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JPH08340047A - Structure for wiring layer of semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Structure for wiring layer of semiconductor device and its manufacture

Info

Publication number
JPH08340047A
JPH08340047A JP17038095A JP17038095A JPH08340047A JP H08340047 A JPH08340047 A JP H08340047A JP 17038095 A JP17038095 A JP 17038095A JP 17038095 A JP17038095 A JP 17038095A JP H08340047 A JPH08340047 A JP H08340047A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
barrier metal
wiring layer
sio
tin
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
JP17038095A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Eiji Fujiyoshi
英治 藤吉
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony 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 Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP17038095A priority Critical patent/JPH08340047A/en
Publication of JPH08340047A publication Critical patent/JPH08340047A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE: To flatten a wiring layer forming surface by suppressing the increases of plug losses and trenches in a tungsten etching back process and barrier metal sticking layer removing process. CONSTITUTION: A silicon nitride layer 14 is formed as a stopper on an SiO2 film 12 which is formed as an interlayer insulating film. Because of the film 14, the formation of TiSiOx due to the oxidation of Ti can be prevented during the course of heat treatment. Therefore, it becomes unnecessary to raise the etching rate at the etching back time of tungsten and removing time of a barrier metal sticking layer. In addition, since the generation of O2 from the SiO2 film 12 is inhibited by the silicon nitride film 14 covering the film 12, the dissociation of a reactive gas is suppressed and the increases of plug losses and trenches can be suppressed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は半導体装置の多層配線
技術に係わり、より詳しくは、ブランケットタングステ
ンプロセスにおけるエッチバックの際に生じるプラグロ
スを低減する技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-layer wiring technique for semiconductor devices, and more particularly to a technique for reducing plug loss generated during etch back in a blanket tungsten process.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の構成の微細化に伴う高アス
ペクト比コンタクトにおけるAl配線層のコンタクトカ
バリッジ確保の代表的な一例として、ブランケットタン
グステンプロセスが挙げられる。このプロセスについ
て、タングステン(W)と下地(Si基板又は下層配線
層)の密着層(バリヤメタル層)として通常TiN/T
iを用いる。このTiN/Ti膜は層間絶縁膜であるS
iO2膜上にも形成される。この場合、下地とTiとの
密着性を保ち、かつオーミックコンタクトを向上するた
めに 熱処理が施されるが、このときTi層がSiO2
膜と反応してTiSiOx 化した層が形成される。
2. Description of the Related Art A blanket tungsten process is a typical example of securing a contact coverage of an Al wiring layer in a high aspect ratio contact accompanying the miniaturization of the structure of a semiconductor device. In this process, TiN / T is usually used as an adhesion layer (barrier metal layer) between tungsten (W) and a base (Si substrate or lower wiring layer).
i is used. This TiN / Ti film is an interlayer insulating film S
also formed on iO 2 film. In this case, keeping the adhesion between the underlayer and Ti, and although the heat treatment is performed in order to improve the ohmic contact, the time Ti layer is SiO 2
A TiSiO x layer is formed by reacting with the film.

【0003】ブランケットタングステンプロセスの最終
過程では、タングステンエッチバックとTiN/Tiバ
リヤメタル密着層除去の2工程が行われる。ここで、
密着層の除去エッチングには主に反応ガスとしてCl2
が用いられるが、上記TiSiOxに対してはエッチン
グレートが低いためにレートの高いエッチングモードに
切り換えられる。このためコンタクトプラグ部分のオー
バーエッチ量が多大となり、プラグロス(コンタクト上
面からのタングステンの落ち込み)が大きくなり好適な
平坦化構造が得られず、Al配線のコンタクトカバリッ
ジが低下する。
In the final step of the blanket tungsten process, two steps of tungsten etchback and removal of the TiN / Ti barrier metal adhesion layer are performed. here,
Cl 2 is mainly used as a reaction gas for the etching for removing the adhesion layer.
However, since the etching rate for TiSiO x is low, the etching mode can be switched to a high etching rate. For this reason, the amount of overetching of the contact plug portion becomes large, the plug loss (tungsten drop from the contact upper surface) becomes large, a suitable flattening structure cannot be obtained, and the contact coverage of the Al wiring deteriorates.

【0004】このような従来のブランケットタングステ
ンプロセスを、図5〜図8に基づいてさらに説明する。
図8はこのプロセスのフロー図である。先ず、第1ステ
ップS11でSi基板51上に層間絶縁膜としてSiO2
膜52をCVDにより形成する(図5(a) 参照)。次に
第2ステップS12でコンタクトホール53を形成する
(図5(b)参 照)。
The conventional blanket tungsten process will be further described with reference to FIGS.
FIG. 8 is a flow diagram of this process. First, in the first step S11, SiO 2 is formed as an interlayer insulating film on the Si substrate 51.
The film 52 is formed by CVD (see FIG. 5 (a)). Next, in the second step S12, the contact hole 53 is formed (see FIG. 5B).

【0005】続いて第3ステップS13でスパッタリング
によりTiN/Tiバリヤメタル密着層54を全面に形
成し、さらに熱処理を施してSiとTiとを反応させ、
SiO2 膜52とTiN/Ti密着層54の剥離を防止
するとともにコンタクトホールでの電気抵抗値の減少を
図る。しかしながら、この熱処理により、SiO2 とT
iが反応して数十nm相当の厚さのTiSiOx 層が形
成される。図5(c)において符号Aで示す範囲のTiN
/Tiバリヤメタル密着層54の部分を拡大して、その
変化の状態を図7に示す。
Subsequently, in a third step S13, a TiN / Ti barrier metal adhesion layer 54 is formed on the entire surface by sputtering, and further heat treatment is performed to react Si and Ti.
The peeling of the SiO 2 film 52 and the TiN / Ti adhesion layer 54 is prevented and the electric resistance value in the contact hole is reduced. However, due to this heat treatment, SiO 2 and T
i reacts to form a TiSiO x layer having a thickness of several tens of nm. TiN in the range indicated by symbol A in FIG. 5 (c)
The portion of the / Ti barrier metal adhesion layer 54 is enlarged and the state of change is shown in FIG.

【0006】即ち図7(a)に示されるように、最初に形
成されるTiN/Tiバリヤメタル密着層54は、Ti
層54aとTiN層54bの2層からなる。熱処理によ
り(b)に図示されるように、TiSiOx 反応層55が
形成される。
That is, as shown in FIG. 7A, the first TiN / Ti barrier metal adhesion layer 54 formed is Ti
It consists of two layers, a layer 54a and a TiN layer 54b. By heat treatment, a TiSiO x reaction layer 55 is formed as shown in FIG.

【0007】図5(d)に示される第4ステップS14では
ブランケットタングステン56が積層され、次の第5ス
テップS15ではフッ素系のガスを用いたタングステンエ
ッチバックが行われる(図6(e)参 照)。
In the fourth step S14 shown in FIG. 5 (d), the blanket tungsten 56 is laminated, and in the next fifth step S15, tungsten etch back is performed using a fluorine-based gas (see FIG. 6 (e)). See).

【0008】さらに第6ステップS16でバリヤメタル密
着層54をCl2 ガスを用いてスパッタ性の低いケミカ
ルモードのエッチングを行う。しかしながら、このとき
第3ステップS13 において生成したTiSiOx 層5
5については、エッチングレートが低いため、引き続き
第7ステップS17でスパッタ性の高いスパッタモードの
エッチングが必要となる。
Further, in the sixth step S16, the barrier metal adhesion layer 54 is subjected to chemical mode etching with a low sputter property by using Cl 2 gas. However, at this time, the TiSiO x layer 5 formed in the third step S13
For No. 5, since the etching rate is low, it is necessary to continue the etching in the sputter mode with high sputterability in the seventh step S17.

【0009】この第7ステップS17のスパッタモードの
エッチングにより、図6(f)に示すように、多大なオー
バーエッチとなって、大きなプラグロス57およびトレ
ンチング58を生じることになる。これにより、カバリ
ッジは悪化し、第8ステップS18でAl配線層59を形
成したときには、図6(g)に図示されるように、Al
配線層59の表面に500nm〜600nmオーダーの
落ち込み60を生じることになる。
By the sputtering mode etching in the seventh step S17, as shown in FIG. 6 (f), a great amount of overetching is caused, and a large plug loss 57 and a large trenching 58 are generated. As a result, the coverage is deteriorated, and when the Al wiring layer 59 is formed in the eighth step S18, as shown in FIG.
A dip 60 on the order of 500 nm to 600 nm occurs on the surface of the wiring layer 59.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】このように、コンタク
ト抵抗値の確保および密着性向上を目的に行う熱処理に
よって生成されたエッチングしにくいTiSiOx層を
除去する工程が必要となり、このためタングステンのオ
ーバーエッチ増大を免れない。即ち、SiO2膜とTi
N/Ti密着層との間に形成されるTiSiOx 反応層
がTiN/Ti密着層除去時にエッチングされにくく、
オーバーエッチ量の増大をもたらし、さらにスパッタ性
の強いプロセスを使うと、プラグロスの増大は避けられ
ない。
As described above, it is necessary to remove the TiSiO x layer which is hard to be etched and which is generated by the heat treatment for the purpose of securing the contact resistance value and improving the adhesiveness, and therefore, the tungsten overcoat is removed. There is no escape from increased etch. That is, the SiO 2 film and the Ti
The TiSiO x reaction layer formed between the N / Ti adhesion layer is less likely to be etched when the TiN / Ti adhesion layer is removed,
An increase in plug loss is unavoidable if a process having a strong sputter property is brought about due to an increase in the amount of overetch.

【0011】さらには、このオーバーエッチのとき、S
iO2からO2 が発生するので、反応ガスCl2の解離度
が進んで、プラグロスおよびトレンチングの成長を促進
する。従って、このようなプラグロスおよびトレンチン
グを低減するにはTi層のTiSiOx 化を防止すれば
よい。
Further, at the time of this overetching, S
Since O 2 is generated from iO 2, the dissociation degree of the reaction gas Cl 2 advances to promote the growth of plug loss and trenching. Therefore, in order to reduce such plug loss and trenching, it is sufficient to prevent the Ti layer from becoming TiSiO x .

【0012】そこで本発明の目的は、バリヤメタル密着
層の熱処理時におけるTiSiOx生成を防止し、タン
グステンエッチバックおよびバリヤメタル密着層の除去
におけるプラグロスおよびトレンチングの増加を抑制し
て、ブランケットタングステン除去処理面の確実な平坦
化構造を得ることにある。
Therefore, an object of the present invention is to prevent generation of TiSiO x during heat treatment of the barrier metal adhesion layer, suppress tungsten etchback and increase in plug loss and trenching in removal of the barrier metal adhesion layer, and to remove the blanket tungsten removal surface. To obtain a reliable flattened structure.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明に係わる半導体装
置の配線層構造およびその製造方法は、上記の目的を解
決するために、下地上にSiO2膜からなる層間絶縁膜
を設け、この層間絶縁膜にコンタクトホールを設け、こ
のコンタクトホール内壁および上記絶縁膜上に形成され
るTiN/Tiバリヤメタル密着層と、このコンタクト
ホール内に充填されたブランケット金属とからなるコン
タクトプラグを含む半導体装置において、上記SiO2
膜上にシリコン窒化膜を設けたことを特徴とする半導体
装置の配線層構造を提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, a wiring layer structure of a semiconductor device and a method for manufacturing the same according to the present invention are provided with an interlayer insulating film made of a SiO 2 film on the underlayer. In a semiconductor device including a contact hole formed in an insulating film, a contact plug made of a TiN / Ti barrier metal adhesion layer formed on the inner wall of the contact hole and the insulating film, and a blanket metal filled in the contact hole, Above SiO 2
Provided is a wiring layer structure of a semiconductor device, which is characterized in that a silicon nitride film is provided on the film.

【0014】さらに、本発明においては、コンタクトホ
ールを含む半導体装置の配線層の製造方法であ って、
(1)基板Siまたは下層配線層からなる下地上にSiO2
膜を形成する工程と、(2)上記SiO2膜表面上に窒化シ
リコン膜(SiN)を形成する工程と、(3)上記SiO2
膜にコンタクトホールを形成する工程と、(4)上記コン
タクトホール内面および室化シリコン膜上にTiN/T
iバリヤメタル密着層を形成して熱処理する工程と、
(5)ブランケット金属膜を積層する工程と、(6)このブラ
ンケット金属膜をエッチバックする工程と、(7)上記T
iN/Tiバリヤメタル密着層をエッチバックする工程
と、(8)金属配線層を形成する工程とからなる半導体装
置の配線層の製造方法を提供する。
Further, according to the present invention, there is provided a method of manufacturing a wiring layer of a semiconductor device including a contact hole,
(1) SiO 2 on the substrate Si or the underlying layer composed of the lower wiring layer
Forming a film to form a (2) above SiO 2 film on the surface in the silicon nitride film (SiN), (3) the SiO 2
A step of forming a contact hole in the film, and (4) TiN / T on the inner surface of the contact hole and on the chambered silicon film.
a step of forming an i-barrier metal adhesion layer and heat-treating,
(5) a step of laminating a blanket metal film, (6) a step of etching back this blanket metal film, and (7) the above T
Provided is a method for manufacturing a wiring layer of a semiconductor device, which comprises a step of etching back an iN / Ti barrier metal adhesion layer and a step (8) of forming a metal wiring layer.

【0015】好ましい実施例においては、前記TiN/
Tiバリヤメタル密着層をエッチバックする工程を、ケ
ミカルモードのみによって行うことを特徴としている。
In a preferred embodiment, the TiN /
The feature is that the step of etching back the Ti barrier metal adhesion layer is performed only in the chemical mode.

【0016】さらに好ましい実施例においては、前記T
iN/Tiバリヤメタル密着層をエッチバックする工程
が、ケミカルモードに次いでスパッタモードを含むこと
を特徴としている。
In a further preferred embodiment, the T
The step of etching back the iN / Ti barrier metal adhesion layer is characterized by including a chemical mode and then a sputtering mode.

【0017】[0017]

【作用】本発明にあっては、SiO2膜上にシリコン窒
化膜をストッパーとして導入することにより熱処理時の
Tiの酸化が防止される。従って、タングステンエッチ
バックおよびバリヤメタル密着層除去時にエッチレート
の低下を招くことがなく、プラグロスおよびトレンチン
グ増大の一つの原因であるオーバーエッチ量が低減可能
となる。また、SiO2がシリコン窒化膜により被覆さ
れるためSiO2膜からのO2発生が阻止される。このた
め、反応ガスCl2 の解離が抑制でき、この点において
もプラグロスおよびトレンチング増大が抑制できる。
In the present invention, the introduction of the silicon nitride film as the stopper on the SiO 2 film prevents the oxidation of Ti during the heat treatment. Therefore, it is possible to reduce the amount of overetching, which is one of the causes of increase in plug loss and trenching, without lowering the etching rate when removing the tungsten etchback and the barrier metal adhesion layer. Further, since SiO 2 is covered with the silicon nitride film, generation of O 2 from the SiO 2 film is prevented. Therefore, dissociation of the reaction gas Cl 2 can be suppressed, and also in this respect, increase in plug loss and trenching can be suppressed.

【0018】さらに、SiO2膜からのO2 発生阻止に
より、バリヤメタル密着層除去時のマスキングのウイン
ドウ許容範囲が広がり、最終形状のコントロールが容易
に可能となる。
Further, by preventing the generation of O 2 from the SiO 2 film, the window allowable range for masking at the time of removing the barrier metal adhesion layer is widened, and the final shape can be easily controlled.

【0019】これらを要約すると以下のとおりである。A summary of these is as follows.

【0020】1)Tiが酸化されないことによりスパッ
タ性の低いプロセスでのエッチングが可能となり、プラ
グロス量の大幅な低減が可能となる。
1) Since Ti is not oxidized, etching can be performed in a process having low sputterability, and the amount of plug loss can be greatly reduced.

【0021】2)SiO2膜からのO2 発生がシリコン
窒化膜に阻止されるため、反応ガス解離度が抑制されて
トレンチングやプラグロスが進行し難くなる。このた
め、スパッタ性の強いプロセスでエッチングを行うこと
ができるとともに、コンタクトホールの周縁部が段差の
きわ立たないなだらかな落ち込み形状となってアルミ配
線カバレッジの低下を軽減できる。
2) Since the generation of O 2 from the SiO 2 film is blocked by the silicon nitride film, the degree of reaction gas dissociation is suppressed, and trenching and plug loss are less likely to proceed. Therefore, the etching can be performed by a process having a strong sputter property, and the peripheral edge of the contact hole can be formed as a gently sloping shape with no step, so that the deterioration of the aluminum wiring coverage can be reduced.

【0022】[0022]

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例を説明す
る。図1〜図4に本発明に係わる半導体装置の配線層構
造の製造過程を略示する。図3および図4はこの製造過
程のフロー図である。図3における第1実施例のフロー
図によれば、まず図1(a)に符号10で示すシリコン基
板にCVDで層間絶縁膜となるSiO2膜12を600
nmオーダーの厚さに形成する(第1ステップS1)。
次に第2ステップS2において、図1(b)に示すよう
に、SiO2膜12上にCVDで150nmオーダーの
厚さの窒化シリコン膜(SiN)14を形成する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 4 schematically show a manufacturing process of a wiring layer structure of a semiconductor device according to the present invention. 3 and 4 are flow charts of this manufacturing process. According to the flow chart of the first embodiment in FIG. 3, first, a SiO 2 film 12 serving as an interlayer insulating film is formed on the silicon substrate indicated by reference numeral 10 in FIG.
It is formed to a thickness on the order of nm (first step S1).
Next, in a second step S2, as shown in FIG. 1B, a silicon nitride film (SiN) 14 having a thickness of 150 nm order is formed on the SiO 2 film 12 by CVD.

【0023】この窒化シリコン膜(SiN)14形成の
CVD条件を例示すると下記の通りである。
The CVD conditions for forming the silicon nitride film (SiN) 14 are exemplified below.

【0024】 2) 圧力:73.3Pa(0.55Torr) 3) 温度:760°C 次いで、第3ステップS3においてRIE等によりコン
タクトホール16が形成される(図1(c)参照)。コン
タクトホールの内径は、開口部において0.4μ m〜
0.45μm、底部において0.35μm程度で大きな
アスペクト比を有する。続いて第4ステップS4で、T
iN/Tiバリヤメタル密着層18をスパッタにより形
成し、さらにSiO2 とTiとの密着性を保ち、かつオ
ーミックコンタクトを向上するために、Ar,N2 等の
希ガス雰囲気中で850°〜860°Cで熱処理する。
このとき、第2ステップS2で形成した窒化シリコン膜
(SiN)14がストッパとなって、Tiの酸化が抑制
される(図1(d)参 照)。
[0024] 2) Pressure: 73.3 Pa (0.55 Torr) 3) Temperature: 760 ° C. Then, in the third step S3, the contact hole 16 is formed by RIE or the like (see FIG. 1 (c)). The inner diameter of the contact hole is 0.4 μm at the opening.
It has a large aspect ratio of 0.45 μm and about 0.35 μm at the bottom. Then, in the fourth step S4, T
The iN / Ti barrier metal adhesion layer 18 is formed by sputtering, and in order to maintain the adhesion between SiO 2 and Ti and to improve ohmic contact, it is 850 ° to 860 ° in a rare gas atmosphere such as Ar or N 2 . Heat treatment at C.
At this time, the silicon nitride film (SiN) 14 formed in the second step S2 serves as a stopper to suppress the oxidation of Ti (see FIG. 1 (d)).

【0025】次に図2(e)で示されるように、第5ステ
ップS5で、ブランケットタングステン層20が公知の
CVD手段で成膜される。次に図2(f)で示される第6
ステップS6で、時間短縮のためエッチレートの早い以
下の表1に示す条件Iに基づいてタングステンエッチバ
ックを行い、TiN層表面に近づいたところでエッチン
グレートの低い表1の条件IIに切り換えエッチング量
を制御しながらTiN表面までのタングステンのオーバ
ーエッチングを行う。
Next, as shown in FIG. 2E, in the fifth step S5, the blanket tungsten layer 20 is formed by a known CVD method. Next, the sixth shown in FIG. 2 (f)
In step S6, tungsten etching back is performed based on the condition I shown in Table 1 below, which has a fast etching rate to shorten the time, and when the surface of the TiN layer is approached, the etching rate is switched to Condition II in Table 1 where the etching rate is low. Tungsten is over-etched to the TiN surface while controlling.

【0026】[0026]

【表1】 [Table 1]

【0027】その後、第7ステップS7で 、TiN/T
iバリヤメタル密着層18のエッチバックをスパッタ性
の低い表1の条件III(ケミカルモードエッチング条
件)でエッチングを行い図2(g)に示すように、TiN
/Ti膜を除去しSiN膜14を露出させ、ほぼ平坦な
最終エッチング断面形状を得る。
Then, in the seventh step S7, TiN / T
The etch back of the i barrier metal adhesion layer 18 was performed under the condition III (chemical mode etching condition) of Table 1 having low spattering property, as shown in FIG.
The / Ti film is removed to expose the SiN film 14, and a substantially flat final etching sectional shape is obtained.

【0028】この場合、Ar+C12によるエッチング
はWおよびSiNに対しレートが低いため充分なオーバ
ーエッチを行ってもW表面24が深くエッチングされる
ことはなく、トレンチング22は若干生じるが、プラグ
ロスが進行することはない。最後のステップS9で、従
来公知の技術に基づいてAl配線層の形成を行う。
In this case, since the etching rate by Ar + C1 2 has a low rate with respect to W and SiN, the W surface 24 is not deeply etched even if sufficient over-etching is performed, and some trenching 22 occurs, but plug loss occurs. There is no progress. In the final step S9, an Al wiring layer is formed based on a conventionally known technique.

【0029】図4における第2実施例のフロー図は、上
記第1実施例と同様にスパッタ性の低い表1の条件III
でバリヤメタルを途中まで(トレンチングが発生し始め
ないところで)ケミカルエッチングにより除去する(ス
テップS7)。ここまでは第1実施例と同じである。次
にスパッタ性の高い表1の条件IVに示されるスパッタモ
ード条件のエッチングに切り替える(第8ステップS
8)。これにより、充分なオーバーエッチができ平坦性
が確保されるとともに、W表面がエッチングされ(この
ときエッチングレートは低い)、SiNの縁部とともに
除去され、図2(h)に図示されるような、トレンチング
のない、なだらかに変化する最終エッチング断面形状2
6を得る。このとき前述のようにSiNによりSiO2
からのO2ガス発生が防止されW,TiNのエッチング
反応が促進されることはない。
The flow chart of the second embodiment shown in FIG. 4 is similar to that of the first embodiment in that the condition III in Table 1 is low in spatterability.
Then, the barrier metal is removed halfway (at a place where trenching does not start) by chemical etching (step S7). Up to this point, the operation is the same as in the first embodiment. Next, the etching is switched to the sputtering mode condition shown in the condition IV of Table 1 having high sputterability (eighth step S
8). As a result, sufficient overetching can be performed to ensure flatness, the W surface is etched (at this time, the etching rate is low), and is removed together with the edge portion of SiN, as shown in FIG. 2 (h). Smoothly changing final etching cross-sectional shape without trenching 2
Get 6. SiO 2 of SiN, as described above this time
O 2 gas is prevented from being generated and the etching reaction of W and TiN is not promoted.

【0030】この後、第1実施例と同様にアルミ配線層
が形成される(ステップS9)このときWプラグ表面の
段差がなだらかであるためアルミ配線の落ち込みが緩和
されカバレージの悪化が防止される。
Thereafter, an aluminum wiring layer is formed as in the first embodiment (step S9). At this time, since the step on the surface of the W plug is gentle, the fall of the aluminum wiring is alleviated and deterioration of the coverage is prevented. .

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明に係わる半導
体装置の配線層構造およびその製造方法によれば、プラ
グロス量およびトレンチング量が低減できるので、配線
層形成面に充分な平坦性が得られる。またコンタクト部
におけるアルミ配線層の落ち込みが低減するため、特
に、スタックコンタクト構造において重なり合ったコン
タクト部の段差量が小さくなりカバレージ向上の効果が
高まる。また、タングステンエッチバック時のオーバー
エッチ量が低減するのでスループットが向上する。さら
には、タングステンエッチバックおよびバリヤメタル密
着層除去プロセスでの、エッチングマスクのウインドウ
が広範囲化され、形状制御性が向上する。
As described above, according to the wiring layer structure of the semiconductor device and the method of manufacturing the same according to the present invention, the amount of plug loss and the amount of trenching can be reduced, so that sufficient flatness can be obtained on the wiring layer forming surface. To be Further, since the fall of the aluminum wiring layer in the contact portion is reduced, the step difference amount of the overlapping contact portions is reduced particularly in the stack contact structure, and the effect of improving the coverage is enhanced. Further, since the amount of overetching at the time of tungsten etchback is reduced, the throughput is improved. Furthermore, the window of the etching mask is widened in the tungsten etch back and barrier metal adhesion layer removal processes, and the shape controllability is improved.

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

【図1】 本発明に係わる半導体装置の配線層構造の成
膜過程を順番に示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view sequentially showing a film forming process of a wiring layer structure of a semiconductor device according to the present invention.

【図2】 本発明に係わる半導体装置の配線層構造の成
膜過程におけるタングステンエッチバックを説明する断
面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating tungsten etchback in a process of forming a wiring layer structure of a semiconductor device according to the present invention.

【図3】 本発明に係わる半導体装置の配線層構造の製
造工程に関する第1実施例のフロー図である。
FIG. 3 is a flow chart of a first embodiment relating to a manufacturing process of a wiring layer structure of a semiconductor device according to the present invention.

【図4】 本発明に係わる半導体装置の配線層構造の製
造工程に関する第2実施例のフロー図である。
FIG. 4 is a flowchart of a second embodiment relating to a manufacturing process of a wiring layer structure of a semiconductor device according to the present invention.

【図5】 従来の半導体装置の配線層構造の成膜過程を
順番に示す断面図である。
5A to 5C are cross-sectional views sequentially showing a film forming process of a wiring layer structure of a conventional semiconductor device.

【図6】 従来の半導体装置の配線層構造の成膜過程に
おけるタングステンエッチバックを説明する断面図であ
る。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating tungsten etchback in a film forming process of a wiring layer structure of a conventional semiconductor device.

【図7】 図5(c)において符号Aで示した部分の拡大
図である。
FIG. 7 is an enlarged view of a portion indicated by reference symbol A in FIG. 5 (c).

【図8】 従来の半導体装置の配線層構造の製造工程に
関するフロー図である。
FIG. 8 is a flowchart showing a manufacturing process of a conventional wiring layer structure of a semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10:シリコン基板、12:SiO2膜、14:窒化シ
リコン膜(SiN)、16:コンタクトホール、18:
TiN/Tiバリヤメタル密着層、20:ブランケット
タングステン層。
10: Silicon substrate, 12: SiO 2 film, 14: Silicon nitride film (SiN), 16: Contact hole, 18:
TiN / Ti barrier metal adhesion layer, 20: blanket tungsten layer.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下地上にSiO2膜からなる層間絶縁膜
を設け、この層間絶縁膜にコンタクトホールを設け、こ
のコンタクトホール内壁および上記絶縁膜上に形成され
たTiN/Tiバリヤメタル密着層と、このコンタクト
ホール内に充填されたブランケット金属とからなるコン
タクトプラグを含む半導体装置において、上記SiO2
膜上にシリコン窒化膜を設けたことを特徴とする半導体
装置の配線層構造。
1. An interlayer insulating film made of a SiO 2 film is provided on a lower surface, a contact hole is provided in the interlayer insulating film, and a TiN / Ti barrier metal adhesion layer is formed on the inner wall of the contact hole and the insulating film. In a semiconductor device including a contact plug made of a blanket metal filled in the contact hole, the above-mentioned SiO 2
A wiring layer structure of a semiconductor device, wherein a silicon nitride film is provided on the film.
【請求項2】 コンタクトホールを含む半導体装置の配
線層の製造方法であって、(1)基板Siまたは下層配線
層からなる下地上にSiO2膜を形成する工程と、(2)上
記SiO2膜表面上に窒化シリコン膜(SiN)を形成
する工程と、(3)上記SiO2膜にコンタクトホールを形
成する工程と、(4)上記コンタクトホール内面および室
化シリコン膜上にTiN/Tiバリヤメタル密着層を形
成して熱処理する工程と、(5)ブランケット金属膜を積
層する工程と、(6)このブランケット金属膜をエッチバ
ックする工程と、(7)上記TiN/Tiバリヤメタル密
着層をエッチバックする工程と、(8) 金属配線層を形成
する工程とからなる半導体装置の配線層の製造方法。
2. A method of manufacturing a wiring layer of a semiconductor device including a contact hole, forming a SiO 2 film on the underlying consisting (1) substrate Si or lower wiring layer, (2) the SiO 2 A step of forming a silicon nitride film (SiN) on the film surface, (3) a step of forming a contact hole in the SiO 2 film, and (4) a TiN / Ti barrier metal on the inner surface of the contact hole and on the chambered silicon film. Forming an adhesion layer and heat treating; (5) laminating a blanket metal film; (6) etching back this blanket metal film; (7) etching back the TiN / Ti barrier metal adhesion layer And a step (8) of forming a metal wiring layer.
【請求項3】 前記TiN/Tiバリヤメタル密着層を
エッチバックする工程を、ケミカルモードのみによって
行う請求項2に記載の方法。
3. The method according to claim 2, wherein the step of etching back the TiN / Ti barrier metal adhesion layer is performed only in chemical mode.
【請求項4】 前記TiN/Tiバリヤメタル密着層を
エッチバックする工程が、ケミカルモードに次いでスパ
ッタモードを含む請求項2に記載の方法。
4. The method of claim 2 wherein the step of etching back the TiN / Ti barrier metal adhesion layer comprises chemical mode followed by sputter mode.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100390042B1 (en) * 2001-06-27 2003-07-04 주식회사 하이닉스반도체 Method for forming bit line of semiconductor device
US7265051B2 (en) 2000-09-20 2007-09-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor memory device and method of manufacturing the same
JP2019106538A (en) * 2017-12-07 2019-06-27 マイクロマテリアルズ エルエルシー Methods for controllable metal and barrier-liner recess

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