JPH06103746B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は熱的に安定な低抵抗ゲート電極を有する半導体
装置に関するものである。

＜従来の技術＞ LSIのゲート配線材料として、従来よりn⁺‐ポリSi（比
抵抗…1000〜2000μΩ・cm程度）が広く使われてきた。
しかし、デバイスの微細化と共に配線の低抵抗化が要求
され、256K,1MDRAM程度のLSIでは、WSix/n⁺‐ポリSi、M
oSix/n⁺‐ポリSi（シリサイドの比抵抗…約100μΩ・c
m）等のポリサイド構造配線が多く使われている。さら
に微細化され、4M,16MDRAM等のデバイスになると、Mo,W
等の高融点金属（比抵抗…10μΩ・cm程度）を使う必要
性が出て来る。しかし、Mo/n⁺‐ポリSi、W/n⁺‐ポリSi
構造にした場合、ゲート電極形成後の高温熱処理でシリ
サイド化が起こり、安定な電極は形成されない。その
為、メタルとn⁺‐ポリSiとの間にシリサイド化を防止す
るバリア層の形成が必要になる。そして、バリア層とし
てMoSi₂，WSi₂等を用いて検討が行われている（第２図
参照）。

＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、Mo,W等の高融点金属は、シリサイド中の
拡散種がSiであるために、高温熱処理を行うと、n⁺‐ポ
リSi中のSiがシリサイド中を拡散し、上層のメタルがシ
リサイド化され、安定な電極が形成されない。

＜課題を解決するための手段＞ バリア層にCoSi₂、NiSi₂及びPt₂Siを用いる。

＜作用＞ Coの場合、シリサイド中の拡散種はCoであるために、基
本的にはn⁺‐ポリSiが吸い上げられることは無い。さら
に、Coよりシリサイド化され難い金属Ｍ（W,Ni等）｛自
由エネルギー（Co＋2Si→CoSi₂）＜自由エネルギー（Ｍ
＋2Si→MSi₂）｝を上層に用いることにより、高温熱処
理を行ってもCoSi₂とＭとの反応が防止できる可能性が
高く、熱的に安定な電極形成が可能になる。

＜実施例＞ 第１図にメタル／CoSi₂／n⁺‐ポリSiゲート作成の工程
を示す。

Si基板11上に形成されたゲート酸化膜12上にn⁺‐ポリSi
膜13を堆積し、その上からスパッタリング法によりCo膜
14を堆積する。次に、Ar雰囲気中で加熱処理（800〜900
℃）を行い、CoSi₂層15を形成する。この時、炉内に酸
素が混入することを防止するために、電気炉よりもラン
プ加熱炉を用いる方が良い。なお、CoSi₂層の形成であ
るが、CoSixのターゲットを用いてスパッタリング法に
より形成を行ってもよい。CoSi₂層15を形成後、W,Ni等
のメタル層16を堆積し、この後、RIEによりエッチング
して、メタル／CoSi₂／n⁺‐ポリSiゲート17を作成す
る。

なお、本発明に於いては、バリア層にCoSi₂を用いてい
るが、NiSi₂またはPt₂Si等を用いることもできる。NiSi
₂を用いた場合、上層メタル層にはＷ等用い、Pt₂Siを用
いた場合、上層メタル層にはW,Ni等を用いる。

＜発明の効果＞ 以上詳細に説明したように、本発明によれば、熱的に安
定な低抵抗ゲート電極を有する半導体装置を得ることが
できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るメタル／CoSi₂／n⁺‐ポリSiゲー
ト作成工程を示すフロー図、第２図は従来の半導体装置
に於けるゲート電極構造を示す断面図である。 符号の説明 11:Si基板、12:ゲート酸化膜、13:N⁺‐ポリSi膜、14:Co
膜、15:CoSi₂層、16:メタル層、17:メタル／CoSi₂／n⁺
‐ポリSiゲート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】メタル/Co、Ni又はPtのシリサイド／ポリS
   i構造のゲート電極を設けたことを特徴とする半導体装
   置。