JPH10223758A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH10223758A JPH10223758A JP15857197A JP15857197A JPH10223758A JP H10223758 A JPH10223758 A JP H10223758A JP 15857197 A JP15857197 A JP 15857197A JP 15857197 A JP15857197 A JP 15857197A JP H10223758 A JPH10223758 A JP H10223758A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ボーダーレスコンタクトホールにより接続す
るようにしたときに誤短絡したり、耐圧不良等が発生し
ないようにすることを目的とする。 【解決手段】 半導体基板1上に多層金属配線3,8,
14を行うようにした半導体装置において、金属配線8
の下層の絶縁層の中間部分にN又はCを含有するSi
N,SiON,SiC,SiCN等から成る難エッチン
グ層20を設けたものである。
るようにしたときに誤短絡したり、耐圧不良等が発生し
ないようにすることを目的とする。 【解決手段】 半導体基板1上に多層金属配線3,8,
14を行うようにした半導体装置において、金属配線8
の下層の絶縁層の中間部分にN又はCを含有するSi
N,SiON,SiC,SiCN等から成る難エッチン
グ層20を設けたものである。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば超LSI装
置に適用して好適な半導体装置に関する。
置に適用して好適な半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化に伴う各構
成素子の縮小を達成するため、この各構成素子間の相互
接続に余裕度のないコンタクトホールを使用した接続法
所謂ボーダーレスコンタクト法が利用されつつある。
成素子の縮小を達成するため、この各構成素子間の相互
接続に余裕度のないコンタクトホールを使用した接続法
所謂ボーダーレスコンタクト法が利用されつつある。
【0003】このボーダーレスコンタクト法によりコン
タクトホールを加工するときには、C4 F8 /CO/A
r,CHF3 /CO/Ar,C4 F8 /CO/Ar/O
2 等の混合ガスを用いたマグネトロン反応性イオンエッ
チング(マグネトロンRIE)が使用されている。
タクトホールを加工するときには、C4 F8 /CO/A
r,CHF3 /CO/Ar,C4 F8 /CO/Ar/O
2 等の混合ガスを用いたマグネトロン反応性イオンエッ
チング(マグネトロンRIE)が使用されている。
【0004】このマグネトロンRIEでは高い対レジス
ト、対TiN,TiW,Wの選択比と、良好なμ−ロー
ディング効果を得るように加工条件を設定しているた
め、寸法変換差の少ない、角度制御の良好(θ=88°
〜90°)な高アスペクト比を持つボーダーレスコンタ
クトホールを得ることができる。
ト、対TiN,TiW,Wの選択比と、良好なμ−ロー
ディング効果を得るように加工条件を設定しているた
め、寸法変換差の少ない、角度制御の良好(θ=88°
〜90°)な高アスペクト比を持つボーダーレスコンタ
クトホールを得ることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このマグネトロンRI
Eでは、微細な径(φ=0.50μm以下)のコンタク
トホールに対するμ−ローディング効果を上げているた
め、ボーダーレスコンタクトホールを形成する部分の絶
縁膜を構成する酸化膜のエッチングの進行(抜け性)が
予期した以上に良く、例えば図7に示す如く、金属配線
(AlCu配線)8までのコンタクトホールを得ようと
する場合に、このAlCu配線8の下層まで、このコン
タクトホール13aの底部が到達してしまう現象が見ら
れる(金属配線下層の掘れ)。
Eでは、微細な径(φ=0.50μm以下)のコンタク
トホールに対するμ−ローディング効果を上げているた
め、ボーダーレスコンタクトホールを形成する部分の絶
縁膜を構成する酸化膜のエッチングの進行(抜け性)が
予期した以上に良く、例えば図7に示す如く、金属配線
(AlCu配線)8までのコンタクトホールを得ようと
する場合に、このAlCu配線8の下層まで、このコン
タクトホール13aの底部が到達してしまう現象が見ら
れる(金属配線下層の掘れ)。
【0006】これによって多層配線間の短絡や、耐圧不
良等が発生し、良好な電気特性を得ることが出来ない不
都合があった。
良等が発生し、良好な電気特性を得ることが出来ない不
都合があった。
【0007】更に図7を参照して、この従来の不都合に
つき説明する。図7において、1はトランジスタ等が集
積形成されたSi基板、2は絶縁膜を構成するリフロー
によるボロンリンシリケードガラス(BPSG)膜、3
は第1層のAlCu配線、3aはこの第1層のAlCu
配線3の上下に被着したチタンナイトライド(TiN)
膜、4は層間絶縁膜を構成するプラズマCVDで形成し
たP−TEOS NSG膜とO3 −TEOS NSG膜
との2層より成る第1の酸化膜、7はP−TEOS N
SG膜より成る絶縁膜、8は第2層のAlCu配線、8
aはこの第2層のAlCu配線の上下に被着したTiN
膜、9は層間絶縁膜を構成するP−TEOS NSG膜
とO3 −TEOS NSG膜との2層より成る第2の酸
化膜、11はP−TEOS NSG膜より成る絶縁膜、
14は第3層のAlCu配線、14aはこの第3層のA
lCu配線14の上下に被着したTiN膜である。
つき説明する。図7において、1はトランジスタ等が集
積形成されたSi基板、2は絶縁膜を構成するリフロー
によるボロンリンシリケードガラス(BPSG)膜、3
は第1層のAlCu配線、3aはこの第1層のAlCu
配線3の上下に被着したチタンナイトライド(TiN)
膜、4は層間絶縁膜を構成するプラズマCVDで形成し
たP−TEOS NSG膜とO3 −TEOS NSG膜
との2層より成る第1の酸化膜、7はP−TEOS N
SG膜より成る絶縁膜、8は第2層のAlCu配線、8
aはこの第2層のAlCu配線の上下に被着したTiN
膜、9は層間絶縁膜を構成するP−TEOS NSG膜
とO3 −TEOS NSG膜との2層より成る第2の酸
化膜、11はP−TEOS NSG膜より成る絶縁膜、
14は第3層のAlCu配線、14aはこの第3層のA
lCu配線14の上下に被着したTiN膜である。
【0008】斯る図7例において、第2層のAlCu配
線8と第3層のAlCu配線14とを接続したいとき
に、このマグネトロンRIEによりボーダーレスコンタ
クトホール13aを形成したときに、このエッチングの
進行(抜け性)が予期した以上に良く、このコンタクト
ホール13aの底が図7に示す如く、第1層のAlCu
配線3まで到達してしまったときにはCVD法とエッチ
バック法により形成された接続導体(例えばWプラグ)
13は第1層のAlCu配線3をも誤短絡する不都合を
生じる。
線8と第3層のAlCu配線14とを接続したいとき
に、このマグネトロンRIEによりボーダーレスコンタ
クトホール13aを形成したときに、このエッチングの
進行(抜け性)が予期した以上に良く、このコンタクト
ホール13aの底が図7に示す如く、第1層のAlCu
配線3まで到達してしまったときにはCVD法とエッチ
バック法により形成された接続導体(例えばWプラグ)
13は第1層のAlCu配線3をも誤短絡する不都合を
生じる。
【0009】本発明は斯る点に鑑みボーダーレスコンタ
クトホールにより接続するようにしたときに、誤短絡し
たり、耐圧不良等が発生しないようにすることを目的と
する。
クトホールにより接続するようにしたときに、誤短絡し
たり、耐圧不良等が発生しないようにすることを目的と
する。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明半導体装置は半導
体基板上に多層金属配線を行うようにした半導体装置に
おいて、金属配線の下層の絶縁層の中間部分にN又はC
を含有するSiN,SiON,SiC,SiCN等から
成る難エッチング層を設けたものである。
体基板上に多層金属配線を行うようにした半導体装置に
おいて、金属配線の下層の絶縁層の中間部分にN又はC
を含有するSiN,SiON,SiC,SiCN等から
成る難エッチング層を設けたものである。
【0011】斯る、本発明によるN又はCを含有するS
iN,SiON,SiC,SiCN等から成る難エッチ
ング層はマグネトロンRIEで高アスペクト比のコンタ
クトホールを形成する際のエッチングストップ層となる
ので、このボーダーレスコンタクトホールにより接続す
るようにしたときに、多層金属配線間で誤短絡を生じた
り、耐圧不良等が発生したりすることがない。
iN,SiON,SiC,SiCN等から成る難エッチ
ング層はマグネトロンRIEで高アスペクト比のコンタ
クトホールを形成する際のエッチングストップ層となる
ので、このボーダーレスコンタクトホールにより接続す
るようにしたときに、多層金属配線間で誤短絡を生じた
り、耐圧不良等が発生したりすることがない。
【0012】
【発明の実施の形態】以下図1〜図3を参照して本発明
半導体装置の実施の形態の一例を、製造例に従って説明
する。この図1〜図3において、図7に対応する部分に
は同一符号を付して示す。
半導体装置の実施の形態の一例を、製造例に従って説明
する。この図1〜図3において、図7に対応する部分に
は同一符号を付して示す。
【0013】本例においては、先ず図2に示す如く、ト
ランジスタ等が集積形成されたSi基板1上に絶縁膜を
構成するリフローによるボロンリンシリケードガラス
(BPSG)膜2を形成する。このBPSG膜2上にこ
のBPSG膜2を下地とした第1層のAlCu配線3を
ドライエッチングにより微細加工して形成する。この場
合、この第1層のAlCu配線3の上下面にTiN膜3
aを被着する如くする。この第1層のAlCu配線3の
膜厚を例えば500nm程度とする。
ランジスタ等が集積形成されたSi基板1上に絶縁膜を
構成するリフローによるボロンリンシリケードガラス
(BPSG)膜2を形成する。このBPSG膜2上にこ
のBPSG膜2を下地とした第1層のAlCu配線3を
ドライエッチングにより微細加工して形成する。この場
合、この第1層のAlCu配線3の上下面にTiN膜3
aを被着する如くする。この第1層のAlCu配線3の
膜厚を例えば500nm程度とする。
【0014】この第1層のAlCu配線3及びBPSG
膜2上にプラズマCVD法により形成したP−TEOS
NSG膜4a及びO3 −TEOS NSG膜4bの2
層より成る層間絶縁膜を構成する第1の酸化膜4を形成
する。
膜2上にプラズマCVD法により形成したP−TEOS
NSG膜4a及びO3 −TEOS NSG膜4bの2
層より成る層間絶縁膜を構成する第1の酸化膜4を形成
する。
【0015】その後、この第1の酸化膜4上をCMP法
により研磨して平坦とし、平坦面5を形成する。この場
合この第1の酸化膜4の膜厚を例えば900nm程度と
する。
により研磨して平坦とし、平坦面5を形成する。この場
合この第1の酸化膜4の膜厚を例えば900nm程度と
する。
【0016】本例においては、この平坦面5上にプラズ
マCVD法により厚さ200nm以下例えば100nm
の絶縁膜であるSiN膜即ちP−SiN膜6を難エッチ
ング層として形成する。このP−SiN膜6を成膜する
条件としては、 SiH4 /NH3 /N2 =300/100/3000s
ccm,4.0Torr,600W,400℃ とし、平行平板形プラズマCVD装置を使用した。
マCVD法により厚さ200nm以下例えば100nm
の絶縁膜であるSiN膜即ちP−SiN膜6を難エッチ
ング層として形成する。このP−SiN膜6を成膜する
条件としては、 SiH4 /NH3 /N2 =300/100/3000s
ccm,4.0Torr,600W,400℃ とし、平行平板形プラズマCVD装置を使用した。
【0017】次にこのP−SiN膜6上にプラズマCV
D法により厚さ200nm以下例えば100nmのP−
TEOS NSG膜7を成膜する。このP−TEOS
NSG膜7を成膜する条件としては、 O2 /TEOS=500/900sccm,8.0To
rr,800W,400℃ とし、平行平板形プラズマCVD装置を使用した。
D法により厚さ200nm以下例えば100nmのP−
TEOS NSG膜7を成膜する。このP−TEOS
NSG膜7を成膜する条件としては、 O2 /TEOS=500/900sccm,8.0To
rr,800W,400℃ とし、平行平板形プラズマCVD装置を使用した。
【0018】このP−TEOS NSG膜7上にこのP
−TEOS NSG膜7を下地とした第2層のAlCu
配線8をドライエッチングにより微細加工して形成す
る。この場合、この第2層のAlCu配線8の上下面に
TiN膜8aを被着する如くする。この第2層のAlC
u配線8の膜厚を例えば500nm程度とする。
−TEOS NSG膜7を下地とした第2層のAlCu
配線8をドライエッチングにより微細加工して形成す
る。この場合、この第2層のAlCu配線8の上下面に
TiN膜8aを被着する如くする。この第2層のAlC
u配線8の膜厚を例えば500nm程度とする。
【0019】この第2層のAlCu配線8及びP−TE
OS NSG膜7上にプラズマCVD法により形成した
P−TEOS NSG膜9a及びO3 −TEOS NS
G膜9bの2層より成る層間絶縁膜を構成する第2の酸
化膜9を形成する。
OS NSG膜7上にプラズマCVD法により形成した
P−TEOS NSG膜9a及びO3 −TEOS NS
G膜9bの2層より成る層間絶縁膜を構成する第2の酸
化膜9を形成する。
【0020】その後、この第2の酸化膜9上をCMP法
により研磨して平坦とし、平坦面10を形成する。この
場合、この第2の酸化膜9の膜厚を例えば900nm程
度とする。
により研磨して平坦とし、平坦面10を形成する。この
場合、この第2の酸化膜9の膜厚を例えば900nm程
度とする。
【0021】この平坦面10上にプラズマCVD法によ
り厚さ200nm以下例えば100nmのP−TEOS
NSG膜11を成膜する。
り厚さ200nm以下例えば100nmのP−TEOS
NSG膜11を成膜する。
【0022】このP−TEOS NSG膜11上に所定
数のボーダーレスコンタクトホールのパターンが形成さ
れたマグネトロンRIEのレジスト12を設ける如くす
る。
数のボーダーレスコンタクトホールのパターンが形成さ
れたマグネトロンRIEのレジスト12を設ける如くす
る。
【0023】次にこのレジスト12を使用し、マグネト
ロンRIEによるボーダーレスコンタクトホールのエッ
チングを実施する。ここで、最も深い層間絶縁膜の膜厚
のオーバーエッチング分を含めて、深さ換算で1.5μ
mの高アスペクト比のエッチングを実施する。エッチン
グ条件を最適化することで、μ−ローディング効果、対
レジスト選択比、対TiN選択比、角度制御等に良好な
特性を得る如くしている。
ロンRIEによるボーダーレスコンタクトホールのエッ
チングを実施する。ここで、最も深い層間絶縁膜の膜厚
のオーバーエッチング分を含めて、深さ換算で1.5μ
mの高アスペクト比のエッチングを実施する。エッチン
グ条件を最適化することで、μ−ローディング効果、対
レジスト選択比、対TiN選択比、角度制御等に良好な
特性を得る如くしている。
【0024】このエッチングの条件は、C4 F8 /CO
/Ar/O2 =12/100/200/5sccm,
6.0Pa,1600W,20℃,P−TEOS NS
G=450nm/min±4.8%,対TiN選択比2
5,μ−ローディング効果=85%以上,角度制御θ=
88°以上,とする。
/Ar/O2 =12/100/200/5sccm,
6.0Pa,1600W,20℃,P−TEOS NS
G=450nm/min±4.8%,対TiN選択比2
5,μ−ローディング効果=85%以上,角度制御θ=
88°以上,とする。
【0025】この場合、最も浅い層間絶縁膜厚のコンタ
クトホール13aでは深さ1.1μm(第2層のAlC
u配線8の下100nm)にコンタクトホール13aの
底が到達すると、図3に示す如くP−SiN膜6が、こ
のコンタクトホール13aの底に露出して、このエッチ
ングの進行が阻止される。これは周知の如くC4 F8/
CO/Ar/O2 でのSiNに対するSiO2 の高選択
比エッチングの機構が働くためである(特開平6−13
2252号公報参照)。
クトホール13aでは深さ1.1μm(第2層のAlC
u配線8の下100nm)にコンタクトホール13aの
底が到達すると、図3に示す如くP−SiN膜6が、こ
のコンタクトホール13aの底に露出して、このエッチ
ングの進行が阻止される。これは周知の如くC4 F8/
CO/Ar/O2 でのSiNに対するSiO2 の高選択
比エッチングの機構が働くためである(特開平6−13
2252号公報参照)。
【0026】また浅い層間絶縁膜厚のコンタクトホール
13aでは、P−SiN膜6でのエッチングストップが
働くため第2層のAlCu配線8の下地の酸化膜である
P−TEOS NSG7の掘れが一定の深さ(本例では
第2層のAlCu配線8の下100nm)で揃う。深い
コンタクトホール13aでは層間絶縁膜の膜厚にオーバ
ーエッチング分が加わるため、高アスペクト比のコンタ
クトホール13aが開孔する。
13aでは、P−SiN膜6でのエッチングストップが
働くため第2層のAlCu配線8の下地の酸化膜である
P−TEOS NSG7の掘れが一定の深さ(本例では
第2層のAlCu配線8の下100nm)で揃う。深い
コンタクトホール13aでは層間絶縁膜の膜厚にオーバ
ーエッチング分が加わるため、高アスペクト比のコンタ
クトホール13aが開孔する。
【0027】この後、既知の方法により図3に示す如く
レジスト12を除去する。次に、このコンタクトホール
13aにCVD法とエッチバック法とにより、又はCV
D法とCMP法とにより接続導体(例えばWプラグ)1
3を形成する。
レジスト12を除去する。次に、このコンタクトホール
13aにCVD法とエッチバック法とにより、又はCV
D法とCMP法とにより接続導体(例えばWプラグ)1
3を形成する。
【0028】図1に示す如くこのコンタクトホール13
aの接続導体13の上面に電気的に接続して、第3層の
AlCu配線14をドライエッチングにより微細加工し
て形成する。この場合、この第3層のAlCu配線14
の上下面にTiN膜14aを被着する如くする。このA
lCu配線14の膜厚を例えば500nm程度とする。
aの接続導体13の上面に電気的に接続して、第3層の
AlCu配線14をドライエッチングにより微細加工し
て形成する。この場合、この第3層のAlCu配線14
の上下面にTiN膜14aを被着する如くする。このA
lCu配線14の膜厚を例えば500nm程度とする。
【0029】本例によればμ−ローディング効果を良く
しているので、高アスペクト比のボーダーレスコンタク
トホール13aを良好に形成できると共にP−SiN膜
6をエッチングストップ膜としているので、このボーダ
ーレスコンタクトホール13aを使用して第3層のAl
Cu配線14と第2層のAlCu配線8とを接続したと
きに誤短絡を生じたり、耐圧不良等が発生したりするこ
とがない。
しているので、高アスペクト比のボーダーレスコンタク
トホール13aを良好に形成できると共にP−SiN膜
6をエッチングストップ膜としているので、このボーダ
ーレスコンタクトホール13aを使用して第3層のAl
Cu配線14と第2層のAlCu配線8とを接続したと
きに誤短絡を生じたり、耐圧不良等が発生したりするこ
とがない。
【0030】即ち本例によれば、第1層のAlCu配線
3とボーダーレスコンタクトホール13aの底との間
を、400nm以上に設定しているため、誤短絡が生じ
ないばかりか、層間耐圧も確保され、良好な電気的特性
を得ることができる利益がある。
3とボーダーレスコンタクトホール13aの底との間
を、400nm以上に設定しているため、誤短絡が生じ
ないばかりか、層間耐圧も確保され、良好な電気的特性
を得ることができる利益がある。
【0031】従って本例を超LSI装置に適用したとき
には高品質で信頼性の良好な超LSI装置を得ることが
出来る利益がある。
には高品質で信頼性の良好な超LSI装置を得ることが
出来る利益がある。
【0032】尚上述実施例は難エッチング層としてSi
N膜6(プラズマCVDによるP−SiN膜)を使用し
た例につき述べたが、この代わりにSiON,SiOF
N等のNを含有する薄膜を使用できることは勿論であ
る。
N膜6(プラズマCVDによるP−SiN膜)を使用し
た例につき述べたが、この代わりにSiON,SiOF
N等のNを含有する薄膜を使用できることは勿論であ
る。
【0033】また上述例では成膜するのにプラズマCV
D装置を使用したが、この代わりにECR(Electoron
Cyclotron Resonance )CVD装置、ヘリコン波CVD
装置、ICP(Inductively Coupled Plasma)CVD装
置等の高密度CVD装置が使用できることは勿論であ
る。
D装置を使用したが、この代わりにECR(Electoron
Cyclotron Resonance )CVD装置、ヘリコン波CVD
装置、ICP(Inductively Coupled Plasma)CVD装
置等の高密度CVD装置が使用できることは勿論であ
る。
【0034】次に図4,図5,図6を参照して本発明の
実施の形態の他の例につき説明する。この図4,図5,
図6において、図1,図2,図3に対応する部分には同
一符号を付して示す。
実施の形態の他の例につき説明する。この図4,図5,
図6において、図1,図2,図3に対応する部分には同
一符号を付して示す。
【0035】本例においては、先ず図4に示す如く、ト
ランジスタ等が集積形成されたSi基板1上に絶縁膜を
構成するリフローによるボロンリンシリケードガラス
(BPSG)膜2を形成する。このBPSG膜2上にこ
のBPSG膜2を下地とした第1層のAlCu配線3を
ドライエッチングにより微細加工して形成する。この場
合、この第1層のAlCu配線3の上下面にTiN膜3
aを被着する如くする。この第1層のAlCu配線3の
膜厚を例えば500nm程度とする。
ランジスタ等が集積形成されたSi基板1上に絶縁膜を
構成するリフローによるボロンリンシリケードガラス
(BPSG)膜2を形成する。このBPSG膜2上にこ
のBPSG膜2を下地とした第1層のAlCu配線3を
ドライエッチングにより微細加工して形成する。この場
合、この第1層のAlCu配線3の上下面にTiN膜3
aを被着する如くする。この第1層のAlCu配線3の
膜厚を例えば500nm程度とする。
【0036】この第1層のAlCu配線3及びBPSG
膜2上にプラズマCVD法により形成したP−TEOS
NSG膜4a及びO3 −TEOS NSG膜4bの2
層より成る層間絶縁膜を構成する第1の酸化膜4を形成
する。
膜2上にプラズマCVD法により形成したP−TEOS
NSG膜4a及びO3 −TEOS NSG膜4bの2
層より成る層間絶縁膜を構成する第1の酸化膜4を形成
する。
【0037】その後、この第1の酸化膜4上をCMP法
により研磨して平坦とし、平坦面5を形成する。この場
合この第1の酸化膜4の膜厚を例えば500nm〜90
0nmとする。
により研磨して平坦とし、平坦面5を形成する。この場
合この第1の酸化膜4の膜厚を例えば500nm〜90
0nmとする。
【0038】その後、本例においては、この平坦面5よ
りN+ をウェーハ全面にイオン注入し、SiNより成る
難エッチング層20を形成する。このイオン注入したN
+ の平均射影飛程Rp は、この平坦面5から100nm
以下が好適である。この平均射影飛程Rp での標準偏差
ΔRp は±30nm程度である為、高濃度にミキシング
された層は60nm程度に形成される(注入後のミキシ
ング層はアモルファスであるが、層間膜の成膜中の加熱
により多結晶化し、SiN,SiON混晶等が生成す
る。)。
りN+ をウェーハ全面にイオン注入し、SiNより成る
難エッチング層20を形成する。このイオン注入したN
+ の平均射影飛程Rp は、この平坦面5から100nm
以下が好適である。この平均射影飛程Rp での標準偏差
ΔRp は±30nm程度である為、高濃度にミキシング
された層は60nm程度に形成される(注入後のミキシ
ング層はアモルファスであるが、層間膜の成膜中の加熱
により多結晶化し、SiN,SiON混晶等が生成す
る。)。
【0039】このN+ イオン注入条件は、加速エネルギ
ー100KeV,N+ =1E16cm2 ,室温注入であ
る。
ー100KeV,N+ =1E16cm2 ,室温注入であ
る。
【0040】次に、この平坦面5上にプラズマCVD法
により、例えば100nmのP−TEOS NSG膜7
を成膜する。このP−TEOS NSG膜7を成膜する
条件としては、O2 /TEOS=500/900scc
m,8.0Torr,800W,400℃とし、平行平
板形プラズマCVD装置を使用した。
により、例えば100nmのP−TEOS NSG膜7
を成膜する。このP−TEOS NSG膜7を成膜する
条件としては、O2 /TEOS=500/900scc
m,8.0Torr,800W,400℃とし、平行平
板形プラズマCVD装置を使用した。
【0041】このP−TEOS NSG膜7上にこのP
−TEOS NSG膜7を下地とした第2層のAlCu
配線8をドライエッチングにより微細加工して形成す
る。この場合、この第2層のAlCu配線8の上下面に
TiN膜8aを被着する如くする。この第2層のAlC
u配線8の膜厚を例えば500nm程度とする。
−TEOS NSG膜7を下地とした第2層のAlCu
配線8をドライエッチングにより微細加工して形成す
る。この場合、この第2層のAlCu配線8の上下面に
TiN膜8aを被着する如くする。この第2層のAlC
u配線8の膜厚を例えば500nm程度とする。
【0042】この第2層のAlCu配線8及びP−TE
OS NSG膜7上にプラズマCVD法により形成した
P−TEOS NSG膜9a及びO3 −TEOS NS
G膜9bの2層より成る層間絶縁膜を構成する第2の酸
化膜9を形成する。
OS NSG膜7上にプラズマCVD法により形成した
P−TEOS NSG膜9a及びO3 −TEOS NS
G膜9bの2層より成る層間絶縁膜を構成する第2の酸
化膜9を形成する。
【0043】その後、この第2の酸化膜9上をCMP法
により研磨して平坦とし、平坦面10を形成する。この
場合この第2の酸化膜9の膜厚を例えば500nm〜9
00nmとする。この平坦面10上にプラズマCVD法
により厚さ200nm以下例えば100nmのP−TE
OS NSG膜11を成膜する。
により研磨して平坦とし、平坦面10を形成する。この
場合この第2の酸化膜9の膜厚を例えば500nm〜9
00nmとする。この平坦面10上にプラズマCVD法
により厚さ200nm以下例えば100nmのP−TE
OS NSG膜11を成膜する。
【0044】このP−TEOS NSG膜11上に所定
数のボーダーレスコンタクトホールを形成するパターン
が形成されたマグネトロンRIEのレジスト12を設け
る如くする。
数のボーダーレスコンタクトホールを形成するパターン
が形成されたマグネトロンRIEのレジスト12を設け
る如くする。
【0045】次にこのレジスト12を使用し、マグネト
ロンRIEによるボーダーレスコンタクトホールのエッ
チングを実施する。ここでは最も深い層間絶縁膜の膜厚
のオーバーエッチング分を含めて、深さ換算で1.5μ
mの高アスペクトのエッチングを実施する。このエッチ
ング条件を最適化することで、μ−ローディング効果、
対レジスト選択比、対TiN選択比、角度制御等に良好
な特性を得る如くしている。
ロンRIEによるボーダーレスコンタクトホールのエッ
チングを実施する。ここでは最も深い層間絶縁膜の膜厚
のオーバーエッチング分を含めて、深さ換算で1.5μ
mの高アスペクトのエッチングを実施する。このエッチ
ング条件を最適化することで、μ−ローディング効果、
対レジスト選択比、対TiN選択比、角度制御等に良好
な特性を得る如くしている。
【0046】このエッチング条件は、C4 F8 /CO/
Ar/O2 =12/100/200/5sccm,6.
0Pa,1600W,20℃,P−TEOS NSG=
450nm/min±4.8%,対TiN選択比25,
μ−ローディング効果=85%以上,角度制御θ=88
°以上とする。
Ar/O2 =12/100/200/5sccm,6.
0Pa,1600W,20℃,P−TEOS NSG=
450nm/min±4.8%,対TiN選択比25,
μ−ローディング効果=85%以上,角度制御θ=88
°以上とする。
【0047】この場合、最も浅い層間絶縁膜のコンタク
トホール13aでは深さ1.1μm(第2層のAlCu
配線8の下100nm)にこのコンタクトホール13a
の底が到達すると、図5に示す如く、SiN,SiON
の難エッチング層20が底に露出して、このエッチング
の進行が阻止される。これは周知の如く、C4 F8 /C
o/Ar/O2 でのSiNに対するSiO2 の高選択比
エッチングの機構が働くためである(特開平6−132
252号公報参照)。
トホール13aでは深さ1.1μm(第2層のAlCu
配線8の下100nm)にこのコンタクトホール13a
の底が到達すると、図5に示す如く、SiN,SiON
の難エッチング層20が底に露出して、このエッチング
の進行が阻止される。これは周知の如く、C4 F8 /C
o/Ar/O2 でのSiNに対するSiO2 の高選択比
エッチングの機構が働くためである(特開平6−132
252号公報参照)。
【0048】また浅い層間膜厚のコンタクトホール13
aでは、SiN,SiONの難エッチング層20でのエ
ッチングストップが働く為、配線の下地の酸化膜の掘れ
が一定の深さ(AlCu配線の下200nm程度で揃
う)。深いコンタクトホール13aでは層間絶縁膜の膜
厚にオーバーエッチング分が加わる為、高アスペクトな
コンタクトホールが開孔する。
aでは、SiN,SiONの難エッチング層20でのエ
ッチングストップが働く為、配線の下地の酸化膜の掘れ
が一定の深さ(AlCu配線の下200nm程度で揃
う)。深いコンタクトホール13aでは層間絶縁膜の膜
厚にオーバーエッチング分が加わる為、高アスペクトな
コンタクトホールが開孔する。
【0049】この後、既知の方法により図5に示す如く
レジスト12を除去する。次にこのコンタクトホール1
3aにCVD法とエッチバック法とにより、又はCVD
法とCMP法とにより接続導体(例えばWプラグ)13
を形成する。
レジスト12を除去する。次にこのコンタクトホール1
3aにCVD法とエッチバック法とにより、又はCVD
法とCMP法とにより接続導体(例えばWプラグ)13
を形成する。
【0050】図6に示す如く、このコンタクトホール1
3aの接続導体13の上面に電気的に接続して、第3層
のAlCu配線14をドライエッチングにより微細加工
して形成する。この場合、この第3層のAlCu配線1
4の上下面にTiN膜14aを被着する如くする。この
AlCu配線14の膜厚を例えば500nm程度とす
る。
3aの接続導体13の上面に電気的に接続して、第3層
のAlCu配線14をドライエッチングにより微細加工
して形成する。この場合、この第3層のAlCu配線1
4の上下面にTiN膜14aを被着する如くする。この
AlCu配線14の膜厚を例えば500nm程度とす
る。
【0051】本例によればμ−ローディング効果を良く
しているので、高アスペクト比のボーダーレスコンタク
トホール13aを良好に形成できると共にSiN,Si
ONの難エッチング層20をエッチングストップ層とし
ているので、これによりコンタクトホールの掘れが抑え
られ、このボーダレスコンタクトホール13aを使用し
て第3層のAlCu配線14と第2層のAlCu配線8
とを接続するときに誤短絡を生じたり、耐圧不良が発生
したりすることがない。
しているので、高アスペクト比のボーダーレスコンタク
トホール13aを良好に形成できると共にSiN,Si
ONの難エッチング層20をエッチングストップ層とし
ているので、これによりコンタクトホールの掘れが抑え
られ、このボーダレスコンタクトホール13aを使用し
て第3層のAlCu配線14と第2層のAlCu配線8
とを接続するときに誤短絡を生じたり、耐圧不良が発生
したりすることがない。
【0052】また本例によればN+ イオンの注入条件を
所望の値に設定することにより任意のSiN,SiON
の難エッチング層20を形成することができる。
所望の値に設定することにより任意のSiN,SiON
の難エッチング層20を形成することができる。
【0053】尚、上述実施例においては、N+ イオンを
注入してSiN,SiONの難エッチング層を形成した
例につき述べたが、この代わりにC+ イオンを注入しS
iCの難エッチング層としても良いし、またC+ イオン
及びN+ イオンの二重注入によってSiCNの難エッチ
ング層を形成しても上述と同様の作用効果が得られるこ
とは容易に理解できよう。
注入してSiN,SiONの難エッチング層を形成した
例につき述べたが、この代わりにC+ イオンを注入しS
iCの難エッチング層としても良いし、またC+ イオン
及びN+ イオンの二重注入によってSiCNの難エッチ
ング層を形成しても上述と同様の作用効果が得られるこ
とは容易に理解できよう。
【0054】このC+ イオン注入の条件の例は100K
eV,C+ =1E16cm2 、室温注入である。
eV,C+ =1E16cm2 、室温注入である。
【0055】また本発明は上述実施例に限ることなく本
発明の要旨を逸脱することなく、その他種々の構成が採
り得ることは勿論である。
発明の要旨を逸脱することなく、その他種々の構成が採
り得ることは勿論である。
【0056】
【発明の効果】本発明によれば、μ−ローディング効果
を良くして高アスペクト比のボーダーレスコンタクトホ
ールを良好に形成できると共にN又はCを含有するSi
N,SiON,SiC,SiCN等から成る難エッチン
グ層をエッチングストップ層としているので、このボー
ダーレスコンタクトホールの底の位置が決まり、このボ
ーダーレスコンタクトホールにより多層金属配線間を接
続するようにしたときに誤短絡を生じたり、耐圧不良等
が発生したりすることがない利益がある。
を良くして高アスペクト比のボーダーレスコンタクトホ
ールを良好に形成できると共にN又はCを含有するSi
N,SiON,SiC,SiCN等から成る難エッチン
グ層をエッチングストップ層としているので、このボー
ダーレスコンタクトホールの底の位置が決まり、このボ
ーダーレスコンタクトホールにより多層金属配線間を接
続するようにしたときに誤短絡を生じたり、耐圧不良等
が発生したりすることがない利益がある。
【0057】従って本例によれば高品質で信頼性の良好
な超LSI素子等の半導体装置を得ることができる利益
がある。
な超LSI素子等の半導体装置を得ることができる利益
がある。
【図1】本発明半導体装置の一例を示す断面図である。
【図2】図1の製造工程例を示す断面図である。
【図3】図1の製造工程例を示す断面図である。
【図4】本発明の他の例の製造工程例を示す断面図であ
る。
る。
【図5】本発明の他の例の製造工程例を示す断面図であ
る。
る。
【図6】本発明の他の例を示す断面図である。
【図7】従来の半導体装置の例の説明に供する断面図で
ある。
ある。
1…Si基板、2…BPSG膜、3…第1層のAlCu
配線、4…第1の酸化膜、5,10…平坦面、6…P−
SiN膜、7,11…P−TEOS NSG膜、8…第
2層のAlCu配線、9…第2の酸化膜、12…レジス
ト、13…接続導体、13a…ボーダーレスコンタクト
ホール、14…第3層のAlCu配線、20…難エッチ
ング層
配線、4…第1の酸化膜、5,10…平坦面、6…P−
SiN膜、7,11…P−TEOS NSG膜、8…第
2層のAlCu配線、9…第2の酸化膜、12…レジス
ト、13…接続導体、13a…ボーダーレスコンタクト
ホール、14…第3層のAlCu配線、20…難エッチ
ング層
Claims (3)
- 【請求項1】 半導体基板上に多層金属配線を行うよう
にした半導体装置において、金属配線の下層の絶縁層の
中間部分にN又はCを含有するSiN,SiON,Si
C,SiCN等から成る難エッチング層を設けたことを
特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置において、 前記N又はCを含有するSiN,SiON,SiC,S
iCN等から成る難エッチング層を高アスペクト比のコ
ンタクトホールのエッチングの際のエッチングストップ
層としたことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項3】 請求項1記載の半導体装置において、 前記N又はCを含有するSiN,SiON,SiC,S
iCN等から成る難エッチング層をC+ 又はN+ をイオ
ン注入することで形成したことを特徴とする半導体装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15857197A JPH10223758A (ja) | 1996-12-06 | 1997-06-16 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8-327007 | 1996-12-06 | ||
JP32700796 | 1996-12-06 | ||
JP15857197A JPH10223758A (ja) | 1996-12-06 | 1997-06-16 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10223758A true JPH10223758A (ja) | 1998-08-21 |
Family
ID=26485643
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15857197A Pending JPH10223758A (ja) | 1996-12-06 | 1997-06-16 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10223758A (ja) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002083870A (ja) * | 2000-09-11 | 2002-03-22 | Tokyo Electron Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
US6391710B1 (en) | 1998-10-19 | 2002-05-21 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming capacitors |
US6444568B1 (en) * | 1999-09-30 | 2002-09-03 | Novellus Systems, Inc. | Method of forming a copper diffusion barrier |
KR100355586B1 (ko) * | 1998-12-09 | 2002-10-12 | 닛본 덴기 가부시끼가이샤 | 반도체장치 및 그 제조방법 |
KR100368568B1 (ko) * | 1998-12-04 | 2003-01-24 | 닛본 덴기 가부시끼가이샤 | 반도체장치 및 그 제조방법 |
US6537733B2 (en) | 2001-02-23 | 2003-03-25 | Applied Materials, Inc. | Method of depositing low dielectric constant silicon carbide layers |
GB2389963A (en) * | 1998-12-04 | 2003-12-24 | Nec Electronics Corp | Semiconductor device and method of manufacture |
US6764958B1 (en) | 2000-07-28 | 2004-07-20 | Applied Materials Inc. | Method of depositing dielectric films |
JP2005223360A (ja) * | 1999-03-09 | 2005-08-18 | Tokyo Electron Ltd | 半導体装置の製造方法 |
US6949829B2 (en) * | 2000-09-11 | 2005-09-27 | Tokyo Electron Limited | Semiconductor device and fabrication method therefor |
CN104752400A (zh) * | 2013-12-31 | 2015-07-01 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 互连介质层、其制作方法及包括其的半导体器件 |
-
1997
- 1997-06-16 JP JP15857197A patent/JPH10223758A/ja active Pending
Cited By (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6391710B1 (en) | 1998-10-19 | 2002-05-21 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming capacitors |
US7115926B1 (en) * | 1998-10-19 | 2006-10-03 | Micron Technology, Inc. | Capacitor constructions, DRAM constructions, and semiconductive material assemblies |
KR100368568B1 (ko) * | 1998-12-04 | 2003-01-24 | 닛본 덴기 가부시끼가이샤 | 반도체장치 및 그 제조방법 |
GB2389963A (en) * | 1998-12-04 | 2003-12-24 | Nec Electronics Corp | Semiconductor device and method of manufacture |
KR100355586B1 (ko) * | 1998-12-09 | 2002-10-12 | 닛본 덴기 가부시끼가이샤 | 반도체장치 및 그 제조방법 |
US6593659B2 (en) | 1998-12-09 | 2003-07-15 | Nec Electronics Corporation | Dual damascene structure with carbon containing SiO2 dielectric layers |
JP2005223360A (ja) * | 1999-03-09 | 2005-08-18 | Tokyo Electron Ltd | 半導体装置の製造方法 |
US6444568B1 (en) * | 1999-09-30 | 2002-09-03 | Novellus Systems, Inc. | Method of forming a copper diffusion barrier |
US6764958B1 (en) | 2000-07-28 | 2004-07-20 | Applied Materials Inc. | Method of depositing dielectric films |
US7001850B2 (en) | 2000-07-28 | 2006-02-21 | Applied Materials Inc. | Method of depositing dielectric films |
US7117064B2 (en) | 2000-07-28 | 2006-10-03 | Applied Materials, Inc. | Method of depositing dielectric films |
JP2002083870A (ja) * | 2000-09-11 | 2002-03-22 | Tokyo Electron Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
US6949829B2 (en) * | 2000-09-11 | 2005-09-27 | Tokyo Electron Limited | Semiconductor device and fabrication method therefor |
EP1777739A2 (en) * | 2000-09-11 | 2007-04-25 | Tokyo Electron Limited | Semiconductor device and fabrication method therefor |
EP1777739A3 (en) * | 2000-09-11 | 2008-09-17 | Tokyo Electron Limited | Semiconductor device and fabrication method therefor |
US6855484B2 (en) | 2001-02-23 | 2005-02-15 | Applied Materials, Inc. | Method of depositing low dielectric constant silicon carbide layers |
US6537733B2 (en) | 2001-02-23 | 2003-03-25 | Applied Materials, Inc. | Method of depositing low dielectric constant silicon carbide layers |
CN104752400A (zh) * | 2013-12-31 | 2015-07-01 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 互连介质层、其制作方法及包括其的半导体器件 |
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