JPS63179546A - 半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体集積回路装置の製造方法に関し、特に
平坦化された微細配線の形成方法に関する。

〔従来の技術〕

近年装置の高集積化に伴い、配線の微細化および多層化
の要求が高まっている。一般に半導体装置の配線材料と
してアルミニウムが用いられており、配線パターンの形
成方法としてエツチングの為のフォトレジスタパターン
の形成に縮小投影露光法が用いられ、またエツチングは
液相中での化学反応による方法に変わって異方性加工が
可能な反応性イオンエチッチング技術を用いることによ
って、配線の微細化が可能となってきた。

反面、異方性加工された微細な配線上を一様に覆う絶縁
膜の形成が困難となってきた。

したがって配線の多層化を実現する為には、下層配線の
段差部に於いて上層配線層の段差被覆性の低下による配
線抵抗の増大あるいは断線等の不具合を生じない程度に
、眉間絶縁膜を平坦化する必要がある。

従来平坦化方法として、リフトオフ法により、スペーサ
ーを形成する。あるいは厚く気相成長した眉間絶縁膜の
全面をエツチング処理を行い、上面凸部と凹部のエツチ
ング速度の違いにより段差を緩和する。また回転塗布に
より、無機あるいは有機の膜を形成し平坦化された眉間
絶縁膜として用いる方法がとられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の配線形成法では、エツチングマスクの為
のフォトレジストのパターン形成工程に於いて、アルミ
ニウム膜表面の光の反射率が高いことと、０．５μｍ以
上の厚い膜をエツチングするに耐える厚いレジスタを用
いる必要性から、フォトレジスト膜の微細パターン形成
自体に限界が生じる。

また、エツチングに於いても、０．５μｍ以上の厚いア
ルミニウム膜をエツチングする為、下地の段差や配線密
度の違いによるエツチング特性のバラツキを生じやすい
、したがって安定した配線形成の為には、配線の幅およ
び間隔等にある程度の余裕を持たせる必要があった。

また、平坦化法に於いては、リフトオフ法では、細い配
線の形成が困難であり、全面エツチング処理法では、配
線間隔が小さくなると、間隔部の気相成長膜形成が不能
となり、いずれの方法も、微細配線には適用できない。

また回転塗布法では、無機膜の場合塗布後の焼きしめ時
にクラックが発生しやすく、したがって厚く形成できな
い為、充分な平坦性が得られない。

一方有機膜の場合膜の耐湿性が乏しい為、装置の信頼性
上不安定な要素を有している等の欠点がある。

本発明の目的は、高集積化に対応できる平坦化された微
細パターンの形成が可能であり、形成された配線が上層
配線層の配線抵抗の増大あるいは断線等不具合を発生す
ることなく、集積度の高い高信頼性の半導体集積回路装
置の製造方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の半導体集積回路装置の製造方法は、半導体基板
の主面上に多結晶シリコン層を成長し、ひきつづきシリ
コン窒化膜を成長する工程と、所望の配線領域を残して
前記シリコン窒化膜を除去する工程と、露出した前記多
結晶シリコン層を酸化する工程と、前記配線領域のシリ
コン窒化膜を除去した後に、露出した前記多結晶シリコ
ン上に選択的に金属層を形成する工程と、熱処理により
前記金属層と前記多結晶シリコン層の一部あるいは全部
を反応させる工程とを含んで構成される。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第１図（ａ）〜（ｅ）は本発明の一実施例を説明する
ために工程順に示した素子の縦断面図である。

まず、第１図（ａ）に示す様に、従来法によりシリコン
基板１０１上に、フィールド酸化膜領域１０２および、
不純物拡散層領域１０３を形成し、気相成長法によりリ
ンガラス層１０４を形成し不純物拡散層１０３上の所望
の位置に開孔１０５を設ける０次に、全面に多結晶シリ
コン１０６を３０００人成長し、びきつづき全面にシリ
コン窒化膜１０７を１０００人成長する。

次に、第１図（ｂ）に示すように、所望の配線領域に形
成したフォトレジスト１０８をマスクとして露出したシ
リコン窒化膜１０７をＣＴ、系のガスプラズマ中でエツ
チング除去する。

次に、第１図（Ｃ）に示すように、フォトレジスト１０
８を除去した後に、９００℃のスチーム雰囲気中で６０
分間酸化を行い、露出じた多結晶シリコン層の全てを、
シリコン酸化膜１０９に変えた後、シリコン窒化膜１０
７をエツチング除去する。ここでシリコン酸化膜１０９
は多結晶シリコン層１０６の２倍の膜厚になる。

次に、第１図（ｄ）に示すように、ＷＦ６ガスの還元反
応により、タングステン（Ｗ）１１０を３０００人成長
させる、このとき開孔１０５の径が１μｍ以下であれば
開孔部の段差はタングステン１１０によって埋め込まれ
る為、表面は平坦な状態で形成される。

しかる後に、第１図（ｅ）に示ように、８５０℃の窒素
雰囲気中で１０分間熱処理を行うと、多結晶シリコン１
０６とタングステン１１０との反応によりタングステン
シリサイド層が２０００人形成され、平坦化された配線
が形成できる。

ここで、第１図（ｂ）のシリコン窒化膜１０７のエツチ
ング工程で多結晶シリコン層１０６に達した時点で、制
御性良く工・ｙチタンを停止する為には、第１図（ａ＞
のシリコン窒化膜１０７を成長する前に多結晶シリコン
表面に５００人の酸化膜を形成しておくと効果的である
。また、多結晶シリコン層１０６は、リンあるいはホウ
素等の不純物を熱拡散もしくはイオン注入法によりドー
ピングを行なえば多結晶シリコン酸化が増速され酸化膜
１０９の形成が容易になる。また不純物拡散層１０３と
の接触抵抗を下げる効果もある。

第２図（ａ）〜（Ｃ）は本発明の他の実施例を説明する
ために工程順に示した縦断面図である。

先ず本発明の第１の実施例と同様の方法により第１図（
ｃ）の状態とした後、第２図（ａ）に示す様に、スパッ
タリング方法を用いて表面にチタン（Ｔ　ｉ　）　２０
１を３０００人形成する。ここでスパッタリング中に、
シリコン基板側にもバイアスを加えることによって、不
純物拡散層と配線層との接続部の凹部を完全に埋め込ん
で平坦な表面状態を得ることができる。

しかる後に、第２図（ｂ）に示す様に、８５０℃で２０
分間窒素雰囲気中で熱処理することによって多結晶シリ
コン上のチタンが全てチタンシリサイド層２０３となり
、酸化股上の未反応のチタンのみを選択的にエツチング
除去することによって、平坦化された配線が形成される
。

次に、上層配線を形成して第２図（ｃ）の様な２層配線
構造とする場合、従来の方法により気相成長法でリンガ
ラス層２０４を０．５μｍ成長し上層と下層の配線を接
続する為の開孔２０５を設け、スパッタリング方法によ
りアルミニウム層２０６を０．６μｍ形成し、所望の配
線領域以外のアルミニウムをエツチング除去することに
より、平坦化された２層配線が形成できる。

尚、上記金属層２０１は必ずしもチタン膜である必要は
なく半導体に用いられ得る材料で、シリサイドが形成可
能な金属であれば良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、配線パターン形成の為の
エツチングは厚さ１０００人程度０シリコン窒化膜をエ
ツチングするのみで良い為微細なパターン形成が可能で
ある。また、配線層が自己整合的に絶縁酸化膜に埋め込
まれた状態で形成さる為、多層配線構造に於いても上層
の配線層は断線等の不具合を生じることなく安定に形成
できる。

したがって集積度の高い高信頼性の半導体集積回路装置
が実現できる。

【図面の簡単な説明】 第１図（ａ）〜（ｅ）および第２図（ａ）〜（Ｃ）はそ
れぞれ本発明の第１および第２の実施例を説明するため
に工程順に示した素子の縦断面図である。 １０１・・・シリコン基板、１０２・・・フィールド酸
化膜、１０３・・・不純物拡散層、１０４・・・リンガ
ラス層、１０５・・・開孔、１０６・・・多結晶シリコ
ン層、１０７・・・シリコン窒化膜、１０８・・・フォ
トレジスト、１０９・・・シリコン酸化膜、１１０・・
・気相成長タングステン膜、１１１・・・タングステン
シリサイド層、２０１・・・チタン膜、２０３・・・チ
タンシリサイド層、２０４・・・リンガラス層、２０６
・・・アルミニウム配線。 箔１回 箭２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）平坦化された多層配線構造を有する半導体集積回
   路装置の配線の形成方法に於いて、半導体基板の主面上
   に多結晶シリコン層を成長し、ひきつづきシリコン窒化
   膜を成長する工程と、所望の配線領域を残して前記シリ
   コン窒化膜を除去する工程と、露出した前記多結晶シリ
   コン層を酸化する工程と、前記配線領域のシリコン窒化
   膜を除去した後に、露出した前記多結晶シリコン上に選
   択的に金属層を形成する工程と、熱処理により前記金属
   層と前記多結晶シリコン層の一部あるいは全部を反応さ
   せる工程とを含むことを特徴とする半導体集積回路装置
   の製造方法。