JP2002093746A - 導電性プラグの堆積方法 - Google Patents
導電性プラグの堆積方法Info
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Abstract
のステップカバリッジを向上させる導電性プラグの堆積
方法を提供する。 【解決手段】 図1(a)に示すバリアメタル工程で
は、CVD法によりWN、TiN、TaN等を半導体装置
のホールの側壁にバリアメタル1として成膜する。同図
(b)に示す核形成膜工程では、WF6、SiH4、及
び、H2の反応性ガスを供給し、タングステン核形成膜
群2をバリアメタル1の上に成膜する。同図(c)に示
す埋込み膜工程では、WF6及びH2の反応性ガスを供給
し、タングステン埋込み膜群3をタングステン核形成膜
群2の上に成膜する。核形成膜工程及び埋込み膜工程
は、ガス導入ステップ及びガス排気ステップを有し、双
方のステップを交互に複数回繰り返すことにより、所望
の膜厚にする。
Description
積方法に関し、より詳細には、半導体装置のコンタクト
ホール又はビアホールにタングステンを埋め込む際のス
テップカバリッジを向上した導電性プラグの堆積方法に
関するものである。
は、配線と配線とを導通するコンタクトホール又はビア
ホール(以下、総称してコンタクトホールと呼ぶ)を有
する。このため、コンタクトホールに導電性プラグ(タ
ングステン)を埋め込む技術が幾つか開発されている
(例えば、特開平9−321137号公報)。また、微
細化が進むに伴い、パターンサイズ程には薄膜化が進ま
ず、コンタクトホール径に対するコンタクトホール深さ
の比であるアスペクト比が増大する傾向にある。
示す。同図(a)に示すように、最初にCVD法によ
り、半導体装置のコンタクトホールの側壁に、バリアメ
タル1を成膜する。同図(b)に示すように、次に所定
の圧力の反応性ガスを連続して導き、バリアメタル1の
上に、タングステン核形成膜4を成膜する。同図(c)
に示すように、更に所定の圧力の反応性ガスを連続して
導き、タングステン核形成膜4の上に、タングステン埋
込み膜5を成膜して、コンタクトホールを埋め込む。
グの堆積方法では、反応性ガスを連続して導くので、ア
スペクト比が高いコンタクトホール内で発生した副反応
性生成ガスがコンタクトホール底部に溜り、反応性ガス
をコンタクトホール底部まで充分に導くことができな
い。これに起因して、タングステン核形成膜4は、コン
タクトホール底部で成長速度が遅くなり膜厚が薄くなる
ので、タングステン埋込み膜5がコンタクトホール底部
で充分に成長できずボイド6が発生する。
ンタクトホールの上部に配線を形成する際、ボイド6が
露出しタングステン埋込み膜5と配線とが断線する可能
性がある。また、コンタクトホールのコンタクト抵抗又
はスルーホール抵抗を高くしステップカバリッジを悪化
させるので、長期信頼性の低下や歩留まりの低下になる
恐れがあった。
する問題点を解決するためになされたものであり、高い
アスペクト比を有するコンタクトホールのステップカバ
リッジを向上させる導電性プラグの堆積方法を提供する
ことを目的とする。
め、本発明の導電性プラグの堆積方法は、処理室内に反
応性ガスを導入してスルーホール又はコンタクトホール
内に導電性プラグを堆積する方法において、処理室内に
反応性ガスを導入して堆積を進行させるガス導入ステッ
プと、前記処理室内のガスを排気するガス排気ステップ
とを交互に繰り返すことを特徴とする。
導入ステップとガス排気ステップとを交互に複数回繰り
返すことにより、成膜物の膜厚が全体で均一になり、導
電性プラグがコンタクトホールをカバレッジ良く埋め込
むので、ステップカバリッジが向上する。
記ガス排気ステップは、処理室内圧力が前記ガス導入ス
テップにおける処理室内圧力の1/2〜1/10となっ
た時点で終了することが好ましい。この場合、ガス排気
ステップの排気時間を適切に選択できるので、その次の
ガス導入ステップが効率良く行える。
入ステップとこれに交互するガス排気ステップとを有す
る第1段階と、WF6及びH2を導入するガス導入ステッ
プとこれに交互するガス排気ステップとを有する第2段
階とを順次有することも本発明の好ましい態様である。
この場合、第1段階ではタングステン核形成膜群が形成
され、第2段階ではタングステン埋込み膜群が形成され
るので、ステップカバリッジが好に向上する。
は、前記ガス排気ステップは、反応性ガスから生成され
た副反応性生成ガスを排気するステップであることもで
きる。
いて、本発明の導電性プラグの堆積方法について図面を
参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態例の導
電性プラグの堆積方法を示す。半導体装置は、アスペク
ト比が高いコンタクトホールを有する。本実施形態例の
導電性プラグの堆積方法は、バリアメタル工程、核形成
膜工程、及び、埋込み膜工程を有し、この順に処理室内
で実施する。処理室内は、100枚程度のウェハを一度
に処理する炉内と異なり、ウェハ1枚を処理するもので
ある。
最初に、CVD法によりWN、TiN、TaN等から成る
バリアメタル1を半導体装置のコンタクトホールの側壁
に成膜するが、アスペクト比によっては指向性スパッタ
法等も使用できる。高いアスペクト比を有するコンタク
トホールでは、バリアメタル1がカバレッジ良く成膜さ
れると、良好なコンタクトが得られタングステンのステ
ップカバリッジが向上する。
を示す。核形成膜工程は、バリアメタル工程の次に実施
され、ガス導入ステップ及びガス排気ステップを有す
る。ガス導入ステップでは、圧力を133〜13300
[Pa]に設定したWF6、SiH4、及び、H2の反応性ガス
を供給し、タングステン核形成膜群2をバリアメタル1
の上に成膜する。WF6は10〜100[sccm]に設定さ
れ、SiH4は4〜50[sccm] に設定される。この過程
で、副反応性生成ガスが発生し、コンタクトホール底部
に溜まる。
反応性生成ガスを含むコンタクトホール内のガスを排気
する。処理室内圧力がガス導入ステップの1/2〜1/
10になった時点で終了するように、排気時間は、選択
する。
は、交互に複数回繰り返して実施される。タングステン
核形成膜群2のガス排気ステップの次に実施されるガス
導入ステップでは、反応性ガスがコンタクトホール底部
まで充分に導かれるので、膜厚が均一になる。双方のス
テップを複数回繰り返すので、タングステン核形成膜群
2がカバレッジ良く成膜され、膜厚が10〜50[nm]に
なる。
を示す。埋込み膜工程は、核形成膜工程の次に実施さ
れ、核形成膜工程と同様にガス導入ステップ及びガス排
気ステップを有する。ガス導入ステップでは、圧力を6
650〜53200[Pa]に設定したWF6及びH2の反応
性ガスを供給し、タングステン埋込み膜群3をタングス
テン核形成膜群2の上に成膜する。WF6は50〜50
0[sccm]に設定され、H2は500〜5000[sccm]に
設定される。
様に、コンタクトホール内のガスを排気する。所定の時
点で終了するように、排気時間は、選択する。ガス導入
ステップ及びガス排気ステップは、交互に複数回繰り返
して実施される。核形成膜工程と同様に、タングステン
埋込み膜群3がカバレッジ良く成膜され、膜厚が50〜
500[nm]になる。
くコンタクトホールを埋め込み、ボイドが発生しないの
で、導電性プラグのステップカバリッジが向上する。
及び、SiH4やH2等から成る還元ガスで構成される。
予め反応性ガスを材料ガスと還元ガスとに分離して、導
入することが好ましい。核形成膜工程及び埋込み膜工程
のガス導入ステップでは、材料ガスをコンタクトホール
底部に予め拡散し、その後還元ガスを導入する。還元ガ
スが材料ガスに比して拡散速度が速く、双方のガスがコ
ンタクトホール底部まで均一に拡散するので、カバレッ
ジの良いタングステン核形成膜群2及びタングステン埋
込み膜群3が成膜する。核形成膜工程及び埋込み膜工程
のガス導入ステップ以外は、上記と同様にする。
発明の導電性プラグの堆積方法が適用できる。アスペク
ト比が高い微細配線の場合、ガス導入ステップ及びガス
排気ステップを複数回繰り返し、ある程度の膜厚を成膜
する。層間膜間に対する埋込みの場合、ガス導入ステッ
プ及びガス排気ステップを1ステップで実施し、所望の
膜厚を成膜する。
プとガス排気ステップとを交互に複数回繰り返すことに
より、成膜物の膜厚が全体で均一になり、導電性プラグ
がコンタクトホールをカバレッジ良く埋め込むので、ス
テップカバリッジが向上する。
づいて説明したが、本発明の導電性プラグの堆積方法
は、上記実施形態例の構成にのみ限定されるものでな
く、上記実施形態例の構成から種々の修正及び変更を施
した導電性プラグの堆積方法も、本発明の範囲に含まれ
る。
ラグの堆積方法では、ガス導入ステップとガス排気ステ
ップとを交互に複数回繰り返すことにより、成膜物の膜
厚が全体で均一になり、導電性プラグがコンタクトホー
ルをカバレッジ良く埋め込むので、ステップカバリッジ
が向上する。このため、コンタクトホールと配線との断
線や抵抗の増加を防ぐので、半導体装置の長期信頼性低
下及び歩留まり低下を防止できる。
法を示す。
Claims (4)
- 【請求項1】 処理室内に反応性ガスを導入してスルー
ホール又はコンタクトホール内に導電性プラグを堆積す
る方法において、 処理室内に反応性ガスを導入して堆積を進行させるガス
導入ステップと、前記処理室内のガスを排気するガス排
気ステップとを交互に繰り返すことを特徴とする導電性
プラグの堆積方法。 - 【請求項2】 前記ガス排気ステップは、処理室内圧力
が前記ガス導入ステップにおける処理室内圧力の1/2
〜1/10となった時点で終了する、請求項1に記載の
導電性プラグの堆積方法。 - 【請求項3】 WF6、SiH4及びH2を導入するガス
導入ステップとこれに交互するガス排気ステップとを有
する第1段階と、WF6及びH2を導入するガス導入ステ
ップとこれに交互するガス排気ステップとを有する第2
段階とを順次有する、請求項1又は2に記載の導電性プ
ラグの堆積方法。 - 【請求項4】 前記ガス排気ステップは、反応性ガスか
ら生成された副反応性生成ガスを排気するステップであ
る、請求項1〜3の何れかに記載の導電性プラグの堆積
方法。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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