JPH0831940A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】第１導電層と第２導電層の間で優れた電気的結
合を確保することが可能な接続部構造を有する半導体装
置およびその製造方法を提供する。 【構成】半導体装置１０は、不純物領域１２の表面上に
形成された絶縁層１７と、絶縁層１７に不純物領域１２
の表面の一部が露出されるように形成されたコンタクト
ホール１８と、不純物領域１２の表面およびコンタクト
ホール１８の内壁面であって底面部から所定の高さまで
の領域を覆うようにして形成されたＴｉ／ＴｉＮ_x 膜２
４と、コンタクトホール１８の内部のＴｉ／ＴｉＮ_x 膜
２４で覆われた範囲内に充填されたプラグ２６と、コン
タクトホール１８の内壁面であってＴｉ／ＴｉＮ_x 膜２
４で覆われていない領域を覆うようにして形成された窒
化チタン膜２８と、絶縁層１７の表面上に設けられ、コ
ンタクトホール１８を介して不純物領域と互いに電気的
に接続された配線層３０を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置およびその
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体装置の接続部構造におい
て、例えば、半導体基板中の不純物領域または半導体基
板の表面上に設けられたゲート電極と、層間絶縁膜を介
して設けられた、例えばアルミニウムからなる配線と
を、コンタクトホールを介して電気的に接続する場合、
コンタクトホールのアスペクト比が高いと直接コンタク
ホールの内部に配線を形成しても、配線金属によるコン
タクトホールにおけるステップカバレイジが低く、配線
と不純物領域等との十分な接触が得られないことが多
い。このため、コンタクトホールの内部に例えばタング
ステンのような導電性高融点金属からなるプラグを充填
した後に配線することにより、コンタクトホールの実質
的なアスペクト比を低くし、配線金属のステップカバレ
イジを改善することが行われている。

【０００３】通常、半導体装置における接続部構造は次
のようにして形成される。図４（Ａ）に示すように、不
純物領域４２やゲート電極４３を含む半導体基板４１の
表面上に絶縁層４４を形成した後、ホト・リソグラフィ
技術により不純物領域４２およびゲート電極４３の表面
が露出させるように、絶縁層４４にコンタクトホール４
５，４６を形成する。この後、図４（Ｂ）に示すよう
に、半導体基板４１と後述のタングステンとの相互反応
を防止するためのバリア層４７を、コンタクトホール４
５，４６を含む絶縁層４４の表面上に形成する。次い
で、図４（Ｃ）に示すように、バリア層４７の表面上に
例えばタングステン４８を堆積させる。

【０００４】次に、図４（Ｄ）に示すように２段階エッ
チングにより絶縁層４４の表面上に堆積されたタングス
テン４８およびバリア層４７を除去する。これにより、
コンタクトホール４５，４６では、その開口端部よりも
上にあるタングステン４８が除去され、内部にはプラグ
４９，５０が形成される。その後、絶縁層４２の表面上
に例えばアルミニウムからなる配線（図示せず）を配置
する。この配線と、不純物領域４２またはゲート電極４
３とは、プラグ４９，５０を介して電気的に接続されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４
（Ｄ）に示すように、絶縁層４４の表面上のタングステ
ン４８を除去するためにエッチングを行った際に、ゲー
ト電極４３の上に形成された絶縁層４４の表面は凸状に
隆起しているため、この隆起部の斜面にバリア層および
タングステン５１が残存する場合がある。このように残
存するバリア層およびタングステン５１は、導電性を有
するため、絶縁層４４の表面上に形成される配線パター
ン間の短絡の原因になる場合がある。

【０００６】通常、絶縁層４４の表面上のバリア層４７
およびタングステン４８が除去される程度だけエッチン
グを行うため、バリア層およびタングステン５１が残存
する。そこで、残存するバリア層およびタングステン５
１が除去される程度までエッチングを過剰に行って、こ
れを除去する、所謂、オーバーエッチングが行われてい
る。

【０００７】しかし、オーバーエッチングを行うと、図
５に示すように、コンタクトホール４５，４６の内部の
プラグ４９，５０およびバリア層４７までもエッチング
される。この結果、プラグ４９，５０およびバリア層４
７の表面は、コンタクトホール４５，４６の開口端部よ
りも低くなってしまう。

【０００８】図６に示すように、上述のような状態のコ
ンタクトホール４９，５０を含む絶縁層４４の表面に配
線５２を形成する場合、配線５２とコンタクトホール４
５，４６の内壁面またはプラグ４９，５０との間にボイ
ドが生じやすく、配線５２によるステップカバレイジが
著しく低下する。このため、プラグ４９，５０と配線５
２とを十分に接触させることが極めて困難である。配線
５２をコンタクトホール４９，５０の上に形成できたと
しても、図６中に示すように、配線５２のコンタクトホ
ール４９，５０の中央部に対応する箇所が大きく凹むた
めに、形状不良を起こしやすい。すなわち、コンタクト
ホール４９，５０の開口端部における配線５２の厚さｔ
が極めて小さくなり、最悪の場合には、配線５２が断線
してしまう。

【０００９】また、バリア層４７をエッチングする際
に、コンタクトホール４５，４６の内部のバリア層４７
は、オーバーエッチングによりプラグ４９，５０の表面
よりも低くなるまでエッチングされ、コンタクトホール
４５，４６およびプラグ４９，５０の間に窪みを形成す
ることがある。この結果、配線金属によるステップカバ
レイジが低下する。

【００１０】一方、半導体基板４１上には、チップ領
域、スクライブ領域又はＴＥＧ（テストエレメントグル
ープ）領域のような各種領域が形成されている。これら
の領域の境界には、図４（Ａ）に示すように、コンタク
トホール４５，４６を形成するのと同時に、絶縁層４４
の一部分をホト・リソグラフィ技術により選択的に除去
して半導体基板４１の表面を露出している。このような
露出面と絶縁層４４との境界には段差部５３が形成され
る。段差部５３には、上述のバリア層４７の形成、タン
グステン４８の堆積およびオーバーエッチングの各工程
を経て、図６に示すようにバリア層４７およびタングス
テン４８が残存する。バリア層４７がオーバーエッチン
グされるために、タングステン４８と、段差部５３の底
面５５または立ち上がり面５６との間に窪みが形成され
る。この結果、タングステン４８と底面５５または立ち
上がり面５６との間の密着力が低下し、タングステン４
８が剥離しやすくなる。剥離したタングステン４８は、
ストリンガーとなって配線不良を引き起こす可能性があ
る。このような段差部５３に残存したバリア層４７およ
びタングステン４８を配線金属５４で覆ってしまい、剥
離を防止することも考えられる。そして、この配線金属
５４を基板ＧＮＤ用の電極配線として利用することも可
能である。しかしながら、半導体基板４１の表面上の全
ての段差部に、このような配線金属５４を被着させられ
るか否かは、半導体基板４１の上のレイアウトに依存
し、配線金属５４を被着することができない部分もあ
る。また、配線金属５４により、段差部５３に残存した
バリア層４７およびタングステン４８を覆った場合に
も、エッチングされたバリア層４７の表面と段差部５３
の底面５５や立ち上がり面５６との間に窪みがあるた
め、配線金属５４によるステップカバレイジが悪くな
り、配線金属５４が剥離する恐れがある。

【００１１】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、第１導電層と第２導電層の間で優れた電気的結
合を確保することが可能な接続部構造を有する半導体装
置およびその製造方法を提供する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１導電層
と、前記第１導電層の表面上に形成された絶縁層と、前
記絶縁層に前記第１導電部の表面の少なくとも一部が露
出されるように形成されたコンタクトホールと、前記露
出された第１導電部の表面および前記コンタクトホール
の内壁面であって前記コンタクトホールの底面部から所
定の高さまでの領域を覆うようにして形成されたバリア
層と、前記コンタクトホールの内部の前記バリア層で覆
われた範囲内に充填された導電性高融点金属部と、前記
コンタクトホールの内壁面であって前記バリア層で覆わ
れていない領域内に形成された導電性薄膜と、前記絶縁
層の表面上に設けられ、前記コンタクトホールを介して
前記第１導電部と互いに電気的に接続された第２導電部
とを具備することを特徴とする半導体装置を提供する。

【００１３】また、本発明は、第１導電層の表面に絶縁
層を形成する工程と、前記絶縁層に前記第１導電部の少
なくとも一部が露出されるようにコンタクトホールを形
成する工程と、露出された前記第１導電部の表面および
前記コンタクトホールの内壁面を含む前記絶縁層の表面
上にバリア層を形成する工程と、前記バリア層の表面上
に導電性高融点金属を堆積させる工程と、前記コンタク
トホールを含む前記絶縁層の表面上にある前記導電性高
融点金属および前記バリア層を、前記コンタクトホール
の開口端部から所定の深さまでの領域内の前記導電性高
融点金属および前記バリア層が除去されるまでエッチン
グにより除去する工程と、前記コンタクトホールの内部
の前記導電性高融点金属および前記バリア層の表面を含
む前記絶縁層の表面上に導電性薄膜を形成する工程と、
前記導電性薄膜を、前記コンタクトホールの内壁面であ
って前記コンタクトホールの開口端部から所定の深さま
での領域内を除き、エッチングにより除去する工程と、
前記絶縁層の表面上に前記コンタクトホールを介して前
記第１導電層と互いに電気的に接続された第２導電層を
形成する工程とを具備することを特徴とする半導体装置
の製造方法を提供する。

【００１４】また、本発明は、半導体基板の表面上に絶
縁層を形成する工程と、前記絶縁層に前記半導体基板の
表面の一部を露出させるコンタクトホールおよび段差部
を形成する工程と、前記コンタクトホールおよび前記段
差部を含む前記絶縁層の表面上にバリア層を形成する工
程と、前記バリア層の表面上に導電性高融点金属を堆積
させる工程と、前記絶縁層の表面上にある前記導電性高
融点金属および前記バリア層を、前記コンタクトホール
の内部であって前記コンタクトホールの開口端部から所
定の深さまでの領域内を除く領域および前記段差部の底
面および立ち上がり面に渡たる領域に前記導電性高融点
金属および前記バリア層が残るようにエッチングにより
除去する工程と、前記コンタクトホールおよび前記段差
部に残された前記導電性高融点金属および前記バリア層
の表面を含む前記絶縁層の表面上に導電性薄膜を形成す
る工程と、前記コンタクホールの内壁面であって前記コ
ンタクトホールの開口端部から所定の深さまでの領域内
および前記段差部に残された前記バリア層の端部に隣接
した前記段差部の底面および立ち上がり面の領域に前記
導電性薄膜が残されるように、前記導電性薄膜をエッチ
ングにより除去する工程と、前記絶縁層の表面上に前記
コンタクトホールを介して前記第１導電層と互いに電気
的に接続された第２導電層を形成する工程とを具備する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。

【００１５】以下、本発明についてさらに詳細に説明す
る。

【００１６】本発明の半導体装置において、第１導電部
および第２導電部は、特に限定されるものではなく、絶
縁層を介して配置され、コンタクトホールを介して互い
に電気的に接続されるものであれば良い。第１導電部
は、例えば、半導体基板に形成された不純物領域、半導
体基板の表面上に形成されたゲート電極、引き出し電極
である。一方、第２導電部は、例えば、配線層である。
半導体装置が３層構造以上であった場合には、第１導電
部が第１の配線層であり、第２導電部が層間絶縁膜を介
してさらに上側に設けられた第２の配線層であっても良
い。

【００１７】第１導電部の表面上に形成される絶縁層
は、通常の絶縁層に用いられる材料からなり、例えば、
シリコン酸化膜、ホウ素−リンケイ酸ガラス（ＢＰＳ
Ｇ）、リン・ケイ酸ガラス（ＰＳＧ）またはＳＯＧ膜で
ある。絶縁層は、例えば、ＣＶＤのような常法に従って
形成される。

【００１８】絶縁層には、第１導電部の表面の少なくと
も１部を露出させるように、コンタクトホールが形成さ
れる。コンタクトホールの形成は例えば通常のホト・リ
ソグラフィ技術に従って行われる。

【００１９】コンタクトホールの内部に露出された第１
導電部の表面およびコンタクトホールの内壁面であって
その底面部から所定の高さまでの領域を覆うようにして
バリア層が形成されている。バリア層は、導電性を維持
しつつ、後述する導電性高融点金属と半導体基板との相
互反応を防止するために配置される。このバリア層に
は、公知のバリア層に用いられる材料が使用できる。例
えば、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ_x ）、Ｔｉ
／ＴｉＮ_x 、チタンタングステン（ＴｉＷ）のような導
電性の高融点金属又は高融点金属化合物である。

【００２０】さらに、コンタクトホールの内部のバリア
層で覆われた範囲内には導電性高融点金属部が形成され
ている。導電性高融点金属部は、通常のプラグに用いら
れる材料からなり、例えば、タングステンである。

【００２１】このようなバリア層および導電性高融点金
属部の形状は、次のようにして形成される。まず、コン
タクトホールを含む絶縁層の表面上に、例えば、スパッ
タリング、ＣＶＤ法、または、スパッタリング後のラピ
ッドサーマルアニール（ＲＴＰ）により、バリア層を形
成する。次に、バリア層の表面上に導電性高融点金属
を、ＣＶＤにより堆積させる。この後、エッチング、具
体的には、半導体基板の主面に対して垂直方向の異方性
エッチングにより、堆積された導電性高融点金属および
バリア層を除去する。この際、例えばゲート電極に対応
する絶縁層の隆起部に導電性高融点金属が残留するのを
防止するために、オーバーエッチングを行う。オーバー
エッチングされる導電性高融点金属およびバリア層の深
さは、例えば、コンタクトホールの全体深さの５〜１０
％の深さである。

【００２２】コンタクトホールの内壁面のバリア層で覆
われていない領域を覆うようにして導電性薄膜が形成さ
れている。導電性薄膜の材質は、例えば、チタン、窒化
チタンのような高融点金属、合金または高融点金属化合
物である。また、従来のバリア層に用いられる材料を使
用することができる。導電性薄膜は、バリア層との密着
性を高め、かつ、剥離を防止するために、バリア層に用
いた材料と同材質であるかなじみが良い材料を用いるの
が好ましい。導電性薄膜の厚さは、例えば、５００〜１
０００オングストロームの範囲内が好ましい。

【００２３】このような導電性薄膜の形状は、次のよう
にして形成される。まず、コンタクトホールの内部のバ
リア層および導電性高融点金属部の表面を含む絶縁層の
表面上に、例えば、ＣＶＤにより、導電性薄膜を形成す
る。次いで、導電性薄膜をコンタクトホールの内壁面を
覆っている部分を除きエッチングにより除去する。導電
性薄膜のエッチングは、例えば、ＲＩＥのような異方性
エッチングにより半導体基板の主面に対して垂直方向に
行うのが好ましい。この場合、バリア層の表面上に存在
する導電性薄膜、すなわち、バリア層非形成領域を覆う
導電性薄膜は、半導体基板の主面に対して垂直方向に沿
った厚さが、絶縁層の表面または導電性高融点金属部の
表面上の導電性薄膜の厚さよりも厚くなっている。この
ため、絶縁層の表面または導電性高融点金属部の表面上
の導電性薄膜が除去される程度にエッチングを行うこと
により、コンタクトホールの内壁面であってコンタクト
ホールの開口端部からバリア層および導電性高融点金属
部の表面の高さまで、導電性薄膜が形成される。しか
も、導電性薄膜は、コンタクトホールの底面側から開口
端部に至るテーパが付いている。このため、第２導電部
のステップカバレイジがより向上する。

【００２４】

【作用】本発明の半導体装置は、コンタクトホールの内
壁面であってバリア層で覆われていない領域が導電性薄
膜により覆われている。これにより、第２導電層は、バ
リア層または導電性高融点金属との間にボイドが生じる
ことなく形成されており、コンタクトホールでのステッ
プカバレイジに優れている。このため、コンタクトホー
ルの内部に充填された導電性高融点金属と第２導電層と
の間に十分な接触が得られる。

【００２５】また、本発明の半導体装置の製造方法によ
れば、コンタクトホールを含む絶縁層の表面上にある導
電性高融点金属およびバリア層を、オーバーエッチング
により除去した後に、コンタクトホールの内部の導電性
高融点金属およびバリア層の表面を含む絶縁層の表面上
に導電性薄膜を形成し、その後、導電性薄膜を、オーバ
ーエッチングにより露出したコンタクトホールの内壁面
の上に形成されたものを除き、エッチングにより除去し
ている。これにより、コンタクトホールの開口端部から
所定の深さまでのコンタクトホールの内壁面が導電性薄
膜で覆われる。これにより、引き続いて、絶縁層の表面
上にコンタクトホールを介して第１導電層と互いに電気
的に接続された第２導電層を形成した場合に、第２導電
層は、コンタクトホールでのステップカバレイジに優
れ、バリア層または導電性高融点金属との間にボイドが
生じることなく形成できる。

【００２６】また、本発明の半導体装置の製造方法よれ
ば、コンタクトホールおよび段差部に残された導電性高
融点金属およびバリア層の表面を含む絶縁層の表面上に
導電性薄膜を形成した後、導電性薄膜をエッチングによ
り除去すると、コンタクホールの内壁面および段差部に
残されたバリア層の端部に隣接した段差部の底面および
立ち上がり面の領域に導電性薄膜が残されている。これ
により、段差部に残された導電性高融点金属と段差部の
底面および立ち上がり面との接触が強固になり、段差部
に残された導電性高融点金属が剥離し難くなる。また、
段差部に残された導電性高融点金属およびバリア層を配
線金属で覆った場合に、バリア層と段差部の底面および
立ち上がり面との間の段差が導電性薄膜により埋められ
るので、配線金属によるステップカバレイジが改善され
る。

【００２７】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。

【００２８】図１は、本発明の半導体装置の製造方法の
一実施例の各工程を示す工程図である。

【００２９】図１（Ａ）中１１は、シリコン基板であ
る。シリコン基板１１の所定領域には、不純物領域１２
が形成されている。また、シリコン基板１１の表面の所
定領域には、ゲート電極１３が設けられている。ゲート
電極１３は、シリコン基板１１の表面上に設けられたゲ
ート酸化膜１４と、ゲート酸化膜１４の表面上に形成さ
れた厚さ３０００オングストローム（以下、Ａと記す）
ポリシリコン層１５と、ゲート酸化膜１４およびポリシ
リコン層１５の側面に沿って形成されたシリコン酸化膜
の側壁１６からなる。

【００３０】次に、シリコン基板１１の表面上に、ＣＶ
ＤによりＢＰＳＧを堆積させてなる厚さ８５００Ａの絶
縁層１７を形成する。その後、通常のホト・リソグラフ
ィ技術に従って、不純物領域１２およびゲート電極１３
のポリシリコン膜１４の表面の一部が露出されるよう
に、絶縁層１７を選択的にエッチングしてコンタクトホ
ール１８，１９をそれぞれ形成する。

【００３１】また、コンタクトホール１８，１９を形成
する際に、シリコン基板１１上のチップ領域２０とＴＥ
Ｇ領域（図示せず）との境界部２１では、絶縁層１７が
同時にエッチングにより除去される。これにより、チッ
プ領域２０と境界部２１との間には段差部２２が形成さ
れている。

【００３２】図１（Ｂ）に示すように、コンタクトホー
ル１８，１９の内部に露出した不純物領域１２の表面、
コンタクトホール１８，１９の内壁面および境界部２２
の底面２３を含む絶縁層１７の表面上に、バリア層とし
てＴｉ／ＴｉＮ_x 膜２４を形成する。Ｔｉ／ＴｉＮ_x 膜
２４は、上層の厚さ５００Ａのチタン膜と下層の厚さ７
００Ａの窒化チタン膜からなる。上層のチタン膜はコン
タクト抵抗を下げる効果を有し、窒化チタン膜は導電性
を維持しつつ不純物の拡散を防止する働きを有してい
る。Ｔｉ／ＴｉＮ_x 膜２４は、連続スパッタリング法、
または、チタンをスパッタリングした後の熱窒化（ＲＴ
Ｐ法）により形成する。

【００３３】Ｔｉ／ＴｉＮ_x 膜２４の表面上に、タング
ステン（Ｗ）２５をＣＶＤにより厚さ５０００Ａで堆積
させる。

【００３４】この後、シリコン基板１１の主面に対して
垂直方向の異方性エッチングにより、タングステン２５
およびＴｉ／ＴｉＮ_x 膜２４を除去する。この際、コン
タクトホール１８，１９の内部のＴｉ／ＴｉＮ_x 膜２４
およびタングステン２５がコンタクトホールの開口端部
から約２００〜８００Ａまで除去されるまで、常法に従
って、２段階でオーバーエッチングを行う。この結果、
コンタクトホール１８、１９の内部には、タングステン
からなるプラグ２６，２７が形成される。一方、段差部
２２には、タングステン２５およびＴｉ／ＴｉＮ_x 膜２
４の一部が残される。

【００３５】この後、窒化チタン膜２８を、コンタクト
ホール１８，１９の内部のＴｉ／ＴｉＮ_x 膜２４および
タングステン２５の表面を含む絶縁層１７の表面上にＣ
ＶＤ法により８００Ａの厚さで形成する。

【００３６】次いで、窒化チタン膜２８に対して異方性
エッチングを行う。エッチングは、処理ガスとしてアル
ゴンガス（Ａｒ）および塩素ガス（Ｃｌ₂ ）を用い、１
５℃、１５ｍｍＴｏｒｒ、２５０Ｗ、Ａｒ／Ｃｌ₂ ＝３
０ＳＣＣＭ／３０ＳＣＣＭの条件下で行った。Ｔｉ／Ｔ
ｉＮ_x 膜２４により覆われていないコンタクトホール１
８，１９の内壁面を覆う窒化チタン膜２８は、シリコン
１１基板の主面に対して垂直方向に沿った厚さが、絶縁
層１７の表面またはプラグ２６，２７の表面上の窒化チ
タン膜２８よりも厚くなっている。このため、異方性エ
ッチングを、絶縁層１７の表面またはプラグ２６，２７
の表面上の窒化チタン膜２８が除去される程度行うこと
により、図１（Ｆ）に示されるように、コンタクトホー
ル１８，１９の内壁面であってコンタクトホール１８，
１９の開口端部からＴｉ／ＴｉＮ_x 膜２４およびプラグ
２６，２７の表面の高さまで窒化チタン膜２８が残され
る。しかも、この窒化チタン膜２８は、コンタクトホー
ル２６，２７の底面側から開口端部に至るテーパが付い
ている。

【００３７】一方、段差部２２においても、段差部２２
の絶縁層１７の立ち上がり面２９に被着したＴｉ／Ｔｉ
Ｎ_x 膜２４の表面上に形成された窒化チタン膜２８、お
よび、段差部２２に露出したシリコン基板１１の表面上
に形成された窒化チタン膜２８と残されたタングステン
２５の表面に形成された窒化チタン膜２８の段差部にお
ける窒化チタン膜２８の垂直方向に沿った厚さは、他の
部分の窒化チタン膜２８よりも厚くなっている。このた
め、異方性エッチングにより、Ｔｉ／ＴｉＮ_x膜２４の
端部とシリコン基板１１の表面および絶縁層１７の立ち
上がり面２９にわたって窒化チタン膜２８が残される。
この窒化チタン膜２８もテーパが付いている。

【００３８】次いで、図１（Ｇ）に示すように、常法に
従って、アルミニウムからなる配線層３０，３１が、４
０００Ａの厚さで絶縁層１７の表面上に所望のパターン
で形成される。配線層３０，３１はプラグ２６，２７を
介して不純物領域１２およびゲート電極１３に電気的に
接続される。

【００３９】上述のような半導体装置１０は、オーバー
エッチングにより、コンタクトホール１８，１９の開口
端部から所定の深さまで露出されたコンタクトホール１
８，１９の内壁面に、導電性の窒化チタン膜２８が形成
されている。このため、配線層３０，３１を形成した場
合に、ステップカバレイジに優れ、窒化チタン膜２８と
の間にボイドが発生し難い。特に、上述のように窒化チ
タン膜２８にテーパが付いている場合にはステップカバ
レイジがより一層向上される。また、図１（Ｇ）に示す
ように、コンタクトホール１８，１９の開口端部におけ
る配線層３０，３１の厚さｔを十分に厚くすることがで
き、配線層３０，３１の断線を防止できる。この結果、
配線層３０，３１とプラグ２６，２７との間に十分な電
気的結合を確保でき、しかも、配線層３０，３１の形状
不良を防止できる。

【００４０】さらに、コンタクトホール１８，１９のＴ
ｉ／ＴｉＮ_x 膜２４がプラグ２６，２７よりもオーバー
エッチングされたために、コンタクトホール１８，１９
とプラグ２６，２７との間に窪みが生じる。しかし、こ
の窪みにも窒化チタン膜２８が形成されているので、配
線３０，３１によるステップカバレイジが向上される。

【００４１】一方、段差部２２に残存したＴｉ／ＴｉＮ
_x 膜２４およびタングステン２５においても、Ｔｉ／Ｔ
ｉＮ_x 膜２４のオーバーエッチングにより、タングステ
ン２５と、シリコン基板１１の表面または絶縁層１７の
立ち上がり面２９との間に窪みが形成される。しかし、
Ｔｉ／ＴｉＮ_x 膜２４の端部とシリコン基板１１の表面
および絶縁層１７の立ち上がり面２９にわたって窒化チ
タン膜２８が形成されている。これにより、タングステ
ン２５とシリコン基板１１または絶縁層１７の立ち上が
り面２９との密着性が高まり、剥離が起こり難い。この
結果、剥離したタングステン２５がストリンガーとなっ
て配線不良を引き起こすのを防止できる。また、段差部
２２に残存したＴｉ／ＴｉＮ_x 膜２４およびタングステ
ン２８を、アルミニウムガード３２で覆い、基板ＧＮＤ
用の電極配線として利用すること場合にも、タングステ
ン２５とシリコン基板１１の表面または立ち上がり面２
９との間の窪みが窒化チタン膜２８により埋められるの
で、アルミニウム３２によるステップカバレイジが向上
し、アルミニウムガード３２が剥離することがほとんど
なくなる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置によれば、オーバーエッチングにより、コンタクトホ
ールの内壁面であってバリア層の上のバリア層で覆われ
ていない領域に、導電性薄膜が形成されている。これに
より、コンタクトホールを含む絶縁層の表面上に形成さ
れた第２導電部によるステップカバレイジが向上し、か
つ、第２導電部の形状不良および断線が防止される。こ
の結果、第２導電部と高融点金属部との優れた電気的結
合に確保でき、接続部における電気的特性に優れてい
る。

【００４３】また、本発明の半導体装置の製造方法によ
れば、オーバーエッチングしているので、絶縁層上に導
電性高融点金属が残存することがない。また、コンタク
トホールの内部のバリア層および導電性高融点金属部の
表面を含む絶縁層の表面に、導電性薄膜を形成し、次い
で、エッチングにより、コンタクトホールの開口端部近
傍の導電性薄膜を残して、他の導電性薄膜を除去してい
る。残された導電性薄膜により、引き続き、第２導電部
を形成する際に、第２導電部によるステップカバレイジ
が向上し、導電性高融点金属との間にボイドを生じるこ
となく第２導電部を形成でき、かつ、第２導電部の形状
不良および断線が防止される。この結果、第２導電部と
高融点金属部との優れた電気的結合が確保でき、電気的
特性に優れた半導体装置の接続部構造が形成できる。

【００４４】また、本発明の半導体装置の製造方法によ
れば、コンタクホールの内壁面および段差部に残された
バリア層の端部に隣接した段差部の底面および立ち上が
り面の領域に導電性薄膜に形成している。これにより、
段差部に残された導電性高融点金属およびバリア層が剥
離し難くなる。また、段差部に残された導電性高融点金
属およびバリア層を配線金属で覆った場合に、配線金属
によるステップカバレイジが改善される。この結果、半
導体装置の配線不良が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）〜（Ｃ）は、夫々、本発明の半導体装置
の一実施例の各工程を示す断面図。

【図２】（Ａ）および（Ｂ）は、夫々、同実施例の半導
体装置の各工程を示す断面図。

【図３】（Ａ）および（Ｂ）は、夫々、同実施例の半導
体装置の各工程を示す断面図。

【図４】（Ａ）〜（Ｄ）は、夫々、従来の半導体装置の
製造方法の各工程を示す断面図。

【図５】従来の半導体装置の製造方法におけるオーバー
エッチング後の半導体装置を示す断面図。

【図６】従来の半導体装置を示す断面図。

【符号の説明】

１０…半導体装置、１１…シリコン基板、１２…不純物
領域、１３…ゲート電極、１７…絶縁層、１８，１９…
コンタクトホール、２０…チップ領域、２１…境界部、
２２…段差部、２４…Ｔｉ／ＴｉＮ_x 膜、２５…タング
ステン、２６，２７…プラグ、２８…窒化チタン膜、３
０，３１…配線層。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１導電層と、前記第１導電層の表面上
   に形成された絶縁層と、前記絶縁層に前記第１導電部の
   表面の少なくとも一部が露出されるように形成されたコ
   ンタクトホールと、前記露出された第１導電部の表面お
   よび前記コンタクトホールの内壁面であって前記コンタ
   クトホールの底面部から所定の高さまでの領域を覆うよ
   うにして形成されたバリア層と、前記コンタクトホール
   の内部の前記バリア層で覆われた範囲内に充填された導
   電性高融点金属部と、前記コンタクトホールの内壁面で
   あって前記バリア層で覆われていない領域内に形成され
   た導電性薄膜と、前記絶縁層の表面上に設けられ、前記
   コンタクトホールを介して前記第１導電部と互いに電気
   的に接続された第２導電部とを具備することを特徴とす
   る半導体装置。
2. 【請求項２】第１導電層の表面に絶縁層を形成する工程
   と、 前記絶縁層に前記第１導電部の少なくとも一部が露出さ
   れるようにコンタクトホールを形成する工程と、 露出された前記第１導電部の表面および前記コンタクト
   ホールの内壁面を含む前記絶縁層の表面上にバリア層を
   形成する工程と、 前記バリア層の表面上に導電性高融点金属を堆積させる
   工程と、 前記コンタクトホールを含む前記絶縁層の表面上にある
   前記導電性高融点金属および前記バリア層を、前記コン
   タクトホールの開口端部から所定の深さまでの領域内の
   前記導電性高融点金属および前記バリア層が除去される
   までエッチングにより除去する工程と、 前記コンタクトホールの内部の前記導電性高融点金属お
   よび前記バリア層の表面を含む前記絶縁層の表面上に導
   電性薄膜を形成する工程と、 前記導電性薄膜を、前記コンタクトホールの内壁面であ
   って前記コンタクトホールの開口端部から所定の深さま
   での領域内を除き、エッチングにより除去する工程と、 前記絶縁層の表面上に前記コンタクトホールを介して前
   記第１導電層と互いに電気的に接続された第２導電層を
   形成する工程とを具備することを特徴とする半導体装置
   の製造方法。
3. 【請求項３】半導体基板の表面上に絶縁層を形成する工
   程と、 前記絶縁層に前記半導体基板の表面の一部を露出させる
   コンタクトホールおよび段差部を形成する工程と、 前記コンタクトホールおよび前記段差部を含む前記絶縁
   層の表面上にバリア層を形成する工程と、 前記バリア層の表面上に導電性高融点金属を堆積させる
   工程と、 前記絶縁層の表面上にある前記導電性高融点金属および
   前記バリア層を、前記コンタクトホールの内部であって
   前記コンタクトホールの開口端部から所定の深さまでの
   領域内を除く領域および前記段差部の底面および立ち上
   がり面に渡たる領域に前記導電性高融点金属および前記
   バリア層が残るようにエッチングにより除去する工程
   と、 前記コンタクトホールおよび前記段差部に残された前記
   導電性高融点金属および前記バリア層の表面を含む前記
   絶縁層の表面上に導電性薄膜を形成する工程と、 前記コンタクホールの内壁面であって前記コンタクトホ
   ールの開口端部から所定の深さまでの領域内および前記
   段差部に残された前記バリア層の端部に隣接した前記段
   差部の底面および立ち上がり面の領域に前記導電性薄膜
   が残されるように、前記導電性薄膜をエッチングにより
   除去する工程と、 前記絶縁層の表面上に前記コンタクトホールを介して前
   記第１導電層と互いに電気的に接続された第２導電層を
   形成する工程とを具備することを特徴とする半導体装置
   の製造方法。