JPH0837236A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPH0837236A
JPH0837236A JP19213194A JP19213194A JPH0837236A JP H0837236 A JPH0837236 A JP H0837236A JP 19213194 A JP19213194 A JP 19213194A JP 19213194 A JP19213194 A JP 19213194A JP H0837236 A JPH0837236 A JP H0837236A
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JP
Japan
Prior art keywords
film
adhesion layer
tungsten
metal wiring
tungsten silicide
Prior art date
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Application number
JP19213194A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Fukusho
孝 福所
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPH0837236A publication Critical patent/JPH0837236A/en
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent the interface state density of a semiconductor substrate from being insufficiently eliminated, by bring a metal wiring layer into contact with the semiconductor substrate or other metal wiring films through a plug film having a base of a tungsten silicide film as an adhesion layer. CONSTITUTION:An adhesion layer 6, composed of tungsten silicide, formed by CVD, enhances the adhesion of a plug film 7. The plug film 7, composed of tungsten, is formed by filling contact holes 5 using the adhesion layer 6 as a base. A metal wiring layer 8 is electrically connected with a semiconductor substrate 1 through the plug film 7. This prevents the insufficient elimination of the interface state density of a semiconductor substrate, which used to be the case because hydrogen is occluded in an adhesion layer to be the base of a metal layer. The above-mentioned method improves the characteristics of semiconductor substrates and the stability of such characteristics, and prevents an adhesion layer from being stripped off.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置、特にメタ
ル配線膜を有する半導体装置と、その製造方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, particularly a semiconductor device having a metal wiring film, and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えばアルミニウム等からなるメタル配
線膜を有する半導体装置のそのメタル配線膜と半導体基
板とのコンタクトは、メタルCVD膜を介してとること
が多くなりつつある。そして、そのメタルCVD膜は、
多くの場合ブランケットタングステンCVD法により形
成され、密着層を下地として有するのが普通である。そ
して、従来においてその密着層は一般にチタン系のメタ
ルにより形成された。
2. Description of the Related Art In a semiconductor device having a metal wiring film made of, for example, aluminum, contact between the metal wiring film and a semiconductor substrate is often made via a metal CVD film. And the metal CVD film is
In most cases, it is formed by a blanket tungsten CVD method and usually has an adhesion layer as a base. And in the past, the adhesion layer was generally formed of a titanium-based metal.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来におい
ては、メタル配線膜と半導体基板とのコンタクトをとる
メタルCVD膜の下地となる密着層をチタン系のメタル
により形成したので、先ず第1に、シンターをしても界
面準位を充分に少なくすることが難しいという問題があ
った。そこで、その原因を調べたところ、チタン系の金
属が水素吸蔵性を有し、そのため、例えば、アルミニウ
ムからなる配線中の水素或いはシンター時の雰囲気中の
水素が半導体基板と例えばゲート絶縁膜等との界面に到
達する前にそのチタン系メタルからなる密着層中に吸蔵
され、界面準位の消滅に寄与する水素が少なくなるため
であることが判明した。
By the way, in the prior art, since the adhesion layer which is the base of the metal CVD film for making contact between the metal wiring film and the semiconductor substrate is formed of titanium-based metal, first of all, There is a problem that it is difficult to sufficiently reduce the interface state even with sintering. Then, when the cause was investigated, the titanium-based metal had a hydrogen storage property, and therefore, for example, hydrogen in the wiring made of aluminum or hydrogen in the atmosphere at the time of sintering could cause the semiconductor substrate and the gate insulating film, for example. It was found that hydrogen that is stored in the adhesion layer made of the titanium-based metal before reaching the interface of and contributes to the disappearance of the interface state is reduced.

【0004】そして、これを放置することは、暗電流の
減少を困難にし、しきい値電圧の安定性の向上を阻むこ
とになる。具体的には、暗電流は、例えばDRAMのよ
うな半導体装置の場合、記録保持能力の低下の原因にな
り、CCD型固体撮像素子のような半導体装置の場合、
高温ダーク時における画像欠陥の発生原因になる。第2
に、ブランケットタングステン膜を形成するCVD時
に、ソースガスであるWF6 中のFガスと、チタンとが
反応してチタン系のメタルが剥がれ易くなるという問題
があった。具体的には、半導体ウェハの周辺から剥がれ
る剥がれや、コンタクトホール内にて剥がれる剥がれが
生じ易くなる。
If this is left as it is, it becomes difficult to reduce the dark current and the stability of the threshold voltage is prevented from being improved. Specifically, the dark current causes a decrease in the record holding ability in the case of a semiconductor device such as a DRAM, and in the case of a semiconductor device such as a CCD type solid-state image sensor,
This may cause image defects during high temperature darkness. Second
In addition, during the CVD for forming the blanket tungsten film, the F gas in WF 6 which is the source gas reacts with titanium, so that the titanium-based metal is easily peeled off. Specifically, peeling off from the periphery of the semiconductor wafer and peeling off inside the contact hole are likely to occur.

【0005】また、チタン系のメタルからなる密着層
は、一般にスパッタリングにより形成されるが、スパッ
タリングはステップカバレッジが悪いので、コンタクト
ホールの微細化、高アスペクト比化に伴ってコンタクト
ホール内に下地ときちんと密着して形成することが難し
く、そのため、密着層としての機能を充分に果たし得な
いという問題が生じている。また、この密着層にはバリ
アメタルとしての役割もあるが、下地との密着性の悪さ
からバリアメタルとしての機能を充分に果たし得ないこ
とも問題となっている。というのは、バリアメタルとし
ての機能が低下するとジャンクションリーク等のデバイ
ス不良が生じ易くなるからである。このチタン系メタル
による密着層をスパッタリングにより形成することによ
るステップカバレッジの悪さが第3の問題点である。
The adhesion layer made of titanium-based metal is generally formed by sputtering, but since sputtering has poor step coverage, a contact layer is formed on the inside of the contact hole as the contact hole becomes finer and the aspect ratio becomes higher. It is difficult to form them in close contact with each other, and therefore, there is a problem that the function as an adhesion layer cannot be sufficiently fulfilled. Further, although this adhesion layer also has a role as a barrier metal, it is also a problem that it cannot fully function as a barrier metal due to its poor adhesion to the base. This is because a device failure such as a junction leak is likely to occur when the function as the barrier metal deteriorates. The third problem is poor step coverage due to the formation of the adhesion layer of titanium-based metal by sputtering.

【0006】本発明はそのような問題点を解決すべく為
されたもので、メタル層の下地となる密着層により水素
が吸蔵されて半導体基板の界面準位の消去が不充分にな
ることを防止し、もって特性の向上、特性の安定性の向
上を図り、密着層の剥がれの生じるおそれをなくし、更
に、密着層のステップカバレッジが悪くなることを防止
することにより密着層の下地との密着性が悪くなるのを
防止し、密着層の機能が低下するのを防止することを目
的とする。
The present invention has been made to solve such a problem, and it is considered that hydrogen is occluded by an adhesion layer which is a base of a metal layer, and the elimination of the interface state of the semiconductor substrate becomes insufficient. To prevent the occurrence of peeling of the adhesive layer by further improving the characteristics and stability of the characteristics, and further preventing the step coverage of the adhesive layer from becoming worse, thereby ensuring close contact with the base of the adhesive layer. The purpose is to prevent the deterioration of the adhesiveness and the deterioration of the function of the adhesion layer.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1の半導体装置
は、メタル配線膜と半導体基板又は他のメタル配線膜と
のコンタクトを、タングステンシリサイド膜を密着層と
して下地にもつプラグ膜を介してとってなることを特徴
とする。請求項2の半導体装置は、請求項1の半導体装
置において、メタル配線膜と半導体基板又は他のメタル
配線層とのコンタクトをとる、タングステンシリサイド
膜を密着層として下地にもつタングステンからなるプラ
グ膜を、層間絶縁膜に選択的に形成されたコンタクトホ
ール又はビアホール内を埋めるように形成してなること
を特徴とする。
According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device in which a contact between a metal wiring film and a semiconductor substrate or another metal wiring film is contacted via a plug film having a tungsten silicide film as an adhesion layer as an underlying layer. It is characterized by A semiconductor device according to a second aspect is the semiconductor device according to the first aspect, further comprising a plug film made of tungsten having a tungsten silicide film as an adhesion layer and serving as an underlying layer for contacting the metal wiring film with the semiconductor substrate or another metal wiring layer. It is characterized in that the contact hole or the via hole selectively formed in the interlayer insulating film is filled.

【0008】請求項3の半導体装置の製造方法は、請求
項2の半導体装置を製造する方法において、メタル配線
膜・半導体基板間或いはメタル配線膜間を絶縁する層間
絶縁膜に、半導体基板又はメタル配線膜が露出するコン
タクトホール又はビアホールを選択的に形成した後、先
ず、密着層となるタングステンシリサイド膜をCVDに
より形成し、次いで、プラグ膜となるタングステン膜を
形成し、その後、上記コンタクトホール又はビアホール
外の上記タングステン膜及びタングステンシリサイド膜
をエッチバックにより除去することを特徴とする。
A method for manufacturing a semiconductor device according to a third aspect is the method for manufacturing a semiconductor device according to the second aspect, wherein the semiconductor substrate or the metal is formed on the interlayer insulating film for insulating between the metal wiring film and the semiconductor substrate or between the metal wiring films. After selectively forming a contact hole or a via hole in which the wiring film is exposed, first, a tungsten silicide film to be an adhesion layer is formed by CVD, and then a tungsten film to be a plug film is formed, and then the contact hole or the via hole is formed. It is characterized in that the tungsten film and the tungsten silicide film outside the via hole are removed by etching back.

【0009】[0009]

【作用】請求項1の半導体装置によれば、プラグ膜の下
地である密着層が、タングステンシリサイドからなり、
タングステンシリサイドにはチタン系メタルに対しては
水素吸蔵性がないので、密着層が吸蔵できる水素の濃度
が低くなり、延いては半導体基板の界面に達して界面準
位の消滅に寄与する水素が多くなる。従って、暗電流の
低減を図り、しきい値電圧の安定化を図ることが出来
る。そして、密着層の形成材料としてタングステンシリ
サイドを選択したので、プラグ膜をタングステン膜によ
り形成しても密着層に剥がれが生じるおそれがない。と
いうのは、タングステンをブランケットタングステンC
VDにより形成するときのソースガスであるWF6 は密
着層を成すタングステンシリサイドとは反応しないから
である。また、タングステンシリサイド膜はPVDによ
り形成したタングステンと比較してもシリコンを含有し
ている分多結晶シリコンや単結晶シリコン等との反応性
が小さく、これは、熱処理温度を高くすることについて
の許容度を大きくすることができることにつながり好ま
しい。
According to the semiconductor device of the first aspect, the adhesion layer which is the base of the plug film is made of tungsten silicide,
Since tungsten silicide has no hydrogen storage capacity for titanium-based metals, the concentration of hydrogen that can be stored in the adhesion layer becomes low, and as a result hydrogen that reaches the interface of the semiconductor substrate and contributes to the disappearance of the interface level is generated. Will increase. Therefore, the dark current can be reduced and the threshold voltage can be stabilized. Since tungsten silicide is selected as the material for forming the adhesion layer, peeling of the adhesion layer does not occur even if the plug film is formed of the tungsten film. Because tungsten is a blanket tungsten C
This is because WF 6, which is the source gas when forming by VD, does not react with the tungsten silicide forming the adhesion layer. Further, the tungsten silicide film has less reactivity with polycrystalline silicon, single crystal silicon, or the like because it contains silicon as compared with tungsten formed by PVD, which is an allowance for increasing the heat treatment temperature. This is preferable because it can increase the degree.

【0010】請求項2の半導体装置によれば、プラグ膜
及び密着層がコンタクトホール又はビアホール内にそれ
を埋めるように形成されているので、半導体表面に段差
をもたらすことなくメタル配線膜・半導体基板間或いは
メタル配線膜間のコンタクトをとることができる。
According to the semiconductor device of the second aspect, since the plug film and the adhesion layer are formed so as to fill the contact hole or the via hole, the metal wiring film / semiconductor substrate without causing a step on the semiconductor surface. It is possible to make contact between the metal wiring films or between the metal wiring films.

【0011】請求項3の半導体装置の製造方法によれ
ば、コンタクトホール又はビアホール形成後、密着層を
成すタングステンシリサイドをCVDにより形成するの
で、従来の密着層としてチタンナイトライド膜をスパッ
タリングにより形成した場合のようにステップカバレッ
ジが悪くなるおそれがなく、密着層のその下地との密着
性が悪くなるのを防止し、密着層の本来の機能が低下す
るのを防止することができる。そして、タングステンシ
リサイドからなる密着層のCVDによる形成後、プラグ
膜を成すタングステンをブランケットタングステンCV
Dにより形成してもCVD時に供給されるWF6 によっ
て密着層に剥がれ生じるおそれがない。というのは、ソ
ースガスWF6 は密着層を成すタングステンシリサイド
に対して反応性を有さず、タングステンシリサイドから
なる密着層がソースガスWF6 により劣化するおそれが
ないからである。
According to the semiconductor device manufacturing method of the third aspect, since the tungsten silicide forming the adhesion layer is formed by CVD after the contact hole or the via hole is formed, the titanium nitride film is formed by sputtering as the conventional adhesion layer. It is possible to prevent the step coverage from being deteriorated as in the case, to prevent the adhesion of the adhesion layer to the underlying layer from being deteriorated, and to prevent the original function of the adhesion layer from being deteriorated. After forming the adhesion layer made of tungsten silicide by CVD, the tungsten forming the plug film is blanket tungsten CV.
Even if it is formed by D, there is no possibility that the adhesive layer will be peeled off by WF 6 supplied at the time of CVD. This is because the source gas WF 6 has no reactivity with the tungsten silicide forming the adhesion layer, and the adhesion layer made of tungsten silicide is not likely to be deteriorated by the source gas WF 6 .

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明半導体装置とその製造方法を図
示実施例に従って詳細に説明する。図1は本発明半導体
装置の一つの実施例を示す断面図である。図面におい
て、1は半導体基板、2はゲート絶縁膜、3は例えばポ
リシリコンからなるゲート電極、4はSiO2 系の材料
からなる層間絶縁膜、5は該層間絶縁膜4に選択的に形
成されたコンタクトホールである。6はCVD法により
形成されたタングステンシリサイドからなる密着層で、
次に述べるプラグ膜(7)の密着性を強める役割を果た
す。尚、該密着層6は、ジクロールシランSiH2 Cl
2 系のプロセスガスを用いての500〜700℃近傍の
高温でのCVDにより形成するとSiO2 系の絶縁膜か
らなる層間絶縁膜4との密着性が非常に良くなるので好
ましい。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The semiconductor device of the present invention and its manufacturing method will be described in detail below with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of the semiconductor device of the present invention. In the drawings, 1 is a semiconductor substrate, 2 is a gate insulating film, 3 is a gate electrode made of, for example, polysilicon, 4 is an interlayer insulating film made of a SiO 2 -based material, and 5 is selectively formed on the interlayer insulating film 4. It is a contact hole. 6 is an adhesion layer made of tungsten silicide formed by the CVD method,
It plays the role of enhancing the adhesion of the plug film (7) described below. The adhesion layer 6 is made of dichlorosilane SiH 2 Cl.
It is preferable to form it by CVD at a high temperature of about 500 to 700 ° C. using a 2 type process gas because the adhesion with the interlayer insulating film 4 made of a SiO 2 type insulating film becomes very good.

【0013】7はタングステンからなるプラグ膜で、上
記密着層6を下地として上記コンタクトホール5を埋め
るように形成されている。この形成は、ブランケットタ
ングステンCVD法により行うことができる。8は上記
プラグ膜7を介して半導体基板1と電気的に接続された
メタル配線膜であり、例えばアルミニウムからなる。
Reference numeral 7 is a plug film made of tungsten and is formed so as to fill the contact hole 5 with the adhesion layer 6 as a base. This formation can be performed by the blanket tungsten CVD method. A metal wiring film 8 is electrically connected to the semiconductor substrate 1 via the plug film 7 and is made of, for example, aluminum.

【0014】図1に示した半導体装置は、従来の半導体
装置とは、コンタクトホール5内を埋めるタングステン
からなるプラグ膜5の下地となる密着層6をチタン系の
メタルではなくタングステンシリサイドにより形成した
ことである。従って、このような半導体装置によれば、
タングステンシリサイドにはチタン系メタルに対して水
素吸蔵性がないので、密着層6が吸蔵できる水素の濃度
が低くなり、延いては半導体基板の界面に達して界面準
位の消滅に寄与する水素が多くなる。従って、暗電流の
低減を図り、しきい値電圧の安定化を図ることができ
る。
The semiconductor device shown in FIG. 1 is different from the conventional semiconductor device in that the adhesion layer 6 as the base of the plug film 5 made of tungsten filling the contact hole 5 is formed of tungsten silicide instead of titanium-based metal. That is. Therefore, according to such a semiconductor device,
Since tungsten silicide does not have a hydrogen storage property for titanium-based metals, the concentration of hydrogen that can be stored in the adhesion layer 6 becomes low, and thus hydrogen that reaches the interface of the semiconductor substrate and contributes to the disappearance of the interface level is generated. Will increase. Therefore, the dark current can be reduced and the threshold voltage can be stabilized.

【0015】そして、密着層の形成材料としてタングス
テンシリサイドを選択したので、プラグ膜7を成すタン
グステン膜をブランケットタングステンCVD法により
形成しても密着層6に剥がれが生じ易くなるというおそ
れがない。というのは、タングステンをブランケットタ
ングステンCVDにより形成するときのソースガスであ
るWF6 は密着層4を成すタングステンシリサイドとは
反応しないからである。そして、プラグ膜7及び密着層
6がコンタクトホール5内にそれを埋めるように形成さ
れているので、半導体表面に段差をもたらすことなくメ
タル配線膜8・半導体基板1間のコンタクトをとること
ができる。
Since tungsten silicide is selected as the material for forming the adhesion layer, peeling of the adhesion layer 6 is not likely to occur even if the tungsten film forming the plug film 7 is formed by the blanket tungsten CVD method. This is because WF 6, which is a source gas when tungsten is formed by blanket tungsten CVD, does not react with the tungsten silicide forming the adhesion layer 4. Since the plug film 7 and the adhesion layer 6 are formed so as to fill the contact hole 5, the contact can be established between the metal wiring film 8 and the semiconductor substrate 1 without causing a step on the semiconductor surface. .

【0016】図2(A)乃至(C)は図1に示した半導
体装置の製造方法の要部を工程順に示す断面図である。 (A)層間絶縁膜4に選択的にコンタクトホール5を形
成した後、密着層となるタングステンシリサイド膜6を
全面的に形成する。このタングステンシリサイド膜6の
全面的形成は、前述のようにジクロールシランSiH2
Cl2 系のプロセスガスを用いての500〜700℃近
傍の高温でのCVDにより行うことが好ましい。なぜな
らば、先ず第1に、CVDにより形成するので、スパッ
タリングにより形成する場合に比較して非常にステップ
カバレッジが良くなり、素子の微細化に伴うコンタクト
ホールの微細化、高アスペクト比化に対応できるからで
あり、第2に高温でのジクロールシランSiH2 Cl2
系のプロセスガスを用いてのCVDによれば、SiO2
系の絶縁膜からなる層間絶縁膜4との密着性が非常に良
いタングステンシリサイド膜6を形成することができる
からである。このように密着層6の密着性を良好にでき
ることがその剥がれが生じにくくなることにつながる。
図2(A)はタングステンシリサイド膜6の全面的形成
終了後の状態を示す。尚、このCVDを200〜400
℃の温度で行う場合にはビアホールを埋める場合にも対
応することができる。
2A to 2C are cross-sectional views showing, in the order of steps, essential parts of the method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. (A) After selectively forming a contact hole 5 in the interlayer insulating film 4, a tungsten silicide film 6 to be an adhesion layer is formed over the entire surface. As described above, the tungsten silicide film 6 is entirely formed by using dichlorosilane SiH 2
It is preferable to perform CVD at a high temperature near 500 to 700 ° C. using a Cl 2 -based process gas. This is because, first of all, since it is formed by CVD, the step coverage is much better than when it is formed by sputtering, and it is possible to cope with the miniaturization of contact holes and the high aspect ratio accompanying the miniaturization of elements. And secondly dichlorosilane SiH 2 Cl 2 at high temperature.
According to CVD using a system-based process gas, SiO 2
This is because it is possible to form the tungsten silicide film 6 having excellent adhesion to the interlayer insulating film 4 made of a system insulating film. As described above, the good adhesion of the adhesion layer 6 leads to the fact that the peeling is less likely to occur.
FIG. 2A shows a state after the tungsten silicide film 6 is completely formed. In addition, this CVD is performed in 200 to 400
When it is performed at a temperature of ℃, it is possible to cope with filling the via hole.

【0017】(B)タングステンシリサイド膜6のCV
Dによる全面的形成が終わると、それに引き続いて、図
2(B)に示すように、プラグ膜となるタングステン膜
7をブランケットタングステンCVD法により形成す
る。尚、このCVDにおいてソースガスとしてWF6
のガスが用いられるが、密着層となるタングステンシリ
サイドはこのガスに反応しないので、半導体ウェハの周
辺部にて或いはコンタクトホールにて剥がれが生じるお
それがない。 (C)次に、エッチバック法により、コンタクトホール
5内のプラグ膜となるタングステン膜7及びその下地を
成す密着層となるタングステンシリサイド膜6を残し、
タングステン膜7及びタングステンシリサイド膜6を除
去する。これにより、コンタクトホール5内を完全に埋
めつつそこから食み出ないプラグ膜7が密着層6を下地
として形成される。
(B) CV of tungsten silicide film 6
When the entire formation by D is completed, subsequently, as shown in FIG. 2B, a tungsten film 7 to be a plug film is formed by a blanket tungsten CVD method. In this CVD, a WF 6 type gas is used as a source gas, but since the tungsten silicide forming the adhesion layer does not react with this gas, there is no possibility of peeling at the peripheral portion of the semiconductor wafer or at the contact hole. . (C) Next, by etching back, the tungsten film 7 to be the plug film in the contact hole 5 and the tungsten silicide film 6 to be the adhesion layer underlying the tungsten film 7 are left.
The tungsten film 7 and the tungsten silicide film 6 are removed. As a result, the plug film 7 that completely fills the contact hole 5 and does not protrude from the contact hole 5 is formed using the adhesion layer 6 as a base.

【0018】このような半導体装置の製造方法によれ
ば、コンタクトホール5形成後、密着層4を成すタング
ステンシリサイド膜をCVDにより形成するので、従来
の密着層としてチタンシリサイド膜をスパッタリングに
より形成した場合のようにステップカバレッジが悪くな
るおそれがなくなり、従って、密着層4の下地との密着
性が悪くなるのを防止し、密着層4本来の機能及びバリ
アメタルとしての機能が低下するのを防止することが出
来る。そして、タングステンシリサイドからなる密着層
4のCVDによる形成後、プラグ膜7を成すタングステ
ンをブランケットタングステンCVDにより形成すると
き供給されるソースガスWF6 によって密着層4に剥が
れ生じるおそれがない。というのは、ソースガスWF6
中のフッ素Fは密着層を成すタングステンシリサイドに
対して反応性を有さず、タングステンシリサイドがソー
スガスWF6 により劣化するおそれがないからである。
According to such a method of manufacturing a semiconductor device, since the tungsten silicide film forming the adhesion layer 4 is formed by CVD after the contact hole 5 is formed, when a titanium silicide film is formed as a conventional adhesion layer by sputtering. As described above, it is possible to prevent the step coverage from being deteriorated, and thus prevent the adhesion of the adhesion layer 4 to the base from being deteriorated and prevent the original function of the adhesion layer 4 and the function as a barrier metal from being deteriorated. You can Then, after the adhesion layer 4 made of tungsten silicide is formed by CVD, there is no possibility that the adhesion layer 4 is peeled off by the source gas WF 6 supplied when the tungsten forming the plug film 7 is formed by blanket tungsten CVD. Because the source gas WF 6
This is because the fluorine F therein has no reactivity with the tungsten silicide forming the adhesion layer, and there is no possibility that the tungsten silicide will be deteriorated by the source gas WF 6 .

【0019】尚、図2(A)乃至(C)に示す工程は、
例えば図3に示すようなマルチチャンバを用いて連続的
に行うと良い。即ち、チャンバ室C1においてタングス
テンシリサイドを形成するCVDを、チャンバ室C2に
おいてプラグ膜を成すタングステン膜を形成するCVD
を、チャンバ室C3においてタングステン膜及びタング
ステンシリサイド膜のエッチバックを順次行うのであ
る。尚、Lはロード部、Uはアンロード部である。上記
実施例は、半導体基板1とメタル配線膜8との間のコン
タクトを層間絶縁膜4のコンタクトホール5に形成した
プラグ膜7により取るようにしたものであるが、本発明
は、層間絶縁膜を介して絶縁された異なる層のメタル配
線膜間のコンタクトを、ビアホールに形成したところの
密着層を下地とするプラグ膜により取るという態様でも
実施することができる。
The steps shown in FIGS. 2A to 2C are as follows.
For example, it is advisable to carry out continuously using a multi-chamber as shown in FIG. That is, the CVD for forming tungsten silicide in the chamber C1 and the CVD for forming the tungsten film forming the plug film in the chamber C2.
Then, in the chamber C3, the tungsten film and the tungsten silicide film are sequentially etched back. In addition, L is a load part and U is an unload part. In the above-described embodiment, the contact between the semiconductor substrate 1 and the metal wiring film 8 is made by the plug film 7 formed in the contact hole 5 of the interlayer insulating film 4, but the present invention is not limited to this. The contact between the metal wiring films of different layers insulated via the via can also be implemented by a mode in which the plug film is used as the base of the adhesion layer formed in the via hole.

【0020】[0020]

【発明の効果】請求項1の半導体装置は、メタル配線膜
と半導体基板又は他のメタル配線膜とのコンタクトを、
タングステンシリサイド膜を密着層として下地にもつプ
ラグ膜を介してとってなることを特徴とする。従って、
請求項1の半導体装置によれば、コンタクトをとるプラ
グ膜の下地である密着層が、タングステンシリサイドか
らなり、タングステンシリサイドにはチタン系メタルに
対して水素吸蔵性がないので、密着層が吸蔵できる水素
の濃度が低くなり、延いては半導体基板の界面に達して
界面準位の消滅に寄与する水素が多くなる。従って、暗
電流の低減を図り、しきい値電圧の安定化を図ることが
出来る。
According to the semiconductor device of claim 1, the contact between the metal wiring film and the semiconductor substrate or another metal wiring film is
It is characterized in that it is formed through a plug film having a tungsten silicide film as an adhesion layer as an underlying layer. Therefore,
According to the semiconductor device of the first aspect, the adhesion layer that is the base of the plug film that makes contact is made of tungsten silicide, and since the tungsten silicide does not have a hydrogen storage property for titanium-based metal, the adhesion layer can store it. The concentration of hydrogen becomes low, and more hydrogen reaches the interface of the semiconductor substrate and contributes to the disappearance of the interface state. Therefore, the dark current can be reduced and the threshold voltage can be stabilized.

【0021】そして、密着層の形成材料としてタングス
テンシリサイドを選択したので、プラグ膜をタングステ
ン膜により形成しても密着層に剥がれが生じるおそれが
ない。なぜならば、タングステンをブランケットタング
ステンCVDにより形成するときのソースガスであるW
6 は密着層を成すタングステンシリサイドとは反応し
ないからである。
Since tungsten silicide is selected as the material for forming the adhesion layer, peeling does not occur in the adhesion layer even if the plug film is formed of the tungsten film. Because it is a source gas of W when blanket tungsten CVD is used to form tungsten.
This is because F 6 does not react with the tungsten silicide forming the adhesion layer.

【0022】請求項2の半導体装置は、タングステンシ
リサイド膜を密着層として下地にもつタングステンから
なるプラグ膜を、層間絶縁膜に選択的に形成されたコン
タクトホール又はビアホール内を埋めるように形成して
なることを特徴とする。従って、請求項2の半導体装置
によれば、プラグ膜及び密着層がコンタクトホール又は
ビアホール内にそれを埋めるように形成されているの
で、半導体表面に段差をもたらすことなくメタル配線膜
・半導体基板間或いはメタル配線膜相互間のコンタクト
をとることができる。
According to another aspect of the semiconductor device of the present invention, a plug film made of tungsten having a tungsten silicide film as an adhesion layer as an underlying layer is formed so as to fill a contact hole or a via hole selectively formed in the interlayer insulating film. It is characterized by Therefore, according to the semiconductor device of the second aspect, since the plug film and the adhesion layer are formed so as to fill the contact hole or the via hole, a step between the metal wiring film and the semiconductor substrate is not caused on the semiconductor surface. Alternatively, the metal wiring films can be contacted with each other.

【0023】請求項3の半導体装置の製造方法は、層間
絶縁膜にコンタクトホール或いはビアホールを選択的に
形成した後、先ず、密着層としてのタングステンシリサ
イド膜をCVDにより形成し、次いで、タングステンシ
リサイド膜を形成し、その後、上記コンタクトホール又
はビアホール外の上記タングステン膜及びタングステン
シリサイド膜をエッチバックにより除去することを特徴
とする。従って、請求項3の半導体装置の製造方法によ
れば、コンタクトホール或いはビアホール形成後、密着
層を成すタングステンシリサイドをCVDにより形成す
るので、従来の密着層としてチタン系メタルをスパッタ
リングにより形成した場合のようにステップカバレッジ
が悪くなるおそれがなく、密着層の下地との密着性が悪
くなるのを防止し、密着層の機能が低下するのを防止す
ることができる。そして、タングステンシリサイドから
なる密着層のCVDによる形成後、プラグ膜を成すタン
グステンを形成するCVD時に供給されるソースガスW
6 によって密着層に剥がれ生じるおそれがない。とい
うのは、WF6 は密着層を成すタングステンシリサイド
に対して反応性を有さないからである。
According to a third aspect of the method of manufacturing a semiconductor device, after a contact hole or a via hole is selectively formed in an interlayer insulating film, a tungsten silicide film as an adhesion layer is first formed by CVD, and then a tungsten silicide film is formed. And then the tungsten film and the tungsten silicide film outside the contact hole or via hole are removed by etchback. Therefore, according to the method of manufacturing a semiconductor device of claim 3, since the tungsten silicide forming the adhesion layer is formed by CVD after the formation of the contact hole or the via hole, when the titanium-based metal is formed by sputtering as the conventional adhesion layer. As described above, it is possible to prevent the step coverage from being deteriorated, prevent the adhesion of the adhesion layer to the base from being deteriorated, and prevent the function of the adhesion layer from being deteriorated. Then, after the adhesion layer made of tungsten silicide is formed by CVD, the source gas W supplied at the time of CVD for forming tungsten forming the plug film
There is no possibility that the adhesion layer will peel off due to F 6 . This is because WF 6 has no reactivity with the tungsten silicide forming the adhesion layer.

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

【図1】本発明半導体装置の一つの実施例を示す断面図
である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of a semiconductor device of the present invention.

【図2】(A)乃至(C)は図1に示した半導体装置の
製造方法の要部を工程順に示す断面図である。
2A to 2C are cross-sectional views showing the main part of the method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1 in the order of steps.

【図3】図2に示した半導体装置の製造方法の実施に用
いるマルチチャンバを示す構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram showing a multi-chamber used for carrying out the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 4 層間絶縁膜 5 コンタクトホール 6 タングステンシリサイドからなる密着層 7 プラグ膜(タングステン膜) 8 メタル配線膜(アルミニウム) 1 Semiconductor Substrate 4 Interlayer Insulating Film 5 Contact Hole 6 Adhesion Layer Made of Tungsten Silicide 7 Plug Film (Tungsten Film) 8 Metal Wiring Film (Aluminum)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 メタル配線膜を有する半導体装置におい
て、 上記メタル配線膜と、半導体基板又は他のメタル配線膜
とのコンタクトを、タングステンシリサイド膜を密着層
として下地にもつプラグ膜を介してとってなることを特
徴とする半導体装置
1. A semiconductor device having a metal wiring film, wherein the contact between the metal wiring film and the semiconductor substrate or another metal wiring film is taken through a plug film having a tungsten silicide film as an adhesion layer as an underlying layer. A semiconductor device characterized by
【請求項2】 メタル配線膜と半導体基板又は他のメタ
ル配線膜とのコンタクトをとる、タングステンシリサイ
ド膜を密着層として下地にもつプラグ膜を、該メタル配
線膜・半導体基板又は他のメタル配線膜間に介在する層
間絶縁膜に選択的に形成されたコンタクトホール又はビ
アホール内を埋めるように形成してなることを特徴とす
る請求項1記載の半導体装置
2. A plug film having a tungsten silicide film as an adhesion layer and serving as a base for contacting a metal wiring film with a semiconductor substrate or another metal wiring film, said metal wiring film / semiconductor substrate or another metal wiring film 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the contact hole or the via hole selectively formed in the inter-layer insulating film interposed therebetween is filled.
【請求項3】 層間絶縁膜にコンタクトホール又はビア
ホールを選択的に形成した後、先ず、密着層となるタン
グステンシリサイド膜をCVDにより形成し、 次いで、プラグ膜となるタングステン膜を形成し、 その後、上記コンタクトホール又はビアホール外の上記
タングステン膜及びタングステンシリサイド膜をエッチ
バックにより除去することにより密着層を下地とするプ
ラグ膜を形成することを特徴とする請求項2記載の半導
体装置の製造方法
3. After selectively forming a contact hole or a via hole in the interlayer insulating film, first, a tungsten silicide film to be an adhesion layer is formed by CVD, then a tungsten film to be a plug film is formed, and thereafter, 3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the plug film using the adhesion layer as a base is formed by removing the tungsten film and the tungsten silicide film outside the contact hole or the via hole by etching back.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7439137B2 (en) 2004-05-12 2008-10-21 Sanyo Electric Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor device

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US7439137B2 (en) 2004-05-12 2008-10-21 Sanyo Electric Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor device

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