JP3017810B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

Info

Publication number
JP3017810B2
JP3017810B2 JP3007969A JP796991A JP3017810B2 JP 3017810 B2 JP3017810 B2 JP 3017810B2 JP 3007969 A JP3007969 A JP 3007969A JP 796991 A JP796991 A JP 796991A JP 3017810 B2 JP3017810 B2 JP 3017810B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
refractory metal
film
nitride film
diffusion layer
semiconductor device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP3007969A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH04250619A (en
Inventor
重 哉 森
辺 友 治 渡
村 勝 弥 奥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP3007969A priority Critical patent/JP3017810B2/en
Publication of JPH04250619A publication Critical patent/JPH04250619A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3017810B2 publication Critical patent/JP3017810B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
係わり、特に配線層の形成方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for forming a wiring layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年高集積化に伴い、ソースやドレイン
等の不純物拡散層を半導体基板表面に形成する場合、
0.2μm以下というように極めて浅いものが要求され
るに至っている。しかし拡散層が浅いと、電極配線を純
アルミニウム(以下、Alと称する)等で形成した場
合、プロセス中に高温にさらされてAlと半導体基板の
シリコン(以下、Siと称する)とが相互拡散する。こ
れにより、Alのスパイクが拡散層を突き抜けて、pn
接合部が破壊される。
2. Description of the Related Art In recent years, when an impurity diffusion layer such as a source or a drain is formed on a surface of a semiconductor substrate in accordance with high integration,
An extremely shallow one such as 0.2 μm or less has been required. However, when the diffusion layer is shallow, when the electrode wiring is formed of pure aluminum (hereinafter, referred to as Al) or the like, the substrate is exposed to a high temperature during the process, and Al and silicon of the semiconductor substrate (hereinafter, referred to as Si) interdiffuse. I do. As a result, Al spikes penetrate through the diffusion layer and pn
The joint is destroyed.

【0003】そこでこのような破壊を防止するため、予
めAlに固溶限界以上のSiを混入させておくことが行
われている。しかしこの場合には、Al中に含まれた過
剰なSiがコンタクトホールの微細な底部に析出し、蓋
をすることがある。しかも、Alがドープされた抵抗の
高いp型結晶であるため、コンタクト抵抗が増大すると
いう問題もある。特にこの問題は、n型拡散層では致命
的な問題となる。
Therefore, in order to prevent such destruction, it has been practiced to mix in advance Al a solid solution limit or more. However, in this case, excessive Si contained in Al may precipitate on the fine bottom of the contact hole and may cover the contact hole. Moreover, since the p-type crystal is doped with Al and has a high resistance, there is a problem that the contact resistance increases. In particular, this problem is fatal in an n-type diffusion layer.

【0004】また、高集積化に伴い配線層の幅が狭くな
り、エレクトロマイグレーション(以下、E.M.と称
する)やストレスマイグレーション(以下、S.M.と
称する)によって、Al配線層が断線する問題が顕著に
なっている。銅(Cu)等の金属を微量添加し、E.
M.やS.M.の発生を抑さえることが行われている
が、十分な抑制効果は得られない。
[0004] In addition, the width of the wiring layer is reduced with the increase in integration, and the Al wiring layer is disconnected due to electromigration (hereinafter referred to as EM) or stress migration (hereinafter referred to as SM). The problem is becoming more pronounced. A trace amount of metal such as copper (Cu) is added,
M. And S. M. Is suppressed, but a sufficient suppression effect cannot be obtained.

【0005】そこで、Al配線層と半導体基板表面とが
コンタクトする部分にバリア層を設け、AlとSiとの
相互拡散や反応を抑えることが行われている。バリア層
の材料には、高融点金属、又は高融点金属や貴金属を用
いたシリサイド、窒化膜等が用いられている。ところ
が、これらの材料から成るバリア層を形成した場合であ
っても、Alとバリア層との反応、あるいはバリア層と
シリコンとの反応を十分に抑制することはできない。こ
のため、バリア層の表面を酸化させてバリア性を高める
ことが行われている。しかし、酸化の進み具合を制御す
ることは難しく、安定したバリア層を形成するのは困難
である。
Therefore, a barrier layer is provided at a portion where the Al wiring layer and the surface of the semiconductor substrate are in contact with each other to suppress the mutual diffusion and reaction between Al and Si. As the material of the barrier layer, a refractory metal, or a silicide or nitride film using a refractory metal or a noble metal is used. However, even when a barrier layer made of these materials is formed, the reaction between Al and the barrier layer or the reaction between the barrier layer and silicon cannot be sufficiently suppressed. For this reason, the surface of the barrier layer is oxidized to improve the barrier property. However, it is difficult to control the progress of oxidation, and it is difficult to form a stable barrier layer.

【0006】また酸化工程を経ると、ボンディング特性
が悪化する問題もある。電極にワイヤボンディングが行
われると、電極下のバリア層とさらにその下の絶縁層と
がワイヤによって引張られる。バリア層の表面が酸化さ
れている場合には、酸化によってもバリア層に引張り応
力が働くため、絶縁層との間で剥離が生じる場合があ
る。
There is also a problem that the bonding characteristics deteriorate after the oxidation step. When wire bonding is performed on the electrode, the wire pulls the barrier layer below the electrode and the insulating layer thereunder. When the surface of the barrier layer is oxidized, a tensile stress acts on the barrier layer even by the oxidation, and thus, the separation may occur between the barrier layer and the insulating layer.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】このように従来の製造
方法には、拡散層と配線層とのコンタクト抵抗が増大し
たり、E.M.やS.M.等の発生を十分に抑制するこ
とができず、信頼性の高い微細な配線層を形成できない
という問題があった。
As described above, according to the conventional manufacturing method, the contact resistance between the diffusion layer and the wiring layer is increased, M. And S. M. However, there is a problem that a highly reliable fine wiring layer cannot be formed.

【0008】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、浅い拡散層を形成した場合にも配線層との間で低
いコンタクト抵抗が得られ、さらに微細な配線層を信頼
性高く形成することができる半導体装置の製造方法を提
供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances. Even when a shallow diffusion layer is formed, a low contact resistance can be obtained with a wiring layer, and a fine wiring layer can be formed with high reliability. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can be used.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、表面部分に拡散層が形成された半導体基板上
に絶縁膜を形成する第1の工程と、絶縁膜のうち拡散層
の上部を除去し、コンタクトホールを開孔する第2の工
程と、半導体基板を真空装置に搬入し、絶縁膜上とコン
タクトホールで露出している拡散層上とに高融点金属を
堆積させて高融点金属膜を形成する第3の工程と、半導
体基板を真空装置に入れた状態で連続して、高融点金属
が窒化された第1の高融点金属窒化膜を形成し、同時
に、加熱を行うことによって高融点金属膜のうち第1の
高融点金属窒化膜との界面の部分を窒化させ、高融点金
属膜のうち拡散層との界面の部分をシリサイド化させる
第4の工程と、第1の高融点金属窒化膜上に、高融点金
属が窒化された第2の高融点金属窒化膜を形成する第5
の工程と、第2の高融点金属窒化膜上に配線層を形成す
る第6の工程とを備えたことを特徴としている。
According to a method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a first step of forming an insulating film on a semiconductor substrate having a diffusion layer formed on a surface portion thereof; A second step of removing the upper part and opening a contact hole, and carrying the semiconductor substrate into a vacuum apparatus, depositing a high melting point metal on the insulating film and on the diffusion layer exposed at the contact hole, thereby forming a high melting point metal. A third step of forming the melting point metal film and a first high melting point metal nitride film in which the high melting point metal is nitrided are continuously formed with the semiconductor substrate placed in a vacuum apparatus, and heating is performed simultaneously. A fourth step of nitriding the portion of the refractory metal film at the interface with the first refractory metal nitride film and silicifying the portion of the refractory metal film at the interface with the diffusion layer; Of the high melting point metal nitride film Fifth forming a refractory metal nitride layer
And a sixth step of forming a wiring layer on the second refractory metal nitride film.

【0010】ここで、第4の工程によって、高融点金属
膜のうち少なくともコンタクトホールの側壁部分は全て
窒化されることが好ましい。
Here, it is preferable that at least the side wall portion of the contact hole in the refractory metal film is entirely nitrided in the fourth step.

【0011】また第4の工程により、高融点金属膜の少
なくともコンタクトホールの底面部分のうち、拡散層と
の界面の部分は全てシリサイド化され、第1の高融点金
属窒化膜との界面の部分は全て窒化されることが好まし
い。
In the fourth step, at least the portion of the bottom surface of the contact hole of the refractory metal film at the interface with the diffusion layer is silicided, and the portion at the interface with the first refractory metal nitride film is formed. Is preferably all nitrided.

【0012】第4の工程において、高融点金属膜のうち
第1の高融点金属窒化膜との界面の部分が窒化していく
速度は、高融点金属膜のうち拡散層との界面の部分がシ
リサイド化していく速度よりも速いか、あるいは同時で
ある方がよい。
In the fourth step, the rate at which the interface between the refractory metal film and the first refractory metal nitride film is nitrided depends on the rate at which the interface between the refractory metal film and the diffused layer intersects. It is better to be faster than or simultaneous to the silicidation.

【0013】高融点金属として、例えばチタン,モリブ
デン,タングステン,コバルト,ニッケル,バナジウ
ム,ハフニウムを用いることができる。
As the refractory metal, for example, titanium, molybdenum, tungsten, cobalt, nickel, vanadium, and hafnium can be used.

【0014】高融点金属膜は、その圧縮応力が0〜5×
109 (dyn/cm2 )の範囲内にあるように形成されるこ
とが好ましい。
The refractory metal film has a compressive stress of 0 to 5 ×.
Preferably, it is formed so as to be within the range of 10 9 (dyn / cm 2 ).

【0015】[0015]

【作用】高融点金属膜のうち拡散層との界面の部分はシ
リサイド化されるため、高融点金属窒化膜に対して酸化
処理を行わなくともバリア性が高く、配線層に含まれる
金属材料と半導体基板中のシリコンとの交互拡散が抑制
され、拡散層のpn接合部が破壊される事態が回避され
る。また高融点金属膜の拡散層上の部分がシリサイド化
されることにより、コンタクト抵抗が低下される。また
配線層の下部に、高融点金属窒化膜や高融点金属膜、シ
リサイド膜から成るバリアメタル層が敷かれた状態にな
るため、E.M.やS.M.の発生が抑制され、配線寿
命が長くなる。
In the refractory metal film, a portion at the interface with the diffusion layer is silicided, so that the refractory metal nitride film has a high barrier property without being oxidized, and is formed with a metal material contained in the wiring layer. Alternate diffusion with silicon in the semiconductor substrate is suppressed, and the situation where the pn junction of the diffusion layer is destroyed is avoided. In addition, since the portion of the refractory metal film on the diffusion layer is silicided, the contact resistance is reduced. In addition, since a barrier metal layer made of a high melting point metal nitride film, a high melting point metal film, and a silicide film is laid under the wiring layer, E.I. M. And S. M. Is suppressed, and the wiring life is prolonged.

【0016】ここで高融点金属膜のうち、少なくともコ
ンタクトホールの側壁部分が全て窒化されることによ
り、バリア性が高められる。また高融点金属膜の少なく
ともコンタクトホールの底面部分のうち、拡散層との界
面の部分が全てシリサイド化され、第1の高融点金属窒
化膜との界面の部分は全て窒化されることにより、配線
層の金属材料と半導体基板中のシリコンとの相互拡散が
確実に防止される。
Here, in the refractory metal film, at least the entire side wall portion of the contact hole is nitrided, so that the barrier property is enhanced. In addition, at least the portion of the bottom surface of the contact hole of the refractory metal film at the interface with the diffusion layer is entirely silicided, and the portion of the interface with the first refractory metal nitride film is all nitrided, so that the wiring Interdiffusion between the metal material of the layer and silicon in the semiconductor substrate is reliably prevented.

【0017】また、高融点金属膜のうち第1の高融点金
属窒化膜との界面の部分が窒化していく速度が、高融点
金属膜のうち拡散層との界面の部分がシリサイド化して
いく速度よりも速いか、あるいは同時であることによ
り、シリサイド膜が厚くなり過ぎて半導体基板中のシリ
コンが吸い出されることが防止される。
The rate at which the interface between the refractory metal film and the first refractory metal nitride film is nitrided depends on the rate at which the interface between the refractory metal film and the diffusion layer is silicided. By being faster than the speed or simultaneously, the silicon in the semiconductor substrate is prevented from being sucked out due to the silicide film being too thick.

【0018】高融点金属として、例えばチタン,モリブ
デン,タングステン,コバルト,ニッケル,バナジウ
ム,ハフニウムを用いることができる。
As the refractory metal, for example, titanium, molybdenum, tungsten, cobalt, nickel, vanadium, and hafnium can be used.

【0019】そして高融点金属膜は、その圧縮応力が0
〜5×109 (dyn/cm2 )の範囲内にあるように形成さ
れることによって、パッドにワイヤボンディングを行っ
た場合にもパッド下部の酸化膜が剥離することが防止さ
れ、ボンディング特性が向上する。
The refractory metal film has a compressive stress of zero.
By being formed so as to be within the range of 5 × 10 9 (dyn / cm 2 ), even when wire bonding is performed on the pad, the oxide film under the pad is prevented from peeling, and the bonding characteristics are improved. improves.

【0020】[0020]

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。図1に、本実施例による半導体装置の製
造方法を工程別に示す。図1(a)に示されたように、
p型半導体基板1の表面にリンイオン(P+ )やヒ素イ
オン(As+ )等の不純物イオンが注入されて、n型の
拡散層2が形成されている。そして半導体基板1の表面
全体が酸化されて、シリコン酸化膜が形成される。この
シリコン酸化膜に対し、写真蝕刻法が用いられて拡散層
2の上部が選択的に除去され、コンタクトホール10が
設けられたシリコン酸化膜3が形成される。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment step by step. As shown in FIG.
Impurity ions such as phosphorus ions (P +) and arsenic ions (As +) are implanted into the surface of the p-type semiconductor substrate 1 to form an n-type diffusion layer 2. Then, the entire surface of semiconductor substrate 1 is oxidized to form a silicon oxide film. The upper portion of the diffusion layer 2 is selectively removed from the silicon oxide film by using a photolithography method to form a silicon oxide film 3 having a contact hole 10 formed therein.

【0021】半導体基板1が、通常のスパッタ装置に搬
入される。シリコン酸化膜3の表面全体にスパッタリン
グが行われ、チタン(Ti)が100〜500オングス
トロームの厚さに堆積されて、図1(b)に示されるよ
うなチタン膜4が形成される。
The semiconductor substrate 1 is carried into a usual sputtering apparatus. Sputtering is performed on the entire surface of the silicon oxide film 3, and titanium (Ti) is deposited to a thickness of 100 to 500 angstroms to form a titanium film 4 as shown in FIG.

【0022】次に、このスパッタ装置に半導体基板1が
入ったままの状態で、即ち大気中にさらすことなく連続
して反応性スパッタリングが行われる。このスパッタリ
ングは、アルゴン(Ar)と窒素(N2 )の雰囲気中で
行われ、チタン膜4上にチタンナイトライド膜5が50
〜200オングストロームの膜厚で形成される(図1
(c))。この場合に、堆積速度は1分間当り0.5〜
2オングストロームというように遅く設定され、堆積と
同時に半導体基板1が摂氏400〜800度に加熱され
る。これにより、チタン膜4のうちチタンナイトライド
膜5と接触している表面部分が窒化されて窒化膜6に変
化し、同時に拡散層2に接触している部分がシリサイド
化されてシリサイド膜7に変化する。ここで、拡散層2
の上面とコンタクトホール10の側壁部分にはチタン膜
5が残らずに、シリサイド化あるいは窒化される必要が
あるが、図示されていないフィールド酸化膜上には残っ
ていてもよい。チタン膜4が窒化される速度は、シリサ
イド化される速度よりも速いか、又は同時である必要が
ある。これは、シリサイド化が速いとシリサイド膜7の
膜厚が厚くなり過ぎて、半導体基板1中のシリコンが吸
い出されてしまうためである。またチタンナイトライド
膜5は、チタンとの反応で体積収縮が起こり、結果的に
引張り応力を有するようになる。
Next, reactive sputtering is performed continuously with the semiconductor substrate 1 still in the sputtering apparatus, that is, without exposing the semiconductor substrate 1 to the atmosphere. This sputtering is performed in an atmosphere of argon (Ar) and nitrogen (N2), and a titanium nitride film 5 is
1 to 200 angstroms (FIG. 1).
(C)). In this case, the deposition rate is 0.5 to 1 minute.
The semiconductor substrate 1 is set as slow as 2 angstroms, and is heated to 400 to 800 degrees Celsius simultaneously with the deposition. As a result, the surface portion of the titanium film 4 that is in contact with the titanium nitride film 5 is nitrided and changes to a nitride film 6, and at the same time, the portion that is in contact with the diffusion layer 2 is silicided to form a silicide film 7. Change. Here, the diffusion layer 2
The titanium film 5 needs to be silicided or nitrided without remaining on the upper surface of the contact hole 10 and the side wall of the contact hole 10, but may remain on a field oxide film (not shown). It is necessary that the rate at which the titanium film 4 is nitrided is higher than or simultaneous with the rate at which the titanium film 4 is silicided. This is because if the silicidation is fast, the thickness of the silicide film 7 becomes too large, and silicon in the semiconductor substrate 1 is sucked out. The titanium nitride film 5 undergoes volume shrinkage due to the reaction with titanium, and as a result, has a tensile stress.

【0023】さらに連続して反応性スパッタリングが行
われ、チタンナイトライド膜5を形成したときよりも速
い体積速度(毎分5〜20オングストローム)でチタン
ナイトライド膜8が500〜2000オングストローム
の膜厚で形成される。この場合に、このチタンナイトラ
イド膜8は、約5×109 (dyn/cm2 )の圧縮応力を持
つようにスパッタ条件が設定される。このようにするこ
とで、チタンナイトライド膜5の引張り応力と、チタン
ナイトライド膜8の圧縮応力とが相殺され、チタンナイ
トライド膜5及び8に残留する圧縮応力は0〜5×10
9 (dyn/cm2 )に低下する。
Further, reactive sputtering is performed continuously, and the titanium nitride film 8 is formed to a thickness of 500 to 2,000 angstroms at a higher volume rate (5 to 20 angstroms per minute) than when the titanium nitride film 5 is formed. Is formed. In this case, the sputtering conditions are set so that the titanium nitride film 8 has a compressive stress of about 5 × 10 9 (dyn / cm 2 ). By doing so, the tensile stress of the titanium nitride film 5 and the compressive stress of the titanium nitride film 8 cancel each other, and the compressive stress remaining in the titanium nitride films 5 and 8 is 0 to 5 × 10
9 (dyn / cm 2 ).

【0024】その後、チタンナイトライド膜8の表面全
体にアルミニウム,シリコン,銅(Al-Si-Cu)合金がス
パッタリングにより堆積され、厚さ8000オングスト
ロームの配線膜が形成される。この配線膜と、チタンナ
イトライド膜8及び5,窒化膜6,チタン膜4に対し通
常の写真蝕刻法が用いられ、図1(e)に示されるよう
な配線膜9,チタンナイトライド膜8a及び5a,窒化
膜6a,チタン膜4aが形成され、所望のパターンの配
線層が得られる。
Thereafter, aluminum, silicon, and copper (Al-Si-Cu) alloy are deposited on the entire surface of the titanium nitride film 8 by sputtering to form a wiring film having a thickness of 8000 angstroms. An ordinary photolithography method is used for the wiring film, the titanium nitride film 8, the nitride film 6, the nitride film 6, and the titanium film 4 to form a wiring film 9, a titanium nitride film 8a as shown in FIG. 5a, a nitride film 6a and a titanium film 4a are formed, and a wiring layer having a desired pattern is obtained.

【0025】このように本実施例では、配線層が(Al-S
i-Cu)合金から成る配線膜9,チタンナイトライド膜8
a及び5a,窒化膜6a,チタン膜4aの積層構造で構
成されている。そして、拡散層2の表面上にはチタン膜
4は残っておらずシリサイド化されている。このため、
チタンナイトライド膜5aの酸化処理を行わなくとも、
配線膜9に含まれるAlと半導体基板1中のシリコンと
の相互拡散が抑制され、Alのスパイクが拡散層2を突
き抜けてpn接合部を破壊する事態が回避される。
As described above, in this embodiment, the wiring layer is formed of (Al-S
Wiring film 9 made of i-Cu) alloy, titanium nitride film 8
a and 5a, a nitride film 6a, and a titanium film 4a. The titanium film 4 does not remain on the surface of the diffusion layer 2 and is silicided. For this reason,
Even without performing the oxidation treatment of the titanium nitride film 5a,
Interdiffusion between Al contained in the wiring film 9 and silicon in the semiconductor substrate 1 is suppressed, and a situation where Al spikes penetrate the diffusion layer 2 and destroy the pn junction is avoided.

【0026】さらに、拡散層2上にはシリサイド膜7が
形成されるため、拡散層2と配線層との間のコンタクト
抵抗が低下されている。またAl合金配線膜9の下部
に、チタンナイトライド膜8a及び5a,窒化膜6a,
チタン膜4aから成るバリアメタル層が敷かれているこ
とによって、E.M.又はS.M.の発生が抑制され、
断線に至るまでの寿命が従来の場合よりも2倍以上に伸
びて、高信頼性が得られる。またチタンナイトライド膜
8aとチタンナイトライド膜5aとの間で引張応力が緩
和されているため、パッドの下部に形成される酸化膜と
の間で剥離が生じるのが防止され、ボンディング特性も
向上する。
Further, since the silicide film 7 is formed on the diffusion layer 2, the contact resistance between the diffusion layer 2 and the wiring layer is reduced. Under the Al alloy wiring film 9, titanium nitride films 8a and 5a, a nitride film 6a,
Since the barrier metal layer made of the titanium film 4a is laid, E.I. M. Or S. M. Is suppressed,
The service life up to the disconnection is more than doubled compared to the conventional case, and high reliability is obtained. Further, since the tensile stress is relaxed between the titanium nitride film 8a and the titanium nitride film 5a, peeling between the titanium nitride film 8a and the oxide film formed under the pad is prevented, and the bonding characteristics are improved. I do.

【0027】上述した実施例は一例であり、本発明を限
定するものではない。例えば、実施例では配線膜9がAl
-Si-Cu合金から成っているが、Al-Si 合金や純粋なAl
で形成してもよい。特に、純粋なAlで配線膜を形成し
た場合には、配線抵抗を低減させることができる。また
実施例では高融点金属としてチタンを用いているが、モ
リブデン(Mo )やタングステン(W)、コバルト(C
o )、ニッケル(Ni )、バナジウム(V)、ハフニウ
ム(Hf )、タンタル(Ta )等の他の高融点金属を用
いることもできる。実施例の拡散層2はn型であるが、
p型の拡散層を形成する場合にも同様に本発明を適用す
ることができる。
The above-described embodiment is merely an example, and does not limit the present invention. For example, in the embodiment, the wiring film 9 is made of Al
-Si-Cu alloy, but Al-Si alloy or pure Al
May be formed. In particular, when the wiring film is formed of pure Al, the wiring resistance can be reduced. Although titanium is used as the refractory metal in the embodiment, molybdenum (Mo), tungsten (W), cobalt (C
o), other refractory metals such as nickel (Ni), vanadium (V), hafnium (Hf), tantalum (Ta) can also be used. Although the diffusion layer 2 of the embodiment is n-type,
The present invention can be similarly applied to the case of forming a p-type diffusion layer.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体装置
の製造方法によれば、高融点金属膜のうち拡散層との界
面の部分がシリサイド化されるため、高融点金属窒化膜
に対して酸化処理を行わなくともバリア性が高く、また
配線層に含まれる金属材料と半導体基板中のシリコンと
の交互拡散が抑制されて、拡散層のpn接合部が破壊さ
れる事態が回避される。また配線層の下部に、高融点金
属窒化膜や高融点金属膜、シリサイド膜から成るバリア
メタル層が敷かれた状態になるため、E.M.やS.
M.の発生が抑制されて配線寿命が長くなり、高信頼性
が得られる。さらに、高融点金属膜の拡散層上の部分が
シリサイド化されることによって、コンタクト抵抗が低
下される。
As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, since the interface between the refractory metal film and the diffusion layer is silicided, the refractory metal nitride film can be used. Even if the oxidation treatment is not performed, the barrier property is high, the alternate diffusion of the metal material contained in the wiring layer and silicon in the semiconductor substrate is suppressed, and the situation where the pn junction of the diffusion layer is destroyed is avoided. In addition, since a barrier metal layer made of a high melting point metal nitride film, a high melting point metal film, and a silicide film is laid under the wiring layer, E.I. M. And S.
M. Is suppressed, the wiring life is extended, and high reliability is obtained. Further, since the portion of the high melting point metal film on the diffusion layer is silicided, the contact resistance is reduced.

【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製造方法
を工程別に示した素子断面図。
FIG. 1 is an element cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention for each process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 拡散層 3 シリコン酸化膜 4 チタン膜 5 チタンナイトライド膜 6 窒化膜 7 シリサイド膜 8 チタンナイトライド膜 9 配線膜 REFERENCE SIGNS LIST 1 semiconductor substrate 2 diffusion layer 3 silicon oxide film 4 titanium film 5 titanium nitride film 6 nitride film 7 silicide film 8 titanium nitride film 9 wiring film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−235372(JP,A) 特開 昭63−84024(JP,A) 特開 平2−119129(JP,A) 特開 昭61−174767(JP,A) 特開 平4−79218(JP,A) 特開 平4−27163(JP,A) 特開 平3−185722(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/28 301 H01L 21/3205 H01L 21/768 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-2-235372 (JP, A) JP-A-63-84024 (JP, A) JP-A-2-119129 (JP, A) JP-A 61-840 174767 (JP, A) JP-A-4-79218 (JP, A) JP-A-4-27163 (JP, A) JP-A-3-185722 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. 7 , DB name) H01L 21/28 301 H01L 21/3205 H01L 21/768

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】表面部分に拡散層が形成された半導体基板
上に絶縁膜を形成する第1の工程と、前記絶縁膜のうち
前記拡散層の上部を除去し、コンタクトホールを開孔す
る第2の工程と、前記半導体基板を真空装置に搬入し、
前記絶縁膜上と、前記コンタクトホールで露出している
前記拡散層上とに高融点金属を堆積させて高融点金属膜
を形成する第3の工程と、前記半導体基板を前記真空装
置に入れた状態で連続して、前記高融点金属が窒化され
た第1の高融点金属窒化膜を形成し、同時に、加熱を行
うことによって前記高融点金属膜のうち前記第1の高融
点金属窒化膜との界面の部分を窒化させ、前記高融点金
属膜のうち前記拡散層との界面の部分をシリサイド化さ
せる第4の工程と、前記第1の高融点金属窒化膜上に、
前記高融点金属が窒化された第2の高融点金属窒化膜を
形成する第5の工程と、前記第2の高融点金属窒化膜上
に配線層を形成する第6の工程とを備えたことを特徴と
する半導体装置の製造方法。
A first step of forming an insulating film on a semiconductor substrate having a diffusion layer formed on a surface thereof, and a step of forming a contact hole by removing an upper portion of the diffusion layer in the insulating film. Step 2, carrying the semiconductor substrate into a vacuum device,
A third step of depositing a refractory metal on the insulating film and on the diffusion layer exposed by the contact hole to form a refractory metal film, and placing the semiconductor substrate in the vacuum device Forming a first refractory metal nitride film in which the refractory metal is nitrided, and simultaneously heating the refractory metal film to form the first refractory metal nitride film. A fourth step of nitriding an interface portion of the first refractory metal film and siliciding an interface portion of the refractory metal film with the diffusion layer; and
A fifth step of forming a second refractory metal nitride film in which the refractory metal is nitrided, and a sixth step of forming a wiring layer on the second refractory metal nitride film A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項2】前記第4の工程により、前記高融点金属膜
のうち少なくとも前記コンタクトホールの側壁部分は全
て窒化さ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。
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein, in said fourth step, at least a side wall portion of said contact hole in said refractory metal film is entirely nitrided.
【請求項3】前記第4の工程により、前記高融点金属膜
の少なくとも前記コンタクトホールの底面部分のうち、
前記拡散層との界面の部分は全てシリサイド化され、前
記第1の高融点金属窒化膜との界面の部分は全て窒化さ
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 method according to claim 1, wherein the step (c) comprises:
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein all of the interface with the diffusion layer is silicided, and all of the interface with the first refractory metal nitride film is nitrided.
【請求項4】前記第4の工程において、前記高融点金属
膜のうち前記第1の高融点金属窒化膜との界面の部分が
窒化していく速度は、前記高融点金属膜のうち前記拡散
層との界面の部分がシリサイド化していく速度よりも速
いか、あるいは同時であることを特徴とする請求項1な
いし3記載の半導体装置の製造方法。
4. In the fourth step, the rate at which an interface portion of the refractory metal film at the interface with the first refractory metal nitride film is nitrided is the diffusion rate of the refractory metal film in the refractory metal film. 4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the speed of the silicidation at the interface with the layer is higher than or simultaneous with the speed of silicidation.
【請求項5】前記高融点金属は、チタン,モリブデン,
タングステン,コバルト,ニッケル,バナジウム,ハフ
ニウムのいずれかであることを特徴とする請求項1ない
し4記載の半導体装置の製造方法。
5. The high melting point metal is titanium, molybdenum,
5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is any one of tungsten, cobalt, nickel, vanadium, and hafnium.
【請求項6】前記高融点金属膜は、その圧縮応力が0か
ら5×109 (dyn/cm2 )の範囲内にあるように形成さ
れることを特徴とする請求項1ないし5記載の半導体装
置の製造方法。
6. The refractory metal film according to claim 1, wherein said refractory metal film is formed such that its compressive stress is in a range of 0 to 5 × 10 9 (dyn / cm 2 ). A method for manufacturing a semiconductor device.
JP3007969A 1991-01-25 1991-01-25 Method for manufacturing semiconductor device Expired - Fee Related JP3017810B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3007969A JP3017810B2 (en) 1991-01-25 1991-01-25 Method for manufacturing semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3007969A JP3017810B2 (en) 1991-01-25 1991-01-25 Method for manufacturing semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04250619A JPH04250619A (en) 1992-09-07
JP3017810B2 true JP3017810B2 (en) 2000-03-13

Family

ID=11680296

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3007969A Expired - Fee Related JP3017810B2 (en) 1991-01-25 1991-01-25 Method for manufacturing semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3017810B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3201061B2 (en) * 1993-03-05 2001-08-20 ソニー株式会社 Manufacturing method of wiring structure

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04250619A (en) 1992-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR0179822B1 (en) Interconnections structure of semiconductor device and method for manufacturing thereof
US4392150A (en) MOS Integrated circuit having refractory metal or metal silicide interconnect layer
JP2985692B2 (en) Semiconductor device wiring structure and method of manufacturing the same
JP3248570B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3626773B2 (en) Conductive layer of semiconductor device, MOSFET, and manufacturing method thereof
US5620926A (en) Method for forming a contact with activation and silicide forming heat treatment
JP3224787B2 (en) Contact with flat interface for metal-silicon contact barrier coating and method of making same
JPS61133646A (en) Manufacture of semiconductor device
KR0161380B1 (en) Transistor of semiconductor device and their manufacturing method
JPS61144872A (en) Semiconductor device
JP3017810B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2600593B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2757796B2 (en) Semiconductor integrated circuit device
JPS59197162A (en) Semiconductor device
JPH06204218A (en) Manufacturing method of semiconductor device
JPH0578181B2 (en)
JPH01166556A (en) N-type gaas ohmic electrode and formation thereof
JP3337758B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3034348B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method
JP3178867B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3451634B2 (en) Metal material deposition method
JPH03153024A (en) Semiconductor device and its manufacture
JP2964185B2 (en) Method for forming semiconductor device
JPH05102156A (en) Semiconductor device
JPH02128425A (en) Manufacture of semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071224

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081224

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091224

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091224

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101224

Year of fee payment: 11

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees