JP3381550B2 - Wiring formation method - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、W(タングステ
ン)等の導電材層で接続孔を埋める工程を含む配線形成
法に関し、特に接続孔を埋めるように形成した導電材層
を異方性エッチングにより薄くして接続孔内にプラグを
形成した後、テーパーエッチングによりプラグのシーム
孔を内部から開口端に向けて徐々にサイズが増大するよ
うに加工することにより高信頼の配線を形成可能とした
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wiring forming method including a step of filling a connection hole with a conductive material layer such as W (tungsten). In particular, the conductive material layer formed so as to fill the connection hole is anisotropically etched. After making the plug thinner and forming the plug in the connection hole, the seam hole of the plug is processed by taper etching so that the size gradually increases from the inside toward the opening end, thereby making it possible to form a highly reliable wiring. It is a thing.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、LSI等の半導体装置の配線形成
法としては、接続孔を埋めるようにW層を形成した後、
エッチバック処理によりW層を薄くして接続孔内にW層
の一部をプラグとして残し、プラグを覆ってAl合金等
の配線材層をリフロー式スパッタ法で形成するものが知
られている(例えば、特開平7−115074号公報参
照)。図10〜12は、この種の従来法を示すものであ
る。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of forming a wiring of a semiconductor device such as an LSI, after forming a W layer so as to fill a connection hole,
It is known that the W layer is thinned by an etch back process, a part of the W layer is left as a plug in the connection hole, and a wiring material layer such as an Al alloy is formed by a reflow sputtering method so as to cover the plug ( See, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-115074). 10 to 12 show a conventional method of this type.
【0003】図10の工程では、半導体基板10の表面
に素子孔12Aを有するフィールド絶縁膜12を形成し
た後、素子孔12A内に周知の方法によりMOS型トラ
ンジスタを形成する。図示のMOS型トランジスタは、
ゲート絶縁膜Fと、ゲート電極層Gと、サイドスペーサ
H1 ,H2 と、不純物濃度が比較的低いソース領域S1
及びドレイン領域D1 と、不純物濃度が比較的高いソー
ス領域S及びドレイン領域Dとを備えている。In the process of FIG. 10, after forming the field insulating film 12 having the element hole 12A on the surface of the semiconductor substrate 10, a MOS transistor is formed in the element hole 12A by a known method. The MOS transistor shown is
The gate insulating film F, the gate electrode layer G, the side spacers H 1 and H 2, and the source region S 1 having a relatively low impurity concentration.
And a drain region D 1 and a source region S and a drain region D having a relatively high impurity concentration.
【0004】次に、素子孔12A内のMOS型トランジ
スタと絶縁膜12とを覆って酸化シリコン等の層間絶縁
膜14をCVD(ケミカル・ベーパー・デポジション)
法等により形成する。そして、周知のホトリソグラフィ
及びドライエッチング処理によりソース領域Sに達する
接続孔14Sとドレイン領域Dに達する接続孔14Dと
を絶縁膜14に形成する。Next, an interlayer insulating film 14 of silicon oxide or the like is formed by CVD (Chemical Vapor Deposition) so as to cover the MOS type transistor in the element hole 12A and the insulating film 12.
It is formed by the method. Then, a connection hole 14S reaching the source region S and a connection hole 14D reaching the drain region D are formed in the insulating film 14 by known photolithography and dry etching processing.
【0005】次に、接続孔14S,14Dの内部及び絶
縁膜12を覆ってTi,TiN等からなる密着層20A
をスパッタ法等により形成する。密着層20Aは、この
後形成されるW層の密着性を向上させるために設けられ
るものである。Next, an adhesion layer 20A made of Ti, TiN or the like covering the insides of the connection holes 14S and 14D and the insulating film 12.
Are formed by a sputtering method or the like. The adhesion layer 20A is provided to improve the adhesion of the W layer formed thereafter.
【0006】この後、密着層20Aを覆って接続孔14
S,14Dを埋めるようにブランケットCVD法により
W層22Aを形成する。After that, the contact hole 14 is covered with the contact hole 14A.
A W layer 22A is formed by a blanket CVD method so as to fill S and 14D.
【0007】図11の工程では、エッチバック処理によ
りW層22Aを薄くして接続孔14S,14D内にW層
22Aの第1,第2の部分をそれぞれプラグ14S,1
4Dとして残す。この場合、エッチバック処理は、メイ
ンエッチング及びオーバーエッチングの2ステップで行
なう。メインエッチングのステップでは、密着層20A
が露呈するまでエッチングを行なう。オーバーエッチン
グのステップでは、図13に示すように絶縁膜14の凹
部等に残存するW層22Aのエッチング残り22a,2
2bを除去するようにエッチングを行なう。In the process of FIG. 11, the W layer 22A is thinned by an etch-back process, and the first and second portions of the W layer 22A are plugged into the connection holes 14S and 14D, respectively.
Leave as 4D. In this case, the etch back process is performed in two steps of main etching and over etching. In the main etching step, the adhesion layer 20A
Etching until exposed. In the over-etching step, as shown in FIG. 13, the etching residues 22a, 2a of the W layer 22A remaining in the recesses of the insulating film 14 and the like are shown.
Etching is performed so as to remove 2b.
【0008】図12の工程では、密着層20A及びプラ
グ22S,22Dを覆ってAl合金等の配線材層24を
スパッタ法等により形成する。そして、熱処理により配
線材層24をリフローさせて段差部Q1 ,Q2 での被覆
性を向上させる。この後、所望の配線パターンに従って
配線材層24をパターニングすることによりプラグ22
S,22Dにそれぞれつながるソース配線層及びドレイ
ン配線層を形成する。In the process of FIG. 12, a wiring material layer 24 of Al alloy or the like is formed by a sputtering method or the like so as to cover the adhesion layer 20A and the plugs 22S and 22D. Then, the wiring material layer 24 is reflowed by heat treatment to improve the coverage at the step portions Q 1 and Q 2 . Thereafter, the wiring material layer 24 is patterned in accordance with a desired wiring pattern to form the plug 22.
A source wiring layer and a drain wiring layer which are respectively connected to S and 22D are formed.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術によ
ると、図10の工程でW層22Aを堆積する際に、接続
孔14S,14Dの内壁へのWの堆積が進むにつれて接
続孔14S,14Dの内部への材料ガス(WF6 )の供
給が制限され、接続孔14S,14Dの外部に比べて接
続孔14S,14Dの内部ではWの堆積速度が遅くな
る。そして、接続孔14S,14Dの上部でW層22A
の対向部分が接触して内部を閉じてしまうと、内部には
もはや材料ガスが供給されなくなり、Wの堆積が停止す
る。この結果、接続孔14S,14D内にはシーム孔V
1 ,V2 が形成される。According to the above-mentioned prior art, when depositing the W layer 22A in the step of FIG. 10, as the W deposition on the inner walls of the contact holes 14S, 14D progresses, the contact holes 14S, 14D. The supply of the material gas (WF 6 ) to the inside of the connection holes is limited, and the deposition rate of W becomes slower inside the connection holes 14S and 14D than at the outside of the connection holes 14S and 14D. Then, the W layer 22A is formed above the connection holes 14S and 14D.
When the opposing parts of the above contact and close the inside, the material gas is no longer supplied to the inside, and the deposition of W stops. As a result, the seam hole V is formed in the connection holes 14S and 14D.
1 , V 2 is formed.
【0010】図11のエッチバック工程では、メインエ
ッチング及びオーバーエッチングのいずれのステップに
おいても異方性エッチング条件にてエッチングを行なう
のが通例である。いずれのステップでも等方性エッチン
グ条件にてエッチングを行なうと、W層22Aが除去さ
れてしまい、プラグ22S,22Dを形成できないから
である。In the etch back process of FIG. 11 , it is usual to carry out etching under anisotropic etching conditions in both steps of main etching and over etching. This is because if the etching is performed under isotropic etching conditions in any of the steps, the W layer 22A is removed and the plugs 22S and 22D cannot be formed.
【0011】図13に示すように絶縁膜12の不存在や
配線層G1 〜G3 の存在により絶縁膜14に凹部が形成
された個所では、異方性のメインエッチングの終了時に
W層22Aの複数部分がエッチング残り22a,22b
として残される。これは、W層22Aが絶縁膜14の凹
部では厚さt1 ,t3 として示すように比較的厚く形成
されると共に絶縁膜14の凸部では厚さt2 として示す
ように比較的薄く形成されることによるものである。W
からなるエッチング残り22a,22bは、配線間の短
絡を招くことがあるので、除去する必要がある。As shown in FIG. 13, at the place where the concave portion is formed in the insulating film 14 due to the absence of the insulating film 12 or the presence of the wiring layers G 1 to G 3 , the W layer 22A is formed at the end of the anisotropic main etching. Portions 22a and 22b are left unetched
Left as. This is because the W layer 22A is formed relatively thick in the concave portions of the insulating film 14 as indicated by thicknesses t 1 and t 3 and relatively thin in the convex portion of the insulating film 14 as indicated by thickness t 2. It is due to being done. W
The etching residues 22a and 22b made of (4) may cause a short circuit between the wirings and thus need to be removed.
【0012】そこで、オーバーエッチングのステップで
は、エッチング残りの除去を完全に行なうため、異方性
エッチングを過剰気味に行なう。この結果、図11に示
すようにプラグ22S,22Dの上部が削られ、深さk
の凹部R1 ,R2 が形成される。また、シーム孔V1 ,
V2 が露呈される。さらに、図14に示すような広い接
続孔(又はスクライブ領域)にあっては、絶縁膜14の
凹部側壁にW層22Aの一部が側方にふくらんだ形の被
覆物22cとして残される。Therefore, in the over-etching step, anisotropic etching is performed excessively in order to completely remove the etching residue. As a result, the upper portions of the plugs 22S and 22D are scraped as shown in FIG.
Concave portions R 1 and R 2 are formed. Also, the seam hole V 1 ,
V 2 is exposed. Furthermore, in the wide connection hole (or scribe region) as shown in FIG. 14, a part of the W layer 22A is left on the side wall of the concave portion of the insulating film 14 as a laterally bulging coating 22c.
【0013】この後、図12の工程で配線材層24を形
成すると、図12のQ1 ,Q2 の個所や図14のQ3 の
個所で被覆性が悪化する。リフロー式スパッタ法を用い
ることで被覆性を向上させることは可能であるが、シー
ム孔V1 ,V2 をなくすのは困難である。別の方法とし
て、被覆性が良いことで知られるCVD法を用いて配線
材層24を形成しても、シーム孔V1 ,V2 の内径が非
常に小さいため、シーム孔V1 ,V2 内にCVDガスが
入り込むのが困難であり、シーム孔V1 ,V2を埋め尽
くすことはできない。After that, if the wiring material layer 24 is formed in the step of FIG. 12, the coverage is deteriorated at the points Q 1 and Q 2 in FIG. 12 and the point Q 3 in FIG. Although it is possible to improve the covering property by using the reflow-type sputtering method, it is difficult to eliminate the seam holes V 1 and V 2 . As another method, even if the wiring material layer 24 is formed by using the CVD method which is known to have good coverage, the inner diameters of the seam holes V 1 and V 2 are very small, and therefore the seam holes V 1 and V 2 are formed. It is difficult for the CVD gas to enter the inside, and the seam holes V 1 and V 2 cannot be completely filled.
【0014】このようにシーム孔V1 ,V2 がボイドと
して残されると、ソース配線層やドレイン配線層がボイ
ドに接触することになる。このため、V1 ,V2 等のボ
イドを起点としてエレクトロマイグレーション等により
配線層中にボイドが膨脹したり、移動したりして断線を
招くことがあり、配線の信頼性が低下するという問題点
がある。If the seam holes V 1 and V 2 are left as voids, the source wiring layer and the drain wiring layer come into contact with the voids. Therefore, the voids such as V 1 and V 2 may expand and move in the wiring layer due to electromigration or the like starting from the voids, causing disconnection, which lowers the reliability of the wiring. There is.
【0015】この発明の目的は、上記のようなボイドを
なくして配線の信頼性を向上させることができる新規な
配線形成法を提供することにある。An object of the present invention is to provide a novel wiring forming method which can improve the reliability of wiring by eliminating the above voids.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】この発明に係る配線形成
法は、一方の主面に被接続部を有する基板を用意する工
程と、前記基板の一方の主面に前記被接続部を覆って絶
縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜に前記被接続部に達
する接続孔を形成する工程と、前記接続孔を埋め且つ前
記絶縁膜を覆うように導電材層を形成する工程と、異方
性エッチングにより前記導電材層を薄くして前記接続孔
内に前記被接続部につながるように前記導電材層の一部
をプラグとして残す工程と、等方性のテーパーエッチン
グにより前記プラグのシーム孔を加工する工程であっ
て、前記シーム孔の内部から開口端に向けて徐々にサイ
ズが増大し且つ前記シーム孔の底部から上の内部サイズ
が配線材の埋込みを可能にすべく増大するように、しか
も前記プラグが前記接続孔の底面を全面的に覆った状態
で残存するように前記シーム孔の加工を行なうものと、
前記プラグのシーム孔を加工した後前記絶縁膜及び前記
プラグを覆って配線材層を形成する工程であって、前記
プラグの加工されたシーム孔の内部を前記配線材層で埋
め尽くすように前記配線材層の形成を行なうものと、前
記配線材層をパターニングして前記プラグにつながる配
線層を形成する工程とを含むものである。A wiring forming method according to the present invention comprises a step of preparing a substrate having a connected portion on one main surface, and a step of covering the connected portion on one main surface of the substrate. Forming an insulating film, forming a connection hole in the insulating film to reach the connection target portion, forming a conductive material layer so as to fill the connection hole and cover the insulating film; Of the conductive material layer as a plug so that the conductive material layer is thinned by anisotropic etching so as to connect to the connected portion in the connection hole, and a seam hole of the plug isotropically etched. Is the process of processing
Gradually from the inside of the seam hole toward the open end.
Increase in internal size and internal size above the bottom of the seam hole
As the number of wires increases to allow the embedding of wiring material,
The plug completely covers the bottom surface of the connection hole
And that the seam holes are processed so that
Forming a wiring material layer covering the insulating film and the plug after processing the seam hole of the plug ,
The inside of the processed seam hole of the plug is filled with the wiring material layer.
The method includes forming the wiring material layer so as to be exhausted, and patterning the wiring material layer to form a wiring layer connected to the plug.
【0017】この発明の方法によれば、等方性のテーパ
ーエッチングによりプラグのシーム孔を加工する。この
場合、シーム孔の内部から開口端に向けて徐々にサイズ
が増大し且つシーム孔の底部から上の内部サイズが配線
材の埋込みを可能にすべく増大するように、しかもプラ
グが接続孔の底面を全面的に覆った状態で残存するよう
にシーム孔の加工を行なう。このようにシーム孔を加工
した後、プラグを覆って配線材層を形成するようにした
ので、加工されたシーム孔を埋め尽くすように配線材層
を形成することができる。従って、シーム孔がボイドと
して残されることがなくなり、配線の信頼性を向上させ
ることができる。According to the method of the present invention, the seam hole of the plug is processed by isotropic taper etching . this
In this case, the size gradually increases from the inside of the seam hole toward the open end, and the internal size above the bottom of the seam hole is the wiring.
The material should be increased to allow for embedding, and
So that the plug covers the bottom surface of the connection hole entirely.
The seam hole is processed. After the seam hole is processed in this manner, the wiring material layer is formed so as to cover the plug, so that the wiring material layer can be formed so as to fill the processed seam hole. Therefore, the seam hole is not left as a void, and the reliability of the wiring can be improved.
【0018】この発明の方法にあっては、プラグのシー
ム孔を加工した後配線材層を形成する前にプラグを覆っ
て導電性のバリア層を形成してもよい。バリア層は、配
線材層を構成するAl等の拡散を阻止するので、接合リ
ーク耐性の向上が可能となる。また、バリア層を密着層
としても用いることができ、密着性の向上も可能とな
る。In the method of the present invention, a conductive barrier layer may be formed after the seam hole of the plug is processed and before the wiring material layer is formed to cover the plug. The barrier layer prevents diffusion of Al or the like forming the wiring material layer, so that the junction leak resistance can be improved. Further, the barrier layer can be used also as an adhesion layer, and the adhesion can be improved.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】図1〜7は、この発明の一実施形
態に係る配線形成法を示すもので、各々の図に対応する
工程(1)〜(7)を順次に説明する。1 to 7 show a wiring forming method according to an embodiment of the present invention, and steps (1) to (7) corresponding to the respective drawings will be sequentially described.
【0020】(1)例えばSi(シリコン)からなる半
導体基板10の表面に周知の選択酸化法によりSiオキ
サイドからなるフィールド絶縁膜12を素子孔12Aを
有するように形成する。絶縁膜12の素子孔12A内の
半導体表面に熱酸化法等によりゲート絶縁膜Fを形成し
た後、ポリSi層又はポリサイド層(ポリSi層にシリ
サイド層を重ねた積層)等を堆積してパターニングする
ことによりゲート電極層Gを形成する。このとき、所望
によりゲート絶縁膜Fをゲート電極層Gと同じパターン
でパターニングすることもできる。(1) A field insulating film 12 made of Si oxide is formed on the surface of a semiconductor substrate 10 made of, for example, Si (silicon) by a known selective oxidation method so as to have an element hole 12A. After forming a gate insulating film F on the semiconductor surface in the element hole 12A of the insulating film 12 by a thermal oxidation method or the like, a poly-Si layer or a polycide layer (a stack of a poly-Si layer and a silicide layer) is deposited and patterned. By doing so, the gate electrode layer G is formed. At this time, if desired, the gate insulating film F can be patterned in the same pattern as the gate electrode layer G.
【0021】次に、絶縁膜F及び電極層Gの積層と絶縁
膜12とをマスクとする選択的な不純物導入処理(例え
ばイオン注入処理)により比較的不純物濃度が低いソー
ス領域S1 及びドレイン領域D1 を形成する。そして、
Siオキサイド等のサイドスペーサ材を基板上面に堆積
してエッチバック処理を行なうことによりゲート電極層
Gの両側のサイドスペーサH1 ,H2 を形成する。Next, the source region S 1 and the drain region having a relatively low impurity concentration are formed by a selective impurity introduction process (for example, ion implantation process) using the insulating film F and the electrode layer G as a stack and the insulating film 12 as a mask. Form D 1 . And
A side spacer material such as Si oxide is deposited on the upper surface of the substrate and an etchback process is performed to form side spacers H 1 and H 2 on both sides of the gate electrode layer G.
【0022】この後、絶縁膜F、電極層G及びサイドス
ペーサH1 ,H2 を含むゲート部GPと絶縁膜12とを
マスクとする選択的な不純物導入処理(例えばイオン注
入処理)により比較的不純物濃度が高いソース領域S及
びドレイン領域Dを形成する。Thereafter, a selective impurity introduction process (for example, an ion implantation process) is performed relatively using the gate portion GP including the insulating film F, the electrode layer G and the side spacers H 1 and H 2 and the insulating film 12 as a mask. A source region S and a drain region D having a high impurity concentration are formed.
【0023】(2)素子孔12A内のMOS型トランジ
スタと絶縁膜12とを覆ってPSG(リンケイ酸ガラ
ス)及びBPSG(ボロン・リンケイ酸ガラス)を順次
に堆積して0.8μm程度の厚さを有する層間絶縁膜1
4を形成する。そして、周知のホトリソグラフィ及びド
ライエッチング処理により絶縁膜14に0.45μm程
度の直径を有するソース接続孔14S及びドレイン接続
孔14Dをそれぞれソース領域S及びドレイン領域Dに
達するように形成する。(2) PSG (phosphosilicate glass) and BPSG (boron / phosphosilicate glass) are sequentially deposited so as to cover the MOS transistor in the element hole 12A and the insulating film 12 and have a thickness of about 0.8 μm. Interlayer insulating film 1 having
4 is formed. Then, the source connection hole 14S and the drain connection hole 14D having a diameter of about 0.45 μm are formed in the insulating film 14 by well-known photolithography and dry etching so as to reach the source region S and the drain region D, respectively.
【0024】(3)接続孔14S,14Dの内部及び絶
縁膜12を覆ってTiN,TiON,Ti等を含む密着
層20をスパッタ法又はCVD法等により形成する。一
例として、密着層20は、5〜50(好ましくは20)
nmの厚さのTi膜16を堆積した後、Ti膜16の上
に50〜200(好ましくは100)nmの厚さのTi
N膜18を堆積して形成する。TiN膜18の代りにT
iON膜を用いてもよい。(3) An adhesion layer 20 containing TiN, TiON, Ti, etc. is formed by sputtering or CVD, covering the insides of the connection holes 14S, 14D and the insulating film 12. As an example, the adhesion layer 20 is 5 to 50 (preferably 20).
After depositing the Ti film 16 with a thickness of nm, a Ti film with a thickness of 50 to 200 (preferably 100) nm is formed on the Ti film 16.
The N film 18 is deposited and formed. T instead of the TiN film 18
An iON film may be used.
【0025】Ti膜16は、スパッタ法により堆積する
ことができ、成膜条件は、一例として、
基板温度:150℃
Ar流量:30sccm
圧力:3mTorr
スパッタリングパワー:1150W
とすることができる。The Ti film 16 can be deposited by a sputtering method, and the film forming conditions can be, for example, a substrate temperature: 150 ° C., an Ar flow rate: 30 sccm, a pressure: 3 mTorr, and a sputtering power: 1150 W.
【0026】Ti膜16の堆積には、コリメートスパッ
タ法又はロングスロースパッタ法を用いるのが好まし
い。このような方法を用いると、微細な接続孔の底部で
十分なTi膜厚を得ることができる。また、CVD法を
用いれば理想的な被覆性を持ったTi膜を形成可能であ
る。For depositing the Ti film 16, it is preferable to use a collimating sputtering method or a long throw sputtering method. By using such a method, a sufficient Ti film thickness can be obtained at the bottom of the fine connection hole. Further, a Ti film having an ideal covering property can be formed by using the CVD method.
【0027】密着層20の材料としては、上記したもの
に限らず、TiW等の高融点金属の合金、金属シリサイ
ド、金属シリサイドとTiN等の金属窒化物との積層、
高融点金属とその窒化物(又はホウ化物)との積層等を
用いてもよい。The material of the adhesion layer 20 is not limited to those described above, but an alloy of a refractory metal such as TiW, a metal silicide, or a stack of a metal silicide and a metal nitride such as TiN,
A laminated layer of a refractory metal and its nitride (or boride) may be used.
【0028】密着層20を形成した後、密着層20の耐
熱性及びバリア性を向上させるために、N2 雰囲気中で
500〜800℃の基板温度にて10〜60秒間の高速
熱処理(ランプアニールのようなRapid Thermal Anneal
[RTA}処理)を行なってもよい。After forming the adhesion layer 20, in order to improve the heat resistance and the barrier property of the adhesion layer 20, a rapid thermal treatment (lamp annealing for 10 to 60 seconds at a substrate temperature of 500 to 800 ° C. in an N 2 atmosphere is performed. Like Rapid Thermal Anneal
[RTA} processing) may be performed.
【0029】(4)接続孔14S,14Dの内部及び密
着層20を覆ってW等のプラグ材料からなる導電材層2
2をCVD法で形成する。導電材層22の厚さは、接続
孔14S,14Dが導電材で埋まるように選択される。
すなわち、埋めたい接続孔の直径の1/2以上の膜厚が
選定され、一例として100〜800(好ましくは40
0〜600)nmが選定される。導電材層22の厚さが
薄いほど成膜装置の負荷が少なくて済む。(4) The conductive material layer 2 made of a plug material such as W covering the insides of the connection holes 14S and 14D and the adhesion layer 20.
2 is formed by the CVD method. The thickness of the conductive material layer 22 is selected so that the connection holes 14S and 14D are filled with the conductive material.
That is, a film thickness of ½ or more of the diameter of the connection hole to be filled is selected, and as an example, 100 to 800 (preferably 40).
0-600) nm is selected. The thinner the conductive material layer 22, the less the load on the film forming apparatus.
【0030】導電材層22の材料としては、WF6 等の
蒸気圧の高い化合物を持つ金属種が選択される。一例と
してWをCVD法により堆積する場合、成膜条件は、
基板温度:450℃
ガス流量:WF6 /H2 /Ar=40/400/225
0sccm
圧力:10kPa
とすることができる。As the material of the conductive material layer 22, a metal species having a compound having a high vapor pressure such as WF 6 is selected. As an example, when W is deposited by the CVD method, the film forming conditions are: substrate temperature: 450 ° C. gas flow rate: WF 6 / H 2 / Ar = 40/400/225
The pressure can be 0 sccm and 10 kPa.
【0031】他の金属材料としては、例えばMo、T
a、Ti、Ni、Cu、Pt等の低沸点・高蒸気圧の化
合物ガスが存在する金属であればWと同様に利用可能で
ある。ここに例示した金属の原料ガスとしては、MoF
6 [成膜温度Td=400〜800℃]、TaF2 [T
d=600〜1000℃]、TiCl4 [Td=350
〜600℃]、Ni(CO)4 [Td=100〜300
℃]、Pt(CO)2 Cl2 [Td=200〜600
℃]等が知られている。Examples of other metal materials include Mo and T
Any metal having a low boiling point and high vapor pressure compound gas such as a, Ti, Ni, Cu and Pt can be used similarly to W. As the metal source gas exemplified here, MoF
6 [deposition temperature Td = 400 to 800 ° C.], TaF 2 [T
d = 600 to 1000 ° C.], TiCl 4 [Td = 350
To 600 ° C.], Ni (CO) 4 [Td = 100 to 300]
C], Pt (CO) 2 Cl 2 [Td = 200 to 600
℃] is known.
【0032】導電材層22を形成する際には、前述した
ように接続孔14S,14D内にシーム孔V1 ,V2 が
形成される。When forming the conductive material layer 22, the seam holes V 1 and V 2 are formed in the connection holes 14S and 14D as described above.
【0033】(5)エッチバック処理により導電材層2
2を薄くして接続孔14A,14B内に導電材層22の
第1及び第2の部分をそれぞれプラグ22S及び22D
として残す。エッチバック処理は、メインエッチング及
びオーバーエッチングの2ステップで行なう。(5) Conductive material layer 2 by etch back treatment
2 is thinned and the first and second portions of the conductive material layer 22 are plugged into the connection holes 14A and 14B, respectively.
Leave as. The etch back process is performed in two steps of main etching and over etching.
【0034】メインエッチングのステップでは、密着層
20が露呈するまで導電材層22を異方性エッチング条
件にてドライエッチングする。このときのドライエッチ
ングをRIE(反応性イオンエッチング)法で行なう場
合、エッチング条件は、一例として、
ガス流量:SF6 /Ar=30〜140/40〜140
(好ましくは110/90)sccm
高周波パワー:450W
圧力:32Pa
とすることができる。In the main etching step, the conductive material layer 22 is dry-etched under anisotropic etching conditions until the adhesion layer 20 is exposed. When the dry etching at this time is performed by the RIE (reactive ion etching) method, the etching conditions are, for example, gas flow rate: SF 6 / Ar = 30 to 140/40 to 140.
(Preferably 110/90) sccm High frequency power: 450 W Pressure: 32 Pa
【0035】Wのエッチング終点の検出は、F+ の発光
強度(波長704nm)をモニターし、F+ の発光強度
が増大してくる所(発光強度の微分が大きくなる時点)
を検出することにより行なうことができる。To detect the etching end point of W, the emission intensity of F + (wavelength 704 nm) is monitored, and the emission intensity of F + increases (at the time when the derivative of the emission intensity increases).
Can be performed by detecting.
【0036】なお、メインエッチングは、絶縁膜14上
で密着層20が除去されて絶縁膜14が露呈するまで行
なうようにしてもよい。The main etching may be performed until the adhesion layer 20 is removed on the insulating film 14 and the insulating film 14 is exposed.
【0037】メインエッチングの後、同じエッチング装
置(又は別のエッチング装置)にてオーバーエッチング
を行なう。オーバーエッチングのステップでは、V1 ,
V2等の各シーム孔をその直径が底部から開口端に向け
て徐々に増大するように加工する(各シーム孔の側壁傾
斜角が90°より小さくなる(いわゆる順テーパー状と
なる)ように各シーム孔にテーパーエッチングを施す)
と共に図13の22a,22bのようなWのエッチング
残りを完全に除去するように等方性エッチング条件にて
ドライエッチングを行なう。After the main etching, over-etching is performed with the same etching device (or another etching device). In the overetching step, V 1 ,
Each seam hole such as V 2 is processed so that its diameter gradually increases from the bottom toward the opening end (so that the side wall inclination angle of each seam hole becomes smaller than 90 ° (so-called forward taper shape). Taper etching is applied to each seam hole)
At the same time, dry etching is performed under isotropic etching conditions so as to completely remove the etching residue of W such as 22a and 22b in FIG.
【0038】エッチング時間を短縮するため、オーバー
エッチングをメインエッチングと同じエッチング装置内
でエッチング条件を変更して行なうのが好ましい。エッ
チング条件は、一例として、
ガス流量:SF6 /Ar/O2 =50〜180/0〜9
0/0〜50(好ましくは140/0/5)sccm
高周波パワー:200W
圧力:27Pa
とすることができる。ここで、O2 ガスを添加したの
は、シーム孔を順テーパ状に加工しやすくするためであ
る。O2 ガスに代えて、酸素の供給源となりうるH2
O、O3 (オゾン)等のガスを用いてもよい。In order to shorten the etching time, it is preferable to carry out over-etching in the same etching apparatus as the main etching by changing the etching conditions. The etching conditions are, for example, gas flow rate: SF 6 / Ar / O 2 = 50 to 180/0 to 9
0/0 to 50 (preferably 140/0/5) sccm, high frequency power: 200 W, pressure: 27 Pa. Here, the reason why O 2 gas is added is to facilitate the processing of the seam hole into a forward tapered shape. H 2 that can be a source of oxygen instead of O 2 gas
O, it may be used O 3 (ozone) gas such as.
【0039】オーバーエッチングの結果、V1 ,V2 等
のシーム孔は、図5に示すように底部から開口端に向け
てサイズが増大し、この後形成される配線材層で埋め尽
くすのが容易となる。As a result of the over-etching, the seam holes such as V 1 and V 2 increase in size from the bottom toward the opening end as shown in FIG. 5, and are filled up by the wiring material layer formed thereafter. It will be easy.
【0040】(6)接続孔14S,14D内のプラグ2
2S,22D及び密着層20の露呈部を覆って配線材層
24をスパッタ法又はCVD法等により形成し、必要に
応じて配線材層24がシーム孔V1 ,V2 を十分埋める
ようにリフロー処理を行なう。(6) Plug 2 in connection holes 14S, 14D
The wiring material layer 24 is formed by a sputtering method, a CVD method, or the like so as to cover the exposed portions of the 2S, 22D and the adhesion layer 20, and reflowed so that the wiring material layer 24 sufficiently fills the seam holes V 1 , V 2 if necessary. Perform processing.
【0041】配線材層24としては、Al層又はAl−
Si,Al−Si−Cu等のAl合金層をスパッタ法で
100〜1000(好ましくは500)nmの厚さに形
成することができる。このときの成膜条件は、一例とし
て、
基板温度:200℃
Ar流量:33sccm
圧力:2mTorr
スパッタリングパワー:9000W
とすることができる。このようにして層24を形成した
後、層24を有する基板10を400〜550℃に加熱
して層24をリフローさせることによりシーム孔V1 ,
V2 を層24で十分に埋める。この場合、接続孔14
S,14Dから離れた平坦状部分では、層24が流動し
ても膜厚の変化はない。As the wiring material layer 24, an Al layer or Al-
An Al alloy layer such as Si or Al-Si-Cu can be formed to a thickness of 100 to 1000 (preferably 500) nm by a sputtering method. The film forming conditions at this time may be, for example, substrate temperature: 200 ° C., Ar flow rate: 33 sccm, pressure: 2 mTorr, and sputtering power: 9000 W. After forming the layer 24 in this manner, the substrate 10 having the layer 24 is heated to 400 to 550 ° C. to reflow the layer 24, thereby forming the seam holes V 1 ,
V 2 is fully filled with layer 24. In this case, the connection hole 14
In the flat part away from S and 14D, the film thickness does not change even when the layer 24 flows.
【0042】層24のスパッタ時にコリメートスパッタ
法又はロングスロースパッタ法を用いると、微細なプラ
グのシーム孔の底部でも十分な初期膜厚が得られるの
で、一層平易なリフロー条件で孔埋めを行なえる。When the collimate sputtering method or the long throw sputtering method is used when the layer 24 is sputtered, a sufficient initial film thickness can be obtained even at the bottom of the seam hole of the fine plug, so that the hole can be filled under a simpler reflow condition. .
【0043】配線材層24としては、Al又はAl合金
層の代りに、Cu又はCu合金(Cu−Cr,Cu−Z
r,Cu−Pd等)を用いてもよく、この場合にはスパ
ッタリング時のターゲットをCu又はCu合金に置き換
えるだけである。As the wiring material layer 24, Cu or a Cu alloy (Cu-Cr, Cu-Z) is used instead of the Al or Al alloy layer.
r, Cu-Pd, etc.) may be used, and in this case, the target at the time of sputtering is merely replaced with Cu or a Cu alloy.
【0044】シーム孔V1 ,V2 を埋めるのに好適な成
膜方法としては、上記したリフロースパッタ法の代り
に、PVD(フィジカル・ベーパー・デポジション)法
又はCVD法を用いてもよい。As a film forming method suitable for filling the seam holes V 1 and V 2 , a PVD (physical vapor deposition) method or a CVD method may be used instead of the above-mentioned reflow sputtering method.
【0045】PVD法を用いる場合、独立のリフロー工
程なしに成膜と孔埋めとを同時的に達成可能である。例
えば、高温スパッタ法を用いる場合、配線材層24を構
成するAl又はAl合金をスパッタリングしながら基板
10を加熱していき、最終的に基板温度が400〜55
0℃になるまで加熱することで成膜と孔埋めとを一気に
達成できる。When the PVD method is used, film formation and hole filling can be simultaneously achieved without an independent reflow process. For example, when the high temperature sputtering method is used, the substrate 10 is heated while the Al or Al alloy forming the wiring material layer 24 is sputtered, and finally the substrate temperature is 400 to 55.
Film formation and hole filling can be achieved all at once by heating to 0 ° C.
【0046】また、CVD法を用いる場合、接続孔の微
細化に対応して微細なプラグのシーム孔を容易に埋め込
める利点がある。例えば、ジメチル・アルミニウム・ハ
イドライド(DMAH)等のガスとH2 ガス(キャリア
ガス)とを用いて基板温度100〜250℃、ガス流量
200〜500sccmの条件で成膜を行なうことがで
きる。この場合、基板温度を低く設定すると、成膜され
たAl層(層24)がリフローしないため、被覆性はコ
ンフォーマルとなる。そこで、成膜後にAl層(層2
4)を真空中又は不活性ガス中で加熱してリフローさせ
ることによりシーム孔を埋め尽くした形のAl層(層2
4)を得ることができる。Further, when the CVD method is used, there is an advantage that the seam hole of the fine plug can be easily filled in corresponding to the miniaturization of the connection hole. For example, a film can be formed using a gas such as dimethyl aluminum hydride (DMAH) and H 2 gas (carrier gas) at a substrate temperature of 100 to 250 ° C. and a gas flow rate of 200 to 500 sccm. In this case, when the substrate temperature is set low, the formed Al layer (layer 24) does not reflow, so that the coverage is conformal. Therefore, the Al layer (layer 2
4) is heated in a vacuum or in an inert gas for reflow to fill the seam pores with an Al layer (layer 2).
4) can be obtained.
【0047】また、下地に対して選択的な成長条件を選
定することでプラグ22S,22D上にのみ金属層を成
長させてシーム孔V1 ,V2 を埋めることも可能であ
る。It is also possible to fill the seam holes V 1 and V 2 by growing a metal layer only on the plugs 22S and 22D by selecting growth conditions selective to the base.
【0048】上記したようにプラグ22S,22D及び
密着層20を直接的に覆って配線材層24を形成する代
りに、プラグ22S,22D及び密着層20を直接的に
覆って導電性のバリア層23を形成した後、バリア層2
3の上に配線材層24を形成するようにしてもよい。こ
のようにすると、配線材層24を構成するAl等の拡散
をバリア層23で阻止することができるので、接合リー
ク耐性の向上が可能となる。また、バリア層23は、C
VD法で配線材層24を形成するときに密着層としても
働く。従って、信頼性を一層向上させることができる。Instead of directly covering the plugs 22S and 22D and the adhesion layer 20 to form the wiring material layer 24 as described above, the plugs 22S and 22D and the adhesion layer 20 are directly covered to form a conductive barrier layer. After forming 23, the barrier layer 2
Alternatively, the wiring material layer 24 may be formed on the wiring 3. In this case, the barrier layer 23 can prevent the diffusion of Al or the like forming the wiring material layer 24, so that the junction leak resistance can be improved. The barrier layer 23 is C
It also functions as an adhesion layer when the wiring material layer 24 is formed by the VD method. Therefore, the reliability can be further improved.
【0049】バリア層23は、前述した密着層20と同
様にしてTi層及びTiN層(又はTiON層)を順次
にスパッタ法等で堆積することにより形成することがで
きる。The barrier layer 23 can be formed by sequentially depositing a Ti layer and a TiN layer (or a TiON layer) by a sputtering method or the like in the same manner as the adhesion layer 20 described above.
【0050】バリア層23の材料としては、上記したも
のに限らず、TiW等の高融点金属の合金、金属シリサ
イド、金属シリサイドとTiN等の金属窒化物との積
層、高融点金属とその窒化物(又はホウ化物)との積層
等を用いてもよい。The material of the barrier layer 23 is not limited to those described above, but an alloy of a refractory metal such as TiW, a metal silicide, a stack of a metal silicide and a metal nitride such as TiN, a refractory metal and its nitride. (Or boride) and the like may be used.
【0051】バリア層23を形成した後、バリア層23
の耐熱性及びバリア性を向上させるために、N2 雰囲気
中で500〜800℃の基板温度にて10〜60秒間の
高速熱処理(RTA処理)を行なってもよい。After forming the barrier layer 23, the barrier layer 23
In order to improve the heat resistance and the barrier property of the above, a rapid thermal treatment (RTA treatment) may be performed at a substrate temperature of 500 to 800 ° C. for 10 to 60 seconds in an N 2 atmosphere.
【0052】バリア層23を形成したか否かに関係な
く、配線材層24の上には、導電性のキャップ層26を
形成してもよい。キャップ層26は、例えば7nm程度
のTi層及び40nm程度のTiN層を順次に堆積する
ことにより形成することができる。キャップ層26に
は、ホトリソグラフィ処理時に光反射を防止したり、配
線材層24の酸化を防止したり、配線材層24からのA
l等の拡散を阻止したりする作用がある。A conductive cap layer 26 may be formed on the wiring material layer 24 regardless of whether or not the barrier layer 23 is formed. The cap layer 26 can be formed by sequentially depositing a Ti layer of about 7 nm and a TiN layer of about 40 nm, for example. The cap layer 26 prevents light reflection during photolithography, prevents oxidation of the wiring material layer 24, and protects the wiring material layer 24 from A.
It has a function of preventing diffusion of l and the like.
【0053】(7)周知のホトリソグラフィ及びドライ
エッチング処理により配線材層24をパターニングして
層24の第1及び第2の部分24S及び24Dをそれぞ
れプラグ22S及び22Dにつながるように残存させ
る。バリア層23及び/又はキャップ層26を形成した
ときは、いずれの層も配線材層24と共にパターニング
して層23の第1及び第2の部分23S及び23D及び
/又は層26の第1及び第2の部分26S及び26Dを
残存させる。(7) The wiring material layer 24 is patterned by the well-known photolithography and dry etching processes to leave the first and second portions 24S and 24D of the layer 24 connected to the plugs 22S and 22D, respectively. When the barrier layer 23 and / or the cap layer 26 are formed, both layers are patterned together with the wiring material layer 24 to form the first and second portions 23S and 23D of the layer 23 and / or the first and second portions of the layer 26. The second portions 26S and 26D are left.
【0054】プラグ22Sにつながるソース配線層28
Sは、配線材層24の残存部分24Sを含み、バリア層
23及び/又はキャップ層26を形成したときは層23
の残存部分23S及び/又は層26の残存部分26Sも
含む。プラグ22Dにつながるドレイン配線層28D
は、配線材層24の残存部分24Dを含み、バリア層2
3及び/又はキャップ層26を形成したときは層23の
残存部分23D及び/又は層26の残存部分26Dも含
む。Source wiring layer 28 connected to the plug 22S
S includes the remaining portion 24S of the wiring material layer 24, and is the layer 23 when the barrier layer 23 and / or the cap layer 26 is formed.
23S and / or the remaining portion 26S of the layer 26. Drain wiring layer 28D connected to the plug 22D
Includes the remaining portion 24D of the wiring material layer 24, and includes the barrier layer 2
3 and / or when the cap layer 26 is formed, it also includes the remaining portion 23D of the layer 23 and / or the remaining portion 26D of the layer 26.
【0055】上記した実施形態では、ソース領域S及び
ドレイン領域Dにそれぞれつながる配線層28S及び2
8Dを形成したが、図2〜7の工程を応用することで2
8S,28Dのような配線層につながる上層配線を形成
可能である。In the above embodiment, the wiring layers 28S and 2 connected to the source region S and the drain region D, respectively.
8D was formed, but by applying the steps of FIGS.
It is possible to form upper layer wiring such as 8S and 28D connected to the wiring layer.
【0056】上記した実施形態では、図5の工程におい
てV1 ,V2 等のシーム孔を全体的に順テーパー状に加
工したが、図9においてシーム孔V1 について例示する
ようにシーム孔の上部のみ順テーパー状に加工するよう
にしてもよい。すなわち、シーム孔V1 を底部と開口端
との中間の位置を境にして上部及び下部に分け、底部ま
での深さhを有する下部では底部近傍を除きほぼ一定の
直径dを有すると共に下部から開口端に至る上部では直
径がdから開口端に向けて徐々に増大するようにシーム
孔V1を加工してもよい。[0056] In the above embodiment has been processed into wholly forward tapered to V 1, V 2, etc. seam holes of in the step of FIG. 5, the seam holes as illustrated for the seam holes V 1 in FIG. 9 Only the upper part may be processed into a forward tapered shape. That is, the seam hole V 1 is divided into an upper portion and a lower portion with a position intermediate between the bottom portion and the opening end as a boundary, and the lower portion having a depth h to the bottom portion has a substantially constant diameter d except near the bottom portion and from the lower portion. The seam hole V 1 may be machined so that the diameter gradually increases from d to the opening end in the upper portion reaching the opening end.
【0057】図9のプラグ構造にあっては、シーム孔V
1 を有するプラグ22S上に形成したAl合金等の配線
材層(図6の24に対応)をリフローさせてシーム孔V
1 を埋め込む場合、h/dが1.0以下であればリフロ
ーした配線材でシーム孔V1の下部を埋込むことができ
る。また、Al合金等の配線材層(図6の24に対応)
をMOCVD(Metalorganic CVD)法で形成する場合
は、h/dがおおよそ2.0であってもシーム孔V1 の
下部を配線層で埋込むことができる。In the plug structure of FIG. 9, the seam hole V
The wiring material layer (corresponding to 24 in FIG. 6) such as an Al alloy formed on the plug 22S having 1 is reflowed to form the seam hole V.
When 1 is buried, if h / d is 1.0 or less, the lower part of the seam hole V 1 can be buried with the reflowed wiring material. Also, a wiring material layer such as Al alloy (corresponding to 24 in FIG. 6)
Is formed by the MOCVD (Metalorganic CVD) method, the lower part of the seam hole V 1 can be filled with the wiring layer even if h / d is about 2.0.
【0058】上記したこの発明の実施形態によれば、次
のような作用効果が得られる。According to the embodiment of the present invention described above, the following operational effects can be obtained.
【0059】(イ)図6に示したように加工されたシー
ム孔V1 ,V2 を埋め尽くすように配線材層24を形成
することができるので、シーム孔V1 ,V2 がボイドと
して残されることがなくなると共に配線材層24の被覆
性が向上する。従って、配線の信頼性が大幅に向上す
る。(A) Since the wiring material layer 24 can be formed so as to fill the seam holes V 1 and V 2 processed as shown in FIG. 6, the seam holes V 1 and V 2 serve as voids. It is not left behind and the coverage of the wiring material layer 24 is improved. Therefore, the reliability of the wiring is significantly improved.
【0060】(ロ)図8に示すような広い接続孔(又は
スクライブ領域)にあっては、絶縁膜14の凹部側壁に
導電材層22の一部が等方性のオーバーエッチングによ
り滑らかな凹面状の表面を持つスムージング膜22dと
して残されるので、配線材層24の被覆性が向上する。(B) In a wide connection hole (or scribe region) as shown in FIG. 8, a part of the conductive material layer 22 is formed on the side wall of the concave portion of the insulating film 14 by isotropic over-etching to form a smooth concave surface. Since the smoothing film 22d having a curved surface is left, the coverage of the wiring material layer 24 is improved.
【0061】(ハ)等方性のオーバーエッチングは、異
方性のオーバーエッチングに比べて図13で22a,2
2bとして示したようなエッチング残りの除去が容易で
ある。すなわち、等方性のオーバーエッチングでは、縦
方向のみならず横方向にもエッチングが進行するため、
異方性のオーバーエッチングでは除去困難なエッチング
残りも短時間で除去可能である。従って、オーバーエッ
チング時間の短縮が可能であり、スループットの向上に
より製造コストの低減が可能となる。(C) The isotropic overetching is 22a, 2a in FIG. 13 as compared with the anisotropic overetching.
It is easy to remove the etching residue as shown as 2b. That is, in isotropic overetching, etching proceeds not only in the vertical direction but also in the horizontal direction.
Etching residue that is difficult to remove by anisotropic over-etching can be removed in a short time. Therefore, the overetching time can be shortened and the manufacturing cost can be reduced by improving the throughput.
【0062】(ニ)オーバーエッチング時間が短縮され
ると、図5に示したプラグ22S,22Dの膜減り量が
低減されるため、配線材層24の被覆性が向上する。(D) When the overetching time is shortened, the amount of film loss of the plugs 22S and 22D shown in FIG. 5 is reduced, so that the coverage of the wiring material layer 24 is improved.
【0063】(ホ)Al合金等の配線材層24は、W等
の導電材層22に比べて抵抗率が小さい。従って、図1
2に示したように接続孔の大部分をWプラグで埋める場
合に比べて図6に示したように接続孔を層22の導電材
と層24の配線材との積層で埋める場合の方がプラグ全
体の抵抗を低下させることができる。その上、図6に示
したプラグ構造では、図12に示したようなシーム孔V
1 ,V2 がボイドとして残されていないので、プラグ全
体の抵抗を一層低下させることができる。従って、配線
抵抗が低い高性能LSIを実現可能となる。(E) The wiring material layer 24 of Al alloy or the like has a smaller resistivity than the conductive material layer 22 of W or the like. Therefore, FIG.
As compared with the case where most of the connection holes are filled with W plugs as shown in FIG. 2, the case where the connection holes are filled with the conductive material of the layer 22 and the wiring material of the layer 24 as shown in FIG. The resistance of the entire plug can be reduced. Moreover, in the plug structure shown in FIG. 6, the seam hole V as shown in FIG.
Since 1 and V 2 are not left as voids, the resistance of the entire plug can be further reduced. Therefore, a high-performance LSI with low wiring resistance can be realized.
【0064】[0064]
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、接続
孔を埋めるように形成した導電材層を異方性エッチング
により薄くして接続孔内にプラグを形成した後、等方性
のテーパーエッチングによりプラグのシーム孔を加工
し、その際にシーム孔の内部から開口端に向けて徐々に
サイズを増大させ且つシーム孔の底部から上の内部サイ
ズを配線材の埋込みが可能になるように増大させ、しか
もプラグを接続孔の底面が全面的に覆われるように残存
させたので、加工されたシーム孔を埋め尽くすように配
線材層を形成可能となる。従って、シーム孔がボイドと
して残されることがなくなると共にシーム孔を低抵抗率
の配線材で埋めることができ、高信頼で低抵抗の配線を
低コストで実現できる効果が得られる。As described above, according to the present invention, the conductive material layer formed so as to fill the contact hole is thinned by anisotropic etching to form a plug in the contact hole, and then isotropic.
The plug seam hole is processed by taper etching of
Then, gradually move from the inside of the seam hole toward the open end.
Increased size and internal size above the bottom of the seam holes
The width of the wiring material so that it can be embedded.
Even the plug remains so that the bottom of the connection hole is completely covered
Since it was done, it is arranged so as to fill the processed seam holes.
A wire layer can be formed. Therefore, the seam holes are
Is not left behind and the seam hole has a low resistivity
Can be filled with the wiring material, and an effect that highly reliable and low resistance wiring can be realized at low cost can be obtained.
【0065】また、プラグのシーム孔を加工した後配線
材層を形成する前に導電性のバリア層を形成すると、接
合リーク耐性や密着性の向上が可能となり、配線の信頼
性が一層向上する効果もある。Further, if a conductive barrier layer is formed after the seam hole of the plug is processed and before the wiring material layer is formed, the junction leak resistance and the adhesion can be improved, and the reliability of the wiring is further improved. There is also an effect.
【図1】 この発明の一実施形態に係る配線形成法にお
けるトランジスタ形成工程を示す基板断面図である。FIG. 1 is a substrate cross-sectional view showing a transistor forming step in a wiring forming method according to an embodiment of the present invention.
【図2】 図1の工程に続く層間絶縁膜形成工程及び接
続孔形成工程を示す基板断面図である。FIG. 2 is a substrate cross-sectional view showing an interlayer insulating film forming step and a connection hole forming step that follow the step of FIG.
【図3】 図2の工程に続く密着層形成工程を示す基板
断面図である。FIG. 3 is a substrate cross-sectional view showing an adhesion layer forming step following the step of FIG.
【図4】 図3の工程に続く導電材層形成工程を示す基
板断面図である。4 is a substrate cross-sectional view showing a conductive material layer forming step following the step of FIG.
【図5】 図4の工程に続くエッチバック工程を示す基
板断面図である。FIG. 5 is a substrate cross-sectional view showing an etchback process following the process of FIG.
【図6】 図5の工程に続く配線材層形成工程を示す基
板断面図である。6 is a substrate cross-sectional view showing a wiring material layer forming step following the step of FIG.
【図7】 図6の工程に続く配線パターニング工程を示
す基板断面図である。FIG. 7 is a substrate cross-sectional view showing a wiring patterning process that follows the process of FIG.
【図8】 図6の工程における広い接続孔(又はスクラ
イブ領域)を示す基板断面図である。8 is a substrate cross-sectional view showing a wide connection hole (or a scribe region) in the process of FIG.
【図9】 シーム孔加工の変形例を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a modified example of seam hole processing.
【図10】 従来の配線形成法における導電材層形成工
程を示す基板断面図である。FIG. 10 is a substrate cross-sectional view showing a conductive material layer forming step in a conventional wiring forming method.
【図11】 図10の工程に続くエッチバック工程を示
す基板断面図である。FIG. 11 is a substrate cross-sectional view showing an etchback process following the process of FIG.
【図12】 図11の工程に続く配線材層形成工程を示
す基板断面図である。12 is a substrate cross-sectional view showing a wiring material layer forming step following the step of FIG.
【図13】 図11の工程におけるエッチング状況を示
す基板断面図である。FIG. 13 is a substrate cross-sectional view showing an etching state in the process of FIG.
【図14】 図12の工程における広い接続孔(又はス
クライブ領域)を示す基板断面図である。14 is a substrate cross-sectional view showing a wide connection hole (or a scribe region) in the process of FIG.
10:半導体基板、12:フィールド絶縁膜、14:層
間絶縁膜、16:Ti層、18:TiN層、20:密着
層、22:導電材層、22S,22D:プラグ、23:
バリア層、24:配線材層、26:キャップ層、28
S,28D:配線層。10: semiconductor substrate, 12: field insulating film, 14: interlayer insulating film, 16: Ti layer, 18: TiN layer, 20: adhesion layer, 22: conductive material layer, 22S, 22D: plug, 23:
Barrier layer, 24: Wiring material layer, 26: Cap layer, 28
S, 28D: wiring layer.
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/768 H01L 21/28 Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/768 H01L 21/28
Claims (2)
する工程と、 前記基板の一方の主面に前記被接続部を覆って絶縁膜を
形成する工程と、 前記絶縁膜に前記被接続部に達する接続孔を形成する工
程と、 前記接続孔を埋め且つ前記絶縁膜を覆うように導電材層
を形成する工程と、 異方性エッチングにより前記導電材層を薄くして前記接
続孔内に前記被接続部につながるように前記導電材層の
一部をプラグとして残す工程と、等方性の テーパーエッチングにより前記プラグのシーム
孔を加工する工程であって、前記シーム孔の内部から開
口端に向けて徐々にサイズが増大し且つ前記シーム孔の
底部から上の内部サイズが配線材の埋込みを可能にすべ
く増大するように、しかも前記プラグが前記接続孔の底
面を全面的に覆った状態で残存するように前記シーム孔
の加工を行なうものと、 前記プラグのシーム孔を加工した後前記絶縁膜及び前記
プラグを覆って配線材層を形成する工程であって、前記
プラグの加工されたシーム孔の内部を前記配線材層で埋
め尽くすように前記配線材層の形成を行なうものと、 前記配線材層をパターニングして前記プラグにつながる
配線層を形成する工程とを含む配線形成法。1. A step of preparing a substrate having a connected portion on one main surface; a step of forming an insulating film on the one main surface of the substrate to cover the connected portion; Forming a connection hole reaching the connected portion; forming a conductive material layer so as to fill the connection hole and cover the insulating film; and thin the conductive material layer by anisotropic etching to form the connection. A step of leaving a part of the conductive material layer as a plug in the hole so as to connect to the connected portion, and a step of processing the seam hole of the plug by isotropic taper etching , wherein the inside of the seam hole is Open from
The size gradually increases toward the mouth end and the seam hole
The internal size from the bottom to the top should allow the embedding of wiring material.
In order to increase
The seam hole so that it remains with the entire surface covered.
And a step of forming a wiring material layer covering the insulating film and the plug after processing the seam hole of the plug ,
The inside of the processed seam hole of the plug is filled with the wiring material layer.
A wiring forming method comprising: forming the wiring material layer so as to be exhausted; and forming a wiring layer connected to the plug by patterning the wiring material layer.
配線材層を形成する前に前記絶縁膜及び前記プラグを覆
って導電性のバリア層を形成する工程を更に含み、前記
配線材層を形成する工程では前記バリア層を覆って前記
配線材層を形成し、前記配線層を形成する工程では前記
バリア層及び前記配線材層を含む積層をパターニングし
て該積層の残存部からなる配線層を形成することを特徴
とする請求項1記載の配線形成法。2. The method further comprises the step of forming a conductive barrier layer over the insulating film and the plug after processing the seam hole of the plug and before forming the wiring material layer, wherein the wiring material layer is formed. In the forming step, the wiring material layer is formed so as to cover the barrier layer, and in the step of forming the wiring layer, a wiring layer including the barrier layer and the wiring material layer is patterned to form a wiring layer formed of the remaining portion of the wiring layer. The wiring forming method according to claim 1, wherein the wiring is formed.
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