JPH10214896A - 半導体装置の製造方法及び製造装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 選択破れを抑制して金属の安定した選択成長
が可能な半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 半導体基板１１の主面側に形成された孔
部１５を有する絶縁膜１４と、孔部１５の少なくとも底
部に形成された第１の金属膜１３とを有し、孔部１５内
に第１の金属膜１３と電気的に接続される第２の金属膜
１７を選択的に形成する半導体装置の製造方法におい
て、孔部１５内に第２の金属膜１７を選択的に形成する
際に、基板を炭素、水素、酸素、塩素、フッ素のうち少
なくとも一つ以上の元素を含む液体状のシリコン化合物
を気化させた気体状のシリコン化合物又はその分解生成
物を含む雰囲気に晒し、絶縁膜１４の表面をシリコン化
合物又はその分解生成物により化学的に修飾する。
が可能な半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 半導体基板１１の主面側に形成された孔
部１５を有する絶縁膜１４と、孔部１５の少なくとも底
部に形成された第１の金属膜１３とを有し、孔部１５内
に第１の金属膜１３と電気的に接続される第２の金属膜
１７を選択的に形成する半導体装置の製造方法におい
て、孔部１５内に第２の金属膜１７を選択的に形成する
際に、基板を炭素、水素、酸素、塩素、フッ素のうち少
なくとも一つ以上の元素を含む液体状のシリコン化合物
を気化させた気体状のシリコン化合物又はその分解生成
物を含む雰囲気に晒し、絶縁膜１４の表面をシリコン化
合物又はその分解生成物により化学的に修飾する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法及び半導体装置の製造装置、特に金属の選択成長に
係る半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置に
関する。
方法及び半導体装置の製造装置、特に金属の選択成長に
係る半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近時、半導体装置は構成素子の微細化に
より高集積化されている。しかし、この微細化のための
製造工程において種々の問題が生じている。配線を例に
とった場合、設計基準の微細化により、配線幅は狭くな
り、上層と下層の配線を電気的に接続するために設けら
れる接続孔のアスペクト比（深さ／幅）は増大する一方
である。
より高集積化されている。しかし、この微細化のための
製造工程において種々の問題が生じている。配線を例に
とった場合、設計基準の微細化により、配線幅は狭くな
り、上層と下層の配線を電気的に接続するために設けら
れる接続孔のアスペクト比（深さ／幅）は増大する一方
である。
【０００３】このため、金属薄膜を形成する手段として
従来より用いられているスパッタリング法では、接続孔
の底部や側面で段切れが発生したり、接続孔内部に空洞
が生じて接触抵抗が増大するなどの問題が生じ、高い信
頼性を有する配線を形成することが困難になりつつあ
る。
従来より用いられているスパッタリング法では、接続孔
の底部や側面で段切れが発生したり、接続孔内部に空洞
が生じて接触抵抗が増大するなどの問題が生じ、高い信
頼性を有する配線を形成することが困難になりつつあ
る。
【０００４】そこで、このような高いアスペクト比を有
する接続孔を導電材料で埋め込む成膜技術が嘱望されて
いる。その一つとして、化学気相成長法（以下、ＣＶＤ
という）を用いて接続孔内部のみに所望の金属を形成す
る、いわゆる選択ＣＶＤ法が挙げられる。
する接続孔を導電材料で埋め込む成膜技術が嘱望されて
いる。その一つとして、化学気相成長法（以下、ＣＶＤ
という）を用いて接続孔内部のみに所望の金属を形成す
る、いわゆる選択ＣＶＤ法が挙げられる。
【０００５】この選択ＣＶＤ法は、金属表面上と絶縁膜
表面上とで原料ガスの分解しやすさが異なる性質を利用
して、金属表面上にのみ所望の金属配線材料を堆積させ
る技術である。上記の接続孔形成においては、基板温度
を制御し、下層配線金属表面の露出した接続孔底面から
のみ所望の配線金属を成長させる。例えば、接続孔をタ
ングステン（Ｗ）にて選択的に埋め込むことを狙ったタ
ングステン選択ＣＶＤ技術では、原料ガスとして六フッ
化タングステン（ＷＦ6 ）とシラン（ＳｉＨ4）との混
合ガスを用い、基板温度を適当な値に制御することによ
って選択成長が行われる。
表面上とで原料ガスの分解しやすさが異なる性質を利用
して、金属表面上にのみ所望の金属配線材料を堆積させ
る技術である。上記の接続孔形成においては、基板温度
を制御し、下層配線金属表面の露出した接続孔底面から
のみ所望の配線金属を成長させる。例えば、接続孔をタ
ングステン（Ｗ）にて選択的に埋め込むことを狙ったタ
ングステン選択ＣＶＤ技術では、原料ガスとして六フッ
化タングステン（ＷＦ6 ）とシラン（ＳｉＨ4）との混
合ガスを用い、基板温度を適当な値に制御することによ
って選択成長が行われる。
【０００６】しかしながら、多くの場合、接続孔をタン
グステンで埋め込む際、接続孔が開口された領域以外の
絶縁膜表面にもタングステンの粒子が発生する。この現
象は「選択破れ」としてよく知られているが、絶縁膜表
面上に発生したタングステン粒子は、その後の工程で絶
縁膜上に上層配線を形成した場合、上層配線間を短絡し
て配線の不良をもたらす原因となる。したがって、この
「選択破れ」がタングステン選択成長を実用化する上で
大きな障害となっていた。
グステンで埋め込む際、接続孔が開口された領域以外の
絶縁膜表面にもタングステンの粒子が発生する。この現
象は「選択破れ」としてよく知られているが、絶縁膜表
面上に発生したタングステン粒子は、その後の工程で絶
縁膜上に上層配線を形成した場合、上層配線間を短絡し
て配線の不良をもたらす原因となる。したがって、この
「選択破れ」がタングステン選択成長を実用化する上で
大きな障害となっていた。
【０００７】また、この「選択破れ」は、同様の機構に
より選択成長が実現されると考えられている他の金属を
用いた選択ＣＶＤ技術においても同様に問題となる。例
えば、アルキルアルミニウムを用いたアルミニウムＣＶ
Ｄやアセチルアセトネート・オレフィン銅を用いた銅Ｃ
ＶＤにおいても、選択成長を行うことは原理的には可能
と考えられているが、「選択破れ」の懸念により半導体
装置の製造方法として実用化に至っていない。
より選択成長が実現されると考えられている他の金属を
用いた選択ＣＶＤ技術においても同様に問題となる。例
えば、アルキルアルミニウムを用いたアルミニウムＣＶ
Ｄやアセチルアセトネート・オレフィン銅を用いた銅Ｃ
ＶＤにおいても、選択成長を行うことは原理的には可能
と考えられているが、「選択破れ」の懸念により半導体
装置の製造方法として実用化に至っていない。
【０００８】以上述べてきたように、金属の選択ＣＶＤ
技術では、所望の金属を成長させる際に高い選択性を維
持することが重要である。このためには、金属の核発生
を抑制する理想的な絶縁膜表面、すなわち絶縁膜表面に
吸着した原料ガス分子との間で電子授受を伴わない絶縁
膜表面を用意することが必要である。しかしながら、実
際の半導体装置の製造工程では、以下の理由により、こ
のような「選択破れ」を起こさない理想的な絶縁膜表面
を得ることが困難である。また、所望の金属を選択的に
成長させるべき領域では、上記絶縁膜とは逆に、原料ガ
スが所望の金属に直ちに分解して、所望の金属が容易に
堆積する必要がある。しかしながら、実際の半導体装置
の製造工程では、以下の理由により、このような理想的
な金属表面を得ることが困難である。以下、タングステ
ンの選択成長を一例として説明を行う。
技術では、所望の金属を成長させる際に高い選択性を維
持することが重要である。このためには、金属の核発生
を抑制する理想的な絶縁膜表面、すなわち絶縁膜表面に
吸着した原料ガス分子との間で電子授受を伴わない絶縁
膜表面を用意することが必要である。しかしながら、実
際の半導体装置の製造工程では、以下の理由により、こ
のような「選択破れ」を起こさない理想的な絶縁膜表面
を得ることが困難である。また、所望の金属を選択的に
成長させるべき領域では、上記絶縁膜とは逆に、原料ガ
スが所望の金属に直ちに分解して、所望の金属が容易に
堆積する必要がある。しかしながら、実際の半導体装置
の製造工程では、以下の理由により、このような理想的
な金属表面を得ることが困難である。以下、タングステ
ンの選択成長を一例として説明を行う。
【０００９】通常、接続孔の開孔には反応性イオンエッ
チング（以下、ＲＩＥという）を用いている。このた
め、開孔した接続孔の底部には、ＲＩＥダメージやレジ
ストの反応物が残る。また、接続孔を開孔した後に半導
体基板（ウエハ）を大気中で搬送することにより、接続
孔の底部が酸化される。このように、接続孔の底部に
は、所謂ＲＩＥ汚染層が存在することになる。ＲＩＥ汚
染層がある場合、タングステンが接続孔内部に成長し難
くなるため、この汚染層を除去する必要がある。
チング（以下、ＲＩＥという）を用いている。このた
め、開孔した接続孔の底部には、ＲＩＥダメージやレジ
ストの反応物が残る。また、接続孔を開孔した後に半導
体基板（ウエハ）を大気中で搬送することにより、接続
孔の底部が酸化される。このように、接続孔の底部に
は、所謂ＲＩＥ汚染層が存在することになる。ＲＩＥ汚
染層がある場合、タングステンが接続孔内部に成長し難
くなるため、この汚染層を除去する必要がある。
【００１０】そこで、ＲＩＥ汚染層を除去するため、半
導体基板は不活性ガスからなるプラズマによって処理さ
れる。しかし、この際、接続孔が形成された絶縁膜（Ｓ
ｉＯ2 ）もプラズマに晒されるため、この絶縁膜の表面
も変質し、絶縁膜にダメージが生じる。例えば、Ａｒプ
ラズマによってＳｉＯ2 の表面を処理すると、ＳｉとＯ
の化学量論組成が崩れ、Ｓｉ原子が相対的に多くなる。
この余剰ＳｉによってＳｉＯ2 の表面にダングリングボ
ンドが発生し、ＳｉＯ2 の表面は活性化される。ＷＦ6
やＳｉＨ4 はこのダングリングボンドに捕獲されやすい
ため、ＳｉＯ2上にタングステン粒子が成長するための
核ができやすくなる。また、ＳｉＯ2 表面の欠陥に真空
槽内の残留水蒸気が反応することによって絶縁膜表面が
親水性の水酸基で終端された場合にも、同様にＳｉＯ2
上にタングステン粒子が成長するための核ができやすく
なると考えられる。
導体基板は不活性ガスからなるプラズマによって処理さ
れる。しかし、この際、接続孔が形成された絶縁膜（Ｓ
ｉＯ2 ）もプラズマに晒されるため、この絶縁膜の表面
も変質し、絶縁膜にダメージが生じる。例えば、Ａｒプ
ラズマによってＳｉＯ2 の表面を処理すると、ＳｉとＯ
の化学量論組成が崩れ、Ｓｉ原子が相対的に多くなる。
この余剰ＳｉによってＳｉＯ2 の表面にダングリングボ
ンドが発生し、ＳｉＯ2 の表面は活性化される。ＷＦ6
やＳｉＨ4 はこのダングリングボンドに捕獲されやすい
ため、ＳｉＯ2上にタングステン粒子が成長するための
核ができやすくなる。また、ＳｉＯ2 表面の欠陥に真空
槽内の残留水蒸気が反応することによって絶縁膜表面が
親水性の水酸基で終端された場合にも、同様にＳｉＯ2
上にタングステン粒子が成長するための核ができやすく
なると考えられる。
【００１１】このように、ＳｉＯ2 の表面が活性化され
た場合にタングステン成長の選択性が崩れるという問題
があり、絶縁膜の表面を安定に保持したままでタングス
テンを選択的に成長させる技術が望まれている。
た場合にタングステン成長の選択性が崩れるという問題
があり、絶縁膜の表面を安定に保持したままでタングス
テンを選択的に成長させる技術が望まれている。
【００１２】また、ＲＩＥ汚染層を除去する手段とし
て、半導体基板をハロゲン系ガスからなるプラズマによ
って処理する方法もある。この場合、接続孔が形成され
た絶縁膜（ＳｉＯ2 ）表面もプラズマに晒されるため、
不活性ガスプラズマを用いた場合と同様に絶縁膜表面に
ダメージを与えるが、同時に進行する活性なハロゲンイ
オンの絶縁膜への化学的エッチング効果のため、ダメー
ジ層が逐次除去され、最終的には不活性ガスを用いた場
合ほどの深刻なダメージを絶縁膜表面に与えることはな
い。しかしながら、この場合、半導体装置の高集積化に
伴い微細配線の線間幅がサブミクロンレベルとなるた
め、選択性は必ずしも十分ではない。また、エッチング
ガスとしてハロゲンガスを用いるため、接続孔底面に露
出した下層配線表面がハロゲン化され、タングステン成
膜後にタングステンプラグと下層配線との界面にハロゲ
ン化物層やハロゲンを多量に含む層が残留し、タングス
テンプラグと下層配線との接触抵抗を増大させてしまう
問題がある。さらに、このようにして残留したハロゲン
は、その後の多層配線形成プロセスにおける熱処理や、
半導体基板がおかれる雰囲気からの水分の吸収により、
アルミニウムを主成分とする配線層を腐食してしまう問
題もある。
て、半導体基板をハロゲン系ガスからなるプラズマによ
って処理する方法もある。この場合、接続孔が形成され
た絶縁膜（ＳｉＯ2 ）表面もプラズマに晒されるため、
不活性ガスプラズマを用いた場合と同様に絶縁膜表面に
ダメージを与えるが、同時に進行する活性なハロゲンイ
オンの絶縁膜への化学的エッチング効果のため、ダメー
ジ層が逐次除去され、最終的には不活性ガスを用いた場
合ほどの深刻なダメージを絶縁膜表面に与えることはな
い。しかしながら、この場合、半導体装置の高集積化に
伴い微細配線の線間幅がサブミクロンレベルとなるた
め、選択性は必ずしも十分ではない。また、エッチング
ガスとしてハロゲンガスを用いるため、接続孔底面に露
出した下層配線表面がハロゲン化され、タングステン成
膜後にタングステンプラグと下層配線との界面にハロゲ
ン化物層やハロゲンを多量に含む層が残留し、タングス
テンプラグと下層配線との接触抵抗を増大させてしまう
問題がある。さらに、このようにして残留したハロゲン
は、その後の多層配線形成プロセスにおける熱処理や、
半導体基板がおかれる雰囲気からの水分の吸収により、
アルミニウムを主成分とする配線層を腐食してしまう問
題もある。
【００１３】一方、タングステンの選択成長が崩れる原
因は、タングステンを成膜するための真空槽内にもあ
る。タングステンを成膜する場合、真空槽内の半導体基
板以外の部分にもタングステンが堆積してしまう。これ
は、半導体基板上でタングステン堆積のための化学反応
を起こさせるために基板を加熱する際に、真空槽内の加
熱された部分でタングステンの成膜反応が起こるためで
ある。真空槽内に成長したタングステンはダストの原因
となるため除去する必要があり、真空槽内はフッ素ガス
を用いたプラズマでクリ−ニングされる。ところが、真
空槽内において半導体基板が接触する部分には石英製治
具を用いることが多いため、クリ−ニング後の石英治具
はプラズマのダメージを受け、以後のＣＶＤ工程でタン
グステンが成長しやすくなる。このため、真空槽内の石
英製治具の表面の安定化も望まれている。
因は、タングステンを成膜するための真空槽内にもあ
る。タングステンを成膜する場合、真空槽内の半導体基
板以外の部分にもタングステンが堆積してしまう。これ
は、半導体基板上でタングステン堆積のための化学反応
を起こさせるために基板を加熱する際に、真空槽内の加
熱された部分でタングステンの成膜反応が起こるためで
ある。真空槽内に成長したタングステンはダストの原因
となるため除去する必要があり、真空槽内はフッ素ガス
を用いたプラズマでクリ−ニングされる。ところが、真
空槽内において半導体基板が接触する部分には石英製治
具を用いることが多いため、クリ−ニング後の石英治具
はプラズマのダメージを受け、以後のＣＶＤ工程でタン
グステンが成長しやすくなる。このため、真空槽内の石
英製治具の表面の安定化も望まれている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、金
属の選択成長を行う場合、絶縁膜表面のダングリングボ
ンド等により絶縁膜表面にも金属が形成され、いわゆる
選択破れが生じやすいという問題があった。また、金属
の選択成長を行う際に真空槽（反応槽）内の石英部品の
表面にも金属が成長しやすいという問題もあった。
属の選択成長を行う場合、絶縁膜表面のダングリングボ
ンド等により絶縁膜表面にも金属が形成され、いわゆる
選択破れが生じやすいという問題があった。また、金属
の選択成長を行う際に真空槽（反応槽）内の石英部品の
表面にも金属が成長しやすいという問題もあった。
【００１５】本発明の目的は、選択破れを抑制して金属
の安定した選択成長を可能とし、選択成長した金属と下
層配線等との間の優れた電気的接続特性を得ることが可
能な半導体装置の製造方法を提供することにある。ま
た、本発明の目的は、反応槽内の石英部品等への金属の
成長を抑制し、反応槽内の維持管理を容易化することが
可能な半導体装置の製造装置を提供することにある。
の安定した選択成長を可能とし、選択成長した金属と下
層配線等との間の優れた電気的接続特性を得ることが可
能な半導体装置の製造方法を提供することにある。ま
た、本発明の目的は、反応槽内の石英部品等への金属の
成長を抑制し、反応槽内の維持管理を容易化することが
可能な半導体装置の製造装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板の
主面側に形成され厚さ方向にその一部が除去された除去
部（特に孔又は溝、以下同様）を有する絶縁膜と、前記
除去部の少なくとも底部に形成された第１の金属膜とを
有し、前記除去部内に前記第１の金属膜と電気的に接続
される第２の金属膜を選択的に形成する（特に化学気相
成長法による選択的な形成、以下同様）半導体装置の製
造方法において、前記除去部内に前記第２の金属膜を選
択的に形成する際に、前記絶縁膜及び前記第１の金属膜
が形成された前記半導体基板を、炭素、水素、酸素、塩
素、フッ素のうち少なくとも一つ以上の元素を含む液体
状のシリコン化合物を気化させた気体状のシリコン化合
物又はその分解生成物を含む雰囲気に晒し、前記絶縁膜
の表面を前記シリコン化合物又は前記分解生成物により
化学的に修飾することを特徴とする（製造方法Ａとす
る）。
主面側に形成され厚さ方向にその一部が除去された除去
部（特に孔又は溝、以下同様）を有する絶縁膜と、前記
除去部の少なくとも底部に形成された第１の金属膜とを
有し、前記除去部内に前記第１の金属膜と電気的に接続
される第２の金属膜を選択的に形成する（特に化学気相
成長法による選択的な形成、以下同様）半導体装置の製
造方法において、前記除去部内に前記第２の金属膜を選
択的に形成する際に、前記絶縁膜及び前記第１の金属膜
が形成された前記半導体基板を、炭素、水素、酸素、塩
素、フッ素のうち少なくとも一つ以上の元素を含む液体
状のシリコン化合物を気化させた気体状のシリコン化合
物又はその分解生成物を含む雰囲気に晒し、前記絶縁膜
の表面を前記シリコン化合物又は前記分解生成物により
化学的に修飾することを特徴とする（製造方法Ａとす
る）。
【００１７】また、本発明は、半導体基板の主面側に形
成され厚さ方向にその一部が除去された除去部を有する
絶縁膜と、前記除去部の少なくとも底部に形成された第
１の金属膜とを有し、前記除去部内に前記第１の金属膜
と電気的に接続される第２の金属膜を選択的に形成する
半導体装置の製造方法において、前記除去部内に前記第
２の金属膜を選択的に形成する工程の際に、前記絶縁膜
及び前記第１の金属膜が形成された前記半導体基板を、
トリアルキルシラノール若しくはその多量体からなるシ
リコン化合物又はその分解生成物を含む雰囲気（前記ト
リアルキルシラノール若しくはその多量体を構成する少
なくとも一つのアルキル基をフルオロカーボン基に置換
したシリコン化合物又はその分解生成物を含む雰囲気で
もよい）に晒し、前記絶縁膜の表面を前記シリコン化合
物又は前記分解生成物により化学的に修飾することを特
徴とする（製造方法Ｂとする）。
成され厚さ方向にその一部が除去された除去部を有する
絶縁膜と、前記除去部の少なくとも底部に形成された第
１の金属膜とを有し、前記除去部内に前記第１の金属膜
と電気的に接続される第２の金属膜を選択的に形成する
半導体装置の製造方法において、前記除去部内に前記第
２の金属膜を選択的に形成する工程の際に、前記絶縁膜
及び前記第１の金属膜が形成された前記半導体基板を、
トリアルキルシラノール若しくはその多量体からなるシ
リコン化合物又はその分解生成物を含む雰囲気（前記ト
リアルキルシラノール若しくはその多量体を構成する少
なくとも一つのアルキル基をフルオロカーボン基に置換
したシリコン化合物又はその分解生成物を含む雰囲気で
もよい）に晒し、前記絶縁膜の表面を前記シリコン化合
物又は前記分解生成物により化学的に修飾することを特
徴とする（製造方法Ｂとする）。
【００１８】前記トリアルキルシラノールは少なくとも
３個のアルキル基と少なくとも１個の水酸基とを有し、
前記アルキル基はメチル基、エチル基、プロパン基及び
ブチル基のなかから選択される少なくとも一つの基であ
ることが好ましい。
３個のアルキル基と少なくとも１個の水酸基とを有し、
前記アルキル基はメチル基、エチル基、プロパン基及び
ブチル基のなかから選択される少なくとも一つの基であ
ることが好ましい。
【００１９】また、本発明は、半導体基板の主面側に形
成され厚さ方向にその一部が除去された除去部を有する
絶縁膜と、前記除去部の少なくとも底部に形成された第
１の金属膜とを有し、前記除去部内に前記第１の金属膜
と電気的に接続される第２の金属膜を選択的に形成する
半導体装置の製造方法において、前記除去部内に前記第
２の金属膜を選択的に形成する工程の際に、前記絶縁膜
及び前記第１の金属膜が形成された前記半導体基板を、
トリアルキルハロゲンシリコン化合物若しくはその多量
体からなるシリコン化合物又はその分解生成物を含む雰
囲気（前記トリアルキルハロゲンシリコン化合物若しく
はその多量体を構成する少なくとも一つのアルキル基を
フルオロカーボン基に置換したシリコン化合物又はその
分解生成物を含む雰囲気でもよい）に晒し、前記絶縁膜
の表面を前記シリコン化合物又は前記分解生成物により
化学的に修飾することを特徴とする（製造方法Ｃとす
る）。
成され厚さ方向にその一部が除去された除去部を有する
絶縁膜と、前記除去部の少なくとも底部に形成された第
１の金属膜とを有し、前記除去部内に前記第１の金属膜
と電気的に接続される第２の金属膜を選択的に形成する
半導体装置の製造方法において、前記除去部内に前記第
２の金属膜を選択的に形成する工程の際に、前記絶縁膜
及び前記第１の金属膜が形成された前記半導体基板を、
トリアルキルハロゲンシリコン化合物若しくはその多量
体からなるシリコン化合物又はその分解生成物を含む雰
囲気（前記トリアルキルハロゲンシリコン化合物若しく
はその多量体を構成する少なくとも一つのアルキル基を
フルオロカーボン基に置換したシリコン化合物又はその
分解生成物を含む雰囲気でもよい）に晒し、前記絶縁膜
の表面を前記シリコン化合物又は前記分解生成物により
化学的に修飾することを特徴とする（製造方法Ｃとす
る）。
【００２０】前記トリアルキルハロゲンシリコン化合物
は少なくとも３個のアルキル基と少なくとも１個のハロ
ゲン基とを有し、前記アルキル基はメチル基、エチル
基、プロパン基及びブチル基のなかから選択される少な
くとも一つの基であり、前記ハロゲン基は塩素基及びフ
ッ素基のなかから選択される少なくとも一つの基である
ことが好ましい。
は少なくとも３個のアルキル基と少なくとも１個のハロ
ゲン基とを有し、前記アルキル基はメチル基、エチル
基、プロパン基及びブチル基のなかから選択される少な
くとも一つの基であり、前記ハロゲン基は塩素基及びフ
ッ素基のなかから選択される少なくとも一つの基である
ことが好ましい。
【００２１】また、本発明は、半導体基板の主面側に形
成され厚さ方向にその一部が除去された除去部を有する
絶縁膜と、前記除去部の少なくとも底部に形成された第
１の金属膜とを有し、前記除去部内に前記第１の金属膜
と電気的に接続される第２の金属膜を選択的に形成する
半導体装置の製造方法において、前記除去部内に第２の
金属膜を選択的に形成する工程の前に、前記除去部内の
第１の金属膜の露出表面を不活性ガスイオンによりスパ
ッタリングして清浄化する工程を有し、その後、前記除
去部内に第２の金属膜を選択的に形成する工程の際に、
前記絶縁膜及び前記第１の金属膜が形成された前記半導
体基板を、炭素、水素、酸素、塩素、フッ素のうち少な
くとも一つ以上の元素を含むシリコン化合物又はその分
解生成物を含む雰囲気に晒し、前記絶縁膜の表面を前記
シリコン化合物又は前記分解生成物により化学的に修飾
することを特徴とする（製造方法Ｄとする）。
成され厚さ方向にその一部が除去された除去部を有する
絶縁膜と、前記除去部の少なくとも底部に形成された第
１の金属膜とを有し、前記除去部内に前記第１の金属膜
と電気的に接続される第２の金属膜を選択的に形成する
半導体装置の製造方法において、前記除去部内に第２の
金属膜を選択的に形成する工程の前に、前記除去部内の
第１の金属膜の露出表面を不活性ガスイオンによりスパ
ッタリングして清浄化する工程を有し、その後、前記除
去部内に第２の金属膜を選択的に形成する工程の際に、
前記絶縁膜及び前記第１の金属膜が形成された前記半導
体基板を、炭素、水素、酸素、塩素、フッ素のうち少な
くとも一つ以上の元素を含むシリコン化合物又はその分
解生成物を含む雰囲気に晒し、前記絶縁膜の表面を前記
シリコン化合物又は前記分解生成物により化学的に修飾
することを特徴とする（製造方法Ｄとする）。
【００２２】なお、前記製造方法Ａ〜Ｃに対して前記製
造方法Ｄのスパッタリングによる清浄化工程を組み合わ
せるようにしてもよい。
造方法Ｄのスパッタリングによる清浄化工程を組み合わ
せるようにしてもよい。
【００２３】前記各製造方法によれば、前記シリコン化
合物又はその分解生成物により絶縁膜の表面が化学的に
修飾されるため、絶縁膜の表面を不活性な状態にするこ
とができる。したがって、第２の金属膜を選択的に成長
させる際に絶縁膜の表面にも第２の金属膜が成長してし
まうことを抑制することができ、金属の安定した選択成
長及び選択成長した金属と下層配線等との間の優れた電
気的接続特性を得ることが可能となる。また、第１の金
属膜の露出表面を不活性ガスイオンによりスパッタリン
グして清浄化する工程を行うことにより、金属のより安
定した選択成長及びより優れた電気的接続特性を得るこ
とが可能となる。また、液体を気化したシリコン化合物
を用いることにより、流量制御や反応槽のメンテナンス
等を容易に行うことができる。
合物又はその分解生成物により絶縁膜の表面が化学的に
修飾されるため、絶縁膜の表面を不活性な状態にするこ
とができる。したがって、第２の金属膜を選択的に成長
させる際に絶縁膜の表面にも第２の金属膜が成長してし
まうことを抑制することができ、金属の安定した選択成
長及び選択成長した金属と下層配線等との間の優れた電
気的接続特性を得ることが可能となる。また、第１の金
属膜の露出表面を不活性ガスイオンによりスパッタリン
グして清浄化する工程を行うことにより、金属のより安
定した選択成長及びより優れた電気的接続特性を得るこ
とが可能となる。また、液体を気化したシリコン化合物
を用いることにより、流量制御や反応槽のメンテナンス
等を容易に行うことができる。
【００２４】なお、前記除去部内の第１の金属膜の露出
表面を不活性ガスイオンによりスパッタリングして清浄
化する工程の際にハロゲン元素を含むガスを添加するよ
うにしてもよい。このようにすれば、不活性ガスイオン
による物理的スパッタリングによって生じた表面ダメー
ジをハロゲン元素による化学的なエッチング効果によっ
て回復させることが可能となる。
表面を不活性ガスイオンによりスパッタリングして清浄
化する工程の際にハロゲン元素を含むガスを添加するよ
うにしてもよい。このようにすれば、不活性ガスイオン
による物理的スパッタリングによって生じた表面ダメー
ジをハロゲン元素による化学的なエッチング効果によっ
て回復させることが可能となる。
【００２５】また、前記不活性ガスイオンは不活性ガス
のプラズマによって発生させることが好ましい。この場
合、不活性ガスプラズマは例えばＲＦグロー放電によっ
て発生させることができる。
のプラズマによって発生させることが好ましい。この場
合、不活性ガスプラズマは例えばＲＦグロー放電によっ
て発生させることができる。
【００２６】なお、前記シリコン化合物又はその分解生
成物を含む雰囲気を構成するガスの前記半導体基板が導
入される反応槽内への導入の開始は、前記第２の金属膜
を形成するガスの前記反応槽内への導入が開始されるの
と同時又はそれ以前であることが好ましい。導入開始時
期をこのようにすることにより、予め絶縁膜表面をシリ
コン化合物又はその分解生成物によって化学的に修飾し
ておくことが可能であり、選択破れを効果的に抑制する
ことができる。
成物を含む雰囲気を構成するガスの前記半導体基板が導
入される反応槽内への導入の開始は、前記第２の金属膜
を形成するガスの前記反応槽内への導入が開始されるの
と同時又はそれ以前であることが好ましい。導入開始時
期をこのようにすることにより、予め絶縁膜表面をシリ
コン化合物又はその分解生成物によって化学的に修飾し
ておくことが可能であり、選択破れを効果的に抑制する
ことができる。
【００２７】また、前記シリコン化合物又はその分解生
成物を含む雰囲気を構成するガスの前記反応槽内への導
入の終了は、前記第２の金属膜を形成するガスの前記反
応槽内への導入が終了するのと同時又はそれ以後である
ことが好ましい。ただし、選択成長される金属の表面が
シリコン化合物又はその分解生成物によって汚染されな
いようにするという観点からは、同時であることが好ま
しい。
成物を含む雰囲気を構成するガスの前記反応槽内への導
入の終了は、前記第２の金属膜を形成するガスの前記反
応槽内への導入が終了するのと同時又はそれ以後である
ことが好ましい。ただし、選択成長される金属の表面が
シリコン化合物又はその分解生成物によって汚染されな
いようにするという観点からは、同時であることが好ま
しい。
【００２８】また、前記シリコン化合物又はその分解生
成物を含む雰囲気を構成するガスの分圧Ｐは、１０-6Ｐ
ａ＜Ｐ＜１０-4Ｐａに設定されていることが好ましい。
成物を含む雰囲気を構成するガスの分圧Ｐは、１０-6Ｐ
ａ＜Ｐ＜１０-4Ｐａに設定されていることが好ましい。
【００２９】また、前記シリコン化合物又はその分解生
成物を含む雰囲気は、前記半導体基板が導入される反応
槽内の石英部品の表面を化学的に修飾するものであるこ
とが好ましい。この場合、前記シリコン化合物又はその
分解生成物を含む雰囲気を構成するガスを前記半導体基
板が導入される反応槽内に予め導入することにより該反
応槽内の石英部品の表面を予め化学的に修飾し、その後
前記半導体基板を前記反応槽内に導入することが好まし
い。このようにすれば、石英部品への第２の金属膜の堆
積を抑制することが可能となり、結果として反応槽内に
おけるダストの発生を抑制することができる。
成物を含む雰囲気は、前記半導体基板が導入される反応
槽内の石英部品の表面を化学的に修飾するものであるこ
とが好ましい。この場合、前記シリコン化合物又はその
分解生成物を含む雰囲気を構成するガスを前記半導体基
板が導入される反応槽内に予め導入することにより該反
応槽内の石英部品の表面を予め化学的に修飾し、その後
前記半導体基板を前記反応槽内に導入することが好まし
い。このようにすれば、石英部品への第２の金属膜の堆
積を抑制することが可能となり、結果として反応槽内に
おけるダストの発生を抑制することができる。
【００３０】なお、前記選択的に形成される第２の金属
膜には、通常、タングステン、銅、アルミニウム又はチ
タンが用いられる。
膜には、通常、タングステン、銅、アルミニウム又はチ
タンが用いられる。
【００３１】本発明における半導体装置の製造装置は、
厚さ方向にその一部が除去された除去部を有する絶縁膜
と、前記除去部の少なくとも底部に形成された第１の金
属膜とを備えた半導体基板が導入される反応槽と、前記
反応槽内に炭素、水素、酸素、塩素、フッ素のうち少な
くとも一つ以上の元素を含む液体状のシリコン化合物を
気化させた気体状のシリコン化合物又はその分解生成物
を含む雰囲気を供給し、前記絶縁膜の表面を前記シリコ
ン化合物又は前記分解生成物により化学的に修飾させる
供給手段と、前記反応槽内に原料ガスを導入して前記除
去部内に第２の金属膜を選択的に形成する形成手段とを
具備することを特徴とする。
厚さ方向にその一部が除去された除去部を有する絶縁膜
と、前記除去部の少なくとも底部に形成された第１の金
属膜とを備えた半導体基板が導入される反応槽と、前記
反応槽内に炭素、水素、酸素、塩素、フッ素のうち少な
くとも一つ以上の元素を含む液体状のシリコン化合物を
気化させた気体状のシリコン化合物又はその分解生成物
を含む雰囲気を供給し、前記絶縁膜の表面を前記シリコ
ン化合物又は前記分解生成物により化学的に修飾させる
供給手段と、前記反応槽内に原料ガスを導入して前記除
去部内に第２の金属膜を選択的に形成する形成手段とを
具備することを特徴とする。
【００３２】前記供給手段は、前記反応槽の外部に設け
られ前記液体状のシリコン化合物を気化させて前記気体
状のシリコン化合物又はその分解生成物を発生する発生
手段と、この発生手段によって発生した前記気体状のシ
リコン化合物又はその分解生成物を前記反応槽内に導入
する導入手段とを具備することが好ましい。
られ前記液体状のシリコン化合物を気化させて前記気体
状のシリコン化合物又はその分解生成物を発生する発生
手段と、この発生手段によって発生した前記気体状のシ
リコン化合物又はその分解生成物を前記反応槽内に導入
する導入手段とを具備することが好ましい。
【００３３】また、前記供給手段は、前記反応槽の外部
に設けられ前記液体状のシリコン化合物を気化させて前
記気体状のシリコン化合物又はその分解生成物を発生す
る発生手段と、この発生手段によって発生した前記気体
状のシリコン化合物又はその分解生成物の流量を制御す
る流量制御手段と、この流量制御手段によって流量を制
御された前記気体状のシリコン化合物又はその分解生成
物を前記反応槽内に導入する導入手段とを具備すること
が好ましい。
に設けられ前記液体状のシリコン化合物を気化させて前
記気体状のシリコン化合物又はその分解生成物を発生す
る発生手段と、この発生手段によって発生した前記気体
状のシリコン化合物又はその分解生成物の流量を制御す
る流量制御手段と、この流量制御手段によって流量を制
御された前記気体状のシリコン化合物又はその分解生成
物を前記反応槽内に導入する導入手段とを具備すること
が好ましい。
【００３４】また、本発明における半導体装置の製造装
置は、厚さ方向にその一部が除去された除去部を有する
絶縁膜と、前記除去部の少なくとも底部に形成された第
１の金属膜とを備えた半導体基板が導入される反応槽
と、前記反応槽内にトリアルキルシラノール若しくはそ
の多量体からなるシリコン化合物又はその分解生成物を
含む雰囲気、又は前記トリアルキルシラノール若しくは
その多量体を構成する少なくとも一つのアルキル基をフ
ルオロカーボン基に置換したシリコン化合物又はその分
解生成物を含む雰囲気（トリアルキルハロゲンシリコン
化合物若しくはその多量体からなるシリコン化合物又は
その分解生成物を含む雰囲気、又は前記トリアルキルハ
ロゲンシリコン化合物若しくはその多量体を構成する少
なくとも一つのアルキル基をフルオロカーボン基に置換
したシリコン化合物又はその分解生成物を含む雰囲気で
もよい）を供給し、前記絶縁膜の表面を前記シリコン化
合物又は前記分解生成物により化学的に修飾させる供給
手段と、前記反応槽内に原料ガスを導入して前記除去部
内に第２の金属膜を選択的に形成する形成手段とを具備
することを特徴とする。
置は、厚さ方向にその一部が除去された除去部を有する
絶縁膜と、前記除去部の少なくとも底部に形成された第
１の金属膜とを備えた半導体基板が導入される反応槽
と、前記反応槽内にトリアルキルシラノール若しくはそ
の多量体からなるシリコン化合物又はその分解生成物を
含む雰囲気、又は前記トリアルキルシラノール若しくは
その多量体を構成する少なくとも一つのアルキル基をフ
ルオロカーボン基に置換したシリコン化合物又はその分
解生成物を含む雰囲気（トリアルキルハロゲンシリコン
化合物若しくはその多量体からなるシリコン化合物又は
その分解生成物を含む雰囲気、又は前記トリアルキルハ
ロゲンシリコン化合物若しくはその多量体を構成する少
なくとも一つのアルキル基をフルオロカーボン基に置換
したシリコン化合物又はその分解生成物を含む雰囲気で
もよい）を供給し、前記絶縁膜の表面を前記シリコン化
合物又は前記分解生成物により化学的に修飾させる供給
手段と、前記反応槽内に原料ガスを導入して前記除去部
内に第２の金属膜を選択的に形成する形成手段とを具備
することを特徴とする。
【００３５】また、本発明における半導体装置の製造装
置は、厚さ方向にその一部が除去された除去部を有する
絶縁膜と、前記除去部の少なくとも底部に形成された第
１の金属膜とを備えた半導体基板が導入される反応槽
と、前記反応槽に導入された半導体基板に設けられた前
記除去部の少なくとも底部に形成された第１の金属膜の
露出表面を不活性ガスイオンによりスパッタリングして
清浄化する清浄化手段と、前記反応槽内に炭素、水素、
酸素、塩素、フッ素のうち少なくとも一つ以上の元素を
含むシリコン化合物又はその分解生成物を含む雰囲気を
供給し、前記絶縁膜の表面を前記シリコン化合物又は前
記分解生成物により化学的に修飾させる供給手段と、前
記反応槽内に原料ガスを導入して前記除去部内に第２の
金属膜を選択的に形成する形成手段とを具備することを
特徴とする。
置は、厚さ方向にその一部が除去された除去部を有する
絶縁膜と、前記除去部の少なくとも底部に形成された第
１の金属膜とを備えた半導体基板が導入される反応槽
と、前記反応槽に導入された半導体基板に設けられた前
記除去部の少なくとも底部に形成された第１の金属膜の
露出表面を不活性ガスイオンによりスパッタリングして
清浄化する清浄化手段と、前記反応槽内に炭素、水素、
酸素、塩素、フッ素のうち少なくとも一つ以上の元素を
含むシリコン化合物又はその分解生成物を含む雰囲気を
供給し、前記絶縁膜の表面を前記シリコン化合物又は前
記分解生成物により化学的に修飾させる供給手段と、前
記反応槽内に原料ガスを導入して前記除去部内に第２の
金属膜を選択的に形成する形成手段とを具備することを
特徴とする。
【００３６】前記製造装置を用いることにより、前記シ
リコン化合物又はその分解生成物によって絶縁膜の表面
を化学的に修飾することができるため、第２の金属膜を
選択的に成長させる際に絶縁膜の表面にも第２の金属膜
が成長してしまうことを抑制することができ、金属の安
定した選択成長が可能となる。また、前記シリコン化合
物又はその分解生成物を含む雰囲気によって反応槽内の
石英部品の表面を化学的に修飾するようにすれば、石英
部品への第２の金属膜の堆積を抑制することが可能とな
り、反応槽内におけるダストの発生を抑制することがで
きる。
リコン化合物又はその分解生成物によって絶縁膜の表面
を化学的に修飾することができるため、第２の金属膜を
選択的に成長させる際に絶縁膜の表面にも第２の金属膜
が成長してしまうことを抑制することができ、金属の安
定した選択成長が可能となる。また、前記シリコン化合
物又はその分解生成物を含む雰囲気によって反応槽内の
石英部品の表面を化学的に修飾するようにすれば、石英
部品への第２の金属膜の堆積を抑制することが可能とな
り、反応槽内におけるダストの発生を抑制することがで
きる。
【００３７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。
図面を参照して説明する。
【００３８】まず、本発明において使用する製造装置の
一例について、図１を参照して説明する。
一例について、図１を参照して説明する。
【００３９】この製造装置は、ウエハすなわち半導体基
板１００を大気から真空雰囲気に導入する真空槽１０
１、基板１００を目的の処理に応じた真空槽に搬送する
搬送部としての真空槽２０１、基板にタングステン等の
金属を成長させる前に基板１００を清浄処理するための
真空槽３０１、基板にタングステン等の金属を成長させ
る真空槽４０１を有している。真空槽２０１と各真空槽
１０１、３０１、４０１との相互間には、それぞれロー
ドロックとしてのゲートバルブ２０２、２０３、２０４
が設けられている。
板１００を大気から真空雰囲気に導入する真空槽１０
１、基板１００を目的の処理に応じた真空槽に搬送する
搬送部としての真空槽２０１、基板にタングステン等の
金属を成長させる前に基板１００を清浄処理するための
真空槽３０１、基板にタングステン等の金属を成長させ
る真空槽４０１を有している。真空槽２０１と各真空槽
１０１、３０１、４０１との相互間には、それぞれロー
ドロックとしてのゲートバルブ２０２、２０３、２０４
が設けられている。
【００４０】真空槽１０１のほぼ中央部には、基板を設
置するための基板支持台１０２が設けられている。この
真空槽１０１にはゲートバルブ１０３を介してターボモ
レキュラポンプ１０４及びドライポンプ１０５が接続さ
れ、これらのポンプによって排気されるようになってい
る。また、真空槽１０１にはストップバルブ１０６を介
して配管１０７が接続されており、減圧状態の真空槽１
０１内の圧力を大気圧に復帰させるため、水分を除去し
たドライ窒素がストップバルブ１０６及び配管１０７を
介して真空槽１０１に供給されるようになっている。
置するための基板支持台１０２が設けられている。この
真空槽１０１にはゲートバルブ１０３を介してターボモ
レキュラポンプ１０４及びドライポンプ１０５が接続さ
れ、これらのポンプによって排気されるようになってい
る。また、真空槽１０１にはストップバルブ１０６を介
して配管１０７が接続されており、減圧状態の真空槽１
０１内の圧力を大気圧に復帰させるため、水分を除去し
たドライ窒素がストップバルブ１０６及び配管１０７を
介して真空槽１０１に供給されるようになっている。
【００４１】真空槽２０１には搬送手段としてのロボッ
トアーム２０５が設けられており、このロボットアーム
２０５によって基板が各真空槽に搬送されるようになっ
ている。また、この真空槽２０１は、各真空槽の残留ガ
スが互いに混入しないよう、干渉領域としての役割をは
たしている。
トアーム２０５が設けられており、このロボットアーム
２０５によって基板が各真空槽に搬送されるようになっ
ている。また、この真空槽２０１は、各真空槽の残留ガ
スが互いに混入しないよう、干渉領域としての役割をは
たしている。
【００４２】真空槽３０１のほぼ中央部には、基板を設
置するための基板支持台３０２が設けられ、真空槽２０
１から搬送されてきた基板はこの基板支持台３０２に設
置される。この真空槽３０１には、ゲートバルブ３０３
を介してドライポンプ３０５及びターボモレキュラポン
プ３０４が接続され、これらのポンプによって排気され
るようになっている。また、この真空槽３０１には、ス
トップバルブ３０６を介して配管３０７及びマスフロー
コントローラ３０８が接続されている。これらを介して
真空槽３０１内には、基板を清浄処理するための前処理
ガス（例えば、ＢＣｌ3 、Ａｒ等の不活性ガス、Ｆ2 添
加したＡｒ等のハロゲンガスと不活性ガスとの混合ガ
ス）が導入されるようになっている。
置するための基板支持台３０２が設けられ、真空槽２０
１から搬送されてきた基板はこの基板支持台３０２に設
置される。この真空槽３０１には、ゲートバルブ３０３
を介してドライポンプ３０５及びターボモレキュラポン
プ３０４が接続され、これらのポンプによって排気され
るようになっている。また、この真空槽３０１には、ス
トップバルブ３０６を介して配管３０７及びマスフロー
コントローラ３０８が接続されている。これらを介して
真空槽３０１内には、基板を清浄処理するための前処理
ガス（例えば、ＢＣｌ3 、Ａｒ等の不活性ガス、Ｆ2 添
加したＡｒ等のハロゲンガスと不活性ガスとの混合ガ
ス）が導入されるようになっている。
【００４３】真空槽４０１は、タングステン等の金属を
基板上に形成するための反応槽（チャンバ）である。こ
の真空槽４０１には、ゲートバルブ４０２を介してドラ
イポンプ４０４及びターボモレキュラポンプ４０３が接
続され、これらのポンプによって排気されるようになっ
ている。また、この真空槽４０１には、ストップバルブ
４０５及び４０６を介して、原料ガス、例えばＷＦ6 及
びＳｉＨ4 を導入するための配管４０７及び４０８が接
続されている。さらに、真空槽４０１のほぼ中央部に
は、基板を加熱するためのヒータ４０９が内臓されたサ
セプタ４１０が設けられている。
基板上に形成するための反応槽（チャンバ）である。こ
の真空槽４０１には、ゲートバルブ４０２を介してドラ
イポンプ４０４及びターボモレキュラポンプ４０３が接
続され、これらのポンプによって排気されるようになっ
ている。また、この真空槽４０１には、ストップバルブ
４０５及び４０６を介して、原料ガス、例えばＷＦ6 及
びＳｉＨ4 を導入するための配管４０７及び４０８が接
続されている。さらに、真空槽４０１のほぼ中央部に
は、基板を加熱するためのヒータ４０９が内臓されたサ
セプタ４１０が設けられている。
【００４４】また、真空槽４０１の外部には、トリアル
キルシラノールやトリアルキルハロゲンシリコン化合物
等の液体状のシリコン化合物を気化させて気体状のシリ
コン化合物又はその分解生成物とし、この気体状のシリ
コン化合物又はその分解生成物を真空槽４０１に供給す
る供給手段４２０が設けられている。すなわち、密閉可
能な容器４２１に前記液体状のシリコン化合物４２２が
収容されており、この容器４２１には、シリコン化合物
４２２に不活性ガスを供給してバブリングするための配
管４２３が接続されている。シリコン化合物４２２は、
ヒータ等からなる加熱手段４２４により気化され、マス
フローコントローラ４２５及びバルブ４２６を介して、
配管４２７から不活性ガスとともに真空槽４０１内に供
給される。
キルシラノールやトリアルキルハロゲンシリコン化合物
等の液体状のシリコン化合物を気化させて気体状のシリ
コン化合物又はその分解生成物とし、この気体状のシリ
コン化合物又はその分解生成物を真空槽４０１に供給す
る供給手段４２０が設けられている。すなわち、密閉可
能な容器４２１に前記液体状のシリコン化合物４２２が
収容されており、この容器４２１には、シリコン化合物
４２２に不活性ガスを供給してバブリングするための配
管４２３が接続されている。シリコン化合物４２２は、
ヒータ等からなる加熱手段４２４により気化され、マス
フローコントローラ４２５及びバルブ４２６を介して、
配管４２７から不活性ガスとともに真空槽４０１内に供
給される。
【００４５】つぎに、上記製造装置を用いた本発明の第
１実施形態について、図２を参照して説明する。本実施
形態では、タングステンＣＶＤの選択成長を例にとり、
本発明におけるシリコン化合物のＣＶＤ工程への導入
が、良好なタングステンの選択成長及び良好な選択性を
実現する上で効果的であることを説明する。
１実施形態について、図２を参照して説明する。本実施
形態では、タングステンＣＶＤの選択成長を例にとり、
本発明におけるシリコン化合物のＣＶＤ工程への導入
が、良好なタングステンの選択成長及び良好な選択性を
実現する上で効果的であることを説明する。
【００４６】まず、図２（ａ）に示すように、シリコン
基板１１上にＳｉＯ2 膜１２を１００ｎｍの膜厚で形成
し、この上にＡｌ合金膜１３ａをスパッタリング法によ
って４００ｎｍの膜厚で形成した。続いて、図２（ｂ）
に示すように、通常の光露光法と反応性イオンエッチン
グ法を用いて、Ａｌ合金膜１３ａを所望の形状にパタ−
ニングし、Ａｌ配線１３を形成した。その後、図２
（ｃ）に示すように、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラ
ン）とＯ2 を原料ガスとするプラズマＣＶＤ法によっ
て、配線層間膜に相当するＳｉＯ2 膜１４を堆積した。
基板１１上にＳｉＯ2 膜１２を１００ｎｍの膜厚で形成
し、この上にＡｌ合金膜１３ａをスパッタリング法によ
って４００ｎｍの膜厚で形成した。続いて、図２（ｂ）
に示すように、通常の光露光法と反応性イオンエッチン
グ法を用いて、Ａｌ合金膜１３ａを所望の形状にパタ−
ニングし、Ａｌ配線１３を形成した。その後、図２
（ｃ）に示すように、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラ
ン）とＯ2 を原料ガスとするプラズマＣＶＤ法によっ
て、配線層間膜に相当するＳｉＯ2 膜１４を堆積した。
【００４７】つぎに、図２（ｄ）に示すように、光露光
法と反応性イオンエッチングとを用いて、Ａｌ配線１３
上に位置する絶縁膜（ＳｉＯ2 膜）１４に接続孔１５を
形成した。このようにして形成された絶縁膜１４の表面
には、化学量論組成的に過剰なシリコンに起因するダン
グリングボンド１６ａや水酸基で終端された箇所１６ｂ
のような欠陥が存在する。また、Ａｌ配線１３上の自然
酸化物１６ｃやＲＩＥ汚染層を除去するために、図２
（ｅ）に示すように、ＢＣｌ3 を用いた反応性イオンエ
ッチングにより前処理を行うが、この工程においても絶
縁膜１４上に上記欠陥が形成される。
法と反応性イオンエッチングとを用いて、Ａｌ配線１３
上に位置する絶縁膜（ＳｉＯ2 膜）１４に接続孔１５を
形成した。このようにして形成された絶縁膜１４の表面
には、化学量論組成的に過剰なシリコンに起因するダン
グリングボンド１６ａや水酸基で終端された箇所１６ｂ
のような欠陥が存在する。また、Ａｌ配線１３上の自然
酸化物１６ｃやＲＩＥ汚染層を除去するために、図２
（ｅ）に示すように、ＢＣｌ3 を用いた反応性イオンエ
ッチングにより前処理を行うが、この工程においても絶
縁膜１４上に上記欠陥が形成される。
【００４８】上記工程の後、従来技術を用いてタングス
テンを形成した場合には、以下に述べるようにして、所
謂「選択破れ」が生じてしまう。すなわち、ＷＦ6 とＳ
ｉＨ4 を用いてＡｌ配線１３上にタングステンを形成す
る場合、成長の核となる絶縁膜１４表面上の欠陥１６ａ
及び１６ｂの周囲にＷＦ6 が長く滞在し、ＳｉＨ4 と反
応して先ずフッ化タングステン（ＷＦx ）が形成され
る。ここから徐々にフッ素が抜けて、絶縁膜１４上にタ
ングステンが形成される。一度、絶縁膜１４の表面にタ
ングステンが形成されると、ＷＦ6 とＳｉＨ4 との反応
が進行し、絶縁膜１４の表面にタングステン粒子が半球
状に成長する。このようにして、選択性が消失した状
態、すなわち「選択破れ」が生じることになる。
テンを形成した場合には、以下に述べるようにして、所
謂「選択破れ」が生じてしまう。すなわち、ＷＦ6 とＳ
ｉＨ4 を用いてＡｌ配線１３上にタングステンを形成す
る場合、成長の核となる絶縁膜１４表面上の欠陥１６ａ
及び１６ｂの周囲にＷＦ6 が長く滞在し、ＳｉＨ4 と反
応して先ずフッ化タングステン（ＷＦx ）が形成され
る。ここから徐々にフッ素が抜けて、絶縁膜１４上にタ
ングステンが形成される。一度、絶縁膜１４の表面にタ
ングステンが形成されると、ＷＦ6 とＳｉＨ4 との反応
が進行し、絶縁膜１４の表面にタングステン粒子が半球
状に成長する。このようにして、選択性が消失した状
態、すなわち「選択破れ」が生じることになる。
【００４９】一方、本実施形態では、タングステンを成
長させる以前に、トリアルキルシラノールを導入し、図
１に示す反応槽４０１内に導入した半導体基板をヒータ
４０９により２２０℃に加熱した。導入したトリアルキ
ルシラノールとしては、シリコンの周囲に３個のエチル
基（Ｃ2 Ｈ5 ）と１個の水酸基（ＯＨ）が結合したトリ
エチルシラノール（Ｓｉ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ＯＨ）を選ん
だ。
長させる以前に、トリアルキルシラノールを導入し、図
１に示す反応槽４０１内に導入した半導体基板をヒータ
４０９により２２０℃に加熱した。導入したトリアルキ
ルシラノールとしては、シリコンの周囲に３個のエチル
基（Ｃ2 Ｈ5 ）と１個の水酸基（ＯＨ）が結合したトリ
エチルシラノール（Ｓｉ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ＯＨ）を選ん
だ。
【００５０】すなわち、図２（ｅ）の微細構造を有する
半導体基板を図１に示した反応槽４０１に導入した後、
トリエチルシラノールをマスフローコントローラ４２５
を介して流量制御しながら反応槽４０１に導入した。導
入したトリエチルシラノールは、図１の容器４２１内に
収容された液体状のトリエチルシラノール４２２を、加
熱手段４２４で加熱するとともに、アルゴンガスをキャ
リアガスとする通常のバブリング法によって気化させた
ものである。なお、キャリアガスであるアルゴンガスの
バブリング時の圧力とトリエチルシラノールの蒸気圧か
ら見積もった結果、反応槽４０１内のトリエチルシラノ
ールの分圧は約１０-5Ｐａであった。
半導体基板を図１に示した反応槽４０１に導入した後、
トリエチルシラノールをマスフローコントローラ４２５
を介して流量制御しながら反応槽４０１に導入した。導
入したトリエチルシラノールは、図１の容器４２１内に
収容された液体状のトリエチルシラノール４２２を、加
熱手段４２４で加熱するとともに、アルゴンガスをキャ
リアガスとする通常のバブリング法によって気化させた
ものである。なお、キャリアガスであるアルゴンガスの
バブリング時の圧力とトリエチルシラノールの蒸気圧か
ら見積もった結果、反応槽４０１内のトリエチルシラノ
ールの分圧は約１０-5Ｐａであった。
【００５１】トリエチルシラノールの導入により、半導
体基板はトリエチルシラノールもしくはトリエチルシラ
ノールの分解生成物からなる雰囲気に晒される。この
時、図２（ｆ）に示すように、トリエチルシラノールは
絶縁膜１４表面上の欠陥１６ａ及び１６ｂに選択的に化
学吸着する。この化学的に吸着したトリエチルシラノー
ルによって、欠陥１６ａ及び１６ｂがタングステンの成
長の核となることを防止していると考えられる。すなわ
ち、トリエチルシラノールは水酸基を介して絶縁膜１４
表面に物理吸着し、その後直ちにダングリングボンドや
絶縁膜１４表面を終端している水酸基と反応し、Ｓｉ−
Ｏ−Ｓｉからなる強固な化学結合を形成して化学吸着す
ると考えられる。その結果、欠陥１６ａ及び１６ｂが存
在した箇所は、トリエチルシランのエチル基で終端され
た状態になると考えられる。エチル基は電子構造的に閉
じているため、絶縁膜１４の表面上にはＷＦ6 とＳｉＨ
4 が吸着しにくくなり、タングステンの成長を抑制でき
る。すなわち、「選択破れ」が生じることを抑制でき
る。
体基板はトリエチルシラノールもしくはトリエチルシラ
ノールの分解生成物からなる雰囲気に晒される。この
時、図２（ｆ）に示すように、トリエチルシラノールは
絶縁膜１４表面上の欠陥１６ａ及び１６ｂに選択的に化
学吸着する。この化学的に吸着したトリエチルシラノー
ルによって、欠陥１６ａ及び１６ｂがタングステンの成
長の核となることを防止していると考えられる。すなわ
ち、トリエチルシラノールは水酸基を介して絶縁膜１４
表面に物理吸着し、その後直ちにダングリングボンドや
絶縁膜１４表面を終端している水酸基と反応し、Ｓｉ−
Ｏ−Ｓｉからなる強固な化学結合を形成して化学吸着す
ると考えられる。その結果、欠陥１６ａ及び１６ｂが存
在した箇所は、トリエチルシランのエチル基で終端され
た状態になると考えられる。エチル基は電子構造的に閉
じているため、絶縁膜１４の表面上にはＷＦ6 とＳｉＨ
4 が吸着しにくくなり、タングステンの成長を抑制でき
る。すなわち、「選択破れ」が生じることを抑制でき
る。
【００５２】一方、接続孔１５内では、導電性の接続孔
底部においてＷＦ6 のタングステンへの分解が進行し、
図２（ｇ）に示すように、Ａｌ配線１３上のみにタング
ステン１７を選択的に成長させることができる。
底部においてＷＦ6 のタングステンへの分解が進行し、
図２（ｇ）に示すように、Ａｌ配線１３上のみにタング
ステン１７を選択的に成長させることができる。
【００５３】なお、トリエチルシラノール（選択破れを
抑制するガス）は、半導体基板がＷＦ6 及びＳｉＨ
4 （選択成長される金属を形成するガス）の雰囲気に晒
されている間、連続的に反応槽に導入されていることが
好ましいが、反応槽への導入開始及び終了時期は以下の
範囲であればよい。
抑制するガス）は、半導体基板がＷＦ6 及びＳｉＨ
4 （選択成長される金属を形成するガス）の雰囲気に晒
されている間、連続的に反応槽に導入されていることが
好ましいが、反応槽への導入開始及び終了時期は以下の
範囲であればよい。
【００５４】すなわち、トリエチルシラノールの反応槽
への導入開始時期は、半導体基板がＷＦ6 及びＳｉＨ4
の雰囲気に晒されるよりも以前に、絶縁膜表面の欠陥が
トリエチルシラノールにより修飾されために十分な時間
及び十分なトリエチルシラノ一ル導入量が確保されるよ
うにするため、ＷＦ6 及びＳｉＨ4 の反応槽への導入開
始以前であることが好ましいが、ＷＦ6 及びＳｉＨ4 の
導入開始と同時であってもよい。
への導入開始時期は、半導体基板がＷＦ6 及びＳｉＨ4
の雰囲気に晒されるよりも以前に、絶縁膜表面の欠陥が
トリエチルシラノールにより修飾されために十分な時間
及び十分なトリエチルシラノ一ル導入量が確保されるよ
うにするため、ＷＦ6 及びＳｉＨ4 の反応槽への導入開
始以前であることが好ましいが、ＷＦ6 及びＳｉＨ4 の
導入開始と同時であってもよい。
【００５５】また、トリエチルシラノールの反応槽への
導入終了時期は、選択成長されたタングステンの表面が
トリエチルシラノールによって汚染されないようにする
ため、ＷＦ6 及びＳｉＨ4 の反応槽への導入終了と同時
であることが好ましいが、ＷＦ6 及びＳｉＨ4 の反応槽
への導入終了以後であってもよい。
導入終了時期は、選択成長されたタングステンの表面が
トリエチルシラノールによって汚染されないようにする
ため、ＷＦ6 及びＳｉＨ4 の反応槽への導入終了と同時
であることが好ましいが、ＷＦ6 及びＳｉＨ4 の反応槽
への導入終了以後であってもよい。
【００５６】また、半導体基板を反応槽に導入する前に
予めトリエチルシラノールを反応槽に導入し、反応槽内
の石英部品の表面を予め化学的に修飾しておくことによ
り、先に説明したのと同様の原理により、石英部品への
タングステンの堆積を抑制することが可能となり、結果
として反応槽内におけるダストの発生を抑制することが
できる。
予めトリエチルシラノールを反応槽に導入し、反応槽内
の石英部品の表面を予め化学的に修飾しておくことによ
り、先に説明したのと同様の原理により、石英部品への
タングステンの堆積を抑制することが可能となり、結果
として反応槽内におけるダストの発生を抑制することが
できる。
【００５７】また、本実施形態においては、アルキルシ
ラノールとしてトリエチルシラノールを用いたが、他の
アルキル基を有する化合物を用いてもよい。例えば、ア
ルキル基として、３個のメチル基を有するトリメチルシ
ラノールや、３個のプロパン基を有するトリプロパンシ
ラノールを用いることも可能である。また、３個のアル
キル基は必ずしも同一でなくてもよく、例えば１個のエ
チル基と２個のメチル基を含む構成等、自由に選択する
ことができる。また、アルキル基の代わりにトリフルオ
ロカーボン基（ＣＦ3 ）等のフルオロカーボン基であっ
ても同様の効果が期待できる。さらに、これらアルキル
基やフルオロ基を複数含むシリコン化合物の多量体であ
っても構わない。要するに、本発明に係わるシラノール
系化合物としては、少なくとも１個の水酸基を含み、か
つ他の基が化学的に不活性であることが重要である。
ラノールとしてトリエチルシラノールを用いたが、他の
アルキル基を有する化合物を用いてもよい。例えば、ア
ルキル基として、３個のメチル基を有するトリメチルシ
ラノールや、３個のプロパン基を有するトリプロパンシ
ラノールを用いることも可能である。また、３個のアル
キル基は必ずしも同一でなくてもよく、例えば１個のエ
チル基と２個のメチル基を含む構成等、自由に選択する
ことができる。また、アルキル基の代わりにトリフルオ
ロカーボン基（ＣＦ3 ）等のフルオロカーボン基であっ
ても同様の効果が期待できる。さらに、これらアルキル
基やフルオロ基を複数含むシリコン化合物の多量体であ
っても構わない。要するに、本発明に係わるシラノール
系化合物としては、少なくとも１個の水酸基を含み、か
つ他の基が化学的に不活性であることが重要である。
【００５８】つぎに、図１に示した製造装置を用いた本
発明の第２実施形態について、図２を参照して説明す
る。本実施形態では、タングステンＣＶＤの選択成長を
例にとり、本発明におけるシリコン化合物のＣＶＤ工程
への導入が、良好なタングステンの選択成長及び良好な
選択性を実現する上で効果的であることを説明する。
発明の第２実施形態について、図２を参照して説明す
る。本実施形態では、タングステンＣＶＤの選択成長を
例にとり、本発明におけるシリコン化合物のＣＶＤ工程
への導入が、良好なタングステンの選択成長及び良好な
選択性を実現する上で効果的であることを説明する。
【００５９】まず、第１実施形態と同様にして、図２
（ｅ）に示すような構造を作成した。続いて、タングス
テンを成長させる以前に、トリアルキルハロゲンシリコ
ン化合物を反応槽に導入した。導入したトリアルキルハ
ロゲンシリコン化合物としては、シリコンの周囲に３個
のエチル基（Ｃ2 Ｈ5 ）と１個の塩素基（Ｃｌ）が結合
したトリエチルクロロシラン（Ｓｉ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｃ
ｌ）を選んだ。
（ｅ）に示すような構造を作成した。続いて、タングス
テンを成長させる以前に、トリアルキルハロゲンシリコ
ン化合物を反応槽に導入した。導入したトリアルキルハ
ロゲンシリコン化合物としては、シリコンの周囲に３個
のエチル基（Ｃ2 Ｈ5 ）と１個の塩素基（Ｃｌ）が結合
したトリエチルクロロシラン（Ｓｉ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｃ
ｌ）を選んだ。
【００６０】図２（ｅ）の微細構造を有する半導体基板
を図１に示した反応槽４０１に導入した後、半導体基板
をヒータ４０９により２２０℃に加熱した。つぎに、ト
リエチルクロロシランをマスフローコントローラ４２５
を介して流量制御しながら反応槽４０１に導入した。導
入したトリエチルクロロシランは、図１の容器４２１内
に収容された液体状のトリエチルクロロシラン４２２
を、加熱手段４２４で加熱するとともに、アルゴンガス
をキャリアガスとする通常のバブリング法によって気化
させたものである。なお、キャリアガスであるアルゴン
ガスのバブリング時の圧力とトリエチルクロロシランの
蒸気圧から見積もった結果、反応槽４０１内のトリエチ
ルクロロシランの分圧は約１０-5Ｐａであった。
を図１に示した反応槽４０１に導入した後、半導体基板
をヒータ４０９により２２０℃に加熱した。つぎに、ト
リエチルクロロシランをマスフローコントローラ４２５
を介して流量制御しながら反応槽４０１に導入した。導
入したトリエチルクロロシランは、図１の容器４２１内
に収容された液体状のトリエチルクロロシラン４２２
を、加熱手段４２４で加熱するとともに、アルゴンガス
をキャリアガスとする通常のバブリング法によって気化
させたものである。なお、キャリアガスであるアルゴン
ガスのバブリング時の圧力とトリエチルクロロシランの
蒸気圧から見積もった結果、反応槽４０１内のトリエチ
ルクロロシランの分圧は約１０-5Ｐａであった。
【００６１】トリエチルクロロシランの導入により、半
導体基板はトリエチルクロロシランもしくはトリエチル
クロロシランの分解生成物からなる雰囲気に晒される。
この時、図２（ｆ）に示すように、トリエチルクロロシ
ランは絶縁膜１４表面上の欠陥１６ａ及び１６ｂに選択
的に化学吸着する。したがって、吸着したトリエチルク
ロロシランによって、欠陥１６ａ及び１６ｂがタングス
テンの成長の核となることが防止される。
導体基板はトリエチルクロロシランもしくはトリエチル
クロロシランの分解生成物からなる雰囲気に晒される。
この時、図２（ｆ）に示すように、トリエチルクロロシ
ランは絶縁膜１４表面上の欠陥１６ａ及び１６ｂに選択
的に化学吸着する。したがって、吸着したトリエチルク
ロロシランによって、欠陥１６ａ及び１６ｂがタングス
テンの成長の核となることが防止される。
【００６２】トリエチルクロロシランは塩素基を介して
絶縁膜１４表面に物理吸着し、その後直ちにダングリン
グボンドや絶縁膜１４表面を終端している水酸基と反応
し、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ、Ｓｉ−Ｓｉ、Ｓｉ−Ｃｌからなる
強固な化学結合を形成して化学吸着すると考えられる。
その結果、欠陥１６ａ及び１６ｂが存在した箇所は、ト
リエチルクロロシランの３個のエチル基で終端された状
態、或いは塩素終端された状態になると考えられる。そ
の結果、絶縁膜１４の表面上にはＷＦ6 とＳｉＨ4 が吸
着しにくくなり、タングステンの成長を抑制できる。す
なわち、「選択破れ」が生じることを抑制できる。
絶縁膜１４表面に物理吸着し、その後直ちにダングリン
グボンドや絶縁膜１４表面を終端している水酸基と反応
し、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ、Ｓｉ−Ｓｉ、Ｓｉ−Ｃｌからなる
強固な化学結合を形成して化学吸着すると考えられる。
その結果、欠陥１６ａ及び１６ｂが存在した箇所は、ト
リエチルクロロシランの３個のエチル基で終端された状
態、或いは塩素終端された状態になると考えられる。そ
の結果、絶縁膜１４の表面上にはＷＦ6 とＳｉＨ4 が吸
着しにくくなり、タングステンの成長を抑制できる。す
なわち、「選択破れ」が生じることを抑制できる。
【００６３】一方、接続孔１５内では、導電性の接続孔
底部においてＷＦ6 のタングステンへの分解が進行し、
図２（ｇ）に示すように、Ａｌ配線１３上のみにタング
ステン１７を選択的に成長させることができる。またこ
の時、選択性向上のために導入したトリエチルクロロシ
ランが接続孔底部に露出したアルミニウム表面と反応し
て、アルミニウム塩化物が形成されると考えられる。こ
のアルミニウム塩化物は、比較的蒸気圧が高く、タング
ステン成膜時の基板加熱温度程度で蒸発可能であるた
め、清浄なアルミニウム表面が形成されると考えられ
る。したがって、アルミニウム上へのタングステンの選
択成長を阻害することがないという利点がある。
底部においてＷＦ6 のタングステンへの分解が進行し、
図２（ｇ）に示すように、Ａｌ配線１３上のみにタング
ステン１７を選択的に成長させることができる。またこ
の時、選択性向上のために導入したトリエチルクロロシ
ランが接続孔底部に露出したアルミニウム表面と反応し
て、アルミニウム塩化物が形成されると考えられる。こ
のアルミニウム塩化物は、比較的蒸気圧が高く、タング
ステン成膜時の基板加熱温度程度で蒸発可能であるた
め、清浄なアルミニウム表面が形成されると考えられ
る。したがって、アルミニウム上へのタングステンの選
択成長を阻害することがないという利点がある。
【００６４】なお、選択破れを抑制するガス（トリエチ
ルクロロシラン）の反応槽への導入時期と、選択成長さ
れる金属を形成するガス（ＷＦ6 及びＳｉＨ4 ）の反応
槽への導入時期との関係については、先に説明した第１
実施形態と同様である。
ルクロロシラン）の反応槽への導入時期と、選択成長さ
れる金属を形成するガス（ＷＦ6 及びＳｉＨ4 ）の反応
槽への導入時期との関係については、先に説明した第１
実施形態と同様である。
【００６５】また、半導体基板を反応槽に導入する前に
予め選択破れを抑制するガスを反応槽に導入し、反応槽
内の石英部品の表面を化学的に修飾しておく点について
も、先に説明した第１実施形態と同様である。
予め選択破れを抑制するガスを反応槽に導入し、反応槽
内の石英部品の表面を化学的に修飾しておく点について
も、先に説明した第１実施形態と同様である。
【００６６】さらに、本実施形態においては、アルキル
ハロゲンシリコン化合物としてトリエチルクロロシラン
を用いたが、他のハロゲン基を有する化合物を用いても
よい。例えば、ハロゲン基として１個のフッ素基を有す
るトリエチルフロロシランを用いることも可能である。
また、アルキル基としてはメチル基、プロパン基、ブチ
ル基などの他のアルキル基を用いることができる。ま
た、３個のアルキル基は必ずしも同一でなくてもよく、
例えば１個のエチル基と２個のメチル基を含む構成等、
自由に選択することができとともに、ハロゲン基につい
ても各種選択でき、それぞれの組み合わせが可能であ
る。
ハロゲンシリコン化合物としてトリエチルクロロシラン
を用いたが、他のハロゲン基を有する化合物を用いても
よい。例えば、ハロゲン基として１個のフッ素基を有す
るトリエチルフロロシランを用いることも可能である。
また、アルキル基としてはメチル基、プロパン基、ブチ
ル基などの他のアルキル基を用いることができる。ま
た、３個のアルキル基は必ずしも同一でなくてもよく、
例えば１個のエチル基と２個のメチル基を含む構成等、
自由に選択することができとともに、ハロゲン基につい
ても各種選択でき、それぞれの組み合わせが可能であ
る。
【００６７】また、アルキル基の代わりにトリフルオロ
カーボン基（ＣＦ3 ）等のフルオロカーボン基であって
も同様の効果が期待できる。さらに、これらアルキル基
やフルオロ基を複数含むシリコン化合物の多量体であっ
ても構わない。要するに、本発明に係わるアルキルハロ
ゲンシリコン化合物としては、少なくとも１個のハロゲ
ン基を含み、かつ他の基が化学的に不活性であることが
重要である。
カーボン基（ＣＦ3 ）等のフルオロカーボン基であって
も同様の効果が期待できる。さらに、これらアルキル基
やフルオロ基を複数含むシリコン化合物の多量体であっ
ても構わない。要するに、本発明に係わるアルキルハロ
ゲンシリコン化合物としては、少なくとも１個のハロゲ
ン基を含み、かつ他の基が化学的に不活性であることが
重要である。
【００６８】図３に示した特性Ｂ及びＣは、それぞれ第
１及び第２実施形態の製造方法を使用して、０．５μｍ
の直径を有する接続孔を埋め込んだ後、その上にアルミ
ニウム配線を形成し、アルミニウム配線間のショートイ
ールドの配線間間隔依存性を測定した結果を示してい
る。この図からわかるように、図３に特性Ａで示す従来
技術を用いた方法に比べて、ショートイールドを著しく
改善できた。
１及び第２実施形態の製造方法を使用して、０．５μｍ
の直径を有する接続孔を埋め込んだ後、その上にアルミ
ニウム配線を形成し、アルミニウム配線間のショートイ
ールドの配線間間隔依存性を測定した結果を示してい
る。この図からわかるように、図３に特性Ａで示す従来
技術を用いた方法に比べて、ショートイールドを著しく
改善できた。
【００６９】また、第１及び第２実施形態における選択
破れの抑制効果を示すため、半導体基板（ウエハー）上
に厚さ１００ｎｍの絶縁膜（ＳｉＯ2 ）を熱酸化法によ
り形成し、このウエハーを多数枚処理した場合の絶縁膜
表面に発生した選択破れに起因するタングステン粒子の
総数をダストカウンターを用いて測定した。
破れの抑制効果を示すため、半導体基板（ウエハー）上
に厚さ１００ｎｍの絶縁膜（ＳｉＯ2 ）を熱酸化法によ
り形成し、このウエハーを多数枚処理した場合の絶縁膜
表面に発生した選択破れに起因するタングステン粒子の
総数をダストカウンターを用いて測定した。
【００７０】すなわち、上記絶縁膜が一面に形成された
半導体基板を、通常のタングステン選択ＣＶＤで行う際
の一連の工程であるＢＣｌ3 プラズマによる前処理を行
った後、ＣＶＤ反応槽に導入し、第１実施形態において
はトリエチルシラノールを、第２実施形態においてはト
リエチルクロロシランを導入しながら、同時にＷＦ6と
ＳｉＨ4 を反応槽に導入した。一方、従来技術を用いた
例として、上記と同様にＢＣｌ3 プラズマによる前処理
を行った後、基板をＣＶＤ反応槽に導入し、トリエチル
シラノール又はトリエチルクロロシランを導入せず、Ｗ
Ｆ6 とＳｉＨ4のみを反応槽に導入した。なお、基板温
度は両者ともに２２０℃に調整し、ＷＦ6 とＳｉＨ4 の
導入時間は両者ともに２分とした。
半導体基板を、通常のタングステン選択ＣＶＤで行う際
の一連の工程であるＢＣｌ3 プラズマによる前処理を行
った後、ＣＶＤ反応槽に導入し、第１実施形態において
はトリエチルシラノールを、第２実施形態においてはト
リエチルクロロシランを導入しながら、同時にＷＦ6と
ＳｉＨ4 を反応槽に導入した。一方、従来技術を用いた
例として、上記と同様にＢＣｌ3 プラズマによる前処理
を行った後、基板をＣＶＤ反応槽に導入し、トリエチル
シラノール又はトリエチルクロロシランを導入せず、Ｗ
Ｆ6 とＳｉＨ4のみを反応槽に導入した。なお、基板温
度は両者ともに２２０℃に調整し、ＷＦ6 とＳｉＨ4 の
導入時間は両者ともに２分とした。
【００７１】図４は、上記一連の工程をそれぞれ２４枚
の半導体基板について行ったときの、絶縁膜上に生じた
０．２μｍ以上の大きさのタングステン粒子総数の処理
ウエハー枚数に対する変化を示したものである。図４の
Ａに示す従来技術を用いた例においては、タングステン
粒子のウエハー１枚当たりの発生数はいずれも１０００
個以上であり、半導体装置の製造工程において問題にな
ると考えられる個数の選択破れが生じている。一方、図
４のＢ及びＣで示した第１及び第２実施形態の方法を用
いた例では、２４枚の半導体基板処理に対して、タング
ステン粒子のウエハー１枚当たりの発生数は１００個未
満であり、従来技術を用いた場合に比べて極めて選択破
れが起こりにくくすることができた。
の半導体基板について行ったときの、絶縁膜上に生じた
０．２μｍ以上の大きさのタングステン粒子総数の処理
ウエハー枚数に対する変化を示したものである。図４の
Ａに示す従来技術を用いた例においては、タングステン
粒子のウエハー１枚当たりの発生数はいずれも１０００
個以上であり、半導体装置の製造工程において問題にな
ると考えられる個数の選択破れが生じている。一方、図
４のＢ及びＣで示した第１及び第２実施形態の方法を用
いた例では、２４枚の半導体基板処理に対して、タング
ステン粒子のウエハー１枚当たりの発生数は１００個未
満であり、従来技術を用いた場合に比べて極めて選択破
れが起こりにくくすることができた。
【００７２】つぎに、図１に示した製造装置を用いた本
発明の第３実施形態について、図２を参照して説明す
る。本実施形態では、アルミニウムＣＶＤの選択成長を
例にとり、本発明におけるシリコン化合物のＣＶＤ工程
への導入が、良好なアルミニウムの選択成長及び良好な
選択性を実現する上で効果的であることを説明する。
発明の第３実施形態について、図２を参照して説明す
る。本実施形態では、アルミニウムＣＶＤの選択成長を
例にとり、本発明におけるシリコン化合物のＣＶＤ工程
への導入が、良好なアルミニウムの選択成長及び良好な
選択性を実現する上で効果的であることを説明する。
【００７３】まず、第１実施形態と同様にして図２
（ｅ）に示すような構造を作成した。続いて、アルミニ
ウムを成長させる以前に、トリアルキルハロゲンシリコ
ン化合物を導入した。導入したトリアルキルハロゲンシ
リコン化合物としては、トリエチルクロロシラン（Ｓｉ
（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｃｌ）を選んだ。
（ｅ）に示すような構造を作成した。続いて、アルミニ
ウムを成長させる以前に、トリアルキルハロゲンシリコ
ン化合物を導入した。導入したトリアルキルハロゲンシ
リコン化合物としては、トリエチルクロロシラン（Ｓｉ
（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｃｌ）を選んだ。
【００７４】図２（ｅ）の微細構造を有する半導体基板
を図１に示した反応槽４０１に導入した後、半導体基板
をヒータ４０９により３００℃に加熱した。つぎに、ト
リエチルクロロシランをマスフローコントローラ４２５
を介して流量制御しながら反応槽４０１に導入した。導
入したトリエチルクロロシランは、図１の容器４２１内
に収容された液体状のトリエチルクロロシラン４２２
を、加熱手段４２４で加熱するとともに、アルゴンガス
をキャリアガスとする通常のバブリング法によって気化
させたものである。なお、キャリアガスであるアルゴン
ガスのバブリング時の圧力とトリエチルクロロシランの
蒸気圧から見積もった結果、反応槽４０１内のトリエチ
ルクロロシランの分圧は約１０-5Ｐａであった。
を図１に示した反応槽４０１に導入した後、半導体基板
をヒータ４０９により３００℃に加熱した。つぎに、ト
リエチルクロロシランをマスフローコントローラ４２５
を介して流量制御しながら反応槽４０１に導入した。導
入したトリエチルクロロシランは、図１の容器４２１内
に収容された液体状のトリエチルクロロシラン４２２
を、加熱手段４２４で加熱するとともに、アルゴンガス
をキャリアガスとする通常のバブリング法によって気化
させたものである。なお、キャリアガスであるアルゴン
ガスのバブリング時の圧力とトリエチルクロロシランの
蒸気圧から見積もった結果、反応槽４０１内のトリエチ
ルクロロシランの分圧は約１０-5Ｐａであった。
【００７５】半導体基板がトリエチルクロロシランもし
くはトリエチルクロロシランの分解生成物からなる雰囲
気に晒されることにより、トリエチルクロロシランは絶
縁膜表面上の欠陥に選択的に化学吸着し、欠陥がアルミ
ニウムの成長の核となることを防止される。
くはトリエチルクロロシランの分解生成物からなる雰囲
気に晒されることにより、トリエチルクロロシランは絶
縁膜表面上の欠陥に選択的に化学吸着し、欠陥がアルミ
ニウムの成長の核となることを防止される。
【００７６】本実施形態では、選択ＣＶＤ法に用いるア
ルミニウムの原料ガスとしてトリイソブチルアルミニウ
ム（Ａｌ（ｉ−Ｃ4 Ｈ9 ）3 ）を用いた。トリイソブチ
ルアルミニウムは室温で液体であるため、反応槽へのト
リイソブチルアルミニウムの導入には通常のバブリング
法を用いた。バプリングガスとしてはアルゴンガスを用
いた。
ルミニウムの原料ガスとしてトリイソブチルアルミニウ
ム（Ａｌ（ｉ−Ｃ4 Ｈ9 ）3 ）を用いた。トリイソブチ
ルアルミニウムは室温で液体であるため、反応槽へのト
リイソブチルアルミニウムの導入には通常のバブリング
法を用いた。バプリングガスとしてはアルゴンガスを用
いた。
【００７７】前記アルミニウム原料ガスの分解には、基
板表面からの電子授受が必要とされており、清浄なＳｉ
Ｏ2 表面やトリエチルクロロシランによって修飾された
ＳｉＯ2 表面でのアルミニウム原料ガスの分解は、タン
グステンＣＶＤの場合と同様に抑制される。一方、接続
孔内では、導電性の接続孔底部でのアルミニウム原料ガ
スのアルミニウムへの分解が進行し、下層配線上のみに
アルミニウムを選択的に成長させることができる。
板表面からの電子授受が必要とされており、清浄なＳｉ
Ｏ2 表面やトリエチルクロロシランによって修飾された
ＳｉＯ2 表面でのアルミニウム原料ガスの分解は、タン
グステンＣＶＤの場合と同様に抑制される。一方、接続
孔内では、導電性の接続孔底部でのアルミニウム原料ガ
スのアルミニウムへの分解が進行し、下層配線上のみに
アルミニウムを選択的に成長させることができる。
【００７８】なお、アルミニウムＣＶＤの原料ガスとし
ては、上記トリイソブチルアルミニウム以外にも、他の
アルキルアルミニウムやアルキルアミノアランを用いて
もよい。例えば、ジメチルアルミニウムハイドライド
（Ａｌ（ＣＨ3 ）2 Ｈ）やトリメチルアミンアラン（Ａ
ｌＨ3 Ｎ（ＣＨ3 ）3 ）を用いることができる。
ては、上記トリイソブチルアルミニウム以外にも、他の
アルキルアルミニウムやアルキルアミノアランを用いて
もよい。例えば、ジメチルアルミニウムハイドライド
（Ａｌ（ＣＨ3 ）2 Ｈ）やトリメチルアミンアラン（Ａ
ｌＨ3 Ｎ（ＣＨ3 ）3 ）を用いることができる。
【００７９】また、選択破れを抑制するガス（トリエチ
ルクロロシラン）の反応槽への導入時期と、選択成長さ
れる金属を形成するガス（トリイソブチルアルミニウム
等）の反応槽への導入時期との関係については、先に説
明した第１実施形態と同様でもよいが、アルキルアルミ
ニウムは非常に反応性に富むため、アルミニウム原料ガ
スが反応槽に導入される以前に、トリエチルクロロシラ
ンの導入を止めることが望ましい。これは、アルキルア
ルミニウムとトリエチルクロロシランとの気相反応を起
こさせないためである。
ルクロロシラン）の反応槽への導入時期と、選択成長さ
れる金属を形成するガス（トリイソブチルアルミニウム
等）の反応槽への導入時期との関係については、先に説
明した第１実施形態と同様でもよいが、アルキルアルミ
ニウムは非常に反応性に富むため、アルミニウム原料ガ
スが反応槽に導入される以前に、トリエチルクロロシラ
ンの導入を止めることが望ましい。これは、アルキルア
ルミニウムとトリエチルクロロシランとの気相反応を起
こさせないためである。
【００８０】また、半導体基板を反応槽に導入する前に
予め選択破れを抑制するガスを反応槽に導入し、反応槽
内の石英部品の表面を化学的に修飾しておく点について
も、先に説明した第１実施形態と同様である。
予め選択破れを抑制するガスを反応槽に導入し、反応槽
内の石英部品の表面を化学的に修飾しておく点について
も、先に説明した第１実施形態と同様である。
【００８１】さらに、本実施形態ではアルキルハロゲン
シリコン化合物としてトリエチルクロロシランを用いて
説明したが、第２実施形態で述べたのと同様に、他のハ
ロゲン基やアルキル基を有する化合物を用いても同様の
選択性向上効果がある。また、第１実施形態で述べたの
と同様にアルキルシラノールを用いてもよく、さらにア
ルキル基の代わりにトリフルオロカーボン基等のフルオ
ロカーボン基であっても同様の効果が期待できる。
シリコン化合物としてトリエチルクロロシランを用いて
説明したが、第２実施形態で述べたのと同様に、他のハ
ロゲン基やアルキル基を有する化合物を用いても同様の
選択性向上効果がある。また、第１実施形態で述べたの
と同様にアルキルシラノールを用いてもよく、さらにア
ルキル基の代わりにトリフルオロカーボン基等のフルオ
ロカーボン基であっても同様の効果が期待できる。
【００８２】つぎに、図１に示した製造装置を用いた本
発明の第４実施形態について、図５を参照して説明す
る。本実施形態では、銅ＣＶＤの選択成長を例にとり、
本発明におけるシリコン化合物のＣＶＤ工程への導入
が、良好な銅の選択成長及び良好な選択性を実現する上
で効果的であることを説明する。
発明の第４実施形態について、図５を参照して説明す
る。本実施形態では、銅ＣＶＤの選択成長を例にとり、
本発明におけるシリコン化合物のＣＶＤ工程への導入
が、良好な銅の選択成長及び良好な選択性を実現する上
で効果的であることを説明する。
【００８３】本実施形態においても、銅を成長させる以
前に、トリアルキルハロゲンシリコン化合物を導入し
た。導入したトリアルキルハロゲンシリコン化合物とし
ては、トリエチルクロロシラン（Ｓｉ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｃ
ｌ）を選んだ。
前に、トリアルキルハロゲンシリコン化合物を導入し
た。導入したトリアルキルハロゲンシリコン化合物とし
ては、トリエチルクロロシラン（Ｓｉ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｃ
ｌ）を選んだ。
【００８４】本実施形態に使用した半導体基板の微細構
造及び半導体基板の前処理方法は以下のとおりである。
造及び半導体基板の前処理方法は以下のとおりである。
【００８５】図５（ａ）は、半導体基板の微細構造を示
す模式図である。まず、シリコン基板２１に熱酸化法に
よりＳｉＯ2 膜２２を５０ｎｍの厚さに形成する。続い
て、プラズマＣＶＤ法によりＳｉＮ膜２３を５０ｎｍの
厚さに形成し、その上にＴＥＯＳとＯ2 を原料ガスとす
るプラズマＣＶＤ法により、ＳｉＯ2 膜２４を４００ｎ
ｍの厚さに形成する。続いて、通常の光露光法と反応性
イオンエッチング法を用いて、ＳｉＯ2 膜２４に幅４０
０ｎｍの溝を形成する。つぎに、厚さ３０ｎｍのＴｉＮ
２５及び銅２６をスパッタリング法を用いて堆積し、Ｓ
ｉＯ2 膜２４に形成された溝を銅にて埋め込む。続い
て、溝内部以外の銅を化学的機械研磨法（ＣＭＰ法）に
より除去して、溝内部に銅配線２６を形成する。つぎ
に、この銅配線層２６上にプラズマＣＶＤ法によりＳｉ
Ｎ膜２７を５０ｎｍの厚さに形成し、この上にＴＥＯＳ
とＯ2 を原料ガスとするプラズマＣＶＤ法により、Ｓｉ
Ｏ2 膜２８を８００ｎｍの厚さに形成する。そして、光
露光法と反応性イオンエッチングとを用いて、銅配線２
６上に位置するＳｉＯ2 膜２８およぴＳｉＮ膜２７に接
続孔２９を形成する。
す模式図である。まず、シリコン基板２１に熱酸化法に
よりＳｉＯ2 膜２２を５０ｎｍの厚さに形成する。続い
て、プラズマＣＶＤ法によりＳｉＮ膜２３を５０ｎｍの
厚さに形成し、その上にＴＥＯＳとＯ2 を原料ガスとす
るプラズマＣＶＤ法により、ＳｉＯ2 膜２４を４００ｎ
ｍの厚さに形成する。続いて、通常の光露光法と反応性
イオンエッチング法を用いて、ＳｉＯ2 膜２４に幅４０
０ｎｍの溝を形成する。つぎに、厚さ３０ｎｍのＴｉＮ
２５及び銅２６をスパッタリング法を用いて堆積し、Ｓ
ｉＯ2 膜２４に形成された溝を銅にて埋め込む。続い
て、溝内部以外の銅を化学的機械研磨法（ＣＭＰ法）に
より除去して、溝内部に銅配線２６を形成する。つぎ
に、この銅配線層２６上にプラズマＣＶＤ法によりＳｉ
Ｎ膜２７を５０ｎｍの厚さに形成し、この上にＴＥＯＳ
とＯ2 を原料ガスとするプラズマＣＶＤ法により、Ｓｉ
Ｏ2 膜２８を８００ｎｍの厚さに形成する。そして、光
露光法と反応性イオンエッチングとを用いて、銅配線２
６上に位置するＳｉＯ2 膜２８およぴＳｉＮ膜２７に接
続孔２９を形成する。
【００８６】このようにして用意した半導体基板を反応
槽に導入し、まず最初に水素還元雰囲気中で加熱するこ
とにより、接続孔２９の底部に露出した銅配線２６の表
面に存在する酸化銅を銅に還元した。
槽に導入し、まず最初に水素還元雰囲気中で加熱するこ
とにより、接続孔２９の底部に露出した銅配線２６の表
面に存在する酸化銅を銅に還元した。
【００８７】つぎに、還元した銅表面が再酸化しないよ
うにして、半導体基板を図１に示した反応槽４０１に導
入し、半導体基板をヒータ４０９により１６０℃に加熱
した。つぎに、トリエチルクロロシランをマスフローコ
ントローラ４２５を介して流量制御しながら反応槽４０
１に導入した。導入したトリエチルクロロシランは、図
１の容器４２１内に収容された液体状のトリエチルクロ
ロシラン４２２を、加熱手段４２４で加熱するととも
に、アルゴンガスをキャリアガスとする通常のバブリン
グ法によって気化させたものである。なお、キャリアガ
スであるアルゴンガスのバブリング時の圧力とトリエチ
ルクロロシランの蒸気圧から見積もった結果、反応槽４
０１内のトリエチルクロロシランの分圧は約１０-5Ｐａ
であった。半導体基板がトリエチルクロロシランもしく
はトリエチルクロロシランの分解生成物からなる雰囲気
に晒されることにより、トリエチルクロロシランは絶縁
膜表面上の欠陥に選択的に化学吸着し、欠陥が銅の成長
の核となることが防止される。
うにして、半導体基板を図１に示した反応槽４０１に導
入し、半導体基板をヒータ４０９により１６０℃に加熱
した。つぎに、トリエチルクロロシランをマスフローコ
ントローラ４２５を介して流量制御しながら反応槽４０
１に導入した。導入したトリエチルクロロシランは、図
１の容器４２１内に収容された液体状のトリエチルクロ
ロシラン４２２を、加熱手段４２４で加熱するととも
に、アルゴンガスをキャリアガスとする通常のバブリン
グ法によって気化させたものである。なお、キャリアガ
スであるアルゴンガスのバブリング時の圧力とトリエチ
ルクロロシランの蒸気圧から見積もった結果、反応槽４
０１内のトリエチルクロロシランの分圧は約１０-5Ｐａ
であった。半導体基板がトリエチルクロロシランもしく
はトリエチルクロロシランの分解生成物からなる雰囲気
に晒されることにより、トリエチルクロロシランは絶縁
膜表面上の欠陥に選択的に化学吸着し、欠陥が銅の成長
の核となることが防止される。
【００８８】本実施形態では、選択ＣＶＤ法に用いる銅
の原料ガスとしてへキサフルオロアセチルアセトン・ト
リメチルビニルシラン銅（［ＣＦ3 ＣＯ］2 ＣＨ・Ｃ5
Ｈ12Ｓｉ・Ｃｕ）を用いた。ヘキサフルオロアセチルア
セトン・卜リメチルビニルシラン銅は室温で液体のた
め、反応槽への前記原料ガス導入には通常のバブリング
法を用い、バブリングガスとしてはアルゴンガスを用い
た。
の原料ガスとしてへキサフルオロアセチルアセトン・ト
リメチルビニルシラン銅（［ＣＦ3 ＣＯ］2 ＣＨ・Ｃ5
Ｈ12Ｓｉ・Ｃｕ）を用いた。ヘキサフルオロアセチルア
セトン・卜リメチルビニルシラン銅は室温で液体のた
め、反応槽への前記原料ガス導入には通常のバブリング
法を用い、バブリングガスとしてはアルゴンガスを用い
た。
【００８９】前記銅原料ガスの分解は、基板表面からの
電子授受により促進されると予想され、清浄なＳｉＯ2
表面やトリエチルクロロシランによって修飾されたＳｉ
Ｏ2表面での銅原料ガスの分解は、基板温度が十分低け
れば抑制される。一方、接続孔内では、下層銅配線から
なる導電性の接続孔底部において銅原料ガスの銅への分
解が進行するため、下層配線上のみに銅を選択的に成長
させることができる。したがって、図５（ｂ）に示した
ように、接続孔２９内に銅３０を選択的に埋め込むこと
が可能となる。
電子授受により促進されると予想され、清浄なＳｉＯ2
表面やトリエチルクロロシランによって修飾されたＳｉ
Ｏ2表面での銅原料ガスの分解は、基板温度が十分低け
れば抑制される。一方、接続孔内では、下層銅配線から
なる導電性の接続孔底部において銅原料ガスの銅への分
解が進行するため、下層配線上のみに銅を選択的に成長
させることができる。したがって、図５（ｂ）に示した
ように、接続孔２９内に銅３０を選択的に埋め込むこと
が可能となる。
【００９０】なお、銅ＣＶＤの原料ガスとしては、上記
へキサフルオロアセチルアセトン・トリメチルビニルシ
ラン銅以外のアセチルアセトン銅化合物を用いてもよ
い。例えば、へキサアセチルアセトン・オレフィン・銅
化合物やへキサアセチルアセトン・アルキン・銅化合物
を用いることができる。
へキサフルオロアセチルアセトン・トリメチルビニルシ
ラン銅以外のアセチルアセトン銅化合物を用いてもよ
い。例えば、へキサアセチルアセトン・オレフィン・銅
化合物やへキサアセチルアセトン・アルキン・銅化合物
を用いることができる。
【００９１】また、選択破れを抑制するガス（トリエチ
ルクロロシラン）の反応槽への導入時期と、選択成長さ
れる金属を形成するガス（へキサフルオロアセチルアセ
トン・トリメチルビニルシラン銅等）の反応槽への導入
時期との関係については、先に説明した第１実施形態と
同様である。
ルクロロシラン）の反応槽への導入時期と、選択成長さ
れる金属を形成するガス（へキサフルオロアセチルアセ
トン・トリメチルビニルシラン銅等）の反応槽への導入
時期との関係については、先に説明した第１実施形態と
同様である。
【００９２】また、半導体基板を反応槽に導入する前に
予め選択破れを抑制するガスを反応槽に導入し、反応槽
内の石英部品の表面を化学的に修飾しておく点について
も、先に説明した第１実施形態と同様である。
予め選択破れを抑制するガスを反応槽に導入し、反応槽
内の石英部品の表面を化学的に修飾しておく点について
も、先に説明した第１実施形態と同様である。
【００９３】さらに、本実施形態ではアルキルハロゲン
シリコン化合物としてトリエチルクロロシランを用いて
説明したが、第２実施形態で述べたのと同様に、他のハ
ロゲン基やアルキル基を有する化合物を用いても同様の
選択性向上効果がある。また、第１実施形態で述べたの
と同様にアルキルシラノールを用いてもよく、さらにア
ルキル基の代わりにトリフルオロカーボン基等のフルオ
ロカーボン基であっても同様の効果が期待できる。
シリコン化合物としてトリエチルクロロシランを用いて
説明したが、第２実施形態で述べたのと同様に、他のハ
ロゲン基やアルキル基を有する化合物を用いても同様の
選択性向上効果がある。また、第１実施形態で述べたの
と同様にアルキルシラノールを用いてもよく、さらにア
ルキル基の代わりにトリフルオロカーボン基等のフルオ
ロカーボン基であっても同様の効果が期待できる。
【００９４】つぎに、図１に示した製造装置を用いた本
発明の第５実施形態について、図６を参照して説明す
る。本実施形態では、銅ＣＶＤの選択成長を例にとり、
本発明におけるシリコン化合物のＣＶＤ工程への導入
が、良好な銅の選択成長及び良好な選択性を実現する上
で効果的であるとともに、絶縁膜に形成した溝に銅を選
択的に埋め込むことにより、埋め込み型の銅配線を形成
することが可能であることを説明する。
発明の第５実施形態について、図６を参照して説明す
る。本実施形態では、銅ＣＶＤの選択成長を例にとり、
本発明におけるシリコン化合物のＣＶＤ工程への導入
が、良好な銅の選択成長及び良好な選択性を実現する上
で効果的であるとともに、絶縁膜に形成した溝に銅を選
択的に埋め込むことにより、埋め込み型の銅配線を形成
することが可能であることを説明する。
【００９５】本実施形態においても、銅を成長させる以
前に、トリアルキルハロゲンシリコン化合物を導入し
た。導入したトリアルキルハロゲンシリコン化合物とし
ては、トリエチルクロロシラン（Ｓｉ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｃ
ｌ）を選んだ。
前に、トリアルキルハロゲンシリコン化合物を導入し
た。導入したトリアルキルハロゲンシリコン化合物とし
ては、トリエチルクロロシラン（Ｓｉ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｃ
ｌ）を選んだ。
【００９６】まず、図６（ａ）に示すように、シリコン
基板４１上にＳｉＯ2 膜４２を１００ｎｍの膜厚で形成
し、この上にＴＥＯＳとＯ2 を原料ガスとするプラズマ
ＣＶＤ法によって、ＳｉＯ2 膜４３を４００ｎｍの膜厚
で形成した。続いて、図６（ｂ）に示すように、通常の
光リソグラフィー法と反応性イオンエッチング法を用い
て、ＳｉＯ2 膜４３に溝４４を形成した。
基板４１上にＳｉＯ2 膜４２を１００ｎｍの膜厚で形成
し、この上にＴＥＯＳとＯ2 を原料ガスとするプラズマ
ＣＶＤ法によって、ＳｉＯ2 膜４３を４００ｎｍの膜厚
で形成した。続いて、図６（ｂ）に示すように、通常の
光リソグラフィー法と反応性イオンエッチング法を用い
て、ＳｉＯ2 膜４３に溝４４を形成した。
【００９７】つぎに、図６（ｃ）に示すように、膜厚３
０ｎｍのＴｉＮ膜４５をスパッタリング法を用いて堆積
した。続いて、図６（ｄ）に示すように、膜厚１．４μ
ｍのレジスト４６を塗布し、この表面を平坦化した。そ
して、溝内部以外の部分のＴｉＮ膜４５が除去されるま
で、レジスト４６をエッチバックした。さらに、酸素プ
ラズマを用いたアッシング工程により、溝内部に残留し
たレジストを除去した。このようにして、図６（ｅ）に
示すように、溝４４の内面のみにＴｉＮ膜４５が形成さ
れた構造を作製した。このとき、絶縁膜４３上には、プ
ラズマ処理に基づく欠陥４７ａ及び４７ｂが生じる。
０ｎｍのＴｉＮ膜４５をスパッタリング法を用いて堆積
した。続いて、図６（ｄ）に示すように、膜厚１．４μ
ｍのレジスト４６を塗布し、この表面を平坦化した。そ
して、溝内部以外の部分のＴｉＮ膜４５が除去されるま
で、レジスト４６をエッチバックした。さらに、酸素プ
ラズマを用いたアッシング工程により、溝内部に残留し
たレジストを除去した。このようにして、図６（ｅ）に
示すように、溝４４の内面のみにＴｉＮ膜４５が形成さ
れた構造を作製した。このとき、絶縁膜４３上には、プ
ラズマ処理に基づく欠陥４７ａ及び４７ｂが生じる。
【００９８】このようにして用意した半導体基板を前処
理室に導入し、ＢＣｌ3 をエッチングガスとする反応性
イオンエッチングにより、ＴｉＮ膜４５表面に存在する
チタン酸化物やＲＩＥ汚染層を除去した。その後、半導
体基板を酸化雰囲気に晒すことなく図１に示した反応槽
４０１に移送し、ヒータ４０９を用いて基板温度を１６
０℃に保持した。
理室に導入し、ＢＣｌ3 をエッチングガスとする反応性
イオンエッチングにより、ＴｉＮ膜４５表面に存在する
チタン酸化物やＲＩＥ汚染層を除去した。その後、半導
体基板を酸化雰囲気に晒すことなく図１に示した反応槽
４０１に移送し、ヒータ４０９を用いて基板温度を１６
０℃に保持した。
【００９９】つぎに、トリエチルクロロシランをマスフ
ローコントローラ４２５を介して流量制御しながら反応
槽４０１に導入した。導入したトリエチルクロロシラン
は、容器４２１内に収容された液体状のトリエチルクロ
ロシラン４２２を、加熱手段４２４で加熱するととも
に、アルゴンガスをキャリアガスとする通常のバブリン
グ法によって気化させたものである。なお、キャリアガ
スであるアルゴンガスのバブリング時の圧力とトリエチ
ルクロロシランの蒸気圧から見積もった結果、反応槽４
０１内のトリエチルクロロシランの分圧は約１０-5Ｐａ
であった。半導体基板がトリエチルクロロシランもしく
はトリエチルクロロシランの分解生成物からなる雰囲気
に晒されることにより、図６（ｆ）に示すように、トリ
エチルクロロシランは絶縁膜４３表面上の欠陥に選択的
に化学吸着し、欠陥が銅の成長の核となることが防止さ
れる。
ローコントローラ４２５を介して流量制御しながら反応
槽４０１に導入した。導入したトリエチルクロロシラン
は、容器４２１内に収容された液体状のトリエチルクロ
ロシラン４２２を、加熱手段４２４で加熱するととも
に、アルゴンガスをキャリアガスとする通常のバブリン
グ法によって気化させたものである。なお、キャリアガ
スであるアルゴンガスのバブリング時の圧力とトリエチ
ルクロロシランの蒸気圧から見積もった結果、反応槽４
０１内のトリエチルクロロシランの分圧は約１０-5Ｐａ
であった。半導体基板がトリエチルクロロシランもしく
はトリエチルクロロシランの分解生成物からなる雰囲気
に晒されることにより、図６（ｆ）に示すように、トリ
エチルクロロシランは絶縁膜４３表面上の欠陥に選択的
に化学吸着し、欠陥が銅の成長の核となることが防止さ
れる。
【０１００】本実施形態では、選択ＣＶＤ法に用いる銅
の原料ガスとしてへキサフルオロアセチルアセトン・ト
リメチルビニルシラン銅（［ＣＦ3 ＣＯ］2 ＣＨ・Ｃ5
Ｈ12Ｓｉ・Ｃｕ）を用いた。ヘキサフルオロアセチルア
セトン・卜リメチルビニルシラン銅は室温で液体のた
め、反応槽への前記原料ガス導入には通常のバブリング
法を用い、バブリングガスとしてはアルゴンガスを用い
た。
の原料ガスとしてへキサフルオロアセチルアセトン・ト
リメチルビニルシラン銅（［ＣＦ3 ＣＯ］2 ＣＨ・Ｃ5
Ｈ12Ｓｉ・Ｃｕ）を用いた。ヘキサフルオロアセチルア
セトン・卜リメチルビニルシラン銅は室温で液体のた
め、反応槽への前記原料ガス導入には通常のバブリング
法を用い、バブリングガスとしてはアルゴンガスを用い
た。
【０１０１】前記銅原料ガスの分解は、基板表面からの
電子授受により促進されると予想され、清浄なＳｉＯ2
表面やトリエチルクロロシランによって修飾されたＳｉ
Ｏ2表面での銅原料ガスの分解は、基板温度が十分低け
れば抑制される。一方、溝４４の内部では、ＴｉＮ膜４
５からなる導電性の溝内面において銅原料ガスの銅への
分解が進行するため、ＴｉＮ膜４５上のみに銅を選択的
に成長させることができる。したがって、図６（ｇ）に
示したように、溝内に銅４８を選択的に埋め込むことが
できた。
電子授受により促進されると予想され、清浄なＳｉＯ2
表面やトリエチルクロロシランによって修飾されたＳｉ
Ｏ2表面での銅原料ガスの分解は、基板温度が十分低け
れば抑制される。一方、溝４４の内部では、ＴｉＮ膜４
５からなる導電性の溝内面において銅原料ガスの銅への
分解が進行するため、ＴｉＮ膜４５上のみに銅を選択的
に成長させることができる。したがって、図６（ｇ）に
示したように、溝内に銅４８を選択的に埋め込むことが
できた。
【０１０２】なお、銅ＣＶＤの原料ガスとしては、上記
へキサフルオロアセチルアセトン・トリメチルビニルシ
ラン銅以外のアセチルアセトン銅化合物を用いてもよ
い。例えば、へキサアセチルアセトン・オレフィン・銅
化合物やへキサアセチルアセトン・アルキン・銅化合物
を用いることができる。
へキサフルオロアセチルアセトン・トリメチルビニルシ
ラン銅以外のアセチルアセトン銅化合物を用いてもよ
い。例えば、へキサアセチルアセトン・オレフィン・銅
化合物やへキサアセチルアセトン・アルキン・銅化合物
を用いることができる。
【０１０３】また、選択破れを抑制するガス（トリエチ
ルクロロシラン）の反応槽への導入時期と、選択成長さ
れる金属を形成するガス（へキサフルオロアセチルアセ
トン・トリメチルビニルシラン銅等）の反応槽への導入
時期との関係については、先に説明した第１実施形態と
同様である。
ルクロロシラン）の反応槽への導入時期と、選択成長さ
れる金属を形成するガス（へキサフルオロアセチルアセ
トン・トリメチルビニルシラン銅等）の反応槽への導入
時期との関係については、先に説明した第１実施形態と
同様である。
【０１０４】また、半導体基板を反応槽に導入する前に
予め選択破れを抑制するガスを反応槽に導入し、反応槽
内の石英部品の表面を化学的に修飾しておく点について
も、先に説明した第１実施形態と同様である。
予め選択破れを抑制するガスを反応槽に導入し、反応槽
内の石英部品の表面を化学的に修飾しておく点について
も、先に説明した第１実施形態と同様である。
【０１０５】さらに、本実施形態ではアルキルハロゲン
シリコン化合物としてトリエチルクロロシランを用いて
説明したが、第２実施形態で述べたのと同様に、他のハ
ロゲン基やアルキル基を有する化合物を用いても同様の
選択性向上効果がある。また、第１実施形態で述べたの
と同様にアルキルシラノールを用いてもよく、さらにア
ルキル基の代わりにトリフルオロカーボン基等のフルオ
ロカーボン基であっても同様の効果が期待できる。
シリコン化合物としてトリエチルクロロシランを用いて
説明したが、第２実施形態で述べたのと同様に、他のハ
ロゲン基やアルキル基を有する化合物を用いても同様の
選択性向上効果がある。また、第１実施形態で述べたの
と同様にアルキルシラノールを用いてもよく、さらにア
ルキル基の代わりにトリフルオロカーボン基等のフルオ
ロカーボン基であっても同様の効果が期待できる。
【０１０６】つぎに、図１に示した製造装置を用いた本
発明の第６実施形態について、図７を参照して説明す
る。本実施形態では、タングステンＣＶＤの選択成長を
例にとり、本発明におけるタングステンＣＶＤの前処理
及びシリコン化合物のＣＶＤ工程への導入が、良好なタ
ングステンの選択成長及び選択性を実現するとともに、
電気的特性の優れたタングステンプラグを形成する上で
効果的であることを説明する。
発明の第６実施形態について、図７を参照して説明す
る。本実施形態では、タングステンＣＶＤの選択成長を
例にとり、本発明におけるタングステンＣＶＤの前処理
及びシリコン化合物のＣＶＤ工程への導入が、良好なタ
ングステンの選択成長及び選択性を実現するとともに、
電気的特性の優れたタングステンプラグを形成する上で
効果的であることを説明する。
【０１０７】まず、図７（ａ）に示すように、シリコン
基板５１上に絶縁膜（ＳｉＯ2 ）５２を１００ｎｍ形成
し、この上に１０ｎｍのチタン（Ｔｉ）膜５４ａと２０
ｎｍの窒化チタン（ＴｉＮ）膜５４ｂをスパッタリング
法により形成し、引き続いてＡｌ合金膜５５をスパッタ
リング法によって４００ｎｍ形成した。さらに、５ｎｍ
のＴｉ膜５６ａと６０ｎｍのＴｉＮ膜５６ｂをスパッタ
リング法によって形成した。
基板５１上に絶縁膜（ＳｉＯ2 ）５２を１００ｎｍ形成
し、この上に１０ｎｍのチタン（Ｔｉ）膜５４ａと２０
ｎｍの窒化チタン（ＴｉＮ）膜５４ｂをスパッタリング
法により形成し、引き続いてＡｌ合金膜５５をスパッタ
リング法によって４００ｎｍ形成した。さらに、５ｎｍ
のＴｉ膜５６ａと６０ｎｍのＴｉＮ膜５６ｂをスパッタ
リング法によって形成した。
【０１０８】つぎに、図７（ｂ）に示すように、通常の
光リソグラフィー法と反応性イオンエッチング（ＲＩ
Ｅ）法を用いて、前記積層金属薄膜層すなわちＴｉＮ／
Ｔｉ／Ａｌ合金／ＴｉＮ／Ｔｉを所望の積層配線５７に
パターニングした。
光リソグラフィー法と反応性イオンエッチング（ＲＩ
Ｅ）法を用いて、前記積層金属薄膜層すなわちＴｉＮ／
Ｔｉ／Ａｌ合金／ＴｉＮ／Ｔｉを所望の積層配線５７に
パターニングした。
【０１０９】その後、図７（ｃ）に示すように、ＴＥＯ
Ｓ（テトラエトキシシラン）とＯ2を原料ガスとするプ
ラズマＣＶＤ法によって配線層間膜に相当するＳｉＯ2
膜５８を１μｍ堆積した。
Ｓ（テトラエトキシシラン）とＯ2を原料ガスとするプ
ラズマＣＶＤ法によって配線層間膜に相当するＳｉＯ2
膜５８を１μｍ堆積した。
【０１１０】つぎに、図７（ｄ）に示すように、リソグ
ラフィー法と反応性イオンエッチングとを用いて、配線
５７上に位置するＳｉＯ2 膜５８に接続孔５９を形成し
た。この時、接続孔５９はＴｉ膜５６ａ及びＴｉＮ膜５
６ｂを貫通し、接続孔５９底面にはＡｌ合金膜５５が露
出する。
ラフィー法と反応性イオンエッチングとを用いて、配線
５７上に位置するＳｉＯ2 膜５８に接続孔５９を形成し
た。この時、接続孔５９はＴｉ膜５６ａ及びＴｉＮ膜５
６ｂを貫通し、接続孔５９底面にはＡｌ合金膜５５が露
出する。
【０１１１】このように形成された絶縁膜５８の表面に
は化学量論組成的に過剰なシリコンに起因するタングリ
ングボンド６０ａや水酸基（ＯＨ−）で終端された箇所
６０ｂのような欠陥が存在する。また、接続孔５９の底
面には、接続孔開孔時のＲＩＥ残さや接続孔開孔後に半
導体基板を大気に晒したことによるアルミニウムの酸化
物層等の汚染層６０ｃが存在する。
は化学量論組成的に過剰なシリコンに起因するタングリ
ングボンド６０ａや水酸基（ＯＨ−）で終端された箇所
６０ｂのような欠陥が存在する。また、接続孔５９の底
面には、接続孔開孔時のＲＩＥ残さや接続孔開孔後に半
導体基板を大気に晒したことによるアルミニウムの酸化
物層等の汚染層６０ｃが存在する。
【０１１２】このような接続孔底部のＲＩＥ汚染層は、
接続孔底部に露出したＡｌ合金層へのタングステン
（Ｗ）の化学気相成長（ＣＶＤ）を抑制する望ましくな
い効果があるため、ＷのＣＶＤを行う以前にＲＩＥ汚染
層を除去する必要がある。そこで、本実施形態では、Ｗ
−ＣＶＤ工程に先立ち、Ａｒ+ イオンによるスパッタエ
ッチングを用いてＲＩＥ汚染層の除去を目的とする前処
理を行った。以下、このスパッタエッチングを用いた前
処理について述べる。
接続孔底部に露出したＡｌ合金層へのタングステン
（Ｗ）の化学気相成長（ＣＶＤ）を抑制する望ましくな
い効果があるため、ＷのＣＶＤを行う以前にＲＩＥ汚染
層を除去する必要がある。そこで、本実施形態では、Ｗ
−ＣＶＤ工程に先立ち、Ａｒ+ イオンによるスパッタエ
ッチングを用いてＲＩＥ汚染層の除去を目的とする前処
理を行った。以下、このスパッタエッチングを用いた前
処理について述べる。
【０１１３】前述のＲＩＥを用いて接続孔を形成した半
導体基板は、ＲＩＥ時にマスクとして用いた有機レジス
トを剥離した後、図１に示したロードロック室１０１に
導入されて真空排気され、搬送用ロボット２０５により
前処理室３０１内のサセプタ３０２上に移送される。続
いて、前処理室３０１にマスフローコントローラ３０
８、配管３０７及びバルブ３０６を介して所定量のＡｒ
ガスを導入し、コンダクタンスバルブ３０３の開口度を
調整することにより、前処理室内のＡｒ圧力を５×１０
-2Ｐａに調整した。その後、サセプタ３０２内に埋め込
まれた高周波電極に１３．５６ＭＨｚの高周波を印加
し、前処理室３０１内にプラズマを発生させた。また、
高周波電極に同時に約−１００Ｖの直流電圧を重畳し、
Ａｒ+ イオンの半導体基板への入射エネルギーを増加さ
せるとともに、入射Ａｒ+ イオンの直進性を上げ、接続
孔底部に露出したＡｌ合金表面のスパッタエッチング効
果を促進させるようにした。
導体基板は、ＲＩＥ時にマスクとして用いた有機レジス
トを剥離した後、図１に示したロードロック室１０１に
導入されて真空排気され、搬送用ロボット２０５により
前処理室３０１内のサセプタ３０２上に移送される。続
いて、前処理室３０１にマスフローコントローラ３０
８、配管３０７及びバルブ３０６を介して所定量のＡｒ
ガスを導入し、コンダクタンスバルブ３０３の開口度を
調整することにより、前処理室内のＡｒ圧力を５×１０
-2Ｐａに調整した。その後、サセプタ３０２内に埋め込
まれた高周波電極に１３．５６ＭＨｚの高周波を印加
し、前処理室３０１内にプラズマを発生させた。また、
高周波電極に同時に約−１００Ｖの直流電圧を重畳し、
Ａｒ+ イオンの半導体基板への入射エネルギーを増加さ
せるとともに、入射Ａｒ+ イオンの直進性を上げ、接続
孔底部に露出したＡｌ合金表面のスパッタエッチング効
果を促進させるようにした。
【０１１４】所定時間、上記のスパッタエッチングによ
って接続孔底部に露出したＡｌ合金の表面を清浄化した
後（図７（ｅ））、高周波及び直流電圧の印加を停止
し、引き続いてＡｒの供給を停止し、前処理室を１×１
０-4Ｐａ以下になるまで真空排気した。その後、搬送用
ロボット２０５により、半導体基板を反応室４０１内の
サセプタ４１０に移送した。この移送の間、前処理室３
０１、搬送室２０１及び反応室４０１を真空ポンプによ
り５×１０-4Ｐａ以下の圧力に維持し、清浄化した接続
孔底部のＡｌ合金表面が極力再酸化されないようにし
た。
って接続孔底部に露出したＡｌ合金の表面を清浄化した
後（図７（ｅ））、高周波及び直流電圧の印加を停止
し、引き続いてＡｒの供給を停止し、前処理室を１×１
０-4Ｐａ以下になるまで真空排気した。その後、搬送用
ロボット２０５により、半導体基板を反応室４０１内の
サセプタ４１０に移送した。この移送の間、前処理室３
０１、搬送室２０１及び反応室４０１を真空ポンプによ
り５×１０-4Ｐａ以下の圧力に維持し、清浄化した接続
孔底部のＡｌ合金表面が極力再酸化されないようにし
た。
【０１１５】つぎに、反応室４０１内のサセプタ４１０
上に置かれた半導体基板を、サセプタに内蔵されたヒー
タ４０９により２２０℃に加熱した。半導体基板が前記
設定温度に到達するのを待ち、反応室４０１内にトリエ
チルシラノールＳｉ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ＯＨを流量制御しな
がら所定量導入した。液体のトリエチルシラノール４２
２は密閉可能な容器（シリンダ）４２１に貯えられてお
り、これをアルゴンガスをキャリアガスとするバブリン
グ法により気化させて、配管４２７、マスフローコント
ロー４２５、バルブ４２６を介して反応室４０１に導入
した。このとき、シリンダ４２１、配管４２７、マスフ
ローコントロー４２５及びバルブ４２６は、トリエチル
シラノールの蒸気圧を上げるため及び前記導入経路途中
での凝縮を防止するために、加熱手段４２４によって約
５０℃に加熱した。
上に置かれた半導体基板を、サセプタに内蔵されたヒー
タ４０９により２２０℃に加熱した。半導体基板が前記
設定温度に到達するのを待ち、反応室４０１内にトリエ
チルシラノールＳｉ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ＯＨを流量制御しな
がら所定量導入した。液体のトリエチルシラノール４２
２は密閉可能な容器（シリンダ）４２１に貯えられてお
り、これをアルゴンガスをキャリアガスとするバブリン
グ法により気化させて、配管４２７、マスフローコント
ロー４２５、バルブ４２６を介して反応室４０１に導入
した。このとき、シリンダ４２１、配管４２７、マスフ
ローコントロー４２５及びバルブ４２６は、トリエチル
シラノールの蒸気圧を上げるため及び前記導入経路途中
での凝縮を防止するために、加熱手段４２４によって約
５０℃に加熱した。
【０１１６】なお、キャリアガスであるアルゴンガスの
バブリング時の圧力とトリエチルシラノールの蒸気圧か
ら見積もった結果、反応槽内のトリエチルシラノールの
分圧は約１０-5Ｐａであった。
バブリング時の圧力とトリエチルシラノールの蒸気圧か
ら見積もった結果、反応槽内のトリエチルシラノールの
分圧は約１０-5Ｐａであった。
【０１１７】半導体基板をトリエチルシラノールの導入
とほぼ同時に反応槽に導入したので、半導体基板はトリ
エチルシラノール若しくはトリエチルシラノールの分解
生成物からなる雰囲気に晒される。この時、図７（ｆ）
に示すように、トリエチルシラノールは、絶縁膜５８表
面上の欠陥６０ａ、６０ｂに選択的に化学吸着し、ＣＶ
Ｄの原料ガスであるＷＦ6 やＳｉＨ4 導入時にこれらの
欠陥がタングステンの成長の核となることを防止してい
ると考えられる。トリエチルシラノールは水酸基を介し
て絶縁膜表面に接近・物理吸着し、その後直ちにタング
リングボンド６０ａや表面を終端している水酸基６０ｂ
と反応することによって、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉからなる強固
な化学結合を形成して化学吸着すると考えられる。その
結果、欠陥６０ａ、６０ｂが存在した箇所は、トリエチ
ルシランの３個のエチル基で終端された状態になると考
えられる。エチル基は電子構造的に閉じているため、図
７（ｆ）に示すように、絶縁膜５８の表面上にはＷＦ6
とＳｉＨ4 が吸着しにくくなり、タングステンの成長を
抑制できる。すなわち、「選択破れ」が生じることを抑
制することができる。
とほぼ同時に反応槽に導入したので、半導体基板はトリ
エチルシラノール若しくはトリエチルシラノールの分解
生成物からなる雰囲気に晒される。この時、図７（ｆ）
に示すように、トリエチルシラノールは、絶縁膜５８表
面上の欠陥６０ａ、６０ｂに選択的に化学吸着し、ＣＶ
Ｄの原料ガスであるＷＦ6 やＳｉＨ4 導入時にこれらの
欠陥がタングステンの成長の核となることを防止してい
ると考えられる。トリエチルシラノールは水酸基を介し
て絶縁膜表面に接近・物理吸着し、その後直ちにタング
リングボンド６０ａや表面を終端している水酸基６０ｂ
と反応することによって、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉからなる強固
な化学結合を形成して化学吸着すると考えられる。その
結果、欠陥６０ａ、６０ｂが存在した箇所は、トリエチ
ルシランの３個のエチル基で終端された状態になると考
えられる。エチル基は電子構造的に閉じているため、図
７（ｆ）に示すように、絶縁膜５８の表面上にはＷＦ6
とＳｉＨ4 が吸着しにくくなり、タングステンの成長を
抑制できる。すなわち、「選択破れ」が生じることを抑
制することができる。
【０１１８】また、接続孔５９内では、導電性の接続孔
底部の表面においてＷＦ6 のタングステンへの分解が進
行し、図７（ｇ）に示すように、Ａｌ合金膜５５上にタ
ングステン６１を選択的に成長させることができる。所
定時間タングステンの成膜を行った後、ＷＦ6 とＳｉＨ
4 の反応室への供給を停止することにより、タングステ
ン成膜が完了する。このとき、同時にトリエチルシラノ
ールの反応室への供給も停止する。
底部の表面においてＷＦ6 のタングステンへの分解が進
行し、図７（ｇ）に示すように、Ａｌ合金膜５５上にタ
ングステン６１を選択的に成長させることができる。所
定時間タングステンの成膜を行った後、ＷＦ6 とＳｉＨ
4 の反応室への供給を停止することにより、タングステ
ン成膜が完了する。このとき、同時にトリエチルシラノ
ールの反応室への供給も停止する。
【０１１９】図８に示す特性Ｂは、本実施形態の製造方
法を使用して０．５μｍの直径を有する接続孔をＷで埋
め込んだ後、その上にアルミニウム配線を形成し、アル
ミニウム配線間のショートイールドの配線間間隔依存性
を測定した結果を示したものである。特性Ａは、本実施
形態と同様のＡｒイオンによる前処理を行った後、アル
キルシラノールを反応室に導入しないでＷＦ6 とＳｉＨ
4 のみをＣＶＤ原料ガスとして用いてＷプラグの形成を
行った場合の測定結果である。
法を使用して０．５μｍの直径を有する接続孔をＷで埋
め込んだ後、その上にアルミニウム配線を形成し、アル
ミニウム配線間のショートイールドの配線間間隔依存性
を測定した結果を示したものである。特性Ａは、本実施
形態と同様のＡｒイオンによる前処理を行った後、アル
キルシラノールを反応室に導入しないでＷＦ6 とＳｉＨ
4 のみをＣＶＤ原料ガスとして用いてＷプラグの形成を
行った場合の測定結果である。
【０１２０】本実施形態の製造方法によれば、図３の特
性Ａで示す従来の方法に比べてショートイールドを著し
く改善できることがわかる。すなわち、接続孔底部に部
分的に露出した下層Ａｌ配線表面のアルミ酸化物やＲＩ
Ｅ汚染層を除去するという目的においては、高い指向性
を有したＡｒイオン等の不活性ガスイオンによるスパッ
タエッチングは効果があるが、このＡｒスパッタエッチ
ングによる前処理と従来のＷ−ＣＶＤを組み合わせただ
けでは、半導体装置の製造方法として十分な選択性を有
したＷ選択成長は実現できない。
性Ａで示す従来の方法に比べてショートイールドを著し
く改善できることがわかる。すなわち、接続孔底部に部
分的に露出した下層Ａｌ配線表面のアルミ酸化物やＲＩ
Ｅ汚染層を除去するという目的においては、高い指向性
を有したＡｒイオン等の不活性ガスイオンによるスパッ
タエッチングは効果があるが、このＡｒスパッタエッチ
ングによる前処理と従来のＷ−ＣＶＤを組み合わせただ
けでは、半導体装置の製造方法として十分な選択性を有
したＷ選択成長は実現できない。
【０１２１】さらに、本発明によって形成されたＷプラ
グの電気特性を調べるために、図９に示すように、２０
万個のビアチェーンを形成して電気抵抗を測定した。７
１はシリコン基板、７２は絶縁膜、７４ａ、７４ｂ、７
５、７６ａ、７６ｂ及び７８ａ、７８ｂ、７９、８０
ａ、８０ｂはそれぞれＴｉ、ＴｉＮ、Ａｌ合金、Ｔｉ、
ＴｉＮの積層膜、８１はＷビアプラグ、８２、８３は絶
縁膜である。Ｗビアプラグの長さ（接続孔深さ）は１μ
ｍであり、ビアプラグ径は０．３μｍ〜１．４μｍとし
た。
グの電気特性を調べるために、図９に示すように、２０
万個のビアチェーンを形成して電気抵抗を測定した。７
１はシリコン基板、７２は絶縁膜、７４ａ、７４ｂ、７
５、７６ａ、７６ｂ及び７８ａ、７８ｂ、７９、８０
ａ、８０ｂはそれぞれＴｉ、ＴｉＮ、Ａｌ合金、Ｔｉ、
ＴｉＮの積層膜、８１はＷビアプラグ、８２、８３は絶
縁膜である。Ｗビアプラグの長さ（接続孔深さ）は１μ
ｍであり、ビアプラグ径は０．３μｍ〜１．４μｍとし
た。
【０１２２】図１０は作製した２０万個のビアチェーン
において１個あたりのビア抵抗のビアホール径依存性を
示したものである。特性Ｂは、前述の実施形態と同様の
方法、すなわちＡｒイオンスパッタによる前処理及びト
リエチルシラノール供給下でのＷ選択成長を行うことに
より作製したビアプラグの平均抵抗である。一方、特性
Ａは、ＢＣｌ3 のＲＩＥ処理により接続孔（ビアホー
ル）底部に露出したＡｌ合金配線表面の前処理を行った
後、トリエチルシラノール供給下でのＷ選択成長を行う
ことにより作製したＷビアプラグの平均抵抗である。特
性Ａと特性Ｂを比較すると、特性Ｂの方がビア抵抗が全
体的に下がっており、またより微細なビアにおいてビア
抵抗の低下が顕著であることがわかる。
において１個あたりのビア抵抗のビアホール径依存性を
示したものである。特性Ｂは、前述の実施形態と同様の
方法、すなわちＡｒイオンスパッタによる前処理及びト
リエチルシラノール供給下でのＷ選択成長を行うことに
より作製したビアプラグの平均抵抗である。一方、特性
Ａは、ＢＣｌ3 のＲＩＥ処理により接続孔（ビアホー
ル）底部に露出したＡｌ合金配線表面の前処理を行った
後、トリエチルシラノール供給下でのＷ選択成長を行う
ことにより作製したＷビアプラグの平均抵抗である。特
性Ａと特性Ｂを比較すると、特性Ｂの方がビア抵抗が全
体的に下がっており、またより微細なビアにおいてビア
抵抗の低下が顕著であることがわかる。
【０１２３】以上のことから、本発明による指向性の高
い不活性ガスイオンによるスパッタエッチング前処理と
トリエチルシラノールに代表されるアルキルシラノール
の導入により、良好なＷの選択成長が実現されるととも
に電気的特性の優れたＷプラグを効果的に形成できるこ
とが示された。
い不活性ガスイオンによるスパッタエッチング前処理と
トリエチルシラノールに代表されるアルキルシラノール
の導入により、良好なＷの選択成長が実現されるととも
に電気的特性の優れたＷプラグを効果的に形成できるこ
とが示された。
【０１２４】なお、選択破れを抑制するガス（トリエチ
ルシラノール）の反応槽への導入時期と、選択成長され
る金属を形成するガス（ＷＦ6 及びＳｉＨ4 ）の反応槽
への導入時期との関係については、先に説明した第１実
施形態と同様である。
ルシラノール）の反応槽への導入時期と、選択成長され
る金属を形成するガス（ＷＦ6 及びＳｉＨ4 ）の反応槽
への導入時期との関係については、先に説明した第１実
施形態と同様である。
【０１２５】また、半導体基板を反応槽に導入する前に
予め選択破れを抑制するガスを反応槽に導入し、反応槽
内の石英部品の表面を化学的に修飾しておく点について
も、先に説明した第１実施形態と同様である。
予め選択破れを抑制するガスを反応槽に導入し、反応槽
内の石英部品の表面を化学的に修飾しておく点について
も、先に説明した第１実施形態と同様である。
【０１２６】さらに、本実施形態ではアルキルシラノー
ルとしてトリエチルシラノールを用いて説明したが、第
１実施形態で述べたのと同様に、他のアルキル基を有す
るシリコン化合物を用いてもよく、またアルキル基の代
わりにトリフルオロカーボン基等のフルオロカーボン基
を有するシリコン化合物を用いても同様の効果が期待で
きる。
ルとしてトリエチルシラノールを用いて説明したが、第
１実施形態で述べたのと同様に、他のアルキル基を有す
るシリコン化合物を用いてもよく、またアルキル基の代
わりにトリフルオロカーボン基等のフルオロカーボン基
を有するシリコン化合物を用いても同様の効果が期待で
きる。
【０１２７】つぎに、図１に示した製造装置を用いた本
発明の第７実施形態について、図７を参照して説明す
る。本実施形態では、タングステンＣＶＤの選択成長を
例にとり、本発明におけるシリコン化合物のＣＶＤ工程
への導入が、良好なタングステンの選択成長及び選択性
を実現する上で効果的であることを説明する。
発明の第７実施形態について、図７を参照して説明す
る。本実施形態では、タングステンＣＶＤの選択成長を
例にとり、本発明におけるシリコン化合物のＣＶＤ工程
への導入が、良好なタングステンの選択成長及び選択性
を実現する上で効果的であることを説明する。
【０１２８】本実施形態では、タングステンを成長させ
る以前にトリアルキルハロゲンシリコン化合物を導入し
た。導入したトリアルキルハロゲンシリコン化合物とし
ては、シリコンの周囲に３個のエチル基（Ｃ2 Ｈ5 ）と
１個の塩素基（Ｃｌ）が結合したトリエチルクロロシラ
ン（Ｓｉ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｃｌ）を選んだ。
る以前にトリアルキルハロゲンシリコン化合物を導入し
た。導入したトリアルキルハロゲンシリコン化合物とし
ては、シリコンの周囲に３個のエチル基（Ｃ2 Ｈ5 ）と
１個の塩素基（Ｃｌ）が結合したトリエチルクロロシラ
ン（Ｓｉ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｃｌ）を選んだ。
【０１２９】図７（ｄ）の微細構造を有する半導体基板
を図１に示すロードロック室１０１に導入して真空排気
した後、前処理室３０１内のサセプタ３０２上に移送し
た。つぎに、前処理室３０１にマスフローコントローラ
３０８、配管３０７及びバルブ３０６を介して所定量の
Ａｒガスを導入し、コンダクタンスバルブ３０３の開口
度を調整することにより、前処理室内の圧力を５×１０
-2Ｐａに調整した。続いて、サセプタ３０２内に埋め込
まれた高周波電極に１３．５６ＭＨｚの高周波を印加
し、前処理室３０１内にプラズマを発生させた。また、
高周波電極に同時に約−１００Ｖの直流電圧を重畳し、
Ａｒ+ イオンの半導体基板への入射エネルギーを増加さ
せるとともに、入射Ａｒ+ イオンの直進性を上げ、接続
孔底部に露出したＡｌ合金表面のスパッタエッチング効
果を促進させた。
を図１に示すロードロック室１０１に導入して真空排気
した後、前処理室３０１内のサセプタ３０２上に移送し
た。つぎに、前処理室３０１にマスフローコントローラ
３０８、配管３０７及びバルブ３０６を介して所定量の
Ａｒガスを導入し、コンダクタンスバルブ３０３の開口
度を調整することにより、前処理室内の圧力を５×１０
-2Ｐａに調整した。続いて、サセプタ３０２内に埋め込
まれた高周波電極に１３．５６ＭＨｚの高周波を印加
し、前処理室３０１内にプラズマを発生させた。また、
高周波電極に同時に約−１００Ｖの直流電圧を重畳し、
Ａｒ+ イオンの半導体基板への入射エネルギーを増加さ
せるとともに、入射Ａｒ+ イオンの直進性を上げ、接続
孔底部に露出したＡｌ合金表面のスパッタエッチング効
果を促進させた。
【０１３０】所定時間、スパッタエッチングによって、
接続孔底部に露出したＡｌ合金の表面を清浄化した後
（図７（ｅ））、高周波及び直流電圧の印加を停止し、
引き続いてＡｒの供給を停止し、前処理室を１×１０-4
Ｐａ以下になるまで真空排気し、その後搬送用ロボット
２０５により半導体基板を反応室４０１内のサセプタ４
１０に移送した。この移送の間、前処理室３０１、搬送
室２０１及び反応室４０１を真空ポンプにより５×１０
-4Ｐａ以下の圧力に維持し、清浄化した接続孔底部のＡ
ｌ合金表面が極力再酸化されないようにした。反応室内
のサセプタ４１０上に置かれた半導体基板は、サセプタ
に内蔵されたヒータ４０９により２３０℃に加熱するよ
うにした。
接続孔底部に露出したＡｌ合金の表面を清浄化した後
（図７（ｅ））、高周波及び直流電圧の印加を停止し、
引き続いてＡｒの供給を停止し、前処理室を１×１０-4
Ｐａ以下になるまで真空排気し、その後搬送用ロボット
２０５により半導体基板を反応室４０１内のサセプタ４
１０に移送した。この移送の間、前処理室３０１、搬送
室２０１及び反応室４０１を真空ポンプにより５×１０
-4Ｐａ以下の圧力に維持し、清浄化した接続孔底部のＡ
ｌ合金表面が極力再酸化されないようにした。反応室内
のサセプタ４１０上に置かれた半導体基板は、サセプタ
に内蔵されたヒータ４０９により２３０℃に加熱するよ
うにした。
【０１３１】反応槽に半導体基板を導入した後、トリエ
チルクロロシランをマスフローコントローラを介して流
量制御しながら反応槽に導入した。トリエチルクロロシ
ランは、アルゴンガスをキャリアガスとする通常のバブ
リング法により気化させ、反応槽まで移送した。キャリ
アガスであるアルゴンガスのバブリング時の圧力とトリ
エチルクロロシランの蒸気圧から見積もった結果、反応
槽内のトリエチルクロロシランの分圧は約１０-5Ｐａで
あった。
チルクロロシランをマスフローコントローラを介して流
量制御しながら反応槽に導入した。トリエチルクロロシ
ランは、アルゴンガスをキャリアガスとする通常のバブ
リング法により気化させ、反応槽まで移送した。キャリ
アガスであるアルゴンガスのバブリング時の圧力とトリ
エチルクロロシランの蒸気圧から見積もった結果、反応
槽内のトリエチルクロロシランの分圧は約１０-5Ｐａで
あった。
【０１３２】半導体基板をトリエチルクロロシランの導
入とほぼ同時に反応槽に導入したため、半導体基板はト
リエチルクロロシラン若しくはトリエチルクロロシラン
の分解生成物からなる雰囲気に晒される。この時、図７
（ｆ）に示すように、トリエチルクロロシランは絶縁膜
５８表面上の欠陥６０ａ、６０ｂに選択的に化学吸着
し、これらの欠陥がタングステンの成長の核となること
が防止される。トリエチルクロロシランは塩素基を介し
て絶縁膜表面に接近・物理吸着し、その後直ちにタング
リングボンド６０ａや表面を終端している水酸基６０ｂ
と反応することによって、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ、Ｓｉ−Ｓｉ
或いはＳｉ−Ｃｌからなる強固な化学結合を形成して化
学吸着すると考えられる。その結果、前記欠陥が存在し
た箇所は、トリエチルクロロシランの３個のエチル基で
終端された状態、或いは塩素終端された状態になると考
えられる。したがって、絶縁膜５８の表面上にはＷＦ6
とＳｉＨ4 が吸着しにくくなり、タングステンの成長を
抑制することができる。すなわち、「選択破れ」が生じ
ることを抑制することができる。
入とほぼ同時に反応槽に導入したため、半導体基板はト
リエチルクロロシラン若しくはトリエチルクロロシラン
の分解生成物からなる雰囲気に晒される。この時、図７
（ｆ）に示すように、トリエチルクロロシランは絶縁膜
５８表面上の欠陥６０ａ、６０ｂに選択的に化学吸着
し、これらの欠陥がタングステンの成長の核となること
が防止される。トリエチルクロロシランは塩素基を介し
て絶縁膜表面に接近・物理吸着し、その後直ちにタング
リングボンド６０ａや表面を終端している水酸基６０ｂ
と反応することによって、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ、Ｓｉ−Ｓｉ
或いはＳｉ−Ｃｌからなる強固な化学結合を形成して化
学吸着すると考えられる。その結果、前記欠陥が存在し
た箇所は、トリエチルクロロシランの３個のエチル基で
終端された状態、或いは塩素終端された状態になると考
えられる。したがって、絶縁膜５８の表面上にはＷＦ6
とＳｉＨ4 が吸着しにくくなり、タングステンの成長を
抑制することができる。すなわち、「選択破れ」が生じ
ることを抑制することができる。
【０１３３】また、接続孔５９内では、接続孔底部の表
面においてＷＦ6 のタングステンへの分解が進行し、図
７（ｇ）に示すように、Ａｌ合金膜５５上にタングステ
ン６１を選択的に成長させることができる。この時、選
択性向上のために導入したトリエチルクロロシランは接
続孔底部に露出したアルミニウム表面と反応してアルミ
塩化物を形成すると考えられるが、この化合物は比較的
蒸気圧が高く、タングステン成膜時の基板加熱温度程度
で蒸発し、清浄なアルミニウム表面が形成されると考え
られるため、アルミニウム上へのタングステンの選択成
長を阻害することがないという利点がある。
面においてＷＦ6 のタングステンへの分解が進行し、図
７（ｇ）に示すように、Ａｌ合金膜５５上にタングステ
ン６１を選択的に成長させることができる。この時、選
択性向上のために導入したトリエチルクロロシランは接
続孔底部に露出したアルミニウム表面と反応してアルミ
塩化物を形成すると考えられるが、この化合物は比較的
蒸気圧が高く、タングステン成膜時の基板加熱温度程度
で蒸発し、清浄なアルミニウム表面が形成されると考え
られるため、アルミニウム上へのタングステンの選択成
長を阻害することがないという利点がある。
【０１３４】本実施形態によって形成されたＷプラグの
電気特性を調べるために、図９に示すように、２０万個
のビアチェーンを形成して電気抵抗を測定した。特性Ｃ
は、前述の実施形態と同様の方法、すなわちＡｒイオン
スパッタによる前処理及びトリエチルクロロシラン供給
下でのＷ選択成長を行うことにより作製したビアプラグ
の平均抵抗である。一方、特性Ａは、前処理方法として
ＢＣｌ3 のＲＩＥ処理により接続孔（ビアホール）底部
に露出したＡｌ合金配線表面の前処理を行った後、トリ
エチルクロロシラン供給下でのＷ選択成長を行うことに
より作製したＷビアプラグの平均抵抗である。特性Ａと
特性Ｃを比較すると、特性Ｃの方がビア抵抗が全体的に
下がっており、またより微細なビアにおいてビア抵抗の
低下が顕著であることがわかる。
電気特性を調べるために、図９に示すように、２０万個
のビアチェーンを形成して電気抵抗を測定した。特性Ｃ
は、前述の実施形態と同様の方法、すなわちＡｒイオン
スパッタによる前処理及びトリエチルクロロシラン供給
下でのＷ選択成長を行うことにより作製したビアプラグ
の平均抵抗である。一方、特性Ａは、前処理方法として
ＢＣｌ3 のＲＩＥ処理により接続孔（ビアホール）底部
に露出したＡｌ合金配線表面の前処理を行った後、トリ
エチルクロロシラン供給下でのＷ選択成長を行うことに
より作製したＷビアプラグの平均抵抗である。特性Ａと
特性Ｃを比較すると、特性Ｃの方がビア抵抗が全体的に
下がっており、またより微細なビアにおいてビア抵抗の
低下が顕著であることがわかる。
【０１３５】以上のことから、本発明による指向性の高
い不活性ガスイオンによるスパッタエッチング前処理と
トリエチルクロロシランに代表されるアルキルハロゲン
シリコン化合物の導入により、良好なＷの選択成長が実
現されるとともに電気的特性の優れたＷプラグを効果的
に形成できることが示された。
い不活性ガスイオンによるスパッタエッチング前処理と
トリエチルクロロシランに代表されるアルキルハロゲン
シリコン化合物の導入により、良好なＷの選択成長が実
現されるとともに電気的特性の優れたＷプラグを効果的
に形成できることが示された。
【０１３６】なお、選択破れを抑制するガスの反応槽へ
の導入時期と、選択成長される金属を形成するガスの反
応槽への導入時期との関係については、先に説明した第
１実施形態と同様である。
の導入時期と、選択成長される金属を形成するガスの反
応槽への導入時期との関係については、先に説明した第
１実施形態と同様である。
【０１３７】また、半導体基板を反応槽に導入する前に
予め選択破れを抑制するガスを反応槽に導入し、反応槽
内の石英部品の表面を化学的に修飾しておく点について
も、先に説明した第１実施形態と同様である。
予め選択破れを抑制するガスを反応槽に導入し、反応槽
内の石英部品の表面を化学的に修飾しておく点について
も、先に説明した第１実施形態と同様である。
【０１３８】さらに、本実施形態ではアルキルハロゲン
シリコン化合物としてトリエチルクロロシランを用いて
説明したが、第２実施形態等で述べたのと同様に、他の
ハロゲン基やアルキル基を有する化合物を用いてもよ
く、またアルキル基の代わりにトリフルオロカーボン基
等のフルオロカーボン基を有するシリコン化合物を用い
ても同様の効果が期待できる。
シリコン化合物としてトリエチルクロロシランを用いて
説明したが、第２実施形態等で述べたのと同様に、他の
ハロゲン基やアルキル基を有する化合物を用いてもよ
く、またアルキル基の代わりにトリフルオロカーボン基
等のフルオロカーボン基を有するシリコン化合物を用い
ても同様の効果が期待できる。
【０１３９】つぎに、図１に示した製造装置を用いた本
発明の第８実施形態について、図１１を参照して説明す
る。本実施形態は、Ｗ選択成長によるビアプラグ形成に
おいて、前記第６及び第７実施形態とは異なる微細構造
を用いた場合の例である。
発明の第８実施形態について、図１１を参照して説明す
る。本実施形態は、Ｗ選択成長によるビアプラグ形成に
おいて、前記第６及び第７実施形態とは異なる微細構造
を用いた場合の例である。
【０１４０】まず、図１１（ａ）に示すように、シリコ
ン基板５１上に絶縁膜（ＳｉＯ2 ）５２を１００ｎｍ形
成し、この上に１０ｎｍのチタン（Ｔｉ）膜５４ａと２
０ｎｍの窒化チタン（ＴｉＮ）膜５４ｂをスパッタリン
グ法により形成し、引き続いてＡｌ合金膜５５をスパッ
タリング法によって４００ｎｍ形成した。さらに、５ｎ
ｍのＴｉ膜５６ａと６０ｎｍのＴｉＮ膜５６ｂをスパッ
タリング法によって形成した。
ン基板５１上に絶縁膜（ＳｉＯ2 ）５２を１００ｎｍ形
成し、この上に１０ｎｍのチタン（Ｔｉ）膜５４ａと２
０ｎｍの窒化チタン（ＴｉＮ）膜５４ｂをスパッタリン
グ法により形成し、引き続いてＡｌ合金膜５５をスパッ
タリング法によって４００ｎｍ形成した。さらに、５ｎ
ｍのＴｉ膜５６ａと６０ｎｍのＴｉＮ膜５６ｂをスパッ
タリング法によって形成した。
【０１４１】つぎに、図１１（ｂ）に示すように、通常
の光リソグラフィー法と反応性イオンエッチング法を用
いて、前記積層金属薄膜層すなわちＴｉＮ／Ｔｉ／Ａｌ
合金／ＴｉＮ／Ｔｉを所望の積層配線５７にパターニン
グした。
の光リソグラフィー法と反応性イオンエッチング法を用
いて、前記積層金属薄膜層すなわちＴｉＮ／Ｔｉ／Ａｌ
合金／ＴｉＮ／Ｔｉを所望の積層配線５７にパターニン
グした。
【０１４２】その後、図１１（ｃ）に示すように、ＴＥ
ＯＳ（テトラエトキシシラン）とＯ2 を原料ガスとする
プラズマＣＶＤ法によって配線層間膜に相当するＳｉＯ
2 膜５８を１μｍ堆積した。
ＯＳ（テトラエトキシシラン）とＯ2 を原料ガスとする
プラズマＣＶＤ法によって配線層間膜に相当するＳｉＯ
2 膜５８を１μｍ堆積した。
【０１４３】つぎに、図１１（ｄ）に示すように、リソ
グラフィー法と反応性イオンエッチング法とを用いて、
配線５７上に位置するＳｉＯ2 膜５８に接続孔５９を形
成した。この時、接続孔５９の底部がＴｉＮ膜５６ｂと
なるように開孔を行った。
グラフィー法と反応性イオンエッチング法とを用いて、
配線５７上に位置するＳｉＯ2 膜５８に接続孔５９を形
成した。この時、接続孔５９の底部がＴｉＮ膜５６ｂと
なるように開孔を行った。
【０１４４】この半導体基板を図１のロードロック室１
０１に導入して真空排気した後、前処理室３０１内のサ
セプタ３０２上に移送した。つぎに、前処理室３０１
に、マスフローコントロー３０８、配管３０７及びバル
ブ３０６を介して所定量のＡｒガスを導入し、コンダク
タンスバルブ３０３の開口度を調整することにより、前
処理室内のＡｒ圧力を５×１０-2Ｐａに調整した。続い
て、サセプタ３０２内に埋め込まれた高周波電極に１
３．５６ＭＨｚの高周波を印加し、前処理室３０１内に
プラズマを発生させた。また、高周波電極に同時に約−
１００Ｖの直流電圧を重畳し、Ａｒ+ イオンの半導体基
板への入射エネルギーを増加させるとともに、入射Ａｒ
+ イオンの直進性を上げ、接続孔底部に露出したＴｉＮ
表面のスパッタエッチング効果を促進させた。
０１に導入して真空排気した後、前処理室３０１内のサ
セプタ３０２上に移送した。つぎに、前処理室３０１
に、マスフローコントロー３０８、配管３０７及びバル
ブ３０６を介して所定量のＡｒガスを導入し、コンダク
タンスバルブ３０３の開口度を調整することにより、前
処理室内のＡｒ圧力を５×１０-2Ｐａに調整した。続い
て、サセプタ３０２内に埋め込まれた高周波電極に１
３．５６ＭＨｚの高周波を印加し、前処理室３０１内に
プラズマを発生させた。また、高周波電極に同時に約−
１００Ｖの直流電圧を重畳し、Ａｒ+ イオンの半導体基
板への入射エネルギーを増加させるとともに、入射Ａｒ
+ イオンの直進性を上げ、接続孔底部に露出したＴｉＮ
表面のスパッタエッチング効果を促進させた。
【０１４５】所定時間、上記のスパッタエッチングによ
って、接続孔底部に露出したＴｉＮ膜５６ｂ表面のＲＩ
Ｅ汚染層６０ｃ等を除去して清浄化した後（図１１
（ｅ））、高周波及び直流電圧の印加を停止し、引き続
いてＡｒの供給を停止し、前処理室を１×１０-4Ｐａ以
下になるまで真空排気し、その後搬送用ロボット２０５
により、半導体基板を反応室４０１内のサセプタ４１０
に移送した。この移送の間、前処理室３０１、搬送室２
０１及び反応室４０１を真空ポンプにより５×１０-4Ｐ
ａ以下の圧力に維持し、清浄化した接続孔底部のＴｉＮ
表面が極力再酸化されないようにした。反応室内のサセ
プタ４１０上に置かれた半導体基板は、サセプタ４１０
に内蔵されたヒータ４０９により３００℃に加熱するよ
うにした。
って、接続孔底部に露出したＴｉＮ膜５６ｂ表面のＲＩ
Ｅ汚染層６０ｃ等を除去して清浄化した後（図１１
（ｅ））、高周波及び直流電圧の印加を停止し、引き続
いてＡｒの供給を停止し、前処理室を１×１０-4Ｐａ以
下になるまで真空排気し、その後搬送用ロボット２０５
により、半導体基板を反応室４０１内のサセプタ４１０
に移送した。この移送の間、前処理室３０１、搬送室２
０１及び反応室４０１を真空ポンプにより５×１０-4Ｐ
ａ以下の圧力に維持し、清浄化した接続孔底部のＴｉＮ
表面が極力再酸化されないようにした。反応室内のサセ
プタ４１０上に置かれた半導体基板は、サセプタ４１０
に内蔵されたヒータ４０９により３００℃に加熱するよ
うにした。
【０１４６】反応槽に半導体基板を導入した後、トリエ
チルシラノールをマスフローコントローラを介して流量
制御しながら反応槽に導入した。トリエチルシラノール
は、アルゴンガスをキャリアガスとする通常のバブリン
グ法により気化させ、反応槽まで移送した。キャリアガ
スであるアルゴンガスのバブリング時の圧力とトリエチ
ルシラノールの蒸気圧から見積もった結果、反応槽内の
トリエチルシラノールの分圧は約１０-5Ｐａであった。
半導体基板はトリエチルシラノール若しくはトリエチル
シラノールの分解生成物からなる雰囲気に晒されるた
め、図１１（ｆ）に示すように、トリエチルシラノール
は絶縁膜５８表面上の欠陥６０ａ、６０ｂに選択的に化
学吸着し、これらの欠陥がタングステンの成長の核とな
ることが防止される。
チルシラノールをマスフローコントローラを介して流量
制御しながら反応槽に導入した。トリエチルシラノール
は、アルゴンガスをキャリアガスとする通常のバブリン
グ法により気化させ、反応槽まで移送した。キャリアガ
スであるアルゴンガスのバブリング時の圧力とトリエチ
ルシラノールの蒸気圧から見積もった結果、反応槽内の
トリエチルシラノールの分圧は約１０-5Ｐａであった。
半導体基板はトリエチルシラノール若しくはトリエチル
シラノールの分解生成物からなる雰囲気に晒されるた
め、図１１（ｆ）に示すように、トリエチルシラノール
は絶縁膜５８表面上の欠陥６０ａ、６０ｂに選択的に化
学吸着し、これらの欠陥がタングステンの成長の核とな
ることが防止される。
【０１４７】つぎに、ＣＶＤ原料ガスであるＷＦ6 とＳ
ｉＨ4 を反応室に導入し、所定時間Ｗの堆積を行った。
堆積の終了はＷＦ6 とＳｉＨ4 の反応室への供給を停止
することにより行った。この時、同時にトリエチルシラ
ノールの反応室への供給も停止した。その結果、図１１
（ｇ）に示すように、配線５７上にタングステン６１を
選択的に成長させることができた。
ｉＨ4 を反応室に導入し、所定時間Ｗの堆積を行った。
堆積の終了はＷＦ6 とＳｉＨ4 の反応室への供給を停止
することにより行った。この時、同時にトリエチルシラ
ノールの反応室への供給も停止した。その結果、図１１
（ｇ）に示すように、配線５７上にタングステン６１を
選択的に成長させることができた。
【０１４８】図８に示す特性Ｃは、本実施形態の製造方
法を使用して０．５μｍの直径を有する接続孔をＷで埋
め込んだ後、その上にアルミニウム配線を形成し、アル
ミニウム配線間のショートイールドの配線間間隔依存性
を測定した結果を示したものである。特性Ａは、Ａｒイ
オンによる前処理を行った後、アルキルシラノールを反
応室に導入しないでＷＦ6 とＳｉＨ4 のみをＣＶＤ原料
ガスとして用いてＷプラグの形成を行った場合の測定結
果である。
法を使用して０．５μｍの直径を有する接続孔をＷで埋
め込んだ後、その上にアルミニウム配線を形成し、アル
ミニウム配線間のショートイールドの配線間間隔依存性
を測定した結果を示したものである。特性Ａは、Ａｒイ
オンによる前処理を行った後、アルキルシラノールを反
応室に導入しないでＷＦ6 とＳｉＨ4 のみをＣＶＤ原料
ガスとして用いてＷプラグの形成を行った場合の測定結
果である。
【０１４９】本実施形態では、Ｗを選択成長させる下地
としてＡｌの代わりにＴｉＮを用いたが、一般にＡｌに
比べてＴｉＮ上にはＷは成長しにくく、Ａｌ下地を用い
た場合に比べて高い成膜温度が必要とされている。この
堆積温度の高温化は絶縁膜（ＳｉＯ2 ）上へのＷの核発
生（選択破れ）をより起こしやすくさせるが、本発明を
用いることにより、図８に示すように、このような選択
破れが起こりやすい状況下でも、十分な選択性を確保し
たままＷプラグの選択成長が可能となることが示され
た。
としてＡｌの代わりにＴｉＮを用いたが、一般にＡｌに
比べてＴｉＮ上にはＷは成長しにくく、Ａｌ下地を用い
た場合に比べて高い成膜温度が必要とされている。この
堆積温度の高温化は絶縁膜（ＳｉＯ2 ）上へのＷの核発
生（選択破れ）をより起こしやすくさせるが、本発明を
用いることにより、図８に示すように、このような選択
破れが起こりやすい状況下でも、十分な選択性を確保し
たままＷプラグの選択成長が可能となることが示され
た。
【０１５０】なお、本実施形態で示したＴｉＮの他に
も、窒化タングステン、チタンシリサイド、タングステ
ンシリサイド、コバルトシリサイド、ニッケルシリサイ
ドなど他の導電性窒化物や導電性珪化物をＷ選択成長の
下地として用いることが可能である。
も、窒化タングステン、チタンシリサイド、タングステ
ンシリサイド、コバルトシリサイド、ニッケルシリサイ
ドなど他の導電性窒化物や導電性珪化物をＷ選択成長の
下地として用いることが可能である。
【０１５１】また、選択破れを抑制するガスの反応槽へ
の導入時期と、選択成長される金属を形成するガスの反
応槽への導入時期との関係については、先に説明した第
１実施形態と同様である。
の導入時期と、選択成長される金属を形成するガスの反
応槽への導入時期との関係については、先に説明した第
１実施形態と同様である。
【０１５２】また、半導体基板を反応槽に導入する前に
予め選択破れを抑制するガスを反応槽に導入し、反応槽
内の石英部品の表面を化学的に修飾しておく点について
も、先に説明した第１実施形態と同様である。
予め選択破れを抑制するガスを反応槽に導入し、反応槽
内の石英部品の表面を化学的に修飾しておく点について
も、先に説明した第１実施形態と同様である。
【０１５３】さらに、本実施形態ではアルキルシラノー
ルとしてトリエチルシラノールを用いて説明したが、第
１実施形態で述べたのと同様に、他のアルキル基を有す
るアルキルシラノールを用いてもよい。また、第２実施
形態で述べたのと同様にアルキルハロゲンシリコン化合
物を用いてもよく、さらにアルキル基の代わりにトリフ
ルオロカーボン基等のフルオロカーボン基を有するシリ
コン化合物を用いても同様の効果が期待できる。
ルとしてトリエチルシラノールを用いて説明したが、第
１実施形態で述べたのと同様に、他のアルキル基を有す
るアルキルシラノールを用いてもよい。また、第２実施
形態で述べたのと同様にアルキルハロゲンシリコン化合
物を用いてもよく、さらにアルキル基の代わりにトリフ
ルオロカーボン基等のフルオロカーボン基を有するシリ
コン化合物を用いても同様の効果が期待できる。
【０１５４】なお、上記第６〜第８実施形態において、
Ａｒ等の不活性ガスイオンを用いたスパッタリングによ
り接続孔底部の清浄化を行う際に、ハロゲン元素を含む
ガスを微量（例えばＡｒガスに対して１０％以下）添加
するようにしてもよい。このようにすれば、不活性ガス
イオンによる物理的スパッタリングによって生じた表面
ダメージをハロゲン元素による化学的なエッチング効果
によって回復させることが可能となる。添加するハロゲ
ン元素を含むガスとしては、Ｆ2 、ＮＦ3 、ＨＢｒ、Ｂ
Ｃｌ3 、Ｃｌ2 等を用いることができる。ハロゲン元素
を含むガスの反応室への導入時期は、スパッタリング開
始と同時或いはスパッタリング開始前でも開始後でもよ
いが、導入終了時期はスパッタリング終了と同時である
ことが好ましい。なお、不活性ガスに微量のハロゲン元
素を含むガスを予め添加した混合ガス（例えば、Ａｒガ
スに対して１０％以下のＦ2 ガスを混合したガス）を導
入するようにしてもよい。
Ａｒ等の不活性ガスイオンを用いたスパッタリングによ
り接続孔底部の清浄化を行う際に、ハロゲン元素を含む
ガスを微量（例えばＡｒガスに対して１０％以下）添加
するようにしてもよい。このようにすれば、不活性ガス
イオンによる物理的スパッタリングによって生じた表面
ダメージをハロゲン元素による化学的なエッチング効果
によって回復させることが可能となる。添加するハロゲ
ン元素を含むガスとしては、Ｆ2 、ＮＦ3 、ＨＢｒ、Ｂ
Ｃｌ3 、Ｃｌ2 等を用いることができる。ハロゲン元素
を含むガスの反応室への導入時期は、スパッタリング開
始と同時或いはスパッタリング開始前でも開始後でもよ
いが、導入終了時期はスパッタリング終了と同時である
ことが好ましい。なお、不活性ガスに微量のハロゲン元
素を含むガスを予め添加した混合ガス（例えば、Ａｒガ
スに対して１０％以下のＦ2 ガスを混合したガス）を導
入するようにしてもよい。
【０１５５】また、上記第１〜第５実施形態では、Ａｒ
等の不活性ガスイオンを用いたスパッタリングにより接
続孔底部の清浄化を行う工程については特に触れなかっ
たが、勿論上記第６〜第８実施形態と同様、このような
不活性ガスイオンを用いたスパッタリング工程を行って
もよい。この場合、必要に応じて、前述にようにハロゲ
ン元素を含むガスを微量添加するようにしてもよい。
等の不活性ガスイオンを用いたスパッタリングにより接
続孔底部の清浄化を行う工程については特に触れなかっ
たが、勿論上記第６〜第８実施形態と同様、このような
不活性ガスイオンを用いたスパッタリング工程を行って
もよい。この場合、必要に応じて、前述にようにハロゲ
ン元素を含むガスを微量添加するようにしてもよい。
【０１５６】以上、本発明の各実施形態について説明し
たが、本発明はこれらの実施形態にに限定されるもので
はなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形
して実施可能である。
たが、本発明はこれらの実施形態にに限定されるもので
はなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形
して実施可能である。
【０１５７】
【発明の効果】本発明における半導体装置の製造方法及
び製造装置によれば、シリコン化合物又はその分解生成
物により絶縁膜の表面が化学的に修飾されるため、絶縁
膜の表面を不活性な状態にすることができる。したがっ
て、金属膜を選択的に成長させる際に絶縁膜の表面にも
金属膜が成長してしまうことを抑制することができ、金
属の安定した選択成長及び選択成長した金属と下層配線
等との間の優れた電気的接続特性を得ることが可能とな
る。また、シリコン化合物又はその分解生成物を含む雰
囲気によって反応槽内の石英部品の表面を化学的に修飾
するようにすれば、石英部品への金属膜の堆積を抑制す
ることが可能となり、反応槽内におけるダストの発生等
を抑制することができる。
び製造装置によれば、シリコン化合物又はその分解生成
物により絶縁膜の表面が化学的に修飾されるため、絶縁
膜の表面を不活性な状態にすることができる。したがっ
て、金属膜を選択的に成長させる際に絶縁膜の表面にも
金属膜が成長してしまうことを抑制することができ、金
属の安定した選択成長及び選択成長した金属と下層配線
等との間の優れた電気的接続特性を得ることが可能とな
る。また、シリコン化合物又はその分解生成物を含む雰
囲気によって反応槽内の石英部品の表面を化学的に修飾
するようにすれば、石英部品への金属膜の堆積を抑制す
ることが可能となり、反応槽内におけるダストの発生等
を抑制することができる。
【図１】本発明における半導体装置の製造装置の一例を
模式的に示した図。
模式的に示した図。
【図２】本発明における半導体装置の製造方法につい
て、その第１〜第３実施形態に係る製造工程を示した
図。
て、その第１〜第３実施形態に係る製造工程を示した
図。
【図３】本発明の第１及び第２実施形態について、配線
間間隔に対する良品率の関係を示した図。
間間隔に対する良品率の関係を示した図。
【図４】本発明の第１及び第２実施形態について、処理
ウエハー枚数に対するパーティクル数の関係を示した
図。
ウエハー枚数に対するパーティクル数の関係を示した
図。
【図５】本発明における半導体装置の製造方法につい
て、その第４実施形態に係る製造工程を示した図。
て、その第４実施形態に係る製造工程を示した図。
【図６】本発明における半導体装置の製造方法につい
て、その第５実施形態に係る製造工程を示した図。
て、その第５実施形態に係る製造工程を示した図。
【図７】本発明における半導体装置の製造方法につい
て、その第６及び第７実施形態に係る製造工程を示した
図。
て、その第６及び第７実施形態に係る製造工程を示した
図。
【図８】本発明の第６及び第８実施形態について、配線
間間隔に対する良品率の関係を示した図。
間間隔に対する良品率の関係を示した図。
【図９】本発明の第６及び第７実施形態について、ビア
抵抗を測定するために用いたビアチェーンの構造を示し
た図。
抵抗を測定するために用いたビアチェーンの構造を示し
た図。
【図１０】本発明の第６及び第７実施形態について、ビ
アホール径に対するビア抵抗の関係を示した図。
アホール径に対するビア抵抗の関係を示した図。
【図１１】本発明における半導体装置の製造方法につい
て、その第８実施形態に係る製造工程を示した図。
て、その第８実施形態に係る製造工程を示した図。
１１、２１、４１、５１…半導体基板 １３、２６、４５、５７…第１の金属膜 １４、２８、４３、５８…絶縁膜 １５、２９、４４、５９…除去部 １７、３０、４８、６１…第２の金属膜 ４０１…反応槽 ４２０…供給手段
フロントページの続き (72)発明者 大塚 賢一 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 伊藤 仁 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内
Claims (22)
- 【請求項１】 半導体基板の主面側に形成され厚さ方向
にその一部が除去された除去部を有する絶縁膜と、前記
除去部の少なくとも底部に形成された第１の金属膜とを
有し、前記除去部内に前記第１の金属膜と電気的に接続
される第２の金属膜を選択的に形成する半導体装置の製
造方法において、 前記除去部内に前記第２の金属膜を選択的に形成する工
程の際に、前記絶縁膜及び前記第１の金属膜が形成され
た前記半導体基板を、炭素、水素、酸素、塩素、フッ素
のうち少なくとも一つ以上の元素を含む液体状のシリコ
ン化合物を気化させた気体状のシリコン化合物又はその
分解生成物を含む雰囲気に晒し、前記絶縁膜の表面を前
記シリコン化合物又は前記分解生成物により化学的に修
飾することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 半導体基板の主面側に形成され厚さ方向
にその一部が除去された除去部を有する絶縁膜と、前記
除去部の少なくとも底部に形成された第１の金属膜とを
有し、前記除去部内に前記第１の金属膜と電気的に接続
される第２の金属膜を選択的に形成する半導体装置の製
造方法において、 前記除去部内に前記第２の金属膜を選択的に形成する工
程の際に、前記絶縁膜及び前記第１の金属膜が形成され
た前記半導体基板を、トリアルキルシラノール若しくは
その多量体からなるシリコン化合物又はその分解生成物
を含む雰囲気、又は前記トリアルキルシラノール若しく
はその多量体を構成する少なくとも一つのアルキル基を
フルオロカーボン基に置換したシリコン化合物又はその
分解生成物を含む雰囲気に晒し、前記絶縁膜の表面を前
記シリコン化合物又は前記分解生成物により化学的に修
飾することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記トリアルキルシラノールは少なくと
も３個のアルキル基と少なくとも１個の水酸基とを有
し、前記アルキル基はメチル基、エチル基、プロパン基
及びブチル基のなかから選択される少なくとも一つの基
であることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項４】 半導体基板の主面側に形成され厚さ方向
にその一部が除去された除去部を有する絶縁膜と、前記
除去部の少なくとも底部に形成された第１の金属膜とを
有し、前記除去部内に前記第１の金属膜と電気的に接続
される第２の金属膜を選択的に形成する半導体装置の製
造方法において、 前記除去部内に前記第２の金属膜を選択的に形成する工
程の際に、前記絶縁膜及び前記第１の金属膜が形成され
た前記半導体基板を、トリアルキルハロゲンシリコン化
合物若しくはその多量体からなるシリコン化合物又はそ
の分解生成物を含む雰囲気、又は前記トリアルキルハロ
ゲンシリコン化合物若しくはその多量体を構成する少な
くとも一つのアルキル基をフルオロカーボン基に置換し
たシリコン化合物又はその分解生成物を含む雰囲気に晒
し、前記絶縁膜の表面を前記シリコン化合物又は前記分
解生成物により化学的に修飾することを特徴とする半導
体装置の製造方法。 - 【請求項５】 前記トリアルキルハロゲンシリコン化合
物は少なくとも３個のアルキル基と少なくとも１個のハ
ロゲン基とを有し、前記アルキル基はメチル基、エチル
基、プロパン基及びブチル基のなかから選択される少な
くとも一つの基であり、前記ハロゲン基は塩素基及びフ
ッ素基のなかから選択される少なくとも一つの基である
ことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項６】 半導体基板の主面側に形成され厚さ方向
にその一部が除去された除去部を有する絶縁膜と、前記
除去部の少なくとも底部に形成された第１の金属膜とを
有し、前記除去部内に前記第１の金属膜と電気的に接続
される第２の金属膜を選択的に形成する半導体装置の製
造方法において、 前記除去部内に第２の金属膜を選択的に形成する工程の
前に、前記除去部内の第１の金属膜の露出表面を不活性
ガスイオンによりスパッタリングして清浄化する工程を
有し、その後、前記除去部内に第２の金属膜を選択的に
形成する工程の際に、前記絶縁膜及び前記第１の金属膜
が形成された前記半導体基板を、炭素、水素、酸素、塩
素、フッ素のうち少なくとも一つ以上の元素を含むシリ
コン化合物又はその分解生成物を含む雰囲気に晒し、前
記絶縁膜の表面を前記シリコン化合物又は前記分解生成
物により化学的に修飾することを特徴とする半導体装置
の製造方法。 - 【請求項７】 請求項１乃至５のいずれかに記載の半導
体装置の製造方法において、前記除去部内に第２の金属
膜を選択的に形成する工程の前に、前記除去部内の第１
の金属膜の露出表面を不活性ガスイオンによりスパッタ
リングして清浄化する工程をさらに有することを特徴と
する半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】 前記除去部内の第１の金属膜の露出表面
を不活性ガスイオンによりスパッタリングして清浄化す
る工程の際にハロゲン元素を含むガスを添加することを
特徴とする請求項６又は７に記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項９】 前記不活性ガスイオンを不活性ガスのプ
ラズマによって発生させることを特徴とする請求項６又
は７に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１０】 前記除去部は、前記絶縁膜に形成され
た孔又は溝であることを特徴とする請求項１乃至９のい
ずれかに記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１１】 前記シリコン化合物又はその分解生成
物を含む雰囲気を構成するガスの前記半導体基板が導入
される反応槽内への導入の開始は、前記第２の金属膜を
形成するガスの前記反応槽内への導入が開始されるのと
同時又はそれ以前であることを特徴とする請求項１乃至
１０のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１２】 前記シリコン化合物又はその分解生成
物を含む雰囲気を構成するガスの前記反応槽内への導入
の終了は、前記第２の金属膜を形成するガスの前記反応
槽内への導入が終了するのと同時又はそれ以後であるこ
とを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項１３】 前記シリコン化合物又はその分解生成
物を含む雰囲気を構成するガスの分圧Ｐは、１０-6Ｐａ
＜Ｐ＜１０-4Ｐａに設定されていることを特徴とする請
求項１乃至１０のいずれかに記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項１４】 前記シリコン化合物又はその分解生成
物を含む雰囲気は、前記半導体基板が導入される反応槽
内の石英部品の表面を化学的に修飾するものであること
を特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項１５】 前記選択的に形成される第２の金属膜
は、タングステン、銅、アルミニウム又はチタンである
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項１６】 半導体基板の主面側に第１の金属膜を
用いた配線を形成する工程と、この配線が形成された前
記半導体基板の主面側に絶縁膜を形成する工程と、この
絶縁膜の一部を除去して前記配線の上面を露出させる接
続孔を形成する工程と、この接続孔内に前記配線と電気
的に接続される第２の金属膜を用いた金属プラグを選択
的に形成する工程とを有する半導体装置の製造方法にお
いて、 前記接続孔内に前記金属プラグを選択的に形成する際
に、前記半導体基板を炭素、水素、酸素、塩素、フッ素
のうち少なくとも一つ以上の元素を含む液体状のシリコ
ン化合物を気化させた気体状のシリコン化合物又はその
分解生成物を含む雰囲気に晒し、前記絶縁膜の表面を前
記シリコン化合物又は前記分解生成物により化学的に修
飾することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項１７】 半導体基板の主面側に絶縁膜を形成す
る工程と、この絶縁膜の一部を除去して配線溝を形成す
る工程と、前記絶縁膜上及び前記配線溝内面に第１の金
属膜を形成する工程と、前記絶縁膜上の第１の金属膜を
除去して前記配線溝内面に前記第１の金属膜を残置させ
る工程と、この第１の金属膜が残置した配線溝内に第１
の金属膜と電気的に接続される第２の金属膜を用いた配
線を選択的に形成する工程とを有する半導体装置の製造
方法において、 前記配線溝内に前記配線を選択的に形成する際に、前記
半導体基板を炭素、水素、酸素、塩素、フッ素のうち少
なくとも一つ以上の元素を含む液体状のシリコン化合物
を気化させた気体状のシリコン化合物又はその分解生成
物を含む雰囲気に晒し、前記絶縁膜の表面を前記シリコ
ン化合物又は前記分解生成物により化学的に修飾するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項１８】 厚さ方向にその一部が除去された除去
部を有する絶縁膜と、前記除去部の少なくとも底部に形
成された第１の金属膜とを備えた半導体基板が導入され
る反応槽と、 前記反応槽内に炭素、水素、酸素、塩素、フッ素のうち
少なくとも一つ以上の元素を含む液体状のシリコン化合
物を気化させた気体状のシリコン化合物又はその分解生
成物を含む雰囲気を供給し、前記絶縁膜の表面を前記シ
リコン化合物又は前記分解生成物により化学的に修飾さ
せる供給手段と、 前記反応槽内に原料ガスを導入して前記除去部内に第２
の金属膜を選択的に形成する形成手段とを具備すること
を特徴とする半導体装置の製造装置。 - 【請求項１９】 前記供給手段は、前記反応槽の外部に
設けられ前記液体状のシリコン化合物を気化させて前記
気体状のシリコン化合物又はその分解生成物を発生する
発生手段と、この発生手段によって発生した前記気体状
のシリコン化合物又はその分解生成物を前記反応槽内に
導入する導入手段とを具備することを特徴とする請求項
１８に記載の半導体装置の製造装置。 - 【請求項２０】 厚さ方向にその一部が除去された除去
部を有する絶縁膜と、前記除去部の少なくとも底部に形
成された第１の金属膜とを備えた半導体基板が導入され
る反応槽と、 前記反応槽内にトリアルキルシラノール若しくはその多
量体からなるシリコン化合物又はその分解生成物を含む
雰囲気、又は前記トリアルキルシラノール若しくはその
多量体を構成する少なくとも一つのアルキル基をフルオ
ロカーボン基に置換したシリコン化合物又はその分解生
成物を含む雰囲気を供給し、前記絶縁膜の表面を前記シ
リコン化合物又は前記分解生成物により化学的に修飾さ
せる供給手段と、 前記反応槽内に原料ガスを導入して前記除去部内に第２
の金属膜を選択的に形成する形成手段とを具備すること
を特徴とする半導体装置の製造装置。 - 【請求項２１】 厚さ方向にその一部が除去された除去
部を有する絶縁膜と、前記除去部の少なくとも底部に形
成された第１の金属膜とを備えた半導体基板が導入され
る反応槽と、 前記反応槽内にトリアルキルハロゲンシリコン化合物若
しくはその多量体からなるシリコン化合物又はその分解
生成物を含む雰囲気、又は前記トリアルキルハロゲンシ
リコン化合物若しくはその多量体を構成する少なくとも
一つのアルキル基をフルオロカーボン基に置換したシリ
コン化合物又はその分解生成物を含む雰囲気を供給し、
前記絶縁膜の表面を前記シリコン化合物又は前記分解生
成物により化学的に修飾させる供給手段と、 前記反応槽内に原料ガスを導入して前記除去部内に第２
の金属膜を選択的に形成する形成手段とを具備すること
を特徴とする半導体装置の製造装置。 - 【請求項２２】 厚さ方向にその一部が除去された除去
部を有する絶縁膜と、前記除去部の少なくとも底部に形
成された第１の金属膜とを備えた半導体基板が導入され
る反応槽と、 前記反応槽に導入された半導体基板に設けられた前記除
去部の少なくとも底部に形成された第１の金属膜の露出
表面を不活性ガスイオンによりスパッタリングして清浄
化する清浄化手段と、 前記反応槽内に炭素、水素、酸素、塩素、フッ素のうち
少なくとも一つ以上の元素を含むシリコン化合物又はそ
の分解生成物を含む雰囲気を供給し、前記絶縁膜の表面
を前記シリコン化合物又は前記分解生成物により化学的
に修飾させる供給手段と、 前記反応槽内に原料ガスを導入して前記除去部内に第２
の金属膜を選択的に形成する形成手段とを具備すること
を特徴とする半導体装置の製造装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9211979A JPH10214896A (ja) | 1996-11-29 | 1997-08-06 | 半導体装置の製造方法及び製造装置 |
| US08/979,783 US5990007A (en) | 1996-11-29 | 1997-11-26 | Method of manufacturing a semiconductor device |
| TW086117868A TW358965B (en) | 1996-11-29 | 1997-11-27 | Method and apparatus for manufacturing semiconductor devices |
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Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31965696 | 1996-11-29 | ||
| JP8-319656 | 1996-11-29 | ||
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|---|---|
| JPH10214896A true JPH10214896A (ja) | 1998-08-11 |
Family
ID=26518943
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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| TW (1) | TW358965B (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010503216A (ja) * | 2006-08-30 | 2010-01-28 | アイピーグリップ・エルエルシー | 選択的に物質を堆積するために被加工物を表面改質する方法及び装置 |
| JP2013062408A (ja) * | 2011-09-14 | 2013-04-04 | Renesas Electronics Corp | 抵抗変化型不揮発記憶装置、半導体装置及び抵抗変化型不揮発記憶装置の製造方法 |
| JP2018532271A (ja) * | 2015-10-15 | 2018-11-01 | 東京エレクトロン株式会社 | インターコネクトのための選択的なボトムアップ式金属フィーチャ充填 |
| WO2023075865A1 (en) * | 2021-10-31 | 2023-05-04 | Applied Materials, Inc. | Selective passivation of damaged nitride |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2985858B2 (ja) * | 1997-12-19 | 1999-12-06 | 日本電気株式会社 | エッチング方法 |
| US6187672B1 (en) * | 1998-09-22 | 2001-02-13 | Conexant Systems, Inc. | Interconnect with low dielectric constant insulators for semiconductor integrated circuit manufacturing |
| US6668445B1 (en) * | 2000-01-11 | 2003-12-30 | Lexmark International, Inc. | Method of increasing tab bond strength using reactive ion etching |
| JP2001196373A (ja) | 2000-01-13 | 2001-07-19 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
| JP3516918B2 (ja) * | 2000-01-19 | 2004-04-05 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法及び半導体製造装置 |
| US6923525B2 (en) * | 2000-05-22 | 2005-08-02 | Seiko Epson Corporation | Head member ink repellence treating method and treating device |
| KR20020004539A (ko) * | 2000-07-06 | 2002-01-16 | 박종섭 | 수소확산을 방지할 수 있는 강유전체 메모리 소자 제조 방법 |
| US6218301B1 (en) * | 2000-07-31 | 2001-04-17 | Applied Materials, Inc. | Deposition of tungsten films from W(CO)6 |
| JP4327644B2 (ja) * | 2004-03-31 | 2009-09-09 | Ｎｅｃエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| KR100536808B1 (ko) * | 2004-06-09 | 2005-12-14 | 동부아남반도체 주식회사 | 반도체 소자 및 그 제조 방법 |
| JP4941921B2 (ja) | 2005-03-14 | 2012-05-30 | 株式会社アルバック | 選択Ｗ−ＣＶＤ法及びＣｕ多層配線の製作法 |
| US7488687B2 (en) * | 2006-09-12 | 2009-02-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods of forming electrical interconnect structures using polymer residues to increase etching selectivity through dielectric layers |
| JP2008166062A (ja) * | 2006-12-27 | 2008-07-17 | Hitachi High-Technologies Corp | 真空容器を持つ装置 |
| US11410880B2 (en) * | 2019-04-23 | 2022-08-09 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Phase control in contact formation |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3211752C2 (de) * | 1982-03-30 | 1985-09-26 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zum selektiven Abscheiden von aus Siliziden hochschmelzender Metalle bestehenden Schichtstrukturen auf im wesentlichen aus Silizium bestehenden Substraten und deren Verwendung |
| JP2947818B2 (ja) * | 1988-07-27 | 1999-09-13 | 株式会社日立製作所 | 微細孔への金属穴埋め方法 |
| EP0370775B1 (en) * | 1988-11-21 | 1996-06-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing semiconductor device |
| EP0560617A3 (en) * | 1992-03-13 | 1993-11-24 | Kawasaki Steel Co | Method of manufacturing insulating film on semiconductor device and apparatus for carrying out the same |
| US5635423A (en) * | 1994-10-11 | 1997-06-03 | Advanced Micro Devices, Inc. | Simplified dual damascene process for multi-level metallization and interconnection structure |
-
1997
- 1997-08-06 JP JP9211979A patent/JPH10214896A/ja active Pending
- 1997-11-26 US US08/979,783 patent/US5990007A/en not_active Expired - Lifetime
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- 1997-11-28 KR KR1019970064019A patent/KR100295567B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010503216A (ja) * | 2006-08-30 | 2010-01-28 | アイピーグリップ・エルエルシー | 選択的に物質を堆積するために被加工物を表面改質する方法及び装置 |
| JP2013062408A (ja) * | 2011-09-14 | 2013-04-04 | Renesas Electronics Corp | 抵抗変化型不揮発記憶装置、半導体装置及び抵抗変化型不揮発記憶装置の製造方法 |
| US9123889B2 (en) | 2011-09-14 | 2015-09-01 | Renesas Electronics Corporation | Resistance change nonvolatile memory device, semiconductor device, and method of manufacturing resistance change nonvolatile memory device |
| US9373665B2 (en) | 2011-09-14 | 2016-06-21 | Renesas Electronics Corporation | Resistance change nonvolatile memory device, semiconductor device, and method of manufacturing resistance change nonvolatile memory device |
| JP2018532271A (ja) * | 2015-10-15 | 2018-11-01 | 東京エレクトロン株式会社 | インターコネクトのための選択的なボトムアップ式金属フィーチャ充填 |
| WO2023075865A1 (en) * | 2021-10-31 | 2023-05-04 | Applied Materials, Inc. | Selective passivation of damaged nitride |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5990007A (en) | 1999-11-23 |
| TW358965B (en) | 1999-05-21 |
| KR19980042907A (ko) | 1998-08-17 |
| KR100295567B1 (ko) | 2001-09-07 |
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