JPH04211148A

JPH04211148A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH04211148A
Application number: JP2405203A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Oba; 隆之大場; Shinji Miyagaki; 真治宮垣; Kenji Morishita; 森下　健二; Narimoto Ri; 成元李; Seiichi Suzuki; 清市鈴木; Shige Hara; 原　　　樹
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-01-05
Filing date: 1990-12-21
Publication date: 1992-08-03

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】

［０００１１

【産業上の利用分野］本発明は、ＩＣ，ＬＳＩなどの半
導体装置の製造方法、より詳しくは、半導体装置の多層
絶縁層に形成されたコンタクトホール内を気相選択成長
の金属によって充填する工程を含む配線形成方法に関す
る。［０００２］【従来の技術】半導体装置の製造の際に、配線のステッ
プカバレッジ不良（段差での配線の断線や局地的な薄層
化）の防止および平坦な表面レベルの形成を達成するた
めに、コンタクトホール内のみを金属で埋めるようにす
る（金属のコンタクトホール内選択成長を施す）ことが
行われている。［０００３］金属の選択成長を利用した半導体装置の配
線の形成は、例えば、図１３（ａ）および図１３（ｂ）
に示すようにして行われている。先ず、図１３（ａ）に
示すように、半導体基板４１であるシリコン（Ｓｉ）基
板の上に４層の多層絶縁層４２を通常の方法によって形
成する。シリコン基板４１を熱酸化して、その表面に５
ｔ０２の第１絶縁層４２ａを形成し、その上にＣＶＤ（
Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ
）法によってＰＳＧ　（リン珪酸ガラス）を堆積して第
２絶縁層４２ｂを形成する。次に、第２絶縁層４２ｂの
上にＳＯＧ　（スピンオングラス）を塗布して第３絶縁
層４２ｃを形成し、そして、その上にＣＶＤ法によって
ＰＳＧを堆積して第４絶縁層４２ｄを形成する。

【０００４】半導体装置の製造では、層形成と選択エツ
チングを繰り返して行うので、装置表面が凹凸になり、
平坦化技術の一つにＳＯＧ層の塗布形成がある。ＳＯＧ
はその後の加熱処理（ＣＶＤ膜形成での基板加熱など）
時にさらには使用時にＨ２０ガスを放出するので、ＰＳ
Ｇなどの絶縁層で覆われている。次いで、第４絶縁層４
２ｄの上にレジスト（図示せず）を塗布し、露光・現像
してレジストマスクを形成し、これをマスクとして絶縁
層４２ｄ、４２ｃ、４２ｂおよび４２ａをＲＩＥ　（リ
アクティブイオンエツチング）によって選択的にエツチ
ングしてコンタクトホール４３を多層絶縁層４２に設け
、このコンタクトホール４３内に基板４１のコンタクト
領域を表出させる。［０００５］　レジストマスクを除去してから、図１３
（ｂ）に示すように、コンタクトホール４３内に気相選
択成長法によりタングステン（Ｗ）を堆積（成長）させ
て、金属層（栓）４４を形成する。この金属層４４は基
板４１とのコンタクトを取り、かつコンタクトホール４
３を埋めて、コンタクトホール縁での段差をなくして平
坦な表面にする。そして、金属層４４および第４絶縁層
４２ｄの上に所定の配線層例えば、アルミニウム配線）
４５を形成することで、この配線層と基板４１とは金属
層４４を介して電気的に繋がっている。［０００６］気相選択成長の可能な金属にはタングステ
ンの他にアルミニウム（ＡＩ）、銅（Ｃｕ）、チタン（
Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ジル
コニウム（Ｚｒ）、金（Ａｕ）およびこれらのシリサイ
ドなどがある。［０００７］

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の半導体装置配線の形成方法においては、気相選
択成長法によりコンタクトホール４３内のみにタングス
テンを堆積して金属層４４を形成する際に、特に、コン
タクトホール４３の内壁に金属気相選択成長を促す絶縁
層であるＳＯＧ絶縁層４２ｃが表出していると、図１４
に示すように、ＳＯＧ絶縁層４２ｃの側壁部分でタング
ステン層４６が異常成長してしまう。このために、最悪
の場合に、コンタクトホール４３の上部で異常成長した
タングステン層４６が穴を塞いでしまうことになり、成
長ガスがコンタクトホール４３の内部に入らなくなって
金属層４４の成長が止まり、断線に到る。そうでなくて
も、コンタクトホール４３を金属層４４で完全に埋め込
むことができず、金属層４４の抵抗値が高くなってしま
う。［０００８］そこで、本発明は、コンタクトホール側壁
に金属気相選択成長を促す絶縁層が表出してしまうよう
な多層絶縁層であっても、コンタクトホール内を完全に
気相選択成長金属でもって埋め込んで配線を形成する方
法を提供することを目的としている。［０００９］

【課題を解決するための手段】

上述の目的が、下記工程（ア）〜（力）：（ア）半導体
基板の上に、少なくとも金属気相選択成長を促す絶縁層
と金属気相選択成長を促さない最上絶縁層とを含む多層
絶縁層を形成する工程、（イ）多層絶縁層を選択エツチングして、半導体基板に
達するコンタクトホールを形成する工程、（つ）最上絶
縁層の表面にまで達しない厚さで、コンタクトホール内
に第１金属層を気相選択成長法で形成する工程、（１）金属気相選択成長を促さない絶縁膜を、コンタク
トホールの内面および最上絶縁層の表面の全面に形成し
、第１金属層の表面が露出するように該絶縁膜を異方性
ドライエツチングしてコンタクトホールの側壁上に側壁
絶縁膜を形成する工程、（オ）コンタクトホール内の第１金属層の上に、第２金
属層を気相選択成長法で該コンタクトホールを埋めるよ
うに形成する工程、および（力）第２金属層および前記最上絶縁層の上に配線層を
形成する工程、とを含んでなることを特徴とする半導体
装置の製造方法（配線の形成方法）によって達成される
。

【００１０】第１金属層は異方性ドライエツチングの際に、半導体基
板をエツチングから守エツチングストッパーの働きがあ
り、この第１金属層形成を上述とは異なる工程で行うこ
とができる。そこで、下記工程（キ）〜（セ）：（キ）
半導体基板の上に、第１絶縁層を形成する工程、（り）
第１絶縁層を選択エツチングして、半導体基板を表出す
る第１コンタクトホールを形成する工程、（ケ）該第１
コンタクトホールを充填するように第１金属層を形成す
る工程、（コ）第１絶縁層および第１金属層の上に、少なくとも
金属気相選択成長を促す絶縁層と金属気相選択成長を促
さない最上絶縁層とを含む多層絶縁層を形成する工程、
（す）多層絶縁層を選択エツチングして、第１金属層に
達する第２コンタクトホールを形成する工程、（シ）金
属気相選択成長を促さない絶縁膜を、第２コンタクトホ
ールの内面および最上絶縁層の表面の全面に形成し、第
１金属層の表面が露出するように該絶縁膜を異方性ドラ
イエツチングしてコンタクトホールの側壁上に側壁絶縁
膜を形成する工程、（ス）第２コンタクトホール内の第１金属層の上に、第
２金属層を気相選択成長法で該コンタクトホールを埋め
るように形成する工程、および（セ）第２金属層および最上絶縁層の上に配線層を形成
する工程、とを含んでなることを特徴とする半導体装置
の製造方法によっても本発明の目的を達成することがで
きる。

【００１１】さらに、本発明を半導体装置の多層配線構
造にも応用することができ、この場合には、半導体基板
に代えて下層配線層（第１配線層）を形成した後で、こ
の下層配線層とコンタクトするコンタクトホール内金属
層を一回の気相選択成長で形成し、その上に上層配線層
（第２配線層）を形成する。そこで、下記工程（ソ）〜
（テ）：（ソ）半導体基板の上方に形成された第１配線層および
その下の層間絶縁層の上の全面に、少なくとも金属気相
選択成長を促す絶縁層と金属気相選択成長を促さない最
上絶縁層とを含む多層絶縁層を形成する工程、（夕）多
層絶縁層を選択エツチングして、第１配線層に達するコ
ンタクトホールを形成する工程、（チ）金属気相選択成
長を促さない絶縁膜を、コンタクトホールの内面および
最上絶縁層の表面の全面に形成し、第１配線層の表面が
露出するように該絶縁膜を異方性ドライエツチングして
コンタクトホールの側壁上に側壁絶縁膜を形成する工程
、（ツ）金属層を気相選択成長法でコンタクトホールを埋
めるように形成する工程、および（テ）金属層および前記最上絶縁層の上に第２配線層を
形成する工程、とを含んでなることを特徴とする半導体装置の製造方法
によっても本発明の目的を達成することができる。［００１２］金属気相選択成長を促す絶縁層の材料には
、例えば、ＳｉＯ２、ＳＯＧ、ポリイミドなどがあり、
金属気相選択成長を促さない最上絶縁層ないし絶縁膜の
材料には、ＰＳＧ（ｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ　
ｇｌａｓｓ）、ＢＳＧ（ｂｏｒｏ−ｓｉｌｉｃａｔｅ　
ｇｌａｓｓ）、ＢＰＳＧ（ｂｏｒｏ−ｐｈｏｓｐｈｏｓ
ｉｌｉｃａｔｅ　ｇｌａｓｓ）、などがある。なお、５
ｉ０２、ＳｉＮおよびＡｌ２Ｏ３は、含有水分や表面状
態によって選択成長を促す場合にも、促さない場合にも
なりうる。［００１３］気相選択成長の金属には、タングステン、
アルミニウム、銅、チタン、タンタル、モリブデン、ジ
ルコニウム、金およびこれらのシリサイドがあり、特に
、タングステンの気相選択成長が好ましい。また、多層
配線構造での第１配線層の材料には、アルミニウム、タ
ングステン、チタン、金属シリサイド、窒化チタン、タ
ンタル、モリブデン、ジルコニウムおよび金がある。［００１４］

【作用】本発明では、半導体基板ないし下層配線層の上
に多層絶縁層を形成し、この多層絶縁層に設けたコンタ
クトホールの側壁に金属気相選択成長を促す絶縁層が表
出するが、金属気相選択成長を促さない側壁絶縁膜をコ
ンタクトホールの側面を覆うように形成しておくことに
よって金属気相選択成長で異常成長を回避してコンタク
トホールを金属で埋めることができる。［００１５］

【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の実施態
様例によって本発明の詳細な説明する。（１）第１実施態様例図１は本発明にかかる第１形成方法に従って形成した配
線を備えた半導体装置の概略部分断面図であり、図２〜
図５はそのための形成工程での半導体装置の概略部分断
面図である。［００１６］図１において、例えば、シリコン半導体基
板１の上に形成される４層の多層絶縁層２がＳｉＯ２絶
縁層２ａと、ＰＳＧ絶縁層２ｂと、ＳＯＧ絶縁層２ｃと
、ＰＳＧ絶縁層２ｄとからなる。この多層絶縁層２にコ
ンタクトホールが設けられ、その中に、薄い第１タング
ステン層４と、コンタクトホール側面上のＰＳＧ絶縁膜
（金属気相選択成長を促さない側壁絶縁膜）５ａと、コ
ンタクトホールを埋め尽くす第２タングステン層６とが
形成されている。そして、第２タングステン層６と多層
絶縁層２との上に所定の配線層（アルミニウム配線層）
７が設けられている。［００１７］　このような半導体装置の配線を次のよう
にして形成する。先ず、図２に示すように、シリコン基
板１を熱酸化して、厚さ１１００ｎのＳｉＯ２の第１絶
縁層２ａを基板１上に形成する。第１絶縁層２ａの上に
、ＣＶＤ法によりＰＳＧを堆積して厚さ２００ｎｍの第
２絶縁層２ｂを形成し、その上にＳＯＧを回転塗布して
厚さ４００ｎｍの第３絶縁層２ｃを形成する。そして、
第３絶縁層２ｃの上に、ＣＶＤ法によりＰＳＧを堆積し
て厚さ２００ｎｍの第４絶縁層２ｄを形成して、合計厚
さ９００ｎｍの多層絶縁層２を形成する。［００１８］次いで、第４絶縁層２ｄの上にレジスト（
図示せず）を塗布し、露光・現像してレジストマスクを
形成し、これをマスクとして絶縁層２ｄ、２ｃ、２ｂお
よび２ａを、例えば、ＲＩＥによって選択的にエツチン
グしてコンタクトホール３を多層絶縁層２に設け、この
コンタクトホール３内に基板１のコンタクト領域を表出
させる。［００１９］　レジストマスクを除去してから、図３に
示すように、コンタクトホール３内に気相選択成長法に
よりタングステン（Ｗ）を堆積（成長）させて、ＳＯＧ
第３絶縁層２ｃに達しない厚さ（例えば、２００ｎｍ）
の第１タングステン（金属）層４を形成する。ここでは
、ＰＳＧ第２絶縁層２ｂの途中までの高さまでタングス
テンを選択成長しており、絶縁層２ｂ、２Ｃ１２ｄは側
面が露出している。また、ここでの気相選択成長条件は
、気相成長ガスがＷＦ６ガス１０ｓｃｃｍ、　Ｓ　ｉ　
Ｈ４ガス５　ｓｅｃｍおよびＨ２ガス１０００ｓｅｃｍ
であり、基板加熱温度（成長温度）が３２０℃であり、
圧力が０．１Ｔｏｒｒである。なお、ＳｉＯ２絶縁層２
ａおよびＳＯＧ絶縁層２ｃの露出表面においても、タン
グステンの堆積が生じるが、形成厚さを適宜薄くしであ
るので、問題を引き起こす程度にはなっていない。（００２０１次に、図４に示すように、第１タングステ
ン層４、コンタクトホール３の側面およびＰＳＧ第４絶
縁層２ｄの全面にプラズマＣＶＤ法によってＰＳＧ　（
金属気相選択成長を促さない絶縁物）を堆積して、厚さ
５０ｎｍの絶縁膜５を形成する。

【００２１】図５に示すように、第１タングステン層４
の表面が表出するまで絶縁膜５をＲＩＥによって異方性
エツチングして、コンタクトホール３の側面上の絶縁膜
を残して側壁絶縁膜５ａとする。この側壁絶縁膜５ａに
よって、露出していたＳＯＧ絶縁層２ｃを含めた多層絶
縁層２の側面は覆われる。このエツチングの際に、第１
タングステン層４がＲＩＥに対するエツチングストッパ
となり、半導体基板１がダメージを受けることはない。［００２２１次に、図６に示すように、側壁絶縁膜５ａ
付のコンタクトホール３内に気相選択成長法によりタン
グステン（Ｗ）を堆積（成長）させて、コンタクトホー
ルを埋め尽くす程の厚さ（例えば、７００ｎｍ）の第２
タングステン（金属）層６を形成する。このようにして
タングステンの選択成長でコンタクトホールを完全に（
異常成長部分なしで）埋めることができる。ここでの気
相選択成長条件は、第１タングステン層４の場合と同じ
であり、成長時間が形成厚さに応じて長くなっている。［００２３］　このようにコンタクトホール３を第１お
よび第２タングステン層４．６で埋め込んで表面を平坦
化したところで、次に、第２タングステン層６およびＰ
ＳＧ第４絶縁層２ｄの上に所定の配線層（アルミニウム
配線層）７を通常の工程にしたがって形成して、図１に
示すような配線構造が得られる。［００２４］　ＳＯＧ第３絶縁層２ｃが金属気相選択成
長を促す絶縁層であるが、ＳＯＧの他にもポリイミドな
どの材料はその表面に気相成長核があってそこに金属が
成長速度は遅いが堆積してしまう。また、金属気相選択
成長を促さない最上絶縁層ないし絶縁膜の材料には、Ｐ
ＳＧの他にＢＳＧ　、　ＢＰＳＧなどがあり、これらの
材料が金属選択成長を促さない理由は、これらの材料は
通常の工程において含有水分がＳＯＧなどと比較して少
ないために、水により酸化されることがなく、活性種が
できず、原料ガスと反応しにくいからである。なお、Ｓ
ｉＯ２、ＳｉＮ　、　Ａｌ２Ｏ３などの材料は含有水分
や表面状態によって金属選択成長を促す材料にも、促さ
ない材料にもなる。そして、気相選択成長の金属には、
タングステンの他にアルミニウム、銅、チタン、タンタ
ル、モリブデン、ジルコニウム、金およびこれらのシリ
サイドがあり、特に、タングステンの気相選択成長が好
ましい。［００２５］（２）第２実施態様例図７〜図１１は、本発明にかかる第２形成方法に従って
形成する配線を備えた半導体装置の形成工程での半導体
装置の概略部分断面図であり、この半導体装置の配線を
、例えば、次のようにして形成する。［００２６］先ず、図７に示すように、シリコン基板１
１を熱酸化して、厚さ２００ｎｍのＳｉＯ２の第１絶縁
層１２ａを基板１１上に形成する。第１絶縁層１２ａの
上にレジストマスク（図示せず）を通常のりソグラフィ
法（レジストの塗布、露光・現像）を形成してから、ウ
ェットエツチングによって第１絶縁層１２ａに第１コン
タクトホールを設け、基板１１のコンタクト領域を表出
させる。　　レジストマスクを除去してから、第１コン
タクトホール内に気相選択成長法によりタングステン（
Ｗ）を堆積（成長）させて、このコンタクトホールをほ
ぼ埋める厚さ２００ｎｍの第１タングステン（金属）層
１４を形成する。ここでの気相選択成長条件は第１実施
態様例と同じで、気相成長ガスがＷＦ６ガス１０ｓｅｃ
ｍ、　Ｓ　ｉ　Ｈ４ガス５　ｓｅｃｍおよびＨ２ガス１
０００ｓｅｃｍであり、基板加熱温度（成長温度）が３
２０℃であり、圧力が０．ＩＴ。ｒｒである。［００２７］図８に示すように、第１絶縁層１２ａおよ
び第１タングステン層１４の上に、プラズマＣＶＤ法に
より５ｉＣ）＋　を堆積して厚さ２００ｎｍの第２絶縁
層１２ｂを形成し、その上にＳＯＧを回転塗布して厚さ
４００ｎｍの第３絶縁層１２ｃを形成する。そして、第
３絶縁層１２ｃの上に、ＣＶＤ法によりＰＳＧを堆積し
て厚さ２００ｎｍの第４絶縁層１２ｄを形成して、合計
厚さ１μｍの多層絶縁層１２を形成する。そして、第４
絶縁層１２ｄの上にレジスト（図示せず）を塗布し、露
光・現像してレジストマスクを形成し、これをマスクと
して絶縁層１２ｄ、１２ｃおよび１２ｂを、例えば、Ｒ
ＩＥによって選択的にエツチングして第２コンタクトホ
ール１３を多層絶縁層１２に設け、このコンタクトホー
ル１３内に第１タングステン層を表出させる。［００２８］次いで、図９に示すように、図４の場合と
同じに第１タングステン層１４、第２コンタクトホール
１３の側面およびＰＳＧ第４絶縁層１２ｄの全面にプラ
ズマＣＶＤ法によってＰＳＧ　（金属気相選択成長を促
さない絶縁物）を堆積して、厚さ５０ｎｍの絶縁膜１５
を形成する。［００２９］図１０に示すように、図５の場合と同じに
第１タングステン層１４の表面が表出するまで絶縁膜１
５をＲＩＥによって異方性エツチングして、コンタクト
ホール３の側面上の絶縁膜を残して側壁絶縁膜１５ａと
する。この側壁絶縁膜１５ａによって、露出していたＳ
ＯＧ絶縁層１２ｃを含めた多層絶縁層１２の側面は覆わ
れる。このエツチングの際に、第１タングステン層４が
ＲＩＥに対するエツチングストッパとなり、半導体基板
１がダメージを受けることはない。

【００３０】次に、図１１に示すように、側壁絶縁膜１
５ａ付のコンタクトホール１３内に気相選択成長法によ
りタングステン（Ｗ）を堆積（成長）させて、コンタク
トホールを埋め尽くす程の厚さ（例えば、８００ｎｍ）
の第２タングステン（金属）層１６を形成する。このよ
うにしてタングステンの選択成長でコンタクトホールを
完全に（異常成長部分なしで）埋めることができる。こ
こでの気相選択成長条件は、第１タングステン層１４の
場合と同じであり、成長時間が形成厚さに応じて長くな
っている。このように表面を平坦化したところで、次に
、第２タングステン層１６およびＰＳＧ第４絶縁層１２
ｄの上に所定の配線層（アルミニウム配線層）１７を通
常の工程にしたがって形成して、所定の配線構造が得ら
れる。［００３１１（３）第３実施態様例図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、本発明にかかる第
３形成方法に従って下層配線層の上に上層配線層を形成
する工程での半導体装置の概略部分断面図であり、この
半導体装置の多層配線を、例えば、次のようにして形成
する。［００３２］先ず、図１２（ａ）に示すように、通常の
工程によりシリコン基板３１を熱酸化して、厚さ５００
ｎｍのＳｉＯ２の絶縁層３２を基板３１上に形成する。この絶縁層３２の上に所定パターンの下層（第１）配線
層（例えは、アルミニウム配線層）３３を形成する。次
に、絶縁層３２および下層配線層３３の全面に、プラズ
マＣＶＤ法により５ｉ０２を堆積して厚さ２００ｎｍの
第１絶縁層３４ａを形成し、その上にＳＯＧを回転塗布
して厚さ２００ｎｍの第２絶縁層３４ｂを形成する。そ
して、第２絶縁層３４ｂの上に、ＣＶＤ法によりＰＳＧ
を堆積して厚さ２００ｎｍの第３絶縁層３４ｃを形成し
て、合計厚さ６００ｎｍの多層絶縁層３４を形成する。なお、ＳＯＧ層は下層配線層のない絶縁層３２のうえで
はその厚さが５００ｎｍである。そして、第３絶縁層３
４ｃの上にレジスト（図示せず）を塗布し、露光・現像
してレジストマスクを形成し、これをマスクとして絶縁
層３４Ｃ１３４ｂおよび３４ａを、例えば、ＲＩＥによ
って選択的にエツチングしてコンタクトホール３５を多
層絶縁層３４に設け、このコンタクトホール３５内に下
層配線層を表出させる。図４の場合と同じに下層配線層
３３、コンタクトホール３５の側面およびＰＳＧ第３絶
縁層３４Ｃの全面にプラズマＣＶＤ法によってＰＳＧ　
（金属気相選択成長を促さない絶縁物）を堆積して、厚
さ５０ｎｍの絶縁膜を形成する。そして、図５の場合と
同じに下層配線層３３の表面が表出するまで絶縁膜をＲ
ＩＥによって異方性エツチングして、コンタクトホール
３５の側面上に絶縁膜を残して側壁絶縁膜３６とする。この側壁絶縁膜３６によって、露出していたＳＯＧ絶縁
層３４ｂを含めた多層絶縁層３４の側面は覆われる。［００３３］次に、図１２（ｂ）に示すように、側壁絶
縁膜３６付のコンタクトホール３５内に気相選択成長法
によりタングステン（Ｗ）を堆積（成長）させて、コン
タクトホールを埋め尽くす程の厚さ（例えば、６００ｎ
ｍ）のタングステン（金属）層３７を形成する。このよ
うにしてタングステンの選択成長でコンタクトホールを
完全に（異常成長部分なしで）埋めることができる。こ
こでの気相選択成長条件は、第１実施態様例と同じで、
気相成長ガスがＷＦｅガス１０ｓｅｃｍ、　Ｓ　ｉ　Ｈ
４ガス５ｓｅｃｍおよびＨ２ガス１０００ｓｃｃｍであ
り、基板加熱温度（成長温度）が３２０℃であり、圧力
が０．　ＩＴｏｒｒである。このように表面を平坦化し
たところで、次に、タングステン層３７およびＰＳＧ第
３絶縁層３４ｃの上に所定の配線層（アルミニウム配線
層）３８を通常の工程にしたがって形成して、所定の多
層配線構造が得られる。［００３４］なお、この多層配線構造での下層（第１）
配線層は、アルミニウムの他にタングステン、チタン、
金属シリサイド、窒化チタン、タンタル、モリブデン、
ジルコニウムおよび金の導体で構成することができる。［００３５］

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体装置配線の形成方法では、コンタクトホール側面に金
属気相選択成長を促す絶縁層があっても、その側面を金
属気相選択成長を促さない絶縁層で覆ってしまうので、
コンタクトホールを気相選択成長金属で完全に埋め込む
ことができて、コンタクトホールでの断線や抵抗値増大
の欠点のない配線を形成することができる。そして、コ
ンタクトホールでの段差を無くして表面平坦化に寄与す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１形成方法による配線を備えた
半導体装置の概略断面図である。

【図２】本発明に係る第１形成方法に従って配線を形成
している途中での半導体装置の概略断面図である。

【図３】本発明に係る第１形成方法に従って配線を形成
している途中での半導体装置の概略断面図である。

【図４】本発明に係る第１形成方法に従って配線を形成
している途中での半導体装置の概略断面図である。

【図５】本発明に係る第１形成方法に従って配線を形成
している途中での半導体装置の概略断面図である。

【図６】本発明に係る第１形成方法に従って配線を形成
している途中での半導体装置の概略断面図である。

【図７】本発明に係る第２形成方法に従って配線を形成
している途中での半導体装置の概略断面図である。

【図８】本発明に係る第２形成方法に従って配線を形成
している途中での半導体装置の概略断面図である。

【図９】本発明に係る第２形成方法に従って配線を形成
している途中での半導体装置の概略断面図である。

【図１０】本発明に係る第２形成方法に従って配線を形
成している途中での半導体装置の概略断面図である。

【図１１】本発明に係る第２形成方法による配線を備え
た半導体装置の概略断面図である。

【図１２】（ａ）は本発明に係る第３形成方法に従って配線を形成
している途中での半導体装置の概略断面図である。（ｂ）は本発明に係る第３形成方法による配線を備えた
半導体装置の概略断面図である。

【図１３】（ａ）は従来の形成方法に従って配線を形成している途
中での半導体装置の概略断面図である。（ｂ）は従来の形成方法による配線を備えた半導体装置
の概略断面図である。

【図１４】従来の配線形成方法での問題点を説明する半
導体装置の概略断面図である。

【符号の説明】

１・・・半導体基板２・・・多層絶縁層３・・・コンタクトホール４・・・第１金属層５ａ・・・側壁絶縁膜６・・・第２金属層７・・・配線層１２・・・多層配線層１３・・・コンタクトホール１５・・・側壁絶縁膜１６・・・タングステン層３３・・・下層配線層３７・・・タングステン層３８・・・上層配線層

【図２】

【図４】

【図５】

【図１】

【図３】

【図６】

【図７】

【図８】

【図１０】

【図９】

【図１１】

【図１２】

【図１４】

【図１３】

【手続補正書】

【提出日】平成３年１月２４日

【手続補正１】

【補正対象項目名】図面

【補正対象項目名】図１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１２】フロントページの続き

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　下記工程（ア）〜（力）：（ア）半導体
基板（１）の上に、少なくとも金属気相選択成長を促す
絶縁層（２ｃ）と金属気相選択成長を促さない最上絶縁
層（２ｄ）とを含む多層絶縁層（２）を形成する工程、（イ）前記多層絶縁層（２）を選択エツチングして、前
記半導体基板（１）に達するコンタクトホール（３）を
形成する工程、（つ）前記最上絶縁層（２ｄ）の表面にまで達しない厚
さで、前記コンタクトホール（３）内に第１金属層（４
）を気相選択成長法で形成する工程、（１）金属気相選
択成長を促さない絶縁膜（５）を、前記コンタクトホー
ル（３）の内面および前記最上絶縁層（２ｄ）の表面の
全面に形成し、前記第１金属層（４）の表面が露出する
ように該絶縁膜（５）を異方性ドライエツチングして前
記コンタクトホールの側壁上に側壁絶縁膜（５ａ）を形
成する工程、（オ）前記コンタクトホール内の前記第１金属層（４）
の上に、第２金属層（６）を気相選択成長法で該コンタ
クトホールを埋めるように形成する工程、および（力）
前記第２金属層（６）および前記最上絶縁層（２ｄ）の
上に配線層（７）を形成する工程、とを含んでなること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】　前記金属気相選択成長を促す絶縁層（２
Ｃ）は、５ｉ０２、ＳＯＧ、窒化シリコン、Ａｌ２Ｏ３
およびポリイミドからなる群から選ばれた一つであるこ
とを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】　前記金属気相選択成長を促さない最上絶
縁層（２ｄ）は、ＰＳＧ　、　ＢＳＧ　、　ＰＢＳＧ、
　ＳｉＯ２、ＳｉＮおよびＡｌ２Ｏ３からなる群から選
ばれた一つであることを特徴とする請求項１記載の方法
。
【請求項４】　前記金属気相選択成長を促さない絶縁膜
（５）は、ＰＳＧ　、　ＢＳＧ　、　ＢＰＳＧ、　５ｉ
０２、ＳｉＮおよびＡｌ２Ｏ３からなる群から選ばれた
一つであることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】　前記第１金属層（４）および第２金属層
（６）は、タングステン、アルミニウム、銅、チタン、
タンタル、モリブデン、ジルコニウム、金およびこれら
のシリサイドからなる群から選ばれた一つであることを
特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】　下記工程（キ）〜（セ）：（キ）半導体
基板（１１）の上に、第１絶縁層（１２ａ）を形成する
工程、（り）前記第１絶縁層（１２ａ）を選択エツチングして
、前記半導体基板（１１）を表出する第１コンタクトホ
ールを形成する工程、（ケ）該第１コンタクトホールを充填するように第１金
属層（１４）を形成する工程、（コ）前記第１絶縁層（１２ａ）および第１金属層（１
４）の上に、少なくとも金属気相選択成長を促す絶縁層
（１２ｃ）と金属気相選択成長を促さない最上絶縁層（
１２ｄ）とを含む多層絶縁層（１２）を形成する工程、（す）前記多層絶縁層（１２）を選択エツチングして、
前記第１金属層（１４）に達する第２コンタクトホール
（１３）を形成する工程、（シ）金属気相選択成長を促さない絶縁膜（１５）を、
前記第２コンタクトホール（１３）の内面および前記最
上絶縁層（１２ｄ）の表面の全面に形成し、前記第１金
属層の表面が露出するように該絶縁膜（１５）を異方性
ドライエツチングして前記コンタクトホールの側壁上に
側壁絶縁膜（１５ａ）を形成する工程、（ス）前記第２
コンタクトホール（１３）内の前記第１金属層（１４）
の上に、第２金属層（１６）を気相選択成長法で該コン
タクトホール（１３）を埋めるように形成する工程、お
よび（セ）前記第２金属層および前記最上絶縁層（１２ｄ）
の上に配線層を形成する工程、とを含んでなることを特徴とする半導体装置の製造方法
。
【請求項７】　前記金属気相選択成長を促す絶縁層（１
２ｃ）は、５ｉ０２、ＳＯＧ、窒化シリコン、Ａｌ２Ｏ
３およびポリイミドからなる群から選ばれた一つである
ことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】　前記金属気相選択成長を促さない最上絶
縁層（１２ｄ）は、ＰＳＧ　、　ＢＳＧ　、　ＢＰＳＧ
、　ＳｉＯ２、ＳｉＮおよびＡｌ２Ｏ３からなる群から
選ばれた一つであることを特徴とする請求項６記載の方
法。
【請求項９】　前記金属気相選択成長を促さない絶縁膜
（１５）は、ＰＳＧ　、　ＢＳＧ　、　ＢＰＳＧ、　５
ｉ０２、ＳｉＮおよびＡｌ２Ｏ３からなる群から選ばれ
た一つであることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項１０】　　前記第１金属層（１４）および第２
金属層（１６）は、タングステン、アルミニウム、銅、
チタン、タンタル、モリブデン、ジルコニウム、金およ
びこれらのシリサイドからなる群から選ばれた一つであ
ることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項１１】　　下記工程（ソ）〜（テ）：（ソ）半
導体基板（３１）の上方に形成された第１配線層（３３
）およびその下の層間絶縁層（３２）の上の全面に、少
なくとも金属気相選択成長を促す絶縁層（３４ｂ）と金
属気相選択成長を促さない最上絶縁層（３４Ｃ）とを含
む多層絶縁層（３４）を形成する工程、（夕）前記多層
絶縁層（３４）を選択エツチングして、前記第１配線層
（３３）に達するコンタクトホール（３５）を形成する
工程、（チ）金属気相選択成長を促さない絶縁膜を、前記コン
タクトホールの内面および前記最上絶縁層の表面の全面
に形成し、前記第１配線層（３３）の表面が露出するよ
うに該絶縁膜を異方性ドライエツチングして前記コンタ
クトホールの側壁上に側壁絶縁膜（３６）を形成する工
程、（ツ）金属層（３７）を気相選択成長法で前記コンタク
トホール（３５）を埋めるように形成する工程、および
（テ）前記金属層（３７）および前記最上絶縁層の上に
第２配線層（３８）を形成する工程、とを含んでなることを特徴とする半導体装置の製造方法
。
【請求項１２】　　前記金属気相選択成長を促す絶縁層
（３４ｂ）は、５ｉ０２、ＳＯＧ、窒化シリコン、Ａｌ
２Ｏ３およびポリイミドからなる群から選ばれた一つで
あることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】　　前記金属気相選択成長を促さない最
上絶縁層（３４ｃ）は、ＰＳＧ　、　ＢＳＧ　、　ＢＰ
ＳＧ、　５ｉ０２、ＳｉＮおよびＡｌ２Ｏ３からなる群
から選ばれた一つであることを特徴とする請求項１１記
載の方法。
【請求項１４】　　前記金属気相選択成長を促さない絶
縁膜は、ＰＳＧ　、　ＢＳＧ　、　ＢＰＳＧ、　ＳｉＯ
２、ＳｉＮおよびＡｌ２Ｏ３からなる群から選ばれた一
つであることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１５】　　前記金属層（３７）は、タングステ
ン、アルミニウム、銅、チタンおよび金からなる群から
選ばれた一つであることを特徴とする請求項１１記載の
方法。
【請求項１６】　　前記第１配線層（３３）は、アルミ
ニウム、タングステン、チタン、金属シリサイド、窒化
チタン、タンタル、モリブデン、ジルコニウムおよび金
からなる群から選ばれた一つであることを特徴とする請
求項１１記載の方法。