JPH0577330B2 - - Google Patents
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- JPH0577330B2 JPH0577330B2 JP28920888A JP28920888A JPH0577330B2 JP H0577330 B2 JPH0577330 B2 JP H0577330B2 JP 28920888 A JP28920888 A JP 28920888A JP 28920888 A JP28920888 A JP 28920888A JP H0577330 B2 JPH0577330 B2 JP H0577330B2
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- layer
- groove
- insulating layer
- trench
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Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
半導体装置の製造方法、とくに、微細配線層の
形成方法に関し、
所定配線パターンに対応して基板上の絶縁層に
形成された溝内にタングステン(W)等の高融点金属
を選択成長させることによつて、平坦かつ微細な
配線層を自己整合的に形成する際に、該配線層中
に空洞等の欠陥が発生することを防止可能な形成
方法を提供することを目的とし、
基板表面に堆積された第1の絶縁層に、所定の
配線パターンに対応する形状を有し且つ該表面か
ら深さDに位置する底面を有する溝を形成し、該
溝が設けられた該第1の絶縁層を有する該基板表
面に、厚さd1(但しd1<D)を有する半導体層も
しくは金属層を堆積し、該半導体層もしくは金属
層上に、厚さd2(但しd+d2<D)を有する第2
の絶縁層を形成し、該半導体層もしくは金属層と
該第2の絶縁層によつて覆われた該溝内に、少な
くとも該第2の絶縁層の選択的除去に対するマス
ク材を充填し、該マスク材から表出する該第2の
絶縁層を除去して、該溝の少なくとも底面に該第
2の絶縁層を選択的に残留させ、少なくとも該溝
の底面に残留する該第2の絶縁層をマスクとし
て、表出する該半導体層もしくは金属層を除去
し、該溝の底面に該半導体層もしくは金属層を選
択的に残留させ、該マスク材および該溝の少なく
とも底面に残留する該第2の絶縁層を選択的に除
去して、該溝の少なくとも底面に該半導体層もし
くは金属層を表出し、該溝の少なくとも底面に表
出した該半導体層もしくは金属層を核として該溝
内部に高融点金属を気相成長させる諸工程を包含
することから構成される。[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding a method for manufacturing a semiconductor device, particularly a method for forming a fine wiring layer, tungsten (W) is deposited in a groove formed in an insulating layer on a substrate corresponding to a predetermined wiring pattern. By selectively growing high-melting point metals such as metals, we have developed a formation method that can prevent defects such as cavities from occurring in the wiring layer when forming a flat and fine wiring layer in a self-aligned manner. A trench having a shape corresponding to a predetermined wiring pattern and a bottom located at a depth D from the surface is formed in a first insulating layer deposited on the surface of the substrate, A semiconductor layer or a metal layer having a thickness d 1 (where d 1 <D) is deposited on the surface of the substrate having the first insulating layer provided with a groove, and a thickness of d 1 is deposited on the semiconductor layer or metal layer. d 2 (where d+d 2 <D)
forming an insulating layer, filling the trench covered with the semiconductor layer or the metal layer and the second insulating layer with a mask material for selective removal of at least the second insulating layer; removing the second insulating layer exposed from the mask material to selectively leave the second insulating layer on at least the bottom surface of the groove, the second insulating layer remaining on at least the bottom surface of the groove; is used as a mask, the exposed semiconductor layer or metal layer is removed, the semiconductor layer or metal layer is selectively left on the bottom of the groove, and the mask material and the second layer remaining on at least the bottom of the groove are removed. The insulating layer is selectively removed to expose the semiconductor layer or metal layer on at least the bottom surface of the trench, and a high layer is formed inside the trench using the semiconductor layer or metal layer exposed on at least the bottom surface of the trench as a core. It consists of steps of vapor phase growth of a melting point metal.
本発明は、半導体装置の製造方法、とくに、微
細幅かつ平坦な平面を有する配線層の形成方法に
関する。
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and particularly to a method of forming a wiring layer having a fine width and a flat surface.
半導体装置の高集積化にともない、配線の微細
化が要求されている。現状では、リソグラフ技術
とエツチング技術を駆使して形成された幅1.2μm
程度のアルミニウム薄膜配線が主用されている。
しかしながら、アルミニウム配線においては、い
わゆるアルミニウム(Al)原子のエレクトロマ
イグレーシヨンや応力マイグレーシヨンを生じや
すく、とくに配線が微細化した場合には、これら
の現象による断線が発生しやすくなり、信頼性の
保証が困難になる。
2. Description of the Related Art As semiconductor devices become more highly integrated, there is a demand for finer wiring. Currently, the width is 1.2 μm, which is formed by making full use of lithography technology and etching technology.
Aluminum thin film wiring is mainly used.
However, aluminum wiring is prone to so-called electromigration and stress migration of aluminum (Al) atoms, and especially when the wiring becomes finer, these phenomena can easily lead to disconnections, making it difficult to guarantee reliability. becomes difficult.
これに対して、タングステン(W)を配線材料とし
て用いる方法がある。タングステンはアルミニウ
ムに比べて熱膨張率が小さく、また、原子間結合
が強いため、これを配線層に用いても、上記のよ
うなマイグレーシヨンが生じにくい。しかしなが
ら、一般に、タングステン薄膜はアルミニウム薄
膜に比べて下地絶縁層との接着性が低く、また、
薄膜内部に発生する応力が大きい。このため、成
膜時あるいは後熱処理において、下地から剥離し
やすいという問題がある。 On the other hand, there is a method using tungsten (W) as the wiring material. Tungsten has a lower coefficient of thermal expansion than aluminum and has stronger interatomic bonds, so even when tungsten is used in a wiring layer, migration as described above is unlikely to occur. However, in general, tungsten thin films have lower adhesion to the underlying insulating layer than aluminum thin films, and
The stress generated inside the thin film is large. Therefore, there is a problem in that the film is easily peeled off from the base during film formation or post-heat treatment.
すなわち、タングステン薄膜は、通常、CVD
法やスパツタリング法等により形成される。その
内部応力は成膜条件により左右されるが、一般
に、大きな圧縮応力を生じる。シリコンウエハ等
の基板全面に形成されたタングステン薄膜に大き
な圧縮応力が存在すると、下地絶縁層との接着力
の低い個所に応力集中が生じ、ここで剥離しやす
くなる。 That is, tungsten thin films are typically CVD
It is formed by a method such as a method or a sputtering method. The internal stress depends on the film forming conditions, but generally a large compressive stress is generated. When a large compressive stress exists in a tungsten thin film formed on the entire surface of a substrate such as a silicon wafer, stress concentration occurs in areas where the adhesion to the underlying insulating layer is weak, making it easy to peel off there.
一方、配線が微細化すると、この上に層間絶縁
層または保護絶縁層を形成した場合、配線間の谷
部が絶縁物で完全に埋められず、配線が露出した
部分が生じる。その結果、絶縁不良や、その後の
処理で使用した種々の薬品や水の長期間にわたる
残留による配線の腐食等が発生し、半導体装置の
信頼性が低下する。このような理由から、微細配
線が形成された表面が平坦であることが望まし
い。 On the other hand, as wiring becomes finer, when an interlayer insulating layer or a protective insulating layer is formed thereon, the valleys between the wirings are not completely filled with an insulator, resulting in exposed portions of the wiring. As a result, poor insulation and corrosion of wiring due to long-term residual effects of various chemicals and water used in subsequent processing occur, resulting in a decrease in the reliability of the semiconductor device. For these reasons, it is desirable that the surface on which the fine wiring is formed is flat.
そこで、半導体回路基板上に形成された絶縁層
に所定配線パターンに対応する溝を設け、この溝
を配線材料で埋める構造の配線が提案されてい
る。(例えば特開昭62−141740および62−243324)
この構造によれば、タングステン薄膜と下地絶
縁層その接着面積が増加して剥離が生じ難くな
り、また配線層は下地絶縁層と同一面を成すの
で、この上に形成される層間絶縁層の絶縁不良等
の問題を避けることができる。 Therefore, a wiring structure has been proposed in which a groove corresponding to a predetermined wiring pattern is provided in an insulating layer formed on a semiconductor circuit board, and the groove is filled with wiring material. (For example, JP-A-62-141740 and JP-A-62-243324) According to this structure, the bonding area between the tungsten thin film and the underlying insulating layer increases, making it difficult for peeling to occur, and the wiring layer is flush with the underlying insulating layer. Therefore, problems such as poor insulation of the interlayer insulating layer formed thereon can be avoided.
上記出願は、気体状のタングステン化合物を水
素還元することにより、絶縁層に形成された凹状
の溝内にタングステン(W)のような配線用材料を充
填する際に、絶縁物から成る溝側面に多結晶シリ
コン層をあらかじめ形成しておくものである。こ
れにより、タングステンは多結晶シリコン層上に
選択的に成長し、遂には溝内を充填してしまうに
至る。このようにして、溝が形成された絶縁層表
面と平坦な表面を成すタングステン配線が、所定
配線パターンに対応して自己整合的に形成され
る。
The above application discloses that when filling a wiring material such as tungsten (W) into a concave groove formed in an insulating layer by reducing a gaseous tungsten compound with hydrogen, the side surface of the groove made of an insulator is A polycrystalline silicon layer is formed in advance. As a result, tungsten selectively grows on the polycrystalline silicon layer, eventually filling the trench. In this way, the tungsten wiring, which forms a flat surface with the insulating layer surface in which the grooves are formed, is formed in a self-aligned manner corresponding to the predetermined wiring pattern.
しかしながら、溝幅が小さくなると、溝内部の
側面における成長速度の差が顕著になる。すなわ
ち、溝の開口部に近い側面部分ほど成長速度が大
きく、溝の底に近い側面部分における成長速度は
小さい。その結果、溝底部がタングステンで完全
に埋められる前に、溝開口部が比較的高速度で成
長したタングステンにより塞がれてしまい、溝を
充填する配線層中に空洞が生じる。この現象は、
溝の深さを大きく、すなわち、厚い配線層を形成
しようとするほど著しい。上記のような空洞が生
じた部分では、タングステン層の厚さが小さくな
つており、配線抵抗が増大するばかりでなく、下
地とのコンタクト抵抗の増大や接触不良、あるい
は、電流密度の増大に伴う自己発熱により加速さ
れたエレクトロマイグレーシヨンによる断線が発
生しやすい。 However, as the groove width becomes smaller, the difference in growth rate on the side surfaces inside the groove becomes significant. That is, the growth rate is higher in the sidewall portions closer to the opening of the groove, and the growth rate is lower in the sidewall portions closer to the bottom of the groove. As a result, before the trench bottom is completely filled with tungsten, the trench opening is filled with tungsten that has grown at a relatively high rate, creating a cavity in the wiring layer filling the trench. This phenomenon is
The problem becomes more pronounced as the depth of the trench increases, that is, as the wiring layer becomes thicker. The thickness of the tungsten layer decreases in the areas where cavities like those described above occur, which not only increases wiring resistance, but also increases contact resistance with the underlying layer, poor contact, or increases in current density. Disconnection is likely to occur due to electromigration accelerated by self-heating.
したがつて、本発明は、所定配線パターンに対
応して基板上の絶縁層に形成された溝内にタング
ステン等の高融点金属を選択成長させることによ
つて平坦かつ微細な配線層を自己整合的に形成す
る際に、該配線層中に空洞のような欠陥が発生す
ることを防止可能な形成方法を提供することを目
的とする。 Therefore, the present invention is capable of self-aligning a flat and fine wiring layer by selectively growing a high melting point metal such as tungsten in a groove formed in an insulating layer on a substrate in accordance with a predetermined wiring pattern. An object of the present invention is to provide a forming method that can prevent defects such as cavities from occurring in the wiring layer when forming the wiring layer.
上記目的は、基板表面に堆積された第1の絶縁
層に、所定の配線パターンに対応する形状を有し
且つ該表面から深さDに位置する底面を有する溝
を形成する工程と、該溝が設けられた該第1の絶
縁層を有する該基板表面に、厚さd1(但しd1<D)
を有する半導体層もしくは金属層を堆積する工程
と、該半導体層もしくは金属層上に、厚さd2(但
しd1+d2<D)を有する第2の絶縁層を形成する
工程と、該半導体層もしくは金属層と該第2の絶
縁層によつて覆われた該溝内に、少なくとも該第
2の絶縁層の選択的除去に対するマスク材を充填
する工程と、該マスク材から表出する該第2の絶
縁層を除去して、該溝の少なくとも底面に該第2
の絶縁層を選択的に残留させる工程と、少なくと
も該溝の底面に残留する該第2の絶縁層をマスク
として、表出する該半導体層もしくは金属層を除
去し、該溝の底面に該半導体層もしくは金属層を
選択的に残留させる工程と、該マスク材および該
溝の少なくとも底面に残留する該第2の絶縁層を
選択的に除去して、該溝の少なくとも底面に該半
導体層もしくは金属層を表出する工程と、該溝の
少なくとも底面に表出した該半導体層もしくは金
属層を核として該溝内部に高融点金属を気相成長
させる工程とを包含することを特徴とする本発明
に係る半導体装置の製造方法によつて達成され
る。
The above object includes a step of forming a groove in a first insulating layer deposited on a substrate surface, the groove having a shape corresponding to a predetermined wiring pattern and having a bottom surface located at a depth D from the surface; The surface of the substrate having the first insulating layer provided with a thickness d 1 (where d 1 <D)
forming a second insulating layer having a thickness d 2 (where d 1 +d 2 <D) on the semiconductor layer or metal layer; filling the groove covered by the layer or the metal layer and the second insulating layer with a masking material for selective removal of at least the second insulating layer; removing the second insulating layer to form the second insulating layer at least on the bottom surface of the trench;
selectively leaving the second insulating layer remaining on the bottom surface of the trench, and using the second insulating layer remaining on the bottom surface of the trench as a mask, removing the exposed semiconductor layer or metal layer, and leaving the semiconductor layer on the bottom surface of the trench. selectively leaving the semiconductor layer or metal layer on at least the bottom surface of the groove, and selectively removing the mask material and the second insulating layer remaining on at least the bottom surface of the groove to leave the semiconductor layer or metal layer on at least the bottom surface of the groove. The present invention is characterized in that it includes a step of exposing a layer, and a step of growing a refractory metal in a vapor phase inside the groove using the semiconductor layer or metal layer exposed on at least the bottom surface of the groove as a nucleus. This is achieved by the method for manufacturing a semiconductor device according to the above.
絶縁層に設けられた所定微細幅の溝の底面にの
み、例えば多結晶シリコン層を形成し、この多結
晶シリコンを核として、タングステン等の高融点
金属を選択成長させる。その結果、溝は底部ある
いは底部と側面の下部からタングステン等によつ
て埋められ、溝の開口部近傍は最後に埋められる
ため、溝を充填する配線層に空洞が生じることが
なく、高信頼性の微細かつ平坦な配線層を形成す
ることができる。また、溝を深くしても配線層中
に空洞が生じ難いため、配線層の厚さを従来より
大きくでき、低抵抗の配線を得ることができる。
For example, a polycrystalline silicon layer is formed only on the bottom surface of a groove with a predetermined fine width provided in an insulating layer, and a high melting point metal such as tungsten is selectively grown using this polycrystalline silicon as a core. As a result, the trench is filled with tungsten or the like from the bottom or from the bottom and the bottom of the sides, and the area near the opening of the trench is filled last, so no cavities are created in the wiring layer filling the trench, resulting in high reliability. It is possible to form fine and flat wiring layers. Furthermore, since cavities are unlikely to be formed in the wiring layer even if the trenches are made deep, the thickness of the wiring layer can be made larger than before, and wiring with low resistance can be obtained.
第1図は本発明の実施例の工程を示す模式的要
部断面図であつて、以下に第1図を参照しながら
本発明を説明する。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a main part showing the steps of an embodiment of the present invention, and the present invention will be described below with reference to FIG.
第1図aに示すように、シリコン(Si)基板1
上に、周知の方法を用いて、素子分離層2および
層間絶縁層であるPSG(燐珪酸ガラス)層3を形
成する。素子分離層2はシリコン基板1上に画定
された図示しない能動領域を分離する。そして、
PSG層3は素子分離層2上から前記能動領域に
わたつて形成されている。この能動領域には半導
体素子または回路が形成されており、PSG層3
には、前記能動領域におけるコンタクト領域ある
いは素子分離層2上を走る図示しない下層配線に
対応するコンタクト窓(図示省略)が設けられて
おり、このコンタクト窓は、例えば周知のSiH4
還元法を用いて選択成長させたタングステン等に
より埋められているものとする。なお、PSG層
3の厚さは0.8μm程度である。 As shown in FIG. 1a, a silicon (Si) substrate 1
Thereon, a device isolation layer 2 and a PSG (phosphosilicate glass) layer 3, which is an interlayer insulating layer, are formed using a well-known method. The element isolation layer 2 isolates active regions (not shown) defined on the silicon substrate 1. and,
The PSG layer 3 is formed from above the element isolation layer 2 to the active region. A semiconductor element or circuit is formed in this active region, and the PSG layer 3
is provided with a contact window (not shown) corresponding to a contact region in the active region or a lower wiring (not shown) running on the element isolation layer 2, and this contact window is made of, for example, a well-known SiH 4
It is assumed that the hole is filled with tungsten or the like that has been selectively grown using a reduction method. Note that the thickness of the PSG layer 3 is approximately 0.8 μm.
次いで、第1図bに示すように、PSG層3が
形成されたシリコン基板1の全面に、周知の
CVD法を設けいて、厚さ約1.2μmの第2のPSG
層4を形成したのち、所定の配線パターンに対応
する開口が設けられたレジストマスク10を形成
する。そして、例えば周知のリアクテイブイオン
エツチング(RIE)法を用いて、レジストマスク
10から表出するPSG層4を選択的に除去し、
第1図cに示すように、PSG層4に溝5を形成
する。溝5は前記配線パターンに対応し、図示し
ない位置で、前記コンタクト窓上に達し、このコ
ンタクト窓に充填されているタングステンの溝5
の底面に表出している。 Next, as shown in FIG. 1b, a well-known method is applied to the entire surface of the silicon substrate 1 on which the PSG layer 3 is formed.
A second PSG with a thickness of approximately 1.2 μm was created using the CVD method.
After forming the layer 4, a resist mask 10 having openings corresponding to predetermined wiring patterns is formed. Then, using, for example, the well-known reactive ion etching (RIE) method, the PSG layer 4 exposed from the resist mask 10 is selectively removed.
As shown in FIG. 1c, grooves 5 are formed in the PSG layer 4. The groove 5 corresponds to the wiring pattern and reaches above the contact window at a position not shown, and the tungsten groove 5 fills the contact window.
It is exposed on the bottom of the.
溝5を形成したのち、例えば周知のCVD法を
用いて、第1図dに示すように、シリコン基板1
の全面に、厚さ約1000Åの多結晶シリコン層6を
形成する。次いで、例えば熱酸化法により、多結
晶シリコン層6の表面に厚さ約700ÅのSiO2層7
を形成する。本実施例においては、溝5の深さD
は、PSG層4の厚さ1.2μmと等しく、多結晶シリ
コン層6の厚さd1とSiO2層7の厚さd2との間に
は、d1+d2<Dなる関係が保たれている。 After forming the grooves 5, the silicon substrate 1 is formed using, for example, the well-known CVD method, as shown in FIG. 1d.
A polycrystalline silicon layer 6 with a thickness of about 1000 Å is formed on the entire surface. Next, a SiO 2 layer 7 with a thickness of about 700 Å is formed on the surface of the polycrystalline silicon layer 6 by, for example, a thermal oxidation method.
form. In this embodiment, the depth D of the groove 5 is
is equal to the thickness of the PSG layer 4, 1.2 μm, and the relationship d 1 + d 2 <D is maintained between the thickness d 1 of the polycrystalline silicon layer 6 and the thickness d 2 of the SiO 2 layer 7. ing.
次いで、第1図eに示すように、シリコン基板
1の全面に、例えばフオトレジストのような高分
子層8′を塗布し、所定温度でベーキングしたの
ち、これを、酸素プラズマ処理等の方法を用い
て、溝5周囲のSiO2層7が表出するまで除去す
る。その結果、第1図fに示すように、溝5内部
に高分子層8が埋め込まれた状態となる。 Next, as shown in FIG. 1e, a polymer layer 8' such as photoresist is coated on the entire surface of the silicon substrate 1, baked at a predetermined temperature, and then subjected to a method such as oxygen plasma treatment. The SiO 2 layer 7 around the groove 5 is removed until it is exposed. As a result, the polymer layer 8 is buried inside the groove 5, as shown in FIG. 1f.
高分子層8をマスクとして、表出するSiO2層
7を選択除去する。これは、例えばシリコン基板
1を緩衝弗酸溶液中に浸漬することにより行われ
る。上記選択除去により、第1図gに示すよう
に、溝5の周囲および溝5の内部の側面には、多
結晶シリコン層6が表出される。上記選択除去の
結果、溝5の側面下部にSiO2層7が残留してい
る場合等、必要に応じて、CF4およびCHF3をエ
ツチングガスとしてRIEを施し、残留SiO2層7を
除去する。エツチングした結果、溝5の側面下部
に若干のSiO2が残留しても差支えない。 Using the polymer layer 8 as a mask, the exposed SiO 2 layer 7 is selectively removed. This is done, for example, by immersing the silicon substrate 1 in a buffered hydrofluoric acid solution. By the selective removal, the polycrystalline silicon layer 6 is exposed around the trench 5 and on the inner side surfaces of the trench 5, as shown in FIG. 1g. As a result of the above selective removal, if the SiO 2 layer 7 remains at the lower side of the groove 5, RIE is performed using CF 4 and CHF 3 as an etching gas to remove the remaining SiO 2 layer 7, if necessary. . As a result of etching, there is no problem even if some SiO 2 remains on the lower side of the groove 5.
次いで、シリコン基板1に酸素プラズマ処理を
施して、溝5内部の高分子層8を除去する。その
結果、高分子層8によつてマスクされていた
SiO2層7が、第1図hに示すように、溝5の底
面に表出する。溝5の底面をSiO2層7でマスク
した状態で、多結晶シリコン層6を選択除去す
る。この選択除去においては、例えばCF4をエツ
チングガスとする等方性プラズマエツチングが用
いられ、これにより、第1図iに示すように、溝
5内部側面の多結晶シリコン層6も除去される。
なお、上記において、溝5内部の高分子層8を除
去する前に、上記等方性プラズマエツチングを行
つて多結晶シリコン層6を選択除去し、このの
ち、酸素プラズマによつて高分子層8を除去する
順序としてもよい。 Next, the silicon substrate 1 is subjected to oxygen plasma treatment to remove the polymer layer 8 inside the groove 5. As a result, it was found that the mask was masked by the polymer layer 8.
A SiO 2 layer 7 is exposed on the bottom surface of the trench 5, as shown in FIG. 1h. The polycrystalline silicon layer 6 is selectively removed while the bottom surface of the trench 5 is masked with the SiO 2 layer 7. In this selective removal, isotropic plasma etching using, for example, CF 4 as an etching gas is used, and as a result, the polycrystalline silicon layer 6 on the inner side surface of the trench 5 is also removed, as shown in FIG. 1i.
In the above, before removing the polymer layer 8 inside the groove 5, the isotropic plasma etching is performed to selectively remove the polycrystalline silicon layer 6, and then the polymer layer 8 is removed by oxygen plasma. This may be the order in which they are removed.
次いで、例えばシリコン基板1を緩衝弗酸溶液
に浸漬して、溝5底面に存在するSiO2層7を除
去する。これにより、第1図jに示すように、溝
5底面に残留する多結晶シリコン層6が表出され
る。 Next, for example, the silicon substrate 1 is immersed in a buffered hydrofluoric acid solution to remove the SiO 2 layer 7 present on the bottom surface of the groove 5. As a result, the polycrystalline silicon layer 6 remaining on the bottom surface of the groove 5 is exposed, as shown in FIG. 1J.
上記のようにして、底面に多結晶シリコン層6
が残留した状態で、溝5内部にタングステンを選
択成長させる。この選択成長方法としては、例え
ば6弗化タングステン(WF6)のような気体状
のタングステン化合物を、水素ガスで還元して金
属タングステンを析出させる水素還元法を用い
る。その条件の例は、成長温度が400℃、WF6お
よびH2の各流量が10sccmおよび2sccm、反応ガ
スの全圧が0.2Torrである。これにより、溝5底
面に存在する多結晶シリコン層6を核としてタン
グステン層が成長開始し、開口部に向かつて成長
が行われる。溝5の側面からは成長が行われな
い。その結果、第1図kに示すように、溝5内は
底面方向から成長したタングステンにより埋めら
れ、所定の幅および厚さを有するタングステン配
線層9が形成される。 As described above, a polycrystalline silicon layer 6 is formed on the bottom surface.
Tungsten is selectively grown inside the groove 5 while remaining. As this selective growth method, a hydrogen reduction method is used in which a gaseous tungsten compound such as tungsten hexafluoride (WF 6 ) is reduced with hydrogen gas to precipitate metallic tungsten. Examples of the conditions are a growth temperature of 400° C., flow rates of WF 6 and H 2 of 10 sccm and 2 sccm, and a total reaction gas pressure of 0.2 Torr. As a result, the tungsten layer starts to grow using the polycrystalline silicon layer 6 existing on the bottom surface of the groove 5 as a nucleus, and grows toward the opening. No growth occurs from the sides of groove 5. As a result, as shown in FIG. 1K, the inside of the trench 5 is filled with tungsten grown from the bottom direction, and a tungsten wiring layer 9 having a predetermined width and thickness is formed.
上記ののち、図示しない層間絶縁層の形成、こ
の層間絶縁層に対するコンタクト窓の形成、上層
アルミニウム配線の形成、保護絶縁層の形成、ボ
ンデイング用の開口の形成等、通常の半導体装置
と同様の工程を経て、本発明の半導体装置が完成
される。 After the above steps, steps similar to those for normal semiconductor devices are performed, including the formation of an interlayer insulating layer (not shown), the formation of contact windows for this interlayer insulating layer, the formation of upper layer aluminum wiring, the formation of a protective insulating layer, and the formation of bonding openings. Through these steps, the semiconductor device of the present invention is completed.
なお、上記おける高分子層8として、例えばポ
リイミド系の樹脂等、フオトレジスト以外の高分
子材料を用いても差支えない。また、溝5内にタ
ングステンを選択成長させる方法として、水素の
代わりにSiH4(シラン)を用いてWF6を還元する
方法を用いることも可能である。さらに、タング
ステン以外の高融点金属配線層を形成する場合に
は、WF6の代わりに当該金属の気体状化合物を
用いて同様の工程を適用すればよい。さらにま
た、多結晶シリコン層6をシリコンを過剰に含む
タングステンシリサイド等の金属層に置き換えて
もよい。 Note that as the polymer layer 8 mentioned above, a polymer material other than the photoresist may be used, such as a polyimide resin. Further, as a method for selectively growing tungsten in the groove 5, it is also possible to use a method of reducing WF 6 using SiH 4 (silane) instead of hydrogen. Furthermore, when forming a wiring layer of a high melting point metal other than tungsten, a similar process may be applied using a gaseous compound of the metal instead of WF 6 . Furthermore, the polycrystalline silicon layer 6 may be replaced with a metal layer such as tungsten silicide containing excessive silicon.
また、上記実施例においては、溝5の深さDが
PSG層4の厚さtと等しい場合を示したが、
PSG層4に設けられる溝の深さがt<Dであつ
ても、本発明が適用できることは言うまでもな
い。 Further, in the above embodiment, the depth D of the groove 5 is
Although the case where the thickness is equal to the thickness t of the PSG layer 4 is shown,
It goes without saying that the present invention is applicable even if the depth of the groove provided in the PSG layer 4 is t<D.
本発明によれば、タングステン等の高融点金属
から成る配線層を、内部に空洞を生じさせること
なく形成でき、微細幅かつ平坦な配線を必要とす
る高密度半導体装置の信頼性を向上する効果があ
る。
According to the present invention, a wiring layer made of a high-melting point metal such as tungsten can be formed without creating a cavity inside, and has the effect of improving the reliability of high-density semiconductor devices that require fine width and flat wiring. There is.
第1図は本発明の実施例の工程を示す模式的要
部断面図である。
図において、1はシリコン基板、2は素子分離
層、3と4はPSG層、5は溝、6は多結晶シリ
コン層、7はSiO2層、8は高分子層、9はタン
グステン配線層、10はレジストマスクである。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of essential parts showing the steps of an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a silicon substrate, 2 is an element isolation layer, 3 and 4 are PSG layers, 5 is a groove, 6 is a polycrystalline silicon layer, 7 is a SiO 2 layer, 8 is a polymer layer, 9 is a tungsten wiring layer, 10 is a resist mask.
Claims (1)
の配線パターンに対応する形状を有し且つ該表面
から深さDに位置する底面を有する溝を形成する
工程と、 該溝が設けられた該第1の絶縁層を有する該基
板表面に、厚さd1(但しd1<D)を有する半導体
層もしくは金属層を堆積する工程と、 該半導体層もしくは金属層上に、厚さd2(但し
d1+d2<D)を有する第2の絶縁層を形成する工
程と、 該半導体層もしくは金属層と該第2の絶縁層に
よつて覆われた該溝内に、少なくとも該第2の絶
縁層の選択的除去に対するマスク材を充填する工
程と、 該マスク材から表出する該第2の絶縁層を除去
して、該溝の少なくとも底面に該第2の絶縁層を
選択的に残留させる工程と、 少なくとも該溝の底面に残留する該第2の絶縁
層をマスクとして、表出する該半導体層もしくは
金属層を除去し、該溝の底面に該半導体層もしく
は金属層を選択的に残留させる工程と、 該マスク材および該溝の少なくとも底面に残留
する該第2の絶縁層を選択的に除去して、該溝の
少なくとも底面に該半導体層もしくは金属層を表
出する工程と、 該溝の少なくとも底面に表出した該半導体層も
しくは金属層を核として該溝内部に高融点金属を
気相成長させる工程 とを包含することを特徴とする半導体装置の製造
方法。 2 該高融点金属の気相成長工程後に、該半導体
層もしくは金属層と該高融点金属とを合金化させ
るための熱処理を施す工程を包含することを特徴
とする請求項1の半導体装置の製造方法。 3 該第1の絶縁層を有する該基板表面上に堆積
された該半導体層にドナーまたはアクセプターと
なる不純物をドープする工程と、 該不純物をドープされた該半導体層の抵抗を下
げるため熱処理を施す工程 とを包含することを特徴とする請求項1または2
の半導体装置の製造方法。[Claims] 1. A step of forming a groove in a first insulating layer deposited on the surface of the substrate, the groove having a shape corresponding to a predetermined wiring pattern and having a bottom surface located at a depth D from the surface. , depositing a semiconductor layer or metal layer having a thickness d 1 (where d 1 <D) on the surface of the substrate having the first insulating layer provided with the groove; On top, the thickness d 2 (however
forming a second insulating layer having d 1 +d 2 <D); and forming at least the second insulating layer in the groove covered by the semiconductor layer or the metal layer and the second insulating layer. filling with a mask material for selective removal of layers; removing the second insulating layer exposed from the mask material to selectively leave the second insulating layer at least on the bottom surface of the groove; a step of removing the exposed semiconductor layer or metal layer using at least the second insulating layer remaining on the bottom surface of the trench as a mask, and selectively leaving the semiconductor layer or metal layer on the bottom surface of the trench; selectively removing the mask material and the second insulating layer remaining on at least the bottom surface of the groove to expose the semiconductor layer or metal layer on at least the bottom surface of the groove; 1. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of growing a high melting point metal in a vapor phase inside the trench using the semiconductor layer or metal layer exposed on at least the bottom surface of the trench as a nucleus. 2. Manufacturing the semiconductor device according to claim 1, which includes a step of performing heat treatment to alloy the semiconductor layer or metal layer with the high melting point metal after the vapor phase growth step of the high melting point metal. Method. 3 doping the semiconductor layer deposited on the surface of the substrate having the first insulating layer with an impurity to serve as a donor or acceptor; and performing heat treatment to lower the resistance of the semiconductor layer doped with the impurity. Claim 1 or 2 characterized in that it includes a step of
A method for manufacturing a semiconductor device.
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63289208A JPH02134823A (en) | 1988-11-16 | 1988-11-16 | Manufacture of semiconductor device |
| US07/401,690 US4983543A (en) | 1988-09-07 | 1989-09-01 | Method of manufacturing a semiconductor integrated circuit having an interconnection wire embedded in a protective layer covering the semiconductor integrated circuit |
| DE68928873T DE68928873T2 (en) | 1988-09-07 | 1989-09-06 | Manufacturing method for a semiconductor integrated circuit with a connection conductor which is embedded in a protective layer on the more integrated semiconductor circuit |
| DE68928748T DE68928748T2 (en) | 1988-09-07 | 1989-09-06 | Method for producing a semiconductor integrated circuit with a connecting conductor integrated in a protective layer |
| EP95105869A EP0665589B1 (en) | 1988-09-07 | 1989-09-06 | Method of manufacturing a semiconductor integrated circuit having an interconnection wire embedded in a protective layer covering the semiconductor integrated circuit |
| EP89116458A EP0359109B1 (en) | 1988-09-07 | 1989-09-06 | Method of manufacturing a semiconductor integrated circuit having an interconnection wire embedded in a protective layer covering the semiconductor integrated circuit |
| KR1019890012954A KR920006573B1 (en) | 1988-09-07 | 1989-09-07 | Manufacturing method of semiconductor integrated circuit with wiring embedded in protective layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63289208A JPH02134823A (en) | 1988-11-16 | 1988-11-16 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02134823A JPH02134823A (en) | 1990-05-23 |
| JPH0577330B2 true JPH0577330B2 (en) | 1993-10-26 |
Family
ID=17740177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63289208A Granted JPH02134823A (en) | 1988-09-07 | 1988-11-16 | Manufacture of semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02134823A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0629246A (en) * | 1991-02-04 | 1994-02-04 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | Method for selective electroless plating |
-
1988
- 1988-11-16 JP JP63289208A patent/JPH02134823A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02134823A (en) | 1990-05-23 |
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