JPH10209276A - 配線形成方法 - Google Patents

配線形成方法

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JPH10209276A
JPH10209276A JP9007887A JP788797A JPH10209276A JP H10209276 A JPH10209276 A JP H10209276A JP 9007887 A JP9007887 A JP 9007887A JP 788797 A JP788797 A JP 788797A JP H10209276 A JPH10209276 A JP H10209276A
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film
etching
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cap metal
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JP9007887A
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Hajime Yamagishi
肇 山岸
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • 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
    • H01L21/76897—Formation of self-aligned vias or contact plugs, i.e. involving a lithographically uncritical step

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボーダーレス配線構造の配線を形成するに際
して、接続孔への密着層形成時に生ずる導体層の窒化を
防ぎ、コンタクト抵抗の増大やＥＭ耐性の劣化を防止す
る。 【解決手段】 配線パターン上に、層間絶縁膜よりもエ
ッチングレートが十分低いエッチングストッパー層４を
設けるか、あるいはキャップメタル層３として層間絶縁
膜よりもエッチングレートが十分低い層を設ける。エッ
チングストッパー層としては、無機材料等が用いられ
る。キャップメタル層としては、高融点金属膜、ＴｉＮ
膜／Ｔｉ膜／ＴｉＮ膜の３層膜、表層部が酸化層とされ
たＴｉＮ膜が用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆるボーダー
レス配線構造の半導体装置の配線形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】超大規模集積回路（ＶＬＳＩ）、超超大
規模集積回路（ＵＬＳＩ）等にも見られるように半導体
装置の高集積化、高機能化に伴い、デバイス・チップ上
では配線部分の占める割合が増大する傾向にある。これ
によるチップ面積の大型化を防止するため、配線の多層
化が進展している。このような多層配線構造を有する半
導体装置の製造工程では、上層配線パターンと下層配線
パターンとの電気的接続を図るための接続孔（ビア・ホ
ール）を開口するプロセスが不可欠となっている。
【０００３】この接続孔を形成するには、基板上の下層
配線パターンを被覆して層間絶縁膜を形成した後、層間
絶縁膜上の接続孔形成領域以外をマスクするレジスト・
パターンを形成し、このレジスト・パターンを介して層
間絶縁膜を選択的にエッチングすればよい。
【０００４】ここで、通常、上述のようにして接続孔を
形成する場合には、接続孔の形成領域と下層配線パター
ンとの合わせズレを考慮して、図１７（ａ）で示すよう
に、接続孔の開口予定領域で下層配線パターン２０１の
線幅を広くしておくこと、すなわちかぶり余裕をもって
下層配線パターンの線幅を設定するのが一般的である。
この場合、図１７（ｂ）に示すように、接続孔の形成領
域２０２が所定の位置からずれたとしても接続孔は配線
パターン２０１上に載ることになる。
【０００５】しかし、かぶり余裕はリソグラフィの精度
や接続孔の径のバラツキ等で決まってしまうため、他の
寸法は縮小できても、このかぶり余裕を他での縮小率に
応じて縮小させることは難しい。このため、かぶり余裕
をとった場合、配線ピッチの縮小が大きく妨げられるこ
とになる。
【０００６】そこで、最近では、このかぶり余裕を考慮
しない、いわゆるボーダーレス配線構造が採用されるよ
うになっている。このボーダーレス配線構造では、図１
８（ａ）に示すように、かぶり余裕を考慮せずに配線パ
ターン２０１の線幅が設定される。この場合、図１８
（ｂ）に示すように接続孔の形成領域２０２が所定の位
置からずれると、接続孔の一部が配線パターン２０２か
ら一部外れたかたちになる。ここで、接続孔の形成領域
２０２が配線パターン２０１から外れる量には許容量が
あり、許容量以上に接続孔の形成領域２０２が外れる
と、電気特性や信頼性の点で問題が発生する場合があ
る。したがって、配線パターン２０１の寸法は、接続孔
の形成領域２０２に位置ズレが発生しても、外れる量が
許容量以内に収まるように設定される。
【０００７】ところで、このようなボーダーレス配線構
造では、層間絶縁膜の厚さのばらつき等に起因して、接
続孔のエッチングがオーバーエッチングになった場合に
は、層間絶縁膜の方が配線パターンに比べてエッチング
レートが高いので、はみ出した接続孔の開口部は、配線
パターンの上面の高さ位置よりも下に落ちた形になる。
【０００８】この配線パターンと、配線パターンからは
み出した接続孔の断面を図１９に示す。なお、この図１
９では、半導体基板１０９上に形成された絶縁層１１０
の上に、下地層１０１、導体層１０２及びＴｉＮよりな
るキャップメタル層１０３とが積層された配線パターン
１０６が形成され、これを被覆する層間絶縁膜１０４に
対して選択エッチングを行った場合を示している。この
ように層間絶縁膜１０４に対して選択エッチングを行う
ことによって形成された接続孔１０５は、下層配線パタ
ーン１０６の形成領域と重なる領域と、下層配線パター
ン１０６の形成領域から外れた領域とで、その深さが異
なっている。これは、下層配線パターン１０２の形成領
域から外れた領域では、いわゆるオーバーエッチングの
分だけ層間絶縁膜１０４が除去された結果である。これ
により、下層配線パターン１０６の側壁に沿ったトレン
チ１０７が形成され、このトレンチ１０７内で下層配線
パターン１０６の側壁面が一部露出することとなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ここで、このエッチン
グがキャップメタル層で停止すれば問題は生じないが、
さらにオーバーエッチングが進行すると、配線パターン
１０６の表層部に形成されたキャップメタル層１０３が
抜けてしまい、導体層１０２の表面が外部に剥き出した
状態になる。接続孔１０５内で、導体層１０２の表面が
露出してしまうと、接続孔１０５の埋め込みに先立って
行われるＴｉＮ密着膜の成膜に際して、この導体層１０
２の表面が窒素ガスに曝され、電気抵抗の高いＡｌＮ層
に変化してしまう。その結果、コンタクト抵抗の上昇や
ＥＭ（エレクトロ・マイグレーション）耐性の低下を招
くことになる。
【００１０】また、接続孔が配線パターンから一部落ち
た場合に入るトレンチ量は、接続孔のずれが大きい程、
大きくなる。したがって、図２０に示すように、例えば
配線パターン（下層配線パターン）１０６の上に、さら
に下地層１１５、導体層１１６、キャップメタル層１１
７よりなる配線パターン（上層配線パターン）１１１が
形成された多層配線構造では、上層配線パターン１１１
で接続孔１１３に大きな位置ずれが生じた場合には、ト
レンチ１１４が下層配線パターン１０６にまで突き抜
け、上層配線パターン１１１と下層配線パターン１０６
にショートが発生する可能性がある。
【００１１】そこで、本発明はこのような従来の実情に
鑑みて提案されたものであり、ボーダーレス配線構造を
形成するための配線形成方法であって、接続孔の形成に
際するキャップメタル層の抜けを防止し、コンタクト抵
抗が低く、ＥＭ耐性に優れるとともに上層配線パターン
と下層配線パターンのショートが防止される配線形成方
法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明の配線形成方法は、導体層とキャップメタ
ル層よりなる下層配線パターンを形成し、この下層配線
パターンを層間絶縁膜で被覆した後、上記層間絶縁膜
に、下層配線パターンに対して一部ずれるような接続孔
をエッチング形成するに際して、下層配線パターンを層
間絶縁膜によって被覆する前工程で、上記配線パターン
のキャップメタル層上に、接続孔のエッチングにおいて
層間絶縁膜とのエッチング選択比が高いエッチングスト
ッパー層を形成することを特徴とするものである。
【００１３】また、キャップメタル層として、接続孔の
エッチングにおいて層間絶縁膜とのエッチング選択比が
高い層を形成することを特徴とするものである。
【００１４】本発明の配線形成方法では、配線パターン
のキャップメタル層上に層間絶縁膜とのエッチング選択
比が高いエッチングストッパー層を設ける。配線パター
ンのキャップメタル層上にエッチングストッパー層を設
けると、層間絶縁膜に接続孔を形成するに際してオーバ
ーエッチングになったとしても、エッチングストッパー
層が層間絶縁膜に比べてエッチングレートが十分に低い
ことから、このエッチングストッパー層でエッチングが
停止し、その下側にあるキャップメタル層のエッチング
が防止される。したがって、接続孔内への密着層の成膜
の際にウェハが窒素ガスに曝されても、導体層はキャッ
プメタル層によって被覆されていることから、導体層の
窒化が防止される。このため、作成された半導体装置
は、導体層が窒化されていないので、コンタクト抵抗が
低く抑えられ、また優れたＥＭ耐性が得られる。
【００１５】本発明のさらにもう一つの配線形成方法で
は、キャップメタル層として層間絶縁膜とのエッチング
選択比が高い層を設ける。キャップメタル層として層間
絶縁膜とのエッチング選択比が高い層を設けると、層間
絶縁膜に接続孔をエッチング形成するに際してオーバー
エッチングになったとしても、キャップメタル層のエッ
チングレートが層間絶縁膜に比べて十分に低いことか
ら、このキャップメタル層でエッチングが停止する。し
たがって、この場合にも、接続孔内への密着層の成膜時
には、導体層は、キャップメタル層によって被覆されて
いることから窒化が防止される。このため、作成された
半導体装置は、導体層が窒化されていないので、コンタ
クト抵抗が低く抑えられ、また優れたＥＭ耐性が得られ
る
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施の形
態について説明する。
【００１７】まず、半導体装置の基本的な配線形成方法
について説明する。
【００１８】半導体装置を製造するには、基板上に、導
体層とキャップメタル層を形成し、これら各層を所定の
配線パターン形状でパターニングする。なお、この半導
体装置は、ボーダーレス配線構造とされており、配線パ
ターンの線幅は接続孔のかぶり余裕を加えていない寸法
とされている。
【００１９】導体層としては、アルミニウム系合金、
銅、銅合金等のメタル材料よりなる単層構成であっても
よく、これらメタル材料の層と、チタン、チタン系合
金、タングステン、タングステン系合金等の高融点金属
の層を積層した積層構成であっても良い。
【００２０】キャップメタル層は、コンタクト抵抗を低
めるとともにブランケットタングステンＣＶＤ時の密着
層の剥離を防止するためのものであり、例えばＴｉＮ膜
が設けられる。
【００２１】そして、このようにして形成された配線パ
ターン上に、層間絶縁膜を形成する。この層間絶縁膜
は、公知の表面平坦化技術によって表面平坦化される。
この表面平坦化技術としては、例えばプラズマ酸化膜、
塗布型絶縁膜及びレジスト膜を積層し、これらをエッチ
バックする方法や、プラズマ酸化膜を形成し、これをケ
ミカルメカニカルポリッシュで平坦化する方法等が用い
られる。
【００２２】続いて、この層間絶縁膜上に、接続孔の形
成領域以外をマスクするレジスト・パターンを形成した
後、このレジスト・パターンを介して層間絶縁膜を選択
的にエッチングし、レジスト・パターンを剥離、除去す
る。
【００２３】これによって接続孔は形成されるが、ここ
ではボーダーレス配線構造を採用しているため、接続孔
の形成領域が下層配線パターンの形成領域から一部ずれ
た状態になる。この下層配線パターンの形成領域から外
れた領域では、接続孔がいわゆるオーバーエッチングの
分だけ深く形成され、この結果、下層配線パターンに沿
ってトレンチが形成される。
【００２４】そして、このとき、通常の場合では、導体
層上のキャップメタル層もエッチングを受け、このエッ
チングが進行して導体層が外部に剥き出した状態にな
る。そうなると、接続孔内をＴｉＮ密着層で被覆するに
際して、導体層が窒化され、コンタクト抵抗の増大やＥ
Ｍ耐性の劣化が引き起こされることになる。
【００２５】本発明では、このようなキャップメタル層
の抜けや導体層の窒化を防止するために、キャップメタ
ル層の上に、層間絶縁膜とのエッチング選択比が高いエ
ッチンングストッパー層を形成する、あるいはキャップ
メタル層自体の、層間絶縁膜とのエッチング選択比を高
くする。以下、これら２つの手法についてそれぞれ説明
する。
【００２６】まず、キャップメタル層の上に形成するエ
ッチングストッパー層としては、接続孔のエッチングに
おいて層間絶縁膜よりもエッチングレートが十分に低い
無機材料膜が形成される。この無機材料膜としては、Ｓ
ｉ−Ｎ膜、Ｓｉ−Ｏ膜、ＳｉＯＮ膜等が挙げられる。
【００２７】配線パターン上に、このようなエッチング
ストッパー層を設けると、接続孔のエッチング工程でオ
ーバーエッチングになったとしても、このエッチングス
トッパー層でエッチングが停止し、その下側にあるキャ
ップメタル層が全てエッチングされてしまうということ
がない。したがって、接続孔内をＴｉＮ密着層によって
被覆する際にウェハが窒素雰囲気に曝されても、導体層
はキャップメタル層によって被覆されているので窒化が
防止され、コンタクト抵抗の増大やＥＭ耐性の劣化が回
避される。
【００２８】なお、エッチングストッパー層を設ける場
合、配線パターンは例えば次のようにして形成される。
【００２９】先ず、図１に示すように、半導体基板５上
に絶縁層６を形成する。そして、この絶縁層６上に、下
地層１、導体層２、キャップメタル層３、エッチングス
トッパー層４の４層を形成した後、この上に配線パター
ンに対応したレジストマスクを形成する。ここで、エッ
チングストッパー層は反射防止効果もあることから、レ
ジストの露光に際して、下地から反射した光によってレ
ジストの不要な部分が露光されてしまうのが防止され
る。したがって、寸法精度の高いレジストマスクが形成
される。
【００３０】そして、このマスクを介して、先ず、図２
に示すように、エッチングストッパー層４のみをエッチ
ングし、エッチングストッパー層４をパターニングす
る。次いで、このエッチングストッパー層４をマスクと
して他の３層１，２，３をエッチングすることで、図３
に示すような配線パターンを形成する。
【００３１】あるいは、始めに、下地層１、導体層２、
キャップメタル層３の３層を形成し、この３層をレジス
トマスクを介してエッチングすることによって所定の配
線パターン形状にパターニングする。続いて、図４に示
すように、この配線パターンの上にエッチングストッパ
ー層４を全面に形成する。この場合、配線パターンの間
にもエッチングストッパー層が埋め込まれるので、配線
パターンに沿って形成されるトレンチの深さが浅く抑え
られる。したがって、下層配線パターン上に形成された
上層配線パターン上に接続孔を形成するに際して、オー
バーエッチングになったとしても、接続孔が下層配線パ
ターンにまで突き抜けることがなく、突き抜けによる配
線間のショートが防止される。
【００３２】次に、キャップメタル層自体の、層間絶縁
膜とのエッチング選択比を高くする方法について説明す
る。
【００３３】キャップメタル層のエッチング選択比を高
くする方法としては、（１）キャップメタル層として高
融点金属膜を用いる、（２）キャップメタル層をＴｉＮ
膜、Ｔｉ膜、ＴｉＮ膜の３層構成とする、（３）キャッ
プメタル層の表層部を酸化する、あるいは（４）ＴｉＮ
膜のＴｉ組成比を大きくする等が挙げられる。
【００３４】キャップメタル層の、層間絶縁膜とのエッ
チング選択比が高くなされていると、接続孔のエッチン
グ工程でオーバーエッチングになったとしても、キャッ
プメタル層は層間絶縁膜に比べてエッチングレートが十
分に低いことから、このキャップメタル層でエッチング
が停止する。したがって、接続孔内をＴｉＮ密着層によ
って被覆する際しては、導体層がメタルエッチングスト
ッパー層によって被覆されているので、この導体層の窒
化が防止され、コンタクト抵抗の増大やＥＭ耐性の劣化
が回避される。
【００３５】なお、キャップメタル層として高融点金属
膜を用いる場合、高融点金属膜としては、ＴｉＡｌ3膜
やＴｉＳｉ2膜等が挙げられる。この高融点金属膜の上
には、さらにＴｉＮ等よりなる第２のキャップメタル層
を形成するようにしても良い。
【００３６】また、キャップメタル層を酸化する方法に
おいて、酸化の方法としては酸素イオン照射処理、熱酸
化処理による酸化、酸素プラズマ処理等がある。
【００３７】キャップメタル層に形成する酸化層の厚さ
は５ｎｍ〜３０ｎｍ、さらには５ｎｍ〜２０ｎｍとする
のが適当である。
【００３８】また、このうち酸素イオン照射処理では、
配線パターンの側壁にも酸化層が形成されるようにする
ために、酸素イオンの照射方向が基板に降ろした垂線に
対して７゜〜４５゜傾いているのが望ましく、イオン照
射密度が１Ｅ１８ｉｏｎｓ／ｃｍ2であるのが好まし
い。なお、このイオン照射処理は、エッチングレートを
低めることができるのであれば、酸素イオン以外の他の
イオン種で行うようにしても構わない。
【００３９】一方、熱酸化処理による酸化は熱拡散炉等
を用いて行われる。この処理時間や処理温度は特に限定
されないが、下層配線層に熱損傷を与えない範囲に設定
することが必要である。例えば処理温度は４００℃程度
が適当である。
【００４０】また、ＴｉＮ膜のＴｉ組成比を制御する方
法では、Ｔｉ組成比がＴｉ：Ｎ＝１：１よりもわずかに
大きくなっていれば良い。具体的にはＴｉ組成比ｘを
１．０＜ｘ≦１．１の範囲とすればエッチングレートを
十分に低めることができる。
【００４１】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について実験
結果に基づいて説明する。
【００４２】実施例１ この実施例は、エッチングストッパー層としてＳｉーＮ
膜を設けた例である。
【００４３】先ず、シリコン半導体基板上に、ＳｉＯ2
からなる絶縁層を形成した。そして、この絶縁層の上
に、マグネトロンスパッタ法によって、下地層、導体
層、キャップメタル層を順次形成した。なお、下地層は
ＴｉＮ膜、導体層はＡｌ−０．５％Ｃｕ合金膜、キャッ
プメタル層はＴｉ膜とＴｉＮ膜の２層構成、エッチング
ストッパー層はＳｉ−Ｎ膜である。なお、キャップメタ
ル層のＴｉ膜は他の層に比べて厚さが非常に薄いので図
示は省略する。これら各層の成膜条件は以下の通りであ
る。
【００４４】下地層の成膜条件 膜組成：ＴｉＮ 膜厚：１００ｎｍ プロセスガス：Ａｒ／Ｎ2混合ガス Ａｒガス流量：３３ＳＣＣＭ Ｎ2ガス流量：６６ＳＣＣＭ ガス圧力：２．５ｍＴｏｒｒ ＲＦパワー：８ｋＷ 基板温度：２００℃ 導体層の成膜条件 膜組成：Ａｌ−０．５％Ｃｕ 膜厚：５００ｎｍ プロセスガス：Ａｒガス Ａｒガス流量：６５ＳＣＣＭ ガス圧力：２．０ｍＭＴｏｒｒ ＲＦパワー：１５ｋＷ 基板温度：３００℃ キャップメタル層の成膜条件 Ｔｉ膜の成膜条件 膜厚：５ｎｍ プロセスガス：Ａｒガス Ａｒガス流量：８２ＳＣＣＭ ガス圧力：３ｍＴｏｒｒ ＲＦパワー：１ｋＷ 基板温度：２００℃ ＴｉＮ膜の成膜条件 膜厚：１００ｎｍ プロセスガス：Ａｒ／Ｎ2混合ガス Ａｒガス流量：３３ＳＣＣＭ Ｎ2ガス流量：６６ＳＣＣＭ ガス圧力：２．５ｍＴｏｒｒ ＲＦパワー：８ｋＷ 基板温度：２００℃ そして、このキャップメタル層上に、エッチングストッ
パー層として、Ｓｉ−Ｎ膜を平行平板電極プラズマＣＶ
Ｄ装置によって形成した。エッチングストッパー層の成
膜条件は以下の通りである。
【００４５】エッチングストッパー層の成膜条件 膜組成：Ｓｉ−Ｎ 膜厚：１００ｎｍ 使用ガス：ＳｉＨ4／ＮＨ3／Ｎ2混合ガス ＳｉＨ4ガス流量：２６５ＳＣＣＭ ＮＨ3ガス流量：１００ＳＣＣＭ Ｎ2ガス流量：４０００ＳＣＣＭ ガス圧力：５６５Ｐａ 基板の加熱：なし 次に、エッチングストッパー層上に、フォトレジストを
塗布、露光することによって、所定の配線パターンに対
応したレジストマスクを形成した。なお、このフォトレ
ジストの露光に際して、露光用の光がフォトジストの下
側に回り込んで反射した場合、レジストの不要な部分が
露光されてしまう虞れがあるが、この場合にはエッチン
グストッパー層が反射防止膜として機能する。したがっ
て、反射光によってレジストの不要な部分が露光される
のが防止され、精密な寸法でレジストマスクが形成され
る。
【００４６】そして、このレジストマスクを介して異方
性イオンエッチングを行い、エッチングストッパー層を
パターニングした。このエッチング条件を以下に示す。
【００４７】エッチングストッパー層のエッチング条件 使用ガス：ＣＨＦ3／ＣＦ4／Ａｒ混合ガス ＣＨＦ3ガス流量：３０ＳＣＣＭ ＣＦ4ガス流量：６０ＳＣＣＭ Ａｒガス流量：８００ＳＣＣＭ ガス圧力：２００Ｐａ 基板温度：２５℃ 続いて、このパターニングされたエッチングストッパー
層をマスクとして異方性イオンエッチングを行い、図５
に示すような、下地層１２，導体層１３、キャップメタ
ル層１４及びエッチングストッパー層１５のパターン
を、半導体基板１０上の絶縁層１１上に形成した。この
エッチング条件を以下に示す。
【００４８】配線パターンのエッチング条件 使用ガス：ＢＣｌ3／Ｃｌ2混合ガス ＢＣｌ3ガス流量：１００ＳＣＣＭ Ｃｌ2ガス流量：１００ＳＣＣＭ ガス圧力：１０００Ｐａ 基板温度：４００℃ このようにして形成された配線パターンの上に、プラズ
マ酸化層、塗布型絶縁膜、レジスト膜を形成し、これら
をエッチバックすることによってる表面平坦な層間絶縁
膜を形成した。
【００４９】次に、この層間絶縁膜の上に、フォトレジ
ストを塗布し、接続孔に対応する円形の開口部、パット
部に対応する正方形状の開口部を有するレジストマスク
を形成した。そして、このレジストマスクを介して異方
性エッチングを行うことで、図６に示すように、層間絶
縁膜１６に、接続孔１７とボンディング引き出し部とな
るパット部用孔部１８を形成した。なお、接続孔１７の
開口部は直径が０．４μｍであり、パット部用孔部１８
の開口部は１００μｍ角である。なお、このエッチング
条件を以下に示す。
【００５０】層間絶縁膜のエッチング条件 使用ガス：Ｃ4Ｆ8／ＣＯ／Ａｒ混合ガス Ｃ4Ｆ8ガス流量：７ＳＣＣＭ ＣＯガス流量：１００ＳＣＣＭ Ａｒガス流量：２００ＳＣＣＭ ガス圧力：５．３Ｐａ ＲＦパワー：１４５０Ｗ ここで、このエッチング条件では、層間絶縁膜１６に対
してエッチングストッパー層１５のエッチングレートが
十分低くなる。したがって、層間絶縁膜１６のエッチン
グがエッチングストッパー層の上面にまで進行し、さら
にオーバーエッチングとなったとしても、エッチングス
トッパー層１５はほとんどエッチングされず、層間絶縁
膜１６のみがエッチングされることになる。したがっ
て、エッチングがさらに進行したとしても、エッチング
雰囲気に曝されるのはキャップメタル層１４の端面だけ
であり、キャップメタル１４層の大部分が残存する。
【００５１】そして、この後、図７に示すように、エッ
チングストッパー層１５をエッチング除去し、接続孔１
７を完成させる。このエッチング条件を以下に例示す
る。
【００５２】エッチングストッパー層のエッチング条件 使用ガス：ＣＨＦ3／ＣＦ4／Ａｒ／Ｎ2混合ガス ＣＨＦ3ガス流量：３５ＳＣＣＭ ＣＦ4ガス流量：５０ＳＣＣＭ Ａｒガス流量：４００ＳＣＣＭ Ｎ2ガス流量：２０ＳＣＣＭ ガス圧力：９３．３Ｐａ ＲＦパワー：６００Ｗ 次に、接続孔１７内及びパット部用孔部１８内に導電剤
を埋め込むために、先ず、密着層となるＴｉＮ膜を、マ
グネトロンスパッタ法によって成膜した。なお、密着層
は他の層に比べて非常に薄いので、ここでは図示を省略
する。この密着層の成膜条件を以下に示す。
【００５３】密着層の成膜条件 膜組成：ＴｉＮ 膜厚：３０ｎｍ プロセスガス：Ｎ2／Ａｒ混合ガス Ｎ2ガス流量：１００ＳＣＣＭ Ａｒガス流量：３５ＳＣＣＭ ガス圧力：１．０Ｐａ ＲＦパワー：６ｋＷ 基板の加熱：なし ここで、この密着層の成膜時には、ウェハが窒素ガスに
曝されるが、導体層１３はキャップメタル層１４によっ
て被覆されていることから窒化が防止される。
【００５４】続いて、図８に示すように、この密着層上
に、熱ＣＶＤ法によってタングステン層１９を成膜し
た。このとき接続孔１７はタングステン層１９によって
完全に埋め込まれ、容積の大きいパット部用孔部１８は
内壁面がタングステン層１９に覆われた形になる。な
お、タングステン層１９の成膜条件は以下の通りであ
る。
【００５５】タングステン層の成膜条件 使用ガス：ＷＦ6／Ｈ2／Ａｒ混合ガス ＷＦ6ガス流量：４０ＳＣＣＭ Ｈ2ガス流量：４００ＳＣＣＭ Ａｒガス流量：２２５０ＳＣＣＭ ガス圧力：１０．７ｋＰａ 基板温度：４５０℃ 次に、３段階の異方性ドライエッチングを行うことによ
って、図９に示しように、接続孔１７とパット部用孔部
１８に埋め込まれた部分を残してタングステン層１９と
密着層を除去し、接続孔１７に埋め込まれたタングステ
ン層１９がメタルプラグとなるようにした。このエッチ
ング条件を以下に示す。
【００５６】第１段階のエッチング条件（タングステン
層のエッチング） 使用ガス：ＳＦ6／Ａｒ／Ｈｅ混合ガス ＳＦ6ガス流量：１１０ＳＣＣＭ Ａｒガス流量：９０ＳＣＣＭ Ｈｅガス流量：５ＳＣＣＭ ガス圧力：４５．５Ｐａ ＲＦパワー：２７５Ｗ 第２段階のエッチング条件（密着層のエッチンング） 使用ガス：Ａｒ／Ｃｌ2混合ガス Ａｒガス流量：７５ＳＣＣＭ Ｃｌ2ガス流量：５ＳＣＣＭ ガス圧力：６．５Ｐａ ＲＦパワー：２５０Ｗ 第３段階のエッチング条件（タングステン層のオーバー
エッチング） 使用ガス：ＳＦ6／Ａｒ／Ｈｅ混合ガス ＳＦ6ガス流量：２０ＳＣＣＭ Ａｒガス流量：１０ＳＣＣＭ Ｈｅガス流量：１０ＳＣＣＭ ガス圧力：３２．５Ｐａ ＲＦパワー：７０Ｗ このようにして作成された半導体装置は、導体層１３が
窒化されていないので、コンタクト抵抗が低く抑えら
れ、また優れたＥＭ耐性が得られる。
【００５７】なお、層間絶縁膜としてプラズマ酸化膜を
形成し、これをケミカルメカニカルポリッシュによって
平坦化した場合にも、同じように導体層の窒化が防止さ
れ、コンタクト抵抗が低く、ＥＭ耐性に優れた半導体装
置が得られた。
【００５８】実施例２ この実施例は、エッチングストッパー層としてＳｉＯＮ
膜を設けた例である。
【００５９】エッチングストッパー層として、Ｓｉ−Ｎ
膜の代わりにＳｉＯＮ膜をＣＶＤ法によって成膜したこ
と以外は実施例１と同様にして半導体装置を作成した。
ＳｉＯＮ膜の成膜条件を以下に示す。
【００６０】エッチングストッパー層の成膜条件 膜組成：ＳｉＯＮ 膜厚：１００ｎｍ 使用ガス：ＳｉＨ4／Ｎ2Ｏ混合ガス ＳｉＨ4ガス流量：１５８ＳＣＣＭ Ｎ2Ｏガス流量：２３０ＳＣＣＭ ガス圧力：３３０Ｐａ ＲＦパワー：１９０Ｗ 基板温度：４００℃ この場合にも、配線パターンをパターニングするための
レジストを露光するに際して、エッチングストッパー層
が反射防止膜として機能するので、レジストマスクが精
密な寸法で形成された。
【００６１】また、層間絶縁膜に接続孔やパット部用孔
部を形成するときには、エッチングストッパー層の遮蔽
効果によってキャップメタル層のエッチングが防止され
る。したがって、密着層の成膜の際にウェハが窒素ガス
に曝されても、導体層はキャップメタル層によって被覆
されていることから窒化が防止される。このため、作成
された半導体装置は、導体層が窒化されていないので、
コンタクト抵抗が低く抑えられ、また優れたＥＭ耐性が
得られる。
【００６２】実施例３ この実施例は、エッチングストッパー層としてＳｉーＮ
膜を設けたもう一つの例である。
【００６３】先ず、シリコン半導体基板上に、ＳｉＯ2
からなる絶縁層を形成した。そして、この絶縁層の上
に、マグネトロンスパッタ法によって、下地層、導体
層、キャップメタル層を順次形成した。なお、下地層、
導体層、キャップメタル層の成膜条件は実施例１と同様
である。
【００６４】次に、キャップメタル層上に、フォトレジ
ストを塗布、露光することによって、所定の配線パター
ンに対応したレジストマスクを形成した。そして、この
レジストマスクを介して異方性イオンエッチングを行
い、下地層、導体層、キャップメタル層をパターニング
した。この３層のエッチング条件を以下に示す。
【００６５】配線パターンのエッチング条件 使用ガス：ＢＣｌ3／Ｃｌ2 ＢＣｌ3ガス流量：１００ＳＣＣＭ Ｃｌ2ガス流量：１００ＳＣＣＭ ガス圧力：１０００Ｐａ 基板温度：４００℃ そして、図１０に示すように、このようにして形成され
た下地層１２、導体層１３、キャップメタル層１４より
なる配線パターンの上に、エッチングストッパー層１５
となるＳｉＮ膜を平行平板電極プラズマ装置によって成
膜した。成膜条件を以下に示す。
【００６６】エッチングストッパー層の成膜条件 膜組成：ＳｉＮ 膜厚：１００ｎｍ 使用ガス：ＳｉＨ4／ＮＨ3／Ｎ2混合ガス ＳｉＨ4ガス流量：２６５ＳＣＣＭ ＮＨ3ガス流量：１００ＳＣＣＭ Ｎ2ガス流量：４０００ＳＣＣＭ ガス圧力：５６５Ｐａ 基板の加熱：無し 次いで、このエッチングストッパー層１５の上に、図１
１に示すように、実施例１と同様な条件で層間絶縁膜１
６を形成し、異方性イオンエッチング法によって接続孔
１７とパット部用孔部１８を形成した。
【００６７】ここで、このエッチングがオーバーエッチ
ングとなったとしても、エッチングストッパー層は層間
絶縁膜に比べてエッチングレートが低いため、ほとんど
エッチングされずに残存する。したがって、オーバーエ
ッチングがさらに進んでも、キャップメタル層はエッチ
ングストッパー層によって遮蔽されるので抜けてしまう
ことがない。
【００６８】また、この場合には配線パターン同士の間
にもエッチングストッパー層が埋め込まれているので、
配線同士の間で層間絶縁膜が全てエッチングされた場
合、次に現れるのはエッチングレートの低いエッチング
ストッパー層である。このため、その後のエッチングは
ほとんど進行せず、配線パターンに沿ったトレンチ量が
軽減する。また、配線間のショートもこのエッチングス
トッパー層によって防止される。
【００６９】そして、この後、接続孔内及びパット部用
孔部内には、密着層が成膜され、ウェハが窒素ガスに曝
されるが、導体層はメタルキャップによって被覆されて
いることから窒化が防止される。
【００７０】そして、後は実施例１と同様にして、密着
層の上にタングステン層を形成し、さらにタングステン
層及び密着層を所定の厚さだけエッチングすることによ
って半導体装置を作成した。
【００７１】このようにして作成された半導体装置は、
導体層が窒化されていないので、コンタクト抵抗が低く
抑えられ、また優れたＥＭ耐性が得られる。
【００７２】実施例４ この実施例は、エッチングストッパー層としてＳｉＯＮ
膜を設けたもう一つの例である。
【００７３】エッチングストッパー層として、Ｓｉ−Ｎ
膜の代わりにＳｉＯＮ膜をＣＶＤ法によって成膜したこ
と以外は実施例３と同様にして半導体装置を作成した。
ＳｉＯＮ膜の成膜条件を以下に示す。
【００７４】エッチングストッパー層の成膜条件 膜組成：ＳｉＯＮ 膜厚：１００ｎｍ 使用ガス：ＳｉＨ4／Ｎ2Ｏ混合ガス ＳｉＨ4ガス流量：１５８ＳＣＣＭ Ｎ2Ｏガス流量：２３０ＳＣＣＭ ガス圧力：３３０Ｐａ ＲＦパワー：１９０Ｗ 基板温度：４００℃ この場合にも、層間絶縁膜に接続孔やパット部のための
孔部を形成するときに、エッチングストッパー層は層間
絶縁膜に比べてエッチングレートが低いため、ほとんど
エッチングされずに残存する。したがって、キャップメ
タル層にまでオーバーエッチングがかかっても、このエ
ッチングストッパー層によって遮蔽され、キャップメタ
ル層が抜けてしまうことがない。また、配線パターン同
士の間にもエッチングストッパー層が埋め込まれている
ため、この領域で層間絶縁膜が全てエッチングされた後
に現れるのはエッチングストッパー層である。したがっ
て、その後のエッチングはほとんど進行せず、配線パタ
ーンに沿ったトレンチ量が軽減する。
【００７５】そして、接続孔内及びパット部内への密着
層の成膜時には、ウェハが窒素ガスに曝されるが、導体
層はキャップメタル層によって被覆されていることか
ら、導体層の窒化が防止される。このため、作成された
半導体装置は、導体層が窒化されていないので、コンタ
クト抵抗が低く抑えられ、また優れたＥＭ耐性が得られ
る。
【００７６】実施例５ この実施例は、キャップメタル層としてＴｉＡｌ3膜を
設けた例である。
【００７７】先ず、シリコン半導体基板上に、ＳｉＯ2
からなる絶縁層を形成した。そして、この絶縁層の上
に、マグネトロンスパッタ法によって、下地層、導体
層、第１のキャップメタル層、第２のキャップメタル層
を順次形成した。なお、下地層はＴｉＮ膜、導体層はＡ
ｌ−０．５％Ｃｕ合金膜、第１のキャップメタル層はＴ
ｉＡｌ3膜、第２のキャップメタル層はＴｉ膜とＴｉＮ
膜の２層構成である。下地層、導体層、第２のキャップ
メタル層の成膜条件は実施例１と同様である。第１のキ
ャップメタル層の成膜条件を以下に示す。
【００７８】第１のキャップメタル層の成膜条件 膜組成：ＴｉＡｌ3 膜厚：５０ｎｍ プロセスガス：Ａｒガス Ａｒガス流量：:６５ＳＣＣＭ ガス圧力：１０ｍＴｏｒｒ ＲＦパワー：８ｋＷ 基板温度：２００℃ 次に、第２のキャップメタル層上に、フォトレジストを
塗布、露光することによって、所定の配線パターンに対
応したレジストマスクを形成した。そして、このレジス
トマスクを介して異方性イオンエッチングを行い、図１
２にような下地層１２、導体層１３、第１のキャップメ
タル層１４、第２のキャップメタル層２０のパターンを
絶縁層１１上に形成した。この４層のエッチング条件を
以下に示す。
【００７９】配線パターンのエッチング条件 使用ガス：ＢＣｌ3／Ｃｌ2混合ガス ＢＣｌ3ガス流量：１００ＳＣＣＭ Ｃｌ2ガス流量：１００ＳＣＣＭ ガス圧力：１０００Ｐａ 基板温度：４００℃ このようにして形成された配線パターンの上に、実施例
１と同様にして層間絶縁膜を形成し、異方性イオンエッ
チング法によって接続孔とパット部用孔部を形成した。
ここで、このエッチングがオーバーエッチングとなり、
第２のキャップメタル層が抜けてしまったとしても、そ
の下側にある第１のキャップメタル層は層間絶縁膜に比
べてエッチングレートが低いので、ほとんどエッチング
されずに残存する。
【００８０】この後、接続孔内及びパット部用孔部内に
は、密着層が成膜され、その際にウェハが窒素ガスに曝
されるが、導体層１３は第１のキャップメタル層１４に
よって被覆されていることから、導体層の窒化が防止さ
れる。
【００８１】そして、後は実施例１と同様にして、密着
層の上にタングステン層を形成し、さらにタングステン
層及び密着層を所定の厚さだけエッチングすることによ
って半導体層を作成した。
【００８２】このようにして作成された半導体装置は、
導体層１３が窒化されていないので、コンタクト抵抗が
低く抑えられ、また優れたＥＭ耐性が得られる。
【００８３】実施例６ この実施例は、キャップメタル層として、ＴｉＳｉ2膜
を設けた例である。
【００８４】第１のキャップメタル層として、ＴｉＡｌ
3膜の代わりにＴｉＳｉ2膜を成膜したこと以外は実施例
５と同様にして半導体装置を作成した。ＴｉＳｉ2膜の
成膜条件を以下に示す。
【００８５】第１のキャップメタル層の成膜条件 膜組成：ＴｉＳｉ2 膜厚：５０ｎｍ プロセスガス：Ａｒガス Ａｒガス流量：６５ＳＣＣＭ ガス圧力：１０ｍＴｏｒｒ ＲＦパワー：８ｋＷ 基板温度：２００℃ このような第１のキャップメタル層が成膜されている
と、層間絶縁膜に接続孔やパット部のための孔部を形成
する際に第２のメタルキャップ層が抜けてしまったとし
ても、この第１のキャップメタル層が導体層の上に残存
する。したがって、接続孔内及びパット部内への密着層
の成膜時にウェハが窒素ガスに曝されても、導体層は第
１のキャップメタル層によって被覆されていることから
窒化が防止される。このため、作成された半導体装置
は、コンタクト抵抗が低く抑えられ、また優れたＥＭ耐
性が得られる。
【００８６】実施例７ この実施例は、キャップメタル層としてＴｉＮ膜／Ｔｉ
膜／ＴｉＮ膜の３層膜を設けた例である。
【００８７】先ず、シリコン半導体基板上に、ＳｉＯ2
からなる絶縁層を形成した。そして、この絶縁層の上
に、マグネトロンスパッタ法によって、下地層、導体
層、キャップメタル層を順次形成した。なお、下地層は
ＴｉＮ膜、導体層はＡｌ−０．５％Ｃｕ合金膜、キャッ
プメタル層はＴｉＮ膜／Ｔｉ膜／ＴｉＮ膜の３層構成で
ある。下地層、導体層の成膜条件は実施例１と同様であ
る、キャップメタル層の成膜条件を以下に示す。
【００８８】１層目のＴｉＮ膜の成膜条件 膜厚：２０ｎｍ プロセスガス：Ａｒ／Ｎ2混合ガス Ａｒガス流量：３３ＳＣＣＭ Ｎ2ガス流量：６６ＳＣＣＭ ガス圧力：２．５ｍＴｏｒｒ ＲＦパワー：８ｋＷ 基板温度：２００℃ Ｔｉ膜の成膜条件 膜厚：５０ｎｍ プロセスガス：Ａｒガス Ａｒガス流量：８２ＳＣＣＭ ガス圧力：３ｍＴｏｒｒ ＲＦパワー：５ｋＷ 基板温度：２００℃ ２層目のＴｉＮ膜の成膜条件 膜厚：２０ｎｍ プロセスガス：Ａｒ／Ｎ2混合ガス Ａｒガス流量：３３ＳＣＣＭ Ｎ2ガス流量：６６ＳＣＣＭ ガス圧力：２．５ｍＴｏｒｒ ＲＦパワー：８ｋＷ 基板温度：２００℃ 次に、キャップメタル層上に、フォトレジストを塗布、
露光することによって、所定の配線パターンに対応した
レジストマスクを形成した。そして、このレジストマス
クを介して異方性イオンエッチングを行い、図１３に示
すような、下地メタル層１２、導体層１３、キャップメ
タル層１４（ＴｉＮ膜２１／Ｔｉ膜２２／ＴｉＮ膜２
３）のパターンを絶縁層１１上に形成した。このエッチ
ング条件を以下に示す。
【００８９】配線パターンのエッチング条件混合ガス 使用ガス：ＢＣｌ3／Ｃｌ2 ＢＣｌ3ガス流量：１００ＳＣＣＭ Ｃｌ2ガス流量：１００ＳＣＣＭ ガス圧力：１０００Ｐａ 基板温度：４００℃ このようにして形成された配線パターンの上に、実施例
１と同様にして層間絶縁膜を形成し、図１４に示すよう
に、異方性イオンエッチング法によって接続孔１７とパ
ット部用孔部１８を形成した。ここで、このエッチング
がオーバーエッチングとなり、キャップメタル層１４の
２層目のＴｉＮ膜２３が抜けてしまったとしても、その
下側にあるＴｉ膜２２はＴｉＮ膜よりもエッチングレー
トが低いことからエッチングされずに残存する。
【００９０】この後、接続孔１７内及びパット部用孔部
１８内には、密着層が成膜され、ウェハが窒素ガスに曝
されるが、導体層１３はＴｉ膜２２とその下側に形成さ
れている１層目のＴｉＮ膜２１によって被覆されている
ことから、導体層１３の窒化が防止される。
【００９１】そして、後は実施例１と同様にして、密着
層の上にタングステン層を形成し、さらにタングステン
層及び密着層を所定の厚さだけエッチングすることによ
って半導体装置を作成した。
【００９２】このようにして作成された半導体装置は、
導体層１３が窒化されていないので、コンタクト抵抗が
低く抑えられ、また優れたＥＭ耐性が得られる。
【００９３】実施例８ この実施例は、キャップメタル層となるＴｉＮ膜の表層
部を酸素イオン照射処理によって酸化した例である。
【００９４】先ず、実施例１と同様にして、半導体基板
上に、ＳｉＯ2からなる絶縁層を形成した後、この絶縁
層の上に、図１５に示すように、マグネトロンスパッタ
法によって、下地層１２、導体層１３、キャップメタル
層１４を順次形成し、所定の配線パターン形状にパター
ニングした。
【００９５】次に、図１６に示すように、酸素イオン照
射処理によって、ＴｉＮ膜１４の上面と側壁部、及び導
体層１３の側壁部に酸化層を形成した。酸素イオン照射
処理の条件を以下に示す。
【００９６】酸素イオン照射処理の条件 イオン照射装置：低電流イオン照射器 照射イオン：Ｏ2+ 照射パワー：１５０ｋｅＶ 照射密度：１Ｅ１８ｉｏｎｓ／ｃｍ2 基板の加熱なし、 照射角度：７゜ このようにして形成された配線パターンの上に、実施例
１と同様にして層間絶縁膜を形成し、異方性イオンエッ
チング法によって接続孔とパット部用孔部を形成した。
ここで、このエッチングがオーバーエッチングとなった
としても、キャップメタル層１４には表面に酸化層２４
が形成されており、この酸化層２４は層間絶縁膜に比べ
てエッチングレートが十分に低いことからエッチングさ
れずに残存する。
【００９７】この後、接続孔内及びパット部用孔部内に
は、密着層が成膜され、ウェハが窒素ガスに曝される
が、導体層１３はキャップメタル層１４によって被覆さ
れていることから、導体層１３の窒化が防止される。
【００９８】そして、後は実施例１と同様にして、密着
層の上にタングステン層を形成し、さらにタングステン
層及び密着層を所定の厚さだけエッチングすることによ
って半導体層を作成した。
【００９９】このようにして作成された半導体装置は、
導体層１３が窒化されていないので、コンタクト抵抗が
低く抑えられ、また優れたＥＭ耐性が得られる。
【０１００】実施例９ この実施例は、キャップメタル層となるＴｉＮ膜の表層
部を熱酸化法によって酸化した例である。
【０１０１】キャップメタル層に、熱拡散炉による熱酸
化法によっても酸化層を形成したこと以外は実施例８と
同様にして半導体装置を作成した。なお、この熱酸化法
によって形成された酸化層の厚さは３０ｎｍであった。
【０１０２】熱酸化法の条件 処理温度：４００℃ 酸化雰囲気：Ｏ2２０％＋Ｎ2８０％ 処理時間：６０分 このようにキャップメタル層に酸化層を形成すると、接
続孔やパット部のための孔部を形成する際にオーバーエ
ッチングになったとしても、この酸化層は層間絶縁膜に
比べてエッチングレートが十分に低いことから、ほとん
どエッチングされずに残存する。
【０１０３】したがって、接続孔内及びパット部内への
密着層の成膜時には、ウェハが窒素ガスに曝されるが、
導体層はキャップメタル層によって被覆されていること
から、導体層の窒化が防止される。このため、作成され
た半導体装置は、導体層が窒化されていないので、コン
タクト抵抗が低く抑えられ、また優れたＥＭ耐性が得ら
れる。
【０１０４】実施例１０ この実施例は、キャップメタル層となるＴｉＮ膜の表層
部を酸素プラズマ処理によって酸化した例である。
【０１０５】キャップメタル層に、酸素プラズマ処理に
よって酸化層を形成したこと以外は実施例８と同様にし
て半導体装置を作成した。酸素プラズマ処理の条件を以
下に示す。
【０１０６】酸素プラズマ処理の条件 プラズマ処理装置：平行平板型ＲＩＥ装置 使用ガス：Ｏ2ガス Ｏ2ガス流量：１５０ＳＣＣＭ ガス圧力：１３．３Ｐａ ＲＦパワー：２００Ｗ 基板温度：２０℃ このようにキャップメタル層に酸化層を形成すると、接
続孔やパット部のための孔部を形成する際にオーバーエ
ッチングになったとしても、この酸化層は層間絶縁膜に
比べてエッチングレートが十分に低いことから、ほとん
どエッチングされずに残存する。
【０１０７】したがって、接続孔内及びパット部内への
密着層の成膜時には、ウェハが窒素ガスに曝されるが、
導体層はキャップメタル層によって被覆されていること
から、導体層の窒化が防止される。このため、作成され
た半導体装置は、導体層が窒化されていないので、コン
タクト抵抗が低く抑えられ、また優れたＥＭ耐性が得ら
れる。
【０１０８】実施例１１ この実施例は、キャップメタル層としてＴｉリッチなＴ
ｉＮ膜を設けた例である。
【０１０９】キャップメタル層を次のような条件で成膜
したこと以外は実施例１と同様にして半導体装置を作成
した。
【０１１０】キャップメタルの成膜条件 膜組成：ＴｉリッチなＴｉＮ 膜厚：１００ｎｍ プロセスガス：Ａｒ／Ｎ2混合ガス Ａｒガス流量：３３ＳＣＣＭ Ｎ2ガス流量：３３ＳＣＣＭ ガス圧力：２．５ｍＴｏｒｒ ＲＦパワー：８ｋＷ 基板温度：２００℃ このようにキャップメタル層のＴｉ組成比を大きくする
と、接続孔やパット部のための孔部を形成する際にオー
バーエッチングになったとしても、キャップメタル層は
エッチングレートが低いことから、ほとんどエッチング
されずに残存する。
【０１１１】したがって、接続孔内及びパット部内への
密着層の成膜時には、ウェハが窒素ガスに曝されるが、
導体層はキャップメタル層によって被覆されていること
から、導体層の窒化が防止される。このため、作成され
た半導体装置は、導体層が窒化されていないので、コン
タクト抵抗が低く抑えられ、また優れたＥＭ耐性が得ら
れる。
【０１１２】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の配線形成方法では、導体層とキャップメタル層が積
層されてなる下層配線パターンを形成し、この下層配線
パターンを層間絶縁膜で被覆し、層間絶縁膜に下層配線
パターンに対して一部ずれるような接続孔をエッチング
形成するに際して、キャップメタル層の上にエッチンン
グストッパー層を形成する、またはキャップメタル層自
体の、層間絶縁膜に対するエッチング選択比を高くする
ので、密着層を形成する際の導体層が窒化が防止され
る。したがって、導体層が窒化することによるコンタク
ト抵抗の増大やＥＭ耐性の劣化が抑えられ、動作性に優
れた半導体装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エッチングストッパー層の形成方法の一例を工
程順に示すものであり、下地層、導体層、キャップメタ
ル層、エッチングストッパー層の形成工程を示す断面図
である。
【図２】エッチングストッパー層のパターニング工程を
示す断面図である。
【図３】下地層、導体層、キャップメタル層のパターニ
ング工程を示す断面図である。
【図４】エッチングストッパー層の形成方法の他の例を
示すものであり、エッチングストッパー層が全面形成さ
れた様子を示す断面図である。
【図５】エッチングストッパー層を適用した半導体装置
の製造方法を工程順に示すものであり、下地層、導体
層、キャップメタル層及びエッチングストッパー層がパ
ターニングされた様子を示す断面図である。
【図６】エッチングストッパー層上に形成された層間絶
縁膜に接続孔及びパット部用孔部を形成する工程を示す
断面図である。
【図７】エッチングストッパー層のエッチング工程を示
す断面図である。
【図８】タングステン層形成工程を示す断面図である。
【図９】密着層及びタングステン層のエッチング工程を
示す断面図である。
【図１０】パターニングされた下地層、導体層、キャッ
プメタル層の上にエッチングストッパー層を全面形成し
た様子を示す断面図である。
【図１１】エッチングストッパー層上に形成された層間
絶縁膜に接続孔及びパット部用孔部を形成する工程を示
す断面図である。
【図１２】キャップメタル層として高融点金属膜を用い
た半導体装置の製造方法を示すものであり、下地層、導
体層、第１のキャップメタル層及び第２のキャップメタ
ル層がパターニングされた様子を示す断面図である。
【図１３】キャップメタル層を３層構成とした半導体装
置の製造方法を示すものであり、下地層、導体層、３層
構成のキャップメタル層がパターニングされた様子を示
す断面図である。
【図１４】３層構成のキャップメタル層上に形成された
層間絶縁膜に接続孔及びパット部用孔部を形成する工程
を示す断面図である。
【図１５】キャップメタル層に酸化層を形成する半導体
装置の製造方法を示すものであり、下地層、導体層、キ
ャップメタル層がパターニングされた様子を示す断面図
である。
【図１６】キャップメタル層の酸化工程を示す断面図で
ある。
【図１７】かぶり余裕を考慮した場合の配線パターンと
接続孔形成領域を示すものであり、（ａ）は接続孔が所
定位置に形成された場合を示す模式図であり、（ｂ）は
接続孔が所定位置からずれた場合を示す模式図である。
【図１８】ボーダーレス配線構造の配線パターンと接続
孔形成領域を示すものであり、（ａ）は接続孔が所定位
置に形成された場合を示す模式図であり、（ｂ）は接続
孔が所定位置からずれた場合を示す模式図である。
【図１９】オーバーエッチングによってキャップメタル
層が抜けた状態を示す断面図である。
【図２０】上層配線パターン上に接続孔を形成するに際
して、接続孔が下層配線パターンまで突き抜けた状態を
示す断面図である。
【符号の説明】
１，１２ 下地層、２，１３ 導体層、３，１４，２０
キャップメタル層、４，１５ エッチングストッパー
層、１６ 層間絶縁膜、１７ 接続孔、１８パット部用
孔部 １９ タングステン層

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体基板上に、導体層とキャップメタ
    ル層よりなる下層配線パターンを形成し、この下層配線
    パターンを層間絶縁膜で被覆した後、 上記層間絶縁膜に、下層配線パターンに対して一部ずれ
    るような接続孔をエッチング形成するに際して、 下層配線パターンを層間絶縁膜によって被覆する前工程
    で、上記配線パターンのキャップメタル層上に、接続孔
    のエッチングにおいて層間絶縁膜とのエッチング選択比
    が高いエッチングストッパー層を形成することを特徴と
    する配線形成方法。
  2. 【請求項２】 エッチングストッパー層が、無機材料よ
    りなることを特徴とする請求項１記載の配線形成方法。
  3. 【請求項３】 エッチングストッパー層が、Ｓｉ−Ｎ
    膜、Ｓｉ−Ｏ膜、ＳｉＯＮ膜のいずれかであることを特
    徴とする請求項２記載の配線形成方法。
  4. 【請求項４】 下層配線パターンを形成するに際して、 導体層、キャップメタル層、エッチングストッパー層を
    順次形成し、エッチングストッパー層を配線パターンに
    対応させてパターニングした後、このエッチングストッ
    パー層をマスクとして導体層、キャップメタル層をパタ
    ーニングすることを特徴とする請求項１記載の配線形成
    方法。
  5. 【請求項５】 下層配線パターンを形成するに際して、 導体層とキャップメタル層を順次形成し、これら２層を
    配線パターンに対応させてパターニングした後、この配
    線パターンを覆ってエッチングストッパー層を形成する
    ことを特徴とする請求項１記載の配線形成方法。
  6. 【請求項６】 半導体基板上に、導体層とキャップメタ
    ル層が積層されてなる下層配線パターンを形成し、この
    下層配線パターンを層間絶縁膜で被覆した後、上記層間
    絶縁膜に、下層配線パターンに対して一部ずれるような
    接続孔をエッチング形成するに際して、 キャップメタル層として、接続孔のエッチングにおいて
    層間絶縁膜とのエッチング選択比が高い層を形成するこ
    とを特徴とする配線形成方法。
  7. 【請求項７】 上記キャップメタル層は、ＴｉＡｌ3膜
    あるいはＴｉＳｉ2膜であることを特徴とする請求項６
    記載の配線形成方法。
  8. 【請求項８】 上記キャップメタル層は、ＴｉＮ膜、Ｔ
    ｉ膜、ＴｉＮ膜がこの順に積層された３層膜であること
    を特徴とする請求項６記載の配線形成方法。
  9. 【請求項９】 上記キャップメタル層は、表層部が酸化
    されたＴｉＮ膜であることを特徴とする請求項６記載の
    配線形成方法。
  10. 【請求項１０】 ＴｉＮ膜を、酸素イオン照射処理によ
    って酸化することを特徴とする請求項９記載の配線形成
    方法。
  11. 【請求項１１】 ＴｉＮ膜を、熱酸化処理によって酸化
    することを特徴とする請求項９記載の配線形成方法。
  12. 【請求項１２】 ＴｉＮ膜を、酸素プラズマ処理によっ
    て酸化することを特徴とする請求項９記載の配線形成方
    法。
  13. 【請求項１３】 上記キャップメタル層は、Ｔｉが添加
    されたＴｉＮ膜であることを特徴とする請求項６記載の
    配線形成方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001127151A (ja) * 1999-10-26 2001-05-11 Fujitsu Ltd 半導体装置およびその製造方法
JP2006147846A (ja) * 2004-11-19 2006-06-08 Renesas Technology Corp 半導体装置の製造方法
KR100900773B1 (ko) * 2006-11-06 2009-06-02 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 콘택홀 제조방법
JP2010062578A (ja) * 2009-10-28 2010-03-18 Renesas Technology Corp 半導体装置の製造方法
CN112534341A (zh) * 2018-07-31 2021-03-19 豪雅镜片泰国有限公司 光学产品及其制造方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001127151A (ja) * 1999-10-26 2001-05-11 Fujitsu Ltd 半導体装置およびその製造方法
JP2006147846A (ja) * 2004-11-19 2006-06-08 Renesas Technology Corp 半導体装置の製造方法
JP4583892B2 (ja) * 2004-11-19 2010-11-17 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法
KR100900773B1 (ko) * 2006-11-06 2009-06-02 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 콘택홀 제조방법
JP2010062578A (ja) * 2009-10-28 2010-03-18 Renesas Technology Corp 半導体装置の製造方法
JP4627335B2 (ja) * 2009-10-28 2011-02-09 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法
CN112534341A (zh) * 2018-07-31 2021-03-19 豪雅镜片泰国有限公司 光学产品及其制造方法

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