JPS6177340A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
Manufacture of semiconductor deviceInfo
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- JPS6177340A JPS6177340A JP19834184A JP19834184A JPS6177340A JP S6177340 A JPS6177340 A JP S6177340A JP 19834184 A JP19834184 A JP 19834184A JP 19834184 A JP19834184 A JP 19834184A JP S6177340 A JPS6177340 A JP S6177340A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は基板に接するコンタクト用配線層との界面に高
融点金属のシリサイド層等よりなるバリア層を介在させ
た半導体装置のコンタクト特性と信軌性を向上させる製
造方法に関する。Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention is directed to the contact characteristics and reliability of a semiconductor device in which a barrier layer made of a silicide layer of a high melting point metal is interposed at the interface with a contact wiring layer in contact with a substrate. This invention relates to a manufacturing method for improving trajectory.
半導体装置の配線層として、一般に純アルミニウム(A
l)が多く用いられてきた。その理由は比抵抗が小さく
、Siおよび二酸化珪素(Stow)Jiに対して密着
性が良く、珪素(Si)基板に対して何れの導電型の場
合でも、良好なオーミックコンタクトが形成できること
である。Pure aluminum (A
l) has been widely used. The reason for this is that it has a low specific resistance, has good adhesion to Si and silicon dioxide (Stow) Ji, and can form a good ohmic contact with a silicon (Si) substrate regardless of the conductivity type.
しかし配線層として純Atを使用した場合はプロセス中
の低温熱処理により、八1とSi基板が接する界面で共
晶合金を生じ、Si基板に深いエッチピ、ットを生じる
。近年半導体装置の高集積化により半導体装置を構成す
る素子は微細化されるに従ってこのことは問題となって
きた。However, when pure At is used as the wiring layer, a eutectic alloy is formed at the interface where the metal oxide and the Si substrate contact each other due to low-temperature heat treatment during the process, resulting in deep etch pits in the Si substrate. In recent years, this has become a problem as semiconductor devices have become more highly integrated and the elements constituting the semiconductor devices have been miniaturized.
そこで配線層としてAIに代わって、AlSi合金が用
いられるようになったが、Al中のStがプロセスの熱
処理により、またはさらに低温においても固相反応によ
りSiエピタキシャル層がAlとSi基板の界面に成長
してコンタクト不良原因となっていた。Therefore, an AlSi alloy has been used instead of AI as a wiring layer, but the Si epitaxial layer forms at the interface between the Al and the Si substrate due to heat treatment in the process or solid phase reaction even at lower temperatures. As it grew, it became the cause of poor contact.
特に微細化にともないコンタクト窓が小さくなると、固
相エピタキシャル層による影響は大きくなる。In particular, as the contact window becomes smaller with miniaturization, the influence of the solid phase epitaxial layer becomes greater.
固相エピタキシャル層の成長を防止するために、バリア
層として高融点金属のシリサイド層をAIとSi基板間
に介在させる方法がよく用いられるようになった。In order to prevent the growth of a solid phase epitaxial layer, a method in which a silicide layer of a high melting point metal is interposed as a barrier layer between an AI and a Si substrate has become frequently used.
バリア層はモリブデンシリサイド(MoSix)、タン
グステンシリサイド(WSi、) 、チタンナイトライ
ド(TiN)等がある。The barrier layer includes molybdenum silicide (MoSix), tungsten silicide (WSi), titanium nitride (TiN), and the like.
しかしバリア層をAIとSi基板間に介在させると、例
えばMoS i Xにおいてはデポ直後の状態は非晶質
でMoとSi間の結合が弱いため、Siは自由になって
^l中に入り、ポリ状のSi結晶を析出する。However, when a barrier layer is interposed between the AI and Si substrates, for example in MoS i X, the state immediately after deposition is amorphous and the bond between Mo and Si is weak, so Si becomes free and enters the , poly-shaped Si crystals are precipitated.
^1配線層中にポリSi結晶が析出すると、配線層の実
効的な断面積は減るため、配線層の抵抗は上がり、八1
のマイグレーションが生じ易くなり、信頼性を著しく阻
害する。^1 When poly-Si crystals precipitate in the wiring layer, the effective cross-sectional area of the wiring layer decreases, so the resistance of the wiring layer increases.
migration is likely to occur, significantly impeding reliability.
従ってバリア層をAIとSi基板間に介在させた半導体
装置のAt配線層中にポリS1結晶が析出することによ
る信頼性の低下を防止する製造方法が望まれる。Therefore, a manufacturing method is desired that prevents a decrease in reliability due to precipitation of poly-S1 crystals in the At wiring layer of a semiconductor device in which a barrier layer is interposed between the AI and Si substrates.
第2図(al乃至(C)は従来例によるバリア層を有す
る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。FIGS. 2A to 2C are cross-sectional views showing, in order of steps, a conventional method for manufacturing a semiconductor device having a barrier layer.
第2図(a)において、1はp型St基板で、フィール
ド酸化領域2によって画定された素子形成領域にMOS
トランジスタが形成される。3.4はn4型のソース・
ドレイン領域、5はポリSt層よりなるゲート、6はS
i01層、7は燐珪酸ガラス(PSG)層を表し、ここ
までは通常の工程により形成される。In FIG. 2(a), reference numeral 1 denotes a p-type St substrate, and a MOS is formed in the element formation region defined by the field oxidation region 2.
A transistor is formed. 3.4 is the n4 type source
Drain region, 5 is a gate made of polySt layer, 6 is S
The i01 layer and 7 represent phosphosilicate glass (PSG) layers, which are formed by normal steps up to this point.
つぎにバリア層8として、スパッタにより厚さ150〜
300人のMoSix層を基板全面に被着する。Next, a barrier layer 8 is formed by sputtering to a thickness of 150~
A layer of 300 MoSix is deposited over the entire substrate.
つぎに本発明者により特願昭58−159536号明細
書に開示された方法により900℃で10秒間の瞬間的
なハロゲンランプによるアニールを行う。Next, instantaneous annealing is carried out using a halogen lamp at 900 DEG C. for 10 seconds according to the method disclosed in Japanese Patent Application No. 159536/1982 by the present inventor.
この瞬間的なアニールにより、A1配線層はコンタクト
特性を低下させないで、ボ’JSi結晶の析出を可なり
防止できる。By this instantaneous annealing, the A1 wiring layer can prevent the precipitation of Bo'JSi crystals to a large extent without deteriorating the contact characteristics.
第2図(b)において、配5a層9として、蒸着により
厚さ10000人のAlSi層を基板全面に被着する。In FIG. 2(b), an AlSi layer having a thickness of 10,000 wafers is deposited on the entire surface of the substrate as a layer 9 by vapor deposition.
第2図(e)において、配線層9をパターニングして素
子形成を終わる。In FIG. 2(e), the wiring layer 9 is patterned to complete the element formation.
上記の瞬間的なアニールにより、ポリSi結晶の析出は
かなり防止できるが、Mos+、がX=2よりSiが多
くなると、結合にあずからないSiはやはりAt配線層
中に析出する。Although the above-mentioned instantaneous annealing can considerably prevent the precipitation of poly-Si crystals, when Mos+ becomes more Si than X=2, the Si that does not participate in bonding still precipitates in the At wiring layer.
生産工程において、Xを正確に制御することは難しいた
め、このSiの析出を抑える対策が必要となってきた。Since it is difficult to accurately control X in the production process, it has become necessary to take measures to suppress this Si precipitation.
上記問題点の解決は、基板上にコンタクトa域を覆って
高融点金属のシリサイド層を被着し、該コンタクト領域
以外の該シリサイド層を除去後、配線層を形成する本発
明による半導体装置の製造方法により達成される。The solution to the above problem is to provide a semiconductor device according to the present invention, in which a silicide layer of a refractory metal is deposited on a substrate to cover the contact area a, and after removing the silicide layer outside the contact area, a wiring layer is formed. This is achieved by a manufacturing method.
コンタクトの安定化のために必要なバリア層はコンタク
ト窓の中だけにあればよいので、必要以外のバリア層は
エツチングして除去する。Since the barrier layer necessary for contact stabilization only needs to be within the contact window, the unnecessary barrier layer is removed by etching.
これによりAt配線層中へ入り込むバリア層の過剰St
は激減する。従って上記の瞬間的なアニールを用いて、
At配線層のSt基板へのコンタクト特性を劣化させな
いで、At配線層へのポリSi結晶の析出をより完全に
防止できるようになる。This causes excess St in the barrier layer to enter the At wiring layer.
decreases dramatically. Therefore, using the instantaneous annealing described above,
Precipitation of poly-Si crystals on the At wiring layer can be more completely prevented without deteriorating the contact characteristics of the At wiring layer to the St substrate.
第1図+a)乃至(C)は本発明によるバリア層を有す
る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。FIGS. 1A to 1C are cross-sectional views showing the method of manufacturing a semiconductor device having a barrier layer according to the present invention in order of steps.
第1図(a)において、1はp型St基板で、フィール
ド酸化領域2によって画定された素子形成領域にMOS
)ランジスタが形成される。3,4はソース・ドレイン
領域、5はゲート、6はSiO□層、7はPSG層を表
し、ここまでは通常の工程により形成される。In FIG. 1(a), reference numeral 1 denotes a p-type St substrate, in which a MOS is formed in an element formation region defined by a field oxidation region 2.
) a transistor is formed. Reference numerals 3 and 4 represent source/drain regions, 5 a gate, 6 a SiO□ layer, and 7 a PSG layer, which are formed by normal steps up to this point.
つぎにバリア層8として、スパッタにより厚さ150〜
300人のMoSi、層を基板全面に被着する。Next, a barrier layer 8 is formed by sputtering to a thickness of 150~
A layer of 300 MoSi is deposited over the entire substrate.
つぎに通常のりソゲラフイエ程を用いてコンタクト窓以
外のバリア層8をエツチングして除去する。Next, the barrier layer 8 other than the contact window is etched and removed using a normal glue etching process.
つぎに900℃で10秒間の瞬間的なハロゲンランプに
よるアニールを行う。Next, instantaneous annealing is performed using a halogen lamp at 900° C. for 10 seconds.
第1回出)において、配線層9として、蒸着により厚さ
1oooo人の^ISi層を基板全面に被着する。In the first issue), as the wiring layer 9, a 1000-thick ^ISi layer is deposited over the entire surface of the substrate by vapor deposition.
第1図(0)において、配線層9をパターニングして素
子形成を終わる。In FIG. 1(0), the wiring layer 9 is patterned to complete the element formation.
以上詳細に説明したように本発明によれば、AI配線層
とSi基板間のコンタクト特性を低下させないで、AI
配線層中へのポリSt結晶の析出を防止でき、従って半
導体装置の信頼性を向上することができる。As explained in detail above, according to the present invention, the AI wiring layer and the Si substrate can be
Precipitation of polySt crystals into the wiring layer can be prevented, and therefore the reliability of the semiconductor device can be improved.
第1図(al乃至(C)は本発明によるバリア層を有す
る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図、第2図
(a)乃至(C)は従来例によるバリア層を有する半導
体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
図において、
1はp型St基板、
2はフィールド酸化領域、
3.4はソース・ドレイン領域、
5はゲート、 6はSiO□層、7はPSG層、
8はバリア層、9は配線層
を示す。
一つnり−FIGS. 1A to 1C are cross-sectional views showing the manufacturing method of a semiconductor device having a barrier layer according to the present invention in order of process, and FIGS. 2A to 2C are cross-sectional views of a semiconductor device having a barrier layer according to a conventional example. It is a sectional view showing the manufacturing method in the order of steps. In the figure, 1 is a p-type St substrate, 2 is a field oxidation region, 3.4 is a source/drain region, 5 is a gate, 6 is a SiO□ layer, and 7 is a PSG layer. ,
8 represents a barrier layer, and 9 represents a wiring layer. One nri-
Claims (1)
イド層を被着し、該コンタクト領域以外の該シリサイド
層を除去後、配線層を形成することを特徴とする半導体
装置の製造方法。1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising depositing a silicide layer of a high melting point metal on a substrate to cover a contact region, and forming a wiring layer after removing the silicide layer other than the contact region.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19834184A JPS6177340A (en) | 1984-09-21 | 1984-09-21 | Manufacture of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19834184A JPS6177340A (en) | 1984-09-21 | 1984-09-21 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6177340A true JPS6177340A (en) | 1986-04-19 |
Family
ID=16389506
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19834184A Pending JPS6177340A (en) | 1984-09-21 | 1984-09-21 | Manufacture of semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6177340A (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58138053A (en) * | 1982-02-12 | 1983-08-16 | Nec Corp | Semiconductor device and manufacture thereof |
-
1984
- 1984-09-21 JP JP19834184A patent/JPS6177340A/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58138053A (en) * | 1982-02-12 | 1983-08-16 | Nec Corp | Semiconductor device and manufacture thereof |
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