(57)【要約】【目的】半導体装置の配線接続部において、Ａｌメタルである下部配線電極とＡｕである上部配線電極との合金化による抵抗の増大を抑制する。【解決手段】第一導電性剥離防止膜２１及びバリアメタル層２３を、層間絶縁膜２５を形成する前に、下部配線電極１３の平坦な上側表面上に形成する。この結果、第一導電性剥離防止膜及びバリアメタル層は、薄層化することなく均一な膜厚で形成される。従って、下部配線電極と上部配線電極３１とを隔てるバリアメタル層の機能が効果的に発揮される。【選択図】図２
2007173374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地の上側表面上に、該下地の表面領域として形成されている導電層と接触して設けられた、Ａｌメタルの下部配線電極と、
該下部配線電極の平坦面である上側表面に、順次積層されて設けられた第一導電性剥離防止膜及びバリアメタル層と、
前記下部配線電極、前記第一導電性剥離防止膜及び前記バリアメタル層の積層体を含めた前記下地の上側表面の全体を覆うように設けられた層間絶縁膜と、
該層間絶縁膜の、前記下部配線電極の直上となる箇所の上側表面から前記バリアメタル層の上側表面まで、貫通するように開けられたコンタクトホールと、
該コンタクトホール内に露出している前記バリアメタル層の露出面と、前記コンタクトホールの内壁面と、前記層間絶縁膜の、前記コンタクトホールの周りを囲む周辺表面領域とを覆うように設けられた第二導電性剥離防止膜と、
該第二導電性剥離防止膜上に、該第二導電性剥離防止膜と接触して設けられた、Ａｕの上部配線電極と
を具えることを特徴とする半導体装置の配線接続構造。
【請求項２】
前記下地が、基板と、該基板上に設けられた窒化ガリウム層と、該窒化ガリウム層上に設けられた窒化アルミニウムガリウム層とで構成される高電子移動度トランジスタ構造の積層体であり、前記導電層が前記窒化アルミニウムガリウム層であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の配線接続構造。
【請求項３】
下地の上側表面上に、該下地の表面層として形成されている導電層と接触させて、Ａｌメタルの下部配線電極を形成する第１工程と、
該下部配線電極の上側の、平坦な表面上に第一導電性剥離防止膜を形成する第２工程と、
該第一導電性剥離防止膜の上側の表面上にバリアメタル層を形成する第３工程と、
前記下部配線電極と前記第一導電性剥離防止膜と前記バリアメタル層とからなる積層体を含む前記下地の上側表面の全面上に層間絶縁膜を形成する第４工程と、
該層間絶縁膜の上側表面から前記バリアメタル層の上側表面に達する深さで、前記下部配線電極の直上となる箇所に、コンタクトホールを形成する第５工程と、
該コンタクトホール内の前記バリアメタル層の露出面と、前記コンタクトホールの内壁面と、前記層間絶縁膜の、前記コンタクトホールの周りを囲む周辺表面領域に第二導電性剥離防止膜を形成する第６工程と、
該第二導電性剥離防止膜の上側表面にＡｕの上部配線電極を形成する第７工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の配線接続構造の形成方法。
【請求項４】
前記第１工程において、基板と、該基板上に設けられた窒化ガリウム層と、該窒化ガリウム層上に設けられた窒化アルミニウムガリウム層とで構成される高電子移動度トランジスタ構造の積層体であり、前記導電層が前記窒化アルミニウムガリウム層である前記下地を用意することを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の配線接続構造の形成方法。
【請求項５】
前記第１工程と第２工程との間に、該第１工程で得られた構造体に対し、高温アニールを行う工程を含むことを特徴とする請求項３または４に記載の半導体装置の配線接続構造の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体装置における下部配線電極と上部配線電極とを接続する配線接続部の構造、特に、抵抗の増大を抑制するように工夫された配線接続部に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ａｌメタルを材料とした下部配線電極とＡｕを材料とした上部配線電極とを接続する際、この接続部でＡｌ−Ａｕの合金化が起こると、パープルプレイグ（Ｐｕｒｐｌｅ  Ｐｌａｇｕｅ）と呼ばれる合金層が発生する。パープルプレイグは、Ａｌ及びＡｕと比べて電気伝導度が小さいため、Ａｌ−Ａｕの合金化が起こると接続部の抵抗が増大してしまう。
【０００３】
Ａｌ下部配線電極とＡｕ上部配線電極との配線接続部を具える半導体装置の一例として、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）構造の半導体装置がある。このＨＥＭＴの一例として、基板上に窒化ガリウム（ＧａＮ）層及び窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）層を順次形成して得られるＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴと称する半導体装置が提案されている（非特許文献１）。この従来のＨＥＭＴ半導体の場合では、下部配線電極であるＡｌメタルを合金化することによって、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ層との間において良好なオーミック接触特性を実現させる。このため、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴ半導体装置の場合においては、下部配線電極として、Ａｌメタルを用いることが必要であるため、パープルプレイグによる接続部の抵抗の増大が、特に顕著である。
【０００４】
このＡｌ−Ａｕの合金化を防ぐ方法として、従来から、下部配線電極と上部配線電極との間にバリアメタル層を形成する技術が知られている（非特許文献２）。以下、下部配線電極と上部配線電極との間にバリアメタル層を有するＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴ半導体装置の、従来周知の製造プロセスについて図３を参照して簡単に説明する。
【０００５】
まず、基板１０１と、この基板１０１上に設けた窒化ガリウム層（以下、ＧａＮ層と称する）１０３と、この窒化ガリウム層１０３上に設けた窒化アルミニウムガリウム層（以下、ＡｌＧａＮ層と称する）１０５とで構成されるＨＥＭＴ構造を有する下地１０７上に、Ａｌメタルの下部配線電極１０９を形成する。次いで、層間絶縁膜１１１を形成する。この層間絶縁膜１１１の、下部配線電極１０９と上部配線電極との接続部となる箇所にコンタクトホール１１３を形成する。次に、コンタクトホール１１３内の下部配線電極１０９表面、コンタクトホール１１３の内壁面、及び層間絶縁膜１１１上の、コンタクトホール１１３の周辺表面領域にＴｉ（チタン）膜１１５及びＰｔ（プラチナ）膜１１７を順次形成する。次に、これらＴｉ膜１１５及びＰｔ膜１１７からなる層上に、Ａｕの上部配線電極１１９を形成する。
【０００６】
ここで、上記のプロセスにより製造された半導体素子の配線接続構造においては、Ｐｔ膜１１７は、バリアメタル層として機能し、及びＴｉ膜１１５は、層間の剥離を防止する導電性剥離防止膜としての機能を果たす。
【０００７】
また、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴ半導体装置の場合においては、Ａｌメタルである下部配線電極１０９を形成した後、任意の製造段階で、良好なオーミック接触特性を実現するために５００℃以上の高温アニールを行う。
【非特許文献１】Ｑ．Ｚ．Ｌｉｕ，ｅｔ  ａｌ“Ｓｔｕｄｙ  ｏｆ  ｃｏｎｔａｃｔ  ｆｏｍａｔｉｏｎ  ｉｎ  ＡｌＧａＮ／ＧａＮ  ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ”Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．７１，ｎｏ．１２，ｐ１６５８，１９９７．
【非特許文献２】信学技報ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ  ＲＥＰＯＲＴ ＯＦ ＩＥＩＣＥ ＥＤ２００１−２００．ＭＷ２００１−１５５．ＩＣＤ２００１−１９７（２００２−０１）ｐ１９〜２５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、コンタクトホール形成後にＴｉ膜、Ｐｔ膜、及びＡｕ膜を形成すると、コンタクトホールの内壁面において、Ｔｉ膜、Ｐｔ膜、及びＡｕ膜が非常に薄く形成されるという現象が起きる（図３中のａで示す）。これは、コンタクトホールの内壁面とコンタクトホール内の下部配線電極表面とでＴｉ膜及びＰｔ膜の堆積率が異なることに起因して起こる。ここで、コンタクトホールの内壁面に対するコンタクトホール内の下部配線電極表面との堆積率を段差被覆率と呼ぶ。コンタクトホールの内壁面において、Ｐｔ膜が段差被覆率の低下によって薄く形成され、このＴｉ膜及びＰｔ膜が薄く形成された部分でＡｌ−Ａｕの合金化が進行してしまう。このため、上述した従来周知の構成では、Ａｌ−Ａｕの合金化を完全には防ぐことができない。
【０００９】
特にＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴ半導体装置の場合は、高温でアニールを行うことによって、下部配線電極であるＡｌメタルを合金化し、下部配線電極とＡｌＧａＮ／ＧａＮ層との間において良好なオーミック接触特性を得る。従って、下部配線電極として、Ａｌメタルを用いることが必須である。
【００１０】
このため、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴ半導体装置の場合は、Ａｌ−Ａｕの合金化が特に顕著な問題となっている。Ａｌ−Ａｕの合金化が進行してしまうと、パープルプレイグが発生するため接続部の抵抗が増大し、そのために、良好なオーミック接触特性が得られない。
【００１１】
この発明の目的は、配線接続構造にパープルプレイグを含まず、かつ良好なオーミック接触特性を有する半導体装置の配線接続構造、及びその形成方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そこで、上述の目的の達成を図るため、この発明の第１の要旨によれば、半導体装置の配線接続構造は以下のような特徴を有している。
【００１３】
すなわち、この発明の配線接続構造によれば、まず、下地の上側表面上にＡｌメタルの下部配線電極が設けられている。この下部配線電極は、下地の表面領域として形成されている導電層と接触して設けられている。この下部配線電極の表面は、平坦であって、この平坦面上に、第一導電性剥離防止膜とバリアメタル層とがこの順に積層されて設けられている。更に、これら下部配線電極、第一導電性剥離防止膜及びバリアメタル層の積層体を含めた下地の上側表面の全体を覆う層間絶縁膜が設けられている。この層間絶縁膜には、下部配線電極の直上となる箇所に、その上側表面からバリアメタル層の上側表面まで貫通するコンタクトホールが開けられている。更に、このコンタクトホール内に露出しているバリアメタル層の露出面と、コンタクトホールの内壁面と、層間絶縁膜の、コンタクトホールの周りを囲む周辺表面領域とを覆う第二導電性剥離防止膜が設けられている。この第二導電性剥離防止膜上には、この第二導電性剥離防止膜と接触してＡｕの上部配線電極が設けられている。
【００１４】
また、この発明の第２の要旨によれば、上述の半導体装置の配線接続構造の形成方法は、以下の第１工程から第７工程までの各工程を含む。
【００１５】
すなわち、第１工程では、下地の上側表面上に、下地の表面層として形成されている導電層と接触させて、Ａｌメタルの下部配線電極を形成する。
【００１６】
第２工程では、下部配線電極の上側の、平坦な表面上に第一導電性剥離防止膜を形成する。
【００１７】
第３工程では、第一導電性剥離防止膜の上側の表面上にバリアメタル層を形成する。
【００１８】
第４工程では、下部配線電極と第一導電性剥離防止膜とバリアメタル層とからなる積層体を含む下地の上側表面の全面上に層間絶縁膜を形成する。
【００１９】
第５工程では、層間絶縁膜の上側表面からバリアメタル層の上側表面に達する深さで、下部配線電極の直上となる箇所に、コンタクトホールを形成する。
【００２０】
第６工程では、コンタクトホール内のバリアメタル層の露出面、コンタクトホールの内壁面と、層間絶縁膜の、コンタクトホールの周りを囲む周辺表面領域に第二導電性剥離防止膜を形成する。
【００２１】
第７工程では、この第二導電性剥離防止膜の上側表面にＡｕの上部配線電極を形成する。
【００２２】
この発明の実施に当たり、好ましくは、下地を基板と、この基板上に設けた窒化ガリウム（ＧａＮ）層と、このＧａＮ層上に設けた窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）層とで構成される高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）構造の積層体とするのがよい。
【００２３】
その場合には、表面領域の導電層は、ＡｌＧａＮ層で構成される。
【００２４】
更に、この発明の実施に当たり、好ましくは、上述した第１及び第２工程の間に、第１工程で得られた構造体に対し、高温アニールを行うのがよい。
【発明の効果】
【００２５】
第１の要旨に係る配線接続構造によれば、第一の被覆層及びバリアメタル層が、表面が段差のない平坦な下部配線電極の直上表面に形成されている。このため、下部配線電極上に形成された第一導電性剥離防止膜及びバリアメタル層は、均一な膜厚になっている。その結果、従来の、コンタクトホール内の下部配線電極表面、コンタクトホールの側壁部、及び層間絶縁膜上のコンタクトホール周辺部に、被覆層及びバリアメタル層が形成される構造とは異なり、この発明の構成によれば、段差被覆率が低下しないため、薄層化していないバリアメタル層が形成される。
【００２６】
従って、下部配線電極と上部配線電極とを隔てるというバリアメタル層の機能が、有効に作用する。その結果、第１の要旨の配線接続構造では、Ａｌ−Ａｕの合金化層が形成されておらず、従って、パープルプレイグは存在していない。従って、下部配線電極と上部配線電極との接続部において抵抗の増大が抑制されている、良好なオーミック接触特性を得ることができる。
【００２７】
また、第２の要旨に係る配線接続構造の形成方法によれば、第２工程において、下部配線電極の上側の平坦な表面に第一導電性剥離防止膜を形成し、更に、第３工程において、第一導電性剥離防止膜の上側表面にバリアメタル層を形成している。これにより、下部配線電極上に形成された第一導電性剥離防止膜及びバリアメタル層は、均一な膜厚で形成される。従って、従来の、層間絶縁膜形成後に導電性剥離防止膜及びバリアメタル層を形成する製造方法において、コンタクトホールの内側側壁部、及びコンタクトホール内の、下部配線電極表面におけるバリアメタル層の段差被覆率の低下が発生するという問題は、この発明の方法では解消され、このため、バリアメタル層の薄層化が生じることはない。その結果、下部配線電極と上部配線電極とを隔てるというバリアメタル層の機能が、有効に作用する。従って、Ａｌ−Ａｕの合金化が進行するのを確実に防ぐことができ、パープルプレイグの発生を防止できる。このため、下部配線電極と上部配線電極との接続部において抵抗の増大が抑制されている、良好なオーミック接触特性を有する半導体装置を製造することができる。
【００２８】
また、下地として基板と、この基板上に設けた窒化ガリウム（ＧａＮ）層と、このＧａＮ層上に設けた窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）層とで構成される高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）構造の積層体を用いた場合、Ａｌメタルの下部配線電極は、表面領域の導電層であるＡｌＧａＮ層上に接触して形成される。このとき、周知の通り下部配線電極と導電層との間の抵抗は、その他通常の電界効果トランジスタの構造を有する基板を下地として用いた場合と比して低くなる。従って、ＨＥＭＴ構造を有する下地を用いて形成された配線接続構造は、通常の電界効果トランジスタの構造を有する基板を下地として用いた場合と比べ、優れたオーミック接触特性を有する。
【００２９】
また、高温アニールを行うことによって、下部配線電極であるＡｌメタルが合金化され、その結果、下地の導電層と下部配線電極との間において、より良好なオーミック接触特性が得られる。
【００３０】
また、高温アニールを行う工程を、Ａｌメタル層である下部配線電極を形成する第１工程と第一導電性剥離防止膜を形成する第２工程との間に設定するため、高温の熱処理である高温アニールによって、下部配線電極であるＡｌメタルと、第一導電性剥離防止膜、バリアメタル層、第二導電性剥離防止膜、及び上部配線電極であるＡｕ等の、下部配線電極の上に形成される層とが合金化する恐れがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面を参照して、この発明に係る半導体装置の配線接続構造及びその形成方法について説明する。なお、各図は、この発明が理解できる程度に、各構成要素の形状、大きさ、及び配置関係を概略的に示してあるに過ぎない。従って、この発明の構成は、何ら図示の構成例にのみ限定されるものではない。
【００３２】
〈第１の実施の形態〉
第１の実施の形態では、下部配線電極の形成後であって、層間絶縁膜の形成前にバリアメタル層を形成することによって、下部配線電極の表面であって、層間絶縁膜及び上部配線電極の裏面に、バリアメタル層を具えた半導体装置を製造する方法について説明する。この製造方法は、第１工程から第７工程までを含んでいる。以下、第１工程から順に各工程につき説明する。
【００３３】
図１（Ａ）〜（Ｄ）は、この発明の配線接続構造の形成方法を説明する工程図であって、それぞれ、各製造段階で得られた構造体の断面の切り口を示す端面図である。図２（Ａ）〜（Ｃ）は、図１（Ｄ）に続く工程図であり、それぞれ、各製造段階で得られた構造体の断面の切り口を示す端面図である。
【００３４】
まず、第１工程では、下地１９上にＡｌメタルで下部配線電極１３を形成して図１（Ａ）に示すような構造体を得る。図１（Ａ）中では下部配線電極１３を構成するＡｌメタルを１３ａとして示す。
【００３５】
また、この下地１９は、一例として、いわゆるＡｌＧａＮ／ＧａＮ−高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）構造を有するものを用いる。例えば、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴ構造を有する下地１９は、基板１１上に窒化ガリウム層１５及び窒化アルミニウムガリウム層１７を、有機金属気相成長法等によって順次形成することで得られる。これら両層１５及び１７は、ｎ型のチャネル層を構成する。ここで、下地１９を、表面領域に導電層として窒化アルミニウムガリウム層１７を有するＡｌＧａＮ／ＧａＮ層付き下地として示す。なお、ここで、用いられる基板１１の材料については、特に限定されるものではなく、設計に応じて任意好適なシリコン基板等の従来周知のものを用意すればよい。
【００３６】
また、下部配線電極１３は、Ｔｉ（チタン）及びＡｌ（アルミ）からなるＡｌメタル１３ａと称する材料を用いるのが好ましい。このＡｌメタルは、ＴｉとＡｌとをこの順で堆積することで得られる。なお、これら両金属は、ＴｉとＡｌの体積比が３：２０、すなわち、Ｔｉを１５０Å、Ａｌを１０００Åの厚さで堆積するのが好ましい。Ａｌメタル１３ａからなる下部配線電極１３は、導電層すなわちＡｌＧａＮ層１７と接触して設けられている。この下部配線電極１３は、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ層付き下地１９上に、電極パターンとして、電子ビーム蒸着法等の従来周知の方法を用いて形成される。下地１９の上側表面、従って、導電層１７の上側表面は、単一のトランジスタのアクティブ領域内では平坦な面であるので、この平坦な面上に蒸着等により堆積形成される膜の表面も平坦面となる。従って、下部配線電極１３の表面は、凹凸のない、すなわち、段差のない平坦な面になっている。
【００３７】
次に、下部配線電極１３すなわちＡｌメタル１３ａの表面に第一導電性剥離防止膜を形成する第２工程を行う前に高温アニールを行う（図示せず）。この高温アニールは、オーミックアニールと呼ばれる熱処理であり、下部配線電極１３を構成するＡｌメタル１３ａのＴｉ（チタン）及びＡｌ（アルミ）を合金化し、このことにより、下部配線電極１３とＡｌＧａＮ／ＧａＮ層付き基板１９との間において、良好な、つまり抵抗の増大が抑制されたオーミック接触特性が得られる。この高温アニールは、好ましくは、Ｎ２雰囲気において６００〜８５０℃の温度で２分程度行う。なお、これら６００〜８５０℃及び２分の値は、良好なオーミック接触特性の獲得という効果を達成し得る範囲内の値であるが、このような効果が得られるならば、これらの値の近傍の値であってもよく、何らこの温度範囲とアニールを行う時間に限定されるものではない。
【００３８】
ここで、この高温アニールを行う工程を、第１工程の後であって第２工程の前に設定するのは、以下の理由からである。第２工程以降に形成される第一導電性剥離防止膜、バリアメタル層、第二導電性剥離防止膜、及び上部配線電極であるＡｕ等の、下部配線電極の上に形成される層の存在下において高温アニールを行うと、Ａｌメタル１３ａと、これら下部配線電極の上に形成される層との合金化が起こる。この合金化の結果、下部配線電極１３と上部配線電極との間において、良好なオーミック接触特性が得られなくなってしまうため、第一剥離防止膜、バリアメタル層等の形成を行う前に、高温アニールを行うことが必要となる。
【００３９】
ここで、高温アニール工程によって合金化されたＡｌメタルを、図中、Ａｌメタル１３ｂとして示す。
【００４０】
次に、第２工程では、パターン状の下部配線電極１３の上側表面に第一導電性剥離防止膜（以下、単に第一剥離防止膜と称することがある）２１を形成して、図１（Ｂ）に示すような構造体を得る。ここで、この第一剥離防止膜２１は、次の第３工程において形成されるバリアメタル層２３の、下部配線電極１３からの剥がれを防止するための接着膜として作用する。この剥がれを防止するためには、第一剥離防止膜２１として、Ｔｉ（チタン）膜等を用いるのが好ましい。また、第一剥離防止膜２１は、電子ビーム蒸着法等の従来周知の方法を用いて形成される。ここで、この第一剥離防止膜２１は、下部配線電極１３の上側の平坦な表面上に均等な膜厚で形成されるので、この第一剥離防止膜２１の上側表面も平坦面となっている。
【００４１】
次に、第３工程では、上述の第２工程において形成されたパターン状の第一剥離防止膜２１の表面にバリアメタル層２３を形成して、図１（Ｃ）に示すような構造体を得る。バリアメタル層２３として、Ｐｔ（白金）膜、Ｔａ（タンタル）膜、その他の高融点金属膜を用いるのが好ましい。バリアメタル層２３として、高融点金属膜を用いるのは、この第３工程以降の配線接続構造の形成工程において、通常行われる様々な熱処理を伴う工程、例えば、次の第４工程における層間絶縁膜の形成等を行う際に、バリアメタル層２３が溶融するのを防止するためである。ここで、バリアメタル層２３は、電子ビーム蒸着法等の従来周知の方法を用いて形成される。また、第一剥離防止膜２１と同様に、バリアメタル層２３も第一剥離膜２１の平坦な表面上に均等な膜厚で形成されるので、バリアメタル層２３の上側表面は、凹凸のない、すなわち、段差のない平坦面となっている。
【００４２】
上述したように形成された、下部配線電極１３、第一剥離防止膜２１及びバリアメタル層２３の積層体２０は、下地１９の上側表面上に島状パターンで形成されている。
【００４３】
次に、第４工程では、上述の第３工程までに形成された構造体の上側表面の全体を覆う層間絶縁膜２５を形成して、図１（Ｄ）に示すような構造体を得る。これにより、層間絶縁膜２５は、下地１９の上側表面から突出している積層体２０と、この積層体２０から露出している下地１９の露出面上に形成される。この層間絶縁膜２５は、窒化膜、例えばＳｉ３Ｎ４膜等の通常の絶縁膜として用いられるものから任意好適なものを選べばよい。また、層間絶縁膜２５は、プラズマＣＶＤ法等の従来周知の方法により、好ましくは３００℃程度の温度で形成される。ここで、この３００℃の値は、層間絶縁膜２５を形成し得る範囲内の値であるが、このような効果が得られるならば、これらの値の近傍の値であってもよく、何らこの温度範囲に限定されるものではない。
【００４４】
次に、第５工程では、上述の第４工程において形成された層間絶縁膜２５の下部配線電極１３の直上となる箇所に、コンタクトホール２７を形成して、図２（Ａ）に示すような構造体を得る。ここで、コンタクトホール２７は、ＳＦ６（六フッ化硫黄）ガスを用いたＲＩＥ法等の従来周知の方法を用いて形成される。このコンタクトホール２７は、このコンタクトホール２７を利用して、上述の第１工程により形成された下部配線電極１３と、この第５工程よりも後の工程により形成される上部配線電極とを、バリアメタル層２３を介して電気的に接続するために形成する。従って、このコンタクトホール２７を、層間絶縁膜２５の上側表面からバリアメタル層２３の表面が露出する深さまで、形成する。よって、この第５工程において形成されたコンタクトホール２７内の底部では、層間絶縁膜２５が除去されたことによってバリアメタル層２３の上側表面が露出している。
【００４５】
なお、コンタクトホール２７の底部において、Ａｌメタル１３ｂは、上側表面に第一導電性剥離防止膜２１及びバリアメタル層２３が堆積されているため、露出していない。そのため、Ａｌメタル１３ｂは、外気と接触することがない。従って、Ａｌメタル１３ｂが外気によって酸化されることに起因する抵抗の増大、及び抵抗の増大によるオーミック接触特性の悪化等の問題は生じ得ない。
【００４６】
次に、第６工程では、コンタクトホール２７内のバリアメタル層２３の表面、コンタクトホール２７内の側壁部すなわち内壁面、及び層間絶縁膜２５上のコンタクトホール２７周辺部すなわちコンタクトホールを囲む縁部分に第二導電性剥離防止膜（以下、単に第二剥離防止膜と称することがある）２９を形成して、図２（Ｂ）に示すような構造体を得る。ここで、この第二剥離防止膜２９は、次の第７工程において形成される上部配線電極の、バリアメタル層２３及び層間絶縁層２５からの剥がれを防止するための接着膜として作用する。また、第二剥離防止膜２９は、第一剥離防止膜２１と同様に、Ｔｉ（チタン）膜等を用いるのが好ましく、電子ビーム蒸着法等の従来周知の方法を用いて形成される。
【００４７】
次に、第７工程では、上述の第６工程において形成された第二剥離防止膜２９の上側表面にＡｕ膜である上部配線電極３１を形成して図２（Ｃ）に示すような構造体を得る。ここで、電子ビーム蒸着法等の従来周知の方法を用いてＡｕ膜を形成する。
【００４８】
この実施の形態における半導体装置の配線接続構造の形成方法によれば、上述の第２工程において、下部配線電極１３の上側表面に第一剥離防止膜２１を形成し、続く第３工程において、第一剥離防止膜２１の上側表面にバリアメタル層２３を形成している。これら第２工程及び第３工程を行う時点において、層間絶縁膜２５及びコンタクトホール２７は未だ形成されていない。従って、表面が平坦である下部配線電極の合金化されたＡｌメタル１３ｂに、直接第一剥離防止膜２１及びバリアメタル層２３を順次形成することができる。このため、下部配線電極１３上に形成された第一剥離防止膜２１及びバリアメタル層２３は、均一な膜厚で、かつ凹凸のない、すなわち段差のない上側表面を有する層として形成される。従って、従来の、層間絶縁膜形成後に導電性剥離防止膜及びバリアメタル層を形成する製造方法において問題となっていた、コンタクトホールの内側側壁部、及びコンタクトホール内の、下部配線電極の表面におけるバリアメタル層の段差被覆率の低下は、この実施の形態では生じない。このため、バリアメタル層２３の薄層化が生じることはない。この結果、下部配線電極１３と上部配線電極３１とを隔てるというバリアメタル層２３の機能が効果的に発揮される。このため、Ａｌ−Ａｕの合金化が進行するのを確実に防ぐことができ、パープルプレイグの発生を防止できる。
【００４９】
また、この実施の形態における方法では、上述の高温アニールを行う工程を、下地１９上にＡｌメタル１３ａである下部配線電極１３を形成する第１工程の後であって、下部配線電極１３の表面に第一剥離防止膜２１を形成する第２工程の前に設定する。このため、第２工程以降に形成される第一剥離防止膜２１、バリアメタル層２３、第二剥離防止膜２９、及び上部配線電極３１であるＡｕ等とＡｌメタル１３ａとが合金化することはない。
【００５０】
従って、この実施の形態では、高温アニールを行うことで、下部配線電極１３であるＴｉ及びＡｌからなるＡｌメタル１３ａを合金化し、下部配線電極１３とＡｌＧａＮ／ＧａＮ層付き基板１９との間において、良好なオーミック接触特性を得ることができるとともに、下部配線電極１３とその他の層との合金化を防止することができるという効果を奏し得る。
【００５１】
また、この実施の形態により形成された配線接続構造は、第一剥離防止膜２１及びバリアメタル層２３が、表面が平坦である下部配線電極１３の直上に形成されている。このため、下部配線電極１３上に形成された第一剥離防止膜２１及びバリアメタル層２３は、均一な膜厚で形成されている。この結果、従来の、コンタクトホール内の下部配線電極の表面、コンタクトホールの内壁面、及び層間絶縁膜上のコンタクトホールを囲む周りの部分すなわち縁部分に、被覆層及びバリアメタル層が形成される構造のように、段差被覆率が低下しないため、この実施の形態では薄層化していないバリアメタル層２３が形成されている。従って、既に説明したように、下部配線電極１３と上部配線電極３１とを隔てるというバリアメタル層２３の機能が効果的に発揮されており、Ａｌ−Ａｕの合金化が確実に防止されている。このため、パープルプレイグは形成されておらず、下部配線電極１３と上部配線電極３１との接続部において抵抗の増大が抑制され、良好なオーミック接触特性を得ることができる。
【００５２】
また、この実施の形態により製造された半導体装置は、上述したように、第１工程の後であって、第２工程の前に高温アニールが行われて製造され、配線接続構造が形成されている。これにより、下部配線電極１３を構成しているＴｉ及びＡｌからなるＡｌメタル１３ａは、合金化されている。従って、この実施の形態により形成された配線接続構造は、下部配線電極１３とＡｌＧａＮ／ＧａＮ層付き基板１９との間において、良好なオーミック接触特性を有している。
【００５３】
ここで、この実施の形態では、基板上に窒化ガリウム層及び窒化アルミニウムガリウム層が形成された、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴ構造を有する半導体装置の配線接続構造及びその形成方法について説明した。しかし、この発明は、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴ構造を有する半導体装置の配線接続構造及びその形成方法のみに限定されるものではなく、下部配線電極１３にＡｌメタルを、また、上部配線電極３１にＡｕ膜を用いたものなら、通常の電界効果トランジスタの構造を有する半導体装置の配線接続構造及びその形成方法についても適用することができる。
【００５４】
また、高温アニールについても、オーミックアニールに限定されるものではなく、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴ構造を有しない半導体装置においても、上述の第１工程の後であって、第２工程の前に行うことで下部配線電極１３とその他の層との合金化を防止するという効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】（Ａ）〜（Ｄ）は、この発明の半導体装置の配線接続構造の形成方法における前半の工程図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は、図１（Ｃ）に続く後半の工程図である。
【図３】従来のＡｌＧａＮ／ＧａＮ−ＨＥＭＴ構造を有する半導体装置の配線電極構造を示す端面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１１、１０１：基板
１３、１０９：下部配線電極
１３ａ：Ａｌメタル
１３ｂ：合金化されたＡｌメタル
１５、１０３：窒化ガリウム（ＧａＮ）層
１７、１０５：窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）層
１９：ＡｌＧａＮ／ＧａＮ層付き下地
２０：積層体
２１：第一導電性剥離防止膜
２３：バリアメタル層
２５、１１１：層間絶縁膜
２７、１１３：コンタクトホール
２９：第二導電性剥離防止膜
３１、１１９：上部配線電極
１０７：下地
１１５：Ｔｉ膜（導電性剥離防止膜）
１１７：Ｐｔ膜（バリアメタル層）
【図１】
2007173374.tif 000003
【図２】
2007173374.tif 000004
【図３】
2007173374.tif 000005