JPH04226025A - シリコン半導体ウエーハ上にケイ化チタンの導電層を形成する方法 - Google Patents
シリコン半導体ウエーハ上にケイ化チタンの導電層を形成する方法Info
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- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
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- H01L21/321—After treatment
- H01L21/3211—Nitridation of silicon-containing layers
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- Y10S438/976—Temporary protective layer
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエーハ上に集
積回路構造を形成するための半導体ウエーハの処理方法
にかかり、特に単一のアニーリングステップを用いて半
導体ウエーハ上にケイ化チタンの層を形成するための改
良された方法に関するものである。
積回路構造を形成するための半導体ウエーハの処理方法
にかかり、特に単一のアニーリングステップを用いて半
導体ウエーハ上にケイ化チタンの層を形成するための改
良された方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】シリコンウエーハなどの半導体ウエーハ
上に集積回路構造の一部分としてのケイ化チタンの層を
形成する従来の方法では、ケイ化チタン層を形成すべき
ウエーハの表面は、後の工程で蒸着されるチタン層とウ
エーハの露出したシリコン部分との間の反応の障害とな
る恐れのある異物を除去するために、先ず洗浄が行われ
る。表面の洗浄は、従来、真空チエンバ内でアルゴンな
どの不活性ガスによるｒｆプラズマを用いて行われる。 この場合は、先に酸化物の湿式エッチングを行うことも
ある。
上に集積回路構造の一部分としてのケイ化チタンの層を
形成する従来の方法では、ケイ化チタン層を形成すべき
ウエーハの表面は、後の工程で蒸着されるチタン層とウ
エーハの露出したシリコン部分との間の反応の障害とな
る恐れのある異物を除去するために、先ず洗浄が行われ
る。表面の洗浄は、従来、真空チエンバ内でアルゴンな
どの不活性ガスによるｒｆプラズマを用いて行われる。 この場合は、先に酸化物の湿式エッチングを行うことも
ある。
【０００３】洗浄ステップに続いて、チタン金属の層が
洗浄されたウエーハ構造上に蒸着されるのが通常であり
、例えば真空スパッタリング蒸着（ＰＶＤ）法を用いて
、通常は約１００〜約１０００オングストロームの厚さ
に蒸着される。チタン蒸着されたウエーハは、次に通常
の方法でＰＶＤチエンバから取り出され、外気中を通っ
て別のアニーリング装置に移送され、ここでウエーハ構
造が窒素雰囲気中で、かつ酸素（チタンと反応する恐れ
がある）の無い状態でアニーリングされる。通常、この
アニーリング工程は、ウエーハ構造を約６５０℃から約
７５０℃の範囲にあるアニーリング温度まで数秒間で急
速加熱し、次にこのアニーリング温度を約２０秒から約
６０秒までの時間保持する急速アニーリングを用いてい
る。
洗浄されたウエーハ構造上に蒸着されるのが通常であり
、例えば真空スパッタリング蒸着（ＰＶＤ）法を用いて
、通常は約１００〜約１０００オングストロームの厚さ
に蒸着される。チタン蒸着されたウエーハは、次に通常
の方法でＰＶＤチエンバから取り出され、外気中を通っ
て別のアニーリング装置に移送され、ここでウエーハ構
造が窒素雰囲気中で、かつ酸素（チタンと反応する恐れ
がある）の無い状態でアニーリングされる。通常、この
アニーリング工程は、ウエーハ構造を約６５０℃から約
７５０℃の範囲にあるアニーリング温度まで数秒間で急
速加熱し、次にこのアニーリング温度を約２０秒から約
６０秒までの時間保持する急速アニーリングを用いてい
る。
【０００４】このアニーリング工程に用いられる窒素雰
囲気によってチタンがシリコンと反応してケイ化チタン
を形成するのと同時に、窒化チタン層を形成する。この
窒化チタンは、シリコン原子が下側のシリコンから表面
へ移動するのを阻止するブロッキング層として作用する
。このアニーリング工程に続いて、ウエーハは通常、ア
ニーリングチエンバから取り出され、窒化チタンブロッ
キング層およびその他の未反応のチタンを除去するため
の湿式エッチングが行われる。エッチングされたウエー
ハは、次にまたアニーリングされるが、この場合は約８
００℃から約９００℃までの、より高い温度でアニーリ
ングされ、これによって最初のアニーリング工程で形成
された、安定度の低い相Ｃ４９のケイ化チタンが、安定
度の高い相Ｃ５４に転化される。
囲気によってチタンがシリコンと反応してケイ化チタン
を形成するのと同時に、窒化チタン層を形成する。この
窒化チタンは、シリコン原子が下側のシリコンから表面
へ移動するのを阻止するブロッキング層として作用する
。このアニーリング工程に続いて、ウエーハは通常、ア
ニーリングチエンバから取り出され、窒化チタンブロッ
キング層およびその他の未反応のチタンを除去するため
の湿式エッチングが行われる。エッチングされたウエー
ハは、次にまたアニーリングされるが、この場合は約８
００℃から約９００℃までの、より高い温度でアニーリ
ングされ、これによって最初のアニーリング工程で形成
された、安定度の低い相Ｃ４９のケイ化チタンが、安定
度の高い相Ｃ５４に転化される。
【０００５】最初のアニーリング工程で低い温度のアニ
ーリングを行う理由は、酸化チタンの形成を防止する（
酸化チタンは、例えば、ウエーハ表面の絶縁領域を含む
酸化ケイ素（ＳｉＯ２ ）の破壊と、これによって生じ
た酸素とチタンとの反応によって形成される）ため、お
よび表面上に窒化チタンによる所望のブロッキング層を
形成させるためである。
ーリングを行う理由は、酸化チタンの形成を防止する（
酸化チタンは、例えば、ウエーハ表面の絶縁領域を含む
酸化ケイ素（ＳｉＯ２ ）の破壊と、これによって生じ
た酸素とチタンとの反応によって形成される）ため、お
よび表面上に窒化チタンによる所望のブロッキング層を
形成させるためである。
【０００６】また、高温度による第２のアニーリングの
前にエッチング工程を行う理由は、ウエーハから未反応
のチタン、特に絶縁領域上に残っている未反応のチタン
の除去を確実にするためであり、未反応のチタンが残っ
ていると、高温度のアニーリング中に酸化ケイ素から生
ずる酸素と反応する恐れがあるからである。このような
未反応のチタンは、ウエーハの絶縁領域上のチタン層の
下側部分が、最初のアニーリング工程中にアニーリング
チエンバ内に存在する窒素ガスと反応しないようにシー
ルドするチタン層の表面に酸化チタンが存在することに
よるものである。
前にエッチング工程を行う理由は、ウエーハから未反応
のチタン、特に絶縁領域上に残っている未反応のチタン
の除去を確実にするためであり、未反応のチタンが残っ
ていると、高温度のアニーリング中に酸化ケイ素から生
ずる酸素と反応する恐れがあるからである。このような
未反応のチタンは、ウエーハの絶縁領域上のチタン層の
下側部分が、最初のアニーリング工程中にアニーリング
チエンバ内に存在する窒素ガスと反応しないようにシー
ルドするチタン層の表面に酸化チタンが存在することに
よるものである。
【０００７】しかしながら、半導体ウエーハ上にケイ化
チタン層を形成する方法として、エッチング工程の前に
単一のアニーリング工程が利用でき、これによってウエ
ーハをアニーリングチエンバから取出し、ウエーハを湿
式でエッチングし、ウエーハを乾燥し、次にこのエッチ
ングされたウエーハを第２のアニーリング工程のために
アニーリングチエンバ内に再導入するという工程を回避
できるようにすることが望ましい。
チタン層を形成する方法として、エッチング工程の前に
単一のアニーリング工程が利用でき、これによってウエ
ーハをアニーリングチエンバから取出し、ウエーハを湿
式でエッチングし、ウエーハを乾燥し、次にこのエッチ
ングされたウエーハを第２のアニーリング工程のために
アニーリングチエンバ内に再導入するという工程を回避
できるようにすることが望ましい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の１つの
目的は、単一のアニーリングステップを用いてウエーハ
表面上にケイ化チタンの安定相を形成すると共に、ウエ
ーハ上、もしくはウエーハの酸化物部分上方のケイ化チ
タン上に酸化チタンを形成しないようにした、半導体ウ
エーハ上にケイ化チタンを形成する改良された方法を提
供することである。
目的は、単一のアニーリングステップを用いてウエーハ
表面上にケイ化チタンの安定相を形成すると共に、ウエ
ーハ上、もしくはウエーハの酸化物部分上方のケイ化チ
タン上に酸化チタンを形成しないようにした、半導体ウ
エーハ上にケイ化チタンを形成する改良された方法を提
供することである。
【０００９】本発明のもう１つの目的は、半導体ウエー
ハ上にケイ化チタンを形成する方法において、プロセス
から酸素が十分に排除されて、ケイ化チタンを所望の窒
化チタンのブロッキング層と共に形成できると共に、酸
化物表面上のチタンが全部、第１のアニーリング温度で
窒素と反応でき、さらにアニーリング温度を上昇させて
ケイ化チタンの不安定なＣ４９相を安定なＣ５４相に転
化させ、これによってエッチング工程に入る前にウエー
ハから窒化チタンを除去できるようにした改良された方
法を提供することである。
ハ上にケイ化チタンを形成する方法において、プロセス
から酸素が十分に排除されて、ケイ化チタンを所望の窒
化チタンのブロッキング層と共に形成できると共に、酸
化物表面上のチタンが全部、第１のアニーリング温度で
窒素と反応でき、さらにアニーリング温度を上昇させて
ケイ化チタンの不安定なＣ４９相を安定なＣ５４相に転
化させ、これによってエッチング工程に入る前にウエー
ハから窒化チタンを除去できるようにした改良された方
法を提供することである。
【００１０】本発明のさらに他の目的は、半導体ウエー
ハ上にケイ化チタンを形成する方法において、ウエーハ
をチタン蒸着チエンバからアニーリングチエンバへ移送
するとき、窒素原子が層内に進入するのを邪魔したり、
層内に窒化チタンが形成されるのを邪魔する恐れのある
酸素または酸素含有ガスに、チタン蒸着されたウエーハ
を露出することなく移送し、次に、ケイ化チタンを所望
の窒化チタンのブロッキング層と一緒に形成すると共に
、ウエーハの酸化物面上に乗っているチタンの全部を第
１のアニーリング温度で窒素と反応させ、次にアニーリ
ング温度を上昇させて窒化チタンの安定相を形成させ、
エッチング工程の前に、窒化チタンをウエーハから除去
できるようにし、これによって酸素もしくは酸素含有ガ
スがプロセスから排除される改良された方法を提供する
ことである。
ハ上にケイ化チタンを形成する方法において、ウエーハ
をチタン蒸着チエンバからアニーリングチエンバへ移送
するとき、窒素原子が層内に進入するのを邪魔したり、
層内に窒化チタンが形成されるのを邪魔する恐れのある
酸素または酸素含有ガスに、チタン蒸着されたウエーハ
を露出することなく移送し、次に、ケイ化チタンを所望
の窒化チタンのブロッキング層と一緒に形成すると共に
、ウエーハの酸化物面上に乗っているチタンの全部を第
１のアニーリング温度で窒素と反応させ、次にアニーリ
ング温度を上昇させて窒化チタンの安定相を形成させ、
エッチング工程の前に、窒化チタンをウエーハから除去
できるようにし、これによって酸素もしくは酸素含有ガ
スがプロセスから排除される改良された方法を提供する
ことである。
【００１１】本発明のさらになお他の目的は、半導体ウ
エーハ上にケイ化チタンを形成する方法において、ウエ
ーハ上にチタンの層を蒸着する前に反応性のｒｆイオン
エッチングを用いてウエーハを洗浄し、ウエーハをクリ
ーニングチエンバからチタン蒸着チエンバへ、チタン蒸
着されたウエーハが酸素含有ガスに露出されないよう真
空下で移送し、次にウエーハをチタン蒸着チエンバから
アニーリングチエンバへ、チタン蒸着されたウエーハが
酸素または酸素含有ガスに露出されないよう真空下で移
送し、次に第１のアニーリング温度でケイ化チタンを所
望の窒化チタンのブロッキング層と一緒に形成すると共
に、ウエーハの酸化物表面に乗っているチタンの全部を
窒素と反応させ、さらにアニーリング温度を上昇させて
窒化チタンの安定相を形成させ、エッチング工程の前に
窒化チタンをウエーハから除去できるようにし、これに
よって空気などの酸素含有ガスがプロセスからさらに排
除される改良された方法を提供することである。
エーハ上にケイ化チタンを形成する方法において、ウエ
ーハ上にチタンの層を蒸着する前に反応性のｒｆイオン
エッチングを用いてウエーハを洗浄し、ウエーハをクリ
ーニングチエンバからチタン蒸着チエンバへ、チタン蒸
着されたウエーハが酸素含有ガスに露出されないよう真
空下で移送し、次にウエーハをチタン蒸着チエンバから
アニーリングチエンバへ、チタン蒸着されたウエーハが
酸素または酸素含有ガスに露出されないよう真空下で移
送し、次に第１のアニーリング温度でケイ化チタンを所
望の窒化チタンのブロッキング層と一緒に形成すると共
に、ウエーハの酸化物表面に乗っているチタンの全部を
窒素と反応させ、さらにアニーリング温度を上昇させて
窒化チタンの安定相を形成させ、エッチング工程の前に
窒化チタンをウエーハから除去できるようにし、これに
よって空気などの酸素含有ガスがプロセスからさらに排
除される改良された方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段と作用】本発明の方法は、
半導体ウエーハ上にケイ化チタンの層を、窒素含有の雰
囲気中で、かつ実質的に空気などの酸素含有ガスの無い
状態で単一のアニーリング工程を用いて形成するもので
あり、この単一のアニーリング工程でウエーハの酸化物
部分の上にあるチタンの全部が窒化チタンに転化され、
これによって未反応のシリコン原子が表面に移動するの
を阻止する十分な大きさの窒化チタン層が形成されると
共にケイ化チタンの安定な層が形成されるようになって
いる。
半導体ウエーハ上にケイ化チタンの層を、窒素含有の雰
囲気中で、かつ実質的に空気などの酸素含有ガスの無い
状態で単一のアニーリング工程を用いて形成するもので
あり、この単一のアニーリング工程でウエーハの酸化物
部分の上にあるチタンの全部が窒化チタンに転化され、
これによって未反応のシリコン原子が表面に移動するの
を阻止する十分な大きさの窒化チタン層が形成されると
共にケイ化チタンの安定な層が形成されるようになって
いる。
【００１３】ここで“実質的に酸素含有ガスの無い”あ
るいは“新しく形成されたチタン層を酸素もしくは酸素
含有ガスに実質的に露出しない”という表現は、それぞ
れチタン蒸着およびアニーリングに用いられるチエンバ
内、およびその間でウエーハを移送するのに用いられる
真空チエンバ内において、各チエンバ内のそれぞれの雰
囲気が１０ｐｐｍ 未満の酸素を含んでいることを意味
している。
るいは“新しく形成されたチタン層を酸素もしくは酸素
含有ガスに実質的に露出しない”という表現は、それぞ
れチタン蒸着およびアニーリングに用いられるチエンバ
内、およびその間でウエーハを移送するのに用いられる
真空チエンバ内において、各チエンバ内のそれぞれの雰
囲気が１０ｐｐｍ 未満の酸素を含んでいることを意味
している。
【００１４】また、“窒素含有の雰囲気内で”という用
語は、少くとも１０体積％の窒素を含んでいることを意
味している。窒素は直接にＮ２ として与えてもよく、
あるいは酸素含有ガスを添加することなく分解して窒素
源となる他の窒素含有源、例えばＮＨ３ などを用いる
ことができる。また、“未反応のシリコン原子”という
用語は、まだチタンと反応せずそのケイ化物を作ってい
ない、あるいはまだ酸化されず、半導体ウエーハの蒸着
チタン層の下側にＳｉＯ２ 絶縁領域などのような酸化
ケイ素を形成していない、ということを意味している。
語は、少くとも１０体積％の窒素を含んでいることを意
味している。窒素は直接にＮ２ として与えてもよく、
あるいは酸素含有ガスを添加することなく分解して窒素
源となる他の窒素含有源、例えばＮＨ３ などを用いる
ことができる。また、“未反応のシリコン原子”という
用語は、まだチタンと反応せずそのケイ化物を作ってい
ない、あるいはまだ酸化されず、半導体ウエーハの蒸着
チタン層の下側にＳｉＯ２ 絶縁領域などのような酸化
ケイ素を形成していない、ということを意味している。
【００１５】本発明の方法は、その１つの特徴として、
半導体ウエーハを、真空下で、かつ酸素含有ガスが実質
的に存在しない状態で、チタン蒸着チエンバからアニー
リングチエンバへ移送し、半導体ウエーハ上の新しく形
成されたチタン層にアニーリング中に酸素が侵入するの
を防止することを含み、このアニーリングは単一の工程
として、先ず第１の温度で、ウエーハの酸化物部分上の
チタンの全部を窒化チタンに転化し、その上にケイ化チ
タンと窒化チタンのブロッキング層を形成し、次にこれ
より高い第２の温度でケイ化チタンを安定相に転化する
ものであり、次のエッチング工程で窒化チタンを除去し
ている。
半導体ウエーハを、真空下で、かつ酸素含有ガスが実質
的に存在しない状態で、チタン蒸着チエンバからアニー
リングチエンバへ移送し、半導体ウエーハ上の新しく形
成されたチタン層にアニーリング中に酸素が侵入するの
を防止することを含み、このアニーリングは単一の工程
として、先ず第１の温度で、ウエーハの酸化物部分上の
チタンの全部を窒化チタンに転化し、その上にケイ化チ
タンと窒化チタンのブロッキング層を形成し、次にこれ
より高い第２の温度でケイ化チタンを安定相に転化する
ものであり、次のエッチング工程で窒化チタンを除去し
ている。
【００１６】本発明による方法は、さらに１つの特徴と
して、チタン蒸着工程の前に、反応性のｒｆイオンエッ
チングを用いてウエーハの洗浄を行ってチタン蒸着する
前のウエーハ表面から酸素または酸素含有ガスをさらに
十分に除去することを含んでおり、引きつづき、洗浄さ
れたウエーハをうクリーニングチエンバからチタン蒸着
チエンバへ、ウエーハを酸素含有ガスに露出することな
く移動させ、次にその半導体ウエーハを、真空下で、か
つ実質的に酸素含有ガスの無い状態でチタン蒸着チエン
バからアニーリングチエンバへ移送し、半導体ウエーハ
上の新しく形成されたチタン層にアニーリング中に酸素
が侵入するのを防止しており、このアニーリングは単一
の工程として、先ず第１の温度で、ウエーハの酸化物部
分上にあるチタンを全部、窒化チタンに転化し、その上
にケイ化チタンと窒化チタンのブロッキング層を形成し
、次にこれより高い第２の温度でケイ化チタンを安定相
に転化するものであり、次のエッチング工程で窒化チタ
ンを除去している。
して、チタン蒸着工程の前に、反応性のｒｆイオンエッ
チングを用いてウエーハの洗浄を行ってチタン蒸着する
前のウエーハ表面から酸素または酸素含有ガスをさらに
十分に除去することを含んでおり、引きつづき、洗浄さ
れたウエーハをうクリーニングチエンバからチタン蒸着
チエンバへ、ウエーハを酸素含有ガスに露出することな
く移動させ、次にその半導体ウエーハを、真空下で、か
つ実質的に酸素含有ガスの無い状態でチタン蒸着チエン
バからアニーリングチエンバへ移送し、半導体ウエーハ
上の新しく形成されたチタン層にアニーリング中に酸素
が侵入するのを防止しており、このアニーリングは単一
の工程として、先ず第１の温度で、ウエーハの酸化物部
分上にあるチタンを全部、窒化チタンに転化し、その上
にケイ化チタンと窒化チタンのブロッキング層を形成し
、次にこれより高い第２の温度でケイ化チタンを安定相
に転化するものであり、次のエッチング工程で窒化チタ
ンを除去している。
【００１７】半導体ウエーハ上に、実質的に酸素または
空気などのような酸素含有がすのない状態でケイ化チタ
ン層を形成する方法は、同時係属出願の米国特許出願Ｎ
ｏ． （整理番号ＡＰＭ１９０）“ＩＮＴＥＧＲＡＴＥ
Ｄ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ Ｆ
ＯＲＭＩＮＧ ＴＩＴＡＮＩＵＭ ＳＩＬＩＣＩＤＥ
ＯＮ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＷＡＦＥＲ”（半
導体ウエーハ上にケイ化チタンを形成する集約プロセシ
ングシステム）に記述され、クレームされており、この
同時係属出願は、本発明の譲受人に譲渡され、かつ本出
願に対するクロスリファレンスとなっているものである
。この同時係属出願には、半導体ウエーハ上にケイ化チ
タンを形成する方法として、半導体ウエーハを真空下で
、かつ実質的に酸素含有ガスの無い状態でチタン蒸着チ
エンバからアニーリングチエンバへ移送すると共に、チ
タン蒸着ステップの前に反応性ｒｆイオンエッチングを
用いてウエーハの洗浄を行い、チタン蒸着ステップ前の
ウエーハ表面から酸素または酸素含有ガスをより完全に
除去し、次に、洗浄されたウエーハを、真空下で、かつ
実質的に酸素含有ガスの存在しない状態でチタン蒸着チ
エンバに送り、これによって酸素含有ガスを排除できる
方法が記載されている。
空気などのような酸素含有がすのない状態でケイ化チタ
ン層を形成する方法は、同時係属出願の米国特許出願Ｎ
ｏ． （整理番号ＡＰＭ１９０）“ＩＮＴＥＧＲＡＴＥ
Ｄ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ Ｆ
ＯＲＭＩＮＧ ＴＩＴＡＮＩＵＭ ＳＩＬＩＣＩＤＥ
ＯＮ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＷＡＦＥＲ”（半
導体ウエーハ上にケイ化チタンを形成する集約プロセシ
ングシステム）に記述され、クレームされており、この
同時係属出願は、本発明の譲受人に譲渡され、かつ本出
願に対するクロスリファレンスとなっているものである
。この同時係属出願には、半導体ウエーハ上にケイ化チ
タンを形成する方法として、半導体ウエーハを真空下で
、かつ実質的に酸素含有ガスの無い状態でチタン蒸着チ
エンバからアニーリングチエンバへ移送すると共に、チ
タン蒸着ステップの前に反応性ｒｆイオンエッチングを
用いてウエーハの洗浄を行い、チタン蒸着ステップ前の
ウエーハ表面から酸素または酸素含有ガスをより完全に
除去し、次に、洗浄されたウエーハを、真空下で、かつ
実質的に酸素含有ガスの存在しない状態でチタン蒸着チ
エンバに送り、これによって酸素含有ガスを排除できる
方法が記載されている。
【００１８】
【実施例】以下、本発明を図面を参照して詳細に説明す
る。図１は本発明の方法の概要を示すフローシート、図
２は本発明の方法を実施するのに適合した装置の一例を
示すものであり、また図３〜図６は本発明の方法を用い
てシリコンウエーハ上にケイ化シリコン層を形成すると
きの工程シーケンスを示す部分的な垂直断面図である。
る。図１は本発明の方法の概要を示すフローシート、図
２は本発明の方法を実施するのに適合した装置の一例を
示すものであり、また図３〜図６は本発明の方法を用い
てシリコンウエーハ上にケイ化シリコン層を形成すると
きの工程シーケンスを示す部分的な垂直断面図である。
【００１９】図２において、本発明の方法を実施するた
めの装置は全体として符号１０で示され、密封された中
央チエンバ２０を有し、この中にウエーハがカセットロ
ードロック２４を介して装入される。中央チエンバ２０
は約１０−９〜約１０−５トルの真空に保持されている
。特に酸素、および空気などの他の酸素含有ガスは中央
チエンバ２０から排除されている。
めの装置は全体として符号１０で示され、密封された中
央チエンバ２０を有し、この中にウエーハがカセットロ
ードロック２４を介して装入される。中央チエンバ２０
は約１０−９〜約１０−５トルの真空に保持されている
。特に酸素、および空気などの他の酸素含有ガスは中央
チエンバ２０から排除されている。
【００２０】中央チエンバ２０内にはロボット手段２８
が設けられ、クリーニングチエンバ３０、ＰＶＤチエン
バ４０、およびアニーリングチエンバ５０の間で中央チ
エンバ２０を介してウエーハの移送を行う。また装置１
０の一部として必要により脱ガスチエンバ６０を設ける
ことも可能であり、これも中央真空チエンバ２０を介し
てアクセスできる。
が設けられ、クリーニングチエンバ３０、ＰＶＤチエン
バ４０、およびアニーリングチエンバ５０の間で中央チ
エンバ２０を介してウエーハの移送を行う。また装置１
０の一部として必要により脱ガスチエンバ６０を設ける
ことも可能であり、これも中央真空チエンバ２０を介し
てアクセスできる。
【００２１】半導体ウエーハ処理用の多重チエンバ真空
装置は、本出願でクロスリファレンスとしてあげている
東芝米国特許４，７８５，９６２ に全搬的に記載され
、かつ商業的に入手可能であり、例えば米国カリフォル
ニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒ
ｉａｌｓ 社から５０００シリーズのウエーハ処理装置
として入手でき、またこのような装置は本発明の実施に
あたって種々に変形して利用することができる。
装置は、本出願でクロスリファレンスとしてあげている
東芝米国特許４，７８５，９６２ に全搬的に記載され
、かつ商業的に入手可能であり、例えば米国カリフォル
ニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒ
ｉａｌｓ 社から５０００シリーズのウエーハ処理装置
として入手でき、またこのような装置は本発明の実施に
あたって種々に変形して利用することができる。
【００２２】本発明の方法を実施するときは、トレーに
乗せた単一のウエーハまたはウエーハ群がロードロック
２４を介して真空装置１０の中央チエンバ２０内に装入
され、次に単一のウエーハがクリーニングチエンバ３０
に移送され、ここでウエーハが洗浄されてウエーハから
異物が除去され、特に露出したシリコンの表面からすべ
ての酸化物が除去される。
乗せた単一のウエーハまたはウエーハ群がロードロック
２４を介して真空装置１０の中央チエンバ２０内に装入
され、次に単一のウエーハがクリーニングチエンバ３０
に移送され、ここでウエーハが洗浄されてウエーハから
異物が除去され、特に露出したシリコンの表面からすべ
ての酸化物が除去される。
【００２３】ウエーハは、アルゴンを不活性ガスとして
用いた従来の不活性ガスＲＦエッチングを用いて洗浄す
ることができる。しかしながら、本発明の方法の好まし
い一実施例では、ウエーハは反応性ｒｆイオンプロセス
を用いて洗浄され、例えばクリーニングチエンバ３０に
約２〜約５００ｓｃｃｍの少くとも１つの反応ガス、例
えばＮＦ３ と約１０〜約１０００ｓｃｃｍのキャリヤ
ガス、例えばアルゴンをクリーニングチエンバ３０内を
、約１〜約５０ミリトルに保持しながら流入させて作っ
たＮＦ３ ／アルゴン混合物と、約２０〜約５００ワッ
トのパワレベルのｒｆプラズマを用いて洗浄が行われる
。クリーニングチエンバは、クリーニング工程中、約２
７℃〜約２００℃に保持され、クリーニング工程は約１
秒〜約５００秒間行われる。
用いた従来の不活性ガスＲＦエッチングを用いて洗浄す
ることができる。しかしながら、本発明の方法の好まし
い一実施例では、ウエーハは反応性ｒｆイオンプロセス
を用いて洗浄され、例えばクリーニングチエンバ３０に
約２〜約５００ｓｃｃｍの少くとも１つの反応ガス、例
えばＮＦ３ と約１０〜約１０００ｓｃｃｍのキャリヤ
ガス、例えばアルゴンをクリーニングチエンバ３０内を
、約１〜約５０ミリトルに保持しながら流入させて作っ
たＮＦ３ ／アルゴン混合物と、約２０〜約５００ワッ
トのパワレベルのｒｆプラズマを用いて洗浄が行われる
。クリーニングチエンバは、クリーニング工程中、約２
７℃〜約２００℃に保持され、クリーニング工程は約１
秒〜約５００秒間行われる。
【００２４】本発明の反応イオンエッチング洗浄工程に
用いる反応ガスの例としては、ＮＦ３ のほかに、フッ
素化炭化水素、例えばＣＨＦ３ およびＣＦ４ 、さら
にはその混合物が含まれる。ウエーハは、洗浄が終了と
、クリーニングチエンバ３０から中央チエンバ２０に引
き戻され、次に蒸着チエンバ４０に送られ、ここで厚さ
範囲が約１００〜５０００オングストローム、好ましく
は約１００〜１０００オングストローム、典型的には約
５００オングストロームのチタン層が通常の方法で、例
えばＰＶＤスパッタリングプロセスを用いてウエーハの
表面に蒸着される。この場合、本発明の好ましい実施例
では、クリーニングチエンバ３０から引き戻された洗浄
されたウエーハは、空気やその他の酸素含有ガスに露出
されることはなく、クリーニングチエンバ３０から真空
チエンバ２０を経て直接に蒸着チエンバ４０へ送られる
ようになっている。
用いる反応ガスの例としては、ＮＦ３ のほかに、フッ
素化炭化水素、例えばＣＨＦ３ およびＣＦ４ 、さら
にはその混合物が含まれる。ウエーハは、洗浄が終了と
、クリーニングチエンバ３０から中央チエンバ２０に引
き戻され、次に蒸着チエンバ４０に送られ、ここで厚さ
範囲が約１００〜５０００オングストローム、好ましく
は約１００〜１０００オングストローム、典型的には約
５００オングストロームのチタン層が通常の方法で、例
えばＰＶＤスパッタリングプロセスを用いてウエーハの
表面に蒸着される。この場合、本発明の好ましい実施例
では、クリーニングチエンバ３０から引き戻された洗浄
されたウエーハは、空気やその他の酸素含有ガスに露出
されることはなく、クリーニングチエンバ３０から真空
チエンバ２０を経て直接に蒸着チエンバ４０へ送られる
ようになっている。
【００２５】ウエーハ上へのチタン層の蒸着が終ると、
ウエーハは蒸着チエンバ４０から取り出され、真空チエ
ンバ２０を経て直接にアニーリングチエンバ５０に送ら
れ、このためウエーハは新しく蒸着されたチタン層に吸
着したり侵入したりする恐れのある酸素や、空気など他
の酸素含有ガスに露出されることが無い。次にアニーリ
ング工程が、先ずウエーハを約５００℃〜約６９５℃、
好ましくは約６００℃〜約６７５℃の温度でアニーリン
グすることによって行われる。このアニーリング工程は
、急速アニーリング条件で行うことが好ましく、ウエー
ハは初期アニーリング温度から約５℃／秒〜約１５０℃
／秒、典型的には約８０℃／秒の割合で昇温され、かつ
ウエーハはこの第１のアニーリング温度に、約２０秒〜
約６０秒の間さらされる。次に、この温度が約８００℃
〜約９００℃に、約２０〜６０秒の間、高められる。 この高い方のアニーリング温度は、第１のアニーリング
温度で形成された安定度の低いＣ４９相のケイ化チタン
を安定度の高いＣ５４相に転化する作用を行うものであ
り、これは当業者にとって周知のことである。
ウエーハは蒸着チエンバ４０から取り出され、真空チエ
ンバ２０を経て直接にアニーリングチエンバ５０に送ら
れ、このためウエーハは新しく蒸着されたチタン層に吸
着したり侵入したりする恐れのある酸素や、空気など他
の酸素含有ガスに露出されることが無い。次にアニーリ
ング工程が、先ずウエーハを約５００℃〜約６９５℃、
好ましくは約６００℃〜約６７５℃の温度でアニーリン
グすることによって行われる。このアニーリング工程は
、急速アニーリング条件で行うことが好ましく、ウエー
ハは初期アニーリング温度から約５℃／秒〜約１５０℃
／秒、典型的には約８０℃／秒の割合で昇温され、かつ
ウエーハはこの第１のアニーリング温度に、約２０秒〜
約６０秒の間さらされる。次に、この温度が約８００℃
〜約９００℃に、約２０〜６０秒の間、高められる。 この高い方のアニーリング温度は、第１のアニーリング
温度で形成された安定度の低いＣ４９相のケイ化チタン
を安定度の高いＣ５４相に転化する作用を行うものであ
り、これは当業者にとって周知のことである。
【００２６】アニーリング工程中は、１つ、または複数
の窒素含有ガスがアニーリングチエンバ５０内に約５０
０〜約１０、０００ ｓｃｃｍの割合で送入され、同時
に上記アニーリングチエンバ内の圧力は約１００ミリト
ル〜約８００トルの範囲に維持される。本発明のクレー
ムされた方法を実施する１つの好ましいモードでは、ア
ニーリング工程は、窒素の真空状態、または圧力レベル
が約１００ミリトル〜約１００トル、好ましくは約５０
０ミリトル〜約１０トル、最も好ましくは約１トル〜約
１０トルで行われ、これは同時係属出願の米国特許出願
Ｎｏ． （整理番号ＡＰＭ１９９）“ＬＯＷ ＮＩＴＲ
ＯＧＥＮ ＰＲＥＳＳＵＲＥ ＰＲＯＣＥＳＳ ＦＯＲ
ＦＯＲＭＩＮＧ ＴＩＴＡＮＩＵＭ ＳＩＬＩＣＩＤ
Ｅ ＯＮ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＷＡＦＥＲ”
（半導体ウエーハ上にケイ化チタンを形成するための低
窒素圧プロセス）に記述され、クレームされているのと
同じであり、この同時係属出願は、本発明の譲受人に譲
渡され、かつ本出願に対するクロスリファレンスとなっ
ているものである。このように、アニーリング工程で低
い窒素圧を用いながら、未反応のシリコンが表面に侵出
するのを阻止するのに十分なＴｉＮを形成すると共にＴ
ｉＮ粒子境界域を不動態化し、さらにウエーハの酸化物
領域上のチタンをすべて窒化チタンに転化できるのは、
第１のアニーリングステップの前にウエーハが酸素含有
ガスに露出されるのを排除することによって可能となる
ものであり、これは本発明の実施例に関連してクレーム
されている通りである。
の窒素含有ガスがアニーリングチエンバ５０内に約５０
０〜約１０、０００ ｓｃｃｍの割合で送入され、同時
に上記アニーリングチエンバ内の圧力は約１００ミリト
ル〜約８００トルの範囲に維持される。本発明のクレー
ムされた方法を実施する１つの好ましいモードでは、ア
ニーリング工程は、窒素の真空状態、または圧力レベル
が約１００ミリトル〜約１００トル、好ましくは約５０
０ミリトル〜約１０トル、最も好ましくは約１トル〜約
１０トルで行われ、これは同時係属出願の米国特許出願
Ｎｏ． （整理番号ＡＰＭ１９９）“ＬＯＷ ＮＩＴＲ
ＯＧＥＮ ＰＲＥＳＳＵＲＥ ＰＲＯＣＥＳＳ ＦＯＲ
ＦＯＲＭＩＮＧ ＴＩＴＡＮＩＵＭ ＳＩＬＩＣＩＤ
Ｅ ＯＮ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＷＡＦＥＲ”
（半導体ウエーハ上にケイ化チタンを形成するための低
窒素圧プロセス）に記述され、クレームされているのと
同じであり、この同時係属出願は、本発明の譲受人に譲
渡され、かつ本出願に対するクロスリファレンスとなっ
ているものである。このように、アニーリング工程で低
い窒素圧を用いながら、未反応のシリコンが表面に侵出
するのを阻止するのに十分なＴｉＮを形成すると共にＴ
ｉＮ粒子境界域を不動態化し、さらにウエーハの酸化物
領域上のチタンをすべて窒化チタンに転化できるのは、
第１のアニーリングステップの前にウエーハが酸素含有
ガスに露出されるのを排除することによって可能となる
ものであり、これは本発明の実施例に関連してクレーム
されている通りである。
【００２７】アニーリング工程の後、ウエーハのケイ化
チタンの上面ならびに酸化ケイ素（ＳｉＯ２ ）部分の
上面に形成された窒化チタン（ＴｉＮ）は重量比でＨ２
Ｏが４、Ｈ２ Ｏ２ が１、ＮＨ４ ＯＨが１の混合
物などを用いた湿式エッチングによって選択的に除去さ
れ、この場合、窒化チタンがケイ化チタンあるいは酸化
ケイ素に先立って除去される。
チタンの上面ならびに酸化ケイ素（ＳｉＯ２ ）部分の
上面に形成された窒化チタン（ＴｉＮ）は重量比でＨ２
Ｏが４、Ｈ２ Ｏ２ が１、ＮＨ４ ＯＨが１の混合
物などを用いた湿式エッチングによって選択的に除去さ
れ、この場合、窒化チタンがケイ化チタンあるいは酸化
ケイ素に先立って除去される。
【００２８】次に、図３〜図６はシリコン半導体ウエー
ハ１００を示すもので、あらかじめウエーハの面内に形
成された酸化ケイ素（ＳｉＯ２ ）絶縁領域１０６と、
ソース領域１０２、ドレイン領域１０４およびゲート電
極１０８を含むＭＯＳ構造とから成り、かつゲート電極
はゲート酸化物１１４の上に形成されると共に、ゲート
電極１０８の側壁には酸化物スペーサ１１２が形成され
ている。ケイ化チタンはソースおよびドレインの両領域
上およびゲート電極上に形成され、ゲート電極上のもの
はＭＯＳ素子の電気接触構造の一部となる。
ハ１００を示すもので、あらかじめウエーハの面内に形
成された酸化ケイ素（ＳｉＯ２ ）絶縁領域１０６と、
ソース領域１０２、ドレイン領域１０４およびゲート電
極１０８を含むＭＯＳ構造とから成り、かつゲート電極
はゲート酸化物１１４の上に形成されると共に、ゲート
電極１０８の側壁には酸化物スペーサ１１２が形成され
ている。ケイ化チタンはソースおよびドレインの両領域
上およびゲート電極上に形成され、ゲート電極上のもの
はＭＯＳ素子の電気接触構造の一部となる。
【００２９】前述のように、ウエーハは先ず洗浄されて
その面にチタン層が蒸着できるように準備され、図４は
ウエーハ構造上にチタン層１２０が蒸着された状態を示
している。チタン蒸着されたウエーハは次に、チタン面
を酸素含有ガスに露出することなくアニーリングチエン
バに送られる。図５はアニーリング工程後の構造を示し
ている。チタン層１２０のうち直接にシリコン（単結晶
または多結晶シリコンの何れでも）に接触する部分のチ
タン、すなわちソース領域１０２、ドレイン領域１０４
、およびゲート電極１０８の上にあるチタンは、低い方
のアニーリング温度でシリコンと反応して、１１０Ａ、
１１０Ｂ、および１１０Ｃに示すようにケイ化チタンを
形成する。同時にチタン層１２０とアニーリングチエン
バ内に存在する窒素含有ガスとの反応によって構造全体
上に窒化チタン層１３０が形成される。
その面にチタン層が蒸着できるように準備され、図４は
ウエーハ構造上にチタン層１２０が蒸着された状態を示
している。チタン蒸着されたウエーハは次に、チタン面
を酸素含有ガスに露出することなくアニーリングチエン
バに送られる。図５はアニーリング工程後の構造を示し
ている。チタン層１２０のうち直接にシリコン（単結晶
または多結晶シリコンの何れでも）に接触する部分のチ
タン、すなわちソース領域１０２、ドレイン領域１０４
、およびゲート電極１０８の上にあるチタンは、低い方
のアニーリング温度でシリコンと反応して、１１０Ａ、
１１０Ｂ、および１１０Ｃに示すようにケイ化チタンを
形成する。同時にチタン層１２０とアニーリングチエン
バ内に存在する窒素含有ガスとの反応によって構造全体
上に窒化チタン層１３０が形成される。
【００３０】なお、この場合は、絶縁酸化物領域１０６
、および酸化物スペーサ１１２に乗っているチタン層１
２０のチタンはすべて低い方のアニーリング温度で窒素
と反応して窒化チタンを形成するので、次にアニーリン
グ温度を高めたときには酸化物領域上に未反応のチタン
は残っておらず、従って高い方のアニーリング温度で酸
化ケイ素と反応し、酸化ケイ素上にケイ化チタンや酸化
チタンを形成するようなことは無い。
、および酸化物スペーサ１１２に乗っているチタン層１
２０のチタンはすべて低い方のアニーリング温度で窒素
と反応して窒化チタンを形成するので、次にアニーリン
グ温度を高めたときには酸化物領域上に未反応のチタン
は残っておらず、従って高い方のアニーリング温度で酸
化ケイ素と反応し、酸化ケイ素上にケイ化チタンや酸化
チタンを形成するようなことは無い。
【００３１】特に動作理論について限定するつもりはな
いが、上記低い方の第１のアニーリング温度で酸化物領
域上のチタンがすべて窒素と反応し、これによってアニ
ーリング工程の全部が単一ステップで行えるのは、プロ
セスから酸素含有ガスを排除することによって可能にな
るものと考えられ、もし酸素含有ガスが存在すると酸化
チタンが形成され、これが酸化物領域上のチタンと窒素
との完全な反応を阻害し、このため未反応のチタンが残
り、高い方のアニーリング温度で酸化ケイ素と反応する
恐れがあるからである。
いが、上記低い方の第１のアニーリング温度で酸化物領
域上のチタンがすべて窒素と反応し、これによってアニ
ーリング工程の全部が単一ステップで行えるのは、プロ
セスから酸素含有ガスを排除することによって可能にな
るものと考えられ、もし酸素含有ガスが存在すると酸化
チタンが形成され、これが酸化物領域上のチタンと窒素
との完全な反応を阻害し、このため未反応のチタンが残
り、高い方のアニーリング温度で酸化ケイ素と反応する
恐れがあるからである。
【００３２】図６は最終構造を示すもので、前述の湿式
エッチングによって窒化チタン層が除去された状態を示
している。すなわち、酸化物表面１０６および１１２上
にはチタン反応産物は残っておらず、ケイ化チタン部分
１１０Ａ、１１０Ｂ、および１１０Ｃがそれぞれソース
領域１０２、ドレイン領域１０４およびゲート電極１０
８上に残される。
エッチングによって窒化チタン層が除去された状態を示
している。すなわち、酸化物表面１０６および１１２上
にはチタン反応産物は残っておらず、ケイ化チタン部分
１１０Ａ、１１０Ｂ、および１１０Ｃがそれぞれソース
領域１０２、ドレイン領域１０４およびゲート電極１０
８上に残される。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体ウエーハの表面上に、単一のアニーリング工程によ
ってケイ化チタンの層を形成できる改良された方法が得
られ、この方法では、ウエーハ上にチタン層を蒸着した
後はウエーハから酸素もしくは空気などのような酸素含
有ガスを排除することによって、低い方のアニーリング
温度でシリコン半導体ウエーハの酸化物領域上のチタン
の全部を完全に窒素と反応させ、従って次の高い温度で
のアニーリングによって、先に窒化チタン層を取除くと
いう工程を用いることなく、より安定な相のケイ化チタ
ンを形成することが可能となる。プロセスから酸素含有
ガスを排除することによってさらに、表面により多くの
窒素を有するケイ化チタン蒸着が形成されると共に、窒
素のケイ化チタン層への浸透が深くなり、これによって
第１のアニーリング温度でケイ化チタン上により好適な
窒化チタンブロッキング層が形成され、従って未反応の
シリコンが、新しく形成されたケイ化チタン層を通って
表面に移動することがほとんど無くなる。
導体ウエーハの表面上に、単一のアニーリング工程によ
ってケイ化チタンの層を形成できる改良された方法が得
られ、この方法では、ウエーハ上にチタン層を蒸着した
後はウエーハから酸素もしくは空気などのような酸素含
有ガスを排除することによって、低い方のアニーリング
温度でシリコン半導体ウエーハの酸化物領域上のチタン
の全部を完全に窒素と反応させ、従って次の高い温度で
のアニーリングによって、先に窒化チタン層を取除くと
いう工程を用いることなく、より安定な相のケイ化チタ
ンを形成することが可能となる。プロセスから酸素含有
ガスを排除することによってさらに、表面により多くの
窒素を有するケイ化チタン蒸着が形成されると共に、窒
素のケイ化チタン層への浸透が深くなり、これによって
第１のアニーリング温度でケイ化チタン上により好適な
窒化チタンブロッキング層が形成され、従って未反応の
シリコンが、新しく形成されたケイ化チタン層を通って
表面に移動することがほとんど無くなる。
【図１】本発明の方法の概要を示すフローシート。
【図２】本発明の方法を実施するのに適合した装置の一
例を示す図。
例を示す図。
【図３】本発明の方法を用いてシリコンウエーハ上にケ
イ化シリコン層を形成するときの工程シーケンスを説明
するための、洗浄後の状態を示す部分垂直断面図。
イ化シリコン層を形成するときの工程シーケンスを説明
するための、洗浄後の状態を示す部分垂直断面図。
【図４】同じく、チタン蒸着後の状態を示す部分垂直断
面図。
面図。
【図５】同じく、アニーリング後の状態を示す部分垂直
断面図。
断面図。
【図６】同じく、エッチング後の最終構造を示す部分垂
直断面図。
直断面図。
１０ ウエーハ処理装置
２０ 中央チエンバ
２４ カセットロードロック
２８ ロボット手段
３０ クリーニングチエンバ
４０ 真空蒸着チエンバ
５０ アニーリングチエンバ
６０ 脱ガスチエンバ
１００ 半導体ウエーハ
１０２ ソース領域
１０４ ドレイン領域
１０６ ＳｉＯ２ 絶縁領域
１０８ ゲート電極
１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ ケイ化チタン１１２
酸化物スペーサ １１４ ゲート酸化物 １２０ チタン層 １３０ 窒化チタン層
酸化物スペーサ １１４ ゲート酸化物 １２０ チタン層 １３０ 窒化チタン層
Claims (10)
- 【請求項１】 シリコン半導体ウエーハ上にケイ化チ
タンの導電層を形成する方法において、 ａ）真空蒸着チエンバ内で実質的に酸素含有ガスの無い
状態でウエーハ上にチタン層を形成するステップ、ｂ）
チタン蒸着されたウエーハを、この新しく形成されたチ
タン層を実質的に酸素含有ガスに露出することなく、密
封されたアニーリングチエンバへ移送するステップ、お
よび ｃ）チタン蒸着されたシリコン半導体ウエーハを上記密
封されたアニーリングチエンバ内で、窒素含有雰囲気内
で、かつ実質的に酸素含有ガスの無い状態でアニーリン
グし、単一のアニーリングステップで、上記ウエーハ上
にケイ化チタンの安定相を形成すると共に上記ケイ化チ
タン上および上記ウエーハの酸化ケイ素表面上に、窒化
チタンの層を形成するステップ、を備えたことを特徴と
する方法。 - 【請求項２】 上記アニーリングするステップがさら
に、最初に上記のウエーハを、約５００℃から約６９５
℃までの第１の温度で約２０秒から約６０秒までの時間
幅で、上記ウエーハの温度を約５℃／秒から約１５０℃
／秒までの割合で上昇させることによって加熱し、上記
ケイ化チタンおよび上記窒化チタンを形成させるステッ
プを含む請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 上記アニーリングするステップがさら
に、上記のウエーハを、約８００℃から約９００℃まで
の第２の温度で、さらに２０秒から６０秒までの間、さ
らにアニーリングして上記ケイ化チタンを安定相に転化
するステップを含む請求項２記載の方法。 - 【請求項４】 さらに、上記アニーリングステップの
後に、上記ウエーハをエッチングし、上記ウエーハから
窒化チタンを除去するステップを含む、請求項３記載の
方法。 - 【請求項５】 上記アニーリングステップが、上記ウ
エーハを、約５００℃から約６９５℃までの第１の温度
で約２０秒から約６０秒までの間、上記ウエーハの温度
を、約５℃／秒から約１５０℃／秒までの割合で上昇さ
せることによってアニーリングするステップ、および次
にさらに上記ウエーハを、約８００℃から約９００℃ま
での第２の温度でさらに約２０秒から約６０秒までの間
、アニーリングするステップを含む、請求項１記載の方
法。 - 【請求項６】 上記アニーリング温度を上記第１の温
度範囲から上記第２の温度範囲まで、上記ウエーハの温
度を、約５℃／秒から約１５０℃／秒の割合で上昇させ
ることによって上昇させる、請求項５記載の方法。 - 【請求項７】 さらに、上記ウエーハの酸化ケイ素（
ＳｉＯ２ ）領域に乗っているチタンの全部を、上記第
１の温度による上記アニーリング中にアニーリングチエ
ンバ内で窒素と反応させて窒化チタンを形成し、後で上
記ウエーハを上記高くなった第２の温度でアニーリング
するとき上記酸化ケイ素と上記酸化ケイ素上の未反応の
チタンとの間に反応が生じないようにするステップを含
む、請求項５記載の方法。 - 【請求項８】 上記アニーリングステップがさらに、
上記ウエーハを、約６００℃から約６７５℃までの第１
の温度範囲で、約２０秒から約６０秒までの時間中、上
記ウエーハの温度を約５℃／秒から約１５０℃／秒の範
囲内の割合で上昇させることによってアニーリングし、
さらに引きつづき、上記ウエーハを、約８００℃から約
９００℃までの第２の温度範囲で、約２０秒から約６０
秒まで時間中、上記ウエーハの温度をさらに約５℃／秒
から約１５０℃／秒の割合で上昇させることによってア
ニーリングするステップを含む、請求項１記載の方法。 - 【請求項９】 さらに、 ａ）上記ウエーハをクリーニングチエンバ内で、少くと
も１つの反応ガスを含むガス混合物を用いると共に、ｒ
ｆプラズマを上記クリーニングチエンバ内に保持しなが
ら洗浄して、上記チタン蒸着ステップに先立って、ウエ
ーハのシリコン表面から酸素および他の物質を除去する
ステップ、および ｂ）上記洗浄されたウエーハを上記クリーニングチエン
バから上記真空蒸着チエンバへ、約１０−９トルから約
１０−５トルまでの気圧に保持されると共に、上記クリ
ーニングチエンバおよび上記真空蒸着チエンバへの両方
に結合された密封された中央チエンバを用いて、上記洗
浄されたウエーハを実質的に酸素ならびにいくつかの酸
素含有ガスに露出することなく移送するステップ、を含
む請求項６記載の方法。 - 【請求項１０】 単一のアニーリングステップを用い
て、シリコン半導体ウエーハ上にケイ化チタンを形成す
る方法において、 ａ）上記ケイ化チタンが形成される１つ以上のシリコン
表面を有するシリコン半導体ウエーハを準備するステッ
プ、 ｂ）上記ウエーハを密封されたクリーニングチエンバ内
で、ｒｆプラズマ、および少くとも１つの反応ガスを含
むガス混合物を用いて洗浄するステップ、ｃ）上記洗浄
されたウエーハを、上記真空蒸着チエンバおよび上記ク
リーニングチエンバの両者に結合された密封された中央
チエンバを介して移送することによって、実質的に上記
洗浄されたウエーハを酸素を含有するガスに露出するこ
となく真空蒸着チエンバに移送するステップ、 ｄ）上記真空蒸着チエンバ内で、実質的に酸素ガスの無
い状態で、上記洗浄されたウエーハの表面にチタン層を
形成するステップ、 ｅ）チタン蒸着されたウエーハを、上記真空蒸着チエン
バおよび上記アニーリングチエンバの両者に結合された
密封された中央チエンバを介して移送することによって
、新しく形成されたチタン層を実質的に酸素含有ガスに
露出することなく移送するステップ、およびｆ）チタン
蒸着されたシリコン半導体ウエーハを上記アニーリング
チエンバ内の窒素含有雰囲気内で、かつ実質的に酸素含
有ガスの無い状態で、先ず上記のウエーハを約５００℃
から約６９５℃までの第１の温度範囲で、約２０秒から
約６０秒までの範囲の時間中、上記ウエーハの温度を約
５℃／秒から約１５０℃／秒までの範囲の割合で上昇さ
せて加熱することによってアニーリングし、ケイ化チタ
ンを形成すると共に、上記ケイ化チタン上および上記ウ
エーハの酸化ケイ素（ＳｉＯ２ ）面上に窒化チタンを
形成し、次でさらに、上記ウエーハを約８００℃から約
９００℃までの第２の温度範囲で、約２０秒から約６０
秒までの範囲の時間中、アニーリングして上記ケイ化チ
タンを安定相に転化するステップ、を備えたことを特徴
とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US510340 | 1990-04-16 | ||
| US07/510,340 US5043300A (en) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | Single anneal step process for forming titanium silicide on semiconductor wafer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04226025A true JPH04226025A (ja) | 1992-08-14 |
| JP2997328B2 JP2997328B2 (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=24030348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3083737A Expired - Fee Related JP2997328B2 (ja) | 1990-04-16 | 1991-04-16 | シリコン半導体ウエーハ上にケイ化チタンの導電層を形成する方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5043300A (ja) |
| JP (1) | JP2997328B2 (ja) |
| KR (1) | KR100239608B1 (ja) |
Cited By (1)
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