JPH03280425A - Wiring formation process - Google Patents

Wiring formation process

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Publication number
JPH03280425A
JPH03280425A JP8030590A JP8030590A JPH03280425A JP H03280425 A JPH03280425 A JP H03280425A JP 8030590 A JP8030590 A JP 8030590A JP 8030590 A JP8030590 A JP 8030590A JP H03280425 A JPH03280425 A JP H03280425A
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JP
Japan
Prior art keywords
film
opening
layer
insulating film
tungsten
Prior art date
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Pending
Application number
JP8030590A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Hasegawa
利昭 長谷川
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP8030590A priority Critical patent/JPH03280425A/en
Publication of JPH03280425A publication Critical patent/JPH03280425A/en
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高い耐熱性が得られる配線形成方法に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a wiring forming method that provides high heat resistance.

(発明の概要) 本発明は、半導体基板上に2回に分けて絶縁膜を形成し
、第1の絶縁膜を形成した後、この第1の絶縁膜の底部
を覆うようにバリアメタル層や選択成長可能な膜を形成
し、上記バリアメタル層や選択成長可能な膜上で第2の
開口部が開口された第2の絶縁膜を上記第1の絶縁股上
に形成し、上記第2の開口部内に高融点金属材料を選択
成長させることにより、高い耐熱性が得られ、信頼性に
優れた配線形成方法を捉供するものである。
(Summary of the Invention) The present invention forms an insulating film on a semiconductor substrate in two steps, and after forming a first insulating film, a barrier metal layer is formed to cover the bottom of the first insulating film. forming a film that can be selectively grown; forming a second insulating film on the first insulating crotch, in which a second opening is opened on the barrier metal layer or the film that can be selectively grown; By selectively growing a high melting point metal material within the opening, high heat resistance can be obtained and a highly reliable wiring formation method is provided.

[従来の技術] 半導体装置の高集積化に伴い、コンタクトホールにおい
ても微細化が進められている。このような微細なコンタ
クトホール内に電極配線を形成する方法として、従来よ
りスパッタ法やCVD法によるアルミニウム層を用いる
方法が行われているが、最近では、気相CVD法によっ
てタングステン(W)等の高融点金属材料を被着させる
技術が活発に研究されている。この技術は微細なコンタ
クトホールに配線材料を埋め込むことが可能であり、高
集積化に好適な配線形成技術として注目されている。
[Prior Art] As semiconductor devices become more highly integrated, contact holes are also being miniaturized. Conventionally, the method of forming electrode wiring in such minute contact holes has been to use an aluminum layer by sputtering or CVD, but recently, tungsten (W) etc. have been formed by vapor phase CVD. Technologies for depositing high-melting point metal materials are being actively researched. This technology allows wiring material to be filled into minute contact holes, and is attracting attention as a wiring formation technology suitable for high integration.

上述のような気相CVD法による配線形成技術において
、コンタクトホールの底部で露出するシリコン層からな
る拡散層上にタングステン層を選択成長させる方法とし
ては、シラン還元法が知られている。このシラン還元法
では、使用されるWF6ガスとシリコン層の反応が起こ
りにくく、上記拡散層の浸食が少ないので、広く実用化
されている。
In the above-mentioned wiring formation technology using the vapor phase CVD method, a silane reduction method is known as a method for selectively growing a tungsten layer on a diffusion layer made of a silicon layer exposed at the bottom of a contact hole. In this silane reduction method, reaction between the WF6 gas used and the silicon layer is less likely to occur, and the diffusion layer is less likely to be eroded, so it is widely put into practical use.

一方、上述のようなタングステン層の選択成長では、シ
リコン層とタングステン層の反応は650°C以下では
起こらないので、比較的高い耐熱性を確保することがで
きる。ところが、例えば眉間絶縁膜の平坦化に用いられ
るBPSG膜等のグラスリフローやSRAMや3次元集
積回路等の抵抗素子として用いられるポリシリコン層の
アニール。
On the other hand, in the selective growth of the tungsten layer as described above, the reaction between the silicon layer and the tungsten layer does not occur at temperatures below 650° C., so relatively high heat resistance can be ensured. However, for example, glass reflow of a BPSG film used for flattening an insulating film between the eyebrows, and annealing of a polysilicon layer used as a resistive element in SRAM, three-dimensional integrated circuits, etc.

或いは薄膜のポリシリコン層に形成される薄膜トランジ
スタ(TPT)の不純物領域の活性化等の熱処理は90
0〜1000 ”C程度で行われる。このような熱処理
を行うと、シリコン層とタングステン層の反応が起こる
ために、PN接合が破壊される等の問題が生じる。
Alternatively, heat treatment for activating the impurity region of a thin film transistor (TPT) formed in a thin polysilicon layer is performed at 90%
It is carried out at a temperature of about 0 to 1000'' C. When such heat treatment is carried out, a reaction occurs between the silicon layer and the tungsten layer, causing problems such as destruction of the PN junction.

この問題の解決策として、シリコン層とタングステン層
の反応を防止するために、コンタクトホール内にバリア
メタル層を設ける技術が知られている。
As a solution to this problem, a technique is known in which a barrier metal layer is provided within the contact hole in order to prevent the reaction between the silicon layer and the tungsten layer.

例えば、第3図に示すように、素子分離領域52に囲ま
れたp型のシリコン基板51の表面のn゛型の不純物領
域53上に絶縁膜54を形成する。
For example, as shown in FIG. 3, an insulating film 54 is formed on an n-type impurity region 53 on the surface of a p-type silicon substrate 51 surrounded by an element isolation region 52.

この絶縁膜54は不純物領域53上で開口部55を有し
ており、この開口部55の底部にタングステン窒化膜か
らなるバリアメタル層56を形成する。このバリアメタ
ル層56は例えばタングステン層をNH,雰囲気中で窒
化することによって得られる。このようなバリアメタル
層56上に更にタングステン層57が選択的に成長され
る。
This insulating film 54 has an opening 55 above the impurity region 53, and a barrier metal layer 56 made of a tungsten nitride film is formed at the bottom of the opening 55. This barrier metal layer 56 is obtained, for example, by nitriding a tungsten layer in an NH atmosphere. A tungsten layer 57 is further selectively grown on the barrier metal layer 56.

また、バリアメタル層としてスパッタ法等によって形成
されるチタン窒化膜を用いる技術も提案されている。
Furthermore, a technique using a titanium nitride film formed by sputtering or the like as a barrier metal layer has also been proposed.

或いは、特開昭64−41241号公報に記載されるよ
うに、コンタクトホール内のコンタクト部分の拡散層上
に金属シリサイド膜と金属窒化膜を順次積層し、上記金
属窒化股上にタングステン層等の導電材料を選択成長さ
せる技術が知られている。
Alternatively, as described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 64-41241, a metal silicide film and a metal nitride film are sequentially laminated on the diffusion layer of the contact portion in the contact hole, and a conductive layer such as a tungsten layer is formed on the metal nitride layer. Techniques for selectively growing materials are known.

J発明が解決しようとする課題] ところで、上述のフラン還元法においては、シリコン層
等からなる下地層に対する選択性を向上させるために、
原料ガスであるWF6ガスとSiH。
Problems to be Solved by Invention J] By the way, in the above-mentioned furan reduction method, in order to improve the selectivity with respect to the underlying layer consisting of a silicon layer or the like,
WF6 gas and SiH are raw material gases.

ガスの流量比が供給律速となるように調節される。The gas flow rate ratio is adjusted so as to be rate-determining.

このため、シリコン層が還元反応を起こし、下地層が浸
食されるため、接合リークが生しる。
Therefore, the silicon layer undergoes a reduction reaction and the underlying layer is eroded, resulting in junction leakage.

また、このシラン還元法では、下地層が例えばn゛型の
不純物領域、p°型の不純物領域及びタングステンシリ
サイド層によってタングステン層等のように異なる場合
、タングステン層の堆積量もn゛型の不純物領域>p”
型の不純物領域〉タングステンシリサイド層の順で違っ
てくる。
In addition, in this silane reduction method, if the underlying layer is different, such as a tungsten layer, for example, by an n-type impurity region, a p-type impurity region, and a tungsten silicide layer, the amount of tungsten layer deposited may also be reduced by the n-type impurity region. Area>p”
The order differs depending on the type impurity region>tungsten silicide layer.

一方、第3図のように、N Hs雰囲気中でタングステ
ン窒化膜を形成する方法では、タングステン層が窒化し
にくいために、膜厚がせいぜい1000人程度0バリア
メタル層56しか得ることができない。また、得られた
タングステン窒化膜においてもノリコン基板51とタン
グステン層57がトンネル状に反応してシリサイド化し
てしまう。
On the other hand, in the method of forming a tungsten nitride film in an NHs atmosphere as shown in FIG. 3, the tungsten layer is difficult to nitride, so that only a barrier metal layer 56 with a film thickness of about 1000 layers at most can be obtained. Furthermore, in the obtained tungsten nitride film, the Noricon substrate 51 and the tungsten layer 57 react in a tunnel-like manner and become silicided.

従って、十分な耐熱性を確保することができない。Therefore, sufficient heat resistance cannot be ensured.

また、従来のようなチタン窒化膜をバリアメタル層とし
て用いる方法は、微細なコンタクトホールにおける底部
で十分な膜厚を有するチタン窒化膜を形成することが非
常に困難であることやチタン窒化膜に対するタングステ
ンの選択性が低いことから、コンタクトホール内に選択
成長によるタングステン層を埋め込む場合には不適当と
されている。
Furthermore, with the conventional method of using a titanium nitride film as a barrier metal layer, it is extremely difficult to form a titanium nitride film with a sufficient thickness at the bottom of a minute contact hole, and there are problems with the titanium nitride film. Since tungsten has low selectivity, it is not suitable for embedding a tungsten layer by selective growth in contact holes.

そこで、本発明は、かかる従来の実情に鑑みて提案され
たものであって、高い耐熱性が得られ、信転性に優れた
配線形成方法を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention has been proposed in view of the conventional situation, and an object of the present invention is to provide a wiring forming method that provides high heat resistance and excellent reliability.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明の配線形成方法は、上述の目的を達成するために
提案されたものである。
The wiring forming method of the present invention has been proposed to achieve the above-mentioned object.

即ち、本発明は半導体基体上に第1の開口部を有する薄
膜の第1の絶縁膜を形成し、上記第1の開口部の底部で
露出した上記半導体基体を覆うように選択成長可能な膜
を形成し、該選択成長可能な膜が底部で臨む第2の開口
部を有する第2の絶縁膜を形成し、上記第2の開口部内
に高融点金属材料を選択成長することを特徴とする。
That is, the present invention forms a thin first insulating film having a first opening on a semiconductor substrate, and a film that can be selectively grown to cover the semiconductor substrate exposed at the bottom of the first opening. forming a second insulating film having a second opening where the film capable of selective growth faces at the bottom; and selectively growing a high melting point metal material within the second opening. .

また、本願の他の発明では、上記第1の開口部の底部に
バリアメタル層を形成する。このバリアメタル層として
は、例えばチタン窒化膜、チタンタングステン膜、タン
グステン窒化膜、ジルコニウム窒化膜等が使用可能であ
る。このバリアメタル層上にCVD法等により選択成長
可能な膜を形成する。この選択成長可能な膜としては、
例えばタングステンシリサイド膜等が使用可能である。
Further, in another invention of the present application, a barrier metal layer is formed at the bottom of the first opening. As this barrier metal layer, for example, a titanium nitride film, a titanium tungsten film, a tungsten nitride film, a zirconium nitride film, etc. can be used. A film that can be selectively grown is formed on this barrier metal layer by a CVD method or the like. This film that can be selectively grown is
For example, a tungsten silicide film or the like can be used.

〔作用〕[Effect]

本発明では、半導体基体上に第1の開口部を有する第1
の絶縁膜を形成し、上記第1の開口部の底部で露出した
上記半導体基体を覆うように選択成長可能な膜を形成す
る。上記第1の絶縁膜は薄膜とされるので、上記第1の
開口部のアスペクト比は小さい。従って、上記第1の開
口部の底部に選択成長可能な膜を確実に形成することが
できる。
In the present invention, a first semiconductor substrate having a first opening on a semiconductor substrate is provided.
An insulating film is formed, and a film that can be selectively grown is formed to cover the semiconductor substrate exposed at the bottom of the first opening. Since the first insulating film is a thin film, the aspect ratio of the first opening is small. Therefore, a film that can be selectively grown can be reliably formed at the bottom of the first opening.

上述のようにして形成される選択成長可能な膜上を含ん
で第1の絶縁膜上に所望の膜厚を有する第2の絶縁膜を
形成する。この第2の絶縁膜には上記第1の開口部上で
第2の開口部が開口されており、この第2の開口部の底
部で上記選択成長可能な膜が露出する。従って、高融点
金属材料は露出した選択成長可能な膜上に選択成長され
るので、高融点金属材料の下部の下地層とは無関係に良
好な選択性を確保することができる。従って、第2の開
口部内に選択成長による高融点金属材料を確実に埋め込
むことができるので、良好な電極配線を形成することが
できる。
A second insulating film having a desired thickness is formed on the first insulating film including the film that can be selectively grown as described above. A second opening is formed in the second insulating film above the first opening, and the film capable of selective growth is exposed at the bottom of the second opening. Therefore, since the high melting point metal material is selectively grown on the exposed film that can be selectively grown, good selectivity can be ensured regardless of the underlying layer below the high melting point metal material. Therefore, it is possible to reliably fill the second opening with the high melting point metal material by selective growth, so that good electrode wiring can be formed.

また、予め形成された上記選択成長可能な膜が底部で臨
むように第2の開口部が開口されるので、第2の開口部
のアスペクト比が高い場合でも、第2の開口部の底部に
良好な選択成長可能な膜を形成することができる。
In addition, since the second opening is opened so that the pre-formed film capable of selective growth faces at the bottom, even if the aspect ratio of the second opening is high, the bottom of the second opening faces A film that can be grown selectively can be formed.

更に、本発明では、上記第1の開口部の底部にバリアメ
タル層を形成し、このバリアメタル層上に選択成長可能
な膜を形成することにより、高温で熱処理を行っても第
1の開口部の底部で露出する半導体基板と上記選択成長
可能な膜上に選択成長される高融点金属材料が反応する
広れがない。
Furthermore, in the present invention, a barrier metal layer is formed at the bottom of the first opening, and a film that can be selectively grown is formed on the barrier metal layer, so that even if heat treatment is performed at a high temperature, the first opening can be maintained. There is no area in which the high melting point metal material selectively grown on the selectively grown film can react with the semiconductor substrate exposed at the bottom of the part.

従って、十分な耐熱性を有する電極配線が得られる。Therefore, electrode wiring having sufficient heat resistance can be obtained.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1の実施例 本実施例は眉間絶縁膜を2回に分けて形成し、第1の開
口部を有する第1の層間絶縁膜を形成した後、前記第1
の開口部の底部に選択成長可能な膜としてタングステン
シリサイド膜を形成し、更に第2の眉間絶縁膜に開口さ
れた第2の開口部内で露出する上記タングステンシリサ
イド膜上にタングステン層を選択成長させる例である。
First Example In this example, the eyebrow insulating film is formed in two steps, and after forming the first interlayer insulating film having the first opening,
A tungsten silicide film is formed as a film that can be selectively grown at the bottom of the opening, and a tungsten layer is selectively grown on the tungsten silicide film exposed in the second opening formed in the second glabellar insulating film. This is an example.

先ず、第1図(a)に示すように、p型のシリコン基板
1上にゲート酸化膜2を介してゲート電極3を形成する
。これらのゲート酸化膜2及びゲート電極3をバターニ
ングした後、ゲート電極3をマスクとして用いてノリコ
ン基板10表面にイオン注入を行い、n−型の不純物領
域4を形成する。
First, as shown in FIG. 1(a), a gate electrode 3 is formed on a p-type silicon substrate 1 with a gate oxide film 2 interposed therebetween. After patterning the gate oxide film 2 and the gate electrode 3, ions are implanted into the surface of the Noricon substrate 10 using the gate electrode 3 as a mask to form an n-type impurity region 4.

この不純物領域4上を含む全面にシリコン酸化膜等を形
成した後、エッチバックを行う。これにより、ゲート電
極3の側壁に上記シリコン酸化膜が残存し、サイドウク
ール膜5が形成される。このサイドウオール膜5及びゲ
ート電13をマスクとして用いてイオン注入を行い、サ
イドウオール膜5とセルファラインでシリコン基板1の
表面にn′″型の不純物領域6を形成する。このような
nM。
After forming a silicon oxide film or the like on the entire surface including the impurity region 4, etching back is performed. As a result, the silicon oxide film remains on the side walls of the gate electrode 3, and a side cool film 5 is formed. Ion implantation is performed using the sidewall film 5 and the gate electrode 13 as a mask, and an n'' type impurity region 6 is formed on the surface of the silicon substrate 1 by the sidewall film 5 and the self-alignment line.

SトランジスタはLDD構造を有しており、ソース・ド
レインの電界集中が抑えられる。
The S transistor has an LDD structure, and electric field concentration at the source and drain can be suppressed.

次に、CVD法等により全面にシリコン酸化膜からなる
第1の眉間絶縁膜7を形成する。この第1の層間絶縁膜
7は膜厚が1000人程度0薄膜とされる。この第1の
層間絶縁膜7上にフォトレジスト層を塗布し、コンタク
トホールの開口バタンに応してフォトレジスト層を露光
、現像した後、このフォトレジスト層を用いてエンチン
グを行い、第1図(b)に示すように、第1の眉間絶縁
膜7に第1の開口部8を形成する。第1の層間絶縁膜7
が薄膜とされるので、第1の開口部8のアスペクト比は
低くなる。なお、第1の開口部8の開口幅はマスク合わ
せズレを吸収するためにやや大きめに設計することが望
ましい。
Next, a first glabellar insulating film 7 made of a silicon oxide film is formed on the entire surface by a CVD method or the like. The first interlayer insulating film 7 has a thickness of about 1,000 layers. A photoresist layer is coated on this first interlayer insulating film 7, and after exposing and developing the photoresist layer in accordance with the opening button of the contact hole, etching is performed using this photoresist layer, as shown in FIG. As shown in (b), a first opening 8 is formed in the first glabellar insulating film 7. First interlayer insulating film 7
Since it is made into a thin film, the aspect ratio of the first opening 8 becomes low. Note that the opening width of the first opening 8 is desirably designed to be slightly larger in order to absorb mask alignment misalignment.

続いて、第1図(c)に示すように、第1の開口部8内
で露出する不純物領域6を覆って全面にCVD法等によ
り選択成長可能な膜であるタングステンシリサイドM1
0を形成する。ここで、本実施例では、温度を360°
Cとし、SiH,ガス流量を100O5CC門、WFb
ガス流量をIO5CCMHeガス流量を3603CCM
としてCVDを行い、膜厚が1000人程度0薄るタン
グステンシリサイド膜10を形成する。第1の開口部8
のアスペクト比が低いので、上述の露出した不純物領域
6上にも確実にタングステンシリサイド膜10を堆積す
ることができる。
Subsequently, as shown in FIG. 1(c), tungsten silicide M1, which is a film that can be selectively grown by CVD or the like, is formed over the entire surface of the impurity region 6 exposed in the first opening 8.
form 0. Here, in this example, the temperature is set to 360°.
C, SiH, gas flow rate 100O5CC gate, WFb
Gas flow rate: IO5CCMHe gas flow rate: 3603CCM
Then, CVD is performed to form a tungsten silicide film 10 having a thickness of about 1000 nm. First opening 8
Since the aspect ratio of the tungsten silicide film 10 is low, the tungsten silicide film 10 can be reliably deposited even on the exposed impurity region 6 mentioned above.

このタングステンシリサイド膜10上にフォトレジスト
層11を塗布した後、このフォトレジスト層11を第1
の開口部8上のみに残存させるパターンで露光、現像す
る。このフォトレジスト層11を用いてタングステンシ
リサイド膜10をエツチングする。
After coating a photoresist layer 11 on this tungsten silicide film 10, this photoresist layer 11 is
The pattern is exposed and developed so as to remain only on the opening 8 of. Using this photoresist layer 11, the tungsten silicide film 10 is etched.

上述のエツチングにより、第1図(d)に示すように、
第1の開口部8の底部で露出する不純物領域6を覆って
タングステンシリサイド膜10が残存する。このタング
ステンシリサイド膜10の端部は第1の眉間絶縁膜7上
の第1の開口部8の近傍に存在する。そして、このタン
グステンシリサイド膜10上を含む全面にシリコン酸化
膜等からなる第2の眉間絶縁膜12が堆積される。この
第2の層間絶縁膜12の膜厚は例えば4000人程度0
される。この第2の眉間絶縁膜12を第1の開口部8上
で開口するパターンにパクーニングする。これにより、
第1の開口部8上の第2の眉間絶縁膜12が開口されて
第2の開口部13が形成され、この第2の開口部13の
底部に臨んでタングステンシリサイド膜10が露出する
。このように、予めタングステンシリサイド膜10を形
成した後にそのタングステンシリサイド膜10上に第2
の開口部13を開口するので、第2の開口部13のアス
ペクト比が高くても、第2の開口部13の底部に良好な
タングステンシリサイド膜1oを得ることができる。
By the above-mentioned etching, as shown in FIG. 1(d),
Tungsten silicide film 10 remains covering impurity region 6 exposed at the bottom of first opening 8 . The end of this tungsten silicide film 10 exists near the first opening 8 on the first glabellar insulating film 7. Then, a second glabellar insulating film 12 made of a silicon oxide film or the like is deposited on the entire surface including the tungsten silicide film 10. The thickness of this second interlayer insulating film 12 is, for example, about 4000.
be done. This second glabellar insulating film 12 is patterned to have an opening above the first opening 8 . This results in
The second glabellar insulating film 12 above the first opening 8 is opened to form a second opening 13, and the tungsten silicide film 10 is exposed at the bottom of the second opening 13. In this way, after forming the tungsten silicide film 10 in advance, a second film is formed on the tungsten silicide film 10.
Therefore, even if the aspect ratio of the second opening 13 is high, a good tungsten silicide film 1o can be obtained at the bottom of the second opening 13.

最後に、第1図(e)に示すように、第2の開口部13
内にタングステン層14を選択成長する。
Finally, as shown in FIG. 1(e), the second opening 13
A tungsten layer 14 is selectively grown therein.

この時、前処理として、例えばg酸過水によりライトエ
ツチングを行った後、0.05 Torrに減圧下で、
RFパワーを88W、NF、ガス流量1105CC,H
ffiff法量705CCMとしてエツチングを行う。
At this time, as a pretreatment, for example, after performing light etching with g-acid and water, under reduced pressure of 0.05 Torr,
RF power 88W, NF, gas flow rate 1105CC, H
Etching is performed with a ffiff standard amount of 705 CCM.

そして、圧力を0.2 Torrとし、温度を260°
Cに保ってSiH,ガス流量を75CCM、 WFaガ
ス流量を10SCCM、  Hzガス流量をl O00
5CCMとしてタングステン層14の選択成長を行う。
Then, the pressure was set to 0.2 Torr, and the temperature was set to 260°.
Keep SiH at C, gas flow rate 75CCM, WFa gas flow rate 10SCCM, Hz gas flow rate l O00
A tungsten layer 14 is selectively grown as 5CCM.

このタングステンit 1.4はタングステンシリサイ
ド膜10を介して不純物領域6に接続される。タングス
テン層14はタングステンシリサイド膜10上に形成さ
れるので、良好な選択性を確保することができる。従っ
て、タングステン層14の下層とされる下地層の影響を
受けずに、第2の開口部13内に選択成長によるタング
ステン層14を確実に埋め込むことができる。これによ
り、微細な第2の開口部13内にも信転性に優れた電極
配線を形成することができる。なお、本実施例では、下
地層を不純物領域6であるシリコン層としたが、この他
にも下地層として、例えばアルミニウム層等のように選
択成長によるタングステン層が形成されにくい材料が使
用される場合にも本発明を適用することができる。
This tungsten it 1.4 is connected to impurity region 6 via tungsten silicide film 10. Since the tungsten layer 14 is formed on the tungsten silicide film 10, good selectivity can be ensured. Therefore, the tungsten layer 14 can be reliably buried in the second opening 13 by selective growth without being affected by the underlying layer underlying the tungsten layer 14. Thereby, electrode wiring with excellent reliability can be formed even within the minute second opening 13. In this example, the base layer is the silicon layer which is the impurity region 6, but other materials such as an aluminum layer, which are difficult to form a tungsten layer by selective growth, may be used as the base layer. The present invention can also be applied to such cases.

第2の実施例 本実施例は眉間絶縁膜を2回に分けて形成し、第1の開
口部を有する第1の眉間絶縁膜を形成した後、前記第1
の開口部の底部にチタン窒化膜とタングステンシリサイ
ド膜を積層し、更に第2の眉間絶縁膜を形成する例であ
る。
Second Example In this example, the glabella insulating film is formed in two steps, and after forming the first glabella insulating film having the first opening,
In this example, a titanium nitride film and a tungsten silicide film are laminated at the bottom of the opening, and a second glabellar insulating film is further formed.

先ず、第2図(a)に示すように、p型のシリコン基板
21上にゲート酸化膜22を介して所定のパターンでゲ
ート電極23を形成する。このゲート電極23をマスク
として用いてシリコン基板21の表面にイオン注入を行
い、n−型の不純物領域24を形成する。この不純物領
域24上を含む全面にシリコン酸化膜等を形成した後、
エッチハックを行い、ゲート電極23の側壁に上記シリ
コン酸化膜を残存させる。このシリコン酸化膜はサイド
ウオール膜25として機能する。このサイドウオール膜
25とセルファラインでシリコン基板21の表面にn゛
型の不純物領域26を形成する。
First, as shown in FIG. 2(a), a gate electrode 23 is formed in a predetermined pattern on a p-type silicon substrate 21 with a gate oxide film 22 interposed therebetween. Using this gate electrode 23 as a mask, ions are implanted into the surface of the silicon substrate 21 to form an n-type impurity region 24. After forming a silicon oxide film etc. on the entire surface including the top of this impurity region 24,
Etch hacking is performed to leave the silicon oxide film on the side walls of the gate electrode 23. This silicon oxide film functions as a sidewall film 25. An n-type impurity region 26 is formed on the surface of the silicon substrate 21 using the sidewall film 25 and the self-alignment line.

このようなLDD構造を有するnMOsトランジスタで
は、ソース・ドレインの電界集中が抑えられる。
In an nMOS transistor having such an LDD structure, electric field concentration at the source and drain can be suppressed.

次に、CVD法等により全面に膜厚が1000人程度0
薄膜のシリコン酸化膜からなる第1の層間絶縁膜27を
形成する。このような第1の眉間絶縁膜27上にフォト
レジスト層を塗布する。このフォトレジスト層は不純物
領域24上で開口するパターンに露光、現像される。こ
のフォトレジスト層を用いてエツチングを行い、第2図
(b)に示すように、第1の層間絶縁膜27に第1の開
口部28を形成する。この第1の層間絶縁膜27は薄膜
であるので、第1の開口部28のアスペクト比は低くな
る。なお、第1の開口部28の開口幅はマスク合わせズ
レを吸収するためにやや大きめに設計することが望まし
い。
Next, a film thickness of about 1000% is applied to the entire surface by CVD method etc.
A first interlayer insulating film 27 made of a thin silicon oxide film is formed. A photoresist layer is applied on the first glabellar insulating film 27. This photoresist layer is exposed and developed into a pattern with openings above the impurity region 24. Etching is performed using this photoresist layer to form a first opening 28 in the first interlayer insulating film 27, as shown in FIG. 2(b). Since this first interlayer insulating film 27 is a thin film, the aspect ratio of the first opening 28 is low. Note that the opening width of the first opening 28 is desirably designed to be slightly larger in order to absorb mask alignment misalignment.

続いて、第2図(c)に示すように、第1の開口部28
内で露出する不純物領域26を覆って全面にスパッタ法
等によりチタン窒化11129を形成する。このチタン
窒化膜29はバリアメタル層として機能し、その膜厚は
1000人程度0薄れる。
Next, as shown in FIG. 2(c), the first opening 28
Titanium nitride 11129 is formed on the entire surface by sputtering or the like, covering the impurity region 26 exposed inside. This titanium nitride film 29 functions as a barrier metal layer, and its film thickness is reduced by about 1000 times.

このチタン窒化膜29上にCVD法等によりタングステ
ンシリサイド膜30を積層する。第1の開口部28のア
スペクト比が低いので、チタン窒化829及びタングス
テンシリサイ)−Wi130は上述のような不純物領域
26上にも確実に堆積することができる。このタングス
テンシリサイド膜30は後述されるタングステン層34
の選択性を向上させるために形成される。ここで、本実
施例では、温度を360°Cとし、5iHnガス流量を
1100OSCC,WF!ガス流量を10SCCM、 
 Heガス流量を3603CCMとしてCvDを行い、
膜厚カ500人程度であるタングステンシリサイド膜3
0を形成する。
A tungsten silicide film 30 is laminated on this titanium nitride film 29 by CVD or the like. Since the aspect ratio of the first opening 28 is low, titanium nitride 829 and tungsten silicide (Wi) 130 can be reliably deposited even on the impurity region 26 as described above. This tungsten silicide film 30 is a tungsten layer 34 which will be described later.
formed to improve selectivity. Here, in this example, the temperature is 360°C, and the 5iHn gas flow rate is 1100OSCC, WF! Gas flow rate is 10SCCM,
CvD was performed with a He gas flow rate of 3603 CCM,
Tungsten silicide film 3 with a film thickness of about 500 mm
form 0.

このタングステンシリサイド膜30上にフォトレジスト
層31を塗布した後、このフォトレジスト層31を第1
の開口部2B上のみに残存させるパターンで露光、現像
する。このフォトレジスト層31を用いてタングステン
シリサイド膜30とチタン窒化膜29のエツチング速度
がほぼ等しくなるような条件にてエツチングを行う。
After coating a photoresist layer 31 on this tungsten silicide film 30, this photoresist layer 31 is
The pattern is exposed and developed to remain only on the opening 2B. Using this photoresist layer 31, etching is performed under conditions such that the etching rates of the tungsten silicide film 30 and the titanium nitride film 29 are approximately equal.

上述のエツチングにより、第2図(d)に示すように、
第1の開口部28の底部の不純物領域26を覆ってチタ
ン窒化膜29及びタングステンシリサイ)′wi30が
残存される。上記チタン窒化膜29及びタングステンシ
リサイドWJ、30のそれぞれの端部は第1の層間絶縁
M21上の第1の開口部28の近傍に存在する。そして
、タングステンシリサイド膜30上を含む全面にシリコ
ン酸化膜等からなる第2の層間絶縁膜32が堆積される
。この第2の層間絶縁膜32の膜厚は例えば5000人
程度0される。この第2の層間絶縁膜32を第1の開口
部28上で開口するパターンにパターニングする。これ
により、第1の開口部28上の第2の眉間絶縁膜32が
開口されて第2の開口部33が形成される。この第2の
開口部33内ではタングステンシリサイド膜30が露出
する。このように、予めチタン窒化膜29やタングステ
ンシリサイド膜30を形成した後にそのタングステンシ
リサイドlll30上に第2の開口部33を開口するの
で、第2の開口部33のアスペクト比が高くても、第2
の開口部33の底部に良好なタングステンシリサイド膜
30が得られる。
By the above-mentioned etching, as shown in FIG. 2(d),
The titanium nitride film 29 and the tungsten silicide 30 remain covering the impurity region 26 at the bottom of the first opening 28. The ends of the titanium nitride film 29 and the tungsten silicide WJ, 30 are located near the first opening 28 on the first interlayer insulation M21. Then, a second interlayer insulating film 32 made of a silicon oxide film or the like is deposited over the entire surface including the top of the tungsten silicide film 30. The thickness of this second interlayer insulating film 32 is set to about 5,000, for example. This second interlayer insulating film 32 is patterned to have an opening above the first opening 28 . As a result, the second glabellar insulating film 32 above the first opening 28 is opened to form a second opening 33. Tungsten silicide film 30 is exposed within this second opening 33. In this way, since the second opening 33 is opened on the tungsten silicide 30 after forming the titanium nitride film 29 and the tungsten silicide film 30 in advance, even if the aspect ratio of the second opening 33 is high, 2
A good tungsten silicide film 30 is obtained at the bottom of the opening 33.

最後に、第2図(e)に示すように、第2の開口部33
内にタングステン層34を選択成長する。
Finally, as shown in FIG. 2(e), the second opening 33
A tungsten layer 34 is selectively grown therein.

この時、前処理として、例えば硫酸通水によりライトエ
ツチングを行った後、予め0.05 Torrに減圧下
で、RFパワーを88W、NF、ガス流量l103CC
,Hzガス流量70SCC?IとしてブリI7チを行う
。そして、圧力を0.2Torrとし、温度を260″
Cに保ッテS i H、ガス流量を75CCM、 W 
F &カス流量ヲ10SCCM、  Hz カス流量を
100O3C叶としてタングステン層34の選択成長を
行う。
At this time, as a pretreatment, for example, after performing light etching by passing sulfuric acid water, the RF power was set to 88W, NF, and the gas flow rate was 1103CC under reduced pressure to 0.05 Torr.
, Hz gas flow rate 70SCC? Perform Buri I7 as I. Then, the pressure was set to 0.2 Torr, and the temperature was set to 260″.
Set S i H to C, gas flow rate to 75CCM, W
Selective growth of the tungsten layer 34 is performed with the F & gas flow rate set at 10 SCCM, Hz and the gas flow rate set at 100 O3C.

このタングステン層34はチタン窒化vi、29及びタ
ングステンシリサイド膜30を介して不純物領域26に
接続される。タングステン層34はタングステンシリサ
イド1130上に形成されるので、良好な選択性が得ら
れる。従って、下地体の影響を受けずに、第2の開口部
33内に選択成長によるタングステン層34を確実に埋
め込むことができる。これにより、信穀性に優れた電極
配線を形成することができる。また、タングステン層3
4と不純物領域26の間にチタン窒化膜29が介在して
いるので、高温で熱処理を行ってもタングステン層34
と不純物領域26′が反応する虞れがない。従って、十
分な耐熱性を確保することができる。
This tungsten layer 34 is connected to the impurity region 26 via the titanium nitride vi, 29 and the tungsten silicide film 30. Since tungsten layer 34 is formed on tungsten silicide 1130, good selectivity is obtained. Therefore, the tungsten layer 34 can be reliably filled in the second opening 33 by selective growth without being affected by the underlying body. Thereby, electrode wiring with excellent reliability can be formed. In addition, tungsten layer 3
Since the titanium nitride film 29 is interposed between the tungsten layer 34 and the impurity region 26, the tungsten layer 34
There is no possibility that the impurity region 26' will react with the impurity region 26'. Therefore, sufficient heat resistance can be ensured.

〔発明の効果] 以上のように、本発明では、コンタクトホールにおいて
、高融点金属材料は選択成長可能な膜上に選択成長され
るので、良好な選択性が得られる。
[Effects of the Invention] As described above, in the present invention, in the contact hole, the high melting point metal material is selectively grown on a film that can be selectively grown, so that good selectivity can be obtained.

このため、高融点金属材料の下層とされる下地層の影響
を受けずに、コンタクトホール内に高融点金属材料を選
択成長させることができる。従って、微細なコンタクト
ホールでも、信頼性に優れた電極配線が得られる。
Therefore, the high melting point metal material can be selectively grown within the contact hole without being affected by the underlying layer that is the lower layer of the high melting point metal material. Therefore, even with a minute contact hole, highly reliable electrode wiring can be obtained.

また、半導体基板上の第1の層間絶縁膜に形成された第
1の開口部の底部に耐熱層として機能するバリアメタル
層が形成されるので、高温で熱処理を行っても開口部内
に埋め込まれる高融点金属材料と半導体基板の反応が防
止される。従って、耐熱性に優れた配線形成方法が提供
される。
Furthermore, since a barrier metal layer that functions as a heat-resistant layer is formed at the bottom of the first opening formed in the first interlayer insulating film on the semiconductor substrate, the barrier metal layer is not buried in the opening even if heat treatment is performed at high temperature. Reaction between the high melting point metal material and the semiconductor substrate is prevented. Therefore, a method for forming wiring with excellent heat resistance is provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図(a)乃至第1図(e)は本発明の配線形成方法
の一例をその製造工程に従って説明するためのそれぞれ
工程断面図であり、第2図(a)乃至第2図(e)は他
の例をその製造工程に従って説明するためのそれぞれ工
程断面口であり、第3回は従来の配線形成方法による′
gL極配線の構造を示す断面図である。 1.21・・・シリコン基板 5.25・・・サイドウオール膜 6.26・・・ (n’型)の不純物領域7.27・・
・第1の層間絶縁膜 8゜ 9 10゜ 12゜ 13゜ 4 28・・・第1の開口部 ・・・チタン窒化膜 30・・・チタンシリサイド膜 32・・・第2の層間絶縁膜 33・・・第2の開口部 34・・・タングステン層
FIGS. 1(a) to 1(e) are process cross-sectional views for explaining an example of the wiring forming method of the present invention according to its manufacturing process, and FIGS. 2(a) to 2(e) are ) are process cross-sections for explaining other examples according to their manufacturing processes, and the third example is a process cross section for explaining other examples according to the manufacturing process.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of gL pole wiring. 1.21... Silicon substrate 5.25... Side wall film 6.26... (n' type) impurity region 7.27...
・First interlayer insulating film 8°9 10°12°13°4 28...First opening...Titanium nitride film 30...Titanium silicide film 32...Second interlayer insulating film 33 ...Second opening 34...Tungsten layer

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体基体上に第1の開口部を有する薄膜の第1
の絶縁膜を形成し、上記第1の開口部の底部で露出した
上記半導体基板を覆うように選択成長可能な膜を形成し
、該選択成長可能な膜が底部で臨む第2の開口部を有す
る第2の絶縁膜を形成し、上記第2の開口部内に高融点
金属材料を選択成長することを特徴とする配線形成方法
(1) A first thin film having a first opening on a semiconductor substrate.
forming an insulating film, forming a film capable of selective growth so as to cover the semiconductor substrate exposed at the bottom of the first opening, and forming a second opening facing the bottom of the selectively growing film; 1. A method for forming wiring, comprising: forming a second insulating film having a second insulating film, and selectively growing a high melting point metal material within the second opening.
(2)半導体基体上に第1の開口部を有する薄膜の第1
の絶縁膜を形成し、上記第1の開口部の底部で露出した
上記半導体基板を覆うようにバリアメタル層を形成し、
該バリアメタル層上に選択成長可能な膜を形成し、該選
択成長可能な膜が底部で臨む第2の開口部を有する第2
の絶縁膜を形成し、上記第2の開口部内に高融点金属材
料を選択成長することを特徴とする配線形成方法。
(2) a first thin film having a first opening on a semiconductor substrate;
forming an insulating film, and forming a barrier metal layer to cover the semiconductor substrate exposed at the bottom of the first opening,
a second opening having a second opening portion where a film capable of selective growth is formed on the barrier metal layer, and the film capable of selective growth faces at the bottom;
1. A wiring forming method, comprising: forming an insulating film, and selectively growing a high melting point metal material within the second opening.
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