JPH07169837A - Manufacture of wiring in close proximity - Google Patents

Manufacture of wiring in close proximity

Info

Publication number
JPH07169837A
JPH07169837A JP5316444A JP31644493A JPH07169837A JP H07169837 A JPH07169837 A JP H07169837A JP 5316444 A JP5316444 A JP 5316444A JP 31644493 A JP31644493 A JP 31644493A JP H07169837 A JPH07169837 A JP H07169837A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
conductive film
film
wiring
forming
diffusion layer
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.)
Withdrawn
Application number
JP5316444A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiromi Hayashi
浩美 林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP5316444A priority Critical patent/JPH07169837A/en
Publication of JPH07169837A publication Critical patent/JPH07169837A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To form a fine wiring pattern without damages on a conductor layer with regard to the manufacturing method of a semiconductor element, wherein wirings are formed between the conductor layers in close proximity. CONSTITUTION:On an element region including diffused layer regions 7, 8 and 12 or gate electrodes 5 and 10, the laminated structure of a first conductor film 15 and a second conductor film 16 is formed. The second conductor film 16 is selectively etched by a dry etching method, and the surface of the first conductor film 15 is exposed. The first conductor film 15 is etched by a wet etching method. Thus, the wirings among the diffused layers 7, 8 and 12 and the gate electrodes 5 and 10 are formed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路で、導
電領域間の配線方法に関する。半導体デバイスの高集積
化にともない、素子領域や配線領域の縮小が必要となっ
ている。しかし、多結晶シリコン膜や金属膜、金属シリ
サイドなどを複数用いる多層配線工程は、絶縁膜の形成
と素子領域への開口が必要であり、位置合わせ余裕をと
る必要性があることなどから配線領域の縮小にとって大
きな問題になっている。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wiring method between conductive regions in a semiconductor integrated circuit. With the high integration of semiconductor devices, it is necessary to reduce the element region and the wiring region. However, in the multi-layer wiring process using a plurality of polycrystalline silicon films, metal films, metal silicides, etc., it is necessary to form an insulating film and to open an element region, and it is necessary to secure a positioning margin. Has become a big issue for the reduction of.

【0002】近年、絶縁膜やコンタクト用の開口部を用
いないで、近接した拡散領域や多結晶シリコン領域とを
導電膜で接続する、近接配線(Local Interconnection)
法が注目されている。
In recent years, proximity wiring (Local Interconnection) has been used in which an adjacent diffusion region or polycrystalline silicon region is connected by a conductive film without using an insulating film or an opening for contact.
Law is drawing attention.

【0003】[0003]

【従来の技術】従来より、近接配線法に関しては、多く
の報告がなされている。IEDM(International Elec
tron Device Meeting)学会の1984年の会報の118 ページ
には、この方式の一例として、配線層にタングステンシ
リサイド膜(WSix)などの高融点金属シリサイド膜を用い
る方法が開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, many reports have been made on the proximity wiring method. IEDM (International Elec
As an example of this method, a method of using a refractory metal silicide film such as a tungsten silicide film (WSix) for the wiring layer is disclosed on page 118 of a 1984 bulletin of the tron device meeting) society.

【0004】図8〜10をもとに、その方法について説
明する。図8はCMOSリングオシレータのセル部の回
路図であり、Vccは電源ライン、Vssはアースライ
ン、Q7、Q9はPチャネルMOSFET、Q8、Q1
0はNチャネルMOSFETである。図中の領域B(図
中の点線で囲まれた領域)の部分を、近接配線で配線し
ている。
The method will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a circuit diagram of a cell portion of the CMOS ring oscillator. Vcc is a power supply line, Vss is a ground line, Q7 and Q9 are P-channel MOSFETs, Q8 and Q1.
0 is an N-channel MOSFET. A region B (region surrounded by a dotted line in the drawing) in the drawing is wired by proximity wiring.

【0005】図9は、図8で示したリングオシレータの
セル部の平面図で、ともに2セル分を示しており、図9
(A)は近接配線を用いなかった場合、図9(B)は近
接配線を用いた場合を示す。アルミニウム(Al)配線のV
ccライン91とVssライン92があり、多結晶シリ
コンのゲート電極94は、PチャネルMOSFETとN
チャネルMOSFETのゲートを兼ねる共通ゲートにな
っている。
FIG. 9 is a plan view of a cell portion of the ring oscillator shown in FIG. 8, both showing two cells.
FIG. 9A shows the case where the proximity wiring is not used, and FIG. 9B shows the case where the proximity wiring is used. V of aluminum (Al) wiring
There is a cc line 91 and a Vss line 92, and the gate electrode 94 of polycrystalline silicon is a P channel MOSFET and an N
It is a common gate that doubles as the gate of the channel MOSFET.

【0006】図8の領域Bの配線は、図9(A)ではA
l配線93でおこなわれ、図9(B)では近接配線95
でおこなわれている。ソース、ドレイン拡散層やゲート
電極と、Al配線とはコンタクトホール96でコンタク
トされる。近接配線を用いない図9(A)では、コンタ
クトホールの数が1セルあたり5つ必要なのに対して、
近接配線を用いた図9(B)では、1セルあたり2つに
減らすことができ、セルの大きさを小さくすることが可
能となる。
The wiring in the area B in FIG. 8 is A in FIG. 9 (A).
1 wiring 93, and in FIG.
It is done in. The source / drain diffusion layers and the gate electrode are in contact with the Al wiring through a contact hole 96. In FIG. 9A which does not use the proximity wiring, the number of contact holes required for each cell is five.
In FIG. 9B in which the adjacent wiring is used, the number can be reduced to two per cell and the size of the cell can be reduced.

【0007】次に、図10(A)〜(C)の工程断面図
をもとに、その製造方法について説明する。図10は図
9のX−X’線により切断した断面図である。なお、図
中、101はP型半導体基板、102はN型ウェル、1
03はフィールド酸化膜、104および109はゲート
酸化膜、105および110はゲート電極、106およ
び111はゲート電極側壁に形成したサイドウォール酸
化膜、107は低濃度N型拡散層領域、108は高濃度
N型拡散層領域、112は高濃度P型拡散層領域、11
5はタングステン膜、116はアモルファスシリコン
膜、118はタングステンシリサイド膜である。
Next, a manufacturing method thereof will be described based on the process cross-sectional views of FIGS. FIG. 10 is a sectional view taken along line XX ′ of FIG. In the figure, 101 is a P-type semiconductor substrate, 102 is an N-type well, and 1
Reference numeral 03 is a field oxide film, 104 and 109 are gate oxide films, 105 and 110 are gate electrodes, 106 and 111 are sidewall oxide films formed on the side walls of the gate electrode, 107 is a low concentration N type diffusion layer region, and 108 is a high concentration. N-type diffusion layer region, 112 is a high-concentration P-type diffusion layer region, 11
5 is a tungsten film, 116 is an amorphous silicon film, and 118 is a tungsten silicide film.

【0008】はじめに、図10(A)に示すように、通
常のセルフアライン型CMOS集積回路の製造方法によ
り、フィールド酸化膜に囲まれた、PチャネルおよびN
チャネルMOSFETを形成する。P型基板101に、
N型ウェル領域102があり、LOCOS(LOCal Oxida
tion of Silicon)法などで形成されたフィールド酸化膜
103で素子領域が分離されている。
First, as shown in FIG. 10A, a P channel and an N surrounded by a field oxide film are formed by an ordinary method for manufacturing a self-aligned CMOS integrated circuit.
Form a channel MOSFET. On the P-type substrate 101,
There is an N-type well region 102, and LOCOS (LOCal Oxida
The element regions are separated by the field oxide film 103 formed by the method of silicon of the like.

【0009】NチャネルMOSFETは、LDD(Ligh
tly Doped Drain )構造で、P型基板101上に多結晶
シリコンのゲート電極105とゲート酸化膜104、低
濃度N型拡散層領域107、高濃度N型拡散層領域10
8で構成されている。PチャネルMOSFETは、N型
ウェル領域102上に、多結晶シリコンゲート電極11
0とゲート酸化膜109、高濃度P型拡散層領域112
で構成されている。
The N-channel MOSFET is an LDD (Ligh
tly Doped Drain) structure, on the P-type substrate 101, a polycrystalline silicon gate electrode 105, a gate oxide film 104, a low-concentration N-type diffusion layer region 107, and a high-concentration N-type diffusion layer region 10.
It is composed of 8. The P-channel MOSFET has a polycrystalline silicon gate electrode 11 on the N-type well region 102.
0, the gate oxide film 109, the high concentration P-type diffusion layer region 112
It is composed of.

【0010】はじめに、基板全面にタングステン膜11
5とアモルファスシリコン膜116を順次形成する。次
に、図10(B)に示すように、レジスト117を形成
し、通常のドライエッチング手段を用いて、所望の配線
形状にアモルファスシリコン膜116をエッチングす
る。
First, the tungsten film 11 is formed on the entire surface of the substrate.
5 and the amorphous silicon film 116 are sequentially formed. Next, as shown in FIG. 10B, a resist 117 is formed, and the amorphous silicon film 116 is etched into a desired wiring shape by using a normal dry etching means.

【0011】アモルファスシリコンとタングステンと
は、エッチングの選択比が大きくとれるため、タングス
テン膜115の下にある、ゲート電極105、110、
113や拡散層108、112に影響を及ぼすことな
く、アモルファスシリコン膜116をエッチングするこ
とができる。次に、図10(C)に示すように、レジス
ト117を除去後、不活性ガス中で熱処理を行い、拡散
層108、112のシリコン領域や、ゲート電極10
5、110、113の多結晶シリコン膜と、タングステ
ンとを反応させて、タングステンシリサイドを形成す
る。
Since amorphous silicon and tungsten have a large etching selection ratio, the gate electrodes 105, 110, which are under the tungsten film 115,
The amorphous silicon film 116 can be etched without affecting the 113 and the diffusion layers 108 and 112. Next, as shown in FIG. 10C, after removing the resist 117, heat treatment is performed in an inert gas to form silicon regions of the diffusion layers 108 and 112 and the gate electrode 10.
The polycrystalline silicon film of 5, 110, 113 is reacted with tungsten to form tungsten silicide.

【0012】同時に、タングステン膜115と、配線パ
ターンが形成されたアモルファスシリコン膜116が反
応することで、タングステンシリサイド配線層が形成さ
れる。このとき、アモルファスシリコンを除去した領域
は、シリサイド化反応をおこさないため、タングステン
のままである。次に、未反応のタングステンを、酸等を
用いるウェットエッチング法でエッチングする。タング
ステンと、タングステンシリサイドや酸化膜層のエッチ
ング選択比は大きいため、タングステンシリサイドや酸
化膜層にダメージを与えることなく、エッチングを行う
ことができる。
At the same time, the tungsten film 115 and the amorphous silicon film 116 on which the wiring pattern is formed react with each other to form a tungsten silicide wiring layer. At this time, the region where the amorphous silicon has been removed remains tungsten because it does not undergo a silicidation reaction. Next, the unreacted tungsten is etched by a wet etching method using acid or the like. Since the etching selectivity between tungsten and tungsten silicide or the oxide film layer is large, etching can be performed without damaging the tungsten silicide or the oxide film layer.

【0013】以上の方法で、ソース、ドレイン部の拡散
層や、ゲート電極の多結晶シリコン膜にダメージを与え
ることなく、近接配線層を形成することができる。ま
た、近接配線層を形成する別の例として、米国特許第
4,793,896号、第 4,821,085号、第 5,010,032号に開示
されている方法がある。これらの特許では、近接配線層
としてチタン(Ti)を窒化したチタンナイトライド(TiN)
や、酸化したチタンオキサイド(TiO) などの金属化合物
を用いている。
By the above method, the adjacent wiring layer can be formed without damaging the diffusion layers of the source and drain portions and the polycrystalline silicon film of the gate electrode. Further, as another example of forming the proximity wiring layer, US Pat.
There are methods disclosed in 4,793,896, 4,821,085 and 5,010,032. In these patents, titanium nitride (TiN) obtained by nitriding titanium (Ti) as an adjacent wiring layer is used.
Alternatively, a metal compound such as oxidized titanium oxide (TiO) is used.

【0014】ソース、ドレイン部の拡散層シリコン領域
とゲート部の多結晶シリコン膜をセルフアラインシリサ
イド(Self ALIgn SiliCIDE 略してサリサイドという)
法により、チタンシリサイド(TiSi)などにシリサイド化
すると同時に、金属の窒化や酸化を行い、この金属化合
物を近接配線として用いている点に特徴がある。図11
の工程断面図をもとに、その方法について述べる。な
お、図中で図10と同じ番号は、図10と同じ部分また
は相当する部分を示す。
Self-aligned silicide (Salicide for short) is used for the diffusion layer silicon regions of the source and drain parts and the polycrystalline silicon film of the gate part.
The method is characterized in that it is silicided to titanium silicide (TiSi) by the method and at the same time, metal nitriding and oxidation are performed, and this metal compound is used as an adjacent wiring. Figure 11
The method will be described based on the process cross-sectional views. In the figure, the same numbers as those in FIG. 10 indicate the same or corresponding portions as those in FIG.

【0015】はじめに、図11(A)に示すように、第
1の従来例と同様な工程を用いて、CMOSFETを形
成し、つづいて金属膜115を全面に形成する。次に、
図11(B)に示すように、通常のサリサイド工程にそ
って高温熱処理を行い、ソース、ドレイン部の拡散層1
08、112のシリコン領域、およびゲート電極10
5、110、113の多結晶シリコン領域と金属膜とを
反応させて金属シリサイド120を形成する。
First, as shown in FIG. 11A, a CMOSFET is formed by using the same process as in the first conventional example, and then a metal film 115 is formed on the entire surface. next,
As shown in FIG. 11B, high temperature heat treatment is performed along with a normal salicide process to form the diffusion layer 1 of the source and drain portions.
Silicon regions 08 and 112, and gate electrode 10
The metal silicide film 120 is formed by reacting the polycrystalline silicon regions 5, 110 and 113 with the metal film.

【0016】前述したように、この熱処理でシリサイド
120を形成するとともに、金属化合物121も形成す
る。例えば、熱処理を窒素雰囲気で行えば、金属膜が窒
化して、金属ナイトライドが形成される。また、酸素雰
囲気で行えば、金属膜が酸化して、金属オキサイドが形
成される。次に、図11(C)に示すように、レジスト
117を用い、所望の配線パターンに金属化合物121
をエッチングすることにより、近接配線を形成する。
As described above, this heat treatment forms the silicide 120 and the metal compound 121. For example, if the heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere, the metal film is nitrided to form metal nitride. Further, if the treatment is performed in an oxygen atmosphere, the metal film is oxidized to form metal oxide. Next, as shown in FIG. 11C, a resist 117 is used to form a metal compound 121 on a desired wiring pattern.
The adjacent wiring is formed by etching.

【0017】この金属化合物121のエッチングは、下
地のシリコン領域や酸化膜層にダメージを与えない方法
で行わなければならない。上記3特許ではエッチング方
法として、それぞれ以下に示す方法が提案されている。
米国特許第 4,821,085号では、配線パターンには金属化
合物として、チタンナイトライド(TiN) が用いられてい
る。チタンナイトライドのエッチング方法は、下地に影
響を及ぼさないために、過酸化水素水と硫酸の混合液で
ウェットエッチング法で行う。
The etching of the metal compound 121 must be performed by a method that does not damage the underlying silicon region or the oxide film layer. In the above three patents, the following methods have been proposed as etching methods.
In US Pat. No. 4,821,085, titanium nitride (TiN) is used as a metal compound in a wiring pattern. The titanium nitride is etched by a wet etching method using a mixed solution of hydrogen peroxide solution and sulfuric acid so that the underlying layer is not affected.

【0018】しかし、上記混合液は、パターン形成で使
用するレジストもエッチングしてしまうため、レジスト
単体のみでは、所望の配線パターンを形成することがで
きない。したがって、チタンナイトライド膜の上に化学
気相成長法(Chemical Vapor Deposition、以降CVD 法と
言う)などで酸化膜を形成し、酸化膜をプラズマエッチ
ング法でエッチングし、その酸化膜をマスクとしてパタ
ーニングを行う方法をとっている。
However, since the mixed solution also etches the resist used for pattern formation, it is not possible to form a desired wiring pattern with the resist alone. Therefore, an oxide film is formed on the titanium nitride film by chemical vapor deposition (CVD), etc., the oxide film is etched by plasma etching, and the oxide film is used as a mask for patterning. Is taking a way.

【0019】米国特許第 4,793,896号では、配線パター
ンには、金属化合物としてチタンナイトライド(TiN) 、
またはチタンオキサイド(TiO) が用いられ、エッチング
は四塩化炭素(CCl4)を用いたドライエッチング法で行
う。四塩化炭素は酸化膜に対してエッチングレートが低
く、エッチング選択比がとれるだけでなく、チタンシリ
サイド層に対しても、エッチングレートを低くおさえる
ことができる。
In US Pat. No. 4,793,896, the wiring pattern contains titanium nitride (TiN) as a metal compound,
Alternatively, titanium oxide (TiO) is used, and etching is performed by a dry etching method using carbon tetrachloride (CCl4). Carbon tetrachloride has a low etching rate with respect to an oxide film and not only has a high etching selection ratio, but also has a low etching rate with respect to a titanium silicide layer.

【0020】これは、四塩化炭素中の炭素が、チタンや
シリコンと反応してチタンカーバイド(TiC) やシリコン
カーバイド(SiC) を作り、表面を覆うため、塩素(Cl)に
よるシリコンやチタンのエッチング反応を抑えることが
できるからである。したがって、下地に影響を及ぼすこ
となく、金属ナイトライドや金属オキサイド層をエッチ
ングすることが可能である。
This is because the carbon in carbon tetrachloride reacts with titanium or silicon to form titanium carbide (TiC) or silicon carbide (SiC), and the surface of the carbon is covered with chlorine (Cl) to etch silicon or titanium. This is because the reaction can be suppressed. Therefore, the metal nitride or metal oxide layer can be etched without affecting the base.

【0021】米国特許第 5,010,032号では、配線パター
ンには金属化合物としてチタンナイトライドが用いられ
ている。チタンナイトライドのエッチング方法は、過酸
化水素水とアンモニア水の混合液でウェットエッチング
法を用いる。または、四フッ化炭素(CF4) とヘリウムの
混合ガスを用いて膜厚の80% 程度ドライエッチングを行
い、続いて過酸化水素水とアンモニア水の混合液でウェ
ットエッチングを行う方法も提案されている。
In US Pat. No. 5,010,032, titanium nitride is used as a metal compound in a wiring pattern. As a method for etching titanium nitride, a wet etching method is used with a mixed solution of hydrogen peroxide water and ammonia water. Alternatively, a method has been proposed in which dry etching is performed to about 80% of the film thickness using a mixed gas of carbon tetrafluoride (CF4) and helium, and then wet etching is performed using a mixed solution of hydrogen peroxide solution and ammonia water. There is.

【0022】上記混合液は、やはり、レジストをエッチ
ングするため、米国特許第 4,821,085号と同じく、酸化
膜をマスクとしてエッチングを行う。また、酸化膜マス
クを用いるかわりに、イオン注入法によってレジストを
硬化させて対エッチング性を増す方法も示されている。
さらに、配線として残す部分のチタンナイトライド膜に
選択的に酸素イオン等をイオン注入法によって打ち込ん
で変質させ、ウェットエッチングレートを下げる方法な
ども示されている。
Since the mixed solution also etches the resist, it is etched using the oxide film as a mask, as in US Pat. No. 4,821,085. Further, instead of using an oxide film mask, a method of hardening the resist by an ion implantation method to increase the etching resistance is also shown.
Further, there is also disclosed a method of selectively implanting oxygen ions or the like into the titanium nitride film to be left as a wiring by an ion implantation method to change the quality of the film, thereby lowering the wet etching rate.

【0023】[0023]

【発明が解決しようとする課題】始めに、第一の従来例
として示した、近接配線材料としてチタンシリサイドな
どの金属シリサイド膜を用いた場合の問題点について述
べる。高融点金属の上にアモルファスシリコンを形成し
て、配線を形成する方法は、エッチングに関しては、通
常のドライエッチング法でも選択比が充分にとれるた
め、拡散層シリコンやゲートの多結晶シリコンがエッチ
ングされることはなく、問題ない。
First of all, the problems in the case where a metal silicide film such as titanium silicide is used as the adjacent wiring material shown as the first conventional example will be described. Regarding the method of forming wiring by forming amorphous silicon on a refractory metal, a sufficient dry etching method can be used to obtain a sufficient selection ratio. Therefore, the diffusion layer silicon and the polycrystalline silicon of the gate are etched. There is no problem and there is no problem.

【0024】しかし、チタンシリサイドなどの金属シリ
サイド膜は、リンやホウ素などの不純物の拡散バリア性
が低く、金属シリサイド中を不純物原子が容易に通り抜
けることができる。このため、たとえばCMOSデバイ
スで、N型拡散層とP型拡散層を接続する場合や、P型
拡散層とN型にドープされた多結晶シリコン膜とを接続
する場合には、互いに反対導電型の不純物がドープされ
ることになり、キャリア濃度が下がってコンタクト抵抗
が上昇したり、不要なPN接合が形成されるという問題
があった。
However, a metal silicide film such as titanium silicide has a low diffusion barrier property against impurities such as phosphorus and boron, and impurity atoms can easily pass through the metal silicide. Therefore, for example, in a CMOS device, when connecting the N-type diffusion layer and the P-type diffusion layer, or when connecting the P-type diffusion layer and the N-type doped polycrystalline silicon film, conductivity types opposite to each other are used. Therefore, there is a problem that the carrier concentration is lowered, the contact resistance is increased, and an unnecessary PN junction is formed.

【0025】次に、第二の従来例として示した、配線層
として金属ナイトライドや金属オキサイドなどの金属化
合物を用いる方式の問題点について述べる。金属化合物
として、リンやホウ素などの不純物に対して拡散バリア
性の大きいものを用いることにより、第一の従来例で述
べた不純物が相互拡散して、拡散層や多結晶シリコンの
不純物濃度が下がってコンタクト抵抗が上がったり、不
要なPN接合が形成されるような問題は無い。
Next, the problem of the system using a metal compound such as metal nitride or metal oxide for the wiring layer, which is shown as the second conventional example, will be described. By using a metal compound having a large diffusion barrier property against impurities such as phosphorus and boron, the impurities described in the first conventional example interdiffuse, and the impurity concentration of the diffusion layer and polycrystalline silicon decreases. Therefore, there is no problem that the contact resistance is increased and an unnecessary PN junction is formed.

【0026】しかし、本方法では配線層のエッチングが
問題になる。下地の金属シリサイドに対する影響を考慮
にいれて、金属化合物をウェットエッチングでエッチン
グする場合には、配線の幅の制御が難しく、微細な配線
パターンの形成は困難である。したがって、下地シリサ
イドと金属化合物のエッチング選択比の高いドライエッ
チング方法を用いなければならない。
However, this method has a problem of etching the wiring layer. When the metal compound is etched by wet etching in consideration of the influence on the underlying metal silicide, it is difficult to control the width of the wiring and it is difficult to form a fine wiring pattern. Therefore, a dry etching method having a high etching selection ratio between the underlying silicide and the metal compound must be used.

【0027】米国特許第 4,821,085号では、四塩化炭素
(CCl4)を用いることで、下地シリサイドにダメージを与
えないで金属化合物をエッチングする方法が示されてい
るが、残念ながら四塩化炭素はフロン規制により、実際
には使用できない。したがって、第二の従来例で示した
方法では、下地にダメージを与えないドライエッチング
方法がない。
US Pat. No. 4,821,085 describes carbon tetrachloride.
Although a method of etching a metal compound by using (CCl4) without damaging the underlying silicide has been shown, unfortunately carbon tetrachloride cannot be actually used due to CFC regulations. Therefore, in the method shown in the second conventional example, there is no dry etching method that does not damage the base.

【0028】以上述べたように、配線パターンの形成に
問題のない工程をとると、不純物の拡散のためにコンタ
クト抵抗が上昇するという問題があり、不純物の拡散し
ない材質を用いると、下地にダメージを与えないで配線
パターンを形成することが困難であるという問題があっ
た。
As described above, if there is no problem in forming a wiring pattern, there is a problem that contact resistance increases due to diffusion of impurities. If a material that does not diffuse impurities is used, the base is damaged. There is a problem that it is difficult to form a wiring pattern without giving

【0029】[0029]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決した製造方法を提供するものである。図1は本発明
による近接配線の原理図であり、図中、1はP型半導体
基板、2はN型ウェル、3はフィールド酸化膜、4およ
び9はゲート酸化膜、5および10はゲート電極、6お
よび11はゲート電極側壁に形成したサイドウォール酸
化膜、7は低濃度N型拡散層領域、8は高濃度N型拡散
層領域、12は高濃度P型拡散層領域、15は第1の導
電膜、16は第2の導電膜である。
The present invention provides a manufacturing method which solves the above problems. FIG. 1 is a principle diagram of proximity wiring according to the present invention. In the figure, 1 is a P-type semiconductor substrate, 2 is an N-type well, 3 is a field oxide film, 4 and 9 are gate oxide films, and 5 and 10 are gate electrodes. , 6 and 11 are sidewall oxide films formed on the sidewalls of the gate electrode, 7 is a low concentration N type diffusion layer region, 8 is a high concentration N type diffusion layer region, 12 is a high concentration P type diffusion layer region, and 15 is a first , And 16 is a second conductive film.

【0030】上記課題は、半導体基板1上に、絶縁膜3
で囲まれた、素子領域を形成する工程と、拡散層領域
7、8、12、またはゲート電極5、10を含む、前記
素子領域および前記絶縁膜3上に、ドライエッチング速
度は第1の導電膜よりも第2の導電膜の方が大きく、ウ
ェットエッチング速度は第2の導電膜よりも第1の導電
膜の方が大きくなるような、第1の導電膜15と、第2
の導電膜16の積層構造を形成する工程と、前記第2の
導電膜16をドライエッチング法によって、選択的にエ
ッチングし、前記第1の導電膜15の表面を表出させる
工程と、前記第1の導電膜15をウェットエッチング法
によってエッチングすることにより、前記拡散層7、
8、12、および前記ゲート電極5、10間の配線を形
成する工程とを具備することを特徴とする半導体装置の
製造方法によって解決される。
The above problem is that the insulating film 3 is formed on the semiconductor substrate 1.
And a step of forming an element region surrounded by and the above-mentioned element region and the insulating film 3 including the diffusion layer regions 7, 8, 12 or the gate electrodes 5, 10 have a dry etching rate of the first conductivity type. The second conductive film is larger than the second conductive film, and the wet etching rate is higher in the first conductive film than in the second conductive film;
The step of forming a laminated structure of the conductive film 16; and the step of selectively etching the second conductive film 16 by a dry etching method to expose the surface of the first conductive film 15. By etching the conductive film 15 of No. 1 by a wet etching method, the diffusion layer 7,
8 and 12, and a step of forming a wiring between the gate electrodes 5 and 10, which is solved by a method for manufacturing a semiconductor device.

【0031】または、半導体基板1上に、絶縁膜3で囲
まれた、素子領域を形成する工程と、前記素子領域内に
ある拡散層領域7、8、12、およびゲート電極5、1
0の表面に、金属シリサイドを形成する工程と、前記拡
散層領域7、8、12、または前記複数のゲート電極
5、10を含む、前記素子領域および前記絶縁膜3上
に、ドライエッチング速度は第1の導電膜よりも第2の
導電膜の方が大きく、ウェットエッチング速度は第2の
導電膜よりも第1の導電膜の方が大きくなるような、第
1の導電膜15と、第2の導電膜16の積層構造を形成
する工程と、前記第2の導電膜16をドライエッチング
法によって、選択的にエッチングし、前記第1の導電膜
15の表面を表出させる工程と、前記第1の導電膜15
をウェットエッチング法によってエッチングすることに
より、前記拡散層7、8、12、および前記ゲート電極
5、10間の配線を形成する工程とを具備することを特
徴とする半導体装置の製造方法によって解決される。
Alternatively, a step of forming an element region surrounded by the insulating film 3 on the semiconductor substrate 1 and the diffusion layer regions 7, 8, 12 and the gate electrodes 5, 1 in the element region are formed.
The step of forming a metal silicide on the surface of 0 and the dry etching rate on the device region including the diffusion layer regions 7, 8, 12 or the plurality of gate electrodes 5, 10 and the insulating film 3 are A first conductive film 15 in which the second conductive film is larger than the first conductive film and the wet etching rate is higher in the first conductive film than in the second conductive film; A step of forming a laminated structure of the second conductive film 16; a step of selectively etching the second conductive film 16 by a dry etching method to expose the surface of the first conductive film 15; First conductive film 15
Is formed by wet etching to form wiring between the diffusion layers 7, 8, 12 and the gate electrodes 5, 10 by a method of manufacturing a semiconductor device. It

【0032】または、前記拡散層領域7、8、12、ま
たは前記ゲート電極5、10を含む、前記素子領域およ
び前記絶縁膜3上に、金属または金属化合物と、第1の
導電膜15と、第2の導電膜16を順次形成する工程
と、前記第2の導電膜16をドライエッチング法によっ
て、選択的にエッチングし、前記第1の導電膜15の表
面を表出させる工程と、前記第1の導電膜15をウェッ
トエッチング法によってエッチングし、選択的に前記金
属または金属化合物の表面を表出させる工程と、前記金
属または金属化合物を選択的にエッチング除去すること
により、前記拡散層7、8、12、および前記ゲート電
極5、10間の配線を形成する工程とを具備することを
特徴とする、前記半導体装置の製造方法によって解決さ
れる。
Alternatively, a metal or a metal compound and a first conductive film 15 are formed on the element region and the insulating film 3 including the diffusion layer regions 7, 8, 12 or the gate electrodes 5, 10. A step of sequentially forming the second conductive film 16; a step of selectively etching the second conductive film 16 by a dry etching method to expose the surface of the first conductive film 15; The step of etching the conductive film 15 of No. 1 by a wet etching method to selectively expose the surface of the metal or the metal compound; and the selective removal of the metal or the metal compound by etching, thereby forming the diffusion layer 7. 8 and 12, and a step of forming a wiring between the gate electrodes 5 and 10, which is solved by the method for manufacturing a semiconductor device.

【0033】または、前記拡散層7、8、12、または
前記ゲート電極5、10間の配線を形成する工程と、前
記配線と前記拡散層7、8、12、および前記ゲート電
極5、10の表面に選択的にタングステン膜を形成する
工程とを具備することを特徴とする前記半導体装置の製
造方法によって解決される。または、前記第1の導電膜
15として銅を用い、前記第2の導電膜16として銅以
外の金属を用いることを特徴とする前記半導体装置の製
造方法によって解決される。
Alternatively, a step of forming a wiring between the diffusion layers 7, 8, 12 or the gate electrodes 5, 10; and a step of forming the wiring and the diffusion layers 7, 8, 12 and the gate electrodes 5, 10 And a step of selectively forming a tungsten film on the surface of the semiconductor device. Alternatively, the first conductive film 15 is made of copper, and the second conductive film 16 is made of a metal other than copper.

【0034】[0034]

【作用】図1の原理図をもとに、本発明の効果について
説明する。P型基板1にN型ウェル2が形成されてお
り、素子領域がフィールド酸化膜3で分離されている。
P型基板1には、ゲート酸化膜4、ゲート電極5と、低
濃度N型拡散層領域7、高濃度N型拡散層領域8とで、
LDD型のNチャネルMOSFETが形成される。
The effect of the present invention will be described with reference to the principle diagram of FIG. An N-type well 2 is formed in a P-type substrate 1 and element regions are separated by a field oxide film 3.
The P-type substrate 1 includes a gate oxide film 4, a gate electrode 5, a low-concentration N-type diffusion layer region 7, and a high-concentration N-type diffusion layer region 8.
An LDD type N-channel MOSFET is formed.

【0035】N型ウェル2には、ゲート酸化膜9、ゲー
ト電極10と、高濃度P型拡散層領域12とで、Pチャ
ネルMOSFETが形成される。NチャネルMOSFE
Tの拡散層8とPチャネルMOSFETの拡散層12と
を近接配線で接続する。近接配線としては、第1の導電
膜として銅15と第2の導電膜16との多層配線が用い
られている。
In the N-type well 2, the gate oxide film 9, the gate electrode 10 and the high-concentration P-type diffusion layer region 12 form a P-channel MOSFET. N channel MOSFE
The diffusion layer 8 of T and the diffusion layer 12 of P-channel MOSFET are connected to each other by an adjacent wiring. As the adjacent wiring, a multilayer wiring of copper 15 as the first conductive film and second conductive film 16 is used.

【0036】始めに、不純物の拡散に関する本発明の効
果について述べる。銅15には単体でもリンやホウ素な
どの不純物に対する拡散バリア性があるため、第2の導
電膜16としてシリサイドなどの拡散バリア性のないも
のを用いることができる。もちろん、導電膜16として
拡散バリア性のある金属化合物を用いても問題ない。次
に、近接配線の形成時のエッチング工程に関する本発明
の効果について述べる。
First, the effect of the present invention on the diffusion of impurities will be described. Since the copper 15 alone has a diffusion barrier property against impurities such as phosphorus and boron, it is possible to use, as the second conductive film 16, one having no diffusion barrier property such as silicide. Of course, there is no problem even if a metal compound having a diffusion barrier property is used as the conductive film 16. Next, the effect of the present invention regarding the etching process at the time of forming the adjacent wiring will be described.

【0037】ドライエッチング工程では、一般に、フッ
素系や塩素系のハロゲン化合物を用いてエッチングを行
う。銅は、ハロゲン化物との化合物の沸点が低く、常温
での蒸気圧が低いため、通常のドライエッチング法では
エッチングできない。したがって、銅15を配線層金属
や金属化合物16の下層に形成することで、ドライエッ
チングのストッパーとして用いることができる。こうす
れば、エッチングにより拡散層8、12、多結晶シリコ
ン膜5、10、あるいはシリサイド層にダメージが生じ
ることを防ぐことができる。
In the dry etching process, generally, a fluorine-based or chlorine-based halogen compound is used for etching. Since copper has a low boiling point as a compound with a halide and a low vapor pressure at room temperature, copper cannot be etched by a normal dry etching method. Therefore, by forming the copper 15 in the lower layer of the wiring layer metal or the metal compound 16, it can be used as a stopper for dry etching. This can prevent the diffusion layers 8 and 12, the polycrystalline silicon films 5 and 10, or the silicide layer from being damaged by etching.

【0038】また、逆に、銅は硝酸等のウェットエッチ
ング液に対するエッチングレートが、タングステンやチ
タンなどの他の金属や金属化合物にくらべて大きい。し
たがって、配線金属や金属化合物16に影響を及ぼさず
に銅15をエッチングすることが可能である。もちろ
ん、このウェットエッチングでは、下地の拡散層8、1
2、多結晶シリコン膜5、10、あるいはシリサイド層
にダメージを与えることはない。
On the contrary, copper has a higher etching rate for a wet etching solution such as nitric acid than other metals or metal compounds such as tungsten and titanium. Therefore, it is possible to etch the copper 15 without affecting the wiring metal or the metal compound 16. Of course, in this wet etching, the underlying diffusion layers 8 and 1
2. It does not damage the polycrystalline silicon films 5, 10 or the silicide layer.

【0039】なお、銅のウェットエッチングは、等方性
エッチングであることから、サイドエッチがすすむた
め、近接配線層にオーバーハングが生じるが、銅の膜厚
を薄くすることにより、影響を少なくすることができ
る。
Since the wet etching of copper is an isotropic etching, the side etching progresses so that an overhang occurs in the adjacent wiring layer, but the influence is reduced by reducing the thickness of copper. be able to.

【0040】[0040]

【実施例】図2は本発明の実施例を説明するための回路
図であり、6トランジスタ型の、完全CMOS型スタテ
ィックRAMのセル部の回路を示している。トランジス
タQ1とQ3はPチャネルMOSFETであり、残りの
トランジスタQ2、Q4、Q5、Q6はNチャネルMO
SFETである。
FIG. 2 is a circuit diagram for explaining an embodiment of the present invention, showing a circuit of a cell portion of a 6-transistor type complete CMOS static RAM. Transistors Q1 and Q3 are P-channel MOSFETs, and the remaining transistors Q2, Q4, Q5 and Q6 are N-channel MO.
It is an SFET.

【0041】図中BL、BLバーはビットラインを示
し、Wはワードラインを示している。Vccは電源ライ
ン、Vssはアースラインである。領域A(図中の点線
で囲まれた領域)を近接配線する方法について、以下、
各実施例をもとに説明する。領域Aでは、トランジスタ
Q1、Q2、Q5の拡散層部とトランジスタQ3、Q4
の共通ゲート部が配線される。
In the figure, BL and BL bar indicate bit lines, and W indicates word lines. Vcc is a power supply line and Vss is a ground line. The method of closely wiring the area A (the area surrounded by the dotted line in the drawing) will be described below.
A description will be given based on each example. In the region A, the diffusion layers of the transistors Q1, Q2, Q5 and the transistors Q3, Q4
The common gate portion of is wired.

【0042】図3、4は本発明の第1実施例を示す工程
断面図である。図3、4中で図1と同じ番号は同じ部
分、または相当する部分を示す。はじめに、図3(A)
に示すように、通常のセルフアライン型CMOS集積回
路の製造方法により、フィールド酸化膜に囲まれたPチ
ャネル及びNチャネルMOSFETを形成する。
3 and 4 are process sectional views showing the first embodiment of the present invention. In FIGS. 3 and 4, the same numbers as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding parts. First, Fig. 3 (A)
As shown in FIG. 5, the P-channel and N-channel MOSFETs surrounded by the field oxide film are formed by a normal method of manufacturing a self-aligned CMOS integrated circuit.

【0043】形成方法としては、例えば以下に示す方法
を用いればよい。P型基板1に、公知の技術を用いてN
型ウェル領域2を形成する。つづいて、LOCOS工程
を用いて、フィールド酸化膜3を形成し、素子領域を分
離形成する。次に、素子領域上に熱酸化法でゲート酸化
膜を形成する。このとき、トランジスタの特性によって
は、酸化膜を選択的に除去後、再酸化するなどの方法を
用いて、NチャネルMOSFETのゲート酸化膜4と、
PチャネルMOSFETのゲート酸化膜9の膜厚を変え
てもよい。
As a forming method, for example, the following method may be used. The P-type substrate 1 is formed into an N
The mold well region 2 is formed. Subsequently, a field oxide film 3 is formed by a LOCOS process, and element regions are formed separately. Next, a gate oxide film is formed on the element region by a thermal oxidation method. At this time, depending on the characteristics of the transistor, the gate oxide film 4 of the N-channel MOSFET may be formed by a method of selectively removing the oxide film and then re-oxidizing it.
The thickness of the gate oxide film 9 of the P-channel MOSFET may be changed.

【0044】ゲート電極となる多結晶シリコンを成長
し、熱拡散法などによってリンなどの不純物を導入後、
パターニングして、NチャネルMOSFETのゲート電
極5とPチャネルMOSFETのゲート電極10を形成
する。このとき、フィールド酸化膜3の上には、他のM
OSFETのコンタクト用配線13も形成される。次
に、PチャネルMOSFETを形成する領域をレジスト
等で保護して、イオン注入法を用いてリン(P) などのN
型不純物を導入し、濃度の薄い拡散層領域7を形成す
る。
After growing polycrystalline silicon to be a gate electrode and introducing impurities such as phosphorus by a thermal diffusion method or the like,
By patterning, the gate electrode 5 of the N-channel MOSFET and the gate electrode 10 of the P-channel MOSFET are formed. At this time, another M is formed on the field oxide film 3.
The contact wiring 13 of the OSFET is also formed. Next, a region for forming the P-channel MOSFET is protected by a resist or the like, and an N-type material such as phosphorus (P) is formed by an ion implantation method.
A type impurity is introduced to form a diffusion layer region 7 having a low concentration.

【0045】つづいてCVD法により酸化膜成長し、リ
アクティブイオンエッチング(Reactive Ion Etching、
以降RIEと呼ぶ)法を用いて酸化膜を異方性エッチン
グし、ゲート電極5、10の側面に酸化膜サイドウォー
ル6、11を形成する。なお、フィールド酸化膜3の上
の多結晶シリコン13の側壁にも、サイドウォール14
が形成される。
Subsequently, an oxide film is grown by the CVD method, and reactive ion etching (Reactive Ion Etching,
Hereinafter, the oxide film is anisotropically etched using a method called RIE) to form oxide film sidewalls 6 and 11 on the side surfaces of the gate electrodes 5 and 10. The sidewall 14 is also formed on the sidewall of the polycrystalline silicon 13 on the field oxide film 3.
Is formed.

【0046】次に、PチャネルMOSFET領域をレジ
スト等で保護して、イオン注入法を用いて砒素(As)など
のN型不純物を導入し、濃度の濃いN型拡散層領域8を
形成する。また、NチャネルMOSFET領域をレジス
ト等で保護して、イオン注入法を用いてホウ素(B) など
のP型不純物を導入し、濃度の濃いP型拡散層領域12
を形成する。
Next, the P-channel MOSFET region is protected by a resist or the like, and an N-type impurity such as arsenic (As) is introduced by an ion implantation method to form a high-concentration N-type diffusion layer region 8. In addition, the N-channel MOSFET region is protected by a resist or the like, and a P-type impurity such as boron (B) is introduced by an ion implantation method to obtain a high-concentration P-type diffusion layer region 12.
To form.

【0047】ひきつづいて、熱処理を行って、拡散層領
域7、8、12の不純物を活性化する。以上の工程で、
LDD構造のNチャネルMOSFETと、PチャネルM
OSFETをもつCMOSFETが形成される。次に、
図3(B)に示すように、銅15をスパッタ法により、
100 Å形成し、その上にタングステン膜16をスパッタ
法により、1000Å形成する。
Subsequently, heat treatment is performed to activate the impurities in the diffusion layer regions 7, 8 and 12. Through the above steps,
LDD structure N-channel MOSFET and P-channel M
A CMOSFET with OSFET is formed. next,
As shown in FIG. 3 (B), copper 15 is deposited by a sputtering method.
After forming 100 Å, the tungsten film 16 is formed thereon by 1000 Å.

【0048】次に、図3(C)に示すように、近接配線
形成用のレジスト17を塗布し、パターニング後、タン
グステン膜16をエッチングする。エッチングは平行平
板型のドライエッチング装置を用い、Cl2 100cc 、反応
圧力20mTorr 、高周波電力300Wで行った。次に、図4
(A) に示すように、レジスト17およびタングステン
膜16をマスクとして、62% 硝酸を用いて室温で銅15
をエッチングする。このとき、銅のエッチングレート
は、タングステンのエッチングレートの10倍程度ある
ため、タングステンをほとんどエッチングせずに、銅1
5をエッチングすることができる。
Next, as shown in FIG. 3C, a resist 17 for forming a proximity wiring is applied, and after patterning, the tungsten film 16 is etched. The etching was carried out using a parallel plate type dry etching device under the conditions of Cl2 100 cc, reaction pressure 20 mTorr and high frequency power 300 W. Next, FIG.
As shown in (A), using the resist 17 and the tungsten film 16 as masks, 62% nitric acid was used to remove copper 15 at room temperature.
To etch. At this time, since the etching rate of copper is about 10 times the etching rate of tungsten, the copper 1
5 can be etched.

【0049】次に、図4(B)に示すように、レジスト
17を酸素プラズマを用いて除去する。このとき、アン
モニアと過酸化水素水の混合液や、硫酸と過酸化水素水
の混合液を用いてレジスト17を除去してもよい。以上
の方法により、NチャネルMOSFETとPチャネルM
OSFETの拡散層と、他のFETのゲート電極の多結
晶シリコンを接続する、銅とタングステンの2層構造の
近接配線が形成できる。
Next, as shown in FIG. 4B, the resist 17 is removed using oxygen plasma. At this time, the resist 17 may be removed using a mixed solution of ammonia and hydrogen peroxide solution or a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution. By the above method, the N-channel MOSFET and the P-channel M
Proximity wiring having a two-layer structure of copper and tungsten that connects the diffusion layer of the OSFET and the polycrystalline silicon of the gate electrode of another FET can be formed.

【0050】図5は、本発明の第2実施例の工程断面図
である。図中で図3、4と同じ番号は、同じ部分または
相当する部分を示す。図5(A)に示すように、第1実
施例で述べた方法と同様な方法により、フィールド酸化
膜3に囲まれた、PチャネルおよびNチャネルMOSF
ETを形成する。
FIG. 5 is a process sectional view of the second embodiment of the present invention. In the figure, the same numbers as those in FIGS. 3 and 4 indicate the same or corresponding portions. As shown in FIG. 5A, the P-channel and N-channel MOSFs surrounded by the field oxide film 3 are formed by the same method as that described in the first embodiment.
Form ET.

【0051】次に、図5(B)に示すように、チタンを
全面にスパッタ法により、500 Å成長する。つづいて、
ラピッドサーマルアニール(Rapid Thermal Anneal 、以
降RTAと言う) 法により、1000℃15秒の熱処理を行
い、チタンと、N型拡散層8、P型拡散層12、および
多結晶シリコン層5、10、13の上のシリコンとを反
応させ、チタンシリサイド膜18を形成する。
Next, as shown in FIG. 5 (B), titanium is grown on the entire surface by 500 Å by sputtering. Continuing,
Heat treatment is performed at 1000 ° C. for 15 seconds by a rapid thermal anneal (hereinafter referred to as RTA) method so that titanium, the N-type diffusion layer 8, the P-type diffusion layer 12, and the polycrystalline silicon layers 5, 10, 13 are formed. And reacts with the silicon on the top surface to form a titanium silicide film 18.

【0052】つづいて、未反応のチタン膜を過酸化水素
水とアンモニアの混合液でエッチング除去する。次に、
図5(C)に示すように、銅15をスパッタ法により、
100 Å形成し、その上にタングステン膜16をスパッタ
法により、1000Å形成する。以下、第1実施例と同じ工
程を用いて、エッチングを行うことにより、銅とタング
ステンの2層構造の近接配線を形成する。なお、チタン
シリサイドは62%硝酸でエッチングされないので、銅1
5のエッチングのときに、チタンシリサイド膜18に対
する影響はない。
Subsequently, the unreacted titanium film is removed by etching with a mixed solution of hydrogen peroxide solution and ammonia. next,
As shown in FIG. 5C, copper 15 is sputtered by
After forming 100 Å, the tungsten film 16 is formed thereon by 1000 Å. Thereafter, etching is performed using the same process as that of the first embodiment to form a proximity wiring having a two-layer structure of copper and tungsten. Note that titanium silicide is not etched with 62% nitric acid, so copper 1
The etching of 5 has no effect on the titanium silicide film 18.

【0053】本実施例の方法では、銅15の下層にシリ
サイド層18があるため、第1実施例にくらべて、後工
程の熱処理により、銅がシリコン層中に侵入していくの
を防ぐ効果がある。図6は本発明の第3実施例を示す断
面図である。製造工程は、第1実施例に準じるので、工
程断面図は省略する。図中で図3および図4と同じ番号
は、同じ部分または相当する部分を示す。
According to the method of this embodiment, since the silicide layer 18 is provided below the copper layer 15, the effect of preventing copper from penetrating into the silicon layer by the heat treatment in the subsequent step as compared with the first embodiment is achieved. There is. FIG. 6 is a sectional view showing a third embodiment of the present invention. Since the manufacturing process is similar to that of the first embodiment, the process sectional view is omitted. In the figure, the same numbers as those in FIGS. 3 and 4 indicate the same or corresponding portions.

【0054】第1実施例や第2実施例と同じ方法で、フ
ィールド酸化膜3に囲まれたPチャネル及びNチャネル
MOSFETを形成する。次に、バリアメタル層として
チタンタングステン膜19をスパッタ法により、100 Å
形成する。つづいて、銅15をスパッタ法により、100
Å形成し、その上にタングステン膜16をスパッタ法に
より、1000Å形成する。
P-channel and N-channel MOSFETs surrounded by the field oxide film 3 are formed by the same method as in the first and second embodiments. Next, a titanium tungsten film 19 is formed as a barrier metal layer by a sputtering method at 100 Å
Form. Next, copper 15 is sputtered to 100
Å is formed, and the tungsten film 16 is formed thereon by sputtering to 1000Å.

【0055】次に、近接配線形成用のレジストパターン
を形成し、第1実施例と同じ方法で、タングステン膜1
6と銅15とを順次エッチングする。チタンタングステ
ンの62%硝酸に対するエッチングレートは、銅にくらべ
て10分の1程度なので、銅15のエッチングのとき
に、チタンタングステン膜19はほとんどエッチングさ
れない。
Next, a resist pattern for forming adjacent wiring is formed, and the tungsten film 1 is formed by the same method as in the first embodiment.
6 and copper 15 are sequentially etched. Since the etching rate of titanium-tungsten with respect to 62% nitric acid is about one-tenth that of copper, the titanium-tungsten film 19 is hardly etched when the copper 15 is etched.

【0056】次に、チタンタングステン膜19をエッチ
ングする。エッチングは平行平板型のドライエッチング
装置を用い、Cl2 100 CC、反応圧力20mTorr 、高周波電
力300Wで行った。チタンタングステン膜19の厚さは10
0 Åと薄いため、シリコン層にほとんどダメージを与え
ずにエッチングすることができる。つづいて、レジスト
17を酸素プラズマを用いて除去し、チタンタングステ
ン、銅、タングステンの3層構造の近接配線が形成でき
る。
Next, the titanium tungsten film 19 is etched. The etching was performed by using a parallel plate type dry etching apparatus with Cl2 100 CC, reaction pressure 20 mTorr and high frequency power 300 W. The thickness of the titanium tungsten film 19 is 10
Since it is as thin as 0Å, it can be etched with almost no damage to the silicon layer. Subsequently, the resist 17 is removed by using oxygen plasma, and a proximity wiring having a three-layer structure of titanium-tungsten, copper, and tungsten can be formed.

【0057】本実施例の方法では、銅15と下地のシリ
コン層8、12、5、10、13との間に、バリアメタ
ル層としてチタンタングステン19があるため、後工程
の熱処理により、銅がシリコン層中に侵入していくのを
防ぐ効果がある。なお、本実施例ではソース、ドレイン
拡散層はシリコン層のままで説明したが、第2実施例で
示したシリサイド構造を用いても同様に製造できるの
は、言うまでもない。
In the method of this embodiment, since titanium tungsten 19 is provided as a barrier metal layer between the copper 15 and the underlying silicon layers 8, 12, 5, 10, 13, copper is removed by heat treatment in a subsequent step. It has the effect of preventing it from penetrating into the silicon layer. Although the source and drain diffusion layers have been described as being silicon layers in this embodiment, it goes without saying that they can be manufactured in the same manner by using the silicide structure shown in the second embodiment.

【0058】図7は本発明の第4実施例を示す断面図で
ある。製造工程は、第1実施例に準じるので、工程断面
図は省略する。図中の番号で図3および図4と同じ番号
は、同じ部分または相当する部分を示す。第1実施例で
述べた方法と同様な方法を用いて、銅とタングステンと
の2層構造の近接配線層を形成する。
FIG. 7 is a sectional view showing a fourth embodiment of the present invention. Since the manufacturing process is similar to that of the first embodiment, the process sectional view is omitted. Numbers in the figure that are the same as those in FIGS. 3 and 4 indicate the same or corresponding portions. A proximity wiring layer having a two-layer structure of copper and tungsten is formed by using the same method as that described in the first embodiment.

【0059】次に、図7に示すように、CVD法により
シラン(SiH4)と六フッ化タングステン(WF6) を用いて、
成長温度300 ℃で選択的にタングステン膜20を成長す
る。タングステン膜20は、シリコン層8、12、5、
10、13及び銅15の側壁部と、近接配線の上層タン
グステン膜16上や側壁に成長する。本実施例では、銅
15の側壁にタングステン膜20が成長されることによ
り、酸素雰囲気が銅15に到達しにくくなるため、後工
程で銅15が酸化するのを防ぐ効果がある。
Next, as shown in FIG. 7, silane (SiH4) and tungsten hexafluoride (WF6) were used by the CVD method,
A tungsten film 20 is selectively grown at a growth temperature of 300 ° C. The tungsten film 20 includes silicon layers 8, 12, 5,
It grows on the side wall portions of 10, 13 and copper 15 and on the upper tungsten film 16 of the adjacent wiring and on the side wall. In the present embodiment, the tungsten film 20 is grown on the side wall of the copper 15 to make it difficult for the oxygen atmosphere to reach the copper 15, which has an effect of preventing the copper 15 from being oxidized in the subsequent process.

【0060】なお、本実施例でもソース、ドレイン拡散
層はシリコン層のままで説明したが、第2実施例で示し
たシリサイド構造を用いてもよい。また、第3実施例で
示したように、銅15の下にバリアメタル層19を用い
ても、同様に製造できるのは、言うまでもない。第1〜
4実施例で、銅15上に形成する第2の導電膜16とし
て、タングステンを例に説明したが、モリブデンやチタ
ン、コバルト、クロムなどの金属や、チタンタングステ
ン、チタンナイトライドなどの金属化合物を用いても、
同様な効果が得られるのは言うまでもない。抵抗的に余
裕があるならば、タングステンシリサイドやモリブシリ
サイド、クロムシリサイドなどのシリサイド膜を用いる
こともできる。
Although the source / drain diffusion layers have been described as silicon layers in this embodiment, the silicide structure shown in the second embodiment may be used. Needless to say, as shown in the third embodiment, even if the barrier metal layer 19 is used under the copper 15, the same production can be performed. First to
In the fourth embodiment, tungsten is used as an example of the second conductive film 16 formed on the copper 15, but metals such as molybdenum, titanium, cobalt, and chromium, and metal compounds such as titanium tungsten and titanium nitride are used. Even if you use
It goes without saying that the same effect can be obtained. If there is a margin in resistance, a silicide film such as tungsten silicide, molybdenum silicide, or chromium silicide can be used.

【0061】また、第1〜4の実施例で、第1の導電膜
15として銅を用いたが、第2の導電膜よりもドライエ
ッチング速度が低く、かつ、ウェットエッチ速度が低い
ものであれば、銅合金など他の導電膜も用いることがで
きる。第2実施例で、サリサイド構造としてチタンを用
いた構造を説明したが、パラジウムやコバルト、クロ
ム、ニッケル、白金などを用いても同様な効果が得られ
るのは言うまでもない。
Although copper is used as the first conductive film 15 in the first to fourth embodiments, it may have a lower dry etching rate and a lower wet etching rate than the second conductive film. For example, another conductive film such as a copper alloy can also be used. Although the structure using titanium as the salicide structure has been described in the second embodiment, it goes without saying that the same effect can be obtained by using palladium, cobalt, chromium, nickel, platinum or the like.

【0062】第3実施例で、シリコン層へ銅の侵入を防
ぐバリアメタルとして、チタンタングステンを用いた
が、チタンナイトライドやタンタル、コバルトやカーボ
ン、臭化チタンなどのバリアメタルを用いても同様な効
果が得られる。第1、2、4実施例では、銅15のエッ
チングの後で、レジスト17を除去したが、銅15のエ
ッチング前にレジスト17を剥離し、上層の導電膜16
をマスクとして銅15をウェットエッチングしてもかま
わない。
In the third embodiment, titanium-tungsten is used as the barrier metal for preventing the invasion of copper into the silicon layer. However, the same applies when titanium nitride, tantalum, cobalt, carbon or titanium bromide is used as the barrier metal. Can be obtained. In the first, second, and fourth examples, the resist 17 was removed after the etching of the copper 15, but the resist 17 was peeled off before the etching of the copper 15, and the upper conductive film 16 was removed.
The copper 15 may be wet-etched using the as a mask.

【0063】第1〜4の実施例では、銅15のウェット
エッチング液として硝酸を用いたが、上層の導電膜16
がシリサイドなどの場合には、銅をエッチングできる他
の酸類や、アンモニア水と過酸化水素水の混合液なども
用いることができる。第1〜4の実施例として、CMO
S構造について説明したが、バイポーラ構造やBiCM
OS構造でも同様の効果が得られるのは言うまでもな
い。
In the first to fourth embodiments, nitric acid is used as the wet etching solution for the copper 15, but the upper conductive film 16 is used.
In the case of silicide or the like, other acids capable of etching copper, a mixed solution of ammonia water and hydrogen peroxide water, or the like can also be used. As the first to fourth examples, the CMO
The S structure was explained, but the bipolar structure and BiCM
Needless to say, the same effect can be obtained with the OS structure.

【0064】[0064]

【発明の効果】本発明では、近接配線層として、下層を
薄膜の銅とし、上層を金属や金属化合物または金属シリ
サイドなどの導電膜とした、2層構造をとった。下層の
銅はドライエッチングされにくいので、エッチングスト
ッパーとして使用できる。したがって、下地の拡散層や
多結晶シリコン層にダメージを与えずに、上層の導電膜
をドライエッチングすることができる。
According to the present invention, the adjacent wiring layer has a two-layer structure in which the lower layer is a thin film of copper and the upper layer is a conductive film of metal, metal compound, metal silicide or the like. Since the underlying copper is difficult to dry-etch, it can be used as an etching stopper. Therefore, the upper conductive film can be dry-etched without damaging the underlying diffusion layer or the polycrystalline silicon layer.

【0065】また、下層の薄膜の銅もウェットエッチン
グするため、下地の拡散層や多結晶シリコン層にダメー
ジを与えることがない。このことから、下地の拡散層や
多結晶シリコン層にダメージを与えずに、ドライエッチ
ング法を用いた、微細なパターンを形成することができ
る。また、拡散層および多結晶シリコン膜の表面に、金
属シリサイドを形成することで、銅が拡散層や多結晶シ
リコン層に侵入するのを緩和することができる。
Since the lower layer copper is also wet-etched, the underlying diffusion layer and the polycrystalline silicon layer are not damaged. Therefore, it is possible to form a fine pattern using the dry etching method without damaging the underlying diffusion layer or the polycrystalline silicon layer. Further, by forming metal silicide on the surfaces of the diffusion layer and the polycrystalline silicon film, it is possible to alleviate the invasion of copper into the diffusion layer and the polycrystalline silicon layer.

【0066】また、下層の銅の下に薄膜のバリアメタル
層を設けることで、銅が拡散層や多結晶シリコン層に侵
入するのを防ぐことができる。さらに、配線形成後に、
タングステン膜を選択的に形成して、銅のまわりを覆う
ことにより、銅が酸化されることを防ぐことができる。
Further, by providing a thin barrier metal layer below the lower copper layer, it is possible to prevent copper from entering the diffusion layer and the polycrystalline silicon layer. Furthermore, after wiring formation,
By selectively forming the tungsten film and covering the area around the copper, it is possible to prevent the copper from being oxidized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による、近接配線の原理図である。FIG. 1 is a diagram showing the principle of proximity wiring according to the present invention.

【図2】本発明による、実施例として用いた、6トラン
ジスタ型完全CMOS型スタティックRAMのセル部の
回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram of a cell portion of a 6-transistor type complete CMOS static RAM used as an example according to the present invention.

【図3】本発明による、第1実施例の工程断面図であ
る。
FIG. 3 is a process sectional view of a first embodiment according to the present invention.

【図4】本発明による、第1実施例の工程断面図であ
る。
FIG. 4 is a process sectional view of the first embodiment according to the present invention.

【図5】本発明による、第2実施例の工程断面図であ
る。
FIG. 5 is a process sectional view of a second embodiment according to the present invention.

【図6】本発明による、第3実施例を示す図である。FIG. 6 shows a third embodiment according to the present invention.

【図7】本発明による、第4実施例を示す図である。FIG. 7 shows a fourth embodiment according to the present invention.

【図8】従来方法による、近接配線方法を説明する、リ
ングオシレータのセル部の回路図である。
FIG. 8 is a circuit diagram of a cell portion of a ring oscillator for explaining a proximity wiring method according to a conventional method.

【図9】従来方法による、近接配線方法を説明する、リ
ングオシレータのセル部の平面図である。
FIG. 9 is a plan view of a cell portion of a ring oscillator for explaining a proximity wiring method according to a conventional method.

【図10】第1の従来例による、製造方法の問題点を説
明する、工程断面図である。
FIG. 10 is a process sectional view for explaining a problem in the manufacturing method according to the first conventional example.

【図11】第2の従来例による、製造方法の問題点を説
明する、工程断面図である。
FIG. 11 is a process sectional view for explaining a problem of the manufacturing method according to the second conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,101 P型半導体基板 2,102 N型ウェル 3,103 フィールド酸化膜 4,104 ゲート酸化膜 5,105 ゲート電極 6,106 酸化膜サイドウォール 7,107 低濃度N型拡散層領域 8,108 高濃度N型拡散層領域 9,109 ゲート酸化膜 10,110 ゲート電極 11,111 酸化膜サイドウォール 12,112 高濃度P型拡散層領域 13,113 多結晶シリコン 14,114 酸化膜サイドウォール 15 第1の導電膜 16 第2の導電膜 17,117 レジスト 18 金属シリサイド膜 19 バリアメタル層 20 タングステン膜 91 アルミニウム電源ライン 92 アルミニウムアースライン 93 アルミニウム配線 94 共通ゲート電極 95 近接配線層 96 コンタクト部 115 タングステン膜 116 アモルファスシリコン膜 118 タングステンシリサイド膜 119 チタン膜 120 チタンシリサイド膜 121 チタンナイトライド膜 1,101 P-type semiconductor substrate 2,102 N-type well 3,103 Field oxide film 4,104 Gate oxide film 5,105 Gate electrode 6,106 Oxide film sidewall 7,107 Low-concentration N-type diffusion layer region 8,108 High concentration N type diffusion layer region 9,109 Gate oxide film 10,110 Gate electrode 11,111 Oxide film side wall 12,112 High concentration P type diffusion layer region 13,113 Polycrystalline silicon 14,114 Oxide film side wall 15th Conductive film 16 1 Second conductive film 17, 117 Resist 18 Metal silicide film 19 Barrier metal layer 20 Tungsten film 91 Aluminum power supply line 92 Aluminum ground line 93 Aluminum wiring 94 Common gate electrode 95 Proximity wiring layer 96 Contact portion 115 Tungsten film 116 Amol Fas silicon film 118 Tungsten silicide film 119 Titanium film 120 Titanium silicide film 121 Titanium nitride film

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板(1) 上に、絶縁膜(3) で囲ま
れた素子領域を形成する工程と、 拡散層領域(7,8,12)、またはゲート電極(5,10)を含む、
前記素子領域および前記絶縁膜(3) 上に、ドライエッチ
ング速度は第1の導電膜よりも第2の導電膜の方が大き
く、ウェットエッチング速度は第2の導電膜よりも第1
の導電膜の方が大きくなるような、第1の導電膜(15)と
第2の導電膜(16)の積層構造を形成する工程と、 前記第2の導電膜(16)をドライエッチング法によって選
択的にエッチングし、前記第1の導電膜(15)の表面を表
出させる工程と、 前記第1の導電膜(15)をウェットエッチング法によって
エッチングすることにより、前記拡散層(7,8,12)、およ
び前記ゲート電極(5,10)間の配線を形成する工程とを具
備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A step of forming an element region surrounded by an insulating film (3) on a semiconductor substrate (1), and a diffusion layer region (7,8,12) or a gate electrode (5,10). Including,
A dry etching rate of the second conductive film is higher than that of the first conductive film and a wet etching rate is higher than that of the second conductive film on the element region and the insulating film (3).
Forming a laminated structure of the first conductive film (15) and the second conductive film (16) so that the second conductive film (16) is larger than the second conductive film (16). By selectively etching the first conductive film (15) to expose the surface of the first conductive film (15), and by etching the first conductive film (15) by a wet etching method, the diffusion layer (7, 8, 12) and a step of forming wiring between the gate electrodes (5, 10).
【請求項2】 半導体基板(1) 上に、絶縁膜(3) で囲ま
れた素子領域を形成する工程と、 前記素子領域内の拡散層領域(7,8,12)、またはゲート電
極(5,10)の表面に、金属シリサイドを形成する工程と、 前記拡散層領域(7,8,12)、または前記複数のゲート電極
(5,10)を含む、前記素子領域および前記絶縁膜(3) 上
に、ドライエッチング速度は第1の導電膜よりも第2の
導電膜の方が大きく、ウェットエッチング速度は第2の
導電膜よりも第1の導電膜の方が大きくなるような、第
1の導電膜(15)と第2の導電膜(16)の積層構造を形成す
る工程と、 前記第2の導電膜(16)をドライエッチング法によって選
択的にエッチングし、前記第1の導電膜(15)の表面を表
出させる工程と、 前記第1の導電膜(15)をウェットエッチング法によって
エッチングすることにより、前記拡散層(7,8,12)、およ
び前記ゲート電極(5,10)間の配線を形成する工程とを具
備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. A step of forming an element region surrounded by an insulating film (3) on a semiconductor substrate (1), a diffusion layer region (7, 8, 12) in the element region, or a gate electrode ( 5,10) forming a metal silicide on the surface of the diffusion layer region (7,8,12) or the plurality of gate electrodes
The dry etching rate of the second conductive film is higher than that of the first conductive film on the element region and the insulating film (3) including (5, 10), and the wet etching rate is higher than that of the second conductive film. A step of forming a laminated structure of the first conductive film (15) and the second conductive film (16) such that the first conductive film is larger than the film, and the second conductive film (16) ) Is selectively etched by a dry etching method to expose the surface of the first conductive film (15), and the first conductive film (15) is etched by a wet etching method. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of forming a diffusion layer (7, 8, 12) and a wiring between the gate electrodes (5, 10).
【請求項3】 前記拡散層領域(7,8,12)、または前記ゲ
ート電極(5,10)を含む、前記素子領域および前記絶縁膜
(3) 上に、金属または金属化合物と、ドライエッチング
速度は第1の導電膜よりも第2の導電膜の方が大きく、
ウェットエッチング速度は第2の導電膜よりも第1の導
電膜の方が大きくなるような、第1の導電膜(15)と、第
2の導電膜(16)を順次形成する工程と、 前記第2の導電膜(16)をドライエッチング法によって選
択的にエッチングし、前記第1の導電膜(15)の表面を表
出させる工程と、 前記第1の導電膜(15)をウェットエッチング法によって
エッチングし、選択的に前記金属または金属化合物の表
面を表出させる工程と、 前記金属または金属化合物を選択的にエッチング除去す
ることにより、前記拡散層(7,8,12)、および前記ゲート
電極(5,10)間の配線を形成する工程とを具備することを
特徴とする、請求項1または2記載の半導体装置の製造
方法。
3. The device region and the insulating film including the diffusion layer region (7, 8, 12) or the gate electrode (5, 10)
(3) The metal or metal compound and the dry etching rate of the second conductive film are higher than those of the first conductive film.
A step of sequentially forming a first conductive film (15) and a second conductive film (16) so that the wet etching rate of the first conductive film is higher than that of the second conductive film; A step of selectively etching the second conductive film (16) by a dry etching method to expose the surface of the first conductive film (15); and a wet etching method for the first conductive film (15). Etching, selectively exposing the surface of the metal or metal compound, by selectively etching away the metal or metal compound, the diffusion layer (7,8,12), and the gate 3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising the step of forming a wiring between the electrodes (5, 10).
【請求項4】 前記拡散層(7,8,12)、および前記ゲート
電極(5,10)間の配線を形成する工程と、 前記配線と前記拡散層(7,8,12) 、および前記ゲート電
極(5,10)の表面に選択的にタングステン膜を形成する工
程とを具備することを特徴とする請求項1〜3記載の半
導体装置の製造方法。
4. A step of forming wiring between the diffusion layers (7,8,12) and the gate electrodes (5,10), the wiring and the diffusion layers (7,8,12), and 4. A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising the step of selectively forming a tungsten film on the surface of the gate electrode (5, 10).
【請求項5】 前記第1の導電膜(15)として銅を用い、
前記第2の導電膜(16)として銅以外の金属を用いること
を特徴とする請求項1〜4記載の半導体装置の製造方
法。
5. Copper is used as the first conductive film (15),
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a metal other than copper is used as the second conductive film (16).
JP5316444A 1993-12-16 1993-12-16 Manufacture of wiring in close proximity Withdrawn JPH07169837A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5316444A JPH07169837A (en) 1993-12-16 1993-12-16 Manufacture of wiring in close proximity

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5316444A JPH07169837A (en) 1993-12-16 1993-12-16 Manufacture of wiring in close proximity

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07169837A true JPH07169837A (en) 1995-07-04

Family

ID=18077159

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5316444A Withdrawn JPH07169837A (en) 1993-12-16 1993-12-16 Manufacture of wiring in close proximity

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07169837A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7547627B2 (en) 2004-11-29 2009-06-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7547627B2 (en) 2004-11-29 2009-06-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor device
US8124544B2 (en) 2004-11-29 2012-02-28 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR0140464B1 (en) Method of manufacture in semiconductor device
US6190976B1 (en) Fabrication method of semiconductor device using selective epitaxial growth
US6429124B1 (en) Local interconnect structures for integrated circuits and methods for making the same
US5661052A (en) Method of fabricating semiconductor device having low-resistance gate electrode and diffusion layers
JPH07142726A (en) Manufacture of field effect transistor
US5266156A (en) Methods of forming a local interconnect and a high resistor polysilicon load by reacting cobalt with polysilicon
JP2874626B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH10223770A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
US7101791B2 (en) Method for forming conductive line of semiconductor device
US6828206B2 (en) Semiconductor device and method for fabricating the same
JP2738371B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH07245293A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JPH07169837A (en) Manufacture of wiring in close proximity
JPH0521458A (en) Semiconductor device and its manufacture
US20040150048A1 (en) Semiconductor device and method of fabricating the same
JPH07231091A (en) Manufacture of semiconductor device
JP2513312B2 (en) Method for manufacturing MOS transistor
JP2009094439A (en) Semiconductor device and method of manufacturing same
JP2000332220A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JP2003077859A (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
KR0171315B1 (en) Silicide forming method of semiconductor device
JPH07161940A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH1098012A (en) Manufacture of semiconductor device
JP2002217193A (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH08293597A (en) Manufacture of semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20010306