本发明专利技术提供一种半导体装置，通过减小深宽比优化接触孔侧壁部的氮化钛膜覆盖性，来防止金属从接触孔侧壁部侵入到高掺杂活性区，并消除电流消耗的增大。该半导体装置，在硅衬底上形成了层间绝缘膜，在所述层间绝缘膜的接触孔中由阻挡金属膜和铝合金膜构成的布线与硅衬底连接，通过在接触孔底面使低浓度杂质层外延生长来减小深宽比，改善接触孔侧壁部的氮化钛膜覆盖性，防止金属从接触孔侧壁部侵入到高掺杂活性区。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体装置的接触孔内的金属结构。
技术介绍
一直以来，半导体装置的布线金属采用了纯铝布线，但是纯铝容 易与村底的硅反应，该反应在低温下也发生，在硅衬底与纯铝布线接触的部分两者反应，村底的硅向铝中扩散而在衬底内形成坑(pit)， 它成为漏电(leak)的发生源，这是众所周知的。于是，为了防止衬 底的硅向铝中扩散，使用预先在铝中添加1%左右的硅，使硅扩散饱 和的Al - Si合金作为布线材料。图2是传统半导体装置的接触孔部分的示意剖视图。在形成了半 导体元件的硅衬底表面上形成了 SiCb膜、PSG膜、BPSG膜等层间绝 缘膜103,在层间绝缘膜.103形成有接触孔104，在该接触孔104中 A1-Si、 Al-Si-Cu等铝合金布线108和硅衬底101接触。但是，在 使A1-Si、 Al-Si-Cu等铝合金布线和硅衬底接触时，衬底的硅向铝 中扩散，产生坑状的部分，就像铝穿透了硅衬底，因此发生电流消耗 增大的问题。作为应对方案，列举进一步增加向铝中添加的硅量的方案，若添 加过剩，则因在布线形成后的热循环而出现铝布线中的硅向接触部析 出的不良情况。即，^皮添加到铝中的^P圭，因热循环而重复向铝中的扩 散和析出，其一部分在接触孔部的硅衬底上生长。如果接触孔的直径 较大，则硅的析出并不会对接触部的电阻产生影响，但是如果接触部 的开口尺寸小至1^11112左右，则出现因析出的硅而接触电阻增大的问 题。于是，近年，在Al - Si、 Al - Si - Cu等铝合金布线和硅衬底之间， 形成阻挡(barrier)性高的氮化钬膜，从而改善防止铝被穿透的效果。 (例如，参照日本特开平5 -291559号7>报)近年，为了防止金属的穿透，在形成接触孔后形成氮化4太膜等阻 挡性高的金属，改善了其阻挡性，但是因接触部的深宽(aspect)比 变大而在接触孔侧壁部形成的氮化钛膜的覆盖性(coverage)劣于底 面，不能防止金属从氮化钬膜的厚度变薄的接触孔侧壁部的侵入，在 接触孔下部的高掺杂活性区发生坑状部分，出现电流消耗大的问题。
技术实现思路
本专利技术鉴于上述问题构思而成，其目的在于提供一种半导体装 置，通过减小深宽比优化接触孔侧壁部的氮化钬膜的覆盖性，来防止 金属从接触孔侧壁部侵入到高掺杂活性区，并消除电流消耗的增大。为了解决上述课题，本专利技术釆用如下手段。一种半导体装置，在硅衬底上形成了层间绝缘膜，在所述层间绝 缘膜上经过接触孔的接触孔，由阻挡金属膜和铝合金膜构成的布线与 硅村底连接，其特征在于与所述接触孔下部的高掺杂活性区相同导 电型的单晶杂质层位于所述接触孔底面。另外， 一种半导体装置，在硅衬底上形成了层间绝缘膜，在所述 层间绝缘膜上经过接触孔的接触孔，由阻挡金属膜和铝合金膜构成的 布线与硅衬底连接，其特征在于与所述接触孔下部的高掺杂活性区 相同导电型的单晶杂质层充满所述t矣触孔内部。还有， 一种半导体装置的制造方法，其特征在于包括在具有高 掺杂活性区的硅村底上形成层间绝缘膜，并在所述高掺杂活性区的上 部的所述层间绝缘膜形成接触孔的工序；用外延生长法在所述接触孔 内部形成与所述高摻杂活性区相同导电型的单晶杂质层的工序；以及 在所述单晶杂质层和所述层间绝缘膜上沉积阻挡金属膜和铝系合金 膜来形成布线的工序。以上所述的本专利技术，在半导体装置的金属台阶结构中，通过在接 触孔内部设置使高掺杂活性区外延生长后的低浓度杂质层，减小深宽 比，优化接触孔侧壁部的氮化钬膜覆盖性，从而能够防止金属从接触 孔侧壁部侵入到高掺杂活性区，具有更高的阻挡效果。通过该专利技术， 也消除了电流消耗的增大。附图说明图l是本专利技术的半导体装置的一个实施例的示意剖视图。图2是传统半导体装置的示意剖视图。具体实施例方式以下，参照附图，说明本专利技术的实施方式。图1示出设有使铝合金层中的铝不能从接触孔的侧壁部侵入到硅 衬底内的活性区的金属布线结构的一个实施例。在形成了半导体元件 的硅衬底101表面上形成层叠了 Si02膜、TEOS膜、BPSG膜等的膜 的层间绝缘膜103,在层间绝缘膜103中形成了接触孔104。在该接触孔104内部形成使高掺杂活性区102外延生长的单晶杂 质层105,经过接触孔104,钬膜106与包含单晶杂质层105的村底 101接触。这里，外延生长高掺杂活性区102的浓度是1E21 ~ 3E21cm -3左右。而且在4太膜106上形成氮化4太膜107,然后在其上设置了铝 合金布线108。通过例如溅射法或CVD法，将4太蒸镀至约300 ~ 500埃(A)厚 度，所形成的钬膜106用于提高在后续蒸镀的氮化钬膜107与接触孔 侧面及底面之间的附着力。在这上部形成约1000 ~ 1400埃厚度的氮 化钬膜107,作为用于防止在后续工序中形成的铝合金膜108的铝穿 透高掺杂活性区102的阻挡金属层。现作为防止铝侵入到接触孔104下部的高掺杂活性区102的侵入防止 膜，其防止能力较弱的区域。在接触孔104内部通过外延生长高掺杂 活性区102来形成的单晶杂质层105越厚，接触孔的深宽比就越小， 具有提高接触孔侧壁部的氮化钬膜覆盖性的效果。通过外延生长法使 单晶杂质层105充分生长，也可添埋接触孔内而消除单晶杂质层105 表面与层间绝缘膜103表面之间的台阶差。另外，铝合金布线108由 含硅量1%的Al - Si合金、^s法量1%含铜量0.5%的Al - Si - Cu合金、 鵠等布线材料构成，其厚度大致为300 ~ 8000埃。如上所述，通过用外延生长法在接触孔内生长单晶杂质层，可自 由控制接触孔的深宽比，从而，可改善沉积在其表面上的阻挡金属层 的接触孔祐L覆性。即，可防止金属从接触孔侧壁部侵入到高掺杂活性 区，从而可改善防止铝被穿透的效果，并可完全消除电流消耗的增大。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体装置，在硅衬底上形成了层间绝缘膜，在所述层间绝缘膜的接触孔中由阻挡金属膜和铝合金膜构成的布线与硅衬底连接，其特征在于：与所述接触孔下部的高掺杂活性区相同导电型的单晶杂质层位于所述接触孔底面。
【技术特征摘要】
JP 2007-12-13 2007-3214691. 一种半导体装置，在硅衬底上形成了层间绝缘膜，在所述层间绝缘膜的接触孔中由阻挡金属膜和铝合金膜构成的布线与硅衬底连接，其特征在于与所述接触孔下部的高掺杂活性区相同导电型的单晶杂质层位于所述接触孔底面。2. —种半导体装置，在硅衬底上形成了层间绝缘膜，在所述层 间绝缘膜的接触孔中由阻挡金属膜和铝合金膜构成的布线与硅衬...
【专利技术属性】
技术研发人员：南志昌，
申请(专利权)人：精工电子有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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