JPH02163939A - 集積回路の金属化法 - Google Patents

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】 本発明は、一般に半導体集積回路製造と特に集積回路の
金属化を形成する方法に関する。

本発明の背景 進歩した半導体加工技術の使用は半導体装置寸法の減少
に帰着する、この装置のサイズの減少は、回路連結接点
の高密度集積回路金属化の増加した必要に帰着する。

高密度チップ接点の形成の一つの技術は、１９８７年２
月６日、トーマスＴｈｏｍａｓ等により出された米国特
許４，６４０，００４に述べられている。この技術は、
（２１）基体を準備すること；（ｂ）基体の上に耐熱金
属と窒素層を置（こと：（Ｃ）耐熱金属と窒素層の上に
耐熱金属とシリコン層を置くこと；そして（ｄｌ　　そ
の構造体を焼きなますことから成る方法を含む、しかし
ながらこの方法は、多（の欠点を示す、此の技術は、そ
れが二つの共析出の使用を必要とすることに於てはなは
だしく複雑である。それは又、集積回路チップ接点を形
成するために、分離した写真平板の模様づけ段階を要す
る。

高密度集積回路チップに於てこの写真平板の模様づけ段
階は、チップ接点に於て記入の問題をつくり出す。

従って、集積回路の改良金属化法を用意することが、本
発明の目的である。現在利用し得る方法より、より簡単
である集積回路の金属化法の形成の方法を用意すること
は、本発明の別の目的である。集積回路チップ接点の分
離した模様づけを必要としないように下にある基体に関
して自己整合される金属化を用意することは、本発明の
それ以上の目的である。明らかになるであろうこれらと
他の目的は、基体の上に耐熱金属と窒素固体混合物の第
一層を形成するために、固体の上に耐熱金属と窒素を共
析出させることＫより、本発明に従って成し遂げられる
。次に、耐熱金属は、第一層の上に耐熱金属の第二層を
形成するために、第一層に析出される。結果の構造体は
、第一層を耐熱金属窒化物に、及び第二層を耐熱金属珪
化物に変えるために加熱される。この工程は基体の上の
耐熱金属を窒素の流れの中に蒸発させ、それから、耐熱
金属の第二層を形成するために、部屋の中への窒素の流
れを止めることにより一つの部屋で簡単に成される。

更に、基体が二酸化珪素のマスクパターン又はそれの上
に選択的に配置された他の遮断物質を有する時、二酸化
珪素は、加熱段階の間、シリコンの流れを防ぐので、結
果の金属化構造体は、基体の露出した覆いのない部分に
、自己整合されるであろう。

本発明の他の目的、特徴や利点は、提出された態様と、
添えられた特許請求の範囲と付随する図面の次のような
詳細な記述から更に完全に明らかになるであろう。

本発明の特定の方式は、図面の説明に選択されており、
次の記述は、本発明のこれらの方式の記述の目的のため
に、特定の用語で書かれているけれどもこの記述は、添
付の特許請求の範囲に限定される本発明の範囲を制限し
ようとするものではない。

第１Ａ図に関しては、本発明の工程に一致して作られた
装置の基体を形成するシリコンの１０層が図式的形式で
示される。シリコン基体１０は、通常の成長技術により
用意される。シリコン基体１０は、多結晶質又は単結晶
質のシリコン基体の両方共が装置仕様に従って微量の不
純物を混入されてよい。例えば適当なトゝ−パンｄｏｐ
ａｎ　ｔはほう素、りん、砒素、ボリンである。

第１Ｂ図に関しては、基体１０の上に配置された耐熱金
属と窒素固体混合物の２０層が図式的形式で示される。

耐熱金属と窒素固体混合物層２０は、前記基体１０の上
に耐熱金属と窒素を共析出させることにより基体１０の
上に配置される。好ましくは、この共析出は真空室で生
じ、非活性雰囲気（例えばアルゴン）中で起こる。本発
明の提出された態様は、蒸発しないように加熱された耐
熱金属のベレットと真空室への窒素の流れを採用する。

代りとして２０層の析出は又、基体１０を窒素を含む雰
囲気中の耐熱金属の流れにさらすことにより達成される
。耐熱金属は又、標準蒸発、化学蒸着、スパッタリング
又はＥ−ビーム析出の使用により析出される。耐熱金属
チタニウムの使用は好ましいが、２０層は又、タンタル
、タングステン、パラジウム、モリブデン、ニオブ、ジ
ルコニウム、クロム又はハフニウムのような他の耐熱金
属を使用して形成される。

好ましいのは、耐熱金属と窒素固体混合物の２０層は９
００オングストロームの厚さであり、窒素分圧Ｙ３Ｘ１
０’ミｌＪバールで維持しながら、５オ／ゲストｏ−ム
／秒の速度で析出される。窒素と耐熱金属の望ましい混
合を達成するため尾用いられる耐熱金属の析出割合に対
し、この圧力の使用が適合されるべきである。耐熱金属
と窒素の加熱又は焼きなめしの間の完全な反応は反応か
らの窒素が多すぎたり少なすぎたりするのを妨げるシス
テム中のＴｉ　：Ｎの比に依存する。もし窒素があまり
に少なく使用されると窒化物は、２０層に形成されない
。そして構造体の加熱の間層２０は耐熱金属珪化物に変
る。もしシステムに窒素が多すぎると、耐熱金属珪化物
は、層６０に形成され得ない。従って、システム中の窒
素圧は、起こるべき適当な反応のために注意して監視さ
れなげればならない。他の適当な窒素関連ガスがこの方
法に於て、窒素の代用として使用される（例えばアンモ
ニア）と云うことに注意せよ。

第１Ｃ図に関連して、図式的形式で耐熱金属の層ろ０が
示される。耐熱金属層３０は、５オングストロ一ム／秒
の速度で約ｉ、ｏｏｏオンゲス］・ロームが析出される
まで、析出される。この析出は好ましくは層２０の上に
耐熱金属の蒸発により生じる反応室の大気圧は、層３０
の析出の間、システムが達し得るできるだけ低いことが
望ましい。

好ましくは耐熱金属と窒素は、耐熱金属と窒素固体混合
物との層２０？：形成するために基体上に析出される。

そして層２０の望ましい厚さが達成されると、耐熱金属
の析出が、層２０の上に耐熱金属３０の層を形成するこ
とを続けている間、窒素の共析出は停止させられる。

第１Ｃ図の構造体は、それから加熱されて層６０の上に
耐熱金属珪化物と層２０の上に耐熱金属窒化物を形成す
る。構造体はこれらの反応が起るのに充分な時間と温度
で、好ましくは、高純度針に於て８００°Ｃで３５分、
加熱される。

急速な焼きなましも又この反応を達成するために使用さ
れｉ嶋る。好ましくは、ウェファ−は非反応性雰囲気と
して高純度アルゴンを使用して焼きなまされる。加熱は
耐熱金属と窒素固体混合物２０層を耐熱金属窒化物に、
耐熱金属６０層を耐熱金属珪化物に変える。構造体が加
熱されるにつれ、基体４０からのシリコンは、耐熱金属
窒素固体混合物と反応せずに、２０層を通って拡散する
。

シリコンは６０層に拡散して、耐熱金属と化学的に反応
して耐熱金属珪化物を形成する。

耐熱金属窒化物は、２０層を通るシリコンの拡散ヲ防ぐ
のでこの工程でシリコンは２０層が耐熱金属窒化物に変
えられる前に、２０層を通って拡散すると云うことが信
じられている。従って６０層を通って／リコンの拡散ヲ
許す。その結果として、集積回路の金属化法は一つの共
析出と一つの加熱段階のみを用いて達成される。

さて、第２Ａ図に関して、集積回路金属化の自己整合は
シリコン基体４０の上に遮断層５０を第一に置（ことと
、遮断層マスク５　［］　１３と、基体５　Ｑ　Ａの下
にある露出部分を形成するために慣例の技術により５０
層に模様づけをすることにより達成され得る。遮断層マ
スク５０　Ｂは好ましくは二酸化珪素であるが、基体４
０（例えば５ｉ３Ｎ４）からの硅素の流れを防ぐ他の物
質から構成される装 さて第２Ｂ図に関しては、耐熱金属と窒素固体混合物の
層は、マスク５０Ｂと基体４０の上に、第１Ｂ図に於げ
るシリコン基体の上への窒素固体混合物層２０の析出と
同様の方法で、析出される。

さて、第２Ｃ図に関して、耐熱金属層７０は第１Ｃ図に
於ける２０層の上への耐熱金属層６０の析出と同様の方
法で、耐熱金属と窒素固体混合物との６０層の上に析出
される。

第２Ｄ図に関して、耐熱金属層７０の第一領域７０Ａと
基体４０の露出部分５０Ａの上に位置している耐熱金属
と窒素固体混合物の層６０の６ＯＡが示される。加えて
、耐熱金属層７０の第二の領域７０Ｂと、基体４０の覆
われた部分５０Ｂの上の耐熱金属と窒素固体混合物層６
０の６０Ｂが示される。

第２１）図の構造体は、耐熱金属層７０の第一領域７０
Ａと、耐熱金属と窒素固体混合物層６０の６ＯＡ、’ｔ
、耐熱金属珪化物と、耐熱金属窒化物に夫々変えるため
に加熱され、一方耐熱金属層７０の第二領域７０Ｂは、
耐熱金属のままであり、層６０の第二領域６ＤＩ３は耐
熱金属窒化物に変えられる。層７０の第二領域７０Ｂは
、構造体を通る耐熱金属層７０への／リコンの流れを防
ぐ遮断層マスク５０に原因する耐熱金属珪化物に変える
よりもむし３、耐熱金属のままで残す。

層６０と層７０の第一領域７０Ａの変換を遂行するため
に第２Ｄ図の構造体は、層７０の第一領域７０Ａを耐熱
金属珪化物に変えるためと、層６０を耐熱金属窒化物に
変えるのに充分高い温度で加熱される。好ましくは、構
造体は成る温度でこれらの反応が起るのに充分な成る時
間加熱される。好ましくは加熱は高純変針でアルコ゛ン
雰囲気中で６５分間８００°Ｃの温度で生じる。しかし
ながら、急速な熱焼きなましも又、望まれる反応を達成
するために、使用される。

次に第２Ｄ図の金属化の自己整合は第二領域７０１３と
６０Ｂ′ｆ！：：除去することにより達成される。

好ましくは、１：１：５の団、ＯＨ：ｌＩ２０□：■１
□０の混合物から成る湿った工、チング剤が７０層の反
応しない耐熱金属と、層６０の耐熱金属窒化物第二領域
＜ＳＯＢから成る第二領域７０　Ｂと６０Ｂを除去する
ために使用される。加えて、この工。

チング剤は、シリコンが反応させられた第一領域７０Ａ
にわたって耐熱金属珪化物上に形成した表面チク／オキ
シ窒化物（ｔ■ａｎｉｕｍ　ｏｘｙ−ｎｉ（ｒｉｄｅ）
フィルムを除去する。この工程の結果は第２Ｅ図に示さ
れる。かくして集積回路チップの自己整合された金属化
は写真製版の模様づけの必要なしに形成される。

本発明の詳細な説明するために、ここで記述され説明さ
れた詳細、物質、及び部分の配置に於けるいろいろな変
化が、次の特許請求範囲に表現される本発明の原理と分
野の中で当業会のこれらの技術によりなされると云うこ
とが理解される。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図から第１Ｃ図は、シリコン基体の本発明の金属
化法の図である。 第２Ａ図から第２Ｅ図は、７リコン基体の本発明の自己
整合金属化法に帰着する即時の工程の図である。 ＦＩＧ、　　ＩＡ ＦＩＧ、　　１Ｂ ＦＩＧ、　　１Ｃ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、シリコン基体の金属化法であって、 その上に耐熱金属と窒素固体混合物の第一層を形成する
   ために前記基体上に耐熱金属と窒素を共析出させること
   ； 窒素の共析出を停止することと、前記第一層上の前記耐
   熱金属の第二層を形成するために前記耐熱金属を析出さ
   せることを続けること；と 前記第一層を耐熱金属窒化物に、前記第二層を耐熱金属
   珪化物に変えるために加熱すること、の段階を含む方法
   。 ２、基体の被覆部分と露出部分とを生ずるように、前記
   基体を選択的にマスク、その場合前記加熱段階が、前記
   基体の前記露出部分上の前記第二層の第一領域を耐熱金
   属珪化物に変え、前記基体の前記被覆部分上の前記第二
   層の第二領域を耐熱金属のままで残す段階により予備処
   理される前記共析出段階のある請求項第一項の方法にお
   いて、前記工程は、更に前記第二層の前記第二領域と前
   記第二層の前記第二領域の下にある前記第一層のそれら
   の部分を除去する方法を含む方法。 ３、前記基体上の耐熱金属と窒化物固体混合物の第一層
   を形成するために、窒素流れ中で、前記　基体上の耐熱
   金属を蒸発させること； 前記窒素流れを停止し、それによって前記第一層上に耐
   熱金属の第二層を形成し； 前記耐熱金属の蒸発を停止すること；および前記第一層
   を耐熱金属窒化物に、そして前記第二層　を耐熱金属珪
   化物に変えるために焼きなますことの段階を含むシリコ
   ン基体の金属化法。 ４、基体の被覆部分と露出部分を生ずるために前記基体
   を選択的にマスクすること； 前記基体の上に、耐熱金属と窒化物固体混合物　との第
   一層を形成するために、窒素流れ中で前記基体の上へ耐
   熱金属を蒸発させること； 前記窒素流れを停止し、それによって前記第一層の上に
   耐熱金属の第二層を形成し；　 前記耐熱金属の蒸発を停止すること； 焼きなましをして前記基体の前記露出部分上の前記第二
   層の第一領域を耐熱金属珪化物に転換させ、前記基体の
   前記被覆部分は耐熱金属のままで残っている化物；そし
   て、 前記第二層の前記第二領域と、前記第二層の前記第二領
   域の下にある前記第一層の部分とを除去すること、を含
   む基体の一部分上の金属化層の形成のための工程。