JPH0817826A - 内部配線を有する半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

内部配線を有する半導体装置およびその製造方法

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JPH0817826A
JPH0817826A JP6148240A JP14824094A JPH0817826A JP H0817826 A JPH0817826 A JP H0817826A JP 6148240 A JP6148240 A JP 6148240A JP 14824094 A JP14824094 A JP 14824094A JP H0817826 A JPH0817826 A JP H0817826A
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偉久 山口
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 低抵抗の内部配線を有する半導体装置を得る
こと。 【構成】 半導体基板21の表面中に、その表面がシリ
サイド化されている導電層6が設けられる。半導体基板
21の上であって、導電層6の近くに、その表面がシリ
サイド化されている導電体3が設けられる。当該装置
は、コンタクトホール12の側壁面および底面を被覆す
るように、導電層6の表面と導電体3の端部の表面を電
気的に接続するためのチタン膜30とチタンシリサイド
層31とからなる内部配線層14が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、一般に、内部配線を
有する半導体装置に関するものであり、より特定的に
は、その表面がシリサイド化されている導電層に接続さ
れる内部配線を有する半導体装置に関する。この発明
は、また、そのような内部配線を有する半導体装置の製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】スタティックランダムアクセスメモリ
(SRAM)、ダイナミックランダムアクセスメモリ
(DRAM)等の半導体装置は、近年、高集積化が進
み、それに伴って、形成される素子は縮小化されてい
る。MOS構造のトランジスタで構成される半導体装置
においては、ゲート電極の微細化に伴い、ソース/ドレ
イン領域の縮小化が要求されており、このことは、配線
を形成するコンタクトホールの径等の縮小化を要求す
る。ソース/ドレイン領域の縮小化およびコンタクトホ
ールの径の縮小化は、トランジスタのソース/ドレイン
の抵抗、ゲートの抵抗およびコンタクトの抵抗の増加を
もたらし、ひいては、半導体装置の特性を劣化させる。
この問題点を解決するために、ソース/ドレインの上お
よびゲート電極の上に、自己整合的に、金属とシリコン
の化合物であるシリサイドを形成する、サリサイド(se
lf aligned silicide)プロセスが提案されている。
【0003】サリサイドプロセスを用いることにより、
素子の縮小化に伴う問題点は解決されると考えられる
が、このプロセスを、SRAM、DRAM等の大規模集
積回路に適用すると、次に説明するような、新たな問題
点を生じさせる。
【0004】すなわち、SRAM、DRAM等は、回路
を構成する上で、SRAMまたはDRAMを構成する素
子をつなぎ合わせる必要がある。
【0005】図28は、SRAMのメモリセル(以下、
スタティックメモリセルという)の平面図である。図2
9は、スタティックメモリセルの等価回路図である。こ
れらの図を参照して、スタティックメモリセルは、アク
セストランジスタATR1,ATR2と、ドライバトラ
ンジスタDTR1,DTR2とを備える。スタティック
メモリセルはフリップフロップになっており、ドライバ
トランジスタDTR1のドレインは、アクセストランジ
スタATR2のゲートと内部配線で接続されている。従
来、この内部配線の材料としては、後工程で行なわれる
高温の熱処理(900℃までの温度)に耐えられるよう
に、ポリシリコン等の耐熱性のある材料が用いられてい
る。
【0006】次に、従来のSRAMのメモリセルの製造
プロセスを説明しながら、配線材料としてポリシリコン
を用いてかつ、トランジスタとして、サリサイドプロセ
スにより形成したものを用いた場合の問題点を説明す
る。
【0007】図30(左側の断面図(a)は、右側の平
面図(b)のA−A線に沿う断面図である。(a)と
(b)との関係は、後の図においても同じである。)を
参照して、シリコン基板21の主表面にLOCOS膜4
を形成する。シリコン基板21の上に、アクセストラン
ジスタATR2のゲート2と、ドライバトランジスタD
TR1のゲート3とを、隣り合うように形成する。ソー
ス/ドレイン領域6とサイドウォールスペーサ5を形成
する。
【0008】図31を参照して、ゲート2,3を覆うよ
うに、かつソース/ドレイン領域6に接触するように、
シリコン基板21の上にスパッタ法によりチタン膜7を
形成する。
【0009】図31と図32を参照して、ランプアニー
ル装置を用いて、約700℃の熱処理を、窒素雰囲気中
で行ない、チタンとシリコンを反応させる。このとき、
ゲート2,3の上には、不安定なチタンシリサイド膜
(TiSiX )8が形成される。一方、サイドウォール
スペーサ5やLOCOS膜4上のチタン膜7は、酸化膜
と反応しないが、雰囲気中の窒素と反応し、窒化チタン
膜9となる。
【0010】図32と図33を参照して、窒化チタン膜
9および未反応のチタンを、硫酸および過酸化水素から
なる溶液により、除去する。
【0011】図33を参照して、不安定なチタンシリサ
イド膜8は、チタンとシリコンの化合物であって、Ti
SiX と表現され、不安定かつ高抵抗なチタンシリサイ
ドであり、低抵抗のTiSi2 にはなっていない。
【0012】図33と図34を参照して、TiSi
X を、低抵抗のTiSi2 にするために、ランプアニー
ル装置を用いて、約800℃の熱処理を行なう。これに
よって、不安定なチタンシリサイド膜8は、安定かつ低
抵抗のチタンシリサイド膜10に変化する。これによ
り、シリサイド化されたトランジスタが形成される。
【0013】次に、内部配線の構成について説明する。
図35を参照して、シリサイド化されたトランジスタの
上に、層間絶縁膜11を形成する。層間絶縁膜11中
に、ソース/ドレイン領域6の表面およびドライバトラ
ンジスタのゲート3の端部の表面とをともに露出させる
ためのコンタクトホール12を、反応性イオンエッチン
グにより形成する。このとき、ゲート3およびソース/
ドレイン領域6の表面に形成されているチタンシリサイ
ド膜10は、酸化膜のエッチングに用いられるガスに対
して選択性があるために、エッチングされない。
【0014】図36を参照して、コンタクトホール12
内に埋込まれるように、シリコン基板21の上に、CV
D法により、ポリシリコン膜13を形成する。ポリシリ
コン膜13は、後述する、内部配線層を形成するための
ものである。従来の方法においては、このポリシリコン
膜の成膜時に、問題点が生じる。これについて説明す
る。
【0015】図42を参照して、ポリシリコンの成膜に
は、ソースガスとして、シラン(SiH4 )が用いられ
る。シランガスが熱により分解され、被堆積面に核が形
成され、その後この核から膜が成長する。この成長は、
被堆積面の状態に強く依存する。その様子は、シリコン
の場合にはよく知られているが、被堆積面が金属になっ
た場合については、あまり知られていない。本発明者ら
は、チタンシリサイド膜10の上にCVD法によりポリ
シリコンの膜を形成すると、次のような異常が生じるこ
とを確認した。
【0016】すなわち、チタンシリサイド層10中で
は、不純物の拡散係数は大きく、分解してできたシラン
のシリコンラジカル(Si*)は、容易にチタンシリサ
イド層10中を拡散し、チタンシリサイド層10とシリ
コン(1)の界面に到達する。その後、図43を参照し
て、チタンシリサイド層10とシリコン(1)との界面
で、ポリシリコンの成長が生じ、ひいては、上部に存在
するチタンシリサイド層10が、ポリシリコンの成長に
伴い、上方に押し上げられ、ひいてはチタンシリサイド
層10が破壊される。この現象が、SRAMのメモリセ
ルの内部配線で生じると、コンタクト抵抗の増加をもた
らすことになる。
【0017】図36と37を参照して、ポリシリコン膜
13をパターニングし、内部配線層14を形成する。内
部配線層14中に、不純物の注入を行ない、内部配線層
14の抵抗を下げる。
【0018】図38を参照して、内部配線層14を覆う
ように、シリコン基板21の上に酸化膜である層間絶縁
膜15を形成する。
【0019】図39を参照して、層間絶縁膜15中に、
内部配線層14の表面の一部を露出させるためのコンタ
クトホール16を形成する。
【0020】図39と図40を参照して、コンタクトホ
ール16内に埋込まれるように、シリコン基板21の上
にポリシリコン膜17を堆積する。ポリシリコン膜17
を、抵抗体の形状にパターニングする。この抵抗体は、
図29に示す等価回路図中の、抵抗体17に相当する。
【0021】図41を参照して、ポリシリコン膜17を
覆うように、シリコン基板21の上に厚い層間絶縁膜1
8を堆積する。層間絶縁膜18中に、コンタクトホール
19を形成し、該コンタクトホール19内にタングステ
ンプラグ33を埋め込む。タングステンプラグ33に接
続されるように、アルミ配線20を形成すると、SRA
Mのメモリセルが完成する。
【0022】
【発明が解決しようとする課題】従来の内部配線の製造
方法は、以上のように構成されていたので、図42と4
3を参照して、ポリシリコンの異常成長が生じ、コンタ
クト抵抗が上昇するという問題点があった。また、内部
配線の幅の縮小化により、配線自身の抵抗が増加し、半
導体装置の特性を大きく劣化させるという問題点があっ
た。
【0023】それゆえに、この発明の目的は、低抵抗の
内部配線を有する半導体装置を得ることにある。
【0024】この発明の他の目的は、コンタクト抵抗の
低い内部配線を有する半導体装置を得ることにある。
【0025】この発明の、さらに他の目的は、低抵抗の
内部配線を有するスタティックランダムアクセスメモリ
を得ることにある。
【0026】この発明のさらに他の目的は、コンタクト
抵抗の低い内部配線を有するスタティックランダムアク
セスメモリを得ることにある。
【0027】この発明のさらに他の目的は、低抵抗の内
部配線を有する半導体装置を製造する方法を提供するこ
とにある。
【0028】この発明のさらに他の目的は、コンタクト
抵抗の低い内部配線を有する半導体装置を製造する方法
を提供することにある。
【0029】この発明のさらに他の目的は、低抵抗の内
部配線を有する、スタティックランダムアクセスメモリ
を製造する方法を提供することにある。
【0030】
【課題を解決するための手段】この発明の、第1の局面
に従う半導体装置は、半導体基板を備える。上記半導体
基板の表面中には、その表面がシリサイド化されている
導電層が設けられている。上記半導体基板の上であっ
て、上記導電層の近くに、その表面がシリサイド化され
ている導電体が設けられている。上記導電体を覆うよう
に、上記半導体基板の上に層間絶縁膜が設けられてい
る。上記層間絶縁膜中に、上記導電層の表面と上記導電
体の端部の表面とをともに露出させるためのコンタクト
ホールが設けられている。上記コンタクトホールの側壁
面および底面を被覆するように、上記導電層の表面と上
記導電体の端部の表面を電気的に接続するための内部配
線層が設けられている。上記内部配線層は、上記コンタ
クトホールの側壁面および底面に直接接触するチタン膜
と、該チタン膜の上に設けられた第1のシリサイド層
と、を含む。
【0031】この発明の、第2の局面に従う半導体装置
は、半導体基板を備える。上記半導体基板の上に、ドラ
イバトランジスタのゲートと、アクセストランジスタの
ゲートが、隣り合うように設けられている。上記半導体
基板の主表面中であって、上記ドライバトランジスタの
ゲートと上記アクセストランジスタのゲートとの間に、
アクセストランジスタのソース/ドレイン層が設けられ
ている。上記ソース/ドレイン層の表面には、第1のシ
リサイド層が設けられている。上記ドライバトランジス
タのゲートと上記アクセストランジスタのゲートとを覆
うように、上記半導体基板の上に層間絶縁膜が設けられ
ている。上記層間絶縁膜中に、上記アクセストランジス
タのソース/ドレイン層の表面と上記ドライバトランジ
スタのゲートの端部の上表面とをともに露出させるため
のコンタクトホールが設けられている。上記コンタクト
ホールの側壁面および底面を被覆するように、上記ドラ
イバトランジスタのゲートの端部の表面と上記アクセス
トランジスタのソース/ドレイン層の表面とを電気的に
接続するための内部配線層が設けられている。上記内部
配線層は、上記コンタクトホールの側壁面および底面に
直接接触するチタン膜と、該チタン膜の上に設けられた
第2のシリサイド層とを含む。
【0032】この発明の第3の局面に従う、半導体装置
の製造方法においては、まず半導体基板の表面中に導電
層を形成する。上記半導体基板の上であって、上記導電
層の近くに導電体を形成する。上記導電層および上記導
電体の表面をシリサイド化する。上記導電体を覆うよう
に上記半導体基板の上に層間絶縁膜を形成する。上記層
間絶縁膜中に、上記導電層の表面および上記導電体の端
部の表面を同時に露出させるためのコンタクトホールを
形成する。上記導電層の表面および上記導電体の端部の
表面に接触するように、上記コンタクトホールの側壁面
および底面を被覆するチタン膜をスパッタ法により形成
する。上記チタン膜の上にシリサイド膜をスパッタ法に
より形成する。上記チタン膜および上記シリサイド膜を
内部配線の形状にパターニングする。
【0033】
【作用】この発明の第1の局面に従う半導体装置によれ
ば、内部配線層をチタン層と、該チタン層の上に設けら
れたシリサイド層とで形成したので、低抵抗の内部配線
を有する半導体装置となる。
【0034】この発明の第2の局面に従う半導体装置に
よれば、内部配線層をチタン層と、該チタン層の上に設
けられたシリサイド層とで形成したので、低抵抗の内部
配線を有するスタティックランダムアクセスメモリとな
る。
【0035】この発明の第3の局面に従う半導体装置の
製造方法によれば、内部配線層をチタン層と、該チタン
層の上に設けられたシリサイド層とで形成するので、低
抵抗の内部配線を有する半導体装置を与える。また、内
部配線層をスパッタ法により形成するので、導電層の上
に形成されたシリサイド層は破壊されない。
【0036】
【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。
【0037】実施例1 図1は、実施例1に係るSRAMのメモリセルの断面図
である。メモリセルは、シリコン基板21を備える。シ
リコン基板21の表面中には、LOCOS酸化膜4が設
けられている。シリコン基板21の上には、アクセスト
ランジスタATR2のゲート2とドライバトランジスタ
DTR1のゲート3が、隣り合うように設けられてい
る。シリコン基板21の主表面中であって、ドライバト
ランジスタのゲート3とアクセストランジスタのゲート
2との間に、アクセストランジスタATR2のソース/
ドレイン層6が設けられている。ソース/ドレイン層6
の表面には、シリサイド層10が形成されている。ドラ
イバトランジスタのゲート3およびアクセストランジス
タのゲート2の表面にも、シリサイド層10が設けられ
ている。ゲート2,3を覆うように、シリコン基板21
の上に層間絶縁膜11が設けられている。層間絶縁膜1
1中に、アクセストランジスタのソース/ドレイン層6
の表面と、ドライバトランジスタのゲート3の端部の上
表面とをともに露出させるためのコンタクトホール12
が設けられる。コンタクトホール12の側壁面および底
面を被覆するように、ドライバトランジスタのゲート3
の端部の表面とアクセストランジスタのソース/ドレイ
ン層6の表面とを電気的に接続する内部配線層14が設
けられている。内部配線層14は、コンタクトホール1
2の側壁面および底面に直接接触するように設けられた
チタン膜30と、チタン膜30の上に設けられたシリサ
イド層31とを含む。内部配線層14を覆うようにシリ
コン基板21の上に層間絶縁膜15が設けられる。層間
絶縁膜15中に、内部配線層14の表面の一部を露出さ
せるためのコンタクトホール16が設けられる。コンタ
クトホール16を通って、内部配線層14に接続される
ように、シリコン基板21の上に、抵抗体であるポリシ
リコン膜17が設けられる。ポリシリコン膜17を覆う
ように、シリコン基板21の上に厚い層間絶縁膜18が
設けられる。層間絶縁膜18中に、タングステンプラグ
を埋込むためのコンタクトホール19が設けられてい
る。コンタクトホール19内に、タングステンプラグ3
3が埋込まれ、タングステンプラグ33にアルミニウム
配線20が接続されている。
【0038】本実施例によれば、内部配線層14が、チ
タン膜30と、該チタン膜の上に設けられたシリサイド
層31とから形成されているので、低抵抗の内部配線層
となる。
【0039】次に、実施例1に係る半導体装置の製造方
法を説明する。まず、図2から図8までに示す処理が行
なわれる。図2から図8までに示す工程は、図30から
図35までに示す従来の工程と同様であるので、同一の
部分には同一の参照番号を付し、その説明を繰返さな
い。
【0040】図9を参照して、ソース/ドレイン領域6
の表面およびドライバトランジスタのゲート3の端部の
表面に接触するように、コンタクトホール12の側壁面
および底面を被覆するチタン膜34を、スパッタ法によ
り形成する。チタン膜34をスパッタ法により形成する
ので、従来のCVD法により生じる問題点(図42,4
3参照)は生じない。チタン膜34の膜厚は、約200
Åである。チタン膜34の上に、スパッタ法により、チ
タンシリサイド膜35を、約1500Å堆積する。スパ
ッタ法により形成されるチタンシリサイド膜35は安定
なTiSi2 ではなく、若干、シリコンが過剰に含まれ
ている。シリコンが過剰に含まれているチタンシリサイ
ド膜を安定なTiSi2 膜にするために、ランプアニー
ル装置により、約800℃の熱処理を行なう。この熱処
理により、チタンシリサイド膜は安定化し、かつ低抵抗
化する。
【0041】また、この一連の処理により、ソース/ド
レイン領域6の表面およびゲート3の上のチタンシリサ
イド膜を劣化させずに、低抵抗のコンタクトを得ること
ができる。これについて、さらに詳細に説明する。
【0042】図13を参照して、ソース/ドレイン領域
6あるいはゲート電極3の表面に形成されたチタンシリ
サイド膜10の上には、通常、自然酸化膜36が形成さ
れる。しかしながら、自然酸化膜36の上にチタン膜3
4を形成すると、チタンの還元作用により、自然酸化膜
は次式に示す反応によって還元され、導電性の、TiO
X とTiSiX となる。
【0043】 SiOX +2Ti → TiOX +TiSiX したがって、後述する内部配線層14と、ソース/ドレ
イン領域6とのコンタクト抵抗は低下する。同様に、内
部配線層14と、ドライバトランジスタのゲート3との
コンタクト抵抗も低下する。また、内部配線層14の材
料としてチタンシリサイド膜35を用いたため、半導体
装置の縮小化に伴う配線の抵抗上昇を抑制することがで
きる。
【0044】図9と図10を参照して、チタン膜34と
チタンシリサイド膜35を内部配線層14の形状にパタ
ーニングする。図11を参照して、内部配線層14を覆
うように、シリコン基板21の上に膜厚1500Åの、
酸化膜である層間絶縁膜15を堆積する。層間絶縁膜1
5中に、内部配線層14の表面の一部を露出させるため
のコンタクトホール16を形成する。内部配線層14に
接続されるように、かつコンタクトホール16内に埋込
まれるように、高抵抗となる、膜厚1500Åのポリシ
リコン膜17を形成する。ポリシリコン膜17を、高抵
抗の抵抗体の形状にパターニングする。ポリシリコン膜
17を覆うように、厚い層間絶縁膜18を、シリコン基
板21の上に形成する。層間絶縁膜18中に、タングス
テンプラグを埋込むためのコンタクトホール19を形成
する。コンタクトホール19内にタングステンプラグ3
3を埋込む。タングステンプラグ33に接続されるよう
に、アルミニウム配線20を形成する。
【0045】実施例2 図14は、実施例2に係るスタティックランダムアクセ
スメモリの断面図である。
【0046】実施例2に係るメモリセルは、以下の点を
除いて、実施例1に係るメモリセルと同一であるので、
同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、そ
の説明を繰返さない。
【0047】実施例2に係るメモリセルが、実施例1に
係るメモリセルと異なる点は、コンタクトホール12
を、シリコン基板21の表面をほり抜くように、形成し
ている点である。結果として、チタン膜34は、シリコ
ン基板21の表面の中に入り込んでいる。実施例2に係
るメモリセルによると、チタン膜34とソース/ドレイ
ン領域6との接触面積が増大するために、より低抵抗
の、かつ安定したコンタクトが形成される。
【0048】次に、図14に示すSRAMのメモリセル
の製造方法について説明する。まず、図2〜図7に示す
処理と同一の処理が行なわれる。
【0049】図7と図15を参照して、層間絶縁膜11
をマスクにして、ソース/ドレイン領域6の表面および
ドライバトランジスタのゲート3の端部の表面を露出さ
せるように、コンタクトホール12を形成する。コンタ
クトホール12の形成は、シリコン基板21の表面をほ
り抜くように行なわれる。シリコン基板21の表面をほ
るようにエッチングを行なうと、コンタクトホール12
の底部のシリサイド層10は除去される。
【0050】図16を参照して、コンタクトホール12
の側壁面および底面を被覆するように、チタン膜30
を、スパッタ法により、シリコン基板21の上に堆積す
る。チタン膜30の上に、スパッタ法により、チタンシ
リサイド膜35を堆積する。
【0051】その後、チタン膜30とシリコン基板21
の接触を良好にするために、ランプアニール装置を用い
て、約800℃の熱処理を行なう。この熱処理により、
チタンとシリコンが反応し、その界面にチタンシリサイ
ド層39が形成され、ひいては、コンタクト抵抗が低く
なる。なお、本実施例によると、チタン膜30とシリコ
ン基板21との接触面積が増大するために、より低抵抗
の、かつ安定したコンタクトが形成される。
【0052】図16と図17を参照して、チタンシリサ
イド膜35とチタン膜30を、内部配線層14の形状に
パターニングする。
【0053】図18を参照して、内部配線層14を覆う
ように、シリコン基板21の上に層間絶縁膜15を形成
する。層間絶縁膜15の膜厚は、約1500Åである。
層間絶縁膜15中に、内部配線層14の表面の一部を露
出させるためのコンタクトホール16を形成する。コン
タクトホール16内に埋込まれるように、シリコン基板
21の上に、膜厚1000Åのポリシリコン膜17を堆
積させる。ポリシリコン膜17を、高抵抗の抵抗体の形
状にパターニングする。
【0054】図19を参照して、ポリシリコン膜17を
覆うように、シリコン基板21の上に、厚い層間絶縁膜
18を形成する。層間絶縁膜18中に、タングステンプ
ラグを埋込むためのコンタクトホール32を形成する。
コンタクトホール32内に、タングステンプラグ33を
埋込む。タングステンプラグ33に、アルミニウム配線
20を接続する。
【0055】実施例3 図20は、実施例3に係る、SRAMのメモリセルの断
面図である。図20に示すSRAMのメモリセルは、以
下の点を除いて、図1に示すSRAMのメモリセルと同
一であるので、同一または相当する部分には同一の参照
番号を付し、その説明を繰返さない。
【0056】図20に示すSRAMのメモリセルが、図
1に示すSRAMのメモリセルと異なる点は、内部配線
層14を、第1のシリサイド層(10)に接触するチタ
ン膜30と、該チタン膜30の上に設けられた第2のシ
リサイド層31と、第2のシリサイド層31の上に設け
られた第3のシリサイド層37で形成している点であ
る。第2のシリサイド層31の上に、第3のシリサイド
層37を形成することにより、内部配線層14は、さら
に低抵抗化する。
【0057】次に、図20に示すSRAMのメモリセル
の製造方法について説明する。まず、図2〜図7に示す
までの処理と同様の処理が行なわれる。
【0058】図21は、図7に相当する図である。図2
1と図22を参照して、コンタクトホール12の側壁面
および底面を被覆するように、シリコン基板21の上
に、スパッタ法により、約200Åのチタン膜30を堆
積する。続いて、スパッタ法により、チタン膜30の上
に、チタンシリサイド膜35を、約1500Å堆積す
る。スパッタ法で作られるチタンシリサイド膜35は、
安定なTiSi2 構造ではなく、若干シリコンが過剰な
状態になっている。チタンシリサイド膜35を安定なT
iSi2 膜にするために、ランプアニール装置により、
約800℃の熱処理を行なう。上述した、一連の処理に
より、ソース/ドレイン領域6の上のシリサイド層10
およびゲート3の表面のシリサイド層10を劣化させず
に、低抵抗のコンタクトを得ることができる。また、配
線材料として、チタンシリサイド膜を用いたため、半導
体装置の縮小化に伴う配線の抵抗の上昇を抑制すること
ができる。
【0059】図22と図23を参照して、チタンシリサ
イド膜35とチタン膜30を、写真製版およびRIEを
用いて、内部配線層14の形状に、パターニングする。
【0060】図24を参照して、内部配線層14の表面
を被覆するように、約500Åのチタン膜38を、スパ
ッタ法により、シリコン基板21の上に堆積し、その後
約700℃の熱処理を行なう。この熱処理は、次の理由
によりなされる。
【0061】スパッタ法により堆積されたチタンシリサ
イド膜35中の、チタンとシリコンの構成比は、1:2
の安定で、かつ低抵抗のチタンシリサイド膜の構成比で
はなく、1:2.2というようなシリコンが過剰な状態
である。過剰のシリコンは、後の熱処理により析出し、
ひいては、この膜(35)は、TiSi2 膜とSi膜の
複合構造となる。析出したシリコンは、不純物の注入が
なされていないため、高抵抗であり、内部配線層14の
ある箇所にSiの析出が多くなると、その部分で断線が
生じる。これを防止するためには、析出したシリコンを
低抵抗化する必要がある。上述の熱処理は、これを解決
するためになされたもので、チタンシリサイド膜35の
上にチタン膜38を堆積することにより、このチタンと
析出したシリコンを反応させて、TiSi2 を形成す
る。
【0062】図24と図25を参照して、700℃での
熱処理の後、未反応のチタンおよび用いた雰囲気中の窒
素により形成された窒化チタンを硫酸および過酸化水素
水の溶液により除去する。その後、安定なTiSi
2 (39)を形成するために、約800℃の熱処理を行
なう。これにより、シリコンの析出による断線を起こす
ことなく、高性能の半導体装置を得ることができる。
【0063】図26を参照して、内部配線層14を覆う
ように、シリコン基板21の上に層間絶縁膜15を形成
する。層間絶縁膜15中に、内部配線層14の表面の一
部を露出させるためのコンタクトホール16を形成す
る。コンタクトホール16内に埋込まれるように、ポリ
シリコン膜17を、シリコン基板21の上に形成する。
ポリシリコン膜17の膜厚は、約1000Åである。ポ
リシリコン膜17を、高抵抗の抵抗体の形状にパターニ
ングする。
【0064】図27を参照して、ポリシリコン膜17を
覆うように、シリコン基板21の上に、厚い層間絶縁膜
18を形成する。層間絶縁膜18中に、タングステンプ
ラグを埋込むためのコンタクトホール32を形成する。
コンタクトホール中に、タングステンプラグ33を埋込
む。タングステンプラグ33に、アルミニウム配線を接
続する。
【0065】
【発明の効果】以上説明したとおり、この発明の第1の
局面に従う半導体装置によれば、内部配線層をチタン層
と、該チタン層の上に設けられたシリサイド層とで形成
したので、低抵抗の内部配線を有する半導体装置とな
る。
【0066】この発明の第2の局面に従う半導体装置に
よれば、内部配線層をチタン層と、該チタン層の上に設
けられたシリサイド層とで形成したので、低抵抗の内部
配線を有するスタティックランダムアクセスメモリとな
る。
【0067】この発明の第3の局面に従う半導体装置の
製造方法によれば、内部配線層をチタン層と、該チタン
層の上に設けられたシリサイド層とで形成するので、低
抵抗の内部配線を有する半導体装置を与える。また、内
部配線層をスパッタ法により形成するので、導電層の上
に形成されたシリサイド層は破壊されない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1に係るSRAMのメモリセ
ルの断面図である。
【図2】 実施例1に係る半導体装置の製造方法の順序
の第1の工程における半導体装置の断面図と平面図であ
る。
【図3】 実施例1に係る半導体装置の製造方法の順序
の第2の工程における半導体装置の断面図である。
【図4】 実施例1に係る半導体装置の製造方法の順序
の第3の工程における半導体装置の断面図と平面図であ
る。
【図5】 実施例1に係る半導体装置の製造方法の順序
の第4の工程における半導体装置の断面図である。
【図6】 実施例1に係る半導体装置の製造方法の順序
の第5の工程における半導体装置の断面図である。
【図7】 実施例1に係る半導体装置の製造方法の順序
の第6の工程における半導体装置の断面図と平面図であ
る。
【図8】 実施例1に係る半導体装置の製造方法の順序
の第7の工程における半導体装置の断面図と平面図であ
る。
【図9】 実施例1に係る半導体装置の製造方法の順序
の第8の工程における半導体装置の断面図である。
【図10】 実施例1に係る半導体装置の製造方法の順
序の第9の工程における半導体装置の断面図と平面図で
ある。
【図11】 実施例1に係る半導体装置の製造方法の順
序の第10の工程における半導体装置の断面図と平面図
である。
【図12】 実施例1に係る半導体装置の製造方法の順
序の第11の工程における半導体装置の断面図と平面図
である。
【図13】 Ti膜の還元作用を説明するための図であ
る。
【図14】 実施例2に係るSRAMのメモリセルの断
面図である。
【図15】 実施例2に係る半導体装置の製造方法の順
序の第1の工程における半導体装置の断面図と平面図で
ある。
【図16】 実施例2に係る半導体装置の製造方法の順
序の第2の工程における半導体装置の断面図である。
【図17】 実施例2に係る半導体装置の製造方法の順
序の第3の工程における半導体装置の断面図と平面図で
ある。
【図18】 実施例2に係る半導体装置の製造方法の順
序の第4の工程における半導体装置の断面図と平面図で
ある。
【図19】 実施例2に係る半導体装置の製造方法の順
序の第5の工程における半導体装置の断面図と平面図で
ある。
【図20】 実施例3に係るSRAMのメモリセルの断
面図である。
【図21】 実施例3に係る半導体装置の製造方法の順
序の第1の工程における半導体装置の断面図と平面図で
ある。
【図22】 実施例3に係る半導体装置の製造方法の順
序の第2の工程における半導体装置の断面図である。
【図23】 実施例3に係る半導体装置の製造方法の順
序の第3の工程における半導体装置の断面図である。
【図24】 実施例3に係る半導体装置の製造方法の順
序の第4の工程における半導体装置の断面図である。
【図25】 実施例3に係る半導体装置の製造方法の順
序の第5の工程における半導体装置の断面図と平面図で
ある。
【図26】 実施例3に係る半導体装置の製造方法の順
序の第6の工程における半導体装置の断面図と平面図で
ある。
【図27】 実施例3に係る半導体装置の製造方法の順
序の第7の工程における半導体装置の断面図と平面図で
ある。
【図28】 従来のSRAMのメモリセルの平面図であ
る。
【図29】 従来のSRAMのメモリセルの等価回路図
である。
【図30】 従来の半導体装置の製造方法の順序の第1
の工程における半導体装置の断面図と平面図である。
【図31】 従来の半導体装置の製造方法の順序の第2
の工程における半導体装置の断面図である。
【図32】 従来の半導体装置の製造方法の順序の第3
の工程における半導体装置の断面図と平面図である。
【図33】 従来の半導体装置の製造方法の順序の第4
の工程における半導体装置の断面図である。
【図34】 従来の半導体装置の製造方法の順序の第5
の工程における半導体装置の断面図である。
【図35】 従来の半導体装置の製造方法の順序の第6
の工程における半導体装置の断面図と平面図である。
【図36】 従来の半導体装置の製造方法の順序の第7
の工程における半導体装置の断面図である。
【図37】 従来の半導体装置の製造方法の順序の第8
の工程における半導体装置の断面図と平面図である。
【図38】 従来の半導体装置の製造方法の順序の第9
の工程における半導体装置の断面図である。
【図39】 従来の半導体装置の製造方法の順序の第1
0の工程における半導体装置の断面図と平面図である。
【図40】 従来の半導体装置の製造方法の順序の第1
1の工程における半導体装置の断面図と平面図である。
【図41】 従来の半導体装置の製造方法の順序の第1
2の工程における半導体装置の断面図と平面図である。
【図42】 従来の半導体装置の製造方法の問題点を説
明するための半導体装置の断面図である。
【図43】 従来の半導体装置の製造方法の問題点を説
明するためのさらなる断面図である。
【符号の説明】
3 ドライバトランジスタのゲート、6 ソース/ドレ
イン領域、10 シリサイド膜、11 層間絶縁膜、1
2 コンタクトホール、14 内部配線層、30 チタ
ン膜、31 シリサイド層。
───────────────────────────────────────────────────── 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 27/10 381

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板と、 前記半導体基板の表面中に設けられ、その表面がシリサ
    イド化されている導電層と、 前記半導体基板の上であって、前記導電層の近くに設け
    られ、その表面がシリサイド化されている導電体と、 前記導電体を覆うように前記半導体基板の上に設けられ
    た層間絶縁膜と、 前記層間絶縁膜中に設けられ、前記導電層の表面と前記
    導電体の端部の表面とをともに露出させるためのコンタ
    クトホールと、 前記コンタクトホールの側壁面および底面を被覆するよ
    うに設けられ、前記導電層の表面と前記導電体の端部の
    表面を電気的に接続するための内部配線層とを備え、 前記内部配線層は、前記コンタクトホールの側壁面およ
    び底面に直接接触するチタン膜と、前記チタン膜の上に
    設けられた第1のシリサイド層と、を含む、内部配線を
    有する半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記内部配線層は、前記第1のシリサイ
    ド層の上に設けられた第2のシリサイド層をさらに含
    む、請求項1に記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 半導体基板と、 前記半導体基板の上に、隣り合うように設けられたドラ
    イバトランジスタのゲートと、アクセストランジスタの
    ゲートと、 前記半導体基板の主表面中であって、前記ドライバトラ
    ンジスタのゲートと前記アクセストランジスタのゲート
    との間に設けられた、アクセストランジスタのソース/
    ドレイン層とを備え、 前記ソース/ドレイン層の表面には第1のシリサイド層
    が形成されており、 当該装置は、さらに、前記ドライバトランジスタのゲー
    トと前記アクセストランジスタのゲートを覆うように前
    記半導体基板の上に設けられた層間絶縁膜と、 前記層間絶縁膜中に設けられ、前記アクセストランジス
    タのソース/ドレイン層の表面と前記ドライバトランジ
    スタのゲートの端部の上表面とをともに露出させるため
    のコンタクトホールと、 前記コンタクトホールの側壁面および底面を被覆するよ
    うに設けられ、前記ドライバトランジスタのゲートの端
    部の表面と前記アクセストランジスタの前記ソース/ド
    レイン層の表面とを電気的に接続するための内部配線層
    とを備え、 前記内部配線層は、前記コンタクトホールの側壁面およ
    び底面に直接接触するチタン膜と、前記チタン膜の上に
    設けられた第2のシリサイド層とを含む、半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記内部配線層は、前記第2のシリサイ
    ド層の上に設けられた第3のシリサイド層をさらに含
    む、請求項3に記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 前記コンタクトホールは、前記半導体基
    板の表面をほり抜くように、形成されている、請求項1
    〜4のいずれかに記載の半導体装置。
  6. 【請求項6】 半導体基板の表面中に導電層を形成する
    工程と、 前記半導体基板の上であって、前記導電層の近くに導電
    体を形成する工程と、 前記導電層および前記導電体の表面をシリサイド化する
    工程と、 前記導電体を覆うように前記半導体基板の上に層間絶縁
    膜を形成する工程と、 前記層間絶縁膜中に、前記導電層の表面および前記導電
    体の端部の表面を同時に露出させるためのコンタクトホ
    ールを形成する工程と、 前記導電層の表面および前記導電体の端部の表面に接触
    するように、前記コンタクトホールの側壁面および底面
    を被覆するチタン膜を、スパッタ法により形成する工程
    と、 前記チタン膜の上にシリサイド膜をスパッタ法により形
    成する工程と、 前記シリサイド膜および前記チタン膜を内部配線の形状
    にパターニングする工程と、 を備えた、内部配線を有する半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記コンタクトホールの形成は、前記半
    導体基板の表面をほり抜くように行なわれる、請求項7
    に記載の、内部配線を有する半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項8】 前記シリサイド膜を形成した後、前記パ
    ターニングに先立ち、前記シリサイド膜の上に、さらに
    新たなシリサイド層を形成する工程を、さらに備える、
    請求項7に記載の、内部配線を有する半導体装置の製造
    方法。
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