JPH0519819B2 - - Google Patents
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体本体を具え、その表面を第1の
絶縁層で覆い、この第1の絶縁層の上に第1の導
電細条を設け、この第1の導電細条の上を第1の
絶縁層上にも延在する第2の絶縁層で覆い、この
第2の絶縁層の上に第2の導電細条を設け、第2
の絶縁層に窓を設け、この窓を介して第2の導電
細条が第1の導電細条と接触し、第2の導電細条
の下にタングステン層を設けた半導体装置に関す
るものである。
絶縁層で覆い、この第1の絶縁層の上に第1の導
電細条を設け、この第1の導電細条の上を第1の
絶縁層上にも延在する第2の絶縁層で覆い、この
第2の絶縁層の上に第2の導電細条を設け、第2
の絶縁層に窓を設け、この窓を介して第2の導電
細条が第1の導電細条と接触し、第2の導電細条
の下にタングステン層を設けた半導体装置に関す
るものである。
本発明はまたこのような半導体装置の製造方法
に関するものである。
に関するものである。
日本国特開昭52−149990号は冒頭に述べられて
いる種類の半導体装置を開示しているが、そこで
は第2の導電細条の下全面にタングステンが存在
している。この半導体装置は半導体本体から出発
してその表面に第1の絶縁層を設け、引続いてこ
の第1の絶縁層の上に第1の導電細条を設け、そ
の上に第2の絶縁層を設け、この第2の絶縁層に
窓を設け、この窓を通して第1の導電細条の一部
が露出しており、次にこの全面をタングステン層
でおおい、その上に導電層を設け、この導電層を
エツチングして第2の導電細条を設け、この第2
の導電細条が第2の絶縁層に設けた窓を通して第
1の導電細条と接触するようになつている。この
時タングステン層はエツチングストツプとして働
らき、この結果第1の導電細条が導電層のエツチ
ング中に損傷されることから防がれる。第2の導
電細条がエツチング形成された後、この第2の導
電細条の外に露出しているタングステンを取り除
く。こうしてタングステン層は第2の導電細条が
第1の導電細条に接触する区域をも含めて第2の
導電細条の下全面に存在する。
いる種類の半導体装置を開示しているが、そこで
は第2の導電細条の下全面にタングステンが存在
している。この半導体装置は半導体本体から出発
してその表面に第1の絶縁層を設け、引続いてこ
の第1の絶縁層の上に第1の導電細条を設け、そ
の上に第2の絶縁層を設け、この第2の絶縁層に
窓を設け、この窓を通して第1の導電細条の一部
が露出しており、次にこの全面をタングステン層
でおおい、その上に導電層を設け、この導電層を
エツチングして第2の導電細条を設け、この第2
の導電細条が第2の絶縁層に設けた窓を通して第
1の導電細条と接触するようになつている。この
時タングステン層はエツチングストツプとして働
らき、この結果第1の導電細条が導電層のエツチ
ング中に損傷されることから防がれる。第2の導
電細条がエツチング形成された後、この第2の導
電細条の外に露出しているタングステンを取り除
く。こうしてタングステン層は第2の導電細条が
第1の導電細条に接触する区域をも含めて第2の
導電細条の下全面に存在する。
しかし、ここに述べたこの既知の半導体装置は
欠点を有しており、それは半導体装置の動作中
に、最初相互に絶縁された2つの導電細条の間に
窓部以外で短絡が生ずることがあることである。
欠点を有しており、それは半導体装置の動作中
に、最初相互に絶縁された2つの導電細条の間に
窓部以外で短絡が生ずることがあることである。
本発明の目的は第2の導電細条用の導電層をエ
ツチングしてパターニングする際タングステン層
をエツチングストツプとして用いるも、相互に絶
縁した導電細条どうしの間で短絡が生ずるのを大
幅に避けた半導体装置を提供するにある。
ツチングしてパターニングする際タングステン層
をエツチングストツプとして用いるも、相互に絶
縁した導電細条どうしの間で短絡が生ずるのを大
幅に避けた半導体装置を提供するにある。
このような本発明は上述した短絡は第2の導電
細条に隣接してタングステン層が存在するとこの
第2の導電細条から単結晶のひげ(針)が成長す
ることにより生ずることを認識したことに基づい
ている。これは特に第2の導電細条用の導電層が
アルミニウムから成る場合に生ずる。アルミニウ
ムの針が生じる理由は現在まで分つていない。
細条に隣接してタングステン層が存在するとこの
第2の導電細条から単結晶のひげ(針)が成長す
ることにより生ずることを認識したことに基づい
ている。これは特に第2の導電細条用の導電層が
アルミニウムから成る場合に生ずる。アルミニウ
ムの針が生じる理由は現在まで分つていない。
本発明によれば、前述した目的を達成するた
め、冒頭に述べた種類の半導体装置において、前
記の窓を前記の第1の導電細条の長手方向で第1
の導電細条と第2の導電細条との接触領域よりも
大きくし、タングステンを第2の絶縁層の窓内の
第1の導電細条の区域にしか存在させず、タング
ステンの厚さを第2の絶縁層の厚さよりも薄くし
たことを特徴とする。
め、冒頭に述べた種類の半導体装置において、前
記の窓を前記の第1の導電細条の長手方向で第1
の導電細条と第2の導電細条との接触領域よりも
大きくし、タングステンを第2の絶縁層の窓内の
第1の導電細条の区域にしか存在させず、タング
ステンの厚さを第2の絶縁層の厚さよりも薄くし
たことを特徴とする。
こうすると第2の絶縁層に設けた窓内でしか針
が成長せず、最初相互に絶縁した導電細条間で短
絡が生ずることはもはやない。
が成長せず、最初相互に絶縁した導電細条間で短
絡が生ずることはもはやない。
本発明はまた冒頭に述べた種類の半導体装置の
製造方法に関するもので、半導体の表面上に第1
の絶縁層を設け、引続いて第1の導電細条を設
け、第2の絶縁層を設け、この第2の絶縁層に窓
を設け、この窓を介して第1の導電細条の一部を
露出させ、タングステン層を設け、導電層を設
け、その後でこの導電層をエツチングして第1の
導電細条と接触する第2の導電細条を形成する半
導体装置の製造方法において、前記の窓を前記の
第1の導電細条の長手方向で第1の導電細条と第
2の導電細条との接触領域よりも大きくし、タン
グステン層を第1の導電細条の露出している部分
のみの上に第2の絶縁層よりも薄肉に選択的にデ
ポジツトすることを特徴とする。こうすると非常
に実際的な方法でタングステンを第2の絶縁層の
窓内の第1の導電細条の区域にしか存在しないよ
うにすることができる。また、タングステンはエ
ツチングにより第2の導電細条用の導電層をパタ
ーニングする時はエツチングストツプとして働く
ことができ、この結果第1の導電細条が保護され
る。更に、残存しているタングステンを除去する
必要はない。蓋し、タングステンは第2の絶縁層
の窓内にしか存在しないからである。
製造方法に関するもので、半導体の表面上に第1
の絶縁層を設け、引続いて第1の導電細条を設
け、第2の絶縁層を設け、この第2の絶縁層に窓
を設け、この窓を介して第1の導電細条の一部を
露出させ、タングステン層を設け、導電層を設
け、その後でこの導電層をエツチングして第1の
導電細条と接触する第2の導電細条を形成する半
導体装置の製造方法において、前記の窓を前記の
第1の導電細条の長手方向で第1の導電細条と第
2の導電細条との接触領域よりも大きくし、タン
グステン層を第1の導電細条の露出している部分
のみの上に第2の絶縁層よりも薄肉に選択的にデ
ポジツトすることを特徴とする。こうすると非常
に実際的な方法でタングステンを第2の絶縁層の
窓内の第1の導電細条の区域にしか存在しないよ
うにすることができる。また、タングステンはエ
ツチングにより第2の導電細条用の導電層をパタ
ーニングする時はエツチングストツプとして働く
ことができ、この結果第1の導電細条が保護され
る。更に、残存しているタングステンを除去する
必要はない。蓋し、タングステンは第2の絶縁層
の窓内にしか存在しないからである。
本発明製造方法の好適な実施例は、第1と第2
の絶縁層を酸化シリコン又は窒化シリコンで作
り、第1の導電細条を4重量パーセント以下の銅
及び/又は4重量パーセント以下のシリコンを含
むアルミニウム又はドーパントを加えることがで
きる多結晶シリコンで作ることを特徴とする。こ
の材料の実際的な選択のため、隣接する層(第1
の導電細条の場合は酸化シリコン又は窒化シリコ
ン、第2の導電細条の場合は酸化シリコン又は窒
化シリコンとタングステン)をあまり傷めずに導
電細条をエツチングすることができる。
の絶縁層を酸化シリコン又は窒化シリコンで作
り、第1の導電細条を4重量パーセント以下の銅
及び/又は4重量パーセント以下のシリコンを含
むアルミニウム又はドーパントを加えることがで
きる多結晶シリコンで作ることを特徴とする。こ
の材料の実際的な選択のため、隣接する層(第1
の導電細条の場合は酸化シリコン又は窒化シリコ
ン、第2の導電細条の場合は酸化シリコン又は窒
化シリコンとタングステン)をあまり傷めずに導
電細条をエツチングすることができる。
六フツ化タングステンと水素とを含む反応ガス
を650Pa以下の圧力で270℃ないし400℃に加熱さ
れた半導体本体上に通してタングステンをデポジ
ツトさせるようにすると好適である。第1の導電
細条がアルミニウムでできている場合は水素が露
出しているアルミニウムに吸着され、次いで解離
する。この結果タングステンが表面に吸着され
る。第1の導電細条が多結晶シリコンから成る場
合は、シリコンにより六フツ化タングステンが還
元され、非常に薄い多結晶シリコン層が非常に薄
いタングステン層に置換わる。両方の場合とも六
フツ化タングステンの水素による還元により非常
に薄いタングステン層の上に付加的にタングステ
ンが成長する。しかし、この反応は酸化シリコン
又は窒化シリコンの表面では全く又はほとんど起
こらない。
を650Pa以下の圧力で270℃ないし400℃に加熱さ
れた半導体本体上に通してタングステンをデポジ
ツトさせるようにすると好適である。第1の導電
細条がアルミニウムでできている場合は水素が露
出しているアルミニウムに吸着され、次いで解離
する。この結果タングステンが表面に吸着され
る。第1の導電細条が多結晶シリコンから成る場
合は、シリコンにより六フツ化タングステンが還
元され、非常に薄い多結晶シリコン層が非常に薄
いタングステン層に置換わる。両方の場合とも六
フツ化タングステンの水素による還元により非常
に薄いタングステン層の上に付加的にタングステ
ンが成長する。しかし、この反応は酸化シリコン
又は窒化シリコンの表面では全く又はほとんど起
こらない。
万が一絶縁層の上にタングステンが成長しても
その厚さは第1の導電細条上に成長したタングス
テンの厚さに比較して薄く、またその吸着も弱い
ので、このタングステンは洗浄処理により容易に
除去することができる。
その厚さは第1の導電細条上に成長したタングス
テンの厚さに比較して薄く、またその吸着も弱い
ので、このタングステンは洗浄処理により容易に
除去することができる。
図面につき本発明を詳細に説明する。
図面と好適な実施例で使用されている類似の符
号は同じか又は非常に類似したものを示す。
号は同じか又は非常に類似したものを示す。
第1a〜6a図、第1b〜6b図、第3c図及
び第5c図は選択性のタングステンデポジシヨン
を含むプロセスにより半導体装置を作る工程を示
す。このプロセスでは、ホトレジストマスクは全
て普通のホトリトグラフイ技術で形成している。
プラズマエツチングの高周波(RF)レベルは全
て13.5MHzである。
び第5c図は選択性のタングステンデポジシヨン
を含むプロセスにより半導体装置を作る工程を示
す。このプロセスでは、ホトレジストマスクは全
て普通のホトリトグラフイ技術で形成している。
プラズマエツチングの高周波(RF)レベルは全
て13.5MHzである。
出発材料は第1a及び1b図に示すように単結
晶シリコンの半導体本体10である。この半導体
本体10は単純なP形若しくはN形にドープした
基板又はその上にエピタキシヤル成長させた層を
具える基板である。普通は図示していないがこの
半導体本体10内に種々のN形又はP形にドープ
された領域が存在する。
晶シリコンの半導体本体10である。この半導体
本体10は単純なP形若しくはN形にドープした
基板又はその上にエピタキシヤル成長させた層を
具える基板である。普通は図示していないがこの
半導体本体10内に種々のN形又はP形にドープ
された領域が存在する。
半導体本体10の上面に酸化シリコンから成る
第1の絶縁層12を設ける。この第1の絶縁層1
2は普通の熱酸化法により半導体本体10の上に
約4000Åの厚さ迄成長させると好適である。第1
の絶縁層12はまた半導体本体10の上にSiO2
をデポジツトすることにより形成することもでき
る。
第1の絶縁層12を設ける。この第1の絶縁層1
2は普通の熱酸化法により半導体本体10の上に
約4000Åの厚さ迄成長させると好適である。第1
の絶縁層12はまた半導体本体10の上にSiO2
をデポジツトすることにより形成することもでき
る。
第1の絶縁層12の上に4重量%迄の銅及び/
又は4重量%迄のシリコンを含むアルミニウム層
をスパツタデポジシヨンすることにより第1のパ
ターンをつけられる導電層16を形成する。この
第1のパターンをつけられる導電層16の厚さは
第1の絶縁層12の上面上至るところで約6000Å
とする。次に適当なホトレジストマスク(図示せ
ず)をこのデポジツトされた導電層16の上に形
成し、次に絶縁層12をあまり傷めない適当なエ
ツチヤントを用いてデポジツトされた導電層16
の不所望な部分を除去する。このエツチングは
1000Wの高周波電源で動作する装置内で100℃で
5分間約0.01トルの圧力で入力容積にして等量の
三塩化ボロンと塩素とから成るプラズマで行なう
と好適である。導電層16は幅が約4μで、方向
が第1b図で図面の面に垂直な導電トラツク(導
電細条)である。これは任意ではあるが、導電層
16は約1%のCuを含むAlとする。
又は4重量%迄のシリコンを含むアルミニウム層
をスパツタデポジシヨンすることにより第1のパ
ターンをつけられる導電層16を形成する。この
第1のパターンをつけられる導電層16の厚さは
第1の絶縁層12の上面上至るところで約6000Å
とする。次に適当なホトレジストマスク(図示せ
ず)をこのデポジツトされた導電層16の上に形
成し、次に絶縁層12をあまり傷めない適当なエ
ツチヤントを用いてデポジツトされた導電層16
の不所望な部分を除去する。このエツチングは
1000Wの高周波電源で動作する装置内で100℃で
5分間約0.01トルの圧力で入力容積にして等量の
三塩化ボロンと塩素とから成るプラズマで行なう
と好適である。導電層16は幅が約4μで、方向
が第1b図で図面の面に垂直な導電トラツク(導
電細条)である。これは任意ではあるが、導電層
16は約1%のCuを含むAlとする。
ホトレジストマスクを取除いた後、導電層16
と第1の絶縁層12の露出している部分との上に
第2の絶縁層20をデポジツトする。この第2の
絶縁層20は普通のプラズマデポジヨン法で厚さ
約7000Å迄デポジツトされた窒化シリコンとする
と好適である。
と第1の絶縁層12の露出している部分との上に
第2の絶縁層20をデポジツトする。この第2の
絶縁層20は普通のプラズマデポジヨン法で厚さ
約7000Å迄デポジツトされた窒化シリコンとする
と好適である。
第2の絶縁層20を貫通して第1の導電層16
の表面部26に至る面積が約7μ×7μの窓(即ち
孔)24を作り、第2a図及び第2b図に符号2
8で示した構造を作る。この場合、第2の絶縁層
20の上に適当なホトレジストマスク(図示せ
ず)を設け、その後であまり第1の導電層16を
傷めない(腐食しない)適当なエツチヤントによ
り第2の絶縁層20をエツチングする。このエツ
チングは200Wの高周波電源で動作する装置内で
130℃で5分間約0.7トルの圧力の下で4容量の六
フツ化硫黄と1容量部の酸素とから成るプラズマ
で行うと好適である。
の表面部26に至る面積が約7μ×7μの窓(即ち
孔)24を作り、第2a図及び第2b図に符号2
8で示した構造を作る。この場合、第2の絶縁層
20の上に適当なホトレジストマスク(図示せ
ず)を設け、その後であまり第1の導電層16を
傷めない(腐食しない)適当なエツチヤントによ
り第2の絶縁層20をエツチングする。このエツ
チングは200Wの高周波電源で動作する装置内で
130℃で5分間約0.7トルの圧力の下で4容量の六
フツ化硫黄と1容量部の酸素とから成るプラズマ
で行うと好適である。
第2b図に示すように、窓24は導電層16の
側縁を越えて横方向に延在する大きな窓である。
これにより、第2b図の窓24に対する導電層1
6の僅かな不整合や、後に説明する第5a図にお
ける対応する僅かな不整合を許容しうるように、
窓24を画成するのに使用されるホトレジストマ
スクの位置決めを臨界的としないようにする。ま
た第2b図に示すように、窓24は僅かながら絶
縁層12にくい込んでいる。しかし、これは必要
ではない。事実、窓24は導電層16の側面で絶
縁層20を完全に貫ぬく必要もなく、導電層16
の側面が露出する必要もない。即ち、窓24は第
1の導電層16の本当の上面を一部露出させるだ
けで足りる。
側縁を越えて横方向に延在する大きな窓である。
これにより、第2b図の窓24に対する導電層1
6の僅かな不整合や、後に説明する第5a図にお
ける対応する僅かな不整合を許容しうるように、
窓24を画成するのに使用されるホトレジストマ
スクの位置決めを臨界的としないようにする。ま
た第2b図に示すように、窓24は僅かながら絶
縁層12にくい込んでいる。しかし、これは必要
ではない。事実、窓24は導電層16の側面で絶
縁層20を完全に貫ぬく必要もなく、導電層16
の側面が露出する必要もない。即ち、窓24は第
1の導電層16の本当の上面を一部露出させるだ
けで足りる。
ホトレジストマスクを取除いた後、できた構体
28を注意深く予洗して有機物、塵及び微粒子を
含む汚染物を除去する。この予洗処理では、先ず
構体28を10重量部の硫酸と1重量部の過酸化水
素とから成る100℃の浴の中に10分間放置し、そ
の後で構体28を脱イオン化水に入れて10分間ゆ
すぎ、6分間回転させて乾かす。次に構体28を
275Wの高周波電源で100℃で2分間約0.5トルの
圧力で9容量部の酸素と1容量部の四フツ化炭素
とから成るプラズマで処理する。最后に、構体2
8を100重量部の水と1重量部のフツ化水素酸と
から成る室温の浴の中に30秒間放置し、その後で
構体28を脱イオン化水で10分間ゆすぎ、6分間
回転させて乾かす。
28を注意深く予洗して有機物、塵及び微粒子を
含む汚染物を除去する。この予洗処理では、先ず
構体28を10重量部の硫酸と1重量部の過酸化水
素とから成る100℃の浴の中に10分間放置し、そ
の後で構体28を脱イオン化水に入れて10分間ゆ
すぎ、6分間回転させて乾かす。次に構体28を
275Wの高周波電源で100℃で2分間約0.5トルの
圧力で9容量部の酸素と1容量部の四フツ化炭素
とから成るプラズマで処理する。最后に、構体2
8を100重量部の水と1重量部のフツ化水素酸と
から成る室温の浴の中に30秒間放置し、その後で
構体28を脱イオン化水で10分間ゆすぎ、6分間
回転させて乾かす。
次に、トラツク16の露出させている部分26
の上にタングステンをデポジツトし、第3a〜3
c図に示すような約1500Å厚の中間導電層30を
形成する。タングステン層30は第3b図に示す
ように表面部26を完全に取囲む。このタングス
テンのデポジシヨンは表面部26に隣接している
第1の絶縁層12の露出している部分や第2の絶
縁層20の露出している部分の上はタングステン
の単層が1個もできないように(即ち、1015原
子/cm2以下)行なう。この絶縁層12及び20上
のタングステンの厚さは非常に小さく、電気的に
重要ではない。即ち、このタングステンは(ある
としても)十分な電気を通さず、完成品の電気相
互接続構体の電気的特性に影響しない。
の上にタングステンをデポジツトし、第3a〜3
c図に示すような約1500Å厚の中間導電層30を
形成する。タングステン層30は第3b図に示す
ように表面部26を完全に取囲む。このタングス
テンのデポジシヨンは表面部26に隣接している
第1の絶縁層12の露出している部分や第2の絶
縁層20の露出している部分の上はタングステン
の単層が1個もできないように(即ち、1015原
子/cm2以下)行なう。この絶縁層12及び20上
のタングステンの厚さは非常に小さく、電気的に
重要ではない。即ち、このタングステンは(ある
としても)十分な電気を通さず、完成品の電気相
互接続構体の電気的特性に影響しない。
特に、タングステン層30は低圧CVD法で作
るが、そこではタングステンは第7図に示すよう
な装置を用いて表面部26近傍で気体の六フツ化
タングステンを水素雰囲気で還元することにより
得る。この処理では、一部完成した構体28及び
他のそのような構体(時として簡単に基板と呼ば
れる)を立てて基板ホルダ32にのせ、これを石
英管の反応室34に入れる。次に封止ドア36を
閉じ、反応室34を密閉する。抵抗加熱炉室38
が熱を反応室34に与える。炉室38は反応室3
4の構体28が置かれている部分を取囲み、温度
コントローラ40で制御される。反応室34の温
度は基板ホルダ32の近傍に置かれているクロメ
ル−アルメル熱電対42により決定され、外部の
温度表示装置44に表示される。
るが、そこではタングステンは第7図に示すよう
な装置を用いて表面部26近傍で気体の六フツ化
タングステンを水素雰囲気で還元することにより
得る。この処理では、一部完成した構体28及び
他のそのような構体(時として簡単に基板と呼ば
れる)を立てて基板ホルダ32にのせ、これを石
英管の反応室34に入れる。次に封止ドア36を
閉じ、反応室34を密閉する。抵抗加熱炉室38
が熱を反応室34に与える。炉室38は反応室3
4の構体28が置かれている部分を取囲み、温度
コントローラ40で制御される。反応室34の温
度は基板ホルダ32の近傍に置かれているクロメ
ル−アルメル熱電対42により決定され、外部の
温度表示装置44に表示される。
六フツ化タングステンはWF6液体源のびん4
6から自動フローコントローラ48を経て封止ド
ア36上の入口に至るWF6供給ラインを介して
反応室34に与えられる。WF6液体源のびん4
6上の加熱ジヤケツト50が六フツ化タングステ
ンをその気化温度よりも僅かに上迄加熱する。水
素はH2気体源のびん52からパラジウムを拡散
させた水素洗浄器54ともう一つの自動フローコ
ントローラ56を経て封止ドア36上のもう一つ
の入口に至るH2供給ラインを介して反応室34
に与えられる。WF6供給ラインとH2供給ライン
とに沿つて適当な弁を設けてびん46及び52か
ら反応室34に送られるWF6及びH2の量を制御
する。
6から自動フローコントローラ48を経て封止ド
ア36上の入口に至るWF6供給ラインを介して
反応室34に与えられる。WF6液体源のびん4
6上の加熱ジヤケツト50が六フツ化タングステ
ンをその気化温度よりも僅かに上迄加熱する。水
素はH2気体源のびん52からパラジウムを拡散
させた水素洗浄器54ともう一つの自動フローコ
ントローラ56を経て封止ドア36上のもう一つ
の入口に至るH2供給ラインを介して反応室34
に与えられる。WF6供給ラインとH2供給ライン
とに沿つて適当な弁を設けてびん46及び52か
ら反応室34に送られるWF6及びH2の量を制御
する。
反応室34の圧力は一例に並べられたルーツブ
ロワー真空ポンプ58と機械的な回転羽根真空ポ
ンプ60とにより低レベルに下げられる。ブロワ
ーポンプ58は排気ラインの一部を介して反応室
34の封止ドア36とは反対側の端に連結され、
機械的なポンプ60は排気ラインのもう一つの部
分を介して大気中に排気する。排気ラインに沿つ
て適当な弁を設け反応室34に出入りする気体の
量を制御する。
ロワー真空ポンプ58と機械的な回転羽根真空ポ
ンプ60とにより低レベルに下げられる。ブロワ
ーポンプ58は排気ラインの一部を介して反応室
34の封止ドア36とは反対側の端に連結され、
機械的なポンプ60は排気ラインのもう一つの部
分を介して大気中に排気する。排気ラインに沿つ
て適当な弁を設け反応室34に出入りする気体の
量を制御する。
選択性のタングステンデポジシヨンを行うに当
つては先ず0.05トル以下の圧力迄排気する。次に
構体28を270℃〜400℃の範囲、好ましくは270
℃〜350℃の範囲の温度迄加熱する。構体の温度
(即ちデポジシヨン温度)は300℃とする好適であ
る。構体28をこの所望の温度迄上げる間に反応
室34をH2気体源びん52から供給されるH2で
清める。この清浄化は外部の源から与えられるア
ルゴンや窒素のような不活性ガスで行なうことも
できる。洗浄中は反応室34の圧力が約0.1〜1
トル、代表的には約0.3トル迄上昇する。構体2
8が前述した範囲の所望の温度に達したら清浄化
をやめる。そして反応室34を0.05トル以下の圧
力まで再び排気する。
つては先ず0.05トル以下の圧力迄排気する。次に
構体28を270℃〜400℃の範囲、好ましくは270
℃〜350℃の範囲の温度迄加熱する。構体の温度
(即ちデポジシヨン温度)は300℃とする好適であ
る。構体28をこの所望の温度迄上げる間に反応
室34をH2気体源びん52から供給されるH2で
清める。この清浄化は外部の源から与えられるア
ルゴンや窒素のような不活性ガスで行なうことも
できる。洗浄中は反応室34の圧力が約0.1〜1
トル、代表的には約0.3トル迄上昇する。構体2
8が前述した範囲の所望の温度に達したら清浄化
をやめる。そして反応室34を0.05トル以下の圧
力まで再び排気する。
今度はタングステン層30が所望の厚さになる
迄コントローラ48及び56で制御しつつWF6
及びH2を反応室34に入れる。この場合WF6の
流速は8000cm3/分以下でなければならず、1500
cm3/分とすると好適である。H2の流速は1000
cm3/分以下でなければならず、200cm3/分とする
と好適である。タングステン層30の厚さを前述
した1500Åにするには約30分間WF6及びH2を反
応室34に流し続ける。この間に水素は六フツ化
タングステンを表面部26上で還元し、タングス
テンを解離し、そこに吸着させ、タングステン層
30を作る。
迄コントローラ48及び56で制御しつつWF6
及びH2を反応室34に入れる。この場合WF6の
流速は8000cm3/分以下でなければならず、1500
cm3/分とすると好適である。H2の流速は1000
cm3/分以下でなければならず、200cm3/分とする
と好適である。タングステン層30の厚さを前述
した1500Åにするには約30分間WF6及びH2を反
応室34に流し続ける。この間に水素は六フツ化
タングステンを表面部26上で還元し、タングス
テンを解離し、そこに吸着させ、タングステン層
30を作る。
タングステンのデポジシヨン圧力は5トル以下
とする。このレベル以上だと反応室34内の流れ
が滑らかではなくなり、反応室34内で反応物質
の濃度が変わり、構体28上でのタングステンの
デポジシヨンが不均一になる。即ち、タングステ
ン層30の厚さが基板28毎に変り、一つの基板
28上でも位置毎に変わる。加えて、絶縁層12
及び20が著しく削除される。反応室34内のデ
ポジシヨン圧力は1トル以下とすると好適で、こ
うすると分子の定常流が生ずる。そしてタングス
テン層30の厚さが反応室34内で可成り一様に
なる。代表的なデポジシヨン圧力は0.5トルであ
る。最小のデポジシヨン圧力は気体の流速及び排
気系のポンピング能力によるが0.05トルないし
0.3トールである。
とする。このレベル以上だと反応室34内の流れ
が滑らかではなくなり、反応室34内で反応物質
の濃度が変わり、構体28上でのタングステンの
デポジシヨンが不均一になる。即ち、タングステ
ン層30の厚さが基板28毎に変り、一つの基板
28上でも位置毎に変わる。加えて、絶縁層12
及び20が著しく削除される。反応室34内のデ
ポジシヨン圧力は1トル以下とすると好適で、こ
うすると分子の定常流が生ずる。そしてタングス
テン層30の厚さが反応室34内で可成り一様に
なる。代表的なデポジシヨン圧力は0.5トルであ
る。最小のデポジシヨン圧力は気体の流速及び排
気系のポンピング能力によるが0.05トルないし
0.3トールである。
タングステンのデポジシヨンは反応
WF6+3H2→W+6HF
に従つて進む。この反応は前述したデポジシヨン
条件の下で表面で行なわれる。第3a〜3c図に
つき述べると反応機構は表面部26並びに絶縁層
12及び20の露出している区域で水素が解離
し、単原子の水素がWF6と反応するものである。
基板28を前述したように前処理した場合は400
℃の基板温度が導電層16の表面部26ではH2
の解離が相当に進み、他方絶縁層12及び20の
露出している区域ではH2の解離があまり進まな
い上限の温度である。この値以上になると導電層
16と絶縁層12及び20の選択性が失なわれ
る。350℃以下になると、導電層16の表面部2
6では相当にH2が解離し、絶縁層12及び20
の露出している部分ではH2が解離せず、その差
が十分でタングステン層30の厚さは容易に制御
できると共に、絶縁層12及び20上には電気的
に無意味な量のタングステンしかたまらない。
条件の下で表面で行なわれる。第3a〜3c図に
つき述べると反応機構は表面部26並びに絶縁層
12及び20の露出している区域で水素が解離
し、単原子の水素がWF6と反応するものである。
基板28を前述したように前処理した場合は400
℃の基板温度が導電層16の表面部26ではH2
の解離が相当に進み、他方絶縁層12及び20の
露出している区域ではH2の解離があまり進まな
い上限の温度である。この値以上になると導電層
16と絶縁層12及び20の選択性が失なわれ
る。350℃以下になると、導電層16の表面部2
6では相当にH2が解離し、絶縁層12及び20
の露出している部分ではH2が解離せず、その差
が十分でタングステン層30の厚さは容易に制御
できると共に、絶縁層12及び20上には電気的
に無意味な量のタングステンしかたまらない。
表面が水素を解離する能力は表面が洗浄でな
く、有機物、塵及び微粒子等があると増す。従つ
て、表面全体が汚れてくると表面部26と絶縁層
12及び20の露出している区域との間の選択性
の差は急速に失なわれる。基板28を反応室34
に入れる前に予洗し、反応室に入れた後清浄化す
ると絶縁層12及び20の露出している区域上に
はタングステンがデポジツトせず、選択機構が強
められる。
く、有機物、塵及び微粒子等があると増す。従つ
て、表面全体が汚れてくると表面部26と絶縁層
12及び20の露出している区域との間の選択性
の差は急速に失なわれる。基板28を反応室34
に入れる前に予洗し、反応室に入れた後清浄化す
ると絶縁層12及び20の露出している区域上に
はタングステンがデポジツトせず、選択機構が強
められる。
デポジシヨン圧力が低く、還元反応の結果でき
るフツ化水素の表面濃度も低いため、タングステ
ンのデポジシヨン中に絶縁層12及び20はあま
り削らない。代表的にタングステン層30に非常
に近い部分でも絶縁層12及び20は20Å以下の
厚さしか削除されない。そしてタングステン層3
0に遠い部分では5Å程度しか削除されない。
るフツ化水素の表面濃度も低いため、タングステ
ンのデポジシヨン中に絶縁層12及び20はあま
り削らない。代表的にタングステン層30に非常
に近い部分でも絶縁層12及び20は20Å以下の
厚さしか削除されない。そしてタングステン層3
0に遠い部分では5Å程度しか削除されない。
基板28を反応室34から取り出した後、絶縁
層12及び20上にたまつているタングステンを
除去するためにクリーニングする。しかし、この
クリーニングはタングステン層30の厚さにはあ
まり影響しない。このクリーニングは18℃〜22℃
で5分間約40Å/分のエツチング速度でH2O2を
用いて行なう。
層12及び20上にたまつているタングステンを
除去するためにクリーニングする。しかし、この
クリーニングはタングステン層30の厚さにはあ
まり影響しない。このクリーニングは18℃〜22℃
で5分間約40Å/分のエツチング速度でH2O2を
用いて行なう。
第4a図及び第4b図に示すように、4重量%
迄のCu及び/又は4重量%迄のSiを含むアルミ
ニウムの導電層62を得られた構体の露出してい
る上面、即ち、タングステン層30と絶縁層12
及び20の露出している区域との上に約15000Å
の厚さ迄スパツタリングによりデポジツトする。
導電層62は約1%のCuを含むAlとすると好適
である。
迄のCu及び/又は4重量%迄のSiを含むアルミ
ニウムの導電層62を得られた構体の露出してい
る上面、即ち、タングステン層30と絶縁層12
及び20の露出している区域との上に約15000Å
の厚さ迄スパツタリングによりデポジツトする。
導電層62は約1%のCuを含むAlとすると好適
である。
今度は導電層62にパターンをつけ、第5a〜
5c図に示すように得られる第2のパターンをつ
けられた導電層64の一部がタングステン層30
の一部とコンタクトするようにする。このパター
ニングは導電層62上に適当なホトレジストマス
ク(図示せず)を設け、タングステン絶縁層12
及び20の材料をあまり傷めない適当なエツチヤ
ントで導電層62の不所望な部分を除去すること
により行なう。このエツチングは1000Wの高周波
電源で約100℃で12分間約0.01トルの圧力で入力
容量にして等量のBCl3とCl2とから成るプラズマ
で行なうと好適である。得られたパターンをつけ
られた導電層64は幅が約4μで導体トラツク1
6に垂直な導電ラインである。窓24が導電ライ
ン64よりも広いから、このパターニングはタン
グステン層30の一部66を露出させる。このパ
ターニングに用いられるエツチヤントがあまりタ
ングステンを傷めない限り、部分66は下側の導
電層16を損傷しないためのエツチストツプとし
て働く。短く云えば、タングステン層30は(絶
縁層12及び20と組んで)不所望な導体トラツ
ク16の切断を防ぐ。
5c図に示すように得られる第2のパターンをつ
けられた導電層64の一部がタングステン層30
の一部とコンタクトするようにする。このパター
ニングは導電層62上に適当なホトレジストマス
ク(図示せず)を設け、タングステン絶縁層12
及び20の材料をあまり傷めない適当なエツチヤ
ントで導電層62の不所望な部分を除去すること
により行なう。このエツチングは1000Wの高周波
電源で約100℃で12分間約0.01トルの圧力で入力
容量にして等量のBCl3とCl2とから成るプラズマ
で行なうと好適である。得られたパターンをつけ
られた導電層64は幅が約4μで導体トラツク1
6に垂直な導電ラインである。窓24が導電ライ
ン64よりも広いから、このパターニングはタン
グステン層30の一部66を露出させる。このパ
ターニングに用いられるエツチヤントがあまりタ
ングステンを傷めない限り、部分66は下側の導
電層16を損傷しないためのエツチストツプとし
て働く。短く云えば、タングステン層30は(絶
縁層12及び20と組んで)不所望な導体トラツ
ク16の切断を防ぐ。
こうなれば普通の方法で電気相互接続構体を完
成することができる。代表的な場合は、基板の上
部にSi3N4層に外部リードパターンと接続するた
めの開口を作り、その後で構体を適当なパツケー
ジに入れる。
成することができる。代表的な場合は、基板の上
部にSi3N4層に外部リードパターンと接続するた
めの開口を作り、その後で構体を適当なパツケー
ジに入れる。
こうして構体を仕上げる前に、絶縁層12及び
20又は導電層16及び64をあまり傷めないエ
ツチヤントでエツチングすることよりタングステ
ン部66を除去してもよい。このエツチングは
H2O2で40分間18℃〜22℃で行なうと好適である。
このエツチングの際、導電層64は下側のタング
ステン部68を保護するマスクとして役立つ。こ
うしてから上述した普通の方法で構体を完成す
る。
20又は導電層16及び64をあまり傷めないエ
ツチヤントでエツチングすることよりタングステ
ン部66を除去してもよい。このエツチングは
H2O2で40分間18℃〜22℃で行なうと好適である。
このエツチングの際、導電層64は下側のタング
ステン部68を保護するマスクとして役立つ。こ
うしてから上述した普通の方法で構体を完成す
る。
絶縁層12のSiO2又は絶縁層20のSi3N4の代
りに400℃以下、好ましくは350℃以下の構体温度
でH2解離をあまり進めない他の絶縁材料を(適
当に清浄であるならば)使うこともできる。
りに400℃以下、好ましくは350℃以下の構体温度
でH2解離をあまり進めない他の絶縁材料を(適
当に清浄であるならば)使うこともできる。
適当な代替導体としてはチタン、チタン−タン
グステ、モリブデン、クロム、金及び種々の金属
ケイ化物があり、金属ケイ化物にはケイ化白金、
ケイ化ニツケル、ケイ化ニツケル−白金、及びケ
イ化パラジウムが含まれる。選択された代替材料
に依存して、上述したところと違う化学反応をい
くつかの工程で使わねばならなくなることがあり
得る。上に挙げた材料は導電層64でも使用でき
る。
グステ、モリブデン、クロム、金及び種々の金属
ケイ化物があり、金属ケイ化物にはケイ化白金、
ケイ化ニツケル、ケイ化ニツケル−白金、及びケ
イ化パラジウムが含まれる。選択された代替材料
に依存して、上述したところと違う化学反応をい
くつかの工程で使わねばならなくなることがあり
得る。上に挙げた材料は導電層64でも使用でき
る。
導電層16はドーピングされた多結晶シリコン
で作ることもできる。この場合、導電層16は適
当なN形又はP形不純物をドープした多結晶シリ
コンの層をデポジツトし、次にこのデポジツトさ
れた層を適当にパターニングすることにより作る
ことができる。代りに、導電層16はほぼ真正な
(即ち、ドープされていない)多結晶シリコンの
層をデポジツトし、次にパターニングの前又は後
にこの層に適当な不純物をドーピングすることに
より作ることもできる。導電層64も上述した方
法の一つで形成されたドーピングされた多結晶シ
リコンとすることもできる。
で作ることもできる。この場合、導電層16は適
当なN形又はP形不純物をドープした多結晶シリ
コンの層をデポジツトし、次にこのデポジツトさ
れた層を適当にパターニングすることにより作る
ことができる。代りに、導電層16はほぼ真正な
(即ち、ドープされていない)多結晶シリコンの
層をデポジツトし、次にパターニングの前又は後
にこの層に適当な不純物をドーピングすることに
より作ることもできる。導電層64も上述した方
法の一つで形成されたドーピングされた多結晶シ
リコンとすることもできる。
導電層16がドーピングされた多結晶シリコン
から成る場合は、タングステンのデポジシヨンプ
ロセスが前述したところと少し変つてくる。構体
28が反応室34に入れられ、WF6の流れが開
始された後、六フツ化タングステンは次式に従つ
て露出されている表面部26に沿つてシリコンと
反応する。
から成る場合は、タングステンのデポジシヨンプ
ロセスが前述したところと少し変つてくる。構体
28が反応室34に入れられ、WF6の流れが開
始された後、六フツ化タングステンは次式に従つ
て露出されている表面部26に沿つてシリコンと
反応する。
2WF6+3Si→2W+3SiF4
四フツ化シリコンは気体であり、表面部26か
ら速やかに去る。従つて、薄いタングステン層が
表面部26に沿つて薄いシリコン層に置き換わ
る。この反応は薄いタングステン層がWF6が導
電層16内のシリコンに達するのを防ぐに足るだ
けの厚さ、、代表的には100〜400Åになつた時と
める。この期間H2を基板28に与える必要はな
い。しかし、水素は何も破壊的な作用をしないか
らこの期間にH2を与えてもよい。上述した反応
がとまつた後、前述した水素によるWF6の還元
により更にタングステンをデポジストし、タング
ステン層30を所望の厚さにする。
ら速やかに去る。従つて、薄いタングステン層が
表面部26に沿つて薄いシリコン層に置き換わ
る。この反応は薄いタングステン層がWF6が導
電層16内のシリコンに達するのを防ぐに足るだ
けの厚さ、、代表的には100〜400Åになつた時と
める。この期間H2を基板28に与える必要はな
い。しかし、水素は何も破壊的な作用をしないか
らこの期間にH2を与えてもよい。上述した反応
がとまつた後、前述した水素によるWF6の還元
により更にタングステンをデポジストし、タング
ステン層30を所望の厚さにする。
以上特定の実施例につき本発明を記述してきた
が、この記述は説明のためだけであつて、特許請
求の範囲に記載された本発明の範囲を限定するも
のと考えてはならない。例えば、WF6以外のタ
ングステンを含んでいる材料を使つてタングステ
ン層を作ることもできる。このように、当業者な
らば特許請求の範囲に記載された本発明の真の精
神と範囲を逸脱せずに種々の修正、変更及び用途
を考えることができる。
が、この記述は説明のためだけであつて、特許請
求の範囲に記載された本発明の範囲を限定するも
のと考えてはならない。例えば、WF6以外のタ
ングステンを含んでいる材料を使つてタングステ
ン層を作ることもできる。このように、当業者な
らば特許請求の範囲に記載された本発明の真の精
神と範囲を逸脱せずに種々の修正、変更及び用途
を考えることができる。
第1a,2a,3a,4a,5a及び6a図は
本発明に係る半導体装置の順次の製造工程を示す
断面図(第1a〜6a図は夫々第1b〜6b図の
面1a−1a,2a−2a,3a−3a,4a−
4a,5a−5a及び6a−6aで切つた断面図
である)、第1b,2b,3b,4b,5b及び
6b図は夫々第1a〜6a図の図1b−1b,2
b−2b,3b−3b,4b−4b,5b−5b
及び6b−6bで切つた断面図、第3c図は第3
a図及び第3b図に示す半導体装置の平面図、第
5c図は第5a図及び第5b図に示す半導体装置
の平面図、第7図は本発明の半導体装置の製造に
使用するのに適した化学的デポジシヨン装置の略
式説明図である。 10……半導体本体、12……第1の絶縁層、
16……第1の導電トラツク(導電細条)、20
……第2の絶縁層、24……窓、26……導電層
26の表面部、28……第2図に示した構造(構
体;基板)、30……タングステンの中間導電層、
32……基板ホルダ、34……反応室、36……
封止ドア、38……抵抗加熱炉室、40……温度
コントローラ、42……クロメル−アルメル熱電
対、44……温度表示装置、46……WF6液体
源のびん、48……自動フローコントローラ、5
0……加熱ジヤケツト、52……H2気体源のび
ん、54……水素清浄器、56……自動フローコ
ントローラ、58……ルーツブロワー真空ポン
プ、60……回転羽根真空ポンプ、62……導電
層、64……第2の導電トラツク(導電細条)、
66……露出したタングステン層30の部分、6
8……導電層64の下側のタングステン部。
本発明に係る半導体装置の順次の製造工程を示す
断面図(第1a〜6a図は夫々第1b〜6b図の
面1a−1a,2a−2a,3a−3a,4a−
4a,5a−5a及び6a−6aで切つた断面図
である)、第1b,2b,3b,4b,5b及び
6b図は夫々第1a〜6a図の図1b−1b,2
b−2b,3b−3b,4b−4b,5b−5b
及び6b−6bで切つた断面図、第3c図は第3
a図及び第3b図に示す半導体装置の平面図、第
5c図は第5a図及び第5b図に示す半導体装置
の平面図、第7図は本発明の半導体装置の製造に
使用するのに適した化学的デポジシヨン装置の略
式説明図である。 10……半導体本体、12……第1の絶縁層、
16……第1の導電トラツク(導電細条)、20
……第2の絶縁層、24……窓、26……導電層
26の表面部、28……第2図に示した構造(構
体;基板)、30……タングステンの中間導電層、
32……基板ホルダ、34……反応室、36……
封止ドア、38……抵抗加熱炉室、40……温度
コントローラ、42……クロメル−アルメル熱電
対、44……温度表示装置、46……WF6液体
源のびん、48……自動フローコントローラ、5
0……加熱ジヤケツト、52……H2気体源のび
ん、54……水素清浄器、56……自動フローコ
ントローラ、58……ルーツブロワー真空ポン
プ、60……回転羽根真空ポンプ、62……導電
層、64……第2の導電トラツク(導電細条)、
66……露出したタングステン層30の部分、6
8……導電層64の下側のタングステン部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 半導体本体を具え、その表面を第1の絶縁層
で覆い、この第1の絶縁層の上に第1の導電細条
を設け、この第1の導電細条の上を第1の絶縁層
上にも延在する第2の絶縁層で覆い、この第2の
絶縁層の上に第2の導電細条を設け、第2の絶縁
層に窓を設け、この窓を介して第2の導電細条が
第1の導電細条と接触し、第2の導電細条の下に
タングステン層を設けた半導体装置において、前
記の窓を前記の第1の導電細条の長手方向で第1
の導電細条と第2の導電細条との接触領域よりも
大きくし、タングステンを第2の絶縁層の窓内の
第1の導電細条の区域にしか存在させず、タング
ステンの厚さを第2の絶縁層の厚さよりも薄くし
たことを特徴とする半導体装置。 2 第1と第2の絶縁層を酸化シリコン又は窒化
シリコンで作り、第1の導電細条を4重量パーセ
ント以下の銅及び/又は4重量パーセント以下の
シリコンを含むアルミニウム又はドーパントを加
えることができる多結晶シリコンで作つたことを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装
置。 3 半導体本体の表面上に第1の絶縁層を設け、
引続いて第1の導電細条を設け、第2の絶縁層を
設け、この第2の絶縁層に窓を設け、この窓を介
して第1の導電細条の一部を露出させ、タングス
テン層を設け、導電層を設け、その後でこの導電
層をエツチングして第1の導電細条と接触する第
2の導電細条を形成する半導体装置の製造方法に
おいて、前記の窓を前記の第1の導電細条の長手
方向で第1の導電細条と第2の導電細条との接触
領域よりも大きくし、タングステン層を第1の導
電細条の露出している部分のみの上に第2の絶縁
層よりも薄肉に選択的にデポジツトすることを特
徴とする半導体装置の製造方法。 4 第1と第2の絶縁層を酸化シリコン又は窒化
シリコンで作り、第1の導電細条を4重量パーセ
ント以下の銅及び/又は4重量パーセント以下の
シリコンを含むアルミニウム又はドーパントを加
えることができる多結晶シリコンで作ることを特
徴とする特許請求の範囲第3項記載の半導体装置
の製造方法。 5 六フツ化タングステンと水素とを含む反応ガ
スを650Pa以下の圧力で270℃ないし400℃に加熱
された半導体本体上に通してタングステンをデポ
ジツトさせるようにすることを特徴とする特許請
求の範囲第3項又は第4項に記載の半導体装置の
製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US490381 | 1983-05-02 | ||
US06/490,381 US4517225A (en) | 1983-05-02 | 1983-05-02 | Method for manufacturing an electrical interconnection by selective tungsten deposition |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS605545A JPS605545A (ja) | 1985-01-12 |
JPH0519819B2 true JPH0519819B2 (ja) | 1993-03-17 |
Family
ID=23947802
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59087928A Granted JPS605545A (ja) | 1983-05-02 | 1984-05-02 | 半導体装置とその製造方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4517225A (ja) |
EP (1) | EP0124181B1 (ja) |
JP (1) | JPS605545A (ja) |
CA (1) | CA1215477A (ja) |
DE (1) | DE3482970D1 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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FR2566184B1 (fr) * | 1984-05-11 | 1987-07-24 | Efcis | Circuits integres a plusieurs niveaux d'interconnexion en alliage d'aluminium et procede de fabrication |
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