JPH0245958A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH0245958A JPH0245958A JP63196493A JP19649388A JPH0245958A JP H0245958 A JPH0245958 A JP H0245958A JP 63196493 A JP63196493 A JP 63196493A JP 19649388 A JP19649388 A JP 19649388A JP H0245958 A JPH0245958 A JP H0245958A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- melting point
- high melting
- wiring
- alloy
- semiconductor device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 16
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 8
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 5
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 claims description 5
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 claims description 3
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 claims 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 10
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000012421 spiking Methods 0.000 description 6
- 229910001020 Au alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000003353 gold alloy Substances 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000005546 reactive sputtering Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
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に関する。特に高集積化された高信
頼度な半導体装置に有効である。
頼度な半導体装置に有効である。
〔従来の技術1
従来、ICの配線構造は、バリアメタルとALの2層構
造が用いられている。例えばTiWやWバリアメタル上
にAL金合金形成し、Si基板または多結晶シリコン、
シリサイド領域の接続する領域(コンタクトホール領域
)と絶縁膜上の領域は同一構造であった。
造が用いられている。例えばTiWやWバリアメタル上
にAL金合金形成し、Si基板または多結晶シリコン、
シリサイド領域の接続する領域(コンタクトホール領域
)と絶縁膜上の領域は同一構造であった。
[発明が解決しようとする課題]
一方配線は、ALのSi基板中へのスパイキングを回避
し、絶縁膜S iO2との密着性を上げることを満足し
なければならない。しかしながらSingとの密着性の
向上及び31基板中へのスパイキングの発生はどちらも
バリア金属とSiとが反応しやすい場合に得られるもの
であり、密着性の向上とスパイキングの両方を満足せず
、トレードオフの関係にあった。また従来の構造では、
コンタクト穴が1μm以下になると配線のステップカバ
レージが劣化し、空洞が存在したり、断線したりすると
いう不具合が多発していた。
し、絶縁膜S iO2との密着性を上げることを満足し
なければならない。しかしながらSingとの密着性の
向上及び31基板中へのスパイキングの発生はどちらも
バリア金属とSiとが反応しやすい場合に得られるもの
であり、密着性の向上とスパイキングの両方を満足せず
、トレードオフの関係にあった。また従来の構造では、
コンタクト穴が1μm以下になると配線のステップカバ
レージが劣化し、空洞が存在したり、断線したりすると
いう不具合が多発していた。
本発明はかかる従来の欠点を回避し、ALスパイキング
のない、密着性に優れた、そしてステップカバレージの
良い配線を持つ高信頼性な半導体装置を提供する。
のない、密着性に優れた、そしてステップカバレージの
良い配線を持つ高信頼性な半導体装置を提供する。
[課題を解決するための手段1
本発明では、コンタクト穴領域の配線構造と絶縁物上の
配線構造が異なる。コンタクト穴領域は、Ti、W、T
a、Mo、Co、Zrなどの高融点金属シリサイド層と
高融点金属の窒化物及びAL金合金ら成り、層間絶縁膜
上では、高融点金属及び高融点金属の窒化物及びAL金
合金構成される。それぞれの高融点金属とそのシリサイ
ド、窒化物は同一の高融点金属である必要はない。すな
わち、例えばTiN/Ti、TiN/TiS 12の構
成でも、T i N/Mo、 T i N/M。
配線構造が異なる。コンタクト穴領域は、Ti、W、T
a、Mo、Co、Zrなどの高融点金属シリサイド層と
高融点金属の窒化物及びAL金合金ら成り、層間絶縁膜
上では、高融点金属及び高融点金属の窒化物及びAL金
合金構成される。それぞれの高融点金属とそのシリサイ
ド、窒化物は同一の高融点金属である必要はない。すな
わち、例えばTiN/Ti、TiN/TiS 12の構
成でも、T i N/Mo、 T i N/M。
S1□の構成でも良い。本発明によれば、コンタクト領
域では、バリア性が高くかつAL金合金のぬれ性に優れ
た材料でAI−直下の配線が構成され、絶縁物上では、
密着性の良い、ぬれ性のやや劣る材料でAL面直下配線
が形成されている。このため、ALスパイキングが回避
でき、密着性が良く、ステップカバレージの良い、空孔
のない、AL配線層が形成できる。
域では、バリア性が高くかつAL金合金のぬれ性に優れ
た材料でAI−直下の配線が構成され、絶縁物上では、
密着性の良い、ぬれ性のやや劣る材料でAL面直下配線
が形成されている。このため、ALスパイキングが回避
でき、密着性が良く、ステップカバレージの良い、空孔
のない、AL配線層が形成できる。
[実 施 例]
以下実施例を用いて説明する。
第1.2図は、本発明による半導体の断面図であり、製
造工程をも示している。第1図においてSi基板1に形
成された拡散層2と配線層(4,5)は、層間絶縁膜3
で分離され、コンタクトホール10領域で接続している
。拡散層2は、シフサイド層が裏打ちされていても良い
。コンタクトホール10を形成後、Ti層4を形成後、
リアクティブ・スパッタによりTiN層5を形成する。
造工程をも示している。第1図においてSi基板1に形
成された拡散層2と配線層(4,5)は、層間絶縁膜3
で分離され、コンタクトホール10領域で接続している
。拡散層2は、シフサイド層が裏打ちされていても良い
。コンタクトホール10を形成後、Ti層4を形成後、
リアクティブ・スパッタによりTiN層5を形成する。
この後、≦10ppmOi濃度のN2雰囲気中で600
°C〜1000℃の短時間ランプアニルをすることによ
り、コンタクト領域は、第2図に示すようにTiシリサ
イド6、TiN8に変化する。さらに、コンタクト領域
のTiNには、グレインバウンダリー中にSiが拡散し
て、Siを含むTiN8になっている。また極低濃度0
2(≦10ppm)によりTiN5’の表面は、弱冠O
原子が侵入している。このあと、250℃以上の加熱ス
パッタによりALまたはAL−Cuなとの合金を蓄積す
る。この時、コンタクト領域のTiNに含まれるSi原
子は容易にALに侵入し、ALの融点を下げると同時に
、ALのぬれ性を向上させる。また、TiN5’ 、T
iN8の表面の酸素もALのぬれ性を向上させるから、
ALは容易にコンタクト領域に侵入し、アスペクト比が
1のサブミクロンホールも、空洞なく埋め込むことが可
能になる。一方、TiN8は、グレインバウンダリーに
、S1原子とO原子とが存在するため、ALはAL z
O3AL−3iをグレインバウンダリー中に形成し、
グレインバウンダリー中に安定なAL20s 、AL−
3iを形成した後は、ALが侵入できずそれ自身がAL
TのSi基板1へのスパイキングを回避するバリアにな
る。
°C〜1000℃の短時間ランプアニルをすることによ
り、コンタクト領域は、第2図に示すようにTiシリサ
イド6、TiN8に変化する。さらに、コンタクト領域
のTiNには、グレインバウンダリー中にSiが拡散し
て、Siを含むTiN8になっている。また極低濃度0
2(≦10ppm)によりTiN5’の表面は、弱冠O
原子が侵入している。このあと、250℃以上の加熱ス
パッタによりALまたはAL−Cuなとの合金を蓄積す
る。この時、コンタクト領域のTiNに含まれるSi原
子は容易にALに侵入し、ALの融点を下げると同時に
、ALのぬれ性を向上させる。また、TiN5’ 、T
iN8の表面の酸素もALのぬれ性を向上させるから、
ALは容易にコンタクト領域に侵入し、アスペクト比が
1のサブミクロンホールも、空洞なく埋め込むことが可
能になる。一方、TiN8は、グレインバウンダリーに
、S1原子とO原子とが存在するため、ALはAL z
O3AL−3iをグレインバウンダリー中に形成し、
グレインバウンダリー中に安定なAL20s 、AL−
3iを形成した後は、ALが侵入できずそれ自身がAL
TのSi基板1へのスパイキングを回避するバリアにな
る。
また絶縁膜上のTi4は、該ランプアニール時に、Si
n、と反応しTi−0、Ti−3iの結合がTi4と5
iOz3のT:@性を上げる。
n、と反応しTi−0、Ti−3iの結合がTi4と5
iOz3のT:@性を上げる。
[発明の効果1
以上説明したように、本発明によれば、耐ALマイグレ
ーション、配線と層間絶縁膜の密着性、そして配線のス
テップカバレージすべてに優れた配線を持つ高信頼性な
半導体装置が可能になる。
ーション、配線と層間絶縁膜の密着性、そして配線のス
テップカバレージすべてに優れた配線を持つ高信頼性な
半導体装置が可能になる。
第1.2図は本発明による半導体の断面図及び工程断面
図。 ・Si基板 拡散層 ・層間絶縁膜 Ti ・TiN ・Tiシリサイド l 0 AL金合 金lとO原子を含んだT コンタクト穴 O原子を含んだTiN N 以 出願人 セイコーエプソン株式会社
図。 ・Si基板 拡散層 ・層間絶縁膜 Ti ・TiN ・Tiシリサイド l 0 AL金合 金lとO原子を含んだT コンタクト穴 O原子を含んだTiN N 以 出願人 セイコーエプソン株式会社
Claims (3)
- (1)ICの配線において、Si基板または多結晶シリ
コン、シリサイドと接続する配線領域は、高融点金属シ
リサイドと高融点金属の窒化物とALまたはAL合金か
ら成り、層間絶縁膜上の配線領域は高融点金属と高融点
金属の窒化物とALまたはAL合金から成ることを特徴
とする半導体装置。 - (2)Si基板または多結晶シリコン、シリサイドと接
続する領域の高融点金属の窒化物には、Si原子が含ま
れることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。 - (3)ICの配線全領域において、該高融点金属の窒化
物にはO原子が含まれることを特徴とする請求項1記載
の半導体装置。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63196493A JP2764932B2 (ja) | 1988-08-06 | 1988-08-06 | 半導体装置及びその製造方法 |
US07/387,834 US4998157A (en) | 1988-08-06 | 1989-08-01 | Ohmic contact to silicon substrate |
EP89307849A EP0354717A3 (en) | 1988-08-06 | 1989-08-02 | Semi-conductor device and method of manufacturing such a device |
KR1019890011087A KR950013737B1 (ko) | 1988-08-06 | 1989-08-03 | 실리콘 함유 기판 및 절연막을 갖는 반도체 장치 |
US07/863,462 US5312772A (en) | 1988-08-06 | 1992-04-01 | Method of manufacturing interconnect metallization comprising metal nitride and silicide |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63196493A JP2764932B2 (ja) | 1988-08-06 | 1988-08-06 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0245958A true JPH0245958A (ja) | 1990-02-15 |
JP2764932B2 JP2764932B2 (ja) | 1998-06-11 |
Family
ID=16358690
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63196493A Expired - Lifetime JP2764932B2 (ja) | 1988-08-06 | 1988-08-06 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2764932B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5462895A (en) * | 1991-09-04 | 1995-10-31 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Method of making semiconductor device comprising a titanium nitride film |
JPH09102544A (ja) * | 1995-05-09 | 1997-04-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
KR100268791B1 (ko) * | 1997-06-30 | 2000-11-01 | 김영환 | 반도체 소자의 금속 배선 형성방법 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61183942A (ja) * | 1985-02-08 | 1986-08-16 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
JPS61290740A (ja) * | 1985-06-19 | 1986-12-20 | Matsushita Electronics Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1988
- 1988-08-06 JP JP63196493A patent/JP2764932B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61183942A (ja) * | 1985-02-08 | 1986-08-16 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
JPS61290740A (ja) * | 1985-06-19 | 1986-12-20 | Matsushita Electronics Corp | 半導体装置の製造方法 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5462895A (en) * | 1991-09-04 | 1995-10-31 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Method of making semiconductor device comprising a titanium nitride film |
US5525543A (en) * | 1991-09-04 | 1996-06-11 | Oki Electric Industry, Co., Ltd. | Method of making a semiconductor device using a titanium-rich silicide film |
JPH09102544A (ja) * | 1995-05-09 | 1997-04-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
KR100268791B1 (ko) * | 1997-06-30 | 2000-11-01 | 김영환 | 반도체 소자의 금속 배선 형성방법 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2764932B2 (ja) | 1998-06-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH0470785B2 (ja) | ||
JPH0760852B2 (ja) | 銅合金導電プラグ形成方法及び装置 | |
US4680612A (en) | Integrated semiconductor circuit including a tantalum silicide diffusion barrier | |
JPS61142739A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
US5494860A (en) | Two step annealing process for decreasing contact resistance | |
JPH0613466A (ja) | 改善された拡散遮断層を有する金属間非溶断片 | |
JPS62500060A (ja) | 集積回路デバイスおよびその製造方法 | |
JPH0245958A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
JPH06140398A (ja) | 集積回路装置 | |
JPS63229852A (ja) | 半導体装置 | |
JP2848694B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP2764934B2 (ja) | 半導体装置 | |
JPH0245959A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
JPH0587144B2 (ja) | ||
JPH02186634A (ja) | 集積回路装置の製造方法 | |
JP2945010B2 (ja) | 半導体装置 | |
JPH05152245A (ja) | 半導体素子の製造方法 | |
JPH05121564A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
JPH0376030B2 (ja) | ||
JP3017810B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JPS62118525A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP3034348B2 (ja) | 半導体素子及び製造方法 | |
JPH05182926A (ja) | 配線形成方法 | |
JP2797367B2 (ja) | 半導体集積回路装置の製造方法 | |
JPH07130849A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080403 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090403 Year of fee payment: 11 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090403 Year of fee payment: 11 |