JPH0430424A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPH0430424A JPH0430424A JP13565590A JP13565590A JPH0430424A JP H0430424 A JPH0430424 A JP H0430424A JP 13565590 A JP13565590 A JP 13565590A JP 13565590 A JP13565590 A JP 13565590A JP H0430424 A JPH0430424 A JP H0430424A
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- Japan
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- film
- silicon substrate
- melting point
- high melting
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
半導体装置の製造方法に関し、
Ｃｕ膜のＣｕとシリコン基板のＳｉの相互拡散をほとん
ど生じないようにしてシリコン基板に形成された拡散層
破壊を生じ難くすることができ、かつシリコン基板と配
線とのコンタクト抵抗を低くすることができる半導体装
置の製造方法を提供することを目的とし、 半導体層上にコンタクトホールを有する絶縁膜を形成す
る工程と、化学気相成長法により該絶縁膜上に選択的に
銅膜を形成する工程と、該銅膜及び該コンタクトホール
内の該半導体層を覆うように高融点金属膜を形成する工
程とを含むように構成する。
ど生じないようにしてシリコン基板に形成された拡散層
破壊を生じ難くすることができ、かつシリコン基板と配
線とのコンタクト抵抗を低くすることができる半導体装
置の製造方法を提供することを目的とし、 半導体層上にコンタクトホールを有する絶縁膜を形成す
る工程と、化学気相成長法により該絶縁膜上に選択的に
銅膜を形成する工程と、該銅膜及び該コンタクトホール
内の該半導体層を覆うように高融点金属膜を形成する工
程とを含むように構成する。
本発明は、ＭＯＳトランジスタ等の半導体装置の製造過
程において、絶縁膜に形成されたコンタクトボール内の
シリコン基板とコンタクトを取る配線層及び電極の形成
方法に関する。
程において、絶縁膜に形成されたコンタクトボール内の
シリコン基板とコンタクトを取る配線層及び電極の形成
方法に関する。
近年、半導体デバイスの高集積化とともに、配線寸法は
微細化の一途をたどっており、配線材料としては低抵抗
であり、かつエレクトロマイグレーションに対して強い
ものが望まれている。
微細化の一途をたどっており、配線材料としては低抵抗
であり、かつエレクトロマイグレーションに対して強い
ものが望まれている。
上述のような性質を持つ金属として銅（Ｃｕ）が着目さ
れ、Ｃｕ箔膜による配線形成技術が研究されている。以
下、具体的に図面を用いて従来技術について説明する。
れ、Ｃｕ箔膜による配線形成技術が研究されている。以
下、具体的に図面を用いて従来技術について説明する。
第３図（ａ）〜（Ｃ）は従来の半導体装置の製造方法を
説明する図である。図示例の製造方法はＭＯＳ）ランジ
スタ等の製造方法に適用することができる。
説明する図である。図示例の製造方法はＭＯＳ）ランジ
スタ等の製造方法に適用することができる。
この図において、３１はシリコン基板、３２はＳｉＯ□
等からなる絶縁膜、３３は絶縁膜３２に形成されたコン
タクトホール、３４は配線としてのＣｕ膜である。
等からなる絶縁膜、３３は絶縁膜３２に形成されたコン
タクトホール、３４は配線としてのＣｕ膜である。
次に、その製造方法について説明する。
まず、第３図＜ａ）に示すように、例えばＣＶＤ法によ
りシリコン基板３１上にＳｉｎｇを堆積して絶縁膜３２
を形成した後、例えばＲＩＥにより絶縁膜３２を選択的
にエツチングしてコンタクトホール３３を形成するとと
もに、コンタクトホール３３内にシリコン基板３１を露
出させる。
りシリコン基板３１上にＳｉｎｇを堆積して絶縁膜３２
を形成した後、例えばＲＩＥにより絶縁膜３２を選択的
にエツチングしてコンタクトホール３３を形成するとと
もに、コンタクトホール３３内にシリコン基板３１を露
出させる。
次に、第３図（ｂ）に示すように、スパッタ法によりコ
ンタクトホール３３内のシリコン基板３１とコンタクト
を取るように全面にＣｕ膜３４を形成する。
ンタクトホール３３内のシリコン基板３１とコンタクト
を取るように全面にＣｕ膜３４を形成する。
そして、例えばＲＩＥによりＣｕ膜３４を選択的にエツ
チングすることにより、第３図（Ｃ）に示すようなコン
タクト部を得ることができる。
チングすることにより、第３図（Ｃ）に示すようなコン
タクト部を得ることができる。
しかしながら、上記した従来の半導体装置の製造方法で
はコンタクトホール３３部においてシリコン基板３１と
Ｃｕ膜３４が直接に接しているため、特に温度が３００
℃を越えるとＣｕ膜３４のＣｕとシリコン基板３１のＳ
ｉとの相互拡散が激しく起こってしまい（なお、相互拡
散は低温でも生じる）、これに伴いシリコン基板３１に
ソース、ドレイン等の拡散層が形成されていると、拡散
層（ジャンクション）を破壊し易いという問題があった
。最悪の場合、拡散層を破壊するとデバイスとして機能
しなくなる。
はコンタクトホール３３部においてシリコン基板３１と
Ｃｕ膜３４が直接に接しているため、特に温度が３００
℃を越えるとＣｕ膜３４のＣｕとシリコン基板３１のＳ
ｉとの相互拡散が激しく起こってしまい（なお、相互拡
散は低温でも生じる）、これに伴いシリコン基板３１に
ソース、ドレイン等の拡散層が形成されていると、拡散
層（ジャンクション）を破壊し易いという問題があった
。最悪の場合、拡散層を破壊するとデバイスとして機能
しなくなる。
また、上記のようにＣｕとＳｉの相互拡散が生じると、
Ｃｕ膜膜種４中Ｓｉが拡散してきたり、冷却後Ｃｕ膜３
４中にシリコン塊が析出したりするため、Ｃｕ膜３４の
抵抗が著しく増加してこれによりＣｕ１１３４とシリコ
ン基板３１とのコンタクト抵抗が増加するという問題が
あった。
Ｃｕ膜膜種４中Ｓｉが拡散してきたり、冷却後Ｃｕ膜３
４中にシリコン塊が析出したりするため、Ｃｕ膜３４の
抵抗が著しく増加してこれによりＣｕ１１３４とシリコ
ン基板３１とのコンタクト抵抗が増加するという問題が
あった。
そこで、本発明は、Ｃｕ膜のＣｕとシリコン基板のＳｉ
との相互拡散をほとんど生じないようにしてシリコン基
板に形成された拡散層の破壊を生じ難（することができ
、かつシリコン基板と配線とのコンタクト抵抗を低くす
ることができる半導体装置の製造方法を提供することを
目的としている。
との相互拡散をほとんど生じないようにしてシリコン基
板に形成された拡散層の破壊を生じ難（することができ
、かつシリコン基板と配線とのコンタクト抵抗を低くす
ることができる半導体装置の製造方法を提供することを
目的としている。
本発明による半導体装置の製造方法は上記目的達成のた
め、半導体層上にコンタクトホールを有する絶縁膜を形
成する工程と、化学気相成長法により該絶縁膜上に選択
的に銅膜を形成する工程と、該銅膜及び該コンタクトホ
ール内の該半導体層を覆うように高融点金属膜を形成す
る工程とを含むものである。
め、半導体層上にコンタクトホールを有する絶縁膜を形
成する工程と、化学気相成長法により該絶縁膜上に選択
的に銅膜を形成する工程と、該銅膜及び該コンタクトホ
ール内の該半導体層を覆うように高融点金属膜を形成す
る工程とを含むものである。
本発明においては、Ｃｕ膜形成後、Ｃｕ膜を酸化性雰囲
気にさらさないようにＣｕ膜を形成した反応室と同一反
応室内あるいは真空搬送により別の反応室内で高融点金
属膜を形成する場合であってもよく、この場合、Ｃｕ膜
を大気中にさらすことがなく高融点金属膜で保護するこ
とができＣｕ膜の酸化を防ぐことができて好ましい。
気にさらさないようにＣｕ膜を形成した反応室と同一反
応室内あるいは真空搬送により別の反応室内で高融点金
属膜を形成する場合であってもよく、この場合、Ｃｕ膜
を大気中にさらすことがなく高融点金属膜で保護するこ
とができＣｕ膜の酸化を防ぐことができて好ましい。
本発明に係るシリコン層には、シリコン基板、シリコン
からなる半導体層等が挙げられる。また、高融点金属膜
にはＷ ％ Ｔ １％ Ｍ ｏ等の高融点金属膜が挙げ
られる。
からなる半導体層等が挙げられる。また、高融点金属膜
にはＷ ％ Ｔ １％ Ｍ ｏ等の高融点金属膜が挙げ
られる。
本発明は、第１図（ａ）〜（ｄ）に示すように、Ｃｕ膜
４をＣＶＤ法によりシリコン基板１上に形成しないで絶
縁膜２上のみに選択的に形成するようにし、Ｗからなる
高融点金属膜５をＣｕ膜４及びコンタクトホール３内の
シリコン基板ｌを覆うように形成することにより、高融
点金属膜５及びＣｕ膜４からなる配線層を形成している
。このように、絶縁膜２上にはＣｕ膜４を形成し、コン
タクトホール３内のシリコン基板１上には高融点金属膜
５を形成するとともに、更にこの高融点金属膜５でＣｕ
膜４を保護するようにしたため、シリコン基板１とＣｕ
膜４を接しないようにすることができ、Ｃｕ膜４のＣｕ
とシリコン基板１のＳｔの相互拡散をほとんど生じない
ようにすることができる。
４をＣＶＤ法によりシリコン基板１上に形成しないで絶
縁膜２上のみに選択的に形成するようにし、Ｗからなる
高融点金属膜５をＣｕ膜４及びコンタクトホール３内の
シリコン基板ｌを覆うように形成することにより、高融
点金属膜５及びＣｕ膜４からなる配線層を形成している
。このように、絶縁膜２上にはＣｕ膜４を形成し、コン
タクトホール３内のシリコン基板１上には高融点金属膜
５を形成するとともに、更にこの高融点金属膜５でＣｕ
膜４を保護するようにしたため、シリコン基板１とＣｕ
膜４を接しないようにすることができ、Ｃｕ膜４のＣｕ
とシリコン基板１のＳｔの相互拡散をほとんど生じない
ようにすることができる。
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第１図及び第２図は本発明に係る半導体装置の製造方法
の一実施例を説明する図であり、第１図は一実施例の製
造方法を説明する図、第２図は一実施例の製造装置を示
す図である。図示例の製造方法はＭＯＳ）ランジスタ等
の製造方法に適用することができる。
の一実施例を説明する図であり、第１図は一実施例の製
造方法を説明する図、第２図は一実施例の製造装置を示
す図である。図示例の製造方法はＭＯＳ）ランジスタ等
の製造方法に適用することができる。
これらの図において、１はシリコン基板、２はＳ ｉ
Ｏｚ等からなる絶縁膜、３は絶縁膜２に形成されたコン
タクトホール、４はＣｕ膜、５はＷ等からなる高融点金
属膜、６はＣｕ （ＨＦＡ）ｇ（ビスヘキサフルオロア
セチルアセトン銅（■））等からなるＣｕソース、７は
反応室、８はシリコン基板ｌを載置する載置台、９はシ
リコン基板１を加熱するヒータである。
Ｏｚ等からなる絶縁膜、３は絶縁膜２に形成されたコン
タクトホール、４はＣｕ膜、５はＷ等からなる高融点金
属膜、６はＣｕ （ＨＦＡ）ｇ（ビスヘキサフルオロア
セチルアセトン銅（■））等からなるＣｕソース、７は
反応室、８はシリコン基板ｌを載置する載置台、９はシ
リコン基板１を加熱するヒータである。
次に、その製造装置について説明する。
まず、第１図（ａ）に示すように、例えばＣＶＤ法によ
りシリコン基板１上にＳｉｎｇを堆積して膜厚が例えば
６０００人の絶縁膜２を形成した後、例えばＲＩＥによ
り絶縁膜２をエツチングしてコンタクトホール３を形成
する。
りシリコン基板１上にＳｉｎｇを堆積して膜厚が例えば
６０００人の絶縁膜２を形成した後、例えばＲＩＥによ
り絶縁膜２をエツチングしてコンタクトホール３を形成
する。
次に、第２図に示す製造装置を用い、第１図（ｂ）に示
すように、ＣＶＤ法により絶縁膜２上のみにＣｕを堆積
して膜厚が例えば１０００人のＣｕ膜４を選択的に形成
する。なお、ここでのＣｕ膜４を形成する際の選択成長
は具体的にはＣｕソース６としてはＣｕ（ＨＦＡ）ｚを
用い、このＣｕソース６を１００℃に加熱し、Ｈ２ガス
等のキャリアガスとともに反応室７内に導入するととも
に、シリコン基板ｌをヒータ９により４００℃に加熱す
る。そして、この時のＨ２ガス流量は１ｏＯｓｃｃｎ＋
、圧力は１ 、５Ｔｏｒｒである。
すように、ＣＶＤ法により絶縁膜２上のみにＣｕを堆積
して膜厚が例えば１０００人のＣｕ膜４を選択的に形成
する。なお、ここでのＣｕ膜４を形成する際の選択成長
は具体的にはＣｕソース６としてはＣｕ（ＨＦＡ）ｚを
用い、このＣｕソース６を１００℃に加熱し、Ｈ２ガス
等のキャリアガスとともに反応室７内に導入するととも
に、シリコン基板ｌをヒータ９により４００℃に加熱す
る。そして、この時のＨ２ガス流量は１ｏＯｓｃｃｎ＋
、圧力は１ 、５Ｔｏｒｒである。
次に、第１図（Ｃ）に示すように、Ｃｕ膜４を形成した
反応室７と同一反応室７内で例えばＣＶＤ法によりＣｕ
膜４及びコンタクトホール３内のシリコン基板１を覆う
ようにＷを堆積して膜厚が例えば３０００人の高融点金
属膜５を形成する。なお、ここでの高融点金属膜５を形
成する際の反応ガスはＷＦ、ガスとＳｉＨ，ガスであり
、キャリアガスはＨ２ガスである。
反応室７と同一反応室７内で例えばＣＶＤ法によりＣｕ
膜４及びコンタクトホール３内のシリコン基板１を覆う
ようにＷを堆積して膜厚が例えば３０００人の高融点金
属膜５を形成する。なお、ここでの高融点金属膜５を形
成する際の反応ガスはＷＦ、ガスとＳｉＨ，ガスであり
、キャリアガスはＨ２ガスである。
そして、例えばＲＩＢにより高融点金属膜５及びＣｕ膜
４をエツチングして、高融点金属膜５及びＣｕ膜４から
なる配線層を形成することにより、第１図（ｄ）に示す
ようなコンタクト部を得ることができる。
４をエツチングして、高融点金属膜５及びＣｕ膜４から
なる配線層を形成することにより、第１図（ｄ）に示す
ようなコンタクト部を得ることができる。
すなわち、上記実施例では、Ｃｕ膜４をＣＶＤ法により
シリコン基板１上には形成しないで絶縁膜２上のみに選
択的に形成するようにし、Ｗからなる高融点金属膜５を
Ｃｕ膜４及びコンタクトホール３内のシリコン基板１を
覆うように形成することにより高融点金属膜５およびＣ
ｕ膜４からなる配線層を形成している。このように、絶
縁膜２上にはＣｕ膜４を形成し、コンタクトホール３内
のシリコン基板１上には高融点金属膜５を形成するとと
もに、更にこの高融点金属膜５でＣｕ膜４を保護するよ
うにしたため、シリコン基板１とＣｕ膜４を接しないよ
うにすることができ、Ｃｕ膜４のＣｕとシリコン基板１
のＳｉの相互拡散をほとんど生じないようにすることが
できる。このため、シリコン基板１に拡散層が形成され
ている場合、ＣｕとＳｉの相互拡散に伴う拡散層破壊を
生じ難くすることができる。また、Ｃｕ膜４中へのＳｉ
の拡散を抑えることができるため、Ｃｕ膜４の抵抗増加
を抑えることができる。したがって、Ｃｕ膜４の比抵抗
が低いという利点を活かすことができるため、シリコン
基板１と、高融点金属膜５及びＣｕ膜４からなる配線層
とのコンタクト抵抗を低くすることができ、安定したコ
ンタクト部を得ることができる。
シリコン基板１上には形成しないで絶縁膜２上のみに選
択的に形成するようにし、Ｗからなる高融点金属膜５を
Ｃｕ膜４及びコンタクトホール３内のシリコン基板１を
覆うように形成することにより高融点金属膜５およびＣ
ｕ膜４からなる配線層を形成している。このように、絶
縁膜２上にはＣｕ膜４を形成し、コンタクトホール３内
のシリコン基板１上には高融点金属膜５を形成するとと
もに、更にこの高融点金属膜５でＣｕ膜４を保護するよ
うにしたため、シリコン基板１とＣｕ膜４を接しないよ
うにすることができ、Ｃｕ膜４のＣｕとシリコン基板１
のＳｉの相互拡散をほとんど生じないようにすることが
できる。このため、シリコン基板１に拡散層が形成され
ている場合、ＣｕとＳｉの相互拡散に伴う拡散層破壊を
生じ難くすることができる。また、Ｃｕ膜４中へのＳｉ
の拡散を抑えることができるため、Ｃｕ膜４の抵抗増加
を抑えることができる。したがって、Ｃｕ膜４の比抵抗
が低いという利点を活かすことができるため、シリコン
基板１と、高融点金属膜５及びＣｕ膜４からなる配線層
とのコンタクト抵抗を低くすることができ、安定したコ
ンタクト部を得ることができる。
本発明によれば、Ｃｕ膜のＣｕとシリコン基板のＳｉの
相互拡散をほとんど生じないようにしてシリコン基板に
形成された拡散層破壊を生じ難くすることができ、かつ
シリコン基板と配線とのコンタクト抵抗を低くすること
ができるという効果がある。
相互拡散をほとんど生じないようにしてシリコン基板に
形成された拡散層破壊を生じ難くすることができ、かつ
シリコン基板と配線とのコンタクト抵抗を低くすること
ができるという効果がある。
第１図及び第２図は本発明に係る半導体装置の製造方法
の一実施例を説明する図であり、第１図は一実施例の製
造方法を説明する図、第２図は一実施例の製造装置を示
す図、第３図は従来例の製造方法を説明する図である。 ・・・・・・シリコン基板、 ・−・・・絶縁膜、 ・・・・・・コンタクトホール、 ・・・・・・Ｃｕ膜、 −・−・・高融点金属膜。 一実施例の製造方法を説明する図 第 図 一実施例の製造方法を説明する図 第 図 第 図 従来例の製造方法を説明する図 第 図
の一実施例を説明する図であり、第１図は一実施例の製
造方法を説明する図、第２図は一実施例の製造装置を示
す図、第３図は従来例の製造方法を説明する図である。 ・・・・・・シリコン基板、 ・−・・・絶縁膜、 ・・・・・・コンタクトホール、 ・・・・・・Ｃｕ膜、 −・−・・高融点金属膜。 一実施例の製造方法を説明する図 第 図 一実施例の製造方法を説明する図 第 図 第 図 従来例の製造方法を説明する図 第 図
Claims (2)
- （１）半導体層（１）上にコンタクトホール（３）を有
する絶縁膜（２）を形成する工程と、 化学気相成長法により該絶縁膜（２）上に選択的に銅膜
（４）を形成する工程と、 該銅膜（４）及び該コンタクトホール（３）内の該半導
体層（１）を覆うように高融点金属膜（５）を形成する
工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - （２）前記銅膜（４）形成後、前記銅膜（４）を酸化性
雰囲気にさらすことなく前記高融点金属膜（５）を形成
することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13565590A JPH0430424A (ja) | 1990-05-25 | 1990-05-25 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13565590A JPH0430424A (ja) | 1990-05-25 | 1990-05-25 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0430424A true JPH0430424A (ja) | 1992-02-03 |
Family
ID=15156862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13565590A Pending JPH0430424A (ja) | 1990-05-25 | 1990-05-25 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0430424A (ja) |
-
1990
- 1990-05-25 JP JP13565590A patent/JPH0430424A/ja active Pending
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