JP3759525B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、ビアホールやコンタクトホールの接続孔におけるブランケット−タングステンCVD法における配線形成方法に係わるものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and relates to a wiring formation method in a blanket-tungsten CVD method in connection holes of via holes and contact holes.
微細なコタクトホールやビアホールを埋め込む技術として、カバレージ性が良く、抵抗の低いブランケット−タングステン(W)CVD法プラグの形成が実用化されている。このブランケット−タングステン(W)CVD法は、図4に示すように層間絶縁層101内のビアホール、及びコンタクトホール内にタングステン(W)層102を充填してWプラグを形成する方法である。 As a technique for embedding fine contact holes and via holes, formation of a blanket-tungsten (W) CVD method plug having good coverage and low resistance has been put into practical use. This blanket-tungsten (W) CVD method is a method of forming a W plug by filling a tungsten (W) layer 102 in a via hole and a contact hole in an interlayer insulating layer 101 as shown in FIG.
しかし、図4に示すようにホール内部にW層102が完全に充填される前に、ホール開口端が先に塞がることによってホール内部のW層102にボイド103が形成されてしまうという問題があった。これは、W層102の充填前にホール開口部に形成する密着層104のオーバーハング形状による影響、また、層間絶縁層101にホール開口部をドライエッチングによって形成する際に生じたホール内部の膨らみによる影響が起因しており、また、ホール開口部分から浸入する成膜反応ガスの供給量がホール開口部分と底部との間で差が生じてしまうため、W層102の成長速度がその供給量に律速し、そのためホール開口部付近が先に塞がってしまい、その結果、ホール内部にボイド103が発生するものと考えられる。
However, as shown in FIG. 4, before the W layer 102 is completely filled in the hole, there is a problem that the
このボイド103は、ブランケット−W層形成後にW層の不要な部分をCMP法により研磨・除去してホール内部にのみW層102を残してプラグを形成した際、プラグ内に発生したボイド103が大きいとプラグ表面に露出してしまう。このボイド103の露出は、プラグ内部に異物を含みやすく、Wプラグ上に新たな膜が成膜されて温度が上昇する場合、接触不良を引き起こすばかりでなく、ボイド103内表面に付着した水分が一気に蒸発して発生する膜膨れや、膜はがれ等の原因となっていた。そこでその対応のため、図5に示す製造方法が考えられた(例えば、特許文献1を参照)。
This
図5(a)に示すように、Si基板111上に形成された層間絶縁層105上に第1の密着層(TiN膜)106を全面に形成した後、その上にフォトレジスト膜107を全面に形成した後、フォトレジスト膜107に開口109を形成して、層間絶縁層105へのホール形成用のマスクを形成する。次に、等方性エッチングにより第1の密着層106を選択エッチングし、これによって第1の密着層106に形成される開口108の縁はフォトレジスト膜107の開口縁より外方に後退させている。次に、異方性エッチングにより層間絶縁層105にホール開口部110を形成する。
As shown in FIG. 5A, after a first adhesion layer (TiN film) 106 is formed on the entire surface of the
次に、図5(b)に示すように、フォトレジスト膜107を付けたまま、拡散層領域のSi基板111とのコンタクトメタルとしてTi膜112、及びタングステン(W)とSi基板111との反応を抑えるバリアメタルとしてTiN膜113をスパッタ法により形成する。
Next, as shown in FIG. 5B, with the
次に、図5(c)に示すように、フォトレジスト膜107、およびフォトレジスト膜107上のTi膜112、TiN膜113を除去する。その後、図示していないが、ブランケット−CVD法にてタングステン(W)層を堆積してホール開口部110内に充填した後、不要部分のW層および第1の密着層106を除去してWプラグを形成している。
Next, as shown in FIG. 5C, the
上記の配線形成方法によれば、第1の密着層106の開口径が層間絶縁層105に形成されたホール開口径よりも外方向に後退しているため、ホール開口端付近にW層の成長核となるTiN膜(第1の密着層106)が存在しないために、ホール開口端付近でW層の成長が抑えられ、コンタクトホール底部側からホール全体にW層が均一に成長し、コンタクトホールの開口端が早期に塞がれてしまうことなく、W層内のボイドの発生を抑えることができ、また、フォトレジスト膜107を付けたまま、バリアメタルとして堆積したTi膜112、TiN膜113を堆積させることで、Ti膜112、TiN膜113がオーバーハングして形成されるのは、フォトレジスト膜107の開口部付近であるため、フォトレジスト膜107の除去後、層間絶縁層105のホール開口縁付近では、第1の密着層106の開口縁が外方に後退しており、W層成長時の核となるTiN膜のオーバーハング形状は存在しないため、該オーバーハングによるW層内のボイド発生への影響を抑えることができるということである。
しかしながら、ホール径の微細化がさらに進み、かつ層間絶縁層の膜厚が増えアスペクト比が増加していくと、上記の配線形成技術では、ホール開口縁部分のTiN膜を除去して開口縁部分(層間絶縁層表面)でのW層の成長速度を抑えただけではその効果が生じてこなくなる。ブランケット−CVD法でのW膜のカバレッジ性では、ホール内部において、アスペクト比が増加するとホール開口端付近の側壁部分と底部におけるカバレッジ性に差が顕著に生じてしまうためである。その結果、ホール開口縁付近のTiN膜を除去しただけでは、ホール側壁全面にTiN膜が存在するために、前述するようにホール開口端付近のW層の成長がホール底部に比べて早期に進むことで、ホール内にW層が充分に充填される前にホール開口端を塞いでしまい、W層内にはボイドが発生してしまうことになる。 However, when the hole diameter is further miniaturized and the film thickness of the interlayer insulating layer is increased and the aspect ratio is increased, the above-described wiring formation technique removes the TiN film at the hole opening edge portion and opens the opening edge portion. If the growth rate of the W layer on the (interlayer insulating layer surface) is suppressed, the effect does not occur. This is because, in the coverage property of the W film in the blanket-CVD method, if the aspect ratio increases inside the hole, a difference in the coverage property between the side wall portion near the hole opening end and the bottom portion is significantly generated. As a result, only by removing the TiN film near the hole opening edge, the TiN film exists on the entire surface of the hole side wall, so that the growth of the W layer near the hole opening end advances earlier than the hole bottom as described above. As a result, the hole opening end is closed before the W layer is sufficiently filled in the hole, and voids are generated in the W layer.
本発明は、ホール径の更なる微細化が進んでも、ホールに充填したW層内のボイドの発生を抑えて信頼性の向上を図ることができる半導体装置の製造方法を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of improving the reliability by suppressing generation of voids in a W layer filled in a hole even when the hole diameter is further miniaturized. Yes.
本発明の半導体装置の製造方法によれば、基板表面部分または基板表面上方に下層導体層が形成された半導体基板上に層間絶縁層を形成する工程と、層間絶縁層に下層導体層上を開口するホール開口部を形成する工程と、層間絶縁層上とホール開口部内の側壁及び底部に第1の密着層を形成する工程と、ホール開口部の上部部分の側壁の第1の密着層上にのみ第2の密着層を形成する工程と、第2の密着層を形成後にブランケットCVD法にてタングステン層を形成することによりホール開口部内にタングステン層を充填する工程とを有し、第2の密着層上に形成されるタングステン層の成長速度が第1の密着層上に形成されるタングステン層の成長速度より遅くなる特性をもつように、または第2の密着層上に形成されるタングステン層の成長開始までのインキュベーション時間が第1の密着層上に形成されるタングステン層の成長開始までのインキュベーション時間より長くなる特性をもつように、第1の密着層及び第2の密着層を形成することを特徴とする。 According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a step of forming an interlayer insulating layer on a semiconductor substrate having a lower conductor layer formed on or above the substrate surface, and opening the lower conductor layer in the interlayer insulating layer Forming a hole opening, forming a first adhesion layer on the interlayer insulating layer and on the sidewall and bottom of the hole opening, and on the first adhesion layer on the sidewall of the upper portion of the hole opening. A step of forming the second adhesion layer only, and a step of filling the hole opening with the tungsten layer by forming a tungsten layer by blanket CVD after forming the second adhesion layer, The tungsten layer formed so that the growth rate of the tungsten layer formed on the adhesion layer is slower than the growth rate of the tungsten layer formed on the first adhesion layer, or on the second adhesion layer of Forming the first adhesion layer and the second adhesion layer so that the incubation time until the long start is longer than the incubation time until the start of growth of the tungsten layer formed on the first adhesion layer; It is characterized by.
この製造方法によれば、W層形成時、ホール開口部内の露出面にはW層の成長性の異なる第1及び第2の密着層がホール開口部内の上下に形成されていることによって、ホール開口部上部でのW層の成長過程がホール開口部下部よりも遅くなり、ホール開口部の開口端が早期に塞がってしまうことでホール開口部内部のW層内にボイドが発生していたことを抑えることができる。 According to this manufacturing method, when the W layer is formed, the first and second adhesion layers having different growth characteristics of the W layer are formed on the exposed surface in the hole opening portion above and below the hole opening portion. The growth process of the W layer at the upper part of the opening is slower than the lower part of the hole opening, and the opening end of the hole opening is blocked early, and voids are generated in the W layer inside the hole opening. Can be suppressed.
上記の半導体装置の製造方法において、ホール開口部内に第1の密着層を形成した後、第2の密着層を形成する前に、ホール開口部内の開口端付近に堆積している第1の密着層をドライエッチングにより、第2の密着層の堆積膜厚程度を除去することが好ましい。 In the manufacturing method of the semiconductor device described above, the first adhesion layer deposited in the vicinity of the opening end in the hole opening after the first adhesion layer is formed in the hole opening and before the second adhesion layer is formed. It is preferable to remove the deposited film thickness of the second adhesion layer by dry etching.
これにより、第2の密着層形成時のオーバーハングを抑え、W層形成時のボイドの発生をさらに抑制することができる。 Thereby, the overhang at the time of forming the second adhesion layer can be suppressed, and the generation of voids at the time of forming the W layer can be further suppressed.
上記の半導体装置の製造方法において、第1の密着層はTiCl4、NH3ソースを用いた熱CVD法により形成されるTiN膜であり、第2の密着層はTDMATの有機ソースを用いたMOCVD法により形成されるTiN膜であることが好ましい。 In the semiconductor device manufacturing method, the first adhesion layer is a TiN film formed by a thermal CVD method using a TiCl 4 and NH 3 source, and the second adhesion layer is an MOCVD using an organic source of TDMAT. A TiN film formed by the method is preferred.
これにより、カバレッジ性の優れたTiCl4−TiN膜に比べ、MOCVD−TiN膜はカバレッジ性が悪いことを利用し、ホール開口部内の上下に第1の密着層と第2の密着層を容易に形成することができ、かつ、TiCl4−TiN膜上に対してMOCVD−TiN膜上でのW膜の成長開始までのインキュベーション時間が長いため、W層のホール開口部内での成長を選択的に行うことができる。 This makes it easy to place the first and second adhesion layers above and below the hole opening by utilizing the fact that the MOCVD-TiN film has poor coverage compared to the TiCl 4 -TiN film having excellent coverage. Since the incubation time until the start of the growth of the W film on the MOCVD-TiN film is longer than that on the TiCl 4 -TiN film, the growth in the hole opening of the W layer is selectively performed. It can be carried out.
上記の半導体装置の製造方法において、第1の密着層を形成後、半導体基板を一旦大気に解放せずに連続して第2の密着層の形成までを行うことが好ましい。 In the semiconductor device manufacturing method described above, it is preferable that after the first adhesion layer is formed, the semiconductor substrate is continuously released to the atmosphere until the second adhesion layer is formed.
これにより、スループットへの影響を抑えることができる。 Thereby, the influence on the throughput can be suppressed.
以上のように本発明によれば、ホール開口部にW層の成長性の異なる第1及び第2の密着層をホール開口部内上下に形成することによって、ブランケット−タングステンCVD法におけるW核成長形成膜のカバレッジ性を向上させ、Wプラグ内のボイドの発生を抑え、その後のCMPにより不要なW層等を除去してホール開口部内にのみW層を残したときに、Wプラグ表面にボイドの開口穴の発生を抑制することができ、信頼性を向上できる。 As described above, according to the present invention, W nucleus growth formation in the blanket-tungsten CVD method is performed by forming the first and second adhesion layers having different W layer growth properties in the hole opening portion above and below the hole opening portion. When the coverage of the film is improved, the generation of voids in the W plug is suppressed, and unnecessary W layers are removed by subsequent CMP to leave the W layer only in the hole openings, voids are formed on the surface of the W plug. The generation of the opening hole can be suppressed and the reliability can be improved.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施の形態におけるコンタクトプラグの配線形成工程を示す工程断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a process cross-sectional view illustrating a contact plug wiring forming process according to an embodiment of the present invention.
図1(a)に示すように、表面の不純物拡散領域からなる下層導体層1が形成された半導体基板2上にBPSG等のシリコン酸化膜をプラズマCVD法により全面成膜した後、CMP法によって平坦化を行い層間絶縁層3を膜厚1.5μmとなるように形成する。続いて、リソグラフィー工程により層間絶縁層3上に、コンタクトホール形成用に開口を有するフォトレジストパターン(図示せず)を形成し、これをマスクとして層間絶縁層3をドライエッチングすることにより、層間絶縁層3の所定の位置に上層配線(図示せず)と下層導体層1とを連通させるためのホール開口部4(ホール開口径:約0.2μm)を形成し、上記フォトレジストパターンを除去する。
As shown in FIG. 1A, a silicon oxide film such as BPSG is formed on the entire surface of the
次に、図1(b)に示すように、ホール開口部4を形成し、上記フォトレジストパターンを除去した後、ホール開口部4内に充填させるW層とSiとの相互拡散を防止し、かつ下層導体層1とのコンタクト抵抗を得る目的で、アルゴンスパッタによりTi膜5を層間絶縁層3の表面上で膜厚25nmとなるように条件を設定してホール開口部4内に堆積させる。このとき、スパッタによるターゲット分子の飛来方向の特性と飛来数の確率に影響して、Ti膜5はホール開口部4側壁には数nm程度堆積し、またホール開口部4底部においては、そのカバレッジ性の特性よりホール深さが1.5μmであるため約2〜4nm程度の堆積となっている。続けて、W層との密着性を図るための第1の密着層6として、TiCl4とNH3をソースとした熱CVD法によりTiN膜を、Ti膜5上に10nm堆積している。ここで、TiCl4ソースのTiN膜はカバレッジ性に優れており、実験においても、膜厚1.6μmの層間絶縁層にホール径が0.2μmのコンタクトホールに対するTiCl4−TiNのボトムカバレッジ性を確認した結果、ホール開口端部の側壁膜厚に対してホール底部の膜厚は、95%以上のカバレッジ性を有している。
Next, as shown in FIG. 1B, after forming the hole opening 4 and removing the photoresist pattern, interdiffusion between the W layer to be filled in the
次に、図1(c)に示すように、Arスパッタにより、ホール開口端のエッヂ部8の第1の密着層6であるTiCl4ソースのTiN膜をエッチバックすることにより、次に堆積される第2の密着層7堆積分の膜厚程度を除去する。
Next, as shown in FIG. 1C, the TiN film of the TiCl 4 source, which is the
次に、図1(d)に示すように、第2の密着層7として、TDMATを有機ソースに用いたMOCVD法によりTiN膜を、第1の密着層6表面上に膜厚が2〜5nm堆積するように時間を設定して成膜する。この時の成膜条件は、圧力:1.5×133Pa(1.5Torr)、ヒーター温度:450℃、キャリアガス流量:225sccmである。このMOCVD法によるTiN膜はカバレッジ性は前述のTiCl4ソースのTiN膜(第1の密着層6)と比べ良くない。
Next, as shown in FIG. 1D, a TiN film is formed as the
ここで、図2は、膜厚0.6μmの層間絶縁層にホール径が0.15〜0.35μmのコンタクトホールに対してMOCVD法によるTiN膜のボトムカバレッジ性を確認したときのホール径に対する相関関係をプロットしたグラフである。このグラフより明らかなように、ホール径が小さくなるにつれ線形的にボトムカバレッジ性は低下している。これは、開口面積に比例して開口部からホール内部への反応ガスの流量が減少するため、ホール径の差に対して開口端部での成膜膜厚は反応律速にあるために膜厚が一定になるが、ホールの深さ方向に対しては反応律速から供給律速に変化し、開口部からの供給量に比例してホール底部での堆積膜厚が減少するものと考えられる。また同様に、ホール深さが深くなるとカバレッジ性はさらに低下する。これは、ホールの深さが深くなる分、ホール底部への反応ガスの供給量がさらに減少するため、前述のホール径とカバレッジ性との比例的関係と同様、ホール底部での膜厚は減少するものと考えられる。 Here, FIG. 2 shows the hole diameter when the bottom coverage property of the TiN film by the MOCVD method is confirmed for the contact hole having the hole diameter of 0.15 to 0.35 μm in the 0.6 μm-thick interlayer insulating layer. It is the graph which plotted the correlation. As is clear from this graph, the bottom coverage property decreases linearly as the hole diameter decreases. This is because the flow rate of the reaction gas from the opening to the inside of the hole decreases in proportion to the opening area, and the film thickness at the opening end is reaction-controlled against the difference in hole diameter. However, it is considered that the deposition rate at the bottom of the hole decreases in proportion to the amount of supply from the opening in the depth direction of the hole. Similarly, the coverage is further reduced as the hole depth increases. This is because the amount of reaction gas supplied to the bottom of the hole further decreases as the depth of the hole increases, so that the film thickness at the bottom of the hole decreases as in the proportional relationship between the hole diameter and the coverage described above. It is thought to do.
膜厚1.5μmの層間絶縁層にホール径が0.2μmのコンタクトホールにMOCVD法によるTiN膜を層間絶縁層表面上に7nm堆積させた実験で、TiN膜はホール開口端より1.0〜1.4μmの深さまでしかホール側壁には堆積しておらず、この結果より、MOCVD法によるTiN膜を層間絶縁膜の表面上に2〜5nm堆積するように時間設定すれば、ホール開口部の深さ方向に対して1/2程度の深さまでのホール側壁部分にのみTiN膜を堆積させることが可能となり、結果的に、図1(d)に示すように、ホール開口部4の下半分が第1の密着層6、ホール開口部4の上半分が第2の密着層7となる上下に特性の違う密着層を形成することができることになる。
In an experiment in which a TiN film of 7 nm was deposited on the surface of an interlayer insulating layer by a MOCVD method in a contact hole having a hole diameter of 0.2 μm on an interlayer insulating layer having a thickness of 1.5 μm, the TiN film was 1.0 to Only the depth of 1.4 μm is deposited on the side wall of the hole. From this result, if the time is set so that the TiN film by MOCVD is deposited on the surface of the interlayer insulating film by 2 to 5 nm, It becomes possible to deposit a TiN film only on the side wall of the hole up to a depth of about ½ with respect to the depth direction. As a result, as shown in FIG. However, it is possible to form adhesive layers having different characteristics in the upper and lower sides where the first
ここで、図1(c)に示すように、第1の密着層6であるTiCl4ソースのTiN膜を堆積した後、Arスパッタによりホール開口端のエッヂ部8のTiN膜(TiCl4ソース)をエッチバックして3〜5nmの第2の密着層7堆積分の膜厚を除去しているのは、第2の密着層7のTiN膜(MOCVD法による)を堆積しても、このエッチバックによってホール開口端が削られているため、第1・第2の密着層(6、7)によるホール開口部4のオーバーハング形状を抑えられ、さらにボイド形成の抑制を図ることができるためである。また、これらの密着層形成装置において、第1の密着層6の形成室から第2の密着層7の形成室までを、半導体製造装置において半導体基板2の搬送室に接続しておけば、第1の密着層6を形成後、半導体基板2を大気に解放することなく連続して第2の密着層7の形成までを処理することができるため、半導体装置の処理時間を大幅に増やすことはなく、信頼性の向上を図りながらスループットへの影響を抑えることができる。
Here, as shown in FIG. 1C, after a TiN 4 source TiN film as the
次に、図1(e)に示すように、上記第2の密着層7を形成後、ブランケット−CVD法によりタングステン(W)層9をホール開口部4内に充填させる。このW層9の形成において、初めは核成長形成膜を約20nm形成する。この際の成膜条件は、アルゴン雰囲気中において、圧力:30×133Pa(30Torr)、ヒーター温度:450℃で、反応ガス流量はWF6が42sccm、SiH4が5sccm、H2が500sccmである。その後、圧力:90×133Pa(90Torr)、ヒーター温度:450℃、反応ガス流量はWF6が120sccm、H2が500sccmにより約180nm核成長形成膜表面上に堆積してホール開口部分4の残りの空間を充填していく。ここで、膜厚1.5μmの層間絶縁層にホール径0.2μm、密着層にTiCl4ソースのTiN膜を10nm堆積したコンタクトホールに対して上述の条件でW層を充填した実験において、WF6+H2ガス還元によるW層成長は約90%以上のカバレッジ性を有しているが、WF6+SiH4ガス還元によるW核成長形成膜は、60〜80%程度のカバレッジ性である。
Next, as shown in FIG. 1E, after the
その後、図1(f)に示すように、CMP法により不要部分のW層9、第2の密着層7、第1の密着層6およびTi膜5を除去することにより、ホール開口部4内のみにW層9、第2の密着層7、第1の密着層6およびTi膜5を残して、Wプラグを形成している。
Thereafter, as shown in FIG. 1 (f), unnecessary portions of the
上述の製造方法によれば、第1の密着層6、第2の密着層7にそれぞれTiCl4ソースのTiN膜、MOCVD−TiN膜を選択すれば、図3のグラフに示すようにW層9が堆積し始めるまでのインキュベーション時間に密着層によって差があるため、TiCl4ソースのTiN膜上にW核成長形成膜を20nm堆積させようとした場合、MOCVD−TiN膜(プラズマトリートメント有り)上ではW核成長形成膜は15nmしか堆積せず、その差が5nmを生ずる。
According to the above-described manufacturing method, if a TiN 4 source TiN film and a MOCVD-TiN film are selected for the
その結果、W層20nm堆積させようとしたとき、前述したようにホール開口部4の下方に堆積しているTiCl4ソースのTiN膜の第1の密着層6ではW核成長形成膜のカバレッジ性よりホール底部で12〜16nmしか堆積しないが、ホール開口部4上方の第2の密着層7であるMOCVD−TiN膜上ではW核成長形成膜は膜厚15nmの堆積となり、W核形成膜のホール開口端に対する底部のカバレッジ性は80%以上となり、結果的に、ホール開口端から底部までほぼ均一の膜厚でW核成長形成膜が堆積することになる。さらに、図3のグラフに示すように、MOCVD−TiN膜のプラズマトリートメント処理を行わなければ、さらにW層堆積開始までのインキュベーション時間が増加するため、W核形成膜のカバレッジ性がほぼ100%もしくは100%を超えることになる。従って、W核成長形成膜のカバレッジ性の悪さによるホール開口端付近と底部付近とのW核形成膜の膜厚差分から発生していたボイドの発生を抑制することができる。
As a result, when the W layer is to be deposited with a thickness of 20 nm, the coverage of the W nucleus growth film is formed in the
以上のように本実施の形態によれば、第2の密着層7は第1の密着層6に比べ、W層の成長開始までのインキュベーション時間が長い特性をもつことにより、ホール開口部4内部において、ホール下部の第2の密着層7上のW層の成長程度よりもホール上部の第1の密着層6上でのW層の成長程度が遅く、W層9の充填時にホール開口端が早期に塞がることによるWプラグ内のボイドの発生を抑えることができ、信頼性を向上できる。
As described above, according to the present embodiment, the
なお、第1の密着層6と第2の密着層7を、第2の密着層7が第1の密着層6に比べ、W層の成長速度が遅い関係をもつものとしてもよい。
The
また、第2の密着層7を、ホール開口部4の開口端から、深さ方向にホール開口部4の深さの1/2程度の深さまで形成したが、それよりも上部部分にのみ形成されてあってもよい。例えば、場合によってはホール開口部4の開口端から、深さ方向にホール開口部4の深さの1/3や、1/4程度の深さまでに形成してもよい。
Further, the
また、本実施の形態では、Wプラグの下部の下層導体層1を、半導体基板2表面に形成された不純物拡散領域としたが、半導体基板上に形成されるポリシリコンや金属等の導体からなる配線や電極であってもよい。
In the present embodiment, the
本発明における半導体装置の製造方法は、Wプラグ表面にボイドの開口穴の発生を抑制でき、半導体装置の信頼性等の向上に有用である。 The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention can suppress the generation of void opening holes on the surface of the W plug, and is useful for improving the reliability of the semiconductor device.
1 下層導体層
2 半導体基板
3 層間絶縁層
4 ホール開口部
6 第1の密着層
7 第2の密着層
9 タングステン層
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記層間絶縁層に前記下層導体層上を開口するホール開口部を形成する工程と、
前記層間絶縁層上と前記ホール開口部内の側壁及び底部に第1の密着層を形成する工程と、
前記ホール開口部の上部部分の前記側壁の前記第1の密着層上にのみ第2の密着層を形成する工程と、
前記第2の密着層を形成後にブランケットCVD法にてタングステン層を形成することにより前記ホール開口部内に前記タングステン層を充填する工程とを有し、
前記第2の密着層上に形成される前記タングステン層の成長速度が前記第1の密着層上に形成される前記タングステン層の成長速度より遅くなる特性をもつように、または前記第2の密着層上に形成される前記タングステン層の成長開始までのインキュベーション時間が前記第1の密着層上に形成される前記タングステン層の成長開始までのインキュベーション時間より長くなる特性をもつように、前記第1の密着層及び前記第2の密着層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming an interlayer insulating layer on a semiconductor substrate on which a lower conductor layer is formed on the substrate surface portion or above the substrate surface;
Forming a hole opening that opens on the lower conductor layer in the interlayer insulating layer;
Forming a first adhesion layer on the interlayer insulating layer and on the side wall and bottom in the hole opening;
Forming a second adhesion layer only on the first adhesion layer on the side wall of the upper portion of the hole opening;
Filling the tungsten layer in the hole opening by forming a tungsten layer by blanket CVD after forming the second adhesion layer,
The growth rate of the tungsten layer formed on the second adhesion layer has a characteristic of being slower than the growth rate of the tungsten layer formed on the first adhesion layer, or the second adhesion layer Incubation time until the start of growth of the tungsten layer formed on the layer is longer than the incubation time until start of growth of the tungsten layer formed on the first adhesion layer. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a second adhesion layer and the second adhesion layer.
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JP2003365916A JP3759525B2 (en) | 2003-10-27 | 2003-10-27 | Manufacturing method of semiconductor device |
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