JPH05144951A - Wiring formation method - Google Patents

Wiring formation method

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JPH05144951A
JPH05144951A JP27506691A JP27506691A JPH05144951A JP H05144951 A JPH05144951 A JP H05144951A JP 27506691 A JP27506691 A JP 27506691A JP 27506691 A JP27506691 A JP 27506691A JP H05144951 A JPH05144951 A JP H05144951A
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JP
Japan
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layer
insulating film
blk
sio
interlayer insulating
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Application number
JP27506691A
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Japanese (ja)
Inventor
Junichi Sato
淳一 佐藤
Takaaki Miyamoto
孝章 宮本
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

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  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To form a flat plug part when etching back a W layer (Blk-W layer) which is laminated on an adhesive layer by CVD method. CONSTITUTION:After a nitride layer 18 is formed on a surface of an SiO2 layer insulating film 17 by carrying out lamp annealing in NH3 atmosphere in a manufacturing process of a MOS-FET, contact holes 19, 20 are opened and an adhesive layer 23 is formed of a Ti layer 21 and a TiNX layer 22. When forming a following Blk-W layer (not illustrated in the figures), a wafer is heated at a high temperature; however, the nitride layer 18 blocks oxygen from the SiO2 layer insulating film 17 and prevents oxidation of a Ti layer 21. Since residue of Ti oxide does not remain when the adhesive layer 23 is etched back and an over etching time is reduced, it is possible to prevent erosion of the adhesive layer 23 inside the contact holes 19, 20 due to loading effect.

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分野等
において適用される配線形成方法に関し、特に絶縁膜上
に密着層を介して略平坦に堆積された配線材料層をエッ
チバックして接続孔の内部にプラグ部を形成する場合
に、密着層の酸化に由来する残渣の発生を防止し、過剰
なオーバーエッチングによるプラグ部の浸食を防止する
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wiring forming method applied in the field of manufacturing semiconductor devices, and more particularly, to a wiring material layer deposited on an insulating film in a substantially flat manner via an adhesion layer for connection by etching back. The present invention relates to a method of preventing the generation of a residue resulting from the oxidation of an adhesion layer when forming a plug portion inside a hole and preventing the corrosion of the plug portion due to excessive overetching.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年のVLSI,ULSI等にみられる
ように半導体装置の高集積化および高性能化が進展する
に伴い、デバイス・チップ上では配線部分の占める割合
が増大する傾向にあるが、これによるチップ面積の大幅
な増大を防止するために多層配線が今や必須の技術とな
っている。従来、配線形成方法としては、アルミニウム
系の金属材料層をスパッタリング法により形成すること
が広く行われてきた。しかし、上述のように配線の多層
化が進行し、その結果として基体の表面段差や接続孔の
アスペクト比が増大している状況下では、スパッタリン
グ法における段差被覆性(ステップ・カバレッジ)の不
足により上層配線と半導体基板との間の接続不良や配線
間における接続不良がすでに重大な問題となっている。
2. Description of the Related Art As the integration and performance of semiconductor devices have increased as seen in VLSI, ULSI and the like in recent years, the proportion of the wiring portion on the device chip tends to increase. Multilayer wiring is now an indispensable technology in order to prevent a large increase in chip area. Conventionally, as a wiring forming method, forming an aluminum-based metal material layer by a sputtering method has been widely performed. However, in the situation where the multilayered wiring progresses as described above, and as a result, the surface step of the substrate and the aspect ratio of the connection hole increase, due to the lack of step coverage in the sputtering method, Poor connection between the upper layer wiring and the semiconductor substrate and connection failure between wirings have already become serious problems.

【0003】ステップ・カバレッジを改善する方法とし
て近年、接続孔の内部を配線材料層で埋め込んでプラグ
部を形成する、いわゆるメタルプラグ技術が提案されて
いる。このメタルプラグ技術においては、接続孔のアス
ペクト比が大きくなるにしたがってプラグ部自身の抵抗
が増大し、大電流が流れた場合の発熱が問題となる。そ
こで、配線材料としては低抵抗の高融点金属が使用され
る。
As a method for improving step coverage, a so-called metal plug technique has recently been proposed in which the inside of the connection hole is filled with a wiring material layer to form a plug portion. In this metal plug technology, as the aspect ratio of the connection hole increases, the resistance of the plug portion itself increases, which causes a problem of heat generation when a large current flows. Therefore, a low-resistance high-melting-point metal is used as the wiring material.

【0004】プラグ部の形成方法としては、選択CVD
法とブランケットCVD法が知られている。選択CVD
法は、金属フッ化物や有機金属化合物等のガスを下層配
線材料により還元しながら、接続孔の内部にのみ選択的
に金属を析出させる方法である。しかし、研究レベルで
はかなり良い結果が得られているものの、次第に選択性
が劣化すること、あるいはネイルヘッドと通称される過
剰成長部をエッチバックする際の制御性が乏しいこと等
の難点があり、当初の期待に反して量産への導入の見通
しが立っていないのが現状である。
As a method of forming the plug portion, selective CVD
Method and blanket CVD method are known. Selective CVD
The method is a method of selectively depositing a metal only inside the connection hole while reducing a gas such as a metal fluoride or an organometallic compound by the lower layer wiring material. However, although quite good results have been obtained at the research level, there are drawbacks such as gradually decreasing selectivity or poor controllability when etching back an overgrowth portion commonly called a nail head, Contrary to the initial expectations, the current situation is that there is no prospect of introduction to mass production.

【0005】これに対し、ブランケットCVD法は、基
体の全面に金属または合金を析出させ、基体を平坦化す
る方法である。プラグ部を形成するためには当然のこと
ながらエッチバック工程が必要となるが、プロセスの安
定性、および深さの異なる接続孔の埋込みが比較的容易
であることから、注目される方法である。プラグ部を構
成する高融点金属として最も広く用いられている材料
は、タングステン(W)である。そこで、以下の明細書
中ではWを例として説明を行う。また、ブランケットC
VD法により形成されるW層をBlk−W層と略記する
ことにする。
On the other hand, the blanket CVD method is a method in which a metal or an alloy is deposited on the entire surface of the substrate to flatten the substrate. Of course, an etch-back step is required to form the plug portion, but this is the method of interest because of the stability of the process and the relative ease with which connection holes of different depths can be filled. .. The most widely used material as the refractory metal forming the plug portion is tungsten (W). Therefore, W will be described as an example in the following specification. Also, blanket C
The W layer formed by the VD method will be abbreviated as Blk-W layer.

【0006】ところで、Blk−W層はステップ・カバ
レッジには優れるものの、異種材料層の界面における内
部応力の差に起因して、下地の層間絶縁膜に対する密着
性に劣るという問題がある。たとえば、ジャーナル・オ
ブ・ジ・エレクトロケミカル・ソサエティー(Jour
nal of the Electrochemica
l Society)第121巻第2号298〜303
ページには、CVD法により酸化シリコン層間絶縁膜上
に形成されたBlk−W層について、密着性の不足が指
摘されている。
By the way, although the Blk-W layer is excellent in step coverage, there is a problem that it is inferior in adhesion to the underlying interlayer insulating film due to the difference in internal stress at the interface between different material layers. For example, the Journal of the Electrochemical Society (Jour
nal of the Electrochemica
l Society) Vol. 121, No. 2, 298-303
The page points out that the Blk-W layer formed on the silicon oxide interlayer insulating film by the CVD method has insufficient adhesion.

【0007】また、Blk−W層を成膜する場合には、
原料ガスのWF6 による基体の浸食を防止することが必
要となる。また、成膜時に基体が加熱されるので、下層
配線に対するバリヤ性も高めておかなければならない。
When forming a Blk-W layer,
It is necessary to prevent erosion of the substrate by WF 6 of the source gas. Further, since the substrate is heated during the film formation, it is necessary to improve the barrier property for the lower layer wiring.

【0008】これらの問題を解決するためには、上記配
線材料層の形成に先立ち、TiN層,TiW層等をバリ
ヤメタルを兼ねた密着層として設けることが有効であ
る。ただし、これらの層を直接に不純物拡散領域等の下
層配線上に形成するとコンタクト抵抗が増大する。そこ
で実際には、上記密着層のさらに下地としてオーミック
性に優れるTi層を介在させたり、あるいは不純物拡散
領域の表面を自己整合的にシリサイド化させるサリサイ
ド法(SALICIDE:self−aligned
silicide)を適用すること等が行われている。
しかし、後者のサイサイド法は、シリサイド膜の形成領
域の選択性等に問題を残しており、現状ではTi層を介
在させる手法が一般的となっている。
In order to solve these problems, it is effective to provide a TiN layer, a TiW layer, etc. as an adhesion layer which also serves as a barrier metal, prior to the formation of the wiring material layer. However, if these layers are directly formed on the lower layer wiring such as the impurity diffusion region, the contact resistance increases. Therefore, in practice, a salicide method (SALICIDE: self-aligned) in which a Ti layer having excellent ohmic properties is interposed as a base of the adhesion layer or the surface of the impurity diffusion region is silicidized in a self-aligned manner.
The application of silicide) is performed.
However, the latter side method has a problem in the selectivity of the formation region of the silicide film, and at present, the method of interposing the Ti layer is generally used.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところで、Ti層を含
む密着層を介してBlk−W層を形成した場合、接続孔
の内部に選択的にプラグ部を形成するためには、Blk
−W層と密着層とを順次エッチバックする必要がある。
しかし、エッチバック終了後に基体が平坦化されるよう
にエッチングを制御することは必ずしも容易ではなく、
接続孔の側壁面に沿って密着層が大きく浸触される現象
がしばしば観察されていた。この現象を、図9を参照し
ながら説明する。
By the way, when the Blk-W layer is formed through the adhesion layer containing the Ti layer, in order to selectively form the plug portion inside the connection hole, the Blk-W layer is formed.
-It is necessary to sequentially etch back the W layer and the adhesion layer.
However, it is not always easy to control the etching so that the substrate is flattened after the etching back is completed,
It was often observed that the adhesion layer was greatly infiltrated along the side wall surface of the connection hole. This phenomenon will be described with reference to FIG.

【0010】いま、図9(a)に示されるように、シリ
コン基板31上のSiO2 層間絶縁膜34に不純物拡散
領域32に臨んでコンタクト・ホール35が開口され、
ウェハの表面がTi層36とTiN層37が順次積層さ
れてなる密着層38で被覆された場合を考える。上記不
純物拡散領域32の表層部には、シート抵抗低減とバリ
ヤ性向上とを目的としたTiSix (チタン・シリサイ
ド)層33が形成されている。
Now, as shown in FIG. 9A, a contact hole 35 is opened in the SiO 2 interlayer insulating film 34 on the silicon substrate 31 so as to face the impurity diffusion region 32.
Consider a case where the surface of the wafer is covered with an adhesion layer 38 formed by sequentially stacking a Ti layer 36 and a TiN layer 37. A TiSi x (titanium silicide) layer 33 is formed in the surface layer portion of the impurity diffusion region 32 for the purpose of reducing sheet resistance and improving barrier properties.

【0011】次に、図9(b)に示されるように、ブラ
ンケットCVD法によりウェハの全面にBlk−W層3
9を堆積させる。このBlk−W層39の堆積時には、
ウェハが通常400〜500℃に加熱されるが、この加
熱によりTi層36の一部が酸化されてTiOx (酸化
チタン)36aが生成する。この酸化反応における酸素
は、SiO2 層間絶縁膜34から供給される。つまり、
SiO2 の生成自由エネルギーよりもTiOx の生成自
由エネルギーの方が小さいので、TiがSiO2 層間絶
縁膜34の酸素を引き抜いてしまうのである。
Next, as shown in FIG. 9B, the Blk-W layer 3 is formed on the entire surface of the wafer by a blanket CVD method.
9 is deposited. When depositing the Blk-W layer 39,
The wafer is usually heated to 400 to 500 ° C., but this heating oxidizes a part of the Ti layer 36 to generate TiO x (titanium oxide) 36 a. Oxygen in this oxidation reaction is supplied from the SiO 2 interlayer insulating film 34. That is,
Since towards free energy of TiO x than free energy of SiO 2 is small, it is the Ti will pull out the oxygen of the SiO 2 interlayer insulating film 34.

【0012】次に、Blk−W層39のエッチバックを
行って、密着層38の表面が露出したところで終了し、
さらにエッチング条件を切り換えて密着層38をエッチ
バックする。密着層38のエッチバックは、本来ならば
SiO2 層間絶縁膜34の表面が露出したところで終了
すべきである。しかし、エッチングされ難いTiOx
6aが付着しているため、これを除去するために通常必
要とされる以上のオーバーエッチングを行わざるを得な
い。この結果、ローディング効果によりコンタクト・ホ
ール35の内部において密着層38のわずかな露出面に
エッチング種が集中し、図9(c)に示されるように、
Wプラグ39aの周辺に浸触部40が形成されてしまう
のである。上記TiOx 36aは、エッチング残渣とな
るばかりでなく、パーティクル汚染の原因ともなる。ま
た、上記浸触部40は、コンタクト部の平坦性を劣化さ
せ、Al系材料等により上層配線を形成する際のステッ
プ・カバレッジおよび電気的接続に悪影響を及ぼす。
Next, the Blk-W layer 39 is etched back to finish when the surface of the adhesion layer 38 is exposed.
Furthermore, the etching conditions are switched to etch back the adhesion layer 38. The etching back of the adhesion layer 38 should normally be completed when the surface of the SiO 2 interlayer insulating film 34 is exposed. However, it is difficult to etch TiO x 3
Since 6a is attached, it is unavoidable to perform overetching more than normally required to remove it. As a result, the etching species are concentrated on the slightly exposed surface of the adhesion layer 38 inside the contact hole 35 due to the loading effect, and as shown in FIG.
The contact portion 40 is formed around the W plug 39a. The TiO x 36a not only becomes an etching residue but also causes particle contamination. Further, the contact portion 40 deteriorates the flatness of the contact portion and adversely affects the step coverage and the electrical connection when forming the upper layer wiring with an Al-based material or the like.

【0013】そこで本発明は、絶縁膜上に密着層を介し
て堆積された配線材料層をエッチバックする際に、接続
孔をプラグ部で平坦に埋め込むことが可能な配線形成方
法を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention provides a wiring forming method capable of flatly filling a connection hole with a plug portion when etching back a wiring material layer deposited on an insulating film via an adhesion layer. With the goal.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の配線形成方法
は、上述の目的を達成するために提案されるものであ
る。すなわち、本願の第1の発明にかかる配線形成方法
は、接続孔が開口された絶縁膜上に密着層を介して配線
材料層を堆積させ基体を略平坦化した後、該配線材料層
および該密着層を順次エッチバックして該接続孔の内部
にプラグ部を形成する方法であって、前記絶縁膜の少な
くとも上表面に前記密着層の酸化を防止するための酸化
防止層を形成することを特徴とする。
The wiring forming method of the present invention is proposed to achieve the above object. That is, in the wiring forming method according to the first invention of the present application, after the wiring material layer is deposited on the insulating film in which the connection hole is opened through the adhesion layer to substantially flatten the substrate, the wiring material layer and the wiring material layer are formed. A method of sequentially etching back the adhesion layer to form a plug portion inside the connection hole, which comprises forming an antioxidation layer for preventing oxidation of the adhesion layer on at least the upper surface of the insulating film. Characterize.

【0015】本願の第2の発明にかかる配線形成方法
は、前記酸化防止層がプラズマCVD法で窒化シリコン
を堆積させることにより形成されることを特徴とする。
The wiring forming method according to the second invention of the present application is characterized in that the oxidation preventing layer is formed by depositing silicon nitride by a plasma CVD method.

【0016】さらに、本願の第3の発明にかかる配線形
成方法は、前記酸化防止層が前記絶縁膜の表面窒化処理
により形成されることを特徴とする。
Further, the wiring forming method according to the third invention of the present application is characterized in that the oxidation preventing layer is formed by surface nitriding treatment of the insulating film.

【0017】[0017]

【作用】本発明は、配線材料層の成膜時にウェハが高温
に加熱されても絶縁膜からの酸素供給により密着層の酸
化が起こらないよう、絶縁膜の少なくとも上表面に酸化
防止層を形成することをポイントとする。この酸化防止
層は、密着層が形成される以前の適当な段階で形成すれ
ば良い。これにより、密着層にTi層のような酸化され
易い材料層が含まれていても、エッチングされ難い金属
酸化物が生成することがなくなる。したがって、過剰な
オーバーエッチングが不要となり、接続孔の内部におけ
るプラグ部の浸触を防止することができる。
According to the present invention, an oxidation preventing layer is formed on at least the upper surface of the insulating film so that the adhesion layer is not oxidized by the oxygen supply from the insulating film even when the wafer is heated to a high temperature during the formation of the wiring material layer. The point is to do. This antioxidant layer may be formed at an appropriate stage before the adhesion layer is formed. Thereby, even if the adhesion layer includes a material layer such as a Ti layer that is easily oxidized, a metal oxide that is difficult to be etched is not generated. Therefore, excessive over-etching is unnecessary, and it is possible to prevent the plug portion from touching inside the connection hole.

【0018】ところで、配線材料層をエッチバックする
際にエッチング残渣として問題となるのは、絶縁膜の上
表面に生成する金属酸化物のみであるため、本発明では
取り敢えず上表面において密着層の酸化が防止されてい
れば十分である。したがって、実用的なプロセスでは、
絶縁膜の上に酸化防止層を形成した後に、接続孔を開口
することになる。
By the way, when etching back the wiring material layer, the only problem as an etching residue is the metal oxide formed on the upper surface of the insulating film. Therefore, in the present invention, the adhesion layer is oxidized on the upper surface. It is sufficient if the above is prevented. So in a practical process,
After forming the antioxidant layer on the insulating film, the connection hole is opened.

【0019】しかし、密着層と酸化防止層との間の反応
を防止するという観点に立てば、上記酸化防止層は両者
が接触する領域すべてに介在されていても、もちろん構
わない。この場合には、絶縁膜に接続孔を開口した後に
基体の全面に酸化防止層を形成すれば良く、酸化防止層
の材料によっては接続孔の底面においてバリヤ性が向上
するという副次的メリットも得ることができる。ただ
し、接続孔の側壁面も酸化防止層で覆われるため、酸化
防止層の形成方法によっては接続孔の開口径が縮小す
る。
However, from the viewpoint of preventing the reaction between the adhesion layer and the antioxidant layer, the antioxidant layer may, of course, be interposed in all the regions where they are in contact with each other. In this case, it is sufficient to form the oxidation prevention layer on the entire surface of the base after opening the connection hole in the insulating film, and depending on the material of the oxidation prevention layer, there is a secondary merit that the barrier property is improved at the bottom surface of the connection hole. Obtainable. However, since the side wall surface of the connection hole is also covered with the antioxidant layer, the opening diameter of the contact hole is reduced depending on the method of forming the antioxidant layer.

【0020】以上が、本願の3発明の基本となる考え方
である。本願の第2の発明では、上記酸化防止層の実用
的な形成方法として、プラズマCVD法による窒化シリ
コン(SiNx )層の形成を提案する。ここで、プラズ
マCVD法を適用するのは、形成される酸化防止層の内
部応力を低減させるためである。SiNx 層の形成方法
としては、他に減圧CVD法が知られているが、この方
法により成膜されるSiNx 層は内部応力が大きく、酸
化防止機能を果たすに十分な厚さに形成しようとする
と、ウェハのクラックや酸化防止層の剥離等が生ずる虞
れがある。
The above is the basic idea of the three inventions of the present application. The second invention of the present application proposes formation of a silicon nitride (SiN x ) layer by a plasma CVD method as a practical method of forming the above-mentioned oxidation preventing layer. Here, the reason why the plasma CVD method is applied is to reduce the internal stress of the formed antioxidant layer. Another known method for forming the SiN x layer is the low pressure CVD method. However, the SiN x layer formed by this method has a large internal stress and should be formed to have a sufficient thickness to fulfill the function of preventing oxidation. In that case, the wafer may be cracked or the antioxidant layer may be peeled off.

【0021】本願の第3の発明では、上記酸化防止層を
絶縁膜の表面窒化処理により形成する。この場合の酸化
防止層の組成は、たとえば絶縁膜がSiO2であり、こ
れをNH3 雰囲気下で処理したとすると、SiNx とS
iOx y とが混合した組成となる。第3の発明によれ
ば、既に存在する絶縁膜の表層部を改質するため、絶縁
膜の膜厚がほとんど増大せず、接続孔のアスペクト比が
増大する懸念がない。
In the third invention of the present application, the oxidation preventing layer is formed by surface nitriding treatment of the insulating film. The composition of the antioxidant layer in this case is, for example, if the insulating film is SiO 2 , and if this is treated in an NH 3 atmosphere, SiN x and S are added.
The composition is a mixture of iO x N y . According to the third invention, since the surface layer portion of the existing insulating film is modified, the thickness of the insulating film hardly increases and there is no concern that the aspect ratio of the connection hole increases.

【0022】ところで、本発明に類似する技術として、
絶縁膜上にプラズマCVD法によりSiNx 層を形成す
る技術が、1989 VMIC Conference
抄録集p.129〜135に報告されている。この場合
のSiNx 層は、Ti層とTiW層が順次積層されてな
る密着層の上に形成されたBlk−W層をエッチバック
する際のローディング効果を抑制し、かつBlk−W層
の表面凹凸を絶縁膜に転写させないための、一種のバッ
ファ層として設けられている。これは、F* (フッ素ラ
ジカル)によるBlk−W層とSiNx 層のエッチング
速度がほぼ等しいことを利用しているのである。しか
し、SiNx 層をバッファ層として効果的に使用するた
めには0.3μmもの膜厚が必要である。
By the way, as a technique similar to the present invention,
A technique of forming a SiN x layer on an insulating film by a plasma CVD method is 1989 VMIC Conference.
Abstracts p. 129-135. In this case, the SiN x layer suppresses the loading effect when etching back the Blk-W layer formed on the adhesion layer formed by sequentially stacking the Ti layer and the TiW layer, and the surface of the Blk-W layer. It is provided as a kind of buffer layer for preventing the unevenness from being transferred to the insulating film. This is because the etching rates of the Blk-W layer and the SiN x layer due to F * (fluorine radical) are almost equal. However, in order to effectively use the SiN x layer as a buffer layer, a film thickness of 0.3 μm is necessary.

【0023】これに対し、本発明におけるSiNx 層は
密着層の酸化防止用であり、この目的のためには数百Å
程度の膜厚があれば十分である。したがって、接続孔の
アスペクト比が大幅に増大する懸念もない。
On the other hand, the SiN x layer in the present invention is for preventing the adhesion layer from being oxidized, and for this purpose, several hundred Å
It is sufficient that the film has a certain thickness. Therefore, there is no concern that the aspect ratio of the connection hole will significantly increase.

【0024】[0024]

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。 実施例1 本実施例は、本願の第1の発明を適用し、SiO2 層間
絶縁膜上にプラズマCVD法によりSiNx 層を酸化防
止層として形成した後、Ti/TiNx 系の2層構造密
着層を介してBlk−W層を形成し、エッチバックによ
りプラグ部を形成した例である。このプロセスを、図1
ないし図6を参照しながら説明する。
EXAMPLES Specific examples of the present invention will be described below. Example 1 In this example, the first invention of the present application is applied, and after a SiN x layer is formed as an antioxidant layer on the SiO 2 interlayer insulating film by a plasma CVD method, a Ti / TiN x system two-layer structure is formed. In this example, the Blk-W layer is formed via the adhesion layer and the plug portion is formed by etchback. This process is illustrated in Figure 1.
It will be described with reference to FIGS.

【0025】まず、図1に示されるように、下層配線と
して不純物拡散領域2が形成されたシリコン基板1上
に、CVD法等によりSiO2 層間絶縁膜4を約0.6
μmの厚さに形成した。ここで、上記不純物拡散領域2
の表層部には、シート抵抗の低減とバリヤ性の向上とを
目的としてTiSix 層3が形成されている。このTi
Six 層3の形成方法は、従来の一般的なSALICI
DE法でも良いが、本願出願人が先に特開平2−260
630号公報において提案した方法を採用するとさらに
好ましい。これは、まずシリコン基板上の自然酸化膜を
除去した後、薄いSiO2 層を改めて形成し、さらにT
i層を積層してから不活性ガス雰囲気中で熱処理を行う
ことによりシリサイド化を行う方法である。このプロセ
スについて、本願出願人はSITOX(=silici
dation through oxide)法という
呼称を提唱している。SITOX法によるTiSix
3は、従来のSALICIDE法によるTiSix 層と
比べて形成領域の選択性が高く、膜質が極めて緻密かつ
均一であり、バリヤ性に優れ、高温アニールを経てもシ
ート抵抗が低く保たれるという数々の特長を有してい
る。
First, as shown in FIG. 1, an SiO 2 interlayer insulating film 4 of about 0.6 is formed by a CVD method or the like on a silicon substrate 1 on which an impurity diffusion region 2 is formed as a lower layer wiring.
It was formed to a thickness of μm. Here, the impurity diffusion region 2
A TiSi x layer 3 is formed on the surface layer of the above in order to reduce the sheet resistance and improve the barrier property. This Ti
The method for forming the Si x layer 3 is the same as the conventional general SALICI.
The DE method may be used, but the applicant of the present application first discloses the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 260-260.
It is more preferable to adopt the method proposed in Japanese Patent No. 630. This is done by first removing the native oxide film on the silicon substrate, then forming a new thin SiO 2 layer, and
This is a method of silicidation by stacking i layers and then performing heat treatment in an inert gas atmosphere. Regarding this process, the Applicant has adopted SITOX (= silici)
The term “dation through oxide” method is proposed. The TiSi x layer 3 formed by the SITO X method has higher selectivity in the formation region than the TiSi x layer formed by the conventional SALICIDE method, the film quality is extremely dense and uniform, the barrier property is excellent, and the sheet resistance is high even after high temperature annealing. It has many features that keep it low.

【0026】次に、プラズマCVD法により、上記Si
2 層間絶縁膜4上に酸化防止層としてSiNx 層5を
約0.05μmの厚さに成膜した。この成膜は、原料ガ
スとしてSiN4 とNH3 を使用し、通常の条件にした
がって行った。
Then, the above-mentioned Si is formed by the plasma CVD method.
A SiN x layer 5 was formed on the O 2 interlayer insulating film 4 as an antioxidant layer to a thickness of about 0.05 μm. This film formation was performed according to normal conditions using SiN 4 and NH 3 as source gases.

【0027】次に、通常のプロセスにしたがってレジス
ト・マスク(図示せず。)を形成し、これをマスクとし
て上記SiNx 層5とSiO2 層間絶縁膜4をドライエ
ッチングすることにより、図2に示されるように、上記
不純物拡散領域2に臨んで開口径約0.6μmのコンタ
クト・ホール6を開口した。このエッチングには、平行
平板型RIE(反応性イオン・エッチング)装置を使用
し、条件は一例としてCHF3 流量80SCCM,ガス
圧6.7Pa(50mTorr),RFパワー密度0.
25W/cm2 (13.56MHz)とした。
Next, a resist mask (not shown) is formed according to a normal process, and the SiN x layer 5 and the SiO 2 interlayer insulating film 4 are dry-etched using the resist mask as a mask. As shown in the drawing, a contact hole 6 having an opening diameter of about 0.6 μm was opened facing the impurity diffusion region 2. A parallel plate type RIE (reactive ion etching) apparatus is used for this etching, and the conditions are, for example, CHF 3 flow rate 80 SCCM, gas pressure 6.7 Pa (50 mTorr), RF power density 0.
It was set to 25 W / cm 2 (13.56 MHz).

【0028】次に、図3に示されるように、上記ウェハ
の全面にTi層7およびTiNx 層8を順次成膜し、密
着層9を形成した。ここで、上記Ti層7、TiNx
8の成膜には枚葉式スパッタリング装置を使用し、Ti
ターゲットを装着したスパッタリング・チャンバ内への
供給ガスの組成を順次変更することにより、ウェハを大
気開放することなく連続工程で成膜を行った。
Next, as shown in FIG. 3, a Ti layer 7 and a TiN x layer 8 were sequentially formed on the entire surface of the wafer to form an adhesion layer 9. Here, in order to form the Ti layer 7 and the TiN x layer 8, a single-wafer sputtering apparatus is used.
By sequentially changing the composition of the gas supplied into the sputtering chamber equipped with the target, film formation was performed in a continuous process without exposing the wafer to the atmosphere.

【0029】まず前処理として、上記枚葉式スパッタリ
ング装置に付属のマイクロ波プラズマ・クリーニング・
チャンバ内で、コンタクト・ホール4の底部を被覆して
いる自然酸化膜(図示せず。)を除去した。続いてウェ
ハを高真空下でスパッタリング・チャンバへ移送し、ま
ず一例としてAr流量100SCCM,ガス圧1.3P
a,ウェハ温度150℃,ターゲット電力4kWの条件
でTiターゲットをスパッタリングすることにより、厚
さ約0.03μmのTi層7を形成した。
First, as a pretreatment, microwave plasma cleaning / attachment attached to the above-mentioned single-wafer sputtering apparatus.
In the chamber, the native oxide film (not shown) covering the bottom of the contact hole 4 was removed. Subsequently, the wafer is transferred to a sputtering chamber under high vacuum, and as an example, the Ar flow rate is 100 SCCM and the gas pressure is 1.3 P.
a, a Ti target 7 was sputtered under the conditions of a wafer temperature of 150 ° C. and a target power of 4 kW to form a Ti layer 7 having a thickness of about 0.03 μm.

【0030】次に、条件を一例としてAr流量40SC
CM,N2 流量70SCCM,ガス圧1.3Pa,ウェ
ハ温度150℃,ターゲット電流5kWに切り換え、厚
さ約0.07μmのTiNx 層8を形成した。
Next, as an example of conditions, Ar flow rate 40 SC
CM, N 2 flow rate 70 SCCM, gas pressure 1.3 Pa, wafer temperature 150 ° C., target current 5 kW were switched to form a TiN x layer 8 having a thickness of about 0.07 μm.

【0031】次に、図4に示されるように、ブランケッ
トCVD法によりウェハの全面にBlk−W層10を堆
積させた。ここで、上記ブランケットCVD法はSiH
4 還元による核成長(第1段階)と、H2 還元による高
速成長(第2段階)の2段階工程で行った。第1段階の
条件は、一例としてWF6 流量25SCCM,SiH4
流量10SCCM,ガス圧10640Pa(80Tor
r),ウェハ温度475℃とし、第2段階の条件は、一
例としてWF6 流量60SCCM,H2 流量360SC
CM,ガス圧10640Pa(80Torr),ウェハ
温度475℃とした。
Next, as shown in FIG. 4, a Blk-W layer 10 was deposited on the entire surface of the wafer by a blanket CVD method. Here, the blanket CVD method uses SiH.
It was carried out in a two-step process of nuclear growth by reducing 4 (first step) and high-speed growth by reducing H 2 (second step). The conditions of the first stage are, for example, WF 6 flow rate 25 SCCM, SiH 4
Flow rate 10 SCCM, gas pressure 10640 Pa (80 Tor
r), the wafer temperature is 475 ° C., and the second stage condition is, for example, WF 6 flow rate 60SCCM, H 2 flow rate 360SC.
CM, gas pressure 10640 Pa (80 Torr), and wafer temperature 475 ° C.

【0032】このとき、ウェハが高温に加熱されるた
め、コンタクト・ホール6の側壁面上においてはTi層
7の一部がSiO2 層間絶縁膜4からの酸素供給により
酸化され、TiOx 7aが形成された。しかし、SiO
2 層間絶縁膜4の上表面には酸化防止層としてSiNx
層5が介在されているため、Ti層7が酸化されること
はなかった。
At this time, since the wafer is heated to a high temperature, a part of the Ti layer 7 on the side wall surface of the contact hole 6 is oxidized by the oxygen supply from the SiO 2 interlayer insulating film 4, and TiO x 7a is generated. Been formed. However, SiO
2 SiN x is formed on the upper surface of the interlayer insulating film 4 as an antioxidant layer.
Since the layer 5 was interposed, the Ti layer 7 was not oxidized.

【0033】次に、上記Blk−W層10をエッチバッ
クし、図5に示されるようにWプラグ10aを形成し
た。このエッチバックは平行平板型プラズマRIE装置
を使用し、一例としてSF6 流量30SCCM,ガス圧
6.7Pa(50mTorr),RFパワー密度0.0
8W/cm2 (13.56MHz)とした。この場合、
プラグ部全体を平坦化することを考慮して、Wプラグ1
0aの表面がSiNx 層5の表面とほぼ等しい高さとな
る時点でエッチバックを終了することが望ましい。
Next, the Blk-W layer 10 was etched back to form a W plug 10a as shown in FIG. For this etch back, a parallel plate type plasma RIE apparatus is used. As an example, SF 6 flow rate 30 SCCM, gas pressure 6.7 Pa (50 mTorr), RF power density 0.0
It was set to 8 W / cm 2 (13.56 MHz). in this case,
Considering the flattening of the entire plug part, the W plug 1
It is desirable to finish the etch back at the time when the surface of 0a becomes almost the same height as the surface of the SiN x layer 5.

【0034】次に、密着層9をエッチバックした。この
ときの条件は、一例としてCl2 流量30SCCM,A
r流量20SCCM,ガス圧2Pa(15mTor
r),RFパワー密度0.23W/cm2 (13.56
MHz)とした。この過程では、SiO2 層間絶縁膜4
の上表面にTiOx が形成されていないことから、オー
バーエッチングが最小限で済み、コンタクト・ホール4
の内部において密着層9が浸触されることはなかった。
この結果、図6に示されるように、コンタクト・ホール
6の内部はTi層7,TiNx 層8,Wプラグ10aか
らなるプラグ部P1 でほぼ平坦に埋め込むことができ
た。
Next, the adhesion layer 9 was etched back. The condition at this time is, as an example, a Cl 2 flow rate of 30 SCCM, A
r Flow rate 20 SCCM, gas pressure 2 Pa (15 mTorr
r), RF power density 0.23 W / cm 2 (13.56)
MHz). In this process, the SiO 2 interlayer insulating film 4
Since no TiO x is formed on the upper surface of the contact hole, over-etching is minimized and the contact hole 4
The adhesion layer 9 was not infiltrated inside the.
As a result, as shown in FIG. 6, the inside of the contact hole 6 could be buried almost flat with the plug portion P 1 including the Ti layer 7, the TiN x layer 8 and the W plug 10a.

【0035】この後、通常の工程にしたがってたとえば
Al−1%Si層等をウェハの全面に成膜し、パターニ
ングにより上層配線を完成すれば良い。
After that, an Al-1% Si layer or the like may be formed on the entire surface of the wafer according to a usual process, and the upper wiring may be completed by patterning.

【0036】実施例2 本実施例は、本願の第2の発明を適用し、SiO2 層間
絶縁膜の表面をNH3 雰囲気下で窒化した後、Ti/T
iNx 系の2層構造密着層を介してBlk−W層を形成
し、エッチバックによりプラグ部を形成した例である。
このプロセスを、図7を参照しながら説明する。
Example 2 In this example, the second invention of the present application is applied, and after nitriding the surface of the SiO 2 interlayer insulating film in an NH 3 atmosphere, Ti / T
In this example, a Blk-W layer is formed via an iN x- based two-layer structure adhesive layer and a plug portion is formed by etchback.
This process will be described with reference to FIG.

【0037】図7(a)は、LDD構造を有するMOS
−FETの製造工程の途中状態を示している。すなわ
ち、シリコン基板11上において、素子分離領域12に
より規定される素子形成領域にゲート酸化膜13を介し
て多結晶シリコン層からなるゲート電極14が形成さ
れ、該ゲート電極14の側壁部にはサイドウォール15
が形成されている。シリコン基板11の表層部には、上
記ゲート電極14およびサイドウォール15をマスクと
する2段階のイオン注入により、自己整合的にソース/
ドレイン領域16が形成されている。基体の全面は、厚
さ約0.8μmのSiO2 層間絶縁膜17で被覆されて
いる。
FIG. 7A shows a MOS having an LDD structure.
-Shows an intermediate state of the FET manufacturing process. That is, a gate electrode 14 made of a polycrystalline silicon layer is formed on a silicon substrate 11 in an element formation region defined by an element isolation region 12 via a gate oxide film 13, and a sidewall of the gate electrode 14 has a side wall. Wall 15
Are formed. The surface layer portion of the silicon substrate 11 is self-aligned with the source / source by two-step ion implantation using the gate electrode 14 and the sidewall 15 as a mask.
The drain region 16 is formed. The entire surface of the substrate is covered with a SiO 2 interlayer insulating film 17 having a thickness of about 0.8 μm.

【0038】上述のウェハに対し、100%NH3 雰囲
気中にて1000℃,60秒間のランプ・アニールを施
し、上記SiO2 層間絶縁膜17の表面に窒化層18を
形成した。この表面窒化処理の典型的な反応としては、
次の2通りが考えられる。 3SiO2 +4NH3 →Si3 4 +6H2 O 2SiO2 +2NH3 →Si2 ON2 +3H2 O すなわち、NH3 の熱分解により生成したHがSiO2
層間絶縁膜を還元し、これにより生じたSiの切れた結
合手(ダングリング・ボンド)にNが結合することによ
り窒化シリコンもしくは酸窒化シリコンが生成するので
ある。
The above-mentioned wafer was subjected to lamp annealing in a 100% NH 3 atmosphere at 1000 ° C. for 60 seconds to form a nitride layer 18 on the surface of the SiO 2 interlayer insulating film 17. A typical reaction of this surface nitriding treatment is:
There are two possibilities. 3SiO 2 + 4NH 3 → Si 3 N 4 + 6H 2 O 2SiO 2 + 2NH 3 → Si 2 ON 2 + 3H 2 O ie, H generated by the thermal decomposition of NH 3 is SiO 2
Silicon nitride or silicon oxynitride is generated by reducing the interlayer insulating film and bonding N to the broken Si bond (dangling bond) generated by the reduction.

【0039】次に、レジスト・マスク(図示せず。)を
用いるパターニングにより、図7(b)に示されるよう
に、上記SiO2 層間絶縁膜17に開口径約0.4μm
のコンタクト・ホール19,20を開口した。このとき
のSiO2 層間絶縁膜17のエッチング条件は、実施例
1で上述したとおりである。窒化層18とSiO2 層間
絶縁膜17とは、同じエッチング速度でエッチングする
ことができる。
Next, by patterning using a resist mask (not shown), an opening diameter of about 0.4 μm is formed in the SiO 2 interlayer insulating film 17 as shown in FIG. 7B.
The contact holes 19 and 20 were opened. The etching conditions for the SiO 2 interlayer insulating film 17 at this time are as described in the first embodiment. The nitride layer 18 and the SiO 2 interlayer insulating film 17 can be etched at the same etching rate.

【0040】さらに、ウェハの全面に層厚約0.03μ
mのTi層21と、層厚約0.07μmのTiNx 層2
2を順次積層し、密着層23を形成した。このときの各
層の成膜条件も、実施例1で上述したとおりである。
Furthermore, a layer thickness of about 0.03 μm is formed on the entire surface of the wafer.
m Ti layer 21 and a TiN x layer 2 having a layer thickness of about 0.07 μm.
2 were sequentially laminated to form an adhesion layer 23. The film forming conditions for each layer at this time are also as described in Example 1.

【0041】次に、ブランケットCVD法により全面に
Blk−W層(図示せず。)を成膜した。ブランケット
CVD法の条件は、一例としてWF6 流量550SCC
M,H2 流量6800SCCM,ガス圧3990Pa
(30Torr),ウェハ温度400℃とした。このと
き、ウェハの高温加熱によりコンタクト・ホール19,
20の側壁面上においてTi層の一部が酸化され、図7
(c)に示されるようなTiOx 21aが形成された
が、SiO2 層間絶縁膜17の上表面では窒化層18が
存在するために、かかる酸化反応は進行しなかった。
Next, a Blk-W layer (not shown) was formed on the entire surface by a blanket CVD method. As an example of the blanket CVD method, the WF 6 flow rate is 550 SCC.
M, H 2 flow rate 6800SCCM, gas pressure 3990Pa
(30 Torr) and the wafer temperature was 400 ° C. At this time, the contact hole 19,
Part of the Ti layer is oxidized on the side wall surface of 20,
Although the TiO x 21a as shown in (c) was formed, the oxidation reaction did not proceed because the nitride layer 18 exists on the upper surface of the SiO 2 interlayer insulating film 17.

【0042】次に、上記Blk−W層のエッチバックを
行った。このときの条件は、一例としてSF6 流量25
0SCCM,O2 流量50SCCM,ガス圧18Pa
(135mTorr),RFパワー密度2W/cm
2 (13.56MHz)とした。これにより、図7
(c)に示されるようにWプラグ24が形成された。さ
らに、密着層23をエッチバックした。このときの条件
は、一例としてCl2 流量50SCCM,Ar流量25
SCCM,ガス圧20Pa(150mTorr),RF
パワー密度2W/cm2 (13.56MHz)とした。
これにより、コンタクト・ホール19,20の内部は、
Ti層21,TiNx 層22,Wプラグ24からなるプ
ラグ部P2 で略平坦に埋め込まれた。
Next, the Blk-W layer was etched back. The condition at this time is, for example, SF 6 flow rate 25
0 SCCM, O 2 flow rate 50 SCCM, gas pressure 18 Pa
(135 mTorr), RF power density 2 W / cm
2 (13.56 MHz). As a result, FIG.
The W plug 24 was formed as shown in FIG. Further, the adhesion layer 23 was etched back. The conditions at this time are, for example, a Cl 2 flow rate of 50 SCCM and an Ar flow rate of 25.
SCCM, gas pressure 20Pa (150mTorr), RF
The power density was 2 W / cm 2 (13.56 MHz).
As a result, the insides of the contact holes 19 and 20 are
The plug portion P 2 composed of the Ti layer 21, the TiN x layer 22, and the W plug 24 was buried substantially flat.

【0043】実施例3 本実施例は、本願の第2の発明を適用した他の例であ
り、密着層の形成方法を実施例2とはやや変更した。こ
のプロセスを、図8を参照しながら説明する。図8中の
符号は、図7と一部共通である。図8(a)は、LDD
構造を有するMOS−FETの製造工程において、表面
に窒化層18が形成されたSiO2 層間絶縁膜17にコ
ンタクト・ホール19,20が開口され、ウェハの全面
に厚さ約0.03μmのTi層25が成膜された状態を
示している。ただし、上記Ti層25は実施例2におけ
るTi層21よりも膜厚を若干厚くしても良い。
Example 3 This example is another example to which the second invention of the present application is applied, and the method of forming the adhesion layer is slightly changed from that of Example 2. This process will be described with reference to FIG. Reference numerals in FIG. 8 are partially common to those in FIG. 7. FIG. 8A shows an LDD.
In the process of manufacturing a MOS-FET having a structure, contact holes 19 and 20 are opened in the SiO 2 interlayer insulating film 17 having a nitride layer 18 formed on the surface thereof, and a Ti layer having a thickness of about 0.03 μm is formed on the entire surface of the wafer. 25 shows a state in which 25 is formed. However, the Ti layer 25 may be slightly thicker than the Ti layer 21 in the second embodiment.

【0044】次に、上記ウェハに対して100%NH3
雰囲気中にて850℃,30秒間のRTA(ラピッド・
サーマル・アニール)処理を行った。このRTA処理、
すなわち表面窒化処理により、図8(b)に示されるよ
うに、コンタクト・ホール19,20の底面ではゲート
電極14あるいは不純物拡散領域16のSiとTi層2
5との反応によるTiSix の生成と、Ti層25の表
面窒化によるTiNx の生成とが同時に進行し、TiS
x /TiNx 層25bが形成された。このTiSix
/TiNx 層25bは、シート抵抗の低減やバリヤ性の
向上に役立つものである。一方、SiO2 層間絶縁膜1
7の上表面およびコンタクト・ホール19,20の側壁
面上においては、Ti層25の表面窒化のみが進行して
TiNx 層25aが形成された。このTiNx 層25a
は、極めて均一に形成された。これは、SiO2 層間絶
縁膜17の上表面に形成された窒化層18により、Ti
層25の酸化が防止されたからである。
Next, 100% NH 3 is added to the above wafer.
RTA (rapid
Thermal annealing) processing was performed. This RTA processing,
That is, by the surface nitriding treatment, as shown in FIG.
The production of TiSi x by the reaction with Ti and the production of TiN x by the surface nitriding of the Ti layer 25 proceed at the same time.
The i x / TiN x layer 25b was formed. This TiSi x
The / TiN x layer 25b serves to reduce the sheet resistance and improve the barrier property. On the other hand, SiO 2 interlayer insulating film 1
On the upper surface of No. 7 and the side wall surfaces of the contact holes 19 and 20, only the surface nitriding of the Ti layer 25 proceeded to form the TiN x layer 25a. This TiN x layer 25a
Were formed very uniformly. This is because the nitride layer 18 formed on the upper surface of the SiO 2 interlayer insulating film 17 causes Ti
This is because the layer 25 is prevented from being oxidized.

【0045】次に、Blk−W層(図示せず。)を形成
し、該Blk−W層とTiNx 層25aを順次エッチバ
ックした。最終的には、図8(c)に示されるように、
コンタクト・ホール19,20はTiNx 層25aおよ
びWプラグ24からなるプラグ部P3 により、略平坦に
埋め込まれた。
Next, a Blk-W layer (not shown) was formed, and the Blk-W layer and the TiN x layer 25a were sequentially etched back. Finally, as shown in FIG. 8 (c),
The contact holes 19 and 20 were buried substantially flat by the plug portion P 3 including the TiN x layer 25a and the W plug 24.

【0046】以上、本発明を3つの実施例にもとづいて
説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定される
ものではない。たとえば、実施例1では酸化防止層とし
てプラズマCVD法によるSiNx 層を形成したが、こ
の層の酸化防止効果を補う目的で減圧CVD法によるS
iNx 層をさらに積層しても良い。この場合、プラズマ
CVD法による内部応力の小さいSiNx 層が下地とな
るので、減圧CVD法による内部応力の大きいSiNx
層が積層されたとしても、ウェハのクラックや酸化防止
層の剥離等の不都合は発生しない。
Although the present invention has been described based on the three embodiments, the present invention is not limited to these embodiments. For example, in Example 1, the SiN x layer was formed by the plasma CVD method as the anti-oxidation layer.
iN x layer may also be further laminated. In this case, since the SiN x layer having a low internal stress by the plasma CVD method serves as a base, SiN x having a high internal stress by the low pressure CVD method is used.
Even if the layers are stacked, there is no inconvenience such as cracking of the wafer and peeling of the antioxidant layer.

【0047】また、不純物拡散領域の表層部が予めシリ
サイド化されている場合には、SiO2 層間絶縁膜にコ
ンタクト・ホールを開口してから表面窒化処理を行うこ
とも有効である。この場合、SiO2 層間絶縁膜の上表
面,側壁面およびシリサイド層の表面が窒化されること
になり、とくにシリサイド層表面のバリヤ性が上昇す
る。
When the surface layer portion of the impurity diffusion region is previously silicidized, it is effective to open the contact hole in the SiO 2 interlayer insulating film and then perform surface nitriding treatment. In this case, the upper surface, the side wall surface and the surface of the silicide layer of the SiO 2 interlayer insulating film are nitrided, and the barrier property of the surface of the silicide layer is particularly increased.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の配線形成方法では密着層の形成に先立ち絶縁膜上に
酸化防止層を形成するという極めて簡便な手法により、
エッチバック時の残渣の発生、および接続孔内の密着層
の浸触を防止することができる。したがって、メタルプ
ラグで基体を良好に平坦化することができ、後工程にお
いて上層配線と確実な接続を図ることが可能となる。
As is apparent from the above description, in the wiring forming method of the present invention, an extremely simple technique of forming an antioxidant layer on an insulating film prior to forming an adhesion layer can be performed.
It is possible to prevent the generation of a residue at the time of etch back and the contact of the adhesion layer in the connection hole. Therefore, the base can be satisfactorily flattened by the metal plug, and reliable connection with the upper layer wiring can be achieved in a later step.

【0049】本発明は、微細なデザイン・ルールにもと
づいて設計され、高集積度および高性能を有する半導体
装置の製造に極めて有用である。
The present invention is extremely useful for manufacturing a semiconductor device designed according to a fine design rule and having a high degree of integration and high performance.

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

【図1】本願の第1の発明の適用例において、SiO2
層間絶縁膜上にプラズマCVD法によりSiNx 層が形
成された状態を示す概略断面図である。
FIG. 1 shows an example of application of the first invention of the present application in which SiO 2 is used.
It is a schematic sectional view showing a state in which SiN x layer is formed by plasma CVD on the interlayer insulating film.

【図2】図1のSiNx 層およびSiO2 層間絶縁膜を
パターニングしてコンタクト・ホールが開口された状態
を示す概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a contact hole is opened by patterning the SiN x layer and the SiO 2 interlayer insulating film of FIG.

【図3】図2のウェハの全面にTi層およびTiNx
からなる密着層が形成された状態を示す概略断面図であ
る。
3 is a schematic cross-sectional view showing a state in which an adhesion layer composed of a Ti layer and a TiN x layer is formed on the entire surface of the wafer of FIG.

【図4】図3のウェハの全面にブランケットCVD法に
よりBlk−W層が形成された状態を示す概略断面図で
ある。
4 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a Blk-W layer is formed on the entire surface of the wafer in FIG. 3 by a blanket CVD method.

【図5】図4のBlk−W層がエッチバックされた状態
を示す概略断面図である。
5 is a schematic cross-sectional view showing a state where the Blk-W layer of FIG. 4 is etched back.

【図6】図5の密着層がエッチバックされ、コンタクト
・ホールがプラグ部で平坦に埋め込まれた状態を示す概
略断面図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the contact layer of FIG. 5 is etched back and the contact holes are flatly filled in the plug portions.

【図7】本願の第2の発明をLDD構造を有するMOS
−FETにおけるコンタクト形成に適用したプロセス例
をその工程順にしたがって示す概略断面図であり、
(a)はSiO2 層間絶縁膜の表面窒化処理により窒化
層が形成された状態、(b)はSiO2 層間絶縁膜にコ
ンタクト・ホールが開口され、密着層が形成された状
態、(c)はBlk−W層を形成した後、該Blk−W
層と密着層をエッチバックしてコンタクト・ホールがプ
ラグ部で平坦に埋め込まれた状態をそれぞれ表す。
FIG. 7 shows a second invention of the present application, a MOS having an LDD structure
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an example of a process applied to contact formation in a FET in the order of steps thereof;
(A) is a state in which a nitride layer is formed by surface nitriding treatment of the SiO 2 interlayer insulating film, (b) is a state in which a contact hole is opened in the SiO 2 interlayer insulating film and an adhesion layer is formed, (c) Form a Blk-W layer, and then form the Blk-W
The layers and the adhesion layer are etched back to show the state where the contact holes are flatly filled in the plug portions.

【図8】本願の第2の発明をLDD構造を有するMOS
−FETにおけるコンタクト形成に適用した他のプロセ
ス例をその工程順にしたがって示す概略断面図であり、
(a)は表面窒化処理により窒化層を形成したSiO2
層間絶縁膜にコンタクト・ホールが開口され、ウェハの
全面にTi層が形成された状態、(b)はNH3 雰囲気
中におけるRTA処理によりTi層がTiNx 層および
TiSix /TiNx 層に変化した状態、(c)はBl
k−W層を形成した後、該Blk−W層と密着層をエッ
チバックしてコンタクト・ホールがプラグ部で平坦に埋
め込まれた状態をそれぞれ表す。
FIG. 8 shows a second invention of the present application, a MOS having an LDD structure.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing another example of the process applied to the contact formation in the FET in the order of the steps,
(A) is SiO 2 having a nitride layer formed by surface nitriding treatment.
In the state where the contact hole is opened in the interlayer insulating film and the Ti layer is formed on the entire surface of the wafer, (b) shows that the Ti layer is changed into the TiN x layer and the TiSi x / TiN x layer by the RTA treatment in the NH 3 atmosphere. State, (c) is Bl
After forming the k-W layer, the Blk-W layer and the adhesion layer are etched back to show the state in which the contact hole is flatly filled with the plug portion.

【図9】従来のプロセスにおける問題点を説明するため
の概略断面図であり、(a)はSiO2 層間絶縁膜に開
口されたコンタクト・ホールを被覆してTi層とTiN
x 層からなる密着層が形成された状態、(b)はBlk
−W層の成膜時にTi層が酸化されてTiOx が生成し
た状態、(c)はBlk−W層および密着層のエッチバ
ック時にTiOx の残渣が発生し、コンタクト・ホール
内において密着層が浸触された状態をそれぞれ表す。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view for explaining a problem in a conventional process, FIG. 9A shows a Ti layer and a TiN layer formed by covering a contact hole opened in a SiO 2 interlayer insulating film.
The state where the adhesion layer composed of x layers is formed, (b) is Blk
In the state where the Ti layer is oxidized to form TiO x during the formation of the -W layer, (c) shows a residue of TiO x generated during the etchback of the Blk-W layer and the adhesion layer, and the adhesion layer is formed in the contact hole. Represents the touched state.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11 ・・・シリコン基板 2,12 ・・・不純物拡散領域 3 ・・・TiSix 層 4,17 ・・・SiO2 層間絶縁膜 5 ・・・SiNx 層(酸化防止層) 6,19,20 ・・・コンタクト・ホール 7,21,25 ・・・Ti層 7a,21a ・・・TiOx 8,22,25a・・・TiNx 層 9,23 ・・・密着層 10 ・・・Blk−W層 10a,24 ・・・Wプラグ 14 ・・・ゲート電極 16 ・・・ソース・ドレイン領域 18 ・・・窒化層 25b ・・・TiSix /TiNx 1, 11 ・ ・ ・ Silicon substrate 2, 12 ・ ・ ・ Impurity diffusion region 3 ・ ・ ・ TiSi x layer 4, 17 ・ ・ ・ SiO 2 interlayer insulating film 5 ・ ・ ・ SiN x layer (antioxidation layer) 6, 19 , 20 ... contact hole 7,21,25 ... Ti layer 7a, 21a ··· TiO x 8,22,25a ··· TiN x layer 9,23 ... adhesion layer 10 ... Blk -W layer 10a, 24 ... W plugs 14 ... gate electrode 16 ... drain region 18 ... nitride layer 25b ··· TiSi x / TiN x layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // H01L 21/318 B 8518−4M ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location // H01L 21/318 B 8518-4M

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 接続孔が開口された絶縁膜上に密着層を
介して配線材料層を堆積させ基体を略平坦化した後、該
配線材料層および該密着層を順次エッチバックして該接
続孔の内部にプラグ部を形成する配線形成方法におい
て、 前記絶縁膜の少なくとも上表面に前記密着層の酸化を防
止するための酸化防止層を形成することを特徴とする配
線形成方法。
1. A wiring material layer is deposited on an insulating film in which a connection hole is opened via an adhesion layer to substantially flatten a substrate, and then the wiring material layer and the adhesion layer are sequentially etched back to perform the connection. A wiring forming method for forming a plug portion inside a hole, wherein an oxidation preventing layer for preventing oxidation of the adhesion layer is formed on at least an upper surface of the insulating film.
【請求項2】 前記酸化防止層はプラズマCVD法によ
り窒化シリコンを堆積させることにより形成されること
を特徴とする請求項1記載の配線形成方法。
2. The wiring forming method according to claim 1, wherein the oxidation preventing layer is formed by depositing silicon nitride by a plasma CVD method.
【請求項3】 前記酸化防止層は前記絶縁膜の表面窒化
処理により形成されることを特徴とする請求項1記載の
配線形成方法。
3. The wiring forming method according to claim 1, wherein the oxidation prevention layer is formed by surface nitriding treatment of the insulating film.
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Cited By (5)

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