JPS62261155A - 基板装置の製造方法 - Google Patents
基板装置の製造方法Info
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- JPS62261155A JPS62261155A JP62074594A JP7459487A JPS62261155A JP S62261155 A JPS62261155 A JP S62261155A JP 62074594 A JP62074594 A JP 62074594A JP 7459487 A JP7459487 A JP 7459487A JP S62261155 A JPS62261155 A JP S62261155A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
A、産業上の利用分野
本発明は、耐火金属または耐火金属ケイ化物が、普通な
ら充分に接着しない基板に強く接着する構造およびかか
る構造を作成する方法、さらに具体的には、耐火金属と
基板の間に強い接漕力を確保するために、特別に作成し
た結合層ないし接着層を使用することに関するものであ
る。
ら充分に接着しない基板に強く接着する構造およびかか
る構造を作成する方法、さらに具体的には、耐火金属と
基板の間に強い接漕力を確保するために、特別に作成し
た結合層ないし接着層を使用することに関するものであ
る。
B、従来技術およびその問題点
超重形電子工業では、耐火金属などの金属層をガラスな
どの基板に付着することがしばしば望ましい。金属層は
、相互接続メタラジ(冶金術)、接点などいくつかの目
的に使われる。しかし、基板に強く接着する金R層を付
着することは、しばしば困難または不可能だった。とく
に、タングステンなどの耐火金属層をガラスなどの誘電
体層に接着することは難しかった。タングステンは電気
移動特性に秀れているためVLSI装置のvJ造に好ま
しい金属なので、この問題を解決することは。
どの基板に付着することがしばしば望ましい。金属層は
、相互接続メタラジ(冶金術)、接点などいくつかの目
的に使われる。しかし、基板に強く接着する金R層を付
着することは、しばしば困難または不可能だった。とく
に、タングステンなどの耐火金属層をガラスなどの誘電
体層に接着することは難しかった。タングステンは電気
移動特性に秀れているためVLSI装置のvJ造に好ま
しい金属なので、この問題を解決することは。
この技術において非常に重要である。
1974年1月15日付けで授与された米国特許第37
85862号には、酸化物を金属層フッ化物でエッチし
、同時に六フッ化物の還元により耐火金属の比較的薄い
層を付着することによって。
85862号には、酸化物を金属層フッ化物でエッチし
、同時に六フッ化物の還元により耐火金属の比較的薄い
層を付着することによって。
酸化物上に耐火金属を付着する方法が示されている、そ
の後、六フッ化物の還元により耐火金属の比較的厚い層
を付着する。
の後、六フッ化物の還元により耐火金属の比較的厚い層
を付着する。
米国特許第3477872号には、酸化物被覆を金属層
フッ化物でエッチし1次に六フッ化物の水素還元により
酸化物被覆に耐火金属を付着するステップを含む、半導
体基板の酸化物被覆の耐火金属を付着する方法が示され
ている。この方法では、酸化物被覆を貫いて露出したシ
リコンが六フッ化タングステンと反応し、置換反応によ
ってシリコン上に薄いタングステン層が形成される。
フッ化物でエッチし1次に六フッ化物の水素還元により
酸化物被覆に耐火金属を付着するステップを含む、半導
体基板の酸化物被覆の耐火金属を付着する方法が示され
ている。この方法では、酸化物被覆を貫いて露出したシ
リコンが六フッ化タングステンと反応し、置換反応によ
ってシリコン上に薄いタングステン層が形成される。
1972年3月14日付けで授与された米国特許第36
49884号には、過剰のシリコンを含む、熱分解(P
yrolytic)酸化物層を形成する方法が示されて
いる。
49884号には、過剰のシリコンを含む、熱分解(P
yrolytic)酸化物層を形成する方法が示されて
いる。
1983年9月13日付けで授与された米国特許第44
04235号には、二酸化シリコンなどの誘電体の表面
を温度約600℃の気状内フッ化タングステンと水素に
さらすことが示されている。
04235号には、二酸化シリコンなどの誘電体の表面
を温度約600℃の気状内フッ化タングステンと水素に
さらすことが示されている。
これによって1表面が損傷されずにvI′11体表面で
タングステン・アイランドの形成が開始される。
タングステン・アイランドの形成が開始される。
次に、タングステン・−アイランドで覆われた誘電体表
面に、適当なメタライゼーション層を気相から付着する
。次に、不連続なタングステン・アイランドの上に白金
層をスパッタする。
面に、適当なメタライゼーション層を気相から付着する
。次に、不連続なタングステン・アイランドの上に白金
層をスパッタする。
1972年11月28日付けで授与された米国特許第3
704166号には、第1の陽イオンと第1の陰イオン
を含む二酸化シリコンなどの絶縁体基板を設けるステッ
プを含む、導電層と絶縁体基板の間の接着力を改善する
方法が示されている。
704166号には、第1の陽イオンと第1の陰イオン
を含む二酸化シリコンなどの絶縁体基板を設けるステッ
プを含む、導電層と絶縁体基板の間の接着力を改善する
方法が示されている。
拡散またはイオン・ボンバードによって置換的にアルミ
ニウムなど第2の陽イオンを基板に導入する。!&後に
、基板表面に真空蒸着またはスパッタリングによって導
体層を付着する。この導体層は。
ニウムなど第2の陽イオンを基板に導入する。!&後に
、基板表面に真空蒸着またはスパッタリングによって導
体層を付着する。この導体層は。
第1の陰イオンに対して親和性を有する、タングステン
など第3の陽イオンを含む。第2の陽イオンの導入は、
基板の誘電特性がほとんど影響を受けないように基板の
表面層のみで行なう。この発明では、絶縁基板体中に、
付着された導電性材料と化学的に結合できる非結合原子
を含む部位を設け、それによって低温で接着力の改善を
実現することが基本的に教示されている。
など第3の陽イオンを含む。第2の陽イオンの導入は、
基板の誘電特性がほとんど影響を受けないように基板の
表面層のみで行なう。この発明では、絶縁基板体中に、
付着された導電性材料と化学的に結合できる非結合原子
を含む部位を設け、それによって低温で接着力の改善を
実現することが基本的に教示されている。
上記に引用した先行技術のどの参照文献も、耐火金属と
くにタングステンを結合するためのシリコン粒子ないし
核形成部位を内部に含む、絶縁体を利用したものはない
。タングステンでシリコンを置換する置換反応はよく知
られているが、上記に引用したどの参照文献にも、置換
反応を使用して絶縁体内部でシリコン粒子をタングステ
ン粒子に変換し1次にタングステンを付着して、今形成
されたタングステン粒子を使って酸化物層または窒化物
層の表面に接着力の強いタングステン層を形成するもの
はない。
くにタングステンを結合するためのシリコン粒子ないし
核形成部位を内部に含む、絶縁体を利用したものはない
。タングステンでシリコンを置換する置換反応はよく知
られているが、上記に引用したどの参照文献にも、置換
反応を使用して絶縁体内部でシリコン粒子をタングステ
ン粒子に変換し1次にタングステンを付着して、今形成
されたタングステン粒子を使って酸化物層または窒化物
層の表面に接着力の強いタングステン層を形成するもの
はない。
したがって、酸化物または窒化物の絶縁体表面に接着力
の強いタングステン層を形成する改良された方法を提供
することが1本発明の第1の目的である。
の強いタングステン層を形成する改良された方法を提供
することが1本発明の第1の目的である。
本発明の第2の目的は、後で高温でのアニールなどの加
ニステップ中に層が積層剥離 (delamiration)を起こさない、基板に耐
火金属および耐火金属ケイ化物を結合するための改良さ
れた方法および構造を提供することである。
ニステップ中に層が積層剥離 (delamiration)を起こさない、基板に耐
火金属および耐火金属ケイ化物を結合するための改良さ
れた方法および構造を提供することである。
本発明の第3の目的は、絶縁体に付着されたタングステ
ンなどの耐火金属が積層剥離を起こさない方法を提供す
ることである。
ンなどの耐火金属が積層剥離を起こさない方法を提供す
ることである。
本発明の第4の目的は、耐火金属の介在物(inclu
sion)を含む中間結合層を使って、直接にそれを結
合しても充分に接着しない基板に、耐火金属層(または
耐火金属ケイ化物層)が強く結合されている。改良され
た構造およびその構造を作成するための方法を提供する
ことである。 一本発明の第5の目的は、シリコンに
富んだ二酸化シリコン層または窒化シリコン層を、六フ
ッ化タングステンと一緒に使って反応させて、過剰のシ
リコン介在物の少くとも一部分をタングステンに変換し
、それによって後で付着されたタングステンが接着でき
る同種の化学種(species)を形成する。耐火金
属層を付着する方法を提供することである。
sion)を含む中間結合層を使って、直接にそれを結
合しても充分に接着しない基板に、耐火金属層(または
耐火金属ケイ化物層)が強く結合されている。改良され
た構造およびその構造を作成するための方法を提供する
ことである。 一本発明の第5の目的は、シリコンに
富んだ二酸化シリコン層または窒化シリコン層を、六フ
ッ化タングステンと一緒に使って反応させて、過剰のシ
リコン介在物の少くとも一部分をタングステンに変換し
、それによって後で付着されたタングステンが接着でき
る同種の化学種(species)を形成する。耐火金
属層を付着する方法を提供することである。
本発明の第6の目的は、シリコンの少くとも一部分がタ
ングステンに変換されて、タングステン層に対する接着
力の強い基層となる。シリコンに富んだ酸化物または窒
化物の層に付着されたタングステン層を含む半導体と一
緒に使用するための改良された構造を提供することであ
る。
ングステンに変換されて、タングステン層に対する接着
力の強い基層となる。シリコンに富んだ酸化物または窒
化物の層に付着されたタングステン層を含む半導体と一
緒に使用するための改良された構造を提供することであ
る。
C6問題点を解決するための手段
本発明は、金属層と絶縁体層が積層剥離(dela+o
ination)を起こさないようにするため、二酸化
シリコンや窒化シリコンなどの絶縁体の表面にタングス
テンなどの耐火金属(またはケイ化物)の接着力の強い
層を形成する方法に関するものである。この方法は、基
本的に、基板上にシリコンに富んだシリコン酸化物層ま
たはシリコン窒化物層(あるいは酸化物窒化物混合層)
を形成するステップを含む。基板は、通常タングステン
などの耐火金属をそこに付着したいと思う、どんな材料
でもよい。かかる材料の一例は、ホウリンケイ酸ガラス
(boro−phosphosilicate gla
ss、 B PSG)などの材料である。通常の場合、
タングステンを耐火金属ケイ化物(WSiX)としてま
たはタングステン単独で付着すると、得られる層は積層
剥離を起こす。
ination)を起こさないようにするため、二酸化
シリコンや窒化シリコンなどの絶縁体の表面にタングス
テンなどの耐火金属(またはケイ化物)の接着力の強い
層を形成する方法に関するものである。この方法は、基
本的に、基板上にシリコンに富んだシリコン酸化物層ま
たはシリコン窒化物層(あるいは酸化物窒化物混合層)
を形成するステップを含む。基板は、通常タングステン
などの耐火金属をそこに付着したいと思う、どんな材料
でもよい。かかる材料の一例は、ホウリンケイ酸ガラス
(boro−phosphosilicate gla
ss、 B PSG)などの材料である。通常の場合、
タングステンを耐火金属ケイ化物(WSiX)としてま
たはタングステン単独で付着すると、得られる層は積層
剥離を起こす。
シリコンに富んだシリコン酸化物またはシリコン窒化物
層を基板上に形成した後、基板を低圧化学蒸着(LPG
VD)反応器に入れ、反応器を10ミリトル 以下の真
空にして六フッ化タングステン(WF6)をそこに導入
する。基板を300〜400℃の間のある温度に保ちな
がら、六フッ化タングステンを10〜20secmの範
囲内にある体積流量速度で200〜300秒の範囲内の
ある時間の間その上に流す、下記の反応によってシリコ
ン酸化物またはシリコン窒化物内にタングステンに対す
る核形成部位ができる。
層を基板上に形成した後、基板を低圧化学蒸着(LPG
VD)反応器に入れ、反応器を10ミリトル 以下の真
空にして六フッ化タングステン(WF6)をそこに導入
する。基板を300〜400℃の間のある温度に保ちな
がら、六フッ化タングステンを10〜20secmの範
囲内にある体積流量速度で200〜300秒の範囲内の
ある時間の間その上に流す、下記の反応によってシリコ
ン酸化物またはシリコン窒化物内にタングステンに対す
る核形成部位ができる。
2WFG+35i (Siに富んだ酸化物から)→2W
↓+3SiF4↑ 2WFG+3Si (Siに富んだ窒化物から)→2W
↓+3SiF、↑ 上記の反応を使って、シリコンに富んだ酸化物層または
窒化物層の表面または表面付近にある遊離のシリコン粒
子をタングステンで置換する。得られる層は、1!流が
その層中を流れるのに充分なほど遊離のシリコンおよび
タングステンを含まないため、純粋なシリコン酸化物や
シリコン窒化物のもつ基本的に絶縁体としての特性をな
お保持する。
↓+3SiF4↑ 2WFG+3Si (Siに富んだ窒化物から)→2W
↓+3SiF、↑ 上記の反応を使って、シリコンに富んだ酸化物層または
窒化物層の表面または表面付近にある遊離のシリコン粒
子をタングステンで置換する。得られる層は、1!流が
その層中を流れるのに充分なほど遊離のシリコンおよび
タングステンを含まないため、純粋なシリコン酸化物や
シリコン窒化物のもつ基本的に絶縁体としての特性をな
お保持する。
最終ステップで、六フッ化タングステンと水素を、50
0〜2000secmの範囲内のある体積流量速度、3
00〜400’Cの範囲内のある温度で。
0〜2000secmの範囲内のある体積流量速度、3
00〜400’Cの範囲内のある温度で。
所期の厚さの層を形成するのに充分な時間の間導入する
。
。
それ自体がシリコン酸化物またはシリコン窒化物の基質
に結合されているタングステン部位にタングステンが結
合できるため、タングステンとBPSGなどの基板の間
の結合媒体を提供することが可能となる。この結合媒体
は、シリコンに富んだ二酸化シリコン層またはシリコン
窒化物層であり、その中の遊離のシリコン粒子の少くと
も一部分がタングステンで置換されて、遊離のシリコン
および遊離のタングステンの介在物を含む結合媒体を生
成する。こうして、タングステンがタングステン介在物
に結合され、また二酸化シリコンまたはシリコン窒化物
がBPSGに結合される。
に結合されているタングステン部位にタングステンが結
合できるため、タングステンとBPSGなどの基板の間
の結合媒体を提供することが可能となる。この結合媒体
は、シリコンに富んだ二酸化シリコン層またはシリコン
窒化物層であり、その中の遊離のシリコン粒子の少くと
も一部分がタングステンで置換されて、遊離のシリコン
および遊離のタングステンの介在物を含む結合媒体を生
成する。こうして、タングステンがタングステン介在物
に結合され、また二酸化シリコンまたはシリコン窒化物
がBPSGに結合される。
D、実施例
集積回路製造の際、ある種の望ましい品質をもつ材料が
しばしば使われる。その−例は、耐火金属のタングステ
ンであり、ta気移動特性に秀れているためにしばしば
選ばれる。しかし、この材料をホウリンケイ酸ガラス(
B P S G)などの他の材料と一緒に使用し、その
上に直接付着すると。
しばしば使われる。その−例は、耐火金属のタングステ
ンであり、ta気移動特性に秀れているためにしばしば
選ばれる。しかし、この材料をホウリンケイ酸ガラス(
B P S G)などの他の材料と一緒に使用し、その
上に直接付着すると。
集積回路の製造中に、積層剥離などの望ましくないでき
ごとが起こりやすい、一つの対処方法は、BPSGとそ
の上にあるタングステン層との間に、ケイ化タングステ
ン(WSi)などの材料の中間層を設けることであった
。この方法は、高い加工温度のときWSi からのシ
リコンがその上のタングステン層に移動してその一部分
をケイ化物に変換することが起こり得る点で、満足でき
るものではないことがわかっている。第2に、WSi
は応力が非常に高い。また、かかる構造の積層剥離特
性は余り改善されていず、かかる構造のエツチングも問
題となる可能性がある。
ごとが起こりやすい、一つの対処方法は、BPSGとそ
の上にあるタングステン層との間に、ケイ化タングステ
ン(WSi)などの材料の中間層を設けることであった
。この方法は、高い加工温度のときWSi からのシ
リコンがその上のタングステン層に移動してその一部分
をケイ化物に変換することが起こり得る点で、満足でき
るものではないことがわかっている。第2に、WSi
は応力が非常に高い。また、かかる構造の積層剥離特
性は余り改善されていず、かかる構造のエツチングも問
題となる可能性がある。
第1図は、ヴアイア(via)構造を示す集積回路チッ
プ1の概略断面図である。この場合、耐火金属の相互接
続線2が、半導体基板3に接続され。
プ1の概略断面図である。この場合、耐火金属の相互接
続線2が、半導体基板3に接続され。
同時に遊離のシリコン粒子6と耐火金属の介在物7を含
む二酸化シリコンまたはシリコン窒化物の中間結合M5
によって、BPSG層4と密接に結合するように付着さ
れる。第1図ないし第3図を考察する際、耐火金属をタ
ングステンで代表させるものとする。タングステンは特
に重要な材料であり1本発明を用いて得られる利益が最
も大きなものである。
む二酸化シリコンまたはシリコン窒化物の中間結合M5
によって、BPSG層4と密接に結合するように付着さ
れる。第1図ないし第3図を考察する際、耐火金属をタ
ングステンで代表させるものとする。タングステンは特
に重要な材料であり1本発明を用いて得られる利益が最
も大きなものである。
第1図で、タングステン相互接続層2は、BPSG層4
内に作られたヴアイア・ホールを通るタングステン・ヴ
アイア2aによって、基板3と接触する。基板3内に設
けられた埋設酸化物領域(ROX)8は、その表面に多
結晶領域(POLY)9を有する。タングステン相互接
続層2は、BPSCJ4内に設けられたヴアイア・ホー
ル中を通るタングステン・ヴアイア2bによって、多結
晶領域9に接続されることもある。タングステン相互接
続層2は、結合層5によってBPSG層4に強く結合さ
れる。
内に作られたヴアイア・ホールを通るタングステン・ヴ
アイア2aによって、基板3と接触する。基板3内に設
けられた埋設酸化物領域(ROX)8は、その表面に多
結晶領域(POLY)9を有する。タングステン相互接
続層2は、BPSCJ4内に設けられたヴアイア・ホー
ル中を通るタングステン・ヴアイア2bによって、多結
晶領域9に接続されることもある。タングステン相互接
続層2は、結合層5によってBPSG層4に強く結合さ
れる。
製造工程については、下段で第2図に関連して詳しく説
明するが、その中で、M5の表面または表面付近にある
遊離のシリコン粒子6は、六フッ化タングステンとの置
換反応によって置換され。
明するが、その中で、M5の表面または表面付近にある
遊離のシリコン粒子6は、六フッ化タングステンとの置
換反応によって置換され。
この反応が起こった所にタングステン介在物7を形成す
る。次に、六フッ化タングステンの水素還元によってタ
ングステン相互接続層2が付着されると、付着するタン
グステンは核形成中心に出会い、それに強く結合されて
、積層剥離を起こさないタングステン層を形成する。遊
離のシリコン粒子6は、結合層5中に均一に分散させる
こともでき、また層5の最下部付近にはシリコン粒子が
なく1層5の最上部には最大数の粒子6が存在するよう
に、傾斜して分布させることもできる。
る。次に、六フッ化タングステンの水素還元によってタ
ングステン相互接続層2が付着されると、付着するタン
グステンは核形成中心に出会い、それに強く結合されて
、積層剥離を起こさないタングステン層を形成する。遊
離のシリコン粒子6は、結合層5中に均一に分散させる
こともでき、また層5の最下部付近にはシリコン粒子が
なく1層5の最上部には最大数の粒子6が存在するよう
に、傾斜して分布させることもできる。
第1図の構造を得るため、第2図の装置を使って、六フ
ッ化物ガスからタングステンの付着を行なう、ただし、
かかる付着の前に、最終的に埋設酸化物領域8をもたら
す周知のマスキング、フォトリソグラフィ、エツチング
、および熱成長法を用いて、表面に埋設酸化物領域8を
有する半導体基板3を作成する。埋設酸化物領域8が形
成されると、周知のやり方、たとえばシラン分解を用い
て、多結晶シリコナのブランケット層を付着させて、多
結晶領域9を形成する。次に、マスキングリソグラフィ
、およびエツチングを使って、領域9を設ける。領域9
ができた後、周知の付着技術を使ってBPSG層4を付
着する。ガラス層の製造技術を記載している参照文献は
、S、に、ガンディ(Ghandhi)著rVLsIl
造原理(vr、sI Fabrication pr
inciples) J 、ジョー+/+ウィリー(J
ohn Wiley and 5ons)刊、1983
年である。とくにリンケイ酸(phosphosili
cate type)ガラスの作成について記載されて
いる、PP、、424〜427およびPP、440,4
41を参照されたい。
ッ化物ガスからタングステンの付着を行なう、ただし、
かかる付着の前に、最終的に埋設酸化物領域8をもたら
す周知のマスキング、フォトリソグラフィ、エツチング
、および熱成長法を用いて、表面に埋設酸化物領域8を
有する半導体基板3を作成する。埋設酸化物領域8が形
成されると、周知のやり方、たとえばシラン分解を用い
て、多結晶シリコナのブランケット層を付着させて、多
結晶領域9を形成する。次に、マスキングリソグラフィ
、およびエツチングを使って、領域9を設ける。領域9
ができた後、周知の付着技術を使ってBPSG層4を付
着する。ガラス層の製造技術を記載している参照文献は
、S、に、ガンディ(Ghandhi)著rVLsIl
造原理(vr、sI Fabrication pr
inciples) J 、ジョー+/+ウィリー(J
ohn Wiley and 5ons)刊、1983
年である。とくにリンケイ酸(phosphosili
cate type)ガラスの作成について記載されて
いる、PP、、424〜427およびPP、440,4
41を参照されたい。
この時点で、シリコンに富んだ二酸化シリコンまたはシ
リコン窒化物の層を形成する。かかる層を形成する技術
は周知であり、米国特許第3649884号に詳細に記
載されている。この特許をここに引用する。簡単に要約
すると、N20:SiH,の比が25〜30:1の蒸気
相から、層5を蒸着することができる。付着された層5
は、遊離のシリコン粒子を含む。この遊離シリコン粒子
は、先に指摘したように、酸化物(または窒化物)中に
均一に分散させることもでき、また層5の表面または表
面付近で最大濃度になるように傾斜して分布させること
もできる。代表的な層5の厚さは200〜300人であ
る。
リコン窒化物の層を形成する。かかる層を形成する技術
は周知であり、米国特許第3649884号に詳細に記
載されている。この特許をここに引用する。簡単に要約
すると、N20:SiH,の比が25〜30:1の蒸気
相から、層5を蒸着することができる。付着された層5
は、遊離のシリコン粒子を含む。この遊離シリコン粒子
は、先に指摘したように、酸化物(または窒化物)中に
均一に分散させることもでき、また層5の表面または表
面付近で最大濃度になるように傾斜して分布させること
もできる。代表的な層5の厚さは200〜300人であ
る。
層5が形成されると、六フッ化タングステン・ガス(W
FG)の水素還元によってタングステン(W)を付着さ
せるために、第2図に示す付着装置に基板3を同様の他
の基板と一緒に入れる。付着装置は、基板3を載せるタ
レット(turret)形ホルダ21を取り囲む付着処
理チェンバ20を含んでいる。市販の六フッ化タングス
テン・ガスをポート22からチェンバ20に導入する。
FG)の水素還元によってタングステン(W)を付着さ
せるために、第2図に示す付着装置に基板3を同様の他
の基板と一緒に入れる。付着装置は、基板3を載せるタ
レット(turret)形ホルダ21を取り囲む付着処
理チェンバ20を含んでいる。市販の六フッ化タングス
テン・ガスをポート22からチェンバ20に導入する。
ヘリウム、アルゴン、窒素などのキャリア・ガスもポー
ト22からチェンバ20に導入する一方、水素を入口ポ
ート24からチェンバ20に導入する。励起は、タレッ
ト形ホルダ21に接続された赤外センサ・ランプ・アセ
ンブリ26によって行なう。
ト22からチェンバ20に導入する一方、水素を入口ポ
ート24からチェンバ20に導入する。励起は、タレッ
ト形ホルダ21に接続された赤外センサ・ランプ・アセ
ンブリ26によって行なう。
また、チェンバ20に通じる管には、高真空弁28、絞
り弁30、送風機32、ポンプ34も接続されている。
り弁30、送風機32、ポンプ34も接続されている。
これらの端成要素は、汚染物質を除去しかつチェンバ2
0内の圧力を適正に保つために、出口ボート36からチ
ェンバ20を排気するために使われる。
0内の圧力を適正に保つために、出口ボート36からチ
ェンバ20を排気するために使われる。
基板3の露出表面は、タングステンを付着するための核
形成中心として働くタングステン介在物を含んでいる。
形成中心として働くタングステン介在物を含んでいる。
この介在物は、圧力10ミリトル以下の真空にした反応
器チェンバ20にWF、を導入して形成する。基板3は
約300〜400℃の間のある温度に保つ。体積流量速
度(流量率。
器チェンバ20にWF、を導入して形成する。基板3は
約300〜400℃の間のある温度に保つ。体積流量速
度(流量率。
flow rate)約10〜20sec+aでWFG
を200〜300秒の範囲内のある時間の開基板上に流
す。
を200〜300秒の範囲内のある時間の開基板上に流
す。
下記の反応によって、シリコンに富んだシリコン酸化物
層またはシリコン窒化物層5内に、タングステンに対す
る核形成部位を設ける。
層またはシリコン窒化物層5内に、タングステンに対す
る核形成部位を設ける。
2WF、+35i (シリコン酸化物から)→2W↓
+3SiF4↑ 2WF、+35i (シリコン窒化物から)→2W↓
+3 S x F 4↑ これらの反応で、M化物層または窒化物層の表面または
表面付近の遊離のシリコン粒子がタングステンで置換さ
れる。
+3SiF4↑ 2WF、+35i (シリコン窒化物から)→2W↓
+3 S x F 4↑ これらの反応で、M化物層または窒化物層の表面または
表面付近の遊離のシリコン粒子がタングステンで置換さ
れる。
タングステンを付着するには、ポート24から水素を導
入しながら、WF、をチェンバ2oに導入する。これら
のガスの体積流量速度は約500〜2 Q O0scc
taの範囲内であり、その間基板3を約300〜400
℃の範囲内のある温度に保つ。
入しながら、WF、をチェンバ2oに導入する。これら
のガスの体積流量速度は約500〜2 Q O0scc
taの範囲内であり、その間基板3を約300〜400
℃の範囲内のある温度に保つ。
下記の反応にもとづ<WFaの水素還元を使って。
タングステンを所期の厚さまで付着させるのに充分な時
間の間これらの状態を保つ。
間の間これらの状態を保つ。
WFG+3H,→W↓+6 HF↑
シリコン酸化物層またはシリコン窒化物層5がBPSG
層4に強く結合するので、この方法により接着力の強い
構造ができる。M5内にある遊離のシリコンとタングス
テンの量は不充分なので。
層4に強く結合するので、この方法により接着力の強い
構造ができる。M5内にある遊離のシリコンとタングス
テンの量は不充分なので。
この層はその絶縁特性を維持する。さらに、シリコン酸
化物またはシリコン窒化物の基質に強く結合したタング
ステン部位にタングステンが結合するので、タングステ
ン層2とシリコン酸化物層またはシリコン窒化物層5と
の間に優れた接着力が生じる。その結果、最終構造を作
成するために使われる後のVLSILSIテニステップ
中り得る、加熱などの悪影響に対して構造全体が非常に
高い抵抗力をもつ。
化物またはシリコン窒化物の基質に強く結合したタング
ステン部位にタングステンが結合するので、タングステ
ン層2とシリコン酸化物層またはシリコン窒化物層5と
の間に優れた接着力が生じる。その結果、最終構造を作
成するために使われる後のVLSILSIテニステップ
中り得る、加熱などの悪影響に対して構造全体が非常に
高い抵抗力をもつ。
本発明のもう一つの利点は、シリコンに富んだ酸化物層
または窒化物層5が、WFSの水素還元中、下にあるB
PSG層4を保護することである。
または窒化物層5が、WFSの水素還元中、下にあるB
PSG層4を保護することである。
この反応で副生成物としてHFガスが発生するが、この
HFはBPSGをエッチすることが知られている(J、
J、クオモ((uomo)の「タングステンの選択的化
学蒸着(Selective CVD ofTungs
ten) J 、第3回国際CVD会議、1972年、
PP、270〜278を参照のこと)。この層5は、優
れた結合層である他に、保護作用もする。
HFはBPSGをエッチすることが知られている(J、
J、クオモ((uomo)の「タングステンの選択的化
学蒸着(Selective CVD ofTungs
ten) J 、第3回国際CVD会議、1972年、
PP、270〜278を参照のこと)。この層5は、優
れた結合層である他に、保護作用もする。
第3図は、メタライゼーション・レベルの1!!1にタ
ングステン相互接続のある。傾斜シリコン酸化物/シリ
コン窒化物ヴアイア構造への本発明の適用を示したもの
である。第3図の構造は、第1図の構造を構成する多数
の層を含み、上記の原理にもとづいて作成できる。第3
図を第1図に関連づけやすくするため、同一の層または
領域には同じ参照番号をつけるものとする。
ングステン相互接続のある。傾斜シリコン酸化物/シリ
コン窒化物ヴアイア構造への本発明の適用を示したもの
である。第3図の構造は、第1図の構造を構成する多数
の層を含み、上記の原理にもとづいて作成できる。第3
図を第1図に関連づけやすくするため、同一の層または
領域には同じ参照番号をつけるものとする。
第3図の構造は、埋設酸化物領域(ROX)8を有する
シリコン基板3を含んでいる。酸化物領域8の上に多結
晶シリコン領域(POLY)9を設け、該領域をタング
ステン(W)ヴアイア2aおよび2bと接触させる。タ
ングステン相互接続層2は、BPSG[4中に設けられ
たヴγイア・ホールを通るタングステン・ヴアイア2a
によって基板3に接触し、BPSG層4中層設中られた
別のヴアイア・ホールを通るタングステン・ヴγイア2
bによって多結晶領域9と接触する。タングステン相互
接続層2は、結合層5によってBpSG層4に強く結合
される。結合層5は、シリコンに富んだシリコン酸化物
層であり、その表面に遊離のシリコン粒子6を含み、前
述のようにこの遊離シリコン粒子は加工中タングステン
介在物で置換される。この介在物は、後でWF、の水素
還元によって付着されるタングステンに対する強い結合
部位をもたらす。
シリコン基板3を含んでいる。酸化物領域8の上に多結
晶シリコン領域(POLY)9を設け、該領域をタング
ステン(W)ヴアイア2aおよび2bと接触させる。タ
ングステン相互接続層2は、BPSG[4中に設けられ
たヴγイア・ホールを通るタングステン・ヴアイア2a
によって基板3に接触し、BPSG層4中層設中られた
別のヴアイア・ホールを通るタングステン・ヴγイア2
bによって多結晶領域9と接触する。タングステン相互
接続層2は、結合層5によってBpSG層4に強く結合
される。結合層5は、シリコンに富んだシリコン酸化物
層であり、その表面に遊離のシリコン粒子6を含み、前
述のようにこの遊離シリコン粒子は加工中タングステン
介在物で置換される。この介在物は、後でWF、の水素
還元によって付着されるタングステンに対する強い結合
部位をもたらす。
第1図および第2図に関して既に詳しく考察したので、
前段の説明では、加ニステップについてごく一般的な形
でしか説明しなかった。第3図の残りの部分には、シリ
コンに富んだシリコン窒化物の追加的絶縁層38が含ま
れる。この絶縁層38は、第1のタングステン相互接続
層2と、シリコンに富んだ酸化物層5の一部分の上にあ
る。窒化物層38は、その真中の領域38Bの両側にあ
る領域38Aで示される、上面および下面においてシリ
コンに富む。第2のタングステン層は、タングステン・
ヴアイア4oと42をそれぞれ含み、これらのヴアイア
は、窒化物層38中のヴアイア・ホールを通して、第1
のタングステン相互接続層2の異なる部分と接触する。
前段の説明では、加ニステップについてごく一般的な形
でしか説明しなかった。第3図の残りの部分には、シリ
コンに富んだシリコン窒化物の追加的絶縁層38が含ま
れる。この絶縁層38は、第1のタングステン相互接続
層2と、シリコンに富んだ酸化物層5の一部分の上にあ
る。窒化物層38は、その真中の領域38Bの両側にあ
る領域38Aで示される、上面および下面においてシリ
コンに富む。第2のタングステン層は、タングステン・
ヴアイア4oと42をそれぞれ含み、これらのヴアイア
は、窒化物層38中のヴアイア・ホールを通して、第1
のタングステン相互接続層2の異なる部分と接触する。
酸化物層5の場合と同様に、層38の上面付近のシリコ
ン粒子はタン −ゲステンで置換されて、タング
ステン・ヴアイア40と42に対する強い結合部位とな
るタングステン介在物をもたらす。窒化物層38のシリ
コンに富んだ下面領域は、タングステン層2に対する優
れた接着力をもたらす。Cuランド44.46は、それ
ぞれタングステン・ヴアイア40と42に対する接点と
なり、構造を完成する。これらのランドは、適当な接着
層を備えた固有抵抗の低い任意の金属(好ましくはCu
またはA Q−Cu)で形成できる。
ン粒子はタン −ゲステンで置換されて、タング
ステン・ヴアイア40と42に対する強い結合部位とな
るタングステン介在物をもたらす。窒化物層38のシリ
コンに富んだ下面領域は、タングステン層2に対する優
れた接着力をもたらす。Cuランド44.46は、それ
ぞれタングステン・ヴアイア40と42に対する接点と
なり、構造を完成する。これらのランドは、適当な接着
層を備えた固有抵抗の低い任意の金属(好ましくはCu
またはA Q−Cu)で形成できる。
シリコンに富んだ表面領域38Aは、シリコンに富んだ
酸化物J15の場合と同じタイプの方法によって作成す
る。領域38A中の遊離シリコンの密度は大きくなく、
また中央の領域38Bは比較的厚いままなので、p!1
38はその絶縁特性を保持する。その中のヴアイア4o
および42用のヴアイア・ホールは、標t(/4的なリ
ソグラフィーおよびエツチング・ステップで作成される
。
酸化物J15の場合と同じタイプの方法によって作成す
る。領域38A中の遊離シリコンの密度は大きくなく、
また中央の領域38Bは比較的厚いままなので、p!1
38はその絶縁特性を保持する。その中のヴアイア4o
および42用のヴアイア・ホールは、標t(/4的なリ
ソグラフィーおよびエツチング・ステップで作成される
。
ヴアイア4oおよび42は、ヴアイア2aおよび2bと
同じやり方で形成する。すなわち、構造体を再度第2図
の反応器に入れ、チェンバ圧力、基板温度、ガス流速、
露出時間を前記の値に保ちながら、WF、を反応器チェ
ンバ20に流すことにより、上面領域38Aにタングス
テン介在物を導入する。
同じやり方で形成する。すなわち、構造体を再度第2図
の反応器に入れ、チェンバ圧力、基板温度、ガス流速、
露出時間を前記の値に保ちながら、WF、を反応器チェ
ンバ20に流すことにより、上面領域38Aにタングス
テン介在物を導入する。
タングステン・ヴアイア40および42を付着するには
、反応チェンバにWF、と水素を導入して、WFGの水
素還元により再度タングステン・ヴアイアを付着させる
。温度、圧力、流速の条件は、タングステン層2を付着
する場合と同じ−であり、ここで繰り返し述べる必要は
ない。ヴアイア40.42を付着した後、たとえばCu
の接触ランド44.46を付着して構造を完成すること
ができる。
、反応チェンバにWF、と水素を導入して、WFGの水
素還元により再度タングステン・ヴアイアを付着させる
。温度、圧力、流速の条件は、タングステン層2を付着
する場合と同じ−であり、ここで繰り返し述べる必要は
ない。ヴアイア40.42を付着した後、たとえばCu
の接触ランド44.46を付着して構造を完成すること
ができる。
結合層または接着層の一例としてシリコン酸化物層また
はシリコン窒化物層を使って、本発明を説明 できたが
、他の結合層も使用できる。たとえば、シリコン酸化物
層は、シリコンに富ませたSi0層またはSin、層と
することができる。
はシリコン窒化物層を使って、本発明を説明 できたが
、他の結合層も使用できる。たとえば、シリコン酸化物
層は、シリコンに富ませたSi0層またはSin、層と
することができる。
他の適切な結合層としては、シリコンに富んだシリコン
酸化物窒化物類(oxy−nitrides)や周知の
パッシベーション層オルトケイ酸テトラエチル(TE0
1)が含まれる。その他のオキシケイ酸塩も使用できる
。したがって1本発明を実施する際、結合層は、その表
面領域でシリコンに富ませることができ、基板に接着さ
せたい材料(たとえばタングステン)で過剰のシリコン
粒子を置換できるような、シリコンをベースとする酸化
物、窒化物、または酸化物窒化物混合層とすることが好
ましい。
酸化物窒化物類(oxy−nitrides)や周知の
パッシベーション層オルトケイ酸テトラエチル(TE0
1)が含まれる。その他のオキシケイ酸塩も使用できる
。したがって1本発明を実施する際、結合層は、その表
面領域でシリコンに富ませることができ、基板に接着さ
せたい材料(たとえばタングステン)で過剰のシリコン
粒子を置換できるような、シリコンをベースとする酸化
物、窒化物、または酸化物窒化物混合層とすることが好
ましい。
本発明を実施する際、基板に接着する金属層はタングス
テンに限らず、Nb、Mo、Ti、Ta。
テンに限らず、Nb、Mo、Ti、Ta。
Crなど他の耐火金属とそのケイ化物
(WSi、ケイ化モリブデンなど)も含まれる。その場
合、耐火金属を付着するための核形成部位を設けるため
に結合層に導入される介在物は、それぞれNb、Mo、
Tiなどの粒子となる。
合、耐火金属を付着するための核形成部位を設けるため
に結合層に導入される介在物は、それぞれNb、Mo、
Tiなどの粒子となる。
耐火金属の接着され基板は、シリコンに富んだ酸化物、
+Ei化物、または酸化物窒化物混合物の結金層が強く
接着するようなどんな材料でもよい。
+Ei化物、または酸化物窒化物混合物の結金層が強く
接着するようなどんな材料でもよい。
基板は、誘導体層、半導体層、あるいは導電層などどん
な目的にも使用できる。その例には、単結晶、多結晶、
または非晶質シリコン、BPSGなどのガラスとシリコ
ンを含む絶縁体がある。基板はシリコンを含むので、本
発明の特別な結合層は、基板に強く接着する。
な目的にも使用できる。その例には、単結晶、多結晶、
または非晶質シリコン、BPSGなどのガラスとシリコ
ンを含む絶縁体がある。基板はシリコンを含むので、本
発明の特別な結合層は、基板に強く接着する。
本発明をその特定の実施例に関して説明してきたが、他
の実施例としてたとえば化学蒸着以外の方法を使って耐
火金属を付着することができ、また他の加ニステップを
使って結合層中のシリコン粒子を置換して結合層内に耐
火金属介在物をもたらすことができる。
の実施例としてたとえば化学蒸着以外の方法を使って耐
火金属を付着することができ、また他の加ニステップを
使って結合層中のシリコン粒子を置換して結合層内に耐
火金属介在物をもたらすことができる。
E0発明の効果
本発明によれば、耐火金属または同金属のケイ化物から
なる層が基板に強固に接合された基板装置が得られる。
なる層が基板に強固に接合された基板装置が得られる。
第1図は、タングステン相互接続線が半導体基板に接続
され、同時にシリコンとタングステンなどの耐火金属の
介在物を含む二酸化シリコンまたは窒化物シリコンの
中間結合層によって、BPSG絶縁体構造に強く結合さ
れている。ヴアイア構造を示す集積回路チップの概略断
面図、第2図は1本発明の方法を実施する際に使用する
代表的な付着装置を示す概略図、 第3図は、本発明の方法にもとづいて作成される。傾斜
酸化物/窒化物ヴアイア構造の概略断面図である。 出願人 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション 代理人 弁理士 頓 宮 孝 −(外1名) FIG、2 ↓ (A わ
され、同時にシリコンとタングステンなどの耐火金属の
介在物を含む二酸化シリコンまたは窒化物シリコンの
中間結合層によって、BPSG絶縁体構造に強く結合さ
れている。ヴアイア構造を示す集積回路チップの概略断
面図、第2図は1本発明の方法を実施する際に使用する
代表的な付着装置を示す概略図、 第3図は、本発明の方法にもとづいて作成される。傾斜
酸化物/窒化物ヴアイア構造の概略断面図である。 出願人 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション 代理人 弁理士 頓 宮 孝 −(外1名) FIG、2 ↓ (A わ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 耐火金属または耐火金属のケイ化物からなる第1の層が
基板に接合された基板装置の製造方法において、 少なくとも前記第1の層と接することになる表面領域に
遊離シリコンを含む第2の層を前記基板上に付着し、 前記第1の層に関連する耐火金属原子によって前記第2
の層の中の遊離シリコンを置換して前記第2の層の中に
前記耐火金属の介在物を生成し、前記第2の層の上に前
記第1の層を付着する、ことを特徴とする基板装置の製
造方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/858,319 US4732801A (en) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | Graded oxide/nitride via structure and method of fabrication therefor |
US858319 | 1986-04-30 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62261155A true JPS62261155A (ja) | 1987-11-13 |
JPH0548935B2 JPH0548935B2 (ja) | 1993-07-22 |
Family
ID=25328021
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62074594A Granted JPS62261155A (ja) | 1986-04-30 | 1987-03-30 | 基板装置の製造方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4732801A (ja) |
EP (1) | EP0243723B1 (ja) |
JP (1) | JPS62261155A (ja) |
DE (1) | DE3781312T2 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5459346A (en) * | 1988-06-28 | 1995-10-17 | Ricoh Co., Ltd. | Semiconductor substrate with electrical contact in groove |
JP2769331B2 (ja) * | 1988-09-12 | 1998-06-25 | 株式会社日立製作所 | 半導体集積回路の製造方法 |
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US5310446A (en) * | 1990-01-10 | 1994-05-10 | Ricoh Company, Ltd. | Method for producing semiconductor film |
US5763937A (en) * | 1990-03-05 | 1998-06-09 | Vlsi Technology, Inc. | Device reliability of MOS devices using silicon rich plasma oxide films |
US5602056A (en) * | 1990-03-05 | 1997-02-11 | Vlsi Technology, Inc. | Method for forming reliable MOS devices using silicon rich plasma oxide film |
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-
1986
- 1986-04-30 US US06/858,319 patent/US4732801A/en not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-03-30 JP JP62074594A patent/JPS62261155A/ja active Granted
- 1987-04-03 EP EP87104933A patent/EP0243723B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-04-03 DE DE8787104933T patent/DE3781312T2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60117719A (ja) * | 1983-11-30 | 1985-06-25 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3781312D1 (de) | 1992-10-01 |
JPH0548935B2 (ja) | 1993-07-22 |
DE3781312T2 (de) | 1993-04-08 |
EP0243723A2 (en) | 1987-11-04 |
EP0243723A3 (en) | 1988-11-09 |
US4732801A (en) | 1988-03-22 |
EP0243723B1 (en) | 1992-08-26 |
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