JPH07130744A - 接続孔の形成方法 - Google Patents
接続孔の形成方法Info
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- JPH07130744A JPH07130744A JP30097093A JP30097093A JPH07130744A JP H07130744 A JPH07130744 A JP H07130744A JP 30097093 A JP30097093 A JP 30097093A JP 30097093 A JP30097093 A JP 30097093A JP H07130744 A JPH07130744 A JP H07130744A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、接続孔の形状をいわゆる順テーパ
形状に形成するとともに接続孔の口径の縮小化を図り、
かつ絶縁膜の平坦化を達成する。 【構成】 第1工程では、基体11上に所定の膜厚よりも
厚く絶縁膜13を形成する。その上にエッチングマスク14
を形成してからそれに開口部15を形成する。次いで第2
工程で、開口部15から絶縁膜13をエッチングして基体11
側に向かうにしたがって口径が小さくなる接続孔16を形
成する。続いて第3工程で、エッチングマスク14のみを
除去した後、接続孔16を埋め込む状態にして絶縁膜13上
側に平坦化膜17を形成する。そして第4工程で、エッチ
バック処理によって、絶縁膜13が所定の膜厚だけ残る状
態にして平坦化膜17と絶縁膜13とをエッチングした後、
接続孔16内に埋め込まれた残りの平坦化膜17を除去す
る。
形状に形成するとともに接続孔の口径の縮小化を図り、
かつ絶縁膜の平坦化を達成する。 【構成】 第1工程では、基体11上に所定の膜厚よりも
厚く絶縁膜13を形成する。その上にエッチングマスク14
を形成してからそれに開口部15を形成する。次いで第2
工程で、開口部15から絶縁膜13をエッチングして基体11
側に向かうにしたがって口径が小さくなる接続孔16を形
成する。続いて第3工程で、エッチングマスク14のみを
除去した後、接続孔16を埋め込む状態にして絶縁膜13上
側に平坦化膜17を形成する。そして第4工程で、エッチ
バック処理によって、絶縁膜13が所定の膜厚だけ残る状
態にして平坦化膜17と絶縁膜13とをエッチングした後、
接続孔16内に埋め込まれた残りの平坦化膜17を除去す
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造プロ
セスにおける接続孔の形成方法に関するものである。
セスにおける接続孔の形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体装置の設計ルールの微細化
にともなって、接続孔(コンタクト孔)の口径も小さく
なってきている。ところが絶縁耐圧を確保するために層
間絶縁膜の膜厚はほとんど変わっていない。このため接
続孔のアスペクト比が大きくなってきている。このよう
にアスペクト比が大きい接続孔にアルミニウムのみで配
線を形成すると、アルミニウムは段差部における被覆性
が悪いので、接続孔で導通不良が起きる。この結果、半
導体装置の信頼性が低くなる。
にともなって、接続孔(コンタクト孔)の口径も小さく
なってきている。ところが絶縁耐圧を確保するために層
間絶縁膜の膜厚はほとんど変わっていない。このため接
続孔のアスペクト比が大きくなってきている。このよう
にアスペクト比が大きい接続孔にアルミニウムのみで配
線を形成すると、アルミニウムは段差部における被覆性
が悪いので、接続孔で導通不良が起きる。この結果、半
導体装置の信頼性が低くなる。
【0003】上記対策として、例えば特開昭62−22
9959号公報には、接続孔を形成した後、六フッ化タ
ングステン(WF6 )の還元反応を利用して接続孔の内
部にのみ選択的にタングステン(W)プラグを形成す
る、いわゆる選択タングステン−CVD法が開示されて
いる。
9959号公報には、接続孔を形成した後、六フッ化タ
ングステン(WF6 )の還元反応を利用して接続孔の内
部にのみ選択的にタングステン(W)プラグを形成す
る、いわゆる選択タングステン−CVD法が開示されて
いる。
【0004】しかしながら、選択タングステン−CVD
法は、常に完全な選択性を得ることが困難である。また
深さが異なる接続孔を同時に埋め込むことは、原理的に
できない。そこで、例えば特開昭62−229959号
公報には、接続孔を形成した後に、タングステン(W)
膜を全面に堆積させ、このタングステン膜をエッチバッ
ク処理することによって、接続孔の内部にのみタングス
テン膜を残す、いわゆるブランケットタングステン−C
VD法が開示されている。この方法では、選択タングス
テン−CVD法に比べて、タングステン膜を比較的容易
に形成することが可能であり、深さの異なる接続孔の内
部にもタングステン膜を同時に埋め込むことができる。
またタングステン膜は、CVD法で形成されるので、接
続孔の側壁が基板に対してほぼ垂直に形成されている場
合にも、良好なカバリッジを得ることができる。
法は、常に完全な選択性を得ることが困難である。また
深さが異なる接続孔を同時に埋め込むことは、原理的に
できない。そこで、例えば特開昭62−229959号
公報には、接続孔を形成した後に、タングステン(W)
膜を全面に堆積させ、このタングステン膜をエッチバッ
ク処理することによって、接続孔の内部にのみタングス
テン膜を残す、いわゆるブランケットタングステン−C
VD法が開示されている。この方法では、選択タングス
テン−CVD法に比べて、タングステン膜を比較的容易
に形成することが可能であり、深さの異なる接続孔の内
部にもタングステン膜を同時に埋め込むことができる。
またタングステン膜は、CVD法で形成されるので、接
続孔の側壁が基板に対してほぼ垂直に形成されている場
合にも、良好なカバリッジを得ることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ブ
ランケットタングステン−CVD法では、絶縁膜である
酸化シリコン(SiO2 )膜とタングステン膜との密着
性を改善するために、接続孔の内壁にチタン系材料層
〔例えば、チタン(Ti)膜と窒化チタン(TiN)膜
との積層膜〕を形成する。このチタン系材料層は、通常
スパッタ法によって形成されるため、接続孔の段差部に
おけるカバリッジ性が悪い。このため、接続孔の側壁が
基板に対してほぼ垂直に形成されていても、チタン系材
料層は接続孔の上部側に厚く接続孔の底部側に薄く形成
される。したがって、当該接続孔にチタン系材料層を形
成することによって、接続孔の側壁は、いわゆる逆テー
パ形状になる。このような状態の接続孔にタングステン
膜を形成した場合には、接続孔の内部にタングステンが
埋め込まれない空洞が発生する。そして上記のような空
洞を生じたタングステン膜でタングステンプラグを形成
した場合には、タングステンプラグの内部に空洞が残る
ので、信頼性の高い配線を形成することができない。
ランケットタングステン−CVD法では、絶縁膜である
酸化シリコン(SiO2 )膜とタングステン膜との密着
性を改善するために、接続孔の内壁にチタン系材料層
〔例えば、チタン(Ti)膜と窒化チタン(TiN)膜
との積層膜〕を形成する。このチタン系材料層は、通常
スパッタ法によって形成されるため、接続孔の段差部に
おけるカバリッジ性が悪い。このため、接続孔の側壁が
基板に対してほぼ垂直に形成されていても、チタン系材
料層は接続孔の上部側に厚く接続孔の底部側に薄く形成
される。したがって、当該接続孔にチタン系材料層を形
成することによって、接続孔の側壁は、いわゆる逆テー
パ形状になる。このような状態の接続孔にタングステン
膜を形成した場合には、接続孔の内部にタングステンが
埋め込まれない空洞が発生する。そして上記のような空
洞を生じたタングステン膜でタングステンプラグを形成
した場合には、タングステンプラグの内部に空洞が残る
ので、信頼性の高い配線を形成することができない。
【0006】そこでブランケットタングステン−CVD
法でタングステン膜を形成する際に、接続孔の内部に空
洞が発生するのを防止するには、接続孔の口径と同程度
の値の膜厚でタングステン膜を形成することが必要にな
る。しかしながら、接続孔の最小径は接続孔を開口する
際のリソグラフィー技術の限界値で制限されるので、接
続孔の口径を十分に小さくすることはできない。また接
続孔の口径が大きい場合には、タングステン膜の膜厚を
厚くしなければならない。このため、タングステン膜の
成膜時間は長くなる。またエッチバック処理の時間も長
くなる。このように処理速度が遅くなるので、スループ
ットが低下する。
法でタングステン膜を形成する際に、接続孔の内部に空
洞が発生するのを防止するには、接続孔の口径と同程度
の値の膜厚でタングステン膜を形成することが必要にな
る。しかしながら、接続孔の最小径は接続孔を開口する
際のリソグラフィー技術の限界値で制限されるので、接
続孔の口径を十分に小さくすることはできない。また接
続孔の口径が大きい場合には、タングステン膜の膜厚を
厚くしなければならない。このため、タングステン膜の
成膜時間は長くなる。またエッチバック処理の時間も長
くなる。このように処理速度が遅くなるので、スループ
ットが低下する。
【0007】さらに、ブランケットタングステン−CV
D法でタングステン膜を成膜した後、タングステン膜の
エッチバック処理を行ってタングステンプラグを形成す
る際に、下地に段差がある場合には、段差部にエッチン
グ残りが生じる。このエッチング残りを無くすために
は、十分なオーバエッチングが必要になる。ところが、
段差が大きい場合には、エッチング残りを完全に除去す
ると、同時に接続孔の内部に形成したプラグの上面もエ
ッチングされる。このため、プラグ上面に配線層を形成
する場合に、プラグ上での配線層のカバリッジ性が低下
する。
D法でタングステン膜を成膜した後、タングステン膜の
エッチバック処理を行ってタングステンプラグを形成す
る際に、下地に段差がある場合には、段差部にエッチン
グ残りが生じる。このエッチング残りを無くすために
は、十分なオーバエッチングが必要になる。ところが、
段差が大きい場合には、エッチング残りを完全に除去す
ると、同時に接続孔の内部に形成したプラグの上面もエ
ッチングされる。このため、プラグ上面に配線層を形成
する場合に、プラグ上での配線層のカバリッジ性が低下
する。
【0008】したがって、タングステンプラグを半導体
装置に適用するには、タングステンプラグを形成する前
に、絶縁膜の段差を少なくする必要がある。さらに処理
速度を高めるには、接続孔の口径をできる限り小さくす
るとともに、接続孔の形状をいわゆる順テーパ形状に形
成する必要がある。
装置に適用するには、タングステンプラグを形成する前
に、絶縁膜の段差を少なくする必要がある。さらに処理
速度を高めるには、接続孔の口径をできる限り小さくす
るとともに、接続孔の形状をいわゆる順テーパ形状に形
成する必要がある。
【0009】本発明は、接続孔の形状をいわゆる順テー
パ形状に形成するとともに接続孔の口径の縮小化を図
り、かつ絶縁膜の平坦化を達成する接続孔の形成方法を
提供することを目的とする。
パ形状に形成するとともに接続孔の口径の縮小化を図
り、かつ絶縁膜の平坦化を達成する接続孔の形成方法を
提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされた接続孔の形成方法である。すなわ
ち、第1工程では、基体上に所定の膜厚よりも厚く絶縁
膜を形成した後、当該絶縁膜上にエッチングマスクを形
成してから当該エッチングマスクに開口部を形成する。
次いで第2工程で、開口部から絶縁膜をエッチングして
基体側に向かうにしたがって口径が小さくなる接続孔を
形成する。続いて第3工程で、エッチングマスクのみを
除去した後、接続孔を埋め込む状態にして絶縁膜上側に
平坦化膜を形成する。そして第4工程で、エッチバック
処理によって、絶縁膜が所定の膜厚だけ残る状態にして
平坦化膜と絶縁膜とをエッチングした後、接続孔内に埋
め込まれた残りの平坦化膜を除去する。
成するためになされた接続孔の形成方法である。すなわ
ち、第1工程では、基体上に所定の膜厚よりも厚く絶縁
膜を形成した後、当該絶縁膜上にエッチングマスクを形
成してから当該エッチングマスクに開口部を形成する。
次いで第2工程で、開口部から絶縁膜をエッチングして
基体側に向かうにしたがって口径が小さくなる接続孔を
形成する。続いて第3工程で、エッチングマスクのみを
除去した後、接続孔を埋め込む状態にして絶縁膜上側に
平坦化膜を形成する。そして第4工程で、エッチバック
処理によって、絶縁膜が所定の膜厚だけ残る状態にして
平坦化膜と絶縁膜とをエッチングした後、接続孔内に埋
め込まれた残りの平坦化膜を除去する。
【0011】
【作用】上記接続孔の形成方法では、リソグラフィー技
術でエッチングマスクに開口部を形成し、開口部から絶
縁膜をエッチングして基体側に向かうにしたがって口径
が小さくなる接続孔を形成する。このため、絶縁膜の上
面側をエッチバック処理して当該絶縁膜の膜厚を薄くす
ればするほど、接続孔の口径は小さくなる。したがっ
て、開口部をリソグラフィー技術の限界値で形成すれ
ば、接続孔の口径はリソグラフィー技術の限界値よりも
小さくなる。また接続孔の形状はいわゆる順テーパ形状
になる。さらにエッチバック処理によって絶縁膜をエッ
チングするので、絶縁膜の上面はほぼ平坦になる。
術でエッチングマスクに開口部を形成し、開口部から絶
縁膜をエッチングして基体側に向かうにしたがって口径
が小さくなる接続孔を形成する。このため、絶縁膜の上
面側をエッチバック処理して当該絶縁膜の膜厚を薄くす
ればするほど、接続孔の口径は小さくなる。したがっ
て、開口部をリソグラフィー技術の限界値で形成すれ
ば、接続孔の口径はリソグラフィー技術の限界値よりも
小さくなる。また接続孔の形状はいわゆる順テーパ形状
になる。さらにエッチバック処理によって絶縁膜をエッ
チングするので、絶縁膜の上面はほぼ平坦になる。
【0012】
【実施例】本発明の第1実施例を、図1の形成工程図に
よって説明する。
よって説明する。
【0013】図1の(1)に示すように、基体(例えば
シリコン基板)11の表面側には拡散層12が形成され
ている。
シリコン基板)11の表面側には拡散層12が形成され
ている。
【0014】まず第1工程では、例えばCVD法によっ
て、上記基体11上に所定の膜厚よりも厚く絶縁膜13
を形成する。この絶縁膜13は、例えば酸化シリコン
(SiO2 )からなり、所定の膜厚として、例えば絶縁
耐圧を考慮して400nmの膜厚が必要な場合には、例
えば800nm程度の膜厚に形成されている。
て、上記基体11上に所定の膜厚よりも厚く絶縁膜13
を形成する。この絶縁膜13は、例えば酸化シリコン
(SiO2 )からなり、所定の膜厚として、例えば絶縁
耐圧を考慮して400nmの膜厚が必要な場合には、例
えば800nm程度の膜厚に形成されている。
【0015】その後、塗布技術によって、上記絶縁膜1
3上にレジストからなるエッチングマスク14を形成す
る。そして、リソグラフィー技術(例えばフォトリソグ
ラフィー技術)によって、上記エッチングマスク14の
所定の位置に、例えば口径がd1の開口部15を形成す
る。ここでは、拡散層12と接続を取るので、拡散層1
2の上方におけるエッチングマスク14に上記開口部1
5を設ける。
3上にレジストからなるエッチングマスク14を形成す
る。そして、リソグラフィー技術(例えばフォトリソグ
ラフィー技術)によって、上記エッチングマスク14の
所定の位置に、例えば口径がd1の開口部15を形成す
る。ここでは、拡散層12と接続を取るので、拡散層1
2の上方におけるエッチングマスク14に上記開口部1
5を設ける。
【0016】次いで図1の(2)に示す第2工程を行
う。この工程では、エッチング(例えば反応性イオンエ
ッチング)によって、上記開口部15の下方の絶縁膜1
3に、上記基体11側に向かうにしたがって口径が小さ
くなる、いわゆる順テーパ形状の接続孔16を形成す
る。この時に形成される接続孔16の上部開口部16a
は、上記開口部15の断面形状がほぼ転写された形状に
なる。したがって、上部開口部16aの口径d2は開口
部15の口径d1とほぼ同等になる。
う。この工程では、エッチング(例えば反応性イオンエ
ッチング)によって、上記開口部15の下方の絶縁膜1
3に、上記基体11側に向かうにしたがって口径が小さ
くなる、いわゆる順テーパ形状の接続孔16を形成す
る。この時に形成される接続孔16の上部開口部16a
は、上記開口部15の断面形状がほぼ転写された形状に
なる。したがって、上部開口部16aの口径d2は開口
部15の口径d1とほぼ同等になる。
【0017】上記エッチング条件としては、例えば、エ
ッチングガスに流量が3sccmの酸素(O2 )と流量
が75sccmのトリフルオロメタン(CHF3 )との
混合ガスを用い、エッチング雰囲気の圧力を6.7P
a、高周波パワーを1kWに設定する。
ッチングガスに流量が3sccmの酸素(O2 )と流量
が75sccmのトリフルオロメタン(CHF3 )との
混合ガスを用い、エッチング雰囲気の圧力を6.7P
a、高周波パワーを1kWに設定する。
【0018】続いて図1の(3)に示す第3工程を行
う。この工程では、例えば酸素アッシングまたはウェッ
トエッチングによって、上記エッチングマスク14のみ
を除去する。その後、塗布技術によって、上記接続孔1
6の内部を埋め込む状態にして上記絶縁膜13上側に平
坦化膜17を形成する。この平坦化膜17は、例えばレ
ジストで形成され、その上面はほぼ平坦面に形成され
る。
う。この工程では、例えば酸素アッシングまたはウェッ
トエッチングによって、上記エッチングマスク14のみ
を除去する。その後、塗布技術によって、上記接続孔1
6の内部を埋め込む状態にして上記絶縁膜13上側に平
坦化膜17を形成する。この平坦化膜17は、例えばレ
ジストで形成され、その上面はほぼ平坦面に形成され
る。
【0019】そして図1の(4)に示す第4工程を行
う。この工程では、エッチバック処理によって、上記絶
縁膜13が所定の膜厚(例えばこの場合には400n
m)だけ残る状態にして上記平坦化膜17(2点鎖線で
示す部分)と当該絶縁膜13(1点鎖線で示す部分)と
をエッチングする。このエッチングは、例えば反応性イ
オンエッチング装置を用いて、平坦化膜17と絶縁膜1
3とのエッチング速度がほぼ等しくなる処理条件で行わ
れる。そして絶縁膜13の表面を平滑化するためには、
例えばレジストからなる平坦化膜17と酸化シリコンか
らなる絶縁膜13とのエッチング速度の比(レジストの
エッチング速度/酸化シリコンのエッチング速度)が
0.5〜2程度になるように設定する。この範囲を外れ
ると絶縁膜13の表面の平滑性が悪化する。
う。この工程では、エッチバック処理によって、上記絶
縁膜13が所定の膜厚(例えばこの場合には400n
m)だけ残る状態にして上記平坦化膜17(2点鎖線で
示す部分)と当該絶縁膜13(1点鎖線で示す部分)と
をエッチングする。このエッチングは、例えば反応性イ
オンエッチング装置を用いて、平坦化膜17と絶縁膜1
3とのエッチング速度がほぼ等しくなる処理条件で行わ
れる。そして絶縁膜13の表面を平滑化するためには、
例えばレジストからなる平坦化膜17と酸化シリコンか
らなる絶縁膜13とのエッチング速度の比(レジストの
エッチング速度/酸化シリコンのエッチング速度)が
0.5〜2程度になるように設定する。この範囲を外れ
ると絶縁膜13の表面の平滑性が悪化する。
【0020】その処理条件としては、例えば、エッチン
グガスに流量が15sccmの酸素(O2 )と流量が7
5sccmのトリフルオロメタン(CHF3 )との混合
ガスを用い、エッチング雰囲気の圧力を6.7Pa、高
周波パワーを1kWに設定する。
グガスに流量が15sccmの酸素(O2 )と流量が7
5sccmのトリフルオロメタン(CHF3 )との混合
ガスを用い、エッチング雰囲気の圧力を6.7Pa、高
周波パワーを1kWに設定する。
【0021】その後、酸素(O2 )アッシング処理また
はウェットエッチングによって、上記接続孔16の内部
に埋め込まれている残りの平坦化膜17(破線で示す部
分)を除去して、絶縁膜13に接続孔16を形成する。
上記エッチングによって、接続孔16の上部開口部16
bの口径d3は、上記開口部15の口径d1よりも小さ
くなる。
はウェットエッチングによって、上記接続孔16の内部
に埋め込まれている残りの平坦化膜17(破線で示す部
分)を除去して、絶縁膜13に接続孔16を形成する。
上記エッチングによって、接続孔16の上部開口部16
bの口径d3は、上記開口部15の口径d1よりも小さ
くなる。
【0022】上記接続孔の形成方法では、リソグラフィ
ー技術でエッチングマスク14に開口部15を形成し、
エッチングで開口部15の下方の絶縁膜13に、基体1
1側に向かうにしたがって口径が小さくなる接続孔16
を形成する。このため、絶縁膜13の上面側をエッチバ
ック処理して当該絶縁膜13の膜厚を薄くすればするほ
ど、接続孔16の口径d3は小さくなる。したがって、
開口部15をリソグラフィー技術の限界値で形成すれ
ば、接続孔16の口径d3はリソグラフィー技術の限界
値よりも小さくなる。また接続孔16の形状はいわゆる
順テーパ形状になる。さらにエッチバック処理によって
絶縁膜13をエッチングするので、絶縁膜13の上面は
ほぼ平坦になる。
ー技術でエッチングマスク14に開口部15を形成し、
エッチングで開口部15の下方の絶縁膜13に、基体1
1側に向かうにしたがって口径が小さくなる接続孔16
を形成する。このため、絶縁膜13の上面側をエッチバ
ック処理して当該絶縁膜13の膜厚を薄くすればするほ
ど、接続孔16の口径d3は小さくなる。したがって、
開口部15をリソグラフィー技術の限界値で形成すれ
ば、接続孔16の口径d3はリソグラフィー技術の限界
値よりも小さくなる。また接続孔16の形状はいわゆる
順テーパ形状になる。さらにエッチバック処理によって
絶縁膜13をエッチングするので、絶縁膜13の上面は
ほぼ平坦になる。
【0023】さらに絶縁膜13の平坦化と接続孔16の
形成を行う際に、従来では先に絶縁膜の平坦化処理を行
ってから接続孔を形成していたが、上記形成方法では接
続孔を形成してから平坦化処理を行うので、従来技術に
比較してプロセスの負担増がない。
形成を行う際に、従来では先に絶縁膜の平坦化処理を行
ってから接続孔を形成していたが、上記形成方法では接
続孔を形成してから平坦化処理を行うので、従来技術に
比較してプロセスの負担増がない。
【0024】次に、上記のような方法で形成した接続孔
16にブランケットタングステン法によってタングステ
ンプラグを形成する方法を、図2によって説明する。な
お、図では上記図1で説明したのと同様の構成部品には
同一符号を付す。
16にブランケットタングステン法によってタングステ
ンプラグを形成する方法を、図2によって説明する。な
お、図では上記図1で説明したのと同様の構成部品には
同一符号を付す。
【0025】図2の(1)に示すように、まず、スパッ
タ法によって、接続孔16の内壁と絶縁膜13の上面と
に、絶縁膜13と後述するタングステン膜(23)との
密着性を向上させるためのチタン(Ti)膜21を形成
する。さらに、スパッタ法によって、チタン膜21の表
面に窒化チタン(TiN)膜22を形成する。このよう
に、スパッタ法でチタン膜21および窒化チタン膜22
を形成するために、接続孔16の側壁に形成された窒化
チタン膜22の壁面は、基体11の表面に対してほぼ垂
直になる。
タ法によって、接続孔16の内壁と絶縁膜13の上面と
に、絶縁膜13と後述するタングステン膜(23)との
密着性を向上させるためのチタン(Ti)膜21を形成
する。さらに、スパッタ法によって、チタン膜21の表
面に窒化チタン(TiN)膜22を形成する。このよう
に、スパッタ法でチタン膜21および窒化チタン膜22
を形成するために、接続孔16の側壁に形成された窒化
チタン膜22の壁面は、基体11の表面に対してほぼ垂
直になる。
【0026】次いで、例えばコールドウォール型のCV
D装置を用いた成膜法によって、接続孔16の内部を含
む上記窒化チタン膜22の表面にタングステン(W)膜
23を形成する。
D装置を用いた成膜法によって、接続孔16の内部を含
む上記窒化チタン膜22の表面にタングステン(W)膜
23を形成する。
【0027】上記成膜条件としては、例えば、反応ガス
に水素(H2 )を1に対して六フッ化タングステン(W
F6 )を19の割合で混合した混合ガスを用い、基体1
1の温度を400℃、反応雰囲気の圧力を867Paに
設定する。
に水素(H2 )を1に対して六フッ化タングステン(W
F6 )を19の割合で混合した混合ガスを用い、基体1
1の温度を400℃、反応雰囲気の圧力を867Paに
設定する。
【0028】上記条件のもとでタングステン膜23を成
膜した場合には、タングステン膜23は、接続孔16の
側壁および底面から成長する。このため、接続孔16の
口径の50%以上の値と同じ値の膜厚になるようにタン
グステン膜23を形成することで、接続孔16の埋め込
みは達成できる。しかしながら、接続孔16の上部での
凹みを無くすために、通常は接続孔16の口径の値と同
程度またはそれ以上の値と同じ値の膜厚になるようにタ
ングステン膜23を堆積する。
膜した場合には、タングステン膜23は、接続孔16の
側壁および底面から成長する。このため、接続孔16の
口径の50%以上の値と同じ値の膜厚になるようにタン
グステン膜23を形成することで、接続孔16の埋め込
みは達成できる。しかしながら、接続孔16の上部での
凹みを無くすために、通常は接続孔16の口径の値と同
程度またはそれ以上の値と同じ値の膜厚になるようにタ
ングステン膜23を堆積する。
【0029】その後図2の(2)に示すように、エッチ
バックによって、上記絶縁膜13が露出するまで2点鎖
線で示す上記タングステン膜23、窒化チタン膜22お
よびチタン膜21をエッチングする。そして、接続孔1
6の内部にタングステン膜(23)、窒化チタン膜(2
2)およびチタン膜(21)からなるプラグ24を形成
する。
バックによって、上記絶縁膜13が露出するまで2点鎖
線で示す上記タングステン膜23、窒化チタン膜22お
よびチタン膜21をエッチングする。そして、接続孔1
6の内部にタングステン膜(23)、窒化チタン膜(2
2)およびチタン膜(21)からなるプラグ24を形成
する。
【0030】上記エッチバック条件としては、例えばエ
ッチングガスに流量が40sccmの六フッ化イオウ
(SF6 )と流量が30sccmの塩素(Cl2 )との
混合ガスを用い、エッチング雰囲気の圧力を6.7P
a、高周波パワーを500Wに設定する。
ッチングガスに流量が40sccmの六フッ化イオウ
(SF6 )と流量が30sccmの塩素(Cl2 )との
混合ガスを用い、エッチング雰囲気の圧力を6.7P
a、高周波パワーを500Wに設定する。
【0031】このようにして、リソグラフィー技術の限
界値よりも小さい口径の接続孔16の内部にプラグ24
を形成することができるので、接続孔16の形成領域は
縮小化される。また、例えば上記接続孔16を配線(図
示せず)上に形成した場合には、当該配線の幅および配
線と配線との間隔を狭くすることができる。したがっ
て、半導体装置の高集積化が実現できる。
界値よりも小さい口径の接続孔16の内部にプラグ24
を形成することができるので、接続孔16の形成領域は
縮小化される。また、例えば上記接続孔16を配線(図
示せず)上に形成した場合には、当該配線の幅および配
線と配線との間隔を狭くすることができる。したがっ
て、半導体装置の高集積化が実現できる。
【0032】また接続孔16の口径が小さく形成されて
いるので、タングステン膜23の膜厚を薄く形成するこ
とが可能になる。このため、タングステン膜のエッチバ
ック処理時間が短縮される。
いるので、タングステン膜23の膜厚を薄く形成するこ
とが可能になる。このため、タングステン膜のエッチバ
ック処理時間が短縮される。
【0033】上記説明では接続孔16を埋め込む材料に
タングステンを用いた場合を説明したが、埋め込み材料
はタングステンプラグに限定されることは無く、例えば
モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、銅(Cu)また
はアルミニウム(Al)を含む材料にも適用することが
可能である。
タングステンを用いた場合を説明したが、埋め込み材料
はタングステンプラグに限定されることは無く、例えば
モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、銅(Cu)また
はアルミニウム(Al)を含む材料にも適用することが
可能である。
【0034】次に第2実施例として、段差を有する下地
上に絶縁膜を形成し、その絶縁膜に接続孔を形成する場
合を、図3,図4の形成工程図(その1),(その2)
によって説明する。なお、図では上記図1で説明したの
と同様の構成部品には同一符号を付す。
上に絶縁膜を形成し、その絶縁膜に接続孔を形成する場
合を、図3,図4の形成工程図(その1),(その2)
によって説明する。なお、図では上記図1で説明したの
と同様の構成部品には同一符号を付す。
【0035】図3の(1)に示すように、基体(例えば
シリコン基板)11の上層の一部分には素子分離領域3
1が形成されている。この素子分離領域31は、例えば
LOCOS酸化膜からなる。さらに上記素子分離領域3
1の上面には、配線層32が形成されている。この配線
層32は、例えばポリシリコンからなる。一方、上記素
子分離領域31が形成されていない上記基体11の上層
の一部分には拡散層12が形成されている。
シリコン基板)11の上層の一部分には素子分離領域3
1が形成されている。この素子分離領域31は、例えば
LOCOS酸化膜からなる。さらに上記素子分離領域3
1の上面には、配線層32が形成されている。この配線
層32は、例えばポリシリコンからなる。一方、上記素
子分離領域31が形成されていない上記基体11の上層
の一部分には拡散層12が形成されている。
【0036】まず第1工程では、例えばCVD法によっ
て、上記配線層32を覆う状態に上記基体11上に所定
の膜厚よりも厚く絶縁膜13を形成する。この絶縁膜1
3は、例えば酸化シリコン(SiO2 )からなり、所定
の膜厚として例えば絶縁耐圧が確保される膜厚に設定さ
れる。
て、上記配線層32を覆う状態に上記基体11上に所定
の膜厚よりも厚く絶縁膜13を形成する。この絶縁膜1
3は、例えば酸化シリコン(SiO2 )からなり、所定
の膜厚として例えば絶縁耐圧が確保される膜厚に設定さ
れる。
【0037】その後、塗布技術によって、上記絶縁膜1
3上にレジストからなるエッチングマスク14を形成す
る。そして、リソグラフィー技術(例えばフォトリソグ
ラフィー技術)によって、上記エッチングマスク14の
所定の位置に開口部33,34を形成する。ここでは、
拡散層12と接続を取るので、拡散層12の上方のエッ
チングマスク14に開口部33を設け、配線層32の上
方のエッチングマスク14に開口部34を設ける。
3上にレジストからなるエッチングマスク14を形成す
る。そして、リソグラフィー技術(例えばフォトリソグ
ラフィー技術)によって、上記エッチングマスク14の
所定の位置に開口部33,34を形成する。ここでは、
拡散層12と接続を取るので、拡散層12の上方のエッ
チングマスク14に開口部33を設け、配線層32の上
方のエッチングマスク14に開口部34を設ける。
【0038】次いで図3の(2)に示す第2工程を行
う。この工程では、エッチング(例えば反応性イオンエ
ッチング)によって、上記開口部33,34の下方の絶
縁膜13に、上記基体11側に向かうにしたがって口径
が小さくなる、いわゆる順テーパ形状の接続孔35,3
6を形成する。この時に形成される接続孔35,36の
上部開口部35a,36aは、上記開口部33,34の
断面形状がほぼ転写された形状になる。なお、上記エッ
チング条件は、例えば、上記図1の(2)で説明したの
と同様の条件に設定される。
う。この工程では、エッチング(例えば反応性イオンエ
ッチング)によって、上記開口部33,34の下方の絶
縁膜13に、上記基体11側に向かうにしたがって口径
が小さくなる、いわゆる順テーパ形状の接続孔35,3
6を形成する。この時に形成される接続孔35,36の
上部開口部35a,36aは、上記開口部33,34の
断面形状がほぼ転写された形状になる。なお、上記エッ
チング条件は、例えば、上記図1の(2)で説明したの
と同様の条件に設定される。
【0039】続いて図4の(3)に示す第3工程を行
う。この工程では、例えば酸素アッシングまたはウェッ
トエッチングによって、上記エッチングマスク14のみ
を除去する。その後、塗布技術によって、上記接続孔3
5,36のそれぞれの内部を埋め込む状態にして上記絶
縁膜13上側に平坦化膜17を形成する。この平坦化膜
17は、例えばレジストで形成され、その上面はほぼ平
坦面に形成される。
う。この工程では、例えば酸素アッシングまたはウェッ
トエッチングによって、上記エッチングマスク14のみ
を除去する。その後、塗布技術によって、上記接続孔3
5,36のそれぞれの内部を埋め込む状態にして上記絶
縁膜13上側に平坦化膜17を形成する。この平坦化膜
17は、例えばレジストで形成され、その上面はほぼ平
坦面に形成される。
【0040】そして図1の(4)に示す第4工程を行
う。この工程では、エッチバック処理によって、例えば
素子分離領域31上の上記絶縁膜13が所定の膜厚だけ
残る状態にして上記平坦化膜17(2点鎖線で示す部
分)と当該絶縁膜13(1点鎖線で示す部分)とをエッ
チングする。このエッチングは、例えば反応性イオンエ
ッチング装置を用いて、平坦化膜17と絶縁膜13との
エッチングレートがほぼ等しくなる処理条件で行われ
る。その処理条件としては、例えば、上記図1の(4)
で説明したのと同様の条件に設定される。
う。この工程では、エッチバック処理によって、例えば
素子分離領域31上の上記絶縁膜13が所定の膜厚だけ
残る状態にして上記平坦化膜17(2点鎖線で示す部
分)と当該絶縁膜13(1点鎖線で示す部分)とをエッ
チングする。このエッチングは、例えば反応性イオンエ
ッチング装置を用いて、平坦化膜17と絶縁膜13との
エッチングレートがほぼ等しくなる処理条件で行われ
る。その処理条件としては、例えば、上記図1の(4)
で説明したのと同様の条件に設定される。
【0041】その後、酸素(O2 )アッシング処理また
はウェットエッチングによって、上記接続孔35,36
の内部に埋め込まれている残りの平坦化膜17(破線で
示す部分)を除去して、絶縁膜13に接続孔35,36
を形成する。
はウェットエッチングによって、上記接続孔35,36
の内部に埋め込まれている残りの平坦化膜17(破線で
示す部分)を除去して、絶縁膜13に接続孔35,36
を形成する。
【0042】上記第2実施例で説明した形成方法でも上
記第1実施例で説明したと同様に、リソグラフィー技術
で形成できる限界の開口部33,34の口径よりも小さ
い口径の接続孔35,36が形成される。またエッチバ
ック処理によって絶縁膜13をエッチングするので、絶
縁膜13の上面はほぼ平坦になる。
記第1実施例で説明したと同様に、リソグラフィー技術
で形成できる限界の開口部33,34の口径よりも小さ
い口径の接続孔35,36が形成される。またエッチバ
ック処理によって絶縁膜13をエッチングするので、絶
縁膜13の上面はほぼ平坦になる。
【0043】上記の如くに形成した接続孔35,36に
タングステンプラグを形成する場合には、上記図2で説
明したと同様の方法によって行えばよい。この場合、下
地に段差があっても絶縁膜13の表面はほぼ平坦化され
ているので、従来のように段差部にエッチング残りは発
生しない。このため、タングステン膜のエッチバック処
理では、従来のようなオーバエッチングを行う必要はな
い。
タングステンプラグを形成する場合には、上記図2で説
明したと同様の方法によって行えばよい。この場合、下
地に段差があっても絶縁膜13の表面はほぼ平坦化され
ているので、従来のように段差部にエッチング残りは発
生しない。このため、タングステン膜のエッチバック処
理では、従来のようなオーバエッチングを行う必要はな
い。
【0044】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
エッチングマスクに形成した開口部から絶縁膜をエッチ
ングして、基体側に向かうにしたがって口径が小さくな
る接続孔を形成する。そして絶縁膜上に平坦化膜を形成
したから、平坦化膜とともに絶縁膜の上面側をエッチバ
ック処理するので、当該絶縁膜の膜厚を薄くすればする
ほど、接続孔の口径は小さくなる。したがって、開口部
をリソグラフィー技術の限界値で形成すれば、リソグラ
フィー技術の限界値よりも小さい口径の接続孔を形成す
ることが可能になる。この結果、接続孔の形成面積を縮
小することができるので、半導体装置の高集積化が図れ
る。またエッチバック処理によって絶縁膜をエッチング
するので、絶縁膜の上面はほぼ平坦に形成することがで
きる。
エッチングマスクに形成した開口部から絶縁膜をエッチ
ングして、基体側に向かうにしたがって口径が小さくな
る接続孔を形成する。そして絶縁膜上に平坦化膜を形成
したから、平坦化膜とともに絶縁膜の上面側をエッチバ
ック処理するので、当該絶縁膜の膜厚を薄くすればする
ほど、接続孔の口径は小さくなる。したがって、開口部
をリソグラフィー技術の限界値で形成すれば、リソグラ
フィー技術の限界値よりも小さい口径の接続孔を形成す
ることが可能になる。この結果、接続孔の形成面積を縮
小することができるので、半導体装置の高集積化が図れ
る。またエッチバック処理によって絶縁膜をエッチング
するので、絶縁膜の上面はほぼ平坦に形成することがで
きる。
【図1】第1実施例の接続孔の形成工程図である。
【図2】プラグの形成工程図である。
【図3】第2実施例の接続孔の形成工程図(その1)で
ある。
ある。
【図4】第2実施例の接続孔の形成工程図(その2)で
ある。
ある。
11 基体 13 絶縁膜 14 エッチングマスク 15 開口部 16 接続孔 17 平坦化膜
Claims (1)
- 【請求項1】 基体上に所定の膜厚よりも厚く絶縁膜を
形成した後、当該絶縁膜上にエッチングマスクを形成し
てからリソグラフィー技術によって当該エッチングマス
クに開口部を形成する第1工程と、 前記開口部から前記絶縁膜をエッチングして前記基体側
に向かうにしたがって口径が小さくなる接続孔を形成す
る第2工程と、 前記エッチングマスクのみを除去した後、前記接続孔を
埋め込む状態にして前記絶縁膜上側に平坦化膜を形成す
る第3工程と、 エッチバック処理によって前記絶縁膜が所定の膜厚だけ
残る状態にして前記平坦化膜と前記絶縁膜とをエッチン
グした後、前記接続孔内に埋め込まれた残りの平坦化膜
を除去する第4工程とからなることを特徴とする接続孔
の形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30097093A JPH07130744A (ja) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | 接続孔の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30097093A JPH07130744A (ja) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | 接続孔の形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07130744A true JPH07130744A (ja) | 1995-05-19 |
Family
ID=17891274
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30097093A Pending JPH07130744A (ja) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | 接続孔の形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07130744A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6051880A (en) * | 1997-04-18 | 2000-04-18 | Nec Corporation | Base layer structure covering a hole of decreasing diameter in an insulation layer in a semiconductor device |
-
1993
- 1993-11-05 JP JP30097093A patent/JPH07130744A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6051880A (en) * | 1997-04-18 | 2000-04-18 | Nec Corporation | Base layer structure covering a hole of decreasing diameter in an insulation layer in a semiconductor device |
US6313030B1 (en) | 1997-04-18 | 2001-11-06 | Nec Corporation | Method of making a conductive layer covering a hole of decreasing diameter in an insulation layer in a semiconductor device |
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