JPH07508142A

JPH07508142A - プラズマエッチング処理方法及び該方法により製造されたＴｉＳｉ↓ｘ層

Info

Publication number: JPH07508142A
Application number: JP6523305A
Authority: JP
Inventors: デルフィノ，ミケランジェロ; デイ，メリー　イ−; ツサイ，ウイルマン
Original assignee: バリアン・メディカル・システムズ・インコーポレイテッド
Priority date: 1993-04-08
Filing date: 1994-04-07
Publication date: 1995-09-07
Also published as: WO1994024697A1; US5627105A

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】プラズマエツチング処理方法及び本発明は、　Ｔｉ５ｉＸの製造処置工程及び該方法により製造された半導体集積回路の改良型チタンシリサイド（ＴｉＳｉＸ）連結に関し、特に超高純度エッチクリーニングのためのプラズマ処理に関する。

背景技術表面のイオン衝突はプラズマエツチング、反応イオンエツチング、及びスパッタ蒸着の重要な態様である。またイオン衝突は２次イオン質量分光測定（ＳＩＭＳ）、低エネルギーイオン散乱分光学（ＬＥＩＳ）、及びオーガ電子分光測定（ＡＥＳ）のような分析技術の重要な部分である。ＡＥＳは深さ方向の浸食プロファイルを得るために物理スパッタリング用の低エネルギー不活性ガスを採用する。

これらの応用は重要であるが２表面誘導イオンの化学および表面付近の化学的、物理的及び電気的性質の変化は非常に複雑であって、はとんど理解されないままである。したがって、エツチング処理を伴うほとんどの商用プラズマは経験的に発達してきた。

プラズマは一部イオン化した卒中性ガスである。それらはガスをイオン化するための十分に高いエネルギーの電場を付勢することにより。

真空チャンバ内で生成される。電源はＤＣ電場。

誘導ＲＦコイル、マイクロ波または容量結合ＲＦ電場によりつくられる。電子は他の粒子に比べ質量が小さく、そのため装置内で得られるほとんどのエネルギーを最初に吸収する。これらの高エネルギー電子は他の粒子と衝突し、ガスをイオン化し、及びプラズマを維持する。基準イオン化ポテンシャルは高いので５分子及び原子の大部分は中性のまま残る。同様に、ＤＣポテンシャルは更なるインバランスを防止してプラズマと付近の絶縁体面との間に誘起される。

一般に半導体処理プラズマは熱平衡状態にはなく、以下の要因に依存する。

（ａ）パワー二増加させることによりシースポテンシャルに吸収される分は生成イオンの数とともに増加する。プラズマ内のウェハは、増加イオンエネルギー衝撃及び増加イオンフラックスによる誘導温度上昇を経験する。高パワーでは、さらに大きなダメージを基板に与えるのは確かである。

（ｂ）圧力ニ高圧では、概してより高いイオンフラックスをもたらすより多くの気体分子が利用できる。表面ダメージは重イオンによるものと予想されるが、軽イオンによるものが発表されてきた。

（Ｃ）デバイス形状：基板の配置を含むチャンバ幾何学、磁石形状、チャンバ材質及びイオン密度均一性のようなパラメータは、エツチング処理に影響を与える。

さまざなエツチングガスによる材料のエツチング比は５表面に浸透し５表面下の化学結合を切るかまたは表面原子の結合エネルギーを弱め、解放された生成物がエツチング温度で揮発するように反応ガス分子自身表面上原子に化学結合することにより上記化学結合がもとに戻る２反応ガス分子の能力とともに扱わねばならないとされている。エネルギーイオンが固体表面をたたくと、一連の弾性衝突並びに電気的及び振動工程を通じて表面付近の原子へエネルギーが伝達される。衝突カスケード効果は、イオン・インプランテーション、固体ダメージ。

イオンミキシング及びフィジカルスパッタリングを生成する。これらの効果は低エネルギーイオン衝撃からも生成される。イオンミキシングはターゲット原子がイオン衝突により移動した状態での処理であって、該処理は跳ね返り及びカスケード寄与により中断される。ミキシング処理は反応物の揮発を強化するには重要である。これは５表面のポテンシャルバリアーに打ち勝ちそれによって真空内に逃避するのに十分な垂直方向の運動量移動を表面付近の原子が受け取るところのスパッタリングに独特のものである。

２つのタイプの器具が最も頻繁にプラズマエツチングに使用されている。そのような装置の第１のタイプは、プラズマを誘導し、維持するためのＲＦ場により励起された共鳴空洞を採用する。これらは比較的単純なデバイスであるが、プラズマ密度及びイオンエネルギーは独立に制御できないこと、及びそのために高イオンエネルギーはハイパワーの要求される状態で削減されないという困難を有する。誘導または容量結合された通常の共鳴空洞ＲＦ場は低電子密度及び高プラズマポテンシャルにより特徴づけられる。プラズマ生成装置の第２のタイプは、空洞から除去された反応領域に流れるプラズマを生成するようリモートマイクロ波共鳴空洞を採用する。これは、下流（ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ）マイクロ波プラズマと呼ばれる。下流マイクロ波プラズマは低電子密度、低プラズマポテンシャル、及び高プラズマ圧力により特徴づけられる。電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）マイクロ波プラズマ装置は、最近エツチング応用に対しよりポピユラーになった下流プラズマデバイスである。

ＥＣＲ装置は低圧及び低イオンエネルギーでの高イオン密度を与え、イオンエネルギーは基板バイアスにより制御されかつプラズマポテンシャルも低い。

磁場内の運動電子は場から電子の運動方向と直角に力を受ける。結果的に、固定磁場内に進入した電子は曲線経路に従う。曲線の半径は磁場強度の逆関数である。電子回転の周波数ＷはＷ＝２．８　Ｘ　１０６Ｂ回／秒（Ｂはガウス単位）で表される。これは電子サイクロトロン共鳴周波数として知られている。標阜的ＥＣＲプラズマジェネレータは８７５ガウスの磁場及び対応する２、５ＧＨｚのサイクロトロン周波数を採用する。

近年、連結の幅を減少させかつ集積回路のデバイス密度を増加させることの要求は、産業界を集積クラスタツール（ｃｌｕｓｔｅｒ　ｔｏｏｌ）と呼ばれるデバイスの製造に注目させた。該集積クラスタツールはマルチチャンバ真空装置であって、その内部の作業チャンバが中央の転送チャンバの周囲に配置され、各作業チャンバは真空ロックを形成するゲートバルブにより中央転送チャンバから分離されるところの真空装置である。動作中、半導体ウェハは１つの作業チャンバ内で処理され、一方クラスタ装置の残りの作業チャンバは他のすべての作業チャンバの環境から隔離されている。特定のチャンバ内でのウェハの加工が終了した後、該ウェハは２重ゲートバルブを通じて自動的に転送チャンバへ送られ、その次に他の２重ゲートバルブを通じて次の作業チャンバへクラスタツール内を自動的に移動する。この集積クラスタツールによれば、複数のさまざまな真空作業チャンバは中央転送チャンバの周囲に集まり、ウェハに対し何も要求せず最も必要な多くの処理を通じてウェハの処理は真空から取り出されるか雰囲気の中に戻される。クリーンルームの粒子数を現代の集積回路の実デバイス密度の要求による寛容値に制御することは、はぼ不可能であることが明らかにされた。クラスタツールの重要性が増すごとに。

ウェハ上への各処理工程に必要な時間を減少させることが商業的に重要になってくる。いままでは、多くのウェハが大きい加熱炉内で同時に処理されていた。高真空の要求及び機械的転送の要求のため、クラスタツール作業モジュールは概して一度に１枚のウェハしか処理できない。同一仕様の個別モジュールが転送チャンバの周囲に集められるが、クラスタツールデバイスは本質的に直列処理装置であり、各工程の処理時間は全体のスループット比に直接的な影響を与えることがわかる。

現在の大規模集積回路はソース−ドレイン間及びポリシリコン連結の導電性を増加させるためにセルファライン・シリサイドと呼ばれる構造を使用している。この工程において、メタル薄膜がシリコンウェハ上に付着され、該被膜ウェハが熱化学反応した結果、メタルは下層のシリコンと反応しシリサイドを形成する。メタル及びシリコンは化学的に結合し、シリサイドと呼ばれる複合メタルＳｉＸの層内にかなりの程度のシリコン拡散が生じる。しばしば、すべてのメタルは反応により消費されない。未反応メタルはシリサイドの層から離れエツチングされる。もし５選択パターンがメタルを付着させるために使用されると、ゲート、ソース及びドレインはシリサイドの最上層に残る。いくつかのメタルシリサイドはＭｏＳｉｘ及びＴｉＳｉｘを含むことが知られている。チタンはこの工程に最も適した金属であることが示された。チタンはチタンシリサイドＴｉＳｉｘを形成するべ（，６００’〜７００℃の温度範囲でシリコン及び／またはポリシリコンと反応する。

熱化学反応時に、チタンとシリコンの間の酸化物５ｉ０２のインターフェースの効果は５反応の円滑及び反応生成シリサイドの均一性に大きな有害な影響を与える。シリサイド製造のためのメタル蒸着に先だって、ウェットエッチにより酸化膜を除去し、続いてアルゴンプラズマイオン衝撃を使用した高電圧ドライエッチを実行することは周知である。アルゴンイオンプレクリーン（ｐｒｅｃｌｅａｎ）衝撃は５表面付近のシリコン結晶構造を破壊／変化させることが知られている。

いくつかの論文はアルゴンの取り込み及びアモ・　ルファスシリコン表面層の形成の両方を報告している。例えば、Ｋｏｎｄｏ、　Ｊ、、　Ｖａｃ、　Ｓｃｉ。

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ａ、　Ｖｏｌ、　１０．　Ｎｏ、５．５ｅｐｔ１０ｃｔ　１９９２．　ｐｐ３１６６−３１６９゜イオンビームミキシングはシリサイド化反応の改良として知られる。これは、たとえ中間酸化膜層が存在してもメタルとシリコンのミキシング及び下層内のシリサイド化を可能にしかつ補助するために、高エネルギーイオンインプランテーションがメタルを通じて採用されるところのものである。これらすべての先行技術には重大な問題がある。

先行技術には以下の欠点がある。１．ウェット化学は高縦横比のコンタクト開口をきれいにすることはできない。２．ウェット化学はクラスタツールとコンパチブルではない。３．ウェット化学は高価であり、ポテンシャル環境に関係がある。４．アルゴン（Ａｒ）のような重い希ガスイオンによる高電圧スパッタリングは素子ダメージの元である。５．イオンビームミキシングは、高ドーズインプランテーション工程であり、高価で時間がかかる。６．アルゴン（Ａｒ）またはキセノン（Ｘｅ）のような希ガスイオンはスパッタリングの最中常にインブラントされ、後続のチタン（Ｔｉ）シリサイド化反応を抑制する傾向がある。７．酸素（０２）は常に自然酸化膜ノックオンによりシリコン表面にトラップされているが５表面がアルゴン及び他の重い希ガスイオンにより打たれた後では、一般に表面付近の濃度は高い。８．シリコン表面がアモルファス化すること。

発明の開示チタン（Ｔｉ）とシリコン（Ｓｉ）の熱化学反応の前のチタンのメタライゼーションに先だって、シリコンから自然インターフェイス酸化膜を除去するべく、励起ネオン（Ｎｅ）による低バイアスプラズマポテンシャルからの衝撃を使用して集積回路上に低シート抵抗のＴｉ５ｉＸ連結を作成するための改良された方法が発見された。

本発明の目的は、ｎ＋またはｐ＋シリコン上に低抵抗Ｔ　ｉＳ　ｉｘ連結を形成するための改良プロセスを与えることである。

本発明の他の目的は、改良型低温ＥＣＲマイクロ波プラズマ工程であって、下層シリコンの実質的なアモルファス化を避けて迅速にシリコン酸化膜をプラズマクリーニングする工程を与えることである。

さらに５本発明の他の目的は、集積クラスタツール内の商業的生産をサポートするのに十分な速さのネオン（Ｎｅ）プレクリーン工程を与えることである。

さらに５本発明の他の目的は、生成ＴｉＳｉ２の比抵抗に関してバイアス電圧に依存しないという大きなプロセス窓を有するＴ　ｉＳ　ｉ２シリザイド化のための前エツチング処理を与えることである。

図面の簡単な説明図、１は本発明の方法を使用するＥＣＲプラズマ装置の略示図である。

図、２は本発明のプロセスフローを表した図である。

図、３は典型的なりラスタツールを表した図である。

図、４はＥＣＲ装置における。キセノン（Ｘｅ）、アルゴン（Ａｒ）及びネオン（Ｎｅ）に対するエツチング比とバイアスポテンシャルのグラフである。

図、５はキセノン（Ｘｃ）、アルゴン（Ａｒ）及びネオン（Ｎｅ）に対するプレクリーンプラズマエッチ基板バイアスとＴｉＳｉｘのシート抵抗のチャート図で図１を参照すると５本発明の工程に使用されるＥＣＲプラズマチャンバデバイスの略示図が示されている。該ＥＣＲは低圧、高密度電子、低シースポテンシャルプラズマを与える。電子サイクロトロン共鳴は、マイクロ波がチャンバ内にマイクロ波誘電体窓４を通じて導入されるところの導波管５及び通過チューナ３１を通ってＲＦジェネレータ３から適正なサイクロトロン共鳴周波数でマイクロ波の負荷によりチャンバ１に誘導される。チャンバ１内のガスのイオンは、磁石２からの磁場により、マイクロ波からエネルギーをすばやく吸収することができるようにマイクロ波と同じ周波数で回転する。一つの磁気コイル２が図示されているが、より多くの磁気コイルを採用することも可能である。励起イオンはチャンバ内のガスの分子を強烈にたたき、もし圧力及びパワーの状態が適正なら、多くのガスがイオン化し、ノックオフ電子を有することによりイオン化されたいくつかの分子と、電荷を帯びないままのわずかに励起された他の分子から成る振巾性プラズマを生成する。プラズマを維持し、チャンバ１内で発生するさまざまな反応を補助するためのガスはチューブ１３及び１１を通じてチャンバ内に導入される。チャンバ１を囲んでチャンク＜１を冷却するための環状液体チャンバ３３がある。チューブ１２及び１４はクーラントチャンバの内外へクーラント液を運ぶ。

ライン１３に入力されるガスは、入力ライン１８及び１９に結合されたガス源からの流速を制御するために、並列に接続されたいくつかの質量流量コントローラと接続されるところのＴ形の混合点１７で結合されている。ウェハ１０は、プラズマカラム内に載置されるクーラント及び加熱コンジット（図示せず）を有する基板ホルダー９上に載置されている。基板ホルダー９の軸のプラズマに対する位置は調節可能である。チャンバ１のスペーサリングは各ガスの経験的調節に適しているが、ホルダー調節を与えることもてきる。場集束磁石２０は２反応領域内のチャンバ直径を横切ってイオンのフラックス密度が均一になるように磁力線を形成するべく、基板ホルダー９の下に載置されている。チャンバ１の底に結合しているのは大容量高真空ポンプ８である。電気コネクタ２１により基板ホルダーに接続されているのはウェハ１０をバイアスするための電気回路である。ＲＦバイアスジェネレータ２３及びＲＦマツチングネットワークは、インダクタ２５及びＤＣポテンシャルソース２６を含むＤＣバイアス回路と並列に接続されている。外部クラスタツールに連結する転送チャンバ７も示されている。該転送チャンバ７はクラスタツールをＥＣＲプラズマチャンバ１から分離するための一対のゲートバルブ３０及び６を含む。ウェハ１０は、一対のゲートバルブ３０及び６を通過する外部クラスタツールからの転送アームによりチャンバ１に導入され及び除去される。

図３を参照して、ＥＣＲ４２は処理用にウェハを前後に渡すためのクラスタチャンバ４１に接続されている。二重ゲートバルブ７′を通じてクラスタツールに接続されているのは、ＲＴＰプロセッサ４５及びＲＴＰガスボックス５０に接続されたＲＴＰリアクタ４９のような他のモジュールである。また、二重ゲートバルブ７′を通じてクラスタツールに接続されているのは、集積回路連結用のメタルを蒸着するために使用される一対のスパッタモジュール４６及び４７である。研究室においては、Ｘ線光電子スペクトロメータ（ＸＰＳ）及び静止第２イオン質量スペクトロメータ（ＳＳＩＭＳ）を含む分析モジュール４８も接続する。クラスタツールの現モデルの周辺に接続できるモジュールの数の限界は、二重ゲートバルブ７′に対して要求されるアパーチャの直径及びクラスタツールの円周のサイズにより決定される。ゲートバルブ直径は処理ウェハの直径により決定される。

酸化膜エッチの間にリアクタからできるだけ多くの酸素を、除去するべく、エツチング中にチャンバ内への酸素の導入を除去するために。

プラズマガスによりエッチ可能な材質のチャンバ窓４を使用した。石英窓ディスク上の火炎容射アルミニウムＡｌ０ｘ（ＯＨ）ｙは、酸素の放出を防止しかつＲＦを過熱なく通過させる。該窓は不動態化されている。

図２を参照すれば、ステップ６０において、集積回路ウェハは部分的にはメタライゼーションまで本発明のものではない従来技術により製造される。これは通常、ＣＭＯ３技術におけるゲート、トレイン及びソースが画成され５回路のエレメントのいくつかが連結される状態にあることを意味する。動作エレメントの高密度化及び狭い連結への要求により、最低のシート抵抗を与えるプロセスが模索されている。急速熱処理器により形成されるシリサイド、特にチタンシリサイドは特に重要である。しかし５周知のウェットエッチプロセス及びその後のプレクリーンとしての６００ボルトアルゴン及びキセノンイオンスパッタリングは、希ガスイオンのインブラントとして知られる。インブラントされた重ガスイオンはチタンシリサイド化を抑制し。

生成ＴｉＳｉｘは同じ状態のものと比べ薄くかつ高い抵抗率を有する。さらに、自然酸化物または表面付近からの酸素も、アルゴンやキセノンのような大きなガスイオンが表面をたたくときシリコン表面内にトラップされる。そのような酸素０２は概して表面付近でより高濃度である。

図２に示されるように、我々はＥＣＲエツチャー内に集積回路を導入し、ゆっくりとしたプレエツチングのためのネオン（Ｎｅ）プラズマを非常に高純度ネオンにより確立する。チャンバ圧力は３〜８　Ｘ　１Ｏ−８Ｔｏｒｒであり、ネットマイクロ波パワーが反射パワーのマイナスに等しいところの該ネットマイクロ波パワーは１．０であった。われわれは、２００ボルト以下のプラズマシース電圧で、典型的には−１０から一２０ボルトのオーダで、１〜２ｎｍの厚さの自然酸化膜及びシリコン表面の不定炭化水素を迅速かつ完全に除去することができる。

しかし、　ＳＩＭＳ分析において、少量のＮｅがシリコン中にインブラントされることに注意すべきであり５表面には吸収された０２がいくらか見られた。しかし、シリコン内にはほとんど０２はインブラントされない。次に、ステップ６３でこのクリーニングされた基板はスパッタモジュールへ転送され、ステップ６４で１０〜６０ｎｍの通常の厚さのチタンがスパッタ蒸着される。次に、ステップ６５でウェハはＲＴＰモジューニーに導入され、窒素（Ｎ２）またはアンモニア（ＮＨ３）の雰囲気内で少なくとも１０秒間５８０℃〜７４０℃の間で急速にアニールされる。

上記アニール処理により、インターフェイスとしてＴｉＳｉ２上にＴｉＮＸ０．のメタルバリアーが形成される。ＴｉＮｘ０ｙ層は、後続のアルミニウム（ＡＩ）コーティングのための静止層または拡散バリアとして機能する。

プレクリーンに使用されるＮｅの純度は、特に他の希ガスまたは永久ガスＮ２．０２．もしくはＮ２０濃ルであることが分かった。我々は，　１．０ｐｐｍ以下のＮ２及び０２，　０．ｌｐｐｍ以下のアルゴン及びクリプトン、　０．５ｐｐｍ以下のＮ２０を含むところの，最高９９、９９９％ネオンを得ることができた。

図４に関し，　５ｉ０２のエッチ比とプレクリーンエツチャー内のネオンを含む希ガスイオンに対するバイアス電圧との測定結果が示されている。通常の自然酸化膜が１〜２ｎｍの厚さであることから，−５０Ｖの電圧で２本発明によれば１分以下でＳｉＣ２を除去できる。

図５に関し，ＥＣＲ処理で使用される異なる希ガスにより作成されたＴｉＳｉ２に対するシート抵抗の比較が示されている。

図５には，ネオンプレクリーンを使用するプロセスウィンドウが，シート抵抗がバイアス電圧の関数として変化しないことを許していることがはっきり示されている。したがって、シート抵抗は他の希ガスにより得られるものより低いばかりか，それはシース電圧の広範囲に渡って反復可能である。

半導体のメタライゼーションの１つの重要な見地は，高縦横比を有するビア（ｖｉａ）の底の自然酸化膜をきれいにする能力である。質量の小さいイオンはエツチング中にビアの底まで到達する確率が高い。本発明はまた，コンタクト開口への再付着を抑制し，使用可能アルゴン（Ａｒ）、キセノン（Ｘｅ）またはクリプトン（Ｋｒ）より低エネルギーを採用することにより基板のダメージを小さくする。また、同じプロセスパラメータ及びチタンの量に対して，チタンとシリコンの反応中の強化熱のため，ネオンプレクリーンされた表面はＴｉＳｉ２の比例的増加をもたらす。これは同じ反応時間でより厚い及びより低抵抗の層をもたらす。

第ルベルのメタライゼーションまで処理済みの一部処理半導体つエバへ、本発明による改良ビア連結を作成するための典型的工程は。

（ａ）　前記ウェハを真空チャンバ内に挿入する工程と。

（ｂ）　前記真空チャンバ内でＥＣＲネオンプラズマを励起させ，及び重い希ガスイオンを前記ウェハ内に埋め込まずに自然酸化膜を揮発させるべく，前記プラズマからの５０〜２５０ボルトのオーダの低エネルギーネオンイオンで前記ウェハをたたく工程と。

（Ｃ）　前記基板上のすべての自然酸化膜が本質的に揮発すると前記イオン衝撃をやめる工程と。

（ｄ）　チタン層がシリサイド第ルベルメタライゼーションのメタル反応成分となるように。

前記ウェハ上にチタン層をスパッタ蒸着させる工程と。

（ｅ）　ネオンプラズマによりクリーニングされた下層シリコンと前記チタンとが直接接触して反応するのに十分な高温で前記チタン層を急速にアニールする工程であって，該アニールはＴｉＮまたはＴｉ０ＸＮ，層がＴｉＳｉ２層上に形成されるようにＮ２またはＮＨ２の環境内で実行される，ところの工程と。

げ）レジストを塗り，写真のように露光しおよび現像することにより，前記第１層メタル連結をパターニングするための第１メタライゼーシヨンマスクを作成する工程と。

（ｇ）　第１連結を作成するために前記第１メタライゼーシヨンマスクを通じてドライエッチする工程と。

（ｈ）　前記メタライゼーションを隔離するために前記アニールされた層上に、フィールド酸化膜を蒸着させる工程と。

（ｉ）　前記フィールド酸化膜を平坦化する工程と。

（ｊ）　レジストを塗り、写真のように露光しおよび現像することにより、前記フィールド酸化膜の上にビアパターンマスクを作成する工程と。

（ｋ）　ピアホールを作成するために前記ビアパターンマスクを通じて前記フィールド酸化膜をドライエッチする工程であって、該エツチングが前記フィ−ルド酸化膜を通じて進行し前記ＴｉＮまたはＴｉ０ＸＮ、Ｊ上で止まるところの工程と。

（１）前記Ｔｉ５ｉｚ上の前記ＴｉＮまたはＴｉ０ＸＮ、層を除去することなく、前記ピアホールをスパッタされたアルミニウムで満たす工程であって、前記ＴｉＮまたはＴｉ０ＸＮ、がアルミニウム拡散バリアを構成するところの工程と。

から成る。

好適実施例はクラスタツール内でのクリーニングと蒸着工程の間に真空を維持しているが。

良好なシリサイドを得るのにこの工程全体に真空が必ずしも必要なわけではない。少量の吸収酸素は必ずしもネオンエッチプレクリーンを使用した良好な低抵抗率を妨げない。

発明は好適実施例に限定されるものではなく、請求の範囲に記載された本発明の思想及び態様により決定されるべきものである。

図１図２じく１３図４足會書　馨貫淀旦エツチング比　（Ｘ　／　ｍ１ｎ）１采１５０　６０　１００　１５０　２００　２！ｉ。

バイアス（−■）フロントページの続き（７２）発明者　ツサイ、ウィルマンアメリカ合衆国カリフォルニア州９５０１４、クパティーノ、ステンドハル・レーン７４０

Claims

【特許請求の範囲】

１．自然酸化膜を有するシリコン基板上に改良メタルシリサイド層を作成するための方法であって，真空チャンバ内に前記シリコン基板を導入し，高電子密度，低イオンエネルギー及び低プラズマ圧力を有する下流ネオンマイクロ波プラズマを前記真空チャンバ内で励起し，かつ前記チャンバ内の前記基板方向に前記プラズマを流し，前記プラズマからのネオンイオンで前記基板をたたく工程と，前記基板上のすべての自然酸化膜が本質的に揮発したとき前記イオン衝撃を止める工程と，前記基板上にメタル層を蒸着する工程と，メタルシリサイドを形成するための化学反応を，前記メタル及びメタル下のシリコンに起こさせるに十分な高温で前記メタル層を急速にアニールする工程と，から成る方法。
２．前記ネオンプラズマが少なくとも９９重量％濃度ネオンを有する非常に高純度のネオンガス内で生成される，ところの請求の範囲第１項の方法。
３．前記メタル層はチタンであり，前記シリサイドはＴｉＳｉ２である，ところの請求の範囲第２項の方法。
４．前記メタル層蒸着工程がスパッタ蒸着処理である，ところの請求の範囲第３項の方法。
５．前記急速アニールがＮ２またはＮＨ３環境内の急速熱処理チャンバ内で実行され，ＴｉＮまたはＴｉＮｘＯｙ層が前記メタルシリサイドの最上面に形成される，ところの請求の範囲第３項の方法。
６．前記アニールは５８０℃〜７４０℃の温度で少なくとも１０秒間実行される，ところの請求の範囲第５項の方法。
７．改良されたエッチング方法であって，エッチングされるシリコン処理体を真空チャンバ内に導入する工程と，前記チャンバ内にネオン（Ｎｅ）プラズマを生成する工程と，前記プラズマからのＮｅイオンを前記処理体に向けさかつ前記処理体をたたくために，少なくとも９９重量％濃度の非常に高純度ネオンガス内で生成される前記Ｎｃプラズマに関し前記シリコン処理体をバイアスする工程と，から成る方法。
８．前記真空チャンバ内の基本圧力がほぼ１０−８Ｔｏｒｒである，ところの請求の範囲第７項の方法。
９．プラズマシース電圧が−１０〜−２０ボルトのオーダである，ところの請求の範囲第７項の方法。
１０．前記バイアス電圧が−５０〜−２００ボルトの間である，ところの請求の範囲第７項の方法。
１１．第１レベルのメタライゼーションまで済んだ部分的に処理された半導体集積回路ウエハ上に改良ビア（ＶＩＡ）連結を作成するための方法であって，（ａ）前記ウエハを真空チャンバ内に挿入する工程と，（ｂ）前記真空チャンバ内でＥＣＲネオンプラズマを励起させ，及び重い希ガスイオンを前記ウエハ内に埋め込まずに自然酸化膜を揮発させるべく，前記プラズマからの５０〜２５０ボルトのオーダの低エネルギーネオンイオンで前記ウエハをたたく工程と，（ｃ）前記基板上のすべての自然酸化膜が本質的に揮発すると前記イオン衝撃をやめる工程と，（ｄ）チタン層がシリサイド第１レベルメタライゼーションのメタル反応成分となるように，前記ウエハ上にチタン層をスパッタ蒸着させる工程と，（ｅ）ネオンプラズマによりクリーニングされた下層シリコンと前記チタンとが直接接触して反応するのに十分な高温で前記チタン層を急速にアニールする工程であって，該アニールはＴｉＮまたはＴｉＯｘＮｙ層がＴｉＳｉ２層上に形成されるようにＮ２またはＮＨ２の環境内で実行される，ところの工程と，（ｆ）レジストを塗り，写真のように露光しおよび現像することにより，前記第１層メタル連結をパターニングするための第１メタライゼーションマスクを作成する工程と，（ｇ）第１連結を作成するために前記第１メタライゼーションマスクを通じてドライエッチする工程と，（ｈ）前記メタライゼーションを隔離するために前記アニールされた層上に，フィールド酸化膜を蒸着させる工程と，（ｉ）前記フィールド酸化膜を平坦化する工程と，（ｊ）レジストを塗り，写真のように露光しおよび現像することにより，前記フィールド酸化膜の上にビアパターンマスクを作成する工程と，（ｋ）ビアホールを作成するために前記ビアパターンマスクを通じて前記フィールド酸化膜をドライエッチする工程であって，該エッチングが前記フィールド酸化膜を通じて進行し前記ＴｉＮまたはＴｉＯｘＮｙ層上で止まるところの工程と，（ｌ）前記ＴｉＳｉ２上の前記ＴｉＮまたはＴｉＯｘＮｙ層を除去することなく，前記ビアホールをスパッタされたアルミニウムで満たす工程であって，前記ＴｉＮまたはＴｉＯｘＮｙがアルミニウム拡散バリアを構成するところの工程と，から成る方法。
１２．請求の範囲第１１項の方法により製造された集積回路であって，低シート抵抗のＴｉＳｉ２連結及びＴｉＳｉ２連結とビアホール内のアルミニウムとの間の薄膜ＴｉＮまたはＴｉＯｘＮｙ拡散バリアを有するところの集積回路。