JP2988413B2 - 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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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に関し、特にシリサイド膜を用いた金属埋め
込み電極の電気的特性の改良に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】チタンシリサイド膜を用いた電極あるい
は配線を形成する半導体装置の製造方法において、特に
多結晶シリコン層と窒化チタンプラグとの接続を例にあ
げて説明する。
【０００３】図３（Ａ）に示されるように、半導体素子
の形成されたシリコン基板１上に絶縁膜が堆積されシリ
コン基板１上に接続孔３が開口された後、チタン膜４が
形成され窒化チタン膜によって接続孔３が埋設され、平
坦部の窒化チタン膜が除去されて窒化チタンプラグ５が
形成される。
【０００４】次に図３（Ｂ）に示されるように、絶縁膜
２及び窒化チタンプラグ５上に所定の不純物の導入され
たポリシリコン電極６が形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
装置の製造方法は、以下に示す欠点があった。すなわ
ち、ポリシリコン電極６と窒化チタンプラグ５の接触抵
抗が大きいため、素子の安定した動作や高い歩留りが得
られなかった。
【０００６】本発明の目的は、安定した動作や高い歩留
りが得られる半導体装置及びその製造方法を提供するこ
とにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る半導体装置は、半導体素子の形成され
た基板における第１シリコン導電層上の絶縁膜に形成さ
れたコンタクトホールと、該コンタクトホールに埋設さ
れた窒化チタンプラグと、前記窒化チタンプラグの底面
及び上面に選択的に形成されたシリサイド層と、前記絶
縁膜上及び前記窒化チタンプラグ上に形成された第２シ
リコン導電層を有し、前記窒化チタンプラグは、前記底
面に選択的に形成されたシリサイド層を介して前記第１
シリコン導電層に電気的に接続されると共に、前記上面
に選択的に形成されたシリサイド層を介して前記第２シ
リコン導電層に電気的に接続されているものである。
【０００８】また前記シリサイド層は、チタンシリサイ
ドあるいはタングステンシリサイドである。
【０００９】また本発明に係る半導体装置の製造方法
は、半導体素子の形成された基板における第１シリコン
導電層上の絶縁膜に形成されたコンタクトホールの底部
に第１の金属膜を形成する工程と、前記第１の金属膜上
を含み全面に窒化チタン膜を堆積させ、該窒化チタン膜
により前記コンタクトホールを埋設するとともに前記第
１の金属膜をシリサイド化する工程と、前記絶縁膜上の
前記窒化チタン膜を除去し、コンタクトホール部の前記
窒化チタン膜を露出させ、露出させた窒化チタン膜上に
選択的に第２の金属膜を形成する工程と、第２シリコン
導電層を形成し、前記第２の金属膜と反応させてシリサ
イド層を形成する工程とを有するものである。
【００１０】また化学気相成長法を用いて前記窒化チタ
ン膜の露出部に選択的に前記第２の金属膜を形成するも
のである。
【００１１】また前記シリサイド層として、チタンシリ
サイドあるいはタングステンシリサイドを用いる。
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
より説明する。
【００１６】（実施形態１）図１は、本発明の実施形態
１を工程順に示す断面図である。
【００１７】図１において、本発明の実施形態１に係る
半導体装置は、半導体素子の形成された基板１における
第１シリコン導電層上の絶縁膜２に形成されたコンタク
トホール（接続孔）３に導電体（例えば、窒化チタンプ
ラグ）５を埋設し、導電体５の上部及び下部にシリサイ
ド層４，８を有することを特徴とするものである。
【００１８】次に、実施形態１に係る半導体装置の製造
方法を具体的に説明する。
【００１９】まず、図１（Ａ）に示すように、半導体素
子の形成されたシリコン基板１上に絶縁膜２を堆積し、
絶縁膜２に接続孔３を開口した後、接続孔３の底部にチ
タン膜４を堆積し窒化チタン膜によって接続孔３を埋設
し、平坦部の窒化チタン膜を除去して窒化チタンプラグ
５を形成する。ここで、チタン膜４は、基板シリコンと
反応しチタンシリサイド膜が形成される。
【００２０】次に図１（Ｂ）に示すように、プラズマ化
学気相成長法を用いて基板温度６００℃，四塩化チタン
５ｓｃｃｍ，水素５００ｓｃｃｍ，アルゴン３０００ｓ
ｃｃｍ，圧力５ｔｏｒｒの条件のもとで選択的に窒化チ
タンプラグ５上に厚さ１０ｎｍのチタン膜６を形成す
る。
【００２１】次に図１（Ｃ）に示すように、絶縁膜２及
びチタン膜６上に所定の不純物の導入されたポリシリコ
ン電極７を形成する。
【００２２】さらに図１（Ｄ）に示すように、チタン膜
６に所定の熱処理を加えることによりチタン膜６をチタ
ンシリサイド膜８に相転移する。したがって、窒化チタ
ンプラグ５は、シリサイド膜８を介してポリシリコン電
極７に結合することとなり、その両者間の接触抵抗が低
減される。
【００２３】（実施形態２）図２は、本発明の実施形態
２を製造工程順に示す断面図である。
【００２４】図２（Ａ）に示すように、半導体素子の形
成されたシリコン基板１上に絶縁膜２を堆積しシリコン
基板１上に接続孔３を開口した後、チタン膜４を形成し
窒化チタン膜によって接続孔３を埋設し、平坦部の窒化
チタン膜を除去して窒化チタンプラグ５を形成する。こ
こで、チタン膜４は基板シリコンと反応しチタンシリサ
イド膜が形成されている。
【００２５】次に図２（Ｂ）に示すように、化学気相成
長法を用いて基板温度２５０℃，六弗化タングステン２
ｓｃｃｍ，水素１０ｓｃｃｍ，アルゴン２０ｓｃｃｍ，
圧力５０ｍｔｏｒｒの条件のもとで選択的に窒化チタン
プラグ５上に厚さ１０ｎｍのタングステン膜９を形成す
る。
【００２６】次に図２（Ｃ）に示すように、絶縁膜２及
びタングステン膜９に所定の不純物の導入されたポリシ
リコン電極７を形成する。
【００２７】さらに図２（Ｄ）に示すように、タングス
テン膜９は所定の熱処理を加えることによりタングステ
ンシリサイド膜１０に相転移する。ポリシリコン電極７
と窒化チタンプラグ５の接触抵抗を低減することができ
る。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来技術に比べてポリシリコン電極と窒化チタンプラグの
接触抵抗を低減することができ、安定した電気的特性を
得られ集積回路の高速化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１を製造工程順に示す断面図
である。
【図２】本発明の実施形態２を製造工程順に示す断面図
である。
【図３】従来例を製造工程順に示す断面図である。
【符号の説明】
１ シリコン基板 ２ 絶縁膜 ３ 接続孔 ４ チタン膜 ５ 窒化チタンプラグ ６ チタン膜 ７ ポリシリコン電極 ８ チタンシリサイド膜 ９ タングステン膜 １０ タングステンシリサイド膜

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体素子の形成された基板における第
    １シリコン導電層上の絶縁膜に形成されたコンタクトホ
    ールと、該コンタクトホールに埋設された窒化チタンプ
    ラグと、前記窒化チタンプラグの底面及び上面に選択的
    に形成されたシリサイド層と、前記絶縁膜上及び前記窒
    化チタンプラグ上に形成された第２シリコン導電層を有
    し、前記窒化チタンプラグは、前記底面に選択的に形成され
    たシリサイド層を介して前記第１シリコン導電層に電気
    的に接続されると共に、前記上面に選択的に形成された
    シリサイド層を介して前記第２シリコン導電層に電気的
    に接続されている ことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】 前記シリサイド層は、チタンシリサイド
    あるいはタングステンシリサイドであることを特徴とす
    る請求項１に記載の半導体装置。
  3. 【請求項３】 半導体素子の形成された基板における第
    １シリコン導電層上の絶縁膜に形成されたコンタクトホ
    ールの底部に第１の金属膜を形成する工程と、前記第１の金属膜上を含み全面に窒化チタン膜を堆積さ
    せ、該窒化チタン膜により前記コンタクトホールを埋設
    するとともに前記第１の金属膜をシリサイド化する工程
    と 、前記絶縁膜上の前記窒化チタン膜を除去し、コンタクト
    ホール部の前記窒化チタン膜を露出させ、露出させた窒
    化チタン膜上に選択的に第２の金属膜を形成する工程
    と 、第２シリコン導電層を形成し、前記第２の金属膜と反応
    させてシリサイド層を形成する工程とを有する ことを特
    徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項４】 化学気相成長法を用いて前記窒化チタン
    膜の露出部に選択的に前記第２の金属膜を形成すること
    を特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項５】 前記シリサイド層として、チタンシリサ
    イドあるいはタングステンシリサイドを用いることを特
    徴とする請求項３又は４に記載の半導体装置の製造方
    法。
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