JPS6063926A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPS6063926A JPS6063926A JP58159536A JP15953683A JPS6063926A JP S6063926 A JPS6063926 A JP S6063926A JP 58159536 A JP58159536 A JP 58159536A JP 15953683 A JP15953683 A JP 15953683A JP S6063926 A JPS6063926 A JP S6063926A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
、（ａ）発明の技術分野
本発明は拡散領域に接するコンタクト用配線層との界面
にバリア層を介在させる半導体デバイスに係シ、特にバ
リア層を安定した高融点金属のシリサイド膜とする形成
方法に関する。
にバリア層を介在させる半導体デバイスに係シ、特にバ
リア層を安定した高融点金属のシリサイド膜とする形成
方法に関する。
（ｂ） 技術の背景
集積回路基板の回路構成に用いられる一般的な配線材と
してアルミニウムまたはアルミニウムとシリコンの合金
が多く用すられている。その大きな特長は抵抗値が小さ
く、シリコン及びシリコン酸化膜に対して密着性に優れ
、ｐ形、ｎ膨拡散層とオーミックなコンタクトが形成で
きることである。しかしアルミニウムはシリコンと共晶
反応を起すため半導体プロセス中圧繰返される熱処理中
にアルミニウムとシリコン層（拡散層）とが接する界面
で共晶合金を作り、シリコン層に深いエッチビットを生
じ接合破壊を起すことによく知られている。特に半導体
素子の高集積化、微細化に伴い拡散領域が狭く浅くなる
に従いより深刻なものとなる。そこでアルミニウムに代
ってアルミニウムーシリコン合金が用いられているがこ
の合金はアルミニウム中のシリコンが熱処理中にシリコ
ン析出Ｎを形成させ、コンタクト不良の要因となったり
、アルミニウム配線の断線の原因となる。今後アルミニ
ウム配線層がより微４１１化し、配線層と拡散層とのコ
ンタクト窓が小さくなるにつれ上記のシリフン析出はよ
り重要なものとなる。この対策として高融点金属の化合
物をバリア月として純アルミニウム配線層とシリコン間
に介在させて障壁を設けることは有効な一手段である。
してアルミニウムまたはアルミニウムとシリコンの合金
が多く用すられている。その大きな特長は抵抗値が小さ
く、シリコン及びシリコン酸化膜に対して密着性に優れ
、ｐ形、ｎ膨拡散層とオーミックなコンタクトが形成で
きることである。しかしアルミニウムはシリコンと共晶
反応を起すため半導体プロセス中圧繰返される熱処理中
にアルミニウムとシリコン層（拡散層）とが接する界面
で共晶合金を作り、シリコン層に深いエッチビットを生
じ接合破壊を起すことによく知られている。特に半導体
素子の高集積化、微細化に伴い拡散領域が狭く浅くなる
に従いより深刻なものとなる。そこでアルミニウムに代
ってアルミニウムーシリコン合金が用いられているがこ
の合金はアルミニウム中のシリコンが熱処理中にシリコ
ン析出Ｎを形成させ、コンタクト不良の要因となったり
、アルミニウム配線の断線の原因となる。今後アルミニ
ウム配線層がより微４１１化し、配線層と拡散層とのコ
ンタクト窓が小さくなるにつれ上記のシリフン析出はよ
り重要なものとなる。この対策として高融点金属の化合
物をバリア月として純アルミニウム配線層とシリコン間
に介在させて障壁を設けることは有効な一手段である。
これにより純アルミニウムによるエッチピット問題はな
くなり、又アルミニウムーシリコン合金によるシリコン
析出層の間厘はなくなる。
くなり、又アルミニウムーシリコン合金によるシリコン
析出層の間厘はなくなる。
このバリア拐として一般的に用いられるモリブデンシリ
サイド（ＭｏＳｉ２）の他にタンタルシリサイド（Ｔａ
５ｉ２） ＋ チタンナイトライド（ＴｉＮ）。
サイド（ＭｏＳｉ２）の他にタンタルシリサイド（Ｔａ
５ｉ２） ＋ チタンナイトライド（ＴｉＮ）。
タンクルナイトライド（ＴａＮ）等がある。
（ｃ） 従来技術と問題点
大規枠集積回路の主流をなしているＭｏ Ｓ型半導体デ
バイスを例にとり多結晶シリコンをゲート電極とし、ソ
ース、ドレイン領域にモリブデンシリサイドのバリア層
を介在させてアルミニウム配線層を形成する従来プロセ
スを第１図に示す。
バイスを例にとり多結晶シリコンをゲート電極とし、ソ
ース、ドレイン領域にモリブデンシリサイドのバリア層
を介在させてアルミニウム配線層を形成する従来プロセ
スを第１図に示す。
第１図は従来のｎチャイル型シリコンゲート構造をなす
ＭＯＳトランジスタの製造プロセスを示す工程図である
。図中（ａ）に示すように二酸化シリコンｐｌ、％ （
Ｓｉｆ、） ２を埋込形成したｐ形シリコン基板１にド
ライ酸素中での高温酸化法を用いてケート酸化膜３ｆ！
：形成し、次いでゲート電極形成用の多結晶シリコン４
をＣＶＤ法を用いてゲート酸化膜３上に成長させる。次
いで（ｂ）に示すようにゲート電極５を残して多結晶シ
リコン４及びゲート酸化膜３ｆＩ：除去する。このゲー
ト市極５をマスクとして（ｃ）に示すようにイオン打込
によりノース６．ドレイン７を拡散形成する。打込まれ
る不純物はりん（Ｐ）或はひ素（Ａｓ）が拡散されてｎ
型領域全形成する。次いでりんシリケートガラス（ＰＳ
Ｇ）等の保護膜８をＣＶＤ法によシ略１．０μの膜厚に
成長させしかる後にコンタクト領域の窓開き処理し、更
に段差部を緩らかにするメルト処理を施す。次いで（ｄ
）に示すようにスパッタ法により高融点金属のシリサイ
ド９例えばモリブデンシリサイド（Ｍ。
ＭＯＳトランジスタの製造プロセスを示す工程図である
。図中（ａ）に示すように二酸化シリコンｐｌ、％ （
Ｓｉｆ、） ２を埋込形成したｐ形シリコン基板１にド
ライ酸素中での高温酸化法を用いてケート酸化膜３ｆ！
：形成し、次いでゲート電極形成用の多結晶シリコン４
をＣＶＤ法を用いてゲート酸化膜３上に成長させる。次
いで（ｂ）に示すようにゲート電極５を残して多結晶シ
リコン４及びゲート酸化膜３ｆＩ：除去する。このゲー
ト市極５をマスクとして（ｃ）に示すようにイオン打込
によりノース６．ドレイン７を拡散形成する。打込まれ
る不純物はりん（Ｐ）或はひ素（Ａｓ）が拡散されてｎ
型領域全形成する。次いでりんシリケートガラス（ＰＳ
Ｇ）等の保護膜８をＣＶＤ法によシ略１．０μの膜厚に
成長させしかる後にコンタクト領域の窓開き処理し、更
に段差部を緩らかにするメルト処理を施す。次いで（ｄ
）に示すようにスパッタ法により高融点金属のシリサイ
ド９例えばモリブデンシリサイド（Ｍ。
Ｓｉ２ ）を被着形成させる。形成方法はＩ（Ｏｔｐｒ
ｅＳＳターゲット法、Ｃｏ −Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ法
寺がありＭｏ−８ｔレート比ｌ：３で構成しＢＡ厚３０
０ Ａ程度とする。
ｅＳＳターゲット法、Ｃｏ −Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ法
寺がありＭｏ−８ｔレート比ｌ：３で構成しＢＡ厚３０
０ Ａ程度とする。
これらの方法で形成した膜は比抵抗がｈくまたメタルと
シリコンとの密着性が弱いため熱処理を行なうが通常拡
散炉による加熱全行なう。この場合温度管理は厳しい条
件下で処理される。窒素（Ｎ２）］１ａ［中で９００℃
／２０頗のアニール処理を行ない次いで（ｅ）に示すよ
うにモリブデンシリサイド金属膜９上に純アルミニウム
１０をスパッタ蒸着すせアルミニウム配線層全形成し、
次いで（ｆ）に示すようにフォトエツチングによシコン
タクト電極１１をパターン形成する。このようにコンタ
クト電極１１と拡散層（ンース、ドレイン６、’ｔ）間
にシリサイド膜９を介在させてバリア障壁を設けると七
により熱処理による共晶反応は防止され特性の安定化が
可能となる。しかし前述したようにシリサイド膜の再結
晶化を計る熱処理は９００℃／２０ｙｌｉとしプこがア
ルミニウム電極蒸着後の熱処理によってシリサイド膜中
のシリコンがアルミニウム中に拡散し、シリコン析出層
を形成させたり、（Ａｌ断鞄の、９因となる。）シリサ
イド膜中のメタルが拡散層に融解して結合破壊（Ｊｕｎ
ｃｔｉｏｎ １ｅａｋ ）等を防止するに足る再結合化
のための加熱温度が必要とでれる。しかし前述した９０
０℃／２０馴の加熱温度では不充分で理想的には１０５
０℃の高温アニールが必要とされている。拡散炉による
か＼る加熱は基板自体が加熱されてコンタクト部の拡散
不純物が再拡散され不純物濃度が低下し、半導体特性に
影響を与え不安定となる。しかも拡散炉内における加熱
温度の不均一によシ再現性が得られにくい等の欠点があ
った。
シリコンとの密着性が弱いため熱処理を行なうが通常拡
散炉による加熱全行なう。この場合温度管理は厳しい条
件下で処理される。窒素（Ｎ２）］１ａ［中で９００℃
／２０頗のアニール処理を行ない次いで（ｅ）に示すよ
うにモリブデンシリサイド金属膜９上に純アルミニウム
１０をスパッタ蒸着すせアルミニウム配線層全形成し、
次いで（ｆ）に示すようにフォトエツチングによシコン
タクト電極１１をパターン形成する。このようにコンタ
クト電極１１と拡散層（ンース、ドレイン６、’ｔ）間
にシリサイド膜９を介在させてバリア障壁を設けると七
により熱処理による共晶反応は防止され特性の安定化が
可能となる。しかし前述したようにシリサイド膜の再結
晶化を計る熱処理は９００℃／２０ｙｌｉとしプこがア
ルミニウム電極蒸着後の熱処理によってシリサイド膜中
のシリコンがアルミニウム中に拡散し、シリコン析出層
を形成させたり、（Ａｌ断鞄の、９因となる。）シリサ
イド膜中のメタルが拡散層に融解して結合破壊（Ｊｕｎ
ｃｔｉｏｎ １ｅａｋ ）等を防止するに足る再結合化
のための加熱温度が必要とでれる。しかし前述した９０
０℃／２０馴の加熱温度では不充分で理想的には１０５
０℃の高温アニールが必要とされている。拡散炉による
か＼る加熱は基板自体が加熱されてコンタクト部の拡散
不純物が再拡散され不純物濃度が低下し、半導体特性に
影響を与え不安定となる。しかも拡散炉内における加熱
温度の不均一によシ再現性が得られにくい等の欠点があ
った。
（ｄ） 発明の目的
本発明は上記の欠点に鑑み、シリサイド膜の再結晶化に
有効なエネルギービーム照射によるビームアニール手段
を提供し、コンタクト抵抗の安定化、半導体特性の向上
を計ることを目的とする。
有効なエネルギービーム照射によるビームアニール手段
を提供し、コンタクト抵抗の安定化、半導体特性の向上
を計ることを目的とする。
（ｅ） 発明の構成
上記目的は本発明によれば基板上のコンタクト領域を覆
う高融点金属のシリサイド膜上にアルミニウム配線層が
形成されてなる構造を製作するに当シ、該シリサイド膜
にエネルギービームを照射スルビームアニール工程を含
むことによって達せられる。
う高融点金属のシリサイド膜上にアルミニウム配線層が
形成されてなる構造を製作するに当シ、該シリサイド膜
にエネルギービームを照射スルビームアニール工程を含
むことによって達せられる。
（ｆ） 発明の実施例
以下本発明の実施例を図面により詳述する。
第２図は本発明の一実施例であるシリサイドで構成する
バリア層上にコンタクト電＆を形成したＭＯＳデバイス
の製造プロセスを示す工程図である。（Ａ）図において
ゲート電極１５をマスクとしてセラフアライン法で電極
窓開けした基板１１に（８１図に示すようにスパッタ法
によりモリブデンシリサイド膜１９１蒸着形成する。こ
のシリサイド膜１９の再結晶化に赤外線アニールを施す
ものである。υＩＪち赤外線照射アニール装備ヲ用い処
理室の周辺に備えたハロケンラングからの赤外光全数秒
間連続光照射するアニール法によって行なう。直接基板
１１に光を照射し、吸収させる事により高速で短時間加
熱が可能である。次いでこのモリブデンシリサイド膜１
９上に純アルミニウム膜２゜をスパッタ蒸着させ（Ｃ）
図に示すようにフォトエツチングによりコンタクト抵抗
２１を形成する。
バリア層上にコンタクト電＆を形成したＭＯＳデバイス
の製造プロセスを示す工程図である。（Ａ）図において
ゲート電極１５をマスクとしてセラフアライン法で電極
窓開けした基板１１に（８１図に示すようにスパッタ法
によりモリブデンシリサイド膜１９１蒸着形成する。こ
のシリサイド膜１９の再結晶化に赤外線アニールを施す
ものである。υＩＪち赤外線照射アニール装備ヲ用い処
理室の周辺に備えたハロケンラングからの赤外光全数秒
間連続光照射するアニール法によって行なう。直接基板
１１に光を照射し、吸収させる事により高速で短時間加
熱が可能である。次いでこのモリブデンシリサイド膜１
９上に純アルミニウム膜２゜をスパッタ蒸着させ（Ｃ）
図に示すようにフォトエツチングによりコンタクト抵抗
２１を形成する。
第３図は本発明の一実施例である赤外線照射アニール装
置を用りて熱処理する模式図である。図において尚出力
のハロゲンラング２３から照射される近赤外光（波長０
．４〜４．０μ）は放物面鏡２４により一均−な照射光
となシ、石英管２５を透過して基板２２を加熱する。受
光強度はハロゲンラング２３のパワーをコントロール１
−ることによシ任意に決めることができるから所定の加
熱温度が容易に得られ、光源を図のように複数個配設す
ることによシ照射領域を拡大することも可能である。
置を用りて熱処理する模式図である。図において尚出力
のハロゲンラング２３から照射される近赤外光（波長０
．４〜４．０μ）は放物面鏡２４により一均−な照射光
となシ、石英管２５を透過して基板２２を加熱する。受
光強度はハロゲンラング２３のパワーをコントロール１
−ることによシ任意に決めることができるから所定の加
熱温度が容易に得られ、光源を図のように複数個配設す
ることによシ照射領域を拡大することも可能である。
本Ｊｍ例でＨ９００°Ｃ〜１０５０°Ｃ／ １０”ノＮ
２ ｉｆ ス雰囲気内で所望のシリサイド膜の再結晶
化が可能であり、しかも短時間であるので拡散層の再分
布を抑えた高速アニールが可能である。
２ ｉｆ ス雰囲気内で所望のシリサイド膜の再結晶
化が可能であり、しかも短時間であるので拡散層の再分
布を抑えた高速アニールが可能である。
（ｇ） 発明の効果
以上詳細に説明したように本発明に示す赤外線照射アニ
ール法を用いることにより、コンタクト抵抗の安定化を
計ることができ、しかも短時間加熱であるため拡散層の
再分布が抑えられ、特性の向上が期待できる大きな効果
がある。尚本実施例ではＭＯＳデバイスに就いて説明し
たがこれに限られるものではなく高集積化を目指したデ
バイス形成に適用できその応用範囲は広い０
ール法を用いることにより、コンタクト抵抗の安定化を
計ることができ、しかも短時間加熱であるため拡散層の
再分布が抑えられ、特性の向上が期待できる大きな効果
がある。尚本実施例ではＭＯＳデバイスに就いて説明し
たがこれに限られるものではなく高集積化を目指したデ
バイス形成に適用できその応用範囲は広い０
第１図は従来のｎチャネル型シリコンゲートａ造をなす
ＭＯＳ）ランジスタの製造プロセス全示ず工程図、第２
図は本発明の一実施例であるシリサイドで構成するバリ
ア層上にコンタクト電極を形成したＭＯＳデバイスの製
造プロセスを示す工程図、第３図は本発明の一実施例で
ある赤外線照射アニール装置を用いて熱処理する模式図
である。 図中、１． １１． ２２ 半導体基板、２・・・二酸
化シリコン、３ ゲート酸化膜、４ 多結晶シリコン、
５，１５ ・ ゲート電極、６，７ソース、ドレイン、
８・ 保護膜、９，１９シリサイド膜、ｉｏ、２０ ア
ルミニウム欣、１１．２１ コンタクト電極、２３ ハ
ロケンランプ、２４ 放物面鏡、２５ 石英’［ｒｒ
。 茎ｌ目 ￥２ 閣
ＭＯＳ）ランジスタの製造プロセス全示ず工程図、第２
図は本発明の一実施例であるシリサイドで構成するバリ
ア層上にコンタクト電極を形成したＭＯＳデバイスの製
造プロセスを示す工程図、第３図は本発明の一実施例で
ある赤外線照射アニール装置を用いて熱処理する模式図
である。 図中、１． １１． ２２ 半導体基板、２・・・二酸
化シリコン、３ ゲート酸化膜、４ 多結晶シリコン、
５，１５ ・ ゲート電極、６，７ソース、ドレイン、
８・ 保護膜、９，１９シリサイド膜、ｉｏ、２０ ア
ルミニウム欣、１１．２１ コンタクト電極、２３ ハ
ロケンランプ、２４ 放物面鏡、２５ 石英’［ｒｒ
。 茎ｌ目 ￥２ 閣
Claims (1)
- 基板上のコンタクト領域を覆う高融点金属のシリサイド
膜上にアルミニウム配線層が形成されてなる構造を製作
するに当シ、該シリサイド膜にエネルギービームを照射
するビームアニール工程を含むことを特徴とする半導体
装置の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58159536A JPS6063926A (ja) | 1983-08-31 | 1983-08-31 | 半導体装置の製造方法 |
| US06/644,962 US4672740A (en) | 1983-08-31 | 1984-08-28 | Beam annealed silicide film on semiconductor substrate |
| EP84305924A EP0137701B1 (en) | 1983-08-31 | 1984-08-30 | Process for fabricating a semiconductor device including a barrier film |
| DE8484305924T DE3480308D1 (en) | 1983-08-31 | 1984-08-30 | Process for fabricating a semiconductor device including a barrier film |
| KR1019840005363A KR890003144B1 (ko) | 1983-08-31 | 1984-08-31 | 반도체장치 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58159536A JPS6063926A (ja) | 1983-08-31 | 1983-08-31 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6063926A true JPS6063926A (ja) | 1985-04-12 |
Family
ID=15695910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58159536A Pending JPS6063926A (ja) | 1983-08-31 | 1983-08-31 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4672740A (ja) |
| EP (1) | EP0137701B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6063926A (ja) |
| KR (1) | KR890003144B1 (ja) |
| DE (1) | DE3480308D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH05343403A (ja) * | 1985-09-11 | 1993-12-24 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
Families Citing this family (25)
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| GB2204066A (en) * | 1987-04-06 | 1988-11-02 | Philips Electronic Associated | A method for manufacturing a semiconductor device having a layered structure |
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| US6271137B1 (en) | 1989-11-30 | 2001-08-07 | Stmicroelectronics, Inc. | Method of producing an aluminum stacked contact/via for multilayer |
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| US6287963B1 (en) | 1990-11-05 | 2001-09-11 | Stmicroelectronics, Inc. | Method for forming a metal contact |
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Citations (1)
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1983
- 1983-08-31 JP JP58159536A patent/JPS6063926A/ja active Pending
-
1984
- 1984-08-28 US US06/644,962 patent/US4672740A/en not_active Expired - Fee Related
- 1984-08-30 EP EP84305924A patent/EP0137701B1/en not_active Expired
- 1984-08-30 DE DE8484305924T patent/DE3480308D1/de not_active Expired
- 1984-08-31 KR KR1019840005363A patent/KR890003144B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH05343403A (ja) * | 1985-09-11 | 1993-12-24 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0137701A1 (en) | 1985-04-17 |
| DE3480308D1 (en) | 1989-11-30 |
| KR890003144B1 (ko) | 1989-08-23 |
| EP0137701B1 (en) | 1989-10-25 |
| KR850002172A (ko) | 1985-05-06 |
| US4672740A (en) | 1987-06-16 |
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