスパッタ形成する（図３（ｇ））。そし
て、このバリアメタル６の上からアルミニウム等の導電
性材料をスパッタし、４５０℃でリフロー処理を施して
導電性材料を、バリアメタル６上になめらかに形成する
（図３（ｈ））。この導電性材料のスパッタでは、コン
タクト孔上部がテーパ形状であるためにアスペクト比が
小さく、コンタクト孔内への埋め込みが容易となる。さ
らに、コンタクト周辺部がなめらかにテーパ状になるた
め、アルミニウムが容易にコンタクト孔内にリフローす
る。さらに、この導電性材料をＣＭＰ等により平坦化
し、配線層７を形成する（図３（ｉ））。
【００２７】このように、ＳＯＧ膜３のエッチング速度
を層間絶縁膜２のエッチング速度に比較して大きくする
ことで、従来の配線形成工程で生じるクラウン状のエッ
チング残りがなく、コンタクト孔を緩やかなテーパ形状
に加工することができる。従って、コンタクト孔のアス
ペクト比が小さくなり、コンタクト孔および配線溝内へ
の良好な配線層７を埋め込むことが可能となる。また、
反射防止膜４の形成は、平坦な下地材料の上になされる
ため、エッチング残りが生じることもなく、アスペクト
比を小さくできる。また、ＳＯＧ膜３により試料表面を
平坦にできるため、リソグラフィ工程での焦点深度のマ
ージンが広がり、レジストパターンの形成が容易とな
る。
を層間絶縁膜２のエッチング速度に比較して大きくする
ことで、従来の配線形成工程で生じるクラウン状のエッ
チング残りがなく、コンタクト孔を緩やかなテーパ形状
に加工することができる。従って、コンタクト孔のアス
ペクト比が小さくなり、コンタクト孔および配線溝内へ
の良好な配線層７を埋め込むことが可能となる。また、
反射防止膜４の形成は、平坦な下地材料の上になされる
ため、エッチング残りが生じることもなく、アスペクト
比を小さくできる。また、ＳＯＧ膜３により試料表面を
平坦にできるため、リソグラフィ工程での焦点深度のマ
ージンが広がり、レジストパターンの形成が容易とな
る。
【００２８】（第２実施形態）図６は、本発明の第２実
施形態に係る配線形成方法の形成工程を示す横断面図で
ある。なお、本実施形態に係る配線形成方法は第１実施
形態と共通する部分があるため、その部分についての説
明は省略する。すなわち、図６（ａ）は、第１実施形態
の図１（ａ）〜（ｃ）に示した後の工程を示すものであ
り、また、図６（ｃ）の工程の後には、第１実施形態に
示した図３（ｇ）の工程が続く。
施形態に係る配線形成方法の形成工程を示す横断面図で
ある。なお、本実施形態に係る配線形成方法は第１実施
形態と共通する部分があるため、その部分についての説
明は省略する。すなわち、図６（ａ）は、第１実施形態
の図１（ａ）〜（ｃ）に示した後の工程を示すものであ
り、また、図６（ｃ）の工程の後には、第１実施形態に
示した図３（ｇ）の工程が続く。
【００２９】図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、コンタ
クト孔が形成された層間絶縁膜２上にＳＯＧ膜３を塗布
し、このＳＯＧ膜３をＣＭＰ処理して平坦部のＳＯＧ膜
３を除去し、コンタクト孔内のみにＳＯＧ膜３を残存さ
せる（図６（ａ））。そして、ＳＯＧ膜３及び層間絶縁
膜２上に反射防止膜４及びレジスト５を順に塗布し、リ
ソグラフィ技術により形成すべき配線溝のパターン幅の
開口部を有するレジストパターンを形成する（図６
（ｂ））。
クト孔が形成された層間絶縁膜２上にＳＯＧ膜３を塗布
し、このＳＯＧ膜３をＣＭＰ処理して平坦部のＳＯＧ膜
３を除去し、コンタクト孔内のみにＳＯＧ膜３を残存さ
せる（図６（ａ））。そして、ＳＯＧ膜３及び層間絶縁
膜２上に反射防止膜４及びレジスト５を順に塗布し、リ
ソグラフィ技術により形成すべき配線溝のパターン幅の
開口部を有するレジストパターンを形成する（図６
（ｂ））。
【００３０】次いで、この形成されたレジスト５をマス
クとして層間絶縁膜２及びＳＯＧ膜３をエッチングする
（図６（ｃ））。ここで、平坦部の配線溝加工では、第
１実施形態に示すように所定の膜厚からなるＳＯＧ膜３
を層間絶縁膜２が露出するまで掘り込む必要がない。従
って、第１実施形態の配線溝深さばらつきに含まれるＳ
ＯＧ膜３の塗布膜厚むらによる影響が無く、配線溝深さ
制御をより高精度で行うことが可能となる。なお、この
図６（ｃ）の工程の後には、第１実施形態に示す図３
（ｇ）〜（ｉ）と同様の工程、すなわち、導電性材料の
スパッタ，リフロー，ＣＭＰ処理工程が続く。
クとして層間絶縁膜２及びＳＯＧ膜３をエッチングする
（図６（ｃ））。ここで、平坦部の配線溝加工では、第
１実施形態に示すように所定の膜厚からなるＳＯＧ膜３
を層間絶縁膜２が露出するまで掘り込む必要がない。従
って、第１実施形態の配線溝深さばらつきに含まれるＳ
ＯＧ膜３の塗布膜厚むらによる影響が無く、配線溝深さ
制御をより高精度で行うことが可能となる。なお、この
図６（ｃ）の工程の後には、第１実施形態に示す図３
（ｇ）〜（ｉ）と同様の工程、すなわち、導電性材料の
スパッタ，リフロー，ＣＭＰ処理工程が続く。
【００３１】このように、本実施形態によれば第１実施
形態と同じ効果を奏するとともに、ＳＯＧ膜３の塗布後
に、層間絶縁膜２上に形成されたＳＯＧ膜３を除去する
ため、第１実施形態のようにＳＯＧ膜３の塗布膜厚を考
慮することなく高精度のエッチング深さ制御が可能とな
る。
形態と同じ効果を奏するとともに、ＳＯＧ膜３の塗布後
に、層間絶縁膜２上に形成されたＳＯＧ膜３を除去する
ため、第１実施形態のようにＳＯＧ膜３の塗布膜厚を考
慮することなく高精度のエッチング深さ制御が可能とな
る。
【００３２】なお、上記第１，２実施形態において、バ
リアメタル６としてＴｉＮを用いる場合を示したが、例
えばＴｉ，Ｗ，Ｍｏ，シリサイド等でもよい。また、エ
ッチングガスの酸素添加量を変える場合に限らず、例え
ばフロンガス添加量を変化させることによりエッチング
速度を制御することもできる。また、層間絶縁膜２上に
ＳＯＧ膜３を塗布する場合を示したが、ＳＯＧ膜３でな
くても例えばＳｉＮ等、層間絶縁膜２のエッチング速度
よりも速いエッチング条件でエッチングされるものであ
ればよい。また、このＳＯＧ膜３に対応して、層間絶縁
膜２もＳｉＯ2膜に限らず例えばＰＳＧ、異なるＳＯＧ
膜等、エッチング速度がＳＯＧ膜３より小さい材料を用
いてもよい。また、ＳＯＧ膜３及び配線層７はＣＭＰで
なく例えばエッチバック等により平坦化する場合でも本
発明を適用可能である。また、導電性材料はＡｌに限ら
ず、Ｃｕ等の材料であってもよい。
リアメタル６としてＴｉＮを用いる場合を示したが、例
えばＴｉ，Ｗ，Ｍｏ，シリサイド等でもよい。また、エ
ッチングガスの酸素添加量を変える場合に限らず、例え
ばフロンガス添加量を変化させることによりエッチング
速度を制御することもできる。また、層間絶縁膜２上に
ＳＯＧ膜３を塗布する場合を示したが、ＳＯＧ膜３でな
くても例えばＳｉＮ等、層間絶縁膜２のエッチング速度
よりも速いエッチング条件でエッチングされるものであ
ればよい。また、このＳＯＧ膜３に対応して、層間絶縁
膜２もＳｉＯ2膜に限らず例えばＰＳＧ、異なるＳＯＧ
膜等、エッチング速度がＳＯＧ膜３より小さい材料を用
いてもよい。また、ＳＯＧ膜３及び配線層７はＣＭＰで
なく例えばエッチバック等により平坦化する場合でも本
発明を適用可能である。また、導電性材料はＡｌに限ら
ず、Ｃｕ等の材料であってもよい。
【００３３】また、配線層１上の層間絶縁膜２にコンタ
クト孔を形成する場合を示したが、拡散層の形成された
半導体基板１上に層間絶縁膜２を堆積し、コンタクト孔
を形成する場合であってもよい。
クト孔を形成する場合を示したが、拡散層の形成された
半導体基板１上に層間絶縁膜２を堆積し、コンタクト孔
を形成する場合であってもよい。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る配線形
成方法によれば、溝の形成と同時にコンタクト孔上部を
テーパ形状に加工してコンタクト孔のアスペクト比を小
さくすることが可能であるため、導電性材料のコンタク
ト孔内への埋め込みが容易となる。
成方法によれば、溝の形成と同時にコンタクト孔上部を
テーパ形状に加工してコンタクト孔のアスペクト比を小
さくすることが可能であるため、導電性材料のコンタク
ト孔内への埋め込みが容易となる。
【図１】本発明の第１実施形態に係る配線形成方法の形
成工程を示す横断面図。
成工程を示す横断面図。
【図２】同実施形態における配線形成方法の形成工程を
示す横断面図。
示す横断面図。
【図３】同実施形態における配線形成方法の形成工程を
示す横断面図。
示す横断面図。
【図４】同実施形態における酸素流量とエッチング速度
との関係を示す図。
との関係を示す図。
【図５】同実施形態における配線形成におけるエッチン
グ速度を加工形状との関係を示す図。
グ速度を加工形状との関係を示す図。
【図６】本発明の第２実施形態に係る配線形成方法の形
成工程を示す横断面図。
成工程を示す横断面図。
【図７】従来の配線形成方法の形成工程を示す横断面
図。
図。
１，７ 配線層
２ 層間絶縁膜
３ ＳＯＧ膜
４ 反射防止膜
５ レジスト
６ バリアメタル
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平８−335634（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−223731（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−229122（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/768
H01L 21/28
H01L 21/3205
Claims (4)
- 【請求項１】導電層上に形成された層間絶縁膜にコンタ
クト孔を形成する工程と、 前記コンタクト孔が埋め込まれるように、前記層間絶縁
膜上に膜を形成して該膜の表面を平坦化する工程と、 前記膜上に前記コンタクト孔の形成領域を含み、かつ該
形成領域よりも広い溝状の開口部を有するマスクパター
ンを形成する工程と、 前記形成されたマスクパターンをマスクとして前記層間
絶縁膜よりも前記膜のエッチング速度が速くなるエッチ
ング条件で該層間絶縁膜と該膜をエッチングし、該層間
絶縁膜に溝を形成すると共に前記コンタクト孔をテーパ
形状に加工する工程と、 前記溝及び前記コンタクト孔が埋め込まれるように前記
層間絶縁膜上に導電性材料を堆積する工程と、 前記層間絶縁膜が露出するまで前記導電性材料を除去し
て平坦化する工程と を具備してなることを特徴とする配
線形成方法。 - 【請求項２】導電層上に形成された層間絶縁膜にコンタ
クト孔を形成する工程と、 前記コンタクト孔が埋め込まれるように、前記層間絶縁
膜上に膜を形成する工程と、 この膜を除去して前記層間絶縁膜を露出することにより
前記コンタクト孔内のみに該膜を残存させる工程と、 この膜及び前記層間絶縁膜上に前記コンタクト孔の形成
領域を含み、かつ該形成領域よりも広い溝状の開口部を
有するマスクパターンを形成する工程と、 前記形成されたマスクパターンをマスクとして前記層間
絶縁膜よりも前記膜のエッチング速度が速くなるエッチ
ング条件で該層間絶縁膜と該膜をエッチングして該層間
絶縁膜に溝を形成すると同時に前記コンタクト孔をテー
パ形状に加工する工程と、 前記溝及び前記コンタクト孔が埋め込まれるように前記
層間絶縁膜上に導電性材料を堆積する工程と、 前記層間絶縁膜が露出するまで前記導電性材料を除去し
て平坦化する工程と を具備してなることを特徴とする配
線形成方法。 - 【請求項３】前記溝及び前記コンタクト孔の加工工程
は、前記形成されたマスクパターンをマスクとして前記
層間絶縁膜と前記膜を所望の深さまでエッチングして前
記溝を形成すると共に前記コンタクト孔周辺部の前記層
間絶縁膜の肩口を切り落とす工程と、前記コンタクト孔
形成部分に残存した膜を剥離する工程からなることを特
徴とする請求項１又は２記載の配線形成方法。 - 【請求項４】前記層間絶縁膜はＳｉＯ 2 であり、前記膜
はＳＯＧ膜であり、前記溝は配線溝であり、前記導電性
材料はアルミニウムであり、前記アルミニウムを堆積す
る工程の後にはリフロー処理を行い、前記アルミニウム
の平坦化はＣＭＰによることを特徴とする請求項１又は
２記載の配線形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07924898A JP3403058B2 (ja) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | 配線形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07924898A JP3403058B2 (ja) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | 配線形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11274299A JPH11274299A (ja) | 1999-10-08 |
| JP3403058B2 true JP3403058B2 (ja) | 2003-05-06 |
Family
ID=13684568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07924898A Expired - Fee Related JP3403058B2 (ja) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | 配線形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3403058B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7642653B2 (en) | 2006-10-24 | 2010-01-05 | Denso Corporation | Semiconductor device, wiring of semiconductor device, and method of forming wiring |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3346475B2 (ja) | 2000-01-18 | 2002-11-18 | 日本電気株式会社 | 半導体集積回路の製造方法、半導体集積回路 |
| US6566242B1 (en) * | 2001-03-23 | 2003-05-20 | International Business Machines Corporation | Dual damascene copper interconnect to a damascene tungsten wiring level |
| EP1385201B1 (en) * | 2002-07-24 | 2012-09-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of fabricating dual damascene interconnections of microelectronic device |
| KR100615088B1 (ko) | 2004-07-05 | 2006-08-22 | 삼성전자주식회사 | 이중 다마신 공정을 사용하여 비아콘택 구조체를 형성하는방법 |
| JP2008047582A (ja) * | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
| JP5488603B2 (ja) | 2009-08-14 | 2014-05-14 | 富士通セミコンダクター株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JP2012099548A (ja) | 2010-10-29 | 2012-05-24 | Fujikura Ltd | 貫通配線基板の製造方法及び貫通配線基板 |
-
1998
- 1998-03-26 JP JP07924898A patent/JP3403058B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7642653B2 (en) | 2006-10-24 | 2010-01-05 | Denso Corporation | Semiconductor device, wiring of semiconductor device, and method of forming wiring |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11274299A (ja) | 1999-10-08 |
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Legal Events
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