JPH02170424A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH02170424A JPH02170424A JP32523288A JP32523288A JPH02170424A JP H02170424 A JPH02170424 A JP H02170424A JP 32523288 A JP32523288 A JP 32523288A JP 32523288 A JP32523288 A JP 32523288A JP H02170424 A JPH02170424 A JP H02170424A
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Links
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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。
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の製造方法に関し、特に微細化され
た半導体素子の高アスペクト比のコンタクト部に、高精
度に、信頼性、耐熱性のある金属膜を埋め込む方法に関
する。
た半導体素子の高アスペクト比のコンタクト部に、高精
度に、信頼性、耐熱性のある金属膜を埋め込む方法に関
する。
半導体装置の微細化、高密度化に伴い、素子の電気特性
の高信頼化が強く求められている。素子間を結合する。
の高信頼化が強く求められている。素子間を結合する。
あるいは素子のコンタクト孔に金属膜を埋め込む配線技
術として、従来より蒸着法、あるいはスパッタ法等が用
いられていた。
術として、従来より蒸着法、あるいはスパッタ法等が用
いられていた。
しかるに、上述した従来の方法により微細化された高ア
スペクト比のスルーホール部を金属膜で埋め込もうとし
た場合、該スルーホール部は完全には埋め込まれず、ス
ルーホール段部において該金属１漠の段切れが生じ、素
子の信頼性を著しく低下させていた。そこで最近金属膜
をＣＶＤ法で堆積して段切れを防止しようという研究が
なされるようになった。ところが下地がＳ１基板等の拡
散層の場合には、高融点金属膜堆積後の高温熱処理工程
において高融点金属膜は半導体拡散層と激しいシリサイ
ド化反応を生じ、コンタクトを破壊するという欠点があ
った。また拡散層中のドーパントが熱処理を施すことに
より高融点金属中に拡散することによりコンタクト抵抗
が増大するという欠点もあった。
スペクト比のスルーホール部を金属膜で埋め込もうとし
た場合、該スルーホール部は完全には埋め込まれず、ス
ルーホール段部において該金属１漠の段切れが生じ、素
子の信頼性を著しく低下させていた。そこで最近金属膜
をＣＶＤ法で堆積して段切れを防止しようという研究が
なされるようになった。ところが下地がＳ１基板等の拡
散層の場合には、高融点金属膜堆積後の高温熱処理工程
において高融点金属膜は半導体拡散層と激しいシリサイ
ド化反応を生じ、コンタクトを破壊するという欠点があ
った。また拡散層中のドーパントが熱処理を施すことに
より高融点金属中に拡散することによりコンタクト抵抗
が増大するという欠点もあった。
本発明の目的はこれらの欠点を除去し、金属と半導体間
で相互拡散を生じさせず、電気的に低抵抗で安定な半導
体装置の製造方法を提供することにある。
で相互拡散を生じさせず、電気的に低抵抗で安定な半導
体装置の製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するため１本発明は半導体素子の拡散層
上に絶縁膜が形成され、その絶縁膜の一部にコンタクト
孔が開孔され、該コンタクト孔内に金属が埋め込まれる
半導体装置において、フォトレジストをマスクに薄いチ
タン膜を全面に形成する工程と、その上から該チタン膜
を通してコンタクト部にドーパントを高濃度にイオン注
入する工程と、更に窒化チタン膜を該膜上に形成する工
程と、これら二層膜をリフトオフ法によりコンタクト孔
の中にのみ残す工程と、注入されたイオンの活性化を行
う工程と１選択タングステン成長前法により該窒化チタ
ン上にのみタングステン膜を形成する］工程と、その上
を通る金属配線を形成する工程とを具備するものである
。
上に絶縁膜が形成され、その絶縁膜の一部にコンタクト
孔が開孔され、該コンタクト孔内に金属が埋め込まれる
半導体装置において、フォトレジストをマスクに薄いチ
タン膜を全面に形成する工程と、その上から該チタン膜
を通してコンタクト部にドーパントを高濃度にイオン注
入する工程と、更に窒化チタン膜を該膜上に形成する工
程と、これら二層膜をリフトオフ法によりコンタクト孔
の中にのみ残す工程と、注入されたイオンの活性化を行
う工程と１選択タングステン成長前法により該窒化チタ
ン上にのみタングステン膜を形成する］工程と、その上
を通る金属配線を形成する工程とを具備するものである
。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第１図（ａ） 、 （ｂ） 、 （ｃ）は本発明の一実
施例を説明するための工程を工程順に示す断面図である
。
施例を説明するための工程を工程順に示す断面図である
。
まず、第１図（ａ）に示すように、半導体素子が形成さ
れた３−１５Ωｌのシリコン基板１１上に絶縁膜１２を
形成する。しかる後に絶縁膜１２の所望の領域にリング
ラフィ工程を通して、フォトレジスト１３をマスクに絶
縁膜のパターニングを行い、コンタクト孔１４を開孔す
る。次にレジストを残した状態で全面に１００−３００
人のチタン膜１５をスパッタ法で形成する０次にその上
から該チタン膜１５を通してコンタクト部にボロン、ヒ
素等のドーパントを高濃度にイオン注入１６する。その
後、第１図（ｂ）に示すように、窒化チタン膜１８を前
記チタン膜１５上に全面にスパッタ法により形成する。
れた３−１５Ωｌのシリコン基板１１上に絶縁膜１２を
形成する。しかる後に絶縁膜１２の所望の領域にリング
ラフィ工程を通して、フォトレジスト１３をマスクに絶
縁膜のパターニングを行い、コンタクト孔１４を開孔す
る。次にレジストを残した状態で全面に１００−３００
人のチタン膜１５をスパッタ法で形成する０次にその上
から該チタン膜１５を通してコンタクト部にボロン、ヒ
素等のドーパントを高濃度にイオン注入１６する。その
後、第１図（ｂ）に示すように、窒化チタン膜１８を前
記チタン膜１５上に全面にスパッタ法により形成する。
その後、リフトオフ法によりコンタクト孔１４の底部の
半導体基板ｌｌ上にのみ該二層膜を残し、残りの金属膜
を除去する。次に、注入されたイオンの活性化を行うた
め８００−９００℃の熱処理を施す、この状態でタング
ステン成長前のバリア膜の形成が完成する。この窒化チ
タン膜下のイオンミキシング法により形成したチタンシ
リサイドの効果により極めて優れた電気特性が実現でき
る。引き続き第１図（ｃ）に示すように選択ＣＶＤ法を
用いてコンタクト孔内に０．３−１．５−のタングステ
ン膜１９をコンタクト孔の上部まで埋め込む。次に、ア
ルミ膜又はタングステン膜等の金属膜をスパッタ法によ
り半導体基板上に全面に形成した後、バターニングして
、アルミ膜又はタングステン膜による上部配線層２０を
形成する。このようにして作製されたチタンシリサイド
、窒化チタン、タングステンの三層構造からなる金属層
は、コンタクト孔の下部に形成された窒化チタン膜のバ
リア効果により配線形成後の８００−９００°Ｃ程度の
高温の熱処理にも耐えることができる。
半導体基板ｌｌ上にのみ該二層膜を残し、残りの金属膜
を除去する。次に、注入されたイオンの活性化を行うた
め８００−９００℃の熱処理を施す、この状態でタング
ステン成長前のバリア膜の形成が完成する。この窒化チ
タン膜下のイオンミキシング法により形成したチタンシ
リサイドの効果により極めて優れた電気特性が実現でき
る。引き続き第１図（ｃ）に示すように選択ＣＶＤ法を
用いてコンタクト孔内に０．３−１．５−のタングステ
ン膜１９をコンタクト孔の上部まで埋め込む。次に、ア
ルミ膜又はタングステン膜等の金属膜をスパッタ法によ
り半導体基板上に全面に形成した後、バターニングして
、アルミ膜又はタングステン膜による上部配線層２０を
形成する。このようにして作製されたチタンシリサイド
、窒化チタン、タングステンの三層構造からなる金属層
は、コンタクト孔の下部に形成された窒化チタン膜のバ
リア効果により配線形成後の８００−９００°Ｃ程度の
高温の熱処理にも耐えることができる。
以上、素子のコンタクト孔を高融点金属膜で埋め込む耐
熱素子の場合に関して述べたが、本発明は通常のアルミ
ニウム配線の場合にも適用される。
熱素子の場合に関して述べたが、本発明は通常のアルミ
ニウム配線の場合にも適用される。
この場合には、埋め込む金属がタングステンに替りアル
ミニウムになるが、コンタクト孔の下部に形成する金属
は上述した窒化チタン膜の他にタンクステン、モリブデ
ン、チタン等の高融点金属でもよい。上記構造による素
子では、従来アルミニウムとシリコンの間で問題になっ
ていたアロイスパイクや元素の相互拡散等のマイグレー
ション問題が解決することにより素子の長期信頼性が飛
躍的に向上する。
ミニウムになるが、コンタクト孔の下部に形成する金属
は上述した窒化チタン膜の他にタンクステン、モリブデ
ン、チタン等の高融点金属でもよい。上記構造による素
子では、従来アルミニウムとシリコンの間で問題になっ
ていたアロイスパイクや元素の相互拡散等のマイグレー
ション問題が解決することにより素子の長期信頼性が飛
躍的に向上する。
本発明の方法により形成された配線は通常のＬＳＩの作
製工程に従い最終工程へと進められ、高信頼性の配線を
具備した集積回路が完成する。
製工程に従い最終工程へと進められ、高信頼性の配線を
具備した集積回路が完成する。
尚、実施例では高融点金属としてタングステンを用いた
が、モリブデン、タンタル等の高融点金）ｔＡあるいは
アルミニウムを用いてもよい、また、アルミニウムの場
合にはバリアメタルとしてタンゲステン、モリブデン等
の高融点金属の他それらのシリサイドを用いてもよい。
が、モリブデン、タンタル等の高融点金）ｔＡあるいは
アルミニウムを用いてもよい、また、アルミニウムの場
合にはバリアメタルとしてタンゲステン、モリブデン等
の高融点金属の他それらのシリサイドを用いてもよい。
以上、説明したように本発明によれば、半導体基板上の
コンタクト孔に三層構造の金属層を形成することにより
、安定で高信頼性の配線構造を得ることができ、集積回
路の設計、製造に多大な効果がある。
コンタクト孔に三層構造の金属層を形成することにより
、安定で高信頼性の配線構造を得ることができ、集積回
路の設計、製造に多大な効果がある。
第１図（ａ） 、 （ｂ） 、 （ｃ）は本発明の一実
施例を工程順に示す断面図である。
施例を工程順に示す断面図である。
Claims (1)
- （１）半導体素子の拡散層上に絶縁膜が形成され、その
絶縁膜の一部にコンタクト孔が開孔され、該コンタクト
孔内に金属が埋め込まれる半導体装置において、フォト
レジストをマスクに薄いチタン膜を全面に形成する工程
と、その上から該チタン膜を通してコンタクト部にドー
パントを高濃度にイオン注入する工程と、更に窒化チタ
ン膜を該膜上に形成する工程と、これら二層膜をリフト
オフ法によりコンタクト孔の中にのみ残す工程と、注入
されたイオンの活性化を行う工程と、選択タングステン
ＣＶＤ法により該窒化チタン上にのみタングステン膜を
形成する工程と、その上を通る金属配線を形成する工程
とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32523288A JPH02170424A (ja) | 1988-12-22 | 1988-12-22 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32523288A JPH02170424A (ja) | 1988-12-22 | 1988-12-22 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02170424A true JPH02170424A (ja) | 1990-07-02 |
Family
ID=18174502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32523288A Pending JPH02170424A (ja) | 1988-12-22 | 1988-12-22 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02170424A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04245426A (ja) * | 1991-01-30 | 1992-09-02 | Nippon Precision Circuits Kk | 半導体装置の製造方法 |
| US5403779A (en) * | 1992-02-26 | 1995-04-04 | International Business Machines Corporation | Refractory metal capped low resistivity metal conductor lines and vias formed using PVD and CVD |
| US5528081A (en) * | 1993-06-25 | 1996-06-18 | Hall; John H. | High temperature refractory metal contact in silicon integrated circuits |
| KR100611461B1 (ko) * | 2000-06-15 | 2006-08-09 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자 제조방법 |
-
1988
- 1988-12-22 JP JP32523288A patent/JPH02170424A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04245426A (ja) * | 1991-01-30 | 1992-09-02 | Nippon Precision Circuits Kk | 半導体装置の製造方法 |
| US5403779A (en) * | 1992-02-26 | 1995-04-04 | International Business Machines Corporation | Refractory metal capped low resistivity metal conductor lines and vias formed using PVD and CVD |
| US5528081A (en) * | 1993-06-25 | 1996-06-18 | Hall; John H. | High temperature refractory metal contact in silicon integrated circuits |
| KR100611461B1 (ko) * | 2000-06-15 | 2006-08-09 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자 제조방법 |
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