JP2000223439A

JP2000223439A - 半導体装置及びその製造方法

Info

Publication number: JP2000223439A
Application number: JP11018745A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kawashima; 淳志川島; Seiichi Fukuda; 誠一福田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-01-27
Filing date: 1999-01-27
Publication date: 2000-08-11

Abstract

(57)【要約】【課題】薬液洗浄によりゲート電極に用いる高融点金
属を腐食させずに半導体装置を製造する。【解決手段】ゲート酸化膜２上に、ポリシリコン膜
３、窒化タングステン膜４、タングステン膜５を順次成
膜した後、エッチングしてゲート電極を形成する。続い
て、タングステン膜５を腐食させる溶液による洗浄工程
の前に、形成したタングステン膜５の側壁を窒化させ
て、窒化保護膜５ａを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ゲート電極に高融
点金属を用いた半導体装置及びその製造方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体装置
では、ゲート電極の材料としてポリシリコンが広く用い
られていたが、近年の高集積化や高速化に伴い、金属シ
リサイド膜とポリシリコン膜との２層構造からなるポリ
サイドゲートや、ポリシリコン膜上にチタンやコバルト
等の金属膜を形成してこの金属膜とポリシリコン膜とを
反応させて生成したセルフアラインシリサイドゲートが
用いられるようになってきた。

【０００３】しかしながら、ゲート長が０．１３μｍ以
降の世代のＭＯＳＦＥＴ等の半導体装置では、これらポ
リサイドゲートやセルフアラインシリサイドゲートより
も、さらに低抵抗のゲート電極が求められている。

【０００４】これらポリサイドゲートやセルフアライン
シリサイドゲートよりも低抵抗なゲート電極として、近
年、ポリシリコンと反応障壁と金属膜との積層構造から
なるポリメタルゲートや、金属膜のみからなるメタルゲ
ートが注目されている。

【０００５】ところで、半導体装置の製造プロセスで
は、不純物の活性化処理等のため１０００°Ｃ程度の高
温の熱処理が不可欠である。そのため、ＭＯＳＦＥＴ等
の半導体装置のゲート電極材料としては、この高温の熱
処理に耐え得るタングステン等の高融点金属が用いられ
るのが一般的であり、上述したポリメタルゲートを構成
する金属膜にもタングステン等の高融点金属が用いられ
る。

【０００６】以下、ポリメタルゲートのゲート電極を有
する従来の半導体装置の製造プロセスについて図面を参
照しながら説明する。

【０００７】ポリメタルゲートを適用した半導体装置の
製造プロセスでは、まず、図７に示すように、素子分離
層（図示せず）が形成されたシリコン基板１０１上に、
ゲート酸化膜１０２を形成し、導電材料であるポリシリ
コン膜１０３、窒化タングステン膜１０４及びタングス
テン膜１０５を順次成膜する。次に、タングステン膜１
０５上に、窒化シリコン膜１０６を成膜する。次に、窒
化シリコン膜１０６上にフォトレジスト１０７をパター
ニングする。

【０００８】続いて、図８に示すように、フォトレジス
ト１０７をマスクにして、窒化シリコン膜１０６をドラ
イエッチングする。

【０００９】続いて、図９に示すように、窒化シリコン
膜１０６上のフォトレジスト１０７をアッシングして除
去する。

【００１０】続いて、図１０に示すように、パターニン
グした窒化シリコン膜１０６をマスクとして、タングス
テン膜１０５、窒化タングステン膜１０４及びポリシリ
コン膜１０３をドライエッチングし、ゲート電極１０８
をパターニングする。

【００１１】続いて、シリコン基板１をフッ化水素水に
より洗浄し、ウェハに付着したポリメタルゲートエッチ
ング反応生成物を除去する。

【００１２】続いて、シリコン基板１０１を硫酸過酸化
水素水混合液により洗浄し、ウェハに付着した有機物を
除去する。

【００１３】続いて、この硝酸過酸化水素水混合液によ
る洗浄処理の以後、不純物拡散領域への低濃度不純物の
イオン注入工程、サイドウォールの形成工程、不純物拡
散領域への高濃度不純物のイオン注入工程、熱拡散工
程、層間絶縁膜の成膜工程等を行い、ポリメタルゲート
をゲート電極として採用した半導体装置が完成する。

【００１４】以上のように製造した半導体装置は、低抵
抗なタングステンをゲート電極の材料として用いるた
め、信号伝達の大幅な短縮が可能となり、高集積化及び
高速化を図ることができる。なお、ポリシリコン膜１０
３とタングステン膜１０５との間に窒化タングステン膜
１０４を形成しているのは、タングステンが熱処理の際
にポリシリコンと反応してシリサイド化するのを回避す
るためである。

【００１５】また、ゲート電極に用いる高融点金属はタ
ングステンに限らず、例えば、チタン、ジルコニウム、
ハフニウムや、タンタル、クロム、モリブデン等の他の
高融点金属を用いてもよい。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に半導
体装置の製造プロセスにおいてはシリコン基板に導入し
た不純物の拡散のための熱処理をするが、このときウェ
ハの表面や内部にレジストの残留物等があると、ゲート
酸化膜の信頼性を低下させ完成した半導体装置の特性を
劣化させたり、また、この熱処理時にゲート酸化膜を破
壊してしまう可能性がある。そのため、一般に半導体装
置の製造プロセスでは、レジスト等の除去を行うため、
薬液によるウェハの洗浄工程が熱処理の前工程として行
われる。

【００１７】しかしながら、その洗浄工程の際に用いる
薬液は、ゲート電極に用いた高融点金属と反応する場合
がある。この場合、高融点金属が腐食してしまい、ゲー
ト電極の信頼性を低下させる。

【００１８】例えば、高融点金属の１つであるタングス
テンは、洗浄工程で用いられる硫酸、硝酸、塩酸に溶解
してしまう。上述した従来の半導体装置の製造プロセス
であれば、図１１に示すように、タングステン膜１０５
の側壁部分が硫酸過酸化水素水混合液により溶解してし
まう。

【００１９】なお、タングステンの場合、薬液に対する
保護膜として酸化膜を露出面に形成する方法が知られて
いるが、低圧ＣＶＤによる窒化シリコンの堆積処理の際
にその酸化膜上で窒化シリコン膜が異常成長するという
問題があるため（第４３回応用物理学関係連合講演会29
-N-7,29a-N-8(1998)）、例えばサイドウォール等を形成
するために窒化シリコンを堆積させる工程を有する半導
体装置の製造プロセスに適用するのは困難である。

【００２０】本発明は、このような実情を鑑みてなされ
たものであり、信頼性が高く、高集積化や高速化が可能
な半導体装置、並びに、薬液洗浄によりゲート電極に用
いる高融点金属を腐食させずに、信頼性が高く、高集積
化や高速化が可能な半導体装置を製造する半導体装置の
製造方法を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる半導体装
置は、側壁が窒化された高融点金属膜を含むゲート電極
を備えることを特徴とする。

【００２２】この半導体装置では、洗浄工程における薬
液による腐食防止のために、高融点金属膜の側壁が窒化
されている。

【００２３】上述の課題を解決するために、本発明にか
かる半導体装置の製造方法は、高融点金属膜を成膜し、
この高融点金属膜を含むゲート電極を形成するゲート電
極形成工程と、上記ゲート電極を構成する高融点金属膜
の側壁を窒化処理する窒化処理工程とを備える。

【００２４】この半導体装置の製造方法では、ゲート電
極に高融点金属を用いた半導体装置を製造する。ゲート
電極の構造は、高融点金属だけで形成してもよいし、高
融点金属と他の導電性材料とで形成してもよい。例え
ば、この半導体装置の製造方法では、ゲート電極にタン
グステンを用いた半導体装置を製造する。ゲート電極
は、タングステンだけで形成してもよいし、また、ポリ
シリコンと窒化タングステンとタングステンとの積層構
造としてもよい。

【００２５】この半導体装置の製造方法では、上記高融
点金属を腐食させる溶液による洗浄工程の前に、形成し
た高融点金属膜の側壁を窒化させて上記溶液に対する保
護膜を形成する。

【００２６】窒化処理は、高融点金属膜の露出部分を窒
化させることができる処理であればどのような処理であ
ってもよく、例えば、プラズマ処理、熱窒化処理、ＲＴ
Ｎ（Rapid Thermal Nitridation）による窒化処理によ
り行う。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した実施の形
態として、ゲート電極にポリメタルゲートを採用したＭ
ＯＳ型トランジスタの製造プロセスについて、図面を参
照しながら説明する。

【００２８】本発明を適用した実施の形態のＭＯＳ型ト
ランジスタの製造工程では、まず、図１に示すように、
ｎ型又はｐ型のシリコン基板１上に、シリコン酸化膜に
よる素子分離層（図示せず）を形成して、ゲート電極及
び不純物拡散層が設けられる活性領域を形成する。次
に、シリコン基板１上の表面を熱処理により酸化させゲ
ート酸化膜２を形成する。次に、シリコン基板１上の全
面にポリシリコンを堆積させポリシリコン膜３を成膜す
る。次に、ポリシリコン膜３上に窒化タングステンを堆
積させ窒化タングステン膜４を成膜する。次に、窒化タ
ングステン膜４上にタングステンを堆積させタングステ
ン膜５を成膜する。

【００２９】成膜されたポリシリコン膜３、窒化タング
ステン膜４及びタングステン膜５は、導電性材料であ
り、後述するようにパターニングされてゲート電極８と
なる。

【００３０】ここで、タングステンは、従来よりゲート
電極に広く用いられているタングステンシリサイドに比
べてその比抵抗が約一桁小さい。そのため、このタング
ステンをゲート電極の材料として用いることにより、半
導体装置の信号伝達を大幅に短縮することが可能とな
り、また、半導体装置の高集積化及び高速化を図ること
ができる。なお、タングステンは、６００°Ｃ程度の熱
処理でポリシリコンと反応してシリサイド化し抵抗値が
高くなってしまう。そのため、ここでは、ポリシリコン
膜３とタングステン膜５との間に、バリア層として窒化
タングステン膜４を形成している。また、タングステン
膜５に代えて、例えば、チタン、ジルコニウム、ハフニ
ウム、タンタル、クロム、モリブデン等の他の高融点金
属を用いてゲート電極の導電性膜を形成してもよい。

【００３１】続いて、タングステン膜５上に窒化シリコ
ン膜６を成膜する。この窒化シリコン膜６は、絶縁材料
であり、ゲート電極を形成した後にシリコン基板１上に
成膜される層間絶縁膜とエッチングの選択比がとられた
材料である。この窒化シリコン膜６は、ソース／ドレイ
ン領域と上部メタル配線層とを接続するためのコンタク
トホールを形成する際等のエッチング停止層となる。こ
の窒化シリコン膜６が設けられることにより、コンタク
トホール内に埋め込まれる導電材料とゲート電極の上面
とを接触しないようにすることができる。

【００３２】続いて、窒化シリコン膜６上にフォトリソ
グラフィと現像処理とによりフォトレジスト７をパター
ニングする。

【００３３】続いて、図２に示すように、フォトレジス
ト７をマスクにして、窒化シリコン膜６をドライエッチ
ングする。

【００３４】続いて、図３に示すように、窒化シリコン
膜６上のフォトレジスト７をアッシングして除去する。

【００３５】続いて、図４に示すように、パターニング
した窒化シリコン膜６をマスクとして、タングステン膜
５及び窒化タングステン膜４をドライエッチングし、続
けて、ポリシリコン膜３をドライエッチングする。

【００３６】このように、窒化シリコン膜６、タングス
テン膜５、窒化タングステン膜４及びポリシリコン膜３
をドライエッチングすることにより、ゲート電極８がシ
リコン基板１上に形成される。

【００３７】続いて、シリコン基板１をフッ化水素水に
より洗浄し、ウェハに付着したポリメタルゲートエッチ
ング反応生成物を除去する。なお、このフッ化水素水
は、窒化シリコン、タングステン、窒化タングステン及
びポリシリコンとは反応しない。そのため、この洗浄工
程においては、ゲート電極８を構成する窒化シリコン膜
６、タングステン膜５、窒化タングステン膜４及びポリ
シリコン膜３が腐食しない。

【００３８】続いて、図５に示すように、ゲート電極８
を構成するタングステン膜５の露出面すなわち側壁を窒
化処理して、このタングステン膜５の側壁に窒化タング
ステン側壁保護膜５ａを形成する。この窒化処理は、タ
ングステン膜５の側壁を窒化させる処理であればどのよ
うな処理であってもよい。例えば、プラズマ窒化処理や
熱窒化処理等により、タングステン膜５の側壁を窒化さ
せる。

【００３９】プラズマ窒化処理とは、窒素が含まれた雰
囲気中でプラズマを発生させ、タングステンの側壁を窒
化させる処理である。例えば、プラズマ窒化処理では、
アンモニアの雰囲気中にプラズマを発生させ、タングス
テンの側壁を窒化させる。

【００４０】また、熱窒化処理とは、窒素が含まれた雰
囲気中でウェハを加熱することによりタングステンの側
壁を窒化させる処理である。例えば、アンモニア雰囲気
の熱せられた炉内にウェハを挿入し、この挿入したウェ
ハを所定時間加熱してタングステンの側壁を窒化させ
る。また、ランプ加熱によりウェハを急速に加熱するＲ
ＴＮ処理（Rapid Thermal Nitridation）による熱窒化
処理を用いて、タングステンの側壁を窒化させてもよ
い。

【００４１】なお、この窒化処理は、タングステンを選
択的に窒化する条件で行ってもよいし、図５に示したよ
うに、タングステン膜５とともにゲート酸化膜２及びポ
リシリコン膜３に対しても行い、ゲート酸化膜２の表面
にゲート窒化酸化膜２ａ及びポリシリコン膜３の表面に
窒化シリコン膜３ａを形成してもよい。

【００４２】続いて、シリコン基板１を硫酸過酸化水素
水混合液により洗浄し、ウェハの表面に付着した有機物
を除去する。ここで、この硫酸過酸化水素水混合液を用
いてシリコン基板１を洗浄することにより、ドライエッ
チング装置内に残留したフォトレジスト（有機物）が付
着していても、この付着した有機物を除去することがで
きる。また、この硫酸過酸化水素水混合液はタングステ
ンを溶解するが、上述のようにタングステン膜５の側壁
には窒化タングステン側壁保護膜５ａが形成されている
ので、ゲート電極８の腐食が生じない。

【００４３】続いて、この硝酸過酸化水素水混合液によ
る洗浄処理の後、不純物拡散領域への低濃度不純物のイ
オン注入工程、サイドウォールの形成工程、不純物拡散
領域への高濃度不純物のイオン注入工程、不純物の拡散
工程、層間絶縁膜の成膜工程等を行って、ＭＯＳ型トラ
ンジスタが完成する。

【００４４】以上のように本発明を適用した実施の形態
では、ゲート電極にポリメタルゲートを採用し、高速化
及び微細化を図ったＭＯＳ型トランジスタを製造するこ
とができる。

【００４５】また、本発明の実施の形態のＭＯＳ型トラ
ンジスタの製造プロセスによれば、ゲート電極を構成す
る高融点金属膜であるタングステン膜５の側壁に対して
窒化処理を行い、窒化タングステン側壁保護膜５ａを形
成する。このため、有機物を除去するためにシリコン基
板を洗浄する際、この窒化処理された窒化タングステン
側壁保護膜５ａが保護膜となり、硫酸過酸化水素水混合
液による高融点金属膜の腐食を防ぐことができ、製造し
たＭＯＳ型トランジスタの信頼性を向上させることがで
きる。

【００４６】また、通常、ＭＯＳ型トランジスタの製造
プロセスにおいては、例えばゲート電極８のサイドウォ
ールの形成等の際に、低圧ＣＶＤによる窒化シリコンの
堆積処理がされる。しかしながら、このタングステン膜
５の側壁に形成した窒化タングステン側壁保護膜５ａ上
では、酸化タングステン上の場合と異なり、この窒化シ
リコンの堆積の際に異常成長を起こさない。

【００４７】

【実施例】次に、ゲート電極にポリメタルゲートを採用
したＭＯＳ型トランジスタの製造プロセスの実施例を、
具体的な実験例に基づいて説明する。

【００４８】第１の実施例まず、ゲート電極にポリメタルゲートを採用したＭＯＳ
型トランジスタの製造プロセスの第１の実施例を説明す
る。この第１の実施例は、タングステン膜の窒化処理に
ＮＨ₃プラズマ処理を用いた例である。

【００４９】シリコン酸化膜による素子分離層が形成さ
れたシリコン基板１上に、膜厚２．５ｎｍのゲート酸化
膜２を形成した。次に、シリコン基板１上の全面に膜厚
１００ｎｍのポリシリコン膜３を成膜した。次に、ポリ
シリコン膜３上に膜厚５ｎｍの窒化タングステン膜４を
成膜した。次に、窒化タングステン膜４上に膜厚１００
ｎｍのタングステン膜５を成膜した。続いて、タングス
テン膜５上に膜厚１５０ｎｍの窒化シリコン膜６を成膜
した。

【００５０】続いて、窒化シリコン膜６上にフォトレジ
スト７をパターニングした。

【００５１】続いて、フォトレジスト７をマスクにし
て、窒化シリコン膜６をドライエッチングした。このと
きのエッチング条件は条件は以下のとおりである。

【００５２】

【００５３】続いて、窒化シリコン膜６上のフォトレジ
スト７をアッシングして除去した。このときのアッシン
グの条件は以下のとおりである。

【００５４】

【００５５】続いて、パターニングした窒化シリコン膜
６をマスクとして、タングステン膜５及び窒化タングス
テン膜４をドライエッチングし、続けて、ポリシリコン
膜３をドライエッチングし、ゲート電極８をパターニン
グした。このときのエッチング条件は以下のとおりであ
る。

【００５６】タングステン膜５，窒化タングステン膜４のドライエッチング条件ガス流量：ＣＦ₄（３０ｓｃｃｍ）：Ｏ₂ （１０ｓｃｃｍ）温度：３０°Ｃマイクロ波：２．４５ＧＨｚ出力：８００Ｗ基板バイアス高周波：４００ｋＨｚ出力：３０Ｗ圧力：０．４Ｐａ

【００５７】ポリシリコン膜３のドライエッチング条件ガス流量：Ｃｌ₂（３０ｓｃｃｍ）：Ｏ₂ （５ｓｃｃｍ）：ＨＢｒ（９０ｓｃｃｍ）温度：３０°Ｃマイクロ波：２．４５ＧＨｚ出力：４００Ｗ基板バイアス高周波：４００ｋＨｚ出力：２５Ｗ圧力：０．５Ｐａ

【００５８】続いて、シリコン基板１をフッ化水素水に
より洗浄し、付着したポリメタルゲートエッチング反応
生成物を除去した。このときの洗浄条件は以下のとおり
である。

【００５９】洗浄条件薬液：０．５％ＨＦ温度：２５°Ｃ

【００６０】続いて、ＮＨ₃プラズマ処理を行い、タン
グステン膜５、ポリシリコン膜３、ゲート酸化膜２の露
出している面を窒化処理した。このときのＮＨ₃プラズ
マ処理の条件は以下のとおりである。

【００６１】ＮＨ₃プラズマ処理条件ガス流量：ＮＨ₃（１００ｓｃｃｍ）：Ａｒ（２００ｓｃｃｍ）温度：１００°Ｃマイクロ波：２．４５ＧＨｚ出力：２．０ｋＷ圧力：２．０Ｐａ

【００６２】このＮＨ₃プラズマ処理の結果、タングス
テン膜５の側壁には窒化タングステン側壁保護膜５ａが
形成され、ポリシリコン膜３の表面には側壁には窒化シ
リコン膜３ａが形成され、ゲート酸化膜２の上面にはゲ
ート窒化酸化膜２ａが形成された。

【００６３】続いて、シリコン基板１を硫酸過酸化水素
水混合液により洗浄し、基板に付着した有機物を除去し
た。このときの洗浄条件は以下のとおりである。

【００６４】洗浄条件薬液：ＨＮＯ₃ 温度：２５°Ｃ

【００６５】続いて、この硝酸過酸化水素水混合液によ
る洗浄処理の後、不純物拡散領域への低濃度不純物のイ
オン注入工程、サイドウォールの形成工程、不純物拡散
領域への高濃度不純物のイオン注入工程、不純物の拡散
工程、層間絶縁膜の成膜工程等を行って、ＭＯＳ型トラ
ンジスタを製造した。

【００６６】以上のような第１の実施例では、硫酸過酸
化水素水混合液を用いてシリコン基板１を洗浄した際に
タングステン膜５が溶解しなかった。

【００６７】また、窒化タングステン側壁保護膜５ａの
形成の後のシリコン基板１上に以下の条件で窒化シリコ
ンを成膜したが、その窒化シリコン膜は異常成長を起こ
さなかった。

【００６８】

【００６９】第２の実施例つぎに、ゲート電極にポリメタルゲートを採用したＭＯ
Ｓ型トランジスタの製造プロセスの第２の実施例を説明
する。この第２の実施例は、タングステン膜の窒化処理
に熱窒化処理を用いた例である。

【００７０】この第２の実施例では、シリコン基板１を
フッ化水素水により洗浄し、付着したポリメタルゲート
エッチング反応生成物を除去するまで、上述した第１の
実施例と同一の処理を行った。

【００７１】続いて、ＮＨ₃ガス雰囲気を有する熱せら
れた炉内にウェハを入れ、タングステン膜５、ポリシリ
コン膜３、ゲート酸化膜２の露出している面を窒化処理
した。このときの条件は以下のとおりである。

【００７２】熱窒化処理条件ガス流量：ＮＨ₃ ２ｓｌｍ温度：８００°Ｃ圧力：１０１ｋＰａ

【００７３】この熱窒化処理の結果、タングステン膜５
の側壁には窒化タングステン側壁保護膜５ａが形成さ
れ、ポリシリコン膜３の表面には側壁には窒化シリコン
膜３ａが形成され、ゲート酸化膜２の上面にはゲート窒
化酸化膜２ａが形成された。

【００７４】続いて、シリコン基板１を硫酸過酸化水素
水混合液により洗浄し、基板に付着した有機物を除去し
た。このときの洗浄条件は以下のとおりである。

【００７５】洗浄条件薬液：ＨＮＯ₃ 温度：２５°Ｃ

【００７６】続いて、この硝酸過酸化水素水混合液によ
る洗浄処理の後、不純物拡散領域への低濃度不純物のイ
オン注入工程、サイドウォールの形成工程、不純物拡散
領域への高濃度不純物のイオン注入工程、不純物の拡散
工程、層間絶縁膜の成膜工程等を行って、ＭＯＳ型トラ
ンジスタを製造した。

【００７７】以上のような第２の実施例では、硫酸過酸
化水素水混合液を用いてシリコン基板１を洗浄した際に
タングステン膜５が溶解しなかった。

【００７８】また、窒化タングステン側壁保護膜５ａの
形成の後のシリコン基板１上に第１の実施例と同一の条
件で窒化シリコンを成膜したが、その窒化シリコン膜は
異常成長を起こさなかった。

【００７９】第３の実施例つぎに、ゲート電極にポリメタルゲートを採用したＭＯ
Ｓ型トランジスタの製造プロセスの第３の実施例を説明
する。この第２の実施例は、タングステン膜の窒化処理
にＲＴＮによる熱窒化処理を用いた例である。

【００８０】この第３の実施例では、シリコン基板１を
フッ化水素水により洗浄し、付着したポリメタルゲート
エッチング反応生成物を除去するまで、上述した第１の
実施例と同一の処理を行った。

【００８１】続いて、ＲＴＮ処理により、ウェハをラン
プ加熱して、タングステン膜５、ポリシリコン膜３、ゲ
ート酸化膜２の露出している面を窒化処理した。このＲ
ＴＮによる窒化処理では、短時間で熱処理ができるた
め、熱履歴が小さくなり、シリコン基板１やゲート電極
に導入された不純物の拡散を抑えることができる。この
ときの条件は以下のとおりである。

【００８２】ＲＴＮによる処理条件熱窒化処理条件ガス流量：ＮＨ₃ ２ｓｌｍ温度：８００°Ｃ圧力：１０１ｋＰａ

【００８３】このＲＴＮによる熱処理の結果、タングス
テン膜５の側壁には窒化タングステン側壁保護膜５ａが
形成され、ポリシリコン膜３の表面には側壁には窒化シ
リコン膜３ａが形成され、ゲート酸化膜２の上面にはゲ
ート窒化酸化膜２ａが形成された。

【００８４】続いて、シリコン基板１を硫酸過酸化水素
水混合液により洗浄し、基板に付着した有機物を除去し
た。このときの洗浄条件は以下のとおりである。

【００８５】洗浄条件薬液：ＨＮＯ₃ 温度：２５°Ｃ

【００８６】続いて、この硝酸過酸化水素水混合液によ
る洗浄処理の後、不純物拡散領域への低濃度不純物のイ
オン注入工程、サイドウォールの形成工程、不純物拡散
領域への高濃度不純物のイオン注入工程、不純物の拡散
工程、層間絶縁膜の成膜工程等を行って、ＭＯＳ型トラ
ンジスタを製造した。

【００８７】以上のような第３の実施例では、硫酸過酸
化水素水混合液を用いてシリコン基板１を洗浄した際に
タングステン膜５が溶解しなかった。

【００８８】また、窒化タングステン側壁保護膜５ａの
形成の後のシリコン基板１上に第１の実施例と同一の条
件で窒化シリコンを成膜したが、その窒化シリコン膜は
異常成長を起こさなかった。

【００８９】

【発明の効果】また、本発明にかかる半導体装置では、
高融点金属膜の側壁が窒化されているので、ゲート電極
が腐食せず、高い信頼性を得ることができ、高速化及び
高集積化が図れている。

【００９０】本発明にかかる半導体装置の製造方法で
は、上記高融点金属を腐食させる溶液による洗浄工程の
前に、形成した高融点金属膜の側壁を窒化させて上記溶
液に対する保護膜を形成する。

【００９１】このことにより、本発明にかかる半導体装
置の製造方法では、有機物を除去等するための洗浄時に
おいて、ゲート電極を構成する高融点金属の腐食を防ぐ
ことができ、製造した半導体装置の信頼性を向上させる
ことができるとともに、高速化や高集積化を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の半導体装置の製造方法に
おいて、シリコン基板上に、ゲート電極を構成する材料
を積層し、その上にゲート電極をパターニングするため
のフォトレジストを形成した状態を示す模式的な断面図
である。

【図２】図１の窒化シリコンをエッチングした状態を示
す模式的な断面図である。

【図３】図２のフォトレジストを除去した状態を示す模
式的な断面図である。

【図４】図３のタングステン膜、窒化タングステン膜、
ポリシリコン膜をエッチングした状態を示す模式的な断
面図である。

【図５】図４のタングステン膜の側壁を窒化させ窒化タ
ングステン側壁保護膜を形成した状態を示す模式的な断
面図である。

【図６】図５のシリコン基板を硫酸過酸化水素水混合液
で洗浄した状態を示す模式的な断面図である。

【図７】従来の半導体装置の製造方法において、シリコ
ン基板上に、ゲート電極を構成する材料を積層し、その
上にゲート電極をパターニングするためのフォトレジス
トを形成した状態を示す模式的な断面図である。

【図８】図７の窒化シリコンをエッチングした状態を示
す模式的な断面図である。

【図９】図８のフォトレジストを除去した状態を示す模
式的な断面図である。

【図１０】図９のタングステン膜、窒化タングステン
膜、ポリシリコン膜をエッチングした状態を示す模式的
な断面図である。

【図１１】図１０のシリコン基板を硫酸過酸化水素水混
合液で洗浄した状態を示す模式的な断面図である。

【符号の説明】

１シリコン基板、２ゲート酸化膜、３ポリシリコ
ン膜、４窒化タングステン膜、５タングステン膜、
５ａ窒化タングステン側壁保護膜、６窒化シリコン
膜、７フォトレジスト、８ゲート電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4M104 BB01 BB13 BB14 BB16 BB17 BB18 BB33 DD04 DD06 DD09 DD44 DD65 DD67 DD72 DD79 DD86 DD89 DD91 EE03 EE17 FF13 FF18 GG14 HH16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】側壁が窒化された高融点金属膜を含むゲ
ート電極を備える半導体装置。
【請求項２】上記高融点金属膜は、タングステン膜で
あることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】高融点金属膜を成膜し、この高融点金属
膜を含むゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、上記ゲート電極を構成する高融点金属膜の側壁を窒化処
理する窒化処理工程とを備える半導体装置の製造方法。
【請求項４】上記ゲート電極形成工程は、上記高融点
金属膜としてタングステン膜を成膜することを特徴とす
る請求項３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】上記窒化処理工程では、上記高融点金属
膜の側壁をプラズマ処理により窒化することを特徴とす
る請求項４記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】上記窒化処理工程では、上記高融点金属
膜の側壁を熱窒化処理により窒化することを特徴とする
請求項４記載の半導体装置の製造方法。