JPS643949B2 - - Google Patents

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JPS643949B2
JPS643949B2 JP59179148A JP17914884A JPS643949B2 JP S643949 B2 JPS643949 B2 JP S643949B2 JP 59179148 A JP59179148 A JP 59179148A JP 17914884 A JP17914884 A JP 17914884A JP S643949 B2 JPS643949 B2 JP S643949B2
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JP
Japan
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titanium silicide
deposition
deposited
silicon
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JP59179148A
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JPS6096763A (ja
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Esu Rosuraa Richaado
Emu Inguru Jooji
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ADOBANSUTO SEMIKONDAKUTAA MATEIRIARUZU AMERIKA Inc
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ADOBANSUTO SEMIKONDAKUTAA MATEIRIARUZU AMERIKA Inc
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Publication date
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Publication of JPS643949B2 publication Critical patent/JPS643949B2/ja
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/42—Silicides
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
    • H10D64/01—Manufacture or treatment
    • H10D64/011—Manufacture or treatment of electrodes ohmically coupled to a semiconductor
    • H10D64/0111—Manufacture or treatment of electrodes ohmically coupled to a semiconductor to Group IV semiconductors
    • H10D64/0112—Manufacture or treatment of electrodes ohmically coupled to a semiconductor to Group IV semiconductors using conductive layers comprising silicides
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
    • H10D64/01—Manufacture or treatment
    • H10D64/013—Manufacture or treatment of electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator
    • H10D64/01302—Manufacture or treatment of electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon
    • H10D64/01304—Manufacture or treatment of electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor
    • H10D64/01306—Manufacture or treatment of electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor the conductor comprising a layer of silicon contacting the insulator, e.g. polysilicon
    • H10D64/01308—Manufacture or treatment of electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor the conductor comprising a layer of silicon contacting the insulator, e.g. polysilicon the conductor further comprising a non-elemental silicon additional conductive layer, e.g. a metal silicide layer formed by the reaction of silicon with an implanted metal
    • H10D64/01312—Manufacture or treatment of electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor the conductor comprising a layer of silicon contacting the insulator, e.g. polysilicon the conductor further comprising a non-elemental silicon additional conductive layer, e.g. a metal silicide layer formed by the reaction of silicon with an implanted metal the additional layer comprising a metal or metal silicide formed by deposition, i.e. without a silicidation reaction, e.g. sputter deposition

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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は金属ケイ化物層の蒸着に関し、さらに
詳しくはプラズマ強化化学蒸着を使用するケイ化
チタン層の低温蒸着に関する。 過去においては、集積回路装置は電界効果トラ
ンジスタ用および種々の成分間の電気的相互接続
用の自動調心ゲートとしてポリケイ素層を広く利
用してきた。慣例上は、蒸着した多結晶ケイ素を
通常のドナーまたはアクセプタ元素でドープし、
その抵抗率を１ミリオーム−cm範囲に減少してき
た。パターンおよび妥当なステツプカバレージを
可能にするためには膜厚さは最高約0.5ミクロン
に限定されるから、約20オーム／平方以下のシー
ト抵抗を得ることは困難である。このような値は
抵抗降下が高すぎるようになるから、複雑な高性
能集積回路には高すぎる。その結果として、10〜
100マイクロオーム−cmの範囲の体積抵抗率を有
する耐火金属ケイ化物の研究に多くの努力がはら
われてきた。上記の値は１オーム／平方の範囲の
シート抵抗を可能にし、集積回路用途に対し著し
い性能の増強を可能にする。 チタン、タンタル、タングステン、モリブデン
のケイ化物が多くの技術により製造され、低い抵
抗率を示してきたが、抵抗率および厚さの両者の
再現性が劣つており、膜はパターン化するには硬
く、層は熱行程下はがれる傾向を有していた。ケ
イ素と耐火金属を真空共蒸着し、ついで上記混合
物を反応させて金属ケイ化物を形成することは既
知である。とりわけ、高温をふつう必要とする。
これは浅い装合装置における接合移動の点から望
ましくない。同様に、ケイ素と適当な耐火金属と
からなるガス状反応物種から耐火金属ケイ化物を
蒸着することは既知である。また、反応させるに
は高温を必要とし得、ガス状種は典型的には異な
る温度で分解するから、多数の加工部材上に均一
な蒸着を得ることは極度に困難である。さらに、
プラズマ強化化学蒸着系を使い種々の型の基質上
にチタンのような金属を蒸着することが知られて
いるが、たとえば1982年のシン・ソリツド・フイ
ルムズ（８巻）ジヤーナルの339〜343頁のラダー
らの論文「冷プラズマ技術を使う銅基質上へのチ
タン蒸着」において、チタンの蒸着層は著しく純
粋ではなく（銅および塩素の汚染物）、多孔質で
あつたことを明らかにしている。この公表資料に
おいては、ケイ化チタン層を蒸着することの必要
なことまたは望ましいことは明らかにされておら
ず、またこうして蒸着したケイ化チタンのような
チタン合金層を600℃程度の低温でアニールでき、
また実質上非多孔質で比較的高純度で高容量生産
において一層容易に再現性であることは明らかに
されていないか提案されていない。 そこで、低抵抗率、高純度、比較的低多孔度、
良好な再現性と均一性を有し、マイクロ電子応用
に使うのに適した耐火金属ケイ化物の低温蒸着お
よびアニーリングの経済的方法を提供する必要性
を存在している。 本発明の１具体化に従えば、本発明の目的は耐
火金属ケイ化物を含む低抵抗率膜の化学蒸着法を
提供するにある。 本発明の別の目的はケイ化チタンの化学蒸着法
を提供するにある。 本発明の別の目的は比較的低温でケイ化チタン
の化学蒸着法を提供するにある。 本発明のなお別の目的は低シート抵抗率の再現
性あるケイ化チタン層の化学蒸着法を提供するに
ある。 本発明のなお別の目的はマイクロ電子応用に適
したケイ化チタンからなる低抵抗率導電膜を与え
る方法を提供するにある。 本発明の１具体化に従えば、耐火金属ケイ化物
からなる低抵抗率膜のプラズマ強化化学蒸着法が
明らかにされる。 本発明の別の具体化に従えば、ケイ化チタンか
らなる低抵抗率膜のプラズマ強化化学蒸着法が明
らかにされる。 本発明の別の具体化に従えば、マイクロ電子製
作に使うための低抵抗率の接着性の細かくパター
ン化された導電層を与えるため、ケイ素およびケ
イ化チタン膜を含む複合膜のプラズマ強化化学蒸
着法が提供される。 本発明の上記および他の目的、特徴、および利
点は、本発明の次のさらに詳細な記載から明らか
となる。 本発明の第１の好ましい具体化に従えば、実質
上二ケイ化チタンであるケイ化チタン膜を化学蒸
着によつて蒸着する。好ましい反応物種はアルゴ
ンのような不活性ガス状キヤリヤーにより反応室
にはこばれるシラン（SiH4）と四塩化チタン
（TiCl4）である。SiH4およびTiCl4は異なる温度
で分解するから、のびた反応帯域にわたり均一な
組成と厚さの膜をつくるには熱分解は不適当であ
る。本発明に従えば、一般にプラズマ強化化学蒸
着（PECVD）と呼ばれる方法によつて、交番電
場による比較的低温におけるプラズマ中で分解反
応が起る。 本法の出発点は、たとえばマイクロ電子基質で
あることができる蒸着用の加工部材を支持し加熱
する手段を有する真空排気できる反応室を準備す
ることである。本発明に於ては、第１の非結質シ
リコン層の蒸着前に、水素又は三フツ化チチツ素
でもつて、当該部材（シリコンウエフアー）を予
備洗浄してもよい。本発明の装置は、たとえば本
発明の共同発明者のジヨージ・エングルの米国特
許第4223048号（1980年９月16日交付）にさらに
詳細に記載されている。さらに、上記の装置は加
工部材の近傍にプラズマ放電を維持する手段をも
つ必要がある。これは加工部材に近接した電極を
横切りラジオ波シグナルを適用することにより遂
行される。多数の加工部材にわたり均一な蒸着を
達成するために、加工部材を横切る反応物種の通
過時間に匹敵する速度でラジオ波シグナルをパル
スするのが好ましい。この技術のさらに詳細はジ
ヨージ・エングルの米国特許第4401507号（1983
年８月30日交付）に述べられている。 当該蒸着は約１mmHgの真空で行なわれる。２
〜10の範囲のSiH4／TiCl4比で、満足な蒸着を達
成できることがわかつた。450℃で蒸着し、つい
で約600〜700℃の近傍で大気（atmospheric）ア
ニールすることにより、小粒度と低抵抗率の組合
せを達成できる。この蒸着の利点は蒸着したケイ
化チタン膜に対し比較的小粒度を生じることで、
これはエツチング性およびエツジカバレージ理由
で好ましい。2000Å厚さのケイ化チタン膜は典型
的には、上記方法で１オーム／平方以下のシート
抵抗をもつ。 典型的なマイクロ電子基質は、露出したケイ素
の領域と二酸化ケイ素層のような絶縁体で被覆さ
れたケイ素からなる他の領域を有する。所定のケ
イ化チタン蒸着のシート抵抗は、多分アニール工
程中のケイ素の合体によつて、ケイ素の上では酸
化物の上より低いことが見出された。また、酸化
物上に蒸着したとき、ケイ化チタンは一層ぼやけ
るかまたははがれ易い。マイクロ電子応用に蒸着
を最適にするためには、ケイ化物の蒸着前に無定
形ケイ素の薄層、たとえば300〜600Åを蒸着する
のが好都合であることが見出された。同様に、ケ
イ化物の蒸着についで、たとえば300Åの無定形
ケイ素の薄層は、650℃のアニール中酸素または
窒素の有害作用からケイ化物部分を隔離するのに
役立つ。蒸着前に、加工部材を水素中で加熱し、
C2F6アルゴンプラズマ中で約４分エツチングす
ることが有効なことがわかつた。この操作は蒸着
膜のぼやけを減少し、接着を増すようにみえる。 実施例 100mmのケイ素ウエフアー（複数）をプラズマ
強化化学蒸着反応容器中に配置した。 0.75トールに於て450℃に加熱した後、
248sccmのSiH4と80sccmのアルゴンとを、この
反応器中に導入した。９ｍsecのオン／24ｍsecの
オフという間隔で、６分間、55KHzのラジオ波エ
ネルギーをパルスして（pulsing）、ケイ素ウエフ
アー支持体上に600Åの非晶質シリコン層を蒸着
した。 前記非晶質シリコン層の蒸着が完了した後、
248sccmのSiHと75sccmのTill4ならびに
1200sccmのアルゴンガスとを、11ｍsecのオン／
35ｍsecのオフという間隔で、18分間、55KHzの
ラジオ波エネルギーをかけながら反応器中へ流入
し、その結果前記600Åの非晶質シリコン層上に、
1800ÅのTiSi層を蒸着した。前記TiSi層の蒸着
後、248sccmのSiHと840sccmのアルゴンガスと
を反応器に流入し、かつ９ｍsecのオン／24ｍsec
のオフという間隔で、３分間、55KPHのラジオ波
エネルギーをパルスして、第２の非晶質シリコン
層を前記TiSi層上に蒸着した。かくてTiSi層上
に、300Åの非晶質シリコン層が蒸着された。最
後のアニールは、当該反応器から除去する前に
650℃で行なわれた。 これを表にまとめて示すと、次の通りである。
尚、前記処理工程間に於て、エツチングは行なわ
なかつた。
【表】 この順序は約600Å厚さの無定形ケイ素の第１
層と、約1800Å厚さのケイ化チタンの第２層と、
約300Å厚さの無定形ケイ素の第３層を生じる。
三つの別々の蒸着層を有するここで明らかにした
蒸着法の利点は、ケイ素または二酸化ケイ素から
なる下にある基質に著しく良く接着することであ
る。650℃での大気（atmospheric）アニールに
ついで、シート抵抗率は0.5〜１オーム／平方の
範囲であつた。ケイ化チタンの一層薄い層は一層
高いシート抵抗率を与えた。シート抵抗率は30〜
90sccmの範囲でTiCl4流に不感であつたが、
75sccmの値がアニーリング後最もきれいな膜を
与えた。蒸着膜を分析し、事実上酸素濃度は雰
で、ケイ素／チタン比は２にごく近いことがわか
つた。 １オーム／平方の測定した抵抗値およびケイ化
チタンの1800Å厚さに基づき、その抵抗率は18マ
イクロオームーcm以下であり、これは実質上はる
かに高温で反応させたバルクの二ケイ化チタンで
得られる値である。３層導電膜の2400Åの合計厚
さに基づき、その平均抵抗率は24マイクロオーム
−cm以下である。そこで、上記蒸着法により低シ
ート抵抗を有する薄膜が得られる。 本発明をその好ましい具体化に関し詳細に示し
記載したが、特許請求の範囲によつてのみ限定さ
れている本発明の精神と範囲から離れることなく
記載した形式および詳細の多くにおいて種々の変
形が可能であることは当業者には明らかである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ プラズマ強化化学蒸着によるケイ化チタンを
    含む低抵抗率膜を支持体上に製造する方法におい
    て、 () 約300〜600Åの厚さの非晶質シリコン第１
    層を該支持体上に蒸着し、 () 低温で、 約１mmHgの真空下で、 SiH4／TiCl4の比が約２〜10の範囲で、非晶
    質シリコンの該第１蒸着層の上に、厚さが約
    2000Å以下のケイ化チタンを蒸着し、 () 厚さが約300Åの非晶質シリコンの第２層
    を上記蒸着ケイ化チタン層の上に蒸着し、次い
    で、 () 大気中約600〜700℃の温度でアニールし
    て、 ケイ化チタン含有膜を、製造することを特徴
    とする上記膜の製造方法。
JP59179148A 1983-10-31 1984-08-28 プラズマ強化化学蒸着によるケイ化チタンを含む低抵抗率膜の製造方法 Granted JPS6096763A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/547,050 US4557943A (en) 1983-10-31 1983-10-31 Metal-silicide deposition using plasma-enhanced chemical vapor deposition
US547050 1983-10-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6096763A JPS6096763A (ja) 1985-05-30
JPS643949B2 true JPS643949B2 (ja) 1989-01-24

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ID=24183136

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JP59179148A Granted JPS6096763A (ja) 1983-10-31 1984-08-28 プラズマ強化化学蒸着によるケイ化チタンを含む低抵抗率膜の製造方法

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JP (1) JPS6096763A (ja)
DE (1) DE3439853A1 (ja)
FR (1) FR2554132B1 (ja)
GB (1) GB2148946B (ja)
NL (1) NL8403011A (ja)

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