JPH02140954A - 半導体装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置に関し、特にアルミニウム・シリコ
ン合金配線の構造に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種のアルミニウム・シリコン合金からなる配
線（以下アルミ・シリコン配線と記す）は第３図（ａ）
に示すように半導体基板１に不純物拡散領域４およびシ
リコン酸化（ＳｉＯ□）膜２を形成した後、多結晶シリ
コン配線層３を下層配線としてＳｉｎｇ膜２上上２上し
、化学気相被着（ＣＶＤ）法により層間絶縁膜５を形成
し、上層配線とのコンタクト部にコンタクトホールを開
孔した後、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タン
グステン（Ｗ）等の高融点金属層、あるいは高融点金属
硅化物層７′を形成し、その上に、たとえばスパッタ法
によりアルミニウムとシリコンからなるアルミ・シリコ
ン配線層６を形成し所定の形状にパターニングして積層
構造の配線を形成していた。

また、第３図（ｂ）に示したように２層のアルミ・シリ
コン配線層を形成する場合、半導体基板１上に層間絶縁
膜５を形成し、この上に第１アルミ・シリコン配線層６
及び高融点金属硅化物層たとえばタングステンシリサイ
ド層７′を形成し、全面に層間絶縁膜８を形成後、コン
タクトホールな［Ｌし、第２アルミ・シリコン配線層９
及びタンゲステンシリサイド層１０′による上層配線を
形成していた。

このような構成により配線形成後に加わる外部応力、あ
るいは実際に動作させた場合の電界等によりアルミ・シ
リコン配線が断線しても、アルミ・シリコン配線６，９
に密着形成された高融点金属層あるいは高融点金属硅化
物層７’、１０’によって電気的接続を確保できるよう
になっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来技術で、アルミ・シリコン配線の下に高融
点金属あるいは高融点金属硅化物を設ける場合、アルミ
・シリコン配線と下層配線層、たとえば多結晶シリコン
層またはＮ”、Ｐ＋拡散層とのフンタクト性が良好で、
かつＮ”、Ｐ＋拡散層とのアロイスパイクを起こさない
、バリヤ性が要求される。上述したチタン、モリブデン
、タングステン等の高融点金属はそのままではバリヤ性
が乏しい欠点が有る。また、高融点金属硅化物層を用い
た場合、拡散層中のシリコンがアルミ・シリコン配線中
に拡散することで、拡散層を破壊するアロイスパイクは
防止できるが、この金属硅化物層からアルミ・シリコン
配線層にシリコンが供給される為、過剰なシリコンを含
む高融点金属硅化物層が必要となり、そのためコンタク
ト抵抗が高くなる欠点がある。

また、アルミ・シリコン配線層上に高融点金属、あるい
は高融点金属硅化物を設ける場合、アルミ・シリコン配
線表面のヒロックの成長が抑えられる為、アルミ・シリ
コン配線側面から横方向ヘヒロックが発生し、狭い間隔
で位置するアルミ・シリコン配線６，９相互間でショー
トする欠点がある。又アルミ・シリコン配線を２層以上
用いる場合１層目のアルミ・シリコン配線上に高融点金
属あるいは高融点金属硅化物を形成すると２層目のアル
ミ・シリコン配線とコンタクトを取る部分ではアルミ−
高融点金属（又は高融点金属硅化物）−アルミの構成と
なる為、アルミ−アルミ構成の接触抵抗と比べ電気的接
続抵抗が高くなる欠点が有る。

〔目的〕

本発明の目的は、上記欠点を解決し、アルミ・シリコン
配線層の他の層とのコンタクト抵抗を下げるとともにア
ルミ・シリコン配線の断線に対しても電気的接続が確保
されたマイグレーションに強いアルミ配線の構造を提唱
するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の半導体装置は、半導体基板に形成された不純物
拡散領域あるいは、半導体基板上に形成された配線層に
直接接触して形成される合金配線層において、該合金配
線層の側面部に密着形成された高融点金属あるいは高融
点金属硅化物層を有し、合金配線層だけではなく、その
側面部においても電気的な接続が補償されているもので
ある。

〔実施例〕

次に本発明について図面を参照して説明する。

第１図に本発明の第１の実施例を示す。Ｐ型シリコン基
板１上に通常の方法を用いＳｉＯ２膜２゜多結晶シリコ
ン配線層３．及びＮ＋拡散層４を形成する０次にＣＶＤ
法を用い層間絶縁膜５たとえばリンドープドシリコン酸
化膜（ＰＳＧ膜）を１μｍ成長させた後、コンタクトホ
ールを開孔し、アルミニウム・シリコンの合金膜６をス
パッタ法により全面に１μｍ被着し、フォトエツチング
法によりバターニングを行ない配線層６を形成する。

その後第１図（ａ）のようにタングステンシリサイド膜
７を同じくスパッタ法により全面に０．５μｍ被着する
。

次にたとえばＣＦ４系のガスを用いプラズマ状態を実現
して、フッ素ラジカルをタングステンシリサイド膜方向
に加速し、シリサイド表面でのスパッタ効果と化学反応
により、シリサイドを一方向にエツチング（異方性エツ
チング）し、平坦部のタングステンシリサイドを完全に
除去する。この時アルミ・シリコン配線６の側面部には
タングステンシリサイド７が第１図Ｃｂ”）に示すよう
に形成される。

このため電場によるイオンの移動（エレクトロマイグレ
ーション）あるいは外部応力による損傷（ストレスマイ
グレーション）によって、アルミ・シリコン配線６の断
線が生じても、配線側面のタングステンシリサイド７に
より、配線自身が電気的にオープンになることはない。

また、下層配線３とアルミ・シリコン配線６は直接接し
ているため、コンタクト抵抗を低く抑えることが可能と
なる。また、側面のタングステン・シリサイド膜、７に
よりアルミニウムのヒロックが押えられるので、アルミ
ニウム・シリコン合金膜６の配線を近接配置しても製造
工程中で短絡することはない。

第２図に本発明の第２の実施例を示す。ここでは、２層
のアルミ・シリコン配線を形成する場合を示す。Ｎ型シ
リコン基板１′上に第１層間膜５を形成した後、第１ア
ルミ・シリコン配線６をたとえば０．５μｍスパッタ法
で被着し、フォトエツチング法によりバターニングを行
なう。その後モリブデン（Ｍｏ）シリサイドを０．５μ
ｍスパッタし、同じ＜ＣＦ、系のガスを用い異方性のエ
ツチングを行ない、平坦部のモリブデンシリサイド層を
除去する。こｈによりアルミ・シリコン配線６側面にモ
リブデンシリサイド７が形成される。

次に第２層間膜としてプラズマＣＶＤ法により窒化シリ
コンＳｉ３Ｎ＊膜８を１．０μｍ形成し、第１アルミ・
シリコン配線６上にコンタクトホールを開孔し、第２ア
ルミ・シリコン配線９を形成する。第２アルミ・シリコ
ン配線９も第１アルミ・シリコン配線６同様にバターニ
ング後、全面にモリブデンシリサイドをたとえば０．５
μｍ被着し、全面エツチングを行ない第２アルミ・シリ
コン配線９側面にモリブデンシリサイド１０を形成する
。

このような構成により、第１アルミ・シリコン配線６に
ついてもマイグレーション等により断線が発生しても、
電気的な接続を確保できる。また第１の実施例同様、ア
ルミ・シリコン配線の側面でのヒロックの成長も抑制す
ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明はアルミ・シリコン配線側面
部に高融点金属または高融点金属シリサイドを形成する
ことンｑより、エレクトロマイグレーションあるいはス
トレスマイグレーシ町ンによってアルミ・シリコン配線
の断線が生じても、側面の高融点金属シリサイドあるい
は高融点金属層により接続されている為、配線自身は電
気的にオープンとはならないという効果がある。又側面
に形成している為、アルミ・シリコン配線と下層配線層
、あるいは第２アルミ・シリコン配線層とのコンタクト
も従来と同じ低いコンタクト抵抗を実現できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例を示す工程断面図、第
２図は、第２の実施例を示す断面図、第３図は従来例の
断面図を示す。 １・・・・・・Ｐ型シリコン基板、１′・・・・・・Ｎ
型シリコン基板、２・・・・・・ＳｉＯ□、３・・・・
・・多結晶シリコン配線層、４・・・・・・Ｎ＋拡散層
、５，８・・・・・・層間絶縁Ｌ６，９・・・・・・ア
ルミニウム・シリコン合金配線層、７．７’　、１０．
１０’・・・・・・高融点金属硅化物層。 （ｂ） ；）：句；ノ　回 代理人　弁理士　　内　原　　　晋 ［有］す 翳 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基板に形成された不純物領域、あるいは、半導体
   基板上に形成された配線層に直接接触して形成されるシ
   リコン含有アルミニウム配線層において、該アルミニウ
   ム配線層の側面部に高融点金属あるいは高融点金属硅化
   物層が密着形成されていることを特徴とする半導体装置
   。