JP2821598B2 - 半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents

半導体集積回路装置の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体集積回路装置の製造方法に関し、特
に、配線のコンタクト部にチタンシリサイド膜と窒化チ
タン膜との二層構造の膜を用いる半導体集積回路装置の
製造に適用して好適なものである。
〔発明の概要〕
本発明は、チタンシリサイド膜と、上記チタンシリサ
イド膜上に形成された窒化チタン膜とを有する半導体集
積回路装置の製造方法において、窒素を含む雰囲気中で
上記チタンシリサイド膜にレーザービームを選択的に照
射することにより上記窒化チタン膜を形成するようにし
ている。これによって、チタンシリサイド膜の表面のモ
フォロジーの劣化や不純物の再拡散を生じることなく窒
化チタン膜をチタンシリサイド膜上に形成することがで
きる。
〔従来の技術〕
半導体集積回路装置においては、半導体基板中に形成
された拡散層に、層間絶縁膜に形成されたコンタクトホ
ールを通じてアルミニウム(Al)の配線がコンタクトし
ている。従来、この拡散層のシート抵抗の低減及びAl配
線とこの拡散層との反応防止を図るために、チタンシリ
サイド(TiSi2)膜とその上に形成された窒化チタン(T
iN)膜との二層構造の膜を介してAl配線を拡散層にコン
タクトさせる技術が知られている。
特開昭62−169412号公報には、このTiSi2膜上にTiN膜
を形成する方法として、拡散層上にTiSi2膜を形成した
後、窒素(N)を含む雰囲気中において900℃以上の高
温でアニールを行ってこのTiSi2膜の表面を窒化するこ
とによりTiN膜を形成する方法が開示されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、本発明者の検討によれば、上述の特開昭62−
169412号公報に開示させた方法は、半導体基板全体が90
0℃以上の高温に加熱されることに起因して、窒化され
ない部分におけるTiSi2膜の表面のモフォロジー(morph
ology)が劣化し、その結果、電気的特性の劣化が生じ
てしまうという問題があった。また、このように半導体
基板全体が高温に加熱されることにより、拡散層中の不
純物の再拡散が生じて拡散層が広がってしまうという問
題もあった。
従って本発明の目的は、チタンシリサイド膜の表面の
モフォロジーの劣化や不純物の再拡散を生じることなく
窒化チタン膜をチタンシリサイド膜上に形成することが
できる半導体集積回路装置の製造方法を提供することに
ある。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するため、本発明は、チタンシリサイ
ド膜(9a〜9c)と、チタンシリサイド膜(9a〜9c)上に
形成された窒化チタン膜(13a〜13c)とを有する半導体
集積回路装置の製造方法において、チタンシリサイド膜
(9a〜9c)上に層間絶縁膜(10)及びレーザービーム
(B)を透過しない膜(11)を順次形成し、層間絶縁膜
(10)及びレーザービーム(B)を透過しない膜(11)
に開口部(C1〜C3)を形成した後、窒素を含む雰囲気中
で開口部(C1〜C3)を通じてチタンシリサイド膜(9a〜
9c)にレーザービーム(B)を照射することにより窒化
チタン膜(13a〜13c)を形成するようにしている。
〔作用〕
上記した手段によれば、チタンシリサイド膜(9a〜9
c)上に層間絶縁膜(10)及びレーザービーム(B)を
透過しない膜(11)を順次形成し、層間絶縁膜(10)及
びレーザービーム(B)を透過しない膜(11)に開口部
(C1〜C3)を形成した後、窒素を含む雰囲気中で開口部
(C1〜C3)を通じてチタンシリサイド膜(9a〜9c)にレ
ーザービーム(B)を照射することにより、チタンシリ
サイド膜(9a〜9c)の窒化を行うべき部分のみが局所的
に高温に加熱されてこの部分に窒化チタン膜(13a〜13
c)が形成されるが、その他の部分は高温に加熱されな
い。このため、この窒化が行われない部分におけるチタ
ンシリサイド膜(9a〜9c)の表面のモフォロジーの劣化
や不純物の再拡散が生じるのを防止することができる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら
説明する。この実施例は、本発明をMOSLSIの製造に適用
した実施例である。
第1図A〜第1図Hは、本発明の一実施例によるMOSL
SIの製造方法を工程順に示す。
本実施例においては、第1図Aに示すように、まず例
えばp型シリコン(Si)基板のような半導体基板1の表
面に例えばSiO2膜のようなフィールド絶縁膜2を選択的
に形成して素子間分離を行った後、このフィールド絶縁
膜2で囲まれた活性領域の表面に例えば熱酸化により例
えばSiO2膜のようなゲート絶縁膜3を形成する。次に、
このゲート絶縁膜3上に例えば不純物をドープした多結
晶Si膜を形成した後、これらの多結晶Si膜及びゲート絶
縁膜3をエッチングにより所定形状にパターンニングす
る。これによって、ゲート電極4が形成される。この
後、このゲート電極4をマスクとして半導体基板1中に
例えばリン(P)のようなn型不純物を低濃度にイオン
注入する。次に、例えばCVDにより全面に例えばSiO2
を形成した後、例えば反応性イオンエッチング(RIE)
によりこのSiO2膜を基板表面と垂直方向に異方性エッチ
ングしてSiO2から成る側壁(サイドウォールスペーサ)
5を形成する。次に、この側壁5をマスクとして半導体
基板1中に例えばヒ素(As)のようなn型不純物を比較
的高濃度にイオン注入する。これによって、例えばn+
のソース領域6及びドレイン領域7がゲート電極4に対
して自己整合的に形成される。これらのゲート電極4、
ソース領域6及びドレイン領域7により、nチャネルMO
SFETが構成される。これらのソース領域6及びドレイン
領域7は、側壁5の下方の部分に例えばn-型の低不純物
濃度部6a、7aを有しており、従ってこのnチャネルMOSF
ETはこの低不純物濃度部7aによりドレイン領域7の近傍
の電界を緩和した、いわゆるLDD(Lightly Doped Drai
n)構造を有する。なお、このnチャネルMOSFETは必ず
しもLDD構造を有する必要はない。この後、アニールを
行うことにより、イオン注入された不純物の電気的活性
化を行う。
次に第1図Bに示すように、例えばスパッタや蒸着に
より全面にチタン(Ti)膜8を形成する。
次に、例えば800℃程度の温度でアニールを行うこと
により、Ti膜8とこのTi膜8が直接接しているゲート電
極4、ソース領域6及びドレイン領域7とを反応させ
る。これによって、これらのゲート電極4、ソース領域
6及びドレイン領域7の表面がシリサイド化される。こ
の後、未反応のTi膜8をエッチング除去する。このよう
にして、第1図Cに示すように、ゲート電極4、ソース
領域6及びドレイン領域7の表面にそれぞれTiSi2膜9a
〜9cが形成される。これらのTiSi2膜9a〜9cの膜厚は例
えば1000Å程度である。これらのTiSi2膜9a〜9cによ
り、ゲート電極4、ソース領域6及びドレイン領域7の
シート抵抗の低減を図ることができる。なお、上述のア
ニールは例えば赤外線(IR)アニールにより行うことも
可能である。
次に第1図Dに示すように、例えばCVDにより全面に
行えばリンシリケートガラス(PSG)膜のような層間絶
縁膜10を形成し、さらにこの層間絶縁膜10の上に例えば
スパッタや蒸着により例えばAl膜のような後述のレーザ
ービームBに対する反射膜11を形成した後、リソグラフ
ィーによりこの反射膜11の上に所定形状のレジストパタ
ーン12を形成する。
次に、このレジストパターン12をマスクとして反射膜
11及び層間絶縁膜10の所定部分を例えばRIEによりエッ
チングして、第1図Eに示すようにコンタクトホールC1
〜C3を形成する。この後、レジストパターン12を除去す
る。
次に第1図Fに示すように、Nを含む雰囲気、例えば
N2ガスやアンモニア(NH3)ガス中で全面にレーザービ
ームBを照射する。このレーザービームBとしては、例
えばXeClエキシマーレーザーのようなエキシマーレーザ
ーによるパルスレーザービーム(波長308nm)を用いる
ことができる。また、このレーザービームBの照射エネ
ルギー密度は例えば1600mJ/cm2とすることができる。こ
の場合、反射膜11に入射したレーザービームBは反射さ
れるため、結果的に反射膜11で覆われていないコンタク
トホールC1〜C3内部のTiSi2膜9a〜9cにのみレーザービ
ームBが照射される。このレーザービームBの照射によ
ってコンタクトホールC1〜C3内部のTiSi2膜9a〜9cのみ
が局所的に高温に加熱され、この部分がレーザービーム
Bの照射により分解された雰囲気ガス中のNによって所
定深さまで窒化される。これによって、TiN膜13a〜13c
がコンタクトホールC1〜C3に対して自己整合的に形成さ
れる。これらのTiN膜13a〜13cによって、後述の配線14a
〜14cとゲート電極4、ソース領域6及びドレイン領域
7との反応を防止することができる。なお、この反応を
効果的に防止するためには、これらのTiN膜13a〜13cの
厚さは例えば500Å程度以上であるのが好ましい。
次に、例えばスパッタや蒸着により全面に例えばAl膜
を形成した後、このAl膜をエッチングにより所定形状に
パターンニングして第1図Hに示すように配線14a〜14c
を形成し、これによって目的とするMOSLSIを完成させ
る。
以上のように、この実施例によれば、コンタクトホー
ルC1〜C3の部分を除いた層間絶縁膜10の表面を反射膜11
で覆い、この状態でNを含む雰囲気中においてレーザー
ビームBを照射することによりこれらのコンタクトホー
ルC1〜C3の内部におけるTiSi2膜9a〜9cのみを局所的に
高温に加熱しているので、これらのコンタクトホールC1
〜C3の内部におけるTiSi2膜9a〜9cの上にこれらのコン
タクトホールC1〜C3に対して自己整合的にTiN膜13a〜13
cを形成することができる。この場合、レーザービーム
Bが照射されない部分は高温に加熱されないので、窒化
が行われない部分におけるTiSi2膜9a〜9cの表面にヒロ
ック(hillock)が形成されたりしてモフォロジーの劣
化が生じることがなく、従って電気的特性の劣化は生じ
ない。さらにまた、ソース領域6及びドレイン領域7中
の不純物の再拡散が生じることもないので、これらのソ
ース領域6及びドレイン領域7が広がることもない。
以上、本発明の実施例につき具体的に説明したが、本
発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発
明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施例においては、最終構造に反射膜
11を残しているが、この反射膜11は例えば配線14〜14c
を形成する前に例えばリン酸によりエッチング除去する
ことも可能である。また、この反射膜11としては、例え
ばTi膜のようなバリアメタル膜を用いることも可能であ
る。さらに、この反射膜11の代わりにレーザービームB
に対して吸収性のある金属膜(タングステン(W)膜、
モリブデン(Mo)膜等)を用いても、コンタクトホール
C1〜C3の内部におけるTiSi2膜9a〜9cにのみレーザービ
ームBを選択的に照射することが可能である。
また、上述の実施例においては、本発明をMOSLSIに適
用した場合について説明したが、本発明は、例えばバイ
ポーラLSIやバイポーラCMOSLSIのようなMOSLSI以外の半
導体集積回路装置の製造に適用することも可能である。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明によれば、チタンシリサイ
ド膜上に層間絶縁膜及びレーザービームを透過しない膜
を順次形成し、層間絶縁膜及びレーザービームを透過し
ない膜に開口部を形成した後、窒素を含む雰囲気中で開
口部を通じてチタンシリサイド膜にレーザービームを照
射することにより窒化チタン膜を形成するようにしてい
るので、レーザービームが照射されない部分は高温に加
熱されず、従ってチタンシリサイド膜の表面のモフォロ
ジーの劣化や不純物の再拡散が生じるのを防止すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図A〜第1図Hは本発明の一実施例によるMOSLSIの
製造方法を工程順に示す断面図である。 図面における主要な符号の説明 1:半導体基板、2:フィールド絶縁膜、4:ゲート電極、6:
ソース領域、7:ドレイン領域、8:Ti膜、9a〜9c:TiSi
2膜、11:反射膜、13a〜13c:TiN膜、14〜14c:配線、C1
C3コンタクトホール。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/28 - 21/288 H01L 21/768 H01L 29/78

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】チタンシリサイド膜と、上記チタンシリサ
    イド膜上に形成された窒化チタン膜とを有する半導体集
    積回路装置の製造方法において、 上記チタンシリサイド膜上に層間絶縁膜及びレーザービ
    ームを透過しない膜を順次形成し、上記層間絶縁膜及び
    上記レーザービームを透過しない膜に開口部を形成した
    後、窒素を含む雰囲気中で上記開口部を通じて上記チタ
    ンシリサイド膜に上記レーザービームを照射することに
    より上記窒化チタン膜を形成するようにしたことを特徴
    とする半導体集積回路装置の製造方法。
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