JP3109687B2 - Method for manufacturing conductive layer connection structure of semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing conductive layer connection structure of semiconductor device

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JP3109687B2
JP3109687B2 JP04050839A JP5083992A JP3109687B2 JP 3109687 B2 JP3109687 B2 JP 3109687B2 JP 04050839 A JP04050839 A JP 04050839A JP 5083992 A JP5083992 A JP 5083992A JP 3109687 B2 JP3109687 B2 JP 3109687B2
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conductive layer
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semiconductor device
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健壹 森
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は上部導電層と下部導
電層とを電気的に接続する半導体装置の導電層接続構造
の製造方法に関するものであり、特に、チタンシリサイ
ド層を用いて自然酸化膜を除去する半導体装置の導電
層接続構造の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a conductive layer connection structure of a semiconductor device for electrically connecting an upper conductive layer and a lower conductive layer. The present invention relates to a method for manufacturing a conductive layer connection structure of a semiconductor device , which removes a film.

【0002】[0002]

【従来の技術】成膜技術として、スパッタリングやCV
D(Chemical VaporDepositio
n)がある。スパッタリングは、CVDのようにガスの
流量や温度の調整が不要で簡単に膜が得られるという特
徴を有している。上部導電層スパッタリングを用いて形
成する方法について以下説明する。
2. Description of the Related Art Sputtering and CV are known as film forming techniques.
D (Chemical Vapor Deposition)
n). Sputtering has the characteristic that a film can be easily obtained without the need for adjusting the gas flow rate and temperature as in CVD. A method for forming the upper conductive layer using sputtering will be described below.

【0003】図12を参照して、下部導電層5上には層
間絶縁膜3が形成されている。層間絶縁膜3には下部導
電層5に到達するスルーホール9が形成されている。A
rイオンをアルミニウム板1に衝突させると、アルミニ
ウムの原子がはじきとばされる。これを所定時間続ける
と図13の状態を経て図14の状態になる。7はアルミ
ニウムからなる上部導電層である。
Referring to FIG. 12, an interlayer insulating film 3 is formed on lower conductive layer 5. A through hole 9 reaching the lower conductive layer 5 is formed in the interlayer insulating film 3. A
When r ions collide with the aluminum plate 1, aluminum atoms are repelled. If this is continued for a predetermined time, the state of FIG. 13 is changed to the state of FIG. Reference numeral 7 denotes an upper conductive layer made of aluminum.

【0004】しかし実際には、図12に示すようにアル
ミニウム原子は垂直に落下するのではなく、Arイオン
によってはじき飛ばされたアルミニウム原子は図15に
示すように色々な方向ヘはじき飛ばされる。したがって
スルーホール9の隅部10ではアルミニウム膜が形成さ
れにくい。
In practice, however, aluminum atoms do not drop vertically as shown in FIG. 12, but aluminum atoms repelled by Ar ions are repelled to various directions as shown in FIG. Therefore, it is difficult to form an aluminum film at the corner 10 of the through hole 9.

【0005】デバイスの微細化に伴いスルーホール9の
開口寸法が小さくなっている。これに対し層間絶縁膜3
の厚さは、ピンホールなどの危険性を考慮して、ほぼ一
定の値に固定されている。このためスルーホールのアス
ペクト比(穴の深さ/穴の開口寸法)は増大せざるを得
ない。アスペクト比が高いとスルーホール9の隅部10
にアルミニウム原子がさらに到達しにくくなる。したが
って次のような問題が生じる。
With the miniaturization of devices, the opening size of the through hole 9 has been reduced. On the other hand, the interlayer insulating film 3
Is fixed at a substantially constant value in consideration of the danger of pinholes and the like. For this reason, the aspect ratio of the through hole (hole depth / hole opening size) must be increased. If the aspect ratio is high, the corners 10 of the through holes 9
Aluminum atoms are more difficult to reach. Therefore, the following problem occurs.

【0006】図16はアスペクト比が高いスルーホール
9を有する層間絶縁膜3上にアルミニウムからなる上部
導電層7を形成している途中を示している。そして図1
7が上部導電層7の形成終了後の状態を示している。ス
ルーホール9が完全にアルミニウムで埋まる前に、スル
ーホール9の開口部がアルミニウムで塞がれてしまう。
したがってスルーホール9内には空隙部11が生ずる。
空隙部11の存在によってスルーホール9内にあるアル
ミニウム膜は電気抵抗値が高くなる。したがってこの部
分でエレクトロマイグレーションが発生しやすい。エレ
クトロマイグレーションとは、金属に大電流ストレスを
与えたときに、金属原子が移動する現象をいう。金属原
子が電流と逆方向に移動すると、陰極側ではアルミニウ
ムがなくなってボイドが発生し、陽極側ではアルミニウ
ムが固まってヒロックスやホイスカが発生する。エレク
トロマイグレーションによる故障は、ボイドによる配線
抵抗の増大および断線とヒロックスやホイスカによる多
層配線間の短絡である。
FIG. 16 shows a state in which the upper conductive layer 7 made of aluminum is formed on the interlayer insulating film 3 having the through hole 9 having a high aspect ratio. And FIG.
7 shows a state after the formation of the upper conductive layer 7 is completed. Before the through hole 9 is completely filled with aluminum, the opening of the through hole 9 is closed with aluminum.
Therefore, a void 11 is formed in the through hole 9.
The electrical resistance of the aluminum film in the through hole 9 increases due to the presence of the gap 11. Therefore, electromigration is likely to occur in this portion. Electromigration refers to a phenomenon in which metal atoms move when a large current stress is applied to the metal. When the metal atoms move in the opposite direction to the current, aluminum disappears on the cathode side and voids are generated, and on the anode side, aluminum hardens and hillocks and whiskers are generated. Failure due to electromigration is an increase in wiring resistance due to voids, and a short circuit between multilayer wiring due to disconnection and hillocks or whiskers.

【0007】したがってスルーホールのアスペクト比が
大きいときはCVD法を用いて上部導電層を形成する。
CVD法ではガスが膜の形成面に触れることにより膜が
形成される。ガスであればスルーホールの隅部であって
も容易に入り込むことができる。このためアスペクト比
が大きいスルーホールであってもスルーホール内を完全
に埋込むことができる。
Therefore, when the aspect ratio of the through hole is large, the upper conductive layer is formed by using the CVD method.
In the CVD method, a film is formed by the gas touching the surface on which the film is formed. If it is a gas, it can easily enter even the corner of the through hole. Therefore, even in a through hole having a large aspect ratio, the inside of the through hole can be completely buried.

【0008】CVD法を用いてスルーホールを導電層で
埋込む方法を以下説明する。この方法はたとえば、19
90 IEEE June 12−13,1990 V
MIC Conference 219〜225ページ
「CONTACT HOLE FILL WITH
LOW TEMPERATURE LPCVD Ti
N」 Ivo J.Raaijmakers et a
lに開示されている。
A method for filling a through hole with a conductive layer using the CVD method will be described below. This method is, for example, 19
90 IEEE June 12-13, 1990 V
MIC Conference pp. 219-225 "CONTACT HOLE FILL WITH"
LOW TEMPERATURE LPCVD Ti
N "Ivo J. N. Raajijmakers et a
l.

【0009】図18に示すように、層間絶縁膜19を選
択的にエッチング除去し、不純物領域17に到達するス
ルーホール21を形成する。13はシリコン基板であ
り、15はフィールド酸化膜である。図19に示すよう
に露出した不純物領域17上には雰囲気中の酸素により
自然酸化膜23が形成される。自然酸化膜23がある
と、不純物領域17と後に形成するTiN膜との電気的
接続が良好に行なえないので、自然酸化膜23を以下の
ようにして還元している。
As shown in FIG. 18, interlayer insulating film 19 is selectively etched away to form through hole 21 reaching impurity region 17. 13 is a silicon substrate, and 15 is a field oxide film. As shown in FIG. 19, a native oxide film 23 is formed on exposed impurity region 17 by oxygen in the atmosphere. If the natural oxide film 23 is present, the electrical connection between the impurity region 17 and a TiN film to be formed later cannot be made well, so the natural oxide film 23 is reduced as follows.

【0010】図20に示すように、シリコン基板13の
主表面全面にスパッタリングを用いてTi膜25を形成
する。
As shown in FIG. 20, a Ti film 25 is formed on the entire main surface of the silicon substrate 13 by using sputtering.

【0011】図21に示すように、窒素雰囲気中でシリ
コン基板13の熱処理を行なう。温度は650℃で、時
間は30秒である。これにより、Ti膜のうち層間絶縁
膜19と接触している部分は、TiN(O)膜29とな
る。TiN(O)膜は、TiN膜中に酸素が分散してい
る膜である。
As shown in FIG. 21, a heat treatment is performed on the silicon substrate 13 in a nitrogen atmosphere. The temperature is 650 ° C. and the time is 30 seconds. Thereby, the portion of the Ti film that is in contact with the interlayer insulating film 19 becomes the TiN (O) film 29. The TiN (O) film is a film in which oxygen is dispersed in the TiN film.

【0012】Ti膜のうち不純物領域17と接触してい
る部分は、Tiが不純物領域17に侵入し、不純物領域
17中のSiと結合しTiSix 27(0<x<2)と
なる。TiSix は還元性があるので、TiSix の一
部は自然酸化膜中のOと反応しTiSiOとなる。これ
により自然酸化膜の還元が行なわれる。
In the portion of the Ti film that is in contact with the impurity region 17, Ti penetrates into the impurity region 17 and combines with Si in the impurity region 17 to form TiSi x 27 (0 <x <2). Since TiSi x may reductive, some of TiSi x becomes TiSiO react with O in a natural oxide film. Thereby, the natural oxide film is reduced.

【0013】図22に示すように、シリコン基板13の
主表面全面に、CVD法を用いてTiN膜31を形成す
る。CVD法で形成しているのでスルーホール21のア
スペクト比が高くても、スルーホール21内をTiN膜
31で埋込むことができる。
As shown in FIG. 22, a TiN film 31 is formed on the entire main surface of the silicon substrate 13 by using the CVD method. Since the through hole 21 is formed by the CVD method, the through hole 21 can be filled with the TiN film 31 even if the aspect ratio of the through hole 21 is high.

【0014】図23に示すように、TiN膜31上にA
l−Cu膜33を形成する。Al−Cu膜33は配線層
の導電性をよくするために形成したものである。
[0014] As shown in FIG.
An l-Cu film 33 is formed. The Al-Cu film 33 is formed to improve the conductivity of the wiring layer.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】しかし従来の方法で
は、TiSix 27を形成するのに用いるSiは不純物
領域17から供給している。このため、TiとSiとの
反応が進みすぎると、図24に示すように、TiSix
27が不純物領域17を突き破ることがある。これによ
りpn接合が破壊され、電流のリークが生じる。
However, in the conventional method, Si used to form TiSi x 27 is supplied from impurity region 17. Thus, the reaction between Ti and Si progresses excessively, as shown in FIG. 24, TiSi x
27 may penetrate impurity region 17. This destroys the pn junction and causes current leakage.

【0016】この発明は係る従来の問題点を解決するた
めになされたものである。この発明の目的は、自然酸化
膜を還元するのに用いる導電層が下部導電層へ過度に食
い込むことを防ぐことができる半導体装置の導電層接続
構造の製造方法を提供することである。
The present invention has been made to solve such a conventional problem. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a conductive layer connection structure of a semiconductor device, which can prevent a conductive layer used for reducing a native oxide film from excessively entering a lower conductive layer.

【0017】[0017]

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の半導体装置の導電層接続構造の製造方法は、下部導
電層上に形成された絶縁層を選択的にエッチング除去
し、下部導電層の表面にまで到達するスルーホールを形
成する工程と、チタンを含むガスおよびシリコンを含む
ガスを用いるCVD法によって、スルーホールの少なく
とも底面上に、TiSi x (0<x<2)の分子構造を
有するチタンシリサイドを形成し、このチタンシリサ
イド層を形成することにより、スルーホールの底面をな
す下部導電層の表面に生じた自然酸化膜を還元する工程
と、チタンシリサイドが形成されたスルーホール内全
体にTiNを埋め込み、上部導電層と下部導電層とを電
気的に接続する接続導電層を形成する工程と、絶縁層上
に接続導電層と電気的に接続する上部導電層を形成する
工程とを備える。
A method of manufacturing a conductive layer connection structure for a semiconductor device according to the present invention, which solves the above problem, selectively removes an insulating layer formed on a lower conductive layer by etching. Forming a through-hole reaching the surface of the through-hole and a CVD method using a gas containing titanium and a gas containing silicon to form a molecular structure of TiSi x (0 <x <2) on at least the bottom surface of the through-hole.
Forming a titanium silicide layer having this Chitanshirisa
Forming a nitride layer to reduce a natural oxide film formed on the surface of the lower conductive layer forming the bottom surface of the through hole; and filling the entire through hole with the titanium silicide layer with TiN to form an upper conductive layer. forming a connection conductive layer which electrically connects the lower Bushirube conductive layer and an insulating layer
Contact connecting connection conductive layer and electrically to and forming an upper conductive layer.

【0019】[0019]

【0020】[0020]

【作用】この発明の半導体装置の導電層接続構造の製造
方法においては、CVD法によって形成されるTiSi
x (0<x<2)の分子構造を有するチタンシリサイド
層を用いて自然酸化膜を還元している。すなわち、この
チタンシリサイド層を形成するのに用いるシリコンを、
シリコンを含むガスから供給し、チタンシリサイド層を
形成する際に自然酸化膜を還元している。したがって、
チタンシリサイド層が下部導電層が過度に食い込むこと
を防止できる。
[Action] In the manufacturing method of the conductive layer connecting structure of a semiconductor device of the present invention, Ru is formed by a CVD method TiSi
The natural oxide film is reduced using a titanium silicide layer having a molecular structure of x (0 <x <2) . That is , this
The silicon used to form the titanium silicide layer is
Supplied from a gas containing silicon , the natural oxide film is reduced when the titanium silicide layer is formed. Therefore,
The titanium silicide layer can prevent the lower conductive layer from excessively penetrating.

【0021】[0021]

【0022】[0022]

【実施例】図1は、この発明の第1実施例を用いたMO
S電界効果トランジスタの断面図である。シリコン基板
35には、間を隔てて不純物領域37が形成されてい
る。39はゲート酸化膜であり、41はゲート電極であ
る。シリコン基板35上には層間絶縁膜43が形成され
ている。層間絶縁膜43には不純物領域37に到達する
スルーホール49が形成されている。スルーホール49
内の不純物領域37上およびスルーホール49の側壁に
はTiSix 膜(チタンシリサイド膜)51が形成され
ている。スルーホール49はTiN膜53で埋込まれて
いる。層間絶縁膜43上にはAl膜55が形成されてい
おり、Al膜55はTiN膜53と電気的に接続されて
いる。45は絶縁膜である。
FIG. 1 shows an MO using the first embodiment of the present invention.
It is sectional drawing of an S field effect transistor. Impurity regions 37 are formed on silicon substrate 35 with a space therebetween. 39 is a gate oxide film, and 41 is a gate electrode. On the silicon substrate 35, an interlayer insulating film 43 is formed. In the interlayer insulating film 43, a through hole 49 reaching the impurity region 37 is formed. Through hole 49
The side walls of the impurity regions 37 and on the through-hole 49 of the inner TiSi x film (titanium silicide film) 51 is formed. The through hole 49 is buried with the TiN film 53. An Al film 55 is formed on the interlayer insulating film 43, and the Al film 55 is electrically connected to the TiN film 53. 45 is an insulating film.

【0023】この発明の第1実施例を以下説明してい
く。図2に示すように、シリコン基板57には不純物領
域59が形成されている。65はフィールド酸化膜であ
る。シリコン基板57の全面には層間絶縁膜61が形成
されている。層間絶縁膜61には不純物領域59に到達
するスルーホール63が形成されている。
The first embodiment of the present invention will be described below. As shown in FIG. 2, an impurity region 59 is formed in the silicon substrate 57. 65 is a field oxide film. On the entire surface of the silicon substrate 57, an interlayer insulating film 61 is formed. In the interlayer insulating film 61, a through hole 63 reaching the impurity region 59 is formed.

【0024】図3に示すように、不純物領域59上には
雰囲気中の酸素によって自然酸化膜67が形成された。
As shown in FIG. 3, a natural oxide film 67 is formed on impurity region 59 by oxygen in the atmosphere.

【0025】自然酸化膜67を還元するために、図4に
示すようにCVD法を用いてチタンシリサイド膜69を
形成した。条件は以下のとおりである。
In order to reduce the natural oxide film 67, a titanium silicide film 69 was formed by a CVD method as shown in FIG. The conditions are as follows.

【0026】温度:700〜800℃ 圧力:20〜40Pa ガス流量:TiCl4 25sccm SiH4 50〜200sccm 成膜速度:20〜40nm/min このCVDによって形成されるチタンシリサイド膜は、
TiSix である。ここでxは0<x<2である。x<
2としたのはx=2であるとチタンシリサイドは安定と
なり、還元性が弱いからである。自然酸化膜が還元され
ることを示す反応式は次のとおりである。
Temperature: 700 to 800 ° C. Pressure: 20 to 40 Pa Gas flow rate: TiCl 4 25 sccm SiH 4 50 to 200 sccm Deposition rate: 20 to 40 nm / min The titanium silicide film formed by this CVD is:
A TiSi x. Here, x is 0 <x <2. x <
The reason for setting the value to 2 is that when x = 2, titanium silicide becomes stable and the reducing property is weak. The reaction formula showing that the natural oxide film is reduced is as follows.

【0027】 TiSix +SiOy →TiSix y +Si SiOy は自然酸化膜を示している。yは2に近い値で
ある。自然酸化膜はシリコンに積極的に酸素を供給して
形成したわけではないので、SiO2 とはなっていない
からである。なお、すべてのチタンシリサイドがTiS
x y となるのではない。大部分はチタンシリサイド
のままで、チタンシリサイド中にTiSix y が少し
存在している程度である。上記式は自然酸化膜の還元を
示す一例であり、実際には種々の反応によって自然酸化
膜は還元されている。
[0027] TiSi x + SiO y → TiSi x O y + Si SiO y indicates a natural oxide film. y is a value close to 2. This is because the natural oxide film is not formed by actively supplying oxygen to silicon, and is not formed of SiO 2 . All titanium silicides are made of TiS
i x O y become the not be. Most of the titanium silicide remains, and only a small amount of TiSi x O y is present in the titanium silicide. The above equation is an example showing the reduction of the natural oxide film, and the natural oxide film is actually reduced by various reactions.

【0028】図5に示すように、CVD法を用いてTi
N膜71をチタンシリサイド膜69上に形成した。条件
は以下のとおりである。
As shown in FIG. 5, Ti is deposited by CVD.
An N film 71 was formed on the titanium silicide film 69. The conditions are as follows.

【0029】温度:500〜800℃ 圧力:1〜100Pa ガス流量:TiCl4 25sccm NH3 25〜100sccm 希釈ガス:N2 250sccm 成膜速度:7〜15nm/min なお希釈ガスとしてはArを用いることが可能である。Temperature: 500 to 800 ° C. Pressure: 1 to 100 Pa Gas flow rate: TiCl 4 25 sccm NH 3 25 to 100 sccm Diluent gas: N 2 250 sccm Deposition rate: 7 to 15 nm / min Ar is used as a diluent gas. It is possible.

【0030】図6に示すように、TiN膜71およびチ
タンシリサイド膜69を全面エッチングし、スルーホー
ル63内にあるチタンシリサイド膜69、TiN膜71
を残して除去する。
As shown in FIG. 6, the entire surface of the TiN film 71 and the titanium silicide film 69 is etched, and the titanium silicide film 69 and the TiN film 71 in the through hole 63 are etched.
To remove.

【0031】次に図7に示すように、スパッタリング法
を用いて層間絶縁膜61上にAl膜73を形成した。以
上によりこの発明の第1実施例が終了した。
Next, as shown in FIG. 7, an Al film 73 was formed on the interlayer insulating film 61 by using a sputtering method. Thus, the first embodiment of the present invention has been completed.

【0032】この発明の第1実施例ではCVD法を用い
てチタンシリサイド膜69、TiN膜71を連続的に形
成しているので、製造時間の短縮を図ることができる。
またチタンナイトライド膜はTiNのみからなるので、
電気抵抗値を下げることができる。すなわち、TiN中
に含まれる酸素の量が多くなると電気抵抗値が高くなる
のである。このことは、 1987 American
Vacuum Society 1723〜1729
ページ 「Nitrogen,oxygen,and
argon incorporation durin
g reactive sputter deposi
tion of titanium nitrideに
記載されている。
In the first embodiment of the present invention, since the titanium silicide film 69 and the TiN film 71 are continuously formed by using the CVD method, the manufacturing time can be reduced.
Also, since the titanium nitride film is made of only TiN,
The electric resistance value can be reduced. That is, as the amount of oxygen contained in TiN increases, the electric resistance value increases. This is because 1987 American
Vacuum Society 1723-1729
Page "Nitrogen, oxygen, and
argon incorporation durin
g reactive sputter deposi
Tion of titanium nitride.

【0033】図8はこの発明の第2実施例を用いて製造
した導電層接続構造の断面図である。この第2実施例で
は、不純物領域77上の自然酸化膜を、選択CVD法を
用いて不純物領域77上に形成されたチタンシリサイド
膜81を用いて行なっている。83はCVD法を用いて
形成されたTiN膜である。75はシリコン基板、79
はフィールド酸化膜、85は層間絶縁膜、87はスルー
ホール、89はAl膜を示している。
FIG. 8 is a sectional view of a conductive layer connection structure manufactured by using the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the natural oxide film on the impurity region 77 is formed by using the titanium silicide film 81 formed on the impurity region 77 by using the selective CVD method. 83 is a TiN film formed by using the CVD method. 75 is a silicon substrate, 79
Denotes a field oxide film, 85 denotes an interlayer insulating film, 87 denotes a through hole, and 89 denotes an Al film.

【0034】図9はこの発明の第3実施例を用いて製造
した導電層接続構造の断面図である。この第3実施例で
は上部導電層としてW膜105を用いている。W膜10
5は層間絶縁膜101と密着性が悪いので、TiN膜9
9、チタンシリサイド膜97を全面エッチングせずに残
してある。91はシリコン基板、93は不純物領域、9
5はフィールド酸化膜、103はスルーホールを示して
いる。
FIG. 9 is a sectional view of a conductive layer connection structure manufactured by using the third embodiment of the present invention. In the third embodiment, a W film 105 is used as an upper conductive layer. W film 10
5 has poor adhesion to the interlayer insulating film 101, so that the TiN film 9
9. The titanium silicide film 97 is left without being entirely etched. 91 is a silicon substrate, 93 is an impurity region, 9
Reference numeral 5 denotes a field oxide film, and reference numeral 103 denotes a through hole.

【0035】図10はこの発明の第4実施例を用いて製
造した導電層接続構造の断面図である。第4実施例は、
上部導電層としてチタンシリサイド膜113、TiN膜
115を用いたものである。この第4実施例はスルーホ
ール119に埋込んだ導電層を上部導電層にしているの
で、上部導電層の形成工程を簡略化することができる。
なお、107はシリコン基板、109は不純物領域、1
11はフィールド酸化膜、117は層間絶縁膜を示して
いる。
FIG. 10 is a sectional view of a conductive layer connection structure manufactured by using the fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment,
In this case, a titanium silicide film 113 and a TiN film 115 are used as an upper conductive layer. In the fourth embodiment, since the conductive layer embedded in the through hole 119 is used as the upper conductive layer, the process of forming the upper conductive layer can be simplified.
Note that 107 is a silicon substrate, 109 is an impurity region, 1
Reference numeral 11 denotes a field oxide film, and 117 denotes an interlayer insulating film.

【0036】図11は、この発明に関連する参考例とな
導電層接続構造の断面図である。この参考例は、スル
ーホール135をTiN膜129で完全に埋め込ま
ず、開いた空間にW膜131を形成したものである。W
膜131はCVD法で形成したものである。WはTiN
に比べ電気抵抗が低いので、この参考例によれば第1実
施例より電気抵抗値を下げることが可能となる。なお、
121はシリコン基板、123は不純物領域、125は
フィールド酸化膜、127はチタンシリサイド膜、13
3は層間絶縁膜、137はAl膜を示している。
FIG. 11 is a reference example relating to the present invention.
It is a cross-sectional view of that conductive layer connecting structure. In this reference example, the through-hole 135 is not completely filled with the TiN film 129, and the W film 131 is formed in an open space. W
The film 131 is formed by a CVD method. W is TiN
Because of the low electrical resistance compared to, according to this reference example be from the first embodiment lowers the electric resistance becomes possible. In addition,
121 is a silicon substrate, 123 is an impurity region, 125 is a field oxide film, 127 is a titanium silicide film, 13
Reference numeral 3 denotes an interlayer insulating film, and 137 denotes an Al film.

【0037】[0037]

【発明の効果】この発明によれば、TiSi x (0<x
<2)の分子構造を有するチタンシリサイド層をCVD
法によって形成することにより自然酸化膜を還元するた
め、チタンシリサイド層が下部導電層に過度に食い込む
ことが防止される。その結果、チタンシリサイド層が下
部導電層に過度に食い込むことによって生じるpn接合
の破壊等の不都合を防止することができる。
According to the present invention , TiSi x (0 <x
CVD of titanium silicide layer having molecular structure of <2)
Reduces the native oxide film by forming
Therefore, it is possible to prevent the titanium silicide layer from biting into the lower conductive layer excessively . As a result, it is possible to prevent inconvenience such as destruction of a pn junction caused by excessive penetration of the titanium silicide layer into the lower conductive layer.

【0038】[0038]

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

【図1】この発明の第1実施例を用いて製造したMOS
電界効果トランジスタの断面図である。
FIG. 1 shows a MOS manufactured using a first embodiment of the present invention.
It is sectional drawing of a field effect transistor.

【図2】この発明の第1実施例の第1工程を示す断面図
である。
FIG. 2 is a sectional view showing a first step of the first embodiment of the present invention.

【図3】この発明の第1実施例の第2工程を示す断面図
である。
FIG. 3 is a sectional view showing a second step of the first embodiment of the present invention.

【図4】この発明の第1実施例の第3工程を示す断面図
である。
FIG. 4 is a sectional view showing a third step of the first embodiment of the present invention.

【図5】この発明の第1実施例の第4工程を示す断面図
である。
FIG. 5 is a sectional view showing a fourth step of the first embodiment of the present invention.

【図6】この発明の第1実施例の第5工程を示す断面図
である。
FIG. 6 is a sectional view showing a fifth step of the first embodiment of the present invention.

【図7】この発明の第1実施例の第6工程を示す断面図
である。
FIG. 7 is a sectional view showing a sixth step of the first embodiment of the present invention.

【図8】この発明の第2実施例を用いて製造した導電層
接続構造の断面図である。
FIG. 8 is a sectional view of a conductive layer connection structure manufactured by using the second embodiment of the present invention.

【図9】この発明の第3実施例を用いて製造した導電層
接続構造の断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a conductive layer connection structure manufactured using a third embodiment of the present invention.

【図10】この発明の第4実施例を用いて製造した導電
層接続構造の断面図である。
FIG. 10 is a sectional view of a conductive layer connection structure manufactured by using a fourth embodiment of the present invention.

【図11】この発明に関連する参考例となる導電層接続
構造の断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view of a conductive layer connection structure according to a reference example relating to the present invention.

【図12】理想的なスパッタリングを用いてアルミニウ
ム膜を形成している状態を示す第1工程図である。
FIG. 12 is a first process diagram showing a state in which an aluminum film is formed using ideal sputtering.

【図13】理想的なスパッタリングを用いてアルミニウ
ム膜を形成している状態を示す第2工程図である。
FIG. 13 is a second process diagram showing a state in which an aluminum film is formed using ideal sputtering.

【図14】理想的なスパッタリングを用いてアルミニウ
ム膜を形成している状態を示す第3工程図である。
FIG. 14 is a third process diagram showing a state in which an aluminum film is formed using ideal sputtering.

【図15】実際のスパッタリングを用いてアルミニウム
膜を形成している状態を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a state in which an aluminum film is formed by using actual sputtering.

【図16】アスペクト比が高いスルーホールにスパッタ
リングを用いてアルミニウム膜を形成している状態を示
す第1工程図である。
FIG. 16 is a first process diagram showing a state in which an aluminum film is formed in a through hole having a high aspect ratio by using sputtering.

【図17】アスペクト比が高いスルーホールにスパッタ
リングを用いてアルミニウム膜を形成している状態を示
す第2工程図である。
FIG. 17 is a second process diagram showing a state where an aluminum film is formed in a through hole having a high aspect ratio by using sputtering.

【図18】従来の半導体装置の導電層接続構造の製造方
法の第1工程を示す断面図である。
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a first step in a conventional method for manufacturing a conductive layer connection structure of a semiconductor device.

【図19】従来の半導体装置の導電層接続構造の製造方
法の第2工程を示す断面図である。
FIG. 19 is a cross-sectional view showing a second step in the conventional method for manufacturing a conductive layer connection structure in a semiconductor device.

【図20】従来の半導体装置の導電層接続構造の製造方
法の第3工程を示す断面図である。
FIG. 20 is a cross-sectional view showing a third step in the conventional method for manufacturing a conductive layer connection structure in a semiconductor device.

【図21】従来の半導体装置の導電層接続構造の製造方
法の第4工程を示す断面図である。
FIG. 21 is a cross-sectional view showing a fourth step in the conventional method for manufacturing a conductive layer connection structure in a semiconductor device.

【図22】従来の半導体装置の導電層接続構造の製造方
法の第5工程を示す断面図である。
FIG. 22 is a cross-sectional view showing a fifth step of the conventional method for manufacturing a conductive layer connection structure of a semiconductor device.

【図23】従来の半導体装置の導電層接続構造の製造方
法の第6工程を示す断面図である。
FIG. 23 is a cross-sectional view showing a sixth step in the conventional method for manufacturing a conductive layer connection structure in a semiconductor device.

【図24】チタンシリサイド膜がpn接合を破壊してい
る状態を示す断面図である。
FIG. 24 is a cross-sectional view showing a state in which a titanium silicide film breaks a pn junction.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

37 不純物領域 43 層間絶縁膜 49 スルーホール 51 チタンシリサイド膜 53 TiN膜 55 Al膜 37 impurity region 43 interlayer insulating film 49 through hole 51 titanium silicide film 53 TiN film 55 Al film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−62933(JP,A) 特開 昭63−172463(JP,A) 特開 平3−224223(JP,A) 特開 平1−264258(JP,A) 特開 昭61−221376(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/28 H01L 21/768 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-5-62933 (JP, A) JP-A-63-172463 (JP, A) JP-A-3-224223 (JP, A) JP-A-1- 264258 (JP, A) JP-A-61-221376 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/28 H01L 21/768

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 上部導電層と下部導電層とを電気的に接
続する半導体装置の導電層接続構造の製造方法であっ
て、 前記下部導電層上に形成された絶縁層を選択的にエッチ
ング除去し、前記下部導電層の表面にまで到達するスル
ーホールを形成する工程と、 チタンを含むガスおよびシリコンを含むガスを用いるC
VD法によって、前記スルーホールの少なくとも底面上
、TiSi x (0<x<2)の分子構造を有するチタ
ンシリサイドを形成し、このチタンシリサイド層を形
成することにより、前記スルーホールの前記底面をなす
前記下部導電層の表面に生じた自然酸化膜を還元する工
程と、 前記チタンシリサイドが形成された前記スルーホール
内全体にCVD法によってTiNを埋め込み、前記上部
導電層と前記下部導電層とを電気的に接続する接続導電
層を形成する工程と、 前記絶縁層上に前記接続導電層と電気的に接続する前記
上部導電層を形成する工程とを備えた、半導体装置の導
電層接続構造の製造方法。
1. A method for manufacturing a conductive layer connection structure of a semiconductor device for electrically connecting an upper conductive layer and a lower conductive layer, wherein the insulating layer formed on the lower conductive layer is selectively removed by etching. Forming a through hole reaching the surface of the lower conductive layer; and C using a gas containing titanium and a gas containing silicon.
The VD method, the at least on the bottom surface of the through hole, TiSi x (0 <x < 2) to form a titanium <br /> emissions silicide layer having a molecular structure, form the titanium silicide layer
By forming the steps of reducing the natural oxide film the generated on the surface of the lower conductive layer constituting the bottom surface of the through hole, a TiN by CVD on the whole the through hole where the titanium silicide layer is formed Embedding, forming a connection conductive layer electrically connecting the upper conductive layer and the lower conductive layer, and forming the upper conductive layer electrically connected to the connection conductive layer on the insulating layer A method for manufacturing a conductive layer connection structure of a semiconductor device, comprising:
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