JPS61225838A - Forming method for electrode wirings - Google Patents

Forming method for electrode wirings

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JPS61225838A
JPS61225838A JP6829085A JP6829085A JPS61225838A JP S61225838 A JPS61225838 A JP S61225838A JP 6829085 A JP6829085 A JP 6829085A JP 6829085 A JP6829085 A JP 6829085A JP S61225838 A JPS61225838 A JP S61225838A
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JP
Japan
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region
electrode wiring
impurity
contact resistance
semiconductor region
Prior art date
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Application number
JP6829085A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshimi Shiotani
喜美 塩谷
Takahiro Ito
隆弘 伊藤
Ikuro Kobayashi
小林 郁朗
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To eliminate an increase in the contacting resistance of a semiconductor region by containing an impurity of the same type as the region in electrode wirings, thereby preventing the impurity amount of the contacting boundary with the region from reducing. CONSTITUTION:An impurity of the same type as that (e.g., arsenic) contained in a semiconductor region is implanted or diffused in a high melting point metal or metal silicide 3 connected with the region. Then, even if it is annealed at 1,000 deg.C or higher, the contacting resistance is not increased.

Description

【発明の詳細な説明】 [概要] 半導体装置の電極配線として用いられる高融点金属また
は高融点金属シリサイドの中に、接触する半導体領域と
同型の不純物を注入または拡散するようにした電極配線
の形成方法である。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] Formation of an electrode wiring in which an impurity of the same type as a contacting semiconductor region is implanted or diffused into a refractory metal or a refractory metal silicide used as an electrode wiring of a semiconductor device. It's a method.

[産業上の利用分野] 本発明は半導体装置の製造方法のうち、接続電極配線の
形成方法に関する。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to a method of forming a connection electrode wiring among methods of manufacturing a semiconductor device.

ICなどの半導体装置においては、半導体基板上に半導
体素子やその他の回路素子が形成され、それらの領域か
ら導出する電極配線が上面に多数設けられている。
In a semiconductor device such as an IC, semiconductor elements and other circuit elements are formed on a semiconductor substrate, and a large number of electrode wirings leading out from these areas are provided on the upper surface.

それらの電極配線は、従前からアルミニウム膜またはそ
の合金膜が用いられているが、アルミニウムは融点が低
いのが問題で、ICを高集積化。
Aluminum films or aluminum alloy films have traditionally been used for these electrode wirings, but the problem is that aluminum has a low melting point, making ICs highly integrated.

高密度化して多層配線を形成する場合に、層間絶縁膜の
形成等に制約を与える欠点がある。
When high-density multilayer wiring is formed, there is a drawback that it imposes restrictions on the formation of interlayer insulating films and the like.

そのため、それに代わる配線材料として、導電性多結晶
シリコン膜が併用されるようになってきたが、これは電
気伝導度の低い難点がある。従って、最近では、高融点
金属または高融点金属シリサイドを電極配線に使用する
方法が用いられており、タングステン(W)やモリブデ
ン(Mo)などの高融点金属、タングステンシリサイド
(WSix)やモリブデンシリサイド(MoSix )
などのシリ    ゛サイド膜がその代表的な配線材料
である。
Therefore, a conductive polycrystalline silicon film has come to be used as an alternative wiring material, but this has the disadvantage of low electrical conductivity. Therefore, recently, a method of using a high melting point metal or a high melting point metal silicide for electrode wiring has been used. MoSix)
A typical wiring material is a silicide film such as

しかし、これらの配線材料を半導体領域に接続する場合
、そのコンタクト抵抗の増加につイテ、十分に配慮され
なければならない。
However, when connecting these wiring materials to a semiconductor region, sufficient consideration must be given to the increase in contact resistance.

[従来の技術] 第3図は従来の電極配線の例を示しており、図はnチャ
ネルMO3半導体素子の断面図である。
[Prior Art] FIG. 3 shows an example of conventional electrode wiring, and is a cross-sectional view of an n-channel MO3 semiconductor element.

図において、1はp型シリコン基板、2はn型のソース
またはドレイン領域、3はタングステンからなる電極配
線、4はゲート電極、5はゲート絶縁膜、6はフィール
ド絶縁膜を示し、この半導体素子がICに組み込まれる
場合は、更に、上面に燐シリケートガラス(P S G
)膜が被覆され、その上に第2の配線層が設けられて、
多層配線が形成される。それらは図示していないが、従
って、ICの場合には、第3図はその工程途中の断面図
と云うことができる。
In the figure, 1 is a p-type silicon substrate, 2 is an n-type source or drain region, 3 is an electrode wiring made of tungsten, 4 is a gate electrode, 5 is a gate insulating film, and 6 is a field insulating film, and this semiconductor element When incorporated into an IC, phosphorus silicate glass (PSG) is further added to the top surface.
) film is coated and a second wiring layer is provided thereon,
Multilayer wiring is formed. Although these are not shown, in the case of an IC, FIG. 3 can be said to be a sectional view in the middle of the process.

しかし、第3図のように形成するためには、まず、フィ
ールド絶縁膜6を形成し、次にゲート絶縁膜5とゲート
電極4とを形成した後、砒素イオンを注入し、熱処理し
て、n型のソースまたはドレイン領域2を画定する。し
かる後、タングステンをスパッタ法で被着し、これをパ
ターンニングして電極配線3を形成する。
However, in order to form the structure as shown in FIG. 3, first the field insulating film 6 is formed, then the gate insulating film 5 and the gate electrode 4 are formed, and then arsenic ions are implanted and heat treated. An n-type source or drain region 2 is defined. Thereafter, tungsten is deposited by sputtering and patterned to form the electrode wiring 3.

これは良く知られている公知の形成方法であるが、この
例のように、半導体装置の製造方法においては、電極配
線は素子形成後に形成されることとなる。
This is a well-known formation method, but as in this example, in the method of manufacturing a semiconductor device, the electrode wiring is formed after the element is formed.

[発明が解決しようとする問題点〕 ところが、電極配線と半導体領域との接続には、常にコ
ンタクト抵抗の増加と云う問題があり、アルミニウム電
極配線でも、そのコンタクト抵抗を低下する対策が採ら
れている。上記の高融点金属または高融点金属シリサイ
ドの電極配線においても、コンタクト抵抗の増加が認め
られ、特にn型領域と電極配線との接続によるコンタク
ト抵抗の増加が著しいことが判ってきた。
[Problems to be Solved by the Invention] However, there is always the problem of increased contact resistance in the connection between the electrode wiring and the semiconductor region, and even with aluminum electrode wiring, measures have not been taken to reduce the contact resistance. There is. An increase in contact resistance has also been observed in the above-mentioned electrode wiring made of high melting point metal or high melting point metal silicide, and it has been found that the increase in contact resistance due to the connection between the n-type region and the electrode wiring is particularly remarkable.

その原因を、上記したnチャネルMO3半導体素子で検
討したところ、それは電極配線形成後のアニール(熱処
理)にあると云う結果を得た。第4図はアニール温度(
”c)と抵抗(Ωd)との関係図表を示し、このように
、アニールによってコンタクト抵抗が増加し、特に砒素
を含むn型領域の場合には、その接触抵抗が大きく増加
する。図において、曲線■は砒素を含むn型領域とのコ
ンタクト抵抗の変化を示し、曲線■は硼素を含むn型領
域とのコンタクト抵抗の変化である。砒素を含むn型領
域の接触抵抗は、アニール前は10−2Ωcjの抵抗が
、1000℃でのアニール後は10−5Ωdのオーダー
に増加することを示している。
When the cause of this was investigated using the above-mentioned n-channel MO3 semiconductor device, the result was that it was caused by annealing (heat treatment) after forming the electrode wiring. Figure 4 shows the annealing temperature (
"c) and resistance (Ωd). As shown, the contact resistance increases due to annealing, and especially in the case of an n-type region containing arsenic, the contact resistance increases significantly. In the figure, The curve ■ shows the change in contact resistance with the n-type region containing arsenic, and the curve ■ shows the change in the contact resistance with the n-type region containing boron.The contact resistance of the n-type region containing arsenic is It is shown that the resistance of 10-2 Ωcj increases to the order of 10-5 Ωd after annealing at 1000°C.

しかし、この電極配線形成後のアニール工程は避けるこ
とができない。例えば、PSG膜を被覆した後、第2の
配線層が滑らかに形成されるように、PSG膜を一旦メ
ルト(溶融)するが、そのアニール温度が1000〜1
050℃程度である。また、高融点金属シリサイドの場
合には、その配線層を低抵抗化するため、被着後に10
00℃、 30分程度のアニールが行なわれている。
However, this annealing step after forming the electrode wiring cannot be avoided. For example, after covering the PSG film, the PSG film is once melted (melted) so that the second wiring layer is formed smoothly, but the annealing temperature is
The temperature is about 050°C. In addition, in the case of high melting point metal silicide, in order to lower the resistance of the wiring layer, it is necessary to
Annealing was performed at 00°C for about 30 minutes.

本発明は、このようなアニール工程を加えても、コンタ
クト抵抗が増加しないようにする電極配線の形成方法を
提案するものである。
The present invention proposes a method for forming electrode wiring that prevents contact resistance from increasing even when such an annealing step is added.

[問題点を解決するための手段] その問題は、半導体領域に接続する高融点金属または高
融点金属シリサイドに、前記半導体領域に含まれる不純
物(例えば、砒素)と同型の不純物を注入または拡散す
る工程が含まれる電極配線の形成方法によって解決され
る。
[Means for solving the problem] The problem is to implant or diffuse an impurity of the same type as the impurity (for example, arsenic) contained in the semiconductor region into the refractory metal or refractory metal silicide connected to the semiconductor region. The problem is solved by a method of forming electrode wiring that includes steps.

[作用] 即ち、本発明は、接触する半導体領域と同型の不純物を
、電極配線中に含有させておく。そうすると、アニール
しても半導体領域と接触界面の不純物量は減少せず、そ
のため、コンタクト抵抗の増加は起こらなくなる。
[Operation] That is, in the present invention, an impurity of the same type as the semiconductor region to be contacted is contained in the electrode wiring. In this case, even if annealing is performed, the amount of impurities at the contact interface with the semiconductor region will not decrease, and therefore the contact resistance will not increase.

[実施例] 以下、図面を参照して実施例によって詳細に説明する。[Example] Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明にがかるnチャネルMO3ICの工程途
中断面図である。即ち、この工程はフィールド絶縁膜6
.ゲート絶縁膜5.ゲート電極4 。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an n-channel MO3IC according to the present invention during the process. That is, in this step, the field insulating film 6
.. Gate insulating film 5. Gate electrode 4.

を形成し、砒素イオンを注入し、熱処理して、n型のソ
ースまたはドレイン領域2を画定した後、スパッタ法で
膜厚2000人程度0タングステン3を被着し、それに
砒素イオンを注入している工程途中図である。
After forming an n-type source or drain region 2 by implanting arsenic ions and heat treatment, a tungsten film 3 with a thickness of about 2,000 yen is deposited by sputtering, and arsenic ions are implanted into it. This is an in-process diagram.

このような膜厚のタングステン膜3に対して、砒素イオ
ンは加速電圧160KV、  ドーズ量4×lO/C−
の条件で注入する。
For the tungsten film 3 having such a thickness, arsenic ions are applied at an acceleration voltage of 160 KV and a dose of 4×lO/C-
Inject under the following conditions.

そうすれば、1000℃あるいはそれ以上の温度でアニ
ールしても、コンタクト抵抗は増加しない。
Then, even if annealing is performed at a temperature of 1000° C. or higher, the contact resistance will not increase.

第2図(al、 (blはそれを説明する砒素濃度の変
化を示す図で、同図(a)は砒素イオンを電極配線中に
注入した直後での、ソース(ドレイン)領域2と電極配
線3との中の砒素含有濃度を曲線Sで示している。また
、第2図(blは、そのアニール後における砒素含有濃
度の曲線S゛を示している。このように、電極配線に砒
素が含まれていると、ソース領域2と電極配線3との接
触界面での砒素量は余り減少しなくなり、そのため、コ
ンタクト抵抗が増加することなく、ICを高性能化させ
ることができる。
Figure 2 (al, (bl) is a diagram showing the change in arsenic concentration to explain this. Figure (a) shows the source (drain) region 2 and the electrode wiring immediately after arsenic ions are implanted into the electrode wiring. The arsenic concentration in 3 is shown by the curve S. In addition, FIG. If it is included, the amount of arsenic at the contact interface between the source region 2 and the electrode wiring 3 will not decrease much, and therefore, the performance of the IC can be improved without increasing the contact resistance.

上記はn型領域と接触するタングステン電極配線の例で
説明しているが、その他の高融点金属やそのシリサイド
でも、同様にコンタクト抵抗の増加を抑制することがで
きる。
Although the above description has been made using an example of a tungsten electrode wiring in contact with an n-type region, an increase in contact resistance can be similarly suppressed using other high-melting point metals or their silicides.

また、注入する不純物イオンは、接触する半導体領域が
含有する不純物と同一の不純物イオンを注入しても、同
じ効果が得られる。
Furthermore, the same effect can be obtained even if the same impurity ions as the impurity contained in the contacting semiconductor region are implanted.

[発明の効果] 以上の説明から明らかなように、本発明によればコンタ
クト抵抗が低減されて、ICの性能を向上する効果が得
られるものである。
[Effects of the Invention] As is clear from the above description, according to the present invention, the contact resistance is reduced and the performance of the IC is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明にかかるMO3ICの形成工程途中の断
面図、 第2図(a)、(ト))はそのアニール前後の砒素濃度
の変化を示す図、 第3図は従来のnチャネルMO3半導体素子の断面図、 第4図はその従来のコンタクト抵抗とアニール温度との
関係図表である。 図において、 2はn型のソースまたはドレイン領域、3はタングステ
ンからなる電極配線 を示している。 /As逼n【の濱ゴヒV一本T回 第2図
FIG. 1 is a cross-sectional view of the MO3IC according to the present invention during the formation process, FIG. FIG. 4, a cross-sectional view of a semiconductor element, is a graph showing the relationship between the conventional contact resistance and annealing temperature. In the figure, 2 indicates an n-type source or drain region, and 3 indicates an electrode wiring made of tungsten. /As 逼n【の Hamagohi V One T Episode 2 Figure

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)電極窓が設けられた半導体領域上に高融点金属ま
たは高融点金属シリサイドを被着し、次いで、該高融点
金属または高融点金属シリサイドに、前記半導体領域に
含まれる不純物と同型の不純物を注入または拡散する工
程が含まれてなることを特徴とする電極配線の形成方法
(1) A refractory metal or refractory metal silicide is deposited on a semiconductor region provided with an electrode window, and then an impurity of the same type as an impurity contained in the semiconductor region is added to the refractory metal or refractory metal silicide. A method for forming an electrode wiring, the method comprising the step of implanting or diffusing.
(2)上記半導体領域に含まれる不純物、および注入ま
たは拡散する不純物が砒素であることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の電極配線の形成方法。
(2) The method for forming an electrode wiring according to claim 1, wherein the impurity contained in the semiconductor region and the impurity implanted or diffused are arsenic.
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