JPH04364759A - 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
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- JPH04364759A JPH04364759A JP14024991A JP14024991A JPH04364759A JP H04364759 A JPH04364759 A JP H04364759A JP 14024991 A JP14024991 A JP 14024991A JP 14024991 A JP14024991 A JP 14024991A JP H04364759 A JPH04364759 A JP H04364759A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【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、高温熱処理に対して安定なバリア
メタルを有し、良好なオーミック接触性を有する半導体
装置及びその製造方法に関する。
造方法に係り、特に、高温熱処理に対して安定なバリア
メタルを有し、良好なオーミック接触性を有する半導体
装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体装置で一般的に使用される
配線材料として、アルミニウムが挙げられる。このアル
ミニウムは、加熱されたシリコン基板上に付着されると
、表面自然酸化膜層を還元し、且つ、シリコンと合金層
を形成する。このため、シリコン基板との密着性が良く
、表面不純物濃度が高い場合には、良好なオーミック接
合を形成する。しかしながらその反面、純粋なアルミニ
ウムとシリコン基板との界面では、シリコンがアルミニ
ウム側に拡散するため、この時に消費されるシリコン層
が不均一であるとアルミニウムスパイクが生じ、当該ス
パイクが接合を突き抜けた場合には、接合が短絡される
という問題があった。
配線材料として、アルミニウムが挙げられる。このアル
ミニウムは、加熱されたシリコン基板上に付着されると
、表面自然酸化膜層を還元し、且つ、シリコンと合金層
を形成する。このため、シリコン基板との密着性が良く
、表面不純物濃度が高い場合には、良好なオーミック接
合を形成する。しかしながらその反面、純粋なアルミニ
ウムとシリコン基板との界面では、シリコンがアルミニ
ウム側に拡散するため、この時に消費されるシリコン層
が不均一であるとアルミニウムスパイクが生じ、当該ス
パイクが接合を突き抜けた場合には、接合が短絡される
という問題があった。
【0003】この問題を解決するために、前記アルミニ
ウムにシリコンを1〜2%程度添加してシリコンが当該
アルミニウムに拡散するのを防ぐ方法が知られている。 しがしながらこの方法は、アルミニウム中の過剰シリコ
ン、即ち、p形不純物となるアルミニウムを含んだシリ
コンが熱処理によりシリコン基板表面に析出するため、
コンタクト抵抗が増加するという問題があった。また、
アルミニウム配線中にシリコン粒が析出することも、配
線を微細化する上で問題があった。
ウムにシリコンを1〜2%程度添加してシリコンが当該
アルミニウムに拡散するのを防ぐ方法が知られている。 しがしながらこの方法は、アルミニウム中の過剰シリコ
ン、即ち、p形不純物となるアルミニウムを含んだシリ
コンが熱処理によりシリコン基板表面に析出するため、
コンタクト抵抗が増加するという問題があった。また、
アルミニウム配線中にシリコン粒が析出することも、配
線を微細化する上で問題があった。
【0004】そこで、このような問題を解決するために
、アルミニウムとシリコン基板との間に、例えば、Ti
N、TiW等のバリアメタルを挟むことで、アルミニウ
ム、シリコン、多結晶シリコン、シリサイド等の相互拡
散を阻止する従来例が提供されている。
、アルミニウムとシリコン基板との間に、例えば、Ti
N、TiW等のバリアメタルを挟むことで、アルミニウ
ム、シリコン、多結晶シリコン、シリサイド等の相互拡
散を阻止する従来例が提供されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ようにアルミニウムとシリコン基板との間にバリアメタ
ルを挟むことで相互拡散を阻止する従来例は、シリコン
基板と当該バリアメタルとの間に存在する自然酸化膜の
影響により、抵抗が増大するという問題があった。さら
に、バリアメタルとして使用しているTiN、TiW等
は、耐熱性に問題があり、例えば、500℃程度の熱処
理に対しても安定性を確保することが困難であり、高温
熱処理を必要とする半導体装置に使用することができな
いという問題があった。
ようにアルミニウムとシリコン基板との間にバリアメタ
ルを挟むことで相互拡散を阻止する従来例は、シリコン
基板と当該バリアメタルとの間に存在する自然酸化膜の
影響により、抵抗が増大するという問題があった。さら
に、バリアメタルとして使用しているTiN、TiW等
は、耐熱性に問題があり、例えば、500℃程度の熱処
理に対しても安定性を確保することが困難であり、高温
熱処理を必要とする半導体装置に使用することができな
いという問題があった。
【0006】本発明は、このような問題を解決すること
を課題とするものであり、高温熱処理に対して安定なバ
リアメタルを有し、良好なオーミック接触性を有する半
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
。
を課題とするものであり、高温熱処理に対して安定なバ
リアメタルを有し、良好なオーミック接触性を有する半
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
。
【0007】
【問題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、半導体基板上の絶縁膜にコンタクト孔を有
し、バリアメタルを介して、当該コンタクト孔の導通部
にて当該半導体基板と接続する配線を有する半導体装置
において、前記バリアメタルは、ルチル型構造を形成で
きる金属とルチル型構造を有する金属酸化物とからなる
ことを特徴とする半導体装置を提供するものである。
に本発明は、半導体基板上の絶縁膜にコンタクト孔を有
し、バリアメタルを介して、当該コンタクト孔の導通部
にて当該半導体基板と接続する配線を有する半導体装置
において、前記バリアメタルは、ルチル型構造を形成で
きる金属とルチル型構造を有する金属酸化物とからなる
ことを特徴とする半導体装置を提供するものである。
【0008】そして、半導体基板上の絶縁膜にコンタク
ト孔を開口する第1工程と、スパッタリング法によりル
チル型構造を形成できる金属を堆積する第2工程と、低
温熱処理を行う第3工程と、ルチル型構造を有する金属
酸化物を堆積する第4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。
ト孔を開口する第1工程と、スパッタリング法によりル
チル型構造を形成できる金属を堆積する第2工程と、低
温熱処理を行う第3工程と、ルチル型構造を有する金属
酸化物を堆積する第4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。
【0009】
【作用】請求項1記載の発明によれば、バリアメタルが
ルチル型構造(一般式MO2 、但し、Mは金属)を形
成できる金属とルチル型構造を有する金属酸化物とから
なることで、当該金属が、半導体基板上に形成された自
然酸化膜を還元して、ルチル型構造を有する金属酸化物
に変化する。このため、前記自然酸化膜が消滅する結果
、自然酸化膜による抵抗の増大を防ぐことができる。ま
た、前記金属がルチル型構造を有する金属酸化物に変化
することで、半導体基板との密着性を向上することがで
きる。そして、ルチル型構造を有する金属酸化物は、耐
熱性に優れ、導電性が高く、且つ、安定した相互拡散防
止効果を有するため、良好なバリアメタルを有する半導
体装置を得ることができる。
ルチル型構造(一般式MO2 、但し、Mは金属)を形
成できる金属とルチル型構造を有する金属酸化物とから
なることで、当該金属が、半導体基板上に形成された自
然酸化膜を還元して、ルチル型構造を有する金属酸化物
に変化する。このため、前記自然酸化膜が消滅する結果
、自然酸化膜による抵抗の増大を防ぐことができる。ま
た、前記金属がルチル型構造を有する金属酸化物に変化
することで、半導体基板との密着性を向上することがで
きる。そして、ルチル型構造を有する金属酸化物は、耐
熱性に優れ、導電性が高く、且つ、安定した相互拡散防
止効果を有するため、良好なバリアメタルを有する半導
体装置を得ることができる。
【0010】また、請求項2記載の発明によれば、スパ
ッタリング法によりルチル型構造を形成できる金属を堆
積し、これに低温熱処理を行うことで、当該半導体基板
に支障を来すことなく該半導体基板上に形成された自然
酸化膜を還元して消滅することができる。また、前記金
属をルチル型構造を有する金属酸化物に変化することが
できるため、半導体基板との密着性を向上することがで
きる。そして、ルチル型構造を有する金属酸化物を堆積
することで、耐熱性に優れ、導電性が高く、且つ、安定
した相互拡散防止効果を有するバリアメタルを有する半
導体装置の製造方法を提供することができる。
ッタリング法によりルチル型構造を形成できる金属を堆
積し、これに低温熱処理を行うことで、当該半導体基板
に支障を来すことなく該半導体基板上に形成された自然
酸化膜を還元して消滅することができる。また、前記金
属をルチル型構造を有する金属酸化物に変化することが
できるため、半導体基板との密着性を向上することがで
きる。そして、ルチル型構造を有する金属酸化物を堆積
することで、耐熱性に優れ、導電性が高く、且つ、安定
した相互拡散防止効果を有するバリアメタルを有する半
導体装置の製造方法を提供することができる。
【0011】
【実施例】次に、本発明に係る実施例について、図面を
参照して説明する。図1ないし図3は、本発明に係る半
導体装置の製造工程を示す部分断面図である。図1に示
す工程では、シリコン基板1上にSiO2 膜2を形成
し、これにコンタクト孔を開口する。ここで、コンタク
ト孔の導通部には、自然酸化膜3が形成される。その後
、スパッタリング法により、Ar(アルゴン)雰囲気で
、シリコン基板1の全面にルチル型構造を形成できる金
属としてRu(ルテニウム)を堆積し膜厚50Å程度の
Ruからなる金属層4を形成する。このRuは、低抵抗
で、且つ、還元能力を有している。
参照して説明する。図1ないし図3は、本発明に係る半
導体装置の製造工程を示す部分断面図である。図1に示
す工程では、シリコン基板1上にSiO2 膜2を形成
し、これにコンタクト孔を開口する。ここで、コンタク
ト孔の導通部には、自然酸化膜3が形成される。その後
、スパッタリング法により、Ar(アルゴン)雰囲気で
、シリコン基板1の全面にルチル型構造を形成できる金
属としてRu(ルテニウム)を堆積し膜厚50Å程度の
Ruからなる金属層4を形成する。このRuは、低抵抗
で、且つ、還元能力を有している。
【0012】次いで、図2に示す工程では、図1に示す
工程で得たシリコン基板1を200℃、O2 雰囲気に
て、低温熱処理を行う。この低温熱処理により、自然酸
化膜3がRuに還元され、自然酸化膜3は消滅する。そ
して、Ruからなる金属層4の一部がRuOx に変化
して、金属層4がRuとRuOx とからなるバリアメ
タル層5となる。この反応により、シリコン基板1とR
uとRuOx とからなるバリアメタル層5との密着性
が向上する。そして、自然酸化膜3が消滅したことによ
り、この部分の抵抗が増加することもない。
工程で得たシリコン基板1を200℃、O2 雰囲気に
て、低温熱処理を行う。この低温熱処理により、自然酸
化膜3がRuに還元され、自然酸化膜3は消滅する。そ
して、Ruからなる金属層4の一部がRuOx に変化
して、金属層4がRuとRuOx とからなるバリアメ
タル層5となる。この反応により、シリコン基板1とR
uとRuOx とからなるバリアメタル層5との密着性
が向上する。そして、自然酸化膜3が消滅したことによ
り、この部分の抵抗が増加することもない。
【0013】次に、図3に示す工程では、反応性スパッ
タリング法により、図2に示す工程で得たシリコン基板
1の全面にRuOx を堆積し、膜厚200Å程度のR
uOx からなるバリアメタル層6を形成する。この時
、Ar:O2 =2:3の割合で供給した。このRuO
x は、耐熱性に優れ、導電性が高く、且つ、安定した
相互拡散防止効果を有するため、良好なバリアメタルと
なる。
タリング法により、図2に示す工程で得たシリコン基板
1の全面にRuOx を堆積し、膜厚200Å程度のR
uOx からなるバリアメタル層6を形成する。この時
、Ar:O2 =2:3の割合で供給した。このRuO
x は、耐熱性に優れ、導電性が高く、且つ、安定した
相互拡散防止効果を有するため、良好なバリアメタルと
なる。
【0014】このように、本実施例のバリアメタル層は
、RuとRuOx とからなるバリアメタル層5とRu
Ox からなるバリアメタル層6により構成される。そ
の後、図3に示す工程で得たシリコン基板1上にAl等
の配線を公知の方法により形成する等して半導体装置を
完成する。尚、本実施例では、ルチル型構造を形成でき
る金属としてRuを用いたが、これに限らず、Zr、H
f、Ti等、還元能力を有し、低抵抗な物質であれば、
ルチル型構造を形成できる他の金属を使用してもよい。
、RuとRuOx とからなるバリアメタル層5とRu
Ox からなるバリアメタル層6により構成される。そ
の後、図3に示す工程で得たシリコン基板1上にAl等
の配線を公知の方法により形成する等して半導体装置を
完成する。尚、本実施例では、ルチル型構造を形成でき
る金属としてRuを用いたが、これに限らず、Zr、H
f、Ti等、還元能力を有し、低抵抗な物質であれば、
ルチル型構造を形成できる他の金属を使用してもよい。
【0015】また、ルチル型構造を有する金属酸化物と
して、RuOx を用いたが、これに限らず、ZrOx
、HfOx 、TiOx 等、ルチル型構造を有する
他の金属酸化物を使用してもよい。そして、図2に示す
工程では、金属層4のRuの一部をRuOx に変化し
て、金属層4をRuとRuOx とからなるバリアメタ
ル層5としたが、自然酸化膜3の量等により、金属層4
のRuの全部をRuOx に変化してもよい。
して、RuOx を用いたが、これに限らず、ZrOx
、HfOx 、TiOx 等、ルチル型構造を有する
他の金属酸化物を使用してもよい。そして、図2に示す
工程では、金属層4のRuの一部をRuOx に変化し
て、金属層4をRuとRuOx とからなるバリアメタ
ル層5としたが、自然酸化膜3の量等により、金属層4
のRuの全部をRuOx に変化してもよい。
【0016】また、図3に示す工程では、反応性スパッ
タリング法により、RuOx を堆積したが、この方法
に限らず、酸化雰囲気でシリコン基板1の表面を酸化し
てRuOx を堆積してもよい。
タリング法により、RuOx を堆積したが、この方法
に限らず、酸化雰囲気でシリコン基板1の表面を酸化し
てRuOx を堆積してもよい。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように請求項1記載の発明
によれば、バリアメタルをルチル型構造を形成できる金
属とルチル型構造を有する金属酸化物とで構成したこと
で、半導体基板上に形成された自然酸化膜を還元するこ
とができる結果、当該自然酸化膜を消滅することができ
、この部分の抵抗の増大を防ぐことができる。また、前
記金属がルチル型構造を有する金属酸化物に変化するこ
とで、半導体基板との密着性を向上することができる。 そして、ルチル型構造を有する金属酸化物は、耐熱性に
優れ、導電性が高く、且つ、安定した相互拡散防止効果
を有する。この結果、高温熱処理に対して安定なバリア
メタルを有し、良好なオーミック接触性を有する半導体
装置を提供することができる。
によれば、バリアメタルをルチル型構造を形成できる金
属とルチル型構造を有する金属酸化物とで構成したこと
で、半導体基板上に形成された自然酸化膜を還元するこ
とができる結果、当該自然酸化膜を消滅することができ
、この部分の抵抗の増大を防ぐことができる。また、前
記金属がルチル型構造を有する金属酸化物に変化するこ
とで、半導体基板との密着性を向上することができる。 そして、ルチル型構造を有する金属酸化物は、耐熱性に
優れ、導電性が高く、且つ、安定した相互拡散防止効果
を有する。この結果、高温熱処理に対して安定なバリア
メタルを有し、良好なオーミック接触性を有する半導体
装置を提供することができる。
【0018】また、請求項2記載の発明によれば、半導
体基板に支障を来すことなく当該半導体基板上に形成さ
れた自然酸化膜を還元して消滅することができ、さらに
、前記金属をルチル型構造を有する金属酸化物に変化す
ることができる。そして、ルチル型構造を有する金属酸
化物を堆積することで、耐熱性に優れ、導電性が高く、
且つ、安定した相互拡散防止効果を有するバリアメタル
を得ることができる。この結果、高温熱処理に対して安
定なバリアメタルを有し、良好なオーミック接触性を有
する半導体装置の製造方法を提供することができる。
体基板に支障を来すことなく当該半導体基板上に形成さ
れた自然酸化膜を還元して消滅することができ、さらに
、前記金属をルチル型構造を有する金属酸化物に変化す
ることができる。そして、ルチル型構造を有する金属酸
化物を堆積することで、耐熱性に優れ、導電性が高く、
且つ、安定した相互拡散防止効果を有するバリアメタル
を得ることができる。この結果、高温熱処理に対して安
定なバリアメタルを有し、良好なオーミック接触性を有
する半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図1】本発明の実施例に係る半導体装置の部分断面図
である。
である。
【図2】本発明の実施例に係る半導体装置の部分断面図
である。
である。
【図3】本発明の実施例に係る半導体装置の部分断面図
である。
である。
1 シリコン基板
2 SiO2 膜
3 自然酸化膜
4 金属層
5 バリアメタル層
6 バリアメタル層
Claims (2)
- 【請求項1】 半導体基板上の絶縁膜にコンタクト孔
を有し、バリアメタルを介して、当該コンタクト孔の導
通部にて当該半導体基板と接続する配線を有する半導体
装置において、前記バリアメタルは、ルチル型構造を形
成できる金属とルチル型構造を有する金属酸化物とから
なることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 半導体基板上の絶縁膜にコンタクト孔
を開口する第1工程と、スパッタリング法によりルチル
型構造を形成できる金属を堆積する第2工程と、低温熱
処理を行う第3工程と、ルチル型構造を有する金属酸化
物を堆積する第4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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14024991A JPH04364759A (ja) | 1991-06-12 | 1991-06-12 | 半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14024991A JPH04364759A (ja) | 1991-06-12 | 1991-06-12 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04364759A true JPH04364759A (ja) | 1992-12-17 |
Family
ID=15264384
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14024991A Pending JPH04364759A (ja) | 1991-06-12 | 1991-06-12 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04364759A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH065718A (ja) * | 1992-06-23 | 1994-01-14 | Sharp Corp | 半導体装置 |
EP0629002A1 (en) * | 1993-06-07 | 1994-12-14 | Motorola Inc. | Semiconductor device and ferroelectric capacitor |
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1991
- 1991-06-12 JP JP14024991A patent/JPH04364759A/ja active Pending
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