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JPH04337631A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

Info

Publication number
JPH04337631A
JPH04337631A JP11007491A JP11007491A JPH04337631A JP H04337631 A JPH04337631 A JP H04337631A JP 11007491 A JP11007491 A JP 11007491A JP 11007491 A JP11007491 A JP 11007491A JP H04337631 A JPH04337631 A JP H04337631A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wiring
barrier metal
diffusion layer
film
forming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11007491A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsuhiro Furuichi
古市 充寛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP11007491A priority Critical patent/JPH04337631A/en
Publication of JPH04337631A publication Critical patent/JPH04337631A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the reliability of a diffusion layer and wiring to be connected by satisfactorily and stably forming a barrier metal for connecting these parts. CONSTITUTION:A barrier metal 16a is formed on a diffusion layer 13 by a lift-off method, and then the accumulation of a layer insulation film 14, opening of a contact hole 15 and formation of a wiring 17 are conducted successively.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し、特に拡散層−配線間のバリヤメタルの形成方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method of forming a barrier metal between a diffusion layer and a wiring.

【0002】0002

【従来の技術】従来の半導体装置の製造方法における拡
散層−配線間のバリヤメタルの形成は、まず、図3(a
)に示すように、フィールド酸化膜12,拡散層13,
及び層間絶縁膜14等の形成された半導体基板11上に
、ホトレジストによるパターニングを行い、エッチング
によりコンタクトホール15を形成する。次に、図3(
b)に示すように、半導体基板11上全面にスパッタ法
等によりバリヤメタル16を形成する。次に、図3(c
)に示すように、配線17を形成するための導体膜を半
導体基板11上の全面に形成した後に、ホトレジストに
よるパターニングを行い、エッチングにより配線17を
形成することにより拡散層13と配線17との間にバリ
ヤメタル16aを形成するものであった。
2. Description of the Related Art In a conventional method for manufacturing a semiconductor device, the formation of a barrier metal between a diffusion layer and a wiring is first performed in FIG. 3(a).
), the field oxide film 12, the diffusion layer 13,
On the semiconductor substrate 11 on which the interlayer insulating film 14 and the like are formed, patterning is performed using photoresist, and contact holes 15 are formed by etching. Next, Figure 3 (
As shown in b), a barrier metal 16 is formed over the entire surface of the semiconductor substrate 11 by sputtering or the like. Next, Figure 3(c)
), after forming a conductor film for forming the wiring 17 on the entire surface of the semiconductor substrate 11, patterning is performed using photoresist, and the wiring 17 is formed by etching, thereby forming a connection between the diffusion layer 13 and the wiring 17. A barrier metal 16a was formed in between.

【0003】0003

【発明が解決しようとする課題】近年、半導体装置の高
密度,高集積化が進み、パターン寸法が微細となり、コ
ンタクトホール15の開孔径も1μmあるいはそれ以下
と微細になり、アスペクト比の大きい(1に近い)形状
となっている。
[Problems to be Solved by the Invention] In recent years, semiconductor devices have become more dense and highly integrated, pattern dimensions have become finer, and the diameter of the contact hole 15 has become finer, 1 μm or less, resulting in a large aspect ratio ( 1) shape.

【0004】従来の半導体装置の製造方法におけるバリ
ヤメタルの形成は、図3に示したように、コンタクトホ
ール15を形成した後、半導体基板11上の全面にスパ
ッタ法によりバリヤメタル16を形成するものであるが
、上述のように、コンタクトホール15のアスペクト比
が大きい為に、コンタクトホール15の底部及び絶縁膜
14上に同じ膜厚で形成することは困難であり、コンタ
クトホール15の底部には絶縁膜14上に形成される膜
厚の半分以下の膜厚しか形成できない。さらに図3(b
)に示すコンタクトホール15底面の角部(図中円内の
A部)においては、そのカバレッジが悪く、さらに薄い
膜厚しか形成できず、コンタクトホール15の底部に均
一な膜厚でバリヤメタル16を形成するのは困難である
。そのため、コンタクトホール15の底部に、バリヤメ
タルとして要求される所望の膜厚を形成すると、絶縁膜
14上にはその2倍以上もの膜厚が形成されてしまう。 これは例えばTiW膜(チタン・タングステン膜)にお
いては、コンタクトホール15の底部に100〜150
nm必要であるため、絶縁膜14上には200〜300
nmあるいはそれ以上の膜厚が形成されてしまう。 この絶縁膜14上に形成された膜厚は、配線17の形成
後、配線17の膜厚に加えて段差となる為、例えば50
0nmの配線膜厚であれば、全体としての段差は750
〜850nm以上と大きくなってしまい、多層配線構造
における配線17上に形成される層間絶縁膜の平坦化が
困難であるという問題点があった。また、上述の問題点
により、なるべく薄くバリヤメタルを形成した場合、コ
ンタクトホール15底の角部においては、そのカバレッ
ジが悪く膜厚が薄くなるため、形成膜厚のバラツキによ
りバリヤメタルとしての必要膜厚が得られず、バリヤメ
タルとして機能しないという問題点があった。さらに、
配線17の形成は、エッチング(反応性イオンエッチン
グ)により行うが、配線17単層構造に比べ、配線17
とバリヤメタル16との2層構造のエッチングの場合、
下層のバリヤメタルをアンダーカットしないで形成する
のが難かしいという問題点があった。
As shown in FIG. 3, the barrier metal is formed in the conventional semiconductor device manufacturing method by forming a contact hole 15 and then forming a barrier metal 16 on the entire surface of the semiconductor substrate 11 by sputtering. However, as mentioned above, since the aspect ratio of the contact hole 15 is large, it is difficult to form a film with the same thickness on the bottom of the contact hole 15 and on the insulating film 14. The film thickness can be formed only half or less of the film thickness formed on 14. Furthermore, Figure 3(b)
), the coverage is poor at the corner of the bottom of the contact hole 15 (section A in the circle in the figure), and it is possible to form only a thinner film. It is difficult to form. Therefore, if a desired film thickness required for the barrier metal is formed at the bottom of the contact hole 15, a film more than twice the thickness will be formed on the insulating film 14. For example, in a TiW film (titanium/tungsten film), the bottom of the contact hole 15 has a thickness of 100 to 150
200 to 300 nm is necessary on the insulating film 14.
A film thickness of nm or more is formed. The film thickness formed on this insulating film 14 is, for example, 50 mm, because after the wiring 17 is formed, there will be a step in addition to the film thickness of the wiring 17.
If the wiring film thickness is 0 nm, the overall step difference is 750
This results in a problem that the interlayer insulating film formed on the wiring 17 in the multilayer wiring structure is difficult to planarize. Furthermore, due to the above-mentioned problem, when the barrier metal is formed as thinly as possible, the coverage is poor at the corner of the bottom of the contact hole 15 and the film thickness becomes thin, so the required film thickness as the barrier metal is reduced due to variations in the formed film thickness. There was a problem in that it could not be obtained and did not function as a barrier metal. moreover,
The wiring 17 is formed by etching (reactive ion etching), but the wiring 17 is formed by etching (reactive ion etching).
In the case of etching a two-layer structure of and barrier metal 16,
There was a problem in that it was difficult to form the lower layer barrier metal without undercutting it.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、半導体基板上に拡散層を形成した後、その拡
散層上のみにリフトオフ法によりバリヤメタルを形成し
、その後、拡散層−配線間の層間絶縁膜の形成,コンタ
クトホール及び配線の形成を行うものであり、コンタク
トホールの形成前にバリヤメタル形成を行うものである
[Means for Solving the Problems] In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, after forming a diffusion layer on a semiconductor substrate, a barrier metal is formed only on the diffusion layer by a lift-off method, and then between the diffusion layer and wiring. This process involves forming an interlayer insulating film, contact holes and wiring, and forms a barrier metal before forming the contact holes.

【0006】[0006]

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明する
。図1は、本発明の第1の実施例を説明するための工程
順の断面図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be explained with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of the process order for explaining a first embodiment of the present invention.

【0007】まず、図1(a)に示すように、半導体基
板11上にフィールド酸化膜12,拡散層13を形成す
る。
First, as shown in FIG. 1(a), a field oxide film 12 and a diffusion layer 13 are formed on a semiconductor substrate 11.

【0008】次に、図1(b)に示すように、拡散層1
3部上のみが開孔する様なパターンをホトレジスト18
で形成し、バリヤメタル16,16aをスパッタ法によ
り形成する。このとき、パターンの露光前にホトレジス
ト18にクロルベンゼン処理を行うことにより図示した
ようなオーバーハングの断面形状が得られる。一方、バ
リヤメタル16,16aには例えばTiW膜(チタン・
タングステン膜)を用い、拡散層13上に約150nm
の膜厚を形成する。この膜厚は後のコンタクトホール形
成時におけるTiW膜のエッチングレートが酸化膜系の
層間絶縁膜14にくらべ非常に遅く、選択比が10以上
とれるためTiW膜のエッチングによる膜厚減少が20
nm以下の条件でコンタクトホールの形成が行え、バリ
ヤメタルの膜厚として十分である。ホトレジスト18の
パターンの断面形状がオーバーハングとなっているため
、スパッタ形成されたバイヤメタル16,16aは、開
孔しているホトレジスト18の側壁には付着せず、ホト
レジスト18上と、開孔パターンの底である拡散層13
上とに形成される。その後、リフトオフ法を用いてホト
レジスト18上に形成されたバリヤメタル16をホトレ
ジスト18と共に除去し、拡散層13上のみにバリヤメ
タル16aを形成する。
Next, as shown in FIG. 1(b), the diffusion layer 1
Create a pattern with photoresist 18 so that only the top three parts are open.
The barrier metals 16 and 16a are formed by sputtering. At this time, by subjecting the photoresist 18 to chlorobenzene treatment before exposing the pattern, the cross-sectional shape of the overhang as shown in the figure can be obtained. On the other hand, the barrier metals 16 and 16a are made of, for example, a TiW film (titanium).
approximately 150 nm on the diffusion layer 13.
Forms a film thickness of With this film thickness, the etching rate of the TiW film during later contact hole formation is much slower than that of the oxide-based interlayer insulating film 14, and the selectivity can be greater than 10, so that the reduction in film thickness due to etching of the TiW film is 20
A contact hole can be formed under conditions of less than nm, which is sufficient as a barrier metal film thickness. Since the cross-sectional shape of the pattern of the photoresist 18 has an overhang, the sputter-formed via metals 16, 16a do not adhere to the sidewalls of the photoresist 18 where the holes are formed, but are attached to the top of the photoresist 18 and the hole pattern. Diffusion layer 13 which is the bottom
Formed on top. Thereafter, the barrier metal 16 formed on the photoresist 18 is removed together with the photoresist 18 using a lift-off method, and the barrier metal 16a is formed only on the diffusion layer 13.

【0009】次に、図1(c)に示すように、例えば膜
厚1.0μmのリンシリケートガラス膜から成る層間絶
縁膜14を形成し、バリヤメタル16a上にコンタクト
ホール15を形成する。
Next, as shown in FIG. 1C, an interlayer insulating film 14 made of, for example, a phosphosilicate glass film with a thickness of 1.0 μm is formed, and a contact hole 15 is formed on the barrier metal 16a.

【0010】次に、図1(d)に示すように、例えば膜
厚0.5μmのアルミニウム膜から成る配線17を形成
する。以上の工程を経ることにより拡散層13−配線1
7間に安定した膜厚のバリヤメタル16aを形成するこ
とができる。
Next, as shown in FIG. 1(d), a wiring 17 made of, for example, an aluminum film with a thickness of 0.5 μm is formed. By going through the above steps, the diffusion layer 13-wiring 1
Barrier metal 16a having a stable film thickness can be formed between 7 and 7.

【0011】図2は、本発明の第2の実施例を説明する
ための工程順の断面図である。本実施例においては、拡
散層抵抗,及びコンタクト抵抗の低抵抗化のために、拡
散層上へシリサイド膜を形成している。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the process order for explaining a second embodiment of the present invention. In this embodiment, a silicide film is formed on the diffusion layer in order to reduce the resistance of the diffusion layer and the contact resistance.

【0012】ます、図2(a)に示すように、半導体基
板11上に形成された拡散層13上に例えば膜厚100
nmのTiSix(チタン・シリサイド)などのシリサ
イド層19を自己整合的に形成する。
First, as shown in FIG. 2(a), a film with a thickness of 100 mm, for example, is formed on the diffusion layer 13 formed on the semiconductor substrate 11.
A silicide layer 19 of TiSix (titanium silicide) or the like is formed in a self-aligned manner.

【0013】次に、図2(b)に示すように、シリサイ
ド層19上のみが開孔するようなパターンをホトレジス
ト18で形成し、バリヤメタル16,16aをスパッタ
法により成形し、リフトオフ法を用いてシリサイド層1
9上のみに例えば膜厚150nmのTiW膜のバリヤメ
タル16aを形成する。詳細は第1の実施例と同である
Next, as shown in FIG. 2(b), a pattern is formed using photoresist 18 in which holes are formed only on the silicide layer 19, barrier metals 16 and 16a are formed by sputtering, and lift-off is used to form the barrier metals 16 and 16a. silicide layer 1
A barrier metal 16a made of a TiW film having a thickness of 150 nm, for example, is formed only on the surface of the substrate 9. The details are the same as in the first embodiment.

【0014】以下、図2(c),(d)の説明は第1の
実施例と同様であり、以上の工程を経ることにより、シ
リサイド層19−配線17間に第1の実施例と同様、安
定した膜厚のバリヤメタル16aを形成することができ
る。
The following explanation of FIGS. 2(c) and 2(d) is the same as that of the first embodiment, and by going through the above steps, the gap between the silicide layer 19 and the wiring 17 is similar to that of the first embodiment. , it is possible to form the barrier metal 16a with a stable film thickness.

【0015】[0015]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、ウェハー
上に拡散層を形成した後、拡散層上のみにリフトオフ法
によりバリヤメタルを形成し、その後、拡散層−配線間
の層間絶縁膜の形成,コンタクトホール及び配線の形成
を行い、コンタクトホールの形成前にバリヤメタルの形
成を行うようにしたので、膜厚の安定したバリヤ性の良
好なバリヤメタルの形成が可能であり、アロイスパイク
等の不良発生を無くすことができ、信頼性を向上できる
効果を有する。
As explained above, in the present invention, after forming a diffusion layer on a wafer, a barrier metal is formed only on the diffusion layer by a lift-off method, and then an interlayer insulating film is formed between the diffusion layer and the wiring. , the contact hole and wiring are formed, and the barrier metal is formed before the contact hole is formed, so it is possible to form a barrier metal with a stable film thickness and good barrier properties, which reduces the occurrence of defects such as alloy spikes. This has the effect of improving reliability.

【0016】また、配線構造を単層構造としたので、従
来のバリヤメタルと配線の2層構造に比べて配線の段差
が約4割程減少(850nm→500nm)でき、多層
配線構造への適用が可能である。また、単層構造である
ため、配線形成に複雑なエッチングプロセス等を必要と
せず、容易に配線形成ができる効果を有する。
Furthermore, since the wiring structure is a single-layer structure, the height difference in the wiring can be reduced by about 40% (from 850 nm to 500 nm) compared to the conventional two-layer structure of barrier metal and wiring, making it suitable for application to multilayer wiring structures. It is possible. Moreover, since it has a single layer structure, it does not require a complicated etching process or the like to form wiring, and has the advantage that wiring can be formed easily.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例を説明するための断面図
である。
FIG. 1 is a sectional view for explaining a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例を説明するための断面図
である。
FIG. 2 is a sectional view for explaining a second embodiment of the present invention.

【図3】従来の半導体装置の製造方法を説明するための
断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a conventional method of manufacturing a semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11    半導体基板 12    フィールド酸化膜 13    拡散層 14    層間絶縁膜 15    コンタクトホール 16,16a    バリヤメタル 17    配線 18    フォトレジスト 19    シリサイド層 11 Semiconductor substrate 12 Field oxide film 13 Diffusion layer 14 Interlayer insulation film 15 Contact hole 16, 16a Barrier metal 17 Wiring 18 Photoresist 19 Silicide layer

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  拡散層と配線とをバリヤメタルを介し
て接続する半導体装置の製造方法において、半導体基板
上に前記拡散層を形成する工程と、前記拡散層上のみに
、リフトオフ法によって前記バリヤメタルを形成する工
程と、全面に層間絶縁膜を形成する工程と、前記バリヤ
メタルに達するコンタクトホールを前記層間絶縁膜に形
成する工程と、前記配線を形成する工程とを有すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A method for manufacturing a semiconductor device in which a diffusion layer and wiring are connected via a barrier metal, comprising: forming the diffusion layer on a semiconductor substrate; and forming the barrier metal only on the diffusion layer by a lift-off method. a step of forming an interlayer insulating film on the entire surface; a step of forming a contact hole reaching the barrier metal in the interlayer insulating film; and a step of forming the wiring. Production method.
JP11007491A 1991-05-15 1991-05-15 Manufacture of semiconductor device Pending JPH04337631A (en)

Priority Applications (1)

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JP11007491A JPH04337631A (en) 1991-05-15 1991-05-15 Manufacture of semiconductor device

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JP11007491A JPH04337631A (en) 1991-05-15 1991-05-15 Manufacture of semiconductor device

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