JPH07326617A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 配線を経由した拡散層相互間または拡散層と
ゲート電極との相互間の不純物の拡散，シリサイド反応
層の厚膜化による拡散層の接合リークの発生および配線
の密着不良などを解決し、旧来のＬＳＩ製造技術と親和
性の良い高耐熱性配線が得られ、動作特性に優れた半導
体装置およびその製造方法を得る。 【構成】 ｎ型半導体基板１の表面には例えばボロンを
拡散してｐ型拡散層２およびこの拡散層２の一部が露出
するように開口４を有して絶縁膜３が形成されており、
この拡散層２の表面には、例えば第１のタングステンシ
リサイド層５をＥＣＲにより形成した窒素系プラズマで
窒化した不純物拡散バリアとしての窒化物層６が形成さ
れ、この窒化物層６上には例えば第２のタングステンシ
リサイド層を約１００ｎｍ程度の厚さに形成してなるシ
リサイド配線８が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばｐ型およびｎ型
の低抵抗半導体層と接続する耐高熱性配線を有する半導
体装置およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置においては、半導体素
子の微細化が著しくなり、動作速度の高速化および半導
体素子を高密度に搭載することによる装置の多機能化が
進んでいる。また、半導体素子同士を接続するＬＳＩ配
線の形成においては、動作速度の高速化のための配線の
低抵抗化が重要である。また、多数の半導体素子の拡散
層相互間または拡散層とゲート電極とをそれぞれ任意に
相互接続する場合には、熱処理工程に対する配線の安定
性，配線を経由した不純物の相互拡散の防止が重要であ
る。

【０００３】従来、配線構造の第１の例としては、配線
材料として高融点金属とシリコンとからなる高融点金属
シリサイド（以下、シリサイドという）を用いていた。
図６は、シリサイドを配線材料として用いた半導体装置
の構成を示す要部断面図である。図６において、例えば
ｐ型の半導体基板６１の表面には、比較的深く形成され
たｎウェル６２中に例えばボロンを拡散して形成したｐ
型の導電性の拡散層６３と、半導体基板６１中に例えば
リンを拡散して形成したｎ型の導電性の拡散層６４とが
シリサイド配線６５により接続されている。シリサイド
は、低抵抗であり、高温熱処理耐性にも優れており、ま
た、シリコンを含有するため、シリコン基板上に形成さ
れた拡散層との接続において拡散層シリコンの消費は発
生せず、オーミックコンタクトも容易である。

【０００４】しかしながら、図６に示す半導体装置にお
いては、シリサイド配線６５はｐ型拡散層６３とｎ型拡
散層６４とにそれぞれ直接接触するので、熱処理工程に
おいて、拡散層６３および拡散層６４にそれぞれ含まれ
ている不純物であるボロンおよびリンがシリサイド配線
６５へ拡散することになる。一方、シリサイド中の不純
物は極めて速い速度で拡散することが知られている。例
えば文献(C.L.Chu et.al.”Measurement of Lateral Do
pant Diffusion in Thin Silicide layers”IEEE Tran
s. Electron Devices, Vol.39, No.10, P.2333,1992 )
に詳細に述べられているようにシリサイド中での不純物
の拡散速度はシリコン中での拡散速度に比べて数桁大き
い。

【０００５】このようにシリサイドを用いた配線では、
シリサイドを経由したボロンおよびリンの相互拡散が生
じ、図中に矢印で示すようにｎ型領域へｐ型不純物が輸
送され、また、ｐ型領域へｎ型不純物が輸送される結
果、各領域で伝導に寄与する不純物が相殺され、拡散層
の抵抗増加やコンタクト抵抗の増加という問題が生じて
いた。図６に示したようにｎ型拡散層６４がｎ型ゲート
電極に置き換えられた場合も事情は同じであり、この場
合はゲート電極の抵抗増加によりＭＯＳＦＥＴの閾値電
圧が変動するという問題が生じていた。

【０００６】従来の配線構造の第２の例としては、この
ような配線を経由した不純物の相互拡散防止を意図した
半導体装置として図７に要部断面図を示したように高融
点金属を用いる半導体装置が提案されている。図７で
は、ｐ型の導電性の拡散層６３とｎ型の導電性の拡散層
６４とが高融点金属配線７５により接続されている。こ
のような構成によれば、高融点金属中での不純物の拡散
係数は極めて小さいので、ｎ型領域とｐ型領域との間の
不純物の相互拡散の問題は生じない。また、この半導体
装置では、拡散層上において、熱処理によりこの高融点
金属と拡散層のシリコンとでシリサイド反応層７６，７
７を形成し、これによってオーミックコンタクトを得る
とともにこの高融点金属配線７５と拡散層６３，６４と
の密着力を確保していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに構成された半導体装置において、このシリサイド反
応層７６，７７の形成においては、拡散層６３，６４の
表層のシリコンがシリサイド化のために消費されるの
で、拡散層６３，６４の接合までの深さが浅くなり、接
合リークが発生するという問題を生じていた。この接合
リークを防ぐためシリサイド反応層７６，７７を薄くす
るためには、高融点金属膜の堆積膜厚を十分に薄くして
シリサイド化の供給源に制限を加えたり、後続の熱処理
工程を低温化するなどの大きなプロセス条件の変更を伴
う対策が必要になる。しかし、一方では、その結果、コ
ンタクト抵抗が増大したり、配線としての抵抗が増大す
るのみでなく、高融点金属膜の剥離が発生するという製
造工程上重大な障害をもたらしていた。

【０００８】したがって本発明は、前述した従来の課題
を解決するためになされたものであり、その目的は、配
線を経由した拡散層相互間または拡散層とゲート電極と
の相互間の不純物の拡散，シリサイド反応層の厚膜化に
よる拡散層の接合リークの発生および配線の密着不良な
どの問題を解決し、旧来のＬＳＩ製造技術と親和性の良
い高耐熱性配線が得られるとともに動作特性に優れた半
導体装置およびその製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明による半導体装置は、高融点金属シリサ
イド層を窒化処理で形成した窒化物層を含む配線を有し
ている。また、他の発明による半導体装置は、半導体基
板の表面に形成された拡散層と接続する高融点金属シリ
サイド層からなる配線、または半導体基板上に絶縁膜を
介して形成された不純物含有の低抵抗多結晶シリコン層
を少なくとも構成層とする電極と接続する高融点金属シ
リサイド層からなる配線を備えた半導体装置において、
高融点金属シリサイド層の接続面に窒化処理で形成され
た窒化物層を有している。

【００１０】また、他の発明による半導体装置は、半導
体基板の表面に形成された拡散層と接続するポリサイド
配線を有し、このポリサイド配線は下層が低抵抗の多結
晶シリコン層であり、上層が高融点金属シリサイド層で
ある積層体から形成された半導体装置において、多結晶
シリコン層の高融点金属シリサイド層との接続面に窒化
処理で形成したシリコン窒化物層を有している。

【００１１】また、他の発明による半導体装置は、半導
体基板上に絶縁膜を介して形成されたポリサイド配線を
有し、このポリサイド配線は下層が低抵抗の多結晶シリ
コン層であり、上層が第１の高融点金属シリサイド層で
ある積層体から形成され、第１の高融点金属シリサイド
層上に第２の高融点金属シリサイド層が積層して形成さ
れた半導体装置において、第１の高融点金属シリサイド
層の第２の高融点金属シリサイド層との接続面に窒化処
理で形成したシリコン窒化物層を有している。

【００１２】また、他の発明による半導体装置は、半導
体基板上に絶縁膜を介して形成された不純物含有の低抵
抗の第１の多結晶シリコン層を少なくとも構成層とする
電極と接続するポリサイド配線を有し、このポリサイド
配線は下層が低抵抗の第２の多結晶シリコン層であり、
上層が高融点金属シリサイド層である積層体から形成さ
れた半導体装置において、第２の多結晶シリコン層の高
融点金属シリサイド層との接続面に窒化処理で形成した
シリコン窒化物層を有している。

【００１３】また、本発明による半導体装置の製造方法
は、窒化物層を電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）によ
り形成した窒素系プラズマで窒化して形成するものであ
る。

【００１４】この効果を示す例としてＥＣＲによるシリ
コン含有層の窒化で形成した窒化物層は、例えばマイク
ロ出力は約９００Ｗ，Ｎ₂ ガス圧力は約０．５ｍＴｏｒ
ｒ，ＲＦバイアスは約０．５Ｗ／ｃｍ² ，窒化時間は約
１分で厚さ約５ｎｍ程度の窒化物層が形成される。この
窒化物層を形成することにより、約９００℃，１時間の
熱処理において、多結晶ポリシリコン層からのリンの外
方拡散が防止でき、かつリンドープポリシリコン／ＥＣ
Ｒ窒化物層／タングステンシリサイド構造でのポリシリ
コン・タングステンシリサイド間の接触抵抗は、リンド
ープポリシリコン／タングステンシリサイド構造でのポ
リシリコン・タングステンシリサイド間の接触抵抗に比
べて約５倍程度の抵抗であり、十分に導電性があること
もわかっている。また、ＲＦ出力の印加なしで約５分間
ＥＣＲ窒素プラズマに曝すことにより、拡散バリア性を
維持しつつ、接触抵抗の増加を約１．３倍まで低減でき
ることもわかった。

【００１５】さらに本発明者らが鋭意研究を重ねた結
果、シリサイド層のＥＣＲ窒化物層も十分な拡散バリア
性を有していることが明らかになった。すなわちリンを
４×１０²⁰ｃｍ^-3程度の高濃度にドープした多結晶シリ
コン層上に第１のタングステンシリサイド層を約１０ｎ
ｍの厚さにスパッタし、このタングステンシリサイド層
をＥＣＲ窒化した後に第２のタングステンシリサイド層
を形成した後、約９００℃，約１時間の熱処理を行った
試料についてＳＩＭＳ分析によりリンの濃度分布を調べ
た結果を図５に示す。なお、図５において、窒素のプロ
ファイルには３個のピークが有るが、本発明で問題とし
ているのは中央部の最も大きなピーク（ＷＳix中の窒
素）のみであり、他の２個のピークは関係ない。

【００１６】この結果によれば、第２のタングステンシ
リサイド層中でのリン濃度は多結晶シリコン層中でのリ
ン濃度に比べて２桁小さく十分小さい。すなわち、第１
のタングステンシリサイド層をＥＣＲ窒化して形成した
窒化物層が高温熱処理過程における多結晶シリコン層か
ら第２のタングステンシリサイド層へのリンの拡散を防
止してしている。換言すれば、リン拡散のバリア層とし
て十分機能していることがわかった。

【００１７】

【作用】本発明における窒化物層は、高温熱処理におけ
る不純物拡散のバリアとして作用するので、高温熱処理
における不純物の配線への拡散を阻止する。また、高融
点金属シリサイド層の接続面に形成された窒化物層は、
不純物拡散のバリアとして作用するので、高温熱処理に
おける拡散層または多結晶シリコン層内に含まれている
不純物の高融点金属シリサイド層から配線への拡散を阻
止する。

【００１８】また、下層の多結晶シリコン層の高融点金
属シリサイド層との接続面に形成されたシリコン窒化物
層は、不純物拡散のバリアとして作用するので、高温熱
処理における下層の多結晶シリコン層内に含まれている
不純物の上層の高融点金属シリサイド層への拡散を阻止
する。

【００１９】また、第１の高融点金属シリサイド層の第
２の高融点金属シリサイド層との接続面に形成された窒
化物層は、不純物拡散のバリアとして作用するので、高
温熱処理における下層の多結晶シリコン層内に含まれて
いる不純物の第２の高融点金属シリサイド層への拡散を
阻止する。

【００２０】また、下層の第２の多結晶シリコン層の高
融点金属シリサイド層との接続面に形成されたシリコン
窒化物層は、不純物拡散のバリアとして作用するので、
高温熱処理における第１の多結晶シリコン層内に含まれ
ている不純物の上層の高融点金属シリサイド層への拡散
を阻止する。

【００２１】なお、バリアとしての窒化物層は、十分な
導電性を有しているので、電気的コンタクトには全く問
題がない。さらに接続配線は、高融点金属シリサイド層
であるので、接合リークと局所配線との密着不良が解決
され、旧来技術と親和性が良く、安価に低抵抗かつ高耐
熱性の配線を形成できる。

【００２２】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。 （実施例１）図１（ｅ）は、本発明による半導体装置の
第１の実施例による構成を示す要部断面図である。図１
（ｅ）において、１は例えばｎ型の半導体基板、２はこ
の半導体基板１の表面に例えばボロンを拡散して形成さ
れたｐ型拡散層、３はｎ型半導体基板１およびｐ型拡散
層２の表面にこのｐ型拡散層２の一部が露出するように
開口を有して形成された絶縁膜である。このｐ型拡散層
２の表面には、例えば第１のタングステンシリサイド層
をＥＣＲにより形成した窒素系プラズマで窒化した不純
物拡散バリアとしての窒化物層６が形成され、この窒化
物層６上には例えば第２のタングステンシリサイド層を
約１００ｎｍ程度の厚さに形成してなるシリサイド配線
８が形成されている。

【００２３】このような構成において、ｐ型拡散層２
は、ＥＣＲにより形成した窒素系プラズマで窒化した窒
化物層６を介してシリサイド配線８と接続される構造と
なるので、窒化物層６は不純物の拡散バリアとなり、ｐ
型拡散層２中に含有されているボロンが高温熱処理にお
いても、シリサイド配線８中へ拡散することはない。し
たがってｐ型拡散層２とシリサイド配線８での不純物の
輸送は生じない。また、窒化物層６は十分な導電性があ
るので、ｐ型拡散層２とシリサイド配線８との電気的接
続に全く問題はない。

【００２４】なお、前述した実施例１においては、ｐ型
拡散層２を用いた場合について説明したが、ｐ型の半導
体基板の表面に例えばリンを拡散して形成したｎ型拡散
層を用いても全く同様の効果が得られることは言うまで
もない。

【００２５】図１（ａ）〜（ｅ）は、本発明による半導
体装置の製造方法の第１の実施例を説明する工程の断面
図である。図１において、まず、図１（ａ）に示すよう
に例えばｎ型の半導体基板１の表面に例えばボロンを拡
散したｐ型の拡散層２を形成した後、この半導体基板１
およびｐ型拡散層２の表面にこのｐ型拡散層２の一部が
露出するように開口４が設けられた絶縁膜３を形成す
る。次に図１（ｂ）に示すように例えば第１のタングス
テンシリサイド層５をスパッタ法により薄く（５〜１０
ｎｍが望ましい）堆積する。

【００２６】なお、この第１のタングステンシリサイド
層５の堆積法としては、スパッタ法に限らず、ＣＶＤ法
または蒸着法で形成しても良い。次にこの第１のタング
ステンシリサイド層５をＥＣＲにより形成した窒素系プ
ラズマで窒化し、図１（ｃ）に示すように窒化物層６を
形成する。この時のＥＣＲ窒化条件としては、例えばマ
イクロ波出力は約９００Ｗ，Ｎ₂ ガス圧力は約０．５ｍ
Ｔｏｒｒ，ＲＦバイアスは約０．５Ｗ／ｃｍ² ，窒化時
間は約５分程度で良い。次に図１（ｄ）に示すようにこ
の窒化物層６上に例えば第２のタングステンシリサイド
層７を例えばスパッタ法により約１００ｎｍ程度の厚さ
に堆積する。

【００２７】次にこの第２のタングステンシリサイド層
７上に例えばフォトリソグラフィ法により所望の配線パ
タンを有するレジストパタンを形成した後、このレジス
トパタンをマスクとして第２のタングステンシリサイド
層７，窒化物層６の順にエッチングし、図１（ｅ）に示
すようにシリサイド配線８を形成すれば、拡散層２中に
含まれたボロンが窒化物層６の拡散バリア効果により、
シリサイド配線８中に拡散することなく、配線が形成さ
れる。なお、第２のタングステンシリサイド層７と窒化
物層６との積層構造のエッチングは、例えばＥＣＲイオ
ン流エッチング法により、エッチングガスとして塩素と
酸素との混合ガスを用いて実施できる。

【００２８】（実施例２）図２（ｅ）は、本発明による
半導体装置の第２の実施例による構成を示す要部断面図
である。図２（ｅ）において、１１は例えばｐ型半導体
基板、１２はこの半導体基板１１の表面に例えばリンを
拡散して形成したｎ型拡散層、１３はｐ型半導体基板１
１およびｎ型拡散層１２の表面にこのｎ型拡散層１２の
一部が露出するように開口を有して形成された絶縁膜で
ある。また、このｎ型拡散層１２上には、下層が例えば
リンをドープしたｎ型多結晶シリコン層１５と、上層が
例えばタングステンシリサイド層１７とからなるポリサ
イド配線１８が形成されている。また、このｎ型多結晶
シリコン層１５の表皮には、ＥＣＲにより形成した窒素
系プラズマで窒化したシリコン窒化物からなる不純物拡
散バリアとしての窒化物層１６が形成され、この窒化物
層１６上には、タングステンシリサイド層１７が形成さ
れる構造となっている。

【００２９】このような構成において、ｎ型拡散層１２
中および多結晶シリコン層１５中に含有されているリン
は、この窒化物層１６の存在によりタングステンシリサ
イド層１７中へ拡散することはない。また、多結晶シリ
コン層１５での不純物の拡散係数はタングステンシリサ
イド層１７中でのそれに比較して十分に小さいので、多
結晶シリコン層１５を経由した配線長方向への不純物拡
散は問題とならない。窒化物層１６を介したタングステ
ンシリサイド層１７と多結晶シリコン層１５との電気的
接続は、第１の実施例において説明したことと同様に窒
化物層１６が十分な導電性を有しているので、問題がな
いことは言うまでもない。

【００３０】なお、前述した実施例２においては、ｎ型
拡散層１２を用いた場合について説明したが、ｐ型の拡
散層を用いた場合においても、この実施例２で説明した
ことと全く同様の効果が得られることは言うまでもな
い。

【００３１】図２（ａ）〜（ｅ）は、本発明による半導
体装置の製造方法の第２の実施例を説明する工程の断面
図である。図２において、まず、図２（ａ）に示すよう
に例えばｐ型の半導体基板１１の表面に例えばリンを拡
散したｎ型の拡散層１２を形成し、半導体基板１１およ
び拡散層１２の表面にこの拡散層１２の一部が露出する
ように開口１４が設けられた絶縁膜１３を形成する。次
に図２（ｂ）に示すようにノンドープの多結晶シリコン
層１５をＣＶＤ法により約１００ｎｍの厚さに形成した
後、イオン注入法などにより例えばリンをこの多結晶シ
リコン層１５中に導入する。

【００３２】このとき、多結晶シリコン層１５の少なく
とも開口１４の近傍領域には拡散層１２と同一の導電型
の不純物を導入すべくリンをイオン注入するが、多結晶
シリコン層１５の別の領域にボロンなどのｐ型の不純物
を導入する必要がある場合には、次のようにすれば良
い。まず、多結晶シリコン層１５上に第１の所望のレジ
ストパタンを形成し、このレジストパタンをマスクとし
てｎ型の不純物であるリンを多結晶シリコン層１５中に
イオン注入し、次に第２の所望のレジストパタンをマス
クとしてｐ型の不純物であるボロンを多結晶シリコン層
１５中に導入すれば良い。この後、注入した不純物イオ
ンの活性化を図るべく熱処理を実施しても良いが、以下
に述べる工程によりポリサイド配線パタンが形成された
後に熱処理を実施しても良い。

【００３３】次に図２（ｃ）に示すように例えばマイク
ロ波出力を約９００Ｗ，Ｎ₂ ガス圧力を約０．５ｍＴｏ
ｒｒ，窒化時間を約２分程度の条件で多結晶シリコン層
１５の表面をＥＣＲ窒化して窒化物層１６を形成する。
次に図２（ｄ），（ｅ）に示すように前述した実施例１
で説明した図１（ｄ），（ｅ）の方法と同様の方法で拡
散層１２中に含まれたリンが窒化物層１６の拡散バリア
効果によりポリサイド配線１８の主要部であるタングス
テンシリサイド層１７中に拡散することなく、配線を形
成することができる。

【００３４】（実施例３）図３（ｅ）は、本発明による
半導体装置の第３の実施例による構成を示す要部断面図
である。図３（ｅ）において、２１は例えば半導体基板
上に形成された絶縁膜であり、この絶縁膜２１上にはｎ
型またはｐ型の不純物を含む多結晶シリコン層２２と、
例えばタングステンシリサイド層２３とからなるポリサ
イド電極２４が形成されている。また、このポリサイド
電極２４上には、前述した実施例１と同様に厚さの薄い
第１のタングステンシリサイド層２６のＥＣＲ窒化によ
り形成した窒化物層２７が形成され、さらにこの窒化物
層２７上には第２のタングステンシリサイド層を形成し
てなるシリサイド配線２９が形成されている。

【００３５】このような構成において、ポリサイド電極
２４とシリサイド配線２９との間に不純物拡散バリアと
してのタングステンシリサイドの窒化物層２７が存在す
るので、多結晶シリコン層２２中に含有されている不純
物がシリサイド配線２９中に拡散することはない。

【００３６】なお、前述した実施例３においては、シリ
サイド配線２９が接続される電極２４をポリサイド構造
とした場合について説明したが、多結晶シリコン単層か
らなる電極にとしても、前述と同様の効果が得られるこ
とは勿論である。

【００３７】また、前述した実施例３においては、ポリ
サイド電極２４を形成する基板を絶縁膜２１とした場合
について説明したが、この絶縁膜２１に代えて半導体基
板を用いても前述と同様の効果が得られることは勿論で
ある。

【００３８】図３（ａ）〜（ｅ）は、本発明による半導
体装置の製造方法の第３の実施例を説明する工程の断面
図である。図３において、まず、図３（ａ）に示すよう
に例えば絶縁膜２１上に例えばリンを含有した多結晶シ
リコン層２２と、例えばタングステンシリサイド層２３
との積層からなるポリサイド電極２４を形成する。ま
た、このポリサイド電極２４の側壁部には例えばシリコ
ン酸化膜からなる側壁絶縁膜２５を形成する。

【００３９】次に図３（ｂ）に示すようにポリサイド電
極２４および側壁絶縁膜２５が形成された絶縁膜２１上
に前述した実施例１で説明した方法と同様に例えば第１
のタングステンシリサイド層２６をスパッタ法により薄
く形成した後、図３（ｃ）に示すように第１のタングス
テンシリサイド層２６のＥＣＲ窒化により窒化物層２７
を形成する。これ以降は前述した実施例１の図１
（ｄ），（ｅ）で説明した方法と全く同様の方法によ
り、シリサイド配線２９が形成される。

【００４０】このような方法によれば、ポリサイド電極
２４を構成する上層のタングステンシリサイド層２３
と、配線を構成するタングステンシリサイド層２８との
間に窒化物層２７からなる拡散バリア層が形成されてい
るので、ポリサイド電極２４の下層多結晶シリコン層２
２中に含有されているリンがタングステンシリサイド層
２８中に拡散することなく、シリサイド配線２９を形成
することができる。

【００４１】（実施例４）図４（ａ）〜（ｄ）は、本発
明による半導体装置の製造方法の第４の実施例を説明す
る工程の断面図である。図４において、まず、図４
（ａ）に示すように例えば絶縁膜２１上に例えばリンを
含有した多結晶シリコン層２２と、例えばタングステン
シリサイド層２３との積層からなるポリサイド電極２４
を形成する。また、このポリサイド電極２４の側壁部に
は例えばシリコン酸化膜からなる側壁絶縁膜２５を形成
する。

【００４２】次にポリサイド電極２４に接続するシリサ
イド配線２９を形成する方法において、図３において実
施した厚さの薄いタングステンシリサイド層２６のＥＣ
Ｒ窒化による窒化物層２７の形成の代わりに図４（ｂ）
に示すようにポリサイド電極２４を構成する上層のタン
グステンシリサイド層２３の表面をＥＣＲ窒化して窒化
物層３６を形成する方法により、この窒化物層３６を拡
散バリア層として利用することも可能であることは明か
である。これ以降の図４（ｃ），（ｄ）は前述した実施
例３の図３（ｄ），（ｅ）で説明した方法と全く同様の
方法により、シリサイド配線２９が形成される。

【００４３】なお、前述した実施例３および実施例４に
おいては、電極としてポリサイド構造の電極を用いた場
合について説明したが、この電極が多結晶シリコン単層
から構成されている場合についても、実施例３および実
施例４で説明した効果と全く同様の効果が得られること
は自明である。また、多結晶シリコン層２２中に含有さ
れる不純物としてｎ型の不純物を用いて説明したが、ｐ
型の不純物でも良いことは勿論である。

【００４４】また、前述した実施例４においては、半導
体基板の表面に形成された絶縁膜上にポリサイド電極を
形成した場合について説明したが、絶縁膜上に不純物を
含有した低抵抗の多結晶シリコン層（第１の多結晶シリ
コン層）を少なくとも構成層とする電極を形成し、この
電極上に前述したポリサイド電極（第２の多結晶シリコ
ン層と高融点金属シリサイド層）を形成した場合におい
ても、多結晶シリコン層内に含有されている不純物の高
融点金属シリサイド層への拡散を阻止することができ
る。

【００４５】また、前述した実施例１〜実施例４におい
ては、シリサイドとしてタングステンシリサイドを用い
た場合について説明したが、本発明はタングステンシリ
サイドに限定されるものではなく、モリブデンシリサイ
ド，チタンシリサイドまたはコバルトシリサイドなどの
シリサイドを用いても良い。さらに導電型を決定する不
純物としてｎ型にはリンを用いて説明したが、砒素また
はアンチモンを用いても良く、ｐ型にはボロンを用いて
説明したが、ガリウムまたはインジウムを用いても良
い。

【００４６】

【発明の効果】以上、説明したように第１の発明によれ
ば、高融点金属シリサイド層を窒化処理で形成した窒化
物層を含む配線を有することにより、高温熱処理におけ
る不純物の配線への拡散を阻止できるので、高融点金属
シリサイド層を経由した不純物の相互拡散に起因する拡
散層の抵抗増加や電極の抵抗増加を防止することができ
るという極めて優れた効果が得られる。

【００４７】また、第２の発明によれば、半導体基板の
表面に形成された拡散層と接続する高融点金属シリサイ
ド層からなる配線、または半導体基板上に絶縁膜を介し
て形成された不純物含有の低抵抗多結晶シリコン層を少
なくとも構成層とする電極と接続する高融点金属シリサ
イド層からなる配線を備えた半導体装置において、高融
点金属シリサイド層の接続面に窒化処理で形成された窒
化物層を有することにより、拡散層または多結晶シリコ
ン層内に含まれている不純物の高融点金属シリサイド層
への拡散を阻止できるので、高融点金属シリサイド配線
を経由した不純物の相互拡散に起因する拡散層の抵抗増
加や電極の抵抗増加を防ぐことができるという極めて優
れた効果が得られる。

【００４８】また、第３の発明によれば、半導体装置
は、半導体基板の表面に形成された拡散層と接続するポ
リサイド配線を有し、このポリサイド配線は下層が低抵
抗の多結晶シリコン層であり、上層が高融点金属シリサ
イド層である積層体から形成された半導体装置におい
て、多結晶シリコン層の高融点金属シリサイド層との接
続面に窒化処理で形成したシリコン窒化物層を有するこ
とにより、下層の多結晶シリコン層内に含まれている不
純物の上層の高融点金属シリサイド層への拡散を阻止で
きるので、ポリサイド配線を経由した不純物の相互拡散
に起因する拡散層の抵抗増加や電極の抵抗増加を防ぐこ
とができるという極めて優れた効果が得られる。

【００４９】また、第４の発明によれば、半導体装置
は、半導体基板上に絶縁膜を介して形成されたポリサイ
ド配線を有し、このポリサイド配線は下層が低抵抗の多
結晶シリコン層であり、上層が第１の高融点金属シリサ
イド層である積層体から形成され、第１の高融点金属シ
リサイド層上に高融点金属シリサイド層が積層して形成
された半導体装置において、第１の高融点金属シリサイ
ド層の第２の高融点金属シリサイド層との接続面に窒化
処理で形成したシリコン窒化物層を有することにより、
下層の多結晶シリコン層内に含まれている不純物の第２
の高融点金属シリサイド層への拡散を阻止できるので、
ポリサイド配線を経由した不純物の相互拡散に起因する
電極の抵抗増加を防ぐことができるという極めて優れた
効果が得られる。

【００５０】また、第５の発明によれば、半導体基板上
に絶縁膜を介して形成された不純物含有の低抵抗の第１
の多結晶シリコン層を少なくとも構成層とする電極と接
続するポリサイド配線を有し、このポリサイド配線は下
層が低抵抗の第２の多結晶シリコン層であり、上層が高
融点金属シリサイド層である積層体から形成された半導
体装置において、配線の第２の多結晶シリコン層の高融
点金属シリサイド層との接続面に窒化処理で形成したシ
リコン窒化物層を有することにより、第１の多結晶シリ
コン層内に含まれている不純物の高融点金属シリサイド
層への拡散を阻止できるので、ポリサイド配線を経由し
た不純物の相互拡散に起因する電極の抵抗増加を防ぐこ
とができるという極めて優れた効果が得られる。

【００５１】また、本発明による半導体装置の製造方法
によれば、第１の高融点金属シリサイド層または多結晶
シリコン層を電子サイクロトロン共鳴により形成された
窒素系プラズマに曝して第１の高融点金属シリサイド層
の表面または多結晶シリコン層の表面に窒化物層または
シリコン窒化物層を形成した後、この窒化物層またはシ
リコン窒化物層上に配線層である第２の高融点金属シリ
サイド層を形成することにより、高温熱処理工程におい
て不純物を含む拡散層または多結晶シリコン層から配線
への不純物の外方拡散を防止することができるので、第
２の高融点金属シリサイド層を経由した不純物の相互拡
散に起因する拡散層の抵抗増加や電極の抵抗増加を防ぐ
ことができるという極めて優れた効果が得られる。

【００５２】また、電子サイクロトロン共鳴による窒素
系プラズマで窒化して形成された窒化物層は、十分に低
抵抗であるので、不純物を含む多結晶シリコン層と第２
の高融点金属シリサイド層との電気的接続に何等問題は
生じない。さらに配線材料には従来の製造工程で多用さ
れ易い低抵抗の第２の高融点金属シリサイド層を用いて
いるので、旧来のＬＳＩ製造技術と親和性の良い半導体
装置の製造が実現可能となり、動作特性に優れた半導体
装置が得られるという極めて優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による半導体装置およびその製造方法
の第１の実施例を説明する工程の要部断面図である。

【図２】 本発明による半導体装置およびその製造方法
の第２の実施例を説明する工程の要部断面図である。

【図３】 本発明による半導体装置およびその製造方法
の第３の実施例を説明する工程の要部断面図である。

【図４】 本発明による半導体装置およびその製造方法
の第４の実施例を説明する工程の要部断面図である。

【図５】 本発明に係わる不純物拡散に対する窒化物層
の拡散バリアの効果を説明する図である。

【図６】 従来の半導体装置の構成を説明する要部断面
図である。

【図７】 従来の半導体装置の構成を説明する要部断面
図である。

【符号の説明】

１…ｎ型半導体基板、２…ｐ型拡散層、３…絶縁膜、４
…開口部、５…第１のタングステンシリサイド層、６…
窒化物層、７…第２のタングステンシリサイド層、８…
シリサイド配線、１１…ｐ型半導体基板、１２…ｎ型拡
散層、１３…絶縁膜、１４…開口、１５…ｎ型多結晶シ
リコン層、１６…窒化物層、１７…タングステンシリサ
イド層、１８…ポリサイド配線、２１…絶縁膜、２２…
多結晶シリコン層、２３…タングステンシリサイド層、
２４…ポリサイド電極、２５…側壁絶縁膜、２６…第１
のシリサイド層、２７…窒化物層、２８…第２のタング
ステンシリサイド層、２９…シリサイド配線、３６…窒
化物層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 29/78 Ｈ０１Ｌ 29/78 ３０１ Ｇ (72)発明者 今井 和雄 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 荒井 英輔 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高融点金属シリサイド層を窒化処理で形
   成した窒化物層を含む配線を備えたことを特徴とする半
   導体装置。
2. 【請求項２】 半導体基板の表面に形成された拡散層と
   接続する高融点金属シリサイド層からなる配線、または
   半導体基板上に絶縁膜を介して形成された不純物含有の
   低抵抗多結晶シリコン層を少なくとも構成層とする電極
   と接続する高融点金属シリサイド層からなる配線を備え
   た半導体装置において、 前記高融点金属シリサイド層の接続面に窒化処理で形成
   された窒化物層を有することを特徴とする半導体装置。
3. 【請求項３】 半導体基板の表面に形成された拡散層と
   接続するポリサイド配線を有し、このポリサイド配線は
   下層が低抵抗の多結晶シリコン層であり、上層が高融点
   金属シリサイド層である積層体から形成された半導体装
   置において、 前記多結晶シリコン層の前記高融点金属シリサイド層と
   の接続面に窒化処理で形成したシリコン窒化物層を有す
   ることを特徴とする半導体装置。
4. 【請求項４】 半導体基板上に絶縁膜を介して形成され
   たポリサイド配線を有し、このポリサイド配線は下層が
   低抵抗の多結晶シリコン層であり、上層が第１の高融点
   金属シリサイド層である積層体から形成され、前記第１
   の高融点金属シリサイド層上に第２の高融点金属シリサ
   イド層が積層して形成された半導体装置において、 前記第１の高融点金属シリサイド層の前記第２の高融点
   金属シリサイド層との接続面に窒化処理で形成したシリ
   コン窒化物層を有することを特徴とする半導体装置。
5. 【請求項５】 半導体基板上に絶縁膜を介して形成され
   た不純物含有の低抵抗の第１の多結晶シリコン層を少な
   くとも構成層とする電極と接続するポリサイド配線を有
   し、このポリサイド配線は下層が低抵抗の第２の多結晶
   シリコン層であり、上層が高融点金属シリサイド層であ
   る積層体から形成された半導体装置において、 前記第２の多結晶シリコン層の前記高融点金属シリサイ
   ド層との接続面に窒化処理で形成したシリコン窒化物層
   を有することを特徴とする半導体装置。
6. 【請求項６】 半導体基板の表面に形成された拡散層上
   に第１の高融点金属シリサイド層を形成する工程と、 前記第１の高融点金属シリサイド層を電子サイクロトロ
   ン共鳴により形成された窒素系プラズマに曝して窒化物
   層を形成する工程と、 前記窒化物層上に第２の高融点金属シリサイド層を形成
   する工程と、 前記第２の高融点金属シリサイド層および窒化物層を上
   層から順次配線に対応したパタン形状に加工する工程
   と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. 【請求項７】 請求項６において、前記第１の高融点金
   属シリサイド層が形成される下地基体が不純物含有の低
   抵抗多結晶シリコン層からなる電極であることを特徴と
   する半導体装置の製造方法。
8. 【請求項８】 半導体基板の表面に形成された拡散層上
   に多結晶シリコン層を形成する工程と、 前記多結晶シリコン層の所望の領域に導電型を与える不
   純物をイオン注入する工程と、 前記多結晶シリコン層を電子サイクロトロン共鳴により
   形成された窒素系プラズマに曝して前記多結晶シリコン
   層の表面にシリコン窒化物層を形成する工程と、 前記シリコン窒化物層上に高融点金属シリサイド層を形
   成する工程と、 前記高融点金属シリサイド層，シリコン窒化物層および
   多結晶シリコン層を上層から順次配線に対応したパタン
   形状に加工する工程と、を備えたことを特徴とする半導
   体装置の製造方法。
9. 【請求項９】 請求項８において、前記多結晶シリコン
   層が形成される下地基体がポリサイド構造の電極である
   ことを特徴とする半導体装置の製造方法。