JPH01225337A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （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、さらに詳し
くは、半導体装置における半導体基板上での配線パター
ンの形成方法の改良に係るものである。

（従来の技術） 一般に、ＩＣなどの半導体装置にあって、その半導体基
板上での配線パターンは、通常の場合。

アルミニウムを主材料に用いて形成するようにしている
。

つまり、この場合には、シリコン半導体基板上にあって
、まず、真空蒸着などの手段で全面にアルミニウムの配
線膜を形成し、ついで、このアルミニウム配線膜を写真
製版法、およびエツチング法などによりパターニングす
ることで、所期通りの配線パターンを得るのである。

しかし一方で、アルミニウムを主材料にした配線パター
ンでは、後工程での熱処理に際して、同配線パターンの
表面に、いわゆる、ヒロックと呼ばれる突起物が成長し
て、この突起物が層間絶縁膜の破壊とか、配線相互間で
の短絡を招くなどの不都合を生じ、また、アルミニウム
は融点が低いことから、配線パターン形成後の処理温度
に制限を受けて、高温での処理をなし得ないものであっ
た。

従って、このようなアルミニウム材料に特有の性質のた
めに、最近では、このアルミニウム材料に代わる配線材
料として、タングステン材料が注目され、これを半導体
装置の配線パターンに適用することが試みられている。

こＸで、このタングステンは、高融点かつ低抵抗金属材
料であって、融点については、これをアルミニウムに比
較するとき、３４１０℃とはるかに高くてヒロックが発
生し難く、抵抗もまた５、６μΩＣＯ＋（２０℃）と低
いことが知られている。

すなわち、半導体装置の配線材料としてこのタングステ
ン材料を用いる場合には、−例として第３図に示されて
いる通り、シリコン半導体基板ｌでの主面の絶縁酸化膜
２上に、ポリシリコン層３を形成させた後、まず、真空
蒸着などの手段により、その全面にタングステン材料に
よる配線膜４を形成した上で、このタングステン配線膜
４を写真製版法によって得たレジスト膜５をマスクに用
い、選択的エツチングによりパターニングして、所期通
りの配線パターンを得るのである。

（発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、一方で、このタングステンの熱膨張係数
は、シリコン半導体基板のそれとの差が極めて大きく、
堆積温度から室温への冷却中にあって甚大な内部応力（
ユ１０ＩＯｄｙｎ／ｃｍ２）が生ずるもので、このよう
な難加工性、および高内部応力などに起因して、同第３
図に示すように、下敷き層であるポリシリコン層３にア
ンダーカットを生じて形成寸法精度が劣化するなどの問
題点を生ずるものであった。

この発明は、従来のこのような問題点を解消するために
なされたものであって、その目的とするところは、半導
体装置における配線材料にタングステンを用いて、ヒロ
ックのない低抵抗の配線パターンを形成する場合、下敷
き層にアンダーカットを生ずることのないタングステン
配線構造を得られるようにした。この種の半導体装置の
製造方法を提供することである。

〔課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するために、この発明に係る半導体装置
の製造方法は、配線材料としてのタングステンのもつ選
択堆積性、および難加工性との性質を巧みに利用するこ
とにより、所定パターニング形状による所定位置でのタ
ングステン材料の堆積と、この堆積されたタングステン
自体をマスクにしたポリシリコン層の選択的エツチング
とで、全体の配線パターンを形成させるようにしたもの
である。

すなわち、この発明は、半導体装置におけるタングステ
ン材料を用いた配線パターンの形成方法であって、半導
体基板面に形成された第１の絶縁酸化膜ｔに、下敷き層
、および第２の絶縁酸化膜をそれぞれ順次に形成させる
工程と、前記第２の絶縁酸化膜を選択的にパターニング
除去し、所要部分に開口部を形成させて、同該当部分に
航記下敷き層を露出させる工程と、前記開口該当部の露
出された下敷き層上にのみタングステン配線膜を形成す
る工程と、前記タングステン配線膜をマスクに用いて、
前記下敷き層を選択的にエツチング除去する工程とを、
少なくとも含むことを特徴とする半導体装置の製造方法
である。

（作　　　用〕 従って、この発明方法においては、下敷き層上の第２の
絶縁酸化膜に対し、その所要部分に開口部を形成させて
おき、この状態で、開口該当部の露出された下敷き層上
にのみタングステンを堆積させることにより、所期通り
にパターニングされたタングステン配線膜を容易に形成
でき、かつまた、このタングステン配線膜自体をマスク
に用いて、下敷き層を選択的にエツチング除去するため
に、この下敷き層のエツチングに際しては、タングステ
ン配線膜での高内部応力に起因するところの、下敷き層
のアンダーカットを効果的に解消でき、これによって配
線パターン自体の寸法粋度を一層向上させ得るのである
。

（実　施　例） 以下、この発明に係る半導体装置の製造方法の一実施例
につき、第１図、および第２図（ａ）ないしくｇ）を参
照して詳細に説明する。

第１図はこの実施例方法によって得られる半導体装置で
のタングステン配線構造の概要を模式的に示す断面構成
図であり、また、第２図（ａ）ないしくｇ）はこの実施
例方法を適用した同上タングステン配線構造の形成過程
を工程順に示すそれぞれに断面模式図であり、この第１
図に示す実施例装置の構成において、前記第３図に示す
従来例装置の構成と同一符号は同一または相当部分を表
わしている。

すなわち、第１図に示すこの実施例での半導体装置にお
けるタングステン配線構造において、符号ｌは主面上に
第１の絶縁酸化膜２を被覆形成させたシリコン半導体基
板であり、このシリコン半導体基板ｉの主面各該当部分
には、この実施例構成の場合、特にあらためて図示して
いないが、よく知られているように、必要とされる種々
の拡散層が形成されていて、これらの各拡散層に対応し
た第１の絶縁酸化膜２の部分に、同各拡散層を拡散形成
するための窓孔が開口され、さらに、この第１の絶縁酸
化膜２上には、下敷き層となるポリシリコン層３を介し
てタングステン材料による配線膜４が形成されている。

次に、前記したタングステン配線構造の形成手順につい
て述べると、第２図（ａ）ないしくｇ）に右いて、まず
、シリコン半導体基板ｌの主面上に、酸化処理などの手
段により、第１の絶縁酸化膜２を形成させた後（同図（
ａ））、この第１の絶縁酸化膜２上にあって、ＣＶＤ法
などの手段による下敷き層としてのポリシリコン層３と
、酸化処理などの手段による第２の絶縁酸化膜２ａとを
それぞれ順次に形成させる（同図（ｂ）、（Ｃ））と共
に、この第２の絶縁酸化膜２ａを写真製版法、およびエ
ツチング法により、選択的にパターニング除去して所要
部分に開口部２ｂを形成させ、同該当部分にポリシリコ
ン層３を露出させる（同図（ｄ））。

ついで、前記した状態でＣＶＤ法などの手段により、タ
ングステンを堆積させると、このタングステン材料の特
性上、露出されている前記ポリシリコン層３の面上にの
み、換言すると、前記第２の絶縁酸化膜２ａでの開口部
２ｂに対応するポリシリコン層３の面上にあってのみ、
このタングステンが堆積されて、こ）に所期のパターニ
ング形状による所定位置でのタングステン配線膜４を形
成でき（同図（ｅ））、続いて、前記第２の絶縁酸化膜
２ａを除去しく同図（ｆ））、その後、このタングステ
ン配線膜４をマスクに用い、反応性イオンエツチング（
Ｒ，１，Ｅ）法などにより、前記ポリシリコン層３を選
択的にエツチング除去しく同図（ｇ））で、所期通りの
配線パターンを得るのである。

従って、この実施例方法の場合には、下敷き層であるポ
リシリコン層３上での第２の絶縁酸化膜２ａの所要部分
に開口部２ｂを形成させた状態で、この開口該当部２ｂ
の露出されたポリシリコン層３上にあってのみタングス
テンを堆積させて配線膜。

つまり、所期通りにパターニングされたタングステン配
線膜４を形成できるのであり、また、このようにして得
たタングステン配線膜４自体をマスクにして、下敷き層
としてのポリシリコン層３を選択的にエツチング除去す
るようにしているために、このポリシリコン層３のエツ
チングに際しては、タングステン配線膜４での高内部応
力に起因したアンダーカットを生ずる惧れがなく、これ
によって配線パターン自体の寸法精度を格段に向上させ
得るのである。

なお、前記実施例方法においては、下敷き層としてポリ
シリコン層を用いる場合について述べたが、この下敷き
層の材料に鉱、その他、タングステンシリサイド（ＷＳ
ｉｚ）とか、あるいは、チタンナイトライド（ＴｉＮ）
などを用いることができる。また、この実施例方法では
、タングステン配線層を一層構造としているが、別の絶
縁酸化膜を挟んだ多層構造にしてもよいことは勿論であ
る。

（発明の効果） 以上詳述したように、この発明方法によれば、半導体装
置におけるタングステン材料を用いた配線パターンの形
成方法において、半導体基板面の第１の絶縁酸化膜上に
、まず、下敷き層と第２の絶縁酸化膜とを順次に形成さ
せた上で、第２の絶縁酸化膜を選択的にパターニング除
去して所要部分に開口部を形成させておき、ついで、開
口該当部の露出された下敷き層上にのみタングステンを
堆積させて配線膜を形成させると共に、このタングステ
ン配線膜自体をマスクにして、下敷き層を選択的にエツ
チング除去するようにしたので、低抵抗でヒロックのな
いタングステン材料による配線パターンを確実な層間絶
縁の下に形成でき、また、配線パターンの形成に際して
は、タングステン配線膜自体をマスクにして、下敷き層
を選択的にエツチングさせるために、この下敷き層のア
ンダーカットを解消し得てパターン寸法精度の向上が可
能になり、さらに、融点の高いタングステン材料を用い
ることから、配線パターン形成後の熱処理を高温で行な
うこともでき、併せて、製造工程についても比較的簡単
で容易に実施し得るなどの優れた特長を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明方法の一実施例によって得られる半導
体装置におけるタングステン配線構造の概要を模式的に
示す断面構成図、第２図（ａ）ないしくｇ）はこの実施
例方法を適用した同上タングステン配線構造の形成過程
を工程順に示すそれぞれに断面模式図であり、また、第
３図は従来例での半導体装置におけるタングステン配線
構造の概要を模式的に示す断面構成図である。 １・・・・シリコン半導体基板、２，２ａ・・・・第１
．第２の絶縁酸化膜、２ｂ・・・・第２の絶縁酸化膜の
開口部、３・・・・ポリシリコン膜（下敷き層）、４・
・・・タングステン配線膜。 代理人　　大　　岩　　増　　雄 第１図 ４二タン７′ステン峻Ｊ隈鐵 第３図 纂２図 ２ａ　二、？２め、ｊ響！８１畷＊化ｐ、りｈ ２ｂ：’１２’ｊ色球移３ｔ−スー）閑ロー？ム 手続補正書（自発）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　半導体装置におけるタングステン材料を用いた配線パ
   ターンの形成方法であって、半導体基板面に形成された
   第１の絶縁酸化膜上に、下敷き層、および第２の絶縁酸
   化膜をそれぞれ順次に形成させる工程と、前記第２の絶
   縁酸化膜を選択的にパターニング除去し、所要部分に開
   口部を形成させて、同該当部分に前記下敷き層を露出さ
   せる工程と、前記開口該当部の露出された下敷き層上に
   のみタングステン配線膜を形成する工程と、前記タング
   ステン配線膜をマスクに用いて、前記下敷き層を選択的
   にエッチング除去する工程とを、少なくとも含むことを
   特徴とする半導体装置の製造方法。