JPH04196418A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH04196418A JPH04196418A JP32749190A JP32749190A JPH04196418A JP H04196418 A JPH04196418 A JP H04196418A JP 32749190 A JP32749190 A JP 32749190A JP 32749190 A JP32749190 A JP 32749190A JP H04196418 A JPH04196418 A JP H04196418A
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
化学気相成長（ＣＶＤ）法を用いた配線の形成方法に関
し。
し。
ＣＶＤ法により剥離や浸食や異常成長等のない安定した
コンタクトホールの埋込と配線膜の形成を目的とし。
コンタクトホールの埋込と配線膜の形成を目的とし。
１）被成長基板上に金属のノ１０ゲン化物あるいは金属
の有機化合物を吸着させる工程と、該吸着物を熱、光ま
たはＲＦ電力を加えて還元雰囲気中で反応させて該基板
上に金属膜を形成する工程と、波金属膜上に導電膜を成
膜する工程とを有するよ）に構成する。
の有機化合物を吸着させる工程と、該吸着物を熱、光ま
たはＲＦ電力を加えて還元雰囲気中で反応させて該基板
上に金属膜を形成する工程と、波金属膜上に導電膜を成
膜する工程とを有するよ）に構成する。
２）前記金属がＷ、 Ｔｉ、 Ｍｏ、 Ｔａ、 Ｈｆ、
Ｚｒ、 Ｃｕ、 Ａｌ。
Ｚｒ、 Ｃｕ、 Ａｌ。
Ａｕであるように構成する。
３）還元ガスを被成長基板上に吸着させた後、前記の３
工程を行うように構成する。
工程を行うように構成する。
４）前記還元ガスは水素、 ｍ、 ｒｖ、 ｖ族元素を
含む水素化物またはハロゲン化物であるように構成する
。
含む水素化物またはハロゲン化物であるように構成する
。
本発明は半導体装置の製造方法に係り、特にＣＶＤ法を
用いた配線の形成方法に関する。
用いた配線の形成方法に関する。
超し］デバイスでは微細配線、上下配線間の高アスペク
トコンタクトの接続が必要となる。
トコンタクトの接続が必要となる。
さらにこれらの配線膜を複雑な表面形状の半導体チップ
上に被覆しなければならない。
上に被覆しなければならない。
また、配線を直接シリコン（Ｓｉ）に接触させる場合は
配線物質とＳｉとの反応を防止することが必要である。
配線物質とＳｉとの反応を防止することが必要である。
計このために、 ＣＶＤ法
を利用した成膜や選択成長等の埋込技術を用いる必要が
ある。
を利用した成膜や選択成長等の埋込技術を用いる必要が
ある。
本発明は以上の要求に対応したＣＶＤ法として利用でき
る。
る。
〔従来の技術〕
従来、配線の形成はスパッタ法かあるいはＣＶＤ法によ
る選択成長が用いられていた。
る選択成長が用いられていた。
特に、コンタクトホールの埋込にはタングステン（Ｗ）
等の選択ＣＶＤ法が検討されている。
等の選択ＣＶＤ法が検討されている。
ところが、 ＣＶＤ法による成膜では剥離や浸食や異常
成長等が発生し、リーク電流やコンタクト抵抗の増加を
生じていた。
成長等が発生し、リーク電流やコンタクト抵抗の増加を
生じていた。
Ｗの異常成長は基板の結晶配列に配向したために起こる
β−Ｗの成長がある。通常成膜されたＷはα−前である
が、β−Ｗは密度が小さく粗な膜質のため見掛けの成長
速度がα−前の数倍となり、このため、コンタクトホー
ルから溢れ出してしまうことになる。
β−Ｗの成長がある。通常成膜されたＷはα−前である
が、β−Ｗは密度が小さく粗な膜質のため見掛けの成長
速度がα−前の数倍となり、このため、コンタクトホー
ルから溢れ出してしまうことになる。
したがって、従来のＣＶＤ法による場合、デバイス特性
を損なうことなく微細配線を形成することは困難であっ
た。
を損なうことなく微細配線を形成することは困難であっ
た。
本発明はＣＶＤ法により剥離や浸食や異常成長等のない
安定したコンタクトホールの埋込と配線膜の形成を目的
とする。
安定したコンタクトホールの埋込と配線膜の形成を目的
とする。
上記課題の解決は。
１）被成長基板上に金属のハロゲン化物あるいは金属の
有機化合物を吸着させる工程と、該吸着物を熱、光また
はＲＦ電力を加えて還元雰囲気中で反応させて該基板上
に金属膜を形成する工程と、該金属膜上に導電膜を成膜
する工程とを有する半導体装置の製造方法、あるいは ２）前記金属がＷ、 Ｔｉ、 Ｍｏ、 Ｔａ、 Ｉｆ、
Ｚｒ、 Ｃｕ、 ＡＩ。
有機化合物を吸着させる工程と、該吸着物を熱、光また
はＲＦ電力を加えて還元雰囲気中で反応させて該基板上
に金属膜を形成する工程と、該金属膜上に導電膜を成膜
する工程とを有する半導体装置の製造方法、あるいは ２）前記金属がＷ、 Ｔｉ、 Ｍｏ、 Ｔａ、 Ｉｆ、
Ｚｒ、 Ｃｕ、 ＡＩ。
Ａｕであることを特徴とする前記ｌ）記載の半導体装置
の製造方法、あるいは ３）還元ガスを被成長基板上に吸着させた後、前記の３
工程を行うことを特徴とする前記１）記載の半導体装置
の製造方法、あるいは ４）前記還元ガスは水素、 Ｉ、 ＩＶ、 Ｖ族元素を
含む水素化物またはハロゲン化物であることを特徴とす
る前記３）請求項３記載の半導体装置の製造方法により
達成される。
の製造方法、あるいは ３）還元ガスを被成長基板上に吸着させた後、前記の３
工程を行うことを特徴とする前記１）記載の半導体装置
の製造方法、あるいは ４）前記還元ガスは水素、 Ｉ、 ＩＶ、 Ｖ族元素を
含む水素化物またはハロゲン化物であることを特徴とす
る前記３）請求項３記載の半導体装置の製造方法により
達成される。
本発明は前処理を行った基板上にソースガスの数原子ま
たは数分子程度の吸着層を形成し、化学的な還元作用を
利用して薄く安定な金属薄膜を形成してこれを成長表面
とし、この上に成膜を行うことにより、成長皮膜の剥離
や異常成長を防止するようにしたものである。
たは数分子程度の吸着層を形成し、化学的な還元作用を
利用して薄く安定な金属薄膜を形成してこれを成長表面
とし、この上に成膜を行うことにより、成長皮膜の剥離
や異常成長を防止するようにしたものである。
この場合９例えば、基板をＳｉや金属とした場合。
表面に酸化膜があると吸着量が少なく、また吸着状態が
弱いことから、ソースガスの圧力、基板温度を適宜に設
定することによりＳｉや金属面にのみ吸着させることが
できる。
弱いことから、ソースガスの圧力、基板温度を適宜に設
定することによりＳｉや金属面にのみ吸着させることが
できる。
第１図（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の一実施例を説明する断
面図である。
面図である。
図において、ｌはＳｉ基板、２は絶縁膜で二酸化シリコ
ン（ＳｉＣｈ）膜、３はコンタクトホール１４は吸着層
、 ４Ａは金属膜、５は埋込層、６は第２の吸着膜、
６Ａは第２の金属膜、７は配線膜である。
ン（ＳｉＣｈ）膜、３はコンタクトホール１４は吸着層
、 ４Ａは金属膜、５は埋込層、６は第２の吸着膜、
６Ａは第２の金属膜、７は配線膜である。
つぎに実施例を工程順に説明する。
〔第１図（Ａ）参照〕
（１）前処理
例えば、バターニング工程での残留物を除去した後に、
つぎの（Ａ）、（Ｂ） ２段階のプラズマ処理を行う。
つぎの（Ａ）、（Ｂ） ２段階のプラズマ処理を行う。
（Ａ）反応ガス： ＮＦＩ／Ｈ２，５／１００ ＳＣ
ＣＭ反応圧カニ ２０ ｍＴｏｒｒ ＲＦ主電力：３０〜６０ Ｗ／ｃｍ２ 処理時間：２０秒 ここで、 ＮＦ、の代わりにＦ２を用いることもできる
。
ＣＭ反応圧カニ ２０ ｍＴｏｒｒ ＲＦ主電力：３０〜６０ Ｗ／ｃｍ２ 処理時間：２０秒 ここで、 ＮＦ、の代わりにＦ２を用いることもできる
。
（Ｂ）反応ガス：Ｆ７
反応圧カニ ５０ ｍＴｏｒｒ
ＲＦ主電力：１００〜２００ Ｗ／ｃｍ’処理時間：３
０秒 （２）吸着層４の形成 反応ガス： Ａｌ（ｉＣ，）１６）、、 ５３ＣＣ
Ｍガス圧カニ １０−７〜１０−’ Ｔｏｒｒ基板温
度ニー４０〜４０°Ｃ 処理時間： ０．１−１０秒 〔第１図（Ｂ）参照〕 （３）加熱（金属膜４Ａの形成） 基板温度＝２４０℃ この加熱は吸着層に還元反応を起こさせるために還元雰
囲気中で行う。
０秒 （２）吸着層４の形成 反応ガス： Ａｌ（ｉＣ，）１６）、、 ５３ＣＣ
Ｍガス圧カニ １０−７〜１０−’ Ｔｏｒｒ基板温
度ニー４０〜４０°Ｃ 処理時間： ０．１−１０秒 〔第１図（Ｂ）参照〕 （３）加熱（金属膜４Ａの形成） 基板温度＝２４０℃ この加熱は吸着層に還元反応を起こさせるために還元雰
囲気中で行う。
また９反応促進のための加熱の代わりに光の照射、 Ｒ
Ｆ主電力印加等を行ってもよい。
Ｆ主電力印加等を行ってもよい。
（４）コンタクトホールの埋込（埋込層５の形成）選択
成長の条件 反応ガス： ＷＦｓ／ＳｉＨ４，５／３ＳＣＣＭガス
圧カニ ３０ ｍＴｏｒｒ 基板温度＝２４０℃ （５）吸着層６の形成 反応ガス： ＴｉＣ！＜、 ５３ＣＣＭガス圧カニ
１０−” Ｔｏｒｒ 基板温度：１０〜１００℃ 〔第１図（Ｃ）参照〕 （６）加熱（金属膜６Ａの形成） 基板温度＝２００°に の加熱も吸着層に還元反応を起こさせるために還元雰囲
気中で行う。
成長の条件 反応ガス： ＷＦｓ／ＳｉＨ４，５／３ＳＣＣＭガス
圧カニ ３０ ｍＴｏｒｒ 基板温度＝２４０℃ （５）吸着層６の形成 反応ガス： ＴｉＣ！＜、 ５３ＣＣＭガス圧カニ
１０−” Ｔｏｒｒ 基板温度：１０〜１００℃ 〔第１図（Ｃ）参照〕 （６）加熱（金属膜６Ａの形成） 基板温度＝２００°に の加熱も吸着層に還元反応を起こさせるために還元雰囲
気中で行う。
また１反応促進のための加熱の代わりに光の照射、 Ｒ
Ｆ主電力印加等を行ってもよい。
Ｆ主電力印加等を行ってもよい。
この金属膜６Ａ膜はつぎのＴｉＮ成膜のための成長核と
なる。均一なＴｉ膜ができると、 ＴｉＮの成膜特性（
膜厚分布１表面状態）が改善される。
なる。均一なＴｉ膜ができると、 ＴｉＮの成膜特性（
膜厚分布１表面状態）が改善される。
（７） ＴｉＮの成長（図では省略）
反応ガス： ＴｉＣｌ４．１０ ＳＣ０ＭＮ２Ｈ４，
１００ＳＣＣＭ ガス圧カニ ０．１３〜１０ Ｔｏｒｒ基板温度：
５００〜６００℃ ここで９本発明とは直接関係がないので図示を省略した
が、このＴｉＮの成長は密着性向上と、この膜の上下の
層の反応防止用のバリア層として成長するものである。
１００ＳＣＣＭ ガス圧カニ ０．１３〜１０ Ｔｏｒｒ基板温度：
５００〜６００℃ ここで９本発明とは直接関係がないので図示を省略した
が、このＴｉＮの成長は密着性向上と、この膜の上下の
層の反応防止用のバリア層として成長するものである。
（８） Ａｌの成膜（配線膜７の形成）ＣＶＤ条件
反応ガス： Ａｌ（ｉＣＪｓ）ｓ、 ２０３ＣＣＭガ
ス圧カニ ０．５〜１００ Ｔｏｒｒ基板温度：２
４０℃ または、スパッタ条件 スパッタガス：Ａｒ ガス圧カニ １０−’ Ｔｏｒｒ ＲＦ電力 ：８００Ｗ 以上により配線膜の形成が終わり、この膜をパターニン
グして配線を形成する。
ス圧カニ ０．５〜１００ Ｔｏｒｒ基板温度：２
４０℃ または、スパッタ条件 スパッタガス：Ａｒ ガス圧カニ １０−’ Ｔｏｒｒ ＲＦ電力 ：８００Ｗ 以上により配線膜の形成が終わり、この膜をパターニン
グして配線を形成する。
上記の工程は（１）の前処理から各工程ごとの反応室間
をロードロック室で連結して（８）のＡＩの成膜まで基
板は大気中に取り出されることなく処理されるようにす
る。
をロードロック室で連結して（８）のＡＩの成膜まで基
板は大気中に取り出されることなく処理されるようにす
る。
上記の実施例の（２）、（８）の吸着層の形成において
１反応ガスの代表例としてＡＩ（ｉｃ４）１１）、 Ｔ
ｉＣｌ４を用いたが、 Ｗ、 Ｔｉ、 Ｍｏ、 Ｔａ
、 Ｈｆ、 Ｚｒ、 Ｃｕ、 ＡＩ、 Ａｕのハロゲン
化物かあるいは有機化合物を用いても同等の効果が得ら
れる。
１反応ガスの代表例としてＡＩ（ｉｃ４）１１）、 Ｔ
ｉＣｌ４を用いたが、 Ｗ、 Ｔｉ、 Ｍｏ、 Ｔａ
、 Ｈｆ、 Ｚｒ、 Ｃｕ、 ＡＩ、 Ａｕのハロゲン
化物かあるいは有機化合物を用いても同等の効果が得ら
れる。
また、適当な温度を設定することにより、これらの金属
のシリサイド層を形成し、実施例の金属層の代わりにこ
れを用いても同等の効果がある。
のシリサイド層を形成し、実施例の金属層の代わりにこ
れを用いても同等の効果がある。
例えば、コンタクトホール内のＳｉ基板上にＴｉＣ１，
の薄層を吸着し、４００℃に加熱してＴｉ５ｉｔを形成
する。
の薄層を吸着し、４００℃に加熱してＴｉ５ｉｔを形成
する。
また、これらの金属は直接埋込層としても用いることが
できる。
できる。
また、配線膜にもこれらの材料を用いることができる。
さらに、配線膜形成に際しＣＶＤ、 ＰＶＤ法の選択も
可能となる。
可能となる。
第２図（Ａ）、 （Ｂ）は従来例と対比して実施例の効
果を示すデータの説明図である。。
果を示すデータの説明図である。。
第２図（Ａ）はＷ／５ｉ（ｎ＋）およびＷ／５ｉ（ｐ”
）のコンタクト抵抗Ｒ６を示す。
）のコンタクト抵抗Ｒ６を示す。
ここで、コンタクト抵抗は多数のコンタクトを直列にし
て測定した相対値で示される。
て測定した相対値で示される。
この場合は、 Ａｌの吸着を利用している。
第２図（Ｂ）はＳｉの浸食をλ単位で示す。
図より、実施例の浸食は従来例に比し半減していること
が分かる。
が分かる。
この場合は、 ＷＦ、の吸着を利用している。
つぎに、被膜の剥離と異常成長の改善された具体例を従
来例に対比して説明する。
来例に対比して説明する。
剥離は９例えばＷのＣＶＤでは、従来例で２２０℃以下
では顕著であったが、実施例では１００８Ｃでも起きな
かった。
では顕著であったが、実施例では１００８Ｃでも起きな
かった。
異常成長は前記のような形状変化をともなうため目視で
確認できる。その結果、従来例で認められた。異常成長
は、実施例では全く認められなかった。
確認できる。その結果、従来例で認められた。異常成長
は、実施例では全く認められなかった。
以上説明したように本発明によれば、剥離や浸食や異常
成長等のない安定したＣＶＤ法によるコンタクトホール
の埋込と配線膜の形成が可能となった。
成長等のない安定したＣＶＤ法によるコンタクトホール
の埋込と配線膜の形成が可能となった。
第１図（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の一実施例を説明する断
面図。 第２図（Ａ）、（Ｂ）は従来例と対比して実施例の効果
を示すデータの説明図である。。 図において。 １はＳｉ基板。 ２は絶縁膜で５ｉ０２膜。 ３はコンタクトホール。 ４は吸着層。 ４Ａは金属膜。 ５は埋込層。 ６は第２の吸着膜。 ６Ａは第２の金属膜。 ７は配線膜 （Ａ）、 （Ｂ） （Ｃ）
（Ａ） （１３）寅枡伊１のｆ
ｊ１果／）説明図 罫 ２ ロ
面図。 第２図（Ａ）、（Ｂ）は従来例と対比して実施例の効果
を示すデータの説明図である。。 図において。 １はＳｉ基板。 ２は絶縁膜で５ｉ０２膜。 ３はコンタクトホール。 ４は吸着層。 ４Ａは金属膜。 ５は埋込層。 ６は第２の吸着膜。 ６Ａは第２の金属膜。 ７は配線膜 （Ａ）、 （Ｂ） （Ｃ）
（Ａ） （１３）寅枡伊１のｆ
ｊ１果／）説明図 罫 ２ ロ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）被成長基板上に金属のハロゲン化物あるいは金属の
有機化合物を吸着させる工程と、該吸着物を熱、光また
はＲＦ電力を加えて還元雰囲気中で反応させて該基板上
に金属膜を形成する工程と、 該金属膜上に導電膜を成膜する工程とを有することを特
徴とする半導体装置の製造方法。２）前記金属がＷ、Ｔ
ｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕである
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法
。 ３）還元ガスを被成長基板上に吸着させた後、前記の３
工程を行うことを特徴とする請求項１記載の半導体装置
の製造方法。 ４）前記還元ガスは水素、III、IV、Ｖ族元素を含む水
素化物またはハロゲン化物であることを特徴とする請求
項３記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32749190A JPH04196418A (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32749190A JPH04196418A (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04196418A true JPH04196418A (ja) | 1992-07-16 |
Family
ID=18199750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32749190A Pending JPH04196418A (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04196418A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6355545B1 (en) | 1999-06-03 | 2002-03-12 | Semiconductor Leading Edge Technologies, Inc. | Method and apparatus for wiring, wire, and integrated circuit |
| WO2008053625A1 (fr) * | 2006-10-30 | 2008-05-08 | Tokyo Electron Limited | Procédé de dépôt de film et appareillage pour traiter des substrats |
-
1990
- 1990-11-28 JP JP32749190A patent/JPH04196418A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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