JPH03280533A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH03280533A
JPH03280533A JP8225290A JP8225290A JPH03280533A JP H03280533 A JPH03280533 A JP H03280533A JP 8225290 A JP8225290 A JP 8225290A JP 8225290 A JP8225290 A JP 8225290A JP H03280533 A JPH03280533 A JP H03280533A
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JP
Japan
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film
layer
connection hole
tungsten
substrate
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Pending
Application number
JP8225290A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigehiko Kaji
成彦 梶
Renpei Nakada
錬平 中田
Hitoshi Ito
仁 伊藤
Takayuki Endo
隆之 遠藤
Haruo Okano
晴雄 岡野
Toru Watanabe
徹 渡辺
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enhance the adhesion of a conductor layer to a connection hole and to contrive to improve the reliability of a semiconductor device by a method wherein a second conductor layer having a good adhesion to both of the conductor layer and an insulating film is made to interpose in the boundary part between the insulating film on the sidewall of the connection hole and the conductor layer, which is formed in the interior of the connection hole. CONSTITUTION:A damage layer is formed on the surface of an Al alloy film on the bottom of an interlayer connection hole 4, a substrate 1 in such a state is put in a vacuum container and the damage layer on the surface of the Al alloy film and a natural oxide film are etched away using BCl3 gas. Subsequently, a tungsten silicide film 5 is deposited under a vacuum state in the interior of the substrate subsequent to a treatment. After this, the tungsten silicide film is made to remain on the sidewall of a silicon oxide film, which is used as an interlayer insulating film, using sulfur hexafluoride gas as etching gas. Here, the substrate is transferred without breaking the vacuum state and a tungsten film 6 is buried in the hole 4. Lastly, an Al alloy (Al-Si) film 7 is again formed, this Al alloy film is patterned and a second layer wiring pattern is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、半導体装置に係り、特に絶縁膜に形成された
接続孔への導体層の埋め込みに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a semiconductor device, and particularly to embedding a conductor layer into a connection hole formed in an insulating film.

(従来の技術) 半導体装置の高集積化は素子の微細化によってもたらさ
れている。例えば、IMDRAM、256KSRAM等
の超LSIは1〜1..2μmの設計基準で作られ、さ
らに高集積化を目的としてサブミクロンの設計基準で作
られようとしている。
(Prior Art) High integration of semiconductor devices is brought about by miniaturization of elements. For example, VLSIs such as IMDRAM and 256KSRAM are 1 to 1. .. It is manufactured using a design standard of 2 μm, and is now being manufactured using a submicron design standard for the purpose of higher integration.

しかし、この高集積化に伴う素子の微細化は、超LSI
の製造を次第に困難にしている。例えば、電極配線技術
では接続孔か細く深くなってくるために従来から用いら
れているスパッタリング法で形成したアルミニウム合金
配線では十分な被覆性か得られなくなる。これはシャド
ウィング効果により接続孔の側壁底部て膜厚か薄くなる
ためである。二のようなアルミニウム配線のオーバーハ
ング形状はアルミニウム配線上に絶縁膜を形成した際に
1しるいわゆる“す゛の原因にもなる。”す“は多層配
線を形成する場合に上層の加工精度を劣化させる。この
ように、素子を微細化していくと、スパッタリング法で
形成したアルミニウム配線の信頼性か低下するという問
題か生してきている。
However, the miniaturization of elements accompanying this high degree of integration is
is becoming increasingly difficult to manufacture. For example, in electrode wiring technology, connection holes become narrower and deeper, so that sufficient coverage cannot be obtained with aluminum alloy wiring formed by the conventional sputtering method. This is because the film thickness becomes thinner at the bottom of the side wall of the connection hole due to the shadowing effect. The overhang shape of aluminum wiring as shown in 2 can also cause so-called "slip" when forming an insulating film on aluminum wiring. In this way, as elements become smaller, a problem arises in that the reliability of aluminum wiring formed by sputtering decreases.

そこで、近年、減圧気相成長法(LPCVD)で導体膜
を形成するという方法が提案されて0る。
Therefore, in recent years, a method has been proposed in which a conductive film is formed by low pressure chemical vapor deposition (LPCVD).

中でも、タングステンなどの高融点金属薄膜ζよ、特定
の堆積条件では基板表面の半導体や導体膜上にのみ堆積
することか知られている。このような絶縁膜上には形成
されず、半導体や導体膜上にのみ堆積するようにしたい
わゆる選択CVD法は、接続孔のアスペクト比が大きく
なることにより生しる問題を解決する方法として着目さ
れている。
Among them, it is known that a high melting point metal thin film ζ such as tungsten is deposited only on the semiconductor or conductor film on the substrate surface under certain deposition conditions. The so-called selective CVD method, which deposits only on the semiconductor or conductor film and not on the insulating film, is attracting attention as a method to solve the problem caused by the large aspect ratio of the contact hole. has been done.

例えば、第5図に示すように、シリコン基板1表面の拡
散層(図示せず)に層間絶縁膜としての酸化シリコン膜
(図示せず)に形成されたコンタクトホール(図示せず
)を介してコンタクトするように形成された第1のアル
ミニウム合金層2上に、さらに層間絶縁膜としてプラズ
マCVD法により酸化シリコン膜3を形成し、この酸化
シリコン膜3に形成した接続孔4内に選択CVD法によ
りタングステン膜6を形成して埋め込み、この上層にア
ルミニウム配線7などを形成する構造が多く用いられて
いる。この場合、酸化膜とタングスングステン膜6との
密着性が悪く、微視的にみると隙間があることがある。
For example, as shown in FIG. 5, a contact hole (not shown) formed in a silicon oxide film (not shown) as an interlayer insulating film is connected to a diffusion layer (not shown) on the surface of a silicon substrate 1. A silicon oxide film 3 is further formed as an interlayer insulating film by a plasma CVD method on the first aluminum alloy layer 2 formed so as to be in contact with the first aluminum alloy layer 2, and a selective CVD method is applied to a contact hole 4 formed in the silicon oxide film 3. A structure is often used in which a tungsten film 6 is formed and buried, and aluminum wiring 7 and the like are formed on top of the tungsten film 6. In this case, the adhesion between the oxide film and the tungsten film 6 is poor, and there may be gaps when viewed microscopically.

このような場合に、パターニングに際して用いられるフ
ォトリソグラフィによるパターンずれが生じると、エツ
チングガスがこの隙間を速やかに拡散し、極端な場合は
第1のアルミニウム層2をエツチングするような現象が
生じることもある。
In such a case, if a pattern shift occurs due to the photolithography used for patterning, the etching gas will quickly diffuse through this gap, and in extreme cases, a phenomenon such as etching the first aluminum layer 2 may occur. be.

また、アルミニウムのエツチングには塩素系のガスが用
いられることが多いために、タングステン膜形成に際し
て用いられる六弗化タングステンガスなどの金属弗素化
物からの残留弗素か、この第1のアルミニウム層の上に
残留するために、弗素と塩素が共存することにより、第
1のアルミニウム層の腐食の原因ともなると言う問題か
あった。
In addition, since chlorine-based gas is often used for etching aluminum, residual fluorine from metal fluorides such as tungsten hexafluoride gas used in forming the tungsten film may be present on the first aluminum layer. There was a problem in that the coexistence of fluorine and chlorine could cause corrosion of the first aluminum layer.

また、このように(層間)接続孔内に導体層を埋め込ん
だ後、配線パターンを形成する場合のみならす、層間接
続孔を埋め込むと共に層間絶縁膜上にまで伸びるように
、層間接続孔内に直接タングステン薄膜等を埋め込むよ
うな場合にも、絶縁膜とタングステン膜との密着性か悪
0ため、タングステン薄膜は接続孔の底部で密着してい
るのみとなり、剥離しやすいという問題があった。
In addition, when forming a wiring pattern after embedding a conductor layer in the (interlayer) contact hole in this way, it is also necessary to bury the conductor layer directly into the interlayer contact hole so that it extends onto the interlayer insulating film as well as burying the interlayer contact hole. Even when embedding a tungsten thin film or the like, there is a problem in that the adhesion between the insulating film and the tungsten film is poor, and the tungsten thin film is only in close contact with the bottom of the connection hole, making it easy to peel off.

(発明が解決しようとする課題) このように、選択CVD法に限らず、薄膜を接続孔から
基板表面全体に成長させるCVD(Blanket C
VD ) 、A 1膜のCVD、Cu膜のCVD等、金
属膜をCVD法によって形成する場合には、接続孔の側
壁と埋め込み導体層等の導体層との密着性が問題となる
(Problems to be Solved by the Invention) In this way, not only the selective CVD method but also the CVD (Blanket C
When a metal film is formed by a CVD method, such as CVD of VD), A1 film, or Cu film, the adhesion between the side wall of a connection hole and a conductor layer such as a buried conductor layer becomes a problem.

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、接続孔の
側壁との密着性か高く、信頼性の高いコンタクト構造を
有する半導体装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device having a highly reliable contact structure with high adhesion to the side wall of a connection hole.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(課題を解決するための手段) そこで本発明では、下地基板表面に形成された半導体ま
たは導体からなる第1の層と、この下地基板および第1
の層の表面を覆う絶縁膜に開孔された接続孔と、少なく
とも前記接続孔の側壁の一部を被覆するように形成され
た導体層からなる中間層と、前記接続孔内に埋め込み形
成された導体からなる第2の層とを含むようにしている
(Means for Solving the Problems) Therefore, in the present invention, a first layer made of a semiconductor or a conductor formed on the surface of a base substrate, a first layer formed on the surface of a base substrate,
a connection hole formed in an insulating film covering the surface of the layer; an intermediate layer formed of a conductor layer formed to cover at least a part of the side wall of the connection hole; and an intermediate layer formed embedded in the connection hole. and a second layer made of a conductor.

(作用) すなわち、埋め込み層である第2の層と、絶縁膜との両
方に対する密着性の良好な導体層を中間層として介在さ
せるようにしているため、接続孔に対して密着性の良好
な第2の層を形成することが可能となる。
(Function) In other words, since a conductor layer with good adhesion to both the second layer, which is the buried layer, and the insulating film is interposed as an intermediate layer, the conductor layer with good adhesion to the connection hole is provided. It becomes possible to form a second layer.

このため、第2の層上に形成される配線パターンのバタ
ーニングに際して用いられるフォトリソグラフィによる
パターンすれが生しても、接続孔に隙間がないためエツ
チングガスが拡散して下地の第1の層をエツチングする
ようなことはない。
For this reason, even if pattern misalignment occurs due to photolithography used in patterning the wiring pattern formed on the second layer, there is no gap in the connection hole, and the etching gas will diffuse into the underlying first layer. There is no such thing as etching.

また、膜はかれ等の不良を引き起こすことはない。Furthermore, the membrane does not cause defects such as cracks.

(実施例) 以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細に
説明する。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

実施例1 まず、素子分離のなされたシリコン基板1表面に、所望
の素子領域(図示せず)の形成を行った後、酸化シリコ
ン膜(図示せず)を形成してコンタクトホール(図示せ
ず)を形成し、この上層にマグネトロンスパタリング法
により第1の配線層としてアルミニウム合金(AI−5
i)膜2を形成し、通常のフォトリソ法および反応性イ
オンエツチング(RI E)法によりこのアルミニウム
合金膜をパターニングし、この上層に、CVD法により
層間絶縁膜として膜厚1.4μmの酸化シリコン膜3を
形成したのち、第1図(a)に示すように、フォトリソ
法および反応性イオンエツチング法により、層間接続孔
4を形成する。
Example 1 First, a desired element region (not shown) is formed on the surface of a silicon substrate 1 with element isolation, and then a silicon oxide film (not shown) is formed to form a contact hole (not shown). ), and on this upper layer, an aluminum alloy (AI-5
i) Form a film 2, pattern this aluminum alloy film by ordinary photolithography and reactive ion etching (RIE), and apply silicon oxide with a thickness of 1.4 μm as an interlayer insulating film on top of this by CVD. After forming the film 3, as shown in FIG. 1(a), interlayer connection holes 4 are formed by photolithography and reactive ion etching.

このようにして形成された層間接続孔4の底部のアルミ
ニウム合金表面には、反応性イオンエツチングで開孔す
るときのエツチングガスのフッ素、炭素等が取り込まれ
、いわゆるダメージ層が形成されている。さらにその表
面層は、空気中の酸素、水蒸気により酸化されて酸化膜
か形成されている。
The surface of the aluminum alloy at the bottom of the interlayer connection hole 4 formed in this manner incorporates fluorine, carbon, etc. of the etching gas when the hole is opened by reactive ion etching, and a so-called damaged layer is formed. Further, the surface layer is oxidized by oxygen and water vapor in the air to form an oxide film.

そこで、酸化膜およびダメージ層を除去するために、こ
のような状態の基板1を真空容器の中に入れ、BCl3
ガスをガス流量10 cc/sin、圧力2X 10 
 Torr、基板温度20℃、高周波人力電力200 
WBit、基板バイアス−500v1工ツチング時間1
20Sの条件でエツチングし、さらにこの処理後の基板
を真空を破ることなく、真空度IX 10−6Torr
以下に設定して、400℃で1分間加熱する。このとき
、前記エツチングによって一層目アルミニウム合金膜の
表面は、120〜15Q八/winの速度でエツチング
され、アルミニウム合金膜表面のダメージ層や自然酸化
膜はエツチング除去される。この状態では、表面には硼
素、塩素等の原子が残存している。そこで、前記熱処理
を経ることによって、アルミニウム合金膜の表面に吸着
結合していた硼素、塩素等の原子が昇華あるいは蒸発し
て清浄なアルミニウム合金膜表面を得ることができる。
Therefore, in order to remove the oxide film and the damaged layer, the substrate 1 in such a state is placed in a vacuum container and exposed to BCl3.
Gas flow rate 10 cc/sin, pressure 2X 10
Torr, substrate temperature 20℃, high frequency human power 200
WBit, substrate bias - 500v1 processing time 1
Etching was performed under the conditions of 20S, and the substrate after this treatment was etched at a vacuum degree of IX 10-6 Torr without breaking the vacuum.
Heat at 400°C for 1 minute using the following settings. At this time, the surface of the first layer aluminum alloy film is etched at a rate of 120 to 15Q8/win, and the damaged layer and natural oxide film on the surface of the aluminum alloy film are etched away. In this state, atoms such as boron and chlorine remain on the surface. Therefore, by performing the heat treatment, the atoms of boron, chlorine, etc. that have been adsorbed and bonded to the surface of the aluminum alloy film are sublimated or evaporated, and a clean aluminum alloy film surface can be obtained.

続いて、この処理後の基板を真空を破ることなく、CV
Dを行う真空装置に移し、基板温度350℃、WF6流
量10cc/min、 S i H4流量]00 cc
/ll1in、堆積圧力50 wTorr 、堆積時間
60sでタングステンシリサイド5を堆積する(第1図
(b))。
Subsequently, the substrate after this treatment is subjected to CV CV without breaking the vacuum.
Transfer to a vacuum device for performing D, substrate temperature 350°C, WF6 flow rate 10 cc/min, S i H4 flow rate] 00 cc
Tungsten silicide 5 is deposited at a deposition pressure of 50 wTorr and a deposition time of 60 seconds (FIG. 1(b)).

この後、エツチングガスとして六フッ化硫黄(SF6)
を用い、RIE法により全面をエツチングし、第1図(
c)に示すように、層間絶縁膜としての酸化シリコン膜
の側壁にタングステンシリサイド膜を残留せしめる。こ
こで真空を破ることなく基板を搬送しエツチングした場
合は、さらにそのまま真空を破ることなく搬送し、タン
グステンの成膜を行う。他の装置を用いてエツチングを
行ったり、レジストとふとエツチングを組み合わせたい
わゆるレジストエッチバック法を用いた場合には、再び
BC13ガスを用いた酸化膜除去を行った後、真空を破
ることなく、基板を、CVDを行う真空装置に移し、タ
ングステンの成膜を行う。このタングステンの堆積は、
基板温度300℃、WF6流量10cc/1n、 S 
i H4流量60cc/ll1in、堆積圧力10 w
Torr 、堆積時間60sの条件で選択CVD法を用
いて、行い、第1図(d)に示すように、堆積速度的0
.2μm/n+inでタングステン膜6を層間接続孔4
内に埋め込む。
After this, sulfur hexafluoride (SF6) is used as an etching gas.
The entire surface was etched using the RIE method, as shown in Figure 1 (
As shown in c), a tungsten silicide film is left on the sidewall of the silicon oxide film as an interlayer insulating film. If the substrate is transported and etched without breaking the vacuum, it is further transported without breaking the vacuum and a tungsten film is formed. When etching is performed using other equipment, or when a so-called resist etch-back method is used that combines resist and random etching, the oxide film is removed using BC13 gas again, and then the oxide film is removed without breaking the vacuum. The substrate is transferred to a vacuum device that performs CVD, and a tungsten film is formed. This tungsten deposition is
Substrate temperature 300℃, WF6 flow rate 10cc/1n, S
i H4 flow rate 60cc/ll1in, deposition pressure 10w
Torr and deposition time of 60 seconds using the selective CVD method, as shown in FIG. 1(d), the deposition rate was 0.
.. The tungsten film 6 is connected to the interlayer connection hole 4 at a thickness of 2 μm/n+in.
Embed inside.

そして最後に再び、第1図(e)に示すように、マグネ
トロンスパタリンク法によりアルミニウム合金(Al−
5i)膜7を形成し、通常のフォトリソ法および反応性
イオンエツチング(RI E)法によりこのアルミニウ
ム合金膜をパターニングし、第2層配線パターンを得る
ことかできる。
Finally, as shown in Figure 1(e), an aluminum alloy (Al-
5i) A film 7 is formed, and this aluminum alloy film is patterned by ordinary photolithography and reactive ion etching (RIE) to obtain a second layer wiring pattern.

この方法によれば、埋め込み層としてのタングステン膜
6と層間接続孔4の側壁の酸化シリコン膜3との間に中
間層としてのタングステンシリサイド膜5が介在せしめ
られているため、密着性が良好で信頼性の高い多層配線
の形成が可能となる。
According to this method, since the tungsten silicide film 5 as an intermediate layer is interposed between the tungsten film 6 as a buried layer and the silicon oxide film 3 on the side wall of the interlayer connection hole 4, good adhesion can be achieved. It becomes possible to form highly reliable multilayer wiring.

また、第2層配線パターンとしてのアルミニウム合金膜
のパターニングに際して用いられるフォトリソグラフィ
によるパターンすれか牛しても、接続孔において隙間か
ないためエツチングガスが拡散して下地のアルミニウム
合金膜をエツチングするようなことはない。
Furthermore, even if the pattern is removed by photolithography used in patterning the aluminum alloy film as the second layer wiring pattern, there is no gap in the connection hole, so the etching gas may diffuse and etch the underlying aluminum alloy film. Never.

なお前記実施例では、中間層の形成にCVD法を用いた
が、CVD法に限定されることなく、スパッタリング法
、熱酸化法等を用いてもよい。また、この中間層は層間
接続孔の側壁全体を覆うように形成されているのが望ま
しいが、僅かでも効果はあり、エツチング条件の選択に
より、この厚さおよび深さは適宜変更可能である。
In the above embodiments, the CVD method was used to form the intermediate layer, but the method is not limited to the CVD method, and a sputtering method, a thermal oxidation method, etc. may also be used. Further, it is desirable that this intermediate layer be formed so as to cover the entire side wall of the interlayer connection hole, but even a small amount has an effect, and the thickness and depth can be changed as appropriate by selecting etching conditions.

また、中間層の材質としては、層間絶縁膜と埋め込み導
体層との両方に対して密着性が良好であるという条件の
他、この中間層自体のエツチングに際して、下地の導体
層の形状が著しく損なわれないものであればよく、アル
ミニウムあるいはその合金、チタンナイトライド、チタ
ンタングステン合金、アモルファスシリコン等、他の材
料でも良い。
In addition, the material of the intermediate layer must have good adhesion to both the interlayer insulating film and the buried conductor layer, and when the intermediate layer itself is etched, the shape of the underlying conductor layer will be significantly damaged. Other materials such as aluminum or its alloy, titanium nitride, titanium tungsten alloy, amorphous silicon, etc. may also be used.

また、前記実施例では、下地の第1の導体層としてアル
ミニウム合金膜を用いたが、銅薄膜等の金属膜の他、p
十拡散層、n十拡散層等のシリコン層、不純物の導入さ
れた多結晶シリコン層、モリブデンシリサイド、チタン
シリサイド、タングステンシリサイド等の珪化物、チタ
ンナイトライド等の窒化物等、他の導体層を用いてもよ
く、2種以上の下地上に同時に行うようにしても良い。
Further, in the above embodiment, an aluminum alloy film was used as the underlying first conductor layer, but in addition to a metal film such as a thin copper film, p
Other conductor layers such as silicon layers such as 10 diffusion layers and n10 diffusion layers, polycrystalline silicon layers into which impurities are introduced, silicides such as molybdenum silicide, titanium silicide, and tungsten silicide, and nitrides such as titanium nitride. It may be used on two or more types of substrates at the same time.

また、第3の導体層としてもアルミニウム合金膜に限定
されるものではない。
Furthermore, the third conductor layer is not limited to an aluminum alloy film.

また、前記実施例では、層間接続孔内に導体層を埋め込
むに際し、選択CVD法により層間接続孔内に選択的に
タングステン膜を形成するようにしたが、全面に堆積し
くブランケット)、エッチバックを行うようにしても良
い。
In addition, in the above embodiment, when embedding the conductor layer in the interlayer contact hole, a tungsten film was selectively formed in the interlayer contact hole by selective CVD method, but it was not deposited on the entire surface (blanket), and etchback was performed. You can do it as well.

さらに、層間絶縁膜として、酸化シリコン膜を用いたが
、酸化シリコン膜に限定されることなく窒化ケイ素(S
IN)等他の絶縁膜を用いた場合にも適用可能である。
Furthermore, although a silicon oxide film was used as the interlayer insulating film, silicon nitride (S) is not limited to the silicon oxide film.
It is also applicable to cases where other insulating films such as IN) are used.

さらにまた、前記実施例では、層間接続孔内に導体層を
埋め込んた後、さらに別の導体膜を堆積しパターニング
することにより、配線パターンを形成する場合について
説明したか、タングステンの堆積時間をさらに長くし、
層間接続孔を埋め込むと共に層間絶縁膜上にまで伸びる
ように(いわゆるブランケット)形成し、タングステン
を直接パターニングし、配線パターンとして用いる場合
にも適用可能である。
Furthermore, in the above embodiment, the wiring pattern is formed by embedding a conductor layer in the interlayer connection hole, and then depositing and patterning another conductor film. Make it longer,
It can also be applied to cases in which tungsten is formed so as to fill interlayer connection holes and extend onto an interlayer insulating film (a so-called blanket), and to directly pattern tungsten and use it as a wiring pattern.

実施例2 この例として、本発明の第2の実施例を説明する。Example 2 As an example of this, a second embodiment of the present invention will be described.

第1図(e)に示したように、層間絶縁膜としての酸化
シリコン膜3の側壁にタングステンシリサイド膜5を残
留せしめる工程までは前記第1の実施例と全く同様に形
成する(第2図(a))。
As shown in FIG. 1(e), the formation is performed in exactly the same manner as in the first embodiment up to the step of leaving the tungsten silicide film 5 on the sidewall of the silicon oxide film 3 as an interlayer insulating film (see FIG. 2). (a)).

この後、この処理後の基板を真空を破ることなく、CV
Dを行う真空装置に移し、基板温度350℃、WF6流
量20 cc/win、 S i H4流量12cc/
win、堆積圧力20 mTorrの条件てCVD法を
用いて、基板表面全体にタングステン膜16の堆積を行
う(第2図(b))。
After this, the substrate after this treatment is subjected to CV CV without breaking the vacuum.
Transfer to a vacuum device for performing D, substrate temperature 350°C, WF6 flow rate 20 cc/win, S i H4 flow rate 12 cc/win.
A tungsten film 16 is deposited on the entire surface of the substrate using the CVD method under the conditions of 1.Win and a deposition pressure of 20 mTorr (FIG. 2(b)).

そして最後に、第2図(c)に示すように、通常のフォ
トリソ法および反応性イオンエッチンク(RI E)法
によりこのタングステン膜16をパターニングし、第2
層配線パターンを得ることができる。
Finally, as shown in FIG. 2(c), this tungsten film 16 is patterned by ordinary photolithography and reactive ion etching (RIE).
A layer wiring pattern can be obtained.

この方法によれば、第2層配線パターンとしてのタング
ステン膜16と層間接続孔4の側壁の酸化シリコン膜3
との間に中間層としてのタングステンシリサイド膜5が
介在せしめられているため、層間接続孔の底部のるなら
ず側壁とも密着性の良好な配線パターンを得ることがで
きるため、剥離しにくく信頼性の高い多層配線の形成が
可能となる。
According to this method, the tungsten film 16 as the second layer wiring pattern and the silicon oxide film 3 on the side wall of the interlayer connection hole 4 are combined.
Since the tungsten silicide film 5 as an intermediate layer is interposed between the tungsten silicide film 5 and the tungsten silicide film 5, it is possible to obtain a wiring pattern that has good adhesion not only to the bottom of the interlayer connection hole but also to the sidewall, which makes it difficult to peel off and increases reliability. It becomes possible to form multilayer wiring with high resistance.

この実施例においても、前記第1の実施例の場合と同様
、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である
In this embodiment as well, as in the case of the first embodiment, changes can be made as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

実施例3 次に、本発明の第3の実施例について説明する。Example 3 Next, a third embodiment of the present invention will be described.

二の例では、深さの異なる接続孔hl  h2に対し、
選択CVD法を用いて同時に導体層を埋め込む方法につ
いて説明する。
In the second example, for connection holes hl and h2 with different depths,
A method of simultaneously embedding a conductor layer using a selective CVD method will be described.

まず、第3図(a)に示すように、素子分離のなされた
シリコン基板11表面に、所望の素子領域(図示せず)
の形成を行った後、PSG膜等の絶縁膜12を形成し平
坦化を行った9ち、多結晶シリコン膜からなる配線パタ
ーン13にコンタクトするように第1の接続孔htを形
成するとともに、シリコン基板11表面のn十拡散層1
4に到達するように深い第2の接続孔h2を形成する。
First, as shown in FIG. 3(a), a desired element region (not shown) is placed on the surface of the silicon substrate 11 where the elements have been isolated.
After forming an insulating film 12 such as a PSG film and planarizing it, a first connection hole ht is formed so as to contact the wiring pattern 13 made of a polycrystalline silicon film. n1 diffusion layer 1 on the surface of silicon substrate 11
The second connecting hole h2 is formed so deep as to reach 4.

この後、第3図(b)に示すように、実施例1て用いた
のと同様の方法で、表面処理を行い、基板表面および配
線パターン13表面のダメージ層や自然酸化膜はエツチ
ング除去し、清浄な表面を得たのち、続いて、この処理
後の基板を真空を破ることなく、CVDを行う真空装置
に移し、基板温度350℃、WF6流量10cc/si
n、 S iH4流量100 cc/n+in、堆積圧
力501Torrてタングステンシリサイド15を堆積
する。
After this, as shown in FIG. 3(b), surface treatment is performed using the same method as used in Example 1, and the damaged layer and natural oxide film on the surface of the substrate and the surface of the wiring pattern 13 are etched away. After obtaining a clean surface, the processed substrate was transferred to a vacuum device for CVD without breaking the vacuum, and the substrate temperature was 350°C and the WF6 flow rate was 10cc/si.
Tungsten silicide 15 is deposited at a SiH4 flow rate of 100 cc/n+in and a deposition pressure of 501 Torr.

この後、エソチンクガスとしてSF6を用いたRIE法
により全面をエツチングし、第3図(c)に示すように
、層間絶縁膜としての酸化シリコン膜の側壁にタングス
テンシリサイド膜を残留せしめる。このとき、エツチン
グ条件を制御し、接続孔の側壁全体を覆うような形状に
タングステンシリサイド膜15を残留せしめる。
Thereafter, the entire surface is etched by RIE using SF6 as etching gas, leaving a tungsten silicide film on the sidewalls of the silicon oxide film serving as an interlayer insulating film, as shown in FIG. 3(c). At this time, the etching conditions are controlled to leave the tungsten silicide film 15 in a shape that covers the entire side wall of the connection hole.

続いて、この処理後の基板を、CVDを行う真空装置に
移し、基板温度300℃、WF6流量10cc/win
SS i H4流量6 cc/sin、堆積圧力10m
Torrの条件で選択CVD法を用いて、タングステン
の堆積を行い、第3図(d)に示すように、タングステ
ン膜16を第1および第2の接続孔h1およびh2内に
埋め込む。
Subsequently, the substrate after this treatment was transferred to a vacuum device for CVD, and the substrate temperature was 300°C and the WF6 flow rate was 10cc/win.
SS i H4 flow rate 6 cc/sin, deposition pressure 10m
Tungsten is deposited using the selective CVD method under Torr conditions, and the tungsten film 16 is embedded in the first and second connection holes h1 and h2, as shown in FIG. 3(d).

ここでは、中間層としてのタングステンシリサイド15
が接続孔の側壁に存在しているため、選択CVDに際し
、膜の成長は接続孔底部の基板表面および配線パターン
13からのみならずこのタングステンシリサイド15か
らもおこるため、接続孔の深さに依存する二となく良好
な埋め込み形状を得ることか可能となる。
Here, tungsten silicide 15 as an intermediate layer
is present on the side wall of the contact hole, so during selective CVD, film growth occurs not only from the substrate surface and wiring pattern 13 at the bottom of the contact hole, but also from this tungsten silicide 15, so that it depends on the depth of the contact hole. This makes it possible to obtain a very good embedding shape.

この様にして、深さの大きく異なる第1および第2の接
続孔h1およびh2内に良好にタングステン膜16を埋
め込むことかできる。
In this way, the tungsten film 16 can be satisfactorily buried in the first and second connection holes h1 and h2, which have greatly different depths.

そして最後に再び、第3図(e)に示すように、マグネ
トロンスバタリング法によりアルミニウム合金(AI−
5i)膜〕7を形成し、通常のフォトリソ法および反応
性イオンエツチング(RI E)法によりこのアルミニ
ウム合金膜をパターニングし、第2層配線パターンを得
ることができる。
Finally, as shown in Figure 3(e), aluminum alloy (AI-
5i) Film] 7 is formed, and this aluminum alloy film is patterned by ordinary photolithography and reactive ion etching (RIE) to obtain a second layer wiring pattern.

この方法によれば、埋め込み層としてのタングステン膜
16と層間接続孔hl h2の側壁のPSG膜12との
間に中間層としてのタングステンシリサイド膜15か介
在せしめられているため、密着性が良好で信頼性の高い
多層配線の形成が可能となる。
According to this method, since the tungsten silicide film 15 as an intermediate layer is interposed between the tungsten film 16 as a buried layer and the PSG film 12 on the side wall of the interlayer connection hole hl h2, good adhesion can be achieved. It becomes possible to form highly reliable multilayer wiring.

比較のために、中間層の形成を行うことなく直接選択C
VD法により接続孔内にタングステン膜を成長せしめた
場合の成長結果を第4図に示す。
For comparison, directly select C without any intermediate layer formation.
FIG. 4 shows the growth results when a tungsten film was grown in the connection hole by the VD method.

この場合、選択CVDに際し、膜の成長は接続孔底部の
基板表面および配線パターン13からのみであるため、
浅い接続孔は埋め込むことかできるが、深い溝を同時に
埋め込む二とかできない。
In this case, during selective CVD, the film grows only from the substrate surface at the bottom of the connection hole and the wiring pattern 13;
Shallow connection holes can be filled, but deep grooves cannot be filled at the same time.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明してきたように、本発明の半導体装置によれば
、接続孔側壁の絶縁膜とその内部に形成される導体層と
の境界部分に、この導体層と、絶縁膜との両方に対する
密着性の良好な第2の導体層を介在させるようにしてい
るため、接続孔に対して密着性の良好な導体層を形成す
ることが可能となり、信頼性が向上する。
As described above, according to the semiconductor device of the present invention, the boundary between the insulating film on the side wall of the connection hole and the conductor layer formed inside the contact hole has adhesiveness to both the conductor layer and the insulating film. Since the second conductor layer with good adhesion is interposed, it is possible to form a conductor layer with good adhesion to the connection hole, and reliability is improved.

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

第1図(a)乃至第1図(e)は本発明の第1の実施例
の半導体装置の製造工程を示す図、第2図(a)乃至第
2図(c)は本発明の第2の実施例の半導体装置の製造
工程を示す図、第3図(a)乃至第3図(e)は本発明
の第3の実施例の゛↑−導体装置の製造工程を示す図、
第4図および第5図は従来例の方法で形成された半導体
装置を示す図である。 1・ ンリコン基板、2・・アルミニウム合金(AI−
5i)膜(第1の配線層) 3・・・酸化シリコン膜(
層間絶縁膜)、4・・層間接続孔、5・・・タングステ
ンシリサイド膜(中間層)、6・・タングステン膜(埋
め込み層)、7・・アルミニウム合金(AI−5i)膜
(第2の配線層)、11・・・シリコン基板、12・・
・アルミニウム合金(AI−3i)膜(第1の配線層)
、13・・・酸化シリコン膜(層間絶縁膜)、14・・
・拡散層、hl h2・・・接続孔、15・・・タング
ステンシリサイド膜(中間層)、16・・・タングステ
ン膜、17・・・アルミニウム合金(AI−3i)膜(
第2の配線層)。 第 図 ξ 第 3 図 (号の1) 第 図 (号の2)
1(a) to 1(e) are diagrams showing the manufacturing process of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2(a) to FIG. 3(a) to 3(e) are diagrams showing the manufacturing process of the semiconductor device of the third embodiment of the present invention,
FIGS. 4 and 5 are diagrams showing a semiconductor device formed by a conventional method. 1. Silicon substrate, 2. Aluminum alloy (AI-
5i) Film (first wiring layer) 3... Silicon oxide film (
4. Interlayer connection hole, 5. Tungsten silicide film (intermediate layer), 6. Tungsten film (buried layer), 7. Aluminum alloy (AI-5i) film (second wiring) layer), 11... silicon substrate, 12...
・Aluminum alloy (AI-3i) film (first wiring layer)
, 13... silicon oxide film (interlayer insulating film), 14...
・Diffusion layer, hl h2... Connection hole, 15... Tungsten silicide film (intermediate layer), 16... Tungsten film, 17... Aluminum alloy (AI-3i) film (
second wiring layer). Figure ξ Figure 3 (No. 1) Figure (No. 2)

Claims (1)

【特許請求の範囲】  下地基板表面に形成された半導体または導体からなる
第1の層と、 前記下地基板および第1の層の表面を覆う絶縁膜に開孔
された接続孔と、 少なくとも前記接続孔の側壁の一部を被覆するように形
成された導体層からなる中間層と、前記接続孔内に埋め
込み形成された導体からなる第2の層とを含むようにし
たことを特徴とする半導体装置。
[Scope of Claims] A first layer made of a semiconductor or a conductor formed on the surface of the base substrate, a connection hole formed in an insulating film covering the surface of the base substrate and the first layer, and at least the connection hole. A semiconductor comprising: an intermediate layer made of a conductor layer formed to cover a part of the side wall of the hole; and a second layer made of a conductor embedded in the connection hole. Device.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0878527A (en) * 1994-08-31 1996-03-22 Sony Corp Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device
CN115512651A (en) * 2022-11-22 2022-12-23 苏州珂晶达电子有限公司 Display driving system and method of micro-display passive array

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