JPH0799303A - シリコン半導体デバイスの多層状金属被覆系 - Google Patents
シリコン半導体デバイスの多層状金属被覆系Info
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- JPH0799303A JPH0799303A JP6129228A JP12922894A JPH0799303A JP H0799303 A JPH0799303 A JP H0799303A JP 6129228 A JP6129228 A JP 6129228A JP 12922894 A JP12922894 A JP 12922894A JP H0799303 A JPH0799303 A JP H0799303A
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 シリコン半導体デバイスのための多層状金属
被覆系を提供すること。 【構成】 Ｐ形とＮ形の両方のシリコン上に安定な低抵
抗性電気接点を形成する、シリコン半導体デバイス基板
（１４〜１８）上の多層状金属被覆系であって、シリコ
ン基板中の接点領域の表面上のチタンと金属ケイ化物と
から成る群から選択される導体の第１層（２６）と；第
１層上の非晶質タングステン及びシリコンの第２層（２
８）と；シリコン上の安定な低抵抗性電気接点を形成す
るために有効な、非晶質タングステン及びシリコン第２
層上のアルミニウムとアルミニウム合金とから成る群か
ら選択される要素の第３層（３０）とを含む前記多層状
金属被覆系。
被覆系を提供すること。 【構成】 Ｐ形とＮ形の両方のシリコン上に安定な低抵
抗性電気接点を形成する、シリコン半導体デバイス基板
（１４〜１８）上の多層状金属被覆系であって、シリコ
ン基板中の接点領域の表面上のチタンと金属ケイ化物と
から成る群から選択される導体の第１層（２６）と；第
１層上の非晶質タングステン及びシリコンの第２層（２
８）と；シリコン上の安定な低抵抗性電気接点を形成す
るために有効な、非晶質タングステン及びシリコン第２
層上のアルミニウムとアルミニウム合金とから成る群か
ら選択される要素の第３層（３０）とを含む前記多層状
金属被覆系。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はシリコン集積回路のため
の多層状金属被覆系に関する。さらに詳しくは、本発明
はアルミニウムーシリコン合金を含む改良された多層状
金属被覆系に関する。
の多層状金属被覆系に関する。さらに詳しくは、本発明
はアルミニウムーシリコン合金を含む改良された多層状
金属被覆系に関する。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウム又はアルミニウム合金は多
くのシリコン半導体デバイス、特に集積回路の単層金属
被覆として広く用いられている。しかし、アルミニウム
含有単層金属被覆はシリコン半導体デバイスの使用を低
温及び中温の加工条件と製品用途とに限定する。アルミ
ニウムとシリコンとは高温において相互拡散するので、
高温は使用することができない。高温に長時間暴露する
と、アルミニウムーシリコン相互拡散及び／又はシリコ
ン析出はシリコン集積回路（ＩＣ）上のアルミニウム含
有金属被覆層の重大な劣化を生ずる可能性がある。予期
しない接触抵抗が生ずることがある。この予期しない抵
抗が関連回路を設計通りに機能させないことになる。こ
の回路が全く機能しないことさえありうる。いずれにせ
よ、この問題とその影響とは周知であるので、ここでは
これ以上論じない。
くのシリコン半導体デバイス、特に集積回路の単層金属
被覆として広く用いられている。しかし、アルミニウム
含有単層金属被覆はシリコン半導体デバイスの使用を低
温及び中温の加工条件と製品用途とに限定する。アルミ
ニウムとシリコンとは高温において相互拡散するので、
高温は使用することができない。高温に長時間暴露する
と、アルミニウムーシリコン相互拡散及び／又はシリコ
ン析出はシリコン集積回路（ＩＣ）上のアルミニウム含
有金属被覆層の重大な劣化を生ずる可能性がある。予期
しない接触抵抗が生ずることがある。この予期しない抵
抗が関連回路を設計通りに機能させないことになる。こ
の回路が全く機能しないことさえありうる。いずれにせ
よ、この問題とその影響とは周知であるので、ここでは
これ以上論じない。
【０００３】ペレペズコ(Perepezko)等はかれらの米国
特許第４，３５０，９９４号と第４，４９４，１３６号
とにおいて、アルミニウムとシリコンの相互拡散の問題
を明白に認めている。かれらは金属被覆(metallizatio
n)パターン中のアルミニウムを他の金属と取り替えるこ
とを開示している。さらに詳しくは、かれらはアルミニ
ウムを非晶質耐火性の導電性物質の層と取り替えること
を開示している。この非晶質耐火性の導電性物質は金
属、又は耐熱性金属及び／又はメタロイドの化合物若し
くは合金であることができる。
特許第４，３５０，９９４号と第４，４９４，１３６号
とにおいて、アルミニウムとシリコンの相互拡散の問題
を明白に認めている。かれらは金属被覆(metallizatio
n)パターン中のアルミニウムを他の金属と取り替えるこ
とを開示している。さらに詳しくは、かれらはアルミニ
ウムを非晶質耐火性の導電性物質の層と取り替えること
を開示している。この非晶質耐火性の導電性物質は金
属、又は耐熱性金属及び／又はメタロイドの化合物若し
くは合金であることができる。
【０００４】ペレペズコ等は、かれらが考える非晶質物
質が非晶質状態に留まる限りシリコンと相互拡散しない
ことを開示している。この故に、この物質の非晶質状態
はシリコンに対する拡散バリヤーとして作用する。
質が非晶質状態に留まる限りシリコンと相互拡散しない
ことを開示している。この故に、この物質の非晶質状態
はシリコンに対する拡散バリヤーとして作用する。
【０００５】ペレペズコ等は、非晶質物質が加熱される
と結晶質物質に変化することを教示している。これが生
ずる特定の温度をここでは結晶化温度と呼ぶことにす
る。ペレペズコ等は、耐火性物質の結晶化温度が高く、
耐火性物質の共晶混合物では最も高いことも教示してい
る。この故に、共晶耐火性組成物が好ましい。
と結晶質物質に変化することを教示している。これが生
ずる特定の温度をここでは結晶化温度と呼ぶことにす
る。ペレペズコ等は、耐火性物質の結晶化温度が高く、
耐火性物質の共晶混合物では最も高いことも教示してい
る。この故に、共晶耐火性組成物が好ましい。
【０００６】ペレペズコ等は、ある一定の金属がある特
定の半導体と良好な質のオーム(ohmic)接触又はショッ
トキー(Schottky)接触を形成するかどうかを推測的に予
想することはできないので、適当な金属被覆物質の探索
が主として経験的であることを指摘している。本発明者
はこの研究結果に同意する。実際に、非晶質耐火性物質
は単独では商業的に充分な金属被覆層を形成しない。発
明者の経験はこれらの物質の導電率(specific conducti
vity)があまりにも低いことを示している。コウブチ(Ko
ubuchi)等の米国特許第４，９６５，６５６号では、こ
の問題が非晶質層上にアルミニウム層を用いることによ
っても解決されている。
定の半導体と良好な質のオーム(ohmic)接触又はショッ
トキー(Schottky)接触を形成するかどうかを推測的に予
想することはできないので、適当な金属被覆物質の探索
が主として経験的であることを指摘している。本発明者
はこの研究結果に同意する。実際に、非晶質耐火性物質
は単独では商業的に充分な金属被覆層を形成しない。発
明者の経験はこれらの物質の導電率(specific conducti
vity)があまりにも低いことを示している。コウブチ(Ko
ubuchi)等の米国特許第４，９６５，６５６号では、こ
の問題が非晶質層上にアルミニウム層を用いることによ
っても解決されている。
【０００７】換言すると、コウブチ等はシリコンＩＣ表
面とアルミニウム金属被覆層との間にペレペズコ等の非
晶質バリヤー層を用いている。コウブチ等は、ペレペズ
コ等と同様に、シリコン／アルミニウム相互拡散を意図
している。両者は使用可能である広範囲な非晶質耐火性
金属／メタロイドを挙げ、共晶組成物が好ましいことを
述べている。
面とアルミニウム金属被覆層との間にペレペズコ等の非
晶質バリヤー層を用いている。コウブチ等は、ペレペズ
コ等と同様に、シリコン／アルミニウム相互拡散を意図
している。両者は使用可能である広範囲な非晶質耐火性
金属／メタロイドを挙げ、共晶組成物が好ましいことを
述べている。
【０００８】さらに詳しくは、コウブチ等はアルミニウ
ム／シリコン相互拡散が加工問題であり、実用化(opera
tional)問題ではないことを述べている。コウブチ等は
不利な相互拡散がデバイスの金属被覆後の製造工程中の
加熱によって生じうると述べている。発明者はこの問題
を認識している；しかし、かれらはアルミニウム金属被
覆層がシリコンを含む（これはしばしば起こる）場合に
生ずる異なる問題を認識している。
ム／シリコン相互拡散が加工問題であり、実用化(opera
tional)問題ではないことを述べている。コウブチ等は
不利な相互拡散がデバイスの金属被覆後の製造工程中の
加熱によって生じうると述べている。発明者はこの問題
を認識している；しかし、かれらはアルミニウム金属被
覆層がシリコンを含む（これはしばしば起こる）場合に
生ずる異なる問題を認識している。
【０００９】頻繁に用いられるアルミニウム金属被覆合
金はシリコン１％と銅１％と残部のアルミニウムを含
む。シリコンのこの比較的少ない割合を用いて、シリコ
ンＩＣ表面上のアルミニウムの“スパイキング(spikin
g)"を防止する。しかし、これは上記の“異なる”問題
を惹起するためにも充分である。このようなアルミニウ
ム／シリコン合金によって、金属被覆後の加熱処理は、
高抵抗性のシリコン析出形成物(precipitate formatio
n)を金属被覆層中に接触窓(contact window)において優
先的に付着させることができる。これらの優先的形成物
はアルミニウム合金中のシリコン原子の偏析によって生
ずる。これらの優先的形成物はまた、金属被覆層におい
て下方の誘電性被膜中に段階的に(at steps)生ずる。こ
の故に、シリコン析出は相互拡散問題ではない。
金はシリコン１％と銅１％と残部のアルミニウムを含
む。シリコンのこの比較的少ない割合を用いて、シリコ
ンＩＣ表面上のアルミニウムの“スパイキング(spikin
g)"を防止する。しかし、これは上記の“異なる”問題
を惹起するためにも充分である。このようなアルミニウ
ム／シリコン合金によって、金属被覆後の加熱処理は、
高抵抗性のシリコン析出形成物(precipitate formatio
n)を金属被覆層中に接触窓(contact window)において優
先的に付着させることができる。これらの優先的形成物
はアルミニウム合金中のシリコン原子の偏析によって生
ずる。これらの優先的形成物はまた、金属被覆層におい
て下方の誘電性被膜中に段階的に(at steps)生ずる。こ
の故に、シリコン析出は相互拡散問題ではない。
【００１０】今までは、高抵抗性のシリコン析出形成物
が重大な問題を有さなかった。この理由はＩＣ金属被覆
接点サイズが約１．５μｍより大きかったからである。
これはシリコン析出形成物のサイズに比べてかなり大き
い。このような大きい接点サイズのＩＣでは、シリコン
析出形成物が特定の接点面積のごく少ない割合を占める
にすぎなかった。約１μｍ以下のＩＣ金属被覆の特徴サ
イズでは、このような析出形成物が接点面積のかなりの
割合を占める可能性があることを、発明者は発見した。
この割合は接触抵抗を異議のあるレベルにまで高めるた
めに充分である。ＩＣにおいて１接点領域においてさえ
もこのようなことが起こると、ＩＣはもはや予定通りに
機能することができなくなる。
が重大な問題を有さなかった。この理由はＩＣ金属被覆
接点サイズが約１．５μｍより大きかったからである。
これはシリコン析出形成物のサイズに比べてかなり大き
い。このような大きい接点サイズのＩＣでは、シリコン
析出形成物が特定の接点面積のごく少ない割合を占める
にすぎなかった。約１μｍ以下のＩＣ金属被覆の特徴サ
イズでは、このような析出形成物が接点面積のかなりの
割合を占める可能性があることを、発明者は発見した。
この割合は接触抵抗を異議のあるレベルにまで高めるた
めに充分である。ＩＣにおいて１接点領域においてさえ
もこのようなことが起こると、ＩＣはもはや予定通りに
機能することができなくなる。
【００１１】この解決策がアルミニウム合金中のシリコ
ン含量を単に減ずる又は除去することであると考えられ
る。しかし、この回答は簡単ではない。シリコン表面に
用いた場合のスパイキングを避けるためには、アルミニ
ウム金属被覆合金中に約１％のシリコンが好ましい。シ
リコン表面に接触する他の物質との予定外の相互作用を
排除することも考えられる。また、商業的製造者も実際
的な理由から微細な形態の用途にシリコン含有合金を用
いることを望む。かれらが大きい及び小さい特徴サイズ
の用途を有して、かれらの設備において１種のみの合金
を用いることを望む、及び／又はかれらによく知られて
いる合金を用いることを望むことが考えられる。一部の
製造者がアルミニウム合金へのシリコンの使用に他の副
次的な利益を認めることも考えられる。このような商業
的な製造者にとっては、金属被覆アルミニウム合金から
シリコン含量を除去することは好ましい選択ではない。
ン含量を単に減ずる又は除去することであると考えられ
る。しかし、この回答は簡単ではない。シリコン表面に
用いた場合のスパイキングを避けるためには、アルミニ
ウム金属被覆合金中に約１％のシリコンが好ましい。シ
リコン表面に接触する他の物質との予定外の相互作用を
排除することも考えられる。また、商業的製造者も実際
的な理由から微細な形態の用途にシリコン含有合金を用
いることを望む。かれらが大きい及び小さい特徴サイズ
の用途を有して、かれらの設備において１種のみの合金
を用いることを望む、及び／又はかれらによく知られて
いる合金を用いることを望むことが考えられる。一部の
製造者がアルミニウム合金へのシリコンの使用に他の副
次的な利益を認めることも考えられる。このような商業
的な製造者にとっては、金属被覆アルミニウム合金から
シリコン含量を除去することは好ましい選択ではない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明は改良された多
層状金属被覆系を提供することを目的とする。
層状金属被覆系を提供することを目的とする。
【００１３】本発明によると、特許請求の範囲に記載す
るような、多層状金属被覆系を提供する。
るような、多層状金属被覆系を提供する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明では、我々は第一
に、特に効果的な拡散バリヤーによって、アルミニウム
とシリコンとの相互拡散問題を解決する。このバリヤー
は非晶質タングステン／シリコンである。さらに、この
ような層が非晶質タングステン及びシリコン層上に付着
するときに、シリコン析出物が接触窓中に優先的に形成
されることはない。この故に、非晶質タングステン／シ
リコンもシリコン析出形成物の問題を解決する。ペレペ
ズコ等もコウブチ等も、非晶質タングステン及びシリコ
ンがアルミニウム金属被覆系におけるいずれかの目的に
重要であることを教えていない。
に、特に効果的な拡散バリヤーによって、アルミニウム
とシリコンとの相互拡散問題を解決する。このバリヤー
は非晶質タングステン／シリコンである。さらに、この
ような層が非晶質タングステン及びシリコン層上に付着
するときに、シリコン析出物が接触窓中に優先的に形成
されることはない。この故に、非晶質タングステン／シ
リコンもシリコン析出形成物の問題を解決する。ペレペ
ズコ等もコウブチ等も、非晶質タングステン及びシリコ
ンがアルミニウム金属被覆系におけるいずれかの目的に
重要であることを教えていない。
【００１５】これに反して、我々の特に有効な非晶質タ
ングステン及びシリコン物質はそれ自体の問題を有して
いる。これはＰ形シリコンとの接触抵抗問題である。非
晶質タングステン及びシリコン物質はシリコンに対する
良好な接着力を有する。従って、この物質がシリコンに
対して低い接触抵抗を有することが予想される筈であ
る。しかし、本発明では、非晶質タングステン及びシリ
コン物質がＰ形シリコンに対して良好な接点を一貫して
形成しないことを、我々は発見した。シリコン集積回路
は通常、金属被覆によって接触されなければならないＰ
形領域とＮ形領域の両方を有する。低抵抗性接点がこれ
らの領域の全てに対して予想通りに一貫して形成される
ことができないならば、金属被覆系は不充分である。本
発明はＰ形シリコン上の非晶質タングステン及びシリコ
ンの接触抵抗問題を非晶質タングステン及びシリコンの
下に付加的層を挿入することによって解決する。従っ
て、我々の付加的層は非晶質タングステン及びシリコン
有効利用のために重要であり、この層を以下で説明す
る。
ングステン及びシリコン物質はそれ自体の問題を有して
いる。これはＰ形シリコンとの接触抵抗問題である。非
晶質タングステン及びシリコン物質はシリコンに対する
良好な接着力を有する。従って、この物質がシリコンに
対して低い接触抵抗を有することが予想される筈であ
る。しかし、本発明では、非晶質タングステン及びシリ
コン物質がＰ形シリコンに対して良好な接点を一貫して
形成しないことを、我々は発見した。シリコン集積回路
は通常、金属被覆によって接触されなければならないＰ
形領域とＮ形領域の両方を有する。低抵抗性接点がこれ
らの領域の全てに対して予想通りに一貫して形成される
ことができないならば、金属被覆系は不充分である。本
発明はＰ形シリコン上の非晶質タングステン及びシリコ
ンの接触抵抗問題を非晶質タングステン及びシリコンの
下に付加的層を挿入することによって解決する。従っ
て、我々の付加的層は非晶質タングステン及びシリコン
有効利用のために重要であり、この層を以下で説明す
る。
【００１６】それ故、本発明としてＰ形とＮ形の両方の
シリコン上に安定な低抵抗性電気接点を形成する、シリ
コン半導体デバイス基板（１４〜１８）上の多層状金属
被覆系であって、シリコン基板中の接点領域の表面上の
チタンと金属ケイ化物とから成る群から選択される導体
の第１層（２６）と；第１層上の非晶質タングステン及
びシリコンの第２層（２８）と；シリコン上の安定な低
抵抗性電気接点を形成するために有効な、非晶質タング
ステン及びシリコン第２層上のアルミニウムとアルミニ
ウム合金とから成る群から選択される要素の第３層（３
０）とを含む前記多層状金属被覆系を提供する。
シリコン上に安定な低抵抗性電気接点を形成する、シリ
コン半導体デバイス基板（１４〜１８）上の多層状金属
被覆系であって、シリコン基板中の接点領域の表面上の
チタンと金属ケイ化物とから成る群から選択される導体
の第１層（２６）と；第１層上の非晶質タングステン及
びシリコンの第２層（２８）と；シリコン上の安定な低
抵抗性電気接点を形成するために有効な、非晶質タング
ステン及びシリコン第２層上のアルミニウムとアルミニ
ウム合金とから成る群から選択される要素の第３層（３
０）とを含む前記多層状金属被覆系を提供する。
【００１７】本発明はアルミニウム含有金属被覆系に非
常に有効なアルミニウムとシリコンとの間の拡散バリヤ
ーを商業的に用いるための手段を提供する。従って、充
分に理解されるアルミニウム型系の使用の選択が保護さ
れる。さらにまた、我々の拡散バリヤー物質はシリコン
含有アルミニウム合金上の異議のあるシリコン析出の形
成をも抑制する。従って、現在の小特徴サイズ用途への
シリコンを含む、周知の金属被覆アルミニウム合金の使
用が可能になる。さらに、バリヤー層としての非晶質タ
ングステン及びシリコンの使用から重要な副次的利益が
生ずる。非晶質タングステン及びシリコンはバリヤー層
として非常に有効であるので、特に薄いフィルムとして
用いることができ、金属被覆層の全体厚さを減ずること
ができる。金属被覆層の全体厚さを最小にすると、層の
縁におけるステップ高さが減ぜられる。このことは、続
いて加えられる被膜が特にマルチレベル金属被覆の一部
である場合に、このような被膜の最も有効な被覆を得る
ために重要である。
常に有効なアルミニウムとシリコンとの間の拡散バリヤ
ーを商業的に用いるための手段を提供する。従って、充
分に理解されるアルミニウム型系の使用の選択が保護さ
れる。さらにまた、我々の拡散バリヤー物質はシリコン
含有アルミニウム合金上の異議のあるシリコン析出の形
成をも抑制する。従って、現在の小特徴サイズ用途への
シリコンを含む、周知の金属被覆アルミニウム合金の使
用が可能になる。さらに、バリヤー層としての非晶質タ
ングステン及びシリコンの使用から重要な副次的利益が
生ずる。非晶質タングステン及びシリコンはバリヤー層
として非常に有効であるので、特に薄いフィルムとして
用いることができ、金属被覆層の全体厚さを減ずること
ができる。金属被覆層の全体厚さを最小にすると、層の
縁におけるステップ高さが減ぜられる。このことは、続
いて加えられる被膜が特にマルチレベル金属被覆の一部
である場合に、このような被膜の最も有効な被覆を得る
ために重要である。
【００１８】本発明はシリコンデバイス、特に集積回路
のための三層金属被覆系を提供する。
のための三層金属被覆系を提供する。
【００１９】本発明は、非晶質タングステン及びシリコ
ンがアルミニウムとシリコンとの相互拡散に対する特に
非常に有効なバリヤーである。
ンがアルミニウムとシリコンとの相互拡散に対する特に
非常に有効なバリヤーである。
【００２０】本発明は、小特徴サイズ金属被覆用途への
シリコン含有アルミニウム合金の使用を可能にする。
シリコン含有アルミニウム合金の使用を可能にする。
【００２１】Ｐ形及びＮ形シリコン領域の両方のアルミ
ニウム含有金属被覆層の下への極度に薄いバリヤー層の
使用を可能にする。本発明はチタン又はケイ化物の第１
層(initial layer)と、非晶質タングステン及びシリコ
ン層と、アルミニウム又はアルミニウム合金上部層(ove
r-layer)とを含む金属被覆系を用いてその利益を達成す
る。アルミニウム合金上部層は好ましくはシリコン含有
アルミニウム合金である。
ニウム含有金属被覆層の下への極度に薄いバリヤー層の
使用を可能にする。本発明はチタン又はケイ化物の第１
層(initial layer)と、非晶質タングステン及びシリコ
ン層と、アルミニウム又はアルミニウム合金上部層(ove
r-layer)とを含む金属被覆系を用いてその利益を達成す
る。アルミニウム合金上部層は好ましくはシリコン含有
アルミニウム合金である。
【００２２】
【実施例】本発明の実施態様を添付図面を参照しなが
ら、例としてのみ、以下で説明する、この添付図面にお
いては唯一の図が、三層金属被覆系を有し、Ｐ形導電性
シリコン領域とＮ形導電性シリコン領域の両方に対する
接点を含むシリコン集積回路の実施態様の表面部分の断
面図を示す。
ら、例としてのみ、以下で説明する、この添付図面にお
いては唯一の図が、三層金属被覆系を有し、Ｐ形導電性
シリコン領域とＮ形導電性シリコン領域の両方に対する
接点を含むシリコン集積回路の実施態様の表面部分の断
面図を示す。
【００２３】本発明の付着工程は商業的に用いられる、
既存のアルミニウム合金金属被覆プロセス中に容易に組
み込まれる。アルミニウム付着方法の有意な変化は必要
ではなく、異なる装置又は付加的な装置は必ずしも必要
ではない。従って、我々の新規な金属被覆系は商業的な
使用にとって魅力的である。これの魅力は高温操作に予
定される集積回路のみの用途に限定されない。本発明の
金属被覆系はアルミニウム合金、特にシリコン含有アル
ミニウム合金による小特徴サイズシリコンＩＣ用途への
使用に魅力的である。
既存のアルミニウム合金金属被覆プロセス中に容易に組
み込まれる。アルミニウム付着方法の有意な変化は必要
ではなく、異なる装置又は付加的な装置は必ずしも必要
ではない。従って、我々の新規な金属被覆系は商業的な
使用にとって魅力的である。これの魅力は高温操作に予
定される集積回路のみの用途に限定されない。本発明の
金属被覆系はアルミニウム合金、特にシリコン含有アル
ミニウム合金による小特徴サイズシリコンＩＣ用途への
使用に魅力的である。
【００２４】上述したように、本発明では、非晶質タン
グステン及びシリコンがＰ形シリコンに対して一貫して
かつ確実に低抵抗性接点を形成しないことが判明した。
このことは、非晶質タングステン及びシリコン拡散バリ
ヤー層のアルミニウム層の下への商業的使用を妨げる可
能性がある、非常に重要な要素である。
グステン及びシリコンがＰ形シリコンに対して一貫して
かつ確実に低抵抗性接点を形成しないことが判明した。
このことは、非晶質タングステン及びシリコン拡散バリ
ヤー層のアルミニウム層の下への商業的使用を妨げる可
能性がある、非常に重要な要素である。
【００２５】本発明では、チタン又はケイ化物層をシリ
コン表面上の少なくともそのＰ形領域上に付着させる三
層金属被覆系を提供する。このチタン又はケイ化物層は
Ｐ形とＮ形シリコンの両方に対して低抵抗性接点を一貫
して形成する。さらに、このチタン又はケイ化物接点は
シリコンに対して非常に粘着性である。この故に、これ
らは耐久性の低抵抗性接点である。
コン表面上の少なくともそのＰ形領域上に付着させる三
層金属被覆系を提供する。このチタン又はケイ化物層は
Ｐ形とＮ形シリコンの両方に対して低抵抗性接点を一貫
して形成する。さらに、このチタン又はケイ化物接点は
シリコンに対して非常に粘着性である。この故に、これ
らは耐久性の低抵抗性接点である。
【００２６】非晶質タングステン及びシリコンはシリコ
ン上のチタン又はケイ化物層に非常に良好に接着する。
さらに、非晶質タングステン及びシリコンは、Ｐ形シリ
コン領域とＮ形シリコン領域の両方の上に横たわるチタ
ン又はケイ化物層との低抵抗性電気接点を形成する。さ
らに、非晶質タングステン及びシリコンは上部のアルミ
ニウム又はアルミニウム合金金属被覆層、特にシリコン
含有アルミニウム合金に対して粘着性の低抵抗性接点を
形成する。
ン上のチタン又はケイ化物層に非常に良好に接着する。
さらに、非晶質タングステン及びシリコンは、Ｐ形シリ
コン領域とＮ形シリコン領域の両方の上に横たわるチタ
ン又はケイ化物層との低抵抗性電気接点を形成する。さ
らに、非晶質タングステン及びシリコンは上部のアルミ
ニウム又はアルミニウム合金金属被覆層、特にシリコン
含有アルミニウム合金に対して粘着性の低抵抗性接点を
形成する。
【００２７】図を説明すると、図示するシリコン集積回
路チップの実施態様１０は島様のＮ形領域１６中に挿入
した島様のＰ形領域１４を有する表面１２を含む。島領
域１６もシリコン集積回路１０のＰ形表面部分１８に挿
入される。この実施例では、シリコン集積回路チップ１
０の大部分(bulk)はＰ形導電率(conductivity)を有す
る。ブランケット(blanket)の酸化ケイ素被膜２０をシ
リコン表面１２上に付着させる。Ｐ形島様領域１４の側
方に配置される、Ｎ形島様領域１６の一部上に、酸化ケ
イ素被膜２０中の第１間隙(aperture)２２を配置する。
酸化ケイ素被膜２０中の第２間隙２４をＰ形島様領域１
４上に直接配置する、この第２間隙はＰ形島様領域１４
の周囲の内部に完全に含まれる。
路チップの実施態様１０は島様のＮ形領域１６中に挿入
した島様のＰ形領域１４を有する表面１２を含む。島領
域１６もシリコン集積回路１０のＰ形表面部分１８に挿
入される。この実施例では、シリコン集積回路チップ１
０の大部分(bulk)はＰ形導電率(conductivity)を有す
る。ブランケット(blanket)の酸化ケイ素被膜２０をシ
リコン表面１２上に付着させる。Ｐ形島様領域１４の側
方に配置される、Ｎ形島様領域１６の一部上に、酸化ケ
イ素被膜２０中の第１間隙(aperture)２２を配置する。
酸化ケイ素被膜２０中の第２間隙２４をＰ形島様領域１
４上に直接配置する、この第２間隙はＰ形島様領域１４
の周囲の内部に完全に含まれる。
【００２８】三層金属被覆パターンを酸化ケイ素被膜２
０上に配置する。この金属被覆パターンの一部分は間隙
２２内で露出されたシリコン表面部分１２’に接触す
る。第２部分は間隙２４内で露出されたシリコン表面部
分１２’に接触する。この三層金属被覆パターンは約
０．０３〜０．０５μｍ（３００〜５００Å）厚さであ
る、チタンの第１層又は下部層２６を含む。非晶質タン
グステン及びシリコンの第２層又は中間層２８をチタン
層２６上に配置する。この非晶質タングステン及びシリ
コン層２８はタングステン約７５原子％とシリコン２５
原子％とを含む。この非晶質タングステン及びシリコン
層２８は約０．０３〜０．０５μｍ（３００〜５００
Å）厚さである。この非晶質タングステン及びシリコン
層２８上にアルミニウム合金の比較的厚い層３０を配置
する。このアルミニウム合金層３０はアルミニウム約９
８重量％と、銅１重量％と、シリコン１重量％とを含
み、約０．５〜０．６μｍ（５，０００〜６，０００
Å）厚さである。
０上に配置する。この金属被覆パターンの一部分は間隙
２２内で露出されたシリコン表面部分１２’に接触す
る。第２部分は間隙２４内で露出されたシリコン表面部
分１２’に接触する。この三層金属被覆パターンは約
０．０３〜０．０５μｍ（３００〜５００Å）厚さであ
る、チタンの第１層又は下部層２６を含む。非晶質タン
グステン及びシリコンの第２層又は中間層２８をチタン
層２６上に配置する。この非晶質タングステン及びシリ
コン層２８はタングステン約７５原子％とシリコン２５
原子％とを含む。この非晶質タングステン及びシリコン
層２８は約０．０３〜０．０５μｍ（３００〜５００
Å）厚さである。この非晶質タングステン及びシリコン
層２８上にアルミニウム合金の比較的厚い層３０を配置
する。このアルミニウム合金層３０はアルミニウム約９
８重量％と、銅１重量％と、シリコン１重量％とを含
み、約０．５〜０．６μｍ（５，０００〜６，０００
Å）厚さである。
【００２９】図に示した部分の他に、実際のシリコン集
積回路デバイスは金属被覆パターンの上部に反射防止被
膜と不動態化(passivation)層とを有することができ
る。同様に、実際のシリコン集積回路デバイスは金属被
覆パターンと下部の酸化ケイ素層との間に表面平滑性ホ
スホシリケートガラス被膜を有することができる。図は
三層金属被覆系が集中的に注目されることを意図するの
で、これらの被膜は図示しない。
積回路デバイスは金属被覆パターンの上部に反射防止被
膜と不動態化(passivation)層とを有することができ
る。同様に、実際のシリコン集積回路デバイスは金属被
覆パターンと下部の酸化ケイ素層との間に表面平滑性ホ
スホシリケートガラス被膜を有することができる。図は
三層金属被覆系が集中的に注目されることを意図するの
で、これらの被膜は図示しない。
【００３０】上述したように、チタン層２６はシリコン
と非晶質タングステン及びシリコン層の両方に対して低
抵抗性接点を形成するので存在する。極度に薄いチタン
フィルムが使用可能である。この理由はシリコンと付着
後のチタンとの間に相互拡散が本質的に存在しないから
である。平らな、薄いフィルムは高温において長時間後
に安定に留まる。従って、上述したフィルムよりも明ら
かに厚いチタンフィルムを用いることには、可能な難点
があるこそすれ、利益がないように思われる。本質的
に、チタンフィルムは連続フィルムを形成するために充
分な厚さであることのみ必要とする。我々の経験では、
連続フィルムを得るためには約０．０３μｍ（３００
Å）が通常必要である。０．０５μｍ（５００Å）の厚
さはチタンフィルムが連続的であり、金属被覆ステップ
厚さを有意に増加させないことをより大きく保証する。
従って、約０．０３〜０．０５μｍ（３００〜５００
Å）厚さが好ましい。しかし、約０．１μｍ（１，００
０Å）までの厚さを用いることは特に不利ではないと考
えられる。
と非晶質タングステン及びシリコン層の両方に対して低
抵抗性接点を形成するので存在する。極度に薄いチタン
フィルムが使用可能である。この理由はシリコンと付着
後のチタンとの間に相互拡散が本質的に存在しないから
である。平らな、薄いフィルムは高温において長時間後
に安定に留まる。従って、上述したフィルムよりも明ら
かに厚いチタンフィルムを用いることには、可能な難点
があるこそすれ、利益がないように思われる。本質的
に、チタンフィルムは連続フィルムを形成するために充
分な厚さであることのみ必要とする。我々の経験では、
連続フィルムを得るためには約０．０３μｍ（３００
Å）が通常必要である。０．０５μｍ（５００Å）の厚
さはチタンフィルムが連続的であり、金属被覆ステップ
厚さを有意に増加させないことをより大きく保証する。
従って、約０．０３〜０．０５μｍ（３００〜５００
Å）厚さが好ましい。しかし、約０．１μｍ（１，００
０Å）までの厚さを用いることは特に不利ではないと考
えられる。
【００３１】約０．１μｍ（１，０００Å）を越える厚
さは金属被覆系に好ましくない直列抵抗(series resist
ance)をもたらしうるので、このような厚さを避けるこ
とが好ましい。また、このような厚さはチタン付着層中
に好ましくない応力を導入しがちであり、これがシリコ
ンへのチタンの接着に不利な影響を与える可能性があ
る。さらに、金属被覆系の全体厚さを低く保つために、
可能ならば、薄い厚さを用いることが一般に好ましい。
これは好ましくない応力蓄積を減ずる傾向があるのみで
はなく、金属被覆層のステップ高さを最小に維持する傾
向がある。これは後に加えられる被膜を良好に被覆させ
るのに役立つ。ステップ高さを低く維持することは、第
２レベルの金属被覆被膜の前に誘電性被膜を続いて加え
る予定である場合には特に重要である。
さは金属被覆系に好ましくない直列抵抗(series resist
ance)をもたらしうるので、このような厚さを避けるこ
とが好ましい。また、このような厚さはチタン付着層中
に好ましくない応力を導入しがちであり、これがシリコ
ンへのチタンの接着に不利な影響を与える可能性があ
る。さらに、金属被覆系の全体厚さを低く保つために、
可能ならば、薄い厚さを用いることが一般に好ましい。
これは好ましくない応力蓄積を減ずる傾向があるのみで
はなく、金属被覆層のステップ高さを最小に維持する傾
向がある。これは後に加えられる被膜を良好に被覆させ
るのに役立つ。ステップ高さを低く維持することは、第
２レベルの金属被覆被膜の前に誘電性被膜を続いて加え
る予定である場合には特に重要である。
【００３２】チタンは第１金属層２６として特に有用で
ある。チタンはシリコンと非晶質タングステン及びシリ
コンとに対して低い接触抵抗を有するのみでなく、非付
着性物質の間の接着を促進するために用いられているの
で、商業的製造者が既に熟知している金属フィルムでも
ある。本発明では、接着は論点ではない。他方では、チ
タンフィルム使用に対する商業的な熟知がそれの使用を
商業的に有利にしている。
ある。チタンはシリコンと非晶質タングステン及びシリ
コンとに対して低い接触抵抗を有するのみでなく、非付
着性物質の間の接着を促進するために用いられているの
で、商業的製造者が既に熟知している金属フィルムでも
ある。本発明では、接着は論点ではない。他方では、チ
タンフィルム使用に対する商業的な熟知がそれの使用を
商業的に有利にしている。
【００３３】他方では、ケイ化白金がＰ形とＮ形シリコ
ンの両方と、非晶質タングステン及びシリコン層とに対
して粘着性の低抵抗性接点を形成することも判明してい
る。ケイ化白金は一般に安定なフィルムであり、商業的
な半導体製造にとって周知の物質である。従って、ケイ
化白金は層２６のためにチタンの魅力的な代替え物であ
るが、チタンよりも必ずしも好ましいとは限らない。他
の幾つかのケイ化物も使用可能であるが、商業的に魅力
あるものとしては使用されないと考えられる。特に、ケ
イ化チタンとケイ化モリブデンとが有用であると考えら
れる。チタン層ほど好ましくないが、多くの遷移金属の
ケイ化物層も有用である。遷移金属とは、原子番号２１
〜２９、３９〜４７、５７〜５９及び８８より大きい原
子番号の金属を意味する。本発明者は、Ｐ形シリコン表
面１２と非晶質タングステン／シリコン層２８との間の
接触抵抗を有効にかつ一貫して減ずることができ、他の
状態で本出願に有用である、他の物質を知らない。
ンの両方と、非晶質タングステン及びシリコン層とに対
して粘着性の低抵抗性接点を形成することも判明してい
る。ケイ化白金は一般に安定なフィルムであり、商業的
な半導体製造にとって周知の物質である。従って、ケイ
化白金は層２６のためにチタンの魅力的な代替え物であ
るが、チタンよりも必ずしも好ましいとは限らない。他
の幾つかのケイ化物も使用可能であるが、商業的に魅力
あるものとしては使用されないと考えられる。特に、ケ
イ化チタンとケイ化モリブデンとが有用であると考えら
れる。チタン層ほど好ましくないが、多くの遷移金属の
ケイ化物層も有用である。遷移金属とは、原子番号２１
〜２９、３９〜４７、５７〜５９及び８８より大きい原
子番号の金属を意味する。本発明者は、Ｐ形シリコン表
面１２と非晶質タングステン／シリコン層２８との間の
接触抵抗を有効にかつ一貫して減ずることができ、他の
状態で本出願に有用である、他の物質を知らない。
【００３４】非晶質タングステン及びシリコン膜は高温
に長時間暴露した後にシリコン又はアルミニウムとの検
知可能な相互拡散を示さないように思われる。従って、
非晶質タングステン及びシリコン膜は非常に安定であ
る。非常に薄い非晶質タングステン及びシリコン膜さえ
もが上部のアルミニウム被覆層と下部のシリコン表面と
の間の拡散バリヤーとして作用する。非晶質タングステ
ン及びシリコン膜が連続的であるならば、この膜はシリ
コンとアルミニウムとの間の有効な拡散バリヤーとして
作用すると思われる。
に長時間暴露した後にシリコン又はアルミニウムとの検
知可能な相互拡散を示さないように思われる。従って、
非晶質タングステン及びシリコン膜は非常に安定であ
る。非常に薄い非晶質タングステン及びシリコン膜さえ
もが上部のアルミニウム被覆層と下部のシリコン表面と
の間の拡散バリヤーとして作用する。非晶質タングステ
ン及びシリコン膜が連続的であるならば、この膜はシリ
コンとアルミニウムとの間の有効な拡散バリヤーとして
作用すると思われる。
【００３５】発明者の経験は、非晶質タングステン及び
シリコン層２８中に僅か０．０３〜０．０５μｍ（３０
０〜５００Å）厚さを有する連続フィルムによって一貫
して有効な拡散バリヤーを形成することが可能であるこ
とを実証している。従って、層２８の好ましい厚さは本
質的にチタン層２６の厚さと同じである。より厚い非晶
質タングステン及びシリコン層を用いることを望む人が
いると考えられる。しかし、上述した同じ理由の幾つか
からチタン層２６には約０．１μｍ（１，０００Å）よ
り厚い非晶質タングステン及びシリコン層の使用を避け
ることが好ましい。要約すると、厚い被膜は高い直列抵
抗を生じ、接着力に不利な影響を与える可能性がある応
力を誘導することがある。金属被覆層の全体厚さを実際
的で有る限り薄く維持し、金属被覆“ステップ高さ”を
低く維持することには、かなりの利益が認められる。非
晶質タングステン及びシリコンバリヤー物質中のタング
ステンとシリコンとの割合は、共晶割合又は共晶割合に
近い割合を用いることが好ましい。これらの割合は非晶
質物質が非晶質状態から結晶質状態へ変化する温度を最
高にする。共晶割合とは、タングステン約７５原子％と
シリコン２５原子％を意味する。共晶割合に近い割合と
は、タングステン約７２〜７８原子％とシリコン２３〜
２８原子％を意味する。
シリコン層２８中に僅か０．０３〜０．０５μｍ（３０
０〜５００Å）厚さを有する連続フィルムによって一貫
して有効な拡散バリヤーを形成することが可能であるこ
とを実証している。従って、層２８の好ましい厚さは本
質的にチタン層２６の厚さと同じである。より厚い非晶
質タングステン及びシリコン層を用いることを望む人が
いると考えられる。しかし、上述した同じ理由の幾つか
からチタン層２６には約０．１μｍ（１，０００Å）よ
り厚い非晶質タングステン及びシリコン層の使用を避け
ることが好ましい。要約すると、厚い被膜は高い直列抵
抗を生じ、接着力に不利な影響を与える可能性がある応
力を誘導することがある。金属被覆層の全体厚さを実際
的で有る限り薄く維持し、金属被覆“ステップ高さ”を
低く維持することには、かなりの利益が認められる。非
晶質タングステン及びシリコンバリヤー物質中のタング
ステンとシリコンとの割合は、共晶割合又は共晶割合に
近い割合を用いることが好ましい。これらの割合は非晶
質物質が非晶質状態から結晶質状態へ変化する温度を最
高にする。共晶割合とは、タングステン約７５原子％と
シリコン２５原子％を意味する。共晶割合に近い割合と
は、タングステン約７２〜７８原子％とシリコン２３〜
２８原子％を意味する。
【００３６】非晶質タングステン／シリコン層中のタン
グステンとシリコンの他の割合も効果的に用いられてい
る。タングステン６５原子％とシリコン３５原子％の組
成物も効果的であった。他方では、共晶割合よりも実質
的に高いタングステン割合が用いられている。９０原子
％を越えるタングステン割合も、非晶質被膜として付着
させることができるならば、多少とも利益を与えること
ができるように思われる。しかし、組成が共晶組成から
離れれば離れるほど、拡散バリヤーがまだ有効である温
度が低くなることを理解しなければならない。従って、
このような組成は通常は好まれない。
グステンとシリコンの他の割合も効果的に用いられてい
る。タングステン６５原子％とシリコン３５原子％の組
成物も効果的であった。他方では、共晶割合よりも実質
的に高いタングステン割合が用いられている。９０原子
％を越えるタングステン割合も、非晶質被膜として付着
させることができるならば、多少とも利益を与えること
ができるように思われる。しかし、組成が共晶組成から
離れれば離れるほど、拡散バリヤーがまだ有効である温
度が低くなることを理解しなければならない。従って、
このような組成は通常は好まれない。
【００３７】非晶質物質は何らかの便利な方法によって
付着させることができる。ペレペズコ等とコウブチ等は
このような付着方法を教えており、かれらの教えはここ
に参考文献として関係する。使用可能な１方法は、被膜
を非晶質状態で付着するようにスパッター付着させるこ
とである。
付着させることができる。ペレペズコ等とコウブチ等は
このような付着方法を教えており、かれらの教えはここ
に参考文献として関係する。使用可能な１方法は、被膜
を非晶質状態で付着するようにスパッター付着させるこ
とである。
【００３８】アルミニウム層３０は一般に約０．５〜
０．６μｍ（５，０００〜６，０００Å）の厚さを有す
ることが好ましい。しかし、一部の製造者が０．８〜
１．０μｍ（８，０００〜１０，０００Å）の厚さをル
ーチンに用いていることが認められる。また、アルミニ
ウム層３０が約２．０μｍ（２，０００Å）までの厚さ
を有することが好ましい用途が存在することも認められ
る。後者の極端な厚さは、単一レベルの金属被覆を有
し、比較的大きい電流を扱うように設計される予定であ
る集積回路のために好ましい。アルミニウム層はかなり
延性である。この理由から、アルミニウムの比較的大き
い厚さは金属被覆層中にそれほど多くの応力を蓄積しな
い。他方では、上述したように、ステップ高さは如何な
る特定の用途のために実施可能で有る限り低く維持すべ
きである。金属被覆中の低いステップ高さはその後の層
の被覆を非常に均一にする。
０．６μｍ（５，０００〜６，０００Å）の厚さを有す
ることが好ましい。しかし、一部の製造者が０．８〜
１．０μｍ（８，０００〜１０，０００Å）の厚さをル
ーチンに用いていることが認められる。また、アルミニ
ウム層３０が約２．０μｍ（２，０００Å）までの厚さ
を有することが好ましい用途が存在することも認められ
る。後者の極端な厚さは、単一レベルの金属被覆を有
し、比較的大きい電流を扱うように設計される予定であ
る集積回路のために好ましい。アルミニウム層はかなり
延性である。この理由から、アルミニウムの比較的大き
い厚さは金属被覆層中にそれほど多くの応力を蓄積しな
い。他方では、上述したように、ステップ高さは如何な
る特定の用途のために実施可能で有る限り低く維持すべ
きである。金属被覆中の低いステップ高さはその後の層
の被覆を非常に均一にする。
【００３９】上述したように、単一レベル金属被覆にお
いてもアルミニウム層３０上に通常、他の被膜も加えら
れる。例えば、窒化ケイ素の被覆（図示せず）を不動態
化層として用いることができる。第２レベルの金属被覆
を加える予定である場合には、二重層金属被覆と同様
に、幾つかのより多くの被膜層が加えられる。ステップ
高さは実際に非常に重要になりうる。
いてもアルミニウム層３０上に通常、他の被膜も加えら
れる。例えば、窒化ケイ素の被覆（図示せず）を不動態
化層として用いることができる。第２レベルの金属被覆
を加える予定である場合には、二重層金属被覆と同様
に、幾つかのより多くの被膜層が加えられる。ステップ
高さは実際に非常に重要になりうる。
【００４０】上述したように、アルミニウム層３０は純
粋なアルミニウムでありうる。しかし、アルミニウム合
金、特に他のシリコンデバイスの金属被覆にも用いるこ
とができるアルミニウム合金が好ましい。
粋なアルミニウムでありうる。しかし、アルミニウム合
金、特に他のシリコンデバイスの金属被覆にも用いるこ
とができるアルミニウム合金が好ましい。
【００４１】大抵の商業的製造者が半導体等級のアルミ
ニウム合金を用いるべきだというかれら自身の好みを有
することが認められる。本発明の利益が半導体用途に用
いられる全てのアルミニウム金属被覆合金によって、特
にシリコン含有アルミニウム合金によって実現されるこ
とができると考えられる。
ニウム合金を用いるべきだというかれら自身の好みを有
することが認められる。本発明の利益が半導体用途に用
いられる全てのアルミニウム金属被覆合金によって、特
にシリコン含有アルミニウム合金によって実現されるこ
とができると考えられる。
【００４２】示した金属被覆パターンが、二重レベル金
属被覆系中に第１レベル金属被覆として用いるために非
常に重要であることを認めるべきである。他方では、半
導体製造者は１種類のみの金属被覆を製造することを好
むと思われる。従って、示した金属被覆は二重レベル金
属被覆系の第２レベルとしても使用可能である。同様な
理由から、これはアルミニウムとシリコンとの相互拡散
やシリコン偏析が問題ではないシリコンデバイス用途に
も使用可能である。この線に沿って、シリコンを含まな
いアルミニウム合金を上部層として用いることが好まし
い。例えば、この合金にシリコンを用いることには有意
な利益は認められず、金属被覆のために１種類のみのア
ルミニウム合金を用いることは望ましくない、及び／又
は他の金属被覆用途は存在しない。
属被覆系中に第１レベル金属被覆として用いるために非
常に重要であることを認めるべきである。他方では、半
導体製造者は１種類のみの金属被覆を製造することを好
むと思われる。従って、示した金属被覆は二重レベル金
属被覆系の第２レベルとしても使用可能である。同様な
理由から、これはアルミニウムとシリコンとの相互拡散
やシリコン偏析が問題ではないシリコンデバイス用途に
も使用可能である。この線に沿って、シリコンを含まな
いアルミニウム合金を上部層として用いることが好まし
い。例えば、この合金にシリコンを用いることには有意
な利益は認められず、金属被覆のために１種類のみのア
ルミニウム合金を用いることは望ましくない、及び／又
は他の金属被覆用途は存在しない。
【００４３】
【発明の効果】本発明の多層状金属被覆系は、アルミニ
ウムとシリコンとの相互拡散を非常に有効に抑制でき
る。
ウムとシリコンとの相互拡散を非常に有効に抑制でき
る。
【図１】三層金属被覆系を有し、Ｐ形導電性シリコン領
域とＮ形導電性シリコン領域の両方に対する接点を含む
シリコン集積回路の実施態様の表面部分の断面図。 １０． シリコン集積回路チップ １２． シリコン表面 １４． Ｐ形領域 １６． Ｎ形領域 ２２． 間隙 ２６． 下部層 ２８． 非晶質タングステン及びシリコン層 ３０． アルミニウム合金層
域とＮ形導電性シリコン領域の両方に対する接点を含む
シリコン集積回路の実施態様の表面部分の断面図。 １０． シリコン集積回路チップ １２． シリコン表面 １４． Ｐ形領域 １６． Ｎ形領域 ２２． 間隙 ２６． 下部層 ２８． 非晶質タングステン及びシリコン層 ３０． アルミニウム合金層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ランディー・アラン・ラッシュ アメリカ合衆国インディアナ州46902，コ コモ，モリー・コート 1703 (72)発明者 マイケル・スコット・ベアード アメリカ合衆国インディアナ州46901，コ コモ，クレセント・ドライブ 1003
Claims (10)
- 【請求項１】 Ｐ形とＮ形の両方のシリコン上に安定な
低抵抗性電気接点を形成する、シリコン半導体デバイス
基板（１４〜１８）上の多層状金属被覆系であって、シ
リコン基板中の接点領域の表面上のチタンと金属ケイ化
物とから成る群から選択される導体の第１層（２６）
と；第１層上の非晶質タングステン及びシリコンの第２
層（２８）と；シリコン上の安定な低抵抗性電気接点を
形成するために有効な、非晶質タングステン及びシリコ
ンの第２層上のアルミニウムとアルミニウム合金とから
成る群から選択される要素の第３層（３０）とを含む前
記多層状金属被覆系。 - 【請求項２】 Ｐ形シリコン表面領域並びにＮ形シリコ
ン表面領域との接触において低い接触抵抗を一貫して示
す、シリコン集積回路に適した金属被覆系において、シ
リコン基板中のＰ形接点領域の表面上のチタン、ケイ化
白金、ケイ化チタン及びケイ化モリブデンから成る群か
ら選択される導体の第１層（２６）と；非晶質から結晶
質への遷移温度を有する、第１層上の非晶質タングステ
ン及びシリコンの中間層（２８）と；Ｐ形シリコン上並
びにＮ形シリコン上に一貫して粘着性の、安定な低抵抗
性電気接点を形成するために有効な、非晶質タングステ
ン及びシリコン中間層上のアルミニウムとアルミニウム
合金とから成る群から選択される要素の上部層（３０）
とを含む前記多層状金属被覆系。 - 【請求項３】 Ｐ形シリコン領域との接触に低い接触抵
抗を一貫して示すシリコン集積回路のための三層アルミ
ニウム形金属被覆系において、Ｐ形シリコンに対して低
い接触抵抗と、後に加えられる非晶質タングステン及び
シリコン層に対して低い接触抵抗と、両方に対する良好
な接着力とを有する、シリコン基板中のＰ形接点領域
（１４）の表面上のチタンとケイ化白金とから成る群か
ら選択される物質の第１層（２６）と；シリコン基板
と、アルミニウムを含む上部層との間の相互拡散を防止
するための第１層上の非晶質タングステン及びシリコン
の第２層（２８）と；Ｐ形シリコン並びにＮ形シリコン
上に一貫して粘着性で、電気抵抗の低い接点を形成し、
このような接点がシリコン表面の直接上のこのようなア
ルミニウム合金の接点に比べて強化された熱安定性を示
す金属被覆系を製造するために有効な、低い電気抵抗の
横方向導電率を生ずる、非晶質タングステン及びシリコ
ン第２層上のシリコン含有アルミニウム合金の比較的厚
い第３層（３０）とを含む前記金属被覆系。 - 【請求項４】 第１層と第２層とが実質的に約０．１μ
ｍ以下の厚さを有し、第３層が実質的に約２．０μｍ以
下の厚さを有する請求項３記載の金属被覆系。 - 【請求項５】 非晶質タングステン／シリコン第２層
（２８）中のタングステンとシリコンの割合が実質的に
共晶割合である請求項３記載の金属被覆系。 - 【請求項６】 第１層と第２層とがそれぞれ実質的に約
０．０５μｍ以下の厚さであり、非晶質タングステン／
シリコン第２層（２８）中のタングステンとシリコンの
割合が実質的に共晶割合である請求項３記載の金属被覆
系。 - 【請求項７】 第１層がチタンである請求項３記載の金
属被覆系。 - 【請求項８】 第１層がケイ化白金である請求項３記載
の金属被覆系。 - 【請求項９】 Ｐ形シリコン領域との接触に低い接触抵
抗を一貫して示すシリコン集積回路のための三層アルミ
ニウム形金属被覆系において、Ｐ形シリコンに対して低
い接触抵抗と、後に加えられる非晶質タングステン及び
シリコン層に対して低い接触抵抗と、両方に対する良好
な接着力とを有する、シリコン基板中のＰ形接点領域
（１４）の表面上のチタンとケイ化白金とから成る群か
ら選択される物質の第１層（２６）と；シリコン基板
と、アルミニウムを含む上部層との間の相互拡散を防止
するための第１層上の、タングステンとシリコンの割合
が実質的に共晶割合である非晶質タングステン及びシリ
コンの第２層（２８）と；Ｐ形シリコン並びにＮ形シリ
コン上に一貫して粘着性で、電気抵抗の低い接点を形成
し、このような接点がシリコン表面の直接上のこのよう
なアルミニウム合金の接点に比べて強化された熱安定性
を示す金属被覆系を製造するために有効な、低い電気抵
抗の横方向導電率を生ずる、非晶質タングステン及びシ
リコン第２層上のシリコン含有アルミニウム合金の比較
的厚い第３層（３０）とを含む前記金属被覆系。 - 【請求項１０】 Ｐ形シリコン領域との接触に低い接触
抵抗を一貫して示すシリコン集積回路のための三層アル
ミニウム形金属被覆系において、Ｐ形シリコンに対して
低い接触抵抗と、後に加えられる非晶質タングステン及
びシリコン層に対して低い接触抵抗と、両方に対する良
好な接着力とを有する、シリコン基板中のＰ形接点領域
（１４）の表面上のチタンとケイ化白金とから成る群か
ら選択される物質の第１層（２６）と；シリコン基板
と、アルミニウムを含む上部層との間の相互拡散を防止
するための第１層上の非晶質タングステン及びシリコン
の第２層（２８）と；Ｐ形シリコン並びにＮ形シリコン
上に一貫して粘着性で、電気抵抗の低い接点を形成し、
このような接点がシリコン表面の直接上のこのようなア
ルミニウム合金の接点に比べて強化された熱安定性を示
す金属被覆系を製造するために有効な、低い電気抵抗の
横方向導電率を生ずる、非晶質タングステン及びシリコ
ン第２層上のシリコン含有アルミニウム合金の比較的厚
い第３層（３０）とを含み、第１層と第２層とがそれぞ
れ実質的に約０．０５μｍ以下の厚さであり、非晶質タ
ングステン及びシリコン第２層（２８）中のタングステ
ンとシリコンの割合が実質的に共晶割合である前記金属
被覆系。
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