JPH0324725A - 薄膜形成方法、半導体装置の製造方法及び装置 - 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、化学気相成長（以下、ＣＶＤと略す）法によ
り薄膜を形成する方法及び半導体装置を製造する方法並
びにこれらの方法を行なうための薄膜形成装置に関する
． 〔従来の技術〕 従来、半導体装置の製造等に際し、ＣＶＤ法により絶縁
膜のホールにタングステン（Ｗ）等の金属を埋め込んで
配線金属膜を形成することが行なわれていた．この場合
，絶縁膜のホールのみならず試料全面に金属膜を形成し
、不要部分を除去する方法が採られていた．試料全面に
金属膜を形成する方法は、例えば，特開昭６０−１１０
８７６に記載の方法が行なわれていた。この方法は、真
空容器内でプラズマを生或し、このプラズマで試料を覆
う一方、上記真空容器内に反応性ガスを導入し，上記プ
ラズマと上記反応性ガスとの反応により生じる反応性ガ
スイオンによる化学反応により薄膜を形成するものであ
る． また，アイ・イー・イー・イー　アイ・イー・ディー・
エム　テクニカノレ　ダイジェスト、第２１７頁〜第２
２０頁．　１９８７年（ＩＥＥＥ　ＩＥＤＭ　Ｔｅｃｈ
ｎｉｃａｌＤｉｇｅｓｔ，　ｐｐ．２１７−２２０．　
１９８７）に記載のように所望の反応種ガスを用い、化
学反応により金属薄膜を気相成長させ、その際下地材質
による金属薄膜の成長速度の差を利用して，ホールにＷ
を埋め込む方法、いわゆる選択ＣＶＤ法も、上記のプロ
セスに用いられていた． 〔発明が解決しようとする課題〕 上記の従来の試料全面に金属膜を形成するＣＶＤ法は、
形成した配線金属膜のホール中央の部分の膜質が悪く、
欠陥が入り易いという問題があつた． また、上記選択ＣＶＤ法は，下地材質による金属膜形成
速度の違いを利用したものであるため、試料の材質及び
その表面状態が悪い場合、選択性が著しく劣化するとい
う問題があった。

さらに上記選択ＣＶＤ法は、ｎ”−Ｓｉ基板上、ｎｏｎ
−ドープＳｉ基板上、ｐ　−Ｓｉ基板上で各々Ｗの堆積
速度に大きな違いが発生し、このため、ｎ−Ｓｉ基板表
面とｐ　−ＳＬ基板表面が同時に現われているＣＭＯＳ
　（相補形ＭＯＳ）構造のコンタクト穴埋め込み等にお
いて、反応物の堆積速度が場所によって異なるという問
題があった。

本発明の目的は、試料の下地材質あるいはその表面状態
に依存することなく、高選択的に反応物の埋め込みを行
なう薄膜形成方法、半導体装置の製造方法及びこれらの
方法を行なうための薄膜形成装置を提供することにある
． 本発明の他の目的は、ｎ”　−　Ｓ　ｉ基板表面とｐ−
ＳＬ基板表面等のように異なる下地材質を用いても同程
度の反応物堆積速度を有する薄膜形成方法、半導体装置
の形成方法及びこれらの方法を行なうための薄膜形成装
置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、（１）プラズマを発生させ、該プラズマに
より反応種ガスをイオン化し、該イオン化した反応種ガ
スを用いて化学気相成長を行ない金属膜を形成する薄膜
形成方法において、上記プラズマと上記イオン化した反
応種ガスの混合系から選択的に上記イオン化した反応種
ガスを試料近傍に導き、さらに上記陽イオン化した反応
種ガスよりも低電位の電圧を試料に印加して化学気相成
長を行ない、選択的にホール内に金属膜を形成すること
を特徴とする薄膜形成方法、（２）プラズマを発生させ
、該プラズマにより反応種ガスをイオン化し、該イオン
化した反応種ガスを用いて化学気相成長を行ない金属膜
を形成する工程を有する半導体装置の製造方法において
、上記プラズマと上記イオン化した反応種ガスの混合系
から選択的に上記イオン化した反応種ガスを試料近傍に
導き、さらに上記陽イオン化した反応種ガスよりも低電
位の電圧を試料に印加して化学気相成長を行ない、選択
的にホール内に金属膜を形成することを特徴とする半導
体装置の製造方法、（３）プラズマを発生し，該プラズ
マにより反応種ガスをイオン化する放電部と，陽イオン
化した反応種ガスを用いて化学気相成長させる反応部と
、該プラズマと該イオン化した反応種ガスの混合系から
選択的に該イオン化した反応種ガスを反応部に導く手段
と，該反応部内に設けられた基板電極と、該基板電極上
の試料に陽イオン化した反応種ガスよりも低電位の電圧
を印加する手段とを有することを特徴とする薄膜形成装
置、（４）所望のホールを有する絶縁膜と少なくとも該
絶縁膜上に配置された導電性薄膜よりなる２層の膜を基
板上に形成する工程及び該ホール内に金属膜を形成する
工程を有することを特徴とする薄膜形成方法、（５）反
応種ガスをイオン化し、化学気相成長により金屈膜を形
成する薄膜形成方法において、陽イオン化した反応種ガ
スよりも低電位の電圧を試料に印加し、さらに試料の絶
縁膜上に形成された導電性薄膜に正電位を印加するかま
たは該導電性薄膜をフローティング状態として化学気相
成長を行ない、選択的にホール内に金属膜を形成するこ
とを特徴とする薄膜形成方法，（６）反応種ガスをイオ
ン化し、化学気相成長により金属膜を形成する工程を有
する半導体装置の製造方法において、陽イオン化した反
応種ガスよりも低電位の電圧を試料に印加し、さらに試
料，の絶縁膜上に形成された導電性薄膜に正電位を印加
するかまたは該導電性薄膜をフローティング状態として
上記化学気相成長を行ない、選択的にホール内に金属膜
を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法、（
７）反応種ガスをイオン化する放電部と、陽イオン化し
た反応種ガスを用いて化学気相成長させる反応部と、該
反応部内に設けられた基板電極と、該基板電極上の試料
に陽イオン化した反応種ガスよりも低電位の電圧を印加
する手段と、該試料の絶縁膜上に形成された導電性薄膜
に正電位を印加するかまたは該導電性薄膜をフローティ
ング状態とする手段とを有することを特徴とする薄膜形
成装置によって達成される． 上記第４項における所望のホールを有する絶縁膜と該絶
縁膜上に配置された導電性薄膜よりなる２層の膜を基板
上に形成する工程とは、二つの膜をどのような順で形成
してもよい．例えば，基板上に絶縁膜を形成し，その上
に導電性薄膜を形成し、ついで二つの膜に同時にホール
を形成してもよい．また基板上に絶縁膜を形成し、この
膜にホールを形成してからこの膜の上に導電性薄膜を形
成してもよい。後者の方法をとる場合、絶縁膜へのホー
ルの形成は、絶縁膜を垂直または逆テーパー状に加工し
て行ない、その後基板全面に導電性薄膜を形成してもよ
い。この場合、ホール内にも同時に導電性薄膜が一部形
成されるが、ホール内に形成された導電性薄膜と絶縁膜
上に形成された導電性薄膜とが電気的に絶縁されていれ
ばよい。

導電性薄膜が形成された後、さらにホール内の金属膜の
形成を続ければよい。また、上記第４項における絶縁膜
と導電性薄膜を形成する工程とホール内に金属膜を形成
する工程は、一部同時に行なわれでもよい。この方法は
、上記第５項、第６項における導電性薄膜を形成する場
合も同様に行なうことができる。

本発明において，試料には反応種ガスをイオン化するた
めのプラズマの影響を与えず、また試料表面でグロー放
電が生じない条件でＣＶＤを行なう。

プラズマとイオン化した反応種ガスの混合系からプラズ
マを除去すれば選択的に上記イオン化した反応種ガスを
試料近傍に導くことができる．上記第３項記載の薄膜形
成装置において、上記放電部と反応部は、それぞれ別個
の真空容器に分かれていてもよいし、一個の真空容器内
を金属メッシュで分けてそれぞれの部として用いてもよ
い．プラズマとイオン化した反応種ガスの混合系から選
択的に該イオン化した反応種ガスを反応部に導く手段と
してプラズマの除去のために細かい金属メッシュや狭い
通路等が放電部と反応部の間に設けられていればよい。

本発明における化学気相成長は、反応種ガスとしてＷＦ
いＭＯＦ．，ＡＱ（ＣＨ，），、ＴｉＣＱ４等を用いる
ことにより、Ｗ．Ｍｏ、ＡＱ．Ｔｉ等の金属膜を形成す
ることができる．反応温度は，２００〜１０００℃程度
であるが、好ましい反応温度は反応種ガスとキャリャー
ガスとの組み合わせにより異なり、例えば、ＷＦ，・Ｓ
ｉＨ，では２５０〜６５０℃程度、Ｍｏ　Ｆ　＠　・Ｈ
ｚでは２００　〜５００℃程度である．堆積圧力は、０
．１〜１００　Ｐ　ａ程度で行なうことができる．好ま
しい堆積圧力は、反応種ガスとキャリャーガスの組み合
わせや反応温度によって異なり、例えばＭｏＦ，・Ｈ２
では３０Ｐａ以下である．上記の反応種ガス、反応温度
，堆積圧力等は従来のＣＶＤ法による反応種ガス、反応
温度、堆積圧力等の値をそのまま本発明においても用い
ればよい。

また、試料に印加する電圧の電力密度は、好ましくは０
．５〜ｌ　Ｗ　／　ａｍ”程度、電力導入口より試料の
絶縁膜上の導電性薄膜に印加する電圧の電力密度は、好
ましくは０．２〜０．５Ｗ／ａｍ”程度である．〔作用
〕 反応種が陽イオン状態で存在する雰囲気中に試料を置き
、化学気相成長を行なうと、陽イオン化反応種は試料表
面で電気的に中和し、膜として堆積すると共に試料表面
は正に帯電する．この試料表面の帯電量は膜の堆積が進
行するに従って増加する。

ここで、第工図（ａ）に示すように、Ｓｉ基板ｌ表面に
露出しているビアホール４を高周波電源８、直流電源９
、９′に接続あるいはアース電位に接地し、陽イオン化
反応種ガス３よりも低電位に保つことにより、この部分
に飛来した陽イオン化反応種ガス３の正電荷はこれらの
電源を通じて放電される。また、陽イオン化反応種ガス
３は、ビアホール４の底部の電位に引きつけられるため
，ビアホール４内に選択的に飛来する． 一方、１層目の絶縁膜２表面においては、デポジション
当初は陽イオン化反応種ガス３が飛来し、反応物が堆積
するが、Ｃ＝Ｑ／Ｖで定義される絶縁膜のキャパシタ容
量まで正に帯電すると、それ以後、陽イオン化反応種ガ
ス３による反応物が堆積することはない。

なお、陽イオン化反応種ガス３の平均自由行程を充分長
くすることにより，陽イオン化反応種ガス３は試料に対
してほぼ垂直に入射する．このため、ビアホール４内側
壁に陽イオン化反応種ガス３による反応物が堆積するこ
とはない．これによって、ビアホール４内に堆積した反
応物と絶縁膜２上に堆積した極めて薄膜の反応物は完全
に絶縁され、ビアホール４内の反応物の堆積のみが進行
する． また、多層配線構造の場合においても、第１図（ｂ）に
示すように、２層目の絶縁膜６に形成したビアホール７
に反応物を堆積させる際、Ｓｉ基板ｌに高周波電源８に
よる高周波電力、あるいは直流電源９、９′による直流
電力の印加、あるいはアース電位に接地する。これによ
り、Ｓｉ基板１と１層目配線であるＷ膜５は同電位とな
り、陽イオン化反応種ガス３はビアホール７底部のＷ膜
５の電位に引きつけられ、ビアホール７内に選択的に飛
来し，反応物として堆積する。

また、第１図（ｃ）に示すように、Ｓｉ基板１表面が露
出しているビアホール４を高周波電源８、直流電源９、
９′に接続あるいはアース電位に接地し、陽イオン化反
応種ガス３よりも低電位に保つと共に、絶縁膜２上のみ
に形成した導電性薄膜２３においては、電力導入口２６
を通じて直流電源２７を接続し、正電位あるいはフロー
ティング状態に保つことにより、陽イオン化反応種ガス
３が導電性薄膜２３表面に飛来してくることがなく、ビ
アホール４にのみ反応物を堆積することができる．また
、ビアホール４の上部まで反応物が堆積すると、堆積し
た反応物と絶縁膜２上の導電性薄膜２３とが電気的に導
通される．この時、電力導入口２６と直流電源２７との
接続を断つと、堆積した反応物と導電性薄膜２３とが同
電位になり、以後反応物の堆積は全面に、かつ平坦に行
なわれる．〔実施例〕 以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する．第２図
は、本発明の薄膜形成装置の一実施例の模式図である．
第２図に示すように、放電室１１と反応室１３を分離し
，試料ｌ５に放電室１１で発生したプラズマｌ２の影響
を与えないようにした．また、反応室１３の基板電極ｌ
４とその対向壁の間隔は，プラズマ１２が侵入してこな
いように、約１０ｍ鳳とした．なお、反応室１３の基板
電極１４に対向している壁をアース電位に接地した． 放電室１１は第３図（ａ）に示すように、放電室１１の
外周にコイル１６を巻き付け、それに高周波電源ｌ７に
よる高周波電力を印加し，プラズマを発生させる方法、
第３図（ｂ）に示すように、放電室１１内に電極１８を
設置し、その電極ｌ８に高周波電源１９による高周波電
力、あるいは直流電源２ｏ、２ｌによる直流電力を印加
することにより、プラズマを発生させる方法等があり、
本実施例では第３図（ｂ）に示す構造のものを用い、電
極１８には高周波電源ｌ９による高周波電力を印加し、
その電力密度を０．５Ｗ／ｃｓ＋”とした． 再び第２図により説明する．金属の反応種ガス１０には
六フッ化タングステン（Ｗ　Ｆ，）ガスを用い、放電室
ｌｌ内でグロー放電を起こさせることにより、陽イオン
化反応種ガス３として、四フッ化タングステンイオン（
ＷＦ４　　）や五フッ化タングステンイオン（ＷＦ，）
等が生成する．これらのイオンを放電室ｌ１から反応室
１３に流し込み、同時に反応室ｌ３にはキャリャーガス
入口２２より還元性ガスであるモノシラン（ＳｉＨ４）
ガスを流入し、排気は、排気口２４より行なった。なお
、この時の反応室１３の圧力は０．５Ｐａとした．基板
電極１４は、高周波電源８による高周波電力を印加し、
その電力密度を０．８Ｗ／ｃｍ”とした．さらに、基板
電極ｌ４は基板加熱により２００℃とし、試料１５の温
度を２００℃一定とした．上記方法により，選択ＣＶＤ
法によるタングステン（Ｗ）のビアホールへの埋め込み
を行なうと、選択性に優れたＷの埋め込みができた．ま
た、深さ１．０μ島、アスペクト比１．０のビアホール
において、ビアホール底部の下地表面がｎ＋一Ｓｉ基板
とｐ”−Ｓｉ基板とでは、ほぼ同程度のＷ堆積速度が得
られる。その上、基板上の絶縁膜の表面が荒れている試
料においても、選択性に優れたＷのビアホールへの埋め
込みができた．本発明による薄膜形成を第４図を用いて
説明する．第４図は半導体装置の絶縁膜に形成されたビ
アホール部分の模式図である．Ｗ膜の堆積過程を時間の
経過に従い，ｔ８、ｔ２、ｔ３、ｔ４で示す．本発明に
おいては、第４図（ａ）に示すように堆積初期過程ｔ０
ではビアホール４のみならず、１層目の絶縁膜２上にも
極薄膜のＷＳが堆積する。

絶縁膜２が陽イオン化反応種ガス３によってチャージア
ップした時点で絶縁膜２上でのＷ膜の堆積が止まり，ビ
アホール４内でのＷ堆積のみが進行する．そしてｔ３の
時点でビアホール４内に堆積したＷ膜と絶縁膜２上に堆
積した極薄膜のＷ膜が電気的に導通する．その後ｔ４の
ようにＷ膜５は堆積する．なお，ｔ，のＷ膜厚は任意に
変更することができる． 従来のスパッタ法及び非選択ＣＶＤ法では、第４図（ｂ
）に示すような堆積過程となり、ビアホール４へのＷ膜
の埋め込み、平坦化を行なおうとすると、絶縁膜２上に
も厚膜のＷ膜を堆積させなくてはならず、かつ、ビアホ
ール４中央部に堆積したＷ膜の膜質が著しく悪く、欠陥
が入り易いという問題があった。本発明ではその問題を
解決できる． また、従来の選択ＣＶＤ法によるＷ膜の堆積では、第４
図（ｃ）に示すように、堆積過程ｔ４に到達すると、ビ
アホール４上にＷ膜の盛り上がりができるだけで，その
上に配線を走らせようとすると、選択ＣＶＤ法以外の方
法で配線金属膜を形成しなくてはならない．本発明では
、ビアホール４へのＷ膜埋め込みと、絶縁膜２上での配
線用Ｗ膜を連続して形成することができる。

つぎに本発明により、半導体装置を製造した実施例を示
す．第５図は、その製造工程を示す素子断面図である．
Ｎ−Ｓｉ基板５１表面を酸化してＳＬ０２層５２を形成
し、このＳｉＯ２層５２をホトレジストのマスクを用い
てエッチングして所望のパターンとし、このパターンを
マスクに不純物ドーピング、不純物拡散を行ないＰウエ
ル層５３を形成する（第５図（ａ））． Ｓ　ｉ　Ｏ　，層５２を削除し、安定化のため基板表面
に酸化膜５４を形成し、ついでＳｉ３Ｎ４膜５５を形成
後ホトレジストパターン５６によりエッチングを行ない
，所望のパターンとし、さらにこの上にホトレジストパ
ターン５６′　を形成する（第５図（ｂ））．これらの
パターンをマスクとして不純物ドーピングによりＰ層５
７を形成し、ホトレジストパターン５６、５６′　を除
去後、フィールド酸化を行ない、Ｓｉ，Ｎ，膜５５を除
去し、ゲート酸化を行なう（第５図（Ｃ））。厚さ０．
３μ園の多結晶Ｓｉ膜５８を形成し、ホトレジストのマ
スクを用いて所望のパターンにエッチングする（第５図
（ｄ））．つぎに絶縁膜６０を形成し、ホトレジストの
マスクにより所望のパターンとし，この絶縁膜６０や多
結晶ＳＬ膜５８等をマスクに不純物ドーピングと拡散を
行ないＰ＋層５９を形成する（第５図（ｅ））．上記絶
縁膜６０を除き、上記と同様の方法でＰ＋層５９を覆う
ように絶縁膜６１を形成し、Ｎ＋層６２を形成する（第
５図（ｆ））．絶縁膜６１を除き、全面にリンガラス（
ＰＳＧ）の絶縁膜６３を厚さ約０．６μ一に形成し，所
望の位置にビアホールを形成する（第５図（　ｇ　））
．なお、ここ迄の工程は従来の方法と同様である． ついで第２図に示した装置により１層目配線のＷ膜６４
を形成する。反応種ガスｌＯとしてＷＦ，ガスを用い、
放電室ｌｌ内でグロー放電を起こさせる十 ことにより、Ｗ　Ｆ　ｓ　．　Ｗ　Ｆ　４”＋等の陽イ
オンを生成し、それらの陽イオンを放電室１ｌから反応
室１３に流し込み、同時に反応室１３には還元性ガスで
あるＳ　ｉ　Ｈ　，ガスを流入した．なお、この時の反
応室１３の圧力は０．５　Ｐ　ａとした。また、基板電
極１４には高周波電力を印加し、その電力密度を０．８
Ｗ／Ｃ１とした．基板電極ｌ４は基板加熱により２００
℃とし、試料１５の温度を２００℃一定とした．モして
Ｗ膜６４の所定の位置にホールを形成する（第５図（ｈ
））．ついで上記と同様に厚さ約０．６μ璽のＰＳＧの
絶縁膜６５を形成し、ビアホールを設け，２層目配線の
Ｍｏ膜６６を形成する．反応種ガス１０としてＭｏＦ．
ガスを用い、上記方法によりＭｏＦｓ十、ＭｏＦ４”十
等の陽イオンを生成し、それらの陽イオンを放電室ｌ１
から反応室１３に流し込み、同時に反応室１３にはＡｒ
ガスを流入した．なお、この時の反応室１３の圧力は０
．８Ｐａとした．また、基板電極１４に印加した高周波
電力の電力密度、及び基板加熱温度は上記方法と同条件
とした。ついでＭｏ膜６６を所望のパターンとする（第
５図（ｉ））．これにより、直径０．５μ鵬、深さ０．
８μ量のビアホールをＷ膜、Ｍｏ膜で埋め込み、平坦化
することができ，膜被覆形状の優れた配線膜を形成する
ことができた。また、エレクトロマイグレーション，及
びストレスマイグレーションに対しては良好な耐性を示
し、信頼性の優れたＣＭＯＳＬＳＩを製造することがで
きた． 第６図に、本発明の他の実施例の薄膜形成装置の模式図
を示す。直流電源２７に接続する電力導入口２６を有す
る他は、第２図に示した装置と同様である．この電力密
度は０．２〜０．５Ｗ／ｃｍ”とすることが好ましい。

本実施例によるＷ膜堆積過程を、第７図に示した半導体
装置の絶縁膜に形成されたビアホール部分の模式図によ
り説明する．Ｗ膜の堆積過程を時？の経過に従い、１．
．１，、ｔ，、ｔ４．ｔｓで示す．ｔ■、ｔ２ではビア
ホール４内のみにＷ膜が堆積する．なお、この過程では
Ｓｉ基板１には高周波電力０．５〜１．ＯＷ／ｃｍ”．
絶縁膜２上にのみ形成されている導電性薄膜２３には直
流電力０．２〜０．５Ｗ　／　ｅｌ１”を各々印加して
いる．導電性薄膜２３に与える電位は、陽イオン化反応
種ガスの電位より高電位とする． ｔ，過程では、導電性薄膜２３への直流電力の印加を止
めて、導電性薄膜２３をフローティング状態とし，Ｓｉ
基板１への高周波電力の印加のみを継続する．ビアホー
ル４内へのＷ膜堆積が進行し，Ｗ膜が導電性薄膜２３と
接触した時点で、Ｗ膜と導電性薄膜２３は同電位となる
ため、陽イオン化反応種ガスは試料全面に飛来すること
になり、ｔいｔ５のようにＷ膜５は堆積する． 上記方法を用いて，選択ＣｖＤ法によるビアホール４へ
のＷの埋め込みを行なうと、選択性に優れたＷの埋め込
みができた． また，深さ１．０μ鵬、アスベクト比１．０のビアホー
ルにおいて、ビアホール底部の下地表面がｎ−ｔ−Ｓｉ
基板とｐ”−　Ｓ　ｉ基板とでＷ堆積速度の優位差はな
かった． また，第８図に示すように、絶縁膜２を逆テーバー、も
しくは垂直に加工した後、真空蒸着法あるいはスパッタ
リング法により導電性薄膜２３を形成すると，ビアホー
ル側壁には導電性薄膜は形成せず、絶縁膜２上の導電性
薄膜２３とＳｉ基板ｌ上の導電性薄１１ｉ２３とを電気
的に絶縁することができる．その後Ｗ膜を形成すると、
ビアホールをＷ膜で埋め込むことができ、しかも平坦な
配線層を形成することができる．また、この場合予め被
膜する導電性薄膜と配線層を同一材料とするとーっの装
置で連続処理で形成することができる。

この方法により、半導体装置を製造し、平坦な配線層を
有する半導体装置を得ることができた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、選択ＣＶＤ法によるビアホールへの金
属埋め込みにおいて、埋め込もうとする金属の反応種ガ
スをイオン化し、かつ、基板電極に陽イオン化した反応
種ガスよりも低電位の電圧を印加することにより、試料
の電極膜表面及びＳｉ基板が露出している部分にイオン
化した反応種ガスを選択的に侵入させ、優れた金属埋め
込みを行なうことができる。

また，基板電極に上記電圧を印加すると共に、試料の絶
縁膜上に形成した導電性薄膜に正電位を印加するかまた
はフローティング状態とすることにより、イオン化した
反応種ガスを試料のＳｉ基板及び電極膜表面が露出して
いる部分に選択的に侵入し、優れた金属埋め込みを行な
うことができる。

また、強制的にイオン化した反応種ガスがビアホール内
に侵入するため、ビアホール底部のｎ−ＳＬ基板及びｐ
　−Ｓｉ基板表面上での金属堆積速度が同程度となり、
ＣＭＯＳ構造でのビアホールへの金属埋め込みに効果が
ある． さらに、イオンを利用した選択ＣＶＤのため，従来のよ
うに試料の表面荒れに依存することもなく、選択性に優
れたビアホールへの金属埋め込みに効果がある．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の薄膜形成法を説明するため
の半導体装置の部分模式図、第２図は本発明の一実施例
の薄膜形成装置の模式図、第３図は第２図に示した薄膜
形成装置の放電室の構造図、第４図（ａ）は本発明の膜
堆積過程を説明する模式図，第４図（ｂ）は非選択ＣＶ
Ｄ法による膜堆積過程を説明する模式図、第４図（Ｑ）
は従来の選択ＣＶＤ法による膜堆積過程を示す模式図，
第５図は本発明の半導体装置の製造方法の一実旅例の工
程図、第６図は本発明の他の実施例の薄膜形成装置の模
式図、第７図及び第８図は本発明の膜堆積過程を説明す
る模式図である． １・・・Ｓｉ基板　　　　　　２、６・・・絶縁膜３・
・・陽イオン化反応種ガス ４，７・・・ビアホール　　５・・・Ｗ膜８・・・高周
波電源　　　　９、９′・・・直流電源１０・・・反応
種ガス　　　　１１・・・放電室ｌ２・・・・・プラズ
マ　　　　　ｌ３・・・反応室１４・・・基板電極　　
　　　１５・・・試料１６・・・コイル　　　　　　１
７、１９・・・高周波電源ｌ８・・・電極　　　　　　
　２０．　２１．　２７・・・直流電源２２・・・キャ
リャーガス入口 ２３・・・導電性薄膜　　　　２４・・・排気口２６・
・・電力導入口　　　　５ｌ・・・ＮＳｉ基板５２・・
・Ｓｉｎ，層　　　　　５３・・・Ｐウエル層５４・・
・酸化＠　　　　　　　５５・・・Ｓｉ３Ｎ４膜５６、
５６′・・・ホトレジストパターン５７・・・Ｐ［　　
　　　　　　５８・・・多結晶ＳＬ膜＋ ５９・・・Ｐ層　　　　　　６０、６１．　６３．　６
５・・・絶縁膜６２・・・Ｎ層　　　　　　６４・・・
Ｗ膜６６−Ｍｏｌｌｌｉ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．プラズマを発生させ、該プラズマにより反応種ガス
   をイオン化し、該イオン化した反応種ガスを用いて化学
   気相成長を行ない金属膜を形成する薄膜形成方法におい
   て、上記プラズマと上記イオン化した反応種ガスの混合
   系から選択的に上記イオン化した反応種ガスを試料近傍
   に導き、さらに上記陽イオン化した反応種ガスよリも低
   電位の電圧を試料に印加して化学気相成長を行ない、選
   択的にホール内に金属膜を形成することを特徴とする薄
   膜形成方法。
2. ２．プラズマを発生させ、該プラズマにより反応種ガス
   をイオン化し、該イオン化した反応種ガスを用いて化学
   気相成長を行ない金属膜を形成する工程を有する半導体
   装置の製造方法において、上記プラズマと上記イオン化
   した反応種ガスの混合系から選択的に上記イオン化した
   反応種ガスを試料近傍に導き、さらに上記陽イオン化し
   た反応種ガスよりも低電位の電圧を試料に印加して化学
   気相成長を行ない、選択的にホール内に金属膜を形成す
   ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. ３．プラズマを発生し、該プラズマにより反応種ガスを
   イオン化する放電部と、陽イオン化した反応種ガスを用
   いて化学気相成長させる反応部と、該プラズマと該イオ
   ン化した反応種ガスの混合系から選択的に該イオン化し
   た反応種ガスを反応部に導く手段と、該反応部内に設け
   られた基板電極と、該基板電極上の試料に陽イオン化し
   た反応種ガスよりも低電位の電圧を印加する手段とを有
   することを特徴とする薄膜形成装置。
4. ４．所望のホールを有する絶縁膜と少なくとも該絶縁膜
   上に配置された導電性薄膜よりなる２層の膜を基板上に
   形成する工程及び該ホール内に金属膜を形成する工程を
   有することを特徴とする薄膜形成方法。
5. ５．反応種ガスをイオン化し、化学気相成長により金属
   膜を形成する薄膜形成方法において、陽イオン化した反
   応種ガスよりも低電位の電圧を試料に印加し、さらに試
   料の絶縁膜上に形成された導電性薄膜に正電位を印加す
   るかまたは該導電性薄膜をフローティング状態として化
   学気相成長を行ない、選択的にホール内に金属膜を形成
   することを特徴とする薄膜形成方法。
6. ６．反応種ガスをイオン化し、化学気相成長により金属
   膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法におい
   て、陽イオン化した反応種ガスよりも低電位の電圧を試
   料に印加し、さらに試料の絶縁膜上に形成された導電性
   薄膜に正電位を印加するかまたは該導電性薄膜をフロー
   ティング状態として上記化学気相成長を行ない、選択的
   にホール内に金属膜を形成することを特徴とする半導体
   装置の製造方法。
7. ７．反応種ガスをイオン化する放電部と、陽イオン化し
   た反応種ガスを用いて化学気相成長させる反応部と、該
   反応部内に設けられた基板電極と、該基板電極上の試料
   に陽イオン化した反応種ガスよりも低電位の電圧を印加
   する手段と、該試料の絶縁膜上に形成された導電性薄膜
   に正電位を印加するかまたは該導電性薄膜をフローティ
   ング状態とする手段とを有することを特徴とする薄膜形
   成装置。