JPH09181171A - Multilayered wiring forming method - Google Patents

Multilayered wiring forming method

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JPH09181171A
JPH09181171A JP33334095A JP33334095A JPH09181171A JP H09181171 A JPH09181171 A JP H09181171A JP 33334095 A JP33334095 A JP 33334095A JP 33334095 A JP33334095 A JP 33334095A JP H09181171 A JPH09181171 A JP H09181171A
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JP
Japan
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interlayer insulating
insulating film
etching
layer
contact plug
Prior art date
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Application number
JP33334095A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuji Nagayama
哲治 長山
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent plug loss due to loading effect when a contact plug is formed in a connection hole by etching back. SOLUTION: When a high melting point metal layer 5 is etched back, a contact plug surface is dropped out from the surface of an interlayer insulating film 2, and plug loss is generated. While an etching stopper layer 12 is formed on the contact plug in this stage, the interlayer insulating film 2 is selectively etched back by the thickness corresponding to the plug loss, and the plug loss is resolved. In the case of a substrate chucking system by a single pole system electrostatic chuck, an elimination step of residual charge and the etching back of the interlayer insulating layer 2 may be simultaneously processed. Hence step coverage of an upper wiring is improved by flattening the contact plug, and multilayered wiring structure of high reliability can be realized. In the case of simultaneous processing, throughput of manufacuturing process is improved.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置等の製造
分野で適用される多層配線形成方法に関し、更に詳しく
は、コンタクトプラグにより電気的接続をとる多層配線
構造において、平坦性を向上することが可能な多層配線
形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a multilayer wiring applied in the field of manufacturing semiconductor devices and the like. More specifically, it is possible to improve flatness in a multilayer wiring structure in which electrical connection is made by a contact plug. A possible multilayer wiring forming method.

【0002】[0002]

【従来の技術】LSI等の半導体装置の高集積度化、高
性能化が進展するに伴い、半導体チップ上では配線部分
が占有する面積の割合が増加する傾向にある。これによ
る半導体チップ面積の増大を避けるためには、多層配線
およびコンタクトプラグによる層間接続が必須のプロセ
スとなっている。従来より、電極・配線形成方法として
は、AlやAl合金をスパッタリングにより形成するこ
とが広く行われてきた。しかし、上述のように配線の多
層化が進展し、その結果として半導体基板の表面段差や
接続孔のアスペクト比の増大が顕著となりつつある状況
下においては、コリメータを併用する方法も含め、スパ
ッタリングによる従来の方法ではステップカバレッジの
不足による接続不良や断線が重大な問題となってきた。
2. Description of the Related Art With the progress of higher integration and higher performance of semiconductor devices such as LSI, the ratio of the area occupied by wiring portions on a semiconductor chip tends to increase. In order to avoid an increase in the semiconductor chip area due to this, interlayer connection by multilayer wiring and contact plugs is an essential process. Conventionally, as a method of forming electrodes and wiring, forming Al or Al alloy by sputtering has been widely performed. However, in the situation where the multilayer wiring has progressed as described above, and as a result, the surface step of the semiconductor substrate and the aspect ratio of the connection hole are increasing remarkably, the method including the method using a collimator is also used. In the conventional method, poor connection and disconnection due to insufficient step coverage have become serious problems.

【0003】そこで近年、W、Mo、Ta等の高融点金
属層やAl、Al合金、Cu等の金属を接続孔内に選択
的に成長させて埋め込む、各種の選択CVDが提案され
ている。この選択CVDは、金属ハロゲン化物や金属カ
ルボニル、有機金属化合物等のソースガスを、接続孔底
部に露出する下層配線材料により還元して、接続孔内に
構成金属を選択的に析出させるものである。しかし選択
CVDは、そのバッチ数を重ねると次第にその選択性が
劣化し、層間絶縁膜上等、不所望の部位にも構成金属が
析出する傾向がある。また、ネイルヘッドと呼称される
接続孔上の過剰成長部分のエッチバック除去の制御性に
乏しいこと等の未解決の問題があり、未だ実用レベルに
達していないのが現状である。
Therefore, in recent years, various selective CVD methods have been proposed in which a refractory metal layer of W, Mo, Ta or the like or a metal of Al, Al alloy, Cu or the like is selectively grown and embedded in the connection hole. In this selective CVD, a source gas such as a metal halide, a metal carbonyl, or an organometallic compound is reduced by a lower layer wiring material exposed at the bottom of a contact hole, and a constituent metal is selectively deposited in the contact hole. . However, in the selective CVD, the selectivity gradually deteriorates as the number of batches increases, and the constituent metal tends to be deposited on an undesired portion such as on the interlayer insulating film. In addition, there is an unsolved problem such as poor controllability of etchback removal of an overgrown portion called a nail head on a contact hole, and it is the current situation that it has not reached a practical level.

【0004】かかる実情に鑑み、選択CVDに代わって
見直されつつあるのがブランケットCVDによる電極・
配線形成方法である。ブランケットCVDは、成長下地
面の化学的性質に関わらず、下地全面に選択性無く析出
するのでかかる名称が付けられる。一例として、接続孔
が開口された層間絶縁膜の全面を被覆して、この接続孔
を埋め込むようにW等の高融点金属層を形成するプロセ
スが代表例である。なお、ブランケットCVDによるW
のコンタクトホール埋め込みに関して一般的な解説記事
が、例えば月刊セミコンダクター・ワールド誌(プレス
ジャーナル社刊)1990年11月号220ページに掲
載されている。
In view of the above situation, the blanket CVD electrode / electrode is being reviewed in place of the selective CVD.
This is a wiring forming method. The blanket CVD is named because it deposits on the entire surface of the underlayer with no selectivity regardless of the chemical properties of the growth underlayer. As an example, a typical example is a process of covering the entire surface of an interlayer insulating film in which a connection hole is opened and forming a refractory metal layer such as W so as to fill the connection hole. In addition, W by blanket CVD
A general commentary article regarding the contact hole embedding is published, for example, on page 220 of the November 1990 issue of Semiconductor World Magazine (published by Press Journal).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、多結晶シリ
コンやブランケットCVDによる高融点金属等のコンタ
クトプラグ材料層を接続孔内に埋め込んで平坦化し、い
わゆるコンタクトプラグとして使用するためには、接続
孔内以外の層間絶縁膜上にも堆積した不要のコンタクト
プラグ材料層のエッチバックによる除去が当然必要とな
る。このエッチバック工程では、被エッチング基板内に
おける処理の均一性の観点から、例えば5〜10%程度
のオーバーエッチングを施すことが通常行われる。とこ
ろが、コンタクトプラグ材料層の厚さのばらつきや、エ
ッチング装置のプラズマ密度の不均一等に起因して、エ
ッチバック工程中の比較的早い時期に下地の層間絶縁膜
やバリアメタルが露出する部分がある。この露出部分で
は、反応の相手、すなわちコンタクトプラグ材料層等の
露出面積の減少の結果、エッチング種の濃度が他の部分
に比して相対的に上昇する。このため、この露出部分で
は局部的にエッチングレートが上昇し、一旦続孔内に埋
め込まれ平坦化されたコンタクトプラグの表面が大きく
浸食され、いわゆるプラグロスが生じる現象がしばしば
見られる。このように、同一被エッチング基板上で被エ
ッチング物のパターン密度に疎密が生じる結果、エッチ
ング速度にばらつきが生じる現象は、一般的にローディ
ング効果と呼ばれ、エッチバックによるコンタクトプラ
グ形成工程における大きな問題点となっている。今後の
半導体基板の大口径化と、高密度プラズマエッチング装
置を採用した高速枚葉式エッチング装置が主流となりつ
つある状況下にあっては、ローディング効果の問題はま
すます顕在化するものと予想される。
By the way, in order to use a contact plug material layer such as polycrystalline silicon or a refractory metal by blanket CVD in the contact hole to flatten it and use it as a so-called contact plug, Needless to say, it is necessary to remove unnecessary contact plug material layers deposited on the other interlayer insulating films by etching back. In this etch-back process, from the viewpoint of uniformity of processing within the substrate to be etched, it is usual to perform over-etching of, for example, about 5 to 10%. However, due to variations in the thickness of the contact plug material layer, non-uniformity of plasma density in the etching apparatus, etc., there is a portion where the underlying interlayer insulating film and barrier metal are exposed at a relatively early stage during the etch back process. is there. At this exposed portion, as a result of the reduction of the exposed area of the reaction partner, that is, the contact plug material layer and the like, the concentration of the etching species is relatively increased as compared with the other portions. For this reason, in this exposed portion, the etching rate is locally increased, and the surface of the contact plug which is once embedded in the continuous hole and flattened is largely corroded, so-called plug loss often occurs. As described above, the phenomenon that the etching rate varies as a result of the unevenness of the pattern density of the object to be etched on the same substrate to be etched is generally called a loading effect, which is a major problem in the contact plug formation process due to etchback. It is a point. It is expected that the problem of loading effect will become more and more apparent in the future where the diameter of semiconductor substrates becomes larger and high-speed single-wafer etching equipment using high-density plasma etching equipment is becoming the mainstream. It

【0006】ローディング効果のもたらす問題点を、図
5を参照してさらに詳しく説明を加える。同図は半導体
基板1上の層間絶縁膜2に接続孔3を開口し、ここに多
結晶シリコン層6からなるコンタクトプラグをエッチバ
ックにより形成したものである。特に図5においては、
その後の工程としてバリア層7、Al系金属層8および
反射防止層9からなる配線層を形成し、さらにこの上の
上層層間絶縁膜10に、不図示のレジストマスクを用い
て上層接続孔11を開口しつつある状態を示している。
この上層接続孔11は、接続孔3の直上に形成した、い
わゆるStacked Contact構造を採用し、
多層配線におけるレイアウトスペースの工夫により半導
体装置の微細化を意図したものである。
The problem caused by the loading effect will be described in more detail with reference to FIG. In the figure, a contact hole 3 is opened in the interlayer insulating film 2 on the semiconductor substrate 1, and a contact plug made of a polycrystalline silicon layer 6 is formed therein by etching back. Especially in FIG.
As a subsequent step, a wiring layer including a barrier layer 7, an Al-based metal layer 8 and an antireflection layer 9 is formed, and an upper layer connection hole 11 is formed on the upper layer interlayer insulating film 10 using a resist mask (not shown). The state which is opening is shown.
The upper layer connection hole 11 has a so-called Stacked Contact structure formed immediately above the connection hole 3,
It is intended to miniaturize the semiconductor device by devising a layout space in the multilayer wiring.

【0007】この図5では、多結晶シリコン層6のエッ
チバック時におけるローディング効果の結果、多結晶シ
リコン層6によるコンタクトプラグ表面が層間絶縁膜2
の表面より落ち込みプラグロスが発生している。このプ
ラグロスに起因して、2つの問題点が生じていることが
判る。1つはプラグロスに対応してAl系金属層8およ
び反射防止層9が落ち込み、窪み部分が発生する結果、
上層接続孔11開口用レジストマスク露光時の乱反射が
発生し、リソグラフィ精度が低下すること、および上層
接続孔11を完全に開口するまでのオーバーエッチング
所要時間が増大することである。この結果、上層接続孔
開口工程においては、反射防止層9との選択エッチング
が不可能となり、反射防止層9の露出部分が削られた
り、レジストマスクの膜厚が不足する事態が生じる。2
つ目の問題点は、バリア層7スパッタリング時のステッ
プカバレッジ不足による段切れである。これは図5では
バリア層の欠落13として示される。これにより、Al
系金属層8が多結晶シリコン層6からなるコンタクトプ
ラグに直接接触し、その後の工程での熱履歴によりAl
スパイク14が発生して、最悪の場合には半導体基板1
の不純物拡散層1aを突き抜ける事態も予想される。
In FIG. 5, as a result of the loading effect at the time of etching back the polycrystalline silicon layer 6, the surface of the contact plug formed by the polycrystalline silicon layer 6 is the interlayer insulating film 2.
There is a plug loss from the surface of the. It can be seen that two problems occur due to this plug loss. One is that the Al-based metal layer 8 and the antireflection layer 9 are depressed corresponding to the plug loss, and as a result, a dent portion is generated.
Diffuse reflection occurs at the time of exposure of the resist mask for opening the upper layer connecting hole 11 to lower the lithography accuracy, and the time required for overetching to completely open the upper layer connecting hole 11 increases. As a result, in the step of opening the upper layer connection hole, selective etching with the antireflection layer 9 becomes impossible, and the exposed portion of the antireflection layer 9 is shaved or the resist mask has a insufficient film thickness. 2
The second problem is step breakage due to insufficient step coverage during sputtering of the barrier layer 7. This is shown in FIG. 5 as a missing barrier layer 13. This makes Al
The system metal layer 8 is in direct contact with the contact plug made of the polycrystalline silicon layer 6, and due to thermal history in the subsequent process, Al
When the spike 14 is generated, in the worst case, the semiconductor substrate 1
It is expected that the impurity diffusion layer 1a will be penetrated.

【0008】本発明は上述した従来技術の問題点を解決
することを目的とする。すなわち本発明の課題は、多層
配線の信頼性を低下させるレベルのプラグロスが発生す
ることのないエッチバック方法による、コンタクトプラ
グの形成工程を有する多層配線形成方法を提供すること
である。また本発明の別の課題は、かかるエッチバック
方法において被エッチング基板を静電チャックで保持し
た場合に、エッチバック終了後の被エッチング基板の搬
送処理において、スループットの低下のない半導体装置
の製造方法を提供することである。
The present invention aims to solve the above-mentioned problems of the prior art. That is, an object of the present invention is to provide a method for forming a multilayer wiring, which has a step of forming a contact plug by an etch-back method that does not cause plug loss at a level that reduces the reliability of the multilayer wiring. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device in which throughput is not lowered in the transport process of the substrate to be etched after completion of the etch back when the substrate to be etched is held by an electrostatic chuck in such an etch back method. Is to provide.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の多層配線形成方
法は、上述の課題を達成するために創案されたものであ
り、第1の発明(請求項1)においては、導電材料層上
の層間絶縁膜に、この導電材料層に臨む接続孔を開口す
る工程、この接続孔内を埋め込み、さらに層間絶縁膜上
全面にコンタクトプラグ材料層を形成する工程、コンタ
クトプラグ材料層をエッチバックして接続孔内にコンタ
クトプラグを形成する工程を有する多層配線形成方法に
おいて、コンタクトプラグ材料層を前記接続孔内にのみ
残すエッチバック工程に引き続き、層間絶縁膜をエッチ
バックする工程を有することを特徴とするものである。
The method for forming a multilayer wiring according to the present invention was devised to achieve the above-mentioned object. In the first invention (Claim 1), the conductive material layer is formed on the conductive material layer. A step of opening a contact hole facing the conductive material layer in the interlayer insulating film, a step of filling the inside of the contact hole, a step of forming a contact plug material layer on the entire surface of the interlayer insulating film, and a step of etching back the contact plug material layer. In the method for forming a multilayer wiring having a step of forming a contact plug in a connection hole, a step of etching back the interlayer insulating film is provided after the etch back step of leaving the contact plug material layer only in the connection hole. To do.

【0010】第2の発明(請求項6)においては、導電
材料層上の層間絶縁膜に、この導電材料層に臨む接続孔
を開口する工程、この接続孔内を埋め込み、さらに層間
絶縁膜上全面にコンタクトプラグ材料層を形成する工
程、コンタクトプラグ材料層をエッチバックして接続孔
内にコンタクトプラグを形成する工程を有する多層配線
形成方法において、被エッチング基板を単極式静電チャ
ックにより保持しつつ、コンタクトプラグ材料層をこの
接続孔内にのみ残すエッチバック工程に引き続き、層間
絶縁膜をエッチバックする工程を有するとともに、単極
式静電チャックにより誘起された被エッチング基板上の
残留電荷を除去する工程を有することを特徴とするもの
である。
In the second invention (claim 6), a step of opening a connection hole facing the conductive material layer in the interlayer insulating film on the conductive material layer, filling the inside of the connection hole, and further on the interlayer insulating film. In a multi-layer wiring forming method including a step of forming a contact plug material layer on the entire surface and a step of etching back the contact plug material layer to form a contact plug in a connection hole, a substrate to be etched is held by a unipolar electrostatic chuck. At the same time, it has a step of etching back the interlayer insulating film following the etch back step of leaving the contact plug material layer only in the contact hole, and the residual charge on the substrate to be etched induced by the monopolar electrostatic chuck. It has a step of removing.

【0011】いずれの発明においても、層間絶縁膜をエ
ッチバックする工程においては、コンタクトプラグ上に
エッチングストッパ層を形成しつつ、エッチバックする
ことが望ましい。
In any of the inventions, in the step of etching back the interlayer insulating film, it is desirable to etch back while forming the etching stopper layer on the contact plug.

【0012】またいずれの発明においても、層間絶縁膜
をエッチバックする工程においては、被エッチング基板
を室温以下に制御するとともに、放電解離条件下でプラ
ズマ中に遊離のイオウを生成しうるフッ化イオウ系ガス
を含むエッチングガスを用いることが望ましい。かかる
フッ化イオウ系ガスとしては、S2 2 、SF2 、SF
4 およびS2 10のうちの少なくともいずれか1種をあ
げることができる。またこれらフッ化イオウ系ガスを用
いて層間絶縁膜をエッチバックする工程に引き続き、被
エッチング基板を加熱処理する工程を有することが望ま
しい。
In any of the inventions, in the step of etching back the interlayer insulating film, the substrate to be etched is controlled at room temperature or lower, and sulfur fluoride that can generate free sulfur in plasma under discharge dissociation conditions is used. It is desirable to use an etching gas containing a system gas. Examples of such sulfur fluoride-based gas include S 2 F 2 , SF 2 , SF
At least one of 4 and S 2 F 10 can be mentioned. Further, it is desirable to have a step of heat-treating the substrate to be etched subsequent to the step of etching back the interlayer insulating film using these sulfur fluoride-based gas.

【0013】つぎに本発明の作用の説明に移る。本発明
の要旨は、コンタクトプラグ材料層のエッチバック工程
後、エッチバックにより発生したプラグロスの深さに見
合う分だけ層間絶縁膜そのものをエッチバックし、最終
的にプラグロスを解消する点にある。層間絶縁膜のエッ
チバックにおいては、すでに完成しているコンタクトプ
ラグ上にエッチングストッパ層を形成しつつエッチバッ
クすれば、コンタクトプラグ材料層との選択比が充分に
とれ、コンタクトプラグがさらにエッチングされること
がない。
Next, the operation of the present invention will be described. The gist of the present invention is that after the contact plug material layer etch back step, the interlayer insulating film itself is etched back by an amount commensurate with the depth of the plug loss generated by the etch back, and finally the plug loss is eliminated. In etching back the interlayer insulating film, if etching back is performed while forming an etching stopper layer on the already completed contact plug, a sufficient selection ratio with the contact plug material layer can be obtained, and the contact plug is further etched. Never.

【0014】酸化シリコン系材料層等からなる層間絶縁
膜のエッチバックに、S2 2 、SF2 、SF4 および
2 10等のF/S比(1分子中のフッ素原子とイオウ
原子の比)が6未満のフッ化イオウ系ガスを用いた場合
には、これら化合物が放電解離条件下でプラズマ中に生
成する遊離のイオウが、室温以下に制御された被エッチ
ング基板上に堆積する。これらのうち、エッチングによ
り酸素を放出する酸化シリコン系材料層等からなる層間
絶縁膜上にはイオウは残留せず、コンタクトプラグ上の
みに残留し、エッチングストッパ層としての機能を果た
す。これらフッ化イオウ系ガスによる酸化シリコン系材
料層のエッチング機構については、本願出願人が先に特
開平4−84427号公報において開示した通りであ
る。
For etching back an interlayer insulating film made of a silicon oxide-based material layer or the like, an F / S ratio such as S 2 F 2 , SF 2 , SF 4 and S 2 F 10 (a fluorine atom and a sulfur atom in one molecule) is used. When a fluorinated sulfur-based gas having a ratio of less than 6 is used, free sulfur generated by these compounds in plasma under discharge dissociation conditions is deposited on a substrate to be etched controlled to room temperature or lower. . Of these, sulfur does not remain on the interlayer insulating film made of a silicon oxide-based material layer or the like that releases oxygen by etching, but remains only on the contact plug, and functions as an etching stopper layer. The etching mechanism of the silicon oxide based material layer by the sulfur fluoride based gas is as disclosed by the applicant of the present application in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-84427.

【0015】これらフッ化イオウ系ガスに、N2 、NF
3 、N2 4 およびその誘導体等のN系ガスをさらに添
加すれば、プラズマ中にチアジル(SN)分子が生成
し、この化合物はさらにプラズマ重合することにより
(SN)n すなわちポリチアジルを形成する。ポリチア
ジルはイオウと同じく被エッチング基板上に堆積し、コ
ンタクトプラグ上にのみ残留してエッチングストッパ層
となる。
[0015] These sulfur fluoride-based gas, N 2, NF
If N-based gas such as 3 , N 2 H 4 and its derivative is further added, thiazyl (SN) molecules are generated in the plasma, and this compound is further polymerized by plasma to form (SN) n, that is, polythiazyl. . Polythiazil, like sulfur, is deposited on the substrate to be etched and remains only on the contact plug to form an etching stopper layer.

【0016】イオウあるいはポリチアジル等のイオウ系
材料は昇華性材料であるので、被エッチング基板を通常
のクリーンルームの温度である室温以下に制御した場合
にのみ、被エッチング基板上に堆積する。また逆に一旦
堆積したイオウ系材料層も、エッチバック終了後に被エ
ッチング基板を加熱すれば昇華除去され、コンタミネー
ション汚染やパーティクル汚染を残す虞れはない。昇華
温度は真空中においてはイオウは約90℃以上、ポリチ
アジルは約150℃以上である。また酸化性雰囲気での
アッシング処理によっても除去可能である。
Since a sulfur-based material such as sulfur or polythiazyl is a sublimable material, it is deposited on the substrate to be etched only when the substrate to be etched is controlled to a room temperature which is a normal clean room temperature or lower. On the contrary, the sulfur-based material layer once deposited is also sublimated and removed by heating the substrate to be etched after the etching back is completed, and there is no risk of leaving contamination contamination or particle contamination. The sublimation temperature is about 90 ° C. or higher for sulfur and about 150 ° C. or higher for polythiazyl in vacuum. It can also be removed by ashing treatment in an oxidizing atmosphere.

【0017】なお、フッ化イオウ系ガスとして汎用され
ているSF6 は、F/S比が6であり、放電解離条件下
でプラズマ中に生成する遊離のイオウを生成することは
困難であるので、本発明で用いるフッ化イオウ系ガスか
ら除外する。
Since SF 6 which is widely used as a sulfur fluoride gas has an F / S ratio of 6, it is difficult to generate free sulfur generated in plasma under discharge dissociation conditions. , Excluded from the sulfur fluoride-based gas used in the present invention.

【0018】被エッチング基板を室温以下に均一に制御
するためには、冷却された基板ステージに被エッチング
基板を密着して良好な熱伝導状態でエッチバックを施す
必要がある。このためには静電チャック、なかでも単極
式静電チャックの使用が望ましい。単極式静電チャック
を使用すると、エッチバック終了後にも被エッチング基
板上に残留電荷が残り、基板ステージからの被エッチン
グ基板の離脱に支障をきたす。そこで残留電荷の除電ス
テップが必要となるが、このためには本願発明者が特開
平7−115085号公報に開示したように、ある程度
のイオン入射強度を伴ったプラズマ処理が有効である。
本願の第2の発明においては、この残留電荷の除電ステ
ップと層間絶縁膜のエッチバックとを同じフッ化イオウ
系ガスによるプラズマ処理で共用しうることに着目し、
スループットの向上に寄与させている。
In order to uniformly control the substrate to be etched below room temperature, it is necessary to bring the substrate to be etched into close contact with the cooled substrate stage and perform etch back in a good heat conduction state. For this purpose, it is desirable to use an electrostatic chuck, especially a monopolar electrostatic chuck. If a monopolar electrostatic chuck is used, residual charges remain on the substrate to be etched even after the etching back is completed, which hinders the separation of the substrate to be etched from the substrate stage. Therefore, a step of removing residual charges is required. For this purpose, as disclosed by the inventor of the present application in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-115085, plasma processing accompanied by a certain level of ion incident intensity is effective.
In the second invention of the present application, attention is paid to the fact that the step of removing residual charges and the etching back of the interlayer insulating film can be shared by the plasma treatment using the same sulfur fluoride gas,
It contributes to the improvement of throughput.

【0019】本発明においては、層間絶縁膜のエッチバ
ック工程をおこなう際にプラグロス分だけ層間絶縁膜の
厚さが低減するが、予めこのロス分を見込んだ厚さに層
間絶縁膜の厚さを設定しておけば、完成した半導体装置
の絶縁耐圧等の性能には全く問題はない。
In the present invention, the thickness of the interlayer insulating film is reduced by the plug loss when the etch back process of the interlayer insulating film is performed. If set, there will be no problem in the performance of the completed semiconductor device such as withstand voltage.

【0020】また本発明を実施するプラズマエッチング
装置としては、従来からの平行平板型RIE装置でよい
が、大口径基板の均一な処理の観点からは低作動圧力か
つ高密度プラズマエッチング装置を使用することが望ま
しい。このような装置としては、基板バイアス印加型の
ECR(ElectronCyclotron Res
onance)プラズマエッチング装置、ICP(In
ductively Coupled Plasma)
エッチング装置、TCP(Transformer C
oupled Plasma)エッチング装置、ヘリコ
ン波プラズマ(Helicon Wave Plasm
a)エッチング装置等を例示できる。これらプラズマエ
ッチング装置は、1×1011/cm3以上1×1014
cm3 未満程度の高密度かつ均一なプラズマを発生しう
るので、高速のエッチングを行うことができる利点があ
る。
The plasma etching apparatus for carrying out the present invention may be a conventional parallel plate type RIE apparatus, but from the viewpoint of uniform processing of a large-diameter substrate, a low operating pressure and high density plasma etching apparatus is used. Is desirable. As such an apparatus, a substrate bias application type ECR (Electron Cyclotron Res) is used.
once) plasma etching device, ICP (In
(Ductively Coupled Plasma)
Etching device, TCP (Transformer C)
open plasma etching device, helicon wave plasma (helicon wave plasma)
a) An etching device and the like can be exemplified. These plasma etching apparatuses are 1 × 10 11 / cm 3 or more and 1 × 10 14 / cm 3 or more.
Since high-density and uniform plasma of less than about cm 3 can be generated, there is an advantage that high-speed etching can be performed.

【0021】[0021]

【実施例】以下、本発明の具体的実施例につき図面を参
照しつつて説明する。なお以下の図面では、従来例の説
明で参照した図8中と同様の構成部分には同一の参照符
号を付すものとする。また以下の実施例で用いるプラズ
マエッチング装置の基板ステージは、フロリナート(商
品名)やエタノール等の冷媒が循環し、被エッチング基
板を室温以下に制御可能な冷却手段を有するとともに、
基板加熱が可能なヒータを内蔵したものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Specific embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the same components as those in FIG. 8 referred to in the description of the conventional example are designated by the same reference numerals. Further, the substrate stage of the plasma etching apparatus used in the following examples, a coolant such as Fluorinert (trade name) or ethanol circulates, and has a cooling means capable of controlling the substrate to be etched below room temperature,
It has a built-in heater that can heat the substrate.

【0022】実施例1 本実施例は、コンタクトプラグ材料層としてブランケッ
トCVDにより形成したW層のエッチバックを、被エッ
チング基板の冷却手段を有する基板バイアス印加型のE
CRプラズマエッチング装置で行ってコンタクトプラグ
を形成した例であり、これを図1(a)〜(c)および
図2(d)〜(e)を参照して説明する。
Example 1 In this example, a W layer formed by blanket CVD as a contact plug material layer was etched back, and a substrate bias application type E having a means for cooling a substrate to be etched was used.
This is an example in which a contact plug is formed by using a CR plasma etching apparatus, which will be described with reference to FIGS. 1 (a) to 1 (c) and FIGS. 2 (d) to 2 (e).

【0023】本実施例で採用した被エッチング基板は、
図1(a)に示すように、導電材料層として予め不純物
拡散層1aを形成したSi等の半導体基板1上に、Si
2等の層間絶縁膜2を常圧CVD等で形成し、ここに
不純物拡散層1aに臨む接続孔3を開口し、コンフォー
マルに密着層兼バリアメタル層4を、さらに高融点金属
層5を全面に形成したものである。層間絶縁膜2の厚さ
は例えば1100nm、接続孔3の開口径は0.30μ
mである。密着層兼バリアメタル層4はTi層を20n
m、TiN層を30nmの厚さにこの順にコリメーテッ
ドスパッタリングして形成する。さらに、接続孔3を埋
め込み、かつ層間絶縁膜2上の密着層兼バリアメタル層
4をも被覆して略平坦面を形成するごとく、ブランケッ
トCVDによりWからなる高融点金属層5を形成する。
このブランケットCVDは、一例として下記条件により
成膜した。まず、 WF6 25 sccm SiH4 10 sccm ガス圧力 1.1×104 Pa 基板温度 475 ℃ の条件で20秒間、Wの核形成を行った後、 WF6 60 sccm H2 360 sccm ガス圧力 1.1×104 Pa 基板温度 475 ℃ の条件に切り替えて堆積する。なお、密着層兼バリアメ
タル層4上の高融点金属層5の厚さは、例えば500n
mである。
The substrate to be etched used in this embodiment is
As shown in FIG. 1A, Si is formed on a semiconductor substrate 1 such as Si on which an impurity diffusion layer 1a is formed in advance as a conductive material layer.
An interlayer insulating film 2 of O 2 or the like is formed by atmospheric pressure CVD or the like, a connection hole 3 facing the impurity diffusion layer 1a is opened therein, a contact layer / barrier metal layer 4 is conformally formed, and a refractory metal layer 5 is formed. Is formed on the entire surface. The thickness of the interlayer insulating film 2 is, for example, 1100 nm, and the opening diameter of the connection hole 3 is 0.30 μ.
m. The adhesion layer / barrier metal layer 4 is a Ti layer of 20n.
The m and TiN layers are formed in this order by collimated sputtering to have a thickness of 30 nm. Further, the refractory metal layer 5 made of W is formed by blanket CVD so that the contact hole 3 is buried and the adhesion layer / barrier metal layer 4 on the interlayer insulating film 2 is also covered to form a substantially flat surface.
This blanket CVD was formed under the following conditions as an example. First, after nucleating W for 20 seconds under the conditions of WF 6 25 sccm SiH 4 10 sccm gas pressure 1.1 × 10 4 Pa substrate temperature 475 ° C., WF 6 60 sccm H 2 360 sccm gas pressure 1. Deposition is performed by switching to a condition of 1 × 10 4 Pa and a substrate temperature of 475 ° C. The refractory metal layer 5 on the adhesion layer / barrier metal layer 4 has a thickness of, for example, 500 n.
m.

【0024】次に本願の特徴部分であるエッチバック工
程に入る。図1(a)に示す被エッチング基板を、基板
バイアス印加型ECRプラズマエッチング装置の基板ス
テージ上にセットし、一例として下記条件で高融点金属
層5のエッチバックをおこなう。高融点金属層5のエッ
チバックは層間絶縁膜2上の密着層兼バリアメタル層4
が露出した段階で停止する。なおこのエッチバックの終
点は、予め高融点金属層が形成された試料を同一エッチ
ング条件でエッチングしてそのエッチングレートを測定
しておき、エッチング経過時間に基づき判定した。 高融点金属層のエッチバック条件 SF6 20 sccm Ar 50 sccm ガス圧力 1.0 Pa マイクロ波パワー 900 W(2.45GHz) RFバイアスパワー 100 W(2MHz) 被エッチング基板温度 20 ℃ オーバーエッチング 0 % このエッチング工程においては、SF6 の解離によりプ
ラズマ中に大量にに生成するF* によるラジカル反応
が、Ar+ 、SFx + 等のイオンにアシストされる形で
高速のエッチングが進行する。
Next, the etch back step, which is a characteristic part of the present application, is entered. The substrate to be etched shown in FIG. 1A is set on the substrate stage of a substrate bias application type ECR plasma etching apparatus, and as an example, the refractory metal layer 5 is etched back under the following conditions. The etch-back of the refractory metal layer 5 is performed by the adhesion layer / barrier metal layer 4 on the interlayer insulating film 2.
Stops when exposed. The end point of this etch back was determined based on the elapsed etching time by etching the sample on which the refractory metal layer was formed in advance under the same etching conditions and measuring the etching rate. Etching back condition of refractory metal layer SF 6 20 sccm Ar 50 sccm Gas pressure 1.0 Pa Microwave power 900 W (2.45 GHz) RF bias power 100 W (2 MHz) Etching substrate temperature 20 ° C. Overetching 0% In the etching process, high-speed etching proceeds in such a manner that radical reactions due to F * , which is generated in large quantity in plasma due to dissociation of SF 6 , are assisted by ions such as Ar + and SF x + .

【0025】次に、層間絶縁膜2上の密着層兼バリアメ
タル層4を下記条件でエッチバックする。 密着層兼バリアメタル層エッチバック条件 Cl2 40 sccm Ar 40 sccm ガス圧力 1.0 Pa マイクロ波パワー 900 W(2.45GHz) RFバイアスパワー 150 W(2MHz) 被エッチング基板温度 20 ℃ オーバーエッチング 20 % 密着層兼バリアメタル層4のエッチングは層間絶縁膜2
との選択性を保って進行し、図1(b)に示すように露
出した層間絶縁膜2上には密着層兼バリアメタル層4の
残渣は見られなかった。この結果、接続孔3内は高融点
金属層5と密着層兼バリアメタル層4により平坦に埋め
込まれたが、約200nmのプラグロスが発生し、高融
点金属層5と密着層兼バリアメタル層4の表面は層間絶
縁膜2の表面から落ち込んだ。したがって、この状態の
まま上層配線を形成した場合には、ステップカバレッジ
の悪化による問題点の発生が予想される。
Next, the adhesion layer / barrier metal layer 4 on the interlayer insulating film 2 is etched back under the following conditions. Adhesion layer / barrier metal layer Etchback conditions Cl 2 40 sccm Ar 40 sccm Gas pressure 1.0 Pa Microwave power 900 W (2.45 GHz) RF bias power 150 W (2 MHz) Etching substrate temperature 20 ° C. Overetching 20% The adhesion layer / barrier metal layer 4 is etched by the interlayer insulating film 2
1), the residue of the adhesion layer / barrier metal layer 4 was not found on the exposed interlayer insulating film 2 as shown in FIG. 1B. As a result, the high melting point metal layer 5 and the adhesion layer / barrier metal layer 4 were buried evenly in the connection hole 3, but a plug loss of about 200 nm occurred, and the high melting point metal layer 5 and the adhesion layer / barrier metal layer 4 were generated. The surface of the slab fell from the surface of the interlayer insulating film 2. Therefore, when the upper layer wiring is formed in this state, problems may occur due to deterioration of step coverage.

【0026】そこで同じ基板バイアス印加型ECRプラ
ズマエッチング装置内でエッチング条件を切り替え、フ
ッ化イオウ系ガスを用いた下記エッチバック条件により
層間絶縁膜2のエッチバックを施す。 層間絶縁膜エッチバック条件 S2 2 30 sccm ガス圧力 0.3 Pa マイクロ波パワー 1200 W(2.45GHz) RFバイアスパワー 250 W(2MHz) 被エッチング基板温度 −30 ℃ 本エッチバック工程においては、接続孔3内の高融点金
属層5および密着層兼バリアメタル層4からなるコンタ
クトプラグの露出表面上に、イオウからなるエッチング
ストッパ層12が形成され、コンタクトプラグ表面をイ
オン入射から保護する。この結果、SiO2 からなる層
間絶縁膜2は選択比を保ってエッチバックされ、図1
(c)に示すようにコンタクトプラグと層間絶縁膜2は
同一平面上で平坦化することができた。
Therefore, the etching conditions are switched in the same substrate bias application type ECR plasma etching apparatus, and the interlayer insulating film 2 is etched back under the following etching back conditions using a sulfur fluoride based gas. Interlayer insulating film etch back conditions S 2 F 2 30 sccm Gas pressure 0.3 Pa Microwave power 1200 W (2.45 GHz) RF bias power 250 W (2 MHz) Etching substrate temperature −30 ° C. In this etch back step, An etching stopper layer 12 made of sulfur is formed on the exposed surface of the contact plug made of the refractory metal layer 5 and the adhesion layer / barrier metal layer 4 in the contact hole 3 to protect the contact plug surface from ion incidence. As a result, the interlayer insulating film 2 made of SiO 2 is etched back while maintaining the selectivity.
As shown in (c), the contact plug and the interlayer insulating film 2 could be planarized on the same plane.

【0027】つぎに被エッチング基板を真空雰囲気中で
例えば120℃に加熱し、イオウからなるエッチングス
トッパ層12を昇華除去して図2(d)の状態とする。
以上が本実施例の要部である。
Next, the substrate to be etched is heated to, for example, 120 ° C. in a vacuum atmosphere, and the etching stopper layer 12 made of sulfur is removed by sublimation to obtain the state shown in FIG. 2 (d).
The above is the main part of the present embodiment.

【0028】続けてStacked Contact構
造を採用する場合には、図2(e)に示すようにTiN
等からなるバリア層7、Al系金属層8およびTiNか
らなる反射防止層9を順次スパッタリングにより形成後
パターニングして配線層を形成する。さらに上層層間絶
縁膜10を形成し、接続孔3の形成時と同じマスクによ
りリソグラフィおよびエッチングを施して上層接続孔1
1を開口する。本実施例においては、プラグロスのない
理想的なコンタクトプラグ形状であるため、次工程での
Al系金属層等のスパッタリング時のステップカバレッ
ジの悪化がなく、また上層接続孔開口時に過度のオーバ
ーエッチングを施す必要がないにで、信頼性の高い多層
配線構造の形成が可能である。
When the Stacked Contact structure is continuously adopted, as shown in FIG. 2 (e), TiN is used.
A barrier layer 7 made of Al, etc., an Al-based metal layer 8 and an antireflection layer 9 made of TiN are sequentially formed by sputtering and then patterned to form a wiring layer. Further, an upper interlayer insulating film 10 is formed, and lithography and etching are performed using the same mask as when forming the connection hole 3 to form the upper connection hole 1
Open 1. In this embodiment, since the shape of the contact plug is ideal without plug loss, there is no deterioration in step coverage during sputtering of the Al-based metal layer in the next step, and excessive over-etching occurs when the upper layer connection hole is opened. It is possible to form a highly reliable multi-layered wiring structure without the need for applying it.

【0029】実施例2 本実施例は、前実施例1と同じくブランケットCVDに
より形成したW層からなるコンタクトプラグ材料層のエ
ッチバックを、被エッチング基板の冷却手段および単極
式静電チャックを有する基板バイアス印加型のECRプ
ラズマエッチング装置で行ってコンタクトプラグを形成
した例であり、これを再び図1(a)〜(c)および図
2(d)〜(e)を参照して説明する。
Example 2 This example is similar to the previous example 1 in that the contact plug material layer made of a W layer formed by blanket CVD is etched back, the substrate to be etched is cooled, and a monopolar electrostatic chuck is provided. This is an example in which a contact bias is formed by using a substrate bias application type ECR plasma etching apparatus. This will be described again with reference to FIGS. 1A to 1C and 2D to 2E.

【0030】本実施例で採用した図1(a)に示す被エ
ッチング基板は、前実施例1で採用した被エッチング基
板と同じであるので、重複する説明は省略する。
Since the substrate to be etched shown in FIG. 1A used in this embodiment is the same as the substrate to be etched used in the first embodiment, duplicate description will be omitted.

【0031】次にこの被エッチング基板を基板バイアス
印加型ECRプラズマエッチング装置の冷却された基板
ステージ上に単極式静電チャックにより密着保持し、一
例として下記条件で高融点金属層5のエッチバックをお
こなう。高融点金属層5のエッチバックは層間絶縁膜2
上の密着層兼バリアメタル層4が露出した段階で停止す
る。なおこのエッチバックの終点は、予め高融点金属層
が形成された試料を同一エッチング条件でエッチングし
てそのエッチングレートを測定しておき、エッチング経
過時間に基づき判定した。 高融点金属層のエッチバック条件 SF6 20 sccm Ar 50 sccm ガス圧力 1.0 Pa マイクロ波パワー 900 W(2.45GHz) RFバイアスパワー 150 W(2MHz) 被エッチング基板温度 −30 ℃ オーバーエッチング 0 % このエッチング工程は実施例1に準じたものであるが、
被エッチング基板の冷却によりラジカル反応が抑制さ
れ、よりイオンアシストによる反応が強い異方性に勝っ
たエッチバックが進行する。
Next, the substrate to be etched is adhered and held on a cooled substrate stage of a substrate bias applying type ECR plasma etching apparatus by a monopolar electrostatic chuck, and as an example, the high melting point metal layer 5 is etched back under the following conditions. Perform. The refractory metal layer 5 is etched back by the interlayer insulating film 2.
The process stops when the upper adhesion layer / barrier metal layer 4 is exposed. The end point of this etch back was determined based on the elapsed etching time by etching the sample on which the refractory metal layer was formed in advance under the same etching conditions and measuring the etching rate. Etching back condition of refractory metal layer SF 6 20 sccm Ar 50 sccm Gas pressure 1.0 Pa Microwave power 900 W (2.45 GHz) RF bias power 150 W (2 MHz) Etching substrate temperature −30 ° C. Overetching 0% This etching process is the same as in Example 1, but
The radical reaction is suppressed by cooling the substrate to be etched, and the etchback in which the reaction by ion assist is stronger and the anisotropy is more advanced.

【0032】次に、層間絶縁膜2上の密着層兼バリアメ
タル層4を下記条件でエッチバックする。 密着層兼バリアメタル層エッチバック条件 Cl2 40 sccm Ar 40 sccm ガス圧力 1.0 Pa マイクロ波パワー 900 W(2.45GHz) RFバイアスパワー 200 W(2MHz) 被エッチング基板温度 −30 ℃ オーバーエッチング 20 % 密着層兼バリアメタル層4のエッチングは層間絶縁膜2
との選択性を保って進行し、図1(b)に示すように露
出した層間絶縁膜2上には密着層兼バリアメタル層4の
残渣は見られなかった。この結果、接続孔3内は高融点
金属層5と密着層兼バリアメタル層4により平坦に埋め
込まれたが、約200nmのプラグロスが発生し、高融
点金属層5と密着層兼バリアメタル層4の表面は層間絶
縁膜2の表面から落ち込んだ。
Next, the adhesion layer / barrier metal layer 4 on the interlayer insulating film 2 is etched back under the following conditions. Adhesion layer / barrier metal layer Etchback conditions Cl 2 40 sccm Ar 40 sccm Gas pressure 1.0 Pa Microwave power 900 W (2.45 GHz) RF bias power 200 W (2 MHz) Etching substrate temperature −30 ° C. Overetching 20 % The adhesion layer / barrier metal layer 4 is etched by the interlayer insulating film 2
1), the residue of the adhesion layer / barrier metal layer 4 was not found on the exposed interlayer insulating film 2 as shown in FIG. 1B. As a result, the high melting point metal layer 5 and the adhesion layer / barrier metal layer 4 were buried evenly in the connection hole 3, but a plug loss of about 200 nm occurred, and the high melting point metal layer 5 and the adhesion layer / barrier metal layer 4 were generated. The surface of the slab fell from the surface of the interlayer insulating film 2.

【0033】そこで同じ基板バイアス印加型ECRプラ
ズマエッチング装置内でエッチング条件を切り替え、下
記エッチバック条件により層間絶縁膜2のエッチバック
を施す。本エッチバック条件は、被エッチング基板上の
残留電荷除去ステップをも兼ねるものである。 層間絶縁膜エッチバック兼残留電荷除去条件 S2 2 20 sccm Ar 50 sccm ガス圧力 0.3 Pa マイクロ波パワー 1200 W(2.45GHz) RFバイアスパワー 250 W(2MHz) 被エッチング基板温度 −30 ℃ 時間 20 sec 本工程においては、接続孔3内の高融点金属層5および
密着層兼バリアメタル層4からなるコンタクトプラグの
露出表面上にイオウからなるエッチングストッパ層12
が形成され、コンタクトプラグ表面をイオン入射から保
護する。この結果、SiO2 からなる層間絶縁膜2は選
択比を保ってエッチバックされ、図1(c)に示すよう
にコンタクトプラグと層間絶縁膜2は同一平面上で平坦
化するこてが出来た。同時に被エッチング基板の残留電
荷が除去され、基板ステージからの被エッチング基板の
離脱は支障なく施される状態となる。
Therefore, the etching conditions are switched in the same substrate bias application type ECR plasma etching apparatus, and the interlayer insulating film 2 is etched back under the following etching back conditions. This etch back condition also serves as a step of removing residual charges on the substrate to be etched. Interlayer insulating film etchback and residual charge removal conditions S 2 F 2 20 sccm Ar 50 sccm Gas pressure 0.3 Pa Microwave power 1200 W (2.45 GHz) RF bias power 250 W (2 MHz) Etching substrate temperature −30 ° C. Time 20 sec In this step, the etching stopper layer 12 made of sulfur is formed on the exposed surface of the contact plug made of the refractory metal layer 5 and the adhesion layer / barrier metal layer 4 in the connection hole 3.
Are formed to protect the contact plug surface from ion incidence. As a result, the interlayer insulating film 2 made of SiO 2 was etched back while maintaining the selection ratio, and the contact plug and the interlayer insulating film 2 could be planarized on the same plane as shown in FIG. 1C. . At the same time, the residual charges of the substrate to be etched are removed, and the substrate to be etched is removed from the substrate stage without any trouble.

【0034】つぎに被エッチング基板を真空雰囲気中で
例えば120℃に加熱し、イオウからなるエッチングス
トッパ層12を昇華除去して図2(d)の状態とする。
以上が本実施例の要部である。
Next, the substrate to be etched is heated to 120 ° C. in a vacuum atmosphere, and the etching stopper layer 12 made of sulfur is removed by sublimation to obtain the state of FIG. 2 (d).
The above is the main part of the present embodiment.

【0035】続けて図2(e)に示すように前実施例と
同様にStacked Contact構造を形成して
もよい。本実施例によれば、プラグロスのない理想的な
コンタクトプラグ形状が得られるとともに、層間絶縁膜
のエッチバックと除電ステップとを同時処理できるの
で、スループットの高い多層配線構造の形成が可能であ
る。
Subsequently, as shown in FIG. 2 (e), a Stacked Contact structure may be formed as in the previous embodiment. According to this embodiment, an ideal contact plug shape with no plug loss can be obtained, and the etching back of the inter-layer insulating film and the charge removal step can be performed simultaneously, so that a multilayer wiring structure with high throughput can be formed.

【0036】実施例3 本実施例は、多結晶シリコンにより形成したコンタクト
プラグ材料層のエッチバックを、被エッチング基板の冷
却手段を有する基板バイアス印加型ICP(誘導結合プ
ラズマ)エッチング装置によりおこなってコンタクトプ
ラグを形成した例であり、これを図3(a)〜(c)お
よび図4(d)〜(e)を参照して説明する。
Embodiment 3 In this embodiment, contact back is performed by etching back the contact plug material layer formed of polycrystalline silicon with a substrate bias application type ICP (inductively coupled plasma) etching device having a cooling means for the substrate to be etched. This is an example of forming a plug, which will be described with reference to FIGS. 3 (a) to 3 (c) and FIGS. 4 (d) to 4 (e).

【0037】本実施例で採用した被エッチング基板は、
図3(a)に示すように、予め不純物拡散層1aを形成
したSi等の半導体基板1上に、SiO2 等の層間絶縁
膜2を常圧CVD等で形成し、不純物拡散層1aに臨む
接続孔3を開口し、さらに減圧CVDにより不純物を含
む多結晶シリコン層6からなるコンタクトプラグ材料層
を形成したものである。層間絶縁膜2の厚さは例えば1
100nm、接続孔3の開口径は0.30μm、多結晶
シリコン層6は層間絶縁膜2上において500nmであ
る。
The substrate to be etched employed in this embodiment is:
As shown in FIG. 3A, an interlayer insulating film 2 of SiO 2 or the like is formed by atmospheric pressure CVD or the like on a semiconductor substrate 1 of Si or the like on which an impurity diffusion layer 1a has been formed in advance to face the impurity diffusion layer 1a. The contact hole 3 is opened, and a contact plug material layer made of a polycrystalline silicon layer 6 containing impurities is further formed by low pressure CVD. The thickness of the interlayer insulating film 2 is, for example, 1
100 nm, the opening diameter of the contact hole 3 is 0.30 μm, and the polycrystalline silicon layer 6 is 500 nm on the interlayer insulating film 2.

【0038】次に本実施例の特徴部分であるエッチバッ
ク工程に入る。図3(a)に示す被エッチング基板を、
基板バイアス印加型ICPエッチング装置の基板ステー
ジ上にセットし、一例として下記条件で多結晶シリコン
層6のエッチバックをおこなった。なお本実施例で使用
した基板バイアス印加型ICPエッチング装置の上部電
極(接地電位)は、電極表面がシリコンにより形成され
ているとともに、ヒータ等の加熱手段を有するものであ
る。 多結晶シリコン層のエッチバック条件 Cl2 20 sccm Ar 50 sccm ガス圧力 1.0 Pa ICP電源パワー 1500 W(2MHz) RFバイアスパワー 500 W(1.8MHz) 被エッチング基板温度 20 ℃ 上部電極温度 200 ℃ オーバーエッチング 20 % このエッチング工程においては、Cl2 の解離によりプ
ラズマ中に生成するCl* によるラジカル反応が、Cl
+ 、Ar+ 等のイオンにアシストされる形で高速のエッ
チングが進行し、層間絶縁膜2上には多結晶シリコン層
6の残渣は全く観察さず、接続孔3内にのみ多結晶シリ
コン層6からなるコンタクトプラグが形成された。また
過剰のラジカルは加熱された上部電極により捕獲され、
不所望の等方的なエッチング反応は効果的に防止され
る。しかし図3(b)に示されるように、約150nm
のプラグロスが発生した。したがって、この状態のまま
上層配線を形成した場合には、ステップカバレッジの悪
化による問題点の発生が予想される。
Next, the etch back step, which is a characteristic part of this embodiment, is entered. The substrate to be etched shown in FIG.
The polycrystalline silicon layer 6 was set on the substrate stage of a substrate bias application type ICP etching device, and the polycrystalline silicon layer 6 was etched back under the following conditions as an example. The upper electrode (ground potential) of the substrate bias application type ICP etching apparatus used in this embodiment has a surface of the electrode formed of silicon and a heating means such as a heater. Etchback conditions for polycrystalline silicon layer Cl 2 20 sccm Ar 50 sccm Gas pressure 1.0 Pa ICP power supply power 1500 W (2 MHz) RF bias power 500 W (1.8 MHz) Etching substrate temperature 20 ° C. Upper electrode temperature 200 ° C. Over-etching 20% In this etching process, the radical reaction due to Cl * generated in the plasma due to the dissociation of Cl 2 is
High-speed etching progresses in the form of being assisted by ions of + , Ar +, etc., no residue of the polycrystalline silicon layer 6 is observed on the interlayer insulating film 2, and the polycrystalline silicon layer is formed only in the connection hole 3. A contact plug of 6 was formed. Also, excess radicals are captured by the heated upper electrode,
Undesired isotropic etching reactions are effectively prevented. However, as shown in FIG.
Plug loss occurred. Therefore, when the upper layer wiring is formed in this state, problems may occur due to deterioration of step coverage.

【0039】そこで同じ基板バイアス印加型ICPエッ
チング装置内でエッチング条件を切り替え、下記エッチ
バック条件により層間絶縁膜2のエッチバックをプラグ
ロスに相当する分だけ施す。 層間絶縁膜エッチバック条件 S2 2 50 sccm ガス圧力 0.3 Pa ICP電源パワー 1500 W(2MHz) RFバイアスパワー 500 W(1.8MHz) 被エッチング基板温度 −30 ℃ 上部電極温度 200 ℃ 本エッチバック工程においては、接続孔3内の多結晶シ
リコン層6からなるコンタクトプラグの露出表面上にイ
オウからなるエッチングストッパ層12が形成され、コ
ンタクトプラグ表面をイオン入射から保護する。この結
果、SiO2 からなる層間絶縁膜2は選択比を保ってエ
ッチバックされ、図3(c)に示すようにコンタクトプ
ラグと層間絶縁膜2を同一平面上で平坦化することがで
きた。
Therefore, the etching conditions are switched in the same substrate bias application type ICP etching apparatus, and the interlayer insulating film 2 is etched back by the amount corresponding to the plug loss under the following etching back conditions. Interlayer insulating film etch back conditions S 2 F 2 50 sccm Gas pressure 0.3 Pa ICP power supply power 1500 W (2 MHz) RF bias power 500 W (1.8 MHz) Etching substrate temperature −30 ° C. Upper electrode temperature 200 ° C. Main etching In the back step, the etching stopper layer 12 made of sulfur is formed on the exposed surface of the contact plug made of the polycrystalline silicon layer 6 in the contact hole 3 to protect the contact plug surface from ion incidence. As a result, the interlayer insulating film 2 made of SiO 2 was etched back while maintaining the selection ratio, and the contact plug and the interlayer insulating film 2 could be planarized on the same plane as shown in FIG. 3C.

【0040】つぎに被エッチング基板を真空雰囲気中で
例えば120℃に加熱し、イオウからなるエッチングス
トッパ層12を昇華除去して図4(d)の状態とする。
以上が本実施例の要部である。
Next, the substrate to be etched is heated to, for example, 120 ° C. in a vacuum atmosphere, and the etching stopper layer 12 made of sulfur is removed by sublimation to obtain the state of FIG. 4 (d).
The above is the main part of the present embodiment.

【0041】続けてStacked Contact構
造を採用する場合には、一例としてTiN等からなるバ
リア層7、Al−2%CuからなるAl系金属層8およ
びTiNからなる反射防止層9を順次スパッタリングに
より形成後パターニングして配線層を形成する。さらに
上層層間絶縁膜10を形成し、接続孔3の形成時と同じ
マスクによりリソグラフィおよびエッチングを施して上
層接続孔11を開口する。この状態を図4(e)に示
す。本実施例においては、プラグロスのない理想的なコ
ンタクトプラグ形状であるため、次工程でのAl系金属
層等のスパッタリング時のステップカバレッジの悪化が
ない。また配線層表面の平坦性が良いので、上層接続孔
開口時のオーバーエッチングが短時間で充分であり、信
頼性の高い多層配線構造の形成が可能である。
When the Stacked Contact structure is subsequently adopted, as an example, the barrier layer 7 made of TiN or the like, the Al type metal layer 8 made of Al-2% Cu and the antireflection layer 9 made of TiN are sequentially formed by sputtering. Post-patterning is performed to form a wiring layer. Further, an upper interlayer insulating film 10 is formed, and lithography and etching are performed using the same mask as that for forming the connection hole 3 to open the upper connection hole 11. This state is shown in FIG. In this embodiment, since the contact plug has an ideal contact plug shape with no plug loss, there is no deterioration in step coverage during sputtering of the Al-based metal layer or the like in the next step. Further, since the surface of the wiring layer has good flatness, overetching at the time of opening the upper layer connection hole is sufficient in a short time, and a highly reliable multilayer wiring structure can be formed.

【0042】実施例4 本実施例は、同じく多結晶シリコンにより形成したコン
タクトプラグ材料層のエッチバックを、被エッチング基
板の冷却手段と単極式静電チャック手段を有する基板バ
イアス印加型ヘリコン波プラズマエッチング装置により
おこなってコンタクトプラグを形成した例であり、これ
を同じく図3(a)〜(c)および図4(d)〜(e)
を参照して説明する。
Example 4 In this example, the etch back of the contact plug material layer also made of polycrystalline silicon was performed by using a substrate bias application type helicon wave plasma having a cooling means for the substrate to be etched and a monopolar electrostatic chuck means. This is an example in which a contact plug is formed by using an etching device, and this is also shown in FIGS. 3 (a) to 3 (c) and FIGS.
This will be described with reference to FIG.

【0043】本実施例で採用した図3(a)に示す被エ
ッチング基板は、前実施例3で説明したものと同様であ
るので重複する説明は省略する。この被エッチング基板
を基板バイアス印加型ヘリコン波プラズマエッチング装
置の冷却された基板ステージ上に静電チャック保持し、
一例として下記条件で多結晶シリコン層6のエッチバッ
クをおこなった。 多結晶シリコン層のエッチバック条件 Cl2 20 sccm Ar 50 sccm ガス圧力 1.0 Pa ヘリコン波電源パワー 1500 W(13.56MHz) RFバイアスパワー 250 W(400kHz) 被エッチング基板温度 −30 ℃ オーバーエッチング 20 % このエッチング工程においては、Cl2 の解離によりプ
ラズマ中に生成するCl* によるラジカル反応が、Cl
+ 、Ar+ 等のイオンにアシストされる形で高速のエッ
チングが進行し、層間絶縁膜2上には多結晶シリコン層
6の残渣は全く観察さず、接続孔3内にのみ多結晶シリ
コン層6からなるコンタクトプラグが形成された。しか
し図3(b)に示されるように、約150nmのプラグ
ロスが発生した。したがって、この状態のまま上層配線
を形成した場合には、ステップカバレッジの悪化による
問題点の発生が予想される。また被エッチング基板は、
静電チャック電源を切っても基板ステージ上に強固に静
電吸着されたままの状態である。
The substrate to be etched shown in FIG. 3A used in this embodiment is the same as that described in the third embodiment, and therefore the duplicated description will be omitted. This substrate to be etched is held by an electrostatic chuck on a cooled substrate stage of a substrate bias application type helicon wave plasma etching device,
As an example, the polycrystalline silicon layer 6 was etched back under the following conditions. Etchback conditions for polycrystalline silicon layer Cl 2 20 sccm Ar 50 sccm Gas pressure 1.0 Pa Helicon wave power source power 1500 W (13.56 MHz) RF bias power 250 W (400 kHz) Etching substrate temperature −30 ° C. Overetching 20 % In this etching step, the radical reaction due to Cl * generated in the plasma due to the dissociation of Cl 2 is
High-speed etching progresses in the form of being assisted by ions of + , Ar +, etc., no residue of the polycrystalline silicon layer 6 is observed on the interlayer insulating film 2, and the polycrystalline silicon layer is formed only in the connection hole 3. A contact plug of 6 was formed. However, as shown in FIG. 3B, a plug loss of about 150 nm occurred. Therefore, when the upper layer wiring is formed in this state, problems may occur due to deterioration of step coverage. The substrate to be etched is
Electrostatic chuck Even when the power supply is turned off, the electrostatic chuck is still firmly electrostatically adsorbed on the substrate stage.

【0044】そこで同じ基板バイアス印加型ヘリコン波
プラズマエッチング装置内でエッチング条件を切り替
え、下記エッチバック条件により層間絶縁膜2のエッチ
バックをプラグロスに相当する分だけ施すとともに、被
エッチング基板の除電処理を施す。 層間絶縁膜エッチバックおよび除電処理条件 S2 2 20 sccm N2 20 sccm Ar 80 sccm ガス圧力 1.0 Pa ヘリコン波電源パワー1000 W(13.56MHz) RFバイアスパワー 100 W(400kHz) 被エッチング基板温度 −30 ℃ 時間 20 sec 本エッチバックおよび除電処理工程においては、接続孔
3内の多結晶シリコン層6からなるコンタクトプラグの
露出表面上にポリチアジルからなるエッチングストッパ
層12が形成され、コンタクトプラグ表面をイオン入射
から保護する。この結果、SiO2 からなる層間絶縁膜
2は選択比を保ってエッチバックされ、図3(c)に示
すようにコンタクトプラグと層間絶縁膜2は同一平面上
で平坦化することが出来た。また被エッチング基板の残
留電荷も同時に除去され、被エッチング基板は基板ステ
ージより支障なく離脱させることが可能であった。
Therefore, the etching conditions are switched in the same substrate bias application type helicon wave plasma etching apparatus, the interlayer insulating film 2 is etched back by the amount corresponding to the plug loss under the following etch back conditions, and the substrate to be etched is destaticized. Give. Interlayer insulating film etch back and static elimination processing conditions S 2 F 2 20 sccm N 2 20 sccm Ar 80 sccm Gas pressure 1.0 Pa Helicon wave power source power 1000 W (13.56 MHz) RF bias power 100 W (400 kHz) Etched substrate Temperature −30 ° C. Time 20 sec In this etching back and static elimination treatment step, the etching stopper layer 12 made of polythiazyl is formed on the exposed surface of the contact plug made of the polycrystalline silicon layer 6 in the contact hole 3, and the contact plug surface is formed. Protects against ion injection. As a result, the interlayer insulating film 2 made of SiO 2 was etched back while maintaining the selection ratio, and as shown in FIG. 3C, the contact plug and the interlayer insulating film 2 could be planarized on the same plane. Further, the residual charges of the substrate to be etched were also removed at the same time, and the substrate to be etched could be separated from the substrate stage without any trouble.

【0045】つぎに被エッチング基板を真空雰囲気中で
例えば170℃に加熱し、ポリチアジルからなるエッチ
ングストッパ層12を昇華除去して図4(d)の状態と
する。以上が本実施例の要部である。
Next, the substrate to be etched is heated to, for example, 170 ° C. in a vacuum atmosphere, and the etching stopper layer 12 made of polythiazyl is removed by sublimation to obtain the state of FIG. 4 (d). The above is the main part of the present embodiment.

【0046】続けてStacked Contact構
造を採用する場合には、前実施例3と同様の後工程を施
し、図4(e)に示す多層配線構造が完成する。本実施
例においては、プラグロスのない理想的なコンタクトプ
ラグ形状であるため、次工程でのAl系金属層等のスパ
ッタリング時のステップカバレッジの悪化がなく、信頼
性の高い多層配線構造の形成が可能である。また単極式
静電チャックの使用した場合に必要な除電ステップを層
間絶縁膜のエッチバックと共通化するため、スループッ
トの高い製造プロセスが可能となる。
When the Stacked Contact structure is subsequently adopted, the same post-process as in the third embodiment is performed to complete the multilayer wiring structure shown in FIG. In this embodiment, since the contact plug has an ideal shape without plug loss, the step coverage during sputtering of the Al-based metal layer in the next step is not deteriorated and a highly reliable multilayer wiring structure can be formed. Is. Further, since the static elimination step required when using the monopolar electrostatic chuck is shared with the etching back of the interlayer insulating film, a manufacturing process with high throughput becomes possible.

【0047】以上、本発明を4例の実施例により説明し
たが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものでは
ない。
Although the present invention has been described with reference to the four examples, the present invention is not limited to these examples.

【0048】例えば、実施例中では導電材料層として、
半導体基板の不純物拡散層上に開口した接続孔内への高
融点金属層や多結晶シリコン層の埋め込みによるコンタ
クトプラグの形成プロセスを例にとって説明した。導電
材料層としては、この他に多結晶シリコンやポリサイド
等を採用し、これら材料により形成された下層配線上の
層間絶縁膜に形成したヴァイアホール内への埋め込みプ
ロセスに応用してもよい。またStacked Con
tact構造以外の一般的なコンタク構造であってよ
い。さらに、コンタクトプラグのみならず、層間絶縁膜
に形成した溝内に配線を形成する埋め込み配線等に適用
すれば、ここでも多層配線の平坦化に寄与する。
For example, in the embodiments, as the conductive material layer,
The process of forming the contact plug by embedding the refractory metal layer or the polycrystalline silicon layer in the connection hole opened on the impurity diffusion layer of the semiconductor substrate has been described as an example. In addition to this, polycrystalline silicon, polycide, or the like may be used as the conductive material layer, and the conductive material layer may be applied to a process of embedding in a via hole formed in an interlayer insulating film on a lower wiring formed of these materials. See also Stacked Con
It may be a general contact structure other than the tact structure. Further, when applied not only to the contact plug but also to embedded wiring or the like in which wiring is formed in the groove formed in the interlayer insulating film, it contributes to planarization of the multilayer wiring here as well.

【0049】高融点金属層5としてWを例示したが、M
o、Ta等他の高融点金属であってもよい。また密着層
兼バリアメタル層4はTi/TiNを例示したが、Ti
ON、TiW、TiSix 等、下地や高融点金属層の材
料に応じて各種材料を適宜選択してよい。コンタクトプ
ラグ材料層としては、他にAl系金属やCu系金属等を
用いてもよい。
Although W is exemplified as the refractory metal layer 5, M
Other refractory metals such as o and Ta may be used. The adhesion layer / barrier metal layer 4 is exemplified by Ti / TiN.
ON, TiW, TiSi x, etc., may be appropriately selected various materials depending on the material of the base and the refractory metal layer. Alternatively, as the contact plug material layer, Al-based metal, Cu-based metal, or the like may be used.

【0050】エッチング装置として、基板バイアス印加
型のECRプラズマエッチング装置、ICPエッチング
装置おびヘリコン波プラズマエッチング装置を例示した
が、より一般的な平行平板型のRIE装置やマグネトロ
ンRIE装置であってもよい。
As the etching apparatus, a substrate bias application type ECR plasma etching apparatus, an ICP etching apparatus and a helicon wave plasma etching apparatus are exemplified, but a more general parallel plate type RIE apparatus or a magnetron RIE apparatus may be used. .

【0051】さらに、エッチング条件、エッチングガ
ス、被エッチング基板の構成等は本発明の技術的思想の
範囲内で適宜変更可能であることは言うまでもない。
Further, it goes without saying that the etching conditions, etching gas, structure of the substrate to be etched, etc. can be appropriately changed within the scope of the technical idea of the present invention.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によればコンタクトプラグ材料層のエッチバック時のロ
ーディング効果により発生したプラグロスを低減ないし
解消でき、多層配線を多用する高集積度半導体装置にお
ける平坦性が向上する。このため、層間絶縁膜上に形成
する上層配線のステップカバレッジが向上し、配線段切
れが防止できる。また上層配線のパターニング用レジス
トマスクのリソグラフィ時に露光光の乱反射がなく、精
度のよい加工ができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the plug loss caused by the loading effect at the time of etching back the contact plug material layer can be reduced or eliminated, and the highly integrated semiconductor device which uses a lot of multilayer wiring. The flatness at is improved. Therefore, the step coverage of the upper layer wiring formed on the interlayer insulating film is improved, and the disconnection of the wiring step can be prevented. Further, there is no irregular reflection of exposure light at the time of lithography of the resist mask for patterning the upper layer wiring, and accurate processing can be performed.

【0053】また単極式静電チャックによる被エッチン
グ基板の保持手段を有するエッチング装置を用いた場合
には、被エッチング基板の残留電荷の除電ステップと同
時処理によりエッチバックによる平坦化を達成でき、極
めてスループットの高い製造プロセスが可能となる。以
上述べた効果により、微細な設計ルールに基づく多層配
線の層間接続を信頼性高く施すことができ、本発明の多
層配線形成方法が半導体装置等の製造プロセスへ与える
寄与は大きい。
When an etching apparatus having a means for holding a substrate to be etched by a single-pole type electrostatic chuck is used, flattening by etching back can be achieved by simultaneous processing with a step of removing residual charges on the substrate to be etched, An extremely high throughput manufacturing process is possible. Due to the effects described above, interlayer connection of multilayer wiring based on a fine design rule can be performed with high reliability, and the method for forming a multilayer wiring of the present invention greatly contributes to the manufacturing process of semiconductor devices and the like.

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

【図1】本発明を適用した実施例1および2の前半の工
程を、その工程順に説明する概略断面図であり、(a)
は接続孔を有する半導体基板上全面に密着層兼バリアメ
タル層および高融点金属層を形成した状態、(b)は高
融点金属層および密着層兼バリアメタル層をエッチバッ
クしてコンタクトプラグを形成し、プラグロスが生じた
状態、(c)はコンタクトプラグ上にエッチングストッ
パ層を形成しつつ層間絶縁膜をエッチバックした状態で
ある。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating the first half of the steps of Examples 1 and 2 to which the present invention is applied in the order of the steps, (a)
Shows a state in which an adhesion layer / barrier metal layer and a refractory metal layer are formed on the entire surface of a semiconductor substrate having a connection hole, and (b) shows a contact plug formed by etching back the refractory metal layer and the adhesion layer / barrier metal layer. In the state where the plug loss occurs, (c) shows a state in which the interlayer insulating film is etched back while forming the etching stopper layer on the contact plug.

【図2】本発明を適用した実施例1および2の後半の工
程を、その工程順に説明する概略断面図であり、(d)
はエッチングストッパ層を除去した状態、(e)はSt
acked Contact構造による多層配線を形成
した状態である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating the latter half of the steps of Examples 1 and 2 to which the present invention is applied, in the order of the steps, (d)
Is a state where the etching stopper layer is removed, (e) is St
This is a state in which a multilayer wiring having an acked contact structure is formed.

【図3】本発明を適用した実施例3および4の前半の工
程を、その工程順に説明する概略断面図であり、(a)
は接続孔を有する半導体基板上全面に多結晶シリコン層
を形成した状態、(b)は多結晶シリコン層をエッチバ
ックしてコンタクトプラグを形成し、プラグロスが生じ
た状態、(c)はコンタクトプラグ上にエッチングスト
ッパ層を形成しつつ層間絶縁膜をエッチバックした状態
である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating the first half of the steps of Examples 3 and 4 to which the present invention is applied, in the order of the steps;
Is a state in which a polycrystalline silicon layer is formed on the entire surface of a semiconductor substrate having a connection hole, (b) is a state in which a polycrystalline silicon layer is etched back to form a contact plug, and plug loss occurs, and (c) is a contact plug. The interlayer insulating film is in a state of being etched back while the etching stopper layer is formed thereon.

【図4】本発明を適用した実施例3および4の後半の工
程を、その工程順に説明する概略断面図であり、(d)
はエッチングストッパ層を除去した状態、(e)はSt
acked Contact構造による多層配線を形成
した状態である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating the latter half of the steps of Examples 3 and 4 to which the present invention is applied in the order of the steps, (d)
Is a state where the etching stopper layer is removed, (e) is St
This is a state in which a multilayer wiring having an acked contact structure is formed.

【図5】従来の多層配線形成方法における問題点を説明
する概略断面図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating a problem in a conventional method of forming a multilayer wiring.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 1a 不純物拡散層 2 層間絶縁膜 3 接続孔 4 密着層兼バリアメタル層 5 高融点金属層 6 多結晶シリコン層 7 バリア層 8 Al系金属層 9 反射防止層 10 上層層間絶縁膜 11 上層接続孔 12 エッチングストッパ層 13 バリア層の欠落 14 Alスパイク 1 Semiconductor Substrate 1a Impurity Diffusion Layer 2 Interlayer Insulation Film 3 Connection Hole 4 Adhesion Layer and Barrier Metal Layer 5 Refractory Metal Layer 6 Polycrystalline Silicon Layer 7 Barrier Layer 8 Al-Based Metal Layer 9 Antireflection Layer 10 Upper Layer Interlayer Insulation Film 11 Upper Layer Connection hole 12 Etching stopper layer 13 Missing barrier layer 14 Al spike

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 導電材料層上の層間絶縁膜に、前記導電
材料層に臨む接続孔を開口する工程、 前記接続孔内を埋め込み、さらに前記層間絶縁膜上全面
にコンタクトプラグ材料層を形成する工程、 前記コンタクトプラグ材料層をエッチバックして前記接
続孔内にコンタクトプラグを形成する工程を有する多層
配線形成方法において、 前記コンタクトプラグ材料層を前記接続孔内にのみ残す
エッチバック工程に引き続き、 前記層間絶縁膜をエッチバックする工程を有することを
特徴とする、多層配線形成方法。
1. A step of forming a connection hole facing the conductive material layer in an interlayer insulating film on the conductive material layer, filling the connection hole, and further forming a contact plug material layer on the entire surface of the interlayer insulating film. Step, in the multilayer wiring forming method having a step of etching back the contact plug material layer to form a contact plug in the connection hole, following the etchback step of leaving the contact plug material layer only in the connection hole, A method of forming a multi-layer wiring, comprising a step of etching back the interlayer insulating film.
【請求項2】 層間絶縁膜をエッチバックする工程にお
いては、 コンタクトプラグ上にエッチングストッパ層を形成しつ
つ、エッチバックすることを特徴とする、請求項1記載
の多層配線形成方法。
2. The method for forming a multilayer wiring according to claim 1, wherein in the step of etching back the interlayer insulating film, etching back is performed while forming an etching stopper layer on the contact plug.
【請求項3】 層間絶縁膜をエッチバックする工程にお
いては、 被エッチング基板を室温以下に制御するとともに、 放電解離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを生成しう
るフッ化イオウ系ガスを含むエッチングガスを用いるこ
とを特徴とする、請求項1記載の多層配線形成方法。
3. In the step of etching back the interlayer insulating film, the substrate to be etched is controlled to a room temperature or lower, and etching containing a sulfur fluoride-based gas capable of generating free sulfur in plasma under discharge dissociation conditions. The method for forming a multilayer wiring according to claim 1, wherein a gas is used.
【請求項4】 フッ化イオウ系ガスは、 S2 2 、SF2 、SF4 およびS2 10のうちの少な
くともいずれか1種であることを特徴とする、請求項3
記載の多層配線形成方法。
4. The sulfur fluoride-based gas is at least any one of S 2 F 2 , SF 2 , SF 4 and S 2 F 10.
A method for forming a multilayer wiring as described.
【請求項5】 層間絶縁膜をエッチバックする工程に引
き続き、 被エッチング基板を加熱処理する工程を有することを特
徴とする、請求項3記載の多層配線形成方法。
5. The method for forming a multilayer wiring according to claim 3, further comprising a step of heat-treating the substrate to be etched after the step of etching back the interlayer insulating film.
【請求項6】 導電材料層上の層間絶縁膜に、前記導電
材料層に臨む接続孔を開口する工程、 前記接続孔内を埋め込み、さらに前記層間絶縁膜上全面
にコンタクトプラグ材料層を形成する工程、 前記コンタクトプラグ材料層をエッチバックして前記接
続孔内にコンタクトプラグを形成する工程を有する多層
配線形成方法において、 被エッチング基板を単極式静電チャックにより保持しつ
つ、 前記コンタクトプラグ材料層を前記接続孔内にのみ残す
エッチバック工程に引き続き、 前記層間絶縁膜をエッチバックする工程を有するととも
に、 前記単極式静電チャックにより誘起された前記被エッチ
ング基板上の残留電荷を除去する工程を有することを特
徴とする、多層配線形成方法。
6. A step of opening a connection hole facing the conductive material layer in an interlayer insulating film on the conductive material layer, filling the inside of the connection hole, and further forming a contact plug material layer on the entire surface of the interlayer insulating film. A step of etching back the contact plug material layer to form a contact plug in the connection hole, wherein the substrate to be etched is held by a unipolar electrostatic chuck, Following the etchback step of leaving the layer only in the connection hole, there is a step of etching back the interlayer insulating film, and removing the residual charges on the substrate to be etched induced by the monopolar electrostatic chuck. A method for forming a multi-layer wiring, characterized by comprising steps.
【請求項7】 層間絶縁膜をエッチバックする工程にお
いては、 コンタクトプラグ上にエッチングストッパ層を形成しつ
つ、エッチバックすることを特徴とする、請求項6記載
の多層配線形成方法。
7. The method for forming a multilayer wiring according to claim 6, wherein in the step of etching back the interlayer insulating film, etching back is performed while forming an etching stopper layer on the contact plug.
【請求項8】 層間絶縁膜をエッチバックする工程にお
いては、 被エッチング基板を室温以下に制御するとともに、 放電解離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを生成しう
るフッ化イオウ系ガスを含むエッチングガスを用いるこ
とを特徴とする、請求項6記載の多層配線形成方法。
8. In the step of etching back the interlayer insulating film, the substrate to be etched is controlled to a room temperature or lower, and etching containing a sulfur fluoride-based gas capable of generating free sulfur in plasma under discharge dissociation conditions. 7. The method for forming a multilayer wiring according to claim 6, wherein gas is used.
【請求項9】 フッ化イオウ系ガスは、 S2 2 、SF2 、SF4 およびS2 10のうちの少な
くともいずれか1種であることを特徴とする、請求項8
記載の多層配線形成方法。
9. The sulfur fluoride-based gas is at least any one of S 2 F 2 , SF 2 , SF 4 and S 2 F 10.
A method for forming a multilayer wiring as described.
【請求項10】 層間絶縁膜をエッチバックする工程に
引き続き、 被エッチング基板を加熱処理する工程を有することを特
徴とする、請求項8記載の多層配線形成方法。
10. The method for forming a multilayer wiring according to claim 8, further comprising a step of heating the substrate to be etched, following the step of etching back the interlayer insulating film.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014160757A (en) * 2013-02-20 2014-09-04 Toshiba Corp Nonvolatile semiconductor storage device and manufacturing method of the same
JP2021168418A (en) * 2016-10-12 2021-10-21 富士電機株式会社 Semiconductor device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014160757A (en) * 2013-02-20 2014-09-04 Toshiba Corp Nonvolatile semiconductor storage device and manufacturing method of the same
JP2021168418A (en) * 2016-10-12 2021-10-21 富士電機株式会社 Semiconductor device

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