DE19723096A1

DE19723096A1 - Verfahren zum Bilden einer Verbindungsleitung

Info

Publication number: DE19723096A1
Application number: DE19723096A
Authority: DE
Inventors: Young-Kwon Jun
Original assignee: LG Semicon Co Ltd
Current assignee: SK Hynix Inc
Priority date: 1996-10-23
Filing date: 1997-06-02
Publication date: 1998-05-07
Anticipated expiration: 2017-06-03
Also published as: DE19723096B4; US5948705A; JPH10125785A; KR19980028524A; KR100221656B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bilden einer Verbindungsleitung einer integrierten Halblei terschaltung und insbesondere auf ein Verfahren zum Bilden einer Verbindungsleitung, bei der ein Kontaktloch mit einem leitfähigen Material im wesentlichen gefüllt ist, um dadurch den Widerstandswert und die Zuverlässigkeit der Verbindungs leitung zu verbessern.

Dünnfilme aus Aluminium und Aluminiumverbindungen werden in großem Maße als Verbindungsmaterial einer Halbleiterschal tung verwendet, da sie eine hohe Leitfähigkeit aufweisen, durch ein Trockenätzen ohne weiteres strukturiert werden können, gut an einem Siliziumoxidfilm haften und relativ preisgünstig sind.

Mit der in letzter Zeit vorhandenen Zunahme der Integration von integrierten Schaltungen nimmt die Größe eines Bauele ments ab, wird die Verbindungsstruktur feiner und mehr schichtig, nehmen Stufen der Substratoberfläche zu und steigt das Längenverhältnis eines Kontaktlochs oder Durch gangslochs an.

Die Stufenüberdeckung in dem Teil mit ernsten Stufen, das Kontaktloch und das Durchgangsloch sind wichtig, um eine Verbindung zu bilden.

Wenn eine Verbindungsleiter durch ein Sputter-Verfahren, das ein herkömmliches Verfahren zum Bilden einer Metallverbin dungsleitung ist, gebildet wird, ist die Dicke der Verbin dungsschicht in den Teilen mit Stufen oder Ungleichmäßigkei ten aufgrund eines Schatteneffekts dünner. Insbesondere wird der Schatteneffekt in einem Kontaktloch mit einem Längenver hältnis über Eins ernst.

Somit wird statt des physischen Aufbringungsverfahrens das Verfahren der chemischen Dampfabscheidung eingeführt, wel ches eine gleichförmigere Dicke liefert, derart, daß die Stufenüberdeckung verbessert wird, indem ein Wolframfilm unter Verwendung eines chemischen Niederdruckdampfabschei dungsverfahrens verwendet wird.

Es ist jedoch schwierig, die Wolframverbindungsleitung als eine Verbindungsleitung anzupassen, da sie eine Resistivität aufweist, die etwa dem zweifachen der Resistivität einer Aluminiumverbindungsleitung entspricht. Daher werden Verfah ren zum wirksamen Bilden eines Stopfens in dem Kontaktloch entwickelt.

Wie bei den bisher genannten Verfahren existiert auch ein Verfahren, bei dem der Wolframfilm selektiv durch ein frei gelegtes Substrat in dem Kontaktloch unter Verwendung eines selektiven Dampfabscheidungsverfahrens (CVD-Verfahren; CVD = Chemical Vapor Deposition) aufgewachsen wird, wodurch der Stopfen gebildet wird. Bei einem weiteren Verfahren wird ei ne Barrieremetallschicht oder Haftschicht am Boden und den Seitenwänden des Kontaktlochs gebildet, wonach ein Decken wolframfilm aufgebracht und über die Aufbringungsdicke rückgeätzt wird, wodurch der Stopfen gebildet wird.

Bei dem selektiven CVD-Verfahren ist es jedoch schwierig, das Wachstum eines Wolframfilms auf einem isolierenden Sub strat zu unterdrücken. Daher sollte ein Kollimator, welcher nur die Ionen durchläßt, die sich vertikal bewegen, verwen det werden.

Bei dem Deckenaufbringungs- und Rückätzverfahren ist das Bilden einer zuverlässigen Barrieremetallschicht und einer Haftschicht in dem Kontaktloch mit einem hohen Längen verhältnis notwendig. Somit ist es wichtig, daß die Dicke der Barriereschicht oder der Haftschicht über der minimalen Dicke ist, um eine Keimbildung von Wolfram am Boden und den Seitenwänden des Kontaktlochs unter Verwendung des CVD-Ver fahrens zu erreichen.

Da die Tiefe des Kontaktlochs ferner durch den Planarisie rungsgrad der isolierenden Schicht variiert wird, unter scheidet sich die Oberflächenhöhe des Kontaktlochs von der des Stopfens. Das heißt, daß die Oberflächenhöhe des Stop fens niedriger als die des Kontaktlochs ist. Bei der Alumi niumaufschmelztechnik, bei der das Kontaktloch mit dem ge sputterten und ausgeheilten Aluminium oder mit dem gesput terten Aluminium bei hoher Temperatur gefüllt wird, fließt das Aluminium in das Kontaktloch aufgrund seiner hohen Mobi lität, die durch Anheben der Substrattemperatur auf 500°C bewirkt wird. In diesem Fall werden Ti, TiN oder die zusam mengesetzte Schicht aus Ti und TiN als zugrundeliegende Schicht vor der Aluminiumabscheidung verwendet, wobei jedoch die Stufenüberdeckung und der Oberflächenzustand der Schicht schlecht sind, weshalb eine Trennung an der Seitenwand des Kontaktlochs auftritt und ein Hohlraum in dem Kontaktraum bleibt.

Es existiert ein Verfahren, um die Stufenüberdeckung in dem Kontaktloch durch Aufbringen einer leitfähigen Schicht mit niedrigem Widerstand, wie z. B. Aluminium, Kupfer und Sil ber, zu verbessern, wobei das chemische Dampfabscheidungs verfahren verwendet wird. Aluminium kann beispielsweise durch eine DMAH- oder DMEAA-Quelle aufgebracht werden, wäh rend Kupfer durch eine (hfac)Cu-(TMVS-)Quelle aufgebracht werden kann. In dem Fall des Herstellens einer leitfähigen Leitung mit einer feinen Linienbreite und 0,5 µm werden je doch die Reflektivität und Leitfähigkeit der leitfähigen Leitung schlecht, wodurch das Aufrechterhalten der gleich mäßigen Integrität schwierig ist, da die CVD-Filme sehr rauh sind. Demgemäß kann die Zuverlässigkeit aufgrund der Elek tromigration (EM) verschlechtert werden.

Die Fig. 1A bis 1D sind Teilquerschnittsansichten zum Dar stellen des herkömmlichen Verfahrens, bei dem die leitfähige Leitung nach dem Bilden des Wolframstopfens gebildet wird.

Eine isolierende Schicht 12 wird auf einem Substrat 11 ge bildet, wonach eine untere Verbindungsleitung 13 auf demsel ben gebildet wird. Nachdem eine isolierende Schicht 14 die gesamte Oberfläche der resultierenden Struktur bedeckt, wird ein Durchgangsloch oder ein Kontaktloch 15 in dem Teil ge bildet, welcher mit der unteren Verbindungsleitung 13 ver bunden werden wird. Wie es in Fig. 1B gezeigt ist, wird ein leitfähiges Material 15 gebildet und rückgeätzt, wodurch ein Stopfen 17 in dem Durchgangsloch gebildet wird, der aus dem leitfähigen Material besteht, wie es in Fig. 1C gezeigt ist. Dann wird, wie es in Fig. 1D gezeigt ist, eine leitfähige Materialschicht auf der gesamten Oberfläche gebildet und strukturiert, um eine obere Verbindungsleitung 18 zu bilden.

Bei dem herkömmlichen Verfahren wird die leitfähige Mate rialschicht 16 übergeätzt, derart, daß sie nicht auf den Stufen bleibt, wenn das Rückätzen zum Bilden des Stopfens durchgeführt wird. Als Ergebnis ist die Oberflächenhöhe des Stopfens niedriger als die des Durchgangslochs.

Die Fig. 2A und 2B sind Teilquerschnittsansichten zum Dar stellen eines weiteren herkömmlichen Verfahrens, bei dem der Stopfen und der CVD-Film, z. B. Aluminium, als leitfähige Leitung, die verwendet wird, um die Resistivität des Stop fens zu verringern, gleichzeitig gebildet werden. Eine iso lierende Schicht 22 wird auf einem Substrat 21 gebildet, wo nach auf derselben eine untere Verbindungsleitung 23 gebil det wird. Eine isolierende Schicht 24 bedeckt die gesamte Oberfläche des Ergebnisses, wonach ein Durchgangsloch 25 in dem Teil gebildet wird, welcher mit der unteren Verbindungs leitung 23 verbunden werden soll. Wie es in Fig. 2B gezeigt ist, wird eine leitfähige Materialschicht 26 auf der gesam ten Oberfläche gebildet und strukturiert, um eine obere Ver bindungsleitung zu bilden. Bei diesem Verfahren kann das Verfahren vereinfacht werden, da das Durchgangsloch durch die Aufbringung gefüllt ist, wobei jedoch die Zuverlässig keit aufgrund der rauhen Oberfläche der Schicht verschlech tert ist.

Wie es oben beschrieben wurde, variiert in dem Fall, in dem der Stopfen unter Verwendung des selektiven Wolframaufbrin gungsverfahrens oder des Deckenaufbringungs- und Rückätz- Verfahrens gebildet wird, um die Stufenüberdeckung des leit fähigen Materials zu verbessern, das das Kontaktloch füllt, die Tiefe des Kontaktlochs mit dem Grad der Planarisierung der isolierenden Schicht. Somit unterscheidet sich die Ober flächenhöhe des Kontaktlochs wesentlich von der des Stop fens. Da im allgemeinen die Oberflächenhöhe des Stopfens aufgrund des Überätzens während des Rückätzens niedriger wird, wird die Stufenüberdeckung der leitfähigen Leitung schlecht, wenn sie auf dem Stopfen gebildet wird.

In dem Fall, in dem der Stopfen und der CVD-Film, z. B. Alu minium, als eine leitfähige Leitung, die verwendet wird, um die Resistivität des Stopfens zu verringern, gleichzeitig gebildet werden, wird die Zuverlässigkeit der Verbindungs leitung aufgrund der rauhen Oberfläche der Schicht schlech ter.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Bilden einer zuverlässigen Verbindungsleitung bei integrierten Schaltungen zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 oder gemäß Anspruch 8 gelöst.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Ver fahren zum Verbessern der Stufenüberdeckung durch Lösen der Probleme der herkömmlichen Verfahren zu schaffen, wenn ein leitfähiges Material in einem Kontaktloch mit einem hohen Längenverhältnis gebildet wird.

Diese und weitere Vorteile gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie ausgeführt und detailliert beschrieben ist, werden durch zwei im folgenden beschriebene Verfahren erreicht.

Bei einem ersten Verfahren der vorliegenden Erfindung, wenn eine erste leitfähige Materialschicht gebildet und rückge ätzt wird, um einen Stopfen zu bilden, der ein Kontaktloch füllt, wird die erste leitfähige Materialschicht rückgeätzt, um auf den Stufen zurückzubleiben, derart, daß die Oberflä chenhöhe des Stopfens nicht geringer als die einer isolie renden Schicht ist, wodurch die Stufenüberdeckung verbessert wird.

Bei einem zweiten Verfahren der vorliegenden Erfindung, wenn die erste leitfähige Materialschicht gebildet und rückgeätzt wird, um den Stopfen zu bilden, der das Kontaktloch füllt, wird die erste leitfähige Materialschicht weit genug rückge ätzt, um auf der Oberfläche der isolierenden Schicht zu bleiben, wodurch die Stufenüberdeckung verbessert wird.

Das erste Verfahren umfaßt die Schritte des Bildens einer leitfähigen Materialschicht nach dem Bilden eines Kontakt lochs, des Rückätzens der ersten leitfähigen Material schicht, damit sie auf den Stufen bleibt, während die Ober flächenhöhe derselben etwa gleich zu der des Kontaktlochs ist, des Bildens einer zweiten leitfähigen Materialschicht auf derselben, und des Strukturierens der zweiten leitfähi gen Materialschicht, um eine zweite leitfähige Material struktur zu bilden, und des gleichzeitigen Entfernens des Rests der ersten leitfähigen Materialschicht, die auf den Stufen zurückgelassen wurde, durch Verwenden der zweiten leitfähigen Materialstruktur oder einer Photolackfilmstruk tur zum Bilden der zweiten leitfähigen Materialstruktur als eine Maske.

Das zweite Verfahren der vorliegenden Erfindung umfaßt die Schritte des Bildens einer ersten leitfähigen Material schicht nach dem Bilden eines Kontaktlochs, des Rückätzens der ersten leitfähigen Materialschicht, derart, daß die Oberflächenhöhe der ersten leitfähigen Materialschicht, die das Kontaktloch füllt, höher als die des Kontaktlochs ist, des Bildens einer zweiten leitfähigen Materialschicht auf derselben, und des selektiven Ätzens der zweiten leitfähigen Materialschicht, um eine zweite leitfähige Materialstruktur zu bilden, und des gleichzeitigen Entfernens der ersten leitfähigen Materialschicht, welche nicht mit der zweiten leitfähigen Materialschicht bedeckt ist, unter Verwendung der zweiten leitfähigen Materialstruktur oder einer Photo lackfilmstruktur zum Bilden der zweiten leitfähigen Mate rialstruktur als eine Maske.

Bei dem ersten und dem zweiten Verfahren wird die erste leitfähige Materialschicht gebildet, wenn die zweite leitfä hige Materialschicht gebildet wird, wenn die Ätzselektivität der Hauptkomponenten, die die erste und die zweite Material schicht bilden, gleich sind. Wenn die Ätzselektivität der Hauptkomponenten, die die erste und die zweite leitfähige Materialschicht bilden, unterschiedlich sind, wird die rest liche erste leitfähige Materialschicht nach dem Schritt des Bildens der zweiten leitfähigen Materialschicht entfernt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich nungen detaillierter erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A bis 1D Querschnittsansichten eines Teils eines Substrats zum Darstellen des herkömmlichen Verfahrens zum Bilden einer Verbindungsleitung;

Fig. 2A und 2B Querschnittsansichten eines Teils eines Substrats zum Darstellen des herkömmlichen Verfahrens zum Bilden einer Verbindungsleitung;

Fig. 3A bis 3E Querschnittsansichten eines Teils eines Substrats zum Darstellen eines Verfahrens zum Bilden einer Verbindungsleitung gemäß der vorliegenden Erfin dung; und

Fig. 4A bis 4E Querschnittsansichten eines Teils eines Substrats zum Darstellen eines weiteren Verfahrens zum Bil den einer Verbindungsleitung gemäß der vorliegen den Erfindung.

Fig. 3A bis 3E sind Teilquerschnittsansichten zum Darstellen eines Verfahrens zum Bilden einer Verbindungsleitung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Wie es in Fig. 3A gezeigt ist, wird eine isolierende Schicht 32 auf einem Halbleitersubstrat 31 gebildet, auf der der Bauelementebildungsprozeß vollendet ist. Anschließend, nach dem eine untere Verbindungsleitung 33 gebildet ist, wird ein Oxid (eine erste Isolierungsschicht) als eine Isolierungs schicht 34 gebildet, um die untere Verbindungsleitung 33 elektrisch zu isolieren. Anschließend wird die Isolierungs schicht 34 selektiv geätzt, um ein Kontaktloch 35 zum Ver binden der unteren Verbindungsleitung 33 mit einer oberen Verbindungsleitung zu bilden, wodurch die untere Verbin dungsleitung 33 selektiv freigelegt wird.

Wie es in Fig. 3B gezeigt ist, wird eine erste leitfähige Materialschicht 36, die aus Metallen, wie z. B. W, Al, Ag und Cu und den Legierungen, welche die Elemente als Haupt komponenten haben, besteht, bis zu einer Dicke von 1000 bis 5000 Å unter Verwendung des CVD-Verfahrens aufgebracht, wo durch das Kontaktloch gefüllt wird. Die Aufbringungsdicke wird derart gesteuert, daß sie etwa das zweifache des Radius des Kontaktlochs beträgt.

Wie es in Fig. 3C gezeigt ist, wird ohne eine Photolackmaske die erste leitfähige Materialschicht unter Verwendung von Halogengasen, die Cl und F aufweisen, rückgeätzt, oder die selbe wird unter Verwendung eines Plasmas aus inerten Gasen, wie z. B. Ar, sputtergeätzt. Die Ätzmenge wird bestimmt, derart, daß die erste leitfähige Materialschicht bis zu der Höhe geätzt wird, bei der die Oberflächenhöhe des Stopfens in etwa mit der des Kontaktlochs zusammenfällt. Als Ergebnis bleibt die leitfähige Materialschicht teilweise auf dem Substrat, weshalb ein Stopfen 37 in dem Kontaktloch gebildet wird, wobei der Rest 36' des ersten leitfähigen Materials als Form einer Seitenwand auf dem Teil mit Stufen erzeugt wird.

Wie es in Fig. 3D gezeigt ist, wird auf der gesamten Ober fläche des Ergebnisses eine zweite leitfähige Material schicht, die aus Metallen, wie z. B. Al, Ag und Cu und den Legierungen, die die Elemente als Hauptkomponenten haben, besteht, bis zu einer Dicke von 1000 bis 5000 Å unter Ver wendung eines physischen Aufbringungsverfahrens, wie z. B. Sputtern, oder des CVD-Verfahrens aufgebracht. Wenn nun das erste leitfähige Material und das zweite leitfähige Material miteinander reagieren, um die sekundäre Phase zu bilden, wenn die zweite leitfähige Materialschicht gebildet ist, oder wenn das folgende Ausheilen ausgeführt wird, kann der Prozeß des Bildens einer Barrieremetallschicht, wie z. B. TiN, TiW und WN, zwischen den Schichten eingefügt werden, um die Reaktion zwischen denselben zu unterdrücken. Im Falle, daß eine Aluminium-CVD-Schicht als die zweite leitfähige Ma terialschicht angepaßt ist, wird eine Metallorganische-CVD- Vorrichtung verwendet, wobei ein Quellengas, wie z. B. Di methylethylamin-Alan (DMEAA), d. h. [(CH₃)₂(CH₃CH₂)N]AlH₃, durch ein Trägergas in der Rühreinrichtung in die Vorrich tung gebracht wird. Die Parameter werden folgendermaßen ge steuert. Der Druck hat den Wert von 0,6665 bis 6,665 N/m² (0,5 bis 5 Torr), die Flußrate hat den Wert von 100 bis 1000 sccm und die Temperatur hat den Wert von 130 bis 170°C. Um die Kupfer-CVD-Schicht unter Verwendung des MO- CVD-Verfahrens (MO = Metal Organic) zu bilden, wird eine Flüssigquelle, wie z. B. (HFAC)Cu(TMVS), d. h. Hexafluro acetylacetonat-Cu-Trimethylvinylsilan, oder eine Feststoff quelle, wie z. B. Cu(hfac)₂, verwendet.

Anschließend wird ein Photolackfilm 39 zum Bilden einer Ver bindungsleitung gebildet. Unter Verwendung des Photolack films 39 als Maske wird die zweite leitfähige Material schicht geätzt, um eine zweite leitfähige Materialstruktur 38, d. h. eine Verbindungsleitung, zu bilden. Falls die Ätz selektivität der Hauptkomponenten, die die erste und die zweite leitfähige Materialschicht bilden, gleich ist, wird der Rest 36' des ersten leitfähigen Materials geätzt, wenn die zweite leitfähige Materialschicht geätzt wird, um die zweite leitfähige Materialstruktur zu bilden. In dem Fall, daß die erste und die zweite leitfähige Materialschicht aus einer Aluminiumlegierung gebildet sind, kann der Rest 36', der zurückblieb, als der Stopfen gebildet wurde, gleichzei tig geätzt und entfernt werden, da ein anisotropes Ätzen un ter Verwendung von Cl₂-Gas ausgeführt wird, wenn die zweite leitfähige Materialstruktur gebildet wird.

Falls die Ätzselektivitäten der Hauptkomponenten, die die erste und die zweite leitfähige Materialschicht bilden, un terschiedlich sind, kann der Rest 36' des ersten leitfähigen Materials unter Verwendung einer Photolackfilmstruktur 39 als Maske oder unter Verwendung der zweiten leitfähigen Ma terialstruktur 38 als Maske nach dem Entfernen der Photo lackfilmstruktur geätzt und entfernt werden. Falls bei spielsweise das Material des Stopfens 39 Wolfram ist, und das zweite leitfähige Material eine Aluminiumlegierung ist, wird nach dem Bilden der zweiten leitfähigen Materialstruk tur durch Anlegen eines Plasmas unter Verwendung von Gasen einschließlich Cl₂ die restliche Wolframschicht geätzt und entfernt, indem Plasma verwendet wird, das Gase einschließ lich SF₆ verwendet, und indem der Photolackfilm oder die Aluminiumlegierungsstruktur als Maske verwendet wird.

Fig. 3E zeigt den Zustand, in dem die Photolackfilmstruktur 39 und der Rest 36' des ersten leitfähigen Materials ent fernt sind.

Wenn die Verbindungsleitung, die den Stopfen aufweist, der aus dem ersten leitfähigen Material besteht, und die leit fähige Leitung, die aus dem zweiten leitfähigen Material be steht, wie oben beschrieben gebildet werden, ist die Zuver lässigkeit der Verbindungsleitung erhöht, da die Ausnehmung in dem Kontaktloch im wesentlichen verhindert wird, um die Verschlechterung der Stufenüberdeckung in dem Kontaktloch zu verhindern. Besonders wenn das erste leitfähige Material durch das Aluminium-CVD-Verfahren gebildet wird, kann der Widerstand des Stopfens verringert werden. Wenn der Stopfen, der aus dem ersten leitfähigen Material besteht, gebildet wird, um das Kontaktloch ausreichend zu füllen, und wenn die Verbindungsleitung, die aus dem zweiten leitfähigen Material besteht, auf demselben gebildet wird, ist die Zuverlässig keit der Verbindungsleitung erhöht, da die Verschlechterung der Stufenüberdeckung in dem Kontaktloch verhindert ist. Wenn insbesondere das erste leitfähige Material durch das Aluminium-CVD-Verfahren gebildet wird, kann der Widerstand des Stopfens weiter verringert werden. Die vorliegende Er findung kann ferner auf das physische Aufbringungsverfahren, wie z. B. Sputtern, als das Verfahren zum Bilden der leitfä higen Leitung auf dem Stopfen angewendet werden, wodurch die Anwendung des Prozesses verbessert wird.

Fig. 4A bis 4E sind Teilquerschnittsansichten zum Darstellen eines Verfahrens zum Bilden einer Verbindungsleitung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin dung. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wird eine Verbin dungsleitung durch fast das gleiche Verfahren, wie es bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, gebildet, mit Ausnahme davon, daß eine erste leitfähige Material schicht rückgeätzt wird, derart, daß der Eingang eines Kon taktlochs nicht freiliegend ist, wenn ein Stopfen gebildet wird, und zwar durch Rückätzen der ersten leitfähigen Materialschicht.

Wie es in Fig. 4A gezeigt ist, wird eine isolierende Schicht 42 auf einem Halbleitersubstrat 41 gebildet, auf dem der Prozeß zum Bilden von Bauelementen vollendet ist. Anschließend wird nach einer unteren Verbindungsleitung 43 ein Oxid (eine erste Isolierungsschicht) als Isolationsschicht 44 ge bildet, um die untere Verbindungsleitung 43 elektrisch zu isolieren. Anschließend wird die Isolationsschicht 44 selek tiv geätzt, um ein Kontaktloch 45 zum Verbinden der unteren Verbindungsleitung 43 mit einer oberen Verbindungsleitung zu bilden.

Wie es in Fig. 4B gezeigt ist, wird eine erste leitfähige Materialschicht 46, die aus Metallen, wie z. B. W, Al, Ag und Cu und den Legierungen, die die genannten Elemente als Hauptkomponenten haben, besteht, bis zu einer Dicke von 1000 bis 5000 Å unter Verwendung des CVD-Verfahrens aufge bracht, wodurch das Kontaktloch gefüllt wird.

Wie es in Fig. 4C gezeigt ist, wird ohne eine Photolackmaske die erste leitfähige Materialschicht unter Verwendung von Halogengasen, die Cl und F umfassen, rückgeätzt oder unter Verwendung von Plasma von inerten Gasen, wie z. B. Ar, sput tergeätzt. Die Menge des Ätzens wird bestimmt, derart, daß die erste leitfähige Materialschicht bis zu der Höhe geätzt wird, bei der die Oberflächenhöhe des Stopfens höher als die des Kontaktlochs ist. Als Ergebnis bleibt das erste leitfä hige Material über dem gesamten Substrat, wodurch ein Stop fen 47 in dem Kontaktloch gebildet ist, und wodurch ein Rest 46 des ersten leitfähigen Materials auf der restlichen Ober fläche erzeugt wird.

Wie es in Fig. 4D gezeigt ist, wird auf der gesamten Ober fläche der resultierenden Struktur eine zweite leitfähige Materialschicht, die aus Metallen, wie z. B. Al, Ag und Cu und den Legierungen, welche die genannten Elemente als die Hauptkomponenten haben, besteht, bis zu einer Dicke von 1000 bis 5000 Å unter Verwendung des physischen Aufbrin gungsverfahrens, wie z. B. Sputtern, oder des CVD-Verfahrens aufgebracht. Wenn das erste leitfähige Material und das zweite leitfähige Material miteinander reagieren, um die sekundäre Phase zu bilden, wenn die zweite leitfähige Mate rialschicht gebildet wird, oder wenn das folgende Ausheilen ausgeführt wird, kann das Verfahren des Bildens einer Bar rieremetallschicht, wie z. B. TiN, TiW und WN, zwischen den zwei Schichten eingefügt werden, um die Reaktion zwischen denselben zu unterdrücken. Falls eine Aluminium-CVD-Schicht als die zweite leitfähige Materialschicht genommen wird, wird eine Vorrichtung für eine metallorganische CVD verwen det, wobei das Quellengas, wie z. B. DMEAA, durch ein Trä gergas in die Vorrichtung gebracht wird. Die Parameter wer den folgendermaßen gesteuert. Der Druck hat den Wert von 0,6665 × 10² N/m² bis 6,665 × 10² N/m² (0,5 bis 5 Torr), die Flußrate hat einen Wert von 100 bis 1000 sccm und die Temperatur hat einen Wert von 130 bis 170°C. Um eine Kup fer-CVD-Schicht unter Verwendung der MO-CVD zu bilden, wird eine Flüssigquelle, wie z. B. (HFAC)Cu(TMVS) oder eine Fest stoffquelle, wie z. B. Cu(hfac)₂, verwendet.

Anschließend wird ein Photolackfilm 49 zum Bilden einer Ver bindungsleitung gebildet. Unter Verwendung des Photolack films 49 als Maske wird die zweite leitfähige Material schicht geätzt, um eine zweite leitfähige Materialstruktur 48, d. h. eine Verbindungsleitung, zu bilden. Falls die Ätz selektivitäten der Hauptkomponenten, die die erste und die zweite leitfähige Materialschicht bilden, gleich sind, wird der Rest 46' des ersten leitfähigen Materials geätzt, wenn die zweite leitfähige Materialschicht geätzt wird, um die zweite leitfähige Materialstruktur zu bilden. Falls die er ste und die zweite leitfähige Materialschicht aus einer Alu miniumlegierung gebildet sind, kann, da ein anisotropes Ät zen unter Verwendung von Cl₂-Gas ausgeführt wird, wenn die zweite leitfähige Materialstruktur gebildet wird, der Rest 36', der zurückblieb, als der Stopfen gebildet wurde, gleichzeitig geätzt und entfernt werden.

Falls die Ätzselektivitäten der Hauptkomponenten, die die erste und die zweite leitfähige Materialschicht bilden, un terschiedlich sind, kann der Rest 46' des ersten leitfähigen Materials unter Verwendung einer Photolackfilmstruktur 49 als Maske oder unter Verwendung der zweiten leitfähigen Ma terialstruktur 48 als Maske nach dem Entfernen des Photo lackfilms geätzt und entfernt werden.

Der Zustand, in dem die Photolackfilmstruktur 49 und der Rest 46' des ersten leitfähigen Materials entfernt sind, ist in Fig. 4E gezeigt.

Wenn die Verbindungsleitung, die aus dem Stopfen, der aus dem ersten leitfähigen Material besteht, und der leitfähigen Leitung, die aus dem zweiten leitfähigen Material besteht, wie oben beschrieben gebildet wird, ist die Zuverlässigkeit der Verbindungsleitung erhöht, da die Stufenüberdeckung in dem Kontaktloch nicht schlecht ist.

Wie es oben beschrieben wurde, kann die vorliegende Erfin dung die Verschlechterung der Stufenbedeckung in dem Kon taktloch vermeiden, wodurch die Zuverlässigkeit der Verbin dungsleitung erhöht wird.

Claims

1. Verfahren zum Bilden einer Verbindungsleitung mit fol genden Schritten:

(a) Bilden einer Isolationsschicht (34) auf einem Sub strat (31, 32);
(b) Bilden eines Kontaktlochs (35) in der Isolations schicht (34);
(c) Bilden einer ersten leitfähigen Materialschicht (36), die das Kontaktloch (35) füllt und die Iso lationsschicht (34) bedeckt;
(d) Ätzen der ersten leitfähigen Materialschicht (36), damit dieselbe teilweise zurückbleibt, wobei die erste leitfähige Materialschicht (36) bis zu der Höhe geätzt wird, bei der die Oberfläche der er sten leitfähigen Materialschicht (36), die das Kontaktloch (35) füllt, etwa mit der des Kontakt lochs (35) zusammenfällt; und
(e) Bilden einer zweiten leitfähigen Materialschicht auf der gesamten Oberfläche des Ergebnisses, das als Resultat aus dem Schritt (d) erhalten wird, und Strukturieren der zweiten leitfähigen Mate rialschicht, um eine zweite leitfähige Material struktur (38) zu bilden, und gleichzeitig, Entfer nen des Rests (36') der ersten leitfähigen Mate rialschicht (36), der nicht von der zweiten leit fähigen Materialstruktur (38) bedeckt ist.

2. Verfahren zum Bilden einer Verbindungsleitung gemäß An spruch 1, bei dem die erste leitfähige Materialschicht (36) aus einem Element, das aus den Metallgruppen W, Al, Ag und Cu oder Legierungen derselben ausgewählt ist, in dem Schritt (c) gebildet wird.

3. Verfahren zum Bilden einer Verbindungsleitung gemäß An spruch 1 oder 2, bei dem die erste leitfähige Materialschicht (36) in dem Schritt (d) durch ein Rückätzverfahren geätzt wird.

4. Verfahren zum Bilden einer Verbindungsleitung gemäß ei nem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zweite leitfähige Materialschicht in dem Schritt (e) durch ein Sputter-Verfahren oder ein CVD- Verfahren gebildet wird.

5. Verfahren zum Bilden einer Verbindungsleitung gemäß ei nem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Ätzselektivitäten der Hauptkomponenten, die die erste (36) und die zweite leitfähige Material schicht bilden, gleich sind, wobei der Rest (36') des ersten leitfähigen Materials geätzt wird, wenn die Struktur des zweiten leitfähigen Materials (38) gebil det wird.

6. Verfahren zum Bilden einer Verbindungsleitung gemäß ei nem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Ätzselektivitäten der Hauptkomponenten, die die erste (36) und die zweite leitfähige Material schicht bilden, unterschiedlich sind, wobei nach dem Bilden des zweiten leitfähigen Materialmusters (38) die zurückbleibende erste leitfähige Materialschicht (36') unter Verwendung der zweiten leitfähigen Materialstruk tur (38) als Maske geätzt wird.

7. Verfahren zum Bilden einer Verbindungsleitung gemäß ei nem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Ätzselektivitäten der Hauptkomponenten, die die erste (36) und die zweite leitfähige Material schicht bilden, unterschiedlich sind, wobei nach dem Bilden der zweiten leitfähigen Materialstruktur (38) die zurückbleibende erste leitfähige Materialschicht (36') unter Verwendung einer Maske (39) geätzt wird, die verwendet wird, wenn das zweite leitfähige Mate rialmuster (38) gebildet wird.

8. Verfahren zum Bilden einer Verbindungsleitung mit fol genden Schritten:

(a) Bilden einer Isolationsschicht (44) auf einem Sub strat (41, 42);
(b) Bilden eines Kontaktlochs (45) in der Isolations schicht (44);
(c) Bilden einer ersten leitfähigen Materialschicht (46), die das Kontaktloch (45) füllt und die Iso lationsschicht (44) bedeckt;
(d) Ätzen der ersten leitfähigen Materialschicht (46), derart, daß die Oberfläche der ersten leitfähigen Materialschicht (47), die das Kontaktloch (45) füllt, höher als die des Kontaktlochs (45) ist; und
(e) Bilden einer zweiten leitfähigen Materialschicht auf der gesamten Oberfläche des Ergebnisses, das als Resultat des Schritts (d) erhalten wird, und Strukturieren der zweiten leitfähigen Material schicht, um ein zweites leitfähiges Materialmuster (48) zu bilden, und gleichzeitig, Entfernen des Rests der ersten leitfähigen Materialschicht (46), der nicht von dem zweiten leitfähigen Materialmu ster (48) bedeckt ist.

9. Verfahren zum Bilden einer Verbindungsleitung gemäß An spruch 8, bei dem die erste leitfähige Materialschicht (46) aus einem Element, das aus den Metallgruppen W, Al, Ag und Cu oder Legierungen derselben ausgewählt ist, in dem Schritt (c) gebildet wird.

10. Verfahren zum Bilden einer Verbindungsleitung gemäß An spruch 8 oder 9, bei dem die erste leitfähige Materialschicht (46) in dem Schritt (d) durch ein Rückätzverfahren geätzt wird.

11. Verfahren zum Bilden einer Verbindungsleitung gemäß ei nem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem die zweite leitfähige Materialschicht durch ein Sputter-Verfahren oder ein CVD-Verfahren in dem Schritt (e) gebildet wird.

12. Verfahren zum Bilden einer Verbindungsleitung gemäß ei nem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem die Ätzselektivitäten der Hauptkomponenten, die die erste (46) und die zweite leitfähige Material schicht bilden, dieselben sind, wobei der Rest des er sten leitfähigen Materials geätzt wird, um ein Verbin dungsleitungsmuster zu bilden, wenn die zweite leitfä hige Materialstruktur (48) gebildet wird.

13. Verfahren zum Bilden einer Verbindungsleitung gemäß ei nem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem die Ätzselektivitäten der Hauptkomponenten, die die erste (46) und die zweite leitfähige Material schicht bilden, unterschiedlich sind, wobei nach dem Bilden des zweiten leitfähigen Materialmusters (48) die verbleibende erste leitfähige Materialschicht unter Verwendung der zweiten leitfähigen Materialstruktur (48) als Maske geätzt wird.

14. Verfahren zum Bilden einer Verbindungsleitung gemäß ei nem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem die Ätzselektivitäten der Hauptkomponenten, die die erste (46) und die zweite leitfähige Material schicht bilden, unterschiedlich sind, wobei nach dem Bilden der zweiten leitfähigen Materialstruktur (48) die verbleibende erste leitfähige Materialschicht unter Verwendung einer Maske (49) geätzt wird, die verwendet wird, wenn die zweite leitfähige Materialstruktur (48) gebildet wird.

15. Verfahren zum Bilden einer Verbindungsleitung gemäß ei nem der Ansprüche 8 bis 14, bei dem vor dem Schritt des Bildens der zweiten leitfä higen Materialschicht nach dem Ätzen der ersten leitfä higen Materialschicht (46) der Schritt des Bildens ei ner Barrieremetallschicht, wie z. B. TiN, TiW und WN, zwischen den zwei Schichten ausgeführt wird, um die Re aktion zwischen denselben zu unterdrücken.