JPH10223752A - 配線構造の形成方法 - Google Patents
配線構造の形成方法Info
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- JPH10223752A JPH10223752A JP2111997A JP2111997A JPH10223752A JP H10223752 A JPH10223752 A JP H10223752A JP 2111997 A JP2111997 A JP 2111997A JP 2111997 A JP2111997 A JP 2111997A JP H10223752 A JPH10223752 A JP H10223752A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高圧リフロー法などプラグと上層配線の材料
とが同一材料となる技術を採用した際、合わせずれのた
めの余裕部分を少なくし、これにより上層配線が接続孔
内のプラグ上からずれてプラグに部分的な細りが生じた
場合にも、電流密度の局所的な上昇を緩和することによ
り、エレクロマイグレーション耐性の劣化を少なくする
ことが可能となる、配線構造の形成方法の提供が望まれ
ている。 【解決手段】 下層配線11上の絶縁膜12中に、下層
配線11に通じる接続孔13を形成する。この接続孔1
3の内壁面および接続孔13内に露出する下層配線11
の上面を覆い、かつ絶縁膜12上における厚さが200
nm以上となるようにして導電性の下地層14を形成す
る。下地層14上に配線材料16を形成するとともに、
この配線材料16を接続孔13内に埋め込む。配線材料
16および下地層14をパターニングして上層配線18
を形成し、多層配線構造19を得る。
とが同一材料となる技術を採用した際、合わせずれのた
めの余裕部分を少なくし、これにより上層配線が接続孔
内のプラグ上からずれてプラグに部分的な細りが生じた
場合にも、電流密度の局所的な上昇を緩和することによ
り、エレクロマイグレーション耐性の劣化を少なくする
ことが可能となる、配線構造の形成方法の提供が望まれ
ている。 【解決手段】 下層配線11上の絶縁膜12中に、下層
配線11に通じる接続孔13を形成する。この接続孔1
3の内壁面および接続孔13内に露出する下層配線11
の上面を覆い、かつ絶縁膜12上における厚さが200
nm以上となるようにして導電性の下地層14を形成す
る。下地層14上に配線材料16を形成するとともに、
この配線材料16を接続孔13内に埋め込む。配線材料
16および下地層14をパターニングして上層配線18
を形成し、多層配線構造19を得る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、下層配線上にこれ
と接続孔中のプラグを介して導通する上層配線を形成す
るにあたり、特にプラグと上層配線とを同一材料で形成
する際に好適な配線構造の形成方法に関する。
と接続孔中のプラグを介して導通する上層配線を形成す
るにあたり、特にプラグと上層配線とを同一材料で形成
する際に好適な配線構造の形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】超LSIの高集積化による内部多層配線
の微細化に伴い、微細な接続孔に配線材料を埋め込む技
術が重要になってきており、これを実現する方法とし
て、CVDブランケットW法、AlまたはCu等の高温
スパッタ法、リフロー法、高圧リフロー法等が検討さ
れ、一部が実用化されている。このような技術のうち、
Al等を用いた高温スパッタ法、リフロー法、高圧リフ
ロー法は、CVDブランケットW法に比べてプロセスが
簡便であり、低コスト化が図れるといった利点を有して
いる。特に、高圧リフロー法は、非常に高い埋め込み性
能が得られる点で有望であるとされている。
の微細化に伴い、微細な接続孔に配線材料を埋め込む技
術が重要になってきており、これを実現する方法とし
て、CVDブランケットW法、AlまたはCu等の高温
スパッタ法、リフロー法、高圧リフロー法等が検討さ
れ、一部が実用化されている。このような技術のうち、
Al等を用いた高温スパッタ法、リフロー法、高圧リフ
ロー法は、CVDブランケットW法に比べてプロセスが
簡便であり、低コスト化が図れるといった利点を有して
いる。特に、高圧リフロー法は、非常に高い埋め込み性
能が得られる点で有望であるとされている。
【0003】高圧リフロー法による埋め込み技術を、接
続孔への埋め込みに適用した例について説明する。ま
ず、図4(a)に示すように、基体1上の下層配線2を
覆って形成された層間絶縁膜3に、下層配線2の上面に
通じる接続孔4を形成する。次に、この接続孔4の内壁
面および該接続孔4内に露出する前記下層配線2の上面
を覆って、密着層として機能する下地層5を形成する。
この下地層5としては、この例では通常スパッタ法でT
i、TiNをこの順で合計70nm程度の厚さに成膜
し、TiN/Tiの積層膜(下層がTi、上層がTi
N)を形成してこれを下地層5としている。次に、基体
1を400℃程度に加熱し、その状態でAl等の配線材
料を成膜する。すると、接続孔4の上部が配線材料から
なる配線材料層6によって覆われ、接続孔4内にボイド
7が残された状態となる。
続孔への埋め込みに適用した例について説明する。ま
ず、図4(a)に示すように、基体1上の下層配線2を
覆って形成された層間絶縁膜3に、下層配線2の上面に
通じる接続孔4を形成する。次に、この接続孔4の内壁
面および該接続孔4内に露出する前記下層配線2の上面
を覆って、密着層として機能する下地層5を形成する。
この下地層5としては、この例では通常スパッタ法でT
i、TiNをこの順で合計70nm程度の厚さに成膜
し、TiN/Tiの積層膜(下層がTi、上層がTi
N)を形成してこれを下地層5としている。次に、基体
1を400℃程度に加熱し、その状態でAl等の配線材
料を成膜する。すると、接続孔4の上部が配線材料から
なる配線材料層6によって覆われ、接続孔4内にボイド
7が残された状態となる。
【0004】次いで、高真空雰囲気中にて基板を400
〜450℃程度に加熱して配線材料層6を軟化させ、か
つ、これと同時にAr等の不活性ガスを高圧で導入し、
図4(b)に示すように配線材料層6を構成する配線材
料を流動(リフロー)させつつ該高圧の不活性ガスによ
ってこれを接続孔4内に押し込む。さらに、これを続け
ることにより、図4(c)に示すようにボイド7が無く
なる状態に、配線材料6を接続孔4内に埋め込む。この
ような高圧リフロー法による埋め込み技術により、アス
ペクト比が4〜5程度の接続孔を埋め込むことができ
る。
〜450℃程度に加熱して配線材料層6を軟化させ、か
つ、これと同時にAr等の不活性ガスを高圧で導入し、
図4(b)に示すように配線材料層6を構成する配線材
料を流動(リフロー)させつつ該高圧の不活性ガスによ
ってこれを接続孔4内に押し込む。さらに、これを続け
ることにより、図4(c)に示すようにボイド7が無く
なる状態に、配線材料6を接続孔4内に埋め込む。この
ような高圧リフロー法による埋め込み技術により、アス
ペクト比が4〜5程度の接続孔を埋め込むことができ
る。
【0005】一方、多層配線構造を形成する場合、従来
では配線パターニング時におけるフォトレジスト工程に
おいて、配線パターンと接続孔に埋め込まれる配線材料
(以下、プラグと称する)との重ね合わせ部分に合わせ
ずれが生じることを考慮し、予め前記重ね合わせ部分の
線幅のみを太くし、合わせずれに対する余裕を確保する
ようにしている。
では配線パターニング時におけるフォトレジスト工程に
おいて、配線パターンと接続孔に埋め込まれる配線材料
(以下、プラグと称する)との重ね合わせ部分に合わせ
ずれが生じることを考慮し、予め前記重ね合わせ部分の
線幅のみを太くし、合わせずれに対する余裕を確保する
ようにしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、高集積化に
伴って配線についてもその集積度を上げることが要請さ
れていることから、これに応えるべく、前記の合わせず
れのための余裕部分を極力小さくし、あるいは全く無く
すことが望まれている。すなわち、合わせずれのための
余裕部分を極力小さくし、あるいは全く無くした、いわ
ゆるボーダーレスコンタクト構造と称される構造の多層
配線構造の提供が望まれているのである。
伴って配線についてもその集積度を上げることが要請さ
れていることから、これに応えるべく、前記の合わせず
れのための余裕部分を極力小さくし、あるいは全く無く
すことが望まれている。すなわち、合わせずれのための
余裕部分を極力小さくし、あるいは全く無くした、いわ
ゆるボーダーレスコンタクト構造と称される構造の多層
配線構造の提供が望まれているのである。
【0007】このようなボーダーレスコンタクト構造と
しては、例えば図5(a)に示すように、プラグ8とし
てCVD法によって埋め込まれてなるW(タングステ
ン)を用い、上層配線9にAlを用いるなど、プラグ8
と上層配線9の材料とを異種物質で形成する場合があ
る。このように異種物質で形成した場合では、図5
(a)に示したごとく上層配線9とプラグ8の合わせず
れが生じても、上層配線9形成のためのエッチング時に
プラグ8の上面が外側に露出するものの、WがAlのエ
ッチングストッパとなるため、Wからなるプラグ8まで
がエッチングされることはない。
しては、例えば図5(a)に示すように、プラグ8とし
てCVD法によって埋め込まれてなるW(タングステ
ン)を用い、上層配線9にAlを用いるなど、プラグ8
と上層配線9の材料とを異種物質で形成する場合があ
る。このように異種物質で形成した場合では、図5
(a)に示したごとく上層配線9とプラグ8の合わせず
れが生じても、上層配線9形成のためのエッチング時に
プラグ8の上面が外側に露出するものの、WがAlのエ
ッチングストッパとなるため、Wからなるプラグ8まで
がエッチングされることはない。
【0008】しかしながら、高圧リフロー法を採用した
場合などのように、プラグ8と上層配線9の材料とを例
えばAlにするなど同一物質で形成する場合には、前記
の合わせずれが生じた場合、上層配線9形成のためのオ
ーバーエッチングによって図5(b)に示すようにプラ
グ8部分までもエッチングされてしまい、プラグ8が部
分的に細くなってしまう。このようにプラグ8が部分的
に細くなってしまうと、この細くなった部分では電流密
度が局所的に上昇し、エレクトロマイグレーション耐性
が低下するなどなどの不都合が生じてしまう。なお、図
5(a)、(b)においては、図4(a)〜(c)に示
した構成要素と同一の構成要素に同一の符号を付してそ
の説明を省略している。
場合などのように、プラグ8と上層配線9の材料とを例
えばAlにするなど同一物質で形成する場合には、前記
の合わせずれが生じた場合、上層配線9形成のためのオ
ーバーエッチングによって図5(b)に示すようにプラ
グ8部分までもエッチングされてしまい、プラグ8が部
分的に細くなってしまう。このようにプラグ8が部分的
に細くなってしまうと、この細くなった部分では電流密
度が局所的に上昇し、エレクトロマイグレーション耐性
が低下するなどなどの不都合が生じてしまう。なお、図
5(a)、(b)においては、図4(a)〜(c)に示
した構成要素と同一の構成要素に同一の符号を付してそ
の説明を省略している。
【0009】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、高圧リフロー法などプラ
グと上層配線の材料とが同一材料となる技術を採用した
際、合わせずれのための余裕部分を少なくし、あるいは
無くし、これにより上層配線が接続孔内のプラグ上から
ずれてプラグに部分的な細りが生じた場合にも、電流密
度の局所的な上昇を緩和することにより、エレクロマイ
グレーション耐性の劣化を少なくすることが可能とな
る、配線構造の形成方法を提供することにある。
で、その目的とするところは、高圧リフロー法などプラ
グと上層配線の材料とが同一材料となる技術を採用した
際、合わせずれのための余裕部分を少なくし、あるいは
無くし、これにより上層配線が接続孔内のプラグ上から
ずれてプラグに部分的な細りが生じた場合にも、電流密
度の局所的な上昇を緩和することにより、エレクロマイ
グレーション耐性の劣化を少なくすることが可能とな
る、配線構造の形成方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明における請求項1
記載の配線構造の形成方法では、下層配線を覆って形成
された絶縁膜中に、前記下層配線に通じる接続孔を形成
する工程と、前記接続孔の内壁面および該接続孔内に露
出する前記下層配線の上面を覆い、かつ前記絶縁膜上に
おける厚さが200nm以上となるようにして導電性の
下地層を形成する工程と、前記下地層上に配線材料を形
成するとともに、該配線材料を前記接続孔内に埋め込む
工程と、前記配線材料および下地層をパターニングして
上層配線を形成する工程とを備えてなることを前記課題
の解決手段とした。
記載の配線構造の形成方法では、下層配線を覆って形成
された絶縁膜中に、前記下層配線に通じる接続孔を形成
する工程と、前記接続孔の内壁面および該接続孔内に露
出する前記下層配線の上面を覆い、かつ前記絶縁膜上に
おける厚さが200nm以上となるようにして導電性の
下地層を形成する工程と、前記下地層上に配線材料を形
成するとともに、該配線材料を前記接続孔内に埋め込む
工程と、前記配線材料および下地層をパターニングして
上層配線を形成する工程とを備えてなることを前記課題
の解決手段とした。
【0011】この配線構造の形成方法によれば、導電性
の下地層を、絶縁膜上における厚さが200nm以上と
なるようにして形成するので、合わせずれのための余裕
部分を極力小さくし、あるいは全く無くしたボーダーレ
スコンタクト構造を、高圧リフロー法等のようにプラグ
と上層配線の材料とが同一物質となる技術を採用して形
成した場合に、合わせずれによりプラグに部分的な細り
が生じても、絶縁膜上の下地層が従来に比べ十分に厚く
形成されているため、ここで電流の経路が十分に確保さ
れる。ここで、下地層を、絶縁膜上における厚さが20
0nm以上となるようにするのは、200nm未満で
は、合わせずれによってプラグに部分的な細りが生じた
場合に、電流の経路が十分に確保されなくなるおそれが
あるからである。
の下地層を、絶縁膜上における厚さが200nm以上と
なるようにして形成するので、合わせずれのための余裕
部分を極力小さくし、あるいは全く無くしたボーダーレ
スコンタクト構造を、高圧リフロー法等のようにプラグ
と上層配線の材料とが同一物質となる技術を採用して形
成した場合に、合わせずれによりプラグに部分的な細り
が生じても、絶縁膜上の下地層が従来に比べ十分に厚く
形成されているため、ここで電流の経路が十分に確保さ
れる。ここで、下地層を、絶縁膜上における厚さが20
0nm以上となるようにするのは、200nm未満で
は、合わせずれによってプラグに部分的な細りが生じた
場合に、電流の経路が十分に確保されなくなるおそれが
あるからである。
【0012】本発明における請求項4記載の配線構造の
形成方法では、下層配線を覆って形成された絶縁膜上
に、該絶縁膜を覆って導電性の第1の下地層を形成する
工程と、該第1の下地層および前記絶縁膜中に、前記下
層配線に通じる接続孔を形成する工程と、前記接続孔の
内壁面および該接続孔内に露出する前記下層配線の上面
を覆った状態で前記第1の下地層上に導電性の第2の下
地層を形成し、かつ前記絶縁膜上における第1の下地層
と第2の下地層との合計の厚さが200nm以上となる
ようにする工程と、前記第2の下地層上に配線材料を形
成するとともに、該配線材料を前記接続孔内に埋め込む
工程と、前記配線材料および第2の下地層、第1の下地
層をパターニングして上層配線を形成する工程とを備え
てなることを前記課題の解決手段とした。
形成方法では、下層配線を覆って形成された絶縁膜上
に、該絶縁膜を覆って導電性の第1の下地層を形成する
工程と、該第1の下地層および前記絶縁膜中に、前記下
層配線に通じる接続孔を形成する工程と、前記接続孔の
内壁面および該接続孔内に露出する前記下層配線の上面
を覆った状態で前記第1の下地層上に導電性の第2の下
地層を形成し、かつ前記絶縁膜上における第1の下地層
と第2の下地層との合計の厚さが200nm以上となる
ようにする工程と、前記第2の下地層上に配線材料を形
成するとともに、該配線材料を前記接続孔内に埋め込む
工程と、前記配線材料および第2の下地層、第1の下地
層をパターニングして上層配線を形成する工程とを備え
てなることを前記課題の解決手段とした。
【0013】この配線構造の形成方法によれば、導電性
の第1の下地層と第2の下地層とを、絶縁膜上において
その合計の厚さが200nm以上となるようにして形成
するので、請求項1記載の配線構造の形成方法と同様
に、合わせずれによりプラグに部分的な細りが生じて
も、絶縁膜上の下地層が従来に比べ十分に厚く形成され
ているため、ここで電流の経路が十分に確保される。ま
た、接続孔内には第2の下地層のみしか堆積されないの
で、厚い下地層が接続孔の入口付近でオーバーハングす
ることが防がれる。
の第1の下地層と第2の下地層とを、絶縁膜上において
その合計の厚さが200nm以上となるようにして形成
するので、請求項1記載の配線構造の形成方法と同様
に、合わせずれによりプラグに部分的な細りが生じて
も、絶縁膜上の下地層が従来に比べ十分に厚く形成され
ているため、ここで電流の経路が十分に確保される。ま
た、接続孔内には第2の下地層のみしか堆積されないの
で、厚い下地層が接続孔の入口付近でオーバーハングす
ることが防がれる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
図1(a)〜(c)、図2(a)、(b)は、本発明に
おける配線構造の形成方法の第1実施形態例を示す図で
あり、これらの図において符号10は基体である。な
お、基体10は、シリコンウエハ等の半導体基板に各種
のLSIプロセスが施されてなるものである。
図1(a)〜(c)、図2(a)、(b)は、本発明に
おける配線構造の形成方法の第1実施形態例を示す図で
あり、これらの図において符号10は基体である。な
お、基体10は、シリコンウエハ等の半導体基板に各種
のLSIプロセスが施されてなるものである。
【0015】この例では、まず、図1(a)に示すよう
に基体10上にAl等からなる下層配線11を形成し、
さらにこれを覆って層間絶縁膜12を形成した。ここ
で、層間絶縁膜12の形成については、例えば原料ガス
としてO3 −TEOSを用いた常圧CVD法による、平
坦化プロセスが採用される。続いて、公知のフォトレジ
スト技術、リソグラフィー技術、エッチング技術を用い
て層間絶縁膜12に、前記下層配線11に通じる接続孔
13を形成した。この例では、形成した接続孔13の開
口径を0.4μm、深さを1.0μmとした。なお、接
続孔13形成のためのエッチング条件を以下に示す。 接続孔エッチング条件 ガス ;C4 F8 /CO/Ar=10/10/2
00sccm 圧力 ;6Pa RFパワー ;1600W 基体温度 ;20℃
に基体10上にAl等からなる下層配線11を形成し、
さらにこれを覆って層間絶縁膜12を形成した。ここ
で、層間絶縁膜12の形成については、例えば原料ガス
としてO3 −TEOSを用いた常圧CVD法による、平
坦化プロセスが採用される。続いて、公知のフォトレジ
スト技術、リソグラフィー技術、エッチング技術を用い
て層間絶縁膜12に、前記下層配線11に通じる接続孔
13を形成した。この例では、形成した接続孔13の開
口径を0.4μm、深さを1.0μmとした。なお、接
続孔13形成のためのエッチング条件を以下に示す。 接続孔エッチング条件 ガス ;C4 F8 /CO/Ar=10/10/2
00sccm 圧力 ;6Pa RFパワー ;1600W 基体温度 ;20℃
【0016】次いで、基体10をガスチャンバー内のヒ
ータステージに載せ、さらにガスチャンバー内にArを
導入してAr雰囲気とするとともにチャンバー内圧力を
133Paに調整し、その状態で基体10に450℃で
2分間前加熱処理を施した。続いて、従来公知のArス
パッタエッチングにより、接続孔13の底部にて下層配
線11上面に形成された自然酸化膜(図示略)を除去し
た。
ータステージに載せ、さらにガスチャンバー内にArを
導入してAr雰囲気とするとともにチャンバー内圧力を
133Paに調整し、その状態で基体10に450℃で
2分間前加熱処理を施した。続いて、従来公知のArス
パッタエッチングにより、接続孔13の底部にて下層配
線11上面に形成された自然酸化膜(図示略)を除去し
た。
【0017】次いで、DCマグネトロンスパッタ法に
て、Ti、TiNを以下の条件でこの順に成膜積層し、
図1(b)に示すように接続孔13の内面および該接続
孔13内に露出する下層配線11の上面を覆った状態
で、密着層として機能する下地層14を形成した。 Ti成膜条件 DCパワー ;6kW プロセスガス;Ar 100sccm 圧力 ;0.4Pa 成膜温度 ;400℃ 膜厚 ;20nm TiN成膜条件 DCパワー ;12kW プロセスガス;Ar/N2 20/70sccm 圧力 ;0.4Pa 成膜温度 ;400℃ 膜厚 ;180nm
て、Ti、TiNを以下の条件でこの順に成膜積層し、
図1(b)に示すように接続孔13の内面および該接続
孔13内に露出する下層配線11の上面を覆った状態
で、密着層として機能する下地層14を形成した。 Ti成膜条件 DCパワー ;6kW プロセスガス;Ar 100sccm 圧力 ;0.4Pa 成膜温度 ;400℃ 膜厚 ;20nm TiN成膜条件 DCパワー ;12kW プロセスガス;Ar/N2 20/70sccm 圧力 ;0.4Pa 成膜温度 ;400℃ 膜厚 ;180nm
【0018】このようにして下地層14を形成したとこ
ろ、得られた下地層14の厚さは、層間絶縁膜12上に
おいて200nmとなり、従来の70nmに比べ十分に
厚いものとなった。次いで、DCマグネトロンスパッタ
法にて、Al−Cu合金を以下の条件で成膜し、前記下
地層14の上に配線材料層15を形成した。 Al−Cu合金成膜条件 DCパワー ;15kW プロセスガス;Ar 100sccm 圧力 ;0.4Pa 成膜温度 ;400℃ 膜厚 ;500nm このようにして配線材料層15を形成すると、接続孔1
3内には、下地層14と配線材料層15との間にボイド
(図示略)が形成される。
ろ、得られた下地層14の厚さは、層間絶縁膜12上に
おいて200nmとなり、従来の70nmに比べ十分に
厚いものとなった。次いで、DCマグネトロンスパッタ
法にて、Al−Cu合金を以下の条件で成膜し、前記下
地層14の上に配線材料層15を形成した。 Al−Cu合金成膜条件 DCパワー ;15kW プロセスガス;Ar 100sccm 圧力 ;0.4Pa 成膜温度 ;400℃ 膜厚 ;500nm このようにして配線材料層15を形成すると、接続孔1
3内には、下地層14と配線材料層15との間にボイド
(図示略)が形成される。
【0019】次いで、高圧リフロー法により、以下の条
件で配線材料層15をリフロー処理し、該配線材料層1
5を構成する配線材料を接続孔13内に埋め込んで接続
孔13内に前記配線材料からなるプラグ16を形成し
た。 高圧リフロー条件 プロセスガス;Ar 圧力 ;70MPa リフロー時間;1分間 基体温度 ;450℃
件で配線材料層15をリフロー処理し、該配線材料層1
5を構成する配線材料を接続孔13内に埋め込んで接続
孔13内に前記配線材料からなるプラグ16を形成し
た。 高圧リフロー条件 プロセスガス;Ar 圧力 ;70MPa リフロー時間;1分間 基体温度 ;450℃
【0020】次いで、公知のフォトレジスト技術によ
り、図1(c)に示すように配線材料層15をパターニ
ングするためのレジストパターン17を形成する。ここ
で、レジストパターン17の形成にあたっては、得られ
る上層配線と前記プラグ16との間の合わせずれのため
の余裕部分をほとんど無くした、いわゆるボーダーレス
コンタクト構造を形成するようにしている。したがっ
て、この例では、得られたレジストパターン17と接続
孔13の開口部とが、図1(c)に示したごとく少しず
れた状態に形成されている。
り、図1(c)に示すように配線材料層15をパターニ
ングするためのレジストパターン17を形成する。ここ
で、レジストパターン17の形成にあたっては、得られ
る上層配線と前記プラグ16との間の合わせずれのため
の余裕部分をほとんど無くした、いわゆるボーダーレス
コンタクト構造を形成するようにしている。したがっ
て、この例では、得られたレジストパターン17と接続
孔13の開口部とが、図1(c)に示したごとく少しず
れた状態に形成されている。
【0021】次いで、レジストパターン17をマスクと
して以下の条件でRIE(反応性イオンエッチング)処
理を行い、配線材料層15をエッチング除去する。 配線材料層(Al−Cu)のエッチング条件 ガス ;BCl3 /Cl2 =60/90sccm 圧力 ;2Pa RFパワー;50W μ波 ;300mA このようにして配線材料層15をオーバーエッチングし
たところ、図2(a)に示すように接続孔13内におけ
るプラグ16においてもその一部がエッチング除去さ
れ、部分的な細り16aが形成された。
して以下の条件でRIE(反応性イオンエッチング)処
理を行い、配線材料層15をエッチング除去する。 配線材料層(Al−Cu)のエッチング条件 ガス ;BCl3 /Cl2 =60/90sccm 圧力 ;2Pa RFパワー;50W μ波 ;300mA このようにして配線材料層15をオーバーエッチングし
たところ、図2(a)に示すように接続孔13内におけ
るプラグ16においてもその一部がエッチング除去さ
れ、部分的な細り16aが形成された。
【0022】次いで、下地層14を構成するTiNおよ
びTiを以下の条件で選択的にエッチングした。 下地層(TiN、Ti)のエッチング条件 ガス ;C4 F8 /CO/O2 /Ar=10/10
0/20/200sccm 圧力 ;6Pa RFパワー;1600W 基体温度 ;20℃ その後、レジストパターン17を除去し、図2(b)に
示すように下地層14およびプラグ16を介して下層配
線11に接続する上層配線18を得ることにより、ボー
ダーレスコンタクト構造の多層配線構造19を得た。
びTiを以下の条件で選択的にエッチングした。 下地層(TiN、Ti)のエッチング条件 ガス ;C4 F8 /CO/O2 /Ar=10/10
0/20/200sccm 圧力 ;6Pa RFパワー;1600W 基体温度 ;20℃ その後、レジストパターン17を除去し、図2(b)に
示すように下地層14およびプラグ16を介して下層配
線11に接続する上層配線18を得ることにより、ボー
ダーレスコンタクト構造の多層配線構造19を得た。
【0023】このような配線構造の形成方法にあって
は、下地層14を、層間絶縁膜12上における厚さが2
00nmとなるようにして形成したので、高圧リフロー
法によってプラグ16と上層配線18の材料とが同一物
質となっており、かつ、ボーダーレスコンタクト構造で
あることに起因して、プラグ16に部分的な細り16a
が形成されているにもかかわらず、得られた多層配線構
造19は、層間絶縁膜12上の下地層14が従来に比べ
十分に厚く形成されているため、ここで電流の経路を十
分に確保することができ、したがって細くなったプラグ
部分の局所的な電流密度の上昇を緩和することができ、
これによりエレクロマイグレーション耐性の劣化を少な
くすることができる。
は、下地層14を、層間絶縁膜12上における厚さが2
00nmとなるようにして形成したので、高圧リフロー
法によってプラグ16と上層配線18の材料とが同一物
質となっており、かつ、ボーダーレスコンタクト構造で
あることに起因して、プラグ16に部分的な細り16a
が形成されているにもかかわらず、得られた多層配線構
造19は、層間絶縁膜12上の下地層14が従来に比べ
十分に厚く形成されているため、ここで電流の経路を十
分に確保することができ、したがって細くなったプラグ
部分の局所的な電流密度の上昇を緩和することができ、
これによりエレクロマイグレーション耐性の劣化を少な
くすることができる。
【0024】図3(a)〜(d)は、本発明における配
線構造の形成方法の第2実施形態例を示す図である。こ
の例では、図3(a)に示すように、先の例と同様にし
て基体10上に下層配線11、層間絶縁膜12を順次形
成し、さらにこの層間絶縁膜12上に、スパッタ法によ
ってTiNを厚さ130nmに成膜し、導電性の第1の
下地層21を形成した。なお、TiNの成膜条件につい
ては、実施形態例1と同じとした。次に、公知のフォト
レジスト技術、リソグラフィー技術、エッチング技術を
用いて第1の下地層21、層間絶縁膜12を開口し、図
3(b)に示すように前記下層配線11に通じる接続孔
22を形成した。
線構造の形成方法の第2実施形態例を示す図である。こ
の例では、図3(a)に示すように、先の例と同様にし
て基体10上に下層配線11、層間絶縁膜12を順次形
成し、さらにこの層間絶縁膜12上に、スパッタ法によ
ってTiNを厚さ130nmに成膜し、導電性の第1の
下地層21を形成した。なお、TiNの成膜条件につい
ては、実施形態例1と同じとした。次に、公知のフォト
レジスト技術、リソグラフィー技術、エッチング技術を
用いて第1の下地層21、層間絶縁膜12を開口し、図
3(b)に示すように前記下層配線11に通じる接続孔
22を形成した。
【0025】次いで、実施形態例1と同様にしてTi、
TiNをこの順に成膜積層し、図3(c)に示すように
接続孔22の内壁面および該接続孔22内に露出する前
記下層配線11の上面を覆った状態で、前記第1の下地
層21上に導電性の第2の下地層23を形成した。ここ
で、第2の下地層23を構成するTi、TiNについて
は、その膜厚をTiが20nm、TiNが50nmとし
た。したがって、層間絶縁膜12上においては、第1の
下地層21と第2の下地層23の合計の厚さが200n
mとなった。
TiNをこの順に成膜積層し、図3(c)に示すように
接続孔22の内壁面および該接続孔22内に露出する前
記下層配線11の上面を覆った状態で、前記第1の下地
層21上に導電性の第2の下地層23を形成した。ここ
で、第2の下地層23を構成するTi、TiNについて
は、その膜厚をTiが20nm、TiNが50nmとし
た。したがって、層間絶縁膜12上においては、第1の
下地層21と第2の下地層23の合計の厚さが200n
mとなった。
【0026】次いで、実施形態例1と同様にしてAl−
Cuを成膜し、配線材料層15を形成した。続いて、実
施形態例1と同様にして高圧リフロー法で配線材料層1
5をリフロー処理し、該配線材料層15を構成する配線
材料を接続孔22内に埋め込んで接続孔22内に前記配
線材料からなるプラグ16を形成した。その後、実施形
態例1と同様にして配線材料層15、第2の下地層2
3、第1の下地層21を順次エッチングし、図3(d)
に示すように上層配線18を形成してボーダーレスコン
タクト構造の多層配線構造24を得た。
Cuを成膜し、配線材料層15を形成した。続いて、実
施形態例1と同様にして高圧リフロー法で配線材料層1
5をリフロー処理し、該配線材料層15を構成する配線
材料を接続孔22内に埋め込んで接続孔22内に前記配
線材料からなるプラグ16を形成した。その後、実施形
態例1と同様にして配線材料層15、第2の下地層2
3、第1の下地層21を順次エッチングし、図3(d)
に示すように上層配線18を形成してボーダーレスコン
タクト構造の多層配線構造24を得た。
【0027】このような配線構造の形成方法にあって
も、第1の下地層21と第2の下地層23とを、層間絶
縁膜12上における厚さが200nmとなるようにして
形成したので、実施形態例1の場合と同様に得られた多
層配線構造24は、層間絶縁膜12上の前記下地層2
1、23が従来に比べ十分に厚く形成されているため、
ここで電流の経路を十分に確保することができ、したが
って細くなったプラグ部分の局所的な電流密度の上昇を
緩和することができ、これによりエレクロマイグレーシ
ョン耐性の劣化を少なくすることができる。また、接続
孔22内には第2の下地層23のみしか堆積しないの
で、接続孔22の入口付近で厚い下地層がオーバーハン
グするといった不都合を防止することができ、これによ
り配線材料層15を構成する配線材料の埋め込みを良好
に行うことができる。
も、第1の下地層21と第2の下地層23とを、層間絶
縁膜12上における厚さが200nmとなるようにして
形成したので、実施形態例1の場合と同様に得られた多
層配線構造24は、層間絶縁膜12上の前記下地層2
1、23が従来に比べ十分に厚く形成されているため、
ここで電流の経路を十分に確保することができ、したが
って細くなったプラグ部分の局所的な電流密度の上昇を
緩和することができ、これによりエレクロマイグレーシ
ョン耐性の劣化を少なくすることができる。また、接続
孔22内には第2の下地層23のみしか堆積しないの
で、接続孔22の入口付近で厚い下地層がオーバーハン
グするといった不都合を防止することができ、これによ
り配線材料層15を構成する配線材料の埋め込みを良好
に行うことができる。
【0028】なお、前記実施形態例1では、下地層14
をTi膜とTiN膜とからなるTiN/Ti構造の積層
膜としたが、これ以外に、Ti単層膜、TiN単層膜、
またはTi/TiN/Ti構造などの積層膜としてもよ
い。さらに、TiN膜に代えて、TiW、W、またはこ
れらの積層膜としてもよい。ただし、いずれの場合にお
いても、下地層14としての合計の膜厚を200nm以
上とするのはもちろんである。また、前記実施形態例2
における第1の下地層21、第2の下地層23のいずれ
についても、実施形態例1の下地層14と同様に、前記
した各種の材料によって形成してもよい。
をTi膜とTiN膜とからなるTiN/Ti構造の積層
膜としたが、これ以外に、Ti単層膜、TiN単層膜、
またはTi/TiN/Ti構造などの積層膜としてもよ
い。さらに、TiN膜に代えて、TiW、W、またはこ
れらの積層膜としてもよい。ただし、いずれの場合にお
いても、下地層14としての合計の膜厚を200nm以
上とするのはもちろんである。また、前記実施形態例2
における第1の下地層21、第2の下地層23のいずれ
についても、実施形態例1の下地層14と同様に、前記
した各種の材料によって形成してもよい。
【0029】また、配線材料層15を構成する配線材料
としてAl−Cu合金を用いたが、Al合金としてはこ
れ以外にAl−Si、Al−Si−Cu、Al−Ge等
を用いることもできる。また、Al合金以外にも、A
l、Ag、Cu等の金属、さらにはこれらの合金材料を
用いることもできる。また、配線材料層15を構成する
配線材料の接続孔13(22)内への埋め込みについて
は、高圧リフロー法に代えて、通常のリフロー法や高温
スパッタ法を用いることもでき、さらにはCVD法を用
いることもできる。
としてAl−Cu合金を用いたが、Al合金としてはこ
れ以外にAl−Si、Al−Si−Cu、Al−Ge等
を用いることもできる。また、Al合金以外にも、A
l、Ag、Cu等の金属、さらにはこれらの合金材料を
用いることもできる。また、配線材料層15を構成する
配線材料の接続孔13(22)内への埋め込みについて
は、高圧リフロー法に代えて、通常のリフロー法や高温
スパッタ法を用いることもでき、さらにはCVD法を用
いることもできる。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように本発明における請求
項1記載の配線構造の形成方法は、導電性の下地層を、
絶縁膜上における厚さが200nm以上となるようにし
て形成する方法である。したがって、合わせずれのため
の余裕部分を極力小さくし、あるいは全く無くしたボー
ダーレスコンタクト構造を、高圧リフロー法等のように
プラグと上層配線の材料とが同一物質となる技術を採用
して形成した場合に、合わせずれによりプラグに部分的
な細りが生じても、絶縁膜上の下地層を従来に比べ十分
に厚く形成しているため、ここで電流の経路を十分に確
保することができる。よって、細くなったプラグ部分の
局所的な電流密度の上昇を緩和することができ、これに
よりエレクロマイグレーション耐性の劣化を少なくする
ことができる。
項1記載の配線構造の形成方法は、導電性の下地層を、
絶縁膜上における厚さが200nm以上となるようにし
て形成する方法である。したがって、合わせずれのため
の余裕部分を極力小さくし、あるいは全く無くしたボー
ダーレスコンタクト構造を、高圧リフロー法等のように
プラグと上層配線の材料とが同一物質となる技術を採用
して形成した場合に、合わせずれによりプラグに部分的
な細りが生じても、絶縁膜上の下地層を従来に比べ十分
に厚く形成しているため、ここで電流の経路を十分に確
保することができる。よって、細くなったプラグ部分の
局所的な電流密度の上昇を緩和することができ、これに
よりエレクロマイグレーション耐性の劣化を少なくする
ことができる。
【0031】請求項4記載の配線構造の形成方法は、導
電性の第1の下地層と第2の下地層とを、絶縁膜上にお
いてその合計の厚さが200nm以上となるようにして
形成する方法である。したがって、請求項1記載の配線
構造の形成方法と同様に、合わせずれによりプラグに部
分的な細りが生じても、絶縁膜上の下地層を従来に比べ
十分に厚く形成しているため、ここで電流の経路を十分
に確保することができ、よってエレクロマイグレーショ
ン耐性の劣化を少なくすることができる。また、接続孔
内には第2の下地層のみしか堆積しないので、接続孔の
入口付近で厚い下地層がオーバーハングするといった不
都合を防止することができ、これにより配線材料層を構
成する配線材料の埋め込みを良好に行うことができる。
電性の第1の下地層と第2の下地層とを、絶縁膜上にお
いてその合計の厚さが200nm以上となるようにして
形成する方法である。したがって、請求項1記載の配線
構造の形成方法と同様に、合わせずれによりプラグに部
分的な細りが生じても、絶縁膜上の下地層を従来に比べ
十分に厚く形成しているため、ここで電流の経路を十分
に確保することができ、よってエレクロマイグレーショ
ン耐性の劣化を少なくすることができる。また、接続孔
内には第2の下地層のみしか堆積しないので、接続孔の
入口付近で厚い下地層がオーバーハングするといった不
都合を防止することができ、これにより配線材料層を構
成する配線材料の埋め込みを良好に行うことができる。
【図1】(a)〜(c)は、本発明における配線構造の
形成方法の第1実施形態例を工程順に説明するための要
部側断面図である。
形成方法の第1実施形態例を工程順に説明するための要
部側断面図である。
【図2】(a)、(b)は、本発明における配線構造の
形成方法の第1実施形態例を説明するための図であり、
図1(c)に続く工程を工程順に説明するための要部側
断面図である。
形成方法の第1実施形態例を説明するための図であり、
図1(c)に続く工程を工程順に説明するための要部側
断面図である。
【図3】(a)〜(d)は、本発明における配線構造の
形成方法の第2実施形態例を工程順に説明するための要
部側断面図である。
形成方法の第2実施形態例を工程順に説明するための要
部側断面図である。
【図4】(a)〜(c)は、従来の配線材料の埋め込み
技術を工程順に説明するための要部側断面図である。
技術を工程順に説明するための要部側断面図である。
【図5】(a)、(b)は従来の配線構造の形成方法の
課題を説明するための要部側断面図である。
課題を説明するための要部側断面図である。
10 基体 11 下層配線 12 層間絶縁膜
(絶縁膜) 13、22 接続孔 14 下地層 15 配線材
料層 16 プラグ 18 上層配線 19、24 多層配線構造 21
第1の下地層 22 第2の下地層
(絶縁膜) 13、22 接続孔 14 下地層 15 配線材
料層 16 プラグ 18 上層配線 19、24 多層配線構造 21
第1の下地層 22 第2の下地層
Claims (6)
- 【請求項1】 下層配線を覆って形成された絶縁膜中
に、前記下層配線に通じる接続孔を形成する工程と、 前記接続孔の内壁面および該接続孔内に露出する前記下
層配線の上面を覆い、かつ前記絶縁膜上における厚さが
200nm以上となるようにして導電性の下地層を形成
する工程と、 前記下地層上に配線材料を形成するとともに、該配線材
料を前記接続孔内に埋め込む工程と、 前記配線材料および下地層をパターニングして上層配線
を形成する工程と、を備えてなることを特徴とする配線
構造の形成方法。 - 【請求項2】 前記配線材料が、Al、Al合金、C
u、Cu合金、AgあるいはAg合金であり、 前記下地層が、Ti、TiN、WあるいはTiWからな
る単層膜、もしくはこれらの積層膜であることを特徴と
する請求項1記載の配線構造の形成方法。 - 【請求項3】 前記の配線材料を接続孔内に埋め込む工
程が、高圧リフロー法、リフロー法、高温スパッタ法ま
たはCVD法によってなされることを特徴とする請求項
1記載の配線構造の形成方法。 - 【請求項4】 下層配線を覆って形成された絶縁膜上
に、該絶縁膜を覆って導電性の第1の下地層を形成する
工程と、 該第1の下地層および前記絶縁膜中に、前記下層配線に
通じる接続孔を形成する工程と、 前記接続孔の内壁面および該接続孔内に露出する前記下
層配線の上面を覆った状態で前記第1の下地層上に導電
性の第2の下地層を形成し、かつ前記絶縁膜上における
第1の下地層と第2の下地層との合計の厚さが200n
m以上となるようにする工程と、 前記第2の下地層上に配線材料を形成するとともに、該
配線材料を前記接続孔内に埋め込む工程と、 前記配線材料および第2の下地層、第1の下地層をパタ
ーニングして上層配線を形成する工程と、を備えてなる
ことを特徴とする配線構造の形成方法。 - 【請求項5】 前記配線材料が、Al、Al合金、C
u、Cu合金、AgあるいはAg合金であり、 前記下地層が、Ti、TiN、WあるいはTiWからな
る単層膜、もしくはこれらの積層膜であることを特徴と
する請求項4記載の配線構造の形成方法。 - 【請求項6】 前記の配線材料を接続孔内に埋め込む工
程が、高圧リフロー法、リフロー法、高温スパッタ法ま
たはCVD法によってなされることを特徴とする請求項
5記載の配線構造の形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2111997A JPH10223752A (ja) | 1997-02-04 | 1997-02-04 | 配線構造の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2111997A JPH10223752A (ja) | 1997-02-04 | 1997-02-04 | 配線構造の形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10223752A true JPH10223752A (ja) | 1998-08-21 |
Family
ID=12046002
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2111997A Pending JPH10223752A (ja) | 1997-02-04 | 1997-02-04 | 配線構造の形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10223752A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9177813B2 (en) | 2009-05-18 | 2015-11-03 | Renesas Electronics Corporation | Manufacturing method of semiconductor device |
-
1997
- 1997-02-04 JP JP2111997A patent/JPH10223752A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9177813B2 (en) | 2009-05-18 | 2015-11-03 | Renesas Electronics Corporation | Manufacturing method of semiconductor device |
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