JPS63111666A - 半導体装置 - 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］ この発明は半導体装置に関し、特にその電極構造に関す
るものである。

［従来の技術］ 第３図は従来の半導体装置の電極構造を示す断面図であ
る。図に示す半導体装置は、シリコン基板１上の所定領
域に分離用酸化膜２が形成され、この分離用酸化膜２に
よって他の領域から分離された素子領域に不純物拡散層
３が形成されている。

そして前記分離用酸化膜２上および不純物拡散層３上に
はＣＶＤ法によりシリコン酸化膜４が形成され、不純物
拡散層３上のシリコン酸化膜４の所定箇所にはコンタク
ト穴５が設けられている。さらにシリコン酸化膜４上に
、コンタクト穴５を介して不純物拡散層３に電気的に接
触する電極層８が形成されている。

素子の微細化に伴い、コンタクト穴５の開口部の面積も
小さくなり、それによって不純物拡散層３と電極層８と
の間の接触抵抗が増大し、また通常のＭＯ８型デバイス
で用いられているように、電極層８の材料としてアルミ
シリコン合金を用いた場合には、固溶度以上に存在する
シリコン１１がコンタクト穴５内に析出し、なお−層、
接触抵抗が増大することもある。さらに、電極層８の材
料であるアルミニウムがシリコンと反応して、アルミス
パイク１２が不純物拡散層３を突き抜けてシリコン基板
１にまで達するいわゆる突き抜は現象が発生することも
ある。

このようなことを防止するために、一般的には、檄４図
に示すように、シリコン基板１上の不純物拡散層３と電
極層８との間にバリアメタル層と呼ばれる反応防止層１
３を設けている。このバリアメタル層１３の材料として
はチタンタングステンＴｉＷや窒化チタンＴｉＮがよく
用いられている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、チタンタングステンは膜応力が大きく、
下地の層との密着性が劣る等の問題があり、また窒化チ
タンは膜応力は小さいがチタンタングステンと同様に下
地の層との密着性か悪い等の問題があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、不純物拡散層等の導電層と電極層との間に密
着性の良いバリアメタル層を形成した半導体装置を提供
することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明は、導体層、半導体層、不純物拡散層等の導電
層上に酸化物絶縁膜が形成され、その酸化物絶縁膜の所
定箇所にコンタクト穴が設けられ、そのコンタクト穴の
内面および酸化物絶縁膜上のコンタクト穴周囲の領域に
バリアメタル層となる窒化チタン膜が形成され、さらに
その窒化チタン膜上に電極層が形成された構造を有する
半導体装置において、前記窒化チタン膜と酸化物絶縁膜
の界面にチタン酸化膜を形成したものである。

［作用］ この発明に係る半導体装置においては、バリアメタル層
となる窒化チタン膜とコンタクト穴の周囲の酸化物絶縁
膜との界面に設けられたチタン酸化膜が、窒化チタン膜
と酸化物絶縁膜の密着性を向上させる働きをする。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図はこの発明に係る半導体装置の電極構造を示す断
面図である。この半導体装置においては、シリコン基板
１上の所定領域に分離用酸化膜２が形成され、この分離
用酸化膜２によって他の領域から分離された素子領域に
不純物拡散層３が形成されている。そしてこの分離用酸
化膜２上および不純物拡散層３上には、シリコン酸化膜
４が形成されている。不純物拡散層３の上部のシリコン
酸化膜４の所定箇所にはコンタクト穴５が形成されてい
る。このコンタクト穴５側壁部のシリコン酸化膜４上お
よびコンタクト穴５周囲の領域におけるシリコン酸化膜
４上にはチタン酸化膜６が形成されている。さらに、こ
のチタン酸化膜６上およびコンタクト穴５の底面上には
チタン薄膜６ａを介して窒化チタン膜７が形成され、さ
らにその窒化チタン膜７上には、アルミニウム合金等よ
りなる電極層８が形成されている。

次に、この半導体装置の製造方法を第２図（ａ）〜（ｄ
）を用いて説明する。

まず、第２図（ａ）に示すように、シリコン基板１上の
所定領域に分離用酸化膜２を形成した後、不純物拡散層
３を形成する。次に、第２図（ｂ）に示すように、分離
用酸化膜２上および不純物拡散層３上にＣＶＤ法により
シリコン酸化膜４を形成した後、不純物拡散層３上のシ
リコン酸化膜４の所定箇所にコンタクト穴５を形成する
。そして、〜このシリコン酸化膜４の表面およびコンタ
クト穴＝　６− ５の内面に、チタン層６ａをスパッタリング法により形
成する。チタン層６ａを形成する代わりに、チタン含有
量の多い窒化チタン薄膜を形成してもよい。次に、窒素
を含むアルゴンガス雰囲気中でのチタンターゲットのス
パッタリングにより、チタン薄膜６ａ上に窒化チタン膜
７を形成する。このとき、基板温度が上昇し、チタン薄
膜６ａはシリコン酸化膜４との界面において酸化され、
第２図（Ｃ）に示すように、チタン酸化膜６となる。

次いで、第２図（ｄ）に示すように、窒化チタン膜７上
にアルミニウム合金層を形成した後、これをパターニン
グして電極層８を形成する。そして、窒化チタン膜７、
チタン薄膜６ａおよびチタン酸化膜６を順次パターニン
グする。

以上のようにして形成された窒化チタン膜７は下地のシ
リコン酸化膜４にチタン酸化膜６を介して接触している
ため、密着性の良いバリアメタル層となっている。

なお、この実施例においてはシリコン半導体を用いた半
導体装置について説明したが、この発明は化合物半導体
その他の半導体を用いた半導体装置についても適用され
る。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、電極層の下層の窒化
チタン膜とコンタクト穴の周囲の酸化物絶縁膜との界面
にチタン酸化膜が設けられているので、窒化チタン膜と
酸化物絶縁膜の密着性が良くなり、電極層が窒化チタン
膜を介して導電層に強固に接触することになる。したが
って、電極層と導電層間の抵抗を増大させることなく、
窒化チタン膜がバリアメタル層として働き、電極層と導
電層間の不都合な反応が防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の半導体装置の一実施例を示す断面図
、第２図（ａ）〜（ｄ）は第１図の半導体装置の製造方
法を示す工程断面図、第３図は従来の半導体装置の一例
を示す断面図、第４図は従来の半導体装置の他の例を示
す断面図である。 図において、３は不純物拡散層、４はシリコン酸化膜、
５はコンタクト穴、６はチタン酸化膜、７は窒化チタン
膜、８は電極層である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）導電層と、前記導電層上に形成され所定箇所にコ
   ンタクト穴が設けられた酸化物絶縁膜と、前記コンタク
   ト穴の側壁部およびコンタクト穴の周囲の領域における
   酸化物絶縁膜上に形成されたチタン酸化膜と、前記チタ
   ン酸化膜上およびコンタクト穴の内面に形成された窒化
   チタン膜と、前記窒化チタン膜上に形成された電極層と
   を備えた半導体装置。（２）前記チタン酸化膜は、前記
   酸化物絶縁膜上にチタン薄膜またはチタン含有量の多い
   窒化チタン薄膜を形成し、その上に窒化チタン膜を形成
   する際の温度上昇により前記チタン薄膜またはチタン含
   有量の多い窒化チタン薄膜を酸化することによって形成
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の半導体装置。 （３）前記電極層、窒化チタン膜およびチタン酸化膜は
   、前記酸化物絶縁膜上およびコンタクト穴の内面にチタ
   ン酸化層、窒化チタン層および電極材料層を堆積した後
   、写真製版およびエッチング工程によって前記電極材料
   層をパターニングし、その電極材料層のパターンをマス
   クとして、下層の窒化チタン層およびチタン酸化層を自
   己整合的に除去することによって得られたものであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載
   の半導体装置。