JPH09199591A - 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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JPH09199591A
JPH09199591A JP893396A JP893396A JPH09199591A JP H09199591 A JPH09199591 A JP H09199591A JP 893396 A JP893396 A JP 893396A JP 893396 A JP893396 A JP 893396A JP H09199591 A JPH09199591 A JP H09199591A
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JP
Japan
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film
insulating film
conductive material
wiring
barrier metal
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Application number
JP893396A
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English (en)
Inventor
Masanori Miyata
真徳 宮田
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、下地絶縁膜表面の平坦性が悪い
場合でも絶縁膜上の埋め込み導電材残渣が発生しないよ
うにし、且つコンタクトホールまたはビアホールの埋め
込み導電材表面の平坦性も良くして接続部での信頼性を
高める方法を提供する。 【解決手段】 ゲート電極3が形成された基板1上にB
PSG膜4を堆積し、このBPSG膜4にパターンを施
してコンタクトホール5を形成する。基板1及びBPS
G膜4の露出面上にバリアメタル兼密着膜6を堆積した
後、この上にタングステン膜7を堆積する。タングステ
ン膜7にドライエッチングを施し、エッチバックを行
い、コンタクトホール5内部以外のタングステン膜7を
除去する。エッチバックで除去しきれなかったタングス
テン膜の残渣及びバリアメタル膜兼密着膜6をウェット
エッチングにより除去した後、BPSG膜4上にAl合
金膜を堆積し、パターンを施して配線8を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置の製
造方法に関し、特にシリコン基板と配線との接続、多結
晶シリコンとメタル配線との接続、下層メタル配線と上
層メタル配線との接続のように、絶縁膜の接続孔を介し
て接続を行う半導体装置の製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】LSI等に代表される半導体装置は、一
般に多層配線構造をとり、下層配線と上層配線は層間絶
縁膜に形成された接続孔(コンタクトホールまたはビア
ホール)により電気的に接続される構造となっている。
そして、近年の半導体装置の微細化や高集積化に伴っ
て、前記接続孔も微細化が進み、接続部の信頼性を向上
させるために、前記接続孔に導電材料を埋め込む技術が
用いられている。
【0003】コンタクトホールまたはビアホールに埋め
込み導電材を埋め込む方法として、従来はブランケット
成長法とドライエッチングによるエッチバックを組み合
わせているが、その方法の場合、下地絶縁膜の平坦性が
良くない、即ち絶縁膜表面の凹凸が大きい場合には、エ
ッチバックをジャストエッチの条件で行うと下地絶縁膜
の表面に埋め込み導電材の残渣が発生し、配線が短絡す
る不良が発生するおそれがある。一方、その残渣を除去
するためにオーバーエッチを十分に行う条件でエッチン
グを行うと、コンタクトホール部またはビアホール部に
埋め込まれる導電材もエッチングされ、埋め込み材表面
の平坦性が悪くなるという問題が発生する。
【0004】下地絶縁膜表面の平坦性が悪い場合でも絶
縁膜上の埋め込み導電材残渣が発生しないようにして接
続部の信頼性を高める方法が特開平6−275729号
公報に開示されている。この方法は、ゲート電極が形成
された基板上にBPSG(ホウ素−リンケイ酸ガラス)
を堆積し、その上に易エッチング膜としてクロム膜を堆
積する。このクロム膜とBPSG膜をパターン化して多
結晶シリコン配線上にコンタクトホールを形成する。次
に基板全面に窒化チタン膜を堆積し、その上にタングス
テン膜を堆積する。そして、ドライエッチングにより、
タングステン膜をエッチバックし、コンタクトホール以
外のタングステン膜を除去する。次に、ドライエッチン
グにより、窒化チタン膜の露出部を除去した後、クロム
膜を除去し、タングステンの残渣をクロム膜と共に除去
している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の方法では、易エッチング膜としてのクロム膜を
BPSG膜上に成膜する工程を追加する必要があり、生
産コストが割高になるという欠点がある。
【0006】この発明は、上述した従来の問題点に鑑
み、下地絶縁膜表面の平坦性が悪い場合でも絶縁膜上の
埋め込み導電材残渣が発生しないようにし、且つコンタ
クトホールまたはビアホールの埋め込み導電材表面の平
坦性も良くして接続部での信頼性を高める方法を提供す
ることを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明の第1の製造方
法は、絶縁膜を挟んで位置する上層配線と下層配線との
間を電気的に接続するために前記絶縁膜に形成された接
続孔に、埋め込み用導電材膜を設けた半導体装置の製造
方法であって、後で形成される配線と接続される下地基
板上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜にパターン
を施して接続孔を開ける工程と、前記下地基板、前記絶
縁膜の露出面上にバリアメタル膜または密着膜を堆積す
る工程と、前記バリアメタルまたは密着膜上に接続孔の
埋め込み用導電材膜を堆積する工程と、前記埋め込み用
導電材膜にドライエッチングを施し、前記接続孔内部以
外の前記埋め込み用導電材膜を除去するエッチバック工
程と、このエッチバック工程で除去しきれなかった前記
埋め込み用導電材膜の残渣及び前記バリアメタル膜また
は密着膜をウェットエッチングにより除去する工程と、
前記絶縁膜上に上部配線膜を堆積し、パターンを施して
配線を形成する工程と、を備えてなる。
【0008】また、この発明の第2の製造方法は、絶縁
膜を挟んで位置する上層配線と下層配線との間を電気的
に接続するために前記絶縁膜に形成された接続孔に、埋
め込み用導電材膜を設けた半導体装置の製造方法であっ
て、後で形成される配線と接続される下地基板上に絶縁
膜を形成する工程と、前記絶縁膜にパターンを施して接
続孔を開ける工程と、前記下地基板、前記絶縁膜の露出
面上にバリアメタル膜または密着膜を堆積する工程と、
前記バリアメタルまたは密着膜上に接続孔の埋め込み用
導電材膜を堆積する工程と、前記接続孔内部以外の前記
埋め込み用導電材膜及び前記バリアメタル膜または密着
膜をウェットエッチングにより除去する工程と、前記絶
縁膜上に上部配線膜を堆積し、パターンを施して配線を
形成する工程と、を備えてなる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
き図面に従い説明する。
【0010】図1は、この発明の第1の実施の形態に係
る半導体装置の製造方法を工程別に示した断面図であ
り、多結晶シリコン配線へのコンタクトについて適用し
たものである。
【0011】シリコン基板1上にゲート酸化膜2及び多
結晶シリコン膜を形成し、写真製版、ドライエッチング
によりパターニングしてゲート電極3を形成する。その
後、このゲート電極3をマスクとして基板1に、n型不
純物またはp型不純物をイオン注入し、ソース領域とド
レイン領域を形成する(図1(a)参照)。
【0012】その上に、絶縁膜として約7000オング
ストロームの厚さのBPSG膜4をCVD法により堆積
する(図1(b)参照)。
【0013】続いて、写真製版、ドライエッチによりB
PSG膜4をパターニングして一辺が約0.5μmのコ
ンタクトホール5を形成する(図1(c)参照)。
【0014】次に、基板全面にバリアメタル兼密着膜6
を形成する。バリアメタル兼密着膜6は、まずチタン
(Ti)膜を約1000オングストロームの厚さにスパ
ッタリング法により堆積し、窒素(N2)雰囲気中で7
50℃、30秒アニールし、チタン膜表面を窒化して形
成される(図1(d)参照)。
【0015】続いて、六フッ化タングステン(WF6
と水素(H2)または六フッ化タングステン(WF6)と
シラン(SiH4)を用いたCVD法により基板全面に
タングステン(W)膜7を堆積する(図1(e)参
照)。
【0016】六フッ化硫黄(SF6)とアルゴン(A
r)の混合ガスを用いたドライエッチングにより、タン
グステン膜7をエッチバックし、コンタクトホールと段
差のきついところ以外のタングステン膜を除去する(図
1(f)参照)。
【0017】次に、段差上のタングステン膜の残渣と露
出したチタン膜6をフェリシアン化カリのアルカリ溶液
でウェットエッチングすることで除去する。続いて、フ
ッ酸水溶液で表面を洗浄する(図1(g)参照)。
【0018】その後、下層絶縁膜4上にアルミニウム
(Al)合金膜8を堆積し(図1(h)参照)、写真製
版、ドライエッチングにより、アルミニウム合金膜8を
パターニングして配線8を形成する(図1(i)参
照)。
【0019】図1に示した実施の形態は、この発明をコ
ンタクトホールに適用した例について説明したが、図2
に示すこの発明の第2の実施の形態は、この発明をビア
ホールに適用した例を示している。図2は、この発明の
第2の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を工程別
に示した断面図であり、図2に従い第2の実施の形態に
つき説明する。
【0020】下層絶縁膜9上にアルミニウム(Al)合
金膜を堆積し、写真製版、ドライエッチングにより、ア
ルミニウム合金膜をパターニングして下層配線10を形
成する(図2(a)参照)。
【0021】その上に、上記した第1の実施の形態と同
様に、層間絶縁膜として約7000オングストロームの
厚さのBPSG膜11をCVD法により堆積する(図2
(b)参照)。
【0022】続いて、写真製版、ドライエッチによりB
PSG膜11をパターニングして一辺が約0.5μmの
ビアホール12を形成する(図2(c)参照)。
【0023】次に、基板全面にチタン膜を約1000オ
ングストロームの厚さにスパッタリング法により堆積
し、窒素(N2)雰囲気中で750℃、30秒アニール
し、チタン膜表面を窒化し、バリアメタル兼密着膜13
を形成する(図2(d)参照)。
【0024】続いて、六フッ化タングステン(WF6
と水素(H2)または六フッ化タングステン(WF6)と
シラン(SiH4)を用いたCVD法により基板全面に
タングステン膜14を堆積する(図2(e)参照)。
【0025】そして、六フッ化硫黄(SF6)とアルゴ
ン(Ar)の混合ガスを用いたドライエッチングによ
り、タングステン膜14をエッチバックし、コンタクト
ホールと段差のきついところ以外のタングステン膜を除
去する(図2(f)参照)。
【0026】次に、段差上のタングステン膜の残渣と露
出したチタン膜14をフェリシアン化カリのアルカリ溶
液でウェットエッチングすることで除去する。続いて、
フッ酸水溶液で表面を洗浄する(図2(g)参照)。
【0027】その後、層間絶縁膜11上にアルミニウム
(Al)合金膜15を堆積し(図2(h)参照)、写真
製版、ドライエッチングにより、アルミニウム合金膜1
5をパターニングして上層配線15を形成する(図2
(i)参照)。
【0028】上記した図1及び図2の実施の形態では、
コンタクトホール5またはビアホール12以外のタング
ステン膜7、14の除去をまずドライエッチングにより
エッチバックを行い、露出したチタン膜6、13とタン
グステン膜の残渣をウェットエッチングにより除去して
いる。これに対して、図3及び図4に示す実施の形態で
は、ドライエッチングによるエッチバックの工程を行わ
ずに、ウエットエッチングにより、コンタクトホール5
またはビアホール12以外のタングステン膜7、14の
除去を行っている。以下、この実施の形態につき図3及
び図4を参照して説明する。
【0029】図3は、この発明の第3の実施の形態に係
る半導体装置の製造方法を工程別に示した断面図であ
り、多結晶シリコン配線へのコンタクトについて適用し
たものである。図3(a)から図3(e)に示す工程
は、上述した第1の実施の形態の図1(a)から図1
(e)の工程と同じ工程であり、同一部分には同一符号
を付し説明を省略する。
【0030】第1の実施の形態と同様に、図3(a)か
ら図3(e)の工程を経て基板全面にタングステン膜7
が堆積された後、フェリシアン化カリのアルカリ溶液に
よるウェットエッチングでコンタクトホール5以外のタ
ングステン膜7とチタン膜6を除去し、その後フッ酸水
溶液で表面を洗浄する(図3(f)参照)。
【0031】続いて、下層絶縁膜4上にアルミニウム
(Al)合金膜8を堆積し(図3(g)参照)、写真製
版、ドライエッチングにより、アルミニウム合金膜8を
パターニングして配線8を形成する(図3(h)参
照)。
【0032】図4は、この発明の第4の実施の形態に係
る半導体装置の製造方法を工程別に示した断面図であ
り、ビアホールについて適用したものである。図4
(a)から図4(e)に示す工程は、上述した第2の実
施の形態の図2(a)から図2(e)の工程と同じ工程
であり、同一部分には同一符号を付し説明を省略する。
【0033】第2の実施の形態と同様に、図4(a)か
ら図4(e)の工程を経て基板全面にタングステン膜1
4が堆積された後、フェリシアン化カリのアルカリ溶液
によるウェットエッチングでビアホール12以外のタン
グステン膜14とチタン膜13を除去し、その後フッ酸
水溶液で表面を洗浄する(図4(f)参照)。
【0034】続いて、層間絶縁膜11上にアルミニウム
(Al)合金膜15を堆積し(図4(g)参照)、写真
製版、ドライエッチングにより、アルミニウム合金膜1
5をパターニングして上層配線15を形成する(図4
(h)参照)。
【0035】上記した各実施の形態においては、埋め込
み導電材としてタングステン膜を用いたが、タングステ
ン膜以外に窒化チタン(TiN)膜、多結晶シリコン
(Si)膜などのような導電膜を用いても良い。また、
バリアメタル兼密着膜も実施の形態のチタン(Ti)膜
の他、窒化チタン(TiN)、タングステンチタン(T
iW)などの高融点金属膜を用いても良い。そして、層
間絶縁膜としてBPSG膜を用いたが、PSG(リンシ
リコンガラス)膜やBSG(ホウ素シリコンガラス)
膜、高温酸化膜(HTO)でもよく、さらにSOG(ス
ピンオングラス)との積層膜を用いても良い。
【0036】
【発明の効果】上記したように、この発明の第1の発明
は、埋め込み導電膜形成後のエッチバック工程におい
て、ドライエッチ後に残った段差のきついところの残膜
をウェットエッチングにより除去することにより、埋め
込み導電材が絶縁膜表面に残らないようになり、信頼性
の高い半導体装置を提供することができる。
【0037】また、この発明の第2の発明は、埋め込み
導電膜形成後のエッチバック工程において、接続孔以外
の導電膜をウェットエッチングにより除去することで埋
め込み導電材が絶縁膜表面に残らないようになり、信頼
性の高い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】この発明の第1の実施の形態に係る半導体装置
の製造方法を工程別に示した断面図である。
【図2】この発明の第2の実施の形態に係る半導体装置
の製造方法を工程別に示した断面図である。
【図3】この発明の第3の実施の形態に係る半導体装置
の製造方法を工程別に示した断面図である。
【図4】この発明の第4の実施の形態に係る半導体装置
の製造方法を工程別に示した断面図である。
【符号の説明】
1 基板 3 ゲート電極 4 BPSG膜(層間絶縁膜) 5 コンタクトホール 6 バリアメタル兼密着膜 7 タングステン膜 8 アルミニウム合金膜(配線)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁膜を挟んで位置する上層配線と下層
    配線との間を電気的に接続するために前記絶縁膜に形成
    された接続孔に、埋め込み用導電材膜を設けた半導体装
    置の製造方法であって、後で形成される配線と接続され
    る下地基板上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜に
    パターンを施して接続孔を開ける工程と、前記下地基
    板、前記絶縁膜の露出面上にバリアメタル膜または密着
    膜を堆積する工程と、前記バリアメタルまたは密着膜上
    に接続孔の埋め込み用導電材膜を堆積する工程と、前記
    埋め込み用導電材膜にドライエッチングを施し、前記接
    続孔内部以外の前記埋め込み用導電材膜を除去するエッ
    チバック工程と、このエッチバック工程で除去しきれな
    かった前記埋め込み用導電材膜の残渣及び前記バリアメ
    タル膜または密着膜をウェットエッチングにより除去す
    る工程と、前記絶縁膜上に上部配線膜を堆積し、パター
    ンを施して配線を形成する工程と、を備えてなる半導体
    装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 絶縁膜を挟んで位置する上層配線と下層
    配線との間を電気的に接続するために前記絶縁膜に形成
    された接続孔に、埋め込み用導電材膜を設けた半導体装
    置の製造方法であって、後で形成される配線と接続され
    る下地基板上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜に
    パターンを施して接続孔を開ける工程と、前記下地基
    板、前記絶縁膜の露出面上にバリアメタル膜または密着
    膜を堆積する工程と、前記バリアメタルまたは密着膜上
    に接続孔の埋め込み用導電材膜を堆積する工程と、前記
    接続孔内部以外の前記埋め込み用導電材膜及び前記バリ
    アメタル膜または密着膜をウェットエッチングにより除
    去する工程と、前記絶縁膜上に上部配線膜を堆積し、パ
    ターンを施して配線を形成する工程と、を備えてなる半
    導体装置の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002043201A (ja) * 2000-07-28 2002-02-08 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置の製造方法及び半導体装置
KR100393967B1 (ko) * 2000-12-29 2003-08-06 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 금속배선 형성방법

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JP2002043201A (ja) * 2000-07-28 2002-02-08 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置の製造方法及び半導体装置
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