JP2592281B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 タングステンまたはモリブデンをコンタクトホール内
に穴埋めする半導体装置の製造方法に関し、 できるだけ結晶粒が小さい穴埋め材料によって、コン
タクトホールの穴埋めを表面が平坦になるよう行うこと
が可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的と
し、 コンタクトホールをタングステンで穴埋めする半導体
装置の製造方法において、タングステンをスパッタリン
グでコンタクトホール内を埋め込み可能な厚さに全面に
形成する工程、コンタクトホール以外に形成され下地か
ら部分的にはがれたタングステを溶液エッチングで除去
する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法、およびコンタクトホールをモリブデンで穴埋めする
半導体装置の製造方法において、モリブデンをスパッタ
リングでコンタクトホール内を埋め込み可能な厚さに全
面に形成する工程、コンタクトホール以外に形成され下
地から部分的にはがれたモリブデンを溶液エッチングで
除去する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造
方法を含み構成する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Summary] The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device in which tungsten or molybdenum is filled in a contact hole. In a method of manufacturing a semiconductor device in which a contact hole is filled with tungsten, a step of forming tungsten to a thickness capable of filling the inside of the contact hole by sputtering is provided, A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of removing, by solution etching, a tangte formed in a portion other than a hole and partially peeling from a base, and a method of manufacturing a semiconductor device in which a contact hole is filled with molybdenum. Spatter Manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming the entire surface of the contact hole with a ring to a thickness that can be embedded therein; and a step of removing molybdenum formed in a portion other than the contact hole and partially peeled off from a base by solution etching. Including and configuring the method.
本発明はタングステンまたはモリブテンをコンタクト
ホール内に穴埋めする半導体装置の製造方法に関する。The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device in which tungsten or molybdenum is filled in a contact hole.
第2図各図はCVD法でタングステンを形成した表面斜
視図で、その(a)は堆積した状態図、(b)は1100℃
のアニール後の状態図、第3図各図はスパッタリング法
でタングステンを形成した表面斜視図で、その(a)は
堆積した状態図、(b)は1100℃のアニール後の状態図
である。なお第2図および第3図は写真に基づいた図面
である。FIG. 2 is a perspective view of the surface in which tungsten is formed by the CVD method, in which (a) is a deposited state diagram, and (b) is 1100 ° C.
FIG. 3 is a perspective view of the surface on which tungsten is formed by a sputtering method. FIG. 3A is a state diagram after deposition, and FIG. 3B is a state diagram after annealing at 1100 ° C. 2 and 3 are drawings based on photographs.
従来、例えばコンタクトホールをタングステンで穴埋
めする場合、選択化学気相成長(選択CVD)法やスパッ
タリング法(PVD)を用いることが試みられている。し
かし実際にタングステンを使って選択CVD法で穴埋めす
る場合、埋め込みは可能であるが結晶粒の実測平均が50
0 Å程度あって、スパッタリング法の場合の260 Å程度
と比べると大きく、ICの集積化にともなってコンタクト
ホールが微細化する場合に結晶粒が大きいと埋め込み方
法としては適当でない。埋め込み材料の結晶粒はできる
だけ小さい方が望ましいのである。Conventionally, for example, when a contact hole is filled with tungsten, it has been attempted to use a selective chemical vapor deposition (selective CVD) method or a sputtering method (PVD). However, when actually filling holes by selective CVD using tungsten, filling is possible, but the measured average of crystal grains is 50
This is about 0 °, which is larger than about 260 ° in the case of the sputtering method, and is not suitable as an embedding method if the crystal grains are large when the contact hole is miniaturized with the integration of the IC. It is desirable that the crystal grains of the embedding material be as small as possible.
また第2図および第3図に示す写真に基づいた図面を
参照すると、第3図に示すスパッタリング法の場合、表
面の凹凸状態を示すピークからピークまでの値が100〜2
00 Å程度と比較的平坦で上層配線の形成にも支障はな
いが、第2図に示す選択CVD法の場合、1000〜2000Å程
度とスパッタリング法の10倍の凹凸があって、微細な構
造の素子を形成する場合に支障が出るおそれがある。Referring to the drawings based on the photographs shown in FIGS. 2 and 3, in the case of the sputtering method shown in FIG.
Although it is relatively flat at about 00 mm and does not hinder the formation of the upper layer wiring, in the case of the selective CVD method shown in FIG. There is a possibility that trouble may occur when forming the element.
さらに選択CVD法の場合、コンタクトホールの底部の
基板表面をタングステンが侵食して食い込みが生じ易い
という問題がある。Furthermore, in the case of the selective CVD method, there is a problem that the substrate surface at the bottom of the contact hole is eroded by tungsten so that it is likely to bite.
そこで結晶粒が小さく表面が平坦なスパッタリング法
を用いてコンタクトホールを穴埋めしようとすると、コ
ンタクトホールの埋め込みが難しく、完全に埋め込むに
は膜厚を厚く形成しなければならない。ところがタング
ステンを厚く形成すると下地との密着性が悪いため、ス
パッタリング後にウエハの反りが戻るとタングステン層
に圧縮応力がはたらいて下地からはがれ、後に説明する
第1図(a)に示す如く凸凹に波を打った状態となり、
この上に配線通を形成することは不可能であった。Therefore, if it is attempted to fill the contact hole using a sputtering method in which the crystal grains are small and the surface is flat, it is difficult to fill the contact hole, and a thick film must be formed to completely fill the contact hole. However, when the tungsten is formed thickly, the adhesion to the base is poor, so that when the wafer is warped after the sputtering, a compressive stress acts on the tungsten layer and the tungsten is peeled off from the base, resulting in an uneven wave as shown in FIG. Hit the state,
It was impossible to form wiring lines on this.
〔発明が解決しようとする課題〕 このように従来の半導体装置の製造方法は、コンタク
トホールを選択CVD法やスパッタリング法を使って穴埋
めしようとしても結晶粒や表面の凸凹が大きくて好まし
くなかったり、層のはがれなどが生じるなど種々の問題
があって実用的でなかった。[Problems to be Solved by the Invention] As described above, the conventional method for manufacturing a semiconductor device is not preferable because the crystal grains and surface irregularities are large even if the contact holes are to be filled using the selective CVD method or the sputtering method, There were various problems such as peeling of the layer and the like, which was not practical.
そこで本発明は、できるだけ結晶粒が小さい穴埋め材
料によって、コンタクトホールの穴埋めを表面が平坦に
なるよう行うことが可能な半導体装置の製造方法を提供
することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device in which a contact hole can be filled with a filling material having as small a crystal grain as possible so that the surface becomes flat.
上記課題は、コンタクトホールをタングステンで穴埋
めする半導体装置の製造方法において、タングステンを
スパッタリングでコンタクトホール内を埋め込み可能な
厚さに全面に形成する工程、コンタクトホール以外に形
成され下地からはがれたタングステンを溶液エッチング
で除去する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製
造方法、およびコンタクトホールをモリブデンで穴埋め
する半導体装置の製造方法において、モリブデンをスパ
ッタリングでコンタクトホール内を埋め込み可能な厚さ
に全面に形成する工程、コンタクトホール以外に形成さ
れ下地からはがれたモリブデンを溶液エッチングで除去
する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法
によって解決される。The above object is achieved by a method of manufacturing a semiconductor device in which a contact hole is filled with tungsten, a step of forming tungsten on the entire surface to a thickness capable of filling the inside of the contact hole by sputtering, and removing tungsten formed from other than the contact hole and peeled off from the base. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of removing by solution etching, and a method for manufacturing a semiconductor device, wherein a contact hole is filled with molybdenum. The problem is solved by a method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of forming and a step of removing molybdenum formed in a portion other than the contact hole and peeled off from a base by solution etching.
本発明では、タングステンまたはモリブデンをスパッ
タリングでコンタクトホール内を埋め込み可能な厚さに
全面に成長し、コンタクトホール以外に形成され下地か
ら部分的にはがれたタングステンまたはモリブデンを溶
液エッチングで除去する方法を用いることにより、スパ
ッタリングで埋め込む場合の利点である小さな結晶粒と
表面の平坦性が得られると共に、スパッタリングの場合
に問題があった厚いタングステンやモリブデンの層の下
地からはがれ部分を溶液エッチングで除去すればきれい
に除去できることがわかった。これは下地からはがれて
できた空間にエッチング溶液が入り込んではがれている
部分のエッチング速度が速くなり、反対にエッチング溶
液が最も進入しにくいコンタクトホール部分のタングス
テンやモリブデンが残るからである。その結果、第1図
(b)に示す如く、コンタクトホールにタングステンま
たはモリブデンが穴埋めされ、表面が平坦な穴埋め状態
が得られた。In the present invention, a method is used in which tungsten or molybdenum is grown over the entire surface by sputtering so as to be able to fill the inside of the contact hole, and tungsten or molybdenum formed outside the contact hole and partially removed from the base by solution etching is used. By doing so, it is possible to obtain small crystal grains and flatness of the surface, which are advantages of embedding by sputtering, and to remove the peeled part from the base of the thick tungsten or molybdenum layer which had a problem in the case of sputtering by solution etching. It turns out that it can be removed neatly. This is because the etching rate is increased in a portion where the etching solution enters and is separated from a space formed by peeling from the base, and conversely, tungsten or molybdenum in a contact hole portion where the etching solution is most difficult to enter remains. As a result, as shown in FIG. 1 (b), tungsten or molybdenum was filled in the contact hole, and a filled state having a flat surface was obtained.
以下、本発明を図示の実施例により具体的に説明す
る。Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the illustrated embodiments.
第1図(a)〜(c)は本実施例の工程断面図で、図
において、11はコンタクトホール、12はタングステン、
13はリン・ケイ酸ガラス層、14はシリコン基板、15は空
間、16はAl配線、22はモリブデンである。1 (a) to 1 (c) are process sectional views of this embodiment, in which 11 is a contact hole, 12 is tungsten,
13 is a phosphorus silicate glass layer, 14 is a silicon substrate, 15 is a space, 16 is an Al wiring, and 22 is molybdenum.
本実施例の半導体装置の製造方法は、第1図(a)に
示す如く、シリコン基板14上にリン・ケイ酸ガラス層13
を1μmの厚さで形成し、縦横1μmのコンタクトホー
ル11を図示省略したエッチングマスクを介してCF357
SCCMとCF448SCCMの雰囲気中で出力1KW,圧力0.3Torrの条
件下でリアクティブイオンエッチング(RIE)を行い形
成する。As shown in FIG. 1A, the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment is such that a phosphorus-silicate glass layer 13 is formed on a silicon substrate 14.
Was formed with a thickness of 1 [mu] m, through an etching mask (not shown) the contact hole 11 of the vertical and horizontal 1 [mu] m CF 3 57
Reactive ion etching (RIE) is performed in an atmosphere of SCCM and CF 4 48 SCCM under the conditions of an output of 1 KW and a pressure of 0.3 Torr.
次に埋め込み材料であるタングステン(W)を0.8μ
mの厚さでスパッタリング法を使い表面に堆積させる。
この厚さでタングステンを堆積させれば完全にコンタク
トホール内を埋め込みことができる。スパッタリング装
置はターゲット・ウエハ対向型の枚葉式のものを使用
し、出力4KW、圧力5mTorr、アルゴン(Ar)40SCCMを使
い120秒間熱処理せずにスパッタリングを行った。この
ように形成したタングステン層は、ウエハの反りの戻り
などで圧縮応力を受けると、第1図(a)示す如く下地
のリン・ケイ酸ガラス層13からはがれて空間15が形成さ
れる。Next, 0.8 μm of tungsten (W) as an embedding material
A thickness of m is deposited on the surface using a sputtering method.
If tungsten is deposited with this thickness, the inside of the contact hole can be completely filled. The sputtering apparatus used was a single-wafer target / wafer facing type, and the sputtering was performed without heat treatment for 120 seconds using an output of 4 KW, a pressure of 5 mTorr, and argon (Ar) 40 SCCM . When the tungsten layer thus formed is subjected to a compressive stress due to the return of the warp of the wafer or the like, the space 15 is separated from the underlying phosphorus-silicate glass layer 13 as shown in FIG. 1A.
はがれたタングステ12の層は、溶液エッチングによっ
て除去する。エッチング溶液はH2O2:HNO3:H2O=1:5:5の
割合で混合したものを使い、70℃でボイルして行う。こ
の時のコンタクトホール以外のエッチング速度は4970Å
/分で、コンタクトホール内のエッチング速度は1030Å
/分である。このように部分的にはがれが生じている部
分はコンタクトホールの約5倍の早さで除去されるた
め、第1図(b)の如く、コンタクトホール内のタング
ステンは残ってリン・ケイ酸ガラス13上のタングステン
だけを除去して表面を平坦化することが可能である。The peeled tongue 12 layer is removed by solution etching. The etching solution is a mixture of H 2 O 2 : HNO 3 : H 2 O = 1: 5: 5, and is boiled at 70 ° C. At this time, the etching rate except for the contact hole is 4970Å.
/ Min, etching rate in contact hole is 1030Å
/ Min. Since the partially peeled portion is removed about five times faster than the contact hole, the tungsten in the contact hole remains as shown in FIG. It is possible to flatten the surface by removing only the tungsten on 13.
最後に第1図(c)の如く、Al配線16をその上に形成
しても下地の表面が平坦であって、コンタクトホール内
は結晶粒が小さく凹凸の少ないタングステンで埋め込ま
れているため、コンタクトを確実にとることができる。Finally, as shown in FIG. 1 (c), even if an Al wiring 16 is formed thereon, the surface of the base is flat and the contact holes are filled with tungsten having small crystal grains and small irregularities. Contact can be reliably established.
本実施例では埋め込み材料にタングステンを用いて行
ったが、タングステン以外にモリブデンも上記と同様の
工程を経ることによってコンタクトホールを好適に埋め
込むことができる。In this embodiment, tungsten is used as the filling material. However, molybdenum other than tungsten can be suitably filled in the contact hole by going through the same steps as described above.
以上のように本発明によれば、コンタクトホールをス
パッタリングを使ってタングステンまたはモリブデンを
埋め込むため、結晶粒の小さい表面の平坦な穴埋めを行
うことが可能であり、コンタクトホール以外の下地から
はがれた余分なタングステンまたはモリブデンは溶液エ
ッチングによって表面を平坦化できるため好適な上層配
線の形成を可能にした。As described above, according to the present invention, since tungsten or molybdenum is buried in the contact hole by sputtering, it is possible to fill the surface with small crystal grains evenly, and to remove excess from the base other than the contact hole. Tungsten or molybdenum can flatten the surface by solution etching, thus making it possible to form a suitable upper wiring.
第1図(a)〜(c)は本発明実施例の工程断面図、 第2図はCVD法でタングステンを形成した表面斜視図
で、その(a)は堆積した状態図、(b)は1100℃のア
ニール後の状態図、 第3図はスパッタリング法でタングステンを形成した表
面斜視図で、その(a)は堆積した状態図、(b)は11
00℃のアニール後の状態図である。 図において、 11はコンタクトホール、 12はタングステン、 13はリン・ケイ酸ガラス層、 14はシリコン基板、 15は空間、 16はAl配線、 22はモリブデン を示す。1 (a) to 1 (c) are process sectional views of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a surface perspective view in which tungsten is formed by a CVD method, (a) is a deposited state diagram, and (b) is Phase diagram after annealing at 1100 ° C. FIG. 3 is a surface perspective view in which tungsten is formed by a sputtering method, (a) is a deposited phase diagram, (b) is 11
FIG. 4 is a state diagram after annealing at 00 ° C. In the figure, 11 indicates a contact hole, 12 indicates tungsten, 13 indicates a phosphorus-silicate glass layer, 14 indicates a silicon substrate, 15 indicates a space, 16 indicates an Al wiring, and 22 indicates molybdenum.
Claims (2)
(12)で穴埋めする半導体装置の製造方法において、 タングステン(12)をスパッタリングでコンタクトホー
ル(11)内を埋め込み可能な厚さに全面に形成する工
程、 コンタクトホール(11)以外に形成され下地から部分的
にはがれたタングステン(12)を溶液エッチングで除去
する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。A method of manufacturing a semiconductor device in which a contact hole (11) is filled with tungsten (12), wherein tungsten (12) is formed by sputtering over the entire surface so as to fill the contact hole (11). A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: removing a tungsten (12) formed in a portion other than a contact hole (11) and partially peeled off from a base by solution etching.
2)で穴埋めする半導体装置の製造方法において、 モリブデン(22)をスパッタリングでコンタクトホール
(11)内を埋め込み可能な厚さに全面に形成する工
程、、 コンタクトホール(11)以外に形成され下地から部分的
にはがれたモリブデン(22)を溶液エッチングで除去す
る工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。2. The method according to claim 1, wherein the contact hole is formed of molybdenum (2).
2) A method of manufacturing a semiconductor device in which the holes are filled with: a step of forming molybdenum (22) on the entire surface by sputtering so as to fill the contact holes (11); A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of removing molybdenum (22) that has been partially removed by solution etching.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5611888A JP2592281B2 (en) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | Method for manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5611888A JP2592281B2 (en) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | Method for manufacturing semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01231348A JPH01231348A (en) | 1989-09-14 |
JP2592281B2 true JP2592281B2 (en) | 1997-03-19 |
Family
ID=13018155
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5611888A Expired - Lifetime JP2592281B2 (en) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | Method for manufacturing semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2592281B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4992135A (en) * | 1990-07-24 | 1991-02-12 | Micron Technology, Inc. | Method of etching back of tungsten layers on semiconductor wafers, and solution therefore |
-
1988
- 1988-03-11 JP JP5611888A patent/JP2592281B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH01231348A (en) | 1989-09-14 |
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