(57)【要約】【課題】半導体基板上の同一層に厚さの異なる領域を有する導電性膜を形成する方法として、各領域の厚さを所定厚さに精度良く制御できる方法を提供する。【解決手段】半導体基板１上に、下側配線２、層間絶縁膜３、および導電性プラグ４を形成した後、この半導体基板１上の全面に、Ｔｉ膜５、ＴｉＮ膜６、アルミニウム合金膜（第１の導電性膜）７、ＴｉＮ膜（エッチングストップ層）８、アルミニウム合金膜（第２の導電性膜）９、およびＴｉＮ膜１０をこの順に形成する。セル領域の上のみを覆うレジストパターンを形成した後、ＴｉＮ膜（エッチングストップ層）８に至るまでエッチングを行うことにより、周辺回路領域上のＴｉＮ膜１０とアルミニウム合金膜（第２の導電性膜）９を除去する。これにより、層間絶縁膜３上の導電性膜の厚さが、周辺回路領域よりもセル領域の方が厚くなる。【選択図】  図１
2007048940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上の導電性膜を形成する面に、第１の導電性膜と、第１の導電性膜とは異なる導電性材料からなるエッチングストップ層と、前記第１の導電性膜と同じ材料からなる第２の導電性膜とを、この順に形成し、前記第２の導電性膜の所定領域を、エッチングストップ層までエッチング法で除去することを特徴とする半導体基板への導電性膜の形成方法。
【請求項２】
請求項１の方法により形成された、前記第１の導電性膜とエッチングストップ層とからなる第１の領域と、前記第１の導電性膜とエッチングストップ層と第２の導電性膜とからなる第２の領域と、を有する導電性膜をパターニングすることにより、
前記第１の領域および第２の領域に、それぞれ所定の回路素子および配線を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板への導電性膜の形成方法と半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板上に配線パターンを形成する際には、導電性膜を形成した後に、フォトリソグラフィおよびエッチング工程で前記導電性膜をパターニングする。前記導電性膜の膜厚が厚いと、パターニングの際に配線の幅が設定より大きく形成され易いため、この点からは前記導電性膜を薄く形成することが好ましい。一方、配線抵抗を低くして半導体素子の動作を高速化するという点からは、配線の断面積を大きくするために導電性膜を厚く形成することが好ましい。
【０００３】
また、周辺回路領域に形成されるアルミニウム合金製のヒューズは、レーザで切断し易くするために薄く形成することが好ましい。このヒューズは、セル領域の配線と同時に、半導体基板上の全面に形成されたアルミニウム合金膜をパターニングすることで形成される。よって、半導体基板上の同一層に厚さの異なる領域を有するアルミニウム合金膜を形成できれば、セル領域に抵抗の低い配線を形成しながら、アルミニウム合金製のヒューズを切断し易くすることができる。
【０００４】
このように、半導体基板上の同一層に形成される配線やヒューズ等の回路素子には、それぞれの目的に応じて、導電性膜の厚さを厚くする要求と薄くする要求がある。そして、半導体基板上の同一層に、厚さの異なる領域を有する導電性膜を形成できれば、これらの相反する要求を同時に満たすことができる。
下記の特許文献１には、半導体基板上の同一層に、厚さの異なる複数の配線を形成する方法が記載されている。
【０００５】
この方法では、先ず、半導体基板上に形成された第１の絶縁膜上に第２の絶縁膜を形成し、両絶縁膜の配線形成領域に、第２の絶縁膜を貫通して第１の絶縁膜の所定深さまで至る溝を、エッチング法により異なる深さで複数個形成する。次に、この半導体基板上に金属膜を、これらの溝が埋まり第２の絶縁膜の上側も被覆されるように形成する。次に、ＣＭＰ法で前記金属膜を研磨することにより、これらの溝内の金属膜の上面が前記第１の絶縁膜の上面に沿うようにする。次に、第２の絶縁膜を除去する。その結果、各溝の深さに応じた異なる厚さの配線が第１の絶縁膜に形成される。
【特許文献１】特開２０００−７７４０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載された方法では、前記溝の断面寸法で配線の厚さおよび幅が決定されるが、この溝は厚い絶縁膜に対するエッチング法で形成されるため、この溝を、深さ方向の寸法精度が良好な状態で形成することは難しく、各配線の厚さの形成精度を良好にするという点で改善の余地がある。
本発明は、このような従来技術の問題点に着目してなされたものであり、半導体基板上の同一層に厚さの異なる領域を有する導電性膜を形成する方法として、各領域の厚さを所定厚さに精度良く制御できる方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、半導体基板上の導電性膜を形成する面に、第１の導電性膜と、第１の導電性膜とは異なる導電性材料からなるエッチングストップ層と、前記第１の導電性膜と同じ材料からなる第２の導電性膜とを、この順に形成し、前記第２の導電性膜の所定領域を、エッチングストップ層までエッチング法で除去することを特徴とする半導体基板への導電性膜の形成方法を提供する。
【０００８】
この方法によれば、導電性膜を、第１の導電性膜とエッチングストップ層と第２の導電性膜で構成したことにより、エッチング法により簡単に、膜厚の異なる二種類の領域を有する導電性膜を形成することができる。また、第１の導電性膜とエッチングストップ層との合計厚さを、薄い膜厚として要求される所定厚さに合わせ、第１の導電性膜とエッチングストップ層と第２の導電性膜との合計厚さを、厚い膜厚として要求される所定厚さに合わせることにより、各領域の厚さを所定厚さに精度良く制御することができる。
【０００９】
本発明はまた、この方法により形成された、前記第１の導電性膜とエッチングストップ層とからなる第１の領域と、前記第１の導電性膜とエッチングストップ層と第２の導電性膜とからなる第２の領域と、を有する導電性膜をパターニングすることにより、前記第１の領域および第２の領域に、それぞれ所定の回路素子および配線を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
【００１０】
第１の導電性膜がアルミニウム合金膜の場合のエッチングストップ層の材質としては、例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）やタングステン（Ｗ）が挙げられる。
なお、前記第２の導電性膜の上に、さらに、第２の導電性膜とは異なる導電性材料からなるエッチングストップ層と、前記第２の導電性膜と同じ材料からなる第３の導電性膜とを、この順に形成し、前記第３の導電性膜の所定領域を、前記エッチングストップ層までエッチング法で除去した後に、前記第２の導電性膜の所定領域を、その下のエッチングストップ層までエッチング法で除去すれば、厚さの異なる三種類の領域を有する導電性膜を形成することができる。
【００１１】
よって、エッチングストップ層を挟んで導電性膜を積層することにより、積層数に応じた数の厚さの異なる領域を有する導電性膜を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、この実施形態の方法を説明する図であり、図２に平面図で示す、セル領域と周辺回路領域との境界を含む部分のＡ−Ａ断面図に対応する。
先ず、半導体基板１上に、下側配線２、層間絶縁膜３、および導電性プラグ４を形成した後、この半導体基板１上の全面に、Ｔｉ膜５、ＴｉＮ膜６、アルミニウム合金膜（第１の導電性膜）７、ＴｉＮ膜（エッチングストップ層）８、アルミニウム合金膜（第２の導電性膜）９、およびＴｉＮ膜１０をこの順に形成する。図１（ａ）はこの状態を示す。
【００１３】
次に、この状態の半導体基板１上の全面にレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィによりセル領域の上のみが覆われたレジストパターンを形成する。このレジストパターンを介してドライエッチングを行うことにより、周辺回路領域上のＴｉＮ膜１０とアルミニウム合金膜（第２の導電性膜）９を除去する。エッチングガスとしては、塩素、三塩化ホウ素、および二フッ化メタンからなる混合ガスを使用する。
【００１４】
これにより、ＴｉＮ膜１０がエッチングされた後に、ＴｉＮ膜（エッチングストップ層）８に至るまでアルミニウム合金膜（第２の導電性膜）９のエッチングが行われ、ＴｉＮ膜８に至った時点でエンドポイントを感知することにより、アルミニウム合金膜９のエッチングを停止する。図１（ｂ）はこの状態を示す。
その結果、半導体基板１の層間絶縁膜３上の導電性膜に、第１の領域と第２の領域が形成される。第１の領域の導電性膜は、厚さ方向で、Ｔｉ膜５、ＴｉＮ膜６、アルミニウム合金膜（第１の導電性膜）７、ＴｉＮ膜（エッチングストップ層）８、アルミニウム合金膜（第２の導電性膜）９、およびＴｉＮ膜１０からなる。第２の領域の導電性膜は、厚さ方向で、Ｔｉ膜５、ＴｉＮ膜６、アルミニウム合金膜（第１の導電性膜）７、およびＴｉＮ膜（エッチングストップ層）８からなる。この実施形態では、図２に示すセル領域が第１の領域となり、周辺回路領域が第２の領域となる。すなわち、層間絶縁膜３上の導電性膜の厚さは、周辺回路領域よりもセル領域の方が厚くなる。
【００１５】
次に、この状態の半導体基板１上の全面にレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィにより、層間絶縁膜３上に形成する導電性パターンに対応するレジストパターンを形成する。そして、このレジストパターンを介して、層間絶縁膜３に至るまでドライエッチングを行うことにより、図２に示す配線２１，２２や図示されないヒューズ等の回路素子を含む導電性パターンを形成する。エッチングガスとしては、塩素、三塩化ホウ素、および二フッ化メタンからなる混合ガスを使用する。
【００１６】
その結果、層間絶縁膜３上のセル領域に形成されている配線２１を含む導電性パターンが、周辺回路領域に形成されている配線２２やヒューズを含む導電性パターンよりも、アルミニウム合金膜（第２の導電性膜）９とＴｉＮ膜１０の分だけ厚くなる。そのため、セル領域の配線２１の厚さを厚く（断面積を大きく）して抵抗を低く抑えながら、周辺回路領域のヒューズの厚さを薄くしてヒューズをレーザで切断し易くすることができる。
【００１７】
また、Ｔｉ膜５とＴｉＮ膜６とアルミニウム合金膜（第１の導電性膜）７とＴｉＮ膜（エッチングストップ層）８との合計厚さを、周辺回路領域の配線および回路素子として要求される所定厚さに合わせ、Ｔｉ膜５とＴｉＮ膜６とアルミニウム合金膜（第１の導電性膜）７とＴｉＮ膜（エッチングストップ層）８とアルミニウム合金膜（第２の導電性膜）９とＴｉＮ膜１０との合計厚さを、セル領域の配線および回路素子として要求される所定厚さに合わせることにより、各領域の厚さを所定厚さに精度良く制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態の方法を説明する図（図２のＡ−Ａ断面図）。
【図２】セル領域と周辺回路領域との境界を含む部分の平面図。
【符号の説明】
【００１９】
１…半導体基板、２…下側配線、３…層間絶縁膜、４…導電性プラグ、５…Ｔｉ膜、６…ＴｉＮ膜、７…アルミニウム合金膜（第１の導電性膜）、８…ＴｉＮ膜（エッチングストップ層）、９…アルミニウム合金膜（第２の導電性膜）、１０…ＴｉＮ膜、２１…セル領域の配線、２２…周辺回路領域の配線。
【図１】
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【図２】
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