JPH10135328A - 半導体装置の配線形成方法 - Google Patents
半導体装置の配線形成方法Info
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- JPH10135328A JPH10135328A JP28783596A JP28783596A JPH10135328A JP H10135328 A JPH10135328 A JP H10135328A JP 28783596 A JP28783596 A JP 28783596A JP 28783596 A JP28783596 A JP 28783596A JP H10135328 A JPH10135328 A JP H10135328A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ホールパターニングの際のフォト工程の問題
を解決し、高集積化及び配線信頼性の向上を図る。 【解決手段】 層間絶縁膜４４中に周期律表の第VI、
Ｖ、IV族の遷移金属又はその化合物あるいはＺiegler−
Ｎarta系触媒等のポリマー形成促進物質４８を埋設し、
層間絶縁膜に配線溝を形成時又は形成後に、先のポリマ
ー形成促進物資４８との反応により、配線溝にポリマー
５４を生成させ、該ポリマー５４と第２の配線溝形成レ
ジスト５２をマスクとして下層への接続孔（５６）を開
口する。
を解決し、高集積化及び配線信頼性の向上を図る。 【解決手段】 層間絶縁膜４４中に周期律表の第VI、
Ｖ、IV族の遷移金属又はその化合物あるいはＺiegler−
Ｎarta系触媒等のポリマー形成促進物質４８を埋設し、
層間絶縁膜に配線溝を形成時又は形成後に、先のポリマ
ー形成促進物資４８との反応により、配線溝にポリマー
５４を生成させ、該ポリマー５４と第２の配線溝形成レ
ジスト５２をマスクとして下層への接続孔（５６）を開
口する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の配線
形成方法に係り、特に、下層と上層配線が、これらを分
離する層間絶縁膜に形成される接続孔によって連結され
る半導体装置に用いるのに好適な、ホールパターニング
の際のフャト工程の問題を解決し、微細化の促進による
高集積化、多層配線化や配線の信頼性向上を実現するこ
とが可能な、半導体装置の配線形成方法に関する。
形成方法に係り、特に、下層と上層配線が、これらを分
離する層間絶縁膜に形成される接続孔によって連結され
る半導体装置に用いるのに好適な、ホールパターニング
の際のフャト工程の問題を解決し、微細化の促進による
高集積化、多層配線化や配線の信頼性向上を実現するこ
とが可能な、半導体装置の配線形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の高集積化、多層配線化に伴
い、コンタクトホールやビアホールの埋め込み技術を初
め、配線プロセスが重要になってきている。従来の配線
材料には、低抵抗材料のアルミニウムがチタンナイトラ
イドＴｉＮ／アルミニウムＡｌ／チタンナイトライドＴ
ｉＮ積層配線等の形で用いられていたが、今後配線の薄
膜化が進むと比抵抗が増加し、適当な物性値ではなくな
ってくる。従って、配線の高信頼性のために、より断線
に強い低抵抗材料が要求され、タングステンＷ、銅Ｃ
ｕ、金Ａｕ等が検討されている。これらはアルミニウム
に比べエッチングが困難であるため、ダマシン（damasc
ene ）法というＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishin
g ）を併用した方法で配線の形成が行われる。このダマ
シン法では、配線形成部分の層間絶縁膜を、フォトエッ
チングにより溝状にエッチオフし、溝を配線材料で埋め
込んだ後、ＣＭＰ装置で研磨することによって、溝部分
にのみ配線を形成している。
い、コンタクトホールやビアホールの埋め込み技術を初
め、配線プロセスが重要になってきている。従来の配線
材料には、低抵抗材料のアルミニウムがチタンナイトラ
イドＴｉＮ／アルミニウムＡｌ／チタンナイトライドＴ
ｉＮ積層配線等の形で用いられていたが、今後配線の薄
膜化が進むと比抵抗が増加し、適当な物性値ではなくな
ってくる。従って、配線の高信頼性のために、より断線
に強い低抵抗材料が要求され、タングステンＷ、銅Ｃ
ｕ、金Ａｕ等が検討されている。これらはアルミニウム
に比べエッチングが困難であるため、ダマシン（damasc
ene ）法というＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishin
g ）を併用した方法で配線の形成が行われる。このダマ
シン法では、配線形成部分の層間絶縁膜を、フォトエッ
チングにより溝状にエッチオフし、溝を配線材料で埋め
込んだ後、ＣＭＰ装置で研磨することによって、溝部分
にのみ配線を形成している。
【０００３】特に、図１（Ａ）に示すようなビアレジス
トマスク１２を用いて、図１（Ｂ）にす如く、層間絶縁
膜１０にコンタクトホールやビアホール等の接続孔（ホ
ールと称する）１４を形成した後、図１（Ｃ）に示す如
く、配線レジストマスク１６を用いて、図１（Ｄ）に示
すような配線溝１８を形成し、その後、図１（Ｅ）に示
す如く、例えばＣＶＤ（Ｃhemical Ｖapor Ｄeposit
ion ）法により、配線溝１８と同時にホール１４もアル
ミニウム、タングステン等の配線材料２０で埋め込ん
で、ＣＭＰ装置で研磨し、図１（Ｆ）に示すような配線
２２と接続プラグ２４を形成する方法は、二重ダマシン
（dual damascene）法と呼ばれている。
トマスク１２を用いて、図１（Ｂ）にす如く、層間絶縁
膜１０にコンタクトホールやビアホール等の接続孔（ホ
ールと称する）１４を形成した後、図１（Ｃ）に示す如
く、配線レジストマスク１６を用いて、図１（Ｄ）に示
すような配線溝１８を形成し、その後、図１（Ｅ）に示
す如く、例えばＣＶＤ（Ｃhemical Ｖapor Ｄeposit
ion ）法により、配線溝１８と同時にホール１４もアル
ミニウム、タングステン等の配線材料２０で埋め込ん
で、ＣＭＰ装置で研磨し、図１（Ｆ）に示すような配線
２２と接続プラグ２４を形成する方法は、二重ダマシン
（dual damascene）法と呼ばれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この二
重ダマシン法では、図１（Ｃ）に示した如く、ホール１
４を形成した後に配線レジストマスク１６を被せて配線
のためのフォト工程を行うため、ホール１４内に入り込
んだレジストを露光・現像で除去する必要がある。しか
しながら、半導体装置の微細化に伴い、露光装置のフォ
ーカスマージンが狭く、ホール内と配線部分の両方に焦
点を合わせることができないため、ホール内のレジスト
に焦点を合わせて確実に除去しようとすると、配線部分
の寸法制御性が悪化するという問題がある。
重ダマシン法では、図１（Ｃ）に示した如く、ホール１
４を形成した後に配線レジストマスク１６を被せて配線
のためのフォト工程を行うため、ホール１４内に入り込
んだレジストを露光・現像で除去する必要がある。しか
しながら、半導体装置の微細化に伴い、露光装置のフォ
ーカスマージンが狭く、ホール内と配線部分の両方に焦
点を合わせることができないため、ホール内のレジスト
に焦点を合わせて確実に除去しようとすると、配線部分
の寸法制御性が悪化するという問題がある。
【０００５】一方、万一レジスト２６がホール１４内に
残留すると、配線溝エッチングの際に、図２に示す如
く、層間絶縁膜１０のエッチング生成物２８が、ホール
１４内のレジスト２６上に堆積し、レジスト２６の除去
が更に困難になったり、ホール内のエッチング生成物２
８による埋め込み不良等を引き起こし、配線の信頼性を
低下させるという問題があった。
残留すると、配線溝エッチングの際に、図２に示す如
く、層間絶縁膜１０のエッチング生成物２８が、ホール
１４内のレジスト２６上に堆積し、レジスト２６の除去
が更に困難になったり、ホール内のエッチング生成物２
８による埋め込み不良等を引き起こし、配線の信頼性を
低下させるという問題があった。
【０００６】これを解決し、更に一層のレチクルでホー
ルと配線のパターニングを行う方法として、バイレベル
ダマシン（bilevel damascene ）法が検討されている。
このバイレベルダマシン法では、図３に示すような、ホ
ール部分がＣｒ、ＭｎＯ共に完全に開口し、配線部分
が、例えばＭｎＯのみを用いてハーフトーンマスクとな
ったレチクル２９を用いて、図４に示す如く、ホール１
４と配線溝１８を一度に形成する。即ち、露光時のレジ
スト形状は、図４（Ａ）のように、ホール１４部分が開
口され、配線部分は薄膜化されている。従って、エッチ
ング深度の深いホールをエッチング中に、配線部分のレ
ジストがエッチオフされ、その時点から層間絶縁膜の配
線溝のエッチングが開始されるため、図４（Ｂ）のよう
に、ホール１４と配線溝１８が同時に形成される。図４
（Ｂ）以降の工程は、図１（Ｄ）以降と同じである。
ルと配線のパターニングを行う方法として、バイレベル
ダマシン（bilevel damascene ）法が検討されている。
このバイレベルダマシン法では、図３に示すような、ホ
ール部分がＣｒ、ＭｎＯ共に完全に開口し、配線部分
が、例えばＭｎＯのみを用いてハーフトーンマスクとな
ったレチクル２９を用いて、図４に示す如く、ホール１
４と配線溝１８を一度に形成する。即ち、露光時のレジ
スト形状は、図４（Ａ）のように、ホール１４部分が開
口され、配線部分は薄膜化されている。従って、エッチ
ング深度の深いホールをエッチング中に、配線部分のレ
ジストがエッチオフされ、その時点から層間絶縁膜の配
線溝のエッチングが開始されるため、図４（Ｂ）のよう
に、ホール１４と配線溝１８が同時に形成される。図４
（Ｂ）以降の工程は、図１（Ｄ）以降と同じである。
【０００７】しかしながら、このバイレベルダマシン法
では、ハーフトーンマスク厚がレチクル全体にわたって
均一でなければならないこと、ホールの寸法制御性と配
線部分の残りレジスト膜厚の同時制御が困難であるこ
と、エッチングの際に層間膜質毎に最適化されるホール
形状と、配線形成深さ制御のためのレジスト選択値の最
適化の両立が困難なこと、層間膜の平坦化に用いるＣＭ
Ｐ法は、面内均一性が悪い上、不完全なエンドポイント
技術からくる層間膜厚のばらつきがあり、常に配線溝深
さを一定にすることが難しい等の問題があり、量産への
適用は困難であった。
では、ハーフトーンマスク厚がレチクル全体にわたって
均一でなければならないこと、ホールの寸法制御性と配
線部分の残りレジスト膜厚の同時制御が困難であるこ
と、エッチングの際に層間膜質毎に最適化されるホール
形状と、配線形成深さ制御のためのレジスト選択値の最
適化の両立が困難なこと、層間膜の平坦化に用いるＣＭ
Ｐ法は、面内均一性が悪い上、不完全なエンドポイント
技術からくる層間膜厚のばらつきがあり、常に配線溝深
さを一定にすることが難しい等の問題があり、量産への
適用は困難であった。
【０００８】又、関連する先行技術として特開平６−１
３３３９には、下層の導電層上に層間絶縁膜を介して上
層のアルミニウム合金配線を形成し、該上層配線の一部
を自己整合的にエッチングし、タングステンを埋め込ん
で形成した接続プラグを介して、上層配線と下層導電層
を電気的に接続することが記載されているが、ストッパ
層（マスク）は、配線に対する選択性を有する必要があ
り、必然的にポリシリコン、シリコンナイトライド等の
無機材料あるいは有機材料に限られる。これらの材料で
は、層間膜のエッチング時に、ストッパ層の側壁に層間
膜側壁以上の堆積物が付着するため、エッチング中に開
口部が狭くなり、寸法制御が困難な上、最悪の場合には
塞がってしまうという問題があった。
３３３９には、下層の導電層上に層間絶縁膜を介して上
層のアルミニウム合金配線を形成し、該上層配線の一部
を自己整合的にエッチングし、タングステンを埋め込ん
で形成した接続プラグを介して、上層配線と下層導電層
を電気的に接続することが記載されているが、ストッパ
層（マスク）は、配線に対する選択性を有する必要があ
り、必然的にポリシリコン、シリコンナイトライド等の
無機材料あるいは有機材料に限られる。これらの材料で
は、層間膜のエッチング時に、ストッパ層の側壁に層間
膜側壁以上の堆積物が付着するため、エッチング中に開
口部が狭くなり、寸法制御が困難な上、最悪の場合には
塞がってしまうという問題があった。
【０００９】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、ホールパターニングの際のフォト工
程の問題を解決し、微細な配線を高い信頼性で形成可能
とすることを課題とする。
くなされたもので、ホールパターニングの際のフォト工
程の問題を解決し、微細な配線を高い信頼性で形成可能
とすることを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、下層と上層配
線が、これらを分離する層間絶縁膜に形成される接続孔
によって連結される半導体装置の配線形成方法におい
て、前記層間絶縁膜中に、接続孔開口部を除く配線パタ
ーン状にポリマー形成促進物質を埋設する工程と、前記
層間絶縁膜を配線溝パターンでエッチングして、前記ポ
リマー形成促進物質を露出させる工程と、該ポリマー形
成促進物質上にポリマーを堆積させる工程と、該ポリマ
ーと配線溝形成レジストをマスクとして、接続孔を開口
する工程と、該接続孔及び配線溝内に配線材料を埋め込
んだ後、上層配線を形成する工程とを含むことにより、
前記課題を解決したものである。
線が、これらを分離する層間絶縁膜に形成される接続孔
によって連結される半導体装置の配線形成方法におい
て、前記層間絶縁膜中に、接続孔開口部を除く配線パタ
ーン状にポリマー形成促進物質を埋設する工程と、前記
層間絶縁膜を配線溝パターンでエッチングして、前記ポ
リマー形成促進物質を露出させる工程と、該ポリマー形
成促進物質上にポリマーを堆積させる工程と、該ポリマ
ーと配線溝形成レジストをマスクとして、接続孔を開口
する工程と、該接続孔及び配線溝内に配線材料を埋め込
んだ後、上層配線を形成する工程とを含むことにより、
前記課題を解決したものである。
【００１１】又、前記ポリマー形成促進物質を、周期律
表の第IV、Ｖ、VI族の遷移金属又はその化合物あるいは
チーグラ−ナッタ（Ｚiegler−Ｎatta）系触媒とし、該
物質が露出後これをハロゲン化して周期律表の第Ｉ、I
I、III 族の金属アルキル化合物と反応させるか、ハロ
ゲン化雰囲気で両者を反応させるようにして、その後の
接続孔開口部へのポリマーの過剰な生成や、ウェハ表面
への金属の析出を抑えるようにしたものである。
表の第IV、Ｖ、VI族の遷移金属又はその化合物あるいは
チーグラ−ナッタ（Ｚiegler−Ｎatta）系触媒とし、該
物質が露出後これをハロゲン化して周期律表の第Ｉ、I
I、III 族の金属アルキル化合物と反応させるか、ハロ
ゲン化雰囲気で両者を反応させるようにして、その後の
接続孔開口部へのポリマーの過剰な生成や、ウェハ表面
への金属の析出を抑えるようにしたものである。
【００１２】又、前記ポリマー生成のため、アシル基
（ＲＣＯ）を含んだカルボン酸誘導体ＲＣＯＸ（Ｒは脂
肪族又は芳香族炭化水素あるいはこれらの誘導体、Ｘは
Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ等のハロゲン原子）を用いるように
したものである。
（ＲＣＯ）を含んだカルボン酸誘導体ＲＣＯＸ（Ｒは脂
肪族又は芳香族炭化水素あるいはこれらの誘導体、Ｘは
Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ等のハロゲン原子）を用いるように
したものである。
【００１３】更に、前記層間絶縁膜に配線溝を形成し、
ポリマー形成促進物質の露出後に、その一部を配線溝側
面に再付着させる工程を設けて、配線溝側面の保護を確
実にしたものである。
ポリマー形成促進物質の露出後に、その一部を配線溝側
面に再付着させる工程を設けて、配線溝側面の保護を確
実にしたものである。
【００１４】又、前記配線溝の底部に埋設する物質をチ
タンＴｉあるいはチタンナイトライドＴｉＮとし、前記
ポリマー生成工程で、前記ポリマー形成促進物質を塩素
化すると共に、トリメチルアルミニウムＡｌ（ＣＨ3 ）
3 、あるいはトリエチルアルミニウムＡｌ（Ｃ2 Ｈ5 ）
3 あるいはトリ−イソブチルアルミニウムＡｌ（ｉ−Ｃ
4 Ｈ9 ）3 と反応させるようにして、ポリマーの堆積を
確実にしたものである。
タンＴｉあるいはチタンナイトライドＴｉＮとし、前記
ポリマー生成工程で、前記ポリマー形成促進物質を塩素
化すると共に、トリメチルアルミニウムＡｌ（ＣＨ3 ）
3 、あるいはトリエチルアルミニウムＡｌ（Ｃ2 Ｈ5 ）
3 あるいはトリ−イソブチルアルミニウムＡｌ（ｉ−Ｃ
4 Ｈ9 ）3 と反応させるようにして、ポリマーの堆積を
確実にしたものである。
【００１５】本発明は、層間絶縁膜中に周規律表の第I
V、Ｖ、VI族の遷移金属又はその化合物あるいはチーグ
ラ−ナッタ系触媒等のポリマー形成促進物質を埋設し、
層間絶縁膜に配線溝を形成時又は形成後に、先のポリマ
ー形成促進物質との反応により配線溝にポリマーを生成
させ、該ポリマーと配線溝形成レジストをマスクして下
層への接続孔を開口することを特徴としている。
V、Ｖ、VI族の遷移金属又はその化合物あるいはチーグ
ラ−ナッタ系触媒等のポリマー形成促進物質を埋設し、
層間絶縁膜に配線溝を形成時又は形成後に、先のポリマ
ー形成促進物質との反応により配線溝にポリマーを生成
させ、該ポリマーと配線溝形成レジストをマスクして下
層への接続孔を開口することを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、コンタク
トホール及びメタル一層配線の形成に適用した本発明の
実施形態を詳細に説明する。
トホール及びメタル一層配線の形成に適用した本発明の
実施形態を詳細に説明する。
【００１７】本実施形態においては、まず、図５に示す
如く、基板３０上に、例えばソースドレイン領域３４、
ゲート３６、ゲート酸化膜３８、フィールド酸化膜４
０、サイドウォール４２等を有する半導体素子３２を形
成し、その上から、例えばＳｉＯ2 をベースとするＢＰ
ＳＧ／ＮＳＧ等の第１の層間絶縁膜（将来的には有機膜
も含む）４４をＣＶＤ法で堆積し、表面をＣＭＰ装置を
用いて平坦化する。
如く、基板３０上に、例えばソースドレイン領域３４、
ゲート３６、ゲート酸化膜３８、フィールド酸化膜４
０、サイドウォール４２等を有する半導体素子３２を形
成し、その上から、例えばＳｉＯ2 をベースとするＢＰ
ＳＧ／ＮＳＧ等の第１の層間絶縁膜（将来的には有機膜
も含む）４４をＣＶＤ法で堆積し、表面をＣＭＰ装置を
用いて平坦化する。
【００１８】そして、下層との接続孔部分を除く配線溝
底部を第１の配線溝レジストマスク４６でパターニング
し、その上からドライエッチングを行って、所定の厚さ
をエッチオフし、配線溝底部を形成する。第１の配線溝
レジストマスク４４は、アッシングや洗浄プロセスで除
去される。
底部を第１の配線溝レジストマスク４６でパターニング
し、その上からドライエッチングを行って、所定の厚さ
をエッチオフし、配線溝底部を形成する。第１の配線溝
レジストマスク４４は、アッシングや洗浄プロセスで除
去される。
【００１９】次に、図６に示す如く、スパッタリング法
やＣＶＤ法で、前記配線溝底部にポリマー形成促進物質
４８を堆積し、エッチバックあるいはＣＭＰ等による加
工を行うダマシン法等で配線溝にのみ残留させ、プラズ
マＴＥＯＳ等の第２の層間絶縁膜５０をプラズマＣＶＤ
法等で堆積し、第２の配線溝レジストマスク５２をフォ
ト工程でパターニングする。前記ポリマー形成促進物質
４８としては、チタンＴｉ、チタンナイトライドＴｉＮ
等の周規律表の第IV、Ｖ、VI族の遷移金属又はその化合
物、あるいはチーグラ−ナッタ系触媒を用いる。前記第
１の配線溝レジストマスク４６と第２の配線溝レジスト
マスク５２の違いは、第１の配線溝レジストマスク４６
では配線溝が開口され、接続孔がマスクされており、第
２の配線溝レジストマスク５２では、配線溝、接続孔共
に開口している点にある。
やＣＶＤ法で、前記配線溝底部にポリマー形成促進物質
４８を堆積し、エッチバックあるいはＣＭＰ等による加
工を行うダマシン法等で配線溝にのみ残留させ、プラズ
マＴＥＯＳ等の第２の層間絶縁膜５０をプラズマＣＶＤ
法等で堆積し、第２の配線溝レジストマスク５２をフォ
ト工程でパターニングする。前記ポリマー形成促進物質
４８としては、チタンＴｉ、チタンナイトライドＴｉＮ
等の周規律表の第IV、Ｖ、VI族の遷移金属又はその化合
物、あるいはチーグラ−ナッタ系触媒を用いる。前記第
１の配線溝レジストマスク４６と第２の配線溝レジスト
マスク５２の違いは、第１の配線溝レジストマスク４６
では配線溝が開口され、接続孔がマスクされており、第
２の配線溝レジストマスク５２では、配線溝、接続孔共
に開口している点にある。
【００２０】ここでは、埋設物質に対してダマシン法を
用いてポリマー形成促進物質４８を配線溝にのみ残留さ
せていたが、図７に示す変形例の如く、平坦化された第
１の層間絶縁膜４４上にチタン等のポリマー形成促進物
質４８を堆積させ、フォトエッチングで凸の配線底部を
形成し、その後に第２の層間絶縁膜５０を堆積した後、
ＣＭＰ装置で研磨したり、エッチバックしても同等の構
造が得られる。
用いてポリマー形成促進物質４８を配線溝にのみ残留さ
せていたが、図７に示す変形例の如く、平坦化された第
１の層間絶縁膜４４上にチタン等のポリマー形成促進物
質４８を堆積させ、フォトエッチングで凸の配線底部を
形成し、その後に第２の層間絶縁膜５０を堆積した後、
ＣＭＰ装置で研磨したり、エッチバックしても同等の構
造が得られる。
【００２１】次に、図８に示すように、第２の配線溝レ
ジストマスク５２の上から、ＥＣＲ等のエッチャーでブ
チレンＣ4 Ｆ8 −一酸化炭素ＣＯ等のＣ−Ｆ系のガスを
用い、第２の層間絶縁膜５０を、ある程度のオーバーエ
ッチングも含めて加工する。第１の配線溝レジストマス
ク４６では接続孔部分が遮蔽され、第２の配線溝レジス
トマスク５２では接続孔部分が開口しているため、該接
続孔部分の第１層間絶縁膜４４がエッチオフされるが、
この他に寸法差やアライメントずれ等で、配線溝底部の
側方の第１層間絶縁膜４４が多少エッチオフされる。
ジストマスク５２の上から、ＥＣＲ等のエッチャーでブ
チレンＣ4 Ｆ8 −一酸化炭素ＣＯ等のＣ−Ｆ系のガスを
用い、第２の層間絶縁膜５０を、ある程度のオーバーエ
ッチングも含めて加工する。第１の配線溝レジストマス
ク４６では接続孔部分が遮蔽され、第２の配線溝レジス
トマスク５２では接続孔部分が開口しているため、該接
続孔部分の第１層間絶縁膜４４がエッチオフされるが、
この他に寸法差やアライメントずれ等で、配線溝底部の
側方の第１層間絶縁膜４４が多少エッチオフされる。
【００２２】ここで、配線溝形成時にある程度のオーバ
ーエッチングを行うのは、その後の接続孔開口部へのポ
リマーの過剰の生成や、ウェハ表面への金属の析出を抑
えるためである。又、同じ理由で、ポリマー形成促進物
質４８のハロゲン化と周規律表の第Ｉ、II、III 族の金
属アルキル化合物との反応を、Ａｒ−Ｃｌ2 のような
（希ガス＋ハロゲン）プラズマ等のイオン衝撃下で行う
ことが有効である。
ーエッチングを行うのは、その後の接続孔開口部へのポ
リマーの過剰の生成や、ウェハ表面への金属の析出を抑
えるためである。又、同じ理由で、ポリマー形成促進物
質４８のハロゲン化と周規律表の第Ｉ、II、III 族の金
属アルキル化合物との反応を、Ａｒ−Ｃｌ2 のような
（希ガス＋ハロゲン）プラズマ等のイオン衝撃下で行う
ことが有効である。
【００２３】次に、露出したポリマー形成促進物質４８
上に、これと反応してポリマー５４を生成させる処理を
行う。本実施形態のように、埋設物質がチタンの場合、
Ａｌ−Ｃｌ2 ガス流量＝６００／１０sccm、圧力＝２Ｔ
orr 、ＲＦパワー＝２００Ｗの反応性イオンエッチング
（ＲＩＥ）条件下のようなＡｒ−Ｃｌ2 プラズマ中で、
Ａｌ（ＣＨ3 ）3 、Ａｌ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 、あるいはＡｌ
（ｉ−Ｃ4 Ｈ9 ）3 と反応させると、図９に示すよう
に、チタン上にポリマー５４が堆積する。
上に、これと反応してポリマー５４を生成させる処理を
行う。本実施形態のように、埋設物質がチタンの場合、
Ａｌ−Ｃｌ2 ガス流量＝６００／１０sccm、圧力＝２Ｔ
orr 、ＲＦパワー＝２００Ｗの反応性イオンエッチング
（ＲＩＥ）条件下のようなＡｒ−Ｃｌ2 プラズマ中で、
Ａｌ（ＣＨ3 ）3 、Ａｌ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 、あるいはＡｌ
（ｉ−Ｃ4 Ｈ9 ）3 と反応させると、図９に示すよう
に、チタン上にポリマー５４が堆積する。
【００２４】この際、接続孔を開口すべき層間絶縁膜の
露出した水平部分のポリマーは、アルゴン等の希ガスに
よるスパッタリングで除去される。一方、埋設物質層と
配線溝のアライメントずれの生じた部分はアスペクト比
が高いため、ポリマーは堆積するがアルゴンスパッタリ
ング等で除去され難い。従って、図９に示した如く、保
護すべき側壁部分のポリマーは残すことができる。一
方、金属アルキル化合物から析出する金属は、ハロゲン
化して除去することができる。
露出した水平部分のポリマーは、アルゴン等の希ガスに
よるスパッタリングで除去される。一方、埋設物質層と
配線溝のアライメントずれの生じた部分はアスペクト比
が高いため、ポリマーは堆積するがアルゴンスパッタリ
ング等で除去され難い。従って、図９に示した如く、保
護すべき側壁部分のポリマーは残すことができる。一
方、金属アルキル化合物から析出する金属は、ハロゲン
化して除去することができる。
【００２５】次に、接続孔部分を含む第２配線レジスト
５２と前工程で生成したポリマー５４をマスクとして、
図１０に示す如く、下層への接続孔であるコンタクトホ
ール５６を開けるエッチングを行う。エッチング後、レ
ジスト５２及びポリマー５４をアッシングや洗浄により
除去する。
５２と前工程で生成したポリマー５４をマスクとして、
図１０に示す如く、下層への接続孔であるコンタクトホ
ール５６を開けるエッチングを行う。エッチング後、レ
ジスト５２及びポリマー５４をアッシングや洗浄により
除去する。
【００２６】次いで、図１１に示す如く、コンタクトホ
ール５６及び配線溝内に配線材料５８をリフローやＣＶ
Ｄ法あるいは高圧スパッタング法等により埋め込み、Ｃ
ＭＰ装置による２重ダマシンプロセス等を行って配線を
形成する。
ール５６及び配線溝内に配線材料５８をリフローやＣＶ
Ｄ法あるいは高圧スパッタング法等により埋め込み、Ｃ
ＭＰ装置による２重ダマシンプロセス等を行って配線を
形成する。
【００２７】なお、前記実施形態においては、コンタク
トホールを形成する場合を例にとって本発明を説明して
いたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、配線間
を接続するビアホールにも同様に適用できる。又、実施
形態における層間絶縁膜の種類やエッチング方法、ポリ
マー形成促進物質の種類やポリマー生成方法、配線材料
等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
トホールを形成する場合を例にとって本発明を説明して
いたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、配線間
を接続するビアホールにも同様に適用できる。又、実施
形態における層間絶縁膜の種類やエッチング方法、ポリ
マー形成促進物質の種類やポリマー生成方法、配線材料
等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００２８】
【発明の効果】本発明においては、従来の二重ダマシン
法と異なり、最初に配線溝底部を例えばエッチング工程
により形成するため、その後のホールパターニングの際
にフォト工程の困難を生じることがない。更に、ホール
と配線溝を独立して開口するため、二重ダマシン法の際
に生じる配線溝からホール内の反応生成物の付着による
接続不良や、ホール底の二重エッチングによるダメージ
や、コンタクトエッチングの場合、拡散層ができて接続
抵抗が上昇する等の問題がない。又、バイレベルダマシ
ン法のように、ホール形状制御と、レジスト選択時制御
と、オーバーエッチング率制御（層間膜厚変動対応）
等、複数のトレードオフ関係によりプロセスマージンが
狭くなるという問題もない。
法と異なり、最初に配線溝底部を例えばエッチング工程
により形成するため、その後のホールパターニングの際
にフォト工程の困難を生じることがない。更に、ホール
と配線溝を独立して開口するため、二重ダマシン法の際
に生じる配線溝からホール内の反応生成物の付着による
接続不良や、ホール底の二重エッチングによるダメージ
や、コンタクトエッチングの場合、拡散層ができて接続
抵抗が上昇する等の問題がない。又、バイレベルダマシ
ン法のように、ホール形状制御と、レジスト選択時制御
と、オーバーエッチング率制御（層間膜厚変動対応）
等、複数のトレードオフ関係によりプロセスマージンが
狭くなるという問題もない。
【００２９】更に、本発明では、配線溝の底部（ポリマ
ー形成促進物質層）と、その後の配線溝形成のアライメ
ントずれや、寸法差のために、配線溝エッチングの際に
は埋設物質層側方に、アスペクト比の大きい溝が形成さ
れる。このような箇所は、ポリマーを堆積し易く、エッ
チングでは除去され難いため、その後の接続孔の開口の
際にエッチングが進行し、下層とのリーク不良を引き起
こすといった、従来の単なるストッパ層で生じる懸念事
項もない。従って、ポリマー形成促進物質を配線幅と同
等か、若干狭くすることができ、下層との接続孔を配線
幅と同等の大きさで、且つセルフアラインで形成できる
ため、半導体装置の高集積化が可能となる。
ー形成促進物質層）と、その後の配線溝形成のアライメ
ントずれや、寸法差のために、配線溝エッチングの際に
は埋設物質層側方に、アスペクト比の大きい溝が形成さ
れる。このような箇所は、ポリマーを堆積し易く、エッ
チングでは除去され難いため、その後の接続孔の開口の
際にエッチングが進行し、下層とのリーク不良を引き起
こすといった、従来の単なるストッパ層で生じる懸念事
項もない。従って、ポリマー形成促進物質を配線幅と同
等か、若干狭くすることができ、下層との接続孔を配線
幅と同等の大きさで、且つセルフアラインで形成できる
ため、半導体装置の高集積化が可能となる。
【図１】従来の二重ダマシン法の工程を示す断面図
【図２】前記二重ダマシン法の問題点を説明するための
断面図
断面図
【図３】従来のバイレベルダマシン法で用いられるレチ
クルの形状を示す斜視図
クルの形状を示す斜視図
【図４】同じくバイレベルダマシン法の工程を示す断面
図
図
【図５】本発明の実施形態における配線溝底部を形成す
る方法を説明するための断面図
る方法を説明するための断面図
【図６】同じくポリマー形成促進物質を配線溝に埋め込
み、第２の層間絶縁膜を堆積した後、第２の配線溝レジ
ストマスクをパターニングした状態を示す断面図
み、第２の層間絶縁膜を堆積した後、第２の配線溝レジ
ストマスクをパターニングした状態を示す断面図
【図７】配線溝底部の変形例を示す断面図
【図８】前記実施形態におけるポリマー形成促進物質を
露出させた状態を示す断面図
露出させた状態を示す断面図
【図９】同じくポリマーを生成させた状態を示す断面図
【図１０】同じく第２の配線溝レジスト及びポリマーを
マスクとして接続孔を開口した状態を示す断面図
マスクとして接続孔を開口した状態を示す断面図
【図１１】同じく接続孔内及び配線溝内に配線材料を埋
め込み、配線を形成した状態を示す断面図
め込み、配線を形成した状態を示す断面図
３０…基板 ３２…半導体素子 ４４、５０…層間絶縁膜 ４６、５２…配線溝レジストマスク ４８…ポリマー形成促進物質 ５４…ポリマー ５６…コンクトホール ５８…配線材料
Claims (5)
- 【請求項１】下層と上層配線が、これらを分離する層間
絶縁膜に形成される接続孔によって連結される半導体装
置の配線形成方法において、 前記層間絶縁膜中に、接続孔開口部を除く配線パターン
状にポリマー形成促進物質を埋設する工程と、 前記層間絶縁膜を配線溝パターンでエッチングして、前
記ポリマー形成促進物質を露出させる工程と、 該ポリマー形成促進物質上にポリマーを堆積させる工程
と、 該ポリマーと配線溝形成レジストをマスクとして、接続
孔を開口する工程と、 該接続孔及び配線溝内に配線材料を埋め込んだ後、上層
配線を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体
装置の配線形成方法。 - 【請求項２】請求項１において、前記ポリマー形成促進
物質が、周期律表の第IV、Ｖ、VI族の遷移金属又はその
化合物あるいはチーグラ−ナッタ系触媒であり、該物質
が露出後これをハロゲン化し、周期律表の第Ｉ、II、II
I 族の金属アルキル化合物と反応させるか、ハロゲン化
雰囲気で両者を反応させることを特徴とする半導体装置
の配線形成方法。 - 【請求項３】請求項１において、前記ポリマー生成のた
め、アシル基（ＲＣＯ）を含んだカルボン酸誘導体ＲＣ
ＯＸ（Ｒは脂肪族又は芳香族炭化水素あるいはこれらの
誘導体、ＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ等のハロゲン原子）を
用いることを特徴とする半導体装置の配線形成方法。 - 【請求項４】請求項１において、更に、前記層間絶縁膜
に配線溝を形成し、ポリマー形成促進物質の露出後に、
その一部を配線溝側面に再付着させる工程を有すること
を特徴とする半導体装置の配線形成方法。 - 【請求項５】請求項１において、前記配線溝の底部に埋
設する物質がチタンあるいはチタンナイトライドであ
り、 前記ポリマー生成工程で、前記ポリマー形成促進物質を
塩素化すると共に、トリメチルアルミニウム、トリエチ
ルアルミニウムあるいはトリ−イソブチルアルミニウム
と反応させることを特徴とする半導体装置の配線形成方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28783596A JPH10135328A (ja) | 1996-10-30 | 1996-10-30 | 半導体装置の配線形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28783596A JPH10135328A (ja) | 1996-10-30 | 1996-10-30 | 半導体装置の配線形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10135328A true JPH10135328A (ja) | 1998-05-22 |
Family
ID=17722388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28783596A Pending JPH10135328A (ja) | 1996-10-30 | 1996-10-30 | 半導体装置の配線形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10135328A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019230668A1 (ja) * | 2018-05-28 | 2019-12-05 | 株式会社ダイセル | 半導体装置製造方法 |
-
1996
- 1996-10-30 JP JP28783596A patent/JPH10135328A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019230668A1 (ja) * | 2018-05-28 | 2019-12-05 | 株式会社ダイセル | 半導体装置製造方法 |
| JPWO2019230668A1 (ja) * | 2018-05-28 | 2021-06-24 | 株式会社ダイセル | 半導体装置製造方法 |
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