JPH0722418A - アルミニウム配線の形成方法 - Google Patents
アルミニウム配線の形成方法Info
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- JPH0722418A JPH0722418A JP16367393A JP16367393A JPH0722418A JP H0722418 A JPH0722418 A JP H0722418A JP 16367393 A JP16367393 A JP 16367393A JP 16367393 A JP16367393 A JP 16367393A JP H0722418 A JPH0722418 A JP H0722418A
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- Japan
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- wiring
- aluminum
- forming
- aluminum wiring
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】 高真空状態を形成することなく、良好な埋め
込み性が得られるアルミニウム配線の形成方法を提供す
ることにある。 【構成】 まず、下層Al配線4上に層間絶縁膜6を形
成する。次に、ドライエッチングによって層間絶縁膜6
にヴィア孔6aを形成し、ヴィア孔6aの底部に下層A
l配線4を露出させる。そして、この下層Al配線4の
露出表面に形成される酸化アルミニウム4a´の膜厚
を,20オングストローム以下とし、この後、化学気相
成長によって、このヴィア孔6a内にAlを選択的に堆
積させる。
込み性が得られるアルミニウム配線の形成方法を提供す
ることにある。 【構成】 まず、下層Al配線4上に層間絶縁膜6を形
成する。次に、ドライエッチングによって層間絶縁膜6
にヴィア孔6aを形成し、ヴィア孔6aの底部に下層A
l配線4を露出させる。そして、この下層Al配線4の
露出表面に形成される酸化アルミニウム4a´の膜厚
を,20オングストローム以下とし、この後、化学気相
成長によって、このヴィア孔6a内にAlを選択的に堆
積させる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ヴィア孔を埋め込むこ
とによって多層配線構造を形成するアルミニウム配線の
形成方法に関する。
とによって多層配線構造を形成するアルミニウム配線の
形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】LSIの微細化に伴い、ヴィア・コンタ
クトのAl配線が例えば特開平3−183769などの
選択CVD法で形成されるようになっている。この場
合、まず、Al配線上に絶縁膜を形成した後、この絶縁
膜に対して、フッ素系の混合ガスを用いたドライエッチ
ングを施してヴィア孔を開孔する。この際、開孔したヴ
ィア孔の底部にはAl配線が露出することとなるが、A
l表面は極めて活性であるため、この表面に自然酸化膜
が形成され易い。
クトのAl配線が例えば特開平3−183769などの
選択CVD法で形成されるようになっている。この場
合、まず、Al配線上に絶縁膜を形成した後、この絶縁
膜に対して、フッ素系の混合ガスを用いたドライエッチ
ングを施してヴィア孔を開孔する。この際、開孔したヴ
ィア孔の底部にはAl配線が露出することとなるが、A
l表面は極めて活性であるため、この表面に自然酸化膜
が形成され易い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この後にAl−CVD
を実施するが、この際のAlの堆積は導電性表面で生じ
るため、このように、堆積の下地となるAl配線の表面
が酸化していると、Alの堆積は生じない。そこで、こ
のAlの酸化膜を取り除くために、反応性イオンエッチ
ング(RIE)などの清浄化処理が必要であった。
を実施するが、この際のAlの堆積は導電性表面で生じ
るため、このように、堆積の下地となるAl配線の表面
が酸化していると、Alの堆積は生じない。そこで、こ
のAlの酸化膜を取り除くために、反応性イオンエッチ
ング(RIE)などの清浄化処理が必要であった。
【0004】また、清浄化処理を実施した後のAlの再
酸化を防ぐために、非常に高真空まで排気可能な高性能
の排気装置を備えた反応容器や、真空一貫プロセスが必
要と考えられていた。
酸化を防ぐために、非常に高真空まで排気可能な高性能
の排気装置を備えた反応容器や、真空一貫プロセスが必
要と考えられていた。
【0005】このような高真空状態を形成するには、高
価な排気装置が必要となるばかりでなく、高真空状態を
形成するまでに長時間を要し、生産効率の低下を引き起
こしていた。
価な排気装置が必要となるばかりでなく、高真空状態を
形成するまでに長時間を要し、生産効率の低下を引き起
こしていた。
【0006】本発明はこのような課題を解決すべくなさ
れたものであり、その目的は、このような高真空状態を
形成することなく、Al−CVDによってヴィア孔の埋
め込みを実施した場合に、良好な埋め込み性が得られる
アルミニウム配線の形成方法を提供することにある。
れたものであり、その目的は、このような高真空状態を
形成することなく、Al−CVDによってヴィア孔の埋
め込みを実施した場合に、良好な埋め込み性が得られる
アルミニウム配線の形成方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明にかかるアルミニ
ウム配線の形成方法は、第1工程として、半導体基板上
のアルミニウム配線上に、層間絶縁膜を形成する。次
に、第2工程として、この層間絶縁膜にヴィア孔を形成
し、このヴィア孔の底部にアルミニウム配線を露出させ
る。次に、第3工程として、このアルミニウム配線の露
出表面に形成される酸化アルミニウムの膜厚を20オン
グストローム以下とし、この後、化学気相成長によっ
て、このヴィア孔内にアルミニウムを含むプラグ材料を
選択的に堆積させる工程を含むものである。
ウム配線の形成方法は、第1工程として、半導体基板上
のアルミニウム配線上に、層間絶縁膜を形成する。次
に、第2工程として、この層間絶縁膜にヴィア孔を形成
し、このヴィア孔の底部にアルミニウム配線を露出させ
る。次に、第3工程として、このアルミニウム配線の露
出表面に形成される酸化アルミニウムの膜厚を20オン
グストローム以下とし、この後、化学気相成長によっ
て、このヴィア孔内にアルミニウムを含むプラグ材料を
選択的に堆積させる工程を含むものである。
【0008】なお、第3工程では、化学気相成長を施す
時点で、酸化アルミニウムの膜厚を20オングストロー
ム以下に設定できればよく、この間の工程は何等限定す
るものではない。従って、清浄化処理を施してこの酸化
アルミニウムを一旦除去した後、大気にさらした状態で
移送したり、或いは、このような清浄化処理を施すこと
なく、直ちにAl−CVDを実施してもよい。
時点で、酸化アルミニウムの膜厚を20オングストロー
ム以下に設定できればよく、この間の工程は何等限定す
るものではない。従って、清浄化処理を施してこの酸化
アルミニウムを一旦除去した後、大気にさらした状態で
移送したり、或いは、このような清浄化処理を施すこと
なく、直ちにAl−CVDを実施してもよい。
【0009】
【作用】Alの堆積は、アルミニウム配線よりなる下地
金属から供給された電子の作用によって生じる。Al下
地金属の膜厚が比較的厚い場合には、この下地からの電
子の供給はないが、薄い場合にはトンネル電流による電
子の供給が可能となる。従って、Alの酸化膜の膜厚
が、一定の膜厚以下の場合には、Alの堆積を生じさせ
るに十分な電子が、下地金属から供給される。
金属から供給された電子の作用によって生じる。Al下
地金属の膜厚が比較的厚い場合には、この下地からの電
子の供給はないが、薄い場合にはトンネル電流による電
子の供給が可能となる。従って、Alの酸化膜の膜厚
が、一定の膜厚以下の場合には、Alの堆積を生じさせ
るに十分な電子が、下地金属から供給される。
【0010】本発明では、in−situエリプソメト
リを用いてAlの酸化膜の膜厚と、その後のCVDにお
ける選択性の関係を調べ、Alの酸化膜の膜厚が20オ
ングストロームまでは、CVDによって、この上にAl
が良好に堆積することが明らかになった。
リを用いてAlの酸化膜の膜厚と、その後のCVDにお
ける選択性の関係を調べ、Alの酸化膜の膜厚が20オ
ングストロームまでは、CVDによって、この上にAl
が良好に堆積することが明らかになった。
【0011】
<実施例1>以下、本発明の実施例を添付図面に基づい
て工程順に説明する。
て工程順に説明する。
【0012】まず、半導体基板上には、FET等の各種
デバイスからなる下層デバイス層2が形成されており、
この下層デバイス層2上に、下層Al配線4を形成す
る。その後、この下層Al配線4上に、酸化シリコンな
どによる層間絶縁膜6を形成する(図1(a))。
デバイスからなる下層デバイス層2が形成されており、
この下層デバイス層2上に、下層Al配線4を形成す
る。その後、この下層Al配線4上に、酸化シリコンな
どによる層間絶縁膜6を形成する(図1(a))。
【0013】次に、フォトリソグラフィーを用いてレジ
ストパターンを形成し、フッ素系の混合ガスを用いたド
ライエッチングにより、ヴィア孔6aを開孔し、この後
レジストパターンを除去する(図1(b))。この際、
ヴィア孔6aの底部に露出した下層Al配線4の表面に
は、ヴィア孔形成の工程等に伴って自然酸化膜4aが形
成されている。また、層間絶縁膜6の表面には、ヴィア
孔形成工程などによって変質層6bが形成されており、
さらにその上にはレジスト残りなどの汚染物8が付着し
ている。
ストパターンを形成し、フッ素系の混合ガスを用いたド
ライエッチングにより、ヴィア孔6aを開孔し、この後
レジストパターンを除去する(図1(b))。この際、
ヴィア孔6aの底部に露出した下層Al配線4の表面に
は、ヴィア孔形成の工程等に伴って自然酸化膜4aが形
成されている。また、層間絶縁膜6の表面には、ヴィア
孔形成工程などによって変質層6bが形成されており、
さらにその上にはレジスト残りなどの汚染物8が付着し
ている。
【0014】次に、この半導体基板を収容装置内に配置
し、自然酸化膜4aや変質層6bなどを除去する清浄化
処理を実施する。
し、自然酸化膜4aや変質層6bなどを除去する清浄化
処理を実施する。
【0015】まず、メカニカルブースターポンプを用い
て、この収容装置内の背圧を0.5mTorr以下に排
気する。次にこの収容装置内に、BCl3 を80scc
m、Arを20sccm、それぞれ導入して、全圧が
0.1Torrとなる様に調節する。この雰囲気下にお
いて、この半導体基板にプラズマエッチングを施す。こ
れによって、ヴィア孔6a底部の自然酸化膜4aは除去
され、また、層間絶縁膜6の表面側がエッチングされ、
表面の変質層6bおよびその表面上に残っている汚染物
8が取り除かれる(図1(c)参照)。
て、この収容装置内の背圧を0.5mTorr以下に排
気する。次にこの収容装置内に、BCl3 を80scc
m、Arを20sccm、それぞれ導入して、全圧が
0.1Torrとなる様に調節する。この雰囲気下にお
いて、この半導体基板にプラズマエッチングを施す。こ
れによって、ヴィア孔6a底部の自然酸化膜4aは除去
され、また、層間絶縁膜6の表面側がエッチングされ、
表面の変質層6bおよびその表面上に残っている汚染物
8が取り除かれる(図1(c)参照)。
【0016】次に、この半導体基板をCVD室に移送す
る。この移送によって、この清浄化処理を施したヴィア
孔6a底部の下層Al配線4が、常温で、大気に1分間
晒されることとなる。この結果、このヴィア孔6a底部
における下層Al配線4の表面には、自然酸化膜が4a
´が再び成膜されており、その膜厚は、10オングスト
ローム以下であった。
る。この移送によって、この清浄化処理を施したヴィア
孔6a底部の下層Al配線4が、常温で、大気に1分間
晒されることとなる。この結果、このヴィア孔6a底部
における下層Al配線4の表面には、自然酸化膜が4a
´が再び成膜されており、その膜厚は、10オングスト
ローム以下であった。
【0017】次に、この大気暴露させた半導体基板に対
して、Al−CVDを施す。即ち、DMAH(ジメチル
アルミニウムハイドライド)とH2 とを用いた選択CV
D法により、ヴィア孔6a内へAlを堆積させ、Alプ
ラグ12を形成する。この場合、DMAHはH2 によっ
てバブリングさせて供給している。成膜条件は、基板温
度を210℃、収容装置内の全圧を2.0Torr、D
MAH分圧を34mTorr、キャリアH2 ガス流量を
500sccmとした。この際、層間絶縁膜6表面への
Al堆積は全く認められず、ヴィア孔6a内にのみ堆積
しており、極めて良好な選択性が得られた(図1
(d))。
して、Al−CVDを施す。即ち、DMAH(ジメチル
アルミニウムハイドライド)とH2 とを用いた選択CV
D法により、ヴィア孔6a内へAlを堆積させ、Alプ
ラグ12を形成する。この場合、DMAHはH2 によっ
てバブリングさせて供給している。成膜条件は、基板温
度を210℃、収容装置内の全圧を2.0Torr、D
MAH分圧を34mTorr、キャリアH2 ガス流量を
500sccmとした。この際、層間絶縁膜6表面への
Al堆積は全く認められず、ヴィア孔6a内にのみ堆積
しており、極めて良好な選択性が得られた(図1
(d))。
【0018】また、比較のため、清浄化処理を施したヴ
ィア孔6a底部を、300℃に加熱した状態で、60分
間、大気に放置し、この後、同一の条件においてAl−
CVDを施した。この場合には、ヴィア孔6aは全く埋
め込まれなかった。
ィア孔6a底部を、300℃に加熱した状態で、60分
間、大気に放置し、この後、同一の条件においてAl−
CVDを施した。この場合には、ヴィア孔6aは全く埋
め込まれなかった。
【0019】<実施例2>次に、清浄化されたAl表面
の酸素暴露量と、その表面に形成されるアルミニウム酸
化膜の膜厚との関係を調べた。
の酸素暴露量と、その表面に形成されるアルミニウム酸
化膜の膜厚との関係を調べた。
【0020】まず、1×10-9Torr以下の超高真空
雰囲気を反応容器内に形成し、この中に配設した基板上
に、電子ビーム蒸着法によって、清浄なアルミニウムを
形成する。そして、所定圧力の酸素分子を反応容器内に
導入し、所定時間暴露させ、この清浄なアルミニウム上
にアルミニウム酸化膜を成膜する。そして、この時の酸
素暴露量と、形成されたアルミニウム酸化膜の膜厚との
関係を調べた。
雰囲気を反応容器内に形成し、この中に配設した基板上
に、電子ビーム蒸着法によって、清浄なアルミニウムを
形成する。そして、所定圧力の酸素分子を反応容器内に
導入し、所定時間暴露させ、この清浄なアルミニウム上
にアルミニウム酸化膜を成膜する。そして、この時の酸
素暴露量と、形成されたアルミニウム酸化膜の膜厚との
関係を調べた。
【0021】なお、酸素暴露量は、真空度(Torr)
と時間(秒)との積で表されるラングミュア単位(記号
“L”,1L=1×10-6Torr・sec)で示し
た。また、基板の温度を、25℃、150℃、350℃
の3通りで実施し、反応容器内の酸素圧力を、乾燥空
気、100Torr、1Torrの3通に変化させ、同
一の測定を実施した。
と時間(秒)との積で表されるラングミュア単位(記号
“L”,1L=1×10-6Torr・sec)で示し
た。また、基板の温度を、25℃、150℃、350℃
の3通りで実施し、反応容器内の酸素圧力を、乾燥空
気、100Torr、1Torrの3通に変化させ、同
一の測定を実施した。
【0022】この結果を図2に示す。エリプソ法によっ
て、酸素暴露量とアルミニウム酸化膜の膜厚との関係を
調べたところ、各基板温度において、酸素暴露量の増加
に伴って、Alの酸化膜厚が略一定の割合で増加する傾
向にあることが明らかになった。この結果より、酸素暴
露量を調節することによって、形成されるアルミニウム
酸化膜の膜厚を調節できることになる。
て、酸素暴露量とアルミニウム酸化膜の膜厚との関係を
調べたところ、各基板温度において、酸素暴露量の増加
に伴って、Alの酸化膜厚が略一定の割合で増加する傾
向にあることが明らかになった。この結果より、酸素暴
露量を調節することによって、形成されるアルミニウム
酸化膜の膜厚を調節できることになる。
【0023】続いて、この酸素暴露によって形成された
アルミニウム酸化膜上に、Al−CVDによってAlを
析出させ、析出するAlの有無を調べた。堆積条件は、
前述した実施例1の場合と同じ条件で実施し、堆積時間
を15分間とした。
アルミニウム酸化膜上に、Al−CVDによってAlを
析出させ、析出するAlの有無を調べた。堆積条件は、
前述した実施例1の場合と同じ条件で実施し、堆積時間
を15分間とした。
【0024】この結果を図3に示す。この結果より、ア
ルミニウム酸化膜の膜厚が20オングストローム以下の
場合には、この上にAlが析出し、膜厚が20オングス
トロームを越える場合には、この上にAlが析出してい
ない。従って、アルミニウム酸化膜の膜厚が20オング
ストローム以下であれば、CVDによって、この上にA
lが良好に堆積することがわかった。
ルミニウム酸化膜の膜厚が20オングストローム以下の
場合には、この上にAlが析出し、膜厚が20オングス
トロームを越える場合には、この上にAlが析出してい
ない。従って、アルミニウム酸化膜の膜厚が20オング
ストローム以下であれば、CVDによって、この上にA
lが良好に堆積することがわかった。
【0025】これら各実施例で示した結果より、例え
ば、実施例1の清浄化処理によって下層Al配線4が露
出されるが、この下層Al配線4の表面に形成されるア
ルミニウム酸化膜の膜厚が20オングストローム以下と
なる範囲で、この基板を酸素暴露してもよく、この清浄
化処理後の基板を移送する環境を含み、従来のような超
高真空設備が不要となる。また、真空シール、真空ポン
プ、チャンバ材料などに、低真空用の安価な製品を用い
ることができ、製造条件も緩和できる。
ば、実施例1の清浄化処理によって下層Al配線4が露
出されるが、この下層Al配線4の表面に形成されるア
ルミニウム酸化膜の膜厚が20オングストローム以下と
なる範囲で、この基板を酸素暴露してもよく、この清浄
化処理後の基板を移送する環境を含み、従来のような超
高真空設備が不要となる。また、真空シール、真空ポン
プ、チャンバ材料などに、低真空用の安価な製品を用い
ることができ、製造条件も緩和できる。
【0026】また、実施例1では、RIEによる清浄化
処理を実施したが、酸化アルミニウムの膜厚が、20オ
ングストローム以下であれば、このような清浄化処理を
施すことなく、直ちに、Al−CVDを実施してもよ
い。
処理を実施したが、酸化アルミニウムの膜厚が、20オ
ングストローム以下であれば、このような清浄化処理を
施すことなく、直ちに、Al−CVDを実施してもよ
い。
【0027】また、CVDで使用する有機金属ガスとし
てDMAHを例示したが、この他にも、TMA(トリメ
チルアルミニウム),TIBA(トリイソブチルアルミ
ニウム)などを使用することも可能である。
てDMAHを例示したが、この他にも、TMA(トリメ
チルアルミニウム),TIBA(トリイソブチルアルミ
ニウム)などを使用することも可能である。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかるア
ルミニウム配線の形成方法によれば、アルミニウム配線
の露出表面に形成される酸化アルミニウムの膜厚を20
オングストローム以下とすることにより、この後に施す
Al−CVDにおいて、ヴィア孔に対する埋め込み性が
良好であり、また、選択性も良好となるので、従来のよ
うな超高真空設備が不要となるばかりでなく、生産効率
の向上にも寄与するものである。
ルミニウム配線の形成方法によれば、アルミニウム配線
の露出表面に形成される酸化アルミニウムの膜厚を20
オングストローム以下とすることにより、この後に施す
Al−CVDにおいて、ヴィア孔に対する埋め込み性が
良好であり、また、選択性も良好となるので、従来のよ
うな超高真空設備が不要となるばかりでなく、生産効率
の向上にも寄与するものである。
【図1】(a)〜(d)は、実施例1にかかるアルミニ
ウム配線の形成方法を順に示す工程図である。
ウム配線の形成方法を順に示す工程図である。
【図2】実施例2の測定結果を示す図表である。
【図3】実施例2の測定結果を示す図表である。
【符号の説明】 2…下層デバイス層、4…下層Al配線、4a…自然酸
化膜、6…層間絶縁膜、6a…ヴィア孔、6b…変質
層、8…汚染物、12…Alプラグ。
化膜、6…層間絶縁膜、6a…ヴィア孔、6b…変質
層、8…汚染物、12…Alプラグ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/768 8826−4M H01L 21/88 C 8826−4M 21/90 A (72)発明者 河野 有美子 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 太田 与洋 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内
Claims (1)
- 【請求項1】 半導体基板上のアルミニウム配線上に、
層間絶縁膜を形成する第1工程と、 この層間絶縁膜にヴィア孔を形成し、このヴィア孔の底
部に前記アルミニウム配線を露出させる第2工程と、 このアルミニウム配線の露出表面に形成される酸化アル
ミニウムの膜厚を20オングストローム以下とし、この
後、化学気相成長によって、このヴィア孔内にアルミニ
ウムを含むプラグ材料を選択的に堆積させる第3工程
と、 を備えるアルミニウム配線の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16367393A JPH0722418A (ja) | 1993-07-01 | 1993-07-01 | アルミニウム配線の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16367393A JPH0722418A (ja) | 1993-07-01 | 1993-07-01 | アルミニウム配線の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0722418A true JPH0722418A (ja) | 1995-01-24 |
Family
ID=15778425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16367393A Pending JPH0722418A (ja) | 1993-07-01 | 1993-07-01 | アルミニウム配線の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0722418A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006059963A (ja) * | 2004-08-19 | 2006-03-02 | Tohoku Univ | トンネル型磁気抵抗素子、その製造方法およびその製造装置 |
-
1993
- 1993-07-01 JP JP16367393A patent/JPH0722418A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006059963A (ja) * | 2004-08-19 | 2006-03-02 | Tohoku Univ | トンネル型磁気抵抗素子、その製造方法およびその製造装置 |
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