JPH0737866A - Formation of contact hole of multilayered wiring structure - Google Patents
Formation of contact hole of multilayered wiring structureInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、高密度集積回路装置等
の多層配線等に用いられるコンタクトホール形成方法に
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming contact holes used for multi-layer wiring of high density integrated circuit devices and the like.
【０００２】近年、集積回路装置の高集積化に伴い、そ
の多層配線構造を形成するために層間絶縁膜に、ドライ
エッチングによって微細なコンタクトホールを開孔する
際、コンタクトホールの底部および側壁にフッ素（Ｆ）
等のエッチング成分等が付着し、その後このコンタクト
ホール内に形成する導電体のコンタクト抵抗の増大やコ
ンタクト不良、あるいは、この導電体、あるいは、下層
配線パターン、上層配線パターンにコロージョンが生じ
るという問題がある。この問題を解消するには、この付
着物を除去する後処理が必要である。In recent years, with the high integration of integrated circuit devices, when fine contact holes are formed in the interlayer insulating film by dry etching to form the multilayer wiring structure, fluorine is formed on the bottom and side walls of the contact holes. (F)
However, there is a problem in that etching components such as the like adhere to the conductor, and then the contact resistance of the conductor formed in the contact hole is increased or the contact is defective, or corrosion occurs in the conductor, the lower wiring pattern, or the upper wiring pattern. is there. In order to solve this problem, a post-treatment for removing this deposit is necessary.
【０００３】[0003]
【従来の技術】従来は、多層配線構造の下層配線パター
ンとしてＡｌ合金を用い、酸化シリコンからなる層間絶
縁膜を、ＣＦ4 ／ＣＨＦ3 系ガスでドライエッチングす
ることによってコンタクトホールを開孔し、コンタクト
ホールを有する層間絶縁膜を有機アルカリ系または酸、
または、その両方の薬液に浸すことによって、Ａｌ配線
パターンの表層とともにドライエッチング時の残渣を除
去していた。2. Description of the Related Art Conventionally, an Al alloy is used as a lower layer wiring pattern of a multilayer wiring structure, and a contact hole is opened by dry etching an interlayer insulating film made of silicon oxide with a CF 4 / CHF 3 type gas. An interlayer insulating film having a contact hole is formed of an organic alkali-based or acid,
Alternatively, the residue at the time of dry etching is removed together with the surface layer of the Al wiring pattern by immersing in both chemicals.
【０００４】図３は、従来のコンタクトホールの洗浄方
法の説明図である。この図において、１１は洗浄容器、
１２は洗浄液、１３はコンタクトホールを有する基板で
ある。従来は、この図に示されているように、洗浄容器
１１中のＨＮＯ3 等の洗浄液１２に、コンタクトホール
を有する基板１３を浸してコンタクトホール内に付着し
たドライエッチング残渣を洗浄していた。FIG. 3 is an explanatory view of a conventional contact hole cleaning method. In this figure, 11 is a washing container,
Reference numeral 12 is a cleaning liquid, and 13 is a substrate having a contact hole. Conventionally, as shown in this figure, the substrate 13 having a contact hole is immersed in a cleaning liquid 12 such as HNO 3 in a cleaning container 11 to clean the dry etching residue attached to the contact hole.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところが、集積回路装
置が高集積化されてコンタクトホールのアスペクトが大
きくなると、有機アルカリ系または酸の薬液がその表面
張力のために微細なコンタクトホールに充分に入り込ま
なくなるために洗浄が不充分になって、洗浄後にコンタ
クトホール内に残渣が残り、良好なコンタクトが得られ
ないといった問題を生じている。本発明は、コンタクト
ホール内のドライエッチング残渣を充分に洗浄して、低
いコンタクト抵抗を有し、配線パターン等にコロージョ
ンを生じない多層配線構造を提供することを目的とす
る。However, when the integrated circuit device is highly integrated and the aspect ratio of the contact hole is increased, the organic alkaline or acid chemical solution sufficiently enters into the fine contact hole due to its surface tension. As a result, the cleaning becomes insufficient and residues remain in the contact holes after cleaning, resulting in a problem that a good contact cannot be obtained. It is an object of the present invention to provide a multi-layer wiring structure that sufficiently cleans dry etching residues in a contact hole, has a low contact resistance, and does not cause corrosion in a wiring pattern or the like.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明にかかる多層配線
構造のコンタクトホール形成方法においては、基板上に
下層配線パターンを形成し、該下層配線パターンの上に
層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜の該下層配線パター
ンの上にドライエッチングによりコンタクトホールを開
孔し、該コンタクトホールを有する層間絶縁膜の表面
を、酸又はアルカリのガスによって洗浄する工程を採用
した。In the method of forming a contact hole of a multilayer wiring structure according to the present invention, a lower layer wiring pattern is formed on a substrate, an interlayer insulating film is formed on the lower layer wiring pattern, and A step was adopted in which a contact hole was formed on the lower wiring pattern of the insulating film by dry etching, and the surface of the interlayer insulating film having the contact hole was washed with an acid or alkali gas.
【０００７】この場合、層間絶縁膜を、酸化シリコンを
主成分とする絶縁物、窒化シリコンを主成分とする絶縁
物、ポリイミド等の有機絶縁物で構成することができ
る。また、この場合、洗浄ガスとして、酸又はアルカリ
のガスに水蒸気を加えて洗浄ガスと残渣の親和力を増大
して洗浄力を改善することができる。In this case, the interlayer insulating film can be made of an insulating material containing silicon oxide as a main component, an insulating material containing silicon nitride as a main component, or an organic insulating material such as polyimide. Further, in this case, as the cleaning gas, it is possible to improve the cleaning power by adding steam to an acid or alkali gas to increase the affinity between the cleaning gas and the residue.
【０００８】また、これらの場合、下地配線パターンに
は、アルミニウム（Ａｌ）またはニッケル（Ｎｉ）を主
成分とする金属を用いることができる。また、ドライエ
ッチングには、ＣＦ4 ，ＣＨＦ3 等のフッ素（Ｆ）を含
むガスを用いることができる。また、酸またはアルカリ
のガスには、ＮＯ，ＮＯ2 ，ＮＨ3 を含むガスを用いる
ことができる。Further, in these cases, a metal containing aluminum (Al) or nickel (Ni) as a main component can be used for the underlying wiring pattern. A gas containing fluorine (F) such as CF 4 or CHF 3 can be used for the dry etching. A gas containing NO, NO 2 , and NH 3 can be used as the acid or alkali gas.
【０００９】[0009]
【作用】本発明のように、ドライエッチングによってコ
ンタクトホールを開孔した層間絶縁膜を、酸またはアル
カリのガス、または、酸またはアルカリのガスと水蒸気
によって洗浄すると、コンタクトホールの底面に露出す
るＡｌ等の下層配線パターンや、コンタクトホールの側
壁の付着している残渣を完全に除去することが可能にな
り、低いコンタクト抵抗を有し、配線パターン等にコロ
ージョンを生じない多層配線構造を提供することができ
る。When the interlayer insulating film having contact holes formed by dry etching as in the present invention is washed with an acid or alkali gas, or an acid or alkali gas and water vapor, Al exposed on the bottom surface of the contact hole is removed. It is possible to completely remove the lower layer wiring pattern, etc., and the residue adhering to the side wall of the contact hole, have a low contact resistance, and provide a multilayer wiring structure that does not cause corrosion in the wiring pattern etc. You can
【００１０】[0010]
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１は、
本発明の一実施例のコンタクトホールの洗浄方法の説明
図である。この図において、１は洗浄チャンバ、２は基
板サセプタ、３は基板、４は洗浄ガス供給管、５は水蒸
気供給管、６はパブラー、７は水、８はキャリアガス供
給管、９は排気管である。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. Figure 1
It is explanatory drawing of the cleaning method of the contact hole of one Example of this invention. In this figure, 1 is a cleaning chamber, 2 is a substrate susceptor, 3 is a substrate, 4 is a cleaning gas supply pipe, 5 is a steam supply pipe, 6 is a bubbler, 7 is water, 8 is a carrier gas supply pipe, and 9 is an exhaust pipe. Is.
【００１１】本発明の一実施例のコンタクトホールの洗
浄方法にあっては、洗浄チャンバ１の内底面に基板３を
載置するための基板サセプタ２が配置されており、この
洗浄チャンバ１に洗浄ガス供給管４を通して洗浄ガスで
あるＮＯ2 を導入し、また、水蒸気供給管５を通して、
パブラー６中の水７にキャリアガス供給管８を通してキ
ャリアガスであるＮ2 を吹き込むことによって発生させ
た水蒸気を導入して基板３を洗浄し、清浄した後、導入
したガスと水蒸気を排気管９から排出するようになって
いる。In the method of cleaning a contact hole according to one embodiment of the present invention, a substrate susceptor 2 for mounting a substrate 3 on the inner bottom surface of the cleaning chamber 1 is arranged, and the cleaning chamber 1 is cleaned. NO 2 as a cleaning gas is introduced through the gas supply pipe 4, and also through the steam supply pipe 5.
Water vapor generated by blowing N 2 which is a carrier gas into the water 7 in the bubbler 6 through the carrier gas supply pipe 8 is introduced to wash and clean the substrate 3, and then the introduced gas and water vapor are exhausted from the exhaust pipe 9 It is designed to be discharged from.
【００１２】この実施例の洗浄方法は下記の通りであ
る。 第１工程 シリコン基板の上に厚さ１μｍのＡｌ膜を蒸着し、この
Ａｌ膜をフォトリソグラフィー技術を用いてパターニン
グして下層配線パターンを形成する。なお、このシリコ
ン基板は、シリコン基板自体のみを意味するものではな
く、シリコン基板の表面に集積回路を構成する素子が形
成され、または、その上に絶縁膜が形成されたものを含
むものとする。The cleaning method of this embodiment is as follows. First Step An Al film having a thickness of 1 μm is deposited on a silicon substrate, and the Al film is patterned by using a photolithography technique to form a lower layer wiring pattern. Note that this silicon substrate does not mean only the silicon substrate itself, but includes a silicon substrate on which an element forming an integrated circuit is formed or an insulating film is formed on the element.
【００１３】第２工程 第１工程で形成された下層配線パターンの上に、厚さ
０．７μｍのＰＳＧ膜をＣＶＤ法によって堆積する。Second Step A PSG film having a thickness of 0.7 μm is deposited by the CVD method on the lower layer wiring pattern formed in the first step.
【００１４】第３工程 第２工程で形成されたＰＳＧ膜の上にフォトレジストを
塗布し、露光、現像してコンタクトホールを形成する位
置に孔径が０．６μｍφの開口を有するエッチングレジ
スト膜を形成する。Third Step A photoresist is applied on the PSG film formed in the second step, exposed and developed to form an etching resist film having an opening with a diameter of 0.6 μmφ at the position where a contact hole is formed. To do.
【００１５】第４工程 第３工程で形成したエッチングレジスト膜をマスクにし
て、ＣＦ4 ／ＣＨＦ3系のガスによってＰＳＧ膜をドラ
イエッチングする。なお、ドライエッチングの終了後、
ドライエッチングに使用したエッチングレジスト膜をア
ッシングする。Fourth Step Using the etching resist film formed in the third step as a mask, the PSG film is dry-etched with a CF 4 / CHF 3 system gas. After the dry etching is completed,
The etching resist film used for dry etching is ashed.
【００１６】第５工程 第４工程で形成されたコンタクトホールを有するシリコ
ン基板を、図１に基づいて説明したコンタクトホールの
洗浄方法によって、ＮＯ2 ガス＋水蒸気を用いて洗浄す
る。なお、図１ではバブリングによって水蒸気を発生さ
せたが、水を加熱することによって水蒸気を発生させる
こともできる。Fifth Step The silicon substrate having the contact holes formed in the fourth step is cleaned with NO 2 gas and water vapor by the contact hole cleaning method described with reference to FIG. Although steam is generated by bubbling in FIG. 1, steam can also be generated by heating water.
【００１７】図２は、本発明の一実施例のコンタクトホ
ールの洗浄方法の効果を説明するＸＰＳスペクトル図で
あり、（Ａ）はこの実施例の洗浄方法によった場合、
（Ｂ）は従来の洗浄方法によった場合を示している。こ
れらの図の横軸は電子の結合エネルギーを表し、縦軸は
カウント数を表している。FIG. 2 is an XPS spectrum diagram for explaining the effect of the contact hole cleaning method according to one embodiment of the present invention. FIG. 2A shows the effect of the cleaning method of this embodiment.
(B) shows the case where the conventional cleaning method is used. In these figures, the horizontal axis represents the binding energy of electrons and the vertical axis represents the count number.
【００１８】なお、縦軸のカウント数は、アナライザー
の関数になっているため、真のカウント数とは異なる。
カウント数は、光電子ピークであるＦ1s，Ｏ1s，Ｎ1s，
Ｃ1s，Ｓｉ2p，Ａｌ2pのピークの面積を求め、各ピーク
に対する感度係数をかけあわせて算出される。なお、Ｆ
KLL やＯKVV はＡｕｚｅｒピークである。Since the count number on the vertical axis is a function of the analyzer, it differs from the true count number.
The count numbers are F 1s , O 1s , N 1s , which are photoelectron peaks,
The peak areas of C 1s , Si 2p , and Al 2p are obtained, and the sensitivity coefficient for each peak is multiplied to calculate. In addition, F
KLL and O KVV is Auzer peak.
【００１９】図２（Ａ）はこの実施例の洗浄方法によっ
て、ＮＯ2 ガス＋水蒸気にさらした多数のコンタクトホ
ールが形成された基板のＸＰＳスペクトルを示し、図２
（Ｂ）は従来の洗浄方法によって、硝酸の溶液で洗浄し
た多数のコンタクトホールが形成された基板のＸＰＳス
ペクトルを示しているが、これらのＸＰＳスペクトルを
比較すると、この実施例の洗浄方法によった場合は、Ａ
ｌに対するＦ（フッ素）量が若干減少していることがわ
かる。FIG. 2A shows an XPS spectrum of a substrate having a large number of contact holes exposed to NO 2 gas and water vapor formed by the cleaning method of this embodiment.
(B) shows an XPS spectrum of a substrate having a large number of contact holes washed with a solution of nitric acid by a conventional washing method. Comparison of these XPS spectra shows that the washing method of this example shows that If
It can be seen that the amount of F (fluorine) with respect to 1 is slightly decreased.
【００２０】ここで、この実施例の洗浄方法によって洗
浄した場合にもＦ（フッ素）が残存しているのは、コン
タクト側壁に付着したフッ素が充分に取りきれていない
ためで、アルカリ系のガスによる処理を追加することに
よって、概ねＦを除去することが可能となることが実験
的に確認されている。Here, the reason why F (fluorine) remains even after cleaning by the cleaning method of this embodiment is that the fluorine adhering to the side wall of the contact is not sufficiently removed, and the alkaline gas is used. It has been experimentally confirmed that it is possible to remove F in general by adding the treatment by.
【００２１】ＸＰＳスペクトルの各光電子ピーク面積か
ら、面積強度を求め定量分析を行った結果、洗浄後のフ
ッ素（Ｆ）の量は、従来の洗浄法では３４％で、この実
施例の洗浄法では２１％であり、ＮＯ2 ガス＋水蒸気処
理の方がＦ（フッ素）を除去する効果が優れていること
がわかった。From the area of each photoelectron peak in the XPS spectrum, the area intensity was obtained and quantitative analysis was performed. As a result, the amount of fluorine (F) after washing was 34% in the conventional washing method, and in the washing method of this embodiment. It was 21%, and it was found that the NO 2 gas + steam treatment was more effective in removing F (fluorine).
【００２２】上記の実施例では、洗浄にＮＯ2 ガス＋水
蒸気を用いたが、ＮＯ2 ガスだけを用いて洗浄した場合
も、ＮＯ2 ガス＋水蒸気を用いた場合に近い洗浄効果が
得られた。ＮＯ2 ガスに水蒸気を添加すると、洗浄ガス
とドライエッチング残渣の親和性を大きくして、洗浄効
果を増大するものと考えられる。In the above embodiment, NO 2 gas + steam was used for cleaning, but cleaning using only NO 2 gas also provided a cleaning effect similar to that of using NO 2 gas + steam. . It is considered that the addition of water vapor to the NO 2 gas increases the affinity between the cleaning gas and the dry etching residue and enhances the cleaning effect.
【００２３】また、上記の実施例では、下地配線パター
ンとして従来から多く用いられているアルミニウム（Ａ
ｌ）を主成分とする金属を採用しているが、ニッケル
（Ｎｉ）を主成分とする金属、例えば、ニッケルシリサ
イド（ＮｉＳｉ2 ）等を用いる場合にも、ほぼ同様の問
題が生じ、本発明の洗浄法を適用することによってドラ
イエッチング残渣を洗浄することができる。Further, in the above-described embodiment, aluminum (A
Although a metal containing l) as a main component is used, a similar problem occurs when a metal containing nickel (Ni) as a main component, for example, nickel silicide (NiSi 2 ) is used. The dry etching residue can be cleaned by applying the cleaning method of.
【００２４】また、本発明は、ドライエッチングに、Ｃ
Ｆ4 ，ＣＨＦ3 等のフッ素（Ｆ）を含むガスを用いる場
合に特に有効である。本発明は、フッ素（Ｆ）を含むガ
スを用いるドライエッチングのほか、塩素を含むガスを
用いたドライエッチングを行う場合にも適用することが
できる。また、フッ化物や塩化物の残渣の上に他の組成
の残渣が生じている場合にも、下地のフッ化物や塩化物
の残渣が除去されるとき、他の組成の残渣がリフトオフ
されるため、この場合にも残渣を有効に除去することが
できる。そして、また、洗浄ガスとしてＮＯ2 のほか、
ＮＯ，ＮＨ3 のような酸またはアルカリのガスを用いる
ことができる。Further, the present invention is applicable to dry etching with C
It is particularly effective when using a gas containing fluorine (F) such as F 4 and CHF 3 . The present invention can be applied not only to dry etching using a gas containing fluorine (F) but also to dry etching using a gas containing chlorine. In addition, when residues of other compositions are formed on the residues of fluoride or chloride, the residues of other compositions are lifted off when the residues of fluoride or chloride of the base are removed. In this case also, the residue can be effectively removed. And, in addition to NO 2 as a cleaning gas,
An acid or alkali gas such as NO or NH 3 can be used.
【００２５】[0025]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の多層配線
構造のコンタクトホール形成方法によると、ドライエッ
チングによって開孔したコンタクトホール内を清浄化す
ることができ、コンタクト抵抗を低下し安定化すること
ができるため、集積回路装置の特性の経時劣化を低減
し、高密度集積回路装置の技術分野において寄与すると
ころが大きい。As described above, according to the contact hole forming method of the multilayer wiring structure of the present invention, the inside of the contact hole opened by dry etching can be cleaned, and the contact resistance is lowered and stabilized. Therefore, the deterioration of the characteristics of the integrated circuit device over time can be reduced, which is a major contribution to the technical field of high-density integrated circuit devices.
【図１】本発明の一実施例のコンタクトホールの洗浄方
法の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a contact hole cleaning method according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の一実施例のコンタクトホールの洗浄方
法の効果を説明するＸＰＳスペクトル図であり、（Ａ）
はこの実施例の洗浄方法によった場合、（Ｂ）は従来の
洗浄方法によった場合を示している。FIG. 2 is an XPS spectrum diagram for explaining the effect of the contact hole cleaning method according to the embodiment of the present invention.
Shows the case of using the cleaning method of this embodiment, and (B) shows the case of using the conventional cleaning method.
【図３】従来のコンタクトホールの洗浄方法の説明図で
ある。FIG. 3 is an explanatory diagram of a conventional contact hole cleaning method.
１ 洗浄チャンバ ２ 基板サセプタ ３ 基板 ４ 洗浄ガス供給管 ５ 水蒸気供給管 ６ パブラー ７ 水 ８ キャリアガス供給管 ９ 排気管 １１ 洗浄容器 １２ 洗浄液 １３ コンタクトホールを有する基板 1 Cleaning Chamber 2 Substrate Susceptor 3 Substrate 4 Cleaning Gas Supply Pipe 5 Steam Supply Pipe 6 Bubbler 7 Water 8 Carrier Gas Supply Pipe 9 Exhaust Pipe 11 Cleaning Container 12 Cleaning Liquid 13 Substrate with Contact Hole
Claims (2)
下層配線パターンの上に層間絶縁膜を形成し、該層間絶
縁膜の該下層配線パターンの上にドライエッチングによ
りコンタクトホールを開孔し、該コンタクトホールを有
する層間絶縁膜の表面を、酸又はアルカリのガスによっ
て洗浄することを特徴とする多層配線構造のコンタクト
ホール形成方法。1. A lower layer wiring pattern is formed on a substrate, an interlayer insulating film is formed on the lower layer wiring pattern, and a contact hole is formed on the lower layer wiring pattern of the interlayer insulating film by dry etching. A method for forming a contact hole having a multilayer wiring structure, characterized in that the surface of the interlayer insulating film having the contact hole is washed with an acid or alkali gas.
下層配線パターンの上に層間絶縁膜を形成し、該層間絶
縁膜の該下層配線パターンの上にドライエッチングによ
りコンタクトホールを開孔し、該コンタクトホールを有
する層間絶縁膜の表面を、酸又はアルカリのガスと水蒸
気によって洗浄することを特徴とする多層配線構造のコ
ンタクトホール形成方法。2. A lower layer wiring pattern is formed on a substrate, an interlayer insulating film is formed on the lower layer wiring pattern, and a contact hole is formed on the lower layer wiring pattern of the interlayer insulating film by dry etching. A method for forming a contact hole having a multilayer wiring structure, characterized in that the surface of the interlayer insulating film having the contact hole is washed with an acid or alkali gas and water vapor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18361493A JPH0737866A (en) | 1993-07-26 | 1993-07-26 | Formation of contact hole of multilayered wiring structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18361493A JPH0737866A (en) | 1993-07-26 | 1993-07-26 | Formation of contact hole of multilayered wiring structure |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0737866A true JPH0737866A (en) | 1995-02-07 |
Family
ID=16138874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18361493A Withdrawn JPH0737866A (en) | 1993-07-26 | 1993-07-26 | Formation of contact hole of multilayered wiring structure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0737866A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996010463A1 (en) * | 1994-10-04 | 1996-04-11 | Kunze Concewitz Horst | Process and device for thoroughly cleaning surfaces |
| KR100237020B1 (en) * | 1996-10-25 | 2000-01-15 | 김영환 | Method of forming metal layer in semiconductor device |
| JP2006156518A (en) * | 2004-11-26 | 2006-06-15 | Renesas Technology Corp | Method of manufacturing semiconductor device |
| US7229522B2 (en) * | 2002-05-08 | 2007-06-12 | Tokyo Electron Limited | Substrate processing apparatus and substrate processing method |
| US7855152B2 (en) | 2006-07-25 | 2010-12-21 | Nec Lcd Technologies, Ltd. | Method of producing active matrix substrate |
-
1993
- 1993-07-26 JP JP18361493A patent/JPH0737866A/en not_active Withdrawn
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