JPH06275612A - 集積回路装置の製造方法 - Google Patents
集積回路装置の製造方法Info
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- JPH06275612A JPH06275612A JP5059889A JP5988993A JPH06275612A JP H06275612 A JPH06275612 A JP H06275612A JP 5059889 A JP5059889 A JP 5059889A JP 5988993 A JP5988993 A JP 5988993A JP H06275612 A JPH06275612 A JP H06275612A
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Abstract
によって銅の化合物を気化することなく、バリア層を含
めた銅の配線層あるいはコンタクトの平坦化を実現する
方法を提供する。 【構成】 基板1の上に形成された絶縁膜2に溝状の開
口3を形成し、この開口3を含む基板1の上に薄いバリ
ア材料の堆積層を堆積し、その上に銅の堆積層を堆積し
た後、絶縁膜2の上に形成された銅の堆積層とバリア材
料の堆積層を除去するとともに、溝状の開口3の中に堆
積された銅を表面が絶縁膜2の表面より低い段差を有す
るように除去して銅の配線層51 とバリア層41 を形成
し、この溝状の開口3の中の銅の配線層51 を含む基板
1の上にバリア材料の堆積層を堆積し、このバリア材料
の堆積層を平坦化研磨して開口中の銅の配線層51 の上
にセルフアラインでバリア層61 を形成する。同様の工
程によって配線基板上にコンタクトを形成することがで
きる。
Description
はコンタクトを形成する方法に特徴を有する集積回路装
置の製造方法に関する。近年、Al配線層を用いた集積
回路装置の高集積化が進むに伴い、コンタクト面積の縮
小化によるコンタクト抵抗の増大、および、配線サイズ
の微細化による抵抗の増大やエレクトロマイグレーショ
ン耐性の劣化が問題になっている。このため、エレクト
ロマイグレーション耐性が高く、かつ、低抵抗の材料を
用いて微細配線や微細なコンタクトを形成する技術が必
要になっている。このような配線用金属材料として銅が
注目されている。
は、スパッタ法あるいは蒸着法により基板全面に銅の薄
膜を堆積した後に、化学反応を利用しRIEによって所
望の配線形成に成形する方法が試みられていた。
では、エッチング工程で生じるハロゲン化銅の蒸気圧が
極めて低いためエッチング速度が遅く、配線のパターニ
ング後の形状が鮮明でない等の欠点があった。
を防止するための被覆膜を形成すると、被覆膜を形成す
ることによって配線層の凹凸が大きくなり、表面を平坦
化する上で障害となっていた。本発明は、上記の問題に
対応するため、エッチングにより銅の化合物を気化する
ことなく、バリア層を含めた銅の配線層あるいはコンタ
クトの平坦化を実現する方法を提供することを目的とす
る。
装置の製造方法においては、上記の目的を達成するため
に、基板上に形成された絶縁膜に開口を形成する工程
と、該開口を含む該基板の上に銅の堆積層を堆積する工
程と、該絶縁膜の上に堆積された銅の堆積層を除去する
とともに、該開口中に堆積された銅を表面が該絶縁膜の
表面より低い段差を有するように除去する工程と、該開
口中の銅を含む基板の上にバリア材料の堆積層を堆積す
る工程と、該バリア材料の堆積層を平坦化研磨すること
によって該開口中の銅の上面にセルフアラインでバリア
層を形成する工程を採用した。
口を形成する工程と、該開口を含む該回路基板の上にバ
リア材料の堆積層を堆積する工程と、該バリア材料の堆
積層の上に銅の堆積層を堆積する工程と、該絶縁膜の上
に堆積されたバリア材料の堆積層と銅の堆積層を除去す
るとともに、該開口中に堆積された銅を表面が該絶縁膜
の表面より低い段差を有するように除去する工程と、該
開口中の銅を含む基板の上にバリア材料の堆積層を堆積
する工程と、該バリア材料の堆積層を平坦化研磨するこ
とによって該開口中の銅の上面にセルフアラインでバリ
ア層を形成する工程を採用した。
ムの水溶液と研磨材を用いてバフ研磨することによっ
て、絶縁膜の上に堆積された銅の堆積層を除去するとと
もに、開口中に堆積された銅を表面が該絶縁膜の表面よ
り低い段差を有するように除去する工程を採用すること
ができる。
溝状開口にして、該溝状開口中に堆積した銅によって配
線層を形成することができ、あるいは、絶縁膜に形成さ
れた開口を基板に達するコンタクトホールにして、該コ
ンタクトホール中に堆積した銅によって該回路基板に対
するコンタクトを形成することができる。
TiNまたは酸素を含まない絶縁材料にして配線層を形
成することができ、バリア層の材料をTiNにしてコン
タクトを形成することができる。
置の構成説明図である。この図において、1は基板、2
は絶縁膜、3は溝状の開口、41 はバリア層、51 は銅
の配線層、61 はバリア層である。
法に特徴を有する集積回路装置の製造方法の概要を説明
する。
膜2に溝状の開口3をフォトリソグラフィー技術によっ
て形成し、この溝状の開口3の中を含む絶縁膜2の全面
にTiN等のバリア材料をスパッタ法等によって堆積し
てバリア材料堆積層を形成し、このバリア材料堆積層の
上に、銅をCVD法等によって堆積して、溝状の開口3
を完全に埋め込む銅の堆積層を形成する。
+沃素(I2 )水溶液(5%)と研磨剤を用いてバフ研
磨し、絶縁膜2上面に形成されている銅の堆積層とバリ
ア材料堆積層を除去して、バリア層41 によって底面と
側面の三方を囲まれ、絶縁膜2の上面より低い銅の配線
層51 を形成する。
層51 の上を含む絶縁膜2の全面に再びバリア材料堆積
層を形成し、平坦化ポリッシュを行って、銅の配線層5
1 の上面のみにバリア層61 を残して、バリア層41 と
バリア層61 によって四方を囲まれ、絶縁膜2の上面と
一致する上面を有する銅の配線層51 を形成する。
ッチングして配線層を残す工程を用いることなく銅の配
線層を形成することができ、さらに銅の配線層の周りを
バリア層によって覆うことができるため、銅の酸化、拡
散が防止され、エレクトロマイグレーションに強い低抵
抗の平坦化配線層を形成することができる。
施例を説明する。 (第1実施例)図2、図3は、第1実施例の集積回路装
置の製造方法の工程説明図で、(A)〜(E)は各工程
を示している。この図において、1は基板、2は絶縁
膜、3は溝状の開口、4はバリア材料堆積層、41 はバ
リア層、5は銅の堆積層、51 は銅の配線層、6はバリ
ア材料堆積層、61 はバリア層である。
法に特徴を有する集積回路装置の製造方法を説明する。
配線層を形成するための溝状の開口3をフォトリソグラ
フィー技術によって形成する。この基板1は、集積回路
装置の半導体基板、配線層を担持するための絶縁基板、
多層配線層の層間絶縁体膜等であり得る。
パッタ法によって堆積してバリア材料堆積層4を形成す
る。このバリア材料堆積層4の上に、銅をCVD法によ
って堆積して、溝状の開口3を完全に埋め込む銅の堆積
層5を形成する。このCVD法による銅の堆積層(CV
D−Cu)5のソースガスとして、Cu(HFA)tm
vs(Cu(1)−hexafluoroacetyl
acetonato−trimethylvinyls
ilyl)を用い、基板温度200℃、成長圧力1To
rrで成膜する。
2 )水溶液(5%)および研磨剤(商品名Balkal
ox 0.1CR)を用いてバフ研磨し、絶縁膜2上面
に形成されている銅の堆積層5とTiNからなるバリア
材料堆積層4を除去して、バリア層41 によって底面と
側面の三方を囲まれ、絶縁膜2の上面より低い銅の配線
層51 を形成する。
膜2の全面に再びTiNをスパッタ法により堆積して、
バリア材料堆積層6を形成する。
配線層51 の上面のみにバリア層61 を残して、バリア
層41 とバリア層61 によって四方を完全に囲まれ、絶
縁膜2の上面と一致する平面を有する銅の配線層51 を
形成する。この平坦な絶縁膜2と銅の配線層51 の上
に、他の配線層を引き続いて形成することができる。
てTiNを用いた例を説明したが、TiNに代えて銅の
配線層51 の周りにSiN膜等の酸素を含まない絶縁材
料を形成した場合は、銅の配線層51 が酸化膜と直接接
触する部分がなくなり、銅の配線層51 が酸化されるの
を防止することができ、また逆に銅の配線層51 の銅が
絶縁膜2に拡散して特性を劣化させることを防止するこ
とができる。
の集積回路装置の製造方法の工程説明図で、(A)〜
(E)は各工程を示している。この図において、11は
回路基板、12は絶縁膜、13はコンタクトホール、1
4はバリア材料堆積層、141 はバリア層、15は銅の
堆積層、151 は銅のコンタクト、16はバリア材料堆
積層、161 はバリア層である。
成方法に特徴を有する集積回路装置の製造方法を説明す
る。この実施例のコンタクトの形成工程は第1実施例の
配線層の形成工程とほぼ同様であるから、詳細な説明を
省略する。
タクトを形成するためのコンタクトホール13をフォト
リソグラフィー技術によって形成する。
スパッタ法によってバリア材料堆積層14を形成する。
このバリア材料堆積層14の上に、銅をCVD法によっ
て堆積して、コンタクトホール13を完全に埋め込む銅
の堆積層15を形成する。
(I2 )水溶液(5%)と研磨剤を用いてバフ研磨し、
絶縁膜12の上面に形成されている銅の堆積層15とバ
リア材料堆積層14を除去して、周囲をバリア層141
によって囲まれ、絶縁膜12の上面より低い銅のコンタ
クト151 を形成する。
含む絶縁膜12の全面に再びバリア材料堆積層16を形
成する。
のコンタクト151 の上面のみにバリア層161 を残し
て、バリア層141 とバリア層161 によって全面を囲
まれ、絶縁膜12の上面と一致する平面を有する銅のコ
ンタクト151を形成する。
TiN等の導電性を有するバリアメタルあるいは合金を
用い、平坦な絶縁膜12と銅のコンタクト151 の上
に、他の配線層を引き続いて形成し、導電性のバリア層
161 を介して銅のコンタクト151 と他の配線層の間
を電気的に接続することができる。
1 あるいはコンタクトの周りをバリア層で覆っている
が、絶縁膜の材料がバリア材料と同等の性質を有する場
合は、銅の配線層51 あるいはコンタクトの上部のみに
バリア層を形成することによって、本発明の目的を達成
することができる。
銅層をエッチングして配線層を残す従来の工程を用いる
ことなく、銅の配線層を形成することができ、さらに銅
の配線層の周りは全てバリア材料の層で覆われるため、
銅の酸化、拡散が防止され、エレクトロマイグレーショ
ンに強い低抵抗の平坦化配線層を形成することができ、
集積回路装置の高集積化に寄与するところが大きい。
説明図である。
明図(1)で、(A)〜(C)は各工程を示している。
明図(2)で、(D),(E)は各工程を示している。
明図(1)で、(A)〜(C)は各工程を示している。
明図(2)で、(D),(E)は各工程を示している。
Claims (7)
- 【請求項1】 基板上に形成された絶縁膜に開口を形成
する工程と、該開口を含む該基板の上に銅の堆積層を堆
積する工程と、該絶縁膜の上に堆積された銅の堆積層を
除去するとともに、該開口中に堆積された銅を表面が該
絶縁膜の表面より低い段差を有するように除去する工程
と、該開口中の銅を含む基板の上にバリア材料の堆積層
を堆積する工程と、該バリア材料の堆積層を平坦化研磨
することによって該開口中の銅の上面にセルフアライン
でバリア層を形成する工程とを含むことを特徴とする集
積回路装置の製造方法。 - 【請求項2】 回路基板上に形成された絶縁膜に開口を
形成する工程と、該開口を含む該回路基板の上にバリア
材料の堆積層を堆積する工程と、該バリア材料の堆積層
の上に銅の堆積層を堆積する工程と、該絶縁膜の上に堆
積されたバリア材料の堆積層と銅の堆積層を除去すると
ともに、該開口中に堆積された銅を表面が該絶縁膜の表
面より低い段差を有するように除去する工程と、該開口
中の銅を含む基板の上にバリア材料の堆積層を堆積する
工程と、該バリア材料の堆積層を平坦化研磨することに
よって該開口中の銅の上面にセルフアラインでバリア層
を形成する工程とを含むことを特徴とする集積回路装置
の製造方法。 - 【請求項3】 沃化カリウムまたは塩化カリウムの水溶
液と研磨材を用いてバフ研磨することによって、絶縁膜
の上に堆積された銅の堆積層を除去するとともに、開口
中に堆積された銅を表面が該絶縁膜の表面より低い段差
を有するように除去することを特徴とする請求項1また
は請求項2に記載された集積回路装置の製造方法。 - 【請求項4】 絶縁膜に形成された開口が、溝状開口で
あり、該溝状開口中に堆積した銅によって配線層を形成
することを特徴とする請求項1から請求項3までのいず
れか1項に記載された集積回路装置の製造方法。 - 【請求項5】 絶縁膜に形成された開口が、基板に達す
るコンタクトホールであり、該コンタクトホール中に堆
積した銅によって該回路基板に対するコンタクトを形成
することを特徴とする請求項1から請求項3までのいず
れか1項に記載された集積回路装置の製造方法。 - 【請求項6】 バリア層の材料がTiNであることを特
徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1項に記
載された集積回路装置の製造方法。 - 【請求項7】 バリア層の材料が酸素を含まない絶縁材
料であることを特徴とする請求項1から請求項4までの
いずれか1項に記載された集積回路装置の製造方法。
Priority Applications (2)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JPH06275612A true JPH06275612A (ja) | 1994-09-30 |
JP3326698B2 JP3326698B2 (ja) | 2002-09-24 |
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ID=13126145
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP05988993A Expired - Lifetime JP3326698B2 (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | 集積回路装置の製造方法 |
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