JPH06342792A

JPH06342792A - 半導体装置における配線形成方法

Info

Publication number: JPH06342792A
Application number: JP20993993A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yamada; 博山田; Hiroshi Sata; 博史佐多
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-04-08
Filing date: 1993-08-02
Publication date: 1994-12-13

Abstract

(57)【要約】【目的】ブランケットタングステンＣＶＤ法にてタング
ステン層を形成する際、絶縁層と密着層との間に密着性
が低下することのない構造を有し、しかも、高い信頼性
を有する配線を形成し得る配線形成方法を提供する。【構成】配線形成方法は、（イ）下層導体層１２が形成
された基体１０上に絶縁層１４を形成した後、絶縁層１
４上に密着層１６を形成する工程と、（ロ）下層導体層
上方の密着層及び絶縁層に開口部１８を形成する工程
と、（ハ）開口部の底部にシリサイド層２０Ａを形成す
る工程と、（ニ）密着層上及び開口部内に化学気相析出
法にてタングステン層２２を堆積させる工程、から成
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビヤホールやコンタク
トホール等の接続孔に特徴を有する半導体装置における
配線形成方法、更に詳しくは、所謂タングステンブラン
ケットＣＶＤ法を適用した配線形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のＶＬＳＩやＵＬＳＩ等に見られる
ように半導体装置の高集積化及び高性能化が進むに伴
い、半導体装置内で配線部分の占める割合が増大する傾
向にある。それ故、半導体素子面積の増加を防止するた
めに多層配線が必須の技術となっている。半導体装置に
おいては、配線材料が埋め込まれたビアホールが多層配
線層間を接続するために形成されている。あるいは又、
配線材料が埋め込まれたコンタクトホールが、半導体基
板に形成された不純物拡散領域と上層導体層とを接続す
るために形成されている。

【０００３】次世代以降の超々ＬＳＩ等の半導体集積回
路においては、その微細化、高集積化が著しく進められ
る。そのため、ビヤホールやコンタクトホール（以下、
これらを総称して接続孔ともいう）等の開口径は、例え
ば０．３５μｍというように益々小さくなりつつある。
このように開口径が小さくなるに従い、従来のアルミニ
ウムあるいはアルミニウム合金（以下、Ａｌ系合金とい
う）を用いたスパッタ法では、段差被覆性（ステップカ
バレッジ）の点から、高信頼性を有する接続孔を形成す
ることが不可能になってきている。

【０００４】半導体基板に形成された不純物拡散領域、
各種電極あるいは下層配線層（以下、これらを総称して
下層導体層という場合がある）上に絶縁層を形成し、か
かる絶縁層に設けられた開口部内に導電性材料を埋め込
み、微細な接続孔を形成する技術として、所謂ブランケ
ットＣＶＤ法が注目されている。具体的には、ブランケ
ットＣＶＤ法とは、例えば下層導体層上方に形成された
絶縁層上及びかかる絶縁層に形成された開口部内に、例
えばタングステン層を化学気相析出法（ＣＶＤ法）にて
堆積させた後、絶縁層上に形成されたタングステン層を
エッチバックして除去することによって、開口部内にメ
タルプラグが形成された接続孔を完成させる方法であ
る。尚、このような方法を、以下、タングステンブラン
ケットＣＶＤ法と呼ぶ。

【０００５】タングステンブランケットＣＶＤ法でタン
グステン層を形成する場合、タングステン層の下に密着
層を形成する必要がある。その理由は、タングステンブ
ランケットＣＶＤ法で形成されるタングステン層はステ
ップカバレッジには優れるものの、異種材料層の界面に
おける内部応力の差に起因して、絶縁層に対する密着性
が乏しいからである。また、タングステン層を形成する
ための原料ガスであるＷＦ₆といった金属フッ化物ガス
が下層導体層を浸食することを防止する必要もある。更
に、ブランケットＣＶＤ法によるタングステン層の形成
は比較的高温で行われるため、下層導体層に対するバリ
ヤ性を高める必要もあるからである。

【０００６】以上の理由から、Ｔｉ層／ＴｉＮ層やＴｉ
層／ＴｉＯＮ層等から成る密着層をタングステン層と絶
縁層との間に形成する必要がある。この場合、Ｔｉ層の
上にＴｉＮ層又はＴｉＯＮ層を形成し、ＴｉＮ層又はＴ
ｉＯＮ層の上にタングステン層を形成する。尚、Ｔｉ層
は、接続孔の底部において下層導体層とオーミックコン
タクトをとるために必要とされる。また、薄膜トランジ
スタ（ＴＦＴ）の形成時のアニール工程やＢＰＳＧ等か
ら成る絶縁層のリフロー処理工程において、半導体装置
に熱処理を施す。下層導体層とメタルプラグとがこの熱
処理工程で反応して接合を破壊する等の現象を防ぐため
にも、密着層の形成は不可欠である。

【０００７】現在、スパッタ法によって密着層を形成し
ている。密着層をスパッタ法にて形成するとき、半導体
基板を押え治具にて基板支持台上に固定する必要があ
る。押え治具は、通常、半導体基板のエッジ部分を被覆
するような状態で半導体基板を押える。従って、押え治
具にて押えられた部分の半導体基板上には密着層が形成
されない。スパッタ法にて密着層を形成した後の半導体
基板の模式的な平面図を図５の（Ａ）に示す。図中、１
００は半導体基板、１０２は密着層である。また、密着
層が形成されない半導体基板の領域に斜線を付した。

【０００８】タングステンブランケットＣＶＤ法でタン
グステン層を形成する場合、密着層が形成されていない
絶縁層の領域にタングステン層が形成されると、かかる
領域に形成されたタングステン層は絶縁層から剥離し易
い。そのため、タングステン層を形成する際、密着層が
形成されていない絶縁層の領域を被覆治具にて被覆す
る。この被覆治具は、密着層が形成されていない絶縁層
の領域だけでなく、密着層が形成された絶縁層の一部分
をも被覆する。この状態を図５の（Ｂ）の模式的な平面
図にて示す。図中、１０４は被覆治具である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このような被覆治具を
用いて、タングステンブランケットＣＶＤ法にてタング
ステン層を形成するとき、被覆治具によって被覆された
部分の密着層が絶縁層から剥離するという問題がある。
この問題は、以下に説明する現象に起因すると考えられ
る。

【００１０】即ち、タングステンブランケットＣＶＤ法
においては、先ず、原料ガスとして低圧のＷＦ₆及びＳ
ｉＨ₄を用い、ＳｉＨ₄の還元反応を利用して、絶縁層上
及び開口部内にタングステンの核を形成する。尚、この
工程（核形成段階と呼ぶ）は、密着層上のタングステン
層の膜厚均一性を改善するために行われる。核形成段階
においては、被覆治具で被覆されていない密着層上にタ
ングステンの核が充分形成される。然るに、原料ガスの
圧力が低圧であるため、被覆治具で被覆されている密着
層上には原料ガスが浸入し難い。その結果、被覆治具で
被覆されている密着層上にはタングステンの核が形成さ
れないか、僅かしか形成されず、密着層が露出した状態
となる。

【００１１】核形成工程に続き、原料ガスとして高圧の
ＷＦ₆及びＨ₂を用い、Ｈ₂の還元反応を利用して、絶縁
層上及び開口部内にタングステン層を形成する。この工
程を高速成長段階と呼ぶ。被覆治具で被覆されていない
タングステンの核が充分形成された領域においては、Ｗ
Ｆ₆は直ちにＨ₂にて還元され、タングステン層が形成さ
れる。一方、原料ガスの圧力が高圧であるため、被覆治
具で被覆されている密着層上にも原料ガスが浸入する。

【００１２】ところが、被覆治具で被覆されている密着
層上にはタングステンの核が形成されていないため、密
着層上に吸着したＷＦ₆とＨ₂との吸着解離が起こるまで
の間に、ＷＦ₆、あるいはＷＦ₆の分解によって発生した
Ｆが、密着層を構成するＴｉＮ層あるいはＴｉＯＮ層中
を拡散し、密着層を構成するＴｉ層中のＴｉと反応し、
ＴｉＦ_Xが生成される。かかるＴｉＦ_Xの生成の結果、Ｔ
ｉ層とＴｉＮ層若しくはＴｉＯＮ層との間で層間剥離が
生じ、密着層が絶縁層から剥離するという問題がある。
このようなメカニズムを模式的に拡大された一部断面図
である図６に示す。尚、図６において、被覆治具１０４
と密着層の表面との間の隙間を誇張して描いた。

【００１３】また、図７に模式的な一部断面図を示すよ
うに、スパッタ法にて形成したＴｉ層／ＴｉＮ層（又は
ＴｉＯＮ層）３８から成る密着層は、開口部３６の上部
においてオーバーハング形状となり易く（図７の（Ａ）
参照）、その結果、開口部３６の内部にタングステン層
４０をＣＶＤ法にて形成したとき、タングステン層４０
に鬆（ボイド）５０が発生し（図７の（Ｂ）参照）、配
線の信頼性が乏しくなるという問題がある。尚、図７
中、３０はシリコン半導体基板から成る基体、３２は不
純物拡散領域から成る下層導体層、３４はＳｉＯ₂から
成る絶縁層である。

【００１４】更に、タングステン層をＣＶＤ法にて絶縁
層上及び開口部内に堆積させた後、絶縁層上に形成され
たタングステン層をエッチバックして除去したとき、図
８に模式的な一部断面図を示すように、開口部３６の上
部側壁に形成されていたＴｉ層／ＴｉＮ層（ＴｉＯＮ
層）から成る密着層３８がエッチングされ（図８の
（Ａ）参照）、タングステン層から成るメタルプラグ４
０Ａと開口部３６の側壁の間にトレンチ（リセス）５２
が発生する。絶縁層３４及びメタルプラグ４０Ａの上
に、例えばＡｌ系合金から成る上層配線層４２をスパッ
タ法にて形成した場合、上層配線層４２の下に、トレン
チ（リセス）５２が鬆（ボイド）として残り（図８の
（Ｂ）参照）、配線の信頼性が乏しくなるという問題が
ある。

【００１５】従って、本発明の目的は、ブランケットタ
ングステンＣＶＤ法にてタングステン層を形成する際、
絶縁層と密着層との間に密着性が低下することのない構
造を有し、しかも、高い信頼性を有する配線を形成し得
る配線形成方法を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の半導体装置における配線形成方法は、
（イ）下層導体層が形成された基体上に絶縁層を形成し
た後、絶縁層上に密着層を形成する工程と、（ロ）下層
導体層上方の密着層及び絶縁層に開口部を形成する工程
と、（ハ）開口部の底部にシリサイド層を形成する工程
と、（ニ）密着層上及び開口部内に化学気相析出法にて
タングステン層を堆積させる工程、から成ることを特徴
とする。

【００１７】本発明の半導体装置における配線形成方法
においては、下層導体層はシリコン系材料から構成さ
れ、前記（ハ）のシリサイド層を形成する工程は、全面
にチタン層を形成した後、熱処理を行って下層導体層と
チタン層とを反応させてチタンシリサイド層を生成さ
せ、その後、未反応のチタン層を除去する工程から成る
ことが望ましい。

【００１８】あるいは又、下層導体層はシリコン系材料
から構成され、前記（ハ）のシリサイド層を形成する工
程は、基体を加熱した状態で全面にチタン層を堆積させ
ることによって下層導体層とチタン層とを反応させてチ
タンシリサイド層を生成させ、その後、未反応のチタン
層を除去する工程から成ることが望ましい。

【００１９】密着層はＴｉＮ、ＴｉＯＮ又はＴｉＷから
構成することができる。更に、前記工程（ニ）の後、密
着層上のタングステン層を除去することによって開口部
内にタングステンから成るメタルプラグを形成し、ある
いは又、前記工程（ニ）の後、密着層上のタングステン
層を選択的に除去することによって、開口部内にタング
ステンから成るメタルプラグを形成し、且つ絶縁層上に
上層配線層を形成することが望ましい。

【００２０】

【作用】本発明の半導体装置における配線形成方法にお
いては、開口部の底部にシリサイド層を形成するので、
従来の技術のように密着層をＴｉ層から構成する必要が
ない。従って、ブランケットタングステンＣＶＤ法にて
絶縁層上にタングステン層を形成する際、絶縁層からの
密着層の剥離という問題を回避することができる。

【００２１】また、下層導体層上方の密着層及び絶縁層
に開口部を形成するので、開口部の側壁には密着層が存
在しない。その結果、密着層のオーバーハング形状に起
因したタングステン層中の鬆（ボイド）の発生を抑制す
ることができる。更には、タングステン層のエッチバッ
ク時、開口部の側壁上部の密着層がエッチングされると
いう従来の問題が解決できる。

【００２２】

【実施例】以下、図面を参照して、実施例に基づき本発
明を説明する。

【００２３】（実施例１）実施例１においては、シリサ
イド層を形成する工程は、全面にチタン層を形成した
後、熱処理を行って下層導体層とチタン層とを反応させ
てチタンシリサイド層を生成させ、その後、未反応のチ
タン層を除去する工程から成る。

【００２４】［工程−１００］先ず、下層導体層１２の
形成された基体１０上にＳｉＯ₂から成り厚さ約８００
ｎｍの絶縁層１４を例えばＣＶＤ法にて形成する。基体
１０はシリコン半導体基板であり、下層導体層１２は、
具体的には、基体１０上に形成された不純物拡散領域で
ある。

【００２５】［工程−１１０］次に、絶縁層１４の全面
に、例えばスパッタ法にて厚さ約５０ｎｍのＴｉＮから
成る密着層１６を形成する（図１の（Ａ）参照）。スパ
ッタリングの条件は、例えば、ターゲット：Ｔｉ使用ガス：アルゴン及び窒素ガス圧：０．８Ｐａパワー：６ｋＷとすることができる。密着層は、図５の（Ａ）に図示し
た領域には形成されない。

【００２６】［工程−１２０］次いで、下層導体層１２
上方の密着層１６及び絶縁層１４に、フォトリソグラフ
ィ技術、及び例えばリアクティブ・イオン・エッチング
（ＲＩＥ）技術を用いて開口部１８を形成する（図１の
（Ｂ）参照）。エッチングを、例えば以下の条件で行う
ことができる。使用ガス：ＣＨＦ₃／Ｏ₂＝５０／５sccm 圧力：５Ｐａパワー：１ｋＷ開口部の側壁には密着層が形成されないので、密着層の
オーバーハング形状に起因したタングステン層中の鬆
（ボイド）の発生を抑制することができる。更には、タ
ングステン層のエッチバック時、開口部の側壁上部の密
着層がエッチングされるという従来の問題が解決でき
る。

【００２７】［工程−１３０］次に、開口部１８の底部
にシリサイド層を形成する。そのために、先ず、開口部
１８内を含む絶縁層１４上に、例えばスパッタ法にてチ
タン（Ｔｉ）層２０を形成する（図１の（Ｃ）参照）。
スパッタリングの条件を、例えば、ターゲット：Ｔｉ使用ガス：アルゴンガス圧：０．５Ｐａパワー：４ｋＷとすることができる。

【００２８】次いで、約６００゜ＣのＲＴＡ（Rapid Th
ermal Annealing）若しくはファーネスアニールによる
熱処理を行い、下層導体層１２中のＳｉとＴｉ層２０の
Ｔｉとを反応させて、開口部１８の底部にチタンシリサ
イド層２０Ａを生成させる（図２の（Ａ）参照）。

【００２９】その後、未反応のＴｉ層を除去する（図２
の（Ｂ）参照）。即ち、Ｔｉをエッチングでき、Ｔｉ
Ｎ、絶縁層、チタンシリサイドに対してはエッチング性
を有していない若しくはエッチングレートがＴｉと比較
して無視できる程度遅いエッチング液を用いて、未反応
のＴｉ層のみを選択的に除去する。エッチング液とし
て、例えば、ＮＨ₄ＯＨ：Ｈ₂Ｏ₂：Ｈ₂Ｏ＝１：５：５の
混合液を用いることができる。これによって、開口部１
８の底部にのみシリサイド層２０Ａが形成される。従っ
て、従来技術のように、密着層をＴｉ層から構成する必
要がない。それ故、ブランケットタングステンＣＶＤ法
にて絶縁層上にタングステン層を形成する際、絶縁層か
ら密着層が剥離するという問題を回避することができ
る。

【００３０】［工程−１４０］その後、密着層１６上及
び開口部１８内に化学気相析出法にてタングステン層２
２を堆積させる（図２の（Ｃ）参照）。タングステン層
２２はブランケットタングステンＣＶＤ法にて形成す
る。このとき、密着層が形成されていない基体の領域を
被覆治具にて被覆する。この被覆治具１０４は、図５の
（Ｂ）に示したように、密着層が形成されていない基体
の領域だけでなく、密着層が形成された基体の一部分を
も被覆する。このブランケットタングステンＣＶＤの条
件を、例えば、以下のとおりとすることができる。第１ステップ（核形成段階）ＷＦ₆／ＳｉＨ₄／Ａｒ＝５／３／２０００sccm 圧力４×１０²Ｐａ（３Torr）温度４５０°Ｃ第２ステップ（高速成長段階）ＷＦ₆／Ｈ₂／Ａｒ＝４０／４００／２２５０sccm 圧力１．１×１０⁴Ｐａ（８０Torr）温度４５０°Ｃ

【００３１】核形成段階である第１ステップにおいて
は、被覆治具で被覆された基体の領域にはタングステン
の核が形成されないか、形成されても僅かであり、密着
層は露出した状態である。高速成長段階である第２ステ
ップにおいては、被覆治具で被覆されている密着層１６
上にタングステンの核が形成されていないため、密着層
上に吸着したＷＦ₆とＨ₂との吸着解離が起こるまでの間
に、ＷＦ₆、あるいはＷＦ₆の分解によって発生したＦ
が、密着層１６を構成するＴｉＮ層中を拡散する。とこ
ろが、絶縁層１４上にはＴｉＮから成る単層の密着層１
６が形成されているだけなので、密着層１６が絶縁層１
４から剥離するという現象は生じない。

【００３２】［工程−１５０］次いで、絶縁層１４上の
タングステン層２２及び密着層１６を除去して、開口部
１８内にタングステンから成るメタルプラグ２２Ａ及び
シリサイド層２０Ａを残し、接続孔２４を形成する（図
３の（Ａ）参照）。

【００３３】あるいは又、絶縁層１４上のタングステン
層２２及び密着層１６を選択的に除去することによっ
て、絶縁層１４上に上層配線層２２Ｂを形成する。ま
た、開口部１８内にタングステンから成るメタルプラグ
２２Ａ及びシリサイド層２０Ａを残し、接続孔２４を形
成する（図３の（Ｃ）参照）。

【００３４】こうして、図３の（Ａ）あるいは（Ｂ）に
示した半導体装置が作製される。この半導体装置の絶縁
層１４上には、更に、例えばＡｌ系合金から成る上層導
体層をスパッタ法等によって形成することもできる。

【００３５】（実施例２）実施例２においては、シリサ
イド層を形成する工程は、基体を加熱した状態で全面に
チタン層を堆積させることによって下層導体層とチタン
層とを反応させてチタンシリサイド層を生成させ、その
後、未反応のチタン層を除去する工程から成る。尚、実
施例２の各工程は、実施例１の［工程−１３０］を除
き、実施例１の各工程と同様とすることができる。それ
故、以下、実施例１との相違点を主に説明する。

【００３６】［工程−２００］〜［工程−２２０］シリ
コン系材料から構成された下層導体層１２が形成された
基体１０上に絶縁層１４を形成した後、この絶縁層１４
上に密着層１６を形成する（図１の（Ａ）参照）。次い
で、下層導体層１２上方の密着層１４及び絶縁層１６に
開口部１８を形成する（図１の（Ｂ）参照）。以上の工
程は、実施例１の［工程−１００］〜［工程−１２０］
と同様とすることができる。

【００３７】［工程−２３０］次に、開口部１８の底部
にシリサイド層を形成する。そのために、基体を５００
〜６００゜Ｃの高温に加熱した状態で、開口部１８内を
含む絶縁層１４上に、例えばＤＣマグネトロンスパッタ
装置を用いて、スパッタ法にてチタン（Ｔｉ）層を堆積
させる。スパッタリングの条件を、例えば、ターゲット：Ｔｉ使用ガス：アルゴンガス圧：０．５Ｐａパワー：２ｋＷ基体温度：５００〜６００゜Ｃスパッタ膜厚：２００ｎｍとすることができる。基体１０が５００〜６００゜Ｃの
高温に加熱された状態にあるので、開口部１８の底部に
露出したシリコン系材料から構成された下層導体層１２
とＴｉとは直ちに反応し、開口部１８の底部にチタンシ
リサイド層２０Ａが生成される。開口部１８の側壁及び
絶縁層１４上に堆積したＴｉ層は反応せずＴｉのままで
ある。

【００３８】このように、開口部底部に堆積したＴｉは
直ちに反応してチタンシリサイドとなるので、実施例１
の［工程−１３０］におけるＲＴＡ若しくはファーネス
アニールによる熱処理を省略することができ、実施例１
より工程を簡略化することができる。

【００３９】尚、スパッタリングの開始前に、基体を１
５０゜Ｃ程度に加熱して、脱ガス処理を行うことが望ま
しい。また、必要に応じて、開口部底部に堆積したチタ
ン層を確実にシリサイド化するために、スパッタリング
の終了後も所定の時間、基板１０の加熱状態を保持する
ことができる。

【００４０】［工程−２４０］その後、未反応のＴｉ層
を除去する（図４の（Ｂ）参照）。即ち、Ｔｉをエッチ
ングでき、ＴｉＮ、絶縁層、チタンシリサイドに対して
はエッチング性を有していない若しくはエッチングレー
トがＴｉと比較して無視できる程度遅いエッチング液を
用いて、未反応のＴｉ層のみを選択的に除去する。エッ
チング液として、例えば、ＮＨ₄ＯＨ：Ｈ₂Ｏ₂：Ｈ₂Ｏ＝
１：５：５の混合液を用いることができる。これによっ
て、開口部１８の底部にのみシリサイド層２０Ａが形成
される。従来技術のように、密着層はＴｉ層から構成さ
れていないので、ブランケットタングステンＣＶＤ法に
て絶縁層上にタングステン層を形成する際、絶縁層から
密着層が剥離するという問題を回避することができる。

【００４１】［工程−２５０］〜［工程−２６０］その
後、密着層１６上及び開口部１８内に化学気相析出法に
てタングステン層２２を堆積させる。次いで、絶縁層１
４上のタングステン層２２及び密着層１６を除去して、
開口部１８内にタングステンから成るメタルプラグ２２
Ａ及びシリサイド層２０Ａを残し、接続孔２４を形成す
る。あるいは又、絶縁層１４上のタングステン層２２及
び密着層１６を選択的に除去することによって、絶縁層
１４上に上層配線層２２Ｂを形成し、開口部１８内にタ
ングステンから成るメタルプラグ２２Ａ及びシリサイド
層２０Ａを残し、接続孔２４を形成する。これらの工程
は、実施例１の［工程−１４０］及び［工程−１５０］
と同様とすることができる。

【００４２】こうして、図３の（Ａ）あるいは（Ｂ）に
示した半導体装置が作製される。この半導体装置の絶縁
層１４上には、更に、例えばＡｌ系合金から成る上層導
体層をスパッタ法等によって形成することもできる。

【００４３】以上、本発明を好ましい実施例に基づき説
明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではな
い。絶縁層１４は、ＳｉＯ₂以外にも、ＢＰＳＧ、ＰＳ
Ｇ、ＢＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、ＳｂＳＧ、あるいは
ＳｉＮ等の公知の絶縁材料から構成することができる。
基体及び下層導体層としては、他にも、例えば、シリコ
ン基板上に形成された絶縁層とこの絶縁層上に形成され
たポリシリコン等のシリコン系配線材料から成る下層配
線層を例示することができる。

【００４４】実施例においては、ＴｉＮから成る密着層
を用いたが、タングステンに対する密着層として機能
し、しかも未反応のＴｉを選択エッチングするときの選
択比を十分大きくとれる材料であれば、如何なる材料を
も用いることができ、例えばＴｉＯＮ、あるいはＴｉＷ
から成る密着層を例示することができる。シリサイド層
は、Ｔｉ層から形成する他にも、例えばＰｔのように、
Ｓｉと反応してシリサイド層を形成し、下層導体層とオ
ーミックコンタクトがとれ、しかも未反応の材料を選択
エッチングによって除去できる如何なる材料をも用いる
ことができる。密着層及びＴｉ層等は、スパッタ法だけ
でなく、ＣＶＤ法にて形成することもできる。

【００４５】密着層あるいはＴｉ層等の形成をスパッタ
法で行う場合、マグネトロンスパッタリング装置、ＤＣ
スパッタリング装置、ＲＦスパッタリング装置、ＥＣＲ
スパッタリング装置、また基板バイアスを印加するバイ
アススパッタリング装置等各種のスパッタリング装置に
て行うことができる。

【００４６】あるいは又、［工程−１３０］の始めに、
開口部１８の底部に厚さ約５ｎｍのＳｉＯ₂膜を形成す
る。その後、［工程−１３０］と同様に、Ｔｉ層２０を
スパッタ法にて形成した後、約６００〜７００゜ＣのＲ
ＴＡによる熱処理を行い、次いで、未反応のＴｉを選択
的にエッチングする。その後、約８００〜１０００゜Ｃ
のＲＴＡによる熱処理を行う。ＳｉＯ₂膜の形成によっ
て、チタンシリサイド層中（界面）の酸素分布により、
チタンシリサイド層のバリア性が一層向上する。また、
２回目のより高温の熱処理によってチタンシリサイド層
中の残存酸素が放出されるため、抵抗値の一層の低下が
図れる。

【００４７】

【発明の効果】本発明においては、開口部の底部にシリ
サイド層を形成するので、従来の技術のように密着層を
Ｔｉ層から構成する必要がなく、ブランケットタングス
テンＣＶＤ法にて絶縁層上にタングステン層を形成する
際、絶縁層からの密着層の剥離という問題を回避するこ
とができる。また、開口部の側壁には密着層が形成され
ないので、密着層のオーバーハング形状に起因したタン
グステン層中の鬆（ボイド）の発生を抑制することがで
きる。更には、タングステン層のエッチバック時、開口
部の側壁上部の密着層がエッチングされるという従来の
問題も解決できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の配線形成方法の各工程を説
明するための、半導体素子の模式的な一部断面図であ
る。

【図２】図１に引き続き、実施例１の配線形成方法の各
工程を説明するための、半導体素子の模式的な一部断面
図である。

【図３】図２に引き続き、実施例１の配線形成方法の各
工程を説明するための、半導体素子の模式的な一部断面
図である。

【図４】本発明の実施例２の配線形成方法の各工程を説
明するための、半導体素子の模式的な一部断面図であ
る。

【図５】スパッタリング後の密着層の形成状態、及びＣ
ＶＤ時の被覆治具による密着層の被覆状態を示す模式的
な平面図である。

【図６】密着層の絶縁層からの剥離メカニズムを示す模
式的な断面図である。

【図７】タングステン層に鬆（ボイド）が発生する状態
を説明するための、半導体素子の模式的な一部断面図で
ある。

【図８】メタルプラグと開口部の側壁との間にトレンチ
（リセス）が発生する状態を説明するための、半導体素
子の模式的な一部断面図である。

【符号の説明】

１０基体１２下層導体層１４絶縁層１６密着層１８開口部２０Ｔｉ層２０Ａチタンシリサイド層２２タングステン層２２Ａメタルプラグ２２Ｂ上層配線層２４接続孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（イ）下層導体層が形成された基体上に絶
縁層を形成した後、該絶縁層上に密着層を形成する工程
と、（ロ）該下層導体層上方の密着層及び絶縁層に開口部を
形成する工程と、（ハ）該開口部の底部にシリサイド層を形成する工程
と、（ニ）密着層上及び開口部内に化学気相析出法にてタン
グステン層を堆積させる工程、から成ることを特徴とす
る半導体装置における配線形成方法。
【請求項２】前記下層導体層はシリコン系材料から構成
され、前記（ハ）のシリサイド層を形成する工程は、全面にチ
タン層を形成した後、熱処理を行って下層導体層とチタ
ン層とを反応させてチタンシリサイド層を生成させ、そ
の後、未反応のチタン層を除去する工程から成ることを
特徴とする請求項１に記載の半導体装置における配線形
成方法。
【請求項３】前記下層導体層はシリコン系材料から構成
され、前記（ハ）のシリサイド層を形成する工程は、基体を加
熱した状態で全面にチタン層を堆積させることによって
下層導体層とチタン層とを反応させてチタンシリサイド
層を生成させ、その後、未反応のチタン層を除去する工
程から成ることを特徴とする請求項１に記載の半導体装
置における配線形成方法。
【請求項４】前記密着層はＴｉＮ、ＴｉＯＮ又はＴｉＷ
から成ることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいず
れか１項に記載の半導体装置における配線形成方法。
【請求項５】前記工程（ニ）の後、密着層上のタングス
テン層を除去することによって開口部内にタングステン
から成るメタルプラグを形成することを特徴とする請求
項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置に
おける配線形成方法。
【請求項６】前記工程（ニ）の後、密着層上のタングス
テン層を選択的に除去することによって、開口部内にタ
ングステンから成るメタルプラグを形成し、且つ絶縁層
上に上層配線層を形成することを特徴とする請求項１乃
至請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置における
配線形成方法。