JP2682011B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JP2682011B2 JP2682011B2 JP63131071A JP13107188A JP2682011B2 JP 2682011 B2 JP2682011 B2 JP 2682011B2 JP 63131071 A JP63131071 A JP 63131071A JP 13107188 A JP13107188 A JP 13107188A JP 2682011 B2 JP2682011 B2 JP 2682011B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高融点金属層を絶縁膜上に形成する半導体
装置及びその製造法に関し、特に、配線材料としてタン
グステン層等の高融点金属材料を用いる半導体装置の製
造方法に関する。
装置及びその製造法に関し、特に、配線材料としてタン
グステン層等の高融点金属材料を用いる半導体装置の製
造方法に関する。
本発明は、高融点金属層を絶縁膜上に形成すると共に
コンタクトホール内に形成する半導体装置及びその製造
方法において、絶縁膜上に物理的気相成長法により形成
した物理的気相成長膜及び化学的気相成長法により形成
した化学的気相成長膜を形成し２層製造とすることによ
り、密着性の向上やコンタクトホールの確実な穴埋めを
図るものである。
コンタクトホール内に形成する半導体装置及びその製造
方法において、絶縁膜上に物理的気相成長法により形成
した物理的気相成長膜及び化学的気相成長法により形成
した化学的気相成長膜を形成し２層製造とすることによ
り、密着性の向上やコンタクトホールの確実な穴埋めを
図るものである。
微細加工の進展に伴い、半導体装置の配線材料におい
ては、その低抵抗化の要求やリフロー等の処理でも十分
に耐え得るような特性の要求がある。そこで、タングス
テン材料等の高融点金属材料が配線材料として注目され
ている。
ては、その低抵抗化の要求やリフロー等の処理でも十分
に耐え得るような特性の要求がある。そこで、タングス
テン材料等の高融点金属材料が配線材料として注目され
ている。
一般に、半導体装置の配線層は、絶縁膜上に形成さ
れ、接続すべき領域への接続は、その絶縁膜に形成され
たコンタクトホールを介して行われる。そして、選択的
に金属膜を形成する技術として、選択タングステンCVD
法等が行われている。この方法では、スパッタリング法
では穴埋めできないコンタクトホールも高融点金属層で
充填させることができる。
れ、接続すべき領域への接続は、その絶縁膜に形成され
たコンタクトホールを介して行われる。そして、選択的
に金属膜を形成する技術として、選択タングステンCVD
法等が行われている。この方法では、スパッタリング法
では穴埋めできないコンタクトホールも高融点金属層で
充填させることができる。
ところが、選択CVD法を用いた配線層の形成では、第
２図に示す問題が生じる。すなわち、シリコン基板31上
の絶縁膜32に形成された深いコンタクトホール33と、ポ
リシリコン層34へ接続するための浅いコンタクトホール
35を設け、選択タングステンCVD法を用いて各コンタク
トホール33,35を埋め込む。すると、コンタクトホール3
3,35の深さの差から、コンタクトホール33では十分なタ
ングステン層36bが成長するが、同時に深いコンタクト
ホール35ではタングステン層36aが十分に埋め込まれな
いことになる。
２図に示す問題が生じる。すなわち、シリコン基板31上
の絶縁膜32に形成された深いコンタクトホール33と、ポ
リシリコン層34へ接続するための浅いコンタクトホール
35を設け、選択タングステンCVD法を用いて各コンタク
トホール33,35を埋め込む。すると、コンタクトホール3
3,35の深さの差から、コンタクトホール33では十分なタ
ングステン層36bが成長するが、同時に深いコンタクト
ホール35ではタングステン層36aが十分に埋め込まれな
いことになる。
これに対して、コンタクトホールのみならず絶縁膜上
にもタングステン層を全面的に形成するいわゆるブラン
ケットタングステン技術も知られている。しかし、CVD
法で全面的に絶縁膜上にタングステン膜を形成した場
合、絶縁膜とタングステン膜との密着性が悪いために、
タングステン層が剥がれてしまい、その結果、素子の信
頼性や歩留まりの低下が生ずることになる。
にもタングステン層を全面的に形成するいわゆるブラン
ケットタングステン技術も知られている。しかし、CVD
法で全面的に絶縁膜上にタングステン膜を形成した場
合、絶縁膜とタングステン膜との密着性が悪いために、
タングステン層が剥がれてしまい、その結果、素子の信
頼性や歩留まりの低下が生ずることになる。
そこで、本発明は、絶縁膜と高融点金属層との密着性
の向上を図ると共に、コンタクトホールの確実な穴埋め
を実現することのできる半導体装置及びその製造方法を
提供することを目的とする。
の向上を図ると共に、コンタクトホールの確実な穴埋め
を実現することのできる半導体装置及びその製造方法を
提供することを目的とする。
本発明に係る半導体装置の製造方法は、上述のような
課題を解決するため、半導体基板上に絶縁膜を形成する
工程と、絶縁膜上に物理的気相成長法により第１層目の
高融点金属層を形成する工程と、第１層目の高融点金属
層及び絶縁膜を貫通してコンタクトホールを形成する工
程と、化学的気相成長法により絶縁膜上に第１層目の高
融点金属層と同一の材料で第２層目の高融点金属層を形
成すると共にコンタクトホール内に化学的気相成長膜を
充填する工程とを有する。
課題を解決するため、半導体基板上に絶縁膜を形成する
工程と、絶縁膜上に物理的気相成長法により第１層目の
高融点金属層を形成する工程と、第１層目の高融点金属
層及び絶縁膜を貫通してコンタクトホールを形成する工
程と、化学的気相成長法により絶縁膜上に第１層目の高
融点金属層と同一の材料で第２層目の高融点金属層を形
成すると共にコンタクトホール内に化学的気相成長膜を
充填する工程とを有する。
ここで、物理的気相成長法は、例えばスパッタリング
法、蒸着法等を示す。２層構造は、絶縁膜側の界面を物
理的気相成長法で形成し、この物理的気相成長法により
形成された層上に化学的気相成長法で形成する。高融点
金属層の例としては、タングステン、モリブデン、チタ
ン、タンタル、ニオブ等が挙げられる。
法、蒸着法等を示す。２層構造は、絶縁膜側の界面を物
理的気相成長法で形成し、この物理的気相成長法により
形成された層上に化学的気相成長法で形成する。高融点
金属層の例としては、タングステン、モリブデン、チタ
ン、タンタル、ニオブ等が挙げられる。
物理的気相成長法により形成される第１層目の高融点
金属層は、絶縁膜との界面で材料同士が混合し、中間的
な材料がその界面で生成される。したがって、第１層目
の高融点金属層は、絶縁膜との密着性が良好となる。ま
た、圧力の最適化によって、膜の応力の制御も可能であ
る。
金属層は、絶縁膜との界面で材料同士が混合し、中間的
な材料がその界面で生成される。したがって、第１層目
の高融点金属層は、絶縁膜との密着性が良好となる。ま
た、圧力の最適化によって、膜の応力の制御も可能であ
る。
また、第１層目の高融点金属層上に形成される化学的
気相成長法により形成される第２層目のの高融点金属層
は、成長させるガスの吸着により成膜が進行し、コンタ
クトホール等も十分に埋めることができる。また、例え
ば化学的気相成長法により形成されたタングステン層等
では、その絶縁膜との界面で絶縁膜との結合をつくらず
密着性が良くない。しかし、物理的気相成長法により形
成された第１層目の高融点金属層と化学的気相成長法に
より形成される際第２層目の高融点金属層とを同じ材料
で形成することで、２層間の密着性を向上させることが
できる。また、コンタクトホールの深さに差がある場合
でも、化学的気相成長法により形成された層は、カバレ
ージに優れることから、十分に埋め込むことができる。
気相成長法により形成される第２層目のの高融点金属層
は、成長させるガスの吸着により成膜が進行し、コンタ
クトホール等も十分に埋めることができる。また、例え
ば化学的気相成長法により形成されたタングステン層等
では、その絶縁膜との界面で絶縁膜との結合をつくらず
密着性が良くない。しかし、物理的気相成長法により形
成された第１層目の高融点金属層と化学的気相成長法に
より形成される際第２層目の高融点金属層とを同じ材料
で形成することで、２層間の密着性を向上させることが
できる。また、コンタクトホールの深さに差がある場合
でも、化学的気相成長法により形成された層は、カバレ
ージに優れることから、十分に埋め込むことができる。
本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明す
る。
る。
本実施例の半導体装置の要部は、第１図ｄに示すよう
に、絶縁膜であるシリコン酸化膜21上にのみスパッタタ
ングステン膜22が形成される構造を有している。
に、絶縁膜であるシリコン酸化膜21上にのみスパッタタ
ングステン膜22が形成される構造を有している。
詳しくは、半導体装置には、第１図ｄに示すように、
シリコン基板20上にコンタクトホール23が設けられてな
るシリコン酸化膜21が形成される。シリコン酸化膜21上
には、コンタクトホール23を除く全面にスパッタリング
により形成された第１層目の高融点金属層であるスパッ
タタングステン膜22が形成される。そして、スパッタタ
ングステン膜22上には、化学的気相成長法により形成さ
れた第２層目の高融点金属層であるCVDタングステン膜2
4が形成される。これと共に、コンタクトホール23内に
は、CVDタングステン膜24が充填される。このような半
導体装置は、シリコン絶縁膜21とスパッタタングステン
膜22の界面でタングステン材料同士が混合し、中間的な
材料がその界面で生成され、シリコン絶縁膜21とスパッ
タタングステン膜22と密着性が向上される。さらに、ス
パッタタングステン膜22とCVDタングステン膜24とは、
同一材料により形成されることから２層間に密着性が良
い状態で結合される。したがって、半導体装置は、絶縁
膜と高融点金属層との密着性が向上され高融点金属層が
剥がれることが防止される。また、コンタクトホール23
には、化学的気相成長法がカバレージに優れることか
ら、CVDタングステン膜24が十分に埋め込まれる。
シリコン基板20上にコンタクトホール23が設けられてな
るシリコン酸化膜21が形成される。シリコン酸化膜21上
には、コンタクトホール23を除く全面にスパッタリング
により形成された第１層目の高融点金属層であるスパッ
タタングステン膜22が形成される。そして、スパッタタ
ングステン膜22上には、化学的気相成長法により形成さ
れた第２層目の高融点金属層であるCVDタングステン膜2
4が形成される。これと共に、コンタクトホール23内に
は、CVDタングステン膜24が充填される。このような半
導体装置は、シリコン絶縁膜21とスパッタタングステン
膜22の界面でタングステン材料同士が混合し、中間的な
材料がその界面で生成され、シリコン絶縁膜21とスパッ
タタングステン膜22と密着性が向上される。さらに、ス
パッタタングステン膜22とCVDタングステン膜24とは、
同一材料により形成されることから２層間に密着性が良
い状態で結合される。したがって、半導体装置は、絶縁
膜と高融点金属層との密着性が向上され高融点金属層が
剥がれることが防止される。また、コンタクトホール23
には、化学的気相成長法がカバレージに優れることか
ら、CVDタングステン膜24が十分に埋め込まれる。
次に、このような半導体装置の製造方法について説明
する。
する。
先ず、第１図ａに示すように、シリコン基板20上にシ
リコン酸化膜21が形成される。このシリコン酸化膜21上
には、スパッタタングステン膜22が形成される。このス
パッタタングステン膜22の膜厚は、例えば500Åであ
る。このとき、スパッタリングの圧力を制御して、スパ
ッタタングステン22の内部応力をコントロールし、最も
密着性の良い状態でスパッタタングステン膜22を形成す
る。このスパッタタングステン膜22は、CVD法により形
成した膜に比較して、十分にシリコン酸化膜21との密着
性に優れる。
リコン酸化膜21が形成される。このシリコン酸化膜21上
には、スパッタタングステン膜22が形成される。このス
パッタタングステン膜22の膜厚は、例えば500Åであ
る。このとき、スパッタリングの圧力を制御して、スパ
ッタタングステン22の内部応力をコントロールし、最も
密着性の良い状態でスパッタタングステン膜22を形成す
る。このスパッタタングステン膜22は、CVD法により形
成した膜に比較して、十分にシリコン酸化膜21との密着
性に優れる。
次に、第１図ｂに示すように、スパッタタングステン
膜22及びシリコン酸化膜21を貫通してコンタクトホール
23を形成する。このコンタクトホール23の底部では、シ
リコン基板20が露出される。
膜22及びシリコン酸化膜21を貫通してコンタクトホール
23を形成する。このコンタクトホール23の底部では、シ
リコン基板20が露出される。
コンタクトホール23の形成後、第１図ｃに示すよう
に、スパッタタングステン膜22の全面にCVDタングステ
ン膜24を形成する。このCVDタングステン膜24の膜厚
は、例えば2000Å程度である。ここで、シリコン酸化膜
21上には、既にそのシリコン酸化膜21と十分に密着した
スパッタタングステン膜22が形成されており、CVDタン
グステン膜24は、そのスパッタタングステン膜22上に堆
積されることになる。したがって、CVD法による層であ
っても、十分な密着性を有することになる。また、コン
タクトホール24の内部は、そのCVDタングステン膜24が
カバレージに優れることから、十分に充填されることに
なり、確実な電気的接続が行われることになる。例えば
コンタクトホールの深さに差がある場合でも、コンタク
トホールは十分に埋め込まれることになる。なお、この
CVDタングステン膜24の膜厚を例えば2000Å以下とする
ことで、CVDタングステン膜の応力の悪影響も小さくな
る。
に、スパッタタングステン膜22の全面にCVDタングステ
ン膜24を形成する。このCVDタングステン膜24の膜厚
は、例えば2000Å程度である。ここで、シリコン酸化膜
21上には、既にそのシリコン酸化膜21と十分に密着した
スパッタタングステン膜22が形成されており、CVDタン
グステン膜24は、そのスパッタタングステン膜22上に堆
積されることになる。したがって、CVD法による層であ
っても、十分な密着性を有することになる。また、コン
タクトホール24の内部は、そのCVDタングステン膜24が
カバレージに優れることから、十分に充填されることに
なり、確実な電気的接続が行われることになる。例えば
コンタクトホールの深さに差がある場合でも、コンタク
トホールは十分に埋め込まれることになる。なお、この
CVDタングステン膜24の膜厚を例えば2000Å以下とする
ことで、CVDタングステン膜の応力の悪影響も小さくな
る。
最後に、第１図ｄに示すように、２層構造のタングス
テン膜22,24をパターニングする。このパターニングに
より配線が得られ、所望の密着性の良好な半導体装置が
得られることになる。
テン膜22,24をパターニングする。このパターニングに
より配線が得られ、所望の密着性の良好な半導体装置が
得られることになる。
本発明によれば、高融点金属層が物理的気相成長法に
より形成された第１層目の高融点金属層と化学的気相成
長法により形成された第２層目の高融点金属層とで２層
構造とされる。第１層目の高融点金属層は、絶縁膜との
中間的な材料がその界面で生成されることから、絶縁膜
との密着性が良く、第２層目の高融点金属層は、物理的
気相成長法により形成された層と同一の材料とされるこ
とから、密着性に優れる。したがって、高融点金属層全
体として、絶縁膜から剥がれることが防止されると共に
コンタクトホール内に第２層目の高融点金属層を充填す
ることができる。また、高融点金属材料は、コンタクト
ホールの深さに差がある場合で合っても、化学的気相成
長層は、カバレージに優れることから、コンタクトホー
ルに十分埋め込まれることになる。
より形成された第１層目の高融点金属層と化学的気相成
長法により形成された第２層目の高融点金属層とで２層
構造とされる。第１層目の高融点金属層は、絶縁膜との
中間的な材料がその界面で生成されることから、絶縁膜
との密着性が良く、第２層目の高融点金属層は、物理的
気相成長法により形成された層と同一の材料とされるこ
とから、密着性に優れる。したがって、高融点金属層全
体として、絶縁膜から剥がれることが防止されると共に
コンタクトホール内に第２層目の高融点金属層を充填す
ることができる。また、高融点金属材料は、コンタクト
ホールの深さに差がある場合で合っても、化学的気相成
長層は、カバレージに優れることから、コンタクトホー
ルに十分埋め込まれることになる。
第１図ａ〜第１図ｄは、本発明の半導体装置に係る製造
工程の一例を順に説明するためのそれぞれの工程断面図
であり、第２図は、従来の半導体装置における技術的な
課題を説明するための要部の拡大断面図である。
工程の一例を順に説明するためのそれぞれの工程断面図
であり、第２図は、従来の半導体装置における技術的な
課題を説明するための要部の拡大断面図である。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、 上記絶縁膜上に物理的気相成長法により第１層目の高融
点金属層を形成する工程と、 上記第１層目の高融点金属層及び絶縁膜を貫通してコン
タクトホールを形成する工程と、 化学的気相成長法により絶縁膜上に上記第１層目の高融
点金属層と同一の材料で第２層目の高融点金属層を形成
すると共にコンタクトホール内に化学的気相成長膜を充
填する工程と、 を有する半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63131071A JP2682011B2 (ja) | 1988-05-28 | 1988-05-28 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63131071A JP2682011B2 (ja) | 1988-05-28 | 1988-05-28 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01300544A JPH01300544A (ja) | 1989-12-05 |
| JP2682011B2 true JP2682011B2 (ja) | 1997-11-26 |
Family
ID=15049315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63131071A Expired - Fee Related JP2682011B2 (ja) | 1988-05-28 | 1988-05-28 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2682011B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5684331A (en) * | 1995-06-07 | 1997-11-04 | Lg Semicon Co., Ltd. | Multilayered interconnection of semiconductor device |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60249320A (ja) * | 1984-05-25 | 1985-12-10 | Hitachi Ltd | 電極配線 |
| JPH0766920B2 (ja) * | 1986-10-17 | 1995-07-19 | 株式会社日立製作所 | Ｉｃ素子における配線接続方法及びその装置 |
-
1988
- 1988-05-28 JP JP63131071A patent/JP2682011B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01300544A (ja) | 1989-12-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |