JPH0555165A - Opening for wiring and method of forming the same - Google Patents

Opening for wiring and method of forming the same

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JPH0555165A
JPH0555165A JP21251091A JP21251091A JPH0555165A JP H0555165 A JPH0555165 A JP H0555165A JP 21251091 A JP21251091 A JP 21251091A JP 21251091 A JP21251091 A JP 21251091A JP H0555165 A JPH0555165 A JP H0555165A
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JP
Japan
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opening
tungsten
forming
wiring
seam
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Application number
JP21251091A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuji Komatsu
裕司 小松
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Publication of JPH0555165A publication Critical patent/JPH0555165A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To improve the shape of tungsten plug to be formed in a contact hole and to prevent an increase in resistance of the plug. CONSTITUTION:Shapes of vertical surfaces of a contact hole formed in an interlayer insulating film 11 are asymmetrically formed, and a seam of a tungsten film 15 to be formed by a blanket WCVD in a later step is obliquely formed, thereby preventing enlarging of the seam by etching back. Thus, generation of voids in the tungsten plug can be prevented.

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、半導体装置におけるコ
ンタクトホール等の配線用開口部及びその形成方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wiring opening such as a contact hole in a semiconductor device and a method for forming the same.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年L
SIの高集積化に伴い、微細化するコンタクトホールに
対して従来のスパッタ法による埋め込みではボイド無く
メタルを埋め込むのが難しくなってきている。例えば、
サブミクロンのデザインルールにおいては、コンタクト
ホール開口後の層間膜のリフロー技術やAlのバイアス
スパッタ技術で対処してきた。しかし、ハーフミクロン
やサブハーフミクロンのデザインルールにおいては、ア
スペクトの高いコンタクトホールを従来のスパッタ法に
よって埋め込むのは難しくなる。
PRIOR ART AND PROBLEMS TO BE SOLVED BY THE INVENTION Recently, L
With the high integration of SI, it is becoming difficult to bury a metal in a contact hole that is miniaturized by a conventional sputtering method without a void. For example,
In the submicron design rule, the reflow technique of the interlayer film after opening the contact hole and the bias sputtering technique of Al have been dealt with. However, in the half-micron and sub-half-micron design rules, it is difficult to fill a contact hole having a high aspect with a conventional sputtering method.

【0003】このスパッタ法に対して埋め込み能力の点
で優れている選択タングステンやブランケットタングス
テンなどのCVD法によるコンタクト穴埋め技術が次世
代LSIへの穴埋め技術の有力候補として近年盛んに研
究されている。
A contact hole filling technique using a CVD method such as selective tungsten or blanket tungsten, which is excellent in filling ability with respect to the sputtering method, has been actively studied in recent years as a promising candidate for a hole filling technique for a next-generation LSI.

【0004】選択タングステンCVDによる穴埋め法
は、工程数が少なくパーティクルの発生を抑制する点で
も魅力的な方法ではある。ところが、選択CVDは、基
本的に表面の状態の差を利用していること、この表面状
態を一定の状態に保持するにはそれ相当の前処理技術を
開発しなければならないこと、また下地によっては窒化
チタン(TiN)のように選択成長しにくかったりチタ
ンシリサイド(TiSiX)のように成長してもTiS
Xとタングステンとの界面にTiF3などの不導体が形
成される、さらにSi上に直接タングステンを成長させ
た場合においては耐熱性が〜600℃とあまり期待でき
ないなど応用面での限定や実用化にむけて解決しなけれ
ばならない問題点も多々存在する。
The hole-filling method by selective tungsten CVD is an attractive method in that the number of steps is small and the generation of particles is suppressed. However, the selective CVD basically utilizes the difference in the surface condition, and in order to keep the surface condition constant, it is necessary to develop a corresponding pretreatment technique. Is hard to selectively grow like titanium nitride (TiN), or TiS even if it grows like titanium silicide (TiSi x ).
A non-conductor such as TiF 3 is formed at the interface between i x and tungsten, and when tungsten is directly grown on Si, heat resistance cannot be expected to be about 600 ° C. There are many problems that need to be resolved in order to achieve this.

【0005】よって、ブランケットタングステンによる
穴埋め技術がまず実用化されるという見方が一般的であ
る。
Therefore, the general view is that the blanket tungsten filling technology is first put into practical use.

【0006】このブランケットタングステンによる穴埋
め技術は、非常にステップカバレージの良いCVDタン
グステン膜でコンタクトホールを埋め込みながら基板上
にタングステン膜を全面に堆積させ、その後エッチバッ
クする事によりコンタクトホールのみにタングステンを
残すと言うステップを採る。この時、タングステンの密
着層として用いているTiNなどの層にタングステンと
下地Siとの反応を防止する働きがあるのである程度の
耐熱性もできる。また、選択タングステンと異なり深さ
の異なるホールに対しても同時に埋め込み平坦化出来る
というメリットもある。
In this blanket tungsten filling technique, the tungsten film is deposited on the entire surface of the substrate while filling the contact hole with the CVD tungsten film having a very good step coverage, and then the etch back is performed to leave the tungsten only in the contact hole. Take the step of saying. At this time, a layer such as TiN used as an adhesion layer of tungsten has a function of preventing the reaction between the tungsten and the underlying Si, so that a certain degree of heat resistance can be obtained. Also, unlike selective tungsten, there is an advantage that holes having different depths can be embedded and planarized at the same time.

【0007】将来的には、タングステンを上層の配線層
としても用いるためタングステン膜を直接パターニング
する方法も考えられるが、この場合は、埋め込み能力を
上げかつモホロジーの良好なタングステン膜を堆積しな
ければならず、これらがお互いに相反するCVD条件で
あるため実現は難しい。
In the future, a method of directly patterning the tungsten film may be considered because tungsten is also used as the upper wiring layer, but in this case, a tungsten film having a good morphology and good morphology should be deposited. Of course, these are CVD conditions that are in conflict with each other, which makes it difficult to realize.

【0008】従って、当面のブランケットタングステン
技術の応用においては、タングステンのエッチバック工
程をを経なければならない。
Therefore, in the current application of blanket tungsten technology, a tungsten etchback process must be performed.

【0009】図22〜図27は、タングステンのエッチ
バック工程を用いた従来方法を示している。この方法
は、先ず、図22に示すように、シリコン基板1上に、
SiO2で成る層間絶縁膜2を堆積させ、次にコンタク
トホール3を開設する。次に、図23に示すように、全
面に窒化チタン(TiN),チタン(Ti)の積層構造
で成る密着層4を形成する。その後、図24及び図25
に示すように、ブランケットタングステンCVD法によ
りタングステン膜5を成長させ、コンタクトホール3を
埋め込む。そして、タングステン膜5のエッチバックを
行なって図26のようにした後、アルミニウム系合金膜
6を堆積させて配線を形成する。
22 to 27 show a conventional method using a tungsten etch-back process. In this method, first, as shown in FIG. 22, on a silicon substrate 1,
An interlayer insulating film 2 made of SiO 2 is deposited, and then a contact hole 3 is opened. Next, as shown in FIG. 23, an adhesion layer 4 having a laminated structure of titanium nitride (TiN) and titanium (Ti) is formed on the entire surface. Then, FIG. 24 and FIG.
As shown in, the tungsten film 5 is grown by the blanket tungsten CVD method to fill the contact hole 3. Then, the tungsten film 5 is etched back to be as shown in FIG. 26, and then the aluminum-based alloy film 6 is deposited to form wiring.

【0010】しかしながら、このタングステンのエッチ
バック工程には以下に示す問題点が存在する。すなわち
コンタクト側壁から成長してきてお互いにぶつかり会っ
た多結晶のタングステンのグレインバウンダリーの繋が
り(これをタングステンのシームと称し、図中破線で示
す)が、コンタクトの中心線に沿って存在するがこのシ
ームが図26に示したようにエッチバック中に拡大して
孔5aがプラグ中に形成されてしまう。このエッチバッ
ク中のシームの拡大はアスペクト比の小さいときはさほ
ど問題とはならない。しかし、アスペクト比の大きいコ
ンタクトに対してはシームの占める割合が増加するため
大きな問題となる。
However, this tungsten etch-back process has the following problems. That is, the grain boundary boundaries of polycrystalline tungsten that grow from the contact sidewalls and hit each other (this is called a tungsten seam and shown by a broken line in the figure) exist along the center line of the contact. As shown in FIG. 26, the seam expands during the etch back to form the hole 5a in the plug. The expansion of the seam during the etch back is not a serious problem when the aspect ratio is small. However, this is a serious problem because the proportion of seams increases for contacts with a large aspect ratio.

【0011】タングステンのシームが拡大してボイド状
となった場合は、例えば以下に示す問題点が生じる。
If the tungsten seam expands and becomes void-like, the following problems occur, for example.

【0012】(a)シームの部分は電流が流れないので
タングステン・プラグそのものの抵抗が増加し特にヴィ
ア・ホールに用いた場合はコンタクト抵抗の増加が無視
できなくなる。
(A) Since no current flows in the seam portion, the resistance of the tungsten plug itself increases, and the increase in contact resistance cannot be ignored especially when it is used as a via hole.

【0013】(b)タングステンの上層に形成される配
線層のバリア・メタルのステップ・カバレージにもよる
が、これが不十分な時は、上層配線とタングステンとで
ある程度の加熱温度で合金化反応が生じてしまう。特に
上層配線がAl系の合金である場合は、WAl12なる高
抵抗の物質が合金化反応により形成されるしまたAlが
タングステン中を固相拡散し下地のSiにまで達した場
合は、接合リーク電流が増大してしまう。
(B) When this is insufficient, although depending on the step coverage of the barrier metal of the wiring layer formed on the upper layer of tungsten, the alloying reaction between the upper layer wiring and tungsten occurs at a certain heating temperature. Will occur. In particular, when the upper layer wiring is an Al-based alloy, a high resistance material such as WAl 12 is formed by the alloying reaction, and when Al solid-phase diffuses in tungsten and reaches the underlying Si, the bonding is performed. The leakage current will increase.

【0014】従ってこのタングステンのシームの拡大を
抑制もしくは防止する方法が必要である。
Therefore, there is a need for a method of suppressing or preventing the expansion of this tungsten seam.

【0015】なおこのタングステンのシームは、コンタ
クトの中心線に沿って特に大きく拡大するがコンタクト
底部のエッジから伸びるシームはタングステンのオーバ
ー・エッチを増加させても大きくは拡大しない。この原
因としては、以下のことが考えられる。すなわち、コン
タクト底部のエッジから伸びるシームはタングステンの
成長に対してシームの成長点が移動しながら発生するの
に対してコンタクトの中心線に沿って伸びるシームは、
コンタクト・ホールが完全に埋め込まれる瞬間に瞬時に
形成される。この様にして形成されたコンタクトの中心
線に沿って伸びるシームの部分には、Fなどの反応副生
成物がたくさん取り込まれ非常にポーラスな膜質のタン
グステンが形成されていると考えられる。逆に、コンタ
クト底部のエッジから伸びるシームはタングステンの成
長に対してシームの成長点が移動しながら発生するため
反応副生成物の取り込みは、あまり顕著では無く膜質も
さほど悪くは無いと考えられる。
The tungsten seam expands particularly greatly along the center line of the contact, but the seam extending from the bottom edge of the contact does not expand significantly even if the tungsten over-etch is increased. The possible causes are as follows. That is, the seam extending from the bottom edge of the contact is generated while the growth point of the seam is moving with respect to the growth of tungsten, whereas the seam extending along the center line of the contact is
It is formed instantly at the moment the contact hole is completely filled. It is considered that in the seam portion extending along the center line of the contact thus formed, a large amount of reaction by-products such as F are taken in and tungsten having a very porous film quality is formed. On the contrary, since the seam extending from the edge of the bottom of the contact is generated while the growth point of the seam moves with respect to the growth of tungsten, the incorporation of the reaction by-product is not so remarkable and the film quality is not so bad.

【0016】本発明は、上記したようなタングステンの
シームの拡大を防止して、タングステンプラグの抵抗の
上昇を防止し、配線のパターニング不良などが生じな
い、コンタクトホール及びその形成方法を得んとするも
のである。
The present invention provides a contact hole and a method for forming the contact hole, which prevents the tungsten seam from expanding as described above, prevents the resistance of the tungsten plug from rising, and prevents defective wiring patterning. To do.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】そこで、請求項1記載の
発明は、ブランケットCVD及びそれに続くエッチバッ
クによって導電体の埋め込みが行なわれる配線用開口部
において、縦断面の形状を非対称に形成したことを、そ
の解決手段としている。
Therefore, in the invention according to claim 1, the shape of the longitudinal section is formed asymmetrically in the wiring opening in which the conductor is embedded by the blanket CVD and the subsequent etchback. Is the solution.

【0018】請求項2記載の発明は、ブランケットCV
D及びそれに続くエッチバックによって導電体の埋め込
みが行なわれる配線用開口部において、開口上部へ向け
て開口の中心線から非対称に開口面積が増大すること
を、その解決手段としている。
The invention according to claim 2 is a blanket CV.
In the wiring opening in which the conductor is embedded by D and the subsequent etch back, the opening area is asymmetrically increased from the center line of the opening toward the upper part of the opening, which is a means for solving the problem.

【0019】請求項3記載の発明は、ブランケットCV
D及びそれに続くエッチバックによって導電体の埋め込
みが行なわれる配線用開口部の形成方法において、開口
上部を斜めイオン注入と等方性エッチングで形成し、下
部を異方性エッチングで形成することを、その解決方法
としている。
The invention according to claim 3 is a blanket CV.
In the method of forming an opening for wiring in which a conductor is embedded by D and subsequent etch back, the upper part of the opening is formed by oblique ion implantation and isotropic etching, and the lower part is formed by anisotropic etching. The solution is.

【0020】請求項4記載の発明は、ブランケットCV
D及びそれに続くエッチバックによって導電体の埋め込
みが行なわれる配線用開口部の形成方法において、開口
部を形成した後、少なくとも前記開口部内に斜めからの
異方性の導電性堆積薄膜形成して、縦断面の形状を非対
称に形成することを、その解決方法としている。
The invention according to claim 4 is the blanket CV.
In the method of forming an opening for wiring in which a conductor is embedded by D and subsequent etch back, after forming the opening, an anisotropic conductive deposited thin film is formed obliquely at least in the opening, Forming the shape of the longitudinal section asymmetrically is the solution.

【0021】請求項5記載の発明は、ブランケットCV
D及びそれに続くエッチバックによって導電体の埋め込
みが行なわれる配線用開口部の形成方法において、複数
枚のマスク合わせ工程とパターニングにより縦断面の形
状を非対称に形成することを、その解決方法としてい
る。
The invention according to claim 5 is a blanket CV.
In the method of forming an opening for wiring in which a conductor is embedded by D and subsequent etch back, forming asymmetrical vertical cross-sections by a plurality of mask aligning steps and patterning is a solution.

【0022】[0022]

【作用】請求項1記載の発明においては、開口部の縦断
面の形状を非対称に形成したため、この配線用開口部内
にブランケットCVDにて形成された導電体層のシーム
は非直線状となり、このため、エッチバック中にシーム
がエッチャントに晒されにくくなり、エッチバックに伴
なうシームの拡大(孔の発生)を防止する作用を有す
る。
According to the first aspect of the invention, since the shape of the vertical cross section of the opening is formed asymmetrically, the seam of the conductor layer formed by blanket CVD in the opening for wiring becomes non-linear. Therefore, the seam is less likely to be exposed to the etchant during the etch back, and has the effect of preventing the expansion of the seam (generation of holes) accompanying the etch back.

【0023】請求項2記載の発明においては、開口上部
へ向けて開口面積が増大するためステップカバレージを
良好とすると共に、開口の中心線から非対称に開口面積
が増大するため、ブランケットCVDにて配線用開口部
内に埋め込まれた導電体のシームは配線用開口部の深さ
方向に対して斜め方向の部分が多くなり、エッチバック
によりシームの拡大が生じにくくなる。
According to the second aspect of the present invention, the opening area increases toward the upper part of the opening to improve the step coverage, and the opening area increases asymmetrically from the center line of the opening. The seam of the conductor embedded in the wiring opening has a large number of portions oblique to the depth direction of the wiring opening, and the seam is less likely to expand due to the etch back.

【0024】請求項3記載の発明においては、開口上部
を斜めイオン注入と等方性エッチングで形成するため、
その中心線は、異方性エッチングで形成された下部の中
心線に対し傾いた状態となり、後工程のブランケットC
VDで形成される導電体のシーム上が傾いたものとな
り、エッチバックによるシームの拡大が生じにくくな
る。
According to the third aspect of the invention, since the upper portion of the opening is formed by oblique ion implantation and isotropic etching,
The center line is inclined with respect to the lower center line formed by anisotropic etching, and the blanket C in the subsequent process is used.
Since the seam of the conductor formed by VD is inclined, it is difficult for the seam to expand due to etch back.

【0025】請求項4記載の発明においては、一時的に
開口した開口部内に、斜めからの異方性の導電性堆積薄
膜を形成することにより、開口部の縦断面を非対称にす
る作用がある。
According to the fourth aspect of the present invention, an obliquely anisotropic conductive deposited thin film is formed in the opening that is temporarily opened, so that the longitudinal section of the opening is made asymmetric. ..

【0026】請求項5記載の発明においては、上記請求
項3及び請求項4記載の発明と同様に、開口部の縦断面
が非対称となる作用がある。
In the invention described in claim 5, as in the invention described in claims 3 and 4, there is an effect that the longitudinal section of the opening is asymmetric.

【0027】[0027]

【実施例】以下、本発明を図面に示す各実施例に基づい
て説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below based on each embodiment shown in the drawings.

【0028】(第1実施例)図1〜図8は、第1実施例
の工程を示す断面図である。
(First Embodiment) FIGS. 1 to 8 are sectional views showing the steps of the first embodiment.

【0029】本実施例は、図1に示すように、シリコン
基板10上にSiO2で成る層間絶縁膜11を例えば8
00nmの膜厚に形成した後、フォトレジストを塗布し
てパターニングを行ない、例えばホールの径を0.4μ
mに設定したレジストパターン12を形成する(図
2)。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, an interlayer insulating film 11 made of SiO 2 is formed on a silicon substrate 10, for example, 8 times.
After forming the film to a film thickness of 00 nm, a photoresist is applied and patterning is performed.
A resist pattern 12 set to m is formed (FIG. 2).

【0030】次に、図3に示すように、異方性エッチン
グを行なうコンタクトホール13を形成した後、斜めイ
オン注入により、例えば、リン(P)をイオン注入す
る。注入条件は、例えば以下の通りである。
Next, as shown in FIG. 3, after forming a contact hole 13 for anisotropic etching, for example, phosphorus (P) is ion-implanted by oblique ion implantation. The injection conditions are as follows, for example.

【0031】Phos+,2KeV,IE14cm-2 次に、ドライもしくはウェットの等方エッチングを施
す。すると、リン(P)が注入された部分の層間絶縁膜
11のエッチレートが速くなるため、コンタクトホール
13の形状は、図4に示すように、その縦断面の形状が
非対称の形に加工される。なお、図4は、レジストパタ
ーン12を除去した状態を示している。
Phos + , 2 KeV, IE 14 cm -2 Next, dry or wet isotropic etching is performed. Then, the etching rate of the portion of the interlayer insulating film 11 into which phosphorus (P) is injected is increased, so that the shape of the contact hole 13 is processed to have an asymmetric vertical cross section, as shown in FIG. It Note that FIG. 4 shows a state in which the resist pattern 12 is removed.

【0032】次に、図5に示すように、全面に例えばT
i/TiN構造の密着層14を堆積させた後、図6及び
図7に示すように、ブランケットWのCVDを例えば以
下の条件で行ない、コンタクトホール13をタングステ
ン膜15で埋め込む。なお、このブランケットWのCV
Dは、初期の成長、即ち核生成を促すようなニュークリ
エーション工程と、その後の堆積工程の二段階で行われ
る。また、本実施例では、タングステン膜15の膜厚は
0.5μmである。
Next, as shown in FIG.
After depositing the adhesion layer 14 having the i / TiN structure, as shown in FIGS. 6 and 7, the blanket W is subjected to CVD, for example, under the following conditions to fill the contact hole 13 with the tungsten film 15. The CV of this blanket W
D is carried out in two steps, a nucleation step that promotes initial growth, that is, nucleation, and a subsequent deposition step. Further, in this embodiment, the film thickness of the tungsten film 15 is 0.5 μm.

【0033】 (ニュークリエーション工程) ○ガス及びその流量 シラン(SiH4)…5SCCM 六フッ化タングステン(WF6)…7SCCM ○圧力…4Torr ○温度…450℃ ○時間…60秒 (堆積工程) ○ガス及びその流量 六フッ化タングステン(WF6)…95SCCM 水素(H2)…550SCCM ○圧力…80Torr ○温度…450℃ ○時間…80秒 次に、タングステン膜15のエッチバックを行ない、図
8に示すように、コンタクトホール13内にタングステ
ン膜15で成るプラグを形成する。
(Nucleation step) ○ Gas and its flow rate Silane (SiH 4 ) ... 5 SCCM Tungsten hexafluoride (WF 6 ) ... 7 SCCM ○ Pressure ... 4 Torr ○ Temperature ... 450 ° C. ○ Time ... 60 seconds (deposition step) ○ Gas and its flow rate Tungsten hexafluoride (WF 6 ) ... 95 SCCM Hydrogen (H 2 ) ... 550 SCCM ○ Pressure ... 80 Torr ○ Temperature ... 450 ° C. ○ Time ... 80 seconds Next, the tungsten film 15 is etched back. As shown in FIG. 8, a plug made of a tungsten film 15 is formed in the contact hole 13.

【0034】なお、ブランケットWの成長時は、コンタ
クトホール13の上部の開口部においてタングステン膜
15のシーム15aは、その形成面が移動しながら形成
されるのでタングステンの膜質は、コンタクトホール底
部のエッジの部分から伸びるシームの部分のそれと同等
となり、エッチバック時にエッチャントに晒されてもシ
ームの拡大は生じない。
During the growth of the blanket W, the seam 15a of the tungsten film 15 is formed in the upper opening of the contact hole 13 while the surface on which it is formed moves, so the quality of the tungsten film depends on the edge of the bottom of the contact hole. It is equivalent to that of the seam part that extends from the part, and the seam does not expand even if exposed to the etchant during etch back.

【0035】(第2実施例)図9〜図12は、第2実施
例の各工程を示している。
(Second Embodiment) FIGS. 9 to 12 show the steps of the second embodiment.

【0036】本実施例は、図9に示すように、層間絶縁
膜11上にレジストパターン12を形成した後、層間絶
縁膜11の加工の前に、リン(P)を用いた斜めイオン
注入を行なう。次いで、ドライもしくはウェットの等方
エッチングを行い(図10)、続いて異方性モードの反
応性イオンエッチング(RIE)を行なって、図11に
示すように、縦断面の形状が非対称なコンタクトホール
13を形成する。このコンタクトホール13の平面図は
図12中に示す通りである。本実施例においても、ブラ
ンケットWによりプラグを形成した場合、同様の作用・
効果が得られる。
In this embodiment, as shown in FIG. 9, after the resist pattern 12 is formed on the interlayer insulating film 11, before the interlayer insulating film 11 is processed, oblique ion implantation using phosphorus (P) is performed. To do. Then, dry or wet isotropic etching is performed (FIG. 10), followed by anisotropic mode reactive ion etching (RIE), and as shown in FIG. 13 is formed. A plan view of the contact hole 13 is as shown in FIG. Also in this embodiment, when the plug is formed by the blanket W, the same action and
The effect is obtained.

【0037】(第3実施例)図13〜図15は、第3実
施例の各工程を示している。
(Third Embodiment) FIGS. 13 to 15 show the steps of the third embodiment.

【0038】本実施例は、先ず、シリコン基板10上に
層間絶縁膜11を形成し、周知の方法を用いて、図13
に示すように、テーパ付きのコンタクトホール13を形
成する。
In this embodiment, first, the inter-layer insulating film 11 is formed on the silicon substrate 10, and the well-known method is used to form the interlayer insulating film 11 as shown in FIG.
As shown in FIG. 5, a tapered contact hole 13 is formed.

【0039】次に、図14に示すように、密着層14の
例えばTiNを、例えばECR CVDなどの異方性の
堆積方法にて形成することにより非対称なテーパー角を
持つコンタクトホール13を形成する。この時、ECR
CVDの条件は、例えば、以下の通りとする。
Next, as shown in FIG. 14, a contact hole 13 having an asymmetric taper angle is formed by forming, for example, TiN of the adhesion layer 14 by an anisotropic deposition method such as ECR CVD. .. At this time, ECR
The conditions of CVD are as follows, for example.

【0040】 ○ガス及びその流量 四塩化チタン(TiCl4)…10SCCM 窒素(N2)…15SCCM 水素(H2)…50SCCM アルゴン(Ar)…43SCCM ○マイクロ波パワー…2.8KW ○温度…650℃ ○圧力…1mTorr その後、第1実施例と同様の条件でブランケットWのC
VDを行ない、タングステン膜15を形成すれば、シー
ム15aがコンタクトホール13の深さ方向に対して傾
いたものとなり、上記各実施例と同様に、シーム15a
の拡大を防止することができる。
○ Gas and its flow rate Titanium tetrachloride (TiCl 4 ) ... 10 SCCM nitrogen (N 2 ) ... 15 SCCM hydrogen (H 2 ) ... 50 SCCM argon (Ar) ... 43 SCCM ○ Microwave power ... 2.8 KW ○ Temperature: 650 ° C. Pressure: 1 mTorr After that, C of the blanket W under the same conditions as in the first embodiment.
If VD is performed and the tungsten film 15 is formed, the seam 15a becomes inclined with respect to the depth direction of the contact hole 13, and the seam 15a is formed in the same manner as in each of the above embodiments.
Can be prevented from expanding.

【0041】(第4実施例)図16及び図17は、第4
実施例の工程を示したものであり、本実施例はレジスト
マスクの部分的な後退を利用して非対称なコンタクトホ
ールを得んとするものである。
(Fourth Embodiment) FIGS. 16 and 17 show a fourth embodiment.
The process of the embodiment is shown, and this embodiment is intended to obtain an asymmetric contact hole by utilizing partial receding of the resist mask.

【0042】先ず、図16に示すように、シリコン基板
10の上に形成した層間絶縁膜11上にレジストパター
ン12を形成し、斜めイオン注入により、レジストパタ
ーン12の開口の一方の側壁のみに例えばAsなどの不
純物を注入する。このAsのイオン注入条件な、例えば
以下に示す通りである。
First, as shown in FIG. 16, a resist pattern 12 is formed on an interlayer insulating film 11 formed on a silicon substrate 10 and is obliquely ion-implanted so that only one side wall of the opening of the resist pattern 12 is formed. Impurities such as As are implanted. The As ion implantation conditions are, for example, as shown below.

【0043】As+ 50KeV 5E15cm-2 このようにレジストパターン12の開口の一方の側壁の
みにイオン注入したことにより、レジストの後退速度を
非対称とすることができる。
As + 50 KeV 5E15 cm -2 By thus implanting ions only into one side wall of the opening of the resist pattern 12, the retreat speed of the resist can be made asymmetric.

【0044】次いで、このようなレジストパターン12
をマスクとして層間絶縁膜11にコンタクトホール13
をドライエッチングすると、図17に示すような開口上
部へ向けて開口の中心線から非対称に開口面積が増大し
た形状となる。このため、第1実施例と同様の方法にて
タングステン膜を形成し、エッチバックを行なうことに
より、シームの拡大しないタングステンプラグを形成す
ることが可能となる。
Then, such a resist pattern 12 is formed.
Using the mask as a mask, a contact hole 13 is formed in the interlayer insulating film 11.
When dry etching is carried out, the opening area is asymmetrically increased from the center line of the opening toward the upper part of the opening as shown in FIG. Therefore, by forming a tungsten film by the same method as in the first embodiment and performing etch back, it becomes possible to form a tungsten plug in which the seam does not expand.

【0045】(第5実施例)図18〜図21は、第5実
施例の各工程を示している。
(Fifth Embodiment) FIGS. 18 to 21 show each step of the fifth embodiment.

【0046】本実施例は、複数枚のマスク合わせ工程と
パターニングによって断面非対称のコンタクトホールを
得んとするものである。先ず、図18に示すように、開
口径の大きいレジストパターン12Aを層間絶縁膜11
に形成し、このレジストパターン12Aをマスクとして
層間絶縁膜11を例えば四分の一程度の深さまでホール
13Aを異方性エッチングする。
In this embodiment, a contact hole having an asymmetric cross section is obtained by a plurality of mask aligning processes and patterning. First, as shown in FIG. 18, a resist pattern 12A having a large opening diameter is formed on the interlayer insulating film 11
Then, using the resist pattern 12A as a mask, the interlayer insulating film 11 is anisotropically etched to a depth of, for example, about 1/4 of the hole 13A.

【0047】次いで、レジストパターン12Aを除去し
た後、ホール13Aの中心とその中心をずらした開口を
有するレジストパターン12Bをパターニングする(図
19)。
Then, after removing the resist pattern 12A, a resist pattern 12B having a center of the hole 13A and an opening deviated from the center is patterned (FIG. 19).

【0048】なお、本実施例では、レジストパターン1
2Bの開口径は、レジストパターン12Aの開口径より
小さく設定されている。
In this embodiment, the resist pattern 1
The opening diameter of 2B is set smaller than the opening diameter of the resist pattern 12A.

【0049】そして、レジストパターン12Bをマスク
として異方性エッチングしてホール13Bを形成し、ホ
ール13Aとホール13Bとでコンタクトホール13を
構成する(図20)。
Then, using the resist pattern 12B as a mask, anisotropic etching is performed to form a hole 13B, and the hole 13A and the hole 13B form a contact hole 13 (FIG. 20).

【0050】次に、第1実施例と同様の方法で図21に
示すようなタングステン膜15を形成し、続いてエッチ
バックすることにより、シーム15aの拡大のないタン
グステンプラグを形成することが可能となる。なお、本
実施例においては、はじめに用いたレジストパターン1
2Aでパターニングを行なうときに、加工時の終点検出
を行ない易くするために層間絶縁膜11を多層構造とし
ても勿論よい。
Next, a tungsten film 15 as shown in FIG. 21 is formed by a method similar to that of the first embodiment, and then etched back to form a tungsten plug without expansion of the seam 15a. Becomes In this example, the resist pattern 1 used first was used.
Of course, the interlayer insulating film 11 may have a multi-layered structure in order to facilitate detection of the end point during processing when patterning with 2A.

【0051】以上、各実施例について説明したが、本発
明はこれらに限定されるものではなく、各種の設計変更
が可能である。
Although the respective embodiments have been described above, the present invention is not limited to these, and various design changes can be made.

【0052】例えば、上記各実施例においてはコンタク
トホールに本発明を説明したがヴィアホール等の配線用
開口部にも勿論適用されるものである。
For example, although the present invention has been described with reference to the contact hole in each of the above-described embodiments, the present invention is of course applicable to a wiring opening such as a via hole.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、タングステンのシームがエッチバック工程中
に拡大せずタングステンプラグの抵抗の上昇を防止でき
る効果がある。また、タングステンプラグ上に形成され
るバリアメタル層の段切れなどが生じず、その上に形成
されるアルミニウム系合金の平坦性も良好となる。この
ため、アルミニウム(Al)のシリコン(Si)への突
き抜けによる接合リーク電流の増加や配線パターニング
不良を防止できる効果がある。
As is apparent from the above description, according to the present invention, there is an effect that the resistance of the tungsten plug can be prevented from increasing without the tungsten seam expanding during the etch back process. Further, the barrier metal layer formed on the tungsten plug does not have step breakage, and the flatness of the aluminum-based alloy formed on the barrier metal layer becomes good. Therefore, there is an effect that an increase in junction leak current due to the penetration of aluminum (Al) into silicon (Si) and a defective wiring patterning can be prevented.

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

【図1】第1実施例の工程図。FIG. 1 is a process drawing of a first embodiment.

【図2】第1実施例の工程図。FIG. 2 is a process drawing of the first embodiment.

【図3】第1実施例の工程図。FIG. 3 is a process drawing of the first embodiment.

【図4】第1実施例の工程図。FIG. 4 is a process drawing of the first embodiment.

【図5】第1実施例の工程図。FIG. 5 is a process drawing of the first embodiment.

【図6】第1実施例の工程図。FIG. 6 is a process drawing of the first embodiment.

【図7】第1実施例の工程図。FIG. 7 is a process drawing of the first embodiment.

【図8】第1実施例の工程図。FIG. 8 is a process drawing of the first embodiment.

【図9】第2実施例の工程図。FIG. 9 is a process drawing of the second embodiment.

【図10】第2実施例の工程図。FIG. 10 is a process drawing of the second embodiment.

【図11】第2実施例の工程図。FIG. 11 is a process drawing of the second embodiment.

【図12】第2実施例の工程図。FIG. 12 is a process drawing of the second embodiment.

【図13】第3実施例の工程図。FIG. 13 is a process drawing of the third embodiment.

【図14】第3実施例の工程図。FIG. 14 is a process drawing of the third embodiment.

【図15】第3実施例の工程図。FIG. 15 is a process drawing of the third embodiment.

【図16】第4実施例の工程図。FIG. 16 is a process drawing of the fourth embodiment.

【図17】第4実施例の工程図。FIG. 17 is a process drawing of the fourth embodiment.

【図18】第5実施例の工程図。FIG. 18 is a process drawing of the fifth embodiment.

【図19】第5実施例の工程図。FIG. 19 is a process drawing of the fifth embodiment.

【図20】第5実施例の工程図。FIG. 20 is a process drawing of the fifth embodiment.

【図21】第5実施例の工程図。FIG. 21 is a process drawing of the fifth embodiment.

【図22】従来例の工程図。FIG. 22 is a process diagram of a conventional example.

【図23】従来例の工程図。FIG. 23 is a process drawing of a conventional example.

【図24】従来例の工程図。FIG. 24 is a process drawing of a conventional example.

【図25】従来例例の工程図。FIG. 25 is a process diagram of a conventional example.

【図26】従来例の工程図。FIG. 26 is a process drawing of a conventional example.

【図27】従来例の工程図。FIG. 27 is a process drawing of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…シリコン基板、11…層間絶縁膜、12…レジス
トパターン、13…コンタクトホール、15…タングス
テン膜。
10 ... Silicon substrate, 11 ... Interlayer insulating film, 12 ... Resist pattern, 13 ... Contact hole, 15 ... Tungsten film.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ブランケットCVD及びそれに続くエッ
チバックによって導電体の埋め込みが行なわれる配線用
開口部において、 縦断面の形状を非対称に形成したことを特徴とする配線
用開口部。
1. A wiring opening in which a conductor is embedded by blanket CVD and subsequent etch back, wherein a vertical cross-sectional shape is formed asymmetrically.
【請求項2】 ブランケットCVD及びそれに続くエッ
チバックによって導電体の埋め込みが行なわれる配線用
開口部において、 開口上部へ向けて開口の中心線から非対称に開口面積が
増大することを特徴とする配線用開口部。
2. In a wiring opening in which a conductor is embedded by blanket CVD and subsequent etch back, the opening area increases asymmetrically from the center line of the opening toward the upper part of the opening. Aperture.
【請求項3】 ブランケットCVD及びそれに続くエッ
チバックによって導電体の埋め込みが行なわれる配線用
開口部の形成方法において、 開口上部を斜めイオン注入と等方性エッチングで形成
し、下部を異方性エッチングで形成することを特徴とす
る配線用開口部の形成方法。
3. A method for forming a wiring opening in which a conductor is embedded by blanket CVD and subsequent etch back, wherein an upper portion of the opening is formed by oblique ion implantation and isotropic etching, and a lower portion is anisotropically etched. A method for forming a wiring opening, which is characterized in that
【請求項4】 ブランケットCVD及びそれに続くエッ
チバックによって導電体の埋め込みが行なわれる配線用
開口部の形成方法において、 開口部を形成した後、少なくとも前記開口部内に斜めか
らの異方性の導電性堆積薄膜形成して、縦断面の形状を
非対称に形成することを特徴とする配線用開口部の形成
方法。
4. A method for forming a wiring opening in which a conductor is embedded by blanket CVD and subsequent etchback, wherein anisotropic conductivity is provided at least in the opening after forming the opening. A method of forming a wiring opening, comprising forming a deposited thin film to form the shape of a vertical cross section asymmetrically.
【請求項5】 ブランケットCVD及びそれに続くエッ
チバックによって導電体の埋め込みが行なわれる配線用
開口部の形成方法において、 複数枚のマスク合わせ工程とパターニングにより縦断面
の形状を非対称に形成することを特徴とする配線用開口
部の形成方法。
5. A method for forming an opening for wiring in which a conductor is embedded by blanket CVD and subsequent etch back, wherein a vertical cross-sectional shape is formed asymmetrically by a plurality of mask aligning steps and patterning. And a method for forming a wiring opening.
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