JPH0677164A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0677164A
JPH0677164A JP23045292A JP23045292A JPH0677164A JP H0677164 A JPH0677164 A JP H0677164A JP 23045292 A JP23045292 A JP 23045292A JP 23045292 A JP23045292 A JP 23045292A JP H0677164 A JPH0677164 A JP H0677164A
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JP
Japan
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film
conductive layer
contact hole
contact
semiconductor substrate
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JP23045292A
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English (en)
Inventor
Hiromi Hattori
弘美 服部
Osamu Yamazaki
治 山崎
Kazuyo Nakamura
一世 中村
Nobunori Fukushima
信教 福島
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 (i) 半導体基板上の活性領域又は導電体上全
面に第1の導電層をパターン形成し、(ii) 前記半導体
基板上に層間絶縁膜を堆積した後、該層間絶縁膜の所望
の領域に前記第1の導電層に至るコンタクトホールを開
口し、(iii) 前記コンタクトホールを含む半導体基板上
又は導電体上に第2の導電層を堆積し、配線を形成する
半導体装置の製造方法。 【効果】 コンタクトホールの形成時に第1の導電層が
ストッパとなり、半導体基板や導電体がオーバーエッチ
されるのを防止し、オーバーエッチによるジャンクショ
ン・リークの発生を抑制することができる。また、第1
の導電層がバリアメタルとなり、配線材料と半導体等と
の反応を抑制することができる。さらに、半導体基板等
と第1の導電層との接触面積が大きくとれ、コンタクト
の低抵抗が図られ、良好なコンタクト特性を有する半導
体装置の製造が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は半導体装置の製造方法
に関するものであり、特に電気導通部の形成に係わる半
導体装置の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、半導体素子の微細化に伴いコンタクトホール径も微
細化しており、コンタクトホールの深さ対径の比(アス
ペクト比)はますます大きくなっている。また、コンタ
クト深さのばらつきも大きくなっている。例えば、高ア
スペクト比コンタクトを形成する場合、スパッタリング
による薄膜形成方法では、コンタクトホールの内部にま
で配線材料を被覆させることが困難となってきている。
また、深さの異なるコンタクトを同時にエッチング形成
する場合には、浅いコンタクト部では、シリコン等の半
導体基板のオーバーエッチが問題となってくる。
【0003】これらの問題を解決するものとして、従
来、タングステンやチタン、銅などのような高融点金属
の化学気相成長法(以下CVD法)やA1の高温スパッ
タやバイアススパッタ、CVD法等によるコンタクト埋
め込みが行われている。CVD法には選択成長法と全面
成長法がある。選択成長CVD法では、条件を適当に選
ぶことにより絶縁膜上には成長せず、Siやシリサイド
や金属上にのみ成長させることができる。従って、その
性質を利用して、コンタクトホール内に金属を成長さ
せ、コンタクトホールを埋め込むことによって、アスペ
クト比の低減が行われる。全面成長法ではあらかじめス
パッタ法により密着層(バリアメタル)を被覆した後、
埋め込み用の金属、例えば、タングステン等を全面成長
させてコンタクトホールを埋め込むことができる。ま
た、高温スパッタ法やCVD法によりAlを埋め込むと
いう方法もある。
【0004】ところが、上記のような選択成長法により
コンタクトホールにタングステンを埋め込む場合、タン
グステンが下地Siを浸食する。そして、この浸食がジ
ャンクション・リークを発生させる原因となるという問
題があった。また、上記のような全面成長法でタングス
テンを成長させる場合、スパッタTi、TiWやWSi
xなどの密着層は、タングステンと絶縁膜とを密着させ
るためだけではなく、タングステン成長時にSiを浸食
することを制御するためのバリアメタルとしても必要不
可欠である。しかし、通常のスパッタ法によって密着層
を形成する際、コンタクトホールのアスペクト比が大き
くなるにつれ、密着層をコンタクトホールの底部に必要
量被覆させることが困難となってきている。
【0005】さらに、Alを埋め込む場合にも、Alと
Siとの間の反応を制御するためにバリアメタルが必要
である。この発明は上記のような問題点に鑑みてなされ
たもので、良好な特性を有する高アスペクト比のコンタ
クトを形成することができる半導体装置の製造方法を提
供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めこの発明によれば、(i) 半導体基板上の活性領域又は
導電体上全面に第1の導電層をパターン形成し、(ii)
前記半導体基板上に層間絶縁膜を堆積した後、該層間絶
縁膜の所望の領域に前記第1の導電層に至るコンタクト
ホールを開口し、(iii) 前記コンタクトホールを含む半
導体基板上又は導電体上に第2の導電層を堆積し、配線
を形成する半導体装置の製造方法が提供される。
【0007】本発明において、半導体基板としては、通
常半導体装置に用いられるものであれば特に限定される
ものではないが、シリコン基板が好ましい。この場合、
半導体基板上に素子分離領域を形成することにより、活
性領域を確保し、この活性領域に不純物が注入され、ソ
ース/ドレイン領域等を形成することが好ましい。ま
た、導電体としては、例えば、半導体基板上に形成され
た電極材料等が挙げられる。
【0008】また、本発明において、第1の導電層と
は、Ru、Re、Ru酸化物及びRe酸化物等、熱的に
安定な導電材料を挙げることができる。また、第1の導
電層の材料は低抵抗であり、かつ、後工程で高温アニー
ル処理に耐えるものでなければならない。なお、これら
Ru、Re、Ru酸化物及びRe酸化物の単層であって
もよいし、これらの堆積層であってもよい。これらの導
電材料は、公知の方法、例えばスパッタリング法又はC
VD法で形成することができる。スパッタリング法にお
いては、各導電材料のターゲットを用いて行うことがで
きる。CVD法においては、例えば、Ru(C5 5
2 とO2 を用い、約540〜580℃の温度で反応させ
ることにより行うことができる。各導電材料は、例え
ば、Ru酸化物又はRe酸化物の場合には、約0.03
〜0.1μm堆積することが好ましい。Ru酸化物/R
u又はRe酸化物/Reの場合には、Ru又はReを約
0.005〜0.02μm堆積したのち、Ru酸化物又
はRe酸化物を約0.02〜0.1μm堆積することが
好ましい。Ru又はReの場合には、を約0.03〜
0.1μm堆積することが好ましい。また、これら導電
材料を堆積したのち500〜700℃程度で10〜60
分間程度、アニール処理して第1の導電層を形成するこ
とが好ましい。そして、これら第1の導電層を、活性領
域を形成するために用いたマスク、あるいは導電体をパ
ターニングするために用いたマスク等を利用して、活性
領域又は導電体全面を被覆するようにパターニングする
ことが好ましい。この際、隣接する活性領域に形成され
る電極と導通しなければ、素子分離領域上に第1の導電
層がオーバーラップしてもよい。
【0009】さらに、第1の導電層を形成した後に堆積
する層間絶縁膜は、通常絶縁膜として用いられるもので
あれば、特に限定されるものではないが、SiO2 が好
ましい。この際の膜厚は0.6〜1.5μm程度が好ま
しい。この層間絶縁膜に形成するコンタクトホールは第
1の導電層に至るように、通常のエッチング方法により
形成することができる。そして、このコンタクトホール
に第2の導電層を堆積し、配線を形成する。第2の導電
層としては、通常電極材料として用いられているもので
あれば特に限定されるものではなく、例えば、バリヤメ
タルとしてTi、TiN又はTiW等を0.05〜0.
15μm程度の膜厚で形成したのち、W、Al等の配線
材料をコンタクトホールに埋設することができる。
【0010】このように電気導通部を形成したのち、所
望の配線等を行って半導体装置を作製することができ
る。
【0011】
【作用】本発明の半導体装置の製造方法によれば、(i)
半導体基板上の活性領域又は導電体上全面に第1の導電
層をパターン形成し、(ii) 前記半導体基板上に層間絶
縁膜を堆積した後、該層間絶縁膜の所望の領域に前記第
1の導電層に至るコンタクトホールを開口し、(iii) 前
記コンタクトホールを含む半導体基板上又は導電体上に
第2の導電層を堆積し、配線を形成するので、深さの異
なるコンタクトホールをエッチング形成する場合でも、
第1の導電層がエッチングのストッパとなり、半導体基
板や導電体がオーバーエッチされるのが防止される。従
って、半導体基板や導電体のオーバーエッチによるジャ
ンクション・リークの発生が抑制される。
【0012】また、CVD法やスパッタ法で、配線材料
をコンタクトに埋め込んだり、コンタクトホールの内部
に配線材料を被覆させる際、第1の導電層がバリアとな
り、配線材料と半導体や導電体との反応を抑制する。さ
らに、半導体基板や導電体と第1の導電層との接触面積
が大きくとれるため、コンタクト抵抗の低減が図られ
る。
【0013】
【実施例】この発明に係わる半導体装置の実施例を図1
に基づいて説明する。 実施例1 図1(a)に示したように、素子分離領域3を形成する
ことにより活性領域を確保したシリコン基板1上に、例
えばリン、砒素等のn+ 型不純物を注入する。次いで、
シリコン基板1を、1%のバッファードフッ酸に浸して
不純物領域2上の酸化膜を除去する。そして、ターゲッ
トとしてRuを用いた反応性スパッタリング法により、
シリコン基板1全面にRuO2 膜4を0.05μm堆積
させる。次に600℃で30分アニールを行い、RuO
2 膜4を結晶化させた後、活性領域形成時に用いたマス
クを用いて、活性領域を覆うようにRuO2 膜4をエッ
チング加工する。
【0014】そして、図1(b)に示したように、素子
分離領域3及びRuO2 膜4を含むシリコン基板1上全
面に、CVD法により、層間絶縁膜としてSiO2 膜5
を1.2μmの厚さで堆積する。その後、SiO2 膜5
をエッチングしてRuO2 膜4上に、RuO2 膜4に至
る0.4μm径のコンタクトホール5aを開口する。次
いで、図1(c)に示したように、コンタクトホール5
aを含むSiO2 膜5上にターゲットとしてTiNを用
いたスパッタリング法により、TiN膜6を0.1μm
形成する。その後、基板温度430℃、圧力を80To
rr、WF6とH2 の流量をそれぞれ500sccm及
び75sccmとして、70秒間で0.5μm厚さのタ
ングステン7を全面成長させる。そして、エッチバック
により、SiO2 膜5上のタングステン7とTiN6を
除去することにより、コンタクト埋め込みプラグを形成
する。
【0015】実施例2 コンタクトホール5aを開口した後、TiN膜6を形成
する代わりに、Tiをターゲットとして用いたスパッタ
リング法によりTi膜を0.1μm形成し、その後、A
lをターゲットとして用いた高温スパッタリング法でA
lを0.5μm形成する以外は実施例1と同様の方法で
コンタクト埋め込みプラグを形成する。
【0016】実施例3 実施例1と同様のシリコン基板1を用い、n+ 型不純物
を注入する。次いで、不純物領域2上の酸化膜を除去す
る。そして、ターゲットとしてRuを用いたスパッタリ
ング法により、シリコン基板1全面にRu膜を0.01
μm堆積させる。その後、連続して同じターゲットを用
い、酸素雰囲気中で、反応性スパッタリング法によりR
uO2 膜を0.05μm堆積し、Ru/RuO2 の積層
膜4を形成する。次に600℃で30分アニールを行
い、Ru/RuO2 の積層膜4を結晶化させた後、活性
領域形成時に用いたマスクを用いて、活性領域を覆うよ
うにRu/RuO2 の積層膜4をエッチング加工する
(図1(a))。
【0017】そして、図1(b)に示したように、素子
分離領域3及びRu/RuO2 の積層膜4を含むシリコ
ン基板1上全面に、実施例1と同様にSiO2 膜5を堆
積し、そのSiO2 膜5にコンタクトホール5aを開口
する(図1(b))。次いで、実施例1と同様の方法に
より、コンタクトホール5aを含むSiO2膜5上にT
iN膜6を形成した後、タングステン7を全面成長させ
る。そして、エッチバックにより、SiO2 膜5上のタ
ングステン7とTiN6を除去することにより、コンタ
クト埋め込みプラグを形成する。
【0018】実施例4 コンタクトホール5aを開口した後、TiN膜6を形成
する代わりに、Ti膜を0.1μm形成し、その後、高
温スパッタリング法でAlを0.5μm形成する以外は
実施例3と同様の方法でコンタクト埋め込みプラグを形
成する。
【0019】実施例5 RuO2 膜4に代えてRu膜4を形成する以外は、実施
例1と同様の方法によりコンタクト埋め込みプラグを形
成する。
【0020】実施例6 コンタクトホール5aを開口した後、TiN膜6を形成
する代わりに、Ti膜を0.1μm形成し、その後、高
温スパッタリング法でAlを0.5μm形成する以外は
実施例5と同様の方法でコンタクト埋め込みプラグを形
成する。
【0021】
【発明の効果】本発明の半導体装置の製造方法によれ
ば、(i) 半導体基板上の活性領域又は導電体上全面に第
1の導電層をパターン形成し、(ii)前記半導体基板上に
層間絶縁膜を堆積した後、該層間絶縁膜の所望の領域に
前記第1の導電層に至るコンタクトホールを開口し、(i
ii) 前記コンタクトホールを含む半導体基板上又は導電
体上に第2の導電層を堆積し、配線を形成するので、深
さの異なるコンタクトホールをエッチング形成する場合
でも、第1の導電層がエッチングのストッパとなること
により、半導体基板や導電体がオーバーエッチされるの
を防止することができる。従って、半導体基板や導電体
のオーバーエッチによるジャンクション・リークの発生
を抑制することができる。
【0022】また、CVD法やスパッタ法で、配線材料
をコンタクトに埋め込んだり、コンタクトホールの内部
に配線材料を被覆させる際、第1の導電層がバリアとな
り、配線材料と半導体や導電体との反応を抑制すること
ができる。さらに、半導体基板や導電体と第1の導電層
との接触面積が大きくとれるため、コンタクト抵抗の低
減を図ることができる。
【0023】従って、高アスペクト比のコンタクトホー
ルにおいても、良好なコンタクト特性を有する半導体装
置を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係わる半導体装置の製造方法を示す
ための要部の概略断面図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板(半導体基板) 4 RuO2 膜(第1の導電層) 5 SiO2 膜(層間絶縁膜) 5a コンタクトホール 6 TiN(第2の導電層) 7 タングステン(第2の導電層)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福島 信教 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (i) 半導体基板上の活性領域又は導電体
    上全面に第1の導電層をパターン形成し、 (ii) 前記半導体基板上に層間絶縁膜を堆積した後、該
    層間絶縁膜の所望の領域に前記第1の導電層に至るコン
    タクトホールを開口し、 (iii) 前記コンタクトホールを含む半導体基板上又は導
    電体上に第2の導電層を堆積し、配線を形成することを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 第1の導電層がRu酸化物又はRe酸化
    物の単層である請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 第1の導電層がRu酸化物/Ru又はR
    e酸化物/Reの積層構造である請求項1記載の半導体
    装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 第1の導電層がRu又はReの単層であ
    る請求項1記載の半導体装置の製造方法。
JP23045292A 1992-08-28 1992-08-28 半導体装置の製造方法 Pending JPH0677164A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019530981A (ja) * 2016-10-03 2019-10-24 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated Pvdルテニウムを使用した方法及び装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019530981A (ja) * 2016-10-03 2019-10-24 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated Pvdルテニウムを使用した方法及び装置

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