JPS62235775A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、半導体集積回路装置等において、特に電極
を取出すコンタクト部分を改良した半導体装置およびそ
の製造方法に関する。

［従来の技術］ 集積回路装置等を構成する半導体装置の電極部分を構成
する材料は、通常アルミニウムが使用される。しかし、
この電極材料となるアルミニウムと半導体基板を構成す
るシリコンとは、低温の状態においても相互拡散が活発
である。このため、電極材料となるアルミニウムの中に
半導体基板を構成するシリコンが拡散し、したがって配
線抵抗が増大するようになり、またアルミニウムのアロ
イビットによる接合部分の破壊、極く微量ながらシコン
基板中へアルミニウムが拡散するために起こる特性劣化
等の種々の問題が発生するおそれがある。

このため、電極材料としてアルニウムとシリコンの合金
を用いるという手段で改善を図っているものであるが、
半導体基板のコンタクト部でのシリコンの析出が問題と
なる。

このような点を考慮して、半導体基板のコンタクト部に
バリア層を形成し、このバリア層を介して、アルミニウ
ムによる電極層を形成するようにすることが考えられて
いる。このバリア層としては、例えば高融点金属を単独
で使用するようにしているものであるが、この場合シリ
コン基板とのコンタクトのオーミック性が問題となる。

このため、例えば特開昭５８−１０３１６８号公報に示
されるように、シリコン基板とのコンタ　　。

クト部に薄い（６００〜１０００人）のアルミニウム層
を形成し、このアルミニウム層を介して高融点金属から
なるバリア層を形成するようにしている。また、特開昭
５６−１６９３６３号公報に示されるように、Ｐｔシリ
サイド等によりシリサイド層を形成してからバリア層を
形成するようにすることも考えられている。

しかし、上記薄いアルミニウム層を形成するものにあっ
ては、コンタクト部のアルミニウムがシリコン基板に拡
散するものであり、実質的にバリア層を設定した意味が
無くなるおそれがある。またシリサイド層を形成するも
のでは、全く相違する複数の層を積層形成しなければな
らないものであるため、この半導体装置の製造工程が繁
雑化する。

［発明が解決しようとする問題点］ この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、電極
材料として使用されるアルミニウムと半導体基板を構成
するシリコンの相互拡散を確実に防止するようにすると
共に、上記シリコン基板とのオーミック性が確実に保た
れるようにして、安定した特性が設定され、信頼性の向
上された半導体装置を提供しようとするものであり、ま
たこの半導体装置を効果的に製造する方法を提供しよう
とするものである。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、この発明に係る半導体装置は、半導体基板に
設定されるコンタクト部に、アルミニウムと高融点金属
との合金で構成される第１の金属層を形成し、さらにこ
の金属層に積層してアルミニウムからなる第２の金属層
を形成し、２層の電極配線部が形成されるようにする。

そして、さらにジッタリンクを行ないシリコン基板と第
１の金属層とのコンタクト部に合金ψシリサイド層を形
成させるようにするものである。

［作用コ 上記のような半導体装置にあっては、第１および第２の
金属層を形成した後にアニールの工程を実施するだけで
、第１の金属層とシリコンからなる半導体基板との間に
合金・シリサイド層が形成されるようになる。この場合
、合金・シリサイド層にはアルミニウムが含まれている
ものであり、したがって半導体基板とのオーミック性が
効果的に保たれるようになる。また、半導体基板とアル
ミニウムからなる第２の金属層との間に高融点金属を含
む第１の金属層が存在するものであるため、アルミニウ
ムとシリコン基板の相互も確実に阻止できるようになる
ものであり、この半導体装置の特性が安定化され、その
信頼性も向上されるものである。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第１図は半導体装置の特に電極を取出すコンタクト部の
金属配線部分を示しているもので、拡散工程等が終了さ
れ、半導体素子が形成された状態のシリコン半導体基板
１１の表面には、層間絶縁層となる例えば５１０２の層
が、ＣＶＤ法等によって絶縁膜１２として形成されてい
る。この絶縁膜１２のコンタクトに対応′する部分は、
露光および現像工程によって形成されたレジストパター
ンにしたがってエツチングされ、基板１１のコンタクト
部分が露出されるようになる。・そして、この露出部分
に電極が形成されるようになるものである。

この基板１１の露出部分に形成される電極としては、ま
ず高融点金属を含む第１の金属層１３が、上記基板１１
の露出されたコンタクト領域部分に、厚さ５００人〜１
μ程度にして形成される。この場合、この高融点金属と
しては、例えばチタン（Ｔ１）が使用されるもので、上
記第１の金属層１３はアルミニウム（Ａ））とチタンと
の合金によって構成される。そして、この第１の金属層
１３の上に、さらにアルミニウムによる第２の金属層１
４が、厚さ１μ程度に蒸着等の手段によって積層形成さ
れる。

このように積層形成された第１および第２の金属層１３
および１４は、再び通常のフォトエツチングによって順
次エツチングし、配線部分に対応する部分を残すように
しているものである。

そして、このようにしてコンタクト部分に接続されるよ
うな配線の基本構造が完成されたならば、次にｒＮ２＋
Ｈ２Ｊガスの雰囲気中で４５０℃で３０分のジッタリン
クを実行する。このジッタリンクによってシリコン基板
１１と第１の金属層１８との接触部分に、Ａ、ｉ’−Ｓ
ｉ合金と高融点金属のシリサイドを同時に形成させた合
金・シリサイド層１５を形成させるようにする。

ここで、上記第１の金属層１３を構成するアルミニウム
と高融点金属との合金比は、シリコン基板１１とオーミ
ックコンタクトを確実に取れるようにすることと、且つ
第１の金属層１３がバリアとしての働きを保つことを考
慮して、ｒＡＪ　：　Ｔｉ　−１，９〜５：５」である
ことが望ましいことが、本発明者等の実験等によって確
認された。

第２図は上記実験の結果の状態を示すもので、Ａ、ｆｆ
とＴ１の合金比と、バリア効果の例としてのｈＰＥ劣化
率、およびＰ−シリコン基板とのコンタクト抵抗の関係
を示しているものである。

すなわち、上記のように構成される半導体装置にあって
、アルミニウムとチタンあるいはタングステンのような
高融点金属との合金による第１の金属層１３は、上記し
たようにオーミックコンタクトを取るための働きと共に
、バリアとしての働きの２つの役割を受持たせるように
なる。具体的には高融点金属によって、シリコンからな
る半導体基板１１と第２の金属層１４を構成するアルミ
ニウムとの間の相互拡散を防止するようになるものであ
り、さらに第１の金属層１３に合金として含まれるアル
ミニウムが基板１１のシリコンと合金化することによっ
て、オーミック性が確保されるようになるものである。

しかも、この場合箱１の金属層１３の高融点金属との合
金として、基板１１のシリコンと反応するようになるも
のであるため、ここで合金化するアルミニウムは、アル
ミニウム単体の場合と比べて非常に微量である。したが
って、基板１１のシリコンに対する拡散は最少限に止ど
められるものである。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明に係る半導体装置にあっては、電
極材料として使用されるアルミニウムと半導体基板を構
成するシリコンとの相互拡散が確実に防止されるように
なるものであり、同時に配線部とシリコンとのオーミッ
ク性が確実に設定されるものである。しかも、この半導
体装置は基本的には２層構造で構成されるようになるも
のであり、２層構造の状態で製造することができる。し
たがって、充分に簡単に製造工程によって、緒特性の安
定した信頼性の高い半導体装置が得られるようになるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る半導体装置の特に電
極コンタクト部分を取出して示した断面構成図、第２図
は上記実施例で示された第１の金属層の合金比の状態を
実験で求めた結果を示す特性図である。 １１・・・半導体基板（シリコン）１２・・・絶縁膜、
１３・・・＝　１１− 第１の金属層（Ａ）＋高融点金属）、１４・・・第２の
金属層（アルミニウム）、１５・・・合金・シリサイド
層。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウムおよび高融点金属の合金によって構
   成され、半導体基板のコンタクト部に積層形成された第
   １の金属層と、 この第１の金属層に積層形成されたアルミニウムあるい
   はアルミニウムを含む合金によって構成された第２の金
   属層と、 上記第１の金属層部に対応して上記半導体基板面のコン
   タクト部に上記第１の金属層を接続するアニールによっ
   て形成された合金、シリサイド層とを具備し、 上記第１および第２の金属層によって電極部が形成され
   るようにしたことを特徴とする半導体装置。
2. （２）上記第１の金属層を構成する合金は、アルミニウ
   ム対高融点金属の比が１：９〜５：５に設定されるよう
   にした特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。
3. （３）半導体基板の表面に形成された絶縁膜を、上記半
   導体基板に形成された回路素子のコンタクト部に対応し
   て除去する工程と、 上記絶縁膜の除去されたシリコン半導体基板のコンタク
   ト部に、アルミニウムと高融点金属の合金によって構成
   された第１の金属層を形成する工程と、 上記第１の金属層に積層されるようにアルミニウムある
   いはアルミニウムを含む合金によって構成した第２の金
   属層を形成する工程と、 ジッタリンクを行ない、上記半導体基板と第１の金属層
   とのコンタクト部分に、アルミニウムとシリコンとの合
   金、並びに高融点金属のシリサイドを発生させて合金・
   シリサイド層を形成させる工程とを具備し、 上記第１および第２の金属層をエッチングして電極を形
   成させるようにしたことを特徴とする半導体装置の製造
   方法。
4. （４）上記第１の金属層を構成する合金は、アルミニウ
   ム対高融点金属の比が１：９〜５：５に設定されるよう
   にした特許請求の範囲第３項記載の半導体装置の製造方
   法。