JPH03292737A - 半導体素子のコンタクトプラグの形成方法 - Google Patents
半導体素子のコンタクトプラグの形成方法Info
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は、ＩＪＬＳＴ（超々大規模集積回路）のコン
タクトでも特にアスペクト比（コンタクト深さ／コンタ
クト径）が１６０を超えるようなコンタクト内に形成す
る半導体素子のコンタクトプラグの形成方法に関するも
のである。
タクトでも特にアスペクト比（コンタクト深さ／コンタ
クト径）が１６０を超えるようなコンタクト内に形成す
る半導体素子のコンタクトプラグの形成方法に関するも
のである。
（従来の技術）
従来、ＵＬＳ Ｉにおいて、コンタクト径が１．０匹よ
り小さく、アスペクト比が１．０を超えると、その後に
形成するアルミニウム配線がコンタクト底部にほとんど
形成できなかったり、コンタクト側壁のＭ配線の膜厚が
薄く、その後の熱処理等によって断線したりする。
り小さく、アスペクト比が１．０を超えると、その後に
形成するアルミニウム配線がコンタクト底部にほとんど
形成できなかったり、コンタクト側壁のＭ配線の膜厚が
薄く、その後の熱処理等によって断線したりする。
そこで、ｒＡ Ｃ０ＮＴＡＣＴ ＦＩＬＬＩＮＧ ＰＲ
ＯＣＥＳＳ ［Ｔｌ（ＣＶＤ ＴＵＮＧＳＴＥＮ ＦＯ
ＲＭＵＬＴＩＬＥＶＥＬ ＭＥＴＡＬＬＩＺＡＴＩＯＮ
ＳＹＳＴＥＭＳ Ｉ Ｊｕｎｅ ９−１０．１９８６
Ｖ−旧ＣＣｏｎｆ、 （ブイ−エム アイ ノー コン
ファレンス）に記述しであるように、第３図に示すごと
＜、３１基板２１上にＮＳＣ，ＰＳＣ；等の絶縁Ｗ２２
２をＣＶＤ法で形成した後、はぼ８５°の角度を有する
ように、異方性エツチングによりコンタクト孔を形成す
る。
ＯＣＥＳＳ ［Ｔｌ（ＣＶＤ ＴＵＮＧＳＴＥＮ ＦＯ
ＲＭＵＬＴＩＬＥＶＥＬ ＭＥＴＡＬＬＩＺＡＴＩＯＮ
ＳＹＳＴＥＭＳ Ｉ Ｊｕｎｅ ９−１０．１９８６
Ｖ−旧ＣＣｏｎｆ、 （ブイ−エム アイ ノー コン
ファレンス）に記述しであるように、第３図に示すごと
＜、３１基板２１上にＮＳＣ，ＰＳＣ；等の絶縁Ｗ２２
２をＣＶＤ法で形成した後、はぼ８５°の角度を有する
ように、異方性エツチングによりコンタクト孔を形成す
る。
次に、タングステン膜との密着性をよくするために、密
着層２３を形成し、しかる後に、タングステン膜をＬＰ
ＣＶＤ装置でウェハ全面にデポジットした後に、全面エ
ンナハノクによりタングステン膜をコンタクト内だけに
残して、タングステンプラグ２４を形成した後に、アル
ミニウム配線２５を行ない、アルミニウム配線の信顧性
を向上させている。
着層２３を形成し、しかる後に、タングステン膜をＬＰ
ＣＶＤ装置でウェハ全面にデポジットした後に、全面エ
ンナハノクによりタングステン膜をコンタクト内だけに
残して、タングステンプラグ２４を形成した後に、アル
ミニウム配線２５を行ない、アルミニウム配線の信顧性
を向上させている。
（発明が解決しようとする課題）
しかし、以上述べた方法では、タングステンプラグ２４
の形成のために、タングステン膜をエッチバックした際
に、タングステンプラグ２４の中央部のエツチング速度
が速く、第３図のようなくぼみ２６を有する形状となる
。
の形成のために、タングステン膜をエッチバックした際
に、タングステンプラグ２４の中央部のエツチング速度
が速く、第３図のようなくぼみ２６を有する形状となる
。
これは、ウェハ面内でエツチング速度のばらつきがあっ
たり、オーバーエツチングを行った際に顕著になる。
たり、オーバーエツチングを行った際に顕著になる。
くぼみ２６が大きくなると、その後のアルミニウム配線
２５の被覆性（ステップカバレッジ）を悪くしてしまう
。
２５の被覆性（ステップカバレッジ）を悪くしてしまう
。
特に、２層アルミニウム配線構造をとる場合は、２層目
のアルミニウム配線で顕著になる。このように、コンタ
クトプラグの形状として、完全には満足できるものが得
られていない。
のアルミニウム配線で顕著になる。このように、コンタ
クトプラグの形状として、完全には満足できるものが得
られていない。
この発明は、前記従来技術が持っている問題点のうち、
タングステン膜のエッチバックの際のタングステンプラ
グの中央部のエツチング速度が速く、中央部にくぼみが
生じるという問題点について解決した半導体素子のコン
タクトプラグの形成方法を提供するものである。
タングステン膜のエッチバックの際のタングステンプラ
グの中央部のエツチング速度が速く、中央部にくぼみが
生じるという問題点について解決した半導体素子のコン
タクトプラグの形成方法を提供するものである。
（課題を解決するための手段）
この発明は前記問題点を解決するために、半導体素子の
コンタクトプラグの形成力において、コンタクトホール
内にタングステン膜を形成した後アルミニウムイオンを
加速器を用いてイオンインプランテーションする工程を
導入したものである。
コンタクトプラグの形成力において、コンタクトホール
内にタングステン膜を形成した後アルミニウムイオンを
加速器を用いてイオンインプランテーションする工程を
導入したものである。
（作 用）
この発明によれば、半導体素子のコンタクトプラグの形
成方法において、以上のような工程を導入したので、ア
ルミニウムイオンがタングステン膜中に打ち込まれるこ
とにより、タングステン膜の工・ンチング速度が均一と
なり、タングステン膜の中央部のくぼみの発生を抑制す
るように作用し、したがって、前記問題点を除去できる
。
成方法において、以上のような工程を導入したので、ア
ルミニウムイオンがタングステン膜中に打ち込まれるこ
とにより、タングステン膜の工・ンチング速度が均一と
なり、タングステン膜の中央部のくぼみの発生を抑制す
るように作用し、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コンタクトプラグの形成
方法の実施例について凹面に基づき説明する。
方法の実施例について凹面に基づき説明する。
第１図はその一実施例を示す工程断面図であるまず、第
１図（ａ）に示すように、半導体基板とし７０：） Ｓ
ｊ基板１上にＮＳＣ，ＰＳＧ、ＢＰ’ＳＧ等の絶縁膜
２をＣＶＤ法で形成した後に、ホトリソグラフィ、ドラ
イエツチング技術によってコンタクトホールを形成する
。
１図（ａ）に示すように、半導体基板とし７０：） Ｓ
ｊ基板１上にＮＳＣ，ＰＳＧ、ＢＰ’ＳＧ等の絶縁膜
２をＣＶＤ法で形成した後に、ホトリソグラフィ、ドラ
イエツチング技術によってコンタクトホールを形成する
。
この時、Ｓｉ基板１は場合によっては、拡散層であった
り、多結晶シリコン膜であったり、高融点金属ノリサイ
ド膜であったりする。
り、多結晶シリコン膜であったり、高融点金属ノリサイ
ド膜であったりする。
また、コンタクトホールは、アスペクト比が１．０を超
える形状で、例えば、コンタクトの直径が０．７．のと
き、深さが１〜２匹あるような、径が小さ（て、深さが
深いコンタクトボールである６次に、その後のタングス
テン膜と下地の密着力を強めるために、密着層３として
、例えば、チタンナイトライド（ＴｉＮ）膜、チタンタ
ングステン（Ｔｉｅ）膜をスバ、り法で約１０００人形
成する。
える形状で、例えば、コンタクトの直径が０．７．のと
き、深さが１〜２匹あるような、径が小さ（て、深さが
深いコンタクトボールである６次に、その後のタングス
テン膜と下地の密着力を強めるために、密着層３として
、例えば、チタンナイトライド（ＴｉＮ）膜、チタンタ
ングステン（Ｔｉｅ）膜をスバ、り法で約１０００人形
成する。
ここでの密着層３は、スバンタ法で形成されるため、ア
スペクト比の大きなコンタクトホールでは、ホールの側
壁、特にＳｉ基［１寄りの下の部分とホールの底部には
、数十人程度の薄い膜しが形成できない。
スペクト比の大きなコンタクトホールでは、ホールの側
壁、特にＳｉ基［１寄りの下の部分とホールの底部には
、数十人程度の薄い膜しが形成できない。
この後、六弗化タングステン（ＷＦｉ） ガスと水素（
Ｈ２）ガスあるいはフラン（Ｓｉｎ−）ガスを用いた減
圧ＣＶＤ法によってタングステン膜４を０．５〜ｌｔｒ
ｍ形成する。
Ｈ２）ガスあるいはフラン（Ｓｉｎ−）ガスを用いた減
圧ＣＶＤ法によってタングステン膜４を０．５〜ｌｔｒ
ｍ形成する。
ここでのタングステン膜４は下地を忠実に再現するよう
な（コンフォーマルな）ステップカバレッジを持ち、第
２図に示すようなグレインを有する。
な（コンフォーマルな）ステップカバレッジを持ち、第
２図に示すようなグレインを有する。
この４大聾でエツチングすると、コンタクトホルの中、
ＬＬ・部は、側壁から成長してきたタングステンのグレ
インが付き合うところで、タングステン膜１４の密麿が
小さくなっているために、他の領域よりエツチング速度
が速くなる。
ＬＬ・部は、側壁から成長してきたタングステンのグレ
インが付き合うところで、タングステン膜１４の密麿が
小さくなっているために、他の領域よりエツチング速度
が速くなる。
そこで、アルミニウムイオンを４０〜６０Ｋｅν（７）
ｊＪＯ速電圧テ５ Ｅ １０” 〜Ｉ Ｅ １０”／ｃ
ｊだけインプランテーションし、Ｎ２雰囲気中でランプ
アニール（５００〜６５０°Ｃ２１０〜３０秒）し、ア
ルミニウムをタングステン４のグレインバンダリ（以下
粒界という）に拡散させ、粒界のすき間をアルミニウム
で埋めてしまう。
ｊＪＯ速電圧テ５ Ｅ １０” 〜Ｉ Ｅ １０”／ｃ
ｊだけインプランテーションし、Ｎ２雰囲気中でランプ
アニール（５００〜６５０°Ｃ２１０〜３０秒）し、ア
ルミニウムをタングステン４のグレインバンダリ（以下
粒界という）に拡散させ、粒界のすき間をアルミニウム
で埋めてしまう。
その後、塩素系のガスを用いて、タングステン４とアル
ミニウム合金５のエツチング速度が同じになる条件でエ
ッチバックを行い、コンタクトホール内だけにタングス
テン４を残す。
ミニウム合金５のエツチング速度が同じになる条件でエ
ッチバックを行い、コンタクトホール内だけにタングス
テン４を残す。
このようにして形成されたタングステン４のプラグは、
プラグの中央部がくぼむこと無く、平坦な形状が得られ
る。
プラグの中央部がくぼむこと無く、平坦な形状が得られ
る。
最後に第１図０））に示すように、アルミニウム合金５
、例えばＡＩ Ｓｉ、 ＡＩ−５ｉ−Ｃｕ等をスパッ
タ法で約５０００人形成し、配線を形成する。
、例えばＡＩ Ｓｉ、 ＡＩ−５ｉ−Ｃｕ等をスパッ
タ法で約５０００人形成し、配線を形成する。
（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、タン
グステン膜にアルミニウムイオンを打ち込んで、タング
ステン膜のエンチング速度を均一にするようにしたので
、エッチバック後のタングステンプラグの上部が平坦に
なり、その後のアルミニウム配線のステップカバレッジ
が良くなり、配線の信穀性が向上するという効果がある
。
グステン膜にアルミニウムイオンを打ち込んで、タング
ステン膜のエンチング速度を均一にするようにしたので
、エッチバック後のタングステンプラグの上部が平坦に
なり、その後のアルミニウム配線のステップカバレッジ
が良くなり、配線の信穀性が向上するという効果がある
。
さらに、タングステン中にアルミニウムが存在するので
、密着層が薄いために、タングステンと絶縁膜の密着性
が悪いコンタクトホールの側壁でも、タングステンの密
着性が向上するという効果もある。
、密着層が薄いために、タングステンと絶縁膜の密着性
が悪いコンタクトホールの側壁でも、タングステンの密
着性が向上するという効果もある。
第１図（ａ）および第１図（ｂ）はこの発明の半導体素
子のコンタクトプラグの製造方法の一実施例を説明する
ための工程断面図、第２図は同上実施例を説明するため
のタングステングレインを示す断面図、第３図は従来の
半導体素子のコンタクトプラグの製造方法を説明するた
めの断面図である。 １・・・８１基板、２・・・絶縁膜、３・・・密着層、
４・・・タングステン、５・・・アルミニウム合金。 Ａ１＋ ＃＋ ＡＩ” 不督明のＴ才！軒厘ｒ５ 第１図 杢調日月のタ〕クズテン膿めフレイン所印面図第２図
子のコンタクトプラグの製造方法の一実施例を説明する
ための工程断面図、第２図は同上実施例を説明するため
のタングステングレインを示す断面図、第３図は従来の
半導体素子のコンタクトプラグの製造方法を説明するた
めの断面図である。 １・・・８１基板、２・・・絶縁膜、３・・・密着層、
４・・・タングステン、５・・・アルミニウム合金。 Ａ１＋ ＃＋ ＡＩ” 不督明のＴ才！軒厘ｒ５ 第１図 杢調日月のタ〕クズテン膿めフレイン所印面図第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （ａ）半導体基体に形成した絶縁膜にコンタクトホール
を形成した後の上記半導体基体に、低圧ＣＶＤ法でタン
グステン膜を形成する工程と、 （ｂ）上記タングステン膜にアルミニウムイオンを打ち
込んだ後に熱処理を行う工程と、 （ｃ）上記タングステン膜をエッチバックによってタン
グステンのプラグを形成する工程と、 より成る半導体素子のコンタクトプラグの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9405990A JP2911171B2 (ja) | 1990-04-11 | 1990-04-11 | 半導体素子のコンタクトプラグの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9405990A JP2911171B2 (ja) | 1990-04-11 | 1990-04-11 | 半導体素子のコンタクトプラグの形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03292737A true JPH03292737A (ja) | 1991-12-24 |
| JP2911171B2 JP2911171B2 (ja) | 1999-06-23 |
Family
ID=14099966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9405990A Expired - Fee Related JP2911171B2 (ja) | 1990-04-11 | 1990-04-11 | 半導体素子のコンタクトプラグの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2911171B2 (ja) |
-
1990
- 1990-04-11 JP JP9405990A patent/JP2911171B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2911171B2 (ja) | 1999-06-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |