JPH0268926A - 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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- JPH0268926A JPH0268926A JP63219819A JP21981988A JPH0268926A JP H0268926 A JPH0268926 A JP H0268926A JP 63219819 A JP63219819 A JP 63219819A JP 21981988 A JP21981988 A JP 21981988A JP H0268926 A JPH0268926 A JP H0268926A
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Landscapes
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- 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。
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、半導体装置の中の配線の製造方法に［従来の
技術］ 半導体装置の微細化に伴って、コンタクト部への８１の
析出のため、コンタクト抵抗が増大するという課題があ
る。これを解決する手段として、従来の技術は、特開昭
６２−５５９２９に見られるように、Ａｌ合金と８１基
板との間にバリアメタルＴ ｉ Ｎ ／ Ｔ ｉをはさ
んだ構成とし、その際Ｔ１Ｎはスパッタ等により形成し
たものをそのまま用いていた。
技術］ 半導体装置の微細化に伴って、コンタクト部への８１の
析出のため、コンタクト抵抗が増大するという課題があ
る。これを解決する手段として、従来の技術は、特開昭
６２−５５９２９に見られるように、Ａｌ合金と８１基
板との間にバリアメタルＴ ｉ Ｎ ／ Ｔ ｉをはさ
んだ構成とし、その際Ｔ１Ｎはスパッタ等により形成し
たものをそのまま用いていた。
［発明が解決しようとする課題］
しかし前述の従来技術では、バリアメタルＴ１Ｎのバリ
ア性が不十分である。特に上層のＡｌ合金としてＳｉの
含まれていないものを用いると、後工程の熱によりＡｌ
が拡散し、基板に形成された接合を破壊してしまうとい
う課題を有する。そこで本発明はこのような課題を解決
するもので、その目的とするところは、微細化された半
導体装置においてもコンタクト特性を安定させ、なおか
つ信頼性の高い配線を提供することにある。
ア性が不十分である。特に上層のＡｌ合金としてＳｉの
含まれていないものを用いると、後工程の熱によりＡｌ
が拡散し、基板に形成された接合を破壊してしまうとい
う課題を有する。そこで本発明はこのような課題を解決
するもので、その目的とするところは、微細化された半
導体装置においてもコンタクト特性を安定させ、なおか
つ信頼性の高い配線を提供することにある。
［課頭を解決するための手段］
本発明の半導体装置の製造方法は、
（ａ）半導体基板上に形成した絶縁膜に開孔部を設ける
工程と、 （ｂ）該絶縁膜上と該開孔部上とにチタンを２００Å以
下の膜厚で被着する工程と、 （ｃ）該チタン上に窒化チタンを被着し、６００℃以上
の温度で高速熱処理する工程と、Ｃｄ）該窒化チタン上
に、Ｓｉをα、１〜０．５％、Ｃｕを０．５〜１．０％
共に含むＡｌ合金を被着する工程とを含むことを特徴と
する。
工程と、 （ｂ）該絶縁膜上と該開孔部上とにチタンを２００Å以
下の膜厚で被着する工程と、 （ｃ）該チタン上に窒化チタンを被着し、６００℃以上
の温度で高速熱処理する工程と、Ｃｄ）該窒化チタン上
に、Ｓｉをα、１〜０．５％、Ｃｕを０．５〜１．０％
共に含むＡｌ合金を被着する工程とを含むことを特徴と
する。
［実施例］
本発明の一実施例による製造工程図を第１図に示す。ま
ず半導体基板１０１上に形成した絶縁膜１０２に開孔部
を設ける。その際、開孔部の位置の半導体基板上には拡
散層１０３が形成されている。本実施例では、Ｎ 拡散
層として説明する。
ず半導体基板１０１上に形成した絶縁膜１０２に開孔部
を設ける。その際、開孔部の位置の半導体基板上には拡
散層１０３が形成されている。本実施例では、Ｎ 拡散
層として説明する。
その後チタン金属（以下Ｔ１と呼ぶ）１０４を２００Ｘ
以下の膜厚でスパッタ法により形成した（第１図（ａ）
）この際、あまり膜厚がうすくても膜厚バラツキが大き
くなるため、１００〜２ｏｏＸの膜厚でスパッタした。
以下の膜厚でスパッタ法により形成した（第１図（ａ）
）この際、あまり膜厚がうすくても膜厚バラツキが大き
くなるため、１００〜２ｏｏＸの膜厚でスパッタした。
次に、上記チタン膜上に窒化チタン１０５（以下ＴｉＮ
と呼ぶ）を反応性スパッタ法により形成した。この方法
では、純Ｔ１ターゲットを窒素ガス雰囲気中でスパッタ
してＴｉＮを形成する。ＴＩＮの膜厚はあまり薄（ても
バリアメタルとしての効果がなくなるし、厚すぎると段
差が太き（なり、後工程へ影響を及ぼす。本実施例では
ＴｉＮの膜厚は１ｏｏｏＸとしたが、１０００〜２００
０又が適当である。
と呼ぶ）を反応性スパッタ法により形成した。この方法
では、純Ｔ１ターゲットを窒素ガス雰囲気中でスパッタ
してＴｉＮを形成する。ＴＩＮの膜厚はあまり薄（ても
バリアメタルとしての効果がなくなるし、厚すぎると段
差が太き（なり、後工程へ影響を及ぼす。本実施例では
ＴｉＮの膜厚は１ｏｏｏＸとしたが、１０００〜２００
０又が適当である。
上記ＴｉＮ１０５を形成後６００℃以上の温度で高速熱
処理する本実施例では、ハロゲンランプアニール炉を用
いて、７５０℃の温度で窒素雰囲気１０６中で熱処理を
行なった。温度があまり低いと効果がないので、６００
℃以上は必要である。
処理する本実施例では、ハロゲンランプアニール炉を用
いて、７５０℃の温度で窒素雰囲気１０６中で熱処理を
行なった。温度があまり低いと効果がないので、６００
℃以上は必要である。
また、窒素ではなく、不活性ガス、例えばアルゴン雰囲
気中でも同等の効果を得る。高温になるほど拡散層の広
がりに影響を及ぼすため、時間は３０秒ぐらいが適当で
ある。（第１図（ｂ））上記ＴｉＮ上にＡｌ合金ＩＣ１
７をスパッタ法により形成する。（第１図（ｃ）） 本
実施例ではＡｌ−０，５％５ｉ−Ｇ、５％、ＣｕをＡｌ
合金として用いた。Ｓｉの含有量はＱ、５％を越えるあ
たりから８１ノジエールが析出し始め、配線のエツチン
グの際に残渣となったり、電流を流した時にエレクトロ
マイグレーシコン不良を引き越こしたりする。だが、Ａ
ｌ中にＳ ｉ、が全熱はいって、いないと後工程の熱で
基板の＄１がＡｌ中へ拡散しや゛すく、逆にＡｌが基板
へ拡散しやすくなるので、接合リーク不良を引き起こし
やすくなる。Ｓｉを０．１〜０．５％含有させることで
Ｓ１ノジユールの発生は最小限にとどめ、かつ接合リー
ク不良も起こりにくくするようにできる。また、Ａｌ中
の、Ｃｕはエレクトロマイグレーシランを防止する役割
を果たすが、これも２％を越えるとエツチングの際コロ
ージョンを引き起こしやす（なるので、０．５〜２％が
適当である。
気中でも同等の効果を得る。高温になるほど拡散層の広
がりに影響を及ぼすため、時間は３０秒ぐらいが適当で
ある。（第１図（ｂ））上記ＴｉＮ上にＡｌ合金ＩＣ１
７をスパッタ法により形成する。（第１図（ｃ）） 本
実施例ではＡｌ−０，５％５ｉ−Ｇ、５％、ＣｕをＡｌ
合金として用いた。Ｓｉの含有量はＱ、５％を越えるあ
たりから８１ノジエールが析出し始め、配線のエツチン
グの際に残渣となったり、電流を流した時にエレクトロ
マイグレーシコン不良を引き越こしたりする。だが、Ａ
ｌ中にＳ ｉ、が全熱はいって、いないと後工程の熱で
基板の＄１がＡｌ中へ拡散しや゛すく、逆にＡｌが基板
へ拡散しやすくなるので、接合リーク不良を引き起こし
やすくなる。Ｓｉを０．１〜０．５％含有させることで
Ｓ１ノジユールの発生は最小限にとどめ、かつ接合リー
ク不良も起こりにくくするようにできる。また、Ａｌ中
の、Ｃｕはエレクトロマイグレーシランを防止する役割
を果たすが、これも２％を越えるとエツチングの際コロ
ージョンを引き起こしやす（なるので、０．５〜２％が
適当である。
スパッタ方法はコンタクトの微細化に伴ってバイアスス
パッタ法が用いられて来ている。本発明の上記実施例に
おいては、このバイアススパッタ法を用いたがもちろん
通常のスパッタ法を用いても同等の効果を得る。
パッタ法が用いられて来ている。本発明の上記実施例に
おいては、このバイアススパッタ法を用いたがもちろん
通常のスパッタ法を用いても同等の効果を得る。
上記実施例に基づいて作成した半導体装置について、接
合リーク電流を測定した結果が第２図である。パターン
はＮ −Ｐ の接合とＡｌとの連鎖で、コンタクト
の数は１ｏｏｏｏ個である。Ａｌに＋５ｖ印加して、基
板との間に流れた電流を測定した。第２図（ａ）は、Ｔ
１の上にＴｉＮをスパッタし、同一装置内で連続して純
Ａｌをバイアススパッタ法でスパッタした。いわば従来
技術によるものである。第２図（ｂ）が本発明の一実施
例によるもので、Ｔｉ１ｓｏＸの上にＴｉＮをスパッタ
後、−度スバッタ装置の外へ出し・、ハロゲンランプア
ニール炉で７５０℃、３０秒のアニールを行なった。そ
の後Ａｌ−０，５％Ｓ ｉ −０，５％Ｃｕをバイアス
スパッタ法でスパッタした。なお、第２図（ａ）、（ｂ
）共に、ＴｉＮの膜厚は１ｏ ｏ ｏ Ｘ、上層Ａｌ合
金の膜厚は１μｍである。
合リーク電流を測定した結果が第２図である。パターン
はＮ −Ｐ の接合とＡｌとの連鎖で、コンタクト
の数は１ｏｏｏｏ個である。Ａｌに＋５ｖ印加して、基
板との間に流れた電流を測定した。第２図（ａ）は、Ｔ
１の上にＴｉＮをスパッタし、同一装置内で連続して純
Ａｌをバイアススパッタ法でスパッタした。いわば従来
技術によるものである。第２図（ｂ）が本発明の一実施
例によるもので、Ｔｉ１ｓｏＸの上にＴｉＮをスパッタ
後、−度スバッタ装置の外へ出し・、ハロゲンランプア
ニール炉で７５０℃、３０秒のアニールを行なった。そ
の後Ａｌ−０，５％Ｓ ｉ −０，５％Ｃｕをバイアス
スパッタ法でスパッタした。なお、第２図（ａ）、（ｂ
）共に、ＴｉＮの膜厚は１ｏ ｏ ｏ Ｘ、上層Ａｌ合
金の膜厚は１μｍである。
また、共に、配線層を７オトリソグラフイ法によりパタ
ーニング後、４５０℃、１時間の熱処理を加えた。第２
図（ａ） （ｂ）から明らかなように、従来技術による
ものは、熱処理後接合リークが起こっているものが５０
％以上あるが、本発明の一実施例によるものは、接合リ
ークを起こしているものが一つもない。ＴｉＮを高速熱
処理することにより緻密になり、ｋｔがその中を拡散し
に（（なる。また、Ａｌ中にＳｉが含まれていると、基
板から３１が拡散しにく（なり、逆にＡｌも基板へ拡散
しにく（なる。これら２つの作用により、本発明におい
ては、第２図（ｈ’）の如く、接合リークが起こりにく
くなる。
ーニング後、４５０℃、１時間の熱処理を加えた。第２
図（ａ） （ｂ）から明らかなように、従来技術による
ものは、熱処理後接合リークが起こっているものが５０
％以上あるが、本発明の一実施例によるものは、接合リ
ークを起こしているものが一つもない。ＴｉＮを高速熱
処理することにより緻密になり、ｋｔがその中を拡散し
に（（なる。また、Ａｌ中にＳｉが含まれていると、基
板から３１が拡散しにく（なり、逆にＡｌも基板へ拡散
しにく（なる。これら２つの作用により、本発明におい
ては、第２図（ｈ’）の如く、接合リークが起こりにく
くなる。
さらに本発明の製造方法によれば、エレクトロマイグレ
ーションも起こりに（くなり、信頼性も飛躍的に向上す
る。第６図はその結果で、○印が従来法によるＴｉＮと
Ａｌ合金とを連続的にスパッタした配線、Δ印が本発明
による前記のＡｌ配線で、それぞれエレクトロマイグレ
ーションを測定した結果である。これから明らかなよう
にΔ印の本発明によるＡｊ配線は従来法に比べて約１桁
寿命が伸びている。
ーションも起こりに（くなり、信頼性も飛躍的に向上す
る。第６図はその結果で、○印が従来法によるＴｉＮと
Ａｌ合金とを連続的にスパッタした配線、Δ印が本発明
による前記のＡｌ配線で、それぞれエレクトロマイグレ
ーションを測定した結果である。これから明らかなよう
にΔ印の本発明によるＡｊ配線は従来法に比べて約１桁
寿命が伸びている。
接合リークはｋｔが８１基板へ拡散することによって起
こるが、この反応はＴ１が存在すると、Ａｌ、Ｓｉ 、
Ｔｉで三元合金を作りやす（なり、進みやすい。このた
め、Ｔｉｎ下のＴ１はできる限り薄い方が良く、Ｔ１の
膜厚は本発明の前記の構成のように２００Ｘ以下の方が
接合リークは起こりにくい。
こるが、この反応はＴ１が存在すると、Ａｌ、Ｓｉ 、
Ｔｉで三元合金を作りやす（なり、進みやすい。このた
め、Ｔｉｎ下のＴ１はできる限り薄い方が良く、Ｔ１の
膜厚は本発明の前記の構成のように２００Ｘ以下の方が
接合リークは起こりにくい。
また、本発明の前記の構成によればＴｉＮを６００℃以
上で高速熱処理することにより、その上層のＡｌ−３ｉ
−、Ｃｕ金金属グレインが大きくなり、その結果グレイ
ンが配線を横切るようになって、エレクトロマイグレー
ションが起こりに＜（なる。
上で高速熱処理することにより、その上層のＡｌ−３ｉ
−、Ｃｕ金金属グレインが大きくなり、その結果グレイ
ンが配線を横切るようになって、エレクトロマイグレー
ションが起こりに＜（なる。
［発明の効果コ
以上述べたように本発明によれば、微細化された半導体
装置において、安定したコンタクトが得られることによ
り、歩留シの高い生産が可能になり、なおかつエレクト
ロマイグレーションが起こりにくい、信頼性の高い半導
体装置を提供することが可能になる。
装置において、安定したコンタクトが得られることによ
り、歩留シの高い生産が可能になり、なおかつエレクト
ロマイグレーションが起こりにくい、信頼性の高い半導
体装置を提供することが可能になる。
第１図（ａ）〜（ｃ）は本発明の一実施例による製造工
程図。 第２図（ａ） （ｂ）は本発明と従来技術により製造し
た半導体装置の接合リーク電流の分布を示した図。 第６図は本発明と従来技術により製造した半導体装置の
配線のエレクトロマイグレーションの測定結果を示した
図。 １０１°”°°°°半導体基板 １０２・・・・・・絶縁膜 １０５・・・・・・Ｎ 拡散層 １０４・・・・・・チタン １０５・・・・・・窒化チタン １０６・・・・・・窒素雰囲気 １０７・・・・・・アルミニウム合金 第２図（ｃＬ）・・・・・・従来技術による半導体装置
の接合リーク電流分布の図。 第２図（ｂ）・・・・・・本発明の一実施例による半導
体装置の接合リーク電流分布の図。 第３図○印・・・・・・従来技術による配線第３図Δ印
・・・・・・本発明の一実施例による配線以上
程図。 第２図（ａ） （ｂ）は本発明と従来技術により製造し
た半導体装置の接合リーク電流の分布を示した図。 第６図は本発明と従来技術により製造した半導体装置の
配線のエレクトロマイグレーションの測定結果を示した
図。 １０１°”°°°°半導体基板 １０２・・・・・・絶縁膜 １０５・・・・・・Ｎ 拡散層 １０４・・・・・・チタン １０５・・・・・・窒化チタン １０６・・・・・・窒素雰囲気 １０７・・・・・・アルミニウム合金 第２図（ｃＬ）・・・・・・従来技術による半導体装置
の接合リーク電流分布の図。 第２図（ｂ）・・・・・・本発明の一実施例による半導
体装置の接合リーク電流分布の図。 第３図○印・・・・・・従来技術による配線第３図Δ印
・・・・・・本発明の一実施例による配線以上
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （ａ）半導体基板上に形成した絶縁膜に開孔部を設ける
工程と、 （ｂ）該絶縁膜上と該開孔部上とにチタンを２００Å以
下の膜厚で被着する工程と、 （ｃ）該チタン上に窒化チタンを被着し、６００℃以上
の温度で高速熱処理する工程と、 （ｄ）該窒化チタン上に、Ｓｉを０．１〜０．５％、Ｃ
ｕを０．５〜２．０％共に含むＡｌ合金を被着する工程
とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63219819A JPH0268926A (ja) | 1988-09-02 | 1988-09-02 | 半導体装置の製造方法 |
| 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 |
|---|---|---|---|
| JP63219819A JPH0268926A (ja) | 1988-09-02 | 1988-09-02 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0268926A true JPH0268926A (ja) | 1990-03-08 |
Family
ID=16741535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63219819A Pending JPH0268926A (ja) | 1988-08-06 | 1988-09-02 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0268926A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100284076B1 (ko) * | 1997-06-30 | 2001-04-02 | 김영환 | 반도체 소자의 콘택홀 매립방법 |
| DE4222142B4 (de) * | 1991-07-08 | 2006-08-03 | Samsung Electronics Co., Ltd., Suwon | Halbleiterbauelement mit einer Verdrahtungsschicht und Verfahren zu dessen Herstellung |
-
1988
- 1988-09-02 JP JP63219819A patent/JPH0268926A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4222142B4 (de) * | 1991-07-08 | 2006-08-03 | Samsung Electronics Co., Ltd., Suwon | Halbleiterbauelement mit einer Verdrahtungsschicht und Verfahren zu dessen Herstellung |
| KR100284076B1 (ko) * | 1997-06-30 | 2001-04-02 | 김영환 | 반도체 소자의 콘택홀 매립방법 |
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