JPH03191520A

JPH03191520A - 気相成長法

Info

Publication number: JPH03191520A
Application number: JP33203189A
Authority: JP
Inventors: Makoto Sekine; 誠関根
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1989-12-20
Filing date: 1989-12-20
Publication date: 1991-08-21

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は気相成長法に関し、特にタングステンをアルミ
ニウム配線上の絶縁膜中に開孔されたビアホール（ｖｉ
ａ　ｈｏｌｅ）内に選択的に成長する方法に間するもの
である。

〔従来の技術〕

従来、この種のビアホール埋込みとしては、スパッタ法
による埋込みが行われていた。第３図（ａ）、（ｂ）、
（Ｃ）は、従来法によるビアホール埋込みについて工程
順に示した縦断面図である。

図（ａ）に示したごとく、半導体基板３０１上に形成さ
れた絶縁膜３０２上に、従来のスパッタ法によりアルミ
ニウム膜３０３を形成した後、リソグラフィーにより配
線のバターニングを行う。

次に図（ｂ）に示したごとく、層間絶縁膜３０４を形成
した後リングラフイーによりビアホールを形成する。更
に図＜ｃ＞に示したごとく、スパッタ法により、ビアホ
ールの埋込みと第二層目の配線となるアルミニウム膜３
０５を形成する。しかし、半導体装置の微細化によりビ
アホールの径に対する深さの割合が増加してきたために
、ビアホール内での配線切れなどの問題を生じやすくな
っている。

このような問題に対して近年、選択タングステン気相成
長により、ビアホール内に選択的にタングステンを埋め
込む構造が提唱されている。第４図はこの構造を示した
縦１祈面図である。図に示したようにこの構造は、半導
体基板４０１上に形成された絶縁膜４０２の上にパター
ニングした一層目の配線層であるアルミニウム膜４０３
上に層間絶縁膜４０４を形成し、そこに形成されたビア
ホール内部に露出したアルミニウム膜の上のみに、選択
気相成長法によりタングステン４０５を成長させて二層
目の配線であるアルミニウム膜４０６との接続を行う構
造である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のタングステン気相成長によるアルミニウ
ム配線上でのビアホール埋込みでは、タングステン成長
の初期において、アルミニウム表面上で六フッ化タング
ステンとアルミニウムとがＷＦ６＋２Ａβ→Ｗ−１−２
ＡβＦ。

なる反応を起し、タングステンとアルミニウムとの界面
に安定な絶縁膜であるＡβＦ、が形成されるため、ビア
ホール部の電気抵抗が高くなるという問題がある。

上述した従来のビアホール埋込みに対し本発明による方
法では、アルミニウム配線上の絶縁膜に開孔されたビア
ホール内にタングステン膜を気相化学成長法により選択
成長するに際し、第一段階として六フッ化タングステン
を揮発性水素化物で還元させることによりタングステン
膜を成長させる工程を含むという相違点を有する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の気相成長法では、成長の第一段階において、六
フッ化タングステンを揮発性水素化物で還元することに
より、タングステン、フッ酸以外に反応生成物を形成さ
せ、それによりアルミニウム表面を覆うことによりアル
ミニウムとフッ素との反応を妨げるか、もしくは反応生
成物をフッ素と反応させフッ化物のガスとしてフッ素を
除去することにより上記欠点を克服するものである。

〔実施例〕

以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。

第１図（ａ）〜（ｅ）は実施例１を工程順に示す縦断面
図である。

図（ａ）に示すごとく、半導体基板１０１上のＰ＋ボロ
ン酸化膜１０２上にアルミニウム膜１０３を通常のスパ
ッタ法により厚さ約０，５μｍ程全固成長する０次に図
（ｂ）に示すごとく、通常のリングラフィ技術により配
線層をパターニングした後１図（ｃ）に示すごと（，５
ｉ０２膜１０４を気相化学成長法により約１μ揖形成後
リソグラフイーによりビアホールのパターニングを行う
、これを図（ｄ）に示したごとく、タングステン気相成
長装置内で、ＷＦａ　ｌｓｅｃｍとＢ２Ｈ６１０ｓｃｃ
■をキャリアガスを水素として、４００℃、１０〜２０
■Ｔｏｒｒの圧力下で、ＷＦ６＋２Ａβ→Ｗ±２　Ｂ　−１−６０Ｆなる反応に
より、タングステンとボロンの混合層１０５を形成する
。この後、同一装置内で１ＩＩＦ６１ＯＳＣＣＩ、　Ｓ
ｉＨ４５ＳＣＣＩ！−Ｈ２５０ＳＣＣＩＩ　　、　１０
〜２０＠Ｔｏｒｒ　　。

２００〜３００℃でタングステン１０６を選択的に埋め
込む。

この上に図（ｅ）に示したごとく、アルミニウムＭ１０
７をスパッタ法により全面成長した後リソグラフィー法
により第二層目の配線のパターニングを行う。ボロンと
フッ素との結合はアルミニウムとフッ素とのそれよりも
強く、又ボロンのフッ化物は気体であるので、この方法
で成長を行えば、アルミニウム表面上にアルミニウムの
フッ化物を形成することなくタングステンを選択成長す
ることが可能となる。又、ＡｓＨ３，ＣＨ４、Ｇｅｔ１
４の場合も反応生成物であるＡｓ、　Ｃ、Ｇｅがアルミ
ニウム表面に堆積するためにアルミニウムとフッ素との
反応を抑える効果が期待できる。

第２図（ａ）〜（ｅ）は本発明の実施例２を工程順に示
す縦断面図である。図（ａ＞に示したように、半導体基
板２０１上の層間Ｐ＋ボロン酸化膜２０２上にアルミニ
ウム膜２０３をスバ・ツタ法により約０．５μ厘全面成
長した後、図（ｃ）に示すごとく通常のリソグラフィー
技術により配線層をバターニングする０次に図（ｄ）に
示したごと（、５ｉ０２膜２０４を約１μｍ形成後リソ
グラフィーによりビアホールのバターニングを行う。

これをタングステン気相成長装置内でＳＩＦ６１ｓｅｃ
ｍとＮ８３５ｓｅｃｍとをキャリアガスを水素として２
００〜３００℃で、ＷＦ６±２ＮＨ３−Ｗ＋Ｎ２＋６ＨＦの反応によりタングステン２０５をビアホール部に露出
したアルミニウム膜２０３の表面上のみに成長させた後
、同一装置内でＷＦ６１０１０５ｃ、　５ｉＨ４５ｓ　
ｃ　ｃｔｓ　、Ｈ２５０ｓ　ｃ　ｃ　ｍで２００〜３０
０℃でタングステン２０６によりビアホールを選択的に
埋め込む。

この上に図（ｅ）に示したごとく、アルミニウム膜２０
７をスパッタ法により全面成長した後リソグラフィー法
により第二層目のバターニングを行う。

この反応を用いると、タングステンとアルミニウムとの
界面に他元素が固体として入ることがなく、又Ｎ２が発
生するためにアルミニウムとフッ素との反応が抑制でき
る。又、ＷＯ，＋ＮＨ，→　Ｗ＋Ｎ２　　−ト　３　Ｈ２０とい
う反応により、タングステンの酸化物の生成が抑制され
ることが期待され、より低抵抗のビアホール埋込みが可
能となる。同様な効果がｐＨ，を用いた場合にも期待で
きる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、アルミニウム配線−ヒの
絶縁膜に形成されたビアホールにタングステンを選択気
相成長で第一段階として揮発性水素化物でＩＩＩＦ６を
還元することにより、フッ素との結合性がアルミニウム
以上もしくは同等の元素を反応生成物として形成するか
、揮発性の反応生成物を形成させ、アルミニウムとフッ
素との反応を抑制することにより、より低抵抗のビアホ
ール埋込みができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｅ）、第２図（ａ）〜（ｅ）はそれぞ
れ本発明の実施例１及び実施例２を工程順に示す縦断面
図、第３図（ａ）〜＜ｃ）は従来法を工程順に示す縦断
面図、第４図は従来法による構造例を示す縦断面図であ
る。１０１・・・半導体基板、１０２・・・Ｐ＋ボロン酸化
膜、１０３・・・アルミニウム膜、１０４・・・ＳｉＯ
□膜、１０５・・・タングステンとボロンの拡散層、１
０６・・タングステン、１．０７・・・アルミニウム膜
、２０１・・・半導体基板、２０２・・・Ｐ１ボロン酸
化膜、２０３・・・アルミニウム膜、２０４・・・Ｓｉ
Ｏ□膜、２０５・−・タングステン、２０６・・・タン
グステン、２０７・・・アルミニウム膜、３０１・・・
半導体基板、３０２・・・絶縁膜、３０３・・・アルミ
ニウム膜、３０４・・・層間絶縁膜、３０５・・・アル
ミニウム膜、４０１・・・半導体基板、４０２・・・絶
縁膜、４０３・・・アルミニウム膜、４０４・・・層間
絶縁膜、４０５・・・タングステン、４０６・・・アル
ミニウム膜。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）アルミニウム配線上の絶縁膜に開孔されたビアホ
ール内にタングステン膜を気相化学成長法により選択成
長する気相成長法において、第一段階として六フッ化タ
ングステンを揮発性水素化物で還元させることによりタ
ングステン膜を成長させる工程を含むことを特徴とする
気相成長法。
（２）揮発性水素化物が、ＡｓＨ＿３、Ｂ＿２Ｈ＿６、
ＣＨ＿４、ＮＨ＿３、ＧｅＨ＿４、ＰＨ＿３である前項
（１）記載の気相成長法。