JPH10270549A - 半導体装置 - Google Patents
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- JPH10270549A JPH10270549A JP9069888A JP6988897A JPH10270549A JP H10270549 A JPH10270549 A JP H10270549A JP 9069888 A JP9069888 A JP 9069888A JP 6988897 A JP6988897 A JP 6988897A JP H10270549 A JPH10270549 A JP H10270549A
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
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- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 外部からの水分の進入に対するバリア膜を形
成した半導体装置において、コンタクト内部のバリア膜
のひさしによるシリコン基板の露出の発生を防ぎ、信頼
性の低下を防止する半導体装置を提供する。 【解決手段】 コンタクト５１の深さをＡ、コンタクト
の直径をＢ、バリア膜３０と半導体基板との間に形成さ
れる下敷き酸化膜２１の厚さをＣ、シリコン上の自然酸
化膜を除去しコンタクト抵抗を下げるために行う酸化膜
ウェットエッチ時にコンタクト内部に形成されるバリア
膜のひさしの突き出し量をＤとしたとき、 ｔａｎ-1（Ｂ／Ａ）＜ｔａｎ-1（（Ｂ−Ｄ）／（Ａ−
Ｃ）） の関係を有する。また、外部からの水分の進入に対する
バリア膜３０が、窒化膜からなってもよい。また、外部
からの水分の進入に対するバリア膜３０が、下敷き酸化
膜２１表面に窒素イオン注入を行って形成した膜からな
ってもよい。
成した半導体装置において、コンタクト内部のバリア膜
のひさしによるシリコン基板の露出の発生を防ぎ、信頼
性の低下を防止する半導体装置を提供する。 【解決手段】 コンタクト５１の深さをＡ、コンタクト
の直径をＢ、バリア膜３０と半導体基板との間に形成さ
れる下敷き酸化膜２１の厚さをＣ、シリコン上の自然酸
化膜を除去しコンタクト抵抗を下げるために行う酸化膜
ウェットエッチ時にコンタクト内部に形成されるバリア
膜のひさしの突き出し量をＤとしたとき、 ｔａｎ-1（Ｂ／Ａ）＜ｔａｎ-1（（Ｂ−Ｄ）／（Ａ−
Ｃ）） の関係を有する。また、外部からの水分の進入に対する
バリア膜３０が、窒化膜からなってもよい。また、外部
からの水分の進入に対するバリア膜３０が、下敷き酸化
膜２１表面に窒素イオン注入を行って形成した膜からな
ってもよい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に関し、
とくに外部からの水分の進入に対するバリア膜を形成し
た半導体装置に関する。
とくに外部からの水分の進入に対するバリア膜を形成し
た半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在の微細ＭＯＳトランジスタにおいて
は、２次的スロートラップという現象が問題となってき
ている。（以降の文章中でスロートラップとは２次的ス
ロートラップのことを指す。参考文献”Ｎ．Ｎｏｙｏｒ
ｉ ｅｔ ａｌ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｓｌｏｗ ｔｒ
ａｐｐｉｎｇ−Ａ ｎｅｗ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｉｎｄ
ｕｃｅｄ ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｐｈｅｎｏｍｅｎ
ｏｎ ｉｎ ｓｃａｌｅｄ ＣＭＯＳ ｄｅｖｉｃｅ
ｓ，２０ｔｈ Ａｎｎ．Ｐｒｏｃ．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉ
ｏｎａｌ Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ Ｐｈｙｓｉｃｓ
Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，ｐｐ．１１３−１２１，１９８
２．”参照。） スロートラップとは、層間絶縁膜中に含まれる水分に起
因し、トランジスタのＶｔ等の特性が経時変化を起こす
現象である。その対策として、窒化膜等の水分に対する
バリア性の良い膜を形成して外部からの水分の進入を防
ぐことによりスロートラップの発生を防いでいる。
は、２次的スロートラップという現象が問題となってき
ている。（以降の文章中でスロートラップとは２次的ス
ロートラップのことを指す。参考文献”Ｎ．Ｎｏｙｏｒ
ｉ ｅｔ ａｌ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｓｌｏｗ ｔｒ
ａｐｐｉｎｇ−Ａ ｎｅｗ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｉｎｄ
ｕｃｅｄ ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｐｈｅｎｏｍｅｎ
ｏｎ ｉｎ ｓｃａｌｅｄ ＣＭＯＳ ｄｅｖｉｃｅ
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ｏｎａｌ Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ Ｐｈｙｓｉｃｓ
Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，ｐｐ．１１３−１２１，１９８
２．”参照。） スロートラップとは、層間絶縁膜中に含まれる水分に起
因し、トランジスタのＶｔ等の特性が経時変化を起こす
現象である。その対策として、窒化膜等の水分に対する
バリア性の良い膜を形成して外部からの水分の進入を防
ぐことによりスロートラップの発生を防いでいる。
【０００３】図５及び図６（ａ）〜（ｂ）を用いて従来
の技術を説明する。
の技術を説明する。
【０００４】窒化膜等のバリア膜を形成する場合、例え
ば図５のように配線工程終了後に窒化膜３１を形成する
と、シリコン基板１１と窒化膜３１との間に酸化膜等の
他の層間絶縁膜（図５中の４１、８２、９２、１０２、
１１２）が厚く存在することになりその中に含まれる水
分によりスロートラップが発生してしまう。図５では４
層配線の場合を示したが、今後微細化及び高集積化が進
むとさらに多層配線が必要となるため、バリア膜を配線
工程終了後に形成することはスロートラップ対策として
意味をなさなくなる。
ば図５のように配線工程終了後に窒化膜３１を形成する
と、シリコン基板１１と窒化膜３１との間に酸化膜等の
他の層間絶縁膜（図５中の４１、８２、９２、１０２、
１１２）が厚く存在することになりその中に含まれる水
分によりスロートラップが発生してしまう。図５では４
層配線の場合を示したが、今後微細化及び高集積化が進
むとさらに多層配線が必要となるため、バリア膜を配線
工程終了後に形成することはスロートラップ対策として
意味をなさなくなる。
【０００５】それでは図６（ａ）のようにトランジスタ
形成直後に窒化膜３１を形成すればシリコン基板１１と
窒化膜３１の間には他の層間絶縁膜は存在しないが、こ
の場合ソース・ドレイン拡散層の領域でシリコン基板１
１上に直接、窒化膜３１が形成されるため、窒化膜形成
時の応力やシリコン界面に準位が発生することによりリ
ーク電流の増大等の問題が発生してしまう。
形成直後に窒化膜３１を形成すればシリコン基板１１と
窒化膜３１の間には他の層間絶縁膜は存在しないが、こ
の場合ソース・ドレイン拡散層の領域でシリコン基板１
１上に直接、窒化膜３１が形成されるため、窒化膜形成
時の応力やシリコン界面に準位が発生することによりリ
ーク電流の増大等の問題が発生してしまう。
【０００６】そこで図６（ｂ）のようにトランジスタ形
成後に応力緩和のために下敷き酸化膜２１を形成しその
上に窒化膜３１を形成する方法が採用されている。また
窒化膜３１を形成する代わりに下敷き酸化膜形成後に窒
素イオン注入を行い酸化膜表面を窒化させてバリア膜と
する方法もある。
成後に応力緩和のために下敷き酸化膜２１を形成しその
上に窒化膜３１を形成する方法が採用されている。また
窒化膜３１を形成する代わりに下敷き酸化膜形成後に窒
素イオン注入を行い酸化膜表面を窒化させてバリア膜と
する方法もある。
【０００７】次に図７〜図１１を用いて従来の技術を説
明する。
明する。
【０００８】まず図７（ａ）のように半導体素子が形成
されたシリコン基板１１上に応力緩和のために下敷き酸
化膜２１を形成する。このとき下敷き酸化膜２１の厚さ
は、その上に形成する窒化膜の厚さにもよるが１００〜
５００Å程度の厚さで有れば十分に応力緩和の役割を果
たすことが出来る。その上に水分の進入に対するバリア
膜として窒化膜３１を５０〜５００Åの厚さで形成す
る。また窒化膜３１を形成する代わりに下敷き酸化膜形
成後に窒素イオン注入を行い酸化膜表面を窒化させてバ
リア膜とする方法もある。
されたシリコン基板１１上に応力緩和のために下敷き酸
化膜２１を形成する。このとき下敷き酸化膜２１の厚さ
は、その上に形成する窒化膜の厚さにもよるが１００〜
５００Å程度の厚さで有れば十分に応力緩和の役割を果
たすことが出来る。その上に水分の進入に対するバリア
膜として窒化膜３１を５０〜５００Åの厚さで形成す
る。また窒化膜３１を形成する代わりに下敷き酸化膜形
成後に窒素イオン注入を行い酸化膜表面を窒化させてバ
リア膜とする方法もある。
【０００９】その後、下地平坦化のための下地層間膜４
１を８０００〜１５０００Å程度の厚さで形成する。
１を８０００〜１５０００Å程度の厚さで形成する。
【００１０】次に図７（ｂ）のようにコンタクト５１の
開孔を行い、コンタクトのオーミック接合をとるためＮ
型拡散層上のコンタクトにはＮ型のドーパントを、Ｐ型
拡散層上のコンタクトにはＰ型のドーパントをそれぞれ
高濃度に注入するが、開孔直後に注入を行うとシリコン
表面に格子欠陥が発生しリーク等の原因となる。
開孔を行い、コンタクトのオーミック接合をとるためＮ
型拡散層上のコンタクトにはＮ型のドーパントを、Ｐ型
拡散層上のコンタクトにはＰ型のドーパントをそれぞれ
高濃度に注入するが、開孔直後に注入を行うとシリコン
表面に格子欠陥が発生しリーク等の原因となる。
【００１１】よって図８（ａ）のようにシリコン基板１
１の保護膜６１を形成したあとに上記の高濃度コンタク
ト注入を行っている。このとき保護膜６１としてはプラ
ズマＣＶＤ酸化膜等で１００〜３００Å程度形成され
る。ところがプラズマＣＶＤ酸化膜はカバレッジが悪い
ため、コンタクト側壁部の膜厚はうすくなり、特にコン
タクトの底部近くの側壁にはほとんど酸化膜は形成され
ていない状態となる。
１の保護膜６１を形成したあとに上記の高濃度コンタク
ト注入を行っている。このとき保護膜６１としてはプラ
ズマＣＶＤ酸化膜等で１００〜３００Å程度形成され
る。ところがプラズマＣＶＤ酸化膜はカバレッジが悪い
ため、コンタクト側壁部の膜厚はうすくなり、特にコン
タクトの底部近くの側壁にはほとんど酸化膜は形成され
ていない状態となる。
【００１２】次に図８（ｂ）のように異方性エッチで保
護膜６１を除去する。
護膜６１を除去する。
【００１３】次に、シリコン上の自然酸化膜を除去しコ
ンタクト抵抗を下げるために酸化膜ウェットエッチを行
ったのが図９（ａ）である。酸化膜ウェットエッチとし
ては、Ｈ2０：ＨＦ＝３０：１ の溶液にＮＨ4Ｆ を緩衝
剤として添加したエッチング（以下１３０ＢＨＦと記
す）で３０秒程度行われる。このとき保護膜６１はコン
タクト底部の側壁にはほとんど付いていない状態である
ためコンタクトの側壁がエッチングされるが、窒化膜３
１はエッチングされないためコンタクト５１の内部に窒
化膜のひさし３２が形成される。上記エッチング時間だ
と窒化膜のひさし３２の突きだし量は約３００Å程度と
なる。
ンタクト抵抗を下げるために酸化膜ウェットエッチを行
ったのが図９（ａ）である。酸化膜ウェットエッチとし
ては、Ｈ2０：ＨＦ＝３０：１ の溶液にＮＨ4Ｆ を緩衝
剤として添加したエッチング（以下１３０ＢＨＦと記
す）で３０秒程度行われる。このとき保護膜６１はコン
タクト底部の側壁にはほとんど付いていない状態である
ためコンタクトの側壁がエッチングされるが、窒化膜３
１はエッチングされないためコンタクト５１の内部に窒
化膜のひさし３２が形成される。上記エッチング時間だ
と窒化膜のひさし３２の突きだし量は約３００Å程度と
なる。
【００１４】次に図９（ｂ）のように、配線金属または
コンタクト埋設金属とシリコン基板の反応を防ぐための
バリアメタル７１をスパッタで形成するが、このとき前
述の窒化膜のひさし３２の下側部分にはスパッタのバリ
ア膜は形成されない。
コンタクト埋設金属とシリコン基板の反応を防ぐための
バリアメタル７１をスパッタで形成するが、このとき前
述の窒化膜のひさし３２の下側部分にはスパッタのバリ
ア膜は形成されない。
【００１５】このときのバリアメタルスパッタ前のコン
タクト内部の形状を模式化したのが図１０である。すな
わちコンタクトの深さをＡ、コンタクトの直径をＢ、下
敷き酸化膜の厚さをＣ、窒化膜のひさしの突き出し量を
Ｄとしたとき、 ｔａｎ-1（Ｂ／Ａ）＞ｔａｎ-1（（Ｂ−Ｄ）／（Ａ−
Ｃ）） の関係となっていることがわかる。
タクト内部の形状を模式化したのが図１０である。すな
わちコンタクトの深さをＡ、コンタクトの直径をＢ、下
敷き酸化膜の厚さをＣ、窒化膜のひさしの突き出し量を
Ｄとしたとき、 ｔａｎ-1（Ｂ／Ａ）＞ｔａｎ-1（（Ｂ−Ｄ）／（Ａ−
Ｃ）） の関係となっていることがわかる。
【００１６】例としてコンタクトの深さをＡ＝８５５０
Å、コンタクトの直径をＢ＝５０００Å、下敷き酸化膜
の厚さをＣ＝５００Å、窒化膜のひさしの突き出し量を
Ｄ＝３００Åとしたとき、 ｔａｎ-1（Ｂ／Ａ）＝０．５２９２ ｔａｎ-1（（Ｂ−Ｄ）／（Ａ−Ｃ））＝０．５２８５ となり上記関係を満足する。今後ますます微細化が進
み、コンタクトサイズが縮小されるとこの傾向が強ま
る。
Å、コンタクトの直径をＢ＝５０００Å、下敷き酸化膜
の厚さをＣ＝５００Å、窒化膜のひさしの突き出し量を
Ｄ＝３００Åとしたとき、 ｔａｎ-1（Ｂ／Ａ）＝０．５２９２ ｔａｎ-1（（Ｂ−Ｄ）／（Ａ−Ｃ））＝０．５２８５ となり上記関係を満足する。今後ますます微細化が進
み、コンタクトサイズが縮小されるとこの傾向が強ま
る。
【００１７】上記関係式を満足している従来例において
は、図９（ｂ）のように窒化膜のひさし３２により出来
るのひさしの陰３３がコンタクト底部のシリコン基板上
にも発生し、その部分ではバリアメタル７１がスパッタ
されずシリコン基板１１が露出したままの状態となる。
は、図９（ｂ）のように窒化膜のひさし３２により出来
るのひさしの陰３３がコンタクト底部のシリコン基板上
にも発生し、その部分ではバリアメタル７１がスパッタ
されずシリコン基板１１が露出したままの状態となる。
【００１８】そのあと図１１（ａ）のように第１層配線
８１金属を形成するか、図１１（ｂ）ようにコンタクト
内部を埋め込む埋設金属５２を形成する。このときコン
タクト底部のシリコン基板１１上の窒化膜のひさしの陰
３３の部分はバリア膜７１が形成されずシリコンがむき
出しとなっているため、その後の熱処理等で第１層配線
８１金属またはコンタクト埋設金属５２とシリコン基板
１１が反応してしまう。例えば第１層配線８１金属がア
ルミニウムあるいはアルミニウム合金の場合は、シリコ
ンとアルミニウムが反応してアロイスパイクが発生しリ
ークの原因となる。また埋設金属５２形成にはＷＦ4 ガ
スを用いた気相反応を利用してＷを形成しているが、バ
リア膜が形成されていない部分ではシリコンとＦが反応
してしまい、コンタクト底部にシリコン基板のやられ３
４が発生しリーク等の原因となる。
８１金属を形成するか、図１１（ｂ）ようにコンタクト
内部を埋め込む埋設金属５２を形成する。このときコン
タクト底部のシリコン基板１１上の窒化膜のひさしの陰
３３の部分はバリア膜７１が形成されずシリコンがむき
出しとなっているため、その後の熱処理等で第１層配線
８１金属またはコンタクト埋設金属５２とシリコン基板
１１が反応してしまう。例えば第１層配線８１金属がア
ルミニウムあるいはアルミニウム合金の場合は、シリコ
ンとアルミニウムが反応してアロイスパイクが発生しリ
ークの原因となる。また埋設金属５２形成にはＷＦ4 ガ
スを用いた気相反応を利用してＷを形成しているが、バ
リア膜が形成されていない部分ではシリコンとＦが反応
してしまい、コンタクト底部にシリコン基板のやられ３
４が発生しリーク等の原因となる。
【００１９】これらの原因となる窒化膜のひさしをなく
す手段の１例が、特開平３−２０８３６７号公報に開示
されている。この例での窒化膜はポリシリキャパシタの
誘電膜として形成される物であるが、この例のように必
要な部分のみ窒化膜を残し、コンタクト開ロ部分の窒化
膜を除去してしまえば、窒化膜のひさしは発生しない。
しかしながら、工程が増加および複雑化すること、さら
に水分のっバリア膜として窒化膜を使用する場合は、窒
化膜を除去した面積が大きくなるとバリア膜としての機
能を果たさなくなる等の問題点も多く、実用的ではない
といえる。
す手段の１例が、特開平３−２０８３６７号公報に開示
されている。この例での窒化膜はポリシリキャパシタの
誘電膜として形成される物であるが、この例のように必
要な部分のみ窒化膜を残し、コンタクト開ロ部分の窒化
膜を除去してしまえば、窒化膜のひさしは発生しない。
しかしながら、工程が増加および複雑化すること、さら
に水分のっバリア膜として窒化膜を使用する場合は、窒
化膜を除去した面積が大きくなるとバリア膜としての機
能を果たさなくなる等の問題点も多く、実用的ではない
といえる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】即ち、上述した従来の
技術は、以下の問題点がある。
技術は、以下の問題点がある。
【００２１】窒化膜のひさしの陰になる部分がシリコン
基板上に出来てしまうため、コンタクト内部の窒化膜の
ひきしの陰の部分にはバリアメタルがスパッタされず、
シリコン基板が露出して配線金属あるいはコンタクト埋
設金属と直接接触し、リーク等の原因となる不具合が発
生し信頼性が低下するという問題点である。
基板上に出来てしまうため、コンタクト内部の窒化膜の
ひきしの陰の部分にはバリアメタルがスパッタされず、
シリコン基板が露出して配線金属あるいはコンタクト埋
設金属と直接接触し、リーク等の原因となる不具合が発
生し信頼性が低下するという問題点である。
【００２２】本発明の目的は、外部からの水分の進入に
対するバリア膜を形成した半導体装置において、コンタ
クト内部のバリア膜のひさしによるシリコン基板の露出
の発生を防ぎ、信頼性の低下を防止する半導体装置を提
供することにある。
対するバリア膜を形成した半導体装置において、コンタ
クト内部のバリア膜のひさしによるシリコン基板の露出
の発生を防ぎ、信頼性の低下を防止する半導体装置を提
供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
外部からの水分の進入に対するバリア膜を形成した半導
体装置において、コンタクトの深さをＡ、コンタクトの
直径をＢ、バリア膜と半導体基板との間に形成される下
敷き酸化膜の厚さをＣ、シリコン上の自然酸化膜を除去
しコンタクト抵抗を下げるために行う酸化膜ウェットエ
ッチ時にコンタクト内部に形成されるバリア膜のひさし
の突き出し量をＤとしたとき、 ｔａｎ-1（Ｂ／Ａ）＜ｔａｎ-1（（Ｂ−Ｄ）／（Ａ−
Ｃ）） の関係を有する。
外部からの水分の進入に対するバリア膜を形成した半導
体装置において、コンタクトの深さをＡ、コンタクトの
直径をＢ、バリア膜と半導体基板との間に形成される下
敷き酸化膜の厚さをＣ、シリコン上の自然酸化膜を除去
しコンタクト抵抗を下げるために行う酸化膜ウェットエ
ッチ時にコンタクト内部に形成されるバリア膜のひさし
の突き出し量をＤとしたとき、 ｔａｎ-1（Ｂ／Ａ）＜ｔａｎ-1（（Ｂ−Ｄ）／（Ａ−
Ｃ）） の関係を有する。
【００２４】また、外部からの水分の進入に対するバリ
ア膜が、窒化膜からなってもよい。
ア膜が、窒化膜からなってもよい。
【００２５】また、外部からの水分の進入に対するバリ
ア膜が、下敷き酸化膜表面に窒素イオン注入を行って形
成した膜からなってもよい。
ア膜が、下敷き酸化膜表面に窒素イオン注入を行って形
成した膜からなってもよい。
【００２６】従って、上記の関係を有することにより、
バリアメタルスパッタ時にバリア膜のひさしの陰によっ
てコンタクト底部のシリコン基板が露出するのを防ぐこ
とができる。
バリアメタルスパッタ時にバリア膜のひさしの陰によっ
てコンタクト底部のシリコン基板が露出するのを防ぐこ
とができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
図面を参照して説明する。
図面を参照して説明する。
【００２８】本発明は、図１（ａ）のように半導体素子
が形成されたシリコン基板１１上に応力緩和のために下
敷き酸化膜２１を形成する。応力緩和の目的だけであれ
ば、従来例のように１００〜５００Å程度の厚さでよい
が、本発明の関係式を満たしかつ下敷き酸化膜自体に含
まれている水分によってスロートラップが発生しない膜
厚で形成する必要がある。これらの条件を満たす下敷き
酸化膜２１の厚さは、１０００〜１５０００Åとなる。
その上に外部からの水分の進入に対するバリア膜３０を
窒化膜等で形成する。窒化膜の場合は５０〜５００Å程
度の厚さとなる。また窒化膜を形成する代わりに下敷き
酸化膜形成後に窒素イオン注入を行い酸化膜表面を窒化
させてバリア膜とする方法もある。
が形成されたシリコン基板１１上に応力緩和のために下
敷き酸化膜２１を形成する。応力緩和の目的だけであれ
ば、従来例のように１００〜５００Å程度の厚さでよい
が、本発明の関係式を満たしかつ下敷き酸化膜自体に含
まれている水分によってスロートラップが発生しない膜
厚で形成する必要がある。これらの条件を満たす下敷き
酸化膜２１の厚さは、１０００〜１５０００Åとなる。
その上に外部からの水分の進入に対するバリア膜３０を
窒化膜等で形成する。窒化膜の場合は５０〜５００Å程
度の厚さとなる。また窒化膜を形成する代わりに下敷き
酸化膜形成後に窒素イオン注入を行い酸化膜表面を窒化
させてバリア膜とする方法もある。
【００２９】その後下地平坦化のための下地層間膜４１
を８０００〜１５０００Åの厚さで形成する。ただし下
敷き酸化膜２１を厚く形成した場合は下地層間膜４１は
形成されない場合もある。
を８０００〜１５０００Åの厚さで形成する。ただし下
敷き酸化膜２１を厚く形成した場合は下地層間膜４１は
形成されない場合もある。
【００３０】次に図１（ｂ）のようにコンタクト５１の
開孔を行い、さらに図２（ａ）のようにシリコン基板１
１の保護膜６１を形成したあとにコンタクトのオーミッ
ク接合をとるためＮ型拡散層上のコンタクトにはＮ型の
ドーパントを、Ｐ型拡散層上のコンタクトにはＰ型のド
ーパントをそれぞれ高濃度に注入する。このとき保護膜
６１としてはプラズマＣＶＤ酸化膜等を２００〜５００
Åの厚さで形成する。次に図２（ｂ）のように異方性エ
ッチで保護膜６１を除去する。
開孔を行い、さらに図２（ａ）のようにシリコン基板１
１の保護膜６１を形成したあとにコンタクトのオーミッ
ク接合をとるためＮ型拡散層上のコンタクトにはＮ型の
ドーパントを、Ｐ型拡散層上のコンタクトにはＰ型のド
ーパントをそれぞれ高濃度に注入する。このとき保護膜
６１としてはプラズマＣＶＤ酸化膜等を２００〜５００
Åの厚さで形成する。次に図２（ｂ）のように異方性エ
ッチで保護膜６１を除去する。
【００３１】次に、シリコン上の自然酸化膜を除去しコ
ンタクト抵抗を下げるために酸化膜ウェットエッチを行
ったのが図３（ａ）である。このときバリア膜３０はエ
ッチングされないためコンタクト５１の内部にパリア膜
のひさし３２が形成される。
ンタクト抵抗を下げるために酸化膜ウェットエッチを行
ったのが図３（ａ）である。このときバリア膜３０はエ
ッチングされないためコンタクト５１の内部にパリア膜
のひさし３２が形成される。
【００３２】このときのコンタクト内部の形状を模式化
したのが図３（ｂ）である。すなわちコンタクトの深さ
をＡ、コンタクトの直径をＢ、下敷き酸化膜の厚さを
Ｃ、バリア膜のひさしの突き出し量をＤとしたとき、 ｔａｎ-1（Ｂ／Ａ）＜ｔａｎ-1（（Ｂ−Ｄ）／（Ａ−
Ｃ）） の関係となるように下敷き酸化膜厚及びコンタクトの深
さを決定する。（コンタクトの直径は設計時に決定され
ており、またバリア膜のひさしの突き出し量は酸化膜ウ
ェットエッチ量で決定されるため、製造プロセス上での
変更の自由度は小さい。） 上記関係式が成り立つとき、バリア膜のひさしの陰３３
はコンタクト側壁部にのみ発生し、その後のバリアメタ
ルスパッタ時にシリコン基板１１が露出することはな
い。
したのが図３（ｂ）である。すなわちコンタクトの深さ
をＡ、コンタクトの直径をＢ、下敷き酸化膜の厚さを
Ｃ、バリア膜のひさしの突き出し量をＤとしたとき、 ｔａｎ-1（Ｂ／Ａ）＜ｔａｎ-1（（Ｂ−Ｄ）／（Ａ−
Ｃ）） の関係となるように下敷き酸化膜厚及びコンタクトの深
さを決定する。（コンタクトの直径は設計時に決定され
ており、またバリア膜のひさしの突き出し量は酸化膜ウ
ェットエッチ量で決定されるため、製造プロセス上での
変更の自由度は小さい。） 上記関係式が成り立つとき、バリア膜のひさしの陰３３
はコンタクト側壁部にのみ発生し、その後のバリアメタ
ルスパッタ時にシリコン基板１１が露出することはな
い。
【００３３】次に図４のように、配線金属またはコンタ
クト埋設金属とシリコン基板の反応を防ぐためのバリア
メタル７１をスパッタで形成する。バリアメタルとして
はＴｉまたはＴｉＮまたはそれらの複合膜を５００〜３
０００Åの厚さで形成する。このとき前述のバリア膜の
ひさしの陰３３部分にはスパッタのバリアメタルは形成
されないがシリコン基板１１は露出しない。
クト埋設金属とシリコン基板の反応を防ぐためのバリア
メタル７１をスパッタで形成する。バリアメタルとして
はＴｉまたはＴｉＮまたはそれらの複合膜を５００〜３
０００Åの厚さで形成する。このとき前述のバリア膜の
ひさしの陰３３部分にはスパッタのバリアメタルは形成
されないがシリコン基板１１は露出しない。
【００３４】次に本発明の実施の形態の動作について図
３（ｂ）を参照して説明する。本発明のコンタクト内部
の形状を模式化したのが図３（ｂ）である。
３（ｂ）を参照して説明する。本発明のコンタクト内部
の形状を模式化したのが図３（ｂ）である。
【００３５】構成の説明で述ベたように本発明の半導体
装置は、コンタクトの深さをＡ、コンタクトの直径を
Ｂ、下敷き酸化膜の厚さをＣ、バリア膜のひさしの突き
出し量をＤとしたとき、 ｔａｎ-1（Ｂ／Ａ）＜ｔａｎ-1（（Ｂ−Ｄ）／（Ａ−
Ｃ）） の関係を有している。そのため窒化膜のひさしの陰３３
はコンタクト側壁部にのみ発生し、その後のバリアメタ
ルスパッタ時にシリコン基板１１が露出することはな
い。
装置は、コンタクトの深さをＡ、コンタクトの直径を
Ｂ、下敷き酸化膜の厚さをＣ、バリア膜のひさしの突き
出し量をＤとしたとき、 ｔａｎ-1（Ｂ／Ａ）＜ｔａｎ-1（（Ｂ−Ｄ）／（Ａ−
Ｃ）） の関係を有している。そのため窒化膜のひさしの陰３３
はコンタクト側壁部にのみ発生し、その後のバリアメタ
ルスパッタ時にシリコン基板１１が露出することはな
い。
【００３６】次に本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。本発明は、図１（ａ）のように半導体素子
が形成されたシリコン基板１１上に応力緩和のために下
敷き酸化膜２１を約１５００Åの厚さで形成しその上に
外部からの水分の進入に対するバリア膜として窒化膜３
０を約２００Åの厚さで形成する。
て説明する。本発明は、図１（ａ）のように半導体素子
が形成されたシリコン基板１１上に応力緩和のために下
敷き酸化膜２１を約１５００Åの厚さで形成しその上に
外部からの水分の進入に対するバリア膜として窒化膜３
０を約２００Åの厚さで形成する。
【００３７】その後下地平坦化のための下地層間膜４１
をＢＰＳＧ膜で約１００００Åの厚さで形成する。
をＢＰＳＧ膜で約１００００Åの厚さで形成する。
【００３８】次に図１（ｂ）のように直径約０．６μｍ
のコンタクト５１の開孔を行い、さらに図２（ａ）のよ
うにシリコン基板１１の保護膜６１を形成したあとにコ
ンタクトのオーミック接合をとるためＮ型拡散層上のコ
ンタクトにはＮ型のドーパントを、Ｐ型拡散層上のコン
タクトにはＰ型のドーパントをそれぞれ高濃度に注入す
る。このとき保護膜６０としてはプラズマＣＶＤ酸化膜
を２５０Åの厚さで形成する。
のコンタクト５１の開孔を行い、さらに図２（ａ）のよ
うにシリコン基板１１の保護膜６１を形成したあとにコ
ンタクトのオーミック接合をとるためＮ型拡散層上のコ
ンタクトにはＮ型のドーパントを、Ｐ型拡散層上のコン
タクトにはＰ型のドーパントをそれぞれ高濃度に注入す
る。このとき保護膜６０としてはプラズマＣＶＤ酸化膜
を２５０Åの厚さで形成する。
【００３９】次に図２（ｂ）のように異方性エッチで保
護膜６１を除去する。
護膜６１を除去する。
【００４０】次に、シリコン上の自然酸化膜を除去しコ
ンタクト抵抗を下げるためにウェット酸化膜エッチを１
３０ＢＨＦで３０秒行ったのが図３（ａ）である。この
とき窒化膜はエッチングされないためコンタクト５１の
内部に窒化膜のひさし３２が形成される。この場合ひさ
しの突き出し量は約３００Å程度となる。
ンタクト抵抗を下げるためにウェット酸化膜エッチを１
３０ＢＨＦで３０秒行ったのが図３（ａ）である。この
とき窒化膜はエッチングされないためコンタクト５１の
内部に窒化膜のひさし３２が形成される。この場合ひさ
しの突き出し量は約３００Å程度となる。
【００４１】このときのコンタクト内部の形状を模式化
したのが図３（ｂ）である。本実施例ではコンタクトの
深さＡ＝１１７００Å、コンタクトの直径Ｂ＝６０００
Å、下敷き酸化膜の厚さＣ＝１５００Å、バリア膜のひ
さしの突き出し量Ｄ＝３００Åとなっており、 ｔａｎ-1（Ｂ／Ａ）＝０．４７３９ ｔａｎ-1（（Ｂ−Ｄ）／（Ａ−Ｃ））＝０．５０９６ となり ｔａｎ-1（Ｂ／Ａ）＜ｔａｎ-1（（Ｂ−Ｄ）／（Ａ−
Ｃ）） の関係を満足している。よってバリア膜のひさしの陰３
３はコンタクト側壁部にのみ発生し、その後のバリアメ
タルスパッタ時にシリコン基板１１が露出することはな
い。
したのが図３（ｂ）である。本実施例ではコンタクトの
深さＡ＝１１７００Å、コンタクトの直径Ｂ＝６０００
Å、下敷き酸化膜の厚さＣ＝１５００Å、バリア膜のひ
さしの突き出し量Ｄ＝３００Åとなっており、 ｔａｎ-1（Ｂ／Ａ）＝０．４７３９ ｔａｎ-1（（Ｂ−Ｄ）／（Ａ−Ｃ））＝０．５０９６ となり ｔａｎ-1（Ｂ／Ａ）＜ｔａｎ-1（（Ｂ−Ｄ）／（Ａ−
Ｃ）） の関係を満足している。よってバリア膜のひさしの陰３
３はコンタクト側壁部にのみ発生し、その後のバリアメ
タルスパッタ時にシリコン基板１１が露出することはな
い。
【００４２】次に図４のように、配線金属またはコンタ
クト埋設金属とシリコン基板の反応を防ぐためのバリア
メタル７１をスパッタで形成する。バリアメタルとして
はＴｉを約５００Åさらにその上にＴｉＮを約１５００
Åの厚さで形成する。
クト埋設金属とシリコン基板の反応を防ぐためのバリア
メタル７１をスパッタで形成する。バリアメタルとして
はＴｉを約５００Åさらにその上にＴｉＮを約１５００
Åの厚さで形成する。
【００４３】次に本発明の実施例の動作について図３
（ｂ）を参照して説明する。
（ｂ）を参照して説明する。
【００４４】本発明のコンタクト内部の形状を模式化し
たのが図３（ｂ）である。
たのが図３（ｂ）である。
【００４５】上記の実施例ではコンタクトの深さＡ＝１
１７００Å、コンタクトの直径Ｂ＝６０００Å、下敷き
酸化膜の厚さＣ＝１５００Å、バリア膜のひさしの突き
出し量Ｄ＝３００Åとなっており、 ｔａｎ-1（Ｂ／Ａ）＝０．４７３９ ｔａｎ-1（（Ｂ−Ｄ）／（Ａ−Ｃ））＝０．５０９６ となり ｔａｎ-1（Ｂ／Ａ）＜ｔａｎ-1（（Ｂ−Ｄ）／（Ａ−
Ｃ）） の関係を満足している。よってバリア膜のひさしの陰３
３はコンタクト側壁部にのみ発生し、その後のバリアメ
タルスパッタ時にシリコン基板１１が露出することはな
い。
１７００Å、コンタクトの直径Ｂ＝６０００Å、下敷き
酸化膜の厚さＣ＝１５００Å、バリア膜のひさしの突き
出し量Ｄ＝３００Åとなっており、 ｔａｎ-1（Ｂ／Ａ）＝０．４７３９ ｔａｎ-1（（Ｂ−Ｄ）／（Ａ−Ｃ））＝０．５０９６ となり ｔａｎ-1（Ｂ／Ａ）＜ｔａｎ-1（（Ｂ−Ｄ）／（Ａ−
Ｃ）） の関係を満足している。よってバリア膜のひさしの陰３
３はコンタクト側壁部にのみ発生し、その後のバリアメ
タルスパッタ時にシリコン基板１１が露出することはな
い。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、コンタク
トの深さをＡ、コンタクトの直径をＢ、下敷き酸化膜の
厚さをＣ、バリア膜のひさしの突き出し量をＤとしたと
き、 ｔａｎ-1（Ｂ／Ａ）＜ｔａｎ-1（（Ｂ−Ｄ）／（Ａ−
Ｃ）） という関係を有しており、バリア膜のひさしの影がコン
タクト底部のシリコン基板上に存在しないため、バリア
膜のひさしの陰によりバリアメタルスパッタ時にコンタ
クト底部のシリコン基板が露出することはなく、よって
信頼性が低下することはないという効果がある。
トの深さをＡ、コンタクトの直径をＢ、下敷き酸化膜の
厚さをＣ、バリア膜のひさしの突き出し量をＤとしたと
き、 ｔａｎ-1（Ｂ／Ａ）＜ｔａｎ-1（（Ｂ−Ｄ）／（Ａ−
Ｃ）） という関係を有しており、バリア膜のひさしの影がコン
タクト底部のシリコン基板上に存在しないため、バリア
膜のひさしの陰によりバリアメタルスパッタ時にコンタ
クト底部のシリコン基板が露出することはなく、よって
信頼性が低下することはないという効果がある。
【図１】（ａ）〜（ｂ）本発明の実施の形態の製造工程
順の断面図である。
順の断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｂ）本発明の実施の形態の製造工程
順の断面図である。
順の断面図である。
【図３】（ａ）本発明の実施の形態の製造工程順の断面
図である。 （ｂ）本発明の構造上の特徴を示した模式図である。
図である。 （ｂ）本発明の構造上の特徴を示した模式図である。
【図４】本発明の実施の形態の製造工程順の断面図であ
る。
る。
【図５】従来の技術の外部からの水分の進入に対するバ
リア膜を形成する場合の種々の構造における問題点を説
明するための断面図である。
リア膜を形成する場合の種々の構造における問題点を説
明するための断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｂ）従来の技術の外部からの水分の
進入に対するバリア膜を形成する場合の種々の構造にお
ける問題点を説明するための断面図である。
進入に対するバリア膜を形成する場合の種々の構造にお
ける問題点を説明するための断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｂ）従来の実施例の製造工程順の断
面図である。
面図である。
【図８】（ａ）〜（ｂ）従来の実施例の製造工程順の断
面図である。
面図である。
【図９】（ａ）〜（ｂ）従来の実施例の製造工程順の断
面図である。
面図である。
【図１０】従来の実施例の構造上の特徴を示した模式図
である。
である。
【図１１】（ａ）〜（ｂ）従来の実施例における問題点
を示した断面図である。
を示した断面図である。
１１ シリコン基板 １２ フィールド酸化膜 １３ ゲートポリ電極 １４ ＬＤＤ側壁酸化膜 １５ ゲート酸化膜 ２１ 下敷き酸化膜 ３０ バリア膜 ３１ 窒化膜 ３２ ひさし ３３ ひさしの陰 ３４ シリコン基板のやられ ４１ 下地層間膜 ５１ コンタクト ５２ コンタクト埋設金属 ６１ 保護膜 ７１ バリアメタル ８１ 第１層配線 ８２ １−２層間絶縁膜 ８３ 第１スルーホール ９１ 第２層配線 ９２ ２−３層間絶縁膜 ９３ 第２スルーホール １０１ 第３層配線 １０２ ３−４層間絶縁膜 １０３ 第３スルーホール １１１ 第４層配線 １１２ カバー膜
Claims (3)
- 【請求項１】 外部からの水分の進入に対するバリア膜
を形成した半導体装置において、 コンタクトの深さをＡ、該コンタクトの直径をＢ、前記
バリア膜と半導体基板との間に形成される下敷き酸化膜
の厚さをＣ、シリコン上の自然酸化膜を除去しコンタク
ト抵抗を下げるために行う酸化膜ウェットエッチ時に前
記コンタクト内部に形成される前記バリア膜のひさしの
突き出し量をＤとしたとき、 ｔａｎ-1（Ｂ／Ａ）＜ｔａｎ-1（（Ｂ−Ｄ）／（Ａ−
Ｃ）） の関係を有することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 前記外部からの水分の進入に対するバリ
ア膜が、窒化膜からなることを特徴とする請求項１に記
載の半導体装置。 - 【請求項３】 前記外部からの水分の進入に対するバリ
ア膜が、前記下敷き酸化膜表面に窒素イオン注入を行っ
て形成した膜からなることを特徴とする請求項１に記載
の半導体装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06988897A JP3288246B2 (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
| KR1019980007276A KR100304686B1 (ko) | 1997-03-24 | 1998-03-05 | 수분침투를방지하는장벽막을갖는반도체장치 |
| CN98101046A CN1083619C (zh) | 1997-03-24 | 1998-03-20 | 具有防潮隔膜的半导体器件 |
| EP98105244A EP0867936B1 (en) | 1997-03-24 | 1998-03-23 | Semiconductor device having a barrier film for preventing penetration of moisture |
| US09/045,875 US6111320A (en) | 1997-03-24 | 1998-03-23 | Semiconductor device having a barrier film for preventing penetration of moisture |
| DE69823909T DE69823909T2 (de) | 1997-03-24 | 1998-03-23 | Halbleiteranordnung mit einer Sperrschicht zum Verhindern von Feuchtigkeitsdurchdringung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06988897A JP3288246B2 (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10270549A true JPH10270549A (ja) | 1998-10-09 |
| JP3288246B2 JP3288246B2 (ja) | 2002-06-04 |
Family
ID=13415730
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06988897A Expired - Fee Related JP3288246B2 (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6111320A (ja) |
| EP (1) | EP0867936B1 (ja) |
| JP (1) | JP3288246B2 (ja) |
| KR (1) | KR100304686B1 (ja) |
| CN (1) | CN1083619C (ja) |
| DE (1) | DE69823909T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007273756A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100631279B1 (ko) * | 2004-12-31 | 2006-10-02 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 고전압용 트랜지스터의 제조 방법 |
| CN102373471B (zh) * | 2010-08-25 | 2014-07-23 | 中国印钞造币总公司 | 纪念币模具表面制备氮化钽涂层的工艺方法 |
| JP6767302B2 (ja) | 2017-04-14 | 2020-10-14 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3675313A (en) * | 1970-10-01 | 1972-07-11 | Westinghouse Electric Corp | Process for producing self aligned gate field effect transistor |
| JPS60202943A (ja) * | 1984-03-28 | 1985-10-14 | Hitachi Ltd | 絶縁膜の形成方法 |
| JP2751181B2 (ja) * | 1988-02-20 | 1998-05-18 | ソニー株式会社 | 半導体装置の製法 |
| JPH03173126A (ja) * | 1989-11-30 | 1991-07-26 | Mitsubishi Electric Corp | 多層膜構造の半導体装置およびその製造方法 |
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