JPH05129231A - 電極配線 - Google Patents
電極配線Info
- Publication number
- JPH05129231A JPH05129231A JP28756791A JP28756791A JPH05129231A JP H05129231 A JPH05129231 A JP H05129231A JP 28756791 A JP28756791 A JP 28756791A JP 28756791 A JP28756791 A JP 28756791A JP H05129231 A JPH05129231 A JP H05129231A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- tungsten
- metal
- cvd method
- tungsten nitride
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】窒化タングステン膜を接着層もしくはバリア層
として用いた信頼性の高い高融点金属もしくは低抵抗金
属の電極配線。 【構成】ＷＦ6 ，ＮＨ3 ，Ｈ2 を用いた低圧ＣＶＤ法に
より窒化タングステン膜３を形成し、さらに連続的に低
圧ＣＶＤ法によりＷ膜４を形成する。
として用いた信頼性の高い高融点金属もしくは低抵抗金
属の電極配線。 【構成】ＷＦ6 ，ＮＨ3 ，Ｈ2 を用いた低圧ＣＶＤ法に
より窒化タングステン膜３を形成し、さらに連続的に低
圧ＣＶＤ法によりＷ膜４を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電極配線に係り、特に、
高融点金属もしくは低抵抗金属を用いた半導体装置の電
極配線に関する。
高融点金属もしくは低抵抗金属を用いた半導体装置の電
極配線に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩの高集積化を実現するために、急
峻な段差部や微細配線にも対応できる信頼性の高い多層
配線技術が必要になってきている。特に、配線の微細化
が進むと、従来から用いられているＡｌ配線は、高電流
密度によるエレクトロマイグレーション，加熱工程およ
び膜ストレスに起因するストレスマイグレーションなど
の問題が起こり、配線信頼性を向上させることが特に望
まれる。このような背景から、微細配線の信頼性を向上
させるため、近年、ＷやＭｏ等の低抵抗な高融点金属を
配線に用いたり、Ａｌと高融点金属の積層配線を用いる
ようになってきた。このような高融点金属膜は、通常ス
テップカバレッジに優れる低圧ＣＶＤ法により形成され
ている。たとえば、薄膜形成の代表例として、ＷＦ6お
よびＭｏＦ6などの金属ハロゲン化物とＨ2 およびＳｉ
Ｈ4 などの還元ガスとを用いて、ＷおよびＭｏ膜を成長
させる技術が広く用いられている。しかし、このような
高融点金属膜は下地基板（特にＳｉ酸化膜）との接着性
が劣るので、高融点金属膜と下地基板の間に窒化チタン
（ＴｉＮ），チタンタングステン（ＴｉＷ）等のチタン
を含む金属接着層を設けている。
峻な段差部や微細配線にも対応できる信頼性の高い多層
配線技術が必要になってきている。特に、配線の微細化
が進むと、従来から用いられているＡｌ配線は、高電流
密度によるエレクトロマイグレーション，加熱工程およ
び膜ストレスに起因するストレスマイグレーションなど
の問題が起こり、配線信頼性を向上させることが特に望
まれる。このような背景から、微細配線の信頼性を向上
させるため、近年、ＷやＭｏ等の低抵抗な高融点金属を
配線に用いたり、Ａｌと高融点金属の積層配線を用いる
ようになってきた。このような高融点金属膜は、通常ス
テップカバレッジに優れる低圧ＣＶＤ法により形成され
ている。たとえば、薄膜形成の代表例として、ＷＦ6お
よびＭｏＦ6などの金属ハロゲン化物とＨ2 およびＳｉ
Ｈ4 などの還元ガスとを用いて、ＷおよびＭｏ膜を成長
させる技術が広く用いられている。しかし、このような
高融点金属膜は下地基板（特にＳｉ酸化膜）との接着性
が劣るので、高融点金属膜と下地基板の間に窒化チタン
（ＴｉＮ），チタンタングステン（ＴｉＷ）等のチタン
を含む金属接着層を設けている。
【０００３】このような従来の電極配線構造は、下地基
板との接着性は著しく向上するものの、ＣＶＤに用いる
金属ハロゲン化物とチタンとが反応して不揮発性でしか
も絶縁物であるチタンハロゲン化物を形成するため、界
面特性が劣化したり、接着層上の高融点金属膜形成が困
難になったりする。また、微細接続孔への適用にあたっ
ては、金属接着層もステップカバレッジに優れるＣＶＤ
法により形成することが望ましいが、ＴｉＷに関しては
二元合金であるため適当なＣＶＤ法が確立されていな
い。また、ＴｉＮに関しては、チタンの原料ガスとし
て、通常、塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）を用いるため、形
成温度が高いために（＞６００℃）アルミニウム配線形
成後には用いることができず、また膜中の塩素残存によ
る配線腐食の問題がある。
板との接着性は著しく向上するものの、ＣＶＤに用いる
金属ハロゲン化物とチタンとが反応して不揮発性でしか
も絶縁物であるチタンハロゲン化物を形成するため、界
面特性が劣化したり、接着層上の高融点金属膜形成が困
難になったりする。また、微細接続孔への適用にあたっ
ては、金属接着層もステップカバレッジに優れるＣＶＤ
法により形成することが望ましいが、ＴｉＷに関しては
二元合金であるため適当なＣＶＤ法が確立されていな
い。また、ＴｉＮに関しては、チタンの原料ガスとし
て、通常、塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）を用いるため、形
成温度が高いために（＞６００℃）アルミニウム配線形
成後には用いることができず、また膜中の塩素残存によ
る配線腐食の問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、Ｓｉ
およびＳｉ酸化膜との接着性に優れ、金属ハロゲン化物
との反応生成物の問題が少なく、かつ容易に低温ＣＶＤ
で形成できる金属接着層を提供することにある。
およびＳｉ酸化膜との接着性に優れ、金属ハロゲン化物
との反応生成物の問題が少なく、かつ容易に低温ＣＶＤ
で形成できる金属接着層を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、金属接着層
に窒化タングステン(Ｗ2Ｎ）膜を用いることにより達成
できる。窒化タングステン膜は、ＴｉＮ等と同様にＳｉ
Ｏ2 を含め半導体基板との接着性にすぐれ、薄膜の比抵
抗も約１００μΩcmと低い。
に窒化タングステン(Ｗ2Ｎ）膜を用いることにより達成
できる。窒化タングステン膜は、ＴｉＮ等と同様にＳｉ
Ｏ2 を含め半導体基板との接着性にすぐれ、薄膜の比抵
抗も約１００μΩcmと低い。
【０００６】
【作用】窒化タングステン膜は熱的に安定な膜であり、
タングステンを含むのでＷＦ6 やＭｏＦ6 等の金属ハロ
ゲン化ガスとは反応を起こさない。しかも、表面に形成
される自然酸化膜はＷ酸化膜に近く、ＣＶＤ中に容易に
金属ハロゲンガスによりエッチングされる。従って、窒
化タングステン膜上には容易に金属ハロゲンガスを用い
たＣＶＤ法により高融点金属膜を形成することが可能で
ある。通常、窒化タングステン膜はスパッタリングや反
応性スパッタリングを用いて形成することができるが、
微細接続孔への膜形成等で良好なステップカバレッジが
必要な場合には、ＷＦ6，ＮＨ3およびＨ2 を用いた低圧
ＣＶＤ法により、４００℃程度の低温で形成することが
可能である。
タングステンを含むのでＷＦ6 やＭｏＦ6 等の金属ハロ
ゲン化ガスとは反応を起こさない。しかも、表面に形成
される自然酸化膜はＷ酸化膜に近く、ＣＶＤ中に容易に
金属ハロゲンガスによりエッチングされる。従って、窒
化タングステン膜上には容易に金属ハロゲンガスを用い
たＣＶＤ法により高融点金属膜を形成することが可能で
ある。通常、窒化タングステン膜はスパッタリングや反
応性スパッタリングを用いて形成することができるが、
微細接続孔への膜形成等で良好なステップカバレッジが
必要な場合には、ＷＦ6，ＮＨ3およびＨ2 を用いた低圧
ＣＶＤ法により、４００℃程度の低温で形成することが
可能である。
【０００７】特に、窒化タングステン膜をタングステン
膜の接着層として用いた場合、WF6はタングステンＣＶ
Ｄ法の原料ガスであるため、同一のＣＶＤ装置を用いて
連続的に窒化タングステンおよびタングステン膜を、順
次、形成することができる。また、窒化タングステン膜
は、ＴｉＮ，ＴｉＷ膜と同様に高融点で緻密であり、Ｓ
ｉ基板とのオーミック接触も容易に得られるために、Ａ
ｌ，Ｃｕ等の低抵抗金属のバリア層として用いることも
できる。
膜の接着層として用いた場合、WF6はタングステンＣＶ
Ｄ法の原料ガスであるため、同一のＣＶＤ装置を用いて
連続的に窒化タングステンおよびタングステン膜を、順
次、形成することができる。また、窒化タングステン膜
は、ＴｉＮ，ＴｉＷ膜と同様に高融点で緻密であり、Ｓ
ｉ基板とのオーミック接触も容易に得られるために、Ａ
ｌ，Ｃｕ等の低抵抗金属のバリア層として用いることも
できる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明
する。
する。
【０００９】〈実施例１〉図１から図３は窒化タングス
テンを接着層に用いたＷ電極配線の形成方法を説明す
る。図１に示すようにｎ型（１００）Ｓｉ結晶基板１上
に、ボロン（Ｂ）を加速エネルギ３０ｋｅＶ，イオン密
度１×１０16／cm2 の条件でイオン打ち込みし、Ｎ2 中
で８５０℃，３０分加熱してｐ型不純物層１′を形成し
た。その後、ＣＶＤ法によりＳｉＯ2 膜２を１μｍ形成
した後、ホトリソグラフィーとドライエッチング技術を
用いて孔径０.３−１.０μｍの微細接続孔ｈを形成し
た。
テンを接着層に用いたＷ電極配線の形成方法を説明す
る。図１に示すようにｎ型（１００）Ｓｉ結晶基板１上
に、ボロン（Ｂ）を加速エネルギ３０ｋｅＶ，イオン密
度１×１０16／cm2 の条件でイオン打ち込みし、Ｎ2 中
で８５０℃，３０分加熱してｐ型不純物層１′を形成し
た。その後、ＣＶＤ法によりＳｉＯ2 膜２を１μｍ形成
した後、ホトリソグラフィーとドライエッチング技術を
用いて孔径０.３−１.０μｍの微細接続孔ｈを形成し
た。
【００１０】その後に、図２に示す様に、ＮＨ3 ，ＷＦ
6 ，Ｈ2 を用いた低圧ＣＶＤ法により、形成温度４００
℃で窒化タングステン膜３を全面に厚さ５−５０ｎｍ堆
積させた。ガス流量は、ＷＦ6 ＝２０sccm，ＮＨ3 ＝８
０sccm，Ｈ2 ＝２０sccm，全圧力は０.５Torr であっ
た。
6 ，Ｈ2 を用いた低圧ＣＶＤ法により、形成温度４００
℃で窒化タングステン膜３を全面に厚さ５−５０ｎｍ堆
積させた。ガス流量は、ＷＦ6 ＝２０sccm，ＮＨ3 ＝８
０sccm，Ｈ2 ＝２０sccm，全圧力は０.５Torr であっ
た。
【００１１】平坦部の膜をＸ線回折により分析すると、
Ｗ2Ｎ と僅かなＷが同定された。この結果から、形成さ
れた窒化タングステン膜３の組成はほぼＷ2Ｎ であると
思われる。微細接続孔内での窒化タングステン膜３のス
テップカバレッジは極めて良好で、０.３μｍ 径の接続
孔においてカバレッジ率０.９ 以上を得た。膜の抵抗率
は、膜厚が１０ｎｍ以下になると上昇するが、１０ｎｍ
以上では１００−200μΩcmの範囲であった。また、窒
化タングステン膜３と下地基板との接着性は極めて良好
で、テープチェックなど簡易的な接着性評価により膜が
剥離することはなかっか。
Ｗ2Ｎ と僅かなＷが同定された。この結果から、形成さ
れた窒化タングステン膜３の組成はほぼＷ2Ｎ であると
思われる。微細接続孔内での窒化タングステン膜３のス
テップカバレッジは極めて良好で、０.３μｍ 径の接続
孔においてカバレッジ率０.９ 以上を得た。膜の抵抗率
は、膜厚が１０ｎｍ以下になると上昇するが、１０ｎｍ
以上では１００−200μΩcmの範囲であった。また、窒
化タングステン膜３と下地基板との接着性は極めて良好
で、テープチェックなど簡易的な接着性評価により膜が
剥離することはなかっか。
【００１２】その後に、図３に示す様に、ＷＦ6 とＨ2
とを用いた低圧ＣＶＤ法により形成温度４５０℃でＷ膜
４を３００ｎｍ堆積させた。ガス流量は、ＷＦ6＝２０s
ccm,Ｈ2 ＝２０００sccm、全圧力は１Torrであった。Ｗ
膜４は、窒化タングステン膜３上に一様に形成され、プ
ラズマクリーニングや核成長を促進させるＷ成長の前処
理は必要なかった。窒化タングステン膜３は、厚さ５ｎ
ｍでも接着層およびバリア層としての機能は十分で、Ｗ
膜の剥離およびＳｉ基板へのエンクローチメント、ワー
ムホール等の損傷はＳＥＭ，ＴＥＭによって観察されな
かった。その後、ＳＦ6 等を用いたドライエッチングに
より線幅０.３μｍまでの配線加工を行なったが、Ｗ膜
と窒化タングステン膜との界面でのアンダ−カットの問
題もなく良好な形状の微細配線が形成できた。このよう
にして形成した配線構造において、不純物拡散層との接
触抵抗は０.３μｍ 径において１５０Ω以下、また基板
との接合リークも極めて小さく、良好であった。
とを用いた低圧ＣＶＤ法により形成温度４５０℃でＷ膜
４を３００ｎｍ堆積させた。ガス流量は、ＷＦ6＝２０s
ccm,Ｈ2 ＝２０００sccm、全圧力は１Torrであった。Ｗ
膜４は、窒化タングステン膜３上に一様に形成され、プ
ラズマクリーニングや核成長を促進させるＷ成長の前処
理は必要なかった。窒化タングステン膜３は、厚さ５ｎ
ｍでも接着層およびバリア層としての機能は十分で、Ｗ
膜の剥離およびＳｉ基板へのエンクローチメント、ワー
ムホール等の損傷はＳＥＭ，ＴＥＭによって観察されな
かった。その後、ＳＦ6 等を用いたドライエッチングに
より線幅０.３μｍまでの配線加工を行なったが、Ｗ膜
と窒化タングステン膜との界面でのアンダ−カットの問
題もなく良好な形状の微細配線が形成できた。このよう
にして形成した配線構造において、不純物拡散層との接
触抵抗は０.３μｍ 径において１５０Ω以下、また基板
との接合リークも極めて小さく、良好であった。
【００１３】〈実施例２〉図４から図８は、ＭＯＳＦＥ
Ｔにおけるコンタクト部および多層配線への窒化タング
ステン膜の応用例を工程順に表した半導体装置の要部断
面図を示す。まず、図４に示すように、ｐ型（１００）
Ｓｉ基板５上に、フィールド酸化膜６，厚さ１５ｎｍの
ゲート酸化膜６´を形成した後、多結晶シリコン膜７
（厚さ３００ｎｍ）を低圧ＣＶＤ法で堆積させ、不純物
を添加し低抵抗化した後、ゲート電極形状に通常のホト
リソグラフィー技術を用いてパターニングした。次い
で、多結晶シリコンゲート電極７をマスクとして、Ａｓ
を用いたイオン打ち込みを行い、続く熱処理により、ソ
ースドレイン領域８を形成した。その後、ＨＬＤ（High
temperature Low pressure Decomposition）のＳｉＯ2
膜９をＣＶＤ法で堆積させた後、全面ドライエッチング
により、ゲート周辺部にのみＨＬＤ膜９を残し、いわゆ
る、ＬＤＤ(Lightly Doped Drain）構造を形成した。
Ｔにおけるコンタクト部および多層配線への窒化タング
ステン膜の応用例を工程順に表した半導体装置の要部断
面図を示す。まず、図４に示すように、ｐ型（１００）
Ｓｉ基板５上に、フィールド酸化膜６，厚さ１５ｎｍの
ゲート酸化膜６´を形成した後、多結晶シリコン膜７
（厚さ３００ｎｍ）を低圧ＣＶＤ法で堆積させ、不純物
を添加し低抵抗化した後、ゲート電極形状に通常のホト
リソグラフィー技術を用いてパターニングした。次い
で、多結晶シリコンゲート電極７をマスクとして、Ａｓ
を用いたイオン打ち込みを行い、続く熱処理により、ソ
ースドレイン領域８を形成した。その後、ＨＬＤ（High
temperature Low pressure Decomposition）のＳｉＯ2
膜９をＣＶＤ法で堆積させた後、全面ドライエッチング
により、ゲート周辺部にのみＨＬＤ膜９を残し、いわゆ
る、ＬＤＤ(Lightly Doped Drain）構造を形成した。
【００１４】その後、図５に示すようにＢＰＳＧ(Boron
doped PSG）膜１０を厚さ７００ｎｍ程ＣＶＤ法で堆積
させた後、Ｎ2 中で９００℃でアニールし、ＢＰＳＧ膜
の緻密化を行った後、通常のホトリソグラフィ技術を用
いて直径０.５μｍ のコンタクト孔ｈを形成した。
doped PSG）膜１０を厚さ７００ｎｍ程ＣＶＤ法で堆積
させた後、Ｎ2 中で９００℃でアニールし、ＢＰＳＧ膜
の緻密化を行った後、通常のホトリソグラフィ技術を用
いて直径０.５μｍ のコンタクト孔ｈを形成した。
【００１５】次に、図６に示す様に、ＨＦ溶液でコンタ
クト底部の自然酸化膜をエッチングした後、低圧ＣＶＤ
法により形成温度６００℃で窒化タングステン膜３を２
０ｎｍ、全面に堆積させた。用いたＣＶＤ装置は試料導
入室と二つのＣＶＤ室から構成されたマルチチャンバシ
ステムで、ＣＶＤ室の内壁はいずれも水冷されたコール
ドウォール型であった。ガス流量は、ＷＦ6 ＝５０scc
m，ＮＨ3 ＝２００sccm，Ｈ2 ＝１００sccmで、全圧力
は０.３Torr であった。この場合、ＷＦ6 の還元ガスと
してＨ2 の代わりに、ＳｉＨ4 等のシラン系ガスを用い
ることが可能である。この場合、Ｗ膜中にＳｉが多量に
含有されないように、流量はＷＦ6 流量と同程度以下に
する必要がある。
クト底部の自然酸化膜をエッチングした後、低圧ＣＶＤ
法により形成温度６００℃で窒化タングステン膜３を２
０ｎｍ、全面に堆積させた。用いたＣＶＤ装置は試料導
入室と二つのＣＶＤ室から構成されたマルチチャンバシ
ステムで、ＣＶＤ室の内壁はいずれも水冷されたコール
ドウォール型であった。ガス流量は、ＷＦ6 ＝５０scc
m，ＮＨ3 ＝２００sccm，Ｈ2 ＝１００sccmで、全圧力
は０.３Torr であった。この場合、ＷＦ6 の還元ガスと
してＨ2 の代わりに、ＳｉＨ4 等のシラン系ガスを用い
ることが可能である。この場合、Ｗ膜中にＳｉが多量に
含有されないように、流量はＷＦ6 流量と同程度以下に
する必要がある。
【００１６】その後、ＷＦ6 とＳｉＨ2Ｆ2とを原料ガス
に用いた低圧ＣＶＤ法によりタングステン（Ｗ）膜４を
厚さ６００ｎｍ全面に堆積した。用いたＣＶＤ装置は、
窒化タングステン膜３を形成した装置と同じで、ただし
ＣＶＤ室間を真空搬送し、別のＣＶＤ室において形成し
た。このため、膜形成のスループットが高いだけでな
く、大気からの汚染がないため清浄な窒化タングステン
／Ｗ界面が得られた。
に用いた低圧ＣＶＤ法によりタングステン（Ｗ）膜４を
厚さ６００ｎｍ全面に堆積した。用いたＣＶＤ装置は、
窒化タングステン膜３を形成した装置と同じで、ただし
ＣＶＤ室間を真空搬送し、別のＣＶＤ室において形成し
た。このため、膜形成のスループットが高いだけでな
く、大気からの汚染がないため清浄な窒化タングステン
／Ｗ界面が得られた。
【００１７】ＷのＣＶＤ条件は、ガス流量ＷＦ6 ／Ｓｉ
Ｈ2Ｆ2＝８０／２００sccm，Ｎ2 により希釈し全圧力＝
０.３５Torr ，基板温度３００℃であった。このように
して形成した窒化タングステン膜３，Ｗ膜４は、コンタ
クト孔ｈにおけるステップカバレッジも良好で、表面形
状も極めて平坦であった。
Ｈ2Ｆ2＝８０／２００sccm，Ｎ2 により希釈し全圧力＝
０.３５Torr ，基板温度３００℃であった。このように
して形成した窒化タングステン膜３，Ｗ膜４は、コンタ
クト孔ｈにおけるステップカバレッジも良好で、表面形
状も極めて平坦であった。
【００１８】本実施例では、絶縁膜とＷ膜の接着性を向
上させる目的で低圧ＣＶＤ法により窒化タングステン膜
３を形成したが、スパッタ法や反応性スパッタ法により
同様な膜形成ができる。ただし、スパッタ法による場
合、窒化タングステン膜のコンタクト孔ｈでのステップ
カバレッジ率は０.３ 以下でＣＶＤ法に比べて低い。ま
た、低圧ＣＶＤ法の代わりにプラズマを用いたＣＶＤ法
を用いれば、窒化タングステン膜３の形成温度を３００
℃以下の低温にすることが可能である。続いて、通常の
ホトリソグラフィ技術を用いて窒化タングステン膜３,
Ｗ膜４を配線形状に加工した。
上させる目的で低圧ＣＶＤ法により窒化タングステン膜
３を形成したが、スパッタ法や反応性スパッタ法により
同様な膜形成ができる。ただし、スパッタ法による場
合、窒化タングステン膜のコンタクト孔ｈでのステップ
カバレッジ率は０.３ 以下でＣＶＤ法に比べて低い。ま
た、低圧ＣＶＤ法の代わりにプラズマを用いたＣＶＤ法
を用いれば、窒化タングステン膜３の形成温度を３００
℃以下の低温にすることが可能である。続いて、通常の
ホトリソグラフィ技術を用いて窒化タングステン膜３,
Ｗ膜４を配線形状に加工した。
【００１９】本実施例ではＷＦ6 とＳｉＨ2Ｆ2を用いて
Ｗ膜を形成したが、ＷＦ6 に対するＳｉＨ2Ｆ2ガス量を
増加させ、たとえばＷＦ6 ／ＳｉＨ2Ｆ2＝８０／２００
０sccmに設定すれば、タングステンの代わりにタングス
テンシリサイド膜をすることが可能である。同様に、Ｓ
ｉＨ4 およびＳｉ2Ｈ6もタングステンもしくはタングス
テンシリサイド膜の形成に用いることができる。その
後、プラズマＳｉＯ／ＳＯＧ（Spin On Glass)／プラズ
マＳｉＯ積層膜１１（厚さ、それぞれ３００ｎｍ／４０
０ｎｍ／３００ｎｍ，合計１μｍ）を堆積した後、通常
のホトリソグラフィ技術を用いて、積層膜１１にＷ膜４
に達する直径０.４μｍ の接続孔ｈ´を形成した。
Ｗ膜を形成したが、ＷＦ6 に対するＳｉＨ2Ｆ2ガス量を
増加させ、たとえばＷＦ6 ／ＳｉＨ2Ｆ2＝８０／２００
０sccmに設定すれば、タングステンの代わりにタングス
テンシリサイド膜をすることが可能である。同様に、Ｓ
ｉＨ4 およびＳｉ2Ｈ6もタングステンもしくはタングス
テンシリサイド膜の形成に用いることができる。その
後、プラズマＳｉＯ／ＳＯＧ（Spin On Glass)／プラズ
マＳｉＯ積層膜１１（厚さ、それぞれ３００ｎｍ／４０
０ｎｍ／３００ｎｍ，合計１μｍ）を堆積した後、通常
のホトリソグラフィ技術を用いて、積層膜１１にＷ膜４
に達する直径０.４μｍ の接続孔ｈ´を形成した。
【００２０】その後、図７に示すように、ＷＦ6 とＳｉ
Ｈ4 とを用いた低圧ＣＶＤ法によりＷ膜３を接続孔ｈ´
内に選択成長させた。ＣＶＤ条件はガス流量ＷＦ6／Ｓ
ｉＨ4＝２０／１０sccm，Ｈ2 希釈により全圧力＝０.２
Torr ，温度＝３００℃であった。
Ｈ4 とを用いた低圧ＣＶＤ法によりＷ膜３を接続孔ｈ´
内に選択成長させた。ＣＶＤ条件はガス流量ＷＦ6／Ｓ
ｉＨ4＝２０／１０sccm，Ｈ2 希釈により全圧力＝０.２
Torr ，温度＝３００℃であった。
【００２１】その後、図８に示すように、窒化タングス
テン膜３をスパッタ法により１００ｎｍ全面に堆積さ
せ、順次アルミニウム（Ａｌ）膜１２（厚さ８００ｎ
ｍ）をスパッタ法により堆積し、その上にＷＦ6 とＳｉ
Ｈ4 とを用いた低圧ＣＶＤ法によりＷ膜３を１００ｎｍ
形成した。このＷ膜はＡｌ配線のマイグレーション耐性
向上の他、ホトリソグラフィの反射防止膜の役割を果た
す。ＷのＣＶＤ条件はガス流量ＷＦ6／ＳｉＨ4＝２０／
２５sccm，Ｈ2 希釈により全圧力＝０.２Torr，温度＝
２５０℃であった。その後、通常のホトリソグラフィ技
術を用いて、二層目のＡｌ配線を形成した。
テン膜３をスパッタ法により１００ｎｍ全面に堆積さ
せ、順次アルミニウム（Ａｌ）膜１２（厚さ８００ｎ
ｍ）をスパッタ法により堆積し、その上にＷＦ6 とＳｉ
Ｈ4 とを用いた低圧ＣＶＤ法によりＷ膜３を１００ｎｍ
形成した。このＷ膜はＡｌ配線のマイグレーション耐性
向上の他、ホトリソグラフィの反射防止膜の役割を果た
す。ＷのＣＶＤ条件はガス流量ＷＦ6／ＳｉＨ4＝２０／
２５sccm，Ｈ2 希釈により全圧力＝０.２Torr，温度＝
２５０℃であった。その後、通常のホトリソグラフィ技
術を用いて、二層目のＡｌ配線を形成した。
【００２２】本実施例では、接続孔ｈ′に選択成長によ
りＷ膜４を形成したが、後の窒化タングステン膜３およ
びＷ膜４をステップカバレッジに優れる低圧ＣＶＤによ
り連続的に形成した後にＡｌ膜１２を形成すれば、Ｗ膜
４による接続孔ｈ′の埋め込みは必ずしも必要でない。
また、Ａｌ膜１２の接続孔ｈ′でのステップカバレッジ
を向上させる目的で、ＤＭＡＨ，ＴＩＢＡ，ＴＭＡを原
料に用いたＣＶＤによるＡｌ膜形成、及び［Ｃｕ(ＰＰ
Ｍ)2 ］を用いたＣＶＤによるＣｕ膜形成を行なうこと
も可能である。
りＷ膜４を形成したが、後の窒化タングステン膜３およ
びＷ膜４をステップカバレッジに優れる低圧ＣＶＤによ
り連続的に形成した後にＡｌ膜１２を形成すれば、Ｗ膜
４による接続孔ｈ′の埋め込みは必ずしも必要でない。
また、Ａｌ膜１２の接続孔ｈ′でのステップカバレッジ
を向上させる目的で、ＤＭＡＨ，ＴＩＢＡ，ＴＭＡを原
料に用いたＣＶＤによるＡｌ膜形成、及び［Ｃｕ(ＰＰ
Ｍ)2 ］を用いたＣＶＤによるＣｕ膜形成を行なうこと
も可能である。
【００２３】このようにして作成した素子の、ソースド
レインとのコンタクト抵抗は一個あたり４０Ω以下、お
よびＷ配線とＡｌ積層配線の層間のコンタクト抵抗は１
Ω以下と十分に低い値が得られた。ソースドレインの接
合リーク特性も良好で、窒化タングステン膜３による接
合劣化は生じなかった。また、Ｗ配線もしくは積層Ａｌ
配線と下地との接着性も良好で、Ｗ膜やＡｌ膜が下地よ
り剥離するという問題は生じなかった。これらの結果
は、窒化タングステン膜３と下地ＳｉＯ2 及びＳｉとの
接着性が極めて良好で、しかもＳｉとの良好なオーミッ
ク接触が可能であることを示している。
レインとのコンタクト抵抗は一個あたり４０Ω以下、お
よびＷ配線とＡｌ積層配線の層間のコンタクト抵抗は１
Ω以下と十分に低い値が得られた。ソースドレインの接
合リーク特性も良好で、窒化タングステン膜３による接
合劣化は生じなかった。また、Ｗ配線もしくは積層Ａｌ
配線と下地との接着性も良好で、Ｗ膜やＡｌ膜が下地よ
り剥離するという問題は生じなかった。これらの結果
は、窒化タングステン膜３と下地ＳｉＯ2 及びＳｉとの
接着性が極めて良好で、しかもＳｉとの良好なオーミッ
ク接触が可能であることを示している。
【００２４】本実施例では、第一層の配線としてＷ配線
を用いたが、Ｗ膜の全面エッチング等を用いてコンタク
ト孔の内部にのみＷ膜を残存させた後、Ａｌ膜を堆積さ
せＡｌ配線を第一層配線として用いることが可能であ
る。本実施例では、ＣＶＤ原料の金属ハロゲン化ガスと
してＷＦ6 を用いたが、ＭｏＦ6 を用いてＭｏもしくは
Ｍｏシリサイド膜を本実施例と同様に形成することがで
きる。
を用いたが、Ｗ膜の全面エッチング等を用いてコンタク
ト孔の内部にのみＷ膜を残存させた後、Ａｌ膜を堆積さ
せＡｌ配線を第一層配線として用いることが可能であ
る。本実施例では、ＣＶＤ原料の金属ハロゲン化ガスと
してＷＦ6 を用いたが、ＭｏＦ6 を用いてＭｏもしくは
Ｍｏシリサイド膜を本実施例と同様に形成することがで
きる。
【００２５】また、層間絶縁膜としては、第一層目にＢ
ＰＳＧ膜６，第二層目にプラズマＳｉＯ／ＳＯＧ／プラ
ズマＳｉＯの積層膜１１を用いたが、代わりにＰＳＧ，
ポリイミド系の耐熱性有機高分子絶縁膜等を用いても同
様の構造が得られる。
ＰＳＧ膜６，第二層目にプラズマＳｉＯ／ＳＯＧ／プラ
ズマＳｉＯの積層膜１１を用いたが、代わりにＰＳＧ，
ポリイミド系の耐熱性有機高分子絶縁膜等を用いても同
様の構造が得られる。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、窒化タングステン膜を
接着層もしくはバリア層として用いて信頼性の高い高融
点金属電極配線もしくは低抵抗金属電極配線を形成でき
る。窒化タングステン膜は、通常のスパッタ法や反応性
スパッタ法、もしくはＣＶＤ法により形成でき、通常の
半導体装置を用いて容易に実現できるために、経済性，
効率の上からも優れている。特に、ＷＦ6 ガスを原料と
するＷ膜形成の接着層として窒化タングステン膜を用い
る場合、同一ＣＶＤ装置内もしくは複数のＣＶＤ室を結
合させたＣＶＤシステムで連続形成が可能になるため、
不純物の少ない高純度膜形成およびスループットの観点
から非常に優れている。
接着層もしくはバリア層として用いて信頼性の高い高融
点金属電極配線もしくは低抵抗金属電極配線を形成でき
る。窒化タングステン膜は、通常のスパッタ法や反応性
スパッタ法、もしくはＣＶＤ法により形成でき、通常の
半導体装置を用いて容易に実現できるために、経済性，
効率の上からも優れている。特に、ＷＦ6 ガスを原料と
するＷ膜形成の接着層として窒化タングステン膜を用い
る場合、同一ＣＶＤ装置内もしくは複数のＣＶＤ室を結
合させたＣＶＤシステムで連続形成が可能になるため、
不純物の少ない高純度膜形成およびスループットの観点
から非常に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す半導体装置の第一工程
の要部の断面図。
の要部の断面図。
【図２】本発明の一実施例を示す半導体装置の第二工程
の要部断面図。
の要部断面図。
【図３】本発明の一実施例を示す半導体装置の第三工程
の要部断面図。
の要部断面図。
【図４】本発明の他の実施例を示す半導体装置の第一工
程の要部断面図。
程の要部断面図。
【図５】本発明の他の実施例を示す半導体装置の第二工
程の要部断面図。
程の要部断面図。
【図６】本発明の他の実施例を示す半導体装置の第三工
程の要部断面図。
程の要部断面図。
【図７】本発明の他の実施例を示す半導体装置の第四工
程の要部断面図。
程の要部断面図。
【図８】本発明の他の実施例を示す半導体装置の第五工
程の要部断面図。
程の要部断面図。
３…窒化タングステン膜、４…タングステン（Ｗ）膜、
１１…プラズマＳｉＯ／ＳＯＧ／プラズマＳｉＯ膜。
１１…プラズマＳｉＯ／ＳＯＧ／プラズマＳｉＯ膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横山 夏樹 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 本間 喜夫 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (9)
- 【請求項１】高融点金属もしくは低抵抗金属を主材料と
する電極配線において、窒化タングステン膜を形成した
後に、さらに前記高融点金属もしくは前記低抵抗金属膜
を一層以上重ねることを特徴とする電極配線。 - 【請求項２】請求項１において、タングステンハロゲン
化物と窒化ガスとを用いた化学気相成長法により窒化タ
ングステン膜を形成する電極配線。 - 【請求項３】請求項１または２において、タングステン
ハロゲン化物としてタングステンのフッ化物，窒化ガス
としてアンモニアガスもしくはＨ2 で希釈したアンモニ
アガスを用いるＣＶＤ法により窒化タングステンを形成
する電極配線。 - 【請求項４】請求項１において、金属ハロゲン化物と還
元ガスとを用いたＣＶＤ法により高融点金属を形成する
電極配線。 - 【請求項５】請求項１または４において、前記金属ハロ
ゲン化物としてタングステンのフッ化物又はモリブデン
のフッ化物を用い、還元ガスとして水素（Ｈ2 ），シラ
ン(ＳｉＨ4），ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6），ジクロルシラン
（ＳｉＨ2Ｃｌ2），トリクロルシラン（ＳｉＨＣ
ｌ3），モノフルオロシラン（ＳｉＨ3Ｆ），ジフルオロ
シラン（ＳｉＨ2Ｆ2），トリフルオロシラン(ＳｉＨ
Ｆ3）からなる群から選ばれた少なくとも一種の原料ガ
スを用いたＣＶＤ法により高融点金属を形成する電極配
線。 - 【請求項６】請求項１において、ジメチルアルミニウム
ハライド（ＤＭＡＨ），トリイソブチルアルミニウム
（ＴＩＢＡ）、及びトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）
からなる群から選ばれた少なくとも一種の原料ガスを用
いたＣＶＤ法によりアルミニウム（Ａｌ）膜を形成する
電極配線。 - 【請求項７】請求項１において、銅（Ｃｕ）を含む原料
を用いるＣＶＤ法により銅（Ｃｕ）膜を形成する電極配
線。 - 【請求項８】請求項１，２，３または４記載において、
前記電極配線形成工程において窒化タングステン膜形成
後、膜を大気中に晒すことなく、同一のＣＶＤ室もしく
は複数のＣＶＤ室を用いて連続的に高融点金属膜を形成
する金属ＣＶＤ装置。 - 【請求項９】半導体基板に、半導体素子の少なくとも一
部を形成する工程及び請求項１から８のいずれかに記載
の金属もしくは金属シリサイド膜の形成を行う工程によ
り半導体素子を製造する半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28756791A JPH05129231A (ja) | 1991-11-01 | 1991-11-01 | 電極配線 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28756791A JPH05129231A (ja) | 1991-11-01 | 1991-11-01 | 電極配線 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05129231A true JPH05129231A (ja) | 1993-05-25 |
Family
ID=17719012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28756791A Pending JPH05129231A (ja) | 1991-11-01 | 1991-11-01 | 電極配線 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05129231A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5861675A (en) * | 1996-12-26 | 1999-01-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device having WNF film and method of manufacturing such a device |
| KR20000011910A (ko) * | 1998-07-24 | 2000-02-25 | 니시무로 타이죠 | 반도체장치및그제조방법 |
| US6429086B1 (en) | 1994-11-30 | 2002-08-06 | Micron Technology, Inc. | Method of depositing tungsten nitride using a source gas comprising silicon |
| US6838376B2 (en) | 1997-11-05 | 2005-01-04 | Tokyo Electron Limited | Method of forming semiconductor wiring structures |
| US6861356B2 (en) | 1997-11-05 | 2005-03-01 | Tokyo Electron Limited | Method of forming a barrier film and method of forming wiring structure and electrodes of semiconductor device having a barrier film |
| JP2006017451A (ja) * | 2004-06-30 | 2006-01-19 | General Electric Co <Ge> | 熱伝導装置とシステム及びその組み込み方法 |
| JP2007251211A (ja) * | 2007-06-21 | 2007-09-27 | Ulvac Japan Ltd | バリア膜製造方法、及びバリア膜 |
| JP2008047929A (ja) * | 2007-09-07 | 2008-02-28 | Ulvac Japan Ltd | バリア膜製造方法 |
| US7829144B2 (en) | 1997-11-05 | 2010-11-09 | Tokyo Electron Limited | Method of forming a metal film for electrode |
| WO2018061144A1 (ja) * | 2016-09-29 | 2018-04-05 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法 |
-
1991
- 1991-11-01 JP JP28756791A patent/JPH05129231A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6730954B2 (en) | 1994-11-30 | 2004-05-04 | Micron Technology, Inc. | Method of depositing tungsten nitride using a source gas comprising silicon |
| US6429086B1 (en) | 1994-11-30 | 2002-08-06 | Micron Technology, Inc. | Method of depositing tungsten nitride using a source gas comprising silicon |
| US6472323B1 (en) * | 1994-11-30 | 2002-10-29 | Micron Technology, Inc. | Method of depositing tungsten nitride using a source gas comprising silicon |
| US5861675A (en) * | 1996-12-26 | 1999-01-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device having WNF film and method of manufacturing such a device |
| US6861356B2 (en) | 1997-11-05 | 2005-03-01 | Tokyo Electron Limited | Method of forming a barrier film and method of forming wiring structure and electrodes of semiconductor device having a barrier film |
| US6838376B2 (en) | 1997-11-05 | 2005-01-04 | Tokyo Electron Limited | Method of forming semiconductor wiring structures |
| US7829144B2 (en) | 1997-11-05 | 2010-11-09 | Tokyo Electron Limited | Method of forming a metal film for electrode |
| KR20000011910A (ko) * | 1998-07-24 | 2000-02-25 | 니시무로 타이죠 | 반도체장치및그제조방법 |
| JP2006017451A (ja) * | 2004-06-30 | 2006-01-19 | General Electric Co <Ge> | 熱伝導装置とシステム及びその組み込み方法 |
| JP2007251211A (ja) * | 2007-06-21 | 2007-09-27 | Ulvac Japan Ltd | バリア膜製造方法、及びバリア膜 |
| JP2008047929A (ja) * | 2007-09-07 | 2008-02-28 | Ulvac Japan Ltd | バリア膜製造方法 |
| JP4608530B2 (ja) * | 2007-09-07 | 2011-01-12 | 株式会社アルバック | バリア膜製造方法 |
| WO2018061144A1 (ja) * | 2016-09-29 | 2018-04-05 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6830820B2 (en) | Chemical vapor deposition of titanium | |
| EP0377137B1 (en) | Method for selective deposition of refractory metals on silicon substrates | |
| KR0184279B1 (ko) | 금속 또는 금속실리사이드막의 형성방법 | |
| JP2889430B2 (ja) | コンタクト部形成方法 | |
| JP3175721B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH0669157A (ja) | チタン膜の形成方法 | |
| JPH05129231A (ja) | 電極配線 | |
| JP2616554B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP3027946B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| US6433434B1 (en) | Apparatus having a titanium alloy layer | |
| JPH09260306A (ja) | 薄膜形成方法 | |
| US6291346B1 (en) | Titanium silicide layer formation method | |
| US20040224501A1 (en) | Manufacturing method for making tungsten-plug in an intergrated circuit device without volcano phenomena | |
| JP2932484B2 (ja) | 高融点金属多層膜形成法 | |
| JP2001168062A (ja) | タングステン薄膜の形成方法、半導体装置の製造方法 | |
| JPH0745554A (ja) | 配線形成方法 | |
| JPH10209280A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP3027987B2 (ja) | 金属膜又は金属シリサイド膜の形成方法及び半導体装置の製造方法 | |
| US20020175413A1 (en) | Method for utilizing tungsten barrier in contacts to silicide and structure produced therby | |
| JP3868043B2 (ja) | タングステン窒化膜の製造方法及びこれを用いた金属配線製造方法 | |
| JPH053170A (ja) | ブランケツトタングステンプラグ形成法 | |
| JPH03278431A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH03256330A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH0499317A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH0336734A (ja) | 半導体装置の製造方法 |