JPS6384154A - 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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JPS6384154A
JPS6384154A JP22820386A JP22820386A JPS6384154A JP S6384154 A JPS6384154 A JP S6384154A JP 22820386 A JP22820386 A JP 22820386A JP 22820386 A JP22820386 A JP 22820386A JP S6384154 A JPS6384154 A JP S6384154A
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aluminum
nitriding
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Tetsuro Matsuda
哲朗 松田
Shuichi Iwabuchi
岩渕　修一
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Toshiba Corp
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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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は半導体装置の製造方法に関し、特に半導体装
置の配線接続方法に関する。
（従来の技術） 従来、例えばシリコン基板上に半導体装置を形成する場
合、シリコン基板あるいはシリコン配線とアルミニウム
配線の接続をおこなう場合、シリコンとアルミニウムの
後熱工程での相互反応を防止するため以下の様な各方法
がとられていた。
■アルミニウム中に後熱工程温度における過飽和シリコ
ンをあらかじめ含有させる。
■シリコンとアルミニウムの接触面に拡散・反応障壁と
してのバリア・メタル、例えば数千オングストローム厚
の高融点金属膜を介在させる。
（発明が解決しようとする問題点） 上記の■の方法は配線アルミニウム中にシリコンが過剰
に含まれているために配線中、あるいは接続孔でのシリ
コンの析出が問題となる。後熱工程を経たのちにこの様
に発生したシリコン析出部は配線寿命を著しく劣化させ
たり、コンタクト特性を大幅に劣化させるなど、半導体
装置の生産歩留りの低下、設計上の制約などの問題があ
った。
一方■の方法は基本的にはアルミニウムとシリコンの°
相互拡散を防止する方法である。
しかし、バリア・メタルの膜厚とその効果は密接な関係
を持っており、十分な膜厚がないとアルミニウムとシリ
コンの反応がみられる。
さらに上記バリア・メタルはピンホール的な欠陥を有し
ている場合があり、この欠陥を通した拡散現象がバリア
・メタルの性能を低下させる。
この様に従来のバリア・メタルは十分な膜厚の確保が必
要で半導体装置の製造コスト、時間の増大の一因となっ
ていた。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は以上の聞届に鑑みてなされたもので従来のバリ
ア・メタルの表面を金属窒化膜とすることで従来より薄
膜でも拡散・反応障壁効果のきわめて高いバリア・メタ
ルを有する配線接続方法を提供するものである。
（作用） 本発明は従来のバリア・メタルの表面をアンモニアガス
あるいは窒素ガスで窒化し金属窒化膜を形成することに
より、膜の拡散・反応障壁効果を飛躍的に向上させたも
のである。
金属窒化膜は未窒化の金属に比べ一般に拡散・反応障壁
性が高いという事実を利用したものである。
（実施例） 以下、本発明の一実施例としてタングステンおよびその
窒化膜の選択成長を用いた例を第１図を用いて説明する
。
例えば、Ｐ型シリコン基板（１０１）上に多結晶シリコ
ンゲート電極（１０３）とヒ素を拡散したソース・ドレ
ン電極（１０４）　　（拡散深さは例えば１７００人）
を有するＭＯＳＦＥＴを形成し、その上に絶縁膜として
気相成長法でＳｉＯ２膜（１０５）を５０００人形成す
る。この後写真蝕刻法として反応性イオンエツチングを
用いて各電極接続孔（１０６）を形成する（第１図（ａ
））。
次に接続孔の開孔部分、すなわちシリコンの露出部分の
みに六弗化タングステンガスを用いた選択気相成長法を
利用して約３００人のタングステン膜（１０７）を形成
する。
さらに例えば５５０℃のアンモニア・ガス雰囲気（アン
モニアガス分圧は例えばＩ　Ｔｏｒｒ）で６０分熱処理
することによりタングステン膜（１０７）上に約３０人
のタングステン窒化膜（１０８）を形成した（第１図（
ｂ））。
この後例えばアルミ純度９９．９９９９％のターゲット
を用いてスパッタ法によりアルミニウム膜を８０００人
形成し、これを写真蝕刻法と反応性イオンエツチングを
用いて配線（１０９）として加工したく第１図（Ｃ））
。
以上のようにして製造した半導体装置を配線のアルミニ
ウムの焼ならしのため４５０℃で３０分間熱処理したと
ころ、配線接続孔でのシリコンとアルミニウムの相互反
応は認められなかった。
一方、本実施例の如く窒化処理を行なわない場合はタン
グステン膜厚３００人ではシリコン・アルミニウム反応
は著しく、本実施例の１０倍の３０００人のタングステ
ン膜を形成した場合にも部分的にシリコンとアルミニウ
ムの相互反応が観察され、接続部分でのコンタクト特性
の劣化が見られた。
なお、本実施例では六弗化タングステンガスを用いた選
択気相成長法を用いてタングステン膜の形成を行なった
が非選択の気相成長法、あるいはスパッタ法等により絶
縁膜（１０５）およびシリコン露出部分の双方にタング
ステン膜を形成しても良い。また、本発明の趣旨を逸脱
しない限り、その窒化条件、装置構造などが制限されな
いのはいうまでもない。
［発明の効果コ 本発明により従来法に較べてより完全性の高いアルミニ
ウム配線とシリコンの拡散・反応障壁の容易な形成が可
能となり、半導体装置の性能向上および設計上の自由度
の増大、製造歩留りの向上が実現できた。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す工程断面図である。 １０１・・・・・・Ｐ型シリコン基板 １０２・・・・・・ゲート絶縁膜 １０３・・・・・・多結晶シリコンゲート１０４・・・
・・・ソース拳ドレン電極１０５・・・・・・ＳｉＯ２
膜 １０６・・・・・・接続孔

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）半導体基板もしくは該基板上に形成された配線層
    とその上層配線を絶縁膜に形成された接続孔を介して接
    続する方法において、前記基板または該基板上に形成さ
    れた配線層の上層配線との接続面に高融点金属膜を形成
    する第１の工程と、前記高融点金属膜表面をアンモニア
    あるいはチッ素雰囲気で窒化する第２の工程とを備えた
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. （２）前記高融点金属膜の形成を選択気相成長法により
    行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導
    体装置の製造方法。
  3. （３）前記高融点金属膜をタングステンで形成すること
    を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の
    半導体装置の製造方法。
  4. （４）前記高融点金属膜をモリブデンで形成することを
    特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の半
    導体装置の製造方法。
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