JPH0722414A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

Info

Publication number
JPH0722414A
JPH0722414A JP16337493A JP16337493A JPH0722414A JP H0722414 A JPH0722414 A JP H0722414A JP 16337493 A JP16337493 A JP 16337493A JP 16337493 A JP16337493 A JP 16337493A JP H0722414 A JPH0722414 A JP H0722414A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
contact hole
film
sih
tungsten
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP16337493A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2684960B2 (ja
Inventor
Kazunobu Shigehara
和信 重原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP5163374A priority Critical patent/JP2684960B2/ja
Publication of JPH0722414A publication Critical patent/JPH0722414A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2684960B2 publication Critical patent/JP2684960B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】CVD法を用いてタングステンによりコンタク
トホールの埋め込みを行う際に、より径の小さいコンタ
クトホールまで空孔が発生することなく成膜を行なわせ
る。 【構成】SiH4 ガスによりWF6 ガスを還元してタン
グステンを成膜する際に、図1に示すように成膜ガスの
流量比を周期的に変化させる。こうすることによりSi
4 ガスが過剰な状態と、WF6 ガスが過剰な状態を作
りだすことができる。過剰なガスはコンタクトホール底
部まで消費されることなく拡散できるため、より多くの
成膜ガスをコンタクトホール中に供給できる。これによ
り、空孔の発生を防ぎながらコンタクトホールを埋めこ
むことが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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、特にコンタクトホールの埋め込み工程を有する半
導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化に伴い、コ
ンタクトホールの径は1μm以下に微細化されている。
従来の金属配線層の形成方法としてはアルミニウムのス
パッタ法が用いられてきたが、これらの微細なコンタク
トホールにおいては被覆率が悪い、エレクトロマイグレ
ーション、ストレスマイグレーション耐性が悪いなど、
半導体装置の信頼性を低下させる原因となっていた。
【0003】この問題を解決する方法の一つとして、C
VD法を用いたタングステンによるコンタクトホール埋
め込み方法がある。これについて説明すると、図4に示
すように、拡散層1等を形成したシリコン基板2上にB
PSG膜3を成膜後、拡散層1に達するコンタクトホー
ル4を開口する。次に、チタン、続いて窒化チタンをス
パッタさせて、タングステンに対して密着層とバリア層
の役割をするチタン膜/窒化チタン膜5を形成する。次
に、タングステンをCVD法により成膜する。この際成
膜は2段階で行う。1段階目ではWF6 ガスをSiH4
ガスで還元(この時、図5に示すように、先ず時刻t0
からSiH4 ガスを流し、次いで時刻t1からWF6
スを流して混合する)し窒化チタン膜表面に数nm程度
のタングステン膜6を成膜させる。この膜は、次に延べ
る2段階目の成膜の時のWF6 ガスによるコンタクトホ
ール底部に対する侵食を抑える効果があり、拡散層1と
シリコン基板2とのPN接合の漏れ電流を抑えるためで
ある。2段階目ではWF6ガスをH2 ガスで還元しコン
タクトホール全体をタングステン7で埋め込む。この水
素還元法によるタングステン膜は被覆性に優れているた
め、コンタクトホール中心部に発生する空孔8の発生を
少なくすることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、コンタクトホ
ール径が0.5μm以下まで微細化してくるとこの方法
でも空孔なく完全に埋め込むことが困難になってくる。
この原因の1つは、1段階目の成膜におけるSiH4
スによるWF6 ガスの還元反応が、これらの成膜ガスの
拡散律速状態で起こっているためである。拡散層1の表
面近傍まで拡散してきた成膜ガスは基板表面に達すると
その場で反応してしまうので、コンタクトホール底部に
近づくほど拡散してくる割合が低くなる。この反応が進
行していくとコンタクトホールは次第にオーバーハング
形状になり、水素還元によるタングステンの成膜を行っ
ても空孔なく埋め込むことはできなくなる。また、コン
タクトホール底部ではSiH4 還元法によるタングステ
ン膜6の膜厚が薄くなるため、水素還元法によるタング
ステン膜の成膜時にバリア(5)の不完全部分でタング
ステンの食い込みが起こり漏れ電流に対する耐性が低く
なる問題もある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、半導体チップの所定の層間絶縁膜に下層の導
電領域に達するコンタクトホールを形成する工程と、S
iH4 ガスに続いてWF6 ガスを供給してタングステン
膜を前記コンタクトホール部に成長させる工程とを有す
る半導体装置の製造方法において、少なくとも前記WF
6 ガスの流量を周期的に変化させるというものである。
【0006】
【作用】SiH4 ガスとWF6 ガスはWF6 +1.5S
iH4 →W+1.5SiF4 +3H2 または、WF6
2SiH4 →W+2SiHF3 +3H2 という反応を起
こしてタングステン膜を成膜している。つまり、WF6
ガスに対してSiH4 ガスは1.5〜2倍必要となって
いる。本発明のように、流量比を周期的に変化させる
と、SiH4 ガスが過剰な状態とWF6 ガスが過剰な状
態を交互に繰り返しに作り出すことができる。過剰なガ
スは表面で反応することができないためにコンタクトホ
ール内部等に拡散する。この後、他方のガスが過剰な状
態になるとそのガスもコンタクトホール内部に拡散し反
応を起こしてタングステンを成膜する。このようにガス
の過剰状態を交互に作り出すことにより成膜ガスがコン
タクトホール内部へ拡散する割合が高まり、空孔なくコ
ンタクトホールを埋め込むことができる。
【0007】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0008】図1は本発明の第1の実施例における成膜
ガスの流量の時間的変化を示すタイムチャート、図3
(a)〜(c)はこの実施例の説明のための工程順断面
図である。
【0009】図3(a)に示すように、従来例と同様に
して拡散層1等を形成したシリコン基板2上にBPSG
膜3を堆積し、拡散層に達するコンタクトホール4を開
孔し、チタン膜/窒化チタン膜5を成膜する。
【0010】次に、図3(b)に示すように、SiH4
還元法によりタングステン膜6を成膜する。すなわち、
圧力を10Torr以下、好ましくは3Torr、温度
を400〜500℃、好ましくは450℃、反応キャリ
アガスとしてArを用いる。図1に示すように、まず、
時刻t0aにSiH4 ガスを導入する。その後、時刻t
1aにWF6 ガスを徐々に導入し、SiH4 /WF6
流量比が2/3〜1/3になる(時刻t2a)まで増加
させる。この状態ではWF6 ガス過剰の状態になりコン
タクトホール内部にWF6 ガスが多量に拡散する。次
に、SiH4 ガスを徐々に増加させるか、図1に示すよ
うに、WF6 ガスを徐々に減少させ、SiH4 /WF6
の流量比が5/1〜10/1になる(時刻t3a)まで
変化させる。この状態ではSiH4 ガス過剰の状態にな
る。このときコンタクトホール内部ではWF6 ガスとS
iH4 ガスが反応しタングステン膜が成膜される。その
後、ガス流量を徐々に時刻t2aの状態に戻す(時刻t
4a)。このようなサイクルを繰り返すことで過剰な状
態の時に拡散した成膜ガス同士をコンタクトホール中で
反応させオーバーハングを起こらなくさせる。このよう
にして厚さ50nmのタングステン膜を形成する場合、
ガス流量比の増減のサイクルを3回、合計1分で成膜す
ることができる。
【0011】続いて、従来例と同様に、WF6 ガスとH
2 ガスを用いて、図3(c)に示すように、コンタクト
ホールをタングステン膜7で埋め込む。タングステン膜
6によるオーバーハングが殆んどないので、タングステ
ン膜7中に空孔が生じる危険性は緩和される。
【0012】図2は本発明の第2の実施例における成膜
ガスの流量の時間的変化を示すタイムチャートである。
【0013】まず、第1の実施例と同様にしてコンタク
トホールを開孔した基板上にスパッタ法によりチタン膜
/窒化チタン膜を成膜する。そして、図2に示すよう
に、時刻t0bにSiH4 ガスを導入する。この状態で
は、SiH4 ガスは反応するガスが無いためコンタクト
ホール内部を含めた基板全体に均一に拡散している。次
に、時刻t1bにWF6 ガスを導入し、それと同時にS
iH4 ガスを止める。この状態では、先に基板上に拡散
したSiH4 ガスとWF6 ガスが反応するため成膜はコ
ンタクトホール内部でも基板表面と同様に起こる。ま
た、反応できなかったWF6 ガスは、SiH4 ガスと同
様にしてコンタクトホール内部を含めた基板全体に均一
に拡散する。この後、時刻t2bに、SiH4 ガスを導
入し、WF6ガスの供給を止めると、上述と同様の理由
から、コンタクトホール内部での反応が基板表面と同様
に起こる。このようなサイクルを繰り返すと基板表面で
形成されるタングステン膜とコンタクトホール内部で成
膜されるタングステン膜の膜厚に差がなくなるため第1
の実施例よりもさらにオーバーハングが起こりにくくな
る。
【0014】このようにして所定の膜厚のタングステン
膜を成膜した後、H2 ガスとWF6ガスを用いて2段階
目の成膜を行うことで、空孔のないタングステン膜によ
るコンタクトホール埋め込みを行なうことが可能とな
る。
【0015】
【発明の効果】以上のように本発明の半導体装置の製造
方法によれば、0.5μm以下の径のコンタクトホール
であっても空孔なくタングステン膜で埋め込むことが可
能となる。また、SiH4 還元法により成膜されたコン
タクトホール底部のタングステン膜厚が従来の製造方法
と比べ増加するため、漏れ電流に対する耐性が高まる効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例における成膜ガスの流量変化を示
すタイムチャートである。
【図2】第2の実施例における成膜ガスの流量変化を示
すタイムチャートである。
【図3】本発明の実施例の説明のため(a)〜(c)に
分図して示す工程順断面図である。
【図4】従来の技術の説明のための断面図である。
【図5】従来の技術における成膜ガスの流量変化を示す
タイムチャートである。
【符号の説明】
1 拡散層 2 シリコン基板 3 BPSG膜 4 コンタクトホール 5 チタン膜/窒化チタン膜 6 SiH4 還元によるタングステン膜 7 H2 還元によるタングステン膜 8 空孔
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/768 8826−4M H01L 21/90 D

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体チップの所定の層間絶縁膜に下層
    の導電領域に達するコンタクトホールを形成する工程
    と、SiH4 ガスに続いてWF6 ガスを供給してタング
    ステン膜を前記コンタクトホール部に選択成長させる工
    程とを有する半導体装置の製造方法において、少なくと
    も前記WF6 ガスの流量を周期的に変化させることを特
    徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 コンタクトホールの底部にチタン膜と窒
    化チタン膜を順次に堆積させたのちタングステン膜を成
    長させる請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 SiH4 ガスの流量とWF6 ガスの流量
    とを互いに逆方向に増減させる請求項1または2記載の
    半導体装置の製造方法。
JP5163374A 1993-07-01 1993-07-01 半導体装置の製造方法 Expired - Lifetime JP2684960B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5163374A JP2684960B2 (ja) 1993-07-01 1993-07-01 半導体装置の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5163374A JP2684960B2 (ja) 1993-07-01 1993-07-01 半導体装置の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0722414A true JPH0722414A (ja) 1995-01-24
JP2684960B2 JP2684960B2 (ja) 1997-12-03

Family

ID=15772673

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5163374A Expired - Lifetime JP2684960B2 (ja) 1993-07-01 1993-07-01 半導体装置の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2684960B2 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002041379A1 (en) * 2000-11-17 2002-05-23 Tokyo Electron Limited Method of forming metal wiring and semiconductor manufacturing apparatus for forming metal wiring
JP2005518088A (ja) * 2001-07-16 2005-06-16 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド タングステン複合膜の形成
US7542108B2 (en) 2001-02-16 2009-06-02 Hitachi, Ltd. Liquid crystal display device
KR20220011081A (ko) * 2020-07-20 2022-01-27 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 에칭 방법 및 에칭 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01206623A (ja) * 1988-02-15 1989-08-18 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
JPH02277231A (ja) * 1989-04-18 1990-11-13 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置の製造方法およびそれに用いる製造装置
JPH04765A (ja) * 1990-04-17 1992-01-06 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
JPH05114578A (ja) * 1991-10-22 1993-05-07 Matsushita Electron Corp 半導体装置及びその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01206623A (ja) * 1988-02-15 1989-08-18 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
JPH02277231A (ja) * 1989-04-18 1990-11-13 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置の製造方法およびそれに用いる製造装置
JPH04765A (ja) * 1990-04-17 1992-01-06 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
JPH05114578A (ja) * 1991-10-22 1993-05-07 Matsushita Electron Corp 半導体装置及びその製造方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002041379A1 (en) * 2000-11-17 2002-05-23 Tokyo Electron Limited Method of forming metal wiring and semiconductor manufacturing apparatus for forming metal wiring
US6913996B2 (en) 2000-11-17 2005-07-05 Tokyo Electron Limited Method of forming metal wiring and semiconductor manufacturing apparatus for forming metal wiring
JP2008283220A (ja) * 2000-11-17 2008-11-20 Tokyo Electron Ltd タングステン膜の形成方法
US7542108B2 (en) 2001-02-16 2009-06-02 Hitachi, Ltd. Liquid crystal display device
JP2005518088A (ja) * 2001-07-16 2005-06-16 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド タングステン複合膜の形成
KR20220011081A (ko) * 2020-07-20 2022-01-27 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 에칭 방법 및 에칭 장치

Also Published As

Publication number Publication date
JP2684960B2 (ja) 1997-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2966406B2 (ja) 半導体素子の配線形成方法
JP2000100753A (ja) 界面調節層を利用して金属配線層を形成する半導体素子の製造方法
KR100719177B1 (ko) 선택적 원자층 증착법을 이용한 텅스텐막 형성 방법
CN100431134C (zh) 使用低温形成的阻挡金属层制作金属互连线的方法
JP2685028B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2684960B2 (ja) 半導体装置の製造方法
US20020086110A1 (en) Method for tungsten chemical vapor deposition on a semiconductor substrate
JPH1012732A (ja) 半導体装置の製造方法
KR960009091B1 (ko) 평탄한 전기적 상호 접속 구조체 제조방법
US7022601B2 (en) Method of manufacturing a semiconductor device
JPS60117719A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2553346B2 (ja) 金属薄膜形成方法
JPH1032248A (ja) タングステン膜形成法
US6451388B1 (en) Method of forming titanium film by chemical vapor deposition
JP2002093746A (ja) 導電性プラグの堆積方法
US6174563B1 (en) Method for forming thin metal films
KR0161889B1 (ko) 반도체장치의 배선 형성방법
KR100477813B1 (ko) 반도체장치의텅스텐금속배선형성방법
JPH05226282A (ja) タングステン膜の形成方法
JPS63117447A (ja) 半導体集積回路の製造方法
JPH04294530A (ja) 半導体装置の製造方法
US5595936A (en) Method for forming contacts in semiconductor device
JP2617090B2 (ja) 半導体装置のコンタクト製造方法
KR100680940B1 (ko) 반도체 소자의 금속배선 형성방법
KR100525903B1 (ko) 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19970715

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070815

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080815

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080815

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090815

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090815

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100815

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100815

Year of fee payment: 13

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100815

Year of fee payment: 13

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110815

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110815

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120815

Year of fee payment: 15

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120815

Year of fee payment: 15

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130815

Year of fee payment: 16

EXPY Cancellation because of completion of term