JPH09326436A - Formation of wiring - Google Patents
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- JPH09326436A JPH09326436A JP14449596A JP14449596A JPH09326436A JP H09326436 A JPH09326436 A JP H09326436A JP 14449596 A JP14449596 A JP 14449596A JP 14449596 A JP14449596 A JP 14449596A JP H09326436 A JPH09326436 A JP H09326436A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の配線形
成方法に関し、更に詳しくは、CVD法によるブランケ
ットW膜を用いて、コンタクトホールに埋め込みプラグ
を形成する半導体装置の配線形成方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a wiring in a semiconductor device, and more particularly to a method for forming a wiring in a semiconductor device in which a blanket W film formed by a CVD method is used to form a buried plug in a contact hole.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体装置の高集積化に伴い、半導体製
造工程の加工寸法ルールが益々厳しくなり、現在ではハ
ーフミクロンルール以下の半導体装置に向けた各種プロ
セス技術開発が盛んに行われている。このプロセス技術
開発の一つとして、半導体装置内の各素子と配線や、多
層配線の配線間の接続部、いわゆるコンタクトホール部
へ導電体膜を埋め込み、その後配線のパターニングをし
て各素子間の配線形成を行う配線技術がある。2. Description of the Related Art As semiconductor devices have become highly integrated, the rules for processing dimensions in semiconductor manufacturing processes have become more and more stringent, and various process technologies for semiconductor devices having a half-micron rule or less are now being actively developed. As one of the developments of this process technology, a conductor film is embedded in each element and wiring in a semiconductor device or a connection portion between wirings of a multi-layer wiring, so-called contact hole portion, and then patterning of the wiring is performed to form a space between each element. There is a wiring technique for forming wiring.
【0003】コンタクトホール径がハーフミクロンルー
ル以下のコンタクトホール部に導電体膜を埋め込む方法
としては、基板を高温に熱した状態で行う高温Al合金
スパッタ法、Wの選択成長法による埋め込みプラグ形成
法、CVDによるブランケットW膜形成とその後のエッ
チバック等とを組み合わせた埋め込みプラグ形成法等が
ある。高温Al合金スパッタ法でコンタクトホールを埋
め込んだ時は、その後高温Al合金スパッタした導電体
膜をパターニングして配線形成を行い、Wの選択成長法
やブランケットW膜を用いてコンタクトホールを埋め込
む時は、その後導電体膜を堆積し、この導電体膜をパタ
ーニングして配線形成を行う。なお、上記方法で導電体
膜を直接コンタクトホール埋め込みに用いると、後続の
熱処理工程において、上記導電体膜と下地半導体基板と
の反応、または上記導電体膜の金属が半導体基板へ拡散
し、半導体素子特性を劣化または破壊させる虞れがある
ので、通常は、上記金属をコンタクトホールに埋め込む
前に、下地Si基板との密着性とメタル拡散防止を兼ね
たバリア層を形成する。一般にこのバリア層はTi膜と
TiN膜とを積層して形成される。As a method of embedding a conductor film in a contact hole portion having a contact hole diameter of a half micron rule or less, a high temperature Al alloy sputtering method performed while the substrate is heated to a high temperature, and a buried plug forming method by a selective growth method of W. , A buried plug forming method that combines blanket W film formation by CVD and subsequent etch back and the like. When the contact hole is filled by the high temperature Al alloy sputter method, the conductive film sputtered by the high temperature Al alloy is then patterned to form wiring, and when the contact hole is filled by the selective growth method of W or the blanket W film. After that, a conductor film is deposited, and the conductor film is patterned to form wiring. When the conductor film is directly used to fill the contact hole by the above method, in the subsequent heat treatment step, the reaction between the conductor film and the underlying semiconductor substrate or the metal of the conductor film diffuses into the semiconductor substrate, Since there is a risk of deteriorating or destroying the device characteristics, a barrier layer having both adhesion to the underlying Si substrate and prevention of metal diffusion is usually formed before embedding the metal in the contact hole. Generally, this barrier layer is formed by stacking a Ti film and a TiN film.
【0004】上述したコンタクトホールへ導電体膜を埋
め込む方法の従来例の一例として、CVDによるブラン
ケットW膜形成とその後のエッチバック等とを組み合わ
せた埋め込みプラグ形成法を用いた配線形成方法を、図
3の半導体装置の概略断面図を参照して説明する。ま
ず、図3(a)に示すように、半導体装置を構成するM
OSトランジスタ素子等が形成されている半導体基板1
1上に層間絶縁膜12を堆積する。その後、ソース・ド
レイン層等の不純物拡散層13に電極を形成するコンタ
クトホール部1に、コンタクトホールの開口14を形成
する。次に、不純物拡散層13と電極とのオーミックコ
ンタクト確保や、層間絶縁膜と電極(埋め込みプラグ)
となるブランケットW膜との密着性確保のために、スパ
ッタリング法によりTi膜15を厚さ約30nmほど堆
積する。続いて、同じくスパッタリング法により、バリ
アメタルとなるTiN膜16を厚さ約70nmほど堆積
する。その後、RTA(Rapid Thermal
Annealing)炉を用いて、N2 ガス雰囲気中で
短時間の熱処理を行い、Ti膜15と半導体基板11の
不純物拡散層13表面部とを反応させてTiSi2 層1
7を形成すると同時に、TiN膜16の金属拡散に対す
るバリア性を向上させる。As an example of a conventional method of burying a conductor film in the above-mentioned contact hole, a wiring forming method using a buried plug forming method in which blanket W film formation by CVD and subsequent etchback are combined is described. It will be described with reference to the schematic cross-sectional view of the semiconductor device of No. 3. First, as shown in FIG. 3A, M constituting the semiconductor device is formed.
Semiconductor substrate 1 on which OS transistor elements and the like are formed
An inter-layer insulating film 12 is deposited on the surface 1. Then, a contact hole opening 14 is formed in the contact hole portion 1 where an electrode is formed in the impurity diffusion layer 13 such as the source / drain layer. Next, the ohmic contact between the impurity diffusion layer 13 and the electrode is secured, and the interlayer insulating film and the electrode (embedded plug).
The Ti film 15 is deposited to a thickness of about 30 nm by the sputtering method in order to secure the adhesiveness with the blanket W film that becomes the target. Then, a TiN film 16 serving as a barrier metal is deposited to a thickness of about 70 nm by the same sputtering method. After that, RTA (Rapid Thermal)
Annealing) furnace is used to perform a heat treatment for a short time in an N 2 gas atmosphere to react the Ti film 15 with the surface portion of the impurity diffusion layer 13 of the semiconductor substrate 11 so that the TiSi 2 layer 1 is formed.
At the same time as forming No. 7, the barrier property against metal diffusion of the TiN film 16 is improved.
【0005】次に、図3(b)に示すように、WF6 /
SiH4 /H2 /Arガスを用いたCVD法により、第
1のブランケットW膜18を膜厚約50nm程堆積し、
続いてWF6 /H2 /Arを用いたCVD法により、第
2のブランケットW膜19を膜厚約600nm程堆積す
る。この2ステップでブランケットW膜を形成する理由
は、第1のブランケットW膜18形成のCVD条件を用
いると、コンタクトホールの開口14底部の周辺部にお
けるバリア層のTiN膜16が一般的には薄く形成され
ているためにWF6 ガスによる半導体基板のSiが浸食
されてできるワームホール(Worm Hole)が発
生し難いためである。ただ、この第1のブランケットW
膜18形成のCVD条件によるブランケットW膜は、ス
テップカバレージが悪く、成長速度も遅いので、上述し
た如く2ステップによって、ブランケットW膜を形成し
ている。Next, as shown in FIG. 3B, WF 6 /
A first blanket W film 18 is deposited to a thickness of about 50 nm by a CVD method using SiH 4 / H 2 / Ar gas,
Then, the second blanket W film 19 is deposited to a thickness of about 600 nm by the CVD method using WF 6 / H 2 / Ar. The reason why the blanket W film is formed in these two steps is that when the CVD condition for forming the first blanket W film 18 is used, the TiN film 16 of the barrier layer in the peripheral portion of the bottom of the opening 14 of the contact hole is generally thin. Because it is formed, it is difficult to generate a worm hole (Worm Hole) formed by erosion of Si of the semiconductor substrate by the WF 6 gas. However, this first blanket W
The blanket W film according to the CVD conditions for forming the film 18 has a poor step coverage and a slow growth rate. Therefore, the blanket W film is formed by two steps as described above.
【0006】次に、図3(c)に示すように、第1およ
び第2のブランケットW膜18、19をエッチバックし
て、コンタクトホール部1にタングステンプラグ20を
形成する。次に、Ti膜21とTiN膜22をスパッタ
リング法により堆積し、続いて配線膜とする1%のSi
を含有するAl合金膜23をスパッタリング法により堆
積する。その後は、図面を省略するが、上記のAl合金
膜23をパターニングして配線形成をする。Next, as shown in FIG. 3C, the first and second blanket W films 18 and 19 are etched back to form a tungsten plug 20 in the contact hole portion 1. Next, a Ti film 21 and a TiN film 22 are deposited by a sputtering method, and subsequently 1% Si used as a wiring film is formed.
An Al alloy film 23 containing is deposited by a sputtering method. After that, although illustration is omitted, wiring is formed by patterning the Al alloy film 23.
【0007】しかしながら、上述した半導体装置の配線
形成方法においては、コンタクトホールの開口径が小さ
くなって、コンタクトホールのアスペクト比が大きくな
ってくると、ブランケットW膜形後に、図4に示すよう
なボイド24がコンタクトホールの開口14下部に発生
するという問題が起こる。これは、コンタクトホールの
アスペクト比が大きくなると、スパッタリング法により
堆積するTi膜15やTiN膜16のコンタクトホール
の開口14でのステップカバレージが悪くなり、Ti膜
15やTiN膜16がコンタクトホールの開口14部で
オーバーハング形状の堆積膜となり、更にこのオーバー
ハング形状のコンタクトホールの開口14部に、ワーム
ホール発生抑止効果はあるが、反応が供給律速であるC
VD条件で第1のブランケットW膜18を堆積するため
に、コンタクトホールの開口14部は更に大きなオーバ
ーハング形状となるためである。However, in the above-described method for forming a wiring of a semiconductor device, when the opening diameter of the contact hole becomes smaller and the aspect ratio of the contact hole becomes larger, a blanket W film is formed, and then, as shown in FIG. There is a problem that voids 24 are generated below the opening 14 of the contact hole. This is because when the aspect ratio of the contact hole becomes large, the step coverage at the contact hole opening 14 of the Ti film 15 or the TiN film 16 deposited by the sputtering method becomes poor, and the Ti film 15 or the TiN film 16 opens at the contact hole. At 14 parts, an overhang-shaped deposited film is formed, and at the opening 14 part of this overhang-shaped contact hole, there is an effect of suppressing the generation of worm holes, but the reaction is rate-controlling C
This is because the opening 14 of the contact hole has a larger overhang shape because the first blanket W film 18 is deposited under the VD condition.
【0008】この様になると、コンタクトホールの開口
14上部がかなり小さくなった状態になり、反応が表面
反応律速であるCVD条件で第2のブランケットW膜1
9を堆積しても、コンタクトホールの開口14上部が堆
積膜で繋がった状態でコンタクトホール開口14下部に
ブランケットW膜が無い領域、即ちボイド24が発生し
てしまう。この様なブランケットW膜をエッチバックし
て形成する埋め込みプラグは、所望の埋め込みプラグ形
状が得られないという問題が生じる。In this case, the upper portion of the contact hole opening 14 becomes considerably small, and the second blanket W film 1 is formed under the CVD condition in which the reaction is surface reaction rate limiting.
Even when 9 is deposited, a void 24 is formed in the lower part of the contact hole opening 14 in the state where the upper part of the contact hole opening 14 is connected by the deposited film, that is, a void 24. A buried plug formed by etching back such a blanket W film has a problem that a desired buried plug shape cannot be obtained.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した半
導体装置の配線形成方法における問題点を解決すること
をその目的とする。即ち本発明の課題は、微細なコンタ
クトホール部に、ワームホール発生やボイド発生のない
ブランケットW膜による埋め込みプラグ形成が可能な半
導体装置の配線形成方法を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the method for forming a wiring of a semiconductor device. That is, it is an object of the present invention to provide a wiring forming method for a semiconductor device capable of forming a buried plug by a blanket W film that does not generate a worm hole or a void in a fine contact hole portion.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の配
線形成方法は、上述の課題を解決するために提案するも
のであり、ブランケットW膜を用いて埋め込みプラグを
形成する工程を含む半導体装置の配線形成方法におい
て、コンタクトホールを形成する工程と、CVDにより
第1のブランケットW膜を堆積する工程と、コンタクト
ホール上部にオーバーハング状に堆積した第1のブラン
ケットW膜をエッチバックして除去する工程と、CVD
により第2のブランケットW膜を堆積する工程とを有す
ることを特徴とするものである。A method for forming a wiring of a semiconductor device according to the present invention is proposed to solve the above-mentioned problems and includes a step of forming a buried plug using a blanket W film. In the wiring forming method, the step of forming a contact hole, the step of depositing a first blanket W film by CVD, and the etching back of the first blanket W film deposited in an overhang shape on the contact hole are removed. Process and CVD
And a step of depositing a second blanket W film by.
【0011】本発明によれば、コンタクトホール底部の
周辺部のワームホール発生を抑止するCVD条件で第1
のブランケットW膜を形成し、コンタクトホール上部に
形成されたオーバーハング形状の第1のブランケットW
膜をエッチバックすることで除去してオーバーハング形
状を軽減し、その後ステップカバレージの良いCVD条
件にて第2のブランケットW膜を堆積することで、ボイ
ドのないブランケットW膜形成が可能となり、このブラ
ンケットW膜のエッチバックにより、良好な埋め込みプ
ラグが形成できる。According to the present invention, the first method is used under the CVD condition that suppresses the generation of wormholes around the bottom of the contact hole.
Blanket W film of the first blanket W having an overhang shape formed on the contact hole
By removing the overhang shape by etching back the film and then depositing the second blanket W film under the CVD condition with good step coverage, it becomes possible to form a blanket W film without voids. A good buried plug can be formed by etching back the blanket W film.
【0012】[0012]
【実施例】以下、本発明の具体的実施例につき、添付図
面を参照して説明する。なお従来技術の説明で参照した
図3中の構成部分と同様の構成部分には、同一の参照符
号を付すものとする。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The same components as those in FIG. 3 referred to in the description of the prior art are denoted by the same reference numerals.
【0013】実施例1 本実施例は半導体装置の配線形成方法に本発明を適用し
た例であり、これを図1および図2を参照して説明す
る。まず、図1(a)に示すように、半導体装置を構成
するMOSトランジスタ素子等が形成されている半導体
基板11上にCVD法によりBPSG(Boro−Ph
ospho Silicate Glass)膜による
層間絶縁膜12を膜厚約600nm程堆積する。その
後、ソース・ドレイン層等の不純物拡散層13に電極
(埋め込みプラグ)を形成するコンタクトホール部1
に、コンタクトホールの開口14を形成する。Example 1 This example is an example in which the present invention is applied to a wiring forming method for a semiconductor device, and this will be described with reference to FIGS. 1 and 2. First, as shown in FIG. 1A, a BPSG (Boro-Ph) is formed by a CVD method on a semiconductor substrate 11 on which MOS transistor elements and the like constituting a semiconductor device are formed.
An interlayer insulating film 12 of an osso Silicate Glass) film is deposited to a film thickness of about 600 nm. After that, the contact hole portion 1 for forming an electrode (buried plug) in the impurity diffusion layer 13 such as the source / drain layer
Then, the opening 14 of the contact hole is formed.
【0014】次に、不純物拡散層13と電極とのオーミ
ックコンタクト確保や、層間絶縁膜とブランケットW膜
との密着性確保のために、コリメート板を用いたスパッ
タ装置を用いたスパッタリングにより、Ti膜15を膜
厚約30nmほど堆積する。なお、Ti膜15のスパッ
タリング条件は、例えば下記のようなものである。 〔Ti膜15のスパッタリング条件〕 Arガス流量 : 100 sccm 圧力 : 0.5 Pa 基板温度 : 150 °C スパッタ電源パワー : 8 kWNext, in order to secure ohmic contact between the impurity diffusion layer 13 and the electrode and adhesion between the interlayer insulating film and the blanket W film, the Ti film is sputtered by using a sputtering apparatus using a collimator plate. 15 is deposited to a film thickness of about 30 nm. The sputtering conditions for the Ti film 15 are as follows, for example. [Sputtering condition of Ti film 15] Ar gas flow rate: 100 sccm Pressure: 0.5 Pa Substrate temperature: 150 ° C Sputtering power supply power: 8 kW
【0015】次に、バリア層となるTiN膜16を通常
のスパッタ装置を用いてスパッタリングし、膜厚約70
nmほど堆積する。このTiN膜16のスパッタリング
条件は、例えば下記のようなものである。 〔TiN膜16のスパッタリング条件〕 Arガス流量 : 30 sccm N2 ガス流量 : 80 sccm 圧力 : 0.4 Pa 基板温度 : 150 °C スパッタ電源パワー : 5 kW なお、このTiN膜16は、スパッタリング法よりもス
テップカバレージの良いCVD法で堆積してもよい。そ
の後、RTA(Rapid Thermal Anne
aling)炉を用いて、N2 ガス雰囲気中で温度65
0°C、30secの熱処理を行い、Ti膜15と半導
体基板11の不純物拡散層13表面部のSiとを反応さ
せてTiSi2 層17を形成すると同時に、TiN膜1
6の金属拡散に対するバリア性を向上させる。Next, the TiN film 16 to be the barrier layer is sputtered by using a normal sputter apparatus to a film thickness of about 70.
nm is deposited. The sputtering conditions of this TiN film 16 are as follows, for example. [Sputtering Conditions of TiN Film 16] Ar gas flow rate: 30 sccm N 2 gas flow rate: 80 sccm Pressure: 0.4 Pa Substrate temperature: 150 ° C. Sputtering power supply power: 5 kW May also be deposited by a CVD method with good step coverage. After that, RTA (Rapid Thermal Anne)
aing) furnace at a temperature of 65 in a N 2 gas atmosphere.
Heat treatment is performed at 0 ° C. for 30 seconds to react the Ti film 15 with Si on the surface of the impurity diffusion layer 13 of the semiconductor substrate 11 to form the TiSi 2 layer 17, and at the same time, the TiN film 1
6 improves the barrier property against metal diffusion.
【0016】次に、ブランケットW膜形成時のワームホ
ール発生抑止のためのCVD条件による第1のブランケ
ットW膜18を膜厚約70nm程堆積する。この第1の
ブランケットW膜18形成のCVD条件は、例えば下記
のようなものである。 〔第1のブランケットW膜18のCVD条件〕 WF6 ガス流量 : 15 sccm SiH4 ガス流量 : 7 sccm H2 ガス流量 : 800 sccm Arガス流量 : 1000 sccm 圧力 : 600 Pa 基板温度 : 450 °CNext, a first blanket W film 18 having a film thickness of about 70 nm is deposited under the CVD conditions for suppressing the generation of worm holes when the blanket W film is formed. The CVD conditions for forming the first blanket W film 18 are as follows, for example. [CVD conditions for the first blanket W film 18] WF 6 gas flow rate: 15 sccm SiH 4 gas flow rate: 7 sccm H 2 gas flow rate: 800 sccm Ar gas flow rate: 1000 sccm Pressure: 600 Pa Substrate temperature: 450 ° C
【0017】次に、コンタクトホール部1のコンタクト
ホールの開口14上部にオーバーハング形状になった第
1のブランケットW膜18を除去するため、第1のブラ
ンケットW膜18をスパッタエッチング法により約40
nm程エッチバックする。この第1のブランケットW膜
18のスパッタエッチング条件は、例えば下記のような
ものである。 〔第1のブランケットW膜18のスパッタエッチング条件〕 Arガス流量 : 50 sccm 圧力 : 4 Pa 基板温度 : 300 °C RFパワー : 400 WNext, in order to remove the overhang-shaped first blanket W film 18 above the contact hole opening 14 of the contact hole portion 1, the first blanket W film 18 is sputter-etched to about 40.
Etch back by about nm. The sputter etching conditions for the first blanket W film 18 are as follows, for example. [Sputter Etching Conditions of First Blanket W Film 18] Ar gas flow rate: 50 sccm Pressure: 4 Pa Substrate temperature: 300 ° C. RF power: 400 W
【0018】上述した第1のブランケットW膜18のス
パッタエッチングにより、層間絶縁膜12上およびコン
タクトホールの開口14上部のオーバーハング状に形成
された第1のブランケットW膜18が主にエッチングさ
れ、コンタクトホールの開口14下部はあまりエッチン
グされずに残るので、図1(b)に示すようなコンタク
トホール部1の形状、即ちコンタクトホール部1の上部
開口と下部開口との大きさとあまり変わらない形状とな
る。By the above-described sputter etching of the first blanket W film 18, the first blanket W film 18 formed in the overhang shape on the interlayer insulating film 12 and the contact hole opening 14 is mainly etched, Since the lower portion of the contact hole opening 14 is not etched so much, the shape of the contact hole portion 1 as shown in FIG. 1B, that is, the shape of the upper opening and the lower opening of the contact hole portion 1 does not change much. Becomes
【0019】次に、図1(c)に示すように、表面反応
律速でステップカバレージが良く、堆積速度も大きいブ
ランケットW膜のCVD条件で、第2のブランケットW
膜19を膜厚約550nm程堆積する。この第2のブラ
ンケットW膜19のCVD条件は、例えば下記のような
ものである。 〔第2のブランケットW膜19のCVD条件〕 WF6 ガス流量 : 75 sccm H2 ガス流量 : 500 sccm Arガス流量 : 2800 sccm 圧力 : 10.6 kPa 基板温度 : 450 °CNext, as shown in FIG. 1 (c), the second blanket W is formed under the CVD conditions for the blanket W film which is surface reaction rate-controlled, has good step coverage, and has a large deposition rate.
The film 19 is deposited to a film thickness of about 550 nm. The CVD conditions for the second blanket W film 19 are as follows, for example. [CVD condition of second blanket W film 19] WF 6 gas flow rate: 75 sccm H 2 gas flow rate: 500 sccm Ar gas flow rate: 2800 sccm pressure: 10.6 kPa substrate temperature: 450 ° C
【0020】次に、図2(d)に示すように、第1およ
び第2のブランケットW膜18、19をエッチバックし
てタングステンプラグ20を形成する。このエッチバッ
ク条件は、例えば下記のようなものである。 〔第1および第2のブランケットW膜18、19のエッチバック条件〕 SF6 ガス流量 : 150 sccm Arガス流量 : 75 sccm 圧力 : 26.7 kPa RFパワー : 600 W その後、Ti膜21とTiN膜22をスパッタリング法
により堆積し、続いて配線膜とする1%のSiを含有す
るAl合金膜23をスパッタリング法により堆積する。
更にその後は、図面を省略するが、上記のAl合金膜2
3をパターニングして配線形成をする。Next, as shown in FIG. 2D, the first and second blanket W films 18 and 19 are etched back to form a tungsten plug 20. The etch back conditions are as follows, for example. [Etchback Conditions for First and Second Blanket W Films 18 and 19] SF 6 gas flow rate: 150 sccm Ar gas flow rate: 75 sccm Pressure: 26.7 kPa RF power: 600 W After that, Ti film 21 and TiN film 22 is deposited by a sputtering method, and subsequently, an Al alloy film 23 containing 1% Si is formed as a wiring film by a sputtering method.
After that, although not shown, the Al alloy film 2
3 is patterned to form wiring.
【0021】上述した半導体装置の配線形成方法をとれ
ば、ワームホール発生を抑止するCVD条件による第1
のブランケットW膜18堆積後、コンタクトホールの開
口14上部に形成されたオーバーハング状の第1のブラ
ンケットW膜18をスパッタエッチングして除去し、そ
の後反応が表面反応律速でステップカバレージが良く、
堆積速度も大きいCVD条件による第2のブランケット
W膜19との2段階堆積により形成することで、コンタ
クトホールの開口14部にボイドのないブランケットW
膜が形成でき、良好なタングステンプラグ20形成が可
能となる。According to the above-described method for forming the wiring of the semiconductor device, the first method under the CVD condition for suppressing the generation of wormholes is used.
After the blanket W film 18 is deposited, the overhang-shaped first blanket W film 18 formed on the upper part of the opening 14 of the contact hole is removed by sputter etching. Thereafter, the reaction is a surface reaction rate-determining step coverage is good,
By forming the second blanket W film 19 and the second blanket W film 19 in a two-step deposition under a CVD condition with a high deposition rate, the blanket W having no void in the opening 14 of the contact hole
A film can be formed, and a good tungsten plug 20 can be formed.
【0022】実施例2 本実施例は半導体装置の配線形成方法に本発明を適用し
た例であり、これを図1および図2を参照して説明す
る。まず、図1(a)に示すように、実施例1と同様に
して半導体基板11上に層間絶縁膜12堆積、コンタク
トホールの開口14部形成、Ti膜15、TiN膜1
6、第1のブランケットW膜18堆積を行う。Embodiment 2 This embodiment is an example in which the present invention is applied to a wiring forming method of a semiconductor device, and this will be described with reference to FIGS. 1 and 2. First, as shown in FIG. 1A, the interlayer insulating film 12 is deposited on the semiconductor substrate 11, the opening 14 of the contact hole is formed, the Ti film 15 and the TiN film 1 as in the first embodiment.
6. Deposit the first blanket W film 18.
【0023】次に、コンタクトホール部1のコンタクト
ホールの開口14上部にオーバーハング状に形成された
第1のブランケットW膜18を除去するため、第1のブ
ランケットW膜18をRIE(Reactive Io
n Etching)法により約40nm程エッチバッ
クする。この第1のブランケットW膜18のRIE条件
は、例えば下記のようなものである。 〔第1のブランケットW膜18のRIE条件〕 SF6 ガス流量 : 140 sccm Arガス流量 : 25 sccm 圧力 : 50 Pa RFパワー : 250 WNext, in order to remove the first blanket W film 18 formed in the overhang shape on the upper part of the contact hole opening 14 of the contact hole portion 1, the first blanket W film 18 is removed by RIE (Reactive Io).
Etching back is performed by about 40 nm. The RIE conditions for the first blanket W film 18 are as follows, for example. [RIE Condition of First Blanket W Film 18] SF 6 gas flow rate: 140 sccm Ar gas flow rate: 25 sccm Pressure: 50 Pa RF power: 250 W
【0024】上記の異方性の悪いRIE条件による第1
のブランケットW膜18のエッチングにより、層間絶縁
膜12上の第1のブランケットW膜18、およびコンタ
クトホールの開口14上部のオーバーハング状に形成さ
れた第1のブランケットW膜18が主にエッチングさ
れ、コンタクトホールの開口14下部はあまりエッチン
グされずに残るので、図1(b)に示すようなコンタク
トホール部1の形状、即ちコンタクトホール部1の上部
開口と下部開口との大きさとあまり変わらない形状とな
る。The first condition under the above-mentioned RIE condition with poor anisotropy
The first blanket W film 18 on the interlayer insulating film 12 and the first blanket W film 18 formed in the overhang shape above the contact hole opening 14 are mainly etched by the etching of the blanket W film 18 of FIG. Since the lower portion of the contact hole opening 14 is not etched so much, the shape of the contact hole portion 1 as shown in FIG. 1B, that is, the size of the upper opening and the lower opening of the contact hole portion 1 does not change much. It becomes the shape.
【0025】次に、図1(c)に示すように、実施例1
と同様にして第2のブランケットW膜19を堆積する。
その後、図2(d)に示すように、実施例1と同様にし
て第1および第2のブランケットW膜18、19をエッ
チバックしてタングステンプラグ20を形成し、Ti膜
21、TiN膜22およびAl合金膜23堆積後にこれ
らの膜をパターニングして配線形成をする。Next, as shown in FIG. 1C, the first embodiment
A second blanket W film 19 is deposited in the same manner as.
Thereafter, as shown in FIG. 2D, the first and second blanket W films 18 and 19 are etched back in the same manner as in Example 1 to form a tungsten plug 20, and a Ti film 21 and a TiN film 22 are formed. After depositing the Al alloy film 23, these films are patterned to form wiring.
【0026】上述した半導体装置の配線形成方法によれ
ば、ワームホール発生を抑止するCVD条件による第1
のブランケットW膜18堆積後、コンタクトホールの開
口14上部に形成されたオーバーハング形状の第1のブ
ランケットW膜18をRIEによるエッチバックで除去
し、その後反応が表面反応律速でステップカバレージが
良く、堆積速度も大きいCVD条件による第2のブラン
ケットW膜19堆積するという方法でのブランケットW
膜の2段階堆積により、コンタクトホールの開口14部
にボイドのないブランケットW膜が形成でき、良好なタ
ングステンプラグ20形成が可能となる。According to the above-described method for forming the wiring of the semiconductor device, the first method under the CVD condition for suppressing the generation of wormholes is used.
After the blanket W film 18 is deposited, the overhang-shaped first blanket W film 18 formed on the upper portion of the opening 14 of the contact hole is removed by RIE etchback, and then the reaction is surface reaction rate-determining and the step coverage is good. The second blanket W film 19 is deposited under the CVD condition with a high deposition rate.
By the two-step deposition of the film, a blanket W film without voids can be formed in the opening 14 of the contact hole, and the excellent tungsten plug 20 can be formed.
【0027】以上、本発明を2例の実施例により説明し
たが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものでは
ない。例えば、配線膜として1%のSiを含有するAl
合金膜を用いて説明したが、Cuを含有するAl合金膜
やSiとCuとを含有するAl合金膜を用いてもよく、
またWやMo等の高融点金属膜や高融点金属シリサイド
膜やCu膜を用いてもよい。その他、本発明の技術的思
想の範囲内で、プロセス装置やプロセス条件は適宜変更
が可能である。Although the present invention has been described with reference to the two examples, the present invention is not limited to these examples. For example, Al containing 1% Si as a wiring film
Although an alloy film is used for the description, an Al alloy film containing Cu or an Al alloy film containing Si and Cu may be used.
Alternatively, a refractory metal film such as W or Mo, a refractory metal silicide film, or a Cu film may be used. In addition, within the scope of the technical concept of the present invention, the process apparatus and process conditions can be appropriately changed.
【0028】[0028]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の半導体装置の配線形成方法は、微細なコンタクトホー
ルに、ワームホール発生やボイド発生のないブランケッ
トW膜による埋め込みプラグ形成ができ、半導体装置の
高集積化が可能となる。As is apparent from the above description, according to the method for forming a wiring of a semiconductor device of the present invention, a buried plug can be formed in a fine contact hole by a blanket W film without the generation of wormholes and voids. The device can be highly integrated.
【図1】本発明を適用した実施例1および2の工程の前
半を工程順に説明する、半導体装置の概略断面図で、
(a)は第1のブランケットW膜を形成した状態、
(b)は第1のブランケットW膜をエッチバックした状
態、(c)は第2のブランケットW膜を形成した状態で
ある。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device for explaining the first half of steps of Examples 1 and 2 to which the present invention is applied, in the order of steps,
(A) shows a state in which the first blanket W film is formed,
(B) is a state in which the first blanket W film is etched back, and (c) is a state in which the second blanket W film is formed.
【図2】本発明を適用した実施例1および2の工程の後
半を工程順に説明する、半導体装置の概略断面図で、
(d)はタングステンプラグを形成し、Ti膜、TiN
膜およびAl合金膜を堆積した状態である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device for explaining the latter half of the steps of Examples 1 and 2 to which the present invention is applied, in the order of steps;
(D) a tungsten plug is formed, a Ti film, TiN
In this state, the film and the Al alloy film are deposited.
【図3】従来例の工程を工程順に説明する、半導体装置
の概略断面図で、(a)はTi膜、TiN膜を堆積した
状態、(b)は第1のブランケットW膜および第1のブ
ランケットW膜を堆積した状態、(c)はタングステン
プラグを形成し、Ti膜、TiN膜およびAl合金膜を
堆積した状態である。3A and 3B are schematic cross-sectional views of a semiconductor device illustrating steps of a conventional example in the order of steps. FIG. 3A is a state in which a Ti film and a TiN film are deposited, and FIG. 3B is a first blanket W film and a first blanket W film. A blanket W film is deposited, and (c) is a state where a tungsten plug is formed and a Ti film, a TiN film, and an Al alloy film are deposited.
【図4】従来の配線形成方法で、ブランケットW膜堆積
時にアスペクト比の大きなコンタクトホール部に発生す
るボイドを説明する半導体装置の概略断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device illustrating a void generated in a contact hole portion having a large aspect ratio when a blanket W film is deposited by a conventional wiring forming method.
1…コンタクトホール部、11…半導体基板、12…層
間絶縁膜、13…不純物拡散層、14…開口、15,2
1…Ti膜、16,22…TiN膜、17…TiSi2
膜、18…第1のブランケットW膜、19…第2のブラ
ンケットW膜、20…タングステンプラグ、23…Al
合金膜、24…ボイドDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Contact hole part, 11 ... Semiconductor substrate, 12 ... Interlayer insulating film, 13 ... Impurity diffusion layer, 14 ... Opening, 15, 2
1 ... Ti film, 16, 22 ... TiN film, 17 ... TiSi 2
Film, 18 ... First blanket W film, 19 ... Second blanket W film, 20 ... Tungsten plug, 23 ... Al
Alloy film, 24 ... Void
Claims (4)
グを形成する工程を含む半導体装置の配線形成方法にお
いて、 コンタクトホールを形成する工程と、 CVDにより第1のブランケットW膜を堆積する工程
と、 前記コンタクトホール上部にオーバーハング状に堆積し
た前記第1のブランケットW膜をエッチバックして除去
する工程と、 CVDにより第2のブランケットW膜を堆積する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の配線形成方法。1. A method for forming a wiring of a semiconductor device, including the step of forming a buried plug using a blanket W film, the step of forming a contact hole, the step of depositing a first blanket W film by CVD, A semiconductor device comprising: a step of etching back and removing the first blanket W film deposited in the form of an overhang on the contact hole; and a step of depositing a second blanket W film by CVD. Wiring formation method.
応ガスは、WF6 ガスとSiH4 ガスを含むことを特徴
とする、請求項1に記載の半導体装置の配線形成方法。2. The wiring forming method for a semiconductor device according to claim 1, wherein the reaction gas at the time of depositing the first blanket W film contains WF 6 gas and SiH 4 gas.
グ法およびRIE法の内、いずれか一方を用いることを
特徴とする、請求項1に記載の半導体装置の配線形成方
法。3. The wiring forming method for a semiconductor device according to claim 1, wherein either one of a sputter etching method and an RIE method is used for the etch back.
応ガスは、WF6 ガスとH2 ガスを含むことを特徴とす
る、請求項1に記載の半導体装置の配線形成方法。4. The wiring forming method for a semiconductor device according to claim 1, wherein the reaction gas at the time of depositing the second blanket W film includes WF 6 gas and H 2 gas.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14449596A JPH09326436A (en) | 1996-06-06 | 1996-06-06 | Formation of wiring |
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JPH09326436A true JPH09326436A (en) | 1997-12-16 |
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- 1996-06-06 JP JP14449596A patent/JPH09326436A/en active Pending
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