JPH04209556A - 局部相互接続形成方法 - Google Patents

局部相互接続形成方法

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JPH04209556A
JPH04209556A JP2418266A JP41826690A JPH04209556A JP H04209556 A JPH04209556 A JP H04209556A JP 2418266 A JP2418266 A JP 2418266A JP 41826690 A JP41826690 A JP 41826690A JP H04209556 A JPH04209556 A JP H04209556A
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layer
titanium
silicide
area
forming
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
[0001)
【産業上の利用分野】本発明は一般に半導体デバイスに
関し、特に局部相互接続を形成する改良方法に関する。 [0002]
【従来の技術】集積回路内での相互接続のレベル数(内
部レベルと相互レベルの両方)を増やせば、それだけ大
きい配線経路の可能性、よりコンパクトなレイアウト。 より優れた回路性能、及び一定の集積回路表面積内にお
ける回路設計のより高い使用効率が得られる。特に有用
な接続レベルは、隣接する拡散領域が相互に及び他の隣
接するポリシリコンや金属線と接続される9通例局部相
互接続(local 1nterconnection
)と呼ばれているものである。 [0003]局部相互接続を形成する従来の方法は2例
えば、金属相互接続を用いて拡散領域を相互に及び他の
層と接続している。金属相互接続は、厚い酸化物層を貫
き、相互接続すべき箇所までバイア(通路)をエツチン
グすることによって形成される。導体がバイアに充填さ
れ、接続を形成する。しかし、この方法は、接続に必要
な領域を少なくするという目的上、接続ホールのエツチ
ング及びレベル間誘電体のプレーナ化の技術水準によっ
て制限を受ける。これらの制限には、接続すべき下側領
域に対するバイアの整合許容差、高い信頼度でエッチ可
能なバイアの必要サイズ(従って下側領域における接触
エリアのサイズ)、及びバイアを満たし、下側領域と良
好なオーミック接触を形成する導体の段差被覆性(ステ
ップカバレージ)が含まれる。また、誘電体を横切る金
属導体の追加層も、接続レベルにおけるプレーナ化を損
なう。 [0004] 1984年IEDM会報、118頁に発
表された別の方法では、追加のパターン化シリコンを用
いて、必要に応じてフィールド酸化物上に延びる導電性
のケイ化物領域が与えられる。チタンの層が基板上に被
着(デポジット)され、ケイ化物を形成するチタンと下
側シリコンとの直接反応の前に、シリコンの薄層がチタ
ン金属の頂面上にパターン形成されて、相互接続すべき
2つの領域を分離する二酸化シリコン領域上に延びる相
互接続を画定する。このシリコン層が残っている状態で
。 酸化物上に延びるケイ化物が反応プロセスを通じて形成
される。この方法は1局部相互接続を画定するの(−追
加シリコン層の被着とパターン形成を必要とする。さら
に、ケイ化チタンは通常の半導体ドーパン1〜(添加不
純物)に対する拡散バリヤとしては非常に劣るので、得
られたケイ化物のストラップが、リンなど一般的なn形
ドーパントがそこを通じて拡散可能なコンジットを与え
る。また例えば、nドープのポリシリコンをp形拡散に
接続するなど、n形傾城をp影領域に接続するのにケイ
化物のストラップを用いると、ケイ化物の相互接続を通
じたn形ドーパントによるp影領域への逆ドーピングを
最小とするため、その後の処理は比較的低い温度で行わ
れなければならない。 (0005]別の周知の方法は2局部相互接続の材料と
してモリブデン金属を用いている。しかし、モリブデン
金属も拡散コンジットとなり、半導体デバイスのn影領
域をドープ形成するのに使われるリンがそこを通じて拡
散可能である。従って、ケイ化物ストラップの相互接続
の場合と同じく、モリブデン中を拡散するリンによって
p影領域が不都合に逆ドープされる可能性があるため。 モリブデンの相互接続もn形及びp影領域間での有効な
局部接続とは言えない。 [0006]さらに別の局部相互接続方法が米国特許第
4.675,073号に開示されており、同特許の開示
によれば7例えば窒化チタンなどの残留チタン化合物を
、拡散領域とポリシリコンゲートのケイ化チタン・クラ
ッドを形成する直接反応に基づいてパターン化すること
によって、所望の局部接続が形成される。窒化チタンは
十分に導電性が高いので、隣接する領域間を局部相互接
続するのに使える。また開示の方法では、ケイ化チタン
よりも速く不所望の窒化チタン取り除くため、四フッ化
炭素(CF4)をプラズマエッチでの反応物として用い
ている。この四フッ化炭素を用いたプラズマエッチは、
ケイ化チタンを除去する速度よりも約2倍の速さで窒化
チタンや酸化チタンをエッチする。しかしこの方法は、
窒化チタンや酸化チタンをエッチするとき、2倍の速さ
で酸化シリコン、5倍の速さでフォトレジストをエッチ
する。さらに、エツチングプロセスの生成物は、エツチ
ング装置に付着しやすい固形物を含む。これは余分な保
守及び洗浄時間を必要とし、非生産的である。 [0007]さらに別の局部相互接続方法が米国特許第
4.793,896号及び第4,863,559号に開
示されており、開示の第1の実施例に従えば、予め製造
された集積回路の誘電物層を、下側のシリコン半導体材
料と接触すべき領域において難溶性金属のケイ化時に形
成される化合物などの導電性難溶性金属の化学化合物に
よって被覆することによって、半導体表面に局部相互接
続が形成される。この化学化合物層上に、それの特定部
分を保護するためにパターン化されたマスク材料が形成
される。パターン化されたマスク材料によって保護され
た部分を除き、この導電性の化学化合物層はすべて、境
素保有剤を用いてエッチされる。塩素保有剤は導電性の
化学化合物を下側のケイ化物及び誘電物層よりも速くエ
ッチする。パターン化されたマスク材料が取り除かれて
、導電性材料の保護されていた領域が露出し、集積回路
上に局部相互接続が形成される。同開示の第2の実施例
に従えば、直接反応によるケイ化チタンの形成の副産物
として窒化チタン層が形成される。窒化チタン層は。 酸化物などの絶縁物の上のほかケイ化チタン層の上にも
存在する。エッチャントとして四塩化炭素を用いたプラ
ズマエッチを用いて、四塩化炭素の炭素原子によるケイ
化チタン表面の不活性化作用により、チタンに対して選
択的に、窒化チタンが異方性エッチされる。過剰な塩素
濃度は減らされ、さらに消耗式の電力供給電極を用いる
ことにより、または反応室に塩素捕集反応物を加えるこ
とにより、ケイ化チタンの不所望のエツチングを減らす
。プラズマは、気体を水銀/アルゴン光源にざらし。 それによって気体中の陰イオンからの電子をフォト分離
することによって点火される。 [0008]
【発明が解決しようとする課題】上に述べた従来技術の
局部相互接続方法が成程度の成功を収めているという事
実にも拘らず、常に局部相互接続システムを提供するた
めの別の方法を得ることが望まれている。 [0009]
【課題を解決するための手段】本発明に従えば、半導体
デバイス上のチタン及びコバルトのケイ化物領域を局部
相互接続する新しい方法が得られる。要約すると9本発
明に従えば、半導体デバイスの製造において5例えばソ
ース/トレイン領域、ゲート領域、その他の導電性領域
などの露出したシリコン上に、まずコバルトまたはチタ
ンの層を被着させることにより局部相互接続が形成され
る。次にこのデバイスは、窒素含有雰囲気、望ましくは
窒素ガスとアルゴンと、フォーミング・ガスまたはアン
モニアの組み合わせ雰囲気中において2標準的な方法で
処理されて、コバルトまたはチタンがシリコンと接触す
る領域にケイ化コバルトまたはケイ化チタンが形成され
、形成されたケイ化物を被覆する層中並びにほかの場所
には単体コバルトまたはチタン窒化物が形成される。 (コバルトが用いられる場合には)単体コバルトが1次
にモルガン(A、E、 Mo r ga n)等によっ
て米国電気化学学会誌(Journal  of  t
he  Electrochemical  5oci
ety)の1987年第134巻、第4号7頁925−
927に発表された論文゛°自己整合ケイ化コバルトプ
ロセスの評価(Character−ization 
 of   a  Self−AlignedCoba
lt  5ilicide  Process)”の頁
927に第3図を用いて述べられた標準的な方法で取り
除かれる。窒化チタンは、前記米国特許筒4,863,
559号に述べられた標準的な方法で取り除かれる。次
にこのデバイス全体上に、ケイ化コバルトまたはケイ化
チタンをほとんどエッチしないニッチヤントによって選
択的にエッチ可能な材料でできた導電性膜が形成される
。そのような導電性材料のいくつかは、米国電気化学学
会誌の1984年第131巻、第10号の頁325に述
べられており、 T i N、 M。 W、 W:Ti、 W:Ti  (N) 、 W (N
) 、 Ta、 TaSi2  MoSi2.WSi2
が含まれる。次に9例えばソース/トレインなどのコン
タクト領域間の局部相互接続、ゲート上のケイ化物コン
タクト領域、またはフィールド酸化物上に形成されたポ
リシリコン層上のソース/ドレイン及びケイ化物コンタ
クト領域として機能する導電性膜部分の上にフォトレジ
ストがパターン形成され9次に露出した導電性膜部分が
、この膜に対する適切なフッ素保有エッチャントで取り
除かれる。そのようなエッチャントにはSF6.CF4
.NF3.SiF4が含まれるが、それらに限定されな
い。次に標準的な方法でフォトレジストが取り除かれて
、所定の位置に局部相互接続を形成されたデバイスが得
られる。この後、標準的な方法で、最終的なデバイスが
完成する。 [00101 【実施例]最初に図1  (a)を参照すると5部分的
に作製された半導体デバイス1が示されており、同デバ
イスは同じチップ上の他のデバイスからデバイス1を分
離するフィールド酸化物3を有している。このデバイス
のソース/ドレイン領域5は、酸化物層11によって基
板7から分離されてソース/ドレイン領域5の間に形成
されたポリシリコンゲート電極9を備えて、シリコン基
板7中に形成されるものとして示されている。また側壁
酸化物13が酸化物層11の上に、ゲート9の側壁に沿
って示されている。またフィールド酸化物3の上には、
その側壁上に側壁酸化物17有するポリシリコン層15
が示されている。ポリシリコン層15はチップ上の他の
デバイスまたはチップ外の回路への相互接続として使用
することができる。 [00113図1(b)に示されるように7図1(a)
に示されたデバイス全体上にチタン層19が被着され。 窒素雰囲気中、650°Cの温度での反応の後9層19
はソース/ドレイン領域5上にケイ化チタン21を、ゲ
ート9上にケイ化77232778頭域23を2層15
上にケイ化チタンコンタクト領域25を形成する。窒化
チタン27は、チタン層19がシリコンと接触していな
いすべての場所に形成される。 [0012]図1 (c)に示されるように、窒化チタ
ンは標準的なメガソニックス攪拌(500kHzより高
い周波数で撹拌された)NH4/H2O2/H20液で
取り除かれる。この材料は次に、 Ar、 N2.また
はフォーミング・ガスなどの不活性雰囲気中で、700
ないし800°Cでのアニールを施される。次に、ケイ
化チタンと区別して選択的にエッチできる導電性材料2
99例えばタングステン29の層が、米国雑誌固体技術
(S。 I id  5tate  Technology)の
1987年10月号の百97−103に述べられた物理
的または化学的な標準的方法によって、基板表面全体上
にデバイス特性を劣化させずに十分な電気伝導度を達成
するのに必要な厚さに被着される。この層は9図1 (
d)に示されたように1層29中に達成されるべき相互
接続パターンを被覆する標準的なフォトレジスト31に
よってパターン化される。この層29は7次に、固体技
術の1985年1月号の頁150−158に述べられた
ような標準的な方法で、放電にさらされたフッ素保有剤
雰囲気においてエッチされ、露出された領域で、フォト
レジスト31でマスクされた層29の部分を除き層29
すべてが取り除かれる。次に、フォトレジストが標準的
な方法で取り除かれて7図1(e)に示されたように局
部相互接続パターン33が露出する。明らかなように、
パターン33は、ソース/トレイン領域5をその上のケ
イ化チタンコンタクト部分21を通じてポリシリコン導
体15のケイ化チタンコンタクト部分25へ、フィール
ド酸化物3と側壁酸化物17の上を経て接続する。 [0013]上に述べた工程は9図1(b)と固体技術
の1987年10月号の頁97−103に述べられたチ
タン堆積がコバルトの堆積で置き換えられる場合にも使
用できる。上に述べた工程全体は、上に述べたケイ化チ
タンの代わりにケイ化コバルトが形成されることと1反
応の間にシリコンの上に被着されなかったコバルトが。 チタンが窒化物に変化したのに対して単体コバルトとし
て残存することとを除いて、繰り返すことができる。従
って、」二に述べた窒化チタンを取り除くステップは、
単体コバルトを取り除くステップで置き換えられる。コ
バルトの化学エツチングについては、上に述べた電気化
学学会誌から引用した論文に述べられている。 [00141以上本発明の特定の好ましい実施例に関し
て説明したが、各種の変形及び変更が当業者にとっては
可能である。従って本発明は特許請求の範囲がそれらの
変形及び変更を含むものとして、従来の技術の観点から
可能な限り広く解釈されるべきである。 [0015]以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。 (1)導電性相互接続を形成する方法において。 (a)その上に露出したシリコン領域と誘電物領域を有
するシリコン半導体表面を得ること。 (b)前記表面上に、コバルトとチタンを含む群の中か
ら選ばれた材料の層を形成すること。 (C)前記層を前記露出したシリコンと反応させて7そ
れらの間にケイ化物を形成すること。 (d)前記層のケイ化しない部分を取り除くこと。 (c)前記表面上に導電性材料の層を形成すること。 (f)前記導電性材←)の層の予め定められた部分上に
マスクを形成すること。 (g)前記導電性材料の層のマスクされない部分を取り
除くこと。 (h)前記マスクを取り除くこと。 の工程を含む、導電性相互接続を形成する方法。 [0016]  (2)第1項の導電性相互接続を形成
する方法において7前記導電性材料は、約25°Cで揮
発性のフッ化物を生成するような材料から構成される群
の中から選ばれる。 (3)第1項の導電性相互接続を形成する方法において
、前記マスクは、前記ケイ化した層の部分の2つの電気
的に分離された領域間に延びる。 (4)第2項の導電性相互接続を形成する方法において
、前記マスクは、前記ケイ化した層の部分の2つの電気
的に分離された領域間に延びる。 (5)第1項の導電性相互接続を形成する方法において
、前記マスクは、前記層の前記ケイ化物部分と前記ケイ
化部分から電気的に分離された導体との間に延びる。 (6)第2項の導電性相互接続を形成する方法において
、前記マスクは、前記層の前記ケイ化物部分と前記ケイ
化部分から分離された導体との間に延びる。 [0017)(7)第1項の導電性相互接続を形成する
方法において、前記導電性材料のマスクされない部分を
取り除く前記ステップは、前記ケイ化物に選択性を持つ
フッ素をベースとするエッチャントで前記マスクされな
い部分をエッチすることを含む。 (8)第2項の導電性相互接続を形成する方法において
、前記導電性材料のマスクされない部分を取り除く前記
ステップは、前記ケイ化物に選択性を持つフッ素をベー
スとするエッチャントで前記マスクされない部分をエッ
チすることを含む。 [0018]  (9)第3項の導電性相互接続を形成
する方法において、前記導電性材料のマスクされない部
分を取り除く前記ステップは、前記ケイ化物に選択性を
持つフッ素をベースとするエッチャントで前記マスクさ
れない部分をエッチすることを含む。 (10)第4項の導電性相互接続を形成する方法におい
て、前記導電性材料のマスクされない部分を取り除く前
記ステップは、前記ケイ化物に選択性を持つフッ素をベ
ースとするエッチャントで前記マスクされない部分をエ
ッチすることを含む。 [0019]  (11)第5項の導電性相互接続を形
成する方法において、前記導電性材料のマスクされない
部分を取り除く前記ステップは、前記ケイ化物に選択性
を持つフッ素をベースとするエッチャントで前記マスク
されない部分をエッチすることを含む。 (12)第6項の導電性相互接続を形成する方法におい
て、前記導電性材料のマスクされない部分を取り除く前
記ステップは、前記ケイ化物に選択性を持つフッ素をベ
ースとするエラチャン1〜で前記マスクされない部分を
エッチすることを含む。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従うプロセスにおける異なる段階での
典型的な半導体デバイスの断面図。
【符号の説明】
1    半導体デバイス 3    フィールド酸化物 5    ソース/ドレイン領域 7    シリコン基板 9    ポリシリコンゲート電極 11    酸化物層 13    側壁酸化物層 15    ポリシリコン層 17    側壁酸化物層 19    チタン層 21    ケイ化チタン 23    ケイ化チタンコンタクト領域25    
ケイ化チタンコンタク1〜領域27    窒化チタン 29    導電性材料 31   7オ1〜レジスト 33    局部相互接続パターン

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導電性相互接続を形成する方法において、 (a)その上に露出したシリコン領域と誘電物領域を有
    するシリコン半導体表面を得ること、 (b)前記表面上に、コバルトとチタンを含む群の中か
    ら選ばれた材料の層を形成すること、 (c)前記層を前記露出したシリコンと反応させて、そ
    れらの間にケイ化物を形成すること、 (d)前記層の、ケイ化しない部分を取り除くこと、 (e)前記表面上に導電性材料の層を形成すること、 (f)前記導電性材料の層の予め定められた部分上にマ
    スクを形成すること、 (g)前記導電性材料の層のマスクされない部分を取り
    除くこと、 (h)前記マスクを取り除くこと、 の工程を含む、導電性相互接続を形成する方法。
JP2418266A 1989-12-22 1990-12-25 局部相互接続形成方法 Pending JPH04209556A (ja)

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