JPS6390838A - 電気的相互接続部の製造方法 - Google Patents
電気的相互接続部の製造方法Info
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- JPS6390838A JPS6390838A JP62240595A JP24059587A JPS6390838A JP S6390838 A JPS6390838 A JP S6390838A JP 62240595 A JP62240595 A JP 62240595A JP 24059587 A JP24059587 A JP 24059587A JP S6390838 A JPS6390838 A JP S6390838A
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- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76877—Filling of holes, grooves or trenches, e.g. vias, with conductive material
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】
（産業上の利用分野）
本発明は半導体装置に特に好適する電気的相互接続部の
製造方法に関する。
製造方法に関する。
（従来の技術）
半導体集積回路に用いられている電気的相互接続部の大
半は非平面形である。この非平面性の程度は、相互接続
面の数が増加するにつれて増大する。非平面形装置の一
つの欠点は、金属の段部被覆に欠陥があると不所望な開
回路が生ずる可能性があるということである。同様に、
絶縁物の段部被覆に弱い部分があると、相異なる相互接
続面間の回路短絡が生ずる可能性がある。ホトリソグラ
フィ及びエツチングは、粗い面上に細い導電線路を作る
ことが困難であるので、電子素子の密度を著しく制限す
る。平面形相互接続部はこれらの問題を大巾に解決する
。平面形接続部を作るための比較的容易な方法が強く要
望されている。
半は非平面形である。この非平面性の程度は、相互接続
面の数が増加するにつれて増大する。非平面形装置の一
つの欠点は、金属の段部被覆に欠陥があると不所望な開
回路が生ずる可能性があるということである。同様に、
絶縁物の段部被覆に弱い部分があると、相異なる相互接
続面間の回路短絡が生ずる可能性がある。ホトリソグラ
フィ及びエツチングは、粗い面上に細い導電線路を作る
ことが困難であるので、電子素子の密度を著しく制限す
る。平面形相互接続部はこれらの問題を大巾に解決する
。平面形接続部を作るための比較的容易な方法が強く要
望されている。
英国特許第１，２８６，７３７号には、平面状多面形相
互接続部を製造するための方法が開示されている。
互接続部を製造するための方法が開示されている。
第１図について説明すると、英国特許第１，２８６．７
３７号における出発材料は、平面状上面を有する絶縁層
１１に隣接している半導体本体１０である。層１１を通
して１組の開口部をエツチングする。上記開口部を充填
するように絶縁層１１上に金属層を沈着させる。次いで
、金属が上記開口部を充填するがその外側に延びること
のないように上記金属層をエツチングする。参照番号１
２は残留金属の諸部分のうちの一つを示すものである。
３７号における出発材料は、平面状上面を有する絶縁層
１１に隣接している半導体本体１０である。層１１を通
して１組の開口部をエツチングする。上記開口部を充填
するように絶縁層１１上に金属層を沈着させる。次いで
、金属が上記開口部を充填するがその外側に延びること
のないように上記金属層をエツチングする。参照番号１
２は残留金属の諸部分のうちの一つを示すものである。
平面状上面を有する他の絶縁層１３を、絶縁物１１及び
金属部分１２で形成された共平面層上に沈着させる。開
口部を層１３を通して選択的にエツチングする。上述の
金属層と同じ方法で金属層を沈着させ、そしてエツチン
グする。参照番号１４で示す残留金属の部分は絶縁層と
同一平面である。これらの工程を繰返して絶縁層１５及
び金属部分１６から成る第３の平面状層を形成し、次い
で絶縁層１７及び金属部分１８から成る第４の平面状層
を形成する。
金属部分１２で形成された共平面層上に沈着させる。開
口部を層１３を通して選択的にエツチングする。上述の
金属層と同じ方法で金属層を沈着させ、そしてエツチン
グする。参照番号１４で示す残留金属の部分は絶縁層と
同一平面である。これらの工程を繰返して絶縁層１５及
び金属部分１６から成る第３の平面状層を形成し、次い
で絶縁層１７及び金属部分１８から成る第４の平面状層
を形成する。
層１１．１３．１５及び１７内の上記金属充填した開口
部は道または溝のいずれかである。本明細書においては
、「道」とは、長さ及び巾がほぼ同じ穴（接点開口部を
含む）を意味する。「溝」とは、長さが巾よりも溝かに
大きいものである。
部は道または溝のいずれかである。本明細書においては
、「道」とは、長さ及び巾がほぼ同じ穴（接点開口部を
含む）を意味する。「溝」とは、長さが巾よりも溝かに
大きいものである。
例えば、層１１内の各開口部が道であり、層１３内の各
開口部が溝である場合には、金属部分１２及び１４は第
１の相互接続面を形成する。同様に、金属部分１６及び
１８は第２の相互接続面を形成する。
開口部が溝である場合には、金属部分１２及び１４は第
１の相互接続面を形成する。同様に、金属部分１６及び
１８は第２の相互接続面を形成する。
第１図の相互接続部は極めて興味あるものである。しか
し、英国特許第１，２８６，７３７号においては、複合
金属／絶縁層の各々を平面状ならしめる金属沈着／エツ
チング剤程の詳細は開示されてない。
し、英国特許第１，２８６，７３７号においては、複合
金属／絶縁層の各々を平面状ならしめる金属沈着／エツ
チング剤程の詳細は開示されてない。
ロスマン（Ｒｏｔｈｍａｎ ）の論文、「平面状面を有
する金属相互接続部の形成方法ｊ （Ｐｒｏｃｅｓｓ
ＦｏｒＦｏｒｍｉｎｇ ＰＩｅｔａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏ
ｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ａＰｌａ
ｎａｒ ５ｕｒｆａｃｅ ） （ジェイ・エレクトロ
ケミカル・ソサイアティ（Ｊ、 Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅ
ｍｉｃａｌ Ｓｏｃ、）の「ソリッドステート・サイエ
ンス・アンド・テクノロジーＪ （５ＱＬＩＤ−ＳＴＡ
ＴＥ ＳＣ１，＆ ＴＥＣＩ＋、）誌、１９８３年５月
号、１１３１〜１１３６頁）には、平面状上面を有する
複合層を作るためにアルミニウム合金を絶縁層内の空洞
内に沈着させるためのリフトオフ法が記載されている。
する金属相互接続部の形成方法ｊ （Ｐｒｏｃｅｓｓ
ＦｏｒＦｏｒｍｉｎｇ ＰＩｅｔａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏ
ｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ａＰｌａ
ｎａｒ ５ｕｒｆａｃｅ ） （ジェイ・エレクトロ
ケミカル・ソサイアティ（Ｊ、 Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅ
ｍｉｃａｌ Ｓｏｃ、）の「ソリッドステート・サイエ
ンス・アンド・テクノロジーＪ （５ＱＬＩＤ−ＳＴＡ
ＴＥ ＳＣ１，＆ ＴＥＣＩ＋、）誌、１９８３年５月
号、１１３１〜１１３６頁）には、平面状上面を有する
複合層を作るためにアルミニウム合金を絶縁層内の空洞
内に沈着させるためのリフトオフ法が記載されている。
このリフトオフ法は比較的良好な平面性を提供するが、
多数の複雑且つ困難な処理工程が必要である。そのため
にこの方法の有用性が制限される。
多数の複雑且つ困難な処理工程が必要である。そのため
にこの方法の有用性が制限される。
アルミニウムの低圧化学蒸着（ＬＰＧＶＤ）は興味ある
技術である。レヴイ （Ｌｅｖｙ）等の論文、ｒＶＬＳ
Ｉ処理に対するＬＰＧＶＤアルミニウムの特性」（ジェ
イ・エレクトロケミカル・ソサイアティの「ソリッドス
テート・サイエンス・アンド・テクノロジー」誌、１９
８４年９月号、２１７５〜２１８２頁）によれば、トリ
イソブチルアルミニウム源からのＬ Ｐ Ｇ Ｖ Ｄア
ルミニウムを用いて、粗い表面を有する誘電体上にアル
ミニウム層を形成した。
技術である。レヴイ （Ｌｅｖｙ）等の論文、ｒＶＬＳ
Ｉ処理に対するＬＰＧＶＤアルミニウムの特性」（ジェ
イ・エレクトロケミカル・ソサイアティの「ソリッドス
テート・サイエンス・アンド・テクノロジー」誌、１９
８４年９月号、２１７５〜２１８２頁）によれば、トリ
イソブチルアルミニウム源からのＬ Ｐ Ｇ Ｖ Ｄア
ルミニウムを用いて、粗い表面を有する誘電体上にアル
ミニウム層を形成した。
このアルミニウム層の上面はほぼ平面状であった。
この方法の一つの欠点は、トリイソブチルアルミニウム
は極めて注意深い取扱いを必要とするということである
。
は極めて注意深い取扱いを必要とするということである
。
アルミニウムは相互接続において広く用いられている金
属である。しかし、純粋な形における、または少量の銅
及び／又はシリコンと合金した場合のアルミニウムの電
気移動抵抗は比較的低い。
属である。しかし、純粋な形における、または少量の銅
及び／又はシリコンと合金した場合のアルミニウムの電
気移動抵抗は比較的低い。
また、アルミニウムはシリコンと簡単に相互拡散する。
その結果化ずるシリコン／アルミニウム接合の劣化のた
めに、不所望に速く装置の故障が生ずる。純粋なアルミ
ニウムまたは９通のアルミニウム合金は、今後の苛酷な
適用のために要求される性能を満たすことができるとは
考えられない。
めに、不所望に速く装置の故障が生ずる。純粋なアルミ
ニウムまたは９通のアルミニウム合金は、今後の苛酷な
適用のために要求される性能を満たすことができるとは
考えられない。
相互接続用に見込みのある材料としてはタングステンが
あり、タングステンの電気移動抵抗はアルミニウムより
も遥かに優れている。タングステンは抵抗率がかなり低
く、シリコンとの反応温度が高く、活性化エネルギーが
高く、融点が高い。
あり、タングステンの電気移動抵抗はアルミニウムより
も遥かに優れている。タングステンは抵抗率がかなり低
く、シリコンとの反応温度が高く、活性化エネルギーが
高く、融点が高い。
また、タングステンはシリコンに対する拡散障壁として
働き、湿式化学薬品またはプラズマで簡単にエツチング
することができる。
働き、湿式化学薬品またはプラズマで簡単にエツチング
することができる。
タングステンを沈着させる通例の方法はＬＰＧＶＤによ
るものであり、六フッ化タングステンの水素還元によっ
てタングステンを供給する。この沈着は高度に選択的で
あり、タングステンは、絶縁体に先立って、成る導電体
及び半導体上に凝集する。
るものであり、六フッ化タングステンの水素還元によっ
てタングステンを供給する。この沈着は高度に選択的で
あり、タングステンは、絶縁体に先立って、成る導電体
及び半導体上に凝集する。
これについては、ブロードベント（Ｂｒｏａｄｂｅｎ
ｔ）等の論文、「タングステンの選択的低圧化学蒸着」
（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃ
ｈｅｍｉｃａｌ ＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏ
ｆ Ｔｕｎｇｓｔｅｎ ） （ジエイ・エレクトロケミ
カル・ソサイアティの「ソリッドステート・サイエンス
・アンド・テクノロジー」誌、１９８４年６月号、１４
２７〜１４３３真）を参照されたい。
ｔ）等の論文、「タングステンの選択的低圧化学蒸着」
（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃ
ｈｅｍｉｃａｌ ＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏ
ｆ Ｔｕｎｇｓｔｅｎ ） （ジエイ・エレクトロケミ
カル・ソサイアティの「ソリッドステート・サイエンス
・アンド・テクノロジー」誌、１９８４年６月号、１４
２７〜１４３３真）を参照されたい。
また、サラスワソト（Ｓａｒａｓｈａｔ ）等の論文、
ｒＶＬｓＩ技術のためのタングステンの選択的ＣＶ Ｄ
Ｊ （Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ＣＶＤ ｏｆ Ｔｕｎ
ｇｓｔｅｎ ｆｏｒ ＶＬＳＩＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
） （第２回国際シンポジウム議事録（Ｐｒｏｃｓ、
２ｎｄ Ｉｎｔ’ｌ Ｓｙｍｐ、） 、Ｖ Ｌ Ｓ Ｉ
サイエンス・アンド・テクノロジー、第８４−７巻、１
９８４年、４０９〜４１９頁）を参照されたい。
ｒＶＬｓＩ技術のためのタングステンの選択的ＣＶ Ｄ
Ｊ （Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ＣＶＤ ｏｆ Ｔｕｎ
ｇｓｔｅｎ ｆｏｒ ＶＬＳＩＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
） （第２回国際シンポジウム議事録（Ｐｒｏｃｓ、
２ｎｄ Ｉｎｔ’ｌ Ｓｙｍｐ、） 、Ｖ Ｌ Ｓ Ｉ
サイエンス・アンド・テクノロジー、第８４−７巻、１
９８４年、４０９〜４１９頁）を参照されたい。
スミス（Ｓｍｉｔｈ）の論文、［原位置沈着及びエツチ
ングによるＣＶＤタングステン接点プラグ」（ＣＶ Ｄ
Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｃｏｎｔａｃｔ Ｐｌｕｇｓ ｂ
ｙ Ｉｎ ５ｉｔｕＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｅ
ｌｃｈｂａｃｋ ）（第２回国１ｉ１ＥＥＥＶＬＳ Ｉ
多面形相互接続会議議事録（Ｐｒｏｃｓ、 ２ｎｄＩｎ
ｔ’ｌ Ｉ ＥＥＥ ＶＬＳ Ｉ Ｍｕｌｔｉｌｅ
ｖ、 Ｉｎｔｅｒｃｏｎ。
ングによるＣＶＤタングステン接点プラグ」（ＣＶ Ｄ
Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｃｏｎｔａｃｔ Ｐｌｕｇｓ ｂ
ｙ Ｉｎ ５ｉｔｕＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｅ
ｌｃｈｂａｃｋ ）（第２回国１ｉ１ＥＥＥＶＬＳ Ｉ
多面形相互接続会議議事録（Ｐｒｏｃｓ、 ２ｎｄＩｎ
ｔ’ｌ Ｉ ＥＥＥ ＶＬＳ Ｉ Ｍｕｌｔｉｌｅ
ｖ、 Ｉｎｔｅｒｃｏｎ。
Ｃｏｎｆ、）、１９８５年６月２５〜２６日、３５０〜
３５６頁）には、道充填のための非選択的沈着タングス
テンの使用が記載されている。第２ａ図ないし第２ｃ図
はその処理工程を示すものである。
３５６頁）には、道充填のための非選択的沈着タングス
テンの使用が記載されている。第２ａ図ないし第２ｃ図
はその処理工程を示すものである。
第２ａ図について説明すると、上記処理は、平面状上面
を有する二酸化シリコンの層２１に隣接している単結晶
シリコン基体２０をもって開始した。
を有する二酸化シリコンの層２１に隣接している単結晶
シリコン基体２０をもって開始した。
ほぼ垂直の側壁を有する道２２を層２１を通してエツチ
ングした。アスペクト比（即ち、道の１１１（または直
径）を道の深さで除したもの）は１．２から０．３まで
変化した。
ングした。アスペクト比（即ち、道の１１１（または直
径）を道の深さで除したもの）は１．２から０．３まで
変化した。
タングステンの選択的沈着特性を避けながら固着性を高
めるために、ケイ化タングステンの薄い層２３をこの構
造体上に沈着させた。少量のシリコンを含有するタング
ステンの溝かに厚い層２４を層２３上に沈着させた。上
記いずれの沈着も、ＷＦ、 、Ｈ２及びＳ ｉＨａから
成る蒸気を用いてＬＰＧＶＤによって行ない、層２３及
び２４の各々におけるタングステン対シリコンの比は、
ＷＦ。
めるために、ケイ化タングステンの薄い層２３をこの構
造体上に沈着させた。少量のシリコンを含有するタング
ステンの溝かに厚い層２４を層２３上に沈着させた。上
記いずれの沈着も、ＷＦ、 、Ｈ２及びＳ ｉＨａから
成る蒸気を用いてＬＰＧＶＤによって行ない、層２３及
び２４の各々におけるタングステン対シリコンの比は、
ＷＦ。
の流量を調節することによって制御した。層２４の上面
は第２ｂ図に示すようにほぼ平面状であった。しかし、
検討した全てのアスペクト比に対する道２２の場所にお
いて層２４内に隙間２５が生じた。隙間２５が生じたの
は、沈着面から遠く離れた藩気領域においてシラン（Ｓ
ｉＨ４）によってその水素が六フッ化タングステンを還
元したからであると考えられる。そのために、タングス
テンは、道２２内のより多く影になった領域はど低い速
度で累積したのである。
は第２ｂ図に示すようにほぼ平面状であった。しかし、
検討した全てのアスペクト比に対する道２２の場所にお
いて層２４内に隙間２５が生じた。隙間２５が生じたの
は、沈着面から遠く離れた藩気領域においてシラン（Ｓ
ｉＨ４）によってその水素が六フッ化タングステンを還
元したからであると考えられる。そのために、タングス
テンは、道２２内のより多く影になった領域はど低い速
度で累積したのである。
プラズマエツチングを行ない、第２Ｃ図に示すように、
層２３及び２４の材料を絶縁体２１の上面に至るまで除
去する。参照番号２３′及び２４′は層２３及び２４の
残部をそれぞれ示すものである。隙間は開いてＷ部分２
４′の頂部におけるスロット２５′となった。スロット
２５′上に段部被覆を設ける際には困難があるので、ス
ロット２５′が存在する。〕とは望ましくない。
層２３及び２４の材料を絶縁体２１の上面に至るまで除
去する。参照番号２３′及び２４′は層２３及び２４の
残部をそれぞれ示すものである。隙間は開いてＷ部分２
４′の頂部におけるスロット２５′となった。スロット
２５′上に段部被覆を設ける際には困難があるので、ス
ロット２５′が存在する。〕とは望ましくない。
（発明が解決しようとする問題点）
本発明は、絶縁材料内の開口部を充填する際にタングス
テンのような導電性材料の等方性沈着を用いて高度に平
面状の電気的相互接続構造体を作るための方法を提供し
ようとするものである。
テンのような導電性材料の等方性沈着を用いて高度に平
面状の電気的相互接続構造体を作るための方法を提供し
ようとするものである。
「等方性沈着」とは、沈着面上に、その方位及び位置と
は無関係に、沈着材料が実質的に同じ速度で累積するこ
とを意味する。この構造体における相互接続開口部は一
般にほぼ垂直の側壁を有し、そして、例えば巾または直
径が１ミクロン以下というような極めて細いものである
。沈着が等方性であるので、上記開口部内の導電性材料
は、通常、隙間なしとなる。このことは、アスペクト比
が、例えば０．３というように、１よりもかなり小さい
場合でも同じである。この相互接続構造体は平面状であ
るので、高密度半導体装置用に特に好適する。
は無関係に、沈着材料が実質的に同じ速度で累積するこ
とを意味する。この構造体における相互接続開口部は一
般にほぼ垂直の側壁を有し、そして、例えば巾または直
径が１ミクロン以下というような極めて細いものである
。沈着が等方性であるので、上記開口部内の導電性材料
は、通常、隙間なしとなる。このことは、アスペクト比
が、例えば０．３というように、１よりもかなり小さい
場合でも同じである。この相互接続構造体は平面状であ
るので、高密度半導体装置用に特に好適する。
（問題点を解決するための手段）
本発明方法の出発点として用いるのは、例えば種々のド
ープ領域を有する半導体本体である下部構造体である。
ープ領域を有する半導体本体である下部構造体である。
ほぼ平面状の上面を有する絶縁層を上記下部構造体上に
形成する。−組の開口部を、上記下部構造体に至るまで
上記絶縁層を通してエツチングする。
形成する。−組の開口部を、上記下部構造体に至るまで
上記絶縁層を通してエツチングする。
本発明においては、特定の材料を等方性をもって沈着さ
せるという操作により、ほぼ平面状上面を有する界雷性
平面化層を上記絶縁層上に形成し、もって上記平面化層
の少なくとも一部をその上面から上記開口部内へ途中ま
で延長させる。上記絶縁層に至るまで上記平面化層の比
較的一様な厚さを除去する。その結果、上記絶縁層の上
面は上記開口部内の導電性材料の上面と同一面となる。
せるという操作により、ほぼ平面状上面を有する界雷性
平面化層を上記絶縁層上に形成し、もって上記平面化層
の少なくとも一部をその上面から上記開口部内へ途中ま
で延長させる。上記絶縁層に至るまで上記平面化層の比
較的一様な厚さを除去する。その結果、上記絶縁層の上
面は上記開口部内の導電性材料の上面と同一面となる。
次に、ほぼ平面状上面を有する第２の絶縁層を上記の第
１の絶縁層上及び上記開口部を満たしている上記材料上
に形成する。上記の第１の組の開口部内の材料に至るま
で第２の組の開口部を上記第２の絶縁層を通してエツチ
ングする。特定の材料を等方性をもって沈着させるとい
う操作により、ほぼ平面状上面を有する第２の可電性平
面化層を上記第２の絶縁層上及び上記第２の開口部内に
形成し、もって上記第２の平面化層の少なくとも一部を
その上面から上記第２の開口部内へ途中まで延長させる
。次いで、上記第２の平面化層の選択された材料を除去
し、もってその残部を所望の導電パターン状に残す。こ
れは、好ましくは、上記第２の絶縁層に至るまで上記第
２の平面化層の比較的一様な厚さを除去することを含む
。従って、上記第２の絶縁層及び上記第２の開口部内の
上記材料は同一面となる。
１の絶縁層上及び上記開口部を満たしている上記材料上
に形成する。上記の第１の組の開口部内の材料に至るま
で第２の組の開口部を上記第２の絶縁層を通してエツチ
ングする。特定の材料を等方性をもって沈着させるとい
う操作により、ほぼ平面状上面を有する第２の可電性平
面化層を上記第２の絶縁層上及び上記第２の開口部内に
形成し、もって上記第２の平面化層の少なくとも一部を
その上面から上記第２の開口部内へ途中まで延長させる
。次いで、上記第２の平面化層の選択された材料を除去
し、もってその残部を所望の導電パターン状に残す。こ
れは、好ましくは、上記第２の絶縁層に至るまで上記第
２の平面化層の比較的一様な厚さを除去することを含む
。従って、上記第２の絶縁層及び上記第２の開口部内の
上記材料は同一面となる。
上記第１の絶縁層内の各開口部は一般に道であり、上記
第２の絶縁層内の各開口部は溝である。
第２の絶縁層内の各開口部は溝である。
両方の組の開口部を満たしている導電性材料はく上記２
つの絶縁層自体とともに）平面状の相互接続面を形成す
る。他の平面状相互接続面も、上記第１の相互接続面の
上に同じ方法で形成することができる。
つの絶縁層自体とともに）平面状の相互接続面を形成す
る。他の平面状相互接続面も、上記第１の相互接続面の
上に同じ方法で形成することができる。
上記の特定の諸材料は、通例、同じ材料である。
上記平面化層を形成する際には、通例、この材料に対す
る一様凝集面として働く薄い導電性の下層を各絶縁層上
に沈着させ、これにより、上記特定の材料が絶縁材料に
先立って導電性／半導電性材料上（またはこの逆）に沈
着しようとする選択性を避ける。上記下層の厚さは上記
開口部の最小横寸法よりも溝かに小さい。
る一様凝集面として働く薄い導電性の下層を各絶縁層上
に沈着させ、これにより、上記特定の材料が絶縁材料に
先立って導電性／半導電性材料上（またはこの逆）に沈
着しようとする選択性を避ける。上記下層の厚さは上記
開口部の最小横寸法よりも溝かに小さい。
次いで、上記特定の材料を上記下層上に等方性をもって
沈着させ、遥かに厚い上層を形成する。
沈着させ、遥かに厚い上層を形成する。
この操作は、上記特定の材料が累積して上記上層を形成
する場所のすぐ付近における表面制御反応によって基体
状核種から上記特定の材料が提供されるという化学蒸着
によって行なわれる。上記気体状核種から上記特定の材
料を遊離させるという化学反応は沈着面において、また
はこれに極めて近い場所において生ずるから、上記材料
は一様に沈着して上記開口部を満たす。その結果、十分
な量の上記特定の材料が沈着した後、上記上層の上面は
ほぼ平面状となる。
する場所のすぐ付近における表面制御反応によって基体
状核種から上記特定の材料が提供されるという化学蒸着
によって行なわれる。上記気体状核種から上記特定の材
料を遊離させるという化学反応は沈着面において、また
はこれに極めて近い場所において生ずるから、上記材料
は一様に沈着して上記開口部を満たす。その結果、十分
な量の上記特定の材料が沈着した後、上記上層の上面は
ほぼ平面状となる。
上記特定の材料は、好ましくは、水素還元によって六フ
フ化タングステンから供給されるタングステンである。
フ化タングステンから供給されるタングステンである。
この六フッ化タングステンを運んでいる気体はシランを
含有していない。上記沈着が等方性であるのはこのこと
によるものと考えられる。この仕方でタングステンを用
いることにより、従来の技術に比べて大きな進歩が得ら
れるのである。
含有していない。上記沈着が等方性であるのはこのこと
によるものと考えられる。この仕方でタングステンを用
いることにより、従来の技術に比べて大きな進歩が得ら
れるのである。
（実施例）
以下、本発明の実施例を図面について説明するが、図示
を簡明化するために、第４図及び第６図には、咳図は断
面図ではないが、断面図のハツチングを用いである。
を簡明化するために、第４図及び第６図には、咳図は断
面図ではないが、断面図のハツチングを用いである。
図面及び実施例の説明においては、同様参照記号を用い
て同じまたは同様の部材を示す。
て同じまたは同様の部材を示す。
第３ａ図ないし第３ｎ図は、半導体装置のための二面形
ほぼ平面状電気的相互接続部を作るための工程を示すも
のである。説明の都合上、０．２ミクロンを越えない粗
さを有する面を「ほぼ平面状」であるとする。但し、こ
れは本発明を制限するもきではない。以下、製造につい
ての説明においては、面（または他の部材）が「平面状
」であるということは「ほぼ平面状」であるということ
を意味する。
ほぼ平面状電気的相互接続部を作るための工程を示すも
のである。説明の都合上、０．２ミクロンを越えない粗
さを有する面を「ほぼ平面状」であるとする。但し、こ
れは本発明を制限するもきではない。以下、製造につい
ての説明においては、面（または他の部材）が「平面状
」であるということは「ほぼ平面状」であるということ
を意味する。
通例のホトリソグラフィ法に従ってホトレジストマスク
（図示せず）を形成する。適切にパターン付けしたホト
レジストマスクを酸化物層上に作成し、次いで、フレオ
ン（登録商標）のようなフッ素含有ガスを基礎とするプ
ラズマでエツチングすることにより、道または溝である
開口部を二酸化シリコンの層を通して作る。説明を筒路
にするために、クリーニング工程及び他のかかる標準的
操作については説明を省略する。
（図示せず）を形成する。適切にパターン付けしたホト
レジストマスクを酸化物層上に作成し、次いで、フレオ
ン（登録商標）のようなフッ素含有ガスを基礎とするプ
ラズマでエツチングすることにより、道または溝である
開口部を二酸化シリコンの層を通して作る。説明を筒路
にするために、クリーニング工程及び他のかかる標準的
操作については説明を省略する。
成る材料の層を通る開口部に対するアスペクト比は、該
開口部のその深さの２分の１における最小横寸法をその
深さで除したものである。上記の「その深さの２分の１
における」という制限は、開口部がほぼ垂直の側壁を有
している場合には、なくなる。垂直の側壁を有する溝に
対しては、その巾が最小横寸法であるから、アスペクト
比は、溝の巾を深さで除したものとなる。同様に、垂直
の側壁を有する円形の道に対するアスペクト比は、円形
の道に対しては道のｒｌｊはその直径であるから、道の
直径を深さで除したものとなる。
開口部のその深さの２分の１における最小横寸法をその
深さで除したものである。上記の「その深さの２分の１
における」という制限は、開口部がほぼ垂直の側壁を有
している場合には、なくなる。垂直の側壁を有する溝に
対しては、その巾が最小横寸法であるから、アスペクト
比は、溝の巾を深さで除したものとなる。同様に、垂直
の側壁を有する円形の道に対するアスペクト比は、円形
の道に対しては道のｒｌｊはその直径であるから、道の
直径を深さで除したものとなる。
出発材料は、Ｐ形またはＮ形の単結晶シリコン半辱体基
体、または上にエピタキシャル層が成長しているかかる
基体から成る本体３０で形成されたウェーハである。種
々のＮ形及びＰ形の領域が上記単結晶シリコン内にある
。本体３０はまたドーピングされた多結晶シリコンの相
互接続層を有し、該層は二酸化シリコン層内の道を通っ
て上記基体またはエピタキシャル層と選択的に接触する
。
体、または上にエピタキシャル層が成長しているかかる
基体から成る本体３０で形成されたウェーハである。種
々のＮ形及びＰ形の領域が上記単結晶シリコン内にある
。本体３０はまたドーピングされた多結晶シリコンの相
互接続層を有し、該層は二酸化シリコン層内の道を通っ
て上記基体またはエピタキシャル層と選択的に接触する
。
本体３０の細部は図面に示してない。しかし、その上面
は、例えば、第３ａ図において本体３０の頂部において
示されている段部で示すように、−般に非平面状である
。
は、例えば、第３ａ図において本体３０の頂部において
示されている段部で示すように、−般に非平面状である
。
平面状の上面を有する二酸化シリコンの第１の絶縁層３
１を本体３０の上面に沿って形成する。
１を本体３０の上面に沿って形成する。
これは、−Ｃに、本体３０上に二酸化シリコンを沈着さ
せ、この酸化物上に露出ホトレジストの層を形成し、上
記ホトレジストをその上面が平面状となるように流動さ
せ、次いで、上記のホトレジスト及び二酸化シリコンを
ほぼ同速度でエツチングするプラズマで上記ホトレジス
ト層を除去することによってなされる。上記エツチング
により、上記沈着酸化物の頂部に沿う段部が除去され、
これによって層３１が作られる。
せ、この酸化物上に露出ホトレジストの層を形成し、上
記ホトレジストをその上面が平面状となるように流動さ
せ、次いで、上記のホトレジスト及び二酸化シリコンを
ほぼ同速度でエツチングするプラズマで上記ホトレジス
ト層を除去することによってなされる。上記エツチング
により、上記沈着酸化物の頂部に沿う段部が除去され、
これによって層３１が作られる。
約１ミクロンの直径を有するＩＩＪＩのほぼ円形の道３
２を層３１を通してエツチングし、第３ｂ図に示すよう
に、本体３０まで下がらせる。本体３０の頂部に沿う段
部があるので、道３２は相異なる深さまで延びる。この
道の深さは、例えば、０．４ミクロンから２ミクロンま
で変化している。
２を層３１を通してエツチングし、第３ｂ図に示すよう
に、本体３０まで下がらせる。本体３０の頂部に沿う段
部があるので、道３２は相異なる深さまで延びる。この
道の深さは、例えば、０．４ミクロンから２ミクロンま
で変化している。
道３２の側壁はほぼ垂直である。詳細に説明すると、各
道３２の側壁と層３１の上面との間の角βは９０’より
も若干大きく、一般に約９５°である。従って、この道
のアスペクト比は約２．５から０．５まで変化する。第
４図は第３ｂ図の頂面図である。
道３２の側壁と層３１の上面との間の角βは９０’より
も若干大きく、一般に約９５°である。従って、この道
のアスペクト比は約２．５から０．５まで変化する。第
４図は第３ｂ図の頂面図である。
第１の導電性の平面化層３３を、該層３３が平面状上面
を持つように、酸化物層３１上に形成する（第３０参照
）。層３３は、六フッ化タングステンの水素還元による
タングステンの等方性ＬＰＧＶＤを含む操作によって作
られる。第５ａ図ないし第５ｅ図はこの操作を行なうた
めの好ましい方法を示すものである。
を持つように、酸化物層３１上に形成する（第３０参照
）。層３３は、六フッ化タングステンの水素還元による
タングステンの等方性ＬＰＧＶＤを含む操作によって作
られる。第５ａ図ないし第５ｅ図はこの操作を行なうた
めの好ましい方法を示すものである。
前述したように、ＷＦ、から供給されるＬＰＧＶＤタン
グステンは、二酸化シリコンに先だってシリコン及び金
属上に凝集（累積）する。タングステンＬＰＧＶＤが等
方性となる前に選択的沈着特性が生ずることのないよう
にしなければならない。
グステンは、二酸化シリコンに先だってシリコン及び金
属上に凝集（累積）する。タングステンＬＰＧＶＤが等
方性となる前に選択的沈着特性が生ずることのないよう
にしなければならない。
これは、先ず薄い導電性固着層を沈着させることによっ
て達成される。即ち、上記固着層は、タングステンに対
する一様凝集源として作用し、且つ同時に、層３１内の
酸化物及び道３２の底にあるシリコンに被着する。上記
固着層の厚さは道３２の直径よりも遥かに小さい。βに
より、固着層の厚さに対する道の直径の比率は通常は少
なくとも５であり、典型的には２５付近である。
て達成される。即ち、上記固着層は、タングステンに対
する一様凝集源として作用し、且つ同時に、層３１内の
酸化物及び道３２の底にあるシリコンに被着する。上記
固着層の厚さは道３２の直径よりも遥かに小さい。βに
より、固着層の厚さに対する道の直径の比率は通常は少
なくとも５であり、典型的には２５付近である。
上記固着層は、好ましくは、１対の副層３３Ａ及び３３
Ｂから成る。第５ａ図について説明すると、０．００３
）ルのアルゴン雰囲気中での室温における通例のスパッ
タリング法により、２００オングストロームのチタンを
層３１上及び道３２内に沈着させて層３３Ａを形成する
。チタンはシリコン及び二酸化シリコンによく被着する
。スパッタリングは非等方性の物理的沈着法であるので
、チタン層３３Ａの厚さは場所によって若干変化する。
Ｂから成る。第５ａ図について説明すると、０．００３
）ルのアルゴン雰囲気中での室温における通例のスパッ
タリング法により、２００オングストロームのチタンを
層３１上及び道３２内に沈着させて層３３Ａを形成する
。チタンはシリコン及び二酸化シリコンによく被着する
。スパッタリングは非等方性の物理的沈着法であるので
、チタン層３３Ａの厚さは場所によって若干変化する。
層３３Ａは、通例、ハツチングを付した領域で薄くなる
。これは、この層に重大な切れ図がない限り、格別重大
な問題とはならない。
。これは、この層に重大な切れ図がない限り、格別重大
な問題とはならない。
ＷＦ６中のフッ素がチタンと反応して高抵抗性のＴｉＦ
３を形成するので、チタンはＬＰＧＶＤタングステンに
対する良好な凝集面とならない。それで、上記の条件の
下で約２００オングストロームのタングステンを層３３
Ａ上にスパッタ沈着させ、第５ｂ図に示すように層３３
Ｂを形成する。
３を形成するので、チタンはＬＰＧＶＤタングステンに
対する良好な凝集面とならない。それで、上記の条件の
下で約２００オングストロームのタングステンを層３３
Ａ上にスパッタ沈着させ、第５ｂ図に示すように層３３
Ｂを形成する。
層３３Ｂ中のタングステンはチタンによく被着し、そし
て、いうまでもなく、ＬＰＧＶＤタングステンに対する
優れた凝集面として働く。層３３Ａにおけると同じよう
に、Ｗ層３３Ｂの成る部分は他の部分よりも薄（なって
いる。これも、層３３Ｂが連続している限り、格別重大
な問題とはならない。
て、いうまでもなく、ＬＰＧＶＤタングステンに対する
優れた凝集面として働く。層３３Ａにおけると同じよう
に、Ｗ層３３Ｂの成る部分は他の部分よりも薄（なって
いる。これも、層３３Ｂが連続している限り、格別重大
な問題とはならない。
次に、低圧のＨ２雰囲気中でＷＦ、を還元することによ
り、層３３Ｂ上にタングステンの層３３Ｃを形成する。
り、層３３Ｂ上にタングステンの層３３Ｃを形成する。
ＬＰＧＶＤ操作を開始するには、第５ｂ図の構造を有す
るウェーハを適当な沈着反応器内に入れ、上記反応器の
圧力を下げ、そして上記ウェーハを３００℃ないし５０
０℃の範囲内の温度に加熱する。上記ウェーハ（または
沈着）ｃ６温度は好ましくは４２５℃である。上記の温
度上昇中、上記反応器をＨ２または不活性ガスでパージ
する。所望の温度に到達したら、上記パージを終らせ、
そして上記反応器を通例０．０５トル未満の圧力に調節
する。
るウェーハを適当な沈着反応器内に入れ、上記反応器の
圧力を下げ、そして上記ウェーハを３００℃ないし５０
０℃の範囲内の温度に加熱する。上記ウェーハ（または
沈着）ｃ６温度は好ましくは４２５℃である。上記の温
度上昇中、上記反応器をＨ２または不活性ガスでパージ
する。所望の温度に到達したら、上記パージを終らせ、
そして上記反応器を通例０．０５トル未満の圧力に調節
する。
計量した量のＷＦ６及びＨ２を反応器に導入する（Ｓｉ
Ｈ，を特に避ける）。Ｗ Ｆ ｅ、の流量は１，００
０標準ｃ＋Ｊ ７分（ＳＣＣＭ）を越えるべきでなく、
２．０００３ ＣＣＭが好ましい。Ｈ２の流量は８，０
００３ＣＣＭを越えるべきでなく 、１，５００ Ｓ
ＣＣＭが好ましい。Ｗ沈着中の反応器の圧力を１トルま
たはそれ以下に制御する。この圧力において、−貫した
分子流が生ずるのである。沈着圧力は０．５〜０．６ト
ルであるのが好ましい。
Ｈ，を特に避ける）。Ｗ Ｆ ｅ、の流量は１，００
０標準ｃ＋Ｊ ７分（ＳＣＣＭ）を越えるべきでなく、
２．０００３ ＣＣＭが好ましい。Ｈ２の流量は８，０
００３ＣＣＭを越えるべきでなく 、１，５００ Ｓ
ＣＣＭが好ましい。Ｗ沈着中の反応器の圧力を１トルま
たはそれ以下に制御する。この圧力において、−貫した
分子流が生ずるのである。沈着圧力は０．５〜０．６ト
ルであるのが好ましい。
タングステンの沈着は次の反応式に従って進む。
ＷＦｂ ＋ ３ Ｈｚ → Ｗ＋６ＨＦこの反応は上
述の条件の下で表面制御される。即ち、タングステンは
、表面において、または表面に至近して遊離され、この
表面にタングステンが累積して層３３Ｃを形成する。上
記の沈着表面から遠い場所においてＷＦ６／Ｈ，蒸気中
で還元される六フフ化タングステンは、あったとしても
極めて僅かであると考えられる。Ｗ Ｆ ｈ ／ Ｈｚ
蒸気はウェーハの面に沿って一様に分布される。また、
温度はウェーハ全体にわたってほぼ同じである。
述の条件の下で表面制御される。即ち、タングステンは
、表面において、または表面に至近して遊離され、この
表面にタングステンが累積して層３３Ｃを形成する。上
記の沈着表面から遠い場所においてＷＦ６／Ｈ，蒸気中
で還元される六フフ化タングステンは、あったとしても
極めて僅かであると考えられる。Ｗ Ｆ ｈ ／ Ｈｚ
蒸気はウェーハの面に沿って一様に分布される。また、
温度はウェーハ全体にわたってほぼ同じである。
従って、タングステンは、沈着面上に、その配向とは無
関係にほぼ同じ速度で累積する。その沈着は等方性であ
る。
関係にほぼ同じ速度で累積する。その沈着は等方性であ
る。
好ましい流量、温度及び圧力においては、タングステン
は５００〜６００オングストロ一ム／分の速度で沈着す
る。沈着時間は好ましくは３０分である。これにより、
約１．５ミクロンの「等価」のＷ厚さが得られる。
は５００〜６００オングストロ一ム／分の速度で沈着す
る。沈着時間は好ましくは３０分である。これにより、
約１．５ミクロンの「等価」のＷ厚さが得られる。
第５０図ないし第５ｅ図は、層３３Ｃがどのようにして
作られるかを示すものである。沈着は等方性であり、そ
して側壁角βは９０″よりも若干大きいので、道３２に
おける各低い領域の側壁は底か、ら上方へ一様の仕方で
互いに接近する。等価のＷ厚さが、道の直径（１，０ミ
クロン）の２分の１よりも若干小さい「接触」値に等し
くなると、各低頭域の側壁は互いに丁度接合する。本例
の場合には、等価のＷ厚さは上記接触値の約３倍である
。従って、各低頭域の側壁は完全に隙間なしに閉じ、こ
れにより、層３３Ｃは第５ｅ図に示すように平面状の上
面を有するようになる。第５ｅ図の層３３Ａ、３３Ｂ及
び３３Ｃは第３ｃ図の平面化層３３を形成する。
作られるかを示すものである。沈着は等方性であり、そ
して側壁角βは９０″よりも若干大きいので、道３２に
おける各低い領域の側壁は底か、ら上方へ一様の仕方で
互いに接近する。等価のＷ厚さが、道の直径（１，０ミ
クロン）の２分の１よりも若干小さい「接触」値に等し
くなると、各低頭域の側壁は互いに丁度接合する。本例
の場合には、等価のＷ厚さは上記接触値の約３倍である
。従って、各低頭域の側壁は完全に隙間なしに閉じ、こ
れにより、層３３Ｃは第５ｅ図に示すように平面状の上
面を有するようになる。第５ｅ図の層３３Ａ、３３Ｂ及
び３３Ｃは第３ｃ図の平面化層３３を形成する。
この構造体を沈着反応器から取り出した後、上記構造体
を適当なプラズマでエツチングし、酸化物層３１の上面
に至るまで層３３の比較的一様な厚さを除去する。これ
は、層３１の上面に横たわっている層３３Ａの部分の除
去を含んでいる。フッ素含有プラズマを用いて余分のタ
ングステンをエツチングする。塩素基剤のプラズマで余
分のチタンを除去する。いずれのプラズマも酸素を用い
ることができる。このエツチングは、実用的な点からみ
て構造体の平面性に格別影響を与えることなしに層３１
の上面より下に数百オングストローム進むことができる
。層３３の残部３３′の上面は第３ｄ図に示すように層
３１の上面と同一面になっている。
を適当なプラズマでエツチングし、酸化物層３１の上面
に至るまで層３３の比較的一様な厚さを除去する。これ
は、層３１の上面に横たわっている層３３Ａの部分の除
去を含んでいる。フッ素含有プラズマを用いて余分のタ
ングステンをエツチングする。塩素基剤のプラズマで余
分のチタンを除去する。いずれのプラズマも酸素を用い
ることができる。このエツチングは、実用的な点からみ
て構造体の平面性に格別影響を与えることなしに層３１
の上面より下に数百オングストローム進むことができる
。層３３の残部３３′の上面は第３ｄ図に示すように層
３１の上面と同一面になっている。
成る場合には、第３ｃ図における層３３は、タングステ
ン粒の結晶化特性により、無視できない程度の粗さを持
つ可能性がある。部分３３′が通例この粗さを持つ。最
初に層３３に、該層の上面よりも平らな上面を有する薄
いホトレジスト層を設けることにより、上記粗さを著し
く減少させることができる。上記ホトレジスト層及び上
方へ突出している層３３の部分を、タングステン及び上
記ホトレジストをほぼ同速度で侵すエツチング剤でエツ
チングすることによって除去する。このエツチング剤が
上述のフッ素基剤プラズマである場合には、層３３Ｂ及
び３３Ｃ並びに上記ホトレジスト層を単一の工程でエツ
チングすることができる。次いで、上述したように層３
３Ａをエツチングし、第３ｄ図に示す構造体を得る。
ン粒の結晶化特性により、無視できない程度の粗さを持
つ可能性がある。部分３３′が通例この粗さを持つ。最
初に層３３に、該層の上面よりも平らな上面を有する薄
いホトレジスト層を設けることにより、上記粗さを著し
く減少させることができる。上記ホトレジスト層及び上
方へ突出している層３３の部分を、タングステン及び上
記ホトレジストをほぼ同速度で侵すエツチング剤でエツ
チングすることによって除去する。このエツチング剤が
上述のフッ素基剤プラズマである場合には、層３３Ｂ及
び３３Ｃ並びに上記ホトレジスト層を単一の工程でエツ
チングすることができる。次いで、上述したように層３
３Ａをエツチングし、第３ｄ図に示す構造体を得る。
通例の方法で二酸化シリコンを層３１及び金属部３３′
の上に沈着させ、平面状の上面を有する第２の絶縁層３
４を形成する（第３ｅ図参照）。
の上に沈着させ、平面状の上面を有する第２の絶縁層３
４を形成する（第３ｅ図参照）。
酸化物層３４の厚さは１．５〜２．０ミクロンである。
第３ｆ図に示すように、第１の相互接続面に対する所望
の導電体パターンに対応する溝３５のパターンを、部分
３３′に至るまで層３４を通してエツチングする。溝３
５の側壁はほぼ垂直であり、側壁角βは約９５°である
。この溝の巾は１．５〜２．０ミクロンである。溝３５
の深さは１．５〜２．０ミクロンであるから、この溝の
アスペクト比は約１．０から０．５まで変化する。第３
ｆ図において、左手の講３５はその長さに沿って示して
あり、右手の溝３５はその巾に沿って示しである。第６
図は第３ｆ図の頂面図である。
の導電体パターンに対応する溝３５のパターンを、部分
３３′に至るまで層３４を通してエツチングする。溝３
５の側壁はほぼ垂直であり、側壁角βは約９５°である
。この溝の巾は１．５〜２．０ミクロンである。溝３５
の深さは１．５〜２．０ミクロンであるから、この溝の
アスペクト比は約１．０から０．５まで変化する。第３
ｆ図において、左手の講３５はその長さに沿って示して
あり、右手の溝３５はその巾に沿って示しである。第６
図は第３ｆ図の頂面図である。
第３ｇ図に示すように、第２の導電性の平面化層３６を
層３４上に形成する。層３６は、好ましくは層３３と全
く同じ方法で作る。詳述すると、２００オングストロー
ムのスパッタしたチタン、及びこれに！＜２００オング
ストロームのスパッタしたタングステンから成る下層を
層３４上に及び溝３５内に沈着させる。約１．５ミクロ
ンの等価厚さのタングステンを上記下層上に等方性をも
って沈着させることによって上層を形成する。上記タン
グステンが沈着するにつれて、溝３５における各低い領
域の側壁は底から上方へ一様な仕方で閉じる。上記の等
価のＷ厚さは少なくとも接触値の２倍であるから、上記
低い領域の側壁は隙間なしに閉じ、層３６に対する平面
状の上面を作る。
層３４上に形成する。層３６は、好ましくは層３３と全
く同じ方法で作る。詳述すると、２００オングストロー
ムのスパッタしたチタン、及びこれに！＜２００オング
ストロームのスパッタしたタングステンから成る下層を
層３４上に及び溝３５内に沈着させる。約１．５ミクロ
ンの等価厚さのタングステンを上記下層上に等方性をも
って沈着させることによって上層を形成する。上記タン
グステンが沈着するにつれて、溝３５における各低い領
域の側壁は底から上方へ一様な仕方で閉じる。上記の等
価のＷ厚さは少なくとも接触値の２倍であるから、上記
低い領域の側壁は隙間なしに閉じ、層３６に対する平面
状の上面を作る。
層３３のエツチングに使用したプラズマを用い、層３４
の上面に至るまで層３６の比較的一様な厚さを除去する
。この場合も、エツチングは、この構造体の平面性を格
別損うことなしに層３４の上面よりも若干下まで進む。
の上面に至るまで層３６の比較的一様な厚さを除去する
。この場合も、エツチングは、この構造体の平面性を格
別損うことなしに層３４の上面よりも若干下まで進む。
金属部分３３′及び３６′は酸化物層３１及び３４とと
もに平面状相互接続面を形成する。
もに平面状相互接続面を形成する。
次に、上述した工程を繰返し、第３１図ないし第３ｎ図
に示すように他の平面状相互接続面を作る。その工程に
ついて次にごく節単に説明する。
に示すように他の平面状相互接続面を作る。その工程に
ついて次にごく節単に説明する。
第３の電気的絶縁層３７を０．７〜１．５ミクロンの厚
さに沈着させ、次いで選択的にエツチングして、約１ミ
クロンの直径を有する道３８を形成する。平面状上面を
有する第３の導電性の平面化層３９を、層３３に対して
上述した仕方で形成する。
さに沈着させ、次いで選択的にエツチングして、約１ミ
クロンの直径を有する道３８を形成する。平面状上面を
有する第３の導電性の平面化層３９を、層３３に対して
上述した仕方で形成する。
層３９の比較的一様な厚さを層３７の上面に至るまで除
去して第３に図に示す構造体を作る。
去して第３に図に示す構造体を作る。
第４の電気的絶縁層４０を沈着させ、次いで選択的にエ
ツチングし、第２の相互接続面に対する所望の導電体パ
ターンに対応する溝４１のパターンを形成する。溝４１
は溝３５と同じ深さ及びｒｊＪを有す。第４の導電性の
平面化層４２を層３６と同じ方法で作って平面状上面を
持たせる。層４２の比較的一様な厚さを層４０の上面に
至るまでエツチング除去する。絶縁層３７及び４０とと
もに、層３９及び４２のそれぞれの金属残部３９′及び
４２′が第３ｎ図に示すように第２の相互接続面を形成
する。
ツチングし、第２の相互接続面に対する所望の導電体パ
ターンに対応する溝４１のパターンを形成する。溝４１
は溝３５と同じ深さ及びｒｊＪを有す。第４の導電性の
平面化層４２を層３６と同じ方法で作って平面状上面を
持たせる。層４２の比較的一様な厚さを層４０の上面に
至るまでエツチング除去する。絶縁層３７及び４０とと
もに、層３９及び４２のそれぞれの金属残部３９′及び
４２′が第３ｎ図に示すように第２の相互接続面を形成
する。
このように第３８図ないし第３ｎ図の工程により、平面
状二面形の隙間なしの相互接続部が得られる。同じ仕方
で更に他の平面状面を追加することができる。
状二面形の隙間なしの相互接続部が得られる。同じ仕方
で更に他の平面状面を追加することができる。
成る適用においては、上部の相互接続面を平面化しても
装置密度は格別増大しない。工程数を減少させることが
できるならば上部相互接続面を非平面状としておいても
よい。
装置密度は格別増大しない。工程数を減少させることが
できるならば上部相互接続面を非平面状としておいても
よい。
例えば、第３ｊ図の構造体を、上述した方法の代りに、
第７図に示す方法で処理してもよい。即ち、適当なホト
レジストマスクを用いてＪＷ３９を選択的にエツチング
し、第２の相互接続面に対する所望のパターンを形成す
る。上記エツチングは、湿式化学薬品で、または層３３
のエツチングに用いたプラズマで行なうことができる。
第７図に示す方法で処理してもよい。即ち、適当なホト
レジストマスクを用いてＪＷ３９を選択的にエツチング
し、第２の相互接続面に対する所望のパターンを形成す
る。上記エツチングは、湿式化学薬品で、または層３３
のエツチングに用いたプラズマで行なうことができる。
層３９の上部の導電性残部３９″は道３８内の導電性残
部３９′の上に完全に横たわる。
部３９′の上に完全に横たわる。
他の例としては、第８ａ図及び第８ｂ図に示す工程を用
いて第３に図の構造体を仕上げることができる。アルミ
ニウムのような導電体のプランケット層４３を層３７及
び金属部分３９′の上に沈着させる（第８ａ図参照）。
いて第３に図の構造体を仕上げることができる。アルミ
ニウムのような導電体のプランケット層４３を層３７及
び金属部分３９′の上に沈着させる（第８ａ図参照）。
適当なホトレジストマスクを用いて層４３の不所望部分
をエツチング除去する。層４３の導電性残部４３′が第
８ｂ図に示すように第２の相互接続面の上半分を構成す
る。
をエツチング除去する。層４３の導電性残部４３′が第
８ｂ図に示すように第２の相互接続面の上半分を構成す
る。
タングステンは、その優れた電気移動抵抗により、本発
明における使用に特に好適する。単導体への適用に対す
るタングステンの特色を示す多くの研究が従来からなさ
れている。しかし、他の導電性材料も、これが等方性を
もって沈着可能なものであれば、本発明に用いることが
できる。その一つとしてモリブデンがある。タングステ
ンの同族元素であるモリブデンは類似した特性を有して
いる。モリブデンは気体状のＭｏＦｓ として利用でき
る。
明における使用に特に好適する。単導体への適用に対す
るタングステンの特色を示す多くの研究が従来からなさ
れている。しかし、他の導電性材料も、これが等方性を
もって沈着可能なものであれば、本発明に用いることが
できる。その一つとしてモリブデンがある。タングステ
ンの同族元素であるモリブデンは類似した特性を有して
いる。モリブデンは気体状のＭｏＦｓ として利用でき
る。
以上、本発明をその実施例について説明したが、この説
明は単に例示のためのものであり、本発明の範囲を限定
するものではない。例えば、巾０．７５ミクロン、アス
ペクト比０．３の隙間なし金属充填溝を有する実験構造
体を作った。本発明に従って形成した最下の複合導電／
絶縁層は、道ではなしに溝を有していてもよい。
明は単に例示のためのものであり、本発明の範囲を限定
するものではない。例えば、巾０．７５ミクロン、アス
ペクト比０．３の隙間なし金属充填溝を有する実験構造
体を作った。本発明に従って形成した最下の複合導電／
絶縁層は、道ではなしに溝を有していてもよい。
前掲のレヴイ等の論文は、平面状の面を得るためにアル
ミニウムを等方性をもって沈着させることのできる条件
があるということを示しているように思われる。従って
、絶縁層内の開口部を等方性をもって充填するためにア
ルミニウムを用いることが可能となる。選択的なアルミ
ニウムＬＰＧＶＤを避けるために凝集用層が必要となる
。従って、特許請求の範囲に記載の如き本発明の真の範
囲及び精神を逸脱することなしに種々の変形、変更及び
適用を行なうことができる。
ミニウムを等方性をもって沈着させることのできる条件
があるということを示しているように思われる。従って
、絶縁層内の開口部を等方性をもって充填するためにア
ルミニウムを用いることが可能となる。選択的なアルミ
ニウムＬＰＧＶＤを避けるために凝集用層が必要となる
。従って、特許請求の範囲に記載の如き本発明の真の範
囲及び精神を逸脱することなしに種々の変形、変更及び
適用を行なうことができる。
第１図は従来の相互接続部の構造を示す縦断面図、第２
ａ図、第２ｂ図及び第２Ｃ図は道内にタングステンを沈
着させるための従来の方法における諸工程を示す縦断面
図、第３ａ図、第３ｂ図、第３ｃ図、第３ｄ図、第３ｅ
図、第３ｆ図、第３ｇ図、第３ｈ図、第３１図、第３ｊ
図、第３に図、第３ｉ！図、第３ｍ図及び第３ｎ図は本
発明に従って相互接続装置を製造する際の諸工程を示す
縦断面図、第４図は第３ｂ図が平面３ ｂ−３ｂに沿っ
て描かれている構造体の頂面図、第５ａ図、第５ｂ図、
第５Ｃ図、第５ｄ図及び第５ｅ図は第３ｂ図の構造体か
ら第３Ｃ図の構造体へ至る諸工程を示す縦断面図、第６
図は第３ｆ図が平面３ｆ−３ｆに沿って描かれている構
造体の頂面図、第７図は第３ｊ図の構造体を仕上げる他
の方法を示す頂面図、第８ａ図及び第８ｂ図は第３に図
の構造体を仕上げるための他の諸工程を示す縦断面図で
ある。 ３０・・・・・・本 体、 ３１．３４，３７．４０・・・・・・絶縁層、３２．３
８・・・・・・道、 ３３．３６．３９．４２・・・・・・平面化層、３５．
４１・・・・・・溝、 ４３・・・・・・ブランケット層。 ｊつ ■ト
ａ図、第２ｂ図及び第２Ｃ図は道内にタングステンを沈
着させるための従来の方法における諸工程を示す縦断面
図、第３ａ図、第３ｂ図、第３ｃ図、第３ｄ図、第３ｅ
図、第３ｆ図、第３ｇ図、第３ｈ図、第３１図、第３ｊ
図、第３に図、第３ｉ！図、第３ｍ図及び第３ｎ図は本
発明に従って相互接続装置を製造する際の諸工程を示す
縦断面図、第４図は第３ｂ図が平面３ ｂ−３ｂに沿っ
て描かれている構造体の頂面図、第５ａ図、第５ｂ図、
第５Ｃ図、第５ｄ図及び第５ｅ図は第３ｂ図の構造体か
ら第３Ｃ図の構造体へ至る諸工程を示す縦断面図、第６
図は第３ｆ図が平面３ｆ−３ｆに沿って描かれている構
造体の頂面図、第７図は第３ｊ図の構造体を仕上げる他
の方法を示す頂面図、第８ａ図及び第８ｂ図は第３に図
の構造体を仕上げるための他の諸工程を示す縦断面図で
ある。 ３０・・・・・・本 体、 ３１．３４，３７．４０・・・・・・絶縁層、３２．３
８・・・・・・道、 ３３．３６．３９．４２・・・・・・平面化層、３５．
４１・・・・・・溝、 ４３・・・・・・ブランケット層。 ｊつ ■ト
Claims (16)
- （１）ほぼ平面状上面を有する第１の電気的絶縁層が基
体上に形成され、第１の開口部が上記第１の絶縁層を通
して上記基体に至るまでエッチングされる電気的相互接
続部を製造する方法において、 特定の材料を等方性をもって沈着させるという操作によ
り、ほぼ平面状上面を有する第１の導電性平面化層を上
記第１の絶縁層上及び上記第１の開口部内に形成し、も
って上記第１の平面化層の少なくとも一部をその上面か
ら上記第１の開口部内へ途中まで延長させる工程と、上
記第１の絶縁層の上面に至るまで上記第１の平面化層の
比較的一様な厚さを除去する工程と、 ほぼ平面状上面を有する第２の電気的絶縁層を上記第１
の絶縁層上及び上記第１の開口部内の上記材料上に形成
する工程と、 上記第１の開口部内の上記材料に至るまで上記第２の絶
縁層を通して第２の開口部をエッチングする工程と、 特定の材料を等方性をもって沈着させるという操作によ
り、ほぼ平面状上面を有する第２の導電性平面化層を上
記第２の絶縁層上及び上記第２の開口部内に形成し、も
って上記第２の平面化層の少なくとも一部をその上面か
ら上記第２の開口部内へ途中まで延長させる工程と、上
記第２の平面化層の選択された材料を除去し、もって上
記第２の平面化層の残部を所望のパターン状に残す工程
とを有することを特徴とする電気的相互接続部の製造方
法。 - （２）選択された材料を除去する工程が、第２の絶縁層
の上面に至るまで第２の平面化層の比較的一様な厚さを
除去することを随伴することを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の電気的相互接続部の製造方法。 - （３）ほぼ平面状上面を有する第３の電気的絶縁層を第
２の絶縁層上及び第２の開口部内の材料上に形成する工
程と、 上記第２の開口部内の上記材料に至るまで上記第３の絶
縁層を通して第３の開口部をエッチングする工程と、 特定の材料を等方性をもって沈着させるという操作によ
り、ほぼ平面状上面を有する第３の導電性平面化層を上
記第３の絶縁層上及び上記第３の開口部内に形成し、も
って上記第３の平面化層の少なくとも一部をその上面か
ら上記第３の開口部内へ途中まで延長させる工程と、上
記第３の絶縁層の上面に至るまで上記第３の平面化層の
比較的一様な厚さを除去する工程とを有することを特徴
とする特許請求の範囲第２項記載の電気的相互接続部の
製造方法。 - （４）ほぼ平面状上面を有する第４の電気的絶縁層を第
３の絶縁層上及び第３の開口部内の材料上に形成する工
程と、 上記第３の開口部内の上記材料に至るまで上記第４の絶
縁層を通して第４の開口部をエッチングする工程と、 特定の材料を等方性をもって沈着させるという操作によ
り、ほぼ平面状上面を有する第４の導電性平面化層を上
記第４の絶縁層上及び上記第４の開口部内に形成し、も
って上記第４の平面化層の少なくとも一部をその上面か
ら上記第４の開口部内へ途中まで延長させる工程と、上
記第４の絶縁層の上面に至るまで上記第４の平面化層の
比較的一様な厚さを除去する工程とを有することを特徴
とする特許請求の範囲第３項記載の電気的相互接続部の
製造方法。 - （５）第１及び第３の開口部の各々が、長さ及び巾がほ
ぼ同じ道であり、第２及び第４の開口部の各々が、長さ
が巾よりも遥かに大きい溝であることを特徴とする特許
請求の範囲第４項記載の電気的相互接続部の製造方法。 - （６）ほぼ平面状上面を有する第３の電気的絶縁層を第
２の絶縁層上及び第２の開口部内の材料上に形成する工
程と、 上記第２の開口部内の上記材料へ至るまで上記第３の絶
縁層を通して第３の開口部をエッチングする工程と、 特定の材料を等方性をもって沈着させるという操作によ
り、ほぼ平面状上面を有する第３の導電性平面化層を上
記第３の絶縁層上及び上記第３の開口部内に形成し、も
って上記第３の平面化層の少なくとも一部をその上面か
ら上記第３の開口部内へ途中まで延長させる工程と、上
記第３の絶縁層の上面に至るまで上記第３の平面化層の
部分を選択的に除去する工程とを有することを特徴とす
る特許請求の範囲第２項記載の電気的相互接続部の製造
方法。 - （７）導電性ブランケット層を第３の絶縁層上及び第３
の開口部内の材料上に沈着させる工程と、上記第３の絶
縁層の上面に至るまで上記ブランケット層の部分を選択
的に除去する工程とを有することを特徴とする特許請求
の範囲第３項記載の電気的相互接続部の製造方法。 - （８）第１及び第３の開口部の各々が、長さ及び巾がほ
ぼ同じ道であり、第２の開口部の各々が、長さが巾より
も遥かに大きい溝であることを特徴とする特許請求の範
囲第６項または第７項記載の電気的相互接続部の製造方
法。 - （９）各開口部がほぼ垂直の側壁を有していることを特
徴とする特許請求の範囲第２項記載の電気的相互接続部
の製造方法。 - （１０）開口部の少なくとも一つが０．５またはそれ以
下のアスペクト比を有していることを特徴とする特許請
求の範囲第９項記載の電気的相互接続部の製造方法。 - （１１）特定の諸材料が同じ材料であることを特徴とす
る特許請求の範囲第２項記載の電気的相互接続部の製造
方法。 - （１２）各特定材料の等方性沈着が、該材料が沈着する
場所のすぐ付近における表面制御化学反応による蒸気中
の核種から与えられることを特徴とする特許請求の範囲
第１項、第２項、第３項または第４項記載の電気的相互
接続部の製造方法。 - （１３）特定の材料が水素還元によって提供されるタン
グステンから実質的に成っていることを特徴とする特許
請求の範囲第１２項記載の電気的相互接続部の製造方法
。 - （１４）実質的に各平面化層の全てを作るために特定の
材料が等方性をもって沈着させられることを特徴とする
特許請求の範囲第２項記載の電気的相互接続部の製造方
法。 - （１５）各除去工程が、該当の平面化層をその完全に露
出した上面からエッチングしてゆくことを含んでいるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の電気的相互
接続部の製造方法。 - （１６）各除去工程が、該当の平面化層上に上記平面化
層の上面よりも平らな上面を有する他の層を形成するこ
と、上記他の層及び上記平面化層の上方突出部分を、上
記他の層及び上記平面化層の材料を互いに実質的に異な
ることのない速度で侵すエッチング剤で除去すること、
及び上記平面化層の更に他の材料を、その下に横たわっ
ている絶縁層の上面に至るまで除去することを含んでい
ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の電気的
相互接続部の製造方法。
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|---|---|---|---|
| US91342886A | 1986-09-30 | 1986-09-30 | |
| US913428 | 1986-09-30 |
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| JP2573621B2 JP2573621B2 (ja) | 1997-01-22 |
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- 1987-09-14 DE DE3788485T patent/DE3788485T2/de not_active Expired - Lifetime
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- 1987-09-24 CA CA000547692A patent/CA1294716C/en not_active Expired - Lifetime
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