JPH0831930A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH0831930A
JPH0831930A JP18290094A JP18290094A JPH0831930A JP H0831930 A JPH0831930 A JP H0831930A JP 18290094 A JP18290094 A JP 18290094A JP 18290094 A JP18290094 A JP 18290094A JP H0831930 A JPH0831930 A JP H0831930A
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semiconductor device
connection hole
metal
etching
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裕二 高岡
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Abstract

PURPOSE:To manufacture, with good efficiency and simply, a semiconductor device whose step coverage of an interconnection at an upper layer than a connecting hole is excellent and whose reliability is high. CONSTITUTION:A Ti/TiN layer 14 and a W layer 15 are deposited, and the W layer 15 is etched wholly. A connecting hole 13 is buried with the Ti/TiN layer 14 and the W layer 15. The Ti/TiN layer 14 and the W layer 15 on an SiO2 layer 12 are overetched by an etching operation having a sputtering effect. As a result, the SiO2 layer 12 in the opening part of the connecting hole 13 is etched at higher speed due to the angle dependence of a sputtering speed, and the opening part of the connecting hole 13 is changed into a taper shape.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本願の発明は、接続孔が金属プラ
グで埋められている半導体装置の製造方法に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device in which a connection hole is filled with a metal plug.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の高集積化、高速化のために
設計ルールが縮小化されているが、それに伴って接続孔
の開口径も微細化されている。開口径が微細化すると、
接続孔のアスペクト比が増大して、接続孔よりも上層の
配線の段差被覆性が低下する。そこで、接続孔を金属プ
ラグで埋める構造が考えられている。
2. Description of the Related Art Although design rules have been reduced for higher integration and higher speed of semiconductor devices, the opening diameter of connection holes has been reduced accordingly. When the aperture diameter becomes smaller,
The aspect ratio of the connection hole increases, and the step coverage of the wiring above the connection hole deteriorates. Therefore, a structure has been considered in which the connection hole is filled with a metal plug.

【0003】図3、4は、この様に接続孔が金属プラグ
で埋められている半導体装置の製造方法の一従来例を示
している。この一従来例では、図3(a)に示す様に、
Si基板11上の全面にSiO2 層12等の絶縁層を堆
積させ、パターニングしたレジスト(図示せず)をマス
クにした反応性イオンエッチングによる異方性エッチン
グによって、SiO2 層12に接続孔13を形成する。
3 and 4 show a conventional example of a method of manufacturing a semiconductor device in which the connection hole is filled with a metal plug in this way. In this conventional example, as shown in FIG.
Over the entire surface of the Si substrate 11 by depositing a dielectric layer such as SiO 2 layer 12, by anisotropic etching using a patterned resist (not shown) a reactive ion etching using a mask, connected to the SiO 2 layer 12 hole 13 To form.

【0004】このときの反応性イオンエッチングに際し
ては、エッチングガスとしてCF4、CHF3 、Arを
夫々4sccm、25sccm、80sccmで供給
し、高周波パワー400W、磁束6mT、圧力17Pa
とする。
In the reactive ion etching at this time, CF 4 , CHF 3 and Ar are supplied as etching gas at 4 sccm, 25 sccm and 80 sccm, respectively, and high frequency power 400 W, magnetic flux 6 mT, pressure 17 Pa.
And

【0005】次に、図3(b)に示す様に、バリアメタ
ルを兼ねる密着層としてのTi/TiN層14を全面に
堆積させる。Ti/TiN層14の堆積に際しては、S
i基板11の温度を200℃とし、Arを100scc
mで供給し、圧力0.5Pa、直流パワー2kWのスパ
ッタリングによって、膜厚30nmのTi膜をまず堆積
させる。
Next, as shown in FIG. 3B, a Ti / TiN layer 14 as an adhesion layer which also serves as a barrier metal is deposited on the entire surface. When depositing the Ti / TiN layer 14, S
The temperature of the i substrate 11 is set to 200 ° C. and Ar is set to 100 sccc.
First, a Ti film having a film thickness of 30 nm is deposited by sputtering at a pressure of 0.5 Pa and a DC power of 2 kW.

【0006】そして、Si基板11の温度を200℃と
し、N2 を100sccmで供給し、圧力1Pa、直流
パワー6kWのスパッタリングによって、膜厚70nm
のTiN膜をTi膜上に堆積させる。その後、Si基板
11の温度650℃、加熱時間30秒の高速熱処理を行
う。
Then, the temperature of the Si substrate 11 is set to 200 ° C., N 2 is supplied at 100 sccm, the pressure is 1 Pa, and the direct current power is 6 kW.
Of TiN film is deposited on the Ti film. After that, rapid heat treatment is performed at a temperature of 650 ° C. for the Si substrate 11 and a heating time of 30 seconds.

【0007】次に、WF6 、H2 、Arを夫々40sc
cm、400sccm、2250sccmで供給し、圧
力10.66kPaのCVDによって、図3(c)に示
す様に、膜厚600nmのW層15を全面に堆積させ
て、このW層15で接続孔13を埋める。
Next, 40 sc of WF 6 , H 2 and Ar are respectively added.
cm, 400 sccm, 2250 sccm, and by CVD at a pressure of 10.66 kPa, a W layer 15 having a film thickness of 600 nm is deposited on the entire surface as shown in FIG. fill in.

【0008】次に、反応性イオンエッチングでW層15
及びTi/TiN層14の全面を異方性エッチングし、
図3(d)に示す様に、SiO2 層12上のW層15及
びTi/TiN層14を除去して、これらのW層15及
びTi/TiN層14から成るプラグで接続孔13を埋
める。
Next, the W layer 15 is formed by reactive ion etching.
And anisotropically etching the entire surface of the Ti / TiN layer 14,
As shown in FIG. 3D, the W layer 15 and the Ti / TiN layer 14 on the SiO 2 layer 12 are removed, and the connection hole 13 is filled with a plug including the W layer 15 and the Ti / TiN layer 14. .

【0009】次に、図4(a)に示す様に、密着層とし
てのTi層16とAl層17とを順次に全面に堆積さ
せ、これらのAl層17及びTi層16をパターニング
して、接続孔13内のW層15を介してSi基板11に
電気的に接続されている配線を形成する。
Next, as shown in FIG. 4A, a Ti layer 16 as an adhesion layer and an Al layer 17 are sequentially deposited on the entire surface, and the Al layer 17 and the Ti layer 16 are patterned, Wirings electrically connected to the Si substrate 11 via the W layer 15 in the connection hole 13 are formed.

【0010】次に、図4(b)に示す様に、バリアメタ
ルを兼ねる反射防止膜としてのTiN/Ti層21とS
iO2 層22等の絶縁層とを順次に全面に堆積させ、パ
ターニングしたレジスト(図示せず)をマスクにした反
応性イオンエッチングによる異方性エッチングによっ
て、接続孔13の上方のSiO2 層22に接続孔23を
形成する。
Next, as shown in FIG. 4B, the TiN / Ti layer 21 and S serving as an antireflection film also serving as a barrier metal are formed.
sequentially depositing on the entire surface of the insulating layer of the iO such two layers 22, by anisotropic etching using a patterned resist (not shown) reactive ion etching with a mask, the upper SiO 2 layer of the connection hole 13 22 A connection hole 23 is formed in the.

【0011】そして、バリアメタルとしてのTiN層2
4とW層25とを順次に全面に堆積させ、反応性イオン
エッチングでW層25及びTiN層24の全面を異方性
エッチングし、SiO2 層22上のW層25及びTiN
層24を除去して、これらのW層25及びTiN層24
から成るプラグで接続孔23を埋める。その後、更に従
来公知の工程を実行して、この半導体装置を完成させ
る。
Then, a TiN layer 2 as a barrier metal
4 and the W layer 25 are sequentially deposited on the entire surface, and the entire surface of the W layer 25 and the TiN layer 24 are anisotropically etched by reactive ion etching to form the W layer 25 and the TiN layer on the SiO 2 layer 22.
Layer 24 is removed to remove these W layer 25 and TiN layer 24.
The connection hole 23 is filled with a plug made of. Thereafter, the conventionally known process is further executed to complete this semiconductor device.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】ところで、反応性イオ
ンエッチングでW層15及びTi/TiN層14の全面
を異方性エッチングするに際しては、これらのW層15
及びTi/TiN層14をオーバエッチングする。この
ため、図3(d)に示した様に、接続孔13内のW層1
5及びTi/TiN層14の表面がSiO2 層12の表
面よりも低いというプラグロスが発生する。しかも、図
3(d)から明らかな様に、接続孔13は内周壁が垂直
に近い錘状の形状を有している。
By the way, when anisotropically etching the entire surfaces of the W layer 15 and the Ti / TiN layer 14 by reactive ion etching, these W layers 15 are used.
And the Ti / TiN layer 14 is overetched. Therefore, as shown in FIG. 3D, the W layer 1 in the connection hole 13 is
5 and the surface of the Ti / TiN layer 14 is lower than the surface of the SiO 2 layer 12, a plug loss occurs. Moreover, as is clear from FIG. 3 (d), the connection hole 13 has a cone-like shape whose inner peripheral wall is nearly vertical.

【0013】これらの結果、図4(a)に示した様に、
接続孔13上におけるAl層17の凹みの形状が急峻で
あり、Al層17の段差被覆性が良くなくて、この半導
体装置の信頼性が高くなかった。
As a result of these, as shown in FIG.
The shape of the recess of the Al layer 17 on the connection hole 13 was steep, the step coverage of the Al layer 17 was not good, and the reliability of this semiconductor device was not high.

【0014】また、図4(b)に示した様に接続孔13
上に接続孔23を設ける所謂スタックコンタクト構造の
場合、接続孔13上におけるAl層17の凹みの形状が
急峻であると、接続孔23を形成するためのレジストの
パターニング時に、マスクのアライメントずれによって
ハレーションが発生する。このため、接続孔23の形状
が安定せず、接続孔23内のW層25やSiO2 層22
上に形成する配線の段差被覆性が良くなくて、やはり半
導体装置の信頼性が高くなかった。
Further, as shown in FIG. 4B, the connection hole 13
In the case of a so-called stack contact structure in which the connection hole 23 is provided above, if the shape of the recess of the Al layer 17 on the connection hole 13 is steep, a mask alignment shift may occur during patterning of the resist for forming the connection hole 23. Halation occurs. Therefore, the shape of the connection hole 23 is not stable, and the W layer 25 and the SiO 2 layer 22 in the connection hole 23 are not stable.
The step coverage of the wiring formed above was not good, and the reliability of the semiconductor device was not high.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】請求項1の半導体装置の
製造方法は、金属層14、15を全面に堆積させて、絶
縁層12に設けられている接続孔13を前記金属層1
4、15で埋める工程と、スパッタリング効果を有する
エッチングによって、前記絶縁層12上の前記金属層1
4、15を除去する工程とを具備することを特徴として
いる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, wherein metal layers 14 and 15 are deposited on the entire surface, and a contact hole 13 provided in an insulating layer 12 is formed in the metal layer 1.
The metal layer 1 on the insulating layer 12 is formed by the steps of filling with 4 and 15 and etching having a sputtering effect.
4 and 15 are removed.

【0016】請求項2の半導体装置の製造方法は、請求
項1の半導体装置の製造方法において、前記金属層1
4、15がタングステン層のみの単層膜かまたはタング
ステン層を含む積層膜であることを特徴としている。
A method of manufacturing a semiconductor device according to a second aspect is the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect, wherein the metal layer 1 is used.
It is characterized in that 4 and 15 are single-layer films only of a tungsten layer or laminated films including a tungsten layer.

【0017】請求項3の半導体装置の製造方法は、第1
及び第2の金属層14、15を順次に全面に堆積させ
て、絶縁層12に設けられている接続孔13を前記第1
及び第2の金属層14、15で埋める工程と、前記第1
の金属層14が露出するまで前記第2の金属層15を除
去すると共に、露出させた前記第1の金属層14の表面
にこの第1の金属層14の化合物層を形成する工程と、
スパッタリング効果を有するエッチングによって、前記
化合物層を除去する工程とを具備することを特徴として
いる。
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3 is the first
And the second metal layers 14 and 15 are sequentially deposited on the entire surface to form the connection hole 13 provided in the insulating layer 12 with the first hole.
And a step of filling with the second metal layers 14 and 15, and the first
Removing the second metal layer 15 until the metal layer 14 is exposed, and forming a compound layer of the first metal layer 14 on the exposed surface of the first metal layer 14.
And a step of removing the compound layer by etching having a sputtering effect.

【0018】請求項4の半導体装置の製造方法は、請求
項3の半導体装置の製造方法において、前記第2の金属
層15がタングステン層であることを特徴としている。
A method of manufacturing a semiconductor device according to a fourth aspect is the method of manufacturing a semiconductor device according to the third aspect, characterized in that the second metal layer 15 is a tungsten layer.

【0019】[0019]

【作用】請求項1の半導体装置の製造方法では、接続孔
13を埋める金属プラグ14、15を形成するためのエ
ッチングと同時に、スパッタリング速度の角度依存性に
よって接続孔13の開口部における絶縁層12が増速エ
ッチングされ、金属プラグ14、15で埋められた接続
孔13の開口部がテーパ状になる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect of the present invention, the insulating layer 12 at the opening of the connection hole 13 is formed at the same time as the etching for forming the metal plugs 14 and 15 filling the connection hole 13 due to the angular dependence of the sputtering rate. Is acceleratedly etched, and the opening of the connection hole 13 filled with the metal plugs 14 and 15 is tapered.

【0020】請求項3の半導体装置の製造方法では、接
続孔13を埋める金属プラグ14、15を形成するため
のエッチングと同時に、スパッタリング速度の角度依存
性によって接続孔13の上部における第1の金属層14
が増速エッチングされ、金属プラグ14、15で埋めら
れた接続孔13の上部における金属層14がテーパ状に
なる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to a third aspect of the present invention, at the same time as the etching for forming the metal plugs 14 and 15 filling the connection hole 13, the first metal in the upper portion of the connection hole 13 is formed due to the angular dependence of the sputtering rate. Layer 14
Is accelerated and the metal layer 14 in the upper portion of the connection hole 13 filled with the metal plugs 14 and 15 is tapered.

【0021】しかも、エッチングでは第1の金属層14
の化合物層を除去しているので、絶縁層12上の第1の
金属層14の表面を良好な状態に維持することができ
る。
Moreover, the first metal layer 14 is used for etching.
Since the compound layer of 1 is removed, the surface of the first metal layer 14 on the insulating layer 12 can be maintained in a good state.

【0022】[0022]

【実施例】以下、半導体基板と配線とを接続する接続孔
を有する半導体装置の製造に適用した本願の発明の第1
及び第2実施例を、図1、2を参照しながら説明する。
なお、実施例のうちで図3、4に示した一従来例と対応
する構成部分には、この一従来例と同一の符号を付して
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First Embodiment of the Invention of the Present Application Applied to Manufacturing of a Semiconductor Device Having a Connection Hole for Connecting a Semiconductor Substrate and Wiring
A second embodiment will be described with reference to FIGS.
It should be noted that, in the embodiment, components corresponding to the conventional example shown in FIGS. 3 and 4 are designated by the same reference numerals.

【0023】図1が、第1実施例を示している。この第
1実施例でも、図1(a)に示す様に、W層15を堆積
させるまでは、図3、4に示した一従来例と実質的に同
様の工程を実行する。しかし、この第1実施例では、そ
の後、図1(b)に示す様に、膜厚の途中までW層15
の全面に対して反応性イオンエッチングによる異方性エ
ッチングを行う。
FIG. 1 shows a first embodiment. Also in this first embodiment, as shown in FIG. 1A, substantially the same steps as those of the conventional example shown in FIGS. 3 and 4 are executed until the W layer 15 is deposited. However, in the first embodiment, thereafter, as shown in FIG.
Anisotropic etching by reactive ion etching is performed on the entire surface of.

【0024】このときの反応性イオンエッチングに際し
ては、エッチングガスとしてSF6、Arを夫々110
sccm、90sccmで供給し、高周波パワー275
W、圧力46.55kPaとする。また、このとき、S
i基板11の裏面側から、冷却ガスとしてHeを5sc
cmで供給する。
At this time, in the reactive ion etching, SF 6 and Ar are used as etching gases at 110% respectively.
Supply at sccm, 90sccm, high frequency power 275
W and pressure are 46.55 kPa. At this time, S
From the back surface side of the i substrate 11, 5 sc of He is used as a cooling gas.
Supply in cm.

【0025】次に、図1(c)に示す様に、Ti/Ti
N層14が露出するまで、反応性イオンエッチングによ
る異方性エッチングをW層15の全面に対して行う。こ
のときの反応性イオンエッチングに際しては、エッチン
グガスとしてSF6 、Arを夫々40sccm、20s
ccmで供給し、高周波パワー100W、圧力30kP
aとする。また、このとき、Si基板11の裏面側か
ら、冷却ガスとしてHeを10sccmで供給する。
Next, as shown in FIG. 1 (c), Ti / Ti
Anisotropic etching by reactive ion etching is performed on the entire surface of the W layer 15 until the N layer 14 is exposed. At the time of reactive ion etching at this time, SF 6 and Ar are used as etching gases at 40 sccm and 20 s, respectively.
Supply at ccm, high frequency power 100W, pressure 30kP
a. At this time, He is supplied as a cooling gas at 10 sccm from the back surface side of the Si substrate 11.

【0026】図1(b)の反応性イオンエッチングはエ
ッチング速度が相対的に早くてスループットが高く、図
1(c)の反応性イオンエッチングはエッチング速度が
相対的に遅くて制御性が良いので、これらを組み合わせ
ることによって、制御性の良いエッチングを高いスルー
プットで行うことができる。なお、図1(c)の反応性
イオンエッチングはTi/TiN層14との界面までの
ジャストエッチングであるので、図1(c)にも示す様
に、Ti/TiN層14上にW層15の残渣が残る。
The reactive ion etching of FIG. 1 (b) has a relatively high etching rate and high throughput, and the reactive ion etching of FIG. 1 (c) has a relatively low etching rate and good controllability. By combining these, etching with good controllability can be performed with high throughput. Since the reactive ion etching of FIG. 1C is just etching up to the interface with the Ti / TiN layer 14, as shown in FIG. 1C, the W layer 15 is formed on the Ti / TiN layer 14. Residue remains.

【0027】次に、エッチングガスとしてCl2 、Ar
を夫々5sccm、75sccmで供給し、高周波パワ
ー250W、圧力7kPaである異方性エッチングを、
W層15及びTi/TiN層14の全面に行う。このと
き、SiO2 層12が露出した後もこのSiO2 層12
を30nm程度の膜厚に亙ってエッチングするオーバエ
ッチングを行う。Cl2 はTi/TiN層14に対して
選択性を有しているので、図1(d)に示す様に、この
Ti/TiN層14は均一に除去される。
Next, Cl 2 and Ar are used as etching gases.
Is supplied at 5 sccm and 75 sccm, respectively, and anisotropic etching with a high frequency power of 250 W and a pressure of 7 kPa is performed.
This is performed on the entire surface of the W layer 15 and the Ti / TiN layer 14. In this case, even after the SiO 2 layer 12 is exposed the SiO 2 layer 12
Is over-etched by etching over a thickness of about 30 nm. Since Cl 2 has selectivity with respect to the Ti / TiN layer 14, this Ti / TiN layer 14 is uniformly removed as shown in FIG. 1 (d).

【0028】しかし、SiO2 層12に対してはCl2
は選択性を有していないので、Arによるスパッタリン
グが支配的になる。そして、スパッタリング速度の角度
依存性によって接続孔13の開口部におけるSiO2
12が増速エッチングされ、図1(d)に示した様に、
接続孔13の開口部がテーパ状になる。その後は、従来
公知の工程を実行して、この半導体装置を完成させる。
However, for the SiO 2 layer 12, Cl 2
Has no selectivity, so sputtering by Ar becomes dominant. Then, the SiO 2 layer 12 in the opening portion of the connection hole 13 is acceleratedly etched due to the angular dependence of the sputtering rate, and as shown in FIG.
The opening of the connection hole 13 is tapered. After that, conventionally known processes are executed to complete this semiconductor device.

【0029】図2が、第2実施例を示している。この第
2実施例でも、図2(a)〜(c)に示す様に、Ti/
TiN層14が露出するまで、反応性イオンエッチング
による異方性エッチングをW層15の全面に対して行う
までは、図1に示した第1実施例と実質的に同様の工程
を実行する。
FIG. 2 shows a second embodiment. Also in this second embodiment, as shown in FIGS. 2A to 2C, Ti /
Until the TiN layer 14 is exposed and until anisotropic etching by reactive ion etching is performed on the entire surface of the W layer 15, substantially the same steps as those in the first embodiment shown in FIG. 1 are performed.

【0030】図1に示した第1実施例でも同様である
が、W層15に対する反応性イオンエッチングはフッ素
ラジカルによる反応が支配的であるので、Ti/TiN
層14との界面までのW層15のエッチングが終了した
時点では、Ti/TiN層14の上層側のTiN層の表
面にTiF層(図示せず)が付着している。なお、この
様にTiF層が付着する現象は、TiN層に限らず、T
iを含む他の金属層においても発生する。
The same applies to the first embodiment shown in FIG. 1, but the reactive ion etching for the W layer 15 is dominated by the reaction by the fluorine radicals, so that Ti / TiN is used.
When the etching of the W layer 15 up to the interface with the layer 14 is completed, a TiF layer (not shown) is attached to the surface of the TiN layer on the upper side of the Ti / TiN layer 14. The phenomenon in which the TiF layer adheres in this way is not limited to the TiN layer,
It also occurs in other metal layers containing i.

【0031】この第2実施例では、その後、エッチング
ガスとしてO2 、Arを夫々5sccm、75sccm
で供給し、高周波パワー250W、圧力7kPaである
異方性エッチングを、W層15及びTiF層の全面に行
う。このとき、Ti/TiN層14が露出した後もこの
Ti/TiN層14をエッチングするオーバエッチング
を行う。O2 はTiF層に対して選択性を有しているの
で、このTiF層は均一に除去される。
In the second embodiment, thereafter, O 2 and Ar are used as etching gases at 5 sccm and 75 sccm, respectively.
Then, anisotropic etching with a high frequency power of 250 W and a pressure of 7 kPa is performed on the entire surfaces of the W layer 15 and the TiF layer. At this time, over-etching for etching the Ti / TiN layer 14 is performed even after the Ti / TiN layer 14 is exposed. Since O 2 has a selectivity with respect to the TiF layer, this TiF layer is uniformly removed.

【0032】しかし、Ti/TiN層14に対してはO
2 は選択性を有していないので、Arによるスパッタリ
ングが支配的になる。そして、スパッタリング速度の角
度依存性によって接続孔13の上部におけるTi/Ti
N層14が増速エッチングされ、図2(d)に示す様
に、接続孔13の上部におけるTi/TiN層14がテ
ーパ状になる。その後は、従来公知の工程を実行して、
この半導体装置を完成させる。
However, for the Ti / TiN layer 14, O
Since 2 has no selectivity, sputtering by Ar becomes dominant. Then, due to the angle dependence of the sputtering rate, Ti / Ti in the upper portion of the connection hole 13
The N layer 14 is acceleratedly etched, and the Ti / TiN layer 14 in the upper portion of the connection hole 13 is tapered as shown in FIG. After that, execute the conventionally known process,
This semiconductor device is completed.

【0033】なお、以上の第1及び第2実施例の何れに
おいても、接続孔13を埋める金属プラグをTi/Ti
N層14及びW層15の3層膜で構成したが、TiN層
及びW層の2層膜で金属プラグを構成してもよく、これ
らの2層膜または3層膜におけるTiN層の代わりに、
TiSi層、TiW層、TiON層、スパッタリングで
形成したTi層等を用いてもよい。更に、W層のみの単
層膜で金属プラグを構成してもよい。
In any of the above first and second embodiments, the metal plug filling the connection hole 13 is made of Ti / Ti.
Although the three-layer film of the N layer 14 and the W layer 15 is used, the metal plug may be formed of a two-layer film of the TiN layer and the W layer. Instead of the TiN layer in these two-layer film or three-layer film, ,
A TiSi layer, a TiW layer, a TiON layer, a Ti layer formed by sputtering, or the like may be used. Further, the metal plug may be composed of a single layer film having only the W layer.

【0034】また、以上の第1及び第2実施例の何れ
も、半導体基板と配線とを接続する接続孔を有する半導
体装置の製造に本願の発明を適用したものであるが、下
層及び上層の配線同士を接続する接続孔を有する半導体
装置の製造にも本願の発明を当然に適用することができ
る。
In each of the above-mentioned first and second embodiments, the invention of the present application is applied to the manufacture of the semiconductor device having the connection hole for connecting the semiconductor substrate and the wiring. The invention of the present application can naturally be applied to the manufacture of a semiconductor device having a connection hole for connecting wirings.

【0035】[0035]

【発明の効果】請求項1、3の半導体装置の製造方法で
は、金属プラグで埋められた接続孔の開口部、または金
属プラグで埋められた接続孔の上部における金属層がテ
ーパ状になるので、接続孔よりも上層の配線の段差被覆
性が優れていて信頼性の高い半導体装置を製造すること
ができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the first and third aspects of the present invention, the opening of the connection hole filled with the metal plug or the metal layer at the upper portion of the connection hole filled with the metal plug is tapered. As a result, it is possible to manufacture a highly reliable semiconductor device in which the step coverage of the wiring above the connection hole is excellent.

【0036】しかも、接続孔を埋める金属プラグを形成
するためのエッチングと同時に上述のテーパ化が行われ
るので、テーパ化のためだけの別個の工程が不要であ
り、接続孔よりも上層の配線の段差被覆性が優れていて
信頼性の高い半導体装置を効率よく且つ簡略に製造する
ことができる。
Moreover, since the above-described taper is performed at the same time as the etching for forming the metal plug filling the connection hole, a separate step for tapering is not necessary, and the wiring of the layer above the connection hole is not required. A highly reliable semiconductor device having excellent step coverage can be efficiently and simply manufactured.

【0037】請求項3の半導体装置の製造方法では、絶
縁層上の金属層の表面を良好な状態に維持することがで
きるので、接続孔よりも上層の配線を良好な積層配線に
することができて、更に信頼性の高い半導体装置を簡略
に製造することができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the third aspect, since the surface of the metal layer on the insulating layer can be maintained in a good state, the wiring above the connection hole can be a good laminated wiring. Thus, a semiconductor device having higher reliability can be simply manufactured.

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

【図1】本願の発明の第1実施例を工程順に示す側断面
図である。
FIG. 1 is a side sectional view showing a first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図2】本願の発明の第2実施例を工程順に示す側断面
図である。
FIG. 2 is a side sectional view showing a second embodiment of the invention of the present application in the order of steps.

【図3】本願の発明の一従来例の前半を工程順に示す側
断面図である。
FIG. 3 is a side sectional view showing the first half of a conventional example of the invention of the present application in the order of steps.

【図4】一従来例の後半を工程順に示す側断面図であ
る。
FIG. 4 is a side sectional view showing the latter half of a conventional example in the order of steps.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12 SiO2 層 13 接続孔 14 Ti/TiN層 15 W層12 SiO 2 layer 13 Connection hole 14 Ti / TiN layer 15 W layer

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属層を全面に堆積させて、絶縁層に設
けられている接続孔を前記金属層で埋める工程と、 スパッタリング効果を有するエッチングによって、前記
絶縁層上の前記金属層を除去する工程とを具備すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A step of depositing a metal layer on the entire surface and filling a connection hole provided in an insulating layer with the metal layer, and removing the metal layer on the insulating layer by etching having a sputtering effect. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項2】 前記金属層がタングステン層のみの単層
膜かまたはタングステン層を含む積層膜であることを特
徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the metal layer is a single layer film including only a tungsten layer or a laminated film including a tungsten layer.
【請求項3】 第1及び第2の金属層を順次に全面に堆
積させて、絶縁層に設けられている接続孔を前記第1及
び第2の金属層で埋める工程と、 前記第1の金属層が露出するまで前記第2の金属層を除
去すると共に、露出させた前記第1の金属層の表面にこ
の第1の金属層の化合物層を形成する工程と、 スパッタリング効果を有するエッチングによって、前記
化合物層を除去する工程とを具備することを特徴とする
半導体装置の製造方法。
3. A step of sequentially depositing first and second metal layers on the entire surface to fill the connection holes provided in the insulating layer with the first and second metal layers, Removing the second metal layer until the metal layer is exposed, and forming a compound layer of the first metal layer on the exposed surface of the first metal layer; and etching by a sputtering effect. And a step of removing the compound layer, the method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項4】 前記第2の金属層がタングステン層であ
ることを特徴とする請求項3記載の半導体装置の製造方
法。
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the second metal layer is a tungsten layer.
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KR100260522B1 (en) * 1997-06-25 2000-08-01 김영환 Method for filling a contact hole in a semiconductor device
JP2006310752A (en) * 2005-04-30 2006-11-09 Hynix Semiconductor Inc Method of manufacturing semiconductor device

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