JPS6096763A - プラズマ強化化学蒸着によるケイ化チタンを含む低抵抗率膜の製造方法 - Google Patents
プラズマ強化化学蒸着によるケイ化チタンを含む低抵抗率膜の製造方法Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L21/28061—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor the final conductor layer next to the insulator being silicon, e.g. polysilicon, with or without impurities the conductor comprising at least another non-silicon conductive layer the conductor comprising a metal or metal silicide formed by deposition, e.g. sputter deposition, i.e. without a silicidation reaction
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は金属ケイ化物層の蒸着に関し、さらに詳しくは
プラズマ強化化学蒸着を使用するケイ化チタン層の低温
蒸着に関する。
プラズマ強化化学蒸着を使用するケイ化チタン層の低温
蒸着に関する。
過去においては、集積回路装置は電界効果ｌ・ランジス
タ用および種々の成分間の電気的相互接続用の自動調心
ゲートとしてポリケイ素層を広く利用してきた。慣例上
は、蒸着した多結晶ケイ素を通常のドナーまたはアクセ
プタ元素でドープし、その抵抗率を１ミリオーム−Ｃ１
ｎ範囲に減少しできた。パターンおよび妥当なステップ
カバレージを可能にするためには膜１７さは最高約０．
５ミクロンに限定されるから、約２０オーム／平方以下
のシート抵抗を得ることば困難である。このような値は
抵抗降下が高すぎるようになるから、複雑な高性能集積
回路には高すぎる。その結果として、１０〜１００マイ
クロオーム−ｃｍのｔｉ囲の体４ｒｊ １１．！；抗率
を有する耐火金属ケイ化物の研究に多くの努力がはられ
れてきた。上記の値は１オーム／平方の範囲のシート抵
抗を可能にし、集積回路用途に対し著しい性能の増強を
可能にする。
タ用および種々の成分間の電気的相互接続用の自動調心
ゲートとしてポリケイ素層を広く利用してきた。慣例上
は、蒸着した多結晶ケイ素を通常のドナーまたはアクセ
プタ元素でドープし、その抵抗率を１ミリオーム−Ｃ１
ｎ範囲に減少しできた。パターンおよび妥当なステップ
カバレージを可能にするためには膜１７さは最高約０．
５ミクロンに限定されるから、約２０オーム／平方以下
のシート抵抗を得ることば困難である。このような値は
抵抗降下が高すぎるようになるから、複雑な高性能集積
回路には高すぎる。その結果として、１０〜１００マイ
クロオーム−ｃｍのｔｉ囲の体４ｒｊ １１．！；抗率
を有する耐火金属ケイ化物の研究に多くの努力がはられ
れてきた。上記の値は１オーム／平方の範囲のシート抵
抗を可能にし、集積回路用途に対し著しい性能の増強を
可能にする。
チタン、タンタル、タングステン、モリブデンのケイ化
物が多くの技術により製造され、低い抵抗率を示してき
たが、抵抗率および厚さの両者の再現性が劣っており、
膜はパターンするには硬く、層は熱行程下はがれる傾向
を有していた。ケイ素と耐火金属を真空共蒸着し、つい
で上記混合物を反応させて金属ケイ化物を形成すること
は既知である。とりわけ、高温をふつう必要とする。こ
れは浅い接合装置における接合移動の点から望ましくな
い。同様に、ケイ素と適当な耐火金属とからなるガス状
反応動程から耐火金属ケイ化物を蒸着することは既知で
ある。また、反応させるには高温を必要とし得、ガス状
種は典型的には異なる温度で分解するから、多数の加工
部材上に均一な蒸着を得ることは極度に困難である。さ
らに、プラズマ強化化学蒸着系を使い種々の型の基質上
にチタンのような金属を蒸着することが知られているが
、たとえば１９８２年のシン・ソリッド・フィルムズ（
８＠）ジャーナルの３３９〜３４３頁のラダーらの論文
「冷プラズマ技術を使う銅基質上へのチタン蒸着」にお
いて、チタンの蒸着層は著しく純粋ではな（（銅および
塩素のｌη染物）、多孔質であったことを明らかにして
いる。この公表資料においては、ケイ化チタン層を蒸着
することの必要なことまたは望ましいことば明らかにさ
れておらず、またこうして蒸着したケイ化チタンのよう
なチタン合金層を６００℃程度の低温でアニールでき、
また実質上非多孔質で比較的高純度で高容量生産におい
て一層容易に再現性であることは明らかにされていない
か提案されていない。
物が多くの技術により製造され、低い抵抗率を示してき
たが、抵抗率および厚さの両者の再現性が劣っており、
膜はパターンするには硬く、層は熱行程下はがれる傾向
を有していた。ケイ素と耐火金属を真空共蒸着し、つい
で上記混合物を反応させて金属ケイ化物を形成すること
は既知である。とりわけ、高温をふつう必要とする。こ
れは浅い接合装置における接合移動の点から望ましくな
い。同様に、ケイ素と適当な耐火金属とからなるガス状
反応動程から耐火金属ケイ化物を蒸着することは既知で
ある。また、反応させるには高温を必要とし得、ガス状
種は典型的には異なる温度で分解するから、多数の加工
部材上に均一な蒸着を得ることは極度に困難である。さ
らに、プラズマ強化化学蒸着系を使い種々の型の基質上
にチタンのような金属を蒸着することが知られているが
、たとえば１９８２年のシン・ソリッド・フィルムズ（
８＠）ジャーナルの３３９〜３４３頁のラダーらの論文
「冷プラズマ技術を使う銅基質上へのチタン蒸着」にお
いて、チタンの蒸着層は著しく純粋ではな（（銅および
塩素のｌη染物）、多孔質であったことを明らかにして
いる。この公表資料においては、ケイ化チタン層を蒸着
することの必要なことまたは望ましいことば明らかにさ
れておらず、またこうして蒸着したケイ化チタンのよう
なチタン合金層を６００℃程度の低温でアニールでき、
また実質上非多孔質で比較的高純度で高容量生産におい
て一層容易に再現性であることは明らかにされていない
か提案されていない。
そこで、低抵抗率、高純度、比較的低多孔度、良好な再
現性と均一性を有し、マイクロ電子応用に使うのに適し
た耐火金属ケイ化物の低温蒸着およびアニーリングの経
済的方法を提供する必要性が存在している。
現性と均一性を有し、マイクロ電子応用に使うのに適し
た耐火金属ケイ化物の低温蒸着およびアニーリングの経
済的方法を提供する必要性が存在している。
本発明の１具体化に従えば、本発明の目的は耐火金属ケ
イ化物からなる低抵抗率膜の化学蒸着法を提供するにあ
る。
イ化物からなる低抵抗率膜の化学蒸着法を提供するにあ
る。
本発明の別の目的はケイ化チタンの化学蒸着法を提供す
るにある。
るにある。
本発明の別の目的は比較的低温でケイ化チタンの化学蒸
着法を提供するにある。
着法を提供するにある。
本発明のなお別の目的は低シート抵抗率の再現性あるケ
イ化チタン層の化学蒸着法を提供するにある。
イ化チタン層の化学蒸着法を提供するにある。
本発明のなお別の目的はマイクロ電子応用に適したケイ
化チタンからなる低抵抗率導電膜を与える方法を提供す
るにある。
化チタンからなる低抵抗率導電膜を与える方法を提供す
るにある。
本発明の１具体化に従えば、耐火金属ケイ化物からなる
低抵抗率膜のプラズマ強化化学蒸着法が明らかにされる
。
低抵抗率膜のプラズマ強化化学蒸着法が明らかにされる
。
本発明の別の具体化に従えば、ケイ化チタンからなる低
抵抗率膜のプラズマ強化化学蒸着法が明らかにされる。
抵抗率膜のプラズマ強化化学蒸着法が明らかにされる。
本発明の別の具体化に従えば、マイクロ電子製作に使う
ための低抵抗率の接着性の細か（パターンされた導電層
を与えるため、ケイ素およびケイ化チタン膜からなる複
合膜のプラズマ強化化学蒸着法が提供される。
ための低抵抗率の接着性の細か（パターンされた導電層
を与えるため、ケイ素およびケイ化チタン膜からなる複
合膜のプラズマ強化化学蒸着法が提供される。
本発明の上記および他の目的、特徴、および利点は、本
発明の次のさらに詳細な記載から明らかとなる。
発明の次のさらに詳細な記載から明らかとなる。
本発明の第１の好ましい具体化に従えば、実質土工ケイ
化チタンであるケイ化チタン膜を化学蒸着によって蒸着
する。好ましい反応動程はアルゴンのような不活性ガス
状キャリヤーにより反応室にはこばれるシラン（５ｉｌ
ｌｓ ）と四塩化チタン（ＴｉＣｎ４）である。Ｓ ｉ
Ｉｆ ４およびＴｉＣ４ｎば異なる温度で分解するか
ら、のびた反応帯域にわたり均一な組成と厚さの膜をつ
くるには熱分解は不適当である。本発明に従えば、一般
にプラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）と呼ばれる方法
によって、交番電場による比較的低温におＩＩるプラズ
マ中で分解反応が起る。
化チタンであるケイ化チタン膜を化学蒸着によって蒸着
する。好ましい反応動程はアルゴンのような不活性ガス
状キャリヤーにより反応室にはこばれるシラン（５ｉｌ
ｌｓ ）と四塩化チタン（ＴｉＣｎ４）である。Ｓ ｉ
Ｉｆ ４およびＴｉＣ４ｎば異なる温度で分解するか
ら、のびた反応帯域にわたり均一な組成と厚さの膜をつ
くるには熱分解は不適当である。本発明に従えば、一般
にプラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）と呼ばれる方法
によって、交番電場による比較的低温におＩＩるプラズ
マ中で分解反応が起る。
本性の出発点は、たとえばマイクロ電子基質であること
ができる蒸着用の加工部材を支持し加熱する手段を有す
る真空排気できる反応室を準備することである。このよ
うな装置は、たとえば本発明の共同発明者のジョージ・
エングルの米田特許第４．２２３，０４８号（１９８０
年９月１６日交付）にさらに詳細に記載されている。さ
らに、。
ができる蒸着用の加工部材を支持し加熱する手段を有す
る真空排気できる反応室を準備することである。このよ
うな装置は、たとえば本発明の共同発明者のジョージ・
エングルの米田特許第４．２２３，０４８号（１９８０
年９月１６日交付）にさらに詳細に記載されている。さ
らに、。
上記の装置は加工部材の近傍にプラズマ放電を維持する
手段をもつ必要がある。これは加工部材に近接した電極
を横切りラジオ波シグナルを適用することにより遂行さ
れる。多数の加工部材にわたり均一な蒸着を達成するた
めに、加工部材を横切る反応動程の通過時間に匹敵する
速度でラジオ波シグナルをパルスするのが好ましい。こ
の技術のさらに詳細はジョージ・エングルの米国特許第
４．４０１，５０７号（１９８３年８月３０日交付）に
述べられている。
手段をもつ必要がある。これは加工部材に近接した電極
を横切りラジオ波シグナルを適用することにより遂行さ
れる。多数の加工部材にわたり均一な蒸着を達成するた
めに、加工部材を横切る反応動程の通過時間に匹敵する
速度でラジオ波シグナルをパルスするのが好ましい。こ
の技術のさらに詳細はジョージ・エングルの米国特許第
４．４０１，５０７号（１９８３年８月３０日交付）に
述べられている。
当該蒸着は１トールの範囲の真空で行なわれる。
２〜１０の範囲（７） ５ｉＨａ ／ ＴｉＣＡ ａ比
で、満足な蒸着を達成できることがわがった。４５０
’ｃで蒸着し、ついで約６００〜約７００ ”Ｃの近傍
で大気アニールすることにより、小粒度と低抵抗率の組
合せを達成できる。この蒸着の利点は蒸着したケイ化チ
タン膜に対し比較的小粒度を生じることで、これはエツ
チング性およびエツジカバレージ理由で好ましい。２０
００人厚さのケイ化チタン膜は典型的には、上記方法で
１オーム／平方以下のシート抵抗をもつ。
で、満足な蒸着を達成できることがわがった。４５０
’ｃで蒸着し、ついで約６００〜約７００ ”Ｃの近傍
で大気アニールすることにより、小粒度と低抵抗率の組
合せを達成できる。この蒸着の利点は蒸着したケイ化チ
タン膜に対し比較的小粒度を生じることで、これはエツ
チング性およびエツジカバレージ理由で好ましい。２０
００人厚さのケイ化チタン膜は典型的には、上記方法で
１オーム／平方以下のシート抵抗をもつ。
典型的なマイクロ電子基質は、露出したケイ素の領域と
二酸化ケイ素層のような絶縁体で被覆されたケイ素から
なる他の領域を有する。所定のケイ化チタン蒸着のシー
ト抵抗は、多分アニール工程中のケイ素の合体によって
、ケイ素の上では酸化物の上より低いことが見出された
。また、酸化物上に蒸着したとき、ケイ化チタンは一層
ぼやけるかまたははがれ易い。マイクロ電子応用に蒸着
を最適にするためには、ケイ化物の薄着前に無定形ケイ
素の薄層、たとえば３００〜６００人を蒸着するのが好
都合であることが見出された。同様に、ケイ化物の蒸着
についで、たとえば３００人の無定形ケイ素の薄層ば、
６５０°（：のアニール中酸素または窒素の有害作用か
らゲイ化物部分を隔離するのに役立つ。蒸着前に、加工
部材を水素中で加熱し、Ｃ２Ｆ６アルゴンプラズマ中で
約４分エツチングすることが有効なことがわかった。こ
の操作は蒸着膜のぼやけを減少し、接着を増すようにみ
える。
二酸化ケイ素層のような絶縁体で被覆されたケイ素から
なる他の領域を有する。所定のケイ化チタン蒸着のシー
ト抵抗は、多分アニール工程中のケイ素の合体によって
、ケイ素の上では酸化物の上より低いことが見出された
。また、酸化物上に蒸着したとき、ケイ化チタンは一層
ぼやけるかまたははがれ易い。マイクロ電子応用に蒸着
を最適にするためには、ケイ化物の薄着前に無定形ケイ
素の薄層、たとえば３００〜６００人を蒸着するのが好
都合であることが見出された。同様に、ケイ化物の蒸着
についで、たとえば３００人の無定形ケイ素の薄層ば、
６５０°（：のアニール中酸素または窒素の有害作用か
らゲイ化物部分を隔離するのに役立つ。蒸着前に、加工
部材を水素中で加熱し、Ｃ２Ｆ６アルゴンプラズマ中で
約４分エツチングすることが有効なことがわかった。こ
の操作は蒸着膜のぼやけを減少し、接着を増すようにみ
える。
上記のような３層膜の蒸着のための実験上の特定の条件
は次の通りである。
は次の通りである。
・田
岡 −（へ） 曽
この順序は約６００人厚さの無定形ケイ素の第１層と、
約１８００人厚さのケイ化チタンの第２層と、約３００
人厚さの無定形ケイ素の第３層を生じる。三つの別々の
蒸着層を有するここで明らかにした蒸着法の利点は、ケ
イ素または二酸化ケイ素からなる下にある基質に著しく
良く接着することである。６５０℃での大気アニールに
ついで、シート抵抗率は０．５〜１オーム／平方の範囲
であった。ケイ化チタンの一層薄い層は一層高いシート
抵抗率を与えた。シート抵抗率は３０〜９０ｓｅｃｍの
範囲でＴｉＣｊ２４流に不感であったが、７５ｓｃｃｍ
の値がアニーリング後景もきれいな膜を与えた。蒸着膜
を分析し、事実上酸素濃度は雰で、ケイ素／チタン比は
２にごく近いことがわかった。
約１８００人厚さのケイ化チタンの第２層と、約３００
人厚さの無定形ケイ素の第３層を生じる。三つの別々の
蒸着層を有するここで明らかにした蒸着法の利点は、ケ
イ素または二酸化ケイ素からなる下にある基質に著しく
良く接着することである。６５０℃での大気アニールに
ついで、シート抵抗率は０．５〜１オーム／平方の範囲
であった。ケイ化チタンの一層薄い層は一層高いシート
抵抗率を与えた。シート抵抗率は３０〜９０ｓｅｃｍの
範囲でＴｉＣｊ２４流に不感であったが、７５ｓｃｃｍ
の値がアニーリング後景もきれいな膜を与えた。蒸着膜
を分析し、事実上酸素濃度は雰で、ケイ素／チタン比は
２にごく近いことがわかった。
１オーム／平方の測定した抵抗値およびケイ化チタンの
１８００人厚さに基づき、その抵抗率は１８マイクロオ
ーム−釧以下であり、これは実質上はるかに高温で反応
させたバルクのニケイ化チタンで得られる値である。３
層導電膜の２４００人の合計厚さに基づき、その平均抵
抗率は２４マイクロ−ｃｍ以下である。そこで、上記蒸
着法により低シート抵抗を有する薄膜が得られる。
１８００人厚さに基づき、その抵抗率は１８マイクロオ
ーム−釧以下であり、これは実質上はるかに高温で反応
させたバルクのニケイ化チタンで得られる値である。３
層導電膜の２４００人の合計厚さに基づき、その平均抵
抗率は２４マイクロ−ｃｍ以下である。そこで、上記蒸
着法により低シート抵抗を有する薄膜が得られる。
本発明をその好ましい具体化に関し詳細に示し記載した
が、特許請求の範囲によってのみ限定されている本発明
の精神と範囲から離れることなく記載した形式および詳
細の多くにおいて種々の変形が可能であることは当業者
には明らかである。
が、特許請求の範囲によってのみ限定されている本発明
の精神と範囲から離れることなく記載した形式および詳
細の多くにおいて種々の変形が可能であることは当業者
には明らかである。
Claims (1)
- （１）ガス状ケイ素種とガス状チタン種とをプラズマ強
化化学蒸着することを特徴とする低温でのケイ化チタン
の蒸着法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/547,050 US4557943A (en) | 1983-10-31 | 1983-10-31 | Metal-silicide deposition using plasma-enhanced chemical vapor deposition |
| US547050 | 1983-10-31 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6096763A true JPS6096763A (ja) | 1985-05-30 |
| JPS643949B2 JPS643949B2 (ja) | 1989-01-24 |
Family
ID=24183136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59179148A Granted JPS6096763A (ja) | 1983-10-31 | 1984-08-28 | プラズマ強化化学蒸着によるケイ化チタンを含む低抵抗率膜の製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4557943A (ja) |
| JP (1) | JPS6096763A (ja) |
| DE (1) | DE3439853A1 (ja) |
| FR (1) | FR2554132B1 (ja) |
| GB (1) | GB2148946B (ja) |
| NL (1) | NL8403011A (ja) |
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