JPS5898968A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS5898968A JPS5898968A JP56197843A JP19784381A JPS5898968A JP S5898968 A JPS5898968 A JP S5898968A JP 56197843 A JP56197843 A JP 56197843A JP 19784381 A JP19784381 A JP 19784381A JP S5898968 A JPS5898968 A JP S5898968A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
- H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
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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】
本発明は半導体装置に係シ、特に金属とシリコンとの間
にオーミック接触を有する半導体装置に関する。
にオーミック接触を有する半導体装置に関する。
最近、不純物添加多結晶シリコンのかわりに、モリブデ
ン等の高融点金属を、ゲート電極等の配線として用いる
ことによシ、抵抗會下げかつ安定な半導体装置を得よう
とする考えが注目されている。このモリブデン（ＭＯ）
の高融点金属は、比抵抗が約１０μΩ・ｃｍ となっ
ておシ、不純物添加多結晶シリコンの１ｍΩ・ｃｍに比
して、約２桁も小さく、この友め配線抵抗は十分に無視
できる程小さくなる。また結晶粒径も小さく、微細加工
径に優れておシ、高密度集積回路等の配線材料として、
多結晶シリコンにとって代るべき優れ友素材であると考
えられる。
ン等の高融点金属を、ゲート電極等の配線として用いる
ことによシ、抵抗會下げかつ安定な半導体装置を得よう
とする考えが注目されている。このモリブデン（ＭＯ）
の高融点金属は、比抵抗が約１０μΩ・ｃｍ となっ
ておシ、不純物添加多結晶シリコンの１ｍΩ・ｃｍに比
して、約２桁も小さく、この友め配線抵抗は十分に無視
できる程小さくなる。また結晶粒径も小さく、微細加工
径に優れておシ、高密度集積回路等の配線材料として、
多結晶シリコンにとって代るべき優れ友素材であると考
えられる。
従来の高融点金属たとえばモリブデン全ゲート電極とし
て用い九ＭＯ８型スタテイ、り・メモリ等の°半導体装
置に於ては、メモリ・セル領域を微小にする九めに、ゲ
ート電極の一部が、ＭＯ８）ランジスタのソースまたは
ドレイン等のシリコン（以下３ｉと記す）上の拡散層（
領域）と直接オーミック接触をするいわゆるダイレクト
コンタクトと称する領域が存在する。第１図（ａｌに示
すような回路中のＭＯ８）ランジスタ１０がその例であ
る。このＭＯ８）ランジスタ１０の断面図は第１図（６
）のようになっており、高融点金属をゲート電機として
用いた場合、通常はソースとなる領域１を形成後、ゲー
ト電極２を形成して、その後イオン注入法によシ、ドレ
インとなる領域３に不純物注入【行う。その後、ドレイ
ン領域の活性化を行うために、１０００℃程度の高温熱
処理工程が必要である。この際、ソースとなる領域１と
ゲート電極２との接触が高温熱処理に対して安定で良好
なオーンツク接触が保存される必要がある。
て用い九ＭＯ８型スタテイ、り・メモリ等の°半導体装
置に於ては、メモリ・セル領域を微小にする九めに、ゲ
ート電極の一部が、ＭＯ８）ランジスタのソースまたは
ドレイン等のシリコン（以下３ｉと記す）上の拡散層（
領域）と直接オーミック接触をするいわゆるダイレクト
コンタクトと称する領域が存在する。第１図（ａｌに示
すような回路中のＭＯ８）ランジスタ１０がその例であ
る。このＭＯ８）ランジスタ１０の断面図は第１図（６
）のようになっており、高融点金属をゲート電機として
用いた場合、通常はソースとなる領域１を形成後、ゲー
ト電極２を形成して、その後イオン注入法によシ、ドレ
インとなる領域３に不純物注入【行う。その後、ドレイ
ン領域の活性化を行うために、１０００℃程度の高温熱
処理工程が必要である。この際、ソースとなる領域１と
ゲート電極２との接触が高温熱処理に対して安定で良好
なオーンツク接触が保存される必要がある。
同第１１Ｅ（ｂ）において、ソース領域はゲート電極て
いる。また、ゲート電極２下は、絶縁層２６を介して、
チャンネル領域となるシリコン基板２５となりている。
いる。また、ゲート電極２下は、絶縁層２６を介して、
チャンネル領域となるシリコン基板２５となりている。
ところで、一般に高融点金属は、Ｓｉと６００”０程度
の比較的低温の熱処理により、いわゆるシリサイド反応
と呼ばれるＳトとの化合物形成反応を生じ、高融点金属
シリサイドが形成される。ま九、１０００℃程度の高温
では、この反応は極めて激しく、配線として３０００Ａ
程度の膜厚の高融点金属管用いている場合、約２倍の６
０００λのシリサイドが形成され著しい体積変化の之め
に、コンタクト孔部分と、絶縁膜部分とで断切れが生じ
九シ、ま九大きな応力の九めに、電極が剥れたシ、シリ
コン基板に無数の欠陥を作ったシする。その結果、接触
抵抗が極めて大きくなりｆｔシ、回路がオープンになっ
たルするため、このようなダイレクトコンタクトをもつ
半導体装置に高融点金属を配線材料として用する上での
大きな障害となっている。
の比較的低温の熱処理により、いわゆるシリサイド反応
と呼ばれるＳトとの化合物形成反応を生じ、高融点金属
シリサイドが形成される。ま九、１０００℃程度の高温
では、この反応は極めて激しく、配線として３０００Ａ
程度の膜厚の高融点金属管用いている場合、約２倍の６
０００λのシリサイドが形成され著しい体積変化の之め
に、コンタクト孔部分と、絶縁膜部分とで断切れが生じ
九シ、ま九大きな応力の九めに、電極が剥れたシ、シリ
コン基板に無数の欠陥を作ったシする。その結果、接触
抵抗が極めて大きくなりｆｔシ、回路がオープンになっ
たルするため、このようなダイレクトコンタクトをもつ
半導体装置に高融点金属を配線材料として用する上での
大きな障害となっている。
本発明の目的は、特に１０００″Ｏ根度の高温熱処理後
も安定で良好なＳＩとのオーミ、り接触を与える電極構
造を有する半導体装置を提供するものである。
も安定で良好なＳＩとのオーミ、り接触を与える電極構
造を有する半導体装置を提供するものである。
本発明によれば、Ｓｉと接触する部分に特に５００λ程
２度の厚さのシリサイド層を形成し、その上に高融点金
属炭化物層を形成した２層電極構造、又は必要に応じそ
の構造上にさらに高融点金属層を形成した多層電極構造
を有する半導体装置が得られる。
２度の厚さのシリサイド層を形成し、その上に高融点金
属炭化物層を形成した２層電極構造、又は必要に応じそ
の構造上にさらに高融点金属層を形成した多層電極構造
を有する半導体装置が得られる。
本発明は、次のような２つの知見に基づいて、従来の問
題を解決して込る。その１つは、高融点金属の炭化物が
１０００℃程度の高温熱処理によっても８ｉと反応せず
、極めて安定な物質であシ、シリサイド反応のバリヤと
なるということである。
題を解決して込る。その１つは、高融点金属の炭化物が
１０００℃程度の高温熱処理によっても８ｉと反応せず
、極めて安定な物質であシ、シリサイド反応のバリヤと
なるということである。
また他の１つは、オーンツク接触部分の抵抗を小さくす
るためには、シリサイド層がＳｉと高融点金属炭化物層
の間にある方が望ましいが、このシリサイド層が厚す場
合には、高温熱処理後のストレスのために基板に欠隔を
つくったシ、あるいは剥れが生じたりするために１００
ｋから１０００λ程度の厚さが特に望ましいということ
である。
るためには、シリサイド層がＳｉと高融点金属炭化物層
の間にある方が望ましいが、このシリサイド層が厚す場
合には、高温熱処理後のストレスのために基板に欠隔を
つくったシ、あるいは剥れが生じたりするために１００
ｋから１０００λ程度の厚さが特に望ましいということ
である。
以下図面によシ本発明の詳細な説明する。
第２図（ａ）〜（Ｃ）は本発明の実施例の製造工程を示
す断面図である。まず、第２図（ａｌにおいて、Ｐ型の
Ｓｉ基板１１上に３００１の熱酸化膜１２を形成し、次
に拡散層領域となるべき部分ｔ一部分的に開孔し、その
上に４００ｋ程度の熱酸化膜１３を形成する。その後こ
の４００λ酸化膜１３を通してイオン注入法でヒ素イオ
ン（Ａｓ”）ｔ１００ｋｅマ。
す断面図である。まず、第２図（ａｌにおいて、Ｐ型の
Ｓｉ基板１１上に３００１の熱酸化膜１２を形成し、次
に拡散層領域となるべき部分ｔ一部分的に開孔し、その
上に４００ｋ程度の熱酸化膜１３を形成する。その後こ
の４００λ酸化膜１３を通してイオン注入法でヒ素イオ
ン（Ａｓ”）ｔ１００ｋｅマ。
５Ｘ１０ ｃｍ で、８１基板１１中に注入し、１
０００℃２０分の窒素中での熱処理により、イオンを活
性化し、ｎ＋拡散層１４に形成する。
０００℃２０分の窒素中での熱処理により、イオンを活
性化し、ｎ＋拡散層１４に形成する。
その後、第２図（ｂ）［示すように、コンタクト孔１５
を開孔し、スパッタ法にょシ、第１のそリプｆｙｌ［ｔ
６ｔ−約３００λ形成し、その後アルゴンとメタンの混
合ガス中での反応性スバ、り法にょシ、炭化チタン（Ｔ
ｉＣ）膜１７ｔ−約１ｏｏｏλ形成し、さらにモリブデ
ン膜１８ｔ−１５００λ形成スル。
を開孔し、スパッタ法にょシ、第１のそリプｆｙｌ［ｔ
６ｔ−約３００λ形成し、その後アルゴンとメタンの混
合ガス中での反応性スバ、り法にょシ、炭化チタン（Ｔ
ｉＣ）膜１７ｔ−約１ｏｏｏλ形成し、さらにモリブデ
ン膜１８ｔ−１５００λ形成スル。
この第３層目のモリブデンｊｌ１８は、配線抵Ｋｔ−下
げるために形成したもので、ここにＴｉＣＪｌ［１−２
５００Ａ程度形成してもよい、このようにして形成され
たｎ＋拡散ｒ＃１１４上の電極は、Ｍｏ （１５００λ
）／ＴｉＣ（１０００λ）／ＭＯ（３００λ）とす＊”
ＣイルＪｉ！１層１（７）３００Ａ厚のＮ はその後の
トランジス′り製造過程によシ１０００”Ｏ程度の高温
熱処理を受は最終的［ｔｉＭＯ（１５００λ）／ＴｉＣ
（１０００λ）／Ｍｏ５ｉｚ（６００λ）となる、これ
が第２図（Ｃ）であり、ｎ 拡散層１４と接触する部分
はモリブデン、シリサイド（Ｍｏ８ｉｚ）膜１９となる
。第３図は第２図（ｂ）のような断面を持つ素子を窒素
雰囲気中で２゜分の熱処理を施した場合の固有接触抵抗
の熱処理温度依存性を示す特性図である。特性曲線２１
が本発明の本実施例に基づいた場合であシ、特性曲線２
２はモリブデンのみの電極の場合でちる。モリブデンの
みの電極の場合は、７００℃以上の熱処理では接触抵抗
が極めて大きく増加しているのに対し、本実施例の場合
は僅かしか接触抵抗の増加はみられず、すぐれたオーさ
ツク特性を示すことがわかる。
げるために形成したもので、ここにＴｉＣＪｌ［１−２
５００Ａ程度形成してもよい、このようにして形成され
たｎ＋拡散ｒ＃１１４上の電極は、Ｍｏ （１５００λ
）／ＴｉＣ（１０００λ）／ＭＯ（３００λ）とす＊”
ＣイルＪｉ！１層１（７）３００Ａ厚のＮ はその後の
トランジス′り製造過程によシ１０００”Ｏ程度の高温
熱処理を受は最終的［ｔｉＭＯ（１５００λ）／ＴｉＣ
（１０００λ）／Ｍｏ５ｉｚ（６００λ）となる、これ
が第２図（Ｃ）であり、ｎ 拡散層１４と接触する部分
はモリブデン、シリサイド（Ｍｏ８ｉｚ）膜１９となる
。第３図は第２図（ｂ）のような断面を持つ素子を窒素
雰囲気中で２゜分の熱処理を施した場合の固有接触抵抗
の熱処理温度依存性を示す特性図である。特性曲線２１
が本発明の本実施例に基づいた場合であシ、特性曲線２
２はモリブデンのみの電極の場合でちる。モリブデンの
みの電極の場合は、７００℃以上の熱処理では接触抵抗
が極めて大きく増加しているのに対し、本実施例の場合
は僅かしか接触抵抗の増加はみられず、すぐれたオーさ
ツク特性を示すことがわかる。
Ｖ上のように、本発明によれば、特に１０００℃８度の
高温熱処理後も極めて特性の安定した良好なＳｉと金属
との間のオーｉｙり接触を有する半導体装置を作ること
ができる。
高温熱処理後も極めて特性の安定した良好なＳｉと金属
との間のオーｉｙり接触を有する半導体装置を作ること
ができる。
本発明の実施例では、ｎ＋拡散層上のＭｏＳｉｘ層は、
熱処理によシ形成したが、これはあらかじめスバ、り法
等で直接Ｍｏ５ｉＺを形成してもよい。
熱処理によシ形成したが、これはあらかじめスバ、り法
等で直接Ｍｏ５ｉＺを形成してもよい。
また、本発明の実施例においては、高融点金属シリサイ
ドとしてＭｏ５ｉｉｉ、高融点金属炭化物としてＴｉＣ
２、高融点金属としてＭＯｌ−用い九が、本発明はこれ
に限定されるものではなく、シリサイドや炭化物全形成
する高融点金属又は高融点金属層の高融点金属がタング
ステン（５）、タンタル（Ｔａ）等の高融点金属である
場合にも有効である。
ドとしてＭｏ５ｉｉｉ、高融点金属炭化物としてＴｉＣ
２、高融点金属としてＭＯｌ−用い九が、本発明はこれ
に限定されるものではなく、シリサイドや炭化物全形成
する高融点金属又は高融点金属層の高融点金属がタング
ステン（５）、タンタル（Ｔａ）等の高融点金属である
場合にも有効である。
第１図（ａ）はダイレクトコンタクトラ有するメモリ・
セル中の回路図、第１図（ｂ）ｆｌ第１図（ａ）のダイ
レクトコンタクトラ有するＮＯ８）ランジスタの断面図
、第２図（ａ）乃至第２図（Ｃ）は本発明の実施例のオ
ーミック接触ｔ−説明するための断面図、第３図は第２
図の構成の素子から求めた固有接触抵抗の熱処理温度依
存性を示す特性図である。 尚図中、 １・・・・・・ソースとなる領域、２・・・・・・ゲー
ト電極、３・・・・・・ドレインとなる領域、１０・・
・・・・ＮＯ８）ランジスタ、１１・・・・・・Ｐ型Ｓ
ｉ基板、１２．１３・・・・・・熱酸化膜“、１４・・
・・・・ｎ＋拡散層、１６．１８・・・・・・モリブデ
ン膜％１７・・・・・・炭化チタン膜、１９・・・・・
・モリブデン・シリサイド膜、２１・・・・・・炭化チ
タン等を設けた場合の特性曲線、２２・・・・・・電極
をモリブデンのみで形成した場合の特性曲線、２３・・
・・・・絶縁膜、２４・・・・・・電極、２６・・・・
・・絶縁層、２５・・・・・シリコン基板。 第 ｌ 図（α） ２４ ！！−２図（（１） 竿２図＜ｂ） ８ ″ 茅２図（Ｃ）
セル中の回路図、第１図（ｂ）ｆｌ第１図（ａ）のダイ
レクトコンタクトラ有するＮＯ８）ランジスタの断面図
、第２図（ａ）乃至第２図（Ｃ）は本発明の実施例のオ
ーミック接触ｔ−説明するための断面図、第３図は第２
図の構成の素子から求めた固有接触抵抗の熱処理温度依
存性を示す特性図である。 尚図中、 １・・・・・・ソースとなる領域、２・・・・・・ゲー
ト電極、３・・・・・・ドレインとなる領域、１０・・
・・・・ＮＯ８）ランジスタ、１１・・・・・・Ｐ型Ｓ
ｉ基板、１２．１３・・・・・・熱酸化膜“、１４・・
・・・・ｎ＋拡散層、１６．１８・・・・・・モリブデ
ン膜％１７・・・・・・炭化チタン膜、１９・・・・・
・モリブデン・シリサイド膜、２１・・・・・・炭化チ
タン等を設けた場合の特性曲線、２２・・・・・・電極
をモリブデンのみで形成した場合の特性曲線、２３・・
・・・・絶縁膜、２４・・・・・・電極、２６・・・・
・・絶縁層、２５・・・・・シリコン基板。 第 ｌ 図（α） ２４ ！！−２図（（１） 竿２図＜ｂ） ８ ″ 茅２図（Ｃ）
Claims (1)
- 金属とシリコンとの間にオーミック接触を有する半導体
装置に於て、前記シリコンとオーギ、り接触をすべ１！
部分に高融点金属シリサイド層を有し、さらにその高融
点金属シリサイド層上に高融点金属炭化物層を有するこ
とを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56197843A JPS5898968A (ja) | 1981-12-09 | 1981-12-09 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56197843A JPS5898968A (ja) | 1981-12-09 | 1981-12-09 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5898968A true JPS5898968A (ja) | 1983-06-13 |
| JPH0363225B2 JPH0363225B2 (ja) | 1991-09-30 |
Family
ID=16381257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56197843A Granted JPS5898968A (ja) | 1981-12-09 | 1981-12-09 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5898968A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5125007A (en) * | 1988-11-25 | 1992-06-23 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Thin-film soi-mosfet with a body region |
| US5414301A (en) * | 1985-03-15 | 1995-05-09 | National Semiconductor Corporation | High temperature interconnect system for an integrated circuit |
| US5436505A (en) * | 1993-02-09 | 1995-07-25 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Heat-resisting ohmic contact on semiconductor diamond layer |
-
1981
- 1981-12-09 JP JP56197843A patent/JPS5898968A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5414301A (en) * | 1985-03-15 | 1995-05-09 | National Semiconductor Corporation | High temperature interconnect system for an integrated circuit |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0363225B2 (ja) | 1991-09-30 |
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