[go: up one dir, main page]

JPH07326666A - 金属配線の形成方法 - Google Patents

金属配線の形成方法

Info

Publication number
JPH07326666A
JPH07326666A JP11640294A JP11640294A JPH07326666A JP H07326666 A JPH07326666 A JP H07326666A JP 11640294 A JP11640294 A JP 11640294A JP 11640294 A JP11640294 A JP 11640294A JP H07326666 A JPH07326666 A JP H07326666A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
metal
opening
wiring
hole
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
JP11640294A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasushi Shiraishi
靖 白石
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 JP11640294A priority Critical patent/JPH07326666A/ja
Publication of JPH07326666A publication Critical patent/JPH07326666A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】高アスペクト比の微細な開口部内に埋込む金属
配線に生じ易いボイドの発生を防ぎ、良好な段差被覆性
を得ることで信頼性を向上させる。 【構成】下層配線3上の層間絶縁膜4を形成したスルー
ホール5内にAl膜6をスパッタ法で堆積する際にCl
2 ガス等のエッチングガスを供給することによりスルー
ホール5の上端にAl膜6がシャドウィング効果でオー
バーハング状に堆積されるのを防ぎ、スルーホール5内
へAl膜6が良好に埋込まれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は金属配線の形成方法に関
し、特に微細な開口部内への金属配線の埋込方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】半導体基板上に形成される半導体素子の
微細化、高集積化に伴い、半導体素子と電極配線との
間、あるいは下層配線と上層配線との間の絶縁膜に設け
てこれらを互に接続するための開口部の口径はサブミク
ロンオーダーとなり、またアスペクト比も1以上のもの
が多くなっている。
【0003】一般に、コンタクト用の開口部を含む表面
にAl膜あるいはAl−Si−Cu合金膜(以下Al合
金膜と記す)をスパッタ法で堆積し、パターニングして
下層の素子や配線と接続する上層の配線を形成する方法
は、金属膜の堆積速度が大きく量産性にも優れている。
【0004】しかしながら、図2に示すように、半導体
基板1上に設けた絶縁膜2の上に下層配線3を形成し、
下層配線3を含む表面に設けた層間絶縁膜4に下層配線
3とコンタクトするための微細な口径と1以上のアスペ
クト比を有するスルーホールを形成して通常のスパッタ
法でAl等の金属膜を堆積して下層配線3と接続する上
層配線7を形成しようとすると、シャドウィング効果の
ためにスルーホールの上端にAl膜がオーバーハング状
に堆積されて入口を塞ぎ、その結果、スルーホール内に
ボイド8を生じてコンタクト不良となることがある。
【0005】高アスペクト比の微細な開口部の段差被覆
性を向上させる手段として、ジャーナル・オブ・バキュ
ーム・サイエンス・アンド・テクノロジー(Journ
alof vacuum science and t
echnology)A、第6巻、1988年、第16
36頁に記載されているように、スパッタ中の基板温度
を高くしてAl膜に流動性をもたせて開口部内に埋込む
方法が用いられるようになった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】この従来の金属配線の
形成方法は、リフロースパッタ法により良好な段差被覆
性が得られるが、基板温度をAlの融点近くまでに上げ
る必要があり、例えば、口径0.5μm、深さ0.1μ
mのスルーホールを埋込むには500℃以上の基板温度
でスパッタしなければならなかった。
【0007】このような高温プロセスを行うと下層のA
l配線は熱ストレスを受けてボイドを発生し、断線等の
不良を生ずるという問題がある。
【0008】本発明の目的は、高温プロセスを用いるこ
となく、開口部内に良好な段差被覆性で金属膜を埋込む
方法により信頼性の高いコンタクトが得られる金属配線
の形成方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の金属配線の形成
方法は、半導体基板上に絶縁膜を形成し前記絶縁膜を選
択的にエッチングして下地層とコンタクトさせるための
開口部を形成する工程と、前記開口部を含む表面に堆積
させる金属膜をエッチングするエッチングガスを含む雰
囲気中で金属材料をスパッタ又は蒸着させ前記開口部の
少くとも中程までに前記金属膜を埋込む工程と、エッチ
ングガスの供給を停止した状態で引続きスパッタ又は蒸
着により所望の厚さまで前記金属膜を堆積して前記開口
部内を充填する工程と、前記絶縁膜上の前記金属膜をパ
ターニングして前記下地層と電気的に接続する上層の配
線を形成する工程とを含んで構成される。
【0010】
【作用】本発明の金属配線の形成方法では、スパッタ中
の基板に供給されたエッチングガスは、プラズマ状態と
なり、正イオンはターゲット方向に向かい、未分解の分
子やラジカルや電子は基板に照射されることになる。こ
れらのラジカルなどにより、基板上部に堆積した金属は
エッチングされ、開口部の上端にオーバーハング状に金
属が堆積して入口をふさぐことがなくなる。これらのラ
ジカルなどは、開口部の大きさに比べて平均自由行程は
大きいが、指向性はほとんどないため、高アスペクト比
の開口部の内部には入り込みにくく、内部でのエッチン
グ速度は非常に小さい。エッチングガスに対して、スパ
ッタ粒子の方が基板に対する指向性が強いため、開口部
の底部への堆積が可能となる。したがって、開口部内の
段差被覆性が改善され、開口部内にボイドが発生するこ
とを防止できる。
【0011】また、このような作用は、スパッタ法だけ
ではなく、真空蒸着法による成膜方法においても得られ
る。真空蒸着法では、エッチングガスは分解せずそのま
まの状態で金属をエッチングすることになる。
【0012】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0013】図1(a)〜(c)は本発明の一実施例を
説明するための工程順に示した半導体チップの断面図で
ある。
【0014】まず、図1(a)に示すように、Si等か
らなる半導体基板1の上に形成した絶縁膜2の上に選択
的にAl膜やAl合金膜からなる下層配線3を形成す
る。次に、下層配線3を含む表面にCVD法によりSi
2 膜などの層間絶縁膜4を1μmの厚さに堆積し、C
4 ガスを用いるドライエッチング法で選択的に異方性
エッチングして口径0.5μmのスルーホール5を形成
する。
【0015】次に、図1(b)に示すように、チャンバ
ー内にArガスを流量20SCCMとCl2 ガスを流量
1SCCMで導入し、圧力を5mTorrとしたチャン
バー内で基板温度を100℃としスルーホール5を含む
層間絶縁膜4の表面にスパッタ法でAl膜6を堆積す
る。このとき、Cl2 ガスにより層間絶縁膜4の上面に
堆積されたAl膜6がエッチングされるため、スルーホ
ール5の上端にAl膜がオーバーハング状に堆積されて
入口を塞ぐことを防ぐことができ、スルーホール5の底
部にAl膜をボイドを生ずることなく良好に埋込むこと
ができる。このとき、通常のAlドライエッチングの場
合に比べて基板温度が高いためエッチング速度が大きく
Cl2 ガスの流量は少量で済む。
【0016】次に、図1(c)に示すように、スルーホ
ール5の中程以上までAl膜が埋込まれた時点でチャン
バー内へのCl2 ガスの供給を止め、引続き通常のスパ
ッタ法で所望の厚さに達するまでAl膜6を堆積する。
次に、Al膜6を選択的にエッチングし、スルーホール
5の下層配線3と接続する上層配線7を形成する。
【0017】ここで、Al膜6の代りにAl合金(Al
−Si−Cu合金)膜やCu膜あるいはAu膜を用いて
も良く、エッチングガスとしてCl2 とBCl3 との混
合ガスを用いても良い。また、エッチングガスを基板近
くに設けたノズルから基板に向けて放出しても良い。ま
た、基板温度は100〜400℃の範囲内で可変でき、
高温にすればエッチング速度が大きくなり、エッチング
ガスの流量を低減できる。
【0018】なお、コリメーションスパッタ法やバイア
ススパッタ法にエッチングガスを添加することにより、
更に段差被覆性を向上することができ、スパッタ法以外
の成膜方法として真空蒸発法にも適用できる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、スパッタ
法あるいば真空蒸着法にエッチングガスを導入すること
により、微細な口径と高アスペクト比を有するスルーホ
ールやコンタクトホールへの金属膜の埋込みが容易にな
り、ボイドの発生を防いで多層配線の信頼性を向上させ
ることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を説明するための工程順に示
した半導体チップの断面図。
【図2】従来の金属配線の形成方法を説明するための半
導体チップの断面図。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 絶縁膜 3 下層配線 4 層間絶縁膜 5 スルーホール 6 Al膜 7 上層配線 8 ボイド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/3205

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に絶縁膜を形成し前記絶縁
    膜を選択的にエッチングして下地層とコンタクトさせる
    ための開口部を形成する工程と、前記開口部を含む表面
    に堆積させる金属膜をエッチングするエッチングガスを
    含む雰囲気中で金属材料をスパッタ又は蒸着させ前記開
    口部の少くとも中程までに前記金属膜を埋込む工程と、
    エッチングガスの供給を停止した状態で引続きスパッタ
    又は蒸着により所望の厚さまで前記金属膜を堆積して前
    記開口部内を充填する工程と、前記絶縁膜上の前記金属
    膜をパターニングして前記下地層と電気的に接続する上
    層の配線を形成する工程とを含むことを特徴とする金属
    配線の形成方法。
  2. 【請求項2】 金属膜がAl,Cu,AuあるいはAl
    −Si−Cu合金のいずれか1種からなる請求項1記載
    の金属配線の形成方法。
  3. 【請求項3】 エッチングガスがCl2 ガス又はCl2
    とBCl3 との混合ガスのいずれか1種である請求項1
    記載の金属配線の形成方法。
JP11640294A 1994-05-30 1994-05-30 金属配線の形成方法 Pending JPH07326666A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11640294A JPH07326666A (ja) 1994-05-30 1994-05-30 金属配線の形成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11640294A JPH07326666A (ja) 1994-05-30 1994-05-30 金属配線の形成方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07326666A true JPH07326666A (ja) 1995-12-12

Family

ID=14686165

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11640294A Pending JPH07326666A (ja) 1994-05-30 1994-05-30 金属配線の形成方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07326666A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6909487B2 (en) 2002-05-22 2005-06-21 Seiko Epson Corporation Electro-optical device and semiconductor device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6362238A (ja) * 1986-09-02 1988-03-18 Toshiba Corp 薄膜堆積方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6362238A (ja) * 1986-09-02 1988-03-18 Toshiba Corp 薄膜堆積方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6909487B2 (en) 2002-05-22 2005-06-21 Seiko Epson Corporation Electro-optical device and semiconductor device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5081064A (en) Method of forming electrical contact between interconnection layers located at different layer levels
TWI236099B (en) A method for depositing a metal layer on a semiconductor interconnect structure
US5960314A (en) Semiconductor processing method of providing an electrically conductive interconnecting plug between an elevationally conductive node and an elevationally outer electrically conductive node
JP2000150647A (ja) 配線構造およびその製造方法
JPH0936228A (ja) 配線形成方法
JP2959758B2 (ja) コンタクトホール内の導電性プラグ形成方法
US6051492A (en) Method of manufacturing a wiring layer in semiconductor device
JP3408463B2 (ja) 半導体装置の製造方法
KR100457843B1 (ko) 반도체 장치에서 콘택 형성 방법
KR950010854B1 (ko) 텅스텐 플러그 형성방법
JPH07326666A (ja) 金属配線の形成方法
US6245668B1 (en) Sputtered tungsten diffusion barrier for improved interconnect robustness
US20050087872A1 (en) Wiring structure of semiconductor device and method of manufacturing the same
KR100200499B1 (ko) 반도체 소자의 금속배선막 형성방법
KR100197669B1 (ko) 반도체 소자의 금속배선 형성방법
JP2737762B2 (ja) 半導体装置の製造方法
CN100419994C (zh) 填充接触孔的方法及具接触孔的集成电路装置
Sidhwa et al. Study of the step coverage and contact resistance by using two-step TiN barrier and evolve simulation
KR100257154B1 (ko) 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법
JP2531173B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH04324636A (ja) 半導体装置およびその製造方法
KR100434323B1 (ko) 반도체 소자의 구리 배선 형성 방법
KR100252843B1 (ko) 반도체 소자의 확산방지막 및 그 형성방법
KR20000012966A (ko) 반도체 장치의 콘택 제조방법
JPH05217940A (ja) 半導体装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19970204