JPH0412612B2 - - Google Patents

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JPH0412612B2
JPH0412612B2 JP59005865A JP586584A JPH0412612B2 JP H0412612 B2 JPH0412612 B2 JP H0412612B2 JP 59005865 A JP59005865 A JP 59005865A JP 586584 A JP586584 A JP 586584A JP H0412612 B2 JPH0412612 B2 JP H0412612B2
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silicon
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Robaatsu Sutanree
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International Business Machines Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は集積回路装置に用いる多結晶シリサイ
ド構造体の製造方法に係る。更に具体的に云う
と、本発明はシリサイド及び多結晶シリコンをエ
ツチングし、リフト・オフ技法によつて付着させ
た反応性イオン・エツチング・マスクを用いて出
来た構造体の幾何学的パターン即ちジオメトリを
画成するための新規な改良した方法に係る。
〔背景技術〕
以下の於てポリシリコンと称する多結晶シリコ
ンは温度安定性が大きく、自己パツシベーシヨン
によつて安定した絶縁層を与える能力がある事か
らして半導体技術に於て用いられてきた。ドープ
ト・ポリシリコンは特に自己パツシベーシヨンの
可能な導電材を必要とする応用面に於て電極及び
相互結線材として用いられてきた。しかしなが
ら、デバイス寸法の微細化によつてポリシリコン
線の抵抗はデバイスの性能を相当損うレベルにま
で増大する。この問題を緩和し、寸法は微小化す
るがシート抵抗は低抵抗に維持される電極及び相
互結線を有する高密度の集積回路（IC）を製造
するために、その様な応用面に用いるための異つ
たタイプの金属シリサイドが開発された。金属シ
リサイドは種々の電極及び相互結線の応用に於て
ドープト・ポリシリコン層と共にあるいは該層を
用いないで使用できる。シリサイドはその低シー
ト抵抗率に加えて自己パツシベーシヨンの能力を
有し、シリサイドの露出表面を酸化雰囲気にさら
すと該表面上に二酸化シリコンの層が形成され
る。ドープト・ポリシリコンと金属シリサイドと
の合成導線はポリサイド（polycide）と称せられ
る。ポリサイド構造体は高導電率及び寄生容量の
減少といつた組合された利点を有する。
〔発明の目的及び概要〕
本発明の目的は改善さえた導線の鮮鋭度（画成
度）及び線幅制御性を有する高導電性のポリサイ
ド構造体の製造方法を提供する事である。
本発明の他の目的はポリサイド構造体に於ける
全ての素子が均一な線幅を有するポリサイド構造
体を形成する方法を提供する事である。
本発明の更に他の目的は蒸発性のリフト・オフ
技法に適合したポリサイド構造体を形成するため
の方法を提供する事である。
本発明の他の目的はシリサイドを蒸発性リフ
ト・オフ技法によつて形成し、下層のポリシリコ
ン層を、RIEエツチングの際に腐食せず、汚れを
残す事なくそのエツチング・ステツプによつて除
去する事が出来、そしてポリサイド構造体に於け
る成分材料に影響を与えないマスクを用いる反応
性イオン・エツチング・プロセスによつて形成す
る、ポリサイド構造体の形成方法を提供する事で
ある。
本発明の教示に従つて、半導体基板上に絶縁材
料層を形成し、絶縁層の上にポリシリコンの層を
形成し、そしてポリシリコン層の上にフオトレジ
スト材の層を付着するプロセスを含むポリサイド
構造体を形成する改良された方法が提供される。
フオトレジスト層に所望のパターンを形成して下
層のポリシリコン層の部分を露出させる。ポリシ
リコン層の露出した部分にシリコン及びシリサイ
ド形成金属を同時付着する事によつて合成された
金属−シリコン層を形成する。合成金属−シリコ
ン層の上にシリコンの層を付着し、このシリコン
層の上に適当な拡散バリヤ層、例えばタングステ
ン、を設ける。金属の層をドライ・エツチング・
マスクとして用いるために、拡散バリヤ層の上に
付着させる。この金属はドライ・エツチングの際
に用いる温度範囲に於て揮発性のハロゲン化物を
形成しない金属の群から選択される。揮発性のハ
ロゲン化物を形成させない事によつて、その材料
はドライ・エツチング・マスクとして働らく。更
にこの金属はシリコンもしくはシリコンを含有す
る化合物をエツチングしないエツチング剤を用い
てウエツト・エツチングする事によつて除去でき
る事が必要である。コバルト、ニツケル、鉄もし
くはマンガンの様な金属がその様な特性を有す
る。次にフオトレジスト・マスク及びこのマスク
上の過剰材料を除去するためのリフト・オフによ
つて及び合成金属−シリコン層の金属及びシリコ
ンを反応させて、金属シリサイド層を形成する反
応アニーリング工程を行なう。ポリシリコン層の
露出した部分をドライ・エツチングで除去する。
次に金属及び隣接する拡散バリヤ層の除去及び金
属シリサイド層を均質化するためのアニーリング
工程を行なう。
その代りに、ポリシリコン層の上にCVDの様
な通常のプロセスによつてシリサイド層を付着
し、そのシリサイド層上にシリコン・キヤツピン
グ層を付着する事によつてポリサイド層を形成す
る事ができる。次に、本発明に従つてドライ・エ
ツチング・マスクを用いて、付着された層を画成
し、エツチングする。まず、シリコン層上にフオ
ト・レジスト・マスクを形成し、そしてドライ・
エツチングの間保護すべきシリコン層の部分の上
に所定の金属を付着させるためにこのマスクを用
いる事によつてドライ・エツチング・マスクを形
成しうる。次にあらゆる過剰な材料を有するフオ
トレジスト・マスクを除去する。次にRIEの様な
ドライ・エツチングを用いてシリコン層の露出部
分と、シリサイド及びポリシリコン層の下方の部
分とを除去する。金属マスクによつて覆われたこ
れらの層の部分はドライ・エツチングの間保護さ
れる。この技法を用いるとシリサイド材はそのポ
リシリコン層上への付着の前に形成されるので、
ドライ・エツチングの前に反応アニーリング工程
を行なう必要がなく、また金属マスクをシリコン
層内へ拡散させる事ができる温度レベルまで構造
体を加熱する必要がない。従つて本発明を実施す
るこの代替的技法を用いることによつて、シリコ
ン層及び金属マスクの間に拡散バリヤ層を設ける
事は不必要である。
〔実施例〕
第１図を参照する。出来上つた構造体の使用予
定に依存してＮ型もしくはＰ型の単結晶シリコン
であつてよい半導体基板１０が図示されている。
基板１０の上には絶縁層１２が設けられる。シリ
コン基板を用いる場合、絶縁層１２はシリコンの
熱酸化によつて成長される二酸化シリコンの層で
あつてもよい。もしも出来たポリサイド構造体を
ゲード電極として用いるならば、この層１２はゲ
ート絶縁体となり、典型例として200Åないし500
Åの厚さを有する。ドープト・ポリシリコンのブ
ランケツト層１４は層１２の上に設けられる。こ
のポリシリコン層は任意の適当な厚さでよいが、
典型例としては1000Åないし、4000Åが好まし
い。第２図に於て、１６はフオトレジスト層であ
つて、ポリシリコン層１４の表面２０の所定部分
を露出させる様に公知の技法によつて開口１８が
形成されている。開口１８の形状及びフオトレジ
ストの傾斜角度はリフト・オフ技法に適合する様
に設計する。第３図に於て、開口１８を介して及
びフオトレジスト上に数層からなる層を順次付着
させた構造体を示す。ポリシリコン層１４の露出
した部分の上に金属シリサイド層２２が付着され
る。層２２の厚さは概してポリシリコン層１４の
厚さに依存する。典型例として、シリサイド層２
２の厚さは1000Åないし4000Åである層１４の厚
さに比肩しうる厚さであるべきである。金属シリ
サイド層２２の金属はタングステン、チタン、ニ
オブ、モリブデン、タンタル、イリジウムもしく
はロジウムの様な耐火金属が好ましい。金属シリ
サイド層２２は金属及びシリコンの個々のターゲ
ツトを電子ビームで加熱しつつ金属及びシリコン
の同時蒸着の様な任意適当な技法によつて付着さ
せる事ができる。これは、まず金属−シリコン合
成層を形成し、この層は次のアニーリング工程に
於て対応した金属シリサイド層に変わる。次に、
全体的にポリサイド構造体の次の酸化作用を改善
するために、キヤツピング層として働く純粋のシ
リコン層２４を層２２の上に付着させる。タング
ステンの層の様な薄い拡散バリヤ層２６を再び蒸
着によつてシリコン層２４の上に付着させる。こ
の層の典型的な厚さは250Åないし500Åである。
タングステン層２６は、650℃ないし700℃の温度
より低い温度ではシリコン−キヤツピング層２４
と反応しない。薄い拡散バリヤ層２６の上にマス
キング層２８を付着する。このマスキング層は、
ドライ・エツチングの環境に於ては揮発性のハロ
ゲン変物を形成しない、構造体を汚染させる事な
く構造体内に存在する他の材料をエツチングしな
い化学物質でもつてウエツト・エツチングしうる
金属で作られる。更に、このマスキング材は拡散
バリヤ層の材料と化学的に反応しない様に該材料
に適合したものでなければならない。その様な特
性を有する材料としてはニツケル、鉄、コバルト
及びマンガン等がある。金属マスク層２８は例え
ばタングステン層２６の上にコバルトを蒸着させ
る事によつて形成しうる。次に全ての過剰材料と
共にフオトレジスト層１６を通常の方法によりリ
フト・オフする工程によつて除去する。これによ
つて第４図に示す構造体をうる。次に、合成金属
−シリコン層における金属及びシリコンを反応さ
せて対応する金属シリサイドを形成するために
500℃ないし600℃が好ましい温度において構造体
を低温反応アニーリングする事が必要である。こ
の温度範囲において、タングステンはシリコンと
反応せず、コバルト層及びシリコン層の間のタン
グステン層の故にコバルトはシリコン内へは拡散
し得ない。リフト・オフ工程に続いて、構造体を
ドライ・エツチング（RIEが好ましい）し、金属
マスク２８によつて画成されたゲート領域を除く
全領域からポリシリコン層１４を除去し、垂直ゲ
ート電極側壁部を形成する。RIEはCF4＋O2の様
な雰囲気を用いて実施する事が出来る。この工程
において、金属マスクがコバルトであるならば、
コバルトがCF4と反応してコバルト・マスク２８
の上に弗化コバルト（CoF2）の薄層を形成する。
このCoF2の薄層はRIE工程中は揮発しないので
残りのコバルト層を腐食しない様に保護する。こ
れによつて、ゲート電極の側壁が垂直となる事が
保証される。このエツチングはポリシリコン層１
４のマスクされない部分が完全に除去された時に
停止する。即ちそれは第５図に示される様に
SiO2層１２の表面に達した時に停止する。次に、
通常の化学クリーニング・プロセスを用いて金属
マスクを除去する。例えば、HCl、H2O2及び
H2Oの混合体によつて、60℃ないし70℃に於て
約５分間でポリサイド構造体からコバルト、鉄、
ニツケルもしくはマンガンのマスクを除去する。
次に、例えばNH4OH、H2O2及びH2Oの混合体
を用いる通常のウエツト・エツチングによつて60
℃ないし70℃に於て約５分間でタングステン層２
６も除去する事により、第６図に示す構造体をう
る。通常のイオン注入工程及び注入用マスクとし
てゲート電極を用いる事によつて、基板に自己整
合ソース及びドレイン領域３０及び３２を形成し
うる。これによつて第７図の構造体をうる。次
に、シリサイド構造体を更に均質化するために
950℃ないし1100℃において均質化アニールを行
なう。
第８図において、本発明を実施するための代替
方法を示す。まず基板１０上に絶縁層１２を形成
する。層１２の上にポリシリコン層１４を付着
し、該層の上にCVDによつて金属シリサイド層
１５を付着する。金属シリサイド層１５の上にシ
リコン・キヤツピング層１７を付着し、該層の上
にフオトレジスト・マスク１９を形成する。この
フオトレジスト・マスクはリフト・オフ技法に適
合しうる様に形成される。コバルト、鉄、ニツケ
ル及びマンガンよりなる金属の群から選択した金
属層２８をシリコン層１７の露出した部分へ開口
２１を介して付着する。フオトレジスト・マスク
１９及びその上の過剰の金属をリフト・オフによ
り除去し、構造体を例えばRIE技術を用い、エツ
チング・マスクとして金属層２８を用いてドラ
イ・エツチングする。これによつて絶縁層１２の
上にポリサイド構造体をうる。次に第５図に関し
て述べた化学エツチング剤を用いてそのマスクを
除去する。
【図面の簡単な説明】
第１図ないし第７図は本発明の一実施例を説明
する図、第８図は本発明の他の実施例を説明する
図である。 １０……半導体基板、１２……絶縁層、１４…
…ポリシリコン層、１６……フオトレジスト層、
１８……開口、２０……ポリシリコン層の表面、
２２……金属シリサイド層、２４……シリコン
層、２６……拡散バリヤ層、２８……マスキング
層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 絶縁層の上にポリシリコン層を付着し、 上記ポリシリコン層の上に該層の所定領域を画
    成し、露出するフオト・レジスト・マスクを形成
    し、 上記ポリシリコン層の露出した部分にシリコン
    及びシリサイド形成金属を付着して合成金属−シ
    リコン層を形成し、 上記金属−シリコン層上にシリコン層を付着
    し、 上記シリコン層上に拡散バリヤ層を付着し、 下記のドライ・エツチング環境に於てエツチン
    グされず、シリコンもしくは上記金属のシリサイ
    ドをエツチングしないエツチング剤を用いるウエ
    ツト・エツチングによつて除去しうる金属のマス
    ク層を上記拡散バリヤ層の上に付着し、 上記フオトレジスト・マスクを除去し、 上記合成金属−シリコン層に於ける金属及びシ
    リコンを反応させて金属シリサイド層を形成する
    ように、以上の工程によつて得た構造体を反応ア
    ニーリングし、 上記金属マスク層をエツチング・マスクとして
    用いて上記ポリシリコン層の露出した部分をドラ
    イ・エツチングによつて除去し、 上記金属マスク層及び上記拡散バリヤ層を除去
    し、 上記金属シリサイド層を均質化するように、以
    上の工程によつて得た構造体をアニーリングする
    事を含む集積回路装置の製造方法。 ２ 絶縁層の上にポリシリコン層を付着し、 上記ポリシリコン層の上に金属シリサイド層を
    付着し、 上記金属シリサイド層の上にシリコン層を付着
    し、 上記シリコン層の上に該層の所定領域を画成
    し、露出するフオトレジスト・マスクを形成し、 下記のドライ・エツチング環境に於てエツチン
    グされず、シリコンもしくは上記金属シリサイド
    をエツチングしないエツチング剤を用いるウエツ
    ト・エツチングによつて除去しうる金属のマスク
    層を上記シリコン層の露出した部分に付着し、 上記フオトレジスト・マスクを除去し、 上記金属マスク層をエツチング・マスクとして
    用いて上記シリコン層、上記金属シリサイド層及
    び上記ポリシリコン層をドライ・エツチングによ
    つて除去し、 上記金属マスク層をウエツト・エツチングによ
    つて除去し、 上記金属シリサイド層を均質化するように、以
    上の工程によつて得た構造体をアニーリングする
    事を含む集積回路装置の製造方法。
JP59005865A 1983-05-23 1984-01-18 集積回路装置の製造方法 Granted JPS59217328A (ja)

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