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DE68920025T2 - Verfahren zum Herstellen eines Kontaktes/VIA. - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines Kontaktes/VIA.

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Publication number
DE68920025T2
DE68920025T2 DE1989620025 DE68920025T DE68920025T2 DE 68920025 T2 DE68920025 T2 DE 68920025T2 DE 1989620025 DE1989620025 DE 1989620025 DE 68920025 T DE68920025 T DE 68920025T DE 68920025 T2 DE68920025 T2 DE 68920025T2
Authority
DE
Germany
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layer
refractory metal
conductor
conformal
silicide
Prior art date
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DE1989620025
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English (en)
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DE68920025D1 (de
Inventor
Mohammed M Farahani
Yu-Pin Han
Fu-Tai Liou
Robert Otis Miller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
STMicroelectronics lnc USA
Original Assignee
SGS Thomson Microelectronics Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by SGS Thomson Microelectronics Inc filed Critical SGS Thomson Microelectronics Inc
Publication of DE68920025D1 publication Critical patent/DE68920025D1/de
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Publication of DE68920025T2 publication Critical patent/DE68920025T2/de
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Description

  • Die vorliegende Erfindung ist allgemein auf Kontakte und Verbindungslöcher bzw. Durchgänge gerichtet, die in einem Halbleiterverfahren verwendet werden, und insbesondere auf die Verbesserung des Geltungs- bzw. Anwendungsbereichs des Schritts für die Kontakte und Verbindungen bzw. Verbindungslöcher.
  • Bei der Prozessierung von Halbleitern ist einer der kritischeren Verfahrensschritte die Verbindung von zwei leitenden Schichten auf verschiedenen Niveaus, die durch eine isolierende Schicht getrennt sind, insbesondere wenn eine der leitenden Schichten die oberste Metallschicht ist. Gegenwärtig ist die unten liegende Leiterschicht mit einer Zwischenniveau-Oxidschicht bedeckt, und der Kontakt oder das Durchgangsloch ist darin ausgebildet, um die Oberfläche der darunterliegenden Leiterschicht in einem ausgewählten Bereich freizulegen. Eine obere bzw. oberste Leiterschicht wird dann mit einem Muster versehen und mit der darunterliegenden leitenden Schicht durch die Kontakte oder Durchgangslöcher bzw. Durchgänge verbunden. Dieses darunterliegende leitende Material kann sowohl eine leitende Schicht aus Polysilicium oder Metall als auch nur die Siliciumoberfläche selber sein.
  • Um eine leitende Zwischenverbindung zwischen den zwei Schichten zu realisieren, ist es wichtig, daß die Kontaktzwischenfläche zwischen dem darunterliegenden Metall oder Silicium einen niedrigen Widerstand vorzuweisen hat, ohne die Charakteristiken des darunterliegenden Materials zu verkehren, insbesondere wenn das Material Silicium ist. Ferner ist es wichtig, daß der Widerstand zwischen der Kontaktzwischenfläche selbst und der oberen Metallschicht ebenfalls einen niedrigen Widerstand vorgibt.
  • Ein Nachteil mit Verfahrenstechniken aus der Vergangenheit besteht in dem Verarmen (voiding) der oberen Metallschicht auf den vertikalen Oberflächen der Kontaktöffnung oder des Durchgangs (VIA). Dies kann sich aus einer Anzähl von Faktoren ergeben. Ein Faktor, der in der Industrie bekannt ist, ist, daß, wenn Sputter- oder physikalische Dampfabscheidungstechniken verwendet werden, um eine Metall-schicht abzuscheiden, die Überdeckung nicht gleichmäßig ist. Da dies ein anisotropes Verfahren ist, weisen vertikale Oberflächen in einer Kontaktöffnung oder einem Durchgang bzw. VIA nur eine relativ dünne Schicht aus Metall auf, die auf den vertikalen Wänden ausgebildet ist, mit einem dicken "Aufbau" entlang der oberen Kanten der Kontaktöffnung oder des Durchgangs. Die Verarmung tritt üblicherweise entlang dieser vertikalen Oberflächen auf. Dies kann durch Verwendung einer chemi-schen Dampfabscheidung eines leitenden Materials bewältigt werden. Jedoch sind chemische Dampfabscheidungsverfahren üblicherweise nicht für die Arten von Me-tall, usw. zu verwenden, die für obere Niveaus erforderlich sind, wie etwa für Aluminiummetallisierungsverfähren.
  • Auf die folgenden Dokumente wird Bezug genommen.
  • Das Dokument WO 86/01639 offenbart einen Kontaktaufbau, der in einer Öffnung in einer dielektrischen Schicht ausgebildet ist. Ein Anpassungsbereich bzw. ein Glättungsbereich wird auf den Seitenwänden der Öffnung abgeschieden, um eine bessere Leiterüberdeckung zu erzielen. Ein leitendes Material für Zwischenverbindungen wird dann unmittelbar über dem Einebnungsbereich abgeschieden.
  • Der Artikel "Refractory Metals and Metal Silicides for VLSI devices" von Chen und Roth, in Solid State Technology 27 (1984) August, Nr. 8, Seiten 145 bis 149, erörtert die Verwendung von refraktorischen bzw. feuerfesten oder hochschmelzenden Metallen und die Ausbildung einer einzigen refraktorischen bzw. hochschmelzenden Metallschicht in Kontakten und Zwischenverbindungen.
  • Das Dokument EP-A-284 794 offenbart eine leitende Struktur, die für Verbindungen bzw. Zwischenverbindungen verwendet wird, die aus einer dicken Schicht aus einem refraktorischen Metall besteht, das eine dünne Schicht aus Titannitrid überdeckt.
  • Das Dokument EP-A-279 588 offenbart eine Kontaktstruktur in einem Kontaktloch, die eine dünne Schicht aus Titan, eine Barriereschicht aus einem refraktorischen bzw. hochschmelzenden Metall oder einem refraktorischen Metallnitrid und ein leitendes Material aufweist, die das Kontaktloch füllen.
  • Gemäß einem Aspekt nach der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Ausbildung eines Kontakts für eine integrierte Halbleiterschaltungseinrichtung zur Verfügung gestellt, das folgende Schritte aufweist:
  • Über einer leitfähigen Siliciumschicht wird eine Isolierschicht ausgebildet;
  • in der Isolierschicht wird eine Öffnung gebildet, um einen Teil des leitfähigen Silicumbereichs freizulegen, wobei diese Öffnung im wesentlichen senkrechte Seitenwände aufweist;
  • eine konforme bzw. gleichmäßige Isolierschicht wird über der Isolierschicht und der Öffnung ausgebildet;
  • die konforme Isolierschicht wird anisotrop geätzt, um Seitenwandabstandsbereiche entlang der seiikrechten Öffnungen der Seitenwand zu bilden und den leitfähigen Siliciumbereich freizulegen, wobei die Seitenwandabstandbereiche unmittelbar neben dem leitfahigen Silicumbereich dicker sind als an einer oberen Fläche der Isolierschicht;
  • eine Schicht aus hochschmelzendem Metall wird über der Isolierschicht, den Abstandsbereichen der Seitenwände und dem freiliegenden leitfähigen Siliciumbereich ausgebildet;
  • die Vorrichtung wird in einer Stickstoffumgebungsatmosphäre erhitzt, wobei ein Teil der hochschmelzenden Metallschicht auf dem freiliegenden leitfähigen Silicumbereich zu hochschmelzendem Metallsilicid und der Rest der hochschmelzenden Metallschicht zu hochschmelzendem Metallnitrid umgewandelt wird;
  • eine konforme Leiterschicht wird ausgebildet, die hochschmelzendes Metall über dem hochschmelzenden Metallnitrid enthält; und
  • eine Aluminiumschicht wird über der konformen Leiterschicht ausgebildet.
  • Ausführungsformen nach der vorliegenden Erfindung weisen ein Verfahren zur Ausbildung eines Kontakts zwischen zwei leitenden Schichten auf verschiedenen Niveaus auf. Ein Siliciumsubstrat oder erste leitende Schicht bildet ein unteres Niveau eines leitenden Materials. Diese Schicht wird durch eine Schicht eines Zwischenniveauoxids bedeckt. Eine Öffnung wird durch die Schicht des Zwischenniveauoxids ausgebildet, und anschließend wird eine gleichmäßige Schicht eines refraktorischen bzw. feuerfesten oder hochschmelzenden Materials über der Struktur abgeschieden, um die Seitenwände der Öffnung bis zu einer gleichmäßigen Dicke zu bedecken. Dies stellt eine Leitung zwischen beiden über die Zwischenniveauoxidschicht getrennten Niveaus zur Verfügung. Auf der oberen Oberfläche wird anschließend eine Metallschicht gesputtert, um eine Zwischenverbindung zwischen dem oberen Abschnitt der Schicht aus refraktorischem bzw. hochschmelzendem Material und anderen Strukturen auf dem oberen Niveau zur Verfügung zu stellen.
  • Das refraktorische bzw. hochschmelzende Material wird über dem gesamten Substrat, sich über die Oberfläche des Zwischenniveauoxids und der Bodenoberfläche der Öffnung benachbart bzw. angrenzend zu dem unteren Niveau erstreckend, abgeschieden. Ein Barrieremetall wird zwischen den gleichmäßigen Schichten aus refraktorischem bzw. hochschmelzendem Material und dem unteren leitenden Niveau angeordnet.
  • Eine Seitenwandoxidschicht wird auf den Seitenwänden der Öffnung mit einem zulaufenden Profil ausgebildet. Das zulaufende Profil erstreckt sich von einem unteren Abschnitt an dem unteren Niveau zu einem weiteren bzw. breiteren Abschnitt an dem unteren Niveau, so daß die Öffnung an dem oberen Niveau größer ist. Dies stellt eine starker abgetreppte Stufe zur Verfügung, über der die gleichmäßige bzw. konforme Schicht aus refraktorischem Material ausgebildet wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist das feuerfeste bzw. refraktorische Material Wolframdisilicid.
  • Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird in einer integrierten Schaltung eine Struktur zur Verbindung eines Siliciumleiters eines ersten Niveaus und eines Metalleiters eines zweiten Niveaus, die durch eine Isolierschicht getrennt sind, zur Verfügung gestellt, die aufweist:
  • Eine Öffnung mit im wesentlichen senkrechten Seitenwänden, die durch die Isolierschicht reicht, wobei ein Teil des Leiters des ersten Niveaus in der Öffnung freiliegt;
  • mit Seitenwandabstandsbereichen aus isolierendem Material, die die Seitenwände der Öffnung bedecken und benachbart zu dem Siliciumleiter des ersten Niveaus dicker sind als an der oberen Oberfläche der Isolierschicht;
  • eine hochschmelzende bzw. feuerfeste Metallsilicidschicht, die den freigelegten Teil des Siliciumleiters des ersten Niveaus bedeckt;
  • einer hochschmelzenden bzw. refraktorischen Metallnitridschicht, die die hochschmelzende bzw. feuerfeste Metallsilicidschicht, die Seitenwandabstandsbereiche und einen Teil der oberen Oberfläche der Isolierschicht bedeckt, und einer konformen bzw. gleichmäßigen Leiterschicht, die hochschmelzendes bzw. refraktorisches Metall enthält und die hochschmelzende Metallnitridschicht bedeckt,
  • wobei der Metalleiter des zweiten Niveaus eine Aluminiumschicht aufweist, die die konforme bzw. gleichmäßige Leiterschicht bedeckt.
  • Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und deren Vorteile wird nun auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in welchen:
  • Figur 1 zeigt eine querschnittliche Darstellung eines Siliciumsubstrats oder einer Metallschicht mit einer Oxidschicht, die darauf ausgebildet ist, und einen dadurch ausgebildeten Kontakt/Durchgang aufweist;
  • Figur 2 stellt die Struktur nach Figur 1 mit einer dünnen Schicht aus Oxid dar, die darüber ausgebildet ist;
  • Figur 3 stellt ein querschnittliches Diagramm der Struktur nach Figur 2 dar, bei der die obere Schicht aus dem Oxid weggeätzt ist, um ein Seitenwandoxid in dem Kontakt/Durchgang auszubilden;
  • Figur 4 stellt die Struktur nach Figur 3 mit einer darüber ausgebildeten dünnen Schicht aus hochschmelzendem bzw. feuerfestem Metall dar;
  • Figur 5 stellt eine querschnittliche Darstellung der Struktur nach Figur 4 mit dem in eine Barriereschicht aus hochschmelzendem bzw. feuerfesten Material umgewandelten hochschmelzenden Metall dar;
  • Figur 6 stellt eine querschnittliche Darstellung der Struktur nach Figur 5 mit einer Schicht aus hochschmelzendem bzw. refraktorischem CVD- Material dar, das über der Barriere- bzw. Trennschicht ausgebildet ist;
  • Figuren 6a und 6b stellen ein alternatives Verfahren zur Ausbildung der CVD-Schicht aus hochschmelzendem Material nach Figur 6 dar, in der eine Schicht aus hochschmelzenden Metallen zuerst über der Struktur nach Figur 5 ausgebildet ist, gefolgt durch eine Schicht aus polykristallinem Silicium, um eine Silicidschicht auszubilden; und
  • Figur 7 stellt eine querschnittliche Ansicht der Struktur nach Figur 6 mit einer Schicht aus Metall dar, die über dem Substrat ausgebildet ist, welche Schicht mittels physikalischer Dampfabscheidungstechniken aufgesputtert wurde.
  • Nun wird auf Figur 1 Bezug genommen, wo eine querschnittliche Darstellung einer Halbleiterstruktur 10 mit einem darüber ausgebildeten Zwischenniveauoxid 12 wiedergegeben ist. Die Halbleiterstruktur 10 ist gemäß der bevorzugten Ausführungsform Silicium. Jedoch kann die Struktur 10 für die Zwecke zur Beschreibung der Erfindung durch ein erstes Niveau eines Leiters wiedergegeben werden, wie hierin unten im einzelnen beschrieben werden wird.
  • Auf die Oxidschicht 12 wird normalerweise als ein Zwischenniveauoxid Bezug genommen, das ein Oxid ist, das eine Dicke von ungefähr bzw. angenähert 5.000 bis 10.000 Å (10 Å = 1 nm) aufweist. Nach der Ausbildung der Oxidschicht 12 wird ein Kontakt oder Durchgang 14 in der Oxidschicht 12 ausgebildet, auf die nachfolgend als dem Durchgang bzw. VIA 14 Bezug genommen wird. Wie in dem Querschnitt dargestellt, weist der Durchgang 14 zwei senkrechte Seitenwände 16 und 18 auf, und ist ausgebildet, in dem die Oberfläche der Oxidschicht 12 unter Einsatz eines Photoresists bzw. Photolacks mit einem Muster versehen wird und anschließend die Struktur einer anisotropen Plasmaätzung ausgesetzt wird, die das Oxid in den unmaskierten Bereichen wegätzt, und folglich die vertikalen Seitenwände 16 und 18 ausbildet.
  • Nach der Ausbildung des Durchgangs 14 wird anschließend eine konforme Schicht aus isolierendem Material 20 über dem Durchgang 14 und der Oxidschicht 12 ausgebildet, um die vertikalen Seitenwände 16 und 18 und die Bodenoberfläche des Kontakts/Durchgangs 19 gleichmäßig zu beschichten. Die isolierende Schicht 20 kann vorteilhafterweise abgeschiedenes Siliciumoxid oder -nitrid aufweisen. Dies kann durch einen üblichen oder Niedertemperaturreaktionsprozeß, der chemische Dampfabscheidungstechniken verwendet, abgeschieden werden. Die Schicht 20 kann einige 1.000 Å in der Dicke ausgebildet werden; bevorzugt wird sie um eine Dicke von 2.000 Å ausgebildet. Wie oben beschrieben, paßt die Schicht 20 zu der Geometrie des Durchgangs 14 und haftet an den senkrechten Wänden oder Seitenwänden 16 und 18.
  • Wie in Figur 3 dargestellt, wird die isolierende Schicht 20 anisotrop entfernt, woraus sich eine Struktur ergibt, in der die Seitenwände 16 und 18 durch relativ dicke Seitenwandoxidschichten 22 bzw. 24 eingehüllt sind. Zu Darstellungszwecken wäre die laterale Dicke des Seitenwandoxides 22 und 24 näherungsweise 2.000 Å nahe bei der Bodenoberfläche 19 und etwas dünner nahe der oberen Oberfläche der Oxidschicht 20, wenn die Dicke der Isolierschicht 20 2.000 Å wäre. Deshalb werden die Seitenwandoxidschichten 22 und 24 eher als eine vertikale Oberfläche eine zulaufende bzw. schräge oder abgestufte Oberfläche aufweisen. Wie unten nachfolgend beschrieben wird, wird dies eine abgerundete Oberfläche zur Ausbildung von leitenden Schichten in dem Durchgang 14 ergeben.
  • Die isolierende Schicht 20 kann anisotrop durch verschiedene Techniken entfernt werden; vorzugsweise wird eine Ätzung bzw. Ätze verwendet, die bevorzugt die Isolierschicht 20 nur in der senkrechten Richtung ätzt, ohne bemerkenswerte Unterschneidung oder laterale bzw. seitliche Ätzung. Die Ausbildung des Seitenwandoxides wird in der Industrie weithin für eine Anzahl von Zwecken verwendet. Ein Zweck ist es, die Seitenwände auf verschiedentlichen leitenden Strukturen abzudichten, wie etwa die Gates von MOS-Transistoren, oder um einen Abstandshalter von einer senkrechten Wand für Implantationstechnologien zur Verfügung zu stellen. Ein Verfahren zur Ausbildung von Seitenwandoxiden wird im einzelnen in dem US- Patent Nr. 4,356,040, an Horng-Sen Fu, et. al. am 26. Oktober 1982 erteilt, welches hierin durch Bezugnähme einbezogen wird.
  • Nach der Ausbildung der Seitenwandoxidschichten 22 und 24 wird eine dünne Schicht aus hochschmelzendem bzw. feuerfestem Metall 26 auf das Substrat bis zu einer Dicke von angenähert 500 Å aufgesputtert. In der bevorzugten Ausführungsform wird als hochschmelzendes Metall Titan verwendet. Das Titan wird dann einer "schnellen thermischen Erhitzung bzw. Glühung" (RTA) in einer Atmosphäre aus Stickstoff oder NH&sub3; ausgesetzt, woraus sich eine Schicht aus Titansilicid (TiSi&sub2;) 28, die an oder unterhalb der Oberfläche des Siliciumsubstrats 10 nähe dem Boden 19 des Durchgangs 14 ausgebildet wird, und eine Schicht aus Titannitrid (TiN) 30 ergibt, die über den verbleibenden Abschnitten des Durchgangs 14, äußeren Oberflächen der Seitenwandschichten 22 und 24 und der oberen Oberfläche der Oxidschicht 12 ausgebildet wird. Es wird zu bevorzugen sein, daß einige Abschnitte der Titanschicht 26 Silicium verbrauchen, um die Siliciumschicht 28 auszubilden, und der Stickstoff reagiert mit dem Titan, um das Titannitrid auszubilden. Wenn das Titan in der Titanschicht 26 in der Stickstoffatmosphäre zur Reaktion gebracht wird, um das Titandisilicid auszubilden, geht das Verfahren in zwei konkurrierende Reaktionen über, die über dem Silicium auftreten. Die erste Reaktion ist die Ausbildung von Titannitrid, das von der Gasphase abwärts wächst, in Verbindung mit einer zweiten Reaktion zur Ausbildung von Titansilicid, das von der Siliciumoberfläche aufwärts wächst. Da diese konkurrierenden Reaktionen ungleiche Aktivierungsenergien haben, ist das Dickenverhältnis TiN/TiSi&sub2; eine empfindliche Funktion von der Temperatur. Jedoch ist es das Ergebnis, daß sich eine etwa vorbestimmte Menge an TiN ausbildet, das das Silicium in der Titannitridschicht 30 überdeckt, das dünner ist als die verbleibenden Abschnitte der Titannitridschicht 30, die das Oxid überdecken. Sowohl die Titansilicidschicht 28 und die Titannitridschicht 30 sind aus sehr leitfahigen Materialien mit dem Teil der Titannitridschicht 30 und der Titansilicidschicht 28 nahe bei dem Boden 19 des Durchgangs 14, die ein Barrieremetall bzw. -material ausbilden. Die Ausbildung der Schichten 28 und 30 ist in Figur 5 dargestellt. Es ist zu bemerken, daß, wenn ein Leiter auf dem unteren Niveau an dem Boden 19 des Durchgangs 14 vorhanden ist, und der Leiter auf dem unteren Niveau kein Silicium aufweist oder enthält, sich die Titansilicidschicht 28 nicht ausbilden wird. Der Zweck dieser Titannitridschicht 30 ist es, eine Barriere zu jeder Wechselwirkung zwischen später ausgebildeten Schichten und darunterliegendem Material, wie etwa Silicium, zur Verfügung zu stellen. Jedoch sollte, wenn die darunterliegende Schicht ein Metall wie etwa Aluminium ist, TiN unmittelbar auf die Oberfläche des Aluminium gesputtert werden, anstelle des RTA-Schritts für Ti. Wenn zum Beispiel ein Metall unmittelbar auf Silicum abgeschieden wird, kann Nadelausbildung ("spiking") oder Tunneln ("tunneling") auftreten, welche Phänomene in der Industrie sehr wohl bekannt sind.
  • Nach Ausbildung der Barriereschicht 30 aus Titannitrid auf der Bodenoberfläche 19 des Durchgangs 14 wird eine konforme bzw. gleichmäßig leitende Schicht 32 über der Titannitridschicht 30 ausgebildet, bis zu einer Dicke von näherungsweise 2.000 Å. Typischerweise wird zur Ausbildung einer gleichmäßigen Schicht eine chemische Dampfabscheidungstechnik (CVD) verwendet. In der vorliegenden Ausführungsform wird Wolframdisilicid (WSi&sub2;) durch CVD-Abscheidung abgeschieden. Von den verschiedenen Siliciden ist WSi&sub2; gegenwärtig das einzige, das bequem durch CVD-Abscheidung abgeschieden werden kann, um eine gleichmäßige bzw. konforme Schicht zur Verfügung zu stellen. Im Gegensatz erfordern Sputter-Materialien, wie etwa Aluminium, um eine leitende Schicht zur Verfügung zu stellen, die Verwendung eines physikalischen Dampfabscheidungsprozesses. Typischerweise ist dies ein anisotroper Prozeß, der zu einer geringen Abdeckung auf vertikalen oder nahezu senkrechten Oberflächen führt. Deshalb ist es ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung, daß ein Verfahren verwendet wird, das eine hoch leitfähige Schicht ergibt, die auf der Seitenwand in dem Durchgang 14 ausgebildet ist. Wie im einzelnen hierin unten beschrieben wird, ist der wichtige Abschnitt der gleichmäßigen Schicht 32 im Hinblick auf seine Leitfähigkeit der Abschnitt, der benachbart zu der äußeren Oberfläche der Seitenwandoxidschichten 22 und 24 und getrennt davon durch die Titannitridschicht 30 ist. Dies stellt die leitende Stufe zur Verfügung. Es ist wichtig, zu bemerken, daß die konforme bzw. gleichmäßigen Natur der Schicht 32 und die dadurch zur Verfügung gestellte Stufenabdeckung durch die Verwendung der Seitenwandoxidschichten 22 und 24 verstärkt wird, die als eine "abgestufte Trennung" tätig sind.
  • Obwohl die bevorzugte Ausführungsform die unmittelbare Abscheidung von WSi&sub2; durch CVD-Techniken anwendet, ist es verständlich, daß verschiedene Techniken verwendet werden können, um eine hoch leitfähige Schicht abzuscheiden, zum Beispiel könnte polykristallines Silicium verwendet werden, das für CVD-Verfahren verwendbar ist, jedoch ist sein Schichtwiderstand relativ hoch und verschlechtert folglich die leitende Natur des Leiters. Eine andere Technik, die verwendet werden kann, ist im Hinblick auf die Figuren 6a und 6b dargestellt. In Figur 6a ist eine Schicht 34 aus Titan auf das Substrat bis zu einer Dicke von angenähert 800 Å in einem Vakuum bei einer Temperatur von angenähert 100 ºC aufgesputtert. Dieser wird dann durch eine Schicht 36 aus dotiertem oder undotiertem polykristallinen Silicium gefolgt, die durch CVD-Techniken bis zu einer Dicke von angenähert 1.500 Å abgeschieden ist. Das Substrat wird dann einer RTA bei ungefähr 950 ºC für angenähert 30 Sekunden ausgesetzt, um ein Titansilicid auszubilden. Der Titansilicidbereich ist angenähert bzw. ungefähr 2.000 bis 3.000 Å dick. Obwohl Titansilicid bei der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, ist es zu verstehen, daß jedwedes Silicid, wie etwa MoSi&sub2;, WSi&sub2; oder TaSi&sub2;, verwendet werden könnte. Nach der Reaktion zur Ausbildung des Titansilicids würde die leitende Schicht 32 deshalb eher aus Titansilicid als aus Wolframsilicid ausgebildet sein. Es ist verständlich, daß die durch die Ungleichmäßigkeit der physikalischen Dampfabscheidungsfilme bewirkten Nachteile hauptsächlich bei dicken Filmen auftreten. Diese Situation wird zu einem gewissen Grad durch die physikalische Dampfabscheidung eines dünnen Films (beispielsweise Ti) und dem anschließenden Aufbau mit einem CVD-Film (z. B. Polysilicium) darauf aufgehoben.
  • Nun bezugnehmend auf Figur 7 wird nach der Ausbildung der leitenden Schicht 32 eine Schicht 38 aus Metall über die Schicht 32 gesputtert. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Metallschicht 38 aus Aluminium, das bis zu einer Dicke von angenähert 5.000 bis 8.000 Å gesputtert wird. Die Aluminiumschicht 38 kann in den Abschnitten, die die Oxidschicht 12 überdecken, als eine relativ konstante Dicke aufweisend angesehen werden. Jedoch weist der Abschnitt, der den Durchgang 14 überdeckt, eine variable bzw. unterschiedliche Dicke auf. Diese Dicke ergibt sich infolge der anisotropen Natur des Sputter-Verfährens. Obwohl als eine kontinuierliche Abdeckung in dem Durchgang 14 dargestellt, gibt es noch die Möglichkeit, daß Verarmungen auftreten können. Die Währscheinlichkeit von Verarmungen wird infolge des Vorhandenseins der Schichten 22 und 24, die verjüngte bzw. konusförmige Oberflächen vorsehen, und die gleichmäßige Schicht 32 etwas gemildert, die auch etwas von einer geneigten Oberfläche, eher als eine scharfe Kante oder Stufe, zur Verfügung stellt. Jedoch ist es nicht wichtig, ob der Aluminiumschicht 38 eine scharfe Kante oder Stufe vorgegeben wird, da die leitende Verbindung zu dem Boden 19 des Durchgangs 14 durch die gleichmäßige Schicht 30 aus Titannitrid und die gleichmäßige Schicht 32 aus WSi&sub2; zur Verfügung gestellt wird. Wie oben beschrieben sind zu Zwecken der Zwischenverbindung der Metallschicht 38 mit der Oberfläche des Siliciums, oder in dem Fall einer darunterliegenden leitenden Schicht, dem darunterliegenden Leiter die einzigen Abschnitte der gleichmäßigen Schichten 30 und 32, die die erforderlichen leitenden Zwischenverbindungen zur Verfügung stellen, Abschnitte, die sich von dem oberen Niveau zu dem unteren Niveau erstrecken, zur Verfügung zu stellen. Es ist deshalb nur nötig bzw. erforderlich, daß diese Abschnitte existieren, um eine zuverlässige Zwischenverbindung zwischen der Metallschicht 38 und der Bodenoberflächen 19 des Durchgangs 14 vorzusehen.
  • Obwohl die horizontalen Oberflächen der gleichmäßigen Schichten 30 und 32 aus Titannitrid und WSi&sub2; primär nicht dazu funktionieren, um eine leitende Zwischenverbindung zwischen der Metallschicht 38 und der Bodenoberfläche 19 des Durchgangs 14 zur Verfügung zu stellen, sorgen sie andererseits oder in jedem Falle für ein besseres Elektromigrationswiderstands-Metallsystem.
  • Zusammengefaßt ist ein Verfahren zur Verbesserung des Abdeckungsschrittes und der Zuverlässigkeit einer Durchgang/Kontaktöffnung zur Verfügung gestellt worden. Das Verfähren verwendet einen Seitenwandabstandshalter aus Oxid, der auf den vertikalen Wänden der Durchgang/Kontaktöffnung ausgebildet ist, gefolgt durch die Ausbildung einer Barriereschicht aus Metall auf der Bodenoberfläche der Durchgang/Kontaktöffnung. Die konforme bzw. gleichmäßige Schicht aus hitzebeständigem Material, wie etwa einem Silicid, wird dann über der Struktur abgeschieden, um die Oberfläche der Durchgang/Kontaktöffnung einschließlich der äußeren Oberfläche der Seitenwandabstandshalter gleichmäßig abzudecken. Die Seitenwandabstandshalter stellen eine verjüngte bzw. konusförmige Oberfläche zur Verfügung, die sich in einem Winkel im Hinblick auf die Bodenoberfläche der Durchgang/Kontaktöffnung erstreckt. Eine Metallschicht wird anschließend auf die gleichmäßige Schicht gesputtert, wobei die gleichmäßige Schicht eine leitende Zwischenverbindung zwischen dem oberen Niveau und dem unteren Niveau zur Verfügung stellt, so daß Probleme mit der Stufenabdeckung im Hinblick auf den Sputter-Prozeß ausgeräumt sind.

Claims (18)

1. Verfahren zur Herstellung eines Kontaktes für eine integrierte Halbleiterschaltvorrichtung mit folgenden Schritten:
über einer leitfähigen Siliciumschicht (10) wird eine Isolierschicht (12) ausgebildet;
in der Isolierschicht wird eine öffnung (14) gebildet, um einen Teil (19) des leitfähigen Siliciumbereichs freizulegen, wobei diese Öffnung im wesentlichen senkrechte Seitenwände (16, 18) aufweist;
eine konforme Isolierschicht (20) wird über der Isolierschicht und der Öffnung ausgebildet;
die konforme Isolierschicht wird anisotrop geätzt, um Seitenwandabstandsbereiche (22, 24) entlang der senkrechten Öffnungen der Seitenwand zu bilden und den leitfähigen Siliciumbereich freizulegen, wobei die Seitenwandabstandsbereiche unmittelbar neben dem leitfähigen Siliciumbereich dicker sind als an einer oberen Fläche der Isolierschicht;
eine Schicht aus hochschmelzendem Metall (26) wird über der Isolierschicht, den Abstandsbereichen der Seitenwände und dem freiliegenden leitfähigen Siliciumbereich ausgebildet;
die Vorrichtung wird in einer Stickstoffumgebungs atmosphäre erhitzt, wobei ein Teil der hochschmelzenden Metallschicht auf dem frei liegenden leitfähigen Siliciumbereich zu hochschmelzendem Metallsilicid (28) und der Rest der hochschmelzenden Metallschicht zu hochschmelzendem Metallnitrid (30) umgewandelt wird;
eine konforme Leiterschicht (32) wird ausgebildet, die hochschmelzendes Metall über dem hochschmelzenden Metallnitrid enthält, und
eine Aluminiumschicht wird (38) über der konformen Leiterschicht ausgebildet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, das zusätzlich den Schritt enthält, daß nach dem Schritt der Ausbildung einer Aluminiumschicht (38) diese mit einem Muster versehen wird, um die Zwischenschaltung bzw. Zwischenanschlüsse zu definieren.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Schritt zur Ausbildung der konformen Leiterschicht (32) den Schritt enthält, Wolframsilicid über dem hochschmelzenden Metallnitrid (30) abzuscheiden, wobei ein Chemical-Vapour-Deposition-Verfahren verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Schritt zur Ausbildung einer konformen Leiterschicht die folgenden Schritte enthält:
über dem hochschmelzenden Metallnitrid (30) wird eine zweite hochschmelzende Metallschicht (34) abgeschieden und
über der zweiten hochschmelzenden Metallschicht wird eine polykristalline Siliciumschicht (36) abgeschieden und
zur Umwandlung der Schicht aus polykristallinem Silicon und der zweiten hochschmelzenden Metallschicht zu einer hochschmelzenden Metallsilicidschicht (32) wird die Vorrichtung erhitzt.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Schicht aus hochschmelzendem Metall (26) aus Titan besteht.
6. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die zweite hochschmelzende Metallschicht (34) Titan umfaßt.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die konforme Leiterschicht aus hochschmelzendem Metall eine im wesentlichen einheitliche Dicke aufweist.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das hochschmelzende Metallsilicid (28) Titansilicid ist.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das hochschmelzende Metallnitrid (30) Titan ist.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Aluminiumschicht (38) über der konformen Leiterschicht (32) oberhalb der Isolierschicht liegt und bei dem eine leitfähige Verbindung vom leitfähigen Siliciumbereich (10) durch die hochschmelzende Metallsilicidschicht (28), die hochschmelzende Metallnitridschicht (30) und die konforme Leiterschicht zur Aluminiumschicht (38) hergestellt wird.
11. Integrierte Schaltung mit einer Struktur zur Verbindung eines Siliciumleiters (10) eines ersten Niveaus und eines Metalleiters (38) eines zweiten Niveaus, die durch eine Isolierschicht (12) getrennt sind,
mit einer Öffnung (14) mit im wesentlichen senkrechten Seitenwänden (16, 18), die durch die Isolierschicht reicht, wobei ein Teil (19) des Leiters des ersten Niveaus in der Öffnung frei liegt;
mit isolierenden Seitenwandabstandsbereichen (22, 24), die die Seitenwände dem Öffnung bedecken und benachbart zu dem Siliciumleiter des ersten Niveaus dicker sind als an der oberen Oberfläche der Isolierschicht;
mit einer hochschmelzenden Metallsilicidschicht (28), die den freigelegten Teil der Siliciumleiters des ersten Niveaus bedeckt;
mit einer hochschmelzenden Metallnitridschicht (30), die die hochschmelzende Metallsilicidschicht, die Seitenwandabstandsbereiche und einen Teil der oberen Oberfläche der Isolierschicht bedeckt, und
mit einer konformen Leiterschicht (32), die hochschmelzendes Metall enthält und die hochschmelzende Metallnitridschicht (30) bedeckt,
wobei der Metalleiter des zweiten Niveaus eine Aluminiumschicht aufweist, die die konforme Leiterschicht bedeckt.
12. Struktur nach Anspruch 11, bei der die konforme Leiterschicht (32) ein hochschmelzendes Metallsilicid umfaßt.
13. Struktur nach Anspruch 12, bei der die konforme Leiterschicht (32) Wolframdisilicid umfaßt.
14. Struktur nach Anspruch 12, bei der die konforme Leiterschicht (32) Titansilicid umfaßt.
15. Struktur nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei der die hochschmelzende Metallsilicidschicht (28) Titansilicid umfaßt.
16. Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei der die hochschmelzende Metallnitridschicht (30) Titannitrid umfaßt.
17. Struktur nach Anspruch 11, bei der der Leiter (38) des zweiten Niveaus über der konformen Leiterschicht (32) oberhalb der Isolierschicht (12) liegt und bei der eine leitende Verbindung zwischen dem Leiter des ersten Niveaus durch die hochschmelzende Metallsilicidschicht (28), die hochschmelzende Metallnitridschicht (30) und die konforme Leiterschicht zum Leiter des zweiten Niveaus hergestellt wird.
18. Struktur nach Anspruch 11 bis 17, bei der die ein hochschmelzendes Metall enthaltende konforme Leiterschicht (32) eine im wesentlichen einheitliche Dicke aufweist.
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