JPH02162732A - 半導体装置及び製造方法 - 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〕 本発明は半導体装置及びその製造方法に係り。

特に、電極及び配線部分に使用されるシリサイド膜の性
質と、その性質により実限される半導体装置の構造及び
製造方法に関する。

〔従来の技術〕

近年、ＭｏＳトランジスタを用いたメモリ素子に代表さ
れる半導体装置の配線材料として、従来の多結晶シリコ
ン（以下ｐｏｌｙ　−ＳＬと略記）に代わり、金属硅化
物（以下シリサイド膜と略記）とｐｏｌｙ　−Ｓｉ膜の
複合膜を用いる方法が一般的となっている。シリサイド
膜はＳｉ膜上に自己整合的に形成可能であり、また、抵
抗値もｐｏｌｙ　−Ｓｉ膜に比較して低いこと、及びＡ
Ｑ等の金属膜に比較して熱処理時の安定性に優れている
等の種々の利点がある。しかしながら、シリサイド膜は
、そのままでは基板半導体と良好なオーミックコンタク
トを得ることが難しく、リン等の不純物をドープして半
導体基板とのオーミックコンタクト、及び絶縁膜との密
着性を改善する等の工夫がなされている。

シリサイド膜のコンタクト特性改善に関連する文献とし
て、半導体集積回路技術第１９回シンポジウム論文集（
１９８０年）Ｐ、６６〜７７、特開昭５７−１７６７６
８号等が挙げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術においては、シリサイド膜と半導体基板と
のコンタクト特性の改善のみに着目されていたが、半導
体基板上に形成される素子のみならず、ガラス等の絶縁
基板上に薄膜トランジスタを形成する場合等にもシリサ
イド膜配線を使用する等種々の応用展開を図る際には、
さらに、シリサイド膜と、ＡＱ等の金属膜、又はＩＴＯ
等の透明導電膜等の種々の配線材料と良好なオーミック
コンタクトを形成しなければならない。

一方、各種半導体装置の配線形成プロセスのもう一つの
課題として、下層と、ヒ暦の配線が眉間絶縁膜を挾んで
交差するクロス部分の信頼性向上が挙げられる。クロス
部分における配線間のリーク電流は素子の誤動作を招き
、また、クロス部分の絶縁破壊に至っては素子、又は基
板の歩留りを著しく低下させる。

本発明の目的は、半導体基板のみならずＡＱ等の金属膜
又はＩＴＯ等の透明導電膜等の種々の配線材料を用いた
半導体装直においても、配線材料と良好なオーミックコ
ンタクトを形成し、なおかつ、配線クロス部分の信頼性
を向上させるシリサイド配線構造及び製造方法を提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、電極及び配線部分に使用されるシリサイド
膜の性質を、コンタクトを形成する部分と配線クロス部
分で任意に操作することにより達成される。具体的には
、コンタクトを形成する部分には、選択的にリン等の不
純物をドープしたシリサイド膜を用い、少なくとも配線
クロス部分には不純物をドープしないシリサイド膜を用
いることにより達成される。

本出願人らが行ったコンタクト特性に関する実験結果に
よれば、不純物をドープしない白金シリサイド膜とＡＱ
とのコンタクト抵抗は、コンタクト径３０μｍの場合で
１０８〜１０９（Ω）と非常に高く、はとんど導通が得
られなかった。一方。

不純物としてリンをドープした白金シリサイド膜とＡＱ
とのコンタクト抵抗は高々数（Ω）程度であり、良好な
オーミックコンタクトが得られた。

なお、不純物のリンはイオン注入法によりシリサイド膜
にドープした。その際、西端予洗で測定したシリサイド
膜自体の抵抗は不純物のドープの有無にかかわらず同じ
値を示した。

以上の様に、不純物をドープしないシリサイド膜と不純
物をドープしたシリサイド膜では、明らかにコンタクト
特性が異なる。そこで、このコンタクト特性の違いを利
用して、コンタクトを形成する部分のシリサイド膜には
、選択的に不純物をドープして良好なオーミックコンタ
クトを得ると同時に、配線クロス部分には不純物をドー
プしないシリサイド膜を用いて、クロス部分ではコンタ
クトが得られない様にする。万一、クロス部分で層間絶
ａＷＡのピンホール欠陥等を介して上層と下層の配線が
接触した場合でも、上層と下層の配線間ではコンタクト
が得られないために電気的に短絡することはなく、上記
目的が達成される。

なお、上記のコンタクト特性の違いは、シリサイド膜と
コンタクトを形成する電極をＡＱ以外。

例えばＩＴＯ膜に変えた場合でも同様の結果が得られて
いる。また、ドープする不純物については、Ｐ以外にも
、Ｓｉにおいてｎ型、ｐ型を形成するＢ　ｓ　Ａ　ｓ等
の不純物を用いた場合も同様である。

また、シリサイド膜の金属を白金（Ｐｔ）以外の。

例えばＮｉ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ。

Ｎｂ等に変えた場合も同様である。

〔作用〕

ＡＱ等の金属膜、又はＩＴＯ等の透明感ｆｆ１ｌｌｉ等
とコンタクトを形成する部分のシリサイド膜は、不純物
をドープしたシリサイド膜から成り、配線クロス部分の
シリサイド膜は不純物をドープしないシリサイド膜から
成る。よって、コンタクト形成部分では良好なオーミッ
クコンタクトが得られる。

また、配線クロス部分では、配線同士が接触する様な場
合でも、コンタクト抵抗が高いために電気的に短絡する
ことがない。

〔実施例〕

以下１本発明の実施例を第１図及び第２図、第３図、第
４図を用いて説明する。

第１図は本発明によるシリサイド膜を用いた半導体装置
の多層配線部分の製造工程ごとの断面構造図を示す、ま
ず第１図（ａ）の様に、ガラス又はシリコン基板１０１
上にＣＶＤ法、熱酸化法等でフィールド酸化［１０２を
形成する。次にＣＶＤ法等により多結晶又は非晶質シリ
コン膜１０３を形成し、ホト・エツチングにより所望の
形状にパターニングする０次に第１図（ｂ）の様に、白
金ｒ！１Ａ１０４をスパッタ法により全面に形成する。

次に、熱処理により１０３と１０４を反応させて、第１
図（ｃ）の様に白金シリサイド配線１０５を形成する。

次に第１図（ｄ）の様に、ＣＶＤ法により５ｉＯｚ膜又
はＳ　ｉ　Ｎｘ膜１０６を形成し。

ホト・エツチングによりパターニングする。この時、白
金シリサイド配線１０５上の、少なくとも配線クロス形
成予定部分１０８上には前記絶縁膜１０６が残る様に、
また、コンタクト形成予定部分１０７上には前記絶縁膜
１０６が残らない様に選択的にパターニングする。次い
で、この絶縁膜１０６をマスクとして、イオン注入法に
よりリン等の不純物を全面にドープした後熱処理により
ドープした不純物を活性化させる。この時、当然ながら
コンタクト形成予定部分１０７の白金シリサイド膜には
不純物がドープされ、配線クロス部分１０８の白金シリ
サイド膜には不純物がドープされない。次に第１図（ｅ
）の様に、ＣＶＤ法により１１／１目の層間絶縁膜１０
９を形成する０次に第１図（ｆ）の様に、前記白金シリ
サイド配線１０５とクロスする、ＡＱ等から成る２層目
の配線１１０をスパッタ法等により形成し、次いでＣＶ
Ｄ法により２層目の層間絶縁膜１１１を形成する０次に
第１図（ｇ）の様に、前記１０７の部分にホト・エツチ
ングによりコンタクト用のスルーホール１１２を形成す
る０次に第１図（ｈ）の様に、ＡＱ、■ＴＯ膜等から成
る白金シリサイド配線用引き出し配線１１３をスパッタ
法等により形成する。第１図（ｈ）の平面構造図を第２
図に示す。

（第２図中Ｂ・・・Ｂ′の切片方向の断面構造図が第１
図（ｈ）に当る）第２図中１０６で示した。絶縁膜でマ
スクをした部分以外の白金シリサイド配線１０５は、不
純物がドープされているので、スルーホール１１２を介
して、Ａｊｉ、ＩＴＯ膜等から成る上層の白金シリサイ
ド配線用引き出し配線と良好なオーミックコンタクトを
形成する。一方、白金シリサイド配線１０５と２層目の
配線１１０とがクロスする部分の層間絶縁膜１０９にピ
ンホール等の欠陥があり、２つの配線が接触する様な場
合にも、クロス部分の白金シリサイド配線には不純物が
ドープされていないので、コンタクト抵抗が大きく電気
的な短絡は起こらない。加えて、配線クロス部分の層間
＃＠縁膜の膜厚はマスクに使用した絶縁膜の膜厚骨だけ
厚くなり、耐圧的にも非常に有利となる。第３図は、第
２図中のマスク用絶縁膜１０６の形成面積を極端に大き
くした場合の平面構造図である。第３図では、絶縁膜１
０６を配線クロス部分を含むほぼ全面に形成し、白金シ
リサイド配線１０５のコンタクト形成部分のみに選択的
に不純物をドープしている。得られる効果は、第１図及
び第２図の実施例と全く同様である。

第４図を用いて別の実施例を示す。第４図は。

マスク用絶縁膜を使用しないでシリサイド配線に選択的
しご不純物をドープする例のＨ！１工程ごとの断面構造
図を示す。まず、第４図（、）の様に、ガラス又はシリ
コン基板４０１上にフィールド酸化膜４０２、多結晶又
は非晶質シリコン膜４０３を形成し、ホト・エツチング
により電極形状にパターニングする０次に第４図（ｂ）
の様に白金膜４０４を形成して熱処理を行い、第４図（
Ｑ）の様に白金シリサイド配線４０５を形成する。ここ
までは第１図に示した実施例と全く同一の工程である０
次に第４図（ｄ）の様にＣＶＤ法により１層目の層間絶
縁膜４０６を形成する０次に第４図（ｅ）の様に白金シ
リサイド配線４０５とクロスする、２Ｆｓ目の配線１１
０を形成する。この配線１１０の配線材料は、以後の工
程で受ける不純物活性化のための熱処理（約５００℃）
で変質しない材料であれば何でもよい。第４図（ｅ）中
４０８はコンタクト形成予定部分、４０９は配線クロス
部分である０次に第４図（ｆ）の様に、ＣＶＤ法により
２層目の層間絶縁膜４１０を形成する。次に第４図（ｇ
）の様に、ホト・エツチングによりコンタクト用のスル
ーホール４１１を形成する。

次に層間絶縁膜４１０をマスクとして、イオン注入法に
よりリン等の不純物をドープする。この時、白金シリサ
イド配線１０５はスルーホール４１１の部分のみに選択
的に不純物がドープされることになる６次いで、熱処理
によりドープした不純物を活性化させる０次に第４図（
ｈ）の様に、ＡＱ。

ＩＴＯ膜等から成る白金シリサイド配線用引き出し配線
１１３を形成する。コンタクト用スルーホールの部分の
みに不純物がドープされているので、第１図の実施例と
同一の効果が得られる。また、第４図の実施例では、不
純物ドープ時のマスク用絶縁膜を用いていないので、マ
スク用絶縁膜の形成及びホト・エツチングの工程が不要
となり、プロセスが簡略化されている。

尚１本発明の実施例においては、シリサイド膜として白
金シリサイド膜を用いた例に限定して説明したが、白金
（ｐｔ）以外の、例えばＮｉ。

Ｐｄ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｗｙ　Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ等の金属の
シリサイド膜を用いても同様である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、半導体基板のみならず、ＡＱ等の金属
膜又はＩＴＯ等の透明導電膜等、種々の配線材料を用い
た半導体装置においても、これらの配線材料と良好なオ
ーミックコンタクトが得られ、なおかつ配線クロス部分
の短絡のないシリサイド配線が形成できるので、半導体
装置の配線部分の信頼性２歩留りを向上できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第４図は本発明の一実施例である多層配線の
製造工程ごとの断面構造図、第２図及び第３図は、第１
図の実施例の平面構造図である。 １０１・・・ガラス又はシリコン基板、１０２・・・フ
ィールド酸化ｆｉ、１０５・・・白金シリサイド配線。 １０６・・・マスクとなる絶縁膜、１０７・・・コンタ
クト形成予定部分、１０８・・・配線クロス形成予定部
分、１０９・・・層間絶縁膜、１１０・・・クロス配線
（ＡＱ）、１１１・・・層間絶Ｒ膜、１１２・・・スル
ーホール、１１３・・・白金シリサイド配線用引き出し
ｔ＋−ｏ（ 地２区 尾３区 Ｐ＋

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、層間絶縁膜を挾んで複数の配線を積層した構造を有
   する半導体装置の下層配線材料としてシリサイド配線を
   用いた半導体装置において、上層配線とコンタクトを形
   成する部分のシリサイド配線に選択的に不純物をドープ
   したシリサイド膜を用いたことを特徴とする半導体装置
   。 ２、特許請求の範囲第一項記載の半導体装置において、
   少なくとも上層と下層の配線が層間絶縁膜を挾んで交差
   する部分の該シリサイド膜は、不純物をドープしないシ
   リサイド膜を用いたことを特徴とする半導体装置。 ３、特許請求の範囲第一項記載の半導体装置において、
   該シリサイド膜として、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｍｏ
   、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂのいずれかのシリサイド膜を用
   いたことを特徴とする半導体装置。 ４、層間絶縁膜を挾んで複数の配線を積層し、下層配線
   材料としてシリサイド配線を用い上層配線とコンタクト
   を形成する部分のシリサイド配線に選択的に不純物をド
   ープしたシリサイド膜を用いたことを特徴とする半導体
   装置の製造方法。