JPH034525A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
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- JPH034525A JPH034525A JP1139720A JP13972089A JPH034525A JP H034525 A JPH034525 A JP H034525A JP 1139720 A JP1139720 A JP 1139720A JP 13972089 A JP13972089 A JP 13972089A JP H034525 A JPH034525 A JP H034525A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は半導体装置の製造方法に係り、特に高密度集積
回路における配線導体の形成工程の改良に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Field of Application) The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and particularly to an improvement in a process for forming wiring conductors in a high-density integrated circuit.
(従来の技術)
半導体集積回路の素子の微細化、高集積化が著しく進ん
でいる。高密度集積回路においては、配線は細(かつ長
いものとなり、配線の高抵抗化や段切れなどの問題が生
じる。(Prior Art) The miniaturization and high integration of semiconductor integrated circuit elements are progressing significantly. In high-density integrated circuits, wiring becomes thin (and long), leading to problems such as high wiring resistance and disconnection.
集積回路の配線の段切れは特に、配線の接続孔部分で生
じ易い。この配線の段切れを防止する有効な方法として
、接続孔に予めCVD法により金属を埋め込む方法が知
られている。例えば所望の素子が形成され、第1層Ag
配線が形成された半導体基板に層間絶縁膜を形成し、こ
の層間絶縁膜に接続孔を形成する。その後この接続孔に
例えば選択CVD法を利用してタングステン(W)やア
ルミニウム(AI)などを埋込み形成する。その後第2
層金属配線を形成する。この方法によれば、接続孔部分
に段差がなくなるため、第2層配線の接続孔部分での段
切れを確実に防止することができる。Breaks in the wiring of integrated circuits are particularly likely to occur at connection hole portions of the wiring. As an effective method for preventing this wiring breakage, a method is known in which metal is embedded in the contact hole in advance by CVD. For example, a desired element is formed and the first layer Ag
An interlayer insulating film is formed on a semiconductor substrate on which wiring is formed, and connection holes are formed in this interlayer insulating film. Thereafter, tungsten (W), aluminum (AI), or the like is buried in this connection hole using, for example, selective CVD. then the second
Form layer metal wiring. According to this method, since there is no difference in level in the connection hole portion, it is possible to reliably prevent step breakage in the connection hole portion of the second layer wiring.
一方配線の高抵抗化の問題は、上述した金属埋込みの方
法によっては解決されない。配線の高抵抗化は前述によ
うに配線自体が細くかつ長くなることが一つの原因であ
るが、もう一つ無視できないのは、コンタクト抵抗の増
大である。配線のコンタクト抵抗は、接続・孔が微細寸
法になることによりますます増大している。また接続孔
に露出する導体層表面には自然酸化膜その他の絶縁膜が
形成されており、これがコンタクト抵抗の増大をもたら
す。従って低いコンタクト抵抗を得るためには、配線の
接続孔を形成した後、配線を形成する前に接続孔に露出
する導体層の表面を清浄化する前処理が極めて重要にな
る。On the other hand, the problem of high wiring resistance cannot be solved by the metal embedding method described above. One of the reasons for the increase in the resistance of wiring is that the wiring itself becomes thinner and longer as described above, but another factor that cannot be ignored is an increase in contact resistance. The contact resistance of interconnects is increasing as connections and holes become smaller in size. Furthermore, a natural oxide film or other insulating film is formed on the surface of the conductor layer exposed to the contact hole, which causes an increase in contact resistance. Therefore, in order to obtain low contact resistance, it is extremely important to perform pretreatment to clean the surface of the conductor layer exposed to the contact hole after forming the contact hole for the wire and before forming the wire.
従来より、この様な配線形成前の前処理として、希弗酸
を用いる方法が一般に行われている。しかし最近の高密
度集積回路での微細接続孔では、この方法によっては満
足できる低いコンタクト抵抗を得ることができない。希
弗酸処理を行なったとしても、その基板を膜形成装置に
装着するまでに空気に晒されて、接続孔に露出する導体
層表面に再び自然酸化膜が形成されるからである。また
接続孔に弗化物膜が残留することがあり、これがコンタ
クト抵抗の増大をもたらす。Conventionally, a method using dilute hydrofluoric acid has been generally used as a pretreatment before forming such wiring. However, with the fine contact holes in modern high-density integrated circuits, it is not possible to obtain a satisfactorily low contact resistance by this method. This is because even if dilute hydrofluoric acid treatment is performed, the substrate will be exposed to air before it is mounted on the film forming apparatus, and a natural oxide film will be formed again on the surface of the conductor layer exposed to the connection hole. Furthermore, a fluoride film may remain in the contact hole, which increases contact resistance.
これに対して、アルゴン(Ar)ガスなどのプラズマエ
ツチングを利用した前処理法がある。この前処理を行な
う前処理室と、配線導体層形成用の反応室とをゲートバ
ルブにより連結して一体化した膜形成装置も知られてい
る。この装置を用いれば、前処理とその後の膜形成とを
真空を破ることなく連続して行なうことができるため、
良好な表面状態を保って配線導体層形成を行なうことが
可能である。しかしこの装置を用いても、まだ配線のコ
ンタクト抵抗に問題が残る。Arガスのプラズマを利用
したエツチングを行なうと、接続孔に露出した導体層表
面の汚染膜は除去されるが、プラズマにより叩かれてそ
の表面は非常に活性なものとなる。このため、ごく微量
でも空気があると、前処理を行なった基板を反応室に搬
送する間にまた自然酸化膜が形成されてしまうからであ
る。On the other hand, there is a pretreatment method using plasma etching such as argon (Ar) gas. A film forming apparatus is also known in which a pretreatment chamber for performing this pretreatment and a reaction chamber for forming a wiring conductor layer are connected and integrated by a gate valve. By using this device, pretreatment and subsequent film formation can be performed continuously without breaking the vacuum.
It is possible to form a wiring conductor layer while maintaining a good surface condition. However, even with this device, there still remains a problem with the contact resistance of the wiring. When etching is performed using Ar gas plasma, the contaminated film on the surface of the conductor layer exposed to the connection hole is removed, but the surface is struck by the plasma and becomes very active. Therefore, if there is even a very small amount of air, a natural oxide film will be formed again while the pretreated substrate is being transported to the reaction chamber.
(発明が解決しようとする課題)
以上のように従来の半導体装置における配線形成の前処
理法では、微細接続孔を持つ高密度化された集積回路で
は、十分に満足できる小さいコンタクト抵抗が得られな
い、という問題があった。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, with the conventional pre-processing method for forming wiring in semiconductor devices, it is difficult to obtain a sufficiently low contact resistance in high-density integrated circuits with fine contact holes. The problem was that there was no.
本発明は、極めて小さいコンタクト抵抗を実現できる前
処理工程を備えた半導体装置の製造方法を提供すること
を目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that includes a pretreatment process that can realize extremely low contact resistance.
[発明の構成]
(課題を解決するための手段)
本発明は、第1に、所望の素子および第1の導体層が形
成された半導体基板に絶縁膜を形成し、この絶縁膜に接
続孔を形成した後、第2の導体層を形成する前の前処理
工程として、
(a) 基板を不活性ガスまたは窒素ガスのプラズマ
中に放置し、次いで
(b) 基板をハロゲン原子を含むガスのプラズマ中
に放置し、次いで
(c)基板を水素原子を含むプラズマ中に放置する、
という一連のプラズマ処理を行なうことを特徴とする。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present invention provides, firstly, forming an insulating film on a semiconductor substrate on which a desired element and a first conductor layer are formed, and forming connection holes in this insulating film. After forming, as a pretreatment step before forming the second conductor layer, (a) the substrate is left in an inert gas or nitrogen gas plasma, and (b) the substrate is placed in a gas containing halogen atoms. It is characterized by performing a series of plasma treatments, including (c) leaving the substrate in plasma, and then (c) leaving the substrate in plasma containing hydrogen atoms.
本発明は、第2に、上述の前処理工程における工程(a
) (b)を同時に行なうことを特徴とする。Second, the present invention provides a step (a) in the above-mentioned pretreatment step.
) (b) is performed at the same time.
本発明はまた、プラズマ処理を行う前処理室と膜形成用
の反応室がゲートバルブを介して連結された膜形成装置
を用いて、上述の工程(a)および(b)を前処理室で
行い、工程(c)を反応室で行うようにしたことを特徴
とする。The present invention also provides a method for performing the above steps (a) and (b) in the pretreatment chamber using a film forming apparatus in which a pretreatment chamber for plasma treatment and a reaction chamber for film formation are connected via a gate valve. and step (c) is performed in a reaction chamber.
(作用)
本発明によれば、工程(a)の不活性ガスまたは窒素ガ
スのプラズマ処理によって、絶縁膜に形成された接続孔
に露出する第1の導体層表面の汚染膜が除去される。そ
して工程(b)のハロゲン原子を含むガスのプラズマ処
理によって、汚染膜が除去された清浄な第1の導体層表
面に第1の導体層のハロゲン化物を主成分とする膜(以
下、単にハロゲン化物膜という)が形成される。これに
より第1の導体層表面の酸化が防止される。ハロゲン化
物膜は水素原子を含むガスのプラズマ処理によって容易
に除去することができるから、これを例えば膜形成を行
う反応室内で膜形成の直前に行うことにより、19染膜
や自然酸化膜のない清浄な表面を持つ第1の導体層にコ
ンタクトする第2の導体層を形成することができる。し
たがって本発明によれば、極めてコンタクト抵抗の小さ
い配線の層間接続が可能になる。(Operation) According to the present invention, the contaminated film on the surface of the first conductor layer exposed to the contact hole formed in the insulating film is removed by the inert gas or nitrogen gas plasma treatment in step (a). Then, by plasma treatment with a gas containing halogen atoms in step (b), a film containing a halide as a main component (hereinafter simply halogen A chemical compound film) is formed. This prevents the surface of the first conductor layer from being oxidized. Halide films can be easily removed by plasma treatment with a gas containing hydrogen atoms, so by performing this in the reaction chamber where the film is formed immediately before film formation, it is possible to eliminate the 19 dye film and natural oxide film. A second conductive layer can be formed that contacts the first conductive layer with a clean surface. Therefore, according to the present invention, it is possible to connect interlayers of wiring with extremely low contact resistance.
前処理工程の(a) (b)を同時に行った場合にも同
様である。この場合には、汚染膜の除去と酸化防止膜と
なるハロゲン化物膜の形成とが同時進行で行われる。The same applies when the pretreatment steps (a) and (b) are performed at the same time. In this case, the removal of the contaminated film and the formation of a halide film serving as an oxidation-preventing film are performed simultaneously.
また、前処理室と反応室がゲートバルブにより連結され
て一体化されている膜形成装置を用いて、工程(a)お
よび(b)を前処理室で行い、工程(c)を反応室で行
うことにより、膜形成の直前まで第1の導体層表面を保
護することができる。そしてこの場合、反応室内でハロ
ゲン原子を含むプラズマ処理を行わないから、反応室内
およびこの中に搬送された基板表面がハロゲン化物によ
り汚染されることはない。In addition, using a film forming apparatus in which a pretreatment chamber and a reaction chamber are connected and integrated by a gate valve, steps (a) and (b) are performed in the pretreatment chamber, and step (c) is performed in the reaction chamber. By doing so, the surface of the first conductor layer can be protected until immediately before film formation. In this case, since plasma treatment containing halogen atoms is not performed in the reaction chamber, the reaction chamber and the surface of the substrate transported therein are not contaminated with halides.
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図(a)〜(g) は、一実施例の半導体装置に
おける配線形成工程を示す断面図である。第2図はこの
実施例に用いた膜形成装置の構成を概略的に示す。膜形
成装置は、前処理室11と反応室21、およびこれらの
間を基板を搬送できるように連結するゲートバルブ15
を持つ。このゲートバルブ15の構造はどの様なもので
もよく、要は基板を処理する際には二つの室間を分離し
、前処理室11から反応室21に基板を搬送する際には
これを基板が外気に触れない状態で行える機能を有する
ものであればよい。前処理室11の電極13は基板12
を載置するサセプタを兼ねており、この電極14に外部
の高周波電源14から所定の高周波電力が印加されるよ
うになっている。反応室21の電極23も同様に基板2
を載置するサセプタを兼ねており、これに外部の高周波
電源24から所定の高周波電力が印加されるようになっ
ている。反応室21には石英製窓が設けられ、この外に
基板加熱用の赤外線ランプ26が設けられている。前処
理室11および反応室21の本体を構成する金属容器は
、共に接地される。図では省略しであるが、前、処理室
11および反応室21にはそれぞれ、所定のガスを導入
するガス道入管と排気系が接続されている。FIGS. 1(a) to 1(g) are cross-sectional views showing a wiring forming process in a semiconductor device of one embodiment. FIG. 2 schematically shows the structure of the film forming apparatus used in this example. The film forming apparatus includes a pretreatment chamber 11, a reaction chamber 21, and a gate valve 15 that connects these so that a substrate can be transferred between them.
have. The gate valve 15 may have any structure; the point is that it separates the two chambers when processing a substrate, and separates the two chambers when the substrate is transferred from the pretreatment chamber 11 to the reaction chamber 21. Any device that has a function that can be performed without being exposed to the outside air may be used. The electrode 13 in the pretreatment chamber 11 is connected to the substrate 12
A predetermined high frequency power is applied to this electrode 14 from an external high frequency power source 14. Similarly, the electrode 23 of the reaction chamber 21 is connected to the substrate 2.
It also serves as a susceptor on which is placed a predetermined high frequency power from an external high frequency power source 24. The reaction chamber 21 is provided with a quartz window, and an infrared lamp 26 for heating the substrate is provided outside the window. The metal containers constituting the main bodies of the pretreatment chamber 11 and the reaction chamber 21 are both grounded. Although not shown in the figure, a gas inlet pipe for introducing a predetermined gas and an exhaust system are connected to the front, processing chamber 11, and reaction chamber 21, respectively.
この様な膜形成装置を用いて、具体的にW埋込み工程を
含む二層Ajll配線の形成工程を第1図<a)〜(g
)を用いて説明する。第1図(a)〜(e)までは、第
2図の膜形成装置を用いる前の工程である。第1図(a
)は、多結晶シリコン膜電極などの形成、不純物拡散な
どの工程を経て所望の素子が形成されたシリコン基板1
に、CVD法によりシリコン酸化膜2を形成し、この上
に第1層Al配線3上タ成した状態である。第1層Ag
配線3は、通常の工程に従い、AfI膜のスパッタリン
グ、PEP工程を経て、反応性イオンエツチング(RI
E)によりパターン形成して得られる。次に第1図(
b)に示すように、層間絶縁膜となるシリコン酸化膜4
を基板全面に形成する。このシリコン酸化膜4は例えば
、シラン(SiH4)と酸素(o2)を原料ガスとして
用い、プラズマCVD法により形成される。このシリコ
ン酸化膜4の膜厚は例えば1400人である。この後、
PEP工程と弗素系ガスを用いたRIHにより、第1図
(c)に示すように、シリコン酸化膜4の第1層Al配
線3上に接続孔5を形成する。Using such a film forming apparatus, the formation process of a two-layer AJll wiring including a W embedding process is illustrated in FIGS.
). 1(a) to 1(e) are steps before using the film forming apparatus shown in FIG. 2. Figure 1 (a
) is a silicon substrate 1 on which desired elements have been formed through processes such as forming polycrystalline silicon film electrodes and diffusing impurities.
First, a silicon oxide film 2 is formed by the CVD method, and a first layer Al wiring 3 is deposited thereon. 1st layer Ag
The wiring 3 is formed by sputtering an AfI film, performing a PEP process, and then reactive ion etching (RI) according to the usual process.
It is obtained by patterning according to E). Next, Figure 1 (
As shown in b), a silicon oxide film 4 serving as an interlayer insulating film is formed.
is formed on the entire surface of the substrate. This silicon oxide film 4 is formed, for example, by a plasma CVD method using silane (SiH4) and oxygen (O2) as source gases. The thickness of this silicon oxide film 4 is, for example, 1,400. After this,
By a PEP process and RIH using fluorine gas, a contact hole 5 is formed on the first layer Al wiring 3 of the silicon oxide film 4, as shown in FIG. 1(c).
このようにして接続孔5が形成された基板の接続孔5に
露出する第1層Ag配線3の表面には、絶縁性の高い弗
化物や炭化物、酸化物を含む汚染膜6が形成されている
。A contamination film 6 containing highly insulating fluorides, carbides, and oxides is formed on the surface of the first layer Ag wiring 3 exposed to the connection hole 5 of the substrate in which the connection hole 5 is formed in this way. There is.
次にこの基板を、第2図の膜形成装置の前処理室11に
セットする。そしてこの実施例では、SF6のAr希釈
ガスを導入し、高周波電力を印加して基板をプラズマ処
理する。SF6以外の弗素を含むガスとして、CHF5
、C2H6。Next, this substrate is set in the pretreatment chamber 11 of the film forming apparatus shown in FIG. In this embodiment, SF6 Ar dilution gas is introduced and high frequency power is applied to plasma-process the substrate. CHF5 is a gas containing fluorine other than SF6.
, C2H6.
C3Fjl+ CF4.NF、、F2等の単体ガス或
いはこれらの混合ガスを用いてもよい。より具体的に説
明すれば、Ar希釈ガスは、SF6濃度が1%とし、ガ
ス流4110 cc/ win s圧力2 x 10−
2Torrs基板温度20℃、印加高周波電力200W
、基板バイアス−500vとし、処理時間約1分とする
。この条件では、第1層AfI配線の表面は約120人
エツチングされ、シリコン酸化膜は約300人エツチン
グされる。第1図(d)がこのプラズマ処理を行った状
態を示している。接続孔5に露出する第1層Al配線3
上面は、汚染膜6が除去され、代りに弗化物膜7で覆わ
れる。C3Fjl+ CF4. Single gases such as NF, F2, etc. or a mixture thereof may be used. More specifically, the Ar dilution gas has an SF6 concentration of 1%, a gas flow of 4110 cc/wins, a pressure of 2 x 10-
2 Torrs substrate temperature 20℃, applied high frequency power 200W
, the substrate bias is -500V, and the processing time is about 1 minute. Under these conditions, the surface of the first layer AfI wiring is etched by approximately 120 degrees, and the silicon oxide film is etched by approximately 300 degrees. FIG. 1(d) shows the state after this plasma treatment. First layer Al wiring 3 exposed to connection hole 5
The top surface is covered with a fluoride film 7 instead of the contaminated film 6 removed.
次にこの基板を、ゲートバルブ15を開いて反応室21
に搬送し、H2ガスのプラズマ処理を行って、第1図(
e)に示すように弗化物膜7を除去する。このとき処理
条件は例えば、H2ガス流量24?/m1n、圧力I
Torr、基板温度20”C1印加高周波電力200W
、基板バイアス−1ovとし、処理時間1分とする。Next, this substrate is placed in the reaction chamber 21 by opening the gate valve 15.
It was transported to the
The fluoride film 7 is removed as shown in e). At this time, the processing conditions are, for example, H2 gas flow rate of 24? /m1n, pressure I
Torr, substrate temperature 20”C1 applied high frequency power 200W
, the substrate bias is −1 ov, and the processing time is 1 minute.
引き続き同じ反応室21内で選択CVD法によって、第
1図(r)に示すように接続孔5にW層8を埋め込む。Subsequently, in the same reaction chamber 21, a W layer 8 is embedded in the contact hole 5 by selective CVD as shown in FIG. 1(r).
このときW層堆積条件は例えば、圧力0 、 2 To
rr、基板温度300℃とし、原料ガス流量は、六弗化
タングステン(WF6)を流量10 cc/ −in
1 シラン(S iH4)を流量10cc/mIn s
H2を流量500 cc/ sinとする。このとき
W層の成長速度は約2000人/winである。At this time, the W layer deposition conditions are, for example, pressure 0, 2 To
rr, the substrate temperature is 300°C, and the raw material gas flow rate is tungsten hexafluoride (WF6) at a flow rate of 10 cc/-in.
1 Silane (S iH4) at a flow rate of 10cc/mIns
Let H2 have a flow rate of 500 cc/sin. At this time, the growth rate of the W layer is about 2000 people/win.
その後、第1図(g)に示すように、W層8を介して第
1層Al配線3上接続される第2層A、Q配線9を形成
する。Al膜の堆積は例えば、同じ反応室21内で原料
ガスとしてトリメチルアルミニウム(AJ? (cH
3) 3 )を用イたC V D 1.: ヨり行う。Thereafter, as shown in FIG. 1(g), second layer A and Q wirings 9 are formed to be connected on the first layer Al wiring 3 via the W layer 8. For example, the Al film is deposited using trimethylaluminum (AJ? (cH) as a raw material gas in the same reaction chamber 21.
3) C V D using 3) 1. : Move around.
その後基板を反応室から取り出して、PEP工程を経て
例えばRIEにより第2層AfI配線をバターニングす
る。Thereafter, the substrate is taken out from the reaction chamber, and after a PEP process, the second layer AfI wiring is patterned by, for example, RIE.
なお、第2層Al膜の堆積は、CVDではなく、スパッ
タなどの物理蒸着法によってもよい。Note that the second layer Al film may be deposited by physical vapor deposition such as sputtering instead of CVD.
こうしてこの実施例によれば、接続孔5に露出する第1
層Al配線3の表面が自然酸化膜も他の汚染膜もない極
めて清浄な状態でW層8の埋込みが行われる。従ってW
層8と第1層Al配線3の間のコンタクト抵抗は無視で
きる程度の非常に小さいものとなる。Thus, according to this embodiment, the first
The W layer 8 is buried in an extremely clean state in which the surface of the Al wiring layer 3 is free of natural oxide films and other contaminant films. Therefore W
The contact resistance between the layer 8 and the first layer Al wiring 3 is so small that it can be ignored.
実施例では、前処理後の接続孔への埋込みを選択CVD
により行なった。この埋込み工程は、別の方法でも行な
うことも可能である。In the example, embedding into the connection hole after pretreatment was selected using CVD.
This was done by This embedding step can also be performed in other ways.
第3図(a)〜(c)は、その様な別の埋込み工程を利
用した実施例を説明するための図である。FIGS. 3(a) to 3(c) are diagrams for explaining an embodiment using such another embedding process.
第1図(e)までの前処理工程は先の実施例と同じであ
る。この後反応室において、第3図(a)に示すように
、W S i 2層10.とW層102を順次堆積形成
する。WSi2層10、は例えば、WF6 (10c
c/sin )とSiH4(200cc/m1n)の混
合ガスを用い、圧力0 、 2 Torrs基板温度3
00℃、堆積速度500人/sinで基板全面に形成す
る。このW S i 2層101の膜厚は約3000人
とする。引続き、WF6(10cc/l1in ) 、
S i H4(10cc/mfn )、H2(500c
c/ll1n )の混合ガスを用い、圧力0.2Tor
r、基板温度300℃、堆梼速度500人/alnでW
層10□を全面に約1μm成長させる。その後、SF6
のプラズマを用いて全面エツチングして、第3図(b)
に示すように、W層10□およびWSi2層10□を接
続孔部分にのみ埋め込んだ状態とする。この工程は、反
応室を汚染しないように例えば基板を前処理室111;
戻して行なう。その後先の実施例と同様に、第3図(c
)に示すように第2層Al配線9を形成する。The pretreatment steps up to FIG. 1(e) are the same as in the previous embodiment. After this, in the reaction chamber, as shown in FIG. 3(a), two layers of W Si 10. and W layer 102 are sequentially deposited. The WSi2 layer 10 is, for example, WF6 (10c
Using a mixed gas of c/sin ) and SiH4 (200cc/m1n), the pressure was 0, 2 Torrs, and the substrate temperature was 3.
It is formed on the entire surface of the substrate at a temperature of 00° C. and a deposition rate of 500 people/sin. The thickness of this W Si 2 layer 101 is approximately 3000. Continuing, WF6 (10cc/l1in),
S i H4 (10cc/mfn), H2 (500c
c/ll1n) at a pressure of 0.2 Torr.
r, substrate temperature 300℃, sedimentation speed 500 people/aln W
A layer 10□ is grown to a thickness of about 1 μm over the entire surface. After that, SF6
The entire surface is etched using the plasma shown in Fig. 3(b).
As shown in FIG. 3, the W layer 10□ and the WSi2 layer 10□ are buried only in the connection hole portion. In this step, for example, the substrate is pretreated in the pretreatment chamber 111 so as not to contaminate the reaction chamber;
Let's go back. Thereafter, as in the previous embodiment, FIG.
), a second layer Al wiring 9 is formed.
この実施例によっても、先の実施例と同様の効果が得ら
れる。This embodiment also provides the same effects as the previous embodiment.
本発明は上記実施例に限られず、以下の例示するように
種々変形して実施することができる。The present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented with various modifications as illustrated below.
(a)実施例では、Arガスと弗素原子を含むガスを同
時に含んだガスプラズマにより接続孔形成後の前処理を
行ったが、汚染膜除去のためのArガスによるプラズマ
処理を先に行ない、引き続き酸化防止膜形成のための弗
素原子を含むガスのプラズマ処理を行なうようにしても
よい。これにょっても、同様の結果が得られる。この場
合、それぞれのプラズマ処理を別の処理室で行なっても
良い。(a) In the example, the pretreatment after forming the connection hole was performed using gas plasma containing Ar gas and a gas containing fluorine atoms at the same time, but plasma treatment using Ar gas was performed first to remove the contaminated film. Subsequently, plasma treatment using a gas containing fluorine atoms may be performed to form an oxidation-preventing film. Similar results can be obtained with this method as well. In this case, each plasma treatment may be performed in separate processing chambers.
(b)実施例では弗素原子を含むガスを用いたが、塩素
など他のハロゲン原子を含むガス、例えばBCΩ3等を
用いることができる。(b) Although a gas containing fluorine atoms was used in the embodiment, a gas containing other halogen atoms such as chlorine, such as BCΩ3, may also be used.
(e)実施例では膜形成装置として、第2図に示したよ
うに前処理室と反応室がゲートバルブで連結された構造
のものを用いたが、それぞれの処理室が互いに独立の装
置を構成している場合にも本発明は有効である。(e) In the example, the film forming apparatus used had a structure in which the pretreatment chamber and the reaction chamber were connected by a gate valve as shown in Fig. 2, but each treatment chamber had an independent apparatus. The present invention is also effective when configured.
(d)実施例では前処理のプラズマ用ガスとしてArを
用いたが、他の不活性ガス或いは窒素(N2〕ガスを用
いることも可能である。弗素原子の代りに他のハロゲン
原子を含むガスを用いることもできる。(d) In the examples, Ar was used as the plasma gas for pretreatment, but it is also possible to use other inert gases or nitrogen (N2) gas.Gas containing other halogen atoms instead of fluorine atoms You can also use
(e)実施例では、接続孔に埋め込む金属としてWまた
はこれとWSi2の積層膜を用いたが、他の高融点金属
またはそのシリサイドを用いることができる。またAf
Iなどを埋込み形成する場合にも本発明は有効である。(e) In the embodiment, W or a laminated film of WSi2 and W is used as the metal to be filled in the connection hole, but other high melting point metals or their silicides can be used. Also Af
The present invention is also effective when forming I or the like in a buried manner.
(r)実施例では、第1の導体層が第1層Al配線であ
り、これに第2層Al配線を接続するための第2の導体
層としてW層またはこれとWSi層の積層構造を接続孔
に埋め込む場合を説明した。(r) In the example, the first conductor layer is the first layer Al wiring, and the second conductor layer for connecting the second layer Al wiring to this is a W layer or a laminated structure of this and a WSi layer. The case where it is embedded in the connection hole has been explained.
配線層がAg以外の金属である場合は勿論、第1の導体
層が半導体基板に形成された拡散層である場合にも本発
明を適用することができる。更に、W層などを接続孔に
埋め込む工程を省略して、例えば第1の導体層としての
第1層Al配線に対し、第2の導体層として第1層Al
配線を直接接続させる場合の前処理としても本発明は有
効である。The present invention is applicable not only when the wiring layer is made of a metal other than Ag, but also when the first conductor layer is a diffusion layer formed on a semiconductor substrate. Furthermore, by omitting the step of embedding a W layer or the like in the connection hole, for example, for the first layer Al wiring as the first conductor layer, the first layer Al wiring is used as the second conductor layer.
The present invention is also effective as a pretreatment when directly connecting wiring.
[発明の効果]
以上述べたように本発明によれば、接続孔形成後の前処
理工程の改良によって、極めてコンタクト抵抗の小さい
配線導体接続ができる。これにより、微細幅の配線を用
いた高密度集積回路の信頼性向上が図られる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, wiring conductor connections with extremely low contact resistance can be achieved by improving the pretreatment process after forming contact holes. As a result, the reliability of high-density integrated circuits using fine-width wiring can be improved.
第1図(a)〜(g)は、本発明の一実施例の配線形成
工程を示す断面図、
第2図はその実施例に用いた膜形成装置の概略構成を示
す図、
第3図は、他の実施例の配線形成工程を示す断面図であ
る。
1・・・Si基板、2・・・シリコン酸化膜、3・・・
第2層All配線(第1の導体層)、4・・・シリコン
酸化膜、5・・・接続孔、6・・・汚染膜、7・・・弗
化物膜、8・・、W層(第2の導体層)、9・・・第2
層All配線、10+・・・W S i 2層、102
・・・W層、11・・・前処理室、12・・・基板、1
3・・・電極、14・・・高周波電源、15・・・ゲー
トバルブ、21・・・反応室、2・・・基板、23・・
・電極、24・・・高周波電源、25・・・石英製窓、
26・・・赤外線ランプ。FIGS. 1(a) to (g) are cross-sectional views showing the wiring forming process according to an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a film forming apparatus used in the embodiment; FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the wiring forming process of another example. 1...Si substrate, 2...silicon oxide film, 3...
2nd layer All wiring (first conductor layer), 4... Silicon oxide film, 5... Connection hole, 6... Contamination film, 7... Fluoride film, 8..., W layer ( second conductor layer), 9... second
Layer All wiring, 10+...W Si 2 layer, 102
. . . W layer, 11 . . . Pretreatment chamber, 12 . . . Substrate, 1
3... Electrode, 14... High frequency power supply, 15... Gate valve, 21... Reaction chamber, 2... Substrate, 23...
・Electrode, 24... High frequency power supply, 25... Quartz window,
26...Infrared lamp.
Claims (5)
体基板上に絶縁膜を形成する工程、前記絶縁膜に接続孔
を形成する工程、前記接続孔が形成された基板の表面を
清浄化する前処理工程、および前記接続孔を介して前記
第1の導体層に接続される第2の導体層を形成する工程
を有する半導体装置の製造方法において、 前記前処理工程は、 (a)前記基板を不活性ガスまたは窒素ガスのプラズマ
中に放置する工程、 (b)前記基板をハロゲン原子を含むガスのプラズマ中
に放置する工程、および (c)前記基板を水素原子を含むガスのプラズマ中に放
置する工程、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。(1) A step of forming an insulating film on a semiconductor substrate on which a desired element and a first conductor layer are formed, a step of forming a contact hole in the insulating film, and a step of cleaning the surface of the substrate on which the contact hole is formed. In the method for manufacturing a semiconductor device, the method includes a pretreatment step of forming a second conductor layer, and a step of forming a second conductor layer connected to the first conductor layer through the connection hole, the pretreatment step comprising: (a) (b) leaving the substrate in a plasma of an inert gas or nitrogen gas; (b) leaving the substrate in a plasma of a gas containing halogen atoms; and (c) leaving the substrate in a plasma of a gas containing hydrogen atoms. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of leaving the device in a container.
体基板上に絶縁膜を形成する工程、前記絶縁膜に接続孔
を形成する工程、前記接続孔が形成された基板の表面を
清浄化する前処理工程、および前記接続孔を介して前記
第1の導体層に接続される第2の導体層を一形成する工
程を有する半導体装置の製造方法において、 前記前処理工程は、 (a)前記基板を不活性ガスまたは窒素ガスとハロゲン
原子を含むガスのプラズマ中に放置する工程、および (b)前記基板を水素原子を含むプラズマ中に放置する
工程、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。(2) A step of forming an insulating film on the semiconductor substrate on which a desired element and a first conductor layer are formed, a step of forming a contact hole in the insulating film, and a step of cleaning the surface of the substrate on which the contact hole is formed. In the method for manufacturing a semiconductor device, the method includes a pretreatment step of forming a second conductor layer, and a step of forming a second conductor layer connected to the first conductor layer through the connection hole, the pretreatment step comprising: (a) ) a step of leaving the substrate in a plasma of an inert gas or a gas containing nitrogen gas and halogen atoms; and (b) a step of leaving the substrate in a plasma containing hydrogen atoms. Method of manufacturing the device.
、前処理室と導体層を形成するための反応室がゲートバ
ルブを介して連結された膜形成装置を用いて行われ、前
処理工程のうちの不活性ガスまたは窒素ガスを含むプラ
ズマ中に放置する工程とハロゲン原子を含むガスのプラ
ズマ中に放置する工程が前処理室で行われ、水素原子を
含むガスのプラズマ中に放置する工程は反応室で行われ
ることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方
法。(3) The pretreatment step and the step of forming the second conductor layer are performed using a film forming apparatus in which a pretreatment chamber and a reaction chamber for forming the conductor layer are connected via a gate valve; Of the pre-treatment steps, the step of leaving it in a plasma containing an inert gas or nitrogen gas and the step of leaving it in a plasma of a gas containing halogen atoms are performed in the pre-treatment chamber. 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the leaving step is performed in a reaction chamber.
、前処理室と導体層を形成するための反応室がゲートバ
ルブを介して連結された膜形成装置を用いて行われ、前
処理工程のうちの不活性ガスまたは窒素ガスとハロゲン
原子を含むガスのプラズマ中に放置する工程が前処理室
で行われ、水素原子を含むガスのプラズマ中に放置する
工程は反応室で行われることを特徴とする請求項2記載
の半導体装置の製造方法。(4) The pretreatment step and the step of forming the second conductor layer are performed using a film forming apparatus in which a pretreatment chamber and a reaction chamber for forming the conductor layer are connected via a gate valve; In the pretreatment process, the step of leaving the product in a plasma of an inert gas or nitrogen gas and a gas containing halogen atoms is performed in the pretreatment chamber, and the step of leaving it in the plasma of a gas containing hydrogen atoms is performed in the reaction chamber. 3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein:
2の導体層は、第2層金属配線を前記第1の導体層に接
続するために前記接続孔に埋め込まれる高融点金属また
は高融点金属とそのシリサイドの積層体であることを特
徴とする請求項1または2記載の半導体装置の製造方法
。(5) The first conductor layer is a first layer metal wiring, and the second conductor layer has a high melting point embedded in the connection hole to connect the second layer metal wiring to the first conductor layer. 3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a laminate of a metal or a high melting point metal and its silicide.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1139720A JPH034525A (en) | 1989-06-01 | 1989-06-01 | Manufacture of semiconductor device |
| KR1019890016970A KR940000906B1 (en) | 1988-11-21 | 1989-11-21 | Manufacturing Method of Semiconductor Device |
| EP89312090A EP0370775B1 (en) | 1988-11-21 | 1989-11-21 | Method of manufacturing semiconductor device |
| DE68926656T DE68926656T2 (en) | 1988-11-21 | 1989-11-21 | Method of manufacturing a semiconductor device |
| US08/327,450 US5620925A (en) | 1988-11-21 | 1994-10-21 | Method of manufacturing semiconductor device using a hagolen plasma treatment step |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1139720A JPH034525A (en) | 1989-06-01 | 1989-06-01 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH034525A true JPH034525A (en) | 1991-01-10 |
Family
ID=15251834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1139720A Pending JPH034525A (en) | 1988-11-21 | 1989-06-01 | Manufacture of semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH034525A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06224190A (en) * | 1992-10-30 | 1994-08-12 | Hyundai Electron Ind Co Ltd | Method of manufacturing tungsten plug |
| KR100273716B1 (en) * | 1998-02-23 | 2001-01-15 | 황철주 | Manufacturing method of semiconductor device |
-
1989
- 1989-06-01 JP JP1139720A patent/JPH034525A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06224190A (en) * | 1992-10-30 | 1994-08-12 | Hyundai Electron Ind Co Ltd | Method of manufacturing tungsten plug |
| KR100273716B1 (en) * | 1998-02-23 | 2001-01-15 | 황철주 | Manufacturing method of semiconductor device |
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