JPH04307732A - 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

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JPH04307732A
JPH04307732A JP7141791A JP7141791A JPH04307732A JP H04307732 A JPH04307732 A JP H04307732A JP 7141791 A JP7141791 A JP 7141791A JP 7141791 A JP7141791 A JP 7141791A JP H04307732 A JPH04307732 A JP H04307732A
Authority
JP
Japan
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layer
contact hole
polycrystalline silicon
point metal
melting point
Prior art date
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Pending
Application number
JP7141791A
Other languages
English (en)
Inventor
Ikuo Miyamoto
宮本 郁生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Publication of JPH04307732A publication Critical patent/JPH04307732A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置及びその製
造方法に係り、特に、配線プラグの抵抗を低減した半導
体装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体装置の配線はAl又はAl
−Siの単層構造で形成されていた。しかしながら、半
導体装置の高集積化に伴い、配線及びコンタクト孔が微
細化され、Al配線の断面積が小さくなり、抵抗が増加
し、断線やエレクトロマイグレーションによる接続不良
が増加するという問題があった。そして、特に、配線の
段差部分における断線,エレクトロマイグレーションの
発生が増加していた。
【0003】そこで、Alに変わる配線として、高融点
金属,高融点金属硅化物が注目されている。この高融点
金属に着目し、コンタクト孔内を高融点金属で埋め込む
ことにより、半導体装置の平坦化を実現し、断線やエレ
クトロマイグレーションによる接続不良を防止する従来
例として、特開昭60−85513号及び特開昭62−
35540号が知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開昭60−85513号及び特開昭62−35540号
に開示されている従来例は、コンタクト孔内を埋め込む
ための高融点金属を単結晶シリコン膜(基板)上に形成
しているため、当該高融点金属が粒界の細かい針状の結
晶構造で単結晶シリコン膜上に成長する結果、電子の散
乱を生じ、配線プラグの抵抗が増加するという課題があ
った。
【0005】そこで、本発明は、このような課題を解決
するためになされたものであり、高融点金属を粒界の大
きい柱状の結晶構造で成長させることで、電子の散乱を
防ぎ、配線プラグの抵抗が低下した半導体装置及びその
製造方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この目的を解決するため
に本発明は、半導体基板上もしくは下層配線上の絶縁膜
にコンタクト孔を有し、該コンタクト孔を介して当該半
導体基板もしくは下層配線と接続する上層配線を有する
半導体装置において、前記コンタクト孔内には、少なく
とも基板側から順に、多結晶シリコン層、高融点金属層
が形成された多層構造を含むことを特徴とする半導体装
置を提供するものである。
【0007】また、半導体基板上もしくは下層配線上の
絶縁膜にコンタクト孔を有し、該コンタクト孔を介して
当該半導体基板もしくは下層配線と上層配線とを接続す
る半導体装置の製造方法において、前記絶縁膜にコンタ
クト孔を開孔する第1工程と、当該コンタクト孔内に多
結晶シリコン層を形成する第2工程と、次いで当該多結
晶シリコン層表面に高融点金属層を形成する第3工程と
、からなることを特徴とする半導体装置の製造方法を提
供するものである。
【0008】
【作用】本発明に係る半導体装置及びその製造方法によ
れば、コンタクト孔内に、少なくとも基板側から順に、
多結晶シリコン層、高融点金属層を形成することで、当
該高融点金属は、多結晶シリコン層上に成長する結果、
当該高融点金属を粒界の大きい柱状の結晶構造で成長す
ることができる。
【0009】即ち、高融点金属は、単結晶シリコン層上
に成長させる場合と多結晶シリコン層上に成長させる場
合とで、その成長機構が異なるため、当該高融点金属の
成長構造も異なる。高融点金属を単結晶シリコン層上に
形成すると、当該高融点金属は、粒界の細かい針状の結
晶構造で成長するため、電子の散乱が発生し、抵抗が増
加する。これより、本発明者は、高融点金属を粒界の大
きい結晶構造で形成することを目的として研究を重ねた
結果、高融点金属を多結晶シリコン層上に形成すると、
当該高融点金属は、粒界の大きい柱状の結晶構造で成長
することを見いだした。
【0010】高融点金属の結晶構造(粒界)が大きいと
、電子の散乱を低減することができる結果、配線プラグ
の抵抗を低下することが可能となる。
【0011】
【実施例】次に本発明の一実施例について、図面に基づ
いて説明する。図1は、本発明に係る半導体装置の製造
工程を示す断面図である。
【0012】図1(1)に示す工程では、不純物拡散層
2が形成された半導体基板1表面にCVD法により60
00Åの酸化膜3を形成した後、選択的にコンタクト孔
4を形成する。
【0013】次いで、図1(2)に示す工程では、CV
D法によりコンタクト孔4内に、多結晶シリコン層5を
厚さ300Å程度で形成する。ここで、反応室内の圧力
は2〜3Torr,温度は550℃とした。
【0014】次に、図1(3)に示す工程では、ソース
ガスとして、WF6,H2 を導入し、図1(2)に示
す工程に連続して、多結晶シリコン層5表面にタングス
テン(W)層6を厚さ5000Å程度で形成する。この
時の反応室内の圧力は80Torr,温度は280℃と
した。このように、ソースガスを変えるだけで、多結晶
シリコン層5表面に連続してW層6を形成することがで
きる。尚、ここで、W層6は、多結晶シリコン層5表面
に形成されるため、W層6の結晶構造が粒径の大きい柱
状となる。このため、当該W膜は、電子の散乱を防ぐ結
果、抵抗を低下することが可能となる。
【0015】以上の工程により、コンタクト孔4は、基
板に近い層から順に、多結晶シリコン層5及びW層6が
埋め込まれた。次いで、図1(4)に示す工程では、図
1(3)の工程で得た半導体基板1全面にAl層を形成
し、所望のパターニングを行い、Al配線プラグ7、A
l配線を形成する。
【0016】また、この後さらに酸化膜を形成し、所望
によりコンタクト孔を開孔して、図1(2)以降の工程
を繰り返すことで、多層配線を有する半導体装置を得る
こともできる。
【0017】次に、本実施例で得た半導体装置の配線プ
ラグと、シリコン基板上のコンタクト孔内に直接W層を
形成した従来の半導体装置の配線プラグとの抵抗値を比
較したところ、本発明に係る半導体装置は、従来の半導
体装置より抵抗値が90%に低下していた。これより、
本発明に係る半導体装置は、配線プラグの抵抗が極めて
低減することが立証された。
【0018】尚、本実施例では、図1(2)に示す工程
で、多結晶シリコン層を300Å程度の膜厚で形成した
が、多結晶シリコン層は、300〜500Å程度の範囲
内で形成することが好適である。
【0019】また、図1(3)に示す工程では、多結晶
シリコン層表面にW層を形成したが、さらに配線プラグ
を低抵抗化するため、当該W層を形成する前に、WSi
X 層を形成し、コンタクト孔内を多結晶シリコン層、
WSiX 層、W層で埋め込んでも良い。
【0020】そして、図1(3)に示す工程では、高融
点金属層として、W層を形成したが、これに限らず、M
o、Ti等、他の高融点金属を用いても良い。また、W
層を5000Å程度の膜厚で形成したが、W層は、50
00〜10000Å程度の範囲内で形成することが好適
である。尚、この時、埋め込み層の膜厚は、コンタクト
孔の深さより厚くならないようにすることが平坦化を行
う上で好適である。また、前記高融点金属に合わせて、
前記WSiX 層を、Mo、Ti等、他の高融点金属シ
リサイド層に変えて形成しても良い。
【0021】また、多結晶シリコン層と高融点金属層は
、多結晶シリコン層:高融点金属層=1:100〜1:
200となることが好適である。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、コ
ンタクト孔内に、少なくとも基板側から順に、多結晶シ
リコン層、高融点金属層を形成することで、当該高融点
金属は、多結晶シリコン層上に成長する。これより、前
記高融点金属を粒界の大きい柱状の結晶構造で成長する
ことができる。この結果、前記高融点金属層における電
子の散乱を防ぐことができ、配線プラグの抵抗を低下す
ることが可能な半導体装置及びその製造方法を提供する
ことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る実施例における半導体装置の製造
方法を示す断面図である。
【符号の説明】
1  半導体基板 2  不純物拡散層 3  酸化膜 4  コンタクト孔 5  多結晶シリコン層 6  タングステン層 7  Al配線プラグ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  半導体基板上もしくは下層配線上の絶
    縁膜にコンタクト孔を有し、該コンタクト孔を介して当
    該半導体基板もしくは下層配線と接続する上層配線を有
    する半導体装置において、前記コンタクト孔内には、少
    なくとも基板側から順に、多結晶シリコン層、高融点金
    属層が形成された多層構造を含むことを特徴とする半導
    体装置。
  2. 【請求項2】  半導体基板上もしくは下層配線上の絶
    縁膜にコンタクト孔を有し、該コンタクト孔を介して当
    該半導体基板もしくは下層配線と上層配線とを接続する
    半導体装置の製造方法において、前記絶縁膜にコンタク
    ト孔を開孔する第1工程と、当該コンタクト孔内に多結
    晶シリコン層を形成する第2工程と、次いで当該多結晶
    シリコン層表面に高融点金属層を形成する第3工程と、
    からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP7141791A 1991-04-04 1991-04-04 半導体装置及びその製造方法 Pending JPH04307732A (ja)

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