JP2000003884A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JP2000003884A
JP2000003884A JP16692698A JP16692698A JP2000003884A JP 2000003884 A JP2000003884 A JP 2000003884A JP 16692698 A JP16692698 A JP 16692698A JP 16692698 A JP16692698 A JP 16692698A JP 2000003884 A JP2000003884 A JP 2000003884A
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Japan
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film
thin film
semiconductor device
nitride
insulating film
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JP16692698A
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Japanese (ja)
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Shinya Senda
新也 仙田
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Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a barrier metal layer which has an excellent barrier and adhesion property, by providing an insulating film having an opening part on a semiconductor substrate, providing a nitride film on the insulating film, providing the thin film comprising high melting-point metal compound on the nitride film, and providing a conducting layer on the thin film. SOLUTION: On a semiconductor Si substrate 11, an SiO2 film 12 as an insulating film is deposited. A contact hole is formed on the surface of this SiO2 film 12. On the SiO2 film 12 wherein the contact hole is formed, a WSiN film 13 as a barrier layer is deposited. This WSiN film has the amorphous structure. Then, on this WSiN film 13, a WSi film 14, which is crystallized by high temperature sputtering of 450 deg.C-650 deg.C is deposited. Furthermore, Cu 15 is deposited on the rough surfaced WSi film 14. The Cu 15 is fused by laser melting and embedded, and the Cu wiring is formed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置および
その製造方法に係わり、詳しくは、導電層と半導体基板
間にバリアメタルを備えた半導体装置およびその製造方
法に関する。
The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor device having a barrier metal between a conductive layer and a semiconductor substrate and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の内部に形成される回路素子
が微細化するにつれて、拡散層の拡散深度等も微細にな
ってきている。そのため、コンタクトホールを銅や銅合
金で直接埋め込むと、接合突き抜けやジャンクションリ
ークが発生する恐れがある。また、銅は絶縁膜やシリコ
ン基板との密着性に劣る。
2. Description of the Related Art As circuit elements formed inside a semiconductor device become finer, the diffusion depth and the like of a diffusion layer also become finer. Therefore, if the contact hole is directly buried with copper or a copper alloy, there is a possibility that junction penetration or junction leak may occur. Further, copper has poor adhesion to an insulating film or a silicon substrate.

【0003】これを防止するため、つまりコンタクトホ
ールにおけるバリア性を確保するためと、密着性を向上
するためにコンタクトホールを埋め込む際にバリアメタ
ル膜を形成している。このバリアメタル層はコンタクト
部分に限られず、絶縁膜の上に配線や電極を形成する際
にも用いられている。
In order to prevent this, that is, to secure a barrier property in the contact hole and to improve the adhesion, a barrier metal film is formed when the contact hole is buried. This barrier metal layer is used not only for the contact portion but also for forming wirings and electrodes on the insulating film.

【0004】現在、バリアメタルの材料として、Taや
TiW等が用いられている。これらの材料は銅との密着
性は良いものの、多結晶体であり、かつ下地膜と垂直に
結晶粒界が存在する柱状晶であるために、バリア性に劣
る。
At present, Ta, TiW, and the like are used as barrier metal materials. Although these materials have good adhesion to copper, they are poor in barrier properties because they are polycrystals and are columnar crystals having crystal grain boundaries perpendicular to the underlayer.

【0005】図4はバリアメタルにTa膜またはTiW
膜44を使用した時のレーザーメルト後のコンタクトホ
ールの断面図である。コンタクトホール底部のCuにS
iの析出物46が見られ、Si基板部分にはスパイク4
7が発生している。
FIG. 4 shows a Ta film or TiW as a barrier metal.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a contact hole after laser melting when a film 44 is used. S on Cu at bottom of contact hole
A precipitate 46 of i was observed, and a spike 4
7 has occurred.

【0006】また、バリア性や密着性の他、素子の高性
能化のために配線層の低抵抗化が望まれている。そこ
で、バリアメタル層として、より抵抗が低く比較的耐熱
性に優れたMoSi、WSi等の高融点金属シリサ
イドを積層したポリシリサイド構造が一般的に用いられ
るようになった。これらの高融点金属シリサイドは多結
晶シリコンを用いたプロセスに良く対応し、ポリシリサ
イド構造を導入しても多くの変更点を要しないという点
でも非常に優れている。
[0006] In addition to the barrier properties and adhesion, it is desired to lower the resistance of the wiring layer in order to improve the performance of the device. Therefore, the barrier metal layer, became more MoSi x resistance is relatively excellent in heat resistance low, polysilicide structure formed by laminating a refractory metal silicide such as WSi x is generally used. These refractory metal silicides are well suited for processes using polycrystalline silicon, and are very excellent in that they do not require many changes even if a polysilicide structure is introduced.

【0007】しかしながら、絶縁膜と銅埋め込み電極又
は配線の間に、例えば、タングステンシリサイドを単膜
のバリアメタルとして用いると、タングステンシリサイ
ドは結晶構造であるため、結晶粒界から銅が透過してし
まい信頼性が低かった。例えば、特開平7−16165
9号公報には、GaAs基板上に形成されたタングステ
ン膜上に窒化タングステン膜が形成された、金を電極と
した半導体装置およびその製造方法が記載されている。
However, if, for example, tungsten silicide is used as a single-film barrier metal between the insulating film and the copper-embedded electrode or wiring, since tungsten silicide has a crystalline structure, copper permeates through crystal grain boundaries. Reliability was low. For example, JP-A-7-16165
No. 9 discloses a semiconductor device using gold as an electrode, in which a tungsten nitride film is formed on a tungsten film formed on a GaAs substrate, and a method of manufacturing the same.

【0008】しかしながら、電極がCuになると、上層
の窒化タングステン膜はアモルファス構造であるため
に、表面が滑らかで密着性に劣るものとなってしまう。
However, when the electrode is made of Cu, the upper surface of the tungsten nitride film has an amorphous structure, so that the surface is smooth and poor in adhesion.

【0009】図5はバリアメタルにWSiN単膜54を
使用した際のレーザーメルト後のコンタクトホール53
の断面図である。WSiN膜はアモルファス構造である
ために表面が滑らかでCu55との密着性に劣り、コン
タクトホール53の底部にボイド56が発生している。
FIG. 5 shows a contact hole 53 after laser melting when a WSiN single film 54 is used as a barrier metal.
FIG. Since the WSiN film has an amorphous structure, the surface is smooth and has poor adhesion to Cu 55, and voids 56 are generated at the bottom of the contact holes 53.

【0010】このように、導電金属、特に銅との密着性
に優れ、かつバリア性に優れたバリアメタルが望まれて
いた。
As described above, a barrier metal having excellent adhesion to a conductive metal, particularly copper, and excellent barrier properties has been desired.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、バリ
ア性に優れ、かつ電極又は配線層との密着性に優れたバ
リアメタル層を有する半導体装置および半導体装置の製
造方法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor device having a barrier metal layer having excellent barrier properties and excellent adhesion to an electrode or a wiring layer, and a method of manufacturing a semiconductor device. is there.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
半導体基板と、半導体基板上の開口部を有する絶縁膜
と、半導体基板および前記絶縁膜上、または前記絶縁膜
上に設けられた、高融点金属化合物の窒化膜と、窒化膜
の上に設けられた高融点金属化合物からなる薄膜と、薄
膜の上に設けられた導電層とを含むことを特徴としてい
る。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device comprising:
A semiconductor substrate, an insulating film having an opening on the semiconductor substrate, a nitride film of a refractory metal compound provided on the semiconductor substrate and the insulating film, or provided on the insulating film, and provided on the nitride film. And a conductive layer provided on the thin film.

【0013】窒化膜はアモルファス構造を有し、薄膜は
結晶構造を有している。また、本発明の半導体装置を具
体的に説明すると、窒化膜は窒化タングステンシリサイ
ド、薄膜はタングステンシリサイド、導電層は銅であ
る。
The nitride film has an amorphous structure, and the thin film has a crystalline structure. Further, specifically explaining the semiconductor device of the present invention, the nitride film is tungsten nitride silicide, the thin film is tungsten silicide, and the conductive layer is copper.

【0014】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜に開口
部を形成する工程と、半導体基板および前記絶縁膜上、
または前記絶縁膜上に、高融点金属化合物の窒化膜を形
成する工程と、薄膜の上に高融点金属化合物からなる薄
膜を形成する工程と、薄膜の上に導電層を堆積する工程
とを具備することを特徴としている。
Further, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention
Forming an insulating film over the semiconductor substrate, forming an opening in the insulating film, and over the semiconductor substrate and the insulating film;
Or a step of forming a nitride film of a high melting point metal compound on the insulating film, a step of forming a thin film made of the high melting point metal compound on the thin film, and a step of depositing a conductive layer on the thin film. It is characterized by doing.

【0015】窒化膜はアモルファス構造を有し、薄膜は
結晶構造を有している。本発明の半導体装置の製造方法
において、薄膜形成工程の温度は450℃から600℃
とする。さらに、本発明の半導体装置の製造方法におい
て、開口部形成工程、窒化膜形成工程、薄膜形成工程、
導電層堆積工程の後に、さらに、この導電層を溶融して
開口部に埋め込む工程を具備していてもよい。また、本
発明の半導体装置の製造方法において、具体的には、窒
化膜は窒化タングステンシリサイド、薄膜はタングステ
ンシリサイド、導電層は銅である。
The nitride film has an amorphous structure, and the thin film has a crystalline structure. In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the temperature of the thin film forming step is 450 ° C. to 600 ° C.
And Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, an opening forming step, a nitride film forming step, a thin film forming step,
After the conductive layer deposition step, the method may further include a step of melting the conductive layer and filling the opening in the opening. In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, specifically, the nitride film is tungsten nitride silicide, the thin film is tungsten silicide, and the conductive layer is copper.

【0016】本発明の半導体装置およびその製造方法に
よれば、半導体基板の絶縁膜上に設けられた2層構造の
バリアメタルにより、絶縁膜と電極である銅との良好な
密着を保ちながら、銅の絶縁膜への透過を防ぐことがで
きる。具体的には、絶縁膜のすぐ上に設けられた窒化タ
ングステンシリサイドからなる窒化膜はアモルファス構
造を有しており、その窒化膜の上に設けられたタングス
テンシリサイドからなる薄膜は高温スパッタリングもし
くはスパッタリング後の高温アニールにより結晶構造を
有するものとなっている。
According to the semiconductor device and the method of manufacturing the same of the present invention, the two-layered barrier metal provided on the insulating film of the semiconductor substrate maintains good adhesion between the insulating film and copper as an electrode while maintaining good adhesion. Copper can be prevented from permeating the insulating film. Specifically, the nitride film made of tungsten nitride silicide provided immediately above the insulating film has an amorphous structure, and the thin film made of tungsten silicide provided on the nitride film is formed by high-temperature sputtering or sputtering. Has a crystal structure by high temperature annealing.

【0017】尚、窒化膜は半導体基板と絶縁膜の両方に
接触させてもよいし、絶縁膜にのみ接触させてもよい。
The nitride film may be in contact with both the semiconductor substrate and the insulating film, or may be in contact only with the insulating film.

【0018】薄膜の高温スパッタリングもしくは高温ア
ニールの温度は450℃〜600℃程度である。この薄
膜の下層にあたる窒化膜は750℃程度で結晶化するた
め、450℃〜600℃の温度範囲ではアモルファス構
造を保っている。このように、2層のバリアメタルの結
晶化温度が異なるため、下層の窒化膜はアモルファスの
ままで銅を透過させず、上層の薄膜は結晶構造であるこ
とから、表面に粒界ができて凹凸となって銅と良好に密
着するようになる。下層の窒化膜の抵抗率は400μΩ
・cm程度となる。
The temperature for high temperature sputtering or high temperature annealing of the thin film is about 450 ° C. to 600 ° C. Since the nitride film, which is the lower layer of the thin film, is crystallized at about 750 ° C., the amorphous structure is maintained in the temperature range of 450 ° C. to 600 ° C. As described above, since the crystallization temperatures of the two barrier metals are different, the lower nitride film remains amorphous and does not transmit copper, and the upper thin film has a crystal structure. It becomes uneven and comes into good contact with copper. The resistivity of the lower nitride film is 400μΩ
・ It is about cm.

【0019】さらに、バリアメタル層をスパッタリング
で形成する際のスパッタターゲットは同一のものを用い
て行えるため、作業の面からもコストの面からも効率よ
く製造を行うことができる。具体的には、タングステン
シリサイドターゲットを用い、下層の窒化膜は窒素ガス
を含むガスでスパッタリングして形成し、上層の薄膜は
450℃〜600℃程度の高温スパッタリングで形成す
る。もしくは、下層である窒化膜の形成時には、例え
ば、窒素ガスとアルゴンガスによりスパッタリングを行
い、上層のスパッタリングはアルゴンガスのみで行う等
スパッタリングのガスを適宜変えるだけで2層のバリア
メタル層を形成することができる。下層のスパッタリン
グ時の窒素ガスの流量は、例えば、窒素ガスとアルゴン
ガスを合わせた全量に対して10〜15%程度とする。
また、スパッタリングの時間は、下層の窒化膜で30秒
程度、上層の薄膜で30秒程度とする。このスパッタリ
ングの時間を調整することによって、生成する膜厚を変
えることができる。
Furthermore, since the same sputtering target can be used for forming the barrier metal layer by sputtering, the production can be performed efficiently in terms of work and cost. Specifically, using a tungsten silicide target, the lower nitride film is formed by sputtering with a gas containing nitrogen gas, and the upper thin film is formed by high-temperature sputtering at about 450 ° C. to 600 ° C. Alternatively, at the time of forming the lower nitride film, for example, sputtering is performed by using nitrogen gas and argon gas, and the upper layer is formed only by appropriately changing the sputtering gas, such as performing only sputtering with argon gas, thereby forming two barrier metal layers. be able to. The flow rate of the nitrogen gas during the sputtering of the lower layer is, for example, about 10 to 15% with respect to the total amount of the nitrogen gas and the argon gas.
The sputtering time is about 30 seconds for the lower nitride film and about 30 seconds for the upper thin film. By adjusting the time of this sputtering, the film thickness to be formed can be changed.

【0020】本発明で用いるスパッタターゲットはタン
グステンシリサイドであり、タングステンとシリコンの
比率は、1:0.1〜0.1:1、好ましくは1:0.
5〜0.5:1、最も好ましくは1:1とする。また、
不純物としての酸素、窒素等は合わせて≦300ppm
程度であるのが好ましい。
The sputtering target used in the present invention is tungsten silicide, and the ratio of tungsten to silicon is 1: 0.1 to 0.1: 1, preferably 1: 0.
5 to 0.5: 1, most preferably 1: 1. Also,
Oxygen, nitrogen, etc. as impurities are ≤300 ppm in total
It is preferred to be on the order of magnitude.

【0021】本発明のバリアメタルの膜厚は窒化膜と薄
膜とを合わせて約50nmであり、それぞれ25nm程
度であるが、必ずしも同程度の厚さでなくてもよい。こ
の膜厚は、上述したように堆積時間を変えることにより
制御することができる。
The film thickness of the barrier metal of the present invention is about 50 nm in total of the nitride film and the thin film, and is about 25 nm each, but it is not always necessary to have the same thickness. This film thickness can be controlled by changing the deposition time as described above.

【0022】また、電極の銅は、単に堆積させただけで
はコンタクトホールに沿った溝のある構造となる。この
構造では、半導体素子としての性能に劣るため、堆積し
た銅の表面を平らにした埋め込み構造にした方がよい。
銅の埋め込み配線構造はレーザーメルト法やリフロース
パッタリングにより実現される。これは真空中で行って
もよい。ただし、この埋め込み配線は、結晶化温度が異
なることを利用して形成された2層構造のバリアメタル
に必須とされる構造ではない。
Further, the copper of the electrode has a structure having a groove along the contact hole if it is simply deposited. Since this structure is inferior in performance as a semiconductor element, it is better to use a buried structure in which the surface of the deposited copper is flattened.
The copper embedded wiring structure is realized by a laser melt method or reflow sputtering. This may be done in a vacuum. However, this buried wiring is not essential to a two-layer barrier metal formed by utilizing the fact that the crystallization temperature is different.

【0023】本発明の半導体装置におけるコンタクトホ
ールの開口径は0.5〜2.0μm程度である。
The opening diameter of the contact hole in the semiconductor device of the present invention is about 0.5 to 2.0 μm.

【0024】尚、コンタクトホールを例として、本発明
のバリアメタルを説明してきたが、これに限られるもの
ではなく、図3に示すような溝配線、または多層配線等
にも適用することができる。
Although the barrier metal of the present invention has been described by taking a contact hole as an example, the present invention is not limited to this, and can be applied to a trench wiring or a multilayer wiring as shown in FIG. .

【0025】本発明は、2層のバリア層の結晶化温度が
異なることを利用して、バリア性を維持したまま、密着
性の悪い金属との密着を改善したものである。本発明の
この技術思想から逸脱しない限り、バリア層を多層とし
たり、バリア層と導電金属との組み合わせを適宜変更し
たりしてもよい。
The present invention utilizes the fact that the crystallization temperatures of the two barrier layers are different to improve the adhesion to a metal having poor adhesion while maintaining the barrier properties. The barrier layer may be multi-layered or the combination of the barrier layer and the conductive metal may be appropriately changed without departing from the technical idea of the present invention.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体装置の実施
例について図面を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0027】[実施例1]図1(d)および図2(d)
によれば、Si基板11、21上にコンタクトホールを
有するSiO絶縁膜12、22、SiO絶縁膜1
2、22上にWSiN膜13、23、さらにWSiN膜
13、23上にWSi膜14、24、その上にCu導電
層が埋め込まれた半導体装置が提供される。
[Embodiment 1] FIGS. 1D and 2D
According to the method, the SiO 2 insulating films 12 and 22 having the contact holes on the Si substrates 11 and 21 and the SiO 2 insulating film 1
There is provided a semiconductor device in which WSiN films 13 and 23 are formed on layers 2 and 22 and WSi films 14 and 24 are formed on WSiN films 13 and 23 and a Cu conductive layer is buried thereon.

【0028】以下、本発明の半導体装置の製造方法の実
施例および変形実施例について図面を参照して説明す
る。
Hereinafter, embodiments and modified embodiments of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to the drawings.

【0029】[実施例2]まず、図1(a)に示すよう
に、半導体Si基板11上にCVD法等により絶縁膜と
してSiO膜12を堆積し、このSiO膜12の表
面にRIE法等によりコンタクトホールを形成する。
Embodiment 2 First, as shown in FIG. 1A, an SiO 2 film 12 is deposited as an insulating film on a semiconductor Si substrate 11 by a CVD method or the like, and RIE is performed on the surface of the SiO 2 film 12. A contact hole is formed by a method or the like.

【0030】コンタクトホールを形成したSiO膜1
2に、バリア層としてのWSiN膜13を、WSiター
ゲットを用い、アルゴンガスの他に窒素ガスを全体の1
0〜15%程度混合したガスを用い、反応性スパッタリ
ングにより堆積する。このWSiN膜はアモルファス構
造であるため優れたバリア性を示す。
SiO 2 film 1 with contact hole formed
2, a WSiN film 13 as a barrier layer was formed by using a WSi target,
Deposition is performed by reactive sputtering using a mixed gas of about 0 to 15%. Since this WSiN film has an amorphous structure, it exhibits excellent barrier properties.

【0031】次に、図1(b)に示すように、さらにこ
のWSiN膜13上に、450℃〜650℃のアルゴン
ガスによる高温スパッタリングにより結晶化させたWS
i膜14を堆積させる。このWSi膜の表面は結晶化さ
せることにより粗面となっている。この凹凸のある粗面
により次に堆積させるCuと優れた密着性が実現され
る。また、WSiN膜13とWSi膜14を合わせた膜
厚は50nm程度である。
Next, as shown in FIG. 1B, the WSSiN film 13 was further crystallized by high-temperature sputtering using argon gas at 450 ° C. to 650 ° C.
An i film 14 is deposited. The surface of the WSi film is roughened by crystallization. Due to the rough surface having irregularities, excellent adhesion with Cu to be deposited next is realized. The total thickness of the WSiN film 13 and the WSi film 14 is about 50 nm.

【0032】さらに、図1(c)に示すように、粗面化
させたWSi膜14の上にCu15をスパッタリングに
より1〜3μm堆積する。
Further, as shown in FIG. 1C, Cu 15 is deposited on the roughened WSi film 14 by sputtering to have a thickness of 1 to 3 μm.

【0033】このままではコンタクトホール部分に間隙
があるため、素子としての信頼性が低くなるので、図1
(d)に示すようにCu15をレーザーメルトにより溶
融して埋め込みCu配線を形成する。
In this state, since there is a gap in the contact hole portion, the reliability as an element is lowered.
As shown in (d), Cu15 is melted by laser melt to form embedded Cu wiring.

【0034】本実施例によれば、WSiN膜13の結晶
化温度は750℃程度であるため、450〜600℃で
は結晶化せず、WSi膜14だけを結晶化することがで
きるため、WSiN膜13はアモルファスのままで十分
にバリア性を発揮し、WSiN膜14は結晶化して粗面
が形成されてCu15と良好に密着する。
According to the present embodiment, since the crystallization temperature of the WSiN film 13 is about 750 ° C., it does not crystallize at 450 to 600 ° C., and only the WSi film 14 can be crystallized. 13 exhibits sufficient barrier properties while being amorphous, and the WSiN film 14 is crystallized to form a rough surface and adheres well to the Cu 15.

【0035】このように、WSiNとWSiの結晶化温
度の違いを利用して効率よく2層のバリアメタルを形成
することができる。
As described above, a two-layer barrier metal can be efficiently formed by utilizing the difference in crystallization temperature between WSiN and WSi.

【0036】[実施例3]変形実施例において、
(a)、(c)および(d)工程は図1と同一の工程で
あるが、図2(b)においては、アルゴンガスによる通
常のスパッタリングを行って上層WSi膜24’を堆積
し、(b)’において、さらに450℃〜650℃で高
温アニール処理を行って結晶化させたWSi膜24を生
成している。このアニール処理によりさらに結晶化度の
高いタングステンシリサイド層が形成され、よりCuと
の密着性に優れた構造を実現することができる。
[Embodiment 3] In the modified embodiment,
The steps (a), (c) and (d) are the same as those in FIG. 1, but in FIG. 2 (b), the upper layer WSi film 24 'is deposited by performing normal sputtering with argon gas, and In b) ′, a WSi film 24 crystallized by further performing a high-temperature annealing process at 450 ° C. to 650 ° C. is generated. By this annealing treatment, a tungsten silicide layer having a higher degree of crystallinity is formed, and a structure having more excellent adhesion to Cu can be realized.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明の半導体装置によれば、バリアメ
タルの上層のタングステンシリサイドは表面に凹凸があ
るためにCuとの接触面積が増えることにより、非常に
優れた密着性が得られ、同時にバリアメタルの下層の窒
化タングステンシリサイドがアモルファス構造であるた
めに優れたバリア性が得られる。
According to the semiconductor device of the present invention, the tungsten silicide in the upper layer of the barrier metal has irregularities on the surface, so that the contact area with Cu increases, so that very excellent adhesion can be obtained. Since the tungsten silicide under the barrier metal has an amorphous structure, excellent barrier properties can be obtained.

【0038】また本発明の半導体装置の製造方法によれ
ば、結晶化温度の異なる膜材料を使用することによっ
て、半導体基板および/または絶縁膜と接触する膜はア
モルファス構造として優れたバリア性を発揮し、導電層
と接触する膜は結晶構造として導電層との良好な密着性
が得られる。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, by using film materials having different crystallization temperatures, a film in contact with a semiconductor substrate and / or an insulating film exhibits excellent barrier properties as an amorphous structure. However, the film that comes into contact with the conductive layer has a good crystal structure and good adhesion to the conductive layer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例による半導体装置のコンタク
トホールの断面図およびその製造工程を示す図。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a contact hole of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention and a diagram showing a manufacturing process thereof.

【図2】本発明の一実施例による半導体装置のコンタク
トホールの断面図およびその製造工程を示す図。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a contact hole of a semiconductor device according to one embodiment of the present invention and a diagram showing a manufacturing process thereof.

【図3】本発明の変形例を示す透視図。FIG. 3 is a perspective view showing a modification of the present invention.

【図4】従来のバリアメタルを用いた半導体装置のコン
タクトホールの断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a contact hole of a semiconductor device using a conventional barrier metal.

【図5】従来のバリアメタルを用いた半導体装置のコン
タクトホールの断面図。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a contact hole of a conventional semiconductor device using a barrier metal.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11、21…Si基板 12、22…SiO絶縁膜 13、23…WSiN膜 14、24…結晶化したWSi膜 24’…結晶化する前のWSi膜 15、25…Cu 44…Ta膜またはTiW膜 46…Si析出物 47…スパイク 51…Si基板 52…SiO 53…Siコンタクト部 54…WSiN単膜 55…Cu 56…ボイド11 and 21 ... Si substrate 12, 22 ... SiO 2 insulating film 13, 23 ... WSiN film 14, 24 ... Previous WSi film WSi film 24 '... crystallized crystallized 15, 25 ... Cu 44 ... Ta film or TiW film 46 ... Si precipitates 47 ... spike 51 ... Si substrate 52 ... SiO 2 53 ... Si contact portion 54 ... WSiN unilamellar 55 ... Cu 56 ... void

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Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板と、 前記半導体基板上に形成された開口部を有する絶縁膜
と、 前記半導体基板および前記絶縁膜上、または前記絶縁膜
上に設けられた、高融点金属化合物の窒化膜と、 前記窒化膜上に設けられた高融点金属化合物からなる薄
膜と、 前記薄膜の上に形成された導電層とを具備することを特
徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate; an insulating film having an opening formed on the semiconductor substrate; and a nitride of a high melting point metal compound provided on the semiconductor substrate and the insulating film or on the insulating film. A semiconductor device comprising: a film; a thin film made of a high melting point metal compound provided on the nitride film; and a conductive layer formed on the thin film.
【請求項2】 前記窒化膜はアモルファス構造を有し、
前記薄膜は結晶構造を有することを特徴とする請求項1
記載の半導体装置。
2. The nitride film has an amorphous structure,
2. The thin film according to claim 1, wherein the thin film has a crystal structure.
13. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項3】 前記窒化膜が窒化タングステンシリサイ
ドであり、前記薄膜がタングステンシリサイドであり、
前記導電層が銅であることを特徴とする請求項1記載の
半導体装置。
3. The method according to claim 1, wherein the nitride film is tungsten nitride silicide, the thin film is tungsten silicide,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said conductive layer is copper.
【請求項4】 半導体基板上に絶縁膜を形成する工程
と、 前記絶縁膜上に開口部を形成する工程と、 前記半導体基板および前記絶縁膜上、または前記絶縁膜
上に、高融点金属化合物の窒化膜を形成する工程と、 前記薄膜の上に高融点金属化合物からなる薄膜を形成す
る工程と、 前記薄膜の上に導電層を堆積する工程とを具備すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
A step of forming an insulating film on the semiconductor substrate; a step of forming an opening on the insulating film; and forming a refractory metal compound on the semiconductor substrate and the insulating film or on the insulating film. Forming a nitride film, forming a thin film made of a refractory metal compound on the thin film, and depositing a conductive layer on the thin film. Production method.
【請求項5】 前記窒化膜はアモルファス構造を有し、
前記薄膜は結晶構造を有することを特徴とする請求項4
記載の半導体装置の製造方法。
5. The nitride film has an amorphous structure,
5. The thin film according to claim 4, wherein the thin film has a crystal structure.
The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
【請求項6】 前記薄膜形成工程の温度は450℃から
600℃であることを特徴とする請求項4記載の半導体
装置の製造方法。
6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the temperature of said thin film forming step is from 450 ° C. to 600 ° C.
【請求項7】 前記導電層を溶融して前記開口部に埋め
込む工程をさらに具備することを特徴とする請求項4記
載の半導体装置の製造方法。
7. The method according to claim 4, further comprising a step of melting the conductive layer and filling the opening in the opening.
【請求項8】 前記窒化膜が窒化タングステンシリサイ
ドであり、前記薄膜がタングステンシリサイドであり、
前記導電層が銅であることを特徴とする請求項4記載の
半導体装置の製造方法。
8. The nitride film is tungsten nitride silicide, the thin film is tungsten silicide,
The method according to claim 4, wherein the conductive layer is made of copper.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007027392A (en) * 2005-07-15 2007-02-01 Denso Corp Semiconductor device and its manufacturing method
KR101003488B1 (en) 2004-11-11 2010-12-30 주식회사 하이닉스반도체 Method for forming semiconductor device
WO2019093207A1 (en) * 2017-11-09 2019-05-16 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Electroconductive laminate and electronic element
WO2024101203A1 (en) * 2022-11-10 2024-05-16 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Light detection device and multilayer substrate

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101003488B1 (en) 2004-11-11 2010-12-30 주식회사 하이닉스반도체 Method for forming semiconductor device
JP2007027392A (en) * 2005-07-15 2007-02-01 Denso Corp Semiconductor device and its manufacturing method
WO2019093207A1 (en) * 2017-11-09 2019-05-16 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Electroconductive laminate and electronic element
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