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公開番号2025025474
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2023130266
出願日2023-08-09
発明の名称半導体装置の製造方法
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人快友国際特許事務所
主分類H10D 64/60 20250101AFI20250214BHJP()
要約【課題】層間絶縁層の表面と半導体基板の表面に跨る範囲に好適にバリアメタルを形成する。
【解決手段】半導体装置の製造方法であって、被覆部と開口部に跨る範囲に半導体基板と層間絶縁層に接するシリコン含有層を形成する工程と、被覆部と開口部に跨る範囲に金属層を形成する工程と、熱処理によって金属層とシリコン含有層を反応させることによってシリサイド層を形成する工程と、被覆部と開口部に跨る範囲にシリサイド層の表面に接するバリアメタル層を形成する工程を有する。
【選択図】図8

特許請求の範囲【請求項１】
半導体装置の製造方法であって、
シリコンを含有する半導体によって構成された半導体基板と前記半導体基板の表面を覆う層間絶縁層とを有するウエハであって、前記層間絶縁層が露出している被覆部と前記半導体基板の前記表面が露出している開口部とが設けられている前記ウエハを準備する工程と、
前記被覆部と前記開口部に跨る範囲に、前記半導体基板と前記層間絶縁層に接するシリコン含有層を形成する工程と、
前記被覆部と前記開口部に跨る範囲に、前記シリコン含有層に接する金属層を形成する工程と、
熱処理によって前記金属層と前記シリコン含有層を反応させることによって、前記被覆部と前記開口部に跨る範囲に分布するとともに前記開口部内において前記半導体基板に接するシリサイド層を形成する工程と、
前記被覆部と前記開口部に跨る範囲に、前記シリサイド層に接するバリアメタル層を形成する工程と、
前記被覆部と前記開口部に跨る範囲に、前記バリアメタル層に接する電極層を形成する工程、
を有する製造方法。
続きを表示（約 660 文字）【請求項２】
前記シリサイド層を形成する前記工程において、前記シリサイド層の表面に未反応の前記金属層が残存し、
前記バリアメタル層を形成する工程の前に、未反応の前記金属層を除去する工程をさらに有する請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記ウエハを準備する前記工程において準備される前記ウエハの前記半導体基板が、前記開口部に露出するとともに前記シリサイド層に対してオーミック接触可能な不純物濃度を有する高濃度層を有し、
前記シリコン含有層を形成する前記工程では、前記半導体基板の前記表面に形成される前記シリコン含有層の厚さが前記高濃度層の厚さより薄い、
請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記金属層を形成する前記工程では、前記開口部内に形成される前記金属層の厚さが前記開口部内の前記シリコン含有層の厚さ以上である、請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項５】
前記ウエハを準備する前記工程において準備される前記ウエハにおいて、前記開口部と前記被覆部の境界に段差が設けられている、請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項６】
前記層間絶縁層が、前記半導体基板の前記表面から突出しており、
前記シリコン含有層を形成する前記工程では、前記層間絶縁層の側面に形成される前記シリコン含有層の厚さが、前記半導体基板の前記表面に形成される前記シリコン含有層の厚さよりも薄い、
請求項５に記載の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示の技術は、半導体装置の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【０００２】
特許文献１には、ウエハの表面にバリアメタルを形成する技術が開示されている。ウエハは、半導体基板と半導体基板の表面に設けられた層間絶縁層を有している。層間絶縁層にはコンタクトホールが設けられており、コンタクトホール内において半導体基板が露出している。コンタクトホール内とコンタクトホール外に跨る範囲にバリアメタルが形成される。すなわち、コンタクトホール内の半導体基板の表面と層間絶縁層の表面を覆うようにバリアメタルが形成される。特許文献１の技術では、層間絶縁層の側面と半導体基板の表面との境界部においてアンダーカットの発生を防止することで、その境界部におけるバリアメタルの形成不良を防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平１１－２９７８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の通り、特許文献１の技術では、アンダーカット（すなわち、半導体基板の形状）に起因するバリアメタルの形成不良を防止する。他方、層間絶縁層の表面と半導体基板の表面に跨ってバリアメタルを形成する場合には、層間絶縁層と半導体基板の境界部において、下地材料の相違に起因するバリアメタルの形成不良が発生する場合がある。すなわち、バリアメタルを成長させるときには、下地材料によってバリアメタルの結晶性と面方向が変化する。このため、層間絶縁層の表面に成長するバリアメタルと半導体基板の表面に成長するバリアメタルとの間で結晶性と面方向に差が生じ、これらの境界部においてバリアメタルが形成不良となり易い。本明細書では、層間絶縁層の表面と半導体基板の表面に跨る範囲に好適にバリアメタルを形成する技術を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する半導体装置の製造方法は、ウエハ準備工程、シリコン含有層形成工程、金属層形成工程、シリサイド層形成工程、バリアメタル形成工程、及び、電極層形成工程を有する。ウエハ準備工程では、シリコンを含有する半導体によって構成された半導体基板と前記半導体基板の表面を覆う層間絶縁層とを有するウエハであって、前記層間絶縁層が露出している被覆部と前記半導体基板の前記表面が露出している開口部とが設けられている前記ウエハを準備する。シリコン含有層形成工程では、前記被覆部と前記開口部に跨る範囲に、前記半導体基板と前記層間絶縁層に接するシリコン含有層を形成する。金属層形成工程では、前記被覆部と前記開口部に跨る範囲に、前記シリコン含有層に接する金属層を形成する。シリサイド層形成工程では、熱処理によって前記金属層と前記シリコン含有層を反応させることによって、前記被覆部と前記開口部に跨る範囲に分布するとともに前記開口部内において前記半導体基板に接するシリサイド層を形成する。バリアメタル形成工程では、前記被覆部と前記開口部に跨る範囲に、前記シリサイド層に接するバリアメタル層を形成する。電極層形成工程では、前記被覆部と前記開口部に跨る範囲に、前記バリアメタル層に接する電極層を形成する。
【０００６】
なお、「シリコンを含有する半導体」は、元素としてシリコンを含有する半導体である。例えば、「シリコンを含有する半導体」は、シリコン単体であってもよいし、シリコン化合物によって構成された半導体であってもよい。
【０００７】
また、「シリコン含有層」は、元素としてシリコンを含有する材料によって構成された層である。例えば、「シリコン含有層」は、単結晶シリコンであってもよいし、ポリシリコンであってもよいし、アモルファスシリコンであってもよいし、シリコン化合物であってもよい。
【０００８】
この製造方法では、バリアメタルを形成するより前に、半導体基板と層間絶縁層に接するシリコン含有層を形成する。次に、シリコン含有層の表面に金属層を形成する。次に、熱処理によってシリコン含有層と金属層を反応させ、被覆部と開口部に跨る範囲にシリサイド層を形成する。次に、シリサイド層の表面にバリアメタル層を形成する。被覆部と開口部のいずれでも下地材料がシリサイド層であるので、被覆部と開口部に跨る範囲に好適にバリアメタル層を形成できる。このため、被覆部と開口部の境界（すなわち、半導体基板と層間絶縁層の境界を覆う部分）におけるバリアメタルの形成不良が防止される。したがって、バリアメタルの表面に電極層を形成した後に、電極層と半導体基板との間、及び、電極層と層間絶縁層との間での材料の相互拡散が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
半導体装置の断面図。
実施形態の製造方法の説明図。
実施形態の製造方法の説明図。
実施形態の製造方法の説明図。
実施形態の製造方法の説明図。
シリコン含有層が残存する場合の断面図。
実施形態の製造方法の説明図。
実施形態の製造方法の説明図。
比較例の製造方法の説明図。
実施形態の製造方法の説明図。
第１変形例の説明図。
第２変形例の説明図。
第３変形例の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書が開示する一例の製造方法では、前記シリサイド層を形成する前記工程において、前記シリサイド層の表面に未反応の前記金属層が残存してもよい。前記製造方法は、前記バリアメタル層を形成する工程の前に、未反応の前記金属層を除去する工程をさらに有していてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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