JP3416205B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JP3416205B2
JP3416205B2 JP16675793A JP16675793A JP3416205B2 JP 3416205 B2 JP3416205 B2 JP 3416205B2 JP 16675793 A JP16675793 A JP 16675793A JP 16675793 A JP16675793 A JP 16675793A JP 3416205 B2 JP3416205 B2 JP 3416205B2
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metal
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wiring
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久也 今井
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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】本発明は半導体装置およびその製
造方法に関し、さらに詳しくは、下部電極、層間絶縁
膜、および上部電極からなるキャパシタを有する半導体
装置およびそ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 semiconductor device and its manufacturing method, and more particularly to a semiconductor device having a capacitor composed of a lower electrode, an interlayer insulating film and an upper electrode, and its manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の半導体装置のめざましい微細化に
より、半導体装置で用いられる配線は断面積が縮小し、
それに反比例して配線の抵抗値が高まってきている。こ
のため、例えばシリコンゲートMOSトランジスタ技術
においては、シリコンゲートおよび配線の抵抗により信
号伝達が遅くなるという問題が生じていた。
2. Description of the Related Art Due to the remarkable miniaturization of semiconductor devices in recent years, the cross-sectional area of wiring used in semiconductor devices has been reduced,
The resistance value of the wiring is increasing in inverse proportion to it. Therefore, for example, in the silicon gate MOS transistor technology, there has been a problem that signal transmission is delayed due to the resistance of the silicon gate and wiring.

【0003】このような問題を解決するために、高融点
金属を堆積させたり、あるいは多結晶シリコン層上に金
属シリサイドを堆積したりして、配線の低抵抗化を図っ
ていた。
In order to solve such a problem, a high melting point metal is deposited or a metal silicide is deposited on the polycrystalline silicon layer to reduce the resistance of the wiring.

【0004】一方、微細化されたMOSアナログ回路に
おいては、キャパシタを多用しており、電圧−容量特性
の直線性がよいものが望まれている。このようなキャパ
シタを形成するためには、以下のような方法により製造
することにより性能上、または製造コスト上有利であ
る。
On the other hand, in miniaturized MOS analog circuits, capacitors are frequently used, and it is desired that the voltage-capacitance characteristics have good linearity. In order to form such a capacitor, it is advantageous in terms of performance or manufacturing cost to manufacture it by the following method.

【0005】すなわち、トランジスタを形成する活性領
域を形成した後、全面に多結晶シリコン層を堆積し、不
純物を導入し、導電層を形成する。この導電層はMOS
トランジスタのゲート電極となると共に、キャパシタの
下部電極となる。次に、導電層上に絶縁誘電体としてシ
リコン酸化膜を熱酸化法またはCVD(Chemica
l Vapor Deposition)法により形成
する。
That is, after forming an active region for forming a transistor, a polycrystalline silicon layer is deposited on the entire surface, impurities are introduced, and a conductive layer is formed. This conductive layer is MOS
It becomes the gate electrode of the transistor and the lower electrode of the capacitor. Next, a silicon oxide film as an insulating dielectric is formed on the conductive layer by a thermal oxidation method or a CVD (Chemica) method.
l Vapor Deposition) method.

【0006】さらに、多結晶シリコン層を堆積させ、不
純物を導入し、導電層を形成する。この導電層をリソグ
ラフィーによりエッチングして、キャパシタの上部電極
を形成し、次いで、導電層をリソグラフィーにより再び
エッチングして、キャパシタの下部電極、ゲート電極、
配線を形成する。
Further, a polycrystalline silicon layer is deposited, impurities are introduced, and a conductive layer is formed. This conductive layer is lithographically etched to form the upper electrode of the capacitor, and then the conductive layer is lithographically etched again to the lower electrode of the capacitor, the gate electrode,
Form the wiring.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、微細化
されたMOSアナログ回路を実現する場合、配線を低抵
抗化するために、上述した金属シリサイド等を配線やゲ
ート電極に用いると、上述のような製造方法ではゲート
電極やキャパシタの下部電極表面に金属シリサイド等が
露出することとなる。従って、キャパシタの下部電極上
に形成される層間絶縁膜が金属シリサイドと接触するこ
ととなり、層間絶縁膜が汚染され、絶縁耐圧や精度が劣
化するといった問題があった。一方で、シリコンナイト
ライド等の誘電率が高く、汚染や絶縁耐圧に有利な比較
的厚い膜を利用する方法もあるが、これらの膜では電圧
により誘電率が変化し、良好な容量−電圧特性が得られ
ない。そのため、LSIにおける高精度キャパシタの誘
電体としては汚染の少ないシリコン酸化膜が望まれる。
However, in the case of realizing a miniaturized MOS analog circuit, if the above-mentioned metal silicide or the like is used for the wiring or the gate electrode in order to reduce the resistance of the wiring, the above-mentioned problem occurs. In the manufacturing method, metal silicide or the like is exposed on the surface of the gate electrode or the lower electrode of the capacitor. Therefore, there is a problem that the interlayer insulating film formed on the lower electrode of the capacitor comes into contact with the metal silicide, and the interlayer insulating film is contaminated, and the withstand voltage and accuracy are deteriorated. On the other hand, there is also a method of using a relatively thick film that has a high dielectric constant such as silicon nitride and is advantageous for contamination and dielectric strength, but in these films, the dielectric constant changes depending on the voltage, and good capacitance-voltage characteristics are obtained. Can't get Therefore, a silicon oxide film which is less contaminated is desired as a dielectric of a high precision capacitor in an LSI.

【0008】そこで、本発明の目的は、上述した問題点
を解消し、配線を低抵抗化しつつ、容量−電圧特性の直
線性が良好で、また絶縁耐圧が高く、信頼性の高いキャ
パシタを有する半導体装置およびその製造方法を提供す
ることにある。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a capacitor having a high linearity of capacity-voltage characteristics, a high withstand voltage, and a high reliability while reducing the resistance of wiring. A semiconductor device and a manufacturing method thereof are provided.

【0009】[0009]

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の半導体装置は、半導体基板と、該半
導体基板上に設けられた金属シリサイド層または高融点
金属層と、該金属シリサイド層または該高融点金属層上
に設けられた多結晶シリコン層とを下部電極とし、前記
多結晶シリコン層上に設けられた絶縁層を誘電体とする
容量素子と、前記金属シリサイド層または前記高融点金
属層に直接接触することなく前記多結晶シリコン層に配
線されるAl配線層とを具備したことを特徴とする。
In order to solve the problems] to achieve such a purpose
Therefore, the semiconductor device of the present invention includes a semiconductor substrate and the semiconductor substrate.
Metal silicide layer or high melting point provided on the conductor substrate
On the metal layer and the metal silicide layer or the refractory metal layer
And a polycrystalline silicon layer provided on the lower electrode,
Use the insulating layer provided on the polycrystalline silicon layer as a dielectric
Capacitive element and the metal silicide layer or the high melting point gold
It is arranged on the polycrystalline silicon layer without directly contacting the metal layer.
And an Al wiring layer to be wired .

【0011】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
半導体基板上に金属シリサイド層または高融点金属層を
形成する工程と、前記金属シリサイド層または前記高融
点金属層上に多結晶シリコン層を形成する工程と、前記
金属シリサイド層または前記高融点金属層と前記多結晶
シリコン層とを容量素子の下部電極とし、前記多結晶シ
リコン層上に前記容量素子の誘電体となる絶縁層を形成
する工程と、前記金属シリサイド層または前記高融点金
属層が露出しないように、前記絶縁層をエッチングして
開口部を形成する工程と、前記開口部にAl配線層を形
成して、前記金属シリサイド層または前記高融点金属層
に直接接触することなく前記多結晶シリコン層に前記A
l配線層を配線する工程とを含むことを特徴とする。
[0011] In the method of the present invention,
A metal silicide layer or a refractory metal layer is formed on the semiconductor substrate.
The step of forming the metal silicide layer or the high melting point
Forming a polycrystalline silicon layer on the point metal layer, and
Metal silicide layer or refractory metal layer and polycrystal
Using the silicon layer as the lower electrode of the capacitive element,
Form an insulating layer that will be the dielectric of the capacitive element on the recon layer
And the metal silicide layer or the high melting point gold
The insulating layer is etched so that the metal layer is not exposed.
Forming an opening, and forming an Al wiring layer in the opening.
The metal silicide layer or the refractory metal layer
To the polycrystalline silicon layer without direct contact with
l Wiring layer is included.

【0012】[0012]

【作用】本発明によれば、下部電極が金属シリサイド層
または高融点金属層から形成されているので、十分に下
部電極および配線の抵抗を低下させることができると共
に、キャパシタの層間絶縁膜を金属シリサイドに接触さ
せないので、特性の良好な層間絶縁膜となる。さらに、
開口部を形成するために多結晶シリコン層上の層間絶縁
層をエッチングしても、金属シリサイド層または高融点
金属層が露出することなく、また下部電極に配線される
配線層も直接金属シリサイド層または高融点金属層に接
触することがないため、金属汚染を防止することができ
る。
According to the present invention, since the lower electrode is formed of the metal silicide layer or the refractory metal layer, the resistance of the lower electrode and the wiring can be sufficiently lowered, and the interlayer insulating film of the capacitor can be made of metal. Since it does not come into contact with the silicide, it becomes an interlayer insulating film with good characteristics. further,
Interlayer insulation on a polycrystalline silicon layer to form openings
Metal silicide layer or high melting point even if the layer is etched
Wiring to the lower electrode without exposing the metal layer
The wiring layer also directly contacts the metal silicide layer or the refractory metal layer.
Since it does not touch, it can prevent metal contamination.
It

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明す
る。
The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0014】図1は、本発明の半導体装置を示す模式的
断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a semiconductor device of the present invention.

【0015】1は半導体基板、2はフィールド酸化膜、
3,4,5は下部電極を形成する導電層であり、3は多
結晶シリコン層、4は金属シリサイド層、5は多結晶シ
リコン層である。また、6は層間絶縁膜、7は上部電極
を形成する多結晶シリコン層である。
1 is a semiconductor substrate, 2 is a field oxide film,
3, 4 and 5 are conductive layers forming the lower electrode, 3 is a polycrystalline silicon layer, 4 is a metal silicide layer, and 5 is a polycrystalline silicon layer. Further, 6 is an interlayer insulating film, and 7 is a polycrystalline silicon layer forming an upper electrode.

【0016】半導体基板1は例えば、n型(100)シ
リコン単結晶基板を用いており、この半導体基板1上に
例えば熱酸化によりフィールド酸化膜2が形成されてお
り、このフィールド酸化膜2上に多結晶シリコン層3,
金属シリサイド層4および多結晶シリコン層5からなる
下部電極が形成されている。
As the semiconductor substrate 1, for example, an n-type (100) silicon single crystal substrate is used, and a field oxide film 2 is formed on the semiconductor substrate 1 by, for example, thermal oxidation, and on the field oxide film 2. Polycrystalline silicon layer 3,
A lower electrode composed of the metal silicide layer 4 and the polycrystalline silicon layer 5 is formed.

【0017】層間絶縁膜6はこの下部電極上に形成され
ており、下部電極の最上層に多結晶シリコン層5が形成
されるため、層間絶縁膜6が直接金属シリサイド層4に
接触しない。従って、層間絶縁膜6が汚染されることが
なく、絶縁耐圧や精度が劣化することがない。なお、金
属シリサイド層4の代わりに高融点金属層を形成しても
よい。
Since the interlayer insulating film 6 is formed on this lower electrode and the polycrystalline silicon layer 5 is formed on the uppermost layer of the lower electrode, the interlayer insulating film 6 does not directly contact the metal silicide layer 4. Therefore, the interlayer insulating film 6 is not contaminated, and the withstand voltage and accuracy are not deteriorated. A refractory metal layer may be formed instead of the metal silicide layer 4.

【0018】図2は本発明の半導体装置の製造方法を示
す工程図である。
FIG. 2 is a process chart showing the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【0019】まず、図2(A)に示すように、n型(1
00)シリコン単結晶基板1上に、例えば、熱酸化によ
りフィールド酸化膜2を形成し、次いで、フィールド酸
化膜2上に多結晶シリコン層3を1000Å、金属シリ
サイド層4を1500Å、多結晶シリコン層5を100
0Åの厚みに形成する。多結晶シリコン層3および5
は、例えば低圧CVD(Chemical Vapor
Deposition)法により、SiH4 (モノシ
ラン)を反応ガスとして温度が630℃、圧力が50P
aの雰囲気中で形成される。
First, as shown in FIG. 2A, n-type (1
00) A field oxide film 2 is formed on the silicon single crystal substrate 1 by, for example, thermal oxidation, and then the polycrystalline silicon layer 3 is 1000 Å, the metal silicide layer 4 is 1500 Å, and the polycrystalline silicon layer is formed on the field oxide film 2. 5 to 100
Form to a thickness of 0Å. Polycrystalline silicon layers 3 and 5
Is, for example, low pressure CVD (Chemical Vapor).
Deposition method using SiH 4 (monosilane) as a reaction gas at a temperature of 630 ° C. and a pressure of 50 P.
It is formed in the atmosphere of a.

【0020】ここで、モノシランを用いるエピタキシャ
ル成長には約1000℃の堆積速度が必要であるが、多
結晶シリコン層の場合は600℃から700℃の温度が
用いられる。従って、多結晶シリコン層の形成の場合に
は、プロセスの低温化が図れる。
Here, a deposition rate of about 1000 ° C. is required for epitaxial growth using monosilane, but a temperature of 600 ° C. to 700 ° C. is used for a polycrystalline silicon layer. Therefore, in the case of forming the polycrystalline silicon layer, the process temperature can be lowered.

【0021】この多結晶シリコン層3および5は、オキ
シ塩化リン(POCl3 )をSiH4 に添加して導電性
を持たせる。
The polycrystalline silicon layers 3 and 5 are made conductive by adding phosphorus oxychloride (POCl 3 ) to SiH 4 .

【0022】POCl3 は常温で液体であり、バブラー
によりN2 またはO2 をキャリアガスとして炉内に導入
する。この方法によれば、イオン注入では量産的に不可
能な高濃度ドーピングを大量に短時間で行うことができ
る。多結晶シリコン中ではりんの拡散係数は極めて大き
く、そのため深さ方向に均一で、しかも高濃度(1×1
21/cm3 )の燐ドープ多結晶シリコンが得られる。
燐濃度に対しては、制御性は乏しいものの、5×1020
/cm3 以上の濃度では飽和溶解度のためキャリア濃度
は増加せず、抵抗のばらつきは比較的少ない。また、こ
のように高濃度にドープされた多結晶シリコンは、MO
Sの安定性にとって好ましくない可動イオンにもゲッタ
リング効果を持つ。この可動イオンは、電極等の形成
時、フォトプロセスの工程時等において汚染元素、例え
ば、ナトリウムとしてMOSトランジスタに導入され
る。この可動イオンは高温,高電界のもとでイオン化し
てMOSトランジスタの閾値電圧を変動させるので好ま
しくない。さらに、ウェハ裏面に高濃度でドープされた
燐にも重金属のゲッタ効果がある。また、イオン注入に
より不純物をドーピングしても良い。この方法によれ
ば、廉価でも制御性良くドープすることができる。
POCl 3 is a liquid at room temperature, and N 2 or O 2 is introduced into the furnace as a carrier gas by a bubbler. According to this method, a large amount of high-concentration doping, which cannot be mass-produced by ion implantation, can be performed in a short time. In polycrystalline silicon, the diffusion coefficient of phosphorus is extremely large, so that it is uniform in the depth direction and has a high concentration (1 × 1).
0 21 / cm 3 ) of phosphorus-doped polycrystalline silicon is obtained.
Although the controllability of phosphorus concentration is poor, it is 5 × 10 20
At a concentration of / cm 3 or more, the carrier concentration does not increase due to the saturated solubility, and the variation in resistance is relatively small. In addition, the highly doped polycrystalline silicon is
It also has a gettering effect on mobile ions that are not preferable for the stability of S. The mobile ions are introduced into the MOS transistor as a contaminant element, for example, sodium during the formation of electrodes and the like, the step of the photo process, and the like. This movable ion is not preferable because it is ionized under high temperature and high electric field to change the threshold voltage of the MOS transistor. Further, phosphorus heavily doped on the back surface of the wafer has a gettering effect of heavy metals. Further, impurities may be doped by ion implantation. According to this method, it is possible to dope at a low cost and with good controllability.

【0023】金属シリサイド層は、次の方法により形成
することができる。
The metal silicide layer can be formed by the following method.

【0024】1)シリコンあるいはポリシリコン上に直
接金属をスパッタ法あるいは蒸着法により堆積する。
1) A metal is directly deposited on silicon or polysilicon by a sputtering method or a vapor deposition method.

【0025】2)独立したターゲットより、金属とシリ
コンを同時スパッタする。この同時スパッタによる金属
シリサイドの形成は、金属とシリコンとの組成が任意に
変えられ、高純度ターゲットを用いることができ、C,
O等の不純物の少ない膜が得られる。この方法は金属シ
リサイドの形成に特に有効である。
2) Simultaneous sputtering of metal and silicon from independent targets. In the formation of metal silicide by this co-sputtering, the composition of metal and silicon can be arbitrarily changed, and a high-purity target can be used.
A film containing few impurities such as O can be obtained. This method is particularly effective for forming metal silicide.

【0026】3)各元素を電子ビーム、あるいは、抵抗
加熱により同時蒸着する。電子ビームによる同時蒸着法
は、さらに高純度ソースを用い、高真空で行うことから
汚染の少ない膜が得られる。
3) Simultaneous vapor deposition of each element by electron beam or resistance heating. The electron beam co-evaporation method uses a high-purity source and is performed in a high vacuum, so that a film with less contamination can be obtained.

【0027】4)化学気相成長法(CVD)で、ポリシ
リコンまたはシリコン基板上に金属を成長させるか、あ
るいは、金属とシリコンとを同時に成長させる。
4) Chemical vapor deposition (CVD) is used to grow a metal on a polysilicon or silicon substrate, or to grow metal and silicon simultaneously.

【0028】この他の金属シリサイドの形成方法には、
SiH4 /Ar雰囲気でMoターゲットを用い、リアク
ティブスパッタを行う方法、MoをSiH4 雰囲気下で
熱処理する方法等もある。
Other methods for forming metal silicide include:
There are also a method of performing reactive sputtering using a Mo target in a SiH 4 / Ar atmosphere and a method of heat-treating Mo in a SiH 4 atmosphere.

【0029】上記の方法により形成され、LSIに興味
のあるシリサイドは、周期表IV−A,V−A,VI−A族
すなわち高融点金属のシリサイドおよびVIII族のシリサ
イドである。
Silicide formed by the above method and which is of interest to LSI is a group IV-A, VA, VI-A of the periodic table, that is, a refractory metal silicide and a group VIII silicide.

【0030】金属シリサイドであるTiSi2 ,VSi
2 ,CoSi2 ,NiSi,ZrSi,NbSi2 ,P
dSi2 ,HfSi2 ,TaSi2 ,WSi2 ,PtS
2の抵抗率は、数10μΩ・cmである。
TiSi 2 , VSi which is a metal silicide
2 , CoSi 2 , NiSi, ZrSi, NbSi 2 , P
dSi 2, HfSi 2, TaSi 2 , WSi 2, PtS
The resistivity of i 2 is several tens of μΩ · cm.

【0031】金属シリサイド層4の代わりにTi,Z
r,Hf,V,Nb,Ta,Cr,MoまたはWの高融
点金属を用いてもよい。
Ti, Z instead of the metal silicide layer 4
A refractory metal such as r, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo or W may be used.

【0032】高融点金属であるTi,Zr,Hf,V,
Nb,Taの抵抗率はバルク結晶の場合、数十μΩ・c
mであり、Cr,Mo,Wの場合の抵抗率は数μΩ・c
mである。
Ti, Zr, Hf, V, which are refractory metals,
The resistivity of Nb and Ta is several tens of μΩ · c in case of bulk crystal.
m, and the resistivity in the case of Cr, Mo, W is several μΩ · c
m.

【0033】従来、長く用いられてきた多結晶シリコン
は、最大限不純物を添加しても比抵抗は10-3Ωcm程
度で、電極として用いやすい3000〜5000Åの膜
厚での層抵抗は、20〜30Ω/□で、デバイスの微細
化に伴い配線遅延の原因のひとつとなり始めた。
Polycrystalline silicon, which has been used for a long time, has a specific resistance of about 10 −3 Ωcm even if the maximum amount of impurities is added, and the layer resistance at a film thickness of 3000 to 5000 Å which is easy to use as an electrode is 20. With ~ 30Ω / □, it started to be one of the causes of wiring delay with the miniaturization of devices.

【0034】しかるに、多結晶シリコンの抵抗率と比較
すれば、金属シリサイドの場合は1/10ないし1/2
0であり、高融点金属の場合は約1/100で極めて抵
抗率が小さい。
However, in comparison with the resistivity of polycrystalline silicon, in the case of metal silicide, 1/10 to 1/2
It is 0, which is about 1/100 in the case of a refractory metal, and the resistivity is extremely small.

【0035】次いで、図2(B)に示すように、下部電
極上に層間絶縁膜6を、例えば、350Åの厚みに形成
する。層間絶縁膜6は、例えば、1000Åのドライ酸
化により形成してもよいし、TEOS(テトラエトキシ
オルトケイ酸エステル)の熱分解によるCVD法で形成
してもよい。このとき下部電極は多結晶シリコンのみが
露出しており良好な酸化膜を形成することができる。次
に、上部電極となる多結晶シリコン層7を2000Å形
成し、燐等を拡散して導電性を持たせる。
Then, as shown in FIG. 2B, an interlayer insulating film 6 is formed on the lower electrode to a thickness of 350 Å, for example. The interlayer insulating film 6 may be formed by, for example, dry oxidation of 1000 Å, or may be formed by a CVD method by thermal decomposition of TEOS (tetraethoxy orthosilicate ester). At this time, only the polycrystalline silicon is exposed in the lower electrode, and a good oxide film can be formed. Next, a polycrystalline silicon layer 7 serving as an upper electrode is formed to a thickness of 2000 liters, and phosphorus or the like is diffused so as to have conductivity.

【0036】次に、図2(C)および(D)に示すよう
に、上部電極をエッチングし、下部電極をエッチングし
て、キャパシタを形成する。
Next, as shown in FIGS. 2C and 2D, the upper electrode is etched and the lower electrode is etched to form a capacitor.

【0037】最後に、層間絶縁膜8を形成し、上部電極
および下部電極の適当な部分を開口してアルミニウム等
をスパッタ法により形成し、配線層9とする(図2
(E))。この時、開口部を形成するためにエッチング
しても、金属シリサイド層が露出することなく、また下
部電極に配線される配線層9も直接金属シリサイド層に
接触することがないため、金属汚染を防止することがで
きる。
Finally, the interlayer insulating film 8 is formed, appropriate portions of the upper electrode and the lower electrode are opened, and aluminum or the like is formed by the sputtering method to form the wiring layer 9 (FIG. 2).
(E)). At this time, even if etching is performed to form the opening, the metal silicide layer is not exposed, and the wiring layer 9 that is wired to the lower electrode does not directly contact the metal silicide layer. Can be prevented.

【0038】配線層9の材料としてはAlが一般的であ
る。100%Alの配線以外に、Al−Si,Al−C
uあるいはAl−Cu−Siなど他の原子を添加したA
l配線もAlスパイク(spike)の発生やエレクト
ロマイグレーションを抑制するのに用いられる。
Al is generally used as the material of the wiring layer 9. In addition to 100% Al wiring, Al-Si, Al-C
A to which u or another atom such as Al-Cu-Si is added
The l wiring is also used to suppress the generation of Al spikes and electromigration.

【0039】デバイスの微細化は、Al配線の電流密度
を増加させる傾向にある。従って、エレクトロマイグレ
ーションは深刻な問題である。これを防止するための一
つの解決策として、Al配線上にMoSi2 やTiSi
2 をコーティングする方法もある。Al配線中でのエレ
クトロマイグレーションは、活性化エネルギーの評価か
ら、粒界中を移動することが知られており、MoSi2
をAl上にコートし熱処理することで、粒界がMoSi
2 ,TiSi2 で占有され、Al原子の移動はAl粒界
でなく、Alバルク中を移動することにより、エレクト
ロマイグレーションが緩和されると考えられている。
The miniaturization of devices tends to increase the current density of Al wiring. Therefore, electromigration is a serious problem. One solution to prevent this is to use MoSi 2 or TiSi on the Al wiring.
There is also a method of coating 2 . Electromigration in Al wiring from the evaluation of the activation energy, it is known to move through the grain boundary, MoSi 2
By coating Al on Al and heat treating
It is considered that the electromigration is occupied by 2 and TiSi 2 , and the movement of Al atoms is not in the Al grain boundaries but in the Al bulk, so that the electromigration is alleviated.

【0040】配線パターンが微細加工技術によって決ま
ると半導体装置を保護するため、パッシベーション膜を
全体に堆積させる。これにはPSGなどのリンガラス膜
が用いられる。PSG膜の熱膨張係数はAlとほぼ同じ
であるため、クラック発生などの心配がなく、パッシベ
ーション材料として優れている。また、プラズマCVD
法で形成したシリコンナイトライドも、強度や耐湿性が
高く、パッシベーション膜として用いる。
When the wiring pattern is determined by the fine processing technique, a passivation film is deposited on the entire surface in order to protect the semiconductor device. For this, a phosphorus glass film such as PSG is used. Since the thermal expansion coefficient of the PSG film is almost the same as that of Al, there is no concern about cracks and the like and it is an excellent passivation material. Also, plasma CVD
Silicon nitride formed by the method is also used as a passivation film because of its high strength and high moisture resistance.

【0041】図3は、本発明の他の実施例を示す模式的
断面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing another embodiment of the present invention.

【0042】図1と同じ構成には同じ符号を付与し、こ
こでは説明は省略する。
The same components as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted here.

【0043】図3において、10はゲート酸化膜、11
および12は、それぞれ、MOSトランジスタのソース
領域およびドレイン領域であり、13はゲート電極であ
る。
In FIG. 3, 10 is a gate oxide film, and 11
Reference numerals 12 and 12 respectively denote a source region and a drain region of the MOS transistor, and 13 denotes a gate electrode.

【0044】ゲート電極13はキャパシタの下部電極と
同時に形成される3層の導電層である。従って、ゲート
電極や配線部分を低抵抗化できると共に、キャパシタの
層間絶縁膜6が金属シリサイド層4に直接に接触するこ
とがないので、信頼性の高いキャパシタとすることがで
きる。
The gate electrode 13 is a three-layer conductive layer formed simultaneously with the lower electrode of the capacitor. Therefore, the resistance of the gate electrode and the wiring portion can be reduced, and the interlayer insulating film 6 of the capacitor does not come into direct contact with the metal silicide layer 4, so that the capacitor can be made highly reliable.

【0045】図4は上記の半導体装置の製造方法を示す
工程図である。
FIG. 4 is a process chart showing the method for manufacturing the above-mentioned semiconductor device.

【0046】まず図4(A)に示すように、n型(10
0)シリコン単結晶からなる半導体基板1上に、例え
ば、熱酸化によりフィールド酸化膜2を形成し、MOS
トランジスタを形成する領域にはゲート酸化膜10を1
50Åの厚みに形成する。次いで、フィールド酸化膜2
およびゲート酸化膜10上に多結晶シリコン層3を10
00Åの厚み、金属シリサイド層4を1500Åの厚
み、多結晶シリコン層5を1000Åの厚みに形成す
る。多結晶シリコン層3,5、および金属シリサイド層
4は上述した方法と同様に、例えば低圧CVD法により
形成し、多結晶シリコン層3,5には、オキシ塩化リン
(POCl3 )などを用いてリンを拡散し、導電性を持
たせる。
First, as shown in FIG. 4A, n-type (10
0) A field oxide film 2 is formed on a semiconductor substrate 1 made of silicon single crystal by, for example, thermal oxidation to form a MOS.
A gate oxide film 10 is formed in a region where a transistor is formed.
Form to a thickness of 50Å. Next, the field oxide film 2
And a polycrystalline silicon layer 3 formed on the gate oxide film 10.
The thickness of 00Å, the metal silicide layer 4 is formed to a thickness of 1500Å, and the polycrystalline silicon layer 5 is formed to a thickness of 1000Å. The polycrystalline silicon layers 3 and 5 and the metal silicide layer 4 are formed by, for example, the low pressure CVD method in the same manner as the above-mentioned method, and the polycrystalline silicon layers 3 and 5 are made of phosphorus oxychloride (POCl 3 ) or the like. Diffuses phosphorus and makes it conductive.

【0047】次いで、図4(B)に示すように、下部電
極上に層間絶縁膜6を350Åの厚みに形成し、上部電
極となる多結晶シリコン層7を2000Åの厚みに形成
し、リンを拡散して導電性を持たせる。
Next, as shown in FIG. 4B, an interlayer insulating film 6 is formed on the lower electrode to a thickness of 350 Å, a polycrystalline silicon layer 7 to be an upper electrode is formed to a thickness of 2000 Å, and phosphorus is formed. Diffuses to make it conductive.

【0048】次に、図4(C)に示すように、上部電極
となる部分を残して多結晶シリコン層7をエッチングし
て、図4(D)に示すように下部電極およびゲート電極
となる部分を残して多結晶シリコン層3,金属シリサイ
ド層4,多結晶シリコン層5をエッチングして、キャパ
シタおよびゲート電極を形成し、次いで、ヒ素を拡散し
て、ソース,ドレイン領域11,12を形成し、MOS
トランジスタを形成し、図4(E)に示す半導体装置を
得ることができる。
Next, as shown in FIG. 4C, the polycrystalline silicon layer 7 is etched leaving a portion to be an upper electrode, and becomes a lower electrode and a gate electrode as shown in FIG. 4D. The polycrystalline silicon layer 3, the metal silicide layer 4, and the polycrystalline silicon layer 5 are etched leaving a portion to form a capacitor and a gate electrode, and then arsenic is diffused to form source and drain regions 11 and 12. And MOS
By forming a transistor, the semiconductor device shown in FIG. 4E can be obtained.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
下部電極が金属シリサイド層または高融点金属層から形
成されているので、十分に下部電極および配線の抵抗を
低下させることができると共に、キャパシタの層間絶縁
膜を金属シリサイドに接触させないので、特性の良好な
層間絶縁膜となる。さらに、開口部を形成するために多
結晶シリコン層上の層間絶縁層をエッチングしても、金
属シリサイド層または高融点金属層が露出することな
く、また下部電極に配線される配線層も直接金属シリサ
イド層または高融点金属層に接触することがないため、
金属汚染を防止することができる。
As described above, according to the present invention,
Since the lower electrode is formed of the metal silicide layer or the refractory metal layer, the resistance of the lower electrode and the wiring can be sufficiently reduced, and the interlayer insulating film of the capacitor is not brought into contact with the metal silicide, so that the characteristics are excellent. It becomes an interlayer insulating film. In addition, multiple holes are needed to form the opening.
Even if the interlayer insulating layer on the crystalline silicon layer is etched, gold
Do not expose the metal silicide layer or refractory metal layer.
In addition, the wiring layer that is wired to the lower electrode is also directly connected to the metal
Since it does not contact the id layer or the refractory metal layer,
Metal contamination can be prevented.

【0050】従って、容量−電圧特性の直線性が良好
で、また絶縁耐圧が高く、信頼性の高い半導体装置を提
供することができる。
Therefore, it is possible to provide a highly reliable semiconductor device having a good linearity of the capacity-voltage characteristic, a high withstand voltage and a high reliability.

【0051】また、本例によれば、層間絶縁膜が直接に
金属シリサイド膜または高融点金属層と接触しないの
で、絶縁耐圧や精度が劣化することはない。さらにま
た、本例においては下部電極として極めて低抵抗な金属
シリサイドまたは高融点金属を用いているので、スケー
リング比を小さく保つことができ、容量−電圧特性の直
線性が良好となり、信頼性の高い半導体装置を実現する
ことができる。
Further, according to this example, since the interlayer insulating film does not directly contact the metal silicide film or the refractory metal layer, the dielectric strength and accuracy are not deteriorated. Furthermore, in this example, since the metal silicide or the refractory metal having an extremely low resistance is used as the lower electrode, the scaling ratio can be kept small, the linearity of the capacity-voltage characteristic becomes good, and the reliability is high. A semiconductor device can be realized.

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

【図1】本発明の半導体装置を示す模式的断面図であ
る。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor device of the present invention.

【図2】本発明の半導体装置の製造方法を示す工程図で
ある。
FIG. 2 is a process drawing showing the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図3】本発明の他の半導体装置を示す模式的断面図で
ある。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing another semiconductor device of the present invention.

【図4】図3に示した半導体装置の製造方法を示す工程
図である。
FIG. 4 is a process drawing showing the manufacturing method of the semiconductor device shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 フィールド酸化膜 3,5,7 多結晶シリコン層 4 金属シリサイド層 6 層間絶縁膜 8 層間絶縁膜 9 配線層 1 Semiconductor substrate 2 field oxide film 3,5,7 Polycrystalline silicon layer 4 Metal silicide layer 6 Interlayer insulation film 8 Interlayer insulation film 9 wiring layers

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 27/06 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/04 H01L 21/822 H01L 21/28 301 H01L 21/8234 H01L 27/06 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 identification code FI H01L 27/06 (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 27/04 H01L 21/822 H01L 21/28 301 H01L 21/8234 H01L 27/06

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板と、 該半導体基板上に設けられた金属シリサイド層または高
融点金属層と、該金属シリサイド層または該高融点金属
層上に設けられた多結晶シリコン層とを下部電極とし、
前記多結晶シリコン層上に設けられた絶縁層を誘電体と
する容量素子と、 前記金属シリサイド層または前記高融点金属層に直接接
触することなく前記多結晶シリコン層に配線されるAl
配線層とを具備したことを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor substrate and a metal silicide layer or a metal layer provided on the semiconductor substrate.
Melting point metal layer and the metal silicide layer or the high melting point metal
A polycrystalline silicon layer provided on the layer as a lower electrode,
The insulating layer provided on the polycrystalline silicon layer is referred to as a dielectric.
To directly contact the capacitive element and the metal silicide layer or the refractory metal layer.
Al wired to the polycrystalline silicon layer without touching
A semiconductor device comprising: a wiring layer.
【請求項2】 半導体基板上に金属シリサイド層または
高融点金属層を形成する工程と、 前記金属シリサイド層または前記高融点金属層上に多結
晶シリコン層を形成する工程と、 前記金属シリサイド層または前記高融点金属層と前記多
結晶シリコン層とを容量素子の下部電極とし、前記多結
晶シリコン層上に前記容量素子の誘電体となる絶縁層を
形成する工程と、 前記金属シリサイド層または前記高融点金属層が露出し
ないように、前記絶縁層をエッチングして開口部を形成
する工程と、 前記開口部にAl配線層を形成して、前記金属シリサイ
ド層または前記高融点金属層に直接接触することなく前
記多結晶シリコン層に前記Al配線層を配線する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. A metal silicide layer or a semiconductor silicide layer on a semiconductor substrate.
A step of forming a refractory metal layer, and a step of forming multiple layers on the metal silicide layer or the refractory metal layer.
A step of forming a crystalline silicon layer, and the step of forming the metal silicide layer or the refractory metal layer and the polycrystalline silicon layer.
Using the crystalline silicon layer as the lower electrode of the capacitive element,
An insulating layer that serves as the dielectric of the capacitive element is formed on the crystalline silicon layer.
The step of forming and exposing the metal silicide layer or the refractory metal layer
So that the insulating layer is etched to form openings
And a step of forming an Al wiring layer in the opening ,
Before directly contacting the metal layer or the refractory metal layer
And a step of wiring the Al wiring layer on the polycrystalline silicon layer,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
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