JPH08125013A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】下層配線に依存して層間絶縁膜表面に段差があ
る場合でも、タングステン（Ｗ）残渣を生じず、Ｗプラ
グを過剰エッチする必要もなく、段差被覆率やエレクト
ロマイグレーション耐性に優れた上層配線を形成できる
半導体装置及びその製造方法を提供する。 【構成】層間絶縁膜１４に開口された接続孔１２の内面
及び層間絶縁膜の表面にＷの密着層１６を被覆し、接続
孔１２の内部に埋込まれたＷプラグ１８の上面と層間絶
縁膜表面の密着層１６上に上層配線２０を形成する。こ
の際Ｗプラグ１８の上面は層間絶縁膜表面の密着層１６
と上層配線２０との界面より上部に突出しているため、
接続孔内部に埋込まれるＷプラグとしての効果が充分発
揮され、このＷプラグ上の上層配線の段差被覆率を向上
させる。また層間絶縁膜上の密着層は上層配線と同一形
状にパターニングされているため、上層配線のエレクト
ロマイグレーション耐性を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は接続孔の内部にタングス
テンプラグが埋め込まれた半導体装置およびその製造方
法に関し、詳しくは、上層配線のステップカバレージに
優れ、上層配線および接続孔におけるエレクトロマイグ
レーション耐性に優れた半導体装置、および層間絶縁膜
の平坦化が不十分で表面に段差が存在する場合であって
も、タングステン残渣を生じることなく、かつ接続孔の
開口縁から窪みのないタングステンプラグを形成するこ
とができる半導体装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置は微細化されるに応じて、高
集積化され、多層配線化される。そして、配線層間膜に
開口され、下層配線と上層配線とを電気的に接続する接
続孔の開口径も微小化されるとともに、そのアスペクト
比も大きくなり、縦細長形状となる。このような接続孔
においては、上層配線のステップカバレージ（段差被覆
性）が劣化し、例えば接続孔の内部でボイド（空所）が
発生するため、抵抗値が増大し、電流密度が増大し、エ
レクトロマイグレーション耐性も低下する。このため、
接続孔の抵抗値を低減し、電流密度を低減する手法とし
て、接続孔の内部にタングステンを充填するタングステ
ンプラグが一般的に用いられる。

【０００３】ここで、上述するタングステンプラグを用
いる従来の半導体装置およびその製造方法ならびにその
問題点を、図３（ａ）〜（ｄ）に示す各工程の断面図を
用いて説明する。

【０００４】まず、図３（ａ）に示すように、下層配線
２２をパターニングした後、下層配線２２の上に層間絶
縁膜１４を堆積する。同図に示すように、下層配線２２
の上に層間絶縁膜１４を堆積すると、下層配線２２の配
線間隔が不均一に形成されているため、一定膜厚の層間
絶縁膜１４を堆積しても下層配線２２の間隔に応じて層
間絶縁膜１４の表面に段差が生じ、溝状の窪み２８が形
成されてしまうという問題点がある。そして、層間絶縁
膜１４の下に形成された下層配線２２と、層間絶縁膜１
４の上に形成される上層配線とを電気的に接続するため
に、下層配線２２の上に堆積された層間絶縁膜１４に接
続孔１２を開口し、この接続孔１２の底面に下層配線２
２の表面の一部を露出させる。続いて、接続孔１２の内
面、即ち、接続孔１２の側壁およびこの接続孔１２の底
面に露出された下層配線２２の表面と、層間絶縁膜１４
の表面全面にチタン膜を被覆し、このチタン膜の上にチ
タンナイトライド膜を被覆して、タングステンの密着層
（あるいはバリアメタル）１６を形成する。

【０００５】次に、図３（ｂ）に示すように、密着層１
６の表面全面にタングステン膜２６を、例えばＣＶＤ法
（化学気相成長法）を用いて堆積する。なお、タングス
テン膜２６は、一般的に層間絶縁膜１４として用いられ
る二酸化シリコン(SiO₂)への密着性が悪いため、タング
ステン膜２６の下にはタングステン膜２６の密着層とし
て、例えばチタンナイトライド膜が必要である。また、
チタンナイトライド膜はアルミニウム等の下層配線２２
を窒化して高抵抗化してしまうため、バリアメタルとし
てチタンナイトライド膜の下にはチタン膜が必要であ
る。

【０００６】次に、図３（ｃ）に示すように、タングス
テン膜２６をエッチバックして、層間絶縁膜１４に開口
された接続孔１２の内部にタングステンプラグ１８を埋
め込む。同図に示すように、層間絶縁膜１４の表面まで
エッチバックした段階では、層間絶縁膜１４の表面に形
成された溝状の窪み２８の部分にもタングステン膜２６
が残ってしまうため、この状態のままで上層配線を溝状
の窪み２８の幅方向に、溝状の窪み２８を横切るように
形成すると、溝状の窪み２８に残されたタングステン膜
２６の残渣を通して、上層配線間にショート不良が発生
してしまうという問題点があった。

【０００７】そこで、図３（ｄ）に示すように、溝状の
窪み２８から全てのタングステン膜２６を除去するため
には、層間絶縁膜１４よりもさらに下方にタングステン
膜２８をオーバーエッチングする必要がある。このた
め、接続孔１２の内部に埋め込まれるタングステンプラ
グ１８をもエッチング除去してしまい、接続孔１２の内
部に埋め込まれたタングステンプラグ１８が接続孔１２
の開口縁から窪んでしまうという問題点があった。この
ため、タングステンプラグ１８自身の効果が低減される
ばかりでなく、この上に形成される上層配線のステップ
カバレージが劣化し、断線の原因となるという問題点も
あった。また、タングステン膜２６のエッチバックの終
点を判定することも非常に困難であった。

【０００８】これに対し、層間絶縁膜を完全に平坦化し
た場合の、従来のタングステンプラグを用いる半導体装
置およびその製造方法ならびにその問題点を、図４
（ａ）〜（ｃ）に示す各工程の断面図を用いて説明す
る。

【０００９】図４（ａ）に示すように、下層配線２２を
パターニングした後、下層配線２２の上に層間絶縁膜１
４を堆積し、これを平坦化する。そして、同様に下層配
線２２の上に堆積された層間絶縁膜１４に接続孔１２を
開口し、この接続孔１２の底面に下層配線２２の表面の
一部を露出させる。

【００１０】次に、図４（ｂ）に示すように、接続孔１
２の内面および層間絶縁膜１４の表面全面に、チタン膜
を被覆し、このチタン膜の上にチタンナイトライド膜を
被覆して密着層（バリアメタル）１６を形成した後、密
着層１６の表面全面にタングステン膜２６を、同様にＣ
ＶＤ法を用いて堆積する。

【００１１】そして、図４（ｃ）に示すように、タング
ステン膜２６を層間絶縁膜１４の表面までエッチバック
して、層間絶縁膜１４に開口された接続孔１２の内部に
タングステンプラグ１８を埋め込んだ後、この上に上層
配線を形成する。

【００１２】このように、層間絶縁膜の下に存在するも
の、例えば下層配線、トランジスタの不純物拡散領域、
ゲート電極等の形状、間隔などに係わらず層間絶縁膜を
平坦化してしまえば、上述する問題点を解決することが
できる。しかしながら、層間絶縁膜を平坦化する場合に
は、余計なコストや時間が必要になるという問題点や、
例えば半導体基板にトランジスタを形成する場合、半導
体基板の中にソースおよびドレイン領域を形成し、半導
体基板の表面にゲート電極を形成した後、これらの上に
層間絶縁膜を形成し、ソース、ドレイン領域およびゲー
ト電極の上に形成された層間絶縁膜に接続孔を開口する
際、ソースおよびドレイン領域の上に開口する接続孔
と、ゲート電極の上に開口する接続孔とは深さが異なる
ため、これらの接続孔は別々に開口しなければならず、
フォトリソグラフィーやエッチングなどの他のプロセス
に負担がかかるという問題点もある。

【００１３】このような問題点に対処するために、例え
ば特開平４−１４２０６２号公報に開示されたタングス
テンプラグの形成方法がある。

【００１４】同公報のタングステンプラグの形成方法に
よれば、半導体基板の上に形成された層間絶縁膜１４に
接続孔１２を開口し、この接続孔１２の底面に半導体基
板の表面の一部を露出させた後、この接続孔１２の内面
および層間絶縁膜１４の表面全面に第１のチタンナイト
ライド膜をカバレージの良いＣＶＤ条件で被覆し、この
第１のチタンナイトライド膜の上に、さらに、第２のチ
タンナイトライド膜をカバレージの悪いＣＶＤ条件で被
覆してタングステンの密着層１６を形成し、続いて、こ
の密着層１６の表面全面にタングステン膜を堆積し、こ
のタングステン膜を、まず第２のチタンナイトライド膜
が露出するまでエッチバックし、さらに、塩素系ガスを
用い、かつ低エネルギーでエッチングすることにより、
タングステン膜をほとんどエッチングすることなく、露
出された第２のチタンナイトライド膜とその下に被覆さ
れた第１のチタンナイトライド膜とをエッチングしてタ
ングステンプラグ１８を形成するものである。

【００１５】しかしながら、上述するタングステンプラ
グの形成方法においては、層間絶縁膜１４の表面に形成
された密着層１６をエッチングする際に、チタンナイト
ライド膜の残渣があるとショート不良の原因となるた
め、チタンナイトライド膜を完全に除去するために、オ
ーバーエッチングしなければならない。ところが、層間
絶縁膜１４の表面の密着層１６のエッチングがほぼ終了
した段階で、エッチングされるチタンナイトライド膜の
量が急激に減少するため、ローディング効果が発生し、
エッチャントが接続孔１２内部の密着層１６に集中し、
図５に示すように、接続孔１２の内部の密着層１６を急
速にエッチングして、接続孔１２の内部に溝３０を形成
してしまう。その後、この溝３０の上に上層配線２０を
形成するため、上層配線２０のステップカバレージが著
しく劣化し、断線を生じる恐れがあるという問題点があ
る。

【００１６】また、同公報のタングステンプラグの形成
方法においては、層間絶縁膜１４を形成する際に、下層
配線２２に依存して層間絶縁膜１４の表面に溝状の窪み
２８が形成されることが考慮されていない。このため、
例えばタングステン膜を第２のチタンナイトライド膜が
露出するまでエッチバックした際に、露出された第２の
チタンナイトライド膜の表面にタングステン膜の残渣が
あると、続くドライエッチング工程で層間絶縁膜１４の
表面のチタンナイトライド膜をエッチングする際に、タ
ングステン膜は殆どエッチングされないため、逆にタン
グステン膜の残渣がエッチングのマスクになってしま
い、層間絶縁膜１４の表面にタングステン膜やチタンナ
イトライド膜が残ってしまい、ショート不良やウエハー
全体を汚染するという問題点もある。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
従来技術に基づく種々の問題点をかえりみて、層間絶縁
膜の表面に被覆されたタングステンの密着層を上層配線
と同一形状にパターニングし、タングステンプラグを上
層配線と層間絶縁膜の表面に被覆された密着層との界面
よりも上部に突出させることにより、上層配線のステッ
プカバレージに優れ、上層配線および接続孔におけるエ
レクトロマイグレーション耐性に優れた半導体装置を提
供することにある。また、本発明の別の目的は、下層配
線に依存して層間絶縁膜表面に段差が存在する場合であ
っても、タングステン残渣を生じることなく、かつタン
グステンプラグをオーバーエッチングする必要もなく、
ステップカバレージ、エレクトロマイグレーション耐性
に優れた上層配線を形成することができる半導体装置の
製造方法を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、少なくとも１つの接続孔が開口された層
間絶縁膜と、前記接続孔の内面および前記層間絶縁膜の
表面に被覆されたタングステンの密着層と、内面に密着
層が被覆された前記接続孔の内部に埋め込まれたタング
ステンプラグと、前記層間絶縁膜の表面に被覆された密
着層および前記タングステンプラグの上に形成された上
層配線とを有し、前記層間絶縁膜の表面に形成された密
着層は、前記上層配線と同一形状にパターニングされ、
前記タングステンプラグの上面は、前記上層配線と前記
層間絶縁膜の表面に被覆された密着層との界面よりも上
部に突出していることを特徴とする半導体装置を提供す
るものである。

【００１９】また、本発明は、層間絶縁膜に少なくとも
１つの接続孔を開口し、この接続孔の内面および前記層
間絶縁膜の表面にタングステンの密着層を被覆し、前記
層間絶縁膜の表面に被覆された密着層の表面に、前記接
続孔の内面が被覆されないカバレージの悪い膜を形成
し、このカバレージの悪い膜の表面および前記接続孔の
内部にタングステンを堆積した後、このタングステンを
前記カバレージの悪い膜の表面までエッチバックして前
記カバレージの悪い膜の表面を露出させ、前記密着層お
よび前記タングステンに対して前記カバレージの悪い膜
を選択的にエッチング可能な処理液を用いてウェットエ
ッチングを行い、前記カバレージの悪い膜とともに前記
カバレージの悪い膜の表面に残存する前記タングステン
の残渣を除去し、前記接続孔の内部にタングステンプラ
グを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法を
提供するものである。

【００２０】ここで、前記カバレージの悪い膜はアルミ
ニウム膜、かつ前記ウェットエッチングの処理液は熱リ
ン酸であるのが好ましい。

【００２１】また、前記接続孔は、開口径が０．５μｍ
以下かつアスペクト比が１以上で、前記アルミニウム膜
は、アルミニウム低温スパッタ法またはアルミニウムエ
レクトロンビーム蒸着法を用いて形成されるのが好まし
い。

【００２２】

【発明の作用】本発明の半導体装置は、層間絶縁膜の表
面に被覆された密着層が上層配線と略同一形状にパター
ニングされているため、即ち、この密着層を上層配線の
一部として用いているため、上層配線のエレクトロマイ
グレーション耐性を向上させることができる。また、接
続孔の内部に埋め込まれるタングステプラグが上層配線
と層間絶縁膜の表面に被覆された密着層との界面よりも
上部に突出するように形成されているため、即ち、タン
グステンプラグが接続孔の開口縁よりも窪んでいないた
め、タングステンプラグとしての効果に優れ、上層配線
のステップカバレージを向上させることができる。ま
た、本発明の半導体装置の製造方法は、上述する本発明
の半導体装置を製造する方法であって、タングステンを
その密着層の上に堆積する前に、接続孔の内部が被覆さ
れないカバレージの悪い膜を密着層の表面に形成してい
るため、このカバレージの悪い膜をタングステンのエッ
チバックの終点判定に用いることができ、タングステン
プラグのオーバーエッチングを防止することができる。
従って、タングステンプラグが接続孔の開口縁から窪ん
でいないため、上層配線の被覆性を向上させることがで
き、配線の信頼性を向上させることができる。また、ウ
ェットエッチングによりカバレージの悪い膜とともに、
タングステンの残渣を同時に除去することができるた
め、タングステンの残渣によるショート不良やウエハー
を汚染するということがなく、製造の歩留りを向上させ
ることができる。

【００２３】

【実施例】以下に、添付の図面に示す好適実施例に基づ
いて、本発明の半導体装置およびその製造方法を詳細に
説明する。

【００２４】図１は、本発明の半導体装置の一実施例の
断面図である。同図に示す半導体装置１０は、接続孔１
２が開口された層間絶縁膜１４と、接続孔１２の内面お
よび層間絶縁膜１４の表面に被覆されたタングステンの
密着層（あるいはバリアメタル）１６と、内面に密着層
１６が被覆された接続孔１２の内部に埋め込まれたタン
グステンプラグ１８と、このタングステンプラグ１８お
よび層間絶縁膜１４の表面に被覆された密着層１６の上
に形成された上層配線２０とから構成されている。ここ
で、タングステンプラグ１８の上面は、この層間絶縁膜
１４の表面に被覆された密着層１６と上層配線２０との
界面よりも上部に突出している。また、層間絶縁膜１４
の表面に被覆された密着層１６は、上層配線２０と同一
形状にパターニングされている。

【００２５】上述する本発明の半導体装置１０において
は、タングステンプラグ１８の上面が層間絶縁膜１４の
表面に被覆された密着層１６の表面よりも上部に突出し
ているため、接続孔１２の内部に埋め込まれるタングス
テンプラグ１８としての効果を充分に発揮することがで
きるのは勿論、このタングステンプラグ１８の上に形成
される上層配線２０のステップカバレージを向上させる
ことができる。また、層間絶縁膜１４の上に被覆された
密着層１６が上層配線２０と同一形状にパターニングさ
れ、上層配線２０の一部として用いられているため、上
層配線２０のエレクトロマイグレーション耐性を向上さ
せることができる。なお、下層配線２２の上に接続孔
（ヴィアホール）を開口する例を示しているが、本発明
の半導体装置は第１層間絶縁膜に開口されるコンタクト
ホール、第２層間絶縁膜以後の層間絶縁膜に開口される
ヴィアホールのいずれにも適用可能である。また、タン
グステンの密着層１６は、特に限定されないが、一般的
にチタン膜およびチタンナイトライド膜の２層膜が用い
られる。

【００２６】次に、図２（ａ）〜（ｅ）に示す本発明の
半導体装置の形成方法の各工程の断面図を用いて、本発
明の半導体装置の一実施例の製造方法を説明する。

【００２７】まず、図２（ａ）に示すように、下層配線
２２をパターニングした後、下層配線２２の上に層間絶
縁膜１４を堆積する。同図に示すように、下層配線２２
の配線間隔が不均一に形成されている場合には、一定膜
厚の層間絶縁膜１４を堆積しても下層配線２２の間隔に
応じて層間絶縁膜１４の表面に段差が生じ、溝状の窪み
が形成されることは、従来の技術において述べた通りで
ある。続いて、層間絶縁膜１４の下に形成された下層配
線２２と、層間絶縁膜１４の上に形成される上層配線と
を電気的に接続するために、下層配線２２の上に堆積さ
れた層間絶縁膜１４に、好ましくは開口径が０．５μｍ
以下かつアスペクト比が１以上の接続孔１２を開口す
る。続いて、接続孔１２の内面（接続孔１２の側壁およ
び露出された下層配線２２の表面）および層間絶縁膜１
４の表面全面にチタン膜を１００〜５００Å被覆し、こ
のチタン膜の上にチタンナイトライド膜を５００〜１０
００Å被覆して、タングステンの密着層（あるいはバリ
アメタル）１６を形成する。

【００２８】次に、図２（ｂ）に示すように、例えばア
ルミニウム低温（室温）スパッタ法を用いて、ガス圧力
１０〜５００ｍＴｏｒｒ、放電電力数ｋ〜十数ｋＷの条
件で、密着層１６の表面全面にアルミニウム膜（あるい
はアルミニウム合金膜）２４を２００〜１０００Å形成
する。なお、このアルミニウム膜２４は、アルミニウム
ＥＢ（エレクトロンビーム）蒸着法を用いて、蒸着時の
圧力１０^-6Ｔｏｒｒ程度、エレクトロンビームの基板へ
の入射角度を４５〜８０°として、基板を法線を軸とし
て回転させることにより形成しても良い。これらの方法
を用いて形成されるアルミニウム膜２４は、接続孔１２
が微細接続孔、好ましくは開口径が０．５μｍ以下、か
つそのアスペクト比が１以上の微細接続孔である場合に
は、接続孔１２の内部、特に底面ではカバレージが極め
て悪く、接続孔１２の内部には殆ど形成されず、接続孔
１２を除く層間絶縁膜１４の表面に被覆された密着層１
６の表面だけに形成される。

【００２９】次に、図２（ｃ）に示すように、接続孔１
２の内部およびアルミニウム膜２４の表面全面にタング
ステン膜２６を、例えばＣＶＤ法（化学気相成長法）を
用いて堆積する。ここで、このタングステン膜２６の堆
積工程は次に述べるように２段階に分けて行う。まず、
第１段階の堆積工程では、六フッ化タングステン（ＷＦ
₆ ）５０ｓｃｃｍ、シラン（ＳｉＨ₄ ）１５ｓｃｃｍ、
温度４００℃、圧力０．３Ｔｏｒｒの条件で１００Å程
度堆積し、続いて、第２段階の堆積工程では、六フッ化
タングステン（ＷＦ₆ ）９０ｓｃｃｍ、水素（Ｈ₂ ）１
０００ｓｃｃｍ、温度４００℃、圧力３Ｔｏｒｒの条件
で５０００Å程度堆積する。

【００３０】なお、タングステン膜２６を堆積する際
に、六フッ化タングステン（ＷＦ₆ ）を用いるため、フ
ッ素がアルミニウム膜２４をフッ化して高抵抗化してし
まうという問題点がある。このため、上述するアルミニ
ウム膜２４の形成工程において、接続孔１２の内部にア
ルミニウム膜２４が形成されると、接続孔１２が高抵抗
化されてしまうため好ましくない。しかしながら、上述
するように、アルミニウム低温スパッタ法あるいはアル
ミニウムＥＢ蒸着法を用いて形成されるアルミニウム膜
２４は、接続孔１２が微細接続孔、好ましくは開口径が
０．５μｍ以下、かつそのアスペクト比が１以上の微細
接続孔である場合には、接続孔１２の内部ではカバレー
ジが極めて悪くなり、接続孔１２の内部には殆ど形成さ
れず、層間絶縁膜１４の表面に被覆された密着層１６の
表面だけに形成される膜、即ち、カバレージの悪い膜に
なってしまう。また、接続孔１２の内部にアルミニウム
膜２４が被覆されるとしてもアイランド状（島状）に形
成されるため、アルミニウム膜２４がフッ化されて接続
孔１２が高抵抗化されるという問題は殆ど発生しない。
なお、カバレージの悪い膜は、アルミニウム低温スパッ
タ法あるいはアルミニウムＥＢ蒸着法を用いて形成され
るアルミニウム膜２４に限定されず、接続孔１２の内部
に殆どアルミニウム膜２４が形成されず、層間絶縁膜１
４の表面に被覆された密着層１６の表面だけに膜を形成
することができれば、どのような形成方法を用いてアル
ミニウム膜２４を形成しても良い。また、カバレージの
悪い膜はアルミニウム膜２４である必要はないが、これ
については後述する。

【００３１】次に、図２（ｄ）に示すように、タングス
テン膜２６をアルミニウム膜２４の表面までエッチバッ
クして、層間絶縁膜１４に開口された接続孔１２の中に
タングステンプラグ１８を埋め込む。このエッチバック
工程も次に述べるように２段階に分けて行う。まず、第
１段階のエッチバック工程では、六フッ化イオウ（ＳＦ
₆ ）５００ｓｃｃｍ、圧力２００〜３００ｍＴｏｒｒ、
出力４００Ｗの条件でエッチバックし、続いて、第２段
階のエッチバック工程では、六フッ化イオウ（ＳＦ₆ ）
３００ｓｃｃｍ、圧力２００〜３００ｍＴｏｒｒ、出力
２００Ｗの条件でエッチバックする。なお、第２段階の
エッチバック工程では、この条件においてフッ素の発光
ラジカル（Ｆ^* ）によるエッチバックの終点検出を行
う。同図に示すように、層間絶縁膜１４の表面までエッ
チバックした段階では、アルミニウム膜２４の表面に形
成された溝状の窪みの部分にもタングステン膜２６が残
っている。なお、タングステンプラグ１８の突出量は、
このタングステン膜２６のエッチバック量およびアルミ
ニウム膜２４の膜厚により決定される。また、タングス
テン膜２６をエッチバックしてアルミニウム膜２４の表
面を露出させることにより、次のリフトオフ工程におい
て、タングステン膜２６の残渣のリフトオフが可能とな
る。

【００３２】そして、図２（ｅ）に示すように、アルミ
ニウム膜２４に形成された溝状の窪みから全てのタング
ステン膜２６の残渣を除去するために、温度３０〜５０
℃の熱リン酸の中に数秒〜数分間浸漬してウェットエッ
チングを行い、アルミニウム膜２４を溝状の窪みにある
タングステン膜２６の残渣とともに除去した後、これを
純水洗浄し、さらに超音波洗浄する。熱リン酸によるウ
ェットエッチングでは、タングステン膜２６や密着層１
６であるチタンナイトライド膜に対して、アルミニウム
膜２４を選択的にエッチング可能であるため、アルミニ
ウム膜２４だけがエッチングされ、タングステン膜２６
および密着層１６であるチタンナイトライド膜は殆どエ
ッチングされない。また、ウェットエッチングであるた
め、アルミニウム膜２４が溶解され、タングステン膜２
６の残渣も同時にリフトオフされ、除去される。

【００３３】この後、図１に示すように、例えばアルミ
ニウム低温スパッタ法を用いて、ガス圧力数ｍＴｏｒ
ｒ、放電電力数ｋ〜十数ｋＷの条件で、タングステンプ
ラグ１８および層間絶縁膜１４の表面に被覆された密着
層１６の上にアルミニウム（あるいはアルミニウム合
金）膜を５０００〜１００００Å堆積し、これを層間絶
縁膜１４の表面に被覆された密着層１６とともにパター
ニングして上層配線２０を形成する。本発明の半導体装
置１０においては、上層配線２０の下に密着層１６が上
層配線２０と略同一形状にパターニングされ、上層配線
２０の一部として用いられているため、上層配線２０の
エレクトロマイグレーション耐性を向上させることがで
き好ましい。

【００３４】なお、上述する実施例においては、カバレ
ージの悪い膜としてアルミニウム膜（あるいはアルミニ
ウム合金膜）２４を、アルミニウム低温スパッタ法、あ
るいはアルミニウムＥＢ蒸着法を用いて、好ましくは開
口径が０．５μｍ以下、かつそのアスペクト比が１以上
の微細接続孔１２が開口された層間絶縁膜の上に形成
し、これを熱リン酸を用いてウェットエッチングする例
を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、
密着層１６の上に形成するカバレージの悪い膜は、接続
孔１２の内部には形成されず、層間絶縁膜１４の表面に
被覆された密着層１６の上だけに形成される膜で、かつ
タングステン膜２６の密着層となれる膜、即ち、この膜
の上にタングステン膜２６を密着することができる膜
で、かつウェットエッチングの処理液に対して選択性が
得られる膜、即ち、ウェットエッチングの処理液により
溶解される膜であれば、どのような膜であっても良い
が、安価で容易に入手可能なものが好ましい。また、ウ
ェットエッチングの処理液は、タングステン膜２６およ
び密着層１６を殆ど溶解することができず、かつカバレ
ージの悪い膜を溶解することができれば、どのような処
理液でも良い。また、接続孔１２の開口径およびアスペ
クト比は、カバレージの悪い膜およびその形成方法に応
じて、カバレージの悪い膜が接続孔の内部に形成されな
いよう適宜決めれば良い。従って、ガバレージの悪い膜
およびウェットエッチングの処理液を適宜選択すること
が好ましい。

【００３５】

【発明の効果】以上詳細に説明した様に、本発明の半導
体装置は、層間絶縁膜の表面に被覆された密着層が上層
配線と同一形状を有しているため、上層配線のエレクト
ロマイグレーション耐性を向上させることができ、接続
孔の内部に埋め込まれたタングステンプラグが上層配線
と層間絶縁膜の表面に被覆された密着層との界面よりも
突出しているため、タングステンプラグの効果が充分に
発揮されるとともに、上層配線のステップカバレージを
向上させることができる。

【００３６】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
タングステンを密着層の上に堆積する前に、接続孔の内
部が被覆されないカバレージの悪い膜を密着層の上に形
成し、接続孔の内部およびカバレージの悪い膜の上にタ
ングステンを堆積した後、これをカバレージの悪い膜が
露出するまでエッチバックし、タングステンおよびその
密着層に対してカバレージの悪い膜を実質上選択的にエ
ッチング可能な処理液を用いてウェットエッチングする
ことにより、カバレージの悪い膜とともに、この上に存
在するタングステンの残渣を除去するものである。従っ
て、本発明の半導体装置の製造方法によれば、層間絶縁
膜の表面に段差が存在していても、層間絶縁膜の平坦化
を行う必要がなく、タングステンの残渣を除去すること
ができるため、タングステンの残渣によるショート不良
やウエハー汚染といった問題が発生しないため、製造の
歩留りを向上させることができる。また、本発明の半導
体装置の製造方法によれば、カバレージの悪い膜をタン
グステンのエッチバックの終点判断に用いることができ
るため、オーバーエッチングされないタングステンプラ
グを形成することができ、上層配線のステップカバレー
ジを向上させることができ、配線の信頼性を向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体装置の一実施例の断面図であ
る。

【図２】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の半導体装置の製造
方法の各工程を示す一実施例の断面図である。

【図３】（ａ）〜（ｄ）は、従来の半導体装置の製造方
法の各工程を示す一例の断面図である。

【図４】（ａ）〜（ｃ）は、従来の半導体装置の製造方
法の各工程を示す一例の断面図である。

【図５】従来の半導体装置のタングステンプラグ形成部
を示す一例の断面図である。

【符号の説明】

１０ 半導体装置 １２ 接続孔 １４ 層間絶縁膜 １６ 密着層（バリアメタル） １８ タングステンプラグ ２０ 上層配線 ２２ 下層配線 ２４ アルミニウム膜（カバレージの悪い膜） ２６ タングステン膜 ２８ 溝状の窪み ３０ 溝

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも１つの接続孔が開口された層間
   絶縁膜と、前記接続孔の内面および前記層間絶縁膜の表
   面に被覆されたタングステンの密着層と、内面に密着層
   が被覆された前記接続孔の内部に埋め込まれたタングス
   テンプラグと、前記層間絶縁膜の表面に被覆された密着
   層および前記タングステンプラグの上に形成された上層
   配線とを有し、 前記層間絶縁膜の表面に形成された密着層は、前記上層
   配線と同一形状にパターニングされ、前記タングステン
   プラグの上面は、前記上層配線と前記層間絶縁膜の表面
   に被覆された密着層との界面よりも上部に突出している
   ことを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】層間絶縁膜に少なくとも１つの接続孔を開
   口し、この接続孔の内面および前記層間絶縁膜の表面に
   タングステンの密着層を被覆し、前記層間絶縁膜の表面
   に被覆された密着層の表面に、前記接続孔の内面が被覆
   されないカバレージの悪い膜を形成し、このカバレージ
   の悪い膜の表面および前記接続孔の内部にタングステン
   を堆積した後、このタングステンを前記カバレージの悪
   い膜の表面までエッチバックして前記カバレージの悪い
   膜の表面を露出させ、前記密着層および前記タングステ
   ンに対して前記カバレージの悪い膜を選択的にエッチン
   グ可能な処理液を用いてウェットエッチングを行い、前
   記カバレージの悪い膜とともに前記カバレージの悪い膜
   の表面に残存する前記タングステンの残渣を除去し、前
   記接続孔の内部にタングステンプラグを形成することを
   特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】前記カバレージの悪い膜はアルミニウム
   膜、かつ前記ウェットエッチングの処理液は熱リン酸で
   ある請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 【請求項４】前記接続孔は、開口径が０．５μｍ以下か
   つアスペクト比が１以上で、前記アルミニウム膜は、ア
   ルミニウム低温スパッタ法またはアルミニウムエレクト
   ロンビーム蒸着法を用いて形成される請求項３に記載の
   半導体装置の製造方法。