JP2000243724A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JP2000243724A
JP2000243724A JP11041591A JP4159199A JP2000243724A JP 2000243724 A JP2000243724 A JP 2000243724A JP 11041591 A JP11041591 A JP 11041591A JP 4159199 A JP4159199 A JP 4159199A JP 2000243724 A JP2000243724 A JP 2000243724A
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JP
Japan
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silicon
metal silicide
silicide layer
semiconductor device
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JP11041591A
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Masaaki Takayama
真明 高山
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NEC Yamagata Ltd
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NEC Yamagata Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 サイドウォールの形成によって異常酸化の発
生しやすい金属シリサイドの側壁部を保護し、またサイ
ドウォールを熱酸化処理時の金属シリサイド層へのシリ
コン供給源とし、下層の多結晶シリコン或いは非晶質シ
リコンの空乏化を防止する。 【解決手段】 半導体基板1上にポリサイド層5を形成
した後、ポリサイド層5を構成する金属シリサイド層4
を所定のパターンにエッチングし、その後、金属シリサ
イド層4上にシリコンキャップ層7を形成し、さらに、
異方性エッチングにて金属シリサイド層4の側面にサイ
ドウォール8を形成し、その後、酸化処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体装置を製造する場合、通常酸化膜
などの絶縁膜に対して複数回の洗浄,除去処理及び熱酸
化処理を施すが、その際、図2に示すように、半導体基
板上1に形成されたポリサイド層5は、金属シリサイド
4と多結晶シリコン3或いは非晶質シリコン層3aとか
らなり、ポリサイド層5は、膜剥れが生じたり、金属シ
リサイド4が異常に酸化されたりする可能性がある。
【0003】特に金属シリサイド4と多結晶シリコン3
或いは非晶質シリコン層3aとの界面は、熱酸化処理の
際に、異常酸化を起こしやすい。
【0004】従来例では、上述した現象を回避するた
め、ポリサイド層5の上層側を構成するシリサイド層4
の表面に、予め酸化膜10,窒化膜10a或いはPSG
膜10b等の絶縁キャップ層を形成して、熱酸化処理の
際に発生しやすい異常酸化を抑制している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た絶縁キャップ層が酸化膜10或いはPSG膜10bか
らなる場合、これら絶縁膜の形成は、酸素雰囲気中で行
われるため、膜形成の際に絶縁膜で覆われていない金属
シリサイド4の側面が異常酸化してしまうという可能性
がある。
【0006】また、窒化膜10aの場合、金属シリサイ
ド4の異常酸化には効果的であるが、その後の熱酸化処
理の際に、金属シリサイド4の周囲にシリコン供給源が
存在しないと、金属シリサイド4は、下層の多結晶シリ
コン3或いは非晶質シリコン3aからシリコンを得よう
とするため、下層の多結晶シリコン3或いは非晶質シリ
コン3aが空乏化する可能性がある。
【0007】そこで、上述した問題を解決する方法とし
て、図3に示すように半導体基板1上にポリサイド層5
を形成した(図3(c))後、ポリサイド層5を構成す
る金属シリサイド層4の表面にシリコンキャップ層7を
形成し(図3(d))、その後、ポリサイド層5とシリ
コンキャップ層と7を所定のパターンにエッチングし
(図3(e))、その後、熱酸化処理を行ってポリサイ
ド層5及びシリコンキャップ層7を酸化膜10で被覆す
る(図3(h))という方法である。
【0008】図3に示す技術は、金属シリサイド層4の
表面にシリコンキャップ層7を形成しているため、熱酸
化処理の際には、シリコンキャップ層7が金属シリサイ
ド4へのシリコン供給源となるため、下層の多結晶シリ
コン3或いは非晶質シリコン3aの空乏化防止において
一応の効果を奏している。
【0009】しかしながら、図3に示す技術は、シリコ
ンキャップ層7を形成した後、シリコンキャップ層7と
ポリサイド層5を所定のパターンにエッチングしている
ため、異常酸化の発生しやすい金属シリサイド4の側面
部が剥き出し状態となり(図3(d)〜(g))、金属
シリサイド4の側面部に異常酸化を引き起こしてしまう
という問題がある。
【0010】本発明の目的は、サイドウォールの形成に
よって異常酸化の発生しやすい金属シリサイドの側壁部
を保護し、またサイドウォールを熱酸化処理時の金属シ
リサイド層へのシリコン供給源とし、下層の多結晶シリ
コン或いは非晶質シリコンの空乏化を防止する半導体装
置の製造方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る半導体装置の製造方法は、異常酸化の
発生しやすい金属シリサイドの側壁部を保護するサイド
ウォールを形成し、その後、酸化処理を行うものであ
る。
【0012】また本発明に係る半導体装置の製造方法
は、半導体基板上にポリサイド層を形成した後、ポリサ
イド層を構成する金属シリサイド層を所定のパターンに
エッチングし、その後、前記金属シリサイド層上にシリ
コンキャップ層を形成し、さらに、異方性エッチングに
て前記金属シリサイド層の側面にサイドウォールを形成
し、その後、酸化処理を行うものである。
【0013】また熱酸化処理により、前記サイドウォー
ルを酸化膜サイドウォールに変化させるものである。
【0014】また前記サイドウォールを熱酸化処理時の
金属シリサイド層へのシリコン供給源とするものであ
る。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
より説明する。
【0016】(実施形態1)図1は、本発明に係わる半
導体装置の製造方法を、半導体装置(MOSトランジス
タ)のゲート電極部を製造する場合に適用した製造工程
を工程順に示す断面図である。
【0017】まず図1(a)に示すように、シリコン基
板1の表面上にゲート酸化膜2を形成し、次に図1
(b),(c)に示すように、不純物を拡散した多結晶
シリコン層3,タングステンシリサイド層4をゲート酸
化膜2上に順次積層してタングステンポリサイド層5を
形成させる。
【0018】なお、実施形態では、SiH4ガスを用い
たバッチ式減圧CVD法により多結晶シリコン層3を形
成し、不純物の拡散はPOCl3を用いたバッチ式拡散
炉を用いて行っている。また、SiH2Cl2、WF6
スを用いた枚葉式減圧熱CVD法によりタングステンシ
リサイド層4を形成している。
【0019】次に図1(d)に示すように、金属(タン
グステン)シリサイド層4の上面にレジストなどの感光
材料6を形成し、感光材料6上にフォトレジストパター
ンを形成する。
【0020】次に図1(e)に示すように、図示しない
前記フォトレジストパターンをマスクとしてエッチング
を行い、ポリサイド層5と感光材料6とを所定のパター
ンに形成し、電極部を形成する。
【0021】次に図1(f)に示すように、不要となっ
た感光材料6を除去し、LDD構造形成のためのイオン
注入を行う。
【0022】次に図1(g)に示すように、パターン形
成されたシリサイド層4の上面、及び金属シリサイド層
4とポリサイド層5の側面に渡ってシリコンキャップ層
7を形成する。
【0023】次に図1(h)に示すように、シリコンキ
ャップ層7を異方性エッチングしてポリサイド層5の側
面にシリコンサイドウォール8を形成する。
【0024】この場合、金属シリサイド層4の上面にシ
リコンキャップ層7が残留していても差し支えない。
尚、シリコンキャップ層7の形成は、特に限定されるも
のではなく、シリコンキャップ層7として、非晶質シリ
コン層或いは多結晶シリコン層を用いてもよい。実施形
態では、SiH4ガスを用いたバッチ式減圧CVD法に
より、シリコンキャップ層7として多結晶シリコン層を
形成している。
【0025】次に図1(i)に示すように、酸素雰囲気
中で熱酸化処理を施し、金属シリサイド層4とポリサイ
ド層5からなる電極部、及び半導体基板1の拡散層上に
それぞれ酸化膜9a,9bを形成する。
【0026】図1(i)に示す工程において、シリコン
サイドウォール8は、熱酸化処理により多くのシリコン
成分がサイドウォール酸化膜9bに変化し、一部は金属
シリサイド層4に吸収されて消費される。
【0027】以上のように本発明の実施形態1によれ
ば、異常酸化(金属酸化)が発生し易い金属(タングス
テン)シリサイド層4の側面は、熱酸化処理の際にシリ
コンサイドウォール8で保護されているため、異常酸化
されることはない。
【0028】また熱酸化処理によって、多結晶シリコン
層3中のシリコン成分が金属(タングステン)シリサイ
ド層4に吸収消費されることによる多結晶シリコン層3
の空乏化現象は、シリコンサイドウォール8中のシリコ
ン成分がタングステンシリサイド層4に補給されて、防
止することができる。
【0029】なお、実施形態1では、金属シリサイド層
4として、タングステンシリサイド層を用いたが、金属
シリサイド層4としては、モリブデンシリサイド層,コ
バルトシリサイド層等を用いてもよいものである。
【0030】(実施形態2)次に本発明の実施例2に係
る半導体装置の製造方法を説明する。なお、実施形態2
においては、実施形態1と同様に金属シリサイド層4と
してはタングステンシリサイド層を用いている。
【0031】実施形態2の各製造工程は、図1に示した
実施形態1に係る半導体装置の各製造工程と基本的には
同じである。
【0032】実施形態2では図1(a)に示すように、
シリコン基板1の表面上にゲート酸化膜2を形成し、次
に図1(b),(c)に示すように、不純物をドープし
た非晶質シリコン層3a、タングステンシリサイド層4
をゲート酸化膜2上に順次積層してタングステンポリサ
イド層5を形成する。
【0033】実施形態2では、SiH4及びPH3ガスを
用いた枚葉式減圧熱CVD法により非晶質シリコン層3
aを形成し、また、タングステン(金属)シリサイド層
4はSiH4,WF6ガスを用いた枚葉式減圧熱CVD法
により形成している。
【0034】次に図1(d)に示すように、タングステ
ン(金属)シリサイド層4の上面にレジストなどの感光
材料6を形成し、感光材料6上にフォトレジストパター
ンを形成する。
【0035】次に図1(e)に示すように、フォトレジ
ストパターンをマスクとしてエッチングを行い、ポリサ
イド層5と感光材料6とを所定のパターンに形成し、電
極部を形成する。
【0036】次に図1(f)に示すように、不要となっ
た感光材料6を除去し、LDD構造形成のためのイオン
注入を行う。
【0037】次に図1(g)に示すように、パターン形
成されたシリサイド層4の上面、及び金属シリサイド層
4とポリサイド層5の側面に渡ってシリコンキャップ層
7を形成する。
【0038】次に図1(h)に示すように、シリコンキ
ャップ層7を異方性エッチングしてポリサイド層5の側
面にシリコンサイドウォール8を形成する。
【0039】この場合、金属シリサイド4の上面にシリ
コンキャップ層7が残留していても差し支えない。な
お、シリコンキャップ層7の形成は、特に限定されるも
のではなく、シリコンキャップ層7としては、非晶質シ
リコン層或いは多結晶シリコン層等を用いてよい。実施
形態2では、SiH4及びPH3ガスを用いた枚葉式減圧
熱CVD法により、シリコンキャップ層7として非晶質
シリコン層を形成している。
【0040】次に図1(i)に示すように、酸素雰囲気
中で熱酸化処理を施し、金属シリサイド層4とポリサイ
ド層5からなる電極部、及び半導体基板1の拡散層上に
それぞれ酸化膜9a,9bを形成する。
【0041】図1(i)に示す工程において、シリコン
サイドウォール8は、熱酸化処理により多くのシリコン
成分がサイドウォール酸化膜9bに変化し、一部は金属
シリサイド層4に吸収されて消費される。
【0042】以上のように本発明の実施形態2によれ
ば、実施形態1と同様に、異常酸化(金属酸化)が発生
し易い金属(タングステン)シリサイド層4の側面は、
熱酸化処理の際にシリコンサイドウォール8で保護され
ているため、異常酸化されることはない。
【0043】また熱酸化処理によって、多結晶シリコン
層3中のシリコン成分が金属(タングステン)シリサイ
ド層4に吸収消費されることによる多結晶シリコン層3
の空乏化現象は、シリコンサイドウォール8中のシリコ
ン成分がタングステンシリサイド層4に補給されて、防
止することができる。
【0044】(実施形態3)上述した実施形態1及び2
では、不純物がドープされた多結晶シリコン層3の形成
として、SiH4ガスを用いたバッチ式減圧CVD法に
よる多結晶シリコン層3の形成後にPOCl3を用いた
バッチ式拡散炉での不純物の拡散を行う方法を実施形態
1に示し、またSiH4及びPH3ガスを用いて不純物を
同時にドープした枚葉式減圧熱CVD法による非晶質シ
リコン層3aの形成方法を実施形態2に示している。
【0045】また、タングステンシリサイド層4の形成
として、SiH2Cl2,WF6ガスを用いた枚葉式減圧
熱CVD法による形成方法を実施形態1に示し、SiH
4,WF6ガスを用いた枚葉式減圧熱CVD法による形成
方法を実施形態2に示している。
【0046】さらに、シリコンキャップ層7の形成とし
て、SiH4ガスを用いたバッチ式減圧CVD法による
多結晶シリコン層の形成方法を実施形態1に示し、Si
4ガスを用いた枚葉式減圧熱CVD法による多結晶シ
リコン層形成方法を実施形態2に示している。
【0047】本発明の実施形態3としては、多結晶シリ
コン層3の形成、タングステンシリサイド層4の形成及
びシリコンキャップ層7の形成を、実施形態1と実施形
態2の方法を組み合わせることにより、行うことが可能
である。
【0048】多結晶シリコン層3の形成、タングステン
シリサイド層4の形成、シリコンキャップ層7の形成
は、上述した方法を適宜組み合わせて実施してもよく、
どの組み合わせにおいても、実施形態1及び2と同様の
効果が得られる。
【0049】さらに、多結晶シリコン層3の形成、タン
グステンシリサイド層4の形成、シリコンキャップ層7
の形成は、多結晶シリコン層3或いは非晶質シリコン3
aの成膜用チャンバーとタングステンシリサイド層4の
成膜用チャンバーがインテグレートされている枚葉式装
置であれば、これらの層形成は、同一装置で形成するこ
とが可能である。
【0050】この場合、実施形態1における半導体基板
の裏面に成膜される多結晶シリコン層3の除去工程及び
POCl3を用いた不純物拡散後のリンガラス層除去工
程を省くことができるため、半導体装置製造のスループ
ットを向上させることができる。
【0051】また、各実施形態では、金属シリサイド層
4として、タングステンシリサイド層を用いたが、金属
シリサイド層4としては、モリブデンシリサイド層,コ
バルトシリサイド層等を用いてもよいものである。また
ゲート電極部の電極構造に適用したが、電極構造は、ゲ
ート電極部に限定されるものではない。
【0052】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、異
常酸化(金属酸化)が発生し易い金属シリサイド層の側
面を、熱酸化処理の際にサイドウォールで保護するた
め、異常酸化されることを防止することができる。
【0053】さらに熱酸化処理によって、ポリサイド層
中のシリコン成分が金属シリサイド層に吸収消費される
ことによる空乏化現象は、サイドウォール中のシリコン
成分が金属シリサイド4に補給されて、防止することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係わる半導体装置の製造方
法を示す断面図である。
【図2】従来例に係わる半導体装置の製造方法を示す断
面図である。
【図3】従来例に係わる半導体装置の製造方法を示す断
面図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 ゲート酸化膜 3 多結晶シリコン層 4 金属シリサイド 5 ポリサイド層 6 感光材料 7 シリコンキャップ層 8 シリコンサイドウォール 9 サイドウォール酸化膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4M104 AA01 BB01 CC05 DD04 DD43 DD63 EE09 EE14 FF14 GG09 HH20 5F033 HH04 HH28 MM07 PP09 QQ08 QQ16 QQ68 QQ76 RR04 SS02 SS13 SS27 TT08 VV06 XX20 5F040 EC07 EC13 FC21

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 異常酸化の発生しやすい金属シリサイド
    の側壁部を保護するサイドウォールを形成し、 その後、酸化処理を行うことを特徴とする半導体装置の
    製造方法。
  2. 【請求項2】 半導体基板上にポリサイド層を形成した
    後、ポリサイド層を構成する金属シリサイド層を所定の
    パターンにエッチングし、 その後、前記金属シリサイド層上にシリコンキャップ層
    を形成し、 さらに、異方性エッチングにて前記金属シリサイド層の
    側面にサイドウォールを形成しその後、酸化処理を行う
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 熱酸化処理により、前記サイドウォール
    を酸化膜サイドウォールに変化させることを特徴と特徴
    とする請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記サイドウォールを熱酸化処理時の金
    属シリサイド層へのシリコン供給源とすることを特徴と
    する請求項2又は3に記載の半導体装置の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6753233B2 (en) 2001-04-16 2004-06-22 Renesas Technology Corp. Method of manufacturing semiconductor device, and semiconductor device having memory cell

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