JPH0212873A - 半導体装置 - 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〕 本発明は配線金属と素子との接合部の構造に関し、特に
接合部にバリアメタルを有する半導体装置に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置の高密度化、高速化に伴って、素子寸法の縮
小が必須とされ、配線金属と素子との接続用コンタクト
孔の寸法も縮小化される傾向にある。ところで、従来の
半導体装置では、配線金属としてシリコンがドープされ
たアルミニウムが使用されている。

例えば、第３図には、シリコン基板１にフィールド酸化
膜２とゲート酸化膜３を形成し、このゲート酸化膜３の
下にソース・ドレインとしての拡散層４を形成し、ゲー
ト酸化膜３の上にポリシリコンからなるゲート電極５を
形成したＭＯＳ）ランリスタを示している。そして、こ
の上にＰＳＧ等の層間絶縁膜６を形成した上で、拡散層
４とゲート電極５上にコンタクト孔を開設し、このコン
タクト孔を通してシリコンをドープしたアルミニウムを
配線金属８として接続させた構成がとられている。

即ち、この配線金属としてのアルミニウム８に、仮にシ
リコンをドープしていない場合には、第３図のＡ部のよ
うな拡散層４とアルミニウム８の接Ｍ部において、シリ
コンとアルミニウムの相互拡散が生じ、接合が破壊され
る、所謂アロイスパイりが生じる。

ところが、シコンがドープされたアルミニウムを用いた
場合にはシリコンの析出が問題となる。

特に、微細なコンタクト孔内部でシリコンが析出した場
合には、コンタクト孔内部は極めて高抵抗のシリコンで
埋められてしまい、コンタクト抵抗が増大して特性の劣
化をまねくことになる。

そこで、従来では第４図に示すように、コンタクト孔の
アルミニウム８の下側に、拡散層との相互拡散を阻止す
る窒化チタン等のバリアメタル７を介在させ、上述した
問題を解消する試みがなされている。

〔発明が解決しようとする課題］ 上述したようにバリアメタルを用いる構成では、拡散層
のみならずゲート電極５においても配線金属８との間に
バリアメタル７が介在され、コンタクト部は配線金属と
バリアメタルとの２層構造になっている。このため、仕
事関数の異なる２種類の金属が接触した状態となり、両
者間に接触起電力が生じて常に微弱な電流が流れる状態
となる。

このような微弱電流は、拡散Ｎ４のコンタクト部では拡
散層４を通してシリコン基板１中に流れてしまい、特に
問題は生じない。ところが、ゲート電極５は通常フロー
ティングとなっているので電流の流れる通路がなく、こ
の状態で水洗等の工程を行うとゲート電極５のコンタク
ト部では、水中において第４図のＢ部のように電流通路
が形成されることになる。このため、イオン化傾向の大
きい方の金属がイオン化されて水中に溶は出し、この部
分が腐蝕されてゲート電極５におけるコンタクト不良が
発生するという問題があった。

本発明はゲート電極におけるコンタクト不良の発生を防
止することを可能とした半導体装置を提供することを目
的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の半導体装置は、ポリシリコンで形成されたゲー
ト電極及びソース・ドレインとしての拡散層に夫々配線
金属を接続するように構成した半導体装置において、拡
散層のコンタクト部には配線金属との間にバリアメタル
を介在させ、ゲート電極には配線金属との間にバリアメ
タルを介在させないように構成している。

〔作用〕

上述した構成では、ゲート電極における異種金属の接触
を回避して微弱電流の発生を未然に防止し、液体に晒さ
れた際における電流通路の形成を防止して金属の腐蝕を
防止し、コンタクト不良を防止する。

〔実施例］ 次に、本発明を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の一実施例の断面図である。

ＭＯ３Ｉ−ランリスタは、シリコンｉ板１にフィールド
酸化膜２とゲート酸化膜３を形成し、このゲート酸化膜
３の下にソース・ドレインとしての拡散Ｎ４を形成し、
ゲート酸化膜３の上にポリシリコンからなるゲート電極
５を形成ししている。

更に、この上にＰＳＧ等の眉間絶縁膜６を形成した上で
、拡散層４とゲート電極５上にコンタクト孔を開設して
いる。

そして、全面に窒化チタン膜７を２０００人スパッタ法
により被着し、通常のフォトリソグラフィー技術とドラ
イエツチング技術により、拡散層４のコンタクト部以外
の窒化チタン７を除去する。これにより、ゲート電極５
のコンタクト孔における窒化チタン膜も除去され、拡散
層４のコンタクト孔内にのみバリアメタル７が形成され
る。

次に、配線金属と・してシリコンをドープしたアルミニ
ウム８を１．０μｍ被着し、これをフォトリソグラフィ
技術等によりエツチングして所定の配線パターンを形成
することにより、第１図のＭ○Ｓトランジスタが形成さ
れる。

したがって、この構成では、拡散Ｎ４のコンタクト部で
は、バリアメタル７が存在するため、アルミニウム８と
拡散層４のシリコンが相互拡散することがなく、アロイ
スパイクが防止できる。また、バリアメタル７とアルミ
ニウム８の接触によって起こる微小電流は、拡散層４か
らシリコン基板１へ流れ込むために配線部の腐食も起こ
らない。

一方、ゲート電極５のコンタクト部では、バリアメタル
が存在しないため、配線の腐食が起こることはない。こ
の場合、バリアメタルが存在しないため、アルミニウム
とシリコンの相互拡散は生じるが、この相互拡散が起き
ても素子特性に悪影古が生じることはなく、何ら問題は
生じない。

第２図は本発明の第２実施例であり、第１図と対応する
部分には同一符号を付してその説明は省略する。

この実施例では、ＭＯ３Ｉ−ランリスタのゲート電極５
の上面にタングステンシリサイド層９を設けた構成とし
ている。この構成ではポリシリコン単独の場合に比較し
て層抵抗が低（なるため、素子相互接続としても使用で
きるので、高密度化に適している。

なお、この構造を製造する方法は、前記実施例の工程に
おいて、ゲート電極５を形成する際のポリシリコンのパ
ターニングの前に、ポリシリコン上にタングステンシリ
サイドを２０００人被着する工程を加えればよい。

この実施例においては、ゲート電極５のコンタクト部で
はアルミニウム８に異種金属が接触されるが、この場合
には接触部が液体に晒されない構造であるため、液体中
に電流バスが形成されず、配線金属の腐蝕が起こること
はない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、拡散層のコンタクト部に
は配線金属との間にバリアメタルを介在させ、ゲート電
極には配線金属との間にバリアメタルを介在させないよ
うに構成しているので、拡散層におけるアロイスパイク
を防止する一方で、ゲート電極における異種金属の接触
を回避して微弱電流の発生を未然に防止し、液体に晒さ
れた際における電流通路の形成を防止して金属の腐蝕を
防止し、コンタクト不良を防止することができる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は本発明の
他の実施例の断面図、第３図及び第４図は夫々異なる従
来構造の断面図である。 １・・・シリコン基板、２・・・フィールド酸化膜、３
・・・ゲート酸化膜、４・・・拡散層、５・・・ゲート
電極、６・・・層間絶縁膜、 ７・・・窒化チタン膜 （バリアメタ ル） ８・・・アルミニウム、 ９・・・タングステンシリ サイ ド。 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ポリシリコンで形成されたゲート電極を有し、この
   ゲート電極及びソース・ドレインとしての拡散層に夫々
   配線金属を接続するように構成した半導体装置において
   、前記拡散層のコンタクト部には配線金属との間にバリ
   アメタルを介在させ、前記ゲート電極には配線金属との
   間にバリアメタルを介在させないように構成したことを
   特徴とする半導体装置。