JPH04258153A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH04258153A
JPH04258153A JP4270291A JP4270291A JPH04258153A JP H04258153 A JPH04258153 A JP H04258153A JP 4270291 A JP4270291 A JP 4270291A JP 4270291 A JP4270291 A JP 4270291A JP H04258153 A JPH04258153 A JP H04258153A
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JP
Japan
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contact hole
barrier metal
wiring
melting point
wiring layer
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Takafumi Oda
織田 隆文
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PURPOSE:To improve the coverage of a wiring layer stacked later by flattening the topside of the high melting point metal, which is stacked in the contact hole having high aspect ratio, and the topside of a smooth coat layer. CONSTITUTION:A barrier metal 5 (TiN) is stacked in a contact hole, and tungsten '6' is stacked to fill up the above contact hole above the barrier metal 5, and that tungsten '6' is etched back to the interface between the above barrier metal 5 and that tungsten '6', and an AR wiring layer 9 is made over the above tungsten '6'. Furthermore, thereon a resist pattern 10 is made, and with this as mask, the Al wiring layer 9 is etched off to the interface between the Al wiring layer 9 and the above barrier metal 5, and the tungsten residual on the barrier metal 5 around the contact hole is etched off, and the barrier metal 5 around the contact hole is etched off.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【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、特に高アスペクト比を有するコンタクト孔(ま
たは層間接続孔等)の埋め込み技術に関するものである
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a technique for burying contact holes (or interlayer connection holes, etc.) having a high aspect ratio.

【0002】0002

【従来の技術】図6〜図10は従来の半導体装置の製造
方法の内、特にコンタクト孔の埋め込み方法を示した断
面フロー図である。
2. Description of the Related Art FIGS. 6 to 10 are cross-sectional flowcharts showing a conventional method of manufacturing a semiconductor device, particularly a method of filling a contact hole.

【0003】半導体メモリデバイスのうち、記憶容量が
16MbyteクラスのRAM,DRAMともなると、
コンタクト孔はその開口径が 0.6μmφ〜 1.0
μmφで深さ約1.0 μm以上の高アスペクト比(ア
スペクト比=深さ/開口径であり、これが1以上を通常
高アスペクト比と呼ぶ)となり、Al−SiまたはAl
−Si−Cu等のAl配線は直接スパッタリングしても
コンタクト孔の下部で切れてしまい、カバレージしない
ことは自明であり、その対策として金属(特に高融点金
属が多く、タングステンが最も多く使用される)をコン
タクト孔に埋め込み、エッチバック等を行い、表面平坦
化をしてから上述のAl系金属をスパッタリングする方
法が行われている。この技術を一般にW−Plug(タ
ングステンプラグ)と呼んでいる。また、選択W−CV
Dの場合はコンタクト孔のみにタングステン(以下Wと
記す)を堆積するもので、後からエッチバックを行う必
要はないが、選択的に堆積させることが難しく、実用化
には今一歩というところである。一方、Wを厚く全面に
堆積してエッチバックすることにより平坦化する方法は
現状の技術で十分可能である。
Among semiconductor memory devices, RAM and DRAM with a storage capacity of 16 Mbyte class,
The contact hole has an opening diameter of 0.6μmφ to 1.0
μmφ has a high aspect ratio of about 1.0 μm or more in depth (aspect ratio = depth/opening diameter, and this is usually called a high aspect ratio when it is 1 or more), and Al-Si or Al
- Even if Al wiring such as Si-Cu is directly sputtered, it will break at the bottom of the contact hole and it is obvious that there will be no coverage.As a countermeasure, metals (especially high melting point metals are often used, and tungsten is the most commonly used) ) is buried in the contact hole, etched back, etc., the surface is flattened, and then the above-mentioned Al-based metal is sputtered. This technology is generally called W-Plug (tungsten plug). Also, selection W-CV
In the case of D, tungsten (hereinafter referred to as W) is deposited only in the contact hole, and there is no need to etch back afterwards, but it is difficult to selectively deposit it, so it is still a step away from practical application. . On the other hand, a method of depositing thick W on the entire surface and etching back to planarize it is fully possible with the current technology.

【0004】図6はコンタクト孔の形成後を示した断面
図である。図において、1はシリコン(Si)基板、2
はスムースコート膜であり、通常BPSGとSiO2 
(CVDやスピンオングラス法等にて形成される)等か
ら形成された多層膜であり、膜厚は約1.6 μmであ
る、3はこのスムースコート膜2に異方性ドライエッチ
ングにより開口されたコンタクト孔であり、4はそのコ
ンタクト孔の直径であり、これを約 0.8μmとする
とこのコンタクト孔のアスペクト比は2ということにな
る。
FIG. 6 is a sectional view showing the state after the contact hole is formed. In the figure, 1 is a silicon (Si) substrate, 2
is a smooth coat film, usually made of BPSG and SiO2
(formed by CVD, spin-on glass method, etc.), and has a thickness of approximately 1.6 μm. 3 is an opening formed in this smooth coat film 2 by anisotropic dry etching. 4 is the diameter of the contact hole, and if this is about 0.8 μm, the aspect ratio of this contact hole is 2.

【0005】次に図7に示すように、コンタクト孔を含
む基板上面に、例えばチタン・ナイトライド(以下Ti
Nと記す。この他にはチタン・タングステン〔TiW〕
やモリブデン・シリサイド〔MoSi2 〕等が多用さ
れる)を1000オングストローム程度スパッタリング
することによりバリアメタル5を形成する。このバリア
メタルTiN5は周知のように、特にPchのコンタク
ト部へのSiの析出を防止し、安定な微細オーミックコ
ンタクトを形成するために必要である。そのバリアメタ
ル5の上にさらにスパッタリングまたはCVDにより膜
厚約1.0μmのタングステン(W)6を堆積する。
Next, as shown in FIG. 7, for example, titanium nitride (hereinafter referred to as Ti) is deposited on the upper surface of the substrate including the contact hole.
Write N. In addition, titanium/tungsten [TiW]
The barrier metal 5 is formed by sputtering a film of about 1000 angstroms (commonly used molybdenum silicide [MoSi2], etc.). As is well known, this barrier metal TiN5 is necessary in particular to prevent Si from being deposited on the Pch contact portion and to form a stable fine ohmic contact. Tungsten (W) 6 having a thickness of about 1.0 μm is further deposited on the barrier metal 5 by sputtering or CVD.

【0006】次に、このタングステン6をエッチバック
することにより図8のような形状を得る。エッチバック
のエッチング条件としては、例えばアノードカップル方
式のプラズマエッチャにて、ガスは例えばSF6 (ま
たはNF3 ,CF4 /O2 等も使用可能)を10
0SCCM、ガス圧0.2Torr、RF出力約200
Wの条件にてタングステンのエッチレートが4000オ
ングストローム/m、TiNのエッチレートが約100
0オングストローム/m程度である。この場合、エッチ
ングは等方性である。通常このエッチバックにてスムー
スコート膜2上のTiNは除去するようにするので、タ
ングステンとTiNのエッチレート比によりコンタクト
孔内のタングステン6’は4000オングストローム程
度エッチングされ、該タングステン6’はコンタクト孔
3の上端面より約4000オングストロームへこむこと
になる。
Next, this tungsten 6 is etched back to obtain a shape as shown in FIG. Etching conditions for etchback include, for example, using an anode-coupled plasma etcher and using gas such as SF6 (or NF3, CF4/O2, etc. can also be used) at 10%
0SCCM, gas pressure 0.2 Torr, RF output approximately 200
Under W conditions, the tungsten etch rate is 4000 angstroms/m, and the TiN etch rate is approximately 100 angstroms/m.
It is approximately 0 angstrom/m. In this case the etching is isotropic. Usually, TiN on the smooth coat film 2 is removed by this etch-back, so the tungsten 6' in the contact hole is etched by about 4000 angstroms depending on the etch rate ratio of tungsten and TiN. It is recessed by about 4000 angstroms from the upper end surface of No. 3.

【0007】次に図9において、7は図8の状態の上に
スパッタリングされた例えばAl−SiまたはAl−S
i−CuまたはAl−Cu等で膜圧は10000オング
ストロームのAl配線層であり、図10の7’はさらに
そのAl配線層を写真製版と異方性エッチングとにより
加工して形成されたAl配線である。
Next, in FIG. 9, 7 is a sputtered film, for example, Al--Si or Al--S, which is sputtered on the state shown in FIG.
The Al wiring layer is made of i-Cu or Al-Cu and has a film thickness of 10,000 angstroms, and 7' in FIG. 10 is an Al wiring layer formed by further processing the Al wiring layer by photolithography and anisotropic etching. It is.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置の製
造方法は以上のような方法であったので、コンタクト孔
3のW−Plug上面がスムースコート膜2の表面より
低くなり段差が生じるので、後で堆積するAl配線層が
、その段差部にて薄くなったり、著しい場合は断線し、
得られたAl配線の配線断面積の縮小とそれによる電流
密度の増大が配線寿命を著しく低下させる、いわゆるエ
レクトロマイグレーションによる信頼性の低下等の問題
点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] Since the conventional method of manufacturing a semiconductor device is as described above, the upper surface of the W-Plug in the contact hole 3 is lower than the surface of the smooth coat film 2 and a step is created. The Al wiring layer that will be deposited later becomes thinner at the step part, or in severe cases, the wire breaks.
The reduction in the wiring cross-sectional area of the resulting Al wiring and the resulting increase in current density have caused problems such as a decrease in reliability due to so-called electromigration, which significantly shortens the wiring life.

【0009】この発明は上記のような従来の問題点を解
消するためになされたもので、スムースコート膜とコン
タクト孔部、または層間絶縁膜と層間接続孔部を平坦化
することのできる半導体装置の製造方法を提供すること
を目的とする。
The present invention was made to solve the above-mentioned conventional problems, and provides a semiconductor device in which a smooth coat film and a contact hole, or an interlayer insulating film and an interlayer connection hole can be flattened. The purpose is to provide a manufacturing method for.

【0010】0010

【課題を解決するための手段】本発明にかかる半導体装
置の製造方法は、コンタクト孔または多層配線の層間接
続孔内、及び基板上面上にバリアメタルを堆積し、上記
堆積したバリアメタル上方に上記コンタクト孔または多
層配線の層間接続孔を埋めるよう高融点金属を堆積し、
上記バリアメタルをコンタクト孔または多層配線の層間
接続孔周辺の基板上に残すよう上記高融点金属をエッチ
バックし、上記高融点金属上方に配線パターンを形成す
るようにしたものである。
[Means for Solving the Problems] A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes depositing a barrier metal in a contact hole or an interlayer connection hole of a multilayer wiring and on the upper surface of a substrate, and depositing a barrier metal above the deposited barrier metal. Depositing high melting point metal to fill contact holes or interlayer connection holes of multilayer wiring,
The high melting point metal is etched back so that the barrier metal remains on the substrate around the contact hole or the interlayer connection hole of the multilayer wiring, and a wiring pattern is formed above the high melting point metal.

【0011】また、上記高融点金属上方に配線パターン
を形成する際に、該配線層上にレジストパターンを形成
し、上記レジストパターンをマスクとして、上記配線層
を塩素系のガスを含む異方性エッチングで上記配線層と
上記バリアメタルの界面までエッチング除去し、フッ素
系のガスを含むプラズマエッチングで上記コンタクト孔
または多層配線の層間接続孔周辺のバリアメタル上の高
融点金属残渣をエッチング除去し、塩素系のガスを含む
異方性エッチングにて上記レジストパターンと上記コン
タクト孔または多層配線の層間接続孔周辺のバリアメタ
ルとをエッチング除去するようにしたものである。
Further, when forming a wiring pattern above the high melting point metal, a resist pattern is formed on the wiring layer, and using the resist pattern as a mask, the wiring layer is coated with an anisotropic material containing chlorine-based gas. Etching is performed to remove the interface between the wiring layer and the barrier metal, and plasma etching containing a fluorine-based gas is used to remove the high melting point metal residue on the barrier metal around the contact hole or the interlayer connection hole of the multilayer wiring. The resist pattern and the barrier metal around the contact hole or the interlayer connection hole of the multilayer wiring are etched away by anisotropic etching containing chlorine-based gas.

【0012】0012

【作用】この発明における半導体装置の製造方法は、コ
ンタクト孔または多層配線の層間接続孔内、及び基板上
面上にバリアメタルを堆積し、上記堆積したバリアメタ
ル上方に上記コンタクト孔または多層配線の層間接続孔
を埋めるよう高融点金属を堆積し、上記バリアメタルを
コンタクト孔または多層配線の層間接続孔周辺の基板上
に残すよう上記高融点金属をエッチバックし、上記高融
点金属上方に配線パターンを形成するようにしたので、
上記コンタクト孔または多層配線の層間接続孔を埋める
よう堆積した高融点金属の上面がスムースコート膜上面
と同一平面になり平坦化され、後から堆積される配線層
のカバレージが改善される。
[Operation] The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is to deposit a barrier metal in the contact hole or the interlayer connection hole of the multilayer wiring and on the upper surface of the substrate, and to apply the barrier metal to the contact hole or the interlayer of the multilayer wiring above the deposited barrier metal. A high melting point metal is deposited to fill the contact hole, the high melting point metal is etched back so as to leave the barrier metal on the substrate around the contact hole or the interlayer connection hole of the multilayer wiring, and a wiring pattern is formed above the high melting point metal. Since I tried to form
The upper surface of the high melting point metal deposited to fill the contact hole or the interlayer connection hole of the multilayer wiring becomes flush with the upper surface of the smooth coat film and is flattened, improving the coverage of the wiring layer deposited later.

【0013】また上記高融点金属上方に配線パターンを
形成する際に、該配線層上にレジストパターンを形成し
、上記レジストパターンをマスクとして、上記配線層を
塩素系のガスを含む異方性エッチングで上記配線層と上
記バリアメタルの界面までエッチング除去し、フッ素系
のガスを含むプラズマエッチングで上記コンタクト孔ま
たは多層配線の層間接続孔周辺のバリアメタル上の高融
点金属残渣をエッチング除去し、塩素系のガスを含む異
方性エッチングにて上記レジストパターンと上記コンタ
クト孔または多層配線の層間接続孔周辺のバリアメタル
とをエッチング除去するようにしたので、上記高融点金
属のエッチバックによりバリアメタル上に残った高融点
金属残渣を、上記形成した配線パターンの上端面がへこ
むことなく除去することができる。
Furthermore, when forming a wiring pattern above the high melting point metal, a resist pattern is formed on the wiring layer, and using the resist pattern as a mask, the wiring layer is anisotropically etched using a chlorine-based gas. The interface between the wiring layer and the barrier metal is etched away, and the high melting point metal residue on the barrier metal around the contact hole or the interlayer connection hole of the multilayer wiring is etched away using plasma etching containing fluorine-based gas. Since the resist pattern and the barrier metal around the contact hole or the interlayer connection hole of the multilayer wiring are etched away by anisotropic etching containing a system gas, the high melting point metal is etched back to remove the barrier metal. The high melting point metal residue remaining can be removed without denting the upper end surface of the wiring pattern formed above.

【0014】[0014]

【実施例】図1〜図4はこの発明の一実施例による半導
体装置の製造方法を示すフロー図であり、図1において
6”はタングステン、8はタングステン残渣、また図2
において9はAl配線層、10はレジストパターン、ま
た図3,図4において10’はレジストパターン、9’
はこのAl配線層9にパターニング及びエッチング加工
等を施した後のAl配線である。また図5はタングステ
ン6のエッチング時の終点検知法を示すために用いた発
光レベルの経時変化のグラフである。
[Embodiment] FIGS. 1 to 4 are flowcharts showing a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 6" is tungsten, 8 is tungsten residue, and FIG.
In FIGS. 3 and 4, 9 is an Al wiring layer, 10 is a resist pattern, and in FIGS. 3 and 4, 10' is a resist pattern, 9'
is an Al wiring after patterning, etching, etc. are performed on this Al wiring layer 9. Further, FIG. 5 is a graph of the change in luminescence level over time used to demonstrate the end point detection method during etching of tungsten 6. In FIG.

【0015】次に、製造方法について説明する。まず、
シリコン基板1にスムースコート膜2を形成し、異方性
ドライエッチングによりコンタクト孔3を形成し、バリ
アメタル5をスパッタリングし、タングステン6をスパ
ッタリングする方法は従来例と同様である(図6,図7
参照)。
Next, the manufacturing method will be explained. first,
The method of forming a smooth coat film 2 on a silicon substrate 1, forming a contact hole 3 by anisotropic dry etching, sputtering a barrier metal 5, and sputtering a tungsten 6 is the same as in the conventional example (Figs. 7
reference).

【0016】次に図7に示した状態のタングステン6を
エッチバックしていくが、今回はTiNをスパッタリン
グして形成したバリアメタル5を残すためタングステン
6とバリアメタル5の界面でエッチングを終了する。こ
の場合、どうしてもW残差8が残ってしまう。このエッ
チングの終点検知は発光分光法により行い、例えば反応
種であるF* (703.8nmの波長光)を使用すれ
ば、図5に示すように、発光強度の上昇点(Aの時点)
を検出できるのでその時点でエッチングを終了すれば図
1のような状態が実現できる。図5Bまでエッチングす
ると、コンタクト孔内のタングステン6”は完全に除去
されるので、本発明ではここまでエッチングを行わない
。しかし、この場合どうしても図1に示すようにW残渣
8が残ってしまう。
Next, the tungsten 6 in the state shown in FIG. 7 is etched back, but this time the etching is finished at the interface between the tungsten 6 and the barrier metal 5 in order to leave the barrier metal 5 formed by sputtering TiN. . In this case, a W residual of 8 inevitably remains. The end point of this etching is detected by emission spectroscopy. For example, if F* (703.8 nm wavelength light), which is a reactive species, is used, as shown in FIG.
Since this can be detected, if the etching is terminated at that point, the state shown in FIG. 1 can be achieved. If etching is performed up to FIG. 5B, the tungsten 6'' in the contact hole will be completely removed, so in the present invention, etching is not performed to this point.However, in this case, W residue 8 inevitably remains as shown in FIG.

【0017】次に図2に示すようにW残渣8を残した状
態でAl配線層9を堆積し、パターニングを完了し、レ
ジストパターン10を得る。次にAl配線層9の異方性
エッチングを行う。このときのエッチング条件としては
、例えばBCl3 /Cl2 をそれぞれ50SCCM
/50SCCM流し、エッチング圧力を約0.1Tor
r、RF出力を約500W程度の条件で平行平板型の枝
葉型RIE(リアクティブ・イオン・エッチング)装置
でエッチングを行い、Al配線層9とバリアメタル5(
TiN)の界面でエッチングを終了し、次にFを含むガ
スで従来技術の項でタングステン6をエッチバックした
と同様のエッチング条件にてバリアメタル5上に残って
いるタングステン残渣8を除去する。タングステンのエ
ッチレートは前述のように4000オングストローム/
m、またTiNのエッチレートは1000オングストロ
ーム/mであるので、20秒〜30秒のエッチングタイ
ムを選べばW残渣は高々1000オングストローム程度
であるので、バリアメタル5(TiN)を残しつつW残
渣8は完全に除去される。またこの場合、Al配線の側
壁はF系のガスでは全くエッチングされず、図3のよう
な断面形状を得る。
Next, as shown in FIG. 2, an Al wiring layer 9 is deposited with the W residue 8 remaining, patterning is completed, and a resist pattern 10 is obtained. Next, the Al wiring layer 9 is anisotropically etched. Etching conditions at this time include, for example, 50 SCCM of BCl3 /Cl2 each.
/50SCCM, and the etching pressure was approximately 0.1 Torr.
r. Etching is performed using a parallel plate type RIE (reactive ion etching) device under conditions of an RF output of approximately 500 W, and the Al wiring layer 9 and barrier metal 5 (
After finishing the etching at the interface of TiN), the tungsten residue 8 remaining on the barrier metal 5 is removed using a gas containing F under the same etching conditions as those for etching back the tungsten 6 in the prior art section. As mentioned above, the tungsten etch rate is 4000 angstroms/
Also, since the etching rate of TiN is 1000 angstroms/m, if you choose an etching time of 20 to 30 seconds, the W residue will be about 1000 angstroms at most, so the W residue 8 will be removed while leaving the barrier metal 5 (TiN). is completely removed. Further, in this case, the side walls of the Al wiring are not etched at all by the F-based gas, and a cross-sectional shape as shown in FIG. 3 is obtained.

【0018】次に本項の中で示したBCl3 とCl2
 系のエッチングでバリアメタル5(TiN)をエッチ
ングするが、下地残渣が残らなくなるまで適当なオーバ
ーエッチングをすることにより、図4のような形状を得
る。 この場合、Al配線材を例えばAl−Si−Cuとする
とBCl3 ,Cl2 系のエッチングのエッチングレ
ートは前述の条件にて約8000オングストローム/m
程度であり、TiNのエッチングレートは約4000オ
ングストローム/m程度である。
Next, BCl3 and Cl2 shown in this section
The barrier metal 5 (TiN) is etched by system etching, and by performing appropriate over-etching until no underlying residue remains, a shape as shown in FIG. 4 is obtained. In this case, if the Al wiring material is, for example, Al-Si-Cu, the etching rate of BCl3, Cl2 based etching is approximately 8000 angstroms/m under the above conditions.
The etching rate of TiN is about 4000 angstroms/m.

【0019】このように上記実施例では、コンタクト孔
3にバリアメタル5(TiN)を堆積し、上記堆積した
バリアメタル5上方に上記コンタクト孔3を埋めるよう
タングステン6を堆積し、上記バリアメタル5を上記タ
ングステン6と上記バリアメタル5との界面でエッチバ
ックを終了し、タングステン6上方にAl配線パターン
9を形成するようにしたので、平坦なタングステンプラ
グとAl配線層を形成することができ、信頼性を向上で
きる効果がある。
As described above, in the above embodiment, barrier metal 5 (TiN) is deposited in the contact hole 3, tungsten 6 is deposited above the deposited barrier metal 5 so as to fill the contact hole 3, and the barrier metal 5 is Since the etch back is completed at the interface between the tungsten 6 and the barrier metal 5, and the Al wiring pattern 9 is formed above the tungsten 6, a flat tungsten plug and Al wiring layer can be formed. This has the effect of improving reliability.

【0020】また、上記一実施例では、タングステン6
上方にAl配線パターン9’を形成する際に、上記Al
配線層9上にレジストパターン10を形成し、該レジス
トパターン10をマスクとして、上記アルミ配線層9を
BCl3 ,Cl2 を含む異方性エッチングで上記ア
ルミ配線層9と上記バリアメタル5の界面までエッチン
グ除去し、SF6 を含むプラズマエッチングで上記コ
ンタクト孔3周辺のバリアメタル5上のタングステン6
をエッチング除去し、BCl3 ,Cl2 を含む異方
性エッチングにて上記レジストパターン10と上記コン
タクト孔3周辺のバリアメタル5とをエッチング除去す
るようにしたので、上記タングステン6のエッチバック
によりバリアメタル5上に残ったW残渣8を、上記形成
したAl配線パターン9’の上端面がへこむことなく除
去することができる。
Further, in the above embodiment, tungsten 6
When forming the Al wiring pattern 9' above, the Al
A resist pattern 10 is formed on the wiring layer 9, and using the resist pattern 10 as a mask, the aluminum wiring layer 9 is etched by anisotropic etching containing BCl3 and Cl2 to the interface between the aluminum wiring layer 9 and the barrier metal 5. Tungsten 6 on the barrier metal 5 around the contact hole 3 is removed by plasma etching containing SF6.
Since the resist pattern 10 and the barrier metal 5 around the contact hole 3 are etched away by anisotropic etching containing BCl3 and Cl2, the barrier metal 5 is removed by etching back the tungsten 6. The remaining W residue 8 can be removed without denting the upper end surface of the Al wiring pattern 9' formed above.

【0021】上記の一連のエッチングは単一処理室であ
ろうが複数処理室であろうが真空中で連続して行われる
のがよいことはいうまでもない。また当然のことながら
、アフターコロージョン防止のための後処理は、バリア
メタル5(TiN)のエッチングの後に、できうるなら
異なる処理室にて真空中を連続して行われるべきである
。例えばアノード・カップル型の平行平板を有するプラ
ズマ処理室にてCF4 /O2 をそれぞれ100SC
CM/10SCCM流し、ガス圧力は0.4Torr、
RF出力は約150W程度で20秒〜40秒程度の処理
で完全にアフターコロージョンは防止できる。
It goes without saying that the above series of etchings is preferably performed continuously in a vacuum, whether in a single processing chamber or in multiple processing chambers. Also, as a matter of course, post-treatment for preventing after-corrosion should be performed continuously in a vacuum in a different treatment chamber after etching the barrier metal 5 (TiN), if possible. For example, CF4/O2 is heated at 100 SC each in a plasma processing chamber with an anode-coupled parallel plate.
CM/10SCCM flow, gas pressure is 0.4 Torr,
The RF output is about 150 W, and after-corrosion can be completely prevented by processing for about 20 to 40 seconds.

【0022】また上記実施例ではW残渣8を除去するた
めにF系ガスプラズマ処理を行うが、これはAl配線層
9のエッチング時にエッチング側面に付着したCl系の
付着物をF系に置換する作用があり、上述の後処理を助
ける腹次的効果もある。
Furthermore, in the above embodiment, F-based gas plasma treatment is performed to remove the W residue 8, but this replaces the Cl-based deposits that adhered to the etched side surfaces during etching of the Al wiring layer 9 with F-based. There are also side effects that aid in the post-processing described above.

【0023】なお、上記実施例ではAl配線層9及びバ
リアメタル5(TiN)のエッチングに際し、平行平板
型のエッチング装置で説明したが、例えばマイクロ波プ
ラズマ型のエッチャ(例えばRFバイアス印加型マイク
ロ波プラズマエッチャ:日立製M−308AT等)を使
用しても上記実施例と同様の効果がある。
In the above embodiment, a parallel plate type etching apparatus was used for etching the Al wiring layer 9 and the barrier metal 5 (TiN), but a microwave plasma type etcher (for example, an RF bias applied microwave Even if a plasma etcher (such as Hitachi M-308AT) is used, the same effect as in the above embodiment can be obtained.

【0024】また、後処理についてもアノード・カップ
ル型の平行平板を有するプラズマ処理室を想定したが、
マイクロ波アッシャ型の後処理装置を用いても同様の効
果を奏する。この場合ガスとしてはO2 /CF4 ,
CHF3 のうち1種または2種の混合ガスを用いれば
十分に効果がある。
[0024] Also, for post-processing, we assumed a plasma processing chamber having an anode-coupled parallel plate.
A similar effect can be obtained by using a microwave asher type post-processing device. In this case, the gases are O2 /CF4,
The use of one or two gas mixtures of CHF3 is sufficiently effective.

【0025】また上記実施例ではコンタクト孔の場合に
ついて述べたが、他の多層配線の層間接続孔について応
用しても同様の効果がある。
In the above embodiment, the case of contact holes has been described, but similar effects can be obtained even if applied to interlayer connection holes of other multilayer interconnections.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、コンタク
ト孔または多層配線の層間接続孔内、及び基板上面上に
バリアメタルを堆積し、上記堆積したバリアメタル上方
に上記コンタクト孔または多層配線の層間接続孔を埋め
るよう高融点金属を堆積し、上記バリアメタルをコンタ
クト孔または多層配線の層間接続孔周辺の基板上に残す
よう上記高融点金属をエッチバックし、上記高融点金属
上方に配線パターンを形成するようにしたので、コンタ
クトまたは多層配線の層間接続孔を埋めるよう堆積した
高融点金属の上面がスムースコート膜または層間絶縁膜
上面と同一平面になり平坦化され、後から堆積される配
線層のコンタクト孔または層間接続孔の上端,下端での
カバレージの悪化がなくなり、配線を平坦化できるので
、エレクトロマイグレーションによる配線の配線寿命の
低下が軽減され、得られた半導体デバイスの信頼性を向
上できるという効果がある。
As described above, according to the present invention, a barrier metal is deposited in the contact hole or the interlayer connection hole of the multilayer wiring and on the upper surface of the substrate, and the barrier metal is deposited in the contact hole or the multilayer wiring above the deposited barrier metal. A high melting point metal is deposited so as to fill the interlayer connection hole, and the high melting point metal is etched back so as to leave the barrier metal on the substrate around the contact hole or the interlayer connection hole of the multilayer wiring, and wiring is formed above the high melting point metal. Since a pattern is formed, the top surface of the high melting point metal deposited to fill the contact or interlayer connection hole of multilayer wiring becomes flush with the top surface of the smooth coat film or interlayer insulating film, and is then flattened and deposited later. Deterioration of coverage at the top and bottom ends of contact holes or interlayer connection holes in the wiring layer is eliminated, and the wiring can be flattened, reducing the reduction in wiring life due to electromigration and improving the reliability of the resulting semiconductor device. It has the effect of improving.

【0027】また、本発明によれば、上記配線パターン
を形成する際に、該配線層上にレジストパターンを形成
し、上記レジストパターンをマスクとして、上記配線層
を塩素系のガスを含む異方性エッチングで上記配線層と
上記バリアメタルの界面までエッチング除去し、フッ素
系のガスを含むプラズマエッチングで上記コンタクト孔
または多層配線の層間接続孔周辺のバリアメタル上の高
融点金属残渣をエッチング除去し、塩素系のガスを含む
異方性エッチングにて上記レジストパターンと上記コン
タクト孔または多層配線の層間接続孔周辺のバリアメタ
ルとをエッチング除去するようにしたので、上記高融点
金属のエッチバックによりバリアメタル上に残った高融
点金属残渣を、上記形成した配線パターンの上端面がへ
こむことなく除去することができる。
Further, according to the present invention, when forming the wiring pattern, a resist pattern is formed on the wiring layer, and using the resist pattern as a mask, the wiring layer is coated with an anisotropic coating containing chlorine-based gas. The interface between the wiring layer and the barrier metal is etched away by chemical etching, and the high melting point metal residue on the barrier metal around the contact hole or the interlayer connection hole of the multilayer wiring is etched away by plasma etching containing fluorine-based gas. , the resist pattern and the barrier metal around the contact hole or the interlayer connection hole of the multilayer wiring are etched away by anisotropic etching containing chlorine-based gas, so that the barrier metal is removed by etching back the high melting point metal. The high melting point metal residue remaining on the metal can be removed without denting the upper end surface of the wiring pattern formed above.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】この発明の一実施例による半導体装置の製造方
法の図6,図7に続く一工程を示す断面構造図である。
FIG. 1 is a cross-sectional structural diagram showing one step following FIGS. 6 and 7 of a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明方法の図1に続く一工程を示す断面構造
図である。
FIG. 2 is a cross-sectional structural diagram showing one step following FIG. 1 of the method of the present invention.

【図3】本発明方法の図2に続く一工程を示す断面構造
図である。
FIG. 3 is a cross-sectional structural diagram showing one step following FIG. 2 of the method of the present invention.

【図4】本発明方法の図3に続く一工程を示す断面構造
図である。
FIG. 4 is a cross-sectional structural diagram showing one step following FIG. 3 of the method of the present invention.

【図5】この発明の一実施例によるWエッチバック時の
終点検出方法を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing a method for detecting an end point during W etchback according to an embodiment of the present invention.

【図6】従来の半導体装置の製造方法の一工程を示す断
面構造図である。
FIG. 6 is a cross-sectional structural diagram showing one step of a conventional semiconductor device manufacturing method.

【図7】従来方法の図6に続く一工程を示す断面構造図
である。
FIG. 7 is a cross-sectional structural diagram showing one step following FIG. 6 of the conventional method.

【図8】従来の図7に続く一工程を示す断面構造図であ
る。
FIG. 8 is a cross-sectional structural diagram showing one step following the conventional process shown in FIG. 7;

【図9】従来の図8に続く一工程を示す断面構造図であ
る。
FIG. 9 is a cross-sectional structural diagram showing one step following the conventional process shown in FIG. 8;

【図10】従来の図9に続く一工程を示す断面構造図で
ある。
FIG. 10 is a cross-sectional structural diagram showing one step following the conventional process shown in FIG. 9;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1    シリコン(Si)基板 2    スムースコート膜 3    コンタクト孔 4    コンタクト孔の直径 5    バリアメタルTiN 6    タングステン(W) 6’  コンタクト孔内のW 6”  コンタクト孔内のW 7    Al配線層 7’  Al配線 8    W残渣 9    Al配線層 9’  Al配線 10  レジストパターン 10’レジストパターン 1 Silicon (Si) substrate 2 Smooth coat film 3 Contact hole 4 Diameter of contact hole 5 Barrier metal TiN 6 Tungsten (W) 6’ W inside the contact hole 6” W inside the contact hole 7 Al wiring layer 7’ Al wiring 8 W residue 9 Al wiring layer 9’ Al wiring 10 Resist pattern 10' resist pattern

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  コンタクト孔または多層配線の層間接
続孔に高融点金属を埋め込み、その上に配線層を形成し
てなる半導体装置の製造方法において、上記コンタクト
孔または多層配線の層間接続孔内、及び基板上面上にバ
リアメタルを堆積する工程と、上記堆積したバリアメタ
ル上方に上記コンタクト孔または多層配線の層間接続孔
を埋めるよう高融点金属を堆積する工程と、上記バリア
メタルをコンタクト孔または多層配線の層間接続孔周辺
の基板上に残すよう上記高融点金属をエッチバックする
工程と、上記高融点金属上方に配線パターンを形成する
工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法
1. A method of manufacturing a semiconductor device in which a high-melting point metal is embedded in a contact hole or an interlayer connection hole of a multilayer wiring, and a wiring layer is formed thereon, wherein the contact hole or the interlayer connection hole of a multilayer wiring includes: and a step of depositing a barrier metal on the upper surface of the substrate, a step of depositing a high melting point metal above the deposited barrier metal so as to fill the contact hole or the interlayer connection hole of the multilayer wiring, and a step of depositing the barrier metal on the contact hole or the multilayer wiring. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: etching back the high melting point metal so as to leave it on the substrate around the interlayer connection hole of the wiring; and forming a wiring pattern above the high melting point metal.
【請求項2】  上記配線パターンを形成する工程は、
上記高融点金属上方に配線層を形成し、該配線層上にレ
ジストパターンを形成する工程と、上記レジストパター
ンをマスクとして、上記配線層を塩素系のガスを含む異
方性エッチングで上記配線層と上記バリアメタルの界面
までエッチング除去する工程と、フッ素系のガスを含む
プラズマエッチングで上記コンタクト孔または多層配線
の層間接続孔周辺のバリアメタル上の高融点金属残渣を
エッチング除去する工程と、塩素系のガスを含む異方性
エッチングにて上記レジストパターンと上記コンタクト
孔または多層配線の層間接続孔周辺のバリアメタルとを
エッチング除去する工程とからなることを特徴とする請
求項1記載の半導体装置の製造方法。
2. The step of forming the wiring pattern comprises:
forming a wiring layer above the high melting point metal and forming a resist pattern on the wiring layer; using the resist pattern as a mask, the wiring layer is anisotropically etched using a chlorine-based gas; a step of etching away the high melting point metal residue on the barrier metal around the contact hole or the interlayer connection hole of the multilayer wiring by plasma etching containing fluorine-based gas; 2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising the step of etching away the resist pattern and the barrier metal around the contact hole or the interlayer connection hole of the multilayer wiring by anisotropic etching containing a system gas. manufacturing method.
【請求項3】  上記配線層としてアルミニウムを用い
、上記コンタクト孔または多層配線の層間接続孔内、及
び基板上面上に堆積するバリアメタルとしてチタンナイ
トライドを用い、上記バリアメタル上方に上記コンタク
ト孔または多層配線の層間接続孔を埋めるよう堆積する
高融点金属としてタングステンを用いることを特徴とす
る請求項1又は2記載の半導体装置の製造方法。
3. Aluminum is used as the wiring layer, titanium nitride is used as a barrier metal deposited in the contact hole or the interlayer connection hole of the multilayer wiring and on the upper surface of the substrate, and the contact hole or titanium nitride is used above the barrier metal. 3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein tungsten is used as the high melting point metal deposited to fill the interlayer connection holes of the multilayer wiring.
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