JPH0283920A - 半導体装置の製造方法 - 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の製造方法に関し、特にバリアメタ
ルを用いた配線形成方法に関する。

〈従来の技術〉 半導体集積回路の高集積化、微細化に伴い、コンタクト
部における特性改善、コンタクト抵抗の増大防止、コン
タクト孔底部における金属配線と半導体層との間の相互
拡散防止のために、金属配線下にバリアメタル層を形成
する方法が用いられている。従来のバリアメタルを用い
た一般的な配線方法を第２図（ａ　）（ｂ　）に示す。

第２図（ａ）において、半導体基板として／リフン基板
ｌを用い、フィールド酸化膜２．不純物拡散層３．ゲー
ト酸化膜４．ゲート電極５が形成されており、そのうえ
に絶縁［６が形成され、不純物拡散層３上にコンタクト
孔９を開孔している。

その後、バリアメタル層７を堆積し、続いて第２図（ｂ
）に示すように配線金属８としてのＡ１又はＡ１基合金
を形成し、従来のフォトリソ技術、エツチング技術を用
いて配線を行う。更に金属配線形成時のダメージを緩和
したり、コンタクト孔部でのオーミックをとるために熱
処理を行う。バリアメタルとしては一般に高融点金属、
例えばチタン、タングステンの合金や窒化膜及びシリサ
イド系の化合物等が用いられている。

〈発明が解決しようとする課題〉 従来の方法において、コンタクト孔のアスベクト比（コ
ンタクト孔深さに対する幅の比）が０．７以下となると
、コンタクト孔底部に堆積されるバリアメタル層７の膜
厚は、スパッタ法で形成した場合、フラット部に対して
３分の１以下と薄くなってしまう。この場合、金属配線
形成後の熱処理を行うと、第３図に示すようにバリアメ
タル層７は金属配線８中のＡ１と不純物拡散層３のＳｉ
との相互拡散を防止することができず、コンタクト部で
のジャンクションリーク現象がおこる。

〈課題を解決するための手段〉 コンタクト孔にバリアメタルを用いて金属配線を行う際
、バリアメタル層を堆積した後、イオン注入によりバリ
アメタル層の表面を非晶質化し、その後、該非晶質バリ
アメタル層を熱処理して再結晶化し、そのうえに金属配
線層を形成する。

〈作用〉 本発明によれば、バリアメタル層表面をイオン注入によ
り非晶質化し、その後の熱処理により該非晶質部を再結
晶化することにより、バリアメタル層は２層構造となり
、バリアメタル層の柱状構造が層の途中で不連続化され
る。そのため、金属配線後の熱処理を行った場合、配線
金属と半導体層の相互拡散が抑制され、良好なオーミッ
クコンタクト特性が得られる。

〈実施例〉 第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明をＭＯ５？４界効果トラ
ンジスタに用いた場合の一実施例を示す製造工程の断面
図である。

第１図（ａ）は従来と同様に、シリコン基板ｌ上にフィ
ールド酸化膜２、ゲート酸化膜４、ゲート電極５、そし
てＮ型不純物の高濃度拡散層３を形成している。その上
に絶縁膜６、例えばＣＶＤ法によりＢＰＳＧを８０００
人程度形成し、上記Ｎ型拡散層３上の絶縁膜６を除去し
て、コンタクト孔９を開孔する。そして、バリアメタル
層７としてＴｉＷをスパッタ法により約１０００人形成
する。その後、第１図（ｂ）に示すように不活性ガスを
イオン注入し、バリアメタル層表面１０を非晶質化する
。この時、イオン注入量は１Ｘ１０′４〜１０　＋　Ｓ
　ｃ　ｘ　、、−２、エネルギーは４０〜５０　ｋ、　
ｅ　ｖ　テある。

次にランプアニールなどにより熱処理を加え、上記非晶
質バリアメタル層１０を再結晶化し、第１図（ｃ）のご
とくバリアメタル層をバリアメタル層７と再結晶化バリ
アメタル層１１の２層構造とする。更に配線金属８であ
るＡｌ−Ｓｉ合金をスパッタ法によりｌμｌ程度形成し
、第１図（ｄ）のように、所定パターンに形成されたレ
ジストを用いて上記Δ１−８ｉ合金層８．２層構造のバ
リアメタル層７．１１をエツチングして、配線を行う。

上記実施例は、ＭＯ３電界効果トランジスタのソース、
ドレイン拡散層と金属配線層とのコンタクト形成方法に
ついて説明したが、本発明はこれに限らず、ゲート電極
やバイポーラにおけるエミッタ電極等とのフンタクト形
成等に適用することが可能であり、バリアメタル層の形
成が金属配線全域に使用する場合だけでなく、バリアメ
タルをコンタクト孔へ選択成長させた場合においても適
用可能である。

〈発明の効果〉 以上、本発明によれば、配線金属と半導体層との相互拡
散を防止することができ、半導体装置の信頼性が向上し
、歩留まりの向上にも寄与する。

また、バリアメタル層を厚く形成する必要がないので、
高集積化、微細化に適した半導体装置を提供する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の１実施例を示す製造工
程の断面図であり、第２図（ａ　）（ｂ　）は従来のと
半導体層との相互拡散を示す模式図である。 １・・・シリコン基板、　　３・・・不純物拡散層。 ６・・・絶縁膜、　　　　　７１．バリアメタル層。 ８・・・金属配線層、　　　９・・・コンタクト孔。 ｌＯ・・・非晶質バリアメタル層 １１・・・再結晶化バリアメタル層 代理人　弁理士　杉山毅至（他１名） 蓼 図 ギ 図 ７θ 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 コンタクト孔が形成された半導体基板上にバリアメタル
   層を形成し、そのうえに金属配線層を形成する半導体装
   置の製造方法において、 バリアメタル層を堆積した後、イオン注入法によりバリ
   アメタル層表面を非晶質化する工程、該非晶質バリアメ
   タル層を熱処理する工程、そのうえに金属配線層を形成
   する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造
   方法。