JPS6351659A - 配線の形成方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は配線の形成方法に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置の配線は１表面を保護する絶縁膜ｔこコンタ
クトホールを開けて、その上に導体膜を堆積することに
よりなされる。最近のＬＳＩ等におけるコンタクドール
の形成は、露光技術やドライエツチング技術の進歩によ
り、膜厚約１癖の絶縁膜に約１ｔｎｎ角程度のものが可
能となっている。このような微細なコンタクトホール上
への導体膜堆積の重要なことは、１つは微細なコンタク
トホール内に導体膜を密に埋めること、もう１つは微細
なコンタクトホールに導体膜が堆積された後、表面が平
坦になることである。

しかし、　ＬＳＩでのコンタクトホールは側面が急峻で
段差が大きいため、従来の平行平板型のスパッタ法ある
いは蒸着法によりアルミニウム膜（導体膜）５を急峻な
コンタクトホール３を有するシリコン基板１に堆積させ
ると、第２図に示すようにコンタクトホール３の段差の
肩部分に多く堆積された導体膜５自身のシャドー効果の
ため段差被覆性が悪くなり、配線が切れたり薄くなった
りし易く、ＬＳＩの製造歩留りや信頼性が著しく低下す
る。こうした欠点を防ぐため、最近では、バイアススパ
ッタ法を用いてコンタクトホール部へ導体膜を堆積する
ことにより、コンタクト水−ル内を導体膜により密に埋
めることができ、かつ堆積導体膜の表面を平坦にできる
ことが、最上らにより。

第１６回いインターナショナルコンファレンスオンソリ
ッドステイトデバイスアンドマテリアルズ（１６ｔｈ　
Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　
ｏｎ　５ｏｌ−ｉｄ　５ｔａｔｅ　Ｄｅｖｉｃｅｓ　ａ
ｎｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）のイクステンドアブストラ
クト（Ｅｘｔｅｎｄ　Ａｂｓｔｒａｃｔ）の４３頁〜４
６頁に報告されている。あるいはまた、コンタクトホー
ル内に選択的に金属膜を堆積し、コンタクトホール内を
埋め込んだ後、平坦な基板表面上にアルミニウム等の配
線金属膜を堆積して配線を形成する方法が９屋らにより
、　１９８３インターナシヨナルエレクトロンデバイセ
ス　ミーティング（１９８３Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａ
ｌ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｄｅｖｉｃｅｓ　Ｍｅｅｔｉｎ
ｇ）のテクニカル　ダイジェスト（Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ
　Ｄｉｇｅｓｔ）の５５０頁〜５５３頁に報告されてい
る。この方法は、以前にＪ、Ｍ、Ｓｈａｗらにより、Ｒ
ＣＡレビュー　（ＲＣＡ　Ｒｅｖｉ−ａｔｉ）、（Ｊｕ
ｎｅ　１９７０）　、　３０６頁に報告されているよう
に、六フッ化タングステンガスを用いたタングステン膜
のＣＶＤ法では、シリコン上とシリコン酸化膜上とでタ
ングステン膜の成長に選択性を持たせることができ、シ
リコン表面とシリコン酸化膜表面とが混在した基板に対
して、シリコン上にのみタングステン膜を成長すること
が可能であるという特性を応用したものであった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、バイアススパッタ法を用いた場合、コン
タクトホールの埋め込みにはコンタクトホールのアスペ
クト比（深さ／直径）に対して限界があり、コンタクト
ホールのアスペクト比が１以上の場合には埋め込み後に
コンタクトホールール内の導体膜中に空隙が残り、埋め
込みが不完全となることが、最上らにより、第２回イン
ターナショナルブイエルニスアイマルチレベルインター
コネクションコンファレンス（２ｎｄ　Ｉｎｔｅｒｎａ
−し１ｏｎａｌ　　ＶＬＳＩ　　Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ
　　Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　　Ｃｏｎｆｅｒ
ｅｎｃｅ）プロシーディング（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ
）　１７頁〜２３頁に報告されている。さらにまた、六
フッ化タングステンと水素の混合ガスを用いたＣＶＤ法
では、シリコン上とシリコン酸化膜上とでのタングステ
ン膜選択成長は、シリコン上約０．５ｐが限度であって
、それ以上タングステン膜の堆積を行うと、シリコン酸
化膜上にもタングステン膜が堆積されてしまう、従って
、深さは１ｔｒｍ程度のコンタクトホールを六フッ化タ
ングステンガスを用いたタングステン膜のＣＶＤ法によ
って選択的に埋め込み、コンタクトホールの表面を平坦
にすることは不可能である。

本発明の目的は以上述べたごとき、従来の配線の形成方
法の問題点に関して、特に微細なホニル部の堆積導体膜
中に空隙を残さずかつ堆積導体膜表面を平坦に形成する
配線の形成方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は表面に堆積された絶縁膜に微細ホールが形成さ
れた基板に対して、該微細ホール底部にのみタングステ
ン膜を選択的に堆積し、該微細ホール深さの一部をタン
グステン膜で埋め込む第１の工程と、バイアススパッタ
法を用いて、前記微細ホールのいまだ埋め込まれていな
い部分を導体膜により埋め込み、かつ絶縁膜上にも導体
膜を堆積する第２の工程とを含むことを特徴とする配線
の形成方法である。

〔作用〕

本発明においては、アスペクト比が１以上の微細なホー
ルにおいて、ＣＶＤ法によりホール底部にタングステン
膜を選択的に堆積する。これによりコンタクトホールの
みかけ上のアスペクト比は減少する。アスペクト比の減
少したホール上にさらにバイアススパッタ法を用いて導
体膜を堆積することにより、選択ＣＶＤ法のみでは、十
分な選択性が得られないために実施できなかった、また
バイアススパッタ法のみでは不完全な埋め込みしか実施
できなかった高アスペトク比の微細ホールを導体膜で完
全に埋め込むことができ、かつ絶縁膜上にも導体膜を堆
積でき、さらに堆積膜表面の平坦化も同時に実現できる
。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参じようして説明する 第１図（ａ）〜（ｃ）は本発明の一実施例を工程を順に
示した模式的断面図である。

第１図（ａ）は平坦な表面を持つシリコン基板１上に厚
さ約１ｐのシリコン酸化膜２をＣＶＤ法で堆積した後、
通常のホトレジスト工程とドライエツチング工程により
直径１４のコンタクトホール３を形成した状態を示す。

次いで第１図（ｂ）に示すように、基板温度：３５０℃
、真空度：　７ｍＴｏｒｒ、六フッ化タングステンガス
流量対水素ガス流量＝１対７０になる条件において、六
フッ化タングステンと水素の混合ガスを用いた減圧ＣＶ
Ｄ法により、基板上でシリコンの露出しているコンタク
トホール底面領域にのみタングステン膜４を約０．５ｐ
堆積する１次いで第１図（ｃ）に示すように、アルミニ
ウムターゲット電力１．０ｋＷ、基板バイアス電圧−６
００ｖ、アルゴン圧３ｍＴｏｒｒなる条件下においてバ
イアススパッタ法によりアルミニウム膜５をさらに約０
．５−堆積する。該条件では、コンタクトホール３の底
部に堆積するアルミニウム５の膜厚はシリコン酸化膜２
上に堆積するアルミニウム膜の膜厚の２倍となり、コン
タクトホール３を有するシリコン酸化膜上のアルミニウ
ム膜はほぼ平坦になる。

前記実施例においては、バイアススパッタ法によりアル
ミニウム膜を被着したが、これに限る必要はなく、モリ
ブデン等の他の金属、不純物をドープした多結晶シリコ
ンやシリサイド等の合金も用いることができる。

また、前記実施例では基板上の第−層配線の形成方法を
示したが、これに限らず、第−層とその上の第二層配線
あるいはさらにその上の配線とを接続する微細なスルー
ホールに導体膜を良好に埋め込む場合などに適用できる
。

〔発明の効果〕

本発明の方法を用いることにより高アスペクト比（例え
ば１以上）の微細なコンタクトホールに導体膜を埋め込
む場合に、ＣＶＤ法にバイアススパッタ法とを組み合わ
せて用いることにより、選択ＣＶＤ法のみ、あるいはバ
イアススパッタ法のみでは実現不可能であった高アスペ
クト比のコンタクトホールの埋め込みを実現できる効果
を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｃ）は本発明の一実施例を工程を追っ
て順次示した模式的断面図、第２図は従来のスパッタ法
あるいは蒸着法により導体膜を急峻な側面を有するコン
タクトホールの形成された基板上に堆積した場合のコン
タクトホール部の模式的断面図である。 １・・・シリコン基板　　　２・・・シリコン酸化膜３
・・・コンタクトホール　４・・・タングステン膜５・
・・アルミニウム膜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面に堆積された絶縁膜に微細ホールが形成され
   た基板に対して、該微細ホール底部にのみタングステン
   膜を選択的に堆積し、該微細ホール深さの一部をタング
   ステン膜で埋め込む第１の工程と、バイアススパッタ法
   を用いて、前記微細ホールのいまだ埋め込まれていない
   部分を導体膜により埋め込み、かつ絶縁膜上にも導体膜
   を堆積する第２の工程とを含むことを特徴とする配線の
   形成方法。