JPH01255220A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH01255220A
JPH01255220A JP8384088A JP8384088A JPH01255220A JP H01255220 A JPH01255220 A JP H01255220A JP 8384088 A JP8384088 A JP 8384088A JP 8384088 A JP8384088 A JP 8384088A JP H01255220 A JPH01255220 A JP H01255220A
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JP
Japan
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alloy
wiring
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contact windows
semiconductor device
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JP8384088A
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Inventor
Teisho Omura
大村 禎昭
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 半導体装置の製造方法、特にシリコン基体へのシリコン
を含むアルミニウム合金配線の接続方法に関し、 僅かな工程増で、Stの固相エピタキシャル成長による
コンタクト抵抗の増大を抑え、且つ配線の信鎖性低下を
も防止した配線の形成手段の提供を目的とし、 半導体基体上の絶縁膜にコンタクト窓を形成した後、該
コンタクト窓内に表出する半導体基体面に、その結晶性
を乱す濃度に不活性ガス原子をイオン注入し、しかる後
該コンタクト窓上にシリコンを含むアルミニウム合金よ
りなる金属配線層を形成する工程を含んで構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置の製造方法、特にシリコン基体への
シリコン(St)を含むアルミニウム(AI)合金配線
の接続方法に関する。
半導体rcの金属配線には従来からAIが主として用い
られているが、半導体ICの高集積化が進み、これに伴
って例えばソース・ドレイン領域等の不純物拡散領域の
接合が浅(形成されるようになって、配線形成後に経過
する熱処理工程においてAIとSiとの固溶反応によっ
てAl−5tの境界面が基板側に移動して不純物拡散領
域の接合が破壊される現象を防止するために、配線材料
としてAI中に過飽和にSkを含有せしめて配線とSi
基体との固溶反応を抑制したAl−3i(1〜2%)合
金が近時広く用いられ始めている。
しかし該Al−5t合金配線においては前記のようにS
iが過飽和に含まれているために、加熱冷却工程を経た
際、該Al−5i合金配線とSi基体との界面に、上記
過飽和のSiが高抵抗或いはAIがドープされてp型化
された状態でエピタキシャル成長する性質があって、特
に高集積化に伴ってコンタクト窓が微細化された際には
、第3図に示すように、上記エピタキシャル成長したS
1結晶55がコンタクト窓53内に表出するSi基体5
1面を高い比率で覆って、該Al−3i配線54のコン
タクト抵抗が増大し、該半導体tC等の性能が損なわれ
るという問題が生ずる。なお52は絶縁膜を示す。
そこで、コンタクト部におけるSiの固相エピタキシャ
ル成長を防止して低抵抗な接続が得られる、シリコン基
体とAl−5i合金配線との接続方法が望まれる。
〔従来の技術〕 上記配線コンタクト部におけるSiの固相エピタキシャ
ル成長を防止するために、従来種々な手段が提案されて
おり、実用化されている第1の従来例として、第4図に
示すように、Al−5i合金配線54と該配線が接続す
るSi基体51面との間にタングステンシリサイド(W
Siz)やチタンシリサイド(TiSiz)等の高融点
金属シリサイド層56を介在せしめた構造が提案されて
いる。
しかしこの構造においては、Al−5i合金配線54の
下部全域に高融点金属シリサイド層56が配設されるた
め、配線形成後に加わる熱処理によってシリサイド中に
含まれるSiがAl−5i合金配線54中に多量に固溶
し、該固溶したStが冷却時に該AI −5i合金配線
54中に高抵抗を有する大きな結晶粒57となって析出
して部分的に配線の実効断面を縮小させ、エレクトロマ
イグレーションによる配線劣化を生ぜしめるという問題
がある。
また実用化されている第2の従来例としては、第5図に
示すように、配線コンタクト部を含む^1−Si合金配
線54の下部全域にTi層59とTiN層6層上0積層
膜を配設する構造があるが、この構造にはTi層59及
びTiN層6層上0バツタ工程が加わり、且つTi層5
9及びTiN層6層上0ターニングが困難なことによっ
て生産性が非常に悪くなるという問題がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明が解決しようとする課題は、Siの固相エピタキ
シャル成長によって配線のコンタクト抵抗が増大するの
を防止するために、Al−3i合金配線の下部に高融点
金属シリサイドを設ける従来構造においては、上記のよ
うにシリサイドから固溶し析出するSi結晶粒による実
効断面積の減少から、エレクトロマイグレーションの発
生を容易にして配線の信頼性低下を招き、また配線の下
部にTi層+TiN層を配設する従来構造においては、
膜形成工程の増及び該Ti層+TiN層のパターニング
の困難性から、生産性の低下を招くという問題があった
そこで本発明は、簡単な工程で、Siの固相エピタキシ
ャル成長によるコンタクト抵抗の増大を抑え、且つ配線
の信鎖性低下をも防止した配線の形成手段を含む半導体
装置の製造方法を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題は、配線材料にシリコンを含むアルミニウム合
金を用いる半導体装置の製造方法において、半導体基体
上の絶縁膜にコンタクト窓を形成した後、該コンタクト
窓内に表出する半導体基体面に、その結晶性を乱す濃度
に不活性ガス原子をイオン注入し、しかる後該コンタク
ト窓上にシリコンを含むアルミニウム合金よりなる金属
配線層を形成する工程を有する本発明による半導体装置
の製造方法によって解決される。
〔作 用〕 即ち本発明においては、Siの固相エピタキシャル成長
において、エピタキシャルb 結晶性をそのまま拾って成長するので、基体面に欠陥、
汚染等がない程、成長が活発に行われ、欠陥等が多量に
存在する際にはその成長が大幅に遅れるという性質があ
る。
そこで本発明においては、コンタクト窓部に表出するs
i、1体面に高濃度に不活性ガス原子をイオン注入する
ことによって該配線コンタクト面の結晶性を乱し、これ
によって該配線コンタクト窓上に形成したAl−5i合
金配線中から該コンタクト窓内に表出するSi基体上へ
のSiのエピタキシャル成長を大幅に遅らせる。
これによって配線形成後の熱処理工程においてAl−5
i配線とSt基体とのコンタクト部に固相エピタキシャ
ル成長する高抵抗若しくはp型のSi結晶の量は大幅に
減少して、該配線のコンタクト抵抗は減少する。
〔実施例〕
以下本発明を、図示実施例により具体的に説明する。
第1図(a)〜(e)は本発明の方法の一実施例の工程
断面図で、第2図はSiの固相エピタキシャル成長の遅
延効果を示す図である。
全図を通じ同一対象物は同一符合で示す。
第1図(al参照 本発明の方法を用いて例えばnチャネル型MO3半導体
装置を形成するに際しては、p〜型Sig仮1に、通常
通りSi基板1面の表出する素子形成右頁域2を画定す
るフィールド酸化膜3及びその下部のp型チャネルスト
ッパ4が形成されてなる被処理基板を用い、通常通り熱
酸化によりゲート酸化膜5を形成し、気相成長、バター
ニング工程を経て該ゲート酸化膜上に例えばポリSiよ
りなるゲート電極6を形成し、該ゲート電極6をマスク
にしゲート酸化膜5を通してソース・ドレイン領域形成
用の砒素(As)を高濃度にイオン注入する。
107及び108はAs注入領域を示す。
第1図(bl参照 次いで通常通り熱酸化によりSi表出面上に不純物ブロ
ック用酸化膜9を形成した後、通常通りCVD法により
該被処理基板上に燐珪酸ガラス(PSG)よりなる絶縁
膜10を形成し、次いで通常のドライ・エツチング手段
により該PSG絶縁膜10及び不純物ブロック用酸化膜
9を貫通して前記^S注入領域107及び108面を表
出するコンタクト窓11及び12を形成し、次いで通常
通りpsc絶縁膜10のリフロー処理を行ってコンタク
ト窓11.12の開口部を斜面上になだらかに形成する
。このリフローに際しての熱処理により前記As注入領
域107及び108は活性化してn゛゛ソース領域7及
びn゛型トドレイン領域8形成される。
以上は従来と同様の工程である。
第1図(C)参照 次いで本発明の方法においては、コンタクト窓11及び
12を介してソース領域7及びドレイン領域8の表面部
にアルゴン(Ar)原子を結晶性を乱す程度の高濃度に
イオン注入する。
この注入条件としては、ドーズ15X1013〜lX1
0I6c+i−”、注入エネルギー30〜100 Ke
V程度が適当である。
なお図中、Ar”はアルゴンイオン、13は計°注入に
よって結晶性が乱された層(格子不整層)を示す。
第1図(d)参照 次いで従来通り上記被処理基板上にスパッタ法により厚
さ1μm程度のSiを含むAI −3i合金膜例えば1
〜2%のSiを含むAl−3i(1〜2%)合金膜を形
成し、通常の方法でパターニングを行い前記コンタクト
窓11及び12上にソース領域7及びドレイン領域8に
接するAl−3t(1〜2%)合金配線14及び15を
形成する。
第1図tel参照 次いで上記Al−5i(1〜2%)合金配線14及び1
5が形成された被処理基板上にCVO法により、配線を
劣化せしめない400〜450℃程度の温度テ、PSG
等からなる被覆絶縁膜16を形成し、本発明の方法を用
いたMO3型半導体装置が完成する。
なお本発明の方法においては上記実施例に示すようにコ
ンタクト窓11及び12内に表出するソース領域7及び
ドレイン領域8の表面部には前記格子不整層13が形成
されているので、上記被覆絶縁膜16形成の際の熱処理
において、該ソース領域7及びドレイン領域8の上記A
l−3t合金配線14及び15との接触面上へのSiの
固相エピタキシャル成長は大幅に遅延し、コンタクト窓
11及び12に接する狭い微小幅の領域にしか前述した
高抵抗或いはp型のSi結晶は成長しない。従って、A
I −St合金配線14及び15とソース領域7及びド
レイン領域8とのコンタクト抵抗は低い値に保たれる。
上記固相エピタキシャル成長の遅延効果を、実験的に、
結晶性の優れたSi面にAl−5t(1〜2%)合金が
直に接する場合Ta)と、本発明の方法による場合(b
)とを、^1−Si合金層を選択的にエツチング除去し
た後のコンタクト窓部のSEM観察像によって比較して
示したのが第2図である。なおコンタクト窓の径は1.
4 μm、熱処理条件は500℃、2時間である。
この図に示されるように結晶性の優れたSi面において
はコンタクト窓Hを殆ど覆うようにエピタキシャルSt
層Si、、1が成長しているのに対し、本発明に係る方
法によればコンタクト窓Hの内面に沿った0、1μm以
下程度の微小幅め領域にしかエピタキシャル5iNSi
epiの成長は認められず、本発明による効果は顕著で
ある。
以上本発明の方法においては、AI −5t合金配線と
Si5体とのコンタクト部におけるStの固相エピタキ
シャル成長を抑えてコンタクト抵抗の減少を図ることが
でき、且つ上記効果を得るために、^r原子のイオン注
入工程が追加されるのみで、大幅な工程増による生産性
の低下は生じない。またSiの固相エピタキシャル成長
を防止するためにAl−5t合金配線の下部に該配線と
固相反応を起こすような他の導電体層が形成されないの
でAl−5t合金配線の信頼性が確保される。
なお格子不整層を形成し、同様の効果を得るために用い
るイオン注入物質は、上記静原子以外の不活性ガス原子
であってもよい。
〔発明の効果〕
以上説明のように本発明の方法によれば、大幅な工程増
を伴わず、且つAI −5t合金配線の信頼性を損なわ
ずに、Al−5t合金配線のSi基体に対するコンタク
ト抵抗を減少せしめることができる。
従って本発明によれば、LSI等高集積化される半導体
ICの性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図fa)〜(e)は本発明の方法の一実施例の工程
第4図は第1の従来例の模式側断面図、第5図は第2の
従来例の模式側断面図 である。 図において、 lはp=型Si基板、 2は素子形成領域、 3はフィールド酸化膜、 4はp型チャネルストッパ、 5はゲート酸化膜、 6はゲート電極、 7はn“型ソース領域、 8はn0型ドレイン領域、 9は不純物ブロック用酸化膜、 10はl’sG絶縁膜、 11.12はコンタクト窓、 13は格子不整層、 14.15は^I −3t合金配線、 16は被覆絶縁膜 を示す。 第 1図(佃1) 直に接する填含 (ρ)(b)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  配線材料にシリコンを含むアルミニウム合金を用いる
    半導体装置の製造方法において、 半導体基体上の絶縁膜にコンタクト窓を形成した後、 該コンタクト窓内に表出する半導体基体面に、その結晶
    性を乱す濃度に不活性ガス原子をイオン注入し、 しかる後該コンタクト窓上にシリコンを含むアルミニウ
    ム合金よりなる金属配線層を形成する工程を有すること
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
JP8384088A 1988-04-05 1988-04-05 半導体装置の製造方法 Pending JPH01255220A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5585286A (en) * 1995-08-31 1996-12-17 Lsi Logic Corporation Implantation of a semiconductor substrate with controlled amount of noble gas ions to reduce channeling and/or diffusion of a boron dopant subsequently implanted into the substrate to form P- LDD region of a PMOS device
US5789310A (en) * 1996-12-10 1998-08-04 Advanced Micro Devices, Inc. Method of forming shallow junctions by entrapment of interstitial atoms

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5585286A (en) * 1995-08-31 1996-12-17 Lsi Logic Corporation Implantation of a semiconductor substrate with controlled amount of noble gas ions to reduce channeling and/or diffusion of a boron dopant subsequently implanted into the substrate to form P- LDD region of a PMOS device
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