JP2002280449A

JP2002280449A - 半導体装置の製造方法

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Publication number: JP2002280449A
Application number: JP2001073513A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Watanabe; 佳一渡辺; Seita Fukuhara; 成太福原; Hirokazu Ezawa; 弘和江澤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-03-15
Filing date: 2001-03-15
Publication date: 2002-09-27
Anticipated expiration: 2021-03-15
Also published as: JP4052623B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高アスペクト比を有する接続孔への金属膜の
埋め込み性を改善し得る半導体装置の製造方法を提供す
る。【解決手段】半導体基板、或いは下層配線上に接続孔
４設けた絶縁膜３にバリアメタル膜５を形成する工程
と、前記バリアメタル膜５上に第１の金属膜６を成膜す
る工程と、前記接続孔４底部の前記第１の金属膜６ｃを
残して、前記接続孔４の内側壁部の前記第１の金属膜６
ｂをエッチング除去する工程と、前記エッチング工程
後、第２の金属膜７を成膜して前記接続孔４の内部に前
記第２の金属膜７を埋め込む工程とを具備する。これに
より、接続孔４への金属膜７の埋め込みにおいて、接続
孔４底部の前記金属膜７の厚みが増し、カバレッジの向
上とボイド８の縮小がはかれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に半導体基板の導電層、或いは下層配線
上の絶縁膜に設けた接続孔内に金属を埋め込む方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近のＶＬＳＩ，ＵＬＳＩ等の半導体装
置においては、高集積・高密度化の要求に対応して、パ
ターンの微細化が進められており、そのために配線・素
子間や各配線間の接続孔（コンタクトホール、ビアホー
ル）のアスペクト比は急速に上昇している。例えば、孔
径０．１８μｍに対し深さ０．８μｍでアスペクト比４
にもなる。

【０００３】このため、従来より用いられてきている物
理気相成長法による接続孔の埋め込みでは、接続孔底部
において段切れが発生したり、接続孔内部にボイドが発
生し、抵抗値が増大するといった問題が生じた。

【０００４】そこで、近年、比較的高いアスペクト比を
有する接続孔の埋め込みには、ブランケットタングステ
ン化学気相成長法が用いられるようになってきた。

【０００５】このブランケットタングステン化学気相成
長法を用いた接続孔へのタングステンの埋め込みは、ま
ず、図８（ａ）に示すように、シリコン基板１０１の拡
散層等の導電層１０２上に設けられたシリコン酸化膜等
の絶縁膜１０３に接続孔１０４を形成した後、前記接続
孔１０４の内壁面を含む前記絶縁膜１０３上に、バリア
メタル膜としてのＴｉ（チタン）膜１０５ａ、ＴｉＮ
（窒化チタン）膜１０５ｂを、順次、成膜して、ＴｉＮ
／Ｔｉ膜の積層膜のバリアメタル膜１０５を形成する。

【０００６】次いで、図８（ｂ）に示すように、原料ガ
スとして六フッ化タングステン、シラン、水素を用い、
シリコン基板を適当な温度に保って還元反応を促進させ
て、前記接続孔１０４内を含む前記絶縁膜１０３上にタ
ングステン膜１０６を堆積して、前記接続孔１０４内に
前記タングステン膜１０６を埋め込んでいる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アスペ
クト比の高い接続孔内には、タングステンの原料ガスが
充分に回り込まなくなる傾向があり、その結果、接続孔
底部では、接続孔肩口部に比べ、タングステンの還元が
行われ難くなり、接続孔底部がタングステンで完全に埋
め込まれる前に、肩口が閉じ、図８（ｃ）に示すよう
に、接続孔１０４内部に大きなボイド（中空）１０８が
発生してしまう。

【０００８】これを回避するために、原料ガス(特に六
フッ化タングステン)をより多く流すことも考えられる
が、ガスの供給系などを考慮すると、限界がある。

【０００９】本発明は、上記課題に鑑みなされたもの
で、高アスペクト比を有する接続孔に金属膜を埋め込む
際、カバレッジの向上とボイドの縮小を図れ、配線の信
頼性を高めることができる半導体装置の製造方法を提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明（請求項１）に係わる半導体装置の製造方法
では、半導体基板の導電層、或いは下層配線上に接続孔
を設けた絶縁膜にバリアメタル膜を形成する工程と、前
記バリアメタル膜上に第１の金属膜を成膜する工程と、
前記接続孔底部の前記第１の金属膜を残して、前記接続
孔の内側壁部の前記第１の金属膜をエッチング除去する
工程と、前記エッチング工程後、第２の金属膜を成膜し
て前記接続孔の内部に前記第２の金属膜を埋め込む工程
とを具備することを特徴としている。

【００１１】この発明においては、前記第１の金属膜
は、前記接続孔の孔径の１／２以下の膜厚に成膜するこ
とが好ましい。

【００１２】また、前記エッチングは、前記接続孔の内
側壁部における前記第１の金属膜に対するエッチング速
度（Ｖ１）と前記絶縁膜表面上における前記第１の金属
膜に対するエッチング速度（Ｖ２）とが、Ｖ１＞Ｖ２の
関係にあることが好ましい。

【００１３】更に、前記第１の金属膜は、前記絶縁膜表
面上おいて最密面に優先配向しており、前記接続孔の内
側壁部では最密面の配向が前記絶縁膜上の配向より小さ
いことが好ましい。

【００１４】更に、また、前記バリアメタル膜は、前記
絶縁膜表面上において最密面に優先配向しており、前記
接続孔の内側壁部では最密面の配向が前記絶縁膜上の配
向より小さいことが好ましい。

【００１５】更に、また、前記エッチングは、ダウンフ
ローエッチング、又はＲＩＥのいずれかであることが好
ましい。

【００１６】更に、また、前記バリアメタル膜は積層膜
からなり、下層膜がチタン、タンタル、ニッケル、コバ
ルトのいずれかからなり、上層膜が窒化チタン、窒化タ
ングステン、窒化タンタル、窒化ニッケル、窒化コバル
トのいずれかからなる。

【００１７】更に、また、前記第１の金属膜は、タング
ステン、アルミニウム、ルテニウムのいずれかである。

【００１８】更に、また、前記第２の金属膜は、タング
ステン、アルミニウム、ルテニウム、銅、銀、金のいず
れかである。

【００１９】本発明によれば、接続孔底部の第１の金属
膜を残して、接続孔の内側壁部の第１の金属膜をエッチ
ング除去した後、第２の金属膜を成膜するため、前記接
続孔底部の埋め込み性が改善され、接続孔底部の金属膜
の厚みが増し、カバレッジの向上とボイドの縮小が図
れ、配線の信頼性を高めることが可能になる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。

【００２１】（第1の実施の形態）本実施の形態は、半
導体基板の導電層（拡散層）上に設けた接続孔に金属を
埋め込む、所謂オーミックコンタクト構造の形成につい
て、本発明を適用したものである。

【００２２】図1は、そのオーミックコンタクト構造の
形成工程を示す工程断面図である。まず、図1（ａ）に
示すように、拡散層等の導電層２を有する半導体基板１
上に、例えばシリコン酸化膜からなる絶縁膜３を周知の
ＣＶＤ法で約０．８μｍ成膜した後、周知のリソグラフ
ィ法及び反応性イオンエッチング法を用いて、前記絶縁
膜３をエッチングして高アスペクト比、例えば直径０．
１８μｍ、深さ０，８μｍ、アスペクト比４の接続孔４
を前記導電層2上に形成する。

【００２３】次いで、図1（ｂ）に示すように、例え
ば、周知のスパッタ法を用い、前記半導体基板１側か
ら、順に、Ｔｉ（チタン）膜５ａを３０〜５０ｎｍ、Ｔ
ｉＮ（窒化チタン）膜５ｂを５〜２０ｎｍ成膜して、Ｔ
ｉＮ／Ｔｉ膜の積層構造のバリアメタル膜５を形成す
る。スパッタ条件は下記のとおりとした。＜Ｔｉスパッタ条件＞ガス圧１．０〜５．０Ｅ−２Ｐａパワー１．０〜５．０ｋＷ基板温度〜４００℃ ＜ＴｉＮスパッタ条件＞ガス圧５．０Ｅ−２〜１．０Ｅ−１Ｐａパワー４．０〜８．０ｋＷ基板温度〜４００℃ この工程では、前記バリアメタル膜５における前記Ｔｉ
膜５ａを（００２）配向に成膜させる。こうすると前記
Ｔｉ膜５ａ上に成膜された前記ＴｉＮ膜５ｂは、面間隔
に近い（１１１）配向を有し、後述するタングステン膜
を所定の配向にする機能を有する。

【００２４】また、前記Ｔｉ膜５ａは、半導体基板表面
の自然酸化膜を還元してオーミック性を確保し、前記Ｔ
ｉＮ膜５ｂは、タングステンの成膜時のガスの拡散を防
ぐ機能を有する。

【００２５】ここで、前記ＴｉＮ膜５ｂは、Ｔｉ膜５ａ
を成膜した後、アニールを施し、Ｔｉ膜表面を窒化して
形成してもよい。

【００２６】なお、本発明では、バリアメタル膜の積層
膜とは、例えば下層膜のＴｉ膜と上層膜のＴｉＮ膜とを
成膜に形成したものと、下層膜のＴｉ膜を窒化処理した
ものとの両方を意味する。

【００２７】次いで、図１（ｃ）に示すように、ブラン
ケットタングステンＣＶＤ法により、前記接続孔４を含
む前記絶縁膜３上に第1の金属膜としてのタングステン
膜６を成膜する。このタングステン膜６は、接続孔４の
孔径の１／２の膜厚に成膜する。この成膜条件は下記の
とおりとした。＜ＣＶＤ−Ｗ成膜条件＞ガスＷＦ₆／ＳｉＨ₄／Ｈ₂＝８０／４０／１４００ｓｃｃｍ圧力４０ＴｏｒｒＷＦ₆−分圧０．５Ｔｏｒｒ基板温度４００℃ この工程で得られたタングステン膜６の面方位は、下地
のバリアメタル膜５のＴｉＮ膜５ｂの配向性に影響を受
け、図７に示すように、主に、（１１０）で、この（１
１０）と垂直な方向である（２００）が、前記接続孔４
上部の上向き方向に現れる。

【００２８】次いで、図２（ｄ）に示すように、ダンフ
ローエッチング法により、前記タングステン膜６をエッ
チングする。このエッチング条件は下記のとおりとし
た。＜エッチング条件＞ガスＯ₂／ＣＦ₄／Ｃｌ₂＝２００〜４００／５０〜１００／２０〜６０ｓｃｃｍ圧力１０〜５０Ｐａパワー５００〜１０００Ｗ基板温度〜５０℃ このダンフローエッチングは、図１（ｃ）に示す前記接
続孔４の内側壁のタングステン膜部分６ｂが前記絶縁膜
３上面及び前記接続孔４の底面部のタングステン膜部分
６ａ及び６ｃより選択的に行われ、前記接続孔４の底面
部のタングステン膜部分６ｃは完全にエッチング除去さ
れずに残存する。

【００２９】即ち、上述したように前記タングステン膜
６の面方位は、主に（１１０）で、この（１１０）と垂
直な方向である（２００）は、図７に示す如く前記接続
孔４上部の上向きの方向となる。そして、エッチング速
度は、タングステンの面方位に依存する。例えば、Ｗ
（１１０）のエッチング速度は、６７．４Å/分、Ｗ
（２００）のエッチング速度は、７９２Å/分であり、
およそ両者には、１２倍程度のエッチング速度差があ
る。従って、ダウンフローエッチングでは、（２００）
配向している図中の斜線部で示す前記接続孔４の内側壁
面部の前記タングステン膜部分６ｂが選択的にエッチン
グされるため、上述したように、前記接続孔４底部と前
記絶縁膜３上では、前記タングステン膜部分６ａ、６ｃ
が残存することになる。

【００３０】次いで、図２（ｅ）に示すように、再度、
ブランケットタングステンＣＶＤ法により、前記接続孔
４を含む前記絶縁膜３上に第２の金属膜としてのタング
ステン膜７を成膜する。このタングステン膜７は、約
０．２〜０．４μｍの膜厚に成膜し、前記接続孔４内に
タングステン膜７を埋め込む。この成膜条件は、最初の
成膜と同様に下記のとおりとした。＜ＣＶＤ−Ｗ成膜条件＞ガスＷＦ₆／ＳｉＨ₄／Ｈ₂＝８０／４０／１４００ｓｃｃｍ圧力４０ＴｏｒｒＷＦ₆−分圧０．５Ｔｏｒｒ基板温度４００℃ このブランケットタングステンＣＶＤ法による成膜で
は、前記接続孔４底部に前記タングステン膜６ｃが残存
しているのために、成膜ガスを流してからタングステン
が成膜をはじめるまでの時間が無くなり、前記接続孔４
底部の埋め込み性が改善される。その結果、ボイド８
は、発生するが従来に比べて極めて小さい。

【００３１】上述したように、本実施の形態によれば、
高アスペクト比４の前記接続孔において、従来、サイド
カバレッジ７０％のタングステン埋め込みに対して、サ
イドカバレッジが７３％に改善され、特に、ボイド８は
極めて小さく、接続孔底部における配線の信頼性向上が
図れた。（第２の実施の形態）本実施の形態では、第１の実施の
形態と同様の適用分野において、接続孔に埋め込む金属
にアルミニウムを用いたものである。本実施の形態の製
造方法について、図３及び図４を用いて説明する。

【００３２】図３及び図４は、そのオーミックコンタク
ト構造の形成工程を示す工程断面図である。まず、図３
（ａ）に示すように、拡散層等の導電層１２を有する半
導体基板１１上に、例えばシリコン酸化膜からなる絶縁
膜１３を周知のＣＶＤ法で約０．８μｍ成膜した後、周
知のリソグラフィ法及び反応性イオンエッチング法を用
いて、前記絶縁膜１３をエッチングして高アスペクト
比、例えば直径０．１８μｍ、深さ０，８μｍ、アスペ
クト比４の接続孔１４を前記導電層１２上に形成する。

【００３３】次いで、図３（ｂ）に示すように、周知の
スパッタ法を用い、前記半導体基板側から、順に、Ｔｉ
（チタン）膜１５ａを３０〜５０ｎｍ、ＴｉＮ（窒化チ
タン）膜１５ｂを５〜２０ｎｍ成膜して、ＴｉＮ／Ｔｉ
膜の積層構造のバリアメタル膜１５を形成する。スパッ
タ条件は、上記第１の実施の形態と同様とした。

【００３４】このバリアメタル膜１５は、Ｔｉ膜１５ａ
上にＴｉＮ膜１５ｂを成膜して積層形成したが、ＴｉＮ
膜１５ｂは、Ｔｉ膜を成膜した後、アニールを施し、Ｔ
ｉ膜表面を窒化して形成してもよい。

【００３５】次いで、図３（ｃ）に示すように、ＤＭＡ
Ｈ（Di Methyal Aluminum Hydride）の熱分解によるＣ
ＶＤ法により、前記接続孔１４を含む前記絶縁膜１３上
に第1の金属膜としてのアルミニウム（Ａｌ）膜１６を
成膜する。このアルミニウム膜１６は、接続孔１４の孔
径の１／２の膜厚に成膜する。この成膜条件は下記のと
おりとした。＜ＣＶＤ−Ａｌ成膜条件＞ガスＤＭＡＨ＝３００〜６００ｓｃｃｍ圧力１０〜３０Ｔｏｒｒ基板温度１５０〜３００℃ 次いで、図４（ｄ）に示すように、ダウンフローエッチ
ング法により、前記アルミニウム膜１６をエッチングす
る。このエッチング条件は下記のとおりとした。＜エッチング条件＞ガスＢＣｌ₃／Ｃｌ₂／ＣＨＦ₃＝各５〜８０ｓｃｃｍ圧力５〜２０ｍＴｏｒｒパワー６００から１０００Ｗ基板温度〜５０℃ このダウンフローエッチングは、図３（ｅ）に示す前記
接続孔１４の内側壁のアルミニウム膜部分１６ｂが前記
絶縁膜１４上面及び前記接続孔１４の底面部のアルミニ
ウム膜部分１６ａ及び１６ｃより選択的に行われ、前記
接続孔１４の底面部のアルミニウム膜部分１６ｃは完全
にエッチング除去されずに残存する。

【００３６】また、図７に示すように、前記アルミニウ
ム膜１５上に成膜した前記アルミニウム膜１６の面方位
は、主に（１１１）で、この（１１１）と異なる方向で
ある（２００）、又は（２２０）は、図示の如く前記接
続孔１４上部の上向きの方向である。そして、エッチン
グ速度は、アルミニウムの面方位に依存する。従って、
ダウンフローエッチングでは、（２００）、又は（２２
０）配向している図中の斜線部で示す前記接続孔１４の
内側壁面部の前記アルミニウム膜部分１６ｂが選択的に
エッチングされ、前記接続孔１４底部と前記絶縁膜１３
上では、前記アルミニウム膜部分１６ａ、１６ｃが残存
することになる。

【００３７】次いで、図４（ｅ）に示すように、再度、
ＣＶＤ法により、前記接続孔１４を含む前記絶縁膜１３
上に第2の金属膜としてのアルミニウム膜１７を成膜す
る。このアルミニウム膜１７は、０．２〜０．４μｍの
膜厚に成膜し、前記接続孔１４内にアルミニウム膜１７
を埋め込む。この成膜条件は、最初の成膜条件と同様に
下記のとおりとした。＜ＣＶＤ−Ａｌ成膜条件＞ガスＤＭＡＨ＝３００〜６００ｓｃｃｍ圧力１０〜３０Ｔｏｒｒ基板温度１５０〜３００℃ このアルミニウムの熱分解によるＣＶＤ法による成膜で
は、前記接続孔１４底部に前記アルミニウム膜１６ｃが
残存しているのために、成膜ガスを流してからアルミニ
ウムが成膜をはじめるまでの時間が無くなり、前記接続
孔１４底部の埋め込み性が改善される。その結果、ボイ
ド１８は、発生するが、従来に比べて極めて小さい。

【００３８】上述したように、本実施の形態のアルミニ
ウムの埋め込みにおいても、第１の実施形態と同様に、
カバレッジが改善され、特に、ボイドは極めて小さく、
接続孔底部における配線の信頼性向上が図れた。（第３の実施の形態）本実施の形態では、第１の実施の
形態と同様の適用分野において、接続孔に埋め込む金属
にルテニウムを用いたものである。本実施の形態の製造
方法について、図５及び図６を用いて説明する。

【００３９】図５及び図６は、そのオーミックコンタク
ト構造の形成工程を示す工程断面図である。まず、図５
（ａ）に示すように、拡散層等の導電層２２を有する半
導体基板２１上に、例えばシリコン酸化膜からなる絶縁
膜２３を周知のＣＶＤ法で約０．８μｍ成膜した後、周
知のリソグラフィ法及び反応性イオンエッチング法を用
いて、前記絶縁膜２３をエッチングして高アスペクト
比、例えば直径０．１８μｍ、深さ０，８μｍ、アスペ
クト比４の接続孔２４を前記導電層２２上に形成する。

【００４０】次いで、図５（ｂ）に示すように、周知の
スパッタ法を用い、前記半導体基板側から、順に、Ｔｉ
（チタン）膜２５ａを３０〜５０ｎｍ、ＴｉＮ（窒化チ
タン）膜２５ｂを５〜２０ｎｍ成膜して、ＴｉＮ／Ｔｉ
膜の積層構造のバリアメタル膜２５を形成する。スパッ
タ条件は、上記第１の実施の形態と同様とした。

【００４１】このバリアメタル膜２５として、Ｔｉ膜２
５ａ上にＴｉＮ膜２５ｂを成膜して積層形成したが、Ｔ
ｉＮ膜２５ｂは、Ｔｉ膜を成膜した後、アニールを施
し、Ｔｉ膜表面を窒化して形成してもよい。

【００４２】次いで、図５（ｃ）に示すように、ＣＶＤ
法により、前記接続孔２４を含む前記絶縁膜２３上にル
テニウム（Ｒｕ）膜２６を成膜する。このルテニウム膜
２６は、接続孔２４の孔径の１／２の膜厚に成膜する。
この成膜条件は下記のとおりとした。＜ＣＶＤ−Ｒｕ成膜条件＞ガスＲｕ（ＥｔＣｐ）２＝２００ｓｃｃｍ以下圧力５０〜２００Ｐａ基板温度２５０〜４００℃ 次いで、図６（ｄ）に示すように、ダウンフローエッチ
ング法により、前記ルテニウム膜２６をエッチングす
る。このエッチング条件は下記のとおりとした。＜エッチング条件＞ガスＯ₂／Ｃｌ₂＝４５０／５０ｓｃｃｍ圧力１００ｍＴｏｒｒパワー４００Ｗ基板温度８０℃ このダウンフローエッチングは、前記接続孔２４の内側
壁のルテニウム膜部分２６ｂが前記絶縁膜２４上面及び
前記接続孔２４の底面部のルテニウム膜部分２６ａ及び
２６ｃより選択的に行われ、前記接続孔２４の底面部の
ルテニウム膜部分２６ｃは完全にエッチング除去されず
に残存する。

【００４３】また、図７に示すように、前記ルテニウム
膜２５上に成膜した前記ルテニウム膜２６の面方位は、
主に（００２）で、この（００２）と垂直な方向である
（１００）、又は（１１０）は、図示の如く前記接続孔
２４上部の上向きの方向である。そして、エッチング速
度は、ルテニウムの面方位に依存する。従って、ダウン
フローエッチングでは、（１００）、又は（１１０）配
向している図中の斜線部で示す前記接続孔２４の内側壁
面部の前記ルテニウム膜部分２６ｂが選択的にエッチン
グされ、前記接続孔２４底部と前記絶縁膜２３上では、
前記ルテニウム膜部分２６ａ、２６ｃが残存することに
なる。

【００４４】次いで、図６（ｅ）に示すように、再度、
ＣＶＤ法により、前記接続孔２４を含む前記層間絶縁膜
２３上に第2の金属膜としてのルテニウム膜２７を成膜
する。このルテニウム膜２７は、０・２〜０．４μｍの
膜厚に成膜し、前記接続孔２４内にルテニウム膜２７を
埋め込む。この成膜条件は、最初の成膜条件と同様に下
記のとおりとした。＜ＣＶＤ−Ｒｕ成膜条件＞ガスＲｕ（ＥｔＣｐ）２＝２００ｓｃｃｍ以下圧力５０〜２００Ｐａ基板温度２５０〜４００℃ このＣＶＤ法による成膜では、前記接続孔２４底部に前
記ルテニウム膜２６ｃが残存しているのために、成膜ガ
スを流してからルテニウムが成膜をはじめるまでの時間
が無くなり、前記接続孔２４底部の埋め込み性が改善さ
れる。その結果、ボイド２８は、発生するが、従来に比
べて極めて小さい。

【００４５】上述したように、本実施の形態におけるル
テニウムの埋め込みにおいても、第１の実施形態と同様
に、カバレッジが改善され、特に、ボイド２８は極めて
小さく、接続孔底部における配線の信頼性向上が図れ
た。

【００４６】本発明は、上記実施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、変形し
て実施できることは言うまでもない。例えば、上記実施
形態では、バリアメタル膜は、チタン（Ｔｉ）膜と窒化
チタン（ＴｉＮ）膜の組み合わせとしたが、タングステ
ンと窒化タングステン、タンタルと窒化タンタル、ニッ
ケルと窒化ニッケル、コバルトと窒化コバルト等の組み
合わせでもよい。

【００４７】また、上記実施形態では、第１の金属膜と
第2の金属膜とに同じ金属を用いたが、異なる金属を用
いてもよい。

【００４８】更に、上記実施形態では、第1及び第2の金
属膜として、タングステン、アルミニウム、ルテニウム
を用いたが、金、銀、銅であってもよい。

【００４９】更にまた、上記実施形態では、第1の金属
膜のエッチングにダンフローエッチングを用いたが、反
応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等を用いてもよい。

【００５０】更にまた、上記実施形態では、バリアメタ
ル膜の形成にスパッタ法を用いたが、ＣＶＤ法等を用い
てもよい。

【００５１】更にまた、本発明は、上記実施形態のオー
ミックコンタクト構造に限らず、下層配線と上層配線と
の間の層間絶縁膜等の絶縁膜に設けた接続孔内に金属を
埋め込む、所謂配線構造にも適用できることは勿論であ
る。

【００５２】

【発明の効果】上述したように本発明の半導体装置の製
造方法によれば、アスペクト比の高い接続孔に対しての
金属の埋め込み性が改善でき、配線の信頼性の向上を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる接続孔への
タングステンの埋め込み工程を示す工程断面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係わる接続孔への
タングステンの埋め込み工程を示す工程断面図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係わる接続孔への
アルミニウムの埋め込み工程を示す工程断面図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係わる接続孔への
アルミニウムの埋め込み工程を示す工程断面図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態に係わる接続孔への
ルテニウムの埋め込み工程を示す工程断面図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態に係わる接続孔への
ルテニウムの埋め込み工程を示す工程断面図である。

【図７】接続孔内のタングステン、アルミニウム、又は
ルテニウム膜の面方位を示す図である。

【図８】従来の接続孔へのタングステンの埋め込み工程
を示す工程断面図である。

【符号の説明】

１、１１，２１，１０１…半導体基板（シリコン基板）２、１２，２２，１０２…導電層（拡散層）３、１３，２３，１０３…絶縁膜（シリコン酸化膜）４、１４，２４，１０４…接続孔５、１５，２５，１０５…バリアメタル膜５ａ、１５ａ，２５ａ，１０５ａ…Ｔｉ（チタン）膜５ｂ、１５ｂ、２５ｂ、１０５ｂ…ＴｉＮ（窒化チタ
ン）膜６…第１のタングステン膜（第１の金属膜）７…第２のダングステン膜（第２の金属膜）第２のルテ
ニウム膜）８、１８，２８，１０８…ボイド１６…第１のアルミニウム膜（第１の金属膜）１７…第２のアルミニウム膜（第２の金属膜）２６…第１のルテニウム膜（第１の金属膜）２７…第２のルテニウム膜（第２の金属膜）１０６…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 21/3213 Ｈ０１Ｌ 21/88 Ｄ 21/90 Ｃ (72)発明者江澤弘和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Ｆターム(参考） 4M104 AA01 BB04 BB14 CC01 DD08 DD16 DD37 DD43 DD65 DD78 DD89 FF17 FF18 FF22 HH13 HH14 HH15 HH20 5F004 AA02 AA05 BA20 DA01 DA04 DA11 DA16 DA26 DB09 EA38 5F033 HH07 HH08 HH11 HH13 HH14 HH15 HH18 HH19 HH21 HH32 HH33 HH34 JJ01 JJ07 JJ08 JJ11 JJ13 JJ14 JJ15 JJ18 JJ19 JJ21 JJ32 JJ33 JJ34 KK01 KK07 KK08 KK11 KK13 KK14 KK15 KK18 KK19 KK21 KK32 KK33 KK34 LL07 MM05 MM13 NN06 NN07 PP02 PP03 PP06 PP15 PP33 QQ08 QQ09 QQ13 QQ37 QQ73 QQ78 RR04 SS11 WW02 XX00 XX02 XX03 XX04 XX09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板の導電層、或いは下層配線上に
接続孔を設けた絶縁膜にバリアメタル膜を形成する工程
と、前記バリアメタル膜上に第１の金属膜を成膜する工程
と、前記接続孔底部の前記第１の金属膜を残して、前記接続
孔の内側壁部の前記第１の金属膜をエッチング除去する
工程と、前記エッチング工程後、第２の金属膜を成膜して前記接
続孔の内部に前記第２の金属膜を埋め込む工程とを具備
することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項2】前記第１の金属膜は、前記接続孔の孔径の
１／２以下の膜厚に成膜することを特徴とする請求項1
に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項3】前記エッチングは、前記接続孔の内側壁部
における前記第１の金属膜に対するエッチング速度（Ｖ
１）と前記絶縁膜表面上における前記第１の金属膜に対
するエッチング速度（Ｖ２）とが、Ｖ１＞Ｖ２の関係に
あることを特徴とする請求項1、又は２に記載の半導体
装置の製造方法。
【請求項4】前記第１の金属膜は、前記絶縁膜表面上お
いて最密面に優先配向しており、前記接続孔の内側壁部
では最密面の配向が前記絶縁膜上の配向きより小さいこ
とを特徴とする請求項1乃至３のいずれか１項に記載の
半導体装置の製造方法。
【請求項５】前記バリアメタル膜は、前記絶縁膜上にお
いて最密面に優先配向しており、前記接続孔の内側壁部
では最密面の配向が前記絶縁膜上の配向より小さいこと
を特徴とする請求項1乃至３のいずれか１項に記載の半
導体装置の製造方法。
【請求項６】前記エッチングは、ダウンフローエッチン
グ、又はＲＩＥのいずれかであることを特徴とする請求
項1乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方
法。
【請求項７】前記バリアメタル膜は積層膜からなり、下
層膜がチタン、タンタル、ニッケル、コバルトのいずれ
かからなり、上層膜が窒化チタン、窒化タングステン、
窒化タンタル、窒化ニッケル、窒化コバルトのいずれか
からなることを特徴とする請求項1乃至５のいずれか１
項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】前記第１の金属膜は、タングステン、アル
ミニウム、ルテニウムのいずれかであることを特徴とす
る請求項1乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置の
製造方法。
【請求項９】前記第２の金属膜は、タングステン、アル
ミニウム、ルテニウム、銅、銀、金のいずれかであるこ
とを特徴とする請求項1乃至４のいずれか１項に記載の
半導体装置の製造方法。