JPH0685414B2 - チタニウムタングステンおよび選択的ｃｖｄタングステンによる凹部相互接続方法 - Google Patents

チタニウムタングステンおよび選択的ｃｖｄタングステンによる凹部相互接続方法

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JPH0685414B2 JP2505072A JP50507290A JPH0685414B2 JP H0685414 B2 JPH0685414 B2 JP H0685414B2 JP 2505072 A JP2505072 A JP 2505072A JP 50507290 A JP50507290 A JP 50507290A JP H0685414 B2 JPH0685414 B2 JP H0685414B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術的背景 この発明は、多層配線構造半導体装置の処理方法に関
し、特に酸化層中にトレンチをエッチングして形成し、
そのトレンチ中に選択的に金属を付着させて高次（多
層）の金属ラインを形成する多層金属層の処理方法に関
する。
通常の多層配線構造半導体装置の製造処理は誘電体層上
に一面にアルミニウムをスパッタリングし、パターン化
し、これらの一面の層をエッチングして金属ラインを画
定する。多層金属ラインの相互接続はコンタクトおよび
ビア開孔を使用して行われる。通常の方法は幾つかの欠
点を有する。金属ラインのパターン化およびエッチング
は腐食や汚染を生じて生産性の問題を生じる。ビア開
孔、コンタクトおよび第１の金属層に対する金属のステ
ップカバレイジは厳密なアライメント許容度を必要とす
る。ステップカバレイジを良好にするためには誘電体層
を平坦にする必要がある。誘電体層は狭い間隔の金属ラ
インにおいては窪みやスリーブを有する。１次金属層材
料のアルミニウムは技術的による知られているようにエ
レクトロマグレーション、腐食、ヒロック、および接合
スパイク等の問題がある。
発明の概要 通常の多層配線構造集積回路処理における上述の問題を
解消するために、この発明は誘電体をエッチングし、そ
れから金属ラインを形成するために選択的な金属付着工
程を使用することにより金属エッチング工程を除去す
る。この発明は、ステップカバレイジの問題を解消し、
多層金属層の完全な平坦化を行い、高いアスペクト比の
コンタクト、ビア開孔および金属溝の自己整列充填を行
い、エレクトロマグレーションに対する抵抗性の高い相
互接続を提供する多層配線構造集積回路の製造方法を提
供する。この発明は多層配線構造の集積回路を製造する
簡単で実際的な工程である利点を有する。
特に、この発明は、１以上の金属接続層と、この金属接
続層上に配置された酸化層と、金属接続層に接続され、
酸化層上に配置された金属プラグとを有する半導体装置
における多層金属接続層の製造方法を含む。その方法は
次のような工程を含んでいる。
リバーサルフォトレジストマスクが酸化層上に形成さ
れ、金属接続層を画定するトレンチが形成される。リバ
ーサルフォトレジストマスクを形成する工程は次の工程
を含んでいる。すなわち、酸化層と金属プラグの上に第
２の酸化層を付着させ、この第２の酸化層上にフォトレ
ジスト層を付着させ、それからリバーサルフォトレジス
トマスクが画定され、リバーサルフォトレジストマスク
を通してエッチングして酸化層にトレンチを形成する工
程を有する。次いで、金属プラグと接触する接着層がフ
ォトレジストマスクの上部に付着される。接着層は、典
型的にはチタニウム−タングステン合金またはアルミニ
ウム合金等で構成される。この接着層の上に低粘度フォ
トレジスト層が付着される。接着層および低粘度フォト
レジスト層は異方性エッチングされる。例えば加熱した
過酸化水素中の浸漬により接着層と特にチタニウム−タ
ングステン合金が酸化層の下の点まで除去され、続いて
付着される選択性金属の適切な成長を確実にする。
それから湿式剥離工程を使用してフォトレジスト層が除
去され、接着層が露出される。付加的なHFバッファ湿式
エッチング工程が異方性エッチングされた接着層および
低粘度フォトレジスト層に対して施され、接着層の表面
を清浄にする。このエッチング工程は異方性エッチング
工程の後で行われる。最後に接着層上のトレンチにタン
グステン或いはモリブデンのような選択性金属が付着さ
れて金属接続層が形成される。
この発明の種々の特徴および利点は添付図面を参照にし
た以下の詳細な説明によって容易に理解されるであろ
う。
図１はこの発明の原理にしたがって多層金属ラインを有
する多層配線構造の集積回路を示している。
図2a乃至2cは図１の集積回路の金属ラインの製造に使用
されるこの発明の方法を示している。
図１を参照すると、この発明の原理にしたがって製造さ
れた多層配線構造の集積回路10が示されている。集積回
路10はシリコン基板11とその上に成長された熱成長フィ
ールド酸化層12を具備し、その表面内にイオン注入され
たＮ＋/P＋領域13を有している。ゲート酸化層14はイオ
ン注入されたＮ＋/P＋領域13の間に形成され、ポリシリ
コン層15がゲート酸化層14上に付着されている。
酸化物スペーサ18aおよび酸化層18bからなる低温酸化層
18は例えばフィールド酸化層12およびポリシリコン層15
ならびにイオン注入された領域13上に付着されている。
この酸化層18の代りにリン珪酸ガラスで構成してもよ
い。ビア開孔はイオン注入された領域13に接続するため
に通常の方法で低温酸化層18中に形成される。第１の金
属ライン21からなる第１の金属接続層が図示のようにビ
ア開孔に付着される。金属接続層は典型的にはアルミニ
ウム等で構成される。ポリシリコン層15の一部分はゲー
ト酸化層14へアクセスするための低温酸化層18中のポリ
シリコンプラグを形成している。
この発明の１態様によれば、第２の低温酸化層20が第１
の金属ライン21上に付着され、金属プラグ23が形成され
て第１の金属ライン21に接続される。金属プラグ23はタ
ングステン、アルミニウム等で構成することができる。
この発明は金属プラグ23に接続される第２の金属接続ラ
イン24を形成する方法を提供する。以下、これらの金属
ラインの製法方法は他の全ての多層の金属接続ラインの
製造に適用されることができる。
図2aを参照すると、図１の集積回路10中の金属ライン21
を形成するために使用されるこの発明の方法の第１の部
分が示されている。図2aに示すように第１の金属ライン
21、低温酸化層20、および金属プラグ23は通常の方法で
形成され、それから第３の酸化層20′が低温酸化層20お
よび金属プラグ23を覆って被着される。第１の金属ライ
ン21は6.5ミクロン程度の厚さを有する。低温酸化層20
は典型的には約1.0ミクロンの厚さを有する。金属プラ
グ23は典型的には約1.2ミクロンの厚さを有する。第１
のフォトレジスト層30が第３の酸化層20′を覆って被着
され、それはマスクされ、通常の方法でエッチングされ
て形成されるべき第２の金属ラインを画定するトレンチ
を形成する。第１のフォトレジスト層30は典型的には約
1.2ミクロンの厚さを有し、金属プラグ23の厚さと一致
している。
比較的薄い接着層または選択性金属層31がエッチングさ
れた表面に例えばスパッタリング法によって付着され
る。接着層31は典型的にはチタニウム−タングステン合
金或いはアルミニウム合金等のような金属で構成され
る。接着層31は典型的には約500乃至1000オングストロ
ームの厚さを有する。それから低粘度フォトレジスト層
32が表面を覆い部分的にトレンチを満たしている接着層
31上に被着される。低粘度フォトレジスト層32は典型的
には約3000オングストロームの厚さを有する。
図2bを参照すると、集積回路10は、接着層31が第３の酸
化層20′の上面より下の点まで除去されるように通常の
方法で異方性エッチングされる。使用されるエッチング
工程は典型的に乾式異方性エッチングである。低粘度フ
ォトレジスト層32および接着層31の最上部部分はこの処
理中に除去される。この工程に続いて集積回路10は露出
された表面を清浄にするために通常の方法で湿式エッチ
ングされる。この湿式エッチング工程によって第１のフ
ォトレジスト層30が表面上から除去される。図2bで破線
により示された接着層31′の部分の接着層31を除去する
ために過酸化水素中に浸漬される。これは酸化層20′よ
り上に接着層31の突出する部分がないことを確実にす
る。それから所望ならば例えば通常の稀釈された弗酸
（100:1）溶液による予備清浄化処理が行われる。
図2cを参照すると、第２の金属が通常の選択性金属の化
学蒸気付着法によりトレンチ中に付着される。これは接
着層31の上部に選択性の第２の金属ライン24を生成す
る。典型的には選択性のタングステンが第２の金属ライ
ン24を形成するために使用される。さらに例えばモリブ
デンのような他の選択性金属が第２の金属ライン24とし
て使用されることができる。
上記の工程にしたがってさらに多層の金属接続ラインも
また形成されることができる。特に、次の酸化層が第２
の金属ライン24上に被覆され、第２の金属ライン24に接
続する金属プラグがそこに形成される。それから図2a乃
至2cを参照して説明された処理工程と同様の工程が行わ
れる。集積回路10を完成させるために必要なだけの数の
ラインがこの発明の原理を使用して製造されることがで
きる。
この発明の原理によって製造された第２の金属ライン24
は通常の金属ラインに比較してエレクトロマグレーショ
ンに対する抵抗が高い。さらにこの発明は金属のステッ
プカバレイジの問題をなくすことができ、多層金属層の
完全な平坦化を行い、高いアスペクト比のコンタクト、
ビア開孔および金属溝の自己整列充填を可能にする。
以上接着層上に形成された金属接続として選択性CVDの
ような選択性金属を使用する多層配線構造集積回路の新
しい改良された製造方法が説明された。この発明は金属
エッチング工程を除去し、そのため生産性の問題を生じ
る腐食および汚染が除去される。この発明は、金属のス
テップカバレイジの問題をなくすことができ、多層金属
層の完全な平坦化を行い、高いアスペクト比のコンタク
ト、ビア開孔および金属溝の自己整列充填を可能にし、
エレクトロマイグレーションに対する抵抗が高い多層配
線構造集積回路の製造方法を提供する。この発明は、多
層配線構造の集積回路を製造する簡単で実用的な工程で
ある利点を有する。
上記の実施例はこの発明の原理の適用を明らかにする多
くの特定の実施例の幾つかを単に示したものであること
を理解すべきである。当業者はこの発明の技術的範囲を
逸脱することなく多くのその他の構成を容易に考えるこ
とができることは明白である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャン、モー ― ロング アメリカ合衆国、カリフォルニア州 92646、ハンティングトン・ビーチ、ホー ムステッド・レーン 19172 (72)発明者 ローデス、チャールズ・エス アメリカ合衆国、カリフォルニア州 92648、ハンティングトン・ビーチ、ハン ティングトン・ストリート・ナンバー４ 1711 (56)参考文献 特開 昭64−55861（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−41240（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−257268（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−166246（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−34957（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−225336（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−147347（ＪＰ，Ａ)

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１の酸化物層上および該第１の酸化物層
    に形成された開口部中に被着された少なくとも一つの第
    １の金属接続層と、前記第１の金属接続層上に設けられ
    た第２の酸化物層と、前記第１の金属接続層に接続さ
    れ、前記第２の酸化物層中に形成された金属プラグとを
    有する半導体装置の製造方法において、 前記第２の酸化物層および前記金属プラグ上に第３の酸
    化物層を被着し、 第２の金属接続層を画成するトレンチを形成するため
    に、前記第３の酸化物層上にフォトレジストマスクを形
    成するフォトレジスト層を被着し、 前記フォトレジストマスクを介して前記第３の酸化物層
    をエッチングして前記第３の酸化物層中に前記トレンチ
    を形成し、 前記フォトレジストマスクおよび前記トレンチの上面に
    接着層を形成し、 前記接着層上に低粘度のフォトレジスト層を形成し、 トレンチ側壁の上面以下のレベルまで前記接着層を前記
    トレンチから除去するように、前記接着層および前記低
    粘度のフォトレジスト層を前記フォトレジスト層および
    前記トレンチから異方性エッチングにより除去し、 残存する低粘度のフォトレジスト層を除去して前記接着
    層を露出し、 前記接着層上に選択性金属を被着して前記第２の金属接
    続層を形成する工程を含む半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項２】前記異方性エッチングされた接着層および
    低粘度のフォトレジスト層をウエットエッチングして前
    記接着層の表面を清浄にする工程を含む請求項１記載の
    半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項３】前記接着層を形成する工程はチタニウム−
    タングステン合金を被着する工程を含む請求項１又は２
    記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項４】前記接着層を形成する工程はアルミニウム
    合金を被着する工程を含む請求項１又は２記載の半導体
    装置の製造方法。
  5. 【請求項５】前記接着層を形成する工程はチタニウム−
    タングステン合金をスパッタリングする工程を含む請求
    項１、２又は３記載の半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項６】前記接着層を形成する工程はアルミニウム
    合金をスパッタリングする工程を含む請求項１、２又は
    ４記載の半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項７】前記接着層上に選択性金属を被着する工程
    は前記接着層上に選択性タングステンをCVD法により被
    着する工程を含む請求項１、２、３、４、５又は６記載
    の半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項８】前記接着層上に選択性金属を被着する工程
    は前記接着層上にモリブデンをCVD法により被着する工
    程を含む請求項１、２、３、４、５又は６記載の半導体
    装置の製造方法。
JP2505072A 1989-04-17 1990-03-12 チタニウムタングステンおよび選択的ｃｖｄタングステンによる凹部相互接続方法 Expired - Lifetime JPH0685414B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/338,681 US4961822A (en) 1989-04-17 1989-04-17 Fully recessed interconnection scheme with titanium-tungsten and selective CVD tungsten
PCT/US1990/001283 WO1990013142A1 (en) 1989-04-17 1990-03-12 Fully recessed interconnection scheme with titanium-tungsten and selective cvd tungsten
US338681 1994-11-14

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Publication Number Publication Date
JPH03505507A JPH03505507A (ja) 1991-11-28
JPH0685414B2 true JPH0685414B2 (ja) 1994-10-26

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ID=23325699

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2505072A Expired - Lifetime JPH0685414B2 (ja) 1989-04-17 1990-03-12 チタニウムタングステンおよび選択的ｃｖｄタングステンによる凹部相互接続方法

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US (1) US4961822A (ja)
EP (1) EP0424485B1 (ja)
JP (1) JPH0685414B2 (ja)
KR (1) KR940001395B1 (ja)
DE (1) DE69015564T2 (ja)
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