JPH0969495A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0969495A JPH0969495A JP7225378A JP22537895A JPH0969495A JP H0969495 A JPH0969495 A JP H0969495A JP 7225378 A JP7225378 A JP 7225378A JP 22537895 A JP22537895 A JP 22537895A JP H0969495 A JPH0969495 A JP H0969495A
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- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
Abstract
(57)【要約】
【課題】接続孔内の埋め込みタングステンの高さの面内
均一性を向上する。 【解決手段】半導体基板１上の絶縁膜２に形成された接
続孔に選択的に形成された導電体３および絶縁膜２上に
第１のレジスト４を塗布し平坦化し、第１のレジスト４
および導電体３をその一部が残存する状態となるように
除去し、導電体３および絶縁膜２上に第２のレジスト９
を塗布し平坦化し、第２のレジスト９および導電体３を
絶縁膜２が露出するまで除去する。
均一性を向上する。 【解決手段】半導体基板１上の絶縁膜２に形成された接
続孔に選択的に形成された導電体３および絶縁膜２上に
第１のレジスト４を塗布し平坦化し、第１のレジスト４
および導電体３をその一部が残存する状態となるように
除去し、導電体３および絶縁膜２上に第２のレジスト９
を塗布し平坦化し、第２のレジスト９および導電体３を
絶縁膜２が露出するまで除去する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法において、層間絶縁膜に形成された接続孔に選択的
に導電体を形成する方法に関する。
方法において、層間絶縁膜に形成された接続孔に選択的
に導電体を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の高集積化に伴い、素子の微
細化と配線の多層化はますます進行する。このため、コ
ンタクトホ−ルやヴィアホ−ル等の接続孔のアスペクト
比が増大する。このような接続孔へ金属膜を堆積する場
合、従来のバイアススパッタ法はステップカバレッジが
悪いために、金属膜を充分に埋め込むことが困難であ
る。このため、微細な接続孔に選択的に金属膜を成長さ
せる方法が考案されている。例えば、シラン還元法ある
いは酸素還元法によりタングステンを気相成長させた場
合、酸化膜（ＳｉＯ2 ）等の無機層上にはタングステン
膜が成長せず、接続孔に露出するシリコン基板や金属上
にのみタングステン膜が成長するので、タングステン膜
の選択成長ができるのである。
細化と配線の多層化はますます進行する。このため、コ
ンタクトホ−ルやヴィアホ−ル等の接続孔のアスペクト
比が増大する。このような接続孔へ金属膜を堆積する場
合、従来のバイアススパッタ法はステップカバレッジが
悪いために、金属膜を充分に埋め込むことが困難であ
る。このため、微細な接続孔に選択的に金属膜を成長さ
せる方法が考案されている。例えば、シラン還元法ある
いは酸素還元法によりタングステンを気相成長させた場
合、酸化膜（ＳｉＯ2 ）等の無機層上にはタングステン
膜が成長せず、接続孔に露出するシリコン基板や金属上
にのみタングステン膜が成長するので、タングステン膜
の選択成長ができるのである。
【０００３】しかし、このような金属膜の選択成長を用
いて接続孔の埋め込みを行う場合、以下のような問題点
がある。ひとつは、装置の構造上接続孔の高さが一定で
はないという問題である。すなわち、例えば選択酸化法
により形成された素子分離領域上の接続孔は基板上の接
続孔に比べて浅くなり、また、例えば第２、第３の配線
層への接続孔は基板への接続孔に比べて浅くなる。この
ように接続孔の高さが異なるために、最も深い接続孔を
完全に埋め込もうとすると、浅い接続孔から埋め込み金
属膜が溢れてしまう。
いて接続孔の埋め込みを行う場合、以下のような問題点
がある。ひとつは、装置の構造上接続孔の高さが一定で
はないという問題である。すなわち、例えば選択酸化法
により形成された素子分離領域上の接続孔は基板上の接
続孔に比べて浅くなり、また、例えば第２、第３の配線
層への接続孔は基板への接続孔に比べて浅くなる。この
ように接続孔の高さが異なるために、最も深い接続孔を
完全に埋め込もうとすると、浅い接続孔から埋め込み金
属膜が溢れてしまう。
【０００４】また、前述のような選択成長法を用いた場
合においても、完全な選択性を実現することが非常に困
難であるという問題がある。これは層間絶縁膜表面に付
着したナトリウム等の不純物が金属膜成長の時に核とな
るためであると考えられる。この場合、金属膜を埋め込
もうとした接続孔の深さと等しい厚さの金属膜が層間絶
縁膜上に成長してしまう。
合においても、完全な選択性を実現することが非常に困
難であるという問題がある。これは層間絶縁膜表面に付
着したナトリウム等の不純物が金属膜成長の時に核とな
るためであると考えられる。この場合、金属膜を埋め込
もうとした接続孔の深さと等しい厚さの金属膜が層間絶
縁膜上に成長してしまう。
【０００５】この様子を図４に示す。このように、最も
深い接続孔を埋め込もうとした場合には、浅い接続孔か
ら金属膜７が溢れたり、絶縁膜２上に局所的に金属膜８
が成長してしまう。
深い接続孔を埋め込もうとした場合には、浅い接続孔か
ら金属膜７が溢れたり、絶縁膜２上に局所的に金属膜８
が成長してしまう。
【０００６】このため、従来は金属膜の選択成長を行っ
た後にレジストエッチバックという工程を追加してい
た。以下、図面に従って従来のエッチバック方法を説明
する。導電体として例えばタングステン等の金属膜の選
択成長を行った後、表面が平坦になるまで金属膜３、
７、８および層間絶縁膜２上にレジスト４を塗布する。
この塗布膜厚は、層間絶縁膜２上に形成されてしまった
タングステン膜８の膜厚により異なる。例えば、最も深
い接続孔の高さが１．２μｍの場合、層間絶縁膜２上に
も１．２μｍのタングステン膜８が形成されてしまい、
これを平坦化するためには２．５μｍのレジスト膜厚が
必要となる（図５）。
た後にレジストエッチバックという工程を追加してい
た。以下、図面に従って従来のエッチバック方法を説明
する。導電体として例えばタングステン等の金属膜の選
択成長を行った後、表面が平坦になるまで金属膜３、
７、８および層間絶縁膜２上にレジスト４を塗布する。
この塗布膜厚は、層間絶縁膜２上に形成されてしまった
タングステン膜８の膜厚により異なる。例えば、最も深
い接続孔の高さが１．２μｍの場合、層間絶縁膜２上に
も１．２μｍのタングステン膜８が形成されてしまい、
これを平坦化するためには２．５μｍのレジスト膜厚が
必要となる（図５）。
【０００７】この後、例えば六弗化硫黄と酸素を含むガ
スを用いたプラズマドライエッチングを層間絶縁膜２が
露出するまで行う。この時、レジストとタングステンの
エッチングレ−トが等しくなるようにエッチングの条件
を設定することにより、層間絶縁膜２上のタングステン
膜７、８をレジスト４と供に除去し、接続孔内にのみタ
ングステンを埋め込むことができる（図６）。
スを用いたプラズマドライエッチングを層間絶縁膜２が
露出するまで行う。この時、レジストとタングステンの
エッチングレ−トが等しくなるようにエッチングの条件
を設定することにより、層間絶縁膜２上のタングステン
膜７、８をレジスト４と供に除去し、接続孔内にのみタ
ングステンを埋め込むことができる（図６）。
【０００８】しかし、このプラズマドライエッチングに
おいて、レジストに対するエッチングレ−トの面内均一
性は２％程度であるが、タングステンに対するエッチン
グレ−トの面内均一性が悪いという問題がある。図７
に、タングステン（ａ）とレジスト（ｂ）に対するエッ
チングレ−トの面内位置依存性を示す。この図に示すよ
うに、タングステンのエッチングレ−トは、基板中心部
分では遅く、基板周辺部分では早い。このため、図中に
鎖線で示すタングステンのエッチングレ−トの面内平均
値に、レジストのエッチングレ−トの面内平均値を合わ
せた場合、基板中心部分ではレジストに比べてタングス
テンが遅くエッチングされ、一方基板周辺部分ではレジ
ストに比べてタングステンが早くエッチングされる。
おいて、レジストに対するエッチングレ−トの面内均一
性は２％程度であるが、タングステンに対するエッチン
グレ−トの面内均一性が悪いという問題がある。図７
に、タングステン（ａ）とレジスト（ｂ）に対するエッ
チングレ−トの面内位置依存性を示す。この図に示すよ
うに、タングステンのエッチングレ−トは、基板中心部
分では遅く、基板周辺部分では早い。このため、図中に
鎖線で示すタングステンのエッチングレ−トの面内平均
値に、レジストのエッチングレ−トの面内平均値を合わ
せた場合、基板中心部分ではレジストに比べてタングス
テンが遅くエッチングされ、一方基板周辺部分ではレジ
ストに比べてタングステンが早くエッチングされる。
【０００９】従って、図８に示すように、層間絶縁膜２
上のレジスト４が除去された状態でエッチングを終了し
た場合、基板中心部分（Ａ）ではタングステン７、８が
残り、基板周辺部分（Ｂ）では接続孔内のタングステン
３が減ってしまう。あるいは、図９に示すように、層間
絶縁膜２上のタングステン膜を完全に除去するために、
オ−バ−エッチングを行うと、基板周辺部分（Ｂ）では
接続孔内のタングステン３が大量にエッチングされ、タ
ングステンにより接続孔を充分に埋めることができなく
なってしまう。例えば、２．５μｍのレジストをエッチ
ングする場合、接続孔内のタングステンの高さの差は基
板中心部分（Ａ）と基板周辺部分（Ｂ）で０．４μｍ程
度になり、１．２μｍの接続孔に対して３０％以上にな
ってしまう。
上のレジスト４が除去された状態でエッチングを終了し
た場合、基板中心部分（Ａ）ではタングステン７、８が
残り、基板周辺部分（Ｂ）では接続孔内のタングステン
３が減ってしまう。あるいは、図９に示すように、層間
絶縁膜２上のタングステン膜を完全に除去するために、
オ−バ−エッチングを行うと、基板周辺部分（Ｂ）では
接続孔内のタングステン３が大量にエッチングされ、タ
ングステンにより接続孔を充分に埋めることができなく
なってしまう。例えば、２．５μｍのレジストをエッチ
ングする場合、接続孔内のタングステンの高さの差は基
板中心部分（Ａ）と基板周辺部分（Ｂ）で０．４μｍ程
度になり、１．２μｍの接続孔に対して３０％以上にな
ってしまう。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の半
導体装置の製造方法では、タングステン選択成長の選択
性が完全とすることができないため、レジストエッチバ
ックにより層間絶縁膜上に形成されたタングステンを除
去している。しかし、この時に用いるプラズマドライエ
ッチングのタングステンに対するエッチングレ−トの面
内均一性が悪いために、接続孔内の埋め込みタングステ
ンの高さが基板中心部分と基板周辺部分とにおいて大き
く異なるという問題があった。本発明の目的は、接続孔
内の埋め込みタングステンの高さの面内均一性を向上す
ることができる半導体装置の製造方法を提供することで
ある。
導体装置の製造方法では、タングステン選択成長の選択
性が完全とすることができないため、レジストエッチバ
ックにより層間絶縁膜上に形成されたタングステンを除
去している。しかし、この時に用いるプラズマドライエ
ッチングのタングステンに対するエッチングレ−トの面
内均一性が悪いために、接続孔内の埋め込みタングステ
ンの高さが基板中心部分と基板周辺部分とにおいて大き
く異なるという問題があった。本発明の目的は、接続孔
内の埋め込みタングステンの高さの面内均一性を向上す
ることができる半導体装置の製造方法を提供することで
ある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明による半導体装置の製造方法
は、半導体基板上の絶縁膜に形成された接続孔に選択的
に形成された導電体および前記絶縁膜上に第１のレジス
トを塗布し平坦化する工程と、前記第１のレジストおよ
び前記導電体の一部を除去する工程と、前記導電体およ
び前記絶縁膜上に第２のレジストを塗布し平坦化する工
程と、前記第２のレジストおよび前記導電体を前記絶縁
膜が露出するまで除去する工程とを具備することを特徴
とする。
達成するために、本発明による半導体装置の製造方法
は、半導体基板上の絶縁膜に形成された接続孔に選択的
に形成された導電体および前記絶縁膜上に第１のレジス
トを塗布し平坦化する工程と、前記第１のレジストおよ
び前記導電体の一部を除去する工程と、前記導電体およ
び前記絶縁膜上に第２のレジストを塗布し平坦化する工
程と、前記第２のレジストおよび前記導電体を前記絶縁
膜が露出するまで除去する工程とを具備することを特徴
とする。
【００１２】このように、本発明による半導体装置の製
造方法は、エッチバックを２回行うため、第１のエッチ
バッック工程におけるエッチングレ−トの面内ばらつき
により残存した導電体を第２のエッチバック工程により
除去することができる。さらに第２のエッチバック工程
において平坦化のために必要なレジスト膜厚は、従来の
ようにエッチバックを１回しか行わない場合に比べて薄
いため、オ−バ−エッチング時間を低減することができ
る。このため、接続孔内の導電体がオ−バ−エッチング
により減少することと、その減少量の面内バラツキを抑
制することができることにより、接続孔内の埋め込みタ
ングステンの高さの面内均一性を向上することができ
る。
造方法は、エッチバックを２回行うため、第１のエッチ
バッック工程におけるエッチングレ−トの面内ばらつき
により残存した導電体を第２のエッチバック工程により
除去することができる。さらに第２のエッチバック工程
において平坦化のために必要なレジスト膜厚は、従来の
ようにエッチバックを１回しか行わない場合に比べて薄
いため、オ−バ−エッチング時間を低減することができ
る。このため、接続孔内の導電体がオ−バ−エッチング
により減少することと、その減少量の面内バラツキを抑
制することができることにより、接続孔内の埋め込みタ
ングステンの高さの面内均一性を向上することができ
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明によるコンタ
クト埋め込みタングステンの工程断面図を基板中心部分
（Ａ）と基板周辺部分（Ｂ）について示したものであ
る。
て図面を参照して説明する。図１は本発明によるコンタ
クト埋め込みタングステンの工程断面図を基板中心部分
（Ａ）と基板周辺部分（Ｂ）について示したものであ
る。
【００１４】基板１上の層間絶縁膜２に形成された接続
孔に、導電体として例えばタングステン３の選択成長を
行った後、従来と同様に、表面が平坦になるまで金属膜
３および層間絶縁膜２上にレジスト４を塗布する。本実
施の形態においては、バリアメタルとしてチタンシリサ
イド（ＴｉＳｉ）５が形成されている基板上および配線
層としてタングステンシリサイド（ＷＳｉ）６膜上に接
続孔が形成されている。このため、基板上に形成された
最も深い接続孔の深さは例えば１．２μｍ、配線上の接
続孔の深さは１．０μｍとなり、この浅い接続孔ではタ
ングステンが例えば０．２μｍ溢れた状態７となってい
る。また、タングステンの選択性が完全でないために、
層間絶縁膜２上にも１．２μｍのタングステン膜８が形
成されている。レジスト４の塗布膜厚は、従来と同様に
層間絶縁膜２上に形成されてしまったタングステン膜８
の膜厚により異なり、例えば、本実施の形態では、１．
２μｍの段差を平坦化するために２．５μｍのレジスト
膜厚が必要となる（図１の（ａ））。
孔に、導電体として例えばタングステン３の選択成長を
行った後、従来と同様に、表面が平坦になるまで金属膜
３および層間絶縁膜２上にレジスト４を塗布する。本実
施の形態においては、バリアメタルとしてチタンシリサ
イド（ＴｉＳｉ）５が形成されている基板上および配線
層としてタングステンシリサイド（ＷＳｉ）６膜上に接
続孔が形成されている。このため、基板上に形成された
最も深い接続孔の深さは例えば１．２μｍ、配線上の接
続孔の深さは１．０μｍとなり、この浅い接続孔ではタ
ングステンが例えば０．２μｍ溢れた状態７となってい
る。また、タングステンの選択性が完全でないために、
層間絶縁膜２上にも１．２μｍのタングステン膜８が形
成されている。レジスト４の塗布膜厚は、従来と同様に
層間絶縁膜２上に形成されてしまったタングステン膜８
の膜厚により異なり、例えば、本実施の形態では、１．
２μｍの段差を平坦化するために２．５μｍのレジスト
膜厚が必要となる（図１の（ａ））。
【００１５】この後、例えば六弗化硫黄と酸素を含むガ
スを用いたプラズマドライエッチングを行う。この時、
前述のようにタングステンのエッチングレ−トは基板中
心部分で遅く、基板周辺部分で早いため、その平均値が
レジストのエッチングレ−トと等しくなるようにエッチ
ングの条件を設定する。また、エッチングレ−トの早い
部分、すなわち本実施の形態では基板周辺部分（Ｂ）の
レジスト４が除去された時点でエッチングを止める。エ
ッチングレ−トの面内ばらつきにより、図１の（ｂ）に
示すように、基板中心部分では、絶縁膜２上にレジスト
４およびタングステン７、８が、例えば０．２μｍ程度
残る。
スを用いたプラズマドライエッチングを行う。この時、
前述のようにタングステンのエッチングレ−トは基板中
心部分で遅く、基板周辺部分で早いため、その平均値が
レジストのエッチングレ−トと等しくなるようにエッチ
ングの条件を設定する。また、エッチングレ−トの早い
部分、すなわち本実施の形態では基板周辺部分（Ｂ）の
レジスト４が除去された時点でエッチングを止める。エ
ッチングレ−トの面内ばらつきにより、図１の（ｂ）に
示すように、基板中心部分では、絶縁膜２上にレジスト
４およびタングステン７、８が、例えば０．２μｍ程度
残る。
【００１６】タングステンとレジストのエッチングレ−
トの比較を、図７を用いてさらに詳しく説明する。図７
に示すように、タングステン、レジストともに、基板中
心部分に比べて基板周辺部分でのエッチングレ−トが早
いが、タングステンに対するエッチングレ−トの面内依
存性がレジストに対する面内依存性に比べて強い。この
ため、例えば、図７に鎖線で示すように、タングステン
のエッチングレ−トの平均値とレジストのエッチングレ
−トの平均値を共に約７５０ｎｍ／分と等しく設定した
場合には、基板中心部分ではタングステンのエッチング
レ−トはレジストのエッチングレ−トより遅く、基板周
辺部分では早くなる。このようにして、少なくとも基板
周辺部分のレジスト４が除去された時点でエッチングを
停止すると、基板周辺部分では、タングステンがレジス
トよりも早くエッチングされるために、絶縁膜上のタン
グステン７、８はすべてエッチング除去されるが、基板
中心部分では、タングステンがレジストよりも遅くエッ
チングされるために、絶縁膜上のタングステン７、８が
残存してしまう。
トの比較を、図７を用いてさらに詳しく説明する。図７
に示すように、タングステン、レジストともに、基板中
心部分に比べて基板周辺部分でのエッチングレ−トが早
いが、タングステンに対するエッチングレ−トの面内依
存性がレジストに対する面内依存性に比べて強い。この
ため、例えば、図７に鎖線で示すように、タングステン
のエッチングレ−トの平均値とレジストのエッチングレ
−トの平均値を共に約７５０ｎｍ／分と等しく設定した
場合には、基板中心部分ではタングステンのエッチング
レ−トはレジストのエッチングレ−トより遅く、基板周
辺部分では早くなる。このようにして、少なくとも基板
周辺部分のレジスト４が除去された時点でエッチングを
停止すると、基板周辺部分では、タングステンがレジス
トよりも早くエッチングされるために、絶縁膜上のタン
グステン７、８はすべてエッチング除去されるが、基板
中心部分では、タングステンがレジストよりも遅くエッ
チングされるために、絶縁膜上のタングステン７、８が
残存してしまう。
【００１７】この後、残存するレジストを、例えば通常
アッシャ−と呼ばれる酸素プラズマを用いた灰化により
除去する（図１の（ｃ））。次に、層間絶縁膜２とタン
グステン膜３、７、８上に、表面が平坦になるまで第２
のレジスト９を塗布する（図１の（ｄ））。０．２μｍ
の段差を平坦化するためには、例えば０．５５μｍのレ
ジスト膜厚が必要である。
アッシャ−と呼ばれる酸素プラズマを用いた灰化により
除去する（図１の（ｃ））。次に、層間絶縁膜２とタン
グステン膜３、７、８上に、表面が平坦になるまで第２
のレジスト９を塗布する（図１の（ｄ））。０．２μｍ
の段差を平坦化するためには、例えば０．５５μｍのレ
ジスト膜厚が必要である。
【００１８】この後、例えば六弗化硫黄と酸素を含むガ
スを用いたプラズマドライエッチングを行う。この２回
目のエッチングでは、層間絶縁膜２上のレジスト９がす
べて除去されるまでエッチングを行う。例えば、層間絶
縁膜２上のレジスト９が除去され層間絶縁膜２が露出す
ると、この絶縁膜２をエッチングする時に発生するガス
を検知することができるので、この時点より、さらに適
当なオ−バ−エッチングを行うことにより、エッチング
残りを防止して、レジスト９をすべて除去することがで
きる。このようなオ−バ−エッチングの間に、層間絶縁
膜２が必要以上にエッチングされることを防止するため
に、このエッチングは、層間絶縁膜２に対して例えば３
程度のエッチング選択比を有するように条件を設定する
必要がある。このようにして、層間絶縁膜２上のタング
ステン膜７、８を除去し、接続孔内にのみタングステン
を埋め込むことができる（図１の（ｅ））。
スを用いたプラズマドライエッチングを行う。この２回
目のエッチングでは、層間絶縁膜２上のレジスト９がす
べて除去されるまでエッチングを行う。例えば、層間絶
縁膜２上のレジスト９が除去され層間絶縁膜２が露出す
ると、この絶縁膜２をエッチングする時に発生するガス
を検知することができるので、この時点より、さらに適
当なオ−バ−エッチングを行うことにより、エッチング
残りを防止して、レジスト９をすべて除去することがで
きる。このようなオ−バ−エッチングの間に、層間絶縁
膜２が必要以上にエッチングされることを防止するため
に、このエッチングは、層間絶縁膜２に対して例えば３
程度のエッチング選択比を有するように条件を設定する
必要がある。このようにして、層間絶縁膜２上のタング
ステン膜７、８を除去し、接続孔内にのみタングステン
を埋め込むことができる（図１の（ｅ））。
【００１９】以上のように、本発明ではエッチバックを
２回行うことにより、第１のエッチバックにより残存し
たタングステン膜７、８を第２のエッチバックにより除
去することができる。さらに、第１のエッチバックにお
いて層間絶縁膜２上のタングステン膜７、８による段差
が低減されるため、この段差を平坦化するための第２の
レジスト９の膜厚は第１のレジスト４の膜厚に比べて薄
くすることができる。このため、第２のエッチバックに
おけるオ−バ−エッチング時間を低減することができ、
その結果、接続孔内のタングステン３がエッチングされ
て減少することを抑制することができる。また、このよ
うなタングステン３の減少量の基板中心部分（Ａ）と基
板周辺部分（Ｂ）の差は、オ−バ−エッチング時間に比
例するため、オ−バ−エッチング時間を減らすことによ
り、この差を抑制することができる。
２回行うことにより、第１のエッチバックにより残存し
たタングステン膜７、８を第２のエッチバックにより除
去することができる。さらに、第１のエッチバックにお
いて層間絶縁膜２上のタングステン膜７、８による段差
が低減されるため、この段差を平坦化するための第２の
レジスト９の膜厚は第１のレジスト４の膜厚に比べて薄
くすることができる。このため、第２のエッチバックに
おけるオ−バ−エッチング時間を低減することができ、
その結果、接続孔内のタングステン３がエッチングされ
て減少することを抑制することができる。また、このよ
うなタングステン３の減少量の基板中心部分（Ａ）と基
板周辺部分（Ｂ）の差は、オ−バ−エッチング時間に比
例するため、オ−バ−エッチング時間を減らすことによ
り、この差を抑制することができる。
【００２０】図２に、本発明の１実施例および従来の方
法によるタングステン埋め込みの接続孔内のタングステ
ンの削れ量の比較を示す。最も左に、一回エッチバック
により埋め込みを行う従来方法の場合、右の３つはそれ
ぞれ本発明による２回エッチバックにより埋め込みを行
った場合で、第２のエッチバックにおけるオ−バ−エッ
チング時間を５秒、１０秒、１５秒と変化させている。
各々の場合について、チタンシリサイド、タングステン
シリサイド上の接続孔の基板中心部と基板周辺部におけ
る埋め込みタングステンの削れ量を測定した。これによ
れば、従来に比べて特にタングステンシリサイド上の削
れ量を低減し、面内における削れ量の差を従来の０．４
μｍから０．１μｍにまで抑制できることがわかる。
法によるタングステン埋め込みの接続孔内のタングステ
ンの削れ量の比較を示す。最も左に、一回エッチバック
により埋め込みを行う従来方法の場合、右の３つはそれ
ぞれ本発明による２回エッチバックにより埋め込みを行
った場合で、第２のエッチバックにおけるオ−バ−エッ
チング時間を５秒、１０秒、１５秒と変化させている。
各々の場合について、チタンシリサイド、タングステン
シリサイド上の接続孔の基板中心部と基板周辺部におけ
る埋め込みタングステンの削れ量を測定した。これによ
れば、従来に比べて特にタングステンシリサイド上の削
れ量を低減し、面内における削れ量の差を従来の０．４
μｍから０．１μｍにまで抑制できることがわかる。
【００２１】図３は、タングステン埋め込みを行った後
に、アルミニウム（Ａｌ）配線を形成して、その短絡率
（基板上の拡散層とＡｌ配線の導通率）とを測定したも
のである。図２と同様に、従来のように１回だけエッチ
バックを行う場合、本実施の形態により２回エッチバッ
クを行いそのオ−バ−エッチング時間を変化させた場合
を示す。これによれば、２回エッチバックを行った場合
と１回エッチバックの場合は、同様に９０％程度の短絡
率を示し、問題のないことがわかる。
に、アルミニウム（Ａｌ）配線を形成して、その短絡率
（基板上の拡散層とＡｌ配線の導通率）とを測定したも
のである。図２と同様に、従来のように１回だけエッチ
バックを行う場合、本実施の形態により２回エッチバッ
クを行いそのオ−バ−エッチング時間を変化させた場合
を示す。これによれば、２回エッチバックを行った場合
と１回エッチバックの場合は、同様に９０％程度の短絡
率を示し、問題のないことがわかる。
【００２２】なお、前記実施例の説明では、第１のエッ
チバック工程において、基板周辺部分のレジスト４が除
去された時点でエッチングを止めているが、レジスト４
に対するエッチングレ−トと、例えばタングステン３、
７、８に対するエッチングレ−トにより、エッチング終
了時を適宜設定することができる。前述のように、基板
周辺部分においてはタングステン３、７、８がレジスト
４よりも早くエッチングされるので、たとえば基板周辺
部分のタングステン８が除去された時点でエッチングを
終了することも可能である。
チバック工程において、基板周辺部分のレジスト４が除
去された時点でエッチングを止めているが、レジスト４
に対するエッチングレ−トと、例えばタングステン３、
７、８に対するエッチングレ−トにより、エッチング終
了時を適宜設定することができる。前述のように、基板
周辺部分においてはタングステン３、７、８がレジスト
４よりも早くエッチングされるので、たとえば基板周辺
部分のタングステン８が除去された時点でエッチングを
終了することも可能である。
【００２３】また、１回目のレジストエッチバック後
に、残存したレジスト膜４を例えばアッシャ−により除
去しているが、この工程を行わずに残存するレジスト膜
４上にさらにレジスト膜９を堆積することも可能であ
る。
に、残存したレジスト膜４を例えばアッシャ−により除
去しているが、この工程を行わずに残存するレジスト膜
４上にさらにレジスト膜９を堆積することも可能であ
る。
【００２４】また、２回のレジストエッチバックによ
り、タングステンの埋め込みを行ったが、第１の平坦化
はレジストエッチバックを用いる必要はない。例えば、
表面が平坦になるまでレジストを塗布した後に、プラズ
マドライエッチングではなく、ケミカルドライエッチン
グ（ＣＤＥ）を行うことも可能である。または、レジス
トを塗布しないで、化学機械研磨（ＣＭＰ）法により、
絶縁膜上のタングステンを研磨除去することも可能であ
る。いずれの場合も、第１の平坦化工程におけるエッチ
ングの面内ばらつきにより残存したタングステンを第２
のレジストエッチバックにより完全に除去することがで
きる。また、第１の平坦化工程において、層間絶縁膜上
のタングステンは大部分が除去されているために、第２
の平坦化工程におけるレジスト膜厚を薄くすることがで
き、オ−バ−エッチング時間を減らすことにより、接続
孔内のタングステンの減少を抑制し、さらにその減少量
の面内ばらつきを低減することができる。
り、タングステンの埋め込みを行ったが、第１の平坦化
はレジストエッチバックを用いる必要はない。例えば、
表面が平坦になるまでレジストを塗布した後に、プラズ
マドライエッチングではなく、ケミカルドライエッチン
グ（ＣＤＥ）を行うことも可能である。または、レジス
トを塗布しないで、化学機械研磨（ＣＭＰ）法により、
絶縁膜上のタングステンを研磨除去することも可能であ
る。いずれの場合も、第１の平坦化工程におけるエッチ
ングの面内ばらつきにより残存したタングステンを第２
のレジストエッチバックにより完全に除去することがで
きる。また、第１の平坦化工程において、層間絶縁膜上
のタングステンは大部分が除去されているために、第２
の平坦化工程におけるレジスト膜厚を薄くすることがで
き、オ−バ−エッチング時間を減らすことにより、接続
孔内のタングステンの減少を抑制し、さらにその減少量
の面内ばらつきを低減することができる。
【００２５】また、埋め込み導電体としてタングステン
を用いたが、例えばチタン等の他の高融点金属膜、もし
くはその他の金属膜、導電膜を用いることも可能であ
る。また、本実施の形態は、レジストを用いて平坦化を
行っているが、レジスト以外の樹脂を表面が平坦になる
まで塗布し、本実施の形態と同様にプラズマドライエッ
チングによりエッチバックすることも可能である。ま
た、プラズマドライエッチングには六弗化硫黄と酸素を
含むガスを用いたが、さらに例えば窒素（Ｎ2 ）等の不
活性ガスを加えることも可能である。
を用いたが、例えばチタン等の他の高融点金属膜、もし
くはその他の金属膜、導電膜を用いることも可能であ
る。また、本実施の形態は、レジストを用いて平坦化を
行っているが、レジスト以外の樹脂を表面が平坦になる
まで塗布し、本実施の形態と同様にプラズマドライエッ
チングによりエッチバックすることも可能である。ま
た、プラズマドライエッチングには六弗化硫黄と酸素を
含むガスを用いたが、さらに例えば窒素（Ｎ2 ）等の不
活性ガスを加えることも可能である。
【００２６】
【発明の効果】以上のように、本発明による半導体装置
の製造方法では、接続孔内の埋め込み導電体の高さの面
内均一性を向上することができる。
の製造方法では、接続孔内の埋め込み導電体の高さの面
内均一性を向上することができる。
【図１】本発明による半導体装置の製造方法を示す断面
図。
図。
【図２】本発明による製造方法により形成された半導体
装置の接続孔内のタングステンの削れ量を示す図。
装置の接続孔内のタングステンの削れ量を示す図。
【図３】本発明による製造方法により形成された半導体
装置のアルミ配線短絡率を示す図。
装置のアルミ配線短絡率を示す図。
【図４】従来の方法により製造された半導体装置の断面
図。
図。
【図５】従来の半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図６】従来の半導体装置の製造方法を示す断面図。
【図７】プラズマドライエッチングのタングステンおよ
びレジストに対するエッチングレ−トの面内ばらつきを
示す図。
びレジストに対するエッチングレ−トの面内ばらつきを
示す図。
【図８】従来の方法により製造された半導体装置の断面
図。
図。
【図９】従来の方法により製造された半導体装置の断面
図。
図。
１…基板、２…層間絶縁膜、３、７、８…タングステ
ン、４、９…レジスト、５…チタンシリサイド、６…タ
ングステンシリサイド
ン、４、９…レジスト、５…チタンシリサイド、６…タ
ングステンシリサイド
Claims (6)
- 【請求項１】 半導体基板上の絶縁膜に形成された接続
孔に選択的に形成された導電体および前記絶縁膜上にレ
ジストを塗布し平坦化して第１のレジスト層を形成する
工程と、前記第１のレジスト層の上部一部および前記導
電体の上部一部を除去する工程と、前記導電体および前
記絶縁膜の上部にレジストを塗布し平坦化して第２のレ
ジスト層を形成する工程と、前記第２のレジスト層およ
び前記導電体を除去して前記絶縁膜を露出する工程とを
具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記第１のレジスト層および前記導電体
の一部を除去する工程において、前記導電体に対するエ
ッチングレ−トの面内平均値と前記第１のレジスト層に
対するエッチングレ−トとが等しく、前記第２のレジス
ト層および前記導電体を除去する工程において、前記導
電体に対するエッチングレ−トの面内平均値と前記第２
のレジスト層に対するエッチングレ−トとが等しい請求
項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記第１のレジスト層および前記導電体
の一部を除去する工程において、前記絶縁膜の一部が露
出した時点で除去を終了する請求項１または２記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 前記導電体はタングステンであり、前記
導電体の除去工程にプラズマドライエッチングを使用す
る請求項１乃至３記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 前記プラズマドライエッチングは、六弗
化硫黄と酸素を含むガスを使用する請求項４記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記導電体は、化学的気相成長法により
前記接続孔に選択的に成長されたタングステンである請
求項１乃至５記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22537895A JP3274324B2 (ja) | 1995-09-01 | 1995-09-01 | 半導体装置の製造方法 |
| US08/705,528 US5763324A (en) | 1995-09-01 | 1996-08-29 | Method of manufacturing a semiconductor device with improved uniformity of buried conductor in contact holes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22537895A JP3274324B2 (ja) | 1995-09-01 | 1995-09-01 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0969495A true JPH0969495A (ja) | 1997-03-11 |
| JP3274324B2 JP3274324B2 (ja) | 2002-04-15 |
Family
ID=16828420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22537895A Expired - Fee Related JP3274324B2 (ja) | 1995-09-01 | 1995-09-01 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5763324A (ja) |
| JP (1) | JP3274324B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6001685A (en) * | 1993-12-21 | 1999-12-14 | Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. | Method of making a semiconductor device |
| JP3400918B2 (ja) * | 1996-11-14 | 2003-04-28 | 東京エレクトロン株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| US6194313B1 (en) * | 1997-04-30 | 2001-02-27 | Texas Instruments Incorporated | Method for reducing recess for the formation of local interconnect and or plug trench fill for etchback process |
| US6365325B1 (en) | 1999-02-10 | 2002-04-02 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company | Aperture width reduction method for forming a patterned photoresist layer |
| US6869750B2 (en) * | 1999-10-28 | 2005-03-22 | Fujitsu Limited | Structure and method for forming a multilayered structure |
| JP2014229756A (ja) * | 2013-05-22 | 2014-12-08 | キヤノン株式会社 | 平坦化方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4824802A (en) * | 1986-02-28 | 1989-04-25 | General Electric Company | Method of filling interlevel dielectric via or contact holes in multilevel VLSI metallization structures |
| US4987099A (en) * | 1989-12-29 | 1991-01-22 | North American Philips Corp. | Method for selectively filling contacts or vias or various depths with CVD tungsten |
| JPH03244230A (ja) * | 1990-02-22 | 1991-10-31 | Koji Ohashi | パーソナル無線における無線機 |
| US5262354A (en) * | 1992-02-26 | 1993-11-16 | International Business Machines Corporation | Refractory metal capped low resistivity metal conductor lines and vias |
-
1995
- 1995-09-01 JP JP22537895A patent/JP3274324B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-08-29 US US08/705,528 patent/US5763324A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5763324A (en) | 1998-06-09 |
| JP3274324B2 (ja) | 2002-04-15 |
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