JPH0311732A - 半導体装置の配線形成方法 - 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） 本発明は半導体集積回路装置の配線を形成する方法に関
し、特にシリコン基板に形成された不純物拡散領域に接
続されるアルミニウム配線を形成する方法に関するもの
である。

（従来の技術） 半導体集積回路装置の配線としてはアルミニウム配線（
アルミニウムに僅かなシリコンを含有させたものも含む
）が主流になっている。シリコン基板の不純物拡散領域
層とアルミニウム配線との電極コンタクト部においては
、アルミニウムと基板シリコンとが反応して合金を生成
する。

半導体集積回路装置が微細化されると不純物拡散領域の
深さが浅くなる。その際、アルミニウムとシリコンの合
金が拡散領域を突き抜ける可能性がある。そこで、アル
ミニウム合金が拡散領域を突き抜けるのを防止し、かつ
、電極コンタクト部におけるコンタクト抵抗を低下させ
るために、不純物拡散領域上の絶縁膜にコンタクト用開
口を形成した後、チタン膜を形成し、窒素雰囲気中で熱
処理を施すことにより低抵抗のＴｉＳｉ、とＴｉＮを形
成し、その後にアルミニウム膜を形成し。

電極配線を形成している。

（発明が鮮決しようとする課題） 不純物拡散領域上にコンタクト用開口を設け、チタン膜
を形成し、熱処理を施すと、チタンはシリコン基板側へ
拡散するが、その拡散速度はシリコン基板の深さ方向よ
りも表面方向の方が大きい。

そのため、高温で熱処理を行なうとチタンが表面に沿っ
て拡散し、不純物拡散−領域を横方向に突き抜けてしま
う、そのため、例えば６００℃前後というような低温で
の熱処理しか行なうことができない、窒素雰囲気中で６
００℃程度の熱処理では、低抵抗のＴ　ｉ　Ｓ　ｉ、が
形成されず、また、チタン表面にもバリア層となるＴｉ
Ｎが十分に形成されない。

６００℃程度の低温熱処理でもシリコン基板の表面方向
へのチ′タンの拡散は起こり、これにより絶縁膜が剥が
れることがある。

本発明はシリコン基板の不純物拡散領域とアルミニウム
配線との電極コンタクト部において、アルミニウム合金
が拡散領域を突き抜けることを防止するとともに、低抵
抗化を図るためにアルミニウム膜形成に先立ってチタン
膜を形成し、窒素雰囲気中で熱処理を施す際、高温で熱
処理を行なってもチタンが基板表面方向に拡散せず、し
たがって低抵抗のＴｉＳｉ２を形成し、なおかつ表面に
はＴｉＮを形成することのできる方法を提供することを
目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は以下の工程（Ａ）から（Ｄ）を含んでいる。（
Ａ）シリコン基板上に絶縁膜を形成し。

不純物拡散領域上にコンタクト用開口を形成する工程、
（Ｂ）シリコン膜を形成し、その上にチタン膜を形成し
た後、窒素雰囲気中にて熱処理を施す工程、（Ｃ）その
上にメタル膜を形成する工程、ＣＤ）前記メタル膜とそ
の下の導電膜をパターン化して電極配線とする工程。

（作用） 拡散領域上の絶縁膜にコンタクト用開口を形成した後、
チタン膜を形成する前に、多結晶シリコン膜や非晶質シ
リコン膜などのシリコン膜を形成しておくと、チタンが
そのシリコン膜と反応し、チタンが基板表面に沿って拡
散するのが防止される。

（実施例） 第１図から第６図により一実施例を説明する。

（Ａ）第１図に示されるように、シリコン基板１に半導
体素子を形成するための不純物拡散領域４を形成した後
、シリコン基板１上にＰＳＧ膜などの眉間絶縁膜２を例
えば１μｍ程度の厚さに形成する。

眉間絶縁膜２上に形成され□る配線と拡散領域４とを接
続するための開口を形成するために、写真製版によりレ
ジストパターン３を形成する。

（Ｂ）レジストパターン３をマスクにしてドライエツチ
ング法又はウェットエツチング法により絶縁膜２に開口
５を形成する。その後、レジスト３を酸素プラズマなど
により除去すると、第２図に示される状態となる。

（Ｃ）次に第３図に示されるように、全面に多結晶シリ
コン膜６をＣＶＤ法などにより５００〜６００人程度の
厚さ程度成する。

（Ｄ）第４図に示されるように、多結晶シリコン膜６上
にチタン膜７をスパッタリング法などにより３００〜４
００人程度の厚さ程度成する。

（Ｅ）次に、窒素雰囲気中で７５０〜８５０℃で熱処理
を施す、これにより、チタン膜７と多結晶シリコン膜６
は、第５図に示されるように、表面側がＴｉＮ膜８、下
層側がＴｉＳｉ２膜９の２層栂造となる。ＴｉＳｉ２膜
９が形成されることにより、チタンがシリコン基板１の
表面方向（横方向）へ拡散することが防止される。

（Ｆ）ｒｉＮ膜８上にスパッタリング法によりアルミニ
ウム膜１０を形成する。

その後、通常の方法に従い、写真製版とエツチングによ
りアルミニウム膜１０とＴｉＮ膜８及びＴｉＳｉ２膜９
をパターン化し、第６図に示される配線１１を形成する
。

第３図において、多結晶シリコン膜６に代えて非晶質シ
リコン膜をｍｍいてもよい。

第６図において、配線のアルミニウム膜１０は純粋なア
ルミニウムであってもよく、シリコンを僅かに含んだア
ルミニウム合金であってもよい。

（発明の効果） 本発明ではシリコン基板の不純物拡散領域上の絶縁膜に
コンタクト用開口を形成した後、シリコン膜を形成し、
その上にチタン膜を形成して、窒素雰囲気中で熱処理を
行なうようにしたので、チタンが基板表面に沿って拡散
することを防止することができるようになる。これによ
り、チタン膜の窒素雰囲気中での熱処理を高温で行なう
ことができ、低抵抗で、しかもアルミニウム合金が不純
物拡散領域を突き抜けるのを防止して信頼性の高いアル
ミニウム配線を実現することができる。

従来のように不純物拡散領域上にチタン膜が直接接触し
ている場合は、窒素雰囲気中での熱処理の際、拡散領域
中の不純物がチタン膜方向に拡散する不純物の吸出し現
象が起こり、拡散領域の不純物濃度が下がって高抵抗に
なる問題があったが、本発明によれば不純物拡散領域と
チタン膜の間にシリコン膜が介在することになり、不純
物拡散領域からの不純物の吸出しも減り、電極コンタク
ト部の低抵抗化が一層可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第６図は一実施例を示す工程断面図である６ １・・・・・・シリコン基板、２・・・・・・層間絶縁
膜、４・・・・・・不純物拡散領域、５・・・・・・コ
ンタクト用開口、６・・・・・・多結晶シリコン膜、７
・・団・チタン膜、８・旧・・Ｔ　ｉ　Ｎ膜、　９・・
・・・・ＴｉＳｉ２膜、１０・・・・・・アルミニウム
膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）以下の工程（Ａ）から（Ｄ）を含む半導体装置の
   配線形成方法。 （Ａ）シリコン基板上に絶縁膜を形成し、不純物拡散領
   域上にコンタクト用開口を形成する工程、（Ｂ）シリコ
   ン膜を形成し、その上にチタン膜を形成した後、窒素雰
   囲気中にて熱処理を施す工程、（Ｃ）その上にメタル膜
   を形成する工程、 （Ｄ）前記メタル膜とその下の導電膜をパターン化して
   電極配線とする工程。