JPH0283978A - 半導体装置 - Google Patents
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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。
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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、耐熱
性のある金属膜を埋め込む構造とその製法に関する。
子の高アスペクト比のコンタクト部に、高精度に、耐熱
性のある金属膜を埋め込む構造とその製法に関する。
（従来の技術）
半導体装置の微細化、高密度に伴い、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、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
としては、従来蒸着法、あるいはスパッタ法等が用いら
れていた。
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
としては、従来蒸着法、あるいはスパッタ法等が用いら
れていた。
（発明が解決しようとする課題）
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膜の段切れが生じ、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Ｓｉ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
ーパントが熱処理によって高融点金属中に拡散してしま
う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膜の段切れが生じ、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Ｓｉ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
ーパントが熱処理によって高融点金属中に拡散してしま
うという欠点もあった。
また、アルミ配線プロセスの場合のようにアルミニウム
ｌシリコン構造のコンタクトの場合には、金属膜形成後
は高温の熱処理は受けないが、素子を長時間動作させる
とアルミニウムとシリコンの間に相互拡散が生じ、素子
の信頼性を著しく低下させるという問題があった。
ｌシリコン構造のコンタクトの場合には、金属膜形成後
は高温の熱処理は受けないが、素子を長時間動作させる
とアルミニウムとシリコンの間に相互拡散が生じ、素子
の信頼性を著しく低下させるという問題があった。
本発明の目的は、これらの欠点を除去し、金属と半導体
間で相互拡散の生じない、高信頼性の半導体装置を提供
することにある。
間で相互拡散の生じない、高信頼性の半導体装置を提供
することにある。
（課題を解決するための手段）
本発明は、半導体素子の拡散層上に絶縁膜が設けられそ
の絶縁膜の一部にコンタクト孔が開孔されそこに金属が
埋め込まれその上を通る配線が形成された半導体装置に
おいて、前記金属と拡散層及び前記金属と配線の間に高
融点金属又は高融点金属シリサイド又は高融点金属の窒
化物を設けたことを特徴とする半導体装置である。
の絶縁膜の一部にコンタクト孔が開孔されそこに金属が
埋め込まれその上を通る配線が形成された半導体装置に
おいて、前記金属と拡散層及び前記金属と配線の間に高
融点金属又は高融点金属シリサイド又は高融点金属の窒
化物を設けたことを特徴とする半導体装置である。
（実施例）
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。
（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。
まず、第１図（ａ）に示すように、半導体素子が形成さ
れた比抵抗３〜１５Ω・ａｍのシリコン基板１１上に５
ｉ０２などの絶縁膜１２を形成する。Ｌがる後に絶縁膜
１２の所望の領域にリングラフィ工程を通して、絶縁膜
１２をバターニングし、コンタクト孔１３を開孔する。
れた比抵抗３〜１５Ω・ａｍのシリコン基板１１上に５
ｉ０２などの絶縁膜１２を形成する。Ｌがる後に絶縁膜
１２の所望の領域にリングラフィ工程を通して、絶縁膜
１２をバターニングし、コンタクト孔１３を開孔する。
次に該コンタクト孔１３の底部の半導体基板１１上に該
基板とは逆の導電型の拡散層１４を自己整合的に形成す
る。次に第１図（ｂ）に示すように窒化チタンＡ１１５
を５０〜２００ｎｍだけ半導体基板上にのみＣＶＤ法を
用いて選択的に形成するか、あるいはスパッタ法を用い
て全面に窒化チタン膜を形成した後、リソグラフィ工程
、エソチング工程を通して埋め込まれた窒化チタン膜１
５を形成する。引き続き０．３〜ｌｐｍのタングステン
膜１６をＣＶＤ法により選択的にコンタクト孔１３のほ
ぼ上部まで埋め込む。次に、第１図（Ｃ）に示したよう
に再び窒化チタン膜１７を第１図（ｂ）で示したのと同
様な手法を用いて５０〜２００ｎｍ形成する。次いで、
タングステン膜等の高融点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パターニングを行って、
上部配線層１８を形成する。この様にして作製された窒
化チタン膜１５、タングステン膜１６、窒化チタン膜１
７からなる三層構造の金属層は、コンタクト孔の上部と
下部に形成された窒化チタン膜１５．１７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。
基板とは逆の導電型の拡散層１４を自己整合的に形成す
る。次に第１図（ｂ）に示すように窒化チタンＡ１１５
を５０〜２００ｎｍだけ半導体基板上にのみＣＶＤ法を
用いて選択的に形成するか、あるいはスパッタ法を用い
て全面に窒化チタン膜を形成した後、リソグラフィ工程
、エソチング工程を通して埋め込まれた窒化チタン膜１
５を形成する。引き続き０．３〜ｌｐｍのタングステン
膜１６をＣＶＤ法により選択的にコンタクト孔１３のほ
ぼ上部まで埋め込む。次に、第１図（Ｃ）に示したよう
に再び窒化チタン膜１７を第１図（ｂ）で示したのと同
様な手法を用いて５０〜２００ｎｍ形成する。次いで、
タングステン膜等の高融点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パターニングを行って、
上部配線層１８を形成する。この様にして作製された窒
化チタン膜１５、タングステン膜１６、窒化チタン膜１
７からなる三層構造の金属層は、コンタクト孔の上部と
下部に形成された窒化チタン膜１５．１７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できる。この場合には、埋め
込む金属がタングステンに替わりアルミニウムになるが
コンタクト孔の上部と下部に形成する金属が上述した窒
化チタン膜に替わりタングステン、モリブデン、チタン
等の高融点金属となる。本構造の素子では、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。
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できる。この場合には、埋め
込む金属がタングステンに替わりアルミニウムになるが
コンタクト孔の上部と下部に形成する金属が上述した窒
化チタン膜に替わりタングステン、モリブデン、チタン
等の高融点金属となる。本構造の素子では、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１６を
用いたが、モリブデン、タンタル等の高融点ｋｌあるい
はアルミニウムを用いてもよい。又、アルミニウムの場
合にはバリアメタルとしてタングステン、モリブデン、
等の高融点金属の他にそれらのシリサイド、窒化物を用
いてもよい。
用いたが、モリブデン、タンタル等の高融点ｋｌあるい
はアルミニウムを用いてもよい。又、アルミニウムの場
合にはバリアメタルとしてタングステン、モリブデン、
等の高融点金属の他にそれらのシリサイド、窒化物を用
いてもよい。
（発明の効果）
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バリアメタルを形成すること
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バリアメタルを形成すること
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。
【図面の簡単な説明】
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。 １１−１．シリコン基板 １２１０．絶縁膜１３
・・・コンタクト孔 １４９１．拡散層１５、１
７ 、・・窒化チタン膜 １６・・・タングステン膜
を工程順に示す断面図である。 １１−１．シリコン基板 １２１０．絶縁膜１３
・・・コンタクト孔 １４９１．拡散層１５、１
７ 、・・窒化チタン膜 １６・・・タングステン膜
Claims (1)
- （１）半導体素子の拡散層上に絶縁膜が設けられその絶
縁膜の一部にコンタクト孔が開孔されそこに金属が埋め
込まれその上を通る配線が形成された半導体装置におい
て、前記金属と拡散層及び前記金属と配線の間に高融点
金属又は高融点金属シリサイド又は高融点金属の窒化物
を設けたことを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23705988A JPH0283978A (ja) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23705988A JPH0283978A (ja) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0283978A true JPH0283978A (ja) | 1990-03-26 |
Family
ID=17009810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23705988A Pending JPH0283978A (ja) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0283978A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02165628A (ja) * | 1988-12-20 | 1990-06-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH0442952A (ja) * | 1990-06-06 | 1992-02-13 | Matsushita Electron Corp | 半導体装置の電極配線およびその形成方法 |
| JPH0684826A (ja) * | 1992-02-26 | 1994-03-25 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 基板に埋込み金属を形成する方法 |
| US5382817A (en) * | 1992-02-20 | 1995-01-17 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device having a ferroelectric capacitor with a planarized lower electrode |
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| US5998871A (en) * | 1997-02-20 | 1999-12-07 | Nec Corporation | Metal plug electrode in semiconductor device and method for forming the same |
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| JPS62145774A (ja) * | 1985-12-20 | 1987-06-29 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体装置 |
| JPS62259470A (ja) * | 1986-05-06 | 1987-11-11 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
-
1988
- 1988-09-20 JP JP23705988A patent/JPH0283978A/ja active Pending
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