JPH10256503A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置内に
構成されるキャパシタと、このキャパシタの一方の電極
に接続されるプラグ(コンタクト)との接続状態を良好
にするための技術に関するものであり、良好な電気特性
を有する半導体装置の構造と、その半導体装置を得るた
めの製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for improving a connection state between a capacitor formed in a semiconductor device and a plug (contact) connected to one electrode of the capacitor. The present invention relates to a structure of a semiconductor device having good electric characteristics and a manufacturing method for obtaining the semiconductor device.
【0002】[0002]
【従来の技術】次に、従来の技術である特開平5−90
606号公報に開示された発明の概要について説明す
る。2. Description of the Related Art Next, a conventional technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-90 is disclosed.
An outline of the invention disclosed in Japanese Patent Publication No. 606 will be described.
【0003】図10は、特開平5−90606号公報の
発明による半導体装置の断面図を示すものであり、半導
体基板101上の活性領域となる領域上にMOSトラン
ジスタが形成され、半導体基板101上の不活性領域と
なる領域(LOCOS(LOCal Oxidation of Silicon)
分離膜102が形成された領域)上には所定の絶縁膜を
介して、キャパシタが形成されている。このMOSトラ
ンジスタは、半導体基板101の表面にチャネルとなる
領域を挟んでソース/ドレイン領域103a、103b
を形成しており、チャネルとなる領域上にはゲート絶縁
膜104を介してゲート電極105が形成された状態と
なっている。FIG. 10 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to the invention disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-90606, in which a MOS transistor is formed on a region to be an active region on a semiconductor substrate 101. (LOCal Oxidation of Silicon)
A capacitor is formed on a region where the isolation film 102 is formed) via a predetermined insulating film. This MOS transistor has source / drain regions 103a and 103b on a surface of a semiconductor substrate 101 with a region serving as a channel interposed therebetween.
Is formed, and a gate electrode 105 is formed over a region serving as a channel with a gate insulating film 104 interposed therebetween.
【0004】またLOCOS分離膜102上には層間絶
縁膜106を介してキャパシタの下部電極107が形成
され、この下部電極107を覆うように強誘電体膜10
8が積層されている。この強誘電体膜108の表面上
の、下部電極107に対向する位置に上部電極109が
形成され、この上部電極109上にはTi、TiNから
なる金属膜110が成膜されている。また下部電極10
7と上部電極109はいずれもPtにより構成されてい
る。A lower electrode 107 of the capacitor is formed on the LOCOS isolation film 102 with an interlayer insulating film 106 interposed therebetween, and the ferroelectric film 10 is formed so as to cover the lower electrode 107.
8 are stacked. An upper electrode 109 is formed on the surface of the ferroelectric film 108 at a position facing the lower electrode 107, and a metal film 110 made of Ti and TiN is formed on the upper electrode 109. Also, the lower electrode 10
7 and the upper electrode 109 are both made of Pt.
【0005】金属膜110上を含む半導体基板101の
全面に積層された層間絶縁膜111の上にはソース/ド
レイン領域103a、103bに、それぞれと電気的に
接続されたAl配線112、113が形成されている。
このAl配線113は、層間絶縁膜111内に形成され
たコンタクト113aを介して金属膜110の一方に接
続され、キャパシタの上部電極109とMOSトランジ
スタのソース/ドレイン領域103bとを接続してい
る。On the interlayer insulating film 111 laminated on the entire surface of the semiconductor substrate 101 including the metal film 110, Al wirings 112 and 113 electrically connected to the source / drain regions 103a and 103b are formed. Have been.
The Al wiring 113 is connected to one side of the metal film 110 via a contact 113a formed in the interlayer insulating film 111, and connects the upper electrode 109 of the capacitor to the source / drain region 103b of the MOS transistor.
【0006】このように形成された半導体装置において
は、キャパシタを構成する上部電極109とAl配線1
13との間にTiNまたはTiからなる金属膜110を
設けたことにより、Al配線113を形成後に500℃
程度の高温で熱処理を行っても、上部電極109を構成
するPtとAl配線113のAlとが反応して、上部電
極109の膜質を劣化させることなく、信頼性の高い半
導体装置を得ることができた。In the semiconductor device thus formed, the upper electrode 109 constituting the capacitor and the Al wiring 1
13, the metal film 110 made of TiN or Ti is provided.
Even if the heat treatment is performed at a high temperature, Pt constituting the upper electrode 109 reacts with Al of the Al wiring 113, and a highly reliable semiconductor device can be obtained without deteriorating the film quality of the upper electrode 109. did it.
【0007】しかし、従来の技術による半導体装置で
は、ソース/ドレイン領域103bとキャパシタの上部
電極109とを接続するためのAl配線113を第二層
目の層間絶縁膜111上に積層する配置としているた
め、必然的にAl配線113の配線抵抗が大きくなり、
さらに縦方向への半導体装置の寸法が大きくなっていた
ため、素子の微細化という面でも問題があった。またM
OSトランジスタとキャパシタとをそれぞれ半導体基板
101表面の異なる位置に配置しなくてはならないた
め、横方向(半導体基板の一主面に対する水平方向)の
寸法の微細化にも限界があり、問題となっていた。However, in the semiconductor device according to the prior art, the Al wiring 113 for connecting the source / drain region 103b and the upper electrode 109 of the capacitor is arranged on the second interlayer insulating film 111. Therefore, the wiring resistance of the Al wiring 113 inevitably increases,
Further, since the size of the semiconductor device in the vertical direction has been increased, there has been a problem in terms of miniaturization of elements. Also M
Since the OS transistor and the capacitor have to be arranged at different positions on the surface of the semiconductor substrate 101, there is a limit to the miniaturization of the dimensions in the lateral direction (horizontal direction with respect to one main surface of the semiconductor substrate), which is a problem. I was
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な問題を解決するためになされたものであり、素子の微
細化に適応した構造を得、キャパシタの一方の電極に接
続される金属配線とPt電極との熱処理時の反応を抑制
し、良好な電気特性の半導体装置を得ること、さらにそ
の製造方法を得ることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has a structure adapted to miniaturization of an element, and a metal wiring connected to one electrode of a capacitor. It is an object of the present invention to suppress a reaction at the time of heat treatment between the Pt electrode and the Pt electrode, to obtain a semiconductor device having good electric characteristics, and to obtain a manufacturing method thereof.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に記
載の半導体装置は、半導体基板上に形成され、Ptを主
成分とする物質からなる対向電極間に、高誘電体膜若し
くは強誘電体膜を配置したキャパシタを有し、少なくと
も上記対向電極のうち一方の電極と上記一方の電極に対
し電気的に接続されるAl配線との間に、バリア層、ス
トッパ層、密着層が順次積層されてなる導電膜が配置形
成された半導体装置において、上記バリア層は、Ti
系、TiSix系、Ta系、TaSix系、W系、WSi
x系の単体及び窒化物、酸化物、酸化窒化物若しくはR
uOx(0≦x≦2)のうちのいずれかから構成され、
上記ストッパ層は、Pt、Si、Pt(1-x)Six(0<
x<1)、RuOx(0≦x≦2)のうちから選ばれる
一つの物質からなる単層若しくは上記物質のうちから選
ばれる少なくとも二つの上記物質の積層から構成され、
上記密着層は、Ti系、TiSix系、Ta系、TaS
ix系、W系、WSix系の単体及び窒化物、Si単体の
いずれかから構成されるものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device formed on a semiconductor substrate and having a high dielectric film or a ferroelectric film between opposing electrodes composed of a substance containing Pt as a main component. A barrier layer, a stopper layer, and an adhesion layer are sequentially stacked at least between one of the opposed electrodes and an Al wiring electrically connected to the one electrode; In the semiconductor device in which the formed conductive film is arranged and formed, the barrier layer is made of Ti
System, TiSi x system, Ta system, TaSi x system, W system, WSi
x- based simple substance and nitride, oxide, oxynitride or R
uO x (0 ≦ x ≦ 2),
The stopper layer, Pt, Si, Pt (1 -x) Si x (0 <
x <1), a single layer of one substance selected from RuO x (0 ≦ x ≦ 2) or a laminate of at least two substances selected from the above substances,
It said adhesive layer, Ti-based, TiSi x system, Ta system, TaS
i x system, W-based, WSi x system alone and nitrides, are those composed of either Si alone.
【0010】また、この発明の請求項2に記載の半導体
装置は、半導体基板上に形成され、Ptを主成分とする
物質からなる対向電極間に、高誘電体膜若しくは強誘電
体膜を配置したキャパシタを有し、少なくとも上記対向
電極のうち一方の電極と上記一方の電極に対し電気的に
接続されるAl配線との間に、バリア層、ストッパ層が
順次積層されてなる導電膜が配置形成された半導体装置
において、上記バリア層は、Ti系、TiSix系、T
a系、TaSix系、W系、WSix系の単体及び窒化
物、酸化物、酸化窒化物若しくはRuOx(0≦x≦
2)のうちのいずれかから構成され、上記ストッパ層
は、Si、Pt(1-x)Six(0<x<1)のうちのいず
れかの単層の物質、若しくは上記物質のうちから選ばれ
る少なくとも2つの上記物質の積層で構成されるもので
ある。According to a second aspect of the present invention, a high dielectric film or a ferroelectric film is disposed between opposed electrodes formed on a semiconductor substrate and made of a substance containing Pt as a main component. And a conductive film in which a barrier layer and a stopper layer are sequentially laminated at least between one of the counter electrodes and an Al wiring electrically connected to the one electrode. in the formed semiconductor device, the barrier layer, Ti-based, TiSi x system, T
a system, TaSi x type, W type, WSi x system alone and nitrides, oxides, oxynitrides, or RuO x (0 ≦ x ≦
2) it is composed of any of the above stopper layer is, Si, Pt (1-x ) Si x (0 either a single layer material of the <x <1), or from among the above substances It is composed of a laminate of at least two selected substances.
【0011】さらに、この発明の請求項3に記載の半導
体装置は、半導体基板上に形成され、Ptを主成分とす
る物質からなる対向電極間に、高誘電体膜若しくは強誘
電体膜を配置したキャパシタを有し、少なくとも上記対
向電極のうち、他方の電極よりも広い平行面積を有する
一方の電極と上記一方の電極に対し電気的に接続される
Al配線との間に、Ti系、TiSix系、Ta系、T
aSix系、W系、WSix系の単体及び窒化物、酸化
物、酸化窒化物若しくはRuOx(0≦x≦2)のうち
のいずれかから構成されるバリア層を配置するものであ
る。Further, in a semiconductor device according to a third aspect of the present invention, a high dielectric film or a ferroelectric film is disposed between opposed electrodes formed on a semiconductor substrate and made of a substance containing Pt as a main component. A Ti-based, TiSi-based capacitor between at least one of the opposing electrodes having a parallel area wider than the other electrode and an Al wiring electrically connected to the one electrode. x system, Ta system, T
aSi x system, W-based, WSi x system alone and nitrides, oxides, is to place a barrier layer composed of any of the oxynitride or RuO x (0 ≦ x ≦ 2 ).
【0012】また、この発明の請求項4に記載の半導体
装置は、半導体基板上に形成され、Ptを主成分とする
物質からなる対向電極間に、高誘電体膜若しくは強誘電
体膜を配置したキャパシタを有し、少なくとも上記対向
電極のうち一方の電極と上記一方の電極に対し電気的に
接続されるAl配線との間に、Si単体からなる密着層
を配置するものである。Further, in the semiconductor device according to a fourth aspect of the present invention, a high dielectric film or a ferroelectric film is disposed between opposed electrodes formed on a semiconductor substrate and made of a substance containing Pt as a main component. And an adhesion layer made of Si alone is arranged between at least one of the opposite electrodes and an Al wiring electrically connected to the one electrode.
【0013】さらに、この発明の請求項5に記載の半導
体装置は、半導体基板上に形成され、Ptを主成分とす
る物質からなる対向電極間に、高誘電体膜若しくは強誘
電体膜を配置したキャパシタを有し、少なくとも上記対
向電極のうち一方の電極と上記一方の電極に対し電気的
に接続されるAl配線との間に、ストッパ層、密着層が
順次積層されてなる導電膜が配置形成された半導体装置
において、上記ストッパ層は、RuOx(0≦x≦2)
から構成され、上記密着層は、Ti系、TiSix系、
Ta系、TaSix系、W系、WSix系の単体及び窒化
物、Si単体のいずれかから構成されるものである。Further, in a semiconductor device according to a fifth aspect of the present invention, a high dielectric film or a ferroelectric film is disposed between opposed electrodes formed on a semiconductor substrate and composed of a substance containing Pt as a main component. And a conductive film in which a stopper layer and an adhesion layer are sequentially laminated between at least one of the counter electrodes and an Al wiring electrically connected to the one electrode. In the formed semiconductor device, the stopper layer is made of RuO x (0 ≦ x ≦ 2).
Consists, the adhesive layer, Ti-based, TiSi x system,
Ta-based, TaSi x type, W type, WSi x system alone and nitrides, are those composed of either Si alone.
【0014】また、この発明の請求項6に記載の半導体
装置は、上記の請求項1、2、5に対応の手段に加え、
導電膜は、DRAM(Dynamic Random Access Memory)
メモリセルを構成するキャパシタの一方の電極と、上記
一方の電極に電気的に接続され、GND電位が供給され
るAl配線との接続部に介在させるものである。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device according to the first or second aspect.
The conductive film is a DRAM (Dynamic Random Access Memory)
One electrode of a capacitor constituting a memory cell is electrically connected to the one electrode, and is interposed at a connection portion between an Al wiring to which a GND potential is supplied and which is electrically connected to the one electrode.
【0015】さらに、この発明の請求項7に記載の半導
体装置は、上記の請求項1、2、5に対応の手段に加
え、導電膜は、DRAMメモリセルを構成するキャパシ
タの一方の電極と、上記メモリセルを構成するMOS
(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタの一方の
ソース/ドレイン電極の電位が供給されるAl配線との
接続部に介在させるものである。According to a seventh aspect of the present invention, in addition to the means according to the first, second and fifth aspects, the conductive film is connected to one electrode of a capacitor constituting a DRAM memory cell. , MOS constituting the memory cell
(Metal Oxide Semiconductor) This is interposed in a connection portion with an Al wiring to which a potential of one source / drain electrode of a transistor is supplied.
【0016】また、この発明の請求項8に記載の半導体
装置は、上記の請求項1、2に対応の手段に加え、導電
膜を構成するストッパ層及び密着層がそれぞれPt及び
Siにより構成される場合、若しくは上記ストッパ層が
Pt上にSiが積層された複数層から構成される場合、
上記Pt上に上記Siを成膜後、加えられる熱処理によ
って、上記Ptと上記Siの一部若しくは全部が反応し
Pt(1-x)Six(0<x<1)となり、上記導電膜は上
記Pt(1-x)Six(0<x<1)を含む膜となるもので
ある。In a semiconductor device according to an eighth aspect of the present invention, in addition to the means corresponding to the first and second aspects, the stopper layer and the adhesion layer constituting the conductive film are each made of Pt and Si. Or when the stopper layer is composed of a plurality of layers in which Si is stacked on Pt,
After forming the Si on the Pt, the heat treatment applied, the part or all of Pt and the Si reacts Pt (1-x) Si x (0 <x <1) , and the above-mentioned conductive film and it serves as a film containing the Pt (1-x) Si x (0 <x <1).
【0017】さらに、この発明の請求項9に記載の半導
体装置の製造方法は、半導体基板上に形成されPtを主
成分とする物質からなるキャパシタの一方の電極上に、
バリア層、ストッパ層、密着層が順次積層されてなる導
電膜を積層する工程、上記導電膜上に積層された層間絶
縁膜に対し、選択的に異方性エッチングを行い、少なく
とも上記導電膜の一部が露出する状態のコンタクトホー
ルを形成する工程、少なくとも上記コンタクトホール内
壁にバリアメタル層を介してAlを充填してコンタクト
を形成する工程、上記コンタクトの形成時に上記層間絶
縁膜上に積層されたAlに対してパターニングを行い、
上記一方の電極に電気的に接続するAl配線を形成する
工程を含み、上記導電膜を構成する上記バリア層はTi
系、TiSix系、Ta系、TaSix系、W系、WSi
x系の単体及び窒化物、酸化物、酸化窒化物若しくはR
uOx(0≦x≦2)のうちのいずれかから構成し、上
記ストッパ層はPt、Si、Pt(1-x)Six(0<x<
1)、RuOx(0≦x≦2)のうちから選ばれる一つ
の物質からなる単層若しくは上記物質のうちから選ばれ
る少なくとも2つの上記物質の積層で構成され、上記密
着層はTi系、TiSix系、Ta系、TaSix系、W
系、WSix系の単体及び窒化物、Si単体のいずれか
から構成するものである。Further, according to a ninth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of:
A step of stacking a conductive film in which a barrier layer, a stopper layer, and an adhesion layer are sequentially stacked; and selectively performing anisotropic etching on an interlayer insulating film stacked on the conductive film, Forming a contact hole partially exposed, forming a contact by filling at least the inner wall of the contact hole with Al via a barrier metal layer, and forming a contact on the interlayer insulating film at the time of forming the contact; Patterning on the Al
Forming an Al wiring electrically connected to the one electrode, wherein the barrier layer constituting the conductive film is formed of Ti
System, TiSi x system, Ta system, TaSi x system, W system, WSi
x- based simple substance and nitride, oxide, oxynitride or R
constructed from any of uO x (0 ≦ x ≦ 2 ), the stopper layer is Pt, Si, Pt (1- x) Si x (0 <x <
1) a single layer made of one substance selected from RuO x (0 ≦ x ≦ 2) or a laminate of at least two substances selected from the above substances; TiSi x system, Ta system, TaSi x system, W
System, WSi x system alone and nitrides, and constitutes from either Si alone.
【0018】また、この発明の請求項10に記載の半導
体装置の製造方法は、半導体基板上に形成されPtを主
成分とする物質からなるキャパシタの一方の電極上に、
ストッパ層、密着層が順次積層されてなる導電膜を積層
する工程、上記導電膜上に積層された層間絶縁膜に対
し、選択的に異方性エッチングを行い、少なくとも上記
導電膜の一部が露出する状態のコンタクトホールを形成
する工程、少なくとも上記コンタクトホール内壁にバリ
アメタル層を介してAlを充填してコンタクトを形成す
る工程、上記コンタクトの形成時に上記層間絶縁膜上に
積層されたAlに対してパターニングを行い、上記一方
の電極に対して電気的に接続されたAl配線を形成する
工程を含み、上記導電膜のうち上記ストッパ層はRuO
x(0≦x≦2)から構成し、上記密着層はTi系、T
iSix系、Ta系、TaSix系、W系、WSix系の
単体及び窒化物、Si単体のいずれかから構成するもの
である。According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: forming, on one electrode of a capacitor formed on a semiconductor substrate and comprising a substance containing Pt as a main component;
A step of stacking a conductive film in which a stopper layer and an adhesion layer are sequentially stacked, and selectively performing anisotropic etching on an interlayer insulating film stacked on the conductive film, so that at least a part of the conductive film is formed. A step of forming a contact hole in an exposed state, a step of filling at least the inner wall of the contact hole with Al via a barrier metal layer to form a contact, and a step of forming Al on the interlayer insulating film at the time of forming the contact. Patterning to form an Al wiring electrically connected to the one electrode, wherein the stopper layer of the conductive film is made of RuO.
x (0 ≦ x ≦ 2), and the adhesion layer is made of Ti,
i Si x system, Ta system, TaSi x type, W type, simple and nitrides of WSi x system, and constitutes from either Si alone.
【0019】さらに、この発明の請求項11に記載の半
導体装置の製造方法は、半導体基板上に形成されPtを
主成分とする物質からなるキャパシタの一方の電極上
に、バリア層、ストッパ層が順次積層されてなる導電膜
を積層する工程、上記導電膜上に積層された層間絶縁膜
に対し、選択的に異方性エッチングを行い、少なくとも
上記導電膜の一部が露出する状態のコンタクトホールを
形成する工程、少なくとも上記コンタクトホール内壁に
バリアメタル層を介してAlを充填してコンタクトを形
成する工程、上記コンタクトの形成時に上記層間絶縁膜
上に積層されたAlに対してパターニングを行い、上記
一方の電極に対して電気的に接続されたAl配線を形成
する工程を含み、上記導電膜のうち上記バリア層はTi
系、TiSix系、Ta系、TaSix系、W系、WSi
x系の単体及び窒化物、酸化物、酸化窒化物若しくはR
uOx(0≦x≦2)のうちのいずれかから構成し、上
記ストッパ層はSi、Pt(1-x)Six(0<x<1)の
うちから選ばれる一つの物質からなる単層、若しくは上
記物質のうちから選ばれる少なくとも2つの上記物質の
積層で構成されるものである。Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a barrier layer and a stopper layer may be formed on one electrode of a capacitor formed on a semiconductor substrate and made of a substance containing Pt as a main component. A step of laminating a sequentially laminated conductive film, selectively performing anisotropic etching on the interlayer insulating film laminated on the conductive film, and forming a contact hole in which at least a part of the conductive film is exposed; Forming a contact, at least filling the inner wall of the contact hole with Al via a barrier metal layer to form a contact, performing patterning on the Al laminated on the interlayer insulating film at the time of forming the contact, Forming an Al wiring electrically connected to the one electrode, wherein the barrier layer of the conductive film is Ti
System, TiSi x system, Ta system, TaSi x system, W system, WSi
x- based simple substance and nitride, oxide, oxynitride or R
constructed from any of uO x (0 ≦ x ≦ 2 ), the stopper layer is Si, Pt (1-x) Si x Single comprising a single material selected from among (0 <x <1) It is composed of a layer or a laminate of at least two of the above substances selected from the above substances.
【0020】また、この発明の半導体装置の製造方法
は、請求項9、11に対応の手段に加え、導電膜を構成
するストッパ層及び密着層がそれぞれPt及びSiによ
り構成される場合、若しくは上記ストッパ層がPt上に
Siが積層された複数層から構成される場合、上記Pt
上に上記Siを成膜後、加えられる熱処理によって、上
記Ptと上記Siの一部若しくは全部が反応しPt
(1-x)Six(0<x<1)となり、上記導電膜は上記P
t(1-x)Six(0<x<1)を含む膜となるものであ
る。In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in addition to the measures corresponding to claims 9 and 11, the stopper layer and the adhesion layer constituting the conductive film may be formed of Pt and Si, respectively. When the stopper layer is composed of a plurality of layers in which Si is laminated on Pt,
After the above-mentioned Si is formed, a part or all of the above-mentioned Pt and the above-mentioned Si react with each other by heat treatment to be applied to form Pt.
(1-x) Si x ( 0 <x <1) , and the above conductive film is the P
t (1-x) Si x in which a film containing a (0 <x <1).
【0021】[0021]
実施の形態1.この発明の実施の形態1について説明す
る。図1(a)はこの発明による半導体装置の一断面を
示すものである。この半導体装置は、例えばDRAMの
メモリセル部分に適応する発明であり、このメモリセル
を構成するキャパシタの一方の電極と、これに接するG
ND電位に接続されたAl配線との接合部において、後
の熱処理の際の加熱によっても互いに反応し、キャパシ
タ若しくは配線を構成する構成要素が劣化しないように
することを主な目的とするものである。Embodiment 1 FIG. Embodiment 1 of the present invention will be described. FIG. 1A shows a cross section of a semiconductor device according to the present invention. This semiconductor device is an invention applicable to, for example, a memory cell portion of a DRAM. One electrode of a capacitor constituting the memory cell is connected to a G electrode in contact with the electrode.
The main object of the present invention is to prevent the components at the junction with the Al wiring connected to the ND potential from reacting with each other even by heating during the subsequent heat treatment and deteriorating the components constituting the capacitor or the wiring. is there.
【0022】図1(a)において符号1は半導体基板、
2は半導体基板1の表面に積層された層間絶縁膜、3は
半導体基板1の表面に選択的に形成された不純物領域で
あり、この不純物領域3は、例えばMOSトランジスタ
のソース/ドレイン領域に相当する。さらに、4は層間
絶縁膜2内に、不純物領域3に当接するように形成され
たコンタクト、5は層間絶縁膜2上に、コンタクト4の
上部に接するように積層された拡散防止膜、6はキャパ
シタの構成要素であり、拡散防止膜5の上面に接して形
成されPtを主成分とする物質からなる下部電極、7は
下部電極6及び拡散防止膜5の断面に付着形成された絶
縁物質からなるサイドウォールを示している。In FIG. 1A, reference numeral 1 denotes a semiconductor substrate,
Reference numeral 2 denotes an interlayer insulating film laminated on the surface of the semiconductor substrate 1, and reference numeral 3 denotes an impurity region selectively formed on the surface of the semiconductor substrate 1. The impurity region 3 corresponds to, for example, a source / drain region of a MOS transistor. I do. Further, 4 is a contact formed in the interlayer insulating film 2 so as to contact the impurity region 3, 5 is a diffusion preventing film laminated on the interlayer insulating film 2 so as to be in contact with the upper part of the contact 4, and 6 is A lower electrode 7 which is a component of the capacitor and which is formed in contact with the upper surface of the diffusion prevention film 5 and is made of a substance containing Pt as a main component; FIG.
【0023】また、8は下部電極6の表面を含む層間絶
縁膜2上に選択的に積層されたキャパシタを構成する強
誘電体若しくは高誘電体膜のいずれかからなる誘電体
膜、9はキャパシタの構成要素であり誘電体膜8の表面
上に積層されるPtを主成分とする物質からなる上部電
極を示している。さらに、この上部電極9の表面には、
この発明の特徴となる導電膜10が積層された状態とな
っている。Reference numeral 8 denotes a dielectric film made of either a ferroelectric or a high dielectric film constituting a capacitor selectively laminated on the interlayer insulating film 2 including the surface of the lower electrode 6, and 9 denotes a capacitor. And an upper electrode made of a substance containing Pt as a main component, which is laminated on the surface of the dielectric film 8. Further, on the surface of the upper electrode 9,
The conductive film 10 which is a feature of the present invention is stacked.
【0024】さらに、11は導電膜10の表面上を含む
層間絶縁膜2の表面上に積層された層間絶縁膜、12は
層間絶縁膜11上に形成されるAl配線14の一部で構
成され、層間絶縁膜11内に、導電膜10に接する状態
に形成されたAlコンタクトを示しており、少なくとも
導電膜10に接する部分にはバリアメタル層13が形成
されている。Further, reference numeral 11 denotes an interlayer insulating film laminated on the surface of the interlayer insulating film 2 including the surface of the conductive film 10, and reference numeral 12 denotes a part of the Al wiring 14 formed on the interlayer insulating film 11. 2 shows an Al contact formed in the interlayer insulating film 11 so as to be in contact with the conductive film 10, and a barrier metal layer 13 is formed at least in a portion in contact with the conductive film 10.
【0025】図1(a)内のAlコンタクト12とキャ
パシタの上層配線9上に形成された導電膜10との接合
部Aの拡大図を図1(b)に示す。図1(b)に示すよ
うに、導電膜10は3層構造からなる膜であり、その内
の10aはAl配線14と上部電極9との熱処理時の反
応を抑制するバリア層、10bは熱処理時にAl配線1
4と上部電極9とが反応した際の犠牲反応膜及びオーバ
ーエッチングストッパーの役割を果たすストッパ膜、1
0cはこの導電膜10と層間絶縁膜22との密着性を向
上させる密着層をそれぞれ示している。FIG. 1B is an enlarged view of a junction A between the Al contact 12 in FIG. 1A and the conductive film 10 formed on the upper wiring 9 of the capacitor. As shown in FIG. 1B, the conductive film 10 is a film having a three-layer structure, of which 10a is a barrier layer for suppressing a reaction during heat treatment between the Al wiring 14 and the upper electrode 9, and 10b is a heat treatment. Sometimes Al wiring 1
4 and a stopper film serving as an over-etching stopper when the upper electrode 9 reacts with the sacrificial reaction film.
Reference numeral 0c indicates an adhesion layer for improving the adhesion between the conductive film 10 and the interlayer insulating film 22, respectively.
【0026】また、バリア層10aは、Ti系、TiS
ix系、Ta系、TaSix系、W系、WSix系の単体
及び窒化物、酸化物、酸化窒化物若しくはRuOx(0
≦x≦2)のうちのいずれかから構成されるものであ
り、さらにストッパ層10bは、Pt、Si、Pt
(1-x)Six(0<x<1)、PtSix(0≦x≦
2)、RuOx(0≦x≦2)(いずれの物質について
もxは他の層との相互関係によって決まる数値であ
る。)のうちのいずれかから構成されるものであり、ま
た密着層10cは、Ti系、TiSix系、Ta系、T
aSix系、W系、WSix系の単体及び窒化物、Si単
体のいずれかから構成されるものである。The barrier layer 10a is made of Ti, TiS
i x system, Ta system, TaSi x type, W type, WSi x system alone and nitrides, oxides, oxynitrides, or RuO x (0
≦ x ≦ 2), and the stopper layer 10b is made of Pt, Si, Pt
(1-x) Si x ( 0 <x <1), PtSi x (0 ≦ x ≦
2) and RuO x (0 ≦ x ≦ 2) (x is a numerical value determined by a mutual relationship with another layer for any substance), and an adhesive layer 10c is, Ti-based, TiSi x system, Ta system, T
aSi x system, W-based, WSi x system alone and nitrides, are those composed of either Si alone.
【0027】その他、Alコンタクト12を構成するバ
リアメタル層13は、TiN/Ti(積層構造)膜、ま
たはTiSixNy(x、yはいずれも他の層との相互関
係によって決まる数値である。)のうちのいずれかから
構成するものである。In addition, the barrier metal layer 13 constituting the Al contact 12 is a TiN / Ti (laminated structure) film or TiSi x N y (x and y are numerical values determined by mutual relations with other layers). )).
【0028】また、図1(a)は、半導体装置の1つの
メモリセルのうちの一部の断面図を示すものであるが、
キャパシタの上部電極9は水平方向に広がった構造とな
っており、複数個のキャパシタの下部電極に対して1つ
の上部電極が形成された状態となる。よって、上部電極
10に接するように形成するAl配線14aは、少なく
とも1つ形成しておくことで、この上部電極9を構成要
素とする複数のキャパシタの一方の電極をGND電位と
することが可能であり、Alコンタクト12は、上部電
極9のどの部分に接続することも可能である。FIG. 1A is a cross-sectional view of a part of one memory cell of the semiconductor device.
The upper electrode 9 of the capacitor has a structure extending in the horizontal direction, and one upper electrode is formed for the lower electrodes of a plurality of capacitors. Therefore, by forming at least one Al wiring 14a formed so as to be in contact with the upper electrode 10, it is possible to set one electrode of a plurality of capacitors having the upper electrode 9 as a component to the GND potential. The Al contact 12 can be connected to any part of the upper electrode 9.
【0029】図1(c)は、図1(a)のキャパシタと
Al配線との接続部が、メモリセルのどの部分に適応す
るかを示した図である。図1(c)に示すように、DR
AMのメモリセルは、ゲート電極とワード線(WL)と
が接続され、一方のソース/ドレイン電極にビット線
(BL)が接続されたの1つのMOSトランジスタ15
aと、一方の電極がGND電位点に接続され、対向電極
がMOSトランジスタ15aの他方のソース/ドレイン
電極に接続されている。この構造のうち、キャパシタ1
5bのGND電位側の電極とAl配線との接続部(発明
適応箇所)に、この発明の技術を適用することで良好な
電気特性が得られる。FIG. 1C is a diagram showing to which part of the memory cell the connection between the capacitor and the Al wiring in FIG. 1A is adapted. As shown in FIG.
The AM memory cell has one MOS transistor 15 having a gate electrode connected to a word line (WL) and one source / drain electrode connected to a bit line (BL).
a, one electrode is connected to the GND potential point, and the opposite electrode is connected to the other source / drain electrode of the MOS transistor 15a. Of this structure, capacitor 1
By applying the technique of the present invention to the connection portion (location where the invention is applied) between the electrode on the GND potential side of 5b and the Al wiring, good electrical characteristics can be obtained.
【0030】次に、図1(a)、(b)に示す半導体装
置の製造方法を図2(a)〜(d)を参照して説明す
る。まず、図2(a)に示すように、半導体基板1の表
面のメモリセルとなる領域上に選択的にイオン注入若し
くは拡散によって不純物を注入若しくは拡散させ、不純
物領域3を形成する。次に、層間絶縁膜2となるSiO
2を被処理基板(半導体装置の未完成の状態のものを以
下、被処理基板と称する。)上に4000Å程度の膜厚
となるように積層する。Next, a method of manufacturing the semiconductor device shown in FIGS. 1A and 1B will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 2A, an impurity is implanted or diffused into a region to be a memory cell on the surface of the semiconductor substrate 1 by ion implantation or diffusion to form an impurity region 3. Next, the SiO to be the interlayer insulating film 2
2 is laminated on a substrate to be processed (an unfinished semiconductor device is hereinafter referred to as a substrate to be processed) so as to have a thickness of about 4000 °.
【0031】さらに、不純物領域3上の層間絶縁膜2に
対し、選択的にエッチングを行い、不純物領域3が少な
くとも一部露出するようにコンタクトホールを形成し、
このコンタクトホール内に導電物質を埋設することでコ
ンタクト4を形成する。次に、コンタクト4の表面に接
し、かつ層間絶縁膜2の表面上に拡散防止膜5となるT
iN系の物質を用いたバリアメタルを500〜1000
Å程度の膜厚となるように積層し、さらにこの拡散防止
膜5の表面上にキャパシタの下部電極6となるPt単体
若しくはPtを主成分とする導電膜をスパッタリング法
を用いて500〜2000Å程度の厚さとなるように積
層する。Further, the interlayer insulating film 2 on the impurity region 3 is selectively etched to form a contact hole so that the impurity region 3 is at least partially exposed.
The contact 4 is formed by burying a conductive material in the contact hole. Next, T which is in contact with the surface of the contact 4 and serves as the diffusion prevention film 5 on the surface of the interlayer insulating film 2 is formed.
500-1000 barrier metal using iN-based material
積 層 is deposited so as to have a thickness of about Å, and a single electrode of Pt or a conductive film containing Pt as a main component to be the lower electrode 6 of the capacitor is formed on the surface of the diffusion preventing film 5 by a sputtering method to about 500 to 2,000 Å. Are laminated so as to have a thickness of.
【0032】次に、下部電極6となるPtを主成分とす
る導電膜及び拡散防止膜5となる導電膜のうち、コンタ
クト4上に位置する部分を含んだ所定の領域を残し、他
をエッチング除去する。その後、サイドウォール7とな
る絶縁膜を所定の膜厚となるように全面にCVD法によ
って積層し、次に異方性エッチングを行うことで上部電
極6及び拡散防止膜5の断面に付着した部分のみを残し
てサイドウォール7を形成する。Next, of the conductive film mainly composed of Pt to be the lower electrode 6 and the conductive film to be the diffusion preventing film 5, a predetermined region including a portion located on the contact 4 is left, and the others are etched. Remove. Thereafter, an insulating film serving as a side wall 7 is laminated on the entire surface by a CVD method so as to have a predetermined thickness, and then anisotropically etched to be attached to the cross section of the upper electrode 6 and the diffusion preventing film 5. The sidewalls 7 are formed leaving only the portions.
【0033】次に、図2(b)に示すように、キャパシ
タの下部電極6、サイドウォール7及び層間絶縁膜2の
表面に対し、例えばBST((Ba(1-x),Srx)TiO3)、
BaTiO3、SrTiO3からなる高誘電体膜、PZT
(Pb(Zr(1-x),Tix)O3)、PLT((Pb(1-x),Lax)Ti
O3)、PLZT((Pb(1-x),Lax)(Zr(1-y),Tiy)O3)、P
bTiO3からなる強誘電体膜、またはY1系(Bi層
状)強誘電体膜、Ta2O5(これらの構造式中のX、Y
は適当な数値が当てはまる)のいずれかからなる誘電体
膜8を500〜1000Å程度の厚さとなるように積層
し、さらに上部電極9となるPtを主成分とする導電膜
を200〜400Å好ましくは370Å程度の厚さとな
るように積層する。Next, as shown in FIG. 2B, the surface of the lower electrode 6, side wall 7 and interlayer insulating film 2 of the capacitor is, for example, BST ((Ba (1-x) , Sr x ) TiO 2 3 ),
High dielectric film made of BaTiO 3 and SrTiO 3 , PZT
(Pb (Zr (1-x) , Ti x ) O 3 ), PLT ((Pb (1-x) , La x ) Ti
O 3 ), PLZT ((Pb (1-x) , La x ) (Zr (1-y) , Ti y ) O 3 ), P
bTiO 3 ferroelectric film, Y 1 (Bi layer) ferroelectric film, Ta 2 O 5 (X, Y in these structural formulas)
Is applied, a dielectric film 8 made of any one of the above is laminated so as to have a thickness of about 500 to 1000 °, and a conductive film mainly composed of Pt to be the upper electrode 9 is formed to a thickness of 200 to 400 °, preferably. The layers are laminated so as to have a thickness of about 370 °.
【0034】その後、バリア層10a、ストッパ層10
b、密着層10cの3層構造である導電膜10を順次積
層する。このバリア層10aとしては、例えばTiSi
Nを100Åの膜厚となるようにスパッタリング法によ
って積層し、またストッパ層10bとしては、例えばP
tを200〜400Å好ましくは300Åの膜厚となる
ようにスパッタリング法によって積層し、さらに、密着
層10cとしては、例えばTiNを50〜150Å好ま
しくは75Åの膜厚となるようにスパッタリング法によ
って積層する。Thereafter, the barrier layer 10a and the stopper layer 10
b, a conductive film 10 having a three-layer structure of an adhesion layer 10c is sequentially laminated. As the barrier layer 10a, for example, TiSi
N is deposited by a sputtering method so as to have a thickness of 100 °, and the stopper layer 10b is made of, for example, P
t is deposited by a sputtering method so as to have a thickness of 200 to 400 °, preferably 300 °. Further, as the adhesion layer 10c, for example, TiN is deposited by a sputtering method so as to have a thickness of 50 to 150 °, preferably 75 °. .
【0035】次に、図2(c)に示すように、導電膜1
0上に、所定の形状(パターニング後の上部電極9の形
状)のレジストパターンを形成し、これをエッチングマ
スクとして導電膜10及び上部電極9、誘電体膜8に対
して順次異方性エッチングを行い、所定の形状の上部電
極9を得る。このとき、上部電極9の表面全面には導電
膜10が積層された状態となる。次に、ここで用いたエ
ッチングマスクを除去する。その後、半導体基板1の全
面にCVD法等によってSiO2からなる層間絶縁膜1
1を4000Å程度の厚さとなるように積層する。Next, as shown in FIG.
A resist pattern having a predetermined shape (shape of the upper electrode 9 after patterning) is formed on the conductive film 10, the conductive film 10, the upper electrode 9, and the dielectric film 8 are sequentially anisotropically etched using the resist pattern as an etching mask. Then, an upper electrode 9 having a predetermined shape is obtained. At this time, the conductive film 10 is laminated on the entire surface of the upper electrode 9. Next, the etching mask used here is removed. Thereafter, an interlayer insulating film 1 made of SiO 2 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1 by a CVD method or the like.
1 are laminated so as to have a thickness of about 4000 °.
【0036】次に、図2(d)に示すように、上部電極
9の上部であり、下部電極6上ではない領域上に位置す
るように、層間絶縁膜11内にコンタクトホールを形成
し、このコンタクトホールの内壁及び層間絶縁膜11の
表面上に、バリアメタル層13及びAl配線14を順次
積層し、所定の形状にパターニングを行う。Next, as shown in FIG. 2D, a contact hole is formed in the interlayer insulating film 11 so as to be located above the upper electrode 9 but not on the lower electrode 6. The barrier metal layer 13 and the Al wiring 14 are sequentially laminated on the inner wall of the contact hole and the surface of the interlayer insulating film 11 and patterned into a predetermined shape.
【0037】このバリアメタル層13は、スパッタリン
グ法若しくはCVD法によって積層された、TiN/T
iまたはTiSixNyからなる500〜1000Å程度
の膜厚の層であり、さらに、バリアメタル層13の表面
上に積層されるAl配線14は、Alをスパッタリング
法若しくはCVD法によって、コンタクトホール径が1
μm程度の場合に4000〜6000Å程度の膜厚とな
るように積層し、所定の形状となるように、写真製版と
異方性エッチングの処理を順次行い、パターニングする
ことで得られる。以上のような工程を経ることで図1
(a)、(b)に示すような半導体装置を得ることが可
能となる。The barrier metal layer 13 is made of TiN / T laminated by sputtering or CVD.
i or TiSi x N y is a layer having a thickness of about 500 to 1000 °, and the Al wiring 14 laminated on the surface of the barrier metal layer 13 has a contact hole diameter formed by sputtering Al by sputtering or CVD. Is 1
When the thickness is about μm, the layers are laminated so as to have a thickness of about 4000 to 6000 °, and photolithography and anisotropic etching are sequentially performed and patterned to obtain a predetermined shape. By going through the above steps,
It is possible to obtain a semiconductor device as shown in (a) and (b).
【0038】上記の半導体装置の製造過程における、コ
ンタクトホール形成時の図1(a)に示した領域Aの拡
大図を図3に示す。この図3に示すように、コンタクト
ホール12aを形成する場合は、層間絶縁膜11に対し
て異方性エッチングを行うと、エッチングストッパーと
なる導電膜10のうち、密着層10c及びストッパ層1
0bの一部にまでエッチングされる場合がある。また、
導電膜10として、例示した物質以外の物質の組み合わ
せを用いた場合では、密着層10cの一部のみがエッチ
ングされ、他のストッパ層10b及びバリア層10aに
はエッチングが全く及ばない場合など、様々な場合があ
るが、複数の層からなる導電膜10を形成したことによ
り、このコンタクトホール12aの開口の際にキャパシ
タを構成する上部電極9にまでエッチングが及ぶことを
抑制できる上、キャパシタ電極の膜厚が減少することを
抑制でき、また電極の膜質の劣化を抑制することも可能
である。FIG. 3 is an enlarged view of the region A shown in FIG. 1A when a contact hole is formed in the process of manufacturing the semiconductor device. As shown in FIG. 3, when the contact hole 12a is formed, when the anisotropic etching is performed on the interlayer insulating film 11, the adhesive layer 10c and the stopper layer 1c of the conductive film 10 serving as an etching stopper are formed.
Ob may be partially etched. Also,
In the case where a combination of substances other than the exemplified substances is used as the conductive film 10, only a part of the adhesion layer 10c is etched and the other stopper layer 10b and the barrier layer 10a are not etched at all. However, by forming the conductive film 10 composed of a plurality of layers, it is possible to prevent the etching from reaching the upper electrode 9 constituting the capacitor when the contact hole 12a is opened, and furthermore, to form the capacitor electrode. It is possible to suppress a decrease in the film thickness, and also possible to suppress a deterioration in the film quality of the electrode.
【0039】また、上記の例では導電膜10を構成する
バリア層10aとしてTiSiNを積層した例を示した
が、膜厚75ÅのTiNを450℃で酸素雰囲気中にお
いて20分程度の処理を行って得られるTi(O)N膜
(一部が酸化されたチタンナイトライド膜であり、Ti
系の窒化酸化物に相当する膜)で構成することによって
も、上記の例のものと同様の効果を奏する図1(a)、
(b)に示すような半導体装置を得ることが可能とな
る。In the above example, TiSiN is laminated as the barrier layer 10a constituting the conductive film 10. However, TiN having a thickness of 75 ° is treated at 450 ° C. in an oxygen atmosphere for about 20 minutes. The resulting Ti (O) N film (a partially oxidized titanium nitride film,
1 (a) having the same effect as that of the above example,
It is possible to obtain a semiconductor device as shown in FIG.
【0040】さらに、この発明による半導体装置の例と
して、図1のように、キャパシタの下部電極6とAlコ
ンタクト12が互いに重畳しないように配置された場合
を示したが、また別の例として、図4(a)に示すよう
に、キャパシタに接続するAl配線14a及びバリアメ
タル層13aから構成されるコンタクト12bを、コン
タクト4の上部、また下部電極6の上部に配置すること
も可能であり、このように配置することによって、メモ
リセルが占める垂直方向の寸法を変化させることなく水
平方向の寸法の微細化が可能であり、より微細化された
半導体装置を得ることが可能である。Further, as an example of the semiconductor device according to the present invention, a case where the lower electrode 6 of the capacitor and the Al contact 12 are arranged so as not to overlap each other as shown in FIG. 1 has been described. As shown in FIG. 4A, a contact 12b composed of an Al wiring 14a connected to a capacitor and a barrier metal layer 13a can be arranged above the contact 4 and also above the lower electrode 6. With such an arrangement, the horizontal dimension can be reduced without changing the vertical dimension occupied by the memory cell, and a more miniaturized semiconductor device can be obtained.
【0041】また別の例として、図4(b)に示すよう
な構造をとることも可能である。図4(b)において、
符号3a、3bはMOSトランジスタを構成するソース
/ドレイン領域、14cはソース/ドレイン領域3bに
接続されたAl配線、16は半導体基板1の表面の不活
性領域に形成されたLOCOS分離膜、17はソース/
ドレイン領域3a、3b間に挟まれたチャネル領域上に
積層されたゲート絶縁膜、18はゲート絶縁膜17上に
形成されたゲート電極をそれぞれ示している。この図4
(b)に示すように、MOSトランジスタの一方のソー
ス/ドレイン領域3aに接続されたAl配線14bとキ
ャパシタの上部電極9との接続部にこの発明を適用し、
導電膜10を介在させることも可能であり、同様の効果
を奏することは言うまでもない。As another example, a structure as shown in FIG. 4B can be employed. In FIG. 4B,
Reference numerals 3a and 3b denote source / drain regions constituting a MOS transistor, 14c denotes an Al wiring connected to the source / drain region 3b, 16 denotes a LOCOS isolation film formed in an inactive region on the surface of the semiconductor substrate 1, and 17 denotes a LOCOS isolation film. Source/
A gate insulating film laminated on the channel region sandwiched between the drain regions 3a and 3b, and a gate electrode 18 formed on the gate insulating film 17 respectively. This figure 4
As shown in (b), the present invention is applied to a connection between an Al wiring 14b connected to one source / drain region 3a of a MOS transistor and an upper electrode 9 of a capacitor,
It is needless to say that the conductive film 10 can be interposed, and the same effect can be obtained.
【0042】また、図5に示すように、導電膜10を成
膜しているため、コンタクトホール12aの開口と同時
に、メモリセル形成領域以外の領域に、層間絶縁膜11
の表面から半導体基板1の表面までの深さのコンタクト
ホール12cを開口する場合も、コンタクトホール12
aの底面部をオーバーエッチングすることなく、上部電
極9の膜厚を減少させず、良好な電気特性のキャパシタ
を得ることが可能である。Further, as shown in FIG. 5, since the conductive film 10 is formed, the interlayer insulating film 11 is formed in a region other than the memory cell formation region simultaneously with the opening of the contact hole 12a.
When the contact hole 12c having a depth from the surface of the semiconductor substrate 1 to the surface of the semiconductor substrate 1 is opened,
It is possible to obtain a capacitor having good electrical characteristics without overetching the bottom surface of a and without reducing the film thickness of the upper electrode 9.
【0043】また、この発明による半導体装置のうち、
不純物領域3とキャパシタの下部電極6とをコンタクト
4を介することで接続した構造をとっているものについ
ては、半導体基板1の表面に形成された不純物領域3と
下部電極6との電気的接続に必要となるのはコンタクト
4のみの短い配線である。これに対し、従来の技術とし
て例示した半導体装置の構造は、半導体基板の表面のソ
ース/ドレイン領域(不純物領域)とキャパシタの上部
電極を接続しているため、これらを接続する配線も発明
のものよりも長くなり配線抵抗が増大する上、その配線
の配置場所を確保しなくてはならないため、素子の高集
積化に適した構造になっていない。このことからも、こ
の発明による半導体装置の構造の方がより効率的な構造
であることが分かる。In the semiconductor device according to the present invention,
For the structure in which the impurity region 3 and the lower electrode 6 of the capacitor are connected via the contact 4, the connection between the impurity region 3 formed on the surface of the semiconductor substrate 1 and the lower electrode 6 is established. What is needed is a short wiring of only the contact 4. On the other hand, in the structure of a semiconductor device exemplified as a conventional technique, the source / drain region (impurity region) on the surface of the semiconductor substrate is connected to the upper electrode of the capacitor, and the wiring connecting these is also the invention In addition, the wiring resistance is increased, and the location of the wiring must be secured. Therefore, the structure is not suitable for high integration of elements. This also indicates that the structure of the semiconductor device according to the present invention is more efficient.
【0044】実施の形態2.次に、この発明の実施の形
態2について説明する。実施の形態1において説明した
半導体装置は、Alコンタクト12とキャパシタの上部
電極9との間に、バリア層10a、ストッパ層10b、
密着層10cからなる3層構造の導電膜10を介在させ
ていた。しかし、この実施の形態2において説明する半
導体装置の導電膜10はバリア層10aと、Siを含ん
だ物質からなるストッパ層10bとの2層構造からなる
ことを特徴としている。Embodiment 2 Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the semiconductor device described in the first embodiment, the barrier layer 10a, the stopper layer 10b,
The conductive film 10 having a three-layer structure composed of the adhesion layer 10c is interposed. However, the conductive film 10 of the semiconductor device described in the second embodiment is characterized by having a two-layer structure of a barrier layer 10a and a stopper layer 10b made of a substance containing Si.
【0045】図6に、実施の形態2の半導体装置の構造
の、Alコンタクト12と上部電極との接続部を含む領
域Aの断面図を示す。この図6と、図1(b)との相違
点は、上述した通り、導電膜10に密着層10cが含ま
れていないという点であり、また、ストッパ層10b
は、Si、Pt(1-x)Six(0<x<1)(xは他の層
との相互関係によって決まる数値である。)から構成さ
れ、必ずSiを含んだ物質とするものである。FIG. 6 is a cross-sectional view of the region A including the connection between the Al contact 12 and the upper electrode in the structure of the semiconductor device according to the second embodiment. 6 is different from FIG. 1B in that, as described above, the conductive film 10 does not include the adhesion layer 10c, and the stopper layer 10b
Is, Si, Pt (1-x ) Si x (0 <x <1) (x is a numerical value determined by the interactions with other layers.) Consists, intended to necessarily containing Si material is there.
【0046】図6の構造を含む半導体装置の他の構造は
実施の形態の図1(a)に示したもと導電膜10の構成
以外は同様であり、その変形例である図4(a)、図4
(b)に示したような構造をとることも可能である。ま
た、その製造方法は、実施の形態1において示した製造
方法と類似しており、実施の形態1において示した製造
方法のうちの密着層10cの形成工程を含まず、例えば
ストッパ層10bとしてSiを含むPt(1-x)Six(0
<x<1)又はSi単層からなる膜を成膜する方法に等
しい。The other structure of the semiconductor device including the structure of FIG. 6 is the same as that of the embodiment shown in FIG. 1A except for the structure of the conductive film 10, and is a modification of FIG. FIG.
It is also possible to adopt a structure as shown in FIG. Further, the manufacturing method is similar to the manufacturing method described in the first embodiment, and does not include the step of forming the adhesion layer 10c in the manufacturing method described in the first embodiment. Pt containing (1-x) Si x ( 0
<X <1) or a method of forming a film composed of a single Si layer.
【0047】この実施の形態2による半導体装置は、密
着層10bがSiを含んだ膜から構成されているため
に、密着層10cを形成していなくても、その上層の層
間絶縁膜11との密着性を十分に確保できる。さらに、
ストッパ層10bの本来の機能である、コンタクトホー
ル12a開口時のエッチングストッパーとしての役割
と、熱処理時における犠牲反応膜としての役割、さら
に、バリア層10aの本来の役割である、Alコンタク
ト12とPtからなる上部電極9との、熱処理時におけ
る反応を抑制することが可能であり、良好な電気特性の
キャパシタを得ることが可能である。In the semiconductor device according to the second embodiment, since the adhesion layer 10b is formed of a film containing Si, even if the adhesion layer 10c is not formed, the adhesion between the adhesion layer 10c and the upper interlayer insulating film 11 can be improved. Adhesion can be sufficiently ensured. further,
The role of the stopper layer 10b as an etching stopper at the time of opening the contact hole 12a, the role as a sacrificial reaction film at the time of heat treatment, and the role of the barrier layer 10a as the original function of the Al contact 12 and Pt It is possible to suppress a reaction with the upper electrode 9 made of at the time of heat treatment, and it is possible to obtain a capacitor having good electric characteristics.
【0048】なお、上記の説明においては、実施の形態
1の場合と同様に、一例としてDRAMメモリセルを構
成するキャパシタとGND電位点に接続されるAl配線
との接続部である、AlとPtとの間に導電膜10を配
置したが、例えば、従来の技術にあるように、MOSト
ランジスタの一方の電極に接続されたAl配線とキャパ
シタの一方の電極との接続部にこの発明を用いることも
可能であることは言うまでもない。In the above description, as in the case of the first embodiment, for example, Al and Pt, which are the connection portions between the capacitors constituting the DRAM memory cell and the Al wiring connected to the GND potential point, are used. The conductive film 10 is disposed between the two electrodes. For example, as in the prior art, the present invention is applied to a connection portion between an Al wiring connected to one electrode of a MOS transistor and one electrode of a capacitor. Needless to say, this is also possible.
【0049】実施の形態3.次に、この発明の実施の形
態3について説明する。実施の形態1では導電層10は
3層構造の膜として、また実施の形態2では導電層10
は2層構造の膜として形成していた。ここで説明する実
施の形態3の半導体装置の導電層10は、バリア層10
aのみから構成されることを特徴としている。Embodiment 3 Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the conductive layer 10 has a three-layer structure. In the second embodiment, the conductive layer 10 has a three-layer structure.
Was formed as a two-layer film. The conductive layer 10 of the semiconductor device according to the third embodiment described here
a.
【0050】図7(a)と、この図7(a)中の領域A
の拡大図である図7(b)に実施の形態3の半導体装置
の断面図を示す。図において、既に用いた符号は同一符
号、若しくは相当部分を示しており、バリア層10aは
実施の形態1及び実施の形態2において構成要素として
用いられるバリア層10aと同じ物質であり、Ti系、
TiSix系、Ta系、TaSix系、W系、WSix系
の単体、及び窒化物、酸化物、酸化窒化物若しくはRu
Ox(0≦x≦2)のうちのいずれかから構成されてい
る。FIG. 7A and an area A in FIG.
FIG. 7B, which is an enlarged view of FIG. 7, shows a cross-sectional view of the semiconductor device of the third embodiment. In the drawing, the reference numerals already used indicate the same reference numerals or corresponding parts, and the barrier layer 10a is the same substance as the barrier layer 10a used as a component in the first and second embodiments.
TiSi x system, Ta system, TaSi x type, W type, WSi x system alone, and nitrides, oxides, oxynitrides or Ru
O x (0 ≦ x ≦ 2).
【0051】上記のような構成の半導体装置の製造方法
は、実施の形態1において示した製造方法の、密着層1
0c及びストッパ層10bを形成しない製造方法に等し
い。The method of manufacturing the semiconductor device having the above-described structure is the same as that of the manufacturing method shown in the first embodiment except that
0c and the manufacturing method without forming the stopper layer 10b.
【0052】この実施の形態3による半導体装置におい
ては、導電膜10として、Alコンタクト12と、Pt
からなる上部電極9との間にバリア層10aを介在さ
せ、高温の熱処理を加えられた場合においても、Alと
Ptとの反応を抑制し、キャパシタを構成する電極の膜
質を劣化させることがない。従って良好な電気特性のキ
ャパシタを形成することが可能となる。In the semiconductor device according to the third embodiment, an Al contact 12 and a Pt
Even when a high-temperature heat treatment is applied, the barrier layer 10a is interposed between the upper electrode 9 and the upper electrode 9 to suppress the reaction between Al and Pt, and does not deteriorate the film quality of the electrode constituting the capacitor. . Therefore, a capacitor having good electric characteristics can be formed.
【0053】また、この半導体装置は、上部電極9とA
l配線14との接続部のみではなく、上部電極9の全面
にバリア層10aを積層しているため、その表面に積層
される層間絶縁膜11との密着性が向上している。バリ
ア層10aを構成する物質は、既に他の実施の形態にお
いて説明した密着層10cを構成する物質と類似、若し
くは同一の性質を有しており、十分に密着層10cとし
ての役割を兼ね備えた膜質を持つものである。In this semiconductor device, the upper electrode 9 and A
Since the barrier layer 10a is laminated on the entire surface of the upper electrode 9 as well as the connection portion with the l wiring 14, the adhesion to the interlayer insulating film 11 laminated on the surface is improved. The material constituting the barrier layer 10a has similar or the same properties as the material constituting the adhesion layer 10c already described in the other embodiments, and the film quality sufficiently serves as the adhesion layer 10c. With
【0054】この発明による半導体装置は、従来の技術
に示したメモリセルの構造と異なり、MOSトランジス
タのソース/ドレイン領域となる不純物領域3とキャパ
シタの下部電極6とが接続され、キャパシタの上部電極
9がGND電位を供給するAl配線14と接続されてい
る構造をとることで、下部電極6と比較して広い面積を
持つ一続きの上部電極9を複数の下部電極6の対向電極
としている。従って、従来の構造では問題とされなかっ
た上部電極と、その上部に積層された層間絶縁膜11と
の密着性を十分に確保することが必要となる。In the semiconductor device according to the present invention, unlike the structure of the memory cell shown in the prior art, the impurity region 3 serving as the source / drain region of the MOS transistor is connected to the lower electrode 6 of the capacitor, and the upper electrode of the capacitor is formed. By adopting a structure in which the lower electrode 9 is connected to the Al wiring 14 that supplies the GND potential, a continuous upper electrode 9 having a larger area than the lower electrode 6 is used as a counter electrode of the plurality of lower electrodes 6. Therefore, it is necessary to ensure sufficient adhesion between the upper electrode, which has not been a problem in the conventional structure, and the interlayer insulating film 11 laminated thereon.
【0055】そこで、層間絶縁膜11との密着性を向上
させるバリア層10aを設けることで、はがれの生じな
い良好な形状の半導体装置を得ることが可能になる。ま
た、上記のような構造のメモリセルとすることで、高集
積化も可能になっており、従来の技術に示された半導体
装置の構造と比較して、この発明に開示された技術の方
が半導体技術の進歩により適した構造であると言える。Therefore, by providing the barrier layer 10a for improving the adhesion to the interlayer insulating film 11, it is possible to obtain a semiconductor device having a good shape without peeling. In addition, the memory cell having the above-described structure enables high integration. Compared with the structure of the semiconductor device shown in the related art, the technology disclosed in the present invention is Can be said to be a structure more suitable for advances in semiconductor technology.
【0056】また、バリア層10aを設けたことで、熱
処理時においてもAl配線14を構成するAlと上部電
極9を構成するPtとの反応を抑制でき、キャパシタ電
極の膜質の劣化を抑制でき、良好な電気特性のキャパシ
タを得られるということは言うまでもない。Further, by providing the barrier layer 10a, the reaction between Al forming the Al wiring 14 and Pt forming the upper electrode 9 can be suppressed even at the time of heat treatment, and deterioration of the film quality of the capacitor electrode can be suppressed. It goes without saying that a capacitor having good electric characteristics can be obtained.
【0057】実施の形態4.次に、この発明の実施の形
態4について説明する。既に説明した実施の形態3の半
導体装置の構造では、Alコンタクト12と上部電極9
との間に介在させてバリア層10aを設ける技術につい
て説明した。この実施の形態4では、既に説明した実施
の形態1において、密着層10cとして例示したSi単
体のみからなる導電膜10をAlコンタクト12と上部
電極9との間に介在させる技術について説明する。Embodiment 4 FIG. Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the structure of the semiconductor device according to the third embodiment already described, the Al contact 12 and the upper electrode 9
The technique of providing the barrier layer 10a interposed between them has been described. In the fourth embodiment, a description will be given of a technique in which a conductive film 10 made of only Si as an example of the adhesion layer 10c in the first embodiment described above is interposed between the Al contact 12 and the upper electrode 9.
【0058】実施の形態4による半導体装置の構造は図
8に示す通りであり、図において、既に用いた符号のう
ち既に用いた符号と同一符号は同一、若しくは相当部分
を示しており、この実施の形態4においては、密着層1
0cは、Si単体から構成されている。The structure of the semiconductor device according to the fourth embodiment is as shown in FIG. 8, in which the same reference numerals as those already used indicate the same or corresponding parts. In Embodiment 4, the adhesion layer 1
0c is composed of Si alone.
【0059】図8のように構成された半導体装置におい
ては、上部電極9と層間絶縁膜11との間に密着層10
cを介在させたことで両者の密着性を向上させることが
可能であり、さらに、この密着層10cを設けること
で、Alコンタクト12とPtからなる上部電極9とを
直に接触させることがないため、熱処理時における両者
の反応を抑制でき、キャパシタ電極の膜質を良好に保つ
ことが可能となるという効果がある。In the semiconductor device configured as shown in FIG. 8, the adhesion layer 10 is provided between the upper electrode 9 and the interlayer insulating film 11.
It is possible to improve the adhesion between the two by interposing c, and further, by providing this adhesion layer 10c, the Al contact 12 and the upper electrode 9 made of Pt do not come into direct contact. Therefore, there is an effect that the reaction between the two can be suppressed during the heat treatment, and the film quality of the capacitor electrode can be kept good.
【0060】なお、実施の形態1においては密着層10
cとしてSi単体の他に、Ti系、TiSix系、Ta
系、TaSix系、W系、WSix系の単体及び窒化物を
開示したが、それらの物質については、実施の形態3に
おいて示したバリア層10aを構成する物質と全く同じ
物質であるため、この実施の形態4に適応する密着層1
0cの構成物質としてはSi単体のみを示している。In the first embodiment, the adhesion layer 10
Other Si alone as c, Ti-based, TiSi x system, Ta
System, TaSi x type, W type, have been disclosed single and nitrides of WSi x system, since for these substances, which is exactly the same material as the material constituting the barrier layer 10a shown in the third embodiment, Adhesion layer 1 applicable to the fourth embodiment
As the constituent material of 0c, only Si alone is shown.
【0061】実施の形態5.次に、実施の形態5につい
て説明する。この実施の形態5の半導体装置と、実施の
形態1の半導体装置の図1(a)に示した断面構造とは
類似しており、この実施の形態5の半導体装置との相違
点は導電膜10が、RuOx(0≦x≦2)からなるス
トッパ膜10dを含むという点にある。図1(a)に示
す半導体装置のAlコンタクト12と上部電極9との接
続領域Aの拡大図を図9(a)に示す。図9(a)にお
いて、既に説明した符号と同一符号は同一、若しくは相
当部分であり、3層構造の導電膜10を構成する1つの
層であるストッパ膜10dがRuOx(0≦x≦2)か
ら構成されている点に特徴がある。Embodiment 5 Next, a fifth embodiment will be described. The semiconductor device of the fifth embodiment is similar to the cross-sectional structure shown in FIG. 1A of the semiconductor device of the first embodiment, and the difference from the semiconductor device of the fifth embodiment is that a conductive film is used. 10 includes a stopper film 10d made of RuO x (0 ≦ x ≦ 2). FIG. 9A is an enlarged view of a connection region A between the Al contact 12 and the upper electrode 9 of the semiconductor device shown in FIG. In FIG. 9A, the same reference numerals as those already described are the same or corresponding portions, and the stopper film 10d, which is one layer of the conductive film 10 having the three-layer structure, is made of RuO x (0 ≦ x ≦ 2). ).
【0062】図9(a)に示す構造の半導体装置を得る
方法は、ストッパ膜10dとしてRuOxをスパッタリ
ング法若しくはCVD法によって成膜する工程以外は、
実施の形態1に示した製造工程と同様である。RuOx
(0≦x≦2)からなるストッパ膜10dは、Alコン
タクト12を形成するためのコンタクトホール開口時の
エッチングストッパーとして、またAlコンタクト12
を形成後の高温(500℃程度の温度)熱処理の際に、
Al配線14を構成するAlと上部電極のPtとを反応
させないための犠牲反応膜としての役割を果たす性質を
持っている。The method of obtaining the semiconductor device having the structure shown in FIG. 9A is the same as that of the step of forming RuO x as a stopper film 10d by sputtering or CVD.
This is the same as the manufacturing process shown in the first embodiment. RuO x
The stopper film 10d of (0 ≦ x ≦ 2) serves as an etching stopper at the time of opening a contact hole for forming the Al contact 12 and serves as an etching stopper.
During the high temperature (temperature of about 500 ° C.) heat treatment after forming
It has the property of serving as a sacrificial reaction film for preventing the reaction between Al constituting the Al wiring 14 and Pt of the upper electrode.
【0063】この実施の形態5による半導体装置は、A
l配線14を構成要素とするAlコンタクト12とキャ
パシタのPtからなる上部電極9との間に、バリア膜1
0a、RuOx(0≦x≦2)からなるストッパ膜10
d、密着層10cを形成しているため、Al配線14を
形成した後に高温熱処理を加えた場合においても、Al
とPtとの反応を抑制し、キャパシタ電極の膜質を劣化
させることなく、良好な電気特性の半導体装置を得るこ
とが可能となる。The semiconductor device according to the fifth embodiment has
The barrier film 1 is provided between the Al contact 12 having the l wiring 14 as a constituent element and the upper electrode 9 made of Pt of the capacitor.
0a, stopper film 10 made of RuO x (0 ≦ x ≦ 2)
d, since the adhesion layer 10c is formed, even if a high-temperature heat treatment is applied after forming the Al wiring 14,
And Pt can be suppressed, and a semiconductor device having good electrical characteristics can be obtained without deteriorating the film quality of the capacitor electrode.
【0064】さらに、また上記の半導体装置の変形例と
して、図9(b)に示すような半導体装置を形成するこ
とも有効である。この図9(b)の構造は導電膜10と
してストッパ膜10dと密着層10cを積層したもので
ある。このように、導電膜10をストッパ層10dと密
着層10cにより形成した場合でも、ストッパ層10d
であるRuOx(0≦x≦2)が、バリア層としての性
質も兼ね備えているため、高温熱処理時においてもAl
とPtとの反応を抑制し、キャパシタ電極の膜質が劣化
することはない。従って、ストッパ層10dと密着層1
0cの2層構造の導電膜10を構成する場合も、良好な
電気特性の半導体装置を得ることが可能である。Further, as a modification of the above-described semiconductor device, it is also effective to form a semiconductor device as shown in FIG. 9B is a structure in which a stopper film 10d and an adhesion layer 10c are stacked as the conductive film 10. Thus, even when the conductive film 10 is formed by the stopper layer 10d and the adhesion layer 10c, the stopper layer 10d
Since RuO x (0 ≦ x ≦ 2) also has a property as a barrier layer, even when high-temperature heat treatment is performed,
The reaction between Pt and Pt is suppressed, and the film quality of the capacitor electrode does not deteriorate. Therefore, the stopper layer 10d and the adhesion layer 1
Also in the case of forming the conductive film 10 having a two-layer structure of 0c, a semiconductor device with good electric characteristics can be obtained.
【0065】また、上記の説明においては、キャパシタ
の上部電極9とGND電位点に接続されたAl配線14
とが電気的に接続された構造の半導体装置について説明
したが、例えば、従来の技術に開示されたように、半導
体基板の表面に形成された不純物領域(ソース/ドレイ
ン領域)の電位が供給されるAl配線とキャパシタの上
部電極とが接続された半導体装置の、Al配線と上部電
極との接続領域に、RuOx(0≦x≦2)をストッパ
層として含む導電膜を介在させ、良好な電気特性の半導
体装置を得ることも可能である。In the above description, the upper electrode 9 of the capacitor and the Al wiring 14 connected to the GND potential point have been described.
Although the semiconductor device having the structure in which the semiconductor device is electrically connected to the semiconductor device has been described, for example, as disclosed in the related art, the potential of the impurity region (source / drain region) formed on the surface of the semiconductor substrate is supplied. In the semiconductor device in which the Al wiring and the upper electrode of the capacitor are connected, a conductive film containing RuO x (0 ≦ x ≦ 2) as a stopper layer is interposed in the connection region between the Al wiring and the upper electrode. It is also possible to obtain a semiconductor device having electrical characteristics.
【0066】実施の形態5の発明についても、キャパシ
タを構成する下部電極6とAlコンタクト12が互いに
重畳していない状態の断面図を用いて説明を行ったが、
下部電極6上にAlコンタクト12が配置されたような
構造の半導体装置を形成した場合、また不純物領域3と
キャパシタの上部電極とを接続するような構造の半導体
装置として形成した場合も同様の効果が得られることは
言うまでもない。The invention of the fifth embodiment has also been described with reference to the sectional view in which the lower electrode 6 and the Al contact 12 constituting the capacitor are not overlapped with each other.
Similar effects are obtained when a semiconductor device having a structure in which the Al contact 12 is disposed on the lower electrode 6 is formed, or when the semiconductor device is formed as a structure in which the impurity region 3 is connected to the upper electrode of the capacitor. Needless to say, this is obtained.
【0067】実施の形態6.次に、この発明の実施の形
態6について説明する。既に説明した実施の形態1にお
いては導電膜10を構成するストッパ層10bがいずれ
も単層である例を示したが、この実施の形態6では、ス
トッパ層を複数層で構成する場合を示す。この実施の形
態6の半導体装置の構成は図1に示すものに類似してお
り、ストッパ層の構成のみが異なっている。Embodiment 6 FIG. Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment described above, an example in which all of the stopper layers 10b forming the conductive film 10 are a single layer has been described. In the sixth embodiment, a case where the stopper layer is formed of a plurality of layers is described. The configuration of the semiconductor device according to the sixth embodiment is similar to that shown in FIG. 1, and only the configuration of the stopper layer is different.
【0068】導電膜10の形成直後の図を図10(a)
に示す。図10(a)において、符号12dはコンタク
ト(Alコンタクト)形成位置を示しており、また符号
19はPt層19aとSi層19bを含むストッパ層を
それぞれ示している。このPt層19aは200〜40
0Å好ましくは300Å程度の膜厚に、Si層19bは
500〜1000Å好ましくは600Å程度の膜厚とな
るように形成されている。この図に示すように、ストッ
パ層19を積層後、高温熱処理を加えていない段階では
ストッパ層19はPt層19aとSi層19bの2層か
ら構成される。FIG. 10A shows a view immediately after the formation of the conductive film 10.
Shown in In FIG. 10A, reference numeral 12d indicates a contact (Al contact) formation position, and reference numeral 19 indicates a stopper layer including a Pt layer 19a and a Si layer 19b. This Pt layer 19a is 200 to 40
The Si layer 19b is formed to have a thickness of about 0 °, preferably about 300 °, and the thickness of about 500 to 1000 °, preferably about 600 °. As shown in this figure, after the stopper layer 19 is laminated, the stopper layer 19 is composed of two layers, a Pt layer 19a and a Si layer 19b, at a stage where no high-temperature heat treatment is applied.
【0069】また上部電極9は200〜400Å好まし
くは370Å程度の膜厚のPtにより構成し、バリア層
10aは50〜200Å好ましくは75Å程度の膜厚の
Ti(O)Nによって構成し、また密着層10cは50〜
150Å好ましくは75Å程度の膜厚のTiNにより構
成する。The upper electrode 9 is made of Pt having a thickness of about 200 to 400 °, preferably about 370 °. The barrier layer 10a is made of Ti (O) N having a thickness of about 50 to 200 °, preferably about 75 °. Layer 10c is 50-
It is made of TiN having a thickness of 150 °, preferably about 75 °.
【0070】導電膜10を形成後、Alコンタクト12
を形成した段階での、図10(a)の領域Bの拡大図を
図10(b)〜(e)に示す。コンタクトホール12a
内にAlコンタクト12を形成し、その上部にAl配線
(図示せず)をパターニングするまでには少なくとも1
度は加えられる高温熱処理の際にPt層19aとSi層
19bの接合面において両者が反応し、Pt(1 -x)Six
層20(0<x<1)が形成され、ストッパ層19はP
t(1-x)Six層20を含む膜となる。After forming the conductive film 10, the Al contact 12
FIGS. 10B to 10E are enlarged views of the region B in FIG. Contact hole 12a
An Al contact 12 is formed therein, and at least one pattern is formed before an Al wiring (not shown) is patterned thereon.
Both react in the joining surface of the Pt layer 19a and the Si layer 19b during high temperature heat treatment which is applied every time, Pt (1 -x) Si x
A layer 20 (0 <x <1) is formed, and the stopper layer 19
a film containing t (1-x) Si x layer 20.
【0071】このPt(1-x)Six層20がとりうる配置
は4通りあり、半導体装置が完成した時にいずれの構造
となるかは半導体装置の他の構成、その製造方法に依存
し、微妙に変化する。Pt(1-x)Six層20の配置は、
図10(b)に示すように、Pt層19aの一部とSi
層19bの一部が反応し、未反応のPt層19a、Si
層19bに挟まれた状態にPt(1-x)Six層20が形成
されるパターン、図10(c)に示すように、Pt層1
9a全部とSi層19bの一部が反応し、未反応のSi
層19bがPt(1-x)Six層20上に残るパターン、図
10(d)に示すように、Pt層19aの一部とSi層
19b全部が反応し、未反応のPt層19a上にPt
(1-x)Six層20が配置されるパターン、図10(e)
に示すように、Pt層19aとSi層19bの全てが反
応し、Pt(1-x)Six層20のみがストッパ層として形
成されるパターンのうち、いずれかとなる。[0071] The Pt (1-x) Si x layer arrangement 20 can take the There are 4, another configuration of the semiconductor device or the one of the structure when the semiconductor device is completed, depending on the production method, Subtle changes. Arrangement of Pt (1-x) Si x layer 20,
As shown in FIG. 10B, a part of the Pt layer 19a is
Part of the layer 19b reacts, and the unreacted Pt layer 19a, Si
Pattern in a state of being sandwiched between layers 19b Pt (1-x) Si x layer 20 is formed, as shown in FIG. 10 (c), Pt layer 1
9a and a part of the Si layer 19b react, and unreacted Si
Pattern layer 19b is left on Pt (1-x) Si x layer 20, 10 as shown in (d), and the reaction part and the Si layer 19b all of the Pt layer 19a, the unreacted Pt layer 19a on To Pt
(1-x) Pattern in which Six layer 20 is arranged, FIG.
As shown, all of the Pt layer 19a and the Si layer 19b is reacted, Pt (1-x) only Si x layer 20 of the pattern formed as a stopper layer, either.
【0072】最終的に得られる構造が図10(b)〜
(e)のいずれのものとなる場合も、その半導体装置の
製造過程において、実施の形態1の場合と同様にAlコ
ンタクト12を良好な状態に形成することが可能であ
り、コンタクトホールの開口の際にキャパシタを構成す
る上部電極9にまでエッチングが及ぶことを抑制できる
上、キャパシタ電極の膜厚が減少することを抑制でき、
また電極の膜質の劣化を抑制することも可能であり、ス
トッパ層19が最終的にPt(1-x)Six層20を含む構
造となることによる不都合は全くないことが分かる。The structure finally obtained is shown in FIGS.
In either case of (e), the Al contact 12 can be formed in a favorable state in the manufacturing process of the semiconductor device as in the first embodiment, and the opening of the contact hole can be formed. In this case, the etching can be prevented from reaching the upper electrode 9 constituting the capacitor, and the decrease in the thickness of the capacitor electrode can be suppressed.
Further it is also possible to suppress the deterioration of film quality of the electrode, it can be seen no inconvenience due to the stopper layer 19 is a structure that includes a final Pt (1-x) Si x layer 20.
【0073】また、図10においては、導電層10の最
上層に密着層10cを形成した例を示したが、密着層1
0cを形成せずに、導電膜10をバリア層10aとスト
ッパ層19のみから導電膜10を構成することも可能で
ある。ストッパ層19の表面は、図10において示した
ように、Si層19b若しくはPt(1-x)Six層20に
より構成されるため、少なくともSiを含んでおり、上
層に積層されるシリコン酸化膜からなる絶縁膜との密着
性を十分に確保できるためである。FIG. 10 shows an example in which the adhesion layer 10 c is formed on the uppermost layer of the conductive layer 10.
It is also possible to form the conductive film 10 only from the barrier layer 10a and the stopper layer 19 without forming 0c. Surface of the stopper layer 19, as shown in FIG. 10, since it is constituted by a Si layer 19b or Pt (1-x) Si x layer 20 includes at least Si, a silicon oxide film laminated on the upper layer This is because the adhesion to the insulating film made of suffices.
【0074】実施の形態7.次に、この発明の実施の形
態7について説明する。実施の形態7による半導体装置
は、キャパシタを構成する一方の電極と、この電極に電
気的に接続されるAl配線との間に介在させる導電膜1
0の最も良好な組み合わせの一例を示すものであり、半
導体装置の全体的な構造は図1に示すものと類似してい
る。図11(a)は図1中の領域Aの拡大図に相当して
おり、形成直後の高温熱処理を加えていない段階では、
導電膜10はTiSiNからなるバリア層10aと、そ
の上に積層されたPtからなるストッパ層10bと、さ
らに上層に積層されたSiからなる密着層10cの積層
構造をとっている。Embodiment 7 Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. The semiconductor device according to the seventh embodiment includes a conductive film 1 interposed between one electrode forming a capacitor and an Al wiring electrically connected to the electrode.
1 shows an example of the best combination of 0, and the overall structure of the semiconductor device is similar to that shown in FIG. FIG. 11A corresponds to an enlarged view of the region A in FIG. 1, and at the stage immediately after the formation without the high-temperature heat treatment,
The conductive film 10 has a laminated structure of a barrier layer 10a composed of TiSiN, a stopper layer 10b composed of Pt laminated thereon, and an adhesion layer 10c composed of Si further laminated thereon.
【0075】また導電膜10を構成するそれぞれの構成
要素の膜厚は、バリア層10aが100Å、ストッパ層
10bが300Å、密着層10cが600Å程度の膜厚
となるようにし、また導電膜10の下層に配置される上
部電極はPtにより構成し、膜厚370Å程度膜厚とす
る。The thickness of each component constituting the conductive film 10 is such that the barrier layer 10a has a thickness of about 100 °, the stopper layer 10b has a thickness of about 300 °, and the adhesion layer 10c has a thickness of about 600 °. The upper electrode disposed in the lower layer is made of Pt and has a thickness of about 370 °.
【0076】図11(a)のような導電膜10を形成し
た後、Alコンタクト12を形成するまでに、少なくと
も1度の高温熱処理が加えられ、このときストッパ層1
0bを構成するPtと、密着層10cを構成するSiと
が反応し、それらの膜の一部若しくは全部がPt(1-x)
Six層20となる。After the conductive film 10 as shown in FIG. 11A is formed, at least one high-temperature heat treatment is applied before the Al contact 12 is formed.
Pb constituting Ob and Si constituting the adhesion layer 10c react with each other, and a part or all of the film becomes Pt (1-x)
It becomes the Six layer 20.
【0077】図11(a)中の領域Bの半導体装置完成
時の(高温熱処理後の)構造は図11(b)〜(e)に
示すパターンのいずれかとなる。まず図11(b)の場
合は、Ptの一部とSiの一部が反応し、未反応のP
t、Siに挟まれた状態にPt(1-x)Six層20が配置
され、図11(c)の場合は、Pt全部とSiの一部が
反応し、未反応のSiがPt(1-x)Six層20上に残る
状態となり、図11(d)の場合は、Ptの一部とSi
全部が反応し、未反応のPt上にPt(1-x)Six層20
が配置され、図11(e)の場合は、PtとSiの全て
が反応し、Pt(1-x)Six層20のみがストッパ層10
b及び密着層10cに対応する層として形成された状態
となる。The structure of the region B in FIG. 11A when the semiconductor device is completed (after the high-temperature heat treatment) has one of the patterns shown in FIGS. 11B to 11E. First, in the case of FIG. 11B, a part of Pt and a part of Si react, and unreacted P
t, the state of being sandwiched between the Si is Pt (1-x) Si x layer 20 is disposed, in the case of FIG. 11 (c), the response part of the Pt whole and Si, Si unreacted Pt ( 1-x) It remains on the Si x layer 20, and in the case of FIG.
All it reacts, on the unreacted Pt Pt (1-x) Si x layer 20
There is disposed, in the case of FIG. 11 (e), the all Pt and Si reacts, Pt (1-x) Si only x layer 20 is a stopper layer 10
b and a state formed as a layer corresponding to the adhesion layer 10c.
【0078】なお、上記の4通りの構造のうち、最終的
にどの構造となるかは、導電膜10を成膜後、どのよう
な構造を形成して、どのような処理が加えられるかによ
って微妙に変化する。以上、示したように、導電膜10
のバリア層10aを1000Åの厚さのTiSiNで、
ストッパ層10bを300Åの厚さのPtで、密着層1
0cを600Åの厚さのSiにより構成することで、コ
ンタクトホールの開口の際にキャパシタを構成する上部
電極9にまでエッチングが及ぶことを抑制できる上、キ
ャパシタ電極の膜厚が減少することを抑制でき、また電
極の膜質の劣化を抑制することも可能であり、最も良好
な電気特性の半導体装置を得ることが可能である。The final structure among the above four structures depends on what kind of structure is formed after the conductive film 10 is formed and what kind of processing is applied. Subtle changes. As described above, as shown, the conductive film 10
Of the barrier layer 10a of TiSiN having a thickness of 1000
The stopper layer 10b is made of Pt having a thickness of 300 °
By forming 0c with Si having a thickness of 600 °, it is possible to suppress the etching from reaching the upper electrode 9 constituting the capacitor when the contact hole is opened, and to suppress a decrease in the film thickness of the capacitor electrode. It is also possible to suppress deterioration of the film quality of the electrode, and it is possible to obtain a semiconductor device having the best electric characteristics.
【0079】[0079]
【発明の効果】以下に、この発明の各請求項の効果につ
いて記載する。この発明の請求項1による半導体装置
は、Al配線とPtからなるキャパシタ電極との間にバ
リア層、ストッパ層、密着層からなる導電膜を配置する
ことによって、Al配線形成のためのコンタクトホール
開口の際のオーバーエッチングによるキャパシタ電極の
膜厚減少を抑制することができ、また、コンタクトホー
ル内にAlを埋め込んだ後の熱処理の際もAlとPtと
の反応を抑制することができ、良好な電気特性のキャパ
シタを得ることが可能となる。The effects of each claim of the present invention will be described below. In the semiconductor device according to the first aspect of the present invention, a contact hole opening for forming an Al wiring is formed by disposing a conductive film including a barrier layer, a stopper layer, and an adhesion layer between an Al wiring and a capacitor electrode including Pt. In this case, it is possible to suppress a decrease in the thickness of the capacitor electrode due to over-etching, and also to suppress the reaction between Al and Pt during heat treatment after Al is buried in the contact hole. It is possible to obtain a capacitor having electric characteristics.
【0080】また、この発明の請求項2による半導体装
置は、Al配線とPtからなるキャパシタ電極との間に
バリア層、ストッパ層からなる導電膜を配置し、ストッ
パ層として、その上層に積層される層間絶縁膜との密着
性が高いSiを含む導電物質を用いたことによって、層
間絶縁膜との密着性を十分に保った状態とできる。また
Al配線形成のためのコンタクトホール開口の際のオー
バーエッチングによってキャパシタ電極の膜厚減少を抑
制し、コンタクトホール内にAlを埋め込んだ後の熱処
理の際のAlとPtとの反応を抑制することができ、良
好な電気特性のキャパシタを得ることが可能となる。Further, in the semiconductor device according to the second aspect of the present invention, a conductive film including a barrier layer and a stopper layer is disposed between the Al wiring and the capacitor electrode composed of Pt, and the stopper layer is laminated thereon. By using a conductive material containing Si having high adhesion to the interlayer insulating film, a state in which the adhesion to the interlayer insulating film is sufficiently maintained can be obtained. In addition, a reduction in the thickness of the capacitor electrode is suppressed by over-etching at the time of opening a contact hole for forming an Al wiring, and a reaction between Al and Pt during a heat treatment after Al is buried in the contact hole is suppressed. And a capacitor having good electric characteristics can be obtained.
【0081】さらに、この発明の請求項3による半導体
装置は、Al配線とPtからなるキャパシタ電極との間
にバリア層を配置することで、Al配線形成のためのコ
ンタクトホール開口の際のオーバーエッチングによって
キャパシタ電極の膜厚が減少することを抑制でき、ま
た、コンタクトホール内にAlを埋め込んだ後の熱処理
の際もAlとPtとの反応を抑制することができ、良好
な電気特性のキャパシタを得ることが可能となり、さら
に、バリア層を構成する物質は密着層と類似若しくは同
じ物質であるため、層間絶縁膜との密着性も十分に確保
できる。Further, in the semiconductor device according to the third aspect of the present invention, the barrier layer is arranged between the Al wiring and the capacitor electrode made of Pt, so that the over-etching at the time of opening the contact hole for forming the Al wiring. Therefore, the thickness of the capacitor electrode can be prevented from decreasing, and the reaction between Al and Pt can be suppressed even during the heat treatment after the Al is buried in the contact hole. Since the material constituting the barrier layer is similar to or the same as that of the adhesion layer, the adhesion to the interlayer insulating film can be sufficiently ensured.
【0082】また、この発明の請求項4による半導体装
置は、Al配線とPtからなるキャパシタ電極との間に
Si単体からなる密着層を配置することで、その上に積
層される層間絶縁膜との密着性を十分に確保することが
可能であり、AlとPtとを直接密着させることがない
ため、熱処理時におけるAlとPtとの反応を抑制で
き、良好な電気特性のキャパシタを得ることが可能であ
る。Further, in the semiconductor device according to the fourth aspect of the present invention, by disposing an adhesion layer composed of Si alone between the Al wiring and the capacitor electrode composed of Pt, an interlayer insulating film laminated thereon is formed. Can sufficiently secure the adhesion of Al and Pt, so that the reaction between Al and Pt at the time of heat treatment can be suppressed, and a capacitor having good electric characteristics can be obtained. It is possible.
【0083】さらに、この発明の請求項5による半導体
装置は、Al配線とPtからなるキャパシタ電極との間
に、バリア層とエッチングストッパ層及び犠牲反応膜と
しての性質を備えたRuOx(0≦x≦2)からなるス
トッパ層、密着層を順次積層した2層構造の導電膜を配
置したため、バリア層を形成することなく良好な電気特
性のキャパシタ電極を得ることが可能である。Furthermore, in the semiconductor device according to the fifth aspect of the present invention, RuO x (0 ≦ 0) having properties as a barrier layer, an etching stopper layer, and a sacrificial reaction film is provided between the Al wiring and the capacitor electrode made of Pt. Since a two-layer conductive film in which a stopper layer composed of x ≦ 2) and an adhesion layer are sequentially laminated is arranged, a capacitor electrode having good electric characteristics can be obtained without forming a barrier layer.
【0084】また、この発明の請求項6の発明による半
導体装置は、DRAMメモリセルを構成するキャパシタ
のGND電位を給電される側のPtからなる電極(上部
電極)と、この上部電極の上部に接続されるGND電位
のAl配線との接続部に導電膜を介在させることで、熱
処理を加えた場合もPtとAlが互いに反応することな
く、良好な電気特性のキャパシタを得ることが可能であ
り、また、GND電位点に接続される電極を上部電極と
するように配置することで、メモリセルの高集積化が可
能となる。In the semiconductor device according to the sixth aspect of the present invention, an electrode (upper electrode) made of Pt on the side to which the GND potential of the capacitor constituting the DRAM memory cell is supplied, and an upper part of the upper electrode By interposing a conductive film at the connection with the connected Al wiring of the GND potential, Pt and Al do not react with each other even when heat treatment is performed, and a capacitor having good electric characteristics can be obtained. Further, by arranging the electrode connected to the GND potential point as the upper electrode, high integration of the memory cell can be realized.
【0085】さらに、この発明の請求項7の発明による
半導体装置は、DRAMメモリセルを構成するキャパシ
タの一方のソース/ドレイン領域の電位を給電される側
のPtからなる電極(上部電極)と、この上部電極の上
部に接続される一方のソース/ドレイン領域の電位のA
l配線との接続部に導電膜を介在させることで、熱処理
を加えた場合もPtとAlが互いに反応することなく、
良好な電気特性のキャパシタを得ることが可能である。Further, in the semiconductor device according to the present invention, an electrode (upper electrode) made of Pt on the side supplied with the potential of one of the source / drain regions of the capacitor constituting the DRAM memory cell; A of the potential of one source / drain region connected to the upper part of the upper electrode
By interposing a conductive film at the connection with the l wiring, Pt and Al do not react with each other even when heat treatment is applied,
It is possible to obtain a capacitor having good electric characteristics.
【0086】また、この発明の請求項8の発明による半
導体装置は、形成直後の導電膜の構成にPtとSiの積
層構造を含む場合、半導体装置完成までに加えられる熱
処理によってPtとSiが反応し、Pt(1-x)Sixを形
成しても導電膜としての膜質は劣化することなく、Al
配線形成のためのコンタクトホール開口の際のオーバー
エッチングによるキャパシタ電極の膜厚減少を抑制する
ことができ、また、コンタクトホール内にAlを埋め込
んだ後の熱処理の際もAlとPtとの反応を抑制するこ
とができ、良好な電気特性のキャパシタを得ることが可
能となる。In the semiconductor device according to the eighth aspect of the present invention, when the structure of the conductive film immediately after formation includes a laminated structure of Pt and Si, Pt and Si react by heat treatment applied until completion of the semiconductor device. and, Pt (1-x) film quality as a conductive film be formed Si x is without degradation, Al
It is possible to suppress a decrease in the thickness of the capacitor electrode due to over-etching at the time of opening a contact hole for forming a wiring, and to suppress the reaction between Al and Pt even during a heat treatment after embedding Al in the contact hole. Thus, a capacitor having good electric characteristics can be obtained.
【0087】さらに、この発明の請求項9の発明による
半導体装置の製造方法によれば、キャパシタの上部電極
を形成後、バリア層、ストッパ層、密着層を順次積層し
て導電膜を形成するため、この導電膜上に積層された層
間絶縁膜内にコンタクトホールを形成する際に導電膜が
エッチングストッパーとなり、コンタクトホールの底面
下には少なくともバリア層が残る。よってコンタクトホ
ール内にAlを充填後、熱処理を行った場合でもAlと
Ptとの間に介在するバリア層のため、両者が反応する
ことがなく、良好な電気特性のキャパシタを得ることが
可能となる。Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to the ninth aspect of the present invention, after forming the upper electrode of the capacitor, the barrier layer, the stopper layer, and the adhesion layer are sequentially laminated to form the conductive film. When a contact hole is formed in an interlayer insulating film laminated on the conductive film, the conductive film serves as an etching stopper, and at least the barrier layer remains below the bottom of the contact hole. Therefore, even when heat treatment is performed after Al is filled in the contact hole, the barrier layer intervenes between Al and Pt, so that the two do not react with each other, and a capacitor having good electric characteristics can be obtained. Become.
【0088】また、この発明の請求項10による半導体
装置の製造方法によれば、キャパシタの上部電極を形成
後、RuOx(0≦x≦2)からなるストッパ層、密着
層を順次積層して導電膜を形成し、次に、この導電膜上
に積層された層間絶縁膜内にコンタクトホールを形成す
る際に導電膜がエッチングストッパーとなり、コンタク
トホールの底面下には少なくともストッパ層が残る状態
となる。RuOxからなるストッパ層はバリア性を有し
ており、コンタクトホール内にAlを充填後、熱処理を
行った場合でもAlと上部電極を構成するPtとが反応
することがなく、良好な電気特性のキャパシタを得るこ
とが可能となる。According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, after forming the upper electrode of the capacitor, a stopper layer made of RuO x (0 ≦ x ≦ 2) and an adhesion layer are sequentially laminated. A state in which a conductive film is formed, and then the conductive film serves as an etching stopper when a contact hole is formed in an interlayer insulating film laminated on the conductive film, and at least a stopper layer remains under the bottom of the contact hole. Become. The stopper layer made of RuO x has a barrier property. Even when Al is filled in the contact hole and heat treatment is performed, Al and Pt constituting the upper electrode do not react with each other and have good electric characteristics. Can be obtained.
【0089】さらに、この発明の請求項11の発明によ
る半導体装置の製造方法によれば、キャパシタの上部電
極を形成後、バリア層、Siを含むストッパ層を順次積
層して導電膜を形成し、次に、この導電膜上に積層され
た層間絶縁膜内にコンタクトホールを形成する際に導電
膜がエッチングストッパーとなり、コンタクトホールの
底面下には少なくともバリア層が残る状態となるため、
コンタクトホール内にAlを充填後、熱処理を行った場
合でもAlと上部電極を構成するPtとが反応すること
がなく、良好な電気特性のキャパシタを得ることが可能
となり、またストッパ層がSiを含んだ物質から構成さ
れるため、上層のSiO2から構成される層間絶縁膜と
の密着性も十分に確保することが可能となる。Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to the eleventh aspect of the present invention, after forming an upper electrode of a capacitor, a barrier layer and a stopper layer containing Si are sequentially laminated to form a conductive film. Next, when a contact hole is formed in an interlayer insulating film laminated on this conductive film, the conductive film serves as an etching stopper, and at least a barrier layer remains under the bottom of the contact hole.
Even if heat treatment is performed after filling Al into the contact holes, Al and Pt constituting the upper electrode do not react, and a capacitor having good electric characteristics can be obtained. Since it is composed of a substance containing the same, it is possible to sufficiently secure adhesion to an interlayer insulating film composed of an upper layer of SiO 2 .
【0090】また、この発明の請求項12の発明による
半導体装置の製造方法によれば、形成直後の導電膜の構
成にPtとSiの積層構造を含む場合、半導体装置完成
までに加えられる熱処理によってPtとSiが反応し、
Pt(1-x)Sixを形成しても導電膜としての膜質は劣化
することなく、Al配線形成のためのコンタクトホール
開口の際のオーバーエッチングによるキャパシタ電極の
膜厚減少を抑制することができ、また、コンタクトホー
ル内にAlを埋め込んだ後の熱処理の際もAlとPtと
の反応を抑制することができ、良好な電気特性のキャパ
シタを得ることが可能となる。According to the method of manufacturing a semiconductor device of the twelfth aspect of the present invention, when the structure of the conductive film immediately after formation includes a laminated structure of Pt and Si, the heat treatment applied until the completion of the semiconductor device is performed. Pt and Si react,
Pt (1-x) film quality as also the conductive film to form a Si x without degradation, to suppress the decrease in film thickness of the capacitor electrode by over-etching in the contact hole for the Al wiring formation In addition, the reaction between Al and Pt can be suppressed even during the heat treatment after Al is buried in the contact hole, and a capacitor having good electric characteristics can be obtained.
【図1】 この発明の実施の形態1の半導体装置を示す
ものである。FIG. 1 shows a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 この発明の実施の形態1の製造フローを示す
ものである。FIG. 2 shows a manufacturing flow according to the first embodiment of the present invention.
【図3】 この発明の実施の形態1の半導体装置を示す
ものである。FIG. 3 shows a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図4】 この発明の実施の形態1の半導体装置を示す
ものである。FIG. 4 shows a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図5】 この発明の実施の形態1の半導体装置を示す
ものである。FIG. 5 shows a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図6】 この発明の実施の形態2の半導体装置を示す
ものである。FIG. 6 shows a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
【図7】 この発明の実施の形態3の半導体装置を示す
ものである。FIG. 7 shows a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
【図8】 この発明の実施の形態4の半導体装置を示す
ものである。FIG. 8 shows a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図9】 この発明の実施の形態5の半導体装置を示す
ものである。FIG. 9 shows a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.
【図10】 この発明の実施の形態6の半導体装置を示
すものである。FIG. 10 shows a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention.
【図11】 この発明の実施の形態7の半導体装置を示
すものである。FIG. 11 shows a semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention.
【図12】 従来の技術を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a conventional technique.
1.半導体基板 2、11.層間絶縁膜 3.不純物領域 4、12b.コンタクト 5.拡散防止膜 6.下部電極 7.サイドウォール 8.誘電体膜 9.上部電極 10.導電膜 10a.バリア層 10b、10d、19.ストッパ層 10c.密着層 12.Alコンタクト 12a、12c.コンタクトホール 12d.コンタクト形成領域 13、13a.バリアメタル層 14、14a.Al配線 15a.MOSトランジスタ 15b.キャパシタ 16.LOCOS分離膜 17.ゲート絶縁膜 18.ゲート電極 19a.Pt層 19b.Si層 20.Pt(1-x)Six層1. Semiconductor substrate 2, 11. 2. interlayer insulating film Impurity region 4, 12b. Contact 5. Diffusion prevention film 6. Lower electrode 7. Side wall 8. 8. Dielectric film Upper electrode 10. Conductive film 10a. Barrier layer 10b, 10d, 19. Stopper layer 10c. Adhesion layer 12. Al contacts 12a, 12c. Contact hole 12d. Contact formation region 13, 13a. Barrier metal layer 14, 14a. Al wiring 15a. MOS transistor 15b. Capacitor 16. LOCOS separation membrane 17. Gate insulating film 18. Gate electrode 19a. Pt layer 19b. Si layer 20. Pt (1-x) Si x layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 27/04 H01L 27/10 621B 21/822 (72)発明者 藤田 靖 兵庫県伊丹市瑞原四丁目1番地 菱電セミ コンダクタシステムエンジニアリング株式 会社内 (72)発明者 瀧 浩章 兵庫県伊丹市瑞原四丁目1番地 菱電セミ コンダクタシステムエンジニアリング株式 会社内 (72)発明者 柏原 慶一朗 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01L 27/04 H01L 27/10 621B 21/822 (72) Inventor Yasushi Fujita 4-1-1, Mizuhara, Itami-shi, Hyogo Ryoden Semiconductor Corp. System Engineering Co., Ltd. (72) Inventor Hiroaki Taki 4-1-1 Mizuhara, Itami-shi, Hyogo Ryoden Semiconductor System System Co., Ltd. (72) Inventor Keiichiro Kashiwara 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsuishi Electric Co., Ltd.
Claims (12)
とする物質からなる対向電極間に、高誘電体膜若しくは
強誘電体膜を配置したキャパシタを有し、少なくとも上
記対向電極のうち一方の電極と上記一方の電極に対し電
気的に接続されるAl配線との間に、バリア層、ストッ
パ層、密着層が順次積層されてなる導電膜が配置形成さ
れた半導体装置において、上記バリア層は、Ti系、T
iSix系、Ta系、TaSix系、W系、WSix系の
単体及び窒化物、酸化物、酸化窒化物若しくはRuOx
(0≦x≦2)のうちのいずれかから構成され、上記ス
トッパ層は、Pt、Si、Pt(1-x)Six(0<x<
1)、RuOx(0≦x≦2)のうちから選ばれる一つ
の物質からなる単層若しくは上記物質のうちから選ばれ
る少なくとも二つの上記物質の積層から構成され、上記
密着層は、Ti系、TiSix系、Ta系、TaSi
x系、W系、WSix系の単体及び窒化物、Si単体のい
ずれかから構成されることを特徴とする半導体装置。1. A capacitor formed on a semiconductor substrate and having a high-dielectric film or a ferroelectric film disposed between opposing electrodes composed of a substance containing Pt as a main component, wherein at least one of the opposing electrodes is provided. A semiconductor device in which a conductive layer formed by sequentially laminating a barrier layer, a stopper layer, and an adhesion layer is formed between the first electrode and an Al wiring electrically connected to the one electrode; Is Ti-based, T
i Si x system, Ta system, TaSi x type, W type, WSi x system alone and nitrides, oxides, oxynitrides or RuO x
(0 ≦ x ≦ 2) is composed of any of the above stopper layer is, Pt, Si, Pt (1 -x) Si x (0 <x <
1) a single layer of one substance selected from RuO x (0 ≦ x ≦ 2) or a laminate of at least two of the above substances selected from the above substances; , TiSi x system, Ta system, TaSi
x system, W-based, WSi x system alone and nitrides, semiconductor device, characterized in that it consists either of Si alone.
とする物質からなる対向電極間に、高誘電体膜若しくは
強誘電体膜を配置したキャパシタを有し、少なくとも上
記対向電極のうち一方の電極と上記一方の電極に対し電
気的に接続されるAl配線との間に、バリア層、ストッ
パ層が順次積層されてなる導電膜が配置形成された半導
体装置において、上記バリア層は、Ti系、TiSix
系、Ta系、TaSix系、W系、WSix系の単体及び
窒化物、酸化物、酸化窒化物若しくはRuOx(0≦x
≦2)のうちのいずれかから構成され、上記ストッパ層
は、Si、Pt(1-x)Six(0<x<1)のうちのいず
れかの単層の物質、若しくは上記物質のうちから選ばれ
る少なくとも2つの上記物質の積層で構成されることを
特徴とする半導体装置。2. A capacitor formed on a semiconductor substrate and having a high-dielectric film or a ferroelectric film disposed between opposing electrodes composed of a substance containing Pt as a main component, wherein at least one of the opposing electrodes is provided. In a semiconductor device in which a conductive film formed by sequentially laminating a barrier layer and a stopper layer is formed between the first electrode and an Al wiring electrically connected to the one electrode, the barrier layer is formed of Ti System, TiSi x
System, Ta system, TaSi x type, W type, WSi x system alone and nitrides, oxides, oxynitrides, or RuO x (0 ≦ x
≦ 2) is constructed from any of the above stopper layer is, Si, Pt (1-x ) Si x (0 either a single layer material of the <x <1), or of the substance A semiconductor device comprising a stack of at least two of the above substances selected from the group consisting of:
とする物質からなる対向電極間に、高誘電体膜若しくは
強誘電体膜を配置したキャパシタを有し、少なくとも上
記対向電極のうち、他方の電極よりも広い平行面積を有
する一方の電極と上記一方の電極に対し電気的に接続さ
れるAl配線との間に、Ti系、TiSix系、Ta
系、TaSix系、W系、WSix系の単体及び窒化物、
酸化物、酸化窒化物若しくはRuOx(0≦x≦2)の
うちのいずれかから構成されるバリア層を配置すること
を特徴とする半導体装置。3. A capacitor formed on a semiconductor substrate and having a high-dielectric film or a ferroelectric film disposed between opposing electrodes composed of a substance containing Pt as a main component. during respect one electrode and the one electrode with parallel area wider than the other electrode of the electrically connected to the Al wiring, Ti-based, TiSi x system, Ta
System, TaSi x type, W type, WSi x system alone and nitrides,
A semiconductor device comprising a barrier layer made of any one of oxide, oxynitride, and RuO x (0 ≦ x ≦ 2).
とする物質からなる対向電極間に、高誘電体膜若しくは
強誘電体膜を配置したキャパシタを有し、少なくとも上
記対向電極のうち一方の電極と上記一方の電極に対し電
気的に接続されるAl配線との間に、Si単体からなる
密着層を配置することを特徴とする半導体装置。4. A capacitor formed on a semiconductor substrate and having a high-dielectric film or a ferroelectric film disposed between opposing electrodes composed of a substance containing Pt as a main component, wherein at least one of the opposing electrodes is provided. A semiconductor device, wherein an adhesion layer made of Si alone is arranged between the first electrode and the Al wiring electrically connected to the one electrode.
とする物質からなる対向電極間に、高誘電体膜若しくは
強誘電体膜を配置したキャパシタを有し、少なくとも上
記対向電極のうち一方の電極と上記一方の電極に対し電
気的に接続されるAl配線との間に、ストッパ層、密着
層が順次積層されてなる導電膜が配置形成された半導体
装置において、上記ストッパ層は、RuOx(0≦x≦
2)から構成され、上記密着層は、Ti系、TiSix
系、Ta系、TaSix系、W系、WSix系の単体及び
窒化物、Si単体のいずれかから構成されることを特徴
とする半導体装置。5. A capacitor formed on a semiconductor substrate and having a high dielectric film or a ferroelectric film disposed between opposing electrodes composed of a substance containing Pt as a main component, wherein at least one of the opposing electrodes is provided. In a semiconductor device in which a conductive film formed by sequentially stacking a stopper layer and an adhesion layer is formed between an electrode of the first electrode and an Al wiring electrically connected to the one electrode, the stopper layer is made of RuO. x (0 ≦ x ≦
2), wherein the adhesion layer is made of Ti, TiSi x
System, Ta system, TaSi x type, W type, WSi x system alone and nitrides, semiconductor device, characterized in that it consists either of Si alone.
ccess Memory)メモリセルを構成するキャパシタの一方
の電極と、上記一方の電極に電気的に接続され、GND
電位が供給されるAl配線との接続部に介在させること
を特徴とする請求項1、2、5のいずれか一項記載の半
導体装置。6. The conductive film is a DRAM (Dynamic Random A).
ccess Memory) one electrode of a capacitor forming a memory cell and GND electrically connected to the one electrode.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is interposed at a connection portion with an Al wiring to which a potential is supplied.
るキャパシタの一方の電極と、上記メモリセルを構成す
るMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ
の一方のソース/ドレイン電極の電位が供給されるAl
配線との接続部に介在させることを特徴とする請求項
1、2、5のいずれか一項記載の半導体装置。7. The conductive film is formed of an Al electrode to which a potential of one electrode of a capacitor constituting a DRAM memory cell and one source / drain electrode of a MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor constituting the memory cell is supplied.
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is interposed at a connection portion with a wiring.
がそれぞれPt及びSiにより構成される場合、若しく
は上記ストッパ層がPt上にSiが積層された複数層か
ら構成される場合、上記Pt上に上記Siを成膜後、加
えられる熱処理によって、上記Ptと上記Siの一部若
しくは全部が反応しPt(1-x)Six(0<x<1)とな
り、上記導電膜は上記Pt(1-x)Six(0<x<1)を
含む膜となることを特徴とする請求項1、2のいずれか
一項記載の半導体装置。8. When the stopper layer and the adhesion layer constituting the conductive film are respectively composed of Pt and Si, or when the stopper layer is composed of a plurality of layers in which Si is laminated on Pt, after forming the Si to, by heat treatment applied, the Pt and some or all reacted Pt (1-x) of the Si Si x (0 <x < 1) , and the above-mentioned conductive film above Pt ( 1-x) Si x (0 <x < a semiconductor device according to any one of claims 1, 2, characterized in that a film containing 1).
する物質からなるキャパシタの一方の電極上に、バリア
層、ストッパ層、密着層が順次積層されてなる導電膜を
積層する工程、上記導電膜上に積層された層間絶縁膜に
対し、選択的に異方性エッチングを行い、少なくとも上
記導電膜の一部が露出する状態のコンタクトホールを形
成する工程、少なくとも上記コンタクトホール内壁にバ
リアメタル層を介してAlを充填してコンタクトを形成
する工程、上記コンタクトの形成時に上記層間絶縁膜上
に積層されたAlに対してパターニングを行い、上記一
方の電極に電気的に接続するAl配線を形成する工程を
含み、上記導電膜を構成する上記バリア層はTi系、T
iSix系、Ta系、TaSix系、W系、WSix系の
単体及び窒化物、酸化物、酸化窒化物若しくはRuOx
(0≦x≦2)のうちのいずれかから構成し、上記スト
ッパ層はPt、Si、Pt(1-x)Six(0<x<1)、
RuOx(0≦x≦2)のうちから選ばれる一つの物質
からなる単層若しくは上記物質のうちから選ばれる少な
くとも2つの上記物質の積層で構成され、上記密着層は
Ti系、TiSix系、Ta系、TaSix系、W系、W
Six系の単体及び窒化物、Si単体のいずれかから構
成することを特徴とする半導体装置の製造方法。9. A step of laminating a conductive film in which a barrier layer, a stopper layer, and an adhesion layer are sequentially laminated on one electrode of a capacitor formed on a semiconductor substrate and made of a substance containing Pt as a main component; A step of selectively performing anisotropic etching on the interlayer insulating film laminated on the conductive film to form a contact hole in a state where at least a part of the conductive film is exposed; Forming a contact by filling Al through the layer, patterning the Al laminated on the interlayer insulating film at the time of forming the contact, and forming an Al wiring electrically connected to the one electrode. The barrier layer constituting the conductive film is made of Ti-based,
i Si x system, Ta system, TaSi x type, W type, WSi x system alone and nitrides, oxides, oxynitrides or RuO x
(0 ≦ x ≦ 2) constructed from any of the above stopper layer is Pt, Si, Pt (1- x) Si x (0 <x <1),
Is composed of a stack of at least two of said substance selected from among a single-layer or said substance consists of one member selected from among RuO x (0 ≦ x ≦ 2 ), the adhesion layer of Ti-based, TiSi x system , Ta system, TaSi x system, W system, W
Si x system alone and nitrides, a method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that it consists either of Si alone.
とする物質からなるキャパシタの一方の電極上に、スト
ッパ層、密着層が順次積層されてなる導電膜を積層する
工程、上記導電膜上に積層された層間絶縁膜に対し、選
択的に異方性エッチングを行い、少なくとも上記導電膜
の一部が露出する状態のコンタクトホールを形成する工
程、少なくとも上記コンタクトホール内壁にバリアメタ
ル層を介してAlを充填してコンタクトを形成する工
程、上記コンタクトの形成時に上記層間絶縁膜上に積層
されたAlに対してパターニングを行い、上記一方の電
極に対して電気的に接続されたAl配線を形成する工程
を含み、上記導電膜のうち上記ストッパ層はRuO
x(0≦x≦2)から構成し、上記密着層はTi系、T
iSix系、Ta系、TaSix系、W系、WSix系の
単体及び窒化物、Si単体のいずれかから構成すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。10. A step of stacking a conductive film in which a stopper layer and an adhesion layer are sequentially stacked on one electrode of a capacitor formed on a semiconductor substrate and made of a substance containing Pt as a main component, Selectively performing anisotropic etching on the inter-layer insulating film laminated in order to form a contact hole in which at least a part of the conductive film is exposed, at least through a barrier metal layer on the inner wall of the contact hole. Forming a contact by filling the contact with Al, patterning the Al laminated on the interlayer insulating film at the time of forming the contact, and forming an Al wiring electrically connected to the one electrode. Forming a stopper, wherein the stopper layer of the conductive film is made of RuO
x (0 ≦ x ≦ 2), and the adhesion layer is made of Ti,
i Si x system, Ta system, TaSi x type, W type, WSi x system alone and nitrides, a method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that it consists either of Si alone.
とする物質からなるキャパシタの一方の電極上に、バリ
ア層、ストッパ層が順次積層されてなる導電膜を積層す
る工程、上記導電膜上に積層された層間絶縁膜に対し、
選択的に異方性エッチングを行い、少なくとも上記導電
膜の一部が露出する状態のコンタクトホールを形成する
工程、少なくとも上記コンタクトホール内壁にバリアメ
タル層を介してAlを充填してコンタクトを形成する工
程、上記コンタクトの形成時に上記層間絶縁膜上に積層
されたAlに対してパターニングを行い、上記一方の電
極に対して電気的に接続されたAl配線を形成する工程
を含み、上記導電膜のうち上記バリア層はTi系、Ti
Six系、Ta系、TaSix系、W系、WSix系の単
体及び窒化物、酸化物、酸化窒化物若しくはRuO
x(0≦x≦2)のうちのいずれかから構成し、上記ス
トッパ層はSi、Pt(1-x)Six(0<x<1)のうち
から選ばれる一つの物質からなる単層、若しくは上記物
質のうちから選ばれる少なくとも2つの上記物質の積層
で構成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。11. A step of laminating a conductive film in which a barrier layer and a stopper layer are sequentially laminated on one electrode of a capacitor formed on a semiconductor substrate and made of a substance containing Pt as a main component, For the interlayer insulating film laminated on
A step of selectively performing anisotropic etching to form a contact hole in which at least a part of the conductive film is exposed, and forming a contact by filling at least an inner wall of the contact hole with Al via a barrier metal layer Patterning the Al laminated on the interlayer insulating film at the time of forming the contact, and forming an Al wiring electrically connected to the one electrode; The barrier layer is made of Ti-based, Ti
Si x system, Ta system, TaSi x type, W type, WSi x system alone and nitrides, oxides, oxynitrides or RuO
constructed from any of x (0 ≦ x ≦ 2) , the stopper layer is Si, single layer made of one material selected from among Pt (1-x) Si x (0 <x <1) Or a stacked structure of at least two of the above substances selected from the above substances.
層がそれぞれPt及びSiにより構成される場合、若し
くは上記ストッパ層がPt上にSiが積層された複数層
から構成される場合、上記Pt上に上記Siを成膜後、
加えられる熱処理によって、上記Ptと上記Siの一部
若しくは全部が反応しPt(1-x)Six(0<x<1)と
なり、上記導電膜は上記Pt(1-x)Six(0<x<1)
を含む膜となることを特徴とする請求項9、11のいず
れか一項記載の半導体装置の製造方法。12. The method according to claim 1, wherein the stopper layer and the adhesion layer constituting the conductive film are each composed of Pt and Si, or the stopper layer is composed of a plurality of layers in which Si is laminated on Pt. After the above Si is formed,
By thermal treatment applied, a part or all of the Pt and the Si reacts Pt (1-x) Si x (0 <x <1) , and the above-mentioned conductive film above Pt (1-x) Si x (0 <X <1)
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the film is a film containing:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9060800A JPH10256503A (en) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | Semiconductor device and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9060800A JPH10256503A (en) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | Semiconductor device and its manufacture |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10256503A true JPH10256503A (en) | 1998-09-25 |
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ID=13152771
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9060800A Pending JPH10256503A (en) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | Semiconductor device and its manufacture |
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---|---|
JP (1) | JPH10256503A (en) |
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- 1997-03-14 JP JP9060800A patent/JPH10256503A/en active Pending
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