JPH04373175A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH04373175A JPH04373175A JP15062691A JP15062691A JPH04373175A JP H04373175 A JPH04373175 A JP H04373175A JP 15062691 A JP15062691 A JP 15062691A JP 15062691 A JP15062691 A JP 15062691A JP H04373175 A JPH04373175 A JP H04373175A
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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、半導体装置に関し、よ
り詳しくは、多層配線構造を有する半導体装置に関する
。
り詳しくは、多層配線構造を有する半導体装置に関する
。
【０００２】近年のコンピュータシステムの高速化に伴
い、半導体集積回路の高集積化、高速化が要求されてい
る。このため、半導体素子の微細化のみならず、配線の
微細化、多層化が重要になってきている。このような多
層配線を実現するには、配線層間のコンタクト抵抗を抑
える技術の開発が需要である。
い、半導体集積回路の高集積化、高速化が要求されてい
る。このため、半導体素子の微細化のみならず、配線の
微細化、多層化が重要になってきている。このような多
層配線を実現するには、配線層間のコンタクト抵抗を抑
える技術の開発が需要である。
【０００３】
【従来の技術】例えばＨＥＭＴ、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ
においてショットキー接触する電極は、アルミニウム（
Ａｌ）又はこれを含む材料により形成され、その電極の
上には金（Ａｕ）を含有する配線層が接続される。
においてショットキー接触する電極は、アルミニウム（
Ａｌ）又はこれを含む材料により形成され、その電極の
上には金（Ａｕ）を含有する配線層が接続される。
【０００４】この場合、電極と配線層に含まれるＡｌと
Ａｕが直に接触していると、その上に膜を形成する際の
２００℃以上の熱によってそれらの金属が反応し、その
界面のコンタクト抵抗が増加する。
Ａｕが直に接触していると、その上に膜を形成する際の
２００℃以上の熱によってそれらの金属が反応し、その
界面のコンタクト抵抗が増加する。
【０００５】このような不都合を解消するため、図３に
示すように、半導体層３１上の電極３２と配線層３３の
間に、チタン（Ｔｉ）、チタンタングステン（ＴｉＷ）
、モリブデン（Ｍｏ）等の金属又は金属窒化物の膜３４
と白金材料３５との２層構造のバリアメタル３６を介在
させることが一般に行われている。
示すように、半導体層３１上の電極３２と配線層３３の
間に、チタン（Ｔｉ）、チタンタングステン（ＴｉＷ）
、モリブデン（Ｍｏ）等の金属又は金属窒化物の膜３４
と白金材料３５との２層構造のバリアメタル３６を介在
させることが一般に行われている。
【０００６】なお、符号３７は、層間絶縁膜、３８はコ
ンタクトホールを示している。
ンタクトホールを示している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
２層構造のバリアメタル３６を用いても、ゲート電極３
２及び配線層３３に熱が加わる工程が数時間程度重なる
場合に、ＡｌとＡｕがバリアメタル３６を突き抜けて反
応してしまい、コンタクト抵抗増加の防止対策が不十分
である。
２層構造のバリアメタル３６を用いても、ゲート電極３
２及び配線層３３に熱が加わる工程が数時間程度重なる
場合に、ＡｌとＡｕがバリアメタル３６を突き抜けて反
応してしまい、コンタクト抵抗増加の防止対策が不十分
である。
【０００８】また、バリアメタル３３を厚くしてＡｌと
Ａｕの反応を防止することも可能であるが、これにより
配線抵抗の増加を招いてしまう。本発明はこのような問
題に鑑みてなされたものであって、アルミニウムと金の
反応を抑制して配線層間のコンタクト抵抗や配線抵抗を
低減することができる半導体装置を提供することを目的
とする。
Ａｕの反応を防止することも可能であるが、これにより
配線抵抗の増加を招いてしまう。本発明はこのような問
題に鑑みてなされたものであって、アルミニウムと金の
反応を抑制して配線層間のコンタクト抵抗や配線抵抗を
低減することができる半導体装置を提供することを目的
とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記した課題は、図１（
ａ） に例示するように、アルミニウム又はアルミニウ
ム含有材料よりなる電極１と、該電極１の上に、金属又
は金属窒化物よりなる第一の膜５，６と白金属材料より
なる第二の膜７，８とを交互に複数層形成してなるバリ
アメタル９と、該バリアメタル９上に形成された金又は
金含有材料よりなる配線電極１０とを有することを特徴
とする半導体装置によって達成する。
ａ） に例示するように、アルミニウム又はアルミニウ
ム含有材料よりなる電極１と、該電極１の上に、金属又
は金属窒化物よりなる第一の膜５，６と白金属材料より
なる第二の膜７，８とを交互に複数層形成してなるバリ
アメタル９と、該バリアメタル９上に形成された金又は
金含有材料よりなる配線電極１０とを有することを特徴
とする半導体装置によって達成する。
【００１０】または、前記第一の膜５，６が窒化チタン
、窒化チタンタングステン、窒化タングステン又は窒化
モリブデンにより構成され、前記第二の膜７，８が白金
又はパラジウムにより構成されていることを特徴とする
前記記載の半導体装置によって達成する。
、窒化チタンタングステン、窒化タングステン又は窒化
モリブデンにより構成され、前記第二の膜７，８が白金
又はパラジウムにより構成されていることを特徴とする
前記記載の半導体装置によって達成する。
【００１１】
【作 用】本発明によれば、アルミニウムを含む電極
１と金を含む配線電極１０を用いて多層配線を形成する
場合に、それらの接続部分に、金属又は金属窒化物より
なる第一の膜５，６と白金属材料よりなる第二の膜７，
８とを交互に複数層形成してなるバリアメタル９を介在
させている。
１と金を含む配線電極１０を用いて多層配線を形成する
場合に、それらの接続部分に、金属又は金属窒化物より
なる第一の膜５，６と白金属材料よりなる第二の膜７，
８とを交互に複数層形成してなるバリアメタル９を介在
させている。
【００１２】この構造を採れば、図１（ｂ） に示すよ
うに、５０時間以上の加熱処理を行っても、上下の電極
にあるアルミニウムと金がバリアメタル９を突き抜けて
反応しないことが確かめられており、これによって電極
１，１０間のコンタクト抵抗の増加が抑制される。
うに、５０時間以上の加熱処理を行っても、上下の電極
にあるアルミニウムと金がバリアメタル９を突き抜けて
反応しないことが確かめられており、これによって電極
１，１０間のコンタクト抵抗の増加が抑制される。
【００１３】
【実施例】そこで、以下に本発明の実施例を図面に基づ
いて説明する。 （ａ）本発明の第１実施例の説明図１は、本発明の一実
施例を示す装置の断面図とその特性図である。
いて説明する。 （ａ）本発明の第１実施例の説明図１は、本発明の一実
施例を示す装置の断面図とその特性図である。
【００１４】図において符号１は、ＧａＡｓ、ＡｌＧａ
Ａｓ等の半導体層２の上にショットキー接触するアルミ
ニウム製の電極で、電極１及び半導体層２は層間絶縁膜
３に覆われ、層間絶縁膜膜３のうち電極１の上にはコン
タクトホール４が形成されている。
Ａｓ等の半導体層２の上にショットキー接触するアルミ
ニウム製の電極で、電極１及び半導体層２は層間絶縁膜
３に覆われ、層間絶縁膜膜３のうち電極１の上にはコン
タクトホール４が形成されている。
【００１５】また、コンタクトホール４の内周面及び底
面からその周辺の層間絶縁膜３上面に沿った領域には、
膜厚５００Åの窒化チタンタングステン（ＴｉＷＮ）膜
５，６と膜厚１０００Åの白金（Ｐｔ）膜７，８が下か
ら交互に２層ずつ積層され、これによりバリアメタル９
が構成されている。さらに、バリアメタル９の上には金
（Ａｕ）よりなる配線電極１０が形成されている。
面からその周辺の層間絶縁膜３上面に沿った領域には、
膜厚５００Åの窒化チタンタングステン（ＴｉＷＮ）膜
５，６と膜厚１０００Åの白金（Ｐｔ）膜７，８が下か
ら交互に２層ずつ積層され、これによりバリアメタル９
が構成されている。さらに、バリアメタル９の上には金
（Ａｕ）よりなる配線電極１０が形成されている。
【００１６】この実施例において、３５０℃のアニール
を行ったところ、５０時間を経過した時点で、電極１の
アルミニウム（Ａｌ）と配線電極１０の金（Ａｕ）がバ
リアメタル９を突き抜けて反応し、そのコンタクト抵抗
が増加した。この５０時間は、配線電極１０の上に種々
の膜を形成する際の総時間に十分足りる長さである。
を行ったところ、５０時間を経過した時点で、電極１の
アルミニウム（Ａｌ）と配線電極１０の金（Ａｕ）がバ
リアメタル９を突き抜けて反応し、そのコンタクト抵抗
が増加した。この５０時間は、配線電極１０の上に種々
の膜を形成する際の総時間に十分足りる長さである。
【００１７】また、ＴｉＷＮ膜５，６とＰｔ膜７，８を
交互に３層以上形成して同様な試験を行ったところ、５
０時間を経過時にコンタクト抵抗の増加は発生せず、Ａ
ｕとＡｌの反応は起こらなかった。
交互に３層以上形成して同様な試験を行ったところ、５
０時間を経過時にコンタクト抵抗の増加は発生せず、Ａ
ｕとＡｌの反応は起こらなかった。
【００１８】ここで、従前に使用されている２層構造の
バリアメタルについて評価を行う。まず、１０００Åの
厚さのＴｉＷＮ膜と、２０００Åの膜厚のＰｔ膜を１層
ずつ形成してバリアメタルとなし、これをアルミニウム
電極１と金配線電極１０の間に介在させて３５０℃のア
ニールを行った。この結果、そのバリアメタルの膜厚が
上記実施例と同じであるにもかかわらず、５時間という
短い時間でバリアメタルを突き抜けてＡｕとＡｌの反応
が生じた。
バリアメタルについて評価を行う。まず、１０００Åの
厚さのＴｉＷＮ膜と、２０００Åの膜厚のＰｔ膜を１層
ずつ形成してバリアメタルとなし、これをアルミニウム
電極１と金配線電極１０の間に介在させて３５０℃のア
ニールを行った。この結果、そのバリアメタルの膜厚が
上記実施例と同じであるにもかかわらず、５時間という
短い時間でバリアメタルを突き抜けてＡｕとＡｌの反応
が生じた。
【００１９】次に、２層構造のＴｉＷＮ膜とＰｔ膜の各
々の膜厚を変えて試験を行ったところ、表１及び図１（
ｂ） に示すような結果が得られ、１層ずつでは反応時
間を長くすることが困難であることが明らかになった。
々の膜厚を変えて試験を行ったところ、表１及び図１（
ｂ） に示すような結果が得られ、１層ずつでは反応時
間を長くすることが困難であることが明らかになった。
【００２０】
【表１】
【００２１】次に、上記した実施例装置の形成工程を図
２に基づいて簡単に説明する。まず、半導体層２の上に
リフトオフ法によりアルミニウム電極１を形成した後に
、ＳｉＯ２よりなる層間絶縁膜３をＣＶＤ法によって１
μｍ程度形成する。つづいて、フォトレジストのマスク
１１を使用し、例えばエッチングガスとしてＣＦ４ を
用いたＲＩＥ法により層間絶縁膜３をエッチングし、ア
ルミニウム電極１の上にコンタクトホール４を形成する
（図２（ａ））。
２に基づいて簡単に説明する。まず、半導体層２の上に
リフトオフ法によりアルミニウム電極１を形成した後に
、ＳｉＯ２よりなる層間絶縁膜３をＣＶＤ法によって１
μｍ程度形成する。つづいて、フォトレジストのマスク
１１を使用し、例えばエッチングガスとしてＣＦ４ を
用いたＲＩＥ法により層間絶縁膜３をエッチングし、ア
ルミニウム電極１の上にコンタクトホール４を形成する
（図２（ａ））。
【００２２】この後に、例えばスパッタ法を用いてＴｉ
ＷＮ膜５，６、Ｐｔ膜７，８を５００Å、１０００Åの
厚さに交互に２層ずつ積層し（図２（ｂ））、ついで、
全体に７０００ÅのＡｕ膜１２を形成する（図２（ｃ）
）。
ＷＮ膜５，６、Ｐｔ膜７，８を５００Å、１０００Åの
厚さに交互に２層ずつ積層し（図２（ｂ））、ついで、
全体に７０００ÅのＡｕ膜１２を形成する（図２（ｃ）
）。
【００２３】次に、コンタクトホール４を通る配線領域
をフォトレジスト（不図示）によって覆った後に、Ｔｉ
ＷＮ膜５，６、Ｐｔ膜７，８及びＡｕ膜１２の露出部分
をイオンミリング法によりエッチングして除去する。そ
して、残存したＡｕ膜１２を配線電極１０として使用す
るとともに、その下のＴｉＷＮ膜５，６、Ｐｔ膜７，８
をバリアメタル９として適用する。
をフォトレジスト（不図示）によって覆った後に、Ｔｉ
ＷＮ膜５，６、Ｐｔ膜７，８及びＡｕ膜１２の露出部分
をイオンミリング法によりエッチングして除去する。そ
して、残存したＡｕ膜１２を配線電極１０として使用す
るとともに、その下のＴｉＷＮ膜５，６、Ｐｔ膜７，８
をバリアメタル９として適用する。
【００２４】（ｂ）本発明のその他の実施例の説明上記
した実施例では電極１に接触するバリアメタルの膜とし
てＴｉＷＮを使用したが、Ｔｉ、ＴｉＷ、Ｍｏ等の金属
の窒化物を材料に使用する場合にも上記した反応時間と
なる。
した実施例では電極１に接触するバリアメタルの膜とし
てＴｉＷＮを使用したが、Ｔｉ、ＴｉＷ、Ｍｏ等の金属
の窒化物を材料に使用する場合にも上記した反応時間と
なる。
【００２５】また、バリアメタルを構成する白金の変わ
りに、パラジウム（Ｐｂ）のような白金族の材料を用い
ても、同様な結果が得られる。さらに、上記した実施例
ではアルミニウムにより電極を形成する場合について説
明したが、アルミニウム・シリコンのようなアルミニウ
ムを含む材料により電極を形成する場合にも、上記した
構造のバリアメタルを使用してもよい。
りに、パラジウム（Ｐｂ）のような白金族の材料を用い
ても、同様な結果が得られる。さらに、上記した実施例
ではアルミニウムにより電極を形成する場合について説
明したが、アルミニウム・シリコンのようなアルミニウ
ムを含む材料により電極を形成する場合にも、上記した
構造のバリアメタルを使用してもよい。
【００２６】なお、以上の説明では、半導体層の上に形
成したＡｌ電極とＡｕ配線電極を接続する場合について
述べたが、半導体層に接触しない通常のアルミニウム配
線電極と金配線電極を接続する場合にも同様に適用して
もよい。
成したＡｌ電極とＡｕ配線電極を接続する場合について
述べたが、半導体層に接触しない通常のアルミニウム配
線電極と金配線電極を接続する場合にも同様に適用して
もよい。
【００２７】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、アル
ミニウムを含む電極と金を含む配線電極を用いて多層配
線を形成する場合に、それらの接続部分に、金属又は金
属窒化物よりなる第一の膜と白金属材料よりなる第二の
膜とを交互に複数層形成してなるバリアメタルを介在さ
せている。
ミニウムを含む電極と金を含む配線電極を用いて多層配
線を形成する場合に、それらの接続部分に、金属又は金
属窒化物よりなる第一の膜と白金属材料よりなる第二の
膜とを交互に複数層形成してなるバリアメタルを介在さ
せている。
【００２８】この構造を採れば、図１（ｂ） に示すよ
うに、５０時間以上の加熱処理を行っても、上下の電極
にあるアルミニウムと金がバリアメタルを突き抜けて反
応しないことが確かめられており、これにより電極間の
コンタクト抵抗の増加を抑制することができる。
うに、５０時間以上の加熱処理を行っても、上下の電極
にあるアルミニウムと金がバリアメタルを突き抜けて反
応しないことが確かめられており、これにより電極間の
コンタクト抵抗の増加を抑制することができる。
【図１】本発明の一実施例装置を示す断面図と、劣化時
間と総膜厚を従来との比較で示す特性図である。
間と総膜厚を従来との比較で示す特性図である。
【図２】本発明の一実施例装置の製造工程を示す断面図
である。
である。
【図３】従来装置の一例を示す断面図である。
１ 電極
２ 半導体層
３ 層間絶縁膜
４ コンタクトホール
５ ＴｉＷＮ膜
６ ＴｉＷＮ膜
７ Ｐｔ膜
８ Ｐｔ膜
９ バリアメタル
１０ 配線電極
Claims (2)
- 【請求項１】 アルミニウム又はアルミニウム含有材
料よりなる電極（１）と、該電極（１）の上に、金属又
は金属窒化物よりなる第一の膜（５，６）と白金族材料
よりなる第二の膜（７，８）とを交互に複数層形成して
なるバリアメタル（９）と、該バリアメタル（９）上に
形成された金又は金含有材料よりなる配線電極（１０）
とを有することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 前記第一の膜（５，６）が窒化チタン
、窒化チタンタングステン、窒化タングステン又は窒化
モリブデンにより構成され、前記第二の膜（７，８）が
白金又はパラジウムにより構成されていることを特徴と
する請求項１記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15062691A JPH04373175A (ja) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15062691A JPH04373175A (ja) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04373175A true JPH04373175A (ja) | 1992-12-25 |
Family
ID=15500976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15062691A Withdrawn JPH04373175A (ja) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04373175A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010219130A (ja) * | 2009-03-13 | 2010-09-30 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2013522906A (ja) * | 2010-03-17 | 2013-06-13 | クリー インコーポレイテッド | 広バンドギャップショットキー障壁デバイス用の多層拡散障壁 |
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1991
- 1991-06-21 JP JP15062691A patent/JPH04373175A/ja not_active Withdrawn
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