JPH04294531A - タングステン膜の形成方法 - Google Patents
タングステン膜の形成方法Info
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- JPH04294531A JPH04294531A JP8338891A JP8338891A JPH04294531A JP H04294531 A JPH04294531 A JP H04294531A JP 8338891 A JP8338891 A JP 8338891A JP 8338891 A JP8338891 A JP 8338891A JP H04294531 A JPH04294531 A JP H04294531A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は微細な半導体装置の配線
層やプラグ等に用いられるタングステン膜の形成方法に
関する。
層やプラグ等に用いられるタングステン膜の形成方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の微細化に伴い、層間絶縁膜
に形成されるコンタクトホールの径も縮小化している。 微細なコンタクトホールにおける確実な電気的接続を行
うための技術として、コンタクトホールを埋め込んだプ
ラグを形成する技術があり、特に配線層に多層化にはプ
ラグの形成が重要な要素とされる。
に形成されるコンタクトホールの径も縮小化している。 微細なコンタクトホールにおける確実な電気的接続を行
うための技術として、コンタクトホールを埋め込んだプ
ラグを形成する技術があり、特に配線層に多層化にはプ
ラグの形成が重要な要素とされる。
【０００３】一般に、タングステンを用いてコンタクト
ホールを埋め込む場合、選択タングステン法やブランケ
ットタングステン法等が知られる。選択タングステン法
は、シランやジクロロシラン等のガスを還元ガスとし、
六フッ化タングステンガスをソースガスとしながら基体
上に膜をＣＶＤ法により堆積させる方法であり、コンタ
クトホール内に選択的に膜が成長するものである（詳し
くは、「月刊Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｗｏｒｌ
ｄ」，１９９０，１１月号 第２２５頁〜第２２８頁
に参照。）。また、ブランケットタングステン法は、コ
ンタクトホール内を含む全面に膜を被着し、エッチバッ
クする方法である。
ホールを埋め込む場合、選択タングステン法やブランケ
ットタングステン法等が知られる。選択タングステン法
は、シランやジクロロシラン等のガスを還元ガスとし、
六フッ化タングステンガスをソースガスとしながら基体
上に膜をＣＶＤ法により堆積させる方法であり、コンタ
クトホール内に選択的に膜が成長するものである（詳し
くは、「月刊Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｗｏｒｌ
ｄ」，１９９０，１１月号 第２２５頁〜第２２８頁
に参照。）。また、ブランケットタングステン法は、コ
ンタクトホール内を含む全面に膜を被着し、エッチバッ
クする方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、半導体装置
の高集積化のために、複数層のアルミニューム系配線層
により装置を製造したものでは、下層のアルミニューム
系配線層上を覆う層間絶縁膜にコンタクトホール（スル
ーホール）を形成し、そのコンタクトホールにタングス
テン等からなるプラグを形成する必要がある。
の高集積化のために、複数層のアルミニューム系配線層
により装置を製造したものでは、下層のアルミニューム
系配線層上を覆う層間絶縁膜にコンタクトホール（スル
ーホール）を形成し、そのコンタクトホールにタングス
テン等からなるプラグを形成する必要がある。
【０００５】ところが、アルミニューム系配線層を下地
として、コンタクトホール内に選択タングステン法によ
るタングステンを形成した場合では、その抵抗値が大き
くなってしまう。これはソースガスである六フッ化タン
グステンガス（ＷＦ６ ）とアルミニュームの反応によ
って、界面に絶縁性のアルミニュームのフッ化物（Ａｌ
Ｆ３ ）が形成されるためである。これに対して、Ｔｉ
Ｗ等を予め形成しておいて、コンタクト抵抗を下げる方
法もあるが、工程が複雑化すると言う新たな問題が生ず
る。
として、コンタクトホール内に選択タングステン法によ
るタングステンを形成した場合では、その抵抗値が大き
くなってしまう。これはソースガスである六フッ化タン
グステンガス（ＷＦ６ ）とアルミニュームの反応によ
って、界面に絶縁性のアルミニュームのフッ化物（Ａｌ
Ｆ３ ）が形成されるためである。これに対して、Ｔｉ
Ｗ等を予め形成しておいて、コンタクト抵抗を下げる方
法もあるが、工程が複雑化すると言う新たな問題が生ず
る。
【０００６】そこで、本発明は上述の技術的な課題に鑑
み、コンタクトホール内部等に埋め込んだ場合において
電気的な抵抗が高くならないようなタングステン膜の形
成方法の提供を目的とする。
み、コンタクトホール内部等に埋め込んだ場合において
電気的な抵抗が高くならないようなタングステン膜の形
成方法の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明のタングステン膜の形成方法は、ソースガ
スとして、フッ素を含有しないタングステン系有機金属
化合物ガスを用いることを特徴とする。
めに、本発明のタングステン膜の形成方法は、ソースガ
スとして、フッ素を含有しないタングステン系有機金属
化合物ガスを用いることを特徴とする。
【０００８】ここで、フッ素を含有しないタングステン
系有機金属化合物ガスとしては、一般式、Ｒｋ Ｗガス
（Ｒは、−ＣＸ Ｈ２Ｘ＋１（飽和鎖状アルキル基）や
−ＣＸ Ｈ２Ｘ−１， −ＣＸ ＨＸ （飽和，不飽和
環状炭化水素基）等からなる炭化水素基）等が挙げられ
（ｋ，ｘは自然数）、フッ素を含有しないタングステン
系有機金属化合物ガスのより具体的な一例としては、ビ
シクロペンタジエニルタングステン・ジハイドライド（
（Ｃ２ Ｈ５ ）２ ＷＨ２ ）ガス等が挙げられる。 また、ビシクロペンタジエニルタングステン・ジハイド
ライドガスをソースガスとした場合、還元ガスとしては
水素等が使用される。
系有機金属化合物ガスとしては、一般式、Ｒｋ Ｗガス
（Ｒは、−ＣＸ Ｈ２Ｘ＋１（飽和鎖状アルキル基）や
−ＣＸ Ｈ２Ｘ−１， −ＣＸ ＨＸ （飽和，不飽和
環状炭化水素基）等からなる炭化水素基）等が挙げられ
（ｋ，ｘは自然数）、フッ素を含有しないタングステン
系有機金属化合物ガスのより具体的な一例としては、ビ
シクロペンタジエニルタングステン・ジハイドライド（
（Ｃ２ Ｈ５ ）２ ＷＨ２ ）ガス等が挙げられる。 また、ビシクロペンタジエニルタングステン・ジハイド
ライドガスをソースガスとした場合、還元ガスとしては
水素等が使用される。
【０００９】本発明のタングステン膜の形成方法により
形成されるタングステン膜の下地は、一例として配線層
の多層化を図った場合の下層アルミニューム系配線層で
あるが、これに限定されずシリコン基板やポリシリコン
層等にも応用できる。また、本発明によりタングステン
膜を形成する場合、当初前記フッ素を含有しないタング
ステン系有機金属化合物ガスをソースガスとした後、途
中から六フッ化タングステンの如きフッ素系の化合物ガ
スを用いるようにすることもできる。
形成されるタングステン膜の下地は、一例として配線層
の多層化を図った場合の下層アルミニューム系配線層で
あるが、これに限定されずシリコン基板やポリシリコン
層等にも応用できる。また、本発明によりタングステン
膜を形成する場合、当初前記フッ素を含有しないタング
ステン系有機金属化合物ガスをソースガスとした後、途
中から六フッ化タングステンの如きフッ素系の化合物ガ
スを用いるようにすることもできる。
【００１０】
【作用】本発明のタングステン膜の形成方法では、ソー
スガスとしてフッ素系のガスが用いられないため、フッ
素の反応生成物による高抵抗化が未然に防止されること
になり、信頼性の高いプラグの形成が実現される。
スガスとしてフッ素系のガスが用いられないため、フッ
素の反応生成物による高抵抗化が未然に防止されること
になり、信頼性の高いプラグの形成が実現される。
【００１１】
【実施例】本発明の好適な実施例を図面を参照しながら
説明する。本実施例のタングステン膜の形成方法は、ア
ルミニューム系配線層を下地としてビシクロペンタジエ
ニルタングステン・ジハイドライドをソースガスに用い
る方法である。
説明する。本実施例のタングステン膜の形成方法は、ア
ルミニューム系配線層を下地としてビシクロペンタジエ
ニルタングステン・ジハイドライドをソースガスに用い
る方法である。
【００１２】まず、基体１上に絶縁膜２が形成され、こ
の絶縁膜２にコンタクトホール３が形成される。コンタ
クトホール３の底部には、被接続領域である基体１の表
面が露出する。次に、コンタクトホール３の形成された
絶縁膜２上に、チタン膜及び窒化チタン膜の積層膜４が
バリヤメタルとして形成され、続いて、図１に示すよう
に、その積層膜４上にアルミニューム系配線層５がスパ
ッタリング等により形成される。このアルミニューム系
配線層５上には、レジスト層が塗布され、そのレジスト
層は選択露光され現像されてマスクとされる。そのマス
クとなるレジスト層を用いながら、ＢＣｌ３ とＣｌ２
の混合ガス等のガス系を用いてアルミニューム系配線
層５のパターニングを行う。
の絶縁膜２にコンタクトホール３が形成される。コンタ
クトホール３の底部には、被接続領域である基体１の表
面が露出する。次に、コンタクトホール３の形成された
絶縁膜２上に、チタン膜及び窒化チタン膜の積層膜４が
バリヤメタルとして形成され、続いて、図１に示すよう
に、その積層膜４上にアルミニューム系配線層５がスパ
ッタリング等により形成される。このアルミニューム系
配線層５上には、レジスト層が塗布され、そのレジスト
層は選択露光され現像されてマスクとされる。そのマス
クとなるレジスト層を用いながら、ＢＣｌ３ とＣｌ２
の混合ガス等のガス系を用いてアルミニューム系配線
層５のパターニングを行う。
【００１３】このアルミニューム系配線層５の形成後、
プラズマシリコン窒化膜の形成やプラズマを用いたＴＥ
ＯＳによるシリコン酸化膜の形成等により、層間絶縁膜
６を形成する。この層間絶縁膜６は、図２に示すように
、パターニングされたアルミニューム系配線層５を覆う
ことになる。
プラズマシリコン窒化膜の形成やプラズマを用いたＴＥ
ＯＳによるシリコン酸化膜の形成等により、層間絶縁膜
６を形成する。この層間絶縁膜６は、図２に示すように
、パターニングされたアルミニューム系配線層５を覆う
ことになる。
【００１４】層間絶縁膜６の形成後、この層間絶縁膜６
にコンタクトホール７を形成する。このコンタクトホー
ル７の形成も、コンタクトホール３の形成と同様に、通
常のリソグラフィによって行われ、初めにレジスト層が
塗布され、そのレジスト層が選択的に露光され、そのレ
ジスト層が現像されてマスクとされる。このレジスト層
をマスクに用いながら、ＲＩＥ（反応性イオンエッチン
グ）によりエッチングを行って、層間絶縁膜６にコンタ
クトホール７を形成する。このコンタクトホール７の底
部では、図３に示すように、アルミニューム系配線層５
の表面が臨むことになる。
にコンタクトホール７を形成する。このコンタクトホー
ル７の形成も、コンタクトホール３の形成と同様に、通
常のリソグラフィによって行われ、初めにレジスト層が
塗布され、そのレジスト層が選択的に露光され、そのレ
ジスト層が現像されてマスクとされる。このレジスト層
をマスクに用いながら、ＲＩＥ（反応性イオンエッチン
グ）によりエッチングを行って、層間絶縁膜６にコンタ
クトホール７を形成する。このコンタクトホール７の底
部では、図３に示すように、アルミニューム系配線層５
の表面が臨むことになる。
【００１５】次に、プラグ形成前の前処理としてＣＦ４
等よって、アルミニューム系配線層５の表面の酸化ア
ルミニューム膜を除去し、その酸化アルミニューム膜の
除去後に、ビシクロペンタジエニルタングステン・ジハ
イドライドの如きフッ素を含有しないタングステンのソ
ースガスと、還元ガスとしての水素ガスをＣＶＤ装置内
に導入して、タングステンの選択ＣＶＤを行う。ビシク
ロペンタジエニルタングステン・ジハイドライドは、１
５０℃程度に加熱することで気化させ、気化させた状態
でＣＶＤ装置内に導入させる。ＣＶＤの条件は、ビシク
ロペンタジエニルタングステン・ジハイドライドガスと
水素ガスの比が例えば１０対７とされ、例えば２００Ｔ
ｏｒｒ，２６０℃でＣＶＤが行われる。図４に示すよう
に、コンタクトホール７には、ビシクロペンタジエニル
タングステン・ジハイドライドをソースガスとしたタン
グステン膜８が埋め込まれる。このコンタクトホール７
内のタングステン膜８は、フッ素を用いていないソース
ガスによって堆積されるため、フッ素系の反応生成物が
膜中に少なくされ、低抵抗である。
等よって、アルミニューム系配線層５の表面の酸化ア
ルミニューム膜を除去し、その酸化アルミニューム膜の
除去後に、ビシクロペンタジエニルタングステン・ジハ
イドライドの如きフッ素を含有しないタングステンのソ
ースガスと、還元ガスとしての水素ガスをＣＶＤ装置内
に導入して、タングステンの選択ＣＶＤを行う。ビシク
ロペンタジエニルタングステン・ジハイドライドは、１
５０℃程度に加熱することで気化させ、気化させた状態
でＣＶＤ装置内に導入させる。ＣＶＤの条件は、ビシク
ロペンタジエニルタングステン・ジハイドライドガスと
水素ガスの比が例えば１０対７とされ、例えば２００Ｔ
ｏｒｒ，２６０℃でＣＶＤが行われる。図４に示すよう
に、コンタクトホール７には、ビシクロペンタジエニル
タングステン・ジハイドライドをソースガスとしたタン
グステン膜８が埋め込まれる。このコンタクトホール７
内のタングステン膜８は、フッ素を用いていないソース
ガスによって堆積されるため、フッ素系の反応生成物が
膜中に少なくされ、低抵抗である。
【００１６】次に、そのタングステン膜８をプラグとし
て、図５に示すように、上層のアルミニューム系配線層
９をタングステン膜８に接続するように形成する。前記
タングステン膜８は、フッ素系の反応生成物が少ないた
め、低抵抗とされ、多層アルミニューム系配線層による
信頼性の高い配線構造となる。
て、図５に示すように、上層のアルミニューム系配線層
９をタングステン膜８に接続するように形成する。前記
タングステン膜８は、フッ素系の反応生成物が少ないた
め、低抵抗とされ、多層アルミニューム系配線層による
信頼性の高い配線構造となる。
【００１７】なお、本実施例では、タングステン膜８を
ビシクロペンタジエニルタングステン・ジハイドライド
ガスにより形成することとしたが、これに限定されず、
他のフッ素を含有しないタングステン系有機金属化合物
ガスによりタングステン膜を形成しても良い。また、コ
ンタクトホールの穴埋めに際して、穴埋めの初期段階だ
けビシクロペンタジエニル・タングステン・ジハイドラ
イドの如きフッ素を含有しないタングステン系有機金属
化合物ガスを用い、残りの穴埋めは、六フッ化タングス
テンの如きガスを使用するようにすることもできる。
ビシクロペンタジエニルタングステン・ジハイドライド
ガスにより形成することとしたが、これに限定されず、
他のフッ素を含有しないタングステン系有機金属化合物
ガスによりタングステン膜を形成しても良い。また、コ
ンタクトホールの穴埋めに際して、穴埋めの初期段階だ
けビシクロペンタジエニル・タングステン・ジハイドラ
イドの如きフッ素を含有しないタングステン系有機金属
化合物ガスを用い、残りの穴埋めは、六フッ化タングス
テンの如きガスを使用するようにすることもできる。
【００１８】
【発明の効果】本発明のタングステン膜の形成方法では
、ソースガスとして、フッ素を含有しないタングステン
系有機金属化合物ガスを用いるため、形成したタングス
テン膜中にフッ素の反応生成物が含まれることがない。 このため例えばそのタングステン膜をプラグに用いた場
合、低抵抗な電気的な接続が行われることになり、信頼
性の高い配線構造が得られる。
、ソースガスとして、フッ素を含有しないタングステン
系有機金属化合物ガスを用いるため、形成したタングス
テン膜中にフッ素の反応生成物が含まれることがない。 このため例えばそのタングステン膜をプラグに用いた場
合、低抵抗な電気的な接続が行われることになり、信頼
性の高い配線構造が得られる。
【図１】本発明のタングステン膜の形成方法の一例にお
ける下地となるアルミニューム系配線層形成工程までの
工程断面図
ける下地となるアルミニューム系配線層形成工程までの
工程断面図
【図２】本発明のタングステン膜の形成方法の一例にお
けるアルミニューム系配線層上の層間絶縁膜の形成工程
までの工程断面図
けるアルミニューム系配線層上の層間絶縁膜の形成工程
までの工程断面図
【図３】本発明のタングステン膜の形成方法の一例にお
ける層間絶縁膜へのコンタクトホールの形成工程までの
工程断面図
ける層間絶縁膜へのコンタクトホールの形成工程までの
工程断面図
【図４】本発明のタングステン膜の形成方法の一例にお
ける選択ＷＣＶＤ工程までの工程断面図
ける選択ＷＣＶＤ工程までの工程断面図
【図５】本発明
のタングステン膜の形成方法の一例における上層のアル
ミニューム系配線層の形成工程までの工程断面図
のタングステン膜の形成方法の一例における上層のアル
ミニューム系配線層の形成工程までの工程断面図
１…基体
２…絶縁膜
３…コンタクトホール
５…アルミニューム系配線層
６…層間絶縁膜
７…コンタクトホール
８…タングステン膜
９…アルミニューム系配線層
Claims (1)
- 【請求項１】 ソースガスとして、フッ素を含有しな
いタングステン系有機金属化合物ガスを用いることを特
徴とするタングステン膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8338891A JPH04294531A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | タングステン膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8338891A JPH04294531A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | タングステン膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04294531A true JPH04294531A (ja) | 1992-10-19 |
Family
ID=13801041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8338891A Withdrawn JPH04294531A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | タングステン膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04294531A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5633201A (en) * | 1992-11-30 | 1997-05-27 | Hyundai Electronics Industries, Co., Ltd. | Method for forming tungsten plugs in contact holes of a semiconductor device |
-
1991
- 1991-03-22 JP JP8338891A patent/JPH04294531A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5633201A (en) * | 1992-11-30 | 1997-05-27 | Hyundai Electronics Industries, Co., Ltd. | Method for forming tungsten plugs in contact holes of a semiconductor device |
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| Date | Code | Title | Description |
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