(57)【要約】【課題】  半導体装置が仮に大電力用半導体のように大型のものであっても、基板上へのシリコン析出を適切に果たすことができる半導体装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】  拡散層２が形成されたシリコン基板３上に、開口部４が形成された絶縁膜５を設け、絶縁膜５上に、シリコン含有量が半導体装置１の金属配線層形成以降の製造工程で印加される最高温度で（４５０℃程度）での固溶限以上とされたアルミニウム合金膜からなる第１の電極層６が、開口部４を通して拡散層２に接続されるように形成され、第１の電極層６上に、純シリコン膜からなる第２の電極層７が形成され、第２の電極層７上に、純アルミニウム膜からなる第３の電極層８が形成されて、半導体装置１が構成されている。拡散層２のシリコンが第１の電極層６に固溶していくことがなく、かつ、第１の電極層６中の過剰のシリコンが第２の電極層７の界面に析出することから、拡散層２上へのシリコンの析出を大きく抑制できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部が形成された絶縁膜を半導体基板上に設け、該半導体基板に備えられている拡散層に前記開口部を通して接続される金属配線部を前記絶縁膜上に設けた半導体装置において、
前記金属配線部は、シリコン含有量が前記半導体装置の金属配線層形成以降の製造工程で印加される最高温度での固溶限以上とされたアルミニウム合金膜からなり、前記開口部を通して前記拡散層に接続されるように前記絶縁膜上に形成される第1金属配線層と、
シリコン又はシリコンを主成分とする合金からなり、前記第1金属配線層上に形成される第２金属配線層と、
アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする合金からなり、前記第２金属配線層上に形成される第３金属配線層と、から構成されることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第２金属配線層及び前記第３金属配線層について、両者を合わせたシリコン含有量が前記半導体装置の金属配線層形成以降の製造工程で印加される最高温度での固溶限以上とされていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
開口部が形成された絶縁膜を半導体基板上に設け、該半導体基板に備えられている拡散層に前記開口部を通して接続される金属配線部を前記絶縁膜上に設けた半導体装置の製造方法において、
前記金属配線部は、シリコン含有量が前記半導体装置の金属配線層形成以降の製造工程で印加される最高温度での固溶限以上とされたアルミニウム合金膜からなり、前記開口部を通して前記拡散層に接続されるように前記絶縁膜上に形成される第1金属配線層と、シリコン又はシリコンを主成分とする合金からなり、前記第1金属配線層上に形成される第２金属配線層と、アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする合金からなり、前記第２金属配線層上に形成される第３金属配線層と、から構成され、
前記開口部を通して前記拡散層に接続されるように前記絶縁膜上に第1金属配線層を形成する第1金属配線層形成工程と、
前記第1金属配線層上に第２金属配線層を形成する第２金属配線層形成工程と、
前記第２金属配線層上に第３金属配線層を形成する第３金属配線層形成工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第２金属配線層及び前記第３金属配線層について、両者を合わせたシリコン含有量が前記半導体装置の金属配線層形成以降の製造工程で印加される最高温度での固溶限以上とされていることを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置の一例（以下、便宜上、第１従来例という。）として、特許文献１に示されるものがある。特許文献１の半導体装置は、半導体基板に拡散層を形成し、拡散層を含む半導体基板上に、絶縁膜及び多結晶シリコン膜をこの順に形成し、絶縁膜と多結晶シリコン膜とをエッチングして接続穴を形成し、さらに、拡散層の接続穴の内側部分及び多結晶シリコン膜に重なるように、例えばシリコンを０．５〜２．０重量％含むアルミニウムシリコン合金からなる配線金属を形成している。
【０００３】
また、従来の半導体装置の他の例（以下、便宜上、第２従来例という。）として、特許文献２に示されるものがある。特許文献２の半導体装置は、基板上に絶縁層を形成し、該絶縁層に前記基板を露出させるコンタクトホールを形成し、前記基板のコンタクトホールによって露出された部分に拡散領域を形成し、前記絶縁層上に第１金属配線層及び第２金属配線層を形成している。そして、この第１金属配線層は、アルミニウムＡｌ、金Ａｕ、銀Ａｇ、銅Ｃｕ、或いは錫Ｓｎなどの導電性金属をシリコンが０．５〜３重量％程度含有されるように厚さ０．０５〜０．４μｍ程度に蒸着して形成し、前記第２金属配線層は、第１金属配線層と同一な導電性金属をシリコンが含有されないように厚さ０．０５〜２μｍ程度に蒸着して形成するようにしている。
【特許文献１】特開平１−２３８０１３号公報
【特許文献２】特開平１０−２８４４３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した第１従来例では、コンタクトホールのサイズが大きかったり、コンタクトホール領域の面積が多くて多結晶シリコン領域を大きくできない場合には、多結晶シリコン上へのシリコン析出が少なくなり、余剰のシリコンが拡散層上に析出することになる。
【０００５】
このような現象の発生は、配線金属（アルミニウムシリコン合金）中の過剰なシリコンがシリコン上にエピタキシャル成長することにより発生するが、シリコン基板以外のエピタキシャル成長するための核が少なくなると、その分だけ、シリコン基板上に成長することに起因するものである。
【０００６】
また、半導体装置がMOS型集積回路などの場合は、チップ面積の数％〜１０数％がコンタクトホール領域で、コンタクトホールサイズも微小であるため、それ以外の領域（＝層間絶縁膜上）にエピタキシャル成長の核となる大面積の多結晶シリコン層を形成することができるので、過剰なシリコンのほとんどを多結晶シリコン上に析出させることができる。
【０００７】
しかし、半導体装置が大電力用半導体である場合、チップ面積の大半がコンタクト領域で、そのサイズも非常に大きいため、エピタキシャル成長の核となる多結晶シリコンの面積を大きくすることは困難である。このため、アルミニウム合金中の過剰なシリコンのほとんどが拡散層上（ひいては基板上）に大きく成長することになってしまう。
【０００８】
また、開口部（コンタクトホール、接続穴）が形成された絶縁膜を半導体基板上に設け、該半導体基板に備えられている拡散層に前記開口部を通して接続される金属配線部を前記絶縁膜上に設けた半導体装置では、半導体基板へのシリコンの析出を極力抑えることが望まれている。そして、上述した第２従来例についても、半導体基板へのシリコンの析出の抑制を図ることが望まれているのが実情であった。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、半導体装置が仮に大電力用半導体のように大型のものであっても、基板上へのシリコン析出を適切に果たすことができる半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の発明は、開口部が形成された絶縁膜を半導体基板上に設け、該半導体基板に備えられている拡散層に前記開口部を通して接続される金属配線部を前記絶縁膜上に設けた半導体装置において、前記金属配線部は、シリコン含有量が前記半導体装置の金属配線層形成以降の製造工程で印加される最高温度での固溶限以上とされたアルミニウム合金膜からなり、前記開口部を通して前記拡散層に接続されるように前記絶縁膜上に形成される第1金属配線層と、シリコン又はシリコンを主成分とする合金からなり、前記第1金属配線層上に形成される第２金属配線層と、アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする合金からなり、前記第２金属配線層上に形成される第３金属配線層と、から構成されることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の半導体装置において、前記第２金属配線層及び前記第３金属配線層について、両者を合わせたシリコン含有量が前記半導体装置の金属配線層形成以降の製造工程で印加される最高温度での固溶限以上とされていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、開口部が形成された絶縁膜を半導体基板上に設け、該半導体基板に備えられている拡散層に前記開口部を通して接続される金属配線部を前記絶縁膜上に設けた半導体装置の製造方法において、前記金属配線部は、シリコン含有量が前記半導体装置の金属配線層形成以降の製造工程で印加される最高温度での固溶限以上とされたアルミニウム合金膜からなり、前記開口部を通して前記拡散層に接続されるように前記絶縁膜上に形成される第1金属配線層と、シリコン又はシリコンを主成分とする合金からなり、前記第1金属配線層上に形成される第２金属配線層と、アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする合金からなり、前記第２金属配線層上に形成される第３金属配線層と、から構成され、前記開口部を通して前記拡散層に接続されるように前記絶縁膜上に第1金属配線層を形成する第1金属配線層形成工程と、前記第1金属配線層上に第２金属配線層を形成する第２金属配線層形成工程と、前記第２金属配線層上に第３金属配線層を形成する第３金属配線層形成工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の半導体装置の製造方法において、前記第２金属配線層及び前記第３金属配線層について、両者を合わせたシリコン含有量が前記半導体装置の金属配線層形成以降の製造工程で印加される最高温度での固溶限以上とされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１から４に記載の発明によれば、第１金属配線層が、シリコン含有量が前記半導体装置の金属配線層形成以降の製造工程で印加される最高温度での固溶限以上とされたアルミニウム合金膜からなるので、拡散層のシリコンが第１金属配線層に固溶していくことがなく、かつ、第２金属配線層が第１金属配線層からのシリコンをアルミニウム又はアルミニウムを主成分とする合金からなる第３金属配線層中へ固溶させるので、拡散層上へのシリコンの析出を大きく抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施の形態を図１に基いて説明する。
この一実施の形態では、図１（Ａ）〜（Ｄ）の順に、製造処理が進められ、この製造処理により、図１（Ｄ）に示す半導体装置１が、得られるようになっている。
【００１５】
この一実施の形態では、まず、図１（Ａ）に示すように、拡散層２が形成されたシリコン基板３（半導体基板）上に、開口部４が形成されるシリコン酸化膜からなる絶縁膜５（層間絶縁膜）を設ける。
次に、絶縁膜５上に、第１の電極層６（第1金属配線層）が、開口部４を通して拡散層２に接続されるように形成される（第1金属配線層形成工程）。第１の電極層６は、膜厚が１μｍで、シリコン含有量がこの半導体装置１の金属配線層形成以降の製造工程で印加される最高温度（この実施の形態では４５０℃程度）での固溶限以上〔質量百分率で１％〕のアルミニウム合金膜とされている。なお、本実施の形態では、シリコン含有量が質量百分率で１％である場合を例にしたが、半導体装置１の金属配線層形成以降の製造工程で印加される最高温度（この実施の形態では４５０℃程度）での固溶限以上であれば、これ（質量百分率で１％）に限らず、例えば質量百分率で１〜２％としてもよい。
この場合、開口部４の径寸法は５μｍ以上に形成されていてもよい。
【００１６】
次に、図１（Ｂ）に示すように、第１の電極層６上に、純シリコン膜からなる第２の電極層７（第２金属配線層）を形成する（第２金属配線層形成工程）。第２の電極層７は、膜厚が５０ｎｍとされている。
次に、図１（Ｃ）に示すように、第２の電極層７上に、純アルミニウム膜からなる第３の電極層８（第３金属配線層）を形成する（第３金属配線層形成工程）。第３の電極層８は、膜厚が４μｍとされる。
本実施の形態では、第２の電極層７及び第３の電極層８について、両者を合わせたシリコン含有量が本半導体装置１の金属配線層形成以降の製造工程で印加される最高温度（この実施の形態では４５０℃程度）での固溶限以上とされている。
【００１７】
次に、図１（Ｄ）に示すように、第１、第２、第３の電極層６，７，８についてホトリソグラフィ及びエッチング技術を用いたエッチング処理を行う〔例えば第１、第２、第３の電極層６，７，８における図１（Ｄ）の左右側部分を対象にしてエッチングを行う〕ことにより、第１、第２、第３の電極層６，７，８のうち、半導体装置１を構成する上で必要とされる部分〔例えば図１（Ｄ）の左右方向中央側部分〕（当該部分が、本実施の形態で金属配線部１０を構成する。）を残して、半導体装置１を得るようにしている。
【００１８】
上述したように構成される半導体装置１では、上述した電極層（電極膜）形成工程及びその後の製造工程において、第１、第２、第３の電極層６，７，８は以下のように、相互に反応していく。
すなわち、第１の電極層６は、シリコン含有量が半導体装置１の金属配線層形成以降の製造工程で印加される最高温度での固溶限以上のアルミニウム合金膜とされており、第１の電極層６中に固溶限以上のシリコンが含まれているため、拡散層２のシリコンが第１の電極層６に固溶していくことはない。さらに、第１の電極層６中の過剰のシリコンは、拡散層２上でなく第２の電極層７（純シリコン膜）の界面に析出して行く。このように拡散層２のシリコンが第１の電極層６に固溶していくことがなく、これに加えて、第１の電極層６中の過剰のシリコンが第２の電極層７の界面に析出することから、拡散層２上へのシリコンの析出は少なくなる。
【００１９】
一方、第２の電極層７（シリコン膜）のシリコンは、この第２の電極層７の上方に形成されている第３の電極層８（純アルミニウム膜）に固溶限まで固溶していく。
換言すれば、第１、第２、第３の電極層６，７，８の全体（電極膜全体）で見た場合、第２の電極層７（シリコン層）が、固溶限以上の第１の電極層６（アルミニウムシリコン層）から過剰なシリコンをその界面に析出させ（吸出し）、さらにその析出したシリコンを上層の第３の電極層８（アルミニウムシリコン膜）中へ固溶させていくことになる。このため、第１、第２、第３の電極層６，７，８の全体（電極膜全体）でのシリコン濃度がバランスすることとなり、結果として、拡散層２上に析出するシリコンの大きさや量を抑制することができる。すなわち、第１の電極層６の上層（純シリコン膜からなる第２の電極層７）全面にシリコンが存在することにより、第１の電極層６の下層（シリコン基板３）の拡散層２以外に、大面積のシリコン析出のための核をつくることになり、これに伴い拡散層２上へのシリコンの析出を効果的に防止することができる。
【００２０】
そして、このようにして得られた半導体装置１は、拡散層２のシリコンが第１の電極層６に固溶していくことがなく、かつ、第１の電極層６中の過剰のシリコンが第２の電極層７の界面に析出することから、拡散層２上へのシリコンの析出を大きく抑制できるので、当該半導体装置１が仮に大電力用半導体のように大型のものであっても、拡散層２上に析出するシリコンの量を確実に少なくすることができる。
【００２１】
また、本実施の形態の半導体装置１では、上述したように拡散層２のシリコンが第１の電極層６に固溶していくことがなく、かつ、第１の電極層６中の過剰のシリコンが第２の電極層７の界面に析出することから、拡散層２上へのシリコンの析出を大きく抑制でき、上述した第２従来例に比して、シリコン基板３上へのシリコンの析出抑制をより適切に行うことができる。
【００２２】
上記実施の形態では、第２の電極層７が純シリコン膜からなる場合を例にしたが、本発明はこれに限らず、シリコンを主成分としＡｌなどを含む合金としてもよい。
また、本実施の形態では第３の電極層８が純アルミニウム膜からなる場合を例にしたが、本発明はこれに限らず、シリコンを含むＡｌ合金としてもよい。
【００２３】
また、本実施の形態では、第２の電極層７及び第３の電極層８について、両者を合わせたシリコン含有量が本半導体装置１の金属配線層形成以降の製造工程で印加される最高温度（この実施の形態では４５０℃程度）での固溶限以上とされている場合を例にしたが、本発明は、これに限らず、第２金属配線層がシリコン又はシリコンを主成分とする合金からなり、かつ、第３金属配線層がアルミニウム又はアルミニウムを主成分とする合金からなれば、第２の電極層７及び第３の電極層８について、両者を合わせたシリコン含有量が本半導体装置の金属配線層形成以降の製造工程で印加される最高温度（例えば４５０℃程度）での固溶限度未満であってもよい。
また、本実施の形態では、第１の電極層６は、膜厚が１μｍであり、第２の電極層７は、膜厚が５０ｎｍであり、第３の電極層８は、膜厚が４μｍである場合を例にしたが、本発明はこれに限られず、それぞれの膜厚を他の数値に設定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る半導体装置の製造方法を模式的に示す工程図である。
【符号の説明】
【００２５】
１…半導体装置、２…拡散層、３…シリコン基板（半導体基板）、４…開口部、５…絶縁膜、６…第１の電極層（第1金属配線層）、７…第２の電極層（第２金属配線層）、８…第３の電極層（第３金属配線層）、１０…金属配線部。
【図１】
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