JP2558931B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
を被着したゲート電極もしくは配線を有するMOS型トラ
ンジスタを構成する半導体装置に関するもので、特に微
小サイズのトランジスタデバイスに使用されるものであ
る。
μmのいわゆるサブミクロンデバイスが一般的になりつ
つある。
になっている。シリコン基板401上には、リン拡散等に
より不純物が導入されたポリシリコン層402と、このポ
リシリコン層402上に被着された高融点金属シリサイド
層403とが後酸化膜404により覆われてなるゲート電極も
しくは配線405が形成されている。406は素子分離酸化膜
である。
形成されたゲート酸化膜407及びLOCOS法等の選択酸化法
により形成された素子分離酸化膜406上に堆積されたポ
リシリコン層408に対し第4図(a)に示すようにリン
拡散等によって略々均一に且つ高濃度に不純物の導入を
行う。
上にシリサイド層409を堆積し、このシリサイド層409上
にフォトレジスト410のパターニングを施してエッチン
グを行い、ポリシリコン層408及びシリサイド層409を選
択的に除去し、後酸化により後酸化膜406を成長させて
ゲート電極もしくは配線405を形成するものである。
導体装置にあっては、後酸化の際に、ポリシリコン層の
不純物濃度がシリサイド層の不純物濃度に比べて非常に
高いために、ポリシリコン層におけるシリサイド層直下
の酸化速度が速く、一般にバーズビークと呼ばれる酸化
部分が生じる。このバーズビークはシリサイド層に対し
ストレスをかけることになり、後酸化より後の工程にお
いてシリサイド層が剥がれる要因となっている。このシ
リサイド層の剥がれは、ゲート電極もしくは配線の抵抗
増大、ひいては素子の不良を招くこととなる。
いう条件でポリシリコン層に薄く不純物導入を行った素
子について以降の工程を通した場合には、上記バーズビ
ークによるシリサイド層の剥がれは生じなかった。
0KeVの加速エネルギでドーズ量1×1015cm-2のAs+イオ
ン注入を行ってポリシリコン層に濃くイオン注入を行っ
たもの、及び850℃のPOCl3ガスを含む雰囲気中で60分の
リン拡散という条件で濃くイオン注入を行ったものにつ
いては、バーズビークによるシリサイド層の剥がれを生
じた。
純物濃度でも実使用できないことはないが、ゲートの抵
抗率が高くなるため、あるいは、ポリシリコン中のゲー
ト酸化膜近傍において、空乏化が生じるため、ポリシリ
コン層の不純物濃度は高濃度に確保した上での解決策が
要望される。
にポリシリコン層とシリサイド層との境界部にバーズビ
ークを生ずるという問題がある。
その目的とするところは後酸化の際のバーズビークの発
生防止化を図った半導体装置及びその製造方法を提供す
ることにある。
融点シリサイド層を被着したゲート電極もしくは配線を
有し、かつ該ゲート電極を覆う後酸化膜を備え、前記ポ
リシリコン層の不純物濃度はピークが該ポリシリコン層
の深部に置かれて前記高融点金属シリサイド層との界面
に近付くほど低くなるようにイオン注入によってそのプ
ロファイルが制御されていることを特徴とする半導体装
置。
膜上にもしくは素子分離上にポリシリコン層を堆積する
工程と、前記ポリシリコン層に対し不純物濃度プロファ
イルのピークを該ポリシリコン層の深部に置くようにイ
オン注入を行う工程と、該ポリシリコン層上に高融点金
属シリサイド層を堆積する工程と、前記ポリシリコン層
と前記高融点金属シリサイド層とを選択的に除去するこ
とによりゲート電極もしくは配線を形成する工程と、該
ゲート電極もしくは配線を後酸化膜で被覆する工程とを
含んでいる。
イド層との界面付近における不純物濃度を低くすること
により、ポリシリコン層とシリサイド層との酸化速度の
相違を従来に比べ小さくなるようにしたため、バーズビ
ークによるシリサイド層の剥がれを防止できる。
80%以下とすれば充分効果が期待できる。
拡散法によって達成することができ、また請求項4記載
の手段によればイオン注入によって達成することができ
る。
3記載の半導体装置を製造することができる。
項4記載の半導体装置を製造することができるものであ
る。
する。
別断面図である。
は、シリコン基板101上に、第1、第2のポリシリコン
層102,103と高融点金属シリサイド層104とが後酸化膜10
5により覆われてなるゲート電極106が形成されている。
107は素子分離酸化膜である。
高濃度に含み低抵抗化されている。
おらず、第1ポリシリコン層102からの後酸化時の熱拡
散により不純物を含むもの、もしくは、第1ポリシリコ
ン層102よりも低濃度の不純物拡散処理がイオン注入等
により施されたものであり、この第1ポリシリコン層10
2よりその濃度が低いものとなっている。
化膜上に形成されており、第2ポリシリコン層103は第
1ポリシリコン層102上に形成されている。これにより
不純物濃度の低い第2ポリシリコン層103がシリサイド
層104の直下に位置し、第1、第2ポリシリコン層102,1
03からなる層中に含まれる不純物濃度がシリサイド層10
4との界面近傍において該界面に近付くに従い低くなる
プロファイルを有するものとされている。
層102とは両者が同一物質であることによりそれらの密
着性が確保される。また、第2ポリシリコン層103とシ
リサイド層104とは、第2ポリシリコン層103の不純物濃
度が低いことにより、後酸化の際に第2ポリシリコン層
103の酸化速度がシリサイド層104の酸化速度を大幅に上
回ることはなく両者の界面にバーズビークが生ずるのを
防止できることから両者103,104の密着性が確保され
る。
シリコン層102の不純物濃度プロファイルにおけるピー
ク値の80%以下とされるもので、このように設定するこ
とで上記バーズビークによるシリサイド層の剥がれを確
実に防止できる。
て説明する。
OCOS法などの選択酸化法によって素子分離領域をより厚
い酸化膜を作り、その後、熱酸化により薄い酸化膜を形
成する。これによりゲート酸化膜とされる熱酸化膜108
と素子分離酸化膜107とが形成される。
上に第1ポリシリコン層109を堆積し、これに第1図
(a)に示すように素子を拡散源ガス中に置いてリン拡
散を行うことにより不純物を高濃度に拡散させる。
コン層109上に第2ポリシリコン層110を堆積し、この第
2ポリシリコン層110上に例えばタングステンシリサイ
ド層あるいはモリブデンシリサイド層等の高融点金属シ
リサイド層111を堆積する。
リコン層109中の不純物濃度よりも低濃度の不純物拡散
を、イオン注入等により行ってもよい。
をパターニングしてエッチングを行うことにより、選択
的に第1ポリシリコン層109、第2ポリシリコン層110、
シリサイド層111を除去する。これにより第1図(c)
に示す第1ポリシリコン層102、第2ポリシリコン層10
3、シリサイド層104が形成される。
105を成長させ、ゲート電極106を形成するものである。
別断面図である。
は、シリコン基板201上に、ポリシリコン層202と高融点
金属シリサイド層203とが形成され、これらが後酸化膜2
04により覆われてゲート電極205が形成されている。206
は素子分離酸化膜である。
におけるピークをポリシリコン層202の深部に置き高融
点金属シリサイド層203との界面に近付くほど低くなる
ように制御されたイオン注入により不純物拡散が施され
たものである。
濃度が高融点金属シリサイド層203との界面近傍におい
て該界面に近付くに従い低くなるプロファイルを有する
ものとなっている。
界面における不純物濃度はそのプロファイルにおけるピ
ークの80%以下とされている。
ついて説明する。
OCOS法等の選択酸化法によって素子分離領域を厚い酸化
膜に成長させるせ、その後、熱酸化によって薄い酸化膜
を成長させる。これにより熱酸化膜202と素子分離酸化
膜203とが形成される。
上にポリシリコン層208を堆積し、これに第2図(a)
に示すようにイオン注入によって不純物を高濃度に導入
する。
さを横軸に、不純物濃度を縦軸に取ると、第3図に示す
ように、山形のプロファイルとなる。そのピーク位置は
加速エネルギの調整により制御が可能であり、同図中、
破線はそのピーク位置が比較的浅い位置に存在する場合
のプロファイル、実線は本発明で採用するピーク位置の
存在位置が深い場合のプロファイルである。したがっ
て、このピーク位置を実線の曲線で示すように層の深部
に置くようにドーピング制御すればポリシリコン層202
と高融点金属シリサイド層203との界面近くの不純物濃
度を低くすることができる。
対し不純物濃度プロファイルのピークを該ポリシリコン
層208の深部に置くように制御する。
イド層209を堆積する。
をパターニングしてエッチングを行うことにより、選択
的にポリシリコン層208及びシリサイド層209を除去す
る。
204を成長させてゲート電極205を形成するものである。
離酸化膜上に形成した配線についても同様であることは
当然である。
の高融点金属シリサイド層との界面付近における不純物
濃度を低くすることにより、ポリシリコン層とシリサイ
ド層との酸化速度の相違を生じないようにしたため、バ
ーズビークによるシリサイド層の剥がれを防止できる。
断面図、第2図は本発明の第2実施例に係る半導体装置
の工程別断面図、第3図はイオン中による不純物濃度の
プロファイル特性を示す曲線図、第4図は従来の半導体
装置の工程別断面図である。 101……シリコン基板、102……第1ポリシリコン層、10
3……第2ポリシリコン層、104……高融点金属シリサイ
ド層、105……後酸化膜、106……ゲート電極、 201……シリコン基板、202……ポリシリコン層、203…
…高融点金属シリサイド層、204……後酸化膜、205……
ゲート電極。
Claims (2)
- 【請求項1】ポリシリコン層上に高融点シリサイド層を
被着したゲート電極もしくは配線を有し、かつ該ゲート
電極を覆う後酸化膜を備え、前記ポリシリコン層の不純
物濃度はピークが該ポリシリコン層の深部に置かれて前
記高融点金属シリサイド層との界面に近付くほど低くな
るようにイオン注入によってそのプロファイルが制御さ
れていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】ゲート酸化膜上にもしくは素子分離上にポ
リシリコン層を堆積する工程と、 前記ポリシリコン層に対し不純物濃度プロファイルのピ
ークを該ポリシリコン層の深部に置くようにイオン注入
を行う工程と、 該ポリシリコン層上に高融点金属シリサイド層を堆積す
る工程と、 前記ポリシリコン層と前記高融点金属シリサイド層とを
選択的に除去することによりゲート電極もしくは配線を
形成する工程と、 該ゲート電極もしくは配線を後酸化膜で被覆する工程と を含んでいる半導体装置の製造方法。
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