发明名称 在基底上形成矽化钛接触层之方法
摘要 本发明提供一种形成接触结构之方法,该接触结构包括一矽基底、一矽化鈇层,一阻障层(TiN或Ti-N-O)以及一金属层(铝或钨)。本发明系有三个形成矽化钛层之实施例,及二个形成阻障层(TiN或Ti-N-O)之实施例。形成矽化钛接触层之第一个实施例包括三个不同TiC14对SiH4流速比之选择性沉积步骤。在矽化钛接触层形成之后,阻障层与金属层系形成于其上,以形成一接触结构。该方法包括在矽化钛接触层上形成一阻障层,以及在阻障层上形成一金属插塞。金属插塞系包括铝或钨。
申请公布号 TW388117 申请公布日期 2000.04.21
申请号 TW087104697 申请日期 1998.03.26
申请人 财团法人工业技术研究院 发明人 顾子琨
分类号 H01L23/522 主分类号 H01L23/522
代理机构 代理人
主权项 1.一种在基底上形成矽化钛接触之方法,其包括:(a)在基底上形成具有接触开口之第一绝缘层;(b)以低度TiCl4/含Si气体流速比来选择性沉积一矽层,与其上方之第一矽化钛层;(c)以高度TiCl4/含Si气体流速比,选择性沉积第二矽化钛层于上述第一矽化钛层上,使得上述第二矽化钛层消耗上述矽层;以及(d)以中度TiCl4/含Si气体流速比,选择性沉积第三矽化钛层于上述第二矽化钛层,并使用由HCl与ClF3中所选出之含氯气体,上述第一、第二与第三矽化钛层系形成一矽化钛接触层。2.如申请专利范围第1项所述之方法,其更包括在上述步骤(a)后,对上述基底进行原处清洗,其所使用之气体系由SiH4与H2中选出,其温度介于650-750℃之间,其压力介于0.1-5毫托耳之间。3.如申请专利范围第1项所述之方法,其中上述步骤(b)、(c)与(d)之操作温度系于400-800℃之间,而压力系小于10托耳。4.如申请专利范围第1项所述之方法,其中上述步骤(b)之操作温度系介于500-1000℃之间,而压力系介于50毫托耳-50托耳之间,上述低度TiCl4/含Si气体之流速比系介于0.005-0.08之间。5.如申请专利范围第1项所述之方法,其中上述步骤(c)之操作温度系介于500-1000℃之间,而压力系介于50毫托耳-50托耳之间,上述高度TiCl4/含Si气体之流速比系介于0.2-10之间。6.如申请专利范围第1项所述之方法,其中上述步骤(d)之操作温度系介于500-1000℃之间,而压力系介于50毫托耳-50托耳之间,上述中度TiCl4/含Si气体之流速比系介于0.08-0.2之间。7.如申请专利范围第1项所述之方法,其中上述含Si气体系由SiH4与SiH2Cl2中选出。8.一种在基底上形成矽化钛接触之方法,其包括:(a)在基底上形成具有接触开口之第一绝缘层;(b)选择性沉积一矽层于基底上之接触开口内;(c)对上述矽层进行蚀刻,所用之蚀刻气体系由HCl、ClF3.C2F6及SiF4中所选出之气体;(d)选择性沉积一第一矽化钛层于上述接触开口内之上述矽层上,上述第一矽化钛层之沉积系利用高度TiCl4/含Si气体流速比之选择性沈积制程;以及(e)选择性沉积第二矽化钛层于上述第一矽化钛层上,其系利用中度TiCI4/含Si气体流速比之选择性沉积制程,并使用由HCl与ClF3所选出之合氯气体以加强其选择性;上述第一与上述第二矽化钛层系形成一矽化钛接触层。9.如申请专利范围第8项所述之方法,其更包括在上述步骤(a)之后,使用由SiH4与H2中所选出之气体在原处清洗基底。10.如申请专利范围第8项所述之方法,其中上述步骤(b)之操作温度系于400-1000℃之间,而压力系于1-100托耳之间,上述含Si气体系由SiH4与SiH2Cl2中选出,其流速介于10sccm与1000sccm之间。11.如申请专利范围第8项所述之方法,其中上述步骤(c)之操作温度系于600-800℃之间,而压力系于50毫托耳-50托耳之间。12.如申请专利范围第8项所述之方法,其中上述步骤(d)之操作温度系于500-1000℃之间,而压力系于50毫托耳-50托耳之间,上述TiCl4/含Si气体之流速比系于0.2-10之间,上述含Si气体系由SiH4与SiH2Cl2中选出。13.如申请专利范围第8项所述之方法,其中上述步骤(e)之操作温度系于500-1000℃之间,而压力系于50毫托耳-50托耳之间,上述TiCl4/含Si气体之流速比系于0.01-0.2之间,上述含Si气体系由SiH4与SiH2Cl2中选出。14.一种在基底上形成矽化钛接触之方法,其包括:(a)在基底上形成具有接触开口之第一绝缘层;(b)原处沉积一第一C49-TiSi2层于上述基底上,并沉积一钛层于上述第一绝缘层之上;(c)对上述钛层进行蚀刻,以从上述第一绝缘层上移除上述钛层;以及(d)对上述第一C49-TiSi2层进行快速热退火,以在上述基底上之上述接触开口内形成矽化钛接触层,上述矽化钛接触层系包括C54-TiSi2。15.如申请专利范围第14项所述之方法,其中上述步骤(b)系包括操作温度低于750℃之PECVD制程,其使用TiCl4与H2气体。16.如申请专利范围第14项所述之方法,其中上述步骤(c)系使用TiCl4电浆,其操作温度系于300-750℃之间,压力于1-20托耳之间,TiCl4流速于1-50sccm之间。17.如申请专利范围第14项所述之方法,其中上述步骤(d)之操作温度系于600-950℃之间。18.一种形成包括矽化钛/TiN双层之接触结构以接触半导体元件之基底之方法,其包括:(a)在上述基底上之接触开口内形成一矽化钛接触层;(b)形成一阻障层于上述矽化钛接触层上,上述阻障层系包括TiN,上述阻障层之形成系于原处使用自行对准氮化处理,所使用之含氮气体系由N2或NH3中所选出,其使用电浆制程或快速退火处理;以及(c)形成一金属插基于上述阻障层上,上述金属插塞之材质系由铝与钨中选出。19.如申请专利范围第18项所述之方法,其中形成上述矽化钛接触层之方法系包括:(a)在基底上形成具有接触开口之第一绝缘层;(b)以介于0.05-0.08间之低度TiCl4/含Si气体流速比,来选择性沉积一矽层,及位于上述矽层上之第一矽化钛层;(c)以介于0.2-10间之高度TiCl4/含Si气体流速比,来选择性沉积第二矽化钛层于上述第一矽化钛层上,使得上述第二矽化钛层消耗上述矽层;以及(d)以介于0.08-0.2间之中度TiCl4/含Si气体流速比,来选择性沉积第三矽化钛层于上述第二矽化钛层,并使用由HCl与ClF3中所选出之含氯气体,上述第一、第二与第三矽化钛层系形成一矽化钛接触层。20.如申请专利范围第18项所述之方法,其中上述形成矽化钛接触属之方法系包括:(a)在基底上形成具有接触开口之第一绝缘层;(b)选择性沉积一矽层于基底上之接触开口内;(c)对上述矽层进行蚀刻,所用之蚀刻气体系由HCl、ClF3.C2F6及SiF4中所选出之气体;(d)选择性沉积一第一矽化钛层于上述接触开口内之上述矽层上,上述沉积第一矽化钛层所利用之TiCl4/SiH4流速比系介于0.2-10之间;以及(e)选择性沉积第二矽化钛层于上述第一矽化钛层上,其系利用中度TiCl4/含Si气体流速比之选择性沉积制程,并使用由HCl与ClF3所选出之含氯气体;上述第一与上述第二矽化钛层系形成一矽化钛接触层。21.如申请专利范围第18项所述之方法,其中形成上述矽化钛接触层之方法系在基底上形成具有接触开口之第一绝缘层,更包括:(a)原处沉积一第一C49-TiSi2层于上述基底上,并沉积一钛层于上述第一绝缘层之上;(b)对上述钛层进行蚀刻,以从上述第一绝缘层上移除上述钛层;以及(c)对上述第一C49-TiSi2层进行快速热退火,以在上述基底上之上述接触开口内形成矽化钛接触层,上述矽化钛接触层系包括C54-TiSi2。22.如申请专利范围第18项所述之方法,其中上述阻障层系包括Ti-N-O;而上述阻障层系在含氮与氧之周围中,以快速退火或电浆方式处理而形成。图式简单说明:第一图A至第一图D系本发明之形成矽化钛层之第一实施例之剖面图;第二图A至第三图E系为本发明之形成矽化钛属之第二实施例之剖面图;第三图A至第三图C系为本发明之形成矽化钛层之第三实施例之剖面图;第四图A至第四图F系描叙本发明之形成阻障层与插塞于矽化钛层上之第四与第五实施例之剖面图;第五图A与第五图B系习知技术之接触结构之剖面图;以及第六图系为本发明之三种TiCl4/SiH4流速比(A、B与C)之示意图。
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