JP3082161B2 - 配線層形成法 - Google Patents

配線層形成法

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JP3082161B2 JP03287070A JP28707091A JP3082161B2 JP 3082161 B2 JP3082161 B2 JP 3082161B2 JP 03287070 A JP03287070 A JP 03287070A JP 28707091 A JP28707091 A JP 28707091A JP 3082161 B2 JP3082161 B2 JP 3082161B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
【0001】本発明は、シリコンでなる半導体基板上に
形成され且つその半導体基板を外部に臨ませる窓を有す
る絶縁膜上に、その絶縁膜の窓を介して上記半導体基板
に連結しているAl合金でなる配線層を形成する配線層
形成法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、図4〜図6を伴って次に述べる配
線層の形成法が提案されている。
【0003】すなわち、予め用意された、シリコン(S
i)でなり且つ例えばp型を有する半導体基板1上に、
例えばシリコン酸化物(SiO)でなる絶縁膜2を、
熱酸化法、CVD法などによって形成する(図4A)。
【0004】次に、絶縁膜2に、半導体基板1を外部に
臨ませる窓3を形成する(図4B)。
【0005】次に、半導体基板1に対する絶縁膜2をマ
スクとする、n型を与える不純物のイオンの打込処理に
よって、半導体基板1内に、窓3に臨む領域において、
n型を有する半導体領域4を形成する(図4C)。
【0006】次に、絶縁膜2上及び窓3内に連続して延
長している、Ti層5とTiN層6とTi層7とがそれ
らの順に積層されている積層体8を、堆積法によって形
成する(図5D)。
【0007】次に、熱処理によって、積層体8を構成し
ている半導体領域4側のTi層5の半導体領域4に接し
ている領域を、シリサイド化して、Tiシリサイド層9
を形成する(図5E)。
【0008】次に、積層体8上に、Al合金層10を形
成する(図5F)。
【0009】次に、Al合金層10に対するエッチング
処理を、積層体8とともに施すことによって、Al合金
層10から、絶縁層2上及び窓3内にその窓3を埋めて
半導体領域4に連結して連続延長している配線層12を
形成する(図6G)。
【0010】また、従来、図7〜図8に示すように、図
4A〜図4Cと同様の工程をとって、p型を有する半導
体基板1内に、絶縁膜2の窓3に臨む領域において、n
型を有する半導体領域4を形成している構成を得た後、
絶縁膜2上及び窓3内に連続延長しているTi層21を
形成し(図7B)、次に、窒素またはアンモニア雰囲気
中での熱処理によって、Ti層21から、半導体領域4
に接しているTiシリサイド層22と、そのTiシリサ
イド層22上及び絶縁膜2上に延長しているTiN層2
4とを形成し(図7C)、次に、TiN層24の絶縁膜
3上の部を除去し(図8D)、次に、Al合金層25を
形成し(図8E)、次に、エッチングによってAl合金
層25から配線層12を形成する、配線層形成法も提案
されている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】図4〜図6に示す従来
の配線層形成法、及び図7〜図8に示す従来の配線層形
成法によれば、それらのいずれも、Al合金層(10、
25)を形成する工程において、そのAl合金層(1
0、25)をTiシリサイド層(9、22)上にTiN
(6、24)を介して延長して形成しているので、A
l合金層(10、25)が、Tiシリサイド層(9、2
2)を横切って半導体領域4と反応するおそれを有
ず、このため、配線層12を、半導体基板1内に形成さ
れている半導体領域4と反応していないものとして容易
に形成することができる。
【0012】しかしながら、図4〜図6に示す従来の配
線層形成法の場合、Al合金層10をエッチングして配
線層12を形成するときに、積層体8のTi層5及びT
iN層6間、及びTiN層6及びTi層7間で、電池効
果が生じて、腐蝕反応が生じるため、配線層12が剥離
するおそれを有して形成される、という欠点を有してい
た。
【0013】また、図4〜図6、及び図7及び図8に示
すいずれの配線層形成法の場合も、Al合金層(10、
25)、従って配線層12が、絶縁膜2上及び窓3内間
において間断して形成されるおそれを有していた。
【0014】さらに、図7〜図8に示す従来の配線層形
成法の場合、Tiシリサイド層22を形成する工程を、
Ti層21を形成して後、半導体基板1を電気炉内に配
する必要があるとともに、そのときTi層21の表面に
Ti酸化物層が形成されるおそれを有し、このため、配
線層12が半導体領域4と低い連結抵抗を有して連結し
ているものとして形成することができないとともに、T
iシリサイド層22を形成するのに、800℃またはそ
れ以上の高温を必要とすることから、半導体領域4の不
純物が外部に半導体基板1内の半導体領域4のまわりに
再拡散したりして、半導体基板1の特性を劣化させる、
という欠点を有していた。
【0015】よって、本発明は、上述した欠点のない、
新規な配線層形成法を提案せんとするものである。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明による配線層形成
法は、(i)シリコンでなる半導体基板上に、それを外
部に臨ませる窓を有する絶縁膜を形成する工程と、(i
i)上記半導体基板上に、上記絶縁膜の上記窓に臨む領
域において、金属シリサイド層を、CVD法によって形
成する工程と、(iii)上記金属シリサイド層に対
し、加速された窒素プラズマを照射させることによっ
て、上記金属シリサイド層の表面側に、金属窒化物層を
形成する工程と、(iv)(a)上記絶縁膜上及び上記
窓内に、Al合金を、上記絶縁膜上及び上記窓内を加速
された荷電粒子によって照射させるようにしながら、堆
積させることによって、または(b)上記絶縁膜上及び
上記窓内に、Al合金を堆積させ、次で上記絶縁膜上及
び上記窓内を荷電粒子によって照射させるようにするこ
とによって、もしくは(c)上記絶縁膜上及び上記窓内
に、上記半導体基板を高温に加熱させている状態で
l合金を堆積させることによって、上記絶縁膜上及び上
記窓内に、その窓を埋め且つ上記金属窒化物層及び上記
金属シリサイド層を介して上記半導体基板に連結して、
連続延長し、且つ上記絶縁膜上及び上記窓上に亘って平
坦に連続延長している上面を有しているAl合金層を形
成する工程と、(v)上記Al合金層に対するエッチン
グ処理によって、上記Al合金層から、上記絶縁膜上
に、上記窓、及び上記金属窒化物層及び上記金属シリサ
イド層を介して上記半導体基板に連結している配線層を
形成する工程とを有する。
【0017】
【作用・効果】本発明による配線層形成法によれば、前
述した従来の配線層形成法の場合に準じて、半導体基板
に連結しているAl合金層を形成する工程において、そ
のAl合金層を、金属窒化物層及び金属シリサイド層を
介して半導体基板に連結しているものとして形成するの
で、Al合金層を、半導体基板と反応しているものとし
て形成するおそれを有さず、従って配線層を半導体基板
と反応していないものとして容易に形成することができ
る。
【0018】しかしながら、本発明による配線層形成法
の場合、金属シリサイド層をCVD法によって形成する
ので、その金属シリサイド層を、半導体基板に、図7〜
図8で前述した従来の配線層形成法によって与えるよう
な高温を与える必要なしに形成することができ、このた
め、半導体基板を熱劣化させるおそれを有しない。
【0019】また、Al合金層を平坦な上面を有するも
のに形成するので、そのAl合金層を、絶縁層上及び窓
内間において間断の生じるおそれなしに、容易に形成す
ることができる。
【0020】さらに、絶縁膜とAl合金層との間に、図
4〜図6で前述した従来のパターン形成法に形成されて
いるような積層体を形成していないので、配線層を、絶
縁膜上から剥離しているものとして形成されるおそれを
有していない。
【0021】
【実施例】次に、図1及び図2を伴って、本発明による
配線層形成法の実施例を述べよう。
【0022】図1及び図2に示す本発明による配線層形
成法は、次に述べる順次の工程をとって、シリコンでな
る半導体基板上に形成され且つその半導体基板を外部に
臨ませる窓を有する絶縁膜上に、絶縁膜の窓を介して半
導体基板に連結しているAl合金でなる配線層を形成す
る。
【0023】すなわち、図4〜図6で前述した従来の配
線層形成法の図4Aに示す工程と同様に、予め用意され
た、シリコン(Si)でなり且つ例えばp型を有する半
導体基板1上に、例えばシリコン酸化物(SiO)で
なる絶縁膜2を、熱酸化法、CVD法などによって形成
する(図1A)。
【0024】次に、図4〜図6で前述した従来の配線層
形成法の図4Bに示す工程と同様に、絶縁膜2に半導体
基板1を外部に臨ませる窓3を形成する(図1B)。
【0025】次に、図4〜図6で前述した従来の配線層
形成法の図4Cに示す工程と同様に、半導体基板1に対
する、絶縁膜2をマスクとする、n型を与える不純物の
イオンの打込処理によって、半導体基板1内に窓3に臨
む領域において、n型を与える半導体領域4を形成する
(図1C)。
【0026】次に、半導体基板1上に、絶縁膜2の窓3
に臨む領域において、Tiシリサイド層、Moシリサイ
ド層、Wシリサイド層などの金属シリサイドでなる金属
シリサイド層31を、CVD法によって形成する(図2
D)。この場合、金属シリサイド層31は、半導体基板
1の温度、原料ガス(例えば金属シリサイドを構成する
金属の例えばハロゲン化物でなるガスとSiの水素化物
(例えばSiH)でなるガスとの混合ガス)の流量、
及び圧力などを適当に選べば、絶縁膜2上には形成され
ない。
【0027】次に、金属シリサイド層31に対し、加速
された窒素プラズマを照射させることによって、金属シ
リサイド層31の表面側に、TiN、MoN、WNなど
の金属窒化物でなる金属窒化物層32を形成する(図2
E)。
【0028】次に、絶縁膜2上及び窓3内に、その窓3
を埋め且つ金属窒化物層32及び金属シリサイド層31
を介して半導体領域4に連結して、連続延長し、且つ絶
縁膜2上及び窓3上に亘って平坦に延長している上面3
3aを有するAl合金層33を、(a)絶縁膜2上及び
窓3の内面上に、Al合金を、ほとんど加速されていな
いまたはわずかに加速されている荷電粒子を照射させな
がらまたは照射させないで、スパッタリング法によって
10A〜2000Aの比較的薄い厚さに且つ連続的に延
長して堆積させ、次で、半導体基板1を例えば400℃
程度の温度に加熱している状態で、Al合金を、例えば
加速されたアルゴンイオンを加速された荷電粒子として
照射させるようにしながら、スパッタリング法によって
厚い厚さに堆積させることによって、または(b)絶縁
膜2上及び窓3内に、Al合金を、スパッタリング法に
よって堆積させ、次で半導体基板1を例えば400℃の
温度に加熱した状態で、絶縁膜2上及び窓3内を加速さ
れた荷電粒子を照射させるようにすることによって、も
しくは(c)絶縁膜2上及び窓3内に、Al合金を、
導体基板1を例えば500℃のような高い温度に加熱さ
せている状態で、スパッタリング法によって堆積させる
ことによって、形成する(図2F)。
【0029】次に、Al合金層33に対するエッチング
処理によって、Al合金層33から、絶縁膜2上に、窓
3、及び金属窒化物層32及び金属シリサイド層31を
介して半導体基板1内に形成されている半導体領域4に
連結している配線層34を形成する(図2G)。
【0030】以上が、本発明による配線層形成法の実施
例である。
【0031】このような本発明による配線層形成法によ
れば、
【作用・効果】の項で述べたところから明らかであるの
で、詳細説明は省略するが、図4〜図6、及び図7〜図
8で前述した従来の配線層形成法の欠点を有することな
しに、配線層34を、容易に形成することができる。
【0032】なお、図3は、金属シリサイド層31の表
面側に形成された金属窒化物層32(TiNでなる)
と、それを形成していない金属シリサイド層31(Ti
シリサイドでなる)とのエッチンク耐性(1%弗化水素
溶液を用いた)を、エッチング時間に対する正規格化シ
ート抵抗の関係で示す。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による配線層形成法の実施例を示す、順
次の工程における略線的断面図である。
【図2】本発明による配線層形成法の実施例を示す、図
1に示す順次の工程に続く、順次の工程における略線的
断面図である。
【図3】本発明による配線層形成法によって金属シリサ
イド層の表面側に形成された金属窒化物層と、それを形
成していない金属シリサイド層とのエッチング耐性を示
す図である。
【図4】従来の配線層形成法を示す、順次の工程におけ
る略線的断面図である。
【図5】従来の配線層形成法を示す、図4に示す順次の
工程に続く、順次の工程における略線的断面図である。
【図6】従来の配線層形成法を示す、図5に示す順次の
工程に続く、順次の工程における略線的断面図である。
【図7】従来の配線層形成法を示す、図6に示す順次の
工程に続く、順次の工程における略線的断面図である。
【図8】従来の配線層形成法を示す、図7に示す順次の
工程に続く、順次の工程における略線的断面図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 絶縁膜 3 窓 4 半導体領域 5 Ti層 6 TiN層 7 Ti層 8 積層体 9 Tiシリサイド層 12 配線層 31 金属シリサイド層 32 金属窒化物層 33 Al合金層 33a 上面 34 配線層

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコンでなる半導体基板上に、それを
    外部に臨ませる窓を有する絶縁膜を形成する工程と、 上記半導体基板上に、上記絶縁膜の上記窓に臨む領域に
    おいて、金属シリサイド層を、CVD法によって形成す
    る工程と、 上記金属シリサイド層に対し、加速された窒素プラズマ
    を照射させることによって、上記金属シリサイド層の表
    面側に、金属窒化物層を形成する工程と、 上記絶縁膜上及び上記窓内に、Al合金を、上記絶縁膜
    上及び上記窓内を加速された荷電粒子によって照射させ
    るようにしながら、堆積させることによって、上記絶縁
    膜上及び上記窓内に、その窓を埋め且つ上記金属窒化物
    層及び上記金属シリサイド層を介して上記半導体基板に
    連結して、連続延長し、且つ上記絶縁膜上及び上記窓上
    に亘って平坦に連続延長している上面を有しているAl
    合金層を形成する工程と、 上記Al合金層に対するエッチング処理によって、上記
    Al合金層から、上記絶縁膜上に、上記窓、及び上記金
    属窒化物層及び上記金属シリサイド層を介して上記半導
    体基板に連結している配線層を形成する工程とを有する
    ことを特徴とする導電性層形成法。
  2. 【請求項2】 シリコンでなる半導体基板上に、それを
    外部に臨ませる窓を有する絶縁膜を形成する工程と、 上記半導体基板上に、上記絶縁膜の上記窓に臨む領域に
    おいて、金属シリサイド層を、CVD法によって形成す
    る工程と、 上記金属シリサイド層に対し、加速された窒素プラズマ
    を照射させることによって、上記金属シリサイド層の表
    面側に、金属窒化物層を形成する工程と、 上記絶縁膜上及び上記窓内に、Al合金を堆積させ、次
    で上記絶縁膜上及び上記窓内を荷電粒子によって照射さ
    せるようにすることによって、上記絶縁膜上及び上記窓
    内に、それを埋め且つ上記金属窒化物層及び上記金属シ
    リサイド層を介して上記半導体基板に連結して、連続延
    長し、且つ上記絶縁膜上及び上記窓上に亘って平坦に連
    続延長している上面を有しているAl合金層を形成する
    工程と、 上記Al合金層に対するエッチング処理によって、上記
    Al合金層から、上記絶縁膜上に、上記窓、及び上記金
    属窒化物層及び上記金属シリサイド層を介して上記半導
    体基板に連結している配線層を形成する工程とを有する
    ことを特徴とする導電性層形成法。
  3. 【請求項3】 シリコンでなる半導体基板上に、それを
    外部に臨ませる窓を有する絶縁膜を形成する工程と、 上記半導体基板上に、上記絶縁膜の上記窓に臨む領域に
    おいて、金属シリサイド層を、CVD法によって形成す
    る工程と、 上記金属シリサイド層に対し、加速された窒素プラズマ
    を照射させることによって、上記金属シリサイド層の表
    面側に、金属窒化物層を形成する工程と、 上記絶縁膜上及び上記窓内に、Al合金を、上記半導体
    基板を高温に加熱させている状態で堆積させることに
    よって、上記絶縁膜上及び上記窓内に、それを埋め且つ
    上記金属窒化物層及び上記金属シリサイド層を介して上
    記半導体基板に連結して、連続延長し、且つ上記絶縁膜
    上及び上記窓上に亘って平坦に連続延長している上面を
    有しているAl合金層を形成する工程と、 上記Al合金層に対するエッチング処理によって、上記
    Al合金層から、上記絶縁膜上に、上記窓、及び上記金
    属窒化物層及び上記金属シリサイド層を介して上記半導
    体基板に連結している配線層を形成する工程とを有する
    ことを特徴とする導電性層形成法。
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