JPH02292866A - Mis型半導体装置の製造方法 - Google Patents

Mis型半導体装置の製造方法

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JPH02292866A
JPH02292866A JP11346689A JP11346689A JPH02292866A JP H02292866 A JPH02292866 A JP H02292866A JP 11346689 A JP11346689 A JP 11346689A JP 11346689 A JP11346689 A JP 11346689A JP H02292866 A JPH02292866 A JP H02292866A
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JP
Japan
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high melting
gate insulating
layer
insulating film
film
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JP11346689A
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English (en)
Inventor
Takanori Saeki
貴範 佐伯
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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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、MIS型半導体装置の製造方法に関し、特に
、そのゲート電極の形成方法に関する。
[従来の技術] MIS型半導体装置においては、大規模化が進行するに
つれて、従来からの多結晶シリコンゲートでは抵抗増加
による特性低下のため、半導体装置が所望の性能を発揮
できなくなってきた.そこで、多結晶シリコンゲートの
トランジスタ特性を維持しつつゲートの低抵抗化を図る
手段として、多結晶シリコン層を下層とする2Jil構
造のゲート電極が用いられている. 従来の2層構造ゲートの形成方法は、半導体基板表面に
形成した絶縁膜上に多結晶シリコン層を形成し、リン拡
散を行い、その上にシリサイド層または高融点金属層を
形成し、所望の形状にパタニングするものであった. [発明が解決しようとする問題点] 上述した従来のMIS型半導体装置の電極形成方法では
、多結晶シリコン層の形成とシリサイド層(または高融
点金属層》の形成を別々の工程で行うので、また、その
工程間に拡散工程が介在しているので、多結晶シリコン
層とシリサイド層《または高融点金属層)との間に自然
酸化膜などの不要成分が入り易く、そのため層抵抗が増
大したり、多結晶シリコン層からシリサイド層等が剥離
したりする.また、電極の加工時に、エッチング残りや
異常エッチングが発生し易い。
さらに、従来の製造方法では、多結晶シリコン層が薄膜
化すると、絶縁膜の膜質が悪化し絶縁耐圧が低下する。
その情況を第4図に示す。第4図は、ゲート酸化膜の厚
さを150人として、多結晶シリコン層の膜厚に対する
良品率を示すグラフであって、ここでは絶縁耐圧が8 
M V / am以上であるものを良品としている。こ
のように多結晶シリコン層の膜厚が薄くなると絶縁耐圧
が低下するのは、次の理由による.すなわち、多結晶シ
リコンへのリン拡散時には、多結晶シリコン層の表面に
リンガラスが形成されるが、場合によってはガラス化が
粒界に沿って進行しゲート絶縁膜にまで達することがあ
る。その場合には、リン拡散に続くリンガラス除去工程
においてこれが除去されるので、ゲート絶縁膜が部分的
に薄膜化されるからである。
そのため、従来方法においては、多結晶シリコン層を一
定以下に薄くすることができず、製造上のばらつきを考
慮してこれを例えば2000人以上の膜厚としていた。
[問題点を解決するための手段] 本発明のMIS型半導体装置の製造方法は、半導体基板
上にゲート絶縁膜を形成する工程と、成膜装置内におい
て前記ゲート絶縁膜上にシリコンを堆積する工程と、半
導体基板を前記成膜装置内に装着したまま引き続き高融
点金属シリサイドあるいは高融点金属を堆積する工程と
を具面している. [実施例] 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
第1図(a)〜(d)は、本発明の一実施例の工程順を
示す半導体装置の断面図である。まず、第1図(a>に
示すように、比抵抗4Ω・catのp型シリコン基板1
1上に、厚さ0.5μmの素子分離用のLOCOS酸化
膜12、厚さ150人のゲート酸化膜13を形成した後
、シリコン基板をスパッタリング装置に装填する.ゲー
ト酸化膜13上にスバッタ法でシリコン層14を膜厚5
00人に形成した後、ターゲットを切り替え同一スパッ
タリング装置内にシリコン基板を装着したまま引き続き
スバッタ法でタングステンシリサイドM15を膜厚15
00人に形成する。
次に、第1図(b)に示すように、全面にリンをドーズ
量5 X I O 16/ cn{、エネルギー3 0
 K eVでイオン注入し、900℃の窒素雰囲気で1
0分間熱処理を行いシリコン層14中のリンを活性化す
る。
次に、シリコン層14とタングステンシリサイド層15
に対してフォトリングラフィ技術とプラズマエッチング
法を適用して第1図(c)に示すように、ゲート電極を
形成する。
次に、第1図(d)に示すように、ソース・ドレイン領
域にヒ素をドープして口“領域16を形成し、眉間絶縁
膜としてのP S G l摸l7を堆積する。続いて、
PSGIII17にコンタクトホール18を形成しアル
ミニウム配線l9を形成する。
この実施例において、シリコンM 1. 4とタングス
テンシリサイド層15とのパターニング工程では、両者
の間には自然酸化膜などの不所望の膜が存在していない
ので、エッチング残りや異常エッチングが発生すること
はない。
本実施例により形成されたゲート酸化膜の絶縁耐圧の分
布を第2図(a)に示し、また、シリコン層14の膜厚
を400人から1000人まで変化させた場合における
MOSダイオードの絶縁耐圧の歩留まり(耐圧8 M 
V / cm以上のものを良品とする)を第2図(b)
に示す.第2図(a)、(b)から明らかなように、多
結晶シリコン層を薄くシても、シリサイド層を介して不
純物をイオン注入するようにすることにより、ゲート絶
縁膜の絶縁耐圧の低下を生じさせることがない。またト
ランジスタ特性も、従来法(多結晶シリコン2000人
にリン拡散し、シリサイドを1500人堆積)で製造し
たトランジスタと差が生じなかった。さらに、ゲート電
極は従来法で製造したものと比鮫して1500人薄くな
っているので、集積回路に適用した場合、ゲート電極端
での段差が小さくなり、後工程での加工が容易になって
、歩留まりが向上する。
次に、第3図を参照して本発明の他の実施例について説
明する。同図は、この実施例の途中工程段階を示す半導
体装置の断面図である。この実施例では、まず、同図に
示すように、比抵抗4ΩCのp型シリコン基板21上に
厚さ0.5μmのLOCOS酸化膜22、厚さ150人
のゲート酸化膜23を形成し、これら酸化膜上に多結晶
シリコン層24をボスフィン(PH3)を含む雰囲気中
でスバッタ法により膜厚500人に形成する。
この時、多結晶シリコン層24は、スバッタ時に雰囲気
中のホスフィンを吸着しながら成膜されるので十分なリ
ンを含有する。この後、真空を保持したまま同一装置内
で連続的にタングステンシリサイド層25を1500人
の厚さに形成する。その後、900℃の窒素雰囲気中で
10分間の熱処理を行いリンを活性化する,これ以降は
、先の実施例と同様の工程を経てMOS}−ランジスタ
を製造する。この実施例のものも、先の実施例のものと
同様のトランジスタ特性、ゲート絶縁膜絶縁耐圧特性を
示した. さらに、この実施例では多結晶シリコン層24の不純物
ドープをスパッタ時に同時に行うので、イオン注入法や
リン拡散法で行う場合と比較し、工程が短縮され、かつ
、素子がダメージを受ける可能性が減少する。
なお、以上の実施例では、いわゆるポリサイド構造のゲ
ート電極に関して説明したが、本発明はこれに限定され
るものではなく、多結晶シリコン層と高融点金属層との
2層構造の電極にも適用しうるしのである。
また、シリコン層やシリサイド層の成膜手段もスパッタ
法に替えて蒸着法等他の成膜手段を採用することができ
る。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明は、多結晶シリコン層とシ
リサイド層等の成膜を同一装置内で連続して行うもので
あるので、本発明によれば、工程が短縮されるとともに
2つの層の間に自然酸化膜等の不所望の膜が生成される
ことがなくなる。したがって、本発明によれば、シリサ
イド層等の剥離、エッチング時のエッチング残りや異常
エッチングの発生がなくなり、歩留まりを向上させるこ
とができる。また、ゲート電極のシート抵抗を低下させ
ることができるので、素子の高速動作が可能となる。
さらに、本発明は、多結晶シリコン層上にシリサイド層
等を形成した後に不純物をイオン注入したりあるいは多
結晶シリコンの成長時に不純物をドーブするものである
ので、本発明によれば、多結晶シリコン層を薄くしても
ゲート絶縁膜の絶縁耐圧が悪化することがない。したが
って、本発明によれば、ゲート電極の膜厚を薄くするこ
とが可能となり、その上に配置される配線の形成が容易
になる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(d)は、本発明の一実施例の工程11
1iを示す半導体装置の断面図、第2図<a)および(
b)は、この実施例により製造された半導体装置の特性
を示すグラフ、第3図は、本発明の他の実施例を説明す
るための半導体装置の断面図、第4図は、従来例によっ
て製造された半導体装置の特性を示すグラフである。 1 1、21・・・p型シリコン基板、   12、2
 2−= L O G O S酸化膜、  13、2 
3−・・ゲート酸化膜、   14、24・・・シリコ
ン層、15、25・・・タングステンシリサイド層、1
6・・・n+領域、   1 7−P S G膜、18
・・・コンタクトホール、    1つ・・・アルミニ
ウム配線。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
    成膜装置内において前記ゲート絶縁膜上にシリコンを堆
    積する工程と、半導体基板を前記成膜装置内に装着した
    まま引き続き高融点金属シリサイドあるいは高融点金属
    を堆積する工程とを具備することを特徴とするMIS型
    半導体装置の製造方法。
  2. (2)半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
    成膜装置内において前記ゲート絶縁膜上にシリコンを堆
    積する工程と、半導体基板を前記成膜装置内に装着した
    まま引き続き高融点金属シリサイドあるいは高融点金属
    を堆積する工程と、高融点金属シリサイド層または高融
    点金属層上からゲート絶縁膜上のシリコン層へ不純物を
    イオン注入する工程とを具備することを特徴とするMI
    S型半導体装置の製造方法。
  3. (3)半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
    成膜装置内において前記ゲート絶縁膜上に不純物をドー
    プしつつシリコンを堆積する工程と、半導体基板を前記
    成膜装置内に装着したまま引き続き高融点金属シリサイ
    ドあるいは高融点金属を堆積する工程とを具備すること
    を特徴とするMIS型半導体装置の製造方法。
JP11346689A 1989-05-02 1989-05-02 Mis型半導体装置の製造方法 Pending JPH02292866A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6022586A (en) * 1997-03-04 2000-02-08 Tokyo Electron Limited Method and apparatus for forming laminated thin films or layers
US6344694B1 (en) 1998-11-12 2002-02-05 Nec Corporation Semiconductor device and method for manufacturing same

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