JPH01307220A - 微細配線の製造方法 - Google Patents
微細配線の製造方法Info
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- JPH01307220A JPH01307220A JP13757388A JP13757388A JPH01307220A JP H01307220 A JPH01307220 A JP H01307220A JP 13757388 A JP13757388 A JP 13757388A JP 13757388 A JP13757388 A JP 13757388A JP H01307220 A JPH01307220 A JP H01307220A
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Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、微細配線の製造方法に係り、特に。
微細コンタクト永−ル中ビ導電性材料を埋込み。
低コンタクト抵抗を実現するのに好適な金属配線の形成
方法に関する。
方法に関する。
従来、微開コンタクトホールの底及び側壁にアモルファ
スＳｉを付着せてから配線材料の一つであるＷを埋込む
方法として、１９８７ シンポジウム オン ＶＬＳＩ
チクノロシイ、ダイジェスト オン テクニカルペ
ーパーズ（アイ・イー・イー・イー カタログ、Ｎα８
７ ティー・エイチ・φ１８９−１）第７３頁から第７
４頁（１９８７Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ ＶＬＳ
Ｉ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｌｇｅｓｔ ｏｆ
Ｔａｃｈｎｉｃａｌ Ｐａｐｅｒｓ （ＩＥＥ［Ｅ Ｃ
ａｔ Ｎ１１８７ ＴＨＯ１８９−ＩＰｐ７３−７４）
に論じられている。
スＳｉを付着せてから配線材料の一つであるＷを埋込む
方法として、１９８７ シンポジウム オン ＶＬＳＩ
チクノロシイ、ダイジェスト オン テクニカルペ
ーパーズ（アイ・イー・イー・イー カタログ、Ｎα８
７ ティー・エイチ・φ１８９−１）第７３頁から第７
４頁（１９８７Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ ＶＬＳ
Ｉ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｌｇｅｓｔ ｏｆ
Ｔａｃｈｎｉｃａｌ Ｐａｐｅｒｓ （ＩＥＥ［Ｅ Ｃ
ａｔ Ｎ１１８７ ＴＨＯ１８９−ＩＰｐ７３−７４）
に論じられている。
上記従来技術は、ＷＦｅのＳｉ還元反応により消費され
るＳｉよりも厚いＳｉを予め形成しておき、基板Ｓｉの
消費を防ぐことを目的としたものである。しかしながら
、上記従来技術の場合にもＳｉ基板上に直接選択Ｗ−Ｃ
ＶＤ法でＷを形成する場合と同様に、ＣＶＤ−Ｗとアモ
ルファスＳｉとの界面に、選択Ｗ−ＣＶＤ過程でフッ素
や酸素の偏析が起こり、Ｗ／アモルファスＳｉ界面のコ
ンタクト抵抗が増大し、そのバラツキも大きくなるとい
った問題があった。
るＳｉよりも厚いＳｉを予め形成しておき、基板Ｓｉの
消費を防ぐことを目的としたものである。しかしながら
、上記従来技術の場合にもＳｉ基板上に直接選択Ｗ−Ｃ
ＶＤ法でＷを形成する場合と同様に、ＣＶＤ−Ｗとアモ
ルファスＳｉとの界面に、選択Ｗ−ＣＶＤ過程でフッ素
や酸素の偏析が起こり、Ｗ／アモルファスＳｉ界面のコ
ンタクト抵抗が増大し、そのバラツキも大きくなるとい
った問題があった。
本発明の目的は、微細コンタクトホールを有するＶＬＳ
Ｉの多層配線において、バラツキが小さく、かつ、低コ
ンタクト抵抗を実現する方法を提供することにある。
Ｉの多層配線において、バラツキが小さく、かつ、低コ
ンタクト抵抗を実現する方法を提供することにある。
上記目的は、金属配線を接触しせて形成しようとするＳ
ｉ拡散層の表面を希釈したフッ酸系洗浄液用いて表面酸
化膜を除去する処理を施した後、高真空容器内で高融点
金属または、高融点金属の窒化物と高融点金属の積層膜
をスパッタ法で形成し、酸素やフッ素の偏析を防ぐこと
により、達成される。
ｉ拡散層の表面を希釈したフッ酸系洗浄液用いて表面酸
化膜を除去する処理を施した後、高真空容器内で高融点
金属または、高融点金属の窒化物と高融点金属の積層膜
をスパッタ法で形成し、酸素やフッ素の偏析を防ぐこと
により、達成される。
高真空容器内でＳｉ上にスパッタ法で形成した高融点金
属または、高融点金属窒化物とＳｉとの界面には、酸素
の偏析を極めて低いレベルに抑えることができ、また、
フッ素に関しては原理的に偏析を防ぐことができる。ま
た、これらの高融点金属または、高融点金属の窒化物は
１００〜２００Å以上の厚みであれば、選択Ｗ−ＣＶＤ
過程において１反応ガスや反応生成物に対してバリア効
果を有するので、スパッタ法で形成した層とＳｉとの界
面の特性が変化することはない、また、スパッタ法で形
成した高融点金属上に選択Ｗ−ＣＶＤ法でＷを形成する
過程においては、上記高融点金属表面の酸化が若干具ら
れるが、抵抗値の増大は無視できる範囲に抑えることが
できる。
属または、高融点金属窒化物とＳｉとの界面には、酸素
の偏析を極めて低いレベルに抑えることができ、また、
フッ素に関しては原理的に偏析を防ぐことができる。ま
た、これらの高融点金属または、高融点金属の窒化物は
１００〜２００Å以上の厚みであれば、選択Ｗ−ＣＶＤ
過程において１反応ガスや反応生成物に対してバリア効
果を有するので、スパッタ法で形成した層とＳｉとの界
面の特性が変化することはない、また、スパッタ法で形
成した高融点金属上に選択Ｗ−ＣＶＤ法でＷを形成する
過程においては、上記高融点金属表面の酸化が若干具ら
れるが、抵抗値の増大は無視できる範囲に抑えることが
できる。
以下１本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図（ａ）は、ｐ型シリコン基板１の所望の領域にリン拡
散層２を形成した後、コンタクトホール（直径０．６μ
ｍ、深さ１μｍ）を有する５ｉｎｓ膜３を形成し、続い
てＤＣマグネトロンスパッタ法により、Ｗ膜を５ｉｎｓ
膜３上平坦部で１１００ｎ形成した０次に、第１図（ｂ
）に示したようにホトレジスト５を５ｉＯｚａ上で１μ
ｍ塗布した後、ホトレジストを第１図（Ｃ）に示したよ
うにコンタクトホール内ホトレジストの一部が膜厚で０
．６μｍ残存するようにエッチバックし、上記ホトレジ
ストをマスクとして、スパッタ蒸着したＷをエツチング
した。Ｗのエツチングにマスクとして使用したホトレジ
ストを除去して第１図（ｄ）に示す形状を得た。続いて
減圧ＣＶＤ法により選択的にＷを埋込んだ、Ｗ埋込条件
は、基板温度４２０℃、圧力０．３Ｔｏｒｒ、 ＷＦｅ
＝ ５ ｓｃｃｍ、 Ｈｚ＝ ５００ ｓｅｃｍ＋とじ
た。第１図（ｅ）に示したＷ６を埋込んだ後、第１図（
ｆ）に示したＡＱ配線を形成した１本発明によれば、Ｗ
とＳｉ拡散層とのコンタクトホール、直径０．６μｍの
コンタクトホールで平均値として、ｎ◆Ｓｉ拡散層に対
して１７Ω／個、また。同様にしてｎ型シリコン基板に
形成したｐ＋ｓｉ拡散層に対し４４．５０／個を得た。
図（ａ）は、ｐ型シリコン基板１の所望の領域にリン拡
散層２を形成した後、コンタクトホール（直径０．６μ
ｍ、深さ１μｍ）を有する５ｉｎｓ膜３を形成し、続い
てＤＣマグネトロンスパッタ法により、Ｗ膜を５ｉｎｓ
膜３上平坦部で１１００ｎ形成した０次に、第１図（ｂ
）に示したようにホトレジスト５を５ｉＯｚａ上で１μ
ｍ塗布した後、ホトレジストを第１図（Ｃ）に示したよ
うにコンタクトホール内ホトレジストの一部が膜厚で０
．６μｍ残存するようにエッチバックし、上記ホトレジ
ストをマスクとして、スパッタ蒸着したＷをエツチング
した。Ｗのエツチングにマスクとして使用したホトレジ
ストを除去して第１図（ｄ）に示す形状を得た。続いて
減圧ＣＶＤ法により選択的にＷを埋込んだ、Ｗ埋込条件
は、基板温度４２０℃、圧力０．３Ｔｏｒｒ、 ＷＦｅ
＝ ５ ｓｃｃｍ、 Ｈｚ＝ ５００ ｓｅｃｍ＋とじ
た。第１図（ｅ）に示したＷ６を埋込んだ後、第１図（
ｆ）に示したＡＱ配線を形成した１本発明によれば、Ｗ
とＳｉ拡散層とのコンタクトホール、直径０．６μｍの
コンタクトホールで平均値として、ｎ◆Ｓｉ拡散層に対
して１７Ω／個、また。同様にしてｎ型シリコン基板に
形成したｐ＋ｓｉ拡散層に対し４４．５０／個を得た。
その時の標準偏差はｎ＋ｓｉ拡散層に対しては５．０Ω
、ｐ＋拡散層に対しては２．８ Ωであった。
、ｐ＋拡散層に対しては２．８ Ωであった。
本発明と、従来のＳｉ上への直接のＷ選択ｃｖＤ法によ
るＷの埋込の場合の接触抵抗分布を比較すると、第２図
に示すように、φ０．６μｍのコンタクトホールに対し
、従来法のＷとＳｉのコンタクト抵抗分布はバラツキが
大きいのに対し、本発明では極めてバラツキの小さい良
好な低コンタクト抵抗が得られる。
るＷの埋込の場合の接触抵抗分布を比較すると、第２図
に示すように、φ０．６μｍのコンタクトホールに対し
、従来法のＷとＳｉのコンタクト抵抗分布はバラツキが
大きいのに対し、本発明では極めてバラツキの小さい良
好な低コンタクト抵抗が得られる。
第３図は、本発明のスパッタＷとＳｉ界面および従来法
のｃｖｏ−ｗとＳｉ界面をＥＳＣＡ分析した光電子スペ
クトルである０本発明では界面にＷの酸化物が認められ
ず、良好なＷ／Ｓｉ界面が形成されることを示している
。
のｃｖｏ−ｗとＳｉ界面をＥＳＣＡ分析した光電子スペ
クトルである０本発明では界面にＷの酸化物が認められ
ず、良好なＷ／Ｓｉ界面が形成されることを示している
。
次に、別の実施例を第４図により説明する。第４図は、
コンタクトホール部を有する試料のＷ埋込みを適用した
微細配線形成手順を示す断面図である。第４図（ａ）は
、シリコン基板１の所望の領域にリン拡散層２を形成し
、１１００ｎのＣＶＤ− ５ｉＯｚ３と６００ｎｍのボロン−リン−ガラス８を形
成し、コンタクトホールを形成した後、９００℃ Ｎ２
雰囲気中で１０分熱処理し、ボロン−リン−ガラスコン
タクトホール端部の形状を緩和した後、５０ｎｍの膜厚
のＴｉＮ９と５０ｎｍの膜厚のスパッタＷ４を形成した
断面を示す。
コンタクトホール部を有する試料のＷ埋込みを適用した
微細配線形成手順を示す断面図である。第４図（ａ）は
、シリコン基板１の所望の領域にリン拡散層２を形成し
、１１００ｎのＣＶＤ− ５ｉＯｚ３と６００ｎｍのボロン−リン−ガラス８を形
成し、コンタクトホールを形成した後、９００℃ Ｎ２
雰囲気中で１０分熱処理し、ボロン−リン−ガラスコン
タクトホール端部の形状を緩和した後、５０ｎｍの膜厚
のＴｉＮ９と５０ｎｍの膜厚のスパッタＷ４を形成した
断面を示す。
つづいて、第４図（ｂ）に示したようにホトレジスト５
を塗布した後、（Ｑ）に示したようにホトレジスト５を
エッチバックして約４００ｎｍの膜厚を残し、このホト
レジストをマスクにして、ドライエツチングでスパッタ
Ｗ４とＴｉＮ９をエツチングし、マスクとして用いたホ
トレジストを除去して第４図（ｄ）に示す断面構造を作
製した。
を塗布した後、（Ｑ）に示したようにホトレジスト５を
エッチバックして約４００ｎｍの膜厚を残し、このホト
レジストをマスクにして、ドライエツチングでスパッタ
Ｗ４とＴｉＮ９をエツチングし、マスクとして用いたホ
トレジストを除去して第４図（ｄ）に示す断面構造を作
製した。
次に化学気相堆積法でＷ６を選択的に形成し、第４図（
ｅ）に示す断面構造を形成した後、ＡＱ配線を形成し、
第４図（ｆ）の構造を得た。この構造のコンタクト抵抗
は直径０．６μｍのコンタクトホールに対し、１４．５
０であった。
ｅ）に示す断面構造を形成した後、ＡＱ配線を形成し、
第４図（ｆ）の構造を得た。この構造のコンタクト抵抗
は直径０．６μｍのコンタクトホールに対し、１４．５
０であった。
また、第４図（ａ）に示したｐ型シリコン基板１にかえ
てｎ型シリコン基板を、リン拡散層２にかえてボロン拡
散層を用い上記第４図（ａ）〜（ｆ）に示した形成手順
でＡ Ｑ ／Ｗ／Ｔ ｉ Ｎ／ ｐ＋−Ｓｉ接合を得た
。この構造での接触抵抗は７２Ωであった。
てｎ型シリコン基板を、リン拡散層２にかえてボロン拡
散層を用い上記第４図（ａ）〜（ｆ）に示した形成手順
でＡ Ｑ ／Ｗ／Ｔ ｉ Ｎ／ ｐ＋−Ｓｉ接合を得た
。この構造での接触抵抗は７２Ωであった。
ここでは、スパッタ法で形成した高融点金属としてＷを
用いて、また、高融点金属の窒化物としてＴｉＮを用い
て説明したが、高融点金属としてＭｏまたは、高融点金
属のシリサイドであるチタンシリサイドやタングステン
シリサイド、またはモリブデンシリサイドを用いても同
様の効果が得られることは明らかである。また、ＴｉＮ
のかわりにＺｒＮやＨｆＮを用いても、はぼ同様の効果
が期待できる。
用いて、また、高融点金属の窒化物としてＴｉＮを用い
て説明したが、高融点金属としてＭｏまたは、高融点金
属のシリサイドであるチタンシリサイドやタングステン
シリサイド、またはモリブデンシリサイドを用いても同
様の効果が得られることは明らかである。また、ＴｉＮ
のかわりにＺｒＮやＨｆＮを用いても、はぼ同様の効果
が期待できる。
本発明によれば、サブミクロンのコンタクトホール内に
高融点金属を埋込むことができ、しかも低コンタクト抵
抗（Ｗ Ｚ ｎ ＋Ｓ ｘでは４．１×１０−８Ωａｌ
ｍ Ｗ／ ｐ ＋ Ｓ ｉでは９．５Ｘ１０−♂Ω
ａ＃）が実現できる。また、バラツキを示す標準偏差は
、Ｓｉ上に直接ＣＶＤ法で高融点金属を形成した場合Ｗ
／ｎ＋−８ｉで２，０ＸＩＯ−７Ω国であったのに対し
、Ｓｉ上にスパッタ法で高融点金属層の薄膜を形成した
後ＣＶＤ法で高融点金属を埋込んだ場合Ｗ ／ ｎ ”
−８ｚで３．５ Ｘ １０−’Ω１と著しく低減する
ことができるので、微細配線の信頼性を高める効果があ
る。
高融点金属を埋込むことができ、しかも低コンタクト抵
抗（Ｗ Ｚ ｎ ＋Ｓ ｘでは４．１×１０−８Ωａｌ
ｍ Ｗ／ ｐ ＋ Ｓ ｉでは９．５Ｘ１０−♂Ω
ａ＃）が実現できる。また、バラツキを示す標準偏差は
、Ｓｉ上に直接ＣＶＤ法で高融点金属を形成した場合Ｗ
／ｎ＋−８ｉで２，０ＸＩＯ−７Ω国であったのに対し
、Ｓｉ上にスパッタ法で高融点金属層の薄膜を形成した
後ＣＶＤ法で高融点金属を埋込んだ場合Ｗ ／ ｎ ”
−８ｚで３．５ Ｘ １０−’Ω１と著しく低減する
ことができるので、微細配線の信頼性を高める効果があ
る。
また、コンタクトホール内に従来の選択ＣＶＤ法でＷを
完全に埋めようとすると、コンタクトホールのアスペク
ト比が大の場合、長時間を要し選択性が低下するが、本
発明によればコンタクトホールの側壁からもＷが成長す
るので、短時間で埋込みができ、選択性の低下も認めら
れない。
完全に埋めようとすると、コンタクトホールのアスペク
ト比が大の場合、長時間を要し選択性が低下するが、本
発明によればコンタクトホールの側壁からもＷが成長す
るので、短時間で埋込みができ、選択性の低下も認めら
れない。
第１図は、本発明の一実施例を示す工程図、第２図（ａ
）は本発明により得られたコンタクト抵抗分布の一例、
第２図（ｂ）は従来法で得られたコンタクト抵抗分布を
それぞれ示す図、第３図（ａ）は本発明で形成したＷ／
Ｓｉ界面のＥＳＣＤスペクトルを示す図、（ｂ）は従来
法で形成したＷ／Ｓｉ界面のＥＳＣＡスペクトルを示す
図、第４図は、本発明の一実施例を示す工程図である。 １・・・シリコン基板、２・・・リン拡散層、３・・・
ＣＶＤ５ｉｆｔ・・・、４・・・スパッタＷ、５・・・
ホトレジスト、６・・・ＣＶＤ−Ｗ、７・・・ＡＱ、８
・・・ボロン−リン−ガラス、９・・・ＴｉＮ。 第 １ 図 （α） （む（ｂ）（巳） 了 ７’＋を 第２ 図 （α） 不発帆 コンタク￥抵仇 （Ω） （ｂ） 夜来よ コンタクト括欲、 （Ω） 第 ３ 図 ＋２００ １２１０ ＋２２０
１２３０光ｖ１エネンレギー （ｅＶ） 第 ４図 （ｂ）（ｅ） （Ｃ） 由 事件の表示 昭和６３年特許願第１３７５７３号 発明の名称 微細配線の製造方法 補正をする者 １１件との関係 特許出願人 名 称 ！５１０１株式会トド 日 立
Ｈ作 所名 称 日立超エル・ニスφアイ
・エンジニアリング株式会社 代 理 人 補正命令の日付 昭和６３年８月３０日補正の対象
明細書の図面の簡単な説明の欄補正の内容
）は本発明により得られたコンタクト抵抗分布の一例、
第２図（ｂ）は従来法で得られたコンタクト抵抗分布を
それぞれ示す図、第３図（ａ）は本発明で形成したＷ／
Ｓｉ界面のＥＳＣＤスペクトルを示す図、（ｂ）は従来
法で形成したＷ／Ｓｉ界面のＥＳＣＡスペクトルを示す
図、第４図は、本発明の一実施例を示す工程図である。 １・・・シリコン基板、２・・・リン拡散層、３・・・
ＣＶＤ５ｉｆｔ・・・、４・・・スパッタＷ、５・・・
ホトレジスト、６・・・ＣＶＤ−Ｗ、７・・・ＡＱ、８
・・・ボロン−リン−ガラス、９・・・ＴｉＮ。 第 １ 図 （α） （む（ｂ）（巳） 了 ７’＋を 第２ 図 （α） 不発帆 コンタク￥抵仇 （Ω） （ｂ） 夜来よ コンタクト括欲、 （Ω） 第 ３ 図 ＋２００ １２１０ ＋２２０
１２３０光ｖ１エネンレギー （ｅＶ） 第 ４図 （ｂ）（ｅ） （Ｃ） 由 事件の表示 昭和６３年特許願第１３７５７３号 発明の名称 微細配線の製造方法 補正をする者 １１件との関係 特許出願人 名 称 ！５１０１株式会トド 日 立
Ｈ作 所名 称 日立超エル・ニスφアイ
・エンジニアリング株式会社 代 理 人 補正命令の日付 昭和６３年８月３０日補正の対象
明細書の図面の簡単な説明の欄補正の内容
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、一主面に不純物導入領域を有する半導体基板を準備
する工程と、 前記半導体基板の該一主面を覆うように絶縁膜を形成す
る工程と、 前記不純物導入領域上の前記絶縁膜に接続用の第一の窓
を設ける工程と、 前記絶縁膜上および前記第一の窓内部に第一の導電体層
をスパッタ法で形成する工程と、前記第一の導電体層を
前記第一の窓内部にのみ残存するように加工する工程と
、 前記第一の窓内部にのみ残存するように加工した前記第
一の導電体層上に選択ＣＶＤ法でＷを形成する工程と、 前記Ｗ上及び前記絶縁膜上に配線層を形成する工程とを
包含する微細配線の製造方法。 ２、前記第一の導電体層がＷ、Ｍｏ、チタンシリサイド
、タングステンシリサイド、モリブデンシリサイドの中
の少なくとも一つからなることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の微細配線の製造方法。 ３、前記第一の導電体層が高融点金属の窒化物と高融点
金属または高融点金属珪化物とを積層してなることを特
徴とする特許請求の範囲第２項記載の微細配線の製造方
法。 ４、前記第一の導電体層の高融点金属の窒化物がＴｉＮ
、ＺｒＮ、ＨｆＮの中の少なくとも一つであることを特
徴とする特許請求の範囲第３項記載の微細配線の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13757388A JPH01307220A (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | 微細配線の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13757388A JPH01307220A (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | 微細配線の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01307220A true JPH01307220A (ja) | 1989-12-12 |
Family
ID=15201879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13757388A Pending JPH01307220A (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | 微細配線の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01307220A (ja) |
-
1988
- 1988-06-06 JP JP13757388A patent/JPH01307220A/ja active Pending
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