JPH05114580A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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Publication number
JPH05114580A
JPH05114580A JP24762391A JP24762391A JPH05114580A JP H05114580 A JPH05114580 A JP H05114580A JP 24762391 A JP24762391 A JP 24762391A JP 24762391 A JP24762391 A JP 24762391A JP H05114580 A JPH05114580 A JP H05114580A
Authority
JP
Japan
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layer
insulating layer
opening
semiconductor device
tungsten
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP24762391A
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Japanese (ja)
Inventor
Hidehiro Ojiri
英博 小▲尻▼
Yoshiaki Kato
義章 加藤
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Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu VLSI Ltd, Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu VLSI Ltd
Priority to JP24762391A priority Critical patent/JPH05114580A/en
Publication of JPH05114580A publication Critical patent/JPH05114580A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a method capable of selectively growing tungsten while preventing the oxygen on the surface or an insulating layer comprising a silicon oxide from being sputtered to be slicified when a pollutant layer adhering to the bottom surface of an aperture of the insulating layer is to be removed by a sputtering process. CONSTITUTION:A specimen wherein an insulating layer 3 comprising a silicon oxide having an aperture 4 is formed n a conductive layer or a semiconductor layer 2 is irradiated with neutral beams 6 of a rare gas to remove a pollutant layer 5 adhering to the bottom surface of the aperture 4 and then tungsten 8 is selectively grown on the part exposed in the aperture 4 of this conductive layer or the semiconductor layer 2 by vapor growth.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方
法、特に、タングステン選択気相成長法に特徴を有する
半導体装置の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method of manufacturing a semiconductor device characterized by a tungsten selective vapor deposition method.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体等の基板上の導体層あるいは半導
体層の上に形成されたシリコン酸化物からなる絶縁層の
開口の中にタングステンを選択的に気相成長して、例え
ば、層間接続を得るための導体を形成する際、何らかの
原因で、この開口の底面に絶縁性のフッ化物、炭化物、
酸化物あるいはその混合物等の汚染層が付着することが
あり、そのため、タングステンがこの汚染層を避けて不
均一に成長するため、この開口をタングステンによって
完全に埋め込むことができず、電気抵抗が増大し、ある
いは、機械的安定性が劣化するという問題があった。
2. Description of the Related Art Tungsten is selectively vapor-deposited in an opening of a conductor layer on a substrate such as a semiconductor or an insulating layer made of silicon oxide formed on the semiconductor layer to form, for example, interlayer connection. When forming a conductor for obtaining, for some reason, insulating fluoride, carbide,
A contaminant layer such as an oxide or a mixture thereof may be deposited, so that tungsten grows non-uniformly while avoiding this contaminant layer, so that this opening cannot be completely filled with tungsten and the electrical resistance increases. However, there is a problem that mechanical stability deteriorates.

【0003】従来、この問題を解決するため、シリコン
酸化物からなる絶縁層に開口を形成した後に、Arスパ
ッタを行ってこの汚染層を物理的に除去することが考え
られた。
Conventionally, in order to solve this problem, it has been considered that after forming an opening in an insulating layer made of silicon oxide, Ar sputtering is performed to physically remove the contaminated layer.

【0004】図6は、従来の半導体装置の製造方法の工
程説明図である。この図において、51は半導体基板、
52はアルミ配線層、53はPSG絶縁層、54は開
口、55は汚染層、56はArイオン、57はWF6
2、58はシリコン化した層、59はタングステンか
らなる接続用プラグ、60はタングステン層である。
FIG. 6 is a process explanatory view of a conventional semiconductor device manufacturing method. In this figure, 51 is a semiconductor substrate,
52 is an aluminum wiring layer, 53 is a PSG insulating layer, 54 is an opening, 55 is a contaminated layer, 56 is Ar ions, and 57 is WF 6 +.
H 2 and 58 are siliconized layers, 59 is a connection plug made of tungsten, and 60 is a tungsten layer.

【0005】この工程説明図によって従来の半導体装置
の製造方法を説明する。 第1工程(図6(A)参照) 半導体集積回路等が形成された半導体基板51の上に設
けられたアルミ配線層52の上にCVD等によってPS
G絶縁層53を堆積し、フォトリソグラフィー技術によ
って開口54を形成する。この開口54の底面には、原
因は必ずしも明確ではないが、絶縁性のシリコンのフッ
化物、炭化物、酸化物あるいはその混合物等の汚染層5
5が形成されることがある。
A conventional method of manufacturing a semiconductor device will be described with reference to the process explanatory drawings. First step (see FIG. 6A) PS is formed by CVD or the like on an aluminum wiring layer 52 provided on a semiconductor substrate 51 on which a semiconductor integrated circuit or the like is formed.
A G insulating layer 53 is deposited and an opening 54 is formed by a photolithography technique. On the bottom surface of the opening 54, although the cause is not always clear, the contaminated layer 5 of insulating silicon fluoride, carbide, oxide, or a mixture thereof is used.
5 may be formed.

【0006】第2工程(図6(B)参照) この構造の試料をイオンスパッタ装置内にセットし、A
rイオン56によるスパッタリングで開口54の底面の
汚染層55を除去する。
Second step (see FIG. 6 (B)) A sample having this structure is set in an ion sputtering apparatus, and A
The contamination layer 55 on the bottom surface of the opening 54 is removed by sputtering with r ions 56.

【0007】第3工程(図1(C)参照) 前工程によって形成された試料を選択気相成長装置にセ
ットし、基板の温度を450℃に保った状態でWF6
2 57を流し、圧力を60torrに設定してPSG
絶縁層53の開口54内のAl配線層52の上にタング
ステン(W)の選択気相成長を行う。
Third step (see FIG. 1C) The sample formed in the previous step is set in a selective vapor phase growth apparatus, and the temperature of the substrate is kept at 450 ° C. and WF 6 +
Pour H 2 57 and set the pressure to 60 torr
Selective vapor deposition of tungsten (W) is performed on the Al wiring layer 52 in the opening 54 of the insulating layer 53.

【0008】第4工程(図6(D)参照) 前工程によって、PSG絶縁層53の開口54内にタン
グステンが堆積され、Al配線層にタングステンからな
る接続用プラグ59が形成される。
Fourth Step (Refer to FIG. 6D) By the previous step, tungsten is deposited in the opening 54 of the PSG insulating layer 53, and the connection plug 59 made of tungsten is formed in the Al wiring layer.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このArイオ
ン56によるスパッタによって汚染層55を除去すると
き、絶縁層であるPSG絶縁層53の表面の酸素が選択
的にスパッタされ、シリコン化した層58が形成される
ため、その後に選択気相成長によってタングステンをP
SG絶縁層53の開口内に埋め込もうとしても、タング
ステンからなる接続用プラグ59の周囲のシリコン化し
た絶縁層53の表面上にもタングステン層60が成長
し、完全な選択成長ができないことがあった。
However, when the contaminated layer 55 is removed by the sputtering with the Ar ions 56, the oxygen on the surface of the PSG insulating layer 53, which is the insulating layer, is selectively sputtered and the siliconized layer 58 is formed. Then, P is deposited on the tungsten by selective vapor deposition.
Even if an attempt is made to bury it in the opening of the SG insulating layer 53, the tungsten layer 60 grows on the surface of the siliconized insulating layer 53 around the connection plug 59 made of tungsten, and perfect selective growth cannot be performed. there were.

【0010】本発明は、シリコン酸化物からなる絶縁層
の開口の底面に付着している汚染層をスパッタ法によっ
て除去する際、シリコン酸化物を有する絶縁層の表面の
酸素が選択的にスパッタされてシリコン化されるのを防
ぎ、タングステンを選択的に成長することができる半導
体装置の製造方法を提供することを目的とする。
According to the present invention, when the contamination layer attached to the bottom surface of the opening of the insulating layer made of silicon oxide is removed by the sputtering method, oxygen on the surface of the insulating layer having silicon oxide is selectively sputtered. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device, which can prevent silicon from being turned into silicon and selectively grow tungsten.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明にかかる半導体装
置の製造方法においては、導体層あるいは半導体層の上
に開口を有するシリコン酸化物からなる絶縁層が形成さ
れた試料に、希ガスの中性ビームを照射することによっ
て、該開口の底面に付着している汚染層を除去した後
に、該導体層あるいは半導体層の該開口内に露出してい
る部分に気相成長法によってタングステンを選択的に成
長する工程を採用した。
In a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a sample in which an insulating layer made of silicon oxide having an opening is formed on a conductor layer or a semiconductor layer is used in a rare gas. Of the contaminated layer adhering to the bottom surface of the opening by irradiating a conductive beam, and then selectively depositing tungsten on the exposed portion of the conductor layer or the semiconductor layer in the opening by vapor phase epitaxy. Adopted a process to grow into.

【0012】また、この際、希ガスの中性ビームを照射
することによって、シリコン酸化物からなる絶縁層の開
口の底面に付着している汚染層を除去した後に、該シリ
コン酸化物からなる絶縁層の表面を希ガスでイオンスパ
ッタすることによって、該希ガスの中性ビーム照射によ
って生じた変質層を除去した後に、該導体層あるいは半
導体層の該開口内に露出している部分に気相成長法によ
りタングステンを選択的に成長する工程を採用した。
At this time, the contamination layer adhering to the bottom surface of the opening of the insulating layer made of silicon oxide is removed by irradiating a neutral beam of a rare gas, and then the insulating layer made of silicon oxide is removed. The surface of the layer is ion-sputtered with a rare gas to remove the deteriorated layer caused by the neutral beam irradiation of the rare gas, and then the vapor phase is exposed on the exposed portion of the conductor layer or the semiconductor layer in the opening. A process of selectively growing tungsten by the growth method was adopted.

【0013】[0013]

【作用】本発明のように、シリコン酸化物からなる絶縁
層の開口の底面に付着している汚染層を、希ガスの中性
ビームを照射することによって除去すると、シリコン酸
化物からなる絶縁層の表面の酸素が選択的にスパッタさ
れることがなく、その後開口の底面にタングステンを選
択成長することができる。
When the contaminant layer adhering to the bottom surface of the opening of the insulating layer made of silicon oxide is removed by irradiating a neutral beam of a rare gas as in the present invention, the insulating layer made of silicon oxide is removed. Oxygen on the surface of is not selectively sputtered, and then tungsten can be selectively grown on the bottom surface of the opening.

【0014】また、上記のようにシリコン酸化物からな
る絶縁層の開口の底面に付着している汚染層を、希ガス
の中性ビームを照射することによって除去するとき、高
エネルギーの中性ビーム照射によって、絶縁層の表面に
粗面化した変質層を形成し、後のタングステンの選択成
長に際して、絶縁層の表面にタングステンが塊状に堆積
して選択成長が阻害されることがあるが、この変質層
を、希ガスイオンを照射してスパッタすることによって
除去すると、タングステンを選択成長することが可能に
なる。
Further, when the contamination layer attached to the bottom surface of the opening of the insulating layer made of silicon oxide as described above is removed by irradiating the neutral beam of the rare gas, the high energy neutral beam is used. Irradiation forms a roughened deteriorated layer on the surface of the insulating layer, and in the subsequent selective growth of tungsten, tungsten may be deposited in a lump form on the surface of the insulating layer, which hinders selective growth. When the altered layer is removed by irradiating rare gas ions and sputtering, tungsten can be selectively grown.

【0015】上記の現象が生じる理由、および、それが
本発明によって解消する理由は未だ解明されるにいたっ
ていないが、発明者らによって実験的に確認されてい
る。
The reason why the above phenomenon occurs and the reason why it is solved by the present invention have not yet been clarified, but they have been experimentally confirmed by the inventors.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 (第1実施例)図1は、第1実施例の半導体装置の製造
方法の工程説明図である。この図において、1は半導体
基板、2はアルミ配線層、3はPSG絶縁層、4は開
口、5は汚染層、6は希ガスの中性ビーム、7はWF6
+H2 、8はタングステンからなる接続用プラグであ
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIGS. 1A to 1C are process diagrams of a method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment. In this figure, 1 is a semiconductor substrate, 2 is an aluminum wiring layer, 3 is a PSG insulating layer, 4 is an opening, 5 is a contamination layer, 6 is a neutral gas neutral beam, and 7 is WF 6.
+ H 2 and 8 are connection plugs made of tungsten.

【0017】この工程説明図によって第1実施例の半導
体装置の製造方法を説明する。 第1工程(図1(A)参照) 半導体集積回路等が形成された半導体基板1の上に設け
られたアルミ配線層2の上にCVD等によってPSG絶
縁層3を堆積し、フォトリソグラフィー技術によって開
口4を形成する。この開口の底面には何らかの原因で、
絶縁性のシリコンのフッ化物、炭化物、酸化物あるいは
その混合物等の汚染層5が形成される。
A method of manufacturing the semiconductor device of the first embodiment will be described with reference to the process explanatory drawings. First step (see FIG. 1A) A PSG insulating layer 3 is deposited by CVD or the like on an aluminum wiring layer 2 provided on a semiconductor substrate 1 on which a semiconductor integrated circuit or the like is formed, and a photolithography technique is used. The opening 4 is formed. For some reason on the bottom of this opening,
A contaminant layer 5 of insulating silicon fluoride, carbide, oxide or a mixture thereof is formed.

【0018】第2工程(図1(B)参照) 前工程によって形成された試料を中性ビーム照射装置に
セットし、Arを流し、圧力を5×10-4torrに保
ち、周波数2.45GHzのマイクロ波を0.9kW入
力し、PSG絶縁層3にArの中性ビーム6を照射す
る。この工程によると、PSG絶縁層3の表面から酸素
が選択スパッタによって失われることなく、汚染層5を
完全に除去することができる。
Second step (see FIG. 1B) The sample formed in the previous step is set in the neutral beam irradiation apparatus, Ar is flown, the pressure is kept at 5 × 10 −4 torr, and the frequency is 2.45 GHz. 0.9 kW of microwave is input to irradiate the PSG insulating layer 3 with Ar neutral beam 6. According to this step, the contamination layer 5 can be completely removed without losing oxygen from the surface of the PSG insulating layer 3 by selective sputtering.

【0019】第3工程(図1(C)参照) この試料を選択気相成長装置にセットし、基板の温度を
450℃に保った状態でWF6 +H2 7を流し、圧力を
60torrに設定してPSG絶縁層3の開口4内のA
l配線層2の上にタングステン(W)の選択気相成長を
行う。
Third step (see FIG. 1C) This sample is set in a selective vapor phase growth apparatus, WF 6 + H 2 7 is flown while the substrate temperature is kept at 450 ° C., and the pressure is set to 60 torr. A in the opening 4 of the PSG insulating layer 3
Selective vapor deposition of tungsten (W) is performed on the 1 wiring layer 2.

【0020】第4工程(図1(D)参照) 前工程によって、PSG絶縁層3の開口4内にはタング
ステンが堆積するが、PSG絶縁層3の表面には堆積せ
ず、Al配線層にタングステンからなる接続用プラグ8
を形成することができる。
Fourth Step (Refer to FIG. 1D) In the previous step, tungsten is deposited in the opening 4 of the PSG insulating layer 3 but not on the surface of the PSG insulating layer 3 and on the Al wiring layer. Connection plug 8 made of tungsten
Can be formed.

【0021】図2は、本発明において使用する中性ビー
ム照射装置の説明図である。この図において、11はイ
オン源、12はガス供給管、13は導波管、14はソレ
ノイドマグネット、15はマルチアパーチャー、16は
真空室、17は排気管、18はリターディンググリッ
ド、19はサセプターである。
FIG. 2 is an explanatory view of the neutral beam irradiation device used in the present invention. In this figure, 11 is an ion source, 12 is a gas supply pipe, 13 is a waveguide, 14 is a solenoid magnet, 15 is a multi-aperture, 16 is a vacuum chamber, 17 is an exhaust pipe, 18 is a retarding grid, and 19 is a susceptor. Is.

【0022】この中性ビーム照射装置においては、ガス
供給管12から供給された希ガスを、イオン源11にお
いて、導波管13から入射されるマイクロ波とソレノイ
ドマグネット14が形成する磁界の作用によってサイク
ロトロン共鳴させて強くイオン化し、マルチアパーチャ
ー15の加速電位によってイオンを排気管17によって
排気された真空室16に加速して引出し、真空室16を
通過する過程で中性化した後、リターディンググリッド
18によって中性化していないビームを遮り、中性ビー
ムだけをサセプター19の上に照射するようになってい
る。
In this neutral beam irradiation device, the rare gas supplied from the gas supply pipe 12 is acted on by the action of the microwave incident from the waveguide 13 and the magnetic field formed by the solenoid magnet 14 in the ion source 11. Cyclotron resonance causes strong ionization, and the accelerating potential of the multi-aperture 15 accelerates and draws out ions into the vacuum chamber 16 exhausted by the exhaust pipe 17. The ions are neutralized in the process of passing through the vacuum chamber 16 and then the retarding grid. The non-neutralized beam is blocked by 18 and only the neutral beam is irradiated onto the susceptor 19.

【0023】図3は、本発明において使用する選択気相
成長装置の説明図である。この図において、21は反応
室、22は反応ガス供給管、23は排気管、24は電
極、25はサセプター、26は試料、27は石英板、2
8は加熱用赤外線ランプである。
FIG. 3 is an explanatory view of the selective vapor phase growth apparatus used in the present invention. In this figure, 21 is a reaction chamber, 22 is a reaction gas supply pipe, 23 is an exhaust pipe, 24 is an electrode, 25 is a susceptor, 26 is a sample, 27 is a quartz plate, 2
Reference numeral 8 is an infrared lamp for heating.

【0024】この選択気相成長装置においては、反応室
21を排気管23から排気した後、反応ガス供給管22
から反応ガスを供給し、サセプター25に載置した試料
26を石英板27をとおして加熱用赤外線ランプ28に
よって所定温度に加熱し、電極24とサセプター25の
間に高周波の電圧を印加することによって、反応ガスを
分解して試料26の上に堆積するようになっている。
In this selective vapor phase growth apparatus, after the reaction chamber 21 is exhausted from the exhaust pipe 23, the reaction gas supply pipe 22
The reaction gas is supplied from the above, the sample 26 mounted on the susceptor 25 is heated to a predetermined temperature by the infrared lamp 28 for heating through the quartz plate 27, and a high frequency voltage is applied between the electrode 24 and the susceptor 25. The reaction gas is decomposed and deposited on the sample 26.

【0025】上記の実施例においては、タングステンを
選択成長する配線層をAl配線として説明したが、これ
を、シリコン層やW、Ti、TiN、TiWからなる導
体層に変更しても選択成長に関する結果は同様であっ
た。
In the above embodiments, the wiring layer for selectively growing tungsten is described as an Al wiring, but the selective growth can be achieved even if the wiring layer is changed to a silicon layer or a conductor layer made of W, Ti, TiN or TiW. The results were similar.

【0026】また、上記の実施例においては、絶縁層が
PSG絶縁層であるとして説明したが、他のシリコン酸
化物系の絶縁層、例えば、SiO層、BPSG層、BS
G層に変更しても選択成長に関する結果は同様であっ
た。
In the above embodiments, the insulating layer is the PSG insulating layer, but other silicon oxide type insulating layers such as SiO layer, BPSG layer and BS are used.
Even if the layer was changed to the G layer, the results regarding the selective growth were the same.

【0027】そしてまた、上記の実施例においては希ガ
スとしてArガスを使用したが、これをHe、Ne、K
r、Xeに変更しても結果は同様であった。
Further, although Ar gas was used as the rare gas in the above-mentioned embodiment, it was used as He, Ne, K.
The results were the same even when r and Xe were changed.

【0028】(第2実施例)図4は、第2実施例の半導
体装置の製造方法の工程説明図である。この図におい
て、31は半導体基板、32はアルミ配線層、33はP
SG絶縁層、34は開口、35は汚染層、36は希ガス
の中性ビーム、37は変質層、38は希ガスイオン、3
9はWF6 +H2 、40はタングステンからなる接続用
プラグである。
(Second Embodiment) FIG. 4 is a process explanatory view of a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment. In this figure, 31 is a semiconductor substrate, 32 is an aluminum wiring layer, and 33 is P.
SG insulating layer, 34 is an opening, 35 is a contaminated layer, 36 is a neutral beam of a rare gas, 37 is an altered layer, 38 is a rare gas ion, 3
Reference numeral 9 is a connection plug made of WF 6 + H 2 and 40 is made of tungsten.

【0029】この工程説明図によって第2実施例の半導
体装置の製造方法を説明する。 第1工程(図4(A)参照) 半導体集積回路等が形成された半導体基板31の上に設
けられたアルミ配線層32の上にCVD等によってPS
G絶縁層33を堆積した後、所定の場所に開口34を形
成する。この開口の底面には、何らかの原因で絶縁性の
シリコンのフッ化物等の汚染層5が形成される。
A method of manufacturing the semiconductor device of the second embodiment will be described with reference to the process explanatory drawings. First step (see FIG. 4A) PS is formed by CVD or the like on an aluminum wiring layer 32 provided on a semiconductor substrate 31 on which a semiconductor integrated circuit or the like is formed.
After depositing the G insulating layer 33, an opening 34 is formed at a predetermined place. A contamination layer 5 of insulating silicon fluoride or the like is formed on the bottom surface of the opening for some reason.

【0030】第2工程(図4(B)参照) この構造の試料を中性ビーム照射装置にセットし、Ar
を流し、圧力を5×10-4torrに保ち、周波数2.
45GHzのマイクロ波を0.9kW入力してPSG絶
縁層33の上にArの中性ビーム6を照射する。この工
程によって、PSG絶縁層33の開口34の底面に形成
されていた汚染層35が除去されるが、高エネルギーの
中性ビーム36によってPSG絶縁層33の表面にこの
ビームが注入されて粗面化した変質層37を形成し、後
のタングステンの選択成長に際して、絶縁層の表面にも
タングステンが塊状に堆積して選択成長が阻害される。
Second step (see FIG. 4 (B)) A sample having this structure is set in a neutral beam irradiation apparatus and Ar
To maintain the pressure at 5 × 10 −4 torr and the frequency 2.
A 45 GHz microwave is input at 0.9 kW to irradiate the neutral beam 6 of Ar on the PSG insulating layer 33. By this step, the contamination layer 35 formed on the bottom surface of the opening 34 of the PSG insulating layer 33 is removed, but this beam is injected into the surface of the PSG insulating layer 33 by the high-energy neutral beam 36 to roughen the surface. When the transformed layer 37 that has been turned into a thin film is formed and then the selective growth of tungsten is performed, tungsten is deposited in a lump form on the surface of the insulating layer, and the selective growth is hindered.

【0031】第3工程(図4(C)参照) この工程において、前工程によって形成された試料をイ
オンスパッタ装置にセットし、その表面にArイオン3
8を照射してスパッタすることによって変質層37を除
去する。この希ガスイオン38によるスパッタに際し
て、変質層37がPSG絶縁層33よりスパッタされや
すいため、過剰にスパッタが進んでPSG絶縁層33の
表面の酸素が選択的にスパッタされないように制御する
ことは容易である。
Third step (see FIG. 4C) In this step, the sample formed in the previous step is set in an ion sputtering apparatus, and Ar ions 3 are formed on the surface thereof.
The altered layer 37 is removed by irradiating 8 and performing sputtering. During the sputtering with the rare gas ions 38, the altered layer 37 is more likely to be sputtered than the PSG insulating layer 33. Therefore, it is easy to control so that excessive sputtering does not cause selective sputtering of oxygen on the surface of the PSG insulating layer 33. Is.

【0032】第4工程(図4(D)参照) この試料を選択気相成長装置にセットし、基板の温度を
450℃に保った状態でWF6 +H2 39を流し、圧力
を60torrに設定してPSG絶縁層33の開口34
内のAl配線層32の上にタングステンの選択気相成長
を行う。
Fourth step (see FIG. 4D) This sample was set in a selective vapor phase growth apparatus, WF 6 + H 2 39 was flown while the substrate temperature was kept at 450 ° C., and the pressure was set to 60 torr. Then, the opening 34 of the PSG insulating layer 33 is formed.
Selective vapor deposition of tungsten is performed on the Al wiring layer 32 inside.

【0033】この工程によって、PSG絶縁層33の開
口34内にはタングステンが選択性よく堆積し、Al配
線層32にタングステンからなる接続用プラグ40が形
成される。この実施例に使用される中性ビーム照射装置
および選択気相成長装置は第1実施例において使用した
ものと同様である。
By this step, tungsten is deposited in the opening 34 of the PSG insulating layer 33 with high selectivity, and the connection plug 40 made of tungsten is formed in the Al wiring layer 32. The neutral beam irradiation apparatus and the selective vapor phase growth apparatus used in this embodiment are the same as those used in the first embodiment.

【0034】図5は、本発明において使用するイオンス
パッタ装置の説明図である。この図において、41は反
応室、42はガス供給管、43は排気管、44は電極、
45はサセプター、46は試料、47はバイアス電源で
ある。
FIG. 5 is an explanatory diagram of an ion sputtering apparatus used in the present invention. In this figure, 41 is a reaction chamber, 42 is a gas supply pipe, 43 is an exhaust pipe, 44 is an electrode,
Reference numeral 45 is a susceptor, 46 is a sample, and 47 is a bias power supply.

【0035】このイオンスパッタ装置においては、排気
管43によって排気した反応室41内にガス供給管42
をとおしてスパッタガスを供給し、このスパッタガスを
電極44と試料46を載置したサセプター45の間に電
圧を印加してプラズマ化することによってイオン化し、
このイオンを試料45の上に照射するようになってい
る。なお、高周波バイアス電源47はプラズマの状態を
調節するために装備されている。
In this ion sputtering apparatus, the gas supply pipe 42 is placed in the reaction chamber 41 exhausted by the exhaust pipe 43.
A sputtering gas is supplied through the electrodes, and the sputtering gas is ionized by applying a voltage between the electrode 44 and the susceptor 45 on which the sample 46 is placed to generate plasma,
The sample 45 is irradiated with the ions. The high frequency bias power source 47 is equipped to adjust the state of plasma.

【0036】この実施例においては、タングステンを選
択成長する配線層をシリコン層やW、Ti、TiN、T
iWからなる導電層に変更することができ、絶縁層を他
のシリコン酸化物系の絶縁層、例えば、SiO層、BP
SG層、BSG層に変更することができ、また、中性ビ
ームを形成する希ガスをHe、Ne、Kr、Xeに変更
することができる。
In this embodiment, the wiring layer for selectively growing tungsten is a silicon layer or W, Ti, TiN, T.
The insulating layer may be changed to a conductive layer made of iW, and the insulating layer may be another silicon oxide type insulating layer, for example, a SiO layer or BP.
The SG layer and the BSG layer can be changed, and the rare gas forming the neutral beam can be changed to He, Ne, Kr, and Xe.

【0037】また、本実施例において、変質層を除去す
るためのイオンスパッタに使用するガスとして、Arを
使用した例を説明したが、これに代えてHe、Ne、K
r、Xeから選ばれたガスを使用することもできる。
In the present embodiment, an example was described in which Ar was used as the gas used for ion sputtering for removing the altered layer, but He, Ne, K was used instead.
It is also possible to use a gas selected from r and Xe.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シリコン酸化物からなる絶縁層の開口の底面に付着して
いる汚染層を、絶縁層の表面を変質することなく除去す
ることができ、その後のタングステンの選択成長を支障
なく行うことができるから、半導体集積回路装置等にお
いて低抵抗で安定した層間接続導体等を容易に得ること
ができる。
As described above, according to the present invention,
The contamination layer adhering to the bottom surface of the opening of the insulating layer made of silicon oxide can be removed without degrading the surface of the insulating layer, and subsequent selective growth of tungsten can be carried out without trouble. In a semiconductor integrated circuit device or the like, it is possible to easily obtain a stable interlayer connection conductor with low resistance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第1実施例の半導体装置の製造方法の工程説明
図である。
FIG. 1 is a process explanatory view of a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment.

【図2】本発明において使用する中性ビーム照射装置の
説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a neutral beam irradiation device used in the present invention.

【図3】本発明において使用する選択気相成長装置の説
明図である。
FIG. 3 is an explanatory view of a selective vapor phase growth apparatus used in the present invention.

【図4】第2実施例の半導体装置の製造方法の工程説明
図である。
FIG. 4 is a process explanatory view of the method for manufacturing the semiconductor device of the second embodiment.

【図5】本発明において使用するイオンスパッタ装置の
説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of an ion sputtering apparatus used in the present invention.

【図6】従来の半導体装置の製造方法の工程説明図であ
る。
FIG. 6 is a process explanatory diagram of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【符号の説明】 1 半導体基板 2 アルミ配線層 3 PSG絶縁層 4 開口 5 汚染層 6 希ガスの中性ビーム 7 WF6 +H2 8 タングステンからなる接続用プラグ[Explanation of symbols] 1 semiconductor substrate 2 aluminum wiring layer 3 PSG insulating layer 4 opening 5 contamination layer 6 neutral beam of rare gas 7 WF 6 + H 2 8 connection plug made of tungsten

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 導体層あるいは半導体層の上に開口を有
するシリコン酸化物からなる絶縁層が形成された試料
に、希ガスの中性ビームを照射することによって、該開
口の底面に付着している汚染層を除去した後に、該導体
層あるいは半導体層の該開口内に露出している部分に気
相成長法によってタングステンを選択的に成長する工程
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A sample in which an insulating layer made of silicon oxide having an opening is formed on a conductor layer or a semiconductor layer is irradiated with a neutral beam of a rare gas to adhere to the bottom surface of the opening. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of selectively growing tungsten on a portion of the conductor layer or the semiconductor layer exposed in the opening by vapor deposition after removing the contaminated layer. ..
【請求項2】 導体層が、W、Al、Ti、TiN、T
iWから選ばれた層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。
2. The conductor layer is W, Al, Ti, TiN, T
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the layer is a layer selected from iW.
【請求項3】 半導体層が、シリコンの層であることを
特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor layer is a silicon layer.
【請求項4】 シリコン酸化物からなる絶縁層が、Si
2 、BPSG、PSG、BSGから選ばれたことを特
徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
4. The insulating layer made of silicon oxide is Si
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the method is selected from O 2 , BPSG, PSG, and BSG.
【請求項5】 中性ビームが、He、Ne、Ar、K
r、Xeから選ばれたガスからな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。
5. The neutral beam is He, Ne, Ar or K.
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the gas is selected from gases selected from r and Xe.
【請求項6】 希ガスの中性ビームを照射することによ
って、シリコン酸化物からなる絶縁層の開口の底面に付
着している汚染層を除去した後に、該絶縁層の表面を希
ガスでイオンスパッタすることによって、該希ガスの中
性ビーム照射によって生じた変質層を除去した後に、該
導体層あるいは半導体層の該開口内に露出している部分
に気相成長法によりタングステンを選択的に成長する工
程を含むことを特徴とする請求項1ないし請求項5のい
ずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
6. The contamination layer adhering to the bottom surface of the opening of the insulating layer made of silicon oxide is removed by irradiating the neutral beam of the rare gas, and then the surface of the insulating layer is ionized with the rare gas. After removing the deteriorated layer generated by the irradiation of the rare gas with the neutral beam by sputtering, tungsten is selectively deposited on the exposed portion of the conductor layer or the semiconductor layer in the opening by vapor phase epitaxy. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of growing.
【請求項7】 希ガスでイオンスパッタする際に使用さ
れるガスが、He、Ne、Ar、Kr、Xeから選ばれ
たことを特徴とする請求項6記載の半導体装置の製造方
法。
7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the gas used in the ion sputtering with the rare gas is selected from He, Ne, Ar, Kr, and Xe.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100669828B1 (en) * 2005-03-22 2007-01-16 성균관대학교산학협력단 Neutral beam deposition apparatus and Atomic layer deposition method using the same

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