JPH03217020A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH03217020A
JPH03217020A JP1228890A JP1228890A JPH03217020A JP H03217020 A JPH03217020 A JP H03217020A JP 1228890 A JP1228890 A JP 1228890A JP 1228890 A JP1228890 A JP 1228890A JP H03217020 A JPH03217020 A JP H03217020A
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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、半導体装置の製造方法に関し、更に詳しくは
、銅(Cu)を選択成長させてなる配線の形成方法に係
わる。
[発明の概要] 請求項1の発明は、底部に選択成長の核となる層が形成
された凹部を有する絶縁層の該凹部に選択成長Cu層を
形成する工程を有する半導体装置の製造方法において、 前記選択成長Cu層を前記絶縁層の厚さより厚く形成し
、該選択成長Cu層の厚さを該絶縁層の厚さと同一に揃
えることにより、 選択成長Cu層の上面を絶縁層上面と面一に形成するこ
とが可能となり、絶縁層をそのまま層間膜として用いる
ことが可能となる。
請求項2の発明は、底部に選択成長の核となる層が形成
された凹部を有する絶縁層の該凹部に選択成長Cu層を
形成する工程を有する半導体装置の製造方法において、 前記選択成長Cu層を前記絶縁層の厚さより薄く形成し
、該絶縁層の厚さを選択成長Cu層の厚さと同一に揃え
ることにより、 選択成長Cu層の上面と絶縁層上面とを面一に形成する
ことが可能となり、絶縁層をそのまま層間膜として用い
ることが可能となる。
請求項3の発明は、底部に選択成長の核となる層が形成
された凹部を有する絶縁層の該凹部に選択成長Cu層を
形成する工程を有する半導体装置の製造方法において、 前記選択成長Cu層を前記絶縁層の厚さより薄3 く形成し、該選択成長Cu層上に液相CVD法により絶
縁層を埋め込むことにより、 銅(Cu)の選択成長にバラツキが生じたとしても選択
成長Cu層はオーバーグロースすることがなく、シター
トが生じたり、平坦化形状が悪化することを防止できる
[従来の技術] 半導体装置の微細化,高集積化に伴って、従来のアルミ
ニウム系配線に代り、より高信頼性な配線が求められて
おり、銅(Cu)等の材料や例えばタングステン等の高
融点金属等が有望視されている。
しかし、配線材料としてCuを用い、スパツタにより全
面形成を行なった場合には、Cuの化合物(例えば、C
uFx,CuC+2x)は蒸気圧が低いため、反応性イ
オンエッチングなどのドライエッチングでの加工が困難
となる。そこで、例えば、特願昭63〜197466号
に係る技術(CUハロゲン化物の気相還元を行なう)や
19894 年電子情報通信学会秋季全国大会予稿集C−112 (
5−98頁)記載の技術などのCuの選択成長が知られ
ている。さらには、第4図に示すように、Cuの選択成
長において、配線中をコントロールするため、予め配線
の周囲をSiOyなどの絶縁膜2を基体l上にバターニ
ングしておく発明がなされている(特願昭63−296
175号)。
[発明が解決しようとする課題コ しかしながら、このような従来の方法にあっては、Cu
の選択成長の終点判定が難しいことや、Cuの選択成長
の速度のバラツキ等により、第4図に示すように、Cu
膜4がオーバーグロース(破線で示す)となったり、ア
ンダーグロース(実線で示す)となり、また、Cu膜4
表面に凹凸が生じるなどの問題点を有している。
本発明は、このような従来の問題点に着目して創案され
たものであって、選択成長Cu層と上層配線とのショー
トを防止すると共に、上層絶縁膜の平坦化を容易にする
半導体装置の製造方法を得んとするものである。
[課題を解決するための手段コ そこで、請求項Iの発明は、底部に選択成長の核となる
層が形成された凹部を有する絶縁層の該凹部に選択成長
Cu層を形成する工程を有する半導体装置の製造方法に
おいて、前記選択成長Cu層を前記絶縁層の厚さより厚
く形成し、該選択成長Cu層の厚さを該絶縁層の厚さと
同一に揃えることを、その解決手段としている。
請求項2の発明は、底部に選択成長の核となる層が形成
された凹部を有する絶縁層の該凹部に選択成長Cu層を
形成する工程を有する半導体装置の製造方法において、
前記選択成長Cu層を前記絶縁層の厚さより薄く形成し
、該絶縁層の厚さを選択成長Cu層の厚さと同一に揃え
ることを、その解決手段としている。
請求項3の発明は、底部に選択成長の核となる層が形成
された凹部を有する絶縁層の該凹部に選択成長Cu層を
形成する工程を有する半導体装置の製造方法において、
前記選択成長Cu層を前記絶縁層の厚さより薄く形成し
、該選択成長Cu層上に液相CVD法により絶縁層を埋
め込むことを、その解決手段としている。
[作用] 請求項1の発明は、絶縁層の厚さより厚く形成された選
択成長Cu層の上部を削除することにより、絶縁層表面
と選択成長Cu層の表面を面一にして、上層に形成する
絶縁層の平坦化を可能にする。
請求項2の発明は、選択成長Cu層表面に揃えて絶縁層
を削除することにより、選択成長Cu層表面と絶縁層表
面が面一となり、上層に形成される絶縁層の平坦化を可
能にする。
請求項3の発明は、選択成長Cu層を絶縁層の厚さより
薄く形成し、選択成長Cu層の上に液相CVD法による
絶縁物層を埋め込んで平坦化する。
このため、上層に形成される絶縁層の平坦性を高めるこ
とが可能となる。
7 [実施例] 以下、本発明に係る半導体装置の製造方法の詳細を図面
に示す実施例に基づいて説明する。
(第1実施例) 第1図A〜第1図Dは、第1実施例を示している。
本実施例においては、下地となるSin.膜10」二に
、厚さ0.56〜0.60μmのS i O t膜11
をCVD法により形成する。次に、第1図Aに示すよう
に、フォトリソグラフィー技術を用いてエッチングマス
クを形成した後、ドライエッチングを施して下地SiO
z膜10を露出させ、SiO,膜11に幅0.35μm
の凹部としてのパターン溝12を形成する。そして、パ
ターン溝12の底部のみにCuの選択成長の核となる例
えばアルミニウム層14を蒸着、スバッタ等の周知の技
術で形成しておく。
次に、第1図Bに示すように、パターン溝12にCuを
選択成長させ選択成長Cu層13を形成8 する。このような選択成長は、反応室内にて、CU塩、
例えばCuのCLI,Brによるハロゲン化物を導入し
、H,雰囲気下で、 CuXy+1/2Ht→Cu−1−FIXy↑(Xは、
C12,1,Br等のハロゲン元素)の反応を発生させ
て選択成長Cu層■3を生成させる。
また、このとき、選択成長Culil3を意識的にオー
バーグロースさせる。図中、13aはオーバーグロース
部を示している。次いで、第1図Cに示すように、オー
バーグロース部13aを除去して、Sift膜1l表面
と選択成長Cu層l3の表面とを面一に形成する。斯る
オーバーグロース部13aの除去方法としては、バイア
スECRCVD技術を用いて行ない、角度(段差)のあ
る部分でエッヂレート〉デボレートとなり、水平面でエ
ッチレートーデボレートとなるように設定されている。
なお、バイアスECRCVDの具体的な条件としては、 ガス流量 シラン(S i H4) ・=  5.38CCM酸素
(02)    ・・・3 5 8CC)!圧力   
   −7 X 1 0 −’Torrマイクロ波電力
 ・・・ IKW 高周波電力   ・・・ 0.5KW 磁場      ・・・ 875ガウスに設定する。
次に、第1図Dに示すように、上層絶縁膜であるSin
.膜l5を形成する。このSiOz膜l5の形成は、上
記したバイアスECRCVDを行なったと同一の装置で
よい。その形成条件は、ガス流量 シラン(S i H 4) −  2 0 scc+4
酸素      ・・・ 3 5 8CC)1圧力  
    ・−7 x 1 0 −’Torrマイクロ波
電力 ・・・ IKW 磁場      ・・・ 875ガウスに設定する。
上記した第1実施例においては、同一装置内でオーバー
グロース部132Lの除去及びStow膜15の形成を
行なったが、例えばマルチチャンバ一の連続装置を用い
て行なってもよい。また、上記実施例においては、他の
条件を設定しても勿論よい。
本実施例においては、セルファラインで選択成長させた
Cu層の表面を9i0v膜l1の表面と面一に形成でき
、平坦性が高くなる。また、選択成長Cu層13の厚さ
を絶縁層の厚さと同一に揃える工程と上層絶縁膜l5を
形成する工程とが同一装置内で行なえるため、選択成長
Cu層の酸化を防止出来ると共に連続プロセスで行なえ
る利点がある。さらに、S i O t膜l1をそのま
ま層間膜として使えるため、S iO 2膜11の厚さ
を層間膜として必要な厚さに設定しておけばよい。
(第2実施例) 第2図A〜第2図Dは、第2実施例を示している。
先ず、本実施例においては、下地となるS i O v
膜10上に、厚さ0.65μmのStow膜IIをCV
D法により形成する。
次に、第2図Aに示すように、フォトリソグラフィー技
術を用いてエッチングマスクを形成した後、ドライエッ
チングを施して下地Sin,膜10を露出させ、St○
,膜11に幅0.35μmの凹部としてのパターン溝1
2を形成する。そして、パターン溝12の底部のみにC
uの選択成長の核となる例えばアルミニウム層14を蒸
着、スパッタ等の周知の技術を形成しておく。
次に、第2図Bに示すように、パターン溝12にCuを
選択成長させ選択成長Cu層13を形成する。このよう
な選択成長は、上記第1実施例と同様の条件を用いて行
なう。
なお、この選択成長Cu層13の厚さは、SiO,膜1
lよりも薄く、配線としての所定の厚さに形成する。
次いで、第2図Cに示すように、Sin.膜11の上部
を除去して、Sin,膜11表面と選択成長Cu層13
の表面とを面一となるように選択成長Cu層13の厚さ
に揃える。斯るSiOp膜11上部の除去方法としては
、バイアスECRCVD技術を用いて行ない、角度(段
差)のある部分でエヅチレート〉デボレートとなり、水
平面でエッチレート=デボレートとなるように設定され
ている。なお、バイアスECRCVDの具体的な条件と
しては、 ガス流量 シラン(S i H 4)・”  5 . 3 gCC
M酸素(O t)    ”’  3 5 sccM圧
力      ・−7 x l O −’Torrマイ
クロ波電力 ・・・ IKW 高周波電力   ・・・ 0.5KW 磁場      ・・ 875ガウス に設定する。
次に、第1図Dに示すように、上層絶縁膜であるSiO
y膜l5を形成する。このStow膜15の形成は、上
記したバイアスECRCVDを行なったと同一の装置で
よい。
その形成条件は、 ガス流最 シラン(S i H&) ・=  2 08CC)1酸
素      ”’  3 5 5CCM圧力    
  −  7 X 1 0 −’Torrマイクロ波電
力 ・・・ IKW 磁場      ・・・ 875ガウスに設定する。
本実施例においても、第1実施例と同様に各種の設計変
更が可能である。
(第3実施例) 第3図A〜第3図Cは、第3実施例の各工程を示してい
る。
本実施例においても、第2実施例と同様に、下地となる
SiOz膜10上に厚さ0.65μmのSiO,膜11
をCVD法により形成する。
次に、第3図Aに示すように、フォトリソグラフィー技
術を用いてエッチングマスクを形成した後、ドライエッ
チングを施して下地Sin,膜10を露出させ、SiO
y膜11に幅0.35μmの凹部としてのパターン溝1
2を形成する。そして、パターン溝12の底部のみにC
uの選択成長の核となる例えばアルミニウム層14を蒸
着、スパツタ等の周知の技術を形成しておく。
次に、第3図Bに示すように、パターン溝12にCuを
選択成長させ選択成長Cu層13を形成する。このよう
な選択成長は、上記第1実施例と同様の条件を用いて行
なう。
なお、この選択成長Cu層13の厚さは、SiO,膜1
1よりも薄く、配線としての所定の厚さに形成する。
次に、第3図Cに示すように、選択成長Cu層13上の
凹部に、液相CVD法を用いて絶縁物層としてのSin
.層16を埋め込む。このSin,層16は、液相CV
Dで形成するため、凹部のみの埋め込みが可能である。
なお、液相CVDを行なう装置を、Cuの選択成長を行
なった装置とゲートバルブを介して連続的に行なえるよ
うにしておけば、選択成長Cu層13が酸化されること
を防止できる。
また、本実施例においても、各種の設計変更が可能であ
り、液相CVDの条件も変更可能である。
以上、各実施例について説明したが、この他、選択成長
法により形成可能な他の金属も本発明に適用することが
可能である。
[発明の効果] 以上の説明から明らかなように、請求項1及び請求項2
の発明においては、 選択成長Cu層の上面を絶縁上面と面一に形成すること
が可能となり、絶縁層をそのまま層間膜として用いるこ
とが可能となる効果がある。また、上層の絶縁膜と同一
装置を用いて連続プロセスで形成することも可能である
ため、選択成長Cu層の酸化を防止する効果がある。
請求項3の発明は、 銅(Cu)の選択成長にバラツキが生じたとしても選択
成長Cu層オーバーグロースすることなく、ショートの
発生や、平坦性の悪化を防止する効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図A〜第1図Dは、本発明に係る半導体装置の製造
方法の第1実施例の工程を示す断面図、第2図A〜第2
図Dは第2実施例の工程を示す断面図、第3図A〜第3
図Cは第3実施例の工程を示す断面図、第4図は従来例
を示す断面図である。 IO・・・S iO v膜(下地)、l1・・・S i
O t膜(絶縁層)、l2・・・パターン溝(凹部)、
13・・・選択成長Cu層、14・・・アルミニウム層
(選択成長の核となる層)、15・・・SiOy膜(上
層絶縁層)、1 6−(液相C V D ) S i 
O t層。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)底部に選択成長の核となる層が形成された凹部を
    有する絶縁層の該凹部に選択成長Cu層を形成する工程
    を有する半導体装置の製造方法において、 前記選択成長Cu層を前記絶縁層の厚さより厚く形成し
    、該選択成長Cu層の厚さを該絶縁層の厚さと同一に揃
    えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. (2)底部に選択成長の核となる層が形成された凹部を
    有する絶縁層の該凹部に選択成長Cu層を形成する工程
    を有する半導体装置の製造方法において、 前記選択成長Cu層を前記絶縁層の厚さより薄く形成し
    、該絶縁層の厚さを選択成長Cu層の厚さと同一に揃え
    ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. (3)底部に選択成長の核となる層が形成された凹部を
    有する絶縁層の該凹部に選択成長Cu層を形成する工程
    を有する半導体装置の製造方法において、 前記選択成長Cu層を前記絶縁層の厚さより薄く形成し
    、該選択成長Cu層上に液相CVD法により絶縁層を埋
    め込むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2000340563A (ja) * 1999-05-26 2000-12-08 Nec Corp 半導体装置及びその製造方法
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