JPH07297136A - 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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-
- H—ELECTRICITY
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
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Abstract
(57)【要約】
【目的】接合リーク耐性の劣化とコンタクト抵抗の上昇
とを同時に抑制し、狭い口径と高アスペクト比とを有す
るコンタクトホールの底面へのバリアメタル層の形成を
容易する。 【構成】コンタクトホール１０４ａを形成し、全面に多
結晶シリコン膜１０５ａを成膜する。ＥＣＲ−ＰＥＣＶ
Ｄ装置にＴｉＣｌ4 とＨ2 とを導入してＥＣＲプラズマ
を発生し、多結晶シリコン膜１０５ａをチタンシリサイ
ド膜１０７ａに変換する。さらに、Ｎ2 を追加導入し、
窒化チタン膜１０８ａを成膜する。
とを同時に抑制し、狭い口径と高アスペクト比とを有す
るコンタクトホールの底面へのバリアメタル層の形成を
容易する。 【構成】コンタクトホール１０４ａを形成し、全面に多
結晶シリコン膜１０５ａを成膜する。ＥＣＲ−ＰＥＣＶ
Ｄ装置にＴｉＣｌ4 とＨ2 とを導入してＥＣＲプラズマ
を発生し、多結晶シリコン膜１０５ａをチタンシリサイ
ド膜１０７ａに変換する。さらに、Ｎ2 を追加導入し、
窒化チタン膜１０８ａを成膜する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し、特に高いアスペクト比を有するコンタクトホール
への金属配線の形成方法に関する。
関し、特に高いアスペクト比を有するコンタクトホール
への金属配線の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の微細化により、シリコン基
板の表面に形成される拡散層の接合の深さは浅くなり、
シリコン基板を覆う絶縁膜に設けられた拡散層に達する
コンタクトホールのアスペクト比は高くなっている。こ
れに伴なって、少なくともコンタクトホールの底面の部
分には、バリアメタル層を設けている。このバリアメタ
ル層は、金属配線を構成する金属および拡散層のシリコ
ンの相互拡散を防止し、コンタクト抵抗の上昇を抑制す
る機能がある。
板の表面に形成される拡散層の接合の深さは浅くなり、
シリコン基板を覆う絶縁膜に設けられた拡散層に達する
コンタクトホールのアスペクト比は高くなっている。こ
れに伴なって、少なくともコンタクトホールの底面の部
分には、バリアメタル層を設けている。このバリアメタ
ル層は、金属配線を構成する金属および拡散層のシリコ
ンの相互拡散を防止し、コンタクト抵抗の上昇を抑制す
る機能がある。
【０００３】従来のバリアメタル層の一般的な構造は、
次のようになっている。コンタクトホールの底面の部分
ではチタンシリサイド膜の上に窒化チタン膜が積層さ
れ、コンタクトホールの側壁の部分を含めて他の部分で
はチタン膜の上に窒化チタン膜が積層されている。この
バリアメタル層の製造方法の一例は、スパッタリングに
よるチタン膜の形成と、窒素ガス中での反応スパッタリ
ングによる窒化チタン膜の形成と、熱処理によるコンタ
クトホール底面でのチタン膜のシリサイド化とからな
る。バリアメタル層の構造がこのようになっている理由
を、以下に述べる。反応性スパッタリングによる窒化チ
タン膜は、絶縁膜との密着性が悪いため、絶縁膜との密
着性が良いチタン膜が必要になる。窒化チタン膜は上記
相互拡散を防止する機能を有するが、窒化チタン膜が直
接に拡散層に接触するとコンタクト抵抗は低くならな
い。チタン膜自体の抵抗率はチタンシリサイド膜の抵抗
率より低いが、チタン膜が直接に拡散層に接触した場合
にはショットキ性のコンタクト抵抗を有することにな
る。これに対してチタンシリサイド膜が直接に拡散層に
接触した場合には、オーミック性のコンタクト抵抗が得
られる。すなわち、上記バリアメタル層におけるチタン
シリサイド膜には、コンタクト抵抗の上昇を抑制する機
能がある。チタン膜をシリサイド化する上記熱処理は、
５００℃以上の温度で行なわれる。７５０℃〜８００℃
程度の温度による熱処理ならばチタンシリサイド膜の結
晶構造は低抵抗相となるＣ５４構造を有するが、この温
度より低いとチタンシリサイド膜の結晶構造は高抵抗相
のＣ４９構造を有することになる。
次のようになっている。コンタクトホールの底面の部分
ではチタンシリサイド膜の上に窒化チタン膜が積層さ
れ、コンタクトホールの側壁の部分を含めて他の部分で
はチタン膜の上に窒化チタン膜が積層されている。この
バリアメタル層の製造方法の一例は、スパッタリングに
よるチタン膜の形成と、窒素ガス中での反応スパッタリ
ングによる窒化チタン膜の形成と、熱処理によるコンタ
クトホール底面でのチタン膜のシリサイド化とからな
る。バリアメタル層の構造がこのようになっている理由
を、以下に述べる。反応性スパッタリングによる窒化チ
タン膜は、絶縁膜との密着性が悪いため、絶縁膜との密
着性が良いチタン膜が必要になる。窒化チタン膜は上記
相互拡散を防止する機能を有するが、窒化チタン膜が直
接に拡散層に接触するとコンタクト抵抗は低くならな
い。チタン膜自体の抵抗率はチタンシリサイド膜の抵抗
率より低いが、チタン膜が直接に拡散層に接触した場合
にはショットキ性のコンタクト抵抗を有することにな
る。これに対してチタンシリサイド膜が直接に拡散層に
接触した場合には、オーミック性のコンタクト抵抗が得
られる。すなわち、上記バリアメタル層におけるチタン
シリサイド膜には、コンタクト抵抗の上昇を抑制する機
能がある。チタン膜をシリサイド化する上記熱処理は、
５００℃以上の温度で行なわれる。７５０℃〜８００℃
程度の温度による熱処理ならばチタンシリサイド膜の結
晶構造は低抵抗相となるＣ５４構造を有するが、この温
度より低いとチタンシリサイド膜の結晶構造は高抵抗相
のＣ４９構造を有することになる。
【０００４】微細化された半導体装置では拡散層の接合
の深さが浅いため、チタン膜をシリサイド化するための
上記熱処理が大きな問題となる。シリサイド化に際して
のシリコンの供給源はコンタクトホール近傍の拡散層に
局在化していることから、拡散層の接合の実効的な深さ
がさらに浅くなり、接合リーク耐性が劣化する。さらに
この拡散層がボロンを導電型不純物とするＰ+ 型拡散層
である場合には、シリコンと共にコンタクトホール近傍
の拡散層のボロンもチタンシリサイド膜中に取り込まれ
てしまい、コンタクトホール近傍の不純物濃度が低下し
てコンタクト抵抗が上昇するという問題も生じる。これ
らの問題に対処する方法が、特開平２−２３４４２４号
公報に開示されている。
の深さが浅いため、チタン膜をシリサイド化するための
上記熱処理が大きな問題となる。シリサイド化に際して
のシリコンの供給源はコンタクトホール近傍の拡散層に
局在化していることから、拡散層の接合の実効的な深さ
がさらに浅くなり、接合リーク耐性が劣化する。さらに
この拡散層がボロンを導電型不純物とするＰ+ 型拡散層
である場合には、シリコンと共にコンタクトホール近傍
の拡散層のボロンもチタンシリサイド膜中に取り込まれ
てしまい、コンタクトホール近傍の不純物濃度が低下し
てコンタクト抵抗が上昇するという問題も生じる。これ
らの問題に対処する方法が、特開平２−２３４４２４号
公報に開示されている。
【０００５】半導体装置の製造工程の断面模式図である
図５を参照すると、上記公開公報記載の半導体装置の製
造方法は、次のとおりになっている。まず、Ｎ型半導体
基板２０１表面，および表面上に選択的にＰ+ 型拡散層
２０２等並びにゲート酸化膜，およびゲート電極２１０
を形成して、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ等を形成す
る。全面に絶縁膜２０３を堆積する。その後、Ｐ+ 型拡
散層２０２等に達するコンタクトホール２０４を、フォ
トレジスト膜（図示せず）をマスクにした反応性イオン
エッチング（ＲＩＥ）により形成する〔図５（ａ）〕。
次に、フォトレジスト膜を除去した後、全面に膜厚３０
ｎｍ程度の多結晶シリコン膜２０５を堆積する。Ｐチャ
ネルＭＯＳトランジスタが形成されている領域の多結晶
シリコン膜２０５に、３０ｋｅＶで５×１０15ｃｍ-2の
ＢＦ2 + がイオン注入され、窒素ガス中で１０００℃程
度の急速加熱が施される。続いて、スパッタ装置内で全
面に５０ｎｍ程度の膜厚のチタン膜２０６が堆積され、
さらに９０ｎｍ程度の膜厚の窒化チタン膜２０８が堆積
される〔図５（ｂ）〕。スパッタ装置から取り出された
後、例えば６００℃の窒素雰囲気でのアニールにより、
多結晶シリコン膜２０５とチタン膜２０６との（シリサ
イド化）反応によりチタンシリサイド膜２０７が形成さ
れる〔図５（ｃ）〕。次に、スパッタリングにより全面
にアルミ−シリコン−銅合金膜２１９を堆積する〔図５
（ｄ）〕。続いて、フォトレジスト膜（図示せず）をマ
スクにしたＲＩＥにより、アルミ−シリコン−銅合金膜
２１９，窒化チタン膜２０８およびチタンシリサイド膜
２０７が順次エッチングされ、Ｐ+ 型拡散層２０２に接
続される金属配線（図示せず）が形成される。
図５を参照すると、上記公開公報記載の半導体装置の製
造方法は、次のとおりになっている。まず、Ｎ型半導体
基板２０１表面，および表面上に選択的にＰ+ 型拡散層
２０２等並びにゲート酸化膜，およびゲート電極２１０
を形成して、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ等を形成す
る。全面に絶縁膜２０３を堆積する。その後、Ｐ+ 型拡
散層２０２等に達するコンタクトホール２０４を、フォ
トレジスト膜（図示せず）をマスクにした反応性イオン
エッチング（ＲＩＥ）により形成する〔図５（ａ）〕。
次に、フォトレジスト膜を除去した後、全面に膜厚３０
ｎｍ程度の多結晶シリコン膜２０５を堆積する。Ｐチャ
ネルＭＯＳトランジスタが形成されている領域の多結晶
シリコン膜２０５に、３０ｋｅＶで５×１０15ｃｍ-2の
ＢＦ2 + がイオン注入され、窒素ガス中で１０００℃程
度の急速加熱が施される。続いて、スパッタ装置内で全
面に５０ｎｍ程度の膜厚のチタン膜２０６が堆積され、
さらに９０ｎｍ程度の膜厚の窒化チタン膜２０８が堆積
される〔図５（ｂ）〕。スパッタ装置から取り出された
後、例えば６００℃の窒素雰囲気でのアニールにより、
多結晶シリコン膜２０５とチタン膜２０６との（シリサ
イド化）反応によりチタンシリサイド膜２０７が形成さ
れる〔図５（ｃ）〕。次に、スパッタリングにより全面
にアルミ−シリコン−銅合金膜２１９を堆積する〔図５
（ｄ）〕。続いて、フォトレジスト膜（図示せず）をマ
スクにしたＲＩＥにより、アルミ−シリコン−銅合金膜
２１９，窒化チタン膜２０８およびチタンシリサイド膜
２０７が順次エッチングされ、Ｐ+ 型拡散層２０２に接
続される金属配線（図示せず）が形成される。
【０００６】上記公開公報記載の半導体装置の製造方法
は、コンタクトホール２０４の形状（口径，アスペクト
比）と多結晶シリコン膜２０５，チタン膜２０６および
窒化チタン膜２０８等の膜厚との相対的な関係を無視す
るならば、チタン膜２０６の下には必らずＰ+ 型の多結
晶シリコン膜２０５が在るために、チタンシリサイド膜
２０７が形成される際に前述のような接合リーク耐性の
劣化やＰ+ 型拡散層２０２におけるコンタクト抵抗の上
昇は抑制できる。コンタクトホールのアスペクト比が高
くなるのには、コンタクトホールの口径の縮小が支配的
である。これに応じてバリアメタル層の膜厚の縮小も要
求される。絶縁膜に設けられた口径が狭く（例えば０．
３５μｍ）アスペクト比の高いコンタクトホールに対し
て、チタン膜等をスパッタリング等により形成すると、
コンタクトホールの底面におけるチタン膜等の膜厚は絶
縁膜上面に形成されるチタン膜等の膜厚に比べて極めて
薄くなり、バリアメタル層として機能しにくくなる。
は、コンタクトホール２０４の形状（口径，アスペクト
比）と多結晶シリコン膜２０５，チタン膜２０６および
窒化チタン膜２０８等の膜厚との相対的な関係を無視す
るならば、チタン膜２０６の下には必らずＰ+ 型の多結
晶シリコン膜２０５が在るために、チタンシリサイド膜
２０７が形成される際に前述のような接合リーク耐性の
劣化やＰ+ 型拡散層２０２におけるコンタクト抵抗の上
昇は抑制できる。コンタクトホールのアスペクト比が高
くなるのには、コンタクトホールの口径の縮小が支配的
である。これに応じてバリアメタル層の膜厚の縮小も要
求される。絶縁膜に設けられた口径が狭く（例えば０．
３５μｍ）アスペクト比の高いコンタクトホールに対し
て、チタン膜等をスパッタリング等により形成すると、
コンタクトホールの底面におけるチタン膜等の膜厚は絶
縁膜上面に形成されるチタン膜等の膜厚に比べて極めて
薄くなり、バリアメタル層として機能しにくくなる。
【０００７】狭い口径と高アスペクト比とを有するコン
タクトホールに対するバリアメタル層の形成方法とし
て、最近、化学気相成長法（ＣＶＤ）が注目されつつあ
る。１９８９年のジャーナル・オブ・アプライド・フィ
ジックス（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ）第６５巻，第８号，３２１２−３２１８
頁には、コンタクトホール底面へのチタンシリサイド
（ＴｉＳｉ2 ）膜の選択成長が、報告されている。この
報告では、８２７〜８５２℃の温度範囲で４塩化チタン
（ＴｉＣｌ4 ）ガスとモノシラン（ＳｉＨ4 ）ガスとを
原料ガスに用いた減圧化学気相成長法（ＬＰＣＶＤ）を
用いている。チタンシリサイド膜の成膜速度は、２００
ｎｍ／ｍｉｎ〜２μｍ／ｍｉｎである。また、１９９１
年のジャーナル・オブ・アプライド・サーフェス・サイ
エンス（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｄ Ｓｕｒ
ｆａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ）第５３巻，１１−１７頁に
は、４塩化チタンガス，水素ガスおよびモノシランガス
を原料ガスとして８００℃に急速加熱するＬＰＣＶＤに
よるコンタクトホール底面へのチタンシリサイド膜の選
択成長が、報告されている。チタンシリサイド膜の成膜
速度は、２００〜８００ｎｍ／ｍｉｎである。狭い口径
と高アスペクト比とを有するコンタクトホールであって
も、これらの方法によれば、チタンシリサイド膜からな
るバリアメタル層がコンタクトホールの底面に確実に形
成される。これらの方法により形成されたチタンシリサ
イド膜は、低抵抗相であるＣ５４構造を有する。
タクトホールに対するバリアメタル層の形成方法とし
て、最近、化学気相成長法（ＣＶＤ）が注目されつつあ
る。１９８９年のジャーナル・オブ・アプライド・フィ
ジックス（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ）第６５巻，第８号，３２１２−３２１８
頁には、コンタクトホール底面へのチタンシリサイド
（ＴｉＳｉ2 ）膜の選択成長が、報告されている。この
報告では、８２７〜８５２℃の温度範囲で４塩化チタン
（ＴｉＣｌ4 ）ガスとモノシラン（ＳｉＨ4 ）ガスとを
原料ガスに用いた減圧化学気相成長法（ＬＰＣＶＤ）を
用いている。チタンシリサイド膜の成膜速度は、２００
ｎｍ／ｍｉｎ〜２μｍ／ｍｉｎである。また、１９９１
年のジャーナル・オブ・アプライド・サーフェス・サイ
エンス（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｄ Ｓｕｒ
ｆａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ）第５３巻，１１−１７頁に
は、４塩化チタンガス，水素ガスおよびモノシランガス
を原料ガスとして８００℃に急速加熱するＬＰＣＶＤに
よるコンタクトホール底面へのチタンシリサイド膜の選
択成長が、報告されている。チタンシリサイド膜の成膜
速度は、２００〜８００ｎｍ／ｍｉｎである。狭い口径
と高アスペクト比とを有するコンタクトホールであって
も、これらの方法によれば、チタンシリサイド膜からな
るバリアメタル層がコンタクトホールの底面に確実に形
成される。これらの方法により形成されたチタンシリサ
イド膜は、低抵抗相であるＣ５４構造を有する。
【０００８】さらに、１９９３年の第１０回ヴィ−エル
−エス−アイ・マルチレベル・インターコネクション・
カンファレンス（ＶＬＳＩ Ｍｕｌｔｌｅｖｅｌ Ｉｎ
ｔｅｒ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃ
ｅ）の予稿集４０５−４１１頁には、マイクロ波を用い
た電子サイクロトロン共鳴によるプラズマ励起化学気相
成長法（ＥＣＲ−ＰＥＣＶＤと記す）を採用したチタン
膜と窒化チタン膜との成膜法が、報告されている。
−エス−アイ・マルチレベル・インターコネクション・
カンファレンス（ＶＬＳＩ Ｍｕｌｔｌｅｖｅｌ Ｉｎ
ｔｅｒ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃ
ｅ）の予稿集４０５−４１１頁には、マイクロ波を用い
た電子サイクロトロン共鳴によるプラズマ励起化学気相
成長法（ＥＣＲ−ＰＥＣＶＤと記す）を採用したチタン
膜と窒化チタン膜との成膜法が、報告されている。
【０００９】半導体装置の断面模式図である図６を参照
すると、上記第１０回ヴィ−エル−エス−アイ・マルチ
レベル・インターコネクション・カンファレンスの報告
のＥＣＲ−ＰＥＣＶＤを用いたバリアメタル層の形成
は、以下のように行なわれる。まず、シリコン基板３０
１表面に選択的に拡散層３０２を形成し、全面に層間絶
縁膜３０３を堆積し、拡散層３０２に達するコンタクト
ホール３０４を層間絶縁膜３０３に形成する。次に、こ
のシリコン基板３０１をＥＣＲ−ＰＥＣＶＤ装置内に挿
入し、アルゴンガス，水素ガスおよび４塩化チタンガス
をこの装置内に導入してＥＣＲプラズマを発生して４塩
化チタンガスの分解を促進し、コンタクトホール３０４
を含めた層間絶縁膜３０３表面にチタン膜３０６を堆積
する。この状態でこの装置内に窒素ガスを追加導入し、
チタン膜３０６を覆う窒化チタン膜３０８を形成する。
続いて、７２５℃の窒素雰囲気で２０秒間の急速加熱を
行なうと、コンタクトホール３０４底面でのチタン膜３
０６と拡散層３０２のシリコンとが反応し、この部分の
みにチタンシリサイド膜３０７が形成される。狭い口径
と高アスペクト比とを有するコンタクトホールであって
も、この方法によれば、チタンシリサイド膜と窒化チタ
ン膜とからなる積層構造のバリアメタル層がコンタクト
ホールの底面に確実に形成される。その後、公知の方法
により、例えばアルミ−シリコン−銅合金膜からなる金
属配線（図示せず）が形成される。このチタンシリサイ
ド膜３０７の結晶構造は高抵抗相のＣ４９構造を有す
る。この方法によると、コンタクトホール３０４の口径
が例えば０．６μｍの場合、Ｎ+ 型拡散層でのコンタク
ト抵抗は２０〜３０Ω／個であり、Ｐ+ 型拡散層でのコ
ンタクト抵抗は５０〜７０Ω／個である。
すると、上記第１０回ヴィ−エル−エス−アイ・マルチ
レベル・インターコネクション・カンファレンスの報告
のＥＣＲ−ＰＥＣＶＤを用いたバリアメタル層の形成
は、以下のように行なわれる。まず、シリコン基板３０
１表面に選択的に拡散層３０２を形成し、全面に層間絶
縁膜３０３を堆積し、拡散層３０２に達するコンタクト
ホール３０４を層間絶縁膜３０３に形成する。次に、こ
のシリコン基板３０１をＥＣＲ−ＰＥＣＶＤ装置内に挿
入し、アルゴンガス，水素ガスおよび４塩化チタンガス
をこの装置内に導入してＥＣＲプラズマを発生して４塩
化チタンガスの分解を促進し、コンタクトホール３０４
を含めた層間絶縁膜３０３表面にチタン膜３０６を堆積
する。この状態でこの装置内に窒素ガスを追加導入し、
チタン膜３０６を覆う窒化チタン膜３０８を形成する。
続いて、７２５℃の窒素雰囲気で２０秒間の急速加熱を
行なうと、コンタクトホール３０４底面でのチタン膜３
０６と拡散層３０２のシリコンとが反応し、この部分の
みにチタンシリサイド膜３０７が形成される。狭い口径
と高アスペクト比とを有するコンタクトホールであって
も、この方法によれば、チタンシリサイド膜と窒化チタ
ン膜とからなる積層構造のバリアメタル層がコンタクト
ホールの底面に確実に形成される。その後、公知の方法
により、例えばアルミ−シリコン−銅合金膜からなる金
属配線（図示せず）が形成される。このチタンシリサイ
ド膜３０７の結晶構造は高抵抗相のＣ４９構造を有す
る。この方法によると、コンタクトホール３０４の口径
が例えば０．６μｍの場合、Ｎ+ 型拡散層でのコンタク
ト抵抗は２０〜３０Ω／個であり、Ｐ+ 型拡散層でのコ
ンタクト抵抗は５０〜７０Ω／個である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記特開平２−２３４
４２４号公報記載のバリアメタル層の形成方法は、拡散
層のシリコンを消費してのチタンシリサイド膜の形成で
はないために拡散層の接合の実効的な深さが浅くなるこ
とによる接合リーク耐性の劣化は無いが、狭い口径と高
アスペクト比とを有するコンタクトホールの底面へのバ
リアメタル層の形成が困難になる。一方、ＬＰＣＶＤあ
るいはＥＣＲ−ＰＥＣＶＤによれば、狭い口径と高アス
ペクト比とを有するコンタクトホールの底面へのバリア
メタル層の形成という問題は解決するが、コンタクトホ
ール底面に露出した拡散層のシリコンを消費することに
よりチタンシリサイド膜が形成されることから、再び接
合リーク耐性の劣化が顕在化する。すなわち、従来の技
術では、これら２つの問題を同時に解決する方法が存在
しなかった。
４２４号公報記載のバリアメタル層の形成方法は、拡散
層のシリコンを消費してのチタンシリサイド膜の形成で
はないために拡散層の接合の実効的な深さが浅くなるこ
とによる接合リーク耐性の劣化は無いが、狭い口径と高
アスペクト比とを有するコンタクトホールの底面へのバ
リアメタル層の形成が困難になる。一方、ＬＰＣＶＤあ
るいはＥＣＲ−ＰＥＣＶＤによれば、狭い口径と高アス
ペクト比とを有するコンタクトホールの底面へのバリア
メタル層の形成という問題は解決するが、コンタクトホ
ール底面に露出した拡散層のシリコンを消費することに
よりチタンシリサイド膜が形成されることから、再び接
合リーク耐性の劣化が顕在化する。すなわち、従来の技
術では、これら２つの問題を同時に解決する方法が存在
しなかった。
【００１１】したがって、本発明の半導体装置の製造方
法の目的は、拡散層の接合の実効的な深さが浅くなるこ
とによる接合リーク耐性の劣化と拡散層の不純物分布の
変化によるコンタクト抵抗の上昇とを同時に抑制するこ
とにあり、さらに、狭い口径と高アスペクト比とを有す
るコンタクトホールの底面へのバリアメタル層の形成を
容易にすることにある。
法の目的は、拡散層の接合の実効的な深さが浅くなるこ
とによる接合リーク耐性の劣化と拡散層の不純物分布の
変化によるコンタクト抵抗の上昇とを同時に抑制するこ
とにあり、さらに、狭い口径と高アスペクト比とを有す
るコンタクトホールの底面へのバリアメタル層の形成を
容易にすることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法の第１の態様は、表面に逆導電型の拡散層が設け
られた一導電型のシリコン基板の上に層間絶縁膜を形成
し、これら拡散層に達するコンタクトホールをこの層間
絶縁膜に形成する工程と、上記コンタクトホールの底面
に露出した上記拡散層の表面の自然酸化膜を除去し、多
結晶もしくは非晶質のシリコン膜を全面に形成する工程
と、プラズマ励起化学気相成長装置に上記シリコン基板
を挿入し，プラズマを発生して上記シリコン膜の表面の
自然酸化膜を除去する工程と、上記プラズマ励起化学気
相成長装置内に４塩化チタンガスと水素ガスとキャリア
ガスとを導入し，プラズマを発生して上記シリコン膜を
チタンシリサイド膜に変換し、さらに窒素ガスを追加導
入し，プラズマを発生してこのチタンシリサイド膜の表
面を覆う窒化チタン膜を形成する工程と、上記窒化チタ
ン膜の表面を覆う金属膜を形成し、この金属膜，この窒
化チタン膜および上記チタンシリサイド膜をパターニン
グすることにより上記コンタクトホールを介して上記拡
散層に接続される金属配線を形成する工程とを有する。
造方法の第１の態様は、表面に逆導電型の拡散層が設け
られた一導電型のシリコン基板の上に層間絶縁膜を形成
し、これら拡散層に達するコンタクトホールをこの層間
絶縁膜に形成する工程と、上記コンタクトホールの底面
に露出した上記拡散層の表面の自然酸化膜を除去し、多
結晶もしくは非晶質のシリコン膜を全面に形成する工程
と、プラズマ励起化学気相成長装置に上記シリコン基板
を挿入し，プラズマを発生して上記シリコン膜の表面の
自然酸化膜を除去する工程と、上記プラズマ励起化学気
相成長装置内に４塩化チタンガスと水素ガスとキャリア
ガスとを導入し，プラズマを発生して上記シリコン膜を
チタンシリサイド膜に変換し、さらに窒素ガスを追加導
入し，プラズマを発生してこのチタンシリサイド膜の表
面を覆う窒化チタン膜を形成する工程と、上記窒化チタ
ン膜の表面を覆う金属膜を形成し、この金属膜，この窒
化チタン膜および上記チタンシリサイド膜をパターニン
グすることにより上記コンタクトホールを介して上記拡
散層に接続される金属配線を形成する工程とを有する。
【００１３】好ましくは、上記シリコン膜の形成が減圧
化学気相成長法もしくはプラズマ励起化学気相成長法で
あり、上記プラズマ励起化学気相成長装置がマイクロ波
を用いた電子サイクロトロン共鳴によるプラズマ励起化
学気相成長装置もしくはヘリコン波によるプラズマ励起
化学気相成長装置であり、上記プラズマ励起化学気相成
長装置内での上記シリコン膜の表面の自然酸化膜の除去
が水素ガスを導入してプラズマを発生して行なわれる。
化学気相成長法もしくはプラズマ励起化学気相成長法で
あり、上記プラズマ励起化学気相成長装置がマイクロ波
を用いた電子サイクロトロン共鳴によるプラズマ励起化
学気相成長装置もしくはヘリコン波によるプラズマ励起
化学気相成長装置であり、上記プラズマ励起化学気相成
長装置内での上記シリコン膜の表面の自然酸化膜の除去
が水素ガスを導入してプラズマを発生して行なわれる。
【００１４】本発明の半導体装置の製造方法の第２の態
様は、表面に逆導電型の拡散層が設けられた一導電型の
シリコン基板の上に層間絶縁膜を形成し、これら拡散層
に達するコンタクトホールをこの層間絶縁膜に形成する
工程と、上記コンタクトホールの底面に露出した上記拡
散層の表面の自然酸化膜を除去し、多結晶もしくは非晶
質のシリコン膜を全面に形成する工程と、プラズマ励起
化学気相成長装置に上記シリコン基板を挿入し，プラズ
マを発生して上記シリコン膜の表面の自然酸化膜を除去
する工程と、上記プラズマ励起化学気相成長装置内に４
塩化チタンガスと水素ガスとキャリアガスとを導入し，
プラズマを発生して上記シリコン膜をチタンシリサイド
膜に変換し、さらに窒素ガスを追加導入し，プラズマを
発生してこのチタンシリサイド膜の表面を覆う窒化チタ
ン膜を形成する工程と、上記窒化チタン膜の表面を覆う
第１の金属膜を形成し、少なくともこの第１の金属膜を
エッチバックして上記コンタクトホール内にこの第１の
金属膜，上記窒化チタン膜および上記チタンシリサイド
膜を残置させる工程と、上記コンタクトホール内に残置
された上記第１の金属膜，上記窒化チタン膜および上記
チタンシリサイド膜の表面を含めて上記層間絶縁膜の表
面を覆う第２の金属膜を形成し、少なくともこの第２の
金属膜をパターニングすることにより上記コンタクトホ
ールを介して上記拡散層に接続される金属配線を形成す
る工程とを有する。
様は、表面に逆導電型の拡散層が設けられた一導電型の
シリコン基板の上に層間絶縁膜を形成し、これら拡散層
に達するコンタクトホールをこの層間絶縁膜に形成する
工程と、上記コンタクトホールの底面に露出した上記拡
散層の表面の自然酸化膜を除去し、多結晶もしくは非晶
質のシリコン膜を全面に形成する工程と、プラズマ励起
化学気相成長装置に上記シリコン基板を挿入し，プラズ
マを発生して上記シリコン膜の表面の自然酸化膜を除去
する工程と、上記プラズマ励起化学気相成長装置内に４
塩化チタンガスと水素ガスとキャリアガスとを導入し，
プラズマを発生して上記シリコン膜をチタンシリサイド
膜に変換し、さらに窒素ガスを追加導入し，プラズマを
発生してこのチタンシリサイド膜の表面を覆う窒化チタ
ン膜を形成する工程と、上記窒化チタン膜の表面を覆う
第１の金属膜を形成し、少なくともこの第１の金属膜を
エッチバックして上記コンタクトホール内にこの第１の
金属膜，上記窒化チタン膜および上記チタンシリサイド
膜を残置させる工程と、上記コンタクトホール内に残置
された上記第１の金属膜，上記窒化チタン膜および上記
チタンシリサイド膜の表面を含めて上記層間絶縁膜の表
面を覆う第２の金属膜を形成し、少なくともこの第２の
金属膜をパターニングすることにより上記コンタクトホ
ールを介して上記拡散層に接続される金属配線を形成す
る工程とを有する。
【００１５】好ましくは、上記シリコン膜の形成が減圧
化学気相成長法もしくはプラズマ励起化学気相成長法で
あり、上記プラズマ励起化学気相成長装置がマイクロ波
を用いた電子サイクロトロン共鳴によるプラズマ励起化
学気相成長装置もしくはヘリコン波によるプラズマ励起
化学気相成長装置であり、上記プラズマ励起化学気相成
長装置内での上記シリコン膜の表面の自然酸化膜の除去
が水素ガスを導入してプラズマを発生して行なわれる。
さらに好ましくは、上記第１の金属膜が減圧化学気相成
長法によるタングステンもしくはタングステンシリサイ
ドからなる。
化学気相成長法もしくはプラズマ励起化学気相成長法で
あり、上記プラズマ励起化学気相成長装置がマイクロ波
を用いた電子サイクロトロン共鳴によるプラズマ励起化
学気相成長装置もしくはヘリコン波によるプラズマ励起
化学気相成長装置であり、上記プラズマ励起化学気相成
長装置内での上記シリコン膜の表面の自然酸化膜の除去
が水素ガスを導入してプラズマを発生して行なわれる。
さらに好ましくは、上記第１の金属膜が減圧化学気相成
長法によるタングステンもしくはタングステンシリサイ
ドからなる。
【００１６】本発明の半導体装置の製造方法の第３の態
様は、表面に逆導電型の拡散層が設けられた一導電型の
シリコン基板の上に層間絶縁膜を形成し、これら拡散層
に達するコンタクトホールをこの層間絶縁膜に形成する
工程と、上記コンタクトホールの底面に露出した上記拡
散層の表面の自然酸化膜を除去し、これらコンタクトホ
ールの底面に露出したこれらの拡散層の表面に多結晶シ
リコン膜を選択的に形成する工程と、プラズマ励起化学
気相成長装置に上記シリコン基板を挿入し，プラズマを
発生して上記多結晶シリコン膜の表面の自然酸化膜を除
去する工程と、上記プラズマ励起化学気相成長装置内に
４塩化チタンガスと水素ガスとキャリアガスとを導入
し，プラズマを発生して上記多結晶シリコン膜をチタン
シリサイド膜に変換し、さらに窒素ガスを追加導入し，
プラズマを発生してこのチタンシリサイド膜の表面を含
めて上記コンタクトホールの表面および上記層間絶縁膜
の表面を覆う窒化チタン膜を形成する工程と、上記窒化
チタン膜の表面を覆う金属膜を形成し、この金属膜およ
びこの窒化チタン膜をパターニングすることにより上記
コンタクトホールを介して上記拡散層に接続される金属
配線を形成する工程とを有する。
様は、表面に逆導電型の拡散層が設けられた一導電型の
シリコン基板の上に層間絶縁膜を形成し、これら拡散層
に達するコンタクトホールをこの層間絶縁膜に形成する
工程と、上記コンタクトホールの底面に露出した上記拡
散層の表面の自然酸化膜を除去し、これらコンタクトホ
ールの底面に露出したこれらの拡散層の表面に多結晶シ
リコン膜を選択的に形成する工程と、プラズマ励起化学
気相成長装置に上記シリコン基板を挿入し，プラズマを
発生して上記多結晶シリコン膜の表面の自然酸化膜を除
去する工程と、上記プラズマ励起化学気相成長装置内に
４塩化チタンガスと水素ガスとキャリアガスとを導入
し，プラズマを発生して上記多結晶シリコン膜をチタン
シリサイド膜に変換し、さらに窒素ガスを追加導入し，
プラズマを発生してこのチタンシリサイド膜の表面を含
めて上記コンタクトホールの表面および上記層間絶縁膜
の表面を覆う窒化チタン膜を形成する工程と、上記窒化
チタン膜の表面を覆う金属膜を形成し、この金属膜およ
びこの窒化チタン膜をパターニングすることにより上記
コンタクトホールを介して上記拡散層に接続される金属
配線を形成する工程とを有する。
【００１７】好ましくは、上記プラズマ励起化学気相成
長装置がマイクロ波を用いた電子サイクロトロン共鳴に
よるプラズマ励起化学気相成長装置もしくはヘリコン波
によるプラズマ励起化学気相成長装置であり、上記プラ
ズマ励起化学気相成長装置内での上記多結晶シリコン膜
の表面の自然酸化膜の除去が水素ガスを導入してプラズ
マを発生して行なわれる。
長装置がマイクロ波を用いた電子サイクロトロン共鳴に
よるプラズマ励起化学気相成長装置もしくはヘリコン波
によるプラズマ励起化学気相成長装置であり、上記プラ
ズマ励起化学気相成長装置内での上記多結晶シリコン膜
の表面の自然酸化膜の除去が水素ガスを導入してプラズ
マを発生して行なわれる。
【００１８】本発明の半導体装置の製造方法の第４の態
様は、表面に逆導電型の拡散層が設けられた一導電型の
シリコン基板の上に層間絶縁膜を形成し、これらの拡散
層に達するコンタクトホールをこの層間絶縁膜に形成す
る工程と、上記コンタクトホールの底面に露出した上記
拡散層の表面の自然酸化膜を除去し、これらのコンタク
トホールの底面に露出したこれらの拡散層の表面に多結
晶シリコン膜を選択的に形成する工程と、プラズマ励起
化学気相成長装置に上記シリコン基板を挿入し，プラズ
マを発生して上記多結晶シリコン膜の表面の自然酸化膜
を除去する工程と、上記プラズマ励起化学気相成長装置
内に４塩化チタンガスと水素ガスとキャリアガスとを導
入し，プラズマを発生して上記多結晶シリコン膜をチタ
ンシリサイド膜に変換する工程と、上記コンタクトホー
ル内にタングステン膜を選択的に形成する工程と、上記
コンタクトホール内に形成された上記タングステン膜表
面を含めて上記層間絶縁膜の表面を覆う金属膜を形成
し、この金属膜をパターニングすることにより上記コン
タクトホールを介して上記拡散層に接続される金属配線
を形成する工程とを有する。
様は、表面に逆導電型の拡散層が設けられた一導電型の
シリコン基板の上に層間絶縁膜を形成し、これらの拡散
層に達するコンタクトホールをこの層間絶縁膜に形成す
る工程と、上記コンタクトホールの底面に露出した上記
拡散層の表面の自然酸化膜を除去し、これらのコンタク
トホールの底面に露出したこれらの拡散層の表面に多結
晶シリコン膜を選択的に形成する工程と、プラズマ励起
化学気相成長装置に上記シリコン基板を挿入し，プラズ
マを発生して上記多結晶シリコン膜の表面の自然酸化膜
を除去する工程と、上記プラズマ励起化学気相成長装置
内に４塩化チタンガスと水素ガスとキャリアガスとを導
入し，プラズマを発生して上記多結晶シリコン膜をチタ
ンシリサイド膜に変換する工程と、上記コンタクトホー
ル内にタングステン膜を選択的に形成する工程と、上記
コンタクトホール内に形成された上記タングステン膜表
面を含めて上記層間絶縁膜の表面を覆う金属膜を形成
し、この金属膜をパターニングすることにより上記コン
タクトホールを介して上記拡散層に接続される金属配線
を形成する工程とを有する。
【００１９】好ましくは、上記プラズマ励起化学気相成
長装置がマイクロ波を用いた電子サイクロトロン共鳴に
よるプラズマ励起化学気相成長装置もしくはヘリコン波
によるプラズマ励起化学気相成長装置であり、上記プラ
ズマ励起化学気相成長装置内での上記多結晶シリコン膜
の表面の自然酸化膜の除去が水素ガスを導入してプラズ
マを発生して行なわれる。
長装置がマイクロ波を用いた電子サイクロトロン共鳴に
よるプラズマ励起化学気相成長装置もしくはヘリコン波
によるプラズマ励起化学気相成長装置であり、上記プラ
ズマ励起化学気相成長装置内での上記多結晶シリコン膜
の表面の自然酸化膜の除去が水素ガスを導入してプラズ
マを発生して行なわれる。
【００２０】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００２１】半導体装置の製造工程の模式断面図である
図１および図２を参照すると、本発明の第１の実施例
は、狭い口径と高アスペクト比とを有するコンタクトホ
ールを有する場合のバリアメタル層と金属配線との形成
方法であり、以下のようになっている。
図１および図２を参照すると、本発明の第１の実施例
は、狭い口径と高アスペクト比とを有するコンタクトホ
ールを有する場合のバリアメタル層と金属配線との形成
方法であり、以下のようになっている。
【００２２】まず、Ｐ型シリコン基板１０１表面の所定
の領域に選択的に砒素イオンを加速電圧７０ｋｅＶ，５
×１０15ｃｍ-2のドーズ量で注入し、９００℃の窒素雰
囲気で３０分間の熱処理を行ない、接合の深さ（Ｘjn）
が約０．２μｍの複数のＮ+型拡散層１０２（図では１
つの拡散層のみを図示してある）を形成する。モノシラ
ンガスおよび酸素ガスを用いた熱ＣＶＤによる膜厚１０
０ｍｎ程度の酸化シリコン膜が堆積され、さらに、モノ
シランガス，フォスフィン（ＰＨ3 ）ガス，ジボラン
（Ｂ2 Ｈ6 ）ガスおよび酸素ガスを用いた熱ＣＶＤによ
る膜厚１９００ｍｎ程度のＢＰＳＧ膜が堆積される。こ
れにより、２層の酸化シリコン系の絶縁膜からなる２０
００ｎｍ程度の膜厚を有する層間絶縁膜１０３が、全面
に形成される。続いて、窒素ガス中での熱処理が行なわ
れ、層間絶縁膜１０３の上層を成す上記ＢＰＳＧ膜がリ
フローされ，緻密化される。次に、それぞれ上記Ｎ+ 型
拡散層１０２のそれぞれの所定の位置に達する複数のコ
ンタクトホール１０４ａ（図では１つのコンタクトホー
ルのみを図示してある）が、弗化炭素系のガスを用いた
ＲＩＥにより形成される。コンタクトホール１０４ａの
口径は３５０ｎｍ程度であり、これらのコンタクトホー
ル１０４ａのアスペクト比は約５．７である〔図１
（ａ）〕。
の領域に選択的に砒素イオンを加速電圧７０ｋｅＶ，５
×１０15ｃｍ-2のドーズ量で注入し、９００℃の窒素雰
囲気で３０分間の熱処理を行ない、接合の深さ（Ｘjn）
が約０．２μｍの複数のＮ+型拡散層１０２（図では１
つの拡散層のみを図示してある）を形成する。モノシラ
ンガスおよび酸素ガスを用いた熱ＣＶＤによる膜厚１０
０ｍｎ程度の酸化シリコン膜が堆積され、さらに、モノ
シランガス，フォスフィン（ＰＨ3 ）ガス，ジボラン
（Ｂ2 Ｈ6 ）ガスおよび酸素ガスを用いた熱ＣＶＤによ
る膜厚１９００ｍｎ程度のＢＰＳＧ膜が堆積される。こ
れにより、２層の酸化シリコン系の絶縁膜からなる２０
００ｎｍ程度の膜厚を有する層間絶縁膜１０３が、全面
に形成される。続いて、窒素ガス中での熱処理が行なわ
れ、層間絶縁膜１０３の上層を成す上記ＢＰＳＧ膜がリ
フローされ，緻密化される。次に、それぞれ上記Ｎ+ 型
拡散層１０２のそれぞれの所定の位置に達する複数のコ
ンタクトホール１０４ａ（図では１つのコンタクトホー
ルのみを図示してある）が、弗化炭素系のガスを用いた
ＲＩＥにより形成される。コンタクトホール１０４ａの
口径は３５０ｎｍ程度であり、これらのコンタクトホー
ル１０４ａのアスペクト比は約５．７である〔図１
（ａ）〕。
【００２３】次に、コンタクトホール１０４ａ底面に露
出したＮ+ 型拡散層１０２表面の自然酸化膜（図示せ
ず）を弗酸系の溶液で除去した後、モノシランガスの熱
分解を用いたＬＰＣＶＤにより膜厚１０ｎｍ程度の多結
晶シリコン膜１０５ａを全面に形成する〔図１
（ｂ）〕。この多結晶シリコン膜１０５ａは、この膜の
膜厚がコンタクトホール１０４ａの口径に比べて充分に
薄く，かつＬＰＣＶＤによるため等方性が良く成膜でき
ることから、層間絶縁膜１０３上面と同じ膜厚でコンタ
クトホール１０４ａの底面（および側壁）にも支障なく
形成される。また、この多結晶シリコン膜１０５ａの成
膜には、異方性に優れた成膜装置であるＰＥＣＶＤ装置
を用いてもよい。このときには、層間絶縁膜１０３上面
の膜厚：コンタクトホール１０４ａ側壁の膜厚：コンタ
クトホール１０４ａ底面の膜厚≒２：１：２となる。な
お、この多結晶シリコン膜１０５ａを常圧化学気相成長
（ＡＰＣＶＤ）により形成するならば、コンタクトホー
ル１０４ａの底面（および側壁）への成膜には支障を来
たすことになる。
出したＮ+ 型拡散層１０２表面の自然酸化膜（図示せ
ず）を弗酸系の溶液で除去した後、モノシランガスの熱
分解を用いたＬＰＣＶＤにより膜厚１０ｎｍ程度の多結
晶シリコン膜１０５ａを全面に形成する〔図１
（ｂ）〕。この多結晶シリコン膜１０５ａは、この膜の
膜厚がコンタクトホール１０４ａの口径に比べて充分に
薄く，かつＬＰＣＶＤによるため等方性が良く成膜でき
ることから、層間絶縁膜１０３上面と同じ膜厚でコンタ
クトホール１０４ａの底面（および側壁）にも支障なく
形成される。また、この多結晶シリコン膜１０５ａの成
膜には、異方性に優れた成膜装置であるＰＥＣＶＤ装置
を用いてもよい。このときには、層間絶縁膜１０３上面
の膜厚：コンタクトホール１０４ａ側壁の膜厚：コンタ
クトホール１０４ａ底面の膜厚≒２：１：２となる。な
お、この多結晶シリコン膜１０５ａを常圧化学気相成長
（ＡＰＣＶＤ）により形成するならば、コンタクトホー
ル１０４ａの底面（および側壁）への成膜には支障を来
たすことになる。
【００２４】なお、上記多結晶シリコン膜１０５ａを形
成する代りに、非晶質シリコン膜を形成してもよい。非
晶質シリコン膜の形成には、ＰＥＣＶＤもしくはＬＰＣ
ＶＤを用いるのが好ましい。
成する代りに、非晶質シリコン膜を形成してもよい。非
晶質シリコン膜の形成には、ＰＥＣＶＤもしくはＬＰＣ
ＶＤを用いるのが好ましい。
【００２５】次に、シリコン基板１０１をＥＣＲ−ＰＥ
ＣＶＤ装置内に挿入する。このＥＣＲ−ＰＥＣＶＤ装置
は、室内の磁束密度が８７５Ｇａｕｓｓになるように磁
場コイルで囲まれたプラズマ室内に、導波管から２．４
５ＧＨｚのマイクロ波が入射され、電子のサイクロトロ
ン共鳴が起るようになっている。共鳴電子（サイクロト
ロン共鳴した電子）が反応室内に導入され、この電子か
ら原料ガスにエネルギーが伝達され、成膜に必要なラジ
カル，イオン等が形成される。共鳴電子の生成により、
このＥＣＲ−ＰＥＣＶＤ装置は、ＬＰＣＶＤ装置より低
温で成膜できる。このＥＣＲ−ＰＥＣＶＤ装置内におい
て、まず、０．６Ｐａ程度の圧力下でシリコン基板１０
１が５００℃程度に加熱される。その後、流量７５ｓｃ
ｃｍのアルゴンガスと流量２５ｓｃｃｍの水素ガスとが
このＥＣＲ−ＰＥＣＶＤ装置内に導入され、ＥＣＲプラ
ズマを発生させることにより多結晶シリコン膜１０５ａ
表面に形成されている自然酸化膜（図示せず）が除去さ
れる。
ＣＶＤ装置内に挿入する。このＥＣＲ−ＰＥＣＶＤ装置
は、室内の磁束密度が８７５Ｇａｕｓｓになるように磁
場コイルで囲まれたプラズマ室内に、導波管から２．４
５ＧＨｚのマイクロ波が入射され、電子のサイクロトロ
ン共鳴が起るようになっている。共鳴電子（サイクロト
ロン共鳴した電子）が反応室内に導入され、この電子か
ら原料ガスにエネルギーが伝達され、成膜に必要なラジ
カル，イオン等が形成される。共鳴電子の生成により、
このＥＣＲ−ＰＥＣＶＤ装置は、ＬＰＣＶＤ装置より低
温で成膜できる。このＥＣＲ−ＰＥＣＶＤ装置内におい
て、まず、０．６Ｐａ程度の圧力下でシリコン基板１０
１が５００℃程度に加熱される。その後、流量７５ｓｃ
ｃｍのアルゴンガスと流量２５ｓｃｃｍの水素ガスとが
このＥＣＲ−ＰＥＣＶＤ装置内に導入され、ＥＣＲプラ
ズマを発生させることにより多結晶シリコン膜１０５ａ
表面に形成されている自然酸化膜（図示せず）が除去さ
れる。
【００２６】続いて、シリコン基板１０１を５００℃程
度に加熱した状態で、この装置に４塩化チタンガスが５
ｓｃｃｍ，水素ガスが２５ｓｃｃｍ，アルゴンガスが７
５ｓｃｃｍの流量からなる混合ガスを導入し、０．１Ｐ
ａ程度の圧力下で２ｋＷのプラズマパワーをかける。こ
の状態で、４塩化チタンから分解生成されたチタンラジ
カル等が多結晶シリコン膜１０５ａと反応し、この多結
晶シリコン膜１０５ａが膜厚２０ｎｍ程度のチタンシリ
サイド膜１０７ａに変換される。ＥＣＲ−ＰＥＣＶＤ装
置は元来異方性に優れた成膜装置ではあるが、このチタ
ンシリサイド膜１０７ａの成膜がシリサイド化反応であ
ることから、このチタンシリサイド膜１０７ａの膜厚は
層間絶縁膜１０３上面とコンタクトホール１０４ａ側壁
とで同じになる。一方、コンタクトホール１０４ａ底面
を成すＮ+ 型拡散層１０２表面の自然酸化膜も除去され
ているため、このＮ+ 型拡散層１０２表層部もチタンシ
リサイド膜１０５ａに変換される。この部分でのチタン
シリサイド膜１０５ａの膜厚は２５ｎｍ程度に制御でき
る〔図１（ｃ）〕。
度に加熱した状態で、この装置に４塩化チタンガスが５
ｓｃｃｍ，水素ガスが２５ｓｃｃｍ，アルゴンガスが７
５ｓｃｃｍの流量からなる混合ガスを導入し、０．１Ｐ
ａ程度の圧力下で２ｋＷのプラズマパワーをかける。こ
の状態で、４塩化チタンから分解生成されたチタンラジ
カル等が多結晶シリコン膜１０５ａと反応し、この多結
晶シリコン膜１０５ａが膜厚２０ｎｍ程度のチタンシリ
サイド膜１０７ａに変換される。ＥＣＲ−ＰＥＣＶＤ装
置は元来異方性に優れた成膜装置ではあるが、このチタ
ンシリサイド膜１０７ａの成膜がシリサイド化反応であ
ることから、このチタンシリサイド膜１０７ａの膜厚は
層間絶縁膜１０３上面とコンタクトホール１０４ａ側壁
とで同じになる。一方、コンタクトホール１０４ａ底面
を成すＮ+ 型拡散層１０２表面の自然酸化膜も除去され
ているため、このＮ+ 型拡散層１０２表層部もチタンシ
リサイド膜１０５ａに変換される。この部分でのチタン
シリサイド膜１０５ａの膜厚は２５ｎｍ程度に制御でき
る〔図１（ｃ）〕。
【００２７】ここで上記のシリサイド化反応について、
補足説明しておく。シリコン基板表面の全面に多結晶シ
リコン膜を堆積した試料，Ｐ型シリコン基板表面の全面
にＮ+ 拡散層を堆積した試料およびＰ型シリコン基板表
面の全面にＮ+ 拡散層を堆積した試料を用意して、それ
ぞれの試料の表面の自然酸化膜を除去した後、上記条件
のもとでチタンシリサイド膜を形成した本発明者等の実
験によると、多結晶シリコン膜，Ｎ+ 拡散層およびＰ+
拡散層がそれぞれチタンシリサイド膜に変換される速度
は、それぞれ約２００ｎｍ／ｍｉｎ，約１０〜２０ｎｍ
／ｍｉｎおよび約２０〜３０ｎｍ／ｍｉｎである。な
お、非晶質シリコン膜がチタンシリサイド膜に変換され
る速度は、多結晶シリコン膜がチタンシリサイド膜に変
換される速度より高くなる。このシリサイド化反応にお
いて、多結晶シリコン膜１０５ａが全面を覆っているこ
とを勘案すれば、プラズマ中での反応生成物であるＳｉ
ＣｌX におけるＳｉ−Ｃｌ結合からの発光スペクトル
（波長約２８０ｎｍ）強度が急減するのを観測すること
によって、この多結晶シリコン膜１０５ａのシリサイド
化反応の終止点（時間）の測定が容易である。
補足説明しておく。シリコン基板表面の全面に多結晶シ
リコン膜を堆積した試料，Ｐ型シリコン基板表面の全面
にＮ+ 拡散層を堆積した試料およびＰ型シリコン基板表
面の全面にＮ+ 拡散層を堆積した試料を用意して、それ
ぞれの試料の表面の自然酸化膜を除去した後、上記条件
のもとでチタンシリサイド膜を形成した本発明者等の実
験によると、多結晶シリコン膜，Ｎ+ 拡散層およびＰ+
拡散層がそれぞれチタンシリサイド膜に変換される速度
は、それぞれ約２００ｎｍ／ｍｉｎ，約１０〜２０ｎｍ
／ｍｉｎおよび約２０〜３０ｎｍ／ｍｉｎである。な
お、非晶質シリコン膜がチタンシリサイド膜に変換され
る速度は、多結晶シリコン膜がチタンシリサイド膜に変
換される速度より高くなる。このシリサイド化反応にお
いて、多結晶シリコン膜１０５ａが全面を覆っているこ
とを勘案すれば、プラズマ中での反応生成物であるＳｉ
ＣｌX におけるＳｉ−Ｃｌ結合からの発光スペクトル
（波長約２８０ｎｍ）強度が急減するのを観測すること
によって、この多結晶シリコン膜１０５ａのシリサイド
化反応の終止点（時間）の測定が容易である。
【００２８】なお、多結晶シリコン膜１０５ａの成膜前
にコンタクトホール１０４ａ底面を成すＮ+ 型拡散層１
０２表面の自然酸化膜の除去を行なわなかった場合、こ
のコンタクトホール１０４ａ底面の部分では、Ｎ+ 型拡
散層１０２表面での上記シリサイド化反応は起らずに、
多結晶シリコン膜１０５ａのみで上記シリサイド化反応
が起る。その結果、コンタクトホール１０４ａにおける
コンタクト抵抗は低くならなくなる。さらになお、多結
晶シリコン膜１０５ａ表面の自然酸化膜の除去を行なわ
なかった場合、上記温度でのシリサイド化反応は起らず
に、この自然酸化膜上には（成膜速度が極めて低いた
め）膜厚が１ｎｍ台の極めて薄いチタン膜もしくは粒径
が１ｎｍ台のチタン粒子が形成されることになる。
にコンタクトホール１０４ａ底面を成すＮ+ 型拡散層１
０２表面の自然酸化膜の除去を行なわなかった場合、こ
のコンタクトホール１０４ａ底面の部分では、Ｎ+ 型拡
散層１０２表面での上記シリサイド化反応は起らずに、
多結晶シリコン膜１０５ａのみで上記シリサイド化反応
が起る。その結果、コンタクトホール１０４ａにおける
コンタクト抵抗は低くならなくなる。さらになお、多結
晶シリコン膜１０５ａ表面の自然酸化膜の除去を行なわ
なかった場合、上記温度でのシリサイド化反応は起らず
に、この自然酸化膜上には（成膜速度が極めて低いた
め）膜厚が１ｎｍ台の極めて薄いチタン膜もしくは粒径
が１ｎｍ台のチタン粒子が形成されることになる。
【００２９】引き続いて、上記終止点の検出にともな
い、上記ＥＣＲ−ＰＥＣＶＤ装置内に流量８ｓｃｃｍ程
度の窒素ガスの追加導入を行ない、４塩化チタンと窒素
とをＥＣＲプラズマのもとで反応させる。これにより、
層間絶縁膜１０３上面上のチタンシリサイド膜１０７ａ
の表面に膜厚５０ｎｍ程度の窒化チタン膜１０８ａを堆
積する。このとき、（ＥＣＲ−ＰＥＣＶＤ装置による成
膜が異方性に優れているため）コンタクトホール１０４
ａ側壁および底面での窒化チタン膜１０８ａの膜厚は、
それぞれ２５ｎｍ程度および５０ｎｍ程度となる。この
段階でのコンタクトホール１０４ａのアスペクト比は、
約７．７となり当初の値（約５．７）より高くなる。
い、上記ＥＣＲ−ＰＥＣＶＤ装置内に流量８ｓｃｃｍ程
度の窒素ガスの追加導入を行ない、４塩化チタンと窒素
とをＥＣＲプラズマのもとで反応させる。これにより、
層間絶縁膜１０３上面上のチタンシリサイド膜１０７ａ
の表面に膜厚５０ｎｍ程度の窒化チタン膜１０８ａを堆
積する。このとき、（ＥＣＲ−ＰＥＣＶＤ装置による成
膜が異方性に優れているため）コンタクトホール１０４
ａ側壁および底面での窒化チタン膜１０８ａの膜厚は、
それぞれ２５ｎｍ程度および５０ｎｍ程度となる。この
段階でのコンタクトホール１０４ａのアスペクト比は、
約７．７となり当初の値（約５．７）より高くなる。
【００３０】次に、シリコン基板１０１を上記ＥＣＲ−
ＰＥＣＶＤ装置から取り出した後、ＬＰＣＶＤ装置に挿
入し、水素ガスによる６弗化タングステン（ＷＦ6 ）ガ
スの還元反応により、窒化チタン膜１０８ａを覆うタン
グステン膜１０９を形成する。層間絶縁膜１０３上面上
でのタングステン膜１０９の膜厚は、２５０ｎｍ程度で
ある〔図１（ｂ）〕。タンズステン膜の成膜には、コン
タクトホール１０４内への充填性という点から、スパッ
タリングは好ましくない。タンズステン膜１０５の代り
に、タングステンシリサイド膜を形成してもよい。タン
グステンシリサイド膜は、６弗化タングステンガス１に
対してモノシランガス２０程度の流量比のもとで、３６
０〜４００℃程度でのＬＰＣＶＤにより成膜できる。コ
ンタクトホール１０４ａ内に空孔を形成することなく充
分に充填し、かつ、コンタクトホール１０４ａの直上の
部分を含めてこのタングステン膜１０９の上面が概ね平
坦であるためには、タングステン膜１０９の膜厚は薄く
ても２００ｎｍは必要である。なお、タングステン膜か
らなる金属配線を形成するとするならば、このタングス
テン膜の膜厚は５００ｎｍ程度あるのが好ましい。
ＰＥＣＶＤ装置から取り出した後、ＬＰＣＶＤ装置に挿
入し、水素ガスによる６弗化タングステン（ＷＦ6 ）ガ
スの還元反応により、窒化チタン膜１０８ａを覆うタン
グステン膜１０９を形成する。層間絶縁膜１０３上面上
でのタングステン膜１０９の膜厚は、２５０ｎｍ程度で
ある〔図１（ｂ）〕。タンズステン膜の成膜には、コン
タクトホール１０４内への充填性という点から、スパッ
タリングは好ましくない。タンズステン膜１０５の代り
に、タングステンシリサイド膜を形成してもよい。タン
グステンシリサイド膜は、６弗化タングステンガス１に
対してモノシランガス２０程度の流量比のもとで、３６
０〜４００℃程度でのＬＰＣＶＤにより成膜できる。コ
ンタクトホール１０４ａ内に空孔を形成することなく充
分に充填し、かつ、コンタクトホール１０４ａの直上の
部分を含めてこのタングステン膜１０９の上面が概ね平
坦であるためには、タングステン膜１０９の膜厚は薄く
ても２００ｎｍは必要である。なお、タングステン膜か
らなる金属配線を形成するとするならば、このタングス
テン膜の膜厚は５００ｎｍ程度あるのが好ましい。
【００３１】次に、アルゴンガスをキャリアガスとし６
弗化硫黄（ＳＦ6 ）ガスと酸素ガスとをエッチャントガ
スとする等方性のプラズマエッチングにより、層間絶縁
膜１０３上面上のタングステン膜１０９，窒化チタン膜
１０８ａおよびチタンシリサイド膜１０７ａを順次エッ
チバックして、コンタクトホール１０４ａ内にタングス
テン膜１０９ａ，窒化チタン膜１０８ａａおよびチタン
シリサイド膜１０７ａａを残置させる〔図２（ａ）〕。
弗化硫黄（ＳＦ6 ）ガスと酸素ガスとをエッチャントガ
スとする等方性のプラズマエッチングにより、層間絶縁
膜１０３上面上のタングステン膜１０９，窒化チタン膜
１０８ａおよびチタンシリサイド膜１０７ａを順次エッ
チバックして、コンタクトホール１０４ａ内にタングス
テン膜１０９ａ，窒化チタン膜１０８ａａおよびチタン
シリサイド膜１０７ａａを残置させる〔図２（ａ）〕。
【００３２】なお、層間絶縁膜１０３上面上のタングス
テン膜１０９のみを除去して層間絶縁膜１０３上面上の
窒化チタン膜１０８ａおよびチタンシリサイド膜１０７
ａを残置させておきたいときには、アルゴンガスをキャ
リアガスとし６弗化硫黄ガスと酸素ガスとをエッチャン
トガスとする上記等方性プラズマエッチングにより例え
ば膜厚１５０ｎｍ程度のタングステン膜１０９をエッチ
ング除去し、さらに、アルゴンガスをキャリアガスとし
６弗化硫黄ガスをエッチャントガスとする（異方性の）
ＲＩＥにより残りの層間絶縁膜１０３上面上のタングス
テン膜１０９をエッチング除去してもよい。このＲＩＥ
はタングステンに対するエッチングの選択性が高く、窒
化チタン膜１０８ａおよびチタンシリサイド膜１０７ａ
はほとんどエッチングされない。さらになお、タングス
テン膜からなる金属配線を形成する場合には、フォトレ
ジストパターンをマスクして、上記ＲＩＥによりタング
ステン膜をパターニングする。さらにこのフォトレジス
トパターンをマスクにして、３塩化ボロン（ＢＣｌ3 ）
ガスと塩素ガスとをエッチャントガスとしたＲＩＥによ
り窒化チタン膜およびチタンシリサイド膜をパターニン
グすればよい。
テン膜１０９のみを除去して層間絶縁膜１０３上面上の
窒化チタン膜１０８ａおよびチタンシリサイド膜１０７
ａを残置させておきたいときには、アルゴンガスをキャ
リアガスとし６弗化硫黄ガスと酸素ガスとをエッチャン
トガスとする上記等方性プラズマエッチングにより例え
ば膜厚１５０ｎｍ程度のタングステン膜１０９をエッチ
ング除去し、さらに、アルゴンガスをキャリアガスとし
６弗化硫黄ガスをエッチャントガスとする（異方性の）
ＲＩＥにより残りの層間絶縁膜１０３上面上のタングス
テン膜１０９をエッチング除去してもよい。このＲＩＥ
はタングステンに対するエッチングの選択性が高く、窒
化チタン膜１０８ａおよびチタンシリサイド膜１０７ａ
はほとんどエッチングされない。さらになお、タングス
テン膜からなる金属配線を形成する場合には、フォトレ
ジストパターンをマスクして、上記ＲＩＥによりタング
ステン膜をパターニングする。さらにこのフォトレジス
トパターンをマスクにして、３塩化ボロン（ＢＣｌ3 ）
ガスと塩素ガスとをエッチャントガスとしたＲＩＥによ
り窒化チタン膜およびチタンシリサイド膜をパターニン
グすればよい。
【００３３】次に、スパッタリングおよび反応性スパッ
タリングにより、全面にチタン膜１１６および窒化チタ
ン膜１１８を順次成膜し、さらにスパッタリングにより
例えばアルミニウム膜１１９ａを全面に径膜する〔図２
（ｂ）〕。なお、アルミニウム膜１１９ａの上にスパッ
タリングによる窒化チタン膜をさらに成膜してもよい。
また、アルミニウム膜１１９ａの代りに、アルミ−シリ
コン合金膜，アルミ−シリコン−銅合金膜あるいはアル
ミ−ゲルマニウム合金膜等のアルミ合金膜を用いてもよ
く、さらには銅膜を用いてもよい。さらになお、窒化チ
タン膜１０８ａを形成した後、タングステン膜１０９お
よびアルミニウム膜１１９ａを形成する代りに、ＬＰＣ
ＶＤもしくはＰＥＣＶＤにより例えばトリイソブチルア
ルミニウム（Ａｌ（ｉ−Ｃ4 Ｈ9 ）3 ）等の有機アルミ
ニウムを熱分解して形成するアルミニウム膜を用いるこ
とも可能である。
タリングにより、全面にチタン膜１１６および窒化チタ
ン膜１１８を順次成膜し、さらにスパッタリングにより
例えばアルミニウム膜１１９ａを全面に径膜する〔図２
（ｂ）〕。なお、アルミニウム膜１１９ａの上にスパッ
タリングによる窒化チタン膜をさらに成膜してもよい。
また、アルミニウム膜１１９ａの代りに、アルミ−シリ
コン合金膜，アルミ−シリコン−銅合金膜あるいはアル
ミ−ゲルマニウム合金膜等のアルミ合金膜を用いてもよ
く、さらには銅膜を用いてもよい。さらになお、窒化チ
タン膜１０８ａを形成した後、タングステン膜１０９お
よびアルミニウム膜１１９ａを形成する代りに、ＬＰＣ
ＶＤもしくはＰＥＣＶＤにより例えばトリイソブチルア
ルミニウム（Ａｌ（ｉ−Ｃ4 Ｈ9 ）3 ）等の有機アルミ
ニウムを熱分解して形成するアルミニウム膜を用いるこ
とも可能である。
【００３４】続いて、フォトレジストパターン（図示せ
ず）をマスクにして，３塩化ボロンガスと塩素ガスとを
エッチャントガスとしたＲＩＥにより、アルミニウム膜
１１９ａ，窒化チタン膜１１８およびチタン膜１１７を
パターニングする。これにより、チタン膜１１７ａ，窒
化チタン膜１１８ａおよびアルミニウム膜１１９ａａが
順次積層されてなる金属配線１２０ａが、形成される
〔図２（ｃ）〕。
ず）をマスクにして，３塩化ボロンガスと塩素ガスとを
エッチャントガスとしたＲＩＥにより、アルミニウム膜
１１９ａ，窒化チタン膜１１８およびチタン膜１１７を
パターニングする。これにより、チタン膜１１７ａ，窒
化チタン膜１１８ａおよびアルミニウム膜１１９ａａが
順次積層されてなる金属配線１２０ａが、形成される
〔図２（ｃ）〕。
【００３５】上記第１の実施例における成膜直後のチタ
ンシリサイド膜１０７ａのＸ線回折スペクトルの強度分
布を示すグラフである図３を参照すると、このチタンシ
リサイド膜１０７ａの結晶構造は、低抵抗相のＣ５４構
造である。この事実は、前述したようにＣ５４構造のチ
タンシリサイド膜を得るには７５０〜８００℃程度の熱
処理を必要としたことと、上記の１９９３年の第１０回
ヴィ−エル−エス−アイ・マルチレベル・インターコネ
クション・カンファレンス予稿集４０５−４１１頁の報
告では７００℃の熱処理後のチタンシリサイド膜の結晶
構造がＣ４９構造であったこととに矛盾する。
ンシリサイド膜１０７ａのＸ線回折スペクトルの強度分
布を示すグラフである図３を参照すると、このチタンシ
リサイド膜１０７ａの結晶構造は、低抵抗相のＣ５４構
造である。この事実は、前述したようにＣ５４構造のチ
タンシリサイド膜を得るには７５０〜８００℃程度の熱
処理を必要としたことと、上記の１９９３年の第１０回
ヴィ−エル−エス−アイ・マルチレベル・インターコネ
クション・カンファレンス予稿集４０５−４１１頁の報
告では７００℃の熱処理後のチタンシリサイド膜の結晶
構造がＣ４９構造であったこととに矛盾する。
【００３６】ＥＣＲ−ＰＥＣＶＤでは、このように基板
温度が５００℃程度でＣ５４構造となるのは、次のよう
な理由によるものと推測される。高エネルギーを有した
共鳴電子により、水素ガスから高エネルギーを有する水
素ラジカル，励起された水素原子等が生成されやすくな
る。これら共鳴電子，水素ラジカル等により、４塩化チ
タンガスはますます還元されやすくなり、高エネルギー
を有するチタン・ラジカル，チタン・イオン等が分離生
成しやすくなる。また、これら共鳴電子，水素ラジカル
等により、多結晶シリコン膜１０５ａには不飽和結合
（ｄａｎｇｌｉｎｇ ｂｏｎｄ）やＳｉ−Ｈ結合が形成
されやすくなり、これらの結合と高エネルギーを有した
状態のチタン・ラジカル，チタン・イオン等とが反応す
る。すなわち、（不飽和結合やＳｉ−Ｈ結合を多量に含
んだ）多結晶シリコン膜１０５ａと反応するチタン・ラ
ジカル等が高エネルギーを有した状態であるため、基板
温度が５００℃程度であるにもかかわらず、低抵抗相の
Ｃ５４構造を有するチタンシリサイド膜１０７ａが得ら
れる。一方、ＬＰＣＶＤによるコンタクトホールでのチ
タンシリサイド膜の選択的な形成では、この反応がほぼ
純粋な化学反応によるため、低抵抗相のＣ５４構造を有
するチタンシリサイド膜を得るには、７５０℃以上の基
板温度が必要となる。
温度が５００℃程度でＣ５４構造となるのは、次のよう
な理由によるものと推測される。高エネルギーを有した
共鳴電子により、水素ガスから高エネルギーを有する水
素ラジカル，励起された水素原子等が生成されやすくな
る。これら共鳴電子，水素ラジカル等により、４塩化チ
タンガスはますます還元されやすくなり、高エネルギー
を有するチタン・ラジカル，チタン・イオン等が分離生
成しやすくなる。また、これら共鳴電子，水素ラジカル
等により、多結晶シリコン膜１０５ａには不飽和結合
（ｄａｎｇｌｉｎｇ ｂｏｎｄ）やＳｉ−Ｈ結合が形成
されやすくなり、これらの結合と高エネルギーを有した
状態のチタン・ラジカル，チタン・イオン等とが反応す
る。すなわち、（不飽和結合やＳｉ−Ｈ結合を多量に含
んだ）多結晶シリコン膜１０５ａと反応するチタン・ラ
ジカル等が高エネルギーを有した状態であるため、基板
温度が５００℃程度であるにもかかわらず、低抵抗相の
Ｃ５４構造を有するチタンシリサイド膜１０７ａが得ら
れる。一方、ＬＰＣＶＤによるコンタクトホールでのチ
タンシリサイド膜の選択的な形成では、この反応がほぼ
純粋な化学反応によるため、低抵抗相のＣ５４構造を有
するチタンシリサイド膜を得るには、７５０℃以上の基
板温度が必要となる。
【００３７】また、Ｎ+ 拡散層およびＰ+ 拡散層のチタ
ンシリサイド膜への変換速度に比べて、非晶質シリコン
膜，多結晶シリコン膜等のシリコン膜のチタンシリサイ
ド膜への変換速度が高いのは、成膜段階でこれらシリコ
ン膜中の不飽和結合やＳｉ−Ｈ結合の密度が拡散層に比
べて極めて高いためと考えられる。
ンシリサイド膜への変換速度に比べて、非晶質シリコン
膜，多結晶シリコン膜等のシリコン膜のチタンシリサイ
ド膜への変換速度が高いのは、成膜段階でこれらシリコ
ン膜中の不飽和結合やＳｉ−Ｈ結合の密度が拡散層に比
べて極めて高いためと考えられる。
【００３８】上記第１の実施例によると、コンタクトホ
ールを形成した後、ＥＣＲ−ＰＥＣＶＤによりチタンシ
リサイド膜等を形成するため、狭い口径と高アスペクト
比とを有するコンタクトホールの底面へのバリアメタル
層の形成が容易になる。また、拡散層の深さ（Ｘj ）を
深くするような高温にしないで、低抵抗相のＣ５４構造
を有するチタンシリサイド膜を形成できる。さらに、拡
散層表面に形成された多結晶シリコン膜と制御性よく拡
散層のごく表層部のみとをチタンシリサイド膜に変換す
ることが可能なため、Ｘj を実効的に浅くすることもな
く，かつ，拡散層の不純物分布を変動させることもな
い。このため、コンタクト抵抗の上昇と接合リーク耐性
の劣化とを同時に抑制することが容易になる。
ールを形成した後、ＥＣＲ−ＰＥＣＶＤによりチタンシ
リサイド膜等を形成するため、狭い口径と高アスペクト
比とを有するコンタクトホールの底面へのバリアメタル
層の形成が容易になる。また、拡散層の深さ（Ｘj ）を
深くするような高温にしないで、低抵抗相のＣ５４構造
を有するチタンシリサイド膜を形成できる。さらに、拡
散層表面に形成された多結晶シリコン膜と制御性よく拡
散層のごく表層部のみとをチタンシリサイド膜に変換す
ることが可能なため、Ｘj を実効的に浅くすることもな
く，かつ，拡散層の不純物分布を変動させることもな
い。このため、コンタクト抵抗の上昇と接合リーク耐性
の劣化とを同時に抑制することが容易になる。
【００３９】従来のＬＰＣＶＤによるコンタクトホール
部へのチタンシリサイド膜の選択形成による方法では、
ゲート電極がシリサイド，ポリサイドあるいは高融点金
属からなる場合、ゲート電極に対するコンタクトホール
へのチタンシリサイド膜の形成は不可能であり、この部
分でのコンタクト抵抗の上昇を抑制することは不可能で
あった。上記第１の実施例を採用すれば、シリサイド，
ポリサイドあるいは高融点金属からなるゲート電極に対
するコンタクトホールにおいて、金属配線とゲート電極
との間のコンタクト抵抗も高くなることが避けられる。
部へのチタンシリサイド膜の選択形成による方法では、
ゲート電極がシリサイド，ポリサイドあるいは高融点金
属からなる場合、ゲート電極に対するコンタクトホール
へのチタンシリサイド膜の形成は不可能であり、この部
分でのコンタクト抵抗の上昇を抑制することは不可能で
あった。上記第１の実施例を採用すれば、シリサイド，
ポリサイドあるいは高融点金属からなるゲート電極に対
するコンタクトホールにおいて、金属配線とゲート電極
との間のコンタクト抵抗も高くなることが避けられる。
【００４０】なお、上記第１の実施例では、Ｐ型シリコ
ン基板表面に形成されたＮ+ 型拡散層に達するコンタク
トホールに適用されたが、本実施例はこれに限定される
ものではなく、Ｐウェル表面に形成されたＮ+ 型拡散
層，Ｎ型シリコン基板もしくはＮウェル表面に形成され
たＰ+ 型拡散層等に達するコンタクトホールにも適用で
きる。さらに、バイポーラ，ＣＭＯＳあるいはＢｉＣＯ
Ｍ等の半導体装置に対しても適用できる。ここで、コン
タクト抵抗に関する具体的な例を示しておく。本実施例
におけるコンタクトホール１０５ａの口径は３５０ｎｍ
程度であったが、例えばＰ型シリコン基板表面にＮウェ
ルを形成し、さらにＮ+ 型拡散層およびＰ+ 型拡散層を
形成し、上記の１９９３年の第１０回ヴィ−エル−エス
−アイ・マルチレベル・インターコネクション・カンフ
ァレンス予稿集４０５−４１１頁の報告と同様に、口径
が０．６μｍ程度のこれらの拡散層に達するコンタクト
ホールを形成し、本実施例を適用し、コンタクト抵抗を
測定した。本実施を適用した場合、Ｎ+ 型拡散層でのコ
ンタクト抵抗は１０〜１５Ω／個（上記報告の場合２０
〜３０Ω／個），Ｐ+ 型拡散層でのコンタクト抵抗は３
０〜４０Ω／個（上記報告の場合５０〜７０Ω／個）と
なった。
ン基板表面に形成されたＮ+ 型拡散層に達するコンタク
トホールに適用されたが、本実施例はこれに限定される
ものではなく、Ｐウェル表面に形成されたＮ+ 型拡散
層，Ｎ型シリコン基板もしくはＮウェル表面に形成され
たＰ+ 型拡散層等に達するコンタクトホールにも適用で
きる。さらに、バイポーラ，ＣＭＯＳあるいはＢｉＣＯ
Ｍ等の半導体装置に対しても適用できる。ここで、コン
タクト抵抗に関する具体的な例を示しておく。本実施例
におけるコンタクトホール１０５ａの口径は３５０ｎｍ
程度であったが、例えばＰ型シリコン基板表面にＮウェ
ルを形成し、さらにＮ+ 型拡散層およびＰ+ 型拡散層を
形成し、上記の１９９３年の第１０回ヴィ−エル−エス
−アイ・マルチレベル・インターコネクション・カンフ
ァレンス予稿集４０５−４１１頁の報告と同様に、口径
が０．６μｍ程度のこれらの拡散層に達するコンタクト
ホールを形成し、本実施例を適用し、コンタクト抵抗を
測定した。本実施を適用した場合、Ｎ+ 型拡散層でのコ
ンタクト抵抗は１０〜１５Ω／個（上記報告の場合２０
〜３０Ω／個），Ｐ+ 型拡散層でのコンタクト抵抗は３
０〜４０Ω／個（上記報告の場合５０〜７０Ω／個）と
なった。
【００４１】さらになお、本実施例ではチタンシリサイ
ド膜および窒化チタン膜の形成にＥＣＲ−ＰＥＣＶＤ装
置を用いたが、ヘリコン波によるＰＥＣＶＤ（ＨＷ−Ｐ
ＥＣＶＤ）装置を用いることもできる。本実施例ではプ
ラズマ密度の均一性の制約から６インチ以下の径のシリ
コン・ウェハに対して適用可能であるが、ＨＷ−ＰＥＣ
ＶＤ装置は８インチ以上の径のシリコン・ウェハにも適
用できる。
ド膜および窒化チタン膜の形成にＥＣＲ−ＰＥＣＶＤ装
置を用いたが、ヘリコン波によるＰＥＣＶＤ（ＨＷ−Ｐ
ＥＣＶＤ）装置を用いることもできる。本実施例ではプ
ラズマ密度の均一性の制約から６インチ以下の径のシリ
コン・ウェハに対して適用可能であるが、ＨＷ−ＰＥＣ
ＶＤ装置は８インチ以上の径のシリコン・ウェハにも適
用できる。
【００４２】半導体装置の製造工程の模式断面図である
図４を参照すると、本発明の第２の実施例は、金属配線
形成直前のコンタクトホールの実効的なアスペクト比が
低くなる製造方法であり、以下のようになっている。
図４を参照すると、本発明の第２の実施例は、金属配線
形成直前のコンタクトホールの実効的なアスペクト比が
低くなる製造方法であり、以下のようになっている。
【００４３】まず、上記第１の実施例と同様に、Ｐ型シ
リコン基板１０１表面の所定の領域に選択的に複数のＮ
+ 型拡散層１０２（図では１つの拡散層のみを図示して
ある）を形成し、２０００ｎｍ程度の膜厚を有する層間
絶縁膜１０３を全面に形成し、窒素ガス中での熱処理に
よりこの層間絶縁膜１０３を緻密化する。次に、上記第
１の実施例と同様の方法により、それぞれ上記Ｎ+ 型拡
散層１０２のそれぞれの所定の位置に達する複数のコン
タクトホール１０４ｂ（図では１つのコンタクトホール
のみを図示してある）を形成する。これらのコンタクト
ホール１０４ｂの口径も３５０ｎｍ程度であり、この段
階でのこれらのコンタクトホール１０４ｂのアスペクト
比も約５．７である。次に、コンタクトホール１０４ｂ
底面に露出したＮ+ 型拡散層１０２表面の自然酸化膜
（図示せず）を弗酸系の溶液で除去する。続いて、シリ
コン基板１０１をＬＰＣＶＤ装置に挿入し、基板温度を
６００℃程度にしてジクロルシラン（ＳｉＣｌ2 Ｈ2 ）
ガスと塩化水素（ＨＣｌ）ガスとをこのＬＰＣＶＤ装置
に導入し、コンタクトホール１０４ｂ底面のＮ+ 型拡散
層１０２表面上に例えば膜厚１００ｎｍ程度の多結晶シ
リコン膜１０５ｂを選択成長させる〔図４（ａ）〕。
リコン基板１０１表面の所定の領域に選択的に複数のＮ
+ 型拡散層１０２（図では１つの拡散層のみを図示して
ある）を形成し、２０００ｎｍ程度の膜厚を有する層間
絶縁膜１０３を全面に形成し、窒素ガス中での熱処理に
よりこの層間絶縁膜１０３を緻密化する。次に、上記第
１の実施例と同様の方法により、それぞれ上記Ｎ+ 型拡
散層１０２のそれぞれの所定の位置に達する複数のコン
タクトホール１０４ｂ（図では１つのコンタクトホール
のみを図示してある）を形成する。これらのコンタクト
ホール１０４ｂの口径も３５０ｎｍ程度であり、この段
階でのこれらのコンタクトホール１０４ｂのアスペクト
比も約５．７である。次に、コンタクトホール１０４ｂ
底面に露出したＮ+ 型拡散層１０２表面の自然酸化膜
（図示せず）を弗酸系の溶液で除去する。続いて、シリ
コン基板１０１をＬＰＣＶＤ装置に挿入し、基板温度を
６００℃程度にしてジクロルシラン（ＳｉＣｌ2 Ｈ2 ）
ガスと塩化水素（ＨＣｌ）ガスとをこのＬＰＣＶＤ装置
に導入し、コンタクトホール１０４ｂ底面のＮ+ 型拡散
層１０２表面上に例えば膜厚１００ｎｍ程度の多結晶シ
リコン膜１０５ｂを選択成長させる〔図４（ａ）〕。
【００４４】次に、シリコン基板１０１を上記第１の実
施例で用いたＥＣＲ−ＰＥＣＶＤ装置内に挿入する。
０．６Ｐａ程度の圧力下で、シリコン基板１０１を５０
０℃程度に加熱し、この装置内に７５ｓｃｃｍ程度のア
ルゴンガスと２５ｓｃｃｍ程度の水素ガスとを導入し，
ＥＣＲプラズマを発生させて、上記多結晶シリコン膜１
０５ｂ表面の自然酸化膜（図示せず）を除去する。
施例で用いたＥＣＲ−ＰＥＣＶＤ装置内に挿入する。
０．６Ｐａ程度の圧力下で、シリコン基板１０１を５０
０℃程度に加熱し、この装置内に７５ｓｃｃｍ程度のア
ルゴンガスと２５ｓｃｃｍ程度の水素ガスとを導入し，
ＥＣＲプラズマを発生させて、上記多結晶シリコン膜１
０５ｂ表面の自然酸化膜（図示せず）を除去する。
【００４５】続いて、まず第１の段階として、シリコン
基板１０１を５００℃程度に加熱した状態で、この装置
に４塩化チタンガスが１０ｓｃｃｍ，水素ガスが２５ｓ
ｃｃｍ，アルゴンガスが１００ｓｃｃｍの流量からなる
混合ガスを導入し、０．１Ｐａ程度の圧力下で２ｋＷの
プラズマパワーを１〜２秒間程度かける。これは、シリ
サイド化反応を均一に起しやすくするためである。次に
第２の段階として、４塩化チタンガスが５ｓｃｃｍ，水
素ガスが２００ｓｃｃｍ，アルゴンガスが１００ｓｃｃ
ｍの流量からなるように混合比を変更し、０．１Ｐａ程
度の圧力下で２ｋＷのプラズマパワーを１０分間程度か
ける。これら２段階のシリサイド化反応により、４塩化
チタンから分解生成されたチタンラジカル等が多結晶シ
リコン膜１０５ｂおよびＮ+ 型拡散層１０２と反応し、
この膜厚１００ｎｍ程度の多結晶シリコン膜１０５ｂと
１０ｎｍ程度の厚さのＮ+ 型拡散層１０２の表層部とが
膜厚２２０ｎｍ程度のチタンシリサイド膜１０７ｂに変
換される。上記第２段階のシリサイド化反応における水
素ガスの流量比は、上記第１の実施例の水素ガスの流量
比より高めてある。これは、上記第１の実施例の多結晶
シリコン膜１０５ａの表面積に比べて本実施例の多結晶
シリコン膜１０５ｂの露出面積が極めて小さいことか
ら、本実施例でのシリサイド化の変換速度を低くするた
めである。多結晶シリコン膜およびＮ+ 拡散層がそれぞ
れチタンシリサイド膜に変換される第２段階での速度
は、それぞれ約２０ｎｍ／ｍｉｎおよび約２ｎｍ／ｍｉ
ｎ（それぞれ、上記第１の実施例の変換速度の１／１０
程度）である。また、この１０分間程度のシリサイド化
反応において、層間絶縁膜１０３上面とコンタクトホー
ル１０４ａ側壁とには、１ｎｍ前後の膜厚のチタン膜
（図示せず）もしくは径が１ｎｍ前後のチタン粒子（図
示せず）が形成される〔図４（ｂ）〕。
基板１０１を５００℃程度に加熱した状態で、この装置
に４塩化チタンガスが１０ｓｃｃｍ，水素ガスが２５ｓ
ｃｃｍ，アルゴンガスが１００ｓｃｃｍの流量からなる
混合ガスを導入し、０．１Ｐａ程度の圧力下で２ｋＷの
プラズマパワーを１〜２秒間程度かける。これは、シリ
サイド化反応を均一に起しやすくするためである。次に
第２の段階として、４塩化チタンガスが５ｓｃｃｍ，水
素ガスが２００ｓｃｃｍ，アルゴンガスが１００ｓｃｃ
ｍの流量からなるように混合比を変更し、０．１Ｐａ程
度の圧力下で２ｋＷのプラズマパワーを１０分間程度か
ける。これら２段階のシリサイド化反応により、４塩化
チタンから分解生成されたチタンラジカル等が多結晶シ
リコン膜１０５ｂおよびＮ+ 型拡散層１０２と反応し、
この膜厚１００ｎｍ程度の多結晶シリコン膜１０５ｂと
１０ｎｍ程度の厚さのＮ+ 型拡散層１０２の表層部とが
膜厚２２０ｎｍ程度のチタンシリサイド膜１０７ｂに変
換される。上記第２段階のシリサイド化反応における水
素ガスの流量比は、上記第１の実施例の水素ガスの流量
比より高めてある。これは、上記第１の実施例の多結晶
シリコン膜１０５ａの表面積に比べて本実施例の多結晶
シリコン膜１０５ｂの露出面積が極めて小さいことか
ら、本実施例でのシリサイド化の変換速度を低くするた
めである。多結晶シリコン膜およびＮ+ 拡散層がそれぞ
れチタンシリサイド膜に変換される第２段階での速度
は、それぞれ約２０ｎｍ／ｍｉｎおよび約２ｎｍ／ｍｉ
ｎ（それぞれ、上記第１の実施例の変換速度の１／１０
程度）である。また、この１０分間程度のシリサイド化
反応において、層間絶縁膜１０３上面とコンタクトホー
ル１０４ａ側壁とには、１ｎｍ前後の膜厚のチタン膜
（図示せず）もしくは径が１ｎｍ前後のチタン粒子（図
示せず）が形成される〔図４（ｂ）〕。
【００４６】次に、上記ＥＣＲ−ＰＥＣＶＤ装置内に流
量８ｓｃｃｍの窒素ガスを追加導入し、４塩化チタンガ
ス，水素ガスおよびアルゴンガスの流量をそれぞれ５ｓ
ｃｃｍ，２５ｓｃｃｍおよび７５ｓｃｃｍに変更し、
０．１Ｐａ程度の圧力下で２ｋＷのプラズマパワーをか
けることにより、窒化チタン膜１０８ｂを形成する。こ
のとき、上記チタン膜もしくはチタン粒子も窒化され
る。層間絶縁膜１０３上面，コンタクトホール１０４ｂ
側壁および底面での窒化チタン膜１０８ｂの膜厚は、そ
れぞれ５０ｎｍ程度，２５ｎｍ程度および５０ｎｍ程度
となる。この段階でのコンタクトホール１０４ｂのアス
ペクト比は、約６．０となり上記第１の実施例の値（約
７．７）より低くなる。なお、本実施例においては、窒
化チタン膜１０８ｂが層間絶縁膜１０３を直接に覆って
おり、この間にチタン膜もしくはチタンシリサイド膜が
介在しない。この窒化チタン膜１０８ｂは（ＥＣＲ−Ｐ
ＥＣＶＤによるため）高エネルギーを有して形成される
ことから、通常の場合の異なり、窒化チタン膜１０８ｂ
と層間絶縁膜１０３との間の密着性は高い。
量８ｓｃｃｍの窒素ガスを追加導入し、４塩化チタンガ
ス，水素ガスおよびアルゴンガスの流量をそれぞれ５ｓ
ｃｃｍ，２５ｓｃｃｍおよび７５ｓｃｃｍに変更し、
０．１Ｐａ程度の圧力下で２ｋＷのプラズマパワーをか
けることにより、窒化チタン膜１０８ｂを形成する。こ
のとき、上記チタン膜もしくはチタン粒子も窒化され
る。層間絶縁膜１０３上面，コンタクトホール１０４ｂ
側壁および底面での窒化チタン膜１０８ｂの膜厚は、そ
れぞれ５０ｎｍ程度，２５ｎｍ程度および５０ｎｍ程度
となる。この段階でのコンタクトホール１０４ｂのアス
ペクト比は、約６．０となり上記第１の実施例の値（約
７．７）より低くなる。なお、本実施例においては、窒
化チタン膜１０８ｂが層間絶縁膜１０３を直接に覆って
おり、この間にチタン膜もしくはチタンシリサイド膜が
介在しない。この窒化チタン膜１０８ｂは（ＥＣＲ−Ｐ
ＥＣＶＤによるため）高エネルギーを有して形成される
ことから、通常の場合の異なり、窒化チタン膜１０８ｂ
と層間絶縁膜１０３との間の密着性は高い。
【００４７】上記装置からシリコン基板１００を取り出
した後、４００℃程度にシリコン基板１０１を加熱した
高温スパッタリングにより、アルミニウム膜１１９ｂを
形成する〔図４（ｃ）〕。上記第１の実施例ではコンタ
クトホール１０４ａ内を他の金属で充填せずにアルミニ
ウム膜のみで配線を形成することが困難ではあるが、本
実施例ではこの段階でのコンタクトホール１０４ｂのア
スペクト比が比較的に低いため、アルミニウム膜１１９
ｂのコンタクトホール１０４ｂに対する段差被覆性に問
題は生じなくなる。勿論、本実施例においても、タング
ステン膜等によりコンタクトホール１０４ｂを充填して
からアルミニウム膜等を形成することはできる。なお、
アルミニウム膜１１９ｂの表面上にさらに窒化チタン膜
を形成してもよい。また、アルミニウム膜１１９ｂの代
りに、アルミ−シリコン合金膜，アルミ−シリコン−銅
合金膜あるいはアルミ−ゲルマニウム合金膜等のアルミ
合金膜を高温スパッタリングで形成してもよい。
した後、４００℃程度にシリコン基板１０１を加熱した
高温スパッタリングにより、アルミニウム膜１１９ｂを
形成する〔図４（ｃ）〕。上記第１の実施例ではコンタ
クトホール１０４ａ内を他の金属で充填せずにアルミニ
ウム膜のみで配線を形成することが困難ではあるが、本
実施例ではこの段階でのコンタクトホール１０４ｂのア
スペクト比が比較的に低いため、アルミニウム膜１１９
ｂのコンタクトホール１０４ｂに対する段差被覆性に問
題は生じなくなる。勿論、本実施例においても、タング
ステン膜等によりコンタクトホール１０４ｂを充填して
からアルミニウム膜等を形成することはできる。なお、
アルミニウム膜１１９ｂの表面上にさらに窒化チタン膜
を形成してもよい。また、アルミニウム膜１１９ｂの代
りに、アルミ−シリコン合金膜，アルミ−シリコン−銅
合金膜あるいはアルミ−ゲルマニウム合金膜等のアルミ
合金膜を高温スパッタリングで形成してもよい。
【００４８】次に、フォトレジストパターン（図示せ
ず）をマスクして、３塩化ボロンガスと塩素ガスとをエ
ッチャントガスとしたＲＩＥにより、アルミニウム膜１
１９ｂおよび窒化チタン膜１０８ｂをパターニングす
る。これにより、窒化チタン膜１０８ｂａａおよびアル
ミニウム膜１１９ｂａが積層されてなる金属配線１２０
ｂが、形成される〔図４（ｃ）〕。
ず）をマスクして、３塩化ボロンガスと塩素ガスとをエ
ッチャントガスとしたＲＩＥにより、アルミニウム膜１
１９ｂおよび窒化チタン膜１０８ｂをパターニングす
る。これにより、窒化チタン膜１０８ｂａａおよびアル
ミニウム膜１１９ｂａが積層されてなる金属配線１２０
ｂが、形成される〔図４（ｃ）〕。
【００４９】上記第２の実施例は、上記第１の実施例の
有する効果を有している。さらに上述したように、コン
タクトホールの実効的なアスペクト比を上記第１の実施
例より低くすることが容易であることに付随した効果を
有する。
有する効果を有している。さらに上述したように、コン
タクトホールの実効的なアスペクト比を上記第１の実施
例より低くすることが容易であることに付随した効果を
有する。
【００５０】なお、上記第２の実施例も、上記第１の実
施例と同様に、Ｐウェル表面に形成されたＮ+ 型拡散
層，Ｎ型シリコン基板もしくはＮウェル表面に形成され
たＰ+型拡散層等に達するコンタクトホールにも適用で
きる。また、バイポーラ，ＣＭＯＳあるいはＢｉＣＯＭ
等の半導体装置に対しても適用できる。さらに、上記第
１の実施例と同様に、チタンシリサイド膜および窒化チ
タン膜の形成に、ヘリコン波によるＰＥＣＶＤ（ＨＷ−
ＰＥＣＶＤ）装置を用いれこともできる。
施例と同様に、Ｐウェル表面に形成されたＮ+ 型拡散
層，Ｎ型シリコン基板もしくはＮウェル表面に形成され
たＰ+型拡散層等に達するコンタクトホールにも適用で
きる。また、バイポーラ，ＣＭＯＳあるいはＢｉＣＯＭ
等の半導体装置に対しても適用できる。さらに、上記第
１の実施例と同様に、チタンシリサイド膜および窒化チ
タン膜の形成に、ヘリコン波によるＰＥＣＶＤ（ＨＷ−
ＰＥＣＶＤ）装置を用いれこともできる。
【００５１】上記第２の実施例の応用例として、チタン
シリサイド膜１０７ｂ（図４（ｂ）参照）を形成した
後、タングステン膜の選択成長によりコンタクトホール
１０４ｂを充填することも可能である。
シリサイド膜１０７ｂ（図４（ｂ）参照）を形成した
後、タングステン膜の選択成長によりコンタクトホール
１０４ｂを充填することも可能である。
【００５２】この場合の製造方法は、次のとおりであ
る。まず、チタンシリサイド膜１０７ｂを形成した後シ
リコン基板１０１をＥＣＲ−ＰＥＣＶＤ装置から取り出
し、過酸化水素（Ｈ2 Ｏ2 ）：アンモニア（ＮＨ4 Ｏ
Ｈ）：水＝１：１：５からなる溶液にシリコン基板１０
１を５分間程度浸すことにより、チタンシリサイド１０
７ｂと同時に形成されるチタン膜もしくはチタン粒子を
除去する。次に、６弗化タングステンガス：モノシラン
ガス：アルゴンガス＝１０ｓｃｃｍ：６ｓｃｃｍ：１０
０ｓｃｃｍの流量比，基板温度３００℃，圧力２Ｐａの
条件のもとでのＬＰＣＶＤにより、チタンシリサイド膜
１０７ｂ表面上へのタングステン膜の選択成長ができ
る。ここでは、窒化チタン膜を形成してからではコンタ
クトホール１０４ｂ内にのみタングステン膜を選択成長
できないため、窒化チタン膜を形成せずにタングステン
膜を形成している。層間絶縁膜１０３とタングステン膜
との密着性はあまり良好ではないが、コンタクトホール
１０４ｂ内にのみタングステン膜を形成することから、
実質的な支障はない。
る。まず、チタンシリサイド膜１０７ｂを形成した後シ
リコン基板１０１をＥＣＲ−ＰＥＣＶＤ装置から取り出
し、過酸化水素（Ｈ2 Ｏ2 ）：アンモニア（ＮＨ4 Ｏ
Ｈ）：水＝１：１：５からなる溶液にシリコン基板１０
１を５分間程度浸すことにより、チタンシリサイド１０
７ｂと同時に形成されるチタン膜もしくはチタン粒子を
除去する。次に、６弗化タングステンガス：モノシラン
ガス：アルゴンガス＝１０ｓｃｃｍ：６ｓｃｃｍ：１０
０ｓｃｃｍの流量比，基板温度３００℃，圧力２Ｐａの
条件のもとでのＬＰＣＶＤにより、チタンシリサイド膜
１０７ｂ表面上へのタングステン膜の選択成長ができ
る。ここでは、窒化チタン膜を形成してからではコンタ
クトホール１０４ｂ内にのみタングステン膜を選択成長
できないため、窒化チタン膜を形成せずにタングステン
膜を形成している。層間絶縁膜１０３とタングステン膜
との密着性はあまり良好ではないが、コンタクトホール
１０４ｂ内にのみタングステン膜を形成することから、
実質的な支障はない。
【００５３】
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体装置
の製造方法によれば、拡散層の接合の実効的な深さが浅
くならず、かつ、拡散層の不純物分布も変化しないた
め、接合リーク耐性の劣化とコンタクト抵抗の上昇とを
同時に抑制することが容易になる。さらに、狭い口径と
高アスペクト比とを有するコンタクトホールの底面への
バリアメタル層の形成も容易になる。
の製造方法によれば、拡散層の接合の実効的な深さが浅
くならず、かつ、拡散層の不純物分布も変化しないた
め、接合リーク耐性の劣化とコンタクト抵抗の上昇とを
同時に抑制することが容易になる。さらに、狭い口径と
高アスペクト比とを有するコンタクトホールの底面への
バリアメタル層の形成も容易になる。
【図１】本発明の第１の実施例の製造工程の断面模式図
である。
である。
【図２】上記第１の実施例の製造工程の断面模式図であ
る。
る。
【図３】上記第１の実施例を説明するための図であり、
本実施例によるチタンシリサイド膜のＸ線回折スペクト
ルの強度分布を示すグラフである。
本実施例によるチタンシリサイド膜のＸ線回折スペクト
ルの強度分布を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施例の製造工程の断面模式図
である。
である。
【図５】従来の半導体装置の製造方法を説明するための
製造工程の断面模式図である。
製造工程の断面模式図である。
【図６】従来の別の半導体装置の製造方法を説明するた
めの断面模式図である。
めの断面模式図である。
１０１ Ｐ型シリコン基板 １０２ Ｎ+ 型拡散層 １０３，３０３ 層間絶縁膜 １０４ａ，１０４ｂ，２０４，３０４ コンタクトホ
ール １０５ａ，１０５ｂ，２０５ 多結晶シリコン膜 １０７ａ，１０７ａａ，１０７ｂ，２０７，３０７
チタンシリサイド膜 １０８ａ，１０８ａａ，１０８ｂ，１０８ｂａ，１１
８，１１８ａ，２０８，３０８ 窒化チタン膜 １０９，１０９ａ タングステン膜 １１６，１１６ａ，２０６，３０６ チタン膜 １１９ａ，１１９ａａ，１１９ｂ，１１９ｂａ アル
ミニウム膜 １２０ａ，１２０ｂ 金属配線 ２０１ Ｎ型半導体基板 ２０２ Ｐ+ 型拡散層 ２０３ 絶縁膜 ２１０ ゲート電極 ２１９ アルミ−シリコン−銅合金膜 ３０１ シリコン基板 ３０２ 拡散層
ール １０５ａ，１０５ｂ，２０５ 多結晶シリコン膜 １０７ａ，１０７ａａ，１０７ｂ，２０７，３０７
チタンシリサイド膜 １０８ａ，１０８ａａ，１０８ｂ，１０８ｂａ，１１
８，１１８ａ，２０８，３０８ 窒化チタン膜 １０９，１０９ａ タングステン膜 １１６，１１６ａ，２０６，３０６ チタン膜 １１９ａ，１１９ａａ，１１９ｂ，１１９ｂａ アル
ミニウム膜 １２０ａ，１２０ｂ 金属配線 ２０１ Ｎ型半導体基板 ２０２ Ｐ+ 型拡散層 ２０３ 絶縁膜 ２１０ ゲート電極 ２１９ アルミ−シリコン−銅合金膜 ３０１ シリコン基板 ３０２ 拡散層
Claims (15)
- 【請求項１】 表面に逆導電型の拡散層が設けられた一
導電型のシリコン基板の上に層間絶縁膜を形成し、該拡
散層に達するコンタクトホールを該層間絶縁膜に形成す
る工程と、 前記コンタクトホールの底面に露出した前記拡散層の表
面の自然酸化膜を除去し、多結晶もしくは非晶質のシリ
コン膜を全面に形成する工程と、 プラズマ励起化学気相成長装置に前記シリコン基板を挿
入し，プラズマを発生して前記シリコン膜の表面の自然
酸化膜を除去する工程と、 前記プラズマ励起化学気相成長装置内に４塩化チタンガ
スと水素ガスとキャリアガスとを導入し，プラズマを発
生して前記シリコン膜をチタンシリサイド膜に変換し、
さらに窒素ガスを追加導入し，プラズマを発生して該チ
タンシリサイド膜の表面を覆う窒化チタン膜を形成する
工程と、 前記窒化チタン膜の表面を覆う金属膜を形成し、該金属
膜，該窒化チタン膜および前記チタンシリサイド膜をパ
ターニングすることにより前記コンタクトホールを介し
て前記拡散層に接続される金属配線を形成する工程とを
有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記シリコン膜の形成が、減圧化学気相
成長法もしくはプラズマ励起化学気相成長法であること
を特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記プラズマ励起化学気相成長装置が、
マイクロ波を用いた電子サイクロトロン共鳴によるプラ
ズマ励起化学気相成長装置もしくはヘリコン波によるプ
ラズマ励起化学気相成長装置であることを特徴とする請
求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 前記プラズマ励起化学気相成長装置内で
の前記シリコン膜の表面の自然酸化膜の除去が、水素ガ
スを導入し，プラズマを発生して行なわれることを特徴
とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 表面に逆導電型の拡散層が設けられた一
導電型のシリコン基板の上に層間絶縁膜を形成し、該拡
散層に達するコンタクトホールを該層間絶縁膜に形成す
る工程と、 前記コンタクトホールの底面に露出した前記拡散層の表
面の自然酸化膜を除去し、多結晶もしくは非晶質のシリ
コン膜を全面に形成する工程と、 プラズマ励起化学気相成長装置に前記シリコン基板を挿
入し，プラズマを発生して前記シリコン膜の表面の自然
酸化膜を除去する工程と、 前記プラズマ励起化学気相成長装置内に４塩化チタンガ
スと水素ガスとキャリアガスとを導入し，プラズマを発
生して前記シリコン膜をチタンシリサイド膜に変換し、
さらに窒素ガスを追加導入し，プラズマを発生して該チ
タンシリサイド膜の表面を覆う窒化チタン膜を形成する
工程と、 前記窒化チタン膜の表面を覆う第１の金属膜を形成し、
少なくとも該第１の金属膜をエッチバックして前記コン
タクトホール内に該第１の金属膜，前記窒化チタン膜お
よび前記チタンシリサイド膜を残置させる工程と、 前記コンタクトホール内に残置された前記第１の金属
膜，前記窒化チタン膜および前記チタンシリサイド膜の
表面を含めて前記層間絶縁膜の表面を覆う第２の金属膜
を形成し、少なくとも該第２の金属膜をパターニングす
ることにより前記コンタクトホールを介して前記拡散層
に接続される金属配線を形成する工程とを有することを
特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記シリコン膜の形成が、減圧化学気相
成長法もしくはプラズマ励起化学気相成長法であること
を特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 前記プラズマ励起化学気相成長装置が、
マイクロ波を用いた電子サイクロトロン共鳴によるプラ
ズマ励起化学気相成長装置もしくはヘリコン波によるプ
ラズマ励起化学気相成長装置であることを特徴とする請
求項５記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】 前記プラズマ励起化学気相成長装置内で
の前記シリコン膜の表面の自然酸化膜の除去が、水素ガ
スを導入し，プラズマを発生して行なわれることを特徴
とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項９】 前記第１の金属膜が減圧化学気相成長法
によるタングステンもしくはタングステンシリサイドか
らなることを特徴とする請求項５，請求項６，請求項７
あるいは請求項８記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１０】 表面に逆導電型の拡散層が設けられた
一導電型のシリコン基板の上に層間絶縁膜を形成し、該
拡散層に達するコンタクトホールを該層間絶縁膜に形成
する工程と、 前記コンタクトホールの底面に露出した前記拡散層の表
面の自然酸化膜を除去し、該コンタクトホールの底面に
露出した該拡散層の表面に多結晶シリコン膜を選択的に
形成する工程と、 プラズマ励起化学気相成長装置に前記シリコン基板を挿
入し，プラズマを発生して前記多結晶シリコン膜の表面
の自然酸化膜を除去する工程と、 前記プラズマ励起化学気相成長装置内に４塩化チタンガ
スと水素ガスとキャリアガスとを導入し，プラズマを発
生して前記多結晶シリコン膜をチタンシリサイド膜に変
換し、さらに窒素ガスを追加導入し，プラズマを発生し
て該チタンシリサイド膜の表面を含めて前記コンタクト
ホールの表面および前記層間絶縁膜の表面を覆う窒化チ
タン膜を形成する工程と、 前記窒化チタン膜の表面を覆う金属膜を形成し、該金属
膜および該窒化チタン膜をパターニングすることにより
前記コンタクトホールを介して前記拡散層に接続される
金属配線を形成する工程とを有することを特徴とする半
導体装置の製造方法。 - 【請求項１１】 前記プラズマ励起化学気相成長装置
が、マイクロ波を用いた電子サイクロトロン共鳴による
プラズマ励起化学気相成長装置もしくはヘリコン波によ
るプラズマ励起化学気相成長装置であることを特徴とす
る請求項１０記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１２】 前記プラズマ励起化学気相成長装置内
での前記多結晶シリコン膜の表面の自然酸化膜の除去
が、水素ガスを導入し，プラズマを発生して行なわれる
ことを特徴とする請求項１１記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項１３】 表面に逆導電型の拡散層が設けられた
一導電型のシリコン基板の上に層間絶縁膜を形成し、該
拡散層に達するコンタクトホールを該層間絶縁膜に形成
する工程と、 前記コンタクトホールの底面に露出した前記拡散層の表
面の自然酸化膜を除去し、該コンタクトホールの底面に
露出した該拡散層の表面に多結晶シリコン膜を選択的に
形成する工程と、 プラズマ励起化学気相成長装置に前記シリコン基板を挿
入し，プラズマを発生して前記多結晶シリコン膜の表面
の自然酸化膜を除去する工程と、 前記プラズマ励起化学気相成長装置内に４塩化チタンガ
スと水素ガスとキャリアガスとを導入し，プラズマを発
生して前記多結晶シリコン膜をチタンシリサイド膜に変
換する工程と、 前記コンタクトホール内にタングステン膜を選択的に形
成する工程と、 前記コンタクトホール内に形成された前記タングステン
膜表面を含めて前記層間絶縁膜の表面を覆う金属膜を形
成し、該金属膜をパターニングすることにより前記コン
タクトホールを介して前記拡散層に接続される金属配線
を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置
の製造方法。 - 【請求項１４】 前記プラズマ励起化学気相成長装置
が、マイクロ波を用いた電子サイクロトロン共鳴による
プラズマ励起化学気相成長装置もしくはヘリコン波によ
るプラズマ励起化学気相成長装置であることを特徴とす
る請求項１３記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１５】 前記プラズマ励起化学気相成長装置内
での前記多結晶シリコン膜の表面の自然酸化膜の除去
が、水素ガスを導入し，プラズマを発生して行なわれる
ことを特徴とする請求項１４記載の半導体装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6084227A JP2565131B2 (ja) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6084227A JP2565131B2 (ja) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07297136A true JPH07297136A (ja) | 1995-11-10 |
| JP2565131B2 JP2565131B2 (ja) | 1996-12-18 |
Family
ID=13824596
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6084227A Expired - Fee Related JP2565131B2 (ja) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2565131B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6004872A (en) * | 1996-11-13 | 1999-12-21 | Tokyo Electron Limited | Method of manufacturing semiconductor device |
| KR20000057879A (ko) * | 1999-02-05 | 2000-09-25 | 가네꼬 히사시 | 고융점금속질화막 및 고융점금속실리사이드막을 이용한배선을 갖는 반도체장치 및 그 제조방법 |
| KR100284723B1 (ko) * | 1996-08-13 | 2001-04-02 | 니시무로 타이죠 | 반도체장치의 제조장치 및 제조방법 |
| US6335282B1 (en) * | 1999-08-26 | 2002-01-01 | Micron Technology, Inc. | Method of forming a titanium comprising layer and method of forming a conductive silicide contact |
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| US6407003B2 (en) | 1997-01-23 | 2002-06-18 | Nec Corporation | Fabrication process of semiconductor device with titanium film |
| JP2002203810A (ja) * | 2000-12-28 | 2002-07-19 | Tokyo Electron Ltd | 半導体装置の製造方法および半導体装置ならびに半導体装置の製造装置 |
| KR100458465B1 (ko) * | 1997-12-30 | 2005-04-06 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자의비트라인형성방법 |
| JPWO2004097930A1 (ja) * | 2003-04-28 | 2006-07-13 | 富士通株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
| US7968463B2 (en) | 2006-05-25 | 2011-06-28 | Renesas Electronics Corporation | Formation method of metallic compound layer, manufacturing method of semiconductor device, and formation apparatus for metallic compound layer |
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| US10702920B2 (en) | 2016-06-20 | 2020-07-07 | Othrys Technologies Pty Ltd | Coating of particulate substrates |
| JP2021515405A (ja) * | 2018-03-09 | 2021-06-17 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | Ｐｅｃｖｄによるｓｉギャップ充填の方法 |
-
1994
- 1994-04-22 JP JP6084227A patent/JP2565131B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7492047B2 (en) | 2003-04-28 | 2009-02-17 | Fujitsu Limited | Semiconductor device and its manufacture method |
| US7968463B2 (en) | 2006-05-25 | 2011-06-28 | Renesas Electronics Corporation | Formation method of metallic compound layer, manufacturing method of semiconductor device, and formation apparatus for metallic compound layer |
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| US11848232B2 (en) | 2018-03-09 | 2023-12-19 | Applied Materials, Inc. | Method for Si gap fill by PECVD |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2565131B2 (ja) | 1996-12-18 |
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