JPS62243326A - 半導体集積回路の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分ずテ 本発明は微細な電極コンタクトや多層配線を有する高密
度大集積な半導体集積回路の製造方法に関するものであ
る。

２１・− 従来の技術 ］ンタクトに電極を形成する場合において、通常はＡｎ
等の金属が用いられ、その堆積法としてはスパッタ法が
採用されている。しかしながらコンタクトの幅が１μｍ
以下の微細寸法に々るとＡｌのスパッタ法ではコンタク
トの側面にほとんどＡｎ？が付着しなくなる。その結果
、Ａｎ配線が断線したリエレクトロマイグレーション耐
性等の信頼性に重要な問題が発生することになる。

これを防ぐためにコンタクトに選択的にメタルを埋込む
技術がある。この例を以下に示す。

第７図に従来の製造法を用いて、微細コンタクトに選択
的に金属を埋込んだ場合の断面図を示す。

同図において１１は半導体基板、１２は拡散層、１３は
絶縁膜、１４はコンタクトホール、１６はコンタクトホ
ール１１に埋込まれた高融点金属のタングステン、１６
は絶縁膜上に堆積したタングステン、１７は拡散層に侵
入したタングステンである。これは以下に述べる製法に
より形成された即ち、絶縁膜１３にコンタクトホール１
１を開孔３　ページ した後、ＷＦ６（ｅ弗化タングステン）と基板シリコン
（拡散層１２）を反応させ、 ２ＷＦ　ｅ　＋３　Ｓ　１　　　→　２Ｗ＋３ｓｉＦ４
タングステン（Ｗ）１６をコンタクトホール１４に選択
的に成長させる。この時、コンタクトホール１４の底面
にはシリコン基板が露出しているの生じる。即ち、長時
間反応させると、絶縁物１３上に付着した反応副産物や
絶縁膜１３の表面にはじめから存在する核を中心として
Ｗ１Ｂが堆積されることになる。このように絶縁膜１３
上にＷ１Ｂが堆積すると選択性が失なわれ、コンタクト
ホール１４のみにＷ１Ｂを埋込むことが不可能と々る。

この方法では約２０００〜３ｏｏｏ人の厚みのＷ２Ｂの
選択成長が限度であり、０．５〜１μｍの深さを持つコ
ンタクトを完全に埋込むことが出来ない。

さらにコンタクト１４底面の周辺部では絶態膜１３のス
トレス等の原因により、Ｗ１７が拡散層１２まで侵入し
、拡散層１２と半導体基板１１との接合を破壊に至らし
める。以上述べたごとく、従来の製造法では、厚くＷを
埋伏むことか出来ないため、配線の断線が起こったりま
た、信頼性上の問題、接合破壊等の問題が発生する。

゛　　　　　　　　　　１、 本発明は従来の欠点を鑑みてなされたもので、簡単な方
法で選択的にコンタクトホールを金属で埋込みかつ、金
属の侵入によるコンタクト破壊を同時に防ぐことを目的
としている。

問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するため、コンタクトホール
を開孔した後、コンタクトホールを含む全面に所定のパ
ターンを有する半導体薄膜あるいは金属を含む薄膜を形
成する。その後、金属を含んだガスを反応させて、上記
薄膜上に選択的に金属を堆積させコンタクトホールの電
極及び配線を゛・形成するものである。

作　　用 本発明は上記の方法により、微細なコンタクト６ページ ホールに断線することなく電極配線を形成することが出
来る上に、配線の信頼性向上、コンタクトの破壊防止に
効果がある。

実施例 第１図は本発明の実施例において、金属（タングステン
）を完全に埋込んだ微細なコンタクトの断面図である。

同図において１は半導体基板（シリコン層）、２は高濃
度の拡散層（シリコン層）、３は絶縁膜、４はコンタク
トホール、５はパターン形成された多結晶シリコン膜、
６は多結晶シリコン膜上に選択的に堆積したタングステ
ン膜（Ｗ）である。

第２図において、１は半導体基板（シリコ１）、２は高
濃度の拡散層（シリコン層）、３は絶縁膜で、コンタク
トホール４が形成され、拡散層２が露出している。第３
図ではコンタクトホール４を含む全面に多結晶シリコン
膜６をＣＶＤ法で形成する。続いてホトリソ技術を用い
て同図に示すごとくパターン形成を行なう。多結晶シリ
コン膜６のかわりに金属を含む膜を形成してもよい。例
を６ベー７ 上げるとＷＳｉ２．Ｗ９ＭＯ１Ｍ６Ｓｉ２等がある。Ｃ
ＶＤ法はステップカバレジがよいのでコンタクトホール
４のサイドウオールに上記の膜が充分に付着する。第４
図においてＷＦ６（６弗化タングステン）をＡｒ（アル
ゴン）で希釈したガスを多結晶シリコン膜６と反応させ
タングステン６を堆積させる。

即ち、 ２ＷＦ　＋３ｓｔ　→２Ｗ＋３８　Ｉ　Ｆ　４　　のシ
リコン還元反応を利用して多結晶シリコン膜６上のみ選
択的にタングステン６を成長させる。コンタクトホール
４においては側面及び底面にタングステン６が成長する
。この反応で約１００〜１ｏｏｏへの厚みのタングステ
ンが成長する。ＷＦ６　は多結晶Ｓｉ６　のみと反応す
るので、単結晶シリコンの拡散層２ヘタングステンが侵
入することがない。したがってコンタクトが破壊されな
い。次にＷＦ６とＨ２（水素）を含んだガスを反応させ
る。即ち、ＷＦ６＋３Ｈ２→Ｗ−１−６ＨＦ↑　　の水
素還元反応を利用する。この時、水素は金属表面のみに
吸着してイオン化する性質があるので、タングステ７ペ
ージ 膜上のみ選択的にさらにタングステン６が成長する。コ
ンタクトホール４では、底面及び側面からも成長するの
で、コンタクトホール４の幅及び深さが１μｍであって
も、０．５μｍ以下の成長厚みで１μｍ以上の深さのコ
ンタクトホール４がタングステン４で完全に埋込まれる
。さらにコンタクトホール４の幅が細くなるほど成長時
間が短かくてすむ。また成長時間はコンタクトホール４
の深さには関係しない。成長時間が短かいと、絶縁物３
上に反応の副産物が付着しない上に、絶縁物３上に存在
する核を中心としてタングステンが堆積されない。その
ため選択性が保たれコンタクトホール４をタングステン
６で完全に埋込むことができる。第６図では層間膜７を
堆積した後、スルーホール８を開孔する。続いて第６図
に示すように多結晶シリコン膜９を堆積しパターン形成
を行なった後、ＷＦ６のシリコン還元反応、さらにＷＦ
６の水素還元反応を利用して、タングステン１０を堆積
し、スルーホール８を完全に埋込む。これは第４図で述
べた工程と同じである。タングステン６゜１０は配線と
しても利用することができる。本実施例では、金属を含
んだガスとしてＷＦ６を用いた例を示したが、他のガス
としてＭｏＦ６．Ｍｏ（００％。

Ｗ（Ｇｏ）ｅを使って同様にＭｏ（モリブデン）やタン
グステンを堆積することができる。

発明の効果 以上述べたように本発明によれば、簡単な方法でコンタ
クトを破壊することなく微細なコンタクトホールを金属
（タングステン）で埋込むことができるので、電極や配
線を形成しても断線が起こらない上にエレクトロマイグ
レーション耐性等の信頼性向上に著しい効果がある。従
って高密度で大集積な半導体集積回路の実現が容易とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における微細なコンタクトの
断面図、第２図〜第６図は上記微細なコンタクトの製造
プロセスを説明するだめの断面図、第７図は従来の製造
法による微細なコンタクトの断面図である。 １・・・・・・半導体基板、２・・・・・・拡散層、３
・・・・・絶縁９ページ 膜、４・・・・・・コンタクトホール、６・・・・・・
多結晶シリコン膜、６・・・・・・多結晶シリコン膜上
に成長したタングステン（Ｗ）。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名／　
＝−一手導体基才反 ？−−−オ公宇○曾 ３−一一絶球ル（ ４−一一コンググトホール 第２図 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁膜に開孔された電極又は配線用のコンタクト
   ホールを形成し、上記コンタクトホールを含む全面に、
   所定のパターンを有する半導体薄膜あるいは第１の金属
   を含んだ膜を形成する工程、第２の金属を含んだガスを
   反応させて上記半導体薄膜あるいは上記第１の金属を含
   んだ膜上に選択的に上記第２の金属を成長させる工程を
   含むことを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
2. （２）第２の金属を電極及び配線として利用することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体集積回路
   の製造方法。