JPH0464223A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH0464223A
JPH0464223A JP17901290A JP17901290A JPH0464223A JP H0464223 A JPH0464223 A JP H0464223A JP 17901290 A JP17901290 A JP 17901290A JP 17901290 A JP17901290 A JP 17901290A JP H0464223 A JPH0464223 A JP H0464223A
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JP
Japan
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tungsten layer
layer
gas
carrier gas
supply
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JP17901290A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinya Ohira
真也 大平
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To reduce contact resistance by supplying both a reaction gas and a carrier gas, chemically vapor-growing a second W layer on the surface of a first W layer, stopping the supply of the reaction gas so as to externally diffuse fluorine and continuing the feed of the carrier gas. CONSTITUTION:A reaction gas mixed with a carrier gas, WF6 and SiH4, in the growth process of W are fed intermittently. F contained in a first W layer grown at a first supply timing before a first stopping timing is diffused externally and washed away by the carrier gas not stopped at the first stopping timing when WF6 and SiH4 are not supplied. A novel second W layer is laminated and grown on the first W layer, from which F is removed, at a second supply timing, and F contained in the anew grown second W layer is diffused externally and washed away by the carrier gas and taken off. The process of growth and F removal is repeated, thus forming a buried W layer having specified thickness.

Description

【発明の詳細な説明】 〔目 次] 概要 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段 作用 実施例 一実施例のプロセス構成図(第1図) 第1の適用例の工程断面図(第2図) 第2の適用例の工程断面図(第3図) 発明の効果 〔概 要〕 半導体装置の製造方法、特に絶縁膜のコンタクトホール
やスルーホール内にタングステン層を埋込む際の化学気
相成長方法に関し、 反応ガスに畦、とSiH4を用いる化学気相成長法によ
り、底部に導電性基体を表出するアスペクト比の高い開
孔内に埋込みW層を形成する際、埋込みW層中に含まれ
るFの濃度(含有量)を減少させて埋込みW層の導電性
基体に対するコンタクト抵抗を減少せしめることを目的
とし、 絶縁膜の開孔内に表出する導電性基体上に、反応ガスで
ある6弗化タングステン及びモノシランとキャリアガス
との混合ガス中においてタングステン層を化学気相成長
せしめるに際して、該タングステン層を成長している過
程において該反応ガスの供給を間欠的に行う構成、若し
くは、反応ガスである6弗化タングステン及びモノシラ
ンとキャリアガスとの混合ガスからなる成長ガスの供給
と真空排気とを、交互に繰り返しながら所定厚さのタン
グステン層を成長せしめる構成を有する。
[Detailed Description of the Invention] [Table of Contents] Overview Industrial Field of Application Conventional Technology Problems to be Solved by the Invention Means for Solving the Problems Action Embodiment 1 Process configuration diagram of the embodiment (Fig. 1) Process sectional view of application example 1 (Fig. 2) Process sectional view of second application example (Fig. 3) Effects of the invention [Summary] A method for manufacturing a semiconductor device, especially in a contact hole or a through hole of an insulating film. Regarding the chemical vapor deposition method when embedding a tungsten layer in a tungsten layer, the tungsten layer is embedded in a high aspect ratio opening exposing a conductive substrate at the bottom by a chemical vapor deposition method using a ridge and SiH4 as a reactive gas. When forming the layer, the purpose of reducing the concentration (content) of F contained in the buried W layer and reducing the contact resistance of the buried W layer to the conductive substrate is to reduce the concentration (content) of F contained in the buried W layer. When a tungsten layer is grown in a chemical vapor phase on a conductive substrate to be produced in a mixed gas of tungsten hexafluoride and monosilane, which are reactive gases, and a carrier gas, the reactive gas is grown in the process of growing the tungsten layer. A tungsten layer of a predetermined thickness is formed by alternately repeating the supply of a growth gas consisting of a mixed gas of tungsten hexafluoride and monosilane, which are reactive gases, and a carrier gas, and evacuation. It has a structure that allows it to grow.

〔産業上の利用分野] 本発明は半導体装置の製造方法、特に絶縁膜のコンタク
トホールやスルーホール内にタングステン層を埋込む際
の化学気相成長方法に関する。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and particularly to a chemical vapor deposition method for embedding a tungsten layer in a contact hole or a through hole of an insulating film.

半導体装置の高集積化が進むに伴って、絶縁膜に形成さ
れるコンタクトホールやスルーホールの径は極度に微細
化されてきており、そのアスペクト比も1或いはそれ以
上に高まってきている。このような状況において、金属
配線層の形成に際して、スパッタ等のPVD法で形成さ
れる金属層のステップカバレージ性の悪さから、上記コ
ンタクトホール或いはスルーホールの段差部の金属配線
層の厚さが極端に薄くなり、その部分に生ずるエレクト
ロマイグレーションやストレスマイグレーションによっ
て断線を生じ易くなるという問題がある。また通常のア
ルミニウム(Af)配線層がSi面に直にコンタクトす
る構造においては熱処理に際してのSiの吸い上げによ
る接合破壊の問題があり、更にこれを防止するためにS
iを少量添加したA2配線層においてはコンタクト面へ
のP型Siの析出によるコンタクト抵抗の増大という問
題がある。
As semiconductor devices become more highly integrated, the diameters of contact holes and through holes formed in insulating films have become extremely fine, and their aspect ratios have also increased to 1 or more. In such a situation, when forming a metal wiring layer, the thickness of the metal wiring layer at the stepped portion of the contact hole or through hole becomes extremely thick due to poor step coverage of the metal layer formed by PVD method such as sputtering. There is a problem in that the wire becomes thinner and more likely to break due to electromigration or stress migration that occurs in that portion. In addition, in a structure in which an ordinary aluminum (Af) wiring layer is in direct contact with the Si surface, there is a problem of junction breakdown due to Si wicking during heat treatment, and in order to prevent this, S
In the A2 wiring layer to which a small amount of i is added, there is a problem in that the contact resistance increases due to the precipitation of P-type Si on the contact surface.

そこで、前記コンタクトホールの段差を軽減して配線層
の断線を防止し、且つ前記接合破壊やコンタクト抵抗の
増大も防止できる手段としてコンタクトホール内に、A
f配線層との間に介在せしめるタングステン(W)層を
厚く埋込む方法が注目されている。
Therefore, as a means to reduce the level difference in the contact hole and prevent disconnection of the wiring layer, as well as to prevent the junction breakdown and increase in contact resistance, A.
A method of embedding a thick tungsten (W) layer interposed between the f-wiring layer and the f-wiring layer is attracting attention.

[従来の技術〕 上記コンタクトホール内にW層を厚く埋込むのが容易な
方法に、例えばWの選択気相成長方法がある。
[Prior Art] A method for easily embedding a thick W layer in the contact hole is, for example, a selective vapor phase growth method of W.

従来のWの選択化学気相成長(cVD)法においては、
ランプ加熱等により所定の成長温度に昇温されている被
成長基板が配置され、真空に排気されている密閉容器内
に、例えば、反応ガスである6弗化タングステン(WF
6)  5SCCMと、モノシラン(SiH4) 3 
SCCMを、キャリアガスである水素(H,)100〜
1000 SCCMと共に流入し、密閉容器内を所定の
圧力例えばQ、3 Torrに保った状態で、被成長基
板上の絶縁膜のコンタクトホール内に表出する例えばS
i面上へW層の選択成長がなされ、且つ成長過程中、反
応ガスである前記−F6及びSiH4の供給は、上記流
量に一定させて所定厚さまで連続して成長が行われてい
た。
In the conventional selective chemical vapor deposition (cVD) method of W,
A substrate to be grown that has been heated to a predetermined growth temperature by heating with a lamp or the like is placed in a sealed container that is evacuated to a vacuum, and a reactive gas such as tungsten hexafluoride (WF
6) 5SCCM and monosilane (SiH4) 3
SCCM is mixed with carrier gas hydrogen (H,) 100 ~
1000 SCCM, and while maintaining the inside of the sealed container at a predetermined pressure of Q, 3 Torr, for example, S is exposed in the contact hole of the insulating film on the substrate to be grown.
A W layer was selectively grown on the i-plane, and during the growth process, the reactant gases -F6 and SiH4 were supplied at the above-mentioned flow rates, and the growth was continued to a predetermined thickness.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしこの方法では、前述したように半導体装置が高集
積化されコンタクトホールのアスペクト比が高まった現
状においては、コンタクトホール内に成長するW層内に
弗素(F)が多量に混入し、このFがW層と基板Siの
界面付近に存在して埋込みW層と基板Stとのコンタク
ト抵抗を増大させるという問題を生じていた。
However, with this method, as mentioned above, in the current situation where semiconductor devices have become highly integrated and the aspect ratio of contact holes has increased, a large amount of fluorine (F) is mixed into the W layer that grows in the contact holes. exists near the interface between the W layer and the substrate Si, causing a problem of increasing contact resistance between the buried W layer and the substrate St.

そこで本発明は、反応ガスに−F6 と5iHaを用い
てアスペクト比の高い開孔内に埋込みW層を化学気相成
長せしめる際、埋込みW層内のF濃度(含有量)を減少
させて埋込みW層の開孔底部に表出する導電性基体に対
するコンタクト抵抗を減少せしめることを目的とする。
Therefore, the present invention aims at reducing the F concentration (content) in the buried W layer when chemically vapor-depositing the buried W layer in the opening with a high aspect ratio using -F6 and 5iHa as the reaction gas. The purpose is to reduce the contact resistance to the conductive substrate exposed at the bottom of the opening in the W layer.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記課題は、(1)絶縁膜の開孔内に表出する導電性基
体上に、反応ガスである6弗化タングステン及びモノシ
ランとキャリアガスとの混合ガス中においてタングステ
ン層を選択的に化学気相成長せしめるに際して、(a)
前記反応ガス、及び前記キャリアガスを共に供給して、
該導電性基体表面に第1のタングステン層を化学気相成
長する工程と、次いで、(b)前記工程(a)で該反応
ガス中から該第1のタングステン層中に取り込まれた弗
素が、該第1のタングステン層中から外方拡散するよう
に、前記反応ガスの供給を停止し、前記キャリアガスの
供給を続行する工程と、次いで、(c)前記反応ガス、
及び前記キャリアガスを共に供給して、該第1のタング
ステン層表面に第2のタングステン層を化学気相成長す
る工程と、次いで、(d)前記工程(c)で該反応ガス
中から該第2のタングステン層中に取り込まれた弗素が
、該第2のタングステン層中から外方拡散するように、
前記反応ガスの供給を停止し、前記キャリアガスの供給
を続行する工程とを有し、前記工程(a)では、第1の
タングステン層の厚さを、該第1のタングステン層に含
まれる弗素が、前記工程(b)でほぼ完全に外方拡散す
る厚さ分形成し、且つ前記工程(c)では、該第2のタ
ングステン層の厚さを、該第2のタングステン層中に含
まれる弗素が、前記工程(d)でほぼ完全に外方拡散す
る厚さ分形成する本発明による半導体装置の製造方法、
若しくは、絶縁膜の開孔内に表出する導電性基体上に、
反応ガスである6弗化タングステン及びモノシランとキ
ャリアガスとの混合ガス中においてタングステン層を選
択的に化学気相成長せしめるに際して、(a)前記反応
ガス、及び前記キャリアガスを共に供給して、該導電性
基体表面に第1のタングステン層を化学気相成長する工
程と、次いで、(b)前記工程(a)で該反応ガス中か
ら該第1のタングステン層中に取り込まれた弗素が、該
第1のタングステン層中から外方拡散するように、前記
反応ガスとキャリアガスの供給を停止し、真空排気を行
う工程と、次いで、(c)前記反応ガス、及び前記キャ
リアガスを共に供給して、該第1のタングステン層表面
に第2のタングステン層を化学気相成長する工程と、次
いで、(d)前記工程(c)で該反応ガス中から該第2
のタングステン層中に取り込まれた弗素が、該第2のタ
ングステン層中から外方拡散するように、前記反応ガス
とキャリアガスの供給を停止し、真空排気を行う工程と
を有し、前記工程(a)では、該第1のタングステン層
の厚さを、該第1のタングステン層中に含まれる弗素が
、前記工程(b)でほぼ完全に外方拡散する厚さ分形成
し、且つ前記工程(c)では、該第2のタングステン層
の厚さを、該第2のタングステン層中に含まれる弗素が
、前記工程(d)でほぼ完全に外方拡散する厚さ分形成
する本発明による半導体装置の製造方法によって解決さ
れる。
The above-mentioned problems are as follows: (1) selectively chemically vaporize the tungsten layer on the conductive substrate exposed in the openings of the insulating film in a mixed gas of tungsten hexafluoride and monosilane, which are reactive gases, and a carrier gas; Upon phase growth, (a)
supplying the reaction gas and the carrier gas together,
a step of chemical vapor deposition of a first tungsten layer on the surface of the conductive substrate, and then (b) fluorine incorporated into the first tungsten layer from the reaction gas in step (a); stopping the supply of the reaction gas and continuing the supply of the carrier gas so as to diffuse outward from the first tungsten layer, and then (c) the reaction gas;
and a carrier gas to chemically vapor-deposit a second tungsten layer on the surface of the first tungsten layer; so that fluorine taken into the second tungsten layer diffuses outward from the second tungsten layer,
and a step of stopping the supply of the reaction gas and continuing the supply of the carrier gas, and in the step (a), the thickness of the first tungsten layer is adjusted to the fluorine contained in the first tungsten layer. is formed to a thickness that substantially completely outdiffuses in the step (b), and in the step (c), the thickness of the second tungsten layer is reduced to a thickness that is included in the second tungsten layer. A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in which fluorine is formed to a thickness such that fluorine is almost completely diffused out in the step (d);
Alternatively, on the conductive substrate exposed in the opening of the insulating film,
When a tungsten layer is selectively grown in a chemical vapor phase in a mixed gas of tungsten hexafluoride and monosilane, which are reactive gases, and a carrier gas, (a) the reactive gas and the carrier gas are both supplied; a step of chemical vapor deposition of a first tungsten layer on the surface of the conductive substrate; (c) supplying both the reaction gas and the carrier gas so as to diffuse outward from the first tungsten layer, stopping the supply of the reaction gas and the carrier gas and performing vacuum evacuation; (d) depositing a second tungsten layer on the surface of the first tungsten layer in a chemical vapor phase;
stopping the supply of the reaction gas and carrier gas and performing vacuum evacuation so that the fluorine incorporated into the second tungsten layer diffuses outward from the second tungsten layer; In (a), the first tungsten layer is formed to a thickness such that fluorine contained in the first tungsten layer is almost completely out-diffused in the step (b), and In the step (c), the second tungsten layer is formed to a thickness such that fluorine contained in the second tungsten layer is almost completely out-diffused in the step (d). The problem is solved by a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

〔作 用〕[For production]

埋込みW層においてW層中に含まれるFの濃度が2〜3
倍高まるとコンタクト抵抗も2〜3倍高くなることが確
認されている。
In the buried W layer, the concentration of F contained in the W layer is 2 to 3.
It has been confirmed that if the contact resistance increases by a factor of 2 to 3, the contact resistance also increases by 2 to 3 times.

そこで埋込みW層中のF濃度を低減させるために、本発
明に係る第1の方法においては、Wの成長過程において
キャリアガス(例えば82)に混合する反応ガス即ち−
F、及びSiH4の供給を間欠的に行い、WF、及びS
iH4の供給されていない第1の停止タイミングにおい
て、その前の第1の供給タイミングで成長した第1のW
層に含まれるFを外方拡散させ停止されないキャリアガ
スによって洗い流した後、次ぎの第2の供給タイミング
で前記Fの除去された第1のW層上に新たな第2のW層
を積層成長させ、次ぎの第2の停止タイミングで主とし
てその前の第2の供給タイミングで新たに成長した第2
のW層に含まれるFを外方拡散させキャリアガスで洗い
流し除去する。そして上記成長とF除去の工程を繰り返
し、複数の供給タイミングに成長され、その次ぎの停止
タイミングによって成長層中OFの除去がなされた複数
のW層の合計により所定の厚さを有する埋込みW層が形
成される。
Therefore, in order to reduce the F concentration in the buried W layer, in the first method according to the present invention, a reactive gas, i.e., -
By intermittently supplying F and SiH4, WF and S
At the first stop timing when iH4 is not supplied, the first W grown at the previous first supply timing
After the F contained in the layer is diffused outward and washed away by a carrier gas that is not stopped, a new second W layer is grown on top of the first W layer from which the F has been removed at the next second supply timing. Then, at the next second stop timing, the newly grown second supply timing mainly occurs at the previous second supply timing.
The F contained in the W layer is diffused outward and washed away with a carrier gas. Then, the above-mentioned growth and F removal steps are repeated to form a buried W layer having a predetermined thickness by the sum of multiple W layers that are grown at multiple supply timings and the OF in the grown layers is removed at the next stop timing. is formed.

また本発明に係る第2の方法においては、Wの成長過程
において、キャリアガスと前記反応ガスとからなる成長
ガスの供給タイミングと、成長ガスを停止し、被成長基
板の周囲を真空雰囲気にする真空排気タイミングとを交
互に設け、第1の供給タイミングで成長した第1のW層
に含まれるFを、次ぎの第1の真空排気タイミングによ
り吸引除去した後、次ぎの第2の供給タイミングで前記
第1のW層上に第2のW層を積層成長させ、複数回の反
応ガス供給タイミングに成長するW層の合計によって所
定の厚さを有する埋込みW層が形成される。
Furthermore, in the second method according to the present invention, during the W growth process, the timing of supplying a growth gas consisting of a carrier gas and the reaction gas, and the timing of stopping the growth gas to create a vacuum atmosphere around the substrate to be grown are determined. Evacuation timing is provided alternately, and after the F contained in the first W layer grown at the first supply timing is suctioned and removed at the next first evacuation timing, at the next second supply timing. A second W layer is laminated and grown on the first W layer, and a buried W layer having a predetermined thickness is formed by the sum of the W layers grown at multiple reaction gas supply timings.

以上により本発明の方法によれば、埋込みW層中のF濃
度を従来に比べ1/2程度に低減することができる。
As described above, according to the method of the present invention, the F concentration in the buried W layer can be reduced to about 1/2 compared to the conventional method.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明を、図示実施例により具体的に説明する。 The present invention will be specifically explained below with reference to illustrated embodiments.

第1図は本発明に係るWの選択気相成長方法の一実施例
のプロセス構成図で、(a)は温度プロファイル図、(
b)は反応ガスのフローシーケンス図、第2図は本発明
に係るW選択気相成長方法の第1の適用例の工程断面図
で、第3回は同第2の適用例の工程断面図である。
FIG. 1 is a process configuration diagram of an embodiment of the selective vapor phase growth method for W according to the present invention, in which (a) is a temperature profile diagram; (a) is a temperature profile diagram;
b) is a flow sequence diagram of the reaction gas, FIG. 2 is a process cross-sectional view of the first application example of the W selective vapor phase growth method according to the present invention, and the third is a process cross-sectional view of the second application example. It is.

全図を通じ同一対象物は同一符合で示す。Identical objects are indicated by the same reference numerals throughout the figures.

本発明に係る第1のW層の選択化学気相成長方法の一実
施例において、第1図の(a)に示すように成長温度は
360°Cに規定した。
In one embodiment of the first selective chemical vapor deposition method for a W layer according to the present invention, the growth temperature was set at 360°C, as shown in FIG. 1(a).

また、反応ガスである一Fhの流量は20 SCCM、
SiH4の流量は15 SCCM 、キャリアガスであ
るHzの流量は1000 SCCM 、成長圧力は0.
1〜0.3 Torrに設定した。
In addition, the flow rate of 1Fh, which is a reactive gas, is 20 SCCM,
The flow rate of SiH4 was 15 SCCM, the flow rate of Hz as carrier gas was 1000 SCCM, and the growth pressure was 0.
It was set at 1 to 0.3 Torr.

そして同図の(b)に示すように、被成長基板の温度が
360°Cに達してから1分後に成長を開始し、キャリ
アガスであるH2は前記流量で一定して流した状態にお
いて、反応ガスである畦、及び5in4の前記流量での
供給を、各々15秒間の第1、第2、第3、第4の4回
の供給タイミングA+−Az、A3、A4に分割して間
欠的に行い、それぞれの供給タイミングの間に、各30
秒間の上記反応ガスの供給のみを停止する停止タイミン
グBls Bz、B3を設けて成長を行い、合計厚さ2
000人の埋込みW層を成長させた。
As shown in (b) of the same figure, growth started one minute after the temperature of the growth substrate reached 360°C, and the carrier gas H2 was kept flowing at the above flow rate. The supply of the reaction gas at the above flow rate of ridge and 5in4 is divided into four supply timings A+-Az, A3, and A4 of 15 seconds each, and is intermittent. and during each supply timing, each 30
Growth was performed by setting stop timings Bls Bz and B3 for stopping only the supply of the reaction gas for 2 seconds, and the total thickness was 2.
000 buried W layers were grown.

第   1   表 第1表は、上記実施例の反応ガス間欠供給による埋込み
W層と、反応ガスを連続的に供給していた従来方法によ
る埋込みW層中のF濃度を、SIMS(2次イオン質量
分析)により定性的に比較した結果を示したものである
。この結果から、本発明に係る選択化学気相成長によれ
ば埋込みW層中のF濃度を従来に比べ1/2近くに減少
できたことが分かる。
Table 1 Table 1 shows the F concentration in the embedded W layer formed by intermittent supply of reactive gas in the above embodiment and in the embedded W layer formed by the conventional method in which reactive gas was continuously supplied using SIMS (secondary ion mass). This shows the results of a qualitative comparison using This result shows that the selective chemical vapor deposition according to the present invention was able to reduce the F concentration in the buried W layer to nearly 1/2 compared to the conventional method.

また、本発明に係る第2のW層の選択化学気相成長方法
の一実施例においては、前記実施例同様に、成長温度を
360°C1反応ガスである一F6の流量を20 SC
CM 、Signの流量を15 SCCM 、キャリア
ガスであるH2の流量を1000 SCCM 、成長圧
力を0.1〜0.3 Torrにそれぞれ設定した。
Further, in an embodiment of the second selective chemical vapor deposition method for a W layer according to the present invention, the growth temperature is set at 360°C, and the flow rate of F6, which is a reactant gas, is set at 20 SC.
The flow rates of CM and Sign were set to 15 SCCM, the flow rate of H2 as a carrier gas was set to 1000 SCCM, and the growth pressure was set to 0.1 to 0.3 Torr.

そして図示しないが、被成長基板の温度が360°Cに
達してから1分後に成長を開始し、反応ガスであるWF
&及びSiH4と、キャリアガスであるH2を含む成長
ガスの上記流量での供給を、各々数秒〜1分程度、例え
ば15秒間の第1、第2、第3、第4の4回の供給タイ
ミングに分割して間欠的に行い、それぞれの供給タイミ
ングの間に、各30秒〜1分程度、例えば30秒間の成
長ガスの供給を停止し成長容器内を10−’Torr程
度の真空に排気する真空排気タイミングを設け、成長ガ
スの供給と真空排気を交互に組合せて成長を行い、前記
実施例同様合計厚さ2000人の埋込みW層を成長させ
た。
Although not shown, growth starts one minute after the temperature of the growth substrate reaches 360°C, and the reaction gas WF
The growth gas containing & and SiH4 and H2 as a carrier gas is supplied at the above flow rate at the first, second, third, and fourth supply timings of several seconds to one minute each, for example, 15 seconds. This is done intermittently by dividing into 30 seconds to 1 minute between each supply timing, for example, stopping the supply of growth gas for 30 seconds and evacuating the inside of the growth container to a vacuum of about 10-'Torr. Growth was performed by setting evacuation timing and alternately combining growth gas supply and evacuation to grow a buried W layer with a total thickness of 2000 layers as in the previous example.

この方法により成長させた埋込みW層中のF濃度も、前
記実施例とほぼ同等の値を示している。
The F concentration in the buried W layer grown by this method also shows approximately the same value as in the previous example.

上記本発明に係る埋込みW層の選択化学気相成長方法は
、半導体装置の製造に際して、例えば第2図の工程断面
図に示すように、Si基板1上に設けられた例えば燐珪
酸ガラス(PSG)からなる厚さ0.3μm程度の眉間
絶縁膜2に形成された例えば径0.3μm(アスペクト
比=1)程度のコンタクトホール3内に、その底部に表
出するSi基板1面にコンタクトし、且つコンタクトホ
ール3の段差を軽減する埋込みW層4を形成し、これに
よって、後に鎖線で示すようにコンタクトホール3上に
形成される例えばAffi配線層5のカバレッジ性を向
上し、コンタクトホール部の段差による配線層の断線を
防止する際に用いられる。
The selective chemical vapor deposition method for a buried W layer according to the present invention is applied to, for example, phosphosilicate glass (PSG) provided on a Si substrate 1, as shown in the process cross-sectional view of FIG. 2, when manufacturing a semiconductor device. ) is formed in the glabella insulating film 2 with a thickness of about 0.3 μm, for example, in a contact hole 3 with a diameter of about 0.3 μm (aspect ratio=1), and in contact with the surface of the Si substrate exposed at the bottom of the contact hole 3. In addition, a buried W layer 4 is formed to reduce the step difference in the contact hole 3, thereby improving the coverage of, for example, an Affi wiring layer 5 that will be formed on the contact hole 3 later as shown by a chain line, and improving the coverage of the Affi wiring layer 5, which will be formed later on the contact hole 3. This is used to prevent disconnections in the wiring layer due to differences in level.

更にまた、本発明に係る埋込みW層の選択化学気相成長
方法は、第3図の工程断面図に示すように、例えば下層
A2配線層6上のPSG等からなる層間絶縁膜7に形成
したアスペクト比1程度の深いスルーホール(層間コン
タクトホール)8内にスルーホール8底面に表出する下
層AI!、配線層6にコンタクトし、且つスルーホール
8内に形成される段差を軽減する埋込みW層4を形成し
、鎖線で示すように、このスルーホール8上に形成され
る上層A1配線層9のカバレンジ性を向上し、スルーホ
ール部の段差による上層配線層の断線を防止する際等に
も適用される。
Furthermore, the method of selective chemical vapor deposition of a buried W layer according to the present invention, as shown in the cross-sectional view of the process in FIG. Lower layer AI exposed on the bottom surface of the through hole 8 in the deep through hole (interlayer contact hole) 8 with an aspect ratio of about 1! , a buried W layer 4 is formed which contacts the wiring layer 6 and reduces the level difference formed in the through hole 8, and as shown by the chain line, the upper layer A1 wiring layer 9 formed over the through hole 8 is formed. It is also applied to improve coverage and prevent disconnections in upper wiring layers due to differences in level in through holes.

なお、本発明に係るWの選択化学気相成長方法は、上記
適用例に示したSiやA1以外の導電性基体上のコンタ
クトホール或いはスルーホール内に埋込みW層を成長す
る際にも勿論適用される。
Note that the selective chemical vapor deposition method for W according to the present invention can of course be applied to growing a buried W layer in a contact hole or through hole on a conductive substrate other than Si or A1 as shown in the application example above. be done.

以上本発明を選択気相成長の実施例について説明したが
、本発明に係るWの気相成長方法は通常の非選択の化学
気相成長方法にも適用され、同様の効果を生ずる。
Although the present invention has been described above with reference to an embodiment of selective vapor phase growth, the W vapor phase growth method according to the present invention can also be applied to a normal non-selective chemical vapor growth method, and the same effects will be produced.

[発明の効果] 以上説明のように本発明によれば、コンタクトホール或
いはスルーホール内の段差を軽減し、その部分での上部
配線層の断線を防止するために上記コンタクトホールや
スルーホール内に形成される埋込みタングステン層中の
弗素の濃度を、従来に比べて1/2程度に低減でき、そ
れに伴って下部の導電性基体に対するコンタクト抵抗を
従来に比べ1/2程度に減少せしめることができる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, a step is formed in the contact hole or through hole in order to reduce the level difference in the contact hole or through hole and prevent disconnection of the upper wiring layer at that part. The concentration of fluorine in the buried tungsten layer formed can be reduced to about 1/2 compared to the conventional method, and the contact resistance to the underlying conductive substrate can be reduced to about 1/2 compared to the conventional method. .

従って本発明は、高集積化される半導体装置の性能及び
信軌性の向上に及ぼす効果が大である。
Therefore, the present invention has a great effect on improving the performance and reliability of highly integrated semiconductor devices.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係るW気相成長方法の一実施例のプロ
セス構成図で、(a)は温度プロファイル図、(b)は
反応ガスのフローシーケンス図、第2図は本発明に係る
W気相成長方法の第1の適用例の工程断面図、 第3図は本発明に係るW気相成長方法の第2の適用例の
工程断面図である。 図において、 A8、A2、A3、A4は反応ガスの供給タイミング、
B1、B2、B3は反応ガスの停止タイミング、1はS
i基板、 2.7は層間絶縁膜、 3はコンタクトホール、 4は埋込みW層、 5はA1配線層、 6は下層Al配線層、 8はスルーホール、 9は上層A2配線層 を示す。 メ 2 図 篤 図 隼 3 図
FIG. 1 is a process configuration diagram of an embodiment of the W vapor phase growth method according to the present invention, in which (a) is a temperature profile diagram, (b) is a flow sequence diagram of a reaction gas, and FIG. 2 is a process diagram according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a process cross-sectional view of a first application example of the W vapor phase growth method. FIG. 3 is a process cross-sectional view of a second application example of the W vapor phase growth method according to the present invention. In the figure, A8, A2, A3, and A4 are the reaction gas supply timings,
B1, B2, B3 are reaction gas stop timings, 1 is S
An i-substrate, 2.7 is an interlayer insulating film, 3 is a contact hole, 4 is a buried W layer, 5 is an A1 wiring layer, 6 is a lower Al wiring layer, 8 is a through hole, and 9 is an upper A2 wiring layer. Me 2 Figure Atsushi Hayabusa 3 Figure

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)絶縁膜の開孔内に表出する導電性基体上に、反応
ガスである6弗化タングステン及びモノシランとキャリ
アガスとの混合ガス中においてタングステン層を選択的
に化学気相成長せしめるに際して、 (a)前記反応ガス、及び前記キャリアガスを共に供給
して、該導電性基体表面に第1のタングステン層を化学
気相成長する工程と、 次いで、 (b)前記工程(a)で該反応ガス中から該第1のタン
グステン層中に取り込まれた弗素が、該第1のタングス
テン層中から外方拡散するように、前記反応ガスの供給
を停止し、前記キャリアガスの供給を続行する工程と、 次いで、 (c)前記反応ガス、及び前記キャリアガスを共に供給
して、該第1のタングステン層表面に第2のタングステ
ン層を化学気相成長する工程と、次いで、 (d)前記工程(c)で該反応ガス中から該第2のタン
グステン層中に取り込まれた弗素が、該第2のタングス
テン層中から外方拡散するように、前記反応ガスの供給
を停止し、前記キャリアガスの供給を続行する工程とを
有し、 前記工程(a)では、第1のタングステン層の厚さを、
該第1のタングステン層に含まれる弗素が、前記工程(
b)でほぼ完全に外方拡散する厚さ分形成し、且つ 前記工程(c)では、該第2のタングステン層の厚さを
、該第2のタングステン層中に含まれる弗素が、前記工
程(d)でほぼ完全に外方拡散する厚さ分形成する ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(1) When selectively chemical vapor growing a tungsten layer on the conductive substrate exposed in the opening of the insulating film in a mixed gas of tungsten hexafluoride as a reactive gas and monosilane and a carrier gas. (a) supplying the reactive gas and the carrier gas together to chemically vapor deposit a first tungsten layer on the surface of the conductive substrate; and (b) depositing the first tungsten layer in step (a). The supply of the reaction gas is stopped and the supply of the carrier gas is continued so that fluorine taken into the first tungsten layer from the reaction gas diffuses outward from the first tungsten layer. (c) supplying both the reaction gas and the carrier gas to chemically vapor deposit a second tungsten layer on the surface of the first tungsten layer; and (d) the step of The supply of the reactive gas is stopped, and the carrier is and a step of continuing to supply the gas, and in the step (a), the thickness of the first tungsten layer is
The fluorine contained in the first tungsten layer is
In step (b), the second tungsten layer is formed to a thickness that is almost completely out-diffused, and in the step (c), the thickness of the second tungsten layer is increased so that the fluorine contained in the second tungsten layer is A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that (d) is formed to a thickness that causes almost complete out-diffusion.
(2)絶縁膜の開孔内に表出する導電性基体上に、反応
ガスである6弗化タングステン及びモノシランとキャリ
アガスとの混合ガス中においてタングステン層を選択的
に化学気相成長せしめるに際して、 (a)前記反応ガス、及び前記キャリアガスを共に供給
して、該導電性基体表面に第1のタングステン層を化学
気相成長する工程と、 次いで、 (b)前記工程(a)で該反応ガス中から該第1のタン
グステン層中に取り込まれた弗素が、該第1のタングス
テン層中から外方拡散するように、前記反応ガスとキャ
リアガスの供給を停止し、真空排気を行う工程と、 次いで、 (c)前記反応ガス、及び前記キャリアガスを共に供給
して、該第1のタングステン層表面に第2のタングステ
ン層を化学気相成長する工程と、次いで、 (d)前記工程(c)で該反応ガス中から該第2のタン
グステン層中に取り込まれた弗素が、該第2のタングス
テン層中から外方拡散するように、前記反応ガスとキャ
リアガスの供給を停止し、真空排気を行う工程とを有し
、 前記工程(a)では、該第1のタングステン層の厚さを
、該第1のタングステン層中に含まれる弗素が、前記工
程(b)でほぼ完全に外方拡散する厚さ分形成し、且つ 前記工程(c)では、該第2のタングステン層の厚さを
、該第2のタングステン層中に含まれる弗素が、前記工
程(d)でほぼ完全に外方拡散する厚さ分形成する ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(2) When selectively chemical vapor-depositing a tungsten layer on the conductive substrate exposed in the opening of the insulating film in a mixed gas of tungsten hexafluoride and monosilane as a reactive gas and a carrier gas. (a) supplying the reactive gas and the carrier gas together to chemically vapor deposit a first tungsten layer on the surface of the conductive substrate; and (b) depositing the first tungsten layer in step (a). A step of stopping the supply of the reaction gas and carrier gas and performing vacuum evacuation so that fluorine taken into the first tungsten layer from the reaction gas diffuses outward from the first tungsten layer. and (c) supplying both the reaction gas and the carrier gas to chemically vapor deposit a second tungsten layer on the surface of the first tungsten layer, and (d) the step (c) stopping the supply of the reaction gas and carrier gas so that the fluorine taken into the second tungsten layer from the reaction gas diffuses outward from the second tungsten layer; In the step (a), the thickness of the first tungsten layer is reduced so that fluorine contained in the first tungsten layer is almost completely removed in the step (b). In step (c), the thickness of the second tungsten layer is reduced so that the fluorine contained in the second tungsten layer is almost completely removed in step (d). 1. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that the semiconductor device is formed to a thickness that causes outward diffusion.
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