JPH08162534A - Semiconductor integrated circuit device, manufacturing method thereof, and manufacturing apparatus used therefor - Google Patents
Semiconductor integrated circuit device, manufacturing method thereof, and manufacturing apparatus used thereforInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高信頼度でしかも電気特性の優れた配線層を
有する半導体集積回路装置と、それを容易に製作できる
製造方法および製造装置を提供する。
【構成】 減圧状態にできる各室すなわちロードロック
室2、前処理室3、スパッタリング室4、スパッタリン
グ室5および気相反応室6を有し、しかもそれらの各室
にゲートバルブ8を介して連結されており各室に必要に
応じてウエハ9を搬入すると共に搬出する機構部である
搬送室7を有している製造装置1を使用して、特に微細
加工を必要とする半導体集積回路装置を製造するもので
ある。
(57) [Summary] [Object] To provide a semiconductor integrated circuit device having a wiring layer having high reliability and excellent electrical characteristics, and a manufacturing method and a manufacturing device capable of easily manufacturing the same. [Structure] Each chamber that can be depressurized, that is, a load lock chamber 2, a pretreatment chamber 3, a sputtering chamber 4, a sputtering chamber 5 and a gas phase reaction chamber 6, is connected to each of them through a gate valve 8. By using the manufacturing apparatus 1 having the transfer chamber 7 which is a mechanism for loading and unloading the wafer 9 into and out of each chamber as needed, a semiconductor integrated circuit device that requires particularly fine processing is used. It is manufactured.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置お
よびその製造方法ならびにそれに用いる製造装置の技術
に関し、特に、高信頼度で電気特性の優れた多層配線層
を有する半導体集積回路装置に適用して有効な技術に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, a method of manufacturing the same, and a manufacturing apparatus used therefor, and particularly to a semiconductor integrated circuit device having a multilayer wiring layer having high reliability and excellent electrical characteristics. It is related to effective technology.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、半導体集積回路装置においては、
集積度の向上に伴い半導体素子および配線層の微細化な
らびに配線層の多層化を伴う多層配線構造化が進められ
ている。2. Description of the Related Art Recently, in semiconductor integrated circuit devices,
Along with the improvement of the degree of integration, miniaturization of semiconductor elements and wiring layers and multilayer wiring structure with multilayer wiring layers are being advanced.
【0003】また、配線層の微細化および多層化に伴っ
て、層間絶縁膜において、半導体素子と配線層あるいは
下層配線層と上層配線層との間を電気的に接続するため
に形成された接続孔の領域における電気接続の電気特性
および信頼性の向上とそれを形成する工程数の増加の抑
制との両立が求められている。Further, with the miniaturization and multi-layering of wiring layers, a connection formed in the interlayer insulating film for electrically connecting a semiconductor element and a wiring layer or a lower wiring layer and an upper wiring layer. It is required to improve the electrical characteristics and reliability of the electrical connection in the region of the hole and suppress the increase in the number of steps for forming the electrical connection.
【0004】ここで、半導体素子が形成されている半導
体基板などのウエハ上の層間絶縁膜などの絶縁膜に穿孔
されている接続孔内に配線層としての導電膜を埋め込む
技術としては、例えばブランケットタングステンCVD
(Chemical Vapor Deposition)法がある。その概要は以
下の通りである。Here, as a technique for burying a conductive film as a wiring layer in a connection hole formed in an insulating film such as an interlayer insulating film on a wafer such as a semiconductor substrate on which a semiconductor element is formed, for example, a blanket is used. Tungsten CVD
(Chemical Vapor Deposition) method. The outline is as follows.
【0005】すなわち、ウエハ上の絶縁膜に接続孔を形
成し、その接続孔により絶縁膜の下層の半導体素子のコ
ンタクト電極あるいはポリシリコンなどによる引出層ま
たは下層配線層の一部を露出した状態にする。That is, a connection hole is formed in an insulating film on a wafer, and the contact hole exposes a part of a contact electrode of a semiconductor element in the lower layer of the insulating film or a lead layer or lower wiring layer made of polysilicon or the like. To do.
【0006】その後、ウエハをスパッタリング装置にセ
ットし、接続孔内を含むウエハ上に例えばタングステン
(W)膜をスパッタリング法により形成する。これは、
後に続くCVD法により形成するタングステン膜の絶縁
膜上での密着性を確保すると共に、接続孔の底面で露出
した半導体素子のコンタクト電極または下層膜がCVD
法によりタングステン膜を形成する工程の際にその反応
ガスに触れることによりダメージを受けることを防ぐた
めのバリア層としての機能を有している。After that, the wafer is set in a sputtering apparatus, and, for example, a tungsten (W) film is formed on the wafer including the inside of the connection hole by the sputtering method. this is,
Adhesion of the tungsten film formed by the subsequent CVD method on the insulating film is ensured, and the contact electrode or the lower layer film of the semiconductor element exposed at the bottom surface of the connection hole is formed by CVD.
It has a function as a barrier layer for preventing damage due to contact with the reaction gas in the step of forming the tungsten film by the method.
【0007】次に、ウエハをCVD装置に導入し、例え
ば六フッ化タングステン(WF6)ガスと所定の反応ガス
との混合ガスの雰囲気中にウエハを収納し、接続孔内を
含むウエハ上にタングステン膜を成長させてそれにより
接続孔を埋め込む作業を行う。Next, the wafer is introduced into a CVD apparatus, and the wafer is housed in an atmosphere of a mixed gas of, for example, tungsten hexafluoride (WF 6 ) gas and a predetermined reaction gas, and is placed on the wafer including the inside of the connection hole. The work of growing the tungsten film and filling the contact holes thereby is performed.
【0008】なお、半導体集積回路装置における配線層
の形成技術について記載されている文献としては、例え
ば(株)プレスジャーナル、平成元年11月2日発行、
「’90最新半導体プロセス技術」p267〜p273
に記載されているものがある。Documents describing the technique for forming a wiring layer in a semiconductor integrated circuit device include, for example, Press Journal Co., Ltd., issued November 2, 1989,
"'90 latest semiconductor process technology" p267-p273
Are listed in.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】ところが、前述した配
線層の形成技術においては、以下に述べるような諸問題
点があることを本発明者は見い出した。However, the present inventor has found that the above-mentioned technique for forming a wiring layer has various problems as described below.
【0010】(1)接続孔内にCVD膜の形成中のガス
に対するバリア層をスパッタリング法によって形成する
場合、接続孔における底面の段差被覆性が低いことに起
因する問題点が発生する。(1) When the barrier layer against the gas during the formation of the CVD film is formed in the connection hole by the sputtering method, there arises a problem due to the low step coverage of the bottom surface of the connection hole.
【0011】すなわち、スパッタリング法ではその成膜
原理から微細で高アスペクト比の接続孔内での段差被覆
性が低くなってしまい、接続孔の底面でのスパッタリン
グ膜の膜厚が不足し、CVD膜の形成中のガスがスパッ
タリング膜の中を透過し下層の例えばウエハにおけるシ
リコン(Si)あるいはアルミニウム(Al)合金など
の配線材料と反応し、接合リーク電流が増加してしまっ
たり、接触抵抗が増大してしまうという問題点がある。That is, in the sputtering method, the step coverage in the fine and high aspect ratio contact hole becomes low due to the film formation principle, and the film thickness of the sputtering film at the bottom surface of the contact hole becomes insufficient. The gas during the formation of the gas permeates through the sputtering film and reacts with the wiring material such as silicon (Si) or aluminum (Al) alloy in the lower layer to increase the junction leak current or increase the contact resistance. There is a problem that it does.
【0012】(2)前記(1)の問題点の改善のため
に、ターゲットとウエハの間にスパッタされた粒子の指
向性を高めるための製造装置を使用した場合、微細で高
アスペクト比の接続孔の底面でのスパッタリング膜の膜
厚は増加するものの、接続孔の側面特にその下部での膜
厚が不足し、この部分からCVD膜の形成中のガスがス
パッタリング膜の中を透過し下層の例えばウエハにおけ
るシリコンあるいはアルミニウム合金などの配線材料に
到達してそれと反応してしまうという問題点がある。(2) In order to improve the problem of the above (1), when a manufacturing apparatus for increasing the directivity of particles sputtered between a target and a wafer is used, fine and high aspect ratio connection is achieved. Although the film thickness of the sputtering film on the bottom surface of the hole increases, the film thickness on the side surface of the connection hole, especially on the lower part thereof, becomes insufficient, and the gas during the formation of the CVD film permeates the inside of the sputtering film from this portion and For example, there is a problem that the wiring material such as silicon or aluminum alloy in the wafer reaches and reacts with it.
【0013】(3)ブランケットタングステンCVD法
によって接続孔にタングステン膜を埋め込む場合、その
成膜条件によって下層膜との接触抵抗が大きく変化して
しまうという問題点がある。(3) When the tungsten film is embedded in the connection hole by the blanket tungsten CVD method, there is a problem that the contact resistance with the lower layer film is largely changed depending on the film forming condition.
【0014】すなわち、接続孔の内部でのスパッタリン
グ膜の膜厚が十分でないため、CVD膜を形成する時に
ガスが下層膜に到達してそれと反応し接触抵抗を増大さ
せるが、この接触抵抗の増大はCVD膜を形成する時の
条件に大きく依存し例えば成膜時の六フッ化タングステ
ンガスの分圧が高いほど接触抵抗の増大が著しいという
問題点が発生する。That is, since the thickness of the sputtered film inside the connection hole is not sufficient, the gas reaches the lower layer film and reacts with it when the CVD film is formed to increase the contact resistance, but this contact resistance increases. Is largely dependent on the conditions under which the CVD film is formed, and for example, the higher the partial pressure of the tungsten hexafluoride gas during film formation, the greater the increase in contact resistance.
【0015】(4)例えばフッ化窒素(NF)ガスを用
いたプラズマエッチング法によってCVD装置における
反応室内に堆積したタングステンを除去するクリーニン
グプロセスを併用した場合、CVD膜の形成時の初期に
おいて成膜開始までに時間遅れが発生するという問題点
がある。(4) When a cleaning process for removing the tungsten deposited in the reaction chamber of the CVD apparatus is also used by a plasma etching method using, for example, nitrogen fluoride (NF) gas, the film is formed at the initial stage of forming the CVD film. There is a problem that a time delay occurs before the start.
【0016】すなわち、CVD装置における反応室内に
堆積し異物源となるタングステン膜を除去することにつ
いてはその効果を得ることができるが、タングステン膜
の成長の初期過程について十分な考慮がなされておら
ず、クリーニングの際に生成される副生成物によってウ
エハの表面が汚染されてしまい、それが原因となって成
膜開始までに時間遅れが発生するという問題点が発生す
る。That is, although it is possible to obtain the effect of removing the tungsten film that is deposited in the reaction chamber of the CVD apparatus and becomes a foreign matter source, sufficient consideration has not been given to the initial process of growth of the tungsten film. The surface of the wafer is contaminated by the by-product generated during cleaning, which causes a problem that a time delay occurs before the start of film formation.
【0017】(5)例えばスパッタリングをスパッタ装
置により行い、CVD膜の形成をCVD装置により行っ
ていることよりそれぞれ別々の製造装置で行なう必要が
あることにより、特に枚葉式の製造装置を用いた場合ウ
エハ上にスパッタリング膜とCVD膜の重ね膜を形成す
るのに真空引き、ウエハの取り出しおよび各製造装置の
間の搬送を繰り返す必要があるために、それらの膜を形
成するのに長時間を要してしまうという問題点がある。(5) For example, since the sputtering is performed by the sputtering apparatus and the CVD film is formed by the CVD apparatus, it is necessary to perform each by a different manufacturing apparatus. Therefore, a single-wafer manufacturing apparatus is used. In this case, it takes a long time to form these films because it is necessary to vacuum the wafer, take out the wafer, and repeat the transfer between the manufacturing apparatuses to form the superposed film of the sputtering film and the CVD film on the wafer. There is a problem that it takes money.
【0018】本発明の目的は、高信頼度でしかも電気特
性の優れた配線層を有する半導体集積回路装置を提供す
ることにある。An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device having a wiring layer having high reliability and excellent electric characteristics.
【0019】本発明の他の目的は、高信頼度でしかも電
気特性の優れた配線層を有する半導体集積回路装置を簡
単に製造できる製造方法を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of easily manufacturing a semiconductor integrated circuit device having a wiring layer having high reliability and excellent electric characteristics.
【0020】本発明のさらに他の目的は、高信頼度でし
かも電気特性の優れた多層配線層を有する半導集積回路
体装置を効率よく製造できる製造装置を提供することに
ある。Still another object of the present invention is to provide a manufacturing apparatus capable of efficiently manufacturing a semiconductor integrated circuit device having a multilayer wiring layer having high reliability and excellent electrical characteristics.
【0021】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
【0022】[0022]
【課題を解決するための手段】本発明において開示され
る発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、以下
の通りである。The typical ones of the inventions disclosed in the present invention will be outlined below.
【0023】(1)本発明の半導体集積回路装置は、半
導体素子が設けられている半導体基板上に設けられてい
る絶縁膜と、絶縁膜の選択的な領域に設けられている接
続孔および接続孔の近傍の絶縁膜の表面に設けられてい
る複数の導電膜からなる配線層とを有する半導体集積回
路装置であって、配線層を構成している複数の導電膜の
少なくとも1つの導電膜の接続孔内における膜厚は、接
続孔の近傍の絶縁膜の表面における膜厚よりも厚いもの
とする。(1) In the semiconductor integrated circuit device of the present invention, the insulating film provided on the semiconductor substrate on which the semiconductor element is provided, and the connection hole and the connection provided in the selective region of the insulating film. A semiconductor integrated circuit device having a wiring layer made of a plurality of conductive films provided on a surface of an insulating film near a hole, wherein at least one conductive film of the plurality of conductive films forming the wiring layer is provided. The film thickness in the connection hole is larger than the film thickness on the surface of the insulating film in the vicinity of the connection hole.
【0024】(2)本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、半導体素子を形成している半導体基板上に絶縁
膜を形成する工程と、絶縁膜の選択的な領域に接続孔を
形成する工程と、絶縁膜および接続孔の表面に第1の導
電膜を形成する工程と、半導体基板上に形成されている
第1の導電膜に対しガス雰囲気において熱処理を施す熱
処理工程またはプラズマ処理を施すプラズマ処理工程の
いずれか1つを行う工程と、第1の導電膜が形成されて
いる半導体基板上に第2の導電膜を形成する工程であっ
て、第2の導電膜の接続孔内における膜厚は接続孔の近
傍の絶縁膜の表面における膜厚よりも厚いように形成す
る工程とを有するものとし、第2の導電膜を形成する工
程としては、金属ハロゲン化物およびシリコンを含む還
元性ガスあるいは金属ハロゲン化物および還元ガスとし
て水素ガスを用いた化学的気相成長法によって前記第2
の導電膜を形成する工程とする。(2) In the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention, a step of forming an insulating film on a semiconductor substrate on which a semiconductor element is formed, and a connection hole is formed in a selective region of the insulating film. A step, a step of forming a first conductive film on the surfaces of the insulating film and the contact hole, and a heat treatment step of performing a heat treatment in a gas atmosphere or a plasma treatment on the first conductive film formed on the semiconductor substrate. A step of performing any one of the plasma treatment steps and a step of forming the second conductive film on the semiconductor substrate on which the first conductive film is formed, the step of forming the second conductive film in the connection hole; And a step of forming the second conductive film so as to have a thickness larger than that of the surface of the insulating film in the vicinity of the connection hole. The step of forming the second conductive film includes a reducing agent containing a metal halide and silicon. Gas or Genus halides and the by chemical vapor deposition using hydrogen gas as the reducing gas second
This is a step of forming a conductive film.
【0025】(3)本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、前記(2)に記載されている半導体集積回路装
置の製造方法において第1の導電膜を形成する工程は、
半導体基板を冷却した状態でのスパッタリング法、半導
体基板を高温の状態に保持した状態でのスパッタリング
法、半導体基板とターゲット材料との間にスパッタ粒子
の指向性を制御するための構造物を設けた製造装置によ
るスパッタリング法または金属ハロゲン化物または有機
金属および還元ガスを用いた化学的気相成長法によって
第1の導電膜を形成する工程とする。(3) In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention, the step of forming the first conductive film in the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device described in (2) above,
A sputtering method with the semiconductor substrate cooled, a sputtering method with the semiconductor substrate kept at a high temperature, and a structure for controlling the directivity of sputtered particles between the semiconductor substrate and the target material This is a step of forming the first conductive film by a sputtering method using a manufacturing apparatus or a chemical vapor deposition method using a metal halide or an organic metal and a reducing gas.
【0026】(4)本発明の半導体集積回路装置の製造
装置は、ロードロック室、ウエハの前処理を行う前処理
室、ウエハに対してスパッタリング処理を行うスパッタ
リング室およびウエハに対して気相成長処理を行う気相
反応室を有する半導体集積回路装置の製造装置であっ
て、前記各室にゲートバルブを介して連結されており各
室に必要に応じてウエハを搬入または搬出する機構部で
ある搬送室を備え、前記ロードロック室は前記ウエハを
製造装置に導入すると共に一連の処理が終了した前記ウ
エハを前記製造装置の外部に搬出するための機構部であ
り、前記ロードロック室の内部を減圧状態にすることが
できる真空ポンプが連結され、前記搬送室には、その内
部を減圧状態にできる真空ポンプが連結されているもの
である。(4) A semiconductor integrated circuit device manufacturing apparatus according to the present invention comprises a load lock chamber, a pretreatment chamber for pretreating a wafer, a sputtering chamber for performing a sputtering process on a wafer, and a vapor phase growth for a wafer. A manufacturing apparatus of a semiconductor integrated circuit device having a gas phase reaction chamber for performing a process, which is a mechanism unit connected to each of the chambers through a gate valve to load or unload a wafer as needed. A load chamber, which is a mechanism for introducing the wafer into a manufacturing apparatus and carrying out the wafer after a series of processes is carried out to the outside of the manufacturing apparatus. A vacuum pump capable of reducing the pressure is connected, and a vacuum pump capable of reducing the pressure inside is connected to the transfer chamber.
【0027】(5)本発明の半導体集積回路装置の製造
装置においては、気相反応室は、ガスの減圧雰囲気下に
おける熱処理またはプラズマ処理のうち必要に応じて少
なくとも1つの処理を行なうことができる構造を有する
ものとすることができる。(5) In the semiconductor integrated circuit device manufacturing apparatus of the present invention, the gas phase reaction chamber can perform at least one of heat treatment or plasma treatment under a reduced pressure atmosphere of gas as necessary. It can have a structure.
【0028】(6)本発明の半導体集積回路装置の製造
装置において、気相反応室は、チャンバ内の側面にチャ
ンバ内の状況を観察するための覗き窓を有し、覗き窓に
おけるチャンバに面する側をハロゲン系のガスに対する
耐食性の高い材料からなる透明膜によって被覆したもの
とすることができる。(6) In the apparatus for manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention, the gas phase reaction chamber has a peep window for observing the inside of the chamber on a side surface inside the chamber, and the peek window has a view window facing the chamber. The side to be covered may be covered with a transparent film made of a material having a high corrosion resistance to a halogen-based gas.
【0029】[0029]
(1)前記した本発明の半導体集積回路装置によれば、
絶縁膜に設けられている接続孔および接続孔の近傍の絶
縁膜の表面に設けられている複数の導電膜からなる配線
層とを有する半導体集積回路装置であって、配線層を構
成している複数の導電膜の少なくとも1つの導電膜の接
続孔内における膜厚は、接続孔の近傍の絶縁膜の表面に
おける膜厚よりも厚いものであることにより、配線層を
接続孔に完全に埋め込むことができるために接続孔の領
域における配線層の電気接続の信頼度が高くなると共に
電気特性が優れたものとなる。(1) According to the semiconductor integrated circuit device of the present invention described above,
A semiconductor integrated circuit device having a connection hole provided in an insulating film and a wiring layer made of a plurality of conductive films provided on the surface of the insulating film in the vicinity of the connection hole, which constitutes the wiring layer. Since the film thickness of at least one conductive film of the plurality of conductive films in the connection hole is larger than the film thickness of the surface of the insulating film in the vicinity of the connection hole, the wiring layer can be completely embedded in the connection hole. Therefore, the reliability of the electrical connection of the wiring layer in the region of the connection hole is enhanced and the electrical characteristics are excellent.
【0030】また、配線層を構成している複数の導電膜
の少なくとも1つの導電膜の接続孔内における膜厚は、
接続孔の近傍の絶縁膜の表面における膜厚よりも厚いも
のであることにより、その導電膜の製造工程の後に例え
ばCVD法によって導電膜を形成する場合において接続
孔の底面に露出している半導体素子のコンタクト電極ま
たは下層の導電膜がCVD法に使用する反応ガスに触れ
ることによりダメージを受けることを防ぐためのバリア
膜としての機能を有するものとできるので、接続孔の領
域における配線層とその下の半導体素子のコンタクト電
極または下層の導電膜との電気接続の信頼度が高くなる
と共に電気特性が優れたものとなる。The film thickness of at least one conductive film of the plurality of conductive films forming the wiring layer in the connection hole is
Since the insulating film is thicker than the surface of the insulating film near the connection hole, the semiconductor exposed on the bottom surface of the connection hole when the conductive film is formed by, for example, the CVD method after the manufacturing process of the conductive film. Since the contact electrode of the element or the conductive film in the lower layer can have a function as a barrier film for preventing damage from being exposed to the reaction gas used in the CVD method, the wiring layer in the region of the connection hole and the wiring layer The reliability of the electrical connection with the contact electrode of the lower semiconductor element or the lower conductive film is improved and the electrical characteristics are excellent.
【0031】さらに、配線層を構成している複数の導電
膜の少なくとも1つの導電膜の接続孔内における膜厚
は、接続孔の近傍の絶縁膜の表面における膜厚よりも厚
いものであることにより、その導電膜の抵抗値が比較的
高いものであっても絶縁膜の表面に設けられているその
導電膜の膜厚を薄くすることができるので、接続孔内と
配線層としての導電膜とを同時に形成する場合において
も配線層における複数の導電膜の積層された状態での合
成の抵抗値の増大を抑制することができる。Further, the film thickness of at least one conductive film of the plurality of conductive films forming the wiring layer in the connection hole is larger than the film thickness of the surface of the insulating film in the vicinity of the connection hole. As a result, even if the resistance value of the conductive film is relatively high, the film thickness of the conductive film provided on the surface of the insulating film can be reduced, so that the conductive film in the connection hole and as the wiring layer is formed. Even in the case of simultaneously forming and, it is possible to suppress an increase in combined resistance value in a state where a plurality of conductive films are laminated in the wiring layer.
【0032】(2)前記した本発明の半導体集積回路装
置の製造方法によれば、絶縁膜および接続孔の表面に第
1の導電膜を形成する工程と、半導体基板上に形成され
ている第1の導電膜に対しガス雰囲気において熱処理を
施す熱処理工程またはプラズマ処理を施すプラズマ処理
工程のいずれか1つを行う工程とを有することにより、
第2の導電膜に対して下地密着膜としての第1の導電膜
の表面に吸着した不純物原子や分子を除去し、清浄表面
を露出することができる。(2) According to the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention described above, the step of forming the first conductive film on the surfaces of the insulating film and the contact hole, and the step of forming the first conductive film on the semiconductor substrate. By having one of the heat treatment step of performing heat treatment on the conductive film of 1 in a gas atmosphere or the plasma treatment step of performing plasma treatment,
Impurity atoms and molecules adsorbed on the surface of the first conductive film as a base adhesion film can be removed from the second conductive film to expose the clean surface.
【0033】また、第1の導電膜の表面に吸着した不純
物原子や分子を除去すると共にダングリングボンドを生
成し、第1の導電膜の表面を活性化することができる。Further, it is possible to remove the impurity atoms and molecules adsorbed on the surface of the first conductive film and form dangling bonds to activate the surface of the first conductive film.
【0034】また、第1の導電膜の表面が雰囲気中の物
質と反応して形成された表面変質層を除去することがで
きたりあるいは表面変質層が形成されていない元の状態
の第1の導電膜に戻すことができる。Further, the surface-altered layer formed by reacting the surface of the first conductive film with the substance in the atmosphere can be removed, or the first state in the original state where the surface-altered layer is not formed can be removed. It can be returned to the conductive film.
【0035】また、第1の導電膜とその下にある例えば
半導体素子や下層膜などの導電体の材料とを反応させ、
例えばシリコンの上のタングステンであればタングステ
ンシリサイドのような新規の反応層をその界面に形成す
ることができる。Further, the first conductive film is reacted with the underlying material of a conductor such as a semiconductor element or an underlayer film,
For example, if tungsten on silicon, a new reaction layer such as tungsten silicide can be formed at the interface.
【0036】(3)前記した本発明の半導体集積回路装
置の製造方法によれば、第1の導電膜を形成する工程
は、半導体基板を冷却した状態でのスパッタリング法、
半導体基板を高温の状態に保持した状態でのスパッタリ
ング法、半導体基板とターゲット材料との間にスパッタ
粒子の指向性を制御するための構造物を設けた製造装置
によるスパッタリング法または金属ハロゲン化物または
有機金属および還元ガスを用いた化学的気相成長法によ
って第1の導電膜を形成する工程とすることにより、そ
の後の第2の導電膜を形成するCVD膜に使用するガス
が第1の導電膜としてのスパッタ膜中を透過し、下層の
シリコンあるいはアルミニウム合金などの配線材料と反
応することを防止することができる。(3) According to the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention described above, the step of forming the first conductive film includes a sputtering method in a state in which the semiconductor substrate is cooled,
Sputtering method in a state where the semiconductor substrate is kept at a high temperature, sputtering method by a manufacturing apparatus provided with a structure for controlling the directivity of sputtered particles between the semiconductor substrate and the target material, metal halide or organic By using the step of forming the first conductive film by the chemical vapor deposition method using a metal and a reducing gas, the gas used for the CVD film for forming the second conductive film after that is the first conductive film. As a result, it can be prevented from penetrating through the sputtered film and reacting with the underlying wiring material such as silicon or aluminum alloy.
【0037】すなわち、半導体基板を冷却した状態での
スパッタリングを行なうことにより、半導体基板に入射
するターゲット粒子の半導体基板上での結晶成長を防止
し、粒子の結晶成長に付随する結晶粒の凝集を防止し、
結晶粒と結晶粒との間に隙間が開くことを防止すること
ができる。That is, by performing sputtering in a state in which the semiconductor substrate is cooled, the crystal growth of target particles incident on the semiconductor substrate on the semiconductor substrate is prevented, and the agglomeration of crystal grains accompanying the crystal growth of the particles is prevented. Prevent,
It is possible to prevent a gap from being opened between the crystal grains.
【0038】また、半導体基板を高温の状態に保持した
状態でのスパッタリングを行うことにより、半導体基板
に入射するターゲット粒子を半導体基板上でその下にあ
る半導体素子または下層膜とを反応させ、例えばシリコ
ンの上のタングステンであればタングステンシリサイド
のような新規の反応層をその界面に形成することもでき
る。Further, by performing sputtering in a state where the semiconductor substrate is kept at a high temperature, the target particles incident on the semiconductor substrate are reacted with the semiconductor element or the lower layer film below the target particle on the semiconductor substrate, for example, With tungsten on silicon, a new reaction layer such as tungsten silicide can be formed at the interface.
【0039】また、前記した半導体基板の冷却した状態
に加え、ターゲット材料と半導体基板との間にスパッタ
粒子の指向性を制御するための構造物を設けた製造装置
によるスパッタリング法とすることにより、接続孔内の
全体に必要十分な厚さの第1の導電膜を堆積することが
可能となる。Further, in addition to the above-mentioned cooled state of the semiconductor substrate, a sputtering method by a manufacturing apparatus is provided in which a structure for controlling the directivity of sputtered particles is provided between the target material and the semiconductor substrate. It is possible to deposit the first conductive film having a necessary and sufficient thickness in the entire inside of the connection hole.
【0040】また、金属ハロゲン化物または有機金属お
よび還元ガスを用いた化学的気相成長法によって例えば
チタンナイトライド膜などの第1の導電膜を形成する工
程とすることにより、微細高アスペクト比の接続孔内に
十分な厚さの第1の導電膜を堆積することが可能とな
る。In addition, a step of forming a first conductive film such as a titanium nitride film by a chemical vapor deposition method using a metal halide or an organic metal and a reducing gas is adopted to obtain a fine high aspect ratio. It becomes possible to deposit the first conductive film having a sufficient thickness in the connection hole.
【0041】(4)前記した本発明の製造装置によれ
ば、各室にゲートバルブを介して連結されており各室に
必要に応じてウエハを搬入すると共に搬出する機構部で
ある搬送室を有し、搬送室はその内部を減圧状態にでき
る真空ポンプが連結されていると共にロードロック室は
その内部を減圧状態にすることができる真空ポンプが連
結されていることにより、スパッタリング室において第
1の導電膜を形成した後に気相反応室において第1の導
電膜の表面に第2の導電膜を形成する工程および各室に
ウエハを搬入したり各室からウエハを搬出する際に減圧
状態において行い、大気開放することなしに行うことが
できるために、第2の導電膜の形成前の第1の導電膜の
表面に不純物が吸着することを防止できる。(4) According to the above-described manufacturing apparatus of the present invention, the transfer chamber is connected to each chamber through the gate valve, and the transfer chamber is a mechanism for loading and unloading the wafer as needed. The transfer chamber is connected to a vacuum pump capable of reducing the pressure inside the load chamber, and the load lock chamber is connected to a vacuum pump capable of reducing the pressure inside the load chamber. Process of forming the second conductive film on the surface of the first conductive film in the vapor phase reaction chamber after forming the conductive film of the above, and in a depressurized state when loading or unloading the wafer into or from each chamber. Since it can be performed without exposing to the atmosphere, impurities can be prevented from being adsorbed on the surface of the first conductive film before the formation of the second conductive film.
【0042】また、第1の導電膜および第2の導電膜な
どの異種の導電膜の間の界面は、大気に含まれている酸
素または窒素の影響で不均一に反応することを防止でき
る。Further, the interfaces between different kinds of conductive films such as the first conductive film and the second conductive film can be prevented from reacting nonuniformly under the influence of oxygen or nitrogen contained in the atmosphere.
【0043】(5)前記した本発明の製造装置によれ
ば、前述した(4)に記載されている製造装置において
気相反応室は、ガスの減圧雰囲気下における熱処理また
はプラズマ処理のうち必要に応じて少なくとも1つの処
理を行なうことができる構造を有するものとすることに
より、例えば水素を10%以上含む1torr〜500torr
の減圧雰囲気下における熱処理を行なうことにより、減
圧下での気体分子の熱運動で下地密着膜としての第1の
導電膜の表面に吸着した不純物原子や分子を除去し、清
浄な表面を露出することができる。(5) According to the above-described manufacturing apparatus of the present invention, in the manufacturing apparatus described in (4) above, the vapor phase reaction chamber is required for heat treatment or plasma treatment under a reduced pressure atmosphere of gas. Depending on the structure, it is possible to perform at least one treatment depending on the conditions, for example, 1 torr to 500 torr containing 10% or more of hydrogen.
By performing the heat treatment in a reduced pressure atmosphere of 1, the impurity atoms and molecules adsorbed on the surface of the first conductive film as the base adhesion film are removed by the thermal motion of the gas molecules under reduced pressure to expose a clean surface. be able to.
【0044】また、例えば下地密着膜としての第1の導
電膜がタングステンの場合、その表面や粒界に水素を解
離吸着させることが可能となると共に接続孔の底面に形
成された酸化タングステンを水素により還元しタングス
テンに戻すことが可能となるなどの第1の導電膜の表面
における酸化変質層の還元が可能となる。Further, for example, when the first conductive film as the underlying adhesion film is tungsten, it becomes possible to dissociate and adsorb hydrogen on the surface and grain boundaries, and the tungsten oxide formed on the bottom surface of the connection hole is replaced with hydrogen. By doing so, it becomes possible to reduce and return it to tungsten, and thus it becomes possible to reduce the oxidation-altered layer on the surface of the first conductive film.
【0045】また、例えばヘリウムやアルゴンなどの希
ガスの1torr〜500torrの減圧雰囲気下における熱処
理を行なうことにより、新たに化学反応による表面の改
質を伴うことなく、減圧下での気体分子の熱運動で下地
密着膜としての第1の導電膜の表面に吸着した不純物原
子や分子を効率よく除去でき、清浄な表面を露出させる
ことができる。Further, by heat-treating a rare gas such as helium or argon in a reduced pressure atmosphere of 1 torr to 500 torr, heat of gas molecules under reduced pressure is not newly accompanied by surface modification by chemical reaction. By the movement, the impurity atoms and molecules adsorbed on the surface of the first conductive film as the base adhesion film can be efficiently removed, and the clean surface can be exposed.
【0046】また、例えば窒素または酸素の1torr〜5
00torrの減圧雰囲気下における熱処理を行なうことに
より、減圧下での気体分子の熱運動で下地密着膜として
の第1の導電膜の表面に吸着した不純物原子や分子を効
率よく除去でき、清浄な表面を露出させることができ
る。Also, for example, 1 torr to 5 of nitrogen or oxygen
By performing the heat treatment under a reduced pressure atmosphere of 00 torr, the impurity atoms and molecules adsorbed on the surface of the first conductive film as the underlying adhesion film can be efficiently removed by the thermal motion of the gas molecules under a reduced pressure, and a clean surface can be obtained. Can be exposed.
【0047】また、例えば下地密着膜としての第1の導
電膜としてチタンナイトライド膜を使用した場合、導入
した窒素または酸素により第1の導電膜の遊離チタンを
窒化してより完全なチタンナイトライドとすることがで
きたり、あるいはその表面全体を酸化しTiNOという
チタン化合物の表面層を形成することができる。Further, for example, when a titanium nitride film is used as the first conductive film as a base adhesion film, the free titanium of the first conductive film is nitrided by the introduced nitrogen or oxygen to obtain a more complete titanium nitride film. Alternatively, the entire surface thereof may be oxidized to form a surface layer of a titanium compound called TiNO.
【0048】(6)前記した本発明の製造装置によれ
ば、気相反応室におけるチャンバ内の側面にチャンバ内
の状況を観察するための覗き窓におけるチャンバに面す
る側をハロゲン系のガスに対する耐食性の高い材料から
なる透明膜によって被覆したことにより、覗き窓の石英
が気相反応室を清浄化するためにハロゲン系のガスを用
いてプラズマクリーニング処理した際にエッチングされ
るのを防止することができる。すなわち、覗き窓がエッ
チングされたことに起因する反応副生成物の発生を防止
することが可能となる。(6) According to the above-described manufacturing apparatus of the present invention, the side facing the chamber in the side surface of the chamber in the gas phase reaction chamber for observing the inside of the chamber is exposed to the halogen-based gas on the side facing the chamber. By covering with a transparent film made of a material with high corrosion resistance, quartz in the viewing window is prevented from being etched when plasma cleaning is performed using a halogen-based gas to clean the gas phase reaction chamber. You can That is, it becomes possible to prevent the generation of reaction by-products due to the etching of the viewing window.
【0049】[0049]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。なお、実施例を説明するための全図におい
て同一機能を有するものは同一の符号を付し、重複説明
は省略する。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. In all the drawings for explaining the embodiments, those having the same function are designated by the same reference numerals, and a duplicate description will be omitted.
【0050】図1は、本発明の一実施例である製造装置
の上部を取り除いた構造を示す概略平面図である。図2
は、本発明の一実施例である製造装置におけるスパッタ
リング室を示す断面図である。FIG. 1 is a schematic plan view showing a structure in which the upper portion of a manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention is removed. Figure 2
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a sputtering chamber in a manufacturing apparatus that is an embodiment of the present invention.
【0051】図1および図2を用いて、本発明の一実施
例である製造装置について説明する。A manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
【0052】本実施例の製造装置1は、特に微細加工を
必要とする半導体集積回路装置の製造工程に適用するこ
とにより高信頼度でしかも優れた電気特性を有する半導
体集積回路装置を簡単な製造プロセスにより製造できる
ものである。The manufacturing apparatus 1 of the present embodiment is particularly applicable to a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device which requires fine processing, so that a semiconductor integrated circuit device having high reliability and excellent electrical characteristics can be easily manufactured. It can be manufactured by a process.
【0053】製造装置1は、ロードロック室2、前処理
室3、スパッタリング室4、スパッタリング室5および
気相反応室6を有し、しかもそれらの各室にゲートバル
ブ8を介して連結されており各室に必要に応じてウエハ
9を搬入すると共に搬出する機構部である搬送室7を有
している。The manufacturing apparatus 1 has a load lock chamber 2, a pretreatment chamber 3, a sputtering chamber 4, a sputtering chamber 5 and a gas phase reaction chamber 6, and is connected to each of these chambers via a gate valve 8. Each chamber has a transfer chamber 7 which is a mechanism for loading and unloading the wafer 9 as needed.
【0054】ウエハ9は、例えばシリコン単結晶の材料
からなる半導体基板またはSOI(Silicon on Insulat
or)型の基板などの薄板状のものを包括して示している
ものである。The wafer 9 is a semiconductor substrate made of, for example, a silicon single crystal material or an SOI (Silicon on Insulat).
or) type substrates and the like are shown in a comprehensive manner.
【0055】ロードロック室2は、ウエハ9を製造装置
1内に搬入するための機構部であり、複数枚のウエハ9
を整列した状態で収容しているウエハカセットを装填す
ることが可能な構造になっている。The load lock chamber 2 is a mechanism portion for loading the wafer 9 into the manufacturing apparatus 1, and includes a plurality of wafers 9.
It has a structure in which a wafer cassette accommodating the wafers can be loaded.
【0056】また、ロードロック室2は、処理前のウエ
ハ9を製造装置1に導入すると共に一連の処理が終了し
たウエハ9を製造装置1の外部に搬出するための機構部
であり、図示を省略している真空ポンプに連結されてお
りロードロック室2の室内を減圧状態にすることができ
る。そして、この真空ポンプにより後述する搬送室7内
の圧力を両室の間のゲートバルブ8を開けた状態におい
ても良好な真空度に保つことができるようになってい
る。The load lock chamber 2 is a mechanism portion for introducing the unprocessed wafer 9 into the manufacturing apparatus 1 and carrying out the wafer 9 which has been subjected to a series of processing to the outside of the manufacturing apparatus 1. The load lock chamber 2 is connected to a vacuum pump, which is omitted, so that the pressure inside the load lock chamber 2 can be reduced. With this vacuum pump, the pressure in the transfer chamber 7, which will be described later, can be maintained at a good degree of vacuum even when the gate valve 8 between the two chambers is opened.
【0057】前処理室3は、例えば加熱処理あるいはス
パッタエッチング処理などのウエハ9の前処理を行なう
ための処理部であり、例えばウエハ9上に絶縁膜を有
し、その絶縁膜に形成されている接続孔を有するウエハ
9に対してスパッタリング処理の前に必要に応じて加熱
処理あるいはスパッタエッチング処理を行なうことがで
きる処理部である。The pretreatment chamber 3 is a processing portion for performing pretreatment of the wafer 9 such as heat treatment or sputter etching treatment. For example, the pretreatment chamber 3 has an insulating film on the wafer 9 and is formed on the insulating film. This is a processing unit that can perform a heating process or a sputter etching process on the wafer 9 having the connecting holes, if necessary, before the sputtering process.
【0058】スパッタリング室4は、スパッタリング処
理を行うことができる処理部である。例えば気相反応室
6においてCVD法により成長させる導電膜の下地密着
膜としてウエハ9上に導電膜としてのタングステン膜を
CVD法により成長させることができる処理部である。
なお、他の態様としては、タングステンに替えて例えば
チタンナイトライドまたはチタンタングステンなどの他
の金属を使用する態様を採用することができる。The sputtering chamber 4 is a processing unit capable of performing a sputtering process. For example, it is a processing unit that can grow a tungsten film as a conductive film on the wafer 9 by the CVD method as a base adhesion film of the conductive film grown by the CVD method in the vapor phase reaction chamber 6.
As another aspect, an aspect in which other metal such as titanium nitride or titanium tungsten is used instead of tungsten can be adopted.
【0059】また、図2に示すように、スパッタリング
室4におけるウエハ9は、ウエハステージ4aの上に載
置されている。ウエハステージ4aには、ウエハ9の温
度を調節できる温度調節機構(図示を省略している)が
設置されている。Further, as shown in FIG. 2, the wafer 9 in the sputtering chamber 4 is placed on the wafer stage 4a. A temperature adjusting mechanism (not shown) capable of adjusting the temperature of the wafer 9 is installed on the wafer stage 4a.
【0060】ウエハステージ4aには温度調節機構と連
結しているガス導入管4bが設置されている。したがっ
て、ウエハステージ4aの裏面から温度調節機構を使用
してウエハ9の冷却用のアルゴンガスをガス導入管4b
を通じて供給しながら、アルゴンプラズマを生成しスパ
ッタリングを行なうことができる。On the wafer stage 4a, a gas introducing pipe 4b connected to a temperature adjusting mechanism is installed. Therefore, the argon gas for cooling the wafer 9 is supplied from the back surface of the wafer stage 4a by using the temperature adjusting mechanism to the gas introduction pipe 4b.
The argon plasma can be generated and the sputtering can be performed while being supplied through.
【0061】温度調節機構を用いてウエハステージ4a
の温度を低下させることにより、スパッタリング成膜処
理中のウエハ9を冷却することができるので、スパッタ
粒子の結晶成長を防止し、表面張力により結晶粒が丸ま
り、粒界に空隙ができるのを抑制することができるなど
の効果がある。Wafer stage 4a using a temperature adjusting mechanism
By lowering the temperature of 1, the wafer 9 during the sputtering film formation process can be cooled, so that the crystal growth of sputtered particles is prevented, and the crystal grains are curled by the surface tension and the formation of voids at the grain boundaries is suppressed. There is an effect that can be done.
【0062】さらに、図2に示すように、スパッタリン
グ室4は、ウエハ9とターゲット4cの間にウエハ9に
対してほぼ垂直な方向に貫通孔を有する構造物4dを必
要に応じて配置させることができる。Further, as shown in FIG. 2, in the sputtering chamber 4, a structure 4d having a through hole in a direction substantially perpendicular to the wafer 9 is arranged between the wafer 9 and the target 4c as required. You can
【0063】構造物4dに開口された貫通孔の形状は、
最大開口長が3cm以下、深さ/最大開口長の比が0.9
以下である。この構造物4dを設けることにより、高ア
スペクト比の接続孔の側壁と底面の両方に平坦部に比べ
10%以上の段差被覆性を確保することができる。The shape of the through hole opened in the structure 4d is
Maximum opening length is 3 cm or less, depth / maximum opening length ratio is 0.9
It is the following. By providing the structure 4d, it is possible to secure step coverage of 10% or more on both the side wall and the bottom surface of the connection hole having a high aspect ratio as compared with the flat portion.
【0064】スパッタリング室5は、スパッタリング処
理を行うことができる処理部であり、前述したスパッタ
リング室4と同様な構造を有するものである。スパッタ
リング室5に設置されているターゲット4cとは異なる
ターゲットおよびスパッタリング処理の条件を異なった
態様にすることにより、ウエハ9に対して異なるスパッ
タリング処理を施すことができるものである。The sputtering chamber 5 is a processing section capable of performing a sputtering process, and has a structure similar to that of the above-described sputtering chamber 4. By making the target different from the target 4c installed in the sputtering chamber 5 and the conditions of the sputtering process different, it is possible to perform different sputtering processes on the wafer 9.
【0065】気相反応室6は、気相反応を行うための処
理部である。気相反応室6は、主として例えばタングス
テンのような金属をウエハ9上にブランケット成長させ
ることができる処理部である。The gas phase reaction chamber 6 is a processing section for carrying out a gas phase reaction. The vapor phase reaction chamber 6 is a processing unit capable of mainly blanket-growing a metal such as tungsten on the wafer 9.
【0066】また、気相反応室6は、以下に述べる2つ
の処理のうち必要に応じて少なくとも1つの処理を行な
うことが可能な構造となっている。Further, the gas phase reaction chamber 6 has a structure capable of performing at least one of the following two treatments as required.
【0067】第1は、水素などのガスの減圧雰囲気下に
おける熱処理である。これは、後述するように例えば配
線膜などにおける下地密着膜としての導電膜の表面に吸
着した原子または分子を除去すると共に導電膜の表面に
水素原子をあらかじめ解離吸着させるための処理を行う
ことができる。The first is a heat treatment under a reduced pressure atmosphere of a gas such as hydrogen. As will be described later, for example, it is possible to remove atoms or molecules adsorbed on the surface of the conductive film as a base adhesion film in a wiring film or the like, and perform a treatment for dissociating and adsorbing hydrogen atoms in advance on the surface of the conductive film. it can.
【0068】第2は、水素プラズマ処理などのプラズマ
処理である。これは、後述するようにブランケットCV
D膜の形成後の気相反応室6内を清浄化するための処理
を行うことができる。The second is plasma processing such as hydrogen plasma processing. This is a blanket CV as described later.
A process for cleaning the inside of the gas phase reaction chamber 6 after forming the D film can be performed.
【0069】また、気相反応室6においては、チャンバ
6d内の側面に覗き窓6aが設置されている。覗き窓6
aは、例えばブランケットCVD膜の形成時におけるチ
ャンバ6d内の状況を観察するための窓である。Further, in the gas phase reaction chamber 6, a viewing window 6a is installed on the side surface inside the chamber 6d. Peep window 6
“A” is a window for observing the inside of the chamber 6d when the blanket CVD film is formed, for example.
【0070】覗き窓6aは、主として石英などのような
透明膜6bからなるが、本実施例においては覗き窓6a
においてチャンバ6dに面する側を透明膜6cによって
被覆している。この透明膜6cは、例えばサファイア
(Al2 O3)などフッ素(F)系のガスによってエッチ
ングされない材料からなる透明膜である。なお、透明膜
6cの他の態様としては、ハロゲン系のガスによってエ
ッチングされない材料からなる透明膜を適用することが
できる。The viewing window 6a is mainly made of a transparent film 6b such as quartz, but in this embodiment, the viewing window 6a is formed.
In, the side facing the chamber 6d is covered with the transparent film 6c. The transparent film 6c is a transparent film made of a material such as sapphire (Al 2 O 3 ) which is not etched by a fluorine (F) gas. As another mode of the transparent film 6c, a transparent film made of a material that is not etched by a halogen-based gas can be applied.
【0071】この透明膜6cを設けていることにより、
後述するようにチャンバ6dに対してフッ素系のガスを
用いてプラズマクリーニング処理を行なう際に、覗き窓
6aを構成する透明膜6bにおける石英がエッチングさ
れることに起因して、例えば窒素酸化物(NO)やシリ
コンフッ化物(SiF4)などのような反応生成物が発生
する現象を抑制することができる効果を有する。By providing this transparent film 6c,
As will be described later, when the plasma cleaning process is performed on the chamber 6d using a fluorine-based gas, the quartz in the transparent film 6b forming the viewing window 6a is etched. It has the effect of suppressing the phenomenon that reaction products such as NO) and silicon fluoride (SiF 4 ) are generated.
【0072】ここで、覗き窓6aがサファイアなどの透
明膜6cによって被覆されていない場合に、チャンバ6
dに対してフッ素系のガスを用いてプラズマクリーニン
グ処理を行なった際、チャンバ6dに残留する窒素酸化
物のガス濃度と、タングステン膜の成膜遅れ時間(ラグ
タイム)との関係を図11に示す。When the viewing window 6a is not covered with the transparent film 6c such as sapphire, the chamber 6
FIG. 11 shows the relationship between the gas concentration of nitrogen oxide remaining in the chamber 6d and the film formation delay time (lag time) of the tungsten film when the plasma cleaning process was performed on d using a fluorine-based gas. Show.
【0073】図11に示すように、タングステンの成膜
時間の遅れは、残留窒素酸化物のガス濃度が多いときに
増加する傾向がある。As shown in FIG. 11, the delay in the tungsten film formation time tends to increase when the residual nitrogen oxide gas concentration is high.
【0074】すなわち、本実施例の場合、フッ素系を用
いたプラズマクリーニング処理の際に覗き窓6aがエッ
チングされることを透明膜6cにより防止しているため
に、フッ素系を用いたプラズマクリーニング処理の際に
覗き窓6aがエッチングされることに起因してタングス
テンの成長を阻害する反応生成物が発生する現象を防止
することができるので、その反応生成物に起因する成膜
時間の遅れ現象を防止することができる。That is, in this embodiment, since the transparent film 6c prevents the observation window 6a from being etched during the plasma cleaning process using the fluorine-based plasma cleaning process, the plasma cleaning process using the fluorine-based system is performed. In this case, it is possible to prevent the phenomenon that a reaction product that inhibits the growth of tungsten is generated due to the etching of the viewing window 6a at the time, so that the phenomenon of delaying the film forming time due to the reaction product is prevented. Can be prevented.
【0075】搬送室7は、ウエハ9を搬送するための機
構部である。搬送室7は、それぞれの各室にウエハ9の
搬送を約30秒で行なうウエハ9の搬送アーム7aを備
えている。The transfer chamber 7 is a mechanism for transferring the wafer 9. The transfer chamber 7 is equipped with a transfer arm 7a for the wafer 9 which transfers the wafer 9 in each chamber in about 30 seconds.
【0076】そして搬送室7は、真空ポンプ(図示して
いない)に連結されて減圧状態にできるようになってお
り、ロードロック室2と搬送室7の間のゲートバルブ8
を開けた直後の短時間を除き常時5×10-8torr以下の
圧力つまり真空度に保たれている。The transfer chamber 7 is connected to a vacuum pump (not shown) so that the transfer chamber 7 can be depressurized, and a gate valve 8 between the load lock chamber 2 and the transfer chamber 7 is provided.
Except for a short time immediately after opening, the pressure is always kept at 5 × 10 −8 torr or less, that is, the degree of vacuum.
【0077】搬送室7を減圧状態にしている必要性につ
いて説明すると次の通りである。ウエハ9がシリコンの
場合の表面原子密度は、例えば1×1015atoms /cm2
程度である。また、例えば20℃、1×10-6torrの酸
素の場合の入射分子流γは、例えば4.15×1014mole
cules /cm2 ・s 、原子に換算すると8.30×1014mo
lecules /cm2 ・s となり、ほとんどのウエハ9の表面
原子密度は、例えば1×1015atoms /cm2 に近い値と
なる。The necessity of keeping the transfer chamber 7 in a depressurized state is as follows. The surface atomic density when the wafer 9 is silicon is, for example, 1 × 10 15 atoms / cm 2
It is a degree. The incident molecular flow γ in the case of oxygen at 20 ° C. and 1 × 10 −6 torr is, for example, 4.15 × 10 14 mole.
cules / cm 2 · s, converted to atoms 8.30 × 10 14 mo
lecules / cm 2 · s, and most of the surface atom density of the wafer 9 becomes a value close to 1 × 10 15 atoms / cm 2 , for example.
【0078】ここで、搬送室7における真空度が5×1
0-8torrでは、汚染分子が例えば30秒程度でウエハ9
上に単分子層で形成される。実際には、ウエハ9上に到
達した汚染分子がすべて表面に留まることはないが、酸
素による表面の酸化あるいは物理吸着した汚染分子によ
る界面不純物層の形成を防止する必要がある。そのため
にウエハ9の表面の清浄度を保つ必要があり、真空度を
保持することが必要となるものである。Here, the degree of vacuum in the transfer chamber 7 is 5 × 1.
At 0 −8 torr, the contaminant molecules are present in the wafer 9 in, for example, about 30 seconds.
It is formed as a monolayer on top. In reality, all the contaminant molecules that have reached the wafer 9 do not stay on the surface, but it is necessary to prevent the surface oxidation due to oxygen or the formation of the interface impurity layer due to the physically adsorbed contaminant molecules. Therefore, it is necessary to maintain the cleanliness of the surface of the wafer 9, and it is necessary to maintain the degree of vacuum.
【0079】なお、ロードロック室2および搬送室7を
減圧状態に保持しているが、同様の効果を得ることがで
きる他の態様として高純度の不活性ガスで充填した状態
の態様とすることもできる。Although the load lock chamber 2 and the transfer chamber 7 are kept in a depressurized state, as another mode in which the same effect can be obtained, a mode in which they are filled with a high purity inert gas is used. You can also
【0080】次に、本発明の一実施例である半導体集積
回路装置の製造方法を図面を用いて説明する。Next, a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
【0081】図3〜図9は、本発明の一実施例である半
導体集積回路装置の製造工程を示す断面図である。3 to 9 are sectional views showing the manufacturing steps of a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention.
【0082】図10は、本発明の一実施例である半導体
集積回路装置の製造工程における配線層を形成する製造
工程を示すプロセス図である。FIG. 10 is a process diagram showing a manufacturing process for forming a wiring layer in a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device which is an embodiment of the present invention.
【0083】まず、図3に示すように、例えばp型シリ
コン単結晶からなる半導体基板などのウエハ9を用意
し、p型のウエル領域10およびn型のウエル領域11
を形成した後、その表面の(100)面における選択的
な領域に素子分離用絶縁膜となるフィールド絶縁膜12
を形成した後、フィールド絶縁膜12に囲まれているn
型のウエル領域10およびp型のウエル領域11におけ
る素子形成領域に例えばMOSFETを形成する。この
MOSFETは例えばDRAM(Dynamic RandomAccess
Memory)のメモリセルなどの種々の態様の半導体集積
回路装置における半導体素子として適用できる。First, as shown in FIG. 3, a wafer 9 such as a semiconductor substrate made of p-type silicon single crystal is prepared, and a p-type well region 10 and an n-type well region 11 are prepared.
After forming the film, a field insulating film 12 to be an insulating film for element isolation is formed in a selective region on the (100) plane of the surface.
After the formation of n, the n surrounded by the field insulating film 12 is formed.
For example, MOSFETs are formed in the element formation regions in the p-type well region 10 and the p-type well region 11. This MOSFET is, for example, a DRAM (Dynamic Random Access).
It can be applied as a semiconductor element in various types of semiconductor integrated circuit devices such as a memory cell of a memory).
【0084】フィールド絶縁膜12は例えば二酸化ケイ
素(SiO2)からなり、その厚さは例えば400〜60
0nm程度である。The field insulating film 12 is made of, for example, silicon dioxide (SiO 2 ) and has a thickness of 400 to 60, for example.
It is about 0 nm.
【0085】MOSFETは先行技術を使用して形成で
きるものであり、ゲート絶縁膜13、その表面に形成さ
れているゲート電極14およびソースおよびドレインと
なる拡散層15を有している。The MOSFET can be formed by using the prior art, and has a gate insulating film 13, a gate electrode 14 formed on the surface thereof, and a diffusion layer 15 serving as a source and a drain.
【0086】拡散層15は例えばヒ素(As)などのn
型の不純物をp型のウエル領域10にイオン打ち込みし
て形成されている。ゲート絶縁膜13は、例えば酸化シ
リコン膜からなり、その厚さは例えば6〜15nm程度で
ある。The diffusion layer 15 is made of n such as arsenic (As).
Type impurities are ion-implanted into the p-type well region 10. The gate insulating film 13 is made of, for example, a silicon oxide film and has a thickness of, for example, about 6 to 15 nm.
【0087】ゲート電極14は例えば多結晶シリコン膜
からなり、その厚さは例えば200〜300nm程度であ
る。The gate electrode 14 is made of, for example, a polycrystalline silicon film, and its thickness is, for example, about 200 to 300 nm.
【0088】ゲート電極14は例えば以下に述べる製造
工程により形成される。The gate electrode 14 is formed, for example, by the manufacturing process described below.
【0089】まず、例えば減圧CVD法によって多結晶
シリコン膜をウエハ9上に堆積した後、その多結晶シリ
コン膜に低抵抗化のために所定の不純物を導入する。次
に、熱処理を施した後その多結晶シリコン膜をフォトリ
ソグラフィ技術およびドライエッチング技術などによっ
てパターニングすることによりゲート電極14を形成す
る。First, a polycrystalline silicon film is deposited on the wafer 9 by, for example, the low pressure CVD method, and then a predetermined impurity is introduced into the polycrystalline silicon film to reduce the resistance. Next, after heat treatment, the polycrystalline silicon film is patterned by a photolithography technique, a dry etching technique or the like to form the gate electrode 14.
【0090】なお、ゲート電極14の周囲に形成された
サイドウォール16は、例えばHLD(High Temperat
ure Low pressure Deposition)法によって形成された酸
化シリコン膜を使用している。The side wall 16 formed around the gate electrode 14 is, for example, an HLD (High Temperat).
A silicon oxide film formed by the ure low pressure deposition method is used.
【0091】次に、図4に示すように、ウエハ9上に絶
縁膜17を形成する。絶縁膜17は、例えば厚さ1.2μ
m 程度のBPSG(Boro Phospho Silicate Glass)膜か
らなる絶縁膜17をCVD法などにより堆積した後、絶
縁膜17の上面の平坦化処理としてウエハ9に対して例
えば800℃程度の熱処理を施すことにより絶縁膜17
の上面を平坦化して形成されているものである。Next, as shown in FIG. 4, an insulating film 17 is formed on the wafer 9. The insulating film 17 has a thickness of 1.2 μ, for example.
After depositing an insulating film 17 of a BPSG (Boro Phospho Silicate Glass) film of about m 2 by a CVD method or the like, a heat treatment at about 800 ° C. is applied to the wafer 9 as a flattening process of the upper surface of the insulating film 17. Insulating film 17
Is formed by flattening the upper surface of.
【0092】次に、絶縁膜17に拡散層15の表面が露
出するように接続孔18を形成する。接続孔18の形成
は、絶縁膜17の選択的な領域をフォトリソグラフィ技
術およびドライエッチング技術などを使用して穿孔す
る。接続孔18の直径は例えば0.5μm 程度である。Next, a connection hole 18 is formed in the insulating film 17 so that the surface of the diffusion layer 15 is exposed. The connection hole 18 is formed by forming a selective region of the insulating film 17 by using a photolithography technique, a dry etching technique, or the like. The diameter of the connection hole 18 is, for example, about 0.5 μm.
【0093】次に、図5および図9に示すように、ウエ
ハ9上に例えば厚さ200nm程度のタングステンまたは
タングステンシリサイドなどからなる第1の導電膜とし
ての導電膜19をスパッタリング法などによって堆積す
る。Next, as shown in FIGS. 5 and 9, a conductive film 19 as a first conductive film made of, for example, tungsten or tungsten silicide and having a thickness of about 200 nm is deposited on the wafer 9 by a sputtering method or the like. .
【0094】次に、その導電膜19上に例えば厚さ20
0〜300nm程度のタングステンなどからなる第2の導
電膜としての導電膜20を例えば六フッ化タングステン
(WF6)および水素の反応ガスを用いたブランケットC
VD法などによって堆積する。Next, for example, a thickness of 20 is formed on the conductive film 19.
A conductive film 20 as a second conductive film made of tungsten or the like having a thickness of about 0 to 300 nm is used as a blanket C using, for example, a reaction gas of tungsten hexafluoride (WF 6 ) and hydrogen.
It is deposited by the VD method or the like.
【0095】なお、図9は、図5における接続孔18の
近傍を拡大して示す断面図である。図9に示すように、
後述する理由により第2の導電膜としての導電膜20に
おける接続孔18内に形成された導電膜20の膜厚は、
絶縁膜17上の平坦部に形成された導電膜20の膜厚よ
りも厚いものとすることができる。FIG. 9 is an enlarged sectional view showing the vicinity of the connection hole 18 in FIG. As shown in FIG.
For the reasons described below, the film thickness of the conductive film 20 formed in the connection hole 18 in the conductive film 20 as the second conductive film is
It may be thicker than the film thickness of the conductive film 20 formed on the flat portion on the insulating film 17.
【0096】次に、接続孔18が形成されているウエハ
9を、例えばHFとHNO3 との混合率がHF:HNO
3 =1:100であるエッチング液などを使用してウエ
ットエッチング処理を行なうことにより接続孔18の底
部に無作為的に形成されている自然酸化物膜などの不導
体を除去する。Next, the wafer 9 in which the connection holes 18 are formed is processed with, for example, a mixture ratio of HF and HNO 3 of HF: HNO.
By performing a wet etching process using an etching solution or the like in which 3 = 1: 100, a nonconductor such as a natural oxide film randomly formed at the bottom of the connection hole 18 is removed.
【0097】本実施例における配線層における第1の導
電膜としての導電膜19および第2の導電膜としての導
電膜20の製造工程は、図1に示している製造装置1を
使用して行うものであり、具体的には次の通りである。The manufacturing process of the conductive film 19 as the first conductive film and the conductive film 20 as the second conductive film in the wiring layer in this embodiment is performed using the manufacturing apparatus 1 shown in FIG. The specifics are as follows.
【0098】まず、ウエットエッチング処理の終わった
複数枚のウエハ9が収容されたウエハカセットを製造装
置1のロードロック室2に装填した後、ロードロック室
2を真空ポンプにより真空引きして減圧状態として所望
の圧力にする(図10に示す工程100)。First, a wafer cassette containing a plurality of wafers 9 after the wet etching process is loaded into the load lock chamber 2 of the manufacturing apparatus 1, and then the load lock chamber 2 is evacuated by a vacuum pump to reduce the pressure. To a desired pressure (step 100 shown in FIG. 10).
【0099】次に、ロードロック室2のゲートバルブ8
を開き、ロードロック室2内のウエハ9を搬送室7のウ
エハ搬送アーム7aによって1枚取り出し、そのウエハ
9を搬送室7に収容する。Next, the gate valve 8 of the load lock chamber 2
Is opened, one wafer 9 in the load lock chamber 2 is taken out by the wafer transfer arm 7a of the transfer chamber 7, and the wafer 9 is housed in the transfer chamber 7.
【0100】その後、搬送室7内のウエハ9を前処理室
3に移送する。前処理室3においてはウエハ9に対して
例えばハロゲンランプを用いて到達温度を例えば150
℃〜400℃、加熱時間を例えば1分間程度の処理条件
にてランプ加熱処理を施す(図10に示す工程10
1)。After that, the wafer 9 in the transfer chamber 7 is transferred to the pretreatment chamber 3. In the pretreatment chamber 3, the temperature reached to the wafer 9 is set to, for example, 150 by using, for example, a halogen lamp.
The lamp heat treatment is performed under the treatment conditions of, for example, about 1 minute at a heating temperature of about 400 ° C. to 400 ° C. (Step 10 shown in FIG. 10).
1).
【0101】この前処理室3による前処理によりウエハ
9に付着していた大気成分や水分などの吸着原子および
分子などを脱離させることができる。By the pretreatment in the pretreatment chamber 3, the adsorbed atoms and molecules such as atmospheric components and water adhering to the wafer 9 can be desorbed.
【0102】このため、導電膜19としての例えばタン
グステンなどの堆積に際して、絶縁膜17の上面での密
着性を向上させることができるばかりでなく接続孔18
の底面に存在する不要な不純物が除去されることにより
良好なSi−W界面を得ることができる。Therefore, when depositing, for example, tungsten as the conductive film 19, not only the adhesion on the upper surface of the insulating film 17 can be improved but also the connection hole 18 can be formed.
A good Si-W interface can be obtained by removing unnecessary impurities existing on the bottom surface of the.
【0103】次に、前処理を行った後、ウエハ9を前処
理部3から搬送室7を介してスパッタリング室4に移送
する。この場合、搬送室7内をウエハ9が通過するのに
要する時間は例えば30秒、搬送室7内の真空度は例え
ば1×10-8torrである。Next, after performing the pretreatment, the wafer 9 is transferred from the pretreatment section 3 to the sputtering chamber 4 via the transfer chamber 7. In this case, the time required for the wafer 9 to pass through the transfer chamber 7 is, for example, 30 seconds, and the vacuum degree in the transfer chamber 7 is, for example, 1 × 10 −8 torr.
【0104】次に、スパッタリング室4において、ウエ
ハ9上に導電膜19としての例えば厚さ200nm程度の
タングステン膜をスパッタリング法によって堆積して形
成する(図10に示す工程102)。Next, in the sputtering chamber 4, a tungsten film having a thickness of, for example, about 200 nm as the conductive film 19 is deposited and formed on the wafer 9 by the sputtering method (step 102 shown in FIG. 10).
【0105】スパッタリング室4における工程では、ウ
エハ9を保持するウエハステージ4aの裏面から、温度
調節機構を使用してウエハ9の冷却用のアルゴンガスを
ガス導入管4bを通じて供給しながらアルゴンプラズマ
を生成した状態においてスパッタリングを行なう。In the process in the sputtering chamber 4, an argon plasma is generated from the back surface of the wafer stage 4a holding the wafer 9 while supplying the argon gas for cooling the wafer 9 through the gas introduction pipe 4b using a temperature adjusting mechanism. Sputtering is performed in this state.
【0106】これにより、プラズマによるウエハ9の加
熱が抑制され、ウエハ9の温度の上昇が抑制されるた
め、ウエハ9上でのタングステン膜の結晶粒成長が抑制
され、表面張力による結晶粒の丸まりが起こらないため
に、結晶粒間に隙間が発生することがなくなる。As a result, the heating of the wafer 9 by the plasma is suppressed, and the temperature rise of the wafer 9 is suppressed, so that the crystal grain growth of the tungsten film on the wafer 9 is suppressed and the crystal grains are rounded by the surface tension. Does not occur, no gap is generated between crystal grains.
【0107】このため、その後のブランケットCVD処
理の際に反応ガスであるフッ化タングステンが隙間を透
過して下地の拡散層15におけるシリコンに到達するこ
とを防止することができる。Therefore, in the subsequent blanket CVD process, it is possible to prevent the reaction gas tungsten fluoride from penetrating through the gap and reaching the silicon in the underlying diffusion layer 15.
【0108】タングステンのスパッタリング処理を行い
導電膜19を形成した後、ウエハ9をスパッタリング室
4から搬送室7を介し気相反応室6に移送する。この場
合、搬送室7内をウエハ9が通過するのに要する時間
は、例えば30秒、搬送室7内の真空度は例えば1×1
0-8torrである。After performing the sputtering process of tungsten to form the conductive film 19, the wafer 9 is transferred from the sputtering chamber 4 to the vapor phase reaction chamber 6 via the transfer chamber 7. In this case, the time required for the wafer 9 to pass through the transfer chamber 7 is, for example, 30 seconds, and the vacuum degree in the transfer chamber 7 is, for example, 1 × 1.
It is 0 -8 torr.
【0109】このように減圧状態にすることにより、ス
パッタリング室4と気相反応室6の間を良好な真空度に
保持することができる。すなわち、吸着不純物による導
電膜19と導電膜20の界面への不純物層の形成などを
防止するためには、前述した真空度を保持することが必
要である。By thus reducing the pressure, a good degree of vacuum can be maintained between the sputtering chamber 4 and the gas phase reaction chamber 6. That is, in order to prevent the formation of an impurity layer at the interface between the conductive film 19 and the conductive film 20 due to the adsorbed impurities, it is necessary to maintain the above-mentioned degree of vacuum.
【0110】気相反応室6においては、図10に示す工
程103〜工程105にしたがって処理を行なう。な
お、図10における破線により囲まれている工程は、同
一の気相反応室6において行なわれることを示している
ものである。In the gas phase reaction chamber 6, processing is performed according to steps 103 to 105 shown in FIG. The process surrounded by the broken line in FIG. 10 indicates that it is performed in the same gas phase reaction chamber 6.
【0111】まず、気相反応室6におけるチャンバ6d
内に例えば水素のようなガスを供給しながらウエハ9に
対して熱処理を施す。これによりスパッタリングにより
堆積した導電膜19の表面に吸着した不純物の除去、接
続孔18の側壁および底部に形成されたWOx などの酸
化物膜(図示せず)の還元および導電膜19への水素の
解離吸着を行なう(図10に示す工程103)。First, the chamber 6d in the gas phase reaction chamber 6
The wafer 9 is heat-treated while supplying a gas such as hydrogen therein. Thereby, the impurities adsorbed on the surface of the conductive film 19 deposited by sputtering are removed, the oxide film (not shown) such as WO x formed on the side wall and the bottom of the connection hole 18 is reduced, and the hydrogen to the conductive film 19 is reduced. Is dissociated and adsorbed (step 103 shown in FIG. 10).
【0112】この場合の処理条件としては、水素ガスの
流量は例えば1000sccm程度、その際の全圧力は例え
ば20torrである。また、熱処理温度は例えば400℃
程度である。熱処理時間は例えば2分間である。As the processing conditions in this case, the flow rate of hydrogen gas is, for example, about 1000 sccm, and the total pressure at that time is, for example, 20 torr. Moreover, the heat treatment temperature is, for example, 400 ° C.
It is a degree. The heat treatment time is, for example, 2 minutes.
【0113】図12は、前述した熱処理条件における熱
処理の有無に対する接続孔18のアスペクト比とコンタ
クトチェーンの導通歩留まりの関係を示すグラフ図であ
る。なお、この場合、接続孔18には後述する製造工程
を使用して導電膜20を埋め込んでいる。FIG. 12 is a graph showing the relationship between the aspect ratio of the contact holes 18 and the conduction yield of the contact chains with and without the heat treatment under the above-mentioned heat treatment conditions. In this case, the conductive film 20 is embedded in the connection hole 18 by using a manufacturing process described later.
【0114】図12からも明らかのように、水素による
熱処理を行なわない場合、アスペクト比が2.0以上の接
続孔18においてコンタクトチェーンの導通歩留まりは
急激に低下してしまい結果として0%となってしまう。
しかし、水素による熱処理を施すと、アスペクト比が2.
3までの接続孔18においてコンタクトチェーンの導通
歩留まりは低下せず100%が達成されていることがわ
かる。As is clear from FIG. 12, when the heat treatment with hydrogen is not performed, the conduction yield of the contact chain in the connecting hole 18 having an aspect ratio of 2.0 or more sharply decreases, resulting in 0%. Will end up.
However, when subjected to heat treatment with hydrogen, the aspect ratio is 2.
It can be seen that in the connection holes 18 up to 3, the conduction yield of the contact chain does not decrease and 100% is achieved.
【0115】また、この熱処理により、後述する気相反
応によるタングステン膜の堆積処理の初期にスパッタリ
ングによる導電膜19の表面に主に導電膜19の粒界に
沿って優先的に気相反応膜が不均一に成長することがわ
かった。このことから、この熱処理の際のコンタクトチ
ェーンの導通歩留まりの向上のメカニズムは以下に説明
する通りである。By this heat treatment, the vapor phase reaction film is preferentially formed on the surface of the conductive film 19 by sputtering mainly along the grain boundaries of the conductive film 19 at the initial stage of the deposition process of the tungsten film by the vapor phase reaction described later. It was found to grow unevenly. From this, the mechanism for improving the conduction yield of the contact chains during this heat treatment is as described below.
【0116】すなわち、上記粒界では、表面積が大きい
ため粒界以外の部分に比べ多量の水素が解離吸着し、そ
の後の気相反応処理時にこの反応が反応ガスであるフッ
化タングステンの供給律速であることにより、粒界部の
多量の水素によりフッ化タングステンが消費されてしま
い、導電膜19の粒界に沿って優先的に気相反応膜が不
均一に成長するものである。この優先的な反応により、
フッ化タングステンの透過する通路となる導電膜19の
粒界が補強され、フッ化タングステンの透過が抑制され
るためにコンタクトチェーンの導通歩留まりが向上す
る。That is, since the surface area is large at the grain boundary, a large amount of hydrogen is dissociated and adsorbed as compared with the portion other than the grain boundary, and during the subsequent gas phase reaction process, this reaction is controlled by the supply rate of tungsten fluoride as the reaction gas. As a result, a large amount of hydrogen in the grain boundary portion consumes tungsten fluoride, and the vapor-phase reaction film preferentially grows nonuniformly along the grain boundary of the conductive film 19. This preferential reaction
The grain boundary of the conductive film 19 that serves as a passage through which tungsten fluoride permeates is reinforced, and permeation of tungsten fluoride is suppressed, so that the conduction yield of the contact chain improves.
【0117】次に、気相反応室6内に例えば水素とフッ
化タングステンとの反応ガスを用いて接続孔18を含む
ウエハ9の表面にタングステンなどのような導電膜20
を堆積させる。ここで還元用ガスにシラン(SiH4)で
はなく水素を用いるのは、接続孔18の内部も段差被覆
性よく導電膜20を埋め込むためである(図10に示す
工程104)。Next, a conductive film 20 such as tungsten is formed on the surface of the wafer 9 including the connection holes 18 by using, for example, a reaction gas of hydrogen and tungsten fluoride in the gas phase reaction chamber 6.
Deposit. Here, hydrogen is used as the reducing gas instead of silane (SiH 4 ), because the conductive film 20 is embedded in the inside of the connection hole 18 with good step coverage (step 104 shown in FIG. 10).
【0118】なお、前述した条件により形成する導電膜
20としてのタングステン膜の膜厚は接続孔18の内部
において例えば10nmとなっている。The film thickness of the tungsten film as the conductive film 20 formed under the above conditions is, for example, 10 nm inside the connection hole 18.
【0119】この場合の処理条件としては、水素の流量
は例えば1000sccm程度、フッ化タングステンの流量
は例えば10sccm程度である。この時の全圧は例えば1
torrである。気相反応室6内の温度は例えば400℃で
ある。As the processing conditions in this case, the flow rate of hydrogen is, for example, about 1000 sccm, and the flow rate of tungsten fluoride is, for example, about 10 sccm. The total pressure at this time is 1
is torr. The temperature in the gas phase reaction chamber 6 is, for example, 400 ° C.
【0120】これにより、前述した成膜条件で処理を行
なっている最中に導電膜19の粒界に沿って過剰フッ化
タングステンが拡散層15におけるシリコンに到達し、
接続孔18におけるコンタクトチェーンの導通歩留まり
を低下させることを防止すると共に本処理の初期に導電
膜19の粒界に沿って気相反応膜である導電膜20を優
先的に成長させることができる。As a result, the excess tungsten fluoride reaches the silicon in the diffusion layer 15 along the grain boundaries of the conductive film 19 during the processing under the above-mentioned film forming conditions.
It is possible to prevent the conduction yield of the contact chain in the connection hole 18 from being lowered, and preferentially grow the conductive film 20 which is a vapor phase reaction film along the grain boundaries of the conductive film 19 at the initial stage of this process.
【0121】したがって、スパッタリング膜である導電
膜19を構成する結晶粒の粒径は平坦部に比べて小さい
接続孔18の内部では気相反応による導電膜20として
のタングステン膜を絶縁膜17上の平坦部に対して優先
的に成長させることができ、接続孔18の内部での気相
反応膜として形成されている導電膜20の膜厚が絶縁膜
17上の平坦部に比べて厚い構造にすることができる。Therefore, the grain size of the crystal grains forming the conductive film 19 which is the sputtering film is smaller than that in the flat portion, and the tungsten film as the conductive film 20 due to the vapor phase reaction is formed on the insulating film 17 inside the connection hole 18. The flat portion can be preferentially grown, and the conductive film 20 formed as the vapor-phase reaction film inside the connection hole 18 has a thicker film than the flat portion on the insulating film 17. can do.
【0122】次に、気相反応室6内に例えば水素とフッ
化タングステンとの反応ガスを用いて接続孔18を含む
ウエハ9の表面にタングステンなどの導電膜(図示を省
略している)を堆積させる(図10に示す工程10
5)。Next, a conductive film (not shown) such as tungsten is formed on the surface of the wafer 9 including the connection holes 18 by using, for example, a reaction gas of hydrogen and tungsten fluoride in the gas phase reaction chamber 6. Deposit (Step 10 shown in FIG. 10)
5).
【0123】この場合の処理条件としては、水素の流量
は例えば1000sccm程度、フッ化タングステンの流量
は例えば30sccm程度である。この時の全圧は例えば8
0torrである。気相反応室6内の温度は例えば400℃
である。これにより、処理工程104で成長させるタン
グステン膜に比べて十分に速い成長速度でのタングステ
ン膜などの導電膜の形成が可能となる。ただし、成長速
度が問題とならない場合または厚い膜厚が必要とされな
い場合には図10に示す工程105を必要に応じて省略
することができる。As the processing conditions in this case, the flow rate of hydrogen is, for example, about 1000 sccm, and the flow rate of tungsten fluoride is, for example, about 30 sccm. The total pressure at this time is 8
It is 0 torr. The temperature in the gas phase reaction chamber 6 is 400 ° C., for example.
Is. As a result, a conductive film such as a tungsten film can be formed at a growth rate sufficiently higher than that of the tungsten film grown in the processing step 104. However, when the growth rate does not matter or when the thick film thickness is not required, the step 105 shown in FIG. 10 can be omitted if necessary.
【0124】次に、気相反応処理を行った後、ウエハ9
を気相反応室6から搬送室7を介してスパッタリング室
5に移送する。この場合、搬送室7内をウエハ9が通過
するのに要する時間は例えば30秒、搬送室7内の真空
度は例えば1×10-8torrである。Next, after performing the gas phase reaction process, the wafer 9
Is transferred from the gas phase reaction chamber 6 to the sputtering chamber 5 via the transfer chamber 7. In this case, the time required for the wafer 9 to pass through the transfer chamber 7 is, for example, 30 seconds, and the vacuum degree in the transfer chamber 7 is, for example, 1 × 10 −8 torr.
【0125】搬送室7内を減圧状態にし、その真空度を
例えば1×10-8torrとしていることの根拠は基本的に
前処理室3とスパッタリング室4の間を良好な真空度に
保持するのと同様の理由による。すなわち、吸着不純物
による導電膜20とその後形成するスパッタリングによ
るアルミニウム合金導電膜などからなる導電膜21の界
面への不純物層の形成などを防止するために、前述した
真空度を保持することが必要となる。The reason why the inside of the transfer chamber 7 is depressurized and the degree of vacuum thereof is set to, for example, 1 × 10 -8 torr is basically to maintain a good degree of vacuum between the pretreatment chamber 3 and the sputtering chamber 4. For the same reason. That is, it is necessary to maintain the above-mentioned degree of vacuum in order to prevent the formation of an impurity layer at the interface between the conductive film 20 due to the adsorbed impurities and the conductive film 21 such as an aluminum alloy conductive film due to the subsequent sputtering. Become.
【0126】ここで、界面の不純物層はその後の製造工
程でウエハ9が曝される高温雰囲気において導電膜20
と導電膜21の界面での不均一な反応を助長する。Here, the impurity layer at the interface is the conductive film 20 in the high temperature atmosphere to which the wafer 9 is exposed in the subsequent manufacturing process.
And promotes a non-uniform reaction at the interface between the conductive film 21 and the conductive film 21.
【0127】図13は、タングステンとアルミニウム合
金の積層膜を熱処理した場合の熱処理時間と配線層抵抗
の上昇率との関係を示すグラフ図である。図13より明
らかのように、界面に不純物を吸着させた場合、配線層
の抵抗値は急激に上昇することがわかる。これに対し、
界面に不純物層がない場合は、タングステンとアルミニ
ウム合金の反応が均一に起こり、タングステンとアルミ
ニウムの合金が界面に均一に形成されるためにそれ自身
がタングステンとアルミニウムの反応のバリア膜とな
り、反応層の成長が抑制されることにより、配線層の抵
抗の上昇を低減することができる。FIG. 13 is a graph showing the relationship between the heat treatment time and the rate of increase of the wiring layer resistance when the laminated film of tungsten and aluminum alloy is heat treated. As is clear from FIG. 13, when impurities are adsorbed on the interface, the resistance value of the wiring layer rises sharply. In contrast,
If there is no impurity layer at the interface, the reaction between tungsten and aluminum alloy occurs uniformly, and the alloy of tungsten and aluminum is formed uniformly at the interface, so that it itself becomes a barrier film for the reaction between tungsten and aluminum, and the reaction layer By suppressing the growth of the, the increase in the resistance of the wiring layer can be suppressed.
【0128】一方、ウエハ9を気相反応室6から搬送部
7に移送した後、気相反応室6内において例えばフッ素
系のガスを用いたプラズマクリーニング処理などの気相
反応室6内のクリーニングを行なう。これにより、気相
反応室6内の残留タングステンなどを低減することがで
きる。On the other hand, after the wafer 9 is transferred from the gas phase reaction chamber 6 to the transfer section 7, the inside of the gas phase reaction chamber 6 is cleaned, for example, by a plasma cleaning process using a fluorine-based gas. Do. As a result, it is possible to reduce residual tungsten and the like in the gas phase reaction chamber 6.
【0129】さらに、フッ素系のガスを用いたプラズマ
クリーニング処理に続いて水素ガスを気相反応室6に供
給した後、室内の電極(図示せず)に例えば13.56M
Hzの高周波を印加する。これにより、気相反応室6内
に水素プラズマを形成する。Further, hydrogen gas was supplied to the gas phase reaction chamber 6 following the plasma cleaning treatment using a fluorine-based gas, and then, for example, 13.56 M was applied to an electrode (not shown) in the chamber.
A high frequency of Hz is applied. As a result, hydrogen plasma is formed in the gas phase reaction chamber 6.
【0130】この場合の処理条件は、水素ガスの流量が
例えば100sccm程度、その時の全圧が例えば300mt
orr である。また、気相反応室6内の温度は例えば40
0℃程度である。The processing conditions in this case are that the flow rate of hydrogen gas is, for example, about 100 sccm, and the total pressure at that time is, for example, 300 mt.
orr. The temperature in the gas phase reaction chamber 6 is, for example, 40
It is about 0 ° C.
【0131】この処理により、覗き窓6aを被覆したフ
ッ素系のガスにエッチングされない透明膜6cが部分的
に剥離した場合に発生する気相反応処理後の気相反応室
6の内に残存するSiFx 、SiHx Fy およびNOx
などのような反応副生成物を低減することができる。By this treatment, the SiF remaining in the vapor-phase reaction chamber 6 after the vapor-phase reaction treatment, which occurs when the transparent film 6c which has not been etched by the fluorine-based gas covering the observation window 6a is partially peeled off, is generated. x , SiH x F y and NO x
It is possible to reduce reaction byproducts such as.
【0132】このため、その後ウエハ9を気相反応室6
に搬入した際に残留した反応副生成物がウエハ9の表面
に付着することに起因して、そのウエハ9に対して気相
反応処理を施した際に成膜開始までの時間遅れが発生し
てしまうのを抑制することができる。Therefore, after that, the wafer 9 is transferred to the gas phase reaction chamber 6
The reaction by-product remaining when the wafer 9 was loaded into the wafer adheres to the surface of the wafer 9, which causes a time delay until the start of film formation when the wafer 9 is subjected to the gas phase reaction process. It can be suppressed.
【0133】図14は、水素プラズマ処理を施した場合
と施さない場合における気相反応による成膜開始までの
成膜遅れ時間との関係を示すグラフ図である。FIG. 14 is a graph showing the relationship between the film deposition delay time up to the film deposition start due to the gas phase reaction in the case where the hydrogen plasma treatment is performed and the case where the hydrogen plasma treatment is not performed.
【0134】図14からも明らかのように、水素プラズ
マ処理を施さない場合は、施した場合に比べてより長い
時間遅れが生じることがわかる。As is clear from FIG. 14, when the hydrogen plasma treatment is not applied, a longer time delay occurs as compared with the case where the hydrogen plasma treatment is applied.
【0135】前述したように本実施例の製造装置1にお
ける気相反応室6は、覗き窓6aに透明膜6cを被覆し
ていることにより、フッ素系のガスを用いたプラズマク
リーニング処理の際に覗き窓6aがエッチングされるこ
とに起因してタングステンの成長を阻害する反応副生成
物が発生する現象を防止することができる。As described above, in the gas phase reaction chamber 6 in the manufacturing apparatus 1 of this embodiment, since the observation window 6a is covered with the transparent film 6c, it is possible to perform the plasma cleaning process using the fluorine-based gas. It is possible to prevent a phenomenon in which a reaction byproduct that inhibits the growth of tungsten is generated due to the etching of the viewing window 6a.
【0136】スパッタリング室5においては、スパッタ
リング法によりウエハ9の表面に例えばアルミニウム合
金膜などからなる導電膜21を堆積する。導電膜21の
厚さは、例えば600nm程度である(図10に示す工程
106)。In the sputtering chamber 5, a conductive film 21 made of, for example, an aluminum alloy film is deposited on the surface of the wafer 9 by the sputtering method. The conductive film 21 has a thickness of, for example, about 600 nm (step 106 shown in FIG. 10).
【0137】その後、ウエハ9をスパッタリング室5か
ら搬送室7を介してスパッタリング室4に移送する。After that, the wafer 9 is transferred from the sputtering chamber 5 to the sputtering chamber 4 via the transfer chamber 7.
【0138】スパッタリング室4においては、スパッタ
リング法によりウエハ9上に例えばタングステン膜など
の導電膜22を堆積させる。導電膜22の厚さは例えば
100nm程度である(図10に示す工程107)。例え
ばタングステン膜からなる導電膜22の形成の目的は、
その後に続くフォトリソグラフィ工程の際にハレーショ
ンによるパターン解像不良を防止することにある。In the sputtering chamber 4, a conductive film 22 such as a tungsten film is deposited on the wafer 9 by the sputtering method. The thickness of the conductive film 22 is, for example, about 100 nm (step 107 shown in FIG. 10). For example, the purpose of forming the conductive film 22 made of a tungsten film is
This is to prevent pattern resolution defects due to halation in the subsequent photolithography process.
【0139】その後、ウエハ9をスパッタリング室4か
ら搬送室7を介してロードロック室2に移送した後、ロ
ードロック室2を開放し常圧の状態としてウエハ9を取
り出す(図10に示す工程108)。After that, the wafer 9 is transferred from the sputtering chamber 4 to the load lock chamber 2 via the transfer chamber 7, and then the load lock chamber 2 is opened and the wafer 9 is taken out under normal pressure (step 108 shown in FIG. 10). ).
【0140】次に、図6に示すように、導電膜19, 2
0, 21および導電膜22からなる積層膜をフォトリソ
グラフィ技術およびドライエッチング技術などによって
パターニングすることにより、導電膜19, 20, 21
および導電膜22からなる第1の配線層23を形成す
る。Next, as shown in FIG. 6, conductive films 19 and 2 are formed.
0, 21 and the conductive film 22 are patterned by a photolithography technique, a dry etching technique, or the like to form the conductive films 19, 20, 21.
Then, the first wiring layer 23 including the conductive film 22 is formed.
【0141】第1の配線層23は、例えばDRAMの信
号線として使用する態様とすることができる。The first wiring layer 23 can be used as a signal line of a DRAM, for example.
【0142】次に、図7に示すように、ウエハ9上に例
えば厚さ500nm程度の絶縁膜24をプラズマCVD法
などによって堆積する。その後、その絶縁膜24上に例
えば厚さ500nm程度のSOG膜25を堆積した後、ウ
エハ9の主面をドライエッチング法によって例えば70
0nm程度エッチバックすることにより、ウエハ9の主面
における絶縁膜24および絶縁膜25を平坦化する。Next, as shown in FIG. 7, an insulating film 24 having a thickness of, for example, about 500 nm is deposited on the wafer 9 by a plasma CVD method or the like. After that, an SOG film 25 having a thickness of, for example, about 500 nm is deposited on the insulating film 24, and then the main surface of the wafer 9 is dry-etched to, for example, 70
The insulating film 24 and the insulating film 25 on the main surface of the wafer 9 are flattened by etching back about 0 nm.
【0143】次に、ウエハ9上に例えば厚さ700nm程
度の絶縁膜26をプラズマCVD法などによって堆積す
ることにより、絶縁膜24, 25および絶縁膜26から
なる例えば厚さ1000nm程度の層間絶縁膜27を形成
する。Next, an insulating film 26 having a thickness of, for example, about 700 nm is deposited on the wafer 9 by a plasma CVD method or the like to form an interlayer insulating film composed of the insulating films 24 and 25 and the insulating film 26, for example, having a thickness of about 1000 nm. 27 is formed.
【0144】次に、層間絶縁膜27に第1の配線層23
の表面が部分的に露出するように直径0.5μm 程度の接
続孔28および接続孔29をフォトリソグラフィ技術お
よびドライエッチング技術などを使用して形成する。な
お、接続孔28および接続孔29の側面にはSOG膜2
5が露出しないように形成しており、SOG膜25と接
続孔28または接続孔29に形成される後述する配線層
とが接触してそれらの間に不都合な化学反応が発生しな
いようにしている。Next, the first wiring layer 23 is formed on the interlayer insulating film 27.
A connection hole 28 and a connection hole 29 having a diameter of about 0.5 μm are formed by photolithography and dry etching so as to partially expose the surface thereof. The SOG film 2 is formed on the side surfaces of the connection holes 28 and 29.
5 is formed so as not to be exposed, so that the SOG film 25 does not come into contact with the connection hole 28 or a wiring layer formed in the connection hole 29, which will be described later, and an unfavorable chemical reaction occurs between them. .
【0145】その後、ウエハ9を製造装置1に収容し、
ウエハ9上に第2の配線層となる例えば次の4つの導電
膜をスパッタリング法およびブランケットCVD法によ
って、第1の配線層23と同様に下層から順に連続的に
堆積する。Thereafter, the wafer 9 is placed in the manufacturing apparatus 1,
Similarly to the first wiring layer 23, the following four conductive films, which will be the second wiring layer, are successively deposited on the wafer 9 in order from the lower layer by the sputtering method and the blanket CVD method.
【0146】この場合、製造装置1を使用することによ
り、図3〜図6を用いて説明した第1の配線層23の製
造工程における諸効果を得ることができる。In this case, by using the manufacturing apparatus 1, various effects in the manufacturing process of the first wiring layer 23 described with reference to FIGS. 3 to 6 can be obtained.
【0147】すなわち、図8に示すように、第2の配線
層における第1の導電膜30は例えばスパッタリングに
より堆積したタングステンからなり、その厚さは例えば
50nm程度である。第2の導電膜31は例えばブランケ
ットCVD法により堆積したタングステンからなり、そ
の厚さは例えば250nm程度である。第3の導電膜32
は例えばスパッタリングにより堆積したアルミニウム合
金からなり、その厚さは例えば600nm程度である。第
4の導電膜33は例えばブランケットCVD法により堆
積したタングステンからなり、その厚さは例えば100
nm程度である。That is, as shown in FIG. 8, the first conductive film 30 in the second wiring layer is made of, for example, tungsten deposited by sputtering, and its thickness is, for example, about 50 nm. The second conductive film 31 is made of, for example, tungsten deposited by the blanket CVD method and has a thickness of, for example, about 250 nm. Third conductive film 32
Is made of, for example, an aluminum alloy deposited by sputtering, and its thickness is, for example, about 600 nm. The fourth conductive film 33 is made of, for example, tungsten deposited by the blanket CVD method and has a thickness of, for example, 100.
It is about nm.
【0148】次に、それらの導電膜からなる積層膜であ
る第2の配線層34をフォトリソグラフィ技術およびド
ライエッチング技術などによってパターニングすること
により第2の配線層34を形成する。Next, the second wiring layer 34, which is a laminated film made of these conductive films, is patterned by a photolithography technique, a dry etching technique, or the like to form the second wiring layer 34.
【0149】第2の配線層34は例えばDRAMのワー
ド線として使用する態様とすることができる。The second wiring layer 34 can be used as a word line of a DRAM, for example.
【0150】その後、ウエハ9上に例えば酸化シリコン
層と窒化シリコン層とを下層から順に積層することによ
り表面保護膜35を形成する。After that, a surface protection film 35 is formed on the wafer 9 by laminating, for example, a silicon oxide layer and a silicon nitride layer in order from the lower layer.
【0151】本発明の他の実施例としての半導体集積回
路装置およびその製造方法としては、第2の導電膜とし
ての導電膜20を例えば六フッ化タングステンなどの金
属ハロゲン化物および例えばシラン、二フルオルシラ
ン、ジシラン、ジクロルシランなどのシリコンを含む還
元性ガスまたは金属ハロゲン化物および還元性ガスして
水素を用いたCVD法により形成することができる。In a semiconductor integrated circuit device and a method of manufacturing the same according to another embodiment of the present invention, the conductive film 20 as the second conductive film is formed of a metal halide such as tungsten hexafluoride and silane or difluorosilane. , A disilane, dichlorosilane, or other reducing gas containing silicon or a metal halide and a reducing gas can be formed by a CVD method using hydrogen.
【0152】この場合、金属ハロゲン化物として六フッ
化タングステンを使用する際には、真空度を5torr以下
とし、六フッ化タングステンと還元性ガスとの流量比と
しては、還元性ガスとしてシランの際には1対0.4〜1.
5、二フルオルシランの際には1対0.1〜10、水素の
際には1対10〜300とする。In this case, when tungsten hexafluoride is used as the metal halide, the degree of vacuum is set to 5 torr or less, and the flow rate ratio between the tungsten hexafluoride and the reducing gas is silane as the reducing gas. 1 to 0.4-1.
5, 1 to 0.1 to 10 for difluorosilane and 1 to 10 to 300 for hydrogen.
【0153】また、第2の導電膜としての導電膜20を
チタンまたはチタンシリサイドからなるものとし、例え
ばテトラジエトキシチタン(TDET)、テトラジメチ
ルチタン(TDMAT)などの有機金属および例えばア
ンモニア、水素などの還元性ガスを用いたCVD法によ
り形成することができる。Further, the conductive film 20 as the second conductive film is made of titanium or titanium silicide, and organic metal such as tetradiethoxytitanium (TDET) or tetradimethyltitanium (TDMAT) and ammonia, hydrogen, etc. are used. It can be formed by the CVD method using the reducing gas.
【0154】前述した本実施例の製造装置を使用して製
造した半導体集積回路装置およびその製造方法は、次に
述べるような諸特長および諸効果を有するものである。The semiconductor integrated circuit device manufactured by using the manufacturing apparatus of this embodiment and the manufacturing method thereof have various features and effects as described below.
【0155】(1)本実施例の半導体集積回路装置によ
れば、絶縁膜に設けられている接続孔および接続孔の近
傍の絶縁膜の表面に設けられている複数の導電膜からな
る配線層とを有する半導体集積回路装置であって、配線
層を構成している複数の導電膜の少なくとも1つの導電
膜の接続孔内における膜厚は、接続孔の近傍の絶縁膜の
表面における膜厚よりも厚いものであることにより、配
線層を接続孔に完全に埋め込むことができるために接続
孔の領域における配線層の電気接続の信頼度が高くなる
と共に電気特性が優れたものとなる。(1) According to the semiconductor integrated circuit device of the present embodiment, the wiring layer formed of the conductive film provided on the surface of the insulating film near the connection hole and the connection hole formed in the insulating film. And a film thickness of at least one conductive film of the plurality of conductive films forming the wiring layer in a connection hole is larger than a film thickness of a surface of the insulating film near the connection hole. Since the wiring layer is also thick, the wiring layer can be completely embedded in the connection hole, so that the reliability of the electrical connection of the wiring layer in the region of the connection hole becomes high and the electrical characteristics become excellent.
【0156】また、配線層を構成している複数の導電膜
の少なくとも1つの導電膜の接続孔の内における膜厚
は、接続孔の近傍の絶縁膜の表面における膜厚よりも厚
いものであることにより、その導電膜の製造工程の後に
例えばCVD法によって導電膜を形成する場合において
接続孔の底面に露出している半導体素子のコンタクト電
極または下層の導電膜がCVD法に使用する反応ガスに
触れることによりダメージを受けることを防ぐためのバ
リア膜としての機能を有するものとできるので、接続孔
の領域における配線層とその下の半導体素子のコンタク
ト電極または下層の導電膜との電気接続の信頼度が高く
なると共に電気特性が優れたものとなる。The film thickness of at least one conductive film of the plurality of conductive films forming the wiring layer in the connection hole is larger than the film thickness of the surface of the insulating film in the vicinity of the connection hole. As a result, when the conductive film is formed by, for example, the CVD method after the manufacturing process of the conductive film, the contact electrode of the semiconductor element or the lower conductive film exposed on the bottom surface of the connection hole becomes a reaction gas used in the CVD method. Since it can have a function as a barrier film for preventing damage from being touched, reliability of electrical connection between the wiring layer in the region of the contact hole and the contact electrode of the semiconductor element thereunder or the conductive film in the lower layer. The higher the degree, the better the electrical characteristics.
【0157】さらに、配線層を構成している複数の導電
膜の少なくとも1つの導電膜の接続孔内における膜厚
は、接続孔の近傍の絶縁膜の表面における膜厚よりも厚
いものであることにより、その導電膜の抵抗値が比較的
高いものであっても絶縁膜の表面に設けられているその
導電膜の膜厚を薄くすることができるので、接続孔内と
配線層としての導電膜とを同時に形成する場合において
も配線層における複数の導電膜の積層された状態での合
成の抵抗値の増大を抑制することができる。Further, the film thickness of at least one conductive film of the plurality of conductive films forming the wiring layer in the connection hole is larger than the film thickness of the surface of the insulating film in the vicinity of the connection hole. As a result, even if the resistance value of the conductive film is relatively high, the film thickness of the conductive film provided on the surface of the insulating film can be reduced, so that the conductive film in the connection hole and as the wiring layer is formed. Even in the case of simultaneously forming and, it is possible to suppress an increase in combined resistance value in a state where a plurality of conductive films are laminated in the wiring layer.
【0158】(2)本実施例の半導体集積回路装置の製
造方法によれば、絶縁膜および接続孔の表面に第1の導
電膜を形成する工程と、半導体基板上に形成されている
第1の導電膜に対しガス雰囲気において熱処理を施す熱
処理工程またはプラズマ処理を施すプラズマ処理工程の
いずれか1つを行う工程とを有することにより、第2の
導電膜に対して下地密着膜としての第1の導電膜の表面
に吸着した不純物原子や分子を除去し、清浄表面を露出
することができる。(2) According to the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device of this embodiment, the step of forming the first conductive film on the surfaces of the insulating film and the contact hole and the first step formed on the semiconductor substrate. A heat treatment step of performing a heat treatment on the conductive film in a gas atmosphere or a plasma treatment step of performing a plasma treatment on the second conductive film. Impurity atoms and molecules adsorbed on the surface of the conductive film can be removed to expose the clean surface.
【0159】また、第1の導電膜の表面に吸着した不純
物原子や分子を除去すると共にダングリングボンド(du
ng ring bond)を生成し、第1の導電膜の表面を活性化
することができる。Further, impurity atoms and molecules adsorbed on the surface of the first conductive film are removed and the dangling bond (du
ng ring bond), and the surface of the first conductive film can be activated.
【0160】また、第1の導電膜の表面が雰囲気中の物
質と反応して形成された表面変質層を除去することがで
きたりあるいは表面変質層が形成されていない元の状態
の第1の導電膜に戻すことができる。Further, the surface-altered layer formed by the reaction of the surface of the first conductive film with the substance in the atmosphere can be removed, or the first state in the original state where the surface-altered layer is not formed can be removed. It can be returned to the conductive film.
【0161】また、第1の導電膜とその下にある例えば
半導体素子が形成されている半導体基板や下層膜などの
導電体の材料とを反応させ、例えば半導体基板における
シリコン上のタングステンであればタングステンシリサ
イドのような新規の反応層をその界面に形成することが
できる。Further, if the first conductive film is made to react with the material of the conductor thereunder, for example, a semiconductor substrate on which a semiconductor element is formed or an underlayer film, tungsten on silicon in the semiconductor substrate is used. A novel reaction layer such as tungsten silicide can be formed at the interface.
【0162】また、下地密着膜としての第1の導電膜の
形成の時に結晶成長に伴う結晶粒の凝集を防止すること
ができる。また、下地密着膜としての第1の導電膜の形
成の時に例えば半導体基板などの下地の物質との反応を
起こさせ、新たな反応層を形成することができる。Further, it is possible to prevent the aggregation of crystal grains accompanying the crystal growth when forming the first conductive film as the base adhesion film. Further, a new reaction layer can be formed by causing a reaction with an underlying substance such as a semiconductor substrate when forming the first conductive film as the underlying adhesion film.
【0163】さらに、接続孔内の全体にその後の気相反
応時に過剰な反応ガスが接続孔の下層の例えば半導体基
板または下層膜としての配線層などに到達することを抑
制するために適した膜種で必要十分な厚さの下地密着膜
としての第1の導電膜を形成することができる。Further, a film suitable for suppressing excessive reaction gas from reaching the entire inside of the connection hole during the subsequent gas phase reaction, for example, reaching the lower layer of the connection hole, such as the semiconductor substrate or the wiring layer as the lower layer film. The seed can form the first conductive film as a base adhesion film having a necessary and sufficient thickness.
【0164】そのために、その後の導電膜をCVD法に
より形成する際の気相反応時に過剰な反応ガスが接続孔
の下層の例えば半導体基板または配線層などに到達する
ことを抑制し、コンタクト抵抗や接続孔内の配線層にお
ける抵抗の上昇を防止することができる。Therefore, it is possible to prevent an excessive reaction gas from reaching the lower layer of the connection hole, for example, the semiconductor substrate or the wiring layer at the time of the vapor phase reaction when the conductive film is formed by the CVD method, thereby reducing the contact resistance or the contact resistance. It is possible to prevent an increase in resistance in the wiring layer in the connection hole.
【0165】また、熱処理工程あるいはプラズマ処理工
程において水素を使用することにより下地密着膜として
の第1の導電膜の表面および粒界部に水素を解離吸着さ
せることができる。これらにより、その後の気相反応時
に過剰な反応ガスが下層の半導体基板または配線層に到
達することを抑制し、コンタクト抵抗や接続孔内の配線
層の抵抗の上昇を防止することができる。Further, by using hydrogen in the heat treatment step or the plasma treatment step, hydrogen can be dissociated and adsorbed on the surface and the grain boundary portion of the first conductive film as the underlying adhesion film. As a result, it is possible to prevent excess reaction gas from reaching the lower semiconductor substrate or the wiring layer during the subsequent gas phase reaction, and to prevent the contact resistance and the resistance of the wiring layer in the connection hole from increasing.
【0166】(3)本実施例の半導体集積回路装置の製
造方法によれば、第1の導電膜を形成する工程は、例え
ば半導体基板などのウエハ9を冷却した状態でのスパッ
タリング法、ウエハ9を高温の状態に保持した状態での
スパッタリング法、ウエハ9とターゲット材料との間に
スパッタ粒子の指向性を制御するための構造物を設けた
製造装置1によるスパッタリング法、半導体基板とター
ゲット材料との間隔を半導体基板の長径の1/2以上離
して配置した構造の製造装置によるスパッタリング法、
または金属ハロゲン化物または有機金属および還元ガス
を用いた化学的気相成長法によって第1の導電膜を形成
する工程とすることにより、その後の第2の導電膜を形
成するCVD膜に使用するガスが第1の導電膜としての
スパッタ膜中を透過し、下層のシリコンあるいはアルミ
ニウム合金などの配線材料と反応することを防止するこ
とができる。(3) According to the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device of this embodiment, the step of forming the first conductive film includes, for example, a sputtering method in which the wafer 9 such as a semiconductor substrate is cooled, or the wafer 9 is cooled. Sputtering method in a state of being kept at a high temperature, the sputtering method by the manufacturing apparatus 1 in which a structure for controlling the directivity of sputtered particles is provided between the wafer 9 and the target material, the semiconductor substrate and the target material. A sputtering method by a manufacturing apparatus having a structure in which the distance between the
Alternatively, by using a step of forming the first conductive film by a chemical vapor deposition method using a metal halide or an organic metal and a reducing gas, a gas used for a CVD film which later forms the second conductive film. Can be prevented from penetrating through the sputtered film serving as the first conductive film and reacting with the underlying wiring material such as silicon or aluminum alloy.
【0167】すなわち、例えば半導体基板などのウエハ
9を冷却した状態でのスパッタリングを行なうことによ
り、ウエハ9に入射するターゲット粒子のウエハ9での
結晶成長を防止し、粒子の結晶成長に付随する結晶粒の
凝集を防止し、結晶粒と結晶粒との間に隙間が開くこと
を防止することができる。That is, by performing sputtering while the wafer 9 such as a semiconductor substrate is cooled, crystal growth of the target particles incident on the wafer 9 on the wafer 9 is prevented, and crystals accompanying the crystal growth of the particles are prevented. Agglomeration of grains can be prevented, and a gap can be prevented from opening between crystal grains.
【0168】また、ウエハ9を高温の状態に保持した状
態でのスパッタリングを行うことにより、ウエハ9に入
射するターゲット粒子をウエハ9においてその下にある
半導体基板または下層膜とを反応させ、例えばシリコン
上のタングステンであればタングステンシリサイドのよ
うな新規の反応層をその界面に形成することもできる。Further, by performing the sputtering while the wafer 9 is kept at a high temperature, the target particles incident on the wafer 9 react with the semiconductor substrate or the lower layer film underlying the wafer 9 so that, for example, silicon. If tungsten is used, a new reaction layer such as tungsten silicide can be formed at the interface.
【0169】また、前記したウエハ9の冷却した状態に
加え、ターゲット材料とウエハ9との間にスパッタ粒子
の指向性を制御するための構造物を設けた製造装置1に
よるスパッタリング法とするか、半導体基板とターゲッ
ト材料との間隔をウエハの半径以上離して配置した上に
スパッタ粒子の平均自由行程を半導体基板とターゲット
の距離の1/3以上に保持したままスパッタリングが可
能なスパッタリング法とすることにより、接続孔内の全
体に必要十分な厚さの第1の導電膜を堆積することが可
能となる。In addition to the above-described cooled state of the wafer 9, the sputtering method by the manufacturing apparatus 1 in which a structure for controlling the directivity of sputtered particles is provided between the target material and the wafer 9 or A sputtering method in which a semiconductor substrate and a target material are spaced apart from each other by a radius of a wafer or more, and sputtering can be performed while maintaining an average free path of sputtered particles at 1/3 or more of a distance between the semiconductor substrate and a target. As a result, the first conductive film having a necessary and sufficient thickness can be deposited in the entire connection hole.
【0170】また、金属ハロゲン化物または有機金属お
よび還元ガスを用いた化学的気相成長法によって例えば
チタンナイトライド膜などの第1の導電膜を形成する工
程とすることにより、微細でしかも高アスペクト比の接
続孔であってもその接続孔内に十分な厚さの第1の導電
膜を堆積することが可能となる。Further, by adopting a step of forming the first conductive film such as a titanium nitride film by a chemical vapor deposition method using a metal halide or an organic metal and a reducing gas, a fine and high aspect ratio is obtained. Even with a contact hole having a specific ratio, the first conductive film having a sufficient thickness can be deposited in the contact hole.
【0171】(4)本実施例の半導体集積回路装置の製
造方法によれば、接続孔の形成に用いる比較的高抵抗の
金属膜などの導電膜の平坦部での膜厚を先行技術に比べ
て薄くすることが可能となり、接続孔と導電膜の同時形
成を行なった場合のその導電膜を有する配線層部での積
層膜の合成抵抗値の増大を抑制することができる。(4) According to the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present embodiment, the film thickness at the flat portion of the conductive film such as the metal film having a relatively high resistance used for forming the connection hole is compared with the prior art. It is possible to reduce the thickness, and it is possible to suppress an increase in the combined resistance value of the laminated film in the wiring layer portion having the conductive film when the connection hole and the conductive film are simultaneously formed.
【0172】また、化学的気相成長法に先立つ熱処理工
程あるいはプラズマ処理工程により下地密着膜としての
第1の導電膜の表面を清浄にすることが可能となり、そ
の後の気相反応時に緻密な膜を成長することができる。Further, the surface of the first conductive film as the underlayer adhesion film can be cleaned by the heat treatment process or the plasma treatment process prior to the chemical vapor deposition method, and the dense film can be formed in the subsequent vapor phase reaction. Can grow.
【0173】さらに、下地密着膜としての第1の導電膜
が十分な膜厚を有しない場合においても、接続孔内にお
いて接続孔の下層の例えば半導体基板または配線層など
にダメージを与えることなく下地密着膜としての第1の
導電膜の上に十分な厚さの導電膜をCVD法により形成
することができるために、その後の気相反応時に過剰な
反応ガスが接続孔の下層の例えば半導体基板または配線
層に到達することを抑制し、コンタクト抵抗や接続孔の
中の配線層の抵抗の上昇を防止することができる。Further, even when the first conductive film as the underlayer adhesion film does not have a sufficient film thickness, the underlayer is not damaged in the connection hole without damaging the lower layer of the connection hole, such as the semiconductor substrate or the wiring layer. Since a conductive film having a sufficient thickness can be formed on the first conductive film as an adhesion film by the CVD method, an excessive reaction gas is generated in a subsequent gas phase reaction, for example, a semiconductor substrate under the connection hole, for example, a semiconductor substrate. Alternatively, it is possible to suppress reaching the wiring layer and prevent an increase in contact resistance or resistance of the wiring layer in the connection hole.
【0174】(5)本実施例の製造装置1によれば、各
室にゲートバルブ8を介して連結されており各室に必要
に応じて半導体基板などのウエハ9を搬入すると共に搬
出する機構部である搬送室を有し、搬送室はその内部を
減圧状態にできる真空ポンプが連結されていると共にロ
ードロック室はその内部を減圧状態にすることができる
真空ポンプが連結されていることにより、スパッタリン
グ室において第1の導電膜を形成した後に気相反応室6
において第1の導電膜の表面に第2の導電膜を形成する
工程および各室にウエハ9を搬入したり各室からウエハ
9を搬出する際に減圧状態において行い、大気開放する
ことなしに行うことができるために、第2の導電膜の形
成前の第1の導電膜の表面に不純物が吸着することを防
止できる。(5) According to the manufacturing apparatus 1 of the present embodiment, a mechanism that is connected to each chamber through the gate valve 8 and that loads and unloads a wafer 9 such as a semiconductor substrate into each chamber as needed. The transfer chamber is connected to a vacuum pump capable of reducing the pressure inside the load chamber, and the load lock chamber is connected to a vacuum pump capable of reducing the pressure inside the load chamber. , The vapor phase reaction chamber 6 after forming the first conductive film in the sputtering chamber
In the step of forming the second conductive film on the surface of the first conductive film, and when the wafer 9 is loaded into or unloaded from each chamber, the wafer 9 is loaded in a reduced pressure state and is not exposed to the atmosphere. Therefore, it is possible to prevent impurities from being adsorbed on the surface of the first conductive film before the formation of the second conductive film.
【0175】また、第1の導電膜および第2の導電膜な
どの異種の導電膜の間の界面は、大気に含まれている酸
素または窒素の影響で不均一に反応することを防止でき
る。Further, the interface between different kinds of conductive films such as the first conductive film and the second conductive film can be prevented from reacting nonuniformly under the influence of oxygen or nitrogen contained in the atmosphere.
【0176】また、本実施例の製造装置1を適用して半
導体集積回路装置などを製造する場合には、接続孔と配
線層の同時形成が可能となり、プロセスの簡略化による
不安定要素の低減ができる。また、TAT(Turn Aroun
d Time)の短縮に有効であり容易な製造工程を用いて種
々の態様の半導体集積回路装置を製造できる。Further, when the semiconductor integrated circuit device or the like is manufactured by applying the manufacturing apparatus 1 of the present embodiment, the connection hole and the wiring layer can be formed at the same time, and the unstable elements are reduced by the simplification of the process. You can In addition, TAT (Turn Aroun
The semiconductor integrated circuit device of various aspects can be manufactured by using a simple manufacturing process that is effective for shortening d Time).
【0177】(6)本実施例の製造装置1によれば、導
電膜の積層配線構造を構成する配線層の形成工程を大気
に開放することなしに減圧状態あるいは不活性ガスの雰
囲気の搬送室で連結されている各室により行うものであ
ることにより、複数の導電膜の相互の導電膜が不均一に
反応することを防止することができるので、配線層の抵
抗の上昇および抵抗のばらつきを抑制することができ
る。(6) According to the manufacturing apparatus 1 of this embodiment, the transfer chamber is in a depressurized state or in an atmosphere of an inert gas without exposing the step of forming the wiring layer forming the laminated wiring structure of the conductive film to the atmosphere. Since it is performed by each chamber connected by, it is possible to prevent the conductive films of a plurality of conductive films from reacting non-uniformly. Can be suppressed.
【0178】また、本実施例の製造装置1によれば、ス
パッタリング法とブランケットCVD法などの気相反応
法により導電膜を形成する際に、スパッタリング室と気
相反応室6を搭載した製造装置1において、ロードロッ
ク室2および搬送室7を減圧状態に保つことにより、酸
素による表面の酸化あるいは物理吸着した汚染分子によ
る界面不純物層の形成を防止し、スパッタリング膜の形
成後のウエハ9の表面の清浄度を保つことができる。Further, according to the manufacturing apparatus 1 of the present embodiment, the manufacturing apparatus equipped with the sputtering chamber and the vapor phase reaction chamber 6 when the conductive film is formed by the vapor phase reaction method such as the sputtering method and the blanket CVD method. 1, the load lock chamber 2 and the transfer chamber 7 are kept in a depressurized state to prevent surface oxidation by oxygen or formation of an interface impurity layer by physically adsorbed contaminant molecules, and the surface of the wafer 9 after formation of the sputtering film. The cleanliness of can be maintained.
【0179】また、本実施例の製造装置1によれば、気
相反応処理後、ウエハ9を気相反応室6から搬送室を介
しスパッタリング室に移送するに際し、搬送室内を良好
な真空度に保持することにより吸着不純物による導電膜
とその後形成するスパッタリングによるアルミニウム合
金導電膜などの導電膜の界面への不純物層の形成などを
防止することができる。Further, according to the manufacturing apparatus 1 of the present embodiment, when the wafer 9 is transferred from the gas phase reaction chamber 6 to the sputtering chamber via the transfer chamber after the gas phase reaction process, the transfer chamber has a good vacuum degree. By holding it, it is possible to prevent the formation of an impurity layer at the interface between the conductive film due to the adsorbed impurities and the conductive film such as an aluminum alloy conductive film due to the subsequent sputtering.
【0180】また、本実施例の製造装置1によれば、気
相反応室6としては、ガスの減圧雰囲気下における熱処
理またはプラズマ処理のうち必要に応じて少なくとも1
つの処理を行なうことができる構造を有するものとする
ことにより、例えば水素を10%以上含む1torr〜50
0torrの減圧雰囲気下における熱処理を行なうことによ
り、減圧下での気体分子の熱運動で下地密着膜としての
第1の導電膜の表面に吸着した不純物原子や分子を除去
し、清浄な表面を露出することができる。Further, according to the manufacturing apparatus 1 of this embodiment, at least one of the heat treatment or the plasma treatment under the reduced pressure atmosphere of the gas is used as the gas phase reaction chamber 6.
By having a structure capable of performing one treatment, for example, 1 torr to 50 containing 10% or more of hydrogen.
By performing heat treatment in a reduced pressure atmosphere of 0 torr, the impurity atoms and molecules adsorbed on the surface of the first conductive film as a base adhesion film are removed by the thermal motion of gas molecules under a reduced pressure to expose a clean surface. can do.
【0181】また、例えば下地密着膜としての第1の導
電膜がタングステンの場合、その表面や粒界に水素を解
離吸着させることが可能となると共に接続孔の底面に形
成された酸化タングステンを水素により還元しタングス
テンに戻すことが可能となるなどの第1の導電膜の表面
における酸化変質層の還元が可能となる。Further, for example, when the first conductive film as the base adhesion film is tungsten, it becomes possible to dissociate and adsorb hydrogen on the surface and grain boundaries, and the tungsten oxide formed on the bottom surface of the connection hole is replaced with hydrogen. By doing so, it becomes possible to reduce and return it to tungsten, and thus it becomes possible to reduce the oxidation-altered layer on the surface of the first conductive film.
【0182】また、例えばヘリウムやアルゴンなどの希
ガスの1torr〜500torrの減圧雰囲気下における熱処
理を行なうことにより、新たに化学反応による表面の改
質を伴うことなく、減圧下での気体分子の熱運動で下地
密着膜としての第1の導電膜の表面に吸着した不純物原
子や分子を効率よく除去し、清浄な表面を露出すること
ができる。Further, heat treatment of a rare gas such as helium or argon is performed under a reduced pressure atmosphere of 1 torr to 500 torr, whereby the heat of gas molecules under reduced pressure is not newly accompanied by surface modification by chemical reaction. By the movement, the impurity atoms and molecules adsorbed on the surface of the first conductive film as the base adhesion film can be efficiently removed, and the clean surface can be exposed.
【0183】また、例えば窒素または酸素の1torr〜5
00torrの減圧雰囲気下における熱処理を行なうことに
より、減圧下での気体分子の熱運動で下地密着膜として
の第1の導電膜の表面に吸着した不純物原子や分子を効
率よく除去し、清浄な表面を露出することができる。Also, for example, 1 torr to 5 of nitrogen or oxygen
By performing the heat treatment under a reduced pressure atmosphere of 00 torr, the impurity atoms and molecules adsorbed on the surface of the first conductive film as the base adhesion film are efficiently removed by the thermal motion of the gas molecules under the reduced pressure, and the clean surface is obtained. Can be exposed.
【0184】また、例えば下地密着膜としての第1の導
電膜としてチタンナイトライド膜を使用した場合、導入
した窒素または酸素により第1の導電膜の遊離チタンを
窒化してより完全なチタンナイトライドとすることがで
きたり、あるいはその表面全体を酸化しTiNOという
チタン化合物の表面層を形成することができる。Further, for example, when a titanium nitride film is used as the first conductive film as the underlayer adhesion film, the free titanium of the first conductive film is nitrided by the introduced nitrogen or oxygen to obtain a more complete titanium nitride film. Alternatively, the entire surface thereof may be oxidized to form a surface layer of a titanium compound called TiNO.
【0185】(7)本実施例の製造装置1によれば、気
相反応室6におけるチャンバ内の側面にチャンバ内の状
況を観察するための覗き窓におけるチャンバに面する側
をハロゲン系のガスに対する耐食性の高い材料からなる
透明膜によって被覆されていることにより、覗き窓の石
英が気相反応室6を清浄化するためにハロゲン系のガス
を用いてプラズマクリーニング処理した際にエッチング
されるのを防止することができる。すなわち、覗き窓が
エッチングされたことに起因する反応副生成物の発生を
防止することが可能となる。(7) According to the manufacturing apparatus 1 of the present embodiment, the side of the gas phase reaction chamber 6 inside the chamber is a halogen-based gas on the side facing the chamber in the observation window for observing the inside of the chamber. Since it is covered with a transparent film made of a material having a high corrosion resistance against quartz, the quartz of the sight window is etched when the plasma cleaning process is performed using a halogen-based gas to clean the gas phase reaction chamber 6. Can be prevented. That is, it becomes possible to prevent the generation of reaction by-products due to the etching of the viewing window.
【0186】また、気相反応室6のクリーニングの際に
発生し、気相反応室6内に残留する成膜阻害物質が存在
している場合において、その成膜阻害物質の濃度を低減
することができることより、気相反応の際の成膜開始ま
でのラグタイム(lag time)を抑制し、膜厚のばらつき
の防止およびスループット(through put)の向上ができ
る。Further, in the case where a film-forming inhibitor which is generated during cleaning of the gas-phase reaction chamber 6 and remains in the gas-phase reaction chamber 6, the concentration of the film-forming inhibitor is reduced. As a result, it is possible to suppress the lag time until the start of film formation during the gas phase reaction, prevent the film thickness from varying, and improve the throughput (through put).
【0187】(8)本実施例の製造装置1によれば、ス
パッタリング室において例えばタングステンをスパッタ
リングする際に、ウエハ9とターゲットとの間に構造物
を配置することにより、微細な接続孔の側壁と底面の両
方に平坦部に比べ10%以上の段差被覆性を確保するこ
とが可能となる。(8) According to the manufacturing apparatus 1 of the present embodiment, by arranging the structure between the wafer 9 and the target when, for example, sputtering tungsten in the sputtering chamber, the side wall of the fine connection hole is formed. It is possible to secure step coverage of 10% or more on both the bottom and the bottom as compared with the flat portion.
【0188】このため、平坦部でのスパッタ膜の膜厚を
必要最小限に保ったまま、接続孔の内部でのスパッタ膜
厚を連続膜にするために必要な成膜量を確保することが
できる。したがって、ブランケットCVD法により形成
したタングステン膜をウエハ9上に堆積する際に材料ガ
スであるフッ化タングステンが不連続膜の隙間を通して
下層のシリコンあるいはアルミニウム合金などの配線材
料に到達することを防止することができる。Therefore, it is possible to secure the film formation amount necessary for making the sputtered film thickness inside the connection hole a continuous film while keeping the film thickness of the sputtered film in the flat portion to the necessary minimum. it can. Therefore, when a tungsten film formed by the blanket CVD method is deposited on the wafer 9, tungsten fluoride, which is the material gas, is prevented from reaching the underlying wiring material such as silicon or aluminum alloy through the gap of the discontinuous film. be able to.
【0189】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。具体的に
は、本発明は種々の態様の配線構造を有する半導体集積
回路装置およびその製造方法ならびにそれに使用する製
造装置に適用できる。また、本発明の製造装置1は、例
えば液晶などの微細加工品にも使用することができると
共に搬送室に必要に応じて種々の態様の処理室を連結す
る製造装置1とすることができる。Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the embodiments and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say. Specifically, the present invention can be applied to a semiconductor integrated circuit device having various types of wiring structures, a method for manufacturing the same, and a manufacturing apparatus used for the same. Further, the manufacturing apparatus 1 of the present invention can be used for, for example, microfabricated products such as liquid crystal, and can be a manufacturing apparatus 1 in which various modes of processing chambers are connected to the transfer chamber as needed.
【0190】[0190]
【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下の通りである。The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in this application will be briefly described as follows.
It is as follows.
【0191】(1)本発明の半導体集積回路装置によれ
ば、絶縁膜に設けられている接続孔および接続孔の近傍
の絶縁膜の表面に設けられている複数の導電膜からなる
配線層とを有する半導体集積回路装置であって、配線層
を構成している複数の導電膜の少なくとも1つの導電膜
の接続孔内における膜厚は、接続孔の近傍の絶縁膜の表
面における膜厚よりも厚いものであることにより、配線
層を接続孔に完全に埋め込むことができるために接続孔
の領域における配線層の電気接続の信頼度を高くできる
と共に電気特性を優れたものにできる。(1) According to the semiconductor integrated circuit device of the present invention, a wiring layer including a connection hole formed in the insulating film and a plurality of conductive films provided on the surface of the insulating film near the connection hole is provided. In a semiconductor integrated circuit device having: a film thickness of at least one conductive film of a plurality of conductive films forming a wiring layer in a connection hole is larger than a film thickness of a surface of an insulating film near the connection hole. When the wiring layer is thick, the wiring layer can be completely embedded in the connection hole, so that the reliability of the electrical connection of the wiring layer in the region of the connection hole can be increased and the electrical characteristics can be excellent.
【0192】また、配線層を構成している複数の導電膜
の少なくとも1つの導電膜の接続孔内における膜厚は、
接続孔の近傍の絶縁膜の表面における膜厚よりも厚いも
のであることにより、その導電膜の抵抗値が比較的高い
ものであっても絶縁膜の表面に設けられているその導電
膜の膜厚を薄くすることができるので、接続孔内と配線
層としての導電膜とを同時に形成する場合においても配
線層における複数の導電膜の積層された状態での合成の
抵抗値の増大を抑制することができる。In addition, the film thickness of at least one conductive film of the plurality of conductive films forming the wiring layer in the connection hole is
A film of the conductive film provided on the surface of the insulating film even if the resistance value of the conductive film is relatively high because it is thicker than the film thickness on the surface of the insulating film near the connection hole. Since the thickness can be reduced, even when the conductive film as the wiring layer is formed simultaneously in the connection hole, the increase in the combined resistance value of the plurality of conductive films in the wiring layer is suppressed. be able to.
【0193】(2)本発明の半導体集積回路装置の製造
方法によれば、絶縁膜および接続孔の表面に第1の導電
膜を形成する工程と、半導体基板上に形成されている第
1の導電膜に対しガス雰囲気において熱処理を施す熱処
理工程またはプラズマ処理を施すプラズマ処理工程のい
ずれか1つを行う工程とを有することにより、第2の導
電膜に対して下地密着膜としての第1の導電膜の表面に
吸着した不純物原子や分子を除去し、清浄表面を露出す
ることができる。(2) According to the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention, the step of forming the first conductive film on the surfaces of the insulating film and the connection hole, and the first step formed on the semiconductor substrate. By including one of a heat treatment step of performing heat treatment on the conductive film in a gas atmosphere and a plasma treatment step of performing plasma treatment, the first conductive film as a base adhesion film is formed on the second conductive film. Impurity atoms and molecules adsorbed on the surface of the conductive film can be removed to expose the clean surface.
【0194】また、第1の導電膜の表面に吸着した不純
物原子や分子を除去すると共にダングリングボンドを生
成し、第1の導電膜の表面を活性化することができる。Further, it is possible to remove the impurity atoms and molecules adsorbed on the surface of the first conductive film and generate dangling bonds to activate the surface of the first conductive film.
【0195】また、第1の導電膜の表面が雰囲気中の物
質と反応して形成された表面変質層を除去することがで
きたりあるいは表面変質層が形成されていない元の状態
の第1の導電膜に戻すことができる。Further, the surface-altered layer formed by the reaction of the surface of the first conductive film with the substance in the atmosphere can be removed, or the first state in the original state in which the surface-altered layer is not formed can be removed. It can be returned to the conductive film.
【0196】また、第1の導電膜とその下にある例えば
半導体素子が形成されている半導体基板や下層膜などの
導電体の材料とを反応させ、例えば半導体基板における
シリコン上のタングステンであればタングステンシリサ
イドのような新規の反応層をその界面に形成することが
できる。If the first conductive film is made to react with a conductive material such as a semiconductor substrate on which a semiconductor element is formed or a lower layer film under the first conductive film, tungsten on silicon in the semiconductor substrate may be used. A novel reaction layer such as tungsten silicide can be formed at the interface.
【0197】また、下地密着膜としての第1の導電膜の
形成の時に結晶成長に伴う結晶粒の凝集を防止すること
ができる。また、下地密着膜としての第1の導電膜の形
成の時に例えば半導体基板などの下地の物質との反応を
起こさせ、新たな反応層を形成することができる。Further, it is possible to prevent the crystal grains from agglomerating due to the crystal growth when the first conductive film as the base adhesion film is formed. Further, a new reaction layer can be formed by causing a reaction with an underlying substance such as a semiconductor substrate when forming the first conductive film as the underlying adhesion film.
【0198】さらに、接続孔内の全体にその後の気相反
応時に過剰な反応ガスが接続孔の下層の例えば半導体基
板または下層膜としての配線層などに到達することを抑
制するために適した膜種で必要十分な厚さの下地密着膜
としての第1の導電膜を形成することができる。Further, a film suitable for suppressing an excessive reaction gas from reaching the entire inside of the connection hole during the subsequent gas phase reaction, for example, reaching the lower layer of the connection hole, for example, the semiconductor substrate or the wiring layer as the lower layer film. The seed can form the first conductive film as a base adhesion film having a necessary and sufficient thickness.
【0199】そのために、その後の導電膜をCVD法に
より形成する際の気相反応時に過剰な反応ガスが接続孔
の下層の例えば半導体基板または配線層などに到達する
ことを抑制し、コンタクト抵抗や接続孔内の配線層にお
ける抵抗の上昇を防止することができる。Therefore, it is possible to suppress an excessive reaction gas from reaching the lower layer of the connection hole, for example, the semiconductor substrate or the wiring layer at the time of the vapor phase reaction when the conductive film is formed by the CVD method after that, and the contact resistance and It is possible to prevent an increase in resistance in the wiring layer in the connection hole.
【0200】また、熱処理工程あるいはプラズマ処理工
程において水素を使用することにより下地密着膜として
の第1の導電膜の表面および粒界部に水素を解離吸着さ
せることができる。これらにより、その後の気相反応時
に過剰な反応ガスが下層の半導体基板または配線層に到
達することを抑制し、コンタクト抵抗や接続孔内の配線
層の抵抗の上昇を防止することができる。Further, by using hydrogen in the heat treatment step or the plasma treatment step, hydrogen can be dissociated and adsorbed on the surface and the grain boundary portion of the first conductive film as the underlying adhesion film. As a result, it is possible to prevent excess reaction gas from reaching the lower semiconductor substrate or the wiring layer during the subsequent gas phase reaction, and to prevent the contact resistance and the resistance of the wiring layer in the connection hole from increasing.
【0201】(3)本発明の半導体集積回路装置の製造
方法によれば、第1の導電膜を形成する工程としては、
例えば半導体基板などのウエハを冷却した状態でのスパ
ッタリング法、ウエハを高温の状態に保持した状態での
スパッタリング法、ウエハとターゲット材料との間にス
パッタ粒子の指向性を制御するための構造物を設けた製
造装置によるスパッタリング法または金属ハロゲン化物
または有機金属および還元ガスを用いた化学的気相成長
法によって第1の導電膜を形成する工程とすることによ
り、その後の第2の導電膜を形成するCVD膜に使用す
るガスが第1の導電膜としてのスパッタ膜中を透過し、
下層のシリコンあるいはアルミニウム合金などの配線材
料と反応することを防止することができる。(3) According to the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention, the steps of forming the first conductive film include:
For example, a sputtering method in which a wafer such as a semiconductor substrate is cooled, a sputtering method in which the wafer is kept at a high temperature, and a structure for controlling the directivity of sputtered particles between the wafer and a target material are provided. A second conductive film is formed thereafter by a step of forming the first conductive film by a sputtering method using a provided manufacturing apparatus or a chemical vapor deposition method using a metal halide or an organic metal and a reducing gas. The gas used for the CVD film passes through the sputtered film as the first conductive film,
It is possible to prevent reaction with the wiring material such as silicon or aluminum alloy in the lower layer.
【0202】すなわち、例えば半導体基板などのウエハ
を冷却した状態でのスパッタリングを行なうことによ
り、ウエハに入射するターゲット粒子のウエハでの結晶
成長を防止し、粒子の結晶成長に付随する結晶粒の凝集
を防止し、結晶粒と結晶粒との間に隙間が開くことを防
止することができる。That is, for example, by performing sputtering in a state in which a wafer such as a semiconductor substrate is cooled, crystal growth of target particles incident on the wafer on the wafer is prevented, and agglomeration of crystal particles accompanying the crystal growth of the particles. Can be prevented, and a gap can be prevented from opening between the crystal grains.
【0203】また、ウエハを高温の状態に保持した状態
でのスパッタリングを行うことにより、ウエハに入射す
るターゲット粒子をウエハにおいてその下にある半導体
基板または下層膜とを反応させ、例えばシリコン上のタ
ングステンであればタングステンシリサイドのような新
規の反応層をその界面に形成することもできる。Further, by performing sputtering in a state where the wafer is kept at a high temperature, the target particles incident on the wafer react with the semiconductor substrate or the lower layer film underlying the target particles in the wafer, for example, tungsten on silicon. Then, a new reaction layer such as tungsten silicide can be formed at the interface.
【0204】また、前記したウエハの冷却した状態に加
え、ターゲット材料とウエハとの間にスパッタ粒子の指
向性を制御するための構造物を設けた製造装置によるス
パッタリング法とすることにより、接続孔内の全体に必
要十分な厚さの第1の導電膜を堆積することが可能とな
る。Further, in addition to the above-mentioned cooled state of the wafer, the sputtering method by the manufacturing apparatus in which the structure for controlling the directivity of the sputtered particles is provided between the target material and the wafer, the connection hole is formed. The first conductive film having a necessary and sufficient thickness can be deposited on the entire inside.
【0205】また、金属ハロゲン化物または有機金属お
よび還元ガスを用いた化学的気相成長法によって例えば
チタンナイトライド膜などの第1の導電膜を形成する工
程とすることにより、微細でしかも高アスペクト比の接
続孔であってもその接続孔内に十分な厚さの第1の導電
膜を堆積することが可能となる。In addition, a fine and high aspect ratio can be obtained by forming a first conductive film such as a titanium nitride film by a chemical vapor deposition method using a metal halide or an organic metal and a reducing gas. Even with a contact hole having a specific ratio, the first conductive film having a sufficient thickness can be deposited in the contact hole.
【0206】(4)本発明の半導体集積回路装置の製造
方法によれば、接続孔の形成に用いる比較的高抵抗の金
属膜などの導電膜の平坦部での膜厚を先行技術に比べて
薄くすることが可能となり、接続孔と導電膜の同時形成
を行なった場合のその導電膜を有する配線層部での積層
膜の合成抵抗値の増大を抑制することができる。(4) According to the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention, the film thickness at the flat portion of a conductive film such as a metal film having a relatively high resistance used for forming a connection hole is smaller than that in the prior art. It is possible to reduce the thickness, and it is possible to suppress an increase in the combined resistance value of the laminated film in the wiring layer portion having the conductive film when the connection hole and the conductive film are simultaneously formed.
【0207】(5)本発明の半導体集積回路装置の製造
装置によれば、各室にゲートバルブを介して連結されて
おり各室に必要に応じて半導体基板などのウエハを搬入
すると共に搬出する機構部である搬送室を有し、搬送室
はその内を減圧状態にできる真空ポンプが連結されてい
ると共にロードロック室はその内を減圧状態にすること
ができる真空ポンプが連結されていることにより、スパ
ッタリング室において第1の導電膜を形成した後に気相
反応室において第1の導電膜の表面に第2の導電膜を形
成する工程および各室にウエハを搬入したり各室からウ
エハを搬出する際に減圧状態において行い、大気開放す
ることなしに行うことができるために、第2の導電膜の
形成前の第1の導電膜の表面に不純物が吸着することを
防止できる。(5) According to the semiconductor integrated circuit device manufacturing apparatus of the present invention, each chamber is connected through a gate valve, and a wafer such as a semiconductor substrate is loaded into and unloaded from each chamber as needed. It has a transfer chamber that is a mechanical part, and the transfer chamber is connected to a vacuum pump capable of reducing the pressure inside the load lock chamber, and the load lock chamber is connected to a vacuum pump capable of reducing the pressure inside the load lock chamber. The step of forming the second conductive film on the surface of the first conductive film in the vapor phase reaction chamber after forming the first conductive film in the sputtering chamber, and loading or unloading the wafer into or from each chamber. Since it can be performed in a reduced pressure state before being carried out and without being exposed to the atmosphere, impurities can be prevented from being adsorbed on the surface of the first conductive film before the formation of the second conductive film.
【0208】また、第1の導電膜および第2の導電膜な
どの異種の導電膜の間の界面は、大気に含まれている酸
素または窒素の影響で不均一に反応することを防止でき
る。Further, the interfaces between different kinds of conductive films such as the first conductive film and the second conductive film can be prevented from reacting nonuniformly under the influence of oxygen or nitrogen contained in the atmosphere.
【0209】また、本発明の製造装置を適用して半導体
集積回路装置などを製造する場合には、接続孔と配線層
の同時形成が可能となり、プロセスの簡略化による不安
定要素の低減ができる。また、TATの短縮に有効であ
り容易な製造工程を用いて種々の態様の半導体集積回路
装置を製造できる。When a semiconductor integrated circuit device or the like is manufactured by applying the manufacturing apparatus of the present invention, connection holes and wiring layers can be formed at the same time, and unstable elements can be reduced by simplifying the process. . Also, semiconductor integrated circuit devices of various aspects can be manufactured by using a simple manufacturing process which is effective for shortening TAT.
【0210】(6)本発明の半導体集積回路装置の製造
装置によれば、導電膜の積層配線構造を構成する配線層
の形成工程を大気に開放することなしに減圧状態あるい
は不活性ガスの雰囲気の搬送室で連結されている各室に
より行うものであることにより、複数の導電膜の相互の
導電膜が不均一に反応することを防止することができる
ので、配線層の抵抗の上昇および抵抗のばらつきを抑制
することができる。(6) According to the apparatus for manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention, the process of forming the wiring layer forming the laminated wiring structure of the conductive film is under a depressurized state or an inert gas atmosphere without opening to the atmosphere. Since it is performed by each chamber connected by the transfer chamber, it is possible to prevent the conductive films of the plurality of conductive films from reacting non-uniformly. Can be suppressed.
【0211】また、本発明の製造装置によれば、スパッ
タリング法とブランケットCVD法などの気相反応法に
より導電膜を形成する際に、スパッタリング室と気相反
応室を搭載した製造装置1において、ロードロック室2
および搬送室7を減圧状態に保つことにより、酸素によ
る表面の酸化あるいは物理吸着した汚染分子による界面
不純物層の形成を防止し、スパッタリング膜の形成後の
ウエハの表面の清浄度を保つことができる。Further, according to the manufacturing apparatus of the present invention, in the manufacturing apparatus 1 equipped with the sputtering chamber and the gas phase reaction chamber when the conductive film is formed by the gas phase reaction method such as the sputtering method and the blanket CVD method, Load lock room 2
By keeping the transfer chamber 7 and the transfer chamber 7 in a depressurized state, it is possible to prevent the surface from being oxidized by oxygen or to form an interface impurity layer due to physically adsorbed contaminant molecules, and to maintain the cleanliness of the wafer surface after the sputtering film is formed. .
【0212】(7)本発明の半導体集積回路装置の製造
装置によれば、気相反応室におけるチャンバ内の側面に
チャンバ内の状況を観察するための覗き窓におけるチャ
ンバに面する側をハロゲン系のガスに対する耐食性の高
い材料からなる透明膜によって被覆されていることによ
り、覗き窓の石英が気相反応室を清浄化するためにハロ
ゲン系のガスを用いてプラズマクリーニング処理した際
にエッチングされるのを防止することができる。すなわ
ち、覗き窓がエッチングされたことに起因する反応副生
成物の発生を防止することが可能となる。(7) According to the semiconductor integrated circuit device manufacturing apparatus of the present invention, the side facing the chamber in the side surface of the chamber in the gas phase reaction chamber is a halogen-based side facing the chamber in the observation window for observing the inside of the chamber. Since it is covered with a transparent film made of a material having a high corrosion resistance to the gas, the quartz of the viewing window is etched when plasma cleaning is performed using a halogen-based gas to clean the gas phase reaction chamber. Can be prevented. That is, it becomes possible to prevent the generation of reaction by-products due to the etching of the viewing window.
【0213】また、気相反応室のクリーニングの際に発
生し、気相反応室内に残留する成膜阻害物質が存在して
いる場合において、その成膜阻害物質の濃度を低減する
ことができることより、気相反応の際の成膜開始までの
ラグタイムを抑制し、膜厚のばらつきの防止およびスル
ープットの向上を実現することができる。Further, when there is a film-forming inhibitor that is generated during cleaning of the gas-phase reaction chamber and remains in the gas-phase reaction chamber, it is possible to reduce the concentration of the film-forming inhibitor. It is possible to suppress the lag time until the start of film formation during the gas phase reaction, prevent variations in film thickness, and improve throughput.
【0214】(8)本発明の製造装置によれば、スパッ
タリング室において例えばタングステンをスパッタリン
グする際に、ウエハとターゲットとの間に構造物を配置
することにより、微細な接続孔の側壁と底面の両方に平
坦部に比べ10%以上の段差被覆性を確保することが可
能となる。(8) According to the manufacturing apparatus of the present invention, when sputtering tungsten, for example, in the sputtering chamber, by arranging a structure between the wafer and the target, the side wall and the bottom surface of the fine connection hole can be formed. It is possible to secure step coverage of 10% or more as compared with the flat portion.
【0215】このため、平坦部でのスパッタ膜の膜厚を
必要最小限に保ったまま、接続孔の内部でのスパッタ膜
厚を連続膜にするために必要な成膜量を確保することが
できる。したがって、ブランケットCVD法により形成
したタングステン膜をウエハ上に堆積する際に材料ガス
であるフッ化タングステンが不連続膜の隙間を通して下
層のシリコンあるいはアルミニウム合金などの配線材料
に到達することを防止することができる。Therefore, it is possible to secure a film formation amount necessary for making the sputtered film thickness inside the connection hole a continuous film while keeping the film thickness of the sputtered film in the flat portion to a necessary minimum. it can. Therefore, when depositing a tungsten film formed by the blanket CVD method on a wafer, it is possible to prevent tungsten fluoride, which is a material gas, from reaching the underlying wiring material such as silicon or aluminum alloy through the gap of the discontinuous film. You can
【図1】本発明の一実施例である製造装置の上部を取り
除いた構造を示す概略平面図である。FIG. 1 is a schematic plan view showing a structure in which an upper portion of a manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention is removed.
【図2】本発明の一実施例である製造装置におけるスパ
ッタリング室を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a sputtering chamber in a manufacturing apparatus that is an embodiment of the present invention.
【図3】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
製造工程を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device which is an embodiment of the present invention.
【図4】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
製造工程を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device which is an embodiment of the present invention.
【図5】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
製造工程を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device which is an embodiment of the present invention.
【図6】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
製造工程を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device which is an embodiment of the present invention.
【図7】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
製造工程を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device which is an embodiment of the present invention.
【図8】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
製造工程を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device which is an embodiment of the present invention.
【図9】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
製造工程を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device which is an embodiment of the present invention.
【図10】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造工程において配線層を形成する製造工程を示すプ
ロセス図である。FIG. 10 is a process diagram showing a manufacturing process of forming a wiring layer in a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device which is an embodiment of the present invention.
【図11】気相反応室の内に残留する窒素酸化物のガス
濃度とタングステン膜の成膜遅れ時間の関係を示すグラ
フ図である。FIG. 11 is a graph showing the relationship between the gas concentration of nitrogen oxide remaining in the gas phase reaction chamber and the film formation delay time of the tungsten film.
【図12】気相反応処理前の水素熱処理の有無をパラメ
ータとした接続孔のアスペクト比とコンタクトチェーン
の導通歩留まりの関係を示すグラフ図である。FIG. 12 is a graph showing a relationship between an aspect ratio of a connection hole and a conduction yield of a contact chain with or without hydrogen heat treatment before a gas phase reaction treatment as a parameter.
【図13】タングステンとアルミニウム合金の積層膜を
熱処理した場合の熱処理時間と配線層抵抗の上昇率の関
係を示すグラフ図である。FIG. 13 is a graph showing the relationship between the heat treatment time and the rate of increase in wiring layer resistance when a laminated film of tungsten and an aluminum alloy is heat treated.
【図14】水素プラズマ処理を施した場合と施さない場
合における気相反応による成膜開始までの成膜遅れ時間
の関係を示すグラフ図である。FIG. 14 is a graph showing the relationship between the film formation delay time up to the start of film formation due to a gas phase reaction when hydrogen plasma treatment is performed and when hydrogen plasma treatment is not performed.
1 製造装置 2 ロードロック室 3 前処理室 4 スパッタリング室 4a ウエハステージ 4b ガス導入管 4c ターゲット 4d 構造物 5 スパッタリング室 6 気相反応室 6a 覗き窓 6b 透明膜 6c 透明膜 6d チャンバ 7 搬送室 7a 搬送アーム 8 ゲートバルブ 9 ウエハ 10 ウエル領域 11 ウエル領域 12 フィールド絶縁膜 13 ゲート絶縁膜 14 ゲート電極 15 拡散層 16 サイドウォール 17 絶縁膜 18 接続孔 19 導電膜 20 導電膜 21 導電膜 22 導電膜 23 第1の配線層 24 絶縁膜 25 SOG膜 26 絶縁膜 27 層間絶縁膜 28 接続孔 29 接続孔 30 導電膜 31 導電膜 32 導電膜 33 導電膜 34 第2の配線層 35 表面保護膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Manufacturing equipment 2 Load lock chamber 3 Pretreatment chamber 4 Sputtering chamber 4a Wafer stage 4b Gas introduction pipe 4c Target 4d Structure 5 Sputtering chamber 6 Gas phase reaction chamber 6a Viewing window 6b Transparent film 6c Transparent film 6d Chamber 7 Transfer chamber 7a Transfer Arm 8 Gate valve 9 Wafer 10 Well region 11 Well region 12 Field insulating film 13 Gate insulating film 14 Gate electrode 15 Diffusion layer 16 Sidewall 17 Insulating film 18 Connection hole 19 Conductive film 20 Conductive film 21 Conductive film 22 Conductive film 23 First Wiring layer 24 insulating film 25 SOG film 26 insulating film 27 interlayer insulating film 28 connection hole 29 connection hole 30 conductive film 31 conductive film 32 conductive film 33 conductive film 34 second wiring layer 35 surface protective film
───────────────────────────────────────────────────── 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 21/285 C (72)発明者 大和田 伸郎 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 福田 直樹 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location H01L 21/285 C (72) Inventor Shinro Owada 2326 Imai, Ome City, Tokyo Hitachi, Ltd. Device Development In the center (72) Inventor Naoki Fukuda 2326 Imai, Ome-shi, Tokyo Hitachi, Ltd. Device Development Center
Claims (9)
と、前記半導体基板上に設けられている絶縁膜と、前記
絶縁膜の選択的な領域に設けられている接続孔と、前記
接続孔および前記接続孔の近傍の前記絶縁膜の表面に設
けられている複数の導電膜からなる配線層とを有する半
導体集積回路装置であって、前記配線層を構成している
複数の前記導電膜の少なくとも1つの導電膜の前記接続
孔の内における膜厚は、前記接続孔の近傍の前記絶縁膜
の表面における膜厚よりも厚いことを特徴とする半導体
集積回路装置。1. A semiconductor substrate provided with a semiconductor element, an insulating film provided on the semiconductor substrate, a connection hole provided in a selective region of the insulating film, the connection hole, and A semiconductor integrated circuit device having a wiring layer made of a plurality of conductive films provided on the surface of the insulating film in the vicinity of the connection hole, wherein at least one of the conductive films constituting the wiring layer is formed. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein a film thickness of one conductive film in the connection hole is thicker than a film thickness of a surface of the insulating film near the connection hole.
と、前記半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、前記
絶縁膜の選択的な領域に接続孔を形成する工程と、前記
絶縁膜および前記接続孔の表面に第1の導電膜を形成す
る工程と、前記半導体基板上に形成されている前記第1
の導電膜に対しガス雰囲気において熱処理を施す熱処理
工程またはプラズマ処理を施すプラズマ処理工程のいず
れか1つを行う工程と、前記第1の導電膜が形成されて
いる前記半導体基板上に第2の導電膜を形成する工程で
あって、前記第2の導電膜の前記接続孔の内における膜
厚は前記接続孔の近傍の前記絶縁膜の表面における膜厚
よりも厚いように形成する工程とを有することを特徴と
する半導体集積回路装置の製造方法。2. A step of forming a semiconductor element on a semiconductor substrate, a step of forming an insulating film on the semiconductor substrate, a step of forming a connection hole in a selective region of the insulating film, the insulating film and Forming a first conductive film on the surface of the connection hole; and forming the first conductive film on the semiconductor substrate.
Performing either one of a heat treatment process of performing heat treatment on the conductive film in a gas atmosphere or a plasma treatment process of performing plasma treatment; and a second process on the semiconductor substrate on which the first conductive film is formed. Forming a conductive film, wherein the film thickness of the second conductive film inside the connection hole is thicker than the film thickness on the surface of the insulating film in the vicinity of the connection hole. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising:
造方法において、前記第2の導電膜を形成する工程は、
金属ハロゲン化物およびシリコンを含む還元性ガスある
いは金属ハロゲン化物および還元ガスとして水素ガスを
用いた化学的気相成長法によって前記第2の導電膜を形
成する工程であることを特徴とする半導体集積回路装置
の製造方法。3. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 2, wherein the step of forming the second conductive film comprises:
A semiconductor integrated circuit characterized by a step of forming the second conductive film by a chemical vapor deposition method using a reducing gas containing a metal halide and silicon or a hydrogen gas as the metal halide and a reducing gas. Device manufacturing method.
装置の製造方法において、前記第1の導電膜を形成する
工程は、前記半導体基板を冷却した状態でのスパッタリ
ング法、前記半導体基板を高温の状態に保持した状態で
のスパッタリング法、前記半導体基板とターゲット材料
との間にスパッタ粒子の指向性を制御するための構造物
を設けた製造装置によるスパッタリング法または金属ハ
ロゲン化物または有機金属および還元ガスを用いた化学
的気相成長法によって前記第1の導電膜を形成する工程
であることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
法。4. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 2, wherein the step of forming the first conductive film is a sputtering method in a state in which the semiconductor substrate is cooled, and the semiconductor substrate is heated to a high temperature. In the state of being held in the state of, the sputtering method by a manufacturing apparatus provided with a structure for controlling the directivity of sputtered particles between the semiconductor substrate and the target material or metal halide or organic metal and reduction A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising the step of forming the first conductive film by a chemical vapor deposition method using a gas.
前処理室、ウエハに対してスパッタリング処理を行うス
パッタリング室およびウエハに対して気相成長処理を行
う気相反応室を有する半導体集積回路装置の製造装置で
あって、 前記各室にゲートバルブを介して連結されており各室に
必要に応じてウエハを搬入または搬出する機構部である
搬送室を備え、 前記ロードロック室は前記ウエハを製造装置に導入する
と共に一連の処理が終了した前記ウエハを前記製造装置
の外部に搬出するための機構部であり、前記ロードロッ
ク室の内部を減圧状態にすることができる真空ポンプが
連結され、 前記搬送室には、その内部を減圧状態にできる真空ポン
プが連結されていることを特徴とする半導体集積回路装
置の製造装置。5. A semiconductor integrated circuit device having a load lock chamber, a pretreatment chamber for pretreating a wafer, a sputtering chamber for performing a sputtering process on a wafer, and a vapor phase reaction chamber for performing a vapor phase growth process on a wafer. The manufacturing apparatus of, wherein the chamber is provided with a transfer chamber which is connected to each of the chambers through a gate valve and is a mechanism unit for loading or unloading the wafer as needed, and the load lock chamber stores the wafer. A mechanism portion for introducing the wafer into the manufacturing apparatus and carrying out the series of processes to the outside of the manufacturing apparatus, and is connected to a vacuum pump capable of reducing the pressure inside the load lock chamber, A vacuum pump capable of reducing the pressure inside the transfer chamber is connected to the transfer chamber.
造装置において、前記スパッタリング室は、前記ウエハ
をセットできるウエハステージを有し、前記ウエハステ
ージには前記ウエハの温度を調節できる温度調節機構が
設置されていることを特徴とする半導体集積回路装置の
製造装置。6. The apparatus for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 5, wherein the sputtering chamber has a wafer stage on which the wafer can be set, and the wafer stage has a temperature adjusting mechanism capable of adjusting the temperature of the wafer. And a semiconductor integrated circuit device manufacturing apparatus.
装置の製造装置において、前記スパッタリング室は、前
記ウエハとターゲットの間に前記ウエハに対してほぼ垂
直な方向に貫通孔を有する構造物を必要に応じて配置さ
せることができることを特徴とする半導体集積回路装置
の製造装置。7. The semiconductor integrated circuit device manufacturing apparatus according to claim 5, wherein the sputtering chamber has a structure having a through hole between the wafer and a target in a direction substantially perpendicular to the wafer. An apparatus for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, which can be arranged as needed.
回路装置の製造装置において、前記気相反応室は、ガス
の減圧雰囲気の下における熱処理またはプラズマ処理の
うち必要に応じて少なくとも1つの処理を行なうことが
できる構造を有することを特徴とする半導体集積回路装
置の製造装置。8. The apparatus for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 5, 6 or 7, wherein the gas-phase reaction chamber is at least one of a heat treatment or a plasma treatment under a reduced pressure atmosphere of gas as necessary. An apparatus for manufacturing a semiconductor integrated circuit device having a structure capable of performing processing.
集積回路装置の製造装置において、前記気相反応室は、
チャンバ内の側面に前記チャンバ内の状況を観察するた
めの覗き窓を有し、前記覗き窓における前記チャンバに
面する側をハロゲン系のガスに対する耐食性の高い材料
からなる透明膜によって被覆したことを特徴とする半導
体集積回路装置の製造装置。9. The manufacturing apparatus of a semiconductor integrated circuit device according to claim 5, 6, 7 or 8, wherein the vapor phase reaction chamber is
A side surface in the chamber has a peep window for observing the inside of the chamber, and the side of the peep window facing the chamber is covered with a transparent film made of a material having high corrosion resistance to halogen-based gas. A manufacturing apparatus for a characteristic semiconductor integrated circuit device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30467794A JPH08162534A (en) | 1994-12-08 | 1994-12-08 | Semiconductor integrated circuit device, manufacturing method thereof, and manufacturing apparatus used therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30467794A JPH08162534A (en) | 1994-12-08 | 1994-12-08 | Semiconductor integrated circuit device, manufacturing method thereof, and manufacturing apparatus used therefor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08162534A true JPH08162534A (en) | 1996-06-21 |
Family
ID=17935902
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30467794A Pending JPH08162534A (en) | 1994-12-08 | 1994-12-08 | Semiconductor integrated circuit device, manufacturing method thereof, and manufacturing apparatus used therefor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08162534A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002510145A (en) * | 1998-01-20 | 2002-04-02 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Plasma annealing of substrates to improve adhesion |
| JP2007221171A (en) * | 2007-05-21 | 2007-08-30 | Canon Anelva Corp | Heterogeneous thin film production equipment |
| KR20220113517A (en) * | 2020-08-25 | 2022-08-12 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | Low resistivity tungsten film and manufacturing method |
-
1994
- 1994-12-08 JP JP30467794A patent/JPH08162534A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002510145A (en) * | 1998-01-20 | 2002-04-02 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Plasma annealing of substrates to improve adhesion |
| JP2007221171A (en) * | 2007-05-21 | 2007-08-30 | Canon Anelva Corp | Heterogeneous thin film production equipment |
| KR20220113517A (en) * | 2020-08-25 | 2022-08-12 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | Low resistivity tungsten film and manufacturing method |
| JP2023516859A (en) * | 2020-08-25 | 2023-04-21 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Low resistance tungsten film and manufacturing method |
| US12191198B2 (en) | 2020-08-25 | 2025-01-07 | Applied Materials, Inc. | Low resistivity tungsten film and method of manufacture |
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