JPS6214424A - 半導体装置の製造方法 - 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］ 本発明は半導体装置の製造方法に係り、そのうち、特に
電極の形成方法に関する。

ＩＣなどの半導体装置は、高集積化されてきたため、多
数の素子を接続するための配線層が多層に形成されるよ
うになってきた。しかし、多層に積層するほど、基板面
では凹凸が激しく段差ができて、配線層の断線や短絡が
起こり易くなる欠点がある。

従って、現在、半導体基板の表面を平坦化することが重
要な課題となっているが、平坦化を阻害する大きな原因
に電極の形成があり、そのため、電極窓部分を平坦にす
る電極の形成方法が要望されている。

〔従来の技術と発明が解決しようとする問題点］第２図
（ａ）は従前の電極の形成方法を示す図で、１はシリコ
ン基板、２は二酸化シリコン（Ｓｉ０２）膜からなる絶
縁膜、３は電極窓、４は配線層（例えば、アルミニウム
膜）である。図のように、電極窓３にそのまま配線層４
を形成すると、電極窓部分で段差のために配線層が凹ん
で、その部分で断線を起こし易くなる。また、その上に
第２の配線層（図示せず）を形成する目的で、絶縁膜を
被着させると、その電極部分で絶縁膜が薄くなって、そ
の上に形成した第２の配線層と図中の配線層４とが短絡
し易い問題が起こる。

従って、電極窓の平坦化について従前より色々な方法が
考案されており、例えば、最も汎用されている対策に、
電極窓部分で絶縁膜の肩を丸くして段差をなだらかにす
る方法がある。しかし、最近のように、高度に集積化さ
れ微細化されると、それだけでは十分ではなくなって、
積層するほど凹凸が激しくなる問題は解消せず、上記の
断線や短絡の危険性は増加してきた。その解決策として
、例えば、電極窓を埋没させる選択成長法などが検討さ
れている。

選択成長法とは下地の材質によって選択的に成長膜が被
着する方法で、例えば、六弗化タングステン（ＷＦ６）
を熱分解させると、シリコン基板１上にのみタングステ
ン（Ｗ）が被着し、５ｉ０２膜２上には被着しないと云
う成長方法である。

しかし、このような選択成長方法は現在では、電極窓を
埋没するまで選択成長させることは難しく、選択成長の
膜厚は精々３０００以上度で、それ以上は非選択的無差
別に被着し始める。従って、第２図（ｂｌに示すように
、タングステン膜５の上に配線層６を形成すると、段差
は幾分少なくなるが、上記例と同様に配線層は電極窓部
分で凹んで形成され、十分に平坦化することは難しい。

また、第２図ｆｃ）に示すように、多結晶シリコンＩＩ
！Ｊ７を電極窓内にのみ選択成長させて埋没させ、その
上に配線層８を形成する電極配線の平坦化形成法が知ら
れている。塩素系反応ガス、例えば四塩化シリコン（Ｓ
ｉＣ１４）やトリクロールシラン（ＳｉＨＣｌ２　）を
熱分解して被着させると、５ｉＯ２１１！ｊ！２の上に
は被着せず、シリコン基ｉｔ上にのみ被着させ、その場
合は電極窓を多結晶シリコン膜で埋没させることができ
る。

しかし、多結晶シリコン膜７をドープド多結晶シリコン
として導電性を与えても、その電気抵抗は比較的に高く
、微細デバイスの配線層として十分満足なものではない
。

本発明はこれらの問題点を除去した電極の平坦化形成法
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、絶縁膜を窓開けした電極窓内に、金属膜を
選択的に気相成長し、次いで、非選択的に被着した絶縁
膜上の該金属膜をエツチング除去し、かくして、該金属
膜の成長とエツチングとを交互に繰り換えして、前記電
極窓を金属膜で埋没させる工程が含まれている半導体装
置の製造方法によって解決される。

［作用］ 即ち、金属膜が選択成長しなくなるまで被着させ、絶縁
膜上に被着し始めると、成長を中止して全面エツチング
して、絶縁膜を露出させる。このような成長とエツチン
グとの工程を繰り換えして、電極窓を埋没させる。

そうすれば、電極と接続する配線層が平坦化され、基板
上で積層数を増やしても凹凸が増加しなくなる。

［実施例］ 以下、図面を参照して実施例によって詳細に説明する。

第１図（ａｌ〜（ｅ）は本発明にかかる電極形成工程順
断面図で、まず、同図（ａ）に示すように、シリコン基
板１上に形成した膜厚１μｍの５ｉ０２膜２に、大きさ
１．５μｍ角の電極窓３が設けられている。

次いで、第１図（ｂｌに示すように、膜厚３０００人前
後のタングステン膜１０を被着する。被着方法は化学気
相成長（ＣＶＤ）法で、ヘリウム（Ｈｅ）などの中性ガ
スをキャリアガスとしてＷＦ６ガスを導入し、それに水
素ガスを添加して、減圧気流中の数１００℃の温度で熱
分解させる。反応式は次の通りである。

ＷＦ６　＋）ｉ２−Ｗ＋ＨＦ そうすると、タングステン膜１０は電極窓３内のシリコ
ン基板にのみ被着するが、その膜厚を３０００人程度以
上に厚くすると、もはや選択性が失われて、５ｉ０２膜
２の上にも成長し始めるが、その時点で成長を中止する
。この選択性が失われる原因は、その絶縁膜の表面状態
によるものと思われる。

次いで、第１図（Ｃ）に示すように、５ｉＯ２Ｐ２２上
に被着したタングステン膜ＩＯをイオンミリング法でエ
ツチング除去する。それには、全面をイオンミリングし
て、５ｉＯ７膜上にタングステン膜がなくなった時点で
エツチングを中止する。所謂、コントロールエッチをお
こなうものである。そうして、更に、５ｉ０２膜を軽く
弗酸で工、チングして、表面状態を調整する。

次いで、第１図（ｄｌに示すように、再び上記の第１図
（ｂｌの工程を繰り換えして、再度タングステン［９！
１０を被着させる。以降は、再び第１図（Ｃ１の工程を
繰り換えして、エツチングして５ｉ０２膜２上のタング
ステン１１１０を除去し、このような成長とエツチング
との工程を繰り換えして、最後に、第１図ｆｅ）に示す
ように、電極窓３の中をタングステン膜１０で完全に埋
没させ、その上に配線層１１を形成する。

このようにすれば、配線層１１は平坦化され、かくして
、基板上で多層配線を積層しても凹凸が増えることなく
、平坦な面に配線層が形成される。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば平坦化
した電極が形成されて、平坦な配線が得られ、ＩＣの信
頼性を向上させることができる効果があるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図１ａ）〜（ｅ）は本発明にかかる電極の形成工程
順断面図、 第２図（ａＪ、　（ｂｌ、　（Ｃ１は従来の電極の形成
断面図である。 図において、 １はシリコン基板、　　　２はＳ＋０２膜、３は電極窓
、 ４．６，８．１１は配線層、 １０はタングステン膜 第　１１！１ ６Ｌ未丙電＆／１佑午逍Ｉ訂 ｆｓ　２　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 絶縁膜を窓開けした電極窓内に、金属膜を選択的に気相
   成長し、次いで、非選択的に被着した絶縁膜上の該金属
   膜をエッチング除去し、かくして、該金属膜の成長とエ
   ッチングとを交互に繰り換えして、前記電極窓を金属膜
   で埋没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。