JPH0536982A - Mosfetの構造と製造方法 - Google Patents

Mosfetの構造と製造方法

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JPH0536982A
JPH0536982A JP18885591A JP18885591A JPH0536982A JP H0536982 A JPH0536982 A JP H0536982A JP 18885591 A JP18885591 A JP 18885591A JP 18885591 A JP18885591 A JP 18885591A JP H0536982 A JPH0536982 A JP H0536982A
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JP
Japan
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platinum
gate electrode
layer
silicide
mosfet
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Application number
JP18885591A
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English (en)
Inventor
Kazunori Ono
和徳 大野
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速化、高周波化を要求されるMOSFET
においては、より抵抗の小さいゲート電極の構造が必要
であり、又、高融点金属シリサイドによるゲート電極は
その加工が難しく、製造のばらつきが多いという問題が
あり、加工精度の改善、向上が必要である。 【構成】 MOSFETのゲート電極構造を、ゲート絶
縁膜(3)上に設けられた多結晶シリコン層(5)と、
その上面及び側面に形成された白金シリサイド層(6)
とから構成する。このゲート電極の製造方法は、多結晶
シリコン層(5)をマスクとしてソースドレイン拡散層
(2)を形成し、その後半導体基板(1)全面に白金を
被着して、熱処理により白金をシリサイド化し、白金シ
リサイド層(6)を形成し、その後シリサイド化してい
ない白金を除去することにより、MOSFETのゲート
電極を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、MOSFETのゲー
ト電極の構造とその製造方法に係り、特に、VHF、U
HF帯の高周波、高速用MOSFETのゲート電極に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、高周波、高速用MOSFETのゲ
ート電極構造としては、その電極材料に耐熱性、耐反応
性において優れ、低抵抗性を有する高融点金属シリサイ
ド(MoSi2,WSi2等)が多く用いられている。こ
れら高融点金属シリサイドによるMOSFETのゲート
電極構造は、例えば、特開昭62−47160号公報、
特開昭63−4683号公報、特開昭61−13407
2号公報、特開昭61−183968号公報、特開昭5
8−111372号公報、特開昭57−192078号
公報等に詳細に開示されている。
【0003】図3は、従来のMOSFETの高融点金属
シリサイドゲート電極の製造工程の断面図である。
(A)はゲート電極形成後の断面図であり、符号1は半
導体基板であり、符号3はゲート絶縁膜であり、符号1
1は高融点金属シリサイドゲート電極である。ここで、
高融点金属シリサイドゲート電極11は、例えば、ポリ
シリコンを1500オングストローム程度全面に被着し
た後、MoSiを3000〜10000オングストロー
ム程度被着して、ホトリソによりエッチングで不要部分
を除去して電極パターンを形成し、そして、熱処理によ
りモリブデンのシリサイド層を形成している。
【0004】(B)はイオン注入により、ソースドレイ
ン拡散層2形成後の断面図である。ソースドレイン拡散
層2の形成は、高融点金属シリサイドゲート電極11を
マスクとしてイオン注入によりセルフアラインで行う。
(C)は絶縁膜被着後の断面図である。絶縁膜はCVD
等で形成された酸化膜等である。そして900℃以上の
温度でベーキングを行いイオン注入された不純物層の活
性化を行う。ここで900℃以上の熱処理を行うため、
ゲート電極材料としては耐熱性が高いことが必要であ
る。そしてソースドレイン拡散層及びゲート電極から、
図示しない引出し線を設けることによってMOSFET
は完成する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
高融点金属シリサイドによるゲート電極では、高速化、
高周波化が要求されるMOSFETにおいては、その特
性、品質面で十分ではなかった。益々、高周波化高速化
が要求されるMOSFETにおいては、そのゲート電極
はより微細化が求められ、且つゲート電極の抵抗はより
小さいことが望ましい。又、高融点金属シリサイドのゲ
ート電極は、そのゲート電極形成時に、金属シリコンと
ポリシリコンの二層膜をドライエッチングするため、そ
れぞれのエッチングガスが異なり、エッチングレートが
違うために、アンダーカットが出やすい等の製造上の問
題があり、その加工精度はよくなかった。
【0006】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、本発明においては、MOSFETのゲート電極構造
を、半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜と、該ゲー
ト絶縁膜上に設けられた多結晶シリコン層と、該多結晶
シリコン層の上面及び側面に形成された白金シリサイド
層とから構成している。そして、その製造方法は、多結
晶シリコン層をマスクとして、ソースドレイン拡散層を
形成する工程と、半導体基板全面に白金を被着する工程
と、熱処理により該多結晶シリコン層の上面及び側面の
白金をシリサイド化し、白金シリサイド層を形成する工
程と、シリサイド化していない前記白金を除去する工程
とから構成している。
【0007】
【作用】多結晶シリコン層の上面及び側面に被着された
白金シリサイド層は、そのシート抵抗が、モリブデン、
タングステンのシリサイドと比較して大幅に低いため、
ゲート電極の抵抗を引き下げ、MOSFETの高周波特
性を向上させる。そして、多結晶シリコン層をマスクと
してソースドレイン拡散層を形成するので、多結晶シリ
コンの加工技術は十分に成熟して安定しているため、高
融点金属シリサイドのゲート電極と比べて、微細加工が
容易となり、製造上の精度が高く、安定度が高い。従っ
てゲート長の短い高周波のMOSFETにあっては、微
細加工が容易なため、ゲート長のばらつきが少なく品質
の均一なMOSFETの製造が可能となる。
【0008】
【実施例】図1は本発明の一実施例のMOSFETのゲ
ート電極の断面図である。符号1は半導体基板であり、
符号3はゲート絶縁膜であり、符号2はソースドレイン
拡散層である。符号5は多結晶シリコン層であり、符号
6は白金シリサイド層であり、MOSFETのゲート電
極を構成する。符号7は絶縁膜であり、図示しない配線
がソースドレイン拡散層及びゲート電極より引き出さ
れ、MOSFETを構成する。
【0009】図1から明かなように、このMOSFET
の電極構造は、多結晶シリコン層5の上面及び側面に白
金シリサイド層が形成されていて、この電極構造の抵抗
値を引き下げる役割を果たしている。白金シリサイド
は、そのシート抵抗がモリブデンシリサイド或いはタン
グステンシリサイド等と比較して、例えば、モリブデン
シリサイドのシート抵抗は4〜7Ω程度であるのに対し
て、白金シリサイドでは1〜2Ω程度であり、1/2〜
1/3程度であるので大幅にゲート電極の抵抗を下げる
ことができる。結果として、MOSFETのしゃ断周波
数(fc)は、例えば、モリブデンシリサイドを用いた
ものが700MHzであるのならば、この電極構造では、
MOSFETのしゃ断周波数(fc)は800〜100
0MHzに向上する。
【0010】図2は本発明の一実施例のMOSFETの
ゲート電極の製造工程の断面図である。(A)はイオン
注入により、ソースドレイン拡散層形成後の断面図であ
る。この工程においては、多結晶シリコン層5をマスク
として不純物がイオン注入され、ソースドレイン拡散層
2が形成される。したがって、この工程は従来からの十
分に成熟したシリコンゲート型MOSFETの基本的な
製造方法と同じである。そして、900℃程度の温度で
30分程度ベーキングを行うことによって、イオン注入
された不純物を活性化する。
【0011】(B)は白金被着後の断面図である。ソー
スドレイン拡散層2を形成後、白金膜8を半導体基板全
面に被着する。これは例えば、電子ビーム蒸着により1
000〜2000オングストロームの厚さに白金膜8を
デポジションする。そして次に、450℃程度の温度で
窒素ガス雰囲気中で60分〜90分熱処理することによ
って、シリサイド反応を進め白金シリサイド層6を多結
晶シリコン層の上面及び側面に形成する。従って白金シ
リサイド層6は、多結晶シリコン層5によってセルフア
ラインでシリサイド化される。
【0012】(C)は未反応白金を除去した後の断面図
である。白金シリサイド層6を形成後、王水で洗浄する
ことにより、未反応の、シリサイド化されていない白金
が除去される。そして図示するような多結晶シリコンの
上面及び側面に白金シリサイド層6が形成されたMOS
FETのゲート電極が形成される。この後の工程は、従
来の工程と同じであり、絶縁膜7を全面に被着させて、
必要なソースドレイン及びゲートの電極を取り出してM
OSFETが完成する。なお、絶縁膜は450℃程度の
低温で生成可能なSiNを用いることで、従来必要であ
ったSiO2 CVDに必要とした900℃以上のベーキ
ングを廃止することができる。
【0013】この電極構造の製造工程においては、多結
晶シリコン層をマスクとしてソースドレイン層を形成す
るという、以前からの十分に成熟した技術が用いられて
いるため、その製造にあたっては、以前からの設備が流
用可能であり、しかも、加工精度が高い。これに対して
従来の高融点金属シリサイドによる電極構造では、多結
晶シリコン層と金属シリコンの化合物の複合膜をドライ
エッチングによって形成するため、そのエッチングレー
トの相違等から、電極の加工形成が難しくアンダーカッ
ト等によりその精度は充分でなかった。従って、従来の
MOSFETは、例えばゲート長等のばらつきが大きか
ったのに対して、本発明の構造では、そのばらつきが大
幅に小さくなる。一例を挙げれば、ゲート長のばらつき
は、従来ゲート長を1.0ミクロンを目標値とするとそ
れに対して±0.4ミクロン程度のばらつきがあった。
この製造方法によれば、1.0ミクロンの目標値に対し
て±0.2ミクロン程度のばらつきに抑えることが可能
となる。更に、この製造方法によれば、ソースドレイン
形成用の不純物をイオン注入した直後に注入イオン活性
化の熱処理を行っており、また、白金シリサイド形成後
は、低温で成長可能なSiNを用いることによって、6
00℃以上に弱い白金シリサイドへの熱ストレスの印加
を避けることができる。さらに、アルミ電極は基板温度
が250度程度で済むスパッタ法で形成する。
【0014】
【発明の効果】本発明においては、MOSFETのゲー
ト電極構造を、半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜
と、該ゲート絶縁膜上に設けられた多結晶シリコン層
と、多結晶シリコン層の上面及び側面に形成された白金
シリサイド層とから構成している。そして、その製造方
法は、多結晶シリコン層をマスクとして、ソースドレイ
ン拡散層を形成する工程と、半導体基板全面に白金を被
着する工程と、熱処理により多結晶シリコン層の上面及
び側面の白金をシリサイド化し、白金シリサイド層を形
成する工程と、シリサイド化していない前記白金を除去
する工程とから構成している。従って、多結晶シリコン
層の上面及び側面に形成された白金シリサイド層は、そ
のシート抵抗が、モリブデン、タングステンのシリサイ
ドと比較して大幅に低いため、ゲート電極の抵抗を引き
下げ、MOSFETの高周波特性を向上させる。そし
て、多結晶シリコン層をマスクとしてソースドレイン拡
散層を形成するので、多結晶シリコンの加工技術は十分
に成熟して安定しているため、高融点金属シリサイドの
ゲート電極と比べて、微細加工が容易となり、製造上の
精度が高く、安定度が高い。従ってゲート長の短い高周
波のMOSFETにあっては、微細加工が容易なため、
ゲート長のばらつきが少なく品質の均一なMOSFET
の製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のMOSFETのゲート電極
構造の断面図である。
【図2】本発明の一実施例のMOSFETのゲート電極
の製造工程の断面図であり、(A)は多結晶シリコンを
マスクとしたソースドレイン拡散層形成後、(B)は半
導体基板全面に白金を被着した後、(C)は未反応の白
金を除去し白金シリサイドを形成した後の断面図であ
る。
【図3】従来の高融点金属シリサイドゲートMOSFE
Tの製造工程の断面図であり、(A)はゲート電極形成
後、(B)はイオン注入によりソースドレイン拡散層形
成後、(C)は絶縁膜被着後の断面図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜
    と、該ゲート絶縁膜上に設けられた多結晶シリコン層
    と、該多結晶シリコン層の上面及び側面に形成された白
    金シリサイド層とを具備することを特徴とするMOSF
    ETの構造。
  2. 【請求項2】 ゲート絶縁膜上の多結晶シリコン層をマ
    スクとして、ソースドレイン拡散層を形成する工程と、
    半導体基板全面に白金を被着する工程と、熱処理により
    該多結晶シリコン層の上面及び側面に被着された白金を
    シリサイド化し、白金シリサイド層を形成する工程と、
    シリサイド化していない前記白金を除去する工程とを具
    備することを特徴とするMOSFETの製造方法。
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