JPS6235649A - Wiring layer forming method - Google Patents

Wiring layer forming method

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JPS6235649A
JPS6235649A JP17620685A JP17620685A JPS6235649A JP S6235649 A JPS6235649 A JP S6235649A JP 17620685 A JP17620685 A JP 17620685A JP 17620685 A JP17620685 A JP 17620685A JP S6235649 A JPS6235649 A JP S6235649A
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JP
Japan
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layer
aluminum
contact window
gas
contact
Prior art date
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Pending
Application number
JP17620685A
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Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Oba
隆之 大場
Yasushi Ooyama
泰 大山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS6235649A publication Critical patent/JPS6235649A/en
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Abstract

PURPOSE:To form a wiring layer with high reliability at the contact part, by selectively forming a barrier-metal layer of W on the bottom part of a contact window by a vapor-phase growth method to make an Al layer by vapor-phase growth. CONSTITUTION:By selectively forming a barrier metal layer of W on the bottom part of a contact window 3, a W layer 4 is embedded as a thick barrier metal layer at the bottom of an opening part of the contact window 3, to reduce a step difference in the contact window. Then, a source gas in a growth chamber is exchanged for a mixed gas of triisobutyl.aluminum (TIBA) and H2.TIBA, which is liquid at ordinary temperature, is heated at about 40 deg.C to increase its supplied amount, with He or Ar gas used in a bubbling state. Besides, H2 gas is mixed to be introduced as source gas into the reaction chamber. Hence, while an Al layer 5 is brought into good contact with the W layer 4, an Al wiring layer having a smooth surface can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 アルミニウムは半導体装置の配線層として広く用いられ
ているが、その積層の方法は通常、物理的な蒸着法によ
っている。本発明では気相成長法により、TIBA (
)リイソブチル・アルミニウム)を用いて、深い段差の
あるコンタクト窓でもステップカバレージの良好なる配
線層の形成方法を説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Summary] Aluminum is widely used as a wiring layer of semiconductor devices, and its lamination method is usually a physical vapor deposition method. In the present invention, TIBA (
We will explain a method for forming a wiring layer with good step coverage even in contact windows with deep steps using lysobutyl aluminum).

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、アルミニウムの配線層の形成に通常広く使用
されている物理的蒸着法に代わり、気相成長法(CVD
法)により深いコンタクト窓を含むアルミニウム配線層
の成長方法に関する。
The present invention uses a chemical vapor deposition method (CVD) instead of the physical vapor deposition method that is normally widely used to form aluminum wiring layers.
This invention relates to a method for growing aluminum wiring layers containing deeper contact windows.

アルミニウムを半導体装置で用いるのは殆どが配線層の
形成であり、この時点では半導体の素子部分の形成は殆
ど終わっているので、アルミニウム層の形成は基板の温
度は出来るだけ低いことが望ましい。
Aluminum is mostly used in the formation of wiring layers in semiconductor devices, and at this point the formation of the semiconductor element portion is almost complete, so it is desirable that the temperature of the substrate be as low as possible when forming the aluminum layer.

従って、基板が常温でも成長可能なる真空蒸着法が専ら
アルミニウムの成長に用いられている。
Therefore, the vacuum evaporation method, which allows growth on a substrate even at room temperature, is exclusively used for growing aluminum.

このため真空蒸着の基本的な問題点としての、コンタク
ト窓の段差部におけるカバレージ不良の問題がある。
For this reason, a fundamental problem with vacuum deposition is that of poor coverage at the stepped portion of the contact window.

TIBAを用いて、基板温度を280〜320℃と充分
低く抑えたCVD法によるアルミニウム層の成長が可能
となり、この技術を用い、深いコンタクト窓をもった基
板に信顛性の高い配線層を形成する技術の出現が要望さ
れている。
Using TIBA, it is now possible to grow an aluminum layer by the CVD method with a sufficiently low substrate temperature of 280 to 320 degrees Celsius, and this technology can be used to form highly reliable wiring layers on substrates with deep contact windows. There is a need for technology to emerge.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

アルミニウムをCVD法で成長させる方法として、トリ
イソブチル・アルミニウム、略称TIBAを用いる方法
は既に知られている。
As a method for growing aluminum by CVD, a method using triisobutyl aluminum (abbreviated as TIBA) is already known.

TIBAはA (1(Ca Hq)xなる分子式で表さ
れ、250〜300”Cで熱分解して、下記のごと<A
j2を析出する。
TIBA is represented by the molecular formula A (1(Ca Hq)
Precipitate j2.

A l (C4H9)3→A J +3/2H2+3C
4HeTIBAは常温では液体であるが、供給量を増加
させるため約40℃に加熱して、He、あるいはArガ
スをバブリングさせて、約300〜350°Cに加熱さ
れた基板を設置せる反応室に導入される。
A l (C4H9)3→A J +3/2H2+3C
4HeTIBA is a liquid at room temperature, but in order to increase the supply amount, it is heated to about 40°C, He or Ar gas is bubbled, and the substrate heated to about 300 to 350°C is placed in a reaction chamber. be introduced.

上記のTIBA分解法によるアルミニウム層の成長では
、シリコン基板に直接アルミニウムを成長させると、ア
ルミニウムとの接着性に問題があり、コンタクト窓にア
ルミニウムを積層しても、極めて剥離し易い状態で付着
している。
When growing an aluminum layer using the TIBA decomposition method described above, if aluminum is grown directly on a silicon substrate, there is a problem with its adhesion to the aluminum, and even if aluminum is laminated on the contact window, it will adhere in a state that is extremely easy to peel off. ing.

また、基板のシリコンがアルミニウム層の中に溶解し、
ビット不良を生ずるという問題がある。
Also, the silicon of the substrate dissolves into the aluminum layer,
There is a problem in that bit defects occur.

これを防止するためアルミニウム層を成長させる前に、
シリコンとのコンタクト部をタングステンよりなるバリ
ア・メタル層を選択的に形成することが有効であること
は既に提案されている。
To prevent this, before growing the aluminum layer,
It has already been proposed that it is effective to selectively form a barrier metal layer made of tungsten at the contact portion with silicon.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記に述べた、従来の技術により気相成長におけるアル
ミニウム層の基本的なる問題は明らかにされつつあるが
、更に深いコンタクト窓をもった高集積度の半導体装置
に適用するにはなお問題があり、特にコンタクト部で信
頼性の高い配線層を形成する気相成長法の確立が求めら
れている。
Although the basic problems of aluminum layers in vapor phase growth are being clarified by the conventional techniques mentioned above, there are still problems in applying them to highly integrated semiconductor devices with deeper contact windows. There is a need to establish a vapor phase growth method for forming highly reliable wiring layers, especially in contact areas.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記問題点は、コンタクト窓の底部に気相成長法により
タングステンよりなるバリア・メタル層を選択的に形成
する。これは弗化タングステン、窒素、水素の混合ガス
を用いた気相成長で行われる。
The above problem is solved by selectively forming a barrier metal layer made of tungsten at the bottom of the contact window by vapor phase growth. This is done by vapor phase growth using a gas mixture of tungsten fluoride, nitrogen, and hydrogen.

次いで、TIBAを用いてアルミニウム層を気相成長さ
せることによりなる本発明の配線層の形成方法により解
決される。
Next, the problem is solved by the method for forming a wiring layer of the present invention, which involves vapor-phase growth of an aluminum layer using TIBA.

〔作用〕[Effect]

コンタクト窓のシリコン面に直接アルミニウム層を成長
させることによるシリコン、アルミニウム接触面の問題
点は、高融点金属のタングステンを介在させることによ
り解決される。
The problems of silicon-aluminum interfaces caused by growing an aluminum layer directly on the silicon surface of the contact window are solved by interposing the refractory metal tungsten.

また、タングステン層はコンタクト窓の埋込み層として
の機能も果たすので、段差の厳しさが軽減され、アルミ
ニウム配線層形成の信頬性が向上する。
Furthermore, since the tungsten layer also functions as a buried layer for the contact window, the severity of the step is reduced and the reliability of the aluminum wiring layer formation is improved.

〔実施例〕〔Example〕

本発明による一実施例を図面により詳細説明する。 An embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図において、シリコン基板1には既に素子形成が終
わり、基板上には配線層形成のためSiO□膜、あるい
はPSG膜等の絶縁膜2が積層され、コンタクト窓3が
開口される。
In FIG. 1, elements have already been formed on a silicon substrate 1, an insulating film 2 such as a SiO□ film or a PSG film is laminated on the substrate to form a wiring layer, and a contact window 3 is opened.

従来の技術の項で説明せるシリコンとのコンタクト面で
の問題を防止するため、タングステンのバリア・メタル
層を選択的に形成する。
A tungsten barrier metal layer is selectively formed to prevent problems with the silicon contact surface described in the prior art section.

バリア・メタル層の形成はWFいN2、N2の混合ガス
を下記流量比で、基板温度280〜320℃の気相反応
により行われる。
The barrier metal layer is formed by a gas phase reaction using a mixed gas of WF, N2, and N2 at the following flow rate ratio and at a substrate temperature of 280 to 320°C.

WF6  二 Nz  :  Hz=  3  :  
20〜40  :  20〜40上記のプロセスでN2
ガスはコンタクト面にのみ選択的にタングステンを成長
させる機能を果たし、NZガスは希釈用として混入して
いる。
WF6 2 Nz: Hz=3:
20-40: 20-40 N2 in the above process
The gas functions to selectively grow tungsten only on the contact surface, and the NZ gas is mixed in for dilution.

この選択的成長プロセスによって第1図に示すごとくコ
ンタクト窓3の開口部の底には、厚いバリア・メタル層
としてのタングステン層4が埋込まれ、コンタクト窓の
段差は小さくなる。
Through this selective growth process, a thick tungsten layer 4 serving as a barrier metal layer is buried at the bottom of the opening of the contact window 3, as shown in FIG. 1, and the height difference in the contact window is reduced.

次いで、成長室のソースガスをTIBAとN2の混合ガ
スに切り換える。TIBAは常温では液体であるので、
供給量を増加させるため約40℃に加熱して、He %
あるいはArガスをバブリングさせて用いる。
Next, the source gas in the growth chamber is switched to a mixed gas of TIBA and N2. TIBA is a liquid at room temperature, so
Heating to about 40 °C to increase the feed rate, He %
Alternatively, bubbling Ar gas is used.

これに更に、N2ガスを混合してソースガスとして反応
室に導入する。このとき混入されるHtガスはアルミニ
ウムの成長を促進する機能を果たす。成長時の基板の温
度は280〜320℃に維持される。
Furthermore, N2 gas is mixed with this and introduced into the reaction chamber as a source gas. The Ht gas mixed in at this time functions to promote the growth of aluminum. The temperature of the substrate during growth is maintained at 280-320°C.

以上のプロセスによりアルミニウム層5と、バリア・メ
タル層としてのタングステン層4とは良好なるコンタク
トが確保される。
The above process ensures good contact between the aluminum layer 5 and the tungsten layer 4 as a barrier metal layer.

またコンタクト窓での段差も、バリア・メタル層の存在
で著しく軽減されているので表面の凹凸の少ない滑らか
なアルミニウム配線層を得ることが出来る。これを第2
図に示す。
In addition, the presence of the barrier metal layer significantly reduces the step difference in the contact window, making it possible to obtain a smooth aluminum wiring layer with less surface irregularities. This is the second
As shown in the figure.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上に説明せるごとく本発明の配線層の形成方法を適用
することにより、深いコンタクト窓をもった高集積度の
半導体装置において、良好なるコンタクト性と、段差の
被覆効果の大きい配線層の形成が可能となった。
As explained above, by applying the wiring layer forming method of the present invention, it is possible to form a wiring layer with good contact properties and a large step coverage effect in a highly integrated semiconductor device having a deep contact window. It has become possible.

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

第1図は本発明にかかわる配線層形成の第1工程での断
面図、 第2図は本発明での配線層の形成後の断面図、を示す。 図面において、 1はシリコン基板、 2は絶縁膜、 3はコンタクト窓、 4はタングステン層(バリア・メタルN)、5ばアルミ
ニウム層、 をそれぞれ示す。
FIG. 1 shows a cross-sectional view in the first step of forming a wiring layer according to the present invention, and FIG. 2 shows a cross-sectional view after forming a wiring layer according to the present invention. In the drawings, 1 is a silicon substrate, 2 is an insulating film, 3 is a contact window, 4 is a tungsten layer (barrier metal N), and 5 is an aluminum layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 コンタクト窓(3)の底部に気相成長法によりタングス
テンよりなるバリア・メタル層(4)を選択的に形成し
た後、 アルミニウム層(5)を気相成長させることを特徴とす
る配線層の形成方法。
[Claims] The invention is characterized in that after a barrier metal layer (4) made of tungsten is selectively formed at the bottom of the contact window (3) by a vapor phase growth method, an aluminum layer (5) is grown in a vapor phase. A method for forming a wiring layer.
JP17620685A 1985-08-09 1985-08-09 Wiring layer forming method Pending JPS6235649A (en)

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JP17620685A JPS6235649A (en) 1985-08-09 1985-08-09 Wiring layer forming method

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02203523A (en) * 1989-02-02 1990-08-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor device and manufacture thereof

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5893255A (en) * 1981-11-30 1983-06-02 Toshiba Corp Manufacture of semiconductor device

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