JPS6350042A

JPS6350042A - 多層配線・電極膜構造

Info

Publication number: JPS6350042A
Application number: JP19422786A
Authority: JP
Inventors: Tatsuro Okamoto; 岡本　龍郎; Masahiro Shimizu; 雅裕清水; Akihiko Osaki; 明彦大崎; Katsuhiro Tsukamoto; 塚本　克博
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-08-19
Filing date: 1986-08-19
Publication date: 1988-03-02

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〕この発明は、半導体集積回路装置などにおける多層配線
Φ電極膜構造に関するものである。

〔従来の技術〕

従来例でのこの種の半導体装置として、こ＼でて、１９
７９年のＩＥＥＥ（Ｔｈｅ　Ｉｎ５ｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ
　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
ｓ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）　Ｖｏｌ、ＥＩ］−２Ｂ　Ｐ
２Ｏ３に発表されたポリサイド構造を有する半導体装置
の製造フローを第２図（ａ）ないしくｆ）に示す。

すなわち、これらの第２図において、まず、例えばシリ
コン半導体基板１上には、例えば熱酸化膜などの絶縁膜
２を形成させ（同図（ａ））、その上にＣＶＤ法などに
よって多結晶シリコン膜３を形成させ、かつ場合によっ
ては、リンなどの不純物をドープする（同図（ｂ））。

ついで、その上にスパッタリング法、ＣＶＤ法などによ
って、下層となる金属膜４を形成させ（同図（Ｃ））、
また、写真製版とエツチング法などを用いて、これらの
金属膜４と多結晶シリコン膜３．そして必要に応じては
、絶縁膜２を順次選択的にエツチング除去する（同図（
ｄ））。

その後、一般的に金属膜４の抵抗値を、その物質の固有
抵抗値に近付けるために、１０００℃に近い温度で熱処
理をなしたのち、この金属膜４を含む上部に、層間での
電気的絶縁を意図して、　ＣＶＤ法などにより酸化シリ
コンなどの層間絶縁膜６を形成する（同図（ｅ））。

最後に、写真製版とエツチング法などにより、層間絶縁
膜６の所望部分にコンタクト穴７を開孔した上で、さら
に、スパッタリング法、ＣＶＤ法などによって、この層
間絶縁膜６上に上層となる配線膜８を形成させ、コンタ
クト穴７を通して、この」二層の配線膜８を下層の金属
膜４に電気的に接続させるのである（同図（ｆ））。

しかして、このような従来例による多層配線・電極膜構
造、こ−ではポリサイド構造の場合、最−に層の導体膜
が金属膜であって、これが化学的耐蝕性とか酸化処理に
対する安定性に劣るときは、その製造時に次のような困
難さが伴なうことになる。

すなわち９例えば熱処理に際しては、基板表面の汚染物
質を除去するために熱酸化雰囲気中で前処理を行なうが
、このとき、酪に対する耐蝕性がなければ、その処理中
に金属膜４がエツチング除去されるか、あるいは第３図
（ａ）に示すように膜厚が減少され、その配線抵抗が所
期の期待される抵抗値よりも高い値となって、素子特性
に影響する。

また、前記熱酸以外にも、通常、フッ酸系薬品を用いた
Ｓ　＋　０２のエツチングを行なうが、例えばコンタク
ト穴７の開孔時、またはその後の配線膜８を形成するま
でにフッ酸系薬品中に入れた場合。

金属膜４の種類によっては、コンタクト穴７を通して金
属膜４が、例えば第３図（ｂ）に見られるようにエツチ
ングされ、その程度が著るしいと、サイドエツチングが
進行する結果、同様に配線抵抗に影響を与える惧れが生
ずる。

さらに、酸化処理に対する安定性についても、例えば金
属膜４が、チタンとシリコンの合金であるチタンシリサ
イド（ＴｉＳ＋２）の場合にあっては、９００〜１００
０℃程度の温度で酸化処理すると、そのＴｉＳｉ２が分
解せずに表面にＳ　＋　０２が形成されることになる。

そしてこの場合、Ｓ　ｉＯ２の形成にあずかるＳｉは、
ＴｉＳｉ２の下の多結晶シリコン膜３からの拡散によっ
て供給されるが、このとき、Ｓｉの拡散供給能力が低下
するような低温領域９例えば８００℃以下で酸化させる
と、ＴｉＳｉ２が分解して、Ｔｉの酸化層が形成される
ために、多層配線膜の抵抗上昇を招くことになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように従来例での多層配線・電極膜構造においては
、酸化性雰囲気中での熱処理時に、金属膜が酸化され、
酸化物を生じて配線膜の抵抗が増したり、あるいはフッ
酸などの薬品処理時に、金属膜がエツチングされたりす
ると云う問題点があった。

この発明は従来のこのような問題点を解消するためにな
されたものであり、その目的とするところは、酸化性雰
囲気中での熱処理時に、配線膜の抵抗を損なう惧れがな
く、また、フッ酸などの薬品に対する耐蝕性に優れた。

この種の多層配線・電極膜構造を得ることである。

〔問題点を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、この発明に係る多層配線・
電極膜構造は、下層の金属膜上に多結晶シリコン膜を形
成させ、この多結晶シリコン膜を介して、金属膜に上層
の配線膜を接続させたものである。

〔作　　　用〕

すなわち、この発明では、下層の金属膜上に形成された
多結晶シリコン膜が、酸化性雰囲気中での熱処理時には
、金属酸化物形成の防１Ｆ膜として作用し、また、フッ
酸などの薬品による処理中での、金属膜のエツチングに
対する保護膜として作用する。

〔実　施　例〕

以下、この発明に係る多層配線・電極膜構造の一実施例
につき、第１図（ａ）ないしくｆ）を参照して詳細に説
明する。

これらの第１図（ａ）ないしくｆ）はこの実施例構造の
概要を製造工程順に示すそれぞれ断面図であり、前記第
２図従来例と同一符号は同一または相当部分を表わして
いる。

第１図（ａ）ないしくｃ）までの工程は前記従来例の場
合と同様であり、その後、前記下層の金属膜４」−にス
パッタリング法、ＣＶＤ法などによって、後述する金属
酸化物形成の防止膜、およびエツチングに対する保護膜
としての多結晶シリコン膜５を形成する（同図（ｄ））
が、こへでこの多結晶シリコン膜５には、熱拡散または
イオン注入法などによって、リン、砒素、ボロンなどの
不純物を添加しても良い。

続いて、写真製版とエツチング法などを用い、これらの
多結晶シリコン膜５．金属膜４．多結晶シリコン膜３．
そして必要に応じては、絶縁膜２を順次選択的にエツチ
ング除去しく同図（ｅ））、さらに、層間絶縁膜６を形
成した」二で、前記と同様に写真製版とエツチング法な
どにより、層間絶縁膜６の所望部分にコンタクト穴７を
開孔させ、かつスパッタリング法、ｃｖｎ法などにより
、上層の配線膜８を形成させて、多結晶シリコン膜５．
ひいては下層の金属膜４との電気的接続をとるのである
（同図（ｆ））。

すなわち、この実施例構造での要点は、下層の金属膜４
上にあって、さらに多結晶シリコン膜５を形成させ、か
つこの多結晶シリコン膜５を介して、同金属膜４に」−
層の配線膜８を接続させることである。

従って、この実施例構造の場合、前記従来例構造で問題
となっていた。酸化性雰囲気中での熱処理に関しては、
直接９表面に露出される多結晶シリコン膜５が酸化に寄
与するために、下層の金属膜４を安定的に保持できる。

また、耐蝕性に関して多結晶シリコン膜５は、酸系薬品
のうち、フッ酸と硝酸の混合液に溶けることを除き、通
常でのＬＳＩプロセスで使用する範囲の同種薬品に対し
て不溶であり、下層の金属膜４の保護膜として十分に作
用する。こ＼で前記下層の金属膜４については、その側
面が保護されていないが、膜厚に比較して膜幅が十分に
大きいために、長時間に亘る薬品処理をなさずに、パラ
メータの最適化を図ることで、膜幅の減少を問題のない
程度の範囲に抑え得るのである。

なお、前記実施例においては、」二部側から多結晶シリ
コン膜、金属膜、多結晶シリコン膜の３層構造について
述べたが、最下部の多結晶シリコン膜のない２層構造に
も適用でき、また、基板１上にこの多層配！！ｅ電極膜
構造を直接形成する場合にも同様の作用、効果が得られ
る。そしてまた、こ〜では配線として述べたが、例えば
ゲート電極膜とした場合も全く同様である。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、この発明によるときは、半導体基
板上、または基板面の絶縁膜上に、少なくとも金属膜１
層間絶縁膜、配線膜を、順次選択的に形成する多層配線
・電極膜構造において、下層の金属膜上に多結晶シリコ
ン膜を形成させ、上層の配線膜を層間絶縁膜のコンタク
ト穴から、多結晶シリコン膜を介して、下層の金属膜に
接続させるようにしたので、下層の金属膜」−に形成さ
せた多結晶シリコン膜が、酸化性雰囲気中での熱処理に
際し、金属酸化物形成の防止膜となって、金属膜の抵抗
を損なうような慣れを全く解消でき、また、フッ酸など
の薬品による処理の際には、耐エツチング性保護膜とな
って、この薬品に対する耐蝕性を十分に向上できるもの
で、結果的に、酸化処理、薬品処理などに対し極めて安
定な電極。

配線構造が得られるのであり、しかも構造的にも頗る簡
単で容易に実施し得るなどの優れた特長を有するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）ないしくｆ）はこの発明に係る多層配線・
電極膜構造の一実施例による概要を製造工程順に示すそ
れぞれ断面図であり、また第２図（ａ）ないしくｆ）は
同」二従来例による多層配線・電極膜構造の概要を製造
工程順に示すそれぞれ断面図、第３図（ａ）および（ｂ
）は同一］二従来例構造の問題点を説明するそれぞれ断
面図である。ｌ・・・・シリコン半導体基板、２・・・・熱酸化膜な
どの絶縁膜、４・・・・下層の金属膜、５・・・・多結
晶シリコン膜、６・・・・層間絶縁膜、７・・・・コン
タクト穴、８・・・・上層の配線膜。第１図（ｄ）（ｆ）第２図（ｂ）（Ｃ）（ｄ）第２図（ｅ）（ｆ）第３図（Ｑ）（ｂ）手続補正書（！％）う斥ゆ乙跣・霞石１葭糾Ｌ３、補正をする者事件との関係　特許出願人住　所　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号名
　称　　（６０１）三菱電機株式会社代表者志岐守哉４、代理人５、補正の対象（１）明細書の特許請求の範囲の欄（２）明細書の発明の詳細な説明の欄６、補正の内容（１）明細書の特許請求の範囲を別紙のとおり補正する
。（２）同書２頁１４行の「下層となる」を削除する。（３）同書３頁１９行の「熱酸化雰囲気中で」を「高温
の酸の中で」と補正する。（４）同書４頁３行の「減少され、その配線抵抗が所期
の期待される」を「減少し、その配線抵抗が所期の」と
補正する。以　　」− 特許請求の範囲（１）半導体基板上に直接またはた　　して、少なくと
も金属膜９層間絶縁膜、配線膜を順次選択的に形成する
多層配線・電極膜構造であって、前記下層の金属膜上に
多結晶シリコン膜を形成させると共に、前記層間絶縁膜
のコンタクト穴から、前記上層の配線膜を、前記多結晶
シリコン膜を介して、下層の金属膜に接続させたことを
特徴とする多層配線・電極膜構造。（２）多結晶シリコン膜中に、砒素、ボロンなどの不純
物を添加したことを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載の多層配線・電極膜構造。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体基板上に直接、または半導体基板面の絶縁
膜上に、少なくとも金属膜、層間絶縁膜、配線膜を、順
次選択的に形成する多層配線・電極膜構造であつて、前
記下層の金属膜上に多結晶シリコン膜を形成させると共
に、前記層間絶縁膜のコンタクト穴から、前記上層の配
線膜を、前記多結晶シリコン膜を介して、下層の金属膜
に接続させたことを特徴とする多層配線・電極膜構造。
（２）多結晶シリコン膜中に、砒素、ボロンなどの不純
物を添加したことを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載の多層配線・電極膜構造。