JPH02210833A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH02210833A JPH02210833A JP3151189A JP3151189A JPH02210833A JP H02210833 A JPH02210833 A JP H02210833A JP 3151189 A JP3151189 A JP 3151189A JP 3151189 A JP3151189 A JP 3151189A JP H02210833 A JPH02210833 A JP H02210833A
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Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
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。
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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の製造方法に関し、特に微細化され
た半導体素子の高アスペクト比のコンタクト部に、高精
度に、信頼性、耐熱性のある金属膜を埋め込む方法に関
する。
た半導体素子の高アスペクト比のコンタクト部に、高精
度に、信頼性、耐熱性のある金属膜を埋め込む方法に関
する。
半導体装置の微細化、高密度化に伴い、素子の電気特性
の高信頼化が強く求められている。素子間を結合する技
術、あるいは素子のコンタクト孔に金属膜を埋め込む配
線技術としては、従来蒸着法、あるいはスパッタ法等が
用いられていた。
の高信頼化が強く求められている。素子間を結合する技
術、あるいは素子のコンタクト孔に金属膜を埋め込む配
線技術としては、従来蒸着法、あるいはスパッタ法等が
用いられていた。
しかるに、上述した従来の方法により微細化された高ア
スペクト比のスルーホール部を金属膜で埋め込もうとし
た場合、該スルーホール部は完全には埋め込まれず、ス
ルーホール段部において該金属膜の切断が生じ、素子の
信頼性を著しく低下させていた。そこで最近金属膜をＣ
ＶＤ法で堆積して配線切れを防止しようという研究がな
されるようになった。ところが下地がＳｉ基板等の拡散
層の場合には、高融点金属膜堆積後の高温熱処理工程に
おいて高融点金属膜は半導体拡散層と激しいシリサイド
化反応を生じ、コンタクトを破壊するという欠点があっ
た。また拡散層中のドーパントが熱処理を施すことによ
り高融点金属中に拡散することによりコンタクト抵抗が
増大するという欠点もあった。
スペクト比のスルーホール部を金属膜で埋め込もうとし
た場合、該スルーホール部は完全には埋め込まれず、ス
ルーホール段部において該金属膜の切断が生じ、素子の
信頼性を著しく低下させていた。そこで最近金属膜をＣ
ＶＤ法で堆積して配線切れを防止しようという研究がな
されるようになった。ところが下地がＳｉ基板等の拡散
層の場合には、高融点金属膜堆積後の高温熱処理工程に
おいて高融点金属膜は半導体拡散層と激しいシリサイド
化反応を生じ、コンタクトを破壊するという欠点があっ
た。また拡散層中のドーパントが熱処理を施すことによ
り高融点金属中に拡散することによりコンタクト抵抗が
増大するという欠点もあった。
本発明の目的はこれらの欠点を除去し、金属と半導体間
で相互拡散の生じない、電気的に低抵抗で安全な半導体
装置の製造方法を提供することにある。
で相互拡散の生じない、電気的に低抵抗で安全な半導体
装置の製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明による半導体装置の製
造方法は、半導体素子の拡散層上に絶縁膜を形成し、そ
の絶縁膜の一部に開口したコンタクト孔に金属を埋め込
む半導体装置の製造方法において、フォトレジストをマ
スクに薄い窒化チタン膜を全面に形成する工程と、その
上から該窒化チタン膜中に酸素イオンを高濃度にイオン
注入する工程と、リフトオフ法により窒化チタン膜を該
コンタクト孔の中にのみ残す工程と１選択タングステン
ＣＶＤ法により該窒化チタン上にのみタングステン膜を
形成する工程と、その上を通る金属配線を形成する工程
とを具備するものである。
造方法は、半導体素子の拡散層上に絶縁膜を形成し、そ
の絶縁膜の一部に開口したコンタクト孔に金属を埋め込
む半導体装置の製造方法において、フォトレジストをマ
スクに薄い窒化チタン膜を全面に形成する工程と、その
上から該窒化チタン膜中に酸素イオンを高濃度にイオン
注入する工程と、リフトオフ法により窒化チタン膜を該
コンタクト孔の中にのみ残す工程と１選択タングステン
ＣＶＤ法により該窒化チタン上にのみタングステン膜を
形成する工程と、その上を通る金属配線を形成する工程
とを具備するものである。
次に１本発明について図面を参照して説明する。
第１図（ａ）、 （ｂ）、 （ｃ）は本発明の一実施例
を説明するための工程を工程順に示す断面図である。
を説明するための工程を工程順に示す断面図である。
まず、第１図（ａ）に示すように、半導体素子が形成さ
れた３−１５Ωｌのシリコン基板１１上に絶縁膜１２を
形成する。しかる後に絶縁膜１２の所望の領域にリソグ
ラフィ工程を通して、フォトレジスト１３をマスクに絶
縁膜１２のバターニングを行い、コンタクト孔１４を開
孔する０次に第１図（ｂ）に示したようにレジスト１３
を残した状態で全面にヒ素等のドーパントをイオン注入
し、拡散層１５を形成する。
れた３−１５Ωｌのシリコン基板１１上に絶縁膜１２を
形成する。しかる後に絶縁膜１２の所望の領域にリソグ
ラフィ工程を通して、フォトレジスト１３をマスクに絶
縁膜１２のバターニングを行い、コンタクト孔１４を開
孔する０次に第１図（ｂ）に示したようにレジスト１３
を残した状態で全面にヒ素等のドーパントをイオン注入
し、拡散層１５を形成する。
この拡散層は予め形成しておいたものを使用してもよい
。その後、バリアメタルとして３００−２０００人の窒
化チタン膜１６をスパッタ法で全面に形成する。
。その後、バリアメタルとして３００−２０００人の窒
化チタン膜１６をスパッタ法で全面に形成する。
次に拡散に対するバリア効果を高めるためにその上から
該窒化チタン膜１６中に１ＯＥ１６／ａＪ以上の酸素イ
オン注入１７をシリコン基板との界面近傍に高濃度にイ
オン注入する。その後、リフトオフ法によリコンタクト
孔１４の底部の半導体基板１１上にのみ該窒化チタン膜
１６を残し、残りの金属膜は除去する１次に、注入され
たイオンの活性化を行うため＋１１００−９００°Ｃの
熱処理を施す、この状態でタングステン膜成長前のバリ
ア膜の形成が完成する。この酸素イオン注入１７の注入
により形成した窒化チタンの効果により極めて優れた電
気特性が実現できる。引き続き第１図（ｃ）に示したよ
うに選択ｗ −ｃｖ。
該窒化チタン膜１６中に１ＯＥ１６／ａＪ以上の酸素イ
オン注入１７をシリコン基板との界面近傍に高濃度にイ
オン注入する。その後、リフトオフ法によリコンタクト
孔１４の底部の半導体基板１１上にのみ該窒化チタン膜
１６を残し、残りの金属膜は除去する１次に、注入され
たイオンの活性化を行うため＋１１００−９００°Ｃの
熱処理を施す、この状態でタングステン膜成長前のバリ
ア膜の形成が完成する。この酸素イオン注入１７の注入
により形成した窒化チタンの効果により極めて優れた電
気特性が実現できる。引き続き第１図（ｃ）に示したよ
うに選択ｗ −ｃｖ。
法を用いてコンタクト孔内にだけ０．３−１．５ｐのタ
ングステン膜１８をコンタクト孔の上部まで埋め込む６
次に、アルミ膜、又はタングステン膜等の金属膜をスパ
ッタ法により半導体基板上に全面に形成した後、パター
ニングして、上部配線層１９を形成する。このようにし
、て作製された窒化チタン、タングステンの二層の埋め
込み構造からなる金属層は、コンタクト孔の下部に形成
された窒化チタン膜１６のバリア効果により配線形成後
の８００−９００℃程度の高温の熱処理にも耐えること
ができる。
ングステン膜１８をコンタクト孔の上部まで埋め込む６
次に、アルミ膜、又はタングステン膜等の金属膜をスパ
ッタ法により半導体基板上に全面に形成した後、パター
ニングして、上部配線層１９を形成する。このようにし
、て作製された窒化チタン、タングステンの二層の埋め
込み構造からなる金属層は、コンタクト孔の下部に形成
された窒化チタン膜１６のバリア効果により配線形成後
の８００−９００℃程度の高温の熱処理にも耐えること
ができる。
以上、素子のコンタクト孔を高融点金属膜で埋め込む耐
熱素子の場合に関して述べたが１本発明は通常のアルミ
ニウム配線の場合にも適用される。
熱素子の場合に関して述べたが１本発明は通常のアルミ
ニウム配線の場合にも適用される。
この場合には、埋め込む金属がタングステンに代り、ア
ルミニウムになるがコンタクト孔の下部に形成する金属
は上述した窒化チタン膜の他にタングステン、モリブデ
ン、チタン等の高融点金属でもよい０本構造の素子では
、従来アルミニウムとシリコンの間で問題になっていた
アロイスパイクや元素の相互拡散等のマイグレーション
問題が解決することにより素子の長期信頼性が飛躍的に
向上する。
ルミニウムになるがコンタクト孔の下部に形成する金属
は上述した窒化チタン膜の他にタングステン、モリブデ
ン、チタン等の高融点金属でもよい０本構造の素子では
、従来アルミニウムとシリコンの間で問題になっていた
アロイスパイクや元素の相互拡散等のマイグレーション
問題が解決することにより素子の長期信頼性が飛躍的に
向上する。
本発明の方法により形成された配線は通常のＬＳＩの作
製工程に従い最終工程へと進められ、高信頼性の配線を
具備した集積回路が完成する。
製工程に従い最終工程へと進められ、高信頼性の配線を
具備した集積回路が完成する。
尚、実施例では高融点金属としてタングステン膜を用い
たが、モリブデン、タンタル等の高融点金属膜あるいは
低温で使用するデバイスの場合にはアルミニウムを用い
てもよい、また、アルミニウムの場合にはバリアメタル
としてタングステン。
たが、モリブデン、タンタル等の高融点金属膜あるいは
低温で使用するデバイスの場合にはアルミニウムを用い
てもよい、また、アルミニウムの場合にはバリアメタル
としてタングステン。
モリブデン等の高融点金属の他それらのシリサイドを用
いてもよい。
いてもよい。
以上、説明したように本発明によれば、半導体基板上の
コンタクト孔に二層構造の金属層を形成することにより
、安定で高信頼性の配線構造を得ることができ、集積回
路の設計、製造に多大な効果がある。
コンタクト孔に二層構造の金属層を形成することにより
、安定で高信頼性の配線構造を得ることができ、集積回
路の設計、製造に多大な効果がある。
第１図（ａ） 、 （ｂ） 、 （ｃ）は本発明の一実
施例を工程順に示す断面図である。
施例を工程順に示す断面図である。
Claims (1)
- （１）半導体素子の拡散層上に絶縁膜を形成し、その絶
縁膜の一部に開口したコンタクト孔に金属を埋め込む半
導体装置の製造方法において、フォトレジストをマスク
に薄い窒化チタン膜を全面に形成する工程と、その上か
ら該窒化チタン膜中に酸素イオンを高濃度にイオン注入
する工程と、リフトオフ法により窒化チタン膜を該コン
タクト孔の中にのみ残す工程と、選択タングステンＣＶ
Ｄ法により該窒化チタン上にのみタングステン膜を形成
する工程と、その上を通る金属配線を形成する工程とを
具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3151189A JPH02210833A (ja) | 1989-02-10 | 1989-02-10 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3151189A JPH02210833A (ja) | 1989-02-10 | 1989-02-10 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02210833A true JPH02210833A (ja) | 1990-08-22 |
Family
ID=12333237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3151189A Pending JPH02210833A (ja) | 1989-02-10 | 1989-02-10 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02210833A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5312774A (en) * | 1991-12-05 | 1994-05-17 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing a semiconductor device comprising titanium |
| US5379718A (en) * | 1992-12-25 | 1995-01-10 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for forming a titanium thin film |
| US5700717A (en) * | 1995-11-13 | 1997-12-23 | Vlsi Technology, Inc. | Method of reducing contact resistance for semiconductor manufacturing processes using tungsten plugs |
-
1989
- 1989-02-10 JP JP3151189A patent/JPH02210833A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5312774A (en) * | 1991-12-05 | 1994-05-17 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing a semiconductor device comprising titanium |
| US5379718A (en) * | 1992-12-25 | 1995-01-10 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for forming a titanium thin film |
| US5700717A (en) * | 1995-11-13 | 1997-12-23 | Vlsi Technology, Inc. | Method of reducing contact resistance for semiconductor manufacturing processes using tungsten plugs |
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