JPH05217942A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH05217942A
JPH05217942A JP4022432A JP2243292A JPH05217942A JP H05217942 A JPH05217942 A JP H05217942A JP 4022432 A JP4022432 A JP 4022432A JP 2243292 A JP2243292 A JP 2243292A JP H05217942 A JPH05217942 A JP H05217942A
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Osamu Yamazaki
治 山崎
Hiromi Hattori
弘美 服部
Kazuyo Nakamura
一世 中村
Nobunori Fukushima
信教 福島
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンタクトにおける拡散バリアの段差被覆性
を向上させ、低抵抗コンタクトを可能にする。 【構成】 半導体基板11上に第1の絶縁膜12および
第2の絶縁膜13を堆積してエッチングによってコンタ
クト14を形成する。次に、第2の絶縁膜13を堆積し
た後エッチバックを施してコンタクト14内にサイドウ
ォール15を形成する。次に、第2の絶縁膜13,サイ
ドウォール15及びコンタクト14内の半導体基板11
の表面にスパッタ法によって低抵抗導電性薄膜16を堆
積し、更に低抵抗金属材料薄膜17を堆積してコンタク
ト14内を埋め尽くす。こうして、サイドウォール15
での補強によって拡散バリアの段差被覆性を向上させ、
優れた拡散バリア性を有する低抵抗コンタクトを形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、基板への拡散が懸念
される低抵抗金属材料薄膜を半導体基板上に形成する半
導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体装置における半導体基板と
配線材料との電気的接触を得る為に、配線材料と半導体
基板とを直接接触させるようにしている。図3はこうし
て形成された金属酸化物半導体トランジスタ(以下、M
OSトランジスタと略称する)の断面図である。
【0003】図3において、1は半導体基板、2はソー
ス部、3はドレイン部、4はゲート部、5は選択酸化法
によって形成された酸化膜(以下、LOCOS酸化膜と
略称する)、6はフィールド酸化膜、7はアルミニウム
あるいはその合金等の配線材料で形成された配線部であ
る。このMOSトランジスタは、ソース部2およびドレ
イン部3表面上における絶縁膜開口部8において、配線
部7と半導体基板1におけるソース部2あるいはドレイ
ン部3とが直接接触している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
MOSトランジスタでは、配線部7と半導体基板1とを
直接接触して半導体基板1と配線材料との電気的接触を
得るようにしている。ところが、スパッタ法等によって
形成されたアルミニウム系配線の段差被覆性が悪いため
に、MOSトランジスタ素子の微細化に伴って、ホトリ
ソグラフィ工程でのアライメントマージンが少ないこと
やアスペクト比の増大に伴って配線の信頼性が低下する
こと、更には高速の素子動作を阻害する配線自身の抵抗
が無視できないこと等の欠点が生じる。
【0005】そこで、最近、アルミニウム系の材料に変
わって、より低抵抗の銅を用いた配線技術がクローズア
ップされている。ところで、これまでの配線技術におい
ては、良好な銅配線を得るには下地基板への銅拡散をい
かにして防止するかが鍵となっており、スパッタ法によ
って拡散バリアを下地基板上に堆積した後に銅を堆積す
る方法が用いられている。
【0006】しかしながら、このスパッタ法によって拡
散バリアを下地基板上に堆積した後に銅を堆積する方法
においては、近年のデバイスの微細化/高集積化に伴っ
てコンタクトホールの開口径がサブハーフミクロンレベ
ルに達するため、通常のMOSトランジスタ構造を取っ
た場合には、スパッタ法による拡散バリアの段差被覆性
が低下してしまうという問題がある。
【0007】そこで、この発明の目的は、コンタクトに
おける拡散バリアの段差被覆性を向上させて、優れた拡
散バリア性を有する低抵抗コンタクトを可能にする半導
体装置の製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の半導体装置の製造方法は、表面が絶縁膜
によって部分的に被覆された半導体基板上に低抵抗金属
材料薄膜を形成して上記半導体基板と低抵抗金属材料薄
膜とを上記半導体基板の開口部において電気的に接触さ
せる半導体装置の製造方法において、表面が第1の絶縁
膜によって部分的に被覆された上記半導体基板上に第2
の絶縁膜を堆積した後にエッチバックして上記開口部を
形成する上記第1の絶縁膜の側面に上記第2の絶縁膜に
よるサイドウォールを形成する工程と、少なくとも上記
サイドウォールおよび開口部における半導体基板の表面
に低抵抗導電性薄膜を堆積する工程と、上記低抵抗導電
性薄膜上に上記低抵抗金属材料薄膜を堆積する工程を備
えたことを特徴としている。
【0009】
【実施例】以下、この発明を図示の実施例により詳細に
説明する。図1は本実施例の半導体装置の製造方法に係
る各製造工程における断面図である。以下、図1に従っ
て本実施例における半導体装置の製造方法について説明
する。
【0010】先ず、図1(a)に示すように、半導体基板
11上に第1の絶縁膜12およびこの第1の絶縁膜12
と異種の第2の絶縁膜13を堆積する。そして、コンタ
クト箇所の両絶縁膜12,13をエッチングしてサブハ
ーフミクロンの開口径を有するコンタクト14を形成す
る。次に、図1(b)に示すように、表面全体に再度第2
の絶縁膜13を堆積した後にエッチバックを施す。そし
て、図1(c)に示すように、コンタクト14の内部にサ
イドウォール15を形成する。さらに、図1(d)に示す
ように、表面に例えばスパッタ法によって低抵抗導電性
薄膜16を堆積する。
【0011】その後、図1(e)に示すように、表面全体
に配線材料である低抵抗金属材料薄膜17を堆積する。
このようにして形成された低抵抗金属材料薄膜17を用
いた配線では、半導体基板11との境界に低抵抗導電性
薄膜16による低抵抗コンタクトを与え、かつ半導体基
板11および第1の絶縁膜12への低抵抗金属材料の拡
散を抑制する低抵抗導電性薄膜16やサイドウォール1
5から成る拡散バリアが形成されるために、コンタクト
特性の劣化が見られないのである。また、上記コンタク
ト14内にはサイドウォール15が形成されるので、コ
ンタクトにおける上記拡散バリアの段差被覆性が向上す
るのである。
【0012】図2は、本実施例における半導体装置の製
造方法を適応して製造したMOS電界効果トランジスタ
(以下、MOS−FETと略称する)の断面図である。図
2において、21はシリコン基板、22はソース部、2
3はドレイン部、24はゲート部、25はLOCOS酸
化膜、26はフィールド酸化膜(層間絶縁膜)、27は低
抵抗金属材料薄膜としての銅配線、28はフィールド酸
化膜26への銅の拡散を防止するシリコン窒化膜のサイ
ドウォール、29はシリコン基板21への銅の拡散を防
止する低抵抗導電性薄膜としてのチタン膜である。
【0013】図2のMOS−FETにおけるソース部2
2およびドレイン部23とのコンタクト部には、図1で
既に説明したように、通常のMOS製造プロセスに従っ
てソース部22およびドレイン部23上のフィールド絶
縁膜26およびシリコン窒化膜をエッチングしてコンタ
クト開口部を形成した後エッチバックして、コンタクト
内部にシリコン窒化膜のサイドウォール28を形成す
る。そして、コンタクト内および配線形成箇所にチタン
膜29を堆積してパターニングし、さらに銅薄膜を堆積
してパターニングを施して銅配線27を形成する。
【0014】したがって、上記銅配線27は、チタン膜
29を介してシリコン基板21のソース部22あるいは
ドレイン部23と電気的に接続されることになる。ま
た、上記サイドウォール(シリコン窒化膜)28およびチ
タン膜29を介してフィールド酸化膜26に対向するこ
とになる。
【0015】こうして、上記コンタクトにおける銅配線
27を形成する銅のシリコン基板21への拡散バリアと
して、シリコンとの低抵抗コンタクトを与えるチタン膜
29を用いる一方、フィールド酸化膜26に対する上記
銅の拡散バリアとしてチタン膜29およびシリコン窒化
膜28を用いることによって、銅拡散によるデバイスの
劣化防止を実施できるのである。
【0016】また、上記シリコン窒化膜のサイドウォー
ル28をコンタクト内部に形成することにより、スパッ
タによって形成される低抵抗導電性薄膜(チタン膜29)
のコンタクトにおける段差被覆性を補強して拡散バリア
の段差被覆性を向上させることできる。そのために、万
一コンタクト側壁部においてチタン膜29の膜厚が薄く
なったとしても、上述の銅拡散のバリア性はシリコン窒
化膜のサイドウォール28で保証されるので、図3に示
す従来例の場合のように、素子の微細化に伴う配線の信
頼性の低下の問題が解消されるのである。
【0017】したがって、本実施例によれば、半導体装
置における安定したコンタクトを形成でき、半導体装置
形成プロセスおよび半導体装置の両面の信頼性が向上す
ると共に半導体装置の高集積化を図ることができ、高性
能ディバイスの実現が可能となるのである。
【0018】上記実施例においては、MOS−FETを
例に上げて、この発明の半導体装置の製造方法を説明し
ている。しかしながら、この発明はMOS−FETの製
造にのみに適用できるものではなく、要は、表面が部分
的に絶縁膜で被覆された半導体基板の開口部で基板への
拡散が懸念される低抵抗金属材料薄膜と半導体基板との
コンタクトを形成するような半導体装置であれば適用可
能である。
【0019】
【発明の効果】以上より明らかなように、この発明の半
導体装置の製造方法は、第1の絶縁膜によって部分的に
被覆された半導体基板上に第2の絶縁膜を堆積した後に
エッチバックして上記半導体基板の開口部にサイドウォ
ールを形成し、さらに低抵抗導電性薄膜を堆積し、この
低抵抗導電性薄膜上に上記低抵抗金属材料薄膜を堆積す
るようにしたので、上記開口部において、低抵抗金属材
料と半導体基板とは上記低抵抗導電性薄膜の拡散バリア
を介して低抵抗コンタクトを形成すると共に、上記低抵
抗金属材料の上記半導体基板への拡散が防止される。さ
らに、上記低抵抗金属材料薄膜と第1の絶縁膜との間に
は上記第2の絶縁膜のサイドウォールおよび低抵抗導電
性薄膜から成る拡散バリアが設けられて、上記低抵抗金
属材料の第1の絶縁膜への拡散が防止される。
【0020】また、上記開口部の側壁に形成される上記
サイドウォールによって、上記開口部における拡散バリ
アの段差被覆性が向上される。したがって、この発明に
よれば、優れた拡散バリア性を有する低抵抗配線が可能
になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の半導体装置の製造方法に係る各製造
工程における断面図である。
【図2】図1に示す製造方法によって製造されたMOS
−FETの断面図である。
【図3】従来の半導体装置の製造方法による配線材料と
半導体基板とが直接接触したMOS−FETの断面図で
ある。
【符号の説明】
11…半導体基板、 12,13…絶
縁膜、14…コンタクト、 15…サ
イドウォール、16…低抵抗導電性薄膜、
17…低抵抗金属材料薄膜、21…シリコン基板、
22…ソース部、23…ドレイン部、
24…ゲート部、26…フィールド酸化
膜、 27…銅配線、28…サイドウォー
ル、 29…チタン膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/90 C 7735−4M 21/336 29/784 (72)発明者 福島 信教 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面が絶縁膜によって部分的に被覆され
    た半導体基板上に低抵抗金属材料薄膜を形成して、上記
    半導体基板と低抵抗金属材料薄膜とを上記半導体基板の
    開口部において電気的に接触させる半導体装置の製造方
    法において、 表面が第1の絶縁膜によって部分的に被覆された上記半
    導体基板上に第2の絶縁膜を堆積した後にエッチバック
    して、上記開口部を形成する上記第1の絶縁膜の側面に
    上記第2の絶縁膜によるサイドウォールを形成する工程
    と、 少なくとも上記サイドウォールおよび開口部における半
    導体基板の表面に低抵抗導電性薄膜を堆積する工程と、 上記低抵抗導電性薄膜上に上記低抵抗金属材料薄膜を堆
    積する工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製造
    方法。
JP2243292A 1992-02-07 1992-02-07 半導体装置の製造方法 Expired - Lifetime JP2790388B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0926741A3 (en) * 1997-12-23 1999-11-03 Texas Instruments Incorporated Gate structure and method of forming same
KR100734085B1 (ko) * 2001-06-29 2007-07-02 주식회사 하이닉스반도체 반도체소자의 금속배선 형성방법
KR100735608B1 (ko) * 2001-04-11 2007-07-04 삼성전자주식회사 반도체 소자의 비어 콘택 형성방법

Cited By (3)

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EP0926741A3 (en) * 1997-12-23 1999-11-03 Texas Instruments Incorporated Gate structure and method of forming same
KR100735608B1 (ko) * 2001-04-11 2007-07-04 삼성전자주식회사 반도체 소자의 비어 콘택 형성방법
KR100734085B1 (ko) * 2001-06-29 2007-07-02 주식회사 하이닉스반도체 반도체소자의 금속배선 형성방법

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