JPH07201993A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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- JPH07201993A JPH07201993A JP35371293A JP35371293A JPH07201993A JP H07201993 A JPH07201993 A JP H07201993A JP 35371293 A JP35371293 A JP 35371293A JP 35371293 A JP35371293 A JP 35371293A JP H07201993 A JPH07201993 A JP H07201993A
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- insulating film
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- semiconductor device
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 コンタクト孔部において発塵を防止できる半
導体装置およびその製造方法を提供する。 【構成】 半導体基板１上に形成された絶縁膜４にコン
タクト孔５を形成し、さらにスパッタエッチングを施し
コンタクト孔５開口部の角にテーパ形状１２を形成し、
コリメーションスパッタ法によって全面にＴｉ膜６およ
びＴｉＮ膜７を形成し、その後全面にブランケットＣＶ
Ｄ法によりＷ膜１０を形成する。 【効果】 コンタクト孔開口部においてＴｉＮ膜が薄膜
化するのを防止でき、ＴｉＮ膜の剥離を防止できる。
導体装置およびその製造方法を提供する。 【構成】 半導体基板１上に形成された絶縁膜４にコン
タクト孔５を形成し、さらにスパッタエッチングを施し
コンタクト孔５開口部の角にテーパ形状１２を形成し、
コリメーションスパッタ法によって全面にＴｉ膜６およ
びＴｉＮ膜７を形成し、その後全面にブランケットＣＶ
Ｄ法によりＷ膜１０を形成する。 【効果】 コンタクト孔開口部においてＴｉＮ膜が薄膜
化するのを防止でき、ＴｉＮ膜の剥離を防止できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は半導体装置に関し、特
にコンタクト孔の構造およびその製造方法に関するもの
である。
にコンタクト孔の構造およびその製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化、微細化に
伴い、種々の工程において開発、改良がなされてきてい
る。配線技術についても配線材料、配線方法とともにコ
ンタクト孔部の更なる開発、改良が求められている。
伴い、種々の工程において開発、改良がなされてきてい
る。配線技術についても配線材料、配線方法とともにコ
ンタクト孔部の更なる開発、改良が求められている。
【０００３】図５（ａ）〜（ｆ）は従来の半導体装置の
コンタクト孔部の製造方法を示す工程断面図である。図
５（ａ）〜（ｆ）に従って順次説明を行う。まず図５
（ａ）に示すように、半導体基板１上にＬＯＣＯＳ法に
より素子分離用酸化膜２を形成した後、イオン注入法お
よび熱拡散により不純物拡散層３を形成する。次に図５
（ｂ）に示すように、ＣＶＤ法等により層間絶縁膜４と
してシリコン酸化膜を形成した後、写真製版及びエッチ
ング法により層間絶縁膜４中にコンタクト孔５を形成す
る。
コンタクト孔部の製造方法を示す工程断面図である。図
５（ａ）〜（ｆ）に従って順次説明を行う。まず図５
（ａ）に示すように、半導体基板１上にＬＯＣＯＳ法に
より素子分離用酸化膜２を形成した後、イオン注入法お
よび熱拡散により不純物拡散層３を形成する。次に図５
（ｂ）に示すように、ＣＶＤ法等により層間絶縁膜４と
してシリコン酸化膜を形成した後、写真製版及びエッチ
ング法により層間絶縁膜４中にコンタクト孔５を形成す
る。
【０００４】次に図５（ｃ）に示すように、コリメーシ
ョンスパッタ法により金属膜としてのＴｉ膜６を２００
オングストローム程度堆積し、さらに金属窒化膜として
ＴｉＮ膜７を１０００オングストローム程度堆積する。
ョンスパッタ法により金属膜としてのＴｉ膜６を２００
オングストローム程度堆積し、さらに金属窒化膜として
ＴｉＮ膜７を１０００オングストローム程度堆積する。
【０００５】次に図５（ｄ）に示すように、窒化性雰囲
気中にて８００℃で３０秒間程度熱処理を施す。この
時、コンタクト孔５底部に堆積しているＴｉ膜６は半導
体基板１であるシリコンと反応し硅化チタン膜８とな
り、層間絶縁膜４であるシリコン酸化膜上に堆積してい
るＴｉ膜６は窒化されてＴｉＮ膜となるためＴｉＮ膜７
と一体化して金属窒化膜としてのＴｉＮ膜９の一層構造
となる。
気中にて８００℃で３０秒間程度熱処理を施す。この
時、コンタクト孔５底部に堆積しているＴｉ膜６は半導
体基板１であるシリコンと反応し硅化チタン膜８とな
り、層間絶縁膜４であるシリコン酸化膜上に堆積してい
るＴｉ膜６は窒化されてＴｉＮ膜となるためＴｉＮ膜７
と一体化して金属窒化膜としてのＴｉＮ膜９の一層構造
となる。
【０００６】次に図５（ｅ）に示すように、ブランケッ
トＣＶＤ法を用いて金属膜としてのＷ膜１０を約６００
０オングストローム程度堆積する。このときＴｉＮ膜９
はＷ膜１０との密着性を強める役割を果たしている。
トＣＶＤ法を用いて金属膜としてのＷ膜１０を約６００
０オングストローム程度堆積する。このときＴｉＮ膜９
はＷ膜１０との密着性を強める役割を果たしている。
【０００７】最後に図５（ｆ）に示すように、Ｗ膜１０
を全面エッチバックすることによってコンタクト孔５内
にＷ膜１０を埋め込みＷプラグ１１を形成する。
を全面エッチバックすることによってコンタクト孔５内
にＷ膜１０を埋め込みＷプラグ１１を形成する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置のコ
ンタクト孔部の製造方法は以上のようであり、Ｔｉ膜６
およびＴｉＮ膜７はコリメーションスパッタ法で形成さ
れている。図６は図５の工程断面図のコンタクト孔部の
拡大図であり、コンタクト孔の断面はほぼ左右対称に形
成されることによりコンタクト孔の左側断面図を示した
ものである。図において図６（ａ）（ｂ）（ｃ）は各々
図５（ｂ）（ｃ）（ｄ）に対応するものである。
ンタクト孔部の製造方法は以上のようであり、Ｔｉ膜６
およびＴｉＮ膜７はコリメーションスパッタ法で形成さ
れている。図６は図５の工程断面図のコンタクト孔部の
拡大図であり、コンタクト孔の断面はほぼ左右対称に形
成されることによりコンタクト孔の左側断面図を示した
ものである。図において図６（ａ）（ｂ）（ｃ）は各々
図５（ｂ）（ｃ）（ｄ）に対応するものである。
【０００９】一般にスパッタ法ではターゲット粒子が飛
来する見込み角θは図７で示すように層間絶縁膜４上面
での見込み角θ1がコンタクト孔５側壁での見込み角θ2
に比べて大きい。従ってコンタクト孔５側壁に比べて層
間絶縁膜４上面の方が膜形成速度は速くなる。つまり、
コンタクト孔５側壁部より層間絶縁膜４上面部の膜厚が
厚く形成され、図６（ｂ）で示すように、コンタクト孔
５開口部においてＴｉ膜６、ＴｉＮ膜７は「ひさし」６
ａ、７ａ状に成長してしまう。
来する見込み角θは図７で示すように層間絶縁膜４上面
での見込み角θ1がコンタクト孔５側壁での見込み角θ2
に比べて大きい。従ってコンタクト孔５側壁に比べて層
間絶縁膜４上面の方が膜形成速度は速くなる。つまり、
コンタクト孔５側壁部より層間絶縁膜４上面部の膜厚が
厚く形成され、図６（ｂ）で示すように、コンタクト孔
５開口部においてＴｉ膜６、ＴｉＮ膜７は「ひさし」６
ａ、７ａ状に成長してしまう。
【００１０】さらにコリメーションスパッタ法ではター
ゲット粒子は半導体基板１に対してほぼ垂直に飛来する
ので図６（ｂ）で示した「ひさし」６ａ、７ａ直下の部
分ではターゲット粒子が到達しにくくなりＴｉ膜６、Ｔ
ｉＮ膜７は極端に薄く形成されてしまう。
ゲット粒子は半導体基板１に対してほぼ垂直に飛来する
ので図６（ｂ）で示した「ひさし」６ａ、７ａ直下の部
分ではターゲット粒子が到達しにくくなりＴｉ膜６、Ｔ
ｉＮ膜７は極端に薄く形成されてしまう。
【００１１】図８はシミュレーションによって求めたコ
ンタクト孔開口部のＴｉＮ膜の形状であり、図６（ｃ）
に対応するものである。さらに図９は実際にコリメーシ
ョンスパッタ法を用いてＴｉＮ膜を形成したときのコン
タクト孔部の断面ＳＥＭ写真である。
ンタクト孔開口部のＴｉＮ膜の形状であり、図６（ｃ）
に対応するものである。さらに図９は実際にコリメーシ
ョンスパッタ法を用いてＴｉＮ膜を形成したときのコン
タクト孔部の断面ＳＥＭ写真である。
【００１２】この後、図５（ｅ）で示すようにブランケ
ットＣＶＤ法によってＷ膜１０を形成するのであるが、
このとき材料ガスとしてＷＦ6、Ｈ2、ＳｉＨ4等が使用
される。図１０（ａ）で示すように、ＷＦ6やＷＦ6がＨ
2によって還元されることによって生じるＨＦがＴｉＮ
膜９をアタックする。このとき図１０（ｂ）で示すよう
にＴｉＮ膜９厚が薄い部分ではＷＦ6やＨＦのアタック
を防止することができずＴｉＮ膜９の剥離を引き起こし
てしまい、その剥がれたＴｉＮ膜９の両面にＷ膜１０が
形成されることになる。
ットＣＶＤ法によってＷ膜１０を形成するのであるが、
このとき材料ガスとしてＷＦ6、Ｈ2、ＳｉＨ4等が使用
される。図１０（ａ）で示すように、ＷＦ6やＷＦ6がＨ
2によって還元されることによって生じるＨＦがＴｉＮ
膜９をアタックする。このとき図１０（ｂ）で示すよう
にＴｉＮ膜９厚が薄い部分ではＷＦ6やＨＦのアタック
を防止することができずＴｉＮ膜９の剥離を引き起こし
てしまい、その剥がれたＴｉＮ膜９の両面にＷ膜１０が
形成されることになる。
【００１３】このような膜の剥がれを生じるとこの剥離
した膜が発塵源となって歩留まりの大幅な低下を招くと
いう問題点があった。
した膜が発塵源となって歩留まりの大幅な低下を招くと
いう問題点があった。
【００１４】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、コンタクト孔開口部におけるＴ
ｉＮ膜の形状を良好なものとし、ブランケットＣＶＤ法
でＷ膜を形成する際にＴｉＮ膜の剥離が生じないような
コンタクト孔部の構造および製造方法を得ることを目的
としている。
ためになされたもので、コンタクト孔開口部におけるＴ
ｉＮ膜の形状を良好なものとし、ブランケットＣＶＤ法
でＷ膜を形成する際にＴｉＮ膜の剥離が生じないような
コンタクト孔部の構造および製造方法を得ることを目的
としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体装
置は、コンタクト孔が、絶縁膜の下部における径より絶
縁膜上面につながる部分の径が大きいものである。
置は、コンタクト孔が、絶縁膜の下部における径より絶
縁膜上面につながる部分の径が大きいものである。
【００１６】また、この発明に係る半導体装置は、導電
層との接続のためのコンタクト孔が、絶縁膜の下部にお
ける径より絶縁膜上面につながる部分の径が大きいもの
である。
層との接続のためのコンタクト孔が、絶縁膜の下部にお
ける径より絶縁膜上面につながる部分の径が大きいもの
である。
【００１７】さらに、この発明に係る半導体装置の製造
方法は、絶縁膜をエッチングしてコンタクト孔を形成し
た後、コンタクト孔上部の径をその下部の径より大きく
する工程を備えたものである。
方法は、絶縁膜をエッチングしてコンタクト孔を形成し
た後、コンタクト孔上部の径をその下部の径より大きく
する工程を備えたものである。
【００１８】また、この発明に係る半導体装置は、半導
体基板上の絶縁膜に形成されたコンタクト孔内に金属窒
化膜を形成した後、さらにコンタクト孔内を金属膜で埋
め込むものであって、コンタクト孔の開口部の角が面取
りされテーパ状に形成されているものである。
体基板上の絶縁膜に形成されたコンタクト孔内に金属窒
化膜を形成した後、さらにコンタクト孔内を金属膜で埋
め込むものであって、コンタクト孔の開口部の角が面取
りされテーパ状に形成されているものである。
【００１９】また、この発明に係る半導体装置の製造方
法は、絶縁膜をエッチングしてコンタクト孔を形成した
後、スパッタエッチング法によりさらに全面をエッチン
グしコンタクト孔開口部の角をテーパ状に形成する工程
を備えたものである。
法は、絶縁膜をエッチングしてコンタクト孔を形成した
後、スパッタエッチング法によりさらに全面をエッチン
グしコンタクト孔開口部の角をテーパ状に形成する工程
を備えたものである。
【００２０】さらに、この発明に係る半導体装置の製造
方法は、絶縁膜をエッチングしてコンタクト孔を形成し
た後、ドライエッチング法によりさらに全面をエッチン
グしコンタクト孔開口部の角をテーパ状に形成する工程
を備えたものである。
方法は、絶縁膜をエッチングしてコンタクト孔を形成し
た後、ドライエッチング法によりさらに全面をエッチン
グしコンタクト孔開口部の角をテーパ状に形成する工程
を備えたものである。
【００２１】さらに、この発明に係る半導体装置の製造
方法は、絶縁膜にまずウェットエッチングを施し続いて
ドライエッチングを施すことにより開口部にテーパ形状
を有するコンタクト孔を形成する工程を備えたものであ
る。
方法は、絶縁膜にまずウェットエッチングを施し続いて
ドライエッチングを施すことにより開口部にテーパ形状
を有するコンタクト孔を形成する工程を備えたものであ
る。
【００２２】
【作用】この発明における半導体装置は、コンタクト孔
の上部の径を下部の径より大きく形成するようにしたの
で、コンタクト孔を含む絶縁膜の全面に金属膜を形成し
た場合、コンタクト孔上部で金属膜がくびれることなく
信頼性の高いプラグが得られる。また、絶縁膜下の導電
層との確実な接続が得られる。
の上部の径を下部の径より大きく形成するようにしたの
で、コンタクト孔を含む絶縁膜の全面に金属膜を形成し
た場合、コンタクト孔上部で金属膜がくびれることなく
信頼性の高いプラグが得られる。また、絶縁膜下の導電
層との確実な接続が得られる。
【００２３】さらに、この発明における半導体装置の製
造方法は、絶縁膜をエッチングしてコンタクト孔を形成
した後、コンタクト孔上部の径をその下部の径より大き
く形成するようにしたので、第１の金属膜を形成する際
にコンタクト孔開口部において第１の金属膜が極端な薄
膜となることはなく、その後第２の金属膜を形成しても
第１の金属膜の剥離を引き起こすことがない。
造方法は、絶縁膜をエッチングしてコンタクト孔を形成
した後、コンタクト孔上部の径をその下部の径より大き
く形成するようにしたので、第１の金属膜を形成する際
にコンタクト孔開口部において第１の金属膜が極端な薄
膜となることはなく、その後第２の金属膜を形成しても
第１の金属膜の剥離を引き起こすことがない。
【００２４】また、この発明における半導体装置は、コ
ンタクト孔開口部の角をテーパ状に形成し面取りするよ
うにしたので、コリメーションスパッタ法で金属窒化膜
を形成する際にコンタクト孔開口部において金属窒化膜
が極端な薄膜となることはなく、その後ブランケットＣ
ＶＤ法で金属膜を形成しても金属窒化膜の剥離を引き起
こすことがない。
ンタクト孔開口部の角をテーパ状に形成し面取りするよ
うにしたので、コリメーションスパッタ法で金属窒化膜
を形成する際にコンタクト孔開口部において金属窒化膜
が極端な薄膜となることはなく、その後ブランケットＣ
ＶＤ法で金属膜を形成しても金属窒化膜の剥離を引き起
こすことがない。
【００２５】また、この発明における半導体装置の製造
方法は、絶縁膜をエッチングしてコンタクト孔を形成し
た後、スパッタエッチング法によりさらに全面をエッチ
ングし、コンタクト孔開口部の角をテーパ状に形成する
ようにしたので、コリメーションスパッタ法で金属窒化
膜を形成する際にコンタクト孔開口部において金属窒化
膜が極端な薄膜となることはなく、その後ブランケット
ＣＶＤ法で金属膜を形成しても金属窒化膜の剥離を引き
起こすことがない。
方法は、絶縁膜をエッチングしてコンタクト孔を形成し
た後、スパッタエッチング法によりさらに全面をエッチ
ングし、コンタクト孔開口部の角をテーパ状に形成する
ようにしたので、コリメーションスパッタ法で金属窒化
膜を形成する際にコンタクト孔開口部において金属窒化
膜が極端な薄膜となることはなく、その後ブランケット
ＣＶＤ法で金属膜を形成しても金属窒化膜の剥離を引き
起こすことがない。
【００２６】また、この発明における半導体装置の製造
方法は絶縁膜をエッチングしてコンタクト孔を形成した
後、ドライエッチング法によりさらに全面をエッチング
しコンタクト孔開口部の角をテーパ状に形成するように
したので、コリメーションスパッタ法で金属窒化膜を形
成する際にコンタクト孔開口部において金属窒化膜が極
端な薄膜となることはなく、その後ブランケットＣＶＤ
法で金属膜を形成しても金属窒化膜の剥離を引き起こす
ことがない。
方法は絶縁膜をエッチングしてコンタクト孔を形成した
後、ドライエッチング法によりさらに全面をエッチング
しコンタクト孔開口部の角をテーパ状に形成するように
したので、コリメーションスパッタ法で金属窒化膜を形
成する際にコンタクト孔開口部において金属窒化膜が極
端な薄膜となることはなく、その後ブランケットＣＶＤ
法で金属膜を形成しても金属窒化膜の剥離を引き起こす
ことがない。
【００２７】さらに、この発明における半導体装置の製
造方法は絶縁膜にまずウェットエッチングを施し続いて
ドライエッチングを施すことにより開口部にテーパ形状
を有するコンタクト孔を形成するようにしたので、コリ
メーションスパッタ法で金属窒化膜を形成する際にコン
タクト孔開口部において金属窒化膜が極端な薄膜となる
ことはなく、その後ブランケットＣＶＤ法で金属膜を形
成しても金属窒化膜の剥離を引き起こすことがない。
造方法は絶縁膜にまずウェットエッチングを施し続いて
ドライエッチングを施すことにより開口部にテーパ形状
を有するコンタクト孔を形成するようにしたので、コリ
メーションスパッタ法で金属窒化膜を形成する際にコン
タクト孔開口部において金属窒化膜が極端な薄膜となる
ことはなく、その後ブランケットＣＶＤ法で金属膜を形
成しても金属窒化膜の剥離を引き起こすことがない。
【００２８】
実施例１．以下、この発明の実施例を図を用いて説明す
る。図１はこの発明の一実施例の半導体装置のコンタク
ト孔部の製造方法を示す工程断面図である。図１（ａ）
〜（ｇ）に従って順次説明を行う。
る。図１はこの発明の一実施例の半導体装置のコンタク
ト孔部の製造方法を示す工程断面図である。図１（ａ）
〜（ｇ）に従って順次説明を行う。
【００２９】まず図１（ａ）に示すように、図５（ａ）
と同様に半導体基板１上にＬＯＣＯＳ法により素子分離
用酸化膜２を形成した後、イオン注入法および熱拡散に
より不純物拡散層３を形成する。次に図１（ｂ）に示す
ように、図５（ｂ）と同様にＣＶＤ法等により層間絶縁
膜４としてシリコン酸化膜を形成した後、写真製版及び
エッチング法により層間絶縁膜４中にコンタクト孔５を
形成する。
と同様に半導体基板１上にＬＯＣＯＳ法により素子分離
用酸化膜２を形成した後、イオン注入法および熱拡散に
より不純物拡散層３を形成する。次に図１（ｂ）に示す
ように、図５（ｂ）と同様にＣＶＤ法等により層間絶縁
膜４としてシリコン酸化膜を形成した後、写真製版及び
エッチング法により層間絶縁膜４中にコンタクト孔５を
形成する。
【００３０】次に図１（ｃ）に示すように、スパッタエ
ッチング法によりさらに全面をエッチバック処理する。
例えばＡｒ１．５ｍＴｏｒｒ雰囲気で４５０Ｗのスパッ
タパワーをかけ７０秒間エッチングを行うと、酸化膜は
約１５０オングストローム程度エッチングされる。ここ
でスパッタエッチング法とは加速したＡｒイオンを半導
体基板１表面に衝突させてエッチングを行う処理方法で
ある。このためコンタクト孔５側壁ではその上端面（開
口部）から底部に近づくに従ってＡｒイオンが飛来する
見込み角θ2は徐々に小さくなる。その結果エッチング
量も徐々に減少してゆきコンタクト孔５開口部にテーパ
形状１２が形成されコンタクト孔５開口部の角を面取り
できる。このときのコンタクト孔５開口部の拡大断面図
を図２（ａ）に示す。図２は図６と同様にコンタクト孔
５断面の左側部のみを示したものである。なお、図１
（ｃ）では、そのコンタクト孔５開口部の角を、いわゆ
るＣの面取りをした形に図示しているが、いわゆるＲの
面取りの形状に形成するようにしてもよい。以下の実施
例においても同様である。
ッチング法によりさらに全面をエッチバック処理する。
例えばＡｒ１．５ｍＴｏｒｒ雰囲気で４５０Ｗのスパッ
タパワーをかけ７０秒間エッチングを行うと、酸化膜は
約１５０オングストローム程度エッチングされる。ここ
でスパッタエッチング法とは加速したＡｒイオンを半導
体基板１表面に衝突させてエッチングを行う処理方法で
ある。このためコンタクト孔５側壁ではその上端面（開
口部）から底部に近づくに従ってＡｒイオンが飛来する
見込み角θ2は徐々に小さくなる。その結果エッチング
量も徐々に減少してゆきコンタクト孔５開口部にテーパ
形状１２が形成されコンタクト孔５開口部の角を面取り
できる。このときのコンタクト孔５開口部の拡大断面図
を図２（ａ）に示す。図２は図６と同様にコンタクト孔
５断面の左側部のみを示したものである。なお、図１
（ｃ）では、そのコンタクト孔５開口部の角を、いわゆ
るＣの面取りをした形に図示しているが、いわゆるＲの
面取りの形状に形成するようにしてもよい。以下の実施
例においても同様である。
【００３１】次に、図１（ｄ）に示すように、図５
（ｃ）と同様にコリメーションスパッタ法によりＴｉ膜
６を２００オングストローム程度、さらにＴｉＮ膜７を
１０００オングストローム程度堆積する。このときコン
タクト孔５開口部は面取りされてテーパ形状１２となっ
ているためにＴｉ膜６、ＴｉＮ膜７がコンタクト孔５開
口部において「ひさし」６ａ、７ａ状に成長することは
ない。従って「ひさし」６ａ、７ａ直下においてＴｉ膜
６、ＴｉＮ膜７が極端に薄く形成されてしまうこともな
い。このときのコンタクト孔５開口部の拡大断面図を図
２（ｂ）に示す。
（ｃ）と同様にコリメーションスパッタ法によりＴｉ膜
６を２００オングストローム程度、さらにＴｉＮ膜７を
１０００オングストローム程度堆積する。このときコン
タクト孔５開口部は面取りされてテーパ形状１２となっ
ているためにＴｉ膜６、ＴｉＮ膜７がコンタクト孔５開
口部において「ひさし」６ａ、７ａ状に成長することは
ない。従って「ひさし」６ａ、７ａ直下においてＴｉ膜
６、ＴｉＮ膜７が極端に薄く形成されてしまうこともな
い。このときのコンタクト孔５開口部の拡大断面図を図
２（ｂ）に示す。
【００３２】図３はコンタクト孔開口部を面取りしテー
パ形状を形成したときのＴｉＮ膜の形成状況をシミュレ
ーションしたものである。
パ形状を形成したときのＴｉＮ膜の形成状況をシミュレ
ーションしたものである。
【００３３】次に、図１（ｅ）に示すように、図５
（ｄ）と同様に窒化性雰囲気中で８００℃、３０秒間程
度熱処理を施す。このとき層間絶縁膜４であるシリコン
酸化膜上のＴｉ膜６は窒化されてＴｉＮ膜となり、Ｔｉ
Ｎ膜７と一体化して一層構造の第１の金属膜としてのＴ
ｉＮ膜９が形成される。このときのコンタクト孔５開口
部の拡大断面図を図２（ｃ）に示す。一方、コンタクト
孔５底部の半導体基板１上のＴｉ膜６は下地のシリコン
と反応して硅化チタン膜８を形成する。
（ｄ）と同様に窒化性雰囲気中で８００℃、３０秒間程
度熱処理を施す。このとき層間絶縁膜４であるシリコン
酸化膜上のＴｉ膜６は窒化されてＴｉＮ膜となり、Ｔｉ
Ｎ膜７と一体化して一層構造の第１の金属膜としてのＴ
ｉＮ膜９が形成される。このときのコンタクト孔５開口
部の拡大断面図を図２（ｃ）に示す。一方、コンタクト
孔５底部の半導体基板１上のＴｉ膜６は下地のシリコン
と反応して硅化チタン膜８を形成する。
【００３４】次に図１（ｆ）に示すように、図５（ｅ）
と同様にブランケットＣＶＤ法により第２の金属膜とし
てのＷ膜１０を形成する。図４はＷ膜形成後のコンタク
ト孔の断面ＳＥＭ写真である。図４からも判るように、
このときコンタクト孔５開口部においてＴｉＮ膜９が極
端に薄く形成されている部分はないのでＷＦ6やＨＦに
よってＴｉＮ膜９が剥離することはない。
と同様にブランケットＣＶＤ法により第２の金属膜とし
てのＷ膜１０を形成する。図４はＷ膜形成後のコンタク
ト孔の断面ＳＥＭ写真である。図４からも判るように、
このときコンタクト孔５開口部においてＴｉＮ膜９が極
端に薄く形成されている部分はないのでＷＦ6やＨＦに
よってＴｉＮ膜９が剥離することはない。
【００３５】最後に図１（ｇ）に示すように、図５
（ｆ）と同様に全面エッチバック処理を施してＷプラグ
１１を形成し、良好なコンタクト孔５部を形成する。
（ｆ）と同様に全面エッチバック処理を施してＷプラグ
１１を形成し、良好なコンタクト孔５部を形成する。
【００３６】実施例２．なお、上記実施例１ではコンタ
クト孔５開口部を面取りをする方法として図１（ｃ）で
示すようにスパッタエッチング法を使用した場合につい
て示したが、図１（ｂ）の工程後ドライエッチング法を
使用して全面エッチバック処理を行ってもよい。この場
合コンタクト孔５形成のためのドライエッチング時と同
じエッチャント、例えばＣ4Ｆ8Ｏ2などを用いてレジス
トパターン（図示なし）除去後１５０オングストローム
程度全面エッチング処理を施せばよい。このときコンタ
クト孔５側壁では半導体基板１上に比べてやはりエッチ
ャントが飛来する見込み角θが小さいため、エッチング
レートが遅くなりコンタクト孔５開口部は面取りされテ
ーパ形状１２を形成することができ、上記実施例と同様
の効果が得られる。
クト孔５開口部を面取りをする方法として図１（ｃ）で
示すようにスパッタエッチング法を使用した場合につい
て示したが、図１（ｂ）の工程後ドライエッチング法を
使用して全面エッチバック処理を行ってもよい。この場
合コンタクト孔５形成のためのドライエッチング時と同
じエッチャント、例えばＣ4Ｆ8Ｏ2などを用いてレジス
トパターン（図示なし）除去後１５０オングストローム
程度全面エッチング処理を施せばよい。このときコンタ
クト孔５側壁では半導体基板１上に比べてやはりエッチ
ャントが飛来する見込み角θが小さいため、エッチング
レートが遅くなりコンタクト孔５開口部は面取りされテ
ーパ形状１２を形成することができ、上記実施例と同様
の効果が得られる。
【００３７】実施例３．また、上記実施例１および２で
はコンタクト孔５形成後コンタクト孔５開口部を面取り
する方法について説明したが、コンタクト孔５形成と同
時に面取りしてもよい。この場合、層間絶縁膜４形成後
コンタクト孔５を形成するためのレジストパターン（図
示なし）を形成する。その後コンタクト孔５開口のため
のエッチング処理を施す際に、最初ウェットエッチング
法で、例えば５０：１弗酸水溶液にて５０秒間処理する
ことによって１５０オングストローム程度だけ等方性エ
ッチングを行う。続けてドライエッチング法で層間絶縁
膜４中にコンタクト孔５を形成する。このとき、ウェッ
トエッチング法の等方性によりコンタクト孔５開口部は
面取りされテーパ形状１２を形成することができ、上記
実施例と同様の効果が得られる。
はコンタクト孔５形成後コンタクト孔５開口部を面取り
する方法について説明したが、コンタクト孔５形成と同
時に面取りしてもよい。この場合、層間絶縁膜４形成後
コンタクト孔５を形成するためのレジストパターン（図
示なし）を形成する。その後コンタクト孔５開口のため
のエッチング処理を施す際に、最初ウェットエッチング
法で、例えば５０：１弗酸水溶液にて５０秒間処理する
ことによって１５０オングストローム程度だけ等方性エ
ッチングを行う。続けてドライエッチング法で層間絶縁
膜４中にコンタクト孔５を形成する。このとき、ウェッ
トエッチング法の等方性によりコンタクト孔５開口部は
面取りされテーパ形状１２を形成することができ、上記
実施例と同様の効果が得られる。
【００３８】実施例４．なお、上記各実施例において
は、半導体基板１上の層間絶縁膜４に形成したコンタク
ト孔５開口部の角をいわゆるテーパ形状にした場合につ
いて説明したが、このコンタクト孔５に埋め込んで形成
されるＷ膜１０上にさらに第２の層間絶縁膜を形成し、
この第２の層間絶縁膜にＷ膜１０との接続のために形成
された第２のコンタクト孔開口部の角をテーパ形状とす
るようにしてもよい。この構成を積み重ねていくことに
より、いわゆる多層配線構造においても上記したと同様
の効果が得られる。
は、半導体基板１上の層間絶縁膜４に形成したコンタク
ト孔５開口部の角をいわゆるテーパ形状にした場合につ
いて説明したが、このコンタクト孔５に埋め込んで形成
されるＷ膜１０上にさらに第２の層間絶縁膜を形成し、
この第２の層間絶縁膜にＷ膜１０との接続のために形成
された第２のコンタクト孔開口部の角をテーパ形状とす
るようにしてもよい。この構成を積み重ねていくことに
より、いわゆる多層配線構造においても上記したと同様
の効果が得られる。
【００３９】また、以上説明したように、コンタクト孔
開口部の角にＣ（Ｒ）の面取りをするか、さらに、一般
的にはコンタクト孔の上部の径を下部の径より大きく形
成することにより、その後、このコンタクト孔を含む絶
縁膜の全面に金属膜を形成してコンタクト孔内に金属膜
を埋め込む場合、コンタクト孔開口部でこの金属膜がく
びれて所望の断面積が得られないという弊害が防止され
る。特に、アスペクト比の大きいコンタクト孔において
有効である。
開口部の角にＣ（Ｒ）の面取りをするか、さらに、一般
的にはコンタクト孔の上部の径を下部の径より大きく形
成することにより、その後、このコンタクト孔を含む絶
縁膜の全面に金属膜を形成してコンタクト孔内に金属膜
を埋め込む場合、コンタクト孔開口部でこの金属膜がく
びれて所望の断面積が得られないという弊害が防止され
る。特に、アスペクト比の大きいコンタクト孔において
有効である。
【００４０】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、コン
タクト孔の上部の径を下部の径より大きく形成するよう
にしたので、コンタクト孔を含む絶縁膜の全面に金属膜
を形成した場合、コンタクト孔上部で金属膜がくびれる
ことなく信頼性の高いプラグが得られる。また、絶縁膜
下の導電層との確実な接続が得られる効果がある。
タクト孔の上部の径を下部の径より大きく形成するよう
にしたので、コンタクト孔を含む絶縁膜の全面に金属膜
を形成した場合、コンタクト孔上部で金属膜がくびれる
ことなく信頼性の高いプラグが得られる。また、絶縁膜
下の導電層との確実な接続が得られる効果がある。
【００４１】また、この発明によれば、絶縁膜をエッチ
ングしてコンタクト孔を形成した後、コンタクト孔上部
の径をその下部の径より大きく形成するようにしたの
で、第１の金属膜を形成する際にコンタクト孔開口部に
おいて第１の金属膜が極端な薄膜となることはなく、そ
の後第２の金属膜を形成しても第１の金属膜が剥離して
発塵源となることを防止でき、歩留まりの向上がはかれ
る半導体装置が得られる効果がある。
ングしてコンタクト孔を形成した後、コンタクト孔上部
の径をその下部の径より大きく形成するようにしたの
で、第１の金属膜を形成する際にコンタクト孔開口部に
おいて第１の金属膜が極端な薄膜となることはなく、そ
の後第２の金属膜を形成しても第１の金属膜が剥離して
発塵源となることを防止でき、歩留まりの向上がはかれ
る半導体装置が得られる効果がある。
【００４２】また、この発明によればコンタクト孔開口
部の角をテーパ状に形成し面取りするようにしたので、
コリメーションスパッタ法で金属窒化膜を形成する際に
コンタクト孔開口部において金属窒化膜が極端な薄膜と
なることはなく、その後ブランケットＣＶＤ法で金属膜
を形成しても金属窒化膜が剥離して発塵源となることを
防止でき、歩留まりの向上がはかれる半導体装置が得ら
れる効果がある。
部の角をテーパ状に形成し面取りするようにしたので、
コリメーションスパッタ法で金属窒化膜を形成する際に
コンタクト孔開口部において金属窒化膜が極端な薄膜と
なることはなく、その後ブランケットＣＶＤ法で金属膜
を形成しても金属窒化膜が剥離して発塵源となることを
防止でき、歩留まりの向上がはかれる半導体装置が得ら
れる効果がある。
【００４３】また、この発明によれば絶縁膜をエッチン
グしてコンタクト孔を形成した後、スパッタエッチング
法によりさらに全面をエッチングしコンタクト孔開口部
の角をテーパ状に形成するようにしたので、コリメーシ
ョンスパッタ法で金属窒化膜を形成する際にコンタクト
孔開口部において金属窒化膜が極端な薄膜となることは
なく、その後ブランケットＣＶＤ法で金属膜を形成して
も金属窒化膜が剥離して発塵源となることを防止でき、
歩留まりの向上がはかれる半導体装置の製造方法が得ら
れる効果がある。
グしてコンタクト孔を形成した後、スパッタエッチング
法によりさらに全面をエッチングしコンタクト孔開口部
の角をテーパ状に形成するようにしたので、コリメーシ
ョンスパッタ法で金属窒化膜を形成する際にコンタクト
孔開口部において金属窒化膜が極端な薄膜となることは
なく、その後ブランケットＣＶＤ法で金属膜を形成して
も金属窒化膜が剥離して発塵源となることを防止でき、
歩留まりの向上がはかれる半導体装置の製造方法が得ら
れる効果がある。
【００４４】また、この発明によれば絶縁膜をエッチン
グしてコンタクト孔を形成した後、ドライエッチング法
によりさらに全面をエッチングしコンタクト孔開口部の
角をテーパ状に形成するようにしたので、コリメーショ
ンスパッタ法で金属窒化膜を形成する際にコンタクト孔
開口部において金属窒化膜が極端な薄膜となることはな
く、その後ブランケットＣＶＤ法で金属膜を形成しても
金属窒化膜が剥離して発塵源となることを防止でき、歩
留まりの向上がはかれる半導体装置の製造方法が得られ
る効果がある。
グしてコンタクト孔を形成した後、ドライエッチング法
によりさらに全面をエッチングしコンタクト孔開口部の
角をテーパ状に形成するようにしたので、コリメーショ
ンスパッタ法で金属窒化膜を形成する際にコンタクト孔
開口部において金属窒化膜が極端な薄膜となることはな
く、その後ブランケットＣＶＤ法で金属膜を形成しても
金属窒化膜が剥離して発塵源となることを防止でき、歩
留まりの向上がはかれる半導体装置の製造方法が得られ
る効果がある。
【００４５】さらに、この発明によれば絶縁膜にまずウ
ェットエッチングを施し続いてドライエッチングを施す
ことにより開口部にテーパ形状を有するコンタクト孔を
形成するようにしたので、コリメーションスパッタ法で
金属窒化膜を形成する際にコンタクト孔開口部において
金属窒化膜が極端な薄膜となることはなく、その後ブラ
ンケットＣＶＤ法で金属膜を形成しても金属窒化膜が剥
離して発塵源となることを防止でき、歩留まりの向上が
はかれる半導体装置の製造方法が得られる効果がある。
ェットエッチングを施し続いてドライエッチングを施す
ことにより開口部にテーパ形状を有するコンタクト孔を
形成するようにしたので、コリメーションスパッタ法で
金属窒化膜を形成する際にコンタクト孔開口部において
金属窒化膜が極端な薄膜となることはなく、その後ブラ
ンケットＣＶＤ法で金属膜を形成しても金属窒化膜が剥
離して発塵源となることを防止でき、歩留まりの向上が
はかれる半導体装置の製造方法が得られる効果がある。
【図１】この発明の半導体装置のコンタクト孔部の製造
方法を示す工程断面図である。
方法を示す工程断面図である。
【図２】この発明のコンタクト孔開口部の拡大断面図で
ある。
ある。
【図３】この発明のコンタクト孔開口部のシミュレーシ
ョン図である。
ョン図である。
【図４】この発明のコンタクト孔開口部の断面ＳＥＭ写
真である。
真である。
【図５】従来の半導体装置のコンタクト孔部の製造方法
を示す工程断面図である。
を示す工程断面図である。
【図６】従来のコンタクト孔開口部の拡大断面図であ
る。
る。
【図７】見込み角の説明図である。
【図８】従来のコンタクト孔開口部のシミュレーション
図である。
図である。
【図９】従来のコンタクト孔開口部の断面ＳＥＭ写真で
ある。
ある。
【図１０】従来のコンタクト孔開口部の拡大断面図であ
る。
る。
１ 半導体基板 ４ 層間絶縁膜 ５ コンタクト孔 ６ Ｔｉ膜 ７ ＴｉＮ膜 ９ ＴｉＮ膜 １０ Ｗ膜 １１ Ｗプラグ １２ テーパ形状
Claims (7)
- 【請求項１】 絶縁膜と、この絶縁膜に形成されたコン
タクト孔とを有し、上記コンタクト孔が、上記絶縁膜の
下部における径より上記絶縁膜上面につながる部分の径
が大きいことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 導電層上に形成された絶縁膜と、この絶
縁膜に形成され上記導電層との接続のためのコンタクト
孔とを有し、上記コンタクト孔が、上記絶縁膜の下部に
おける径より上記絶縁膜上面につながる部分の径が大き
いことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項３】 絶縁膜を形成する工程と、上記絶縁膜を
エッチングしてコンタクト孔を形成する工程と、上記コ
ンタクト孔上部の径を上記コンタクト孔下部の径より大
きくする工程と、上記コンタクト孔内を含む全面に第１
の金属膜を形成する工程と、上記コンタクト孔内を含む
全面に第２の金属膜を形成する工程と、上記第１の金属
膜および第２の金属膜をエッチング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。 - 【請求項４】 半導体基板上に絶縁膜を形成し、上記絶
縁膜中にコンタクト孔を形成し、上記コンタクト孔内に
金属窒化膜を形成した後、上記コンタクト孔内を金属膜
で埋め込む半導体装置において、 上記コンタクト孔開口部の角が面取りされ、テーパ状に
形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項５】 半導体基板上に絶縁膜を形成する第１の
工程と、上記絶縁膜をエッチングしてコンタクト孔を形
成する第２の工程と、上記コンタクト孔を含む全面にコ
リメーションスパッタ法により金属膜と金属窒化膜との
積層膜を形成した後窒素雰囲気中で熱処理を行う第３の
工程と、上記コンタクト孔内を含む全面にブランケット
ＣＶＤ法により金属膜を形成する第４の工程と、上記金
属膜および金属窒化膜をエッチングして上記コンタクト
孔内に金属膜を埋め込む第５の工程とを備えた半導体装
置の製造方法において、 上記第２の工程と第３の工程との間にスパッタエッチン
グ法によりさらに全面をエッチングし上記コンタクト孔
開口部の角をテーパ状に形成する工程を附加したことを
特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 半導体基板上に絶縁膜を形成する第１の
工程と、上記絶縁膜をエッチングしてコンタクト孔を形
成する第２の工程と、上記コンタクト孔を含む全面にコ
リメーションスパッタ法により金属膜と金属窒化膜との
積層膜を形成した後窒素雰囲気中で熱処理を行う第３の
工程と、上記コンタクト孔内を含む全面にブランケット
ＣＶＤ法により金属膜を形成する第４の工程と、上記金
属膜および金属窒化膜をエッチングして上記コンタクト
孔内に金属膜を埋め込む第５の工程とを備えた半導体装
置の製造方法において、 上記第２の工程と第３の工程との間にドライエッチング
法によりさらに全面をエッチングし上記コンタクト孔開
口部の角をテーパ状に形成する工程を附加したことを特
徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 半導体基板上に絶縁膜を形成する第１の
工程と、上記絶縁膜をエッチングしてコンタクト孔を形
成する第２の工程と、上記コンタクト孔を含む全面にコ
リメーションスパッタ法により金属膜と金属窒化膜との
積層膜を形成した後窒素雰囲気中で熱処理を行う第３の
工程と、上記コンタクト孔内を含む全面にブランケット
ＣＶＤ法により金属膜を形成する第４の工程と、上記金
属膜および金属窒化膜をエッチングして上記コンタクト
孔内に金属膜を埋め込む第５の工程とを備えた半導体装
置の製造方法において、 上記第２の工程では、上記絶縁膜にまずウェットエッチ
ングを施し続いてドライエッチングを施すことにより開
口部にテーパ形状を有するコンタクト孔を形成するよう
にしたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35371293A JPH07201993A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35371293A JPH07201993A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07201993A true JPH07201993A (ja) | 1995-08-04 |
Family
ID=18432716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35371293A Pending JPH07201993A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07201993A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1012729A (ja) * | 1996-06-27 | 1998-01-16 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| US6368959B1 (en) | 1999-04-09 | 2002-04-09 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device |
| KR100363642B1 (ko) * | 1999-11-11 | 2002-12-05 | 아남반도체 주식회사 | 반도체 소자의 접촉부 형성 방법 |
| JP2010003796A (ja) * | 2008-06-19 | 2010-01-07 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP35371293A patent/JPH07201993A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1012729A (ja) * | 1996-06-27 | 1998-01-16 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| US5985756A (en) * | 1996-06-27 | 1999-11-16 | Nec Corporation | Method of forming an interconnection in a contact hole in an insulation layer over a silicon substrate |
| US6368959B1 (en) | 1999-04-09 | 2002-04-09 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device |
| KR100363642B1 (ko) * | 1999-11-11 | 2002-12-05 | 아남반도체 주식회사 | 반도체 소자의 접촉부 형성 방법 |
| JP2010003796A (ja) * | 2008-06-19 | 2010-01-07 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
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