JPS63147347A - 半導体装置 - Google Patents
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- JPS63147347A JPS63147347A JP62209420A JP20942087A JPS63147347A JP S63147347 A JPS63147347 A JP S63147347A JP 62209420 A JP62209420 A JP 62209420A JP 20942087 A JP20942087 A JP 20942087A JP S63147347 A JPS63147347 A JP S63147347A
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- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
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- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
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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
【発明の詳細な説明】
及」Jと1旦
この発明は超小型固体装置に関し、特に、相補型金属酸
化物半導体(CMOS)型の超大規模集a(VLSI)
装置に関する。
化物半導体(CMOS)型の超大規模集a(VLSI)
装置に関する。
導電膜は広< VLS I装置の構成に利用されている
。代表的なVLS I構成シーケンスでは、導電膜は絶
縁層の頂面に及びこの絶縁層に形成されたミクロン又は
サブミクロンの大きさの接触通路又は穴に付着される。
。代表的なVLS I構成シーケンスでは、導電膜は絶
縁層の頂面に及びこの絶縁層に形成されたミクロン又は
サブミクロンの大きさの接触通路又は穴に付着される。
実際的に重要な多くの場合に、上記の接触通路は非常に
険しい(はぼ垂直の)側壁と、高アスペクト比即ち高さ
対輻比を示す、この絶縁層とその中の各通路の壁と底に
、連続する一様な導電膜を確立する。ことは興味ある要
求である。深い段部の縁と隅は特に信頼性を持つて覆う
ことは困難である。
険しい(はぼ垂直の)側壁と、高アスペクト比即ち高さ
対輻比を示す、この絶縁層とその中の各通路の壁と底に
、連続する一様な導電膜を確立する。ことは興味ある要
求である。深い段部の縁と隅は特に信頼性を持つて覆う
ことは困難である。
例えば、(アルミニウム/銅又はアルミニウム/シリコ
ン/銅のような)標準的なアルミニウム合金から作られ
た導電膜は従来の視線スパッタリンク又は蒸着技術によ
って一般的にVLS I構成の通路については、これら
の技術は通路内に付着された電流運搬導電膜内に微小な
割れ目及び不連続部分を形成する不適切な段部被覆をし
ばしばもたらす、これの発生の可能性は明らかに構成の
歩留りとVLS I装置の信頼性に対し重大な脅威を与
える。
ン/銅のような)標準的なアルミニウム合金から作られ
た導電膜は従来の視線スパッタリンク又は蒸着技術によ
って一般的にVLS I構成の通路については、これら
の技術は通路内に付着された電流運搬導電膜内に微小な
割れ目及び不連続部分を形成する不適切な段部被覆をし
ばしばもたらす、これの発生の可能性は明らかに構成の
歩留りとVLS I装置の信頼性に対し重大な脅威を与
える。
nチャネル金属酸化物半導体(NMOS)装置について
は、接触通路に関する上記の段部被覆聞届は通常いわゆ
るポリシリコン・プラクの使用により克服することがで
きる。それによれば、ポリシリコンの膜は絶縁層とこの
絶縁層の中に形成された通路に付着される。これは一般
的には、ポリシリコンを整合的に付着し、そして、これ
を導電性にするためにドープする低圧化学蒸着工程でな
される。アルミニウム合金の膜は次にこのトープされた
ポリシリコンの頂部に付着される。このポリシリコン−
アルミニウム合金の複合物は次に順次の乾燥エッチング
工程でパターン化される。
は、接触通路に関する上記の段部被覆聞届は通常いわゆ
るポリシリコン・プラクの使用により克服することがで
きる。それによれば、ポリシリコンの膜は絶縁層とこの
絶縁層の中に形成された通路に付着される。これは一般
的には、ポリシリコンを整合的に付着し、そして、これ
を導電性にするためにドープする低圧化学蒸着工程でな
される。アルミニウム合金の膜は次にこのトープされた
ポリシリコンの頂部に付着される。このポリシリコン−
アルミニウム合金の複合物は次に順次の乾燥エッチング
工程でパターン化される。
ポリシリコンプラグ工程では、付着されたアルミニウム
合金の貧弱な段部被覆により生じる任意の電気的不連続
性は実際導電性のポリシリコンよりなる下に存在する整
合付着膜により橋絡される。これにより、高アスペクト
比の通路を持つNMO3装置の比較的高製造歩留りと良
好な信頼性が保証される。
合金の貧弱な段部被覆により生じる任意の電気的不連続
性は実際導電性のポリシリコンよりなる下に存在する整
合付着膜により橋絡される。これにより、高アスペクト
比の通路を持つNMO3装置の比較的高製造歩留りと良
好な信頼性が保証される。
不幸にして、上記のポリシリコン−プラグ技術の使用は
CMOS装置を作るためには容易に実施できない。これ
は、ポリシリコン膜の単一段階のドーピング中に生じて
それを導電性にする可能性のあるソース/トレイン領域
の潜在的な汚染のためである。2つの別々の工程でポリ
シリコン膜をドーピングすることは余分なリンクラフイ
な必要とし、これにより、構成方法全体が複雑になり、
装置の歩留りに衝撃を与える可能性かある。
CMOS装置を作るためには容易に実施できない。これ
は、ポリシリコン膜の単一段階のドーピング中に生じて
それを導電性にする可能性のあるソース/トレイン領域
の潜在的な汚染のためである。2つの別々の工程でポリ
シリコン膜をドーピングすることは余分なリンクラフイ
な必要とし、これにより、構成方法全体が複雑になり、
装置の歩留りに衝撃を与える可能性かある。
従って、VLS I装置に含まれる高アスペクト比の通
路に良好な接触を達成する試みに向けられた努力か当業
者により続けられている。この努先は、成功したとして
も、信頼性ある低価格CMO/−1罎b pgLm +
−t++ m +−+ hh + w
J、% +x h +;li> #: す
@ f−kh/F’l TMT 41Pr性を有す
るということか認識された。
路に良好な接触を達成する試みに向けられた努力か当業
者により続けられている。この努先は、成功したとして
も、信頼性ある低価格CMO/−1罎b pgLm +
−t++ m +−+ hh + w
J、% +x h +;li> #: す
@ f−kh/F’l TMT 41Pr性を有す
るということか認識された。
発明の要約
従って、この発明の目的は改良になる超小型装置を提供
することである。特に、この発明の目的は高アスペクト
比の接触通路を有する種類のVLSI CMOS装置
を改良することである。
することである。特に、この発明の目的は高アスペクト
比の接触通路を有する種類のVLSI CMOS装置
を改良することである。
簡述すれば、この発明のこれら及び他の目的は、高アス
ペクト比の接触通路か絶縁層に形成されている特定の例
示的なVLSI CMOS装置で実現される。この発
明によれば、窒化ホウ素のような材料よりなる薄層がま
ず絶縁層と通路の壁と底に一様に付着される。これは化
学蒸着工程で整合的に行われる。次に、この付着された
層は異方性乾燥エッチングをされる。これにより絶縁層
の頂面及び通路の底から窒化ホウ素か除去される。残っ
ている窒化ホウ素だ番プか通路の壁に比較的薄い部分を
有する。
ペクト比の接触通路か絶縁層に形成されている特定の例
示的なVLSI CMOS装置で実現される。この発
明によれば、窒化ホウ素のような材料よりなる薄層がま
ず絶縁層と通路の壁と底に一様に付着される。これは化
学蒸着工程で整合的に行われる。次に、この付着された
層は異方性乾燥エッチングをされる。これにより絶縁層
の頂面及び通路の底から窒化ホウ素か除去される。残っ
ている窒化ホウ素だ番プか通路の壁に比較的薄い部分を
有する。
タングステンのような金属は、次に、選択的に装置の構
造に一致する方法で付着される。特に、タングステンは
通路内の窒化ケイ素と通路の底に存在する材料(一般的
にはシリコン又は金属ケイ化物)に形成される。然しな
から、タングステンは絶縁層の表面には形成されない、
続いて、アルミニウム合金のような導電材料か絶縁層の
表面と通路内のタングステンに付着される。
造に一致する方法で付着される。特に、タングステンは
通路内の窒化ケイ素と通路の底に存在する材料(一般的
にはシリコン又は金属ケイ化物)に形成される。然しな
から、タングステンは絶縁層の表面には形成されない、
続いて、アルミニウム合金のような導電材料か絶縁層の
表面と通路内のタングステンに付着される。
この出願人による発明は、絶縁層を通して形成された少
なくとも1つの通路を有し、この絶縁層のための支持面
が各通路の底にある金属又は金属ケイ化物又はシリコン
の表面よりなる種類の半導体装置を構成する方法を含む
。特に、この方法は絶縁層の頂面と各通路の側壁と底に
一様な付着層を整合的に付着する工程を含み、その特徴
とするところは、各通路の側壁に付着層の部分を残すよ
うにこの付着層の異方性エッチングを行ない、各通路の
側壁部分と底面にのみ導電材料を整合的に付着し、そし
て、前記絶縁層の頂面に前記導電性の通路のプラグの少
なくとも1つと接触するように導電パターンを形成する
段階を有することにある。
なくとも1つの通路を有し、この絶縁層のための支持面
が各通路の底にある金属又は金属ケイ化物又はシリコン
の表面よりなる種類の半導体装置を構成する方法を含む
。特に、この方法は絶縁層の頂面と各通路の側壁と底に
一様な付着層を整合的に付着する工程を含み、その特徴
とするところは、各通路の側壁に付着層の部分を残すよ
うにこの付着層の異方性エッチングを行ない、各通路の
側壁部分と底面にのみ導電材料を整合的に付着し、そし
て、前記絶縁層の頂面に前記導電性の通路のプラグの少
なくとも1つと接触するように導電パターンを形成する
段階を有することにある。
この出願人の発明は、更に、絶縁層を通して形成された
少なくとも1つの通路を設け、この各通路がこの絶縁層
の部分により形成される側壁を有する半導体装置よりな
る。この半導体装置は更に絶縁層を支持する手段を有し
ている。この半導体層の特徴は、付着の裏張り層が通路
の側壁及び各通路の底にある支持手段の有限部分と接触
していて、その通路内の導電材料が前記裏張り層と各通
路の底にある前記支持手段の残りの部分に付着されてい
ることにある。
少なくとも1つの通路を設け、この各通路がこの絶縁層
の部分により形成される側壁を有する半導体装置よりな
る。この半導体装置は更に絶縁層を支持する手段を有し
ている。この半導体層の特徴は、付着の裏張り層が通路
の側壁及び各通路の底にある支持手段の有限部分と接触
していて、その通路内の導電材料が前記裏張り層と各通
路の底にある前記支持手段の残りの部分に付着されてい
ることにある。
この発明及びこの発明の上記及び他の目的の完全な理解
は、一定の比率で描いたものではない添付図面に関して
以下に与えられる詳細な説明を考慮することにより得る
ことかできる。
は、一定の比率で描いたものではない添付図面に関して
以下に与えられる詳細な説明を考慮することにより得る
ことかできる。
詳細な説明
第1図に示した例示的な装置は従来のCMOS装置の一
部である。ここに示した装置は内部に形成した標準的な
ソース/トレイン領域12を持つシリコン体部lOを有
している。領域12の上には従来の金属ケイ化物部分1
4が存在し、この部分14は、例えば、コバルトケイ化
物よりなる。
部である。ここに示した装置は内部に形成した標準的な
ソース/トレイン領域12を持つシリコン体部lOを有
している。領域12の上には従来の金属ケイ化物部分1
4が存在し、この部分14は、例えば、コバルトケイ化
物よりなる。
部分14は領域12に対し良好な電気接続を行なうよう
に設計されている。
に設計されている。
第1図の装置は、又、例えば、燐ケイ化物ガラス又はホ
ウ素燐ケイ化物ガラスのようなガラス材料より作られた
絶縁層16を有している。標準的な技術により、接触通
路18は絶縁層16の中に形成されている。ソース/ト
レイン領域12に対する電気接続は、当技術分野で公知
のように、ケイ化物部分14と接触する通路18内に適
当な導電材料を付着することにより形成される。
ウ素燐ケイ化物ガラスのようなガラス材料より作られた
絶縁層16を有している。標準的な技術により、接触通
路18は絶縁層16の中に形成されている。ソース/ト
レイン領域12に対する電気接続は、当技術分野で公知
のように、ケイ化物部分14と接触する通路18内に適
当な導電材料を付着することにより形成される。
例示のために、第1図の垂直壁のある接触通路18は、
ここでは、約1マイクロメータ(gm)の高さhと約0
.54mの直径dを有すると仮定する。このような通路
は比較的高いアスペクト比を有すると考えられる。実際
、このような通路で良好な段部被覆を達成し、そして、
通路18内に付着された導電材料とこの通路の底に露出
された金属ケイ化物部分14のその部分との間に信頼て
きる電気接触を確立することは極めて困難であこの発明
の原理によれば、非導電材料の比較的薄い一様な層は、
第1図に示した装置の全ての露出面に一致する仕方で付
着される。
ここでは、約1マイクロメータ(gm)の高さhと約0
.54mの直径dを有すると仮定する。このような通路
は比較的高いアスペクト比を有すると考えられる。実際
、このような通路で良好な段部被覆を達成し、そして、
通路18内に付着された導電材料とこの通路の底に露出
された金属ケイ化物部分14のその部分との間に信頼て
きる電気接触を確立することは極めて困難であこの発明
の原理によれば、非導電材料の比較的薄い一様な層は、
第1図に示した装置の全ての露出面に一致する仕方で付
着される。
例示的に、層20は約1000から2000オングスト
ロ一ム単位(入)の厚さの窒化ホウ素よりなる化学蒸着
(CVD)層を有する。(例示的な例のために、以下に
特定する特定層20の厚さは約1000人であると仮定
する。)特に、このような層は絶縁層16の頂面及び側
面と、通路18の底に露出された窒化ケイ素物部分14
の部分とに整合的に付着すると測定されている。このよ
うな付着層20は垂直又はほぼ垂直な壁を持つ高アスペ
クト比の通路の優れた段部被覆を示す。
ロ一ム単位(入)の厚さの窒化ホウ素よりなる化学蒸着
(CVD)層を有する。(例示的な例のために、以下に
特定する特定層20の厚さは約1000人であると仮定
する。)特に、このような層は絶縁層16の頂面及び側
面と、通路18の底に露出された窒化ケイ素物部分14
の部分とに整合的に付着すると測定されている。このよ
うな付着層20は垂直又はほぼ垂直な壁を持つ高アスペ
クト比の通路の優れた段部被覆を示す。
特定の例示的な例として、第2図の層20はソース・ガ
スとして稀薄のB2 H6(N2の15体積パーセント
)とN H3を利用する従来の低圧(LP)CVD反応
装置内において付着により形成される。これらの気体の
流量は稀薄B2H6の約50secmとNH,の50s
ccmを生じるよろL″41131されて、&h 7女
、]1のNH,/B2H6を確立する。付着温度は約3
75℃に設定され、一方、反応装置内の全圧力は約0.
2Torrに維持された。これらの条件下で、B、NH
の理論化学量を持つ窒化ホウ素の層か1分間あたり約3
0人の速度で付着された。このように付着された層は比
較的低い欠陥密度(例えば、1平方cmあたり約0.ま
たけ)を示した。
スとして稀薄のB2 H6(N2の15体積パーセント
)とN H3を利用する従来の低圧(LP)CVD反応
装置内において付着により形成される。これらの気体の
流量は稀薄B2H6の約50secmとNH,の50s
ccmを生じるよろL″41131されて、&h 7女
、]1のNH,/B2H6を確立する。付着温度は約3
75℃に設定され、一方、反応装置内の全圧力は約0.
2Torrに維持された。これらの条件下で、B、NH
の理論化学量を持つ窒化ホウ素の層か1分間あたり約3
0人の速度で付着された。このように付着された層は比
較的低い欠陥密度(例えば、1平方cmあたり約0.ま
たけ)を示した。
次に、この出願の発明の原理により、第1図の層20は
異方性のエッチングをされる0例示的に、層20は反応
イオンエッチング工程で乾燥エッチングをされる。エッ
チングは絶縁層16の頂面の層20の部分及び通路の底
の層20の部分を少なくとも除去するために行なわれる
。この場合、層20の残りの部分は絶縁層16内に形成
されたそれぞれの通路に高さhを有する側壁の裏張り(
複数)を構成する。
異方性のエッチングをされる0例示的に、層20は反応
イオンエッチング工程で乾燥エッチングをされる。エッ
チングは絶縁層16の頂面の層20の部分及び通路の底
の層20の部分を少なくとも除去するために行なわれる
。この場合、層20の残りの部分は絶縁層16内に形成
されたそれぞれの通路に高さhを有する側壁の裏張り(
複数)を構成する。
好都合にも、以下に明らかになる理由で、層20はわざ
と過度にエッチングされる。以下に特定する特定の工程
に従うことにより過度のエッチングはケイ化物部分14
の表面の見掛けの腐食なしチング工程の後に、通路18
内の側壁の裏張り20には第3図に示したように現われ
る。通路18の高さhか14mである1つの特定の例示
的な場合に1層20は、側壁の裏張り22の頂面か絶縁
層16の頂面の下に約0.15pmとなるように過度に
エッチングされた。これらの表面の間の距離は第3図で
eとして示しである。
と過度にエッチングされる。以下に特定する特定の工程
に従うことにより過度のエッチングはケイ化物部分14
の表面の見掛けの腐食なしチング工程の後に、通路18
内の側壁の裏張り20には第3図に示したように現われ
る。通路18の高さhか14mである1つの特定の例示
的な場合に1層20は、側壁の裏張り22の頂面か絶縁
層16の頂面の下に約0.15pmとなるように過度に
エッチングされた。これらの表面の間の距離は第3図で
eとして示しである。
例示的には、窒化ケイ素物の層20の異方性エッチング
はエッチング・プラズマを得るガスとしてCF 4 /
4%02を使用する標準的な平行板反応装置内で反応
イオン・エッチング・モートて実施された。動作電力は
約450ワツトに設定された0反応装置内の全圧力は約
3ミリTorrに設定された。これらの条件下で、1分
間あたり約90人の窒化ボロンの窒化ボロンについての
エッチング速度か達成され、そして、窒化物の部分14
の無視することかできるエッチング(第3図)か観察さ
れた。
はエッチング・プラズマを得るガスとしてCF 4 /
4%02を使用する標準的な平行板反応装置内で反応
イオン・エッチング・モートて実施された。動作電力は
約450ワツトに設定された0反応装置内の全圧力は約
3ミリTorrに設定された。これらの条件下で、1分
間あたり約90人の窒化ボロンの窒化ボロンについての
エッチング速度か達成され、そして、窒化物の部分14
の無視することかできるエッチング(第3図)か観察さ
れた。
続いて、この発明の原理により、タングステンのような
導電材料が1000人厚の窒化ホウ素の裏張り22の頂
面及び側面(第3図)か窒化物部分14の頂面の露出面
部分にのみ選択的に付着された。重要なことに、タング
ステンは絶縁層16の露出面には付着していない。
導電材料が1000人厚の窒化ホウ素の裏張り22の頂
面及び側面(第3図)か窒化物部分14の頂面の露出面
部分にのみ選択的に付着された。重要なことに、タング
ステンは絶縁層16の露出面には付着していない。
少なくとも約0.15Bm厚のタングステン層を付着す
ることによって、裏張り22を有する0、51Lmの直
径の通路18(第3図)はほぼ完全に満たされる。更に
、タングステン充填のこの通・路の頂部は絶縁層16の
頂面とほぼ共平面をなしている。第4図で、参照数字2
4は、いくぶん凹んだ頂面の地形を有するものとして示
した付着タングステン・プラグを示す。
ることによって、裏張り22を有する0、51Lmの直
径の通路18(第3図)はほぼ完全に満たされる。更に
、タングステン充填のこの通・路の頂部は絶縁層16の
頂面とほぼ共平面をなしている。第4図で、参照数字2
4は、いくぶん凹んだ頂面の地形を有するものとして示
した付着タングステン・プラグを示す。
例示的に、タングステンは従来のLPCVD反応装置て
第4図に示す導電通路プラグ24を形成するように付着
された。例として、これは、当技術分野で公知のように
、WF、のH2還元を利用することによってなされた。
第4図に示す導電通路プラグ24を形成するように付着
された。例として、これは、当技術分野で公知のように
、WF、のH2還元を利用することによってなされた。
H2とWF、のガスの流量は、例えば、それぞれ、40
00secmし 1 n (! (” /
’ 11 1″# 4h ”b Je M す
、 j+1JnTtP 〕+ もh 1 に
0℃に設定され、そして、反応装置内の全動作圧力は約
ITorrに設定された。これらの条件下て、付着タン
グステンは窒化ホウ素の裏張り22とケイ化物部分14
にのみ、1分間あたり約10人の速度で形成された。
00secmし 1 n (! (” /
’ 11 1″# 4h ”b Je M す
、 j+1JnTtP 〕+ もh 1 に
0℃に設定され、そして、反応装置内の全動作圧力は約
ITorrに設定された。これらの条件下て、付着タン
グステンは窒化ホウ素の裏張り22とケイ化物部分14
にのみ、1分間あたり約10人の速度で形成された。
約350°Cよりも低いタングステン付着温度は一般的
には望ましくない。それは、この温度は窒化ホウ素に対
するタングステンの付着が比較的貧弱になる傾向かある
からである。又、約350℃より高い温度も一般的に望
ましくない。これはこの温度が露出された絶縁体の面に
関する付着しにくくなる危険性が増大する傾向かあるか
らである。
には望ましくない。それは、この温度は窒化ホウ素に対
するタングステンの付着が比較的貧弱になる傾向かある
からである。又、約350℃より高い温度も一般的に望
ましくない。これはこの温度が露出された絶縁体の面に
関する付着しにくくなる危険性が増大する傾向かあるか
らである。
ここに特定した仕方でタングステンを付着するために利
用される工程の特定の例示的な順序は、2分間の100
対1のフッ化水素酸溶液内での予備清掃、続く10分間
の水洗い及び2分間の乾燥サイクルを有した。続いて、
装置はLPCV[)反応装置内に移され、約0.2To
rrまで排気された1次に、H2か4000sccmの
流量−で導入され、WF、か10105eの速度で加え
られた。付着サイクルの終りに、WF、の流れかさえぎ
られ、続いて、N2の流れがさえぎられた。次に、反応
装置はN2のガスを内部に導入することによって大気圧
まで増大された。
用される工程の特定の例示的な順序は、2分間の100
対1のフッ化水素酸溶液内での予備清掃、続く10分間
の水洗い及び2分間の乾燥サイクルを有した。続いて、
装置はLPCV[)反応装置内に移され、約0.2To
rrまで排気された1次に、H2か4000sccmの
流量−で導入され、WF、か10105eの速度で加え
られた。付着サイクルの終りに、WF、の流れかさえぎ
られ、続いて、N2の流れがさえぎられた。次に、反応
装置はN2のガスを内部に導入することによって大気圧
まで増大された。
第4図に示した導電通路プラグ24のいくぶん凹んだ頂
面のようなほぼ平な面は後の装置の構成工程を容易にす
る。このような表面は、例えば。
面のようなほぼ平な面は後の装置の構成工程を容易にす
る。このような表面は、例えば。
後のアルミニウムの付着及びパターン化のために有利な
ものである。金属化バターニングを複雑にするいかなる
アルミニウムの下層もこの場合には存在しない。
ものである。金属化バターニングを複雑にするいかなる
アルミニウムの下層もこの場合には存在しない。
第4図で示したように、窒化物部分14と接触する通路
に付着した材料の比較的小さな領域部分は前述の窒化ホ
ウ素の側壁裏張り22を有している。この裏張り22は
非導電性である。それにもかかわらず、比較的大きな領
域の導電性のタングステン・プラグ24とケイ化物部分
14との間の図示の通路内において実際に達成された接
触量は高品質のVLSI CMOS装置を構成するに
適温5図は1例えば、絶縁層16と前述の導電通路プラ
グ24により形成されるほぼ平坦な面に付着された標準
的なアルミニウム合金からなる層26を示す0例示的に
、このような層26は多レベル金属化構造の1つのレベ
ルよりなる。このような構造では、この発明の原理に従
ってなされた付加的な通路プラグは互いに離れた導電層
を相互接続するために利用することかできる。
に付着した材料の比較的小さな領域部分は前述の窒化ホ
ウ素の側壁裏張り22を有している。この裏張り22は
非導電性である。それにもかかわらず、比較的大きな領
域の導電性のタングステン・プラグ24とケイ化物部分
14との間の図示の通路内において実際に達成された接
触量は高品質のVLSI CMOS装置を構成するに
適温5図は1例えば、絶縁層16と前述の導電通路プラ
グ24により形成されるほぼ平坦な面に付着された標準
的なアルミニウム合金からなる層26を示す0例示的に
、このような層26は多レベル金属化構造の1つのレベ
ルよりなる。このような構造では、この発明の原理に従
ってなされた付加的な通路プラグは互いに離れた導電層
を相互接続するために利用することかできる。
従って、例として、第5図は、導電層26の頂面に付着
されるコバルトのような適当な金属又はコバルトケイ化
物のような金属ケイ化物から作られた層28を示す、(
層28は引続くタングステンの選択付着のための基礎と
して役立つ。)更に、貫通する通路を有する別の絶縁層
30が層28の上に形成されている。今度は、第5図に
示すように、この通路は窒化ホウ素の側壁32と導電性
のタングステン・プラグ34て充填されている。この両
方は前に特定した特定の例示的な仕方で好都合に形成さ
れる。続いて、標準的なアルミニウム合金の別の層36
が付着され、そして、絶縁層30の上に存在してパター
ン化される。最後に1例えば、窒化シリコンのような材
料からなる標準的なカプセル層38が層36の頂部に付
着される。
されるコバルトのような適当な金属又はコバルトケイ化
物のような金属ケイ化物から作られた層28を示す、(
層28は引続くタングステンの選択付着のための基礎と
して役立つ。)更に、貫通する通路を有する別の絶縁層
30が層28の上に形成されている。今度は、第5図に
示すように、この通路は窒化ホウ素の側壁32と導電性
のタングステン・プラグ34て充填されている。この両
方は前に特定した特定の例示的な仕方で好都合に形成さ
れる。続いて、標準的なアルミニウム合金の別の層36
が付着され、そして、絶縁層30の上に存在してパター
ン化される。最後に1例えば、窒化シリコンのような材
料からなる標準的なカプセル層38が層36の頂部に付
着される。
かくして、この明細書において、超小型装置の導電性充
填物の高アスペクト比の通路の有利な方法が開示された
。これにより達成される導電性の通路のプラグの特徴は
実際の装置の要求を満足させるための優れた段部被覆、
良好な付着及び適度なコンダクタンスを有することにあ
る。更に、このプラグを形成するための工程は通路のほ
ぼ平坦な充填を達成するに容易に摘要可能なことである
。
填物の高アスペクト比の通路の有利な方法が開示された
。これにより達成される導電性の通路のプラグの特徴は
実際の装置の要求を満足させるための優れた段部被覆、
良好な付着及び適度なコンダクタンスを有することにあ
る。更に、このプラグを形成するための工程は通路のほ
ぼ平坦な充填を達成するに容易に摘要可能なことである
。
最後に、尚、上記の構成及び技術はこの発明の原理の単
に例示的なものである。この発明のこれらの原理によれ
ば、この発明の範囲から逸脱せずに当業者により数多く
の変形及び変更例が想到されよう。例えば、本明細書で
の主な強調点は窒化か、LPCVD*’7素、LPCV
D窒化9’/61−ラム又はプラズマ促進CVD窒化シ
リコンのような他の材料も高アスペクト比の通路内に上
記の裏張りを形成するに適当である。窒化シリコンの裏
張りは、例えば、ソース・ガスとしてシラン及びアンモ
ニアを利用する工程で通路に整合的に配置することがで
きる。更に、コバルト以外の金属及びコバルトケイ化物
以外の金属ケイ化物か上記の層14と28を形成するた
めに1用することができる。更に、実際の重要なある場
合に、層14は全く省略することができる。これらの場
合に、タングステン又はモリブデンような適当な代替物
は、充填される通路の底に露出されたシリコン体部10
の頂面の部分に直接付着する仕方で選択的に付着される
。
に例示的なものである。この発明のこれらの原理によれ
ば、この発明の範囲から逸脱せずに当業者により数多く
の変形及び変更例が想到されよう。例えば、本明細書で
の主な強調点は窒化か、LPCVD*’7素、LPCV
D窒化9’/61−ラム又はプラズマ促進CVD窒化シ
リコンのような他の材料も高アスペクト比の通路内に上
記の裏張りを形成するに適当である。窒化シリコンの裏
張りは、例えば、ソース・ガスとしてシラン及びアンモ
ニアを利用する工程で通路に整合的に配置することがで
きる。更に、コバルト以外の金属及びコバルトケイ化物
以外の金属ケイ化物か上記の層14と28を形成するた
めに1用することができる。更に、実際の重要なある場
合に、層14は全く省略することができる。これらの場
合に、タングステン又はモリブデンような適当な代替物
は、充填される通路の底に露出されたシリコン体部10
の頂面の部分に直接付着する仕方で選択的に付着される
。
更に、この発明の原理によれば、上記の側壁の裏張りは
LPCVDポリシリコンから作るととかてきる。上記の
ように、このような裏張りは異方性エッチングを伴う整
合付着により形成すること金属との反応によって導電性
のケイ化物層に部分的又は完全に変換される。このよう
な選択付着は、裏張りの表面及び通路の表面にのみ金属
を形成するLPC:VD工程て達成される。このような
工程により付着される適占な金属には、例えば、チタニ
ウム、タングステン、モリブデン、タンタル等がある。
LPCVDポリシリコンから作るととかてきる。上記の
ように、このような裏張りは異方性エッチングを伴う整
合付着により形成すること金属との反応によって導電性
のケイ化物層に部分的又は完全に変換される。このよう
な選択付着は、裏張りの表面及び通路の表面にのみ金属
を形成するLPC:VD工程て達成される。このような
工程により付着される適占な金属には、例えば、チタニ
ウム、タングステン、モリブデン、タンタル等がある。
ケイ化物への裏張りの上記の特定の変換は、(一般的に
約800℃で付着されるチタニウムの場合のように)金
属付着工程自体期間中に、又は、(付着が一般的に約3
00℃で実施され、そして、ケイ化物が約650°Cで
形成されるタングステンの場合のような)付着後の焼き
なまし工程で生しることかできる。
約800℃で付着されるチタニウムの場合のように)金
属付着工程自体期間中に、又は、(付着が一般的に約3
00℃で実施され、そして、ケイ化物が約650°Cで
形成されるタングステンの場合のような)付着後の焼き
なまし工程で生しることかできる。
又、上記のように、導電プラグで通路のほぼ平坦な充填
を達成することはしばしば好都合ではあるが、この出願
の発明は、もちろん、それに限定されない、導電性のプ
ラグが通路を充填しない場合には、その通路の上に付着
された導電材料(例えば、アルミニウム合金)はその通
路内に連続整ことに、この付着材料の電気的不連続部分
はその下に存在する整合付着のプラグにより事実上橋絡
される。
を達成することはしばしば好都合ではあるが、この出願
の発明は、もちろん、それに限定されない、導電性のプ
ラグが通路を充填しない場合には、その通路の上に付着
された導電材料(例えば、アルミニウム合金)はその通
路内に連続整ことに、この付着材料の電気的不連続部分
はその下に存在する整合付着のプラグにより事実上橋絡
される。
第1図は、この発明の原理が摘要可能な特定の例示的な
VLS I装置の通路含有部分を理想化された形で図式
的に示した図、 第2図は第1図の装置に付着された一様な層を示しす図
、 第3図はその一様な層の異方性エッチングの後に残る層
の部分を示す図、 第4図は導電材料の選択付着の後の第3図の装置を表わ
す図、及び :lS5図は本出願人の発明の原理により充填された2
つの通路を含む多層装置を示す図である6(主要部分の
符号の説明)
VLS I装置の通路含有部分を理想化された形で図式
的に示した図、 第2図は第1図の装置に付着された一様な層を示しす図
、 第3図はその一様な層の異方性エッチングの後に残る層
の部分を示す図、 第4図は導電材料の選択付着の後の第3図の装置を表わ
す図、及び :lS5図は本出願人の発明の原理により充填された2
つの通路を含む多層装置を示す図である6(主要部分の
符号の説明)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、絶縁層(16)であって、この絶縁層を通して形成
された少なくとも1つの通路(18)を有し、この各通
路(18)が前記絶縁層(16)の一部によって形成さ
れた側壁を有する絶縁層(16)、及び この絶縁層(16)を支持する支持手段(10、14)
を有している半導体装置であって、付着裏張り層(22
)が各通路(18)の側壁、各通路(18)の底におけ
る前記支持手段の有限部分と接触し、及び 前記通路(18)内の導電材料(24)が前記裏張り層
(22)と、各通路(18)の底における前記支持手段
の残りの部分に粘着力により取り付けられていることを
特徴とする半導体装置。 2、特許請求の範囲第1項に記載の半導体装置であって
、CMOS装置よりなり、前記少なくとも1つの通路(
18)は高アスペクト比を有する半導体装置。 3、特許請求の範囲第2項に記載の半導体装置であって
、前記裏張りB(22)は整合付着の窒化ホウ素よりな
る半導体装置。 4、特許請求の範囲第3項に記載の半導体装置であって
、前記導電材料(24)は整合付着のタングステンより
なる半導体装置。 5、特許請求の範囲第4項に記載の半導体装置であって
、前記有限部分は金属ケイ化物よりなる半導体装置。 6、特許請求の範囲第5項に記載の半導体装置であって
、前記金属ケイ化物はコバルトケイ化物を有する半導体
装置。 7、特許請求の範囲第4項に記載の半導体装置であって
、前記有限部分はシリコンを有する半導体装置。 8、特許請求の範囲第6項に記載の半導体装置であって
、前記絶縁層(16)はガラス材料よりなる半導体装置
。 9、特許請求の範囲第8項に記載の半導体装置であって
、各通路(18)内の前記裏張り層(22)の頂面は前
記絶縁層(16)の頂面の下に存在する半導体装置。 10、特許請求の範囲第9項に記載の半導体装置であっ
て、前記導電材料(24)の頂面は前記絶縁層(16)
の頂面とほぼ共平面である半導体装置。 11、特許請求の範囲第10項に記載の半導体装置であ
って、前記頂面に付着されパターン化された導電層(2
6)を更に有する半導体装置。 12、特許請求の範囲第11項に記載の半導体装置であ
って、前記パターン化された導電層(26)はアルミニ
ウムよりなる半導体装置。 13、特許請求の範囲第12項に記載の半導体装置であ
って、前記パターン化された導電層(26)に金属ケイ
化物の層(28)を更に有する半導体装置。 14、特許請求の範囲第13項に記載の半導体装置であ
って、更に、 前記パターン化された導電層(26)の上の絶縁層(3
0)であって、この絶縁層を通して形成された少なくと
も1つの通路を有し、この絶縁層の一部により形成され
た側壁を有する絶縁層、(30)、 前記絶縁層(30)の各通路の側壁と接触すると共に、
各前記通路の底において前記ケイ化物の層(28)の有
限部分と接触する付着の裏張り層(32)及び 前記第2番目述べた絶縁層(30)の各通路内に存在し
、そして、その中において前記裏張り層(32)と、各
前記通路の底において前記ケイ化物層(28)の残りの
部分に付着された導電材料(34)を有する半導体装置
。 15、自体を通して形成された少なくとも1つの通路(
18)を備えた絶縁層(16)を有し、この絶縁層(1
6)の支持面が各通路(18)の底において金属、金属
ケイ化物又はシリコンよりなる表面を有する種類の半導
体装置の構成方法であって、 前記絶縁層(16)の頂面及び各通路(18)の側壁及
び底に一様な付着層(20)を整合的に付着する段階を
有する半導体装置の構成方法において、 各通路(18)の側壁にのみ前記付着層(20)の一部
を残すようにこの付着層(20)の異方性エッチングを
行ない、 導電プラグを形成するために前記側壁部分と各通路の底
の表面のみに導電材料(24)を整合的に付着し、及び 前記絶縁層(16)の頂面に前記導電通路プラグの少な
くとも1つと接触状態に導電パターン(26)を形成す
ることを特徴とする半導体装置の構成方法。 16、特許請求の範囲第15項に記載の方法であって、
前記一様な付着層(20)はCVD工程で付着された窒
化ホウ素を有する半導体装置の構成方法。 17、特許請求の範囲第16項に記載の方法であって、
前記エッチング段階はCF_4とO_2から得られたプ
ラズマで前記窒化ホウ素層を反応エッチングすることよ
りなる半導体装置の構成方法。 18、特許請求の範囲第17項に記載の方法であって、
前記導電材料はCVD工程で付着されたタングステンを
有する半導体装置の構成方法。 18、特許請求の範囲第18項に記載の方法であって、
前記導電パターン(26)はアルミニウムを有する半導
体装置の構成方法。 20、特許請求の範囲第15項に記載の方法であって、
前記導電材料は金属を付着し、そして、部分的又は完全
にのいずれかで前記金属をその下に存在する材料と反応
させてケイ化物を形成する半導体装置の構成方法。 21、特許請求の範囲第20項に記載の方法であって、
前記ケイ化物は金属付着中に形成される半導体装置の構
成方法。 22、特許請求の範囲第20項に記載の方法であって、
前記ケイ化物は前記付着段階の後の焼なまし段階で形成
される半導体装置の構成方法。
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US90003486A | 1986-08-25 | 1986-08-25 | |
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63293859A (ja) * | 1987-05-27 | 1988-11-30 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
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- 1987-08-17 EP EP87307236A patent/EP0257948A3/en not_active Withdrawn
- 1987-08-25 JP JP62209420A patent/JPS63147347A/ja active Pending
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JPS63293859A (ja) * | 1987-05-27 | 1988-11-30 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
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EP0257948A2 (en) | 1988-03-02 |
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