JPH02181918A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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、タングステンポリサイド膜を形成する際に下
層の多結晶シリコンと上層のタングステンシリサイドの
界面を化学的、物理的に安定化し。

後工程での高温熱処理に対し、タングステンポリサイド
膜を安定な状態に維持するための半導体装置の製造方法
に関する。

（従来の技術） 近年、半導体産業の急速な発展に伴い、半導体デバイス
に対して高速化の要求は高まりつつあり。

とりわけコンピュータ関係や通信関係において極めて要
望が多い。半導体デバイスにおいて、高速化に対応する
最も効果的な手段は、ゲート電極や配線の材料として従
来用いられてきた多結晶シリコン膜に代わり、抵抗値が
低い高融点金属を使用することにある。半導体プロセス
においては、プロセス上の取扱いやすさのため、通常シ
リサイドの形で利用される。中でもタングステンシリサ
イドは抵抗値が相当低く、化学的安定性にも優れている
ため最も広く使用されている。しかし、タングステンシ
リサイド膜は、通常下地の膜となる二酸シリコン膜との
密着性が悪いという欠点を有しており、二酸化シリコン
膜上にまず多結晶シリコン膜を成長させ、その上にタン
グステンシリサイド膜を成長した積層構造（以下、タン
グステンポリサイド膜を呼ぶ）の形で使われる場合が多
い。

従来は、タングステンポリサイド膜を形成する際に、ま
ず多結晶シリコン成長専用装置にて、減圧下で約６００
℃でＳｉＨ，ガスの熱分解による化学蒸着（ＣＶＤ）膜
として多結晶シリコン層を形成し、続いて多結晶シリコ
ン層の低抵抗化を図るため９００℃でリンドープを行っ
ていた。その後表面に形成されるリンガラス層をエツチ
ングし洗浄処理の後、減圧下で約３６０℃でＷＦ、ガス
とＳｉＨ４ガスの反応によるＣＶＤ膜としてタングステ
ンシリサイド層を形成していた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来の構成では、多結晶シリコン層
とタングステンシリサイド層の形成の間に高温酸化処理
の一種であるリンドープ工程や、リンガラス層を除去す
るためのウェットエツチング工程が入るため、多結晶シ
リコン層とタングステンシリサイド層間に酸化膜が残留
したり不純物層が形成されることが多かった。そのため
、タングステンポリサイド膜としてのパターニングの際
にエツチング異常を起こし、パターニング不良を発生し
ていた。また、異物層が多結晶シリコン層とタングステ
ンシリサイド層間に形成されることにより、後の高温酸
化処理時に、多結晶シリコン層からタングステンシリサ
イド表面へのシリコン原子の供給が不十分となり、タン
グステン酸化物の形成すなわち異常酸化が発生し易くな
っていた。

本発明は上記従来の問題を解決するものであり。

多結晶シリコン層とタングステンシリサイド層間に酸化
膜が残留したり、不純物層が形成されることを防止でき
る半導体装置の製造方法を提供することを目的とするも
のである。

（課題を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するために、半導体装置の製造
方法は、多結晶シリコン層のタングステンシリサイド層
を同一成長炉内で連続して成長する工程を備えたもので
ある。

（作　用） 本発明は上記構成により、ウェハーでは多結晶シリコン
層成長後に成長炉から出されることなく引き続きタング
ステンシリサイド層を成長するため１両層間に酸化膜や
不純物層が形成されることなく５両層の界面を化学的、
物理的に安定化し、後工程での高温熱処理に対し、タン
グステンポリサイド膜を安定な状態に維持することがで
きる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例における半導体装置の断面図
を各工程ごとに示したものである。第１図において、１
はＬ　ＯＣＯＳ　（ｌｏｃａｌｉｚｅｄ　ｏｘｉｄａ−
ｔｉｏｎ　ｏｆ　５ｉｌｉｃｏｎ）分離領域、２はトラ
ンジスタ形成領域、３はゲート酸化膜、４は多結晶シリ
コン層（ドープポリシリコン層）、５はタングステンシ
リサイド層、６はフォトレジスト、７はソース・ドレイ
ン領域、８は前酸化膜、９はＰＳＧ膜（層間絶縁膜）、
１０はコンタクトホール、１１はアルミ配線、１２はプ
ラズマナイトライド（保護膜）である。

次に上記のように構成された半導体装置の製造方法の工
程について説明する。ここではタングステンポリサイド
膜をゲート電極に適用した場合についてのべる。

第１図（ａ）に示すように、Ｐ型半導体基板上に、ＬＯ
ＣＯ８法により１．．０ＣＯ８分離領域（分離酸化膜領
域）１と電界効果トランジスタを形成するトランジスタ
形成領域２を形成する。次に、第１図（ｂ）に示すよう
に９００℃の酸素雰囲気中で約３０分間酸化し、ＳＯＯ
人程度のゲート酸化膜３を形成する。続いて、多結晶シ
リコン層４とタングステンシリサイド層５を同一成長炉
内で連続成長させる。

ここで成長条件は以下のとおりである。多結晶シリコン
層はＳｉＨ４ガスとＰＨ，ガスを用い、６００℃でリン
ドープされた多結晶シリコンＭ（ドープトポリシリコン
層）４として約２０００人形成する１次に、−度反応炉
内を１ｍＴｏｒｒ以下の高真空状態とし、残留ガス、不
純物を十分除去した後５ｉＨ２Ｃ（１２ガスとＷＦ、ガ
スを用い、同じ＜６００℃でタングステンシリサイド層
５を約２０００人形成する。次に、第１図（ｃ）に示す
ように、通常のフォトレジスト６によるリソグラフィー
技術およびエツチング技術を用い、タングステンシリサ
イド層５、多結晶シリコン層４．ゲート酸化膜３を連続
してパターニングする。レジストを除去した後、第１図
（ｄ）に示すようにセルファライン技術によりソース・
ドレイン領域７を形成すべく、Ａｓ”注入加速電圧４０
ＫｅＶ、注入量５Ｘ１０”■−２で行う。

次に１層間絶縁膜形成前の下地として熱酸化膜（前酸化
膜）８を９００℃３０分の酸素雰囲気下で約４５０人（
Ａｓ注入した基板上）形成し、層間絶縁膜としてＰＳＧ
膜（リン濃度８ｗｔ％）９を１．０戸形成する。

なお、ここで前酸化工程は、ドープトポリシリコン層中
のリンの拡散を兼ねている。第１図（８）に示すように
、ＰＳＧ膜９に下部層とのコンタクトを取るためのコン
タクトホール１０を形成し、アルミ配線１１を１．０．
成長後バターニングする。最後に保護膜としてプラズマ
ナイトライド膜１２を１．０−成長してデバイスとして
完成する。

上記のように、本実施例によれば、多結晶シリコン層と
タングステンシリサイド層を同一成長炉内で連続して成
長しているため、両層の界面に酸化膜や不純物層が形成
されず、界面を化学的、物理的に安定化することができ
、後工程での高熱処理に対し、タングステンポリサイド
膜を安定な状態に維持することができる。

なお、上記の実施例ではＰ型基板上にＮチャンネルＭＯ
３電界効果トランジスタを形成する場合について述べた
が、Ｐチャネルタイプでもバイポーラ素子でも同様に成
立し、配線としても２層目以降に用いてもよい。

（発明の効果） 本発明は上記実施例から明らかなように、タングステン
ポリサイド膜中の多結晶シリコン層とタングステンポリ
サイド層を同一成長炉内で連続して成長させる工程を設
けることにより、多結晶シリコン層とタングステンシリ
サイド層の界面に酸化膜や不純物層が形成されることを
防止し、界面を物理的、化学的に安定化し、後工程での
高温熱処理に対し、タングステンポリサイド膜を安定な
状態に維持することができる半導体装置の製造方法を実
現できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における半導体装置の各工程
の断面図である。 １　・・・ＬＯＧＯ３分離領域、　２・・・　トランジ
スタ形成領域、　３・・・ゲート酸化膜、４・・・多結
晶シリコン層、　５　・・・タングステンシリサイド層
、　６　・・・　フォトレジスト、　７　・・・ソース
・ドレイン領域、８・・・前酸化膜、　９　・・・ＰＳ
Ｇ膜（層間絶縁膜）、　　１０・・・コンタクトホール
、１１・・・アルミ配線、　１２・・・プラズマナイト
ライド。 第１図 特許出願人　松下電子工業株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板上に形成される電界効果トランジスタ
   のゲート電極、もしくは配線として用いられる多結晶シ
   リコンとタングステンシリサイドの積層膜（タングステ
   ンポリサイド膜）に関し、多結晶シリコンとタングステ
   ンシリサイドを同一成長炉内で連続して成長することを
   特徴とする半導体装置の製造方法。
2. （２）タングステンポリサイド膜に関し、多結晶シリコ
   ン成長時に成長と同時に不純物をドープする工程を備え
   た請求項（１）記載の半導体装置の製造方法。
3. （３）タングステンポリサイド膜に関し、多結晶シリコ
   ン成長後、引き続いて反応炉内を１ｍＴｏｒｒ以下の高
   真空状態とし、減圧状態のままその後、前記反応炉内で
   タングステンシリサイドを成長させる工程を備えたこと
   を特徴とする半導体装置の製造方法。