JPH06104207A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH06104207A JPH06104207A JP25004792A JP25004792A JPH06104207A JP H06104207 A JPH06104207 A JP H06104207A JP 25004792 A JP25004792 A JP 25004792A JP 25004792 A JP25004792 A JP 25004792A JP H06104207 A JPH06104207 A JP H06104207A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、シリコン表面に低温下で選択性良
く高融点金属シリサイドを形成し、信頼性の高い半導体
装置を提供することを目的とする。 【構成】 本発明では、半導体基板上にコンタクトホー
ルを形成し、コンタクトホール内に露呈するシリコン表
面に対して選択的に高融点金属を形成するに際し、有機
基とハロゲンとを配位子としてもつ高融点金属錯体とシ
ラン系ガス、または有機基のみを配位子としてもつ高融
点金属錯体とシラン系ガスとハロゲンを含むガス、また
は有機基を配位子としてもつ高融点金属錯体とハロゲン
を含むシラン系ガスを用いるようにしている。
く高融点金属シリサイドを形成し、信頼性の高い半導体
装置を提供することを目的とする。 【構成】 本発明では、半導体基板上にコンタクトホー
ルを形成し、コンタクトホール内に露呈するシリコン表
面に対して選択的に高融点金属を形成するに際し、有機
基とハロゲンとを配位子としてもつ高融点金属錯体とシ
ラン系ガス、または有機基のみを配位子としてもつ高融
点金属錯体とシラン系ガスとハロゲンを含むガス、また
は有機基を配位子としてもつ高融点金属錯体とハロゲン
を含むシラン系ガスを用いるようにしている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置およびその
製造方法に係り、特に、コンタクトホールの埋め込み方
法に関する。
製造方法に係り、特に、コンタクトホールの埋め込み方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化に伴い、回
路の微細化は進む一方であり、例えばゲート電極や、ソ
ース・ドレイン拡散層と金属配線との接続を行うための
接続部の面積は非常に小さくなっている。
路の微細化は進む一方であり、例えばゲート電極や、ソ
ース・ドレイン拡散層と金属配線との接続を行うための
接続部の面積は非常に小さくなっている。
【０００３】この結果、コンタクトホールのアスペクト
比が大きくなるため、配線膜のステップカバレッジが悪
くなり、段差の部分で薄くなることにより抵抗が増大す
るという問題が生じてくる。
比が大きくなるため、配線膜のステップカバレッジが悪
くなり、段差の部分で薄くなることにより抵抗が増大す
るという問題が生じてくる。
【０００４】これを解決する方法として、コンタクトホ
ール内にタングステンなどをＣＶＤ法で選択的に埋め込
み、この後にアルミニウムなどの配線膜を形成するとい
う方法が提案されている。タングステンを埋め込む方法
としては、選択的にコンタクトホール内にタングステン
を成長させる選択ＣＶＤ法と、ブランケット状にタング
ステン膜を形成した後にエッチバックを行いコンタクト
ホール内にタングステンを残すブランケットタングステ
ンＣＶＤ法の２つがある。
ール内にタングステンなどをＣＶＤ法で選択的に埋め込
み、この後にアルミニウムなどの配線膜を形成するとい
う方法が提案されている。タングステンを埋め込む方法
としては、選択的にコンタクトホール内にタングステン
を成長させる選択ＣＶＤ法と、ブランケット状にタング
ステン膜を形成した後にエッチバックを行いコンタクト
ホール内にタングステンを残すブランケットタングステ
ンＣＶＤ法の２つがある。
【０００５】まず選択タングステンＣＶＤ法を用いてタ
ングステンをコンタクトホール内に埋め込む方法につい
て説明する。図３(a) 乃至(d) は埋め込み工程を示す断
面図である。
ングステンをコンタクトホール内に埋め込む方法につい
て説明する。図３(a) 乃至(d) は埋め込み工程を示す断
面図である。
【０００６】まず、シリコン基板１にフィールド酸化膜
２を形成して分離された領域内に、不純物拡散層３を形
成するなど素子領域を形成した後、この上層に層間絶縁
膜４として膜厚１．５μm の酸化シリコン膜４を形成す
る。そしてフォトリソグラフィによりこの層間絶縁膜４
に、不純物拡散層３にコンタクトするようにコンタクト
ホール５を形成する（図３(a) ）。
２を形成して分離された領域内に、不純物拡散層３を形
成するなど素子領域を形成した後、この上層に層間絶縁
膜４として膜厚１．５μm の酸化シリコン膜４を形成す
る。そしてフォトリソグラフィによりこの層間絶縁膜４
に、不純物拡散層３にコンタクトするようにコンタクト
ホール５を形成する（図３(a) ）。
【０００７】この後、スパッタリング法により、コンタ
クトホール底部の膜厚が２０nmになるようにＴｉ膜６を
形成し、さらに膜厚２０nmのＴｉＮ膜７を形成する（図
３(b) ）。
クトホール底部の膜厚が２０nmになるようにＴｉ膜６を
形成し、さらに膜厚２０nmのＴｉＮ膜７を形成する（図
３(b) ）。
【０００８】そして７５０℃の熱処理を行いコンタクト
ホールの底部に４０nmのＴｉＳｉ2膜８を形成し、未反
応のＴｉ膜６およびＴｉＮ膜７を除去しコンタクトホー
ル底部にのみＴｉＳｉ2 膜８を形成する（図３(c) ）。
ホールの底部に４０nmのＴｉＳｉ2膜８を形成し、未反
応のＴｉ膜６およびＴｉＮ膜７を除去しコンタクトホー
ル底部にのみＴｉＳｉ2 膜８を形成する（図３(c) ）。
【０００９】その後、ＷＦ6 とＳｉＨ4 を10:7で混合し
た混合ガスを、230 〜300 ℃に加熱したウェハ上に導入
してタングステン膜９を選択的に形成するという方法で
ある（図３(d) ）。
た混合ガスを、230 〜300 ℃に加熱したウェハ上に導入
してタングステン膜９を選択的に形成するという方法で
ある（図３(d) ）。
【００１０】次に、ブランケットタングステンＣＶＤ法
を用いてコンタクトホール内にタングステンを埋め込む
方法についても説明する。図４(a) 乃至(d) は埋め込み
工程を示す断面図である。
を用いてコンタクトホール内にタングステンを埋め込む
方法についても説明する。図４(a) 乃至(d) は埋め込み
工程を示す断面図である。
【００１１】選択タングステンＣＶＤ法と同様にシリコ
ン基板１上にフィールド酸化膜２，不純物拡散層３，Ｓ
ｉＯ2 膜４およびコンタクトホール５を形成した後、２
０nmのＴｉ膜６，７０nmのＴｉＮ膜７を形成する（図４
(a) ）。
ン基板１上にフィールド酸化膜２，不純物拡散層３，Ｓ
ｉＯ2 膜４およびコンタクトホール５を形成した後、２
０nmのＴｉ膜６，７０nmのＴｉＮ膜７を形成する（図４
(a) ）。
【００１２】その後、ＷＦ6 とＳｉＨ4 とＨ2 を10:7:1
000 の割合で３５０〜４５０℃に加熱したウェハ上に導
入してタングステン膜９をブランケット状に形成する
（図４(b) ）。
000 の割合で３５０〜４５０℃に加熱したウェハ上に導
入してタングステン膜９をブランケット状に形成する
（図４(b) ）。
【００１３】さらにＳｉＯ2 膜４上のタングステン膜９
を、ＴｉＮ膜８，Ｔｉ膜７とともにエッチバックし、コ
ンタクトホール内部にタングステン膜９を残すという方
法である（図４(c) ）。
を、ＴｉＮ膜８，Ｔｉ膜７とともにエッチバックし、コ
ンタクトホール内部にタングステン膜９を残すという方
法である（図４(c) ）。
【００１４】この方法において、ＴｉＳｉ2 膜８をあら
かじめ下地に形成しておく理由は、選択タングステンＣ
ＶＤ法でタングステン膜９を形成する際に、同一基板上
で不純物拡散層３の種類が異なっても同じ速度で成長す
るようにするためと、タングステン膜９が成長する際に
シリコン基板１をエッチングして不純物拡散層３を突き
抜けてタングステン膜９が成長し、ジャンクションリー
クが起こるのを防止するためであり、ブランケットタン
グステンＣＶＤ法でＴｉ膜６とＴｉＮ膜７を形成するの
は選択タングステンＣＶＤ法の場合と同様の理由の他に
ＳｉＯ2 膜４とタングステン膜９との密着性を向上させ
るためである。
かじめ下地に形成しておく理由は、選択タングステンＣ
ＶＤ法でタングステン膜９を形成する際に、同一基板上
で不純物拡散層３の種類が異なっても同じ速度で成長す
るようにするためと、タングステン膜９が成長する際に
シリコン基板１をエッチングして不純物拡散層３を突き
抜けてタングステン膜９が成長し、ジャンクションリー
クが起こるのを防止するためであり、ブランケットタン
グステンＣＶＤ法でＴｉ膜６とＴｉＮ膜７を形成するの
は選択タングステンＣＶＤ法の場合と同様の理由の他に
ＳｉＯ2 膜４とタングステン膜９との密着性を向上させ
るためである。
【００１５】また、ブランケットタングステンＣＶＤ法
でタングステン膜９を形成した場合はＳｉＯ2 膜４上の
タングステン膜９をそのまま配線膜として用いることが
できる。この場合はタングステンが高融点金属であるた
め、配線を形成した後で従来のアルミニウム配線を用い
た場合より高温の熱処理を行うことができるという利点
がある。
でタングステン膜９を形成した場合はＳｉＯ2 膜４上の
タングステン膜９をそのまま配線膜として用いることが
できる。この場合はタングステンが高融点金属であるた
め、配線を形成した後で従来のアルミニウム配線を用い
た場合より高温の熱処理を行うことができるという利点
がある。
【００１６】しかし、上述したように、コンタクトホー
ルの底部にスパッタリング法によりＴｉ膜６を形成した
後にシリコン基板１と反応させる方法では、集積回路が
さらに微細化するとコンタクトホールのアスペクト比が
さらに大きくなりスパッタリング法では、図５(a) に示
すように、Ｔｉ膜をコンタクトホールの底部に均一に形
成することができなくなるという問題がある。さらに上
述したようにタングステン膜９の下層にＴｉ膜６とＴｉ
Ｎ膜７の積層体を形成した場合、５５０℃以上の高温工
程を行うとＴｉ膜６とシリコン基板１とが反応し、図４
(d) に示すようにＴｉＳｉ2 膜８が不純物拡散層３を突
き抜けて成長し、ジャンクションリークが起こすという
問題がある。
ルの底部にスパッタリング法によりＴｉ膜６を形成した
後にシリコン基板１と反応させる方法では、集積回路が
さらに微細化するとコンタクトホールのアスペクト比が
さらに大きくなりスパッタリング法では、図５(a) に示
すように、Ｔｉ膜をコンタクトホールの底部に均一に形
成することができなくなるという問題がある。さらに上
述したようにタングステン膜９の下層にＴｉ膜６とＴｉ
Ｎ膜７の積層体を形成した場合、５５０℃以上の高温工
程を行うとＴｉ膜６とシリコン基板１とが反応し、図４
(d) に示すようにＴｉＳｉ2 膜８が不純物拡散層３を突
き抜けて成長し、ジャンクションリークが起こすという
問題がある。
【００１７】またＴｉ膜６とＴｉＮ膜７をＣＶＤ法で形
成しても不純物拡散層３の深さが浅くなるため図５(b)
に示すように、ＴｉＳｉ2 膜８が不純物拡散層３を突き
抜けて成長し、ジャンクションリークを起こすという問
題がある。
成しても不純物拡散層３の深さが浅くなるため図５(b)
に示すように、ＴｉＳｉ2 膜８が不純物拡散層３を突き
抜けて成長し、ジャンクションリークを起こすという問
題がある。
【００１８】これを解決する方法として選択タングステ
ンＣＶＤ法の場合と同様にＴｉＳｉ2 膜８をコンタクト
ホール底部に形成した後にＴｉＮ膜７を形成し、ブラン
ケット状にタングステン膜９を形成するという方法があ
る。
ンＣＶＤ法の場合と同様にＴｉＳｉ2 膜８をコンタクト
ホール底部に形成した後にＴｉＮ膜７を形成し、ブラン
ケット状にタングステン膜９を形成するという方法があ
る。
【００１９】このような問題を解決する方法として選択
ＣＶＤ法を用いてコンタクトホールの底部にＴｉＳｉ2
膜８を形成する方法が提案されている。この方法は、コ
ンタクトホール５を形成した後、ＴｉＣｌ4 とＳｉＨ4
とを1:25の割合で 650〜850℃に加熱したウェハ上に導
入し、コンタクトホール底部に選択的にＴｉＳｉ2 膜８
を形成するものである。この方法をとることによってタ
ングステン配線を形成した後で高温の熱処理工程を行う
ことができる。
ＣＶＤ法を用いてコンタクトホールの底部にＴｉＳｉ2
膜８を形成する方法が提案されている。この方法は、コ
ンタクトホール５を形成した後、ＴｉＣｌ4 とＳｉＨ4
とを1:25の割合で 650〜850℃に加熱したウェハ上に導
入し、コンタクトホール底部に選択的にＴｉＳｉ2 膜８
を形成するものである。この方法をとることによってタ
ングステン配線を形成した後で高温の熱処理工程を行う
ことができる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】上述したＴｉＣｌ4 と
ＳｉＨ4 とを用いた選択ＣＶＤ法で、コンタクトホール
内に露呈するシリコン表面に選択的にＴｉＳｉ2 膜を形
成する方法では、ＴｉＣｌ4 や副生成物のＨＣｌなどが
Ｓｉ基板を消費して、ＳｉＣｌx が形成されて蒸発する
ため、ＴｉＳｉ2 膜８が不純物拡散層３を突き抜けジャ
ンクションリークを起こしてしまうという問題がある。
これはＴｉに限定されることなく他の高融点金属のシリ
サイドにも同様の問題となっていた。
ＳｉＨ4 とを用いた選択ＣＶＤ法で、コンタクトホール
内に露呈するシリコン表面に選択的にＴｉＳｉ2 膜を形
成する方法では、ＴｉＣｌ4 や副生成物のＨＣｌなどが
Ｓｉ基板を消費して、ＳｉＣｌx が形成されて蒸発する
ため、ＴｉＳｉ2 膜８が不純物拡散層３を突き抜けジャ
ンクションリークを起こしてしまうという問題がある。
これはＴｉに限定されることなく他の高融点金属のシリ
サイドにも同様の問題となっていた。
【００２１】本発明は、前記実情に鑑みてなされたもの
で、ジャンクションリークが起こらないようにコンタク
トホール底部に高融点金属シリサイドを形成する方法を
提供することを目的とする。
で、ジャンクションリークが起こらないようにコンタク
トホール底部に高融点金属シリサイドを形成する方法を
提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】そこで本発明では、有機
基とハロゲンとを配位子としてもつ高融点金属錯体とシ
ラン系ガス、または有機基を配位子としてもつ高融点金
属錯体とシラン系ガスとハロゲンを含むガス、または有
機基を配位子としてもつ高融点金属錯体とハロゲンを含
むシラン系ガスを用いるようにしている。ここで高融点
金属とは例えばＴｉ，Ｖ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｐｄ，Ｗ
などで、有機基とはＣおよび，Ｎ，Ｏ，Ｓのうち少なく
とも１つの元素等を含みこれらの高融点金属と結合する
ような原子団で、シラン系ガスとは例えばＳｉＨ4 やＳ
ｉ2 Ｈ6 、メチル基等、有機基を有する有機系シランな
どで、ハロゲンを含むシラン系ガスとは例えばＳｉＨ3
Ｃｌ，ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ，ＳｉＨＣｌ3 ，Ｓｉ2 Ｈ4 Ｆ2
など、ハロゲンを含むガスとは例えば塩素、臭素等の単
体のハロゲンガスや塩化水素、臭化水素等のハロゲン化
水素等である。
基とハロゲンとを配位子としてもつ高融点金属錯体とシ
ラン系ガス、または有機基を配位子としてもつ高融点金
属錯体とシラン系ガスとハロゲンを含むガス、または有
機基を配位子としてもつ高融点金属錯体とハロゲンを含
むシラン系ガスを用いるようにしている。ここで高融点
金属とは例えばＴｉ，Ｖ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｐｄ，Ｗ
などで、有機基とはＣおよび，Ｎ，Ｏ，Ｓのうち少なく
とも１つの元素等を含みこれらの高融点金属と結合する
ような原子団で、シラン系ガスとは例えばＳｉＨ4 やＳ
ｉ2 Ｈ6 、メチル基等、有機基を有する有機系シランな
どで、ハロゲンを含むシラン系ガスとは例えばＳｉＨ3
Ｃｌ，ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ，ＳｉＨＣｌ3 ，Ｓｉ2 Ｈ4 Ｆ2
など、ハロゲンを含むガスとは例えば塩素、臭素等の単
体のハロゲンガスや塩化水素、臭化水素等のハロゲン化
水素等である。
【００２３】
【作用】本発明者らは、種々の実験を重ねた結果、反応
系のなかに有機基とハロゲン元素の両方を含むようにす
れば、基板をエッチングすることなく低温下で選択性よ
く高融点金属シリサイド膜を形成することができること
がわかった。
系のなかに有機基とハロゲン元素の両方を含むようにす
れば、基板をエッチングすることなく低温下で選択性よ
く高融点金属シリサイド膜を形成することができること
がわかった。
【００２４】その理由は次のように考えられる。すなわ
ち、まず有機基を含む高融点金属錯体が低温下で解離
し、反応が開始され高融点金属膜がシリコン上に形成さ
れていく一方、この反応エネルギーによってハロゲンは
有機ハロゲンとなり、ＳｉＯ2とは反応しにくく、Ｓｉ
Ｏ2 上で核は形成されにくいため、良好に選択性が維持
されるものと考えられる。
ち、まず有機基を含む高融点金属錯体が低温下で解離
し、反応が開始され高融点金属膜がシリコン上に形成さ
れていく一方、この反応エネルギーによってハロゲンは
有機ハロゲンとなり、ＳｉＯ2とは反応しにくく、Ｓｉ
Ｏ2 上で核は形成されにくいため、良好に選択性が維持
されるものと考えられる。
【００２５】本発明では、反応系のなかに有機基とハロ
ゲン元素の両方を含むようにすればよく、有機基とハロ
ゲンとを配位子としてもつ高融点金属錯体とシラン系ガ
ス、または有機基のみを配位子としてもつ高融点金属錯
体とシラン系ガスとハロゲンを含むガスまたは、または
有機基を配位子としてもつ高融点金属錯体とハロゲン化
シラン系ガスのいずれを用いても良い。
ゲン元素の両方を含むようにすればよく、有機基とハロ
ゲンとを配位子としてもつ高融点金属錯体とシラン系ガ
ス、または有機基のみを配位子としてもつ高融点金属錯
体とシラン系ガスとハロゲンを含むガスまたは、または
有機基を配位子としてもつ高融点金属錯体とハロゲン化
シラン系ガスのいずれを用いても良い。
【００２６】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ詳細に説明する。
つつ詳細に説明する。
【００２７】図１(a) 乃至(d) は本発明実施例の半導体
装置の製造工程を示す断面図である。 まず、ｎ型シリ
コン基板１にフィールド酸化膜２を形成して、分離され
た領域内に、深さ４０nmのｐ+ 不純物拡散層３を形成
し、さらにこの上層に層間絶縁膜４として膜厚１．５μ
m の酸化シリコン膜（ＳｉＯ2 ）を形成し、フォトリソ
グラフィによりこれに０．６μm 角のコンタクトホール
５を形成する（図１(a)）。 ついでＢＣｌ3 またはＦ
2 を用いたＲＩＥにより、シリコン露出部の自然酸化膜
を除去したのち、該シリコン基板を真空中で搬送し、３
００〜５５０℃に加熱した後、ＴｉＣｌ3 （ＣＨ3 ）を
１sccm、ＳｉＨ4 を１５〜３０sccm導入し、コンタクト
ホール５の底部にのみ膜厚３０nmのＴｉＳｉ2 膜８を形
成する（図１(b) ）。
装置の製造工程を示す断面図である。 まず、ｎ型シリ
コン基板１にフィールド酸化膜２を形成して、分離され
た領域内に、深さ４０nmのｐ+ 不純物拡散層３を形成
し、さらにこの上層に層間絶縁膜４として膜厚１．５μ
m の酸化シリコン膜（ＳｉＯ2 ）を形成し、フォトリソ
グラフィによりこれに０．６μm 角のコンタクトホール
５を形成する（図１(a)）。 ついでＢＣｌ3 またはＦ
2 を用いたＲＩＥにより、シリコン露出部の自然酸化膜
を除去したのち、該シリコン基板を真空中で搬送し、３
００〜５５０℃に加熱した後、ＴｉＣｌ3 （ＣＨ3 ）を
１sccm、ＳｉＨ4 を１５〜３０sccm導入し、コンタクト
ホール５の底部にのみ膜厚３０nmのＴｉＳｉ2 膜８を形
成する（図１(b) ）。
【００２８】この後基板温度を２００〜３００℃にして
ＷＦ6 を１０sccm、ＳｉＨ4 を７sccm導入し、ＴｉＳｉ
2 膜８上にのみＷ膜９を選択的に形成する（図１(c)
）。そして、膜厚２０nmのＴｉ膜６と、膜厚７０nmの
ＴｉＮ膜７、膜厚３００nmのアルミニウム膜またはアル
ミニウム合金膜１０を順次形成し、パターニングして配
線パターンを形成する（図１(d) ）。
ＷＦ6 を１０sccm、ＳｉＨ4 を７sccm導入し、ＴｉＳｉ
2 膜８上にのみＷ膜９を選択的に形成する（図１(c)
）。そして、膜厚２０nmのＴｉ膜６と、膜厚７０nmの
ＴｉＮ膜７、膜厚３００nmのアルミニウム膜またはアル
ミニウム合金膜１０を順次形成し、パターニングして配
線パターンを形成する（図１(d) ）。
【００２９】このようにして得られたコンタクトホール
は微細であるにもかかわらず、ＴｉＳｉ2 膜８が均一に
しかもシリコン基板をエッチングしないで形成すること
ができるため、ジャンクションリークがなくコンタクト
抵抗の低い配線構造を得ることができる。
は微細であるにもかかわらず、ＴｉＳｉ2 膜８が均一に
しかもシリコン基板をエッチングしないで形成すること
ができるため、ジャンクションリークがなくコンタクト
抵抗の低い配線構造を得ることができる。
【００３０】なお、前記実施例では、ＴｉＳｉ2 膜を形
成する際に、シリコン基板を３００〜５５０℃に加熱し
て、ＴｉＣｌ3 （ＣＨ3 ）とＳｉＨ4 とを用いた選択Ｃ
ＶＤ法を用いたが、これに限定されるものではなく、例
えば他の工程を同様にしてこの工程において、シリコン
基板を２００〜４００℃に加熱して、Ｔｉ［Ｎ（Ｃ
Ｈ3 ）2 ］4 を１sccm、ＳｉＨ4 を５０〜２００sccm、
ＨＣｌまたはＣｌ2 を１〜１０sccm導入することによっ
て行っても良い。この方法でもコンタクトホール底部に
のみ極めて選択性よくＴｉＳｉ2 膜を形成することがで
きる。またＴｉ［Ｎ（ＣＨ3 ）2 ］4 を１sccm、ＳｉＨ
2 Ｃｌ2 を２０sccm程度供給し、温度２００〜４００℃
で成膜してもよい。
成する際に、シリコン基板を３００〜５５０℃に加熱し
て、ＴｉＣｌ3 （ＣＨ3 ）とＳｉＨ4 とを用いた選択Ｃ
ＶＤ法を用いたが、これに限定されるものではなく、例
えば他の工程を同様にしてこの工程において、シリコン
基板を２００〜４００℃に加熱して、Ｔｉ［Ｎ（Ｃ
Ｈ3 ）2 ］4 を１sccm、ＳｉＨ4 を５０〜２００sccm、
ＨＣｌまたはＣｌ2 を１〜１０sccm導入することによっ
て行っても良い。この方法でもコンタクトホール底部に
のみ極めて選択性よくＴｉＳｉ2 膜を形成することがで
きる。またＴｉ［Ｎ（ＣＨ3 ）2 ］4 を１sccm、ＳｉＨ
2 Ｃｌ2 を２０sccm程度供給し、温度２００〜４００℃
で成膜してもよい。
【００３１】またシリコン基板を２００〜４００℃に加
熱して、Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ3 ）2 ］4を１sccm、ＳｉＨ3
Ｃｌを２５〜１００sccm導入することによって行っても
良い。 さらにこれらの方法でもコンタクトホール底部
にのみ極めて選択性よくＴｉＳｉ2 膜を形成することが
できる。
熱して、Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ3 ）2 ］4を１sccm、ＳｉＨ3
Ｃｌを２５〜１００sccm導入することによって行っても
良い。 さらにこれらの方法でもコンタクトホール底部
にのみ極めて選択性よくＴｉＳｉ2 膜を形成することが
できる。
【００３２】さらにまた、前記実施例では、コンタクト
ホール底部に選択的にＴｉＳｉ2 膜８を形成した後、Ｗ
膜の選択ＣＶＤ法によりコンタクトホール内にのみ選択
的にＷ膜を埋め込むようにしたが、Ｗ膜をブランケット
状に形成するようにしてもよい。次に本発明の第２の実
施例として、Ｗ膜をブランケット状に形成した配線方法
について説明する。図２(a) 乃至(d) は本発明の第２の
実施例の半導体装置の製造工程を示す断面図である。Ｔ
ｉＳｉ2 膜の形成前までは前記第１の実施例とまったく
同様に形成する。
ホール底部に選択的にＴｉＳｉ2 膜８を形成した後、Ｗ
膜の選択ＣＶＤ法によりコンタクトホール内にのみ選択
的にＷ膜を埋め込むようにしたが、Ｗ膜をブランケット
状に形成するようにしてもよい。次に本発明の第２の実
施例として、Ｗ膜をブランケット状に形成した配線方法
について説明する。図２(a) 乃至(d) は本発明の第２の
実施例の半導体装置の製造工程を示す断面図である。Ｔ
ｉＳｉ2 膜の形成前までは前記第１の実施例とまったく
同様に形成する。
【００３３】すなわちまず、ｎ型シリコン基板１にフィ
ールド酸化膜２を形成して、分離された領域内に、深さ
４０nmのｐ+ 不純物拡散層３を形成し、さらにこの上層
に層間絶縁膜４として膜厚１．５μm の酸化シリコン膜
（ＳｉＯ2 ）を形成し、フォトリソグラフィによりこれ
に０．６μm 角のコンタクトホール５を形成する（図２
(a) ）。
ールド酸化膜２を形成して、分離された領域内に、深さ
４０nmのｐ+ 不純物拡散層３を形成し、さらにこの上層
に層間絶縁膜４として膜厚１．５μm の酸化シリコン膜
（ＳｉＯ2 ）を形成し、フォトリソグラフィによりこれ
に０．６μm 角のコンタクトホール５を形成する（図２
(a) ）。
【００３４】ついでＢＣｌ3 またはＦ2 を用いたＲＩＥ
により、シリコン露出部の自然酸化膜を除去したのち、
該シリコン基板を真空中で搬送し、３００〜５５０℃に
加熱した後、ＴｉＣｌ3 （ＣＨ3 ）を１sccm、ＳｉＨ4
を１５〜３０sccm導入し、コンタクトホール５の底部に
のみ膜厚５０nmのＴｉＳｉ2 膜８を形成する（図２(b)
）。
により、シリコン露出部の自然酸化膜を除去したのち、
該シリコン基板を真空中で搬送し、３００〜５５０℃に
加熱した後、ＴｉＣｌ3 （ＣＨ3 ）を１sccm、ＳｉＨ4
を１５〜３０sccm導入し、コンタクトホール５の底部に
のみ膜厚５０nmのＴｉＳｉ2 膜８を形成する（図２(b)
）。
【００３５】さらに同じ温度で、ＴｉＣｌ3 （ＣＨ3 ）
を１sccm、ＮＨ3 を１０〜２０sccm導入し、膜厚１００
nmのＴｉＮ膜７を形成する（図２(c) ）。
を１sccm、ＮＨ3 を１０〜２０sccm導入し、膜厚１００
nmのＴｉＮ膜７を形成する（図２(c) ）。
【００３６】この後、基板温度を３５０〜４５０℃にし
てＷＦ6 を１０sccm、ＳｉＨ4 を７sccm、Ｈ2 を100 〜
1000sccm導入して、Ｗ膜９をブランケット状に形成する
（図２(d) ）。
てＷＦ6 を１０sccm、ＳｉＨ4 を７sccm、Ｈ2 を100 〜
1000sccm導入して、Ｗ膜９をブランケット状に形成する
（図２(d) ）。
【００３７】この後、ＴｉＮ膜７とＷ膜９とを、パター
ニングして配線パターンを形成する（図２(e) ）。
ニングして配線パターンを形成する（図２(e) ）。
【００３８】このようにして得られたコンタクトホール
は微細であるにもかかわらず、ＴｉＳｉ2 膜８が均一に
しかもシリコン基板をエッチングしないで形成すること
ができるため、ジャンクションリークがなくコンタクト
抵抗の低い配線構造を得ることができる。また、高融点
金属であるＷ膜９で配線を形成しているため、この上層
に高温熱処理工程を行うことができ、その際に不純物拡
散層３からシリコンや不純物がＷ膜９中に拡散するのを
ＴｉＮ膜８によって防止し、かつＴｉＮ膜８がＳｉＯ2
膜４上にあるためＷ膜９とＳｉＯ2 膜４との密着性を向
上することができる。
は微細であるにもかかわらず、ＴｉＳｉ2 膜８が均一に
しかもシリコン基板をエッチングしないで形成すること
ができるため、ジャンクションリークがなくコンタクト
抵抗の低い配線構造を得ることができる。また、高融点
金属であるＷ膜９で配線を形成しているため、この上層
に高温熱処理工程を行うことができ、その際に不純物拡
散層３からシリコンや不純物がＷ膜９中に拡散するのを
ＴｉＮ膜８によって防止し、かつＴｉＮ膜８がＳｉＯ2
膜４上にあるためＷ膜９とＳｉＯ2 膜４との密着性を向
上することができる。
【００３９】なお、前記実施例では、ＴｉＳｉ2 膜を形
成する際に、シリコン基板を３００〜５５０℃に加熱し
て、ＴｉＣｌ3 （ＣＨ3 ）とＳｉＨ4 とを用いた選択Ｃ
ＶＤ法を用いたが、これに限定されるものではなく、例
えば他の工程を同様にしてこの工程のみを、シリコン基
板を２５０〜５００℃に加熱して、Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ3）
2 ］4 を１sccm、ＳｉＨ4 を５０〜２００sccm、ＨＣｌ
またはＣｌ2 を１〜１０sccm導入することによって行っ
ても良い。さらにＴｉＮ膜の形成に際しても、シリコン
基板を２５０〜５００℃に加熱して、Ｔｉ［Ｎ（Ｃ
Ｈ3 ）2 ］4 を１sccm、ＮＨ3 を２０〜５０sccm導入す
るようにしてもよい。この方法でもコンタクトホール底
部にのみ極めて選択性よくＴｉＳｉ2 膜を形成すること
ができ、信頼性の高いコンタクト配線構造を得ることが
できる。
成する際に、シリコン基板を３００〜５５０℃に加熱し
て、ＴｉＣｌ3 （ＣＨ3 ）とＳｉＨ4 とを用いた選択Ｃ
ＶＤ法を用いたが、これに限定されるものではなく、例
えば他の工程を同様にしてこの工程のみを、シリコン基
板を２５０〜５００℃に加熱して、Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ3）
2 ］4 を１sccm、ＳｉＨ4 を５０〜２００sccm、ＨＣｌ
またはＣｌ2 を１〜１０sccm導入することによって行っ
ても良い。さらにＴｉＮ膜の形成に際しても、シリコン
基板を２５０〜５００℃に加熱して、Ｔｉ［Ｎ（Ｃ
Ｈ3 ）2 ］4 を１sccm、ＮＨ3 を２０〜５０sccm導入す
るようにしてもよい。この方法でもコンタクトホール底
部にのみ極めて選択性よくＴｉＳｉ2 膜を形成すること
ができ、信頼性の高いコンタクト配線構造を得ることが
できる。
【００４０】また、ＴｉＳｉ2 膜を形成する際に、シリ
コン基板を２００〜４００℃に加熱して、Ｔｉ［Ｎ（Ｃ
Ｈ3 ）2 ］4 を１sccm、ＳｉＨ3 Ｃｌを２５〜１００sc
cm導入することによって行っても良い。さらにＴｉ［Ｎ
（ＣＨ3 ）2 ］4 を１sccm程度、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 を２０
sccm程度供給し温度２００〜４００℃で成膜してもよ
い。この方法でもコンタクトホール底部にのみ極めて選
択性よくＴｉＳｉ2 膜を形成することができる。
コン基板を２００〜４００℃に加熱して、Ｔｉ［Ｎ（Ｃ
Ｈ3 ）2 ］4 を１sccm、ＳｉＨ3 Ｃｌを２５〜１００sc
cm導入することによって行っても良い。さらにＴｉ［Ｎ
（ＣＨ3 ）2 ］4 を１sccm程度、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 を２０
sccm程度供給し温度２００〜４００℃で成膜してもよ
い。この方法でもコンタクトホール底部にのみ極めて選
択性よくＴｉＳｉ2 膜を形成することができる。
【００４１】なお、前記実施例ではｐ+ 不純物拡散層へ
のコンタクトの形成について説明したが、ｎ+ 不純物拡
散層へのコンタクトの形成についても適用可能であるこ
とはいうまでもない。さらにＴｉＳｉ2 膜を形成する際
に用いるハロゲンとして、塩素が含有されたガス、Ｔｉ
Ｃｌ3 （ＣＨ3 ）やＳｉＨ3 ＣｌやＨＣｌを使用した
が、Ｆ，Ｂｒ，Ｉでも適用可能であり、ＴｉＦ3 （ＣＨ
3 ）やＳｉＨ3 ＦやＨＦ，ＴｉＢｒ3 （ＣＨ3 ）やＳｉ
Ｈ3 ＢｒやＨＢｒ，ＴｉＩ3 （ＣＨ3 ）やＳｉＨ3 Ｉや
ＨＩなどを使用してもよい。さらに、これらのガスを放
電等によりプラズマ化して使用しても良い。
のコンタクトの形成について説明したが、ｎ+ 不純物拡
散層へのコンタクトの形成についても適用可能であるこ
とはいうまでもない。さらにＴｉＳｉ2 膜を形成する際
に用いるハロゲンとして、塩素が含有されたガス、Ｔｉ
Ｃｌ3 （ＣＨ3 ）やＳｉＨ3 ＣｌやＨＣｌを使用した
が、Ｆ，Ｂｒ，Ｉでも適用可能であり、ＴｉＦ3 （ＣＨ
3 ）やＳｉＨ3 ＦやＨＦ，ＴｉＢｒ3 （ＣＨ3 ）やＳｉ
Ｈ3 ＢｒやＨＢｒ，ＴｉＩ3 （ＣＨ3 ）やＳｉＨ3 Ｉや
ＨＩなどを使用してもよい。さらに、これらのガスを放
電等によりプラズマ化して使用しても良い。
【００４２】さらにまた有機基として（ＣＨ3 ）やＮ
（ＣＨ3 ）2 を用いたが、これらに限定されることな
く、Ｃ2 Ｈ5 ，ＣＯ，Ｎ（Ｃ2 Ｈ5 ）2 ，ＯＣ2 Ｈ7 ，
ＯＣＯＣＨ3 ，ＳＣＨ3 など、Ｃ，Ｈ，Ｎ，Ｏ，Ｓから
選ばれる元素により構成される有機基や、π軌道で配位
する有機基でもよく、また一座配位でも二座配位でもよ
い。
（ＣＨ3 ）2 を用いたが、これらに限定されることな
く、Ｃ2 Ｈ5 ，ＣＯ，Ｎ（Ｃ2 Ｈ5 ）2 ，ＯＣ2 Ｈ7 ，
ＯＣＯＣＨ3 ，ＳＣＨ3 など、Ｃ，Ｈ，Ｎ，Ｏ，Ｓから
選ばれる元素により構成される有機基や、π軌道で配位
する有機基でもよく、また一座配位でも二座配位でもよ
い。
【００４３】また、高融点金属錯体とシラン系ガスを用
いてＴｉＳｉ2 を形成する場合は、高融点金属錯体にハ
ロゲンと有機基が含まれていればその配位子の配位比率
によらず適用可能である。すなわち、ＸとＲが配位子で
各々一座配位する場合は、ＴｉＸ3 Ｒでも、ＴｉＸ2 Ｒ
2 でも、ＴｉＸＲ3 でもよく、また、複数の種類のＸや
Ｒが含まれる場合は、ＸやＲの種類が異なっていてもよ
い。なお、以上の実施例で高融点金属錯体として４価の
Ｔｉ錯体を用いて説明したが、他の価数でもよく、ま
た、Ｖ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｐｄ，Ｗなど他の高融点金
属錯体を用いても同様に本発明を適用することができ
る。高融点金属錯体が固体または液体で蒸気圧が低い場
合は、分解温度以下でソースおよび配管を加熱し反応室
に導入する。また、導入の際にＡｒなどの不活性ガスを
キャリアガスとして用いても良い。
いてＴｉＳｉ2 を形成する場合は、高融点金属錯体にハ
ロゲンと有機基が含まれていればその配位子の配位比率
によらず適用可能である。すなわち、ＸとＲが配位子で
各々一座配位する場合は、ＴｉＸ3 Ｒでも、ＴｉＸ2 Ｒ
2 でも、ＴｉＸＲ3 でもよく、また、複数の種類のＸや
Ｒが含まれる場合は、ＸやＲの種類が異なっていてもよ
い。なお、以上の実施例で高融点金属錯体として４価の
Ｔｉ錯体を用いて説明したが、他の価数でもよく、ま
た、Ｖ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｐｄ，Ｗなど他の高融点金
属錯体を用いても同様に本発明を適用することができ
る。高融点金属錯体が固体または液体で蒸気圧が低い場
合は、分解温度以下でソースおよび配管を加熱し反応室
に導入する。また、導入の際にＡｒなどの不活性ガスを
キャリアガスとして用いても良い。
【００４４】さらにまた、前記第２の実施例において、
高融点金属錯体とＮＨ3 とを用いてＴｉＮを形成した
が、ＴｉＮに代えて高融点金属の炭化物、硼化物を用い
ても良い。例えば、高融点金属の炭化物を形成する場合
は、高融点金属錯体とＣＨ4 など、高融点金属の硼化物
を形成する場合は、高融点金属錯体とＢ2 Ｈ6 などを用
いて形成することができる。この場合の高融点金属錯体
の配位子はすべてハロゲンでもすべて有機基でもよい。
高融点金属錯体とＮＨ3 とを用いてＴｉＮを形成した
が、ＴｉＮに代えて高融点金属の炭化物、硼化物を用い
ても良い。例えば、高融点金属の炭化物を形成する場合
は、高融点金属錯体とＣＨ4 など、高融点金属の硼化物
を形成する場合は、高融点金属錯体とＢ2 Ｈ6 などを用
いて形成することができる。この場合の高融点金属錯体
の配位子はすべてハロゲンでもすべて有機基でもよい。
【００４５】加えて、前記実施例では、単結晶シリコン
基板表面と酸化シリコン膜表面との間での選択成長を用
いたが、これに限定されることなく多結晶シリコン膜、
アモルファスシリコン膜等のシリコン表面と、絶縁膜表
面との間で選択成長性を利用するようにしてもよい。
基板表面と酸化シリコン膜表面との間での選択成長を用
いたが、これに限定されることなく多結晶シリコン膜、
アモルファスシリコン膜等のシリコン表面と、絶縁膜表
面との間で選択成長性を利用するようにしてもよい。
【００４６】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施することができる。
種々変形して実施することができる。
【００４７】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、コンタクトホール内に露呈するシリコン表面に高融
点金属シリサイド膜を選択的に形成するに際し、反応系
のなかに有機基とハロゲン元素の両方を含むようにして
いるため、低温下で選択性よく高融点金属シリサイド膜
を形成することができる。
ば、コンタクトホール内に露呈するシリコン表面に高融
点金属シリサイド膜を選択的に形成するに際し、反応系
のなかに有機基とハロゲン元素の両方を含むようにして
いるため、低温下で選択性よく高融点金属シリサイド膜
を形成することができる。
【図１】本発明の第１の実施例の半導体装置の製造工程
図。
図。
【図２】本発明の第２の実施例の半導体装置の製造工程
図。
図。
【図３】従来例の半導体装置の製造工程図。
【図４】従来例の半導体装置の製造工程図。
【図５】従来例の半導体装置の製造方法を用いて形成し
た高融点金属シリサイド膜を示す図。
た高融点金属シリサイド膜を示す図。
１ シリコン基板 ２ フィールド絶縁膜 ３ ｐ+ 不純物拡散層 ４ 層間絶縁膜 ５ コンタクトホール ６ Ｔｉ膜 ７ ＴｉＮ膜 ８ ＴｉＳｉ2 膜 ９ Ｗ膜 １０ アルミニウム膜またはアルミニウム合金膜
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体基板表面の絶縁膜に形成されたコ
ンタクトホール内に露呈するシリコン表面に高融点金属
シリサイドを選択的に成長せしめるに際し、 有機基とハロゲンとを配位子としてもつ高融点金属錯体
とシラン系ガス、または有機基を配位子としてもつ高融
点金属錯体とシラン系ガスとハロゲンを含むガス、また
は有機基を配位子としてもつ高融点金属錯体とハロゲン
を含むシラン系ガスを用いた選択ＣＶＤ法によって、シ
リコン表面に選択的に高融点金属シリサイドを成長する
ようにしたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25004792A JPH06104207A (ja) | 1992-09-18 | 1992-09-18 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25004792A JPH06104207A (ja) | 1992-09-18 | 1992-09-18 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06104207A true JPH06104207A (ja) | 1994-04-15 |
Family
ID=17202026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25004792A Pending JPH06104207A (ja) | 1992-09-18 | 1992-09-18 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06104207A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010068523A3 (en) * | 2008-12-10 | 2010-08-26 | Intel Corporation | Dual metal interconnects for improved gap-fill, reliability, and reduced capacitance |
-
1992
- 1992-09-18 JP JP25004792A patent/JPH06104207A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010068523A3 (en) * | 2008-12-10 | 2010-08-26 | Intel Corporation | Dual metal interconnects for improved gap-fill, reliability, and reduced capacitance |
| CN102171797A (zh) * | 2008-12-10 | 2011-08-31 | 英特尔公司 | 用于改进的间隙填充、可靠性以及减小的电容的双金属互连 |
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