JPH05267164A - ケイ化物とのシリコン接点を備えた集積回路 - Google Patents

ケイ化物とのシリコン接点を備えた集積回路

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JPH05267164A
JPH05267164A JP4343915A JP34391592A JPH05267164A JP H05267164 A JPH05267164 A JP H05267164A JP 4343915 A JP4343915 A JP 4343915A JP 34391592 A JP34391592 A JP 34391592A JP H05267164 A JPH05267164 A JP H05267164A
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JP
Japan
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silicide
layer
silicon
metal silicide
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JP4343915A
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English (en)
Inventor
Lee Kuo-Fa
リー クオ−ファ
Chen-Hua Douglas Yu
ダグラス ユー チェン−ファ
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AT&T Corp
Original Assignee
American Telephone and Telegraph Co Inc
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W20/00Interconnections in chips, wafers or substrates
    • H10W20/01Manufacture or treatment
    • H10W20/031Manufacture or treatment of conductive parts of the interconnections
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P32/00Diffusion of dopants within, into or out of wafers, substrates or parts of devices
    • H10P32/30Diffusion for doping of conductive or resistive layers
    • H10P32/302Doping polycrystalline silicon or amorphous silicon layers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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    • Y10S148/00Metal treatment
    • Y10S148/147Silicides

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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】金属ケイ化物とα:Siとの間に形成された電
気接点の低抵抗化を図る。 【構成】シリコン層3、金属ケイ化物層5、および誘電
体層7を形成する。パターン化された層7は、層5の特
定部分を露出する窓9を形成している。無定形シリコン
の層11を、約575℃の再結晶温度未満の温度で堆積
させ、イオン埋め込みにより導電性を高くした区域13
を形成する。この処理の後、他の誘電体層15を堆積さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコンとケイ化物と
の間の電気接点を有する集積回路の分野に関する。
【0002】
【従来の技術】集積回路は、互いに接続する必要がある
多くのデバイスを有する。現在の回路は、すべての電気
的接続を同じ高さで行なうことができない様な大きさで
ある。むしろ、誘電体の層で互いに分離された異なった
高さで電気的接続を行なう。各高さ間は、誘電体をパタ
ーン化することにより、その下にある接続材料を露出す
る窓を形成し、その窓を導電性材料、等で充填すること
により接触させる。無論、接点は、フィールド効果トラ
ンジスターのソース/ジレン区域およびゲートに作られ
る接点の様に、他の理由によっても作られる。
【0003】電気的な相互接続に使用されることが多い
材料は、ケイ化チタンの様な金属ケイ化物である。この
材料は、ポリシリコンよりも導電性が高く、ソース/ド
レン区域およびゲート構造にも使用されることが多い。
金属ケイ化物と共に使用するのが望ましい接点材料はポ
リシリコンであるが、これは安価で成形し易いためであ
る。代表的な製法では、ケイ化物を形成し、誘電体層を
堆積させ、パターン化し、下にあるケイ化物の特定部分
を露出させ、ポリシリコンを600℃を超える温度で堆
積させる。ポリシリコン−ケイ化物接点に関しては、
K.ユズリハらによる論文、IEDM、1991、「大
セル比、低ノードリーク16MビットSRAMセル」、
485〜488頁参照。この製法では、ヒ素などのドー
ピング剤を約100Kev のエネルギーで埋め込み、導電
性を増加させ、一般的に約900℃の温度で約20秒
間、熱アニールし、ドーピング剤を活性化することもで
きる。続いて、ポリシリコンをパターン化し、および他
の誘電体を堆積させることが多い。この誘電体は、十分
な効率を得るために600℃を超える温度で堆積させる
ことが多い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、誘電体の開口
部中の材料を注意深く検査すると、スパイクが存在する
のが分かる。これらのスパイクの組成は確認されてはい
ないが、その主成分はケイ素であると考えられている。
その正確な組成に関係なく、これらのスパイクは電気的
接点の品質に悪影響を及ぼす。例えば、接点区域に与え
られる空間を減少させ、それによって接触抵抗を増加さ
せ、スパイクが高過ぎる場合は、その後に堆積させる誘
電体を突き抜け、電気的短絡を引き起こす。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の集積回路の製造
方法では、α:シリコン(無定形シリコン)の層を再結
晶化温度未満の温度で堆積させることにより、金属ケイ
化物に対する電気接点を形成する。この温度は約575
℃である。代表的な実施形態では、誘電体層を堆積さ
せ、パターン化し、そのケイ化物の特定部分を露出させ
てから、α:Siを堆積させる。好ましい実施形態で
は、空間分布のピークがα:Si−ケイ化物界面および
α:Si表面から離れる様な物質でイオン埋め込みする
ことにより、α:Siの少なくともある部分の導電性を
増加させる。エネルギーは、α:Siの厚さに応じて選
択する。好ましくはPを選択する。さらに別の実施形態
では、金属ケイ化物がケイ化チタンである。
【0006】
【実施例】本発明を特別な実施形態で説明する。図1
に、基材1、シリコン層3、金属ケイ化物層5、および
誘電体層7を示す。層7はパターン形成され、層5の特
定部分を露出する窓9を形成している。基材の用語は、
一番下に位置し、他の材料を支持する材料を意味する。
したがって、これには、エピタキシャル層を含む、また
は含まないシリコンウエハー、堆積させた酸化物たはフ
ィールド酸化物の様な酸化物、等が含まれる。シリコン
層は、単結晶シリコンでもポリシリコンでもよく、ドー
ピングしてあってもドーピングしてなくてもよい。ケイ
化物は、ケイ化チタンを始めとする金属ケイ化物からな
る群から選択する。ケイ化物およびその下にあるシリコ
ンの機能は、局所的な相互接続、ソース/ドレン区域、
ゲート構造、等を含む。誘電体層の組成は重要ではな
く、堆積させ、パターン化し、ケイ化物層5の特定部分
を露出させる窓を形成することができる誘電体からな
る。図に示す構造は、当業者ならこれ以上説明すること
なく容易に製造することができる。
【0007】ここで、無定形シリコンの層11を、約5
75℃の再結晶温度未満の温度で堆積させる。この材料
は、説明上の理由からα:Siと呼ぶが、完全に無定形
ではない小さな区域も存在することがある。この材料は
良く知られており、当業者なら適切な堆積技術を選択す
ることができる。
【0008】ここで、半導体集積回路をさらに加工す
る。イオン埋め込みにより、区域11の少なくともある
部分の導電性を増加させる。導電性を高くした区域を1
3で示す。無論、α:Siのすべてに埋め込む必要はな
く、埋め込まない区域は、例えば、抵抗素子またはコン
デンサー誘電体として使用できる。代表的なドーピング
剤はPであり、厚さが1200 のα:Siには50Ke
v 未満のエネルギーで埋め込むが、一般的なエネルギー
は35Kev である。ドーピング剤を活性化するには、埋
め込み後、急速な熱アニールを行なうとよい。アニール
温度は800℃未満である。この処理の後、他の誘電体
層15を堆積させる。得られる構造を図2に示す。
【0009】シリコンを再結晶温度未満で堆積させた方
が、再結晶温度を超える温度で堆積させるよりも、観察
されるスパイクは少なく、550℃未満の温度ではスパ
イクは観察されなかった。より高い温度でシリコンを堆
積させるよりも、シリコンとケイ化物との間の電気的接
触は優れていた。スパイク成長が抑制される理由は確認
されていないが、下記の考察により説明できると考えら
れる。ケイ化物層は、その上に来る誘電体層を600未
満を超える温度で堆積させ、次いでパターン化して窓の
中にケイ化物の部分を露出させた後は、不均一であると
考えられる。この不均一性は、その上の誘電体の堆積お
よび窓の腐食の後の厚さの様な、層の特性における変動
である場合がある。また、高温もケイ化物の凝集を引き
起こす様である。さらに、ケイ化物形成の工程もある程
度の特性変化を引き起こすことがある。いずれの場合
も、ポリシリコンの堆積が開始すると、シリコンまたは
シリコンの多い区域が露出される。スパイクは、ポリシ
リコン堆積の際の固相エピタキシャル成長の結果である
と推定される。さらに、イオン埋め込み工程は、前に述
べたAs埋め込みの場合に一般的である様に、埋め込み
分布の空間的なピークが界面の近くにある場合、ポリシ
リコン−ケイ化物界面近くのポリシリコンの構造に影響
することがある。さらに、急速な熱アニールまたは誘電
体層の堆積の際に固相のエピタキシャル成長が起こるこ
ともある。
【0010】575℃未満の温度でシリコン堆積させる
ことにより、固相のエピタキシャル成長がエネルギー的
に不十分になり、接触区域を顕微鏡観察する時に目に見
える程のスパイクが形成されなくなる。より低い埋め込
みエネルギーおよびより軽い物質、AsよりもPを選択
することにより、シリコン−ケイ化物界面およびα:S
i表面の近くの材料に対する損傷が少なくなる。埋め込
み分布の空間的ピークがα:Si−ケイ化物界面および
α:Si表面から離れる様に、埋め込む物質およびその
エネルギーを選択するのが望ましい。無論、ドーピング
剤が浅過ぎない様に、エネルギーは十分に高くなければ
ならない。ドーピング剤が浅過ぎると、アニールの際に
蒸発することがある。界面近くの損傷が少なくなると、
固相のエピタキシャル成長がエネルギー的に不十分にな
る。
【0011】当業者には、上記の実施形態の変形は容易
である。例えば、単一の高さのみにおける接点形成を説
明したが、上記の方法は2つ以上の高さで使用すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造の幾つかの工程における集積回路
の断面図である。分かり易くするために、図に示す部品
は実寸ではない。
【図2】本発明の製造の幾つかの工程における集積回路
の断面図である。分かり易くするために、図に示す部品
は実寸ではない。
【符号の説明】
1 基材 3 シリコン層 5 金属ケイ化物層 7、15 誘電体層 窓 11 無定形シリコンの層13 導電性を高くした区域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クオ−ファ リー アメリカ合衆国 18106 ペンシルヴァニ ア,ウェスコスヴィル,カントリー クラ ブ ロード 1308 (72)発明者 チェン−ファ ダグラス ユー アメリカ合衆国 18103 ペンシルヴァニ ア,アレンタウン,ヒルヴュー ドライヴ 1019

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 集積回路の製造方法であって、金属ケイ
    化物の層(例えば5)を形成する工程、前記金属ケイ化
    物(例えば5)の上にα:Siの層(例えば11)を再
    結晶化温度未満の温度で堆積させる工程、および空間分
    布のピークがα:Si−ケイ化物(例えば11、5)界
    面およびα:Si表面から離れる様な物質でイオン埋め
    込みすることにより、α:Si(例えば11)の少なく
    ともある特定の部分の導電性を増加させる工程からなる
    ことを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 請求項1の方法において、さらに、前記
    α:Si(例えば11)を堆積させる前に、誘電体から
    なる層(例えば7)を堆積させ、パターン化する工程を
    含むことを特徴とする方法。
  3. 【請求項3】 請求項2の方法において、前記物質が、
    PおよびAsからなる群から選択される少なくとも1種
    類の物質であることを特徴とする方法。
  4. 【請求項4】 請求項3の方法において、前記物質がP
    であることを特徴とする方法。
  5. 【請求項5】 請求項3の方法において、さらに、急速
    熱アニールによりアニールする工程を含むことを特徴と
    する方法。
  6. 【請求項6】 請求項5の方法において、前記急速熱ア
    ニールを900℃未満の温度で行なうことを特徴とする
    方法。
  7. 【請求項7】 請求項1の方法において、前記金属ケイ
    化物(例えば5)がケイ化チタンであることを特徴とす
    る方法。
  8. 【請求項8】 請求項1の方法において、前記金属ケイ
    化物の層(例えば5)がポリシリコン(例えば3)上に
    形成されることを特徴とする方法。
JP4343915A 1991-12-30 1992-12-24 ケイ化物とのシリコン接点を備えた集積回路 Withdrawn JPH05267164A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US07/814,952 US5591674A (en) 1991-12-30 1991-12-30 Integrated circuit with silicon contact to silicide
US814952 1991-12-30

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JPH05267164A true JPH05267164A (ja) 1993-10-15

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JP4343915A Withdrawn JPH05267164A (ja) 1991-12-30 1992-12-24 ケイ化物とのシリコン接点を備えた集積回路

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EP (1) EP0550171B1 (ja)
JP (1) JPH05267164A (ja)
DE (1) DE69214792T2 (ja)
ES (1) ES2093218T3 (ja)
HK (1) HK215596A (ja)

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ES2093218T3 (es) 1996-12-16
EP0550171A3 (en) 1993-09-08
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