JPH06232051A - Formation of ohmic contact - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体装置の配
線ないしは電極のオーミックコンタクトを行う場合に適
用して好適なオーミックコンタクトの形成方法に係わ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming an ohmic contact which is suitable for ohmic contact of wiring or electrodes of a semiconductor device.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体集積回路等の各種電子デバイスに
おいて、その小型、高密度化の要求から、その配線ない
しは電極(以下配線と称する)は層間絶縁層を介した多
層配線構造がとられているが、昨今益々電子デバイスの
小型化、高密度化の要求が高まり、これに伴って配線の
微細パターン化が進められている。2. Description of the Related Art In various electronic devices such as semiconductor integrated circuits, the wiring or electrodes (hereinafter referred to as "wirings") have a multi-layered wiring structure with an interlayer insulating layer in order to reduce the size and increase the density. However, recently, there is an increasing demand for miniaturization and high density of electronic devices, and accordingly, fine patterning of wiring is being advanced.
【0003】このため、層間絶縁層に穿設したコンタク
トホール、ヴィアホール等の接続孔を通じて層間絶縁層
上に形成される配線を、層間絶縁層下の他の配線部、あ
るいは例えばSi半導体における不純物拡散領域等の半
導体領域部(以下これらをコンタクト部という)に対し
てオーミックコンタクトする場合の接続孔の径も必然的
に小さくなる。For this reason, the wiring formed on the interlayer insulating layer through the contact holes such as contact holes and via holes formed in the interlayer insulating layer may be replaced with other wiring portions under the interlayer insulating layer or impurities in the Si semiconductor, for example. The diameter of the contact hole in the case of making ohmic contact with a semiconductor region such as a diffusion region (hereinafter referred to as a contact) is also inevitably small.
【0004】この場合。層間絶縁層は、、その電気的信
頼性、寄生容量等の問題から、所定の厚さを確保する必
要があり、畢竟その接続孔のアスペクト比(深さ/直
径)が大となる。In this case. The interlayer insulating layer needs to have a predetermined thickness due to problems such as electrical reliability and parasitic capacitance, and the aspect ratio (depth / diameter) of the connection hole is large.
【0005】このように、アスペクト比の大なる接続孔
内に上層配線、ないしはその接続のためのいわゆるメタ
ルプラグを埋め込む技術としては、CVD(化学的気相
成長)法によるブランケットタングステン(以下Blk
ーWという)の形成、あるいは高温Alスパッタが挙げ
られる。As described above, as a technique for burying an upper layer wiring or a so-called metal plug for the connection in a connection hole having a large aspect ratio, a blanket tungsten (hereinafter referred to as Blk) by a CVD (chemical vapor deposition) method is used.
-W) or high temperature Al sputtering.
【0006】これらBlkーWのCVD、Alの高温ス
パッタ等のいずれの場合においても密着性、あるいはA
lの例えば半導体領域の突き抜け防止等の目的から、そ
の下層にバリアメタル層の形成が行われる。In any of these cases of CVD of Blk-W, high temperature sputtering of Al, etc., the adhesiveness or A
A barrier metal layer is formed as an underlying layer for the purpose of, for example, preventing the semiconductor region from penetrating.
【0007】すなわち、図4に、その一例の要部の断面
図を示すように、例えば半導体基板による基体1の半導
体領域によるコンタクト部2に、この基体1の表面に形
成された層間絶縁層3に穿設した接続孔4を通じて配線
の接続を行う場合、バリアメタル層7として窒化チタン
(TiN,TiON)膜のCVD膜を形成し、これの上
に上述のBlkーW,Al等の金属層8を形成する。That is, as shown in FIG. 4 which is a sectional view of an essential part of the example, the interlayer insulating layer 3 formed on the surface of the base 1 is formed in the contact portion 2 of the semiconductor region of the base 1 made of a semiconductor substrate, for example. In the case of connecting the wiring through the connection hole 4 formed in the substrate, a CVD film of titanium nitride (TiN, TiON) film is formed as the barrier metal layer 7, and a metal layer such as Blk-W or Al described above is formed on the CVD film. 8 is formed.
【0008】このバリアメタル層7としての窒化チタン
膜は、これ自体接続孔4内にカバレージ良く良質の被膜
として被着形成することが必要となる。The titanium nitride film as the barrier metal layer 7 itself needs to be deposited in the connection hole 4 as a high-quality film with good coverage.
【0009】すなわち、このバリアメタル層7の窒化チ
タン膜自体、その密着性や膜質に問題があると、図5に
その要部の断面図を示すように、金属層8にボイド(空
洞)が発生し、抵抗の増加、機械的、電気的信頼性の低
下を来す。That is, when the titanium nitride film itself of the barrier metal layer 7 has a problem in its adhesiveness and film quality, a void (cavity) is formed in the metal layer 8 as shown in the sectional view of the main part in FIG. Occurs, resulting in increased resistance and reduced mechanical and electrical reliability.
【0010】バリアメタル層7としての窒化チタンの形
成は、通常スパッタ法によるが、このスパッタ法ではス
パッタ入射粒子が接続孔側壁が影となって接続孔の底部
深くまで入り込まない、いわゆるステップカバレージが
悪いという問題がある。Titanium nitride as the barrier metal layer 7 is usually formed by a sputtering method, but in this sputtering method, there is a so-called step coverage in which sputtered incident particles do not penetrate deep into the bottom of the connection hole because the side wall of the connection hole is a shadow. There is a problem of being bad.
【0011】このため、スパッタ入射粒子の指向性を強
めたコリメータ(コヒーレント)スパッタ法によるカバ
レッジの改善が試みられているが、コリメータを用いて
も、直径0.35μmの接続孔では、接続孔の内周面及
びその底面を含めた全内表面の20%程度のカバレージ
しか得られない。For this reason, it has been attempted to improve the coverage by a collimator (coherent) sputtering method in which the directivity of sputter incident particles is strengthened. However, even if a collimator is used, in the case of a connection hole having a diameter of 0.35 μm, Only about 20% coverage of the entire inner surface including the inner peripheral surface and the bottom surface can be obtained.
【0012】この直径が、0.35μm以下のアスペク
ト比が大なる接続孔内に窒化チタンをカバレージ良く形
成するには、化学反応によるために微細部内に入り込ん
でその堆積がなされ易いCVD法による形成が必要とな
ってくる。In order to form titanium nitride in a contact hole having a large diameter of 0.35 μm or less and a large aspect ratio with good coverage, it is formed by a CVD method which easily enters the fine portion due to a chemical reaction and is deposited. Will be needed.
【0013】ところで、この窒化チタンによるバリアメ
タル層を形成する場合においても、そのコンタクト抵抗
を低めるために、すなわち良好なオーミックコンタクト
を行うことができるように、実際上は、このバリアメタ
ル層下に更にチタンTi下地膜をオーミックコンタクト
形成用金属層として形成することが行われることから、
このオーミックコンタクト形成用金属層のTi膜の形成
もCVD法によることが望ましいものである。By the way, even in the case of forming the barrier metal layer of titanium nitride, in order to lower the contact resistance, that is, to make good ohmic contact, the barrier metal layer is actually formed under the barrier metal layer. Furthermore, since the titanium Ti underlayer is formed as a metal layer for forming ohmic contact,
It is desirable that the Ti film of the metal layer for forming ohmic contact is also formed by the CVD method.
【0014】ところが、現状においては、TiのCVD
はECR(電子サイクロトロン共鳴)プラズマによって
生成した水素プラズマにてTiCl4 を還元する方法し
かなく、通常の熱CVDではTiCl4 を水素によって
還元するには2000℃近くの高温が必要となり、大半
導体集積回路LSIプロセスへの適用は不可能である。However, in the present situation, CVD of Ti is performed.
Is the only method of reducing TiCl 4 with hydrogen plasma generated by ECR (electron cyclotron resonance) plasma, and in ordinary thermal CVD, a high temperature of about 2000 ° C. is required to reduce TiCl 4 with hydrogen. It cannot be applied to the circuit LSI process.
【0015】このため、予め、スパッタ法によってオー
ミックコンタクト形成用金属層としのTiを堆積した
後、CVD法によって窒化チタンによるバリアメタル層
を堆積する方法が考えられる。Therefore, a method of depositing Ti as an ohmic contact forming metal layer in advance by a sputtering method and then depositing a barrier metal layer of titanium nitride by a CVD method can be considered.
【0016】しかしながらこの方法では、スパッタ法に
よってオーミックコンタクト形成用金属層のTi膜を形
成して後、一旦基体を外部に取出して、あらためて別装
置によってバリアメタル層すなわち窒化チタンのCVD
を行うという方法がとられることから、窒化チタンの形
成前の外部に取出した際に、オーミックコンタクト形成
用金属層のTi膜が酸化されてしまい、このTiによる
例えばコンタクト部におけるSi半導体表面に形成され
ている自然酸化膜に対するTiによる還元作用を阻害
し、オーミックコンタクトができなくなるという問題が
生じる。However, in this method, after forming the Ti film of the ohmic contact forming metal layer by the sputtering method, the substrate is once taken out, and the barrier metal layer, that is, titanium nitride is CVD again by another device.
Therefore, the Ti film of the metal layer for forming ohmic contact is oxidized when taken out to the outside before the formation of titanium nitride, and the Ti film is formed on the Si semiconductor surface at the contact portion, for example. There is a problem that the reduction effect of Ti on the existing natural oxide film is obstructed and ohmic contact cannot be performed.
【0017】また、仮に、、Tiのスパッタリングと窒
化チタンのCVDを同一装置内で連続的に行うことがで
きるようにしクラスター化したとしても、CVD窒化チ
タンのソースガスであるTiCl4 のClがTi膜ある
いは例えばSi半導体のコンタクト部をエッチングして
しまいコンタクト抵抗が上昇するという問題が生じる。Even if the sputtering of Ti and the CVD of titanium nitride are carried out continuously in the same apparatus and clustered, Cl of TiCl 4 which is a source gas of CVD titanium nitride is Ti. There is a problem that the film or the contact portion of, for example, a Si semiconductor is etched and the contact resistance increases.
【0018】[0018]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した諸
問題の解決をはかり、バリア性にすぐれて信頼性が高
く、低抵抗のオーミックコンタクトを確実に形成できる
オーミックコンタクトの形成方法を提供するものであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems and provides a method for forming an ohmic contact capable of reliably forming an ohmic contact having excellent barrier properties, high reliability, and low resistance. It is a thing.
【0019】[0019]
【課題を解決するための手段】本発明は、オーミックコ
ンタクトがなされるべきコンタクト部に、オーミックコ
ンタクト形成用金属層を被着形成する工程と、オーミッ
クコンタクト形成用金属層の表面に酸化防止膜を形成す
る工程と、その後にCVDによるバリアメタル層を堆積
する工程とを経る。According to the present invention, a step of depositing an ohmic contact forming metal layer on a contact portion where an ohmic contact is to be formed, and an anti-oxidation film on the surface of the ohmic contact forming metal layer. The step of forming and the step of depositing a barrier metal layer by CVD are performed thereafter.
【0020】また、本発明は、上述の方法において、そ
のオーミックコンタクト形成用金属表面を窒化アニール
によって窒化させて上述の酸化防止膜を形成する。Further, according to the present invention, in the above method, the ohmic contact forming metal surface is nitrided by nitriding annealing to form the above-mentioned antioxidant film.
【0021】また、本発明は、上述の酸化防止膜を、高
融点金属、高融点窒化物、高融点金属珪化物とする。Further, according to the present invention, the above-mentioned anti-oxidation film is made of refractory metal, refractory nitride or refractory metal silicide.
【0022】[0022]
【作用】本発明方法においては、オーミックコンタクト
を行うコンタクト部に、オーミックコンタクト形成用金
属層の表面に酸化防止膜を形成した後に、窒化チタンの
バリアメタルをCVDによって堆積するので、オーミッ
クコンタクト形成用金属層のTiが酸化してしまうこと
による前述した例えばコンタクト部における半導体表面
の自然酸化膜の還元すなわち低抵抗のTiSi2 化を効
果的に発生させることができ、低抵抗のオーミックコン
タクトを形成できると共に、このTi層の存在によって
バリア性にすぐれたコンタクトを行うことができる。In the method of the present invention, since the oxidation preventive film is formed on the surface of the ohmic contact forming metal layer at the contact portion where the ohmic contact is made, the barrier metal of titanium nitride is deposited by CVD. For example, reduction of the natural oxide film on the semiconductor surface at the contact portion, that is, conversion of TiSi 2 with low resistance, due to oxidation of Ti of the metal layer, can be effectively generated, and a low resistance ohmic contact can be formed. At the same time, the presence of the Ti layer makes it possible to make a contact having an excellent barrier property.
【0023】[0023]
【実施例】図面を参照して本発明方法の実施例を詳細に
説明する。Embodiments of the method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【0024】各本発明方法においては、例えば半導体基
板による基体1の、例えば不純物拡散領域による半導体
領域等のコンタクト部2に、この基体1の表面に形成し
た層間絶縁層3に穿設した接続孔4を通じて配線の接続
を行う場合である。In each of the methods of the present invention, a connection hole is formed in a contact portion 2 of a substrate 1 made of a semiconductor substrate, for example, a semiconductor region made of an impurity diffusion region, and an interlayer insulating layer 3 formed on the surface of the substrate 1. This is the case where wiring is connected through 4.
【0025】この場合において、本発明においては、層
間絶縁層3の接続孔4を通じてコンタクト部に、オーミ
ックコンタクト形成用金属層5を形成し、その表面に酸
化防止膜6を形成した後に、CVDバリアメタル層7を
堆積する。In this case, in the present invention, the ohmic contact forming metal layer 5 is formed on the contact portion through the connection hole 4 of the interlayer insulating layer 3, and the oxidation barrier film 6 is formed on the surface thereof, and then the CVD barrier is formed. The metal layer 7 is deposited.
【0026】実施例1 この実施例においては、酸化防止膜を窒化アニールに
て、オーミックコンタクト形成用金属表面を窒化させて
形成した場合で、図1を参照して説明する。Example 1 In this example, the case where the antioxidant film is formed by nitriding the surface of the metal for ohmic contact formation by nitriding annealing will be described with reference to FIG.
【0027】この場合、先ず図1Aに示すように、層間
絶縁層3に接続孔4を周知の技術のフォトリソグラフィ
による選択的エッチングによって穿設して後、希ふっ酸
処理を行い、その後スパッタ法によってTiを堆積して
オーミックコンタクト形成用金属層5を形成する。In this case, first, as shown in FIG. 1A, after a connection hole 4 is formed in the interlayer insulating layer 3 by selective etching by photolithography of a well-known technique, a dilute hydrofluoric acid treatment is performed, and then a sputtering method is performed. Then, Ti is deposited to form the ohmic contact forming metal layer 5.
【0028】このオーミックコンタクト形成用金属層5
すなわちTi堆積の条件は、基体温度200℃,圧力
0.4Pa,Ar流量40sccm,電力1kW(直
流)とした。This ohmic contact forming metal layer 5
That is, the conditions for Ti deposition were a substrate temperature of 200 ° C., a pressure of 0.4 Pa, an Ar flow rate of 40 sccm, and an electric power of 1 kW (direct current).
【0029】次に、図1Bに示すように、オーミックコ
ンタクト形成用金属層5の表面2を窒化アニールすなわ
ち窒素を含む雰囲気中で加熱して窒化チタンTiNの酸
化防止膜6を形成した。Next, as shown in FIG. 1B, the surface 2 of the ohmic contact forming metal layer 5 was annealed by nitriding, that is, heated in an atmosphere containing nitrogen to form an anti-oxidation film 6 of titanium nitride TiN.
【0030】この窒化アニール条件は、窒素あるいはア
ンモニア雰囲気中で、600〜900℃、30〜120
秒間おこなった。The nitriding annealing conditions are 600 to 900 ° C. and 30 to 120 in a nitrogen or ammonia atmosphere.
It was done for a second.
【0031】その後、図1Cに示すように、CVD法に
よって窒化チタンTiNを堆積形成してバリアメタル層
7を形成する。Thereafter, as shown in FIG. 1C, titanium nitride TiN is deposited and formed by a CVD method to form a barrier metal layer 7.
【0032】このCVDの条件は、450℃,圧力26
60Paで、各ガスTiCl4 と、NH3 と、N2 とを
それぞれ80sccm、300sccm、及び5000
sccmをもって供給して行った。The conditions of this CVD are 450 ° C. and a pressure of 26.
At 60 Pa, 80 sccm, 300 sccm, and 5000 of each gas TiCl 4 , NH 3 , and N 2 , respectively.
It was supplied with sccm.
【0033】このとき、オーミックコンタクト形成用金
属層5の形成後に基体1を一旦外部に取り出して、その
後窒化チタンすなわちバリアメタル層7のCVDを行う
反応容器内に収容するものであるが、オーミックコンタ
クト形成用金属層5の表面には窒化チタンによる酸化防
止膜6が形成されているので、この外部への取出しに際
して外気にさらされても、オーミックコンタクト形成用
金属層5すなわちTi層の表面が酸化されることが回避
される。At this time, the substrate 1 is once taken out after the formation of the ohmic contact forming metal layer 5, and is then housed in a reaction vessel in which titanium nitride, that is, the barrier metal layer 7 is subjected to CVD. Since the oxidation preventing film 6 made of titanium nitride is formed on the surface of the forming metal layer 5, the surface of the ohmic contact forming metal layer 5, that is, the Ti layer is oxidized even when exposed to the outside air when taken out to the outside. Is avoided.
【0034】その後は、このバリアメタル層7上に、接
続孔4による凹部10を埋め込むように図示しないが図
4で説明したように、例えばCVDによるBlkーW、
あるいは高温スパッタによるAl等の金属層8の形成を
行い、更に必要に応じてエッチバックを行ってこれら金
属層によるメタルプラグを充填形成する。Thereafter, although not shown so as to fill the recess 10 formed by the connection hole 4 on the barrier metal layer 7, as described with reference to FIG. 4, for example, Blk-W by CVD,
Alternatively, the metal layer 8 of Al or the like is formed by high-temperature sputtering, and if necessary, etch back is performed to fill and form the metal plugs of these metal layers.
【0035】実施例1においては、オーミックコンタク
ト形成用金属層5上の酸化防止膜6の形成を、オーミッ
クコンタクト形成用金属層5自体の表面を窒化して形成
した場合であるが、この酸化防止膜6の形成をもスパッ
タリングによって形成することもできる。In the first embodiment, the formation of the anti-oxidation film 6 on the ohmic contact forming metal layer 5 is carried out by nitriding the surface of the ohmic contact forming metal layer 5 itself. The film 6 can also be formed by sputtering.
【0036】実施例2 この例では、オーミックコンタクト形成用金属層5の形
成と、その表面の窒化チタンの酸化防止膜6の形成を連
続的スパッタによって形成した場合である。Example 2 In this example, the formation of the ohmic contact forming metal layer 5 and the formation of the titanium nitride anti-oxidation film 6 on the surface thereof are performed by continuous sputtering.
【0037】この例においても、実施例1の場合と同様
に、層間絶縁層3に接続孔4を周知の技術のフォトリソ
グラフィによる選択的エッチングによって穿設して後、
希ふっ酸処理を行い、その後スパッタ法によってTiを
堆積してオーミックコンタクト形成用金属層5を形成す
る。このTiオーミックコンタクト金属層5の厚さは3
0nmとした。Also in this example, as in the case of the first embodiment, after the connection hole 4 is formed in the interlayer insulating layer 3 by selective etching by the well-known photolithography,
Dilute hydrofluoric acid treatment is performed, and then Ti is deposited by the sputtering method to form the ohmic contact forming metal layer 5. The thickness of this Ti ohmic contact metal layer 5 is 3
It was set to 0 nm.
【0038】次に、このオーミックコンタクト形成用金
属層5すなわちTi堆積を行ったスパッタ装置と同一の
スパッタ装置にて厚さ30nmに窒化チタンTiNを連
続的にスパッタして酸化防止膜6を形成する。Next, the oxidation preventive film 6 is formed by continuously sputtering titanium nitride TiN to a thickness of 30 nm by using the same sputtering device as the sputtering device in which the ohmic contact forming metal layer 5, that is, Ti is deposited. .
【0039】このTiNのスパッタ条件は、基体温度2
00℃,圧力0.5Pa,N2 ガスを流量50sccm
で供給し、電力3kW(直流)とした。This TiN sputtering condition is that the substrate temperature is 2
00 ° C., pressure 0.5 Pa, N 2 gas flow rate 50 sccm
The power was 3 kW (DC).
【0040】その後、実施例1で説明したと同様に、C
VD法によって窒化チタンTiNを40nmの厚さに堆
積形成してバリアメタル層7を形成した。Then, as described in the first embodiment, C
The barrier metal layer 7 was formed by depositing titanium nitride TiN to a thickness of 40 nm by the VD method.
【0041】この場合においても、実施例1の場合と同
様に、オーミックコンタクト形成用金属層5の形成後に
基体1を一旦外部に取り出して、その後窒化チタンすな
わちバリアメタル層7のCVDを行う反応容器内に収容
するものであるが、オーミックコンタクト形成用金属層
5の表面には窒化チタンによる酸化防止膜6が形成され
ているので、この外部への取出しに際して外気にさらさ
れても、オーミックコンタクト形成用金属層5すなわち
Ti層の表面が酸化されることが回避される。Also in this case, as in the case of Example 1, the substrate 1 is once taken out after the formation of the ohmic contact forming metal layer 5, and thereafter the titanium nitride, that is, the barrier metal layer 7 is subjected to CVD reaction vessel. However, since the antioxidation film 6 made of titanium nitride is formed on the surface of the ohmic contact forming metal layer 5, even if the ohmic contact is exposed to the outside air when taken out to the outside, ohmic contact formation is performed. Oxidation of the surface of the working metal layer 5, that is, the Ti layer is avoided.
【0042】その後は、このバリアメタル層7上に、接
続孔4による凹部10を埋め込むように図示しないが図
4で説明したように、例えばCVDによるBlkーW、
あるいは高温スパッタによるAl等の金属層8の形成を
行い、更に必要に応じてエッチバックを行ってこれら金
属層によるメタルプラグを充填形成する。After that, although not shown so as to fill the recess 10 formed by the connection hole 4 on the barrier metal layer 7, as described with reference to FIG. 4, for example, Blk-W by CVD,
Alternatively, the metal layer 8 of Al or the like is formed by high-temperature sputtering, and if necessary, etch back is performed to fill and form the metal plugs of these metal layers.
【0043】この実施例2の形成方法をもって形成した
オーミックコンタクトの特性を測定した。The characteristics of the ohmic contact formed by the forming method of Example 2 were measured.
【0044】図2は、このコンタクト部への印加電圧V
に対する電流Iの特性の測定結果を示し、曲線21は実
施例2の場合、曲線22は比較例の場合で、この比較例
においては、実施例2と同様の方法によるもののTiオ
ーミックコンタクト形成用金属層5の表面になんら窒化
チタン膜すなわち酸化防止膜6の形成を行わなかった場
合であり、両曲線21及び22を比較して明らかなよう
に、本発明の実施例では優れた直線性を示し、良好なオ
ーミックコンタクトがなされていることがわかる。FIG. 2 shows the voltage V applied to this contact portion.
Curve 21 is the case of Example 2 and curve 22 is the case of Comparative Example. In this Comparative Example, the same method as in Example 2 was used, but the Ti ohmic contact forming metal was formed. This is the case where no titanium nitride film, that is, the anti-oxidation film 6 is formed on the surface of the layer 5, and as is clear by comparing both curves 21 and 22, the example of the present invention shows excellent linearity. It can be seen that good ohmic contact is made.
【0045】また、図3は、同様のコンタクト部への印
加電圧Vに対するコンタクト抵抗の測定結果を示し、曲
線31は実施例2の場合、曲線32は前述した比較例に
よるTiオーミックコンタクト形成用金属層5の表面に
なんら窒化チタン膜すなわち酸化防止膜6の形成を行わ
なかった場合であり、本発明の実施例では低抵抗値を示
し、かつ電圧に対する抵抗の変化がない優れた平坦性を
示し、良好なオーミックコンタクトがなされていること
がわかる。因みに、酸化防止膜を設けなかった場合、
0.512Vにおいてコンタクト抵抗Rcが1030Ω
となったに比し、本発明発明実施例においてはコンタク
ト抵抗Rcは135Ωとなった。FIG. 3 shows the measurement results of the contact resistance with respect to the same applied voltage V to the contact portion. The curve 31 is the case of Example 2, and the curve 32 is the metal for forming the Ti ohmic contact according to the comparative example described above. This is the case where no titanium nitride film, that is, the anti-oxidation film 6 is formed on the surface of the layer 5, and the embodiment of the present invention shows a low resistance value and excellent flatness with no change in resistance with respect to voltage. It can be seen that good ohmic contact is made. By the way, if no antioxidant film is provided,
Contact resistance Rc is 1030Ω at 0.512V
On the other hand, in the embodiment of the present invention, the contact resistance Rc was 135Ω.
【0046】尚、図2及び図3のいずれの場合も、接続
孔の直径は、0.4μmで、アスペクト比が2の場合で
ある。In both cases of FIG. 2 and FIG. 3, the diameter of the connection hole is 0.4 μm and the aspect ratio is 2.
【0047】また、上述した各例においては、オーミッ
クコンタクト形成用金属層5上の酸化防止膜6が高融点
金属、特に高融点窒化物の窒化チタンによって構成した
場合であるが、この酸化防止膜6としては、耐酸化性を
有する金属の例えばスパッタWによって形成することが
できる。In each of the above-mentioned examples, the anti-oxidation film 6 on the ohmic contact forming metal layer 5 is made of a refractory metal, particularly titanium nitride which is a refractory nitride. 6 can be formed by, for example, sputtering W of a metal having oxidation resistance.
【0048】実施例3 この実施例では、実施例1と同様に、接続孔4の穿設後
の希ふっ酸処理後に、スパッタによるTiの堆積を行っ
てオーミックコンタクト形成用金属層5を形成する。Example 3 In this example, similarly to Example 1, after the treatment with dilute hydrofluoric acid after forming the connection hole 4, Ti was deposited by sputtering to form the ohmic contact forming metal layer 5. .
【0049】そして、同一スパッタ装置内で続いてこの
オーミックコンタクト形成用金属層5の表面に、タング
ステンWのスパッタを行って酸化防止膜6を形成する。Then, subsequently, in the same sputtering apparatus, tungsten W is sputtered on the surface of the ohmic contact forming metal layer 5 to form an oxidation preventing film 6.
【0050】このWのスパッタ堆積条件は、基体温度2
00℃,圧力0.4Pa,Arガスを流量50sccm
で供給し、電力3kW(直流)とした。This W sputtering deposition condition is that the substrate temperature is 2
00 ° C., pressure 0.4 Pa, Ar gas flow rate 50 sccm
The power was 3 kW (DC).
【0051】タングステンWは、例えば基体1のSi半
導体より酸化物の生成熱ΔHfがプラス側の値であるた
め、Wが酸化するよりも、Siが酸化された方が安定で
あることから、Wは酸化されにくい。したがって、この
Wは酸化防止膜として機能するものである。For tungsten W, for example, since the heat of formation ΔHf of the oxide is more positive than that of the Si semiconductor of the substrate 1, it is more stable when Si is oxidized than when W is oxidized. Is not easily oxidized. Therefore, this W functions as an antioxidant film.
【0052】その後、実施例1で説明したと同様に、C
VD法によって窒化チタンTiNを堆積形成してバリア
メタル層7を形成した。Then, as described in the first embodiment, C
Titanium nitride TiN was deposited and formed by the VD method to form the barrier metal layer 7.
【0053】この場合においても、実施例1の場合と同
様に、オーミックコンタクト形成用金属層5の形成後に
基体1を一旦外部に取り出して、その後窒化チタンすな
わちバリアメタル層7のCVDを行う反応容器内に収容
するものであるが、オーミックコンタクト形成用金属層
5の表面にはタングステンWによる酸化防止膜6が形成
されているので、この外部への取出しに際して外気にさ
らされても、オーミックコンタクト形成用金属層5すな
わちTi層の表面が酸化されることが回避される。また
このTiNのCVDにおいて用いられるTiCl4 の方
がWCl6 よりも揮発しやすいことからWは、Clより
エッチングされにくいものであり、このためClはWに
てブロックされて下地のオーミックコンタクト形成用金
属層5のTiはエッチングされることなく、安定にオー
ミックコンタクトできる。Also in this case, as in the case of the first embodiment, after forming the ohmic contact forming metal layer 5, the substrate 1 is once taken out, and then titanium nitride, that is, the barrier metal layer 7 is subjected to CVD. However, since the oxidation preventive film 6 made of tungsten W is formed on the surface of the ohmic contact forming metal layer 5, even if the ohmic contact is exposed to the outside air when taken out to the outside, ohmic contact forming is performed. Oxidation of the surface of the working metal layer 5, that is, the Ti layer is avoided. Moreover, since TiCl 4 used in this TiN CVD is more volatile than WCl 6 , W is less likely to be etched than Cl. Therefore, Cl is blocked by W and is used for forming an underlying ohmic contact. Ti of the metal layer 5 can be stably ohmic-contacted without being etched.
【0054】その後は、このバリアメタル層7上に、接
続孔4による凹部10を埋め込むように図示しないが図
4で説明したように、例えばCVDによるBlkーW、
あるいは高温スパッタによるAl等の金属層8の形成を
行い、更に必要に応じてエッチバックを行ってこれら金
属層によるメタルプラグを充填形成する。Thereafter, although not shown so as to fill the recess 10 formed by the connection hole 4 on the barrier metal layer 7, as described with reference to FIG. 4, for example, Blk-W by CVD,
Alternatively, the metal layer 8 of Al or the like is formed by high-temperature sputtering, and if necessary, etch back is performed to fill and form the metal plugs of these metal layers.
【0055】尚、Tiによるオーミックコンタクト形成
用金属層5上に形成する酸化防止膜としは上述の例に限
らず、高融点金属珪化物によって形成することもでき
る。The antioxidant film formed on the ohmic contact forming metal layer 5 made of Ti is not limited to the above-mentioned example, but may be formed of a refractory metal silicide.
【0056】また、本発明は上述したようにSi半導体
基体の半導体領域をコンタクト部とする場合に限らず他
の半導体、例えば多結晶シリコン半導体層によるアクテ
ィブ領域もしくは下層配線、あるいは他の各種コンタク
ト部に対するオーミックコンタクトに適用することもで
きるなど種々の変更を行うことができる。Further, the present invention is not limited to the case where the semiconductor region of the Si semiconductor substrate is used as the contact portion as described above, but other semiconductors, for example, the active region or the lower layer wiring by the polycrystalline silicon semiconductor layer, or other various contact portions. Various modifications can be made such as being applicable to ohmic contacts to.
【0057】[0057]
【発明の効果】上述したように、本発明方法において
は、オーミックコンタクトを行うコンタクト部に、オー
ミックコンタクト形成用金属層5の表面に酸化防止膜6
を形成した後に、窒化チタンのバリアメタル層7をCV
Dによって堆積するので、オーミックコンタクト形成用
金属層5のTiが酸化してしまうことによる前述した例
えばコンタクト部における半導体表面の自然酸化膜の還
元すなわち低抵抗のTiSi2 化の阻害を効果的に回避
させることができ、低抵抗のオーミックコンタクトを形
成できると共に、このTi層の存在によってバリア性に
すぐれたコンタクトを行うことができる。As described above, in the method of the present invention, the antioxidant film 6 is formed on the surface of the ohmic contact forming metal layer 5 at the contact portion where ohmic contact is made.
After forming the barrier metal layer 7 of titanium nitride,
Since it is deposited by D, it effectively avoids the reduction of the natural oxide film on the semiconductor surface at the contact portion, that is, the inhibition of the formation of TiSi 2 with low resistance due to the oxidation of Ti of the ohmic contact forming metal layer 5. And a low resistance ohmic contact can be formed, and the presence of this Ti layer makes it possible to form a contact having an excellent barrier property.
【図1】本発明方法の一例の工程図である。FIG. 1 is a process drawing of an example of the method of the present invention.
【図2】本発明方法の一実施例及び比較例によって形成
したオーミックコンタクトの電流ー電圧特性の測定曲線
図である。FIG. 2 is a measurement curve diagram of current-voltage characteristics of ohmic contacts formed by an example and a comparative example of the method of the present invention.
【図3】本発明方法の一実施例及び比較例によって形成
したオーミックコンタクトのコンタクト抵抗ー電圧特性
の測定曲線図である。FIG. 3 is a measurement curve diagram of contact resistance-voltage characteristics of ohmic contacts formed by an example and a comparative example of the method of the present invention.
【図4】従来のオーミックコンタクトの構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional ohmic contact.
【図5】従来のオーミックコンタクトの構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional ohmic contact.
1 基体 2 コンタクト部 3 層間絶縁層 4 接続孔 5 オーミックコンタクト形成用金属層 6 酸化防止膜 7 バリアメタル層 1 Base 2 Contact Part 3 Interlayer Insulation Layer 4 Connection Hole 5 Ohmic Contact Forming Metal Layer 6 Antioxidant Film 7 Barrier Metal Layer
Claims (3)
ンタクト部に、オーミックコンタクト形成用金属層を被
着形成する工程と、 該オーミックコンタクト形成用金属層の表面に酸化防止
膜を形成する工程と、 その後に化学的気相成長によるバリアメタル層を堆積す
る工程とを経ることを特徴とするオーミックコンタクト
の形成方法。1. A step of depositing a metal layer for forming an ohmic contact on a contact portion where an ohmic contact is to be formed, a step of forming an antioxidant film on the surface of the metal layer for forming an ohmic contact, and thereafter. And a step of depositing a barrier metal layer by chemical vapor deposition, the method for forming an ohmic contact.
の表面を窒化アニールによって窒化させて上記酸化防止
膜を形成することを特徴とする請求項1に記載のオーミ
ックコンタクトの形成方法。2. The method for forming an ohmic contact according to claim 1, wherein the surface of the metal layer for forming ohmic contact is nitrided by nitriding annealing to form the antioxidant film.
窒化物、高融点金属珪化物とすることを特徴とする請求
項1に記載のオーミックコンタクトの形成方法。3. The method for forming an ohmic contact according to claim 1, wherein the anti-oxidation film is made of refractory metal, refractory nitride, or refractory metal silicide.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1628593A JPH06232051A (en) | 1993-02-03 | 1993-02-03 | Formation of ohmic contact |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1628593A JPH06232051A (en) | 1993-02-03 | 1993-02-03 | Formation of ohmic contact |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06232051A true JPH06232051A (en) | 1994-08-19 |
Family
ID=11912284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1628593A Pending JPH06232051A (en) | 1993-02-03 | 1993-02-03 | Formation of ohmic contact |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06232051A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100591182B1 (en) * | 2004-12-27 | 2006-06-19 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | Wiring Formation Method of Semiconductor Device |
| CN115132911A (en) * | 2022-06-07 | 2022-09-30 | 北京量子信息科学研究院 | Chip and preparation method thereof |
-
1993
- 1993-02-03 JP JP1628593A patent/JPH06232051A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100591182B1 (en) * | 2004-12-27 | 2006-06-19 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | Wiring Formation Method of Semiconductor Device |
| CN115132911A (en) * | 2022-06-07 | 2022-09-30 | 北京量子信息科学研究院 | Chip and preparation method thereof |
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