特許 5992521 集積回路内に金属ケイ素化合物領域を形成する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5992521

(24)【登録日】2016年8月26日

(45)【発行日】2016年9月14日

(54)【発明の名称】集積回路内に金属ケイ素化合物領域を形成する方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/822 20060101AFI20160901BHJP

   H01L 27/04 20060101ALI20160901BHJP

   H01L 21/28 20060101ALI20160901BHJP

【ＦＩ】

   H01L27/04 R

   H01L21/28 301S

【請求項の数】15

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-522943(P2014-522943)

(86)(22)【出願日】2012年7月24日

(65)【公表番号】特表2014-524158(P2014-524158A)

(43)【公表日】2014年9月18日

(86)【国際出願番号】US2012047986

(87)【国際公開番号】WO2013016341

(87)【国際公開日】20130131

【審査請求日】2015年7月24日

(31)【優先権主張番号】61/512,226

(32)【優先日】2011年7月27日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】13/547,527

(32)【優先日】2012年7月12日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】100109726

【弁理士】

【氏名又は名称】園田 吉隆

(74)【代理人】

【識別番号】100101199

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 義教

(72)【発明者】

【氏名】ウォード， マイケル ジー．

(72)【発明者】

【氏名】ペイドス， イゴー ヴィー．

【審査官】 市川 武宜

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１６４００１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０７−１０６５６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０９７００１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１９６６４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０１９２０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２９４９６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０６４３４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０９３９０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／８２２

Ｈ０１Ｌ ２１／２８

Ｈ０１Ｌ ２７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

集積回路内に金属ケイ素化合物領域を形成する方法であって、
第１の領域および第２の領域を有する基板の前記第１の領域内にケイ素化合物抵抗領域を形成することであって、マスク層が前記基板の上に堆積され、前記第１の領域を露出するためにパターン化される形成すること、
前記基板の前記第１の領域内に前記ケイ素化合物抵抗領域を形成した後に前記マスク層を除去すること、
前記第１の領域の第１の面、および前記第２の領域の第２の面に金属含有層を堆積して、堆積金属含有層を形成すること、ならびに
前記堆積金属含有層をアニールして前記第２の領域内に第１の金属ケイ素化合物領域を形成し、かつ前記第１の領域に金属ケイ素化合物を形成しないか、または前記第１の領域に第１の金属ケイ素化合物領域よりも薄い第２の金属ケイ素化合物領域を形成することを含む、方法。

【請求項2】

前記第１の金属ケイ素化合物領域を前記第２の領域内に形成した後に、前記金属含有層を堆積したため残っている非ケイ化金属を前記第１の領域および前記第２の領域の上から除去することをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記非ケイ化金属を除去することがさらに、
塩酸（ＨＣｌ）、硝酸（ＨＮＯ_３）、硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）、または過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）のうちの少なくとも１つを含む湿式化学処理を施して、前記非ケイ化金属の少なくとも一部を除去することを含む、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記ケイ素化合物抵抗領域が前記第１の領域の前記第１の面から前記第１の領域の中に延びる、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記ケイ素化合物抵抗領域がシリコン（Ｓｉ）と、炭素（Ｃ）または窒素（Ｎ）の少なくとも一方とを含む、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記ケイ素化合物抵抗領域を形成することがさらに、
ソース要素のイオンを前記第１の領域の前記第１の面に注入すること、または
ソース要素含有層を前記第１の領域の前記第１の面の上に堆積し、前記ソース要素含有層をアニールして前記ケイ素化合物抵抗領域を形成すること、
の少なくとも一方によって、前記第１の領域に前記ソース要素を供給することを含む、請求項４に記載の方法。

【請求項7】

前記ケイ素化合物抵抗領域を形成することがさらに、
前記第１の領域にソース要素を供給することを含み、前記ソース要素が炭素（Ｃ）または窒素（Ｎ）の少なくとも一方を含む、請求項４に記載の方法。

【請求項8】

前記ケイ素化合物抵抗領域を形成することがさらに、
前記第１の領域にソース要素を供給すること、ならびに
前記ケイ素化合物抵抗領域内の前記ソース要素の濃度、または前記ケイ素化合物抵抗領域が前記第１の面から前記第１の領域の中に延びる深さ、の少なくとも一方を制御して、前記第１の領域内に形成される金属ケイ素化合物の量を制御することを含む、請求項４に記載の方法。

【請求項9】

前記ケイ素化合物抵抗領域内の前記ソース要素の前記濃度を増加させることは、前記第１の領域内に形成される第２の金属ケイ素化合物領域のサイズを減らし、または
前記ケイ素化合物抵抗領域が前記第１の面から前記第１の領域の中に延びる前記深さを増加させることは、前記第１の領域内に形成される第２の金属ケイ素化合物領域のサイズを減らす、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記金属含有層をアニールする際に前記第１の領域内に金属ケイ素化合物が形成されない、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記堆積金属含有層をアニールすることがさらに、
前記第１の領域内に第２の金属ケイ素化合物領域を形成することを含み、前記第２の金属ケイ素化合物領域が前記第１の金属ケイ素化合物領域よりも小さい、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

前記ケイ素化合物抵抗領域を形成する前に、
前記露出した第１の領域にドーパントを供給して前記第１の領域の抵抗率を制御することをさらに含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項13】

前記金属含有層が、コバルト（Ｃｏ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、または白金（Ｐｔ）のうちの１つ以上を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項14】

基板と、
前記基板内に配置された、抵抗率調整要素およびケイ素化合物抵抗要素を含む第１の領域と、
前記基板内に前記第１の領域に隣接して配置された第２の領域と、
前記第１の領域の上に配置された第１の金属ケイ素化合物層と、
前記第２の領域の上に配置された第２の金属ケイ素化合物層とを備え、前記第１の金属ケイ素化合物層が前記第２の金属ケイ素化合物層よりも薄い、半導体構造体。

【請求項15】

前記第１の領域と前記第１の金属ケイ素化合物層のシート抵抗が約２０から約１００Ω毎スクエアまでの範囲である、請求項１４に記載の半導体構造体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の諸実施形態は一般に、集積回路の基板処理の方法に関する。

【背景技術】

【0002】

集積回路製造には、複雑で費用がかかり得る多くのステップが含まれる。例えば、集積回路内に金属ケイ素化合物を形成するための１つの例示的な手順には、第１の領域および第２の領域を有する基板を用意すること、ならびに第１のパターン化フォトレジスト層を堆積して第１の領域を露出することが含まれる。第１の領域はドーパントでドープして、第１の領域の抵抗率を制御する。第１の領域のドーピングが完了した後、第１のパターン化マスク層を除去し、第２のパターン化マスク層を形成して第２の領域を露出する。第２のパターン化マスク層は、窒化ケイ素（ＳｉＮ）などのハードマスクである。ニッケル（Ｎｉ）などの金属層を第２の露出領域の上に堆積しアニールして、金属ケイ素化合物を第２の露出領域内に形成する。最後に、アニールが完了した後で、第２のマスク層および残っているあらゆる非ケイ化金属を除去することができる。

【0003】

本発明者らは、集積回路内に金属ケイ素化合物を形成する方法の改善を実現した。

【発明の概要】

【0004】

集積回路内に金属ケイ素化合物領域を形成する方法が本明細書で提供される。いくつかの実施形態では、集積回路内に金属ケイ素化合物領域を形成する方法は、第１の領域および第２の領域を有する基板の第１の領域内にケイ素化合物抵抗領域を形成することであって、マスク層が基板の上に堆積され、第１の領域を露出するためにパターン化されること、基板の第１の領域内にケイ素化合物抵抗領域を形成した後にマスク層を除去すること、第１の領域の第１の面、および第２の領域の第２の面に金属含有層を堆積すること、ならびに堆積金属含有層をアニールして第２の領域内に第１の金属ケイ素化合物領域を形成することを含む。

【0005】

いくつかの実施形態では、ケイ素化合物抵抗領域を形成することはさらに、ケイ素化合物抵抗領域内のソース要素の濃度、またはケイ素化合物抵抗領域が第１の面から第１の領域の中に延びる深さ、の少なくとも一方を制御して、第１の領域内に形成される金属ケイ素化合物の量を制御することを含むことができる。いくつかの実施形態では、ケイ素化合物抵抗領域内のソース要素の濃度を増加させることは、第１の領域内に形成される第２の金属ケイ素化合物領域のサイズを減らすことができる。いくつかの実施形態では、ケイ素化合物抵抗領域が第１の面から第１の領域の中に延びる深さを増加させることは、第１の領域内に形成される第２の金属ケイ素化合物領域のサイズを減らすことができる。いくつかの実施形態では、金属含有層をアニールすることによって第１の領域内に金属ケイ素化合物が形成されない。

【0006】

いくつかの実施形態では、集積回路内に金属ケイ素化合物領域を形成する方法は、第１の領域および第２の領域と、基板の上に堆積され、第１の領域を露出するためにパターン化されたマスク層とを有する基板を用意すること、露出した第１の領域をドーパントでドーピングして第１の領域の抵抗率を制御すること、ドープされた第１の領域に炭素（Ｃ）または窒素（Ｎ）の少なくとも一方を含むソース要素を供給することによって、ドープされた第１の領域内にケイ素化合物抵抗領域を形成すること、ドープされた第１の領域内にケイ素化合物抵抗領域を形成した後にマスク層を除去すること、ドープされた第１の領域の第１の面、および第２の領域の第２の面に金属含有層を堆積すること、堆積金属含有層をアニールして第２の領域内に第１の金属ケイ素化合物領域を形成すること、ならびに第２の領域内に第１の金属ケイ素化合物領域を形成した後に、金属含有層を堆積したため残っている非ケイ化金属を第１および第２の領域の上から除去することを含む。

【0007】

いくつかの実施形態では、例えば集積回路内で使用するための半導体構造体を提供することができる。この半導体構造体は、基板と、基板内に配置された、抵抗率調整要素およびケイ素化合物抵抗要素を含む第１の領域と、第１の領域に隣接して基板内に配置された第２の領域と、第１の領域の上に配置された第１の金属ケイ素化合物層と、第２の領域の上に配置された第２の金属ケイ素化合物層とを備え、第１の金属ケイ素化合物層は第２の金属ケイ素化合物層よりも薄い。

【0008】

本発明のその他のさらなる諸実施形態は、以下で説明される。

【0009】

上記で簡潔に要約され、以下でより詳細に論じられる本発明の諸実施形態は、添付の図面に表わされた本発明の説明的な諸実施形態を参照して理解することができる。しかし、本発明では、その他の同様に効果的な実施形態を認めることができるので、添付の図面は、本発明の典型的な実施形態を示すのみであり、したがって、本発明の範囲を限定するものとみなされるべきでないことに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明のいくつかの実施形態による、集積回路内に金属ケイ素化合物領域を形成する方法の流れ図である。

【図2A】本発明のいくつかの実施形態による、基板の一領域内に金属ケイ素化合物領域を製造する段階を表わす図である。

【図2B】本発明のいくつかの実施形態による、基板の一領域内に金属ケイ素化合物領域を製造する段階を表わす図である。

【図2C】本発明のいくつかの実施形態による、基板の一領域内に金属ケイ素化合物領域を製造する段階を表わす図である。

【図2D】本発明のいくつかの実施形態による、基板の一領域内に金属ケイ素化合物領域を製造する段階を表わす図である。

【図2E】本発明のいくつかの実施形態による、基板の一領域内に金属ケイ素化合物領域を製造する段階を表わす図である。

【図2F】本発明のいくつかの実施形態による、基板の一領域内に金属ケイ素化合物領域を製造する段階を表わす図である。

【図2G】本発明のいくつかの実施形態による、基板の一領域内に金属ケイ素化合物領域を製造する段階を表わす図である。

【図3A】本発明のいくつかの実施形態による、基板の一領域内にケイ素化合物抵抗領域を製造する段階を表わす図である。

【図3B】本発明のいくつかの実施形態による、基板の一領域内にケイ素化合物抵抗領域を製造する段階を表わす図である。

【図3C】本発明のいくつかの実施形態による、基板の一領域内にケイ素化合物抵抗領域を製造する段階を表わす図である。

【図4】本発明のいくつかの実施形態によるプラズマ浸漬イオン注入処理チャンバを表わす概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

理解しやすくするために、各図面で共通の同じ要素を指定するのに、可能な場合には同じ参照数字が使用されている。図は原寸に比例していなく、見やすくするために簡略化されていることがある。一実施形態の要素および特徴は、さらに詳述されていなくても他の実施形態に有利に組み込まれてよいことが企図されている。

【0012】

本明細書では、集積回路内に金属ケイ素化合物領域を形成する方法が開示される。本発明の方法は、集積回路内に金属ケイ素化合物領域を形成するのに必要な処理ステップの数および／または複雑さを有利に低減することができる。例えば、ケイ素化合物抵抗領域を使用することにより、製造プロセスにおける窒化ケイ素（ＳｉＮ）ハードマスク層、または同様のものなどのハードマスク層の必要性をなくすことができる。さらに、本発明の方法は、集積回路の抵抗層の抵抗率を制御するのに有利に使用することができる。例えば、ホウ素（Ｂ）、リン（Ｐ）またはヒ素（Ａｓ）などの活性ドーパントによるドーピングを用いて抵抗率を制御することができる。例えば、抵抗率は、ケイ素化合物形成がない場合は約０．１から約１０ｋΩ毎スクエアまでの範囲で制御することができるが、ケイ素化合物が形成されるときには約２０Ω毎スクエアにも低くなり得る。したがって、本発明の諸実施形態では、付加的な抵抗率制御機構を提示することができる。

【0013】

一部の集積回路では、トランジスタ構造体としての低抵抗率ケイ素化合物、ならびに高抵抗率受動抵抗構造体を形成する必要があり得る。図１は、集積回路内に金属ケイ素化合物領域を形成する方法１００の流れ図を表わす。方法１００は以下で、図２Ａ〜２Ｇおよび図３Ａ〜３Ｃに示された一連の製造ステップに従って説明される。いくつかの実施形態では、方法１００の少なくともいくつかの部分は、例えば、図４に関して以下で説明されるリアクタ４００などのトロイダルソースプラズマ浸漬イオン注入リアクタ内で実施することができる（とはいえ、適切な他の処理チャンバを代替として使用することもできる）。

【0014】

方法１００は一般に１０２から開始し、図２Ａに示されるように、ここでマスク層２０２を、第１の領域２０４および第２の領域２０６を有する基板２００の上に堆積することができる。例えば、第１の領域２０４は集積回路のシリコンベースの抵抗に相当し、第２の領域２０６は集積回路のトランジスタ領域に相当し得る。しかし、第１の領域２０４および第２の領域２０６はそれぞれ、上で論じられた抵抗領域およびトランジスタ領域に限定されない。例えば、第１の領域２０４はコンデンサ領域、相互接続構造体、または同様のものに相当し得る。本発明の方法１００は、Ｓｉ貫通電極（ＴＳＶ）用途などの相互接続構造体の形成、微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）技術、または同様のものに適用することができる。

【0015】

第１の領域２０４は第１の面２０３を有し、第２の領域２０６は第２の面２０５を有し、これらの面の上にマスク層２０２を堆積することができる。基板２００は、シリコン基板、ＩＩＩ−Ｖ化合物基板、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）基板、エピ基板、シリコンオン絶縁体（ＳＯＩ）基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などのディスプレイ基板、プラズマディスプレイ、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）ランプディスプレイ、発光ダイオード（ＬＥＤ）基板、太陽電池アレイ、ソーラーパネル、または同様の適切な任意の基板でよい。いくつかの実施形態では、基板２００は半導体ウエハ（例えば、２００ｍｍ、３００ｍｍ、または同様のシリコンウエハ）でよい。いくつかの実施形態では、第１の領域２０４および第２の領域２０６はシリコンを含む。いくつかの実施形態では、マスク層２０２はフォトレジストでよい。例示的なフォトレジストには、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリメチルグルタルイミド（ＰＭＧＩ）、フェノールホルムアルデヒド樹脂（ＤＮＱ／ノボラック）、または同様のもののうちの１つ以上から形成されたフォトレジストが含まれ得る。

【0016】

１０４で、マスク層２０２をパターン化して基板２００の第１の領域２０４を露出することができる。例えば、図２Ｂに示されるように、マスク層２０２のパターニングが完了すると、第１の領域２０４を露出することができるが、第２の領域２０６はマスク層２０２で覆われたままである。マスク層２０２のパターニングは、リソグラフィ、エッチング、または同様の適切な任意のパターニングの方法で行うことができる。例えば、マスク層２０２がフォトレジストを含む場合、光リソグラフィ技法を用いて第１の領域２０４の上のマスク層２０２の部分を露光した後に、マスク層２０２を現像して第１の領域２０４の上のマスク層２０２の露光部分を除去する。

【0017】

いくつかの実施形態では、任意選択で、露出した第１の領域２０４に、矢印２０８で図示されるようにドーパントを供給して第１の領域２０４の抵抗率を制御することができる。ドーパントは、リアクタ４００、あるいはビームライン注入、または同様のものなどの適切な任意のドーパント注入方法を使用して、第１の領域２０４に注入することができる。いくつかの実施形態では、ドーパントは、ホウ素（Ｂ）、リン（Ｐ）またはヒ素（Ａｓ）のうちの１つ以上を含むことができる。いくつかの実施形態では、第１の領域のドーパント濃度は、約１×１０^１７ｃｍ^−３から約１×１０^２１ｃｍ^−３の範囲であり得る。例えば、ドーパントの濃度が高くなると、第１の領域２０４の抵抗率が低くなり得る。いくつかの実施形態では、以下で論じるように、露出した第１の領域２０４にケイ素化合物抵抗領域を形成する前にアニールを実施して、注入ドーパントを活性化することができる。露出した第１の領域２０４内のドーパントを活性化するためのアニールは、約８００℃から約１２００℃の温度において約０．１秒から約６０秒などの所望の時間実施することができる。いくつかの実施形態では、アニールは、窒素（Ｎ_２）、アルゴン（Ａｒ）、または同様のものを含む雰囲気など、不活性雰囲気中で実施することができる。

【0018】

１０６で、ケイ素化合物抵抗領域２１０を基板２００の第１の領域２０４に形成することができる。例えば、ケイ素化合物抵抗領域２１０は、第１の領域２０４の第１の面２０３から第１の領域２０４の中に延びることができる。いくつかの実施形態では、ケイ素化合物抵抗領域２１０は、約１０オングストロームから約１００オングストロームの深さに延びることができる。ケイ素化合物抵抗領域２１０は、シリコン（Ｓｉ）と、炭素（Ｃ）または窒素（Ｎ）の少なくとも一方とを含むことができる。例えば、ケイ素化合物抵抗領域２１０のシリコン（Ｓｉ）が基板２００の第１の領域２０４から生じ得るのに対し、炭素（Ｃ）または窒素（Ｎ）の少なくとも一方は第１の領域２０４に供給されてよい。いくつかの実施形態では、第１の領域２０４の抵抗率を制御するために、ケイ素化合物抵抗領域２１０をさらに利用することができる。いくつかの実施形態では、ケイ素化合物抵抗領域２１０を用いて、第１の領域２０４の抵抗率がドーピングだけで実現できる（例えば上述の）抵抗率よりも低くなるように制御することができる。例えば、ケイ素化合物抵抗領域２１０を用いて第１の領域２０４の抵抗率を制御することは、第１の面２０３から第１の領域２０４の中に延びるケイ素化合物抵抗領域２１０の濃度および／または深さを制御することによって実現することができる。例えば、ケイ素化合物抵抗領域２１０の濃度および／または深さを制御することにより、以下で説明する後処理で第１の領域２０４内に引き続き形成される金属ケイ素化合物の量を制御することができる。第１の領域２０４内に形成される金属ケイ素化合物の量により、第１の領域２０４の抵抗率を制御することができる。

【0019】

いくつかの実施形態では、ケイ素化合物抵抗領域２１０を形成するために、炭素（Ｃ）または窒素（Ｎ）の少なくとも一方を含むソース要素を第１の領域２０４に供給することができる。いくつかの実施形態では、ソース要素のイオンを第１の領域２０４の第１の面２０３に注入することができる（図２Ｃに矢印２１２で示す）。例えば、ソース要素のイオンの注入は、以下で論じるリアクタ４００を使用して実施することができる。いくつかの実施形態では、ケイ素化合物抵抗領域２１０内のソース要素の濃度は、約０．０１から約１０原子百分率とすることができる。

【0020】

注入方法の別法として、図３Ａ〜Ｃに示されるように、ソース要素を堆積してケイ素化合物抵抗領域２１０を形成することもできる。例えば、図３Ａに示されるように、ソース要素含有層３００を第１の領域２０４の第１の面２０３の上と、マスク層２０２が１０４でパターン化された後に第２の領域２０６の上に残っているマスク層２０２の上とに堆積することができる。例えば、ソース要素含有層は、炭素（Ｃ）または窒素（Ｎ）の少なくとも一方と、任意選択で水素（Ｈ）とを含むことができる。いくつかの実施形態では、ソース要素含有層は、１つまたは複数の炭化水素不揮発性要素含有水素化物、または同様のものでよい。ソース要素含有層は、以下で論じるリアクタ４００を、例えば堆積モードで使用して堆積することができる。ソース要素含有層は、約１０オングストロームから約２００オングストロームまでの厚さの範囲とすることができる。

【0021】

ソース要素含有層３００は、アニールして基板２００の第１の領域２０４内にケイ素化合物抵抗領域２１０を形成することができる。ソース要素含有層３００からケイ素化合物抵抗領域２１０を形成するためのアニールは、約８００℃から約１２００℃の範囲の温度において約０．１秒から約６０秒などの所望の時間実施することができる。いくつかの実施形態では、アニールは、窒素（Ｎ_２）、アルゴン（Ａｒ）または同様のものを含む雰囲気など、不活性雰囲気中で実施することができる。

【0022】

いくつかの実施形態では、図３Ｂに表わされるように、ソース要素含有層３００からの未反応材料３０２が、ケイ素化合物抵抗領域２１０を形成するためのアニールが完了した後に残り得る。例えば、未反応材料３０２は、図３Ｃに表わされるように、パターン化マスク層２０２と共に、またはパターン化マスク層２０２とは別に除去することができる。例えば、パターン化マスク層２０２および未反応材料３０２は、硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）と過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）の混合物、酸素プラズマ処理、または同様の適切な任意の方法によって除去することができる。

【0023】

再び図２Ｄを参照すると（図３Ｃにも示す）、１０８で、ケイ素化合物抵抗領域２１０が第１の領域２０４内に形成された後に、パターン化マスク層２０２を除去することができる。パターン化マスク層２０２は、上で論じた方法のいずれによっても除去することができる。

【0024】

図２Ｅに表わされるように、１１０で、金属含有層２１４を第１の領域２０４の第１の面２０３の上と、基板２００の第２の領域２０６の第２の面２０５の上とに堆積することができる。金属含有層２１４は、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、または同様の適切な任意の方法によって堆積することができる。金属含有層は、コバルト（Ｃｏ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、または例えば約５パーセントから約２０パーセントの白金濃度を有するニッケル白金（Ｎｉ−Ｐｔ）合金など、これらの合金のうちの１つ以上を含むことができる。金属含有層２１４は、所望の任意の厚さに堆積することができる。例えば、堆積金属含有層２１４の厚さは、約４０オングストロームから約２００オングストロームの範囲になり得る。金属含有層２１４の厚さにより、第２の領域２０６内に形成される、また以下で論じるように任意選択で第１の領域２０４内に形成される金属ケイ素化合物領域の厚さが、少なくとも部分的に決まる。

【0025】

図２Ｆに表わされるように、１１２で、堆積金属含有層２１４をアニールして、基板２００の第２の領域２０６内に第１の金属ケイ素化合物領域２１６を形成することができる。例えば、金属含有層２１４から第１の金属ケイ素化合物領域２１６を形成するためのアニールは、約１５０℃から約４５０℃の範囲の温度において約５秒から約３００秒などの所望の時間実施することができる。いくつかの実施形態では、アニールは、窒素（Ｎ_２）、アルゴン（Ａｒ）、または同様のものを含む雰囲気など、不活性雰囲気中で実施することができる。

【0026】

図２Ｇに表わされた第１の金属ケイ素化合物領域２１６は、第２の面２０５から第２の領域２０６の中に延びることができ、任意選択で、点線で示されているように第２の面２０５の上に延びることができる。第１の金属ケイ素化合物領域２１６の厚さは、金属含有層２１４の厚さおよび組成物、第２の領域内の要素の同一性および濃度などの第２の領域２０６の組成物、特定の結晶面または多結晶面など第２の面の配向、アニールの温度、アニールの時間、または同様のもののうちの１つ以上によって制御することができる。

【0027】

任意選択で、第２の金属ケイ素化合物領域２１８を第１の領域２０４内に形成することができる。例えば低いシート抵抗率（例えば、約２０Ω毎スクエアから約５００Ω毎スクエアまでの範囲）は、ドーパントだけで実現するのが困難なことがある。それゆえに、第２の金属ケイ素化合物領域２１８は第１の領域２０４の抵抗率を調整するために使用して、ドーパントだけで実現可能になり得る抵抗率よりも低い抵抗率を得ることができる。例えば、第２の金属ケイ素化合物領域２１８は、第１の領域２０４のケイ素化合物抵抗領域２１０の中に延びることができ、任意選択で、図２Ｆに表わされているように第１の面２０３の上に延びることができる。例えば、第２の金属ケイ素化合物領域２１８は、ケイ素化合物抵抗領域２１０が存在することにより、第１の金属ケイ素化合物領域２１６よりも薄くすることができる。例えば、第１の金属ケイ素化合物領域２１６の厚さを制御するための、上で論じたものと同様の要因がまた、第２の金属ケイ素化合物領域２１８の厚さを制御するために利用されてもよい。しかし、別法として、またはこれらの要因と組み合わせて、第１の領域２０４内に形成される金属ケイ素化合物の量はさらに、ケイ素化合物抵抗領域２１０内のソース要素の濃度、またはケイ素化合物抵抗領域２１０が第１の面２０３から第１の領域２０４の中に延びる深さ、の少なくとも一方を制御することによって制御することもできる。例えば、ケイ素化合物抵抗領域２１０内のソース要素の濃度を高くすると、第１の領域２０４内に形成される第２の金属ケイ素化合物領域２１８のサイズを小さくすることができる。例えば、ケイ素化合物抵抗領域２１０が第１の面２０３から第１の領域２０４の中に延びる深さを増すと、第１の領域２０４内に形成される第２の金属ケイ素化合物領域２１８のサイズを小さくすることができる。いくつかの実施形態では、金属含有層２１４のアニーリングによって第１の領域２０４内に金属ケイ素化合物が生じない（例えば、第２の金属ケイ素化合物領域２１８が形成されない）。上で論じたように、第１の領域２０４内に形成される金属ケイ素化合物の量により、第１の領域２０４内の抵抗率が少なくとも部分的に決まる。

【0028】

第１の金属ケイ素化合物領域２１６（および任意選択で、第２の金属ケイ素化合物領域２１８）が形成された後、金属含有層２１４を堆積したため残っている非ケイ化金属を、図２Ｇに表わされたように第１の領域２０４および第２の領域２０６の上から除去することができる。例えば、金属含有層２１４としてニッケルおよびニッケル合金を使用する場合、非ケイ化金属は、湿式化学処理を施すことによって除去することができる。非ケイ化材料の少なくとも一部を除去するために、湿式化学処理には塩酸（ＨＣｌ）、硝酸（ＨＮＯ_３）、硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）、またはこれらの混合物のうちの少なくとも１つが含まれてよい。

【0029】

本明細書で論じられている本発明の方法では、ケイ化処理によって抵抗をマスクするために使用される標準的な流れの中のいくつかの処理ステップをなくすことができる。例えば、上で論じたように、本発明の処理の流れの中では単一のマスク層を使用することができるのに対し、従来の方法では、集積回路の抵抗領域にドーパントを供給するための第１のマスク層と、次の、集積回路のトランジスタ領域に金属ケイ素化合物を供給するための第２のマスク層とが必要である。いくつかの実施形態では、適切な炭素量および注入エネルギーにより、ケイ素化合物形成ステップ後に、従来の形成方法を使用する非注入領域と比べて１０倍を超える第１の領域の抵抗率の増加が得られることを結果が示す。

【0030】

本発明の諸実施形態は、それだけには限らないが、カリフォルニア州Ｓａｎｔａ ＣｌａｒａのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から市販されているＣＯＮＦＯＲＭＡ（商標）リアクタなどのトロイダルソースプラズマ浸漬イオン注入リアクタ内で実施することができる。このような適切なリアクタおよびその操作方法は、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第７１６６５２４号に記載されている。

【0031】

図４を参照すると、上記の出願に開示されているタイプのトロイダルソースプラズマ浸漬イオン注入リアクタ４００は、円筒形側壁４０４および円板形天井４０６によって画成された円筒形真空チャンバ４０２を有する。チャンバの床にある基板支持体ペデスタル４０８は、処理されるべき基板４１０（例えば、基板２００）を支持する。天井４０６上のガス供給板すなわちシャワーヘッド４１２は、そのガスマニホルド４１４の中に処理ガスをガス供給パネル４１６から受け入れ、このガス供給パネル４１６のガス出力は、１つまたは複数の個別ガス供給源４１８からの各ガスのうちのいずれか１つまたは混合物とすることができる。真空ポンプ４２０が、基板支持体ペデスタル４０８と側壁４０４の間に画成されたポンプ環帯４２２に結合される。処理領域４２４が基板４１０とガス供給板４１２の間に画成される。

【0032】

対の外部再入導管４２６、４２８が、処理領域４２４を通過するプラズマ流の再入トロイダル経路を確立し、これらのトロイダル経路は処理領域４２４内で交差する。導管４２６、４２８のそれぞれは、チャンバの両側に結合された一対の端部４３０を有する。各導管４２６、４２８は中空導電管である。それぞれの導管４２６、４２８は、導管の２つの端部間に閉ループ導電路が形成することを防止する直流絶縁リング４３２を有する。

【0033】

それぞれの導管４２６、４２８の環状部が環状磁気コア４３４で取り囲まれる。コア４３４を取り巻く励起コイル４３６が、インピーダンス整合デバイス４４０を介して高周波電源４３８に結合される。コア４３６のそれぞれに結合された２つの高周波電源４３８は、２つの周波数がわずかに異なるものでよい。高周波電力ジェネレータ４３８から結合された高周波電力によりプラズマイオン電流が、それぞれの導管４２６、４２８を通ると共に処理領域４２４を通って延びる閉トロイダル経路内に生じる。これらのイオン電流は、それぞれの高周波電源４３８の周波数で振動する。バイアス電力ジェネレータ４４２によってバイアス電力が、インピーダンス整合回路４４４を通して基板支持体ペデスタル４０８に印加される。

【0034】

プラズマ形成は、処理ガスまたは処理ガスの混合物をチャンバ４２４の中にガス供給板４１２を通して導入し、ジェネレータ４３８からの十分なソース電力を再入導管４２６、４２８に印可して導管内および処理領域４２４の中にトロイダルプラズマ電流を生成することによって行われる。ウエハ表面に近接するプラズマフラックスは、高周波バイアス電力ジェネレータ４４２により印加されるウエハバイアス電圧によって決まる。プラズマ速度またはフラックス（ウエハ表面をサンプリングするイオンの１平方ｃｍ当たり１秒当たりの数）はプラズマ密度によって決まり、プラズマ密度は、高周波電力ジェネレータ４３８により印加される高周波電力のレベルによって制御される。ウエハ４１０での累積イオン線量（イオン／平方ｃｍ）は、フラックスと、そのフラックスが維持される合計時間との両方で決まる。

【0035】

ウエハ支持体ペデスタル４０８が静電チャックである場合、埋込み電極４４６がウエハ支持体ペデスタルの絶縁板４４８の中に設けられ、埋込み電極４４６は、ユーザが制御可能な直流チャック電圧源４５０と、バイアス電力ジェネレータ４４２とに、インピーダンス整合回路４４４を通して、また任意選択の分離コンデンサ４５２（インピーダンス整合回路４４４内に含まれてよい）を通して結合される。

【0036】

動作時、例えば、基板４１０は基板支持体ペデスタル４０８上に置くことができ、１つまたは複数の処理ガスをチャンバ４０２の中に導入して、処理ガスからのプラズマに打ち当てることができる。

【0037】

動作時、プラズマをリアクタ４００の中の処理ガスから発生させて、上で論じたように、基板４１０の表面を選択的に修飾することができる。プラズマは、ジェネレータ４３８から十分なソース電力を再入導管４２６、４２８に印可して、上述した処理により導管４２６、４２８内および処理領域４２４内にプラズマイオン電流を生成することによって、処理領域４２４内に形成される。いくつかの実施形態では、高周波バイアス電力ジェネレータ４４２によって送出されるウエハバイアス電圧は、ウエハ表面へのイオンのフラックスと、場合により、ウエハ上に形成される層の厚さ、またはウエハ表面に埋め込まれるプラズマ種の濃度のうちの１つ以上とを制御するように調整することができる。いくつかの実施形態では、バイアス電力が印加されない。

【0038】

コントローラ４５４が、中央処理ユニット（ＣＰＵ）４５６、メモリ４５８、およびＣＰＵ ４５６のサポート回路４６０を備えると共に、以下でさらに詳細に論じるように、チャンバ４０２の構成要素を制御しやすくし、またそのためエッチ処理を制御しやすくする。処理チャンバ４０２を制御しやすくするには、例えば以下で説明するように、コントローラ４５４は、様々なチャンバおよび副プロセッサを制御するための工業環境で使用できる汎用コンピュータプロセッサの任意の形のうちの１つのものでよい。ＣＰＵ ４５６のメモリ４５８、またはコンピュータ可読媒体は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、または局所または遠隔のデジタル記憶装置の他の任意の形など、１つまたは複数の容易に利用可能なメモリでよい。サポート回路４６０は、プロセッサをサポートするＣＰＵ ４５６に従来通りに結合される。これらの回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入出力回路および副システム、ならびに同様のものを含む。本明細書に記載の本発明の方法、または少なくともその一部分は、ソフトウェアルーチンとしてメモリ４５８内に記憶されてよい。このソフトウェアルーチンは、ＣＰＵ ４５６によって制御されるハードウェアから遠隔に置かれた第２のＣＰＵ（図示せず）によって記憶および／または実行されてよい。

【0039】

このように、集積回路内に金属ケイ素化合物領域を形成する方法が本明細書で開示されている。本発明の方法は、集積回路内に金属ケイ素化合物領域を形成するために必要な処理ステップの数を有利に低減することができる。例えば、ケイ素化合物抵抗領域を使用することにより、製造プロセスにおける窒化ケイ素（ＳｉＮ）ハードマスク層、または同様のものなどのハードマスク層の必要性をなくすことができる。さらに、本発明の方法は、集積回路の抵抗層の抵抗率を制御するのに有利に使用することができる。例えば、抵抗率を制御するにはホウ素（Ｂ）、リン（Ｐ）またはヒ素（Ａｓ）などのドーパントによるドーピングを用いることができる。しかし、サブミクロンデバイスノードなどの低い抵抗率は、ドーパントだけで実現するのが困難なことがある。それゆえに、本発明の方法では、付加的な抵抗率制御機構を提供することができる。

【0040】

上述したものは本発明の諸実施形態を対象とするが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他のさらなる実施形態を考案することができる。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図2E】

【図2F】

【図2G】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】