JPH0529478A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0529478A
JPH0529478A JP3182661A JP18266191A JPH0529478A JP H0529478 A JPH0529478 A JP H0529478A JP 3182661 A JP3182661 A JP 3182661A JP 18266191 A JP18266191 A JP 18266191A JP H0529478 A JPH0529478 A JP H0529478A
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wsix
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 不純物拡散層上に形成されているコンタクト
穴とゲートのWSix膜上のコンタクト穴におけるタン
グステンの成長膜厚差を低減すること。 【構成】 ゲートのWSix膜のコンタクト穴を介して
WSix膜の表面のみ、例えば、プラズマエッチング法
で数百Å厚除去し、しかる後WSix膜上のコンタクト
穴と、不純物拡散層上に形成されているコンタクト穴と
に同時にWF6 とSiH4 を用いて、選択CVD−タン
グステン法によってタングステン配線を形成する 【効果】 ゲートのWSix膜上の初期成長過程におけ
るタングステンの成長遅れを抑制でき、Si基板上の不
純物拡散層に通じるコンタクト穴に形成されるタングス
テン埋め込み膜との成長膜厚差を低減してどのコンタク
ト穴にも均一に埋め込むことができて安定したメタル配
線を形成することが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置の製造方
法に関するものである。より詳しくは、コンタクト穴
(電気導通部)の形成方法に関するものである。。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体素子の微細化に伴いコンタ
クト穴の径も微細化し、コンタクト穴の深さ対径の比
(アスペクト比)はますます大きくなっており、通常の
スパッタによる薄膜形成法ではコンタクト穴の内部にま
で配線材料を被覆させることが困難となってきている。
この問題を解決するものとして従来、タングステンのよ
うな高融点金属の化学気相成長法(以下CVD法とい
う)がある。タングステンは、CVD法で形成する場
合、条件を適当に選ぶ事により絶縁膜上には成長せず、
Siやシリサイド(例えばWSix)や金属上にのみ成
長するいわゆる選択成長の特徴を有しており、この性質
を利用してコンタクト穴内にタングステンを成長させる
ことによりコンタクト穴を埋め込み、アスペクト比の低
減および配線層の平坦化が行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来、図5に示すよう
に下層にポリシリコン膜53、上層にタングステンシリサ
イド(WSix)膜54を配設してなるゲート55を有する
Si基板56にコンタクト穴50,50,51にタングステン
(W)膜52をCVD法により選択的に成長させる場合、
WSix膜54上とソース57、ドレイン58を有するSi基
板56上に同時にタングステンを成長させる必要がある
が、WSix膜54上では、タングステンの初期成長速度
は最終的にコンタクト穴51をオーバーエッチして形成す
るからWSix膜54の表面状態に微妙に影響を受けるた
めにタングステンの成長遅れが生じ、ソース57、ドレイ
ン58上のコンタクト穴50,50よりも0.1 〜0.2 μm程度
コンタクト穴51の方がタングステンの成長膜厚が少なく
なり、Al配線59の断線が生じ易くなる(図6参照)と
いう問題が発生する。
【0004】このように近年ますますLSIの微細化が
進み、コンタクト穴のアスペクト比も高くなってきたこ
とからタングステンの埋め込みばらつきの制限も厳しく
なり、WSix上でタングステンの成長遅れが無視でき
なくなってくる。この発明は上記の事情を考慮してなさ
れたもので、ゲートのWSix膜上の初期成長過程にお
けるタングステンの成長遅れをなくし、Si基板上に成
長するタングステンとの成長膜厚差を低減して均一にコ
ンタクト穴を埋め込める半導体装置の製造方法を提供す
ることを目的のひとつとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は、(i)不純物
拡散層と、少なくとも最上層がWSix膜からなる多層
構造のゲートとを有するSi基板上の全面に、層間絶縁
膜を積層し、(ii)その層間絶縁膜をエッチングして不純
物拡散層に至る第1コンタクト穴を形成し、(iii) 続い
て、第1コンタクト穴を含むSi基板上の全面に、第2
コンタクト穴形成用のマスクパターンを形成した後、上
記層間絶縁膜のエッチングを再度行ってゲートの上記W
Six膜に至る第2コンタクト穴を形成し、 (iv) さら
に、第2コンタクト穴形成用のマスクパターンを用い
て、露出されたWSix膜表面をエッチングして上記第
2コンタクト穴形成時に用いたエッチングにより生成し
たWSixコンタクト表面変質層を除去し、 (V)しかる
後、選択CVD−タングステン法によってタングステン
膜を上記第1、第2コンタクト穴に同時に埋込み、(vi)
これら埋込み配線膜を含むSi基板上に配線パターンを
形成することよりなる半導体装置の製造方法である。
【0006】すなわち、この発明によればシリコン基板
上にWSixからなるゲートを形成した後、絶縁層を形
成し、この絶縁層をエッチングしてSi基板に至るコン
タクト穴を開口し、次にWSix膜上の絶縁層のみエッ
チングしてWSix膜に至るコンタクト穴を形成した後
フォトリソグラフィー時のレジストをマスクとしてWS
ix膜の表面を、例えば数百Åライトエッチし、しかる
後Si膜及びWSix膜に至るそれぞれのコンタクト穴
にWF6 とSiH4を用いて、選択CVD−タングステ
ン法によってタングステン配線を形成し、それによって
従来のWSix膜上のタングステン成長の遅れを無くし
てコンタクト穴に埋込まれたタングステン配線をどのコ
ンタクト穴でも同じ成長膜厚みにして均一な埋込みを可
能としたものである。
【0007】この発明における埋込み配線膜としてのタ
ングステン配線は、例えば、ソース、ドレインとしての
+ 層またはP+ 層及びゲートとしてWSix膜とを有
する素子へ信号を入力または出力するためのものであっ
て、これらの層に至るコンタクト穴にWF6 とSiH4
とを用いた選択CVD−タングステン法によって、タン
グステンを埋込んで形成することができる。
【0008】この発明において、不純物拡散層は、層間
絶縁膜を形成する前に不純物としてドーパントをイオン
注入して形成される。この発明における選択CVD−タ
ングステン法は、当該分野で公知の条件のもとで実施さ
れるものであってよい。タングステンはCVD装置の中
に配置し、Si基板を250 ℃〜350 ℃に加熱し、WF6
とSiH4 とを例えばWF6 /SiH 4 比で30/24〜30
/16の流量比とし、圧力を例えば0.01〜0.12Torrとして
埋込み配線膜を、通常1.0 〜1.2 μmの厚さに形成す
る。また、WSix膜上のコンタクト穴の厚さとSi基
板内に形成された不純物拡散層上のコンタクト穴の厚さ
は同じ深さであっても良いし異なる深さであっても良
い。
【0009】この発明において、露出されたWSix膜
表面をエッチングする方法としては、第2コンタクト穴
形成時に用いたエッチングにより生成したコンタクト表
面変質層に応じてそれ自体公知の方法が用いられる。例
えば、プラズマエッチング法やウェットエッチング法が
好ましい方法として挙げられる。プラズマエッチング条
件は、CF4とO2ガスを用い、10〜26℃の温度下に
設定される。更にこのタングステン配線層の上に、金属
配線等を形成して半導体装置を製造することができる。
【0010】
【作用】ゲートのWSix膜のコンタクト穴を介してW
Six膜の表面のみ、例えば、プラズマエッチング法で
数百Å厚除去し、しかる後WSix膜上のコンタクト穴
と、不純物拡散層上に形成されているコンタクト穴とに
同時にWF6とSiH4 を用いて、選択CVD−タング
ステン法によってタングステン配線を形成するので、S
i基板内の不純物拡散層とゲートのWSix膜上のタン
グステン成長膜厚差を低減でき、コンタクト穴の下地が
異なってもコンタクト穴の均一な埋め込みが可能とな
る。
【0011】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面を用いて説明
するが、この発明は以下の実施例に限定されるものでは
ない。図1〜図4はSRAMのコンタクト埋め込みを例
にとりWSix膜に至るコンタクト穴を形成した後コン
タクト穴を介してWSix膜上のライトエッチを行って
選択CVD−タングステン法を用いてタングステン成長
膜を形成した半導体製造方法について説明する。
【0012】まず、図1に示すように、シリコン基板
(11) 上に素子分離領域1、WSix層(2b)及びポリ
Si層(2a)の積層構造からなるゲート電極2、N+
散層(3) およびP+ 拡散層(4) からなる半導体素子を
形成した後、例えば、SiO2 やBPSGの層間絶縁膜
(5) を公知のCVD法により堆積し、この層間絶縁膜
をフォトリソグラフィ法によりエッチングし、N+ 層3
および層4上に、コンタクト穴〔第1コンタクト穴〕
(6) を開口する。
【0013】次に図2に示すように層間絶縁膜 (5) を
フォトリソグラフィ法によりエッチングしゲート電極
(2) のWSix層(2b)上にコンタクト穴〔第2コン
タクト穴〕 (8) を開口する。続いてこのレジスト
(7) をマスクとしてWSix層上にのみCF4 /O2
系もしくは、SF6 系のガスを用いて200 Å狙いのライ
トエッチングを施す。すなわち、コンタクト穴を介して
WSix膜の表面を200 Å厚だけオーバーエッチングす
る(図3参照)。
【0014】この際、ライトエッチの条件は一例をあげ
るとCF4 が160 sccm、O2 が40sccm、圧力が
250 mTorr、RFパワーが100Wであり、エッチン
グ時間が45秒である。また、コンタクト穴(6)(8)
はいずれも径が0.6 μm、深さ1.2 μmである。ライト
エッチを施し、レジスト (7)を剥離した後、シリコン
基板 (11) を1%のバッファードフッ酸に45秒間浸し、
素子上の自然酸化膜を除去したのち図4に示すように成
膜温度270 ℃、圧力を0.02Torr、WF6 とSiH4
の流量をそれぞれ10sccm及び8sccmとしてコン
タクト穴(6)(8)が1.2 μm埋め込めるまで240 秒
間のタングステン層 (9) の成長をおこなった。続い
て、タングステン層 (9) の埋めこまれたコンタクト穴
(6)(8)を含むシリコン基板 (11) 上の全面にAl
層を積層した後Al配線(図示せず)をパターン形成し
てSRAMを作成する。
【0015】このように本実施例では、不純物拡散層及
びゲートのWSix膜からなる異なる材料の下地が混在
する高アスペクトコンタクト穴に、選択CVDタングス
テンを埋め込む前にWSix膜上のコンタクト穴のみに
ライトエッチを行なうことにより、従来のWSix上の
タングステン成長遅れをなくしSi上とWSix上のタ
ングステン成長膜厚を同じにして、均一な埋め込みを可
能としたものである。
【0016】
【発明の効果】以上のようこの発明によれば、ゲートの
WSix膜上の初期成長過程におけるタングステンの成
長遅れを抑制でき、Si基板上の不純物拡散層に通じる
コンタクト穴に形成されるタングステン埋め込み膜との
成長膜厚差を低減してどのコンタクト穴にも均一に埋め
込むことができて安定したメタル配線を形成することが
可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例による製造方法の第1ステ
ップを示す構成説明図である。
【図2】上記実施例における製造方法の第2ステップを
示す構成説明図である。
【図3】上記実施例における製造方法の第3ステップを
示す構成説明図である。
【図4】上記実施例における製造方法の第4ステップを
示す構成説明図である。
【図5】従来例を示す構成説明図である。
【図6】従来例を示す要部構成説明図である。
【符号の説明】
2a ポリSi層 2b WSix層 3 N+ 拡散層 4 P+ 拡散層 5 SiO2 膜(層間絶縁膜) 6 第1のコンタクト穴 7 レジスト 8 第2のコンタクト穴 9 埋込タングステン膜 11 シリコン基板

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 (i) 不純物拡散層と、少なくとも最上層
    がWSix膜からなる多層構造のゲートとを有するSi
    基板上の全面に、層間絶縁膜を積層し、 (ii) その層間絶縁膜をエッチングして不純物拡散層に
    至る第1コンタクト穴を形成し、 (iii) 続いて、第1コンタクト穴を含むSi基板上の全
    面に、第2コンタクト穴形成用のマスクパターンを形成
    した後、上記層間絶縁膜のエッチングを再度行ってゲー
    トの上記WSix膜に至る第2コンタクト穴を形成し、 (iv) さらに、第2コンタクト穴形成用のマスクパター
    ンを用いて、露出されたWSix膜表面をエッチングし
    て上記第2コンタクト穴形成時に用いたエッチングによ
    り生成したWSixコンタクト変質層を除去し、 (V) しかる後、選択CVD−タングステン法によってタ
    ングステン膜を上記第1、第2コンタクト穴に同時に埋
    込み、 (vi) これら埋込み配線膜を含むSi基板上に配線パタ
    ーンを形成することよりなる半導体装置の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100249169B1 (ko) * 1997-03-05 2000-03-15 김영환 반도체 소자의 콘택홀 형성 방법
KR100402242B1 (ko) * 1996-12-30 2004-03-18 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자 제조방법
KR100477811B1 (ko) * 1998-12-30 2005-06-08 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자 제조방법

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KR100402242B1 (ko) * 1996-12-30 2004-03-18 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자 제조방법
KR100249169B1 (ko) * 1997-03-05 2000-03-15 김영환 반도체 소자의 콘택홀 형성 방법
KR100477811B1 (ko) * 1998-12-30 2005-06-08 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자 제조방법

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