JPH03108720A - 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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JPH03108720A
JPH03108720A JP24730489A JP24730489A JPH03108720A JP H03108720 A JPH03108720 A JP H03108720A JP 24730489 A JP24730489 A JP 24730489A JP 24730489 A JP24730489 A JP 24730489A JP H03108720 A JPH03108720 A JP H03108720A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 以下の順序に従って本発明を説明する。
ハ、産業上の利用分野 B1発明の概要 C1従来技術 り1発明が解決しようとする問題点[第3図]E1問題
点を解決するための手段 F、イ乍用 G、実施例[第1図、第2図] H9発明の効果 (A、産業上の利用分野) 本発明は半導体装置の製造方法、特に導電領域上の層間
絶縁膜に形成した接続孔をそこに選択成長させた高融点
金属膜で埋め込み、上記層間絶縁膜上に上層配線を形成
する半導体装置の製造方法に関する。
(B、発明の概要) 本発明は、上記の半導体装置の製造方法において、 上層配線と層間絶縁膜の接続孔を埋める高融点金属膜と
のコンタクト部の抵抗の低減を図るため、 高融点金属膜により接続孔を埋め込んだ後上層配線の形
成前に、該接続孔内の上記高融点金属膜の露出面にその
表面積を広(する処理を施すものである。
(C,従来技術) 層間絶縁膜のコンタクトホールあるいはスルーホール内
に高融点金属膜、特にタングステンWを選択的に成長さ
せることによりそのコンタクトホールあるいはスルーホ
ールをタングステンで埋める技術が多層配線の形成に用
いられつつある。
というのは、配線の集積密度の向上に伴ってコンタクト
ホール、スルーホールが微細化(例えば直径0.5μm
以下)し、微細なコンタクトホールを通じても比較的低
抵抗で上下配線間の接続ができるという利点を有してい
るからであり、かかるタングステン等高融点金属膜の選
択的成長技術に関して技術開発が盛んに行われ、その成
果が例えば特開昭63−76876号公報等により紹介
されている。
(D、発明が解決しようとする問題点)[第3図1とこ
ろで、タングステンの選択成長によりコンタクトホール
あるいはスルーホールを埋めて下側導電領域と上層配線
との間を接続する技術によれば、埋め込む材料であるタ
ングステンWの比抵抗が小さいので、これより古い技術
であるところのシリコンSiをCVDにより形成しその
後全面エッチバックすることによりコンタクトボールあ
るいはスルーホール内をシリコンSiで埋めるという技
術に比較してコンタクト部の抵抗を小さくすることがで
きることは確がであるが、大幅に低減することはなかっ
た。しかし、半導体素子の微細化が進むに伴ってコンタ
クトホールあるいはスルーホールの直径は0.5μm以
下とする必要性が生じており、そのように微細化しても
配線抵抗を充分に小さくしなければ所望の特性(例えば
スピード)を得ることができない。従って、コンタクト
部の抵抗をより小さ(する努力を続けることが要求され
るのである。
そこで、本願発明者がタングステン選択CVDによる孔
埋めによればタングステンの比抵抗が小さい割にはコン
タクト部の抵抗をさほど小さくすることができないこと
の理由について追究したところ次のことが判明した。
即ち、シリコンSiをCVDにより形成しその後全面エ
ッチバックすることにより孔埋めをする技術によれば、
第3図(A)に示すように層間絶縁膜aのコンタクトホ
ールb内のシリコンCの露出面dが平坦でなく全面エッ
チバックにより中央が窪んだ形になる。従って、露出面
の表面積が比較的広くなり、上層配線を形成した場合の
シリコンCと上層配線との接触面積が広くなり、その結
果接触抵抗が小さ(なる。従って、シリコンSLの比抵
抗がさほど小さ(ない割にはコンタクト部の抵抗を小さ
くすることができる。しかるに、選択CVDによるタン
グステンWでコンタクトホールあるいはスルーホールを
埋める場合には第4図(B)に示すようにタングステン
の露出面が平坦になる。従って、上層配線との接触面積
がコンタクトホールあるいはスルーホールbの断面積と
略同程度にしかならず、接触抵抗が余り小さ(ならない
。依って、コンタクト部の抵抗を充分に小さくすること
が難しかったのである。ちなみに、前記特開昭63−7
6876号公報には、タングステンの露出面を平らで滑
らかにすることが好ましいと述べられているが、本願発
明者の知見によれば必ずしもそうとはいえないのである
本発明はこのような問題点を解決すべく為されたもので
あり、上層配線と眉間絶縁膜の接続孔を埋める高融点金
属膜とのコンタクト部の抵抗の低減を図ることを目的と
する。
(E、問題点を解決するための手段) 本発明半導体装置の製造方法は上記問題点を解決するた
め、高融点金属膜により接続孔を埋め込んだ後上層配線
の形成前に、該接続孔内の高融点金属膜の露出面の表面
積を広くする処理を施すことを特徴とする特 (F、作用) 本発明半導体装置の製造方法によれば、接続孔を埋めた
高融点金属膜の露出面の表面積を広(した後上層配線を
形成するので、高融点金属膜と上層配線との接触面積が
広(することができ、従って接触抵抗が小さくなる。
依って、コンタクト部の抵抗を小さ(することができる
(G、実施例)[第1図、第2図] 以下、本発明半導体装置の製造方法を図示実施例に従っ
て詳細に説明する。
第1図(A)乃至(E)は本発明半導体装置の製造方法
の第1の実施例を工程順に示す断面図である。
(A)半導体基板lの表面部に拡散層(導電領域)2を
形成し、半導体基板1上に層間絶縁膜3を形成する。第
1図(A)は層間絶縁膜3形成後の状態を示す。
(B)次に、同図(B)に示すように眉間絶縁膜3にコ
ンタクトホール(直径0.5gmあるいはそれ以下)4
を形成する。
(C)次に、例えばシラン還元法により同図(C)に示
すようにコンタクトホール4内にタングステン膜5を選
択的に成長(CVD)させる。
このタングステンCVDは、例えば、WF。
(IO3CCM)/SiH4(6SCCM)を反応ガス
として供給し、ベルジャー内ガス圧を0゜2Torrと
し、温度を260℃とする条件で行う。この選択CVD
により形成されるタングステン膜5の表面は平坦である
(D)次に、同図(D)に示すようにタングステン膜5
の表面に対して凹凸を生ぜしぬる処理を施す。この処理
は、タングステン膜の選択CVDを行ったCVD装置と
は別の装置内において、タングステン膜5を蒸気圧の高
い反応生成物をつくりやすいガス雰囲気に晒し、その後
エツチングすることにより行う。
例えば、蒸気圧の高いWClxをっくるc12ガスに例
えば1分間程度晒すとタングステン5の表面の一部がW
 C1xとなる。その後、SF6をエツチング用ガスと
して供給してエツチングを行う。すると、WClxにな
った部分には下記の反応が生じる。
WC1x+xF  −IWFx+C1xそして、WFx
が揮散し、エツチングされる。
しかし、WClxとならなかったWのままの部分は次の
反応式によりW F xの場合より速くエツチングされ
る。 W十xF  −IWFXこのように、Wのままの
部分と、WFxとなった部分は共にエツチングされ得る
が、エツチング速度が異なり、W E xとなった部分
の方がWのままの部分よりエツチングが遅れる。その結
果、W F xが実質的にタングステンWに対するエツ
チングマスクとして機能し得ることになり、このWFx
がタングステン膜5の表面に高い密度で点在する。そし
て、その状態でタングステン膜5の表面がエツチングさ
れるので、第1図(D)に示すようにタングステン膜5
の表面に凹凸が生じることになるのである。
(E)その後、同図(E)に示すよう上層配線膜6を形
成する。この上層配線膜6は凹凸のある上記表面にてタ
ングステン膜5と接触するので、接触面積は広くなり接
触抵抗が小さ(なる。従って、コンタクト部の抵抗を小
さ(することができる。
第2図(A)、(B)は本発明半導体装置の製造方法の
別の実施例を示すもので、同図(A)は高融点金属膜の
露出面の表面積を広くする方法の説明図、同図(B)は
接続孔内の高融点金属膜を示す断面図である。
本半導体装置の製造方法は、選択CVDにより形成した
タングステン膜5でコンタクトホール4を埋めた後、半
導体ウェハ7に対してAr+イオンミリングによりタン
グステン膜5に対するエッヂバック処理を入射方向を常
に変えながら行う。具体的には、イオンミリングの半導
体ウェハ7に対する入射角度を垂直な角度から適宜傾け
、入射角度を一定に保ちながらイオンミリングの入対方
向を回転させるのである。第2図(A)の実線の矢印は
ある時点のイオンミリングの入射方向を示し、2点鎖線
の矢印はそれからその入射方向の向きが180度回転し
た時点の入射方向を示している。このようにイオンミリ
ング入射方向を回転させて常に変るようにすると、タン
グステン5の表面は第2図(B)に示す福鉢状になり、
タングステン5の露出面の表面積は広くなる。
このように、タングステン5等ホール内の高融点金属膜
の露出面の表面積を広くする方法は種々前えられ、本発
明は種々の態様で実施することができる。
(H,発明の効果) 以上に述べたように、本発明半導体装置の製造方法は、
導電領域上の眉間絶縁膜に接続孔を形成し、該接続孔内
に高融点金属膜を選択成長して該接続孔を高融点金属膜
で埋め込み、その後、高融点金属膜の露出面にその表面
積を増大させる処理を施し、しかる後上記層間絶縁膜上
に、上記高融点金属膜を介して上記導電領域と接続され
る上層配線を形成することを特徴とするものである。
従って、本発明半導体装置の製造方法によれば、接続孔
を埋めた高融点金属膜の露出面の表面積を広くした後上
層配線を形成するので、高融点金属膜と上層配線との接
触面積が広くなり、従って接触抵抗が小さくなる。
依って、コンタクト部の抵抗を小さくすることができる
【図面の簡単な説明】
第1図(A)乃至(E)は本発明半導体装置の製造方法
の第1の実施例を工程順に示す断面図、第2図(A)、
(B)は本発明半導体装置の製造方法の第2の実施例を
説明するためのもので、同図(A)は高融点金属膜と露
出面の表面積を広くする方法の説明図、同図(B)は接
続孔内の高融点金属膜を示す断面図、第3図(A)、(
B)は発明が解決しようとする問題点を説明するための
断面図で、同図(A)はシリコン埋め込みの場合1 を示し、同図は従来の選択タングステン埋め込みの場合
を示す。 2 符号の説明 2・・・導電領域、3・・・層間絶縁膜、4・・・接続
孔、5・・・高融点金属膜。 〜 ヌ Q) も 手続ネ甫正書 (n4 平成 1年12月27日 平成1年特許願第247304号 2、発明の名称 半導体装置の製造方法 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 住所 東京部品用区北品用6丁目7番35号名称 (2
1g)   ソニー株式会社4、代理人 住所 東京都荒川区西日暮里2丁目53番5号ニューハ
ウス西日暮里703号室 6、補正の内容 (1)明細書第3頁下から4行目、「利点を」と「有し
ている」との間に「選択タングステンW法が」を挿入す
る。 (2)明細書第4頁下から7行目、「ことは」と「なか
った」との間に「でき」を挿入する。 (3)明細書第3頁11行目、「でなく」と「全面エッ
チバック」との間にrCVDによりシリコンSiを形成
した形状を反映して」を挿入する。 (4)明細書第3頁5行目、「接触面積が」を「接触面
積な」に訂正する。 (5)明細書第9頁下から6行目、rWFxJをrWc
lxJに訂正する。 (6)明細書第9頁下から4行目、rWFxJをrWc
lxJに訂正する。 明細書の発明の詳細な説明の欄 ワ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)導電領域上の層間絶縁膜に接続孔を形成し、 次いで、上記接続孔内に高融点金属膜を選択成長して接
    続孔を該高融点金属膜で埋め込み、その後、上記高融点
    金属膜の露出面の表面積を増大させる処理を施し、 しかる後、上記層間絶縁膜上に、上記高融点金属膜を介
    して上記導電領域と接続される上層配線を形成する ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP24730489A 1989-09-22 1989-09-22 半導体装置の製造方法 Expired - Fee Related JP2867468B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5622888A (en) * 1994-11-09 1997-04-22 Nec Corporation Method of manufacturing a semiconductor device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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