DE3231987A1 - Verfahren zum herstellen einer integrierten schaltung - Google Patents

Verfahren zum herstellen einer integrierten schaltung

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Description

Beschreibung Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltung, bei dem über einem freigelegten Siliciumabschnitt eine Cobaltsilicidschicht •^0 gebildet wird.
Es ist bekannt, Cobaltsilicidelektroden als Elektrodenmetallisierungskontakte auf Silicium bei Halbleiter-Transistorbauelementen, insbesondere Feldeffekttransistor-
jK bauelementen mit isoliertem Gate, kommerziell zu verwenden. Wenn ein aus Cobaltsilicid bestehender Elektrodenmetalli-. sierungskontakt auf Silicium bei einer Temperatur unterhalb etwa 5500C zu Verfahrensbeginn hergestellt wird, so wird eine derartige Elektrode im wesentlichen in Form von Cobaltmonosilicid (CoSi) gebildet; falls, wie dies gewöhnlich während der anschließenden Weiterverarbeitung erwünscht ist, die Temperatur des hergestellten Bauelementes hernach auf einen Wert oberhalb etwa 6000C erhöht wird, so wird das Cobaltmonosilicid in Cobaltdisilicid (CoSi„) übergeführt, wobei diese Umwandlung zu einer Vergrößerung des Volumens des Cobaltsilicids führt. Eine derartige Volumenvergrößerung kann unerwünschte Formänderungen hervorrufen, und zwar ungeachtet dessen, daß ausreichend Leerraum ( der ζ.B. durch eine freigelegte Oberfläche des Cobaltsilicids vorhanden ist ) da ist, in den sich das Cobaltdisilicid ausdehnen kann.
Falls ein Kontakt auf Silicium unmittelbar als Cobaltdisilicidkontakt zu Verfahrensbeginn hergestellt wird, in dem Cobaltmetall in Berührung mit dem Silicium auf eine
-A-
Temperatur oberhalb etwa 5500C oder 6000C erwärmt wird, führt die anschließende Notwendigkeit, die Verfahrenstemperatur auf einen Wert oberhalb 9000C zu erhöhen ( aus Gründen wie z.B. das Gettern von Verunreinigungen, das Warmbehandeln von Schadstellen oder das Fließen von Phosphosilikatglas = P-Glas ), zu einem unerwünschten IQ Kornwachstum bei dem Cobaltdisilicid. Ferner wird dadurch eine unerwünschte Wanderung von Silicium aus den darunterliegenden Source- und Drainzonen in die Cobaltdisilicidelektrode hervorgerufen. Die Erwärmung von Cobaltdisilicid auf Temperaturen von oberhalb etwa 9000C vergrößert ferner j5 in unerwünschter Weise den elektrischen Widerstand des Cobaltdisilicids ( was für eine Gateelektrode besonders unerwünscht ist ), und zwar vermutlich wegen der Vermischung des Cobaltdisilicids mit Silicium. Hinzu kommt, daß bei Temperaturen von oberhalb etwa 6000C eine Reaktion von reinem Cobalt mit dem gewöhnlich auf dem Halbleiterplättchen vorhandenen Siliciumdioxid stattfindet, wodurch sich unerwünschte Komponenten bilden, die sich nur schwer ohne nachteilige Auswirkung auf das Cobaltsilicid entfernen lassen. Des weiteren besitzt Cobalt oberhalb etwa 6000C die Neigung, in der Nähe vorhandene(s)(n) Silicium oder Phosphor mittels Diffusion anzuziehen, wodurch die Gateelektrode in unerwünschter Weise verlängert und ggfs. vorhandenes, phosphordotiertes. Glas (P-G^Las) verschlechtert wird.
Aus den genannten Gründen wird angestrebt, ein Verfahren zum Herstellen von aus Cobaltdisilicid bestehenden Elektrodenkontakten auf Silicium zur Verfügung zu haben, welchesdiese Schwierigkeiten verringert.
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Erfindungsgemäß werden diese Probleme bei einem Verfahren g zum Herstellen von Kontakten auf Silicium dadurch beseitigt, daß eine Cobaltsilicidschicht in oxidierender Atmosphäre auf eine Temperatur von wenigstens 7000C erwärmt wird, um dieselbe in eine Schicht aus Cobaltdisilicid überzuführen.
.Q Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen näher erläutert. .Es zeigt:
Fign. 1 bis 6 Querschnitte durch die verschiedenen
Herstellungsstadien eines Feldeffekttran-,,-sistors mit isoliertem Gate gemäß einem
speziellen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Zur Klarstellung sei darauf hingewiesen, daß keine der 2Q Zeichnungen maßstäblich ist.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden aus Cobaltdisilicid bestehende Elektrodenmetallisierungskontakte auf darunterliegendem poly- oder monokristallinem
2g Silicium durch Sintern ( Wärmebehandeln ) einer mit Silicium in Berührung stehenden Cobaltsilicidschicht in oxidierender Atmosphäre bei einer Temperatur von etwa 7000C oder darüber gebildet. Die oxidierende Atmosphäre enthält vorzugsweise wenigstens etwa 1 Vol.-% Sauerstoff.
Auf diese Weise bilden sich Cobaltdisilicidelektroden, die mit Siliciumdioxid bedeckt sind. Der Siliciumbestandteil des Siliciumdioxids ist dabei aus der darunterliegenden Siliciumschicht durch die Elektrode hindurchdiffundiert. Die resultierenden Cobaltdisilicid-Elektroden
.35 sind relativ stabil während der nachfolgenden Verfahrens-
schritte. Alternativ zu dem vorstehend Gesagten braucht die Atmosphäre, in welcher die Cobaltsilicidschicht bei 7000C oder darüber gesintert wird, nicht unbedingt oxidierend zu sein, wobei in diesem Falle das resultierende Cobaltdisilicid in einem gesonderten Aufbringungsvorgang mit einer Siliciumdioxidschicht überzogen wird.
Unter dem nachstehend verwendeten Ausdruck "cobaltreiches
Silicid" sollen Cobaltsilicidverbindungen wie z.B. Co?Si verstanden werden, deren Cobalt/Silicium-Atomverhältnis größer als das von Cobaltmonosilicid ist. Mischungen aus jg Verbindungen von Cobaltmonosilicid und kobaltreichem Silicid, gleichgültig ob mit Cobaltdisilicid gemischt oder nicht, werden vorliegend der Einfachheit halber als "Cobaltsilicid" bezeichnet.
on Bei einer speziellen Ausführungsform der Erfindung wird in einem Silicium-Halbleitersubstrat oder -körper eine Feldeffekttransistorstruktur mit isoliertem Gate hergestellt, und zwar mit Source- und Drainelektrodenmetallisierungskontakten auf dem Siliciumkörper oder mit Gate-
λε elektrodenmetallisierungskontakten auf einem polykristallinen Siliciumgate oder mit beiden genannten Kontakten, wobei alle diese Kontakte im wesentlichen aus Cobaltdisilicid bestehen. Diese Metallisierungskontakte werden 'dadurch gebildet, daß auf dem Silicium { Silici-
OQ umkörper oder -gate ) befindliches Cobalt zuerst bei einer relativ niedrigen Temperatur ( typischerweise etwa 4500C ) und anschließend in einer oxidierenden Atmosphäre ( die typischerweise etwa 1% Sauerstoff enthält ) bei einer relativ hohen Temperatur ( oberhalb etwa 7000C ) gesin-
gg tert wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird auf die Haupt-Oberfläche eines gemusterten Halbleiter-Siliciumplättchens, auf dem der Transistor hergestellt wird, eine Cobaltmetallschicht in einer gewünschten Dicke niedergeschlagen. Das Maß oder Stadium der Musterung des Plättchens zum Zeitpunkt dieses Cobaltniederschlags hängt davon ab, ob man
^q eine Cobaltsilicidmetallisierung einer Gateelektrode oder ob man Source- und Drainelektroden wünscht. Nach dem Niederschlag der Metallschicht aus Cobalt wird das Metall bei einer relativ niedrigen Temperatur ( etwa 4500C) auf das darunterliegende Silicium oder Polysilicium ( = poly-
,c kristallines Silicium ),mit dem die Cobaltschicht in Berührung steht, aufgesintert, um Cobaltsilicid zu bilden. Das nicht umgesetzte Cobalt, d.h., das in Berührung mit siliciumfreien Bereichen ( typischerweise Siliciumdioxid- oder P-Glasbereiche ) stehende Cobalt, wird durch selek-
2Q tives Ätzen entfernt, wodurch zwar das Cobalt, nicht aber das Cobaltsilicid entfernt wird. Anschließend - jedoch vor jeder weiteren, eine Erwärmung beinhaltenden Verarbeitung ( was zu unerwünschten Formänderungen aufgrund der die Bildung von Cobaldisilicid begleitenden Volumenänderung führen würde )- wird das Cobaltsilicid erneut gesintert, und zwar dieses Mal in einer oxidierenden Atmosphäre ( welche typischerweise etwa 2% Sauerstoff enthält ) bei einer relativ hohen Temperatur ( typischerweise etwa 700 bis 95O0C oder darüber ), um Elektroden aus Cobaltdisilicid zu bilden.
Bei der Bildung einer Source- und Drainelektrodenmetallisierung im Anschluß an die erfindungsgemäße Herstellung der Cobaltdisilicidelektroden wird in vorteilhafter •35 Weise auf dem Cobaltdisilicid in--situ dotiertes PoIy-
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silicium niedergeschlagen, um eine gute Stufenabdeckung
für den weiteren Niederschlag einer Aluminiummetallisierung 5
auf dem Polysilicium zu erhalten und gleichzeitig das Cobaltdisilicid gegen unerwünschte Reaktionen ("Nadelbildung") des Aluminiums mit dem Cobaltdisilicid in den Source- und Drainbereichen zu schützen, was andernfalls Wärmebehandlungen des Plättchens bei oder über etwa 4000C erforderlich machen könnte.
Die elektrischen Widerstände der resultierenden, erfindungsgemäß hergestellten Cobaltdisilicidelektroden können
Werte bis herab auf 20 μΟίιΐη · cm annehmen, wobei die Kon-15
taktwiderstände im wesentlichen gleich oder kleiner als diejenigen Kontaktwiderstände sind, die man bei Verwendung von unmittelbar in Kontakt mit Silicium oder Polysilicium stehendem Aluminium erhält. Des weiteren sind diese
on Cobaltdisilicidelektroden in geeigneter Weise stabil gegen eine unerwünschte Wanderung von Cobalt, sich sich andernfalls während der weiteren Transistorherstellungsschritte bei den relativ hohen Temperaturen ( oberhalb etwa 6000C ) einstellen würde, welche gewöhnlich zum Gettern von Verun-
oc reinigungen, zum chemischen Dampfniederschlag von Phosphosilicatglas, zur elektrischen Isolation oder zum chemischen Dampfniederschlag von zu Dichtungszwecken benutzem Siliciumnitrid erforderlich sind. Es versteht sich jedoch, daß die relativ hohe Temperatur ( 700 bis SOO0C oder darüber ), bei
„n der das Cobaltdisilicid in der oxidierenden Atmosphäre stabilisiert wird, nicht so hoch wie die höchste, nachfolgend verwendete Verarbeitungstemperatur zu sein braucht.
Theoretische Überlegungen zeigen, daß die oxidierende Eigenschaft der Atmosphäre, in welcher das Cobaltdisilicid bei oder oberhalb von 7000C stabilisiert wird, für die Vermeidung einer Bildung von Cobaltmonosilicid oder von cobaltreichen Siliciden sowie für die Ermöglichung eines dünnen ( etwa 5 bis 7 nm dicken ) Überzuges aus Cobaltoxid
■j^q auf der Cobaltdisilicidschicht günstig ist, wobei dieser Überzug wiederum zur Unterdrückung einer anschließenden Diffusion zwischen dem Cobaltdisilicid und in der Nähe befindlichem Silicium oder Phosphor günstig ist. Die Brauchbarkeit der vorliegenden Erfindung hängt indessen von der Richtigkeit dieser theoretischen Überlegungen nicht ab.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, werden zur Herstellung eines Feldeffekttransistors mit isoliertem Gate auf einem Siliciumplättchen oder -körper 11 nacheinander eine FeIdoxidschicht 12, eine Gateoxidschicht 13, eine Polysiliciumschicht 14, eine mit Öffnungen versehene, gemusterte Siliciumdioxid-Maskierungsschicht 15 und eineCobaltmetallschicht 16 aufgebracht. Die Polysiliciumschicht 14 hat eine Dicke, die gewöhnlich im Bereich von etwa 200 bis 500 nm, typischerweise etwa 300 nm liegt. Die Cobaltschicht 16 hat eine Dicke, die gewöhnlich im Bereich von etwa bis 70 nm, typischerweise etwa 50 nm liegt. Diese Cobaltschicht läßt sich beispielsweise mittels bekannter Argonionen-Sprühtechniken bei Raumtemperatur oder mittels Aufdampfen niederschlagen, wobei im letztgenannten Falle der Siliciumkörper auf etwa 200 bis 2500C gehalten wird, wie dies beispielsweise in dem Aufsatz von G.J. VanGurp et al. in der Zeitschrift "Journal of Applied Physics", Bd. 46, 1975, Seiten 4308 bis 4311, insbesondere Seiten 5308 bis 4309 beschrieben ist. Die so hergestellte Struktur wird
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hernach in einer inerten Atmosphäre, beispielsweise Formg gas ( Stickstoff mit etwa 15 Vol.-% Wasserstoff ) bei einem Druck von 1 at · erwärmt, so daß die Cobaltschicht 16 auf eine erste Temperatur im Bereich von etwa 400 bis 5500C, typischerweise etwa 4500C, über einen Zeitraum von typischerweise etwa 2 Stunden erwärmt wird. Wie aus Fig. 2 hervorgeht,
.Q wird infolge dieser ersten Wärmebehandlung die Cobaltschicht 16 in eine Cobaltsilicidschicht 18 an den Bereichen übergeführt, wo sich die Cobaltschicht 16 in unmittelbarem Kontakt mit der Polysiliciumschicht 14 befindet. Die Cobaltschicht 16 bleibt dagegen an den Bereichen, wo sie über der Maskie-
,p- rungsschicht 15 liegt, eine Cobaltschicht 26 ( Fig. 2 ).
Anschließend wird die Cobaltschicht 26 entfernt, beispielsweise mittels einer Ätzbehandlung der Struktur mit einer Säurelösung, die typischerweise aus einer 5:3:1:1 Volumenmischung aus konzentrierter Essigsäure, Salpetersäure, Phosphorsäure und Schwefelsäure besteht ( vgl. C. J.
Smithells "Metals Reference Handbook", Bd. 1, Seite 328 ), wodurch die Cobaldsilicidschicht 18 intakt bleibt, wie in Fig. 3 veranschaulicht ist.
Anschließend wird der freigelegte Bereich der Siliciumdioxid-Maskierungsschicht 15 entfernt, beispielsweise mittels selektiver Ätzung mit gepufferter Flußsäure ( BHf ), wobei die Cobaltsilicidschicht 18 als Schutzmaske gegen die Ätzwirkung benutzt wird. Im weiteren Verlauf werden die
3Q freigelegten Bereiche der Polysiliciumschicht 14 entfernt, beispielsweise mittels Plasmaätzung oder reaktiver Ionenätzung, wobei wiederum die Cobaltsilicidschicht 18 als Schutzmaske gegen die Ätzwirkung benutzt wird. Als nächstes werden die freigelegten Bereiche der Siliciumdioxidschicht .35 13 mit einer Lösung wie z.B. handlsübliche gepufferte Fluß-
säure { 30:1 ) geätzt, wodurch jedoch die Cobaltsilicidschicht 18 nicht entfernt wird. Der restliche, verdünnte Polysiliciumschichtabschnitt 24 und ein Siliciumdioxidschichtabschnitt 23 liegen dann unter der Cobaltsilicidschicht 18. Diese Cobaltsilicidschicht 18 wird nunmehr in Cobaltdisilicid übergeführt.
Nach Reinigung der oberen Oberfläche der Struktur, typischerweise mit handelsüblicher gepufferter Flußsäure (30:1 ) über einen Zeitraum von etwa 30 bis 60 Sekunden, wird die soweit hergestellte Struktur einer zweiten Wärmebehandlung,
^g dieses Mal in einer oxidierenden Atmosphäre, bei einer zweiten Temperatur von zumindest 7000C, gewöhnlich im Bereich von etwa 700 bis 10000C und typischerweise von etwa 9000C, über einen Zeitraum von einer halben Stunde unterzogen. Diese oxidierende Atmosphäre ist in vorteilhafter Weise ein inertes Gas, wie z.B. Argon, das mit Sauerstoff in einer molaren Konzentration im Bereich von etwa 1 bis 5 %, typischerweise etwa 2 %, gemischt ist. Infolge dieser letztgenannten Wärmebehandlung wird die Cobaltsilicidschicht 18 in eine Cobaltdisilicidschicht 28 (Fig. 4) übergeführt.
Für die meisten Transistorbauelementeanwendungen, insbesondere Feldeffekttransistoren mit isoliertem Gate, ist es wichtig, daß die Cobaltdisilicidschicht 2 8 nicht in die darunterliegende Siliciümdioxidschicht 23 eindringt; es sollte deshalb für die Polysiliciumschicht 14 eine entsprechend große Dicke gewählt werden, so daß nach erfolgter chemischer Reaktion ein Teil der Polysiliciumschicht 24 noch unter der Cobaltdisilicidschicht 28 ver-
■35 bleibt. Das restliche Polysilicium steht dann gegebenen-
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falls zur Bildung ( mittels Diffusion ) von Siliciumdipoxid als Isolator auf der Oberseite des Cobaltdisilicids zur Verfügung.
Anschließend werden die η - Source- und Drainzonen 21 und 22 gebildet, beispielsweise mittels herkömmlicher Ionen-.Q implantation und -diffusion von Donatoren, wobei die kombinierte CobaltdisilicLdschicht 28 und Polysiliciumschicht als ( selbstausgerichtete ) Schutzmaske gegen das Eindringen von Dotierstoff unter die darunterliegenden Schichten dient.
Anschließend werden eine Phosphosilikatglas-(P-Glas)-schicht und eine mittels chemischen Dampf niederschlagt aufgebrachte Siliciumnitridschicht aufeinanderfolgend auf der Struktur bei erhöhten Temperaturen typischerweise im Bereich von etwa 7000C bis 9000C bzw. etwa 7000C bis 8000C gebildet. Die mittels chemischen Dampfniederschlage aufgebrachte Siliciumnitridschicht wird dann an ausgewählten Stellen z.B. mittels Plasmaätzung isotropisch geätzt, wobei diese ausgewählten Stellen über denjenigen Bereichen der Source- und Drainzonen 21 und 22 liegen, wo die Source- und Drainelektrodenkontakte auf dem Silicium gebildet werden sollen. Dabei wird eine gemusterte Siliciumnitridschicht 26 (Fig. 5) gebildet, was zum Schutz des herzustellenden Transistors gegen solche Verunreinigungen wie
gO z.B. Wasserstoff günstig ist. Hernach wird die P-Glasschicht z.B. mittels Ionenstrahlätzung selektiv anisotropisch geätzt, um eine gemusterte P-Glasschicht 25 zu bilden und die darunterliegenden Bereiche der Source- und Drainzonen 21 und 22 freizulegen.
Anschließend wird eine weitere Cobaltschicht, deren Dicke κ im Bereich von etwa 10 bis 70 nm, typischerweise bei etwa 50 nm, liegt, niedergeschlagen. Die Struktur wird dann auf eine relativ niedrige Temperatur von 400 bis 5500C, typischerweise etwa 4500C, über einen Zeitraum von einer halben Stunde erwärmt, so daß sich dielet ζ tgenann te Cobaltschicht mit dem Silicium unter Bildung von Cobaltsilicidelektroden 31 und 32 an den freigelegten Bereichen der Source- und Drainzonen 21 und 22 verbindet. Das restliche Cobalt an den komplementären Bereichen der Struktur wird entfernt, beispielsweise mittels einer Säureätzung ( wie
jr dies z.B. vorstehend in Verbindung mit der Cobaltsilicidschicht 18 beschrieben wurde ), ohne daß das Cobaltsilicid mitentfernt wird. Nach Reinigung der Struktur, typischerweise mit handelsüblicher gepufferter Flußsäure ( 30:1 ), werden die Cobaltsilicidelektroden 31 und 32 in Cobalt-
2Q disilicidelektroden 41 und 42 mit Hilfe einer vorstehend in Verbindung mit der Bildung der Cobaltdisilicidschicht 28 beschriebenen Erwärmung übergeführt, d.h., durch Erwärmen in einer oxidierenden Atmosphäre bei einer Temperatur im Bereich von etwa 700 bis 10000C, typischerweise
2g etwa 9000C über einen Zeitraum von einer halben Stunde. Diese Cobaltdisilicidelektroden stehen mit den Source- und Drainzonen 21 bzw. 22 in direktem Kontakt.
Anschließend wird eine Polysiliciumschicht, die vorzugs-3Q weise in-situ mit Phosphor dotiert ist ( die Dotierung erfolgt dabei während des Aufbringens der Schicht ), über der gesamten oberen Oberfläche der bis dahin hergestellten Struktur aufgebracht. Dann wird zwecks Getterung von Verunreinigungen die Struktur auf eine Temperatur im Bereich von etwa 950 bis 10000B typischerweise in
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einer Phosphortribromid-(PBr3)-Dampfatmosphäre mit etwa g 2 % Sauerstoff in Stickstoff über einen Zeitraum von etwa 30 Minuten erwärmt.
Anschließend wird beispielsweise mittels Aufdampfen auf der zuletzt aufgebrachten Polysiliciumschicht eine AIuminiumschicht niedergeschlagen. Die Aluminium- und PoIysiliciumschichten werden mit Hilfe herkömmlicher Maskierung und Ätzung selektiv geätzt, um eine Polysiliciummetallisierungsschicht 33 und eine Aluminiummetallisierungsschicht 34 zu bilden, die für die Zwischenverbindung
. r- der Source- und Drainzonen 21 und 22 der Transistorstruktur Ib
100 geeignet sind. Die Polysiliciumschicht 33 dient zur Ermöglichung einer guten Metallisierungsstufenüberdeckung sowie zur Errichtung einer wünschenswerten Sperre gegen eine Diffusion zwischen dem Aluminium und dem Cobaltdisili-2Q cid. Schließlich wird eine im Plasma aufgebrachte Siliciumnitridschicht 35 auf der gesamten oberen Oberfläche der Struktur 100 ausgebildet, um das darunterliegende Bauelement abzudichten und zu schützen.
2g Die phosphordotierte Polysiliciumschicht 33 bleibt gegen eine unerwünschte Vermischung mit dem darunterliegenden Cobaltdisilicid solange stabil, als alle weiteren Verfahrensschritte unterhalb etwa 9500C ausgeführt werden. Falls die Polysiliciummetallisierungsschicht 33 mit Bor anstelle von Phosphor dotiert wird, tritt aufgrund der Vermischung des Polysiliciums mit dem darunterliegenden Cobaltdisilicid eine unerwünschte Instabilität auf, sofern ein nachfolgender Verfahrensschritt oberhalb von etwa 8000C ausgeführt wird; aus diesem Grund erfolgen im Falle einer Bordotierung alle nachfolgenden Verfahrensschritte Vorzugs-
weise bei Temperaturen gut unterhalb 8000C, wie z.B. etwa 5000C.
Bei einem typischen Beispiel betrugen die ungefähren Dickenabmessungen der verschiedenen Schichten:
2Q Peldoxidschicht 12 1000 nm
Gateoxidschicht 13 25 nm
Polysiliciumschicht 14 300 nm
Maskierungsoxidschicht 15 150 nm
P-Glasschicht 25 1500 nm
^5 Nitridschicht 26 (ehem. Dampfniederschlag) 120 nm
Polysiliciumschicht 33 350 nm
Aluminiumschicht 34 1000 nm
Nitridschicht 35 (Plasmaniederschlag) 1200 nm
Es versteht sich, daß die vorstehenden Erläuterungen der verschiedenen Schritte zur Bildung der Struktur nur beispielhaft sind und die Verwendung zahlreicher Verfeinerungen, Substitutionen und Zusätze, wie z.B. weitere Reinigungs- und Wärmebehandlungsschritte nach dem Stand der Technik, nicht ausschließen. Ferner kann die mittels chemischen Dampfniederschlagshergestellte Nitridschicht in Fällen weggelassen werden, in denen das "Heißelektronen"-Problem ( das z.B. durch unerwünschte Wechselwirkungen bezüglich Wasserstoff im Gateoxid hervorgerufen wird ) keine ernsthafte Rolle spielt ( beispielsweise dann, wenn die Source-Drain-Betriebsspannung etwa 5 Volt nicht übersteigt ).
Trotzdem die Erfindung anhand eines speziellen Ausführungsbeispiels erläutert wurde, lassen sich zahlreiche Abwand-■35 lungen vornehmen, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
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Beispielsweise kann die erste Wärmebehandlung des Cobalts
r- bei etwa 6000C in Abwesenheit eines Oxidationsmittels in ο
der Atmosphäre erfolgen, um unmittelbar das Cobaltdisilicid an den Stellen zu bilden, die über den freigelegten Siliciumbereichen des gemusterten Plättchens liegen; indessen ist dann die differentielle Ätzung des Cobaltmetalls viel schwieriger, so daß die direkte anfängliche Bildung von Cobaltdisilicid besser dort verwendet wird, wo eine Fotoresist-"Abhebe" -Methode benutzt wird, d.h., in Fällen, in denen der dann freiliegende komplementäre Bereich des gemusterten Plättchens im wesentlich von metallischem Cobalt
. p. gebildet ist, unter welchem ein Fotoresist liegt, welcher zusammen mit dem darüber befindlichen Cobalt abgehoben werden soll.
Die zweite Wärmebehandlung in der oxidierenden Atmosphäre erzeugt eine dünne ( etwa 5 bis 10 nm dicke ) Schicht aus Siliciumdioxid auf der Oberfläche des Cobaltdisilicids, wobei das in dieser Siliciumdioxidschicht umgesetzte Silicium aus der darunterliegenden Polysiliciumschicht herauf diffundiert ist. Alternativ zu dieser zweiten Wärmebehandlung in 2g oxidierender Atmosphäre kann auf die Cobaltsilicidschicht entweder vor oder nach ( vorzugsweise danach, insbesondere im Falle einer Gateelektrodenbildung ) einer Wärmebehandlung bei 700°C oder darüber zwecks überführung des Cobaltsilicids in Cobaltdisilicid eine Siliciumdioxidschicht gO beispielsweise mittels eines chemischen Dampfniederschlags aufgebracht werden.
Die Technik zur erfindungsgemäßen Herstellung der relativ stabilen Cobaltdisilicidelektroden läßt sich zur Herstellung •05 derartiger Elektroden auch bei anderen elektronischen Bau-
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elementen anwenden. Ferner können die erfindungsgemäß hergestellten Cobaltdisilicidelektroden nur für die Gateelektrode in Verbindung mit anderweitig hergestellten Elektroden für die Source- und Drainkontakte oder umgekehrt sowie in Verbindung mit anderen Techniken zum elektrischen Isolieren von Gate, Source und Drain und schließlich in Verbindung mit anderen Techniken ( als die beschriebene Technik eines Siliciumnitridniederschlags im Dampf oder im Plasma ) zum Abdichten der Bauelementestruktur vorgesehen werden. Schließlich lassen sich zwischen den vorstehend erläuterten Schritten zur Cobaltdisilicidbildung und Aluminiummetallisierung zahlreiche Wärmebehandlungsschritte, typischerweise bei Temperaturen im Bereich von 450 bis 9500C, einschieben.

Claims (1)

  1. BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER ZWIRNER · HOFFMANN
    PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN
    Patentconsult Radeckestraße 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Patentconsult Patentconsult Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Patentconsult
    Western Electric Company, Incorporated Levinstein New York, N. Y. 10038, USA
    Patentan Sprüche
    Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltung, bei dem über einem freigelegten Siliciumabschnitt (24) eine Cobaltsilicidschicht (18) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet , daß die Cobaltsilicidschicht (18) in oxidierender Atmosphäre auf eine Temperatur von wenigstens 7000C erwärmt wird, um die Cobaltsilicidschicht (18) in eine Cobaltdisilicidschicht (28) überzuführen.
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Erwärmungsschritt eine Sinterung der Cobaltsilicidschicht (18) bei einer Temperatur von etwa 9000C oder darüber umfaßt.
    3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oxidierende Atmosphäre Sauerstoff in einer molaren Konzentration im Bereich von etwa 0,5 bis 5,0 Prozent enthält.
    München: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · E. Hoffmann Dipl.-Ing. Wiesbaden: P.G. Blumbach Dipl.-Ing. · P. Bergen Prof.Dr.jur. Dipl.-Ing., Pat.-Ass., Pat.-Anw.bis 1979 . G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.
    -2-
    4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Cobaltdisilicidschicht (28) eine Polysiliciumschicht niedergeschlagen wird und daß auf der PoIysiliciumschicht eine Aluminiumschicht aufgebracht wird.
    5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Cobaltdisilicidschicht (28) ein zur Verwendung in einem MOS-Transistor vorgesehenes Silicium-Gate überdeckt.
    6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Cobaltdisilicidschicht (28) eine in-situ dotierte Polysiliciumschicht niedergeschlagen wird.
    12
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