JPH0552057B2 - - Google Patents
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- JPH0552057B2 JPH0552057B2 JP62263721A JP26372187A JPH0552057B2 JP H0552057 B2 JPH0552057 B2 JP H0552057B2 JP 62263721 A JP62263721 A JP 62263721A JP 26372187 A JP26372187 A JP 26372187A JP H0552057 B2 JPH0552057 B2 JP H0552057B2
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- film
- deposited
- molybdenum silicide
- forming
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は配線の形成方法に関する。[Detailed description of the invention] (Industrial application field) The present invention relates to a method for forming wiring.
(従来の技術)
例えば、半導体装置において配線の行なう場合
には、微細なコンタクトホール部を有する下地絶
縁膜上に導体膜を堆積することによりなされる。(Prior Art) For example, in the case of wiring in a semiconductor device, a conductor film is deposited on a base insulating film having a fine contact hole portion.
しかし、LSIでのコンタクトホールは側面が急
峻で段差が大きいため、従来の平行平板型のスパ
ツタ法あるいは蒸着法によりアルミニウム膜(導
体膜)5を急峻なコンタクトホール3を有するシ
リコン基板1に堆積させると、第4図に示すよう
にコンタクトホール3の段差の肩部分に多く堆積
された導体膜5自身のシヤドー効果のため段差被
覆性が悪くなり、配線が切れたり薄くなつたりし
易く、LSIの製造歩留りや信頼性が著しく低下す
る。こうした欠点を防ぐため、最近では、バイア
ススパツタ法を用いてコンタクトホール部へ導体
膜を堆積することにより、コンタクトホール内の
導体膜により密に埋めることができ、かつ堆積導
体膜の表面を平坦にできることが、最上らによ
り、第16回インターナシヨナル コンフアレンス
オン ソリツド ステイト デバイス アンド
マテリアルズ(16th Internatoional
Conference on Solid State Devices and
Materials)のインクステンド アブストラクト
(Extend Abstract)の43頁〜46頁に報告されて
いる。 However, since contact holes in LSIs have steep sides and large steps, an aluminum film (conductor film) 5 is deposited on a silicon substrate 1 having a steep contact hole 3 using a conventional parallel plate sputtering method or vapor deposition method. As shown in FIG. 4, the shadow effect of the conductive film 5 itself, which is deposited in large amounts on the shoulder of the step of the contact hole 3, deteriorates the step coverage, making the wiring easy to break or become thin, which leads to problems with the LSI. Manufacturing yield and reliability will be significantly reduced. In order to prevent these drawbacks, recently, a bias sputtering method is used to deposit a conductor film in the contact hole, which allows the conductor film to be more densely filled in the contact hole and to flatten the surface of the deposited conductor film. At the 16th International Conference on Solid State Devices and Materials, Mogami et al.
Conference on Solid State Devices and
It is reported on pages 43-46 of Extend Abstract of Materials.
(発明が解決しようとする問題点)
しかしながら、バイアススパツタ法を用いた場
合、堆積膜の応力がバイアス電圧に依存し、特に
高バイアス電圧条件では1010dynes/cm2程度の大
きな圧縮応力を持つ膜が形成されることが、メタ
ロジカル トランザクシヨン(Metallurgical
Transactions)第2巻699頁〜709頁に報告され
ている。このように大きな応力を有する薄膜を配
線として用いた場合には、熱処理時におけるはが
れが生じ易く、LSIの製造歩留りや信頼性が著し
く低下する。(Problem to be solved by the invention) However, when using the bias sputtering method, the stress of the deposited film depends on the bias voltage, and especially under high bias voltage conditions, a large compressive stress of about 10 10 dynes/cm 2 is generated. The formation of a film that contains metallurgical
Transactions) Volume 2, pp. 699-709. When a thin film having such a large stress is used as a wiring, it is likely to peel off during heat treatment, and the manufacturing yield and reliability of LSI will be significantly reduced.
本発明の目的は、以上述べたごとき、従来のバ
イアススパツタ法を用いた配線の形成方法の問題
点に関して、応力が小さい膜をバイアススパツタ
法により形成することにより、信頼性の高い配線
の形成方法を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the problems of the conventional wiring formation method using the bias sputtering method, as described above, by forming a film with low stress by the bias sputtering method, thereby forming highly reliable wiring. The object of the present invention is to provide a forming method.
(問題点を解決するための手段)
本発明は、基板上に絶縁膜を形成した後、該絶
縁膜にコンタクトホールを形成する第1の工程
と、組成が2.0〜3.0ケイ化モリブデンであるター
ゲツトを用いるバイアススパツタ法により堆積シ
リサイド膜にマイクロクラツクを生じずかつ下地
基板においてホール側壁の底部に沿つて溝を生じ
ないスパツタ条件で、前記ホールをホールの高さ
の一部まで埋め込む第2の工程と前記ホールにお
いてまだ埋め込まれていない部分を組成が3.5〜
4.5ケイ化モリブデンであるターデツトを用いる
バイアススパツタ法により堆積シリサイド膜にマ
イクロクラツクを生じないスパツタ条件により埋
め込む第3の工程とを含むことを特徴とする配線
の形成方法である。(Means for Solving the Problems) The present invention includes a first step of forming an insulating film on a substrate and then forming a contact hole in the insulating film, and a target having a composition of 2.0 to 3.0 molybdenum silicide. A second method of filling the hole to a part of the height of the hole under sputtering conditions that does not cause microcracks in the deposited silicide film and do not create grooves along the bottom of the hole side wall in the underlying substrate by a bias sputtering method using The composition of the unfilled portion of the hole is 3.5 to 3.5.
4.5 A method for forming interconnects, which comprises a third step of embedding in a deposited silicide film by a bias sputtering method using TARDET, which is molybdenum silicide, under sputtering conditions that do not cause microcracks.
(作用)
本発明は、発明者らが高周波バイアススパツタ
法について行なつた詳細な実験に基づくものであ
る。発明者らは、配線材料としてモリブデンシリ
サイドを用い、ターゲツドとして種々の組成を有
するモリブデンシリサイドを用いて高周波バイア
ススパツタ法の実験を続けて来たが、以下の事実
を知るに到つた。モリブデンシリサイドターゲツ
トの組成比がMoSi2、MoSi2.7、MoSi4である3
種類のターゲツトを用いて、バイアススパツタ法
により堆積した薄膜の応力のバイアス電圧依存性
を第3図に示す。MoSi2又はMoSi2.7の組成のタ
ーゲツトを用いて形成した薄膜の応力は、負のバ
イアス電圧が大きくなるにつれて増大し、−400V
以上では1010dyne/cm2以上となる。これとは逆
に、MoSi4組成のターゲツトを用いて形成した薄
膜の応力は、負のバイアス電圧が大きくなるにつ
れて減少する。(Operation) The present invention is based on detailed experiments conducted by the inventors on the high frequency bias sputtering method. The inventors have continued to experiment with the high frequency bias sputtering method using molybdenum silicide as a wiring material and molybdenum silicide having various compositions as targets, and have come to know the following facts. The composition ratio of the molybdenum silicide target is MoSi 2 , MoSi 2.7 , MoSi 4 3
FIG. 3 shows the bias voltage dependence of the stress of thin films deposited by bias sputtering using different types of targets. The stress of thin films formed using targets with compositions of MoSi 2 or MoSi 2.7 increases as the negative bias voltage increases, and
In this case, it becomes 10 10 dyne/cm 2 or more. On the contrary, the stress of thin films formed using targets of MoSi 4 composition decreases as the negative bias voltage increases.
従つて、高バイアス電圧条件での膜形成の際、
MoSi4組成のターゲツトを用いることにより、低
圧力の配線を形成できる。 Therefore, when forming a film under high bias voltage conditions,
By using a target with a MoSi 4 composition, low-pressure interconnects can be formed.
(実施例)
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図a〜dは本発明の第一の実施例を及び第
2図a〜dは、本発明の第二の実施例を、それぞ
れ工程を順に示した模式的断面図である。 1A to 1D are schematic cross-sectional views of a first embodiment of the present invention, and FIGS. 2A to 2D are schematic cross-sectional views showing the steps of a second embodiment of the present invention, respectively.
第1図aは、平坦な表面を持つ単結晶シリコン
基板1上にシリコン酸化膜2を厚さ約1μmだけ
CVD法で堆積した後、通常のフオトレジスト工
程と異方性ドライエツチング工程を経て直径1μ
mのコンタクトホール3を形成した状態を示す。 Figure 1a shows a silicon oxide film 2 with a thickness of about 1 μm on a single crystal silicon substrate 1 with a flat surface.
After being deposited using the CVD method, it is processed through a normal photoresist process and anisotropic dry etching process to form a 1μ diameter film.
This shows a state in which contact holes 3 of m are formed.
次いで、第1図bに示すように、コンタクトホ
ール部内にモリブデンシリサイド膜がマイクロク
ラツクなしで堆積し、かつ下地シリコン基板にお
いて、ホール部の段差の底部に沿つて溝が生じな
いスパツタ条件(アルゴンガス圧3mTorr、電
極間距離95mm、ターゲツト側電力密度5.7W/cm2、
基板バイアス電圧−100V)で、かつ組成が2.7ケ
イ化モイブデンであるターゲツトを用いる高周波
バイアススパツタ法で、モリブデンリサイド膜4
を、後にバイアス電圧−500Vにした時、下地シ
リコン基板においてホール部の段差の横部に沿つ
て溝が生じない厚さ(約0.1μm)だけ堆積する。 Next, as shown in FIG. 1b, the molybdenum silicide film is deposited within the contact hole without microcracks, and the sputtering conditions (argon Gas pressure 3mTorr, distance between electrodes 95mm, target side power density 5.7W/cm 2 ,
A molybdenum silicide film 4 was formed using a high frequency bias sputtering method using a target with a composition of 2.7 molybdenum silicide and a substrate bias voltage of −100 V).
When the bias voltage is later set to -500V, the film is deposited to a thickness (approximately 0.1 μm) that does not cause a groove along the lateral side of the step in the hole portion on the underlying silicon substrate.
次いで第1図cに示すごとく、コンタクトホー
ル部内の平坦面に堆積するモリブデンシリサイド
膜の膜堆積速度がコンタクトホール部の段差上の
平坦面に堆積するモリブデンシリサイド膜の膜堆
積速度の約2倍となるスパツタ条件(アルゴンガ
ス圧3mTorr、電極間距離95mm、ターゲツト側
電力密度5.7W/cm2、基板バイアス電圧−500V)
でかつ組成が4ケイ化モリブデンであるターゲツ
トを用いる高周波バイアススパツタ法で、モリブ
デンシリサイド膜4をホール部の段差上の平坦面
に約0.9μm堆積する。この条件では、ホール部内
には約1.8μmのモリブデンシリサイド膜が堆積
し、ホール部の段差上の平坦面には、約1μmの
モリブデンシリサイド膜が堆積し、コンタクトホ
ール部を有するシリコン酸化膜上のモリブデンシ
リサイド膜は殆ど平坦になる。さらに、堆積した
モリブデンシイサイド膜の応力は、109dyne/cm2
台以下と低かつた。このあと900℃の熱処理を行
なつたが膜のはがれは生じなかつた。3次元IC
等の製造工程において、例えば第1層(最下層)、
その上の第2層までのデバイス層を形成したあと
に第2層から第1層ビアホールを形成して導体膜
を埋めこみ電気的に接続したいことがある。この
ときはかなりアスペクト比が大きくなり完全に表
面が平坦になるようにすることが難しいので段差
被覆性良く埋めこむしかないが、本発明はこの場
合でも適用できる。 Next, as shown in FIG. 1c, the film deposition rate of the molybdenum silicide film deposited on the flat surface inside the contact hole portion is approximately twice the film deposition rate of the molybdenum silicide film deposited on the flat surface above the step of the contact hole portion. Sputtering conditions (argon gas pressure 3mTorr, distance between electrodes 95mm, target side power density 5.7W/cm 2 , substrate bias voltage -500V)
A molybdenum silicide film 4 of about 0.9 μm is deposited on the flat surface on the step of the hole portion by high frequency bias sputtering using a target having a molybdenum tetrasilicide composition. Under these conditions, a molybdenum silicide film of approximately 1.8 μm is deposited inside the hole, a molybdenum silicide film of approximately 1 μm is deposited on the flat surface on the step of the hole, and a molybdenum silicide film of approximately 1 μm is deposited on the silicon oxide film having the contact hole. The molybdenum silicide film becomes almost flat. Furthermore, the stress of the deposited molybdenum silicide film is 10 9 dyne/cm 2
It was low, below the table. After this, heat treatment at 900°C was performed, but no peeling of the film occurred. 3D IC
In the manufacturing process, for example, the first layer (lowest layer),
After forming device layers up to the second layer thereon, it may be desired to form a first layer via hole from the second layer and bury a conductor film therein for electrical connection. In this case, the aspect ratio becomes quite large and it is difficult to make the surface completely flat, so the only option is to fill in the step with good coverage, but the present invention can also be applied in this case.
また第2図a及びbは、第1図a及びbと同じ
工程を示す。次いで第2図cに示すごとく、コン
タクトホール部に堆積するモリブデンシリサイド
膜が段差被覆性良く堆積するスパツタ条件(アル
ゴンガス圧3mTorr、電極間距離95mm、ターゲ
ツト側電力密度5.7W/cm2、基板バイアス電圧−
400V)で、かつ組成が4ケイ化モリブデンであ
るターゲツトを用いる高周波バイアススパツタ法
で、モリブデンシリサイド膜4を約0.4μm堆積す
る。この条件では、モリブデンシリサイド膜はコ
ンタクトホール部において段差被覆性良く堆積す
る。さらに第1図の場合と同様に、堆積したモリ
ブデンシリサイド膜の応力は、109dyne/cm2台以
下と低かつた。このあと900℃の熱処理を行なつ
たがはがれは生じなかつた。 Furthermore, FIGS. 2a and 2b show the same steps as FIGS. 1a and 1b. Next, as shown in Fig. 2c, the sputtering conditions (argon gas pressure of 3 mTorr, interelectrode distance of 95 mm, target side power density of 5.7 W/cm 2 , substrate bias) were used to deposit the molybdenum silicide film deposited in the contact hole portion with good step coverage. Voltage -
A molybdenum silicide film 4 is deposited to a thickness of about 0.4 .mu.m by high frequency bias sputtering using a target having a composition of molybdenum tetrasilicide. Under these conditions, the molybdenum silicide film is deposited in the contact hole portion with good step coverage. Furthermore, as in the case of FIG. 1, the stress of the deposited molybdenum silicide film was low, on the order of 10 9 dyne/cm 2 or less. This was followed by heat treatment at 900°C, but no peeling occurred.
前記実施例においては、バイアス電圧をパラメ
ータとしたが何もこれに限る必要はなく、ターゲ
ツト側電力密度や電極間距離といつた他のスパツ
タ条件をパラメータとしても良い。ターゲツト側
電力密度下げるとバイアス電圧の上げたのと同じ
効果があり、電極間距離を大きくすると、バイア
ス電圧を上げたのと同じ効果がある。 In the embodiments described above, the bias voltage was used as a parameter, but there is no need to limit it to this, and other sputtering conditions such as the target side power density and the distance between electrodes may be used as parameters. Reducing the power density on the target side has the same effect as increasing the bias voltage, and increasing the distance between the electrodes has the same effect as increasing the bias voltage.
(発明の効果)
以上説明したように、本発明の方法を用いるこ
とにより急峻な側面を持つコンタクトホールにお
いてシヤドー効果を生じることなく、堆積シリサ
イド膜にマイクロクラツクを生じず、シリサイド
膜で埋め込むかあるいは段差被覆性良いシリサイ
ド膜を堆積できるバイアススパツタ条件におい
て、低応力のシリサイド膜を形成できる。この結
果、配線形成後の熱処理におけるはがれの可能性
を大幅に減少でき、それをLSIに使用した場合、
信頼性、歩留まりを大幅に向上することができ
る。(Effects of the Invention) As explained above, by using the method of the present invention, a contact hole with a steep side surface can be filled with a silicide film without causing a shadow effect and without producing microcracks in the deposited silicide film. Alternatively, a low-stress silicide film can be formed under bias sputtering conditions that allow deposition of a silicide film with good step coverage. As a result, the possibility of peeling during heat treatment after wiring formation can be significantly reduced, and when used in LSI,
Reliability and yield can be significantly improved.
第1図a〜cは本発明の第一の実施例を工程を
追つて順次示した模式的断面図、第2図a〜cは
本発明の第二の実施例を工程を追つて順次示した
模式的断面図、第3図はMoSi2、MoSi2.7、
MoSi4組成の3種類のターゲツトを用いた高周波
バイアススパツタ法により堆積したモリブデンシ
リサイド膜の応力のバイアス電圧依存性を説明す
るための図、第4図は従来のスパツタ法あるいは
蒸着法により導体膜を急峻な側面を有するコンタ
クトホールの形成された基板上に堆積した場合
の、コンタクトホール部の模式的断面図である。
1……シリコン基板、2……シリコン酸化膜、
3……コンタクトホール、4……モリブデンシリ
サイド膜、5……アルミニウム膜。
1A to 1C are schematic sectional views sequentially showing a first embodiment of the present invention step by step, and FIGS. 2A to 2C are schematic sectional views showing a second embodiment of the present invention step by step. The schematic cross-sectional view in Figure 3 shows MoSi 2 , MoSi 2.7 ,
A diagram to explain the bias voltage dependence of the stress of a molybdenum silicide film deposited by high-frequency bias sputtering using three types of targets with MoSi 4 composition. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a contact hole portion when deposited on a substrate in which a contact hole having a steep side surface is formed. 1...Silicon substrate, 2...Silicon oxide film,
3...Contact hole, 4...Molybdenum silicide film, 5...Aluminum film.
Claims (1)
ンタクトホールを形成する第1の工程と、組成が
2.0〜3.0ケイ化モリブデンであるターゲツトを用
いるバイアススパツタ法により堆積シリサイド膜
にマイクロクラツクを生じずかつ下地基板におい
てホール側壁の底部に沿つて溝を生じないスパツ
タ条件で、前記ホールをホールの高さの一部まで
埋め込む第2の工程と前記ホールにおいてまだ埋
め込まれていない部分を組成が3.5〜4.5ケイ化モ
リブデンであるターゲツトを用いるバイアススパ
ツタ法により堆積シリサイド膜にマイクロクラツ
クを生じないスパツタ条件により埋め込む第3の
工程とを含むことを特徴とする配線の形成方法。1 After forming an insulating film on a substrate, a first step of forming a contact hole in the insulating film and a step of forming a contact hole in the insulating film, and
The holes are sputtered using a bias sputtering method using a target of 2.0-3.0 molybdenum silicide under sputtering conditions that do not cause microcracks in the deposited silicide film and do not create grooves along the bottom of the hole sidewalls in the underlying substrate. A second step of filling up to a part of the height and a bias sputtering method using a target having a composition of 3.5 to 4.5 molybdenum silicide to fill the unfilled portion of the hole will prevent microcracks from occurring in the deposited silicide film. A method for forming a wiring, comprising a third step of embedding according to sputtering conditions.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26372187A JPH01107557A (en) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | Forming method for wiring |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26372187A JPH01107557A (en) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | Forming method for wiring |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01107557A JPH01107557A (en) | 1989-04-25 |
| JPH0552057B2 true JPH0552057B2 (en) | 1993-08-04 |
Family
ID=17393386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26372187A Granted JPH01107557A (en) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | Forming method for wiring |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPH01107557A (en) |
Families Citing this family (3)
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| US6382443B1 (en) | 1999-04-28 | 2002-05-07 | Owens-Illinois Closure Inc. | Tamper-indicating closure with lugs on a stop flange for spacing the flange from the finish of a container |
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Family Cites Families (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPS60189241A (en) * | 1984-03-08 | 1985-09-26 | Agency Of Ind Science & Technol | Coating method of step difference part |
| JPS60193336A (en) * | 1984-03-15 | 1985-10-01 | Nec Corp | Formation of contact electrode |
-
1987
- 1987-10-21 JP JP26372187A patent/JPH01107557A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01107557A (en) | 1989-04-25 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |