JPH0969496A - 集積回路構造体上に形成されたポリシリコン/珪化タングステン多層コンポジット及び製造方法 - Google Patents
集積回路構造体上に形成されたポリシリコン/珪化タングステン多層コンポジット及び製造方法Info
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- JPH0969496A JPH0969496A JP8110978A JP11097896A JPH0969496A JP H0969496 A JPH0969496 A JP H0969496A JP 8110978 A JP8110978 A JP 8110978A JP 11097896 A JP11097896 A JP 11097896A JP H0969496 A JPH0969496 A JP H0969496A
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 ステップカバレージが改善され、タングステ
ンリッチではないポリシリコン/珪化タングステン(W
SiX )のコンポジット及びこれを製造する方法。 【解決手段】 半導体基板上の集積回路構造体上にポリ
シリコンのドープ層と、この上にノンドープのポリシリ
コンのキャップ層を堆積する。そして、珪化タングステ
ンの層がポリシリコンキャップ層の上に形成されるが、
ここでは、WF6等のタングステンのガス状ソースと、
珪素ソースとしてジクロロシランを用い、タングステン
リッチでない珪化タングステンを形成する。構造体をア
ニールしてノンドープの層の下にあるドープポリシリコ
ン層のドーパントをノンドープのポリシリコン層へ移動
させてノンドープのポリシリコンキャップ層をドープし
てもよい。アニールは、集積回路構造体の処理をその後
行う工程の一部としてインシチュウ(in situ )に遂行さ
れることが好ましい。
ンリッチではないポリシリコン/珪化タングステン(W
SiX )のコンポジット及びこれを製造する方法。 【解決手段】 半導体基板上の集積回路構造体上にポリ
シリコンのドープ層と、この上にノンドープのポリシリ
コンのキャップ層を堆積する。そして、珪化タングステ
ンの層がポリシリコンキャップ層の上に形成されるが、
ここでは、WF6等のタングステンのガス状ソースと、
珪素ソースとしてジクロロシランを用い、タングステン
リッチでない珪化タングステンを形成する。構造体をア
ニールしてノンドープの層の下にあるドープポリシリコ
ン層のドーパントをノンドープのポリシリコン層へ移動
させてノンドープのポリシリコンキャップ層をドープし
てもよい。アニールは、集積回路構造体の処理をその後
行う工程の一部としてインシチュウ(in situ )に遂行さ
れることが好ましい。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路構造体の
分野に関する。特に、本発明は、集積回路構造体の上に
形成される改良されたポリシリコン/珪化タングステン
のタングステン層コンポジット(複合体)及びその製造
方法に関する。
分野に関する。特に、本発明は、集積回路構造体の上に
形成される改良されたポリシリコン/珪化タングステン
のタングステン層コンポジット(複合体)及びその製造
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリシリコン(polysilicon)の上に形成
された珪化タングステン(tungsten silicide)の層を用
いることは、集積回路構造体の形成の分野では周知であ
る。従来は、ポリシリコンの堆積のステップと珪化タン
グステンの堆積のステップとはそれぞれ、別のチャンバ
にて行われ、これらを行う間に、真空ではない環境下で
幾つかのステップが行われる。しかし最近では、ポリシ
リコンの堆積と珪化タングステンの堆積は、マルチ真空
チャンバ装置の中で行われており、そこでは、基板は真
空下で、ポリシリコン堆積チャンバから珪化タングステ
ンへと移動する。このような手順は、Beinglass and Ch
ang による " Electronics Engineering" 誌の1994
年3月号、108〜109頁及び112〜113頁の"
IntegratingPolysilicon and Tungsten Silicide Depos
ition "に説明されている。この論文には、一方の真空
堆積チャンバ内で半導体基板上にポリシリコン層を適切
に堆積した後、引続いて、ポリシリコン層の上に珪化タ
ングステンを堆積させる工程を、これら2つの堆積工程
の間にコーティング済みの基板を雰囲気中に暴露させず
に行うために、ポリシリコンのコーティングが済んだ基
板を中間移送チャンバを介して同じ装置の第2の真空堆
積チャンバへと移送する工程が記載されている。
された珪化タングステン(tungsten silicide)の層を用
いることは、集積回路構造体の形成の分野では周知であ
る。従来は、ポリシリコンの堆積のステップと珪化タン
グステンの堆積のステップとはそれぞれ、別のチャンバ
にて行われ、これらを行う間に、真空ではない環境下で
幾つかのステップが行われる。しかし最近では、ポリシ
リコンの堆積と珪化タングステンの堆積は、マルチ真空
チャンバ装置の中で行われており、そこでは、基板は真
空下で、ポリシリコン堆積チャンバから珪化タングステ
ンへと移動する。このような手順は、Beinglass and Ch
ang による " Electronics Engineering" 誌の1994
年3月号、108〜109頁及び112〜113頁の"
IntegratingPolysilicon and Tungsten Silicide Depos
ition "に説明されている。この論文には、一方の真空
堆積チャンバ内で半導体基板上にポリシリコン層を適切
に堆積した後、引続いて、ポリシリコン層の上に珪化タ
ングステンを堆積させる工程を、これら2つの堆積工程
の間にコーティング済みの基板を雰囲気中に暴露させず
に行うために、ポリシリコンのコーティングが済んだ基
板を中間移送チャンバを介して同じ装置の第2の真空堆
積チャンバへと移送する工程が記載されている。
【0003】上掲の論文に記載されているプロセスで
は、タングステンソースとしてWF6ガスを用い、珪素
ソースとしてシランガス(SiH4 )を用いて、珪化タ
ングステン(WSix )の層の堆積が遂行された。しか
し、堆積後の珪化タングステンにおいてステップカバレ
ージを改善したい場合や弗素含有量を低減したい場合等
の特定の用途に対しては、珪化タングステンの形成にお
けるシランの使用には、珪素ソースとしてのジクロロシ
ラン(DCS)の使用が好ましい。ここで用いる「ステ
ップカバレージの改善」とは、バイア又はコンタクト開
口内のポリシリコン層の上にある珪化タングステンの部
分が、バイア又はコンタクト開口のアスペクト比が2:
1の場合に、基板のその他の部分の上にある珪化タング
ステン層の厚さの50%を越える厚さを有することをい
う。即ち、図1に示されるように、例えば集積回路構造
体2の上に形成されたバイア4内のポリシリコン層7の
上の珪化タングステン層8の厚さ「X」が、層6の表面
上のポリシリコン層7の上の珪化タングステン層8の厚
さ「Y」の50%を越えるということである。ここで用
いる、「弗素含有量の低減」とは、弗素濃度が1018弗
素原子/cm3 であるということである。
は、タングステンソースとしてWF6ガスを用い、珪素
ソースとしてシランガス(SiH4 )を用いて、珪化タ
ングステン(WSix )の層の堆積が遂行された。しか
し、堆積後の珪化タングステンにおいてステップカバレ
ージを改善したい場合や弗素含有量を低減したい場合等
の特定の用途に対しては、珪化タングステンの形成にお
けるシランの使用には、珪素ソースとしてのジクロロシ
ラン(DCS)の使用が好ましい。ここで用いる「ステ
ップカバレージの改善」とは、バイア又はコンタクト開
口内のポリシリコン層の上にある珪化タングステンの部
分が、バイア又はコンタクト開口のアスペクト比が2:
1の場合に、基板のその他の部分の上にある珪化タング
ステン層の厚さの50%を越える厚さを有することをい
う。即ち、図1に示されるように、例えば集積回路構造
体2の上に形成されたバイア4内のポリシリコン層7の
上の珪化タングステン層8の厚さ「X」が、層6の表面
上のポリシリコン層7の上の珪化タングステン層8の厚
さ「Y」の50%を越えるということである。ここで用
いる、「弗素含有量の低減」とは、弗素濃度が1018弗
素原子/cm3 であるということである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、WSiX の堆
積の前にポリシリコン堆積面が洗浄されない場合にマル
チチャンバ真空システムでDCSを用いて珪化タングス
テンを形成すれば、別の問題が生じ、即ち、その下のド
ープポリシリコン層が、DCSが珪素ソースの場合のタ
ングステンリッチな珪化タングステン層が堆積するため
の核化層として作用するようである。ドープ層(doped l
ayer )の代りにポリシリコンのノンドープ層(undoped l
ayer )で置き換えれば、この問題は生じなくなる。ここ
で用いられている「タングステンリッチな珪化タングス
テン」は、層のタングステン対珪素の比が均一ではな
く、その下のシリコン層に隣接する部分の方が珪化タン
グステン層のタングステン対珪素の比が高くなっている
ような場合を意味し、即ち、このために応力が高くなり
得る事を意味している。典型的には、「タングステンリ
ッチな珪化タングステン」は、珪化タングステン/ポリ
シリコンの界面でのタングステン対珪素の比が>1:
2.1、即ち、珪素原子2.1原子に対してタングステ
ン1原子以上ということであり、式WSiX を有する通
常のタングステン:珪素の比が、Xが珪化タングステン
層のいたるところで約2.1〜2.9の範囲にあるとい
うことである。
積の前にポリシリコン堆積面が洗浄されない場合にマル
チチャンバ真空システムでDCSを用いて珪化タングス
テンを形成すれば、別の問題が生じ、即ち、その下のド
ープポリシリコン層が、DCSが珪素ソースの場合のタ
ングステンリッチな珪化タングステン層が堆積するため
の核化層として作用するようである。ドープ層(doped l
ayer )の代りにポリシリコンのノンドープ層(undoped l
ayer )で置き換えれば、この問題は生じなくなる。ここ
で用いられている「タングステンリッチな珪化タングス
テン」は、層のタングステン対珪素の比が均一ではな
く、その下のシリコン層に隣接する部分の方が珪化タン
グステン層のタングステン対珪素の比が高くなっている
ような場合を意味し、即ち、このために応力が高くなり
得る事を意味している。典型的には、「タングステンリ
ッチな珪化タングステン」は、珪化タングステン/ポリ
シリコンの界面でのタングステン対珪素の比が>1:
2.1、即ち、珪素原子2.1原子に対してタングステ
ン1原子以上ということであり、式WSiX を有する通
常のタングステン:珪素の比が、Xが珪化タングステン
層のいたるところで約2.1〜2.9の範囲にあるとい
うことである。
【0005】ノンドープのポリシリコン層をドープ層の
代りに集積回路構造体の上に形成し、珪化タングステン
層の堆積の後に続いて注入(インプランテーション)の
ステップを行いノンドープのポリシリコン層にドープを
行うことも可能ではあるが、この注入のステップは時に
は集積回路構造体のその他の部分と適合しないことがあ
り、また、技術的に実現可能であっても経済的ではない
ことがある。
代りに集積回路構造体の上に形成し、珪化タングステン
層の堆積の後に続いて注入(インプランテーション)の
ステップを行いノンドープのポリシリコン層にドープを
行うことも可能ではあるが、この注入のステップは時に
は集積回路構造体のその他の部分と適合しないことがあ
り、また、技術的に実現可能であっても経済的ではない
ことがある。
【0006】従って、珪素ソースとしてDCSを用い
て、堆積にDCSを使用することによって生じる従来技
術の問題を防止し、また、その後注入のステップにより
ノンドープのポリシリコン層をドープする必要を排除し
て、ポリシリコンの上に珪化タングステンを形成できる
ような、構造体及び方法を提供できれば望ましい。
て、堆積にDCSを使用することによって生じる従来技
術の問題を防止し、また、その後注入のステップにより
ノンドープのポリシリコン層をドープする必要を排除し
て、ポリシリコンの上に珪化タングステンを形成できる
ような、構造体及び方法を提供できれば望ましい。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体ウエハ
の集積回路構造体の上に形成された、改良されたポリシ
リコン/珪化タングステン(WSiX )のコンポジット
(複合体)を備え、ステップカバレージが改善されるこ
と及びWSiX のタングステン:珪素の比がタングステ
ンリッチではないことを特徴とするものであり、並びに
本発明はこれを製造する方法を備える。本発明に従い、
半導体基板上に予め形成された集積回路構造体の上にポ
リシリコンのドープ層を形成した後、このドープポリシ
リコン層の上にノンドープのポリシリコンのキャップ層
が堆積される。そして、所望の珪化タングステンの層が
ポリシリコンキャップ層の上に形成されるが、ここで
は、WF6等のタングステンのガス状ソースを用い、ま
た、珪素ソースとしてジクロロシランを用い、従来技術
の不利な特徴であったタングステンリッチな珪化タング
ステンが形成されることがなくなる。そして、珪化タン
グステン層の形成の後、構造体をアニールしてノンドー
プの層の下にあるドープポリシリコン層に存在するドー
パントをノンドープのポリシリコン層へ移動させること
により、ノンドープのポリシリコンキャップ層をドープ
してもよい。このアニールは、別にアニールのステップ
を設けて行ってもよいが、基板上に形成されるべき集積
回路構造体の処理をその後行う工程の一部としてインシ
チュウ(in situ )に遂行されることが好ましく、例え
ば、次の構造体のグラスプラナリゼーションの間に実施
されるフロー又はリフローのステップの最中に行う等で
ある。
の集積回路構造体の上に形成された、改良されたポリシ
リコン/珪化タングステン(WSiX )のコンポジット
(複合体)を備え、ステップカバレージが改善されるこ
と及びWSiX のタングステン:珪素の比がタングステ
ンリッチではないことを特徴とするものであり、並びに
本発明はこれを製造する方法を備える。本発明に従い、
半導体基板上に予め形成された集積回路構造体の上にポ
リシリコンのドープ層を形成した後、このドープポリシ
リコン層の上にノンドープのポリシリコンのキャップ層
が堆積される。そして、所望の珪化タングステンの層が
ポリシリコンキャップ層の上に形成されるが、ここで
は、WF6等のタングステンのガス状ソースを用い、ま
た、珪素ソースとしてジクロロシランを用い、従来技術
の不利な特徴であったタングステンリッチな珪化タング
ステンが形成されることがなくなる。そして、珪化タン
グステン層の形成の後、構造体をアニールしてノンドー
プの層の下にあるドープポリシリコン層に存在するドー
パントをノンドープのポリシリコン層へ移動させること
により、ノンドープのポリシリコンキャップ層をドープ
してもよい。このアニールは、別にアニールのステップ
を設けて行ってもよいが、基板上に形成されるべき集積
回路構造体の処理をその後行う工程の一部としてインシ
チュウ(in situ )に遂行されることが好ましく、例え
ば、次の構造体のグラスプラナリゼーションの間に実施
されるフロー又はリフローのステップの最中に行う等で
ある。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明は、半導体基板上の集積回
路構造体の上に形成されたポリシリコンのドープ層と、
このドープポリシリコン層の上の珪化タングステン層と
の改良されたコンポジットを備える。この珪化タングス
テン層は、珪素ソースとしてDCSを用いて形成され、
珪化タングステン層による良好なステップカバレージを
与えるものである。また、本発明は、この構造体を作成
する方法を備える。
路構造体の上に形成されたポリシリコンのドープ層と、
このドープポリシリコン層の上の珪化タングステン層と
の改良されたコンポジットを備える。この珪化タングス
テン層は、珪素ソースとしてDCSを用いて形成され、
珪化タングステン層による良好なステップカバレージを
与えるものである。また、本発明は、この構造体を作成
する方法を備える。
【0009】図2に示されるように、集積回路構造体2
の上には、ドープポリシリコン層10が形成されてい
る。集積回路構造体2は、半導体基板を備えており、こ
の半導体基板上に、アクティブ及び/又はパッシブデバ
イスのなんらかの結合体が既に形成されており、また、
この上には、ポリシリコン10が形成されて、その下の
集積回路構造体との接点及び/又はインターコネクトを
与え、そしてこれはドープされて伝導率を上昇させる。
ドープポリシリコン層10は、単一のホモジニアスなド
ープポリシリコン層を備えていてもよく、または、Bein
glass の米国特許第5,141,892号に記載されてい
るように、ドープ層とノンドープ層が交互に配置される
コンポジット又はサンドイッチ体であってもよい。しか
し、ドープ層10がこのようなコンポジットを備えてい
る場合でも、このコンポジットの最上層又は頂部層はド
ープ層を備えている必要があり、何故なら、以下に説明
する如く、ドープポリシリコン層は当然に、ノンドープ
のポリシリコン層が自身の上に形成されることになるド
ープポリシリコン層を備えているからである。ドープポ
リシリコン層10は、例えば、ドーパントガスを用いた
化学気相堆積(CVD)法による等、既知の方法によっ
て、集積回路構造体10の上に形成されてもよい。
の上には、ドープポリシリコン層10が形成されてい
る。集積回路構造体2は、半導体基板を備えており、こ
の半導体基板上に、アクティブ及び/又はパッシブデバ
イスのなんらかの結合体が既に形成されており、また、
この上には、ポリシリコン10が形成されて、その下の
集積回路構造体との接点及び/又はインターコネクトを
与え、そしてこれはドープされて伝導率を上昇させる。
ドープポリシリコン層10は、単一のホモジニアスなド
ープポリシリコン層を備えていてもよく、または、Bein
glass の米国特許第5,141,892号に記載されてい
るように、ドープ層とノンドープ層が交互に配置される
コンポジット又はサンドイッチ体であってもよい。しか
し、ドープ層10がこのようなコンポジットを備えてい
る場合でも、このコンポジットの最上層又は頂部層はド
ープ層を備えている必要があり、何故なら、以下に説明
する如く、ドープポリシリコン層は当然に、ノンドープ
のポリシリコン層が自身の上に形成されることになるド
ープポリシリコン層を備えているからである。ドープポ
リシリコン層10は、例えば、ドーパントガスを用いた
化学気相堆積(CVD)法による等、既知の方法によっ
て、集積回路構造体10の上に形成されてもよい。
【0010】図3に示されるように、本発明に従い、そ
の後、ドープシリコン層(又はコンポジット)10の上
にポリシリコンのノンドープ層20が堆積される。ノン
ドープポリシリコン層20は、ドープポリシリコン層1
0の場合と同様に、CVD等による等のいずれかの方法
によって形成されてもよい。
の後、ドープシリコン層(又はコンポジット)10の上
にポリシリコンのノンドープ層20が堆積される。ノン
ドープポリシリコン層20は、ドープポリシリコン層1
0の場合と同様に、CVD等による等のいずれかの方法
によって形成されてもよい。
【0011】ノンドープポリシリコン層20の堆積に用
いられる温度は通常約530℃〜約700℃の範囲内に
あるので、ノンドープポリシリコン層20の形成中にド
ーパントがこの下のドープポリシリコン層からノンドー
プポリシリコン層20の中へと移動することを防止する
ため、ノンドープポリシリコン層20は、少なくとも約
100オングストローム、好ましくは少なくとも約30
0オングストロームの最低厚さを有しているべきであ
る。しかし、この最低厚さは、下にあるドープポリシリ
コン層10内のドーパントの濃度によって変化するだろ
う。例えば、下にあるドープポリシリコン層10がN+
ドーパントを約5x1020atoms/cm3の濃度で有してい
る場合は、ノンドープポリシリコン層20の厚さは少な
くとも約300オングストロームとするべきである。
いられる温度は通常約530℃〜約700℃の範囲内に
あるので、ノンドープポリシリコン層20の形成中にド
ーパントがこの下のドープポリシリコン層からノンドー
プポリシリコン層20の中へと移動することを防止する
ため、ノンドープポリシリコン層20は、少なくとも約
100オングストローム、好ましくは少なくとも約30
0オングストロームの最低厚さを有しているべきであ
る。しかし、この最低厚さは、下にあるドープポリシリ
コン層10内のドーパントの濃度によって変化するだろ
う。例えば、下にあるドープポリシリコン層10がN+
ドーパントを約5x1020atoms/cm3の濃度で有してい
る場合は、ノンドープポリシリコン層20の厚さは少な
くとも約300オングストロームとするべきである。
【0012】ノンドープポリシリコン層20の最大厚さ
に関しては、その後のアニール工程中にドープ層10か
らドーパントがノンドープ層20へと充分な量拡散する
ことが困難になるような厚さを越えるべきではないとい
う点を除いて、さほど重要な考慮すべき点はない。しか
し、通常は、これらのポリシリコン層はできるだけ薄く
形成した方が望ましいので、おそらく、ノンドープポリ
シリコン層20の最大厚さは、その後の下のドープポリ
シリコン層10からの拡散ドーピングが不可能となるよ
うな厚さを越えることはないであろう。いずれにせよ、
ノンドープポリシリコン層20の厚さを1500オング
ストローム以下、好ましくは1000オングストローム
以下に維持することにより、前記の問題は防止されるだ
ろう。
に関しては、その後のアニール工程中にドープ層10か
らドーパントがノンドープ層20へと充分な量拡散する
ことが困難になるような厚さを越えるべきではないとい
う点を除いて、さほど重要な考慮すべき点はない。しか
し、通常は、これらのポリシリコン層はできるだけ薄く
形成した方が望ましいので、おそらく、ノンドープポリ
シリコン層20の最大厚さは、その後の下のドープポリ
シリコン層10からの拡散ドーピングが不可能となるよ
うな厚さを越えることはないであろう。いずれにせよ、
ノンドープポリシリコン層20の厚さを1500オング
ストローム以下、好ましくは1000オングストローム
以下に維持することにより、前記の問題は防止されるだ
ろう。
【0013】ドープポリシリコン層10の上にノンドー
プポリシリコン層20を形成した後、コーティングが済
んだ集積回路構造体2をポリシリコン堆積チャンバない
しステーションから取り出して、ポリシリコンのコーテ
ィングが済んだ構造体2に真空を維持しながら、即ちポ
リシリコン層20表面を酸化性媒体に暴露することな
く、同じ真空システムの中の別の堆積チャンバや別のス
テーションへ移送してもよい。
プポリシリコン層20を形成した後、コーティングが済
んだ集積回路構造体2をポリシリコン堆積チャンバない
しステーションから取り出して、ポリシリコンのコーテ
ィングが済んだ構造体2に真空を維持しながら、即ちポ
リシリコン層20表面を酸化性媒体に暴露することな
く、同じ真空システムの中の別の堆積チャンバや別のス
テーションへ移送してもよい。
【0014】図4に示されるように、珪化タングステン
堆積チャンバの中に、WF6 等のタングステン含有ガス
とジクロロシラン(DCS)との混合物を流すことによ
り、ノンドープポリシリコン層20の上に、珪化タング
ステン(WSiX )の層30が堆積される。珪化タング
ステン層30は、従来からの珪化タングステンCVD処
理の条件によって形成されるが、ここでは、ポリシリコ
ン層の上に形成された珪化タングステン層のステップカ
バレージを向上するために従来からの珪素のシランソー
スの代りにDCSを用いる点が従来とは異なっている。
例えば、温度が約500℃〜約600℃、圧力が約50
0ミリトール〜約2トールの範囲で、約100〜200
standard cubic centimeters per minute(sccm)
のDCSと約5〜15sccmのWF6 との混合ガス
を、アルゴン等のキャリアガスと共に、一定の容量例え
ば約3〜12リットルの容量をもつような真空チャンバ
の中へ流入させて、下のノンドープポリシリコン層20
の上に所望のWSiX 層を形成してもよい。
堆積チャンバの中に、WF6 等のタングステン含有ガス
とジクロロシラン(DCS)との混合物を流すことによ
り、ノンドープポリシリコン層20の上に、珪化タング
ステン(WSiX )の層30が堆積される。珪化タング
ステン層30は、従来からの珪化タングステンCVD処
理の条件によって形成されるが、ここでは、ポリシリコ
ン層の上に形成された珪化タングステン層のステップカ
バレージを向上するために従来からの珪素のシランソー
スの代りにDCSを用いる点が従来とは異なっている。
例えば、温度が約500℃〜約600℃、圧力が約50
0ミリトール〜約2トールの範囲で、約100〜200
standard cubic centimeters per minute(sccm)
のDCSと約5〜15sccmのWF6 との混合ガス
を、アルゴン等のキャリアガスと共に、一定の容量例え
ば約3〜12リットルの容量をもつような真空チャンバ
の中へ流入させて、下のノンドープポリシリコン層20
の上に所望のWSiX 層を形成してもよい。
【0015】下にあるポリシリコン層20がドープされ
ていないため、以前には(下にあるポリシリコン層がド
ープされている場合に)見られていたタングステンリッ
チな珪化タングステンの堆積が生じなくなり、代って、
タングステンと珪素の化学量論比が式WSiX において
X=2.1〜X=2.9の範囲となるような珪化タング
ステンが堆積される。
ていないため、以前には(下にあるポリシリコン層がド
ープされている場合に)見られていたタングステンリッ
チな珪化タングステンの堆積が生じなくなり、代って、
タングステンと珪素の化学量論比が式WSiX において
X=2.1〜X=2.9の範囲となるような珪化タング
ステンが堆積される。
【0016】タングステンリッチではない珪化タングス
テン層30が形成された後、次に行われる工程で少なく
とも約750℃を越える熱に約30分間以上構造体を暴
露する間に、下にあるドープポリシリコン層10からド
ーパントが拡散してノンドープポリシリコン層がドープ
される。例えば、これは、次に堆積されたプラナリゼー
ショングラスを続いて加熱している間に生じさせてもよ
く、また、下にあるソース/ドレイン領域をアニールす
る間に生じさせてもよい。
テン層30が形成された後、次に行われる工程で少なく
とも約750℃を越える熱に約30分間以上構造体を暴
露する間に、下にあるドープポリシリコン層10からド
ーパントが拡散してノンドープポリシリコン層がドープ
される。例えば、これは、次に堆積されたプラナリゼー
ショングラスを続いて加熱している間に生じさせてもよ
く、また、下にあるソース/ドレイン領域をアニールす
る間に生じさせてもよい。
【0017】いずれにせよ、このようなアニールが行わ
れて下のドープポリシリコン層10からのドーパントの
拡散が生じた後、ノンドープポリシリコン層20は、ポ
リシリコン層10と一体化して、図5に示されるよう
に、単一の(ホモジニアスな)ドープポリシリコン層5
0が珪化タングステン層30の下に形成される。従っ
て、図5に示される最終構造は、珪化タングステンの形
成にシランが用いられた場合と同じ材料(即ち、ドープ
ポリシリコンの上にWSiX が形成されている)を有し
ているが、弗素はほとんど含まれず、また、DCSを珪
素ソースとして用いることでステップカバレージが向上
しており、また、ドープポリシリコン層の上の珪化タン
グステンの形成においてDCSを用いた場合の以前の特
徴であった従来技術におけるタングステンリッチな珪化
タングステン層は形成されない。
れて下のドープポリシリコン層10からのドーパントの
拡散が生じた後、ノンドープポリシリコン層20は、ポ
リシリコン層10と一体化して、図5に示されるよう
に、単一の(ホモジニアスな)ドープポリシリコン層5
0が珪化タングステン層30の下に形成される。従っ
て、図5に示される最終構造は、珪化タングステンの形
成にシランが用いられた場合と同じ材料(即ち、ドープ
ポリシリコンの上にWSiX が形成されている)を有し
ているが、弗素はほとんど含まれず、また、DCSを珪
素ソースとして用いることでステップカバレージが向上
しており、また、ドープポリシリコン層の上の珪化タン
グステンの形成においてDCSを用いた場合の以前の特
徴であった従来技術におけるタングステンリッチな珪化
タングステン層は形成されない。
【0018】
【実施例】本発明について、以下に更に例示する。半導
体ウエハ上に形成された集積回路構造体の上に予め堆積
されたリンドープポリシリコン層の上に、CVDにより
300オングストロームのノンドープポリシリコン層が
形成された。ノンドープポリシリコン層の形成に続い
て、ポリシリコン堆積チャンバから構造体を取り出し
て、真空の下、珪化タングステン堆積チャンバへと移送
した。そして、チャンバの圧力を1000ミリトール、
ウエハを約550℃の温度に保ちつつ、WF6 ガス3.
5sccmとジクロロシラン175sccmを真空チャ
ンバへと流すことにより、ノンドープポリシリコン層の
上に1500オングストロームの珪化タングステン層が
堆積された。約3.5分後、ガスの流れを遮断して、チ
ャンバからコーティングの済んだウエハを取り出した。
比較例として、ドープシリコン層を同様に備えるがこの
上にはノンドープポリシリコン層は形成されていない第
2のウエハに対して、同一の珪化タングステンの堆積が
行われ、即ち両方の場合において珪素ソースとしてDC
Sを用いて堆積が行われた。
体ウエハ上に形成された集積回路構造体の上に予め堆積
されたリンドープポリシリコン層の上に、CVDにより
300オングストロームのノンドープポリシリコン層が
形成された。ノンドープポリシリコン層の形成に続い
て、ポリシリコン堆積チャンバから構造体を取り出し
て、真空の下、珪化タングステン堆積チャンバへと移送
した。そして、チャンバの圧力を1000ミリトール、
ウエハを約550℃の温度に保ちつつ、WF6 ガス3.
5sccmとジクロロシラン175sccmを真空チャ
ンバへと流すことにより、ノンドープポリシリコン層の
上に1500オングストロームの珪化タングステン層が
堆積された。約3.5分後、ガスの流れを遮断して、チ
ャンバからコーティングの済んだウエハを取り出した。
比較例として、ドープシリコン層を同様に備えるがこの
上にはノンドープポリシリコン層は形成されていない第
2のウエハに対して、同一の珪化タングステンの堆積が
行われ、即ち両方の場合において珪素ソースとしてDC
Sを用いて堆積が行われた。
【0019】そして、ラザフォードバックスキャッタリ
ング法(Rutherford Backscattering)(RBS)によ
り、それぞれのウエハ上に堆積された珪化タングステン
層を評価して、珪化タングステン層のタングステン対珪
素の比を求めた。本発明に従ってノンドープのポリシリ
コンキャップ層の上に形成された珪化タングステン層を
有するウエハは、表1及び図6のグラフに示されるよう
に、珪化タングステン/ポリシリコンの界面においてタ
ングステン対珪素の比が1:2.3であることが判明し
た。対称的に、ドープポリシリコン層の上に目的の珪化
タングステン層を堆積した比較例のウエハは、表2及び
図7のグラフに示されるように、タングステン対珪素の
比が1:1.1であることが判明した。
ング法(Rutherford Backscattering)(RBS)によ
り、それぞれのウエハ上に堆積された珪化タングステン
層を評価して、珪化タングステン層のタングステン対珪
素の比を求めた。本発明に従ってノンドープのポリシリ
コンキャップ層の上に形成された珪化タングステン層を
有するウエハは、表1及び図6のグラフに示されるよう
に、珪化タングステン/ポリシリコンの界面においてタ
ングステン対珪素の比が1:2.3であることが判明し
た。対称的に、ドープポリシリコン層の上に目的の珪化
タングステン層を堆積した比較例のウエハは、表2及び
図7のグラフに示されるように、タングステン対珪素の
比が1:1.1であることが判明した。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】両方の場合で、ステップカバレージは類似
しており、即ち、DCSで形成された珪化タングステン
の特徴である改善されたステップカバレージを備えてい
た。両者の珪化タングステン膜の弗素含有量は、2次イ
オン質量分析装置(SIMS)によって測定されたが、
低く、即ち、DCSで形成された珪化タングステンの特
徴である低減された弗素含有量を備えている。
しており、即ち、DCSで形成された珪化タングステン
の特徴である改善されたステップカバレージを備えてい
た。両者の珪化タングステン膜の弗素含有量は、2次イ
オン質量分析装置(SIMS)によって測定されたが、
低く、即ち、DCSで形成された珪化タングステンの特
徴である低減された弗素含有量を備えている。
【0023】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
半導体ウエハ上の集積回路構造体の上に形成された、ポ
リシリコン/珪化タングステン(WSiX )の改良され
たコンポジットを提供し、また、ステップカバレージが
改善されること及びWSiX のタングステン:珪素の比
がタングステンリッチではないことを特徴とするもので
あり、並びに本発明はこれを製造する方法を備える。こ
こでは、下にあるドープポリシリコン層の上の珪化タン
グステン層は、珪素ソースとしてシランを用いて形成し
た珪化タングステン層のタングステン:珪素の比を有し
つつも、珪素ソースとしてジクロロシランを用い形成さ
れた珪化タングステン層の特徴である、低弗素含有量並
びに良好なポリシリコン層上のステップカバレージを有
している。
半導体ウエハ上の集積回路構造体の上に形成された、ポ
リシリコン/珪化タングステン(WSiX )の改良され
たコンポジットを提供し、また、ステップカバレージが
改善されること及びWSiX のタングステン:珪素の比
がタングステンリッチではないことを特徴とするもので
あり、並びに本発明はこれを製造する方法を備える。こ
こでは、下にあるドープポリシリコン層の上の珪化タン
グステン層は、珪素ソースとしてシランを用いて形成し
た珪化タングステン層のタングステン:珪素の比を有し
つつも、珪素ソースとしてジクロロシランを用い形成さ
れた珪化タングステン層の特徴である、低弗素含有量並
びに良好なポリシリコン層上のステップカバレージを有
している。
【図1】バイア又はコンタクト開口を有する集積回路構
造体の部分的な断面図であり、集積回路構造体及びこの
バイアの上には珪化タングステンの層があり、バイアの
上に形成された珪化タングステンの厚さと集積回路構造
体のその他の部分の厚さとを比較するための図である。
造体の部分的な断面図であり、集積回路構造体及びこの
バイアの上には珪化タングステンの層があり、バイアの
上に形成された珪化タングステンの厚さと集積回路構造
体のその他の部分の厚さとを比較するための図である。
【図2】ポリシリコンのドープ層を有する集積回路構造
体の部分的な断面図である。
体の部分的な断面図である。
【図3】図2の構造体のポリシリコンのドープ層の上に
更にノンドープのキャップ層を有する集積回路構造体の
部分的な断面図である。
更にノンドープのキャップ層を有する集積回路構造体の
部分的な断面図である。
【図4】図2の構造体のノンドープのポリシリコン層の
上に更に珪化タングステン層を有する集積回路構造体の
部分的な断面図である。
上に更に珪化タングステン層を有する集積回路構造体の
部分的な断面図である。
【図5】ポリシリコン層のドーパントがノンドープのポ
リシリコン層へ拡散し、これら2つの層が、例示される
ような単一のホモジニアスなドープポリシリコン層とな
るようなアニール温度を、図4の構造体が受けた後の構
造体の部分的な断面図である。
リシリコン層へ拡散し、これら2つの層が、例示される
ような単一のホモジニアスなドープポリシリコン層とな
るようなアニール温度を、図4の構造体が受けた後の構
造体の部分的な断面図である。
【図6】本発明に従って形成された珪化タングステン層
の深さに対する、タングステンと珪化物のそれぞれの濃
度を表すRBSプロットのグラフである。
の深さに対する、タングステンと珪化物のそれぞれの濃
度を表すRBSプロットのグラフである。
【図7】従来技術に従ってドープポリシリコン層の上に
形成された珪化タングステン層の深さに対する、タング
ステンと珪化物のそれぞれの濃度を表すRBSプロット
のグラフである。
形成された珪化タングステン層の深さに対する、タング
ステンと珪化物のそれぞれの濃度を表すRBSプロット
のグラフである。
【図8】本発明のプロセスを例示するフローシートであ
る。
る。
2…集積回路構造体、7…ポリシリコン層、8…珪化タ
ングステン層、10…ドープポリシリコン層、20…ノ
ンドープポリシリコン層、30…珪化タングステン層。
ングステン層、10…ドープポリシリコン層、20…ノ
ンドープポリシリコン層、30…珪化タングステン層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラマヌジャプラム エー. スリニバス アメリカ合衆国, カリフォルニア州 95120, サン ノゼ, マウント ホー リー ドライヴ 6609
Claims (26)
- 【請求項1】 集積回路構造体であって、 a)ドープされているドープ表面部分を少なくとも有す
る第1のポリシリコン層と、 b)前記第1のポリシリコン層の前記ドープ表面の上に
形成された、ノンドープの第2のポリシリコン層と c)タングステン含有ガスとジクロロシランとの反応に
より、前記ノンドープの第2のポリシリコン層の上に形
成された珪化タングステン層とを備える集積回路構造
体。 - 【請求項2】 下にある前記第1のポリシリコン層の前
記ドープ表面からドーパントが前記ノンドープの第2の
ポリシリコン層へ拡散して前記の反応によって前記ノン
ドープの第2のポリシリコン層の上に前記珪化タングス
テンを形成するステップを妨げること、を防止するに充
分な最低厚さを、前記ノンドープの第2のポリシリコン
層が有する請求項1に記載の集積回路構造体。 - 【請求項3】 前記ノンドープの第2のポリシリコン層
が、少なくとも約100オングストロームの最低厚さを
有する請求項1に記載の集積回路構造体。 - 【請求項4】 前記ノンドープの第2のポリシリコン層
が、少なくとも約300オングストロームの最低厚さを
有する請求項3に記載の集積回路構造体。 - 【請求項5】 後に少なくとも約750℃の高温に少な
くとも約30分間暴露されたときに、下にある前記第1
のポリシリコン層の前記ドープ表面からの拡散によって
前記ノンドープの第2のポリシリコン層がドープされる
ことが防止されるには不足する最大厚さを、前記ノンド
ープの第2のポリシリコン層が有する請求項1に記載の
集積回路構造体。 - 【請求項6】 前記ノンドープの第2のポリシリコン
が、約1500オングストローム以下の最大厚さを有す
る請求項3に記載の集積回路構造体。 - 【請求項7】 前記ノンドープの第2のポリシリコン
が、約1000オングストローム以下の最大厚さを有す
る請求項6に記載の集積回路構造体。 - 【請求項8】 前記珪化タングステン層が、該珪化タン
グステン層のいたるところで均一な、タングステン対珪
素の比を有する請求項1に記載の集積回路構造体。 - 【請求項9】 前記珪化タングステン層が、約1:2.
1〜約1:2.9の範囲のタングステン対珪素の比を有
する請求項1に記載の集積回路構造体。 - 【請求項10】 前記第1のポリシリコン層の前記ドー
プ面に在るドーパントが前記ノンドープの第2のポリシ
リコン層へと拡散するに充分な温度に、前記構造体がさ
らされる請求項1に記載の集積回路構造体。 - 【請求項11】 集積回路構造体であって、 a)ドープされている第1のポリシリコン層と、 b)前記ドープの第1のポリシリコン層の上に予め形成
された、後にドープされることになるノンドープの第2
のポリシリコン層の上に、タングステン含有ガスとジク
ロロシランとの反応により予め形成された、珪化タング
ステン層と、を備え、前記珪化タングステン層が、該珪
化タングステン層のいたるところで均一な、タングステ
ン対珪素の比を有することを特徴とする、集積回路構造
体。 - 【請求項12】 集積回路構造体であって、 a)ドープされている第1のポリシリコン層と、 b)前記ドープの第1のポリシリコン層の上に予め形成
された、後にドープされることになるノンドープの第2
のポリシリコン層の上に、タングステン含有ガスとジク
ロロシランとの反応により予め形成された、珪化タング
ステン層と、を備え、前記珪化タングステン層が、約
1:2.1〜約1:2.9の範囲のタングステン対珪素
の比を有すること並びに下にある平らではない地形の上
に改善されたステップカバレージを有することを特徴と
する、集積回路構造体。 - 【請求項13】 集積回路構造体であって、 a)ドープされているドープ表面部分を少なくとも有す
る第1のポリシリコン層と、 b)前記第1のポリシリコン層の前記ドープ表面の上に
形成された、ノンドープの第2のポリシリコン層と c)タングステン含有ガスとジクロロシランとの反応に
より、前記ノンドープの第2のポリシリコン層の上に形
成された、式WSiX を有しXは約2.1〜約2.9の
範囲の中にある珪化タングステン層とを備え、前記珪化
タングステン層が、珪素ソースとしてシランを用いて形
成された珪化タングステンに比べて改善されたステップ
カバレージを、下にある平らではない地形の上に有する
ことを特徴とする、集積回路構造体。 - 【請求項14】 ポリシリコン層の上に形成された珪化
タングステンを備える半導体基板上で集積回路構造体を
製造する方法であって、 a)ドープされているドープ表面部分を少なくとも有す
る第1のポリシリコン層を、前記半導体基板の上に形成
するステップと、 b)前記第1のポリシリコン層の前記ドープ表面の上に
ノンドープの第2のポリシリコン層を形成するステップ
と、 c)タングステン含有ガスとジクロロシランとの反応に
より、前記ノンドープの第2のポリシリコン層の上に珪
化タングステン層を形成するステップとを有する方法。 - 【請求項15】 前記ノンドープの第2のポリシリコン
層を形成する前記ステップb)が更に、下にある前記第
1のポリシリコン層の前記ドープ表面からドーパントが
前記ノンドープの第2のポリシリコン層へ拡散して前記
ノンドープの第2のポリシリコン層の上に前記珪化タン
グステンを形成する前記ステップc)を妨げること、を
防止するに充分な厚さの前記ノンドープのポリシリコン
層を形成する工程を有する請求項14に記載の方法。 - 【請求項16】 前記ノンドープの第2のポリシリコン
層を形成する前記ステップb)が更に、前記第1のポリ
シリコン層の前記ドープ表面の上に、前記ノンドープの
ポリシリコンを少なくとも約100オングストローム形
成する請求項14に記載の方法。 - 【請求項17】 前記ノンドープの第2のポリシリコン
層を形成する前記ステップb)が更に、前記第1のポリ
シリコン層の前記ドープ表面の上に、前記ノンドープの
ポリシリコンを少なくとも約300オングストローム形
成する請求項16に記載の方法。 - 【請求項18】 前記ノンドープの第2のポリシリコン
層を形成する前記ステップb)が更に、後に少なくとも
約750℃の高温に少なくとも約30分間暴露されたと
きに、下にある前記第1のポリシリコン層の前記ドープ
表面からの拡散によって前記ノンドープの第2のポリシ
リコン層がドープされることが防止されるには不足する
厚さの前記ノンドープの第2の層を形成する工程を有す
る請求項14に記載の方法。 - 【請求項19】 前記ノンドープの第2のポリシリコン
層を形成する前記ステップb)が更に、前記第1のポリ
シリコン層の前記ドープ表面の上に約1500オングス
トローム以下の前記ノンドープポリシリコンを形成する
工程を有する請求項16に記載の方法。 - 【請求項20】 前記ノンドープの第2のポリシリコン
層を形成する前記ステップb)が更に、前記第1のポリ
シリコン層の前記ドープ表面の上に約1000オングス
トローム以下の前記ノンドープポリシリコンを形成する
工程を有する請求項19に記載の方法。 - 【請求項21】 前記珪化タングステン層を形成する前
記ステップc)が更に、該珪化タングステン層のいたる
ところで均一な、タングステン対珪素の比を有する珪化
タングステン層を形成する工程を有する請求項14に記
載の方法。 - 【請求項22】 前記珪化タングステン層を形成する前
記ステップc)が更に、約1:2.1〜約1:2.9の
範囲のタングステン対珪素の比を有する珪化タングステ
ンを形成する工程を有する請求項14に記載の方法。 - 【請求項23】 前記方法が更に、続いて、前記第1の
ポリシリコン層の前記ドープ面に在るドーパントが前記
ノンドープの第2のポリシリコン層へと拡散するに充分
な温度に、前記構造体をさらすステップ、を有する請求
項14に記載の方法。 - 【請求項24】 珪化タングステン層のいたるところで
均一な、タングステン対珪素の比を有すること並びに下
にある平らではない地形の上に改善されたステップカバ
レージを有することを特徴とする珪化タングステンを備
える半導体基板上の集積回路構造体を製造する方法であ
って、 a)ドープされているドープ表面部分を少なくとも有す
る第1のポリシリコン層を、前記半導体基板の上に形成
するステップと、 b)前記第1のポリシリコン層の前記ドープ表面の上に
ノンドープの第2のポリシリコン層を形成するステップ
と、 c)タングステン含有ガスとジクロロシランとの反応に
より、前記ノンドープの第2のポリシリコン層の上に珪
化タングステン層を形成するステップと、 d)続いて、前記第1のポリシリコン層の前記ドープ面
に在るドーパントが前記ノンドープの第2のポリシリコ
ン層へと拡散するに充分な温度に、前記構造体をさらす
ステップとを有する方法。 - 【請求項25】 約1:2.1〜約1:2.9のタング
ステン対珪素の比を有すること並びに下にある平らでは
ない地形の上に改善されたステップカバレージを有する
ことを特徴とする珪化タングステンを備える半導体基板
上の集積回路構造体を製造する方法であって、 a)ドープされているドープ表面部分を少なくとも有す
る第1のポリシリコン層を、前記半導体基板の上に形成
するステップと、 b)前記第1のポリシリコン層の前記ドープ表面の上に
ノンドープの第2のポリシリコン層を形成するステップ
と、 c)タングステン含有ガスとジクロロシランとの反応に
より、前記ノンドープの第2のポリシリコン層の上に珪
化タングステン層を形成するステップと、 d)続いて、前記第1のポリシリコン層の前記ドープ面
に在るドーパントが前記ノンドープの第2のポリシリコ
ン層へと拡散するに充分な温度に、前記構造体をさらす
ステップとを有する方法。 - 【請求項26】 前記ノンドープの第2のポリシリコン
層を形成する前記ステップb)が更に、 i)少なくとも約100オングストロームで、且つ、下
にある前記第1のポリシリコン層の前記ドープ表面から
ドーパントが前記ノンドープの第2のポリシリコン層へ
拡散して前記の反応によって前記ノンドープの第2のポ
リシリコン層の上に前記珪化タングステンを形成するス
テップを妨げることを防止するに充分な、最低厚さと、 ii)約1500オングストローム以下であり、且つ、
下にある前記第1のポリシリコン層の前記ドープ表面か
らの拡散によって前記ノンドープの第2のポリシリコン
層がドープされることが防止されるには不足する、最大
厚さとを有するノンドープのポリシリコン層を、前記第
1のポリシリコン層の前記ドープ表面の上に形成する工
程を有する請求項25に記載の方法。
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