JPH0697288A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0697288A
JPH0697288A JP24095492A JP24095492A JPH0697288A JP H0697288 A JPH0697288 A JP H0697288A JP 24095492 A JP24095492 A JP 24095492A JP 24095492 A JP24095492 A JP 24095492A JP H0697288 A JPH0697288 A JP H0697288A
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JP
Japan
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film
conductive film
insulating film
layer wiring
wiring
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JP24095492A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Aikawa
博 相川
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】高アスペクト比のコンタクト孔であっても、接
合リークの発生やコンタクト抵抗の増大等を抑制すると
共に、配線のステップカバレッジや信頼性を向上し、よ
り微細化に適したコンタクト孔を備えた半導体装置を提
供する。 【構成】半導体基板1上に絶縁膜2を介して下層配線3
を形成し、この全面に薄いプラズマ酸化膜4を形成した
後、前記下層配線3上に形成されたプラズマ酸化膜4の
一部を選択的に除去して下層配線3を露出し、次に、こ
の全面に導電性膜5を堆積し、前記プラズマ酸化膜4上
に形成された導電性膜5を選択的に除去した後、この全
面に、層間絶縁膜8を形成し、これをエッチバックして
前記導電性膜5を露出した後、前記露出した導電性膜5
上及び層間絶縁膜8上に、上層配線7を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に係り、特に、コンタクト孔を介して下層配線と接続す
る上層配線を備えた半導体装置及びその製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来から、LSI(Large Scale Integr
ated Circuit)の高集積化・高密度化を実現するため、
デバイスの微細化が行われている。そして、このデバイ
スの微細化により、MOS(Metal Oxide Semiconducto
r )デバイスが高性能、且つ、高速になった反面、各種
寄生素子の抵抗及び容量が回路特性に与える影響が大き
くなってきている。
【0003】LSIは、表面デバイスであるから、高集
積化は、デバイスの平面寸法を縮小することにより実現
される。そして、デバイスを高速化するためには、寄生
抵抗及び寄生容量を考慮し、縦方向の寸法の縮小(例え
ば、層間絶縁膜の薄膜化)を極力抑える必要がある。し
かしながら、デバイスの縦方向の寸法を縮小することを
抑えることは、下層配線と上層配線との接続を行うコン
タクト孔のアスペクト比の増加を意味することになる。
従って、前記コンタクト部における配線のステップカバ
レッジの低下を招くという問題があった。このため、前
記コンタクト孔部における配線抵抗が増大したり、エレ
クトロマイグレーションやストレスマイグレーションが
発生して、配線が断線するという問題が生じていた。
【0004】そこで、このような問題を解決する対策と
して、Hazukiらが、『Symp.VLSI Tech., Digest
of Technical Papers, p18 (1982) 』で紹介している
ように、等方性エッチングと異方性エッチングとを組み
合わせて前記コンタクト孔を形成することで、半導体基
板に対して略垂直に形成した下部コンタクト孔と、ラウ
ンド形状を有し、開口部が接続部より広い上部コンタク
ト孔と、から構成されるコンタクト孔を提供している。
【0005】また、下層配線上に、リフロー性を有する
層間絶縁膜を形成し、この層間絶縁膜に、コンタクト孔
を開口した後、当該層間絶縁膜をリフローし、前記コン
タクト孔のエッジを滑らかにする方法も知られている。
さらに、近年では、G.C.Smithが、『Proc. 3r
d Int. IEEE VLSI Multilevel Interconnection Confer
ence, p403 (1986) 』で紹介しているように、CVD
(Chemical Vapor Deposition )法により、コンタクト
孔が開口された層間絶縁膜の全面に、タングステンを堆
積した(『ブランケットCVDタングステン』という)
後、このタングステン層をエッチバックして、当該コン
タクト孔内に、タングステンプラグを形成する方法(埋
め込みタングステン法)が知られている。この方法は、
コンタクト孔部における配線のステップカバレッジの向
上、配線の信頼性の向上という点で、非常に有効であ
り、アスペクト比が1以上のコンタクト孔にも、タング
ステンプラグを簡単に形成することができる利点を有し
ている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記コ
ンタクト孔内にタングステンプラグを形成する従来例
は、ブランケットCVDタングステンの成長過程で使用
するWF6 (フッ化タングステン)が半導体基板に悪影
響を及ぼし、当該半導体基板にダメージが入るという問
題があった。
【0007】そこで、このダメージの発生を防止するた
めに、前記ブランケットCVDタングステンを成長させ
る前に、コンタクト孔の内面に、例えば、チタンナイチ
ライド等からなる密着層を形成することが必須となって
いる。しかしながら、前記密着層は、現状ではスパッタ
堆積法により形成しているため、コンタクト孔のアスペ
クト比が1.4以上ある場合は、スパッタ堆積によりコ
ンタクト孔底部(半導体基板との界面)に形成された密
着層の膜厚が薄くなるという問題があった。従って、前
記密着層が形成されたコンタクト孔内に、タングステン
プラグを完全に埋め込んだとしても、接合リークの発生
やコンタクト抵抗の増大等が懸念される。このため、前
記タングステンプラグは、CVD法で形成しても、スパ
ッタ堆積法による密着層の限界により、アスペクト比の
上限が決定してしまうという問題があった。
【0008】本発明は、このような問題を解決すること
を課題とするものであり、高アスペクト比のコンタクト
孔であっても、接合リークの発生やコンタクト抵抗の増
大等を抑制すると共に、配線のステップカバレッジや信
頼性を向上し、より微細化に適したコンタクト孔を備え
た半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、半導体基板上に絶縁膜を介して下層配線
を形成する第1工程と、前記絶縁膜及び下層配線の全面
に、薄いプラズマ酸化膜を形成する第2工程と、前記下
層配線上に形成されたプラズマ酸化膜の一部を選択的に
除去し、この部分に対応する下層配線を露出する第3工
程と、前記選択的除去後のプラズマ酸化膜及び露出した
下層配線の全面に、導電性膜を堆積する第4工程と、前
記選択的除去後のプラズマ酸化膜上に形成された導電性
膜を選択的に除去する第5工程と、前記選択的除去後の
導電性膜及びプラズマ酸化膜の全面に、層間絶縁膜を形
成する第6工程と、前記層間絶縁膜をエッチバックし、
前記導電性膜を露出する第7工程と、前記露出した導電
性膜上及び層間絶縁膜上に、上層配線を形成する第8工
程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法を
提供するものである。
【0010】
【作用】本発明によれば、前記絶縁膜及び下層配線の全
面に形成した薄いプラズマ酸化膜の一部を選択的に除去
し、該プラズマ酸化膜及び露出した下層配線の全面に、
導電性膜を堆積し、前記選択的除去後のプラズマ酸化膜
上に形成された導電性膜を選択的に除去することで、前
記下層配線上の一部に、該下層配線と接続する導電性膜
を突出形成することができる。ここで、前記プラズマ酸
化膜は、低温で形成できるため、例えば、配線材料とし
てアルミニウム等の低融点金属を使用しても、これに支
障を来すことがない。また、前記プラズマ酸化膜は、緻
密であり、前記導電性膜とのエッチング選択比が高いた
め、当該導電性膜を選択的に除去する際に行うエッチン
グ等の終点となることができる。従って、前記導電性膜
を簡単に突出形成することができる。
【0011】次に、前記選択的除去後の導電性膜及びプ
ラズマ酸化膜の全面に層間絶縁膜を形成し、これをエッ
チバックして導電性膜を露出した後、当該導電性膜上及
び層間絶縁膜上に上層配線を形成することで、前記突出
形成された導電性膜を介して下層配線と接続する上層配
線を形成することができる。即ち、前記突出形成された
導電性膜が、前記層間絶縁膜に開口したコンタクト孔内
を埋め込むための埋め込み層に相当するが、この導電性
膜は、従来のコンタクト孔の埋め込み方法とは異なり、
堆積した導電性膜を選択的に除去して形成するため、そ
の膜厚を厚くして、高アスペクト比となっても、ステッ
プカバレッジの低下や断線等が発生することがなく、信
頼性の高い接続を行うことができる。また、層間絶縁膜
の膜厚を厚くすることができるため、配線間容量を低下
することができる。
【0012】
【実施例】次に、本発明に係る一実施例について、図面
を参照して説明する。図1ないし図6は、本発明の実施
例に係る半導体装置の製造工程の一部を示す部分断面図
である。図1に示す工程では、半導体基板1の全面に絶
縁膜2を形成した後、当該絶縁膜2の全面にアルミニウ
ム膜を堆積する。次に、前記アルミニウム膜にパターニ
ングを行い、前記絶縁膜2上の所望位置に下層配線3を
形成する。次いで、前記絶縁膜2及び下層配線3の全面
に、プラズマ法により、膜厚が100〜2000Å程度
の薄いプラズマ酸化膜4を、200〜400℃程度で形
成する。このプラズマ酸化膜4は、低温で形成すること
ができるため、前記下層配線(アルミニウム膜)に支障
を来すことがない。また、前記プラズマ酸化膜4は、緻
密な膜であり、アルミニウムとのエッチング選択比が高
い性質を有している。
【0013】次に、図2に示す工程では、図1に示す工
程で得たプラズマ酸化膜4上に、ポジ型のフォトレジス
ト膜を塗布し、コンタクト孔開口用マスクを用いて当該
フォトレジスト膜をパターニングし、下層配線3上に形
成されたプラズマ酸化膜4の一部(後に形成する上層配
線との接続部分となる領域)を選択的に除去し、この部
分の下層配線3を露出する。
【0014】次いで、図3に示す工程では、図2に示す
工程で得たプラズマ酸化膜4及び露出した下層配線3の
全面に、膜厚が、配線層間絶縁膜と同程度(500〜1
000nm程度)のアルミニウムからなる導電性膜5を
堆積する。次に、図4に示す工程では、図3に示す工程
で得た導電性膜5上に、ポジ型のフォトレジスト膜を塗
布した後、前記図2に示す工程で使用したコンタクト孔
開口用マスクの反転マスクを使用して、当該フォトレジ
スト膜をパターニングし、前記プラスマ酸化膜4上に形
成されている導電性膜5を選択的に除去する。また、ネ
ガ型フォトレジスト膜を用い、同一マスクを使用し、パ
ターニングして導電性膜5を選択的に除去してもよい。
ここで、前記プラズマ酸化膜4は、緻密な膜であり、導
電性膜5(アルミニウム)との選択比が高い性質を有し
ているため、該導電性膜5を選択的除去する際に行うエ
ッチング等の終点となることができる。従って、前記導
電性膜5を簡単に突出形成することができる。なお、こ
の突出形成された導電性膜5の膜厚は、前記図3に示す
工程で堆積した導電性膜5の膜厚により決定される。こ
のようにして、前記露出した下層配線3上に、導電性膜
5を突出形成した。なお、この突出形成した導電性膜5
は、従来の半導体装置における層間絶縁膜に形成された
コンタクト孔内を埋め込むための埋め込み層に相当する
ものである。
【0015】次いで、図5に示す工程では、図4に示す
工程で突出形成した導電性膜5及びプラズマ酸化膜4の
全面に、絶縁膜6を形成する。次に、前記突出形成した
導電性膜5が露出するまで、前記絶縁膜6をレジストエ
ッチバックする。このようにして、プラズマ酸化膜4及
び絶縁膜6からなる層間絶縁膜8を形成した。ここで、
前記層間絶縁膜8の膜厚は、前記突出形成した導電性膜
5の膜厚により決定される。即ち、前記導電性膜5の膜
厚を厚くすれば、層間絶縁膜8の膜厚を厚くすることが
でき、配線間容量を減少することができる。前記突出形
成された導電性膜5は、従来のコンタクト孔の埋め込み
方法とは異なり、堆積した導電性膜を選択的に除去して
形成するため、その膜厚が厚くなってもステップカバレ
ッジの低下や断線が起こるこがなく、精度良く形成する
ことができる。従って、信頼性の高い接続を行うことが
できる。
【0016】次に、図6に示す工程では、図5に示す工
程で得た層間絶縁膜8及び露出した導電性膜5の全面に
アルミニウム膜を堆積した後、これをパターニングし、
前記導電性膜5を介して下層配線3と接続する上層配線
7を形成する。その後、所望の工程を行い半導体装置を
完成する。なお、本実施例では、下層配線3及び上層配
線7を構成する配線材料として、アルミニウムを使用し
たが、これに限らず、アルミニウム合金や高融点金属
等、他の配線材料を使用してもよいことは勿論である。
【0017】また、本実施例では、導電性膜5としてア
ルミニウムを使用したが、これに限らず、アルミニウム
合金や高融点金属等、他の導電性材料を使用してもよ
い。そして、図4に示す工程では、図2に示す工程で使
用したコンタクト孔開口用マスクの反転マスクを使用
し、ポジ型のフォトレジスト膜をパターニングして、導
電性膜5を突出形成したが、これに限らず、ネガ型のフ
ォトレジストを使用すれば、図2に示す工程で使用した
コンタクト孔開口用マスクを使用することもできる。
【0018】また、本発明は、下層配線としてゲート電
極を形成し、このゲート電極と上層配線を接続する場合
にも応用できることは勿論である。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
上層配線と下層配線との接続を行うコンタクト孔内に埋
め込まれるべき導電性膜を、従来のコンタクト孔の埋め
込み方法とは異なり、予め、全面に堆積した導電性膜を
選択的に除去して形成する方法をとっている。従って、
前記導電性膜の膜厚を厚くして(これに伴って、層間絶
縁膜の膜厚も厚くなる)高アスペクト比となっても、ス
テップカバレッジの低下や断線等が発生することがな
い。また、前記プラズマ酸化膜が、前記導電性膜の選択
的除去を行う際に行うエッチング等の終点となるため、
当該導電性膜を簡単且つ良好に形成することができる。
従って、信頼性の高い接続を行うことができると共に、
配線間容量を低下することができる。この結果、高アス
ペクト比のコンタクト孔であっても、接合リークの発生
やコンタクト抵抗の増大等を抑制すると共に、配線のス
テップカバレッジや信頼性を向上し、より微細化に適し
たコンタクト孔を備えた半導体装置を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例にかかる半導体装置の製造工
程の一部を示す部分断面図である。
【図2】本発明の一実施例にかかる半導体装置の製造工
程の一部を示す部分断面図である。
【図3】本発明の一実施例にかかる半導体装置の製造工
程の一部を示す部分断面図である。
【図4】本発明の一実施例にかかる半導体装置の製造工
程の一部を示す部分断面図である。
【図5】本発明の一実施例にかかる半導体装置の製造工
程の一部を示す部分断面図である。
【図6】本発明の一実施例にかかる半導体装置の製造工
程の一部を示す部分断面図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 絶縁膜 3 下層配線 4 プラズマ酸化膜 5 導電性膜 6 絶縁膜 7 上層配線 8 層間絶縁膜

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に絶縁膜を介して下層配線
    を形成する第1工程と、前記絶縁膜及び下層配線の全面
    に、薄いプラズマ酸化膜を形成する第2工程と、前記下
    層配線上に形成されたプラズマ酸化膜の一部を選択的に
    除去し、この部分に対応する下層配線を露出する第3工
    程と、前記選択的除去後のプラズマ酸化膜及び露出した
    下層配線の全面に、導電性膜を堆積する第4工程と、前
    記選択的除去後のプラズマ酸化膜上に形成された導電性
    膜を選択的に除去する第5工程と、前記選択的除去後の
    導電性膜及びプラズマ酸化膜の全面に、層間絶縁膜を形
    成する第6工程と、前記層間絶縁膜をエッチバックし、
    前記導電性膜を露出する第7工程と、前記露出した導電
    性膜上及び層間絶縁膜上に、上層配線を形成する第8工
    程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP24095492A 1992-09-09 1992-09-09 半導体装置の製造方法 Pending JPH0697288A (ja)

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