JPH033331A - 配線の形成方法 - 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］ 本発明は、配線の形成方法に関し、さらに詳しくは、基
板上もしくは配線上の絶縁膜に開設した配線埋込用開口
部に高融点金属を選択的に埋め込む配線の形成方法に係
るものである。

［発明の概要］ 本発明は、配線の形成方法において、 半導体基板もしくは配線上に絶縁膜を形成し、前記絶縁
膜上に終点モニターとなるモニター層を形成し、次いで
前記絶縁膜にコンタクトホールを形成し、前記コンタク
トホール内に高融点金属を選択成長させてオーバーグロ
ースされた高融点金属をエッチバックにより除去するこ
とにより、又は、半導体基板上もしくは配線上に絶縁膜
を形成し、該絶縁膜にコンタクトホールを形成し、該コ
ンタクトホール内に高融点金属を選択成長させて、オー
バーグロースされた高融点金属をエッチバックにより除
去する際、はじめにフッ素系ガスと窒素との混合ガスに
よりエツチングを行ない、次いでフッ素系ガスによりエ
ツチングを行なうことにより、 エッチバックの終点を正確に検出し得るようにしたもの
である。

［従来の技術］ 近年、選択成長法に用いられる高融点金属、特にタング
ステン（Ｗ）は、微細なコンタクトホールやピアホール
などに好都合に埋込み成長させることが可能であるため
、従来より用いられてきたアルミニウム（Ａ１２）のス
パッタ法では対応不可能になりつつある微細レベルの多
層配線材料として注目されている。

この種の高融点金属を用いた配線の形成方法としては、
特開昭６３−１３３５５１号公報記載に係る従来技術が
知られている。

この技術は、例えば第５図Ａに示すように、シリコン基
板ｌ上に形成したＳｔｏｗで成る層間絶縁膜２の深さの
異なる複数のコンタクトホール２３．２ｂに、タングス
テン配線３をＳｉ）１４還元法により選択的に成長させ
て深い方のコンタクトホール２ａを基準として埋込みを
行なうと、浅い方のコンタクトホール２ｂの開口面上に
タングステンがオーバーグロースして所謂ネイルヘッド
（Ｎａｉｌｈ　ｌ１ｅａｄ）と称される突出部３ａが形
成されるため、第５図Ｂに示すように、エッチレートが
タングステンと同一なレジスト５で平坦化し、全面エッ
チバックすることにより突出部３ａを除去するようにし
たものである。

なお、図中４は多結晶シリコン配線を示している。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来の方法にあっては、レジ
ストで平坦化してエッチバックを行なった場合、そのエ
ッチバックの終点を検出するのが困難であった。特に、
レジストとタングステンのエッチレートを１対ｌにする
ことが条件であるため、そのエツチングに用いられる反
応ガスを、フッ素系ガスと窒素の混合ガスに選択した場
合には、エツチング装置の反応室内で発光分光法を行な
おうとしても、窒素ガスの発光が強すぎて適当な発光波
長を検出することが出来ないという問題点があった。

本発明は、このような従来の問題点に着目して創案され
たものであって、レジストでの平坦化後のエッチバック
の終点を正確に検出できる配線の形成方法を得んとする
ものである。

［課題を解決するための手段］ そこで、本発明は、半導体基板もしくは配線上に絶縁膜
を形成し、前記絶縁膜上に終点モニターとなるモニター
層を形成し、次いで前記絶縁膜にコンタクトホールを形
成し、前記コンタクトホール内に高融点金属を選択成長
させてオーバーグロースされた高融点金属をエッチバッ
クにより除去することを、第１の解決手段としている。

また、半導体基板上もしくは配線上に絶縁膜を形成し、
該絶縁膜にコンタクトホールをｔ３威し、該コンタクト
ホール内に高融点金属を選択成長させて、オーバーグロ
ースされた高融点金属をエッチバックにより除去する際
、はじめにフッ素系ガスと窒素との混合ガスによりエツ
チングを行ない、次いでフッ素系ガスによりエツチング
を行なうことを、第２の解決手段としている。

［作用］ 特許請求の範囲第１項記載の発明にあっては、絶縁膜上
に形成したモニター層がエッチバック終点を認識させる
作用を有する。例えば、モニター層をＳｉＮ膜で形成し
ておけば、反応ガスに窒素を有しない限り、エッチバッ
ク終点で窒素に起因する強い発光ピークを得ることが出
来、エッチバックの終点検出が可能となる。

特許請求の範囲第２項記載の発明にあっては、オーバー
グロースされた高融点金属の除去を行なうエッチバック
に際して、はじめにフッ素系ガスと窒素との混合ガスを
用いるため、スルーブツトを大きくすることが出来、特
に、窒素はレジストのエツチングに供される。次に、窒
素を含まないフッ素系ガスのみでエツチングすることに
より、レジスト中の水素（Ｈ）の発光ピークを検出する
ことが可能となる。さらに、レジストが完全に除去され
ると（高融点金属のオーバークロース部が除去されると
）、水素（）１）に起因する発光ピークが消えるため、
エッチバックの終点の検出が可能となる。

［実施例］ 以下、本発明に係る配線の形成方法の詳細を図面に示す
実施例に基づいて説明する。

第１図Ａ〜第１図りは、本発明に係る実施例を示してい
る。

先ず、シリコン基板ｌＯの上にＳｉｎ、で成る層間絶縁
膜１１を形成し、層間絶縁膜ｌＩ上にプラズマＣＶＤ法
により窒素（Ｎ）を多く含むモニター層としてのシリコ
ン窒化膜（ＳｉＮ）１２を膜厚５００人程変度堆積させ
る（第１図Ａ）。

次に、フォトリソグラフィー技術と反応性イオンエツチ
ング（ＲＩ　Ｂ）を用いてコンタクトホール１３を開設
する（第１図Ｂ）。なお、図示しないがコンタクトホー
ルＩ３内で露出するシリコン基板Ｉｎには不純物拡散領
域が形成されている。

次に、第１図Ｃに示すようにコンタクトホール１３内に
タングステン配線Ｉ４を、選択ＣＶＤ法により選択成長
させる。この選択ＣＶＤの条件としては、六フッ化タン
グステン（Ｗ　Ｆ　＊　）ガスを１１０５ＣＣの流量、
シラン（Ｓ　ｉ　Ｈ４）ガスを６８ＣＣＭの流量、圧力
を２００ｍＴｏｒｒ、形成温度を２６０℃とする。なお
、上記混合ガスに、水素１ｔ）ガスやアルゴン（Ａｒ）
ガスを加えている。

このようにして、同図Ｃに示すように、タングステン配
線１４をオーバーグロースさせてコンタクトホール１３
の開口面よりも突出する突出部１４ａを形成する。なお
、実際には、コンタクトホール１３の他にも他のコンタ
クトホールが形成されており、これたコンタクトホール
の深さの違いから、このようにオーバーグロースさせる
必要が生じるものである。

そして、レジスト膜１５を塗布して平坦化を行ない、次
に、エツチングガスとしてフッ素系ガスを用いてエッチ
バックを行ない、レジスト膜１５表面からシリコン窒化
膜１２表面に向けて均一にエツチングしてレジスト膜１
５及びタングステン配線１４の突出部１４ａを除去する
。

斯るエッチバックに際して、発光分光法を用いて、シリ
コン窒化膜１２が露出し始めたときのＮ！放電の発光ピ
ークをモニターしてエッチバックの終点を検出する。な
お、Ｎ、の発光ピークは、例えば、第３図に矢示する箇
所の発光ピークを検出に用いればよい。

上記実施例は、モニター層としてのシリコン窒化膜１２
のエツチングにより生ずるＮ、の発光ピークをモニター
するものであったが、モニター層を形成しない場合、以
下のようなエッチバック終点検出方法を用いてもよい。

即ち、第１図Ｃに示す状態において、はじめにフッ素系
ガスと窒素ガスをエツチングガスとして用いて、第１の
エッチバックを行なう。この場合フッ素系ガスとしては
、六フッ化イオウ（ＳＰｅ）ガスを用いて、その流量を
３０ＳＣＣＭに設定し、窒素（Ｎ、）ガスの流量は２８
８ＣＣＭに設定する。また、圧力を６．７Ｐａ、出力を
０．０８Ｗ／ｃｍ”とする。

斯る第１のエッチバックは、レジストを例えば９５％程
度までエツチングする時間を予め求めておき、この所定
の時間カ５経過したら第２のエッチバックに切換える。

第２のエッチバックは、エツチングガスとして六フッ化
イオウ（ＳＦｅ）ガスのみを３０９ＣＣＭの流量で流し
、他の条件は第１のエッチバックと同様とする。

このように六フッ化イオウを用いてエッチバックした場
合、レジスト膜１５が存在している時に、６５６．３ｎ
ｍの水素（Ｈ）の発光を検出することができる。このた
め、エッチバックによりレジスト膜１５が消えた時点で
水素（Ｈ）の発光が消えるため、エッチバックの終点を
検出することが可能となる。なお、第４図はレジスト膜
存在時の発光Ｓ　ｉ　Ｏ２を露光したときの発光を比較
して示しており、水素（Ｈ）の発光ピークは同図中に矢
ホする。

なお、第１のエッチバックで用いた六フッ化イオウガス
及び窒素ガスの混合ガスでは、Ｎ２の発光が強くて、水
素（６５６，３ｎｍ）の発光は隠れてしまい、しかも検
出に適当な波長を得ることができない。

また、水素（Ｈ）の発光ピークは、他の発光ピークと独
立して存在するため、エッチバックの終点モニターとし
ては使い易い。したがって、時間軸でこの発光をとると
第２図に示すようなタイムチャートとなる。

上記したフッ素系ガスとしては、Ｓ　Ｆ　ａに限られる
ものではなく、また、第１．第２の夫々のエツチング条
件も適宜変更可能である。

以上、実施例について説明したが、本発明は、前述の構
成の要旨に付随して各種の変更が可能である。

例えば、上記実施例においては、モニター層としてシリ
コン窒化膜を用いたが、エッチバックの終点を検出可能
な他の材料を用いても勿論よい。

また、上記実施例においては、配線を半導体基板上に設
ける場合に本発明を適用して説明したが、配線上に設け
る場合にも適用可能であることは言うまでもない。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明に係る配線の形
成方法によれば、コンタクトホールにオーバーグロース
された高融点金属を、適確に除去できる効果がある。

また、フッ素系ガスと窒素ガスの混合ガスを用いたエッ
チバックを、フッ素系ガスによるエツチングの前工程に
取り入れることにより、スルーブツトを向上し、１つ正
確なエツチング終点を把握することが可能となり、良好
な配線が形成できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ〜第１図りは本発明に係る配線の形成方法の実
施例を示す工程図、第２図水素の発光を示すタイムチャ
ート、第３図はＮ、放電の発光を示すグラフ、第４図は
レジスト膜存在時の発光と５ｉＯｙを露光したときの発
光を示すグラフ、第５図Ａ及び第５図Ｂは従来例を示す
工程図である。 １０・・・シリコン基板、ＩＩ・・・層間絶縁膜、１２
・・・シリコン窒化膜（モニター層）、１３・・・コン
タクトホール、＋４・・・タングステン配線、１４ａ・
・・突出部、１５・・・レジスト膜。 木実漕什１の工程図 第１図Ａ ＄、突Ｍ！脅１１ 第１図Ｂ １４タンク″ステン内己様 本尖旋今１ 本＊於尋１ 第１図Ｄ Ｈｆ）光尤と示すタイムチャート 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板もしくは配線上に絶縁膜を形成し、前
   記絶縁膜上に終点モニターとなるモニター層を形成し、
   次いで前記絶縁膜にコンタクトホールを形成し、前記コ
   ンタクトホール内に高融点金属を選択成長させてオーバ
   ーグロースされた高融点金属をエッチバックにより除去
   することを特徴とする配線の形成方法。
2. （２）半導体基板上もしくは配線上に絶縁膜を形成し、
   該絶縁膜にコンタクトホールを形成し、該コンタクトホ
   ール内に高融点金属を選択成長させて、オーバーグロー
   スされた高融点金属をエッチバックにより除去する際、
   はじめにフッ素系ガスと窒素との混合ガスによりエッチ
   ングを行ない、次いでフッ素系ガスによりエッチングを
   行なうことを特徴とする配線の形成方法。