JP2540024B2 - 金属配線のためのタングステンプラグの形成方法 - Google Patents

金属配線のためのタングステンプラグの形成方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子の金属配線
形成工程に関し、特にコンタクトホール上に形成される
タングステンプラグの形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的に、金属配線特にタングステンプ
ラグ形成のための全面タングステン蒸着法(Blanket-WC
VD)は、基板の全面にタングステンを蒸着する方法で、
接着層(Glue Layer)蒸着工程と、蒸着された全面タン
グステン膜のエッチバック(Etch Back)工程とからな
る。このタングステンエッチバック工程は乾式エッチン
グであるプラズマエッチングからなる。
【0003】しかし、プラグ形成のためのプラズマエッ
チバック時にエッチングが不完全だと、エッチングされ
て除去されるべき部位に残留タングステンが形成されて
しまう。このような残留タングステンは金属層のブリッ
ジ及びショートを誘発する。さらに、残留タングステン
が発生しないようにするためエッチバック時に過度なエ
ッチングをするとコンタクトプラグにおけるタングステ
ンの過度なエッチング及びコンタクトホールの中心にキ
ーホール(Key hole)が生成されて金属配線の信頼性を
低下させる問題が発生する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記問題点を解決する
ために案出した本発明は、金属薄膜の各種化学的エッチ
ング特性を利用して、すなわちBOE(Buffed Oxicide
Etchant)を利用したエッチングにより、タングステン
残留物及び損傷を除去する金属配線のためのタングステ
ンプラグの形成方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、絶縁膜がエッチングされて金属コンタク
トホールが形成された全体構造の上部にTi膜及びTi
N膜を順次に形成するステップと、上記TiN膜の上に
TiSi2膜を形成するステップと、上記TiSi2膜の
上にタングステン膜を蒸着するステップと、上記タング
ステン膜をエッチバックしてタングステンプラグを形成
するステップと、化学的エッチング特性の差異を利用す
ることにより露出したTiSi2膜をエッチングすると
同時に露出したTiSi2膜の上の残留タングステン膜
を除去するステップとからなることを特徴する。
【0006】
【発明の作用・効果】金属配線のプラグ形成のために全
面タングステン膜をエッチバックするときに発生するタ
ングステン残留物を、プラグタングステンとTiN膜の
損傷を防止しつつ、完全に除去して半導体素子の信頼性
及び収率を向上させる。
【0007】
【実施例】以下、図1〜図7を参照して本発明を詳細に
説明する。
【0008】図1〜図7は、本発明の一実施例に係る金
属配線形成工程を示す断面図である。 図1は、酸化膜
1がエッチングされて金属コンタクトホールが形成され
た全体構造の上部に、接合抵抗特性の向上のための障壁
金属であるTi膜2及びTiN膜3を、順次に一定の厚
さで蒸着した状態の断面図である。
【0009】次いで、図2に示したように、上記TiN
膜3上にTiSi2膜を形成するためのTi膜4とポリ
シリコン膜5を順次に蒸着し、図3に示したように、7
00〜800℃の温度で急速熱処理工程(RTP:Rapid Th
ermal Process)を行って、上記Ti膜4とポリシリコ
ン膜5からTiSi2膜6を形成する。
【0010】図4は、350〜450℃の温度で上記T
iSi膜6を接合層として全面にタングステン膜7を形
成した状態の断面図である。図5は、乾式プラズマエッ
チングにより上記タングステン膜7を所定部分エッチバ
ックしてタングステンプラグ7bを形成した状態の断面
図であって、プラグ以外の部位でTiSi2膜6上に残
留タングステン7aが残っている。
【0011】次いで、図6に示したように、湿式エッチ
ング溶液であるBOE溶液(NH4F,HF)を用いて
上記TiSi2膜6上に残っていた残留タングステン7
aを除去する。このとき、BOE溶液によりTiSi2
膜6も除去されるが、TiN膜3とタングステンプラグ
7bはエッチングされないため、コンタクトホールのタ
ングステンプラグ7bとTiN膜3はBOEにより絶縁
酸化膜1がエッチングされるのを防止する障壁の役割を
同時に果たす。
【0012】最後に、図7は全体構造の上部にアルミニ
ウム8を蒸着した状態の断面図である。
【0013】上述したように構成された本発明は、金属
配線のプラグを形成するために全面タングステン膜をエ
ッチバックしたときに発生するタングステン残留物を、
プラグタングステンとTiN膜の損傷を防止しつつ完全
に除去して半導体素子の信頼性及び収率を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例に係る金属配線形成工程を
示す断面図。
【図2】 本発明の一実施例に係る金属配線形成工程を
示す断面図。
【図3】 本発明の一実施例に係る金属配線形成工程を
示す断面図。
【図4】 本発明の一実施例に係る金属配線形成工程を
示す断面図。
【図5】 本発明の一実施例に係る金属配線形成工程を
示す断面図。
【図6】 本発明の一実施例に係る金属配線形成工程を
示す断面図。
【図7】 本発明の一実施例に係る金属配線形成工程を
示す断面図。
【符号の説明】 1…酸化膜、2…Ti膜、3…TiN膜、4…Ti膜、
5…ポリシリコン膜、6…TiSi2膜、7…タングス
テン膜、7a…残留タングステン、7b…タングステン
プラグ、8…アルミニウム膜。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−243179(JP,A) 特開 平5−148045(JP,A) 特開 平5−13600(JP,A) 特開 平4−370222(JP,A) 特開 平5−190493(JP,A) 特開 平3−16178(JP,A) 特開 平3−11732(JP,A) 特開 平2−45958(JP,A) 特開 昭63−205951(JP,A) 特開 平1−19763(JP,A) 特開 平4−359423(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁膜(1)がエッチングされて金属コ
    ンタクトホールが形成された全体構造の上部に、Ti膜
    (2)及びTiN膜(3)をそれぞれ順次に一定の厚さ
    で形成するステップと、 上記TiN(3)の上にTiSi2膜(6)を形成する
    ステップと、 上記TiSi2膜(6)の上にタングステン膜(7)を
    蒸着するステップと、 上記タングステン膜(7)をエッチバックしてタングス
    テンプラグ(7b)を形成するステップと、 化学的エッチング特性の差異を利用することにより露出
    したTiSi2膜(6)をエッチングすると共に上記露
    出したTiSi2膜(6)上の残留タングステン膜(7
    a)を除去するステップとからなることを特徴とする金
    属配線のためのタングステンプラグの形成方法。
  2. 【請求項2】 上記TiSi2膜(6)のエッチング工
    程がBOE(Buffed Oxide Etchant)溶液を利用した湿
    式エッチング工程であることを特徴とする請求項1に記
    載の金属配線のためのタングステンプラグの形成方法。
  3. 【請求項3】 上記TiSi2膜(6)を形成するステ
    ップにおいて、TiN膜(3)の上にTi膜(4)及び
    ポリシリコン膜(5)を順次に蒸着し、その後700℃
    〜800℃の温度で急速熱処理工程(RTP: Rapid Therm
    al Process)を行ってTi膜(4)及びポリシリコン膜
    (5)からTiSi2膜を形成することを特徴とする請
    求項1に記載の金属配線のためのタングステンプラグの
    形成方法。
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