JPH04125931A - 配線の形成方法 - Google Patents

配線の形成方法

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JPH04125931A
JPH04125931A JP24648490A JP24648490A JPH04125931A JP H04125931 A JPH04125931 A JP H04125931A JP 24648490 A JP24648490 A JP 24648490A JP 24648490 A JP24648490 A JP 24648490A JP H04125931 A JPH04125931 A JP H04125931A
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insulating film
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利昭 長谷川
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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】 [産業上の利用分野] 本発明は、半導体装置の配線の形成方法に関し、更に詳
しくは下層配線上に高融点金属配線を形成した配線の形
成方法に係わる。
[発明の概要] 本発明は、下層配線上に高融点金属を配した配線の形成
方法において、 下層配線上にコンタクトホールを有する層間絶縁膜を形
成し、高融点金属を前記コンタクトホールを含む全面に
堆積させ、前記高融点金属を連続的にエッチバックして
前記コンタクトホール内に残すことにより、 配線の剥れを回避すると共に、耐酸化性1表面モフォロ
ジーの向上を図り信頼性の高い配線の形成を可能にする
ものである。
[従来の技術] 次世代の超々LSIにおいて、微細コンタクトホール(
0,35μm口)やピアホールの埋め込み、さらには配
線層形成技術として、段差被覆性(ステップカバレッジ
)がよく、従来のポリシリコンプラグなどと比較してコ
ンタクト抵抗の低いブランケットタングステンCVD技
術が注目を集めている。この技術は、「月刊Sem1c
onductorWorld 1989.12第197
頁〜第200頁」に記載されるように、タングステンを
ブランケット成長させたものである。なお、現状では下
層とタングステンとの密着性の問題から、下層に窒化チ
タン(TiN)やチタンタングステン(TiW)などの
密着層としての薄膜をスパッタ法にて堆積させている。
第3図A及び第3図Bは、コンタクトホールにタングス
テンを埋め込んだ従来例を示している。
この従来例においては、まず、シリコン基板1に不純物
拡散領域2を形成し、その上にSin。
でなる層間絶縁@3を堆積させた後、不純物拡散領域2
が露出するコンタクトホール4を周知技術を用いて開口
させる。次に、第3図Aに示すように、基板上全体に窒
化タンゲス膜5を密着層として、スパッタ法を用いて堆
積させる。
次に、第3図Bに示すように、ブランケットタングステ
ンCVDを行なってタングステン膜6を形成している。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、このような従来方法においては、以下の
ような問題点がある。
即ち、層間絶縁膜3及びフンタクトホール4内面に堆積
される窒化チタン膜5は、ウェハを支持するクランプ(
第3図人中破線で示す)7の部分には堆積できずクリッ
プマーク(窒化チタンが堆積されない部分)ができる。
その後、第3図Bに示すように、タングステン膜6を堆
積させた場合、上記クリップマークにおいては、剥れ(
図中破線で示す)が生じる問題点がある。この他に、ウ
ェハの周縁のエッヂに付いたタングステン膜を剥れの原
因となっている。
本発明は、このような従来例の問題点に着目して創案さ
れたものであって、配線剥れのない、信頼性の高い配線
の形成方法を得んとするものである。
[課題を解決するための手段] そこで、本発明は、下層配線上にコンタクトホールを有
する層間絶縁膜を形成し、高融点金属を前記コンタクト
ホールを含む全面に堆積させ、前記高融点金属を連続的
にエッチバックして前記コンタクトホール内に残すこと
を、その解決手段としている。
[作用] コンタクトホール内及び層間絶縁膜上に堆積された高融
点金属は、エッチバックされることに・より、層間絶縁
膜上に位置するものは除去される。
このため、層間絶縁膜上での高融点金属の剥れは防止さ
れ、配線の信頼性を高める。
[実施例] 以下、本発明に係る配線の形成方法の詳細を図面に示す
実施例に基づいて説明する。
(第1実施例) 第1図A及び第1図Bは、本発明の第1実施例を示して
いる。
本実施例は、先ず、シリコン基板10に下層配線として
の不純物拡散領域10aを形成する。次に、Sin、で
成る層間絶縁膜11をCVD法にて堆積させた後、周知
の技術を用いてコンタクトホールllaを上記不純物拡
散領域10a上に開口させる。そして、このコンタクト
ホールlla内及び層間絶縁膜11上に、密着層として
の窒化チタン(T iN)膜12をスバ/り法により被
着させる。さらに、第1図Aに示すように、タングステ
ン膜13をブランケットタングステンCVD法により堆
積させて、コンタクトホールlla内を埋め込み、さら
に層間絶縁膜11上方にも堆積させる。
ここで、ブランケットタングステンCVDの条件は、下
記のように2段階の条件に設定した。
第1段階 温度          475°C 圧力           80Torr雰囲気ガス及
びその流量 六フッ化タングステン(w F s) 25 scc+
tシラン(S ! H4)       15e;cc
w第2段階 温度          475℃ 圧力           80To r r雰囲気ガ
ス及びその流量 六フッ化タングステン(W F −) 601(:cM
水素(Ht)         3808CeM次に、
上記工程に連続してエッチバックを下記の条件で行い、
窒化チタン膜12を露出させてコンタクトホールlla
内のみにタングステン膜(タングステンプラグ)13を
残すようにした。
エッチバックの条件 エツチングガス及びその流量 六フッ化イオウ(SF−)   30scoM酸素(○
t)28sco、l RF比出力       150W 圧力           50mTo r r本実施
例においては、タングステンプラグを連続プロセスによ
って形成したため、配線剥れの原因となるタングステン
膜13が窒化チタン膜12上に存在しないため、信頼性
の高い配線の形成が可能となる。
なお、上記連続プロセスは、同一チェンバを用いて行な
っても良いし、ゲートバルブを介して真空で接続された
複数のチェンバを用いても良い。
(第2実施例) 第2図A〜第2図りは、第2実施例を示している。なお
、第1実施例と同一部材には同一の符号を付して説明を
省略する。
この実施例は、ブランケットタングステンC■Dにより
タングステン膜形成後、このタングステン膜にタングス
テンをイオン注入し、膜表面をアモルファス化して表面
平坦化を図り、さらに、高ドーズ量のN、をイオン注入
し、その後ンリコンナイトライド(Si、N、等)の緻
密性の高い膜で覆い、アニールを施してタンゲス膜表面
を窒化タングステン(WN、)化してタングステン膜の
耐酸化性9表面ホフォロジーの向上を図っている。
このため、上記第1実施例と同様配線の信頼性を向上す
る。
先ず、本実施例においては、第2図Aに示すように、コ
ンタクトホールlla内及び層間絶縁膜11に反応性ス
パッタにより被着させた例えば700人程人程膜厚の窒
化チタン膜12上に例えば4000人程度0膜厚のタン
グステン膜13を第1実施例と同様に形成する。なお、
上記タングステン膜は、シラン(SiH,)十水素(H
2)還元による2段階のブランケットタングステンCV
Dにより形成したものであり、その条件は以下に示す通
りである。
第1段階 温度           475℃ 雰囲気ガス及びその流量 シラン(S i H4)       15SCCN六
フツ化タングステン(W F e) 255cax圧力
            80Torr第2段階 温度          475℃ 雰囲気ガス及びその流量 六フッ化タングステン(W F s) 60 scc*
水素(H*)        360sccM圧力  
          80Torr次に、同図Aに示す
ように、タングステン膜13にタンゲス+7(W)を6
0〜100KeV。
1015〜10 ”c m−”の条件でイオン注入し、
タングステン膜13を表面をアモルファス化して表面の
平坦化を図る。
さらに、その後、第2図Bに示すように、タングステン
膜13表面に、窒素(N、)を例えば5O−80KeV
、10′7〜10”cm−”の高ドーズ量イオン注入し
、タングステンと窒素(N、)のアモルファス化された
窒素イオン注入層13aとする。
次に、第2図Cに示すように、窒素イオン注入層13a
上にSi、N、膜14を300人程人程膜厚で積層する
。なお、この513N4膜14は、緻密性が高い膜であ
り、後工程のアニールによりN。
の抜けを防止し、例えばシラン(S i H,)/NH
/窒素(N、)等の反応系によりプラズマCVD(36
0℃)を行なうことによって得られる。
その後、例えばラピッドサーマルアニール(RTA)9
00”C,60秒間、N、雰囲気中ノアニールを行ない
、上記窒素イオン注入層13aを窒化タングステン(W
Nx)層に変化させる。このとき、上記したように、S
i、N4膜14は、上記アニールによって窒素イオン注
入層13aがらのN1の表面への抜けを防止する。また
、このように、タングステン膜13の表面をWN、化し
たことにより、タングステン膜13の耐酸化性1表面モ
フtロジーの向上が可能となる。
以上、実施例について説明したが、本発明は、これらに
限られず構成の要旨に付随した各種の設計変更、材料変
更が可能である。
例えば、両実施例においては、下層配線として不純物拡
散領域を適用したが、これに限られず、各種の配線が適
用可能である。
[発明の効果] 以上の説明から明らかなように、本発明に係る配線の形
成方法に依れば、高融点金属膜の剥れを防止し、配線の
信頼性を飛躍的に向上させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図A及び第1図Bは本発明に係る配線の形成方法の
第1実施例の断面図、第2図A〜第2図りは第2実施例
の断面図、第3図A及び第3図Bは従来例の断面図であ
る。 10a・・・不純物拡散領域、11・・層間絶縁膜、1
2・・・TiN膜、13・・・タングステン膜、13a
・窒素イオン注入層、13b・・・WN、膜、14・・
・S 1sNa膜。 110コンタクトホ〜ル 第1笑於g11の前面邑 第1図B 蔦2突′J乞′tyIJ /)?面2 第2図B 第2笑3tづ夕11のirr i a 第2図C 第2つに方色iタリの脛n”面「0 第2図D 4LL12の断面口 第3図A 昏疋来り+1の51面口 第3図B

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)下層配線上にコンタクトホールを有する層間絶縁
    膜を形成し、高融点金属を前記コンタクトホールを含む
    全面に堆積させ、前記高融点金属を連続的にエッチバッ
    クして前記コンタクトホール内に残すことを特徴とする
    配線の形成方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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