JPH0245960A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH0245960A JPH0245960A JP63196495A JP19649588A JPH0245960A JP H0245960 A JPH0245960 A JP H0245960A JP 63196495 A JP63196495 A JP 63196495A JP 19649588 A JP19649588 A JP 19649588A JP H0245960 A JPH0245960 A JP H0245960A
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Landscapes
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (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。
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する。特に高集積化された高信
頼度な半導体装置に有効である。
頼度な半導体装置に有効である。
〔従来の技術１
従来、ＩＣの酉己線購造は、パリアメクルとＡＬの２層
構造が用いられている。例えばＴｉＷやＷバリアメタル
上にＡＬ合金及形成し、８１基板または多結晶シリコン
、シリサイド領域の接続する領域（コンタクトホール領
域）と絶縁膜上の領域は同一構造であった。
構造が用いられている。例えばＴｉＷやＷバリアメタル
上にＡＬ合金及形成し、８１基板または多結晶シリコン
、シリサイド領域の接続する領域（コンタクトホール領
域）と絶縁膜上の領域は同一構造であった。
［発明が解決しようとする課題１
一方配線は、ＡＬの３１基板中へのスパイキング及び表
面ヒロックを回避し、絶縁膜５１０２との密着性を上げ
ることを満足しなければならない。しかしながらＳｉＯ
２との密着性の向上及び３１基板中へのスパイキングの
発生はどちらもバリア金属とＳｉとが反応しやすい場合
に得られるものであり、密着性の向上とスパイキング回
避の両方を満足せず、トレードオフの関係にあった。
面ヒロックを回避し、絶縁膜５１０２との密着性を上げ
ることを満足しなければならない。しかしながらＳｉＯ
２との密着性の向上及び３１基板中へのスパイキングの
発生はどちらもバリア金属とＳｉとが反応しやすい場合
に得られるものであり、密着性の向上とスパイキング回
避の両方を満足せず、トレードオフの関係にあった。
また従来の構造では、コンタクト穴がＩａｍ以下になる
とＡＬ配線のステップカバレージが劣化し、空洞が存在
したり、断線したりしてコンタクト穴には上層の高融点
金属の窒化物が形成できずヒロックが発生するという不
具合が多発していた。
とＡＬ配線のステップカバレージが劣化し、空洞が存在
したり、断線したりしてコンタクト穴には上層の高融点
金属の窒化物が形成できずヒロックが発生するという不
具合が多発していた。
本発明はかかる従来の欠申、を回避し、ＡＬスパイキン
グおよび表面ヒロックのない、密着性に優れた、そして
ステップカバレージの良い配線を持つ高信頼性な半導体
装置を提供することを目的とする。
グおよび表面ヒロックのない、密着性に優れた、そして
ステップカバレージの良い配線を持つ高信頼性な半導体
装置を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段１
本発明では、コンタクト穴領域の配線構造と絶縁物上の
配線構造が異なる。コンタクト穴領域は、Ｔｉ、Ｗ、Ｔ
ａ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｚｒなどの高融点金属シリサイド層と
高融点金属の窒化物、ＡＬ合金及び高融点金属の窒化物
から成り、層間絶縁膜上では、高融１点金属の酸化物及
び高融点金属の窒化物、ＡＬ合金及び高融点金属の窒化
物で構成される。それぞれの高融点金属とそのシリサイ
ド、窒化物は同一の高融点金属である必要はない。すな
わち、例λばＴ ｉ Ｎ ／ Ｔ ｉ、Ｔ ｉ Ｎ／Ｔ
ｉ５ｉｚの構成でも、Ｔ ｉ Ｎ／Ｍｏ、 Ｔ ｉ Ｎ
／ＭＯ３１２の構成でも良い。本発明によれば、コンタ
クト領域では、バリア性が高くかつＡＬ合金及のぬれ性
に優れた材料でＡＬ立直下配線が構成され、絶縁物上で
は、密着性の良い、ぬれ性がコンタクト領よりはやや劣
る材料でＡＬ立直下配線が形成されている。このため、
ＡＬスパイキングが回避でき、密着性が良く、ステップ
カバレージの良い、空洞のない、ＡＬ配線層が形成でき
る。
配線構造が異なる。コンタクト穴領域は、Ｔｉ、Ｗ、Ｔ
ａ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｚｒなどの高融点金属シリサイド層と
高融点金属の窒化物、ＡＬ合金及び高融点金属の窒化物
から成り、層間絶縁膜上では、高融１点金属の酸化物及
び高融点金属の窒化物、ＡＬ合金及び高融点金属の窒化
物で構成される。それぞれの高融点金属とそのシリサイ
ド、窒化物は同一の高融点金属である必要はない。すな
わち、例λばＴ ｉ Ｎ ／ Ｔ ｉ、Ｔ ｉ Ｎ／Ｔ
ｉ５ｉｚの構成でも、Ｔ ｉ Ｎ／Ｍｏ、 Ｔ ｉ Ｎ
／ＭＯ３１２の構成でも良い。本発明によれば、コンタ
クト領域では、バリア性が高くかつＡＬ合金及のぬれ性
に優れた材料でＡＬ立直下配線が構成され、絶縁物上で
は、密着性の良い、ぬれ性がコンタクト領よりはやや劣
る材料でＡＬ立直下配線が形成されている。このため、
ＡＬスパイキングが回避でき、密着性が良く、ステップ
カバレージの良い、空洞のない、ＡＬ配線層が形成でき
る。
このため最上層の高融点金属も均一に形成できＡＬ表面
のヒロックを回避できる。
のヒロックを回避できる。
〔実 施 例１
以下実施例を用いて説明する。
第１．２図は、本発明による半導体の断面図であり、製
造工程をも示している。第１図において８１基板１に形
成された拡散層２と配線層（４，５）は、層間絶縁膜３
で分離され、コンタクトホール１０領域で接続している
。拡散Ｎ２は、ジノサイド層が裏打ちされていても良い
。コンタクトホール１０を形成後、Ｔ１＠４を形成後、
リアクティブ・スパッタによりＴｉＮ層５を形成する。
造工程をも示している。第１図において８１基板１に形
成された拡散層２と配線層（４，５）は、層間絶縁膜３
で分離され、コンタクトホール１０領域で接続している
。拡散Ｎ２は、ジノサイド層が裏打ちされていても良い
。コンタクトホール１０を形成後、Ｔ１＠４を形成後、
リアクティブ・スパッタによりＴｉＮ層５を形成する。
この後、≦１０ｐｐｍＯ２１度のＮ２雰囲気中で６００
°Ｃ〜１１００°Ｃの短時間ランプアニルをすることに
より、コンタクト領域は、第２図に示すようにＴ１シリ
サイド６、ＴｉＮ８に変化する。さらに、コンタクト領
域のＴｉＮには、グレインバウンダリー中にＳｉが拡散
して、Ｓｉを含むＴｉＮ８になっている。またＳｉＯ□
３上のＴｉ層４は、ＳｉＯ□のＯと反応しＴｉ０層１１
と上層はＮ２と反応しＴ ｉ Ｎ４’ に変化する。ま
た極低濃度０２ （≦１０ｐｐｍ）によりＴｉＮ５′の
表面は、弱冠Ｏ原子が侵入している。このあと、２５０
℃以上の加熱スパッタまたはバイアススパッタによりＡ
ＬまたはＡＬ−Ｃｕなどの合金を蓄積する。この時、コ
ンタクト領域のＴｉＮ８に含まれるＳｉ原子は容易にＡ
Ｌに侵入し、ＡＬの融点を下げると同時に、ＡＬのぬれ
性を向上させる。また、ＴｉＮ５’ 、ＴｉＮ８の表面
の酸素もＡＬのぬれ性を向上させるから、ＡＬは容易に
コンタクト領域に侵入し、アスペクト比が１のサブミク
ロンホールも、空洞なく埋め込むことが可能になる。従
って最上層のＴｉＮ９も均一に表面に形成でき、ＡＬの
ヒロックが回避可能になる。一方、ＴｉＮ８は、グレイ
ンバウンダリに、Ｓ１原子とＯ原子とが存在するため、
ＡＬはＡｌ２Ｏ２またはＡＬ−５ｉをグレインバウンダ
リー中に形成し、グレインバウンダリー中に安定なＡＬ
２０３、ＡＬ−５ｉを形成した後は、ＡＬが侵入でき
ずそれ自身がＡＬ７の３１基板１へのスパイキングを回
避するバリアになる。また絶縁膜上のＴｉ４は、該ラン
プアニール時に、５ｉｎ２と反応しＴｉ酸化物１１を形
成するため配線と５ｉＯ２３の密着性を上げる。
°Ｃ〜１１００°Ｃの短時間ランプアニルをすることに
より、コンタクト領域は、第２図に示すようにＴ１シリ
サイド６、ＴｉＮ８に変化する。さらに、コンタクト領
域のＴｉＮには、グレインバウンダリー中にＳｉが拡散
して、Ｓｉを含むＴｉＮ８になっている。またＳｉＯ□
３上のＴｉ層４は、ＳｉＯ□のＯと反応しＴｉ０層１１
と上層はＮ２と反応しＴ ｉ Ｎ４’ に変化する。ま
た極低濃度０２ （≦１０ｐｐｍ）によりＴｉＮ５′の
表面は、弱冠Ｏ原子が侵入している。このあと、２５０
℃以上の加熱スパッタまたはバイアススパッタによりＡ
ＬまたはＡＬ−Ｃｕなどの合金を蓄積する。この時、コ
ンタクト領域のＴｉＮ８に含まれるＳｉ原子は容易にＡ
Ｌに侵入し、ＡＬの融点を下げると同時に、ＡＬのぬれ
性を向上させる。また、ＴｉＮ５’ 、ＴｉＮ８の表面
の酸素もＡＬのぬれ性を向上させるから、ＡＬは容易に
コンタクト領域に侵入し、アスペクト比が１のサブミク
ロンホールも、空洞なく埋め込むことが可能になる。従
って最上層のＴｉＮ９も均一に表面に形成でき、ＡＬの
ヒロックが回避可能になる。一方、ＴｉＮ８は、グレイ
ンバウンダリに、Ｓ１原子とＯ原子とが存在するため、
ＡＬはＡｌ２Ｏ２またはＡＬ−５ｉをグレインバウンダ
リー中に形成し、グレインバウンダリー中に安定なＡＬ
２０３、ＡＬ−５ｉを形成した後は、ＡＬが侵入でき
ずそれ自身がＡＬ７の３１基板１へのスパイキングを回
避するバリアになる。また絶縁膜上のＴｉ４は、該ラン
プアニール時に、５ｉｎ２と反応しＴｉ酸化物１１を形
成するため配線と５ｉＯ２３の密着性を上げる。
［発明の効果１
以上説明したように、本発明によれば、耐ＡＬスパイキ
ング、耐ヒロック、配線と眉間絶縁膜の密着性、そして
配線のステップカバレージ、すべてに優れた配線を持つ
高信斬性な半導体装置が可能になる。
ング、耐ヒロック、配線と眉間絶縁膜の密着性、そして
配線のステップカバレージ、すべてに優れた配線を持つ
高信斬性な半導体装置が可能になる。
第１．２図は本発明による半導体の断面図及び工程断面
図。 ・３１基板 ・拡散層 ・層間絶縁膜 ・Ｔｉ ・ＴｉＮ ・Ｔｉシリサイド ・ＡＬ金合 金ＳｉとＯ原子を含んだＴｉＮ ・コンタクト穴 ・Ｏ原子を含んだＴｉＮ ・Ｔｉ０ ｋゲ 昂
図。 ・３１基板 ・拡散層 ・層間絶縁膜 ・Ｔｉ ・ＴｉＮ ・Ｔｉシリサイド ・ＡＬ金合 金ＳｉとＯ原子を含んだＴｉＮ ・コンタクト穴 ・Ｏ原子を含んだＴｉＮ ・Ｔｉ０ ｋゲ 昂
Claims (3)
- （１）ＩＣの配線において、Ｓｉ基板または多結晶シリ
コン、シリサイド配線と接続するＡＬ配線領域は、高融
点金属シリサイドと高融点金属の窒化物とＡＬまたはＡ
Ｌ合金及び高融点金属の窒化物からなり、層間絶縁膜上
の配線領域は高融点金属の酸化物と高融点金属の窒化物
とＡＬまたはＡＬ合金及び高融点金属の窒化物から成る
ことを特徴とする半導体装置。 - （２）Ｓｉ基板または多結晶シリコン、シリサイドと接
続する領域の下層の高融点金属の窒化物には、Ｓｉ原子
が含まれることを特徴とする請求項１記載の半導体装置
。 - （３）ＩＣの配線全領域において、該下層高融点金属の
窒化物にはＯ原子が含まれることを特徴とする半導体装
置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63196495A JP2764934B2 (ja) | 1988-08-06 | 1988-08-06 | 半導体装置 |
| US07/387,834 US4998157A (en) | 1988-08-06 | 1989-08-01 | Ohmic contact to silicon substrate |
| EP89307849A EP0354717A3 (en) | 1988-08-06 | 1989-08-02 | Semi-conductor device and method of manufacturing such a device |
| KR1019890011087A KR950013737B1 (ko) | 1988-08-06 | 1989-08-03 | 실리콘 함유 기판 및 절연막을 갖는 반도체 장치 |
| US07/863,462 US5312772A (en) | 1988-08-06 | 1992-04-01 | Method of manufacturing interconnect metallization comprising metal nitride and silicide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63196495A JP2764934B2 (ja) | 1988-08-06 | 1988-08-06 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0245960A true JPH0245960A (ja) | 1990-02-15 |
| JP2764934B2 JP2764934B2 (ja) | 1998-06-11 |
Family
ID=16358721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63196495A Expired - Lifetime JP2764934B2 (ja) | 1988-08-06 | 1988-08-06 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2764934B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04296020A (ja) * | 1991-03-25 | 1992-10-20 | Nec Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61183942A (ja) * | 1985-02-08 | 1986-08-16 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPS61290740A (ja) * | 1985-06-19 | 1986-12-20 | Matsushita Electronics Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1988
- 1988-08-06 JP JP63196495A patent/JP2764934B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61183942A (ja) * | 1985-02-08 | 1986-08-16 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPS61290740A (ja) * | 1985-06-19 | 1986-12-20 | Matsushita Electronics Corp | 半導体装置の製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04296020A (ja) * | 1991-03-25 | 1992-10-20 | Nec Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2764934B2 (ja) | 1998-06-11 |
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Legal Events
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|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
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