JP3526651B2 - 半導体装置および配線方法 - Google Patents
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Description
するものである。
には、Al,W,Ta,Tiまたはそのシリサイド、アルミニウム
合金(Al-Si-Cu等)、銅またはその合金、不純物をドープ
したポリシリコン等が用いられている。しかし、アルミ
ニウムを用いた場合には、アルミニウム形成後に450
゜C以上の温度処理ができないという問題点がある。こ
れは、450゜C以上になるとアルミニウムが融けてし
まうからである。
な問題を生じない。しかし、ポリシリコンは抵抗が高
く、長い距離の配線や細い配線には適していない。
すると、アルミニウムがシリコン中に入り込み(スパイ
ク)、アルミニウムが欠線する等の問題があった。この
ため、従来は、シリコン層の上に、まず薄いTiNをバリ
ア層として形成し、その上にアルミニウムを形成するよ
うにしていた。このTiNのバリア層によって、シリコン
中へのアルミニウムの拡散(スパイク)を防止してい
る。
後にO2を含む雰囲気で熱処理するとTiが酸化して、導
電性のない酸化チタンが形成され、コンタクトが取れな
くなるおそれがあった。また、TiNは非常に硬いため、
熱膨張係数の違いにより金属やシリコンに対してはがれ
を生じるおそれもあった。
て、高性能の配線を有する半導体装置を提供することを
目的とする。
は、配線部をイリジウムによって形成したことを特徴と
している。
リジウムによって形成したことを特徴としている。
が、酸素の欠乏した状態で形成されていることを特徴と
している。
層と主導電層によって構成し、バリア層を酸化イリジウ
ムによって形成したことを特徴としている。
が、イリジウムであることを特徴としている。
が、酸素の欠乏した状態で形成されていることを特徴と
している。
は、半導体素子領域に接続される配線部を、イリジウム
または酸化イリジウムによって形成することを特徴とし
ている。
は、半導体素子領域に接続される配線部を形成する際
に、半導体素子領域に接触するよう酸化イリジウム層を
バリア層として形成し、当該バリア層の上に主導電層を
形成するようにしたことを特徴としている。
電体の直下に形成される導電層から延長して配線部を一
体に形成するとともに、導電層および配線部をイリジウ
ムまたは酸化イリジウムによって形成したことを特徴と
している。
配線方法は、配線部をイリジウムまたは酸化イリジウム
によって形成している。したがって、高温処理にも強
く、シリコン等との界面に絶縁物を生じない。
酸化イリジウムが、酸素の欠乏した状態で形成されてい
る。したがって、シリコン等との界面において、酸化物
の生成を防止することができる。
配線部をバリア層と主導電層によって構成し、バリア層
を酸化イリジウムによって形成している。したがって、
バリア性に優れ、シリコンやアルミニウム等との密着性
に優れている。
電体の直下に形成される導電層から延長して配線部を一
体に形成するとともに、導電層および配線部をイリジウ
ムまたは酸化イリジウムによって形成している。したが
って、導電層形成後に熱処理によって誘電体を形成する
ことができるばかりでなく、導電層と配線部を同時に一
体に形成することができる。
置の構成を示す。この実施例では、基板2には、ソース
領域4およびドレイン領域6が形成されている。ソース
領域4とドレイン領域6の間のチャネル領域8の上に
は、絶縁膜を介してゲート電極10が形成されている。
さらに、これらの上に層間絶縁膜12が形成されてい
る。ドレイン領域6の上部にあたる絶縁層12には、開
口部14が設けられている。
部には、イリジウム層16が設けられている。このイリ
ジウム層16は、キャパシタの下部電極16aになる部
分と、ドレイン領域6とのコンタクトのための配線16
bになる部分とから構成されている。イリジウム層16
の下部電極16aの部分の上には、PZTからなる強誘
電体層18が形成され、さらにその上には上部電極とし
てのイリジウム層20が設けられている。
造プロセスを示す。まず、シリコン基板2に、LOCO
Sによって素子分離領域30を形成するとともに、ゲー
ト酸化膜32を形成する。ゲート酸化膜32の上にポリ
シリコンやポリサイドによってゲート電極10を形成す
る。このゲート電極10をマスクにして、イオンを注入
して拡散し、ソース領域4およびドレイン領域6を形成
する(図2A参照)。
等を6000オングストロームの厚さに形成し、層間絶
縁膜12とする(図2B参照)。その後、ドレイン領域
6上の層間絶縁膜12に開口を形成するため、図2Cの
ようにフォトレジストマスク34を形成する。このマス
ク34にしたがって、層間絶縁膜12をエッチングし、
開口14を形成する(図2D参照)。
空蒸着等によって、全面にイリジウム層16を形成した
後、Ar,Cl2等のガスを用いRIE、イオンミリング、E
CR等のドライエッチングによって、必要部分のみを残
す(図3A参照)。なお、ドライエッチングに代えて、
ウエットエッチングを行っても良い。
縁膜12の上に、ゾルゲル法によって、強誘電体層18
としてPZT膜を形成する。出発原料として、Pb(CH3CO
O)2・3H2O,Zr(T-OC4H9)4,Ti(i-OC3H7)4の混合溶液を用い
た。この混合溶液をスピンコートした後、150度(摂
氏、以下同じ)で乾燥させ、ドライエアー雰囲気におい
て400度で30秒の仮焼成を行った。これを5回繰り
返した後、O2雰囲気中で、700度以上の熱処理を施
した。このようにして、250nmの強誘電体層18を
形成した。
D、真空蒸着等によって、上部電極としてのイリジウム
層20を形成する。エッチングによって不要部分を取り
除き、図3Bに示すように、下部電極16aの上部分に
のみ、強誘電体層18とイリジウム層20を残す。次
に、プラズマCVD等により、Si3N4,SiO2等を保護膜4
0として形成する(図3C参照)。
よび配線16bとしてイリジウム層16を用いている。
イリジウムはアルミニウムよりも融点が高いので、イリ
ジウム層16を形成した後に、PZTのための熱処理を
行なっても、イリジウムが溶けるおそれがない。したが
って、図1に示すように下部電極16aとしてだけでは
なく、配線16bとしても用いることができる。また、
熱処理によってイリジウムが酸化しても、導電性のある
酸化イリジウムとなるので、電極もしくは配線としての
性能を損なうことがない。また、ポリシリコン等に比べ
て抵抗が小さい。
4を用いた場合には、図6に示すように、PZTを成膜
した後にアルミニウム膜24を形成しなければならず、
余分な絶縁層22が必要となって構成が複雑となる。
極16aと配線16bを同時に形成でき、製造が容易で
ある。
用いることにより、白金等による電極に比べて、その上
に形成される強誘電体層18の誘電性が向上した。
PZT膜を形成したが、PLZT、BaTiO3、BiSr2Ta2O9
等を形成してもよい。また、強誘電体層18に代えて、
高誘電率を有する誘電体層(たとえば、SrTi03,(Sr,Ba)
TiO3のペロブスカイト構造を有する高誘電率薄膜)を形
成してもよい。
電極16a)として、イリジウム層16を用いている
が、これに代えて酸化イリジウム層を用いてもよい。酸
化イリジウムは、シリコンとの密着性が良好であるため
配線として好ましい。酸化イリジウムは、反応性スパッ
タリング等によって形成することができる。
性が極めて低いため、ドレイン領域6との界面α(図1
参照)において、シリサイドを生じるおそれがない。こ
れを検証するため、シリコン基板の上に種々の金属材料
を形成した場合に形成される物質を、X線解析によって
調べたチャートを図4に示す。図4Aが白金の場合、図
4Bががチタンの上に白金を載せた場合、図4Cが酸化
イリジウムの場合、図4Dが酸化イリジウムの上にイリ
ジウムを載せた場合、図4Eは酸化イリジウムの上に白
金を載せた場合である。図4Aと図4Cを比べれば明ら
かなように、白金の場合にはシリコンとの化合物が生じ
ているのに対し、イリジウムの場合にはシリコンとの化
合物は生じていない。
素欠乏状態とし、IrO2-X(X=0-2)として形成することも
できる。このようにすれば、界面において酸化物(例え
ばシリコン酸化物)が形成されたとしても、これを還元
(シリコンに還元)することができる。つまり、界面に
おける好ましくない酸化物の生成を排除することができ
る。
する場合について説明したが、配線のみを形成する場合
にもこの発明を適用することができる。
図5に示す。この実施例では、配線部50を、バリア層
である酸化イリジウム層52とその上に形成された主導
電層であるイリジウム層54によって構成した。酸化イ
リジウム層52をバリア層として形成することにより、
シリコンとの密着性をよくすることができる。この実施
例では、主導電層をイリジウム層54によって形成して
いるので、酸化イリジウムのみ配線部全体を形成した場
合に比べ、抵抗を低く抑えることができる。
ウム層によって構成しているが、白金、アルミニウム等
を用いてもよい。この場合、主導電層の金属がシリコン
にスパイクするのを、酸化イリジウム層52のバリア効
果によって防止することができる(図4E参照)。
も、酸素欠乏状態としてIrO2-X(X=0-2)として形成する
ことにより、酸化物の生成を防止することができる。
示す図である。
る。
る。
かにするX線解析結果を示すチャートである。
Claims (5)
- 【請求項1】半導体素子領域、 前記半導体素子領域に接続される配線部、 を備えた半導体装置において、 前記配線部を酸素の欠乏した状態で形成された酸化イリ
ジウムとした、 ことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】半導体素子領域、 前記半導体素子領域に接続される配線部、 を備えた半導体装置において、 前記配線部をバリア層と主導電層によって構成し、 前記バリア層を酸化イリジウムによって形成したことを
特徴とする半導体装置。 - 【請求項3】請求項2の半導体装置において、 前記主導電層が、イリジウムであることを特徴とするも
の。 - 【請求項4】請求項2の半導体装置において、 前記酸化イリジウムは、酸素の欠乏した状態で形成され
ていることを特徴とするもの。 - 【請求項5】半導体装置における配線方法であって、 半導体素子領域に接続される配線部を形成する際に、 半導体素子領域に接触するよう酸化イリジウム層をバリ
ア層として形成し、当該バリア層の上に主導電層を形成
するようにしたことを特徴とするもの。
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