(57)【要約】【課題】本発明タングステン形成プロセスを提供する。【解決手段】タングステンプラグ及び層の形成方法が、明らかにされている。ポリシリコン又はアモルファスシリコンの薄い層（たとえば１５）が、接触開孔内に形成される。シリコンはＷＦ６に露出され、それによってタングステンプラグ（たとえば２１）が形成される。【選択図】図２
2008227532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（たとえば１１）上に形成されたシリサイド（たとえば３７）を形成する工程；
前記基板及び前記シリサイド上に誘電体（たとえば１３）を形成する工程；
前記誘電体中に開孔を形成し、前記シリサイドの表面を露出させる工程
を含む半導体集積回路の作製方法において、
前記シリサイド上及び前記開孔内で、前記誘電体上に、耐熱性金属層又は障壁／固着層からなる類から選択される少くとも１つの追加された材料層を形成する工程；
前記追加された材料層上に、ポリシリコン及びアモルファスシリコンから成る類から選択された材料の層（たとえば１５）を形成する工程；
前記材料の層をＷＦ６に露出させ、それによって前記開孔内に、タングステンプラグを形成し、前記シリサイドに電気的に接触する工程を含むことを
特徴とする方法。
【請求項２】
前記基板（たとえば１１）はシリコン、ドープシリコン及びエピタキシャルシリコンからなる類から選択されたポリシリコンである請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの追加された材料層は、前記材料層（たとえば３０）の形成前に、前記開孔内に堆積されたチタン層である請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの追加された材料層は、前記材料層の形成前に、前記開孔内に形成された耐熱金属である請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記耐熱金属は、前記材料層の形成前に、前記耐熱金属層上に形成されたチタン窒化物、チタンタングステン及びジルコニウム窒化物から成る類から選択される請求項４記載の方法。
【請求項６】
ＷＦ６への前記露出工程により、前記誘電体上にタングステンの全面層が生成し、前記全面層はエッチング工程により除去される請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記シリサイドは、前記開孔の底部に位置し、前記開孔の側壁に沿って延在しない請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[産業上の利用分野]
本発明は一般的には半導体集積回路プロセスの方法、具体的にはタングステン導電体の使用を含む集積回路プロセス法に係る。
【背景技術】
【０００２】
タングステンは、半導体集積回路メタライゼーション用として、次第に一般的な材料になりつつある。タングステンは、孔又は窓を満すために、しばしばアルミニウムより優れていることが見出されている。タングステンを形成するためには、２つの一般的に用いられている方法がある。第１の方法はしばしば“全面タングステン”とよばれ、ＴｉＮ又はＴｉＷの下の核生成基板上での六フッ化タングステン（ＷＦ６  ）とシランの反応を含む。反応により、基板表面上に、タングステンの全面の層が生成する。タングステンを形成する第２の方法は、しばしば“選択的タングステン”とよばれ、その上に堆積回路が形成される典型的な場合、シリコン基板であるシリコンと六フッ化タングステンの反応を含む。
【０００３】
ソース／ドレイン領域（又は他の能動シリコン半導体領域）にタングステン接触を形成するために、選択的タングステンを用いる人は、しばしば“虫孔”がその後に形成されていることを発見する。虫孔はシリコン中に形成された微視的なトンネルである。虫孔は通常その離れた端部において、少量のタングステン材料を含む。虫孔が存在すると、半導体接合の完全性を損う可能性がある。
【０００４】
虫孔の問題を軽減する試みにおいて、設計者はしばしば窓の中に、１つ又は複数の障壁又は固着層を堆積させる。障壁又は固着層は、ソース／ドレイン領域の露出されたシリコンを被覆し、虫孔の形成を妨げる助けをする。しかし、障壁又は固着層が存在すると、選択的タングステンの使用が除外される。なぜなら、結晶シリコン基板が障壁又は固着層で被覆され、従ってＷＦ６  との反応が使えなくなるからである。従って、もし障壁／固着層を窓中で用いるなら、全面タングステンを用いなければならない。
【０００５】
典型的に用いられている障壁／固着層は、チタン／チタン窒化物の二重層である。チタンは最初、窓内に堆積させる。次に、チタン窒化物の層を、チタンの上に形成する。次に、チタン窒化物層と接触して、全面的なチタン層が形成される。しかし、最初に堆積させたチタン層は、下のシリコン基板とシリサイドを形成する。もし下の接合がきわめて浅ければ、シリサイドの形成は望ましくないことがある。
【０００６】
設計者は一貫して、タングステン堆積のより良い方法を探して来た。
【０００７】
[本発明の要約]
本発明は上述の問題を軽減するタングステンの形成方法を明らかにする。たとえば、本発明は以下の工程を含む。
【０００８】
すなわち、基板上に誘電体を形成する工程及び誘電体中に開孔を形成し、基板を露出させる工程である。
【０００９】
次に、ポリシリコン及びアモルファスシリコンから成る類から選択された材料の層を、開孔内及び基板と誘電体の上に形成する。
【００１０】
材料の層をＷＦ６  に露出させると、それによって開孔内にタングステンプラグが形成される。
【００１１】
[詳細な記述]
図１において、参照用数字１１は基板をさす。一般に、“基板”という用語は、その上に他の材料を形成又は堆積させる材料をさす。たとえば、基板１１はシリコン、エピタキシャルシリコン又はドープシリコンでよい。基板１１はソース又はドレイン領域を含んでよい。あるいは、基板１１はゲートの上部を表わしてもよく、従って基板１１はポリシリコン又はシリサイドでよい。更に、基板１１は導電体が典型的な場合、集積回路の上層部に見い出されるように、アルミニウム、銅又はタングステン導電体を表わしてもよい。
【００１２】
参照数字１３は誘電体をさす。たとえば、誘電体１３はＴＥＯＳ又は別のプリカーサの分解により形成された形の二酸化シリコンの形のような、シリコン酸化物でよい。
【００１３】
たとえばアモルファスシリコン又はポリシリコンである材料層１５を、誘電体１３中の開孔１９に堆積させる。層１５は基板１１上にある。層１５の厚さは１００〜９００  でよい。本出願人は、開孔１９が幅１ミクロン、深さ .７ミクロンなら、層１５の厚さは５００  が望ましいことを見い出した。
【００１４】
図２において、層１５はＷＦ６  のような気体に露出されている。層１５とＷＦ６  の間の反応により、参照数字１７で示されるようなタングステン層が生じる。開孔１９を満し、基板１１の上にあるタングステンプラグ２１は、誘電体１３上の全面タングステン層２３とともに、形成される。もし必要なら、タングステン層１７の全面部分２３は、エッチング又は研磨除去し、プラグ２１のみを残してもよい。あるいは、層１７の全面部分２３は、導電性ランナを形成するため、パターン形成してもよい。
【００１５】
本発明の別の実施例が、図３及び４に描かれている。図３において、参照数字２５は開孔１９内に形成され、基板１１と接触する耐熱性金属をさす。たとえば、参照数字２５はチタンの層でよい。参照数字２７はチタン窒化物（ＴｉＮ）、チタンタングステン（ＴｉＷ）又はジルコニウム窒化物（ＺｒＮ）のような障壁／固着層をさす。アモルファス又はポリシリコンを含む層１５は、層２７上の開孔１９内に堆積させる。
【００１６】
図４において、層１５はＷＦ６  に露出され、開孔１９を満すプラグ２９と誘電体１３上の層部分３０を有するタングステン材料層１７が生じる。上述のように、タングステン材料１７はプラグを形成するために、エッチバックするか、プラグと一体化される導電性ランナを形成するために、パターン形成してもよい。適当な加熱により、基板１１と接触する耐熱性金属２５の部分３３は、シリサイドを形成する。
【００１７】
別の実施例において、障壁又は固着層の機能を有する上述の材料又は他の材料から成る層２５又は２７のような単一材料層のみを、開孔１９内の層１５と基板１１の間に、形成してもよい。
【００１８】
別の実施例が、図５及び６に示されている。図１にも示されるように参照数字１１は基板を示す。同１３はＴＥＯＳ又は他の先駆体の分解により形成された二酸化シリコンのようなシリコン酸化物である誘電体を示す。図５において、参照数字３７は“自己整合シリサイドプロセス”すなわち“サリサイドプロセス”により、開孔１９内に形成されたシリサイドをさす。サリサイド３７は（基板１１が十分な量のシリコンを含む時）基板１１と接触するが、開孔１９の垂直壁に沿っては延びないことに、気づくであろう。このようなプロセスは、当業者にとって公知の技術であり、例えば“S.WOLF,SILICON PROCESSING FOR THE VLSI ERA,Vol.2:Process Integration,p144-52(1990)”に記載される。
【００１９】
層１５はＷＦ６  に露出され、図６中に描かれたタングステン材料層１７が生成する。上述のように、タングステン材料層１７は設計者の意図に従って、研磨するか、パターン形成してよい。本発明のプロセスにより、図５−６中のシリサイド３７が存在するにもかかわらず、選択的タングステンの使用が、可能になる。
【００２０】
たとえば、上述のプロセスにおいて、ＷＦ６  と材料層１５間の反応は、０〜１５ｍＴの圧力及び４００〜４５０℃の温度といった当業者には周知のパラメータを用いて、行われる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例を理解するのに有用な、断面図である。
【図２】本発明の実施例を理解するのに有用な、断面図である。
【図３】本発明の実施例を理解するのに有用な、断面図である。
【図４】本発明の実施例を理解するのに有用な、断面図である。
【図５】本発明の実施例を理解するのに有用な、断面図である。
【図６】本発明の実施例を理解するのに有用な、断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１１  基板
１３  誘電体
１５  材料層、層
１７  タングステン層、タングステン材料、材料層
１９  開孔
２１  タングステンプラグ
２３  タングステン層、層
２５  耐熱性金属
２７  障壁／固着層
２９  プラグ
３０  層部分
３３  部分
３７  シリサイド
【図１】
2008227532.tif 000003
【図２】
2008227532.tif 000004
【図３】
2008227532.tif 000005
【図４】
2008227532.tif 000006
【図５】
2008227532.tif 000007
【図６】
2008227532.tif 000008