(57)【要約】【課題】集積回路の製造において、シリコン酸化膜に設けたコンタクトホールにタングステン（Ｗ）プラグを形成する際に、当該プラグの上面がシリコン酸化膜表面よりも後退し、この上に形成される配線のカバレッジが低下する。【解決手段】シリコン酸化膜４４にコンタクトホール４６を形成した後、タングステン（Ｗ）膜４８を堆積する。Ｗ膜４８をエッチバックしシリコン酸化膜４４の上面を表出させて、コンタクトホール４６内にＷプラグ５０を形成する。この際、Ｗ膜４８のオーバーエッチングでＷプラグ５０の上面がシリコン酸化膜４４表面よりも後退し、コンタクトホール４６の内外で段差３０を生じる。この上に配線を形成する前に、シリコン酸化膜４４をエッチバックして、当該段差３０を縮小し平坦化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜に開口部を形成する工程と、
前記絶縁膜の上面及び前記開口部内に、金属膜を堆積する工程と、
前記金属膜をエッチバックして、前記絶縁膜の上面を表出させ、前記開口部内に前記金属膜からなる埋込金属部を残留形成する工程と、
前記埋込金属部が形成された前記絶縁膜をエッチバックして、前記埋込金属部の上面に対する前記開口部の段差を縮小し平坦化する工程と、
を備えることを特徴とする集積回路の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の集積回路の製造方法において、
前記平坦化された前記絶縁膜の上面及び前記埋込金属部上に、導電膜を堆積する工程と、
前記導電膜をパターニングして、前記埋込金属部に電気的に接続される配線を形成する工程と、
を備えることを特徴とする集積回路の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の集積回路の製造方法において、
前記金属膜は、タングステンからなること、を特徴とする集積回路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路の製造方法に関し、特に、絶縁膜の開口部にタングステンプラグ等の埋込金属部を形成する製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン基板等を用いて形成される集積回路においては、集積度の向上に伴い、配線やコンタクトの寸法の微細化が必要となっている。この微細化に有効な構造として、コンタクトホールにコンタクト材としてタングステン（Ｗ）を埋め込むタングステンプラグが知られている。
【０００３】
図３は、タングステンプラグを用いた配線構造を有する集積回路の従来の製造方法の主要な工程での断面図である。図３（ａ），（ｂ）は、タングステンプラグを形成する工程を示している。シリコン基板２上に積層したシリコン酸化膜４にコンタクトホール６を形成した後、シリコン酸化膜４の上面及びコンタクトホール６にタングステン膜８を堆積する（図３（ａ））。しかる後、エッチバック処理により、シリコン酸化膜４上面に堆積したタングステン膜８を除去し、コンタクトホール６に選択的にタングステン膜８を残す。これにより、コンタクトホール６に埋設されたタングステンプラグ１０が形成される（図３（ｂ））。
【０００４】
図３（ｃ），（ｄ）は、第１層の配線の形成工程を示している。シリコン酸化膜４上面及びタングステンプラグ１０上にアルミニウム（Ａｌ）膜１２が堆積され（図３（ｃ））、このＡｌ膜１２をパターニングして第１層の配線１４が形成される（図３（ｄ））。第１層の配線１４はタングステンプラグ１０に電気的に接続される。
【０００５】
さらに第２層の配線を形成する場合には、第１層の配線１４の上に層間絶縁膜が積層され、この層間絶縁膜に第１層の配線１４に到達するコンタクトホールを形成する。その後、層間絶縁膜とコンタクトホール内とにＡｌ膜を堆積しパターニングして、第１層の配線１４に電気的に接続される第２層の配線が形成される。
【特許文献１】特開２００２−１３４５０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
タングステンプラグ１０を形成する際のタングステン膜８のエッチバックの条件は、シリコン酸化膜４上のタングステン膜８が好適に除去されるようオーバーエッチングに設定される。そのため、コンタクトホール６内を埋めるタングステン膜８は、シリコン酸化膜４の上面から下がった位置までエッチバックされ、リセス（凹部）が生じる。すなわち、コンタクトホール６の外側のシリコン酸化膜４と内側のタングステンプラグ１０の上面との間に段差３０が生じる（図３（ｂ））。
【０００７】
この後の工程で形成されるＡｌ膜１２等の導電膜は、このリセス又は段差３０の影響を受けた形状となりやすく、そのカバレッジ（被覆性）が劣化するという問題があった。このカバレッジの低下は配線の断線やコンタクト不良を起こしやすくする。なお、図３では、当該リセスがその上の層に与える影響の例として、コンタクトホール６の中央部にて第１層の配線１４の上面が深く窪んでいる様子を示している。このようにＡｌ膜１２が屈曲することにより配線１４の断線が起きたり、この上層から当該屈曲部分へのコンタクト不良が生じやすくなる。
【０００８】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、シリコン酸化膜等の絶縁膜に形成したコンタクトホール等の開口部内にタングステンプラグ等の埋込金属部が形成される集積回路において、開口部でのリセスが低減される製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る集積回路の製造方法は、基板の上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜に開口部を形成する工程と、前記絶縁膜の上面及び前記開口部内に、金属膜を堆積する工程と、前記金属膜をエッチバックして、前記絶縁膜の上面を表出させ、前記開口部内に前記金属膜からなる埋込金属部を残留形成する工程と、前記埋込金属部が形成された前記絶縁膜をエッチバックして、前記埋込金属部の上面に対する前記開口部の段差を縮小し平坦化する工程と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、埋込金属部が形成された絶縁膜をエッチバックすることで、埋込金属部の上面に対する開口部の段差が縮小され、絶縁膜の上面が平坦化される。これにより、この上に積層される配線層の平坦性が向上し、段差に起因する配線の断裂やコンタクト不良の発生が低減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。本実施形態は、半導体基板上に形成される集積回路に関し、その構成の中で特に、半導体基板表面の不純物拡散層に接続される配線構造について説明する。
【００１２】
図１，図２は、実施形態に係る集積回路の製造方法の主要な工程での模式的な断面図である。半導体基板４０表面に、不純物拡散層４２を形成した後、シリコン酸化膜４４が積層される。ここで、シリコン酸化膜４４は、熱酸化やＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）で形成されるＳｉＯ２膜である。シリコン酸化膜４４は、絶縁膜の一例であり、本発明ではシリコン酸化膜４４に代えて、例えば、ＴＥＯＳ（Tetra-ethoxy-silane）、ＰＴＥＯＳ（Plasma TEOS）、ＢＰＳＧ（Borophosphosilicate Glass）等のシリコン酸化物系の材料からなる他の種類の膜を用いることもできる。シリコン酸化膜４４の表面にフォトレジスト（不図示）を塗布し、これをパターニングして、コンタクトホール４６を形成する位置に開口を有するエッチングマスクを形成する。このエッチングマスクを用いて例えば、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）によるエッチング処理を行い、シリコン酸化膜４４にコンタクトホール４６が形成される（図１（ａ））。コンタクトホール４６はシリコン酸化膜４４を貫通し、その底面には不純物拡散層４２が露出する。
【００１３】
コンタクトホール４６内及びシリコン酸化膜４４上面に、バリア層として窒化チタン（ＴｉＮ）膜等（不図示）を形成した後、ＣＶＤによりタングステン膜４８を堆積する。タングステン膜４８はシリコン酸化膜４４の上面に堆積されると共にコンタクトホール４６内にも堆積され、コンタクトホール４６内はタングステン膜４８で充填される（図１（ｂ））。
【００１４】
しかる後、エッチバック処理により、シリコン酸化膜４４上面に堆積したタングステン膜４８等を除去する。これにより、コンタクトホール４６に埋設されたタングステンプラグ５０が形成される（図１（ｃ））。
【００１５】
ここで、タングステン膜４８及びバリア層のエッチバック処理は、シリコン酸化膜４４に対する選択比を有する方法で行われる。このエッチバック処理では、シリコン酸化膜４４の上面に存在するタングステン膜４８等が好適に除去されるように、例えば、ウェハ内エッチングレートのばらつきに応じた量のオーバーエッチングが行われる。その結果、コンタクトホール４６内でのタングステン膜４８のエッチングはシリコン酸化膜４４の上面より低い位置まで進行し、コンタクトホール４６の外側のシリコン酸化膜４４と内側のタングステンプラグ５０の上面との間に段差３０が生じる。
【００１６】
本発明の製造方法では、この段差３０を有するシリコン酸化膜４４の表面を、エッチング処理でエッチバックする。このエッチング処理は、タングステンよりシリコン酸化膜に対し大きなエッチングレートを有するようにエッチャントが選択され、またエッチング条件を設定される。これにより、段差３０が縮小され、コンタクトホール４６の内外の平坦性が向上する（図１（ｄ））。
【００１７】
シリコン酸化膜４４とタングステンプラグ５０との段差が縮小された表面に、第１層のＡｌ膜５２が蒸着される。Ａｌ膜５２は、その下地の平坦性を向上させたことにより、コンタクトホール４６の上部においても好適なカバレッジ、平坦性を実現することができる（図２（ａ））。
【００１８】
Ａｌ膜５２をフォトリソグラフィ技術によりパターニングして、タングステンプラグ５０に接続される第１Ａｌ配線５４が形成される（図２（ｂ））。
【００１９】
第１Ａｌ配線５４の上に層間絶縁膜５６が積層される（図２（ｃ））。ちなみに、層間絶縁膜５６は、上述のシリコン酸化物系の材料を用いて形成され、例えば、ＰＴＥＯＳをＣＶＤで堆積して形成することができる。層間絶縁膜５６の表面にフォトレジスト（不図示）を塗布し、これをパターニングして、タングステンプラグ５０の直上に開口を有するエッチングマスクを形成する。このエッチングマスクを用いてエッチング処理を行い、層間絶縁膜５６にコンタクトホール５８が形成される（図２（ｄ））。コンタクトホール５８は層間絶縁膜５６を貫通し、その底面には第１Ａｌ配線５４が露出する。ここで、コンタクトホール５８の底面に現れる第１Ａｌ配線５４は、タングステンプラグ５０の直上に位置するが、本発明によれば、上述した従来の配線１４と比べて、第１Ａｌ配線５４の表面に窪みなどの凹凸が形成されにくい。そのため、コンタクトホール５８を形成するエッチングにて、コンタクトホール５８の底面の第１Ａｌ配線５４の表面から層間絶縁膜５６を除去することが容易となる。
【００２０】
コンタクトホール５８が形成された層間絶縁膜５６の表面に、第２層のＡｌ膜が蒸着される。このＡｌ膜をフォトリソグラフィ技術によりパターニングして、第２Ａｌ配線６０が形成される（図２（ｅ））。この第２Ａｌ配線６０を形成するＡｌ膜はコンタクトホール５８内にも堆積され、コンタクトホール５８内を充填する。上述のように、コンタクトホール５８の底面からは層間絶縁膜５６が好適に除去され、また当該底面となる第１Ａｌ配線５４の上面の凹凸が緩和されるので、第２Ａｌ配線６０はコンタクトホール５８にて第１Ａｌ配線５４に電気的に良好に接続される。
【００２１】
本実施形態では、シリコン酸化膜４４に形成される開口部がコンタクトホール４６であり、その中に埋込金属部としてタングステンプラグ５０を形成する構成を説明した。しかし、本発明は、この構成に限られず、例えば、開口部が溝であり、埋込金属部が当該溝に埋め込まれるタングステン材であってもよい。また、埋込金属部は、シリコン酸化膜４４の段差３０を縮小するエッチバック処理に対して、耐食性を有する他の金属で形成することもできる。
【００２２】
タングステンプラグ５０が埋め込まれる絶縁膜は、シリコン酸化膜４４のように半導体基板４０の表面に直接、積層されるものに限られず、他の層を介して半導体基板４０の上に積層されるものであってもよい。例えば、コンタクトホール５８にタングステンプラグを埋め込む構成とした場合、コンタクトホール５８の部分にて層間絶縁膜５６のリセスが形成される。この場合に本発明では、コンタクトホール５８にタングステンプラグを埋め込んだ後、層間絶縁膜５６の表面をエッチバックしてこのリセスが除去又は縮小される。そしてその後、層間絶縁膜５６の上に第２のＡｌ膜が成膜される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係る集積回路の製造方法の主要な工程での模式的な断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る集積回路の製造方法の主要な工程での模式的な断面図である。
【図３】タングステンプラグを用いた配線構造を有する集積回路の従来の製造方法の主要な工程での断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
４０  半導体基板、４２  不純物拡散層、４４  シリコン酸化膜、４６，５８  コンタクトホール、４８  タングステン膜、５０  タングステンプラグ、５２  Ａｌ膜、５４  第１Ａｌ配線、５６  層間絶縁膜、５８  コンタクトホール、６０  第２Ａｌ配線。
【図１】
2009238856.tif 000003
【図２】
2009238856.tif 000004
【図３】
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