JPS63104448A - 半導体集積回路装置 - 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に関し、特に、配線のコ
ンタクト部にバリア金属膜を有する半導体集積回路装置
に適用して有効な技術に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、多層配線構造を有する半導体集積回路装置におい
ては、層間絶縁膜に設けられたコンタクトホールを通じ
て下層の例えば多結晶シリコン膜と上層のアルミニウム
配線とを接続する際に、これらを直接接触させず、その
間に例えばＴｉＷ膜のようなバリア金属膜を介在させる
ことにより上層のアルミニウム配線と下層の多結晶シリ
コン膜との合金化反応を防止する技術が用いられている
。

本発明者は、このバリア金属をコンタクトホール部に用
いた半導体集積回路装置について検討した。以下は公知
とされた技術ではないが、本発明者の検討した技術であ
り、その概要は次のとおりである。

すなわち、本発明者の検討した技術においては、例えば
下層の多結晶シリコン膜を形成した後、全面に層間絶縁
膜を形成し、この層間絶縁膜にコンタクトホールを形成
する。次に、全面にバリア金属膜を形成した後、さらに
全面にアルミニウム膜を形成する。次に、このアルミニ
ウム膜を例えば反応性イオンエツチング（ＲＩＥ）のよ
うな異方性エツチングにより所定形状にパターンニング
して上層配線を形成した後、引き続いてこの配線をマス
クとしてバリア金属膜をエツチングすることによりこの
配線と同一形状にパターンニングしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述のようにＬ層のアルミニラ１１膜と
バリア金属膜とを同時にエツチングしているため、下地
表面の段差部でバリア金属膜のエツチング残りが生じ、
この結果、隣接するアルミニウム配線間のショート不良
が生じてしまうという問題がある。また、アルミニウム
配線の下にはこれと同一形状のバリア金属膜が存在する
ため、このアルミニウム配線とより上層の配線とを接続
するためのコンタクトホールをこのアルミニウム配線の
端部に対応する部分における層間絶縁膜にエツチングに
より形成した時には、このコンタクトポールに前記アル
ミニウム配線とバリア金属膜との二層膜の端部が露出す
る。ところが、この二層膜を構成する各膜の材料は異な
るので、これらの間の化学ポテンシャルは異なる。この
結果、コンタクトホールを形成するためのエツチング時
にこのコンタク１〜ホール内に残留する反応生成物や水
分等の介在により、このコンタクトホールに露出した二
層膜の前記でいわゆる局部電池作用による化学反応が生
じ、これにより配線の腐蝕が生じたり、配線の表面に絶
縁性被膜が形成されて配線間の導通不良が生じてしまう
という問題もある。

本発明の目的は、配線のショート不良を防止することか
可能な技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、配線の腐蝕等による不良を防止す
ることが可能な技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。

〔問題点を解決するための手段〕

３一 本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、コンタクトホールの近傍にのみバリア金属膜
を設けている。

〔作　用〕

上記した手段によれば、バリア金属膜を最適な条件でエ
ツチングすることによりエツチング残りが生じるのを防
止することができるので、配線のショート不良を防止す
ることができる。また、バリア金属膜に接触して設けら
れる配線よりも上層の配線のための他のコンタクトホー
ルにはこのバリア金属膜が露出しない構造とすることが
できるので、局部電池作用による化学反応を防止するこ
とができ、このため配線の腐蝕等による不良を防止する
ことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の構成について、一実施例に基づき図面を
参照しながら説明する。

なお、全図において、同一の機能を有するものには同一
の符号を付け、その繰り返しの説明は省路する。

第１図に示すように、本実施例によるバイポーラＬＳＩ
においては、例えばＰ型シリコン基板のような半導体基
板ｌの表面に例えばｎ３型の埋め込み層２が設けられ、
この半導体基板１上に例えばｎ−型シリコンのようなエ
ピタキシャル層３が設けられている。このエピタキシャ
ル層３中には、例えばＳ」０２膜のようなフィールド絶
縁膜４が選択的に設けられ、これにより素子分離及び素
子内の分離が行われている。このフィールド絶縁膜４で
囲まれた一方の部分におけるエピタキシャル層３中には
例えばｐ型のベース領域５及び例えばＰ＋型のクラフト
ベース領域６が設けられ、さらにこのベース領域５中に
例えばｎ７型のエミッタ領域７が設けられている。これ
らのエミッタ領域７、ベース領域５及びこのベース領域
５の下方におけるエピタキシャル層３から成るコレクタ
領域により、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタＴが構成
される。

一方、フィールド絶縁膜４によりこのトランジスタＴと
分離された他方の部分のエピタキシャル層３中には、前
記埋め込み層２と接続された例えばｎ”型のコレクタ取
り出し領域８が設けられている。

符号９は例えば５１０２膜のような絶縁膜であり、符号
ＪＯは例えばＳｉ３Ｎ４膜のような絶縁膜である。これ
らの絶縁膜９．１０のうちの前記グラフトベース領域６
及びエミッタ領域７に対応する部分にはそれぞれ開口１
１．１２が設けられ、この間口ＩＪ、を通じてグラフト
ベース領域６に例えばＰ゛型の多結晶シリコン膜がら成
るベース引き出し電極１３が接続され、また開口１２を
通じてエミッタ領域７に多結晶シリコン電極１４が接続
されている。前記ベース引き出し電極１３には、後述の
配線２１によって多結晶シリコン抵抗Ｒが接続されてい
る。なお、前記トランジスタＴ及びこの多結晶シリコン
抵抗Ｒ−の部分の等価回路を第３図に示す。

また、符号１５．１６は例えばＳｉＯ２膜のような絶縁
膜であって、これらの絶縁膜１５にはコンタクトホール
２６，１５及び１６にはコンタクトホール１７〜１９．
２７が設けられている。なお、実際にはこれらのコンタ
クトホール１７〜１９゜２６；　２７に対応する部分に
おけるベース引き出し電極１３、多結晶シリコン抵抗Ｒ
、エミッタ引き出し電極及びコレクタ層の表面に例えば
ＰＬ、Ｓｉ膜のような金属シリサイド膜を設けることに
より接触抵抗の安定化等を図っているが、第１図におい
てはこの金属シリサイド膜の図示を省略した。これらの
コンタクトホール１７〜１９，２６．２７の近傍には、
これらよりも少し広い面積に亘って例えはＴｉＷ膜のよ
うなバリア金属膜２ｏが設けられている。そして、この
バリア金属膜２０が設けられたコンタクトホール１８．
１９を通じて、ベース引き出し電極１３と多結晶シリコ
ン抵抗Ｒとが例えばアルミニウムの配線２１により互い
に接続されると共に、コンタクトホール１７を通して多
結晶シリコン抵抗Ｒに例えばアルミニウムの配線２２が
接続されている。これらの配線２１．２２の近傍の平面
図を第２図に示す。なお第１図は、この第２図のＡ−Ａ
線に沿っての断面図に対応する。

＝７− 前記バリア金属膜２０により、ベース引き出し電極１３
及び多結晶シリコン抵抗Ｒと配線２１との合金化反応、
さらに多結晶シリコン抵抗Ｒと配線２２との合金化反応
を効果的に防止することができる。また、前記バリア金
属膜２０はコンタクトホール１７〜１９，２６．２７の
近傍にのみ設けているので、このバリア金属膜２０の形
成のためのエツチングを配線２１．２２等の形成のため
のエツチングとは異なる工程でそれに最適なエツチング
条件で独立して行うことができるので、下地表面の段差
部を含む全ての領域でエツチング残りが生じるのを防止
することができる。このため、本発明者が検討した前記
技術において配線２１．２２と下地のバリア金属膜２０
とを同時にエツチングする時のように、下地表面の段差
部に生じるバリア金属膜２０のエツチング残りにより配
線２１．２２間のショート不良が生じるのを確実に防止
することができる。

符号２３は例えばアルミニウム膜から成るエミッタ電極
であり、符号２４は例えば同じくアルミニウム膜から成
るコレクタ電極である。さらに、符号２５は例えばＳｉ
Ｏ２膜のような絶縁膜であって、この絶縁膜２５に設け
られたコンタクホール２５ａを通じて前記配線２２がよ
りｈ層の配線（図示せず）と接続されるようになってい
る。この場合、−ヒ述のようにバリア金属膜２０がコン
タクトホール１７〜１９，２６．２７の近傍にのみ設け
られているので、コンタクトホール２５ａには例えばア
ルミニウム配線２２のみが露出している。従って、本発
明者が検討した前記技術におけるように、例えばアルミ
ニウム配線とＴｉＷ膜のようなバリア金属膜との二層膜
の端部がコンタクトホール２５ａに露出することに起因
する局部電池作用がない。このため、この局部電池作用
による化学反応に起因する配線２２の腐蝕の問題を解消
することができ、従って腐蝕による配線２２の断線等を
防止することができる。また、−ヒ述のように局部電池
作用がなくなるので、この局部電池作用による化学反応
により配線２２の表面に絶縁性被膜等が形成されるのを
防止することができ、これによりコンタクトホール２５
ａにおける配線間の導通不良を防止することができる。

次に、上述のように構成された本実施例によるバイポー
ラＬＳＩの製造方法の一例について説明する。

第１図に示すように、まず半導体基板１の表面に埋め込
み層２を形成した後、この半導体基板１上に例えばエピ
タキシャル成長によりエピタキシャル層３を形成する。

次に、このエピタキシャル層３をエツチングにより例え
ば台地状の所定形状とした後、このエピタキシャル層３
を選択的に熱酸化してフィールド絶縁膜４を形成する。

次に、このフィールド絶縁膜４で囲まれた活性領域表面
を熱酸化することにより絶縁膜９を形成し、さらにこの
絶縁膜９及び前記フィールド絶縁膜４の上に絶縁膜ｌＯ
を形成した後、これらの絶縁膜９．１０の所定部分をエ
ツチングして開口１１を形成する。この後、この間口１
１を通して例えばホウ素のようなＰ型不純物をエピタキ
シャル層３中にイオン打ち込みすることによりグラフト
ベース領域６を形成する。また、同様にｎ型不純物のイ
オン打ち込み等によりコレクタ取り出し領域８を形成す
る。

次に、全面に例えば多結晶シリコン膜を形成し、この多
結晶シリコン膜に例えばホウ素のようなＰ型不純物をド
ープして低抵抗化した後、この多結晶シリコン膜をエツ
チングによりパターンニングしてベース引き出し電極１
３及び多結晶シリコン抵抗Ｒを形成する。次に、絶縁膜
１５を形成し、さらに全面に多結晶シリコン膜を形成し
た後、この多結晶シリコン膜をエツチングにより所定形
状にパターンニングして多結晶シリコン電極１４を形成
する。次に、この多結晶シリコン電極１４に例えばイオ
ン打ち込みにより例えばヒ素及びホウ素を順次ドープし
た後、アニールを行うことによりこの多結晶シリコン電
極１４中の前記ヒ素及びホウ素を前記エピタキシャル層
３中に同時拡散させる。これにより、ベース領域５及び
エミッタ領域７が形成される。次に、全面に絶縁膜１６
を形成した後、この絶縁膜１６及び絶縁膜１５の所定１
１一 部分をエツチング除去してコンタクトホール１７〜１９
，２６．２７を形成する。次に、例えばスパッタリング
により全面に例えばＴｉＷ膜を形成した後、このＴｉＷ
膜をエツチングによりパターンニングしてコンタクトホ
ール１７〜１９，２６．２７の近傍にのみ所定形状のバ
リア金属膜２０を形成する。このエツチングは、既述の
ように、このバリア金属膜２０に対する最適条件で行う
ことができるので、下地表面の段差部においてエツチン
グ残りが生じるのを防止することができる。次に、全面
に例えばアルミニウム膜を形成し、このアルミニウム膜
をエツチングにより所定形状にパターンニングして配線
２１．２２、エミッタ電極２３及びコレクタ電極２４を
形成する。次に、全面に絶縁膜２５を形成し、この絶縁
膜２５の所定部分をエツチング除去してコンタクトホー
ル２５ａを形成する。この後、このコンタクトホール２
５ａを通じて配線２２と接続されるより上層の配線（図
示せず）を形成して、目的とするバイポーラＬＳＩを完
成させる。

以−Ｅ、本発明者によってなされた発明を前記実施例に
基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲におい
て種々変形し得ることは勿論である。

例えば、本発明は、バリア金属膜を下地に有する配線膜
がオーミックコンタクトする下地領域は、多結晶シリコ
ン領域、結晶シリコン領域などが適用できる。具体的に
は、多結晶シリコン配線膜、結晶シリコンから成るシリ
コン基板、Ｐ　（Ｎ）拡散層などが適用できる。さらに
、本発明は、バイポーラＬＳＩ以外の各種半導体集積回
路装置に適用することが可能である。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。

すなわち、配線のショート不良を防止することができる
と共に、配線の腐蝕等による不良を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例によるバイポーラＬＳＩを
示す断面図、 第２図は、第１図の要部の平面図、 第３図は、第１図のｎ　ｐ　ＩＩ型バイポーラトランジ
スタＴ及び多結晶シリコン抵抗Ｒの等価回路を示す回路
図である。 図中、■・・・半導体基板、２・・・埋め込み層、３・
・・エピタキシャル層、４・・・フィールド絶縁膜、５
・・・ベース領域、６・・・グラフトベース領域、７・
・・エミッタ領域、９．１Ｏ１１５，１６，２５・・・
絶縁膜、１３・・・ベース引き出し電極、１７〜１９，
２６゜２７・・・コンタクトホール、２０・・・バリア
金属膜、２１．２２・・・配線、Ｔ・・・ｎｐｎ型バイ
ポーラトランジスタ、Ｒ・・・多結晶シリコン抵抗であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁膜に設けられたコンタクトホールを有する半導
   体集積回路装置であって、前記コンタクトホールの近傍
   にのみバリア金属膜を設けたことを特徴とする半導体集
   積回路装置。 ２、前記コンタクトホールを通じて下層の半導体領域と
   上層の金属配線とが前記バリア金属膜を介して接続され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半
   導体集積回路装置。 ３、前記半導体領域が多結晶シリコン膜又は結晶シリコ
   ン層であり、前記金属配線がアルミニウム配線であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
   半導体集積回路装置。