JPH04196343A - 金属による微細孔の埋め込み方法 - Google Patents
金属による微細孔の埋め込み方法Info
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- JPH04196343A JPH04196343A JP32302690A JP32302690A JPH04196343A JP H04196343 A JPH04196343 A JP H04196343A JP 32302690 A JP32302690 A JP 32302690A JP 32302690 A JP32302690 A JP 32302690A JP H04196343 A JPH04196343 A JP H04196343A
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Landscapes
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
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〕
本発明は、基板上の絶縁膜に基板の下地金属の一部を露
出させるために設けたスルーホールを、金属の選択ＣＶ
Ｄにより穴埋めする金属穴埋め方法に係り、特にＬＳＩ
に用いられる多層配線間接続用などの微細なスルーホー
ルを歩留まり良く金属で穴埋めするために好適なスルー
ホールへの金属穴埋め方法に関する。
出させるために設けたスルーホールを、金属の選択ＣＶ
Ｄにより穴埋めする金属穴埋め方法に係り、特にＬＳＩ
に用いられる多層配線間接続用などの微細なスルーホー
ルを歩留まり良く金属で穴埋めするために好適なスルー
ホールへの金属穴埋め方法に関する。
ＬＳＩの高集積化に伴い、素子−配線間あるいは各配線
間を接続する配線設計の困難性が増大し、その解決手段
として多層配線が不可欠な技術となり、下層配線と、絶
縁膜を介して設けた上層配線とを接続するために、必要
に応じて、絶縁膜に微細なスルーホールを設け、このス
ルーホールを導体で穴埋めする方法がとられている。ス
ルーホールを穴埋めする方法としては幾つかの方法があ
るが、その中で、スルーホール径が微細な場合にも穴埋
め性の良好な方法として、金属、特にタングステン（Ｗ
）の選択ＣＶＤが実用上、最も期待されている方法であ
る。
間を接続する配線設計の困難性が増大し、その解決手段
として多層配線が不可欠な技術となり、下層配線と、絶
縁膜を介して設けた上層配線とを接続するために、必要
に応じて、絶縁膜に微細なスルーホールを設け、このス
ルーホールを導体で穴埋めする方法がとられている。ス
ルーホールを穴埋めする方法としては幾つかの方法があ
るが、その中で、スルーホール径が微細な場合にも穴埋
め性の良好な方法として、金属、特にタングステン（Ｗ
）の選択ＣＶＤが実用上、最も期待されている方法であ
る。
タングステン（Ｗ）の選択ＣＶＤは、２５０℃以上に加
熱した試料上にフッ化タングステン（ＷＦ、）ガスおよ
び水素（Ｈ２）ガス混合ガスを導入、接触させて、下記
のいずれかの反応により、下地金属（ここではアルミニ
ウム（ＡΩ）の場合を示す。）上にタングステン（Ｗ）
膜を成長させる方法である。
熱した試料上にフッ化タングステン（ＷＦ、）ガスおよ
び水素（Ｈ２）ガス混合ガスを導入、接触させて、下記
のいずれかの反応により、下地金属（ここではアルミニ
ウム（ＡΩ）の場合を示す。）上にタングステン（Ｗ）
膜を成長させる方法である。
ＷＦ、＋２ Ａ氾→Ｗ＋２ Ａ Ｑ Ｆ３ ・・・
（］、）ＷＦ６＋３ Ｈｘ→Ｗ＋ ６ ＨＦ
・・・（２）５ｉ０２等の絶縁膜上では、（１）の反応
は生起せず、また（２）の反応も７００℃以下の温度で
は進行しないため、タングステン（以下、ｒ Ｗ Ｊと
記す。）がアルミニウム（以下、「Ａρ」と記す。）上
でのみ選択成長し、スルーホールの穴埋めが達成される
ことになる。
（］、）ＷＦ６＋３ Ｈｘ→Ｗ＋ ６ ＨＦ
・・・（２）５ｉ０２等の絶縁膜上では、（１）の反応
は生起せず、また（２）の反応も７００℃以下の温度で
は進行しないため、タングステン（以下、ｒ Ｗ Ｊと
記す。）がアルミニウム（以下、「Ａρ」と記す。）上
でのみ選択成長し、スルーホールの穴埋めが達成される
ことになる。
Ｗの選択ＣＶＤに関するこれまでの記載文献としては、
例えば、セミコンダクター・ワールド（Ｓｅｍｉｃｏｎ
ｄｕｃｔｏｒ Ｗｏｒｌｄ）１９８５年１２月号６４−
７１頁の記載あるいはジャーナル・オブ・ザ・エレクト
ロケミカル・ソサエティ第１３１巻（］、９８４年）１
４２７−１４３３頁（Ｊ、Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃ
ａｌ ５ｏｃｉｅｔｙ１３１（１９８４）ｐｐ１４２７
−１４３３）に記載のものがある。
例えば、セミコンダクター・ワールド（Ｓｅｍｉｃｏｎ
ｄｕｃｔｏｒ Ｗｏｒｌｄ）１９８５年１２月号６４−
７１頁の記載あるいはジャーナル・オブ・ザ・エレクト
ロケミカル・ソサエティ第１３１巻（］、９８４年）１
４２７−１４３３頁（Ｊ、Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃ
ａｌ ５ｏｃｉｅｔｙ１３１（１９８４）ｐｐ１４２７
−１４３３）に記載のものがある。
しかしながら、前記従来技術では、スルーホールの径が
小さくなるにつれ、埋め込んだタングステンと下地ＡＱ
との接触抵抗が高くなると言う問題があり、スルーホー
ルの寸法を小さくするのには限界があった。タングステ
ンと下地の間に接触抵抗が生じる理由は、前記（１）式
で示したようにＷとともに生成する高抵抗のＡ Ｑ Ｆ
３が界面に存在すること、下地Ａ２表面の酸化膜が界面
に残存すること等による。本発明の目的は、スルーホー
ル径が小さくても選択ＣＶＤで埋め込んだＷと下地金属
との間の接触抵抗を低くする金属による微細孔埋め込み
方法を提供することにある。
小さくなるにつれ、埋め込んだタングステンと下地ＡＱ
との接触抵抗が高くなると言う問題があり、スルーホー
ルの寸法を小さくするのには限界があった。タングステ
ンと下地の間に接触抵抗が生じる理由は、前記（１）式
で示したようにＷとともに生成する高抵抗のＡ Ｑ Ｆ
３が界面に存在すること、下地Ａ２表面の酸化膜が界面
に残存すること等による。本発明の目的は、スルーホー
ル径が小さくても選択ＣＶＤで埋め込んだＷと下地金属
との間の接触抵抗を低くする金属による微細孔埋め込み
方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明では、スルーホール
底部の下地金属面を粗面に加工し、露出表面積を増加せ
しめる処理を施した後、タングステンの選択ＣＶＤによ
るスルーホールをタングステンで埋め込み、タングステ
ンと下地金属との接触抵抗を低減した。
底部の下地金属面を粗面に加工し、露出表面積を増加せ
しめる処理を施した後、タングステンの選択ＣＶＤによ
るスルーホールをタングステンで埋め込み、タングステ
ンと下地金属との接触抵抗を低減した。
接触抵抗は、比接触抵抗／接触面積で表わされ比接触抵
抗は、下地の表面状態、下地とＣＶ Ｄ原料ガスの反応
生成物の残存状態等で決まり、これを低減することは通
常困難である。一方、接触面積は、スルーホール底面が
平滑であれば、スルーホールの底面の面積に相当するが
、底面に凹凸をつければ、スルーボール径を変えずに接
触面積を増やすことができ、結果として、接触抵抗が低
減する。
抗は、下地の表面状態、下地とＣＶ Ｄ原料ガスの反応
生成物の残存状態等で決まり、これを低減することは通
常困難である。一方、接触面積は、スルーホール底面が
平滑であれば、スルーホールの底面の面積に相当するが
、底面に凹凸をつければ、スルーボール径を変えずに接
触面積を増やすことができ、結果として、接触抵抗が低
減する。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図（Ａ）に示したようにＡＲの金属下地１の上に形成し
た厚さ１μｍの絶縁膜２に０．５μｍ×０．５μｍの正
方形のスルーホール３を開口する。
図（Ａ）に示したようにＡＲの金属下地１の上に形成し
た厚さ１μｍの絶縁膜２に０．５μｍ×０．５μｍの正
方形のスルーホール３を開口する。
絶縁膜はプラズマＣＶＤ法によって形成したＰ−３ｉ
０１９であり、スルーホールは、通常のＲＩＥ法で開口
した。次に、スルーホール底部の粗面化処理を行ない、
第２図（Ｂ）に示す状態にした。粗面化処理としては、
異方エツチング法を用いた。
０１９であり、スルーホールは、通常のＲＩＥ法で開口
した。次に、スルーホール底部の粗面化処理を行ない、
第２図（Ｂ）に示す状態にした。粗面化処理としては、
異方エツチング法を用いた。
次にＷの選択ＣＶＤにより、Ｗの埋め込みを行なった。
Ｗの選択ＣＶＤの条件は下記に示す条件を用いた。
（１）基板温度：４５０℃
（２）ガス圧カニ １．５Ｔｏｒｒ
（３）Ｗ Ｆ ６流量：３ｓｃｃｍ
（４）Ｈ、流量： ５００ｓｃｃｍ
（５）処理時間：５ｍ１ｎ
Ｗ埋め込み後の状態を第１図（Ｃ）に示す。このように
して埋め込んだスルーボールの接触抵抗を測定した結果
、０．４Ωと言う良好な値を示した。
して埋め込んだスルーボールの接触抵抗を測定した結果
、０．４Ωと言う良好な値を示した。
比較のために、前記した底面の粗面化処理を行なわなか
った場合は、３Ωと高い接触抵抗であった。
った場合は、３Ωと高い接触抵抗であった。
なお、上記した実施例、比較例とも選択ＣＶＤはコール
ドウオール型のＣＶＤリアクタを用い、選択ＣＶＤに先
がけ、ＢＣＱ ３とＡｒの混合ガスによるライトエッチ
を行ない、金属下地上の酸化膜成分を除去して、酸化物
が下地とタングステン界面に残存することによる接触抵
抗の増大を極力抑えている。
ドウオール型のＣＶＤリアクタを用い、選択ＣＶＤに先
がけ、ＢＣＱ ３とＡｒの混合ガスによるライトエッチ
を行ない、金属下地上の酸化膜成分を除去して、酸化物
が下地とタングステン界面に残存することによる接触抵
抗の増大を極力抑えている。
なお、本発明では前記実施例の装置、条件にのみ制約さ
れることなく、Ｗの選択成膜が可能なコールドウオール
型ＣＶＤ成膜室およびＨ２ガスプラズマ処理が可能な前
処理室と、両者間を基板の真空搬送ができる基板搬送手
段を有するＷの選択Ｃ■Ｄ装置全てについて、処理条件
を選ぶことにより使用できる。
れることなく、Ｗの選択成膜が可能なコールドウオール
型ＣＶＤ成膜室およびＨ２ガスプラズマ処理が可能な前
処理室と、両者間を基板の真空搬送ができる基板搬送手
段を有するＷの選択Ｃ■Ｄ装置全てについて、処理条件
を選ぶことにより使用できる。
また、Ｈ２ガスプラズマを生成する方法も平行平板電極
に高周波電力を印加させる方法の他、ＥＣＲマイクロ波
プラズマ法等、半導体プロセスに適用あるいは適用が検
討されている方法一般を用いることができる。
に高周波電力を印加させる方法の他、ＥＣＲマイクロ波
プラズマ法等、半導体プロセスに適用あるいは適用が検
討されている方法一般を用いることができる。
さらに、対象となる選択ＣＶＤ０系および金属も前記実
施例のＷＦ、−Ｈ，系によるＷの選択ＣｖＤに限ること
なく、金属の選択ＣＶＤの可能なシステム、例えばＷＦ
、−３ｉＨ，系によるＷの選択ＣＶＤ、ＭｏＦ、−Ｈ，
系によるＭｏの選択ＣＶＤ、アルキルＡ９．を原料とす
るＡＱの選択ＣＶＤにも本発明が適用できることはＥう
までもない。
施例のＷＦ、−Ｈ，系によるＷの選択ＣｖＤに限ること
なく、金属の選択ＣＶＤの可能なシステム、例えばＷＦ
、−３ｉＨ，系によるＷの選択ＣＶＤ、ＭｏＦ、−Ｈ，
系によるＭｏの選択ＣＶＤ、アルキルＡ９．を原料とす
るＡＱの選択ＣＶＤにも本発明が適用できることはＥう
までもない。
以上説明したように本発明によれば微細孔に金属を下地
金属との接触面積を大きく取りつつ埋め込むことができ
るため導通抵抗の低い配線間の接続が可能となり、露出
下地と穴埋め金属の間の導通性の良好な穴埋めを行ない
得る効果がある。これにより、微細なスルーホールへの
金属穴埋めが必要なＬＳＩの多層配線の信頼性の向上に
寄与するところ大なる効果がある。
金属との接触面積を大きく取りつつ埋め込むことができ
るため導通抵抗の低い配線間の接続が可能となり、露出
下地と穴埋め金属の間の導通性の良好な穴埋めを行ない
得る効果がある。これにより、微細なスルーホールへの
金属穴埋めが必要なＬＳＩの多層配線の信頼性の向上に
寄与するところ大なる効果がある。
第１図は本発明の〜実施例を示すスルーホール断面のプ
ロセスフロー図である。 １・・・金属下地 ３・・・スルーホール ４・・・スルーホール底部粗面 ５・・・選択ＣＶＤタングステン 突１図 ２．２ り （Ｂ） ／３ ］ （Ｃ） 畠 １−−一金属下范 ２− 絶縁膜 ３゛ スルーボール ４− スルーホール足面 −？
ロセスフロー図である。 １・・・金属下地 ３・・・スルーホール ４・・・スルーホール底部粗面 ５・・・選択ＣＶＤタングステン 突１図 ２．２ り （Ｂ） ／３ ］ （Ｃ） 畠 １−−一金属下范 ２− 絶縁膜 ３゛ スルーボール ４− スルーホール足面 −？
Claims (1)
- １、基板上の絶縁膜に、該基板下地の一部を露出させる
ために設けた微細孔を、金属の選択化学蒸着（ＣＶＤ）
によつて金属を穴埋めする方法において、金属の穴埋め
工程に先立ち、前記微細孔底面を粗面化する処理を加え
たことを特徴とする金属による微細孔の埋め込み方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32302690A JPH04196343A (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 金属による微細孔の埋め込み方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32302690A JPH04196343A (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 金属による微細孔の埋め込み方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04196343A true JPH04196343A (ja) | 1992-07-16 |
Family
ID=18150292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32302690A Pending JPH04196343A (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 金属による微細孔の埋め込み方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04196343A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE38383E1 (en) | 1993-09-15 | 2004-01-13 | Hyundai Electronics Industries Co. Ltd. | Method for forming a via plug in a semiconductor device |
| KR100504548B1 (ko) * | 2000-12-14 | 2005-08-03 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법 |
-
1990
- 1990-11-28 JP JP32302690A patent/JPH04196343A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE38383E1 (en) | 1993-09-15 | 2004-01-13 | Hyundai Electronics Industries Co. Ltd. | Method for forming a via plug in a semiconductor device |
| KR100504548B1 (ko) * | 2000-12-14 | 2005-08-03 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법 |
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