JP2000514602A - 高ドーピングされた領域に対して低い接触抵抗を有する半導体構成要素の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、半導体部材（１）における高ドーピングされた又はケイ化された領域（２）に対して低い接触抵抗を有する半導体構成要素に関する。そのために高ドーピングされた又はケイ化された領域（２）上の接触穴（４）の範囲にチタン層（６，７）をコーティングする前に、接触穴（４）の範囲において高ドーピングされた又はケイ化された領域（２）にふっ素イオンが注入される。ふっ素によって接点穴範囲に場合によっては存在する酸化物層は、わずかなチタンによって破ることができるので、さらに薄いチタン層で十分である。さらに接点穴（４）におけるケイ化チタンの形成を助長する。

Description

【発明の詳細な説明】 高ドーピングされた領域に対して低い接触抵抗を有する半導体構成要素の製造 方法 本発明は、高ドーピングされた領域と外部供給導線に接続される接点金属との 間の接点穴にチタンを含む少なくとも１つの層が設けられている、半導体部材に おけるｎ⁺−又はｐ⁺−導電する高ドーピングされた領域に対して低い接触抵抗を 有する半導体構成要素の製造方法に関する。 このような方法は、米国特許第５２２５３５７号明細書により公知である。そ の際、ｎ⁺−又はｐ⁺−導電する高ドーピングされた領域が問題になっており、こ れらの領域は、接点穴において、チタンを含む少なくとも１つの層及びその上に 取付けられた接点金属を介して外部の供給導線に接続されている。高ドーピング された領域に対する接触抵抗を減少するために、高ドーピングされた領域に、接 点穴の範囲においてハロゲンが挿入されている。 さらにＣ．Ｈ．Ｃｈｕ他：“Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｒｆａｃｅ ｉ ｎ ｖｅｒｓｉｏｎ ｌａｙｅｒ ｉｎ Ｆ⁺−ｉｍｐｌａｎｔｅｄ ｎ−ｔｙ ｐｅ ｓｉｌｉｃｏｎ”、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔ ｈ、第１０３巻、第Ｉ／４ 号（１９９０、６月）、Ａｍｓｔｅｒｄａｍ、ＮＬ、第１８８ないし１９６頁に 、ｎ−導電シリコンにおけるふっ素イオンの注入が記載されている。 接点穴内においてチタン層及び／又は窒化チタン層は、１つ又は複数の障壁層 として、半導体部材から有利にはタングステンからなる接点層への拡散を防止す るために使われる。層系列、チタン／窒化チタン／タングステンを有するこのよ うな接点は、例えばＣＭＯＳトランジスタのソース−及びドレイン領域上に設け られている。 とくに、いわゆる大きな縦横比を、即ち接点穴の高さと幅との間の比の大きな 値を有する接点穴において、接触抵抗は、不所望に大きい。同じことは、ケイ化 された拡散領域に、したがってチタンとシリコンの反応によりケイ化チタンにな るように形成された領域にも当てはまる。 接触抵抗を減少するために、チタン層の層厚の増加を考えることができる。し かしながらこのことは、それだけですでに材料節約及び微小小型化の理由により 、チタン層の必要な層厚を減少するようにするので、望ましいことではない。 最後に温度プロセスの際に接点穴内に必然的に生じる薄い酸化物層も、妨害作 用を、かつとくに接触抵抗の増加を引起こす。 すでに述べたチタン層の層厚の増加の他に、接触抵 抗の減少を配慮するために、チタン層を形成するためのチタンの平行スパッタリ ングも重要である。接触抵抗を減少するための別の解決の発端は、接点穴底部の ケイ化のために追加的なスパッタリング及び温度ステップを適用することにある 。しかしながら接触抵抗を減少するための最後に挙げたこれら両方の解決の発端 は、すなわちチタンの平行スパッタリングとケイ化は、比較的手間がかかり、か つ簡単な様式で十分に減少した接触抵抗の所望の結果にはまだ至っていない。 それ故に本発明の課題は、チタン層の減少した層厚でかつ薄い酸化物層の妨害 作用なしに、高ドーピングされた又はケイ化された拡散領域に対する接触抵抗を 簡単な様式で低下する、、半導体構成要素の製造方法を提供することにある。 この課題は、請求の範囲第１項に記載の特徴によって解決される。有利な変形 は、請求の範囲従属請求項に記載されている。 したがって本発明による半導体構成要素において、ふっ素は、イオン注入によ って高ドーピングされた領域又はケイ化された領域内に挿入されている。この時 、ふっ素は、後で接点穴内にスパッタリングされるチタンの高い有効性をもたら す。温度プロセスにおいて形成されかつ接点穴内に場合によっては存在する酸化 物層は、わずかなチタンによって破ることができ、かつ接点穴内におけるケイ化 チタンの形成を助長する。 総合的にこのようにして接触抵抗は減少する。 ふっ素は、１０¹²ないし１０¹⁶イオン／ｃｍ²の計量により注入される。ふっ 素のさらに高い濃度は、それ以上の接触抵抗の著しい改善を引起こさないが、一 方それよりわずかな濃度は、スパッタリングされるチタンの有効性を十分に高め ない。 有利には接点穴内における層系列は、チタン膜、その上に取付けられた窒化チ タン膜及びタングステン層からなる。 ふっ素イオンは、ほぼ５ないし５０ｋｅＶの加速電圧の際に、接点穴を通して 半導体部材に注入され、それに次いでそれ自体通常のように、チタン層及びタン グステン層が、接点穴中に半導体部材上でコーティングされる。 したがって高ドーピングされた又はケイ化された領域におけるふっ素イオンの 注入によって、接点穴内にスパッタリングされたチタンの高い有効性が達成され るので、場合によっては存在する酸化物層は、わずかなチタンによって破られ、 かつ接点穴におけるケイ化チタンの形成が容易になっており、それにより接触抵 抗の明らかな減少が達成される。 次に本発明を図面によって詳細に説明する。ここでは： 図１は、半導体構成要素における接点穴の断面を示し、かつ 図２は、従来の技術との比較において本発明の実験結果を線図で示している。 図１は、例えば半導体部材１におけるＣＭＯＳトランジスタのソース又はドレ イン領域２の範囲の断面を示している。領域２は、高ドーピングされており、か つほぼ１０²¹原子／ｃｍ³のドーピング濃度を有する。その際、ｎ⁺−領域又はｐ⁺ −領域が問題になっている。半導体部材１は、領域２に対する接点穴４を除い てマスク層３によって覆われている。領域２は通常、例えば接点穴４を通した拡 散によって半導体部材１内に持込むことができる。 この時、領域２における接点穴４の範囲においてその表面範囲にふっ素イオン が注入されていることが、本発明において重要である。その際、領域２における ふっ素の計量は、ほぼ１０¹²ないしほぼ１０¹⁶である。領域２においてふっ素を 注入されたこの範囲は、破線５によって示されている。 ふっ素の注入の後に、接点穴４内に通常、チタン層６、窒化チタン層７及びタ ングステン層８が形成される。それに続いて、外部供給導線として、タングステ ン層８上にアルミニウム経路がコーティングされる。 ふっ素は、接触抵抗を減少するためにとくに有効であることがわかった。しか しながら場合によってはその他のハロゲンも、比較可能な結果を達成するために 利用することができる。 いずれにせよ領域２に注入されたふっ素は、接点穴４内にある酸化物層をわず かなチタンによって破ることができるので、チタン層６を全体としてさらに薄く スパッタリングすればよいことを引起こす。領域２とチタン層６との間の範囲に おけるケイ化チタンの形成も助長され、このことは、再び接触抵抗を減少する。 本発明の利点を、ここにおいてなお実験結果による線図を示す図２によって説 明する。 全体で４つの試料を有する大きな面積のテスト構造上において、６５ｎｍの厚 さの圧縮されたＴＥＯＳ層（ＴＥＯＳ＝テトラエチルオルトシリケート）上に４ ０ｎｍの厚さのチタン層がスパッタリングされ、かつ続いてケイ化された。ｐ⁺ −ドーピングされた拡散領域において、ふっ素注入を行なった資料１及び２のウ エハは、大幅に減少した層抵抗（ほぼ５と９Ω／の間）を示すが、一方ふっ素注 入を行なわないウエハは、すなわち試料３及び４及び試料２の１つの測定値は、 １００Ω／のオーダの通常の大きな層抵抗を生じた。ふっ素注入によって層抵抗 は、実際に障壁層を持たない純粋なケイ化した領域の層抵抗に相当する程度に減 少している。 したがって本発明は、、高ドーピングされた領域とチタン障壁層との間の接触 抵抗を大幅に減少した半導体構成要素を可能にする。そのためにその他の点にお いて高ドーピングされた領域の拡散のためにいずれにせ よ存在する接点窓を通して行なうことができるふっ素注入だけしか必要ないので 、きわめて簡単な方法で接触抵抗の減少が達成される。 平行チタンスパッタリング又は接点穴底部のケイ化は、必要ない。チタン層の 層厚の不所望な増加も避けることができ、接点穴内に形成される酸化物層を破る ためのその能力を低下することもない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. −マスク層（３）における接点穴（４）を介して半導体部材（１）にｎ⁺− 又はｐ⁺−導電する高ドーピングされた又はケイ化された領域（２）を製造し、 −高ドーピングされた又はケイ化された領域（２）の表面範囲（５）において接 点穴（２）の範囲にふっ素イオンを注入し、かつ −続いて接点穴（４）内にチタンを含む少なくとも１つの層（６，７）をコーテ ィングし、かつ接点金属（８）を取付ける 方法ステップを有する、半導体構成要素の製造方法。 2. ふっ素を、１０¹²ないし１０¹⁶イオン／cm²の計量により注入することを特 徴とする、請求項１に記載の方法。 3. ふっ素を、５ないし５０ｋｅＶのエネルギーによって注入することを特徴と する、請求項１又は２に記載の方法。 4. チタンを含む層を製造するために、チタン膜（６）及びその上に窒化チタン 膜（７）をコーティングすることを特徴とする、請求項１から３までの１つに記 載の方法。 5. １０ないし１００、とくに４０ｎｍの層厚を有す るチタン膜（６）をコーティングすることを特徴とする、請求項４に記載の方法 。