JPH06204346A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH06204346A JPH06204346A JP101893A JP101893A JPH06204346A JP H06204346 A JPH06204346 A JP H06204346A JP 101893 A JP101893 A JP 101893A JP 101893 A JP101893 A JP 101893A JP H06204346 A JPH06204346 A JP H06204346A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 接続孔内に凹みのないタングステンを形成す
ることにより、上層配線金属との接続を良好のする。 【構成】 シリコン基板１上に拡散層４を形成し、絶縁
膜２を堆積した後、拡散層４上に接続孔３を設ける。次
にＴｉ膜５,ＴｉＮ膜６,Ｔｉ膜９を順に形成し、タング
ステン７を形成した後、ＳＦ６を用いて全面のタングス
テン７をドライエッチングして接続孔３内にタングステ
ン７’を残す。この際、ＳＦ６と表面のＴｉが反応して
チタンのふっ化物１０がタングステン７’の表面に形成
され、接続孔内のタングステン７’がエッチングされる
のを抑制する。次に絶縁膜２上に残っているＴｉＮ膜と
Ｔｉ膜を塩素を含むガスを用いて除去した後、アルゴン
を用いた物理的エッチングによりチタンのふっ化物１０
の除去を行い、上層配線として窒化チタン,アルミニウ
ム合金,チタンからなる金属配線８を形成する。
ることにより、上層配線金属との接続を良好のする。 【構成】 シリコン基板１上に拡散層４を形成し、絶縁
膜２を堆積した後、拡散層４上に接続孔３を設ける。次
にＴｉ膜５,ＴｉＮ膜６,Ｔｉ膜９を順に形成し、タング
ステン７を形成した後、ＳＦ６を用いて全面のタングス
テン７をドライエッチングして接続孔３内にタングステ
ン７’を残す。この際、ＳＦ６と表面のＴｉが反応して
チタンのふっ化物１０がタングステン７’の表面に形成
され、接続孔内のタングステン７’がエッチングされる
のを抑制する。次に絶縁膜２上に残っているＴｉＮ膜と
Ｔｉ膜を塩素を含むガスを用いて除去した後、アルゴン
を用いた物理的エッチングによりチタンのふっ化物１０
の除去を行い、上層配線として窒化チタン,アルミニウ
ム合金,チタンからなる金属配線８を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関わり、特
にその半導体基板や電極配線と金属配線間、および金属
配線層間の接続に関するものである。
にその半導体基板や電極配線と金属配線間、および金属
配線層間の接続に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、超ＬＳＩの高集積化、高密度化に
ともない、半導体基板上の拡散層や電極配線層と上層の
金属配線との接続を行なうコンタクトホールや、金属配
線層間を接続するスルーホールのアスペクト比が増大し
ている。これら高アスペクト比の接続孔への金属埋め込
み技術の一つとしてブランケットタングステンＣＶＤ法
とエッチバック法が用いられている。
ともない、半導体基板上の拡散層や電極配線層と上層の
金属配線との接続を行なうコンタクトホールや、金属配
線層間を接続するスルーホールのアスペクト比が増大し
ている。これら高アスペクト比の接続孔への金属埋め込
み技術の一つとしてブランケットタングステンＣＶＤ法
とエッチバック法が用いられている。
【０００３】以下、図面を用いて従来の技術の一例とし
てコンタクトホールへの金属埋め込み技術について説明
する。
てコンタクトホールへの金属埋め込み技術について説明
する。
【０００４】図６は従来の半導体装置の製造方法におけ
るコンタクトホール部への金属埋め込み工程の工程断面
図である。
るコンタクトホール部への金属埋め込み工程の工程断面
図である。
【０００５】図６（ａ）において、例えばｐ型のシリコ
ン基板１を用いた場合、シリコン基板１上に形成された
酸化珪素からなる絶縁膜２に接続孔３を形成する。この
接続孔３の低部は拡散層４や電極金属などが予め形成さ
れている。
ン基板１を用いた場合、シリコン基板１上に形成された
酸化珪素からなる絶縁膜２に接続孔３を形成する。この
接続孔３の低部は拡散層４や電極金属などが予め形成さ
れている。
【０００６】次に図６（ｂ）に示すように、スパッタ法
により３０ｎｍ程度のＴｉ膜５と１００ｎｍ程度のＴｉ
Ｎ膜６を形成した後、ＴｉＮ膜６の表面に化学気相成長
法（以下ＣＶＤ法とする）によりタングステン７を１μ
ｍ程度形成し、接続孔内を埋める。Ｔｉ膜５とＴｉＮ膜
６はタングステン７の形成工程においてタングステンの
密着層としてタングステンを均一且つ安定に形成する目
的と、拡散層４等がタングステンの形成ガスと反応する
のを防止するためである。
により３０ｎｍ程度のＴｉ膜５と１００ｎｍ程度のＴｉ
Ｎ膜６を形成した後、ＴｉＮ膜６の表面に化学気相成長
法（以下ＣＶＤ法とする）によりタングステン７を１μ
ｍ程度形成し、接続孔内を埋める。Ｔｉ膜５とＴｉＮ膜
６はタングステン７の形成工程においてタングステンの
密着層としてタングステンを均一且つ安定に形成する目
的と、拡散層４等がタングステンの形成ガスと反応する
のを防止するためである。
【０００７】次に図６（ｃ）に示すように六ふっ化硫黄
（ＳＦ６）を用いて等方性な条件を用いて全面のタング
ステン７を均一にドライエッチングして接続孔３内にタ
ングステン７’を残す（一般にエッチバックと呼ばれ
る）。さらに接続孔３以外の絶縁膜２上に残っているＴ
ｉＮ膜６とＴｉ膜５を塩素ガスを用いて除去した後、上
層配線として窒化チタン,アルミニウム合金,チタンから
なる金属配線８を形成する。
（ＳＦ６）を用いて等方性な条件を用いて全面のタング
ステン７を均一にドライエッチングして接続孔３内にタ
ングステン７’を残す（一般にエッチバックと呼ばれ
る）。さらに接続孔３以外の絶縁膜２上に残っているＴ
ｉＮ膜６とＴｉ膜５を塩素ガスを用いて除去した後、上
層配線として窒化チタン,アルミニウム合金,チタンから
なる金属配線８を形成する。
【０００８】上記従来例において、タングステンの密着
層である高融点金属としてＴｉＮとＴｉを示したが、タ
ングステンやＴｉＷ等も用いられている。
層である高融点金属としてＴｉＮとＴｉを示したが、タ
ングステンやＴｉＷ等も用いられている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の様
な方法では、タングステンをエッチングする際の均一性
が数％であること等のために、接続孔以外の部分にタン
グステンが残ってしまう。このタングステンを完全に除
去するために行なうオーバーエッチングと呼ばれる追加
エッチングを行うが、この際に接続孔３内部のタングス
テン７’もエッチングされるために、図６の様にタング
ステンの凹みが生じる。コンタクトホールの直径が０．
３μｍとすると、タングステン凹みが０．３μｍ生じた
場合、タングステンの凹みのアスペクト比が１となり、
アルミニウム合金等の上層配線の形成方法として、現在
使われているスパッタ法を用いた場合には、十分な接続
を行なうことができなくなり、接続の不良や信頼性低下
等という問題が生じる。
な方法では、タングステンをエッチングする際の均一性
が数％であること等のために、接続孔以外の部分にタン
グステンが残ってしまう。このタングステンを完全に除
去するために行なうオーバーエッチングと呼ばれる追加
エッチングを行うが、この際に接続孔３内部のタングス
テン７’もエッチングされるために、図６の様にタング
ステンの凹みが生じる。コンタクトホールの直径が０．
３μｍとすると、タングステン凹みが０．３μｍ生じた
場合、タングステンの凹みのアスペクト比が１となり、
アルミニウム合金等の上層配線の形成方法として、現在
使われているスパッタ法を用いた場合には、十分な接続
を行なうことができなくなり、接続の不良や信頼性低下
等という問題が生じる。
【００１０】本発明は上記問題点に鑑み、接続孔内のタ
ングステンの凹みが生じない方法でタングステンの埋め
込みを行い、上層配線との接続を良好にする方法を提供
するものである。
ングステンの凹みが生じない方法でタングステンの埋め
込みを行い、上層配線との接続を良好にする方法を提供
するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するために、半導体基板上に形成された絶縁膜の所定
領域に接続孔を開口する工程と、前記絶縁膜上および前
記接続孔内に高融点金属膜を形成する工程と、前記接続
孔内以外の前記高融点金属膜上にチタンを８０mol％以
上含む金属膜を形成する工程と、前記チタンを８０mol
％以上含む金属膜上に化学気相成長法によりタングステ
ンを形成する工程と、硫黄もしくは炭素のふっ化物を用
いて前記タングステンのエッチングを行い、前記接続孔
内にタングステンを残置すると共に、前記接続孔内部の
タングステン表面にチタンのふっ化物を形成する工程
と、前記チタンのふっ化物を除去する工程を含むことを
特徴とする半導体装置の製造方法を提供するものであ
る。
決するために、半導体基板上に形成された絶縁膜の所定
領域に接続孔を開口する工程と、前記絶縁膜上および前
記接続孔内に高融点金属膜を形成する工程と、前記接続
孔内以外の前記高融点金属膜上にチタンを８０mol％以
上含む金属膜を形成する工程と、前記チタンを８０mol
％以上含む金属膜上に化学気相成長法によりタングステ
ンを形成する工程と、硫黄もしくは炭素のふっ化物を用
いて前記タングステンのエッチングを行い、前記接続孔
内にタングステンを残置すると共に、前記接続孔内部の
タングステン表面にチタンのふっ化物を形成する工程
と、前記チタンのふっ化物を除去する工程を含むことを
特徴とする半導体装置の製造方法を提供するものであ
る。
【００１２】さらに本発明は、半導体基板上に第一の絶
縁膜を介して形成された金属配線上に第二の絶縁膜を形
成する工程と、前記第二の絶縁膜の所定領域に接続孔を
開口する工程と、前記第二の絶縁膜上に最上層が８０mo
l％以上のチタンを含む金属膜からなる高融点金属膜を
形成する工程と、前記高融点金属膜上に化学気相成長法
によりタングステンを形成する工程と、硫黄もしくは炭
素のふっ化物を用いて前記タングステンのエッチングを
行い、前記接続孔内にタングステンを残置すると共に、
前記接続孔内部のタングステン表面にチタンのふっ化物
を形成する工程と、前記チタンのふっ化物を除去する工
程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法を提供
するものである。
縁膜を介して形成された金属配線上に第二の絶縁膜を形
成する工程と、前記第二の絶縁膜の所定領域に接続孔を
開口する工程と、前記第二の絶縁膜上に最上層が８０mo
l％以上のチタンを含む金属膜からなる高融点金属膜を
形成する工程と、前記高融点金属膜上に化学気相成長法
によりタングステンを形成する工程と、硫黄もしくは炭
素のふっ化物を用いて前記タングステンのエッチングを
行い、前記接続孔内にタングステンを残置すると共に、
前記接続孔内部のタングステン表面にチタンのふっ化物
を形成する工程と、前記チタンのふっ化物を除去する工
程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法を提供
するものである。
【００１３】
【作用】本発明はタングステンの密着層の最表面にＴｉ
を用いることにより、タングステンのエッチング中Ｔｉ
の表面が露出した時に、タングステンのエッチングに用
いているＳＦ６がＴｉと反応を起こし、接続孔内部のタ
ングステン表面に反応物を形成するため、接続孔内部の
タングステンに凹みを生じさせずに接続孔内以外のタン
グステンのエッチングを行なうものである。
を用いることにより、タングステンのエッチング中Ｔｉ
の表面が露出した時に、タングステンのエッチングに用
いているＳＦ６がＴｉと反応を起こし、接続孔内部のタ
ングステン表面に反応物を形成するため、接続孔内部の
タングステンに凹みを生じさせずに接続孔内以外のタン
グステンのエッチングを行なうものである。
【００１４】図４はタングステンの下層の高融点金属膜
のチタンの含有率を変えて、接続孔内のタングステンの
凹み（図５参照）を測定した結果である。タングステン
の堆積とエッチングは同条件で行なっている。試料は６
インチウエハを用いており、その中の５点の断面を電子
顕微鏡で観察し、タングステンの凹みを測定した結果と
その平均値を記している。この図よりチタンの含有率が
８０mol％から接続孔内のタングステンの凹みを抑制す
る効果があることがわかる。
のチタンの含有率を変えて、接続孔内のタングステンの
凹み（図５参照）を測定した結果である。タングステン
の堆積とエッチングは同条件で行なっている。試料は６
インチウエハを用いており、その中の５点の断面を電子
顕微鏡で観察し、タングステンの凹みを測定した結果と
その平均値を記している。この図よりチタンの含有率が
８０mol％から接続孔内のタングステンの凹みを抑制す
る効果があることがわかる。
【００１５】
【実施例】以下本発明の第一の実施例として、半導体基
板にｐ型シリコン基板、絶縁膜にシリコン酸化膜、高融
点金属に窒化チタン（ＴｉＮ）とチタン（Ｔｉ）の積層
膜、８０mol％以上のチタンを含む金属膜としてチタン
膜、硫黄もしくは炭素のふっ化物として六ふっ化硫黄
（ＳＦ６）を含むガスを用いた場合について図面を参照
しながら説明する。
板にｐ型シリコン基板、絶縁膜にシリコン酸化膜、高融
点金属に窒化チタン（ＴｉＮ）とチタン（Ｔｉ）の積層
膜、８０mol％以上のチタンを含む金属膜としてチタン
膜、硫黄もしくは炭素のふっ化物として六ふっ化硫黄
（ＳＦ６）を含むガスを用いた場合について図面を参照
しながら説明する。
【００１６】図１（ａ）において、ｐ型シリコン基板１
上に形成された二酸化珪素からなる絶縁膜２に接続孔３
を形成する。この接続孔３の低部は拡散層４や電極金属
などが予め形成されている。
上に形成された二酸化珪素からなる絶縁膜２に接続孔３
を形成する。この接続孔３の低部は拡散層４や電極金属
などが予め形成されている。
【００１７】次に図１（ｂ）に示すように、スパッタ法
により３０ｎｍ程度のＴｉ膜５と１００ｎｍ程度のＴｉ
Ｎ膜６を形成し、さらに１０ｎｍ程度のＴｉ膜９を形成
する。この後、Ｔｉ膜９の表面に化学気相成長法（以下
ＣＶＤ法と記す）によりタングステン膜７を１μｍ程度
形成し、接続孔３内をタングステンで埋める。
により３０ｎｍ程度のＴｉ膜５と１００ｎｍ程度のＴｉ
Ｎ膜６を形成し、さらに１０ｎｍ程度のＴｉ膜９を形成
する。この後、Ｔｉ膜９の表面に化学気相成長法（以下
ＣＶＤ法と記す）によりタングステン膜７を１μｍ程度
形成し、接続孔３内をタングステンで埋める。
【００１８】次に図１（ｃ）に示すように六ふっ化硫黄
（ＳＦ６）を含むガスを用いて等方性をもつ条件にて全
面のタングステン膜７をＴｉ９がほぼ露出するまでドラ
イエッチングして、接続孔３内にタングステン７’を残
す。この際、ＳＦ６と表面のＴｉが反応してチタンのふ
っ化物１０がタングステン７’の表面に形成され、接続
孔内のタングステン７’がエッチングされるのを抑制す
る。
（ＳＦ６）を含むガスを用いて等方性をもつ条件にて全
面のタングステン膜７をＴｉ９がほぼ露出するまでドラ
イエッチングして、接続孔３内にタングステン７’を残
す。この際、ＳＦ６と表面のＴｉが反応してチタンのふ
っ化物１０がタングステン７’の表面に形成され、接続
孔内のタングステン７’がエッチングされるのを抑制す
る。
【００１９】次に図１（ｄ）に示すように、絶縁膜２上
に残っているＴｉＮ膜とＴｉ膜を塩素を含むガスを用い
て除去した後、アルゴンを用いた物理的エッチングによ
りチタンのふっ化物１０の除去を行い、上層配線として
窒化チタン,アルミニウム合金,チタンからなる金属配線
８を形成する。
に残っているＴｉＮ膜とＴｉ膜を塩素を含むガスを用い
て除去した後、アルゴンを用いた物理的エッチングによ
りチタンのふっ化物１０の除去を行い、上層配線として
窒化チタン,アルミニウム合金,チタンからなる金属配線
８を形成する。
【００２０】本実施例によるタングステンの凹み量に関
する比較表を（表１）に示す。
する比較表を（表１）に示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】また図４には、タングステンの下層の高融
点金属膜のチタンの含有率を変えて、接続孔内のタング
ステンの凹みを測定した結果を示す。タングステンの堆
積とエッチングは同条件で行なっている。図中の点は、
６インチウエハ中の５点の断面を電子顕微鏡で観察し、
タングステンの凹みを測定した結果とその平均値であ
る。この図よりチタンの含有率が８０mol％から接続孔
内のタングステンの凹みを抑制する効果があることがわ
かる。なお、本実施例は拡散層上のコンタクトホールに
ついて記したが、ゲート電極等の上のコンタクトホール
についても同様である。
点金属膜のチタンの含有率を変えて、接続孔内のタング
ステンの凹みを測定した結果を示す。タングステンの堆
積とエッチングは同条件で行なっている。図中の点は、
６インチウエハ中の５点の断面を電子顕微鏡で観察し、
タングステンの凹みを測定した結果とその平均値であ
る。この図よりチタンの含有率が８０mol％から接続孔
内のタングステンの凹みを抑制する効果があることがわ
かる。なお、本実施例は拡散層上のコンタクトホールに
ついて記したが、ゲート電極等の上のコンタクトホール
についても同様である。
【００２３】なお、本実施例において、高融点金属膜と
してＴｉとＴｉＮの積層膜を用いたが、チタンタングス
テン（ＴｉＷ）やタングステン、窒化チタン（ＴｉＮ）
単層膜、タングステンシリサイド等の高融点金属を用い
ても本発明の効果は同様である。
してＴｉとＴｉＮの積層膜を用いたが、チタンタングス
テン（ＴｉＷ）やタングステン、窒化チタン（ＴｉＮ）
単層膜、タングステンシリサイド等の高融点金属を用い
ても本発明の効果は同様である。
【００２４】また、本実施例では高融点金属の全面にチ
タン膜を形成したが、接続孔内以外の高融点金属膜上に
チタンが形成されていれば同様の効果は得られる。
タン膜を形成したが、接続孔内以外の高融点金属膜上に
チタンが形成されていれば同様の効果は得られる。
【００２５】また、本実施例においては、金属配線を形
成する前に絶縁膜上のＴｉやＴｉＮの高融点金属膜を除
去したが、ＴｉやＴｉＮ等の高融点金属膜を除去せず
に、この上にアルミニウム合金等を堆積し、配線のパタ
ーンを形成する際にＴｉやＴｉＮの高融点金属膜を同時
にエッチングしてもよい。
成する前に絶縁膜上のＴｉやＴｉＮの高融点金属膜を除
去したが、ＴｉやＴｉＮ等の高融点金属膜を除去せず
に、この上にアルミニウム合金等を堆積し、配線のパタ
ーンを形成する際にＴｉやＴｉＮの高融点金属膜を同時
にエッチングしてもよい。
【００２６】また、硫黄もしくは炭素のふっ化物として
六ふっ化硫黄（ＳＦ６）を含むガスを用いたが、四塩化
炭素（ＣＦ４）やトリフルオロメタン（ＣＨＦ３）等を
含むガスを用いてもよい。
六ふっ化硫黄（ＳＦ６）を含むガスを用いたが、四塩化
炭素（ＣＦ４）やトリフルオロメタン（ＣＨＦ３）等を
含むガスを用いてもよい。
【００２７】また、チタンふっ化物の除去にアルゴンを
用いた物理エッチングを用いたが、チタンのふっ化物の
除去が可能な方法ならばどの様な方法を用いてもかまわ
ない。
用いた物理エッチングを用いたが、チタンのふっ化物の
除去が可能な方法ならばどの様な方法を用いてもかまわ
ない。
【００２８】また、上層配線として窒化チタン,アルミ
ニウム合金,チタンアルミニウム合金からなる金属配線
を用いたが、銅配線等、他の金属を用いた配線でも同様
である。
ニウム合金,チタンアルミニウム合金からなる金属配線
を用いたが、銅配線等、他の金属を用いた配線でも同様
である。
【００２９】以下本発明の第二の実施例として、金属配
線としてチタン，窒化チタン，アルミニウム合金，窒化
チタンの順に形成した積層配線、第一の絶縁膜および第
二の絶縁膜にシリコン酸化膜、最上層が８０mol％以上
のチタンを含む金属膜からなる高融点金属膜にチタン
（Ｔｉ）,窒化チタン（ＴｉＮ）,チタン（Ｔｉ）の積層
膜、硫黄もしくは炭素のふっ化物に六ふっ化硫黄（ＳＦ
６）を用いた場合について図面を参照しながら説明す
る。
線としてチタン，窒化チタン，アルミニウム合金，窒化
チタンの順に形成した積層配線、第一の絶縁膜および第
二の絶縁膜にシリコン酸化膜、最上層が８０mol％以上
のチタンを含む金属膜からなる高融点金属膜にチタン
（Ｔｉ）,窒化チタン（ＴｉＮ）,チタン（Ｔｉ）の積層
膜、硫黄もしくは炭素のふっ化物に六ふっ化硫黄（ＳＦ
６）を用いた場合について図面を参照しながら説明す
る。
【００３０】図２（ａ）において、シリコン基板１上に
形成された二酸化珪素からなる絶縁膜８上に、チタン，
窒化チタン，アルミニウム合金，窒化チタンを順次堆積
し、この積層金属膜を所望の配線パターンに加工するこ
とにより金属配線１２を形成する。さらに全面にＣＶＤ
法によりシリコン酸化膜からなる絶縁膜２を形成し、金
属配線１２上の絶縁膜２の所望の位置に接続孔３を開孔
する。
形成された二酸化珪素からなる絶縁膜８上に、チタン，
窒化チタン，アルミニウム合金，窒化チタンを順次堆積
し、この積層金属膜を所望の配線パターンに加工するこ
とにより金属配線１２を形成する。さらに全面にＣＶＤ
法によりシリコン酸化膜からなる絶縁膜２を形成し、金
属配線１２上の絶縁膜２の所望の位置に接続孔３を開孔
する。
【００３１】次に図２（ｂ）に示すように、スパッタ法
により３０ｎｍ程度のＴｉ膜５と１００ｎｍ程度のＴｉ
Ｎ膜６を形成し、さらにＴｉ膜９を１０ｎｍを形成す
る。この後、Ｔｉ膜９の表面にＣＶＤ法によりタングス
テン膜７を１μｍ程度形成し、接続孔３内をタングステ
ンで埋める。
により３０ｎｍ程度のＴｉ膜５と１００ｎｍ程度のＴｉ
Ｎ膜６を形成し、さらにＴｉ膜９を１０ｎｍを形成す
る。この後、Ｔｉ膜９の表面にＣＶＤ法によりタングス
テン膜７を１μｍ程度形成し、接続孔３内をタングステ
ンで埋める。
【００３２】次に図２（ｃ）に示すように六ふっ化硫黄
（ＳＦ６）を用いて等方性をもつ条件にて全面のタング
ステン膜７をＴｉ９が露出するまでドライエッチングし
て、接続孔３内にタングステン７’を残す。この際、Ｓ
Ｆ６と表面のＴｉが反応してチタンのふっ化物１０がタ
ングステン７’の表面に形成され、接続孔内のタングス
テン７’がエッチングされるのを抑制する。
（ＳＦ６）を用いて等方性をもつ条件にて全面のタング
ステン膜７をＴｉ９が露出するまでドライエッチングし
て、接続孔３内にタングステン７’を残す。この際、Ｓ
Ｆ６と表面のＴｉが反応してチタンのふっ化物１０がタ
ングステン７’の表面に形成され、接続孔内のタングス
テン７’がエッチングされるのを抑制する。
【００３３】次に図２（ｄ）に示すように、絶縁膜２上
に残っているＴｉＮ膜とＴｉ膜を塩素を含むガスを用い
て除去した後、アルゴンを用いた物理的エッチングによ
りチタンのふっ化物１０の除去を行い、上層配線として
窒化チタン,アルミニウム合金,チタンからなる金属配線
８を形成する。
に残っているＴｉＮ膜とＴｉ膜を塩素を含むガスを用い
て除去した後、アルゴンを用いた物理的エッチングによ
りチタンのふっ化物１０の除去を行い、上層配線として
窒化チタン,アルミニウム合金,チタンからなる金属配線
８を形成する。
【００３４】なお、本実施例は一層目の金属配線上の接
続孔について記したが、二層目以後の金属配線上の接続
孔についても同様である。
続孔について記したが、二層目以後の金属配線上の接続
孔についても同様である。
【００３５】また、本実施例において、最上層が８０mo
l％以上のチタンを含む金属膜からなる高融点金属膜と
してＴｉ,ＴｉＮ,Ｔｉの積層膜を用いたが、チタンタン
グステン（ＴｉＷ）やタングステン、窒化チタン（Ｔｉ
Ｎ）単層膜、タングステンシリサイド等の高融点金属膜
でも、最上層に８０mol％以上のチタンを含む金属膜を
用いれば本発明の効果は同様である。
l％以上のチタンを含む金属膜からなる高融点金属膜と
してＴｉ,ＴｉＮ,Ｔｉの積層膜を用いたが、チタンタン
グステン（ＴｉＷ）やタングステン、窒化チタン（Ｔｉ
Ｎ）単層膜、タングステンシリサイド等の高融点金属膜
でも、最上層に８０mol％以上のチタンを含む金属膜を
用いれば本発明の効果は同様である。
【００３６】また、本実施例においては、金属配線を形
成する前に絶縁膜上のＴｉやＴｉＮの高融点金属膜を除
去したが、ＴｉやＴｉＮ等の高融点金属膜を除去せずに
この上にアルミニウム合金等を堆積し、配線のパターン
を形成する際にＴｉやＴｉＮの高融点金属膜を同時にエ
ッチングしてもよい。
成する前に絶縁膜上のＴｉやＴｉＮの高融点金属膜を除
去したが、ＴｉやＴｉＮ等の高融点金属膜を除去せずに
この上にアルミニウム合金等を堆積し、配線のパターン
を形成する際にＴｉやＴｉＮの高融点金属膜を同時にエ
ッチングしてもよい。
【００３７】また、硫黄もしくは炭素のふっ化物として
六ふっ化硫黄（ＳＦ６）を含むガスを用いたが、四塩化
炭素（ＣＦ４）やトリフルオロメタン（ＣＨＦ３）等を
含むガスを用いてもよい。
六ふっ化硫黄（ＳＦ６）を含むガスを用いたが、四塩化
炭素（ＣＦ４）やトリフルオロメタン（ＣＨＦ３）等を
含むガスを用いてもよい。
【００３８】また、チタンふっ化物の除去にアルゴンを
用いた物理エッチングを用いたが、チタンのふっ化物の
除去が可能な方法ならばどの様な方法を用いてもかまわ
ない。
用いた物理エッチングを用いたが、チタンのふっ化物の
除去が可能な方法ならばどの様な方法を用いてもかまわ
ない。
【００３９】また、金属配線として窒化チタン,アルミ
ニウム合金,チタンからなる金属配線を用いたが、銅配
線等、他の金属を用いた配線でも同様である。
ニウム合金,チタンからなる金属配線を用いたが、銅配
線等、他の金属を用いた配線でも同様である。
【００４０】以下本発明の第三の実施例について説明す
る。本実施例が第二の実施例と異なるところは、第一の
実施例では接続孔を形成した後、接続孔内を含む絶縁膜
上の全面に高融点金属膜を形成したが、本実施例では接
続孔内には高融点金属を形成しない点である。以下図面
を用いて説明する。
る。本実施例が第二の実施例と異なるところは、第一の
実施例では接続孔を形成した後、接続孔内を含む絶縁膜
上の全面に高融点金属膜を形成したが、本実施例では接
続孔内には高融点金属を形成しない点である。以下図面
を用いて説明する。
【００４１】図３（ａ）において、シリコン基板１上に
形成された二酸化珪素からなる絶縁膜１１上に、チタ
ン，窒化チタン，アルミニウム合金，窒化チタンを順次
堆積し、この積層金属膜を所望の配線パターンに加工す
ることにより金属配線１２を形成する。さらに全面にＣ
ＶＤ法によりシリコン酸化膜からなる絶縁膜２を形成
し、さらに絶縁膜２上にスパッタ法によりチタン膜９を
形成する。次にフォトレジストをマスクとしてチタン膜
９と絶縁膜２をエッチングすることにより、金属配線１
２上の所望の位置に接続孔３を開孔する。
形成された二酸化珪素からなる絶縁膜１１上に、チタ
ン，窒化チタン，アルミニウム合金，窒化チタンを順次
堆積し、この積層金属膜を所望の配線パターンに加工す
ることにより金属配線１２を形成する。さらに全面にＣ
ＶＤ法によりシリコン酸化膜からなる絶縁膜２を形成
し、さらに絶縁膜２上にスパッタ法によりチタン膜９を
形成する。次にフォトレジストをマスクとしてチタン膜
９と絶縁膜２をエッチングすることにより、金属配線１
２上の所望の位置に接続孔３を開孔する。
【００４２】次に図３（ｂ）に示すように、全面にＣＶ
Ｄ法によりタングステン膜７を１μｍ程度形成し、接続
孔３内をタングステンで埋める。
Ｄ法によりタングステン膜７を１μｍ程度形成し、接続
孔３内をタングステンで埋める。
【００４３】以下図３（ｃ）と図３（ｄ）に示す工程は
第一の実施例と同様であるので省略する。
第一の実施例と同様であるので省略する。
【００４４】なお、本実施例も一層目の金属配線上の接
続孔について記したが、二層目以後の金属配線上の接続
孔についても同様である。
続孔について記したが、二層目以後の金属配線上の接続
孔についても同様である。
【００４５】また、本実施例において、最上層が８０mo
l％以上のチタンを含む金属膜からなる高融点金属膜と
してＴｉ,ＴｉＮ,Ｔｉの積層膜を用いたが、チタンタン
グステン（ＴｉＷ）やタングステン、窒化チタン（Ｔｉ
Ｎ）単層膜、タングステンシリサイド等の高融点金属膜
でも、最上層に８０mol％以上のチタンを含む金属膜を
用いれば本発明の効果は同様である。
l％以上のチタンを含む金属膜からなる高融点金属膜と
してＴｉ,ＴｉＮ,Ｔｉの積層膜を用いたが、チタンタン
グステン（ＴｉＷ）やタングステン、窒化チタン（Ｔｉ
Ｎ）単層膜、タングステンシリサイド等の高融点金属膜
でも、最上層に８０mol％以上のチタンを含む金属膜を
用いれば本発明の効果は同様である。
【００４６】また、金属膜の材料や高融点金属の除去工
程の有無、硫黄もしくは炭素のふっ化物の材料、チタン
ふっ化物の除去方法、金属配線の材料についても第一の
実施例と同様、他の方法もしくは材料を用いてもかまわ
ない。
程の有無、硫黄もしくは炭素のふっ化物の材料、チタン
ふっ化物の除去方法、金属配線の材料についても第一の
実施例と同様、他の方法もしくは材料を用いてもかまわ
ない。
【００４７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、タングス
テンの密着層の最表面にチタンを形成することにより、
タングステンのエッチングを行なう際に、チタンの表面
が露出した段階で接続孔内のタングステンの表面にチタ
ンのふっ化物が形成されてタングステンのエッチングが
抑制されるために、タングステンの凹みを生じることな
く接続孔内にタングステンを埋め込むことができる。こ
のため、接続孔の上層配線金属を形成する方法が段差被
覆性の良好でない場合においても、良好な接続を行なう
ことができる。
テンの密着層の最表面にチタンを形成することにより、
タングステンのエッチングを行なう際に、チタンの表面
が露出した段階で接続孔内のタングステンの表面にチタ
ンのふっ化物が形成されてタングステンのエッチングが
抑制されるために、タングステンの凹みを生じることな
く接続孔内にタングステンを埋め込むことができる。こ
のため、接続孔の上層配線金属を形成する方法が段差被
覆性の良好でない場合においても、良好な接続を行なう
ことができる。
【図１】本発明の第一の実施例における半導体装置の製
造方法の工程断面図
造方法の工程断面図
【図２】本発明の第二の実施例における半導体装置の製
造方法の工程断面図
造方法の工程断面図
【図３】本発明の第三の実施例における半導体装置の製
造方法の工程断面図
造方法の工程断面図
【図４】本発明における、タングステンの下層の高融点
金属に含まれるチタンの含有率と接続孔内のタングステ
ンの凹みの関係を示す図
金属に含まれるチタンの含有率と接続孔内のタングステ
ンの凹みの関係を示す図
【図５】本発明の効果を説明するための構造断面図
【図６】従来の半導体装置の製造方法の工程断面図
１ 基板 ２ 絶縁膜 ３ 接続孔 ４ 拡散層 ５ Ｔｉ膜 ６ ＴｉＮ膜 ７ タングステン膜 ７' タングステン ８ 配線金属 ９ Ｔｉ膜 １０ チタンのふっ化物 １１ 絶縁膜 １２ 金属配線
Claims (3)
- 【請求項１】半導体基板上に形成された絶縁膜の所定領
域に接続孔を開口する工程と、前記絶縁膜上および前記
接続孔内に高融点金属膜を形成する工程と、前記接続孔
内以外の前記高融点金属膜上にチタンを８０mol％以上
含む金属膜を形成する工程と、前記チタンを８０mol％
以上含む金属膜上に化学気相成長法によりタングステン
を形成する工程と、硫黄もしくは炭素のふっ化物を用い
て前記タングステンのエッチングを行い、前記接続孔内
にタングステンを残置すると共に、前記接続孔内部のタ
ングステン表面にチタンのふっ化物を形成する工程と、
前記チタンのふっ化物を除去する工程を含むことを特徴
とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】半導体基板上に第一の絶縁膜を介して形成
された金属配線上に第二の絶縁膜を形成する工程と、前
記第二の絶縁膜の所定領域に接続孔を開口する工程と、
前記第二の絶縁膜上に最上層が８０mol％以上のチタン
を含む金属膜からなる高融点金属膜を形成する工程と、
前記高融点金属膜上に化学気相成長法によりタングステ
ンを形成する工程と、硫黄もしくは炭素のふっ化物を用
いて前記タングステンのエッチングを行い、前記接続孔
内にタングステンを残置すると共に、前記接続孔内部の
タングステン表面にチタンのふっ化物を形成する工程
と、前記チタンのふっ化物を除去する工程を含むことを
特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】半導体基板上に第一の絶縁膜を介して形成
された金属配線上に第二の絶縁膜を形成する工程と、前
記第二の絶縁膜上に最上層が８０mol％以上のチタンを
含む金属膜からなる高融点金属膜を形成する工程と、前
記第二の絶縁膜と前記高融点金属膜の所定領域に接続孔
を開口する工程と、前記高融点金属膜上および前記接続
孔内に化学気相成長法によりタングステンを形成する工
程と、硫黄もしくは炭素のふっ化物を用いて前記タング
ステンのエッチングを行い、前記接続孔内にタングステ
ンを残置すると共に、前記接続孔内部のタングステン表
面にチタンのふっ化物を形成する工程と、前記チタンの
ふっ化物を除去する工程を含むことを特徴とする半導体
装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP101893A JPH06204346A (ja) | 1993-01-07 | 1993-01-07 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP101893A JPH06204346A (ja) | 1993-01-07 | 1993-01-07 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06204346A true JPH06204346A (ja) | 1994-07-22 |
Family
ID=11489832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP101893A Pending JPH06204346A (ja) | 1993-01-07 | 1993-01-07 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06204346A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5656545A (en) * | 1996-02-26 | 1997-08-12 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd | Elimination of tungsten dimple for stacked contact or via application |
| US6809025B2 (en) | 1997-02-18 | 2004-10-26 | Micron Technology, Inc. | Method of making a void-free aluminum film |
-
1993
- 1993-01-07 JP JP101893A patent/JPH06204346A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5656545A (en) * | 1996-02-26 | 1997-08-12 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd | Elimination of tungsten dimple for stacked contact or via application |
| US6809025B2 (en) | 1997-02-18 | 2004-10-26 | Micron Technology, Inc. | Method of making a void-free aluminum film |
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