JP2000021815A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2000021815A
JP2000021815A JP10191845A JP19184598A JP2000021815A JP 2000021815 A JP2000021815 A JP 2000021815A JP 10191845 A JP10191845 A JP 10191845A JP 19184598 A JP19184598 A JP 19184598A JP 2000021815 A JP2000021815 A JP 2000021815A
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JP
Japan
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film
silicon film
wiring
polycrystalline silicon
semiconductor device
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JP10191845A
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English (en)
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Shigeo Chishiki
茂雄 知識
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NEC Kyushu Ltd
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NEC Kyushu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ブランソン洗浄処理により、配線やゲート電極
を構成する高融点金属シリサイド膜に膜減が生じ、配線
またはゲート電極の抵抗が高くなる。 【解決手段】シリコン基板1上に酸化シリコン膜2を介
して形成された、第1の多結晶シリコン膜3とタングス
テンシリサイド膜4とからなる配線の上面及び側面を多
結晶シリコン膜5,6で覆う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に関し特
にシリコン膜と高融点金属シリサイド膜からなる配線ま
たはゲート電極を有する半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】高融点金属シリサイド、例えば、タング
ステンシリサイドは熱処理に強く、低抵抗であるため一
般的にDRAMの記憶ノード形成以前の配線やゲート電
極に多結晶シリコン膜とともに多く用いられてきてい
る。しかしながらこの配線やゲート電極形成後のブラン
ソン洗浄液での処理で1回あたり数十nm〜百数十nm
程度エッチングされるため、膜減による抵抗の増大によ
りその利点が生かされない場合が多い。
【0003】一方、ブランソン洗浄液による処理は、配
線やゲート電極を形成するためのドライエッチング工程
における反応生成物の除去、上層絶縁膜形成前のパーテ
ィクル除去などには欠かせない工程であり、この洗浄工
程を削除することは極めて困難である。
【0004】この対策としてタングステンシリサイド膜
の膜減りを防止するために、保護膜を形成する手段とし
て、例えば特開昭63−148651号公報にフォトレ
ジスト膜を用いる方法が記載されている。これは、多結
晶シリコン及びタングステンシリサイドからなるいわゆ
るポリサイド構造を有する配線層の断面形状を、SEM
にて観察する際の断面処理としてのエッチング処理の際
に、タングステンシリサイド膜の膜減を防止するため
に、配線層を覆うようにフォトレジストを塗布するもの
である。
【0005】しかしながら半導体装置の製造工程におけ
る配線等の形成にフォトレジスト膜を保護膜として用い
ることは困難である。
【0006】また特開平9−64294号公報には、窒
化シリコン膜を用いる方法が記載されている。以下図3
(a),(b)を用いて説明する。
【0007】シリコン基板1上に設けたDRAMのメモ
リセル部21のゲート電極23と周辺回路部31のゲー
ト電極33、および各ゲート電極23,33の側部に設
けたサイドウォール絶縁膜24,34を覆う状態に窒化
シリコン膜41を形成し、DRAMのキャパシタの記憶
ノード42と誘電体膜43とを形成した後、プレート電
極用の電極形成膜44を成膜し、窒化シリコン膜41を
ストッパとしたエッチングにより電極形成膜44をパタ
ーニングしてキャパシタのプレート電極46を形成す
る。次に周辺回路部31上の窒化シリコン膜41を選択
的に除いてトランジスタ32のソース・ドレイン拡散層
35,36を露出させ、それらの表面にシリサイド膜3
7,38を形成するものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
特開平9−64294号公報での配線層全面を窒化シリ
コン膜で保護する方法では、その配線層より上層の配線
層あるいは基板表面の不純物拡散層との接続のためのコ
ンタクトホールを形成する際に、通常酸化シリコン膜で
形成される絶縁膜と異なるエッチングレートを持つ窒化
シリコン膜が途中に存在するため、コンタクトホールの
形成が複雑になり多くの工程を必要とする。
【0009】本発明の目的は上記欠点を除去しブランソ
ン洗浄液での処理による膜減が小さい配線またはゲート
電極を有する半導体装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】第1の発明の半導体装置
は、半導体基板上に絶縁膜を介して形成された第1のシ
リコン膜と高融点金属シリサイド膜からなる2層構造の
配線を有する半導体装置において、前記配線の上面及び
側面は第2のシリコン膜により覆われていることを特徴
とするものである。
【0011】第2の発明の半導体装置は、半導体基板上
にゲート酸化膜を介して形成された第1のシリコン膜と
高融点金属シリサイド膜からなる2層構造のゲート電極
と、このゲート電極の側面に形成された絶縁膜からなる
サイドウォールとを有する半導体装置において、前記ゲ
ート電極の上面は第2のシリコン膜により覆われている
ことを特徴とするものである。
【0012】
【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
て説明する。図1(a),(b)は本発明の第1の実施
の形態を説明する為の半導体チップの断面図であり、本
発明を配線に適用した場合である。以下製造方法ととも
に説明する。
【0013】まず図1(a)に示すように、シリコン基
板1上に酸化シリコン膜2等の絶縁膜を形成したのち厚
さ約0.1μmの第1の多結晶シリコン膜3を低圧CV
D法により形成する。ついでこの第1の多結晶シリコン
膜2に不純物(リンまたはヒ素)を導入し、多結晶シリ
コン膜のシート抵抗を60Ω/□程度にする。次にこの
第1の多結晶シリコン膜3上にスパッタ法またはCVD
法によりタングステンシリサイド膜4を0.1μm形成
し、さらにその上に低圧CVD法により厚さ0.05μ
mの第2の多結晶シリコン膜5を保護膜として形成し、
5×1015〜1×1016/cm2 のリンのイオン注入を
おこなう。
【0014】次に反応ガスとしてCl2 ,HBr,O2
を用いるエッチング法により上層の第2の多結晶シリコ
ン膜5をエッチングし、ついで反応ガスとしてHBr,
SF6 を用いるエッチング法によりタングステンシリサ
イド膜4をエッチングし、さらに下層の第1の多結晶シ
リコン膜をエッチングし配線10を形成する。この際エ
ッチングの終点検出法を用い、各膜のエッチング時間の
コントロールを行なってもよい。
【0015】次に図1(b)に示すように、配線10を
含む全面に低圧CVD法により厚さ約0.03μm程度
の多結晶シリコン膜を形成したのち、反応ガスとしてH
Br,Cl2 を用いるエッチング法によりエッチング
し、更に20%程度のオーバーエッチングを行い配線の
側面にサイドウォール6を形成する。このようにして形
成された配線のタングステンシリサイド膜4は、その上
面と側面が多結晶シリコン膜に覆われることになる。
【0016】以下NH4 OH,H2 2 ,H2 Oの混合
溶液によるブランソン洗浄処理が行われる。しかし上記
のように構成された配線は、上面及び側面がタングステ
ンシリサイド膜に比べブランソン洗浄液にエッチングさ
れることの少ない多結晶シリコン膜に覆われているた
め、この洗浄処理によっても配線を構成するタングステ
ンシリサイド膜は殆んどエッチングされずに残る。従っ
て抵抗値の安定した配線を形成することが出来る。
【0017】また保護膜として多結晶シリコン膜を用い
るため、3層構造を有する配線層のパターニングは、従
来の2層構造の配線層をエッチングする際と大きく条件
を変更することなく、また新たな工程を追加することな
く、容易に行なうことが出来る。
【0018】さらに保護膜として形成する第2の多結晶
シリコン膜5には不純物をイオン注入して低抵抗化して
いるため、層間絶縁膜を介して上層配線と接続する場合
も、コンタクト抵抗を高めることなく接続が可能であ
る。
【0019】図2は本発明の第2の実施の形態を説明す
るための半導体チップの断面図であり、本発明をゲート
電極に適用した場合である。
【0020】図2を参照すると第2の実施の形態の半導
体装置は、シリコン基板1上にゲート酸化膜2Aを介し
て形成された第1の多結晶シリコン膜3Aとタングステ
ンシリサイド膜4Aからなる2層構造のゲート電極11
とこのゲート電極の側面に形成された絶縁膜からなるサ
イドウォール7等を有する半導体装置であって、特にゲ
ート電極の上面は第2の多結晶シリコン膜5Aにより覆
われているものである。
【0021】この第2の多結晶シリコン膜5Aは、第1
の実施の形態と同様にしてタングステンシリサイド膜4
A上に形成され、不純物のイオン注入が行なわれたのち
パターニングされる。その後全面に酸化膜等の絶縁膜を
形成したのちエッチバックし、サイドウォール7を形成
する。以下ブランソン洗浄処理等が行なわれる。
【0022】このように構成されたゲート電極の上層に
保護膜としての第2の多結晶シリコン膜5Aが形成され
ているため、ブランソン洗浄によってもタングステンシ
リサイド膜4Aはエッチングされずに残る。またゲート
電極のエッチング条件等も大きく変更することなく行な
う事が可能である。
【0023】なお上記第1,第2の実施の形態において
はシリコン膜として多結晶シリコン膜を用いた場合につ
いて説明したが、アモルファスシリコン膜を用いてもよ
い。また高融点金属シリサイド膜としてタングステンシ
リサイド膜を用いたが、モリブデンやチタンのシリサイ
ド膜を用いても同様な効果を得ることが出来る。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、シリコン
膜と高融点金属シリサイド膜からなる配線、またはゲー
ト電極を有する半導体装置の配線の上面及び側面、また
はゲート電極の上面を保護膜としてのシリコン膜で覆う
ことにより、ブランソン洗浄処理によっても高融点金属
シリサイド膜の膜減りが生じないため、低抵抗の配線ま
たはゲート電極を有する半導体装置が得られるという効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を説明する為の半導
体チップの断面図。
【図2】本発明の第2の実施の形態を説明する為の半導
体チップの断面図。
【図3】従来例を説明する為の半導体チップの断面図。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 酸化シリコン膜 2A ゲート酸化膜 3、3A 第1の多結晶シリコン膜 4、4A タングステンシリサイド膜 5、5A 第2の多結晶シリコン膜 6 サイドウォール 7 サイドウォール(絶縁膜) 10 配線 11 ゲート電極

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に絶縁膜を介して形成され
    た第1のシリコン膜と高融点金属シリサイド膜からなる
    2層構造の配線を有する半導体装置において、前記配線
    の上面及び側面は第2のシリコン膜により覆われている
    ことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 半導体基板上にゲート酸化膜を介して形
    成された第1のシリコン膜と高融点金属シリサイド膜か
    らなる2層構造のゲート電極と、このゲート電極の側面
    に形成された絶縁膜からなるサイドウォールとを有する
    半導体装置において、前記ゲート電極の上面は第2のシ
    リコン膜により覆われていることを特徴とする半導体装
    置。
  3. 【請求項3】 第1のシリコン膜は、多結晶シリコン膜
    またはアモルファスシリコン膜である請求項1または請
    求項2記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 第2のシリコン膜は、多結晶シリコン膜
    またはアモルファスシリコン膜である請求項1または請
    求項2記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 第2のシリコン膜には不純物が導入され
    ている請求項1または請求項2記載の半導体装置。
  6. 【請求項6】 高融点金属シリサイドはタングステンシ
    リサイドまたはモリブデンシリサイドまたはチタンシリ
    サイドである請求項1または請求項2記載の半導体装
    置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008177316A (ja) * 2007-01-18 2008-07-31 Toshiba Corp 半導体装置およびその製造方法
US8158516B2 (en) 2010-03-05 2012-04-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Method for manufacturing semiconductor device

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Effective date: 20001107