JPH03248534A - 半導体素子の製造方法 - Google Patents
半導体素子の製造方法Info
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- JPH03248534A JPH03248534A JP2044628A JP4462890A JPH03248534A JP H03248534 A JPH03248534 A JP H03248534A JP 2044628 A JP2044628 A JP 2044628A JP 4462890 A JP4462890 A JP 4462890A JP H03248534 A JPH03248534 A JP H03248534A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
- H01L21/76802—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics
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- H01L21/76886—Modifying permanently or temporarily the pattern or the conductivity of conductive members, e.g. formation of alloys, reduction of contact resistances
- H01L21/76889—Modifying permanently or temporarily the pattern or the conductivity of conductive members, e.g. formation of alloys, reduction of contact resistances by forming silicides of refractory metals
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)
この発明は、半導体素子におけるコンタクト孔埋込み配
線形成に際し、深いコンタクト孔も浅いコンタクト孔の
両方ともに断線することなく、良好に形成できるように
した半導体素子の製造方法に関するものである。
線形成に際し、深いコンタクト孔も浅いコンタクト孔の
両方ともに断線することなく、良好に形成できるように
した半導体素子の製造方法に関するものである。
(従来の技術)
半導体素子において、配線構造は従来第3図に示すよう
に形成されている。この第3図において、まず、IC基
板1に素子分離のための絶縁膜2(例えば5iJ) 、
拡散層3を形成した後、絶縁膜4(例えばBPSG)を
CVD法にて形成する。
に形成されている。この第3図において、まず、IC基
板1に素子分離のための絶縁膜2(例えば5iJ) 、
拡散層3を形成した後、絶縁膜4(例えばBPSG)を
CVD法にて形成する。
その後、コンタクトとなる開孔部5を形成し、その後配
線となるAl−5i系合金膜6をスパッタ法で形成し、
配線パターンをホトリソ・エツチングで得る。これによ
って半導体素子が完成する。
線となるAl−5i系合金膜6をスパッタ法で形成し、
配線パターンをホトリソ・エツチングで得る。これによ
って半導体素子が完成する。
しかしながら、集積度が増加するにつれて、コンタクト
の開孔部5の径は小さくなり、アスペクト比(径と深さ
の比)が大きくなるにつれて、第3図の従来の製造方法
では、Al−5i合金膜6のステップカバレージが悪く
なり、断線となる。そのため、コンタクト孔内部を金属
で埋め込む技術が開発されてきている。
の開孔部5の径は小さくなり、アスペクト比(径と深さ
の比)が大きくなるにつれて、第3図の従来の製造方法
では、Al−5i合金膜6のステップカバレージが悪く
なり、断線となる。そのため、コンタクト孔内部を金属
で埋め込む技術が開発されてきている。
その一つとして、選択WCVD法を例に用いて第4図に
より説明する。この第4図において、IC基板11に先
程と同様に素子分離絶縁膜12゜拡散層13を形成した
後絶縁膜14を形成し、コンタクトとなる開孔部15を
形成する。そして、選択WCVD法により、Wl111
6を開孔部15と絶縁膜14の段差が生じない程度に形
成する。その後、Al−5i系合金膜17をスパッタ法
で形成し、ホトリソ・エツチングによりパターニングす
る。
より説明する。この第4図において、IC基板11に先
程と同様に素子分離絶縁膜12゜拡散層13を形成した
後絶縁膜14を形成し、コンタクトとなる開孔部15を
形成する。そして、選択WCVD法により、Wl111
6を開孔部15と絶縁膜14の段差が生じない程度に形
成する。その後、Al−5i系合金膜17をスパッタ法
で形成し、ホトリソ・エツチングによりパターニングす
る。
このような方法によれば、コンタクト孔内を金属で埋め
込めるため、ステップカバレージの悪化による断線を防
ぐことができ、信鯨性の高い配線構造を得ることができ
る。
込めるため、ステップカバレージの悪化による断線を防
ぐことができ、信鯨性の高い配線構造を得ることができ
る。
しかしながら、実際に用いられる半導体素子のコンタク
ト孔は第5図のように、拡散層23上だけではなく、電
極層25上も存在する。
ト孔は第5図のように、拡散層23上だけではなく、電
極層25上も存在する。
すなわち、第5図において、第4図の場合と同様にIC
基板21上に素子分離絶縁膜22.拡散層23を形成し
た後、絶縁膜24を形成し、この絶縁膜24内に電極層
25を埋め込み、拡散層23上と電極層25上のコンタ
クト孔26.27を形成した後、コンタクト孔26.2
7にそれぞれW膜2B、29を形成し、しかる後に、A
l−3i系台金膜30を形成してパターニングする。
基板21上に素子分離絶縁膜22.拡散層23を形成し
た後、絶縁膜24を形成し、この絶縁膜24内に電極層
25を埋め込み、拡散層23上と電極層25上のコンタ
クト孔26.27を形成した後、コンタクト孔26.2
7にそれぞれW膜2B、29を形成し、しかる後に、A
l−3i系台金膜30を形成してパターニングする。
(発明が解決しようとする課題)
このように、第5図の例では、拡散層27上および電極
層25上のコンタクト孔26.コンタクト孔27を同時
に選択WCVD法でW膜28.W膜29を形成すること
になる。
層25上のコンタクト孔26.コンタクト孔27を同時
に選択WCVD法でW膜28.W膜29を形成すること
になる。
この2種類のコンタクト孔26.コンタクト孔27のう
ち、コンタクト孔27の方が浅いため、埋め込まれるW
膜29の厚さはコンタクト孔27における絶縁膜24と
段差が生じない程度に抑えなければならない。
ち、コンタクト孔27の方が浅いため、埋め込まれるW
膜29の厚さはコンタクト孔27における絶縁膜24と
段差が生じない程度に抑えなければならない。
したがって、深い方のコンタクト孔26内のW膜28の
厚さはW膜29と同じであるため、コンタクト孔26は
完全に埋め込まれておらず、配線層となるAl−5i系
合金膜30をスパッタ法で形成する際、ステップカバレ
ージの悪化により、コンタクト孔26内では、Al−5
i系合金膜30が断線する可能性がある。
厚さはW膜29と同じであるため、コンタクト孔26は
完全に埋め込まれておらず、配線層となるAl−5i系
合金膜30をスパッタ法で形成する際、ステップカバレ
ージの悪化により、コンタクト孔26内では、Al−5
i系合金膜30が断線する可能性がある。
また、前記ステップカバレージを良くするために、コン
タクト孔26のW膜28の膜厚を厚くすると、コンタク
ト孔27でのW膜29が絶縁膜24よりあふれ、上方お
よび左右へW膜が成長するため、平坦性の悪化および、
層内ショートという問題が発生する。
タクト孔26のW膜28の膜厚を厚くすると、コンタク
ト孔27でのW膜29が絶縁膜24よりあふれ、上方お
よび左右へW膜が成長するため、平坦性の悪化および、
層内ショートという問題が発生する。
これらのために、深さの異なるコンタクト孔への選択W
CVD法は技術的に満足できるものは得られなかった。
CVD法は技術的に満足できるものは得られなかった。
この発明は前記従来技術が持っている問題点のうち、深
さの異なるコンタクト孔に選択WCVD法を用いる際、
浅いコンタクト孔を埋め込んでも、深いコンタクト孔は
完全に埋め込むことができないために、配線層となるA
l−3i系合金膜をスパッタする際、ステップカバレー
ジ悪化による断線が生じるという問題点について解決し
た半導体素子の製造方法を提供するものである。
さの異なるコンタクト孔に選択WCVD法を用いる際、
浅いコンタクト孔を埋め込んでも、深いコンタクト孔は
完全に埋め込むことができないために、配線層となるA
l−3i系合金膜をスパッタする際、ステップカバレー
ジ悪化による断線が生じるという問題点について解決し
た半導体素子の製造方法を提供するものである。
この発明は前記問題点を解決するために半導体素子の製
造方法において、半導体基板上に素子分離用の絶縁膜を
形成して拡散層形成後に第1の層間絶縁膜を形成する工
程と、Asを含む高融点のWポリサイド膜を第1の層間
絶縁膜上に形成した後筒2の層間絶縁膜を形成して拡散
層上には深いコンタクト孔を形成し、かつWポリサイド
膜上には浅いコンタクト孔を形成する工程と、深いコン
タクト孔のみにW膜を埋め込み、かつ浅いコンタクト孔
にはW膜を埋め込まない工程とを導入したものである。
造方法において、半導体基板上に素子分離用の絶縁膜を
形成して拡散層形成後に第1の層間絶縁膜を形成する工
程と、Asを含む高融点のWポリサイド膜を第1の層間
絶縁膜上に形成した後筒2の層間絶縁膜を形成して拡散
層上には深いコンタクト孔を形成し、かつWポリサイド
膜上には浅いコンタクト孔を形成する工程と、深いコン
タクト孔のみにW膜を埋め込み、かつ浅いコンタクト孔
にはW膜を埋め込まない工程とを導入したものである。
(作 用)
この発明によれば、半導体素子の製造方法において、以
上のような工程を導入したので、浅いコンタクト孔と深
いコンタクト孔の形成後、選択WCVD法によりW膜を
形成させると、深いコンタクト孔のみに第2の層間絶縁
膜と段差の生じない程度にW膜を埋め込まれ、浅いコン
タクト孔はその下地となるWポリサイド膜にはAsが含
まれているから、W膜が成長しなくなり、後工程で、配
線層を形成しても、浅いコンタクト孔での配線層のステ
ップカバレージを悪化するレベルまで浅いコンタクト孔
が盛り上がらなくなり、したがって前記問題点を除去で
きる。
上のような工程を導入したので、浅いコンタクト孔と深
いコンタクト孔の形成後、選択WCVD法によりW膜を
形成させると、深いコンタクト孔のみに第2の層間絶縁
膜と段差の生じない程度にW膜を埋め込まれ、浅いコン
タクト孔はその下地となるWポリサイド膜にはAsが含
まれているから、W膜が成長しなくなり、後工程で、配
線層を形成しても、浅いコンタクト孔での配線層のステ
ップカバレージを悪化するレベルまで浅いコンタクト孔
が盛り上がらなくなり、したがって前記問題点を除去で
きる。
(実施例)
以下、この発明の半導体素子の製造方法の実施例につい
て図面に基づき説明する。第1図(a)ないし第1図(
c)はその一実施例の工程断面図であり、まず第1図(
a)に示すように、半導体基板としてSt基板31に素
子分離のための絶縁膜32(例えば5ift )を形成
し、拡散層33を形成した後、第1の層間絶縁膜34(
例えばBPSG)をCVD法にて5000人形成する。
て図面に基づき説明する。第1図(a)ないし第1図(
c)はその一実施例の工程断面図であり、まず第1図(
a)に示すように、半導体基板としてSt基板31に素
子分離のための絶縁膜32(例えば5ift )を形成
し、拡散層33を形成した後、第1の層間絶縁膜34(
例えばBPSG)をCVD法にて5000人形成する。
次いで、この第1の層間絶縁膜34の表面を平坦にさせ
るフロー熱処理を行う。この熱処理はNt雰囲気で95
0°C215分行う。
るフロー熱処理を行う。この熱処理はNt雰囲気で95
0°C215分行う。
次に、第1の層間絶縁膜34が平坦になった後、電極と
なるWポリサイド(WSix)膜35を形成する。この
作成方法は、まずポリシリコン膜をCVD法にて100
0〜1500人形成スル、ソの後、ドーパントとなる不
純物をポリシリコンに含ませる0通常リン(P)が−船
釣であるが、ここでは、選択Wの成長を行わせないこと
が目的であるので、Asをイオンインプランテーション
法によって打ち込む。
なるWポリサイド(WSix)膜35を形成する。この
作成方法は、まずポリシリコン膜をCVD法にて100
0〜1500人形成スル、ソの後、ドーパントとなる不
純物をポリシリコンに含ませる0通常リン(P)が−船
釣であるが、ここでは、選択Wの成長を行わせないこと
が目的であるので、Asをイオンインプランテーション
法によって打ち込む。
このイオンインプランテーションの条件は、40KeV
I XIQI6tons/cdで行う、そして、W
S i膜をスパッタ法にて1500人形成し、前述の
ポリシリコン層/WSi層をホトリソ・エツチングでパ
ターニングする。そして、第2の層間絶縁膜36(例え
ばBPSG)をCVD法にて5000人形成し、平坦に
させるフロー熱処理を行う。
I XIQI6tons/cdで行う、そして、W
S i膜をスパッタ法にて1500人形成し、前述の
ポリシリコン層/WSi層をホトリソ・エツチングでパ
ターニングする。そして、第2の層間絶縁膜36(例え
ばBPSG)をCVD法にて5000人形成し、平坦に
させるフロー熱処理を行う。
この熱処理条件はN!雰囲気で950°C115分行う
。この熱処理によって、前述のポリシリコン層/WSi
層はAsを含む高融点金属のWポリサイド膜35となる
。
。この熱処理によって、前述のポリシリコン層/WSi
層はAsを含む高融点金属のWポリサイド膜35となる
。
その後、第1図(b)に示すように、ホトリソ・エツチ
ングにより拡散層33上およびWポリサイド膜35上に
コンタクト孔37.38をそれぞれ形成する。
ングにより拡散層33上およびWポリサイド膜35上に
コンタクト孔37.38をそれぞれ形成する。
コンタクト孔37.38のエツチングはRIE(リアク
ティブ・イオン・エツチング)を用い、RIEはClF
315 sccm+、 CHF3205ec(圧力80
pa、 RFパワー400Wで行う。
ティブ・イオン・エツチング)を用い、RIEはClF
315 sccm+、 CHF3205ec(圧力80
pa、 RFパワー400Wで行う。
コンタクト孔37.38開孔後、選択WCVD(化学気
相反応)法にてW膜39を深いコンタクト孔37内には
、この層間絶縁膜36と段差が生じない程度に形成する
。この時、Wポリサイド膜35上の浅いコンタクト孔3
8には、AsをWポリサイド内に含有させているために
、W膜の成長はなく、コンタクト孔38があいたままの
状態となっている。
相反応)法にてW膜39を深いコンタクト孔37内には
、この層間絶縁膜36と段差が生じない程度に形成する
。この時、Wポリサイド膜35上の浅いコンタクト孔3
8には、AsをWポリサイド内に含有させているために
、W膜の成長はなく、コンタクト孔38があいたままの
状態となっている。
その後、第1図(c)に示すように、配線層となるAl
−5i系合金膜40をスパッタ法にて6000人形成し
た後、ホトリソ・エツチングを行い、配線パターンを得
る。
−5i系合金膜40をスパッタ法にて6000人形成し
た後、ホトリソ・エツチングを行い、配線パターンを得
る。
また、Asはポリシリコン層形成後だけとは限らず、コ
ンタクト孔37.38を形成した後に浅いコンタクト孔
38に選択的にイオンインプランテーションにより打ち
込んでもよい。Pの濃度よりもAsの濃度の方が高い時
にW膜の成長は起こらなくなる。
ンタクト孔37.38を形成した後に浅いコンタクト孔
38に選択的にイオンインプランテーションにより打ち
込んでもよい。Pの濃度よりもAsの濃度の方が高い時
にW膜の成長は起こらなくなる。
第2図はこのW膜の成長が起こらない様子を顕微鏡写真
から転写して示した図であり、図中のWポリサイドAの
領域でWがついていないことが示されている(図中空白
で示す部分)。
から転写して示した図であり、図中のWポリサイドAの
領域でWがついていないことが示されている(図中空白
で示す部分)。
Pを用いてWポリサイド膜35を形成した場合には、選
択WCVD法でコンタクト孔37内にW膜39を形成す
る時、浅いコンタクト孔38内には選択Wの成長が正常
に起こるのに対して、Asを用いて、Wポリサイド膜3
5を形成後に選択WCVD法でコンタクト孔37にW膜
39を形成すると、浅いコンタクト孔38内W膜の成長
が起こらないのは、Wポリサイド膜35の表面の状態に
違いがあると考えられるが、詳しいことはよくわかって
いない。
択WCVD法でコンタクト孔37内にW膜39を形成す
る時、浅いコンタクト孔38内には選択Wの成長が正常
に起こるのに対して、Asを用いて、Wポリサイド膜3
5を形成後に選択WCVD法でコンタクト孔37にW膜
39を形成すると、浅いコンタクト孔38内W膜の成長
が起こらないのは、Wポリサイド膜35の表面の状態に
違いがあると考えられるが、詳しいことはよくわかって
いない。
(発明の効果)
以上詳細に説明したように、この発明によれば、浅いコ
ンタクト孔の下地をAsを含むWポリサイド膜としたの
で、Siが下地である深いコンタクト孔が同時に存在す
るウェハに選択WCVDを行っても、Wポリサイドが下
地である浅いコンタクト孔にはWは成長されなくなり、
深いコンタクト孔に選択W膜を埋込むことができ、深い
コンタクト孔でのスパッタAl−5i系合金膜のステッ
プカバレージの悪化はなくなる。
ンタクト孔の下地をAsを含むWポリサイド膜としたの
で、Siが下地である深いコンタクト孔が同時に存在す
るウェハに選択WCVDを行っても、Wポリサイドが下
地である浅いコンタクト孔にはWは成長されなくなり、
深いコンタクト孔に選択W膜を埋込むことができ、深い
コンタクト孔でのスパッタAl−5i系合金膜のステッ
プカバレージの悪化はなくなる。
また、選択W膜が成長しない浅いコンタクト孔はスパッ
タAl−5i系合金のステップカバレージが悪化するレ
ベルではなく、断線のない良好な半導体素子の実現が可
能となる。
タAl−5i系合金のステップカバレージが悪化するレ
ベルではなく、断線のない良好な半導体素子の実現が可
能となる。
第1図(a)ないし第1図(c)はこの発明の半導体素
子の製造方法の工程断面図、第2図は選択W膜の非成長
性の説明図、第3図ないし第5図はそれぞれ従来の異な
る半導体素子の製造方法の説明図である。 31・・・Si基板、32・・・絶縁膜、33・・・拡
散層、34・・・第1の層間絶縁膜、35・・・Wポリ
サイド膜、36・・・第2の層間絶縁膜、37.38・
・・コンタクト孔、39・・・W膜、40・・・Al−
5i系合金膜。 (b) 本発明の工程断面図 第1図 (c) 本発明の工程断面図 第 図 本発明のコンタクト孔の説明図 第 図 1 :IC基板 3:拡散層 5:開孔部 6:A4−5 系合金膜 従来の製造方法の説明図 第 3 1:IC基板 2:素子分離絶縁膜 3:拡散層 4:絶縁膜 5:開孔部 6:W膜 7:ヘノ−Si系合金膜 従来の製造方法の説明図 第 図
子の製造方法の工程断面図、第2図は選択W膜の非成長
性の説明図、第3図ないし第5図はそれぞれ従来の異な
る半導体素子の製造方法の説明図である。 31・・・Si基板、32・・・絶縁膜、33・・・拡
散層、34・・・第1の層間絶縁膜、35・・・Wポリ
サイド膜、36・・・第2の層間絶縁膜、37.38・
・・コンタクト孔、39・・・W膜、40・・・Al−
5i系合金膜。 (b) 本発明の工程断面図 第1図 (c) 本発明の工程断面図 第 図 本発明のコンタクト孔の説明図 第 図 1 :IC基板 3:拡散層 5:開孔部 6:A4−5 系合金膜 従来の製造方法の説明図 第 3 1:IC基板 2:素子分離絶縁膜 3:拡散層 4:絶縁膜 5:開孔部 6:W膜 7:ヘノ−Si系合金膜 従来の製造方法の説明図 第 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (a)半導体基板上に素子分離用の絶縁膜の形成後拡散
層を形成し、かつ第1の層間絶縁膜を形成する工程と、 (b)上記第1の層間絶縁膜上にAsを含むWポリサイ
ド膜および第2の層間絶縁膜を形成した後このAsを含
むWポリサイド膜上に浅いコンタクト孔を形成するとと
もに上記拡散層上に深いコンタクト孔を形成する工程と
、 (c)上記深いコンタクト孔内にのみW膜を上記第2の
層間絶縁膜と段差を生じない程度にW膜を埋め込んだ後
に配線層を形成する工程と、 よりなる半導体素子の製造方法。
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JP2044628A JP2892421B2 (ja) | 1990-02-27 | 1990-02-27 | 半導体素子の製造方法 |
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-
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1991
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