JPH08181146A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPH08181146A JPH08181146A JP31983494A JP31983494A JPH08181146A JP H08181146 A JPH08181146 A JP H08181146A JP 31983494 A JP31983494 A JP 31983494A JP 31983494 A JP31983494 A JP 31983494A JP H08181146 A JPH08181146 A JP H08181146A
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- Japan
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- aluminum alloy
- layer
- alloy wiring
- mask
- pattern
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- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高アスペクト比の配線にあっても、その配線
間の溝を確実に埋め込んでボイドの無い良好な層間絶縁
膜を形成することのできる半導体装置の製造方法を提供
する。 【構成】 基体上にアルミニウム合金配線を形成するに
際し、基体上にアルミニウム合金配線層１１を形成し、
次にこのアルミニウム合金配線層１１上に無機質材から
なるマスク層１４を形成する。次いでマスク層１４上に
ネガ型レジストからなるレジストパターン１５を形成
し、このレジストパターン１５を利用してマスク層１４
を反応性イオンエッチングによりエッチングしてマスク
パターン１６を形成する。次いでマスクパターン１６を
利用してアルミニウム合金層１１をエッチングしてアル
ミニウム合金配線１７を形成し、その後マスクパターン
１６を残した状態でアルミニウム合金配線１７上に層間
絶縁膜１８を堆積形成する。
間の溝を確実に埋め込んでボイドの無い良好な層間絶縁
膜を形成することのできる半導体装置の製造方法を提供
する。 【構成】 基体上にアルミニウム合金配線を形成するに
際し、基体上にアルミニウム合金配線層１１を形成し、
次にこのアルミニウム合金配線層１１上に無機質材から
なるマスク層１４を形成する。次いでマスク層１４上に
ネガ型レジストからなるレジストパターン１５を形成
し、このレジストパターン１５を利用してマスク層１４
を反応性イオンエッチングによりエッチングしてマスク
パターン１６を形成する。次いでマスクパターン１６を
利用してアルミニウム合金層１１をエッチングしてアル
ミニウム合金配線１７を形成し、その後マスクパターン
１６を残した状態でアルミニウム合金配線１７上に層間
絶縁膜１８を堆積形成する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高アスペクト比の配線
間スペースをボイド（Void）無しに埋め込むことのでき
る半導体装置の製造方法に関する。
間スペースをボイド（Void）無しに埋め込むことのでき
る半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＬＳＩからＵＬＳＩへと移行する
に伴って高集積化が一層進み、ＬＳＩ、すなわち半導体
装置においては配線の幅や配線間のスペースがますます
狭小化しつつある。そして、このような幅や間隔の狭小
化、さらには配線の多層化によって半導体装置はより高
い性能の実現がなされている。
に伴って高集積化が一層進み、ＬＳＩ、すなわち半導体
装置においては配線の幅や配線間のスペースがますます
狭小化しつつある。そして、このような幅や間隔の狭小
化、さらには配線の多層化によって半導体装置はより高
い性能の実現がなされている。
【０００３】ところで、多層配線の微細化に伴い、前述
したように配線間のスペースが狭小化し、さらには配線
の抵抗を抑えるべく配線が厚膜化することから、配線間
スペースを埋め込む技術、すなわちギャップフィル技術
も一層困難なものとなっている。このような多層配線の
微細化に対応し得るギャップフィル技術としては、従
来、例えばＳＯＧ（Spin On Glass ）や、ＴＥＯＳ（テ
トラエトキシシラン）とＯ3 とを原料としてこれらを反
応させる常圧ＣＶＤ法などが知られている。
したように配線間のスペースが狭小化し、さらには配線
の抵抗を抑えるべく配線が厚膜化することから、配線間
スペースを埋め込む技術、すなわちギャップフィル技術
も一層困難なものとなっている。このような多層配線の
微細化に対応し得るギャップフィル技術としては、従
来、例えばＳＯＧ（Spin On Glass ）や、ＴＥＯＳ（テ
トラエトキシシラン）とＯ3 とを原料としてこれらを反
応させる常圧ＣＶＤ法などが知られている。
【０００４】常圧ＣＶＤ法としては、例えば図４（ａ）
に示すように基板（図示略）上に形成された層間絶縁膜
１の上に、リソグラフィー法および反応性イオンエッチ
ングによってアルミニウム（Ａｌ）合金配線２…を形成
した後、該Ａｌ合金配線２…上に、加工用マスクとして
プラズマＣＶＤ法によりＴＥＯＳを原料とする酸化膜３
（以下、Ｐ−ＴＥＯＳ膜３と称する）を形成する。ここ
で、Ａｌ合金配線２は、層間絶縁膜１上に形成されたＴ
ｉ層２ａと、これの上に形成されたＴｉＮ層２ｂ、Ａｌ
−０．５％Ｃｕ膜２ｃ、Ｔｉ層２ｄ、ＴｉＮ層２ｅとか
ら構成されたものである。なお、ＴｉＮ膜２ｅを最上
層、最下層に形成するのは、このＡｌ合金配線２の上層
あるいは下層に形成される配線との間を、タングステン
プラグ（以下、Ｗプラグと略称する）で導通させる際
の、コンタクトホール埋め込みの技術に対応するためで
ある。そして、Ｐ−ＴＥＯＳ膜３を形成した後、さらに
前記したＴＥＯＳとＯ3 とを原料としてこれらを反応さ
せる常圧ＣＶＤ法により、図４（ｂ）に示すように前記
Ｐ−ＴＥＯＳ膜３の上に酸化膜４（以下、Ｏ3 −ＴＥＯ
Ｓ膜４と称する）を形成するのである。
に示すように基板（図示略）上に形成された層間絶縁膜
１の上に、リソグラフィー法および反応性イオンエッチ
ングによってアルミニウム（Ａｌ）合金配線２…を形成
した後、該Ａｌ合金配線２…上に、加工用マスクとして
プラズマＣＶＤ法によりＴＥＯＳを原料とする酸化膜３
（以下、Ｐ−ＴＥＯＳ膜３と称する）を形成する。ここ
で、Ａｌ合金配線２は、層間絶縁膜１上に形成されたＴ
ｉ層２ａと、これの上に形成されたＴｉＮ層２ｂ、Ａｌ
−０．５％Ｃｕ膜２ｃ、Ｔｉ層２ｄ、ＴｉＮ層２ｅとか
ら構成されたものである。なお、ＴｉＮ膜２ｅを最上
層、最下層に形成するのは、このＡｌ合金配線２の上層
あるいは下層に形成される配線との間を、タングステン
プラグ（以下、Ｗプラグと略称する）で導通させる際
の、コンタクトホール埋め込みの技術に対応するためで
ある。そして、Ｐ−ＴＥＯＳ膜３を形成した後、さらに
前記したＴＥＯＳとＯ3 とを原料としてこれらを反応さ
せる常圧ＣＶＤ法により、図４（ｂ）に示すように前記
Ｐ−ＴＥＯＳ膜３の上に酸化膜４（以下、Ｏ3 −ＴＥＯ
Ｓ膜４と称する）を形成するのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなＯ3 −ＴＥＯＳ膜４を形成する方法にあっても、Ａ
ｌ合金配線２、２間のピッチが１．０μｍ以下となる
と、前述したごとく配線が厚膜化することから該配線間
の溝のアスペクト比が１．５を越えてしまい、この溝内
の空間を埋め込むことが極めて困難になってしまう。ま
た、Ｗプラグに対応してＡｌ合金配線２の最上部に厚い
ＴｉＮ膜２ｅを配しているので、このＡｌ合金配線２を
リソグラフィー技術および反応性イオンエッチングで加
工形成した際、以下の機構によって加工断面に「ひさし
Ｈ」が形成され易くなってしまう。
うなＯ3 −ＴＥＯＳ膜４を形成する方法にあっても、Ａ
ｌ合金配線２、２間のピッチが１．０μｍ以下となる
と、前述したごとく配線が厚膜化することから該配線間
の溝のアスペクト比が１．５を越えてしまい、この溝内
の空間を埋め込むことが極めて困難になってしまう。ま
た、Ｗプラグに対応してＡｌ合金配線２の最上部に厚い
ＴｉＮ膜２ｅを配しているので、このＡｌ合金配線２を
リソグラフィー技術および反応性イオンエッチングで加
工形成した際、以下の機構によって加工断面に「ひさし
Ｈ」が形成され易くなってしまう。
【０００６】すなわち、Ａｌ合金配線２を形成するにあ
たっては、レジストパターンを形成した後、通常Ｃｌ2
ガスを用いた反応性イオンエッチングを行う。このと
き、ＴｉＮは主にイオンの入射を受けてその反応でエッ
チングされるため、Ｃｌラジカルが消費されず、これに
よりＴｉＮ、さらにはＴｉがエッチングされた後、Ａｌ
−０．５％Ｃｕが露出された際にはＣｌラジカルが過剰
になっている。その結果、Ａｌ−０．５％Ｃｕ層におけ
る初期のエッチングでは、イオンの入射によるエッチン
グとともにＣｌラジカルによる化学的なエッチングもな
されるため、エッチングが過剰に進行に、その後過剰な
Ｃｌラジカルが消費されるに連れて徐々に安定したエッ
チングとなっていくのである。したがって、初期におい
て過剰にエッチングがなされ、その後安定していくこと
から、図４（ａ）に示したようにＡｌ−０．５％Ｃｕ層
２ｃにおいてはその最上部に「くびれ」が形成され、そ
の結果その上にあるＴｉＮ層２ｅが外側に張り出す「ひ
さしＨ」となってしまうのである。
たっては、レジストパターンを形成した後、通常Ｃｌ2
ガスを用いた反応性イオンエッチングを行う。このと
き、ＴｉＮは主にイオンの入射を受けてその反応でエッ
チングされるため、Ｃｌラジカルが消費されず、これに
よりＴｉＮ、さらにはＴｉがエッチングされた後、Ａｌ
−０．５％Ｃｕが露出された際にはＣｌラジカルが過剰
になっている。その結果、Ａｌ−０．５％Ｃｕ層におけ
る初期のエッチングでは、イオンの入射によるエッチン
グとともにＣｌラジカルによる化学的なエッチングもな
されるため、エッチングが過剰に進行に、その後過剰な
Ｃｌラジカルが消費されるに連れて徐々に安定したエッ
チングとなっていくのである。したがって、初期におい
て過剰にエッチングがなされ、その後安定していくこと
から、図４（ａ）に示したようにＡｌ−０．５％Ｃｕ層
２ｃにおいてはその最上部に「くびれ」が形成され、そ
の結果その上にあるＴｉＮ層２ｅが外側に張り出す「ひ
さしＨ」となってしまうのである。
【０００７】そして、このように「ひさしＨ」が形成さ
れると、それがわずかであっても、その後に形成された
Ｐ−ＴＥＯＳ膜３が図４（ｂ）に示したように「ひさし
Ｈ」を強調する形で外側に張り出すオーバーハング状に
堆積されてしまうため、その後Ｏ3 −ＴＥＯＳ膜４でギ
ャップフィルを行っても、Ａｌ合金配線２、２間にボイ
ド（Void）５がはいってしまうのである。本発明は前記
事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところ
は、高アスペクト比の配線にあっても、その配線間の溝
を確実に埋め込んでボイドの無い良好な層間絶縁膜を形
成することのできる半導体装置の製造方法を提供するこ
とにある。
れると、それがわずかであっても、その後に形成された
Ｐ−ＴＥＯＳ膜３が図４（ｂ）に示したように「ひさし
Ｈ」を強調する形で外側に張り出すオーバーハング状に
堆積されてしまうため、その後Ｏ3 −ＴＥＯＳ膜４でギ
ャップフィルを行っても、Ａｌ合金配線２、２間にボイ
ド（Void）５がはいってしまうのである。本発明は前記
事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところ
は、高アスペクト比の配線にあっても、その配線間の溝
を確実に埋め込んでボイドの無い良好な層間絶縁膜を形
成することのできる半導体装置の製造方法を提供するこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明における請求項１
記載の半導体装置の製造方法では、基体上にアルミニウ
ム合金配線層を形成し、次にこのアルミニウム合金配線
層上に無機質材からなるマスク層を形成し、次いで該マ
スク層上にネガ型レジストからなるレジストパターンを
形成し、次いで該レジストパターンを利用して前記マス
ク層を反応性イオンエッチングによりエッチングしてマ
スクパターンを形成し、次いで該マスクパターンを利用
して前記アルミニウム合金配線層をエッチングしてアル
ミニウム合金配線を形成し、その後前記マスクパターン
を残した状態でアルミニウム合金配線上に層間絶縁膜を
堆積形成することを前記課題の解決手段とした。
記載の半導体装置の製造方法では、基体上にアルミニウ
ム合金配線層を形成し、次にこのアルミニウム合金配線
層上に無機質材からなるマスク層を形成し、次いで該マ
スク層上にネガ型レジストからなるレジストパターンを
形成し、次いで該レジストパターンを利用して前記マス
ク層を反応性イオンエッチングによりエッチングしてマ
スクパターンを形成し、次いで該マスクパターンを利用
して前記アルミニウム合金配線層をエッチングしてアル
ミニウム合金配線を形成し、その後前記マスクパターン
を残した状態でアルミニウム合金配線上に層間絶縁膜を
堆積形成することを前記課題の解決手段とした。
【０００９】請求項２記載の半導体装置の製造方法で
は、基体上にアルミニウム合金配線層を形成し、次にこ
のアルミニウム合金配線層上に無機質材からなるマスク
層を形成し、次いで該マスク層上にポジ型レジストから
なるレジストパターンを形成し、次いで該レジストパタ
ーンを利用して前記マスク層を反応性イオンエッチング
によりエッチングして基体側が幅広となる順テーパ状の
マスクパターンを形成し、次いで該マスクパターンを利
用して前記アルミニウム合金配線層をエッチングしてア
ルミニウム合金配線を形成し、その後前記マスクパター
ンを残した状態でアルミニウム合金配線上に層間絶縁膜
を堆積形成することを前記課題の解決手段とした。
は、基体上にアルミニウム合金配線層を形成し、次にこ
のアルミニウム合金配線層上に無機質材からなるマスク
層を形成し、次いで該マスク層上にポジ型レジストから
なるレジストパターンを形成し、次いで該レジストパタ
ーンを利用して前記マスク層を反応性イオンエッチング
によりエッチングして基体側が幅広となる順テーパ状の
マスクパターンを形成し、次いで該マスクパターンを利
用して前記アルミニウム合金配線層をエッチングしてア
ルミニウム合金配線を形成し、その後前記マスクパター
ンを残した状態でアルミニウム合金配線上に層間絶縁膜
を堆積形成することを前記課題の解決手段とした。
【００１０】請求項３記載の半導体装置の製造方法で
は、基体上にアルミニウム合金配線層を形成し、次にこ
のアルミニウム合金配線層上に無機質材からなるマスク
層を形成し、次いで該マスク層上にポジ型レジストから
なるレジストパターンを形成し、次いで該レジストパタ
ーンを利用して前記マスク層を反応性イオンエッチング
によりエッチングしてマスクパターンを形成し、次いで
該マスクパターンを利用して前記アルミニウム合金配線
層を反応性イオンエッチングによりオーバーエッチング
してアルミニウム合金配線を形成し、その後前記マスク
パターンを残した状態でアルミニウム合金配線上に層間
絶縁膜を堆積形成することを前記課題の解決手段とし
た。
は、基体上にアルミニウム合金配線層を形成し、次にこ
のアルミニウム合金配線層上に無機質材からなるマスク
層を形成し、次いで該マスク層上にポジ型レジストから
なるレジストパターンを形成し、次いで該レジストパタ
ーンを利用して前記マスク層を反応性イオンエッチング
によりエッチングしてマスクパターンを形成し、次いで
該マスクパターンを利用して前記アルミニウム合金配線
層を反応性イオンエッチングによりオーバーエッチング
してアルミニウム合金配線を形成し、その後前記マスク
パターンを残した状態でアルミニウム合金配線上に層間
絶縁膜を堆積形成することを前記課題の解決手段とし
た。
【００１１】
【作用】請求項１記載の半導体装置の製造方法では、ア
ルミニウム合金配線層上に無機質材からなるマスク層を
形成し、さらにその上にネガ型レジストからなるレジス
トパターンを形成した後、該レジストパターンを利用し
て前記マスク層を反応性イオンエッチングしてマスクパ
ターンを形成する。すると、ネガ型レジストはその基体
と反対の側が幅広となる逆テーパ状に形成されることか
ら、この逆テーパ状のレジストパターンをマスクとする
ことによって前記マスク層は基体側が幅広となる順テー
パ状にエッチングされたマスクパターンとなる。そし
て、このマスクパターンを利用して前記アルミニウム合
金配線層をエッチングした後、該マスクパターンを残し
た状態でアルミニウム合金配線上に層間絶縁膜を堆積形
成することから、該層間絶縁膜が順テーパ状のマスクパ
ターンの上に堆積することにより該層間絶縁膜がオーバ
ーハング状に形成されることが防止される。
ルミニウム合金配線層上に無機質材からなるマスク層を
形成し、さらにその上にネガ型レジストからなるレジス
トパターンを形成した後、該レジストパターンを利用し
て前記マスク層を反応性イオンエッチングしてマスクパ
ターンを形成する。すると、ネガ型レジストはその基体
と反対の側が幅広となる逆テーパ状に形成されることか
ら、この逆テーパ状のレジストパターンをマスクとする
ことによって前記マスク層は基体側が幅広となる順テー
パ状にエッチングされたマスクパターンとなる。そし
て、このマスクパターンを利用して前記アルミニウム合
金配線層をエッチングした後、該マスクパターンを残し
た状態でアルミニウム合金配線上に層間絶縁膜を堆積形
成することから、該層間絶縁膜が順テーパ状のマスクパ
ターンの上に堆積することにより該層間絶縁膜がオーバ
ーハング状に形成されることが防止される。
【００１２】請求項２記載の半導体装置の製造方法で
は、アルミニウム合金配線層上に無機質材からなるマス
ク層を形成し、さらにその上にポジ型レジストからなる
レジストパターンを形成した後、該レジストパターンを
利用して前記マスク層を反応性イオンエッチングにより
エッチングして基体側が幅広となる順テーパ状のマスク
パターンを形成する。したがって、このマスクパターン
を利用して前記アルミニウム合金配線層をエッチングし
た後、該マスクパターンを残した状態でアルミニウム合
金配線上に層間絶縁膜を堆積形成することから、該層間
絶縁膜が順テーパ状のマスクパターンの上に堆積するこ
とにより該層間絶縁膜がオーバーハング状に形成される
ことが防止される。
は、アルミニウム合金配線層上に無機質材からなるマス
ク層を形成し、さらにその上にポジ型レジストからなる
レジストパターンを形成した後、該レジストパターンを
利用して前記マスク層を反応性イオンエッチングにより
エッチングして基体側が幅広となる順テーパ状のマスク
パターンを形成する。したがって、このマスクパターン
を利用して前記アルミニウム合金配線層をエッチングし
た後、該マスクパターンを残した状態でアルミニウム合
金配線上に層間絶縁膜を堆積形成することから、該層間
絶縁膜が順テーパ状のマスクパターンの上に堆積するこ
とにより該層間絶縁膜がオーバーハング状に形成される
ことが防止される。
【００１３】請求項３記載の半導体装置の製造方法で
は、アルミニウム合金配線層上に無機質材からなるマス
ク層を形成し、さらにその上にポジ型レジストからなる
レジストパターンを形成し、該レジストパターンを利用
して前記マスク層を反応性イオンエッチングによりエッ
チングした後、該マスクパターンを利用して前記アルミ
ニウム合金配線層を反応性イオンエッチングによりオー
バーエッチングしてアルミニウム合金配線を形成する。
すると、オーバーエッチングされることによってこの反
応性イオンエッチングにおけるイオンのスパッタリング
効果によりマスクパターンは基体側が幅広となる順テー
パ状になる。したがって、この順テーパ状のマスクパタ
ーンを残した状態でアルミニウム合金配線上に層間絶縁
膜を堆積形成することから、該層間絶縁膜が順テーパ状
のマスクパターンの上に堆積することにより該層間絶縁
膜がオーバーハング状に形成されることが防止される。
は、アルミニウム合金配線層上に無機質材からなるマス
ク層を形成し、さらにその上にポジ型レジストからなる
レジストパターンを形成し、該レジストパターンを利用
して前記マスク層を反応性イオンエッチングによりエッ
チングした後、該マスクパターンを利用して前記アルミ
ニウム合金配線層を反応性イオンエッチングによりオー
バーエッチングしてアルミニウム合金配線を形成する。
すると、オーバーエッチングされることによってこの反
応性イオンエッチングにおけるイオンのスパッタリング
効果によりマスクパターンは基体側が幅広となる順テー
パ状になる。したがって、この順テーパ状のマスクパタ
ーンを残した状態でアルミニウム合金配線上に層間絶縁
膜を堆積形成することから、該層間絶縁膜が順テーパ状
のマスクパターンの上に堆積することにより該層間絶縁
膜がオーバーハング状に形成されることが防止される。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の半導体装置の製造方法を図面
を利用して詳しく説明する。図１（ａ）〜（ｃ）、図２
（ａ）〜（ｃ）は本発明の第一の実施例を工程順に説明
するための図である。本実施例では、まず、図１（ａ）
に示すように図示しない基板（基体）上に形成された層
間絶縁膜１０上にアルミニウム（Ａｌ）合金配線層１１
を公知の技術によって形成する。なお、層間絶縁膜１０
は例えばＢＰＳＧ（ホウ素リンシリケートガラス）から
形成されたものである。また、この層間絶縁膜１０には
その所定箇所にコンタクトホール１２が形成されてお
り、該コンタクトホール内には、該層間絶縁膜１０の下
に形成配置された配線（図示略）との電気的接続のため
のＷプラグ１３が配設されている。
を利用して詳しく説明する。図１（ａ）〜（ｃ）、図２
（ａ）〜（ｃ）は本発明の第一の実施例を工程順に説明
するための図である。本実施例では、まず、図１（ａ）
に示すように図示しない基板（基体）上に形成された層
間絶縁膜１０上にアルミニウム（Ａｌ）合金配線層１１
を公知の技術によって形成する。なお、層間絶縁膜１０
は例えばＢＰＳＧ（ホウ素リンシリケートガラス）から
形成されたものである。また、この層間絶縁膜１０には
その所定箇所にコンタクトホール１２が形成されてお
り、該コンタクトホール内には、該層間絶縁膜１０の下
に形成配置された配線（図示略）との電気的接続のため
のＷプラグ１３が配設されている。
【００１５】また、Ａｌ合金配線層１１は、層間絶縁膜
１０側から順に、Ｔｉ層１１ａ、ＴｉＮ層１１ｂ、Ａｌ
−０．５％Ｃｕ層１１ｃ、ＴｉＮ層１１ｄ、Ｔｉ層１１
ｅがそれぞれ堆積され積層されて形成されたものであ
り、Ａｌ−０．５％Ｃｕ層１１ｃが、全体のほぼ７０〜
８０％程度を占めるような厚さとなるように形成された
ものである。
１０側から順に、Ｔｉ層１１ａ、ＴｉＮ層１１ｂ、Ａｌ
−０．５％Ｃｕ層１１ｃ、ＴｉＮ層１１ｄ、Ｔｉ層１１
ｅがそれぞれ堆積され積層されて形成されたものであ
り、Ａｌ−０．５％Ｃｕ層１１ｃが、全体のほぼ７０〜
８０％程度を占めるような厚さとなるように形成された
ものである。
【００１６】次に、このＡｌ合金配線層１１上に無機質
材からなるマスク層１４を形成する。無機質材として
は、例えばＴＥＯＳを原料としてプラズマＣＶＤ法によ
って形成されるＳｉＯ2 膜（Ｐ−ＴＥＯＳ膜）や、プラ
ズマＣＶＤ法によって形成される窒化珪素膜（Ｐ−Ｓｉ
Ｎ膜）が挙げられる。なお、本実施例においては、無機
質材として厚さ２００ｎｍ程度のＰ−ＴＥＯＳ膜を用い
ており、したがってマスク層１４はＰ−ＴＥＯＳ膜によ
って形成されたものとなる。
材からなるマスク層１４を形成する。無機質材として
は、例えばＴＥＯＳを原料としてプラズマＣＶＤ法によ
って形成されるＳｉＯ2 膜（Ｐ−ＴＥＯＳ膜）や、プラ
ズマＣＶＤ法によって形成される窒化珪素膜（Ｐ−Ｓｉ
Ｎ膜）が挙げられる。なお、本実施例においては、無機
質材として厚さ２００ｎｍ程度のＰ−ＴＥＯＳ膜を用い
ており、したがってマスク層１４はＰ−ＴＥＯＳ膜によ
って形成されたものとなる。
【００１７】次いで、このマスク層１４上にネガ型のエ
キシマレーザ（主にＫｒＦ２４８ｎｍ）レジストを膜厚
が１．０μｍを越えない程度に塗布し、さらにエキシマ
リソグラフィー装置によって図１（ａ）中に示すように
最小ライン幅０．３５μｍ、ライン間０．３５μｍのレ
ジストパターン１５を形成する。このようにしてレジス
トパターン１５を形成すると、該レジストがネガ型であ
ることから、レジストパターン１５は図１（ａ）に示す
ように層間絶縁膜１０と反対の側が幅広となる逆テーパ
状のものとなる。
キシマレーザ（主にＫｒＦ２４８ｎｍ）レジストを膜厚
が１．０μｍを越えない程度に塗布し、さらにエキシマ
リソグラフィー装置によって図１（ａ）中に示すように
最小ライン幅０．３５μｍ、ライン間０．３５μｍのレ
ジストパターン１５を形成する。このようにしてレジス
トパターン１５を形成すると、該レジストがネガ型であ
ることから、レジストパターン１５は図１（ａ）に示す
ように層間絶縁膜１０と反対の側が幅広となる逆テーパ
状のものとなる。
【００１８】次いで、該レジストパターン１５を利用し
て前記マスク層１４を反応性イオンエッチングによりエ
ッチングする。このエッチングとしては、平行平板Ｓｉ
Ｏ2エッチャーを用い、例えば使用ガスおよびその流量
をＣＨＦ3 ／ＣＦ4 ／Ａｒ＝５０／１０／１５０〔SCC
M〕、圧力を２７Ｐａ、ＲＦパワーを１０００Ｗ（ただ
し、２００ｍｍウエハを対象としている。）、基板温度
を５℃とする条件のもとに行う。
て前記マスク層１４を反応性イオンエッチングによりエ
ッチングする。このエッチングとしては、平行平板Ｓｉ
Ｏ2エッチャーを用い、例えば使用ガスおよびその流量
をＣＨＦ3 ／ＣＦ4 ／Ａｒ＝５０／１０／１５０〔SCC
M〕、圧力を２７Ｐａ、ＲＦパワーを１０００Ｗ（ただ
し、２００ｍｍウエハを対象としている。）、基板温度
を５℃とする条件のもとに行う。
【００１９】このようにしてエッチングすると、前述し
たようにネガ型レジストが逆テーパ状になっていること
から、該レジストが図１（ｂ）中二点鎖線で示すような
初期のレジストパターン１５の状態からエッチングが進
むに連れて図１（ｂ）中実線で示すような状態に削られ
ることにより、これに伴って前記マスク層１４は層間絶
縁膜１０側が幅広となる順テーパ状のマスクパターン１
６となる。すなわち、反応性イオンエッチングの初期に
おいては斜めに入射するイオンが多く作用するからであ
る。
たようにネガ型レジストが逆テーパ状になっていること
から、該レジストが図１（ｂ）中二点鎖線で示すような
初期のレジストパターン１５の状態からエッチングが進
むに連れて図１（ｂ）中実線で示すような状態に削られ
ることにより、これに伴って前記マスク層１４は層間絶
縁膜１０側が幅広となる順テーパ状のマスクパターン１
６となる。すなわち、反応性イオンエッチングの初期に
おいては斜めに入射するイオンが多く作用するからであ
る。
【００２０】次いで、該マスクパターン１６を利用して
前記Ａｌ合金配線層１１を反応性イオンエッチングによ
りエッチングし、図１（ｃ）に示すようにＡｌ合金配線
１７を形成する。このエッチングとしては、μ波プラズ
マＡｌエッチャーを用い、例えば使用ガスおよびその流
量をＢＣｌ3 ／Ｃｌ2 ＝８０／１２０〔SCCM〕、圧力を
０．７Ｐａ、ＲＦパワーを１００Ｗ、基板温度を２０℃
とする条件のもとに行う。このような条件のもとにエッ
チングを行うと、特に０．７Ｐａという低圧で行うこと
から、ＴｉＮ層１１ｅに「ひさし」が形成されることが
ない。続いて、このＡｌエッチャー内にてイソプロピル
アルコールを添加したＯ2 のプラズマ処理を行い、さら
に発煙硝酸で洗浄することによって層間絶縁膜１０上の
有機成分、すなわ残留するレジストを完全に除去する。
前記Ａｌ合金配線層１１を反応性イオンエッチングによ
りエッチングし、図１（ｃ）に示すようにＡｌ合金配線
１７を形成する。このエッチングとしては、μ波プラズ
マＡｌエッチャーを用い、例えば使用ガスおよびその流
量をＢＣｌ3 ／Ｃｌ2 ＝８０／１２０〔SCCM〕、圧力を
０．７Ｐａ、ＲＦパワーを１００Ｗ、基板温度を２０℃
とする条件のもとに行う。このような条件のもとにエッ
チングを行うと、特に０．７Ｐａという低圧で行うこと
から、ＴｉＮ層１１ｅに「ひさし」が形成されることが
ない。続いて、このＡｌエッチャー内にてイソプロピル
アルコールを添加したＯ2 のプラズマ処理を行い、さら
に発煙硝酸で洗浄することによって層間絶縁膜１０上の
有機成分、すなわ残留するレジストを完全に除去する。
【００２１】その後、前記マスクパターン１６を残した
状態で、図２（ａ）に示すようにＡｌ合金配線１７を覆
って層間絶縁膜１０上に、別の層間絶縁膜１８を厚さ１
００ｎｍ程度に形成する。この層間絶縁膜１８として
は、マスク層１４と同様にＰ−ＴＥＯＳ膜が用いられ
る。このようにして形成された層間絶縁膜１８は、Ａｌ
合金配線１７の上に順テーパ状のマスクパターン１６が
残っていることから、Ｐ−ＴＥＯＳ膜そのものはオーバ
ーハング状になり易い膜であるにもかかわらず、オーバ
ーハング状になることなく、特にその上部がマスクパタ
ーン１６の形状にほぼ沿った順テーパ状のものとなる。
状態で、図２（ａ）に示すようにＡｌ合金配線１７を覆
って層間絶縁膜１０上に、別の層間絶縁膜１８を厚さ１
００ｎｍ程度に形成する。この層間絶縁膜１８として
は、マスク層１４と同様にＰ−ＴＥＯＳ膜が用いられ
る。このようにして形成された層間絶縁膜１８は、Ａｌ
合金配線１７の上に順テーパ状のマスクパターン１６が
残っていることから、Ｐ−ＴＥＯＳ膜そのものはオーバ
ーハング状になり易い膜であるにもかかわらず、オーバ
ーハング状になることなく、特にその上部がマスクパタ
ーン１６の形状にほぼ沿った順テーパ状のものとなる。
【００２２】そして、このようにして層間絶縁膜１８を
形成した後、図２（ｂ）に示すようにギャップフィル用
の膜としてＯ3 −ＴＥＯＳ膜１９を形成し、さらにＣＭ
Ｐ法（化学的機械的研磨法）でこれを平坦化する。そし
てさらに、図２（ｃ）に示すようにＡｌ合金配線１７用
のコンタクトホール加工を行ってコンタクトホール２０
を形成し、このホール２０内にＷプラグ２１を埋設し、
その後Ａｌ合金配線１７の上層の配線を形成する。
形成した後、図２（ｂ）に示すようにギャップフィル用
の膜としてＯ3 −ＴＥＯＳ膜１９を形成し、さらにＣＭ
Ｐ法（化学的機械的研磨法）でこれを平坦化する。そし
てさらに、図２（ｃ）に示すようにＡｌ合金配線１７用
のコンタクトホール加工を行ってコンタクトホール２０
を形成し、このホール２０内にＷプラグ２１を埋設し、
その後Ａｌ合金配線１７の上層の配線を形成する。
【００２３】このような製造方法にあっては、順テーパ
状のマスクパターン１６の上に層間絶縁膜１８を堆積す
ることから、該層間絶縁膜１８がオーバーハング状に形
成されることなく、したがってその上にギャップフィル
膜としてＯ3 −ＴＥＯＳ膜１９を堆積すると、該Ｏ3 −
ＴＥＯＳ膜１９がボイドを形成することなく確実にＡｌ
合金配線１７、１７間を埋めるものとなる。
状のマスクパターン１６の上に層間絶縁膜１８を堆積す
ることから、該層間絶縁膜１８がオーバーハング状に形
成されることなく、したがってその上にギャップフィル
膜としてＯ3 −ＴＥＯＳ膜１９を堆積すると、該Ｏ3 −
ＴＥＯＳ膜１９がボイドを形成することなく確実にＡｌ
合金配線１７、１７間を埋めるものとなる。
【００２４】図３（ａ）〜（ｃ）は本発明の製造方法の
第二の実施例を説明するための工程図であり、この実施
例が先の実施例と異なるところは、主にレジストとして
ネガ型でなくポジ型のものを用いる点である。すなわ
ち、本実施例では、図３（ａ）に示すようにＡｌ合金配
線層１１の上にマスク層１４上にポジ型のエキシマレー
ザ（主にＫｒＦ２４８ｎｍ）レジストを膜厚が０．９μ
ｍを越えない程度、すなわちネガ型レジストの場合に比
べ薄厚に塗布し、さらにエキシマリソグラフィー装置に
よって先の実施例と同様の条件でレジストパターン２２
を形成する。すると、該レジストがポジ型であることか
ら、レジストパターン２２は図３（ａ）に示すように層
間絶縁膜１０と反対の側が幅広となる逆テーパ状のもの
となる。
第二の実施例を説明するための工程図であり、この実施
例が先の実施例と異なるところは、主にレジストとして
ネガ型でなくポジ型のものを用いる点である。すなわ
ち、本実施例では、図３（ａ）に示すようにＡｌ合金配
線層１１の上にマスク層１４上にポジ型のエキシマレー
ザ（主にＫｒＦ２４８ｎｍ）レジストを膜厚が０．９μ
ｍを越えない程度、すなわちネガ型レジストの場合に比
べ薄厚に塗布し、さらにエキシマリソグラフィー装置に
よって先の実施例と同様の条件でレジストパターン２２
を形成する。すると、該レジストがポジ型であることか
ら、レジストパターン２２は図３（ａ）に示すように層
間絶縁膜１０と反対の側が幅広となる逆テーパ状のもの
となる。
【００２５】次いで、該レジストパターン２２を利用し
て前記マスク層１４を、先の実施例と同一の条件で反応
性イオンエッチングによりエッチングする。すると、レ
ジスト（レジストパターン２２）の膜厚を先の実施例に
おけるネガ型のレジスト（レジストパターン１５）の膜
厚より薄くしたので、マスク層１４は結果的にオーバエ
ッチングされることになり、図３（ｂ）に示すように層
間絶縁膜１０側が幅広となる順テーパ状のマスクパター
ン２３となる。
て前記マスク層１４を、先の実施例と同一の条件で反応
性イオンエッチングによりエッチングする。すると、レ
ジスト（レジストパターン２２）の膜厚を先の実施例に
おけるネガ型のレジスト（レジストパターン１５）の膜
厚より薄くしたので、マスク層１４は結果的にオーバエ
ッチングされることになり、図３（ｂ）に示すように層
間絶縁膜１０側が幅広となる順テーパ状のマスクパター
ン２３となる。
【００２６】次いで、該マスクパターン２３を利用して
Ａｌ合金配線層１１をオーバーエッチングし、図３
（ｃ）に示すようにＡｌ合金配線２４を形成する。この
エッチングとしては、μ波プラズマＡｌエッチャーを用
い、先の実施例とほぼ同様の条件にて行うものの、エッ
チング量については、理論的にＡｌ合金配線層１１を１
００％エッチングする条件（時間等）に対し、１３０％
程度でオーバーエッチングする条件とする。このように
してオーバーエッチングすると、レジストパターン２２
は一層山型に削られ、また、マスクパターン２３も反応
性イオンエッチングによるイオンのスパッタリング効果
によりその上部の角が削られて順テーパ状になる。
Ａｌ合金配線層１１をオーバーエッチングし、図３
（ｃ）に示すようにＡｌ合金配線２４を形成する。この
エッチングとしては、μ波プラズマＡｌエッチャーを用
い、先の実施例とほぼ同様の条件にて行うものの、エッ
チング量については、理論的にＡｌ合金配線層１１を１
００％エッチングする条件（時間等）に対し、１３０％
程度でオーバーエッチングする条件とする。このように
してオーバーエッチングすると、レジストパターン２２
は一層山型に削られ、また、マスクパターン２３も反応
性イオンエッチングによるイオンのスパッタリング効果
によりその上部の角が削られて順テーパ状になる。
【００２７】その後、先の実施例と同様に、すなわち図
２（ａ）〜（ｃ）に示したように、マスクパターン２３
を残した状態で層間絶縁膜１８（Ｐ−ＴＥＯＳ膜）を堆
積形成し、さらにその上にギャップフィル用の膜として
Ｏ3 −ＴＥＯＳ膜１９を形成し、さらに、Ｏ3 −ＴＥＯ
Ｓ膜１９の平坦化、Ａｌ合金配線２４用のコンタクトホ
ール加工、コンタクトホール内へのＷプラグの埋設し、
Ａｌ合金配線２４の上層の配線形成を順次行う。
２（ａ）〜（ｃ）に示したように、マスクパターン２３
を残した状態で層間絶縁膜１８（Ｐ−ＴＥＯＳ膜）を堆
積形成し、さらにその上にギャップフィル用の膜として
Ｏ3 −ＴＥＯＳ膜１９を形成し、さらに、Ｏ3 −ＴＥＯ
Ｓ膜１９の平坦化、Ａｌ合金配線２４用のコンタクトホ
ール加工、コンタクトホール内へのＷプラグの埋設し、
Ａｌ合金配線２４の上層の配線形成を順次行う。
【００２８】このような製造方法にあっても、順テーパ
状のマスクパターン２３の上に層間絶縁膜１８を堆積す
ることから、該層間絶縁膜１８がオーバーハング状に形
成されることなく、したがってその上にギャップフィル
としてＯ3 −ＴＥＯＳ膜１９を堆積すると、該Ｏ3 −Ｔ
ＥＯＳ膜１９がボイドを形成することなく確実にＡｌ合
金配線２４、２４間を埋めるものとなる。
状のマスクパターン２３の上に層間絶縁膜１８を堆積す
ることから、該層間絶縁膜１８がオーバーハング状に形
成されることなく、したがってその上にギャップフィル
としてＯ3 −ＴＥＯＳ膜１９を堆積すると、該Ｏ3 −Ｔ
ＥＯＳ膜１９がボイドを形成することなく確実にＡｌ合
金配線２４、２４間を埋めるものとなる。
【００２９】なお、図３（ａ）〜（ｃ）に示した実施例
では、ポジ型レジストの膜厚をネガ型に比べて薄くし、
これによりマスク層１４をオーバーエッチングすること
によってマスクパターン２３を順テーパ状にするととも
に、Ａｌ合金配線層２４のエッチングに際してもこれを
オーバーエッチングすることによってマスクパターン２
３をさらに順テーパ化したが、いずれか一方のみの順テ
ーパ化だけを採用するだけでも、層間絶縁膜１８がオー
バーハング状になることを防止することができるのはも
ちろんである。
では、ポジ型レジストの膜厚をネガ型に比べて薄くし、
これによりマスク層１４をオーバーエッチングすること
によってマスクパターン２３を順テーパ状にするととも
に、Ａｌ合金配線層２４のエッチングに際してもこれを
オーバーエッチングすることによってマスクパターン２
３をさらに順テーパ化したが、いずれか一方のみの順テ
ーパ化だけを採用するだけでも、層間絶縁膜１８がオー
バーハング状になることを防止することができるのはも
ちろんである。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体装置
の製造方法は、順テーパ状のマスクパターンの上に層間
絶縁膜を堆積することにより、該層間絶縁膜がオーバー
ハング状に形成されることを防止したものであるから、
例えばその上にギャップフィルとして絶縁膜を堆積する
ことにより、該絶縁膜がボイドを形成することなく確実
にＡｌ合金配線間を埋めるものとなる。したがって、例
えば配線ピッチが１．０μｍという微細なルールにおけ
る高アスペクト比のデバイスにおいても、配線間の溝を
「ボイド」の発生なく層間絶縁膜により確実に埋め込む
ことができ、これにより信頼性の高い多層配線形成を行
うことができるとともに、デバイス特性における信頼性
の高い半導体装置を得ることができる。
の製造方法は、順テーパ状のマスクパターンの上に層間
絶縁膜を堆積することにより、該層間絶縁膜がオーバー
ハング状に形成されることを防止したものであるから、
例えばその上にギャップフィルとして絶縁膜を堆積する
ことにより、該絶縁膜がボイドを形成することなく確実
にＡｌ合金配線間を埋めるものとなる。したがって、例
えば配線ピッチが１．０μｍという微細なルールにおけ
る高アスペクト比のデバイスにおいても、配線間の溝を
「ボイド」の発生なく層間絶縁膜により確実に埋め込む
ことができ、これにより信頼性の高い多層配線形成を行
うことができるとともに、デバイス特性における信頼性
の高い半導体装置を得ることができる。
【図１】（ａ）〜（ｃ）は本発明の製造方法の第一の実
施例を工程順に説明するための要部側断面図である。
施例を工程順に説明するための要部側断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は本発明の製造方法の第一の実
施例を工程順に説明するためのもので、図１に示した工
程に続く工程の要部側断面図である。
施例を工程順に説明するためのもので、図１に示した工
程に続く工程の要部側断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は本発明の製造方法の第二の実
施例を工程順に説明するための要部側断面図である。
施例を工程順に説明するための要部側断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は従来の製造方法の一例を工程
順に説明するための要部側断面図である。
順に説明するための要部側断面図である。
１１ アルミニウム（Ａｌ）合金配線層 １４ マスク層 １５、２２ レジストパターン １６、２３ マスクパターン １７、２４ アルミニウム（Ａｌ）合金配線 １８ 層間絶縁膜 １９ Ｏ3 −ＴＥＯＳ膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/3205 Ｈ０１Ｌ 21/32 21/88 Ｎ
Claims (3)
- 【請求項１】 基体上にアルミニウム合金配線を形成す
るに際し、 基体上にアルミニウム合金配線層を形成し、 次にこのアルミニウム合金配線層上に無機質材からなる
マスク層を形成し、 次いで該マスク層上にネガ型レジストからなるレジスト
パターンを形成し、 次いで該レジストパターンを利用して前記マスク層を反
応性イオンエッチングによりエッチングしてマスクパタ
ーンを形成し、 次いで該マスクパターンを利用して前記アルミニウム合
金配線層をエッチングしてアルミニウム合金配線を形成
し、 その後前記マスクパターンを残した状態でアルミニウム
合金配線上に層間絶縁膜を堆積形成することを特徴とす
る半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 基体上にアルミニウム合金配線を形成す
るに際し、 基体上にアルミニウム合金配線層を形成し、 次にこのアルミニウム合金配線層上に無機質材からなる
マスク層を形成し、 次いで該マスク層上にポジ型レジストからなるレジスト
パターンを形成し、 次いで該レジストパターンを利用して前記マスク層を反
応性イオンエッチングによりエッチングして基体側が幅
広となる順テーパ状のマスクパターンを形成し、 次いで該マスクパターンを利用して前記アルミニウム合
金配線層をエッチングしてアルミニウム合金配線を形成
し、 その後前記マスクパターンを残した状態でアルミニウム
合金配線上に層間絶縁膜を堆積形成することを特徴とす
る半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 基体上にアルミニウム合金配線を形成す
るに際し、 基体上にアルミニウム合金配線層を形成し、 次にこのアルミニウム合金配線層上に無機質材からなる
マスク層を形成し、 次いで該マスク層上にポジ型レジストからなるレジスト
パターンを形成し、 次いで該レジストパターンを利用して前記マスク層を反
応性イオンエッチングによりエッチングしてマスクパタ
ーンを形成し、 次いで該マスクパターンを利用して前記アルミニウム合
金配線層を反応性イオンエッチングによりオーバーエッ
チングしてアルミニウム合金配線を形成し、 その後前記マスクパターンを残した状態でアルミニウム
合金配線上に層間絶縁膜を堆積形成することを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31983494A JPH08181146A (ja) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31983494A JPH08181146A (ja) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08181146A true JPH08181146A (ja) | 1996-07-12 |
Family
ID=18114739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31983494A Pending JPH08181146A (ja) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08181146A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002075907A (ja) * | 2000-08-30 | 2002-03-15 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| US6974778B2 (en) | 2001-10-11 | 2005-12-13 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device manufactured with auxillary mask and method for producing the same |
| US7452807B2 (en) | 2005-07-05 | 2008-11-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of forming a metal wiring in a semiconductor device |
| JP2013004607A (ja) * | 2011-06-14 | 2013-01-07 | Rohm Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| US20150221557A1 (en) * | 2014-02-05 | 2015-08-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Wiring structures and methods of forming the same |
-
1994
- 1994-12-22 JP JP31983494A patent/JPH08181146A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002075907A (ja) * | 2000-08-30 | 2002-03-15 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| US6974778B2 (en) | 2001-10-11 | 2005-12-13 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device manufactured with auxillary mask and method for producing the same |
| US7064081B2 (en) | 2001-10-11 | 2006-06-20 | Rohm Co., Ltd | Semiconductor device and method for producing the same |
| US7241634B2 (en) | 2001-10-11 | 2007-07-10 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device and method for producing the same |
| US7452807B2 (en) | 2005-07-05 | 2008-11-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of forming a metal wiring in a semiconductor device |
| JP2013004607A (ja) * | 2011-06-14 | 2013-01-07 | Rohm Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| US20150221557A1 (en) * | 2014-02-05 | 2015-08-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Wiring structures and methods of forming the same |
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