JPH0661359A - Semiconductor device wiring connection and forming method thereof - Google Patents

Semiconductor device wiring connection and forming method thereof

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JPH0661359A
JPH0661359A JP4229488A JP22948892A JPH0661359A JP H0661359 A JPH0661359 A JP H0661359A JP 4229488 A JP4229488 A JP 4229488A JP 22948892 A JP22948892 A JP 22948892A JP H0661359 A JPH0661359 A JP H0661359A
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JP
Japan
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layer
wiring
opening
forming
wiring layer
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JP4229488A
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Japanese (ja)
Inventor
Hirobumi Sumi
博文 角
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

PURPOSE:To fully bury a wiring material in an opening so as to lessen a wiring connection in contact resistance by a method wherein an opening provided for an insulating layer penetrating an Si wiring layer and a wiring connection formed of a barrier layer provided for a part of the Si wiring layer which confronts the opening concerned are provided. CONSTITUTION:A wiring connection of a semiconductor device is formed to electrically connect an Si wiring layer 28A provided between insulating layers 26 and 40 to other wirings 24 and 50. The wiring connection concerned is composed of a through-hole 42 provided the insulating layers 26 and 40 penetrating the Si wiring layer 28A and a barrier layer 44 formed on a part 28B of the Si wiring layer 28A confronting the opening 42. A region of the barrier layer 44 which is located adjacent to the Si wiring layer 28A contains oxygen more than that adjacent to the opening 42. By this setup, as the barrier layer 44 is formed on a part of the Si wiring layer 28A which faces the opening 42, a wiring connection of this design can be lessened in contact, resistance and enhanced in barrier properties.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の配線接続
部及びその形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wiring connecting portion of a semiconductor device and a method for forming the wiring connecting portion.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の微細化に伴い、半導体素子
の多層化の検討が進められている。半導体素子のセル面
積の縮小率を計算すると、従来の平面部のみにCMOS
を形成させる場合においては現状よりも80%までセル
面積の縮小化が可能なことが分かっているが、更に一層
のセルの縮小化が検討されている。そのための一手段と
して、特にSRAM等のメモリー素子における集積度を
向上させるために、高抵抗部を薄膜トランジスタ(TF
T)により形成し、これによってセル面積を縮小化させ
る方法がある。例えば、文献「High Density Dual-Acti
ve-Device-Layer(DUAL)-CMOS Structure with Vertical
Tungsten Plug-in Wiring」, K. Oyama,et el, Intern
ational Electron Devices Meeting (IEDM) 1990 Techn
ical Digest pp 59 に記載されているように、或る配線
層を貫通しこの配線層と電気的に接続された接続孔を形
成する所謂プラグイン方式にすることで、56%までセ
ル面積の縮小化が可能となる。
2. Description of the Related Art With the miniaturization of semiconductor devices, studies are underway to increase the number of layers of semiconductor elements. Calculating the reduction ratio of the cell area of a semiconductor device, the CMOS is
It has been found that the cell area can be reduced by 80% in the case of forming cells, but further cell reduction is being studied. As one means for that, in order to improve the degree of integration particularly in a memory device such as SRAM, a high resistance part is formed in a thin film transistor (TF).
There is a method in which the cell area is reduced by using T). For example, the document “High Density Dual-Acti
ve-Device-Layer (DUAL) -CMOS Structure with Vertical
Tungsten Plug-in Wiring ", K. Oyama, et el, Intern
ational Electron Devices Meeting (IEDM) 1990 Techn
As described in ical Digest pp 59, the cell area is reduced to 56% by adopting the so-called plug-in method in which a connection hole that penetrates a certain wiring layer and is electrically connected to this wiring layer is formed. Can be realized.

【0003】このようなセル面積の縮小化に伴い、絶縁
層に形成された開口部に配線材料を埋め込んだ接続孔も
微細化しており、微細な開口部への配線材料の埋め込み
技術が困難さを増している。所謂プラグイン方式におい
ては、例えば半導体素子に形成された下層配線層と、上
層配線層と、これらの配線層の間に絶縁層を介して形成
された中間配線層とを電気的に接続するために、これら
の絶縁層に中間配線層を貫通する開口部を設け、この開
口部に配線として用いられているアルミニウム(Al)
等の配線材料を埋め込む必要がある。
Along with the reduction of the cell area as described above, the connection hole in which the wiring material is embedded in the opening formed in the insulating layer is also miniaturized, which makes it difficult to embed the wiring material in the minute opening. Is increasing. In the so-called plug-in method, for example, to electrically connect a lower wiring layer formed in a semiconductor element, an upper wiring layer, and an intermediate wiring layer formed with an insulating layer between these wiring layers. In these insulating layers, an opening penetrating the intermediate wiring layer is provided, and aluminum (Al) used as a wiring is formed in the opening.
It is necessary to embed wiring materials such as

【0004】この埋め込み方法の1つとして、近年、高
温スパッタ法によるアルミニウム埋め込み技術が注目さ
れている。この方法は、半導体基板を数百度の高温に加
熱した状態でアルミニウム合金をスパッタにて成膜する
ことにより、開口部内でアルミニウムをリフローさせ、
アルミニウムを開口部内に充填し且つ平坦化する技術で
ある。この場合、アルミニウムの下地として、例えばT
i等のアルミニウムと反応し易い材料を用いると、成膜
中のアルミニウムと下地であるTiとの界面反応の進行
によって、両者の間の濡れ性が良くなる結果、アルミニ
ウムが拡がり、良好な埋め込みを行い得ることが知られ
ている。
As one of the embedding methods, an aluminum embedding technique by a high temperature sputtering method has recently received attention. In this method, a semiconductor substrate is heated to a high temperature of hundreds of degrees to form an aluminum alloy by sputtering to reflow aluminum in the opening,
This is a technique of filling aluminum into the opening and flattening it. In this case, as the aluminum base, for example, T
When a material such as i that easily reacts with aluminum is used, the interfacial reaction between aluminum during film formation and Ti as a base improves the wettability between the two, and as a result, the aluminum spreads and good embedding is achieved. It is known to be possible.

【0005】所謂プラグイン方式に高温スパッタ法を適
用したプロセスの概要を、図9を参照して以下説明す
る。
An outline of the process in which the high temperature sputtering method is applied to the so-called plug-in method will be described below with reference to FIG.

【0006】[工程−10]先ず、半導体基板10に素
子分離領域12を形成する。
[Step-10] First, the element isolation region 12 is formed in the semiconductor substrate 10.

【0007】[工程−20]次に、ゲート酸化膜14を
形成し、次いで、ポリシリコン層16及びWSi2層1
8を堆積させた後パターニングを行い、ゲート配線部を
形成し、次にLDD構造を形成するためにイオン注入を
行う。その後、ゲート配線部の側壁にサイドウォール2
0を形成する。こうして、ゲート酸化膜14、ポリシリ
コン16、WSi218及びサイドウォール20から成
るゲート電極領域22が形成される。
[Step-20] Next, the gate oxide film 14 is formed, and then the polysilicon layer 16 and the WSi 2 layer 1 are formed.
After depositing No. 8, patterning is performed to form a gate wiring portion, and then ion implantation is performed to form an LDD structure. After that, the side wall 2 is formed on the side wall of the gate wiring portion.
Form 0. Thus, the gate electrode region 22 including the gate oxide film 14, the polysilicon 16, the WSi 2 18 and the sidewall 20 is formed.

【0008】[工程−30]次いで、ソース・ドレイン
領域24を形成するために、イオン注入を施す(図9の
(A)参照)。この半導体基板に形成されたソース・ド
レイン領域24が、以降の工程で形成される接続孔によ
ってその他の配線層と電気的に接続される下層配線層で
ある。
[Step-30] Next, ion implantation is performed to form the source / drain regions 24 (see FIG. 9A). The source / drain regions 24 formed on the semiconductor substrate are lower wiring layers electrically connected to other wiring layers through connection holes formed in the subsequent steps.

【0009】[工程−40]全面に第1の絶縁層26を
形成し、第1の絶縁層26の上に薄膜トランジスタ(T
FT)を形成する。そのために、先ず、配線用兼ソース
・ドレイン領域形成用の第1のポリシリコン層28を形
成する。この第1のポリシリコン層28がTFT用の配
線層となる。そしてTFT用ゲート酸化膜32を第1の
ポリシリコン層28に形成し、更にTFTゲート電極用
のリンがドープされた第2のポリシリコン層34を堆積
させた後第2のポリシリコン層34をパターニングして
TFT用ゲート電極36を形成し、更にイオン注入を行
って、第1のポリシリコン層にTFT用のソース・ドレ
イン領域38を形成する。
[Step-40] A first insulating layer 26 is formed on the entire surface, and a thin film transistor (T) is formed on the first insulating layer 26.
FT) is formed. For that purpose, first, a first polysilicon layer 28 for wiring and for forming source / drain regions is formed. This first polysilicon layer 28 becomes a wiring layer for the TFT. Then, a TFT gate oxide film 32 is formed on the first polysilicon layer 28, and a phosphorus-doped second polysilicon layer 34 for the TFT gate electrode is further deposited, and then the second polysilicon layer 34 is formed. The TFT gate electrode 36 is formed by patterning, and ion implantation is further performed to form the source / drain regions 38 for the TFT in the first polysilicon layer.

【0010】[工程−50]次に、全面に第2の絶縁膜
40を堆積させ、パターニング及びエッチングを行い、
第2の絶縁層40、第1のポリシリコン層28、第1の
絶縁層26を貫通し、半導体基板に形成されたソース・
ドレイン領域24に至る開口部42を形成する(図9の
(B)参照)。
[Step-50] Next, a second insulating film 40 is deposited on the entire surface, patterned and etched,
A source layer formed on the semiconductor substrate through the second insulating layer 40, the first polysilicon layer 28, and the first insulating layer 26.
An opening 42 reaching the drain region 24 is formed (see FIG. 9B).

【0011】[工程−60]そして、開口部内に、金属
配線層48,50(例えば、Al/Ti/TiON/T
i構造)を形成する。次に、レジストパターニングを行
い、ドライエッチングによって上層配線を形成する(図
9の(C)参照)。こうして、開口部内に金属配線材料
が埋め込まれた接続孔が完成する。接続孔は、半導体基
板に形成されたソース・ドレイン領域24から成る下層
配線層、TFT用の配線層28及び上層配線50を電気
的に接続する。
[Step-60] Then, in the opening, metal wiring layers 48 and 50 (for example, Al / Ti / TiON / T) are formed.
i structure) is formed. Next, resist patterning is performed, and upper layer wiring is formed by dry etching (see FIG. 9C). In this way, the connection hole in which the metal wiring material is embedded in the opening is completed. The connection holes electrically connect the lower wiring layer formed of the source / drain regions 24 formed in the semiconductor substrate, the wiring layer 28 for TFT, and the upper wiring 50.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
プロセスにおいては、TFT用の配線層とアルミニウム
とは、Ti/TiON/Ti構造から成るバリアメタル
層を介して電気的に接続されているので、TFT用の配
線層とアルミニウムとのコンタクト抵抗が高いという問
題がある。また、このようなバリアメタル層を開口部の
側壁及び露出したTFT用配線層上に均一に形成するこ
とは困難であり、このようなバリアメタル層だけでは、
アルミニウムがTFT用配線層へ突き抜けることを防止
できないという問題がある。更には、アルミニウムとバ
リアメタル層との濡れ性に起因して、開口部内でのアル
ミニウムの埋め込み性が悪いという問題もある。
However, in the above process, since the wiring layer for the TFT and the aluminum are electrically connected via the barrier metal layer having the Ti / TiON / Ti structure, There is a problem that the contact resistance between the wiring layer for TFT and aluminum is high. Further, it is difficult to uniformly form such a barrier metal layer on the sidewall of the opening and on the exposed wiring layer for TFT, and with such a barrier metal layer alone,
There is a problem that aluminum cannot be prevented from penetrating into the TFT wiring layer. Further, there is a problem that the filling property of aluminum in the opening is poor due to the wettability between aluminum and the barrier metal layer.

【0013】開口部を埋め込む技術として、タングステ
ン(W)プラグを開口部内に形成する方法も知られてい
る。タングステンは高融点金属であるため、タングステ
ンプラグを形成することによって、以降の工程での高温
処理が可能になる。WとSiは600゜C程度で容易に
反応するために、例えば開口部に露出したTFT用配線
層のSiとWとの境界領域において、WがSi中に拡散
し、タングステンシリサイドが形成される。WのSiへ
の拡散に起因して、Wプラグにボイドが形成されるとい
う問題がある。また、シリコン半導体基板にWが拡散し
て接合リークが劣化する。このため、タングステンプラ
グを用いた場合においても、プロセス上の温度に制限を
受けるという問題がある。
As a technique for filling the opening, a method of forming a tungsten (W) plug in the opening is also known. Since tungsten is a refractory metal, forming a tungsten plug enables high-temperature treatment in the subsequent steps. Since W and Si easily react at about 600 ° C., for example, W diffuses into Si in the boundary region between Si and W of the TFT wiring layer exposed in the opening to form tungsten silicide. . There is a problem that voids are formed in the W plug due to the diffusion of W into Si. In addition, W diffuses into the silicon semiconductor substrate and junction leakage deteriorates. Therefore, even when the tungsten plug is used, there is a problem that the process temperature is limited.

【0014】開口部に露出したTFT用配線層を含む開
口部の側壁全面、及び開口部の底部に露出したソース・
ドレイン領域にTiSi2層を形成することによって、
開口部に埋め込まれたアルミニウムとTFT用配線層あ
るいはソース・ドレイン領域から成る下層配線層とのコ
ンタクト抵抗を低減させ、且つアルミニウムの濡れ性改
善によるアルミニウムの埋め込み性を向上させることも
考えられる。しかしながら、通常の方法で形成されたT
iSi2層は、900゜C程度の高温プロセスで凝集
し、その結果、シート抵抗が増加するという問題があ
る。例えば、シート抵抗に関する実験では、100Ω/
□から300Ω/□までシート抵抗が増加した例があ
る。
The entire side wall of the opening including the TFT wiring layer exposed in the opening and the source exposed in the bottom of the opening.
By forming a TiSi 2 layer in the drain region,
It is also possible to reduce the contact resistance between the aluminum buried in the opening and the TFT wiring layer or the lower wiring layer composed of the source / drain regions, and improve the aluminum embedding property by improving the wettability of aluminum. However, the T formed by the usual method
The iSi 2 layer aggregates in a high temperature process of about 900 ° C., resulting in an increase in sheet resistance. For example, in an experiment relating to sheet resistance, 100Ω /
In some cases, the sheet resistance increased from □ to 300Ω / □.

【0015】以上のように、量産レベルで微細な接続孔
を有する集積回路を形成する場合、低い抵抗値を有し、
耐熱性に優れ、安定したしかも高度のバリヤ性を有し、
更には配線材料を完全に開口部内に埋め込み得る、半導
体装置の配線接続部及びその形成方法は、未だ知られて
いない。従って、本発明の目的は、このような要求を満
足し得る半導体装置の配線接続部及びその形成方法を提
供することにある。
As described above, in the case of forming an integrated circuit having fine connection holes on a mass production level, it has a low resistance value,
It has excellent heat resistance, stable and high barrier properties,
Furthermore, a wiring connection portion of a semiconductor device and a method of forming the wiring material, which can completely fill the wiring material in the opening, have not yet been known. Therefore, an object of the present invention is to provide a wiring connection portion of a semiconductor device and a method of forming the wiring connection portion, which can satisfy such requirements.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記の目的は、以下の特
徴を有する本発明の第1の態様によって達成することが
できる。即ち、絶縁層と絶縁層の間に設けられたSi系
配線層を他の配線部に電気的に接続する、本発明の第1
の態様に係る半導体装置の配線接続部は、図1の(A)
にその構造の模式的な一部断面図を示すように、(イ)
絶縁層に形成され且つSi系配線層を貫通する開口部
と、(ロ)この開口部に面したSi系配線層の部分に形
成されたバリア層、から成ることを特徴とする。
The above object can be achieved by the first aspect of the present invention having the following features. That is, the first embodiment of the present invention, in which the Si-based wiring layer provided between the insulating layers is electrically connected to another wiring portion.
The wiring connection portion of the semiconductor device according to the embodiment of FIG.
As shown in the schematic partial cross-sectional view of the structure in (a)
It is characterized by comprising an opening formed in the insulating layer and penetrating the Si-based wiring layer, and (b) a barrier layer formed in the portion of the Si-based wiring layer facing the opening.

【0017】この本発明の第1の態様に係る半導体装置
の配線接続部においては、バリア層は金属シリサイド層
から成ることが好ましい。更に、図1の(B)に模式的
な一部断面図を示すように、金属シリサイドから成るバ
リア層のSi配線層近傍の領域には、開口部近傍の領域
よりも酸素が多く含まれていることが一層好ましく、こ
れによって、金属シリサイドから成るバリア層に高耐熱
性を付与することができる。
In the wiring connection portion of the semiconductor device according to the first aspect of the present invention, the barrier layer is preferably made of a metal silicide layer. Further, as shown in the schematic partial cross-sectional view in FIG. 1B, the region of the barrier layer made of metal silicide near the Si wiring layer contains more oxygen than the region near the opening. It is more preferable that the barrier layer made of metal silicide has high heat resistance.

【0018】上記の本発明の第1の態様に係る半導体装
置の配線接続部は、以下の特徴を有する本発明の第1の
態様に係る半導体装置の配線接続部の形成方法によって
形成することができる。即ち、絶縁層と絶縁層の間に設
けられたSi系配線層を他の配線部に電気的に接続す
る、この第1の態様に係る配線接続部の形成方法は、
(イ)Si系配線層を貫通する開口部を絶縁層に形成す
る工程と、(ロ)開口部に露出したSi系配線層の部分
にバリア層を形成する工程、から成ることを特徴とす
る。
The wiring connection portion of the semiconductor device according to the first aspect of the present invention can be formed by the method for forming the wiring connection portion of the semiconductor device according to the first aspect of the present invention having the following characteristics. it can. That is, the method for forming a wiring connecting portion according to the first aspect, in which the Si-based wiring layer provided between the insulating layers is electrically connected to another wiring portion,
(A) A step of forming an opening penetrating the Si-based wiring layer in the insulating layer, and (b) a step of forming a barrier layer in the portion of the Si-based wiring layer exposed in the opening. .

【0019】本発明の第1の態様に係る半導体装置の配
線接続部の形成方法においては、バリア層は金属シリサ
イド層から成り、(ロ)のバリア層を形成する工程は、
(ロ−1)開口部に露出したSi系配線層の部分に酸化
層を形成する工程と、(ロ−2)開口部の側壁に酸化層
の表面に金属層を形成し、この金属層をシリサイド化す
る工程と、(ロ−3)未反応の金属層を除去する工程
と、(ロ−4)形成された金属シリサイド層に、高温の
アニール処理を施すアニール工程、から成ることが好ま
しい。かかるバリア層の形成工程により、金属シリサイ
ドから成るバリア層のSi配線層近傍の領域には、開口
部近傍の領域よりも酸素が多く含まれ、その結果、金属
シリサイドから成るバリア層に高耐熱性を付与すること
ができる。
In the method for forming the wiring connection portion of the semiconductor device according to the first aspect of the present invention, the barrier layer is made of a metal silicide layer, and the step of forming the barrier layer of (b) comprises:
(B-1) A step of forming an oxide layer on the portion of the Si-based wiring layer exposed in the opening, and (b-2) forming a metal layer on the surface of the oxide layer on the side wall of the opening. It is preferable to include a silicidation step, (b-3) a step of removing the unreacted metal layer, and (b-4) an annealing step of subjecting the formed metal silicide layer to an annealing treatment at a high temperature. By the step of forming the barrier layer, the region of the barrier layer made of metal silicide near the Si wiring layer contains more oxygen than the region near the opening, and as a result, the barrier layer made of metal silicide has high heat resistance. Can be given.

【0020】上記の目的は、更に、以下の特徴を有する
本発明の第2の態様によって達成することができる。即
ち、絶縁層と絶縁層の間に設けられたSi系配線層を他
の配線部に電気的に接続する、本発明の第2の態様に係
る半導体装置の配線接続部は、図2の(A)にその構造
の模式的な一部断面図を示すように、(イ)絶縁層に形
成され且つSi系配線層を貫通する開口部と、(ロ)開
口部の側壁及び開口部に面したSi系配線層の部分の上
に形成されたSi系材料薄層と、(ハ)Si系材料薄層
の表面に形成された金属シリサイド層、から成ることを
特徴とする。
The above object can be further achieved by the second aspect of the present invention having the following features. That is, the wiring connection portion of the semiconductor device according to the second aspect of the present invention, which electrically connects the Si-based wiring layer provided between the insulating layers to another wiring portion, is shown in FIG. As shown in the schematic partial cross-sectional view of the structure in (A), (a) an opening formed in the insulating layer and penetrating the Si-based wiring layer, and (b) a side wall of the opening and a surface on the opening. And a metal silicide layer formed on the surface of the (c) Si-based material thin layer.

【0021】この本発明の第2の態様に係る半導体装置
の配線接続部においては、図2の(B)に模式的な一部
断面図を示すように、開口部に面したSi系配線層の部
分に形成された金属シリサイドから成るバリア層を更に
備えていることが望ましい。この金属シリサイドから成
るバリア層のSi配線層近傍の領域には、開口部近傍の
領域よりも酸素が多く含まれていることが一層好まし
く、これによって、金属シリサイドから成るバリア層に
高耐熱性を付与することができる。
In the wiring connection portion of the semiconductor device according to the second aspect of the present invention, as shown in the schematic partial sectional view of FIG. 2B, the Si-based wiring layer facing the opening is formed. It is desirable to further include a barrier layer formed of a metal silicide formed in the portion of. It is more preferable that the region near the Si wiring layer of the barrier layer made of the metal silicide contains more oxygen than the region near the opening, whereby the barrier layer made of the metal silicide has high heat resistance. Can be granted.

【0022】上記の本発明の第2の態様に係る半導体装
置の配線接続部は、以下の特徴を有する本発明の第2の
態様に係る半導体装置の配線接続部の形成方法によって
形成することができる。即ち、絶縁層と絶縁層の間に設
けられたSi系配線層を他の配線部に電気的に接続す
る、この第2の態様に係る配線接続部の形成方法は、
(イ)Si系配線層を貫通する開口部を絶縁層に形成す
る工程と、(ロ)開口部の側壁及び開口部に面したSi
系配線層の部分の上にSi系材料薄層を形成し、次い
で、Si系材料薄層の表面に酸化層を形成する工程と、
(ハ)Si系材料薄層の表面に金属層を形成し、この金
属層をシリサイド化する工程と、(ニ)未反応の金属層
を除去する工程と、(ホ)形成された金属シリサイド層
に、高温のアニール処理を施すアニール工程、から成る
ことを特徴とする。かかる金属シリサイド層の形成工程
により、金属シリサイド層のSi系材料薄層近傍の領域
には、開口部近傍の領域よりも酸素が多く含まれ、その
結果、金属シリサイド層に高耐熱性を付与することがで
きる。
The wiring connecting portion of the semiconductor device according to the second aspect of the present invention can be formed by the method for forming the wiring connecting portion of the semiconductor device according to the second aspect of the present invention having the following characteristics. it can. That is, the method for forming the wiring connecting portion according to the second aspect, in which the Si-based wiring layer provided between the insulating layers is electrically connected to another wiring portion,
(A) a step of forming an opening in the insulating layer that penetrates the Si-based wiring layer; and (b) a sidewall of the opening and Si facing the opening.
A step of forming a Si-based material thin layer on the system wiring layer portion, and then forming an oxide layer on the surface of the Si-based material thin layer;
(C) A step of forming a metal layer on the surface of the Si-based material thin layer and silicidizing the metal layer, (d) a step of removing the unreacted metal layer, and (e) a formed metal silicide layer. And an annealing step of performing a high-temperature annealing treatment. By the step of forming the metal silicide layer, the region of the metal silicide layer near the Si-based material thin layer contains more oxygen than the region near the opening, and as a result, the metal silicide layer has high heat resistance. be able to.

【0023】本発明の第2の態様に係る半導体装置の配
線接続部の形成方法においては、工程(イ)と工程
(ロ)の間において、開口部に露出したSi系配線層の
部分に金属シリサイドから成るバリア層を形成すること
が望ましい。バリア層の形成工程は、好ましくは、開口
部に露出したSi系配線層の部分に酸化層を形成する工
程と、開口部の側壁に酸化層の表面に金属層を形成し、
この金属層をシリサイド化する工程と、未反応の金属層
を除去する工程と、形成された金属シリサイド層に、高
温のアニール処理を施すアニール工程、から成ることが
好ましい。かかるバリア層の形成工程により、金属シリ
サイドから成るバリア層のSi配線層近傍の領域には、
開口部近傍の領域よりも酸素が多く含まれ、その結果、
金属シリサイドから成るバリア層に高耐熱性を付与する
ことができる。
In the method for forming the wiring connection portion of the semiconductor device according to the second aspect of the present invention, metal is formed in the portion of the Si-based wiring layer exposed in the opening between the step (a) and the step (b). It is desirable to form a barrier layer made of silicide. The step of forming the barrier layer is preferably a step of forming an oxide layer on the portion of the Si-based wiring layer exposed in the opening, and forming a metal layer on the surface of the oxide layer on the sidewall of the opening,
It is preferable to include a step of silicidizing the metal layer, a step of removing the unreacted metal layer, and an annealing step of subjecting the formed metal silicide layer to an annealing treatment at a high temperature. By the barrier layer forming step, a region of the barrier layer made of metal silicide in the vicinity of the Si wiring layer is
It contains more oxygen than the area near the opening, and as a result,
High heat resistance can be imparted to the barrier layer made of metal silicide.

【0024】更に、上記の目的は、以下の特徴を有する
本発明の第3の態様によって達成することができる。即
ち、絶縁層に形成された開口部の底部に露出したSi系
配線層を他の配線部に電気的に接続する、本発明の第3
の態様に係る半導体装置の配線接続部は、図1の(B)
又は図2の(A)にその構造の模式的な一部断面図を示
すように、少なくとも開口部の底部に露出したSi系配
線層の部分の上あるいは上方に形成され、Si系配線層
近傍の領域の酸素含有率が開口部近傍の領域の酸素含有
率よりも高い、金属シリサイド層から成ることを特徴と
する。この金属シリサイド層は、開口部の底部に露出し
たSi系配線層の部分の上だけでなく、絶縁層の下に存
在するSi系配線層の上に延びていてもよい。
Further, the above object can be achieved by the third aspect of the present invention having the following features. That is, the Si-based wiring layer exposed at the bottom of the opening formed in the insulating layer is electrically connected to another wiring portion.
The wiring connection portion of the semiconductor device according to the embodiment of FIG.
Alternatively, as shown in a schematic partial cross-sectional view of the structure in FIG. 2A, it is formed on or above the portion of the Si-based wiring layer exposed at least at the bottom of the opening and near the Si-based wiring layer. It is characterized by comprising a metal silicide layer in which the oxygen content of the region is higher than that of the region near the opening. The metal silicide layer may extend not only on the portion of the Si-based wiring layer exposed at the bottom of the opening but also on the Si-based wiring layer existing under the insulating layer.

【0025】[0025]

【作用】本発明の第1の態様に係る半導体装置の配線接
続部においては、開口部に面したSi系配線層の部分に
バリア層が形成されているので、低コンタクト抵抗化、
高バリア性を得ることができる。
In the wiring connection portion of the semiconductor device according to the first aspect of the present invention, since the barrier layer is formed in the portion of the Si-based wiring layer facing the opening, the contact resistance is reduced.
A high barrier property can be obtained.

【0026】本発明の第2の態様に係る半導体装置の配
線接続部においては、Si系材料薄層が開口部の側壁及
び開口部に面したSi系配線層の部分の上に形成され、
更に、金属シリサイド層がSi系材料薄層の表面に形成
されているので、特に耐熱性に優れている。しかも、配
線材料との間の濡れ性に優れるので、配線材料を完全に
開口部内に埋め込み得る。
In the wiring connection portion of the semiconductor device according to the second aspect of the present invention, the thin layer of Si-based material is formed on the side wall of the opening and the portion of the Si-based wiring layer facing the opening,
Furthermore, since the metal silicide layer is formed on the surface of the Si-based material thin layer, it is particularly excellent in heat resistance. Moreover, since the wettability with the wiring material is excellent, the wiring material can be completely embedded in the opening.

【0027】本発明の第3の態様に係る半導体装置の配
線接続部においては、金属シリサイド層は、Si系配線
層近傍の領域の酸素含有率が開口部近傍の領域の酸素含
有率よりも高いことを特徴とし、このような特徴を有す
ることによって、特に優れた耐熱性を有し得る。
In the wiring connection portion of the semiconductor device according to the third aspect of the present invention, in the metal silicide layer, the oxygen content rate in the region near the Si-based wiring layer is higher than the oxygen content rate in the region near the opening. It is characterized by having such a characteristic, and it can have especially excellent heat resistance.

【0028】[0028]

【実施例】図面を参照して、実施例に基づき、本発明を
以下説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below based on embodiments with reference to the drawings.

【0029】(実施例−1)実施例−1は、本発明の第
1の態様及び第3の態様に係る半導体装置の配線接続部
及びその形成方法を具体化した例である。以下、図3〜
図5を参照して各工程を詳しく説明するが、その概要は
以下のとおりである。
(Example-1) Example-1 is an example in which the wiring connection portion of the semiconductor device and the method for forming the same according to the first and third aspects of the present invention are embodied. Below, FIG.
Each step will be described in detail with reference to FIG. 5, and the outline thereof is as follows.

【0030】[工程−100]〜[工程−140]先
ず、絶縁層の間にSi系配線層を形成する。そのため
に、先ず、従来の方法で半導体基板10にゲート電極領
域22及びソース・ドレイン領域24を形成し、次い
で、第1の絶縁層26を全面に形成する。その後、第1
の絶縁層26の上に薄膜トランジスタ(TFT)を形成
する。尚、TFTのために形成された第1のポリシリコ
ン層28の一部分28Aが、絶縁層の間に設けられたS
i系配線層となる。次に、第2の絶縁層40を全面に形
成する。 [工程−150]その後、Si系配線層を貫通する開口
部を絶縁層に形成する。即ち、第2の絶縁層40、Si
系配線層28A、第1の絶縁層26を貫通した開口部4
2を形成する。 [工程−160]〜[工程−180]次いで、開口部4
2に露出したSi系配線層28Aの部分28Bを酸化す
ることが望ましい。その後、開口部に露出したSi系配
線層の部分にバリア層を形成する。好ましくは、バリア
層はチタンシリサイド層から成る。
[Step-100] to [Step-140] First, a Si wiring layer is formed between the insulating layers. For that purpose, first, the gate electrode region 22 and the source / drain regions 24 are formed on the semiconductor substrate 10 by the conventional method, and then the first insulating layer 26 is formed on the entire surface. Then the first
A thin film transistor (TFT) is formed on the insulating layer 26. In addition, a part 28A of the first polysilicon layer 28 formed for the TFT is provided between the insulating layers.
It becomes an i-system wiring layer. Next, the second insulating layer 40 is formed on the entire surface. [Step-150] After that, an opening penetrating the Si-based wiring layer is formed in the insulating layer. That is, the second insulating layer 40, Si
Opening 4 penetrating the system wiring layer 28A and the first insulating layer 26
Form 2. [Step-160] to [Step-180] Then, the opening 4
It is desirable to oxidize the portion 28B of the Si-based wiring layer 28A exposed at 2. Then, a barrier layer is formed on the portion of the Si-based wiring layer exposed in the opening. Preferably, the barrier layer comprises a titanium silicide layer.

【0031】このような工程を経ることにより、図4の
(B)に半導体装置の模式的な一部断面図を示すよう
に、絶縁層26,40の間に設けられたSi系配線層2
8Aを他の配線部24,50に電気的に接続する半導体
装置の配線接続部が形成される。この配線接続部は、
(イ)絶縁層26,40に形成され且つSi系配線層2
8Aを貫通した開口部42と、(ロ)この開口部に面し
たSi系配線層の部分28Bに形成されたバリア層4
4、から成る。バリア層44は好ましくはチタンシリサ
イド層から成り、より好ましくは、このバリア層44の
Si配線層近傍の領域には、開口部近傍の領域よりも酸
素が多く含まれている。
Through these steps, as shown in the schematic partial cross-sectional view of the semiconductor device in FIG. 4B, the Si-based wiring layer 2 provided between the insulating layers 26 and 40.
A wiring connection portion of the semiconductor device for electrically connecting 8A to the other wiring portions 24 and 50 is formed. This wiring connection is
(A) Si-based wiring layer 2 formed on the insulating layers 26 and 40
8A, and the barrier layer 4 formed in (B) the portion 28B of the Si-based wiring layer facing this opening.
It consists of four. The barrier layer 44 is preferably made of a titanium silicide layer, and more preferably, the region near the Si wiring layer of the barrier layer 44 contains more oxygen than the region near the opening.

【0032】また、このような工程を経ることにより、
図3の(B)に示すように、絶縁層26に形成された開
口部42の底部に露出したSi系配線層24を他の配線
部28A,50に電気的に接続する半導体装置の配線接
続部が形成される。この配線接続部は、少なくとも開口
部の底部に露出したSi系配線層(実施例−1ではソー
ス・ドレイン領域24)の部分の上に形成され、Si系
配線層近傍の領域の酸素含有率が開口部近傍の領域の酸
素含有率よりも高い、金属シリサイド層46から成る。
Further, by going through such steps,
As shown in FIG. 3B, the wiring connection of the semiconductor device in which the Si-based wiring layer 24 exposed at the bottom of the opening 42 formed in the insulating layer 26 is electrically connected to other wiring portions 28A and 50. Parts are formed. This wiring connection portion is formed on at least the portion of the Si-based wiring layer (source / drain region 24 in Example-1) exposed at the bottom of the opening, and the oxygen content in the region near the Si-based wiring layer is high. It is composed of the metal silicide layer 46 having a higher oxygen content rate in the region near the opening.

【0033】[工程−100]先ず、従来の方法で半導
体基板10に素子分離領域12を形成する。次に、半導
体基板10の全面を熱酸化させ、膜厚12nmのゲート
酸化膜14を形成する。ゲート酸化膜14の形成条件
を、例えば、 使用ガス:H2/O2=6/4 リッター/分 温度 :850゜C とすることができる。
[Step-100] First, the element isolation region 12 is formed in the semiconductor substrate 10 by a conventional method. Next, the entire surface of the semiconductor substrate 10 is thermally oxidized to form a gate oxide film 14 having a film thickness of 12 nm. The conditions for forming the gate oxide film 14 can be, for example, used gas: H 2 / O 2 = 6/4 liters / minute Temperature: 850 ° C.

【0034】[工程−110]その後、半導体基板10
にゲート電極領域を形成する。そのために、ポリシリコ
ン層16を半導体基板10の全面に、例えばCVD法で
厚さ200nm堆積させる。この堆積の条件を、例え
ば、 使用ガス:SiH4/PH3/H2=500/0.35/
50sccm 温度 :580゜C 圧力 :79.8Pa とすることができる。更に、このポリシリコン層16の
上にWSi2層18を、例えばCVD法で100nm堆
積させる。堆積を、例えば以下の条件で行うことができ
る。 使用ガス:WF6/SiH4/He=10/1000/3
60sccm 温度 :360゜C 圧力 :26.6Pa その後、レジストパターニングを行い、ポリシリコン層
16及びWSi2層18をドライエッチングする。ドラ
イエッチングの条件を、例えば、 使用ガス :C2Cl33/SF6=65/5sccm マイクロ波パワー:100W RFパワー :100W 圧力 :1.33Pa とすることができる。次に、LDD構造を形成するため
に、ソース・ドレイン領域形成予定領域にイオン注入を
施した後、ポリシリコン層16及びWSi2層18の側
壁にサイドウォール20を形成する。こうして、ゲート
酸化膜14、ポリシリコン層16、WSi2層18、サ
イドウォール20から成るゲート電極領域22が形成さ
れる。次いで、ソース・ドレイン領域24を形成するた
めに、イオン注入を行う。イオン注入を、例えば以下の
条件で行うことができる。 NMOSの場合:As+ 50keV 5×1015
cm2 PMOSの場合:BF2 + 20keV 3×1015
cm2 以上の工程は通常の半導体素子の形成方法に基づいてい
る。尚、実施例−1においては、接続すべき下層配線層
はソース・ドレイン領域24である。
[Step-110] After that, the semiconductor substrate 10
Forming a gate electrode region. Therefore, the polysilicon layer 16 is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 10 to a thickness of 200 nm by, for example, the CVD method. The conditions of this deposition are, for example, used gas: SiH 4 / PH 3 / H 2 = 500 / 0.35 /
The temperature may be 50 sccm, the pressure may be 580 ° C, and the pressure may be 79.8 Pa. Further, a WSi 2 layer 18 is deposited to 100 nm on the polysilicon layer 16 by, for example, the CVD method. The deposition can be performed, for example, under the following conditions. Gas used: WF 6 / SiH 4 / He = 10/1000/3
60 sccm Temperature: 360 ° C Pressure: 26.6 Pa After that, resist patterning is performed and the polysilicon layer 16 and the WSi 2 layer 18 are dry-etched. The conditions of dry etching can be, for example, used gas: C 2 Cl 3 F 3 / SF 6 = 65/5 sccm microwave power: 100 W RF power: 100 W pressure: 1.33 Pa. Next, in order to form an LDD structure, after ion-implanting the regions where the source / drain regions are to be formed, sidewalls 20 are formed on the sidewalls of the polysilicon layer 16 and the WSi 2 layer 18. Thus, the gate electrode region 22 including the gate oxide film 14, the polysilicon layer 16, the WSi 2 layer 18, and the sidewall 20 is formed. Then, ion implantation is performed to form the source / drain regions 24. Ion implantation can be performed, for example, under the following conditions. For NMOS: As + 50 keV 5 × 10 15 /
cm 2 PMOS: BF 2 + 20 keV 3 × 10 15 /
The process of cm 2 or more is based on a general method for forming a semiconductor element. In Example-1, the lower wiring layer to be connected is the source / drain region 24.

【0035】[工程−120]次に、例えばCVD法で
SiO2から成る厚さ500nmの第1の絶縁層26を
全面に堆積させる。CVDの条件を、例えば、 使用ガス:SiH4/O2/N2=250/250/10
0sccm 圧力 :13.3Pa 温度 :420゜C とすることができる。こうして、図3の(A)に模式的
な一部断面図を示す半導体素子が形成される。
[Step-120] Next, a first insulating layer 26 made of SiO 2 and having a thickness of 500 nm is deposited on the entire surface by, eg, CVD. The CVD conditions are, for example, used gas: SiH 4 / O 2 / N 2 = 250/250/10
The pressure may be 0 sccm, the pressure may be 13.3 Pa, and the temperature may be 420 ° C. In this way, the semiconductor element whose schematic partial cross-sectional view is shown in FIG.

【0036】[工程−130]次いで、第1の絶縁層2
6の上に薄膜トランジスタ(TFT)を形成する。その
ために、先ず、第1の絶縁層26の上に厚さ300nm
の第1のポリシリコン層28を、例えば、以下の条件で
CVD法で形成する。 使用ガス:SiH4/PH3/H2=500/0.35/
50sccm 温度 :580゜C 圧力 :79.8Pa この第1のポリシリコン層28の一部分28Aが、絶縁
層の間に設けられたSi系配線層となる。
[Step-130] Next, the first insulating layer 2
A thin film transistor (TFT) is formed on the substrate 6. Therefore, first, a thickness of 300 nm is formed on the first insulating layer 26.
The first polysilicon layer 28 is formed by the CVD method under the following conditions, for example. Gas used: SiH 4 / PH 3 / H 2 = 500 / 0.35 /
50 sccm Temperature: 580 ° C. Pressure: 79.8 Pa A part 28A of the first polysilicon layer 28 becomes a Si-based wiring layer provided between the insulating layers.

【0037】その後、厚さ16nmのTFT用ゲート酸
化膜32を形成するために、第1のポリシリコン層28
の表面を酸化する。TFT用ゲート酸化膜32の形成条
件を、例えば、 使用ガス:H2/O2=6/4 リッター/分 温度 :850゜C とすることができる。次いで、ゲート電極用のリンがド
ープされた厚さ200nmの第2のポリシリコン層34
をTFT用ゲート酸化膜32の上に、例えば以下の条件
でCVD法にて形成する。 使用ガス:SiH4/PH3/H2=500/0.35/
50sccm 温度 :580゜C 圧力 :79.8Pa その後、レジストパターニングを行いドライエッチング
によってTFT用ゲート電極部36を完成させる。ドラ
イエッチングの条件を、例えば、 使用ガス :C2Cl33/SF6=65/5sccm マイクロ波パワー:100W RFパワー :100W 圧力 :1.33Pa とすることができる。その後、TFT用のソース・ドレ
イン領域38を形成するために、イオン注入を行う。イ
オン注入の条件を、例えば、 NMOSの場合:As+ 50keV 5×1015
cm2 PMOSの場合:BF2 + 20keV 3×1015
cm2 とすることができる。こうして、TFTが完成する(図
3の(B)参照)。
Then, in order to form a TFT gate oxide film 32 having a thickness of 16 nm, the first polysilicon layer 28 is formed.
Oxidize the surface of. The conditions for forming the TFT gate oxide film 32 may be, for example, used gas: H 2 / O 2 = 6/4 liters / minute Temperature: 850 ° C. Then, a second polysilicon layer 34 having a thickness of 200 nm and doped with phosphorus for the gate electrode is formed.
Is formed on the TFT gate oxide film 32 by the CVD method under the following conditions, for example. Gas used: SiH 4 / PH 3 / H 2 = 500 / 0.35 /
50 sccm Temperature: 580 ° C. Pressure: 79.8 Pa After that, resist patterning is performed and the TFT gate electrode portion 36 is completed by dry etching. The conditions of dry etching can be, for example, used gas: C 2 Cl 3 F 3 / SF 6 = 65/5 sccm microwave power: 100 W RF power: 100 W pressure: 1.33 Pa. Then, ion implantation is performed to form the source / drain regions 38 for the TFT. The ion implantation conditions are, for example, in the case of NMOS: As + 50 keV 5 × 10 15 /
cm 2 PMOS: BF 2 + 20 keV 3 × 10 15 /
It can be cm 2 . In this way, the TFT is completed (see FIG. 3B).

【0038】[工程−140]次に、例えばCVD法で
SiO2から成る厚さ500nmの第2の絶縁層40を
全面に堆積させる。CVDの条件を、例えば、 使用ガス:SiH4/O2/N2=250/250/10
0sccm 圧力 :13.3Pa 温度 :420゜C とすることができる。こうして、2つの絶縁層(第1の
絶縁層26及び第2の絶縁層40)の間に設けられた第
1のポリシリコン層28の一部分から成るSi系配線層
28Aが形成される。
[Step-140] Next, a second insulating layer 40 made of SiO 2 and having a thickness of 500 nm is deposited on the entire surface by, eg, CVD. The CVD conditions are, for example, used gas: SiH 4 / O 2 / N 2 = 250/250/10
The pressure may be 0 sccm, the pressure may be 13.3 Pa, and the temperature may be 420 ° C. Thus, the Si-based wiring layer 28A formed of a part of the first polysilicon layer 28 provided between the two insulating layers (the first insulating layer 26 and the second insulating layer 40) is formed.

【0039】[工程−150]次いで、レジストパター
ニングを行い、ドライエッチングを行うことによって、
開口部42を形成する。ドライエッチングの条件を、例
えば、 使用ガス :C48=50sccm RFパワー:1200W 圧力 :2Pa とすることができる。開口部42は、第2の絶縁層4
0、Si系配線層28A、第1の絶縁層26を貫通して
おり、開口部42の底部は半導体基板10に形成された
ソース・ドレイン領域24へと延びている(図3の
(C)参照)。
[Step-150] Next, by performing resist patterning and dry etching,
The opening 42 is formed. The dry etching conditions can be, for example, used gas: C 4 F 8 = 50 sccm RF power: 1200 W pressure: 2 Pa. The opening 42 is formed in the second insulating layer 4
0, the Si-based wiring layer 28A, and the first insulating layer 26, and the bottom of the opening 42 extends to the source / drain region 24 formed in the semiconductor substrate 10 (FIG. 3C). reference).

【0040】[工程−160]次いで、全面に酸化処理
を施すことが好ましい。酸化処理条件を、例えば、 使用ガス:O2=10リットル/分 温度 :850゜C 時間 :5分 とすることができる。これによって、開口部42に露出
したSi系配線層28Aの部分28Bが酸化され、厚さ
3nmの酸化層30が形成される(図4の(A)参
照)。また、半導体基板10に形成されたソース・ドレ
イン領域24の表面も酸化され厚さ3nmの酸化層24
Aが形成される。この工程は必ずしも必要とされる訳で
はない。しかしながら、以降の工程で形成されるチタン
シリサイド層を安定化し且つ高耐熱性とするために、酸
化処理を行うことが望ましい。
[Step-160] Next, it is preferable to oxidize the entire surface. Oxidation treatment conditions can be, for example, used gas: O 2 = 10 liters / minute, temperature: 850 ° C. time: 5 minutes. As a result, the portion 28B of the Si-based wiring layer 28A exposed in the opening 42 is oxidized to form the oxide layer 30 having a thickness of 3 nm (see FIG. 4A). Further, the surface of the source / drain region 24 formed on the semiconductor substrate 10 is also oxidized and the oxide layer 24 having a thickness of 3 nm is formed.
A is formed. This step is not always necessary. However, in order to stabilize the titanium silicide layer formed in the subsequent steps and to have high heat resistance, it is desirable to perform oxidation treatment.

【0041】[工程−170]次に、例えばTiを全面
にスパッタ法で堆積させる。このとき、半導体基板を6
00゜C程度に保持する。スパッタリングの条件を、例
えば、 使用ガス :Ar=40sccm スパッタパワー:1kW 圧力 :0.04Pa とし、第2の絶縁層40上に30nm堆積させる条件と
することができる。半導体基板が600゜C程度に保持
されているので、Tiは、開口部42に露出したSi系
配線層28Aの部分28BのSi、及び開口部42の底
部に露出したソース・ドレイン領域24のSiと次々に
反応し、開口部内に拡散する。Ti原子が開口部内を流
動するので、Tiのカバレッジは良好であり、Tiにオ
ーバーハング形状が生じることもなく、Ti層が開口部
の側壁及び底部に均一に形成される。
[Step-170] Next, for example, Ti is deposited on the entire surface by a sputtering method. At this time, the semiconductor substrate 6
Hold at about 00 ° C. The sputtering conditions may be, for example, used gas: Ar = 40 sccm, sputter power: 1 kW, pressure: 0.04 Pa, and depositing 30 nm on the second insulating layer 40. Since the semiconductor substrate is held at about 600 ° C., Ti is the Si of the portion 28B of the Si-based wiring layer 28A exposed in the opening 42 and the Si of the source / drain region 24 exposed in the bottom of the opening 42. React with each other and diffuse into the opening. Since the Ti atoms flow in the opening, the coverage of Ti is good, the Ti is not overhanged, and the Ti layer is uniformly formed on the side wall and the bottom of the opening.

【0042】Tiは、開口部42に露出したSi系配線
層28Aの部分28BのSiと、酸化層30が形成され
ている場合にはこの酸化層30を介して反応し、Si系
配線層28Aの部分28BにTiSiX層が形成され
る。また、Tiは、開口部42の底部に露出したソース
・ドレイン領域24のSiと、酸化層24Aが形成され
ている場合にはこの酸化層24Aを介して反応し、開口
部42の底部にはTiSiX層が形成される。
Ti reacts with the Si of the portion 28B of the Si-based wiring layer 28A exposed in the opening 42 through the oxide layer 30, if the oxide layer 30 is formed, and the Si-based wiring layer 28A. A TiSi x layer is formed on the portion 28B of the. Further, Ti reacts with Si of the source / drain region 24 exposed at the bottom of the opening 42 through the oxide layer 24A when the oxide layer 24A is formed, and at the bottom of the opening 42, Ti reacts. A TiSi x layer is formed.

【0043】場合によっては、半導体基板を600゜C
程度に保持せず、Tiを、開口部42に露出したSi系
配線層28Aの部分28B、及び開口部42の底部に露
出したソース・ドレイン領域24を含む開口部42内に
堆積させた後、650゜C程度の熱処理を行うことによ
って、開口部42に露出したSi系配線層28Aの部分
28B上、及び開口部42の底部に露出したソース・ド
レイン領域24上に堆積したTiからTiSiX層を形
成することもできる。
In some cases, the semiconductor substrate is heated to 600 ° C.
After not depositing Ti, the Ti is deposited in the opening 42 including the portion 28B of the Si-based wiring layer 28A exposed in the opening 42 and the source / drain region 24 exposed in the bottom of the opening 42. By performing a heat treatment at about 650 ° C., a Ti to TiSi X layer is deposited on the portion 28B of the Si-based wiring layer 28A exposed in the opening 42 and on the source / drain region 24 exposed at the bottom of the opening 42. Can also be formed.

【0044】[工程−180]次に、アンモニア過水
(NH4OH:H22:H2O=1:2:2)に半導体基
板を10分間浸漬し、未反応のTiを除去する。その
後、N2等の不活性ガス中で900゜C、30秒間のア
ニール処理を行い、TiSiX層を低抵抗の安定したT
iSi2層44,46にする。こうして、開口部42に
露出したSi系配線層28Aの部分28BにはTiSi
2層44から成るバリア層が形成される。また、開口部
42の底部にもTiSi2層46から成るバリア層が形
成される(図4の(B)参照)。尚、[工程−160]
の酸化層を形成する工程を行った場合、形成されたバリ
ア層のSi配線層近傍の領域には、開口部近傍の領域よ
りも酸素が多く含まれており、バリア層に優れた耐熱性
を付与することができる。また、形成された開口部42
の底部に形成されたチタンシリサイド層46のソース・
ドレイン領域近傍の領域には、開口部近傍の領域よりも
酸素が多く含まれており、チタンシリサイド層46に優
れた耐熱性を付与することができる。尚、図6の(A)
及び(B)に、チタンシリサイド層中の酸素の分布状態
を示すSIMS分析結果及びAES分析結果を示す。
[Step-180] Next, the semiconductor substrate is immersed in ammonia hydrogen peroxide (NH 4 OH: H 2 O 2 : H 2 O = 1: 2: 2) for 10 minutes to remove unreacted Ti. . After that, the TiSi x layer is annealed in an inert gas such as N 2 at 900 ° C. for 30 seconds, and the TiSi x layer is stabilized with low resistance.
The iSi 2 layers 44 and 46 are formed. Thus, TiSi is formed in the portion 28B of the Si-based wiring layer 28A exposed in the opening 42.
A barrier layer consisting of two layers 44 is formed. Further, a barrier layer made of the TiSi 2 layer 46 is also formed on the bottom of the opening 42 (see FIG. 4B). [Step-160]
When the step of forming the oxide layer is performed, the region of the formed barrier layer near the Si wiring layer contains more oxygen than the region near the opening, and the barrier layer has excellent heat resistance. Can be granted. In addition, the formed opening 42
Of the titanium silicide layer 46 formed at the bottom of the
The region near the drain region contains more oxygen than the region near the opening, so that the titanium silicide layer 46 can be provided with excellent heat resistance. Incidentally, FIG. 6 (A)
15B and 15B show SIMS analysis results and AES analysis results showing the distribution state of oxygen in the titanium silicide layer.

【0045】[工程−190]次いで、例えばTiから
成るバリアメタル層48、及びアルミニウムから成る上
層配線層50を形成する(図5参照)。バリアメタル層
48(膜厚30nm)は例えばスパッタ法で形成するこ
とができ、その形成条件を、例えば、 使用ガス :Ar=100sccm スパッタパワー:4kW 圧力 :0.04Pa 温度 :600゜C とすることができる。上層配線層50(膜厚500n
m)は例えば高温アルミニウムスパッタ法で形成するこ
とができ、その形成条件を、例えば、 使用ガス :Ar=100sccm スパッタパワー:DC 22.5kW 圧力 :0.04Pa 温度 :500゜C とすることができる。その後、レジストパターニングを
行い、ドライエッチングを行うことによって、第2の絶
縁層40上に堆積した不要のアルミニウムから成る上層
配線層50及びバリアメタル層48を除去し、上層配線
を形成する。その後、通常の工程を経ることによって半
導体装置を完成させる。尚、ドライエッチングは、例え
ば、RF印加型ECRエッチャーを使用して、以下の条
件で行うことができる。 使用ガス :BCl3/Cl2=60/90sccm マイクロ波パワー:1kW RFパワー :50W 圧力 :21.3Pa こうして、ポリシリコンから成るSi系配線層28A
は、本発明の配線接続部を介して下層配線層であるソー
ス・ドレイン領域24及び上層配線層50に電気的に接
続される。また、ソース・ドレイン領域24である下層
配線層は、金属シリサイド層、具体的にはチタンシリサ
イド層46から成る配線接続部を介して、Si系配線層
28A、上層配線50に電気的に接続される。
[Step-190] Next, the barrier metal layer 48 made of, for example, Ti and the upper wiring layer 50 made of aluminum are formed (see FIG. 5). The barrier metal layer 48 (thickness 30 nm) can be formed by, for example, a sputtering method, and the formation conditions thereof are, for example, used gas: Ar = 100 sccm, sputtering power: 4 kW, pressure: 0.04 Pa, temperature: 600 ° C. You can Upper wiring layer 50 (film thickness 500n
m) can be formed by, for example, a high temperature aluminum sputtering method, and the forming conditions thereof can be, for example, used gas: Ar = 100 sccm, sputtering power: DC 22.5 kW, pressure: 0.04 Pa, temperature: 500 ° C. . Thereafter, resist patterning is performed and dry etching is performed to remove the upper wiring layer 50 and the barrier metal layer 48 made of unnecessary aluminum and deposited on the second insulating layer 40, thereby forming an upper wiring. After that, the semiconductor device is completed by going through a normal process. The dry etching can be performed under the following conditions using, for example, an RF application type ECR etcher. Gas used: BCl 3 / Cl 2 = 60/90 sccm Microwave power: 1 kW RF power: 50 W Pressure: 21.3 Pa Thus, the Si-based wiring layer 28A made of polysilicon
Are electrically connected to the source / drain regions 24 and the upper wiring layer 50, which are lower wiring layers, through the wiring connection portion of the present invention. The lower wiring layer that is the source / drain region 24 is electrically connected to the Si-based wiring layer 28A and the upper wiring 50 through a wiring connecting portion made of a metal silicide layer, specifically, a titanium silicide layer 46. It

【0046】(実施例−2)実施例−2は、本発明の第
2の態様及び第3のに係る半導体装置の配線接続部及び
その形成方法を具体化した例である。以下、図3及び図
7を参照して各工程を詳しく説明するが、その概要は以
下のとおりである。
(Example-2) Example-2 is an example in which the wiring connection portion of the semiconductor device and the method for forming the same according to the second and third aspects of the present invention are embodied. Hereinafter, each step will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 7, and the outline thereof is as follows.

【0047】[工程−200]先ず、絶縁層の間にSi
系配線層を形成する。そのために、先ず、従来の方法で
半導体基板10にゲート電極領域22及びソース・ドレ
イン領域24を形成し、次いで、第1の絶縁層26を全
面に形成する。その後、第1の絶縁層26の上に薄膜ト
ランジスタ(TFT)を形成する。尚、TFTのために
形成された第1のポリシリコン層28の一部分28A
が、絶縁層の間に設けられたSi系配線層となる。次
に、第2の絶縁層40を全面に形成した後、Si系配線
層を貫通する開口部を絶縁層に形成する。即ち、第2の
絶縁層40、Si系配線層28A、第1の絶縁層26を
貫通した開口部42を形成する。 [工程−210]〜[工程−220]次に、開口部42
内にポリシリコンから成るSi系材料薄層60を形成し
た後、Si系材料薄層60の表面に酸化層62を形成す
る。 [工程−230]〜[工程−240]次いで、酸化層6
2の表面にシリサイド層64を形成する。 [工程−250]その後、バリアメタル層48、及びア
ルミニウムから成る上層配線層50を形成する。
[Step-200] First, Si is provided between the insulating layers.
A system wiring layer is formed. For that purpose, first, the gate electrode region 22 and the source / drain regions 24 are formed on the semiconductor substrate 10 by the conventional method, and then the first insulating layer 26 is formed on the entire surface. Then, a thin film transistor (TFT) is formed on the first insulating layer 26. A portion 28A of the first polysilicon layer 28 formed for the TFT
Serves as a Si-based wiring layer provided between the insulating layers. Next, after forming the second insulating layer 40 on the entire surface, an opening penetrating the Si-based wiring layer is formed in the insulating layer. That is, the opening 42 that penetrates the second insulating layer 40, the Si-based wiring layer 28A, and the first insulating layer 26 is formed. [Step-210] to [Step-220] Next, the opening 42
After the Si-based material thin layer 60 made of polysilicon is formed therein, an oxide layer 62 is formed on the surface of the Si-based material thin layer 60. [Step-230] to [Step-240] Next, the oxide layer 6
A silicide layer 64 is formed on the surface of 2. [Step-250] After that, the barrier metal layer 48 and the upper wiring layer 50 made of aluminum are formed.

【0048】このような工程を経ることにより、図7の
(C)に半導体装置の模式的な一部断面図を示すよう
に、絶縁層26,40の間に設けられたSi系配線層2
8Aを他の配線部24,50に電気的に接続する半導体
装置の配線接続部が形成される。この配線接続部は、
(イ)絶縁層26,40に形成され且つSi系配線層2
8Aを貫通した開口部42と、(ロ)この開口部42の
側壁及び開口部に面したSi系配線層28Aの部分28
Bの上に形成されたSi系材料薄層60と、(ハ)この
Si系材料薄層60の表面に形成されたシリサイド層6
4、から成る。
Through these steps, as shown in the schematic partial cross-sectional view of the semiconductor device in FIG. 7C, the Si-based wiring layer 2 provided between the insulating layers 26 and 40.
A wiring connection portion of the semiconductor device for electrically connecting 8A to the other wiring portions 24 and 50 is formed. This wiring connection is
(A) Si-based wiring layer 2 formed on the insulating layers 26 and 40
8A, and (b) the side wall of the opening 42 and the portion 28 of the Si-based wiring layer 28A facing the opening.
Si based material thin layer 60 formed on B, and (c) silicide layer 6 formed on the surface of this Si based material thin layer 60.
It consists of four.

【0049】また、このような工程を経ることにより、
図7の(C)に半導体装置の模式的な一部断面図を示す
ように、絶縁層26に形成された開口部42の底部に露
出したSi系配線層24を他の配線部28A,50に電
気的に接続する半導体装置の配線接続部が形成される。
この配線接続部は、少なくとも開口部の底部に露出した
Si系配線層の部分の上方に形成され、Si系配線層近
傍の領域の酸素含有率が開口部近傍の領域の酸素含有率
よりも高い、金属シリサイド層64から成る。
Further, by going through such steps,
As shown in the schematic partial cross-sectional view of the semiconductor device in FIG. 7C, the Si-based wiring layer 24 exposed at the bottom of the opening 42 formed in the insulating layer 26 is connected to the other wiring portions 28A, 50. A wiring connection portion of the semiconductor device electrically connected to is formed.
This wiring connection portion is formed at least above the portion of the Si-based wiring layer exposed at the bottom of the opening, and the oxygen content in the region near the Si-based wiring layer is higher than the oxygen content in the region near the opening. , A metal silicide layer 64.

【0050】[工程−200]先ず、従来の方法で半導
体基板10に素子分離領域12を形成する。次に、半導
体基板10の全面を熱酸化させ、膜厚12nmのゲート
酸化膜14を形成する。その後、ゲート酸化膜14、ポ
リシリコン層16、WSi2層18、サイドウォール2
0から成るゲート電極領域22を、半導体基板10に形
成する。次いで、ソース・ドレイン領域24を形成す
る。更に、第1の絶縁層26を全面に堆積させる。次い
で、第1の絶縁層26の上に薄膜トランジスタ(TF
T)を形成する。その後、第2の絶縁層40を全面に堆
積させる。こうして、2つの絶縁層(第1の絶縁層26
及び第2の絶縁層40)の間に設けられた第1のポリシ
リコン層28の一部分から成るSi系配線層28Aが形
成される。次いで、開口部42を形成する。開口部42
は、第2の絶縁層40、Si系配線層28A、第1の絶
縁層26を貫通しており、開口部42の底部は半導体基
板10に形成されたソース・ドレイン領域24へと延び
ている。以上の工程は、実施例−1の[工程−100]
〜[工程−150]と同様とすることができ、その詳細
な説明は省略する。こうして、図3の(C)に模式的な
一部断面図を示す半導体素子が形成される。
[Step-200] First, the element isolation region 12 is formed in the semiconductor substrate 10 by a conventional method. Next, the entire surface of the semiconductor substrate 10 is thermally oxidized to form a gate oxide film 14 having a film thickness of 12 nm. After that, the gate oxide film 14, the polysilicon layer 16, the WSi 2 layer 18, the sidewall 2
A gate electrode region 22 of 0 is formed on the semiconductor substrate 10. Then, the source / drain regions 24 are formed. Further, the first insulating layer 26 is deposited on the entire surface. Then, a thin film transistor (TF) is formed on the first insulating layer 26.
T) is formed. Then, the second insulating layer 40 is deposited on the entire surface. Thus, two insulating layers (first insulating layer 26
And a second insulating layer 40), a Si-based wiring layer 28A formed of a part of the first polysilicon layer 28 is formed. Then, the opening 42 is formed. Opening 42
Penetrates the second insulating layer 40, the Si-based wiring layer 28A, and the first insulating layer 26, and the bottom of the opening 42 extends to the source / drain region 24 formed in the semiconductor substrate 10. . The above steps are the same as in Example-1 [Step-100].
To [Step-150], and detailed description thereof will be omitted. In this way, the semiconductor element whose schematic partial cross-sectional view is shown in FIG.

【0051】[工程−210]この工程は実施例−1と
異なる。この工程において、開口部42内を含む全面に
厚さ50nmのポリシリコン層を形成する。ポリシリコ
ン層の形成条件を、例えば、 使用ガス:SiH4/He/N2=100/400/20
0sccm 温度 :610゜C 圧力 :70Pa とすることができる。次いで、ポリシリコン層を全面エ
ッチバックして、開口部42内にのみポリシリコンから
成るSi系材料薄層60を残す(図7の(A)参照)。
エッチバックの条件を、例えば、 使用ガス :C2Cl33/SF6=40/30sc
cm マイクロ波パワー:700W RFパワー :50W 圧力 :1.33Pa とすることができる。これによって、開口部42の側
壁、Si系配線層28Aの開口部42に露出した部分2
8B上、及び開口部42の底部のソース・ドレイン領域
24上に、Si系材料薄層60が形成される。
[Step-210] This step is different from Example-1. In this step, a polysilicon layer having a thickness of 50 nm is formed on the entire surface including the inside of the opening 42. The conditions for forming the polysilicon layer are, for example, using gas: SiH 4 / He / N 2 = 100/400/20
The temperature may be 0 sccm, 610 ° C., and the pressure may be 70 Pa. Then, the entire polysilicon layer is etched back to leave the Si-based material thin layer 60 made of polysilicon only in the opening 42 (see FIG. 7A).
The conditions of the etch back are, for example, used gas: C 2 Cl 3 F 3 / SF 6 = 40/30 sc
cm Microwave power: 700 W RF power: 50 W Pressure: 1.33 Pa can be used. As a result, the side wall of the opening 42, the portion 2 exposed in the opening 42 of the Si-based wiring layer 28A.
8B and the source / drain region 24 at the bottom of the opening 42, a Si-based material thin layer 60 is formed.

【0052】[工程−220]次いで、全面に酸化処理
を施す。処理条件を、例えば、 使用ガス:O2=10リットル/分 温度 :850゜C 時間 :5分 とすることができる。これによって、ポリシリコンから
成るSi系材料薄層60の表面に厚さ3nmの酸化層6
2が形成される(図7の(B)参照)。
[Step-220] Next, the entire surface is oxidized. The processing conditions can be, for example, used gas: O 2 = 10 liters / minute, temperature: 850 ° C. time: 5 minutes. As a result, a 3 nm-thick oxide layer 6 is formed on the surface of the Si-based material thin layer 60 made of polysilicon.
2 is formed (see FIG. 7B).

【0053】[工程−230]次に、例えばTiを全面
にスパッタ法で堆積させる。このとき、半導体基板を6
00゜C程度に保持する。スパッタリングの条件を、例
えば、 使用ガス :Ar=40sccm スパッタパワー:1kW 圧力 :0.04Pa とし、第2の絶縁層40上に30nm堆積させる条件と
することができる。半導体基板が600゜C程度に保持
されているので、Tiは、開口部42に形成されたSi
系材料薄層60の表面に形成された酸化膜62を介し
て、Si系材料薄層60のSiと次々に反応し、TiS
Xとなりながら、Si系材料薄層内に拡散する。その
結果、TiSiXのカバレッジは良好であり、TiSiX
にオーバーハング形状が生じることもなく、TiSiX
層が開口部の側壁及び底部に均一に形成される。
[Step-230] Next, for example, Ti is deposited on the entire surface by a sputtering method. At this time, the semiconductor substrate 6
Hold at about 00 ° C. The sputtering conditions may be, for example, used gas: Ar = 40 sccm, sputter power: 1 kW, pressure: 0.04 Pa, and depositing 30 nm on the second insulating layer 40. Since the semiconductor substrate is held at about 600 ° C., Ti is the Si formed in the opening 42.
TiS reacts with Si of the Si-based material thin layer 60 one after another through the oxide film 62 formed on the surface of the system-based thin layer 60 to form TiS.
While becoming i X , it diffuses into the Si-based material thin layer. As a result, coverage of TiSi X is good, TiSi X
TiSi X without any overhang shape
The layer is evenly formed on the sidewalls and bottom of the opening.

【0054】場合によっては、半導体基板を600゜C
程度に保持せず、Tiを酸化膜62上に堆積させた後、
650゜C程度の熱処理を行うことによって、Si系材
料薄層上にTiSiX層を形成することもできる。
In some cases, the semiconductor substrate is heated to 600 ° C.
After depositing Ti on the oxide film 62 without holding it to a certain degree,
It is also possible to form a TiSi x layer on the Si-based material thin layer by performing a heat treatment at about 650 ° C.

【0055】[工程−240]次に、アンモニア過水
(NH4OH:H22:H2O=1:2:2)に半導体基
板を10分間浸漬し、未反応のTiを除去する。その
後、N2等の不活性ガス中で900゜C、30秒間のア
ニール処理を行い、TiSiX層を低抵抗の安定したT
iSi2層64にする。こうして、開口部42内のSi
系材料薄層60の表面にTiSi2から成るシリサイド
層64が形成される(図7の(C)参照)。
[0055] [Step-240] Next, ammonia hydrogen peroxide (NH 4 OH: H 2 O 2: H 2 O = 1: 2: 2) The semiconductor substrate was immersed for 10 minutes in, to remove unreacted Ti . After that, the TiSi x layer is annealed in an inert gas such as N 2 at 900 ° C. for 30 seconds, and the TiSi x layer is stabilized with low resistance.
The iSi 2 layer 64 is formed. Thus, the Si in the opening 42 is
A silicide layer 64 made of TiSi 2 is formed on the surface of the thin base material layer 60 (see FIG. 7C).

【0056】[工程−250]次いで、例えばTiから
成るバリアメタル層48、及びアルミニウムから成る上
層配線層50を形成する。この工程は、実施例−1の
[工程−190]と同様とすることができ、その詳細な
説明は省略する。こうして、ポリシリコンから成るSi
系配線層28Aは、本発明の配線接続部を介して下層配
線層であるソース・ドレイン領域24及び上層配線層5
0に電気的に接続される。このシリサイド層64の形成
工程により、シリサイド層のSi系材料薄層及びソース
・ドレイン領域近傍の領域には、開口部近傍の領域より
も酸素が多く含まれ、その結果、シリサイド層に高耐熱
性を付与することができる。また、ソース・ドレイン領
域24である下層配線層は、金属シリサイド層、具体的
にはチタンシリサイド層64から成る配線接続部を介し
て、Si系配線層28A、上層配線50に電気的に接続
される。
[Step-250] Next, for example, a barrier metal layer 48 made of Ti and an upper wiring layer 50 made of aluminum are formed. This step can be performed in the same manner as in [Step-190] of Example-1, and detailed description thereof will be omitted. Thus, Si made of polysilicon
The system wiring layer 28A includes the source / drain regions 24 and the upper wiring layer 5 which are lower wiring layers via the wiring connection portion of the present invention.
Electrically connected to 0. Due to the formation process of the silicide layer 64, the region of the silicide layer near the Si-based material thin layer and the source / drain regions contains more oxygen than the region near the openings, and as a result, the silicide layer has high heat resistance. Can be given. Further, the lower wiring layer which is the source / drain region 24 is electrically connected to the Si-based wiring layer 28A and the upper wiring 50 through a wiring connecting portion made of a metal silicide layer, specifically, a titanium silicide layer 64. It

【0057】(実施例−3)実施例−3は、本発明の第
1及び第2の態様に係る半導体装置の配線接続部及びそ
の形成方法を組み合わせた例である。以下、図3、図4
及び図8を参照して各工程を詳しく説明するが、その概
要は以下のとおりである。
(Example-3) Example-3 is an example in which the wiring connecting portions of the semiconductor device according to the first and second aspects of the present invention and the forming method thereof are combined. Hereinafter, FIG. 3 and FIG.
Each step will be described in detail with reference to FIGS. 8A and 8B, and the outline thereof is as follows.

【0058】[工程−300]先ず、絶縁層の間にSi
系配線層を形成する。そのために、先ず、従来の方法で
半導体基板10にゲート電極領域22及びソース・ドレ
イン領域24を形成し、次いで、第1の絶縁層26を全
面に形成する。その後、第1の絶縁層26の上に薄膜ト
ランジスタ(TFT)を形成する。尚、TFTのために
形成された第1のポリシリコン層28の一部分28A
が、絶縁層の間に設けられたSi系配線層となる。次
に、第2の絶縁層40を全面に形成した後、Si系配線
層を貫通する開口部を絶縁層に形成する。即ち、第2の
絶縁層40、Si系配線層28A、第1の絶縁層26を
貫通した開口部42を形成する。 [工程−320]〜[工程−340]次いで、開口部4
2に露出したSi系配線層28Aの部分28Bを酸化す
ることが望ましい。その後、開口部に露出したSi系配
線層の部分にバリア層を形成する。好ましくは、バリア
層はチタンシリサイド層から成る。 [工程−350]〜[工程−360]次に、開口部42
内にポリシリコンから成るSi系材料薄層60を形成し
た後、Si系材料薄層60の表面に酸化層62を形成す
る。 [工程−370]〜[工程−380]次いで、Si系材
料薄層60の表面、より具体的には酸化層62の表面に
シリサイド層64を形成する。 [工程−390]その後、バリアメタル層48、及びア
ルミニウムから成る上層配線層50を形成する。
[Step-300] First, Si is formed between the insulating layers.
A system wiring layer is formed. For that purpose, first, the gate electrode region 22 and the source / drain regions 24 are formed on the semiconductor substrate 10 by the conventional method, and then the first insulating layer 26 is formed on the entire surface. Then, a thin film transistor (TFT) is formed on the first insulating layer 26. A portion 28A of the first polysilicon layer 28 formed for the TFT
Serves as a Si-based wiring layer provided between the insulating layers. Next, after forming the second insulating layer 40 on the entire surface, an opening penetrating the Si-based wiring layer is formed in the insulating layer. That is, the opening 42 that penetrates the second insulating layer 40, the Si-based wiring layer 28A, and the first insulating layer 26 is formed. [Step-320] to [Step-340] Next, the opening 4
It is desirable to oxidize the portion 28B of the Si-based wiring layer 28A exposed at 2. Then, a barrier layer is formed on the portion of the Si-based wiring layer exposed in the opening. Preferably, the barrier layer comprises a titanium silicide layer. [Step-350] to [Step-360] Next, the opening 42
After the Si-based material thin layer 60 made of polysilicon is formed therein, an oxide layer 62 is formed on the surface of the Si-based material thin layer 60. [Step-370] to [Step-380] Next, the silicide layer 64 is formed on the surface of the Si-based material thin layer 60, more specifically, on the surface of the oxide layer 62. [Step-390] After that, the barrier metal layer 48 and the upper wiring layer 50 made of aluminum are formed.

【0059】このような工程を経ることにより、図8の
(C)に半導体装置の模式的な一部断面図を示すよう
に、絶縁層26,40の間に設けられたSi系配線層2
8Aを他の配線部24,50に電気的に接続する半導体
装置の配線接続部が形成される。この配線接続部は、
(イ)絶縁層26,40に形成され且つSi系配線層2
8Aを貫通した開口部42と、(ロ)この開口部42の
側壁及び開口部に面したSi系配線層28Aの部分28
Bの上に形成されたSi系材料薄層60と、(ハ)この
Si系材料薄層60の表面に形成されたシリサイド層6
4と、(ニ)開口部に面したSi系配線層28Aの部分
28Bに形成されたシリサイド層44、から成る。
Through these steps, as shown in the schematic partial cross-sectional view of the semiconductor device in FIG. 8C, the Si-based wiring layer 2 provided between the insulating layers 26 and 40.
A wiring connection portion of the semiconductor device for electrically connecting 8A to the other wiring portions 24 and 50 is formed. This wiring connection is
(A) Si-based wiring layer 2 formed on the insulating layers 26 and 40
8A, and (b) the side wall of the opening 42 and the portion 28 of the Si-based wiring layer 28A facing the opening.
Si based material thin layer 60 formed on B, and (c) silicide layer 6 formed on the surface of this Si based material thin layer 60.
4 and (4) a silicide layer 44 formed on the portion 28B of the Si-based wiring layer 28A facing the opening.

【0060】[工程−300]先ず、従来の方法で半導
体基板10に素子分離領域12を形成する。次に、半導
体基板10の全面を熱酸化させ、膜厚12nmのゲート
酸化膜14を形成する。そして、ゲート酸化膜14、ポ
リシリコン層16、WSi2層18、サイドウォール2
0から成るゲート電極領域22を、半導体基板10に形
成する。次いで、ソース・ドレイン領域24を形成す
る。その後、第1の絶縁層26を全面に堆積させる。次
いで、第1の絶縁層26の上に薄膜トランジスタ(TF
T)を形成する。更に、第2の絶縁層40を全面に堆積
させる。こうして、2つの絶縁層(第1の絶縁層26及
び第2の絶縁層40)の間に設けられた第1のポリシリ
コン層の一部分から成るSi系配線層28Aが形成され
る。その後、開口部42を形成する。開口部42は、第
2の絶縁層40、Si系配線層28A、第1の絶縁層2
6を貫通しており、開口部42の底部は半導体基板10
に形成されたソース・ドレイン領域24へと延びてい
る。以上の工程は、実施例−1の[工程−100]〜
[工程−150]と同様とすることができ、その詳細な
説明は省略する。こうして、図3の(C)に模式的な一
部断面図を示す半導体素子が形成される。
[Step-300] First, the element isolation region 12 is formed in the semiconductor substrate 10 by the conventional method. Next, the entire surface of the semiconductor substrate 10 is thermally oxidized to form a gate oxide film 14 having a film thickness of 12 nm. Then, the gate oxide film 14, the polysilicon layer 16, the WSi 2 layer 18, the sidewall 2
A gate electrode region 22 of 0 is formed on the semiconductor substrate 10. Then, the source / drain regions 24 are formed. Then, the first insulating layer 26 is deposited on the entire surface. Then, a thin film transistor (TF) is formed on the first insulating layer 26.
T) is formed. Further, the second insulating layer 40 is deposited on the entire surface. Thus, the Si-based wiring layer 28A formed of a part of the first polysilicon layer provided between the two insulating layers (the first insulating layer 26 and the second insulating layer 40) is formed. Then, the opening 42 is formed. The opening 42 is formed by the second insulating layer 40, the Si-based wiring layer 28A, the first insulating layer 2
6 and the bottom of the opening 42 is formed on the semiconductor substrate 10
To the source / drain regions 24 formed in the. The above steps are from [Step-100] of Example-1.
This can be the same as in [Step-150], and detailed description thereof will be omitted. In this way, the semiconductor element whose schematic partial cross-sectional view is shown in FIG.

【0061】[工程−320]次いで、全面に酸化処理
を施すことが望ましい。この工程は、実施例−1の[工
程−160]と同様とすることができる。これによっ
て、開口部42に露出したSi系配線層28Aの部分2
8Bが酸化され、厚さ3nmの酸化層30が形成され
る。また、半導体基板10に形成されたソース・ドレイ
ン領域24の表面も酸化され、厚さ3nmの酸化層24
Aが形成される(図4の(A)参照)。
[Step-320] Next, it is desirable to oxidize the entire surface. This step can be performed in the same manner as in [Step-160] of Example-1. As a result, the portion 2 of the Si-based wiring layer 28A exposed in the opening 42 is exposed.
8B is oxidized to form an oxide layer 30 having a thickness of 3 nm. In addition, the surface of the source / drain region 24 formed on the semiconductor substrate 10 is also oxidized, and the oxide layer 24 having a thickness of 3 nm is formed.
A is formed (see FIG. 4A).

【0062】[工程−330]次に、例えばTiを全面
にスパッタ法で堆積させる。このとき、半導体基板を6
00゜C程度に保持する。この工程は、実施例−1の
[工程−170]と同様とすることができる。これによ
って、Tiは、開口部42に露出したSi系配線層28
Aの部分28BのSiと、酸化層30が形成されている
場合には酸化層30を介して反応し、Si系配線層28
Aの部分28BにTiSiX層が形成される。また、T
iは、開口部42の底部に露出したソース・ドレイン領
域24のSiと、酸化層24Aが形成されている場合に
は酸化層24Aを介して反応し、開口部42の底部には
TiSiX層が形成される。
[Step-330] Next, for example, Ti is deposited on the entire surface by a sputtering method. At this time, the semiconductor substrate 6
Hold at about 00 ° C. This step can be the same as [Step-170] of Example-1. As a result, Ti is added to the Si-based wiring layer 28 exposed in the opening 42.
When the oxide layer 30 is formed, it reacts with Si in the A portion 28B through the oxide layer 30, and the Si-based wiring layer 28
A TiSi x layer is formed on the A portion 28B. Also, T
i reacts with Si of the source / drain region 24 exposed at the bottom of the opening 42 through the oxide layer 24A when the oxide layer 24A is formed, and at the bottom of the opening 42, a TiSi X layer is formed. Is formed.

【0063】[工程−340]次に、アンモニア過水
(NH4OH:H22:H2O=1:2:2)に半導体基
板を10分間浸漬し、未反応のTiを除去する。その
後、N2等の不活性ガス中で900゜C、30秒間のア
ニール処理を行い、TiSiX層を低抵抗の安定したT
iSi2層44,46にする。こうして、開口部42に
露出したSi系配線層28Aの部分28BにはTiSi
2層44から成るバリア層が形成される。また、開口部
42の底部にもTiSi2層46が形成される(図4の
(B)参照)。この工程は、実施例−1の[工程−18
0]と同様とすることができる。
[Step-340] Next, the semiconductor substrate is immersed in ammonia hydrogen peroxide (NH 4 OH: H 2 O 2 : H 2 O = 1: 2: 2) for 10 minutes to remove unreacted Ti. . After that, the TiSi x layer is annealed in an inert gas such as N 2 at 900 ° C. for 30 seconds, and the TiSi x layer is stabilized with low resistance.
The iSi 2 layers 44 and 46 are formed. Thus, TiSi is formed in the portion 28B of the Si-based wiring layer 28A exposed in the opening 42.
A barrier layer consisting of two layers 44 is formed. Further, the TiSi 2 layer 46 is also formed on the bottom of the opening 42 (see FIG. 4B). This step is the same as that of [Step-18 in Example-1].
0].

【0064】[工程−350]次いで、開口部42内を
含む全面に厚さ50nmのポリシリコン層を形成する。
その後、ポリシリコン層を全面エッチバックして、開口
部42内にのみポリシリコンから成るSi系材料薄層6
0を残す(図8の(A)参照)。これによって、開口部
42の側壁、Si系配線層28Aの開口部に露出した部
分28B上、及び開口部42の底部のTiSi2層46
の上に、Si系材料薄層60が形成される。この工程
は、実施例−2の[工程−210]と同様とすることが
できる。
[Step-350] Next, a polysilicon layer having a thickness of 50 nm is formed on the entire surface including the inside of the opening 42.
After that, the polysilicon layer is entirely etched back to form the Si-based material thin layer 6 made of polysilicon only in the opening 42.
Leave 0 (see FIG. 8A). As a result, the TiSi 2 layer 46 on the side wall of the opening 42, on the portion 28B exposed in the opening of the Si-based wiring layer 28A, and on the bottom of the opening 42 is formed.
A thin layer 60 of Si-based material is formed on the upper surface. This step can be similar to [Step-210] of Example-2.

【0065】[工程−360]次いで、全面に酸化処理
を施す。これによって、ポリシリコンから成るSi系材
料薄層60の表面に厚さ3nmの酸化層62が形成され
る(図8の(B)参照)。この工程は、実施例−2の
[工程−220]と同様とすることができる。
[Step-360] Next, an oxidation treatment is applied to the entire surface. As a result, a 3 nm-thick oxide layer 62 is formed on the surface of the Si-based material thin layer 60 made of polysilicon (see FIG. 8B). This step can be performed in the same manner as in [Step-220] of Example-2.

【0066】[工程−370]次に、例えばTiを全面
にスパッタ法で堆積させる。このとき、半導体基板を6
00゜C程度に保持する。半導体基板が600゜C程度
に保持されているので、Tiは、開口部42に形成され
たSi系材料薄層60の表面に形成された酸化膜62を
介して、Si系材料薄層60のSiと次々に反応し、T
iSiXとなりながら、Si系材料薄層内に拡散する。
その結果、TiSiXのカバレッジは良好であり、Ti
SiXにオーバーハング形状が生じることもなく、Ti
SiX層が開口部の側壁及び底部に均一に形成される。
この工程は、実施例−2の[工程−230]と同様とす
ることができる。
[Step-370] Next, for example, Ti is deposited on the entire surface by a sputtering method. At this time, the semiconductor substrate 6
Hold at about 00 ° C. Since the semiconductor substrate is held at about 600 ° C., Ti is contained in the Si-based material thin layer 60 through the oxide film 62 formed on the surface of the Si-based material thin layer 60 formed in the opening 42. Reacts with Si one after another, T
While becoming iSi x , it diffuses into the thin layer of Si-based material.
As a result, the coverage of TiSi x is good, and the Ti
Si X has no overhang shape, and Ti
A Si x layer is uniformly formed on the sidewalls and bottom of the opening.
This step can be performed in the same manner as in [Step-230] of Example-2.

【0067】[工程−380]次に、アンモニア過水
(NH4OH:H22:H2O=1:2:2)に半導体基
板を10分間浸漬し、未反応のTiを除去する。その
後、N2等の不活性ガス中で900゜C、30秒間のア
ニール処理を行い、TiSiX層を低抵抗の安定したT
iSi2層64にする。こうして、開口部42内のSi
系材料薄層60の表面にTiSi2から成るシリサイド
層64が形成される(図8の(C)参照)。この工程
は、実施例−2の[工程−240]と同様とすることが
できる。
[Step-380] Next, the semiconductor substrate is immersed in ammonia hydrogen peroxide (NH 4 OH: H 2 O 2 : H 2 O = 1: 2: 2) for 10 minutes to remove unreacted Ti. . After that, the TiSi x layer is annealed in an inert gas such as N 2 at 900 ° C. for 30 seconds, and the TiSi x layer is stabilized with low resistance.
The iSi 2 layer 64 is formed. Thus, the Si in the opening 42 is
A silicide layer 64 made of TiSi 2 is formed on the surface of the thin base material layer 60 (see FIG. 8C). This step can be performed in the same manner as in [Step-240] of Example-2.

【0068】[工程−390]次いで、例えばTiから
成るバリアメタル層48、及びアルミニウムから成る上
層配線層50を形成する。この工程は、実施例−1の
[工程−190]と同様とすることができ、その詳細な
説明は省略する。こうして、ポリシリコンから成るSi
系配線層28Aは、本発明の配線接続部を介して下層配
線層であるソース・ドレイン領域24及び上層配線層5
0に電気的に接続される。尚、[工程−320]の酸化
層を形成する工程を行った場合、形成されたバリア層の
Si配線層近傍の領域には、開口部近傍の領域よりも酸
素が多く含まれており、バリア層に優れた耐熱性を付与
することができる。また、シリサイド層64の形成工程
により、シリサイド層のSi系材料薄層及びソース・ド
レイン領域近傍の領域には、開口部近傍の領域よりも酸
素が多く含まれ、その結果、シリサイド層に高耐熱性を
付与することができる。
[Step-390] Next, a barrier metal layer 48 made of, for example, Ti and an upper wiring layer 50 made of aluminum are formed. This step can be performed in the same manner as in [Step-190] of Example-1, and detailed description thereof will be omitted. Thus, Si made of polysilicon
The system wiring layer 28A includes the source / drain regions 24 and the upper wiring layer 5 which are lower wiring layers via the wiring connection portion of the present invention.
Electrically connected to 0. When the step of forming an oxide layer in [step-320] is performed, the region of the formed barrier layer near the Si wiring layer contains more oxygen than the region near the opening, and Excellent heat resistance can be imparted to the layer. Further, due to the step of forming the silicide layer 64, the region of the silicide layer near the Si-based material thin layer and the source / drain regions contains more oxygen than the region near the openings, and as a result, the silicide layer has high heat resistance. It is possible to impart sex.

【0069】以上、本発明を好ましい実施例に基づき説
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されない。下
層配線層として、ソース・ドレイン領域を例にとり説明
したが、ゲート電極部、コンタクトホールやビヤホール
の下方に形成された半導体材料あるいは金属から成る配
線層等の各種配線層にも本発明の方法を適用することが
できる。
Although the present invention has been described based on the preferred embodiments, the present invention is not limited to these embodiments. As the lower wiring layer, the source / drain region has been described as an example, but the method of the present invention can be applied to various wiring layers such as a wiring layer made of a semiconductor material or a metal formed below the gate electrode portion, contact hole or via hole. Can be applied.

【0070】上層配線層あるいは開口部内を埋め込む配
線材料として、アルミニウムの代わりに、アルミニウム
合金、Cu、Ag、W、Mo等の金属、ポリシリコン、
アモルファスシリコン、単結晶シリコン等の半導体材料
を使用することができる。バリアメタル層として、Ti
だけでなく、TiN、Ti/TiN、Ti/TiN/T
i、TiSi2/TiN、TiON、Ti/TiON、
TiSi2/TiON、TiW、TiB、ZrNや、
W、Mo等の高融点金属、MoSi2、WSi2等の各種
シリサイドを用いることができる。
As a wiring material for filling the upper wiring layer or the opening, a metal such as aluminum alloy, Cu, Ag, W or Mo, polysilicon, or the like is used instead of aluminum.
Semiconductor materials such as amorphous silicon and single crystal silicon can be used. Ti as a barrier metal layer
Not only TiN, Ti / TiN, Ti / TiN / T
i, TiSi 2 / TiN, TiON, Ti / TiON,
TiSi 2 / TiON, TiW, TiB, ZrN,
Refractory metals such as W and Mo and various silicides such as MoSi 2 and WSi 2 can be used.

【0071】各工程において使用される材料、条件、数
値等は例示であり、適宜変更することができる。バリア
層として、TiSi2以外にも、Co等の各種シリサイ
ド、Ti等の窒化物、Ti、Ni、W、Mo等の高融点
金属、貴金属、遷移金属、半導体材料を用いることがで
きる。
The materials, conditions, numerical values, etc. used in each step are merely examples, and can be changed as appropriate. In addition to TiSi 2 , various silicides such as Co, nitrides such as Ti, refractory metals such as Ti, Ni, W and Mo, noble metals, transition metals and semiconductor materials can be used as the barrier layer.

【0072】Si系材料薄層上に形成する金属シリサイ
ド層として、TiSi2以外にも、W、Mo、Ni、C
o等の各種シリサイドを使用することができる。
As the metal silicide layer formed on the Si-based material thin layer, in addition to TiSi 2 , W, Mo, Ni, C
Various silicides such as o can be used.

【0073】バリア層あるいはシリサイド層の形成は、
スパッタ法だけでなく、EB蒸着法、CVD法等で行う
ことができる。
The barrier layer or the silicide layer is formed by
Not only the sputtering method but also the EB vapor deposition method, the CVD method or the like can be used.

【0074】絶縁層として、SiO2以外にも、SiN
や、PSG、BPSG、BSG、AsSG、PbSG、
SbSG、SOG、SiON等を使用することができ
る。
As the insulating layer, in addition to SiO 2 , SiN
, PSG, BPSG, BSG, AsSG, PbSG,
SbSG, SOG, SiON, etc. can be used.

【0075】Si系配線層として、ポリシリコン以外に
も、アモルファスシリコン、エピタキシャルシリコンを
使用することができる。Si系配線層の形成方法は、C
VD以外にも、スパッタ法を用いることができる。Si
系配線層はTFT用を例示して説明したが、これに限定
されるものではなく、各種のSi系配線層に本発明を適
用することができる。
As the Si-based wiring layer, amorphous silicon or epitaxial silicon can be used in addition to polysilicon. The method for forming the Si-based wiring layer is C
Other than VD, a sputtering method can be used. Si
The system wiring layer has been described by exemplifying the one for the TFT, but the invention is not limited to this and the present invention can be applied to various Si system wiring layers.

【0076】[0076]

【発明の効果】本発明の第1の態様に係る半導体装置の
配線接続部においては、バリア層が開口部に面したSi
系配線層の部分に形成されているので、後の工程で開口
部に配線材料を埋め込んだとき、Si系配線層と配線材
料のコンタクト抵抗を低減することができる。また、配
線材料のSi系配線層への突き抜けを高い信頼性を以て
防止することができる。
In the wiring connecting portion of the semiconductor device according to the first aspect of the present invention, the barrier layer faces the opening portion of Si.
Since it is formed in the system wiring layer, it is possible to reduce the contact resistance between the Si system wiring layer and the wiring material when the wiring material is embedded in the opening in a later step. Further, it is possible to prevent the penetration of the wiring material into the Si-based wiring layer with high reliability.

【0077】本発明の第2の態様に係る半導体装置の配
線接続部においては、Si系材料薄層が開口部の側壁及
び開口部に面したSi系配線層の部分の上に形成され、
更に、金属シリサイド層がSi系材料薄層の表面に形成
されているので、後の工程で開口部に配線材料を埋め込
んだとき、Si系配線層と配線材料のコンタクト抵抗を
低減することができる。また、配線材料のSi系配線層
への突き抜けを高い信頼性を以て防止することができ
る。この金属シリサイド層は、Si系材料薄層の上に形
成されているので、特に耐熱性に優れ、しかも、配線材
料との間の濡れ性に優れるので、配線材料を完全に開口
部内に埋め込み得る。
In the wiring connection portion of the semiconductor device according to the second aspect of the present invention, the thin layer of Si-based material is formed on the side wall of the opening and on the portion of the Si-based wiring layer facing the opening,
Furthermore, since the metal silicide layer is formed on the surface of the Si-based material thin layer, the contact resistance between the Si-based wiring layer and the wiring material can be reduced when the wiring material is embedded in the opening in a later step. . Further, it is possible to prevent the penetration of the wiring material into the Si-based wiring layer with high reliability. Since this metal silicide layer is formed on the Si-based material thin layer, it is particularly excellent in heat resistance and excellent in wettability with the wiring material, so that the wiring material can be completely embedded in the opening. .

【0078】本発明の第3の態様に係る半導体装置の配
線接続部においては、金属シリサイド層は、Si系配線
層近傍の領域の酸素含有率が開口部近傍の領域の酸素含
有率よりも高いことを特徴とし、このような特徴を有す
ることによって、後の工程で開口部に配線材料を埋め込
んだとき、Si系配線層と配線材料のコンタクト抵抗を
低減することができ、配線材料のSi系配線層への突き
抜けを高い信頼性を以て防止することができるばかり
か、この金属シリサイド層は、特に耐熱性に優れ、しか
も、配線材料との間の濡れ性に優れている。
In the wiring connection portion of the semiconductor device according to the third aspect of the present invention, in the metal silicide layer, the oxygen content rate in the region near the Si-based wiring layer is higher than the oxygen content rate in the region near the opening. With such a feature, when the wiring material is embedded in the opening in a later step, the contact resistance between the Si-based wiring layer and the wiring material can be reduced, and the Si-based wiring material can be used. Not only can penetration into the wiring layer be prevented with high reliability, but this metal silicide layer is also particularly excellent in heat resistance and excellent in wettability with the wiring material.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の態様及び第3のに係る半導体装
置の配線接続部の構造の概要を示す、模式的な一部断面
図である。
FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view showing an outline of the structure of a wiring connection portion of a semiconductor device according to first and third aspects of the present invention.

【図2】本発明の第2の態様及び第3のに係る半導体装
置の配線接続部の構造の概要を示す、模式的な一部断面
図である。
FIG. 2 is a schematic partial cross-sectional view showing the outline of the structure of the wiring connection portion of the semiconductor device according to the second aspect and the third aspect of the present invention.

【図3】本発明の第1の態様に係る半導体装置の配線接
続部の形成方法の各工程を説明するための、半導体素子
の模式的な一部断面図である。
FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor element for explaining each step of the method for forming the wiring connection portion of the semiconductor device according to the first aspect of the present invention.

【図4】図3に引き続き、配線接続部の形成方法の各工
程を説明するための、半導体素子の模式的な一部断面図
である。
FIG. 4 is a schematic partial cross-sectional view of the semiconductor element, for explaining each step of the method for forming the wiring connection portion, following FIG. 3;

【図5】図4に引き続き、配線接続部の形成方法の各工
程を説明するための、半導体素子の模式的な一部断面図
である。
FIG. 5 is a schematic partial cross-sectional view of the semiconductor element, for explaining each step of the method for forming the wiring connection portion, following FIG. 4;

【図6】チタンシリサイド層中の酸素の分布状態を示す
SIMS分析結果及びAES分析結果を示すグラフであ
る。
FIG. 6 is a graph showing SIMS analysis results and AES analysis results showing a distribution state of oxygen in a titanium silicide layer.

【図7】本発明の第2の態様に係る半導体装置の配線接
続部の形成方法の工程を説明するための、半導体素子の
模式的な一部断面図である。
FIG. 7 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor element for explaining a step of a method for forming a wiring connection portion of a semiconductor device according to a second aspect of the present invention.

【図8】本発明の第2の態様に係る半導体装置の配線接
続部の形成方法の好ましい実施態様における各工程を説
明するための、半導体素子の模式的な一部断面図であ
る。
FIG. 8 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor element for explaining each step in a preferred embodiment of a method for forming a wiring connection portion of a semiconductor device according to a second aspect of the present invention.

【図9】従来の所謂プラグイン方式の各工程を説明する
ための図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining each step of a conventional so-called plug-in method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 半導体基板 12 素子分離領域 14 ゲート酸化膜 16 ポリシリコン層 18 WSi2層 20 サイドウォール 22 ゲート電極領域 24 ソース・ドレイン領域 24A 酸化層 26 第1の絶縁層 28 ポリシリコン層 28A Si系配線層 28B 開口部に露出したSi系配線層の部分 30 酸化層 32 TFT用ゲート酸化膜 34 ポリシリコン層 36 TFT用ゲート電極部 38 TFT用のソース・ドレイン領域 40 第2の絶縁層 42 開口部 44 TiSi2層 46 TiSi2層 48 バリアメタル層 50 上層配線層 60 Si系材料薄層 62 酸化層 64 シリサイド層10 Semiconductor Substrate 12 Element Isolation Region 14 Gate Oxide Film 16 Polysilicon Layer 18 WSi 2 Layer 20 Sidewall 22 Gate Electrode Region 24 Source / Drain Region 24A Oxide Layer 26 First Insulating Layer 28 Polysilicon Layer 28A Si-based Wiring Layer 28B Portion of Si-based wiring layer exposed in opening 30 Oxide layer 32 TFT gate oxide film 34 Polysilicon layer 36 TFT gate electrode part 38 TFT source / drain region 40 Second insulating layer 42 Opening 44 TiSi 2 Layer 46 TiSi 2 layer 48 Barrier metal layer 50 Upper wiring layer 60 Si-based material thin layer 62 Oxide layer 64 Silicide layer

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】絶縁層と絶縁層の間に設けられたSi系配
線層を他の配線部に電気的に接続する半導体装置の配線
接続部であって、 (イ)絶縁層に形成され且つSi系配線層を貫通する開
口部と、 (ロ)該開口部に面したSi系配線層の部分に形成され
たバリア層、 から成ることを特徴とする半導体装置の配線接続部。
1. A wiring connecting portion of a semiconductor device for electrically connecting an Si-based wiring layer provided between insulating layers to another wiring portion, comprising: A wiring connection portion of a semiconductor device, comprising: an opening penetrating the Si-based wiring layer; and (b) a barrier layer formed in a portion of the Si-based wiring layer facing the opening.
【請求項2】前記バリア層は金属シリサイド層から成る
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の配線接
続部。
2. The wiring connection portion of the semiconductor device according to claim 1, wherein the barrier layer is made of a metal silicide layer.
【請求項3】前記金属シリサイド層のSi配線層近傍の
領域には、開口部近傍の領域よりも酸素が多く含まれて
いることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の配
線接続部。
3. The wiring connecting portion of the semiconductor device according to claim 2, wherein the region of the metal silicide layer near the Si wiring layer contains more oxygen than the region near the opening. .
【請求項4】絶縁層と絶縁層の間に設けられたSi系配
線層を他の配線部に電気的に接続する半導体装置の配線
接続部であって、 (イ)絶縁層に形成され且つSi系配線層を貫通する開
口部と、 (ロ)該開口部の側壁及び開口部に面したSi系配線層
の部分の上に形成されたSi系材料薄層と、 (ハ)該Si系材料薄層の表面に形成された金属シリサ
イド層、 から成ることを特徴とする半導体装置の配線接続部。
4. A wiring connecting portion of a semiconductor device for electrically connecting an Si-based wiring layer provided between insulating layers to another wiring portion, the wiring connecting portion being formed on the insulating layer and comprising: An opening penetrating the Si-based wiring layer; (b) a Si-based material thin layer formed on a side wall of the opening and a portion of the Si-based wiring layer facing the opening; A wiring connection portion of a semiconductor device, comprising a metal silicide layer formed on the surface of a thin material layer.
【請求項5】前記開口部に面したSi系配線層の部分に
形成された金属シリサイドから成るバリア層を更に備え
ていることを特徴とする請求項4に記載の配線接続部。
5. The wiring connecting portion according to claim 4, further comprising a barrier layer formed of a metal silicide formed in a portion of the Si-based wiring layer facing the opening.
【請求項6】絶縁層に形成された開口部の底部に露出し
たSi系配線層を他の配線部に電気的に接続する半導体
装置の配線接続部であって、 少なくとも開口部の底部に露出したSi系配線層の部分
の上に形成され、Si系配線層近傍の領域の酸素含有率
が開口部近傍の領域の酸素含有率よりも高い、金属シリ
サイド層から成ることを特徴とする半導体装置の配線接
続部。
6. A wiring connecting portion of a semiconductor device for electrically connecting a Si wiring layer exposed at the bottom of an opening formed in an insulating layer to another wiring portion, the wiring connecting portion being exposed at least at the bottom of the opening. A semiconductor device, which is formed on a portion of the Si-based wiring layer and is formed of a metal silicide layer in which an oxygen content in a region near the Si-based wiring layer is higher than an oxygen content in a region near the opening. Wiring connection part.
【請求項7】絶縁層と絶縁層の間に設けられたSi系配
線層を他の配線部に電気的に接続する、半導体装置の配
線接続部の形成方法であって、 (イ)Si系配線層を貫通する開口部を絶縁層に形成す
る工程と、 (ロ)開口部に露出したSi系配線層の部分にバリア層
を形成する工程、 から成ることを特徴とする配線接続部の形成方法。
7. A method for forming a wiring connection portion of a semiconductor device, which comprises electrically connecting an Si-based wiring layer provided between insulating layers to another wiring portion, comprising: Formation of a wiring connection part, which comprises: a step of forming an opening penetrating the wiring layer in the insulating layer; and (b) a step of forming a barrier layer in a portion of the Si-based wiring layer exposed in the opening part. Method.
【請求項8】前記バリア層は金属シリサイド層から成
り、 前記バリア層を形成する工程は、 (ロ−1)開口部に露出したSi系配線層の部分に酸化
層を形成する工程と、 (ロ−2)開口部の側壁に酸化層の表面に金属層を形成
し、該金属層をシリサイド化する工程と、 (ロ−3)未反応の金属層を除去する工程と、 (ロ−4)形成された金属シリサイド層に、高温のアニ
ール処理を施すアニール工程、 から成ることを特徴とする請求項7に記載の配線接続部
の形成方法。
8. The barrier layer is made of a metal silicide layer, and the step of forming the barrier layer includes the step of: (b-1) forming an oxide layer in a portion of the Si-based wiring layer exposed in the opening; (B-2) a step of forming a metal layer on the surface of the oxide layer on the side wall of the opening and siliciding the metal layer; (b-3) a step of removing the unreacted metal layer; The method of forming a wiring connection part according to claim 7, further comprising: an annealing step of subjecting the formed metal silicide layer to an annealing treatment at a high temperature.
【請求項9】絶縁層と絶縁層の間に設けられたSi系配
線層を他の配線部に電気的に接続する、半導体装置の配
線接続部の形成方法であって、 (イ)Si系配線層を貫通する開口部を絶縁層に形成す
る工程と、 (ロ)開口部の側壁及び開口部に面したSi系配線層の
部分の上にSi系材料薄層を形成し、次いで、該Si系
材料薄層の表面に酸化層を形成する工程と、 (ハ)該Si系材料薄層の表面に金属層を形成し、該金
属層をシリサイド化する工程と、 (ニ)未反応の金属層を除去する工程と、 (ホ)形成された金属シリサイド層に、高温のアニール
処理を施すアニール工程、 から成ることを特徴とする配線接続部の形成方法。
9. A method for forming a wiring connection portion of a semiconductor device, comprising electrically connecting an Si-based wiring layer provided between insulating layers to another wiring portion, the method comprising: A step of forming an opening penetrating the wiring layer in the insulating layer, and (b) forming a Si-based material thin layer on the sidewall of the opening and on the portion of the Si-based wiring layer facing the opening, and then A step of forming an oxide layer on the surface of the Si-based material thin layer; (c) a step of forming a metal layer on the surface of the Si-based material thin layer and siliciding the metal layer; A method for forming a wiring connection portion, which comprises: a step of removing the metal layer; and (e) an annealing step of subjecting the formed metal silicide layer to an annealing treatment at a high temperature.
【請求項10】前記工程(イ)と工程(ロ)の間におい
て、開口部に露出したSi系配線層の部分に金属シリサ
イドから成るバリア層を形成することを特徴とする請求
項9に記載の配線接続部の形成方法。
10. The barrier layer made of metal silicide is formed between the steps (a) and (b) in the portion of the Si-based wiring layer exposed in the opening. Method for forming wiring connection part.
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