JPH08264539A - Interconnection structure, semiconductor device and fabrication thereof - Google Patents

Interconnection structure, semiconductor device and fabrication thereof

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JPH08264539A
JPH08264539A JP9133995A JP9133995A JPH08264539A JP H08264539 A JPH08264539 A JP H08264539A JP 9133995 A JP9133995 A JP 9133995A JP 9133995 A JP9133995 A JP 9133995A JP H08264539 A JPH08264539 A JP H08264539A
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wiring
etching
semiconductor device
insulating film
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Shoji Shudo
祥司 周藤
Yoshinari Ichihashi
由成 市橋
Yasunori Inoue
恭典 井上
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Abstract

PURPOSE: To obtain an interconnection structure having low contact resistance. CONSTITUTION: A multilevel interconnection 10 comprising Al alloy interconnection 8/thin Ti layer 5/thin TiN layer 6/thin Ti layer 7 is formed on an Si substrate 1. The multilevel interconnection 10 is covered with interlayer insulation layers 11-13 which are then etched by RIE using a resist pattern formed thereon as a mask thus making contact holes 15-17 reaching the thin Ti layer or the thin TiN layer. Furthermore, the resist is subjected to O2 plasma ashing and the thin Ti layer 7 is subjected to sputter etching thus exposing the thin TiN layer 6 on the bottom of the contact hole.

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、アルミニウム(Al)
等の導電性物質を主材料とする配線構造、この配線構造
を有する半導体装置及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to aluminum (Al).
The present invention relates to a wiring structure mainly made of a conductive material such as, a semiconductor device having this wiring structure, and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】多層配線形成技術においては、下層Al
配線と上層配線とを接続するために、下層Al配線を覆
う層間絶縁膜に、前記下層Al配線に通じるコンタクト
ホール(ビアホールともいう)が形成される。
2. Description of the Related Art In a multilayer wiring forming technique, a lower layer Al is used.
In order to connect the wiring and the upper wiring, a contact hole (also referred to as a via hole) communicating with the lower Al wiring is formed in the interlayer insulating film covering the lower Al wiring.

【0003】前記層間絶縁膜には、酸化シリコン系、窒
化シリコン系の膜がしばしば用いられ、このような絶縁
膜にコンタクトホールを形成するには、例えばフロロカ
ーボン系(CF系)ガスを用いた反応性イオンエッチン
グ(RIE:Reactive Ion Echting)が用いられる。
A silicon oxide-based film or a silicon nitride-based film is often used as the interlayer insulating film. To form a contact hole in such an insulating film, for example, a reaction using a fluorocarbon-based (CF-based) gas is performed. Reactive ion etching (RIE) is used.

【0004】ところが、このようなCF系ガスを用いた
場合、コンタクトホールをエッチングするには適してい
るが、コンタクトホールの形成が終了し、下層Al配線
の表面が露出すると、この表面がプラズマに晒されて、
AlとCFガスが反応して反応生成物が発生する。この
ような反応生成物は、下層Al配線の特性を劣化させて
上層Al配線とのコンタクト抵抗を増大させることにな
る。また、それを防止するために、反応生成物を除去す
る工程が必要となる。
However, when such a CF type gas is used, it is suitable for etching a contact hole, but when the formation of the contact hole is completed and the surface of the lower layer Al wiring is exposed, this surface becomes plasma. Exposed
Al and CF gas react to generate a reaction product. Such reaction products deteriorate the characteristics of the lower Al wiring and increase the contact resistance with the upper Al wiring. Moreover, in order to prevent this, a step of removing the reaction product is required.

【0005】このような問題を解決する方法として、下
層Al配線の表面に窒化チタン(TiN)/チタン(T
i)積層構造の金属薄膜を形成しておき、コンタクトホ
ール形成のためのエッチングを、TiNが露出した時点
で終える技術が、特開平6−275618号公報(H0
1L21/3205)に開示されている。
As a method of solving such a problem, titanium nitride (TiN) / titanium (T) is formed on the surface of the lower Al wiring.
i) A technique in which a metal thin film having a laminated structure is formed and etching for forming a contact hole is finished when TiN is exposed is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-275618 (H0).
1L21 / 3205).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】半導体基板上にコンタ
クトホールを形成するには、各コンタクトホールを個々
に形成するのではなく、一つのエッチング工程で多数の
コンタクトホールを形成するが、各コンタクトホールの
中には、図15のように、下地配線層の凹凸に応じて、
その深さが異なるものが存在する。
To form contact holes on a semiconductor substrate, a large number of contact holes are formed by one etching process instead of forming each contact hole individually. Depending on the unevenness of the underlying wiring layer, as shown in FIG.
There are different depths.

【0007】このように、深さの異なるコンタクトホー
ルを同時に形成する場合、深いコンタクトホールの形成
が終了するまで、浅いコンタクトホールの形成がオーバ
ーエッチング気味になる。
As described above, when simultaneously forming contact holes having different depths, the formation of shallow contact holes tends to be over-etched until the formation of deep contact holes is completed.

【0008】従って、従来例のように、TiNでエッチ
ングを終了させようとしても、TiNは、CF系ガスに
対するエッチング選択比が比較的低いから、オ−バーエ
ッチングされた浅いコンタクトホールは、TiNまでも
がエッチングされて、その下のTi又はAl配線が露出
してしまうことになる。
Therefore, even if the etching is terminated with TiN as in the conventional example, TiN has a relatively low etching selectivity with respect to the CF-based gas, so that the shallow contact hole which is over-etched reaches TiN. The thigh is etched and the Ti or Al wiring thereunder is exposed.

【0009】Al配線が露出すると、前述したようにC
F系ガスとの反応生成物が生じる。
When the Al wiring is exposed, as described above, C
A reaction product with the F-based gas is produced.

【0010】また、Tiが露出していた場合、CF系ポ
リマーやTi−O、Ti−C、Ti−Fなどの化合物か
らなる変質層が形成される。
Further, when Ti is exposed, an altered layer made of a CF polymer or a compound such as Ti-O, Ti-C or Ti-F is formed.

【0011】また、コンタクトホールを形成した後に
は、マスクとなったレジストを酸素を用いたアッシング
(灰化)処理(例えばO2プラズマを照射するアッシン
グ処理)を行うことが一般的であるが、エッチングによ
りTiが露出していた場合、このアッシング処理によっ
て、Tiの表面に形成されていたCF系ポリマーやTi
−Cなどの前記変質層が酸化されて反応生成物が発生
し、コンタクト抵抗が更に増大する。
After the contact holes are formed, it is common to perform ashing (ashing) treatment using oxygen on the resist used as a mask (for example, ashing treatment of irradiating O 2 plasma). If Ti is exposed by etching, the CF polymer or Ti formed on the surface of Ti by this ashing treatment
The altered layer such as -C is oxidized to generate a reaction product, which further increases the contact resistance.

【0012】図8は基板上に形成したTi薄膜をCF4
を用いたRIEにより少しエッチングした後にO2プラ
ズマを照射した後の基板及びTi膜の断面をSEM(走
査型電子顕微鏡:Scanning Electron Microscope)で観
察した写真、図9は図8のTiをTiNに代えて、同じ
ように処理した後の基板及びTiN薄膜の断面をSEM
で観察した写真である。
FIG. 8 shows a Ti thin film formed on a substrate with CF 4
9 is a photograph of a cross section of the substrate and the Ti film after being irradiated with O 2 plasma after being slightly etched by RIE using SEM (Scanning Electron Microscope), and FIG. Instead, the SEM of the cross section of the substrate and the TiN thin film after the same treatment is performed.
It is a photograph observed in.

【0013】両図から、RIEとO2プラズマ照射とに
よって、Ti薄膜の表面がプラズマに晒され、Ti薄膜
の表面には反応生成物(表面付近に白線状に移っている
薄膜部)が発生するが、TiNの表面には反応生成物が
発生していないことが分かる。
From both figures, the surface of the Ti thin film is exposed to the plasma by RIE and O 2 plasma irradiation, and reaction products (a thin film portion moving in a white line near the surface) are generated on the surface of the Ti thin film. However, it can be seen that no reaction product is generated on the surface of TiN.

【0014】図10はTi膜の表面に発生する反応生成
物の膜厚を、それぞれの処理条件において測定した結果
を示すグラフであり、RIEやO2プラズマ照射のみの
処理によっても反応生成物が発生するが、RIEとO2
プラズマとの相乗効果により、RIE後の反応生成物が
2プラズマ照射により大きく成長することが分かる。
FIG. 10 is a graph showing the results of measuring the film thickness of the reaction product generated on the surface of the Ti film under the respective processing conditions. The reaction product is generated even by the processing only by RIE or O 2 plasma irradiation. Occurs, but RIE and O 2
It can be seen that the synergistic effect with the plasma causes the reaction product after RIE to grow significantly by the O 2 plasma irradiation.

【0015】図11はRIEによってTi表面に形成さ
れた反応生成物をXPS(X線光電子分光法:X-ray Ph
otoelectron Spectroscopy)で分析した結果を示し、T
i−C、Ti−O、Ti−Fに起因するCやOやFスペ
クトルが見られることから、この反応生成物は、これら
の化合物からなる膜であることが分かる。
FIG. 11 shows the reaction product formed on the Ti surface by RIE using XPS (X-ray photoelectron spectroscopy: X-ray Ph
The results of analysis by otoelectron Spectroscopy)
Since C, O, and F spectra derived from i-C, Ti-O, and Ti-F can be seen, it can be seen that this reaction product is a film formed of these compounds.

【0016】図12はRIE後のO2プラズマ照射によ
ってTi表面に形成された反応生成物をXPSで分析し
た結果を示し、Ti−O、Ti−Fに起因するOやFス
ペクトルが見られることから、この反応生成物は、これ
らの化合物からなる膜であることが分かる。
FIG. 12 shows the result of XPS analysis of the reaction product formed on the Ti surface by the irradiation of O 2 plasma after RIE, and O and F spectra due to Ti—O and Ti—F can be seen. From this, it is understood that this reaction product is a film composed of these compounds.

【0017】尚、図12では図11に比べて、Ti−C
によるCスペクトルが見られないが、これはO2プラズ
マ照射によって、Ti−Cが酸化されてTi−Oに変質
したものと考えられる。
Incidentally, in FIG. 12, compared with FIG. 11, Ti--C
However, it is considered that Ti—C was oxidized by the O 2 plasma irradiation and changed into Ti—O.

【0018】図13はRIE+O2プラズマ照射後にT
i及びTiNの表面をそれぞれアルゴンガスを用いてス
パッタエッチングした結果を示している。このスパッタ
エッチングによってTi表面の反応生成物が除去され、
コンタクト抵抗も改善されることが分かる。
FIG. 13 shows T after irradiation with RIE + O 2 plasma.
The results of sputter etching the surfaces of i and TiN using argon gas are shown. By this sputter etching, reaction products on the Ti surface are removed,
It can be seen that the contact resistance is also improved.

【0019】図14はコンタクトホール(接続孔)の面
積が異なる条件で、RIE+O2プラズマ照射をTi薄
膜に行った場合と、TiN薄膜に行った場合のコンタク
ト抵抗を比較したものである。
FIG. 14 shows a comparison of the contact resistances when the RIE + O 2 plasma irradiation is applied to the Ti thin film and when the TiN thin film is applied under the condition that the areas of the contact holes (connection holes) are different.

【0020】この図からも、TiN薄膜の方が、総じて
コンタクト抵抗が低いことが分かる。
From this figure, it can be seen that the TiN thin film has a lower contact resistance as a whole.

【0021】以上のように、エッチングのプラズマにT
iNが晒されるか、Tiが晒されるかでは、コンタクト
抵抗に大きな差が生じる。
As described above, T
There is a large difference in contact resistance depending on whether iN or Ti is exposed.

【0022】従って、従来例において、オーバーエッチ
ングによってもTiが露出しないようにするには、Ti
Nの膜厚を十分に厚くしておく必要があり、これでは、
下層配線としての総膜厚が大きくなって、下地段差が激
しくなり、層間絶縁膜の平坦化作業が困難になる上に、
上層配線の形成にも支障をきたす危惧がある。
Therefore, in the conventional example, in order to prevent Ti from being exposed even by overetching, Ti
It is necessary to make the film thickness of N sufficiently thick.
In addition to increasing the total film thickness as the lower layer wiring, the step difference in the underlying layer becomes severe, making it difficult to flatten the interlayer insulating film.
There is a risk that it will also hinder the formation of upper layer wiring.

【0023】本発明は、斯かる問題点に鑑み、コンタク
ト抵抗の低いコンタクトホールの形成が容易に行えるよ
うな配線構造、半導体装置及び半導体装置の製造方法を
提供するものである。
In view of the above problems, the present invention provides a wiring structure, a semiconductor device, and a method for manufacturing a semiconductor device, in which a contact hole having a low contact resistance can be easily formed.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の配線構
造は、第1配線の上に、この第1配線よりも反射率の低
い第2配線を有し、且つ、前記第2配線が異なる2種以
上の導電物質による積層体であるものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a wiring structure in which a second wiring having a reflectance lower than that of the first wiring is provided on the first wiring, and the second wiring is It is a laminate of two or more different conductive materials.

【0025】また、請求項2に記載の配線構造は、前記
下層の導電物質が、エッチングによっても配線特性が悪
化しにくい材質からなるものである。
Further, in the wiring structure according to the second aspect, the conductive material of the lower layer is made of a material whose wiring characteristics are not easily deteriorated even by etching.

【0026】また、請求項3に記載の配線構造は、前記
第2配線が異なる2種以上の導電物質による積層体であ
って、所定のエッチャントに対するエッチング速度が、
下層の導電物質よりも上層の導電物質の方が遅いもので
ある。
According to a third aspect of the present invention, in the wiring structure, the second wiring is a laminated body made of two or more different conductive materials, and the etching rate for a predetermined etchant is:
The conductive material in the upper layer is slower than the conductive material in the lower layer.

【0027】また、請求項4に記載の配線構造は、前記
第1配線がアルミニウムを成分に持つ導電物質からな
り、前記第2配線が異なる2種以上の導電物質による積
層体であって、チタンからなる最上層の導電物質と窒化
チタンからなる下層の導電物質を有するものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a wiring structure in which the first wiring is made of a conductive material containing aluminum as a component, and the second wiring is a laminated body made of two or more different conductive materials. And a lower layer conductive material made of titanium nitride.

【0028】また、請求項5に記載の配線構造は、前記
下層の導電物質と第1配線との間にチタン層を形成した
ものである。
In the wiring structure according to a fifth aspect of the invention, a titanium layer is formed between the lower conductive material and the first wiring.

【0029】また、請求項6に記載の半導体装置は、請
求項1乃至4のいずれか1項に記載の配線構造と、この
配線構造を覆う絶縁膜と、この絶縁膜に形成され、その
底面が前記下層の導電物質に達するコンタクトホールと
を有するものであるとした半導体装置。
A semiconductor device according to a sixth aspect of the present invention is a semiconductor device having the wiring structure according to any one of the first to fourth aspects, an insulating film covering the wiring structure, and a bottom surface formed on the insulating film. And a contact hole reaching the conductive material in the lower layer.

【0030】また、請求項7に記載の半導体装置の製造
方法は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の配線構
造を基板上に形成する工程と、この配線構造を絶縁膜で
覆う工程と、この絶縁膜の上に、レジストをパターニン
グする工程と、前記レジストパターンをマスクに、エッ
チング技術を用いて、前記絶縁膜をエッチングし、前記
下層の導電物質まで達するコンタクトホールを形成する
工程とを含むものである。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, wherein the wiring structure according to any one of the first to fourth aspects is formed on a substrate, and the wiring structure is covered with an insulating film. A step of patterning a resist on the insulating film, and a step of etching the insulating film with an etching technique using the resist pattern as a mask to form a contact hole reaching the conductive material of the lower layer. It includes and.

【0031】また、請求項8に記載の半導体装置の製造
方法は、前記エッチングは、少なくとも2種類の技術を
用いるものである。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, the etching uses at least two kinds of techniques.

【0032】また、請求項9に記載の半導体装置の製造
方法は、配線を絶縁膜で覆う工程と、この絶縁膜に、少
なくとも2種類のエッチング技術を用いて、前記配線に
達するコンタクトホールを形成する工程とを含むもので
ある。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to a ninth aspect, a step of covering the wiring with an insulating film and forming a contact hole reaching the wiring by using at least two kinds of etching techniques in the insulating film. And the step of performing.

【0033】また、請求項10に記載の半導体装置の製
造方法は、前記エッチングとして、ドライエッチング技
術とスパッタエッチング技術とを併用するものである。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to a tenth aspect, a dry etching technique and a sputter etching technique are used together as the etching.

【0034】また、請求項11に記載の半導体装置の製
造方法は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の配線
構造を基板上に形成する工程と、この配線構造を絶縁膜
で覆う工程と、リソグラフィー技術及び第1のエッチン
グ技術を用いて、前記絶縁膜をエッチングし、前記積層
体に達するコンタクトホールを形成する工程と、第2の
エッチング技術を用いて、前記積層体の表面をエッチン
グし、積層体のうちの下層の導電物質を露出させる工程
とを含むものである。
According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, wherein the wiring structure according to any one of the first to fourth aspects is formed on a substrate, and the wiring structure is covered with an insulating film. A step of etching the insulating film by using a lithography technique and a first etching technique to form a contact hole reaching the laminated body, and a step of forming a contact hole on the surface of the laminated body by a second etching technique. Etching to expose the conductive material in the lower layer of the stacked body.

【0035】また、請求項12に記載の半導体装置の製
造方法は、前記第1のエッチング技術を用いた工程と、
第2のエッチング技術を用いた工程との間に、リソグラ
フィーで用いたレジストを酸素系のガスを用いてアッシ
ングする工程を設けたものである。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, including a step using the first etching technique,
A step of ashing the resist used in lithography with an oxygen-based gas is provided between the step using the second etching technique and the step using the second etching technique.

【0036】また、請求項13に記載の半導体装置の製
造方法は、前記第1のエッチング技術としてドライエッ
チング技術を用い、前記第2のエッチング技術としてス
パッタエッチング技術を用いるものである。
According to a thirteenth aspect of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor device uses a dry etching technique as the first etching technique and a sputter etching technique as the second etching technique.

【0037】また、請求項14に記載の半導体装置の製
造方法は、前記ドライエッチングの際に、CF系のガス
をエッチャントとして用いるものである。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, a CF type gas is used as an etchant during the dry etching.

【0038】また、請求項15に記載の半導体装置の製
造方法は、第1配線の上に、導電性の第3配線を設けて
配線構造を形成する工程と、この配線構造を絶縁膜で覆
う工程と、リソグラフィー技術及びエッチング技術を用
いて、前記絶縁膜をエッチングし、前記第3配線材まで
達するコンタクトホールを形成する工程と、前記第3配
線材の少なくとも表面を、その後のプラズマ照射等の処
理によっても影響を受けにくい材質に変質させる工程と
を含むものである。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, a step of forming a wiring structure by providing a conductive third wiring on the first wiring, and covering the wiring structure with an insulating film. A step of forming a contact hole that reaches the third wiring material by etching the insulating film by using a lithography technique and an etching technique, and at least the surface of the third wiring material is subjected to subsequent plasma irradiation or the like. And a step of transforming the material into a material that is not easily affected by the treatment.

【0039】また、請求項16に記載の半導体装置の製
造方法は、第1配線の上に、導電性の第3配線を設けて
配線構造を形成する工程と、この配線構造を絶縁膜で覆
う工程と、リソグラフィー技術及びエッチング技術を用
いて、前記絶縁膜をエッチングし、前記第3配線材まで
達するコンタクトホールを形成する工程と、前記第3配
線材の少なくとも表面を、O2プラズマ照射によっても
酸化されにくい材質に変質させる工程とを含むものであ
る。
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, a step of forming a wiring structure by providing a conductive third wiring on the first wiring, and covering the wiring structure with an insulating film. And a step of etching the insulating film to form a contact hole reaching the third wiring member by using a lithography technique and an etching technique, and at least the surface of the third wiring member is also irradiated with O 2 plasma. And a step of transforming the material into a material that is not easily oxidized.

【0040】また、請求項17に記載の半導体装置の製
造方法は、第1配線の上に、導電性の第3配線を設けて
配線構造を形成する工程と、この配線構造を絶縁膜で覆
う工程と、リソグラフィー技術及びエッチング技術を用
いて、前記絶縁膜をエッチングし、前記第3配線材まで
達するコンタクトホールを形成する工程と、前記第3配
線材の少なくとも表面を、窒化又は炭化処理する工程と
を含むものである。
According to a seventeenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, a step of forming a wiring structure by providing a conductive third wiring on the first wiring, and covering the wiring structure with an insulating film. A step of etching the insulating film by using a lithography technique and an etching technique to form a contact hole reaching the third wiring material, and a step of nitriding or carbonizing at least the surface of the third wiring material. It includes and.

【0041】また、請求項18に記載の半導体装置の製
造方法は、前記第3配線が、前記第1配線よりも反射率
の低い材質からなるものである。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the eighteenth aspect, the third wiring is made of a material having a reflectance lower than that of the first wiring.

【0042】また、請求項19に記載の半導体装置の製
造方法は、前記第1配線がアルミニウムを成分に持つ導
電物質からなり、前記第3配線がチタンを成分に持つ導
電物質からなるものである。
According to a nineteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, the first wiring is made of a conductive material containing aluminum as a component, and the third wiring is made of a conductive material containing titanium as a component. .

【0043】[0043]

【作用】請求項1又は18の発明にあっては、露光時に
レジストが反射光による影響をうけにくい。
According to the invention of claim 1 or 18, the resist is unlikely to be affected by reflected light during exposure.

【0044】請求項2の発明にあっては、オーバーエッ
チングにより、エッチングが下層の導電物質まで達して
も、エッチングに使用されたエッチャントに、この下層
の導電物質が影響を受けにくい。
According to the second aspect of the present invention, even if the etching reaches the conductive material in the lower layer by over-etching, the conductive material in the lower layer is not easily affected by the etchant used for the etching.

【0045】請求項3、4及び7に記載の発明にあって
は、オーバーエッチングしても、エッチング速度の遅い
上層の導電物質が介在するぶん、下層の導電物質がエッ
チングされてしまう可能性が低い。
In the inventions according to claims 3, 4, and 7, even if over-etching, there is a possibility that the conductive material in the lower layer is etched because the conductive material in the upper layer having a slow etching rate is interposed. Low.

【0046】請求項5に記載の発明にあっては、下層の
導電物質と第1配線との間にTi層を形成したので、第
1配線の酸化物を還元することができる。
In the fifth aspect of the invention, since the Ti layer is formed between the conductive material in the lower layer and the first wiring, the oxide of the first wiring can be reduced.

【0047】請求項6に記載の発明にあっては、請求項
1乃至5と同等の作用を持つ配線構造を有する半導体装
置を提供することができる。
According to the invention described in claim 6, it is possible to provide a semiconductor device having a wiring structure having the same effect as in claims 1 to 5.

【0048】請求項8乃至13に記載の発明にあって
は、2種類のエッチング技術を使い分けることによっ
て、エッチングを例えば第2配線の下層の導電物質で止
める制御が行いやすい。
In the invention described in claims 8 to 13, it is easy to control the etching to be stopped by the conductive material in the lower layer of the second wiring, for example, by selectively using the two kinds of etching techniques.

【0049】請求項13及び14に記載の発明にあって
は、ドライエッチング時や酸素を用いたレジストアッシ
ング時のプラズマ照射の影響で、コンタクトホールの底
部にダメージ層が形成されても、その後のスパッタエッ
チングによりこのダメージ層を除去することができる。
According to the thirteenth and fourteenth aspects of the present invention, even if a damage layer is formed at the bottom of the contact hole due to the effect of plasma irradiation during dry etching or resist ashing using oxygen, the subsequent damage may occur. This damaged layer can be removed by sputter etching.

【0050】請求項15乃至19に記載の発明にあって
は、コンタクトホールの底部の少なくとも表面を、その
後のレジストアッシング等のO2プラズマ照射等の処理
によっても影響を受けにくい材質に変質させるような処
理、例えば、窒化処理や炭化処理を行うので、コンタク
トホールの底部に反応生成物が発生しにくくなる。
According to the invention described in claims 15 to 19, at least the surface of the bottom of the contact hole is changed to a material which is not easily affected by the subsequent treatment such as O 2 plasma irradiation such as resist ashing. Since various treatments such as nitriding treatment and carbonizing treatment are performed, reaction products are less likely to be generated at the bottom of the contact hole.

【0051】[0051]

【実施例】以下、本発明を2層配線に具体化した実施例
を図面に基づいて説明する。 (第1実施例)図1乃至図7は第1の実施例における半
導体装置の製造プロセスを示した断面図であり、以下順
を追って説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the present invention is embodied in a two-layer wiring will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIGS. 1 to 7 are sectional views showing a manufacturing process of a semiconductor device according to the first embodiment, which will be described below in order.

【0052】工程1(図1):単結晶シリコン基板1の
上に、フィールド酸化膜2を介してシリコン酸化膜3を
形成し、そのシリコン酸化膜3の上にメタル配線層4を
形成する。メタル配線層4は、例えば厚さ600nmの
アルミ合金(Al−Si(1%)−Cu(0.5%))
からなり、その形成は、マグネトロンスパッタ法を用
い、条件(例)として、基板温度:200℃、DCパワ
ー:9kw、圧力:2mTorrに設定している。
Step 1 (FIG. 1): A silicon oxide film 3 is formed on a single crystal silicon substrate 1 with a field oxide film 2 in between, and a metal wiring layer 4 is formed on the silicon oxide film 3. The metal wiring layer 4 is, for example, an aluminum alloy (Al-Si (1%)-Cu (0.5%)) having a thickness of 600 nm.
The formation is performed by using a magnetron sputtering method, and the conditions (example) are set to substrate temperature: 200 ° C., DC power: 9 kw, and pressure: 2 mTorr.

【0053】更に、前記メタル配線層4の上に、チタン
(Ti)薄膜5、窒化チタン(TiN)薄膜6及びTi
薄膜7を順次積層形成する。その形成は、マグネトロン
スパッタ法を用い、条件(例)として、基板温度:30
0℃、DCパワー:9kw、圧力:2mTorrに設定
し、堆積膜厚は、それぞれTi/TiN/Ti=20n
m/50nm/20nmである。
Further, on the metal wiring layer 4, a titanium (Ti) thin film 5, a titanium nitride (TiN) thin film 6 and Ti are formed.
The thin films 7 are sequentially laminated. The formation is performed by using a magnetron sputtering method, and the conditions (example) are: substrate temperature: 30
0 ° C., DC power: 9 kw, pressure: 2 mTorr, and deposited film thicknesses are Ti / TiN / Ti = 20 n, respectively.
m / 50 nm / 20 nm.

【0054】前記Ti薄膜7及びTiN薄膜6はリソグ
ラフィ工程で光がAlに反射することを防止し、反射光
がレジストに影響しないようにする所謂キャップメタル
として機能する。
The Ti thin film 7 and the TiN thin film 6 function as so-called cap metals that prevent light from being reflected by Al in the lithography process and prevent reflected light from affecting the resist.

【0055】尚、本実施例とは逆にTiN薄膜6/Ti
薄膜7という構造でも反射光の防止効果はあるが、Ti
/TiN構造に比べてはるかに劣る。
Contrary to the present embodiment, the TiN thin film 6 / Ti
The structure of the thin film 7 also has an effect of preventing reflected light, but Ti
It is much inferior to the / TiN structure.

【0056】工程2(図2):通常のリソグラフィ技
術、ドライエッチング技術(RIE法等)により、前記
メタル配線層4、Ti薄膜5、TiN薄膜6及びTi薄
膜7を所定形状にパターニングし、メタル配線材からな
る第1配線8とTi/TiN/Tiからなる第2配線9
との積層配線10・・を形成する。
Step 2 (FIG. 2): The metal wiring layer 4, the Ti thin film 5, the TiN thin film 6 and the Ti thin film 7 are patterned into a predetermined shape by a usual lithography technique and a dry etching technique (RIE method or the like), and a metal is formed. First wiring 8 made of wiring material and second wiring 9 made of Ti / TiN / Ti
And the laminated wiring 10 ...

【0057】工程3(図3):前記露出したシリコン酸
化膜3及び積層配線10・・の上に、TEOS(Tetraet
hyloxysilane又はTetraethylorthosilicate:Si(O
254)を用いるプラズマCVD法により、均一な
膜厚(200nm)の層間絶縁膜11を堆積する。層間
絶縁膜11の堆積条件(例)は、圧力:9Torr、T
EOS/O2流量:450/500sccm、基板温
度:370℃、RFパワー:2.5W/cm2であり、
堆積速度:約850nm/minである。
Step 3 (FIG. 3): TEOS (Tetraet) is formed on the exposed silicon oxide film 3 and laminated wiring 10.
hyloxysilane or Tetraethylorthosilicate: Si (O
An interlayer insulating film 11 having a uniform film thickness (200 nm) is deposited by the plasma CVD method using C 2 H 5 ) 4 ). The deposition condition (example) of the interlayer insulating film 11 is pressure: 9 Torr, T
EOS / O 2 flow rate: 450/500 sccm, substrate temperature: 370 ° C., RF power: 2.5 W / cm 2 ,
Deposition rate: about 850 nm / min.

【0058】前記層間絶縁膜11の上に、SOG(Spin
On Glass)を用いるスピンコート法により、層間絶縁
膜12を形成する。
On the interlayer insulating film 11, SOG (Spin
The interlayer insulating film 12 is formed by a spin coating method using On Glass).

【0059】前記層間絶縁膜12の上に、TEOSを用
いるプラズマCVD法により、均一な膜厚(200n
m)の層間絶縁膜13を堆積する。層間絶縁膜13の堆
積条件及び堆積速度は、層間絶縁膜11と同じである。
A uniform film thickness (200 n) is formed on the interlayer insulating film 12 by the plasma CVD method using TEOS.
The interlayer insulating film 13 of m) is deposited. The deposition condition and deposition rate of the interlayer insulating film 13 are the same as those of the interlayer insulating film 11.

【0060】前記層間絶縁膜12は、段差被覆性及び平
坦性に優れたものであり、層間絶縁膜13の表面はほぼ
平坦なものになる。
The interlayer insulating film 12 has excellent step coverage and flatness, and the surface of the interlayer insulating film 13 is substantially flat.

【0061】また、前記層間絶縁膜11、13は層間絶
縁膜(SOG)12に含まれる水分が他のデバイスに影
響を与えることを阻止する役目も果たしている。
The interlayer insulating films 11 and 13 also have a function of preventing moisture contained in the interlayer insulating film (SOG) 12 from affecting other devices.

【0062】工程4(図4):前記各層間絶縁膜11〜
13にコンタクトホール(ビアホール)を形成するため
に、前記層間絶縁膜13の上にレジストパターン14を
形成する。
Step 4 (FIG. 4): Each of the interlayer insulating films 11 to 11
A resist pattern 14 is formed on the interlayer insulating film 13 to form a contact hole (via hole) in the interlayer insulating film 13.

【0063】工程5(図5):レジストパターン14を
エッチングマスクとして、通常のRIE法により、コン
タクトホール15、16、17を形成する。エッチング
条件(例)としては、圧力:200mTorr、ガス流
量:CHF3/CF4/Ar=30/30/200scc
m、RFパワー:3.9W/cm2に設定した。
Step 5 (FIG. 5): Using the resist pattern 14 as an etching mask, contact holes 15, 16 and 17 are formed by a normal RIE method. As etching conditions (example), pressure: 200 mTorr, gas flow rate: CHF 3 / CF 4 / Ar = 30/30/200 scc
m, RF power: 3.9 W / cm 2 .

【0064】このとき、前述したように、前記各層間絶
縁膜11〜13は、フィールド酸化膜2などの存在によ
って生じる前記積層配線10・・間の段差を解消するよ
うに被覆段差性及び平坦性に優れた材質が用いられてい
るので、各コンタクトホール15〜17の深さは、積層
配線10・・の段差に応じて異なることになる。
At this time, as described above, each of the interlayer insulating films 11 to 13 has a covering step property and a flatness so as to eliminate the step difference between the laminated wirings 10 ... Which is caused by the presence of the field oxide film 2 or the like. Since the excellent material is used, the depths of the contact holes 15 to 17 differ depending on the level difference of the laminated wiring 10.

【0065】すなわち、フィールド酸化膜2の上にある
ような積層配線10に対応するコンタクトホール15、
17の深さは、比較的下方に位置する積層配線10に対
応するコンタクトホール16よりも浅くなる。そのた
め、層間絶縁膜11〜13をドライエッチングして各コ
ンタクトホール15〜17を形成する際には、コンタク
トホール15、17の方が、コンタクトホール16より
も早く完成される。
That is, the contact hole 15 corresponding to the laminated wiring 10 on the field oxide film 2,
The depth of 17 is shallower than the contact hole 16 corresponding to the laminated wiring 10 located relatively below. Therefore, when the interlayer insulating films 11 to 13 are dry-etched to form the contact holes 15 to 17, the contact holes 15 and 17 are completed earlier than the contact hole 16.

【0066】つまり、コンタクトホール15、17が完
成すると、高い位置の積層配線10は露出するが、その
時点において、コンタクトホール16はまだ完成されて
いない。従って、コンタクトホール15、17が完成し
てコンタクトホール16が完成するまでの間、高い位置
の積層配線10はエッチングガスのプラズマ中に晒され
てオーバーエッチングが施される。
That is, when the contact holes 15 and 17 are completed, the laminated wiring 10 at a high position is exposed, but at that time, the contact hole 16 is not completed yet. Therefore, until the contact holes 15 and 17 are completed and the contact hole 16 is completed, the laminated wiring 10 at a high position is exposed to the plasma of the etching gas and overetched.

【0067】具体的な数値をもって、以下に説明する。The specific values will be described below.

【0068】前記コンタクトホール15、17の深さは
400nm、コンタクトホール16の深さは1100n
mで、700nmの差が生じている。
The contact holes 15 and 17 have a depth of 400 nm, and the contact hole 16 has a depth of 1100 n.
At m, there is a difference of 700 nm.

【0069】コンタクトホール15、17が完成したと
き、プラズマに晒される金属はTi薄膜7であり、TE
OSやSOGに対するエッチング選択比は約25であ
る。このTi薄膜7の膜厚が20nmであることから、
オーバーエッチング中にTi薄膜7がエッチングされる
までに、コンタクトホール16のエッチングは500n
m進行する。
When the contact holes 15 and 17 are completed, the metal exposed to plasma is the Ti thin film 7.
The etching selection ratio with respect to OS and SOG is about 25. Since the thickness of this Ti thin film 7 is 20 nm,
By the time the Ti thin film 7 is etched during the over-etching, the contact hole 16 is etched by 500 n.
Proceed m.

【0070】TiN薄膜6のTEOSやSOGに対する
エッチング選択比は約10であるから、コンタクトホー
ル16のエッチングを更に200nm進行させて、その
形成が完了したときには、コンタクトホール15、17
の底部は、前記TiN薄膜6を30nm残した個所に位
置する。
Since the etching selection ratio of the TiN thin film 6 to TEOS and SOG is about 10, the contact hole 16 is further etched by 200 nm, and when the formation is completed, the contact holes 15 and 17 are formed.
Is located at a position where the TiN thin film 6 is left by 30 nm.

【0071】工程6(図6):マスクとして用いたレジ
ストパターン14を、O2プラズマアッシング処理によ
り除去する。この際、コンタクトホール16の底部に露
出するTi薄膜7の表面には、プラズマ照射に起因する
反応生成物が発生する。
Step 6 (FIG. 6): The resist pattern 14 used as the mask is removed by O 2 plasma ashing. At this time, a reaction product due to plasma irradiation is generated on the surface of the Ti thin film 7 exposed at the bottom of the contact hole 16.

【0072】工程7(図7):深いコンタクトホール1
6の底面に露出するTi薄膜7を除去するために、アル
ゴン(Ar)を用いたスパッタエッチングにより、各コ
ンタクトホール15〜17を更に25nmエッチングす
る。Arスパッタリングは材質に対する選択性はあまり
なく、深いコンタクトホール16の形成は、TiN薄膜
6を5nm削った個所で終了し、浅いコンタクトホール
15、17の形成は、TiN薄膜6を5nm残した個所
で終了する。
Step 7 (FIG. 7): Deep contact hole 1
In order to remove the Ti thin film 7 exposed on the bottom surface of 6, the contact holes 15 to 17 are further etched by 25 nm by sputter etching using argon (Ar). Ar sputtering is not very selective with respect to the material, and the formation of the deep contact hole 16 ends at the portion where the TiN thin film 6 is cut by 5 nm, and the shallow contact holes 15 and 17 are formed at the portion where the TiN thin film 6 remains at 5 nm. finish.

【0073】このようにArスパッタリングを用いるこ
とで、工程6でTi薄膜表面に発生した反応生成物も除
去され、図13に示したようにコンタクト抵抗も改善さ
れる。 (第2実施例)次に、第2の実施例における半導体装置
の製造プロセスを順次説明する。
By using Ar sputtering as described above, the reaction product generated on the surface of the Ti thin film in step 6 is also removed, and the contact resistance is improved as shown in FIG. (Second Embodiment) Next, the manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment will be sequentially described.

【0074】尚、本第2実施例の工程(1)〜工程
(4)は、第1実施例における工程1〜工程4と同様で
あるので、説明を省略する。
Since steps (1) to (4) of the second embodiment are the same as steps 1 to 4 of the first embodiment, the description thereof will be omitted.

【0075】以下、工程(5)から説明する。The process (5) will be described below.

【0076】工程(5)(図5):コンタクトホール1
5〜17を形成するまでの過程は、第1実施例における
工程5と同様である。
Step (5) (FIG. 5): Contact hole 1
The process up to forming 5 to 17 is the same as step 5 in the first embodiment.

【0077】この状態で、コンタクトホール15〜17
の底部に露出するTi薄膜7又はTiN薄膜6に窒化処
理を施し、全ての表面をTiN化させる(TiN薄膜6
はもともと窒化されているので変化しない)。
In this state, the contact holes 15 to 17
The Ti thin film 7 or TiN thin film 6 exposed at the bottom of the nitriding layer is subjected to nitriding treatment to turn all the surface into TiN (TiN thin film
Does not change because it is originally nitrided).

【0078】窒化処理は、N2プラズマを照射すること
により行う。
The nitriding treatment is performed by irradiating with N 2 plasma.

【0079】工程(6)(図6):マスクとして用いた
レジストパターン14を、O2プラズマアッシング処理
により除去する。このとき、各コンタクトホール15〜
17の底部に露出しているのは全てTiN薄膜であり、
図14の実験結果からも明らかなように、プラズマ照射
によってもTiN薄膜の表面に反応生成物は発生しな
い。
Step (6) (FIG. 6): The resist pattern 14 used as the mask is removed by O 2 plasma ashing treatment. At this time, each contact hole 15-
All exposed at the bottom of 17 is a TiN thin film,
As is clear from the experimental results shown in FIG. 14, no reaction product is generated on the surface of the TiN thin film even by plasma irradiation.

【0080】このように、コンタクトホール15〜17
の底部をTiN薄膜とすることにより、プラズマに晒さ
れて、反応生成物が発生することはない。 (第3実施例)次に、第3の実施例における半導体装置
の製造プロセスを順次説明する。
Thus, the contact holes 15-17
By forming the TiN thin film at the bottom of the substrate, the reaction product is not generated by exposure to plasma. (Third Embodiment) Next, a manufacturing process of a semiconductor device according to the third embodiment will be sequentially described.

【0081】尚、本第3実施例の工程〜工程は、第
1実施例における工程1〜工程4と同様であるので、説
明を省略する。
Since the steps 1 to 4 of the third embodiment are the same as the steps 1 to 4 in the first embodiment, the description thereof will be omitted.

【0082】以下、工程から説明する。The steps will be described below.

【0083】工程(図5):コンタクトホール15〜
17を形成するまでの過程は、第1実施例における工程
5と同様である。
Process (FIG. 5): Contact hole 15 to
The process up to forming 17 is similar to the process 5 in the first embodiment.

【0084】この状態で、コンタクトホール15〜17
の底部に露出するTi薄膜7又はTiN薄膜6に炭化処
理を施し、全ての表面をTiC化させる。
In this state, the contact holes 15 to 17
The Ti thin film 7 or the TiN thin film 6 exposed at the bottom of is subjected to a carbonization treatment to convert all the surfaces into TiC.

【0085】炭化処理は、例えば、膜の表面に炭素イオ
ンを注入し、熱処理(300〜400℃で30分)を加
えることにより行う。
The carbonization treatment is carried out, for example, by injecting carbon ions into the surface of the film and applying heat treatment (at 300 to 400 ° C. for 30 minutes).

【0086】コンタクトホール形成時のRIEによっ
て、Ti薄膜7の表面にTi−Cの変質層が発生してい
るが、この変質層は電気的に不安定で、O2プラズマ照
射によって容易に酸化され、反応生成物となってしま
う。
By RIE at the time of forming the contact hole, an altered layer of Ti--C is generated on the surface of the Ti thin film 7, but this altered layer is electrically unstable and is easily oxidized by O 2 plasma irradiation. , Becomes a reaction product.

【0087】ところが、この第3実施例のように、Ti
薄膜7の表面を炭化処理によって強制的にTiC化する
ことにより、この表面が電気的に安定化し、O2プラズ
マによっても酸化されにくくなる。
However, as in the third embodiment, Ti
By forcibly converting the surface of the thin film 7 into TiC by carbonization, this surface is electrically stabilized and becomes difficult to be oxidized by O 2 plasma.

【0088】尚、炭化処理によって、TiN薄膜6の表
面も、チタンに窒素原子と炭素原子が混在することにな
るが、このような構造も電気的に安定であるので、O2
プラズマによっても酸化されにくい。
By the carbonization treatment, nitrogen atoms and carbon atoms are mixed in titanium on the surface of the TiN thin film 6, but since such a structure is also electrically stable, O 2
Not easily oxidized by plasma.

【0089】工程(図6):マスクとして用いたレジ
ストパターン14を、O2プラズマアッシング処理によ
り除去する。このとき、各コンタクトホール15〜17
の底部は炭化処理が施されているので、プラズマ照射に
よっても反応生成物は発生しにくい。
Step (FIG. 6): The resist pattern 14 used as a mask is removed by O 2 plasma ashing treatment. At this time, each contact hole 15-17
Since the bottom of the is carbonized, reaction products are less likely to be generated even by plasma irradiation.

【0090】尚、本発明は以上の実施例に限定されるも
のではなく、以下のように実施してもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, but may be carried out as follows.

【0091】スパッタリングの方法として、マグネト
ロンスパッタリング以外に、ダイオードスパッタリン
グ、高周波スパッタリング、四極スパッタリング等のよ
うなものであってもよい。
As the sputtering method, other than magnetron sputtering, diode sputtering, high frequency sputtering, quadrupole sputtering or the like may be used.

【0092】スパッタエッチングの方法として、Ar
以外にもHe、Ne、Xeなどの不活性ガスを用いても
よく、また、これらの不活性ガスを用いる以外にも、反
応性ガス(例えばCCl4、SF6)を用いた反応性イオ
ンビームエッチング(RIBE、反応性イオンミリング
とも呼ばれる)を用いてもよい。
As a method of sputter etching, Ar is used.
Besides, an inert gas such as He, Ne, or Xe may be used, and a reactive ion beam using a reactive gas (for example, CCl 4 , SF 6 ) in addition to the use of these inert gases. Etching (RIBE, also called reactive ion milling) may be used.

【0093】層間絶縁膜はCVD法以外の方法(スパ
ッタ法や蒸着法等のPVD法、酸化法)によって形成し
てもよい。
The interlayer insulating film may be formed by a method other than the CVD method (PVD method such as sputtering method or vapor deposition method, oxidation method).

【0094】層間絶縁膜を他の絶縁膜(各種シリケー
トガラス、アルミナ、シリコン窒化膜、チタン酸化膜
等)に置き換えてもよい。
The interlayer insulating film may be replaced with another insulating film (various silicate glass, alumina, silicon nitride film, titanium oxide film, etc.).

【0095】第2配線としてTi/TiN/Tiの積
層構造を用いたが、例えばTi/(TiN/Ti)
n(n=整数)のようにTiN/Tiを繰り返す構造で
あってもよい。
A laminated structure of Ti / TiN / Ti was used as the second wiring. For example, Ti / (TiN / Ti)
It may have a structure in which TiN / Ti is repeated like n (n = integer).

【0096】尚、第2及び第3実施例にあっては、この
ような積層構造ではなく、全てTiであってもよい。
Incidentally, in the second and third embodiments, Ti may be entirely used instead of such a laminated structure.

【0097】TEOSやSOGに対する選択比が高い
膜としてTiを採用したが、モリブデン(Mo)、タン
グステン(W)、窒化タングステン(TiW)、ドープ
された非晶質シリコン(a−Si)などであってもよ
い。
Although Ti is used as a film having a high selection ratio with respect to TEOS and SOG, molybdenum (Mo), tungsten (W), tungsten nitride (TiW), and doped amorphous silicon (a-Si) are used. May be.

【0098】窒化処理として、N2プラズマ照射の他
に、窒素雰囲気中又は窒素イオン注入後に、RTP(Rap
id Thermal Process)や熱アニールを行う方法であって
もよい。
As the nitriding treatment, in addition to N 2 plasma irradiation, RTP (Rap
id Thermal Process) or thermal annealing may be used.

【0099】炭化処理として、炭素イオン注入後の熱
処理を、RTPに代えてもよい。
As the carbonization treatment, the heat treatment after carbon ion implantation may be replaced with RTP.

【0100】[0100]

【発明の効果】請求項1及び18の発明にあっては、精
度の高いコンタクトホールを形成することができる。
According to the inventions of claims 1 and 18, a highly accurate contact hole can be formed.

【0101】請求項2の発明にあっては、コンタクトホ
ール底部が配線特性が良好となり、コンタクト抵抗の低
下を実現できる。
According to the second aspect of the invention, the wiring characteristics are good at the bottom of the contact hole, and the contact resistance can be reduced.

【0102】請求項3、4及び7に記載の発明にあって
は、エッチング制御が容易となり、製造コストの低減、
歩留りの向上を実現できる。
In the inventions according to claims 3, 4 and 7, the etching control becomes easy and the manufacturing cost is reduced.
It is possible to improve the yield.

【0103】請求項5に記載の発明にあっては、第1配
線の酸化物を還元することができ、配線特性をより良好
なものにできる。
According to the fifth aspect of the invention, the oxide of the first wiring can be reduced, and the wiring characteristics can be improved.

【0104】請求項6に記載の発明にあっては、請求項
1乃至5と同等の効果を持つ配線構造を有する半導体装
置を提供することができる。
According to the invention described in claim 6, it is possible to provide a semiconductor device having a wiring structure having the same effects as those of claims 1 to 5.

【0105】請求項8乃至13に記載の発明にあって
は、エッチング制御が容易となり、製造コストの低減、
歩留りの向上を実現できる。
According to the invention described in claims 8 to 13, the etching control becomes easy and the manufacturing cost is reduced.
It is possible to improve the yield.

【0106】請求項13及び14に記載の発明にあって
は、コンタクトホールの底部にダメージ層が形成されて
も、その後のスパッタエッチングによりこのダメージ層
を除去することができるので、このダメージ層によるコ
ンタクト抵抗の悪化を阻止できる。
In the thirteenth and fourteenth aspects of the invention, even if a damage layer is formed at the bottom of the contact hole, the damage layer can be removed by the subsequent sputter etching. The deterioration of contact resistance can be prevented.

【0107】請求項15乃至19に記載の発明にあって
は、コンタクトホールの底部の少なくとも表面を、その
後のレジストアッシング等のO2プラズマ照射等の処理
によっても影響を受けにくい材質に変質させるような処
理、例えば、窒化処理や炭化処理を行うので、コンタク
トホールの底部に反応生成物が発生しにくくなる。
According to the invention described in claims 15 to 19, at least the surface of the bottom of the contact hole is changed to a material which is not easily affected by the subsequent treatment such as O 2 plasma irradiation such as resist ashing. Since various treatments such as nitriding treatment and carbonizing treatment are performed, reaction products are less likely to be generated at the bottom of the contact hole.

【0108】従って、この反応生成物によるコンタクト
抵抗の悪化を阻止できる。
Therefore, deterioration of contact resistance due to this reaction product can be prevented.

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

【図1】本発明の実施例における配線構造を具体化した
一実施例の半導体装置の製造プロセスを示す縦断面図で
ある。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device of an embodiment in which a wiring structure according to an embodiment of the present invention is embodied.

【図2】本発明の実施例における配線構造を具体化した
一実施例の半導体装置の製造プロセスを示す縦断面図で
ある。
FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device of an embodiment in which a wiring structure according to an embodiment of the present invention is embodied.

【図3】本発明の実施例における配線構造を具体化した
一実施例の半導体装置の製造プロセスを示す縦断面図で
ある。
FIG. 3 is a vertical cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device of an embodiment in which a wiring structure according to an embodiment of the present invention is embodied.

【図4】本発明の実施例における配線構造を具体化した
一実施例の半導体装置の製造プロセスを示す縦断面図で
ある。
FIG. 4 is a vertical cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device of one embodiment in which the wiring structure in the embodiment of the present invention is embodied.

【図5】本発明の実施例における配線構造を具体化した
一実施例の半導体装置の製造プロセスを示す縦断面図で
ある。
FIG. 5 is a vertical cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device of one embodiment in which the wiring structure of the embodiment of the invention is embodied.

【図6】本発明の実施例における配線構造を具体化した
一実施例の半導体装置の製造プロセスを示す縦断面図で
ある。
FIG. 6 is a vertical cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device of one embodiment in which the wiring structure of the embodiment of the invention is embodied.

【図7】本発明の実施例における配線構造を具体化した
一実施例の半導体装置の製造プロセスを示す縦断面図で
ある。
FIG. 7 is a vertical cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device of one embodiment in which the wiring structure of the embodiment of the invention is embodied.

【図8】基板上に形成されたTi薄膜の表面をRIEに
よりエッチングし、更に、O2プラズマ照射した後の断
面を撮影したSEM写真である。
FIG. 8 is an SEM photograph showing a cross section of the surface of a Ti thin film formed on a substrate, which was etched by RIE and further irradiated with O 2 plasma.

【図9】基板上に形成されたTiN薄膜の表面をRIE
によりエッチングし、更に、O2プラズマ照射した後の
断面を撮影したSEM写真である。
FIG. 9: RIE is performed on the surface of the TiN thin film formed on the substrate.
2 is an SEM photograph of a cross section taken after etching by the method of FIG.

【図10】種々の処理条件において、Ti膜の表面に発
生する反応生成物の膜厚を測定した結果を示す図であ
る。
FIG. 10 is a diagram showing the results of measuring the film thickness of a reaction product generated on the surface of a Ti film under various processing conditions.

【図11】RIEによってTi薄膜表面に形成された反
応生成物をXPSで分析した結果を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a result of XPS analysis of a reaction product formed on a Ti thin film surface by RIE.

【図12】RIE+O2プラズマ照射によってTi薄膜
表面に形成された反応生成物をXPSで分析した結果を
示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a result of XPS analysis of a reaction product formed on a surface of a Ti thin film by RIE + O 2 plasma irradiation.

【図13】RIE+O2プラズマ照射後にTiN及びT
iの表面をそれぞれアルゴンガスを用いてスパッタエッ
チングしたときの、スパッタ量とコンタクト抵抗との関
係を示す図である。
FIG. 13: TiN and T after RIE + O 2 plasma irradiation
It is a figure which shows the relationship between a sputtering amount and contact resistance when the surface of i is sputter-etched using argon gas, respectively.

【図14】RIE+O2プラズマ照射をTi薄膜に行っ
た場合と、TiN薄膜に行った場合とにおけるコンタク
ト抵抗とコンタクトホールサイズとの関係を示した図で
ある。
FIG. 14 is a diagram showing the relationship between contact resistance and contact hole size when a Ti thin film is irradiated with RIE + O 2 plasma and when it is irradiated with a TiN thin film.

【図15】従来例における半導体装置の縦断面図であ
る。
FIG. 15 is a vertical cross-sectional view of a semiconductor device in a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

5 Ti薄膜 6 TiN薄膜(下層の導電層) 7 Ti薄膜(上層の導電層)(第3配線材) 8 第1配線 9 第2配線 10 積層配線(配線構造) 11〜13 層間絶縁膜 14 レジストパターン 15〜17 コンタクトホール 5 Ti Thin Film 6 TiN Thin Film (Lower Conductive Layer) 7 Ti Thin Film (Upper Conductive Layer) (Third Wiring Material) 8 First Wiring 9 Second Wiring 10 Laminated Wiring (Wiring Structure) 11-13 Interlayer Insulating Film 14 Resist Pattern 15-17 Contact hole

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1配線の上に、この第1配線よりも反
射率の低い第2配線を有し、且つ、前記第2配線が異な
る2種以上の導電物質による積層体であることを特徴と
した配線構造。
1. A second wiring having a reflectance lower than that of the first wiring is provided on the first wiring, and the second wiring is a laminated body made of two or more different conductive materials. Characterized wiring structure.
【請求項2】 前記下層の導電物質は、エッチングによ
っても配線特性が悪化しにくい材質からなることを特徴
とした請求項1に記載の配線構造。
2. The wiring structure according to claim 1, wherein the conductive material of the lower layer is made of a material whose wiring characteristics are not easily deteriorated even by etching.
【請求項3】 前記第2配線が異なる2種以上の導電物
質による積層体であって、所定のエッチャントに対する
エッチング速度が、下層の導電物質よりも上層の導電物
質の方が遅いことを特徴とした請求項1又は2に記載の
配線構造。
3. A laminated body of two or more kinds of conductive materials having different second wirings, wherein an etching rate of a predetermined etchant is higher in a conductive material in an upper layer than in a conductive material in a lower layer. The wiring structure according to claim 1 or 2.
【請求項4】 前記第1配線がアルミニウムを成分に持
つ導電物質からなり、前記第2配線が異なる2種以上の
導電物質による積層体であって、チタンからなる最上層
の導電物質と窒化チタンからなる下層の導電物質を有す
ることを特徴とした請求項1に記載の配線構造。
4. The first wiring is made of a conductive material containing aluminum as a component, and the second wiring is a laminated body made of two or more kinds of different conductive materials. The uppermost conductive material made of titanium and titanium nitride. The wiring structure according to claim 1, further comprising a lower conductive material made of
【請求項5】 前記下層の導電物質と第1配線との間に
チタン層を形成したことを特徴とする請求項4に記載の
配線構造。
5. The wiring structure according to claim 4, wherein a titanium layer is formed between the lower conductive material and the first wiring.
【請求項6】 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の
配線構造と、この配線構造を覆う絶縁膜と、この絶縁膜
に形成され、その底面が前記下層の導電物質に達するコ
ンタクトホールとを有することを特徴とした半導体装
置。
6. The wiring structure according to claim 1, an insulating film covering the wiring structure, and a contact hole formed in the insulating film, the bottom surface of which reaches the conductive material of the lower layer. A semiconductor device comprising:
【請求項7】 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の
配線構造を基板上に形成する工程と、 この配線構造を絶縁膜で覆う工程と、 この絶縁膜の上に、レジストをパターニングする工程
と、 前記レジストパターンをマスクに、エッチング技術を用
いて、前記絶縁膜をエッチングし、前記下層の導電物質
まで達するコンタクトホールを形成する工程と、を含む
ことを特徴とした半導体装置の製造方法。
7. A step of forming the wiring structure according to claim 1 on a substrate, a step of covering the wiring structure with an insulating film, and a resist patterning on the insulating film. And a step of forming a contact hole reaching the conductive material in the lower layer by etching the insulating film by using an etching technique with the resist pattern as a mask, and manufacturing the semiconductor device. Method.
【請求項8】 前記エッチングは、少なくとも2種類の
技術を用いることを特徴とした請求項7に記載の半導体
装置の製造方法。
8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the etching uses at least two kinds of techniques.
【請求項9】 配線を絶縁膜で覆う工程と、 この絶縁膜に、少なくとも2種類のエッチング技術を用
いて、前記配線に達するコンタクトホールを形成する工
程と、を含むことを特徴とした半導体装置の製造方法。
9. A semiconductor device comprising: a step of covering a wiring with an insulating film; and a step of forming a contact hole reaching the wiring in the insulating film by using at least two kinds of etching techniques. Manufacturing method.
【請求項10】 前記エッチングは、ドライエッチング
技術とスパッタエッチング技術とを併用することを特徴
とした請求項8又は9に記載の半導体装置の製造方法。
10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the etching uses a dry etching technique and a sputter etching technique together.
【請求項11】 請求項1乃至5のいずれか1項に記載
の配線構造を基板上に形成する工程と、 この配線構造を絶縁膜で覆う工程と、 リソグラフィー技術及び第1のエッチング技術を用い
て、前記絶縁膜をエッチングし、前記積層体に達するコ
ンタクトホールを形成する工程と、 第2のエッチング技術を用いて、前記積層体の表面をエ
ッチングし、積層体のうちの下層の導電物質を露出させ
る工程と、を含むことを特徴とした半導体装置の製造方
法。
11. A process of forming the wiring structure according to claim 1 on a substrate, a process of covering the wiring structure with an insulating film, a lithography technique and a first etching technique. And etching the insulating film to form a contact hole reaching the stacked body, and using a second etching technique, the surface of the stacked body is etched to remove the conductive material in the lower layer of the stacked body. And a step of exposing the semiconductor device.
【請求項12】 前記第1のエッチング技術を用いた工
程と、第2のエッチング技術を用いた工程との間に、リ
ソグラフィーで用いたレジストを酸素系のガスを用いて
アッシングする工程を設けたことを特徴とする請求項1
1に記載の半導体装置の製造方法。
12. A step of ashing a resist used in lithography with an oxygen-based gas is provided between the step using the first etching technique and the step using the second etching technique. Claim 1 characterized by the above.
1. The method for manufacturing a semiconductor device according to 1.
【請求項13】 前記第1のエッチング技術としてドラ
イエッチング技術を用い、前記第2のエッチング技術と
してスパッタエッチング技術を用いることを特徴とした
請求項11又は12に記載の半導体装置の製造方法。
13. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein a dry etching technique is used as the first etching technique, and a sputter etching technique is used as the second etching technique.
【請求項14】 前記ドライエッチングの際に、CF系
のガスをエッチャントとして用いたことを特徴とした請
求項10又は13に記載の半導体装置の製造方法。
14. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10, wherein a CF-based gas is used as an etchant during the dry etching.
【請求項15】 第1配線の上に、導電性の第3配線を
設けて配線構造を形成する工程と、 この配線構造を絶縁膜で覆う工程と、 リソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて、前記
絶縁膜をエッチングし、前記第3配線材まで達するコン
タクトホールを形成する工程と、 前記第3配線材の少なくとも表面を、その後のプラズマ
照射等の処理によっても影響を受けにくい材質に変質さ
せる工程と、を含むことを特徴とした半導体装置の製造
方法。
15. A step of forming a wiring structure by providing a conductive third wiring on the first wiring, a step of covering the wiring structure with an insulating film, and a lithographic technique and an etching technique. A step of etching an insulating film to form a contact hole reaching the third wiring material; and a step of transforming at least the surface of the third wiring material into a material that is not easily affected by subsequent treatment such as plasma irradiation. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項16】 第1配線の上に、導電性の第3配線を
設けて配線構造を形成する工程と、 この配線構造を絶縁膜で覆う工程と、 リソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて、前記
絶縁膜をエッチングし、前記第3配線材まで達するコン
タクトホールを形成する工程と、 前記第3配線材の少なくとも表面を、O2プラズマ照射
によっても酸化されにくい材質に変質させる工程と、を
含むことを特徴とした半導体装置の製造方法。
16. A step of forming a wiring structure by providing a conductive third wiring on the first wiring, a step of covering the wiring structure with an insulating film, and a lithographic technique and an etching technique. A step of etching the insulating film to form a contact hole reaching the third wiring material; and a step of transforming at least the surface of the third wiring material into a material that is not easily oxidized by O 2 plasma irradiation. And a method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項17】 第1配線の上に、導電性の第3配線を
設けて配線構造を形成する工程と、 この配線構造を絶縁膜で覆う工程と、 リソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて、前記
絶縁膜をエッチングし、前記第3配線材まで達するコン
タクトホールを形成する工程と、 前記第3配線材の少なくとも表面を、窒化又は炭化処理
する工程と、を含むことを特徴とした半導体装置の製造
方法。
17. A step of forming a wiring structure by providing a conductive third wiring on the first wiring, a step of covering the wiring structure with an insulating film, and a lithographic technique and an etching technique. Manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of etching an insulating film to form a contact hole reaching the third wiring material; and a step of nitriding or carbonizing at least the surface of the third wiring material. Method.
【請求項18】 前記第3配線が、前記第1配線よりも
反射率の低い材質からなることを特徴とする請求項15
乃至17のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方
法。
18. The method according to claim 15, wherein the third wiring is made of a material having a reflectance lower than that of the first wiring.
18. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of items 1 to 17.
【請求項19】 前記第1配線がアルミニウムを成分に
持つ導電物質からなり、前記第3配線がチタンを成分に
持つ導電物質からなることを特徴とした請求項15乃至
18のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
19. The method according to claim 15, wherein the first wiring is made of a conductive material containing aluminum as a component, and the third wiring is made of a conductive material containing titanium as a component. A method for manufacturing a semiconductor device as described above.
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