JPS6235538A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS6235538A JPS6235538A JP17405785A JP17405785A JPS6235538A JP S6235538 A JPS6235538 A JP S6235538A JP 17405785 A JP17405785 A JP 17405785A JP 17405785 A JP17405785 A JP 17405785A JP S6235538 A JPS6235538 A JP S6235538A
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Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- 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】
〔発明の技術分野〕
本発明は、積層構造を有する高密度、高集積度の半導体
装置に係わり、特に上層と下層との配線層間接続の改良
をはかった半導体装置に関する。
装置に係わり、特に上層と下層との配線層間接続の改良
をはかった半導体装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点）
近年、半導体集積回路の高密度化に伴い、配線抵抗、配
線間コンタクト抵抗、配線と基板とのコンタクト抵抗等
の低減化が必要となっている。また、上層に抵抗として
半導体配線を引き回すことも、例えば抵抗負荷型メモリ
セル（スタティックＲＡＭ）のＣ−ＭＯ８回路等では重
要となっている。
線間コンタクト抵抗、配線と基板とのコンタクト抵抗等
の低減化が必要となっている。また、上層に抵抗として
半導体配線を引き回すことも、例えば抵抗負荷型メモリ
セル（スタティックＲＡＭ）のＣ−ＭＯ８回路等では重
要となっている。
一方、配線材料としては、熱的な安定性と電気点金属を
配線するのが効果的である。しかしながら、高融点金属
の中でシリコンとの反応温度が最も高いとされるタング
ステンさえ、７００ ［℃］以上の加熱工程を通過させ
ることにより、容易に珪化物反応が起こる。従って、第
８図（ａ）に示す如くシリコン層８１上の酸化膜８２に
開口したのため、接続孔を埋めることは極めて困難であ
る。
配線するのが効果的である。しかしながら、高融点金属
の中でシリコンとの反応温度が最も高いとされるタング
ステンさえ、７００ ［℃］以上の加熱工程を通過させ
ることにより、容易に珪化物反応が起こる。従って、第
８図（ａ）に示す如くシリコン層８１上の酸化膜８２に
開口したのため、接続孔を埋めることは極めて困難であ
る。
即ち、珪化物化により形成されたタングステン珪化物８
４は、シリコン［８１の中に埋没するのである。また、
珪化物化することにより、タングステンの抵抗が１桁以
上も増加する等の問題があった。
４は、シリコン［８１の中に埋没するのである。また、
珪化物化することにより、タングステンの抵抗が１桁以
上も増加する等の問題があった。
〔発明の目的）
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、上下層半導体間の配線抵抗を増大させ
ることなく、高融点金属を用いた立体配線構造を実現す
ることができ、高密度化及び高集積化に適した半導体装
置を提供することに−ある。
とするところは、上下層半導体間の配線抵抗を増大させ
ることなく、高融点金属を用いた立体配線構造を実現す
ることができ、高密度化及び高集積化に適した半導体装
置を提供することに−ある。
本発明の母子は、高融点金属に加え高温熱処理でも安定
な高融点金属窒化物を用いることにより、高融点金属の
珪化物化を防止することにある。
な高融点金属窒化物を用いることにより、高融点金属の
珪化物化を防止することにある。
１体層を積層し、それぞれの半導体層に所定の素子を形
成した半導体装置において、上下半導体層の配ＩＩ層間
接続に高融点金属を用い、且つ該高融点金属と前記各半
導体層との接続部を高融産金、３の窒化物で形成するよ
うにしたものである。
成した半導体装置において、上下半導体層の配ＩＩ層間
接続に高融点金属を用い、且つ該高融点金属と前記各半
導体層との接続部を高融産金、３の窒化物で形成するよ
うにしたものである。
本発明によれば、上下層間の配線部のシリコン１と接触
する部分が高融点金属窒化物で形成されており、この金
属窒化物は金属に比して極めて安定なものであり、半導
体製造工程における熱処理（１０００℃前後）でも珪化
物化しない。このため、シリコン層と接触しない高融点
金属が珪化物化することを未然に防止できる。従って、
低抵抗立体配線を実現することができ、半導体装置の高
密度化及び高集積化に極めて有効である。
する部分が高融点金属窒化物で形成されており、この金
属窒化物は金属に比して極めて安定なものであり、半導
体製造工程における熱処理（１０００℃前後）でも珪化
物化しない。このため、シリコン層と接触しない高融点
金属が珪化物化することを未然に防止できる。従って、
低抵抗立体配線を実現することができ、半導体装置の高
密度化及び高集積化に極めて有効である。
以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
・第１図は本発明の一実施例に係わる半導体装置の要部
構成を示す断面図である。図中１１はシリコン基板で、
この基板１１の表面には拡散！１１２が選択形成されて
いる。シリコン基板１１上にはシリコン酸化摸１３を介
してシリコン偶１７が形成され、このシリコン層１７の
一部に拡散！１１１８が形成されている。そして、上記
拡散１１２゜・１８との接続に、高融点金属摸１５及び
高融点台−属窒化！１１４．１６のサンドインチ構造が
用いらｉている。なお、図には示さないが、シリコン基
、゛−板１１及びシリコン１１１７にはそれぞれ所定の
素−子が形成され、各素子の一部が拡散１’！１２．１
８にそれぞれ接続されるものとなっている。
構成を示す断面図である。図中１１はシリコン基板で、
この基板１１の表面には拡散！１１２が選択形成されて
いる。シリコン基板１１上にはシリコン酸化摸１３を介
してシリコン偶１７が形成され、このシリコン層１７の
一部に拡散！１１１８が形成されている。そして、上記
拡散１１２゜・１８との接続に、高融点金属摸１５及び
高融点台−属窒化！１１４．１６のサンドインチ構造が
用いらｉている。なお、図には示さないが、シリコン基
、゛−板１１及びシリコン１１１７にはそれぞれ所定の
素−子が形成され、各素子の一部が拡散１’！１２．１
８にそれぞれ接続されるものとなっている。
次に、上記構造の半導体装置の製造方法について説明す
る。
る。
まず、第２図（ａ）に示す如く、面方位（１００）、比
抵抗６〜８［Ωｃｔｎ ］のＰ型シリコン基板１１の表
面の所望領域に、加速電圧３゜［ＫｅＶ］で例えばＡｓ
＋を３ｘ １０” ［ｃ／ｌＩ’ ］イオン注入し、
その後９００ ［℃］、３０分の熱処理を行い、高濃度
不純物拡散層１２を形成した。
抵抗６〜８［Ωｃｔｎ ］のＰ型シリコン基板１１の表
面の所望領域に、加速電圧３゜［ＫｅＶ］で例えばＡｓ
＋を３ｘ １０” ［ｃ／ｌＩ’ ］イオン注入し、
その後９００ ［℃］、３０分の熱処理を行い、高濃度
不純物拡散層１２を形成した。
続いて、ＬＰＣＶＤ法で基板１１上の全面に厚さ１．５
［μｍ］のシリコン酸化膜１３を堆積し、通常のフ第１
〜リソグラフィとＲＩＥ技術により、０．７［μｍ口］
のコンタクトホール１３ａを形成した。
［μｍ］のシリコン酸化膜１３を堆積し、通常のフ第１
〜リソグラフィとＲＩＥ技術により、０．７［μｍ口］
のコンタクトホール１３ａを形成した。
次いで、スパッタリング装置を用い、窒素とアルゴンと
の混合ガス雰囲気中（圧力１ ［履ｔＯｒｒ］１４′を
形成した。
の混合ガス雰囲気中（圧力１ ［履ｔＯｒｒ］１４′を
形成した。
次いで、ＬＰＣＶＤ法を用いて、全面にタングステン膜
１５を被着し、ＲＩＥエッチバックで酸化ｊｌ１１３上
のタングステン膜を除去した。これにより、第２図（Ｃ
）に示す如くコンタクトホール１３ａの中にタングステ
ン膜１５が埋込み形成された。なお、上記エッチバック
は、コンタクトホール１３ａ内のタングステン膜１５の
表面がシリコン酸化１１３の表面より僅かに低くなる程
度とした。
１５を被着し、ＲＩＥエッチバックで酸化ｊｌ１１３上
のタングステン膜を除去した。これにより、第２図（Ｃ
）に示す如くコンタクトホール１３ａの中にタングステ
ン膜１５が埋込み形成された。なお、上記エッチバック
は、コンタクトホール１３ａ内のタングステン膜１５の
表面がシリコン酸化１１３の表面より僅かに低くなる程
度とした。
次いで、第２図（ｄ）に示す如く、コンタクトホール１
３ａ内に再びＴｉＮ合金層１６′をバイアススパッタで
埋込み、タングステン膿１５をＴｉＮ合金層１４’、１
６’で挟んだサンドイッチ構造を形成した。その後、８
００［℃］、３０分の熱処理を行い、ＴｉＮ合金層１４
’、１６’をそれぞれ化合物化した。
３ａ内に再びＴｉＮ合金層１６′をバイアススパッタで
埋込み、タングステン膿１５をＴｉＮ合金層１４’、１
６’で挟んだサンドイッチ構造を形成した。その後、８
００［℃］、３０分の熱処理を行い、ＴｉＮ合金層１４
’、１６’をそれぞれ化合物化した。
次いで、全面に厚さ０．３［μｍ１のシリコン層１７を
ＬＰＣＶＤ法で被着し、前記拡散層１８を形成すべき部
分に加速電圧４０ ［ＫｅＶ］でＡＳ＋を１Ｘ１０１４
［α）１イオン注入し、さ−前記第１図に示す構造が実
現されることになる。
ＬＰＣＶＤ法で被着し、前記拡散層１８を形成すべき部
分に加速電圧４０ ［ＫｅＶ］でＡＳ＋を１Ｘ１０１４
［α）１イオン注入し、さ−前記第１図に示す構造が実
現されることになる。
応を起こさず、比抵抗１０’［０ｃｍ ］は保たれる不
純物拡散層１２．１８）とのコンタクト特性は良好であ
り、接触抵抗は１０４［ΩＣａｂ２］であった。
純物拡散層１２．１８）とのコンタクト特性は良好であ
り、接触抵抗は１０４［ΩＣａｂ２］であった。
このように本実施例によれば、上下シリコン層の拡散層
１２．１８間の接続にタングステン躾１５をＴｉＮｇｌ
１４．１６で挟んだサンドインチ構造を用いることによ
り、タングステン摸１５の珪化物化を防止することがで
きる。さらに、ＴＡＮとシリコンとの接触抵抗も低いこ
とから、配線抵抗の低減化をはかり得る。即ち、タング
ステン等の高融点金属を用いた低抵抗の立体配線構造を
実現でき、半導体装置の高密度化及び高集積化に極めて
有効である。
１２．１８間の接続にタングステン躾１５をＴｉＮｇｌ
１４．１６で挟んだサンドインチ構造を用いることによ
り、タングステン摸１５の珪化物化を防止することがで
きる。さらに、ＴＡＮとシリコンとの接触抵抗も低いこ
とから、配線抵抗の低減化をはかり得る。即ち、タング
ステン等の高融点金属を用いた低抵抗の立体配線構造を
実現でき、半導体装置の高密度化及び高集積化に極めて
有効である。
予め設けたコンタクトホールに対し、高融点金属°１コ
ン酸化１３３を形成し、この酸化！１１３３のコーンタ
クトホールを高融点金属窒化Ｉｔ！Ｊ３４でカバーーパ
′１ するようにしたものである。この場合、前記高融点金属
窒化膜１４の形成に対し、高融点金属窒化、３３４の形
成が容易になる。
ン酸化１３３を形成し、この酸化！１１３３のコーンタ
クトホールを高融点金属窒化Ｉｔ！Ｊ３４でカバーーパ
′１ するようにしたものである。この場合、前記高融点金属
窒化膜１４の形成に対し、高融点金属窒化、３３４の形
成が容易になる。
第４図は、下層素子に対する配線層４２（金属窒化物或
いは高濃度不純物拡散シリコン膜）上に、高融点金属窒
化ｍ４４を堆積した複合配線層と、上層シリコン！ｉ１
７に形成された高１ｒ！１不純物拡散層１８とを結線す
る際に、高融点金属膜１５の埋込みと高融点金属窒化膜
１６とを配線として用いたものである。この場合、実質
的に上層と下層とは、第１図の埋込み配線構造と同様な
積層構造で接続される。
いは高濃度不純物拡散シリコン膜）上に、高融点金属窒
化ｍ４４を堆積した複合配線層と、上層シリコン！ｉ１
７に形成された高１ｒ！１不純物拡散層１８とを結線す
る際に、高融点金属膜１５の埋込みと高融点金属窒化膜
１６とを配線として用いたものである。この場合、実質
的に上層と下層とは、第１図の埋込み配線構造と同様な
積層構造で接続される。
第５図は、第４図における横型配線層上にざらに低抵抗
の高融点金属膜５５を積層させ、第４図の最下層である
配線層４２を省略したものである。
の高融点金属膜５５を積層させ、第４図の最下層である
配線層４２を省略したものである。
第６図は、接続すべき拡散層（配線層）１２゜１８が上
下に重なっていないとき、中間層としての高融点金属膜
を２層構造とし、一方の高融点金属膜６５を横方向に配
設して上下層の接続をとる一属模を高融点金属窒化膜で
挟んだサンドイッチ構造を用いているので、前記第１図
及び第２図に示した実施例と同様の効果が得られる。
下に重なっていないとき、中間層としての高融点金属膜
を２層構造とし、一方の高融点金属膜６５を横方向に配
設して上下層の接続をとる一属模を高融点金属窒化膜で
挟んだサンドイッチ構造を用いているので、前記第１図
及び第２図に示した実施例と同様の効果が得られる。
なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない。例えば、前記積ＩＩ構造におけるシリコンと接触
する高融点金属窒化物としては、ＴｉＮ以外にＺｒＮ、
ＨｆＮでもよく、さらに上下の金属窒化物膜として異な
る金属を用いてもよい。また、中間層としての高融点金
属は、Ｗ以外にＭＯ或いはこれらの合金であってもよい
。ざらに、高融点金属膜を高融点金属窒化膜で挟んだ積
層構造の製造方法は、前記第２図に何等限定されるもの
ではなく、仕様に応じて適宜変更可能である。その他、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施す
ることができる。
ない。例えば、前記積ＩＩ構造におけるシリコンと接触
する高融点金属窒化物としては、ＴｉＮ以外にＺｒＮ、
ＨｆＮでもよく、さらに上下の金属窒化物膜として異な
る金属を用いてもよい。また、中間層としての高融点金
属は、Ｗ以外にＭＯ或いはこれらの合金であってもよい
。ざらに、高融点金属膜を高融点金属窒化膜で挟んだ積
層構造の製造方法は、前記第２図に何等限定されるもの
ではなく、仕様に応じて適宜変更可能である。その他、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施す
ることができる。
第１図は本発明の一実施例に係わる半導体装置るための
断面図である。 ）１１・・・シリコン基板、１２．１８−・・高濃度不
純物拡散層、１３・・・シリコン酸化膜、１４．１６・
・・イ 、ＴｉＮ膜（高融点金属窒化膜）、１４’ 、１６’・
・・ＴｉＮ合金層、１５・・・タングステン膿（高融点
金属膜）、１７・・・シリコン層。 出願人 工業技術院長 等々力 達 第１図 第３図 第４図 第２ 図 第５図 第６図 第７図
断面図である。 ）１１・・・シリコン基板、１２．１８−・・高濃度不
純物拡散層、１３・・・シリコン酸化膜、１４．１６・
・・イ 、ＴｉＮ膜（高融点金属窒化膜）、１４’ 、１６’・
・・ＴｉＮ合金層、１５・・・タングステン膿（高融点
金属膜）、１７・・・シリコン層。 出願人 工業技術院長 等々力 達 第１図 第３図 第４図 第２ 図 第５図 第６図 第７図
Claims (3)
- （１）絶縁層を介して半導体層を積層し、それぞれの半
導体層に所定の素子を形成した半導体装置において、上
下半導体層の配線層間接続に高融点金属を用い、且つ該
高融点金属と前記各半導体層との接続部を高融点金属の
窒化物で形成してなることを特徴とする半導体装置。 - （２）前記接続部以外の高融点金属はＭｏ、Ｗ或いはこ
れらの合金であり、前記接続部の高融点金属窒化物はＴ
ｉＮ、ＺｒＮ或いはＨｆＮであることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の半導体装置。 - （３）前記各半導体層は、シリコンであることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17405785A JPS6235538A (ja) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17405785A JPS6235538A (ja) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6235538A true JPS6235538A (ja) | 1987-02-16 |
| JPH0422339B2 JPH0422339B2 (ja) | 1992-04-16 |
Family
ID=15971863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17405785A Granted JPS6235538A (ja) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6235538A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6427243A (en) * | 1987-03-30 | 1989-01-30 | Ibm | Conductive structure for semiconductor device |
| JPH01298717A (ja) * | 1988-05-27 | 1989-12-01 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体装置の製造方法 |
-
1985
- 1985-08-09 JP JP17405785A patent/JPS6235538A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6427243A (en) * | 1987-03-30 | 1989-01-30 | Ibm | Conductive structure for semiconductor device |
| JPH01298717A (ja) * | 1988-05-27 | 1989-12-01 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体装置の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0422339B2 (ja) | 1992-04-16 |
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