JPS62165342A

JPS62165342A - 半導体装置

Info

Publication number: JPS62165342A
Application number: JP622386A
Authority: JP
Inventors: Masato Tanaka; 正人田中
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1986-01-17
Filing date: 1986-01-17
Publication date: 1987-07-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は半導体装置に関し、特に半導体基板上に形成す
る金属配線構造を改善した半導体装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、浅い接合を有する半導体装置では、例えばシリコ
ンとアルミニウムとの反応（アロイスパイク等）による
接合破壊を防ｌ卜するために、シリコンとアルミニうム
との間にチタン・タングステン合金（ＴｉＷ）等の異種
金属からなるバリア層を形成することが行われている。

例えば、第３図のように浅い接合の拡散層１２を形成し
たシリコン基板１１上にシリコン酸化膜等の絶縁膜１３
を形成し、この絶縁膜１３に窓１３ａを開孔した上でチ
タン・タングステン合金層１５及びアルミニウム層１６
を順次積層し、その後アルミニウム層１６を所要のパタ
ーンにエツチング形成し、更にこのアルミニウム層１６
をマスクにしてチタン・タングステン合金層１５をエツ
チング形成して金属配線構造を構成している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の金属配線構造では、チタン・りングステ
ン合金層１５をエツチング形成する際にアルミニウム層
１６をマスクに利用しているため、第３図のようにサイ
ドエツチングが発生し易く、アルミニウム層１６の端部
がオーバハング状態になる確率が高くなる。このため、
このオーバハング部分に空隙が生じたり歪応力が生ずる
おそれがあり、耐湿性が低下したり物理的強度が低下す
る等の問題が発生することになる。

これを防止するために、第４図のように、先にチタン・
タングステン合金層１５を所要パターンにエツチング形
成し、しかる上でアルミニウム層１６を形成してこれを
エツチング形成する構造のものが提案されている。

しかしながら、この構造では絶縁膜１３の窓とチタン・
タングステン合金層１５との位置決めに際してのマージ
ン及びエツチング形成したチタン・タングステン合金層
１５とアルミニウム層１６との位置決めに際してのマー
ジンが夫々必要とされ、金属配線の微細化の障害になる
。また、この構造ではチタン・タングステン合金層１５
及びアルミニウム層１６に夫々独立した２度のエソナン
グ工程を必要とし、製造工程の複雑化を招くという問題
もある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の半導体装置は、金属配線におＬＪるオーバハン
グが原因とされる信軌性の低下を防１１−するとともに
その微細化を図り、しかも製造の容易化を達成するもの
である。

本発明の半導体装置は、半導体基板の−・主面」二の絶
縁膜に開設した窓内に金属配線を埋設さ・ｌ、この金属
配線の底面及び側面を連続する異種金属層で覆うように
構成している。

〔実施例〕

次に、本発明を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例の断面図であり、特に金属配
線構造をのみ示す図である。

図示のように、シリコン等の半導体基板ｌに浅い接合の
不純物拡散層２を形成し、かつ基板１の主面上にはシリ
コン酸化膜３及びシリコン窒化膜４からなる絶縁膜を形
成している。そして、ごのシリコン酸化膜３には前記拡
散層２に開孔する微細な窓３ａを開設し、シリコン窒化
膜４にはこれよりも大きく開孔した窓４ａを開設してい
る。これら窓３ａ、４ａ内には金属配線としてのアルミ
ニウム層６を埋設するように設けており、またこのアル
ミニウム層６における半導体基板１に接する底面及び前
記絶縁膜３，４に接する側面には異種金属である薄いチ
タン・タングステン合金層５を連続してしかもこれらを
覆うように設けている。

これにより、アルミニウム層６はその底面においてチタ
ン・タングステン合金層５を介して拡散層２との電気的
接続が行われる。

第２図（ａ）〜（Ｃ）に前記金属配線構造の製造方法を
工程順に示す。

先ず、同図（ａ）のように浅い接合の拡散層２を形成し
た半導体基板１の主面上にシリコン酸化膜３を成長させ
、このシリコン酸化膜３の前記拡散層２に対応する位置
を選択エツチング法等により開孔して微細な窓３ａを開
設する。その後、この上にシリコン窒化膜４を比較的厚
く成長させる。

次いで、同図（ｂ）のようにシリコン窒化膜４を選択エ
ツチング法により開孔して前記窓３ａを含む領域に大き
な窓４ａを開設する。そして、チタン・タングステン合
金層５を全面に薄く被着し、かつその上にアルミニウム
層６を被着させる。このとき、アルミニウム層６はシリ
コン窒化膜４と同し或いはそれ以上の厚さに被着形成す
る。その後、シリカフィルムやフォトレジスト７等を塗
布して表面を平坦化する。

しかる上で反応性イオンエツチング法（ＲｒＥ法）によ
ってフォトレジスト７及びアルミニウム層６を、シリコ
ン窒化膜４上のアルミニウム層６が無くなるまでエソチ
ングバソクし、同図（ｃ）のようにアルミニウム層６を
窓３ａ、４ａ内にのみ残存させる。

更に、露出されたチタン・タングステン合金層５をＣＦ
４ガスを用いてプラズマエツチングすることにより、窓
３ａ、４ａ内においてアルミニウム層６の底面及び側面
に対応する部分以外がエツチング除去され、この結果第
１図に示したような金属配線構造を製造できる。

したがって、この金属配線構造によれば、チタン・タン
グステン合金層５のバリヤ作用によって’１′−導体基
板１とアルミニウム層６との直接接触によって生じるア
ロイスパイク等の反応が防止でき、信頼性の高い接続構
造を得ることができるのは言うまでもない。これに加え
て、チタン・タングステン合金層５のエツチングに際し
てアルミニうム層６の端部においてオーババングが発生
されることはなく、空隙や歪の発生を未然に防止でき配
線構造の信頼性の向Ｉ−を達成できる。更に、アルミニ
ウム層６とチタン・タングステン合金層５のエツチング
を連続的に行うので、位置決めに際してのマージンを小
さくでき配線の微細化を達成できる。

一方、アルミニウム層６及びチタン・タングステン合金
層５はシリコン酸化膜３及びシリコン窒化膜４の各窓３
ａ、４ａ内に埋設された状態に構成されるため、配線を
平坦化して多層配線に有利となる。

また、アルミニウム層６とシリコン酸化膜３及びシリコ
ン窒化膜４とはチタン・タングステン合金層５で隔絶さ
れるごとになるため、高ｄＡ処理時におけるアルミニウ
ムとシリコン酸化膜３及びシリコン窒化膜４との反応を
防止し、アルミニウム層の一部消失を防１１−できる。

更に、アルミニラ１、層６はチタン・タングステン合金
層５に覆われているので、エレクトロマイグレーション
に対して有利となり、アルミニウム配線構造における信
頼性を向上できる。

ここで、半導体基板はシリコン基板以外の化合物半導体
基板にも同様に適用でき、また異種金属としてはチタン
・タングステン合金以外の高融点金属を採用することも
できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、半導体基板の一生面上の
絶縁膜に開設した窓内に金属配線を埋設させ、この金属
配線の底面及び側面を連続する異種金属層で覆うように
構成しているので、金属配線と半導体基板との直接反応
を防止できるとともに、異種金属のエツチングによって
も金属配線にオーバハングが生しることばなく、配線構
造の信頼性を向上できる。また、金属配線や異種金属の
エツチング時におけるマージンを小さくでき、配線の微
細化を実現できる。更に、異種金属によって金属配線の
底面と側面とを覆うごとにより、絶縁膜との反応を防止
でき、またエレクトロマイグレーションに対しても有利
になるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図（ａ）〜（
Ｃ）はその製造方法を工程順に示す断面図、第３図及び
第４図は夫々異なる従来構造の断面図である。１．１１・・・半導体基板、２．１２・・・拡散層、３
゜１３・・・シリコン酸化膜、３ａ・・・窓、４・・・
シリコン窒化膜、４ａ・・・窓、５，１５・・・チタン
・タングステン合金層、６．１６・・・アルミニウム層
、７・・・フォトレジスト。第１図第２図（ａ）第２図（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体基板の一主面上の絶縁膜に開設した窓を通
して金属配線と半導体基板との電気的な接続を行う金属
配線構造を有する半導体装置において、前記金属配線を
前記絶縁膜の窓内に埋設させ、かつこの金属配線の底面
及び側面を連続する異種金属層で覆うように構成したこ
とを特徴とする半導体装置。
（２）シリコン基板上にシリコン酸化膜及びシリコン窒
化膜で絶縁膜を構成し、これら絶縁膜に開設した窓内に
アルミニウム層を埋設するとともに、このアルミニウム
層の底面及び側面をチタン・タングステン合金層で覆っ
てなる特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。