JP2002009017A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JP2002009017A
JP2002009017A JP2000187354A JP2000187354A JP2002009017A JP 2002009017 A JP2002009017 A JP 2002009017A JP 2000187354 A JP2000187354 A JP 2000187354A JP 2000187354 A JP2000187354 A JP 2000187354A JP 2002009017 A JP2002009017 A JP 2002009017A
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JP
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film
gas
semiconductor device
conductive film
tungsten
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Tomohiro Ishida
友弘 石田
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 開口部内を導電膜にて確実に埋め込むことが
できる半導体装置の製造方法を得る。 【解決手段】 半導体基板1上に形成されたコンタクト
ホール3内にタングステン膜17を成膜して埋め込む工
程を、全面CVD法を用い、成膜ガスにタングステン膜
17の成膜中においてタングステン膜17をエッチング
することができるエッチングガスを所望割合混合して行
うものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、開口部内に導電
膜を確実に埋め込むことができる半導体装置の製造方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6ないし図8は従来の半導体装置の製
造方法を示した断面図である。図に基づいて、従来の半
導体装置の製造方法について説明する。まず、半導体基
板1上に絶縁膜2を積層し、所望箇所にコンタクトホー
ル3を形成する。次に、半導体基板1上に後述するタン
グステン膜と絶縁膜2との密着性を保つための窒化チタ
ン膜4を形成する(図6)。
【0003】次に、例えば熱CVD法を用い、温度を4
00〜500℃、圧力を数Torr〜数十Torrと
し、成膜ガスを六フッ化タングステンガス5と水素ガス
6とを用いてこれらの水素還元反応により、タングステ
ン膜7を成膜していくと、図7に示すように、CVD法
での一般的なステップカバレッジ特性から、タングステ
ン膜7はコンタクトホール3の下部に比べて、上部の方
が厚く成膜される。
【0004】そして、タングステン膜7を膜厚数百nm
程度積層すると、図8に示すように、タングステン膜7
はコンタクトホール3の上部を閉ざしてしまい、成膜ガ
スとしての六フッ化タングステンガス5と水素ガス6と
はコンタクトホール3内に侵入できなくなる。その結
果、コンタクトホール3内にタングステン膜7が形成さ
れていない、す8が形成される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置の製
造方法は上記のように行われ、コンタクトホール3内に
す8が形成されるため、コンタクトホール3内における
タングステン膜7の断面積が所望量より小さくなり、コ
ンタクトホール3内に流れる電流に対する抵抗が高くな
り、素子速度が遅くなる等という不具合が発生するとい
う問題点があった。
【0006】この発明は上記のような問題点を解消する
ためなされたもので、コンタクトホールなどの開口部内
に導電膜を確実に埋め込むことができる半導体装置の製
造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明に係る請求項1
の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に形成された
開口部内に導電膜を成膜して埋め込む工程を、全面CV
D法を用い、成膜ガスに導電膜の成膜中において導電膜
をエッチングすることができるエッチングガスを所望割
合混合して行うものである。
【0008】また、この発明に係る請求項2の半導体装
置の製造方法は、半導体基板上に形成された開口部内に
導電膜を成膜して埋め込む工程を、全面CVD法により
成膜ガスを用いて導電膜を成膜する工程と、導電膜をエ
ッチングガスを用いてエッチングする工程とを交互に行
うものである。
【0009】また、この発明に係る請求項3の半導体装
置の製造方法は、請求項1または請求項2において、導
電膜がタングステン膜またはタングステンシリサイド膜
で、エッチングガスが三フッ化窒素ガスまたは三フッ化
塩素ガスである。
【0010】
【発明の実施の形態】実施の形態1.以下、この発明の
実施の形態について説明する。図1ないし図3はこの発
明の実施の形態1の半導体装置の製造方法を示す断面図
である。図に基づいて、実施の形態1の半導体装置の製
造方法について説明する。まず、従来と同様に、半導体
基板1上に絶縁膜2を積層し、所望箇所に開口部として
のコンタクトホール3を形成する。次に、半導体基板1
上に後述するタングステン膜と絶縁膜2との密着性を保
つための窒化チタン膜4を形成する(図1)。
【0011】次に、例えば熱CVD法を用い、温度を4
00〜500℃、圧力を数Torr〜数十Torrと
し、成膜ガスを六フッ化タングステンガス5と水素ガス
6とを用いてこれらの水素還元反応により、導電膜とし
てのタングステン膜が成膜される。そしてこの時、タン
グステン膜の成膜中においてタングステン膜をエッチン
グすることができるエッチングガスとしての三フッ化塩
素ガス9を所望割合、成膜ガスに混合する。
【0012】このように、成膜ガスとエッチングガスと
を混合して成膜を行うと、CVD法での一般的なステッ
プカバレッジ特性から、タングステン膜はコンタクトホ
ール3の下部に比べて、上部の方が厚く成膜されるが、
これと同時に、タングステン膜の上部は三フッ化塩素ガ
ス9によりエッチングされるため、従来のように、コン
タクトホール3の上部がタングステン膜により閉じるこ
とはなく、結果として、図2に示すよう、タングステン
膜17はコンタクトホール3の下部と、上部とがほぼ同
様の厚さにて成膜されていく。
【0013】この際のエッチングガスの混合割合は、上
記に示したように、エッチングガスが成膜されるタング
ステン膜17の上部との反応により消費され、コンタク
トホール3の下部に到達しない量が適当であることはい
うまでもなく、例えば、六フッ化タングステンガス5の
分圧の数十から数百分の一程度の微量が考えられる。
【0014】そして、タングステン膜17を膜厚数百n
m程度積層すると、図3に示すように、タングステン膜
17はコンタクトホール3内に完全に埋め込まれて形成
され、従来のような「す」ができることはない。
【0015】上記実施の形態1の半導体装置の製造方法
によれば、コンタクトホール3内がタングステン膜17
にて完全に埋め込まれるため、コンタクトホール3内に
流れる電流に対する抵抗が高くならず、所望の素子速度
を得ることができる。
【0016】実施の形態2.図4および図5はこの発明
の実施の形態2の半導体装置の製造方法を示す断面図で
ある。図に基づいて、実施の形態2の半導体装置の製造
方法について説明する。まず、上記実施の形態1と同様
に、半導体基板1上に絶縁膜2を積層し、所望箇所に開
口部としてのコンタクトホール3を形成する。次に、半
導体基板1上に後述するタングステン膜と絶縁膜2との
密着性を保つための窒化チタン膜4を形成する。
【0017】次に、例えば熱CVD法を用い、温度を4
00〜500℃、圧力を数Torr〜数十Torrと
し、成膜ガスを六フッ化タングステンガス5と水素ガス
6とを用いてこれらの水素還元反応により、導電膜とし
てのタングステン膜17を成膜していくと、図4に示す
ように、CVD法での一般的なステップカバレッジ特性
から、タングステン膜17はコンタクトホール3の下部
に比べて、上部の方が厚く成膜される。
【0018】次に、ある程度タングステン膜17が成膜
されるとこの成膜工程を一旦終了する。次に、タングス
テン膜17をエッチングすることができるエッチングガ
スとしての三フッ化塩素ガス9にて、タングステン膜1
7を所望量までエッチングする。すると、タングステン
膜17の上部は三フッ化塩素ガス9によりエッチングさ
れるため、従来のように、コンタクトホール3の上部が
タングステン膜により閉じることはなく、結果として、
図5に示すよう、タングステン膜17はコンタクトホー
ル3の下部と、上部とがほぼ同様の厚さにて成膜され
る。
【0019】この際のエッチングガスの濃度は、上記に
示したように、エッチングガスがタングステン膜17の
上部との反応により消費され、コンタクトホール3の下
部に到達しない量が適当であることはいうまでもなく、
例えば、上記実施の形態1と同様の程度の微量な濃度が
考えられる。
【0020】そして、上記に示した成膜工程とエッチン
グ工程とを交互に行い、タングステン膜17を膜厚数百
nm程度積層すると、上記実施の形態1と同様に図3に
示すように、タングステン膜17はコンタクトホール3
内に完全に埋め込まれて形成される。
【0021】上記実施の形態2の半導体装置の製造方法
によれば、上記実施の形態1と同様にコンタクトホール
3内がタングステン膜17にて完全に埋め込まれるた
め、コンタクトホール3内に流れる電流に対する抵抗が
高くならず、所望の素子速度を得ることができる。
【0022】尚、上記各実施の形態においては、導電膜
としてタングステン膜を例に示したが、導電膜としてタ
ングステンシリサイド膜を積層する場合にも同様に行う
ことができる。また、エッチングガスとして三フッ化塩
素ガスを用いる例を示したが、エッチングガスとして三
フッ化窒素ガスを用いても同様に行うことができる。
【0023】また、上記各実施の形態においては、開口
部としてコンタクトホールを例に示したがこれに限られ
ることはなく、ステップカバレッジ特性を改善する必要
がある開口部においては同様に行うことができ、上記各
実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【0024】
【発明の効果】以上のように、この発明の請求項1によ
れば、半導体基板上に形成された開口部内に導電膜を成
膜して埋め込む工程を、全面CVD法を用い、成膜ガス
に導電膜の成膜中において導電膜をエッチングすること
ができるエッチングガスを所望割合混合して行うので、
開口部内を導電膜にて確実に埋め込むことができる半導
体装置の製造方法を提供することが可能となる。
【0025】また、この発明の請求項2によれば、半導
体基板上に形成された開口部内に導電膜を成膜して埋め
込む工程を、全面CVD法により成膜ガスを用いて導電
膜を成膜する工程と、導電膜をエッチングガスを用いて
エッチングする工程とを交互に行うので、開口部内を導
電膜にて確実に埋め込むことができる半導体装置の製造
方法を提供することが可能となる。
【0026】また、この発明に係る請求項3の半導体装
置の製造方法は、請求項1または請求項2において、導
電膜がタングステン膜またはタングステンシリサイド膜
で、エッチングガスが三フッ化窒素ガスまたは三フッ化
塩素ガスであるので、開口部内にタングステン膜または
タングステンシリサイド膜を確実に埋め込むことができ
る半導体装置の製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1による半導体装置の
製造方法を示す断面図である。
【図2】 この発明の実施の形態1による半導体装置の
製造方法を示す断面図である。
【図3】 この発明の実施の形態1による半導体装置の
製造方法を示す断面図である。
【図4】 この発明の実施の形態2による半導体装置の
製造方法を示す断面図である。
【図5】 この発明の実施の形態2による半導体装置の
製造方法を示す断面図である。
【図6】 従来の半導体装置の製造方法を示す断面図で
ある。
【図7】 従来の半導体装置の製造方法を示す断面図で
ある。
【図8】 従来の半導体装置の製造方法を示す断面図で
ある。
【符号の説明】
1 半導体基板、3 コンタクトホール、5 六フッ化
タングステンガス、6 水素ガス、9 三フッ化塩素ガ
ス、17 タングステン膜。
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 21/3205 H01L 21/88 R 21/768 21/90 C Fターム(参考) 4K030 AA04 AA17 BA20 BA48 DA08 FA10 HA01 JA06 LA15 4M104 BB18 BB28 BB30 CC01 DD06 DD45 FF18 FF22 HH15 HH20 5F004 AA16 BD04 CA01 CA02 DA00 DA17 DB10 EA27 EA40 EB01 EB02 5F033 HH19 HH28 HH33 JJ19 JJ28 JJ33 KK01 MM05 MM13 NN06 NN07 PP04 PP06 QQ08 QQ15 QQ37 XX02 XX04 XX09

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に形成された開口部内に導
    電膜を成膜して埋め込む工程を、全面CVD法を用い、
    成膜ガスに上記導電膜の成膜中において上記導電膜をエ
    ッチングすることができるエッチングガスを所望割合混
    合して行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 半導体基板上に形成された開口部内に導
    電膜を成膜して埋め込む工程を、全面CVD法により成
    膜ガスを用いて上記導電膜を成膜する工程と、上記導電
    膜をエッチングガスを用いてエッチングする工程とを交
    互に行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 導電膜がタングステン膜またはタングス
    テンシリサイド膜で、エッチングガスが三フッ化窒素ガ
    スまたは三フッ化塩素ガスであることを特徴とする請求
    項1または請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
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