JPH053171A - タングステンプラグの形成方法 - Google Patents
タングステンプラグの形成方法Info
- Publication number
- JPH053171A JPH053171A JP15166191A JP15166191A JPH053171A JP H053171 A JPH053171 A JP H053171A JP 15166191 A JP15166191 A JP 15166191A JP 15166191 A JP15166191 A JP 15166191A JP H053171 A JPH053171 A JP H053171A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- contact hole
- layer
- interlayer insulating
- tin
- 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
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】シリコン基板上に安定したＴｉＮ／ＴｉＳｉｘ
の２層構造を形成してタングステンプラグを形成する方
法を提供する。 【構成】コンタクトホール３の内面と層間絶縁膜２上に
チタン層７を形成した後、熱処理を行なうことによって
上記コンタクトホール３の底部にチタンシリサイド膜を
形成する工程、未反応チタン層を除去する工程、全露出
面に密着層としての窒化チタン膜９を形成した後、窒素
含有雰囲気中で熱処理する工程、上記コンタクトホール
３内にのみタングステンを埋め込む工程を含む。
の２層構造を形成してタングステンプラグを形成する方
法を提供する。 【構成】コンタクトホール３の内面と層間絶縁膜２上に
チタン層７を形成した後、熱処理を行なうことによって
上記コンタクトホール３の底部にチタンシリサイド膜を
形成する工程、未反応チタン層を除去する工程、全露出
面に密着層としての窒化チタン膜９を形成した後、窒素
含有雰囲気中で熱処理する工程、上記コンタクトホール
３内にのみタングステンを埋め込む工程を含む。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ブランケットメタルプ
ラグ形成法、特に、ＬＳＩ等の高集積半導体デバイスの
配線部となる微細コンタクトホールをブランケットタン
グステンで埋め込む技術としてのタングステンプラグの
形成方法に関するものである。
ラグ形成法、特に、ＬＳＩ等の高集積半導体デバイスの
配線部となる微細コンタクトホールをブランケットタン
グステンで埋め込む技術としてのタングステンプラグの
形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ等の微細化、高集積化に伴い、上
下配線の接続孔となる微細コンタクトホールをメタルで
埋め込む技術として、非選択的に全面にタングステン
（Ｗ）を成長させるステップカバレージ（段差被覆性）
の優れたブランケットタングステン（ＢＬＫ−Ｗ）ＣＶ
Ｄ技術が注目されている。このＢＬＫ−Ｗの形成では上
記のように全面にＷが成長せしめられるので、コンタク
トホール側壁となっている層間絶縁膜との密着性、Ｗの
原料ガスであるＷＦ6（六フッ化タングステン）ガスに
よる下層配線（例えば拡散層）への侵食及び耐熱バリア
性の点からＴｉＮ（窒化チタン）、ＴｉＷ（チタンタン
グステン）等の密着層を必要とする。
下配線の接続孔となる微細コンタクトホールをメタルで
埋め込む技術として、非選択的に全面にタングステン
（Ｗ）を成長させるステップカバレージ（段差被覆性）
の優れたブランケットタングステン（ＢＬＫ−Ｗ）ＣＶ
Ｄ技術が注目されている。このＢＬＫ−Ｗの形成では上
記のように全面にＷが成長せしめられるので、コンタク
トホール側壁となっている層間絶縁膜との密着性、Ｗの
原料ガスであるＷＦ6（六フッ化タングステン）ガスに
よる下層配線（例えば拡散層）への侵食及び耐熱バリア
性の点からＴｉＮ（窒化チタン）、ＴｉＷ（チタンタン
グステン）等の密着層を必要とする。
【０００３】しかしながら、図４に示すように、ＴｉＮ
／Ｔｉ（あるいはＴｉＷ／Ｔｉ）等の密着層２４はスパ
ッタ法で堆積されるため、ステップカバレージが悪くな
る。特にアスペクト比が高い（例えば２程度）コンタク
トホール２３では開口部にＡで示すように、Ｓｉ基板２
１上に形成されたＳｉＯ2からなる層間絶縁膜２２のコ
ンタクトホール内側に突出したオーバーハングが形成さ
れ、コンタクトホール２３の底部に堆積される密着層２
４の膜厚はＢで示すように著しく薄くなる。従って、コ
ンタクトホール２３内へのＢＬＫ−Ｗの埋め込み時にオ
ーバーハングに律速され、ＢＬＫ−Ｗが埋め込めなくな
ったり、コンタクトホール底部の密着層の膜厚が薄いた
めＷＦ6による侵食及び耐熱バリア性が低下する等の問
題が生じた。
／Ｔｉ（あるいはＴｉＷ／Ｔｉ）等の密着層２４はスパ
ッタ法で堆積されるため、ステップカバレージが悪くな
る。特にアスペクト比が高い（例えば２程度）コンタク
トホール２３では開口部にＡで示すように、Ｓｉ基板２
１上に形成されたＳｉＯ2からなる層間絶縁膜２２のコ
ンタクトホール内側に突出したオーバーハングが形成さ
れ、コンタクトホール２３の底部に堆積される密着層２
４の膜厚はＢで示すように著しく薄くなる。従って、コ
ンタクトホール２３内へのＢＬＫ−Ｗの埋め込み時にオ
ーバーハングに律速され、ＢＬＫ−Ｗが埋め込めなくな
ったり、コンタクトホール底部の密着層の膜厚が薄いた
めＷＦ6による侵食及び耐熱バリア性が低下する等の問
題が生じた。
【０００４】また、コンタクト抵抗を下げるために堆積
したチタン（Ｔｉ）もアスペクト比が高いとコンタクト
ホール底部のＴｉ膜厚が薄くなり、図４のＣで示す拡散
層２６表面に形成された自然酸化膜の影響を受け、均一
にＴｉＳｉｘ（チタンシリサイド）化されず、コンタク
ト抵抗が上昇する等の問題が生ずる（１９９１年、春季
応物学会予稿集Ｎｏ．２、３０Ｐ−Ｗ−７、ＢＬＫ−Ｗ
コンタクトにおけるＴｉ膜の薄膜限界Ｐ６９１）。
したチタン（Ｔｉ）もアスペクト比が高いとコンタクト
ホール底部のＴｉ膜厚が薄くなり、図４のＣで示す拡散
層２６表面に形成された自然酸化膜の影響を受け、均一
にＴｉＳｉｘ（チタンシリサイド）化されず、コンタク
ト抵抗が上昇する等の問題が生ずる（１９９１年、春季
応物学会予稿集Ｎｏ．２、３０Ｐ−Ｗ−７、ＢＬＫ−Ｗ
コンタクトにおけるＴｉ膜の薄膜限界Ｐ６９１）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記拡散層２６の表面
に形成された自然酸化膜による影響が少なく、均一かつ
安定にセルフアラインでＴｉＮ／ＴｉＳｉｘ構造が形成
される技術として、後に説明するＳＩＴＯＸ−ＴｉＳｉ
ｘ膜形成技術（チタンシリサイド）が注目されている。
に形成された自然酸化膜による影響が少なく、均一かつ
安定にセルフアラインでＴｉＮ／ＴｉＳｉｘ構造が形成
される技術として、後に説明するＳＩＴＯＸ−ＴｉＳｉ
ｘ膜形成技術（チタンシリサイド）が注目されている。
【０００６】従来、タングステンプラグ形成方法では、
図５に示すように、例えば拡散層２６上にＴｉＳｉｘ膜
２８、ＴｉＮ膜２９構造を形成した後、全面にＳｉ
Ｏ2、ＰＳＧ等からなる層間絶縁膜２２を堆積してコン
タクトホール２３を開口するため、コンタクトホール２
３の開口オーバーエッチ時にＴｉＳｉｘ膜２８表面に形
成されたＴｉＮ膜２９がエッチング除去されてしまい、
その後のＢＬＫ−Ｗ成膜時のＷＦ6による侵食及び耐熱
バリア性が低下してしまう問題があった。
図５に示すように、例えば拡散層２６上にＴｉＳｉｘ膜
２８、ＴｉＮ膜２９構造を形成した後、全面にＳｉ
Ｏ2、ＰＳＧ等からなる層間絶縁膜２２を堆積してコン
タクトホール２３を開口するため、コンタクトホール２
３の開口オーバーエッチ時にＴｉＳｉｘ膜２８表面に形
成されたＴｉＮ膜２９がエッチング除去されてしまい、
その後のＢＬＫ−Ｗ成膜時のＷＦ6による侵食及び耐熱
バリア性が低下してしまう問題があった。
【０００７】本発明は、シリコン基板（拡散層）上に安
定したＴｉＮ／ＴｉＳｉｘの２層構造を形成してタング
ステンプラグを形成する方法を提供することを目的とす
る。
定したＴｉＮ／ＴｉＳｉｘの２層構造を形成してタング
ステンプラグを形成する方法を提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明によ
れば、シリコン基板上に層間絶縁膜を形成し、該層間絶
縁膜に前記シリコン基板に達するコンタクトホールを形
成する工程、前記コンタクトホール内面及び前記層間絶
縁膜上にチタン層を形成した後、熱処理を行なうことに
よって前記コンタクトホール底部にチタンシリサイド
（ＴｉＳｉｘ）膜を形成する工程、前記コンタクトホー
ル側壁及び層間絶縁膜上のチタン層を除去する工程、全
露出面に密着層としての窒化チタン膜を形成した後、窒
素含有雰囲気中で熱処理する工程、前記コンタクトホー
ル内にのみタングステンを埋め込む工程、を含むことを
特徴とするタングステンプラグの形成方法によって解決
される。
れば、シリコン基板上に層間絶縁膜を形成し、該層間絶
縁膜に前記シリコン基板に達するコンタクトホールを形
成する工程、前記コンタクトホール内面及び前記層間絶
縁膜上にチタン層を形成した後、熱処理を行なうことに
よって前記コンタクトホール底部にチタンシリサイド
（ＴｉＳｉｘ）膜を形成する工程、前記コンタクトホー
ル側壁及び層間絶縁膜上のチタン層を除去する工程、全
露出面に密着層としての窒化チタン膜を形成した後、窒
素含有雰囲気中で熱処理する工程、前記コンタクトホー
ル内にのみタングステンを埋め込む工程、を含むことを
特徴とするタングステンプラグの形成方法によって解決
される。
【０００９】
【作用】本発明によれば、コンタクトホールをシリコン
基板上の層間絶縁層に形成した後、全面にチタン層を形
成し、アニール等の熱処理を行なってチタンシリサイド
法によりコンタクトホール底部にチタンシリサイド膜を
形成して未反応Ｔｉを除去するため、従来のコンタクト
ホール開口時のオーバーエッチによるダメージなしにシ
リコン基板上のみに安定したチタンシリサイド膜が形成
される。
基板上の層間絶縁層に形成した後、全面にチタン層を形
成し、アニール等の熱処理を行なってチタンシリサイド
法によりコンタクトホール底部にチタンシリサイド膜を
形成して未反応Ｔｉを除去するため、従来のコンタクト
ホール開口時のオーバーエッチによるダメージなしにシ
リコン基板上のみに安定したチタンシリサイド膜が形成
される。
【００１０】また、本発明によれば、ブランケットタン
グステンの密着層としてＴｉＮ膜を形成した後、窒素含
有雰囲気中でアニールを施すため、ＴｉＳｉｘは抵抗が
減少し、ＴｉＮ膜はバリア性が向上する。また、窒素含
有雰囲気でのアニールのためコンタクトホール底部のＴ
ｉＳｉｘ膜上にセルフアライン（自己整合）的にＴｉＮ
が形成されるため、密着層としてのＴｉＮ膜形成では膜
厚を薄くすることができる。
グステンの密着層としてＴｉＮ膜を形成した後、窒素含
有雰囲気中でアニールを施すため、ＴｉＳｉｘは抵抗が
減少し、ＴｉＮ膜はバリア性が向上する。また、窒素含
有雰囲気でのアニールのためコンタクトホール底部のＴ
ｉＳｉｘ膜上にセルフアライン（自己整合）的にＴｉＮ
が形成されるため、密着層としてのＴｉＮ膜形成では膜
厚を薄くすることができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
【００１２】図１及び図２は、本発明の第１実施例を示
すそれぞれ前半工程断面図及び後半工程断面図である。
すそれぞれ前半工程断面図及び後半工程断面図である。
【００１３】シリコン（Ｓｉ）基板１上に通常のＣＶＤ
（化学的気相成長）法により、ＳｉＯ2からなる厚さ８
０００オングストロームの層間絶縁膜２を堆積し、パタ
ーニングすることにより、直径０．４ミクロン（μ
ｍ）、アスペクト比２のコンタクトホール３を形成す
る。コンタクトホール３開口のための、エッチング条件
は以下の通りとした。
（化学的気相成長）法により、ＳｉＯ2からなる厚さ８
０００オングストロームの層間絶縁膜２を堆積し、パタ
ーニングすることにより、直径０．４ミクロン（μ
ｍ）、アスペクト比２のコンタクトホール３を形成す
る。コンタクトホール３開口のための、エッチング条件
は以下の通りとした。
【００１４】ＣＨＦ3＝８０ｓｃｃｍ、０．０５Ｔｏｒ
ｒ、０．２５Ｗ／ｃｍ2 コンタクトホール３を形成し
たＳｉ基板１を熱酸化法を用いて酸化し、コンタクトホ
ール３の底部に厚さ３０〜５０オングストロームのＳｉ
Ｏ2薄膜４を形成する。その後、砒素イオン（Ａｓ+）を
ドーズ量、１×１０15／ｃｍ2あるいはＢＦ2 +をドーズ
量１×１０15／ｃｍ2でイオン注入し、活性化アニール
を１１００℃で１０秒間行なってＮ+もしくはＰ+拡散層
６を形成した。
ｒ、０．２５Ｗ／ｃｍ2 コンタクトホール３を形成し
たＳｉ基板１を熱酸化法を用いて酸化し、コンタクトホ
ール３の底部に厚さ３０〜５０オングストロームのＳｉ
Ｏ2薄膜４を形成する。その後、砒素イオン（Ａｓ+）を
ドーズ量、１×１０15／ｃｍ2あるいはＢＦ2 +をドーズ
量１×１０15／ｃｍ2でイオン注入し、活性化アニール
を１１００℃で１０秒間行なってＮ+もしくはＰ+拡散層
６を形成した。
【００１５】次に、図１（ｂ）に示すように、コンタク
トホール３底部にＴｉが３００オングストロームの厚さ
に堆積されるように、スパッタ法によりＴｉ層７を層間
絶縁膜２上に１５００オングストロームの厚さに堆積す
る。この時のスパッタ条件は以下の通りとした。
トホール３底部にＴｉが３００オングストロームの厚さ
に堆積されるように、スパッタ法によりＴｉ層７を層間
絶縁膜２上に１５００オングストロームの厚さに堆積す
る。この時のスパッタ条件は以下の通りとした。
【００１６】温度２００℃、圧力４ｍＴｏｒｒ、２ＫＷ
Ｔｉ層７を形成した後、アルゴン（Ａｒ）雰囲気中で６
５０℃、３０秒間アニールを行い、Ｔｉ層７と下地Ｓｉ
を反応させてＴｉＳｉｘ膜８を拡散層６上に形成する。
このとき予め拡散層上に３０〜５０オングストロームの
厚さに形成されたＳｉＯ2膜４によりシリサイド過程に
おけるＳｉのコンタクトホール３の側壁へのはい上がり
が抑制され、かつ均一なＴｉＳｉｘ化反応を起こすこと
ができる（ＳＩＴＯＸ法）。
Ｔｉ層７を形成した後、アルゴン（Ａｒ）雰囲気中で６
５０℃、３０秒間アニールを行い、Ｔｉ層７と下地Ｓｉ
を反応させてＴｉＳｉｘ膜８を拡散層６上に形成する。
このとき予め拡散層上に３０〜５０オングストロームの
厚さに形成されたＳｉＯ2膜４によりシリサイド過程に
おけるＳｉのコンタクトホール３の側壁へのはい上がり
が抑制され、かつ均一なＴｉＳｉｘ化反応を起こすこと
ができる（ＳＩＴＯＸ法）。
【００１７】この工程では、コンタクトホール３の側壁
及び層間絶縁膜２上のＴｉ層７は下地がＳｉＯ2からな
る層間絶縁膜２であるため、シリサイド化されない。
及び層間絶縁膜２上のＴｉ層７は下地がＳｉＯ2からな
る層間絶縁膜２であるため、シリサイド化されない。
【００１８】次に、図１（ｃ）に示すように、コンタク
トホール３の側壁及び層間絶縁膜２上の未反応Ｔｉ層７
を、アンモニア過水によってエッチング除去する。この
ようにしてコンタクトホール３の開口時、オーバーエッ
チによるダメージなしに拡散層６上のみにＴｉＳｉｘ膜
８が形成できる。なお、ＴｉＳｉｘ膜８上には、アンモ
ニアによりＴｉＮ膜９が形成される。この時の条件は以
下の通りとした。
トホール３の側壁及び層間絶縁膜２上の未反応Ｔｉ層７
を、アンモニア過水によってエッチング除去する。この
ようにしてコンタクトホール３の開口時、オーバーエッ
チによるダメージなしに拡散層６上のみにＴｉＳｉｘ膜
８が形成できる。なお、ＴｉＳｉｘ膜８上には、アンモ
ニアによりＴｉＮ膜９が形成される。この時の条件は以
下の通りとした。
【００１９】時間１０分間、ＮＨ3：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝
１：２：２次に、図２（ａ）に示すように、ブランケッ
トタングステン（ＢＬＫ−Ｗ）に対する密着層としてス
パッタ法によりＴｉＮ膜１０をコンタクトホール３内面
と層間絶縁膜２上に３００〜５００オングストローム堆
積する。このときのスパッタ条件は、以下の通りとし
た。
１：２：２次に、図２（ａ）に示すように、ブランケッ
トタングステン（ＢＬＫ−Ｗ）に対する密着層としてス
パッタ法によりＴｉＮ膜１０をコンタクトホール３内面
と層間絶縁膜２上に３００〜５００オングストローム堆
積する。このときのスパッタ条件は、以下の通りとし
た。
【００２０】温度３００℃、圧力５ｍＴｏｒｒ、Ａｒ＝
２０ｓｃｃｍ、Ｎ2＝８０ｓｃｃｍ次に、ＮＨ3雰囲気中
で温度９５０℃、時間３０秒間アニールする。このと
き、ＴｉＳｉｘ膜８は結晶構造的にＣ４９構造からより
安定なＣ５４構造になり抵抗が減少し、ＴｉＮ膜１０は
より結晶性が安定化しバリア性がより向上する。
２０ｓｃｃｍ、Ｎ2＝８０ｓｃｃｍ次に、ＮＨ3雰囲気中
で温度９５０℃、時間３０秒間アニールする。このと
き、ＴｉＳｉｘ膜８は結晶構造的にＣ４９構造からより
安定なＣ５４構造になり抵抗が減少し、ＴｉＮ膜１０は
より結晶性が安定化しバリア性がより向上する。
【００２１】上記、スパッタ法によって形成された密着
層ＴｉＮ膜１０の代わりにステップカバレージが優れて
いるＣＶＤ ＴｉＮ膜を形成してもよい。この時のＣＶ
ＤＴｉＮ膜形成条件は温度５５０〜７００℃、圧力１０
Ｐａ、ＴｉＣｌ4＝１０ｓｃｃｍ、ＮＨ3＝１００ｓｃｃ
ｍとする。このように、ＣＶＤ ＴｉＮ膜を形成した
後、スパッタＴｉＮ膜と同様に、ＮＨ3雰囲気中で９５
０℃、３０秒間アニールすれば、ＴｉＮ膜中の残留Ｃｌ
が減少し、結晶性が安定化し、バリア性が向上する。
層ＴｉＮ膜１０の代わりにステップカバレージが優れて
いるＣＶＤ ＴｉＮ膜を形成してもよい。この時のＣＶ
ＤＴｉＮ膜形成条件は温度５５０〜７００℃、圧力１０
Ｐａ、ＴｉＣｌ4＝１０ｓｃｃｍ、ＮＨ3＝１００ｓｃｃ
ｍとする。このように、ＣＶＤ ＴｉＮ膜を形成した
後、スパッタＴｉＮ膜と同様に、ＮＨ3雰囲気中で９５
０℃、３０秒間アニールすれば、ＴｉＮ膜中の残留Ｃｌ
が減少し、結晶性が安定化し、バリア性が向上する。
【００２２】なお、本実施例のように、スパッタ法によ
り形成されたＴｉＮ密着層はステップカバレージが悪い
が、たとえコンタクトホール３底部にＴｉＮが堆積され
なくとも、その他の部位でのＴｉＮ堆積後、ＮＨ3雰囲
気中でアニールされるため、コンタクトホール底部のＴ
ｉＳｉｘ膜上にセルフアライン的にＴｉＮ膜が形成され
る。
り形成されたＴｉＮ密着層はステップカバレージが悪い
が、たとえコンタクトホール３底部にＴｉＮが堆積され
なくとも、その他の部位でのＴｉＮ堆積後、ＮＨ3雰囲
気中でアニールされるため、コンタクトホール底部のＴ
ｉＳｉｘ膜上にセルフアライン的にＴｉＮ膜が形成され
る。
【００２３】次に、図２（ｂ）に示すように、得られた
基板全面にタングステン（ＢＬＫ−Ｗ）層１１をＣＶＤ
法により形成し、次にエッチバックにより図２（ｃ）に
示すように、コンタクトホール３内にのみＷ埋め込み層
（Ｗプラグ）１２を形成する。このときのＢＬＫ−Ｗ
ＣＶＤ条件は、以下の通りとした。
基板全面にタングステン（ＢＬＫ−Ｗ）層１１をＣＶＤ
法により形成し、次にエッチバックにより図２（ｃ）に
示すように、コンタクトホール３内にのみＷ埋め込み層
（Ｗプラグ）１２を形成する。このときのＢＬＫ−Ｗ
ＣＶＤ条件は、以下の通りとした。
【００２４】（核形成）温度４００℃、圧力０．３Ｔｏ
ｒｒ、ＳｉＨ4／ＷＦ6＝１００／３００ｓｃｃｍ （成 膜）温度４００℃、圧力３０Ｔｏｒｒ、Ｈ2／Ｗ
Ｆ6＝６８００／５５０ｓｃｃｍ また、Ｗエッチバック条件は、以下の通りとした。
ｒｒ、ＳｉＨ4／ＷＦ6＝１００／３００ｓｃｃｍ （成 膜）温度４００℃、圧力３０Ｔｏｒｒ、Ｈ2／Ｗ
Ｆ6＝６８００／５５０ｓｃｃｍ また、Ｗエッチバック条件は、以下の通りとした。
【００２５】圧力１３５ｍＴｏｒｒ、ＳＦ6／Ｏ2＝２５
０／５０ｓｃｃｍ、ＲＦ出力２５０〜４００Ｗ Ｗの下のＴｉＮ膜１０のエッチバック条件は、以下の通
りとした。
０／５０ｓｃｃｍ、ＲＦ出力２５０〜４００Ｗ Ｗの下のＴｉＮ膜１０のエッチバック条件は、以下の通
りとした。
【００２６】圧力１５０ｍＴｏｒｒ、Ｃｌ2／Ａｒ＝５
０／２５ｓｃｃｍ、ＲＦ出力２５０Ｗ このようにし
て、基板上に安定したＴｉＮ／ＴｉＳｉｘ構造をバリア
層とするメタルプラグを形成できた。
０／２５ｓｃｃｍ、ＲＦ出力２５０Ｗ このようにし
て、基板上に安定したＴｉＮ／ＴｉＳｉｘ構造をバリア
層とするメタルプラグを形成できた。
【００２７】次に、シリコン（Ｓｉ）系薄膜を密着層と
して用いる場合を、第２実施例として説明する。
して用いる場合を、第２実施例として説明する。
【００２８】まず、コンタクトホール３と拡散層６の形
成を、第１実施例の図１（ａ）と同様に形成する。
成を、第１実施例の図１（ａ）と同様に形成する。
【００２９】次に、第１実施例の図１（ｂ）に示したと
同様にコンタクトホール３の底部にＴｉが３００オング
ストロームの厚さに堆積されるようにスパッタ法により
Ｔｉを１５００オングストロームの厚さに堆積し、Ａｒ
雰囲気中で６５０℃、３０秒間アニール処理を施し、Ｔ
ｉと下地のＳｉを反応させてＴｉＳｉｘ膜８を拡散層６
上に形成する。
同様にコンタクトホール３の底部にＴｉが３００オング
ストロームの厚さに堆積されるようにスパッタ法により
Ｔｉを１５００オングストロームの厚さに堆積し、Ａｒ
雰囲気中で６５０℃、３０秒間アニール処理を施し、Ｔ
ｉと下地のＳｉを反応させてＴｉＳｉｘ膜８を拡散層６
上に形成する。
【００３０】次に、図１（ｃ）に示したと同様に、コン
タクトホール３の側壁及び層間絶縁膜２上の未反応Ｔｉ
をアンモニア過水によりエッチング除去する。
タクトホール３の側壁及び層間絶縁膜２上の未反応Ｔｉ
をアンモニア過水によりエッチング除去する。
【００３１】次に、図３（ａ）に示すように、ＮＨ3雰
囲気中で９５０℃の温度で３０秒間アニール処理を施
す。このとき、ＴｉＮの方がＴｉＳｉｘよりも結合的に
安定であるため、ＴｉＳｉｘ膜８上にセルフアライン的
にＴｉＮ膜９が形成される。また、ＴｉＳｉｘは結晶構
造的にＣ４９構造から、より安定なＣ５４構造になり抵
抗が減少する。
囲気中で９５０℃の温度で３０秒間アニール処理を施
す。このとき、ＴｉＮの方がＴｉＳｉｘよりも結合的に
安定であるため、ＴｉＳｉｘ膜８上にセルフアライン的
にＴｉＮ膜９が形成される。また、ＴｉＳｉｘは結晶構
造的にＣ４９構造から、より安定なＣ５４構造になり抵
抗が減少する。
【００３２】次に、図３（ｂ）に示すように、ＢＬＫ−
Ｗの核を成長させるために、Ｓｉ系薄膜１５をウエハー
（基板）全面に１００〜３００オングストローム程度の
厚さに堆積させる。Ｓｉ系薄膜１５としてアモルファス
Ｓｉあるいはｐｏｌｙ−Ｓｉを用いる。Ｓｉ系薄膜１５
の形成条件は以下の通りとした。
Ｗの核を成長させるために、Ｓｉ系薄膜１５をウエハー
（基板）全面に１００〜３００オングストローム程度の
厚さに堆積させる。Ｓｉ系薄膜１５としてアモルファス
Ｓｉあるいはｐｏｌｙ−Ｓｉを用いる。Ｓｉ系薄膜１５
の形成条件は以下の通りとした。
【００３３】アモルファスＳｉ：温度４７５℃、ＳｉＨ
4＝１００ｓｃｃｍｐｏｌｙ−Ｓｉ ：温度６３０℃、
ＳｉＨ4＝１００ｓｃｃｍ次に、図３（ｃ）に示すよう
に、ＣＶＤ法を用いて全面にタングステン（ＢＬＫ−
Ｗ）をコンタクトホール３内に埋め込むように成長さ
せ、ブランケットタングステン（ＢＬＫ−Ｗ）層１１を
形成する。このときのＢＬＫ−Ｗ ＣＶＤ条件は、以下
の通りとした。
4＝１００ｓｃｃｍｐｏｌｙ−Ｓｉ ：温度６３０℃、
ＳｉＨ4＝１００ｓｃｃｍ次に、図３（ｃ）に示すよう
に、ＣＶＤ法を用いて全面にタングステン（ＢＬＫ−
Ｗ）をコンタクトホール３内に埋め込むように成長さ
せ、ブランケットタングステン（ＢＬＫ−Ｗ）層１１を
形成する。このときのＢＬＫ−Ｗ ＣＶＤ条件は、以下
の通りとした。
【００３４】（核形成）温度４００℃、圧力０．３Ｔｏ
ｒｒ、ＷＦ6＝１００ｓｃｃｍ （成 膜）温度４００℃、圧力３０Ｔｏｒｒ、Ｈ2／Ｗ
Ｆ6＝６８００／５５ ０ｓｃｃｍ Ｗの核形成工程ではＷＦ6ガスのみを流し、Ｓｉ還元反
応（２ＷＦ6＋３Ｓｉ→２Ｗ＋３ＳｉＦ4）により下地Ｓ
ｉへのＷＦ6の侵食を強制的に行なわせて、ＢＬＫ−Ｗ
の密着性を向上させる。このとき、下地ＴｉＳｉｘ膜８
上に安定なＴｉＮ膜９が形成されているために、ＷＦ6
による下地への侵食が抑制される。
ｒｒ、ＷＦ6＝１００ｓｃｃｍ （成 膜）温度４００℃、圧力３０Ｔｏｒｒ、Ｈ2／Ｗ
Ｆ6＝６８００／５５ ０ｓｃｃｍ Ｗの核形成工程ではＷＦ6ガスのみを流し、Ｓｉ還元反
応（２ＷＦ6＋３Ｓｉ→２Ｗ＋３ＳｉＦ4）により下地Ｓ
ｉへのＷＦ6の侵食を強制的に行なわせて、ＢＬＫ−Ｗ
の密着性を向上させる。このとき、下地ＴｉＳｉｘ膜８
上に安定なＴｉＮ膜９が形成されているために、ＷＦ6
による下地への侵食が抑制される。
【００３５】次に、図３（ｄ）に示すように、ブランケ
ットタングステン（ＢＬＫ−Ｗ）層１１を上方からエッ
チバックを行い、タングステン埋め込み層１２（Ｗプラ
グ）を形成する。核形成時に密着層として堆積したＳｉ
系薄膜１５はＳｉ還元反応によって消費され消失してし
まうため、Ｗのエッチバックのみを行なえばよく、密着
層のオーバーエッチ等の問題が解決できる。
ットタングステン（ＢＬＫ−Ｗ）層１１を上方からエッ
チバックを行い、タングステン埋め込み層１２（Ｗプラ
グ）を形成する。核形成時に密着層として堆積したＳｉ
系薄膜１５はＳｉ還元反応によって消費され消失してし
まうため、Ｗのエッチバックのみを行なえばよく、密着
層のオーバーエッチ等の問題が解決できる。
【００３６】このときのＷのエッチバック条件は以下の
通りとした。
通りとした。
【００３７】Ｗエッチバック条件：圧力１３５ｍＴｏｒ
ｒ、ＳＦ6／Ｏ2＝２５０／５０ｓ ｃｃｍ、ＲＦ出力２５０〜４００Ｗ このようにして、第１実施例と同様に第２実施例でも基
板上に安定したＴｉＮ／ＴｉＳｉｘ構造をバリア層とす
るメタルプラグを形成できた。
ｒ、ＳＦ6／Ｏ2＝２５０／５０ｓ ｃｃｍ、ＲＦ出力２５０〜４００Ｗ このようにして、第１実施例と同様に第２実施例でも基
板上に安定したＴｉＮ／ＴｉＳｉｘ構造をバリア層とす
るメタルプラグを形成できた。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板上に安定したＴｉＮ／ＴｉＳｉｘ構造のバリア層を
有し、より微細なコンタクトホールでも密着層のオーバ
ーハングの影響を受けずにコンタクトホール内にタング
ステンプラグを形成することができる。
基板上に安定したＴｉＮ／ＴｉＳｉｘ構造のバリア層を
有し、より微細なコンタクトホールでも密着層のオーバ
ーハングの影響を受けずにコンタクトホール内にタング
ステンプラグを形成することができる。
【図１】本発明の第１実施例を示す前半工程断面図であ
る。
る。
【図２】本発明の第１実施例を示す後半工程断面図であ
る。
る。
【図３】本発明の第２実施例を示す工程断面図である。
【図４】従来の技術におけるオーバーハング等の問題を
説明するための断面図である。
説明するための断面図である。
【図５】従来の技術におるコンタクトホール開口時のオ
ーバーエッチの問題を説明するための断面図である。
ーバーエッチの問題を説明するための断面図である。
１，２１ Ｓｉ基板 ２，２２ 層間絶縁膜 ３，２３ コンタクトホール ４ ＳｉＯ2薄膜 ６，２６ 拡散層 ７ Ｔｉ層 ８，２８ ＴｉＳｉｘ膜 ９，１０，２９ ＴｉＮ膜 １１ ブランケットタングステン（ＢＬＫ−Ｗ）層 １２ タングステン埋め込み層（Ｗプラグ） １５ Ｓｉ系薄膜 ２４ ＴｉＮ／Ｔｉ密着層
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 シリコン基板上に層間絶縁膜を形成し、
該層間絶縁膜に前記シリコン基板に達するコンタクトホ
ールを形成する工程、前記コンタクトホール内面及び前
記層間絶縁膜上にチタン層を形成した後、熱処理を行な
うことによって前記コンタクトホール底部にチタンシリ
サイド（ＴｉＳｉｘ）膜を形成する工程、前記コンタク
トホール側壁及び層間絶縁膜上のチタン層を除去する工
程、全露出面に密着層としての窒化チタン膜を形成した
後、窒素含有雰囲気中で熱処理する工程、前記コンタク
トホール内にのみタングステンを埋め込む工程、を含む
ことを特徴とするタングステンプラグの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15166191A JPH053171A (ja) | 1991-06-24 | 1991-06-24 | タングステンプラグの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15166191A JPH053171A (ja) | 1991-06-24 | 1991-06-24 | タングステンプラグの形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH053171A true JPH053171A (ja) | 1993-01-08 |
Family
ID=15523461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15166191A Pending JPH053171A (ja) | 1991-06-24 | 1991-06-24 | タングステンプラグの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH053171A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5633201A (en) * | 1992-11-30 | 1997-05-27 | Hyundai Electronics Industries, Co., Ltd. | Method for forming tungsten plugs in contact holes of a semiconductor device |
| KR100442964B1 (ko) * | 2001-12-31 | 2004-08-04 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법 |
-
1991
- 1991-06-24 JP JP15166191A patent/JPH053171A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5633201A (en) * | 1992-11-30 | 1997-05-27 | Hyundai Electronics Industries, Co., Ltd. | Method for forming tungsten plugs in contact holes of a semiconductor device |
| KR100442964B1 (ko) * | 2001-12-31 | 2004-08-04 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6940172B2 (en) | Chemical vapor deposition of titanium | |
| JP2861869B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US6372643B1 (en) | Method for forming a selective contact and local interconnect in situ and semiconductor devices carrying the same | |
| JPH08191054A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| US6159835A (en) | Encapsulated low resistance gate structure and method for forming same | |
| JPH0669157A (ja) | チタン膜の形成方法 | |
| JPH07254574A (ja) | 電極形成方法 | |
| US6433434B1 (en) | Apparatus having a titanium alloy layer | |
| JP3252397B2 (ja) | 配線形成方法 | |
| KR100402428B1 (ko) | 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법 | |
| US6048794A (en) | Selective W CVD plug process with a RTA self-aligned W-silicide barrier layer | |
| JPH05347269A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| EP0926741A2 (en) | Gate structure and method of forming same | |
| US6087259A (en) | Method for forming bit lines of semiconductor devices | |
| JP3361971B2 (ja) | 窒化金属変換方法および半導体装置の製造方法 | |
| JPH053171A (ja) | タングステンプラグの形成方法 | |
| JP3246046B2 (ja) | 高融点金属膜の堆積方法 | |
| JP3018383B2 (ja) | 配線形成方法 | |
| JPH0661359A (ja) | 半導体装置の配線接続部及びその形成方法 | |
| JP3120517B2 (ja) | シリサイドプラグの形成方法 | |
| JP2871943B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH053170A (ja) | ブランケツトタングステンプラグ形成法 | |
| JP2733396B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US20010016416A1 (en) | Method for fabricating contact plug | |
| US7858518B2 (en) | Method for forming a selective contact and local interconnect in situ |