JPH0430421A - 選択メタル成長法 - Google Patents
選択メタル成長法Info
- Publication number
- JPH0430421A JPH0430421A JP13416490A JP13416490A JPH0430421A JP H0430421 A JPH0430421 A JP H0430421A JP 13416490 A JP13416490 A JP 13416490A JP 13416490 A JP13416490 A JP 13416490A JP H0430421 A JPH0430421 A JP H0430421A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- contact hole
- side wall
- selective
- growth
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
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。
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、集積回路の電極形成のためのコンタクトホー
ルや、多層配線におけるビヤホール内への選択的メタル
成長法に関する。
ルや、多層配線におけるビヤホール内への選択的メタル
成長法に関する。
〔発明の概要］
本発明は、コンタクトホールやビヤホール内にメタルを
選択的に成長させるに際し、コンタクトホールの側壁に
は選択成長の種となるべき非晶質シリコン膜（以下ａ−
Ｓｉ膜という）を形成し、コンタクトホールの底部には
窒化チタン膜（以下ＴｉＮ膜という）等の耐熱性膜を形
成した後、メタルをコンタクトホール内に選択的に成長
させる選択メタル成長法である。コンタクトホールの側
壁にａＳｉ膜を形成してメタルの選択成長の種とし、か
つ底部の耐熱性膜によって下地の材料との反応を防止す
ることができる。
選択的に成長させるに際し、コンタクトホールの側壁に
は選択成長の種となるべき非晶質シリコン膜（以下ａ−
Ｓｉ膜という）を形成し、コンタクトホールの底部には
窒化チタン膜（以下ＴｉＮ膜という）等の耐熱性膜を形
成した後、メタルをコンタクトホール内に選択的に成長
させる選択メタル成長法である。コンタクトホールの側
壁にａＳｉ膜を形成してメタルの選択成長の種とし、か
つ底部の耐熱性膜によって下地の材料との反応を防止す
ることができる。
〔従来の技術］
集積回路の電極形成のコンタクトホールや、多層配線の
ビヤホール内に、メタルを選択的に埋め込んで平坦化を
行う方法が用いられている。コンタクトホール内に選択
的にメタルを埋め込むときの材料として、通常ＳｉＨ４
還元により、高速でメタルを成長できるタングステン（
以下−という）をコンタクトホール内に選択的に成長さ
せる技術、いわゆる選択Ｗ−ＣＶＤ法が用いられる。す
なわち、最近の高密度集積回路のコンタクトホールの穴
の直径に対する深さ、すなわちアスペクト比がますます
大きくなって来つつあるが、選択Ｗ−ＣＶＤ法はアスペ
クト比に関係なくコンタクトホールを埋め込むため有望
である。
ビヤホール内に、メタルを選択的に埋め込んで平坦化を
行う方法が用いられている。コンタクトホール内に選択
的にメタルを埋め込むときの材料として、通常ＳｉＨ４
還元により、高速でメタルを成長できるタングステン（
以下−という）をコンタクトホール内に選択的に成長さ
せる技術、いわゆる選択Ｗ−ＣＶＤ法が用いられる。す
なわち、最近の高密度集積回路のコンタクトホールの穴
の直径に対する深さ、すなわちアスペクト比がますます
大きくなって来つつあるが、選択Ｗ−ＣＶＤ法はアスペ
クト比に関係なくコンタクトホールを埋め込むため有望
である。
しかし、デバイスに応用した場合、再現性よく、かつリ
ーク電流の少ないオーミックコンタクトを実現すること
が困難になってきている。一つには、下地のシリコンの
表面の拡散層あるいはコンタクト部とシリサイド化反応
を起こして信軌性を低下させるためである。この反応を
防止するために、例えば第２図に示すような耐熱性膜を
有するコンタクトホールの形成方法が提案されていた（
特開平２−１６７５５号公報）。まず、シリコン基板１
の表面にＳｉＯ□のような絶縁膜２に、コンタクトホー
ル３を形成する。次に、コンタクトホールの底部４にチ
タンシリサイド膜６（以下Ｔｉ５ｉｚ膜という）を形成
し、さらにＴｉＮ膜７を形成し、その上にタングステン
膜８（以下−膜という）を形成する。
ーク電流の少ないオーミックコンタクトを実現すること
が困難になってきている。一つには、下地のシリコンの
表面の拡散層あるいはコンタクト部とシリサイド化反応
を起こして信軌性を低下させるためである。この反応を
防止するために、例えば第２図に示すような耐熱性膜を
有するコンタクトホールの形成方法が提案されていた（
特開平２−１６７５５号公報）。まず、シリコン基板１
の表面にＳｉＯ□のような絶縁膜２に、コンタクトホー
ル３を形成する。次に、コンタクトホールの底部４にチ
タンシリサイド膜６（以下Ｔｉ５ｉｚ膜という）を形成
し、さらにＴｉＮ膜７を形成し、その上にタングステン
膜８（以下−膜という）を形成する。
この−膜の上にポリシリコンを全面被着してコンタクト
ホール内のみポリシリコンを残すようにする。
ホール内のみポリシリコンを残すようにする。
また、第３図に示すような選択成長の種を有するコンタ
クトホールが提案されていた（特開昭６２−１４１７３
９号公報）。前述のコンタクトホール形成と同様にして
形成されたコンタクトホール３の側壁５にのみ、ポリシ
リコン膜９を形成し、さらに側壁に一膜８を形成する。
クトホールが提案されていた（特開昭６２−１４１７３
９号公報）。前述のコンタクトホール形成と同様にして
形成されたコンタクトホール３の側壁５にのみ、ポリシ
リコン膜９を形成し、さらに側壁に一膜８を形成する。
側壁にのみポリシリコン膜やり膜を残すには、異方性エ
ツチング法を用いる。この側壁の讐膜を選択成長の種と
して埋め込み用の−を選択的に成長させることができる
。
ツチング法を用いる。この側壁の讐膜を選択成長の種と
して埋め込み用の−を選択的に成長させることができる
。
前述のコンタクトホールの底部に耐熱性膜としてＴｉＮ
膜を用いたとき、選択的に埋め込むべき−の選択成長性
が阻害されるおそれがあった。また、ポリシリコンのよ
うな選択成長の種をコンタクトホール内の全面に形成す
れば選択成長は改善されるが、耐熱性を満足することが
できない。
膜を用いたとき、選択的に埋め込むべき−の選択成長性
が阻害されるおそれがあった。また、ポリシリコンのよ
うな選択成長の種をコンタクトホール内の全面に形成す
れば選択成長は改善されるが、耐熱性を満足することが
できない。
本発明の目的は、選択成長性と耐熱性の向上を同時に満
足するコンタクトホールへのメタルの成長を実現するこ
とにある。
足するコンタクトホールへのメタルの成長を実現するこ
とにある。
前記課題を解決するために、コンタクトホールの側壁に
選択成長の種となるべき膜を形成し、コンタクトホール
の底部に耐熱性膜となるべき膜を形成した後、コンタク
トホール内へメタルを選択的に成長させて埋め込めば、
両者を同時に満足することができる。
選択成長の種となるべき膜を形成し、コンタクトホール
の底部に耐熱性膜となるべき膜を形成した後、コンタク
トホール内へメタルを選択的に成長させて埋め込めば、
両者を同時に満足することができる。
耐熱性膜は、メタルの選択成長を阻害するおそれが大き
いので、側壁にのみ選択成長の種を形成しておけばよい
。そのために、まずコンタクトホール内に選択成長の種
となるべき非晶質シリコン膜（以下ａ−５ｔ膜という）
を形成し、しかる後、耐熱性膜としてのＴｉＮ膜を形成
すれば、側壁に被着したＴｉＮ膜は粗であるために、プ
ラズマエツチング法によってエツチングすれば除去され
て、側壁のみにａ−Ｓｉ膜が露出して、胸の選択成長の
種とすることができて、かつ耐熱性の向上をはかること
ができる。
いので、側壁にのみ選択成長の種を形成しておけばよい
。そのために、まずコンタクトホール内に選択成長の種
となるべき非晶質シリコン膜（以下ａ−５ｔ膜という）
を形成し、しかる後、耐熱性膜としてのＴｉＮ膜を形成
すれば、側壁に被着したＴｉＮ膜は粗であるために、プ
ラズマエツチング法によってエツチングすれば除去され
て、側壁のみにａ−Ｓｉ膜が露出して、胸の選択成長の
種とすることができて、かつ耐熱性の向上をはかること
ができる。
本発明の実施例を第１図ａないし第１図ｄを用いて説明
する。
する。
まず、第１図ａに示すように、シリコン基板１１の表面
に、ＳｉＯ□等の絶縁膜１２を形成して所定寸法のコン
タクトホール１３を開口する。しかる後、全面にコンタ
クト抵抗を下げるため、例えば燐（Ｐ）をドープしたａ
−５ｉ膜１６を形成する。また、ａ−Ｓｉ膜１６の形成
には、高周波バイアス印加によって側壁１５のａ−３ｉ
膜１６を緻密化するために、高周波バイアス印加型ＥＣ
Ｒプラズマ装置を用いるのがよい。
に、ＳｉＯ□等の絶縁膜１２を形成して所定寸法のコン
タクトホール１３を開口する。しかる後、全面にコンタ
クト抵抗を下げるため、例えば燐（Ｐ）をドープしたａ
−５ｉ膜１６を形成する。また、ａ−Ｓｉ膜１６の形成
には、高周波バイアス印加によって側壁１５のａ−３ｉ
膜１６を緻密化するために、高周波バイアス印加型ＥＣ
Ｒプラズマ装置を用いるのがよい。
条件として、ソースガスに５ｉＨａ／ＰＨ３を用い、減
圧下で高周波バイアスパワー３００−を印加して、マイ
クロ波パワー８００−１磁場の強さ８７５ガウスのＥＣ
Ｒプラズマ装置によって形成する。
圧下で高周波バイアスパワー３００−を印加して、マイ
クロ波パワー８００−１磁場の強さ８７５ガウスのＥＣ
Ｒプラズマ装置によって形成する。
次に、第１図すに示すように、ＴｔＮ膜１７をａ−Ｓｉ
膜１６の上に形成する。形成方法は、高周波バイアスを
印加しないＥＣＲプラズマ装置によって形成する。この
ときのソースガスにはＴｉＣｌ４／ＮＦ１３を用い、高
周波バイアスを印加しないこと以外は前述の条件と同様
である。
膜１６の上に形成する。形成方法は、高周波バイアスを
印加しないＥＣＲプラズマ装置によって形成する。この
ときのソースガスにはＴｉＣｌ４／ＮＦ１３を用い、高
周波バイアスを印加しないこと以外は前述の条件と同様
である。
次に、第１図Ｃに示すように、同じ高周波バイアス印加
型ＥＣＲプラズマ装置を用いるか、他のプラズマ装置を
用いるかして、粗の部分のＴｉＮ、すなわち側壁のＴｉ
Ｎ膜１７ａをプラズマエツチングによって除去する。ホ
ール底部１４と、上面のＴｉＮ膜１７は、緻密であるた
め、ＣＦ４のような弗素主体のプラズマエツチングでは
除去されない。工・ンチング時間は、側壁１５の計Ｓｉ
膜１６が除去されない程度の時間内であればよい。
型ＥＣＲプラズマ装置を用いるか、他のプラズマ装置を
用いるかして、粗の部分のＴｉＮ、すなわち側壁のＴｉ
Ｎ膜１７ａをプラズマエツチングによって除去する。ホ
ール底部１４と、上面のＴｉＮ膜１７は、緻密であるた
め、ＣＦ４のような弗素主体のプラズマエツチングでは
除去されない。工・ンチング時間は、側壁１５の計Ｓｉ
膜１６が除去されない程度の時間内であればよい。
次に、第１図ｄに示すように、選択ＩＬ−ＣＶ Ｄ法に
よって、−１８を形成する。このとき、コンタクトホー
ル底部１４のＴｉＮ膜１７の上にはＷｌＢが成長しにく
いが、側壁１５のａ−Ｓｉ膜１６を成長の種としてＷｌ
Ｂが成長するので、コンタクトホール１３の中を埋め込
むことができる。この後に、上部のａ−５ｉ膜１６やＴ
ｉＮ膜１７を異方性エツチング法等によって除去して後
、スパッタリング法等によって上部配線を形成すること
ができる。
よって、−１８を形成する。このとき、コンタクトホー
ル底部１４のＴｉＮ膜１７の上にはＷｌＢが成長しにく
いが、側壁１５のａ−Ｓｉ膜１６を成長の種としてＷｌ
Ｂが成長するので、コンタクトホール１３の中を埋め込
むことができる。この後に、上部のａ−５ｉ膜１６やＴ
ｉＮ膜１７を異方性エツチング法等によって除去して後
、スパッタリング法等によって上部配線を形成すること
ができる。
本発明の実施例においては、シリコン基板上のコンタク
トホールについて説明したが、シリコン以外の化合物半
導体基板上のコンタクトホールあるいはＡＩのような配
線上の接続のためのビヤホール等においても同様に適用
可能である。
トホールについて説明したが、シリコン以外の化合物半
導体基板上のコンタクトホールあるいはＡＩのような配
線上の接続のためのビヤホール等においても同様に適用
可能である。
また、コンタクトホール底部に、ａ−５ｉ膜を残したま
まＴｉＮ膜を形成したが、第１図ａの状態からａ−Ｓｉ
膜をエッチバックして、側壁のみに残し、底部にはＴｉ
Ｎ膜が下地と接するようにすれば、選択−を形成後のア
ニール後に、残ったａ−５ｉと選択−とがシリサイド反
応を起こしてジャンクションリークが増大するような現
象を解決できるので、より望ましい方法である。
まＴｉＮ膜を形成したが、第１図ａの状態からａ−Ｓｉ
膜をエッチバックして、側壁のみに残し、底部にはＴｉ
Ｎ膜が下地と接するようにすれば、選択−を形成後のア
ニール後に、残ったａ−５ｉと選択−とがシリサイド反
応を起こしてジャンクションリークが増大するような現
象を解決できるので、より望ましい方法である。
本発明の実施例を用いて選択メタル成長を行えば、コン
タクトホール側壁に選択成長の種を有し、コンタクトホ
ール底部に耐熱性膜を有するので、メタルを埋め込むた
めの選択成長性と耐熱性同上を同時に実現することがで
きる。
タクトホール側壁に選択成長の種を有し、コンタクトホ
ール底部に耐熱性膜を有するので、メタルを埋め込むた
めの選択成長性と耐熱性同上を同時に実現することがで
きる。
第１図ａないし第１図ｄは本発明の選択メタル成長の工
程図、第２図は従来の耐熱性膜を有するコンタクトホー
ルの断面図、第３図は従来の選択成長の種を有するコン
タクトホールの断面図である。 １．１１ ２．１２ ３．１３ ４．１４ ５．１５・・ １６−−−−・−・・ ・−−−−−−シリコン基板 絶縁膜 ・−コンタクトホール ・・・−底部 −・側壁 ＴｉＳｉ２膜 ・−ａ−Ｓｉ膜 ７．１７ ＴｉＮ 膜 ７ａ 側壁のＴｉＮ 膜 一膜 １日 ポリシリコン膜 １３コンタクトホーンレ １４底部
程図、第２図は従来の耐熱性膜を有するコンタクトホー
ルの断面図、第３図は従来の選択成長の種を有するコン
タクトホールの断面図である。 １．１１ ２．１２ ３．１３ ４．１４ ５．１５・・ １６−−−−・−・・ ・−−−−−−シリコン基板 絶縁膜 ・−コンタクトホール ・・・−底部 −・側壁 ＴｉＳｉ２膜 ・−ａ−Ｓｉ膜 ７．１７ ＴｉＮ 膜 ７ａ 側壁のＴｉＮ 膜 一膜 １日 ポリシリコン膜 １３コンタクトホーンレ １４底部
Claims (1)
- 基板上の絶縁膜にコンタクトホールを開口し、該コン
タクトホール内に選択的にメタルを成長させる方法にお
いて、前記コンタクトホールの側壁に選択成長の種とな
るべき非晶質シリコン膜を形成する工程と、前記コンタ
クトホールの底部に耐熱性膜を形成する工程と、前記コ
ンタクトホール内に選択的にメタルを成長させる工程と
からなる選択メタル成長法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13416490A JPH0430421A (ja) | 1990-05-25 | 1990-05-25 | 選択メタル成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13416490A JPH0430421A (ja) | 1990-05-25 | 1990-05-25 | 選択メタル成長法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0430421A true JPH0430421A (ja) | 1992-02-03 |
Family
ID=15121952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13416490A Pending JPH0430421A (ja) | 1990-05-25 | 1990-05-25 | 選択メタル成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0430421A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5627102A (en) * | 1993-03-23 | 1997-05-06 | Kawasaki Steel Corporation | Method for making metal interconnection with chlorine plasma etch |
| EP0848421A3 (en) * | 1996-12-16 | 1998-09-30 | Applied Materials, Inc. | Selective physical vapor deposition conductor fill in IC structures |
| KR100238698B1 (ko) * | 1991-06-24 | 2000-01-15 | 이데이 노부유끼 | 다층배선의 형성방법 |
| US6559061B2 (en) | 1998-07-31 | 2003-05-06 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for forming improved metal interconnects |
| KR20030050846A (ko) * | 2001-12-19 | 2003-06-25 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자의 금속 배선 형성방법 |
-
1990
- 1990-05-25 JP JP13416490A patent/JPH0430421A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100238698B1 (ko) * | 1991-06-24 | 2000-01-15 | 이데이 노부유끼 | 다층배선의 형성방법 |
| US5627102A (en) * | 1993-03-23 | 1997-05-06 | Kawasaki Steel Corporation | Method for making metal interconnection with chlorine plasma etch |
| US6063703A (en) * | 1993-03-23 | 2000-05-16 | Kawasaki Steel Corporation | Method for making metal interconnection |
| KR100320364B1 (ko) * | 1993-03-23 | 2002-04-22 | 가와사키 마이크로 엘렉트로닉스 가부시키가이샤 | 금속배선및그의형성방법 |
| EP0848421A3 (en) * | 1996-12-16 | 1998-09-30 | Applied Materials, Inc. | Selective physical vapor deposition conductor fill in IC structures |
| US6559061B2 (en) | 1998-07-31 | 2003-05-06 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for forming improved metal interconnects |
| US6709987B2 (en) | 1998-07-31 | 2004-03-23 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for forming improved metal interconnects |
| US6992012B2 (en) | 1998-07-31 | 2006-01-31 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for forming improved metal interconnects |
| KR20030050846A (ko) * | 2001-12-19 | 2003-06-25 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자의 금속 배선 형성방법 |
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