JPS61139026A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS61139026A
JPS61139026A JP26233584A JP26233584A JPS61139026A JP S61139026 A JPS61139026 A JP S61139026A JP 26233584 A JP26233584 A JP 26233584A JP 26233584 A JP26233584 A JP 26233584A JP S61139026 A JPS61139026 A JP S61139026A
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JP
Japan
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film
polycrystalline silicon
silicon film
tungsten
conductive polycrystalline
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Pending
Application number
JP26233584A
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English (en)
Inventor
Yoshimi Shiotani
喜美 塩谷
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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Publication date
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Publication of JPS61139026A publication Critical patent/JPS61139026A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268

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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

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] 本発明は半導体装置の製造方法にかかり、特に接続電換
の形成方法に関する。
周知のように半導体集積回路(IC)などの半導体装置
においでは、半導体基板上に半導体素子や抵抗等の素子
が形成されて、これらの電極から導出する配線層、ある
いは電極間を接続する配線層が表面に多数設けられてい
る。
その配線層には、従前からアルミニウム(^1)膜また
はその合金膜が用いられており、これはアルミニウムが
半導体基板とのオーミックコンタクトが容易に得られ、
二酸化シリコン(Si02 ) tlQとの密着がよい
高電導度材料であるからである。
しかし、アルミニウムは熔融点の低いのが欠点で、その
ためにICを高密度化して、その上面に多層配線層を積
層する場合には絶縁膜の形成等に制約があった。
従って、それに代わる配線層として導電性多結晶シリコ
ン膜が使用されており、また、モリブデン(MO)やタ
ングステン(W)などの高融点金属や、そのシリサイド
膜も使用されている。
このような導電性多結晶シリコン膜や高融点金属膜は、
絶縁膜を介した形成が容易で、且つ、表面が平坦化し易
く、多層配線の作成に好適なものであるが、その被着並
びにパターンニングは出来るだけ簡易に形成され、その
品質や信頼度の高いことが要望されている。
[従来の技術] 第3図は半導体装置における従来の一例の電極および配
線層部分の断面図を示しており、1はp型シリコン基板
、2はn型領域、3は燐珪酸ガラス(P S G)膜か
らなる絶縁膜、4.6はn型多結晶シリコン膜、5,7
はタングステン膜で、本例は電極窓8の内部をn型多結
晶シリコン膜4とタンゲステレ膜5とで充填し、その上
にn型多結晶シリコン膜6とタングステン膜7からなる
複合膜で配線層を形成した平坦化配線構造である。
このような複合膜配線に形成すると、そのままでも十分
な高電導度を有し、且つ、絶縁膜との密着性も良いが、
熱処理すればタングステンシリサイド(WSi) 、あ
るいはタングステン主体の配線層に変成される利点があ
る。
更に、本構造は、その形成方法に大きな特徴を有してお
り、第4図(a)〜(e)にその工程順断面図を示して
いる。
まず、第4図(a)はn型領域2が設けられたP型シリ
コン基板lに膜厚1μm程度のPSG膜3を被着し、そ
のPSG膜3に公知の方法で窓あけして電極窓8を形成
した工程断面図である。
次いで、第4図山)に示すように上面にn型多結晶シリ
コンI!lI4を化学気相成長(CV D)法で被着す
る。このn型多結晶シリコン膜4の被着は、モノシラン
(SiH4)とホスフィン(PH3)とを620℃で分
解させて被着させる方法が採られる。
次いで、第4図(C)に示すように、電極窓8をレジス
ト膜マスク(図示せず)で被覆し、PSGl*3の上面
に被着しているn型多結晶シリコン膜4を、フレオン(
CF4)ガスを用いたドライエツチングで除去す、る。
次いで、レジスト膜マスクを除去した後、第4図(dl
に示すように、CVD法によって電極窓8内のn型多結
晶シリコン膜4上にのみ、タングステン膜5を選択的に
被着する。このCVD法による多結晶シリコン膜上への
タングステン膜の選択形成は、既に公知となっており、
CVD装置の反応室の温度を325℃に保持し、窒素(
N2)ガス又はアルゴン(^r)ガスをキャリアガスと
した六弗化タングステン(WF6)ガスを流入して、分
解被着させる。そうすると、多結晶シリコン膜上にのみ
タングステン膜を選択的に成長することができる。それ
は  WF6 +5i=W+SiF4なる反応式によっ
てSi F 4が生成され、その触媒作用によって選択
的に成長するものと考えられている。従って、図示のよ
うに、やがて電極窓8は埋没されて、電極とPSG膜と
が同一平面になって平坦化される。
次いで、第4図(e)に示すように、再び、CVD法を
用いて、平坦化したpscMti3とタングステン膜5
との上面に、n型多結晶シリコン膜6を被着させる。
次いで、そのn型多結晶シリコン膜6の上に、上記と同
様にしてタングステン膜7を選択的に成長し、更に、こ
れをパターンニングして、第3図に示す電極および配線
の構造に仕上げる。
このように、本構造は多結晶シリコン膜へのタングステ
ン膜の選択成長法が通用できるため、その形成方法もフ
ォトプロセス工程が少なくなって簡素化される。
[発明が解決しようとする問題点] ところが、この多結晶シリコン膜へのタングステン膜の
選択成長は、必ずしも満足なものではなく、その成長速
度も数10人/分程度と大変遅く、且つ、PSG膜上べ
の成長も皆無にはならない欠点がある。
本発明はこのような問題点を減少させて、一層容易にタ
ングステンが多結晶シリコン上に選択成長される形成方
法を提案するものである。
[問題点を解決するための手段] その問題は、半導体基板上の絶縁膜に形成された電極窓
の底面に導電性多結晶シリコン膜を被着し、次いで該導
電性多結晶シリコン膜の表面を粗面処理した後、該導電
性多結晶シリコン膜上にタングステンを選択的に被着さ
せる工程が含まれる半導体装置の製造方法によって解決
される。
その粗面処理には、例えば、露出させた導電性多結晶シ
リコン膜を、弗酸を含む溶液でウェットエツチングした
り、弗素ガスを含む反応ガスでプラズマエツチングした
り、あるいは、導電性多結晶シリコン膜に含まれるシリ
コンイオンや不純物イオンを注入したりする方法を用い
る。
[作用] 卯ち、本発明は、選択成長させる多結晶シリコン膜の表
面を、粗い凹凸ある面にして、タングステン成長核が発
生し易くした後、選択成長させて、その選択成長を容易
にするものである。
[実施例] 以下、実施例によって詳細に説明する。
本発明にがかる粗面処理は、上記に説明した第4図の工
程順図において、同図fc)に示す工程後に行なわれる
ものである。
今、第1図(al、 (b)にその粗面処理を行なった
工程断面図を示している。
上記した第4図(C)に示す工程断面図のように、ドラ
イエツチングして、電極窓8内のn型多結晶シリコンI
f91!4のみを残存させた後、第1図(alに示すよ
うに、レジスト膜マスク10を全面に被覆して、n型多
結晶シリコン膜4のみ露出させ、これをエツチング液に
浸漬して、その多結晶シリコン膜の表面をエツチングし
て粗面にする。
このウエノトエノチンダ液は、例えば HF : K2 Cr207 (0,15M0Iχ) 
= 100cc : 50ccあるいは、 HF :CrO3: H20=100cc  :50g
  : 100cc等を用いる。
そうすれば、多結晶シリコン膜4“は、その表面の結晶
欠陥部分や粒子境界部分が、特にエツチングで荒らされ
、凹凸が激しくなって、ギザギザになった粗面がえられ
る。
次いで、第15図(blに示すように、レジスl−1’
Jマスク10を除去し、上記の選択成長法によって多結
晶シリコン膜4“の上にタングステン膜5を成長する。
そうすると、タングステンの核が速く、しかも、多数発
生して、成長速度が速まる。その反面、PSG膜3上へ
のタングステンの被着も減少する。
なお、ウェットエツチングの代わりに、プラズマエツチ
ングを行なっても良い。エツチングガスとしては、CF
4  (四弗化炭素)ガスやNF3 (三弗化窒素)が
適当である。
更に、イオン注入法によって、多結晶シリコン膜4の表
面を叩いて粗くすることもできる。その場合、注入イオ
ンとしては、シリコンイオンや燐イオンなどの多結晶シ
リコン膜に含まれる元素が好ましい。
同様に、このような粗面処理を、第4図(elに示す工
程後にも行なって、多結晶シリコン膜6°の上にタング
ステン膜7を選択成長し、第2図に示す配線構造に仕上
げる。かようにすれば、多結晶シリコン膜上へのタング
ステン膜の選択成長を、より完全に、且つ、より速く行
なうことができる。
[発明の効果] 以上の実施例の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、選択成長による配線構造の形成が一層容易になり、
ICの品質並びに信頼性の向上に好影響を与えるもので
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)、 (blは本発明にかかる工程順断面図
、第2図は本発明にかかる配線構造図、 第3図は従来の配線構造図、 第4図(al〜(e)ば従来の工程順断面図である。 図において、 ■はP型シリコン基板、2はn型領域、3はpsc膜、 4.6はn型多結晶シリコン膜、 4゛ 6゛は′■而面理し7た多結晶・2・リコン股5
.7はタ/ゲコテン膜、 8は1ii窓−、10はレジスl−1t’;l!下マス
クを示している。 第1図 第 2 ロ ア 第3図 、− 第4図 第4図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板上の絶縁膜に形成された電極窓の底面
    に導電性多結晶シリコン膜を被着し、次いで該導電性多
    結晶シリコン膜の表面を粗面処理した後、該導電性多結
    晶シリコン膜上にタングステンを選択的に被着させる工
    程が含まれてなることを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  2. (2)上記の粗面処理として、露出させた導電性多結晶
    シリコン膜を、弗酸を含む溶液でウェットエッチングす
    る工程が含まれてなることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の半導体装置の製造方法。
  3. (3)上記の粗面処理として、露出させた導電性多結晶
    シリコン膜を、弗素ガスを含む反応ガスでプラズマエッ
    チングする工程が含まれてなることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の半導体装置の製造方法。
  4. (4)上記の粗面処理として、露出させた導電性多結晶
    シリコン膜に、該導電性多結晶シリコン膜に含まれるシ
    リコンイオン、または不純物イオンを注入する工程が含
    まれてなることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の半導体装置の製造方法。
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