JPH0474865A - 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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- JPH0474865A JPH0474865A JP18620590A JP18620590A JPH0474865A JP H0474865 A JPH0474865 A JP H0474865A JP 18620590 A JP18620590 A JP 18620590A JP 18620590 A JP18620590 A JP 18620590A JP H0474865 A JPH0474865 A JP H0474865A
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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。
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〕
配線の形成方法に関し。
デバイスが微細化されても断線しないで、かつ比抵抗の
十分低い配線金属を成膜することを目的とし。
十分低い配線金属を成膜することを目的とし。
１）被成長物表面に金属ハロゲン化物および金属水素化
物または金属有機化合物の少な（とも１つと、■族また
はＶ族元素の水素化物または水素原子を含むハロゲン化
物とを接触させて、該被成長物表面に該金属を析出する
工程を有するように構成する。
物または金属有機化合物の少な（とも１つと、■族また
はＶ族元素の水素化物または水素原子を含むハロゲン化
物とを接触させて、該被成長物表面に該金属を析出する
工程を有するように構成する。
２）前記被成長物表面にシリコン水素化物または水素原
子を含むシリコンハロゲン化物を同時に接触させるよう
に構成する。
子を含むシリコンハロゲン化物を同時に接触させるよう
に構成する。
３）基板上に絶縁膜を被着し、該絶縁膜に開口を形成し
、該開口内に金属または金属シリサイド膜を選択成長す
る工程と、該基板上に金属膜を全面成長する工程とを有
し、前記工程の少なくとも１つに前記１）または２）記
載の方法を用いるように構成する。
、該開口内に金属または金属シリサイド膜を選択成長す
る工程と、該基板上に金属膜を全面成長する工程とを有
し、前記工程の少なくとも１つに前記１）または２）記
載の方法を用いるように構成する。
本発明は半導体装置の製造方法に係り、特に配線の形成
方法に関する。
方法に関する。
ハーフミクロン級以降のＵＬＳＩには、微細化されても
段差部での膜厚が薄くならない（従って断線しない）、
かつ低抵抗の配線が要求されている。
段差部での膜厚が薄くならない（従って断線しない）、
かつ低抵抗の配線が要求されている。
本発明はこの要求を満たす配線膜の成膜方法として利用
することができる。
することができる。
従来、スパッタ法により成膜したアルミニウム（ＡＩ）
配線では、 ＡＩ中にチタン（Ｔｉ）や銅（Ｃｕ）を添
加して強度の改善を図っている。あるいはバイアススパ
ッタ法や基板加熱等の手段で−様な膜形成が試みられて
いる。
配線では、 ＡＩ中にチタン（Ｔｉ）や銅（Ｃｕ）を添
加して強度の改善を図っている。あるいはバイアススパ
ッタ法や基板加熱等の手段で−様な膜形成が試みられて
いる。
一方、気相成長によるタングステン（ＣＶＤ−Ｗ）等高
融点金属を用いた配線が検討されている。
融点金属を用いた配線が検討されている。
しかし、スパッタ等の物理的な成膜によるＡＩ（ＰＶＤ
−ＡＩ）では、断線に対する強度は物理的な要因によっ
て律速され、コンタクトホール等の段差では陰影効果（
成膜が進むに従って、コンタクトホール側壁に庇状に成
膜して陰影を生じる現象で。
−ＡＩ）では、断線に対する強度は物理的な要因によっ
て律速され、コンタクトホール等の段差では陰影効果（
成膜が進むに従って、コンタクトホール側壁に庇状に成
膜して陰影を生じる現象で。
通常バイアススパッタ法等により庇を除去しなから成膜
を続けるようにしている）により均一に被着することが
できない。
を続けるようにしている）により均一に被着することが
できない。
また、 ＣＶＤ−Ｗは比抵抗がＡｔに比し、約３倍高い
という欠点がある。
という欠点がある。
従って、 ＡＩ配線では完全に断線を防止することがで
きず、また、従来のＣＶＤ−Ｗ配線は比抵抗が大きいた
めＡＩ配線に比し厚膜化が必要になり、厚膜化されるき
番上の段差が大きくなって平坦化を困難にし、また、チ
ップ内においても低電流部の配線に限定されていた。
きず、また、従来のＣＶＤ−Ｗ配線は比抵抗が大きいた
めＡＩ配線に比し厚膜化が必要になり、厚膜化されるき
番上の段差が大きくなって平坦化を困難にし、また、チ
ップ内においても低電流部の配線に限定されていた。
本発明はデバイスが微細化されても断線しないで、かつ
比抵抗の十分低い配線金属を成膜することを目的とする
。
比抵抗の十分低い配線金属を成膜することを目的とする
。
上記課題の解決は。
１）被成長物表面に金属ハロゲン化物および金属水素化
物または金属有機化合物の少なくとも１つと、■族また
はＶ族元素の水素化物または水素原子を含むハロゲン化
物とを接触させて、該被成長物表面に該金属を析出する
工程を有する半導体装置の製７造方法、あるいは ２）前記被成長物表面にシリコン水素化物または水素原
子を含むシリコンハロゲン化物を同時に接触させる前記
１）記載の半導体装置の製造方法。
物または金属有機化合物の少なくとも１つと、■族また
はＶ族元素の水素化物または水素原子を含むハロゲン化
物とを接触させて、該被成長物表面に該金属を析出する
工程を有する半導体装置の製７造方法、あるいは ２）前記被成長物表面にシリコン水素化物または水素原
子を含むシリコンハロゲン化物を同時に接触させる前記
１）記載の半導体装置の製造方法。
あるいは
３）基板上に絶縁膜を被着し、該絶縁膜に開口を形成し
、該開口内に金属または金属シリサイド膜を選択成長す
る工程と、該基板上に金属膜を全面成長する工程とを有
し、前記工程の少なくとも１つに前記１）または２）記
載の方法を用いる半導体装置の製造方法により達成され
る。
、該開口内に金属または金属シリサイド膜を選択成長す
る工程と、該基板上に金属膜を全面成長する工程とを有
し、前記工程の少なくとも１つに前記１）または２）記
載の方法を用いる半導体装置の製造方法により達成され
る。
本発明は、原料ガスとして金属ノ＼ロゲン化物および金
属水素化物または金属有機化合物の少なくとも１つと、
■族またはＶ族元素の水素化物または水素原子を含むハ
ロゲン化物を用いることにより低抵抗化が可能であると
いう実験結果を利用してなされたものである。
属水素化物または金属有機化合物の少なくとも１つと、
■族またはＶ族元素の水素化物または水素原子を含むハ
ロゲン化物を用いることにより低抵抗化が可能であると
いう実験結果を利用してなされたものである。
第２図に示されるように従来用いられているＣＶＤ、
ＰＶＤ膜に比し低抵抗膜が得られる。
ＰＶＤ膜に比し低抵抗膜が得られる。
低抵抗化の理由の解明には、まだ詳細な検討を必要とす
るが、この事実は■族またはＶ族元素の水素化物または
水素原子を含むハロゲン化物の添加により得られた。
るが、この事実は■族またはＶ族元素の水素化物または
水素原子を含むハロゲン化物の添加により得られた。
第２図は本発明の実施例の比抵抗ρ（μΩｃｍ）を従来
例に対比して示す図である。
例に対比して示す図である。
図において、従来例としてＢ２またはＳｉＨ４還元のＣ
ＶＤ−Ｗ膜を用いる。図より、実施例は従来例に比し低
抵抗化されている。
ＶＤ−Ｗ膜を用いる。図より、実施例は従来例に比し低
抵抗化されている。
なお、参考データとして、 Ａｌの比抵抗を付加する。
第３図は実施例の反射率を従来例に対比して示す図であ
る。
る。
図において、従来例としてＢ２およびＳｉＨ，還元のＣ
ＶＤ−Ｗ膜を用いる。反射率が大きいほど表面が平滑で
フォトリソグラフィ工程に有利であることを示している
。
ＶＤ−Ｗ膜を用いる。反射率が大きいほど表面が平滑で
フォトリソグラフィ工程に有利であることを示している
。
第１図は本発明の一実施例を説明する基板の断面図であ
る。
る。
図において、１はＳｉ基板または金属膜等の下地材料、
２はコンタクトホールが開口された絶縁膜。
２はコンタクトホールが開口された絶縁膜。
３はコンタクトホール内に選択成長されたタングステン
（Ｗ）膜、４は全面成長された窒化チタン（ＴｉＮ）膜
、５は全面成長されたＷ膜である。
（Ｗ）膜、４は全面成長された窒化チタン（ＴｉＮ）膜
、５は全面成長されたＷ膜である。
実際の工程では、成長膜が基板と接触する場合の拡散に
よる影響も考えられるため、■族、またはＶ族の水素化
物または水素原子を含むハロゲン化物を選ぶ必要があり
、実施例では■族とＶ族に分けて説明する。
よる影響も考えられるため、■族、またはＶ族の水素化
物または水素原子を含むハロゲン化物を選ぶ必要があり
、実施例では■族とＶ族に分けて説明する。
（１） Ｂ ２ Ｈ６を利用する場合（ａ） 原料
ガスとしてＢ２Ｈ６とＷＦ６を用いてコンタクトホール
内を選択的にＷ膜３を成長する。
ガスとしてＢ２Ｈ６とＷＦ６を用いてコンタクトホール
内を選択的にＷ膜３を成長する。
Ｂ２Ｈ８を１％含むＡｒ ： ３００ ＳＣＣＭＷＦ
ｅ ： ５３ＣＣＭガス圧力
： ０．１Ｔｏｒｒ基板温度 ・ ２８０
°に こで’、８２Ｈ６１００％はそれ自身重合しやすく。
ｅ ： ５３ＣＣＭガス圧力
： ０．１Ｔｏｒｒ基板温度 ・ ２８０
°に こで’、８２Ｈ６１００％はそれ自身重合しやすく。
実流量の制御がしに（いので希釈して用いる。
（ｂ） スパッタ法により厚さ２００ＡのＴｉＮ膜４
を被着する。
を被着する。
ここで、 ＴｉＮ膜を上下膜の間に挟む理由を密着性を
よくするためである。
よくするためである。
（Ｃ）原料ガスとしてＢ２Ｈ６とＷＦａとＳｉＨ４を用
いた全面成長によりＷ膜５を成長する。
いた全面成長によりＷ膜５を成長する。
Ｂ２Ｈ６を１％含むＡｒ ： ４００ ＳＣＣＭｗｐ
ａ ： ５ＳＣＣＭＳｉＨｉ
： ５ ＳＣＣＭガス圧力
： ０．１Ｔｏｒｒ基板温度 ：３５
０°Ｃ ＰＨ３を１％含むＡｒ ： ６００ ＳＣＣＭＷＦ、
： ５ＳＣＣＭＳｉＨ４：
５ ＳＣＣＭ ガス圧力 ： ０．ＩＴｏｒｒ基板温度
：３６０°Ｃ （２） ＰＨａを利用する場合 （ａ） 原料ガスとしてＰＨＩとＷＦｅを用いてコン
タクトホール内を選択的にＷ膜３を成長する。
ａ ： ５ＳＣＣＭＳｉＨｉ
： ５ ＳＣＣＭガス圧力
： ０．１Ｔｏｒｒ基板温度 ：３５
０°Ｃ ＰＨ３を１％含むＡｒ ： ６００ ＳＣＣＭＷＦ、
： ５ＳＣＣＭＳｉＨ４：
５ ＳＣＣＭ ガス圧力 ： ０．ＩＴｏｒｒ基板温度
：３６０°Ｃ （２） ＰＨａを利用する場合 （ａ） 原料ガスとしてＰＨＩとＷＦｅを用いてコン
タクトホール内を選択的にＷ膜３を成長する。
ＰＨ，を１％含むＡｒ ： ６００ ＳＣＣＭＷＦｓ
： ５ＳＣＣＭガス圧力 ：
０．Ｉ Ｔｏｒｒ基板温度 ：３００°に こで、 ＰＨ，も希釈して用いる。
： ５ＳＣＣＭガス圧力 ：
０．Ｉ Ｔｏｒｒ基板温度 ：３００°に こで、 ＰＨ，も希釈して用いる。
（ｂ） スパッタ法により厚さ２００人のＴｉＮ膜４
を被着する。
を被着する。
（Ｃ１原料ガスとしてＰＨ３とＷＦ６とＳｉＨ４を用い
た全面成長によりＷ膜５を成長する。
た全面成長によりＷ膜５を成長する。
第４図は実施例の成長速度（ｎｍ／ｍ１ｎ）を従来例に
対比して示す図である。
対比して示す図である。
図において、実施例の記号はつぎのように原料ガスを代
表するもので。
表するもので。
Ｂ２Ｈ８： Ｂ２Ｈ６とＷＦ、を用いたとき。
ＰＨ３：ＰＨ３とＷＦ６を用いたとき。
ＳｉＨ４： ＳｉＨ４とＢ２Ｈ６とＷＦ、を用いて全面
成長したとき の成長速度が示される。
成長したとき の成長速度が示される。
従来例はＢ２還元のＣＶＤ−Ｗである。
図より、 Ｂ２Ｈ６，ＰＨｓを添加すると、成長速度は
従来のＢ２還元に比し大きくなり、また、８２Ｈ６，Ｐ
Ｈ３に追加してＳ ＞ Ｈｗを添加すると成長速度はさ
らに大きくなる。
従来のＢ２還元に比し大きくなり、また、８２Ｈ６，Ｐ
Ｈ３に追加してＳ ＞ Ｈｗを添加すると成長速度はさ
らに大きくなる。
ＳｉＨ工のみを添加しても高い成長速度が得られること
は、すでに本発明者により報告１′されている。
は、すでに本発明者により報告１′されている。
１） Ｔ、０ｈｂａ ｅｔ ａｌ、。
ＩＥＥＥ ＩＥＤＭ Ｔｅｃｈ、 Ｄｉｇ、、２１３
（１９８７）。
（１９８７）。
第５図（ａ）、 （ｂ）は実施例に使用した成長装置の
模式断面図とガスシャワーの拡大図である。
模式断面図とガスシャワーの拡大図である。
図において、 １１は成長室、 １２は原料ガス導入口
でガスシャワー、 １３は排気口、 １４はヒータで
抵抗加熱、赤外（ＩＲ）加熱、アークランプ等、１５は
合成石英の窓、１６は紫外（ＬＩＶ）ランプである。
でガスシャワー、 １３は排気口、 １４はヒータで
抵抗加熱、赤外（ＩＲ）加熱、アークランプ等、１５は
合成石英の窓、１６は紫外（ＬＩＶ）ランプである。
ガスシャワー１２は拡大図に示されるように各ガスは分
離して成長室内に供給されるようにすることが望ましい
。
離して成長室内に供給されるようにすることが望ましい
。
また、上記の（ａ）−（ｂ）→（Ｃ）のように継続して
処理できるように、第６図のように各成長室を真空搬送
可能に接続した装置が望ましい。
処理できるように、第６図のように各成長室を真空搬送
可能に接続した装置が望ましい。
第６図は３つの成長室を真空搬送可能にした装置の模式
平面図である。
平面図である。
図の矢印は、工程の流れを示し、（ａ）〜（Ｃ）は各成
長室を示している。
長室を示している。
金属ハロゲン化物としては実施例のものを含めて。
ＭＸ、、、 ＭＨＸ、−１，ＭＨ２Ｘ、−２，等がある
。
。
ここに。
Ｍ ＝Ｗ、 Ｍｏ、 Ｃｕ、 Ａｕ、 ＡＩ等のメタル
Ｘ ＝ Ｆ、 ＣＩ、 Ｂｒ、 Ｉ等のハロゲンまた。
Ｘ ＝ Ｆ、 ＣＩ、 Ｂｒ、 Ｉ等のハロゲンまた。
金属ハロゲン化物の代わりに用いる金属有機化合物とし
ては。
ては。
ＭＲ，、、ＭＨＲ，、−１，ＭＨ２Ｒ，、−２１等があ
る。
る。
ここに。
Ｒ＝ ＣＨ３，ｃ２１（５，ｎ−Ｃ３Ｈｒ、 ｎ−Ｃ
ａＨｓ。
ａＨｓ。
ｘ−ｃ３［（７，１−Ｃ４Ｈｅ。
ｔ−ｃ４１（、。
Ｃ５Ｈｓ、 Ｃ６Ｈ６，Ｃ，Ｈ５，・・・・等の基ある
いは、上記のＨの１〜２個を ハロゲンで置き換えたもの 実施例では■族元素としてＢを、その水素化物として８
２Ｈ６を用いたが、用いたが、これの代わりにそれぞれ
Ｇａ、およびＧａＨ３等を用いてもよい。
いは、上記のＨの１〜２個を ハロゲンで置き換えたもの 実施例では■族元素としてＢを、その水素化物として８
２Ｈ６を用いたが、用いたが、これの代わりにそれぞれ
Ｇａ、およびＧａＨ３等を用いてもよい。
実施例ではＶ族元素としてＰを、その水素化物としてＰ
Ｈ３を用いたか、これの代わりにそれぞれＡｓ、および
ＡｓＨ，を用いてもよい。
Ｈ３を用いたか、これの代わりにそれぞれＡｓ、および
ＡｓＨ，を用いてもよい。
実施例ではＢの水素化物としてＢ２Ｈ６を用いたが。
これの代わりにＢ４Ｈ６，ＢＦ３Ｐｌ（３，ＢＨ−Ｎｆ
（３゜Ｂ（Ｎｌ２）３等を用いてもよい。
（３゜Ｂ（Ｎｌ２）３等を用いてもよい。
実施例ではＰの水素化物としてＰＨ，を用いたが。
これの代わりにＰ２Ｈ４，ＰＨ４Ｃ１，Ｐ（Ｎｌ２）３
等を用いてもよい。
等を用いてもよい。
実施例では配線金属としてＷを用いたが、これの代わり
にその他の高融点金属１例えば、 Ｍｏ。
にその他の高融点金属１例えば、 Ｍｏ。
Ｔｊ、 Ｔａ、 Ｈｆ、 Ｚｒ、 Ｃｕ、 Ａｕ等を用
いても本発明の要旨は変わらない。また、配線金属とし
てＡＩの化合物を用いても本発明は同様の効果がある。
いても本発明の要旨は変わらない。また、配線金属とし
てＡＩの化合物を用いても本発明は同様の効果がある。
以上説明したように本発明によれば、断線しないで、か
つ比抵抗の十分低い配線金属を成膜できるようになり、
微細化されたＵＬＳ Ｉの開発に寄与することができる
ようになった。
つ比抵抗の十分低い配線金属を成膜できるようになり、
微細化されたＵＬＳ Ｉの開発に寄与することができる
ようになった。
第１図は本発明の一実施例を説明する基板の断面図。
第２図は実施例の比抵抗ρ（μΩｃｍ）を従来例に対比
して示す図。 第３図は実施例の反射率を従来例に対比して示す図。 第４図は実施例の成長速度（ｎｍ／ｍ１ｎ）を従来例に
対比して示す図。 第５図ｆａｎ、 （ｂ）は実施例に使用した成長装置の
模式断面図とガスシャワーの拡大図。 第６図は３つの成長室を真空搬送可能にした装置の模式
平面図である。 図において。 １はＳｉ基板または金属膜等の下地材料。 ２はコンタクトホールが開口された絶縁膜。 ３はコンタクトホール内に選択成長されたタングステン
（Ｗ）膜 ４よ全面成長された窒化チタン（ＴｊＮ）膜。 ５は全面成長されたＷ膜。 １１は成長室。 Ｉ２は原料ガス導入口でガスシャワー １３は排気口。 １４はヒータで抵抗加熱、赤外（ＩＲ）加熱。 アークランプ等。 １５は合成石英の窓。 １６は紫外（ＵＶ）ランプ 従来例 反射率ト干す図 第 ３ 図 従来分ｊ 実５乃１Ｑ、イ列 へ表迷友？示す図 第 ４ 図 ３囚／ 実施イク・）のＶ面図 第 １ 匡 Ａ！ 従兼例 り瓶例 比瓜続濠で、子図 第 図 Ｘウェハ （θ） 製１ ＳｔＨ４Ｂ２Ｈ６ ＷＦに 力゛スヅヤフ 成長−装しカ樺式「σ面図ど力″スン〜ワ一の４広人図
第 図
して示す図。 第３図は実施例の反射率を従来例に対比して示す図。 第４図は実施例の成長速度（ｎｍ／ｍ１ｎ）を従来例に
対比して示す図。 第５図ｆａｎ、 （ｂ）は実施例に使用した成長装置の
模式断面図とガスシャワーの拡大図。 第６図は３つの成長室を真空搬送可能にした装置の模式
平面図である。 図において。 １はＳｉ基板または金属膜等の下地材料。 ２はコンタクトホールが開口された絶縁膜。 ３はコンタクトホール内に選択成長されたタングステン
（Ｗ）膜 ４よ全面成長された窒化チタン（ＴｊＮ）膜。 ５は全面成長されたＷ膜。 １１は成長室。 Ｉ２は原料ガス導入口でガスシャワー １３は排気口。 １４はヒータで抵抗加熱、赤外（ＩＲ）加熱。 アークランプ等。 １５は合成石英の窓。 １６は紫外（ＵＶ）ランプ 従来例 反射率ト干す図 第 ３ 図 従来分ｊ 実５乃１Ｑ、イ列 へ表迷友？示す図 第 ４ 図 ３囚／ 実施イク・）のＶ面図 第 １ 匡 Ａ！ 従兼例 り瓶例 比瓜続濠で、子図 第 図 Ｘウェハ （θ） 製１ ＳｔＨ４Ｂ２Ｈ６ ＷＦに 力゛スヅヤフ 成長−装しカ樺式「σ面図ど力″スン〜ワ一の４広人図
第 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）被成長物表面に金属ハロゲン化物および金属水素化
物または金属有機化合物の少なくとも１つと、III族ま
たはＶ族元素の水素化物または水素原子を含むハロゲン
化物とを接触させて、該被成長物表面に該金属を析出す
る工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法
。 ２）前記被成長物表面にシリコン水素化物または水素原
子を含むシリコンハロゲン化物を同時に接触させること
を特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。 ３）基板上に絶縁膜を被着し、該絶縁膜に開口を形成し
、該開口内に金属または金属シリサイド膜を選択成長す
る工程と、 該基板上に金属膜を全面成長する工程とを有し、前記工
程の少なくとも１つに請求項１または２記載の方法を用
いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18620590A JPH0474865A (ja) | 1990-07-12 | 1990-07-12 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18620590A JPH0474865A (ja) | 1990-07-12 | 1990-07-12 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0474865A true JPH0474865A (ja) | 1992-03-10 |
Family
ID=16184215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18620590A Pending JPH0474865A (ja) | 1990-07-12 | 1990-07-12 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0474865A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000004574A1 (en) * | 1998-07-14 | 2000-01-27 | Applied Materials, Inc. | Improved gate electrode connection structure by in situ chemical vapor deposition of tungsten and tungsten nitride |
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| US6099904A (en) * | 1997-12-02 | 2000-08-08 | Applied Materials, Inc. | Low resistivity W using B2 H6 nucleation step |
| WO2003009360A3 (en) * | 2001-07-16 | 2003-10-30 | Applied Materials Inc | Method and apparatus for depositing tungsten after surface treatment to improve film characteristics |
| KR100477813B1 (ko) * | 1997-12-27 | 2005-06-17 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체장치의텅스텐금속배선형성방법 |
| US6964790B1 (en) | 1999-07-14 | 2005-11-15 | Tokyo Electron Limited | Method for forming metallic tungsten film |
-
1990
- 1990-07-12 JP JP18620590A patent/JPH0474865A/ja active Pending
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