JPH06120355A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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Publication number
JPH06120355A
JPH06120355A JP26255492A JP26255492A JPH06120355A JP H06120355 A JPH06120355 A JP H06120355A JP 26255492 A JP26255492 A JP 26255492A JP 26255492 A JP26255492 A JP 26255492A JP H06120355 A JPH06120355 A JP H06120355A
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JP
Japan
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film
layer
electrode wiring
wiring
forming
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Pending
Application number
JP26255492A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomio Katada
富夫 堅田
Kyoichi Suguro
恭一 須黒
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Priority to JP26255492A priority Critical patent/JPH06120355A/en
Publication of JPH06120355A publication Critical patent/JPH06120355A/en
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  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent the oxidation of metals of high melting-point even in a high-temperature oxidative atmosphere by forming a coat in the surface of a layer for wiring electrodes after the layer for wiring electrodes is formed and after that, applying thereto a heat treatment, an oxidation treatment, the deposition of an insulating film and the like. CONSTITUTION:An n-type diffused layer 2 of n-type impurities is formed in the desired region of the surface of a p-type silicon substrate 1. Consecutively, an SiO2 film 3 is deposited in the whole surface of the substrate 1, and then a contact hole 4 is opened. A layer for wiring of three-layer structure composed of a polycrystalline silicon films 5, a TiN film 6 and a W film 7 is formed in the upper part of the SiO2 film 3 including the contact hole 4. An aluminum oxide film 9 is formed on the surface of the layer for wiring and the SiO2 film 3. Next, an SiO2 film 10 is deposited in the upper surface of the aluminum oxide film 9, and consecutively a BPSG film 11 is deposited. After that, a heat treatment is applied thereto to complete the formation of a wiring. Thereby, since a heat treatment is performed in a subsequent process, the oxidation of a metal layer can be prevented.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[発明の目的][Object of the Invention]

【0002】[0002]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し、より具体的には電極配線構造の製造方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method of manufacturing an electrode wiring structure.

【0003】[0003]

【従来の技術】従来、半導体装置の電極や配線としては
多結晶シリコンが広く使用されている。しかしながら、
半導体装置の高集積化、高速化にともない電極配線の低
抵抗による信号伝達遅延が重大な問題となってきてい
る。特に大容量、高集積化の進んでいるMOSLSIの
分野では、従来ゲート電極に使用されている多結晶シリ
コンは、第1層配線と共用となるので、ここでの抵抗が
デバイスの高速動作の障害となっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, polycrystalline silicon has been widely used as electrodes and wirings of semiconductor devices. However,
With the high integration and high speed of semiconductor devices, signal transmission delay due to low resistance of electrode wiring has become a serious problem. Particularly in the field of MOSLSI, which has a large capacity and a high degree of integration, the polycrystalline silicon conventionally used for the gate electrode is shared with the first layer wiring, so that the resistance here impairs the high speed operation of the device. Has become.

【0004】そこで多結晶シリコンに代わる配線材料と
して、熱的な安定性と電気的な抵抗性とを有する高融点
金属のシリサイドが使用されつつある。また、最近では
W,Moなどの高融点金属そのものも電極配線として使
用しようという試みもある。高融点金属例えばWやMo
は、その電気抵抗率が多結晶シリコンよりも2桁も低
く、またシリサイドの抵抗率の1/4〜1/3であり低
抵抗の電極配線として有望視されている。
Therefore, as a wiring material replacing polycrystalline silicon, silicide of a refractory metal having thermal stability and electrical resistance is being used. Further, recently, there has been an attempt to use refractory metal itself such as W and Mo as electrode wiring. Refractory metals such as W and Mo
Has an electric resistivity two orders of magnitude lower than that of polycrystalline silicon, and is 1/4 to 1/3 of the resistivity of silicide, and is therefore expected as a low resistance electrode wiring.

【0005】高融点金属を用いた電極配線を形成する方
法の一例として、下記の方法が挙げられる。まず、シリ
コン基板上にゲート酸化膜を介して、多結晶シリコン膜
をLPCVD法で堆積し、n型またはp型の不純物を導
入し、その上にTiN膜及びW膜をスパッタリングによ
り順次堆積する。次いで、通常のフォトリソグラフィ
と、フッ素系ガスを用いた反応性イオンエッチングによ
り、これらをパターニングすることにより、電極の形成
を完了する。
The following method can be given as an example of a method for forming an electrode wiring using a refractory metal. First, a polycrystalline silicon film is deposited on a silicon substrate through a gate oxide film by the LPCVD method, an n-type or p-type impurity is introduced, and a TiN film and a W film are sequentially deposited thereon by sputtering. Next, the formation of the electrode is completed by patterning these by ordinary photolithography and reactive ion etching using a fluorine-based gas.

【0006】このようにして形成された電極配線は、そ
の後に続く、多結晶シリコンや、シリサイドで通常用い
られている後酸化工程や、層間絶縁膜堆積工程を経なけ
ればならない。後酸化工程は800℃〜900℃といっ
た高温で且つ酸化性雰囲気で行われ、絶縁膜堆積工程は
通常400℃〜500℃で行われる。しかしWやMoと
いった高融点金属や純金属は酸化に対して耐性がなく、
数ppm程度の残留酸素が存在する雰囲気における熱処
理で容易に酸化してしまう。このため、高融点金属を用
いた電極配線は、その後に続く後酸化や絶縁膜堆積工程
により、抵抗上昇や膜剥がれ、さらに甚だしい場合は配
線自体の消失といった問題を起こす。
The electrode wiring thus formed must undergo the subsequent post-oxidation step ordinarily used for polycrystalline silicon or silicide, and the interlayer insulating film deposition step. The post-oxidation process is performed at a high temperature of 800 ° C. to 900 ° C. in an oxidizing atmosphere, and the insulating film deposition process is usually performed at 400 ° C. to 500 ° C. However, refractory metals such as W and Mo and pure metals have no resistance to oxidation,
It is easily oxidized by heat treatment in an atmosphere in which residual oxygen of about several ppm exists. For this reason, the electrode wiring using a refractory metal causes a problem such as resistance increase and film peeling due to the subsequent post-oxidation and insulating film deposition steps, and, in the worst case, disappearance of the wiring itself.

【0007】そこで最近、高融点金属を堆積した後に、
高融点金属より酸化物生成エネルギが負で且つ大きい値
をとる金属あるいは半導体を被覆し、その後配線を形成
する方法が提案されている(特開昭58-171852 号公報参
照)。この方法は、高融点金属上に形成した金属あるい
は半導体膜を酸化の保護膜とすることをねらったもので
ある。
Therefore, recently, after the refractory metal is deposited,
A method has been proposed in which a metal or semiconductor having a negative oxide generation energy and a larger value than that of a refractory metal is coated, and then wiring is formed (see Japanese Patent Laid-Open No. 171852/1983). This method aims at using a metal or semiconductor film formed on a refractory metal as a protective film against oxidation.

【0008】しかしこの方法では熱処理時に、高融点金
属とその上に形成した金属あるいは半導体との間で反応
が起こり、配線抵抗が上昇する。また配線形成後の高融
点金属は側壁部が露出しており、その後に続く酸化工程
や、絶縁膜堆積工程により、側壁部から酸化されてしま
う。そのため、上記の方法は有効な対策とはなっていな
い。
However, in this method, during heat treatment, a reaction occurs between the refractory metal and the metal or semiconductor formed on the refractory metal to increase the wiring resistance. Further, the side wall portion of the refractory metal after the wiring is formed is exposed, and the side wall portion is oxidized by the subsequent oxidation step and insulating film deposition step. Therefore, the above method is not an effective measure.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】このように、W,Mo
等の高融点金属を用いた電極配線にあっては、後酸化
や、絶縁膜堆積等による電極配線の酸化を防止する必要
があり、これに保護膜を形成する試みが行われている。
しかしこれまで提案されている方法では配線抵抗上昇や
側壁部からの酸化等の不具合が発生し、有効な解決策に
はなっていない。
As described above, W, Mo
It is necessary to prevent post-oxidation or oxidation of the electrode wiring due to deposition of an insulating film or the like in the electrode wiring using a refractory metal such as the above, and attempts have been made to form a protective film on this.
However, the methods proposed so far are not effective solutions because of problems such as increased wiring resistance and oxidation from the side wall.

【0010】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、その目的とするところは、高融点金属を用いた電極
配線の表面及び側壁に安定な酸化防止層を形成し、高温
の酸化雰囲気でも高融点金属の酸化を防止し、配線抵抗
の増大及び膜剥がれを防止することができ、スループッ
ト及び歩留まりの向上をはかり得る半導体装置の製造方
法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances. An object of the present invention is to form a stable antioxidation layer on the surface and side wall of an electrode wiring using a refractory metal and to provide a high temperature oxidizing atmosphere. However, it is an object of the present invention to provide a semiconductor device manufacturing method capable of preventing the refractory metal from being oxidized, increasing the wiring resistance and preventing the film from peeling, and improving the throughput and the yield.

【0011】[発明の構成][Constitution of Invention]

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体素子が
形成された半導体基板上に高融点金属層を含む電極配線
層を形成し、その後に熱処理、酸化処理、または絶縁膜
堆積等を行う工程を有する半導体装置の製造方法におい
て、電極配線層形成後に、該電極配線層の表面に被膜を
形成し、その後に熱処理、酸化処理または絶縁膜堆積等
を行う工程を行う。被膜としては酸化アルミニウム或い
は高融点金属のホウ化物を使用する。
According to the present invention, an electrode wiring layer including a refractory metal layer is formed on a semiconductor substrate on which a semiconductor element is formed, followed by heat treatment, oxidation treatment, or insulating film deposition. In the method for manufacturing a semiconductor device having a step, after forming the electrode wiring layer, a film is formed on the surface of the electrode wiring layer, and then a step of performing heat treatment, oxidation treatment, insulating film deposition, or the like is performed. Aluminum oxide or a refractory metal boride is used as the coating.

【0013】[0013]

【作用】酸化アルミニウム中の酸素の拡散係数は、従来
用いられているシリコン酸化物中の拡散係数に比べ、4
桁小さい。そのため、これを被膜として使用すると、半
導体装置を酸化雰囲気で熱処理した場合でも、雰囲気か
らの酸化種が、酸化アルミニウム中を拡散しにくく、電
極配線である高融点金属層が酸化されることはない。
[Function] The diffusion coefficient of oxygen in aluminum oxide is 4 compared with the diffusion coefficient of silicon oxide which is conventionally used.
Digit smaller. Therefore, when this is used as a film, even when the semiconductor device is heat-treated in an oxidizing atmosphere, oxidizing species from the atmosphere hardly diffuse in the aluminum oxide, and the refractory metal layer that is the electrode wiring is not oxidized. .

【0014】酸化アルミニウムは、化成スパッタなどの
PVD膜やCVD法による堆積膜では、必然的に存在す
る欠陥やピンホール、またさらに低密度性のため、有効
な保護膜とはなり得ない。本発明では、酸化アルミニウ
ムはウエハ全面にアルミニウムを形成した後、500℃
以下の低温で酸化して形成する。ここで500℃以上の
酸化ではアルミニウムが高融点金属中に拡散するため、
均一な酸化アルミニウムが形成できない。均一な酸化ア
ルミニウムを形成する他の方法としては、電極配線層表
面にアルミニウムを選択的に形成するか、或いは高融点
金属中にアルミニウムを含有させておき熱酸化する方法
がある。この様にしても、高密度の酸化アルミニウムを
電極配線層のまわりに形成することができる。
Aluminum oxide cannot be an effective protective film because of defects and pinholes that are inevitably present in a PVD film such as chemical conversion sputtering and a film deposited by the CVD method, and also because of low density. In the present invention, aluminum oxide is formed at 500 ° C. after forming aluminum on the entire surface of the wafer.
It is formed by oxidation at the following low temperatures. Since aluminum diffuses into the refractory metal by oxidation at 500 ° C. or higher,
A uniform aluminum oxide cannot be formed. As another method of forming uniform aluminum oxide, there is a method of selectively forming aluminum on the surface of the electrode wiring layer, or a method of incorporating aluminum in a refractory metal and thermally oxidizing the same. Also in this way, high-density aluminum oxide can be formed around the electrode wiring layer.

【0015】金属ホウ化物は純金属に比べ、平衡酸素分
圧が高く、酸化されにくい。また、たとえホウ化物が酸
化されたとしても、その際形成される酸化ほう素は融点
が低いため、高温で液状のガラスとなり、金属酸化物層
の隙間を埋め、これにより酸化物層が緻密化する。従っ
て、酸化物層内の酸化種の内方拡散が抑制され、酸化の
進行が極めて遅いものとなる。
Metal borides have a higher equilibrium oxygen partial pressure than pure metals and are less likely to be oxidized. Further, even if the boride is oxidized, the boron oxide formed at that time has a low melting point, so that it becomes liquid glass at high temperature and fills the gaps in the metal oxide layer, thereby densifying the oxide layer. To do. Therefore, the inward diffusion of oxidizing species in the oxide layer is suppressed, and the progress of oxidation becomes extremely slow.

【0016】この様に、被膜として酸化アルミニウム或
いは高融点金属のホウ化物を使用することにより、電極
配線の耐酸化性が飛躍的に向上する。それによって、そ
の後の熱工程での電極配線の酸化に対するプロセスマー
ジンが拡大し、炉の構成や雰囲気条件を厳密に制御する
必要がなくなるので、生産のスループット及び歩留まり
を向上させることが可能となる。
Thus, by using aluminum oxide or a boride of a refractory metal as the coating, the oxidation resistance of the electrode wiring is dramatically improved. As a result, the process margin for the oxidation of the electrode wiring in the subsequent heat step is expanded, and it becomes unnecessary to strictly control the furnace configuration and the atmospheric conditions, so that the production throughput and the yield can be improved.

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明の詳細を図示の実施例によって
説明する。
The details of the present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments.

【0018】図1乃至図3は本発明の第1実施例に係る
製造方法を説明するための工程断面図であり、これらは
電極配線と拡散層とのコンタクト部の様子を示してい
る。
1 to 3 are process cross-sectional views for explaining a manufacturing method according to the first embodiment of the present invention, which show a state of a contact portion between an electrode wiring and a diffusion layer.

【0019】まず、図1(a)に示すごとく、例えばp
形シリコン基板1表面の所望領域にn型不純物、例えば
砒素をイオン注入した後、900℃、30分間の熱処理
を施してn+ 型拡散層2を形成した。続いて、LPCV
D法により基板1全面にSiO2 膜3を堆積した後、通
常のフォトリソグラフィ法と反応性イオンエッチング技
術によりSiO2 膜3を選択的に除去して拡散層2に対
応する部分にコンタクトホール4を開孔した。
First, as shown in FIG. 1A, for example, p
After n-type impurities such as arsenic are ion-implanted into a desired region of the surface of the silicon substrate 1, heat treatment is performed at 900 ° C. for 30 minutes to form the n + -type diffusion layer 2. Then, LPCV
After the SiO 2 film 3 is deposited on the entire surface of the substrate 1 by the D method, the SiO 2 film 3 is selectively removed by the ordinary photolithography method and the reactive ion etching technique to form the contact hole 4 in the portion corresponding to the diffusion layer 2. Was opened.

【0020】次いで、図1(b)に示す如く、縦型LP
CVD炉内でコンタクトホール4を含むSiO2 膜3全
面に厚さ50nmの多結晶シリコン膜5を堆積した後、
多結晶シリコン膜5に飛程距離(Rp)が表面から40
nm程度(基板1と膜5との界面付近)となるように砒
素イオンを加速電圧65keVの条件で注入した。この
砒素イオン注入により、多結晶シリコン膜5内に拡散層
2と同一導電型の不純物が導入されると共に、シリコン
基板1と多結晶シリコン膜5の界面に生成した自然酸化
膜がイオンミキシングにより破壊され、多結晶シリコン
膜5が拡散層2に対して良好にコンタクトされた。
Next, as shown in FIG. 1B, a vertical LP
After depositing a polycrystalline silicon film 5 having a thickness of 50 nm on the entire surface of the SiO 2 film 3 including the contact holes 4 in a CVD furnace,
The range (Rp) of the polycrystalline silicon film 5 is 40 from the surface.
Arsenic ions were implanted under the condition of an acceleration voltage of 65 keV so as to be about nm (near the interface between the substrate 1 and the film 5). By this arsenic ion implantation, impurities of the same conductivity type as the diffusion layer 2 are introduced into the polycrystalline silicon film 5, and the natural oxide film formed at the interface between the silicon substrate 1 and the polycrystalline silicon film 5 is destroyed by ion mixing. Thus, the polycrystalline silicon film 5 was in good contact with the diffusion layer 2.

【0021】次いで、図1(c)に示す如く、スパッタ
蒸着法によりTiターゲットを窒素とアルゴンとの混合
ガス(50%づつ)で、スパッタリングして多結晶シリ
コン膜5上に厚さ50nmのTiN膜6を堆積した。
Then, as shown in FIG. 1C, a Ti target is sputtered by a mixed gas of nitrogen and argon (50% each) by a sputter deposition method to form a TiN film having a thickness of 50 nm on the polycrystalline silicon film 5. Film 6 was deposited.

【0022】続いて、図2(d)に示す如く、H2 、S
iH4 及びWF6 の混合ガスを用いたLPCVD法によ
り、TiN膜6上に厚さ150nmのW膜7を堆積し
た。ここでガスの圧力はH2 を0.173Torr、S
iH4 を0.013Torr、WF6 を0.065To
rrの各分圧に保持し、基板温度は420℃に保持し
た。その後、図2(e)に示す如く、通常のフォトリソ
グラフィとSF6 ガスを用いた反応性イオンエッチング
により、W膜7、TiN膜6、多結晶シリコン膜5を順
次選択的に除去して多結晶シリコン膜5、TiN膜6及
びW膜7からなる三層構造の配線を形成した。この後
に、図2(f)に示す如く全面にAl膜8を20nm形
成した。次いで、基板をほう酸アンモニウムのエチレン
グリコール溶液中に浸し、ウエハを陽極として20Vの
直流電圧を印可し10分間の陽極酸化を行った。このと
きのほう酸アンモニウムのエチレングリコール溶液は室
温で、人為的には加熱していない。
Then, as shown in FIG. 2D, H 2 , S
A 150 nm-thickness W film 7 was deposited on the TiN film 6 by the LPCVD method using a mixed gas of iH 4 and WF 6 . Here, the gas pressure is H 2 0.173 Torr, S
iH 4 is 0.013 Torr, WF 6 is 0.065 Torr
The partial pressure of rr was maintained and the substrate temperature was maintained at 420 ° C. After that, as shown in FIG. 2E, the W film 7, the TiN film 6, and the polycrystalline silicon film 5 are sequentially selectively removed by normal photolithography and reactive ion etching using SF 6 gas to perform a multi-step process. Wiring having a three-layer structure composed of the crystalline silicon film 5, the TiN film 6 and the W film 7 was formed. After that, an Al film 8 having a thickness of 20 nm was formed on the entire surface as shown in FIG. Then, the substrate was immersed in an ethylene glycol solution of ammonium borate, and a DC voltage of 20 V was applied to the wafer as an anode to carry out anodization for 10 minutes. The ethylene borate solution of ammonium borate at this time is at room temperature and is not artificially heated.

【0023】この陽極酸化で、図3(g)に示す如くW
膜7、TiN膜6、多結晶シリコン膜5からなる三層構
造の配線層の表面及びSiO2 膜3上に約25nmの酸
化アルミニウム膜(Al2 3 )9が形成された。オー
ジェ電子分光(AES)分析によるとAl膜8はすべて
酸化され、酸化アルミニウム膜(Al2 3 )9になっ
ており、またW中にはAlの拡散は全くないことが確認
された。
With this anodization, as shown in FIG.
An aluminum oxide film (Al 2 O 3 ) 9 having a thickness of about 25 nm was formed on the surface of the wiring layer having a three-layer structure including the film 7, the TiN film 6 and the polycrystalline silicon film 5 and on the SiO 2 film 3. According to Auger electron spectroscopy (AES) analysis, it was confirmed that the Al film 8 was all oxidized into an aluminum oxide film (Al 2 O 3 ) 9 and that Al did not diffuse in W at all.

【0024】次いで、図3(h)及び(i)に示す如
く、700℃に設定された石英管炉に前記基板を導入
し、N2 ガスをキャリアガスとし、TEOSガスを導入
し、全圧0.8TorrでLPCVD法により、SiO
2 膜10を0.1μm堆積した。続いて、610℃に設
定された石英管炉に前記基板を導入して、TEOS20
0sccm、PH3 を300sccm、TMB(テトラ
メトキシボラン)を20sccm、O2 を300scc
m導入し、全圧を0.8TorrでBPSG膜11を
0.3μm堆積した。その後、N2 を30l/min、
POCl3 を4l/min、O2 を0.5l/min導
入し、850℃、15分の熱処理を行った。以上により
配線の形成を完了した。なお、図3(i)は図3(h)
のX−X線に沿う断面図である。
Then, as shown in FIGS. 3 (h) and 3 (i), the substrate was introduced into a quartz tube furnace set at 700 ° C., N 2 gas was used as a carrier gas, TEOS gas was introduced, and the total pressure was changed. SiO by LPCVD method at 0.8 Torr
2 The film 10 was deposited to a thickness of 0.1 μm. Then, the substrate was introduced into a quartz tube furnace set at 610 ° C., and TEOS20
0 sccm, PH 3 300 sccm, TMB (tetramethoxyborane) 20 sccm, O 2 300 sccc
Then, the BPSG film 11 was deposited to 0.3 μm at a total pressure of 0.8 Torr. After that, N 2 is 30 l / min,
POCl 3 was introduced at a rate of 4 l / min, O 2 was introduced at a rate of 0.5 l / min, and heat treatment was performed at 850 ° C. for 15 minutes. With the above, formation of the wiring is completed. 3 (i) is shown in FIG. 3 (h).
3 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG.

【0025】ここで従来の方法により形成された配線、
すなわち配線表面を陽極酸化で形成した酸化アルミニウ
ムで被覆しなかった場合は、W膜7が酸化され、膜剥が
れした。しかし本実施例の方法により形成された配線で
は、抵抗の上昇や、層間膜の剥がれ等の異常は一切見ら
れず良好なものであった。
Here, the wiring formed by the conventional method,
That is, when the wiring surface was not covered with aluminum oxide formed by anodic oxidation, the W film 7 was oxidized and peeled off. However, the wiring formed by the method of this embodiment was good without any abnormality such as increase in resistance or peeling of the interlayer film.

【0026】図4は本発明の第2実施例に係る製造方法
を説明するための工程断面図である。
FIG. 4 is a process sectional view for explaining a manufacturing method according to the second embodiment of the present invention.

【0027】まず、図4(a)に示す如く、比抵抗6Ω
・cmのp型(100)Si基板21上に、プラズマC
VD法によって350℃で、SiH4 とN2 Oとの混合
ガスを用い、0.8μmのSiO2 膜22を形成し、続
いて10nmのTiN膜23を形成した。TiN膜23
は200℃の基板温度でTiのターゲットをN2 とAr
(50%ずつ)の混合ガス中で圧力を5mTorrと設
定し、スパッタ法により形成した。
First, as shown in FIG. 4A, the specific resistance is 6Ω.
・ Plasma C on a p-type (100) Si substrate 21 of cm
A 0.8 μm SiO 2 film 22 was formed by a VD method at 350 ° C. using a mixed gas of SiH 4 and N 2 O, and then a 10 nm TiN film 23 was formed. TiN film 23
Is a Ti target with N 2 and Ar at a substrate temperature of 200 ° C.
The pressure was set to 5 mTorr in a mixed gas (50% each), and the film was formed by the sputtering method.

【0028】次いで、LPCVD法により水素
(H2 )、モノシラン(SiH4 )及び6弗化タングス
テン(WF6 )の混合ガスを用い、H2 を0.173T
orr、SiH4 を0.013Torr、WF6 を0.
065Torrの各分圧に保持し、420℃の基板温度
で、図4(b)に示す如くTiN膜23上にW膜(高融
点金属膜)24を約150nm形成した。その後、図4
(c)に示す如く、通常のリソグラフィと反応性イオン
エッチング(RIE)を用いて、W膜24及びTiN膜
23を選択エッチングし、配線パターンを加工した。そ
の後、LPCVD法によりW/TiN配線25表面のみ
に選択的に2〜20nmのAl膜26を形成した。この
ときAlの堆積は基板温度を300℃で、Arをキャリ
アガスとし、TIBA(トリイソブチルアルミ)を反応
槽へ供給した。
[0028] Then, hydrogen by LPCVD (H 2), using a mixed gas of monosilane (SiH 4) and tungsten hexafluoride (WF 6), 0.173T and H 2
Orr and SiH 4 are 0.013 Torr, and WF 6 is 0.
While maintaining each partial pressure of 065 Torr, at a substrate temperature of 420 ° C., a W film (refractory metal film) 24 having a thickness of about 150 nm was formed on the TiN film 23 as shown in FIG. 4B. After that, FIG.
As shown in (c), the W film 24 and the TiN film 23 were selectively etched using ordinary lithography and reactive ion etching (RIE) to process the wiring pattern. After that, an Al film 26 of 2 to 20 nm was selectively formed only on the surface of the W / TiN wiring 25 by the LPCVD method. At this time, Al was deposited at a substrate temperature of 300 ° C., Ar was used as a carrier gas, and TIBA (triisobutylaluminum) was supplied to the reaction tank.

【0029】次いで、図4(d)に示す如く、700℃
に設定された石英管炉に前記基板を導入し、N2 ガスを
キャリアガスとし、TEOSガスを導入し、全圧0.8
TorrでLPCVD法により、層間絶縁膜であるSi
2 膜27を0.3μm堆積した。以上により配線の形
成を完了した。このときAl膜26は一部酸化され、酸
化アルミニウム(Al2 3 )になっていることがオー
ジェ電子分光(AES)分析により判明した。
Then, as shown in FIG. 4D, 700 ° C.
The substrate was introduced into a quartz tube furnace set to, and N 2 gas was used as a carrier gas, TEOS gas was introduced, and the total pressure was 0.8.
Si, which is an interlayer insulating film, is formed by LPCVD at Torr.
An O 2 film 27 was deposited to a thickness of 0.3 μm. With the above, formation of the wiring is completed. At this time, it was found by Auger electron spectroscopy (AES) analysis that the Al film 26 was partially oxidized to become aluminum oxide (Al 2 O 3 ).

【0030】ここで従来の方法により形成された配線、
すなわち配線表面をAlで被覆しなかった場合は、層間
絶縁膜形成後に、W膜24が酸化され、抵抗の上昇や、
一部膜剥がれが起きていた。しかし本実施例の方法にに
より形成された配線では、抵抗の上昇や、層間膜の剥が
れ等の異常は一切見られず良好なものであった。
Here, the wiring formed by the conventional method,
That is, when the wiring surface is not covered with Al, the W film 24 is oxidized after the interlayer insulating film is formed, and the resistance is increased,
Part of the film was peeled off. However, the wiring formed by the method of this example was good without any abnormality such as increase in resistance or peeling of the interlayer film.

【0031】図5及び図6は本発明の第3実施例に係る
製造方法を説明するための工程断面図であり、CMOS
構造の例を示している。
FIGS. 5 and 6 are process sectional views for explaining a manufacturing method according to the third embodiment of the present invention.
An example of the structure is shown.

【0032】まず、図5(a)に示す如く、比抵抗5Ω
・cm、面方位(100)のn型Si基板31に100
0℃乾燥酸素中にて10nmのSiO2 32を形成し
た。そして、B+ を1MeVで2×1013cm-2イオン
注入し、1000℃において60分の熱処理を行い、ボ
ロン濃度が1×1017cm-3程度のp型ウエル33を形
成した。
First, as shown in FIG. 5A, the specific resistance is 5Ω.
-Cm, plane orientation (100) n-type Si substrate 31 100
10 nm SiO 2 32 was formed in dry oxygen at 0 ° C. Then, B + was ion-implanted at 2 × 10 13 cm −2 at 1 MeV and heat treatment was performed at 1000 ° C. for 60 minutes to form a p-type well 33 having a boron concentration of about 1 × 10 17 cm −3 .

【0033】次いで、図5(b)に示す如く、フィール
ド酸化膜を形成する部分にチャネルストップイオン注入
を行った後、0.6μmのフィールド酸化膜34を形成
した。
Next, as shown in FIG. 5 (b), channel stop ion implantation was carried out at the portion where the field oxide film is to be formed, and then a field oxide film 34 of 0.6 μm was formed.

【0034】続いて、トランジスタ形成領域のSi表面
層を露出した後、酸素及び水蒸気分圧を1ppm以下に
コントロールしたAr中にて1000℃30分の熱処理
し、さらに850℃、10%HClを含む乾燥酸素中
で、7〜10nmのゲート酸化膜35を形成した。その
後、SiH4 を用いたLPCVD法で50nmの多結晶
Si膜36を堆積した。堆積温度は620℃、SiH4
流量は50〜100sccm、圧力は0.1Torr
で、Siの堆積速度は10〜15nm/minであっ
た。多結晶Si膜36に対して、nチャネルMOSFE
T形成領域には、As+ イオンを12keVで1×10
15cm-2イオン注入し、pチャネルMOSFET形成領
域には、BF2 + イオンを10keVで1×1015cm
-2イオン注入した。選択的なイオン注入はレジストマス
クを用いて行った。
Subsequently, after exposing the Si surface layer in the transistor formation region, heat treatment is performed at 1000 ° C. for 30 minutes in Ar in which oxygen and water vapor partial pressures are controlled to 1 ppm or less, and 850 ° C. and 10% HCl are added. A gate oxide film 35 having a thickness of 7 to 10 nm was formed in dry oxygen. After that, a 50 nm polycrystalline Si film 36 was deposited by the LPCVD method using SiH 4 . Deposition temperature is 620 ° C., SiH 4
Flow rate is 50-100 sccm, pressure is 0.1 Torr
Then, the deposition rate of Si was 10 to 15 nm / min. N channel MOSFE for the polycrystalline Si film 36
In the T formation region, 1 × 10 As + ions are applied at 12 keV.
15 cm −2 ions are implanted, and BF 2 + ions are implanted into the p-channel MOSFET formation region at 1 × 10 15 cm at 10 keV.
-Ions were implanted. Selective ion implantation was performed using a resist mask.

【0035】次いで、Ti(N(CH3 2 4 を用い
たLPCVDで、基板温度700〜800℃、0.01
〜0.5Torrの条件で5nmのTiN37を形成し
た。続いて、Alを含んだWターゲットを5mTorr
のAr雰囲気中でスパッタリングし、TiN膜37上に
150nmのW−Al合金膜38を形成した。このとき
形成される合金膜中のAl組成は1〜75%(原子濃
度)の範囲がよい。
Next, by LPCVD using Ti (N (CH 3 ) 2 ) 4 , the substrate temperature is 700 to 800 ° C. and 0.01
5 nm of TiN37 was formed under the condition of 0.5 Torr. Then, a W target containing Al was set at 5 mTorr.
Was sputtered in an Ar atmosphere to form a 150 nm W-Al alloy film 38 on the TiN film 37. The Al composition in the alloy film formed at this time is preferably in the range of 1 to 75% (atomic concentration).

【0036】次いで、図5(c)に示すように、エキシ
マレーザ・リソグラフィ技術を用いて所望の電極・配線
形状のレジストパターンを形成し、さらにCl2 /He
ガス系反応性イオンエッチング技術を用いW−Al(1
50nm)/TiN(5nm)/Asドープ及びBドー
プ多結晶Si(50nm)積層構造をエッチングした。
続いて、レジストを酸素プラズマアッシングで剥離した
後、エチレングリコール洗浄、アルコール洗浄、脱イオ
ン純水洗浄を順次行ない、窒素中にて乾燥させた。ソー
ス、ドレイン上のSiO2 膜35の残厚を3〜5nmと
してnチャネルMOSFET形成領域にはAs+ イオン
を20keVで1×1014cm-2イオン注入し、注入層
39を形成した。pチャネルMOSFET形成領域には
Ge+ を10keVで1×1015cm-2イオン注入し、
Si基板の表面を非晶質化した後に、BF2 + イオンを
20keVで1×1014cm-2イオン注入し、注入層4
0を形成した。
Next, as shown in FIG. 5C, a resist pattern having a desired electrode / wiring shape is formed by using an excimer laser lithography technique, and further Cl 2 / He is formed.
W-Al (1
50 nm) / TiN (5 nm) / As-doped and B-doped polycrystalline Si (50 nm) laminated structures were etched.
Subsequently, the resist was stripped by oxygen plasma ashing, followed by ethylene glycol cleaning, alcohol cleaning, deionized pure water cleaning, and drying in nitrogen. With the remaining thickness of the SiO 2 film 35 on the source and drain being 3 to 5 nm, As + ions were implanted into the n-channel MOSFET formation region at 20 keV at 1 × 10 14 cm −2 to form an implantation layer 39. Ge + was ion-implanted into the p-channel MOSFET formation region at 10 keV at 1 × 10 15 cm -2 ,
After amorphizing the surface of the Si substrate, BF 2 + ions were implanted at 1 × 10 14 cm −2 at 20 keV to obtain an implantation layer 4.
Formed 0.

【0037】次いで、減圧可能な縦型炉に基板をセット
し、1×10-7Torrに減圧した後に窒素10l/m
inを流して1気圧とし、800℃まで5分以内に昇温
した後に水素を200sccm、水蒸気を20sccm
導入して、30分酸化した。この酸化工程によって、図
6(d)に示すように、W−Al合金膜38の表面には
5〜20nmの酸化アルミニウム(Al2 3 )膜41
が形成された。さらに多結晶Si膜36の側壁には20
nmの酸化膜42が、ソース、ドレイン上には18nm
の酸化膜43が形成された。このとき、N2 希釈水素/
水蒸気酸化以外に、600〜800℃のN2 希釈の酸素
中にて1気圧以上の圧力で酸化してもよい。
Then, the substrate was set in a vertical furnace capable of reducing the pressure, and the pressure was reduced to 1 × 10 −7 Torr, and then 10 l / m of nitrogen was added.
After flowing in to 1 atm and raising the temperature to 800 ° C. within 5 minutes, 200 sccm of hydrogen and 20 sccm of water vapor
It was introduced and oxidized for 30 minutes. By this oxidation step, as shown in FIG. 6D, the aluminum oxide (Al 2 O 3 ) film 41 having a thickness of 5 to 20 nm is formed on the surface of the W—Al alloy film 38.
Was formed. Furthermore, the side wall of the polycrystalline Si film 36 has 20
nm oxide film 42 is 18 nm on the source and drain
Oxide film 43 was formed. At this time, N 2 diluted hydrogen /
Other than steam oxidation, oxidation may be carried out in oxygen diluted with N 2 at 600 to 800 ° C. at a pressure of 1 atm or higher.

【0038】この後に700℃に設定された石英管炉に
前記基板を導入し、N2 ガスをキャリアガスとし、TE
OSガスを導入し、全圧0.8TorrでLPCVD法
により、層間絶縁膜であるSiO2 膜44を全面に20
0nm堆積した。
After that, the substrate was introduced into a quartz tube furnace set at 700 ° C., N 2 gas was used as a carrier gas, and TE was used.
An SiO 2 film 44, which is an interlayer insulating film, is applied over the entire surface by an LP gas method at a total pressure of 0.8 Torr by introducing OS gas.
0 nm was deposited.

【0039】次いで、図6(e)に示すように、CHF
3 とH2 ガスを用いた反応性イオンエッチングによって
SiO2 膜43、44を一部除去し、電極・配線の側壁
部に選択的にSiO2 膜を残置させた。このとき電極・
配線の上部の酸化アルミニウム(Al2 3 )膜はエッ
チングされずに残っていた。そしてnチャネルMOSF
ET形成領域にはAs+ イオンを30keVで3.5×
1015cm-2イオン注入して注入層45を、pチャネル
MOSFET形成領域にはBF2 + イオンを20keV
で5×1015cm-2イオン注入して注入層46を形成し、
TEOSを用いたLPCVD法によって0.5μmのS
iO2 膜47を堆積した。その後、1000℃30秒の
Ar熱処理を行うことによってソース・ドレインを形成
した。この後ソース・ドレインにNiSi2 、CoSi
2 、TiSi2 などを形成してもよい。この工程の後、
BPSG膜、プラズマSiO2 膜を堆積しコンタクトホ
ールを開孔して配線を形成すればMOS−FETが完成
する。
Then, as shown in FIG. 6 (e), CHF
The SiO 2 films 43 and 44 is partially removed by reactive ion etching using 3 and H 2 gas was selectively by leaving the SiO 2 film on the side wall portion of the electrode and wiring. At this time the electrode
The aluminum oxide (Al 2 O 3 ) film on the wiring was left without being etched. And n-channel MOSF
As + ions in the ET forming region are 3.5 × at 30 keV
10 15 cm −2 ions are implanted to form the implantation layer 45, and BF 2 + ions are implanted to 20 keV in the p-channel MOSFET formation region.
5 × 10 15 cm -2 ion implantation is performed to form an implantation layer 46,
0.5 μm S by LPCVD method using TEOS
An iO 2 film 47 was deposited. After that, a source / drain was formed by performing Ar heat treatment at 1000 ° C. for 30 seconds. After that, NiSi 2 and CoSi are added to the source / drain.
2 , TiSi 2 or the like may be formed. After this step
A MOS-FET is completed by depositing a BPSG film and a plasma SiO 2 film, opening contact holes and forming wiring.

【0040】このようにして、本実施例の方法を用いる
ことによってWの酸化に起因する膜剥がれや抵抗増加は
全く観察されなかった。
As described above, by using the method of this embodiment, no film peeling or increase in resistance due to the oxidation of W was observed.

【0041】図7及び図8は本発明の第4実施例に係る
製造方法を説明するための工程断面図である。
7 and 8 are process cross-sectional views for explaining the manufacturing method according to the fourth embodiment of the present invention.

【0042】まず、図7(a)に示す如く、比抵抗6Ω
・cmのp型(100)Si基板51上にプラズマCV
D法によって350℃でSiH4 とN2 Oとの混合ガス
を用いて、0.8μmのSiO2 膜52を形成し、続い
て10nmのTiN膜53を形成した。TiN膜53は
200℃の基板温度でTiのターゲットをN2 とAr
(50%ずつ)の混合ガス中で圧力を5mTorrと設
定し、スパッタ法により形成した。
First, as shown in FIG. 7A, the specific resistance is 6Ω.
・ Plasma CV on p-type (100) Si substrate 51 of cm
By the method D, a mixed gas of SiH 4 and N 2 O was used at 350 ° C. to form a 0.8 μm SiO 2 film 52 and subsequently a 10 nm TiN film 53. The TiN film 53 has a Ti target of N 2 and Ar at a substrate temperature of 200 ° C.
The pressure was set to 5 mTorr in a mixed gas (50% each), and the film was formed by the sputtering method.

【0043】次いで、LPCVD法により水素
(H2 )、モノシラン(SiH4 )及び6弗化タングス
テン(WF6 )の混合ガスを用い、H2 を0.173T
orr、SiH4 を0.013Torr、WF6 を0.
065Torrの各分圧に保持し、420℃の基板温度
で、図7(b)に示す如くTiN膜53上にW膜(高融
点金属膜)54を約150nm形成した。その後、図7
(c)に示す如く、通常のリソグラフィと反応性イオン
エッチング(RIE)を用いて、W膜54及びTiN膜
53を選択エッチングし、配線パターンを加工した。そ
の後、400℃の乾燥酸素中で15分間の酸化を行っ
た。この酸化によりW膜54上には約10nmのタング
ステン酸化物55が形成された。その後、基板全面に約
20nmのAl膜56を形成した。次いで、700℃の
乾燥酸素中で30分の熱処理をした。この熱処理でAl
膜56が表面から熱酸化されると同時に、W膜54上の
タングステン酸化物55がAl膜56により還元され、
したがって、W膜54に接しているAl膜56は酸化さ
れた。これにより、図8(d)に示す如くAl膜56が
表と裏側から酸化され、全て酸化アルミニウム膜57と
なった。ここで、Al膜56形成前にW膜54の表面を
酸化しておくことにより、Al膜56の選択酸化の条件
のマージンが広がる。
Then, by using a mixed gas of hydrogen (H 2 ), monosilane (SiH 4 ) and tungsten hexafluoride (WF 6 ) by the LPCVD method, H 2 was added at 0.173 T.
Orr and SiH 4 are 0.013 Torr, and WF 6 is 0.
While maintaining each partial pressure of 065 Torr, at a substrate temperature of 420 ° C., a W film (high melting point metal film) 54 of about 150 nm was formed on the TiN film 53 as shown in FIG. 7B. After that, FIG.
As shown in (c), the W film 54 and the TiN film 53 were selectively etched using ordinary lithography and reactive ion etching (RIE) to process the wiring pattern. Then, it was oxidized in dry oxygen at 400 ° C. for 15 minutes. By this oxidation, a tungsten oxide 55 having a thickness of about 10 nm was formed on the W film 54. After that, an Al film 56 of about 20 nm was formed on the entire surface of the substrate. Then, heat treatment was performed for 30 minutes in dry oxygen at 700 ° C. This heat treatment makes Al
At the same time that the film 56 is thermally oxidized from the surface, the tungsten oxide 55 on the W film 54 is reduced by the Al film 56,
Therefore, the Al film 56 in contact with the W film 54 was oxidized. As a result, the Al film 56 was oxidized from the front and back sides as shown in FIG. Here, by oxidizing the surface of the W film 54 before forming the Al film 56, the margin of the conditions for the selective oxidation of the Al film 56 is widened.

【0044】次いで、図8(e)に示す如く、700℃
に設定された石英管炉に前記基板を導入し、N2 ガスを
キャリアガスとし、TEOSガスを導入し、全圧0.8
TorrでLPCVD法により、層間接絶縁であるSi
2 膜58を0.3μm堆積した。以上により配線の形
成を完了した。
Then, as shown in FIG. 8 (e), 700 ° C.
The substrate was introduced into a quartz tube furnace set to, and N 2 gas was used as a carrier gas, TEOS gas was introduced, and the total pressure was 0.8.
Si is a layer indirect insulation by LPCVD method at Torr
An O 2 film 58 was deposited to 0.3 μm. With the above, formation of the wiring is completed.

【0045】ここで従来の方法により形成された配線、
すなわち配線表面をAlで被覆しなかった場合は、層間
絶縁膜形成後に、W膜54が酸化され、抵抗の上昇や、
一部膜剥がれが起きていた。しかし本実施例の方法によ
り形成された配線では、抵抗の上昇や、層間膜の剥がれ
等の異常は一切見られず良好なものであった。
Here, the wiring formed by the conventional method,
That is, when the wiring surface is not covered with Al, the W film 54 is oxidized after the interlayer insulating film is formed, and the resistance is increased,
Part of the film was peeled off. However, the wiring formed by the method of this embodiment was good without any abnormality such as increase in resistance or peeling of the interlayer film.

【0046】図9は、本発明の第5実施例に係る製造方
法を説明するための工程で断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the steps for explaining the manufacturing method according to the fifth embodiment of the present invention.

【0047】まず、図9(a)に示す如く、比抵抗6Ω
・cmのP型(100)Si基板61上にプラズマCV
D法によって350℃でSiH4 とN2 Oとの混合ガス
を用いて、0.8μmのSiO2 膜62を形成し、続い
て10nmのTiN膜63を形成した。TiN膜63は
200℃の基板温度でTiのターゲットをN2 とAr
(50%ずつ)の混合ガス中で圧力を5mTorrと設
定し、スパッタ法により形成した。
First, as shown in FIG. 9A, the specific resistance is 6Ω.
・ Plasma CV on P-type (100) Si substrate 61 of cm
By the method D, a 0.8 μm SiO 2 film 62 was formed by using a mixed gas of SiH 4 and N 2 O at 350 ° C., and then a 10 nm TiN film 63 was formed. The TiN film 63 has a substrate temperature of 200 ° C. and a Ti target of N 2 and Ar.
The pressure was set to 5 mTorr in a mixed gas (50% each), and the film was formed by the sputtering method.

【0048】次いで、LPCVD法により水素
(H2 )、モノシラン(SiH4 )及び6弗化タングス
テン(WF6 )の混合ガスを用い、H2 を0.173T
orr、SiH4 を0.013Torr、WF6 を0.
065Torrの各分圧に保持し、420℃の基板温度
で、図9(b)に示す如くTiN膜63上にW膜(高融
点金属膜)64を約150nm形成した。その後、図9
(c)に示す如く、通常のリソグラフィと反応性イオン
エッチング(RIE)を用いて、W膜64及びTiN膜
63を選択エッチングし、配線パターンを加工した。
[0048] Then, hydrogen by LPCVD (H 2), using a mixed gas of monosilane (SiH 4) and tungsten hexafluoride (WF 6), 0.173T and H 2
Orr and SiH 4 are 0.013 Torr, and WF 6 is 0.
While maintaining each partial pressure of 065 Torr, a W film (high melting point metal film) 64 of about 150 nm was formed on the TiN film 63 at a substrate temperature of 420 ° C. as shown in FIG. 9B. After that, FIG.
As shown in (c), the W film 64 and the TiN film 63 were selectively etched using ordinary lithography and reactive ion etching (RIE) to process the wiring pattern.

【0049】その後、基板を400℃〜800℃に加熱
した状態でBを含むガスを用いW膜64の表面にプラズ
マホウ化により保護層として、W2 5 膜65(金属ホ
ウ化物層)を形成した。このホウ化物層の厚さは1〜5
0nmの範囲がよく、特に5〜30nmの範囲が望まし
い。このホウ化物層によりWの耐酸化性が向上する。ま
た600℃以上のホウ化の場合、TiN膜が露出する部
分ではTiNの表面がTiB2 化し、TiNの耐酸化性
が向上する。
Then, a W 2 B 5 film 65 (metal boride layer) is formed as a protective layer on the surface of the W film 64 by plasma boriding with a gas containing B while the substrate is heated to 400 ° C. to 800 ° C. Formed. The thickness of this boride layer is 1-5
The range of 0 nm is preferable, and the range of 5 to 30 nm is particularly desirable. This boride layer improves the oxidation resistance of W. Further, in the case of boration at 600 ° C. or higher, the surface of TiN becomes TiB 2 in the portion where the TiN film is exposed, and the oxidation resistance of TiN is improved.

【0050】一例としてここで、ホウ化物層の形成は次
のようにして行った。すなわち、W膜64を形成し、パ
ターニングした試料を、平行平板型高周波電極を設けた
真空装置内にセットし、ターボ分子ポンプを用いて1×
10-7Torrに減圧した後、ジボラン(B2 6 )を
100sccm導入して真空装置内の圧力を0.33T
orrとした。この状態で、13.56MHzの高周波
電力を印加し、プラズマを10分間発生させた。このと
き基板はセラミックヒータにより、約500℃に加熱し
た。このジボラン(B2 6 )プラズマ処理によりW膜
64の表面にW2 5 に近い組成のタングステンホウ化
物が形成されていることがX線光電子分光法により確認
された。ここで、ほう素はホウ化物層中に10〜90a
tm%存在することが好ましい。
As an example, the boride layer was formed as follows. That is, the sample on which the W film 64 is formed and patterned is set in a vacuum device provided with a parallel plate type high frequency electrode, and 1 × is formed by using a turbo molecular pump.
After reducing the pressure to 10 −7 Torr, 100 sccm of diborane (B 2 H 6 ) was introduced to adjust the pressure in the vacuum device to 0.33 T.
orr. In this state, high frequency power of 13.56 MHz was applied and plasma was generated for 10 minutes. At this time, the substrate was heated to about 500 ° C. by the ceramic heater. It was confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy that a tungsten boride having a composition close to W 2 B 5 was formed on the surface of the W film 64 by this diborane (B 2 H 6 ) plasma treatment. Here, boron is 10 to 90a in the boride layer.
It is preferably present at tm%.

【0051】なお、上記プラズマホウ化は、プラズマが
安定に発生する条件、例えば0.01〜0.5Torr
の圧力下で1〜30分行うのがよい。
The above-mentioned plasma boriding is performed under the condition that plasma is stably generated, for example, 0.01 to 0.5 Torr.
It is good to carry out under the pressure of 1 to 30 minutes.

【0052】次いで、700℃に設定された石英管炉に
前記基板を導入し、N2 ガスをキャリアガスとし、TE
OSガスを導入し、全圧0.8TorrでLPCVD法
により、層間絶縁膜であるSiO2 66を0.3μm堆
積した。以上により配線の形成を完了した。
Next, the substrate was introduced into a quartz tube furnace set at 700 ° C., N 2 gas was used as a carrier gas, and TE was used.
An OS gas was introduced, and SiO 2 66 as an interlayer insulating film was deposited to a thickness of 0.3 μm by LPCVD at a total pressure of 0.8 Torr. With the above, formation of the wiring is completed.

【0053】ここで従来の方法により形成された配線、
すなわち表面ホウ化処理を施さなかった配線では、層間
絶縁膜形成後に、W膜64が酸化され、抵抗の上昇や、
一部膜剥がれが起きていた。しかし本実施例の方法によ
り形成された配線では、抵抗の上昇や、層間膜の剥がれ
等の異常は一切見られず良好なものであった。
Here, the wiring formed by the conventional method,
That is, in the wiring not subjected to the surface boring treatment, the W film 64 is oxidized after the interlayer insulating film is formed, and the resistance is increased,
Part of the film was peeled off. However, the wiring formed by the method of this embodiment was good without any abnormality such as increase in resistance or peeling of the interlayer film.

【0054】図10乃至図12は本発明の第6実施例に
係る製造方法を説明するための工程断面図であり、これ
らは配線電極と拡散層とのコンタクト部の様子を示して
いる。
10 to 12 are process cross-sectional views for explaining the manufacturing method according to the sixth embodiment of the present invention, which show the state of the contact portion between the wiring electrode and the diffusion layer.

【0055】まず、図10(a)に示すごとく、例えば
p形シリコン基板71表面の所望領域にn型不純物、例
えば砒素をイオン注入した後、900℃、30分間の熱
処理を施してn+ 型拡散層72を形成した。続いて、L
PCVD法により基板71全面にSiO2 膜73を堆積
した後、通常のフォトリソグラフィ法と反応性イオンエ
ッチング技術によりSiO2 膜73を選択的に除去して
拡散層72に対応する部分にコンタクトホール74を開
孔した。
First, as shown in FIG. 10A, for example, an n-type impurity such as arsenic is ion-implanted into a desired region on the surface of the p-type silicon substrate 71, and then heat treatment is performed at 900 ° C. for 30 minutes to form an n + type. The diffusion layer 72 was formed. Then L
After depositing the SiO 2 film 73 on the entire surface of the substrate 71 by the PCVD method, the SiO 2 film 73 is selectively removed by the normal photolithography method and the reactive ion etching technology to form a contact hole 74 at a portion corresponding to the diffusion layer 72. Was opened.

【0056】次いで、図10(b)に示す如く、縦型L
PCVD炉内でコンタクトホール74を含むSiO2
73全面に厚さ50nmの多結晶シリコン膜75を酸素
の取り込みを少なくした条件で堆積した後、多結晶シリ
コン膜75に飛程距離(Rp)が表面から40nm程度
(基板71と膜75との界面付近)となるように砒素イ
オンを加速電圧65keVの条件で注入した。この砒素
イオン注入により、多結晶シリコン膜75内に拡散層7
2と同一導電型の不純物が導入されると共に、シリコン
基板71と多結晶シリコン膜75の界面に生成した自然
酸化膜がイオンミキシングにより破壊され、多結晶シリ
コン膜75が拡散層72に対して良好にコンタクトされ
た。
Then, as shown in FIG. 10B, a vertical type L
After depositing a 50-nm-thick polycrystalline silicon film 75 on the entire surface of the SiO 2 film 73 including the contact holes 74 in a PCVD furnace under the condition that oxygen uptake is reduced, the polycrystalline silicon film 75 has a range (Rp). Arsenic ions were implanted at an acceleration voltage of 65 keV so that the distance from the surface was about 40 nm (near the interface between the substrate 71 and the film 75). By this arsenic ion implantation, the diffusion layer 7 is formed in the polycrystalline silicon film 75.
The impurity of the same conductivity type as that of 2 is introduced, and the natural oxide film formed at the interface between the silicon substrate 71 and the polycrystalline silicon film 75 is destroyed by ion mixing, so that the polycrystalline silicon film 75 is good for the diffusion layer 72. Was contacted.

【0057】次いで図10(c)に示す如く、スパッタ
蒸着法によりTiターゲットを窒素とアルゴンとの混合
ガス(50%づつ)で、スパッタリングして多結晶シリ
コン膜75上に厚さ50nmのTiN膜76を堆積し
た。
Then, as shown in FIG. 10C, a Ti target is sputtered by a mixed gas of nitrogen and argon (50% each) by a sputter deposition method to form a 50 nm thick TiN film on the polycrystalline silicon film 75. 76 was deposited.

【0058】続いて、図11(d)に示す如く、H2
SiH4 及びWF6 の混合ガスを用いたLPCVD法に
より、TiN膜76上に厚さ150nmのW膜77を堆
積した。ここでガスの圧力はH2 を0.173Tor
r、SiH4 を0.013Torr、WF6 を0.06
5Torrの各分圧に保持し、基板温度は420℃に保
持した。その後、図11(e)に示す如く、通常のフォ
トリソグラフィとSF6ガスを用いた反応性イオンエッ
チングにより、W膜77、TiN膜76、多結晶シリコ
ン膜75を順次選択的に除去して多結晶シリコン膜7
5、TiN膜76及びW膜77からなる三層構造の配線
を形成した。この後に、基板に7度の角度をつけた回転
イオン注入法で、全面にB+ イオンを20keV、2×
1016cm-2で注入した。次いで、これを真空装置の中
にセットし、ターボ分子ポンプを用いて1×10-6To
rrに減圧した後、酸素分圧を10ppm以下に抑えて
ArまたはN2 を導入し、850℃、30分の熱処理を
行った。これにより、図11(f)に示す如くW膜77
の表面にW2 5 の組成に近いタングステンホウ化物層
78が形成された。
Then, as shown in FIG. 11D, H 2 ,
A 150 nm-thickness W film 77 was deposited on the TiN film 76 by the LPCVD method using a mixed gas of SiH 4 and WF 6 . Here, the gas pressure is H 2 0.173 Tor.
r, SiH 4 0.013 Torr, WF 6 0.06
The partial pressure of 5 Torr was maintained, and the substrate temperature was maintained at 420 ° C. After that, as shown in FIG. 11E, the W film 77, the TiN film 76, and the polycrystalline silicon film 75 are sequentially selectively removed by normal photolithography and reactive ion etching using SF 6 gas. Crystalline silicon film 7
5, a wiring having a three-layer structure composed of the TiN film 76 and the W film 77 was formed. After that, by rotating ion implantation method in which the substrate is angled at 7 degrees, B + ions are applied to the entire surface at 20 keV, 2 ×
It was injected at 10 16 cm -2 . Then, this was set in a vacuum device and 1 × 10 −6 To was obtained using a turbo molecular pump.
After reducing the pressure to rr, the oxygen partial pressure was suppressed to 10 ppm or less, Ar or N 2 was introduced, and heat treatment was performed at 850 ° C. for 30 minutes. As a result, as shown in FIG. 11F, the W film 77
A tungsten boride layer 78 having a composition close to that of W 2 B 5 was formed on the surface of.

【0059】次いで図12(g)及び(h)に示す如
く、基板温度を450℃に設定し、アルゴン(Ar)に
より希釈されたモノシラン(SiH4 )と酸素(O2
の混合ガスを用いて常圧化学気相成長(APCVD)法
により、配線上に層間絶縁膜であるSiO2 膜79を
0.5μm堆積した。以上により配線の形成を完了し
た。なお、図12(h)は図12(g)のX−X′線に
沿う断面図である。
Then, as shown in FIGS. 12 (g) and 12 (h), the substrate temperature was set to 450 ° C., and monosilane (SiH 4 ) and oxygen (O 2 ) diluted with argon (Ar) were used.
An SiO 2 film 79 as an interlayer insulating film was deposited to 0.5 μm on the wiring by atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD) using the mixed gas of. With the above, formation of the wiring is completed. 12 (h) is a sectional view taken along the line XX 'in FIG. 12 (g).

【0060】このようにして形成された配線では、抵抗
の上昇や、層間膜の剥がれ等の異常は一切見られず良好
なものであった。
The wiring thus formed was good without any abnormality such as increase in resistance or peeling of the interlayer film.

【0061】図13及び図14は本発明の第7実施例に
係る製造方法を説明するための工程断面図であり、CM
OS構造の例を示している。
13 and 14 are process sectional views for explaining the manufacturing method according to the seventh embodiment of the present invention.
An example of an OS structure is shown.

【0062】まず、図13(a)に示す如く、比抵抗5
Ω・cm、面方位(100)のn型Si基板81に10
00℃乾燥酸素中にて10nmのSiO2 82を形成し
た。そして、B+ を1MeVで2×1013cm-2イオン
注入し、1000℃において60分の熱処理を行い、ボ
ロン濃度が1×1017cm-3程度のp型ウエル83を形
成した。
First, as shown in FIG. 13A, the specific resistance 5
10 on the n-type Si substrate 81 with Ω · cm and plane orientation (100)
10 nm SiO 2 82 was formed in dry oxygen at 00 ° C. Then, 2 × 10 13 cm -2 of B + was ion-implanted and heat treatment was performed at 1000 ° C. for 60 minutes to form a p-type well 83 having a boron concentration of about 1 × 10 17 cm −3 .

【0063】次いで、図13(b)に示す如く、フィー
ルド酸化膜を形成する部分にチャネルストップイオン注
入を行った後、0.6μmのフィールド酸化膜84を形
成した。
Next, as shown in FIG. 13 (b), channel stop ion implantation was carried out in the portion where the field oxide film is to be formed, and then a field oxide film 84 of 0.6 μm was formed.

【0064】続いて、トランジスタ形成領域のSi表面
層を露出した後、酸素及び水蒸気分圧を1ppm以下に
コントロールしたAr中にて1000℃30分の熱処理
し、さらに850℃、10%HClを含む乾燥酸素中
で、7〜10nmのゲート酸化膜85を形成した。その
後、SiH4 を用いたLPCVD法で50nmの多結晶
Si膜86を堆積した。堆積温度は620℃、SiH4
流量は50〜100sccm、圧力は0.1Torr
で、Siの堆積速度は10〜15nm/minであっ
た。多結晶Si膜86に対して、nチャネルMOSFE
T形成領域には、As+ イオンを12keVで1×10
15cm-2イオン注入し、pチャネルMOSFET形成領
域には、BF2 + イオンを10keVで1×1015cm
-2イオン注入した。選択的なイオン注入はレジストマス
クを用いて行った。
Subsequently, after exposing the Si surface layer in the transistor formation region, heat treatment is performed at 1000 ° C. for 30 minutes in Ar whose oxygen and water vapor partial pressures are controlled to 1 ppm or less, and further 850 ° C. and 10% HCl are added. A gate oxide film 85 having a thickness of 7 to 10 nm was formed in dry oxygen. Then, a 50 nm polycrystalline Si film 86 was deposited by the LPCVD method using SiH 4 . Deposition temperature is 620 ° C., SiH 4
Flow rate is 50-100 sccm, pressure is 0.1 Torr
Then, the deposition rate of Si was 10 to 15 nm / min. N-channel MOSFE for the polycrystalline Si film 86
In the T formation region, 1 × 10 As + ions are applied at 12 keV.
15 cm −2 ions are implanted, and BF 2 + ions are implanted into the p-channel MOSFET formation region at 1 × 10 15 cm at 10 keV.
-Ions were implanted. Selective ion implantation was performed using a resist mask.

【0065】次いで、この状態の試料を真空装置の中に
セットし、真空装置内を500l/secの排気容量の
ターボ分子ポンプを用いて1×10-8Torrに減圧し
た後、基板表面にハロゲンランプを照射し、Si基板温
度を450〜700℃の温度に昇温した。1分後に、N
3 、WF6 、H2 及びArを各々100sccm、4
00sccm、500sccm、500sccm流し
て、スロットルバルブを用いて全圧0.2Torrにコ
ントロールした。100secの堆積時間で20nmの
2 N膜87を形成し、続いてH2 、SiH4 及びWF
6 の混合ガスを用いて各々0.173Torr、0.0
13Torr、0.065Torr圧に保持し、450
℃の基板温度で、W2 N膜87上に100nmのW膜8
8を形成した。
Then, the sample in this state is set in a vacuum apparatus, and the inside of the vacuum apparatus is depressurized to 1 × 10 −8 Torr using a turbo molecular pump having an exhaust capacity of 500 l / sec, and then halogen is applied to the substrate surface. The lamp was irradiated to raise the temperature of the Si substrate to a temperature of 450 to 700 ° C. 1 minute later, N
H 3 , WF 6 , H 2 and Ar are each 100 sccm, 4
Flowing at 00 sccm, 500 sccm, and 500 sccm, the total pressure was controlled to 0.2 Torr using a throttle valve. A 20 nm W 2 N film 87 is formed with a deposition time of 100 seconds, and then H 2 , SiH 4 and WF are formed.
0.173 Torr, 0.0 using mixed gas of 6 respectively
Hold at 13 Torr, 0.065 Torr pressure, 450
100 nm W film 8 on W 2 N film 87 at substrate temperature of ℃
8 was formed.

【0066】次いで、図13(c)に示すように、エキ
シマレーザ・リソグラフィ技術を用いて所望の電極・配
線形状のレジストパターンを形成し、さらにCl2 /H
eガス系反応性イオンエッチング技術を用いW(100
nm)/W2 N(20nm)/Asドープ及びBドープ
多結晶Si(50nm)積層構造をエッチングした。続
いて、レジストを酸素プラズマアッシングで剥離した
後、エチレングリコール洗浄、アルコール洗浄、脱イオ
ン純水洗浄を順次行ない、窒素中にて乾燥させた。ソー
ス、ドレイン上のSiO2 膜85の残厚を3〜5nmと
してnチャネルMOSFET形成領域にはAs+ イオン
を20keVで1×1014cm-2イオン注入し、注入層
89を形成した。pチャネルMOSFET形成領域には
Ge+ を10keVで1×1015cm-2イオン注入し、
Si基板の表面を非晶質化した後に、BF2 + イオンを
20keVで1×1014cm-2イオン注入し、注入層9
0を形成し、窒素中にて850℃、30分の熱処理を行
った。
Next, as shown in FIG. 13C, a resist pattern having a desired electrode / wiring shape is formed by using an excimer laser lithography technique, and further Cl 2 / H is used.
W (100
nm) / W 2 N (20 nm) / As-doped and B-doped polycrystalline Si (50 nm) laminated structure was etched. Subsequently, the resist was stripped by oxygen plasma ashing, followed by ethylene glycol cleaning, alcohol cleaning, deionized pure water cleaning, and drying in nitrogen. With the remaining thickness of the SiO 2 film 85 on the source and drain being 3 to 5 nm, 1 × 10 14 cm −2 ions of As + ions were implanted into the n-channel MOSFET formation region at 20 keV to form an implantation layer 89. Ge + was ion-implanted into the p-channel MOSFET formation region at 10 keV at 1 × 10 15 cm -2 ,
After amorphizing the surface of the Si substrate, BF 2 + ions are implanted at 1 × 10 14 cm −2 at 20 keV to obtain an implantation layer 9
0 was formed and heat treatment was performed in nitrogen at 850 ° C. for 30 minutes.

【0067】次いで、Si基板を真空槽に入れターボ分
子ポンプを用いて1×10-7Torrに減圧した後に、
ランプを用いて基板を500℃に昇温して1分後にジボ
ラン(B2 6 )ガスを100〜500sccm導入
し、スロットルバルブを用い1×10-2Torrにした
状態で、2.45GHzのマイクロ波(パワー:500
W〜1kW)を印加した。10分間のジボランプラズマ
ホウ化によってW膜88の表面に約15〜20nmのW
2 5 膜91を形成した。
Then, the Si substrate was placed in a vacuum chamber and the pressure was reduced to 1 × 10 −7 Torr using a turbo molecular pump.
The substrate was heated to 500 ° C. using a lamp and 1 minute later, 100 to 500 sccm of diborane (B 2 H 6 ) gas was introduced, and the throttle valve was set to 1 × 10 −2 Torr to obtain 2.45 GHz. Microwave (power: 500
W to 1 kW) was applied. About 15 to 20 nm of W is formed on the surface of the W film 88 by diborane plasma boration for 10 minutes.
A 2 B 5 film 91 was formed.

【0068】次いで、減圧可能な縦型炉に基板をセット
し、1×10-7Torrに減圧した後に窒素10l/m
inを流して1気圧とし、800℃まで5分以内に昇温
した後に水素を200sccm、水蒸気を20sccm
導入して、30分酸化した。この酸化工程によって、図
14(d)に示すように多結晶Si膜86の側壁には2
0nmの酸化膜92が、ソース、ドレイン上には18n
mの酸化膜93が形成された。このとき、N2 希釈水素
/水蒸気酸化以外に、600〜800℃のN2希釈の酸
素中にて1気圧以上の圧力で酸素ラジカルを用いたプラ
ズマ酸化で後酸化してもよい。さらに、陽極酸化などの
方法を用いてもよい。この後に基板温度を450℃と
し、Arで希釈されたSiH4 とO2 混合ガスを用いた
AP(常圧)CVD法によって、全面にSiO2 膜94
を200nm堆積した。
Next, the substrate was set in a vertical furnace capable of reducing the pressure, and the pressure was reduced to 1 × 10 −7 Torr, and then 10 l / m of nitrogen was added.
After flowing in to 1 atm and raising the temperature to 800 ° C. within 5 minutes, 200 sccm of hydrogen and 20 sccm of water vapor
It was introduced and oxidized for 30 minutes. As a result of this oxidation step, as shown in FIG.
Oxide film 92 of 0 nm has a thickness of 18n on the source and drain.
m oxide film 93 was formed. At this time, in addition to N 2 diluted hydrogen / steam oxidation, post-oxidation may be performed by plasma oxidation using oxygen radicals at a pressure of 1 atm or higher in N 2 diluted oxygen at 600 to 800 ° C. Further, a method such as anodic oxidation may be used. After that, the substrate temperature is set to 450 ° C., and the SiO 2 film 94 is formed on the entire surface by AP (normal pressure) CVD method using SiH 4 and O 2 mixed gas diluted with Ar.
Was deposited to 200 nm.

【0069】次いで、図14(e)に示すように、CH
3 とH2 ガスを用いた反応性イオンエッチングによっ
てSiO2 膜93,94を一部除去し、電極・配線の側
壁部に選択的にSiO2 膜を残置させた。続いてSi基
板を真空槽に入れ、ターボ分子ポンプを用いて1×10
-7Torrに減圧した。その後ランプを用いて基板を5
00℃に昇温して1分後にジボラン(B2 6 )ガスを
100〜500sccm導入し、スロットルバルブを用
いて1×10-2Torrにした状態で2.45GHzの
マイクロ波(パワー:500W〜1kW)を加えた。1
0分のホウ化によって再度W膜88の表面のW2 5
91の厚みを20nmとした。そして、nチャネルMO
SFET形成領域にはAs+ イオンを30keVで3.
5×1015cm-2イオン注入して注入層95を、pチャ
ネルMOSFET形成領域には、BF2 + イオンを20
keVで5×1015cm-2イオン注入して注入層96を
形成し、APCVD法によって0.5μmのSiO2
97を堆積した。その後、1000℃で30秒のAr熱
処理を行うことによってソース・ドレインを形成した。
この後ソース・ドレインにNiSi2 、CoSi2 、T
iSi2 などを形成してもよい。この工程の後、BPS
G膜、プラズマSiO2 膜を堆積しコンタクトホールを
開孔して配線を形成すればMOSFETが完成する。
Then, as shown in FIG. 14 (e), CH
The SiO 2 film 93 and 94 is partially removed by reactive ion etching using F 3 and H 2 gas was selectively by leaving the SiO 2 film on the side wall portion of the electrode and wiring. Subsequently, the Si substrate was placed in a vacuum chamber and a turbo molecular pump was used for 1 × 10 5.
The pressure was reduced to -7 Torr. After that, the lamp is used to
One minute after heating to 00 ° C., diborane (B 2 H 6 ) gas was introduced at 100 to 500 sccm, and a throttle valve was used to set the pressure to 1 × 10 −2 Torr, and then microwave of 2.45 GHz (power: 500 W ~ 1 kW) was added. 1
By boring for 0 minutes, the thickness of the W 2 B 5 film 91 on the surface of the W film 88 was set to 20 nm again. And n channel MO
2. As + ions in the SFET formation region at 30 keV.
5 × 10 15 cm −2 ions are implanted to form an implantation layer 95, and BF 2 + ions are implanted into the p-channel MOSFET formation region to 20 times.
An ion implantation layer 96 was formed by ion implantation of 5 × 10 15 cm −2 with keV, and a 0.5 μm SiO 2 film 97 was deposited by the APCVD method. After that, a source / drain was formed by performing Ar heat treatment at 1000 ° C. for 30 seconds.
After that, NiSi 2 , CoSi 2 , T
iSi 2 or the like may be formed. After this step, BPS
A MOSFET is completed by depositing a G film and a plasma SiO 2 film, opening contact holes and forming wiring.

【0070】このように、本実施例の方法を用いること
によってWの酸化に起因する膜剥がれや抵抗増加は全く
観察されなかった。
As described above, by using the method of this embodiment, no film peeling or resistance increase due to the oxidation of W was observed.

【0071】図15に、図13及び図14図示の第7実
施例に係る方法より形成された、W/W2 N/不純物導
入多結晶シリコンからなる三層ゲート電極のシート抵抗
を測定した結果を示す。W膜88の表面に形成したW2
5 膜91の厚みに対し、シート抵抗をプロットする
と、表面にW2 5 が存在する場合に大きくシート抵抗
が低下し、5〜40nmで0.7〜0.8Ω/□の値が
得られた。表面にW2 5 が存在しない時、すなわち表
面ボライド化なしの場合は2桁以上の著しい抵抗上昇が
見られ、且つW配線の表面は局所的にW酸化物が大きく
成長していた。このことからもW表面のボライド化の耐
酸化性向上効果が大きいことが判る。なお本実施例では
W/W2 N/Si構造について説明したがW/TiN/
Si構造についても同様の効果が得られた。
FIG. 15 shows the results of measuring the sheet resistance of the three-layer gate electrode made of W / W 2 N / impurity-doped polycrystalline silicon formed by the method according to the seventh embodiment shown in FIGS. 13 and 14. Indicates. W 2 formed on the surface of the W film 88
When the sheet resistance is plotted against the thickness of the B 5 film 91, the sheet resistance is greatly reduced when W 2 B 5 is present on the surface, and a value of 0.7 to 0.8 Ω / □ is obtained at 5 to 40 nm. Was given. When W 2 B 5 was not present on the surface, that is, when surface boride was not formed, a remarkable increase in resistance of two orders of magnitude or more was observed, and a large amount of W oxide was locally grown on the surface of the W wiring. From this, it is understood that the effect of improving the oxidation resistance of boride on the W surface is great. Although the W / W 2 N / Si structure has been described in this embodiment, W / TiN /
Similar effects were obtained for the Si structure.

【0072】TiNを用いた場合には、本実施例で用い
た熱工程より高い温度の熱工程を通しても、Wと多結晶
Siとの間の相互反応はみられなかった。TiNを用い
た場合、下地段差の激しいときにはLPCVD−TiN
膜が有効である。典型的な成膜条件は、Ti(N(CH
3 2 4 を用いたLPCVDで、基板温度700〜8
00℃、0.01〜0.5Torrの条件であり、5〜
20nm程度の堆積速度が得られる。
When TiN was used, no mutual reaction was observed between W and polycrystalline Si even through the heating process at a temperature higher than that used in this example. When TiN is used, LPCVD-TiN
Membranes are effective. Typical film forming conditions are Ti (N (CH
3 ) 2 ) 4 LPCVD using substrate temperature 700 ~ 8
The conditions are 00 ° C. and 0.01 to 0.5 Torr, and 5 to
A deposition rate of about 20 nm is obtained.

【0073】なお上記各実施例において、高融点金属膜
としてWを用いて説明したが、Mo等の膜であっても同
様の効果が得られる。
In each of the above-described embodiments, W is used as the refractory metal film, but the same effect can be obtained with a film of Mo or the like.

【0074】[0074]

【発明の効果】本発明によれば、高融点金属層を含む電
極配線層を設けた構造の半導体装置の製造方法におい
て、配線形成後に、配線層の露出表面を本発明に係る被
膜により被覆した構造とすることにより、後工程として
熱処理、酸化処理または絶縁膜堆積処理を行う際、金属
層が酸化されることを防ぐことができる。従って、抵抗
上昇や、膜剥がれといった不良をなくすすことができ、
スループットと共に、信頼性及び製造歩留りの大幅な向
上をはかることができる。
According to the present invention, in a method of manufacturing a semiconductor device having a structure in which an electrode wiring layer including a refractory metal layer is provided, the exposed surface of the wiring layer is covered with the film according to the present invention after the wiring is formed. With the structure, the metal layer can be prevented from being oxidized when heat treatment, oxidation treatment, or insulating film deposition treatment is performed as a subsequent step. Therefore, it is possible to eliminate defects such as increased resistance and film peeling,
Along with the throughput, the reliability and the manufacturing yield can be greatly improved.

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

【図1】本発明の第1実施例に係る半導体装置の製造方
法を工程順に示す断面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the invention in the order of steps.

【図2】本発明の第1実施例に係る半導体装置の製造方
法を図1に続いて工程順に示す断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention in the order of steps subsequent to FIG.

【図3】本発明の第1実施例に係る半導体装置の製造方
法を図2に続いて工程順に示す断面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention in the order of steps subsequent to FIG.

【図4】本発明の第2実施例に係る半導体装置の製造方
法を工程順に示す断面図。
4A to 4C are cross-sectional views showing a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the invention in the order of steps.

【図5】本発明の第3実施例に係る半導体装置の製造方
法を工程順に示す断面図。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention in the order of steps.

【図6】本発明の第3実施例に係る半導体装置の製造方
法を図5に続いて工程順に示す断面図。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention in the order of steps subsequent to FIG. 5;

【図7】本発明の第4実施例に係る半導体装置の製造方
法を工程順に示す断面図。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention in the order of steps.

【図8】本発明の第4実施例に係る半導体装置の製造方
法を図7に続いて工程順に示す断面図。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention in the order of steps subsequent to FIG. 7;

【図9】本発明の第5実施例に係る半導体装置の製造方
法を工程順に示す断面図。
FIG. 9 is a sectional view showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention in the order of steps.

【図10】本発明の第6実施例に係る半導体装置の製造
方法を工程順に示す断面図。
FIG. 10 is a sectional view showing a method of manufacturing a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention in the order of steps.

【図11】本発明の第6実施例に係る半導体装置の製造
方法を図10に続いて工程順に示す断面図。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device according to the sixth exemplary embodiment of the present invention in the order of steps subsequent to FIG. 10;

【図12】本発明の第6実施例に係る半導体装置の製造
方法を図11に続いて工程順に示す断面図。
FIG. 12 is a sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention in the order of steps subsequent to FIG.

【図13】本発明の第7実施例に係る半導体装置の製造
方法を工程順に示す断面図。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing a semiconductor device according to the seventh embodiment of the present invention in the order of steps.

【図14】本発明の第7実施例に係る半導体装置の製造
方法を図13に続いて工程順に示す断面図。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing a semiconductor device according to the seventh embodiment of the present invention in the order of steps subsequent to FIG.

【図15】第7実施例における、W/W2 N/多結晶シ
リコン配線抵抗(シート抵抗で示す)とW表面のW2
5 膜厚との関係を示す特性図。
FIG. 15 shows W / W 2 N / polycrystalline silicon wiring resistance (shown by sheet resistance) and W 2 B on the W surface in the seventh embodiment.
5 is a characteristic diagram showing the relationship with the film thickness.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、21、31、51、61、71、81…Si基板、
3、23、35、52、62、73、…SiO2 膜、
5、36、75、86…Si膜、6、23、37、5
3、63、76、…TiN膜、7、24、54、64、
77、88…W膜、8、26、56…Al膜、9、4
1、57…Al2 3 膜、38…W−Al合金膜、6
5、78、91…W2 5 膜、87…W2 N。
1, 21, 31, 51, 61, 71, 81 ... Si substrate,
3, 23, 35, 52, 62, 73, ... SiO 2 film,
5, 36, 75, 86 ... Si film, 6, 23, 37, 5
3, 63, 76, ... TiN film, 7, 24, 54, 64,
77, 88 ... W film, 8, 26, 56 ... Al film, 9, 4
1, 57 ... Al 2 O 3 film, 38 ... W-Al alloy film, 6
5, 78, 91 ... W 2 B 5 film, 87 ... W 2 N.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体装置の製造方法において、熱処
理、酸化処理、若しくは絶縁物堆積処理に先立って電極
配線層を形成する方法であって、 半導体基板上に電極配線の材料となる高融点金属の層を
形成する工程と、前記高融点金属層を選択的にエッチン
グし、パターニングされた電極配線層を形成する工程
と、前記電極配線層をアルミニウム膜で被覆する工程
と、前記アルミニウム膜を、前記高融点金属とアルミニ
ウムとが合金化する温度より低温で酸化し、酸化アルミ
ニウム膜に変換する工程と、を具備する方法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising forming an electrode wiring layer prior to heat treatment, oxidation treatment, or insulator deposition treatment, the method comprising the step of forming a refractory metal as a material for electrode wiring on a semiconductor substrate. A step of forming a layer, a step of selectively etching the refractory metal layer to form a patterned electrode wiring layer, a step of covering the electrode wiring layer with an aluminum film, the aluminum film, Oxidizing at a temperature lower than the temperature at which the refractory metal and aluminum are alloyed with each other, and converting the aluminum oxide film.
【請求項2】 半導体装置の製造方法において、熱処
理、酸化処理、若しくは絶縁物堆積処理に先立って電極
配線層を形成する方法であって、 半導体基板上に電極配線の材料となる高融点金属の層を
形成する工程と、前記高融点金属層を選択的にエッチン
グし、パターニングされた電極配線層を形成する工程
と、前記電極配線層上にアルミニウム膜を選択成長さ
せ、前記電極配線層を前記アルミニウム膜で被覆する工
程と、を具備する方法。
2. A method for manufacturing a semiconductor device, which comprises forming an electrode wiring layer prior to heat treatment, oxidation treatment, or insulator deposition treatment, the method comprising forming a high melting point metal as a material for electrode wiring on a semiconductor substrate. A step of forming a layer, a step of selectively etching the refractory metal layer to form a patterned electrode wiring layer, a step of selectively growing an aluminum film on the electrode wiring layer, and forming the electrode wiring layer Coating with an aluminum film.
【請求項3】 半導体装置の製造方法において、熱処
理、酸化処理、若しくは絶縁物堆積処理に先立って電極
配線層を形成する方法であって、 半導体基板上に電極配線の材料となる高融点金属とアル
ミニウムとの合金からなる層を形成する工程と、前記合
金層を選択的にエッチングし、電極配線パターンを形成
する工程と、前記電極配線パターンを酸化し、表面が酸
化アルミニウム膜で被覆された電極配線層を形成する工
程と、を具備する方法。
3. A method for manufacturing a semiconductor device, which is a method of forming an electrode wiring layer prior to heat treatment, oxidation treatment, or insulator deposition treatment, comprising a refractory metal serving as a material for electrode wiring on a semiconductor substrate. A step of forming a layer made of an alloy with aluminum, a step of selectively etching the alloy layer to form an electrode wiring pattern, and an electrode whose surface is covered with an aluminum oxide film by oxidizing the electrode wiring pattern. And a step of forming a wiring layer.
【請求項4】 半導体装置の製造方法において、熱処
理、酸化処理、若しくは絶縁物堆積処理に先立って電極
配線層を形成する方法であって、 半導体基板上に電極配線の材料となる高融点金属の層を
形成する工程と、前記高融点金属層を選択的にエッチン
グし、パターニングされた電極配線層を形成する工程
と、前記電極配線層の表面をホウ化し、前記電極配線層
を前記高融点金属のホウ化物で被覆する工程と、を具備
する方法。
4. A method for manufacturing a semiconductor device, which is a method of forming an electrode wiring layer prior to heat treatment, oxidation treatment, or insulator deposition treatment, the refractory metal being a material for electrode wiring on a semiconductor substrate. A step of forming a layer, a step of selectively etching the refractory metal layer to form a patterned electrode wiring layer, a step of boring the surface of the electrode wiring layer, and forming the electrode wiring layer by the refractory metal. And boride coating.
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