JPH1084084A - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置および半導体装置の製造方法

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JPH1084084A
JPH1084084A JP19168097A JP19168097A JPH1084084A JP H1084084 A JPH1084084 A JP H1084084A JP 19168097 A JP19168097 A JP 19168097A JP 19168097 A JP19168097 A JP 19168097A JP H1084084 A JPH1084084 A JP H1084084A
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JP
Japan
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barrier metal
semiconductor device
resistance element
layer
metal layer
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Application number
JP19168097A
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English (en)
Inventor
Michio Koike
美智男 小池
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 バリアメタルを有する金属配線のパターン形
成後に該金属配線の一部を除去しバリアメタルを露呈さ
せることで高精度の抵抗素子を得て、且つ配線の高信頼
性も確保する。 【解決手段】 半導体中への拡散を防止するバリアメタ
ルおよびAl合金をスパッタ法を用いて成膜する工程、
Al合金をフォト、エッチング法して金属配線を形成す
る工程、抵抗素子予定部をフォトリソグラフィー法を用
いてパターン形成する工程、エッチング法を用いて金属
配線の一部に対し、Al合金を除去し半導体中への拡散
を防止する為のバリアメタルを露呈させる工程を経て抵
抗素子を形成する。 【効果】バリアメタルを有する金属配線のパターン形成
後に該金属配線の一部を除去しバリアメタルを露呈させ
ることにより、高精度のシート抵抗が得られ、同時に配
線の高信頼性を確保できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は抵抗素子を有する半
導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体装置の抵抗素子は、一般に
特開平3−276755号公報に記載されているように
して形成していた。すなわち、図5に示したように、半
導体基板1上に形成した絶縁膜2の表面に窒化チタニウ
ム(TiN)などのバリアメタル3を設け、これをフォ
トエッチングにより所定形状の抵抗体5を形成する。そ
の後、抵抗体5の両端部に、AlまたはAl−Cuなど
のAl合金4からなる金属配線を形成をすることでTi
Nによる抵抗体5を有する抵抗素子を形成していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の技術によれば、図6に示したように、抵抗体5の分部
以外の配線部分は、バリアメタル3が除去されたAlま
たはAl−CuなどのAl合金4のみで形成されるた
め、エレクトロマイグレーション耐量劣化の課題が発生
する。
【0004】そこで、本発明の目的は、下層にバリアメ
タルが配置された金属配線形成後に、該金属配線の一部
を除去し、半導体中への拡散を防止するための下層のバ
リア層を露呈させることで高精度の抵抗素子を得て、且
つ配線の高信頼性も確保することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的は、下層に半導
体領域中への拡散を防止するためのバリアメタルを有す
る金属配線のパターン形成後に、該金属配線の一部を除
去し半導体中への拡散を防止するためのバリアメタルを
露呈させた抵抗素子を用いることで達成でき、その製造
方法として、半導体中への拡散を防止するためのバリア
メタルおよび金属をスパッタ法を用いて成膜する工程、
金属配線及びバリアメタルをフォト、エッチング法によ
りパターン形成する工程、抵抗素子予定部をフォトリソ
グラフィー法を用いてパターン形成する工程、エッチン
グ法を用いて金属配線の一部を除去し半導体中への拡散
を防止するためのバリアメタルを露呈させる工程を経る
ことで達成できる。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の第1実施例に係る半導体
装置の抵抗素子を図1に示す。
【0007】図1は本発明の第1実施例による抵抗素子
の断面図であり、図において1はシリコン半導体基板、
2は絶縁膜、3は半導体中への拡散を防止するためのバ
リアメタル層、4はAlまたはAl−CuなどのAl合
金からなる金属配線、5は前記バリアメタルと同一層か
らなる抵抗体である。
【0008】この構造に関する製造方法の第1実施例を
図2により詳細に説明する。
【0009】半導体基板1上にシリコン酸化膜(SiO
2 膜)やシリコン窒化膜(SiN膜)あるいはそれらの
組み合わせなどからなる絶縁膜2をCVD法などにより
所定の厚さ(例えば、400nm)形成した後、絶縁膜
2の図示しない所定の箇所に、金属配線と半導体基板を
電気的に接続するためのコンタクトを開口後、半導体中
への金属の拡散を防止するためのバリアメタル3として
窒化チタニウム(TiN)を、絶縁膜2上および開口に
より露出している半導体基板1上に厚さ100nm程度
堆積する。このバリアメタル3は、実施例の場合、アル
ゴンガス雰囲気中に活性ガスである窒素ガスを流量比で
60%混合し、180℃、6×10-3Torrにてチタ
ン(Ti)とのリアクティブスパッタリングにより堆積
している。続いてAlまたはAl−CuなどのAl合金
4をスパッタ法にて通常のスパッタリングの条件にて5
00nm程度堆積する(図2(a))。
【0010】その後、フォトリソグラフィー法を用いて
金属配線予定部のフォトレジストパターン6を形成する
(同図(b))。次に、ドライエッチング法によりAl
合金4およびバリアメタル3を形成しているTiN層を
選択的に除去した後、フォトレジストパターン6を剥離
除去することにより(同図(c))、金属配線4と金属
配線4と同一形状にパターニングされたTiN層3を形
成する。次に、フォトリソグラフィー法を用いて抵抗体
予定部のフォトレジストパターン7を形成する(同図
(d))。最後に、リン酸を主成分とするエッチャン
ト、例えばリン酸、硝酸、酢酸、水の混合液を用いたウ
エットエッチング法により、 AlまたはAl−Cuな
どのAl合金4のみを選択的に除去して下地TiN層を
露呈させて抵抗体5とし、抵抗素子を形成する(同図
(e))。また、 AlまたはAl−CuなどのAl合
金4のみを選択的に除去する方法として塩素系のガスを
用いたドライエッチング法でもよい。
【0011】このように抵抗素子を形成すると、金属配
線であるAlまたはAl−CuなどのAl合金4の下層
には抵抗体5と一体のバリアメタル3が存在しているた
め、エレクトロマイグレーションの改善を図ることがで
きる。しかも、抵抗体5とバリアメタル3とを同時に形
成することができ、工程の簡素化を図ることができる。
【0012】本実施例ではバリア材料としてTiNを例
示したが、TiNに限らずチタンタングステン(Ti
W)や高融点金属のシリサイドを用いてもよく、前記バ
リア材料および膜厚は半導体装置に要求されるシート抵
抗を実現するために選択できるという利点もある。
【0013】特に、モリブデンシリサイド(MoSi
x )は、扱いやすくて加工性もよく、またxの値を変え
ることにより、抵抗体5の比抵抗を容易に調整すること
ができる。そして、MoSix を抵抗体5として用いる
場合には、1.7≦x≦3.3であることが望ましい。
このMoSix からなるバリアメタル3、抵抗体5は、
堆積する膜と同じ組成比を有するMoSix をターゲッ
トとするスパッタリングによって形成することができ
る。
【0014】図3は、第2実施例に係る抵抗素子の製造
方法の要部を示したものである。まず、図3(a)に示
したように、前記実施例と同様にして半導体基板1の上
にシリコン酸化膜(SiO2 膜)やシリコン窒化膜(S
iN膜)あるいはそれらの組み合わせなどからなる絶縁
膜2を形成した後、窒化チタニウムからなるバリアメタ
ル3を100nm程度堆積する。次に、同図(b)に示
したように、バリアメタル3の抵抗体予定部を除いてフ
ォトレジストパターン8によって覆い、1×10-5〜5
×10-4Torr程度の減圧化においてバリアメタル3
の露出している部分に加速エネルギー30kevの酸素
イオンビーム10を照射し、酸素イオンを1×1015
2 〜1×1016cm2 程度注入し、抵抗体予定部を酸
素を含んだTiN層12にする。その後、同図(c)に
示したように、バリアメタル3と酸素を含んだTiN層
12とを覆ってAl合金4を堆積し、さらにAl合金4
上に金属配線予定部のフォトレジストパターン6を形成
する。そして、図2(c)〜(e)に示したと同様の工
程により、図3(d)に示したように、酸素を含んだT
iN層12からなる抵抗体を有する抵抗素子を得る。
【0015】これにより、TiNより大きな比抵抗を有
する酸素を含んだTiN層12からなる抵抗体を有する
抵抗素子を形成することができ、抵抗体のパターン長を
短くすることができて、半導体装置の小型化を図ること
ができる。しかも、Al合金4の下部にTiNからなる
バリアメタル3を有するため、エレクトロマイグレーシ
ョンの改善を図ることができる。
【0016】なお、図3に示した第2実施例において
は、酸素を含んだTiN層12を得るのに酸素イオンを
注入する場合について説明したが、酸素を含む雰囲気中
での酸化処理により酸素を含むTiN層12を得ること
もできる。この場合、図3(a)のようにTiN層3を
形成後、TiN層3上にCVD法により絶縁膜を0.2
μm程度形成してパターニングすることにより、同図
(b)のフォトレジストパターンに代えて、絶縁膜のパ
ターン8を形成する。そして、絶縁膜のパターン8をマ
スクとしてアルゴンガスに流量比で3%程度の酸素ガス
を混入した雰囲気中において、600℃で30分程度T
iN層を酸化処理して酸素を含むTiN層12を形成し
てもよい。
【0017】図4は、第3実施例に係る抵抗素子の製造
方法の要部を示したものである。まず、図4(a)に示
したように、図2に示した工程によって窒化チタニウム
(TiN)からなる抵抗体5を形成した後、図4(b)
に示したように、抵抗体5の部分を除いてフォトレジス
トパターン14を形成し、抵抗体5の部分に酸素イオン
ビーム10を照射して酸素を含んだTiN層12にす
る。その後、図4(c)に示したように、フォトレジス
トパターン14を除去し、抵抗体が酸素を含むTiN層
12からなる抵抗素子としてもよい。
【0018】また、図3(a)に示したようにTiNか
らなるバリアメタル3を形成し、次に全面に酸素イオン
を注入したり、酸化してバリアメタル3の全体を適度の
酸素を含むTiN層12にし、その後、酸素を含むTi
N層12の上にAl合金を堆積した後、図2(b)以降
と同様の処理をしてバリアメタルと抵抗体とが酸素を含
むTiN層12からなる抵抗素子としてもよい。この場
合、酸素を含むTiN層12の酸素の含有量は、Al合
金4にエレクトロマイグレーションが生じない程度にす
る。そして、前記実施例においては、金属配線がAlま
たはAl合金である場合について説明したが、金属配線
は銅(Cu)や金(Au)などであってもよい。
【0019】
【発明の効果】以上のように本発明によればバリアメタ
ルを有する金属配線のパターン形成後に該金属配線の一
部分を除去しバリアメタルを露呈させることにより、抵
抗体を形成し、即ち、抵抗体を接続する配線となる金属
配線の下には、バリアメタルが必ず存在するので、エレ
クトロマイグレーション耐量低下という問題が発生しづ
らくなる。従って高精度のシート抵抗が得られ、同時に
配線の高信頼性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の半導体装置の断面図。
【図2】本発明の第1実施例の半導体装置の工程断面
図。
【図3】本発明の第2実施例に係る半導体装置の製造方
法の要部説明図である。
【図4】本発明の第3実施例に係る半導体装置の製造方
法の要部説明図である。
【図5】従来の半導体装置の断面図。
【図6】従来の抵抗素子の斜視図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 絶縁体 3 バリアメタル 4 金属配線(Al合金) 5 抵抗体 6 金属配線予定部のフォトレジストパターン 7 抵抗体予定部のフォトレジストパターン 10 酸素イオンビーム 12 酸素素を含んだTiN層

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板と、前記半導体基板上方に設置
    され、下部全面にバリアメタル層が設置されている金属
    配線と、前記金属配線下部の前記バリアメタル層と同一
    の層からなる抵抗素子と、を有する半導体装置。
  2. 【請求項2】前記バリアメタル層と前記抵抗素子とが、
    窒化チタニウムからなることを特徴とする請求項1に記
    載した半導体装置。
  3. 【請求項3】前記抵抗素子が、酸素を含む前記窒化チタ
    ニウムからなることを特徴とする請求項2に記載した半
    導体装置。
  4. 【請求項4】前記バリアメタル層と前記抵抗素子とが、
    MoSix層からなることを特徴とする請求項1に記載
    した半導体装置。
  5. 【請求項5】前記MoSix層の組成比xが、1.7≦
    x≦3.3であることを特徴とする請求項4に記載した
    半導体装置。
  6. 【請求項6】半導体基板上方にバリアメタル層を形成す
    る工程、前記バリアメタル層上に金属配線層を形成する
    工程、前記バリアメタル層と前記金属配線層を同一のフ
    ォトリソグラフィ工程によりパターニングすることによ
    り、下層にバリアメタル層を有する金属配線層を形成す
    る工程、前記パターニングされた前記金属配線層の一部
    を除去し、前記バリアメタル層を露呈させることにより
    抵抗素子を形成する工程、とを有することを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】前記バリアメタル層がTiN層であること
    を特徴とする請求項6に記載した半導体装置の製造方
    法。
  8. 【請求項8】前記バリアメタル層の前記抵抗素子となる
    部分に選択的に酸素を導入する工程を含むことを特徴と
    する請求項7に記載した半導体装置の製造方法。
  9. 【請求項9】前記選択的に酸素を導入する工程が、前記
    バリアメタル層を形成後、前記抵抗素子となる部分に酸
    素イオンを注入する工程からなることを特徴とする請求
    項8に記載した半導体装置の製造方法。
  10. 【請求項10】前記選択的に酸素を導入する工程が、前
    記バリアメタル層を形成後、前記抵抗素子となる部分に
    酸素を含む雰囲気中での酸化処理を施す工程からなるこ
    とを特徴とする請求項8に記載した半導体装置の製造方
    法。
  11. 【請求項11】前記選択的に酸素を導入する工程が、前
    記抵抗素子となる部分のバリアメタル層を露呈させる工
    程後、前記抵抗素子となる部分に酸素イオンを注入する
    工程からなることを特徴とする請求項8に記載した半導
    体装置の製造方法。
  12. 【請求項12】前記選択的に酸素を導入する工程が、前
    記抵抗素子となる部分のバリアメタル層を露呈させる工
    程後、前記抵抗素子となる部分に酸素を含む雰囲気中で
    の酸化処理を施す工程からなることを特徴とする請求項
    8に記載した半導体装置の製造方法。
JP19168097A 1996-07-17 1997-07-16 半導体装置および半導体装置の製造方法 Pending JPH1084084A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003282788A (ja) * 2002-03-25 2003-10-03 Ricoh Co Ltd Cspにおける抵抗素子およびcspを備えた半導体装置
KR100881377B1 (ko) * 2005-07-14 2009-02-02 세이코 엡슨 가부시키가이샤 전자 기판과 그 제조 방법, 전기 광학 장치, 및 전자 기기

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US8143728B2 (en) 2005-07-14 2012-03-27 Seiko Epson Corporation Electronic board and manufacturing method thereof, electro-optical device, and electronic apparatus

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