JP2001085433A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JP2001085433A JP25805399A JP25805399A JP2001085433A JP 2001085433 A JP2001085433 A JP 2001085433A JP 25805399 A JP25805399 A JP 25805399A JP 25805399 A JP25805399 A JP 25805399A JP 2001085433 A JP2001085433 A JP 2001085433A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 Full CMOS SRAMの局所配線
を、下地の段差の影響を受けること無くパターンニング
及び微細化できるようにすること。 【解決手段】 局所配線は、層間膜8に設けられたコン
タクト9、10を介してCMPで平坦化された後に形成
された積層構造である。即ち、下層からTiのバリアメ
タル層11、第1及び第2のTiN配線層12、14を
積層した構造である。上記バリアメタル層11及び第1
のTiN配線層12を積層し、さらにコンタクト9、1
0をタングステンで埋め込んだ後に第2のTiN配線層
14を形成する。その後、上記積層構造のパターンニン
グを行い、局所配線を形成する。TiNの局所配線がコ
ンタクトを介してCMPにより平坦化した後にパターニ
ングして形成されるため、下地の影響による段切れを無
くすことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、Full CMO
S SRAMに用いて好適な半導体装置及びその製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のFull CMOS SRAMに
おいては、局所配線にアルミを用いていたが、アルミの
微細化はエッチング時のレジストとの選択比を取るのが
難しく、レジストを厚くする必要があり、このためリゾ
グラフィーでの微細化が困難となっていた。
【0003】そこでTiNを局所配線として用いる技術
が使われるようになった。ここでTiNを局所配線とし
て用いた場合、従来のアルミの局所配線と比べて抵抗が
高くなるが、Full CMOS SRAMの局所配線
に用いる場合は回路動作に影響無く、むしろ抵抗が高く
なることで、ソフトエラーに対して強くなる。TiNを
局所配線として用いた従来例は、例えば1998年のI
EDMの205項から208項に説明されている。図9
は上記従来例を示したものである。Full CMOS
SRAMの局所配線が配線層の下が平坦化されること
なく形成される構造となっている。図9において、公知
の方法で半導体基板27にフィールド28、ゲート酸化
膜29、ゲート電極30、N- 拡散層31、サイドウォ
ール32、N+ 拡散層33を形成した後、TiSi34
を形成する。その後、PE−TEOSを500Åで層間
膜35を形成し、コンタクト36を開口した後、局所配
線37をTiN500Åで形成したものである。
【0004】尚、本発明に関する公知文献として、特開
昭62−33445号公報、特開昭62−137853
号公報、特開平10−22386号公報等がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例では、局所
配線が下地の段差により段切れが生じる等の問題があっ
た。この段差による段切れは、局所配線のパターンニン
グがゲートポリの上に平坦化を行わずに行われるため生
じるものである。
【0006】本発明は、上記の問題を解決するために成
されたもので、下地の形状の影響を受けること無く、T
iNの局所配線を微細化できるようにすることを目的と
している。
【0007】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明による半導体装置は、平坦化された層間膜
及び層間膜に形成されたコンタクトにTi層と第1のT
iN層が積層されると共に、その上のコンタクト及び第
1のTiN層に第2のTiN層が積層され、Ti層と第
1及び第2のTiN層の積層構造はパターンニングされ
て局所配線を形成することを特徴とするものである。
【0008】また、本発明による半導体装置の製造方法
は、層間膜を平坦化する工程と、平坦化された層間膜に
コンタクトを形成する工程と、コンタクトにTi層と第
1のTiN層を積層する工程と、コンタクトの上記積層
及び第1のTiN層に第2のTiN層を積層してTi層
と第1及び第2のTiN層からなる局所配線層を形成す
る工程と、局所配線層をパターンニングして局所配線を
形成する工程とを設けたことを特徴とするものである。
【0009】また、半導体装置及びその製造方法におい
て、局所配線はFull CMOSSRAMのセルの局
所配線であり、上記セルにおいてノードとそのノードと
対向するインバータを接続する配線であってよい。
【0010】また、上記コンタクトは局所配線とゲー
ト、拡散層とを接続するものであってよい。
【0011】また、上記Ti層は600Å程度、第1の
TiN層は1000Å程度、第2のTiN層は250Å
程度の各厚さでそれぞれ形成してよい。
【0012】また、上記コンタクトにタングステンを埋
め込んでよく、さらに、上記層間膜の平坦化をCMPプ
ロセスにより行うようにしてもよい。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
と共に説明する。Full CMOS SRAMのセル
の縮小には局所配線の微細化が不可欠となっている。
尚、以下でいう局所配線とは、セルにおいてノードとそ
のノードと対向するインバータを接続する配線のことを
指すものとする。本実施の形態は、層間膜を堆積し、C
MPを用いて下地を平坦化した後に、TiNの局所配線
のパターニングを行うことにより、下地の形状の影響無
く局所配線を微細化できるようにしたことを特徴とす
る。
【0014】図1から図5は本実施の形態による半導体
装置の製造方法の工程を示すものである。図6は上記製
造方法により完成された半導体装置を示すもので、Fu
ll CMOS SRAMのセルの局所配線(セルにお
いてノードとそのノードと対向するインバータを接続す
る配線)のパターニングを、層間膜を付けCMPで下地
を平坦化した後に行うことにより、下地の形状の影響無
く局所配線を微細化できる構造となっている。また、局
所配線の構造はTiとTiNの積層構造となっている。
【0015】次に、本実施の形態による半導体装置の製
造方法を図1から図5を参照して説明する。図1(a)
は公知の方法(LOCOS,STIなど)で半導体基板
1表面にフィールド酸化膜2を形成したものである。図
1(b)は公知の方法で半導体基板1表面にゲート酸化
膜3を形成した後、厚さ2000Å程度のポリシリコン
でゲート電極層4aを形成したものである。図1(c)
は公知の方法でゲート電極4のパターンを形成し、それ
をマスクとして50KeV,1E13cm-2程度のリン
を注入することによりN- 拡散層5を形成したものであ
る。
【0016】図2(d)は公知の方法による酸化膜で厚
さ1200Å程度のサイドウォールスペーサ6を形成し
たものである。図2(e)は(d)で形成したサイドウ
ォールスペーサ6及びゲート電極4をマスクとして、3
0KeV、5E15cm-2程度の砒素を注入することに
より、N+ 拡散層7を形成したものである。図2(f)
は公知の方法で、例えばTEOSBPSGの層間膜8を
10000Å程度の厚さで形成したものである。図3
(g)は層間膜8をCMPプロセスで平坦化したもので
ある。
【0017】図3(h)は平坦化された層間膜8に公知
の方法でコンタクト9、10を形成したものである。こ
こでコンタクト9はN+ 拡散層7上のコンタクト、コン
タクト10はゲート電極4上のコンタクトである。図4
(i)はTiのバリアメタル層11を600Å程度で、
その上に第1のTiN配線層12を1000Å程度でス
パッタしたものである。図4(j)はコンタクト9、1
0内にタングステンを5000Å程度成長させ、その後
エッチバックしてタングステンプラグ13を形成したも
のである。図5(k)はこの後の工程である局所配線の
パターニング時の反射防止膜として第2のTiN配線層
14を250Å程度形成したものである。
【0018】図6は上記図5(k)における第1、第2
のTiN配線層12、14を公知の方法でパターニング
して局所配線を形成したものである。
【0019】図7はFull CMOS SRAMの等
価回路図である。図7において、24、25はドライバ
ートランジスタ、22、23はアクセストランジスタ、
20、21は負荷トランジスタである。前述したように
局所配線とは、セルにおいてノードとそのノードと対向
するインバータを接続する配線のことであり、図7でい
うと26で示す配線部分に相当する。この局所配線26
を微細化することはFull CMOS SRAMのセ
ルを縮小する上で重要となっている。
【0020】図8はセルのレイアウトの一例を示す。局
所配線18はコンタクト17でゲート15と接続され、
コンタクト16、16’はそれぞれP+ 拡散層19、N
+ 拡散層19’と接続されている。
【0021】断面の構造は、図6に示すようにFull
CMOS SRAMの局所配線がコンタクト9、10
を介してCMPで平坦化された後に形成された構造であ
る。局所配線の構造は、TiとTiNの積層構造となっ
ている。即ち、下層からTiのバリアメタル層11、第
1及び第2のTiN配線層12、14の積層構造とし、
Tiのバリアメタル層11は600Å程度、第1のTi
N配線層12は1000Å程度とし、さらにコンタクト
9、10をタングステンで埋め込んだ後に第2のTiN
配線層14を250Å程度の厚さで形成する。その後、
局所配線のパターンニングを行う。
【0022】尚、図7のSRAMの等価回路における局
所配線26であれば、セルのレイアウトは図8に限らな
い。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
Full CMOS SRAMの局所配線を、下地の段
差の影響を受けること無くパターンニング及び微細化す
ることができる。その理由は、TiNの局所配線がコン
タクトを介してCMPにより平坦化した後にパターニン
グが行われるため、下地の影響による段切れを無くすこ
とができるためである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態による半導体装置の製造方
法の工程を示す断面図である。
【図2】本発明の実施の形態による半導体装置の製造方
法の工程を示す断面図である。
【図3】本発明の実施の形態による半導体装置の製造方
法の工程を示す断面図である。
【図4】本発明の実施の形態による半導体装置の製造方
法の工程を示す断面図である。
【図5】本発明の実施の形態による半導体装置の製造方
法の工程を示す断面図である。
【図6】本発明の実施の形態による半導体装置を示す断
面図である。
【図7】Full CMOS SRAMの等価回路図で
ある。
【図8】Full CMOS SRAMのセルのレイア
ウトの一例を示す構成図である。
【図9】従来のTiNを局所配線に用いた半導体装置を
示す断面図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 8 層間膜 9、10 コンタクト 11 Tiのバリアメタル層 12 第1のTiN層 13 タングステンプラグ 14 第2のTiN層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4M104 AA01 BB14 CC01 DD07 DD19 DD37 EE15 FF17 FF18 FF22 GG10 HH13 5F033 HH18 HH33 JJ18 JJ19 JJ33 KK01 KK04 MM08 NN06 NN07 QQ03 QQ09 QQ37 QQ48 RR15 SS04 VV16 WW02 XX02

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平坦化された層間膜及び前記層間膜に形
    成されたコンタクトにTi層と第1のTiN層が積層さ
    れると共に、その上のコンタクト及び前記第1のTiN
    層に第2のTiN層が積層され、前記Ti層と第1及び
    第2のTiN層の積層構造はパターンニングされて局所
    配線を形成することを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記局所配線はFull CMOS S
    RAMのセルの局所配線であり、前記セルにおいてノー
    ドとそのノードと対向するインバータを接続する配線で
    あることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記コンタクトは前記局所配線とゲー
    ト、拡散層とを接続するものであることを特徴とする請
    求項1記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記Ti層は600Å程度、第1のTi
    N層は1000Å程度、第2のTiN層は250Å程度
    の各厚さでそれぞれ形成されていることを特徴とする請
    求項1記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 前記コンタクトには、タングステンが埋
    め込まれていることを特徴とする請求項1記載の半導体
    装置。
  6. 【請求項6】 層間膜を平坦化する工程と、 前記平坦化された層間膜にコンタクトを形成する工程
    と、 前記コンタクトにTi層と第1のTiN層を積層する工
    程と、 前記コンタクトの前記積層及び前記第1のTiN層に第
    2のTiN層を積層して前記Ti層と第1及び第2のT
    iN層からなる局所配線層を形成する工程と、 前記局所配線層をパターンニングして局所配線を形成す
    る工程とを設けたことを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  7. 【請求項7】 前記局所配線はFull CMOS S
    RAMのセルの局所配線であり、前記セルにおいてノー
    ドとそのノードと対向するインバータを接続する配線で
    あることを特徴とする請求項6記載の半導体装置の製造
    方法。
  8. 【請求項8】 前記コンタクトは前記局所配線とゲー
    ト、拡散層とを接続するものであることを特徴とする請
    求項6記載の半導体装置の製造方法。
  9. 【請求項9】 前記Ti層は600Å程度、第1のTi
    N層は1000Å程度、第2のTiN層は250Å程度
    の各厚さでそれぞれ形成することを特徴とする請求項6
    記載の半導体装置の製造方法。
  10. 【請求項10】 前記平坦化する工程は、CMPプロセ
    スで行われることを特徴とする請求項6記載の半導体装
    置の製造方法。
  11. 【請求項11】 前記コンタクトにタングステンを埋め
    込む工程を設けた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。
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