JPH1197390A - コンタクトプラグ形成方法及びその装置 - Google Patents
コンタクトプラグ形成方法及びその装置Info
- Publication number
- JPH1197390A JPH1197390A JP25459397A JP25459397A JPH1197390A JP H1197390 A JPH1197390 A JP H1197390A JP 25459397 A JP25459397 A JP 25459397A JP 25459397 A JP25459397 A JP 25459397A JP H1197390 A JPH1197390 A JP H1197390A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- contact plug
- gas
- forming
- housing
- 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
Links
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 膜表面にクラックが入ったり、膜が剥がれた
りすることなく、コンタクトサイズの大きいコンタクト
プラグを窒化チタンで形成する。 【解決手段】 開示されるコンタクトプラグ形成方法
は、同一の筐体内において、コンタクトホール２３が形
成された層間絶縁膜２２がその表面に形成されたシリコ
ン基板２１を所定の温度に加熱すると共に、層間絶縁膜
２２の表面にＴｉＮ膜２５を形成することにより、コン
タクトホール２３に窒化チタンを埋め込んでコンタクト
プラグ２６を形成した後、シリコン基板２１の温度を保
持したまま、コンタクトプラグ２６以外のＴｉＮをエッ
チングにより除去し、その後、シリコン基板２１をアニ
ール処理する。
りすることなく、コンタクトサイズの大きいコンタクト
プラグを窒化チタンで形成する。 【解決手段】 開示されるコンタクトプラグ形成方法
は、同一の筐体内において、コンタクトホール２３が形
成された層間絶縁膜２２がその表面に形成されたシリコ
ン基板２１を所定の温度に加熱すると共に、層間絶縁膜
２２の表面にＴｉＮ膜２５を形成することにより、コン
タクトホール２３に窒化チタンを埋め込んでコンタクト
プラグ２６を形成した後、シリコン基板２１の温度を保
持したまま、コンタクトプラグ２６以外のＴｉＮをエッ
チングにより除去し、その後、シリコン基板２１をアニ
ール処理する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、コンタクトプラ
グ形成方法及びその装置に係り、詳しくは、化学蒸着
（ＣＶＤ； Chemical Vapor Deposition）法を用いて、
ＬＳＩ等の半導体装置におけるコンタクトプラグを形成
するコンタクトプラグ形成方法及びその装置に関する。
グ形成方法及びその装置に係り、詳しくは、化学蒸着
（ＣＶＤ； Chemical Vapor Deposition）法を用いて、
ＬＳＩ等の半導体装置におけるコンタクトプラグを形成
するコンタクトプラグ形成方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ等の半導体装置は、近年、高集積
化が進められ、これに伴って素子の微細化が行われてき
ており、コンタクトプラグのサイズ（コンタクトサイ
ズ）も縮小化が進んでいる。一方、層間絶縁膜の膜厚
は、シリコン（Ｓｉ）基板上に形成される容量部の構造
の複雑化やＣＭＰ（Chemical and Mechanical Polishin
g）法等による層間絶縁膜の平坦化により逆に厚くなる
傾向にある。このため、コンタクトサイズ（横寸法）と
コンタクトホールの深さ（縦寸法）の比を表すアスペク
ト比（aspect ratio）は、例えば、メモリ容量が４Mbit
のＤＲＡＭの場合は２程度しかないが、メモリ容量が２
５６MbitのＤＲＡＭの場合には４以上にもなってしま
う。このようにアスペクト比が増大すると、それに対応
して、良好な段差被覆性（ステップカバレッジ）でコン
タクトホールを埋め込んでコンタクトプラグを形成する
技術が必要になってくる。
化が進められ、これに伴って素子の微細化が行われてき
ており、コンタクトプラグのサイズ（コンタクトサイ
ズ）も縮小化が進んでいる。一方、層間絶縁膜の膜厚
は、シリコン（Ｓｉ）基板上に形成される容量部の構造
の複雑化やＣＭＰ（Chemical and Mechanical Polishin
g）法等による層間絶縁膜の平坦化により逆に厚くなる
傾向にある。このため、コンタクトサイズ（横寸法）と
コンタクトホールの深さ（縦寸法）の比を表すアスペク
ト比（aspect ratio）は、例えば、メモリ容量が４Mbit
のＤＲＡＭの場合は２程度しかないが、メモリ容量が２
５６MbitのＤＲＡＭの場合には４以上にもなってしま
う。このようにアスペクト比が増大すると、それに対応
して、良好な段差被覆性（ステップカバレッジ）でコン
タクトホールを埋め込んでコンタクトプラグを形成する
技術が必要になってくる。
【０００３】この要求に応える方法として、ステップカ
バレッジの優れたＣＶＤ法によりタングステン（Ｗ）膜
をシリコン基板全面に形成し、コンタクトプラグを形成
する方法が広く使用されている。また、この方法に代わ
るものとして、Ｗ膜よりも比抵抗の低いアルミニウム
（Ａｌ）膜や銅（Ｃｕ）膜をＣＶＤ法により形成し、コ
ンタクトプラグを形成する方法も、近年検討されてい
る。このように、Ｗ膜、Ａｌ膜やＣｕ膜をＣＶＤ法によ
りシリコン基板全面に形成し、コンタクトプラグを形成
する場合、通常、層間絶縁膜であるシリコン酸化（Ｓｉ
Ｏ2）膜との密着性を改善したり、コンタクトプラグを
形成するためにＣＶＤ法で用いる原料ガスとシリコン基
板との反応によって生じる相互拡散に基づく接合破壊を
防止するために、下地として障壁金属（バリヤメタル）
膜を形成する必要がある。
バレッジの優れたＣＶＤ法によりタングステン（Ｗ）膜
をシリコン基板全面に形成し、コンタクトプラグを形成
する方法が広く使用されている。また、この方法に代わ
るものとして、Ｗ膜よりも比抵抗の低いアルミニウム
（Ａｌ）膜や銅（Ｃｕ）膜をＣＶＤ法により形成し、コ
ンタクトプラグを形成する方法も、近年検討されてい
る。このように、Ｗ膜、Ａｌ膜やＣｕ膜をＣＶＤ法によ
りシリコン基板全面に形成し、コンタクトプラグを形成
する場合、通常、層間絶縁膜であるシリコン酸化（Ｓｉ
Ｏ2）膜との密着性を改善したり、コンタクトプラグを
形成するためにＣＶＤ法で用いる原料ガスとシリコン基
板との反応によって生じる相互拡散に基づく接合破壊を
防止するために、下地として障壁金属（バリヤメタル）
膜を形成する必要がある。
【０００４】以下、図３を参照して、従来におけるコン
タクトプラグ形成方法について、説明する。まず、シリ
コン基板上１に層間絶縁膜２を形成した後、レジスト塗
布、露光、ドライエッチング及びレジスト剥離の工程を
経てコンタクトホール３を形成する。次に、コンタクト
抵抗を低減するために、チタン（Ｔｉ）シリサイド膜４
をコンタクトホール３内にＣＶＤ法により形成した後、
Ｗ膜形成の原料ガスである六フッ化タングステン（ＷＦ
6）とシリコン基板１との反応によって生じる接合破壊
防止のために、バリヤメタル膜として窒化チタン（Ｔｉ
Ｎ）膜５を形成する。このＴｉＮ膜５の形成方法として
は、従来では、スパッタ法が広く用いられてきたが、ア
スペクト比が増大するに伴いステップカバレッジの良好
でないスパッタ法では対応できなくなったため、近年Ｃ
ＶＤ法を用いることが検討されている。次に、ＣＶＤ法
により、Ｗ膜をシリコン基板１全面に形成し、コンタク
トホール３を埋め込んでコンタクトプラグ７を形成した
後、コンタクトプラグ７以外のＷ膜をエッチングにより
除去（エッチバック）する。そして、スパッタ法によ
り、Ｔｉ膜８、ＴｉＮ膜９、ＡｌＣｕ膜１０及びＴｉＮ
膜１１を順次形成した後、ホトリゾグラフィ技術とエッ
チング技術により配線パターンを形成する。
タクトプラグ形成方法について、説明する。まず、シリ
コン基板上１に層間絶縁膜２を形成した後、レジスト塗
布、露光、ドライエッチング及びレジスト剥離の工程を
経てコンタクトホール３を形成する。次に、コンタクト
抵抗を低減するために、チタン（Ｔｉ）シリサイド膜４
をコンタクトホール３内にＣＶＤ法により形成した後、
Ｗ膜形成の原料ガスである六フッ化タングステン（ＷＦ
6）とシリコン基板１との反応によって生じる接合破壊
防止のために、バリヤメタル膜として窒化チタン（Ｔｉ
Ｎ）膜５を形成する。このＴｉＮ膜５の形成方法として
は、従来では、スパッタ法が広く用いられてきたが、ア
スペクト比が増大するに伴いステップカバレッジの良好
でないスパッタ法では対応できなくなったため、近年Ｃ
ＶＤ法を用いることが検討されている。次に、ＣＶＤ法
により、Ｗ膜をシリコン基板１全面に形成し、コンタク
トホール３を埋め込んでコンタクトプラグ７を形成した
後、コンタクトプラグ７以外のＷ膜をエッチングにより
除去（エッチバック）する。そして、スパッタ法によ
り、Ｔｉ膜８、ＴｉＮ膜９、ＡｌＣｕ膜１０及びＴｉＮ
膜１１を順次形成した後、ホトリゾグラフィ技術とエッ
チング技術により配線パターンを形成する。
【０００５】ところで、コンタクトサイズが縮小化され
ても、バリヤメタル膜として必要なＴｉＮ膜５の膜厚は
変わらないため、図４に示すように、コンタクトプラグ
７の体積に占めるＷ膜６の割合はコンタクトサイズの縮
小化と共に低くなっていく傾向にある。図４において
は、層間絶縁膜２の膜厚は２．０μmであり、曲線ａ〜
ｄは、バリヤメタル膜としてのＴｉＮ膜５の膜厚がそれ
ぞれ５０nm、１００nm、３００nm及び５００nmの場合で
ある。例えば、ＴｉＮ膜５の膜厚が１００nm（曲線ｂ）
の場合、コンタクトサイズが０．２μm以下のコンタク
トプラグ７では、ＴｉＮ膜５によりコンタクトホール３
が完全に埋め込まれてしまう。また、ＴｉＮ膜５の膜厚
が５０nm（曲線ａ）の場合、コンタクトサイズが０．２
μmのコンタクトプラグ７では、コンタクトプラグ７の
７割以上はＴｉＮ膜が占め、コンタクトサイズが０．１
μmのコンタクトプラグ７では、ＴｉＮ膜５によりコン
タクトホール３が完全に埋め込まれてしまう。このよう
な問題は、選択ＣＶＤ法を用いてコンタクトプラグ７を
形成する技術を除くと、Ｗ、Ａｌ、あるいはＣｕといっ
た膜材料によらずに発生する。
ても、バリヤメタル膜として必要なＴｉＮ膜５の膜厚は
変わらないため、図４に示すように、コンタクトプラグ
７の体積に占めるＷ膜６の割合はコンタクトサイズの縮
小化と共に低くなっていく傾向にある。図４において
は、層間絶縁膜２の膜厚は２．０μmであり、曲線ａ〜
ｄは、バリヤメタル膜としてのＴｉＮ膜５の膜厚がそれ
ぞれ５０nm、１００nm、３００nm及び５００nmの場合で
ある。例えば、ＴｉＮ膜５の膜厚が１００nm（曲線ｂ）
の場合、コンタクトサイズが０．２μm以下のコンタク
トプラグ７では、ＴｉＮ膜５によりコンタクトホール３
が完全に埋め込まれてしまう。また、ＴｉＮ膜５の膜厚
が５０nm（曲線ａ）の場合、コンタクトサイズが０．２
μmのコンタクトプラグ７では、コンタクトプラグ７の
７割以上はＴｉＮ膜が占め、コンタクトサイズが０．１
μmのコンタクトプラグ７では、ＴｉＮ膜５によりコン
タクトホール３が完全に埋め込まれてしまう。このよう
な問題は、選択ＣＶＤ法を用いてコンタクトプラグ７を
形成する技術を除くと、Ｗ、Ａｌ、あるいはＣｕといっ
た膜材料によらずに発生する。
【０００６】そこで、コンタクトサイズの縮小化に進む
に従って、例えば、K. Ohto, K.Urabe, T. Taguwa, S.
Chikaki, T. Kikkawa, International Electron Device
s Meeting Technical Digest 1996, IEEE, pp. 361-364
に開示されているように、従来バリヤメタル膜として用
いてきたＴｉＮ膜によってコンタクトプラグを形成する
方法が近年検討されている。ＣＶＤ法を用いた代表的な
ＴｉＮ膜の形成方法としては、原料ガスとして四塩化チ
タン（ＴｉＣｌ4）及びアンモニア（ＮＨ3）を用いた減
圧（ＬＰ）ＣＶＤ（Low Pressure ＣＶＤ）法が広く検
討されている。この方法を用いて形成したＴｉＮ膜は、
アスペクト比が５のコンタクトプラグでも１００％近い
ステップカバレッジを得ることができる。
に従って、例えば、K. Ohto, K.Urabe, T. Taguwa, S.
Chikaki, T. Kikkawa, International Electron Device
s Meeting Technical Digest 1996, IEEE, pp. 361-364
に開示されているように、従来バリヤメタル膜として用
いてきたＴｉＮ膜によってコンタクトプラグを形成する
方法が近年検討されている。ＣＶＤ法を用いた代表的な
ＴｉＮ膜の形成方法としては、原料ガスとして四塩化チ
タン（ＴｉＣｌ4）及びアンモニア（ＮＨ3）を用いた減
圧（ＬＰ）ＣＶＤ（Low Pressure ＣＶＤ）法が広く検
討されている。この方法を用いて形成したＴｉＮ膜は、
アスペクト比が５のコンタクトプラグでも１００％近い
ステップカバレッジを得ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したＴ
ｉＮ膜によってコンタクトプラグを形成する従来の方法
においては、形成したＴｉＮ膜の膜内の残留塩素（Ｃ
ｌ）の除去と比抵抗の低減のために、膜形成時の温度を
６００゜Ｃ以上にする必要があると共に、膜ストレス
（引っ張り応力）が約２×１０10dyne/cm2と高い。それ
にもかかわらず、ＴｉＮ膜形成後、シリコン基板を一旦
冷却してＣＶＤ装置から取り出し、エッチング装置その
他の装置でエッチバック等の後処理をしている。
ｉＮ膜によってコンタクトプラグを形成する従来の方法
においては、形成したＴｉＮ膜の膜内の残留塩素（Ｃ
ｌ）の除去と比抵抗の低減のために、膜形成時の温度を
６００゜Ｃ以上にする必要があると共に、膜ストレス
（引っ張り応力）が約２×１０10dyne/cm2と高い。それ
にもかかわらず、ＴｉＮ膜形成後、シリコン基板を一旦
冷却してＣＶＤ装置から取り出し、エッチング装置その
他の装置でエッチバック等の後処理をしている。
【０００８】このため、コンタクトサイズの大きいコン
タクトプラグを形成するために膜厚が厚いＴｉＮ膜を形
成した場合、エッチバック等の後処理をするためにシリ
コン基板を冷却すると、その際の熱収縮により、図５
（ａ）に示すように、ＴｉＮ膜５の表面にクラックが入
ったり、ＴｉＮ膜５が剥がれたりしてしまう。特に、Ｔ
ｉＮ膜５の表面にクラックが入った場合、ＴｉＮ膜５を
エッチバックすると、図５（ｂ）に示すように、クラッ
クの模様が層間絶縁膜２に転写されてしまう。これによ
り、層間絶縁膜２にもクラックが入ってしまう虞があっ
た。従って、コンタクトサイズの大きいコンタクトプラ
グを形成できないという欠点があった。
タクトプラグを形成するために膜厚が厚いＴｉＮ膜を形
成した場合、エッチバック等の後処理をするためにシリ
コン基板を冷却すると、その際の熱収縮により、図５
（ａ）に示すように、ＴｉＮ膜５の表面にクラックが入
ったり、ＴｉＮ膜５が剥がれたりしてしまう。特に、Ｔ
ｉＮ膜５の表面にクラックが入った場合、ＴｉＮ膜５を
エッチバックすると、図５（ｂ）に示すように、クラッ
クの模様が層間絶縁膜２に転写されてしまう。これによ
り、層間絶縁膜２にもクラックが入ってしまう虞があっ
た。従って、コンタクトサイズの大きいコンタクトプラ
グを形成できないという欠点があった。
【０００９】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、ＴｉＮ膜によってコンタクトプラグを形成する
場合、膜表面にクラックが入ったり、膜が剥がれたりせ
ず、コンタクトサイズの大きいコンタクトプラグを形成
できるコンタクトプラグ形成方法及びその装置を提供す
ることを目的としている。
もので、ＴｉＮ膜によってコンタクトプラグを形成する
場合、膜表面にクラックが入ったり、膜が剥がれたりせ
ず、コンタクトサイズの大きいコンタクトプラグを形成
できるコンタクトプラグ形成方法及びその装置を提供す
ることを目的としている。
【００１０】
【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、半導体装置の製造方法にお
けるコンタクトプラグ形成方法に係り、所定の位置にコ
ンタクトホールが形成された絶縁膜がその表面に形成さ
れたシリコン基板を所定の温度に加熱すると共に、上記
絶縁膜の表面に窒化チタン膜を形成することにより、上
記コンタクトホールに窒化チタンを埋め込む第１の工程
と、上記所定の温度を保持したまま、上記コンタクトホ
ールに埋め込まれた窒化チタン以外の不要な窒化チタン
をエッチングにより除去する第２の工程と、上記第２の
工程を経たシリコン基板をアニール処理する第３の工程
とからなり、上記第１乃至第３の工程は、同一の筐体内
で行うことを特徴としている。
に、請求項１記載の発明は、半導体装置の製造方法にお
けるコンタクトプラグ形成方法に係り、所定の位置にコ
ンタクトホールが形成された絶縁膜がその表面に形成さ
れたシリコン基板を所定の温度に加熱すると共に、上記
絶縁膜の表面に窒化チタン膜を形成することにより、上
記コンタクトホールに窒化チタンを埋め込む第１の工程
と、上記所定の温度を保持したまま、上記コンタクトホ
ールに埋め込まれた窒化チタン以外の不要な窒化チタン
をエッチングにより除去する第２の工程と、上記第２の
工程を経たシリコン基板をアニール処理する第３の工程
とからなり、上記第１乃至第３の工程は、同一の筐体内
で行うことを特徴としている。
【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載のコ
ンタクトプラグ形成方法に係り、上記第１の工程の前
に、上記シリコン基板の上記コンタクトホールに対応す
る表面にチタンシリサイド膜を形成する第４の工程を経
ることを特徴としている。
ンタクトプラグ形成方法に係り、上記第１の工程の前
に、上記シリコン基板の上記コンタクトホールに対応す
る表面にチタンシリサイド膜を形成する第４の工程を経
ることを特徴としている。
【００１２】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載のコンタクトプラグ形成方法に係り、上記第１の工程
では、原料ガスとして四塩化チタン及びアンモニアを用
いて化学蒸着法により上記窒化チタン膜を形成し、上記
第２の工程では、エッチングガスとして塩素又はフッ素
を構成要素とするガスを用いてプラズマエッチングによ
り上記不要な窒化チタンを除去することを特徴としてい
る。
載のコンタクトプラグ形成方法に係り、上記第１の工程
では、原料ガスとして四塩化チタン及びアンモニアを用
いて化学蒸着法により上記窒化チタン膜を形成し、上記
第２の工程では、エッチングガスとして塩素又はフッ素
を構成要素とするガスを用いてプラズマエッチングによ
り上記不要な窒化チタンを除去することを特徴としてい
る。
【００１３】請求項４記載の発明は、請求項３記載のコ
ンタクトプラグ形成方法に係り、上記第１及び第２の工
程では、上記原料ガス又は上記エッチングガスと共に、
希ガスも用いることを特徴としている。
ンタクトプラグ形成方法に係り、上記第１及び第２の工
程では、上記原料ガス又は上記エッチングガスと共に、
希ガスも用いることを特徴としている。
【００１４】請求項５記載の発明は、請求項３又は４１
記載のコンタクトプラグ形成方法に係り、上記エッチン
グガスは、塩素、三塩化ホウ素、六フッ化イオウ、六フ
ッ化エタン、三フッ化窒素、及び四フッ化メタンのいず
れか１つ、又はこれらの任意の２以上の混合からなるこ
とを特徴としている。
記載のコンタクトプラグ形成方法に係り、上記エッチン
グガスは、塩素、三塩化ホウ素、六フッ化イオウ、六フ
ッ化エタン、三フッ化窒素、及び四フッ化メタンのいず
れか１つ、又はこれらの任意の２以上の混合からなるこ
とを特徴としている。
【００１５】また、請求項６記載の発明は、半導体装置
の製造に用いられるコンタクトプラグ形成装置に係り、
筐体内に設けられ、所定の位置にコンタクトホールが形
成された絶縁膜がその表面に形成されたシリコン基板が
載置され、上記シリコン基板を所定の温度に加熱・保持
したり、アニール処理するサセプタと、上記筐体内部の
圧力を減圧する減圧手段と、上記筐体内に上記サセプタ
に対向して設けられ、四塩化チタン及びアンモニアから
なる原料ガスや塩素又はフッ素を構成要素とするガスか
らなるエッチングガスを上記筐体内部にシャワー状に噴
出するシャワーヘッドと、上記サセプタと上記シャワー
ヘッドとの間に高周波電力を印加し、上記エッチングガ
スのプラズマを発生させるプラズマ発生源とを備えてな
ることを特徴としている。
の製造に用いられるコンタクトプラグ形成装置に係り、
筐体内に設けられ、所定の位置にコンタクトホールが形
成された絶縁膜がその表面に形成されたシリコン基板が
載置され、上記シリコン基板を所定の温度に加熱・保持
したり、アニール処理するサセプタと、上記筐体内部の
圧力を減圧する減圧手段と、上記筐体内に上記サセプタ
に対向して設けられ、四塩化チタン及びアンモニアから
なる原料ガスや塩素又はフッ素を構成要素とするガスか
らなるエッチングガスを上記筐体内部にシャワー状に噴
出するシャワーヘッドと、上記サセプタと上記シャワー
ヘッドとの間に高周波電力を印加し、上記エッチングガ
スのプラズマを発生させるプラズマ発生源とを備えてな
ることを特徴としている。
【００１６】請求項７記載の発明は、請求項６記載のコ
ンタクトプラグ形成装置に係り、上記シャワーヘッド
は、上記原料ガス又は上記エッチングガスと共に、希ガ
スも上記筐体内部にシャワー状に噴出することを特徴と
している。
ンタクトプラグ形成装置に係り、上記シャワーヘッド
は、上記原料ガス又は上記エッチングガスと共に、希ガ
スも上記筐体内部にシャワー状に噴出することを特徴と
している。
【００１７】請求項８記載の発明は、請求項６又は７記
載のコンタクトプラグ形成方法に係り、上記エッチング
ガスは、塩素、三塩化ホウ素、六フッ化イオウ、六フッ
化エタン、三フッ化窒素、及び四フッ化メタンのいずれ
か１つ、又はこれらの任意の２以上の混合からなること
を特徴としている。
載のコンタクトプラグ形成方法に係り、上記エッチング
ガスは、塩素、三塩化ホウ素、六フッ化イオウ、六フッ
化エタン、三フッ化窒素、及び四フッ化メタンのいずれ
か１つ、又はこれらの任意の２以上の混合からなること
を特徴としている。
【００１８】
【作用】この発明の構成によれば、同一筐体内で窒化チ
タン膜の形成、窒化チタン膜のエッチバック及びアニー
ル処理が連続して行われるので、膜表面にクラックが入
ったり、膜が剥がれたりせず、コンタクトサイズの大き
いコンタクトプラグを窒化チタン膜により形成すること
ができる。
タン膜の形成、窒化チタン膜のエッチバック及びアニー
ル処理が連続して行われるので、膜表面にクラックが入
ったり、膜が剥がれたりせず、コンタクトサイズの大き
いコンタクトプラグを窒化チタン膜により形成すること
ができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用い
て具体的に行う。図１は、この発明の一実施例であるコ
ンタクトプラグ形成方法を示す工程図である。以下、順
を追ってその製造工程を説明する。まず、シリコン基板
上２１に膜厚１．０μmの層間絶縁膜２２を形成した
後、レジストを塗布し、露光によりコンタクトホールの
レジストパターンを形成する。次に、ドライエッチング
によりシリコン基板２１の拡散層領域上にコンタクトホ
ール２３を形成した後、レジストを剥離する（図１
（ａ）参照）。次に、コンタクト抵抗を低減するため
に、Ｔｉシリサイド膜２４をコンタクトホール２３内に
ＣＶＤ法により形成する（図１（ｂ）参照）。
の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用い
て具体的に行う。図１は、この発明の一実施例であるコ
ンタクトプラグ形成方法を示す工程図である。以下、順
を追ってその製造工程を説明する。まず、シリコン基板
上２１に膜厚１．０μmの層間絶縁膜２２を形成した
後、レジストを塗布し、露光によりコンタクトホールの
レジストパターンを形成する。次に、ドライエッチング
によりシリコン基板２１の拡散層領域上にコンタクトホ
ール２３を形成した後、レジストを剥離する（図１
（ａ）参照）。次に、コンタクト抵抗を低減するため
に、Ｔｉシリサイド膜２４をコンタクトホール２３内に
ＣＶＤ法により形成する（図１（ｂ）参照）。
【００２０】次に、図２に示すコンタクトプラグ形成装
置を用いてコンタクトプラグを形成する。図２に示すコ
ンタクトプラグ形成装置は、平行平板型のプラズマ発生
源４１を有するＣＶＤ装置によって構成されている。ま
ず、コンタクトプラグ形成装置の筐体４２内部に設置さ
れたサセプタ４３上に、図１（ａ）に示す工程を経たシ
リコン基板をターゲット４４として載置した後、真空ポ
ンプ等の減圧手段（図示略）により筐体４２内部の圧力
を２０Torrまで減圧すると共に、サセプタ４３内部に設
けられたヒータ４５でサセプタ４３を加熱することによ
り、間接的にターゲット４４を６５０゜Ｃに加熱する。
置を用いてコンタクトプラグを形成する。図２に示すコ
ンタクトプラグ形成装置は、平行平板型のプラズマ発生
源４１を有するＣＶＤ装置によって構成されている。ま
ず、コンタクトプラグ形成装置の筐体４２内部に設置さ
れたサセプタ４３上に、図１（ａ）に示す工程を経たシ
リコン基板をターゲット４４として載置した後、真空ポ
ンプ等の減圧手段（図示略）により筐体４２内部の圧力
を２０Torrまで減圧すると共に、サセプタ４３内部に設
けられたヒータ４５でサセプタ４３を加熱することによ
り、間接的にターゲット４４を６５０゜Ｃに加熱する。
【００２１】この状態で、原料ガスとして、４０sccm
（standard cubic centimeter per minute）のＴｉＣｌ
4及び６０sccmのＮＨ3を、希ガスとして、３０００sccm
のＮ2を、それぞれ質量流量制御器（マスフローコント
ローラ、ＭＦＣ； Mass Flow Controller）４６ａ及び
ＭＦＣ４６ｂにより質量流量制御した後、シャワーヘッ
ド４７により筐体４２内部にシャワー状に噴出すること
により、ターゲット４４全面に膜厚３００nmのＴｉＮ膜
２５を形成し、コンタクトホール２３を埋め込んでコン
タクトプラグ２６を形成する。
（standard cubic centimeter per minute）のＴｉＣｌ
4及び６０sccmのＮＨ3を、希ガスとして、３０００sccm
のＮ2を、それぞれ質量流量制御器（マスフローコント
ローラ、ＭＦＣ； Mass Flow Controller）４６ａ及び
ＭＦＣ４６ｂにより質量流量制御した後、シャワーヘッ
ド４７により筐体４２内部にシャワー状に噴出すること
により、ターゲット４４全面に膜厚３００nmのＴｉＮ膜
２５を形成し、コンタクトホール２３を埋め込んでコン
タクトプラグ２６を形成する。
【００２２】次に、この筐体４２内部でターゲット４４
の温度を６５０゜Ｃに保持したまま、筐体４２内部の圧
力を５Torrまで減圧した後、エッチングガスとして１０
０sccmのＣｌ2を、希ガスとして１００sccmのＨｅを、
それぞれＭＦＣ４６ｃ及びＭＦＣ４６ｂにより質量流量
制御し、シャワーヘッド４７により筐体４２内部にシャ
ワー状に噴出する。そして、ガス圧力が安定したところ
で、プラズマ発生源４１に電源を投入し、サセプタ４３
とシャワーヘッド４７との間に高周波電力を印加し、筐
体４２内にプラズマを発生させ、高周波（ＲＦ）パワー
を５００Ｗにまで上昇させることにより、コンタクトプ
ラグ２６以外のＴｉＮ膜２５をエッチバックする。
の温度を６５０゜Ｃに保持したまま、筐体４２内部の圧
力を５Torrまで減圧した後、エッチングガスとして１０
０sccmのＣｌ2を、希ガスとして１００sccmのＨｅを、
それぞれＭＦＣ４６ｃ及びＭＦＣ４６ｂにより質量流量
制御し、シャワーヘッド４７により筐体４２内部にシャ
ワー状に噴出する。そして、ガス圧力が安定したところ
で、プラズマ発生源４１に電源を投入し、サセプタ４３
とシャワーヘッド４７との間に高周波電力を印加し、筐
体４２内にプラズマを発生させ、高周波（ＲＦ）パワー
を５００Ｗにまで上昇させることにより、コンタクトプ
ラグ２６以外のＴｉＮ膜２５をエッチバックする。
【００２３】次に、筐体４２内部の圧力を２０Torrまで
減圧した後、３０００sccmのＮＨ3をＭＦＣ４６ｂによ
り質量流量制御し、シャワーヘッド４７により筐体４２
内部にシャワー状に噴出すると共に、サセプタ４３内部
に設けられたヒータ４５でサセプタ４３の温度を調節す
ることにより、ターゲット４４をアニール処理してコン
タクトプラグ２６中の塩素（Ｃｌ）を脱離させる。その
後、ターゲット４４をコンタクトプラグ形成装置の筐体
４２から取り出す（図１（ｂ）参照）。次に、図１
（ｃ）に示すように、スパッタ法により、Ｔｉ膜２７、
ＴｉＮ膜２８、ＡｌＣｕ膜２９及びＴｉＮ膜３０を順次
形成した後、ホトリゾグラフィ技術とエッチング技術に
より配線パターンを形成する。
減圧した後、３０００sccmのＮＨ3をＭＦＣ４６ｂによ
り質量流量制御し、シャワーヘッド４７により筐体４２
内部にシャワー状に噴出すると共に、サセプタ４３内部
に設けられたヒータ４５でサセプタ４３の温度を調節す
ることにより、ターゲット４４をアニール処理してコン
タクトプラグ２６中の塩素（Ｃｌ）を脱離させる。その
後、ターゲット４４をコンタクトプラグ形成装置の筐体
４２から取り出す（図１（ｂ）参照）。次に、図１
（ｃ）に示すように、スパッタ法により、Ｔｉ膜２７、
ＴｉＮ膜２８、ＡｌＣｕ膜２９及びＴｉＮ膜３０を順次
形成した後、ホトリゾグラフィ技術とエッチング技術に
より配線パターンを形成する。
【００２４】このように、この例の構成によれば、Ｔｉ
Ｎ膜２５を形成してコンタクトプラグ２６を形成した筐
体４２内で同一の温度で層間絶縁膜２２上の余分なＴｉ
Ｎ膜２５をエッチバックしているので、従来のようにＴ
ｉＮ膜２５のクラックや膜剥がれが生じない。従って、
厚い膜厚のＴｉＮ膜２５を形成できるため、コンタクト
サイズの大きいコンタクトプラグ２６をＴｉＮで形成で
きる。また、上記エッチバック後に筐体４２内でアニー
ル処理をしているので、コンタクトプラグ２６内のＣｌ
が脱離しやすくなると共に、層間絶縁膜２２の表面に吸
着したエッチングガスの残留物や筐体４２内に残留する
エッチングガス及び副生成物が除去され、アニール処理
後に形成する金属膜からなる配線パターンと残留物との
反応を防止することができる。これにより、ＴｉＮで形
成したコンタクトプラグ２６の比抵抗を低く抑えること
ができる。
Ｎ膜２５を形成してコンタクトプラグ２６を形成した筐
体４２内で同一の温度で層間絶縁膜２２上の余分なＴｉ
Ｎ膜２５をエッチバックしているので、従来のようにＴ
ｉＮ膜２５のクラックや膜剥がれが生じない。従って、
厚い膜厚のＴｉＮ膜２５を形成できるため、コンタクト
サイズの大きいコンタクトプラグ２６をＴｉＮで形成で
きる。また、上記エッチバック後に筐体４２内でアニー
ル処理をしているので、コンタクトプラグ２６内のＣｌ
が脱離しやすくなると共に、層間絶縁膜２２の表面に吸
着したエッチングガスの残留物や筐体４２内に残留する
エッチングガス及び副生成物が除去され、アニール処理
後に形成する金属膜からなる配線パターンと残留物との
反応を防止することができる。これにより、ＴｉＮで形
成したコンタクトプラグ２６の比抵抗を低く抑えること
ができる。
【００２５】さらに、上記エッチバックの際にサセプタ
４３上に存在する余剰のＴｉＮ膜が除去され、筐体４２
内がクリーニングされるので、筐体４２内の周期的なク
リーニングが不要となると共に、筐体４２内の雰囲気が
常に、一定に保たれる。これにより、ターゲット４４の
特性のばらつきを抑制できると共に、スループットが向
上する。
４３上に存在する余剰のＴｉＮ膜が除去され、筐体４２
内がクリーニングされるので、筐体４２内の周期的なク
リーニングが不要となると共に、筐体４２内の雰囲気が
常に、一定に保たれる。これにより、ターゲット４４の
特性のばらつきを抑制できると共に、スループットが向
上する。
【００２６】以上、この発明の実施例を図面を参照して
詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られる
ものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計
の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、上述
の実施例においては、エッチングガスとしてＣｌ2を用
いた例を示したが、これに限定されず、代わりに、三塩
化ホウ素（ＢＣｌ3）等のＣｌ系のガスや、六フッ化イ
オウ（ＳＦ6）、六フッ化エタン（Ｃ2Ｆ6）及び酸素
（Ｏ2）、あるいは三フッ化窒素（ＮＦ3）、四フッ化メ
タン（ＣＦ4）等のフッ素（Ｆ）系のガス、又はこれら
の混合ガスを用いてももちろん良い。
詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られる
ものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計
の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、上述
の実施例においては、エッチングガスとしてＣｌ2を用
いた例を示したが、これに限定されず、代わりに、三塩
化ホウ素（ＢＣｌ3）等のＣｌ系のガスや、六フッ化イ
オウ（ＳＦ6）、六フッ化エタン（Ｃ2Ｆ6）及び酸素
（Ｏ2）、あるいは三フッ化窒素（ＮＦ3）、四フッ化メ
タン（ＣＦ4）等のフッ素（Ｆ）系のガス、又はこれら
の混合ガスを用いてももちろん良い。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の構成に
よれば、同一筐体内で窒化チタン膜の形成、窒化チタン
膜のエッチバック及びアニール処理を連続して行うこと
により、コンタクトプラグが形成されるので、膜表面に
クラックが入ったり、膜が剥がれたりすることなく、コ
ンタクトサイズの大きいコンタクトプラグを形成できる
と共に、コンタクトプラグの比抵抗を低く抑えることが
できる。
よれば、同一筐体内で窒化チタン膜の形成、窒化チタン
膜のエッチバック及びアニール処理を連続して行うこと
により、コンタクトプラグが形成されるので、膜表面に
クラックが入ったり、膜が剥がれたりすることなく、コ
ンタクトサイズの大きいコンタクトプラグを形成できる
と共に、コンタクトプラグの比抵抗を低く抑えることが
できる。
【図１】この発明の一実施例であるコンタクトプラグ形
成方法を示す工程図である。
成方法を示す工程図である。
【図２】この発明の一実施例であるコンタクトプラグ形
成装置の構成を示す概略図である。
成装置の構成を示す概略図である。
【図３】従来のコンタクトプラグ形成方法により製造さ
れた半導体装置の構成例を示す断面図である。
れた半導体装置の構成例を示す断面図である。
【図４】従来のコンタクトプラグ形成方法の不都合点を
説明するための図である。
説明するための図である。
【図５】従来のコンタクトプラグ形成方法の不都合点を
説明するための図である。
説明するための図である。
１，２１ シリコン基板 ２，２２ 層間絶縁膜 ３，２３ コンタクトホール ４，２４ Ｔｉシリサイド膜 ５，９，１１，２５，２８，３０ ＴｉＮ膜 ６ Ｗ膜 ７，２６ コンタクトプラグ ８，２７ Ｔｉ膜 １０，２９ ＡｌＣｕ膜 ４１ プラズマ発生源 ４２ 筐体 ４３ サセプタ ４４ ターゲット ４５ ヒータ ４６ａ〜４６ｃ ＭＦＣ ４７ シャワーヘッド
Claims (8)
- 【請求項１】 半導体装置の製造方法において、 所定の位置にコンタクトホールが形成された絶縁膜がそ
の表面に形成されたシリコン基板を所定の温度に加熱す
ると共に、前記絶縁膜の表面に窒化チタン膜を形成する
ことにより、前記コンタクトホールに窒化チタンを埋め
込む第１の工程と、 前記所定の温度を保持したまま、前記コンタクトホール
に埋め込まれた窒化チタン以外の不要な窒化チタンをエ
ッチングにより除去する第２の工程と、 前記第２の工程を経たシリコン基板をアニール処理する
第３の工程とからなり、前記第１乃至第３の工程は、同
一の筐体内で行うことを特徴とするコンタクトプラグ形
成方法。 - 【請求項２】 前記第１の工程の前に、前記シリコン基
板の前記コンタクトホールに対応する表面にチタンシリ
サイド膜を形成する第４の工程を経ることを特徴とする
請求項１記載のコンタクトプラグ形成方法。 - 【請求項３】 前記第１の工程では、原料ガスとして四
塩化チタン及びアンモニアを用いて化学蒸着法により前
記窒化チタン膜を形成し、前記第２の工程では、エッチ
ングガスとして塩素又はフッ素を構成要素とするガスを
用いてプラズマエッチングにより前記不要な窒化チタン
を除去することを特徴とする請求項１又は２記載のコン
タクトプラグ形成方法。 - 【請求項４】 前記第１及び第２の工程では、前記原料
ガス又は前記エッチングガスと共に、希ガスも用いるこ
とを特徴とする請求項３記載のコンタクトプラグ形成方
法。 - 【請求項５】 前記エッチングガスは、塩素、三塩化ホ
ウ素、六フッ化イオウ、六フッ化エタン、三フッ化窒
素、及び四フッ化メタンのいずれか１つ、又はこれらの
任意の２以上の混合からなることを特徴とする請求項３
又は４記載のコンタクトプラグ形成方法。 - 【請求項６】 半導体装置の製造に用いられるコンタク
トプラグ形成装置であって、 筐体内に設けられ、所定の位置にコンタクトホールが形
成された絶縁膜がその表面に形成されたシリコン基板が
載置され、前記シリコン基板を所定の温度に加熱・保持
したり、アニール処理するサセプタと、 前記筐体内部の圧力を減圧する減圧手段と、 前記筐体内に前記サセプタに対向して設けられ、四塩化
チタン及びアンモニアからなる原料ガスや塩素又はフッ
素を構成要素とするガスからなるエッチングガスを前記
筐体内部にシャワー状に噴出するシャワーヘッドと、 前記サセプタと前記シャワーヘッドとの間に高周波電力
を印加し、前記エッチングガスのプラズマを発生させる
プラズマ発生源とを備えてなることを特徴とするコンタ
クトプラグ形成装置。 - 【請求項７】 前記シャワーヘッドは、前記原料ガス又
は前記エッチングガスと共に、希ガスも前記筐体内部に
シャワー状に噴出することを特徴とする請求項６記載の
コンタクトプラグ形成装置。 - 【請求項８】 前記エッチングガスは、塩素、三塩化ホ
ウ素、六フッ化イオウ、六フッ化エタン、三フッ化窒
素、四フッ化メタンのいずれか１つ、又はこれらの任意
の２以上の混合からなることを特徴とする請求項６又は
７記載のコンタクトプラグ形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09254593A JP3129251B2 (ja) | 1997-09-19 | 1997-09-19 | コンタクトプラグ形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09254593A JP3129251B2 (ja) | 1997-09-19 | 1997-09-19 | コンタクトプラグ形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1197390A true JPH1197390A (ja) | 1999-04-09 |
| JP3129251B2 JP3129251B2 (ja) | 2001-01-29 |
Family
ID=17267204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09254593A Expired - Fee Related JP3129251B2 (ja) | 1997-09-19 | 1997-09-19 | コンタクトプラグ形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3129251B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000065649A1 (en) * | 1999-04-27 | 2000-11-02 | Tokyo Electron Limited | CVD TiN PLUG FORMATION FROM TITANIUM HALIDE PRECURSORS |
| JP2002363759A (ja) * | 2001-06-12 | 2002-12-18 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置、プラズマ処理方法及び微量ガスの導入時期検出方法 |
| JP4763894B2 (ja) * | 1999-04-27 | 2011-08-31 | 東京エレクトロン株式会社 | ハロゲン化タンタル前駆物質からのｃｖｄ窒化タンタルプラグの形成 |
-
1997
- 1997-09-19 JP JP09254593A patent/JP3129251B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000065649A1 (en) * | 1999-04-27 | 2000-11-02 | Tokyo Electron Limited | CVD TiN PLUG FORMATION FROM TITANIUM HALIDE PRECURSORS |
| JP4763894B2 (ja) * | 1999-04-27 | 2011-08-31 | 東京エレクトロン株式会社 | ハロゲン化タンタル前駆物質からのｃｖｄ窒化タンタルプラグの形成 |
| JP2002363759A (ja) * | 2001-06-12 | 2002-12-18 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置、プラズマ処理方法及び微量ガスの導入時期検出方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3129251B2 (ja) | 2001-01-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI352387B (en) | Etch methods to form anisotropic features for high | |
| KR101340674B1 (ko) | 갭필 애플리케이션을 위한 저저항의 텅스텐 필름 증착 방법 | |
| US9653327B2 (en) | Methods of removing a material layer from a substrate using water vapor treatment | |
| TWI621181B (zh) | 用於原位金屬硬遮罩形狀控制之脈衝介電蝕刻程序以致能無空隙金屬化 | |
| US7238393B2 (en) | Method of forming silicon carbide films | |
| JP2000164716A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| TW201702417A (zh) | 經由原子層沉積(ald)循環之選擇性沉積金屬矽化物的方法 | |
| US20040147115A1 (en) | Two-step formation of etch stop layer | |
| JP5232455B2 (ja) | デュアルダマシン用途における下面反射防止コーティング層の２ステップエッチング | |
| JPH1074835A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2007511099A (ja) | フォトレジストストリッピングの間のバリヤー物質損失の最小化 | |
| JP2003264178A (ja) | エッチング方法 | |
| TW200421543A (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the semiconductor device | |
| JP3129251B2 (ja) | コンタクトプラグ形成方法 | |
| JP3601988B2 (ja) | 絶縁膜の形成方法 | |
| JP4034197B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US6596629B2 (en) | Method for forming wire in semiconductor device | |
| US6784107B1 (en) | Method for planarizing a copper interconnect structure | |
| US10937659B2 (en) | Method of anisotropically etching adjacent lines with multi-color selectivity | |
| JP2003297817A (ja) | 半導体装置の製造方法、半導体装置、そのためのプラズマｃｖｄ装置 | |
| KR100603703B1 (ko) | 포토 레지스트 제거방법 및 이를 이용한 반도체 소자의금속배선 형성방법 | |
| KR100827521B1 (ko) | 반도체 소자의 캐패시터 및 그의 제조 방법 | |
| KR100607756B1 (ko) | 반도체 소자의 텅스텐 콘택 전극 제조 방법 | |
| JP3254207B2 (ja) | 絶縁膜の作製方法 | |
| TWI505360B (zh) | 用於氟碳化物膜之金屬碳化物阻障層的形成方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071117 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081117 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081117 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 9 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091117 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |