JP3677644B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3677644B2 JP3677644B2 JP26246198A JP26246198A JP3677644B2 JP 3677644 B2 JP3677644 B2 JP 3677644B2 JP 26246198 A JP26246198 A JP 26246198A JP 26246198 A JP26246198 A JP 26246198A JP 3677644 B2 JP3677644 B2 JP 3677644B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- gas
- semiconductor device
- manufacturing
- etching
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 25
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 18
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 11
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 229910007991 Si-N Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910006294 Si—N Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 7
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 3
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical group [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 110
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 52
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 31
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 29
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 6
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 229910017077 AlFx Inorganic materials 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910018182 Al—Cu Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018594 Si-Cu Inorganic materials 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910008465 Si—Cu Inorganic materials 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000003682 fluorination reaction Methods 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
- H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
- H01L23/53204—Conductive materials
- H01L23/53209—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides
- H01L23/53214—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides the principal metal being aluminium
- H01L23/53223—Additional layers associated with aluminium layers, e.g. adhesion, barrier, cladding layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
- H01L21/31105—Etching inorganic layers
- H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
- H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
- H01L21/76802—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基体上に絶縁層を有する半導体装置、特に下部導電層が電極又は配線として半導体基体上に形成され、この下部導電層上を覆う絶縁層に接続孔が形成され、前記下部導電層に接続される上部導電層が電極又は配線として前記接続孔に形成されている多層配線構造の半導体装置の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体集積回路装置においては、多層配線構造は上下の電極又は配線間を接続するために必須であり、次のような方法で形成される。
【0003】
図1(a)に示すように、接続孔(ビアホール)を形成する前の状態では、シリコン半導体基板上に設けたSiO2 層1上に、下部配線2が形成され、この上は絶縁層3で覆われている。下部配線2は、厚さ0.1μmのチタンナイトライド(以下、TiNと記すことがある。)層4と、厚さ0.4μmのアルミニウム合金層(例えばAl−Si−Cu又はAl−Cu)層5と、厚さ0.01μmのチタン(以下、Tiと記すことがある。)層6と、厚さ0.075μmのTiN層7とをこの順に、スパッタ法などで積層した積層構造からなっている。そして、絶縁層3は、層間絶縁膜として、テトラエチルオルソシリケートを液体ソースとしてO3 などの酸化剤を用いてプラズマ発生下で成膜された厚さ0.3μmのSiO2 層(以下、PTEOS層と記することがある。)8と、SiOxをアルコールに溶解した薬液の塗布及びベークで成膜された厚さ0.4μmのシリコン・オン・グラス層(以下、SOG層と記することがある。)9と、上層の厚さ0.3μmのPTEOS層10とをこの順に積層した積層構造からなっている。なお、図1(a)は下部配線2上のSOG層8の膜厚が小さい場合であるが、図2(a)のようにその膜厚が大きい場合も同様である。
【0004】
そして次に、図1(b)、図2(b)に示すように、所定パターンのフォトレジスト(図示せず)をマスクにして、フッ化炭素系のエッチングガスを用いてプラズマ(ドライ)エッチングを行い、絶縁層3を通して下部配線3に達する接続孔(ビアホール)11を形成する。更に、仮想線で示すように、スパッタ法及びフォトリソグラフィー技術によって、アルミニウムなどの上部配線12を形成し、接続孔11を通して下部配線2と接続する。
【0005】
このドライエッチングでは、一般的に用いられている図6に示す平行平板型RIEタイプの装置を用いる。これは、上部、下部の両電極13、14に各々高周波電源15、16を持つタイプのもの〔UNITY IEM(Ion Energy Modulation)〕を使用する。この装置は、一般的に、中密度のプラズマエッチング装置と言われている。
【0006】
このプラズマエッチングに際して、エッチングガスとして主として次の2種類のガスが下記の条件で使用される。
(1)CHF3 /Ar/O2 の混合ガス(Si3 N4 やTiNに対する選択比は低い。)
CHF3 /Ar/O2 =50/500/9sccm、圧力=50mT、
RF(上部電極/下部電極)=2200/1000W、
背圧(中央部/エッジ部)=10/35T、
温度(下部電極/上部電極/チャンバー側壁)=−20/30/40℃
(2)C4 F8 /Ar/O2 の混合ガス(Si3 N4 やTiNに対する選択比は高い。)
C4 F8 /Ar/O2 =18/420/11sccm、圧力=30mT
RF(上部電極/下部電極)=2200/1400W、
背圧(中央部/エッジ部)=10/35T、
温度(下部電極/上部電極/チャンバー側壁)=−20/30/40℃
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のエッチングガスによるドライエッチングはいずれも、次のような問題点を有している。
【0008】
(1)ビアホールドライエッチングにCHF3 /Ar/O2 混合ガスを用いると、Al合金層5の上層のTiN層7(更にはTiN層6)がエッチオフされてしまう。この時、問題となるのは、TiN層7の下のAl合金層5が露出すると、エッチング後にAlの表面にフッ化された層(AlFx層)が残る。このAlFx層によって、コンタクトの高抵抗化、並びにバラツキの拡大が生じ、デバイスの性能に悪影響を及ぼすことは一般的に知られている。ただし、現行の0.3〜0.4μm程度のサイズのビアホールにおいては、このAlFx層は、次工程のメタル(上部配線用)のデポジションの際のスパッタエッチにより除去されてしまうため、今のところ問題にはなっていない。しかし、今後ビアホールのサイズが小さくなっていくにつれ、スパッタエッチが不十分となって、フッ化された層が除去しきれなくなることが予想される。
【0009】
(2)また、Al合金層5上のTiNに対して選択比の高いC4 F8 /Ar/O2 混合ガスを用いる場合、TiN層7上でエッチングをストップさせることになるため、次のような問題が生じる。
(a)膜中にSi−N結合が存在するようなSOG層9を絶縁層に使用しているので、Si3 N4 に対して高い選択比を持つこのガス系では、SOGに対しても選択性が高く、SOG層9にてエッチングが止まってしまう。これは、ビアホール径が小さくなるほど顕著に現れる(図3(a)参照)。
(b)また、SOG層9により平坦化を行うため、場所によっては下部配線2上の層間膜(絶縁層3)の膜厚が異なるので、このような箇所にビアホールを開ける場合、層間膜の膜厚が厚い部分ではホールが開かない(即ち、所定のエッチング時間ではエッチングが下部まで届かない)ものが生じる可能性がある。
【0010】
本発明の目的は、下地金属配線層のコンタクト抵抗を低くかつ均一にしてSi−N結合を有するSOG絶縁層に確実に接続孔を開けることのできる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記した従来技術の問題点について鋭意検討を加えた結果、まず以下に述べる事実を考慮した。
【0012】
上記したCHF3 (又はCF4 )のように、フッ素原子数に対する炭素原子数の比(即ち、C/F比)の低いガスの場合、プラズマ中のFラジカルの量は多く、SiやSi3 N4 、レジストなどはエッチングされ易くなることは一般的に知られている。これに対し、上記したC4 F8 のようにC/F比の高いガスの場合、プラズマ中のCFxラジカルの量が多くなり、このCFxラジカルが膜上に堆積し、SiやSi3 N4 がFラジカルと反応するのを防ぐ役割を果たす。その結果、これらの膜がエッチングされにくくなるということも一般的に知られている。
【0013】
即ち、
(1)CF4 ガス(C/F比低い)の場合、プラズマ中のFラジカルの量は多く、SiやSi3 N4 、レジストはエッチングされ易い。
(2)CHF3 ガス(C/F比少し低い)の場合、CF4 ガスに比べてFラジカルの量は少ない。これは、HがFと結合し、HFが生成されることによる。従って、Siやレジストはエッチングされ難くなる。しかし、最近使用されている、高密度プラズマを発生する装置の場合、CFxラジカルの再解離によりFラジカルが増えるため、従来の低密度プラズマの場合に比べてSiやSi3 N4 レジストが削れ易くなる。
(3)C4 F8 ガス(C/F比が高い)の場合、他のガスに比べてプラズマ中のCFxラジカルの量は多い。従って、膜へのCFxラジカルの堆積が多くなるため、他のガスの時に比べてSiやSi3 N4 レジストが削れにくい。
【0014】
これらのことをふまえて、本発明者は、C4 F8 /Ar/O2 (高C/F比のガス)にCHF3 (低C/F比のガス)を少量加えることによって、従来技術の問題点を十二分に解消し、本発明の目的を実現できることを見い出し、本発明に到達したのである。
【0015】
即ち、本発明は、第1の導電層と当該第1の導電層上に形成された窒化金属層とを有する金属配線層上に形成されたSi−N結合を有するSOG絶縁層に、上記第1の導電層が露出することなく上記窒化金属層に達する接続孔をプラズマエッチングにより形成する工程を有する半導体装置の製造方法であって、上記プラズマエッチング用の混合ガスが、第1のフッ化炭素系ガスとしてのC4F8と、上記第1のフッ化炭素系ガスと同量若しくはそれよりも少量の流量の第2のフッ化炭素系ガスとしてのCHF3、CH2F2又はCF4とを含有する半導体装置の製造方法に係わるものである。
【0016】
本発明の製造方法によれば、C4 F8 /Ar/O2 の如き高C/F比のガスにCHF3 の如き低C/F比のガスを例えば3:1の割合で少量加えることによって、下記の顕著な効果を得ることができるのである。
【0017】
(1)SOGのエッチングレートを増大させることができる(後記の図3、図4参照)。C/F比の低いガスを加えたことにより、プラズマ中のFラジカルが増加し、これによってSi−N結合を含むようなSOGのエッチングレートも増大する。
(2)TiNのエッチングレートの極端な増加を防ぐことができる(選択比20以上)(後記の図5参照)。Fラジカルの増加によるTiNに対する選択比の低下が懸念されたが、例えばCHF3 ガス中のHによるFラジカルとの反応で、Fラジカルの極端な増加が抑えられ、選択比についても20以上を得ることができる。
【0018】
こうした顕著な効果によって、本発明の製造方法で作製される半導体装置は独得な構造を有するものとなり、コンタクト抵抗の低下及びその均一性の点で優れたものとなる。
【0020】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体装置の製造方法においては、C/F比の大きい第1のフッ化炭素系ガスに対してC/F比の小さい第2のフッ化炭素系ガスを等量以下(1:1以下)混合した前記混合ガスを用いるのがよい。
【0021】
前記第1のフッ化炭素系ガスとしてC4 F8 を使用し、前記第2のフッ化炭素系ガスとしてCHF3 、CH2 F2 及びCF4 からなる群より選ばれた少なくとも1種を使用することができる。
【0022】
そして、前記半導体基体上に下部導電層を電極又は配線として形成し、この下部導電層上を覆う前記絶縁層に前記エッチングによって接続孔を形成し、前記下部導電層に接続される上部導電層を電極又は配線として前記接続孔に形成することができる。
【0023】
この場合、前記下部導電層が、前記接続孔の形成される表面側にチタンナイトライド層を有し、かつ、前記絶縁層がスピン・オン・グラス層を含んでいる。例えば、前記下部導電層が、チタンナイトライド(TiN)層とアルミニウム又はその合金層とチタン(Ti)層とチタンナイトライド(TiN)層とをこの順に積層した積層構造からなり、かつ、前記絶縁層が、テトラエチルオルソシリケートから形成されたシリコン酸化物層(特にPTEOS層)とスピン・オン・グラス層(SOG層)とテトラエチルオルソシリケートから形成されたシリコン酸化物層(特にPTEOS層)とをこの順に積層した積層構造からなっている。
【0024】
次に、本発明を好ましい実施の形態について図面参照下に説明する。
【0025】
まず、図1(a)、図2(a)に示したように、接続孔(ビアホール)を形成する前の状態では、シリコン半導体基板上に設けたSiO2 層1上に、TiN層4と、アルミニウム合金層(例えばAl−Si−Cu又はAl−Cu)層5と、Ti層6と、TiN層7とをこの順に、スパッタ法などで積層した積層構造からなる下部配線2が形成されている。そして、絶縁層3は、層間絶縁膜として、PTEOS層8と、SOG層9と、上層のPTEOS層10とをこの順に積層した積層構造からなっている。
【0026】
そして次に、図1(c)、図2(c)に示すように、所定パターンのフォトレジスト(図示せず)をマスクにして、本発明によるフッ化炭素系のエッチングガスを用いてプラズマ(ドライ)エッチングを行い、絶縁層3を通して下部配線2に達する(具体的には、TiN層7の層厚の中間位置までの)接続孔(ビアホール)21を形成する。更に、仮想線で示すように、スパッタ法及びフォトリソグラフィー技術によって上部配線12を形成し、接続孔21を通して下部配線2と接続する。
【0027】
このプラズマエッチングに際して、図6に示したプラズマエッチング装置において、エッチングガスとして、高C/F比のエッチングガスであるC4 F8 に、低C/F比のエッチングガスであるCHF3 ガスを加えた混合ガスを用いビアホールのエッチングを下記の条件で行った。
C4 F8 /CHF3 /Ar/O2
=15/5/400/10又は10/10/400/10sccm、
圧力=30mT、RF(上部電極/下部電極)=2200/1400W、
背圧(中央部/エッジ部)=10/35T、
温度(下部電極/上部電極/チャンバー側壁)=−20/30/40℃
【0028】
種々のビアホールサイズについてのSOG層9のエッチングレートを測定した結果を図3(b)に示す。ここでは、既述した従来の条件(C4 F8 /Ar/O2 =18/420/11)で得られた結果を図3(a)に併せて示す。
【0029】
この結果によれば、膜中にSi−N結合を有するSOG膜の如き酸化膜に対し、本発明の条件では、従来の場合より早いエッチングレートを得ることができ、場所的にもエッチングの均一性が向上することが分った。ビアホール径によるエッチレート低下の影響も従来のものに比べ小さくなり、ビアホール径を小さくしても(特に0.3〜0.4μm又はそれ以下でも)結果が良好に維持される可能性が高い。これは、低C/F比のCHF3 ガスを高C/FのC4 F8 ガスに加えることで、プラズマ中のFラジカルが増加したことによるものと思われる。
【0030】
次に、SOG層9のエッチングレートを図4に、下部配線2におけるAl合金層5の上層のTiN層7に対する選択比を図5にそれぞれ、従来例と比較して示す。
【0031】
これによれば、図4からは、本発明の条件により、SOGのエッチングレートが向上することは明らかである。また、図5からは、本発明の条件により、TiNに対し、20以上の選択比が得られた。これは、CHF3 ガスを加えたことによるプラズマ中のFラジカルの増加で、TiNとの選択比が低下することが懸念されたが、CHF3 中のHによってFラジカルの増加が抑えられ、TiNとの選択比の大幅な低下が防がれたことを示す。なお、CHF3 ガスの混合割合を増やすと、SOGのエッチングレートは向上しても却ってTiNの選択比が低下し易いため、その混合割合はC4 F8 と同等若しくはそれ以下とするのが望ましい。
【0032】
このように、本発明の混合ガスによるドライエッチングで、図1(c)及び図2(c)に示すように、膜中にSi−N結合を有するSOG層と酸化膜との複合膜(絶縁層3)のドライエッチングにおいて、SOG層8が薄くても或いは厚くても、Al合金層5の上層のTiN層7の膜厚の中間位置でエッチングがストップするようにビアホール21を再現性良く確実に開けることができる。
【0033】
従って、このような構造では、Al合金層5がビアホール21に露出しないため、Al合金層の表面フッ化は生じることはなく、上下の配線間のコンタクト抵抗が小さくなり、またその均一性も良くなる。
【0034】
以上に述べた本発明の実施の形態は、本発明の技術的思想に基づいて更に変形が可能である。
【0035】
上述の例では、C/F比の高いC4 F8 系の混合ガスC4 F8 /Ar/O2 にC/F比の低いCHF3 を少量加えたが、CHF3 ガスよりもC/F比の低いCF4 を用いても、SOGのエッチングレートを増加させることは可能である。ただし、、CHF3 に比べて、Fラジカルの量が多いため、TiNに対する選択比はCHF3 の場合よりも低くなると思われる。従って、C/F比の低いガスで、Fラジカルの極端な増加を防げるようなHの入ったガス、例えばCH2 F2 などでも同様の効果が得られる。特に、高密度プラズマを発生させることができるような装置でエッチングを行う場合、CFxラジカルが再解離してFラジカルが増加することによりTiNとの選択比が低下することを防ぐため、Hを含んだガスを用いると、Fラジカルの大幅な生成を抑制する方法として効果的である。
【0036】
その他、上述の多層配線構造の各部の材質などは種々に変更してよいし、本発明が適用可能な装置構成は上述したものに限定されることはない。また、本発明は、上述の多層配線に限らず、半導体基板と接続をとるためのコンタクトホールの形成などにも適用できる。
【0037】
【発明の効果】
本発明における半導体の製造方法によれば、高C/F比のガスのC 4 F 8 と低C/F比のガスのCHF 3 、CH 2 F 2 又はCF 4 とを所定の流量比(後者が前者の同量もしくはそれよりも少量)で混合したガスを用いてSi−N結合を有するSOG絶縁層をエッチングすることにより、窒化金属層の下層の第1の導電層を露出させることなくSOG絶縁層に窒化金属層に達する接続孔を形成することができる。
【0038】
従って、本発明の製造方法で作製される半導体装置はTiN層の層厚の中間位置まで接続孔が開いた独得な構造を有するものとなり、コンタクト抵抗の低下及びその均一性の点で優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】多層配線構造を形成するときの工程を比較して示す要部断面図である。
【図2】多層配線構造を形成するときの工程を比較して示す要部断面図である。
【図3】同、多層配線構造を形成するのに用いるSOGのエッチングレートのビアホールサイズ依存性を比較して示すグラフである。
【図4】同、多層配線構造を形成するのに用いるSOGのエッチングレートのエッチングガス組成依存性を示すグラフである。
【図5】同、多層配線構造を形成するのに用いるTiNに対する選択比のエッチングガス組成依存性を示すグラフである。
【図6】同、多層配線構造を形成する際のドライエッチングに用いるプラズマエッチング装置の概略図である。
【符号の説明】
1・・・SiO2 層
2・・・下部配線
3・・・絶縁層(層間絶縁膜)
4、7・・・TiN層
5・・・Al合金層(又はAl層)
6・・・Ti層
8、10・・・PTEOS層
9・・・SOG層
11、21・・・ビアホール
12・・・上部配線
Claims (7)
- 第1の導電層と当該第1の導電層上に形成された窒化金属層とを有する金属配線層上に形成されたSi−N結合を有するSOG絶縁層に、上記第1の導電層が露出することなく上記窒化金属層に達する接続孔をプラズマエッチングにより形成する工程を有する半導体装置の製造方法であって、
上記プラズマエッチング用の混合ガスが、第1のフッ化炭素系ガスとしてのC4F8と、上記第1のフッ化炭素系ガスと同量若しくはそれよりも少量の流量の第2のフッ化炭素系ガスとしてのCHF3、CH2F2又はCF4とを含有する半導体装置の製造方法。 - 上記混合ガスがArとO2とを更に含有する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 上記第2のフッ化炭素系ガスがCHF3である請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法。
- 上記第1のフッ化炭素系ガスの流量と上記第2のフッ化炭素系ガスの流量との比が3:1である請求項1、2又は3に記載の半導体装置の製造方法。
- 上記第1の導電層がAlを含有し、上記窒化金属層がTiN層である請求項1、2、3又は4に記載の半導体装置の製造方法。
- 上記金属配線層が、上記第1の導電層と上記TiN層との間に形成されたTi層を更に有する請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
- 上記絶縁層が、プラズマ成膜によるS i O 2 膜を更に有する請求項1,2,3,4,5又は6に記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26246198A JP3677644B2 (ja) | 1998-09-01 | 1998-09-01 | 半導体装置の製造方法 |
US09/387,477 US20010042919A1 (en) | 1998-09-01 | 1999-09-01 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26246198A JP3677644B2 (ja) | 1998-09-01 | 1998-09-01 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000077396A JP2000077396A (ja) | 2000-03-14 |
JP2000077396A5 JP2000077396A5 (ja) | 2004-07-22 |
JP3677644B2 true JP3677644B2 (ja) | 2005-08-03 |
Family
ID=17376116
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26246198A Expired - Lifetime JP3677644B2 (ja) | 1998-09-01 | 1998-09-01 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20010042919A1 (ja) |
JP (1) | JP3677644B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050158666A1 (en) * | 1999-10-15 | 2005-07-21 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Lateral etch inhibited multiple etch method for etching material etchable with oxygen containing plasma |
KR100451033B1 (ko) * | 2002-06-27 | 2004-10-02 | 동부전자 주식회사 | 반도체 소자의 제조방법 |
JP4447419B2 (ja) * | 2004-09-29 | 2010-04-07 | Necエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
JP4543976B2 (ja) * | 2005-03-16 | 2010-09-15 | ヤマハ株式会社 | 接続孔形成法 |
KR100819708B1 (ko) * | 2006-12-27 | 2008-04-04 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 이미지 센서 및 그 제조방법 |
CN101645408B (zh) * | 2008-08-04 | 2012-05-16 | 中芯国际集成电路制造(北京)有限公司 | 焊盘及其形成方法 |
JP6584229B2 (ja) * | 2015-08-27 | 2019-10-02 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法およびドライエッチングの終点検出方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3038950B2 (ja) * | 1991-02-12 | 2000-05-08 | ソニー株式会社 | ドライエッチング方法 |
US6040247A (en) * | 1995-01-10 | 2000-03-21 | Lg Semicon Co., Ltd. | Method for etching contact |
US6001699A (en) * | 1996-01-23 | 1999-12-14 | Intel Corporation | Highly selective etch process for submicron contacts |
US5898221A (en) * | 1996-09-27 | 1999-04-27 | Sanyo Electric Company, Ltd. | Semiconductor device having upper and lower wiring layers |
KR100311487B1 (ko) * | 1997-12-16 | 2001-11-15 | 김영환 | 산화막식각방법 |
JP3722610B2 (ja) * | 1998-01-14 | 2005-11-30 | 株式会社リコー | 半導体装置の製造方法 |
-
1998
- 1998-09-01 JP JP26246198A patent/JP3677644B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-09-01 US US09/387,477 patent/US20010042919A1/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000077396A (ja) | 2000-03-14 |
US20010042919A1 (en) | 2001-11-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4430814B2 (ja) | 有機化合物含有絶縁層の異方性エッチング | |
US6440863B1 (en) | Plasma etch method for forming patterned oxygen containing plasma etchable layer | |
JP4187399B2 (ja) | 半導体素子の製造方法 | |
JP2988455B2 (ja) | プラズマエッチング方法 | |
US5639345A (en) | Two step etch back process having a convex and concave etch profile for improved etch uniformity across a substrate | |
JPH05136274A (ja) | 半導体装置の層間接続方法 | |
JP5433374B2 (ja) | 有機化合物含有絶縁層の異方性エッチング方法 | |
JP3677644B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP2001203207A (ja) | 半導体集積回路の製造方法、半導体集積回路 | |
JP4108228B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
US6114253A (en) | Via patterning for poly(arylene ether) used as an inter-metal dielectric | |
US5985750A (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP2004200203A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
JPH01130529A (ja) | チタン/窒化チタン層上のタングステンのもどしエツチング方法 | |
US6057230A (en) | Dry etching procedure and recipe for patterning of thin film copper layers | |
JPH08293487A (ja) | エッチング方法 | |
JP4067357B2 (ja) | エッチング方法 | |
JPH10144633A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JPH09232302A (ja) | 絶縁膜の形成方法 | |
JPH10209276A (ja) | 配線形成方法 | |
JP3317279B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JPH11330045A (ja) | 酸化膜及びシリコン層の積層膜のエッチング方法 | |
JPH0864580A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
US6777326B2 (en) | Method for forming multi-layer metal line of semiconductor device | |
KR100509434B1 (ko) | 포토레지스트 점착성 개선 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040302 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040330 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040531 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041221 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050221 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050317 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050419 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050425 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080520 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090520 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100520 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100520 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110520 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110520 Year of fee payment: 6 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110520 Year of fee payment: 6 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110520 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120520 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130520 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130520 Year of fee payment: 8 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |