JP2000332105A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JP2000332105A
JP2000332105A JP11137055A JP13705599A JP2000332105A JP 2000332105 A JP2000332105 A JP 2000332105A JP 11137055 A JP11137055 A JP 11137055A JP 13705599 A JP13705599 A JP 13705599A JP 2000332105 A JP2000332105 A JP 2000332105A
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JP
Japan
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heat treatment
film
contact
tungsten
semiconductor device
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Withdrawn
Application number
JP11137055A
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Japanese (ja)
Inventor
Naoki Fukuda
直樹 福田
Yoshitaka Nakamura
吉孝 中村
Akira Sato
佐藤  明
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Hitachi Ltd
Hitachi Solutions Technology Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi ULSI Systems Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress a resistance increase in a connection hole. SOLUTION: After a contact hole 24 is bored in a semiconductor substrate 1, a Ti film 26 is adhered in the contact hole 24 and thermally processed and a silicide layer 27 is formed at the part contacting the semiconductor substrate 1. Then a TiN film 28 is adhered in the contact hole 24 and then a heat treatment is carried out to remove moisture, oxygen, etc., in the contact hole 24. Then a tungsten film 29 is formed in the contact hole 24.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
技術に関し、特に、接続孔内への導体膜の埋め込み技術
に適用して有効な技術に関するものである。
The present invention relates to a technique for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a technique effective when applied to a technique for embedding a conductive film in a connection hole.

【0002】[0002]

【従来の技術】本発明者が検討した接続孔内への導体膜
の埋込技術は、例えば次の通りである。すなわち、半導
体基板上に形成された絶縁膜に、半導体基板の一部が露
出される接続孔を穿孔した後、その接続孔内にバリア用
の導体膜を形成し、さらにその接続孔内にタングステン
をCVD(Chemical Vapor Deposition )法等によって
形成するものである。
2. Description of the Related Art The technique of embedding a conductor film in a connection hole studied by the present inventors is as follows, for example. That is, after a connection hole through which a part of the semiconductor substrate is exposed is formed in an insulating film formed on a semiconductor substrate, a conductive film for a barrier is formed in the connection hole, and tungsten is further formed in the connection hole. Is formed by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method or the like.

【0003】なお、電極・導体形成技術については、例
えば株式会社プレスジャーナル社、平成3年11月1
日、「月刊セミコンダクタワールド増刊号’92最新半
導体プロセス技術」p327〜p333に記載があり、
CVD−プラグによるコンタクト電極の形成技術が開示
されている。
[0003] As for the electrode / conductor forming technology, for example, Press Journal Co., Ltd., November 1, 1991
JP, "Semiconductor World Special Issue No. '92 Latest Semiconductor Process Technology", p327-p333,
A technique for forming a contact electrode using a CVD-plug is disclosed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記接続孔
内への導体膜の埋め込み技術においては、以下の課題が
あることを本発明者は見出した。
However, the present inventor has found that there is the following problem in the technique of embedding the conductive film in the connection hole.

【0005】すなわち、上記接続孔の埋め込み技術にお
いては、バリア用の導体膜を用いているのでタングステ
ンCVD処理の条件が接続孔内における抵抗(接続孔内
における導体膜と半導体基板との接触抵抗および接続孔
内の導体膜の電気抵抗)に関係しないと思われていた
が、上記導体膜の埋め込み工程後の高温熱処理(例えば
600℃以上)により上記抵抗、特に、接続孔内の導体
膜とp+ 型の半導体領域との接触抵抗が、タングステン
CVD処理の条件に応じて上昇するという課題である。
[0005] That is, in the above-described connection hole filling technology, since the barrier conductor film is used, the conditions of the tungsten CVD process are the resistance in the connection hole (the contact resistance between the conductor film and the semiconductor substrate in the connection hole and the contact resistance). Although it was thought that the resistance was not related to the electric resistance of the conductor film in the connection hole, the high temperature heat treatment (for example, 600 ° C. or higher) after the step of embedding the conductor film caused the resistance, particularly the resistance of the conductor film in the connection hole to p. The problem is that the contact resistance with the + type semiconductor region increases according to the conditions of the tungsten CVD process.

【0006】本発明の目的は、接続孔内における抵抗の
上昇を抑制することのできる技術を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to provide a technique capable of suppressing an increase in resistance in a connection hole.

【0007】また、本発明の他の目的は、接続孔内にお
ける抵抗がプロセス毎に変動するのを抑制することので
きる技術を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a technique capable of suppressing a resistance in a connection hole from changing for each process.

【0008】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows.

【0010】すなわち、本発明の半導体装置の製造方法
は、(a)絶縁膜に接続孔を穿孔する工程と、(b)前
記(a)工程後に第1の熱処理を施す工程と、(c)前
記(b)工程後に前記接続孔内に導体膜を埋め込む工程
と、(d)前記(c)工程後に600℃以上の第2の熱
処理を施す工程とを有するものである。
That is, the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises: (a) a step of forming a connection hole in an insulating film; (b) a step of performing a first heat treatment after the step (a); The method includes a step of burying a conductive film in the connection hole after the step (b) and a step of performing a second heat treatment at 600 ° C. or higher after the step (c).

【0011】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
(a)絶縁膜に接続孔を穿孔する工程と、(b)前記接
続孔内に第1の導体膜を形成する工程と、(c)前記
(b)工程後に前記接続孔内に第2の導体膜を埋め込む
工程と、(d)前記(a)工程後、前記(c)工程前に
第1の熱処理を施す工程と、(e)前記(c)工程後に
600℃以上の第2の熱処理を施す工程とを有するもの
である。
Further, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention
(A) a step of forming a connection hole in an insulating film; (b) a step of forming a first conductor film in the connection hole; and (c) a second step in the connection hole after the step (b). A step of embedding a conductor film, (d) a step of performing a first heat treatment after the step (a) and before the step (c), and (e) a second heat treatment at 600 ° C. or higher after the step (c). And a step of applying

【0012】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
前記第1の熱処理の雰囲気を、還元性ガス雰囲気または
不活性ガス雰囲気とするものである。
Further, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention
The atmosphere for the first heat treatment is a reducing gas atmosphere or an inert gas atmosphere.

【0013】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
前記第1の熱処理を、前記第2の導体膜の形成処理室内
で行うものである。
Further, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention
The first heat treatment is performed in a chamber for forming the second conductive film.

【0014】さらに、本発明の半導体装置の製造方法
は、前記第1の熱処理時の温度と、第2の導体膜の成膜
時の温度とをほぼ等しくするものである。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the temperature at the time of the first heat treatment and the temperature at the time of forming the second conductor film are made substantially equal.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において同一機能を有するものは同一の符
号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In all the drawings for describing the embodiments, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted.

【0016】また、本実施の形態においては、pチャネ
ル型のMISFET(Metal Insulator Semiconductor
Field Effect Transistor )をpMISと略し、nチャ
ネル型のMISFETをnMISと略す。
In this embodiment, a p-channel type MISFET (Metal Insulator Semiconductor) is used.
Field Effect Transistor) is abbreviated as pMIS, and an n-channel MISFET is abbreviated as nMIS.

【0017】本実施の形態においては、本発明を、例え
ばDRAM(Dynamic Random Access Memory)またはF
eRAM(Ferroelectric RAM )の製造方法に適用した
場合について説明する。図1は、本実施の形態の半導体
装置の製造工程中における要部断面図である。半導体基
板1は、例えばp型のシリコン単結晶からなる。DRA
Mのメモリセルは、半導体基板1の主面に形成されたp
型ウエル2に形成されている。メモリセルが形成された
領域(メモリアレイ)のp型ウエル2は、例えばホウ素
が導入されてなり、半導体基板1の他の領域に形成され
た入出力回路などからノイズが侵入するのを防ぐため
に、その下部に形成されたn型半導体領域3によって半
導体基板1と電気的に分離されている。n型半導体領域
3には、例えばリンまたはヒ素が導入されている。
In the present embodiment, the present invention is applied to, for example, a DRAM (Dynamic Random Access Memory) or an FRAM.
A case where the present invention is applied to a method of manufacturing an eRAM (Ferroelectric RAM) will be described. FIG. 1 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device of the present embodiment during a manufacturing step thereof. The semiconductor substrate 1 is made of, for example, a p-type silicon single crystal. DRA
M memory cells are formed on the main surface of the semiconductor substrate 1 by p.
Formed in the mold well 2. The p-type well 2 in the region (memory array) in which the memory cells are formed is doped with, for example, boron to prevent noise from entering from an input / output circuit or the like formed in another region of the semiconductor substrate 1. Are electrically separated from the semiconductor substrate 1 by an n-type semiconductor region 3 formed thereunder. For example, phosphorus or arsenic is introduced into the n-type semiconductor region 3.

【0018】DRAMのメモリセルは、メモリセル選択
用MISFETQsの上部に情報蓄積用容量素子を配置
したスタックド構造で構成される。メモリセル選択用M
ISFETQsはnチャネル型MISFETで構成さ
れ、p型ウエル2に形成されている。DRAMの周辺回
路は、nチャネル型MISFETQnとpチャネル型M
ISFETQpとで構成されている。nチャネル型MI
SFETQnはp型ウエル2に形成され、pチャネル型
MISFETQpはn型ウエル4に形成されている。n
型ウエル4には、例えばリンまたはヒ素が導入されてい
る。
A DRAM memory cell has a stacked structure in which an information storage capacitor is arranged above a memory cell selection MISFET Qs. M for memory cell selection
The ISFET Qs is formed of an n-channel MISFET and is formed in the p-type well 2. The peripheral circuits of the DRAM include an n-channel MISFET Qn and a p-channel M
ISFET Qp. n-channel type MI
The SFET Qn is formed in a p-type well 2, and the p-channel MISFET Qp is formed in an n-type well 4. n
For example, phosphorus or arsenic is introduced into the mold well 4.

【0019】活性領域を囲む素子分離領域は、半導体基
板1に開孔した浅い溝に酸化シリコン膜5を埋め込んで
形成した素子分離溝6によって構成されている。この素
子分離溝6に埋め込まれた酸化シリコン膜5は、その表
面が活性領域の表面とほぼ同じ高さになるように平坦化
されている。このような素子分離溝6によって構成され
た素子分離領域は、活性領域の端部にバーズビーク(bir
d's beak) ができないので、LOCOS(選択酸化)法
で形成された同一寸法の素子分離領域(フィールド酸化
膜)に比べて実効的な面積が大きくすることができる。
The element isolation region surrounding the active region is constituted by an element isolation groove 6 formed by embedding a silicon oxide film 5 in a shallow groove opened in the semiconductor substrate 1. The silicon oxide film 5 buried in the element isolation trench 6 is flattened so that its surface is almost the same height as the surface of the active region. An element isolation region constituted by such an element isolation groove 6 has a bird's beak (birk) at an end of the active region.
Since d's beak) cannot be performed, the effective area can be increased as compared with an element isolation region (field oxide film) of the same size formed by the LOCOS (selective oxidation) method.

【0020】メモリセル選択用MISFETQsは、主
としてゲート酸化膜7、ゲート電極8Aおよびソース、
ドレインを構成する一対のn型半導体領域9、9によっ
て構成されている。ゲート電極8Aはワード線WLと一
体に構成されており、同一の幅、同一のスペースで所定
方向に沿って直線的に延在している。ゲート電極8A
(ワード線WL)は、例えばP(リン)などのn型不純
物がドープされた低抵抗多結晶シリコン膜と、その上部
に形成されたWN(タングステンナイトライド)膜など
からなるバリアメタル層と、その上部に形成されたW
(タングステン)膜などの高融点金属膜とで構成された
ポリメタル構造を有している。ポリメタル構造のゲート
電極8A(ワード線WL)は、多結晶シリコン膜やポリ
サイド膜で構成されたゲート電極に比べて電気抵抗が低
いので、ワード線の信号遅延を低減することができる。
ただし、ゲート電極8Aを、例えば低抵抗多結晶シリコ
ン膜の単体膜で構成しても良いし、低抵抗多結晶シリコ
ン膜上にタングステンシリサイド等のようなシリサイド
膜を積み重ねてなる、いわゆるポリサイド構造としても
良い。
The memory cell selecting MISFET Qs mainly includes a gate oxide film 7, a gate electrode 8A, a source,
It is constituted by a pair of n-type semiconductor regions 9 constituting a drain. The gate electrode 8A is formed integrally with the word line WL, and extends linearly in a predetermined direction with the same width and the same space. Gate electrode 8A
The (word line WL) includes, for example, a low-resistance polycrystalline silicon film doped with an n-type impurity such as P (phosphorus) and a barrier metal layer made of a WN (tungsten nitride) film and the like formed thereon. W formed on the top
It has a polymetal structure composed of a high melting point metal film such as a (tungsten) film. Since the gate electrode 8A (word line WL) having a polymetal structure has a lower electric resistance than a gate electrode formed of a polycrystalline silicon film or a polycide film, the signal delay of the word line can be reduced.
However, the gate electrode 8A may be composed of, for example, a single film of a low-resistance polycrystalline silicon film, or may have a so-called polycide structure in which a silicide film such as tungsten silicide is stacked on the low-resistance polycrystalline silicon film. Is also good.

【0021】上記DRAMの周辺回路のnチャネル型M
ISFETQnは、主としてゲート酸化膜7、ゲート電
極8Bおよびソース、ドレインを構成する一対のn+
半導体領域10、10によって構成されている。また、
pチャネル型MISFETQpは、主としてゲート酸化
膜7、ゲート電極8Cおよびソース、ドレインを構成す
る一対のp+ 型半導体領域11、11によって構成され
ている。ゲート電極8B、8Cは、ゲート電極8A(ワ
ード線WL)と同じポリメタル構造で構成されている。
周辺回路を構成するnチャネル型MISFETQnとp
チャネル型MISFETQpは、メモリセルよりも緩い
デザインルールで製造されている。
N-channel type M of the peripheral circuit of the DRAM
The ISFET Qn is mainly composed of a gate oxide film 7, a gate electrode 8B, and a pair of n + type semiconductor regions 10 and 10 constituting a source and a drain. Also,
The p-channel type MISFET Qp is mainly constituted by a gate oxide film 7, a gate electrode 8C, and a pair of p + -type semiconductor regions 11, 11 constituting a source and a drain. Gate electrodes 8B and 8C have the same polymetal structure as gate electrode 8A (word line WL).
N-channel MISFETs Qn and p constituting the peripheral circuit
The channel type MISFET Qp is manufactured with a looser design rule than a memory cell.

【0022】メモリセル選択用MISFETQsのゲー
ト電極8A(ワード線WL)の上部には窒化シリコン膜
12が形成されており、この窒化シリコン膜12の上部
および側壁とゲート電極8A(ワード線WL)の側壁と
には、窒化シリコン膜13が形成されている。また、周
辺回路のMISFETのゲート電極8B、8Cの上部に
は窒化シリコン膜12が形成されており、ゲート電極8
B、8Cの側壁には、窒化シリコン膜13で構成された
サイドウォールスペーサ13sが形成されている。
A silicon nitride film 12 is formed above the gate electrode 8A (word line WL) of the memory cell selecting MISFET Qs. The upper and side walls of the silicon nitride film 12 and the gate electrode 8A (word line WL) are formed. The silicon nitride film 13 is formed on the side wall. A silicon nitride film 12 is formed on the gate electrodes 8B and 8C of the MISFET of the peripheral circuit.
On the side walls of B and 8C, sidewall spacers 13s made of the silicon nitride film 13 are formed.

【0023】メモリアレイの窒化シリコン膜12と窒化
シリコン膜13は、メモリセル選択用MISFETQs
のソース、ドレイン(n型半導体領域9、9)の上部に
セルフアライン(自己整合)でコンタクトホールを形成
する際のエッチングストッパとして使用される。また、
周辺回路のサイドウォールスペーサ13sは、nチャネ
ル型MISFETQnのソース、ドレインとpチャネル
型MISFETQpのソース、ドレインを低不純物濃度
領域と高不純物濃度領域とで構成する、いわゆるLDD
(Lightly Doped Drain) 構造にするために使用される。
The silicon nitride film 12 and the silicon nitride film 13 of the memory array are used as memory cell selecting MISFETs Qs
Is used as an etching stopper when a contact hole is formed in a self-aligned (self-aligned) manner above the source and drain (n-type semiconductor regions 9 and 9). Also,
The sidewall spacer 13s of the peripheral circuit is a so-called LDD in which the source and drain of the n-channel MISFET Qn and the source and drain of the p-channel MISFET Qp are formed of a low impurity concentration region and a high impurity concentration region.
(Lightly Doped Drain) Used to make a structure.

【0024】メモリセル選択用MISFETQs、nチ
ャネル型MISFETQnおよびpチャネル型MISF
ETQpの上部にはSOG膜16が形成されている。ま
た、SOG膜16のさらに上部には2層の酸化シリコン
膜17、18が形成されており、上層の酸化シリコン膜
18は、その表面が半導体基板1の全域でほぼ同じ高さ
になるように平坦化されている。
Memory cell selecting MISFET Qs, n-channel MISFET Qn and p-channel MISFET
The SOG film 16 is formed on the ETQp. Further, two layers of silicon oxide films 17 and 18 are formed further above the SOG film 16, and the upper silicon oxide film 18 is formed such that the surface thereof is substantially the same in the entire area of the semiconductor substrate 1. It has been flattened.

【0025】メモリセル選択用MISFETQsのソー
ス、ドレインを構成する一対のn型半導体領域9、9の
上部には、酸化シリコン膜18、17およびSOG膜1
6を貫通するコンタクトホール19、20が形成されて
いる。これらのコンタクトホール19、20の内部に
は、n型不純物(例えばP(リン))をドープした低抵
抗の多結晶シリコン膜で構成されたプラグ21が埋め込
まれている。
The silicon oxide films 18 and 17 and the SOG film 1 are formed on a pair of n-type semiconductor regions 9 and 9 constituting the source and the drain of the memory cell selecting MISFET Qs.
6 are formed. Plugs 21 made of a low-resistance polycrystalline silicon film doped with an n-type impurity (for example, P (phosphorus)) are embedded in these contact holes 19 and 20.

【0026】コンタクトホール19、20の底部の所定
方向(ワード線WLの幅方向)の径は、対向する2本の
ゲート電極8A(ワード線WL)の一方の側壁の窒化シ
リコン膜13と他方の側壁の窒化シリコン膜13とのス
ペースによって規定されている。すなわち、コンタクト
ホール19、20は、ゲート電極8A(ワード線WL)
に対してセルフアラインで形成されている。
The diameters of the bottoms of the contact holes 19 and 20 in a predetermined direction (width direction of the word line WL) are equal to those of the silicon nitride film 13 on one side wall of the two opposing gate electrodes 8A (word line WL) and the other. It is defined by the space with the silicon nitride film 13 on the side wall. That is, the contact holes 19 and 20 are connected to the gate electrode 8A (word line WL).
Are formed in a self-aligned manner.

【0027】一対のコンタクトホール19、20のう
ち、一方のコンタクトホール20のワード線延在方向の
径は、活性領域のワード線延在方向の寸法とほぼ同じで
ある。これに対して、もう一方のコンタクトホール19
(2個のメモリセル選択用MISFETQsによって共
有されたn型半導体領域9上のコンタクトホール)のワ
ード線延在方向の径は、活性領域のワード線延在方向の
寸法よりも大きい。すなわち、コンタクトホール19
は、ワード線延在方向の径がワード線幅方向の径よりも
大きい略長方形の平面パターンで構成されており、その
一部は活性領域から外れて素子分離溝6上に延在してい
る。コンタクトホール19をこのようなパターンで構成
することにより、コンタクトホール19を介してビット
線BLとn型半導体領域9とを電気的に接続する際に、
ビット線の幅を一部で太くして活性領域の上部まで延在
したり、活性領域の一部をビット線方向に延在したりし
なくともよいので、メモリセルサイズを縮小することが
可能となる。酸化シリコン膜18の上部には酸化シリコ
ン膜22が形成されている。コンタクトホール19の上
部の酸化シリコン膜22にはスルーホール23が形成さ
れている。
The diameter of one of the pair of contact holes 19, 20 in the word line extending direction is substantially the same as the dimension of the active region in the word line extending direction. On the other hand, the other contact hole 19
The diameter of the contact line on the n-type semiconductor region 9 shared by the two memory cell selecting MISFETs Qs in the word line extending direction is larger than the dimension of the active region in the word line extending direction. That is, the contact hole 19
Is formed in a substantially rectangular plane pattern whose diameter in the word line extending direction is larger than the diameter in the word line width direction, and a part thereof extends from the active region onto the element isolation groove 6. . By configuring the contact hole 19 with such a pattern, when the bit line BL and the n-type semiconductor region 9 are electrically connected via the contact hole 19,
The memory cell size can be reduced because the width of the bit line does not have to be partially increased to extend to the upper part of the active region, or part of the active region does not need to extend in the bit line direction. Becomes On top of the silicon oxide film 18, a silicon oxide film 22 is formed. A through hole 23 is formed in the silicon oxide film 22 above the contact hole 19.

【0028】このような半導体基板1に対して、まず、
図2および図3に示すように、フォトレジスト膜(図示
せず)をマスクにしたドライエッチングで周辺回路の酸
化シリコン膜22、18、17、SOG膜16およびゲ
ート酸化膜7を除去することによって、nチャネル型M
ISFETQnのn+ 型半導体領域10(ソース、ドレ
イン)の上部およびpチャネル型MISFETQpのp
+ 型半導体領域11(ソース、ドレイン)の上部にコン
タクトホール(接続孔)24をする。またこのとき同時
に、pチャネル型MISFETQpのゲート電極8Cの
上部にコンタクトホール(接続孔)25を形成し、同様
に、nチャネル型MISFETQnのゲート電極8Bの
上部に図示しないコンタクトホールを形成する。なお、
図3は図2のコンタクトホール24、25の断面図を代
表してコンタクトホール24の拡大断面図を示してい
る。
For such a semiconductor substrate 1, first,
As shown in FIGS. 2 and 3, by removing the silicon oxide films 22, 18, 17, the SOG film 16 and the gate oxide film 7 of the peripheral circuit by dry etching using a photoresist film (not shown) as a mask. , N-channel type M
The upper part of the n + type semiconductor region 10 (source and drain) of the ISFET Qn and the p of the p channel type MISFET Qp
A contact hole (connection hole) 24 is formed above the + type semiconductor region 11 (source, drain). At the same time, a contact hole (connection hole) 25 is formed above the gate electrode 8C of the p-channel MISFET Qp, and similarly, a contact hole (not shown) is formed above the gate electrode 8B of the n-channel MISFET Qn. In addition,
FIG. 3 is an enlarged sectional view of the contact hole 24 as a representative of the sectional views of the contact holes 24 and 25 in FIG.

【0029】上記のように、スルーホール22を形成す
るエッチングとコンタクトホール24、25を形成する
エッチングとを別工程で行うことにより、周辺回路の深
いコンタクトホール24、25を形成する際にメモリア
レイの浅いスルーホール22の底部に露出したプラグ2
1が深く削れる不具合を防ぐことができる。なお、スル
ーホール22の形成とコンタクトホール24,25の形
成は、上記と逆の順序で行っても良い。
As described above, the etching for forming the through holes 22 and the etching for forming the contact holes 24 and 25 are performed in separate steps, so that when forming the deep contact holes 24 and 25 in the peripheral circuit, the memory array is formed. Plug 2 exposed at bottom of shallow through hole 22
1 can be prevented from being cut deeply. The formation of the through hole 22 and the formation of the contact holes 24 and 25 may be performed in the reverse order.

【0030】次に、図4および図5に示すように、コン
タクトホール24,25とスルーホール22の内部を含
む酸化シリコン膜23の上部にTi膜26を堆積する。
Ti膜26は、アスペクト比が大きいコンタクトホール
24,25の底部にもある程度の膜厚で堆積されるよ
う、例えばコリメーションスパッタ法、イオン化スパッ
タ法などの高指向性スパッタリング法を用いて堆積す
る。なお、図5は図4のコンタクトホール24の拡大断
面図を示している。
Next, as shown in FIGS. 4 and 5, a Ti film 26 is deposited on the silicon oxide film 23 including the insides of the contact holes 24 and 25 and the through hole 22.
The Ti film 26 is deposited by using a highly directional sputtering method such as a collimation sputtering method or an ionization sputtering method so that the Ti film 26 is deposited with a certain thickness on the bottoms of the contact holes 24 and 25 having a large aspect ratio. FIG. 5 is an enlarged sectional view of the contact hole 24 of FIG.

【0031】続いて、Ti膜26を大気に晒すことな
く、Ar(アルゴン)などの不活性ガス雰囲気中で熱処
理する。この熱処理によってコンタクトホール24,2
5の底部のSi基板とTi膜26とが反応し、図23に
示すように、nチャネル型MISFETQnのn+ 型半
導体領域10(ソース、ドレイン)の表面とpチャネル
型MISFETQpのp+ 型半導体領域11(ソース、
ドレイン)の表面とにTiSi2 層27が形成される。
なお、このとき、スルーホール22の底部のプラグ21
の表面にも、プラグ21を構成する多結晶シリコン膜と
Ti膜26との反応によってTiSi2 層27が形成さ
れる。
Subsequently, a heat treatment is performed in an inert gas atmosphere such as Ar (argon) without exposing the Ti film 26 to the atmosphere. By this heat treatment, the contact holes 24, 2
5 reacts with the Si substrate at the bottom of the n-type MISFET Qn, the surface of the n + -type semiconductor region 10 (source, drain) and the p + -type semiconductor of the p-channel MISFET Qp as shown in FIG. Region 11 (source,
A TiSi 2 layer 27 is formed on the surface of the (drain).
At this time, the plug 21 at the bottom of the through hole 22
A TiSi 2 layer 27 is also formed on the surface of the substrate by a reaction between the polycrystalline silicon film constituting the plug 21 and the Ti film 26.

【0032】コンタクトホール24の底部に上記のよう
なTiSi2 層27を形成することにより、次の工程で
コンタクトホール24の内部に形成されるプラグと、周
辺回路のMISFETのソース、ドレイン(n+ 型半導
体領域10、p+ 型半導体領域11)とが接触する部分
のコンタクト抵抗を低減することができるので、DRA
Mの周辺回路を構成するセンスアンプやワードドライバ
などの周辺回路の高速動作が促進される。なお、TiS
2 層27形成後のTi膜26を除去してしまっても良
い。コンタクトホール24の底部のシリサイド層は、T
iSi2 以外の高融点金属シリサイド、例えばCoSi
2 (コバルトシリサイド)、TaSi2(タンタルシリ
サイド)、MoSi2 (モリブデンシリサイド)などで
構成することもできる。
By forming the above-described TiSi 2 layer 27 at the bottom of the contact hole 24, the plug formed inside the contact hole 24 in the next step and the source and drain (n +) of the MISFET of the peripheral circuit are formed. Since the contact resistance at the portion where the semiconductor region 10 is in contact with the p + type semiconductor region 11) can be reduced, the DRA
High-speed operation of peripheral circuits such as a sense amplifier and a word driver constituting the peripheral circuit of M is promoted. Note that TiS
The Ti film 26 after the formation of the i 2 layer 27 may be removed. The silicide layer at the bottom of the contact hole 24 is T
Refractory metal silicide other than iSi 2 such as CoSi
2 (cobalt silicide), TaSi 2 (tantalum silicide), MoSi 2 (molybdenum silicide), or the like.

【0033】次に、図8および図9に示すように、Ti
膜26の上部にCVD法等によりTiN膜(第1の導体
膜)28を堆積する。図9は図8のコンタクトホール2
4の拡大断面図である。このTiN膜28は、後述のタ
ングステン膜をCVD法により成膜する際にSiが侵食
されるのを抑制する等の機能を有したバリア用導体膜で
ある。このバリア用導体膜は、TiN膜に限定されるも
のではなく種々変更可能であり、例えば窒化タングステ
ンやタングステンを使用しても良い。ただし、タングス
テンをバリア用導体膜とする場合には、そのタングステ
ンをスパッタリング法等で形成する。TiN膜をCVD
法で形成したのは、スパッタリング法に比べてステップ
カバレージがよいので、アスペクト比が大きいコンタク
トホール24,25の底部に平坦部と同程度の膜厚のT
iN膜28を堆積することができるからである。
Next, as shown in FIG. 8 and FIG.
A TiN film (first conductor film) 28 is deposited on the film 26 by a CVD method or the like. FIG. 9 shows the contact hole 2 of FIG.
4 is an enlarged sectional view of FIG. The TiN film 28 is a barrier conductor film having a function of suppressing the erosion of Si when a later-described tungsten film is formed by a CVD method. The barrier conductor film is not limited to the TiN film but can be variously modified. For example, tungsten nitride or tungsten may be used. However, when tungsten is used as the barrier conductor film, the tungsten is formed by a sputtering method or the like. CVD of TiN film
Since the step coverage is higher than that of the sputtering method, the contact holes 24 and 25 having a large aspect ratio have a T.sub.
This is because the iN film 28 can be deposited.

【0034】続いて、半導体基板1に対して洗浄処理を
施す。これは、TiN膜28を成膜時に生じた塩素を除
去することを主目的としている。この塩素がコンタクト
ホール24,25内に残留されていると後述のSi基板
の酸化現象を増長するからである。このTiN膜28の
形成後、大気開放せずに続く本発明の熱処理工程を経て
タングステンのCVD法による成膜工程に移行すること
もできる。
Subsequently, a cleaning process is performed on the semiconductor substrate 1. This is mainly intended to remove chlorine generated at the time of forming the TiN film 28. This is because if this chlorine remains in the contact holes 24 and 25, the oxidation phenomenon of the Si substrate described later will be increased. After the formation of the TiN film 28, the process can be shifted to a film forming process of tungsten by a CVD method through a heat treatment process of the present invention without opening to the atmosphere.

【0035】その後、半導体基板1をタングステン成膜
用のCVD装置内に搬入した後、そのCVD装置内にお
いて、タングステン膜の成膜処理に先立って半導体基板
1に対して、例えば300℃以上(好ましくは450℃
以上)の熱処理を施す。本実施の形態においては、例え
ば水素ガス雰囲気中において475℃、2分程度の熱処
理を行った。
After that, the semiconductor substrate 1 is carried into a CVD apparatus for forming a tungsten film, and then, in the CVD apparatus, the semiconductor substrate 1 is subjected to, for example, 300 ° C. or more (preferably) before the tungsten film is formed. Is 450 ° C
The above heat treatment is performed. In this embodiment, for example, heat treatment is performed at 475 ° C. for about 2 minutes in a hydrogen gas atmosphere.

【0036】この熱処理は、半導体基板1の表面、特に
コンタクトホール24,25およびスルーホール23内
の水分や酸素を除去するための処理である。すなわち、
半導体基板1の表面、特にコンタクトホール24,25
およびスルーホール23内に酸素(水分中のものも含
む)が残されていると、その酸素が、コンタクトホール
24,25およびスルーホール22内へのタングステン
の埋め込み処理後の高温熱処理(例えば情報蓄積用容量
素子の容量絶縁膜の形成工程)により半導体基板1と反
応してSiO2 膜を形成してしまう(上記Si基板の酸
化現象)が、その現象を抑制することができる。したが
って、コンタクトホール24,25およびスルーホール
22での抵抗(接触抵抗および電気抵抗)の上昇を抑制
できる。このため、半導体装置の動作速度の向上を推進
させることができる。また、コンタクトホール24,2
5およびスルーホール22での抵抗がプロセス毎に変動
するのを抑制することが可能となる。このため、半導体
装置の性能および機能上の再現性を向上させることが可
能となる。
This heat treatment is a treatment for removing moisture and oxygen on the surface of the semiconductor substrate 1, especially the contact holes 24 and 25 and the through hole 23. That is,
Surface of semiconductor substrate 1, especially contact holes 24, 25
If oxygen (including moisture) is left in the through hole 23, the oxygen is subjected to a high-temperature heat treatment (for example, information storage) after the process of embedding tungsten in the contact holes 24, 25 and the through hole 22. The formation of the SiO 2 film by reacting with the semiconductor substrate 1 in the step of forming the capacitive insulating film of the capacitive element for use (oxidation of the Si substrate) can be suppressed. Therefore, an increase in resistance (contact resistance and electric resistance) at contact holes 24 and 25 and through hole 22 can be suppressed. Therefore, the operation speed of the semiconductor device can be improved. In addition, contact holes 24 and 2
5 and the resistance in the through hole 22 can be suppressed from changing for each process. For this reason, it is possible to improve the performance and reproducibility in function of the semiconductor device.

【0037】また、熱処理時の雰囲気を水素ガス雰囲気
とすることにより、TiN膜28表面のTiOの酸素
(O)を水素によって除去することができる。したがっ
て、コンタクトホール24、25およびスルーホール2
3内の抵抗を低減できる。また、熱処理時の雰囲気をア
ルゴン等のような不活性ガス雰囲気とすることもでき
る。これにより、この熱処理時に不要な化学反応を生じ
させることなく、半導体基板1の表面、特にコンタクト
ホール24,25およびスルーホール23内の水分や酸
素を除去することができる。
By setting the atmosphere during the heat treatment to a hydrogen gas atmosphere, oxygen (O) of TiO on the surface of the TiN film 28 can be removed by hydrogen. Therefore, contact holes 24 and 25 and through hole 2
3 can be reduced. Further, the atmosphere during the heat treatment may be an inert gas atmosphere such as argon. This makes it possible to remove moisture and oxygen from the surface of the semiconductor substrate 1, especially the contact holes 24 and 25 and the through hole 23, without causing unnecessary chemical reaction during the heat treatment.

【0038】また、この熱処理を、続くタングステン成
膜のためのCVD装置で行うことにより、その追加を意
識させることなく熱処理を行える。また、熱処理温度
を、例えば300℃以上、具体的には、例えば475℃
としたのは、この熱処理に続く後述のタングステン成膜
時の温度が、ほぼ300℃〜500℃程度であり、その
処理との温度上の整合性を取る上で効果的だからであ
る。すなわち、その熱処理からタングステンのCVD成
膜処理にスムーズに移行できる。ただし、熱処理温度
を、例えば600℃あるいは700℃程度にすることも
できる。その場合、熱処理時間を短縮できる。また、熱
処理温度を、例えば300℃よりも低くできるが、その
場合は熱処理時間を長くする。熱処理温度および時間と
コンタクトホール24、25内での抵抗との関係につい
ては後ほど詳細に説明する。
Further, by performing this heat treatment in a CVD device for the subsequent tungsten film formation, the heat treatment can be performed without being conscious of the addition. The heat treatment temperature is, for example, 300 ° C. or more, specifically, for example, 475 ° C.
This is because the temperature at the time of forming a tungsten film to be described later following this heat treatment is approximately 300 ° C. to 500 ° C., which is effective in achieving temperature consistency with the treatment. That is, it is possible to smoothly shift from the heat treatment to the CVD film forming process of tungsten. However, the heat treatment temperature can be set to, for example, about 600 ° C. or 700 ° C. In that case, the heat treatment time can be reduced. Also, the heat treatment temperature can be lower than, for example, 300 ° C., in which case the heat treatment time is lengthened. The relationship between the heat treatment temperature and time and the resistance in the contact holes 24 and 25 will be described later in detail.

【0039】次いで、上記熱処理と同じCVD装置内に
おいて、例えば六フッ化タングステン(WF6 )、水素
およびモノシラン(SiH4 )をソースガスに用いたC
VD法により、図10および図11に示すように、Ti
N膜28上にタングステン膜29を堆積し、コンタクト
ホール24,25およびスルーホール23の内部をタン
グステン膜29で完全に埋め込む。なお、図11は図1
0のコンタクトホール24の拡大断面図である。
Next, in the same CVD apparatus as in the above heat treatment, for example, tungsten hexafluoride (WF 6 ), hydrogen and C using monosilane (SiH 4 ) as a source gas are used.
By the VD method, as shown in FIGS.
A tungsten film 29 is deposited on the N film 28, and the insides of the contact holes 24 and 25 and the through hole 23 are completely filled with the tungsten film 29. FIG. 11 shows FIG.
FIG. 3 is an enlarged sectional view of a contact hole 24 of No. 0;

【0040】続いて、CMP法を用いて酸化シリコン膜
23の上部のタングステン膜29、TiN膜28および
Ti膜27を除去(ポリッシュバック)することによ
り、図12に示すように、コンタクトホール24,25
およびスルーホール23の内部に上記タングステン膜2
9、TiN膜28およびTi膜27で構成されたプラグ
30を形成する。
Subsequently, the tungsten film 29, the TiN film 28, and the Ti film 27 on the silicon oxide film 23 are removed (polished back) by using the CMP method, and as shown in FIG. 25
And the above-mentioned tungsten film 2 inside the through hole 23.
9. A plug 30 composed of the TiN film 28 and the Ti film 27 is formed.

【0041】なお、上記プラグ30は、酸化シリコン膜
23の上部のタングステン膜29、TiN膜28および
Ti膜26をドライエッチングで除去(エッチバック)
することによって形成してもよい。また、プラグ30
は、タングステン膜29を使用せずにTiN膜28を主
体として構成してもよい。すなわち、コンタクトホール
24、25およびスルーホール23の内部に厚い膜厚の
TiN膜28を埋め込んでプラグ30を形成してもよ
い。この場合は、タングステン膜29を主体とした場合
に比べてプラグ30の抵抗が幾分高くなるが、次の工程
で酸化シリコン膜23の上部に堆積するタングステン膜
29をドライエッチングしてビット線BLと周辺回路の
第1層目の配線とを形成する際にTiN膜28がエッチ
ングストッパとなるので、第1層目の配線とコンタクト
ホール24,25の合わせずれマージンが格段に向上
し、第1層目の配線のレイアウトの自由度が大幅に向上
する。
The plug 30 removes the tungsten film 29, the TiN film 28 and the Ti film 26 on the silicon oxide film 23 by dry etching (etch back).
It may be formed by doing. Also, plug 30
May be constituted mainly by the TiN film 28 without using the tungsten film 29. That is, the plug 30 may be formed by burying a thick TiN film 28 in the contact holes 24 and 25 and the through hole 23. In this case, the resistance of the plug 30 is somewhat higher than in the case where the tungsten film 29 is mainly used, but the tungsten film 29 deposited on the silicon oxide film 23 in the next step is dry-etched to form the bit line BL. Since the TiN film 28 serves as an etching stopper when forming the first layer wiring of the peripheral circuit, the margin of misalignment between the first layer wiring and the contact holes 24 and 25 is remarkably improved. The degree of freedom in the layout of the wiring in the layer is greatly improved.

【0042】次いで、図13および図14に示すよう
に、DRAMを製造する。図14は図13のメモリセル
の要部平面図である。図14の符号Lは上記活性領域を
示している。
Next, as shown in FIGS. 13 and 14, a DRAM is manufactured. FIG. 14 is a plan view of a main part of the memory cell of FIG. Reference symbol L in FIG. 14 indicates the active region.

【0043】すなわち、まず、酸化シリコン膜22上に
スパッタリング法でタングステン膜を堆積した後、その
タングステン膜上に形成したフォトレジスト膜(図示せ
ず)をマスクにしてタングステン膜をドライエッチング
することにより、メモリアレイにビット線BLを形成
し、周辺回路に第1層目の配線31を形成する。なお、
このタングステン膜は光反射率が高いので、露光時にフ
ォトレジスト膜がハレーションを引き起こしてパターン
(幅およびスペース)の寸法精度が低下することがあ
る。これを防止するためには、このタングステン膜の上
部に反射防止膜を薄く堆積してからフォトレジスト膜を
塗布すればよい。反射防止膜には有機系の材料または光
反射率が低い金属材料(例えばTiN膜)を使用する。
That is, first, a tungsten film is deposited on the silicon oxide film 22 by a sputtering method, and then the tungsten film is dry-etched using a photoresist film (not shown) formed on the tungsten film as a mask. Then, the bit line BL is formed in the memory array, and the first-layer wiring 31 is formed in the peripheral circuit. In addition,
Since the tungsten film has a high light reflectance, the photoresist film may cause halation at the time of exposure, and the dimensional accuracy of the pattern (width and space) may be reduced. To prevent this, a thin anti-reflection film may be deposited on the tungsten film, and then a photoresist film may be applied. An organic material or a metal material having a low light reflectance (for example, a TiN film) is used for the antireflection film.

【0044】続いて、例えば筒型の情報蓄積用容量素子
Cを形成する。情報蓄積用容量素子Cは、下部電極32
と、容量絶縁膜33と、上部電極34とを有している。
下部電極32は、多結晶シリコン膜からなり、プラグ3
5を通じてプラグ21と電気的に接続されている。下部
電極32は、多結晶シリコン以外の導電材料、例えばタ
ングステン、Ru(ルテニウム)などの高融点金属やR
uO(酸化ルテニウム)、IrO(酸化イリジウム)な
どの導電性金属酸化物で構成することもできる。
Subsequently, for example, a cylindrical information storage capacitor C is formed. The information storage capacitor C is connected to the lower electrode 32.
And a capacitor insulating film 33 and an upper electrode 34.
The lower electrode 32 is made of a polycrystalline silicon film and has a plug 3
5, and is electrically connected to the plug 21. The lower electrode 32 is made of a conductive material other than polycrystalline silicon, for example, a high melting point metal such as tungsten or Ru (ruthenium) or R
It is also possible to use a conductive metal oxide such as uO (ruthenium oxide) or IrO (iridium oxide).

【0045】容量絶縁膜33は、例えばTa2 5 膜か
らなり、例えばペンタエトキシタンタル(Ta(OC2
5 5 )をソースガスに用いたCVD法で堆積されて
いる。容量絶縁膜33は、例えばBST、STO、Ba
TiO3 (チタン酸バリウム)、PbTiO3 (チタン
酸鉛)、PZT(PbZrX Ti1-X 3 )、PLT
(PbLaX Ti1-X 3 )、PLZTなどの金属酸化
物からなる高(強)誘電体膜で構成することもできる。
この場合は下部電極32の材料として、例えばプラチ
ナ、ルテニウム、RuO(酸化ルテニウム)またはIr
O(酸化イリジウム)を用いると良い。
The capacitance insulating film 33 is made of, for example, a Ta 2 O 5 film, for example, pentaethoxy tantalum (Ta (OC 2
H 5) 5) and is deposited by a CVD method using a source gas. The capacitance insulating film 33 is made of, for example, BST, STO, Ba
TiO 3 (barium titanate), PbTiO 3 (lead titanate), PZT (PbZr x Ti 1-x O 3 ), PLT
(PbLa x Ti 1 -x O 3 ), or a high (ferro) dielectric film made of a metal oxide such as PLZT.
In this case, the material of the lower electrode 32 is, for example, platinum, ruthenium, RuO (ruthenium oxide) or Ir.
O (iridium oxide) is preferably used.

【0046】上部電極34は、例えばTiN膜からな
り、例えばCVD法とスパッタリング法とを併用して堆
積されている。上部電極47は、TiN膜以外の導電
膜、例えばタングステン膜などで構成することもでき
る。
The upper electrode 34 is made of, for example, a TiN film, and is deposited by using, for example, a CVD method and a sputtering method. The upper electrode 47 may be formed of a conductive film other than the TiN film, for example, a tungsten film.

【0047】このような情報記憶用容量素子Cの形成工
程においては、高温熱処理を施すので、プラグ30と半
導体基板1との接続部(コンタクトホール24)におい
て水分や酸素が残されていると、その接続部での抵抗
(接触抵抗および電気抵抗)が増大するが、本実施の形
態においては、その水分や酸素が除去されているので、
その接続部での抵抗(接触抵抗および電気抵抗)増大を
抑制できる。特に、プラグ30とp+ 型の半導体領域1
1との接触抵抗を低減できる。したがって、DRAMの
信頼性、機能(特に動作速度)および歩留まりの向上を
推進させることが可能となる。
In the process of forming such an information storage capacitive element C, a high-temperature heat treatment is performed. Therefore, if moisture or oxygen is left at the connection (contact hole 24) between the plug 30 and the semiconductor substrate 1, Although the resistance (contact resistance and electric resistance) at the connection part increases, in the present embodiment, since the moisture and oxygen are removed,
An increase in resistance (contact resistance and electric resistance) at the connection portion can be suppressed. In particular, the plug 30 and the p + type semiconductor region 1
1 can be reduced. Therefore, it is possible to promote the improvement of the reliability, function (particularly, operation speed) and yield of the DRAM.

【0048】その後、第2層目の配線36、第3層目の
配線37およびこれらを電気的に接続するプラグ38や
第3層目の配線37と上部電極34とを電気的に接続す
るプラグ39を形成する。この配線36,37は、例え
ばアルミニウムまたはアルミニウム合金を主体として構
成されている。プラグ38、39は、シリサイド処理を
除いて上記プラグ30と同じ方法で形成され、シリサイ
ド層を除いて同じ構造で構成されている。
Thereafter, the second-layer wiring 36, the third-layer wiring 37, and the plug 38 for electrically connecting them, and the plug for electrically connecting the third-layer wiring 37 to the upper electrode 34 are formed. Form 39. The wirings 36 and 37 are mainly composed of, for example, aluminum or an aluminum alloy. The plugs 38 and 39 are formed in the same manner as the plug 30 except for the silicide treatment, and have the same structure except for the silicide layer.

【0049】次に、上記コンタクトホール24,25内
にタングステン膜を埋め込む前の熱処理温度および時間
によるコンタクトホール24,25内でのコンタクト抵
抗(接触抵抗および電気抵抗;以下同じ)の測定結果を
図15〜図32に示す。
Next, the measurement results of the contact resistance (contact resistance and electric resistance; the same applies hereinafter) in the contact holes 24 and 25 according to the heat treatment temperature and time before the tungsten film is embedded in the contact holes 24 and 25 are shown. 15 to 32.

【0050】図15〜図20はプラグ30がp+ 型の半
導体領域11と電気的に接続されている場合の測定結果
を示しており、そのうち、図15〜図17はコンタクト
ホール24の直径が、例えば0.24μm程度の場合を示
し、図18〜図20はコンタクトホール24の直径が、
例えば0.30μm程度の場合を示している。
FIGS. 15 to 20 show the measurement results when the plug 30 is electrically connected to the p + type semiconductor region 11, and FIGS. 15 to 17 show the case where the diameter of the contact hole 24 is smaller. For example, FIG. 18 to FIG. 20 show the case where the diameter of the contact hole 24 is about 0.24 μm.
For example, a case of about 0.30 μm is shown.

【0051】図15および図18は熱処理雰囲気が還元
性ガス雰囲気の場合の結果を示しており、図15および
図18において(a),(b)は、それぞれ熱処理温度
が475℃の場合と450℃の場合とを示している。こ
の場合は、図15および図18に示すように、還元性雰
囲気中での熱処理においては、処理時間を長くすること
によりコンタクト抵抗が下がる。
FIGS. 15 and 18 show the results when the heat treatment atmosphere is a reducing gas atmosphere. In FIGS. 15 and 18, (a) and (b) show the results when the heat treatment temperature is 475.degree. ° C. In this case, as shown in FIGS. 15 and 18, in the heat treatment in a reducing atmosphere, the contact resistance is reduced by increasing the treatment time.

【0052】図16および図19は熱処理雰囲気が不活
性ガス雰囲気の場合の結果を示しており、図16および
図19において(a),(b)は、それぞれ熱処理温度
が475℃の場合と450℃の場合とを示している。こ
の場合、図16(a)および図19(a)に示すよう
に、不活性ガス雰囲気中における熱処理においては、処
理時間を長くすると(2分間)かえってコンタクト抵抗
が上昇することが示されている。
FIGS. 16 and 19 show the results when the heat treatment atmosphere is an inert gas atmosphere. In FIGS. 16 and 19, (a) and (b) show the results when the heat treatment temperature is 475.degree. ° C. In this case, as shown in FIG. 16A and FIG. 19A, in the heat treatment in an inert gas atmosphere, if the treatment time is increased (2 minutes), the contact resistance is increased. .

【0053】図17(a)および図20(a)は熱処理
雰囲気が還元性ガス雰囲気の場合において、熱処理温度
とその後のタングステン成膜時の温度とが等しい場合に
おけるタングステン成膜温度とコンタクト抵抗との関係
を示している。また、図17(b)および図20(b)
は熱処理雰囲気が還元性ガス雰囲気の場合において、熱
処理温度を475℃とした場合におけるタングステン成
膜温度とコンタクト抵抗との関係を示している。いずれ
の場合も成膜温度によるコンタクト抵抗の変動は小さ
い。この結果のみから言えば熱処理温度とタングステン
成膜温度とが等しい方が、コンタクト抵抗の変動を小さ
くできることがわかる。
FIGS. 17 (a) and 20 (a) show the tungsten film formation temperature and contact resistance when the heat treatment temperature is equal to the temperature during the subsequent tungsten film formation when the heat treatment atmosphere is a reducing gas atmosphere. Shows the relationship. Also, FIG. 17 (b) and FIG. 20 (b)
Shows the relationship between the tungsten film formation temperature and the contact resistance when the heat treatment temperature is 475 ° C. when the heat treatment atmosphere is a reducing gas atmosphere. In each case, the variation in contact resistance due to the film formation temperature is small. From these results alone, it can be seen that a change in the contact resistance can be reduced when the heat treatment temperature and the tungsten film formation temperature are equal.

【0054】図21〜図26はプラグ30がn+ 型の半
導体領域10と電気的に接続されている場合の測定結果
を示しており、そのうち、図21〜図23はコンタクト
ホール24の直径が、例えば0.24μm程度の場合を示
し、図24〜図26はコンタクトホール24の直径が、
例えば0.30μm程度の場合を示している。
FIGS. 21 to 26 show the measurement results when the plug 30 is electrically connected to the n + -type semiconductor region 10, and FIGS. For example, FIG. 24 to FIG. 26 show the case where the diameter of the contact hole 24 is about 0.24 μm.
For example, a case of about 0.30 μm is shown.

【0055】図21および図24は熱処理雰囲気が還元
性ガス雰囲気の場合の結果を示しており、図21および
図24において(a),(b)は、それぞれ熱処理温度
が475℃の場合と450℃の場合とを示している。
FIGS. 21 and 24 show the results when the heat treatment atmosphere is a reducing gas atmosphere. In FIGS. 21 and 24, (a) and (b) show the results when the heat treatment temperature is 475.degree. ° C.

【0056】図22および図25は熱処理雰囲気が不活
性ガス雰囲気の場合の結果を示しており、図22および
図25において(a),(b)は、それぞれ熱処理温度
が475℃の場合と450℃の場合とを示している。な
お、n+ 型の半導体領域10に関しては、もともと抵抗
上昇の問題がなく、熱処理の有効性はないと考えられ
る。逆に副作用を及ぼすこともない。
FIGS. 22 and 25 show the results when the heat treatment atmosphere is an inert gas atmosphere. In FIGS. 22 and 25, (a) and (b) show the results when the heat treatment temperature is 475.degree. ° C. It should be noted that the n + type semiconductor region 10 does not originally have the problem of increasing the resistance and is considered to be ineffective in the heat treatment. On the contrary, there is no side effect.

【0057】図23(a)および図26(a)は熱処理
雰囲気が還元性ガス雰囲気の場合において、熱処理温度
とその後のタングステン成膜時の温度とが等しい場合に
おけるタングステン成膜温度とコンタクト抵抗との関係
を示している。また、図23(b)および図26(b)
は熱処理雰囲気が還元性ガス雰囲気の場合において、熱
処理温度を475℃とした場合におけるタングステン成
膜温度とコンタクト抵抗との関係を示している。いずれ
の場合も成膜温度によるコンタクト抵抗の変動は小さ
い。
FIG. 23 (a) and FIG. 26 (a) show the tungsten film formation temperature and contact resistance when the heat treatment temperature is equal to the temperature during the subsequent tungsten film formation when the heat treatment atmosphere is a reducing gas atmosphere. Shows the relationship. FIG. 23 (b) and FIG. 26 (b)
Shows the relationship between the tungsten film formation temperature and the contact resistance when the heat treatment temperature is 475 ° C. when the heat treatment atmosphere is a reducing gas atmosphere. In each case, the variation in contact resistance due to the film formation temperature is small.

【0058】図27〜図32はコンタクトホール25内
のプラグ30がゲート電極8Cと電気的に接続されてい
る場合の測定結果を示しており、そのうち、図27〜図
29はコンタクトホール25の直径が、例えば0.24μ
m程度の場合を示し、図30〜図32はコンタクトホー
ル25の直径が、例えば0.30μm程度の場合を示して
いる。なお、この場合のゲート電極8Cはポリサイド構
造となっている。
FIGS. 27 to 32 show measurement results when the plug 30 in the contact hole 25 is electrically connected to the gate electrode 8C. FIGS. 27 to 29 show the diameter of the contact hole 25. Is, for example, 0.24μ
30 to 32 show a case where the diameter of the contact hole 25 is, for example, about 0.30 μm. In this case, the gate electrode 8C has a polycide structure.

【0059】図27および図30は熱処理雰囲気が還元
性ガス雰囲気の場合の結果を示しており、図27および
図30において(a),(b)は、それぞれ熱処理温度
が475℃の場合と450℃の場合とを示している。こ
の場合は、図27および図30に示すように、還元性雰
囲気中での熱処理においては、処理時間を長くしてもほ
とんど変化がないと思われる。
FIGS. 27 and 30 show the results when the heat treatment atmosphere is a reducing gas atmosphere. FIGS. 27 (a) and 30 (b) show the results when the heat treatment temperature is 475 ° C. and 450 ° C., respectively. ° C. In this case, as shown in FIGS. 27 and 30, in the heat treatment in the reducing atmosphere, it seems that there is almost no change even if the treatment time is lengthened.

【0060】図28および図31は熱処理雰囲気が不活
性ガス雰囲気の場合の結果を示しており、図28および
図31において(a),(b)は、それぞれ熱処理温度
が475℃の場合と450℃の場合とを示している。ゲ
ート電極8Cに関しても、抵抗上昇の問題はなく、熱処
理追加の有効性はないと考えられる。逆に、副作用を及
ぼすこともない。
FIGS. 28 and 31 show the results when the heat treatment atmosphere is an inert gas atmosphere. In FIGS. 28 and 31, (a) and (b) show the results when the heat treatment temperature is 475.degree. ° C. Also for the gate electrode 8C, there is no problem of a rise in resistance, and it is considered that the heat treatment is not effective. On the contrary, there is no side effect.

【0061】図29(a)および図32(a)は熱処理
雰囲気が還元性ガス雰囲気の場合において、熱処理温度
とその後のタングステン成膜時の温度とが等しい場合に
おけるタングステン成膜温度とコンタクト抵抗との関係
を示している。また、図29(b)および図32(b)
は熱処理雰囲気が還元性ガス雰囲気の場合において、熱
処理温度を475℃とした場合におけるタングステン成
膜温度とコンタクト抵抗との関係を示している。いずれ
の場合も成膜温度によるコンタクト抵抗の変動は小さ
い。
FIGS. 29A and 32A show the tungsten film formation temperature and contact resistance when the heat treatment temperature is equal to the temperature during the subsequent tungsten film formation when the heat treatment atmosphere is a reducing gas atmosphere. Shows the relationship. 29 (b) and FIG. 32 (b)
Shows the relationship between the tungsten film formation temperature and the contact resistance when the heat treatment temperature is 475 ° C. when the heat treatment atmosphere is a reducing gas atmosphere. In each case, the variation in contact resistance due to the film formation temperature is small.

【0062】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実
施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment, the invention is not limited to the embodiment and can be variously modified without departing from the gist of the invention. Needless to say,

【0063】例えば前記実施の形態においては、情報蓄
積用容量素子が筒型の場合について説明したが、これに
限定されるものではなく種々変更可能であり、例えば突
状の下部電極の表面に容量絶縁膜を介して上部電極が被
着される構造としても良い。
For example, in the above-described embodiment, the case where the information storage capacitance element is cylindrical is described. However, the present invention is not limited to this, and various changes can be made. For example, the capacitance may be formed on the surface of the protruding lower electrode. A structure in which an upper electrode is attached via an insulating film may be employed.

【0064】また、前記実施の形態においてはバリア膜
を介してコンタクトホールをタングステンで埋め込む場
合について説明したが、これに限定されるものではな
く、例えばコンタクトホール底部に前記実施の形態と同
様にシリサイド層を形成した後に、窒化チタンまたは窒
化タングステンを埋め込むこともできる。この場合もそ
の窒化チタンや窒化タングステンの成膜前に前記実施の
形態と同様の熱処理を施すことにより、コンタクトホー
ル内の水分や酸素を除去する。
In the above embodiment, the case where the contact hole is filled with tungsten via the barrier film has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, silicide may be formed at the bottom of the contact hole as in the above embodiment. After forming the layer, titanium nitride or tungsten nitride can be embedded. In this case, too, moisture and oxygen in the contact holes are removed by performing the same heat treatment as in the above embodiment before forming the titanium nitride or the tungsten nitride.

【0065】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるDRA
Mの製造方法に適用した場合について説明したが、それ
に限定されるものではなく、例えばSRAM(Static R
andom Access Memory )、フラッシュメモリ(EEPR
OM:Electric Erasable Read Only Memory)等のよう
な他のメモリ回路を有する半導体装置またはマイクロプ
ロセッサ等のような論理回路を有する半導体装置あるい
はメモリ回路と論理回路とを同一半導体基板に設けた半
導体装置にも適用できる。
In the above description, the invention made mainly by the inventor has been described in terms of the DRA which is the application field in which the background was used.
Although the case where the present invention is applied to the manufacturing method of M has been described, the present invention is not limited thereto. For example, an SRAM (Static R)
andom Access Memory), Flash Memory (EEPR)
A semiconductor device having another memory circuit such as OM (Electric Erasable Read Only Memory), a semiconductor device having a logic circuit such as a microprocessor, or a semiconductor device having a memory circuit and a logic circuit provided on the same semiconductor substrate. Can also be applied.

【0066】[0066]

【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下の通りである。
Advantageous effects obtained by typical ones of the inventions disclosed by the present application will be briefly described as follows.
It is as follows.

【0067】(1).本発明によれば、第2の導体膜の成膜
処理に先立って熱処理を施すことにより、接続孔内に残
留する水分や酸素等を除去できるので、その水分や酸素
等に起因する接続孔内での抵抗(接触抵抗および電気抵
抗)の上昇を抑制することが可能となる。
(1) According to the present invention, by performing heat treatment prior to the process of forming the second conductor film, moisture and oxygen remaining in the connection holes can be removed. It is possible to suppress an increase in resistance (contact resistance and electric resistance) in the connection hole due to the above.

【0068】(2).上記(1) により、半導体装置の動作速
度の向上を推進させることが可能となる。
(2) According to the above (1), it is possible to promote the improvement of the operation speed of the semiconductor device.

【0069】(3).本発明によれば、第2の導体膜の成膜
処理に先立って熱処理を施すことにより、接続孔内に残
留する水分や酸素等を除去できるので、その水分や酸素
等に起因する接続孔内での抵抗(接触抵抗および電気抵
抗)がプロセス毎に変動するのを抑制することが可能と
なる。
(3) According to the present invention, by performing a heat treatment prior to the film forming process of the second conductor film, it is possible to remove moisture, oxygen, and the like remaining in the connection hole. It is possible to suppress the resistance (contact resistance and electric resistance) in the connection hole due to the above-mentioned fluctuations from process to process.

【0070】(4).上記(3) により、半導体装置の性能お
よび機能上の再現性を向上させることが可能となる。
(4) According to the above (3), it is possible to improve the performance and the reproducibility in function of the semiconductor device.

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

【図1】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造
工程中における要部断面図である。
FIG. 1 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention during a manufacturing step thereof;

【図2】図1に続く半導体装置の製造工程中における要
部断面図である。
FIG. 2 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 1;

【図3】図2に続く半導体装置の製造工程中における要
部断面図である。
3 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 2;

【図4】本発明の技術思想であって回路の一部を模式的
に示した説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a technical idea of the present invention and schematically showing a part of a circuit;

【図5】本発明者が検討した技術における回路を模式的
に示した説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing a circuit in a technique studied by the present inventors.

【図6】(a)および(b)は本発明の一実施の形態で
ある半導体装置の平面図である。
FIGS. 6A and 6B are plan views of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図7】図6の半導体装置における配線系およびスイッ
チ素子の配置を模式的に示した説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram schematically showing an arrangement of wiring systems and switch elements in the semiconductor device of FIG. 6;

【図8】図7の変形例を模式的に示した説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram schematically showing a modification of FIG. 7;

【図9】図6の半導体装置の試験時の説明図である。9 is an explanatory diagram of the semiconductor device of FIG. 6 during a test.

【図10】図6の半導体装置の試験時におけるスイッチ
素子の説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram of a switch element at the time of testing the semiconductor device of FIG. 6;

【図11】図6の半導体装置の動作時におけるスイッチ
素子の説明図である。
11 is an explanatory diagram of a switch element during operation of the semiconductor device of FIG. 6;

【図12】図6の半導体装置の変形例を模式的に示した
説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram schematically showing a modified example of the semiconductor device of FIG. 6;

【図13】(a)および(b)は本発明の技術思想の1
つであるウエル電位安定化のための手段を模式的に示し
た説明図である。
13 (a) and (b) show one of the technical ideas of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory view schematically showing a means for stabilizing well potential.

【図14】(a)および(b)は図13の変形例を模式
的に示した説明図である。
FIGS. 14A and 14B are explanatory diagrams schematically showing a modification of FIG.

【図15】還元性ガス雰囲気中での熱処理による熱処理
時間と直径0.24μmのコンタクトにおけるコンタクト
抵抗との関係を示すグラフであって、(a)は熱処理温
度が475℃の場合を示し、(b)は熱処理温度が45
0℃の場合を示している。
FIG. 15 is a graph showing a relationship between a heat treatment time in a heat treatment in a reducing gas atmosphere and a contact resistance of a contact having a diameter of 0.24 μm, where (a) shows a case where the heat treatment temperature is 475 ° C. b) is a heat treatment temperature of 45.
The case of 0 ° C. is shown.

【図16】不活性ガス雰囲気中での熱処理による熱処理
時間と直径0.24μmのコンタクトにおけるコンタクト
抵抗との関係を示すグラフであって、(a)は熱処理温
度が475℃の場合を示し、(b)は熱処理温度が45
0℃の場合を示している。
FIG. 16 is a graph showing a relationship between a heat treatment time by a heat treatment in an inert gas atmosphere and a contact resistance of a contact having a diameter of 0.24 μm, wherein (a) shows a case where the heat treatment temperature is 475 ° C. b) is a heat treatment temperature of 45.
The case of 0 ° C. is shown.

【図17】(a)は還元性ガス雰囲気中での熱処理にお
いて、熱処理温度とその後のタングステン成膜温度とが
等しい場合におけるタングステン成膜温度とコンタクト
抵抗との関係を示すグラフ、(b)はその熱処理温度が
475℃の場合を示している。
FIG. 17A is a graph showing a relationship between a tungsten film forming temperature and a contact resistance when a heat treatment temperature and a subsequent tungsten film forming temperature are equal in a heat treatment in a reducing gas atmosphere, and FIG. The case where the heat treatment temperature is 475 ° C. is shown.

【図18】還元性ガス雰囲気中での熱処理による熱処理
時間と直径0.30μmのコンタクトにおけるコンタクト
抵抗との関係を示すグラフであって、(a)は熱処理温
度が475℃の場合を示し、(b)は熱処理温度が45
0℃の場合を示している。
FIG. 18 is a graph showing a relationship between a heat treatment time by a heat treatment in a reducing gas atmosphere and a contact resistance of a 0.30 μm-diameter contact, wherein (a) shows a case where the heat treatment temperature is 475 ° C. b) is a heat treatment temperature of 45.
The case of 0 ° C. is shown.

【図19】不活性ガス雰囲気中での熱処理による熱処理
時間と直径0.24μmのコンタクトにおけるコンタクト
抵抗との関係を示すグラフであって、(a)は熱処理温
度が475℃の場合を示し、(b)は熱処理温度が45
0℃の場合を示している。
FIG. 19 is a graph showing a relationship between a heat treatment time by a heat treatment in an inert gas atmosphere and a contact resistance of a contact having a diameter of 0.24 μm, where (a) shows a case where the heat treatment temperature is 475 ° C. b) is a heat treatment temperature of 45.
The case of 0 ° C. is shown.

【図20】(a)は還元性ガス雰囲気中での熱処理にお
いて、熱処理温度とその後のタングステン成膜温度とが
等しい場合におけるタングステン成膜温度とコンタクト
抵抗との関係を示すグラフ、(b)はその熱処理温度が
475℃の場合を示している。
FIG. 20A is a graph showing the relationship between the tungsten film formation temperature and the contact resistance when the heat treatment temperature and the subsequent tungsten film formation temperature are equal in the heat treatment in a reducing gas atmosphere; The case where the heat treatment temperature is 475 ° C. is shown.

【図21】還元性ガス雰囲気中での熱処理による熱処理
時間と直径0.24μmのコンタクトにおけるコンタクト
抵抗との関係を示すグラフであって、(a)は熱処理温
度が475℃の場合を示し、(b)は熱処理温度が45
0℃の場合を示している。
FIG. 21 is a graph showing a relationship between a heat treatment time by a heat treatment in a reducing gas atmosphere and a contact resistance of a contact having a diameter of 0.24 μm, wherein (a) shows a case where the heat treatment temperature is 475 ° C. b) is a heat treatment temperature of 45.
The case of 0 ° C. is shown.

【図22】不活性ガス雰囲気中での熱処理による熱処理
時間と直径0.24μmのコンタクトにおけるコンタクト
抵抗との関係を示すグラフであって、(a)は熱処理温
度が475℃の場合を示し、(b)は熱処理温度が45
0℃の場合を示している。
FIG. 22 is a graph showing a relationship between a heat treatment time by a heat treatment in an inert gas atmosphere and a contact resistance of a contact having a diameter of 0.24 μm, wherein (a) shows a case where the heat treatment temperature is 475 ° C. b) is a heat treatment temperature of 45.
The case of 0 ° C. is shown.

【図23】(a)は還元性ガス雰囲気中での熱処理にお
いて、熱処理温度とその後のタングステン成膜温度とが
等しい場合におけるタングステン成膜温度とコンタクト
抵抗との関係を示すグラフ、(b)はその熱処理温度が
475℃の場合を示している。
FIG. 23A is a graph showing the relationship between the tungsten film formation temperature and the contact resistance when the heat treatment temperature and the subsequent tungsten film formation temperature are equal in the heat treatment in a reducing gas atmosphere, and FIG. The case where the heat treatment temperature is 475 ° C. is shown.

【図24】還元性ガス雰囲気中での熱処理による熱処理
時間と直径0.30μmのコンタクトにおけるコンタクト
抵抗との関係を示すグラフであって、(a)は熱処理温
度が475℃の場合を示し、(b)は熱処理温度が45
0℃の場合を示している。
FIG. 24 is a graph showing a relationship between a heat treatment time in a heat treatment in a reducing gas atmosphere and a contact resistance of a 0.30 μm-diameter contact, wherein (a) shows a case where the heat treatment temperature is 475 ° C. b) is a heat treatment temperature of 45.
The case of 0 ° C. is shown.

【図25】不活性ガス雰囲気中での熱処理による熱処理
時間と直径0.30μmのコンタクトにおけるコンタクト
抵抗との関係を示すグラフであって、(a)は熱処理温
度が475℃の場合を示し、(b)は熱処理温度が45
0℃の場合を示している。
FIG. 25 is a graph showing a relationship between a heat treatment time by a heat treatment in an inert gas atmosphere and a contact resistance of a 0.30 μm-diameter contact, wherein (a) shows a case where the heat treatment temperature is 475 ° C. b) is a heat treatment temperature of 45.
The case of 0 ° C. is shown.

【図26】(a)は還元性ガス雰囲気中での熱処理にお
いて、熱処理温度とその後のタングステン成膜温度とが
等しい場合におけるタングステン成膜温度とコンタクト
抵抗との関係を示すグラフ、(b)はその熱処理温度が
475℃の場合を示している。
FIG. 26A is a graph showing the relationship between the tungsten film formation temperature and the contact resistance when the heat treatment temperature and the subsequent tungsten film formation temperature are equal in the heat treatment in a reducing gas atmosphere, and FIG. The case where the heat treatment temperature is 475 ° C. is shown.

【図27】還元性ガス雰囲気中での熱処理による熱処理
時間とコンタクト抵抗との関係を示すグラフであって、
(a)は熱処理温度が475℃の場合を示し、(b)は
熱処理温度が450℃の場合を示している。
FIG. 27 is a graph showing a relationship between a heat treatment time in a heat treatment in a reducing gas atmosphere and a contact resistance,
(A) shows the case where the heat treatment temperature is 475 ° C, and (b) shows the case where the heat treatment temperature is 450 ° C.

【図28】不活性ガス雰囲気中での熱処理による熱処理
時間とコンタクト抵抗との関係を示すグラフであって、
(a)は熱処理温度が475℃の場合を示し、(b)は
熱処理温度が450℃の場合を示している。
FIG. 28 is a graph showing a relationship between a heat treatment time by a heat treatment in an inert gas atmosphere and a contact resistance,
(A) shows the case where the heat treatment temperature is 475 ° C, and (b) shows the case where the heat treatment temperature is 450 ° C.

【図29】(a)は還元性ガス雰囲気中での熱処理にお
いて、熱処理温度とその後のタングステン成膜温度とが
等しい場合におけるタングステン成膜温度とコンタクト
抵抗との関係を示すグラフ、(b)はその熱処理温度が
475℃の場合を示している。
FIG. 29A is a graph showing the relationship between the tungsten film formation temperature and the contact resistance when the heat treatment temperature and the subsequent tungsten film formation temperature are equal in the heat treatment in a reducing gas atmosphere; The case where the heat treatment temperature is 475 ° C. is shown.

【図30】還元性ガス雰囲気中での熱処理による熱処理
時間とコンタクト抵抗との関係を示すグラフであって、
(a)は熱処理温度が475℃の場合を示し、(b)は
熱処理温度が450℃の場合を示している。
FIG. 30 is a graph showing a relationship between a heat treatment time in a heat treatment in a reducing gas atmosphere and a contact resistance,
(A) shows the case where the heat treatment temperature is 475 ° C, and (b) shows the case where the heat treatment temperature is 450 ° C.

【図31】不活性ガス雰囲気中での熱処理による熱処理
時間とコンタクト抵抗との関係を示すグラフであって、
(a)は熱処理温度が475℃の場合を示し、(b)は
熱処理温度が450℃の場合を示している。
FIG. 31 is a graph showing a relationship between a heat treatment time by a heat treatment in an inert gas atmosphere and a contact resistance,
(A) shows the case where the heat treatment temperature is 475 ° C, and (b) shows the case where the heat treatment temperature is 450 ° C.

【図32】(a)は還元性ガス雰囲気中での熱処理にお
いて、熱処理温度とその後のタングステン成膜温度とが
等しい場合におけるタングステン成膜温度とコンタクト
抵抗との関係を示すグラフ、(b)はその熱処理温度が
475℃の場合を示している。
FIG. 32 (a) is a graph showing the relationship between the tungsten film formation temperature and the contact resistance when the heat treatment temperature is equal to the subsequent tungsten film formation temperature in the heat treatment in a reducing gas atmosphere; The case where the heat treatment temperature is 475 ° C. is shown.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 p型ウエル 3 n型半導体領域 4 n型ウエル 5 酸化シリコン膜 6 素子分離溝 7 ゲート酸化膜 8A〜8C ゲート電極 9 n型半導体領域 9a n- 型半導体領域 10 n+ 型半導体領域 11 p+ 型半導体領域 12 窒化シリコン膜 13 窒化シリコン膜 13s サイドウォールスペーサ 14 n- 型半導体領域 15 p- 型半導体領域 16 SOG膜 17 酸化シリコン膜 18 酸化シリコン膜 19 コンタクトホール 20 コンタクトホール 21 プラグ 22 酸化シリコン膜 23 スルーホール 24 コンタクトホール 25 コンタクトホール 26 Ti膜 27 TiSi2 膜 28 TiN膜 29 タングステン膜 30 プラグ 31 第1層目の配線 32 下部電極 33 容量絶縁膜 34 上部電極 35 プラグ 36 第2層目の配線 37 第3層目の配線 38 プラグ 39 プラグ Qn nチャネル型MISFET Qp pチャネル型MISFET Qs メモリセル選択用MISFET L 活性領域REFERENCE SIGNS LIST 1 semiconductor substrate 2 p-type well 3 n-type semiconductor region 4 n-type well 5 silicon oxide film 6 element isolation groove 7 gate oxide film 8A to 8C gate electrode 9 n-type semiconductor region 9 an n - type semiconductor region 10 n + type semiconductor region Reference Signs List 11 p + type semiconductor region 12 silicon nitride film 13 silicon nitride film 13 s sidewall spacer 14 n type semiconductor region 15 p type semiconductor region 16 SOG film 17 silicon oxide film 18 silicon oxide film 19 contact hole 20 contact hole 21 plug 22 Silicon oxide film 23 Through hole 24 Contact hole 25 Contact hole 26 Ti film 27 TiSi 2 film 28 TiN film 29 Tungsten film 30 Plug 31 First layer wiring 32 Lower electrode 33 Capacitive insulating film 34 Upper electrode 35 Plug 36 Second layer Eye wiring 37 Third layer wiring 38 Plug 39 Plug Qn N-channel MISFET Qp P-channel MISFET Qs MISFET for memory cell selection L Active area

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 27/10 451 H01L 27/10 451 27/108 621C 21/8242 651 21/8247 29/78 371 29/788 29/792 (72)発明者 中村 吉孝 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 佐藤 明 東京都小平市上水本町5丁目22番1号 株 式会社日立超エル・エス・アイ・システム ズ内 Fターム(参考) 4M104 BB01 BB04 BB06 BB18 BB20 BB25 BB26 BB27 BB30 BB40 CC01 CC05 DD16 DD19 DD21 DD37 DD43 DD78 DD84 FF18 FF22 GG16 HH15 5F001 AG09 AG17 AG30 5F033 HH08 JJ04 JJ19 JJ26 JJ27 JJ29 JJ30 JJ33 JJ34 KK01 KK08 NN06 NN07 NN40 PP04 PP06 PP15 QQ03 QQ09 QQ38 QQ48 QQ70 QQ73 QQ92 QQ93 QQ98 RR04 RR06 RR09 TT02 TT08 VV16 WW03 XX09 5F083 AD24 GA02 JA06 JA14 JA15 JA32 JA38 JA39 JA40 JA43 MA03 MA05 MA17 MA20 PR10 PR21 PR33 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (Reference) H01L 27/10 451 H01L 27/10 451 27/108 621C 21/8242 651 21/8247 29/78 371 29/788 29 / 792 (72) Inventor Yoshitaka Nakamura 3-16-1, Shinmachi, Ome-shi, Tokyo Inside the Device Development Center, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Akira Sato 5-2-12-1 Kamimizuhoncho, Kodaira-shi, Tokyo F-term in Hitachi ULSI Systems (reference) 4M104 BB01 BB04 BB06 BB18 BB20 BB25 BB26 BB27 BB30 BB40 CC01 CC05 DD16 DD19 DD21 DD37 DD43 DD78 DD84 FF18 FF22 GG16 HH15 5F001 AG09 AG17 AG08 JJ03H19HJ JJ23H19H JJ29 JJ30 JJ33 JJ34 KK01 KK08 NN06 NN07 NN40 PP04 PP06 PP15 QQ03 QQ09 QQ38 QQ48 QQ70 QQ73 QQ92 QQ93 QQ98 RR04 RR06 RR09 TT02 TT08 VV16 WW03 XX09 5F083 AD24 JA05 PR03 MA20

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a)絶縁膜に接続孔を穿孔する工程
と、(b)前記(a)工程後に第1の熱処理を施す工程
と、(c)前記(b)工程後に前記接続孔内に導体膜を
埋め込む工程と、(d)前記(c)工程後に600℃以
上の第2の熱処理を施す工程とを有することを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
(A) forming a connection hole in an insulating film; (b) performing a first heat treatment after the step (a); and (c) forming a connection hole in the connection hole after the step (b). And (d) performing a second heat treatment at a temperature of 600 ° C. or higher after the step (c).
【請求項2】 (a)絶縁膜に接続孔を穿孔する工程
と、(b)前記接続孔内に第1の導体膜を形成する工程
と、(c)前記(b)工程後に前記接続孔内に第2の導
体膜を埋め込む工程と、(d)前記(a)工程後、前記
(c)工程前に第1の熱処理を施す工程と、(e)前記
(c)工程後に600℃以上の第2の熱処理を施す工程
とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. A step of forming a connection hole in an insulating film; a step of forming a first conductive film in the connection hole; and a step of forming the first conductive film in the connection hole. (D) after the step (a), performing a first heat treatment before the step (c), and (e) at 600 ° C. or higher after the step (c). Performing the second heat treatment of the above.
【請求項3】 請求項2記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記第1の導体膜の形成工程後、大気開放せずに第2の
導体膜の形成工程に移行することを特徴とする半導体装
置の製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein after the step of forming the first conductive film, the process shifts to a step of forming a second conductive film without opening to the atmosphere. Device manufacturing method.
【請求項4】 請求項2または3記載の半導体装置の製
造方法において、 前記第1の導体膜が化学的気相成長法により形成された
窒化チタンであり、前記第2の導体膜が化学的気相成長
法によって形成されたタングステンであることを特徴と
する半導体装置の製造方法。
4. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein said first conductor film is titanium nitride formed by a chemical vapor deposition method, and said second conductor film is a A method for manufacturing a semiconductor device, comprising tungsten formed by a vapor deposition method.
【請求項5】 請求項1、2、3または4記載の半導体
装置の製造方法において、前記第1の熱処理の雰囲気
を、還元性ガス雰囲気または不活性ガス雰囲気とするこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the atmosphere of the first heat treatment is a reducing gas atmosphere or an inert gas atmosphere. Manufacturing method.
【請求項6】 請求項1〜5のいずれか1項に記載の半
導体装置の製造方法において、前記第1の熱処理の処理
温度が300℃以上であることを特徴とする半導体装置
の製造方法。
6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a processing temperature of the first heat treatment is 300 ° C. or higher.
【請求項7】 請求項1〜6のいずれか1項に記載の半
導体装置の製造方法において、前記接続孔の穿孔工程に
際し、その接続孔から下層の半導体基板を露出させるこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a lower semiconductor substrate is exposed from said connection hole in said step of forming said connection hole. Device manufacturing method.
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