JPH1116859A - Selective cvd method - Google Patents
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- JPH1116859A JPH1116859A JP11444898A JP11444898A JPH1116859A JP H1116859 A JPH1116859 A JP H1116859A JP 11444898 A JP11444898 A JP 11444898A JP 11444898 A JP11444898 A JP 11444898A JP H1116859 A JPH1116859 A JP H1116859A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、選択ＣＶＤの技術
分野にかかり、特に、ＴｉＮ薄膜上に金属薄膜を選択的
に成長させる選択ＣＶＤの技術分野に関する。The present invention relates to the technical field of selective CVD, and more particularly to the technical field of selective CVD for selectively growing a metal thin film on a TiN thin film.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体集積回路の内部に形成された電気
素子を配線薄膜によって相互に接続する際、絶縁物表面
にＡｌ薄膜とＴｉ薄膜をその順に形成し、更に、露光工
程での反射防止膜として、Ｔｉ薄膜上にＴｉＮ薄膜を形
成し、配線のパターニングを行っており、ＴｉＮ薄膜上
に形成した層間絶縁膜にヴィアホールを設け、ヴィアホ
ール内を金属薄膜で充填し、下層のＡｌ薄膜と、層間絶
縁膜表面に形成した上層の金属薄膜との間を電気的に接
続させている。2. Description of the Related Art When interconnecting electric elements formed inside a semiconductor integrated circuit by a wiring thin film, an Al thin film and a Ti thin film are formed in this order on an insulating material surface, and further, an antireflection film in an exposure step. A TiN thin film is formed on a Ti thin film, and wiring is patterned. A via hole is provided in an interlayer insulating film formed on the TiN thin film, the via hole is filled with a metal thin film, and a lower Al thin film is formed. In addition, an electrical connection is made between the upper metal thin film formed on the surface of the interlayer insulating film.
【０００３】しかし、ヴィアホール内を金属薄膜で充填
する際には、従来の選択ＣＶＤ技術ではＴｉＮ薄膜上に
金属薄膜を選択的に成長させることができないため、ヴ
ィアホールの底面に下層のＡｌ配線膜を露出させ、その
表面に金属薄膜を成長させざるを得なかった。However, when filling the via hole with a metal thin film, the metal film cannot be selectively grown on the TiN thin film by the conventional selective CVD technique. The film had to be exposed and a metal thin film had to be grown on its surface.
【０００４】図２(ａ)〜(ｄ)を用いて、従来の選択ＣＶ
Ｄ方法の工程を説明すると、先ず、シリコン単結晶の基
板１１表面に、ＳｉＯ2薄膜１２、ＴｉＮ薄膜１３、Ａ
ｌ薄膜１４、Ｔｉ薄膜１５、ＴｉＮ反射防止膜１６をこ
の順に形成し、配線のパターニングを行った後、ＳｉＯ
2から成る層間絶縁膜１７を形成し、成膜対象物１０を
用意する。FIG. 2A to FIG. 2D show a conventional selection CV.
The steps of the method D will be described. First, a SiO 2 thin film 12, a TiN thin film 13, an A
After forming a thin film 14, a Ti thin film 15, and a TiN anti-reflection film 16 in this order, patterning the wiring,
An interlayer insulating film 17 made of 2 is formed, and a film forming object 10 is prepared.
【０００５】その成膜対象物１０表面に、パターニング
によって窓開部２１を設けたレジスト膜２０を形成し
(図２(ａ))、次に、例えばＣＦ4ガス、Ｏ2ガス等を添加
したエッチングガスを用い、プラズマを発生させると、
窓開部２１底面に露出した層間絶縁膜１７がエッチング
除去される。A resist film 20 having a window opening 21 is formed on the surface of the object 10 by patterning.
(FIG. 2A) Next, when plasma is generated using an etching gas to which, for example, CF 4 gas, O 2 gas, or the like is added,
The interlayer insulating film 17 exposed on the bottom surface of the window opening 21 is removed by etching.
【０００６】層間絶縁膜１７底面のＴｉＮ薄膜１６とＴ
ｉ薄膜１５は、それぞれ５０〜１００ｎｍ、５〜２０ｎ
ｍと薄いため、層間絶縁膜１７のエッチングの際、オー
バーエッチングを行うことにより、ＴｉＮ薄膜１６とＴ
ｉ薄膜１５も除去され、底面にＡｌ薄膜１４が露出した
ヴィアホール２２を形成できる(図２(ｂ))。この後、層
間絶縁膜１７表面のレジスト膜２０を剥離する。The TiN thin film 16 on the bottom surface of the interlayer insulating film 17 and the T
The i thin film 15 has a thickness of 50 to 100 nm and a thickness of 5 to 20 n, respectively.
m, the TiN thin film 16 and T
The i-thin film 15 is also removed, and a via hole 22 in which the Al thin film 14 is exposed on the bottom surface can be formed (FIG. 2B). Thereafter, the resist film 20 on the surface of the interlayer insulating film 17 is peeled off.
【０００７】しかしながら層間絶縁膜１７のオーバーエ
ッチングを行う際、ヴィアホール２２底面のＡｌ薄膜１
４表面には、アルミニウム酸化膜１８が形成されてしま
う。アルミニウム酸化膜１８は高抵抗であり、その表面
に金属薄膜を成長させても、ヴィアホール２２内で接続
不良を起こしてしまう。However, when the interlayer insulating film 17 is over-etched, the Al thin film 1 on the bottom of the via hole 22 is removed.
The aluminum oxide film 18 is formed on the four surfaces. The aluminum oxide film 18 has a high resistance. Even if a thin metal film is grown on the surface of the aluminum oxide film 18, a connection failure occurs in the via hole 22.
【０００８】そこで、ＢＣｌ3ガスをエッチングガスに
用いてアルミニウム酸化膜１８をエッチング除去した後
(図２(ｃ))、ＷＦ6ガスと還元性ガスを原料にし、ＣＶ
Ｄ反応を生じさせ、Ａｌ薄膜１４表面にＷ薄膜１９を選
択的に成長させている(図２(ｄ))。Therefore, after removing the aluminum oxide film 18 by etching using BCl 3 gas as an etching gas,
(FIG. 2 (c)), using WF 6 gas and reducing gas as raw materials, CV
A D reaction is caused, and a W thin film 19 is selectively grown on the surface of the Al thin film 14 (FIG. 2D).
【０００９】しかし、上述のような工程では、アルミニ
ウム酸化膜１８をＢＣｌ3ガスを用いて除去する際に、
Ａｌ薄膜１４表面にＡｌＣｌ3が生成されてしまう。こ
のＡｌＣｌ3は水分の存在下によって、下記反応、 ＡｌＣｌ3＋３Ｈ2Ｏ → Ａｌ(ＯＨ)3＋３ＨＣｌ によってＨＣｌを生成し、そのＨＣｌが再びＡｌ薄膜と
反応してＡｌＣｌ3を生成するため、Ａｌ薄膜の腐食が
進行してしまうという問題がある。そのため、アルミニ
ウム酸化膜１８を除去した後、成膜対象物１０を３００
℃以上に加熱し、ＡｌＣｌ3を気化させ、塩素成分を除
去するようにしていた。However, in the above-described steps, when the aluminum oxide film 18 is removed using BCl 3 gas,
AlCl 3 is generated on the surface of the Al thin film 14. The presence of the AlCl 3 is water, the following reaction, for generating the HCl by AlCl 3 + 3H 2 O → Al (OH) 3 + 3HCl, its HCl to generate AlCl 3 reacts with Al thin film again, Al thin film There is a problem that corrosion of the steel proceeds. Therefore, after the aluminum oxide film 18 is removed, the film formation target 10 is
The temperature was raised to not less than ° C. to vaporize AlCl 3 and remove the chlorine component.
【００１０】このように、上述した従来技術のＣＶＤ方
法では工程が複雑であり、特に、Ａｌ薄膜は大気に曝さ
れた途端、酸化が進行してしまうため、アルミニウム酸
化膜１８の除去から、成膜対象物１０の加熱とＷ薄膜１
９の形成までを一貫して真空雰囲気内で行う必要があ
り、工程が複雑であるばかりでなく、成膜装置が大型化
し、高価になるという欠点があった。As described above, in the above-described conventional CVD method, the process is complicated. In particular, since the oxidation of the Al thin film proceeds as soon as it is exposed to the air, the removal of the aluminum oxide film 18 Heating of film formation target 10 and W thin film 1
It is necessary to consistently perform the process up to the formation of No. 9 in a vacuum atmosphere, which not only complicates the process but also has the disadvantage that the film forming apparatus becomes large and expensive.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の不都合を解決するために創作されたものであり、その
目的は、ヴィアホール内を金属薄膜で充填する場合の工
程数を削減させ、成膜装置を小型化することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned disadvantages of the prior art, and an object of the present invention is to reduce the number of steps in filling a via hole with a metal thin film. It is to reduce the size of a film forming apparatus.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、基板上に形成されたＴｉＮ
薄膜上に層間絶縁膜が形成された成膜対象物の、前記層
間絶縁膜にヴィアホールを形成し、該ヴィアホール内に
金属薄膜を選択的に成長させる選択ＣＶＤ方法であっ
て、前記ヴィアホール底面に前記ＴｉＮ薄膜を露出さ
せ、化学式中に炭素原子を含まないフッ素系ガスによっ
て前記ＴｉＮ薄膜表面を処理し、次いで、金属薄膜の材
料ガスを導入し、前記ＴｉＮ薄膜表面に金属薄膜を選択
的に成長させることを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is directed to a method of forming a TiN film on a substrate.
A selective CVD method for forming a via hole in the interlayer insulating film of a film formation target having an interlayer insulating film formed on a thin film, and selectively growing a metal thin film in the via hole, the method comprising: Exposing the TiN thin film on the bottom surface, treating the surface of the TiN thin film with a fluorine-based gas containing no carbon atom in the chemical formula, and then introducing a material gas for a metal thin film to selectively deposit the metal thin film on the surface of the TiN thin film It is characterized in that it is grown.
【００１３】このような構成によれば、炭素原子を含ま
ないフッ素系ガスにより、ＴｉＮ薄膜の清浄な表面が露
出されるので、ＴｉＮ薄膜表面に金属が成長することが
可能になる。According to such a configuration, the clean surface of the TiN thin film is exposed by the fluorine-based gas containing no carbon atoms, so that metal can be grown on the surface of the TiN thin film.
【００１４】その場合、請求項２記載の発明のように、
前記フッ素系ガスによって処理する際には、前記ＴｉＮ
薄膜を２００℃以上４００℃以下に加熱することが望ま
しい。加熱温度は、２６０℃以上３００℃以下が一層望
ましい。In such a case, as in the second aspect of the present invention,
When processing with the fluorine-based gas, the TiN
It is desirable to heat the thin film to 200 ° C. or more and 400 ° C. or less. The heating temperature is more desirably from 260 ° C to 300 ° C.
【００１５】前記フッ素系ガスとしては、請求項３記載
の発明のように、ＣｌＦ3ガスを用いることができる。
ＣｌＦ3ガスの場合、ＴｉＮ薄膜のエッチング速度が速
いので、プラズマを形成する必要はない。As the fluorine-based gas, ClF 3 gas can be used as in the third aspect of the present invention.
In the case of ClF 3 gas, it is not necessary to form a plasma because the etching rate of the TiN thin film is high.
【００１６】他方、前記フッ素系ガスとしては、請求項
４記載の発明のように、ＮＦ3ガス又はＦ2ガスのうち、
少なくとも一方のガスを含むものを用い、そのプラズマ
を発生させて前記ＴｉＮ表面を処理することができる。
フッ素系ガスは、ＡｒガスやＮ2ガス等の不活性ガスで
希釈することができる。例えばＦ2ガス５％、Ａｒガス
９５％のものを用いることができる。On the other hand, the fluorine-based gas is preferably selected from the group consisting of NF 3 gas and F 2 gas.
The TiN surface can be treated by using a gas containing at least one gas and generating the plasma.
The fluorine-based gas can be diluted with an inert gas such as Ar gas or N 2 gas. For example, a gas containing 5% of F 2 gas and 95% of Ar gas can be used.
【００１７】また、請求項１乃至請求項４の選択ＣＶＤ
方法の場合、Ａｌ薄膜表面に酸化物や塩化物が形成され
ないので、請求項５記載の発明のように、成膜対象物と
して前記ＴｉＮ薄膜の下層にＡｌ薄膜が形成されたもの
を用いる場合に特に有効である。Further, the selective CVD according to claims 1 to 4
In the case of the method, since oxides and chlorides are not formed on the surface of the Al thin film, a method in which an Al thin film is formed under the TiN thin film as a film-forming object is used as in the invention of claim 5. Especially effective.
【００１８】上述した請求項１乃至請求項５のいずれか
１項記載の選択ＣＶＤ方法において、前記金属薄膜の材
料ガスが、ＷＦ6ガスと還元性ガスとを含む場合は、請
求項６記載の発明のように、前記ヴィアホール内にＷ薄
膜を選択的に成長させることが可能となる。In the selective CVD method according to any one of claims 1 to 5, when the material gas for the metal thin film includes a WF 6 gas and a reducing gas, the method according to claim 6, wherein As in the present invention, a W thin film can be selectively grown in the via hole.
【００１９】この場合のＷ薄膜はＴｉＮ薄膜上に形成さ
れるのに対し、従来技術のＣＶＤ方法では、Ｗ薄膜はＡ
ｌ薄膜表面に形成されている。従って、従来のＣＶＤ方
法では、ＣＶＤ反応の温度を高く設定すると、タングス
テンとアルミニウムが反応し、境界に高抵抗層が形成さ
れてしまう。従って、従来の選択ＣＶＤ法では、ＣＶＤ
反応の温度は低温(２２０℃程度)に設定せざるを得なか
った。In this case, the W thin film is formed on the TiN thin film, whereas the W thin film is formed by the conventional CVD method.
1 formed on the surface of the thin film. Therefore, in the conventional CVD method, when the temperature of the CVD reaction is set high, tungsten and aluminum react with each other, and a high-resistance layer is formed at the boundary. Therefore, in the conventional selective CVD method, CVD
The reaction temperature had to be set to a low temperature (about 220 ° C.).
【００２０】それに対し、本発明のＣＶＤ方法によれ
ば、Ｗ薄膜はＡｌ薄膜と接触しないので、タングステン
とアルミニウムとの反応生成物は発生しない。従って、
ＣＶＤ反応の温度を高く設定することができるので、Ｗ
薄膜がＴｉＮ表面に選択的に析出しやすいようになって
いる。また、高温でＷ薄膜を形成することにより、ヴィ
ア抵抗を低減させるメリットもある。その場合のＣＶＤ
反応の温度は、請求項７記載の発明のように、２６０℃
以上が好ましく、選択性の破れを生じさせないために
は、３２０℃以下が好ましい。On the other hand, according to the CVD method of the present invention, since the W thin film does not contact the Al thin film, no reaction product between tungsten and aluminum is generated. Therefore,
Since the temperature of the CVD reaction can be set high, W
The thin film is easily deposited selectively on the TiN surface. In addition, there is an advantage that the via resistance is reduced by forming the W thin film at a high temperature. CVD in that case
The temperature of the reaction is 260 ° C.
The above is preferable, and the temperature is preferably 320 ° C. or lower in order not to cause the selectivity to be broken.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】本発明を図面を用いて説明する。
図１(ａ)〜(ｄ)の符号１０は、図２の符号１０と同じ成
膜対象物であり、同じ部材には同じ符号を付して説明を
省略する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described with reference to the drawings.
The reference numeral 10 in FIGS. 1A to 1D is the same film-forming target as the reference numeral 10 in FIG. 2, and the same members are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
【００２２】先ず、層間絶縁膜１７表面に、パターニン
グによって窓開部２１を設けたレジスト膜２０を形成す
る(図１(ａ))。次に、その成膜対象物１０をドライエッ
チング装置内に搬入し、真空雰囲気にした後、ＣＦ4ガ
ス、Ｏ2ガス等を添加したエッチングガスを導入し、エ
ッチングガスプラズマを発生させ、窓開部２１底面に露
出した層間絶縁膜１７をエッチングする。First, a resist film 20 having a window opening 21 is formed on the surface of the interlayer insulating film 17 by patterning (FIG. 1A). Next, the film-forming target 10 is carried into a dry etching apparatus, and after being evacuated to a vacuum atmosphere, an etching gas to which a CF 4 gas, an O 2 gas or the like is added is introduced, and an etching gas plasma is generated to open the window. The interlayer insulating film 17 exposed on the bottom of the part 21 is etched.
【００２３】その層間絶縁膜１７をエッチングすると
き、層間絶縁膜１７の除去完了を検出してエッチングを
終了させ、底面に層間絶縁膜１７の下層のＴｉＮ薄膜１
６が露出したヴィアホール３を形成する(図１(ｂ))。When the interlayer insulating film 17 is etched, completion of the removal of the interlayer insulating film 17 is detected to end the etching, and the TiN thin film 1 under the interlayer insulating film 17 is formed on the bottom surface.
Via holes 3 with the exposed portions 6 are formed (FIG. 1B).
【００２４】層間絶縁膜１７表面に残ったレジスト膜２
０を除去した後、ヴィアホール３が形成された成膜対象
物１０の複数枚を、図３(ａ)に示す選択ＣＶＤ装置のカ
セット室(ＣＴ)５２1内に装着し、内部を真空雰囲気に
した後、搬送室５１を通過させてエッチング室(ＥＴ)５
４1に搬入する。The resist film 2 remaining on the surface of the interlayer insulating film 17
0 After removal of the plurality of film-forming target 10 via hole 3 is formed, and mounted in the cassette chamber (CT) 52 in one of the selective CVD apparatus shown in FIG. 3 (a), a vacuum atmosphere inside After that, the etching chamber (ET) 5
4. Carry in to 1 .
【００２５】このエッチング室５４1内でＮＦ3ガスを表
面処理ガスとして導入し、成膜対象物１０を加熱しなが
らＮＦ3ガスのプラズマを発生させる。すると、成膜対
象物１０表面のヴィアホール３底面に露出するＴｉＮ薄
膜１６表面がプラズマに曝され、炭素や酸素を含む不純
物が除去され、清浄なＴｉＮ薄膜１６表面が露出する
(図１(ｃ))。[0025] In the etching chamber 54 within 1 introducing NF 3 gas as the surface treatment gas to generate plasma of the NF 3 gas while heating the film-forming target 10. Then, the surface of the TiN thin film 16 exposed on the bottom surface of the via hole 3 on the surface of the film formation target 10 is exposed to plasma, impurities including carbon and oxygen are removed, and the surface of the clean TiN thin film 16 is exposed.
(FIG. 1 (c)).
【００２６】このように、ヴィアホール３底面に露出す
るＴｉＮ薄膜１６表面を処理する際、成膜対象物１０が
低温であると不純物除去の効果が低く、高温であるとＴ
ｉＮ薄膜１６が多量にエッチングされてしまい、適切な
厚さのＴｉＮ薄膜１６を残すことが困難になる。従っ
て、成膜対象物１０の温度は、２００℃〜４００℃、好
ましくは２６０℃〜３００℃に加熱した後、ＮＦ3プラ
ズマを発生させることが望ましい。As described above, when the surface of the TiN thin film 16 exposed on the bottom surface of the via hole 3 is processed, the effect of removing impurities is low when the film formation target 10 is at a low temperature, and T
The iN thin film 16 is etched in a large amount, and it becomes difficult to leave the TiN thin film 16 having an appropriate thickness. Therefore, the temperature of the film formation target 10 is desirably 200 to 400 ° C., preferably 260 to 300 ° C., and then NF 3 plasma is generated.
【００２７】このように、ヴィアホール３底面に清浄な
ＴｉＮ薄膜１６を露出させた後、搬送室５１を通過させ
てＣＶＤ室(Ｄｅｐｏ)５３1内に搬入し、成膜対象物１
０を２６０℃〜３２０℃に加熱し、ＷＦ6ガスと還元性
ガス(例えばＳｉＨ4ガス)とを金属薄膜の原料として導
入すると、ヴィアホール３底面に露出する清浄なＴｉＮ
薄膜１６表面でＣＶＤ反応が進行し、ヴィアホール３内
がＷ薄膜９で充填される(図１(ｄ))。このとき、ＳｉＯ
2から成る層間絶縁膜１７表面にはＷ薄膜９は析出しな
い。[0027] Thus, after exposing the clean TiN thin film 16 in the via hole 3 bottom is passed through the transfer chamber 51 and carried into the CVD chamber (Depo) 53 1, the film-forming target 1
0 is heated to 260 ° C. to 320 ° C., and WF 6 gas and a reducing gas (for example, SiH 4 gas) are introduced as raw materials of the metal thin film.
The CVD reaction proceeds on the surface of the thin film 16, and the inside of the via hole 3 is filled with the W thin film 9 (FIG. 1D). At this time, SiO
The W thin film 9 does not deposit on the surface of the interlayer insulating film 17 made of 2 .
【００２８】また、ヴィアホール３底面に清浄なＴｉＮ
薄膜１６が露出していなかった場合、各ヴィアホール３
内でのＣＶＤ反応が不均一に進行する結果、各ヴィアホ
ール３間でのＷ薄膜９の膜厚がばらつき、Ｗ薄膜９での
埋め込みが良好なヴィアホールと不良なヴィアホールと
が出現し、良品率が極端に低下してしまう。Further, clean TiN is formed on the bottom of the via hole 3.
If the thin film 16 was not exposed, each via hole 3
As a result, the thickness of the W thin film 9 varies between the via holes 3, and a via hole with good embedding in the W thin film 9 and a bad via hole appear. The non-defective rate is extremely reduced.
【００２９】本発明では、成膜対象物１０を加熱しなが
ら、化学式中に炭素原子を含まないフッ素系ガスによっ
てＴｉＮ薄膜１６表面を処理しており、各ヴィアホール
３内でのＣＶＤ反応は均一に進行し、膜厚が等しいＷ薄
膜９が形成される。In the present invention, the surface of the TiN thin film 16 is treated with a fluorine-based gas containing no carbon atom in the chemical formula while heating the object 10 to be film-formed, so that the CVD reaction in each via hole 3 is uniform. And a W thin film 9 having the same thickness is formed.
【００３０】以上のようにＣＶＤ処理が終了した基板５
は、カセット室５２2に搬送され、複数枚が蓄積される
と、カセット室５２2だけが大気圧にされ、基板５が成
膜装置から取り出される。The substrate 5 which has been subjected to the CVD process as described above
Is conveyed to the cassette chamber 52 2, the plurality of sheets are accumulated, only the cassette chamber 52 2 is the atmospheric pressure, the substrate 5 is taken out from the deposition apparatus.
【００３１】以上説明した一連の処理では、成膜対象物
１０をカセット室５２1に装着し、真空雰囲気にした
後、Ｗ薄膜９を形成し、処理が終了した基板５を取り出
すまで、処理途中の成膜対象物１０は大気に曝されない
ため、ＮＦ3ガスによって表面が清浄にされたＴｉＮ薄
膜１６には、ガスが吸着したり、酸化されたりすること
がない。[0031] In the series of processes described above, the film-forming target 10 is mounted in the cassette chamber 52 1, after the vacuum atmosphere, to form a W thin film 9, until the substrate is removed 5 processing is completed, the process halfway Since the film formation target 10 is not exposed to the atmosphere, the TiN thin film 16 whose surface is cleaned by the NF 3 gas does not adsorb or oxidize the gas.
【００３２】また、上記のような処理を行う場合、Ｔｉ
Ｎ薄膜１６には、水分や塩素による反応生成物は生成さ
れないので、選択ＣＶＤ反応を行う前に、処理対象物１
０を高温に加熱して反応生成物の除去を行う必要がな
い。When the above-described processing is performed, Ti
Since no reaction product due to moisture or chlorine is generated in the N thin film 16, the object 1 to be processed must be treated before the selective CVD reaction is performed.
There is no need to heat 0 to a high temperature to remove reaction products.
【００３３】また、上述の例では、エッチング室５４1
内にＮＦ3ガスを表面処理ガスとして導入したが、ＮＦ3
ガスに替え、Ｆ2ガスを表面処理ガスとして用いてもよ
い。また、ＣｌＦ3ガスを表面処理ガスに用いてもよ
い。In the above example, the etching chamber 54 1
It was introduced NF 3 gas as the surface treatment gas within it, NF 3
Instead of gas, F 2 gas may be used as the surface treatment gas. Further, ClF 3 gas may be used as the surface treatment gas.
【００３４】なお、ＣＶＤ室５３1、エッチング室５４1
にて処理を行っている間、他のＣＶＤ室５３2、エッチ
ング室５４2にて、他の成膜対象物のＣＶＤ処理を行う
ことができる。The CVD chamber 53 1 and the etching chamber 54 1
At while performing processing, other CVD chamber 53 2 at the etching chamber 542, it is possible to perform the CVD process other film-forming target.
【００３５】以上説明したように、本発明の選択ＣＶＤ
方法によれば、簡単な成膜装置を用い、ヴィアホール内
をＷ薄膜で充填することができる。As described above, the selective CVD of the present invention
According to the method, the via hole can be filled with the W thin film using a simple film forming apparatus.
【００３６】それに対し、従来技術の選択ＣＶＤ方法で
は、ヴィアホール２２を形成し(図２(ｂ))、レジスト２
０を除去した後、図３(ｂ)に示す成膜装置内に搬入して
ヴィアホール２２をＷ薄膜で充填する場合、エッチング
室５４1内にＢＣｌ3ガスを導入してＡｌ薄膜１４表面の
アルミニウム酸化膜１８を除去した後、ＣＶＤ室５３1
内でＷ薄膜を析出させる前に、加熱室６０内に搬入し、
３００℃以上に加熱して塩素成分を除去することが必要
となっている。そのため、工程が複雑であり、加熱室を
必要とする分、成膜装置も大型化していた。本発明によ
れば、そのような欠点を解消することができる。On the other hand, in the conventional selective CVD method, a via hole 22 is formed (FIG. 2B), and a resist 2 is formed.
After removal of the 0, when filling a via hole 22 is carried into the film forming apparatus shown in FIG. 3 (b) in W film, the Al film 14 surface by introducing BCl 3 gas to the etching chamber 54 1 After removing the aluminum oxide film 18, the CVD chamber 53 1
Before depositing the W thin film in the heating chamber 60,
It is necessary to remove the chlorine component by heating to 300 ° C. or higher. For this reason, the process is complicated, and the film forming apparatus is also increased in size because a heating chamber is required. According to the present invention, such a disadvantage can be solved.
【００３７】なお、上記成膜対象物１０では、ＴｉＮ薄
膜は、基板１１上に形成されたＡｌ薄膜１４上に、Ｔｉ
薄膜１５を介して形成していたが、本発明に用いる成膜
対象物は、Ｔｉ薄膜を必要とするものではない。また、
Ｔｉ薄膜１５に替えて他の金属薄膜をＡｌ薄膜表面に形
成し、その金属薄膜上にＴｉＮ薄膜が形成された成膜対
象物を用いることもできる。In the film forming object 10, the TiN thin film is formed on the Al thin film 14 formed on the substrate 11 by TiN thin film.
Although formed through the thin film 15, the film-forming target used in the present invention does not require a Ti thin film. Also,
Instead of the Ti thin film 15, another metal thin film may be formed on the surface of the Al thin film, and a film-forming target in which a TiN thin film is formed on the metal thin film may be used.
【００３８】更に、Ａｌ薄膜１４に替え、他の金属薄膜
やポリシリコン薄膜等の薄膜が形成された成膜対象物も
用いることができる。要するに、本発明はヴィアホール
底面に露出したＴｉＮ薄膜上に、Ｗ薄膜等の金属薄膜を
選択的に析出させる選択ＣＶＤ方法を広く含むものであ
る。Further, instead of the Al thin film 14, a film-forming object on which a thin film such as another metal thin film or a polysilicon thin film is formed can be used. In short, the present invention broadly includes a selective CVD method for selectively depositing a metal thin film such as a W thin film on a TiN thin film exposed at the bottom of a via hole.
【００３９】[0039]
【発明の効果】アルミニウム酸化膜を除去する必要がな
く、また、フッ素系ガスで表面処理を行った後は加熱処
理を行う必要がないので、成膜工程が簡略化する。ま
た、成膜装置から加熱室を省くことができる。フッ素系
ガスで前処理することにより、微細なヴィアホール底面
のＴｉＮ薄膜上にＷ薄膜を成長させることができるの
で、高抵抗のＡｌ−Ｗ化合物が生成されることはなく、
微細なヴィアホールの接続不良が減少する。また、Ａｌ
薄膜が腐食することがないので、信頼性が向上する。According to the present invention, it is not necessary to remove the aluminum oxide film, and it is not necessary to perform the heat treatment after the surface treatment with the fluorine-based gas, so that the film forming process is simplified. Further, the heating chamber can be omitted from the film forming apparatus. By performing a pretreatment with a fluorine-based gas, a W thin film can be grown on the TiN thin film on the bottom surface of the fine via hole, so that a high-resistance Al-W compound is not generated.
Connection defects of fine via holes are reduced. Also, Al
Since the thin film does not corrode, the reliability is improved.
【図１】(ａ)〜(ｄ)：本発明の工程を説明するための図FIGS. 1A to 1D are diagrams for explaining the steps of the present invention.
【図２】(ａ)〜(ｄ)：従来技術の工程を説明するための
図FIGS. 2A to 2D are diagrams for explaining steps of a conventional technique.
【図３】(ａ)：本発明に用いることができる成膜装置の
一例 (ｂ)：従来技術の成膜装置FIG. 3 (a): An example of a film forming apparatus that can be used in the present invention (b): Conventional film forming apparatus
３……ヴィアホール ９……Ｗ薄膜(金属薄膜) １
０……成膜対象物 １１……基板 １４……Ａｌ薄
膜 １６……ＴｉＮ薄膜 １７……層間絶縁膜3 ... Via hole 9 ... W thin film (metal thin film) 1
0: film formation target 11: substrate 14: Al thin film 16: TiN thin film 17: interlayer insulating film
Claims (7)
縁膜が形成された成膜対象物の、 前記層間絶縁膜にヴィアホールを形成し、該ヴィアホー
ル内に金属薄膜を選択的に成長させる選択ＣＶＤ方法で
あって、 前記ヴィアホール底面に前記ＴｉＮ薄膜を露出させ、化
学式中に炭素原子を含まないフッ素系ガスによって前記
ＴｉＮ薄膜表面を処理し、 次いで、金属薄膜の材料ガスを導入し、前記ＴｉＮ薄膜
表面に金属薄膜を選択的に成長させることを特徴とする
選択ＣＶＤ方法。1. A via hole is formed in an interlayer insulating film of an object to be formed in which an interlayer insulating film is formed on a TiN thin film formed on a substrate, and a metal thin film is selectively placed in the via hole. A selective CVD method for growing, wherein the TiN thin film is exposed on the bottom surface of the via hole, and the surface of the TiN thin film is treated with a fluorine-based gas containing no carbon atom in a chemical formula. And selectively growing a metal thin film on the surface of the TiN thin film.
表面を処理する際、２００℃以上４００℃以下に加熱す
ることを特徴とする請求項１記載の選択ＣＶＤ方法。2. The selective CVD method according to claim 1, wherein when the surface of the TiN thin film is treated with the fluorine-based gas, the TiN thin film is heated to 200 ° C. or more and 400 ° C. or less.
とを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項記
載の選択ＣＶＤ方法。3. The selective CVD method according to claim 1, wherein the fluorine-based gas is ClF 3 gas.
うち、少なくとも一方のガスを含み、該フッ素系ガスの
プラズマを発生させて前記ＴｉＮ表面を処理することを
特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の
選択ＣＶＤ方法。4. The TiN surface according to claim 1, wherein the fluorine-based gas contains at least one of NF 3 gas and F 2 gas, and the TiN surface is treated by generating plasma of the fluorine-based gas. The selective CVD method according to claim 1.
れた成膜対象物を使用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項記載の選択ＣＶＤ方法。5. The selective CVD method according to claim 1, wherein an object to be formed in which an Al thin film is formed under the TiN thin film is used.
還元性ガスとを含み、前記ヴィアホール内にＷ薄膜を選
択的に成長させることを特徴とする請求項１乃至請求項
５のいずれか１項記載の選択ＣＶＤ方法。6. The method according to claim 1, wherein the material gas for the metal thin film includes a WF 6 gas and a reducing gas, and the W thin film is selectively grown in the via hole. The selective CVD method according to claim 1.
成膜対象物を２６０℃以上にすることを特徴とする請求
項６記載の選択ＣＶＤ方法。7. The selective CVD method according to claim 6, wherein, when the W thin film is selectively grown, the film formation target is set to 260 ° C. or higher.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP11444898A JPH1116859A (en) | 1997-05-01 | 1998-04-24 | Selective cvd method |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9-127922 | 1997-05-01 | ||
| JP12792297 | 1997-05-01 | ||
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1116859A true JPH1116859A (en) | 1999-01-22 |
Family
ID=26453187
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1116859A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011016512A1 (en) * | 2009-08-06 | 2011-02-10 | 株式会社 アルバック | Process for production of semiconductor device, and apparatus for production of semiconductor device |
| JP2020158805A (en) * | 2019-03-25 | 2020-10-01 | 東京エレクトロン株式会社 | Film deposition method and film deposition apparatus |
| JP2021014613A (en) * | 2019-07-11 | 2021-02-12 | 東京エレクトロン株式会社 | Formation method of ruthenium film, and substrate processing system |
-
1998
- 1998-04-24 JP JP11444898A patent/JPH1116859A/en active Pending
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| US11680320B2 (en) | 2019-07-11 | 2023-06-20 | Tokyo Electron Limited | Ruthenium film forming method and substrate processing system |
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