JPH1064997A

JPH1064997A - 配線形成方法

Info

Publication number: JPH1064997A
Application number: JP21469396A
Authority: JP
Inventors: Terumine Hirayama; 照峰平山
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-08-14
Filing date: 1996-08-14
Publication date: 1998-03-06

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｗプラグを形成するプロセスにおいて、隣接
する配線パターン間の短絡と、上下配線間のコンタクト
不良を防止する。【解決手段】Ｂｌｋ−Ｗ膜をエッチバックしてＷプラ
グ７ｐを形成する際に、層間絶縁膜４上のダスト６の周
縁に沿って残ったエッチバック残渣７ｒを、Ａｌ−Ｓｉ
配線パターン８ｐを形成した後にフッ素プラズマ処理で
自己整合的に除去する。エッチバック残渣７ｒはＡｌ−
Ｓｉ配線パターン８ｐに遮蔽された部分にしか残らない
ので、隣接配線パターン間の短絡が防止できる。また、
Ｂｌｋ−Ｗ膜を過剰にオーバーエッチングする必要がな
いので、Ｗプラグ７ｐの膜減りを防止してＡｌ−Ｓｉ配
線パターン８ｐの表面を平坦化することができ、ビアホ
ールを介した該Ａｌ−Ｓｉ配線パターン８ｐへのコンタ
クト特性も改善できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として半導体製
造プロセスに適用される配線形成方法に関し、特にプラ
グ形成用金属膜をエッチバックすることで金属プラグを
形成するプロセスにおいて、このプラグ形成用金属膜の
エッチバック残渣に起因する隣接配線パターン間の短絡
を防止しながら、上下配線間のコンタクトも良好に形成
する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体デバイスのデザイン・ルー
ルは、研究レベルではサブハーフミクロンからクォータ
ーミクロン、あるいはそれ以上のレベルに縮小されてき
ている。しかし、これは半導体デバイスの水平面内方向
の寸法に関する議論であって、垂直方向の寸法縮小は配
線抵抗や寄生容量の低減を図る必要から、これと同じペ
ースでは進まない。しかも、多層配線構造の採用によ
り、基体の表面段差はますます増大する傾向にある。一
方、このような基体の表面段差の増大は、露光光の短波
長化や単色光化に伴って焦点深度やコントラストの低下
が深刻化している近年のフォトリソグラフィにとって、
不利な条件である。

【０００３】このような背景から、基体の表面段差を吸
収し、かつフォトリソグラフィの精度を向上させ得る技
術として、層間絶縁膜の平坦化が重要性を増している。
しかし、平坦化された層間絶縁膜には局部的に膜厚の大
きい領域が発生するため、この膜に開口される微細な接
続孔のアスペクト比を必然的に増大させる結果となって
いる。

【０００４】従来、接続孔を被覆する配線膜の形成は、
主としてアルミニウム（Ａｌ）系の金属材料膜をスパッ
タリング法により被着させることで行われてきた。しか
し、接続孔のアスペクト比がおおよそ３以上ともなる
と、スパッタリング法では段差被覆性（ステップ・カバ
レージ）が不足し、上層配線と下層配線の間のコンタク
ト不良が頻発するようになる。

【０００５】そこで、ステップ・カバレージの問題を克
服できる技術として、接続孔の内部を金属（メタル）膜
で埋め込んでプラグを形成する、いわゆるメタルプラグ
技術が提案されている。メタルプラグ部の電気抵抗は、
接続孔のアスペクト比が大きくなるにつれて上昇し、大
電流が流れた際の発熱量が増大するので、上記の金属膜
としては一般に低抵抗の高融点金属膜が使用されてい
る。

【０００６】プラグ形成に現状で最も広く採用されてい
る方法は、ブランケットＣＶＤ法とエッチバックとの組
合せである。これは、まず接続孔が完全に埋め込まれ、
かつ層間絶縁膜の表面が完全に覆われるように高融点金
属膜（ブランケット金属膜）を全面堆積させ、次にこの
ブランケット金属膜を該層間絶縁膜の表面が露出するま
で異方的にエッチバックする方法である。プラグ形成用
の高融点金属膜としては、タングステン（Ｗ）が最も一
般的に用いられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
エッチバックはその終点判定に関して複雑な問題を抱え
ている。特に、層間絶縁膜の表面に何らかの要因により
段差が発生しているような場合には、ブランケット金属
膜がこの段差の周縁部にエッチバック残渣として残り、
この残渣がプラグに接続して形成される隣接配線パター
ン同士を短絡させる場合がある。この問題について、図
９ないし図１２を参照しながら説明する。

【０００８】図９は、層間絶縁膜上にダスト付着による
表面段差が発生した状態を示す。ここまでの工程を簡単
に述べると、まず、Ｓｉ基板２１上に素子分離のための
フィールド酸化膜２２を形成し、このフィールド酸化膜
２２で規定される活性領域にたとえば図示されないＭＯ
Ｓトランジスタのゲート酸化膜やゲート電極を形成した
後、イオン注入を行って不純物拡散層２３を形成する。
この基体の全面にＳｉＯｘ系材料からなる層間絶縁膜２
４を堆積させてこれを平坦化し、さらにこの層間絶縁膜
２４をパターニングして上記不純物拡散層２３に臨むコ
ンタクトホール２５を開口する。この時点で、層間絶縁
膜２４の表面には絶縁性のダスト２６が付着している。
このダスト２６は、たとえば層間絶縁膜２４の成膜中に
ＣＶＤ反応炉の炉心管壁に堆積したＳｉＯｘ膜が剥落す
ることにより発生する。

【０００９】次に、図１０に示されるように、上記コン
タクトホール２５を埋め込み、かつ層間絶縁膜２４の表
面も十分に被覆するごとくブランケット・タングステン
（Ｂｌｋ−Ｗ）膜２７（１Ｗ）を成膜する。ここで、符
号（１Ｗ）は、このデバイスの製造プロセスで最初に成
膜されるＷ膜であることを表す。なお、図示は省略する
が、実際のＢｌｋ−Ｗ膜２７の下層側には、層間絶縁膜
２４に対する密着性の向上やＳｉ基板２１の表面の自然
酸化膜の還元を期待して、薄いＴｉ膜とＴｉＮ膜とをこ
の順に積層したＴｉ系密着層が形成されるのが普通であ
る。

【００１０】次に、このＢｌｋ−Ｗ膜２７を異方性エッ
チング条件にてエッチバックし、図１１に示されるよう
に、コンタクトホール２５の内部にＷプラグ２７ｐを形
成する。このとき、上記Ｂｌｋ−Ｗ膜２７は、ダスト２
６の周縁部にもエッチバック残渣２７ｒとして残存す
る。この後、上記コンタクトホール２５を被覆する上層
配線パターンとしてＡｌ−Ｓｉ配線パターン２８ｐ（１
Ａｌ）を形成する。ここで、符号（１Ａｌ）は、このデ
バイスの製造プロセスで最初に成膜されるＡｌ−Ｓｉ膜
に由来することを表す。

【００１１】ここで、図１１は（ａ）図が模式的断面
図、（ｂ）図が上面図をそれぞれ表している。（ａ）図
は（ｂ）図のａ−ａ線断面図に相当する。これらの図を
見ると、エッチバック残渣２７ｒが隣接する２本のＡｌ
−Ｓｉ配線パターン２８ｐ同士を短絡させている様子が
明らかである。図中、Ａｌ−Ｓｉ配線パターン２８ｐの
陰に隠れている部分のエッチバック残渣２７ｒには、斜
線を施して示してある。コンタクトホール２５の近傍で
は、フォトリソグラフィにおける上下パターンの重ね合
わせズレに対するマージンを見込んで、一般に配線パタ
ーンの線幅が大とされているので、図示されるようにコ
ンタクトホール２５が近接する場所では、このような短
絡が特に生じ易いのである。

【００１２】このようなエッチバック残渣２７ｐを無く
すための一方法として、図１２に示されるように、過剰
なオーバーエッチングを行うことが考えられる。ただし
この時、Ｗプラグ２９も当然のことながら膜減りを起こ
すので、コンタクトホール２５の開口端に段差が発生す
る。この状態で、コンタクトホール２５を被覆してＡｌ
−Ｓｉ配線パターン３０を形成すると、図１３に示され
るように、該パターンの表面には上記の段差を反映した
深い凹部３０ａが形成されてしまう。

【００１３】上記の凹部３０ａは、このＡｌ−Ｓｉ配線
パターン３０に対する上層配線のコンタクト不良の原因
となる。すなわち、図１４に示されるように、基体の全
面を層間絶縁膜３１で被覆した後、この層間絶縁膜３１
にビアホール３２を開口すると、どうしても凹部３０ａ
の中に層間絶縁膜３１が残存した状態となり易い。しか
し、オーバーエッチングによりこの残膜を除去しようと
すると、元来大きなイオン入射エネルギーを用いる層間
絶縁膜３１のドライエッチング条件では、Ａｌ−Ｓｉ配
線パターン３０が消失してしまう虞れが大きいため、残
膜の除去は困難である。このように不完全なビアホール
３２にＷプラグ３３（２Ｗ；本デバイスの製造プロセス
における２番目のＷ膜に由来する。）を埋め込み、さら
にこのビアホール３２を被覆してＡｌ−Ｓｉ配線パター
ン３４（２Ａｌ；本デバイスの製造プロセスにおける２
番目のＡｌ−Ｓｉ膜に由来する。）を形成しても、１層
目配線と２層目配線との間のコンタクトは不良となって
しまう。

【００１４】このように、Ｂｌｋ−Ｗ膜を用いたプラグ
形成を行う場合、通常の程度のエッチバックでは層間絶
縁膜上の段差に付随するエッチバック残渣により同一層
内で隣接する配線パターン同士が短絡する虞れがあり、
エッチバックを過剰に行えば上下配線間のコンタクトが
不良になるという問題がある。そこで、本発明は、上下
配線間のコンタクト不良を招くことなく、同一層内の隣
接配線パターン同士の短絡も防止することが可能な配線
形成方法を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の配線形成方法
は、層間絶縁膜上にプラグ形成用金属膜を全面堆積させ
た後、これをエッチバックして接続孔内に金属プラグを
残し、さらにこの金属プラグに接続する上層配線パター
ンを形成するプロセスにおいて、上記エッチバックに伴
って前記層間絶縁膜上に残存するプラグ形成用金属膜の
残渣、すなわちエッチバック残渣を上層配線パターンを
形成した後に除去することにより、上述の目的を達成し
ようとするものである。このエッチバック残渣の除去
は、上層配線パターンの形成に用いたエッチング・マス
クを残したまま行っても、除去してから行っても、いず
れでも構わない。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の配線形成方法によれば、
プラグ形成用金属膜のエッチバック残渣が上層配線パタ
ーン自身をマスクとして自己整合的に除去されるので、
たとえ上層配線パターンに遮蔽された部分にエッチバッ
ク残渣が残ったとしても、この残渣が他の部材と電気的
に接続することが無くなる。したがって、この残渣を介
した隣接配線パターン同士の短絡を防止することができ
る。

【００１７】また、本発明では層間絶縁膜上のエッチバ
ック残渣を上層配線パターンの形成前に全て除去しなく
ても済むため、プラズマ形成用金属膜の過剰なオーバー
エッチングを行う必要もなく、金属プラグの膜減りを防
止することができる。この結果、接続孔の埋め込み状態
がほぼ平坦となり、この接続孔を被覆して形成される上
層配線パターンの表面もほぼ平坦となる。したがって、
この上層配線パターンに臨むビアホールを層間絶縁膜に
開口する際にも、該ビアホールの底面に層間絶縁膜が残
存することがなく、上下配線間の良好なコンタクトを達
成することができる。

【００１８】ところで、上記のエッチング残渣は層間絶
縁膜の表面に発生した段差の周縁部に沿って残存する
が、この段差は層間絶縁膜にダストが付着することによ
り発生することが多い。この付着は、層間絶縁膜の成膜
終了後にその表面に対して起こるものであっても、ある
いは層間絶縁膜の成膜途中に生ずるものであっても良
い。後者の場合は、最終的にはダストが層間絶縁膜の内
部に取り込まれた形となる。

【００１９】前記プラグ形成用金属膜の主体をなす金属
材料としては、たとえばチタン（Ｔｉ），コバルト（Ｃ
ｏ），モリブデン（Ｍｏ），タンタル（Ｔａ），タング
ステン（Ｗ），白金（Ｐｔ）が挙げられる。なお、金属
プラグの形成前には一般に接続孔の内部がバリヤメタル
や密着層で被覆されるが、本発明で述べるプラグ形成用
金属膜には、これらバリヤメタルや密着層も含めるもの
とする。また、上層配線膜の主体をなす金属材料として
は、たとえばアルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）が挙げ
られる。上層配線膜の形成時には下地側に密着層が形成
されたり、あるいは表面に反射防止膜が積層される場合
があるが、本発明の上層配線膜にはこれらの密着層や反
射防止膜も含めるものとする。

【００２０】本発明では上述したように、エッチング残
渣の除去が上層配線パターンの形成後に行われるので、
除去を行うためのプロセス条件が既に形成されている上
層配線パターンの性能や形状に悪影響を及ぼすものであ
ってはならない。ここで、メタルプラグ技術において最
も実績のある材料の組合せは、プラグ形成用金属膜がＷ
を主体とする導電膜、上層配線膜がＡｌを主体とする導
電膜とするものである。この場合、エッチング残渣の除
去をフッ素系プラズマ処理により行うことが特に好適で
ある。これは、Ｗはフッ素系エッチャントと反応して蒸
気圧の高いＷＦｘを生成することで容易に系外へ除去さ
れるが、Ａｌとフッ素系エッチャントとの反応生成物で
あるＡｌＦｘは蒸気圧が低くて容易に系外へは除去され
ないため、Ａｌ配線パターンへの侵食を抑えながら効率
的にエッチバック残渣を除去することができるからであ
る。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例として、コン
タクト形成プロセスについて図１ないし図８を参照しな
がら説明する。なお、図８を除くこれらの図面はすべ
て、（ａ）図が模式的断面図、（ｂ）図が上面図を示し
ており、（ａ）図は（ｂ）図のＡ−Ａ線断面図に相当し
ている。

【００２２】図１は、層間絶縁膜上にダスト付着による
表面段差が発生した状態を示す。ここまでの工程を簡単
に述べると、まず、Ｓｉ基板１上にたとえば公知のＬＯ
ＣＯＳ法により素子分離のためのフィールド酸化膜２を
形成する。このフィールド酸化膜２で規定される活性領
域で、たとえば図示されないＭＯＳトランジスタのゲー
ト酸化膜やゲート電極を形成した後、イオン注入を行っ
て不純物拡散層３を形成する。この不純物拡散層３は、
たとえばＬＤＤ構造を有するＭＯＳトランジスタのソー
ス／ドレイン領域である。

【００２３】この基体の全面に、たとえばＢＰＳＧ（ホ
ウ素リン・シリケート・ガラス）膜からなる層間絶縁膜
４を約６００ｎｍの厚さに堆積させてこれを平坦化し
た。さらに、この層間絶縁膜４をパターニングすること
により、上記不純物拡散層３に臨んで直径約０．４μｍ
のコンタクトホール５を開口した。このコンタクトホー
ル５のアスペクト比は、約１．５である。この時点で層
間絶縁膜４の表面には、絶縁性のダスト６に起因して高
さ約３００ｎｍの段差が発生した。このダスト６は、た
とえば層間絶縁膜４の成膜中にＣＶＤ反応炉の炉心管壁
に堆積したＢＰＳＧ膜が剥落したものである。なお、こ
のような表面段差は、層間絶縁膜４の成膜途中でダスト
６が剥落し、このダスト６が膜内に取り込まれたまま層
間絶縁膜４の堆積が継続するような場合にも発生する。

【００２４】次に、基体の全面に厚さ約３０ｎｍのＴｉ
膜と厚さ約７０ｎｍのＴｉＮ膜（いずれも図示せず。）
をスパッタリング法により順次成膜した。上記Ｔｉ膜
は、Ｓｉ基板１表面の自然酸化膜を還元してコンタクト
抵抗を低下させる役割を果たし、上記ＴｉＮ膜は次に成
膜されるＢｌｋ−Ｗ膜７の層間絶縁膜４に対する密着性
を向上させるために設けられるものである。この後、た
とえばＷＦ₆／Ｈ₂混合ガスを用いたＬＰＣＶＤ法によ
り、図２に示されるように、基体の全面に厚さ約６００
ｎｍのＢｌｋ−Ｗ膜７（１Ｗ）を成膜した。

【００２５】次に、図３に示されるように、上記Ｂｌｋ
−Ｗ膜７とＴｉ／ＴｉＮ積層膜（図示せず。）とをＲＩ
Ｅ（反応性イオン・エッチング）により異方的にエッチ
バックし、コンタクトホール５の内部にＷプラグ７ｐ
（１Ｗ）を形成した。ただしこのエッチバックは、コン
タクトホール５の開口端からのＷプラグ７ｐの表面の後
退量がおおよそ１００ｎｍの範囲内に収まる程度に抑え
たので、ダスト６の周縁部にエッチバック残渣７ｒが残
存した。

【００２６】次に、図４に示されるように、基体の全面
にスパッタリング法により厚さ約５００ｎｍのＡｌ−Ｓ
ｉ膜８（１Ａｌ）を成膜した。本発明では、Ｂｌｋ−Ｗ
膜７のオーバーエッチングを抑えることにより、コンタ
クトホール５の開口端からのＷプラグ７ｐの後退量を最
小限に止めているため、Ａｌ−Ｓｉ膜８の表面はコンタ
クトホール５の上部ではほぼ平坦であり、従来のように
深い凹部が形成されることはなかった。なお、上記のＡ
ｌ−Ｓｉ膜８の下層側には、層間絶縁膜４に対する密着
性を確保するために、薄いＴｉＮ膜が介在されていても
良く、また表面にはたとえばＴｉＮ膜やＴｉＷ膜からな
る反射防止膜が成膜されていても良い。さらに、上記Ａ
ｌ−Ｓｉ膜８の上にレジスト・パターン９を形成した。
このレジスト・パターン９は、上面図〔（ｂ）図〕から
も明らかなように、パターン・エッジの一部が上記ダス
ト６に重複している。

【００２７】この状態で、たとえばＢＣｌ₃／Ｃｌ₂系
のような通常の塩素系ガスを用いたＲＩＥを行って上記
Ａｌ−Ｓｉ膜８を異方的にエッチングし、図５に示され
るようなＡｌ−Ｓｉ配線パターン８ｐを形成した。この
時点でダスト６やエッチバック残渣７ｒの一部が露出し
たが、これらは上記のＡｌエッチング条件ではほとんど
エッチングされなかった。これは、ＳｉＯｘを主成分と
するダスト６も、Ｗを主成分とするエッチバック残渣７
ｒも、そのメイン・エッチャント（主エッチング種）が
フッ素系エッチャントであって、塩素系エッチャントと
はほとんど反応しないか、あるいは反応したとしても生
成物の蒸気圧が低いために系外へ除去されにくいからで
ある。

【００２８】なお、（ｂ）図で斜線が施されている部分
は、エッチバック残渣７ｒのうちＡｌ−Ｓｉ配線パター
ン８ｐによる遮蔽部、すなわち、基体の表面に露出して
いない部分である。しかし、この遮蔽部の各々は閉ルー
プを形成するエッチバック残渣７ｒの一部である。した
がって、この段階では隣接する２本のＡｌ−Ｓｉ配線パ
ターン８ｐ同士が短絡している。

【００２９】そこで、フッ素プラズマ処理を行い、図６
に示されるように、エッチバック残渣７ｒの露出部を除
去した。この処理は平行平板型ＲＩＥ装置を用いて行
い、その条件はたとえばＳＦ₆流量８０ＳＣＣＭＡｒ４０ＳＣＣＭＨｅ２５ＳＣＣＭ圧力３０ＰａＲＦパワー３００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）基板温度２５ ℃ とした。この結果、エッチバック残渣７ｒは、図中に斜
線を施して示した遮蔽部を残して露出部がすべて除去さ
れ、上記の短絡状態が解消された。

【００３０】なお、上記フッ素プラズマ処理は１分子か
ら比較的大量のＦ^*（フッ素ラジカル）を生成可能なガ
スであれば、たとえばＣＦ₄やＮＦ₃を用いて行うこと
もできる。また、この時点ではＡｌ−Ｓｉ配線パターン
８ｐの側壁面がプラズマに曝されることになるが、フッ
素系エッチャントとＡｌとの反応生成物であるＡｌＦｘ
は、蒸気圧が低いため容易に揮発することはなく、した
がって、Ａｌ−Ｓｉ配線パターン８のサイドエッチング
（横方向からの侵食）は生じない。

【００３１】また、上記フッ素プラズマ処理の代わり
に、Ｃｌ₂／Ｏ₂混合ガスを用いたプラズマ処理を行っ
ても良い。このガス系は、Ｗ−ポリサイド・ゲート電極
加工に用いられており、Ｃｌ₂単独ではなかなか除去で
きないＷも、Ｏ₂を添加することで蒸気圧の高いＷＣｌ
Ｏｘの形で除去することができる。また、Ｗ膜の下地膜
として形成されているＴｉ／ＴｉＮ系密着膜も、塩素系
エッチャントで容易に除去することができる。さらに、
フッ素系エッチャントを用いる場合に比べて層間絶縁膜
４に対する選択性も向上するというメリットがある。た
だし、上記の混合ガスを用いる場合には、プラズマ中に
Ａｌのエッチャントである塩素系エッチャントが含まれ
るので、Ａｌ−Ｓｉ配線パターン８ｐのサイドエッチン
グを防止するために、やや基板バイアスをかけて基板に
対するイオンの入射方向を揃える条件が有利である。ま
た、このプラズマ処理ではＡｌ−Ｓｉ配線パターン８ｐ
の露出面が若干酸化されるので、プラズマ処理はレジス
ト・パターン９を残したままで行い、Ａｌ−Ｓｉ配線パ
ターン８ｐの上面の酸化を防ぐ様にすると、後工程での
コンタクト形成が容易となる。

【００３２】次に、通常のＯ₂プラズマ・アッシングを
行い、図７に示されるようにレジスト・パターン９を除
去した。なお、前述のフッ素プラズマ処理は、このよう
にレジスト・パターン９を除去した状態で行っても良
い。この場合は、Ａｌ−Ｓｉ配線パターン８ｐの上面も
フッ素プラズマに曝されることになるが、上述のように
ＡｌＦｘの蒸気圧が低いため、Ａｌ−Ｓｉ配線パターン
８ｐの侵食はほとんど生じない。

【００３３】この後は、常法にしたがって上層配線を形
成した。すなわち、まず基体の全面をたとえばＢＰＳＧ
膜からなる層間絶縁膜１０で被覆し、レジスト・パター
ニングとドライエッチングを経て、上記Ａｌ−Ｓｉ配線
パターン８ｐに臨むビアホール１１を開口した。この
時、下地のＡｌ−Ｓｉ配線パターン８ｐの表面がほぼ平
坦であるため、ビアホール１１の底面には過剰なオーバ
ーエッチングを行うことなく全面的にＡｌ−Ｓｉ配線パ
ターン８ｐを露出させることができた。次に、このビア
ホール１１をＷプラグ１２（２Ｗ）で埋め込んだ。この
Ｗプラグ１２の形成方法は、Ｗプラグ７ｐ（１Ｗ）と同
様、ＬＰＣＶＤ法によるＢｌｋ−Ｗ膜の全面堆積および
異方性エッチバックの組合せにより行った。さらに、上
記Ｗプラグ１２に接続するごとくＡｌ−Ｓｉ配線パター
ン１３（２Ａｌ）を形成した。このＡｌ−Ｓｉ配線パタ
ーン１３の形成方法は、Ａｌ−Ｓｉ配線パターン８ｐと
同様、Ａｌ−Ｓｉ膜の全面堆積およびそのパターニング
により行った。

【００３４】このようにして形成された半導体デバイス
においては、従来のようなエッチバック残渣７ｒに起因
した隣接Ａｌ−Ｓｉ配線パターン８ｐ間の短絡や、Ａｌ
−Ｓｉ配線パターン８ｐ表面の凹部に残存した層間絶縁
膜１０に起因する上下配線間のコンタクト不良の問題
が、いずれも解決されていた。

【００３５】以上、本発明の具体的な実施例について説
明したが、本発明はこの実施例に何ら限定されるもので
はない。たとえば、デザイン・ルール、使用材料、Ｓｉ
基板上の構造、および成膜，ドライエッチング，エッチ
バック，プラズマ処理等の各プロセス条件の細部につい
ては、適宜変更や選択が可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば、プラグ形成用金属膜のエッチバック残渣が
層間絶縁膜上に残存しても、過剰なオーバーエッチング
を行うことなく、配線パターンをマスクとして自己整合
的にこれを除去することで、同一層内の配線パターン間
の短絡や、上下配線間のコンタクト不良を極めて効果的
に防止することができる。したがって、本発明は半導体
デバイスの微細化，高集積化，高性能化，製造歩留りの
改善を図る上で極めて意義の大きいものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したコンタクト形成プロセスの一
例において、コンタクトホールが開口された層間絶縁膜
上にダストが発生した状態を示す図であり、（ａ）図は
模式的断面図、（ｂ）図は上面図である。

【図２】図１の基体の全面にブランケット・タングステ
ン（Ｂｌｋ−Ｗ）膜を成膜した状態を示す図であり、
（ａ）図は模式的断面図、（ｂ）図は上面図である。

【図３】図２のＢｌｋ−Ｗ膜をエッチバックし、コンタ
クトホールを埋め込むＷプラグを形成した状態を示す図
であり、（ａ）図は模式的断面図、（ｂ）図は上面図で
ある。

【図４】図３の基体の全面にＡｌ−Ｓｉ膜を成膜し、さ
らにその上でレジスト・パターニングを行った状態を示
す図であり、（ａ）図は模式的断面図、（ｂ）図は上面
図である。

【図５】図４のレジスト・パターンをマスクとしてＡｌ
−Ｓｉ膜のドライエッチングを行い、Ａｌ−Ｓｉ配線パ
ターンを形成した状態を示す図であり、（ａ）図は模式
的断面図、（ｂ）図は上面図である。

【図６】フッ素プラズマ処理を行ってエッチバック残渣
の露出部を選択的に除去した状態を示す図であり、
（ａ）図は模式的断面図、（ｂ）図は上面図である。

【図７】図６のレジスト・パターンを除去した状態を示
す図であり、（ａ）図は模式的断面図、（ｂ）図は上面
図である。

【図８】多層配線デバイスの完成状態を示す模式的断面
図である。

【図９】従来のコンタクト形成プロセスの一例におい
て、コンタクトホールが開口された層間絶縁膜上にダス
トが発生した状態を示す模式的断面図である。

【図１０】図９の基体の全面にＢｌｋ−Ｗ膜を成膜した
状態を示す模式的断面図である。

【図１１】図１０のＢｌｋ−Ｗ膜をエッチバックしてコ
ンタクトホール内にＷプラグを形成し、さらにＡｌ−Ｓ
ｉ配線パターンを形成した際に、エッチバック残渣によ
り隣接するＡｌ−Ｓｉ配線パターン同士が短絡した状態
を示す図であり、（ａ）図は模式的断面図、（ｂ）図は
上面図である。

【図１２】図１０のＢｌｋ−Ｗ膜を過剰にオーバーエッ
チングし、Ｗプラグの膜減りが発生した状態を示す模式
的断面図である。

【図１３】図１２のＷプラグに接続するＡｌ−Ｓｉ配線
パターンの表面に凹部が発生した状態を示す模式的断面
図である。

【図１４】多層配線デバイスにおいて上下配線間のコン
タクトが不良となっている状態を示す模式的断面図であ
る。

【符号の説明】

１…Ｓｉ基板３…不純物拡散層４，１０…層間絶縁
膜５…コンタクトホール６…ダスト７…Ｂｌｋ−
Ｗ膜（１Ｗ）７ｐ…Ｗプラグ７ｒ…エッチバック残
渣８…Ａｌ−Ｓｉ膜（１Ａｌ）８ｐ…Ａｌ−Ｓｉ配
線パターン９…レジスト・パターン１１…ビアホー
ル１２…Ｗプラグ（２Ｗ）１３…Ａｌ−Ｓｉ配線パ
ターン（２Ａｌ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】接続孔が開口された層間絶縁膜の全面
を、プラグ形成用金属膜で被覆する第１工程と、前記プラグ形成用金属膜を少なくとも前記層間絶縁膜の
表面が露出するまで異方的にエッチバックすることによ
り、前記接続孔を略平坦に埋め込む金属プラグを形成す
る第２工程と、基体の全面を上層配線膜で被覆し、さらにこの上層配線
膜上にエッチング・マスクを形成する第３工程と、前記エッチング・マスクを介して前記上層配線膜をドラ
イエッチングすることにより上層配線パターンを形成す
る第４工程と、前記第２工程で行われた前記エッチバックに伴って前記
層間絶縁膜上に残存するプラグ形成用金属膜の残渣を除
去する第５工程とを有する配線形成方法。
【請求項２】前記残渣は、前記層間絶縁膜の表面に発
生した段差の周縁部に沿って残存する請求項１記載の配
線形成方法。
【請求項３】前記段差は、前記層間絶縁膜にダストが
付着することにより発生する請求項２記載の配線形成方
法。
【請求項４】前記第５工程における前記残渣の除去
は、前記エッチング・マスクを残した状態で行う請求項
１記載の配線形成方法。
【請求項５】前記第５工程における前記残渣の除去
は、前記エッチング・マスクを除去した状態で行う請求
項１記載の配線形成方法。
【請求項６】前記プラグ形成用金属膜としてタングス
テンを主体とする導電膜、前記上層配線膜としてアルミ
ニウムを主体とする導電膜を用いる請求項１記載の配線
形成方法。
【請求項７】前記第５工程における前記残渣の除去
を、フッ素系プラズマ処理により行う請求項６記載の配
線形成方法。