JPH0837163A - 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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- JPH0837163A JPH0837163A JP19213294A JP19213294A JPH0837163A JP H0837163 A JPH0837163 A JP H0837163A JP 19213294 A JP19213294 A JP 19213294A JP 19213294 A JP19213294 A JP 19213294A JP H0837163 A JPH0837163 A JP H0837163A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 水素吸蔵性を有する金属をバリアメタル６と
して用いた半導体装置の製造方法において、バリアメタ
ル６により水素が吸蔵されて半導体基板１の界面準位の
消去が不充分になることを防止し、もって特性の向上、
特性の安定性の向上を図る。 【構成】 シンターを、７６０Ｔｏｒｒ（≒０．１０Ｍ
Ｐａ）以下の圧力下で行う。
して用いた半導体装置の製造方法において、バリアメタ
ル６により水素が吸蔵されて半導体基板１の界面準位の
消去が不充分になることを防止し、もって特性の向上、
特性の安定性の向上を図る。 【構成】 シンターを、７６０Ｔｏｒｒ（≒０．１０Ｍ
Ｐａ）以下の圧力下で行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方
法、特に水素吸蔵性を有する金属をバリアメタルとして
用いた半導体装置の製造方法に関する。
法、特に水素吸蔵性を有する金属をバリアメタルとして
用いた半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【背景技術】半導体装置の配線としてアルミニウム系の
金属材料を用いる場合、その配線と半導体基板表面との
コンタクト部分における相互拡散を防止するためにその
間にチタン系の金属（例えばＴｉ、ＴｉＮ、Ｔｉ０Ｎ、
ＴｉＷ等）からなるバリアメタルが形成される。図３は
そのような半導体装置の一例を示す断面図である。図面
において、１はシリコンからなる半導体基板、２はゲー
ト酸化膜、３はポリシリコンからなるゲート電極、４は
ＰＳＧからなる層間絶縁膜、５はコンタクトホール、６
はバリアメタルで、チタン系の材料、例えばＴｉ／Ｔｉ
Ｎからなる。
金属材料を用いる場合、その配線と半導体基板表面との
コンタクト部分における相互拡散を防止するためにその
間にチタン系の金属（例えばＴｉ、ＴｉＮ、Ｔｉ０Ｎ、
ＴｉＷ等）からなるバリアメタルが形成される。図３は
そのような半導体装置の一例を示す断面図である。図面
において、１はシリコンからなる半導体基板、２はゲー
ト酸化膜、３はポリシリコンからなるゲート電極、４は
ＰＳＧからなる層間絶縁膜、５はコンタクトホール、６
はバリアメタルで、チタン系の材料、例えばＴｉ／Ｔｉ
Ｎからなる。
【０００３】７はアルミニウムからなる配線、８はＰ
（プラズマ）−ＳｉＮからなるパシベーション膜であ
る。このような半導体装置は、シリコン半導体基板１の
表面部に必要な不純物層を形成した後、熱酸化法でゲー
ト酸化膜２を形成し、次いで、ポリシリコン層の形成及
びフォトエッチングによりゲート電極３等を形成し、次
いで、ＰＳＧ膜からなる層間絶縁膜４を形成し、該層間
絶縁膜４の選択的エッチングによりコンタクトホール５
を形成し、次に、バリアメタル６（例えばＴｉ／Ｔｉ
Ｎ）をスパッタにより形成する。更にそれに引き続いて
配線７となるアルミニウム膜もスパッタにより形成す
る。
（プラズマ）−ＳｉＮからなるパシベーション膜であ
る。このような半導体装置は、シリコン半導体基板１の
表面部に必要な不純物層を形成した後、熱酸化法でゲー
ト酸化膜２を形成し、次いで、ポリシリコン層の形成及
びフォトエッチングによりゲート電極３等を形成し、次
いで、ＰＳＧ膜からなる層間絶縁膜４を形成し、該層間
絶縁膜４の選択的エッチングによりコンタクトホール５
を形成し、次に、バリアメタル６（例えばＴｉ／Ｔｉ
Ｎ）をスパッタにより形成する。更にそれに引き続いて
配線７となるアルミニウム膜もスパッタにより形成す
る。
【０００４】その後、バリアメタル６及び配線７のパタ
ーニングが行われるが、その前後にシンターが行われ
る。このシンターはコンタクトのオーミック性を得る、
水素（アルミニウムからなる配線７中に吸蔵された水素
或いはシンター雰囲気中の水素等）を例えばＭＯＳ界面
等に到達させて界面準位を消滅させることにより特性の
向上（例えば暗電流の低減）、特性の安定（例えばしき
い値電圧の安定）を図る等の目的のために行われる。こ
のシンターは、３００〜５００℃程度の比較的低い温度
で行われる低温熱処理であり、一般に拡散炉を用いて行
われる。そして、従来においては、そのシンターは常
圧、即ち略７６０Ｔｏｒｒ（≒０．１０ＭＰａ）の下で
行われていた。尚、上記シンターの終了後、Ｐ−ＳｉＮ
からなるところの最終保護膜としてのパシベーション膜
８を形成し、更に裏面オーミック処理等が行われるが、
この裏面オーミック処理の終了後にもダメージ除去を目
的として３００〜５００℃での低温熱処理が行われる場
合が多いが、これも拡散炉を用いて常圧下で行われた。
このように、シンターは１乃至２回行われる。
ーニングが行われるが、その前後にシンターが行われ
る。このシンターはコンタクトのオーミック性を得る、
水素（アルミニウムからなる配線７中に吸蔵された水素
或いはシンター雰囲気中の水素等）を例えばＭＯＳ界面
等に到達させて界面準位を消滅させることにより特性の
向上（例えば暗電流の低減）、特性の安定（例えばしき
い値電圧の安定）を図る等の目的のために行われる。こ
のシンターは、３００〜５００℃程度の比較的低い温度
で行われる低温熱処理であり、一般に拡散炉を用いて行
われる。そして、従来においては、そのシンターは常
圧、即ち略７６０Ｔｏｒｒ（≒０．１０ＭＰａ）の下で
行われていた。尚、上記シンターの終了後、Ｐ−ＳｉＮ
からなるところの最終保護膜としてのパシベーション膜
８を形成し、更に裏面オーミック処理等が行われるが、
この裏面オーミック処理の終了後にもダメージ除去を目
的として３００〜５００℃での低温熱処理が行われる場
合が多いが、これも拡散炉を用いて常圧下で行われた。
このように、シンターは１乃至２回行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来におい
ては、シンターをしても界面準位を充分に少なくするこ
とが難しかった。そこで、その原因を調べたところ、バ
リアメタル６を成すチタン系の金属が水素吸蔵性を有
し、そのため、例えば、アルミニウムからなる配線７中
の水素或いはシンター時の雰囲気中の水素が半導体基板
１とゲート絶縁膜２等との界面に到達する前にバリアメ
タル６中に吸蔵され、界面準位の消滅に寄与する水素が
少なくなるためであることが判明した。これを放置する
ことは、暗電流の減少を困難にし、しきい値電圧の安定
性の向上を阻むことになる。具体的には、暗電流は、例
えばＤＲＡＭのような半導体装置の場合、記録保持能力
の低下の原因になり、ＣＣＤ型固体撮像素子のような半
導体装置の場合、高温ダーク時における画像欠陥の発生
原因になる。
ては、シンターをしても界面準位を充分に少なくするこ
とが難しかった。そこで、その原因を調べたところ、バ
リアメタル６を成すチタン系の金属が水素吸蔵性を有
し、そのため、例えば、アルミニウムからなる配線７中
の水素或いはシンター時の雰囲気中の水素が半導体基板
１とゲート絶縁膜２等との界面に到達する前にバリアメ
タル６中に吸蔵され、界面準位の消滅に寄与する水素が
少なくなるためであることが判明した。これを放置する
ことは、暗電流の減少を困難にし、しきい値電圧の安定
性の向上を阻むことになる。具体的には、暗電流は、例
えばＤＲＡＭのような半導体装置の場合、記録保持能力
の低下の原因になり、ＣＣＤ型固体撮像素子のような半
導体装置の場合、高温ダーク時における画像欠陥の発生
原因になる。
【０００６】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、水素吸蔵性を有する金属をバリアメ
タルとして用いた半導体装置の製造方法において、バリ
アメタルにより水素が吸蔵されて半導体基板の界面準位
の消去が不充分になることを防止し、もって特性の向
上、特性の安定性の向上を図ることを目的とする。
されたものであり、水素吸蔵性を有する金属をバリアメ
タルとして用いた半導体装置の製造方法において、バリ
アメタルにより水素が吸蔵されて半導体基板の界面準位
の消去が不充分になることを防止し、もって特性の向
上、特性の安定性の向上を図ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の半導体装置の
製造方法は、バリアメタルに対するシンターを、７６０
Ｔｏｒｒ以下の圧力下で行うことを特徴とする。請求項
２の半導体装置の製造方法は、請求項１の半導体装置の
製造方法においてシンター温度が３００〜５００℃であ
ることを特徴とする。
製造方法は、バリアメタルに対するシンターを、７６０
Ｔｏｒｒ以下の圧力下で行うことを特徴とする。請求項
２の半導体装置の製造方法は、請求項１の半導体装置の
製造方法においてシンター温度が３００〜５００℃であ
ることを特徴とする。
【０００８】
【作用】請求項１の半導体装置の製造方法によれば、従
来の常圧より低い圧力下でシンターを行うので、シンタ
ー時の圧力が低いほど図２に示すように水素吸蔵性を有
する金属の水素吸蔵濃度が低くなることから、シンター
によりバリアメタルが吸蔵できる水素の濃度が低くな
り、延いては半導体基板の界面に達して界面準位の消滅
に寄与する水素が多くなる。従って、暗電流の低減を図
り、しきい値電圧の安定化を図ることが出来る。請求項
２の半導体装置の製造方法によれば、シンター温度は従
来通り３００乃至５００℃なので、シンター効果が低減
するおそれはない。従って、シンター効果の低減を伴う
ことなく界面準位の減少を図り、特性の向上、特性の安
定性の向上を図ることができる。
来の常圧より低い圧力下でシンターを行うので、シンタ
ー時の圧力が低いほど図２に示すように水素吸蔵性を有
する金属の水素吸蔵濃度が低くなることから、シンター
によりバリアメタルが吸蔵できる水素の濃度が低くな
り、延いては半導体基板の界面に達して界面準位の消滅
に寄与する水素が多くなる。従って、暗電流の低減を図
り、しきい値電圧の安定化を図ることが出来る。請求項
２の半導体装置の製造方法によれば、シンター温度は従
来通り３００乃至５００℃なので、シンター効果が低減
するおそれはない。従って、シンター効果の低減を伴う
ことなく界面準位の減少を図り、特性の向上、特性の安
定性の向上を図ることができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明半導体装置の製造方法を図示実
施例に従って詳細に説明する。図１は本発明半導体装置
の製造方法の一つの実施例を説明するところのシンター
時における状態を示す断面図である。本半導体装置の製
造方法は、前述の従来の半導体装置の製造方法とはシン
ター時の圧力のみが異なり、従来は常圧であったが、本
発明では常圧（７６０Ｔｏｒｒ≒０．１０ＭＰａ）以下
の圧力下でシンターを行うのである。具体的には、シン
ター時における圧力を例えば、１０-2〜１０-4Ｔｏｒｒ
（≒１．３３〜０．０１Ｐ）の圧力にする。すると、バ
リアメタル６の水素吸蔵性が図２に示すように低下す
る。この図２はＴｉ／ＴｉＮからなるバリアメタルの置
かれた圧力Ｐとその水素濃度Ｃとの関係を温度Ｔをパラ
メータとして示すところのＰＣＴ曲線図であり、この図
から圧力Ｐが低いほどバリアメタル内に吸蔵された水素
の濃度が低くなることが解る。
施例に従って詳細に説明する。図１は本発明半導体装置
の製造方法の一つの実施例を説明するところのシンター
時における状態を示す断面図である。本半導体装置の製
造方法は、前述の従来の半導体装置の製造方法とはシン
ター時の圧力のみが異なり、従来は常圧であったが、本
発明では常圧（７６０Ｔｏｒｒ≒０．１０ＭＰａ）以下
の圧力下でシンターを行うのである。具体的には、シン
ター時における圧力を例えば、１０-2〜１０-4Ｔｏｒｒ
（≒１．３３〜０．０１Ｐ）の圧力にする。すると、バ
リアメタル６の水素吸蔵性が図２に示すように低下す
る。この図２はＴｉ／ＴｉＮからなるバリアメタルの置
かれた圧力Ｐとその水素濃度Ｃとの関係を温度Ｔをパラ
メータとして示すところのＰＣＴ曲線図であり、この図
から圧力Ｐが低いほどバリアメタル内に吸蔵された水素
の濃度が低くなることが解る。
【００１０】具体的には、例えば、温度４００℃の場合
に着目すると、常圧のとき水素濃度が１０19ｃｍ-3程度
であるが、１０-2〜１０-4Ｔｏｒｒ程度に圧力が下がっ
た場合には１０15ｃｍ-3程度に低くなる。温度が変わっ
てもその傾向は変らない。このようにバリアメタル６の
水素吸蔵性を低くしてシンターを行うと、バリアメタル
６により横取りできる水素の量が少なくなるので、必然
的に半導体基板１とゲート絶縁膜２との界面に達して界
面準位の消滅に寄与する水素が多くなる。従って、暗電
流の低減を図り、しきい値電圧の安定化を図ることが出
来る。
に着目すると、常圧のとき水素濃度が１０19ｃｍ-3程度
であるが、１０-2〜１０-4Ｔｏｒｒ程度に圧力が下がっ
た場合には１０15ｃｍ-3程度に低くなる。温度が変わっ
てもその傾向は変らない。このようにバリアメタル６の
水素吸蔵性を低くしてシンターを行うと、バリアメタル
６により横取りできる水素の量が少なくなるので、必然
的に半導体基板１とゲート絶縁膜２との界面に達して界
面準位の消滅に寄与する水素が多くなる。従って、暗電
流の低減を図り、しきい値電圧の安定化を図ることが出
来る。
【００１１】即ち、従来においては、バリアメタル６の
水素吸蔵性が強い条件でシンターが行われていたので、
アルミニウムからなる配線７内の水素やシンター雰囲気
中の水素が半導体基板１とゲート絶縁膜２との界面に進
入する過程でその多くが図１において破線で示すように
バリアメタル６内に吸蔵されてしまったが、本半導体装
置の製造方法によれば、バリアメタル６の水素吸蔵性が
低い条件下でシンターが行われるので、上記水素はその
ほとんどがバリアメタル６に吸蔵されることなく図１に
おいて実線で示すように上記界面に達して界面準位の消
去に寄与することとなるのである。尚、シンター温度は
従来通り３００〜５００℃で行うので、シンター効果が
低減するということがない。ちなみに、シンターにおけ
るフォーミングガスは、例えば、３〜６％Ｈ2 入りのＮ
2 ガスであり、シンター時間は、例えば、１０〜１２０
分程度である。ところで、シンターは、配線７とバリア
メタル６のパターニングの前あるいは後のみならず、最
終保護膜としてのパシベーション膜（例えばプラズマシ
リコンナイトライドからなる。図３参照）８を形成し更
に裏面オーミック処理等を終了した後にもダメージ除去
を目的として３００〜５００℃での低温熱処理が行われ
る場合が多いが、この裏面オーミック処理後のシンター
もやはり常圧よりも低い圧力下、例えば１０-2〜１０-4
Ｔｏｒｒで行うようにすることが界面準位をなくすうえ
で好ましい。
水素吸蔵性が強い条件でシンターが行われていたので、
アルミニウムからなる配線７内の水素やシンター雰囲気
中の水素が半導体基板１とゲート絶縁膜２との界面に進
入する過程でその多くが図１において破線で示すように
バリアメタル６内に吸蔵されてしまったが、本半導体装
置の製造方法によれば、バリアメタル６の水素吸蔵性が
低い条件下でシンターが行われるので、上記水素はその
ほとんどがバリアメタル６に吸蔵されることなく図１に
おいて実線で示すように上記界面に達して界面準位の消
去に寄与することとなるのである。尚、シンター温度は
従来通り３００〜５００℃で行うので、シンター効果が
低減するということがない。ちなみに、シンターにおけ
るフォーミングガスは、例えば、３〜６％Ｈ2 入りのＮ
2 ガスであり、シンター時間は、例えば、１０〜１２０
分程度である。ところで、シンターは、配線７とバリア
メタル６のパターニングの前あるいは後のみならず、最
終保護膜としてのパシベーション膜（例えばプラズマシ
リコンナイトライドからなる。図３参照）８を形成し更
に裏面オーミック処理等を終了した後にもダメージ除去
を目的として３００〜５００℃での低温熱処理が行われ
る場合が多いが、この裏面オーミック処理後のシンター
もやはり常圧よりも低い圧力下、例えば１０-2〜１０-4
Ｔｏｒｒで行うようにすることが界面準位をなくすうえ
で好ましい。
【００１２】
【発明の効果】請求項１の半導体装置の製造方法は、バ
リアメタルに対するシンターを、７６０Ｔｏｒｒ以下の
圧力下で行うことを特徴とする。従って、請求項１の半
導体装置の製造方法によれば、従来の常圧より低い圧力
下でシンターを行うので、シンター時の圧力が低いほど
水素吸蔵性を有する金属の水素吸蔵濃度が低くなること
から、シンターによりバリアメタルが吸蔵できる水素の
濃度が低くなり、延いては半導体基板の界面に達して界
面準位の消滅に寄与する水素が多くなる。従って、暗電
流の低減を図り、しきい値電圧の安定化を図ることが出
来る。具体的には、例えばＤＲＡＭのような半導体装置
の場合、暗電流の低減を図ることにより、記録保持能力
を高める（記録保持時間が長くなり、記録保持に必要な
電圧が低くなる。）ことができる。また、ＣＣＤ型固体
撮像素子のような半導体装置の場合、高温ダーク時にお
ける画像欠陥を少なくできる。そして、しきい値電圧の
安定性が高くなる。
リアメタルに対するシンターを、７６０Ｔｏｒｒ以下の
圧力下で行うことを特徴とする。従って、請求項１の半
導体装置の製造方法によれば、従来の常圧より低い圧力
下でシンターを行うので、シンター時の圧力が低いほど
水素吸蔵性を有する金属の水素吸蔵濃度が低くなること
から、シンターによりバリアメタルが吸蔵できる水素の
濃度が低くなり、延いては半導体基板の界面に達して界
面準位の消滅に寄与する水素が多くなる。従って、暗電
流の低減を図り、しきい値電圧の安定化を図ることが出
来る。具体的には、例えばＤＲＡＭのような半導体装置
の場合、暗電流の低減を図ることにより、記録保持能力
を高める（記録保持時間が長くなり、記録保持に必要な
電圧が低くなる。）ことができる。また、ＣＣＤ型固体
撮像素子のような半導体装置の場合、高温ダーク時にお
ける画像欠陥を少なくできる。そして、しきい値電圧の
安定性が高くなる。
【００１３】請求項２の半導体装置の製造方法は、シン
ター温度が３００〜５００℃であることを特徴とする。
従って、請求項２の半導体装置の製造方法によれば、シ
ンター温度は従来通り３００乃至５００℃なので、シン
ター効果が低減するおそれはない。依って、シンター効
果の低減を伴うことなく界面準位の減少を図り、特性の
向上、特性の安定性の向上を図ることが出来る。
ター温度が３００〜５００℃であることを特徴とする。
従って、請求項２の半導体装置の製造方法によれば、シ
ンター温度は従来通り３００乃至５００℃なので、シン
ター効果が低減するおそれはない。依って、シンター効
果の低減を伴うことなく界面準位の減少を図り、特性の
向上、特性の安定性の向上を図ることが出来る。
【図１】本発明半導体装置の製造方法の一つの実施例を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図２】チタン系バリアメタルの水素吸蔵に関するＰＣ
Ｔ曲線図である。
Ｔ曲線図である。
【図３】チタン系バリアメタルを形成した半導体装置の
一例を示す断面図である。
一例を示す断面図である。
１ 半導体基板 ６ バリアメタル ７ 配線（アルミニウム）
Claims (2)
- 【請求項１】 水素吸蔵性を有する金属をバリアメタル
として用いた半導体装置の製造方法において、 上記バリアメタルに対するシンターを、７６０Ｔｏｒｒ
以下の圧力下で行うことを特徴とする半導体装置の製造
方法 - 【請求項２】 シンター温度が３００〜５００℃である
ことを特徴とする半導体装置の製造方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19213294A JPH0837163A (ja) | 1994-07-23 | 1994-07-23 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19213294A JPH0837163A (ja) | 1994-07-23 | 1994-07-23 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0837163A true JPH0837163A (ja) | 1996-02-06 |
Family
ID=16286218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19213294A Pending JPH0837163A (ja) | 1994-07-23 | 1994-07-23 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0837163A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003151917A (ja) * | 2001-11-09 | 2003-05-23 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP2017108074A (ja) * | 2015-12-11 | 2017-06-15 | 富士電機株式会社 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
-
1994
- 1994-07-23 JP JP19213294A patent/JPH0837163A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003151917A (ja) * | 2001-11-09 | 2003-05-23 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP2017108074A (ja) * | 2015-12-11 | 2017-06-15 | 富士電機株式会社 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
| CN107017288A (zh) * | 2015-12-11 | 2017-08-04 | 富士电机株式会社 | 半导体装置及半导体装置的制造方法 |
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