JPH03205830A - 半導体装置及び多結晶ゲルマニウムの製造方法 - Google Patents

半導体装置及び多結晶ゲルマニウムの製造方法

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JPH03205830A
JPH03205830A JP81290A JP81290A JPH03205830A JP H03205830 A JPH03205830 A JP H03205830A JP 81290 A JP81290 A JP 81290A JP 81290 A JP81290 A JP 81290A JP H03205830 A JPH03205830 A JP H03205830A
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JP
Japan
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germanium
wiring
polycrystalline germanium
polycrystalline
semiconductor device
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Application number
JP81290A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Fujioka
洋 藤岡
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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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】 〔概要〕 半導体装置及び多結晶ゲルマニウムの製造方法に関し、 配線に適用した場合は低抵抗な配線を得ることができ、
かつ抵抗に適用した場合は温度変化に対して抵抗変動の
少ない安定な抵抗を得ることができ、しかも開口部内へ
の充填性を良好にすることができる半導体装置及び多結
晶ゲルマニウムの製造方法を提供することを目的とし、 多結晶ゲルマニウムまたは多結晶シリコンゲルマニウム
からなる電極、配線層、又は/及び抵抗を有するように
構威し、又は基板温度を500℃以上800℃以下の温
度範囲でGeH.ガスによる化学気相戊長法により多結
晶ゲルマニウム層を形威する工程を含むように構或する
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体装置及び多結晶ゲルマニウムの製造方
法に係り、配線または抵抗を有する半導体装置及び多結
晶ゲルマニウムの製造方法に適用することができ、特に
低抵抗な配線を得ることができ、かつ温度変化に対して
抵抗変動の少ない抵抗を得ることができる半導体装置及
び多結晶ゲルマニウムの製造方法に関する。
近年、半導体装置には高速化と高集積化が要求されてお
り、コンタクトホール等の開口部幅が狭くなってくると
、メタルよりも充填性が良好なポリシリコンが配線や抵
抗として用いられるようになってきている。
しかしながら、ポリシリコンを配線に適用した場合は、
低抵抗な配線を形威することができず、また、ポリシリ
コンを抵抗に適用した場合は動作中あるいはプロセス中
に温度が変化すると抵抗変動が起き易いという問題があ
った。
このため、配線に適用した場合は低抵抗な配線を得るこ
とができ、かつ抵抗に適用した場合は温度変化に対して
抵抗変動の少ない抵抗を得ることができ、しかも開口部
内への充填性を良好にすることができる半導体装置及び
多結晶ゲルマニウムの製造方法が要求されている。
〔従来の技術〕
従来、素子微細化が要求され、特にコンタクトホ〒ル等
の開口部幅が狭くなってくるような場合は、メタルより
も充填性が良好なポリシリコンが配線や抵抗として用い
られていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、ポリシリコンを配線に通用した場合では
、低抵抗な配線を形成することができずないという問題
があった。このため・特に・高速化の要求が厳しい場合
には、低抵抗化して高速化することができない場合があ
った。
また、ポリシリコンを抵抗に適用した場合では、動作中
あるいはプロセス中に温度変化があると抵抗変動が起き
易いという問題があった。
そこで、本発明は、配線に適用した場合は低抵抗な配線
を得ることができ、かつ抵抗に適用した場合は温度変化
に対して抵抗変動の少ない抵抗を得ることができ、しか
も開口部内への充填性を良好にすることができる半導体
装置及び多結晶ゲルマニウムの製造方法を提供すること
を目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
第1の発明による半導体装置は上記目的達或のため、ポ
リゲルマニウムまたはポリシリコンゲルマニウムからな
る電極、配線層、又は/及び抵抗を有するものである。
第2の発明による多結晶ゲルマニウムの製造方法は上記
目的達戒のため、基板温度を500℃以上800℃以下
の温度範囲でGeHaガスによる化学気相成長法により
ポリゲルマニウム層を形戒する工程を含むものである。
第2の発明に係る基板は、Siからなる基板、GaAs
等の化合物半導体基板等が挙げられる。
第2の発明において、下限温度を500℃としたのは、
500℃より小さくなると威膜したポリゲルマニウム層
の、下地との付着力が弱くなり実用的でないからであり
、上限温度を800℃としたのは、800℃より大きく
すると或膜したポリゲルマニウム層の表面に凸凹が生じ
てたり表面状態が悪くなり実用的でないからである。ま
た、全面(絶縁膜を含む)に或膜でき、かつ制御性を良
好にすることができる好ましい圧力としては0.5To
rr以上5Torr以下であり、0. 5Torrより
小さくするとシリコン上には或膜するがSiOz等の絶
縁膜上に或膜しなくなり、また5 Torrより大きく
すると制御性が悪くなる。
第2の発明の多結晶ゲルマニウムの製造方法は、第1の
発明のポリゲルマニウムからなる電極、配線、抵抗の製
造方法に適用することができる他、ゲルマニウム系半導
体素子の製造方法にも適用することができる。この半導
体素子としては電界効果トランジスタ、バイボーラトラ
ンジスタ、受光素子等が挙げられる。
〔作用〕
以下、本発明の作用について具体的に説明する。
表1はバルクシリコン(St)とバルクゲルマニウム(
C.el)の各々のホールのモビリティーと電子のモビ
リティーである。
表 ■ 表1から判るように、ゲルマニウムはシリコンよりもホ
ール、電子共各々モビリティーが大きい。
なお、ポリゲルマニウム、ポリシリコンゲルマニウムの
場合も同様である。このため、ポリゲルマニウム、ポリ
シリコンゲルマニウムで配線を構或すれば、ポリシリコ
ンで構威する配線よりも低抵抗な配線を得ることができ
る。
また、ポリゲルマニウム、ポリシリコンゲルマニウムは
ポリシリコンよりも融点が低いため、グレインが大きな
サイズで戒長ずる。このため、ポリゲルマニウム、ポリ
シリコンゲルマニウムで配線または抵抗を形威した場合
、その1つの配線または抵抗中に含まれるグレイン・バ
ウンダリーの数が減るため、配線に適用した場合は低抵
抗な配線を得ることができ、しかも抵抗に適用した場合
は動作中やプロセス中の温度変化に対して抵抗変動の少
ない安定な抵抗を得ることができる。
更には、ポリゲルマニウムやポリシリコンゲルマニウム
はポリシリコンよりもパンドギャンプが狭いため活性化
エネルギーが小さい。このため、抵抗に適用した場合は
安定な抵抗を得ることができる。
[実施例〕 以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第1図及び第2図は本発明に係る半導体装置及びその製
造方法の一実施例を説明する図であり、第1図は一実施
例の構造を示す断面図、第2図(a)〜(d)は一実施
例の製造方法を説明する図である。図示例の半導体装置
はNチャネルM○Sトランジスタに適用する場合である
これらの図において、1は例えばSiからなる例えばP
一型の基板、2は例えばSin2からなるシリコン酸化
膜、3は例えばSi:+N4からな?シリコン窒化膜、
4は例えばSin2からなるフィールド酸化膜、5は例
えばSin,からなるゲート絶縁膜、6はポリシリコン
膜、7は例えばポリシリコンからなるゲート電極、8a
は例えばn゛型のソース拡散層、8bは例えばn゛型の
ドレイン拡散層、9は例えばSiO■ (PSGでもよ
い)からなる層間絶縁膜、10a、10b、10cはコ
ンタクトホール、lla,llb,llcはポリゲルマ
ニウムからなる配線層で、配線層11aはコンタクトホ
ール10aを介してソース拡散層8aとコンタクトされ
る配線であり、配線層1lbはコンタクトホール10b
を介してゲート電極7とコンタクトされる配線であり、
配線層11cはコンタクトホール10cを介してドレイ
ン拡散層8bとコンタクトされる配線である。
次に、その製造方法について説明する。
まず、第2図(a)に示すように、例えば熱酸化により
基板l上にシリコン酸化膜2を形威し、例えばCVD法
によりシリコン酸化膜2上にSt.N4を堆積して膜厚
が例えば500人のシリコン窒化膜3を形威した後、例
えばRIEによりシリコン窒化膜3を選択的にエソチン
グする。
次に、第2図(b)に示すように、フィールド酸化によ
りシリコン窒化膜3をマスクとして基板1を選択的に酸
化して膜厚が例えば6000人のフィールド酸化膜4を
形成する。
次に、第2図(C)に示すように、例えばRI已により
シリコン窒化膜3及びシリコン酸化膜2を除去し、例え
ば熱酸化により基板lを選択的に酸化して膜厚が例えば
100人のゲート絶縁膜5を形威した後、例えばCVD
法によりゲート絶縁膜5上に膜厚が例えば3000人の
ポリシリコン膜6を形威する。
次に、第2図(d)に示すように、例えばRIEにより
ポリシリコン膜36を選択的にエノチングすることによ
り、ゲート電極7を形威した後、例えばP(As等でも
よい) 、60KeV 、IXIOI5cm−2のイオ
ン注入によりゲート電極7をマスクとして基板31に不
純物を導入することによりn゛型のソース拡散層8a及
びn゜型のドレイン拡散層8bを形成し、例えばCVD
法によりSin2を全面に堆積して眉間絶縁膜9を形成
した後、例えばRIEにより層間絶縁膜9を選択的にエ
ッチングしてコンタクトホール10a,10b、10c
を形成する。
この時、コンタクトホール10a内にソース拡散層8a
が露出され、コンタクトホール10b内にゲート電極7
が露出され、コンタクトホール10c内にドレイン拡散
層8bが露出される。
そして、低圧CVD装置を用い、基板l温度が例えば6
00’C、圧力が例えばITorr, G e H4ガ
ス流量が例えば100cc, H 2ガス流量が例えば
200ccによる化学気相成長法によりポリゲルマニウ
ムを全面に威長した後(ポリシリコンゲルマニウムの場
合は更にSi2H.ガスを添加すればよい)、例えばC
CZ.ガスとCl2ガスの混合ガスによるRIEにより
ポリゲルマニウムを選択的にエンチングしてソース拡散
層8a,ゲート電極7及びドレイン拡散層8bと各々コ
ンタクトを取るように配線層11a,llb、llcを
形成することにより、第1図に示すような構造の半導体
装置が完或する。
すなわち、上記実施例では、配線層11a、llb、1
1cをポリゲルマニウムで構威しているため、前述のよ
うに、従来のポリシリコンからなる配線層よりも低抵抗
な配線を得ることができ、また、従来のメタルからなる
配線層よりもコンタクトホール10a、10b,IOC
内への充填性を良好にすることができる。
なお、上記実施例において、ポリゲルマニウムからなる
配線層11a、llb、llcにB゛を50KeVで5
 XIO”cm−”注入し、アニールのキャップとして
Sin.壱CVD法で1000人堆積した後、800℃
、30分アニールした結果、シート抵抗が従来のポリシ
リコン配線の場合120Ω/口であったのに対し、30
Ω/口まで下げることができた。ここで、アニールのキ
ャップとしてSiChでポリゲルマニウムを保護してい
るのはポリゲルマニウムが酸素等と反応して膜質劣化す
るのを防止するためである。
また、上記実施例は、ポリゲルマニウムで配線を形威す
る場合について説明したが、本発明はこれに限定される
ものではなく、ポリゲルマニウムで抵抗を形成する場合
であってもよい。この場合、ポリゲルマニウムに例えば
B゛を5XIQ”cm−2注入して抵抗を形威した結果
、活性化エネルギーが従来のポリシリコン抵抗の場合0
.03eVであったのに対し、0.015eVまで小さ
くすることができた。
また、Geのイオン注入後のアニールは400℃程度で
十分であるので,11配線上にも抵抗を形威することが
できる。更に、水素プラズマ処理を基板温度300℃、
パワー300W,圧力9.5Torrの条件で行ったと
ころ、抵抗変化が従来のポリシリコン抵抗の場合60%
程度変化したのに対し、20%以内に収さめことができ
た。
〔発明の効果〕
本発明によれば、配線に適用した場合は低抵抗な配線を
得ることができ、かつ抵抗に適用した場合は温度変化に
対して抵抗変動の少ない抵抗を得ることができ、しかも
開口部内への充填性を良好にすることができるという効
果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明に係る半導体装置及びその製
造方法の一実施例を説明する図であり、第1図は一実施
例の構造を示す断面図、第2図は一実施例の製造方法を
説明する図である。 1・・・・・・基板、 11 a , 1l b , 11 c ・・・・・・
配線層。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)多結晶ゲルマニウムまたは多結晶シリコンゲルマ
    ニウムからなる電極、配線層、又は/及び抵抗を有する
    ことを特徴とする半導体装置。
  2. (2)基板温度を500℃以上800℃以下の温度範囲
    でGeH_4ガスによる化学気相成長法により多結晶ゲ
    ルマニウム層を形成する工程を含むことを特徴とする多
    結晶ゲルマニウムの製造方法。
JP81290A 1990-01-06 1990-01-06 半導体装置及び多結晶ゲルマニウムの製造方法 Pending JPH03205830A (ja)

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