JP3123494B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JP3123494B2 JP09353868A JP35386897A JP3123494B2 JP 3123494 B2 JP3123494 B2 JP 3123494B2 JP 09353868 A JP09353868 A JP 09353868A JP 35386897 A JP35386897 A JP 35386897A JP 3123494 B2 JP3123494 B2 JP 3123494B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体基板上に形成
されたタングステン膜を有する半導体装置及びその製造
方法に関し、特に、タングステン膜の剥離の防止を図っ
た半導体装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体集積回路装置の配線材料と
してタングステン等の高融点配線材料が使用されてい
る。高融点配線材料の中でも、特に、タングステンは半
導体基板と配線との間又は配線間を接続する電極の材料
として使用されることが多い。また、タングステン膜の
成膜方法には、ブランケットタングステン成膜方法とよ
ばれる方法がある。
【0003】タングステン膜を有する半導体装置のブラ
ンケットタングステン成膜方法を使用した従来の成膜工
程は以下のようにして行われている。図4(a)乃至
(c)は従来の半導体装置の製造方法を工程順に示す断
面図である。先ず、図4(a)に示すように、シリコン
基板41上に層間絶縁膜42を形成する。そして、層間
絶縁膜42にコンタクト孔(図示せず)を開口する。
【0004】次に、図4(b)に示すように、スパッタ
リング法により層間絶縁膜42上にバリヤメタル膜43
を堆積させる。バリヤメタル膜43は、層間絶縁膜42
とタングステン膜との密着性が良好ではないため、これ
らの膜間の密着膜として作用する。
【0005】次いで、図4(c)に示すように、バリヤ
メタル膜43上にブランケットタングステン膜44を成
長させる。
【0006】更に、ブランケットタングステン膜44を
プラズマエッチング法等により異方的にエッチングす
る。
【0007】以上の工程を通じて、コンタクト孔にタン
グステン膜が埋め込まれた半導体装置を製造している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法でタングステン膜を成膜すると、ウェハ側面に形成
されたタングステン膜が成膜後に剥離するという問題点
がある。タングステン膜が剥離すると、半導体集積回路
装置の動作が不良になるばかりでなく、成膜中にタング
ステン膜堆積装置内に発塵がもたらされる虞がある。
【0009】ウェハ側面でタングステン膜が剥離する理
由は、タングステン膜との密着性が高いバリヤメタル膜
はウェハ側面での被覆性に劣っているため、ウェハ側面
では露出した層間絶縁膜上に層間絶縁膜との密着性が低
いタングステン膜が直接堆積してしまうからである。
【0010】その対策として層間絶縁膜を形成した後に
ウェハ側面のみの層間絶縁膜を化学的な処理により除去
する方法が挙げられる。しかし、この方法では、ウェハ
表面を保護する膜の形成工程、化学処理を行う工程及び
ウェハ表面保護膜の除去工程等を追加する必要があるた
め、半導体集積回路装置の製造工程数が著しく増加して
生産性が低下するという問題点がある。
【0011】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、生産性を低下させることなくタングステン
膜の剥離を防止することが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。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
は、半導体基板と、この半導体基板の側面に形成された
アモルファスSi膜と、前記半導体基板及び前記アモル
ファスSi膜上に形成されたタングステン膜とを有する
ことを特徴とする。
【0013】本発明においては、半導体基板の側面にお
いて、半導体基板とタングステン膜との間にアモルファ
スSi膜が形成されているので、その下に層間絶縁膜が
形成されていてもタングステン膜の剥離は防止される。
【0014】前記半導体基板と前記アモルファスSi膜
及び前記タングステン膜との間に形成された層間絶縁膜
を有してもよい。
【0015】また、前記層間絶縁膜と前記アモルファス
Si膜及び前記タングステン膜との間に形成された前記
層間絶縁膜よりも前記タングステン膜との密着性が高い
バリヤメタル膜を有してもよい。
【0016】本発明に係る半導体装置の製造方法は、半
導体基板の側面にアモルファスSi膜を形成する工程
と、前記半導体基板及び前記アモルファスSi膜上にタ
ングステン膜を形成する工程とを有することを特徴とす
る。
【0017】なお、前記アモルファスSi膜を形成する
工程は、前記半導体基板の側面にSiH4ガスを供給す
ると共に、前記半導体基板の表面に不活性ガスを供給す
る工程を有することができる。
【0018】また、前記アモルファスSi膜を形成する
工程は、前記半導体基板の側面及び表面にSiH4ガス
を供給することにより、前記半導体基板の側面及び表面
にアモルファスSi膜を形成する工程を有していてもよ
い。
【0019】更に、前記タングステン膜を形成する工程
は、WF6ガス、H2ガス及びSiH4ガスを含有する
混合ガスを前記半導体基板の表面に供給する工程を有す
ることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施例方法
について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図
1は本発明の実施例方法に使用するタングステンCVD
装置を示す模式図である。本実施例方法に使用するタン
グステンCVD装置には、成膜チャンバ23、24及び
25と、成膜チャンバ23、24及び25を常時真空に
保持するためのロードロック室21と、ロードロック室
21に搬送されたシリコン基板の向きを揃えるアライナ
22とが設けられている。また、ロードロック室21に
は、バルブ27が設けられた真空排気管26が連結され
ている。同様に、成膜チャンバ23、24及び25に
は、バルブ31、バルブ32又はバルブ33が設けられ
た真空排気管28、真空排気管29又は真空排気管30
が連結されている。更に、真空排気管26、28、29
及び30は真空ポンプ(図示せず)に連結されている。
ロードロック室21、成膜チャンバ23、成膜チャンバ
24又は成膜チャンバ25内の真空度はバルブ27、バ
ルブ31、バルブ32又はバルブ33の開閉により調節
される。更に、成膜されるシリコン基板が載置される載
置台34及びこの載置台34をロードロック室21、ア
ライナ22及び成膜チャンバ23乃至25間で移動させ
る移動装置35が設けられている。
【0021】図2は成膜チャンバを示す模式的断面図で
ある。成膜チャンバには、タングステン膜が形成される
シリコン基板2が載置されるヒータ1が設けられてい
る。ヒータ1には、ガス導入口4が設けられている。ガ
ス導入口4からシリコン基板2の側面にガスが供給され
る。また、ヒータ1上には、シリコン基板2表面に原料
ガス又は不活性ガスを吹き付けるガス供給口が開口され
たガス供給器3が配設されている。
【0022】このように構成されたタングステンCVD
装置においては、成膜されるシリコン基板はロードロッ
ク室21に搬送され、ロードロック室21内が連結され
た真空排気管26を介して真空ポンプにより真空排気さ
れる。その後、シリコン基板は載置台34及び移動装置
35を使用してアライナ22に搬送され、アライナ22
でその向きを揃えられる。そして、載置台34及び移動
装置35を使用して成膜チャンバ23、成膜チャンバ2
4又は成膜チャンバ25に搬送されて成膜される。
【0023】次に、上述のように構成されたタングステ
ンCVD装置を使用する本実施例方法に係る半導体装置
の製造方法について説明する。図3は本実施例方法に係
る半導体装置の製造方法を示す断面図である。本実施例
方法においては、先ず、シリコン基板上12に膜厚が1
乃至2μmの層間絶縁膜13をCVD法により形成す
る。層間絶縁膜13は、例えば、BPSG(Boron
−doped Phospho−Silicate G
lass)又はPECVD(Plasma Enhan
ced CVD)酸化膜である。その後、フォトレジス
トを利用してシリコン基板12と配線とを接続させるた
めのコンタクト孔(図示せず)を開口する。
【0024】そして、層間絶縁膜13上に、例えば、ス
パッタリング法により膜厚が100乃至200nmの窒
化チタン膜からなるバリヤメタル膜14を形成する。バ
リヤメタル膜14を形成することにより、シリコン基板
21が露出しなくなる。
【0025】次に、図1に示すタングステンCVD装置
を使用してシリコン基板12、層間絶縁膜13及びバリ
ヤメタル膜14の側面にアモルファスSi膜11を形成
し、アモルファスSi膜11及びバリヤメタル膜14上
にタングステン膜15を形成する。タングステン膜15
と層間絶縁膜13との密着性は低いが、これらの膜間に
密着膜としてバリヤメタル膜14が形成されているの
で、層間絶縁膜13は剥離しにくい。
【0026】アモルファスSi膜11及びタングステン
膜15の成膜方法について、更に具体的に説明する。バ
リヤメタル膜14を形成した後、シリコン基板12を図
1に示すタングステンCVD装置内の成膜チャンバ2
3、成膜チャンバ24又は成膜チャンバ25に搬送し、
ヒータ1上に載置する。このとき、ヒータ1の温度を4
00乃至500℃に保持し、チャンバ内の真空度をバル
ブの開度調節により20乃至100Torrに保持す
る。そして、シリコン基板12裏面側のガス導入口4か
らSiH4ガスを20乃至40sccmの流量で供給す
ると共に、シリコン基板12上方のガス供給器3からA
rガスを1000乃至2000sccmの流量で供給す
ることにより、シリコン基板12の側面に膜厚が約50
乃至80nmのアモルファスSi膜11を形成する。次
に、チャンバ内を真空にした後、原料ガスとしてWF6
ガスを25乃至100sccm、H2ガスを500乃至
2000sccm、SiH4ガスを10乃至30scc
mの流量で供給することにより、膜厚が300nm乃至
1μmのタングステン膜15を形成する。なお、このと
き、ガス導入口4からArガスを1000乃至3000
sccmの流量で供給することにより、原料ガスがシリ
コン基板12の側方部へ回り込むことを防止する。
【0027】このようにして製造された本発明の実施例
に係る半導体装置は、図3に示すように、シリコン基板
12の側面、層間絶縁膜13の側面及びバリヤメタル膜
14の側面にアモルファスSi膜11が形成され、バリ
ヤメタル膜14及びアモルファスSi膜11上にタング
ステン膜15が形成された構造を有する。
【0028】本実施例においては、アモルファスSi膜
11が層間絶縁膜13の側面及びバリヤメタル膜14の
側面に形成されているので、タングステン膜15が層間
絶縁膜13と直接接触することはなく、タングステン膜
15の剥離が防止される。また、その製造に際して、ア
モルファスSi膜11とタングステン膜15とを同一の
チャンバ内で製造しているので、生産性を低下させるこ
とがない。
【0029】次に、本発明の第2の実施例方法について
説明する。本実施例方法においては、アモルファスSi
膜及びタングステン膜の成膜方法が第1の実施例方法と
相違する。本実施例方法においては、シリコン基板をヒ
ータ1上に載置した後、ガス供給器3からSiH4ガス
のみを10乃至30sccmの流量で供給すると共に、
シリコン基板裏面側のガス導入口4からSiH4ガスを
供給する。これにより、シリコン基板表面に膜厚が5乃
至10nmのアモルファスSi膜が形成され、シリコン
基板側面にもアモルファスSi膜が形成される。
【0030】次に、WF6ガス、H2ガス及びSiH4
ガスからなる混合ガスを原料ガスとしてガス供給器3か
ら供給してアモルファスSi膜上にタングステン膜を形
成する。
【0031】本実施例方法においては、シリコン基板表
面に形成されるアモルファスSi膜がタングステン膜形
成のためにシリコン基板表面に供給される腐食性のWF
6ガスに対する腐食防止膜として作用する。このため、
アモルファスSi膜を形成した後に成膜チャンバ内を真
空排気する工程が不要となり、より生産性の低下を抑制
する効果が高い。また、アモルファスSi膜を形成する
際に、シリコン基板表面の均一性が良好になるように供
給されるガスの流量等を厳密に調節する必要はないの
で、作業が容易である。
【0032】本実施例方法により製造された半導体装置
は第1の実施例方法により製造されたもの相違し、その
側面だけでなく表面側にもアモルファスSi膜が形成さ
れている。
【0033】なお、ガス導入口4からチャンバ内へ導入
される不活性ガスはArガスに限定されるものではな
い。例えば、N2ガスを使用してもよい。
【0034】また、バリヤメタル膜は、窒化チタン膜に
限定されるものではないが、その上に形成されるタング
ステン膜との密着性が高いことから窒化チタン膜からな
ることが好ましい。
【0035】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
半導体基板の側面において、半導体基板とタングステン
膜との間にアモルファスSi膜を形成しているため、そ
の下に層間絶縁膜が形成されていてもタングステン膜の
剥離を防止することができる。また、本発明方法によれ
ば、アモルファスSi膜とタングステン膜とを同一チャ
ンバ内で連続して形成することができるので、生産性の
低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例方法に使用するタングステンC
VD装置を示す模式図である。
【図2】成膜チャンバを示す模式的断面図である。
【図3】本実施例方法に係る半導体装置の製造方法を示
す断面図である。
【図4】従来の半導体装置の製造方法を工程順に示す断
面図である。
【符号の説明】
1;ヒータ 2;シリコン基板 3;ガス供給器 4;ガス導入口 11;アモルファスSi膜 12、41;シリコン基板 13、42;層間絶縁膜 14、43;バリヤメタル膜 15、44;タングステン膜 21;ロードロック室 22;アライナ 23、24、25;成膜チャンバ 26、28、29、30;真空排気管 27、31,32,33;バルブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/28 - 21/288 H01L 21/44 - 21/445 H01L 29/40 - 29/43 H01L 29/47 H01L 29/872 H01L 21/3205 H01L 21/321 - 21/3213 H01L 21/768

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板と、この半導体基板の側面に
    形成されたアモルファスSi膜と、前記半導体基板及び
    前記アモルファスSi膜上に形成されたタングステン膜
    とを有することを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記半導体基板と前記アモルファスSi
    膜及び前記タングステン膜との間に形成された層間絶縁
    膜を有することを特徴とする請求項1に記載の半導体装
    置。
  3. 【請求項3】 前記層間絶縁膜と前記アモルファスSi
    膜及び前記タングステン膜との間に形成された前記層間
    絶縁膜よりも前記タングステン膜との密着性が高いバリ
    ヤメタル膜を有することを特徴とする請求項1に記載の
    半導体装置。
  4. 【請求項4】 半導体基板の側面にアモルファスSi膜
    を形成する工程と、前記半導体基板及び前記アモルファ
    スSi膜上にタングステン膜を形成する工程とを有する
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記アモルファスSi膜を形成する工程
    は、前記半導体基板の側面にSiH4ガスを供給すると
    共に、前記半導体基板の表面に不活性ガスを供給する工
    程を有することを特徴とする請求項4に記載の半導体装
    置の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記アモルファスSi膜を形成する工程
    は、前記半導体基板の側面及び表面にSiH4ガスを供
    給することにより、前記半導体基板の側面及び表面にア
    モルファスSi膜を形成する工程を有することを特徴と
    する請求項4に記載の半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記タングステン膜を形成する工程は、
    WF6ガス、H2ガス及びSiH4ガスを含有する混合
    ガスを前記半導体基板の表面に供給する工程を有するこ
    とを特徴とする請求項4乃至6のいずれか1項に記載の
    半導体装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100394862C (zh) * 2006-02-22 2008-06-18 中国食品发酵工业研究院 榆耳饲料添加剂产品及其生产方法和应用

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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