JPH0462972A - 半導体装置 - 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、コンタクト部で、配線材料中のアルミニウム
がシリコン基板へ拡散するのを防止するために設けられ
ている拡散防止層を改良した半導体装置に関するもので
ある。

【従来の技術】

半導体装置（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）の配線材料には、
アルミニウム系合金が広く用いられている。そのため、
シリコン基板とのコンタクト部においては、アルミニウ
ムがシリコン基板の中に拡散するという現象が生ずる。 これは、ＰＮ接合に対して電流のリークを引き起こす原
因となる。 このリークは、製造される半導体素子の大きさが大きい
内は、それに流れる電流に対し相対的に小さく、あまり
問題とならない。しかし、集積度が高まり、半導体素子
が微細化されるにつれ、その影響が無視できなくなる。 そこで、アルミニウムの拡散を防止する構造の半導体装
置が提案されている。 第２図は、そのような従来の半導体装置である。 第２図において、■はシリコン基板、２はソース領域、
３はドレイン領域、４は素子分離領域、５はゲート酸化
膜、６はゲート電極、７は層間絶縁膜、８は拡散防止層
、９はアルミニウム系合金層、１０はコンタクトホール
、１１はエツチング除去部である。 アルミニウム系合金層９の下層に拡散防止層８が形成さ
れ、アルミニウム系合金層９がシリコン基板１（のソー
ス領域２．ドレイン領域３）に直接接触しないようにさ
れている。そのため、アルミニウム系合金層９のアルミ
ニウムは、拡散防止層８に遮られ、シリコン基板１に拡
散して行くことはない。 コンタクト部でシリコン基板１と直接接触しているのは
拡散防止層８であることからも分かるように、拡散防止
層８は導電性を有する材料でもある。従って、この構造
の半導体装置では、アルミニウム系合金層９と拡散防止
層８とが、配線部を構成している。 拡散防止層８の材料としては、例えば、タングステン（
Ｗ）とか、チタンとタングステンとの合金（ＴｉＷ）と
かが用いられる。 なお、このような拡散防止層に関する文献としては、例
えば、５ｏｌｉｄ　５ｔａｔｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
　（日本版）　、　１９８３年８月号、Ｐｂ０の記事が
ある。

【発明が解決しようとする課題】

（問題点） 拡散防止層に要望される条件としては、アルミニウムの
拡散を防止することの外、次の２つがある。 ■　配線の一部を構成することになるから、電気的抵抗
値が小さいこと。 ■　拡散防止層が上下の層から剥がれたりしないよう、
それらの層との密着性が良好であること。 しかしながら、アルミニウムの拡散を防止する材料の中
で、単独で上記の条件を全て満たすものは未だ見出され
ておらず、いずれかの条件は不満足のままになっている
という問題点があった。 （問題点の説明） 拡散防止層８の材料として、ＴｉＷとＷを用いた場合に
ついて、前記の問題点を説明する。 （１）ＴｉＷを用いた場合 ＴｉＷは、拡散防止層８の上下に位置する層間絶縁膜７
とアルミニウム系合金層９との密着性はよい。従って、
構造は堅固なものとなり、層が剥がれたりすることはな
い。 しかし、ＴｉＷの電気的抵抗値は比較的高く、シート抵
抗値は５０Ω／口である。これは配線抵抗を大きなもの
としてしまう。 （２）Ｗを用いた場合 Ｗの電気抵抗値は５Ω／口であり、ＴｉＷに比して格段
に小さい。従って、配線抵抗は小さくなる。 一方、Ｗはアルミニウム系合金層９との密着性は良いが
、層間絶縁膜７との密着性が悪い。従って、層間剥離を
生ずる恐れがある。 いずれの場合も、前記した全ての条件を満たしていると
は言えない。 本発明は、以上のような問題点を解決することを課題と
するものである。

【課題を解決するだめの手段】

前記課題を解決するため、本発明では、アルミニウム系
合金層の配線とシリコン基板とのコンタクト部における
アルミニウムのシリコン基板への拡散を防止するため、
層間絶縁膜とアルミニウム系合金層との間に拡散防止層
を具えた半導体装置において、該拡散防止層を、コンタ
クト部以外の部分で層間絶縁膜の上面に形成され層間絶
縁膜との密着性が良い第１拡散防止層と、該第１拡散防
止層の上面とコンタクトホール内面とに形成され第１拡
散防止層より電気抵抗が小さく且つ第１拡散防止層およ
びアルミニウム系合金層との密着性の良い第２拡散防止
層とから構成することとした。

【作　　用】

第２拡散防止層は、アルミニウムのシリコン基板への拡
散を防止する作用をする。同時に、電気抵抗値が小さい
ので、配線抵抗を小にする作用をする。 第１拡散防止層は、その材料として、アルミニウムのシ
リコン基板への拡散を防止する性質を持つと共に、層間
絶縁膜および第２拡散防止層の何れに対しても密着性の
良い材料が選ばれる。これにより、第２拡散防止層の層
間絶縁膜に対する密着性が悪いという点を補う作用をす
る。 拡散防止層を、これら第１拡散防止層、第２拡散防止層
の２層から成るものとすることにより、配線抵抗が小さ
く且つ上下の層との密着性も良い拡散防止層を実現する
ことが可能となる。

【実　施　例】

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。 第１図は、本発明の半導体装置の製造過程を示す図であ
る。符号は第２図のものに対応し、１２はレジスト、１
３は第１拡散防止層、１４は第２拡散防止層である。 本発明は、半導体装置に施す拡散防止層を、異なる材料
で形成された第１拡散防止層１３と第２拡散防止層１４
との２つの層で構成し、一方の層が有する不十分な点を
、他方の層が補うようにしたものである。 第１図（イ）〜（ニ）の製造過程を説明しつつ、本発明
の半導体装置の構造を説明する。なお、この例では、第
１拡散防止層１３の材料としてＴｉＷを用い、第２拡散
防止層１４の材料としてＷを用いている。 （１）第１図（イ）の工程 まず、シリコン基板１に、素子分離領域４．ゲート酸化
膜５．ゲート電極６（ポリシリサイド）。 ソース領域２．ドレイン領域３を形成する。次に、Ｓｉ
Ｏ□から成る眉間絶縁膜７をＣＶＤ法により膜厚９００
０人程度定形成する。 その上に、スパッタ法によりＴｉＷを材料とする第１拡
散防止層１３を、膜厚２００人程定形形成する。前記し
たように、ＴｉＷは、層間絶縁膜７との密着性が良いの
で、剥離といった問題が後で起きることはない。 （２）第１図（ロ）の工程 レジスト１２を表面全体に塗布したあと、コンタクトホ
ール１０を開けるためのパターンを形成する。そして、
そのパターンに従い、ＲＩＥ法（Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉ
ｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）により、第１拡散防止層１３と
層間絶縁膜７とをエツチングして、コンタクトホールｌ
Ｏを開ける。 （３）第１図（ハ）の工程、 残っているレジスト１２を、アッシング処理により除去
した後、まずＷを材料とする第２拡散防止層１４を、ス
パッタ法により膜厚１８００人程度定形成する。 ついで、同じくスパッタ法により、アルミニウム系合金
層９　（ＡＩ−１％Ｓｔ）を、膜厚６０００人程度定形
成する。 この工程により、電気的抵抗値の小さいＷの第２拡散防
止層１４が、ソース領域２およびドレイン領域３と直接
接触することになる。従って、この接触部における抵抗
は小さなものとなる。そして、この半導体装置の配線は
、第１拡散防止層１３と第２拡散防止層１４とアルミニ
ウム系合金層９との３つの層から構成されることになる
。 前記したように、ＷはＳｉＯ□から成る層間絶縁膜７に
対しては、密着性は良好ではない。しかし、本発明の構
造では、Ｗの第２拡散防止層１４の上下に位置する層は
、ＴｉＷの第１拡散防止層１３とアルミニウム系合金層
９である。ところがＷは、これら２つの層に対しては密
着性が良いという性質を有する。そのため、層の剥離と
いった問題が後で生ずることはない。 以上のように、配線抵抗の点では、ＴｉＷの第１拡散防
止層１３だけでは大きくなってしまうところを、Ｗの第
２拡散防止層１４が補って小さくしている。 層の密着性の点では、Ｗの第２拡散防止層１４は層間絶
縁膜７との密着性が悪いので、両者に対して密着性の良
いＴｉＷの第１拡散防止層１３を中間に介在させて、密
着の悪い箇所が生じない、Ｌうにしている。 （４）第１図（ニ）の工程 所望の配線となるようパターンを描き、そのパターンに
従い、ＲＩＥ法により配線層（つまり、アルミニウム系
合金層９．第２拡散防止層１４゜第１拡散防止層１３）
をエツチングする。エツチング除去部１１は、このエツ
チングにより除去された部分である。 第１図の例では、第１拡散防止層１３の材料としてＴｉ
Ｗを用い、第２拡散防止層１４の材料としてＷを用いて
いるが、それらと同等の性質を有するものであれば、他
の材料を用いることが出来る。 即ち、第１拡散防止層１３に要求される性質は、■層間
絶縁膜および第２拡散防止層との密着性が良いこと、 ■導電性を有すること、 である。 他方、第２拡散防止層１４に要求される性質は、■アル
ミニウムの拡散を防止すること、■アルミニウム系合金
層および第１拡散防止層との密着性が良いこと、 ■第１拡散防止層より電気抵抗の小さい導電性を有する
こと、 である。

【発明の効果】

以上述べた如く、本発明の半導体装置によれば、アルミ
ニウムのシリコン基板への拡散を防止する拡散防止層を
、配線抵抗を小にする第２拡散防止層と、第２拡散防止
層の層間絶縁膜に対する密着性の悪さを補完する第１拡
散防止層との２層から構成した。 そのため、配線抵抗が小さく且つ上下の層との密着性も
良い拡散防止層を実現することが出来た。

【図面の簡単な説明】

第１図・・・本発明の半導体装置の製造過程を示す同第
２図・・・従来の半導体装置 図において、■はシリコン基板、２はソース領域、３は
ドレイン領域、４は素子分離領域、５はゲート酸化膜、
６はゲート電極、７は層間絶縁膜、８は拡散防止層、９
はアルミニウム系合金層、１０はコンタクトホール、１
１はエツチング除去部、１２はレジスト、１３は第１拡
散防止層、１４は第２拡散防止層である。 特許出願人　　　富士ゼロックス株式会社代理人弁理士
　　本　庄　冨　雄

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　アルミニウム系合金層の配線とシリコン基板とのコン
   タクト部におけるアルミニウムのシリコン基板への拡散
   を防止するため、層間絶縁膜とアルミニウム系合金層と
   の間に拡散防止層を具えた半導体装置において、該拡散
   防止層を、コンタクト部以外の部分で層間絶縁膜の上面
   に形成され層間絶縁膜との密着性が良い第１拡散防止層
   と、該第１拡散防止層の上面とコンタクトホール内面と
   に形成され第１拡散防止層より電気抵抗が小さく且つ第
   １拡散防止層およびアルミニウム系合金層との密着性の
   良い第２拡散防止層とから構成したことを特徴とする半
   導体装置。