JPH10229083A - 金属配線および／または金属プラグの形成方法 - Google Patents
金属配線および／または金属プラグの形成方法Info
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- JPH10229083A JPH10229083A JP3017897A JP3017897A JPH10229083A JP H10229083 A JPH10229083 A JP H10229083A JP 3017897 A JP3017897 A JP 3017897A JP 3017897 A JP3017897 A JP 3017897A JP H10229083 A JPH10229083 A JP H10229083A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 金属配線および／または金属プラグを埋め込
む層間絶縁膜として膜質の劣る絶縁膜をも用いることが
でき、また、金属配線および／または金属プラグ形成用
の金属膜として微細加工が困難なものをも用いることが
できる金属配線および／または金属プラグの形成方法を
提供する。 【解決手段】 第１層目のＡｌ合金配線１が形成された
基板上に、形成すべき第２層目の金属配線に対応した形
状の型５をアモルファスカーボンやフッ素化アリルエー
テルにより形成する。この型５を覆うように浸透防止層
としてＳｉＮx膜６を形成した後、その上に層間絶縁膜
として多孔質ＳｉＯ2 膜７を形成する。エッチバックを
行うことにより、型５を露出させるとともに、多孔質Ｓ
ｉＯ2 膜７の表面を平坦化する。型５を除去した後、こ
の型５の除去部に形成された配線溝８の内部にＡｌを埋
め込んで第２層目のＡｌ配線９を形成する。浸透防止層
としてＳｉＯx 膜やＴｉＮ膜を用いてもよく、層間絶縁
膜として有機系ＳｉＯx 膜を用いてもよい。
む層間絶縁膜として膜質の劣る絶縁膜をも用いることが
でき、また、金属配線および／または金属プラグ形成用
の金属膜として微細加工が困難なものをも用いることが
できる金属配線および／または金属プラグの形成方法を
提供する。 【解決手段】 第１層目のＡｌ合金配線１が形成された
基板上に、形成すべき第２層目の金属配線に対応した形
状の型５をアモルファスカーボンやフッ素化アリルエー
テルにより形成する。この型５を覆うように浸透防止層
としてＳｉＮx膜６を形成した後、その上に層間絶縁膜
として多孔質ＳｉＯ2 膜７を形成する。エッチバックを
行うことにより、型５を露出させるとともに、多孔質Ｓ
ｉＯ2 膜７の表面を平坦化する。型５を除去した後、こ
の型５の除去部に形成された配線溝８の内部にＡｌを埋
め込んで第２層目のＡｌ配線９を形成する。浸透防止層
としてＳｉＯx 膜やＴｉＮ膜を用いてもよく、層間絶縁
膜として有機系ＳｉＯx 膜を用いてもよい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、金属配線および
／または金属プラグの形成方法に関し、特に、半導体装
置の製造に適用して好適なものである。
／または金属プラグの形成方法に関し、特に、半導体装
置の製造に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体装置の製造においては、金
属配線を形成した後、層間絶縁膜を形成してこの金属配
線を埋め込む手法が主流であった。
属配線を形成した後、層間絶縁膜を形成してこの金属配
線を埋め込む手法が主流であった。
【０００３】また、最近では、層間絶縁膜を先に形成
し、この層間絶縁膜に、形成すべき金属配線に対応した
形状の溝を形成してから金属膜を成膜して溝配線を形成
する、いわゆるダマシン（damascene)法が盛んに研究さ
れている（例えば、月刊Semiconductor World 、1996年
12月号、pp.129-134）。
し、この層間絶縁膜に、形成すべき金属配線に対応した
形状の溝を形成してから金属膜を成膜して溝配線を形成
する、いわゆるダマシン（damascene)法が盛んに研究さ
れている（例えば、月刊Semiconductor World 、1996年
12月号、pp.129-134）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金属配
線を先に形成する方法では、ドライエッチングによる形
成が困難な次世代の微細配線やそれ自身のエッチングが
困難なＣｕなどの配線を形成することは困難である。
線を先に形成する方法では、ドライエッチングによる形
成が困難な次世代の微細配線やそれ自身のエッチングが
困難なＣｕなどの配線を形成することは困難である。
【０００５】ダマシン法は、この問題を解決するために
研究されているものであるが、この方法では、層間絶縁
膜をエッチングにより溝の形状に加工する工程が必要で
あるため、この層間絶縁膜がエッチングに弱い場合は加
工が困難であった。
研究されているものであるが、この方法では、層間絶縁
膜をエッチングにより溝の形状に加工する工程が必要で
あるため、この層間絶縁膜がエッチングに弱い場合は加
工が困難であった。
【０００６】また、層間絶縁膜中に大量のＨ2 Ｏや有機
溶媒などが含まれる場合は、たとえ層間絶縁膜のエッチ
ングを良好に行うことができたとしても、その後に行わ
れる金属プラグ形成用の金属膜の成膜時に、ポイズンド
ビア（poisoned via）と呼ばれる問題が生じることが知
られている（例えば、月刊Semiconductor World 、1996
年12月号、pp.142-145）。したがって、この発明の目的
は、金属配線および／または金属プラグを埋め込む層間
絶縁膜として、エッチングに弱いもの、正確なエッチン
グが困難なもの、Ｈ2 Ｏや有機溶媒などが含まれるもの
など、一般に膜質の劣る絶縁膜をも用いることができる
金属配線および／または金属プラグの形成方法を提供す
ることにある。
溶媒などが含まれる場合は、たとえ層間絶縁膜のエッチ
ングを良好に行うことができたとしても、その後に行わ
れる金属プラグ形成用の金属膜の成膜時に、ポイズンド
ビア（poisoned via）と呼ばれる問題が生じることが知
られている（例えば、月刊Semiconductor World 、1996
年12月号、pp.142-145）。したがって、この発明の目的
は、金属配線および／または金属プラグを埋め込む層間
絶縁膜として、エッチングに弱いもの、正確なエッチン
グが困難なもの、Ｈ2 Ｏや有機溶媒などが含まれるもの
など、一般に膜質の劣る絶縁膜をも用いることができる
金属配線および／または金属プラグの形成方法を提供す
ることにある。
【０００７】この発明の他の目的は、金属配線および／
または金属プラグ形成用の金属膜として微細加工が困難
なものをも用いることができる金属配線および／または
金属プラグの形成方法を提供することにある。
または金属プラグ形成用の金属膜として微細加工が困難
なものをも用いることができる金属配線および／または
金属プラグの形成方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明による金属配線および／または金属プラグ
の形成方法は、形成すべき金属配線および／または金属
プラグに対応した形状を有する型を基体上に形成する工
程と、少なくとも型の側壁に、型の材料と異なる材料か
らなる浸透防止層を形成する工程と、少なくとも型の周
囲を取り囲むように、型の材料と異なる材料からなる層
間絶縁膜を形成する工程と、型を除去する工程と、型を
除去することにより形成される空洞に金属を埋め込む工
程とを有することを特徴とするものである。
に、この発明による金属配線および／または金属プラグ
の形成方法は、形成すべき金属配線および／または金属
プラグに対応した形状を有する型を基体上に形成する工
程と、少なくとも型の側壁に、型の材料と異なる材料か
らなる浸透防止層を形成する工程と、少なくとも型の周
囲を取り囲むように、型の材料と異なる材料からなる層
間絶縁膜を形成する工程と、型を除去する工程と、型を
除去することにより形成される空洞に金属を埋め込む工
程とを有することを特徴とするものである。
【０００９】この発明において、形成すべき金属配線お
よび／または金属プラグに対応した形状を有する型の材
料としては、例えば、アモルファスカーボンや、樹脂、
例えばフッ素化アリルエーテルやテフロンなどのような
フッ素樹脂を用いることができる。また、浸透防止層と
しては、Ｈ2 Ｏや有機溶媒（有機物の基）などを通さな
いか、あるいは、少なくとも通しにくいものであれば、
基本的にはどのようなものを用いてもよいが、具体的に
は、例えば、プラズマＣＶＤ法により形成される窒化シ
リコン膜、プラズマＣＶＤ法により形成される酸化シリ
コン膜、バリアメタル膜などを用いることができる。さ
らに、層間絶縁膜としては、例えば、多孔質の酸化シリ
コン膜、有機または無機のシランと過酸化水素とを原料
として用いたＣＶＤ法により形成される酸化シリコン
膜、有機または無機のＳＯＧ（Spinon Glass)膜などを
用いることができる。これらの層間絶縁膜は一般に低誘
電体膜である。
よび／または金属プラグに対応した形状を有する型の材
料としては、例えば、アモルファスカーボンや、樹脂、
例えばフッ素化アリルエーテルやテフロンなどのような
フッ素樹脂を用いることができる。また、浸透防止層と
しては、Ｈ2 Ｏや有機溶媒（有機物の基）などを通さな
いか、あるいは、少なくとも通しにくいものであれば、
基本的にはどのようなものを用いてもよいが、具体的に
は、例えば、プラズマＣＶＤ法により形成される窒化シ
リコン膜、プラズマＣＶＤ法により形成される酸化シリ
コン膜、バリアメタル膜などを用いることができる。さ
らに、層間絶縁膜としては、例えば、多孔質の酸化シリ
コン膜、有機または無機のシランと過酸化水素とを原料
として用いたＣＶＤ法により形成される酸化シリコン
膜、有機または無機のＳＯＧ（Spinon Glass)膜などを
用いることができる。これらの層間絶縁膜は一般に低誘
電体膜である。
【００１０】上述のように構成されたこの発明によれ
ば、少なくとも型の側壁に、型の材料と異なる材料から
なる浸透防止層を形成するようにしていることにより、
層間絶縁膜として、成膜直後に大量のＨ2 Ｏや有機溶媒
（有機物の基）などが含まれるものを用いても、後に型
を除去することにより形成される空洞に金属を埋め込む
ことにより形成される金属配線および／または金属プラ
グに、この層間絶縁膜中のＨ2 Ｏが浸透するのを防止す
ることができ、これによって金属配線および／または金
属プラグの腐食を防止することができる。また、金属の
埋め込みのための金属膜の成膜時に、型を除去すること
により形成される空洞の部分から層間絶縁膜中のＨ2 Ｏ
や有機溶媒などが脱離するのを防止することができるの
で、この空洞内に形成される金属配線または金属プラグ
の形状異常やポイズンドビアの発生を防止することがで
きる。また、型を形成した後に層間絶縁膜を形成するよ
うにしていることにより、層間絶縁膜を金属配線および
／または金属プラグの形状にエッチングする必要がな
く、このため、エッチングに弱いか、あるいは、正確な
エッチングが困難な、多孔質の酸化シリコン膜などの絶
縁膜を層間絶縁膜として用いることができる。さらに、
型を除去することにより形成される空洞に金属を埋め込
むことにより金属配線および／または金属プラグを形成
することができることにより、金属配線および／または
金属プラグ形成用の金属膜として微細加工が困難なもの
をも用いることができる。
ば、少なくとも型の側壁に、型の材料と異なる材料から
なる浸透防止層を形成するようにしていることにより、
層間絶縁膜として、成膜直後に大量のＨ2 Ｏや有機溶媒
（有機物の基）などが含まれるものを用いても、後に型
を除去することにより形成される空洞に金属を埋め込む
ことにより形成される金属配線および／または金属プラ
グに、この層間絶縁膜中のＨ2 Ｏが浸透するのを防止す
ることができ、これによって金属配線および／または金
属プラグの腐食を防止することができる。また、金属の
埋め込みのための金属膜の成膜時に、型を除去すること
により形成される空洞の部分から層間絶縁膜中のＨ2 Ｏ
や有機溶媒などが脱離するのを防止することができるの
で、この空洞内に形成される金属配線または金属プラグ
の形状異常やポイズンドビアの発生を防止することがで
きる。また、型を形成した後に層間絶縁膜を形成するよ
うにしていることにより、層間絶縁膜を金属配線および
／または金属プラグの形状にエッチングする必要がな
く、このため、エッチングに弱いか、あるいは、正確な
エッチングが困難な、多孔質の酸化シリコン膜などの絶
縁膜を層間絶縁膜として用いることができる。さらに、
型を除去することにより形成される空洞に金属を埋め込
むことにより金属配線および／または金属プラグを形成
することができることにより、金属配線および／または
金属プラグ形成用の金属膜として微細加工が困難なもの
をも用いることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図
において、同一または対応する部分には同一の符号を付
す。
て図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図
において、同一または対応する部分には同一の符号を付
す。
【００１２】図１は、この発明の第１の実施形態による
金属配線の形成方法を示す。
金属配線の形成方法を示す。
【００１３】この第１の実施形態においては、まず、図
１Ａに示すように、あらかじめ素子が形成され、表面が
層間絶縁膜で覆われたＳｉ基板（図示せず）上に、第１
層目のＡｌ合金配線１を形成する。このＡｌ合金配線１
の高さは例えば０．５μｍ、幅は例えば０．５μｍであ
る。次に、全面に無機ＳＯＧをスピンコートし、さらに
所定のアニールを行ってＳｉＯx 膜２を形成する。この
ＳｉＯx 膜２の膜厚は例えば０．５μｍである。次に、
このＳｉＯx 膜２の所定部分を例えばドライエッチング
法によりエッチングすることによりビアホール３を形成
する。このビアホール３の直径は例えば０．３５μｍで
ある。次に、例えば、いわゆるＷブランケットＣＶＤ法
によりＷ膜を成膜してビアホール３の内部を埋め込んだ
後、このＷ膜をエッチバックすることにより、ビアホー
ル３の内部にＷプラグ４を形成する。
１Ａに示すように、あらかじめ素子が形成され、表面が
層間絶縁膜で覆われたＳｉ基板（図示せず）上に、第１
層目のＡｌ合金配線１を形成する。このＡｌ合金配線１
の高さは例えば０．５μｍ、幅は例えば０．５μｍであ
る。次に、全面に無機ＳＯＧをスピンコートし、さらに
所定のアニールを行ってＳｉＯx 膜２を形成する。この
ＳｉＯx 膜２の膜厚は例えば０．５μｍである。次に、
このＳｉＯx 膜２の所定部分を例えばドライエッチング
法によりエッチングすることによりビアホール３を形成
する。このビアホール３の直径は例えば０．３５μｍで
ある。次に、例えば、いわゆるＷブランケットＣＶＤ法
によりＷ膜を成膜してビアホール３の内部を埋め込んだ
後、このＷ膜をエッチバックすることにより、ビアホー
ル３の内部にＷプラグ４を形成する。
【００１４】次に、全面に例えば膜厚が０．８μｍのフ
ッ素化アリルエーテル膜を成膜した後、このフッ素化ア
リルエーテル膜をエッチング法により、形成すべき金属
配線に対応した形状に加工する。これによって、図１Ｂ
に示すように、Ｗプラグ４上に、フッ素化アリルエーテ
ルからなる型５が形成される。この型５の幅は例えば
０．５μｍである。
ッ素化アリルエーテル膜を成膜した後、このフッ素化ア
リルエーテル膜をエッチング法により、形成すべき金属
配線に対応した形状に加工する。これによって、図１Ｂ
に示すように、Ｗプラグ４上に、フッ素化アリルエーテ
ルからなる型５が形成される。この型５の幅は例えば
０．５μｍである。
【００１５】次に、図１Ｃに示すように、Ｓｉ基板を例
えば３５０℃に保ち、例えば、ＳｉＨ4 ガスとＮＨ3 ガ
スとを原料として用いたプラズマＣＶＤ法によりＳｉＮ
x 膜６を成膜する。このＳｉＮx 膜６は浸透防止層とし
て用いられる。このＳｉＮx膜６の膜厚は例えば５０ｎ
ｍである。
えば３５０℃に保ち、例えば、ＳｉＨ4 ガスとＮＨ3 ガ
スとを原料として用いたプラズマＣＶＤ法によりＳｉＮ
x 膜６を成膜する。このＳｉＮx 膜６は浸透防止層とし
て用いられる。このＳｉＮx膜６の膜厚は例えば５０ｎ
ｍである。
【００１６】次に、無機ＳＯＧをトリフェニルシラノー
ルでシリル化してから全面にスピンコートし、例えば１
５０℃で５分間プリベークを行った後、例えば４００℃
で３０分間ポストアニールを行って、図１Ｄに示すよう
に、膜中に例えば数十ｎｍ程度の径の空孔を有する多孔
質ＳｉＯ2 膜７を形成する。この多孔質ＳｉＯ2 膜７は
層間絶縁膜として用いられる。
ルでシリル化してから全面にスピンコートし、例えば１
５０℃で５分間プリベークを行った後、例えば４００℃
で３０分間ポストアニールを行って、図１Ｄに示すよう
に、膜中に例えば数十ｎｍ程度の径の空孔を有する多孔
質ＳｉＯ2 膜７を形成する。この多孔質ＳｉＯ2 膜７は
層間絶縁膜として用いられる。
【００１７】次に、全面にレジスト（図示せず）を塗布
して表面を平坦化した後、例えばＣＦ4 ガスを用いたド
ライエッチング法によりエッチバックを行うことによ
り、図１Ｅに示すように、少なくとも型５の上部を露出
させるとともに、多孔質ＳｉＯ2 膜７の表面の平坦化を
行う。
して表面を平坦化した後、例えばＣＦ4 ガスを用いたド
ライエッチング法によりエッチバックを行うことによ
り、図１Ｅに示すように、少なくとも型５の上部を露出
させるとともに、多孔質ＳｉＯ2 膜７の表面の平坦化を
行う。
【００１８】次に、例えば、酸素プラズマアッシャーに
よる処理により、フッ素化アリルエーテルからなる型５
を除去する。これによって、図１Ｆに示すように、型５
が除去された部分に配線溝８が形成される。ここで、型
５の材料は、多孔質ＳｉＯ2膜７およびＳｉＮx 膜６と
異なるため、これらの多孔質ＳｉＯ2 膜７およびＳｉＮ
x 膜６を残したまま、型５を容易かつ選択的に除去する
ことができる。
よる処理により、フッ素化アリルエーテルからなる型５
を除去する。これによって、図１Ｆに示すように、型５
が除去された部分に配線溝８が形成される。ここで、型
５の材料は、多孔質ＳｉＯ2膜７およびＳｉＮx 膜６と
異なるため、これらの多孔質ＳｉＯ2 膜７およびＳｉＮ
x 膜６を残したまま、型５を容易かつ選択的に除去する
ことができる。
【００１９】次に、図１Ｇに示すように、Ｓｉ基板を例
えば２５０℃に保ち、例えばＤＭＡＨ（（ＣＨ3 ）2 Ａ
ｌＨ）を原料として用いた選択ＡｌＣＶＤ法により、配
線溝８の内部にＡｌを埋め込み、Ａｌ配線９を形成す
る。このＡｌ配線９の高さは例えば０．５μｍ、幅は例
えば０．５μｍである。
えば２５０℃に保ち、例えばＤＭＡＨ（（ＣＨ3 ）2 Ａ
ｌＨ）を原料として用いた選択ＡｌＣＶＤ法により、配
線溝８の内部にＡｌを埋め込み、Ａｌ配線９を形成す
る。このＡｌ配線９の高さは例えば０．５μｍ、幅は例
えば０．５μｍである。
【００２０】以上の工程により、Ｗプラグ４を介して第
１層目のＡｌ合金配線１と接続された第２層目のＡｌ配
線９が溝配線として形成される。
１層目のＡｌ合金配線１と接続された第２層目のＡｌ配
線９が溝配線として形成される。
【００２１】この第１の実施形態によれば次のような効
果を得ることができる。すなわち、この第１の実施形態
においては、層間絶縁膜としての多孔質ＳｉＯ2 膜７
と、型５を除去することにより形成される配線溝８の内
部に形成されるＡｌ配線９との間に、浸透防止層として
のＳｉＮx 膜６が形成されているため、多孔質ＳｉＯ2
膜７中に含まれるＨ2 ＯがＡｌ配線９に浸透するのを防
止することができ、これによってＡｌ配線９の腐食を防
止することができる。また、このＳｉＮx 膜６により、
Ａｌ配線９を形成するためのＡｌ膜の成膜時に、多孔質
ＳｉＯ2 膜７に形成された配線溝８の部分から、この多
孔質ＳｉＯ2 膜７中に含まれるＨ2 Ｏや有機溶媒などが
脱離するのを防止することができるため、Ａｌ配線９の
形状異常やポイズンドビアが発生するのを防止すること
ができる。さらに、Ａｌ配線９の型５を形成した後に層
間絶縁膜として多孔質ＳｉＯ2 膜７を形成していること
により、層間絶縁膜を金属配線の形状にエッチングする
必要がなく、このため、エッチングに弱く、正確なエッ
チングが困難なこの多孔質ＳｉＯ2 膜７を層間絶縁膜と
して用いることができる。また、この多孔質ＳｉＯ2 膜
７は、低誘電体膜であるため、配線間容量の低減を図る
ことができ、半導体装置の高速動作化に有利である。さ
らにまた、層間絶縁膜としての多孔質ＳｉＯ2 膜７の下
側にもＳｉＮx膜６が形成されているので、この多孔質
ＳｉＯ2 膜７の下層からの脱ガスを防止することができ
る。
果を得ることができる。すなわち、この第１の実施形態
においては、層間絶縁膜としての多孔質ＳｉＯ2 膜７
と、型５を除去することにより形成される配線溝８の内
部に形成されるＡｌ配線９との間に、浸透防止層として
のＳｉＮx 膜６が形成されているため、多孔質ＳｉＯ2
膜７中に含まれるＨ2 ＯがＡｌ配線９に浸透するのを防
止することができ、これによってＡｌ配線９の腐食を防
止することができる。また、このＳｉＮx 膜６により、
Ａｌ配線９を形成するためのＡｌ膜の成膜時に、多孔質
ＳｉＯ2 膜７に形成された配線溝８の部分から、この多
孔質ＳｉＯ2 膜７中に含まれるＨ2 Ｏや有機溶媒などが
脱離するのを防止することができるため、Ａｌ配線９の
形状異常やポイズンドビアが発生するのを防止すること
ができる。さらに、Ａｌ配線９の型５を形成した後に層
間絶縁膜として多孔質ＳｉＯ2 膜７を形成していること
により、層間絶縁膜を金属配線の形状にエッチングする
必要がなく、このため、エッチングに弱く、正確なエッ
チングが困難なこの多孔質ＳｉＯ2 膜７を層間絶縁膜と
して用いることができる。また、この多孔質ＳｉＯ2 膜
７は、低誘電体膜であるため、配線間容量の低減を図る
ことができ、半導体装置の高速動作化に有利である。さ
らにまた、層間絶縁膜としての多孔質ＳｉＯ2 膜７の下
側にもＳｉＮx膜６が形成されているので、この多孔質
ＳｉＯ2 膜７の下層からの脱ガスを防止することができ
る。
【００２２】図２は、この発明の第２の実施形態による
金属配線の形成方法を示す。
金属配線の形成方法を示す。
【００２３】この第２の実施形態においては、まず、図
２Ａに示すように、あらかじめ素子が形成され、表面が
層間絶縁膜で覆われたＳｉ基板（図示せず）上に、第１
層目のＡｌ合金配線１を形成する。このＡｌ合金配線１
の高さは例えば０．５μｍ、幅は例えば０．５μｍであ
る。次に、例えばＳｉＨ4 ガスとＮ2 Ｏガスとを原料と
して用いたプラズマＣＶＤ法により全面にＳｉＯx 膜２
を形成する。このＳｉＯx 膜２の膜厚は例えば０．５μ
ｍである。次に、このＳｉＯx 膜２の所定部分を例えば
ドライエッチング法によりエッチングすることによりビ
アホール３を形成する。このビアホール３の直径は例え
ば０．３５μｍである。次に、例えば、Ｗブランケット
ＣＶＤ法によりＷ膜を成膜してビアホール３の内部を埋
め込んだ後、このＷ膜をエッチバックすることにより、
ビアホール３の内部にＷプラグ４を形成する。
２Ａに示すように、あらかじめ素子が形成され、表面が
層間絶縁膜で覆われたＳｉ基板（図示せず）上に、第１
層目のＡｌ合金配線１を形成する。このＡｌ合金配線１
の高さは例えば０．５μｍ、幅は例えば０．５μｍであ
る。次に、例えばＳｉＨ4 ガスとＮ2 Ｏガスとを原料と
して用いたプラズマＣＶＤ法により全面にＳｉＯx 膜２
を形成する。このＳｉＯx 膜２の膜厚は例えば０．５μ
ｍである。次に、このＳｉＯx 膜２の所定部分を例えば
ドライエッチング法によりエッチングすることによりビ
アホール３を形成する。このビアホール３の直径は例え
ば０．３５μｍである。次に、例えば、Ｗブランケット
ＣＶＤ法によりＷ膜を成膜してビアホール３の内部を埋
め込んだ後、このＷ膜をエッチバックすることにより、
ビアホール３の内部にＷプラグ４を形成する。
【００２４】次に、全面に例えば膜厚が０．８μｍのア
モルファスカーボン膜を成膜した後、このアモルファス
カーボン膜をエッチング法により、形成すべき金属配線
に対応した形状に加工する。これによって、図２Ｂに示
すように、Ｗプラグ４上に、アモルファスカーボンから
なる型５が形成される。この型５の幅は例えば０．５μ
ｍである。
モルファスカーボン膜を成膜した後、このアモルファス
カーボン膜をエッチング法により、形成すべき金属配線
に対応した形状に加工する。これによって、図２Ｂに示
すように、Ｗプラグ４上に、アモルファスカーボンから
なる型５が形成される。この型５の幅は例えば０．５μ
ｍである。
【００２５】次に、例えばＮＨ3 ガスを用いてプラズマ
を発生させ、このプラズマ中でＳｉ基板を処理すること
により、ＳｉＯx 膜２の表面を窒化し、表面改質を行
う。これによって、このＳｉＯx 膜２のＨ2 Ｏ非透過性
を、より向上させることができる。
を発生させ、このプラズマ中でＳｉ基板を処理すること
により、ＳｉＯx 膜２の表面を窒化し、表面改質を行
う。これによって、このＳｉＯx 膜２のＨ2 Ｏ非透過性
を、より向上させることができる。
【００２６】次に、図２Ｃに示すように、例えばスパッ
タリング法によりＴｉＮ膜１０を全面に成膜する。この
ＴｉＮ膜１０は浸透防止層として用いられる。このＴｉ
Ｎ膜１０の膜厚は例えば８０ｎｍである。
タリング法によりＴｉＮ膜１０を全面に成膜する。この
ＴｉＮ膜１０は浸透防止層として用いられる。このＴｉ
Ｎ膜１０の膜厚は例えば８０ｎｍである。
【００２７】次に、主にイオンによるエッチングが支配
的に行われるモードで例えばＣｌ2ガスを用いたドライ
エッチング法によりエッチバックを行うことにより、図
２Ｄに示すように、型５の側壁にのみＴｉＮ膜１０を残
す。
的に行われるモードで例えばＣｌ2ガスを用いたドライ
エッチング法によりエッチバックを行うことにより、図
２Ｄに示すように、型５の側壁にのみＴｉＮ膜１０を残
す。
【００２８】次に、図２Ｅに示すように、Ｓｉ基板を例
えば０℃に保ち、例えば、気相状態のＨ2 Ｏ2 とＳｉ
（ＣＨ3 ）Ｈ3 とＮ2 とを原料として用いて有機系Ｓｉ
Ｏx 膜１１を成膜する。この有機系ＳｉＯx 膜１１は層
間絶縁膜として用いられる。この有機系ＳｉＯx 膜１１
の膜厚は例えば０．５μｍである。ここで、この有機系
ＳｉＯx 膜１１の成膜条件の一例を挙げると、Ｈ
2 Ｏ2 、Ｓｉ（ＣＨ3 ）Ｈ3 およびＮ2 の流量はそれぞ
れ０．７ｇ／ｍｉｎ、１００ＳＣＣＭおよび５００ＳＣ
ＣＭであり、反応圧力は１Ｔｏｒｒである。
えば０℃に保ち、例えば、気相状態のＨ2 Ｏ2 とＳｉ
（ＣＨ3 ）Ｈ3 とＮ2 とを原料として用いて有機系Ｓｉ
Ｏx 膜１１を成膜する。この有機系ＳｉＯx 膜１１は層
間絶縁膜として用いられる。この有機系ＳｉＯx 膜１１
の膜厚は例えば０．５μｍである。ここで、この有機系
ＳｉＯx 膜１１の成膜条件の一例を挙げると、Ｈ
2 Ｏ2 、Ｓｉ（ＣＨ3 ）Ｈ3 およびＮ2 の流量はそれぞ
れ０．７ｇ／ｍｉｎ、１００ＳＣＣＭおよび５００ＳＣ
ＣＭであり、反応圧力は１Ｔｏｒｒである。
【００２９】次に、例えばＣＭＰ（Chemical Mechanica
l Polishing)法により研磨を行うことにより、少なくと
も型５の上部を露出させるとともに、有機系ＳｉＯx 膜
１１の表面の平坦化を行う。
l Polishing)法により研磨を行うことにより、少なくと
も型５の上部を露出させるとともに、有機系ＳｉＯx 膜
１１の表面の平坦化を行う。
【００３０】次に、例えば７６０Ｔｏｒｒの圧力のＯ2
ガス雰囲気中でＳｉ基板を例えば４５０℃に保つことに
より、アモルファスカーボンからなる型５をＣＯガスあ
るいはＣＯ2 ガスとして除去する。これによって、図２
Ｇに示すように、型５が除去された部分に配線溝８が形
成される。ここで、型５の材料は、有機系ＳｉＯx 膜１
１およびＴｉＮ膜１０と異なるため、これらの有機系Ｓ
ｉＯx 膜１１およびＴｉＮ膜１０を残したまま、型５を
容易かつ選択的に除去することができる。
ガス雰囲気中でＳｉ基板を例えば４５０℃に保つことに
より、アモルファスカーボンからなる型５をＣＯガスあ
るいはＣＯ2 ガスとして除去する。これによって、図２
Ｇに示すように、型５が除去された部分に配線溝８が形
成される。ここで、型５の材料は、有機系ＳｉＯx 膜１
１およびＴｉＮ膜１０と異なるため、これらの有機系Ｓ
ｉＯx 膜１１およびＴｉＮ膜１０を残したまま、型５を
容易かつ選択的に除去することができる。
【００３１】次に、Ｓｉ基板を例えば２５０℃に保ち、
例えばＤＭＡＨを用いた選択ＡｌＣＶＤ法により、配線
溝８の内部にＡｌを埋め込み、Ａｌ配線９を形成する。
このＡｌ配線９の高さは例えば０．５μｍ、幅は例えば
０．５μｍである。
例えばＤＭＡＨを用いた選択ＡｌＣＶＤ法により、配線
溝８の内部にＡｌを埋め込み、Ａｌ配線９を形成する。
このＡｌ配線９の高さは例えば０．５μｍ、幅は例えば
０．５μｍである。
【００３２】以上の工程により、Ｗプラグ４を介して第
１層目のＡｌ合金配線１と接続された第２層目のＡｌ配
線９が形成される。
１層目のＡｌ合金配線１と接続された第２層目のＡｌ配
線９が形成される。
【００３３】この第２の実施形態によれば、層間絶縁膜
としての有機系ＳｉＯx 膜１１と、型５を除去すること
により形成される配線溝８の内部に形成されるＡｌ配線
９との間に、浸透防止層としてのＴｉＮ膜１０が形成さ
れていることにより、第１の実施形態と同様な効果を得
ることができる。
としての有機系ＳｉＯx 膜１１と、型５を除去すること
により形成される配線溝８の内部に形成されるＡｌ配線
９との間に、浸透防止層としてのＴｉＮ膜１０が形成さ
れていることにより、第１の実施形態と同様な効果を得
ることができる。
【００３４】この第２の実施形態によれば、さらに次の
ような効果をも得ることができる。すなわち、第１の実
施形態においては、浸透防止層としてＳｉＮx 膜６を用
いているが、このＳｉＮx 膜６の誘電率は高いため、こ
の誘電率の高さによる配線間容量の増大が問題となる場
合がある。これに対し、この第２の実施形態において
は、浸透防止層としてバリアメタルであるＴｉＮ膜１０
を用いているため、浸透防止層に起因する配線間容量の
増大の問題がなく、したがって半導体装置の高速動作化
に適している。
ような効果をも得ることができる。すなわち、第１の実
施形態においては、浸透防止層としてＳｉＮx 膜６を用
いているが、このＳｉＮx 膜６の誘電率は高いため、こ
の誘電率の高さによる配線間容量の増大が問題となる場
合がある。これに対し、この第２の実施形態において
は、浸透防止層としてバリアメタルであるＴｉＮ膜１０
を用いているため、浸透防止層に起因する配線間容量の
増大の問題がなく、したがって半導体装置の高速動作化
に適している。
【００３５】以上、この発明の実施形態について具体的
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
【００３６】例えば、上述の第１および第２の実施形態
において用いた数値、材料、原料などはあくまでも例に
過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値、材料、原料な
どを用いてもよい。具体的には、例えば、上述の第２の
実施形態においては、Ａｌ配線１１の形成に、Ａｌ原料
としてＤＭＡＨを用いた選択ＡｌＣＶＤ法を用いている
が、Ａｌ原料としてＤＭＡＨ以外のものを用いてもよい
ことはもちろん、選択ＡｌＣＶＤ法以外の方法を用いて
もよい。具体的には、例えば、Ａｌ原料に加えてＣｕ原
料を用いた選択ＣＶＤ法によりＡｌ−Ｃｕ合金を成膜
し、Ａｌ−Ｃｕ合金配線を形成してもよいし、Ｃｕ（ｈ
ｆａｃ）ＶＴＭＳを用いた有機金属化学気相成長（ＭＯ
ＣＶＤ）法によりＣｕ膜を成膜し、Ｃｕ配線を形成して
もよい。また、上述の第２の実施形態においては、浸透
防止層としてＴｉＮ膜１０を用いているが、このＴｉＮ
膜１０の代わりに、Ｔｉ膜上にＴｉＮ膜を積層したＴｉ
Ｎ／Ｔｉ膜その他の各種のバリアメタル膜を用いてもよ
い。
において用いた数値、材料、原料などはあくまでも例に
過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値、材料、原料な
どを用いてもよい。具体的には、例えば、上述の第２の
実施形態においては、Ａｌ配線１１の形成に、Ａｌ原料
としてＤＭＡＨを用いた選択ＡｌＣＶＤ法を用いている
が、Ａｌ原料としてＤＭＡＨ以外のものを用いてもよい
ことはもちろん、選択ＡｌＣＶＤ法以外の方法を用いて
もよい。具体的には、例えば、Ａｌ原料に加えてＣｕ原
料を用いた選択ＣＶＤ法によりＡｌ−Ｃｕ合金を成膜
し、Ａｌ−Ｃｕ合金配線を形成してもよいし、Ｃｕ（ｈ
ｆａｃ）ＶＴＭＳを用いた有機金属化学気相成長（ＭＯ
ＣＶＤ）法によりＣｕ膜を成膜し、Ｃｕ配線を形成して
もよい。また、上述の第２の実施形態においては、浸透
防止層としてＴｉＮ膜１０を用いているが、このＴｉＮ
膜１０の代わりに、Ｔｉ膜上にＴｉＮ膜を積層したＴｉ
Ｎ／Ｔｉ膜その他の各種のバリアメタル膜を用いてもよ
い。
【００３７】さらに、上述の第１および第２の実施形態
においては、この発明を金属配線の形成に適用した場合
について説明したが、この発明は、金属プラグの形成に
適用することができることは言うまでもない。
においては、この発明を金属配線の形成に適用した場合
について説明したが、この発明は、金属プラグの形成に
適用することができることは言うまでもない。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、金属配線および／または金属プラグを埋め込む層間
絶縁膜として、エッチングに弱いもの、正確なエッチン
グが困難なもの、Ｈ2 Ｏや有機溶媒などが含まれるもの
など、一般に膜質の劣る絶縁膜をも用いることができる
とともに、金属配線および／または金属プラグ形成用の
金属膜として微細加工が困難なものをも用いることがで
きる。
ば、金属配線および／または金属プラグを埋め込む層間
絶縁膜として、エッチングに弱いもの、正確なエッチン
グが困難なもの、Ｈ2 Ｏや有機溶媒などが含まれるもの
など、一般に膜質の劣る絶縁膜をも用いることができる
とともに、金属配線および／または金属プラグ形成用の
金属膜として微細加工が困難なものをも用いることがで
きる。
【図１】この発明の第１の実施形態による金属配線の形
成方法を示す断面図である。
成方法を示す断面図である。
【図２】この発明の第２の実施形態による金属配線の形
成方法を示す断面図である。
成方法を示す断面図である。
１・・・Ａｌ合金配線、２・・・ＳｉＯx 膜、３・・・
ビアホール、４・・・Ｗプラグ、５・・・型、６・・・
ＳｉＮx 膜、７・・・多孔質ＳｉＯ2 膜、８・・・配線
溝、９・・・Ａｌ配線、１０・・・ＴｉＮ膜、１１・・
・有機系ＳｉＯx 膜
ビアホール、４・・・Ｗプラグ、５・・・型、６・・・
ＳｉＮx 膜、７・・・多孔質ＳｉＯ2 膜、８・・・配線
溝、９・・・Ａｌ配線、１０・・・ＴｉＮ膜、１１・・
・有機系ＳｉＯx 膜
Claims (10)
- 【請求項１】 形成すべき金属配線および／または金属
プラグに対応した形状を有する型を基体上に形成する工
程と、 少なくとも上記型の側壁に、上記型の材料と異なる材料
からなる浸透防止層を形成する工程と、 少なくとも上記型の周囲を取り囲むように、上記型の材
料と異なる材料からなる層間絶縁膜を形成する工程と、 上記型を除去する工程と、 上記型を除去することにより形成される空洞に金属を埋
め込む工程とを有することを特徴とする金属配線および
／または金属プラグの形成方法。 - 【請求項２】 上記型の材料はアモルファスカーボンで
あることを特徴とする請求項１記載の金属配線および／
または金属プラグの形成方法。 - 【請求項３】 上記型の材料は樹脂であることを特徴と
する請求項１記載の金属配線および／または金属プラグ
の形成方法。 - 【請求項４】 上記型の材料はフッ素化アリルエーテル
であることを特徴とする請求項１記載の金属配線および
／または金属プラグの形成方法。 - 【請求項５】 上記浸透防止層は、プラズマＣＶＤ法に
より形成される窒化シリコン膜であることを特徴とする
請求項１記載の金属配線および／または金属プラグの形
成方法。 - 【請求項６】 上記浸透防止層は、プラズマＣＶＤ法に
より形成される酸化シリコン膜であることを特徴とする
請求項１記載の金属配線および／または金属プラグの形
成方法。 - 【請求項７】 上記浸透防止層はバリアメタル膜である
ことを特徴とする請求項１記載の金属配線および／また
は金属プラグの形成方法。 - 【請求項８】 上記層間絶縁膜は多孔質の酸化シリコン
膜であることを特徴とする請求項１記載の金属配線およ
び／または金属プラグの形成方法。 - 【請求項９】 上記層間絶縁膜は、有機または無機のシ
ランと過酸化水素とを原料として用いたＣＶＤ法により
形成される酸化シリコン膜であることを特徴とする請求
項１記載の金属配線および／または金属プラグの形成方
法。 - 【請求項１０】 上記層間絶縁膜は有機または無機のＳ
ＯＧ膜であることを特徴とする請求項１記載の金属配線
および／または金属プラグの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3017897A JPH10229083A (ja) | 1997-02-14 | 1997-02-14 | 金属配線および／または金属プラグの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3017897A JPH10229083A (ja) | 1997-02-14 | 1997-02-14 | 金属配線および／または金属プラグの形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10229083A true JPH10229083A (ja) | 1998-08-25 |
Family
ID=12296512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3017897A Pending JPH10229083A (ja) | 1997-02-14 | 1997-02-14 | 金属配線および／または金属プラグの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10229083A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6514855B1 (en) | 2000-02-07 | 2003-02-04 | Canon Sales Co., Inc. | Semiconductor device manufacturing method having a porous insulating film |
| JP2004304068A (ja) * | 2003-03-31 | 2004-10-28 | Denso Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
| KR100819603B1 (ko) * | 2001-02-28 | 2008-04-04 | 쇼와 덴코 가부시키가이샤 | 열 교환기 및 차량 에어컨용 증발기 |
-
1997
- 1997-02-14 JP JP3017897A patent/JPH10229083A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6514855B1 (en) | 2000-02-07 | 2003-02-04 | Canon Sales Co., Inc. | Semiconductor device manufacturing method having a porous insulating film |
| KR100819603B1 (ko) * | 2001-02-28 | 2008-04-04 | 쇼와 덴코 가부시키가이샤 | 열 교환기 및 차량 에어컨용 증발기 |
| JP2004304068A (ja) * | 2003-03-31 | 2004-10-28 | Denso Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
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