JPH04307933A - タングステンプラグの形成方法 - Google Patents
タングステンプラグの形成方法Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は微細なコンタクトホール
を埋め込むためのタングステンプラグの形成方法に関す
る。
を埋め込むためのタングステンプラグの形成方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】超ＬＳＩ等では、その回路パターンの微
細化が進められており、回路パターンの微細化や高集積
化に伴って、層間絶縁膜に形成されるコンタクトホール
もますます小さな径になってきている。アスペクト比の
高いコンタクトホールを用いて配線の接続を行う際、ア
ルミニューム系配線層を単にバイアススパッタ等で形成
した場合では、ステップカバレージが悪くなり、いわゆ
るボイド等が発生し、配線の信頼性が低下する。そこで
、コンタクトホール内を金属配線で埋め込むプラグの形
成が盛んに行われている。
細化が進められており、回路パターンの微細化や高集積
化に伴って、層間絶縁膜に形成されるコンタクトホール
もますます小さな径になってきている。アスペクト比の
高いコンタクトホールを用いて配線の接続を行う際、ア
ルミニューム系配線層を単にバイアススパッタ等で形成
した場合では、ステップカバレージが悪くなり、いわゆ
るボイド等が発生し、配線の信頼性が低下する。そこで
、コンタクトホール内を金属配線で埋め込むプラグの形
成が盛んに行われている。
【０００３】ところで、プラグをポリシリコンにより形
成した場合では、十分に抵抗を下げることができない。 そこで、タングステン等の高融点金属による低抵抗のプ
ラグ形成が注目されている。
成した場合では、十分に抵抗を下げることができない。 そこで、タングステン等の高融点金属による低抵抗のプ
ラグ形成が注目されている。
【０００４】タングステンプラグの形成方法には、大別
してブランケットタングステンＣＶＤ法と、選択タング
ステンＣＶＤ法の２通りの方法がある。ブランケットタ
ングステンＣＶＤ法は、コンタクトホール内を含み層間
絶縁膜上にも均一にタングステン層を形成する方法であ
り、選択タングステンＣＶＤ法はコンタクトホール内に
選択的にタングステン層を成長させる方法である。
してブランケットタングステンＣＶＤ法と、選択タング
ステンＣＶＤ法の２通りの方法がある。ブランケットタ
ングステンＣＶＤ法は、コンタクトホール内を含み層間
絶縁膜上にも均一にタングステン層を形成する方法であ
り、選択タングステンＣＶＤ法はコンタクトホール内に
選択的にタングステン層を成長させる方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、これらのタ
ングステンプラグの形成方法では、次のような問題が発
生する。まず、選択タングステンＣＶＤ法は、選択性の
破れ等の問題が発生し易く、さらに異なる深さのコンタ
クトホールを同時に埋め込むことが容易ではない。また
、選択タングステンＣＶＤ法では、表面モフォロジーが
良くないため、表面に凹凸が発生し、配線の信頼性が低
くなる。次に、ブランケットタングステンＣＶＤ法でも
、柱状結晶が大粒径に成長することから、選択タングス
テンＣＶＤ法と同様に、表面モフォロジーが悪く、エッ
チバック時に残渣が生ずる。この残渣によっては、抵抗
が高くなり、配線の信頼性が低下することになる。
ングステンプラグの形成方法では、次のような問題が発
生する。まず、選択タングステンＣＶＤ法は、選択性の
破れ等の問題が発生し易く、さらに異なる深さのコンタ
クトホールを同時に埋め込むことが容易ではない。また
、選択タングステンＣＶＤ法では、表面モフォロジーが
良くないため、表面に凹凸が発生し、配線の信頼性が低
くなる。次に、ブランケットタングステンＣＶＤ法でも
、柱状結晶が大粒径に成長することから、選択タングス
テンＣＶＤ法と同様に、表面モフォロジーが悪く、エッ
チバック時に残渣が生ずる。この残渣によっては、抵抗
が高くなり、配線の信頼性が低下することになる。
【０００６】そこで、本発明は上述の技術的な課題に鑑
み、表面モフォロジーによる配線の信頼性低下の問題を
解決するようなタングステンプラグの形成方法の提供を
目的とする。
み、表面モフォロジーによる配線の信頼性低下の問題を
解決するようなタングステンプラグの形成方法の提供を
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明のタングステンプラグの形成方法は、層間絶
縁膜の開口部にタングステンプラグを形成する方法であ
って、上記開口部内に選択タングステン法によりタング
ステン層を薄く形成した後、そのタングステン層の表面
が平滑化処理される。この平滑化処理は、例えばＳＦ６
／Ｏ２ 、ＣＦ４ ／Ｏ２ ＮＦ３ ／Ｏ２ などの
混合ガスが使用される。この処理時では、処理すべき基
板はウェハーごと冷却することが好ましい。続いて、平
滑化処理されたタングステン層上には、更に金属配線層
やブランケットタングステン法によるタングステン層が
積層され、ブランケットタングステン法によるタングス
テン層はプラグ形状とするためにエッチバックされる。
め、本発明のタングステンプラグの形成方法は、層間絶
縁膜の開口部にタングステンプラグを形成する方法であ
って、上記開口部内に選択タングステン法によりタング
ステン層を薄く形成した後、そのタングステン層の表面
が平滑化処理される。この平滑化処理は、例えばＳＦ６
／Ｏ２ 、ＣＦ４ ／Ｏ２ ＮＦ３ ／Ｏ２ などの
混合ガスが使用される。この処理時では、処理すべき基
板はウェハーごと冷却することが好ましい。続いて、平
滑化処理されたタングステン層上には、更に金属配線層
やブランケットタングステン法によるタングステン層が
積層され、ブランケットタングステン法によるタングス
テン層はプラグ形状とするためにエッチバックされる。
【０００８】また、本発明の他のタングステンプラグの
形成方法では、上記開口部内及び層間絶縁膜上にブラン
ケットタングステン法によりタングステン層を形成した
後に、そのタングステン層の表面が平滑化処理される。 この平滑化処理も同様に例えばＳＦ６ ／Ｏ２ 、ＣＦ
４ ／Ｏ２ＮＦ３ ／Ｏ２ などが使用される。そして
、その平滑化処理されたタングステン層はエッチバック
されて、所要のタングステンプラグとされる。
形成方法では、上記開口部内及び層間絶縁膜上にブラン
ケットタングステン法によりタングステン層を形成した
後に、そのタングステン層の表面が平滑化処理される。 この平滑化処理も同様に例えばＳＦ６ ／Ｏ２ 、ＣＦ
４ ／Ｏ２ＮＦ３ ／Ｏ２ などが使用される。そして
、その平滑化処理されたタングステン層はエッチバック
されて、所要のタングステンプラグとされる。
【０００９】
【作用】選択タングステン法やブランケットタングステ
ン法によって、タングステン層を形成した時点では、表
面モフォロジーが悪いが、平滑化処理をタングステン層
の表面に施すことで表面モフォロジーが改善される。こ
の平滑化処理の原理は、「８９年春，応用物理学会予稿
集，５７２頁」等にも挙げられているように、例えばＣ
Ｆ４ ／Ｏ２ の混合ガスを用いた場合では、気相中で
オキシフッ化物が形成され、そのオキシフッ化物が凹部
に厚く堆積して、フッ素原子によるエッチングを抑制す
る。 逆に、凸部では堆積よりもエッチングが進行する。これ
ら凹部と凸部での堆積とエッチングの競合により、最終
的にタングステン層表面の平滑化がなされ、配線の信頼
性が向上する。
ン法によって、タングステン層を形成した時点では、表
面モフォロジーが悪いが、平滑化処理をタングステン層
の表面に施すことで表面モフォロジーが改善される。こ
の平滑化処理の原理は、「８９年春，応用物理学会予稿
集，５７２頁」等にも挙げられているように、例えばＣ
Ｆ４ ／Ｏ２ の混合ガスを用いた場合では、気相中で
オキシフッ化物が形成され、そのオキシフッ化物が凹部
に厚く堆積して、フッ素原子によるエッチングを抑制す
る。 逆に、凸部では堆積よりもエッチングが進行する。これ
ら凹部と凸部での堆積とエッチングの競合により、最終
的にタングステン層表面の平滑化がなされ、配線の信頼
性が向上する。
【００１０】
【実施例】本発明の好適な実施例を図面を参照しながら
説明する。
説明する。
【００１１】〔第１の実施例〕本実施例は、選択タング
ステンＣＶＤ法により開口部（コンタクトホール）内に
薄くタングステン層を形成した後に、平滑化処理を施す
例である。以下、本実施例を図１〜図５を参照しながら
説明する。
ステンＣＶＤ法により開口部（コンタクトホール）内に
薄くタングステン層を形成した後に、平滑化処理を施す
例である。以下、本実施例を図１〜図５を参照しながら
説明する。
【００１２】まず、図１に示すように、シリコン基板１
の表面の所定の領域には、不純物の拡散層４が形成され
、そのシリコン基板１上に層間絶縁膜２が形成される。 なお、拡散層４に代えて下層配線層を層間絶縁膜２で被
覆する構造であっても良い。層間絶縁膜２はＢＰＳＧ等
のシリコン酸化膜等からなる。この層間絶縁膜２には、
通常のフォトリソグラフィー技術を以てコンタクトホー
ル３が形成される。このコンタクトホール３の底部では
、前記拡散層４の表面が臨む。
の表面の所定の領域には、不純物の拡散層４が形成され
、そのシリコン基板１上に層間絶縁膜２が形成される。 なお、拡散層４に代えて下層配線層を層間絶縁膜２で被
覆する構造であっても良い。層間絶縁膜２はＢＰＳＧ等
のシリコン酸化膜等からなる。この層間絶縁膜２には、
通常のフォトリソグラフィー技術を以てコンタクトホー
ル３が形成される。このコンタクトホール３の底部では
、前記拡散層４の表面が臨む。
【００１３】次に、シリコン基板１をウェハーごとＣＶ
Ｄ装置にセットし、必要に応じて前処理を行う。例えば
、その条件は、ＮＦ３ ／Ｈ２ を１０／１０ｓｃｃｍ
，圧力０．０５Ｔｏｒｒ，ＲＦパワー０．５Ｗ／ｃｍ２
とされる。
Ｄ装置にセットし、必要に応じて前処理を行う。例えば
、その条件は、ＮＦ３ ／Ｈ２ を１０／１０ｓｃｃｍ
，圧力０．０５Ｔｏｒｒ，ＲＦパワー０．５Ｗ／ｃｍ２
とされる。
【００１４】この前処理後、シラン（ＳｉＨ４ ）還元
法により薄くタングステン層５がコンタクトホール３内
に選択成長される。その条件は、例えばＷＦ６ ／Ｓｉ
Ｈ４ ／Ｈ２ の混合ガスを１０／７／１０００ｓｃｃ
ｍとなるように流量を設定し、温度２６０℃，圧力０．
２Ｔｏｒｒの条件とする。この選択成長によって、コン
タクトホール３内には、薄いタングステン層５が形成さ
れるが、この段階では図２に示すように、その表面５ａ
は凹凸の有る表面モフォロジィーの悪い面とされる。
法により薄くタングステン層５がコンタクトホール３内
に選択成長される。その条件は、例えばＷＦ６ ／Ｓｉ
Ｈ４ ／Ｈ２ の混合ガスを１０／７／１０００ｓｃｃ
ｍとなるように流量を設定し、温度２６０℃，圧力０．
２Ｔｏｒｒの条件とする。この選択成長によって、コン
タクトホール３内には、薄いタングステン層５が形成さ
れるが、この段階では図２に示すように、その表面５ａ
は凹凸の有る表面モフォロジィーの悪い面とされる。
【００１５】次に、ＳＦ６ ／Ｏ２ の混合ガスを用い
てタングステン層５の表面の平滑化処理を行う。この平
滑化処理時には、基板１は低い温度に冷却される。この
ようなガスを用いることで、表面５ａの凹部にはオキシ
フッ化物等の堆積物７が堆積し、堆積物７のない表面５
ａの凸部にはフッ素原子によるエッチングが進行する。 このため徐々に表面５ａは平滑化されて、表面モフォロ
ジーが改善される。
てタングステン層５の表面の平滑化処理を行う。この平
滑化処理時には、基板１は低い温度に冷却される。この
ようなガスを用いることで、表面５ａの凹部にはオキシ
フッ化物等の堆積物７が堆積し、堆積物７のない表面５
ａの凸部にはフッ素原子によるエッチングが進行する。 このため徐々に表面５ａは平滑化されて、表面モフォロ
ジーが改善される。
【００１６】続いて、全体を加熱することで、図４に示
すように、タングステン層５の表面５ａの前記堆積物７
が昇華し、表面５ａから堆積物７が取り除かれる。堆積
物７の取り除かれたタングステン層５の表面５ａは、凹
凸の緩和された平滑な表面とされる。
すように、タングステン層５の表面５ａの前記堆積物７
が昇華し、表面５ａから堆積物７が取り除かれる。堆積
物７の取り除かれたタングステン層５の表面５ａは、凹
凸の緩和された平滑な表面とされる。
【００１７】コンタクトホール３内のタングステン層５
の表面５ａを平滑化した後、図５に示すように、アルミ
ニューム系配線層６を形成し、このアルミニューム系配
線層６をパターニングして所要の配線層とする。なお、
アルミニューム系配線層６の下層には、図示しないバリ
ヤメタル膜が形成される。アルミニューム系配線層６は
平滑化されたタングステン層５の表面５ａを介して電気
的に拡散層４に接続するため、高い信頼性を以て配線層
を形成することができる。
の表面５ａを平滑化した後、図５に示すように、アルミ
ニューム系配線層６を形成し、このアルミニューム系配
線層６をパターニングして所要の配線層とする。なお、
アルミニューム系配線層６の下層には、図示しないバリ
ヤメタル膜が形成される。アルミニューム系配線層６は
平滑化されたタングステン層５の表面５ａを介して電気
的に拡散層４に接続するため、高い信頼性を以て配線層
を形成することができる。
【００１８】なお、上述の実施例では、平滑化処理のた
めにＳＦ６ ／Ｏ２ の混合ガスを用いたが、Ｓ２ Ｆ
２ ，ＣＦ４ ／Ｏ２ やＮＦ３ ／Ｏ２ の如き混合
ガスやその組合せなどを使用することもできる。また、
上部に形成される配線層もアルミニューム系配線層６に
限定されず、他の高融点金属層やそのシリサイド等の配
線層であっても良い。
めにＳＦ６ ／Ｏ２ の混合ガスを用いたが、Ｓ２ Ｆ
２ ，ＣＦ４ ／Ｏ２ やＮＦ３ ／Ｏ２ の如き混合
ガスやその組合せなどを使用することもできる。また、
上部に形成される配線層もアルミニューム系配線層６に
限定されず、他の高融点金属層やそのシリサイド等の配
線層であっても良い。
【００１９】〔第２の実施例〕本実施例は、ブランケッ
トタングステンＣＶＤ法により形成したタングステン層
を平滑化処理する例である。以下、本実施例を図６〜図
１０を参照しながら説明する。
トタングステンＣＶＤ法により形成したタングステン層
を平滑化処理する例である。以下、本実施例を図６〜図
１０を参照しながら説明する。
【００２０】まず、シリコン基板１１の表面に拡散層１
４を形成し、その拡散層１４上を含む全面及びゲートメ
タルを覆う層間絶縁膜１２を形成する。層間絶縁膜１２
は、例えばＢＰＳＧ膜であり、この場合には通常のＢＰ
ＳＧプロセス等により形成される。
４を形成し、その拡散層１４上を含む全面及びゲートメ
タルを覆う層間絶縁膜１２を形成する。層間絶縁膜１２
は、例えばＢＰＳＧ膜であり、この場合には通常のＢＰ
ＳＧプロセス等により形成される。
【００２１】形成した層間絶縁膜１２は、拡散層１４を
開口するようにコンタクトホール１３が形成される。コ
ンタクトホール１３の形成は、レジストの塗布後、選択
露光及びその現像を経て、そのレジストをマスクとして
ＲＩＥ等の異方性エッチングを行うことにより行われる
。図６に示すようなコンタクトホール１３が形成された
後、全面に密着性向上のための薄膜のチタン窒化膜１５
が形成される。
開口するようにコンタクトホール１３が形成される。コ
ンタクトホール１３の形成は、レジストの塗布後、選択
露光及びその現像を経て、そのレジストをマスクとして
ＲＩＥ等の異方性エッチングを行うことにより行われる
。図６に示すようなコンタクトホール１３が形成された
後、全面に密着性向上のための薄膜のチタン窒化膜１５
が形成される。
【００２２】次に、ブランケットタングステンＣＶＤ法
によって、図７に示すように、コンタクトホール１３内
及び層間絶縁膜１２の上部に至るまでのブランケットタ
ングステン層１６を形成する。ここで、ブランケットタ
ングステン層１６は、２段階の工程によって形成され、
初めにシラン還元で、続いて水素還元で形成される。こ
のブランケットタングステン層１６の形成条件の一例を
挙げると、第１段階では、シランガスが１５ｓｃｃｍ，
ＷＦ６ ガスが２５ｓｃｃｍ，温度が４７５℃，圧力が
８０Ｔｏｒｒとされ、その第２段階では、ＷＦ６ ガス
が６０ｓｃｃｍ，水素ガスが３６０ｓｃｃｍ，温度が４
７５℃，圧力が８０Ｔｏｒｒとされる。このような条件
で膜形成を行うことで、コンタクトホール１３内を埋め
、且つ層間絶縁膜１２上にも形成されたブランケットタ
ングステン層１６が得られる。このブランケットタング
ステン層１６の表面１６ａは、この段階では凹凸が有り
、表面モフォロジーが悪いが、次の平滑化処理により凹
凸が緩和される。
によって、図７に示すように、コンタクトホール１３内
及び層間絶縁膜１２の上部に至るまでのブランケットタ
ングステン層１６を形成する。ここで、ブランケットタ
ングステン層１６は、２段階の工程によって形成され、
初めにシラン還元で、続いて水素還元で形成される。こ
のブランケットタングステン層１６の形成条件の一例を
挙げると、第１段階では、シランガスが１５ｓｃｃｍ，
ＷＦ６ ガスが２５ｓｃｃｍ，温度が４７５℃，圧力が
８０Ｔｏｒｒとされ、その第２段階では、ＷＦ６ ガス
が６０ｓｃｃｍ，水素ガスが３６０ｓｃｃｍ，温度が４
７５℃，圧力が８０Ｔｏｒｒとされる。このような条件
で膜形成を行うことで、コンタクトホール１３内を埋め
、且つ層間絶縁膜１２上にも形成されたブランケットタ
ングステン層１６が得られる。このブランケットタング
ステン層１６の表面１６ａは、この段階では凹凸が有り
、表面モフォロジーが悪いが、次の平滑化処理により凹
凸が緩和される。
【００２３】ブランケットタングステン層１６を形成し
た後、平滑化処理が行われる。この平滑化処理は、Ｓ２
Ｆ２ ガスを５ｓｃｃｍ，圧力を１０ｍＴｏｒｒ、ウ
ェハー温度を−７０℃、マイクロ波の出力を８５０ワッ
トの如き各条件で行われる。この平滑化処理時では、ウ
ェハー温度が低いため、硫黄の堆積物１７がブランケッ
トタングステン層１６の表面１６ａの凹部にたまり、フ
ッ素原子によるエッチングが堆積物１７のたまった凹部
で弱くなる。逆に凸部では、フッ素原子によるエッチン
グが進行する。結局凹凸の差が緩和されて、図８に示す
ように、表面１６ａは表面モフォロジーが改善される。
た後、平滑化処理が行われる。この平滑化処理は、Ｓ２
Ｆ２ ガスを５ｓｃｃｍ，圧力を１０ｍＴｏｒｒ、ウ
ェハー温度を−７０℃、マイクロ波の出力を８５０ワッ
トの如き各条件で行われる。この平滑化処理時では、ウ
ェハー温度が低いため、硫黄の堆積物１７がブランケッ
トタングステン層１６の表面１６ａの凹部にたまり、フ
ッ素原子によるエッチングが堆積物１７のたまった凹部
で弱くなる。逆に凸部では、フッ素原子によるエッチン
グが進行する。結局凹凸の差が緩和されて、図８に示す
ように、表面１６ａは表面モフォロジーが改善される。
【００２４】平滑化処理を施した後、ウェハーごとマイ
ナスの温度領域から１５０℃程度に加熱して、図９に示
すように、ブランケットタングステン層１６の表面１６
ａの凹部に堆積している硫黄の堆積物１７を除去する。
ナスの温度領域から１５０℃程度に加熱して、図９に示
すように、ブランケットタングステン層１６の表面１６
ａの凹部に堆積している硫黄の堆積物１７を除去する。
【００２５】堆積物１７の除去後、図１０に示すように
、全面のエッチバックを行ってブランケットタングステ
ン層１６をコンタクトホール１３の内部のみに残存させ
る。エッチバックは、ＳＦ６ ／Ｃｌ２ ガスを３０／
２０ｓｃｃｍ，０．０１５Ｔｏｒｒ，０．２５Ｗ／ｃｍ
２ の如き条件で行えばよい。このエッチバックによっ
てタングステンプラグが形成される。エッチバックの際
には、ブランケットタングステン層１６の表面１６ａの
凹凸が緩和されているために、残渣が大幅に少なくなり
、信頼性の高い配線が形成されることになる。
、全面のエッチバックを行ってブランケットタングステ
ン層１６をコンタクトホール１３の内部のみに残存させ
る。エッチバックは、ＳＦ６ ／Ｃｌ２ ガスを３０／
２０ｓｃｃｍ，０．０１５Ｔｏｒｒ，０．２５Ｗ／ｃｍ
２ の如き条件で行えばよい。このエッチバックによっ
てタングステンプラグが形成される。エッチバックの際
には、ブランケットタングステン層１６の表面１６ａの
凹凸が緩和されているために、残渣が大幅に少なくなり
、信頼性の高い配線が形成されることになる。
【００２６】なお、上述の実施例では、Ｓ２ Ｆ２ ガ
スを用いて平滑化処理を行ったが、これに限定されず、
他のガスを用いて平滑化処理を行うようにすることもで
きる。
スを用いて平滑化処理を行ったが、これに限定されず、
他のガスを用いて平滑化処理を行うようにすることもで
きる。
【００２７】〔第３の実施例〕本実施例は、選択タング
ステンＣＶＤ法により開口部（コンタクトホール）内に
薄くタングステン層を形成した後に、平滑化処理を施し
、その平滑化処理の後、ブランケットタングステン層を
形成する例である。以下、本実施例を図１１〜図１５を
参照しながら説明する。
ステンＣＶＤ法により開口部（コンタクトホール）内に
薄くタングステン層を形成した後に、平滑化処理を施し
、その平滑化処理の後、ブランケットタングステン層を
形成する例である。以下、本実施例を図１１〜図１５を
参照しながら説明する。
【００２８】まず、図１１に示すように、シリコン基板
２１の表面の所定の領域には、不純物の拡散層２４が形
成され、そのシリコン基板２１上にＢＰＳＧ等のシリコ
ン酸化膜等からなる層間絶縁膜２２が形成される。その
層間絶縁膜２２には、通常のフォトリソグラフィー技術
を以てコンタクトホール２３が形成される。このコンタ
クトホール２３の底部では前記拡散層２４の表面が臨む
。
２１の表面の所定の領域には、不純物の拡散層２４が形
成され、そのシリコン基板２１上にＢＰＳＧ等のシリコ
ン酸化膜等からなる層間絶縁膜２２が形成される。その
層間絶縁膜２２には、通常のフォトリソグラフィー技術
を以てコンタクトホール２３が形成される。このコンタ
クトホール２３の底部では前記拡散層２４の表面が臨む
。
【００２９】次に、ウェハーごと選択ＣＶＤ装置にセッ
トし、必要に応じて前処理を行う。そして、シラン還元
法によって、選択的にタングステン層２５を薄くコンタ
クトホール２３内に形成する。この選択ＣＶＤの条件は
、例えばＷＦ６ ガスを１０ｓｃｃｍ，シランガスを７
ｓｃｃｍ，水素ガスを１０００ｓｃｃｍとし、温度は２
６０℃、圧力は０．２Ｔｏｒｒとされる。選択タングス
テンＣＶＤ法により形成されたタングステン層２５は、
その表面２５ａに凹凸が有り、表面モフォロジーが悪い
。しかし、次の平滑化処理工程によって凹凸が緩和され
る。
トし、必要に応じて前処理を行う。そして、シラン還元
法によって、選択的にタングステン層２５を薄くコンタ
クトホール２３内に形成する。この選択ＣＶＤの条件は
、例えばＷＦ６ ガスを１０ｓｃｃｍ，シランガスを７
ｓｃｃｍ，水素ガスを１０００ｓｃｃｍとし、温度は２
６０℃、圧力は０．２Ｔｏｒｒとされる。選択タングス
テンＣＶＤ法により形成されたタングステン層２５は、
その表面２５ａに凹凸が有り、表面モフォロジーが悪い
。しかし、次の平滑化処理工程によって凹凸が緩和され
る。
【００３０】表面の平滑化処理は、第１の実施例同様に
、例えばＳＦ６ ／Ｏ２ ガスやＣＦ４ ／Ｏ２ ガス
等が用いられて行われる。この平滑化処理の際、タング
ステン層２５の表面２５ａの凹部にはオキシフッ化物等
の堆積物２６が堆積し、堆積物２６のない表面２５ａの
凸部にはフッ素原子によるエッチングが進行する。この
ため徐々に表面２５ａは平滑化されて、表面モフォロジ
ーが改善される。
、例えばＳＦ６ ／Ｏ２ ガスやＣＦ４ ／Ｏ２ ガス
等が用いられて行われる。この平滑化処理の際、タング
ステン層２５の表面２５ａの凹部にはオキシフッ化物等
の堆積物２６が堆積し、堆積物２６のない表面２５ａの
凸部にはフッ素原子によるエッチングが進行する。この
ため徐々に表面２５ａは平滑化されて、表面モフォロジ
ーが改善される。
【００３１】続いて、全体を加熱することで、図１３に
示すように、タングステン層２５の表面２５ａの前記堆
積物２６が昇華し、表面２５ａから堆積物２６が取り除
かれる。堆積物２６の取り除かれたタングステン層２５
の表面２５ａは、凹凸の緩和された平滑な表面とされる
。
示すように、タングステン層２５の表面２５ａの前記堆
積物２６が昇華し、表面２５ａから堆積物２６が取り除
かれる。堆積物２６の取り除かれたタングステン層２５
の表面２５ａは、凹凸の緩和された平滑な表面とされる
。
【００３２】コンタクトホール２３内のタングステン層
２５の表面２５ａを平滑化した後、ブランケットタング
ステンＣＶＤ法により、ブランケットタングステン層２
７を形成する。このブランケットタングステン層２７は
コンタクトホール２３内で前記タングステン層２５上に
形成され、層間絶縁膜２２上も堆積される。コンタクト
ホール２３内のタングステン層２５の表面２５ａが既に
平滑化されているため、その上に重ねてブランケットタ
ングステン層２７を形成しても、表面モフォロジィーを
悪化させずにタングステン層を形成することができる。
２５の表面２５ａを平滑化した後、ブランケットタング
ステンＣＶＤ法により、ブランケットタングステン層２
７を形成する。このブランケットタングステン層２７は
コンタクトホール２３内で前記タングステン層２５上に
形成され、層間絶縁膜２２上も堆積される。コンタクト
ホール２３内のタングステン層２５の表面２５ａが既に
平滑化されているため、その上に重ねてブランケットタ
ングステン層２７を形成しても、表面モフォロジィーを
悪化させずにタングステン層を形成することができる。
【００３３】次に、図１５に示すように、エッチバック
によりブランケットタングステン層２７をコンタクトホ
ール２３内にのみ残す。このエッチバックによってタン
グステン層２５，２７によるタングステンプラグが形成
されることになる。タングステン層２５，２７の界面に
当たる前記表面２５ａは、その凹凸が緩和されているた
めに、形成されたタングステンプラグは低抵抗で信頼性
の高いものとなる。
によりブランケットタングステン層２７をコンタクトホ
ール２３内にのみ残す。このエッチバックによってタン
グステン層２５，２７によるタングステンプラグが形成
されることになる。タングステン層２５，２７の界面に
当たる前記表面２５ａは、その凹凸が緩和されているた
めに、形成されたタングステンプラグは低抵抗で信頼性
の高いものとなる。
【００３４】なお、本実施例では、ブランケットタング
ステン層２７を形成した後に、平滑化処理をせずにエッ
チバックしたが、ブランケットタングステン層２７の表
面にさらに平滑化処理し、その平滑化処理したブランケ
ットタングステン層２７をエッチバックするようにして
も良い。
ステン層２７を形成した後に、平滑化処理をせずにエッ
チバックしたが、ブランケットタングステン層２７の表
面にさらに平滑化処理し、その平滑化処理したブランケ
ットタングステン層２７をエッチバックするようにして
も良い。
【００３５】
【発明の効果】本発明のタングステンプラグの形成方法
では、タングステン層の選択タングステン法やブランケ
ットタングステン法による形成の後、平滑化処理が行わ
れる。この平滑化処理では、凹部に反応生成物が堆積し
ながら、凸部がエッチングされるため、タングステン層
の表面が平滑になり、表面モフォロジーが改善される。 従って、本発明を微細な半導体装置の製造工程に適用す
ることで、タングステンプラグにおける残渣等が減少し
てタングステンプラグの信頼性が高くなり、プラグ自体
の低抵抗化も実現されることになる。
では、タングステン層の選択タングステン法やブランケ
ットタングステン法による形成の後、平滑化処理が行わ
れる。この平滑化処理では、凹部に反応生成物が堆積し
ながら、凸部がエッチングされるため、タングステン層
の表面が平滑になり、表面モフォロジーが改善される。 従って、本発明を微細な半導体装置の製造工程に適用す
ることで、タングステンプラグにおける残渣等が減少し
てタングステンプラグの信頼性が高くなり、プラグ自体
の低抵抗化も実現されることになる。
【図１】本発明のタングステンプラグの形成方法の一例
におけるコンタクトホールの形成工程までの工程断面図
におけるコンタクトホールの形成工程までの工程断面図
【図２】本発明のタングステンプラグの形成方法の一例
における選択タングステンＣＶＤ工程までの工程断面図
における選択タングステンＣＶＤ工程までの工程断面図
【図３】本発明のタングステンプラグの形成方法の一例
における平滑化処理工程までの工程断面図
における平滑化処理工程までの工程断面図
【図４】本発
明のタングステンプラグの形成方法の一例における堆積
物の除去工程までの工程断面図
明のタングステンプラグの形成方法の一例における堆積
物の除去工程までの工程断面図
【図５】本発明のタング
ステンプラグの形成方法の一例における金属配線層の形
成工程までの工程断面図
ステンプラグの形成方法の一例における金属配線層の形
成工程までの工程断面図
【図６】本発明のタングステン
プラグの形成方法の他の一例におけるコンタクトホール
の形成工程までの工程断面図
プラグの形成方法の他の一例におけるコンタクトホール
の形成工程までの工程断面図
【図７】本発明のタングステンプラグの形成方法の他の
一例におけるブランケットタングステンＣＶＤ工程まで
の工程断面図
一例におけるブランケットタングステンＣＶＤ工程まで
の工程断面図
【図８】本発明のタングステンプラグの形成方法の他の
一例における平滑化処理工程までの工程断面図
一例における平滑化処理工程までの工程断面図
【図９】
本発明のタングステンプラグの形成方法の他の一例にお
ける堆積物の除去工程までの工程断面図
本発明のタングステンプラグの形成方法の他の一例にお
ける堆積物の除去工程までの工程断面図
【図１０】本発
明のタングステンプラグの形成方法の他の一例における
エッチバック工程までの工程断面図
明のタングステンプラグの形成方法の他の一例における
エッチバック工程までの工程断面図
【図１１】本発明の
タングステンプラグの形成方法のさらに他の一例におけ
る選択タングステンＣＶＤ工程までの工程断面図
タングステンプラグの形成方法のさらに他の一例におけ
る選択タングステンＣＶＤ工程までの工程断面図
【図１２】本発明のタングステンプラグの形成方法のさ
らに他の一例における平滑化処理工程までの工程断面図
らに他の一例における平滑化処理工程までの工程断面図
【図１３】本発明のタングステンプラグの形成方法のさ
らに他の一例における堆積物の除去工程までの工程断面
図
らに他の一例における堆積物の除去工程までの工程断面
図
【図１４】本発明のタングステンプラグの形成方法のさ
らに他の一例におけるブランケットタングステンＣＶＤ
工程までの工程断面図
らに他の一例におけるブランケットタングステンＣＶＤ
工程までの工程断面図
【図１５】本発明のタングステンプラグの形成方法のさ
らに他の一例におけるエッチバック工程までの工程断面
図
らに他の一例におけるエッチバック工程までの工程断面
図
１，１１，２１…シリコン基板
２，１２，２２…層間絶縁膜
３，１３，２３…コンタクトホール
５，２５…タングステン層
７，１７，２６…堆積物
Claims (3)
- 【請求項１】 層間絶縁膜の開口部にタングステンプ
ラグを形成する方法において、上記開口部内に選択タン
グステン法によりタングステン層を薄く形成した後、そ
のタングステン層の表面を平滑化処理し、その平滑化処
理されたタングステン層上に更に金属配線層を積層させ
ることを特徴とするタングステンプラグの形成方法。 - 【請求項２】 層間絶縁膜の開口部にタングステンプ
ラグを形成する方法において、上記開口部内及び層間絶
縁膜上にブランケットタングステン法によりタングステ
ン層を形成した後、そのタングステン層の表面を平滑化
処理し、その平滑化処理されたタングステン層をエッチ
バックすることを特徴とするタングステンプラグの形成
方法。 - 【請求項３】 層間絶縁膜の開口部にタングステンプ
ラグを形成する方法において、上記開口部内に選択タン
グステン法によりタングステン層を薄く形成した後、そ
のタングステン層の表面を平滑化処理し、上記層間絶縁
膜及び上記開口部内の平滑化されたタングステン層上に
ブランケットタングステン法によりタングステン層を積
層させ、そのタングステン層をエッチバックすることを
特徴とするタングステンプラグの形成方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3099771A JPH04307933A (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | タングステンプラグの形成方法 |
| US07/863,713 US5260232A (en) | 1991-04-05 | 1992-04-03 | Refractory metal plug forming method |
| KR1019920005548A KR920020619A (ko) | 1991-04-05 | 1992-04-03 | 텅스텐플러그의 형성방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3099771A JPH04307933A (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | タングステンプラグの形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04307933A true JPH04307933A (ja) | 1992-10-30 |
Family
ID=14256234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3099771A Withdrawn JPH04307933A (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | タングステンプラグの形成方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5260232A (ja) |
| JP (1) | JPH04307933A (ja) |
| KR (1) | KR920020619A (ja) |
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| JP3382357B2 (ja) * | 1993-08-27 | 2003-03-04 | ヤマハ株式会社 | 配線形成方法 |
| JPH07130852A (ja) * | 1993-11-02 | 1995-05-19 | Sony Corp | 金属配線材料の形成方法 |
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| US6025271A (en) | 1997-12-08 | 2000-02-15 | Micron Technology, Inc. | Method of removing surface defects or other recesses during the formation of a semiconductor device |
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| US8778797B2 (en) * | 2010-09-27 | 2014-07-15 | Novellus Systems, Inc. | Systems and methods for selective tungsten deposition in vias |
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1992
- 1992-04-03 KR KR1019920005548A patent/KR920020619A/ko not_active Application Discontinuation
- 1992-04-03 US US07/863,713 patent/US5260232A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5633201A (en) * | 1992-11-30 | 1997-05-27 | Hyundai Electronics Industries, Co., Ltd. | Method for forming tungsten plugs in contact holes of a semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5260232A (en) | 1993-11-09 |
| KR920020619A (ko) | 1992-11-21 |
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