JPH0354828A - 半導体装置の複合導電層、複合導電層を用いたキャパシタおよび複合導電層の穴開け方法 - 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） この発明は、半導体装置の電極、配線等として用いられ
る複合導電層ならびにこの複合導電層を電極とするキャ
パシタおよびこの複合導電層に穴を開ける方法（こ閉す
る。

（従来の技術） 半導体装置には、ダイオード、トランジスタ等の半導体
素子、およびこれら半導体素子を、場合Ｃこよっては抵
抗、キャパシタ（容ｊ！素子）およびまたはインダクタ
（誘導素子）と共に、多数組み込んで形成した集積回路
がある．周知の通り、これら半導体装置は、 ■基板に作り込んだ能動領域間の相互接続のために、或
いは能動領域と外部回路との間の接続のために、電極層
および配線層を具えており、■場合（こよっては、絶縁
層に設けた穴（孔とが窓ともいう．）を経て絶縁層の上
下の電極層あるいは配線層を相互接続する多層配線構造
を具えたり、 ■また、絶縁層に設けた穴に露出した導電層に外部回路
と接続のためのワイヤボンディングを行ったワイヤ配線
構造を具えたり、 ■さらには、所要に応じてキャパシタやインダクタを具
えている． そして、これら電極層、配線層、インダクタおよびキャ
パシタの電極を、１層以上の、電気抵抗の小さい導電層
で構成している． 従来の導電層の典型的な例につき第２図を参照して簡単
｛こ説明する。

通常は、ＧａＡｓ基板２０上にＳｉＮ．等の絶縁層２２
設け、この絶縁層２２上に導電層として配線層１０を設
けてある．この配線層１０は、絶締層２２上にチタン（
Ｔｉ）層１２、白金（Ｐｔ）層１４および金（Ａｕ）層
１６を順次に戊膜して形成した３層構造（　Ｔ　ｉ　／
　Ｐ　ｔ　／　Ａ　ｕと表わす．）の、電気抵抗の小さ
い導電層である（例えば、文献工：（「エレクトロニク
ス　レターズ（　ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＬＥＴＴＥＲ
Ｓ　Ｊ　）　、ｖｏｌ．＋８、Ｎｏ．　３、（１９８４
）　、ｐｐｌｌ９〜１２１　）　）　．チタン層（Ｔｉ
層ともいう。）１２は、上側の金層（Ａｕ層ともいう。

）１６と下地としての絶縁層２２との密着を向上させる
ために設けた層であり、通常は１０００人程度の厚い層
とする．白金層（Ｐｉ層ともいう．）１４はチタンと金
の相互拡散による合金化を防止するためのバリア層とし
て設けてある。また、最上層の金層１６は、金属の中で
電気抵抗が特に小さいので低抵抗配線が実現出来ること
、および金の表面は通常は化学的に安定であるため半導
体装置の製造工程中に変威しにくいことという理由で用
いられている．そして、この配線層等としての導電層１
０上には表面リークや汚染を防止するため、あるいは、
キャパシタの下側電極としての導電層１０上には誘電体
として、窒化珪素（ＳｉＮ．）、酸化珪素（Ｓｉｆ２）
、ポリイミド等の絶縁膜２４を設けでいる． また、シリコンデバイス用の金属電極としての導電層構
造の種々の例が文献■：（「最新しＳＩプロセス技術」
、（株）工業調査会発行、１９８３年、第２３５−２３
６頁）に開示されている．この文献ＩＩにも記載ざれて
いるように、チタン層（Ｔｉ層）は、酸化珪素膜（Ｓｉ
ｎ２膜）と電気抵抗の小さい金層（Ａｕ層）等との中間
層として酸化珪素膜と金層等との密着性を図るために設
けている．この場合にも、Ｔｉ層は通常は１０００大程
度の膜厚で設けているためこのＴｉと上側のＡｕとで合
金化してしまう。このような合金化層は電気抵抗が高く
、しかも、表面が粗くなるため好ましくない．従って、
この合金化を回避するため、通常は、パラジウム（Ｐ（
１）、白金（Ｐｔ）またはその他の金属のバリャ層を設
けて合金化の防止を図っている． （発明が解決しようとする課題） しかしながら、この従来の導電層構造の一例として導電
層の最上層を金（Ａｕ）層とし、その上側１こ絶縁層を
直接設けた構造体につき、−５０℃から＋１５０℃の温
度範囲で１０００時間以上にわたる保管試験および−５
０℃と＋８０℃の温度の繰り返しによる短時間熱衝撃試
験を行ったところ、絶縁層のひび割れが生したつ、ある
いは、剥離が生するのが認められ、また、導電層の平面
的な面積が大きくなるに従ってこのひび割れや剥離が増
大することが分った．このような絶縁層のひび割れおよ
び剥離等の現象は、金（Ａｕ）以外の低抵抗金属である
、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｕ）　、銅（Ｃｕ）
等でも、生じる恐れがある． また、このようなひび割れや剥離の発生を出来るだけ抑
えるために、従来は、導電層の幅を細く形成する必要が
あった．このため、従来の導電層はその平面的形状が著
しく制限を受け、従って、需要に見合った平面形状、例
えばキャパシタの電極として用いるための矩形形状の導
電層を形成することが、実質的に、不可能であった．既
に説明したように、チタン（Ｔ　ｉ）が窒化珪素（Ｓｉ
Ｎ．）や酸化珪素（ＳｉＯｚ）等の絶縁層と、電気抵抗
の小さい金（Ａｕ）層との密着性を強化する性質を具え
ている．しかし、チタンが金等と合金化してしまうため
に、従来は、上述した絶縁層のひび割れおよび剥離の防
止のために用いられていなかった．そこで、この出願に
係る発明者等は、このチタンの密着性強化の性質に特Ｃ
こ着目し、この絶縁層のひび割れおよび剥離の発生を回
避するための種々の研究および実験を繰り返し行った。

その結果、従来の導電層と絶縁層との間に、チタン（Ｔ
ｉ）あるいはその他の材料を含んだ補助導電層を、適当
に設けることによって、上述したような絶縁層のひび割
れおよび剥離を回避出来ると共に、チタン等の材料が下
層の金等と合金化したりあるいはその他の障害となるべ
き現象の発生を抑えることが出来ることを発見した．そ
こで、この出願の発明の目的は、上述した従来の問題点
に鑑み、絶縁膜のひび割れや剥離を防止出来る、複合導
電層およびこの複合導電層を電極として用いたキャパシ
タを提供すること、およびこの複合導電層に適した穴開
け方法を提供することにある． （課題を解決するための手段） この目的の達或を図るため、この発明の半導体装置の複
合導電層においては、 電気抵抗の小さい材料からなる、１層以上の層で構成し
た主導電層を設け、 この主導電層の上面に補助導電層を設けた複合導電層と
し、 この補助導電層を、当該補助導電層の上面に設けられる
絶縁層および当該補助導電層の下面に設けられた主導電
層に対し密着の強化を図る、電気抵抗の小さい材料で構
成することを特徴とする．この補助導電層の膜厚を、最
大でも２００人程度とするのが好適である． また、この補助導電ＩｉｉＩ！、チタン、シリコンおよ
びゲルマニウムの群のなかから選らばれたいずれか一種
以上の材料を含む層で構成するのが効果的である． さらに、上述した主導電層を補助導電層側から第１層、
第２層および第３層を順次に具えた３層構造として構成
し、 その第１層を、金、白金、アルミニウムおよび銅の群の
なかから選らばれたいずれか一種以上の材料を含む層と
し、第２層を、白金、タングステンおよびモリブデンの
群のなかから選らばれたいずれか一種以上の材料を含む
層とし、第３層を、チタン、シリコンおよびゲルマニウ
ムの群のなかから選らばれたいずれか一種以上の材料を
含む層として、それぞれ構戊するのが好適である．ざら
に、上述したいずれかの複合導電層で下側および上側電
極層を形威し、これら下側および上側電極層間に誘電体
層を設けて、半導体装置のキャパシタを構成する． そして、半導体装置の導電層の穴開け方法においては、 下地上にま導電層および補助導電層を順次に戒膜して複
合導電層を設ける第一二程と、この複合導電層を被覆す
る絶締層を設ける第二工程と、 この絶縁層および前述の補助導電層の両者に共通して使
用出来るエッチング用ガスを用いて、この絶縁層および
補助導電層を貫通する穴を開ける第三工程と を含むことを特徴とする。

この場合、絶縁層をシリコンの酸化物またはシリコンの
窒化物とし、および補助導電層を、チタン、シリコンお
よびゲルマニウムの群のなかから選らばれたいずれか一
種以上の材料を含む層とした場合には、エッチング用ガ
ス壱フッ化物系ガスとすることが好適である。

（作用） 上述したこの発明の複合導電層の構造によれば、主導電
層は、電気抵抗の小さい金属の層であり、補助導電層は
、この主導電層および絶縁層と密着性が良く、しかも、
電気抵抗の小さい材料で構成してある．補助導電層が密
着性を向上きせるのは、その構戊材料が下層の主導電層
の金属となじむ材料であること、しかも、この下層の金
属よりも化学的反応を起し易く、従って、補助導電層の
上側に窒化膜あるいは酸化膜などの絶縁層を設ける工程
で、この補助導電層の境界面（こもこの補助導電層を構
戊する材料の窒化物や酸化物が形戊されて、絶縁膜との
なじみが良くなることからであると推測ざれる．従って
、この複合導電層によれば、上側に絶縁膜を設けても、
その絶縁膜にクラックやひび割れが発生するおそれが無
く、このため、この発明の複合導電層は、半導体装置に
用いられる電極、配線、インダクト線、キャパシタの電
極等を構成する種々の導電層に使用して好適である． また、複合導電層に穴を開ける場合には、上側に設けら
れる絶縁層のエッチング用ガスを、補助導電層の穴開け
のエッチング用ガスとして、そのまま使用するので、複
雑な工程を経すして、同一のエッチング工程て絶締膜と
補助導電層とを貫通する穴を容易かつ簡単に形成出来る
． （実施例） 以下、図面を譬照して、この発明の実施例につき説明す
る．尚、図は、この発明の構戊を理解出来る程度に、そ
の構成成分の形状、寸法、配置関係を概略的に示してあ
るにすぎず、従って、この出願の発明はこれら図示例に
のみ限定ざれるものではない． ［基本的構造の説明］ 先ず、第１図を参照して、この発明の複合導電層につき
説明する．第１図は、この発明の複合導電層の一寅施例
の説明に供する説明図であり、下地面に直交する面での
断面図で示してある．先ず、この複合導電層２０は、主
導電層２２と補助導電層２４とで構戊する．この主導電
層２２を、半導体装置に通常用いられている導電層とし
て構成するので、この主導電層２２は、電気抵抗の小さ
い材料からなる層であって、しかも、１層以上の層で構
成した一層または多層構造となっている。この主導電層
２２を下地２６（図中一点破線で示してある．）の上面
に適当な膜厚で設ける．下地２６を例えば化合物半導体
材料であるＧａＡｓとかシリコンとかの適当な材料自体
で形成するか或はこれらの材料層上に適当な絶縁層を設
けた構造とすることが出来る． この主導電層２２の上面に補助導電層２４ヲ設ける．こ
の補助導電層２４８、その上面Ｃこ設けられる絶縁層２
８（図中、一点破線で示してある．）およびこの補助導
電層２４の下面に設けられた主導電層２２及び上側に設
ける絶縁層２８に対し密着の強化を図ると共に、電気抵
抗の小さい材料で構成する．従って、この補助導電層２
４としては、主導電層２２の少なくともこの補助導電層
２４と接触する層部分およびこの補助導電層２４の上側
に形成する絶縁層２８と相互拡散し易いこと、固溶体を
作り易いこと、化合物を作り易いことなどの少なくとも
いずれかの反応性を有する材料であれば良い．従って、
補助導電層２４ヲ、チタン（Ｔｉ）、シリコン（Ｓｉ）
およびゲルマニウム（Ｇｅ）の群のなかから選らばれた
いずれか一種以上の材料を含む層として構成する．従っ
て、この補助導電層２４を、チタン（Ｔ１）の層、シリ
コン（Ｓｉ）の層またはゲルマニウム（Ｇｅ）の層とし
て構成しても良いし、チタンとシリコンの混合物（合金
の場合を含む）層、チタンとゲルマニウムの混合物（合
金の場合を含む）層、シリコンとゲルマニウムの混合物
（合金の場合を含む）層、チタンとシリコンとゲルマニ
ウムの混合物（合金の場合を含む）層、チタン、シリコ
ンおよびゲルマニウムから選らばれた一種以上の材料と
他の適当な材料との混合物（合金の場合も含む）として
構威しても良い。

さらに、この補助導電層２４ヲ、チタンとシリコンの化
合物層、チタンとゲルマニウムの化合物層、シリコンと
ゲルマニウムの化合物層、チタンとシリコンとゲルマニ
ウムの化合物層、チタン、シリコンおよびゲルマニウム
から選らばれた一種以上の材料と他の適当な材料との化
合物層として構成しても良い． また、この補助導電層２４は、上述したこれらのいずれ
かの層が混在して構戊されていても良い，そし゜Ｃ、こ
の補助導電層２４の膜厚は設計に応して定めることが出
来るが、その最大膜厚を２００人程度とするのが好適で
ある．このような膜厚にしておけば、この補助導電層の
成膜時に、下層の主導電層２２の構成材料である、例え
ば金（Ａｕ）の材料と補助導電層の材料である、例えば
チタン（Ｔｉ）との合金化を防止することが出来るので
、複合導電層の電気抵抗が徒に大きくならないように効
果的に抑制することが出来る。

［複合導電層の具体的構造例コ 次に、この複合導電層を下地２６上に設け、この複合導
電層２０上に絶縁層２８ヲ設けた構造の具体例を第３図
〜第５図にそれぞれ示す． 上述した主導電層２２を補助導電層２４側から第１層３
２、第２層３４および第３層３６を順次に具えた３層構
造として、あるいは、第１層３２および第２層３４の２
層構造として、あるいはまた、第１層のみの一層構造と
して構成する． この場合、第１層３２ヲ、金、白金、アルミニウムおよ
び銅の群のなかから選らばれたいずれか一種以上の材料
を含む層とし、第２層３４を、白金、タングステンおよ
びモリブデンの群のなかから選らばれたいずれか一種以
上の材料を含む層とし、第３層３６ヲ、チタン、シリコ
ンおよびゲルマニウムの群のなかから選らばれたいずれ
か一種以上の材料を含む層として、それぞれ構戊する．
ここで、それぞれの「材料を含む層」とは、その材料の
みの層であっても良いし、それぞれの材料を適当な種類
だけ混合（合金化を含む）したり、あるいは、化合物と
しても良い。

第３図は、主導電層２２を３層構造として構戊した例、
第４図は、主導電層２２を２層構造として構戊した例、
および第５図は、主導電層２２を１層構造として構成し
た例をそれぞれ示す．これらの実施例における第３図の
構成例につき具体的に説明する。基板２６をＧａＡｓ基
板とし、その上面に設けたｗ！．締層２８を膜厚が５０
００人のシリコンの窒化膜（ＳｉＮ．）とする．゛ざう
に、複合導電層２２を、フォトレジストによるリフトオ
フ法を用いて例えば配線層のパターンとして形成する．
この複合導電層２２の第１層３２を膜厚が５００ＯＡの
金（Ａｕ）の層とし、第２層を膜厚が１０００大の白金
（Ｐｔ）の層としおよび第３層を膜厚が１　００ＯＡの
チタン（Ｔｉ）の層とする．さらに、この第１層３２の
上側に設けた補助導電層２４を、膜厚が１００大のチタ
ン（Ｔｉ）の層とする．これら第１〜３層３２、３４、
３６と補助導電層２４を真空蒸着法で形成する． ざらに、この複合導電層２２を被覆するように下地２６
の全面にＳｉＮｘの絶縁層２８ヲ、プラズマＣＶＤ法に
より、３　０　０　’Ｃの温度で、５０００大の膜厚で
形成する。

次に、ＧａＡｓ集積回路の配線を第３図に示したこの発
明の複合導電層（　Ｔ　ｉ　／　Ｐ　ｔ　／　Ａ　ｕ　
／Ｔｉ）で構戊した場合と、補助導電層を具えていない
従来の導電層（　Ｔ　ｉ　／　Ｐ　ｔ　／　Ａ　ｕ　）
で配線を構戊したＧａＡｓ集積回路につき、長時間保管
試験を行った．この試験で、温度を８５゜Ｃ、相対湿度
を８５％とした雰囲気中に１　０００時間以上保管して
行った． ソノ結果、通常の導電層（Ｔ’ｉ／Ｐｔ／Ａｕ）構造の
配線上のＳｉＮｘ絶締層は亀裂を生したが、この発明の
複合導電層（　Ｔ　ｉ　／　Ｐ　ｔ　／　Ａ　ｕ　／Ｔ
ｉ）構造の配線上のＳｉＮｘ絶縁層は亀裂を生しなかっ
た。この実験結果から、非常に安定で化学的に反応性の
小さい金（Ａｕ）の表面上に形成したＳ　Ｉ　Ｎ　Ｘ絶
縁層は密着性が弱いことが分った．一方、金（Ａｕ）の
層（第３図に３２で示す第１層）上にＴｉ層（第３図に
２４で示す補助導電層）を設けた、この発明の複合導電
層２２上にＳ　Ｉ　Ｎ　ｘ　ｗ！．縁層（第３図に２８
で示す）を設けた構造では、金（Ａｕ）とチタン（Ｔｉ
）とが金属同志でありしかも相互拡散が低温で起つ始め
るため両者間のなじみが強力となって金層とチタン層と
の密着力が増すと考えられる．また、チタン（Ｔｉ）層
上にＳｉＮｘ絶締層を形成する時、シラン（Ｓｉ日．）
とアンモニア（Ｎ目３）とを反応させるが、このアンモ
ニアがチタンと反応して、チタン層の界面が窒化物とな
るため、チタン層と３　１Ｎ　ｘ絶縁層との密着性が増
すと考えられる．従って、このチタン層２４は下層の金
層３２と上層の絶締層２８との間の密着性を向上させて
絶縁層のひび割れや剥Ｍを防止していることが分る．尚
、ここで絶縁膜２８、４２としてＳｉＮ，＋を用いて例
を示したが、Ｓ１０２であっても、また、ＳｉＯ．Ｎ．
であっても良い． このように、この発明の複合導電層を配線等に用いれば
、絶縁層のひび割れヤ剥Ｍを生じるおそれが無いので、
配線等を下地上に平面的に拡がりのある形状として形成
することが出来る．［キャパシタの例コ 第６図は、この発明の複合導電層を上側電極および下側
電極として用いたキャパシタの実施例を示す断面図であ
る．これら電極の平面形状を正方形等とすることが出来
る．以下、この実施例につき説明する． この実施例では、第３図に示した３層構造の主導電層と
補助導電層とを含む構造の複合導電層（　Ｔ　ｉ　／　
Ｐ　ｔ　／　Ａ　ｕ　／　Ｔ　ｉ　）を上下の電極とし
て用いたキャパシタを例に挙げて説明する．ＧａＡｓ基
板６０上にＳ　Ｉ　Ｎ　＊絶縁層６２を設けてなる下地
６４の表面に、主導電層６６（下地側から第３層６８、
第２層７０、第１層７２）および補助導電層７４からな
る複合導電層を適当な平面形状の下側電極７６として設
ける。次に、この下側電極７６を被覆するように下地６
４に全面に誘電体層７８を設ける．この誘電体層７８と
して、第３図の寅施例で設けたＳ　ｉＮ　ｘ絶締層２８
と同様な絶縁層を例えば５０００λの膜厚て設ける。次
に、この下側電極７６の上側に、この下側電極７６と同
し構造、同し形状および同じ面積の上側電極８０ヲ、絶
縁層７８ヲ挟んで、下側電極７６に対向させて形戒する
．この場合、上側電極８０の主導電層８２の第３層８４
、第２層８６および第１層８８を絶縁層７８側から形成
し、この主導電層８２の上側に補助導電層９０ヲ設ける
．そして、上側電極８０を被覆するように下地上従って
絶縁層７８上に別のＳ　Ｉ　Ｎ　ｗ絶締層９２を保護膜
として設ける。

この実施例にキャパシタにおいて、容量を］○○ｐ「と
する場合には、５０００大の嘆厚のＳ　ｘ　Ｎ　ｘの誘
電体層７８の比誘電率が７であるので、上下の各電極７
６および８０の平面形状は４００ｕｍｘ２ｍｍとなる． このキャパシタにつき、前述と同様な長時間保管試験を
行って、従来通常のＴ　ｉ　／　Ｐ　ｔ　／　Ａ　ｕ構
造の電極を用いたキャパシタとの比較を行ったところ、
この発明のキャパシタの場合には絶縁層７８および９２
には亀裂とか剥離が全く生じなかったが、従来構造のキ
ャパシタでは、対応する絶縁層に亀裂や剥離が生じた． ここでは、キャパシタにつき説明したが、この発明の複
合導電層を、トランジスタやダイオードの電極、インダ
クタの線として用いても、絶縁層の亀裂とか剥離の発生
を確実に抑えることが出来る． 尚、上述した実施例では、複合導電膜を（Ｔｉ／　Ｐ　
ｔ　／　Ａ　ｕ　／　Ｔ　ｉ　）構造としたが、これに
限定されるものではなく、第１図の実施例で説明した種
々の材料の組み合わせた構造とすることが出来る．また
、絶縁層６２、７８、９２もＳ　ｉＮ　ｘの代わりに、
Ｓ１０２やＳｉＯ．Ｎ．！用いるこども出来る．又、基
板６０として、ＧａＡｓ以外の他の化合物半導体材料や
シリコン材料を用いることが出来る． ［穴開け方法および配線接続の説明コ 次に、この発明の複合導電層の穴開け方法につき、第７
図（Ａ）〜（日）を参照して説明する．第７図（Ａ）〜
（Ｈ）は、下側の複合導電層に穴を開けて上側の複合導
電層との配線接続を形成するまでの工程を示す図である
． 先ず、この発明では、第一工程として、下地上にま導電
層および補助導電層を順次に或膜して複合導電層を設け
る． このため、この実施例ではＧａＡｓ基板１００上にＳ　
Ｉ　Ｎ　ｘ絶縁層１０２を３０００人の層厚で設けて下
地１０４ヲ形成する（第７図（Ａ））．この絶縛層１０
２は、シラン（ＳｉＨ４）とアンモニア（Ｎ目，）ガス
を用いた通常のプラズマＣｖＤ法で形成する． 次に、この下地１０４上にレジストを用いたホトリソ工
程で、下地１０４の、配線を形成予定領域のみｔｉ出す
るように、レジストパターン１０６ヲ形成し、第７図Ｃ
Ｂ）に示すような構造体を得る．次に、このレジストパ
ターン＋０６が形成ざれている構造体の上側全面に、通
常の真空蒸着法を用いて、主導電層１０８と補助導電層
１１０の複合導電層１２０を順次｛こ形戊する（第７図
（Ｃ））．この主導電層１０８として、下地１０４側か
ら、１０００人の膜厚のチタン（Ｔｉ）層（第３層）１
１２、１０００λの膜厚の白金（Ｐｔ）層（第２層）１
１４および５０００Ａの膜厚の金（Ａｕ）層（第１層）
１１６そ設けた後、補助導電層１１０を膜厚１００大の
チタン（Ｔｉ）層として形成する．続いて、通常のりフ
トオフ法によって、この構造体からレジストパターン１
０６ヲ剥離して下地１０４上（このみ複合導電層１２０
を下側配線として残存させる． 次に、第二二程として、中間（層間）ｗＡ縁膜兼保護膜
としてＳ　ｘ　Ｎ　ｘ絶締層１２２を複合導電層１２０
を被覆するように下地１０４上に設け、第７図（Ｄ）に
示すような構造体を得る。この中間絶縁層１２２ヲ、通
常のプラズマＣｖＤ法により形成し、その膜厚を３ｏ○
０大とする。

次（こ、第三工程１こおいで、この絶縁層１２２および
補助導電層１１０の両者に共通して使用出来るエッチン
グ用ガスを用いて、この絶縁層１２２および補助導電層
１１０ヲ貫通する穴（コンタクトホール）を開ける．こ
のため、先ず、穴の位置に対応する絶縁層１２２の領域
を露出させるようなレジストパターン１２４を通常の方
法で適当な層厚で設ける（第７図（Ｅ））．このレジス
トパターン１２４は後述するエッチングの際のエッチン
グマスクとして作用し、このマスクの間に露出した絶縁
層１２２の領域を１２２ａで示す． 続いて、この絶縁層１２２と、複合導電層１２０を構成
する補助導電層１１０とをエッチング可能なエッチング
用ガスを用いて、両層１２２および１１０を、同一のエ
ッチング工程で、順次に連続エッチングする．このため
、第７図（Ｅ）に示す構造体を反応性イオンエッチング
（Ｒ　工Ｅ）装置の処理室内にセットし、六フッ化硫黄
（ＳＦｅ）のプラズマを用いてエッチングマスク１２４
の間に露出している絶縁層の領ｔｌｉｌ２２ａのエッチ
ングを行う．このエッチングにより、絶縁層１２２にコ
ンタクトホール用の穴１２６が開き、続いて、チタン（
Ｔｉ）の補助導電層１１０に穴１２８が開いて下側の第
１層１１６である金（Ａｕ）の層の表面が露出する．こ
れら両穴１２６と１２８とは互いに連通した穴であって
、コンタクトホール１３０ヲ構成する．このようにして
得られた構造体を第７図（「）に示す． 次に、このようにして形戒したコンタクトホール１３０
を用いて、上側配線と下側配線との配線接続を行う例を
説明する． そのため、第７図ＣＦ）で得られた構造体の上側表面に
、この発明の複合導電層で、上側配線１４０をバターニ
ングして形成し、第７図（Ｇ）に示す構造体を得る．こ
の上側配線１４０を好ましくは下側配線１２０と同様の
材料で、同じ構造に形成する．従って、この上側配線１
４０は主導電層１４２と補助導電層１４４とを具え、こ
れらの層を下側配線１２０の形戊の場合と同様に、ホト
リソ工程、真空蒸着工程、リフトオフ工程等の所要の工
程を用いて形成する．その結果、コンタクトホール１３
０内において、上側配線１４０の主導電層１４２のチタ
ン（Ｔｉ）の第３層１４６が下側配線１２０の金（Ａｕ
）の第１層１１６と接触し、その上側に白金（Ｐｔ）の
第２層１４８、ざらにその上側に金（Ａｕ）の第１層１
５０、ざらにその上側にチタン（Ｔｉ）の補助導電層１
４４が形戊ざれた状態となっている． そして、最終的に、この上側配線１４０を被覆するよう
に絶縁層１２２の全面に保護層となるべき別のＳｉＮｘ
等の適当なｗ！．縁層１５２を、プラズマＣｖＤ法によ
って、層厚３０００大で、設ける（第７図（目））。

上述した実施例で、下側配線１２０の第１層の金層１１
６と、上側配線１４０の第３層のチタン層１４６とがコ
ンタクトホール１３０内で接触するが、そのコンタクト
抵抗は５Ｘ１０−１０Ω・ｃｍ程度という小ざな値とな
る．また、このコンタクトボール１３０を絶縁層１２２
の穴とチタンの補助導電層Ｎｏとの穴との連通孔として
構威しているが、コンタクトホールのエッチング時にチ
タンの層＋＋ａ部分を除去しないで絶縁層１２２の穴の
みでコンタクトホールを形成してコンタクト抵抗を形戊
する場合には、上述したコンタクト抵抗よりも１桁以上
大きな、バラッキの大きい値となってしまうというＩｌ
！害が生じる。これは、残存するチタン層の表面が極め
て酸化ざれ易く、かつ、汚染を受け易いことに起因して
いると考えられる． 上述した実施例では、下側配線１２０と上側配線１４０
の配線接続をコンタクトホール１３０を介して行った場
合につき説明したが、このコンタクトホール１３０と同
様にして、絶縁層１２２および下側配線１２０の補助導
電層１１０に開口部（図示していない）を設けて、この
開口部に露出した金（Ａｕ）層１１６に金（Ａｕ）線の
ワイヤボンディングあるいは半田付けを直接行ってこの
配線１２０と外部回路または外部素子とを容易かつ確実
に接続することも出来る。これに対し、開口部の補助導
電層であるチタンを除去しないと、チタン層に直接ボン
ディングを行うこととなり、従って、金線が簡単に外れ
てしまうという障害が生ずる。

上述した実施例では、各配線層１２０および＋４０ｉＦ
ｒ　Ｔ　ｉ　／　Ｐ　ｔ　／　Ａ　ｕ　／　Ｔ　ｉの４
層構造としているが、最上層である補助導電層１１０ヲ
チタンの代わりにシリコン（Ｓｉ）あるいはゲルマニ゜
ウム（Ｇｅ）はもとより、チタン、シリコンおよびゲル
マニウムの群のなかから選らばれたいずれが一種以上の
材料を含む層を使用することが出来る．また、絶縁層１
２２としてＳｉＮ．の代わり｛こＳ１０２やＳ１０ｘＮ
ｘあるいはその他のシリコンの酸化物またはシリコンの
窒化物を使用することが出来る．その場合に、これら絶
縁層１２２および補助導電層１１０に共通のエッチング
用ガスとしてフッ化物系ガス、例えば、ＣＦ，　、０２
Ｆ．、Ｃ３Ｆｌｌ、Ｃ日Ｆ３、ＳＦ８等を使用すること
が出来ると共に、これらガスの一種以上と０２ガスおよ
びまたはＨｅガスとの混合ガスを使用することが出来る
。

また、上述した種々の絶縁層２８、４２、１０２、＋２
２　、＋５２としてポリイミド材料を用いることが出来
る．このポリイミドを中周絶締層１２２として使用して
、これに穴を開ける場合には、この層１２２ヲ０２プラ
ズマでエッチングする。そして、チタン層１１０に対し
ては、ガスを切り変えてＳＦ．プラズマでエッチングす
る方法であっても良い． このように、この発明の複合導電層は、主導電層および
補助導電層とを具え、この補助導電層でこの主導電層と
絶縁層との密着性を向上させる構造となっている，そし
て、この複合導電層を各種半導体デバイスの配線、電極
、インダクタの線およびまたはキャパシタの電極に用い
、その上側に保護層としての絶縁層あるい｛よ中間絶締
層を設けた場合に、所要に応じてこれら絶縁層および補
助導電層にコンタクトホールとかポンデイングのための
開口部とかを設ける必要が生しる．その場合、この発明
によれば、これら絶縁層と補助導電層とを同一のエッチ
ング用ガスで同一のエッチング工程でエッチングしてこ
れらコンタクトホ〜ルヤ開口部を形戊することが出来る
。

（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この発明の複合導
電層によれば、主導電層を構戊する低抵抗の金属層上に
、絶縁層との密着性を向上させる材料の補助導電層を設
けた構造としたので、この複合導電層の上側に設けた保
護膜としての絶縁層あるいは中間絶縁層等に亀裂や剥離
が生しるのを効果的に防止出来る。

従って、この複合導電層を半導体装置の電極、配線、イ
ンダクタの線およびまたはキャパシタの電極に用いで構
成すれば、半導体装置の信頼性が従来よりも著しく向上
するという利点がある．ざら（こ、この発明の複合導電
層を用いて配線および電極を形成すれば、それらの平面
的形状を、任意好適なしかも大面積の形状とすることが
出来る利点がある。

ざらに、この発明の複合導電層の穴開け方法によれば、
この複合導電層の主導電層を構成する低抵抗の金属層上
に形成ざれている、絶縁層との密着性を向上させる補助
導電層を、この絶締層の穴開けと同一のエッチング工程
で連続的に、穴開けしてしまうので、穴開けのエッチン
グ工程が複雑とならず、しかも、このエッチング工程で
穴（コンタクトホールとか開口部）に低抵抗の金属層が
露出して、その露出面に直接他の配線等との電気的接続
や、金線等のワイヤボンディングあるいは半田付け等を
行って、低抵抗コンタクトで再現性のある接続、あるい
は、金線等の外れのの生じない接続を形成することが出
来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の半導体装置用の複合導電層の基本
構造を断面で概略的に示す説明図、第２図は、従来の導
電層の構造を部分的に断面で概略的に示す説明図、 第３図〜第５図は、この発明の半導体装置用の複合導電
層の具体的構成例を断面でそれぞれ概略的に示す図、 第６図は、この発明の複合導電層をキャパシタの電極に
用いた構成例を断面で概略的に示す図、第７図（Ａ）〜
（日）は、この発明の複合導電層の穴開け方法を説明す
るため、下側および上側の複合導電層との配線接続を形
成するまでの工程を代表して示す工程図である。 ２０・・・複合導電層 ２２、６６、８２、＋０８　、＋４２・・・主導電層２
４、７４、９０、１１０、１４４・・・補助導電層２６
、６４、１０４・・・下地、　４０、６０、１００・・
・基板２８、４２、６２、７８、９２、＋０２　．　１
２２　，　１５２・・・絶縁層３２、７２、８８、１１
６、１５０・・・第１層３４、７０、８６、Ｎ４　、＋
４８・・・第２層３６、６Ｂ、８４、１１２　、＋４６
・・・第３層７６・・・下側電極（複合導電層） ８０・・・上側電極（複合導電層） ＋０６　、＋２４・・・レジス１−パターン＋２０・・
・下側配線（複合導電層） １４０・・・上側配線（複合導電層） １２２ａ・・・露出領域、　　　１２６、１３０・・・
コンタクトホール。 １２８ ０゜０ノｋ 特 許 出 願 人 沖電気工業株式会社 ２０：複合導電層 ２２：主導電層 ２４：補助導電層 ２６：下地 ２８・絶縁層 この発明の説明図 第１ 図 従来技術の説明図 第２ 図 ３２第１層　　３４第２層 ３６　　第３層　　　４０　　基板 ４２　　絶緑層 主導電層が３層構造の例 第３図 主導電層が２層構造の例 第４図 主導電層が１層構造の例 １４０上側配線（複合導電層） １４４．補助導電層 １４８：Ｍ２層 １４２主導電層 １４６第３層 １５０：Ｍｌ層 工程図 第７図（Ｇ） −１６８− 一１飄 レ一 ｃＳＪｏ ロ　　　０

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気抵抗の小さい物質からなる、１層以上の層で
   構成した主導電層と、 該主導電層の上面に設けた補助導電層と を具え、 該補助導電層は、該補助導電層の上面に設けられる絶縁
   層および該補助導電層の下面に設けられた前記主導電層
   に対し密着の強化を図る、電気抵抗の小さい材料で構成
   してなる ことを特徴とする半導体装置の複合導電層。
2. （２）請求項１に記載の半導体装置の複合導電層におい
   て、前記補助導電層の膜厚を、最大でも２００Å程度と
   することを特徴とする半導体装置の複合導電層。
3. （３）請求項１に記載の半導体装置の複合導電層におい
   て、前記補助導電層を、チタン、シリコンおよびゲルマ
   ニウムの群のなかから選らばれたいずれか一種以上の材
   料を含む層としたことを特徴とする半導体装置の複合導
   電層。
4. （４）請求項１に記載の半導体装置の複合導電層におい
   て、前記主導電層を前記補助導電層側から第１層、第２
   層および第３層を順次に具えた３層構造とし、 該第１層を、金、白金、アルミニウムおよび銅の群のな
   かから選らばれたいずれか一種以上の材料を含む層とし
   、 該第２層を、白金、タングステンおよびモリブデンの群
   のなかから選らばれたいずれか一種以上の材料を含む層
   とし、 該第３層を、チタン、シリコンおよびゲルマニウムの群
   のなかから選らばれたいずれか一種以上の材料を含む層
   とした ことを特徴とする半導体装置の複合導電層。
5. （５）請求項１に記載の複合導電層で下側および上側電
   極層を形成し、これら下側および上側電極層間に誘電体
   層を設けてなる ことを特徴とする半導体装置のキャパシタ。
6. （６）下地上にま導電層および補助導電層を順次に成膜
   して請求項１の複合導電層を設ける第一工程と、 該複合導電層を被覆する絶縁層を設ける第二工程と、 該絶縁層および前記補助導電層の両者に共通して使用出
   来るエッチング用ガスを用いて、該絶縁層および前記補
   助導電層を貫通する穴を開ける第三工程と を含むことを特徴とする半導体装置の複合導電層の穴開
   け方法。
7. （７）絶縁層をシリコンの酸化物またはシリコンの窒化
   物とし、および補助導電層を、チタン、シリコンおよび
   ゲルマニウムの群のなかから選らばれたいずれか一種以
   上の材料を含む層とした場合には、エッチング用ガスを
   フッ化物系ガスとしたことを特徴とする請求項６記載の
   半導体装置の複合導電層の穴開け方法。