JPH0242747A - 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係り、特にシリコン基板上に電気
絶縁層を介して配線を形成し、シリコン基板上に形成さ
れる拡散層と配線とを電気的に接続するため前記電気絶
縁層に設けたコンタクト孔の構造に関する。

（従来の技術） 半導体装置においては機能素子を形成したのち、これら
の素子間に配線を施して各々の素子を電気的に連結させ
所望の回路機能を得ている。この際、配線を単一層のみ
で行なうと、素子の集積度を上げるとともに配線が複雑
化して微細化の限界に接近するため製造が困難であった
。そこで、ＩＣの高度集積化に伴い配線の占有面積を少
なくするため、配線を複数層とする多層配線がなされて
いた。

多層配線は、基板内に形成された各素子領域と第１層目
の配線との間及び配線同志の間に電気絶縁層を介在させ
、所定の領域に穿孔されるコンタクト孔を介して異なる
層の配線間を電気的に接続して形成される。

基板内に形成された各素子領域と第１層目の配線とを接
続する構造は、例えば第２図に示すように、拡散層２１
ａを有するシリコン基板２１上に絶縁層２２を着膜し、
フォトリソ法により前記絶縁層２２の所定箇所にコンタ
クト孔２３を穿孔する、更にアルミニウム薄膜を堆積し
、これをフォトリソ法によりパターニングし配線２４を
形成する。

このように形成した半導体装置においては、コンタクト
孔部での抵抗を下げる目的で加熱処理が施されるが、配
線に純粋なアルミニウム（ＡＩ）を用いると、シリコン
基板中のシリコンがアルミニウム配線中に拡散して侵入
し、半導体の特性の劣化を生じさせるという欠点があっ
た。

そこで、配線としてシリコンを１〜３％含有したアルミ
ニウム薄’ａ　（Ａ　Ｉ　−３ｉ　）を用い、不純物を
添付することにより前記のような不都合を生じさせない
ようにしていた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、半導体装置の微細化に件ってコンタクト
孔面積も縮小しているので、配線層の着膜時やその後の
半導体装置の製造工程における熱処理による温度上昇の
際、配線２４中のシリコンが拡散層２１ａとの境界面の
コンタクト孔部に析出２５し、コンタクト孔２３を塞い
でしまいコンタクト抵抗が増加するという問題点があっ
た。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、微細コンタ
クト孔を有する半導体装置において、コンタクト抵抗の
増加を防止することができる半導体装置を提供すること
を目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解消するため請求項１に係る半導体装置は、
シリコン基板上に絶縁層を形成し、この絶縁層に形成さ
れたコンタクト孔を介してアルミニウム−シリコン合金
から成る配線を前記シリコン基板に接続した半導体装置
において、前記コンタクト孔の側壁面にシリコンを補集
する材料からなる側壁膜を形成したことを特徴とする。

また請求項２に係る半導体装置は、前記シリコンを補集
する材料に代えて高融点金属を用いて側壁膜としたこと
を特徴とする。

（作用） 請求項１の発明によれば、コンタクト孔の側壁面にシリ
コンを補集する材料からなるＩｐｌ壁膜を形成したので
、コンタクト孔に流入するシリコンを側壁膜で補集して
コンタクト底部へのシリコンの析出を防止できる。

また請求項２の発明によれば、コンタクト孔の側壁面に
高融点金属からなる側壁膜を形成したので、コンタクト
底部へシリコンが析出しても、配線とシリコン基板は高
融点金属を介して接続して、いるので、コンタクト抵抗
の増加を防止する。

（実施例） 本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する
。

第１図（ｆ）は、本発明の実施例にかかる多層配線構造
を有する半導体装置のコンタクト孔部分を示す。

拡散層１ａを有するシリコン基板１上に絶縁層２を形成
する。絶縁層２上には、シリコン（Ｓｉ）を含有したア
ルミニウム−シリコン合金で配線３が形成されている。

絶縁層２の所定の箇所にはコンタクト孔４が穿孔され、
シリコン基板１内に形成された各素子領域と配線３が接
続されている。

そして、このコンタクト孔４の内周壁に単結晶や多結晶
から成る側壁膜５を設けている。この、単結晶や多結晶
は、シリコンを補集する材料を用いている。従って、コ
ンタクト孔４内は、アルミニウム−シリコン合金からな
る配線３とその外側周囲゛を覆う側壁膜５とで構成され
ている。

次に、本実施例の半導体装置の製造工程について第１図
（ａ）乃至第１図（ｆ）を参照して説明する。

拡散層１ａを有するシリコン基板１上に厚膜０゜８μｍ
の５ｉｏ２ｒＩＡを着膜して絶縁層２を形成する（第１
図（ａ））。

絶縁層２上にレジストパターン１１を形成しく第１図（
ｂ））、異方性エツチングにより絶縁層２の所定箇所に
コンタクト孔４を穿孔してレジストパターン１１を除去
する（第１図（Ｃ））。

コンタクト孔４を穿孔した絶縁層２の全面に、多結晶シ
リコンから成るｐｏｌｙ−ｓｔ層１２を着膜する（第１
図（ｄ））。

ｐｏｌｙ−ｓｉ層１２の全面を反応性イオンエツチング
（ＲＩＢ）Ｌ、コンタクト孔４の側壁部のみにＰｏ１ｙ
−８ｔを残し、厚さｔが約０．１．ｕｍ〜０．２μｍの
側壁膜５を形成する（第１図（ｅ））、このＲＩＥ法に
よるエツチングは、塩化系ガスを使用して行なう。

側壁膜５を形成したコンタクト孔４上にシリコンを含有
したアルミニウム合金（ＡＩ−３ｔ）をスパッタリング
法により１．０μｍの膜厚となるよう着膜して配線層を
形成する。その後、配線層をフォトリソ法によりパター
ニングし、所望のパターンを有する配線３を形成する（
第１図（ｆ））。

上述したような構造の半導体装置によれば、配線３中の
シリコンがコンタクト孔４に流入して析出しようとして
も、側壁膜５でシリコンを補集することによりコンタク
ト孔４底部にシリコンが析出しない、従って、コンタク
ト孔４底部がシリコンの析出により塞がれることがなく
コンタクト抵抗の増加を防止することができる。

本実施例では、側壁膜５として多結晶Ｓ１から成るＰｏ
１ｙ−３ｔを使用したが、側壁膜５の材料として純Ａ１
等の単結晶を使用してもよい、純Ａｌ等の単結晶は、シ
リコンを溶かす性質を有するので、配線中のシリコンが
コンタクト孔に流入して析出する際、Ｐｏ１ｙ−ｓｉと
同様の効果が得られる。

また、側壁膜をタングステン等の高融点金属で形成して
もよい、側壁膜を高融点金属で形成すると、コンタクト
孔底部に配線中のシリコンが析出しても、高融点金属で
ある側壁膜の下部がコンタクト孔底部のシリコン基板と
の接触を確保しているので、シリコン析出によりコンタ
クト抵抗は増加しない。

（発明の効果） 上述したように請求項１の発明は、コンタクト孔の側壁
面にシリコンを補集する材料からなる側壁膜を形成した
ので、配線中のシリコンがコンタクト底部に流入して析
出することを防ぎ、コンタクト抵抗の増加を防止するこ
とができると共にコンタクト不良を防止することができ
る。

請求項２の発明は、コンタクト孔の側壁面に高融点金属
からなる側壁膜を形成し、高融点金属下部がシリコン基
板と接触しているので、配線中にシリコンが析出しても
、コン−タクト抵抗の増加を防止することができると共
にコンタクト不良を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至（ｆ＞は本発明実施例の半導体装置の
製造工程図、第２図は従来の半導体装置の断面説明図で
ある。 第１図 １・・・・・・シリコン基板 ２・・・・・・絶縁層 ３・・・・・・配線 ４・・・・・・コンタクト孔 ５・・・・・・側壁膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリコン基板上に絶縁層を形成し、この絶縁層に
   形成されたコンタクト孔を介してアルミニウム−シリコ
   ン合金から成る配線を前記シリコン基板に接続した半導
   体装置において、 前記コンタクト孔の側壁面にシリコンを補集する材料か
   らなる側壁膜を形成したことを特徴とする半導体装置。
2. （２）シリコンを補集する材料に代えて高融点金属を用
   いて側壁膜とした請求項１に記載の半導体装置。