JPH02106971A - 半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents

半導体集積回路装置の製造方法

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JPH02106971A
JPH02106971A JP26181788A JP26181788A JPH02106971A JP H02106971 A JPH02106971 A JP H02106971A JP 26181788 A JP26181788 A JP 26181788A JP 26181788 A JP26181788 A JP 26181788A JP H02106971 A JPH02106971 A JP H02106971A
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silicide film
tungsten
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semiconductor integrated
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Koji Yamazaki
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体集積回路装置及びその製造方法に関し、
特に、高い性能を有する半導体集積回路装置及びその製
造方法に関する。
〔従来の技術〕
従来、この種の半導体集積回路装置は、不純物拡散層表
面又は多結晶シリコンから成る電極配線表面には層抵抗
値を下げて、素子の高速化をはかるために、各種のシリ
サイド膜の中で最も低い比抵抗値を有するチタンシリサ
イド膜が用いられていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来の半導体集積回路装置においては、第5図
に示す様な、コンタクト穴204を形成し、チタンシリ
サイド膜202と配線金属とのコンタクトをとる際、チ
タンシリサイド膜202上に残るシリコン酸化膜を除去
するために、フッ酸による処理を行なっていた。しかし
、この時コンタクト穴部分に露出しているチタンシリサ
イド膜202も本エツチング液で除去されてしまうため
、配線金属とチタンシリサイド膜202とのコンタクト
が充分にとれず、コンタクト抵抗値が高くなるという問
題がある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の半導体集積回路装置においては、ポリシリコン
電極上部表面やポリシリコン配線表面又は拡散層表面に
チタンシリサイド膜が形成され、さらにこのチタンシリ
サイドの表面全体にタングステンシリ、サイド膜又はモ
リブデンシリサイド膜又はコバルトシリサイド膜が形成
されている構造を有している。
また、上記半導体集積回路装置の製造方法としては、タ
ングステン膜又はモリブデン膜又はコバルト膜がチタン
シリサイド膜表面に形成された後、Ti原子よりも重い
イオン、たとえばA、イオン。
B F tイオンがタングステン膜又はモリブデン膜又
はコバルト膜とチタンシリサイド膜との界面に飛程がく
る様に打ち込まれ、その後、窒素ガス又は窒素と水素と
の混合ガス又は水素ガス雰囲気で熱処理が行なわれ、前
記タングステン膜又は、モリブデン膜又はコバルト膜が
タングステンシリサイド膜又はモリブデンシリサイド膜
又はコバルトシリサイド膜として形成される工程とを有
している。
上記した金属膜が金属シリサイド膜に変質する原因は、
タングステン膜又はモリブデン膜又はコバルト膜がチタ
ンシリサイド膜表面に形成された後、Ti原子よりも重
いイオンがタングステン膜又はモリブデン膜又はコバル
ト膜とチタンシリサイド膜との界面に飛程がくる様に打
ち込まれるため、これらの金属膜とチタンシリサイド膜
とのミキシングが界面で起こり、その後の熱処理により
チタンシリサイド膜から上部金属膜へのSi原子の拡散
が起こりやすくなり、チタンシリサイド膜上にタングス
テンシリサイド膜又はモリブデンシリサイド膜又はコバ
ルトシリサイド膜が自己整合的に形成されることによる
ところで、タングステンシリサイド膜又はモリブデンシ
リサイド膜又はコバルトシリサイド膜は耐フツ酸性が有
るため、これらのシリサイド膜と配線金属との接続をと
る際、シリサイド膜上のシリコン酸化膜を除去する目的
で、フッ酸処理をしてもシリサイド膜は除去されず、シ
リサイド膜と配線金属との良好なコンタクトが形成でき
素子特性の良好な半導体集積回路装置が得られるという
効果がある。
また、本発明の発明者が見出したところによると、チタ
ンシリサイド膜はタングステンシリサイド膜又はモリブ
デンシリサイド膜又はコバルトシリサイド膜で被覆され
ることにより、900℃以上の熱処理が加わった時に見
られていたチタンシリサイド膜の比抵抗値の不均一化(
参考文献、■−MICConf、Proceeding
 1987 pp470〜479)は見られず、熱的に
安定なかつ低抵抗のシリサイド膜が得られる。
したがって半導体集積回路装置を製造する際に加わる9
00℃以上の熱処理によってもチタンシリサイド膜の比
抵抗は低くかつ安定であるため素子特性ばらつきの少な
い高速の半導体集積回路装置が得られるという効果もあ
る。
〔実施例〕
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第1図は本発明の第1の実施例である半導体集積回路装
置の拡散層部分の縦断面図である。lOはP型Si基板
、11は素子分離用のシリコン酸化膜、12はN+拡散
層、13はチタンシリサイド膜、14はタングステンシ
リサイド膜、15はシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜
、16はチタンタングステン膜、17はシリコン含有ア
ルミ膜である。
このように構成された半導体集積回路装置においては、
層間絶縁膜15の一部にコンタクト穴を形成後、タング
ステンシリサイド膜14上に残るシリコン酸化膜を除去
するために、フッ酸処理を行なってもタングステンシリ
サイド膜14は除去されないため、チタンタングステン
16とタングステンシリサイド14とは良好なコンタク
トがとれ、素子特性の良好な半導体集積回路装置が得ら
れる。
また、この半導体集積回路装置の製造の際に加わる90
0℃の熱処理によってもチタンシリサイド膜13の比抵
抗値のばらつきはなく、素子特性のばらつきの少ない半
導体集積回路装置が得られる。
次に、本発明の半導体集積回路装置の第1の実施例を実
現する製造方法について説明する。第2図(a)〜(h
)は本発明の第1の実施例を実現する半導体集積回路装
置の製造方法を説明するための工程図である。
まず第2図(a)に示すように、選択酸化法等により、
素子分離用シリコン酸化膜11がP型Si基板10上に
形成される。次に拡散層形成領域の自然酸化膜がフッ酸
液により除去された後、チタン膜が半導体基板全面にス
パッタ法により600〜800人の膜厚に形成され、続
いて窒素雰囲気中での熱処理(ランプアニール)により
600℃〜700℃の温度で熱処理されて、拡散層形成
領域にはチタンシリサイド膜13.素子分離用シリコン
酸化膜11上には未反応チタンが形成される。
次に、この未反応チタンを除去するためにアンモニア水
と過酸化水素水と水との混合液により処理が行なわれ、
第2図(b)に示すように、拡散層を形成する領域にの
みチタンシリサイド膜13が形成される。この段階で、
チタンシリサイド膜13の層抵抗は6〜10Ω/口の値
を有し、更に層抵抗を下げるために750〜800℃の
熱処理をランプアニール装置により行ない、2〜3Ω/
口の層抵抗値が最終的に得られる。
次に、第2図(C)に示すように、スパッタ法によりタ
ングステン膜20が300〜400人の膜厚に形成され
る。
次に、タングステン膜20とチタンシリサイド膜13と
の界面に飛程がくるようにA3イオンを70〜100K
evの加速電圧、5×101S〜l×10 ”am−”
のドーズ量でタングステン膜2oに打ち込む。その後、
水素雰囲気中での熱処理(ランプアニール)により60
0℃〜800’Cの温度で熱処理され、チタンシリサイ
ド膜13上にのみタングステンシリサイド膜14が形成
され、その後、アンモニア水と過酸化水素水と水との混
合液により未反応タングステンが除去され、第2図(d
)に示すようにチタンシリサイド膜13を被覆するタン
グステンシリサイド膜14が形成される。
次に、第2図(e)に示す様に、N+拡散層を形成する
ためのA8イオンが加速電圧70〜150KeV。
ドーズ量10 ”cm−”の条件で半導体基板に打ち込
まれる。
次に、シリコン酸化膜からなる層間絶縁膜15がCVD
法により7000人の膜厚に形成され、その後、先に打
ち込まれたA8原子を活性化するために900〜950
℃の温度で熱処理が加えられ、拡散層12が形成されて
、第2図(「)に示すようになる。
次に、第2図(g)に示す様に、タングステンシリサイ
ド膜14と金属配線との接続をとるために、コンタクト
穴22がフォトエツチング法により形成される。
次に、金属配線とタングステンシリサイド膜14との良
好な接続をとるために、コンタクト穴22の部分に露出
したタングステンシリサイド膜14上に残るシリコン酸
化膜がフッ酸液により除去された後、チタンタングステ
ン膜16及びシリコン含有アルミニウム膜17がそれぞ
れスパッタ法により1000人の膜厚及び5000人の
膜厚に形成され、その後フォトレジストによりパターニ
ングされRIE法により加工されて、第2図(h)に示
すような、金属配線が形成される。このようにして、第
1図に示すような半導体集積回路装置が得られる。
第3図は本発明の第2の実施例である半導体集積回路装
置の拡散層部分の縦断面図である。100はP型Si基
板、101は素子分離用シリコン酸(tJ、102はN
+拡散層、103はチタンシリサイド膜、104はタン
グステンシリサイド膜、105はシリコン酸化膜からな
る層間絶縁膜、106はシラン還元法のCVDを用いて
選択成長されたタングステン膜、107はシリコン含有
アルミニウム膜である。
この実施例では、コンタクト穴をシラン還元法のCVD
を用いて、タングステンシリサイド膜104上に選択成
長されたタングステン膜106により埋め込んでいるた
め、スパッタ法で金属なjlこむことのできないアスペ
クト比の大きい微細コンタクトを有する半導体集積回路
装置が実現できるという利点がある。
次に本発明の半導体集積回路装置の第2の実施例を実現
する製造方法について説明する。第4図(a)〜(b)
は本発明の第2の実施例による半導体集積回路装置の製
造方法を説明するための工程図である。
第4図(a)は第1の実施例の製造方法を説明するため
の工程図の第2図(f)に示す構造が得られた後、・第
1の実施例で用いたフンタクトよりも微細なコンタクト
穴(110)がフォトレジストによるパターニングおよ
びRI E (React ive l onEtch
ing)によるエツチングにより形成された後の構造を
示している。
次に第4図(b)に示す様に、コンタクト穴110が形
成された後、タングステンシリサイド膜104上に残る
シリコン酸化膜がフッ酸液により除去さり、bた後、S
iH*ガスとWFaガスとを用いたシラン還元CVD法
によりタングステンシリサイド膜104上に、選択的に
タングステン膜106が形成され、コンタクト穴110
を埋め込む。
次に第4図(C)に示す様に、シリコン含有アルミニウ
ム膜107がスパッタ法により5000人の膜厚に半導
体基板全面に形成され、フォトレジストによりバターニ
ングされた後、RIEにより加工されて、金属配線が形
成される。このようにして本発明の第2の実施例の半導
体集積回路装置が得られる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、ゲートポリシリコン電極
又はポリシリコン配線又は拡散層表面に形成されている
チタンシリサイド膜表面に、耐フツ酸性があるタングス
テンシリサイド膜、又はモリブデンシリサイド膜又はコ
バルトシリサイド膜が形成されることにより、このチタ
ンシリサイド膜を被覆するシリコン酸化膜からなる層間
絶縁膜にコンタクト穴を形成し、配線金属とのフンタク
トをとる場合、コンタクト部分のチタンシリサイド膜を
残して、コンタクトがとれる。
したがって、低抵抗のコンタクトが形成可能となるため
素子特性の良好な半導体集積回路装置が得られるという
効果がある。
また、本発明の発明者が見出したところによると、チタ
ンシリサイド膜は、タングステンシリサイド膜又はモリ
ブデンシリサイド膜又はコバルトシリサイド膜で被覆さ
れることにより、900℃以上の熱処理が加わった時に
見られていた、チタンシリサイド膜の比抵抗値不均一化
は見られず、熱的に安定したシリサイド膜が得られる。
したがって、半導体集積回路装置を製造する際に加わる
900℃以上の熱処理によってもチタンシリサイド膜の
比抵抗は安定で、素子特性のばらつきの少ない半導体集
積回路装置が得られるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例の半導体集積回路装置の
縦断面図、第2図(a)〜(h)は本発明の第1の実施
例の半導体集積回路装置の製造方法を説明するための工
程図、第3図は本発明の第2の実施例の半導体集積回路
装置の縦断面図、第4図(a)〜(c)は本発明の第2
の実施例の半導体集積回路装置の製造方法を説明するた
めの工程図、第5図は従来技術の問題点を説明するため
の半導体集積回路装置の縦断面図である。 10・・・・・・P型Si基板、11・・・・・・素子
分離用のシリコン酸化膜、12・・・・・・N+拡散層
、13・・・・・・チタンシリサイド膜、14・・・・
・・タングステンシリサイド膜、15・・・・・・シリ
コン酸化膜からなる層間絶縁膜、16・・・・・・チタ
ンシリサイド膜、17・・・・・・シリコン含有アルミ
膜、20・・・・・・タングステン膜、21・・・・・
・A、イオン、22・・・・・・コンタクト穴、100
・・・・・・P型Si基板、101・・・・・・素子分
離用のシリコン酸化膜、102・・・・・・N+拡散層
、103・・・・・・チタンシリサイド膜、104・・
・・・・タングステンシリサイド膜、105・・・・・
・シリコン酸化膜からなる層間絶縁膜、106・・・・
・・シラン還元CVDにより成長されたタングステン膜
、107・・・・・・シリコン含有アルミ膜、110・
・・・・・コンタクト穴、200・・・・・・P型Si
基板、201・・・・・・N+拡散層、202・・・・
・・チタンシリサイド膜、203・・・・・・シリコン
酸化膜からなる層間絶縁膜、204・・・・・・コンタ
クト穴。 代理人 弁理士  内 原   晋 第1 図 /7 P型δj゛幕仮 素各イト価(4)用ラ シリコ、>哲埼づl\N+伏」
処盾 ケタシレソ丈イドル員 L= +夕しり↓ヅステ、/膜 /7.5リフ、/@七アルぐ二?7ら状P層S硅鳩不反 夕習善イ〉孕萌虻η可ミ7ソコ〕筒ビ耳や(N′?才仁
肩し會 今タレシソツづド用( 舛り玄ケ↓シップイド耳更 シリ1.>l内a凶[内ゞら7jる)を間4色(12男
5(lθ7゜ シソゴ;含南ア)歇二クム脱

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)不純物拡散層表面又は多結晶シリコンから成る電
    極配線表面に少くともチタンシリサイド膜が設けられた
    半導体装置において、前記チタンシリサイド膜の表面が
    タングステンシリサイド膜、モリブデンシリサイド膜又
    はコバルトシリサイド膜で被覆されていることを特徴と
    する半導体集積回路装置
  2. (2)不純物拡散層表面上又は多結晶シリコン層表面上
    にチタンシリサイド膜を形成する工程と、前記チタンシ
    リサイド膜表面にタングステン膜、モリブデン膜又は、
    コバルト膜を形成する工程と、チタン原子より重いイオ
    ンが前記タングステン膜、モリブデン膜又はコバルト膜
    と前記チタンシリサイド膜との界面に飛程がくる様に打
    ち込まれる工程と、前記タングステン膜、モリブデン膜
    又はコバルト膜を熱処理して前記チタンシリサイド膜表
    面にタングステンシリサイド膜、モリブデンシリサイド
    膜又はコバルトシリサイド膜を形成する工程とを少なく
    とも備えていることを特徴とする半導体集積回路装置の
    製造方法
  3. (3)前記タングステン膜又はモリブデン膜又はコバル
    ト膜に打ち込まれるイオンがAsイオン又はBF_2イ
    オンであることを特徴とする請求項2記載の半導体集積
    回路装置の製造方法
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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