JPH0917864A - 接続構造形成方法、及び半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 各種の配線構造例えば多層配線構造に対して
も、これについて良好に電気的接続をとることができ、
かつアスペクト比の大きい接続孔についても、良好に接
続がとれる接続構造形成方法、及びこれを利用した半導
体装置を提供する。 【構成】 下部導体配線２Ａと上部導体配線をつなぐ接
続孔６を備える接続構造形成方法において、下部導体
配線を接続孔に応じた接触部構造を備えた形状（凸型
等）に加工する。上記接続孔を２以上の積層構造で形
成して接続をとる。とも必要に応じ接続孔の開口部
にテーパ付け特に十分なテーパ、言わば大胆なテーパ付
けを行う。上記により接続構造を形成した半導体
装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、接続構造形成方法、及
び該接続構造形成方法を利用して製造できる半導体装置
に関する。本発明は、各種の電子材料等の接続構造につ
いて用いることができ、また、各種半導体デバイス等と
して利用できる。

【０００２】

【従来の技術及びその問題点】デバイスの高集積化、高
速化、高機能化に伴い、より複数の配線層を層間絶縁膜
を挟んで積層する多層配線構造が用いられるようになっ
ている。この場合、上層の配線構造と下層の配線層との
接続は、従来より、層間絶縁層に接続孔（コンタクトホ
ール）を形成し、これを導電材料で埋め込むことにより
行っている。具体的には一般に、第１の配線層（下部導
体配線）の上に層間絶縁膜を敷き、該層間絶縁膜上に第
２の配線層（上部導体配線）を敷き、層間絶縁膜にコン
タクトホールを形成し、上部の第２配線層を、形成した
コンタクトホールに入り込ませることで、第１の配線層
と第２の配線層を電気的、機械的に接続する。また、最
近の情勢として、第２の配線層（上部導体配線）の形成
前にＣＶＤ法によりブランケットタングステン（ＢＬＫ
−Ｗ）を形成する方法が用いられているが、これも高ア
スペクト比のコンタクトホールに対してはホールの埋め
込み材料内に“す”が形成されるなど、限界がある。こ
のため、コンタクトホールにテーパを付けることで、コ
ンタクトホール内のＷと配線の接触面積を拡大すること
が試みられている。このとき、テーパ角の限界が問題と
なってくる。

【０００３】一方、層間絶縁膜としては、この上下の配
線層同士が電気的に十分に絶縁されており、また耐圧性
に優れていることが必須である。そのためには層間絶縁
膜も相当程度の厚さが必要となり、コンタクトホールも
相当に深いものであることを余儀なくされている。他
方、ＬＳＩ等の集積化に伴い、コンタクトホールの開口
径、配線幅、配線のピッチの縮小化が必要とされ、コン
タクトホールは高アスペクト比を要求されている。

【０００４】また配線層間におけるコンタクト形成は、
下層導体配線形成後に絶縁膜で該配線を覆いながら、平
坦化のプロセスを行った後に行われる。その場合に用い
られる平坦化技術としては、プラズマ酸化膜（Ｐ（プラ
ズマ）−ＳｉＯ膜またはＰ−ＴＥＯＳ膜等）と塗布絶縁
膜（ＳＯＧ膜など）の組み合わせによる積層構造と、こ
れにエッチバックを併用したプロセス、またはプラズマ
酸化膜とレジストとの組み合わせによるエッチバックな
どが一般的に用いられている。この際、層間絶縁膜は上
下の配線層同士が電気的に十分に絶縁され、耐圧性を持
つ程度の厚さで成膜する。その後、パターン形成後に層
間絶縁膜をエッチングして下層導体配線までコンタクト
ホールを形成し、配線材料を埋め込む。この従来型のプ
ロセスでは、将来必要となるであろう超高アスペクト比
のコンタクトホールを形成することが困難である。

【０００５】

【発明の目的】本発明は上記従来技術の問題点に鑑みて
なされたもので、各種の配線構造、例えば多層配線構造
に対しても、これについて良好に電気的接続をとること
ができ、かつアスペクト比の大きい接続孔についても、
良好に接続がとれる接続構造形成方法、及びこれを利用
した半導体装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【目的を達成するための手段】本発明は、下部導体配線
と上部導体配線をつなぐ接続孔を備える接続構造形成方
法において、下部導体配線を接続孔に応じた接触部構造
を備えた形状（例えば凸型）に加工することを特徴とす
る接続構造形成方法であって、これにより上記目的を達
成するものである。

【０００７】この場合、上記例えば凸型に加工した下部
導体配線を接続孔の一部に使用することができる。

【０００８】この発明において、上記接続孔の開口部に
テーパ付けを行うことができ、このテーパ付けは十分な
テーパ、言わば大胆なテーパ付けを行う構成にすること
ができる。

【０００９】本発明は、下部導体配線と上部導体配線を
つなぐ接続孔を備える接続構造を有する半導体装置にお
いて、下部導体配線が接続孔に応じた接触部構造を備え
た形状（例えば凸型）に加工した構造であることを特徴
とする半導体装置であって、これにより上記目的を達成
するものである。

【００１０】本発明は、下部導体配線と上部導体配線を
つなぐ接続孔を備える接続構造形成方法において、接続
孔を２以上の積層構造で形成して接続をとることを特徴
とする接続構造形成方法であって、これにより上記目的
を達成するものである。

【００１１】この場合、上記形成した接続孔に配線材料
をスパッタ、ＣＶＤもしくはリフローを用いて埋め込む
ことができる。

【００１２】この場合、上記接続孔の開口部にテーパ付
けを行うことができ、このテーパ付けは十分なテーパ、
言わば大胆なテーパ付けを行う構成にすることができ
る。

【００１３】本発明は、下部導体配線と上部導体配線を
つなぐ接続孔を備える接続構造を有する半導体装置にお
いて、接続孔を２以上の積層構造で形成して接続をとる
ことを特徴とする半導体装置であって、これにより上記
目的を達成するものである。

【００１４】上記のいずれの場合も、配線材料の埋め込
みにスパッタ、もしくはＣＶＤを用いることができる。

【００１５】また、埋め込み材料ともなる配線材料とし
て、Ａｌ合金、Ｗ合金、Ｔｉ−Ｎｉ合金を用いることが
できる。

【００１６】

【作用】本発明の接続構造形成方法、及び半導体装置に
よれば、下層導体配線を接続孔に応じた接触部構造を備
えた各種の形状に加工したことにより、良好な接続をと
ることができる。

【００１７】本発明の接続構造形成方法、及び半導体装
置によれば、接続孔を２以上の積層構造にしたことによ
り、良好な接続をとることができる。

【００１８】上記いずれの場合も、接続孔にテーパ付け
（大胆なテーパ付け）を行って埋め込みを良好に行わせ
ることができ、このようなテーパ付けを行っても十分な
接触部分（特にボトム）が確保でき、これにより、更に
接続を良好にすることができる。即ち、テーパ角を、通
常は８７〜８８°程度としてテーパ付けをする場合に、
８５〜８６°の如きテーパ角での大胆なテーパ付けを行
うことができる。

【００１９】

【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。但し当然のことではあるが、本発明は以下
に述べる実施例により限定されるものではない。

【００２０】実施例１ この実施例は、超高アスペクト比を持つコンタクトを形
成する場合の手法として、本発明を実施したものであ
る。特にこの実施例は、微細化し、多層化して高集積化
された半導体デバイスについて、本発明を具体化した。
図１及び図２ないし図７を参照する。

【００２１】本実施例では、下部導体配線と上部導体配
線をつなぐ接続孔６を備える接続構造（図１参照）形成
方法において、図１に示すように下部導体配線２Ａを凸
型に加工する。

【００２２】このとき、上記凸型に加工した下部導体配
線２Ａを接続孔の一部に使用する構成とすることができ
る。

【００２３】本実施例では、上記接続孔６の開口部に大
胆なテーパ付けを行う。具体的には、角度８５°（ある
いは〜８６°）のテーパ付けを行った。

【００２４】本実施例では、下部導体配線２Ａと上部導
体配線をつなぐ接続孔６を備える接続構造を有する半導
体装置において、下部導体配線２Ａが凸型に加工された
構成をとる。

【００２５】更に詳しく本実施例のプロセスを説明す
る。まず、図２を参照する。シリコン半導体基板上に形
成された絶縁膜１（各種下地絶縁膜であってよく、ここ
ではＳｉＯ₂ 膜とした。不純物含有のＳｉＯ₂ 系絶縁膜
でも同等であり、例えばＢＰＳＧ，ＡｓＳＧ，ＰＳＧな
どとしてもよい）に下部導体配線２Ａ形成用の下層メタ
ル配線層２をマグネトロンスパッタ法により形成する。

【００２６】メタル配線層構造２の成膜条件を下記に示
す。 下地バリアメタル２１：ＴｉＮ５０ｎｍ プロセスガス ：Ａｒ／Ｎ₂ ＝３３／６６ｓｃｃｍ 圧力 ：２．５ｍＴｏｒｒ ＲＦパワー ：８ｋＷ 基板温度 ：２００℃ Ａｌ合金配線２２ ：Ａｌ−０．５ｗｔ％Ｃｕ７５０ｎｍ プロセスガス ：Ａｒ＝６５ｓｃｃｍ 圧力 ：２．０ｍＴｏｒｒ ＲＦパワー ：１５ｋＷ 基板温度 ：３００℃ キャップメタル２３ ：ＴｉＮ５０ｎｍ プロセスガス ：Ａｒ／Ｎ₂ ＝３３／６６ｓｃｃｍ 圧力 ：２．５ｍＴｏｒｒ ＲＦパワー ：８ｋＷ 基板温度 ：２００℃

【００２７】その後、フォトレジストパターニング時
に、マスクを２枚使用して、図３に示すようにコンタク
トが形成される部分に段差を持ったレジストのパターン
を形成する。その際、１枚目のマスクで凸部の先端部分
３にあたる部分のパターニングを行う。２枚目のマスク
で従来の配線層にあたる部分４のパターニングを行う。

【００２８】上記フォトレジスト３，４を用い、異方性
イオンエッチングによりメタル配線層構造をパターニン
グして、接続孔を形成する部分の配線については、部分
的に段差を持った凸型の形状の下部導体配線２Ａとして
加工する（図４）。接続孔を形成しない部分の配線２Ｂ
は、凸型としない。

【００２９】更に、プラズマ酸化膜と塗布絶縁膜の組み
合わせによる積層構造とレジストとの組み合わせによる
エッチバックにより、層間絶縁膜５（ＳｉＯ₂ ）を形成
する（図５）。

【００３０】層間絶縁膜５に、フォトレジストパターニ
ングと異方性イオンエッチングにより、凸型の下部導体
配線２Ａ（下層メタル配線）の上方の層間絶縁膜５に接
続孔６とする開口部６′を形成する（図６）。この時、
接続孔６を形成すべき通常の開口部６′の直径は０．４
μｍである。

【００３１】その後、接続孔６となる開口部６′内に金
属配線材料を埋め込む。そのために、まずＴｉＮからな
る密着層をマグネトロンスパッタ法にて開口部６′内を
含む層間絶縁膜５上に成膜し、熱ＣＶＤ法にて全面に厚
さ０．６μｍのタングステン層７を形成する（図７）。
密着層及びタングステン層７のそれぞれの成膜条件を以
下に例示する。尚、密着層の図示は省略した。 密着層 プロセスガス ：Ｎ₂ ／Ａｒ＝１００／３５ｓｃｃｍ 圧力 ：１．０Ｐａ ＲＦパワー ：６ｋＷ 基板の加熱 ：無し タングステン層 使用ガス ：ＷＦ₆ ／Ｈ₂ ／Ａｒ＝４０／４００／２２５０ｓｃｃｍ 圧力 ：１０．７ｋＰａ 基板温度 ：４５０℃

【００３２】次に、異方性ドライエッチングにより層間
絶縁膜５上に堆積されたタングステン層７及び密着層を
除去し、開口部６′に埋め込み材としてタングステンが
埋め込まれたメタルプラグ８を形成して、接続孔６を完
成させる。これにより図１の構造を得た。

【００３３】上記異方性ドライエッチングのエッチング
条件を以下に例示する。 第１段階のエッチング：タングステン層７のエッチング 使用ガス ：ＳＦ₆ ／Ａｒ／Ｈｅ＝１１０／９０／５ｓｃｃｍ 圧力 ：４５．５Ｐａ ＲＦパワー ：２７５Ｗ 第２段階のエッチング：密着層のエッチング 使用ガス ：Ａｒ／Ｃｌ₂ ＝７５／５ｓｃｃｍ 圧力 ：６．５Ｐａ ＲＦパワー ：２５０Ｗ 第３段階のエッチング：タングステン層のオーバーエッチング 使用ガス ：ＳＦ₆ ／Ａｒ／Ｈｅ＝２０／１０／１０ｓｃｃｍ 圧力 ：３２．５Ｐａ ＲＦパワー ：７０Ｗ

【００３４】本実施例によって、超高アスペクト比のコ
ンタクトホールをも既存の装置設備で形成できる。ま
た、ホールに大胆なテーパ付けを行っても十分なボトム
径が得られ、電気特性的にも優れたコンタクトが形成可
能になった。

【００３５】実施例２ 実施例１では、埋め込みタングステンによりメタルプラ
グ８を形成した。これに対して、この実施例２では、高
温スパッタ法にて金属配線材料の埋め込みを行う。この
実施例２の高温スパッタを用いた半導体装置の配線形成
方法は、実施例１における図６の層間絶縁膜５に開口部
６′を形成する工程まで同様なプロセスである。従っ
て、図６の工程後のプロセスを示す図８を参照しなが
ら、本実施例について説明する。

【００３６】開口部６′内に配線材料を埋め込む。この
ために、Ｔｉからなる厚さ１００ｎｍの下地メタル層を
マグネトロンスパッタ法にて、開口部６′内を含む層間
絶縁膜上に成膜する。次いで高温スパッタ法にて全面に
厚さ０．５μｍのＡｌ−０．５ｗｔ％Ｃｕからなるアル
ミ系合金層９を形成する（図８）。下地メタル層及びア
ルミニウム系合金層のそれぞれの成膜条件を以下に例示
する。尚、下地メタル層の図示は省略した。 下地メタル層 プロセスガス ：Ａｒ＝３５ｓｃｃｍ 圧力 ：０．５２Ｐａ ＲＦパワー ：２ｋＷ 基板の加熱 ：無し Ａｌ合金配線層 ：Ａｌ−０．５ｗｔ％Ｃｕ７５０ｎｍ プロセスガス ：Ａｒ＝１００ｓｃｃｍ 圧力 ：０．２６Ｐａ ＲＦパワー ：１５ｋＷ 基板温度 ：４７５℃

【００３７】本実施例によっても、上記実施例と同様の
効果が得られた。

【００３８】実施例３ 実施例２では、高温スパッタ法を用いた。これに対し
て、この実施例３では、高温リフロー法にて金属配線材
料の埋め込みを行う。この実施例３の高温リフローを用
いた半導体装置の配線形成方法は、実施例２における高
温スパッタ法を高温リフロー法に変更することで実現で
きる。従って、実施例２における説明と同様、実施例１
を説明した図６の工程後のプロセスを示す図９を参照し
ながら、本実施例について説明する。

【００３９】高温リフロー法では、以下に例示する条件
で、例えばＴｉからなる厚さ１００ｎｍの下地メタル層
上に、厚さ０．５μｍのＡｌ−０．５％ｗｔＣｕからな
るアルミニウム系合金属を堆積させる。尚、下地メタル
層の図示は省略した。 Ａｌ合金配線 ：Ａｌ−０．５ｗｔ％Ｃｕ５００ｎｍ プロセスガス ：Ａｒ＝１００ｓｃｃｍ 圧力 ：０．４Ｐａ ＲＦパワー ：２０ｋＷ 基板温度 ：１５０℃

【００４０】その後、基板を約５００℃に加熱する。こ
れによって、層間絶縁膜上に堆積したアルミニウム系合
金層９′は流動状態となり、開口部６′内に流入し、開
口部６′はアルミニウム系合金で確実に埋め込まれ、埋
め込みが良好で接続性の十分な接続孔６が形成される。
一方、層間絶縁膜上には、下地メタル層及びアルミニウ
ム系合金層から成る配線層９の２層が形成される。例え
ば、加熱条件は以下に示す通りである。 加熱方法 ：基板裏面ガス加熱 基板温度 ：５００℃ 加熱時間 ：２分 プロセスガス ：Ａｒ＝１００ｓｃｃｍ ガス圧力 ：１．１ｋＰａ

【００４１】本実施例によっても、上記実施例と同様の
効果が得られた。

【００４２】実施例４ 実施例１で示した下部導体配線形状は凸型であったが、
必要に応じてその形状を変更しても同様の効果が得られ
る。例えばこの実施例では図１７に示すように（ａ）Ｌ
字型、（ｂ）左右反転したＬ字型、（ｃ）台形、（ｄ）
異なる台形、また図１８に示すように（ｅ）中央が先尖
りの凸部となった形状、（ｆ）両端が凸部となって、全
体に凹字形となった形状、（ｇ）丸みを帯びた凸部を有
する形状など、各種形状に下部導体配線を加工して、上
記と同様な効果を得ることができた。

【００４３】このような独特な形状を持った下部導体配
線の加工法は、実施例１で示したように、２枚のマスク
で段差の異なる形状にレジストパターニングを行い、異
方性エッチングで一度に加工した。しかし、フォトレジ
ストパターニングと異方性エッチングの組み合わせを２
回行っても、このような独特な形状を持った下部導体配
線を形成できた（実施例１でも同様である）。

【００４４】本実施例によっても、上記実施例と同様の
効果が得られた。

【００４５】実施例５ 次に、実施例５を、図１０及び図１１ないし図１４を参
照して説明する。

【００４６】本実施例では、下部導体配線２と上部導体
配線をつなぐ接続孔６を備える接続構造形成方法におい
て、接続孔を２以上の積層構造（積層した接続孔を図１
０に６１ａ，６１ｂ；６２ａ，６２ｂで示す）で形成し
て接続をとる構成とする。

【００４７】上記形成した接続孔６１ａ，６１ｂ；６２
ａ，６２ｂには、配線材料をスパッタ、ＣＶＤもしくは
リフロー等を用いて埋め込むことができるが、本実施例
では、ＣＶＤ法によりメタルプラグを形成する手法を用
いた。

【００４８】本実施例では、実施例１におけると同様
に、上記接続孔の開口部に大胆なテーパ付けを行う。こ
れにより埋め込み材料の埋め込み性を良好にするように
した。

【００４９】本実施例では、半導体装置において、下部
導体配線２ａ，２ｂと上部導体配線をつなぐ接続孔を備
える接続構造を有し、この接続孔を２以上の積層構造で
形成して接続をとる。

【００５０】以下本実施例のプロセスを詳述する。図１
１を参照する。シリコン半導体基板上の絶縁膜１への下
層メタル配線層２のマグネトロンスパッタ法での堆積、
フォトレジストパターニングによるレジストマスク形
成、異方性イオンエッチングによるパターニングによ
り、下部導体配線２ａ，２ｂを形成する。以上で図１１
の構造とする。

【００５１】本実施例でのメタル配線構造の成膜条件を
示す。 下地バリアメタル２１ａ，２１ｂ：ＴｉＮ１００ｎｍ プロセスガス ：Ａｒ／Ｎ₂ ＝３３／６６ｓｃｃｍ 圧力 ：２．５ｍＴｏｒｒ ＲＦパワー ：８ｋＷ 基板温度 ：２００℃ Ａｌ合金配線２２ａ，２２ｂ：Ａｌ−０．５ｗｔ％Ｃｕ５００ｎｍ プロセスガス ：Ａｒ＝６５ｓｃｃｍ 圧力 ：２．０ｍＴｏｒｒ ＲＦパワー ：１５ｋＷ 基板温度 ：３００℃ キャップメタル２３ａ，２３ｂ：ＴｉＮ１００ｎｍ プロセスガス ：Ａｒ／Ｎ₂ ＝３３／６６ｓｃｃｍ 圧力 ：２．５ｍＴｏｒｒ ＲＦパワー ：８ｋＷ 基板温度 ：２００℃

【００５２】次に、プラズマ酸化膜と塗布絶縁膜による
積層構造とレジストとの組み合わせによるエッチバック
により、層間絶縁膜５（ＳｉＯ₂ ）を形成する。その
際、まず層間絶縁膜厚の半分程度の膜厚分の絶縁膜５１
を成膜する。この時の膜厚は平坦化に最低限必要な膜厚
以上とする。

【００５３】層間絶縁膜５１にフォトレジストパターニ
ングと異方性イオンエッチングにより下層メタル配線２
ａ，２ｂの上方の層間絶縁膜５１に開口部６１′ａ，６
１′ｂを形成する。この時、接続孔６ａ，６ｂを形成す
べき通常の開口部６１′ａ，６１′ｂの直径は０．４μ
ｍである。

【００５４】その後、開口部６′内に金属配線材料を埋
め込む。そのために、ＴｉＮからなる密着層をマグネト
ロンスパッタ法にて開口部６１′ａ，６１′ｂ内を含む
層間絶縁膜５１上に成膜し、熱ＣＶＤ法にて全面に厚さ
０．６μｍのタングステン層７１を形成する（図１
３）。密着層及びタングステン層７１のそれぞれの成膜
条件を以下に例示する。尚、密着層の図示は省略した。 密着層 プロセスガス ：Ｎ₂ ／Ａｒ＝１００／３５ｓｃｃｍ 圧力 ：１．０Ｐａ ＲＦ パワー ：６ｋＷ 基板の加熱 ：無し タングステン層７１ 使用ガス ：ＷＦ₆ ／Ｈ₂ ／Ａｒ＝４０／４００／２２５０ｓｃｃｍ 圧力 ：１０．７ｋＰａ 基板温度 ：４５０℃

【００５５】次に、異方性ドライエッチングにより層間
絶縁膜５１上に堆積されたタングステン層７１及び密着
層を除去し、開口部６１′ａ，６１′ｂに埋め込まれた
メタルプラグ８１ａ，８１ｂを形成して、接続孔６１
ａ，６１ｂを完成させる（図１４）。

【００５６】メタルプラグ形成の際の上記エッチング条
件を以下に例示する。 第１段階のエッチング：タングステン層７１のエッチング 使用ガス ：ＳＦ₆ ／Ａｒ／Ｈｅ＝１１０／９０／５ｓｃｃｍ 圧力 ：４５．５Ｐａ ＲＦパワー ：２７５Ｗ 第２段階のエッチング：密着層のエッチング 使用ガス ：Ａｒ／Ｃｌ₂ ＝７５／５ｓｃｃｍ 圧力 ：６．５Ｐａ ＲＦパワー ：２５０Ｗ 第３段階のエッチング：タングステン層７１のオーバーエッチング 使用ガス ：ＳＦ₆ ／Ａｒ／Ｈｅ＝２０／１０／１０ｓｃｃｍ 圧力 ：３２．５Ｐａ ＲＦパワー ：７０Ｗ

【００５７】更に、残りの層間絶縁膜５２を成膜し、こ
の層間絶縁膜５２上にフォトレジストパターニングと異
方性イオンエッチングにより開口部６２′ａ，６２′ｂ
を再度、先程形成した接続孔６１ａ，６１ｂのメタルプ
ラグ８１ａ，８１ｂ上に重なるように形成する。その
後、開口部６２′ａ，６２′ｂ内に金属配線材料を埋め
込む。そのために、ＴｉＮからなる密着層をマグネトロ
ンスパッタ法にて開口部６２′ａ，６２′ｂ内を含む層
間絶縁膜５２上に成膜し、熱ＣＶＤ法にて全面に厚さ
０．６μｍのタングステン層７２を形成する。

【００５８】密着層及びタングステン層７２のそれぞれ
の成膜条件は上記と同じである。タングステン層のエッ
チングを上記と同様に行って、メタル（タングステン）
プラグ８２ａ，８２ｂを得た。結果として、一つの接続
孔を２回に分けて積層させて形成するプロセスである。
以上により図１０の構造を得た。

【００５９】本実施例によっても、上記実施例と同様の
効果が得られた。

【００６０】実施例６ この実施例６は、実施例５の図１４まで実施例５と同じ
プロセスを用いる。実施例５では接続孔にメタルプラグ
を埋め込んだ。これに対してこの実施例６では、上部の
接続孔６２ａ，６２ｂについては高温スパッタ法にて配
線金属の埋め込みを行う。従って、図１４の工程後のプ
ロセスを示す図１５を参照しながら、本実施例を説明す
る。

【００６１】図１４でメタルプラグ８１ａ，８１ｂを形
成した後、層間絶縁膜５２を成膜し、層間絶縁膜５２に
フォトレジストパターニングと異方性イオンエッチング
により開口部６２′ａ，６２′ｂを再度、先程形成した
接続孔６１ａ，６１ｂのメタルプラグ８１ａ，８１ｂ上
に重なるように形成する。そのために、Ｔｉからなる厚
さ１００ｎｍの下地メタル層をマグネトロンスパッタ法
にて開口部６２′ａ，６２′ｂ内を含む層間絶縁膜５２
上に成膜する。次いで高温スパッタ法にて全面に厚さ
０．５μｍのＡｌ−０．５ｗｔ％Ｃｕからなるアルミニ
ウム系合金層７２Ａを形成する（図１５）。下地メタル
層及びアルミニウム系合金層のそれぞれの成膜条件を以
下に例示する。尚、下地メタル層の図示は省略した。 下地メタル層 プロセスガス ：Ａｒ＝３５ｓｃｃｍ 圧力 ：０．５２Ｐａ ＲＦパワー ：２ｋＷ 基板の加熱 ：無し Ａｌ合金配線層７２Ａ：Ａｌ−０．５％Ｃｕ７５０ｎｍ プロセスガス ：Ａｒ＝１００ｓｃｃｍ 圧力 ：０．２６Ｐａ ＲＦパワー ：１５ｋＷ 基板温度 ：４７５℃

【００６２】本実施例によっても、上記実施例と同様の
効果が得られた。

【００６３】実施例７ 実施例６では、高温スパッタ法を用いた。これに対して
この実施例７では、高温リフロー法にて金属配線材料の
埋め込みを行う。この実施例７の高温リフローを用いた
半導体装置の配線形成方法は、実施例６で高温スパッタ
法を高温リフロー法に変更することで実現できる。従っ
て、図１４の工程後のプロセスを示す図１６を参照しな
がら、本実施例を説明する。

【００６４】高温リフロー法では、以下に例示する条件
で、例えばＴｉからなる厚さ１００ｎｍの下地メタル層
上に厚さ０．５μｍのＡｌ−０．５ｗｔ％Ｃｕからなる
アルミニウム系合金属７２Ｂを堆積させる。尚、下地メ
タル層の図示は省略した。 Ａｌ合金配線 ：Ａｌ−０．５ｗｔ％Ｃｕ５００ｎｍ プロセスガス ：Ａｒ＝１００ｓｃｃｍ 圧力 ：０．４Ｐａ ＲＦパワー ：２０ｋＷ 基板温度 ：１５０℃

【００６５】その後、基板を約５００℃に加熱する。こ
れによって、層間絶縁膜５２上に堆積したアルミニウム
系合金層７２Ｂは流動状態となり、開口部６２′ａ，６
２′ｂ内に流入し、これ開口部はアルミニウム系合金７
２Ｂで確実に埋め込まれ、接続孔６２ａ，６２ｂが形成
される。一方、層間絶縁膜５２上には、下地メタル層及
びアルミニウム系合金層７２Ｂの２層が形成される（図
１６）。例えば、加熱条件は以下に示す通りである。 加熱方法 ：基板裏面ガス加熱 基板温度 ：５００℃ 加熱時間 ：２分 プロセスガス ：Ａｒ＝１００ｓｃｃｍ ガス圧力 ：１．１ｋＰａ

【００６６】本実施例によっても、上記実施例と同様の
効果が得られた。

【００６７】

【発明の効果】本発明によれば、各種の配線構造、例え
ば多層配線構造に対しても、これについて良好に電気的
接続をとることができ、かつアスペクト比の大きい接続
孔についても、例えば超高アスペクト比の接続孔につい
ても、良好に接続がとれる接続構造形成方法、及び半導
体装置を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１の接続構成を示す図である。

【図２】 実施例１の工程を順に断面図で示すものであ
る（１）。

【図３】 実施例１の工程を順に断面図で示すものであ
る（２）。

【図４】 実施例１の工程を順に断面図で示すものであ
る（３）。

【図５】 実施例１の工程を順に断面図で示すものであ
る（４）。

【図６】 実施例１の工程を順に断面図で示すものであ
る（５）。

【図７】 実施例１の工程を順に断面図で示すものであ
る（６）。

【図８】 実施例２の接続構成を示す図である。

【図９】 実施例３の接続構成を示す図である。

【図１０】 実施例５の接続構成を示す図である。

【図１１】 実施例５のの工程を順に断面図で示すもの
である（１）。

【図１２】 実施例５のの工程を順に断面図で示すもの
である（２）。

【図１３】 実施例５のの工程を順に断面図で示すもの
である（３）。

【図１４】 実施例５のの工程を順に断面図で示すもの
である（４）。

【図１５】 実施例６の接続構成を示す図である。

【図１６】 実施例７の接続構成を示す図である。

【図１７】 実施例４における各種形状に加工した下部
導体配線の構造を示す図である。

【図１８】 実施例４における各種形状に加工した下部
導体配線の構造を示す図である。

【符号の説明】

１ 基板（半導体基板） ２Ａ （凸状の）下部導体配線 ２ａ，２ｂ 下部導体配線 ３ レジスト ４ レジスト ５，５１，５２層間絶縁膜 ６′，６１′ａ，６１′ｂ，６２′ａ，６２′ｂ開口部 ６，６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂ接続孔 ７，７１，７２，７Ａ，７Ｂ上部導体配線 ８，８１ａ，８１ｂ，８２ａ，８２ｂ埋め込み材料（メ
タルプラグ）

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下部導体配線と上部導体配線をつなぐ接続
   孔を備える接続構造形成方法において、 下部導体配線を接続孔に応じた接触部構造を備えた形状
   に加工することを特徴とする接続構造形成方法。
2. 【請求項２】下部導体配線を凸型に加工することを特徴
   とする請求項１に記載の接続構造形成方法。
3. 【請求項３】上記凸型に加工した下部導体配線を接続孔
   の一部に使用することを特徴とする請求項２に記載の接
   続構造形成方法。
4. 【請求項４】上記接続孔の開口部にテーパ付けを行うこ
   とを特徴とする請求項１に記載の接続構造形成方法。
5. 【請求項５】下部導体配線と上部導体配線をつなぐ接続
   孔を備える接続構造を有する半導体装置において、 下部導体配線が接続孔に応じた接触部構造を備えた形状
   に加工された構造であることを特徴とする半導体装置。
6. 【請求項６】下部導体配線と上部導体配線をつなぐ接続
   孔を備える接続構造形成方法において、 接続孔を２以上の積層構造で形成して接続をとることを
   特徴とする接続構造形成方法。
7. 【請求項７】上記形成した接続孔に配線材料をスパッ
   タ、ＣＶＤもしくはリフローを用いて埋め込むことを特
   徴とする請求項６に記載の接続構造形成方法。
8. 【請求項８】上記接続孔の開口部にテーパ付けを行うこ
   とを特徴とする請求項６に記載の接続構造形成方法。
9. 【請求項９】下部導体配線と上部導体配線をつなぐ接続
   孔を備える接続構造を有する半導体装置において、 接続孔を２以上の積層構造で形成して接続をとることを
   特徴とする半導体装置。