JPH0754848B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH0754848B2
JPH0754848B2 JP61063425A JP6342586A JPH0754848B2 JP H0754848 B2 JPH0754848 B2 JP H0754848B2 JP 61063425 A JP61063425 A JP 61063425A JP 6342586 A JP6342586 A JP 6342586A JP H0754848 B2 JPH0754848 B2 JP H0754848B2
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JP
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film
semiconductor
silicon substrate
gas atmosphere
refractory metal
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JP61063425A
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勝弘 平田
純一 有馬
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三菱電機株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体装置のコンタクトホールのシリコン
基板との接触部に形成するアルミおよびアルミ合金のシ
リコン基板へのスパイキングを防止するためのバリアメ
タルを備えた半導体装置に関するものである。
〔従来の技術〕 従来、半導体装置のアルミ合金配線膜として第3図に示
すようなアルミシリコン合金が用いられたきた。すなわ
ち、第3図はバリアメタルのない半導体装置で、1はシ
リコン基板、2は前記シリコン基板1上に形成されたn+
層、3は下敷酸化膜、4はスムースコート膜、5はコン
タクトホール、8は前記コンタクトホール5の部分にシ
リコン基板1とオーミックコンタクトを得るために形成
されたアルミ合金配線膜である。また9はシリコン析出
部である。
上記のような半導体装置において、コンタクトホール
(コンタクト部)5が微小になるにつれて、アルミ合金
配線膜8中のシリコンがコンタクト部で固相成長する現
象(シリコン析出部9の発生)が生じ、良好なオーミッ
クコンタクトが得られなくなってきた。
〔発明が解決しようとする問題点〕 そこで、アルミ合金配線膜8とシリコン基板1との間に
第4図に示すようにバリアメタル6′を形成することが
検討されているが、従来方法のスパッタリング法(純粋
Arガス雰囲気中でのスパッタリング)では、バリアメタ
ル6′として高融点金属を採用した場合に、結晶が柱状
10となり、上層のアルミがグレイン粒界に沿ってシリコ
ン基板1に達する現象(スパイキング)が発生する。こ
のスパイキングを防止するため、N2ガス混入Arガス雰囲
気中でスパッタリングを行うことが提案されているが、
第5図に示すようにシリコン基板1との接触部11での接
触抵抗が増大し、良好なオーミック抵抗が得られないと
いう問題点があった。
この発明は、上記の問題点を解消するためになされたも
ので、コンタクト部におけるシリコン析出部の発生を防
止し、良好なオーミック接触が得られるとともにアルミ
のスパイキングを防止し、良好な特性を有する半導体装
置を得ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る半導体装置は、コンタクトホールに同一
の金属からなり結晶形態の異なる少なくとも2層構造の
高融点金属膜を、下層の高融点金属膜を純粋のArガス雰
囲気中でスパッタリングにより形成し、上層の高融点金
属膜をN2ガス混入Arガス雰囲気中でスパッタリングによ
り形成し、その上にアルミ合金配線膜を形成したもので
ある。
〔作用〕
この発明においては、バリアメタルとして純粋Arガス雰
囲気中で、下層の高融点金属膜をスパッタリングにより
形成し、その上層にN2ガス混入Arガス雰囲気中で高融点
金属膜をスパッタリングにより形成したことから、高融
点金属膜は純粋Arガス雰囲気中では柱状結晶となるのに
対し、N2ガス混入Arガス雰囲気中ではアモルファス構造
に近い小さい結晶粒の膜となり、アルミ原子の粒界での
クリーピング現象が防止される。
〔実施例〕
第1図はこの発明のバリアメタルを備えた半導体装置の
一実施例を示す断面図である。第1図において、1はシ
リコン基板で、この場合p型である。2はイオン注入法
により形成されたn+層である。3は下敷酸化膜で、スム
ースコート膜4からの不純物がシリコン基板1に侵入す
るのを防ぐために設けられたものである。5はコンタク
トホール、6はバリアメタルである下層の高融点金属膜
で、例えばチタンタングステン膜、7は上層の高融点金
属膜で、例えば窒素ガス混入チタンタングステン膜、8
はアルミ合金配線膜である。
次にこの発明の半導体装置の製造方法を第2図(a)〜
(d)について説明する。
まず、シリコン基板1上にn+層2,下敷酸化膜3およびス
ムースコート膜4を形成した後、熱処理(900℃〜1000
℃)を行ってリフローさせた後、写真製版,エッチング
により、コンタクトホール5を形成する。(第2図
(a))。次にシリコン基板1の主面全面に純粋Arガス
雰囲気中でスパッタリングを行い、約300〜2000Åのチ
タンタングステン膜6を形成する。(第2図(b))、
引き続きN2ガス混入Arガス雰囲気中でスパッタリング
し、結晶粒の小さいチタンタングステン膜7を300〜200
0Å厚で形成する(第2図(c))。この時、N2ガスはA
rガスの10%〜50%が望ましい。次に通常の方法でアル
ミ合金配線膜8を形成し、写真製版,エッチングを行
い、第2図(d)の構造の半導体装置が得られる。
引き続き450℃で30分程度の熱処理を行っても、シリコ
ン析出は防止でき、かつアルミスパイキングを発生しな
い良好なオーミック接触を得ることができる。
なお、上記実施例では、高融点金属膜としてチタンタン
グステン膜について述べたが、もちろん他の高融点金属
膜でも同様に適用できる。
また、上記実施例では、同一の金属からなる結晶形態の
異なる2層構造に高融点金属膜を形成したが、3層以上
にしても同様の効果が得られる。
〔発明の効果〕
この発明は以上説明したとおり、シリコン基板上のコン
タクトホールに同一の金属からなり結晶形態の異なる少
なくとも2層構造の高融点金属膜を、下層の高融点金属
膜を純粋のArガス雰囲気中でスパッタリングにより形成
し、上層の高融点金属膜をN2ガス混入Arガス雰囲気中で
スパッタリングにより形成し、その上にアルミ合金配線
膜を形成したので、コンタクトホールにおける接触部
は、アルミ合金配線膜からのシリコン析出,スパイキン
グを抑えることができ、良好なオーミック接触が得られ
る利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す半導体装置の断面
図、第2図(a)〜(d)は第1図の半導体装置の製造
工程を示す断面図、第3図はバリアメタルのない従来の
半導体装置の断面図、第4図,第5図はバリアメタルを
備えた従来の半導体装置の断面図である。 図において、1はシリコン基板、2はn+層、3は下敷酸
化膜、4はスムースコート膜、5はコンタクトホール、
6,7はチタンタングステン膜、8はアルミ合金配線膜で
ある。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シリコン基板上に形成されたコンタクトホ
    ールに同一の金属からなり結晶形態の異なる少なくとも
    2層構造の高融点金属膜を、下層の高融点金属膜を純粋
    のArガス雰囲気中でスパッタリングにより形成し、上層
    の高融点金属膜をN2ガス混入Arガス雰囲気中でスパッタ
    リングにより形成し、その上にアルミ合金配線膜を形成
    したことを特徴とする半導体装置。
JP61063425A 1986-03-20 1986-03-20 半導体装置 Expired - Lifetime JPH0754848B2 (ja)

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JPS62219921A JPS62219921A (en) 1987-09-28
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