JPH03244130A - 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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JPH03244130A
JPH03244130A JP4184390A JP4184390A JPH03244130A JP H03244130 A JPH03244130 A JP H03244130A JP 4184390 A JP4184390 A JP 4184390A JP 4184390 A JP4184390 A JP 4184390A JP H03244130 A JPH03244130 A JP H03244130A
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JP
Japan
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insulating film
interlayer insulating
film
metal film
semiconductor device
Prior art date
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Pending
Application number
JP4184390A
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English (en)
Inventor
Junichi Sato
淳一 佐藤
Yasushi Morita
靖 森田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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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】 以下の順序に従って本発明を説明する。
A、産業上の利用分野 B1発明の概要 C9従来技術 り0発明が解決しようとする問題点[第4図]E0問題
点を解決するための手段 10作用 G、実施例[第1図乃至第3図] a、第1の実施例[第1図、第2図] b、第2の実施例[第3図] H1発明の効果 (A、産業上の利用分野) 本発明は半導体装置の製造方法、特に底部に選択成長の
種が露出する接続孔が形成された眉間絶縁膜の該接続孔
に金属膜を選択成長させる工程を有する半導体装置の製
造方法に関する。
(B、発明の概要) 本発明は、上記の半導体装置の製造方法において、 選択成長の際に選択性の悪さに起因して層間絶縁膜表面
にも生じた金属膜により半導体装置の信頼性が低下する
のを防止するため、 上記金属膜の選択成長後、上記層間絶縁膜の表面部を該
金属膜の上部側面が露出する程度エッチバックし、その
後、上記金属膜間を埋める絶縁膜をバイアスECRCV
Dにより上記層間絶縁膜上に形成し、しかる後上記絶縁
膜をエッチバックして上記金属膜の上面を露出させるよ
うにし、あるいは、上記金属膜の選択成長後、上記層間
絶縁膜の表面部を該金属膜の上部側面が露出する程度エ
ッチバックした後、上記金属膜の上記層間絶縁膜の表面
から突出する部分を水平戻しエツチングにより除去する
ものである。
(C,従来技術) IC,LSI、VLS Iの高集積化、半導体素子の微
細化が要請されるに伴って多層配線の高集積化が要求さ
れ、コンタクトホールやピアホール(以下これらを「接
続孔」という。)は微細化する一方である。
しかしながら、特開昭62−150851号公報等にお
いて指摘されているように、従来のバイアススパッタ法
によれば形成する金属膜のステップカバレッジが悪いの
で、微細な接続孔を良好に埋め込むことが難しい。その
ため、微細な接続孔に金属膜を選択成長させる技術の開
発の必要性が認識され、そして、その結果、タングステ
ンのシラン還元法等が開発されそれが実現しつつある。
かかるタングステン膜の選択成長法は、絶縁膜に下層配
線あるいは半導体基板拡散層が露出する接続孔を形成し
た後シラン還元法あるいは水素還元法等によりタングス
テンを気相成長させるものであり、S L 02等の無
機層上にはタングステン膜が成長せず接続孔に露出する
シリコン半導体や金属上にのみタングステン膜が成長す
るのでタングステン膜の選択成長ができるのである。そ
して、微細な接続孔であっても選択成長が可能なので、
接続孔が微細化してもタングステン膜による孔埋めが可
能である。
また、タングステン膜あるいは銅等からなる配線を選択
成長により行うことも試みられつつある。そして、かか
る孔埋め用金属膜あるいは配線用金属膜の選択成長法と
して有効と考えられるのが、層間絶縁膜上にレジスト膜
を形成し、金属膜を選択成長させるべきパターンどおり
にレジスト膜をエツチングすることにより接続孔を形成
し、該接続孔内にタングステン膜を選択成長させ、その
後、レジスト膜を除去するという方法である。
(D、発明が解決しようとする問題点)[第4図] ところで、上記の金属膜の選択成長法には、選択性を充
分に高めることが難しいという問題があった。というの
は、レジスト膜中にはナトリウムNaや塩素01等の不
純物が含まれ、その不純物が金属膜の選択成長の際の核
となりそこがら金属膜が成長して異物となるという現象
が生じるからである。
第4図はそのような問題点を示す断面図であり、aは半
導体基板、Cはレジスト膜、dは該レジスト膜Cに形成
された接続孔、eは該接続孔dを埋める金属膜、fはレ
ジスト膜C表面に現われた不純物、gは該不純物fを核
として成長した金属からなる異物である。そして、がが
る異物gは配線間のショートあるいは絶縁不良等の原因
となり、半導体装置の信頼度を低下させるので好ましく
ないのである。
本発明はこのような問題点を解決すべく為されたもので
あり、選択成長の際に選択性の悪さに起因して層間絶縁
膜表面にも生じた金属膜により半導体装置の信頼性が低
下するのを防止することを目的とする。
(E、問題点を解決するための手段) 請求項(1)の半導体装置の製造方法は、層間絶縁膜の
接続孔への金属膜の選択成長後、該層間絶縁膜の表面部
を該金属膜の上部側面が露出する程度エッチバックし、
その後、上記金属膜間を埋める絶縁膜をバイアスECR
CVDにより層間絶縁膜上に形成し、しかる後上記絶縁
膜をエッチバックして上記金属膜の上面を露出させるこ
とを特徴とする 請求項(2)の半導体装置の製造方法は、層間絶縁膜の
接続孔への金属膜の選択成長後、該層間絶縁膜の表面部
を該金属膜の上部側面が露出する程度エッチバックし、
その後、上記金属膜の上記眉間絶縁膜の表面から突出す
る部分を水平戻しエツチングにより除去することを特徴
とする。
(F、作用) 請求項(1)の半導体装置の製造方法によれば、接続孔
内への金属膜の選択成長後層間絶縁膜の表面部をエッチ
バックにより除去するので、選択成長の際に層間絶縁膜
表面上に異常成長した異物を除去することができる。従
って、異物によって半導体装置の信頼性が低下すること
を防止することができる。
そして、エッチバック後バイアスECRCVDにより層
間絶縁膜上に絶縁膜を形成するので、金属膜の眉間絶縁
膜表面上に突出した部分間を絶縁膜により埋め込むこと
ができ、しかもその絶縁膜の表面が平坦になり、その後
、絶縁膜をエッチバックして接続孔内の金属膜の上面を
露出させるので、金属膜を下層配線あるいは半導体基板
の拡散層と、上層配線とを接続するプラグとして支障な
く用いることができる。
請求項(2)の半導体装置の製造方法によれば、請求項
(1)の半導体装置の製造方法と同様に金属膜の選択成
長液層間絶縁膜の表面部をエッチバックするので異物を
除去することができる。
そして、エッチバックにより層間絶縁膜表面から突出し
た金属膜の上部を水平戻しエツチングにより除去するの
で、接続孔を埋める金属膜の表面が層間絶縁膜の表面と
面一(ツライチ)になるようにできる。というのは、水
平戻しエツチングはバイアスECRCVDにより平坦面
(水平面)に対してはエツチングレートとデポジション
レートとが等しく、角度のある面に対してはエツチング
レートがデポジションレートよりも大きくなる条件で行
うエツチングであり、平坦面をエツチングすることなく
角度のある面を除去に後退するようにエツチングするこ
とができ、突起状のものの除去に好適だからである。
(G、実施例)[第1図乃至第3図] 以下、本発明半導体装置の製造方法を図示実施例に従っ
て詳細に説明する。
(a、第1の実施例)[第1図、第2図]第1図(A)
乃至(E)は本発明半導体装置の製造方法の第1の実施
例を工程順に示す断面図である。
(A)第1図(A)に示すように、基板上の下層配線1
a、1bを覆う眉間絶縁膜2に接続孔3a、3bを異方
性エツチングにより形成する。
(B)次に、同図(B)に示すように接続孔3a、3b
内に下層配線1a、1bを種としてタングステン膜4a
、4bを選択成長させる。このときのCVD条件は、例
えば、温度が260℃、供給ガスがS i H4(7S
CCM)/WF6(IO8CCM)、圧力0.2Tor
rである。
この場合、層間絶縁膜2の接続孔3a、3bを形成する
ための異方性エツチングに際してマスクして用いたレジ
スト膜中の不純物等が核5となり、タングステンからな
る異物6が生じ得る。
(C)次に、同図(C)に示すように、眉間絶縁膜2を
適宜の厚さエッチバックする。すると、眉間絶縁膜2表
面に不純物を核5として成長した異物6は層間絶縁膜2
の表面部と共に除去される。
この場合、層間絶縁膜2を全部除去するようにしても良
いが、眉間絶縁膜2のエッチバックはあくまで異物6を
除去するのが目的であるので、その目的さえ達成できれ
ばエツチング厚さをそのように厚くする必要はない。
尚、このエッチバックによりタングステン膜4a、4b
の上部が層間絶縁膜2の表面から突出し、表面は平坦で
なくなる。平坦でな(なる程エッチバックしないと異物
6を確実に除去することができないのでこれはやむを得
ない。しかし、平坦でないままにすると後で形成される
上層配線に段切れ等が生じる虞れがあるので以下の工程
で表面平坦化を図るのである。
(D)次に、バイアスECRCVDにより同図(D)に
示すように絶縁膜7を眉間絶縁膜2上に形成して眉間絶
縁膜表面の平坦化をする。絶縁膜7をバイアスECRC
VDにより形成するのはバイアスECRCVDが平坦埋
込みに好適だからである。
(E)その後、絶縁膜7を同図(E)に示すようにタン
グステン膜4a、4bの上面が露出するまでエッチバッ
クする。このエッチバックは絶縁膜7のバイアスECR
CVDに引き続いて連続的に行うようにしても良い。こ
れは、エツチング条件を切換えることにより行うことが
可能である。
このような半導体装置の製造方法によれば、表面に選択
性の悪さに起因する異物6が全くない層間絶縁膜7.2
の接続孔3a、3bにタングステン膜4a、4bが過不
足なく埋込まれた状態をつくることができる。
従って、半導体装置の信頼性を高めることができる。
第2図(A)乃至(C)は第1図に示した第1の実施例
を層間絶縁膜表面に多少の起伏のある半導体装置に適用
した例を工程順に示すものである。
第2図(A)に示すようにタングステン膜1 4a、4bを層間絶縁膜2の接続孔3a、3bに選択成
長させた後、同図(B)に示すように層間絶縁膜2をエ
ッチバックすることにより層間絶縁膜2表面にあった異
物6.6、・・・を除去し、次いで、同図(C)に示す
ように眉間絶縁膜2上に絶縁膜7をバイアスECRCV
Dにより形成し、その後、同図(D)に示すように絶縁
膜7をタングステン膜4a、4bの上面が露出するまで
エッチバックするものであり、層間絶縁膜2の表面に起
伏がある点を除けば第1図に示した第1の実施例と特に
異なるところはない。尚、第2図において、8はポリシ
リコン電極である。
(b、第2の実施例)[第3図] 第3図(A)乃至(C)は本発明半導体装置の製造方法
の第2の実施例を工程順に示す断面図である。
(A)第1図に示した実施例の場合と同様に、第3図(
A)に示すように、層間絶縁膜2の接続孔3a、3bに
タングステン膜4a、4bを選択酸 2 長させる。このとき、眉間絶縁膜2表面にはタングステ
ンがレジスト膜中に存在していた不純物5を核として成
長して異物6となる。
(B)次に、同図(B)に示すように眉間絶縁膜2をエ
ッチバックすることにより眉間絶縁膜2上に存在してい
た異物6.6、・・・を除去する。その結果、接続孔3
a、3bを埋めるタングステン膜4a、4bの上部が突
出することとなる。
(C)次に、水平戻しエツチングにより第3図(C)に
示すようにタングステン膜4a、4bの層間絶縁膜2表
面から突出する部分を除去する。
水平戻しエツチングは平坦面(水平面)に対してエツチ
ングレートとデポジションレートが等しく角度のある面
に対してエツチングレートがデポジションレートよりも
大きくなる条件でバイアスECRCVDを行うことによ
るエツチングであり、突起等の角度のある面を水平方向
に後退させることができるので水平戻しエツチングとい
うのである。この水平戻しエツチングについては既に本
願出願人会社から特願平1−277930号等によって
各種提案を行っている。
この水平戻しエツチングのためのバイアスECRCVD
の条件は、例えば、供給ガスが5iH−(5,3SCC
M)/N20 (35SCCM)、マイクロ波のパワー
が1KW、バイアス用RFのパワーが0.5KW、圧力
が7X10−’Torr、磁場が875ガウスである。
このような水平戻しエツチングによれば、タングステン
膜4a、4bの眉間絶縁膜2の表面から突出する部分を
完全に除去することができる。
このような半導体装置の製造方法によっても第1図に示
した半導体装置の製造方法の場合と同様に選択性の悪さ
に起因して層間絶縁膜2の表面に異物6.6、・・・が
成長しそれによって半導体装置の信頼性が損なわれると
いう問題を回避することができる。
(H,発明の効果) 請求項(1)の半導体装置の製造方法は、底部に選択成
長の種が露出する接続孔が形成された層間絶縁膜の該接
続孔に金属膜を選択成長させる工程を有する半導体装置
の製造方法において、上記金属膜の選択成長後、上記層
間絶縁膜の表面部を該金属膜の上部側面が露出する程度
エッチバックし、次いで、該金属膜間を埋める絶縁膜を
バイアスECRCVDにより層間絶縁膜上に形成し、そ
の後、上記絶縁膜をエッチバックして上記金属膜の上面
を露出させることを特徴とするものである。
従って、請求項(1)の半導体装置の製造方法によれば
、接続孔内への金属膜の選択成長液層間絶縁膜の表面部
をエッチバックにより除去するので、選択成長の際に層
間絶縁膜表面上に異常成長じた異物を除去することがで
きる。従って、異物によって信頼性が低下することを防
止することができる。
そして、エッチバック後バイアスECRCVDにより層
間絶縁膜上に絶縁膜を形成するので、金属膜の層間絶縁
膜表面上に突出した部分間を絶縁膜により埋め込むこと
ができ、しかもその絶縁膜 5 の表面が平坦になる。そして、その後、絶縁膜をエッチ
バックして接続孔内の金属膜の上面を露出させるので、
金属膜を下層配線層あるいは半導体基板の拡散層と、上
層配線とを接続するプラグとして支障なく用いることが
できる。
請求項(2)の半導体装置の製造方法は、底部に選択成
長の種が露出する接続孔が形成された層間絶縁膜の該接
続孔に金属膜を選択成長させる工程を有する半導体装置
の製造方法において、上記金属膜の選択成長後、上記層
間絶縁膜の表面部を該金属膜の上部側面が露出する程度
エッチバックし、その後、上記金属膜の上記層間絶縁膜
の表面から突出する部分を水平戻しエツチングにより除
去することを特徴とするものである。
従って、請求項(2)の半導体装置の製造方法によれば
、請求項(1)の半導体装置の製造方法と同様に金属膜
の選択成長液層間絶縁膜の表面部をエッチバックするの
で異物を除去することができる。
そして、エッチバックにより層間絶縁膜表面か 6 ら突出した金属膜の上部を水平戻しエツチングにより除
去するので、接続孔を埋める金属膜の表面が層間絶縁膜
の表面と面一になるようにできる。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)乃至(E)は本発明半導体装置の製造方法
の第1の実施例を工程順に示す断面図、第2図(A)乃
至(D)は第1の実施例の別の適用例を工程順に示す断
面図、第3図(A)乃至(C)は本発明半導体装置の製
造方法の第2の実施例を工程順に示す断面図、第4図は
発明が解決しようとする問題点を示す断面図である。 符号の説明 1a、1b・・・種、2・・・層間絶縁膜、3a、3b
・・・接続孔、 4a、4b・・・金属膜、7・・・絶縁膜。 出  願  人

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)底部に選択成長の種が露出する接続孔が形成され
    た層間絶縁膜の該接続孔に金属膜を選択成長させる工程
    を有する半導体装置の製造方法において、 上記金属膜の選択成長後、上記層間絶縁膜の表面部を該
    金属膜の上部側面が露出する程度エッチバックし、 次いで、上記金属膜間を埋める絶縁膜をバイアスECR
    CVDにより上記層間絶縁膜上に形成し、 その後、上記絶縁膜をエッチバックして上記金属膜の上
    面を露出させることを特徴とする半導体装置の製造方法
  2. (2)底部に選択成長の種が露出する接続孔が形成され
    た層間絶縁膜の該接続孔に金属膜を選択成長させる工程
    を有する半導体装置の製造方法において、 上記金属膜の選択成長後、上記層間絶縁膜の表面部を該
    金属膜の上部側面が露出する程度エッチバックし、その
    後、上記金属膜の上記層間絶縁膜の表面から突出する部
    分を水平戻しエッチングにより除去することを特徴とす
    る半導体装置の製造方法
JP4184390A 1990-02-22 1990-02-22 半導体装置の製造方法 Pending JPH03244130A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100221656B1 (ko) * 1996-10-23 1999-09-15 구본준 배선 형성 방법
USRE39126E1 (en) 1992-01-24 2006-06-13 Micron Technology, Inc. Two-step chemical mechanical polishing process for producing flush and protruding tungsten plugs

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