JPH0637092A - 二重構造のシリサイド層を有する半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
二重構造のシリサイド層を有する半導体装置及びその製造方法Info
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- JPH0637092A JPH0637092A JP5128658A JP12865893A JPH0637092A JP H0637092 A JPH0637092 A JP H0637092A JP 5128658 A JP5128658 A JP 5128658A JP 12865893 A JP12865893 A JP 12865893A JP H0637092 A JPH0637092 A JP H0637092A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】高温の熱処理工程でもチタンシリサイドの表面
が均一に維持され、またその高温不安定性の改善された
半導体装置及びその製造方法の提供。 【構成】多結晶シリコン層９の上にタンタル層１０、そ
の上にチタン層１１をそれぞれ蒸着して熱処理によりタ
ンタルシリサイド層１２、チタンシリサイド層１３と
し、二重構造のシリサイド層とする。チタンシリサイド
の高温不安定現象は８１４℃から始まるが、タンタルシ
リサイドの融点は２２００℃でありその高温不安定現象
は１２１０．８℃から始まるので高温不安定性が改善さ
れるし、後続に９００℃を越えるような熱処理工程があ
ってもシリサイド層の表面が均一に維持される。
が均一に維持され、またその高温不安定性の改善された
半導体装置及びその製造方法の提供。 【構成】多結晶シリコン層９の上にタンタル層１０、そ
の上にチタン層１１をそれぞれ蒸着して熱処理によりタ
ンタルシリサイド層１２、チタンシリサイド層１３と
し、二重構造のシリサイド層とする。チタンシリサイド
の高温不安定現象は８１４℃から始まるが、タンタルシ
リサイドの融点は２２００℃でありその高温不安定現象
は１２１０．８℃から始まるので高温不安定性が改善さ
れるし、後続に９００℃を越えるような熱処理工程があ
ってもシリサイド層の表面が均一に維持される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置、特にＭＯＳ
形のＤＲＡＭのゲート線等に使用されるシリサイド層の
高温安定性を改善する構造及びその製造方法に関するも
のである。
形のＤＲＡＭのゲート線等に使用されるシリサイド層の
高温安定性を改善する構造及びその製造方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】一般に半導体装置では、内部配線材料の
低抵抗化のためにチタンシリサイド（Titanium Silicid
e)のような高融点金属シリサイドが使用される。このチ
タンシリサイドは高融点金属であるチタン（Ｔｉ）とシ
リコン（Ｓｉ）が結合されてなるもので、導電性と耐熱
性に優れている。また、チタンシリサイドは微細加工に
も有利なので特に高集積の半導体素子に適している。そ
して、チタンシリサイドはその抵抗性質によって自己整
合シリサイド(self-aligned silicide、SALICIDE) に多
く応用される。これについてはＩＥＤＭ９〜１２（１９
９０年、１２月、２４９〜２５２ページ）に詳細に開示
されている。
低抵抗化のためにチタンシリサイド（Titanium Silicid
e)のような高融点金属シリサイドが使用される。このチ
タンシリサイドは高融点金属であるチタン（Ｔｉ）とシ
リコン（Ｓｉ）が結合されてなるもので、導電性と耐熱
性に優れている。また、チタンシリサイドは微細加工に
も有利なので特に高集積の半導体素子に適している。そ
して、チタンシリサイドはその抵抗性質によって自己整
合シリサイド(self-aligned silicide、SALICIDE) に多
く応用される。これについてはＩＥＤＭ９〜１２（１９
９０年、１２月、２４９〜２５２ページ）に詳細に開示
されている。
【０００３】図４Ａ〜Ｃに従来の技術によるチタンシリ
サイド層の形成工程を示し、順を追って説明する。図４
Ａに示す工程で、比抵抗が約５〜２５Ωｃｍの単結晶シ
リコン基板１上に約９２０℃の温度で熱的酸化法を用い
てシリコン酸化物（ＳｉＯ2）層２を約１０００Åの厚
さまで成長させる。次いで、約６２５℃、２５０ｍＴｏ
ｒｒの雰囲気で低圧化学気相蒸着法（ＬＰＣＶＤ）を利
用してＳｉＨ4 を熱分解しシリコン酸化物層２の上面に
多結晶シリコン層３を約２５００Åの厚さに蒸着する。
多結晶シリコン層３を蒸着した後、イオン注入法によっ
て燐（Ｐ）を多結晶シリコン層３に注入する。このと
き、イオン注入エネルギーは約３０ＫｅＶで、線量は約
５×１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2 で行う。そしてイオン注入
による多結晶シリコン層３の表面損傷を除去するため、
約３０分間、９００℃程度の温度で熱処理する。この熱
処理の後、スパッタリング（sputtering) により多結晶
シリコン３の上面にチタン層４を約４００〜６００Åの
厚さに蒸着し、約８００℃のアルゴン（Ａｒ）雰囲気で
約２０秒間急速熱処理する。これにより、多結晶シリコ
ンとチタンが反応して図４Ｂに示すようにチタンシリサ
イド層５が形成される。
サイド層の形成工程を示し、順を追って説明する。図４
Ａに示す工程で、比抵抗が約５〜２５Ωｃｍの単結晶シ
リコン基板１上に約９２０℃の温度で熱的酸化法を用い
てシリコン酸化物（ＳｉＯ2）層２を約１０００Åの厚
さまで成長させる。次いで、約６２５℃、２５０ｍＴｏ
ｒｒの雰囲気で低圧化学気相蒸着法（ＬＰＣＶＤ）を利
用してＳｉＨ4 を熱分解しシリコン酸化物層２の上面に
多結晶シリコン層３を約２５００Åの厚さに蒸着する。
多結晶シリコン層３を蒸着した後、イオン注入法によっ
て燐（Ｐ）を多結晶シリコン層３に注入する。このと
き、イオン注入エネルギーは約３０ＫｅＶで、線量は約
５×１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2 で行う。そしてイオン注入
による多結晶シリコン層３の表面損傷を除去するため、
約３０分間、９００℃程度の温度で熱処理する。この熱
処理の後、スパッタリング（sputtering) により多結晶
シリコン３の上面にチタン層４を約４００〜６００Åの
厚さに蒸着し、約８００℃のアルゴン（Ａｒ）雰囲気で
約２０秒間急速熱処理する。これにより、多結晶シリコ
ンとチタンが反応して図４Ｂに示すようにチタンシリサ
イド層５が形成される。
【０００４】チタンシリサイドの融点は約１５４０℃
で、絶対温度に換算すると１８１３°Ｋになり、この絶
対温度の０．６倍である８１４℃で高温不安定が始ま
る。この高融点金属シリサイドの高温不安定現象がその
融点を絶対温度に換算した値の０．６倍から始まること
は、当該分野ではよく知られた事実である。チタンシリ
サイドの融点は工程条件に従って若干異なるが、一般的
に９００℃で高温不安定現象が発生する。したがって、
チタンシリサイドは９００℃以上となる後続の高温熱処
理工程で粒子成長と共に塑性変形が発生し、それと同時
にシリコンのエピタキシャル成長により連続薄膜での凝
集化現象が発生するため、アイランド形態の微細構造を
有する不連続薄膜が現われるようになる。
で、絶対温度に換算すると１８１３°Ｋになり、この絶
対温度の０．６倍である８１４℃で高温不安定が始ま
る。この高融点金属シリサイドの高温不安定現象がその
融点を絶対温度に換算した値の０．６倍から始まること
は、当該分野ではよく知られた事実である。チタンシリ
サイドの融点は工程条件に従って若干異なるが、一般的
に９００℃で高温不安定現象が発生する。したがって、
チタンシリサイドは９００℃以上となる後続の高温熱処
理工程で粒子成長と共に塑性変形が発生し、それと同時
にシリコンのエピタキシャル成長により連続薄膜での凝
集化現象が発生するため、アイランド形態の微細構造を
有する不連続薄膜が現われるようになる。
【０００５】すなわち、チタンシリサイド層５は、後続
の高温熱処理工程により図４Ｃに示すようなアイランド
形態の不連続薄膜形態のチタンシリサイド層６となり、
多結晶シリコン層３の表面が露出してしまう。このよう
なチタンシリサイド層の不連続的な構造により内部配線
の抵抗が著しく増加する現象が生じることになる。この
配線抵抗の増加は半導体素子の動作特性に悪影響を及ぼ
すばかりでなく、動作の信頼性を低下させるという大き
な問題をもっている。
の高温熱処理工程により図４Ｃに示すようなアイランド
形態の不連続薄膜形態のチタンシリサイド層６となり、
多結晶シリコン層３の表面が露出してしまう。このよう
なチタンシリサイド層の不連続的な構造により内部配線
の抵抗が著しく増加する現象が生じることになる。この
配線抵抗の増加は半導体素子の動作特性に悪影響を及ぼ
すばかりでなく、動作の信頼性を低下させるという大き
な問題をもっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】したがって発明の目的
は、高温の熱処理工程においてもチタンシリサイドの表
面が均一に維持されるような半導体装置とその製造方法
を提供することにある。また、本発明の他の目的とし
て、チタンシリサイドの高温不安定性についてさらに改
善できるような半導体装置及びその製造方法を提供す
る。
は、高温の熱処理工程においてもチタンシリサイドの表
面が均一に維持されるような半導体装置とその製造方法
を提供することにある。また、本発明の他の目的とし
て、チタンシリサイドの高温不安定性についてさらに改
善できるような半導体装置及びその製造方法を提供す
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明では、配線材料としてシリサイドを用い
る半導体装置について、そのシリサイド層を、多結晶シ
リコン層の上面に第１の融点温度を有する金属を蒸着し
て形成される第１金属シリサイド層と、この第１金属シ
リサイド層の上面に前記第１の融点温度より低い第２の
融点温度を有する金属を蒸着して形成される第２金属シ
リサイド層とからなる二重構造のシリサイド層とするこ
とを特徴とする。
るために本発明では、配線材料としてシリサイドを用い
る半導体装置について、そのシリサイド層を、多結晶シ
リコン層の上面に第１の融点温度を有する金属を蒸着し
て形成される第１金属シリサイド層と、この第１金属シ
リサイド層の上面に前記第１の融点温度より低い第２の
融点温度を有する金属を蒸着して形成される第２金属シ
リサイド層とからなる二重構造のシリサイド層とするこ
とを特徴とする。
【０００８】また、配線材料としてシリサイドを用いる
半導体装置の製造方法について、単結晶シリコン基板の
上面に酸化膜を形成する工程と、その酸化膜の上面に多
結晶シリコン層を形成する工程と、その多結晶シリコン
層の上面に第１の融点温度を有する第１金属を蒸着し、
その蒸着された第１金属の上面に前記第１の融点温度よ
り低い第２の融点温度を有する第２金属を蒸着する工程
と、熱処理を行って第１金属から第１金属シリサイド
層、第２金属から第２金属シリサイド層をそれぞれ形成
する工程とを含んでなることを一つの特徴とする。
半導体装置の製造方法について、単結晶シリコン基板の
上面に酸化膜を形成する工程と、その酸化膜の上面に多
結晶シリコン層を形成する工程と、その多結晶シリコン
層の上面に第１の融点温度を有する第１金属を蒸着し、
その蒸着された第１金属の上面に前記第１の融点温度よ
り低い第２の融点温度を有する第２金属を蒸着する工程
と、熱処理を行って第１金属から第１金属シリサイド
層、第２金属から第２金属シリサイド層をそれぞれ形成
する工程とを含んでなることを一つの特徴とする。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を添付の図面を参照して詳細に
説明する。まず、図１を用いて本発明による二重構造の
シリサイド層の製造工程の実施例を説明する。図１Ａに
示す工程で、比抵抗が約５〜２５Ωｃｍの単結晶シリコ
ン基板７の上面に約９２０℃の温度で熱的酸化法を利用
してシリコン酸化物（ＳｉＯ2 ）層８を約１０００Åの
厚さまで成長させる。その後、約６２５℃、２５０ｍＴ
ｏｒｒの雰囲気で低圧化学気相蒸着法を利用してＳｉＨ
4 を熱分解しシリコン酸化物層８の上面に多結晶シリコ
ン層９を約２５００Åの厚さに蒸着してから、イオン注
入法により燐（Ｐ）を多結晶シリコン層９に注入する。
このとき、イオン注入エネルギーは約３０ＫｅＶ、線量
は約５×１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2 で行う。そしてイオン
注入による多結晶シリコン層９の表面損傷を除去するた
めに、弗化水素（ＨＦ）と水の割合が１：１００である
稀釈化された弗化水素溶液（buffered HF solution）を
使用してエッチングする。エッチングの後、スパッタリ
ングで多結晶シリコン層９の上面にタンタル層１０を約
１００〜２００Åの厚さに蒸着し、スパッタリングによ
ってタンタル層１０の上面にチタン層１１を約４００〜
６００Åの厚さに蒸着する。チタン層１１の蒸着の後、
約８００℃のアルゴン（Ａｒ）雰囲気で約２０秒間急速
熱処理する。これにより、図１Ｂに示すように、多結晶
シリコンとタンタルが相互に反応してタンタルシリサイ
ド（ＴａＳｉ2 ）層１２が形成され、さらに多結晶シリ
コンとチタンが相互に反応してチタンシリサイド（Ｔｉ
Ｓｉ2 ）層１３が形成される。
説明する。まず、図１を用いて本発明による二重構造の
シリサイド層の製造工程の実施例を説明する。図１Ａに
示す工程で、比抵抗が約５〜２５Ωｃｍの単結晶シリコ
ン基板７の上面に約９２０℃の温度で熱的酸化法を利用
してシリコン酸化物（ＳｉＯ2 ）層８を約１０００Åの
厚さまで成長させる。その後、約６２５℃、２５０ｍＴ
ｏｒｒの雰囲気で低圧化学気相蒸着法を利用してＳｉＨ
4 を熱分解しシリコン酸化物層８の上面に多結晶シリコ
ン層９を約２５００Åの厚さに蒸着してから、イオン注
入法により燐（Ｐ）を多結晶シリコン層９に注入する。
このとき、イオン注入エネルギーは約３０ＫｅＶ、線量
は約５×１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2 で行う。そしてイオン
注入による多結晶シリコン層９の表面損傷を除去するた
めに、弗化水素（ＨＦ）と水の割合が１：１００である
稀釈化された弗化水素溶液（buffered HF solution）を
使用してエッチングする。エッチングの後、スパッタリ
ングで多結晶シリコン層９の上面にタンタル層１０を約
１００〜２００Åの厚さに蒸着し、スパッタリングによ
ってタンタル層１０の上面にチタン層１１を約４００〜
６００Åの厚さに蒸着する。チタン層１１の蒸着の後、
約８００℃のアルゴン（Ａｒ）雰囲気で約２０秒間急速
熱処理する。これにより、図１Ｂに示すように、多結晶
シリコンとタンタルが相互に反応してタンタルシリサイ
ド（ＴａＳｉ2 ）層１２が形成され、さらに多結晶シリ
コンとチタンが相互に反応してチタンシリサイド（Ｔｉ
Ｓｉ2 ）層１３が形成される。
【００１０】次に、図２に本発明による二重構造のシリ
サイド層の製造工程の他の実施例を示す。図２Ａに示す
工程で、比抵抗が約５〜２５Ωｃｍの単結晶シリコン基
板１４の上面に約９２０℃の温度で熱的酸化法を用いて
シリコン酸化物（ＳｉＯ2 ）層１５を約１０００Åの厚
さまで成長させる。その後、約６２５℃、２５０ｍＴｏ
ｒｒの雰囲気で低圧化学気相蒸着法を利用してＳｉＨ4
を熱分解しシリコン酸化物層１５の上面に多結晶シリコ
ン層１６を約２５００Åの厚さに蒸着してから、イオン
注入法によって燐（Ｐ）を多結晶シリコン層１６に注入
する。このとき、イオン注入エネルギーは約３０Ｋｅ
Ｖ、線量は約５×１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2で行う。そし
てイオン注入による多結晶シリコン層１６の表面損傷を
除去するために、弗化水素と水の割合が１：１００であ
る稀釈化された弗化水素溶液を使用してエッチングす
る。
サイド層の製造工程の他の実施例を示す。図２Ａに示す
工程で、比抵抗が約５〜２５Ωｃｍの単結晶シリコン基
板１４の上面に約９２０℃の温度で熱的酸化法を用いて
シリコン酸化物（ＳｉＯ2 ）層１５を約１０００Åの厚
さまで成長させる。その後、約６２５℃、２５０ｍＴｏ
ｒｒの雰囲気で低圧化学気相蒸着法を利用してＳｉＨ4
を熱分解しシリコン酸化物層１５の上面に多結晶シリコ
ン層１６を約２５００Åの厚さに蒸着してから、イオン
注入法によって燐（Ｐ）を多結晶シリコン層１６に注入
する。このとき、イオン注入エネルギーは約３０Ｋｅ
Ｖ、線量は約５×１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2で行う。そし
てイオン注入による多結晶シリコン層１６の表面損傷を
除去するために、弗化水素と水の割合が１：１００であ
る稀釈化された弗化水素溶液を使用してエッチングす
る。
【００１１】次いで図２Ｂに示す工程で、先のエッチン
グの後、タンタルシリサイドからなるコンポジットター
ゲット（composite target）を使用してスパッタリング
により多結晶シリコン層１６の上面にタンタルシリサイ
ド層１７を約２００〜４００Åの厚さに蒸着する。その
後、チタンシリサイドからなるコンポジットターゲット
を使用してスパッタリングによりタンタルシリサイド層
１７上面にチタンシリサイド層１８を約８００〜１２０
０Åの厚さに蒸着する。チタンシリサイド層１８の蒸着
の後、約８００℃のアルゴン（Ａｒ）雰囲気で約２０秒
間急速熱処理する。これにより、非結晶状態にあった二
層の各シリサイドは、図２Ｂに示すように結晶状態を有
する二重構造のシリサイド層となる。
グの後、タンタルシリサイドからなるコンポジットター
ゲット（composite target）を使用してスパッタリング
により多結晶シリコン層１６の上面にタンタルシリサイ
ド層１７を約２００〜４００Åの厚さに蒸着する。その
後、チタンシリサイドからなるコンポジットターゲット
を使用してスパッタリングによりタンタルシリサイド層
１７上面にチタンシリサイド層１８を約８００〜１２０
０Åの厚さに蒸着する。チタンシリサイド層１８の蒸着
の後、約８００℃のアルゴン（Ａｒ）雰囲気で約２０秒
間急速熱処理する。これにより、非結晶状態にあった二
層の各シリサイドは、図２Ｂに示すように結晶状態を有
する二重構造のシリサイド層となる。
【００１２】タンタルシリサイドの融点は２２００℃
で、これを絶対温度に換算すると２４７３°Ｋである。
この絶対温度の０．６倍は１４８３．８°Ｋとなるの
で、タンタルシリサイドは１２１０．８℃から高温不安
定が始まる。この温度はチタンシリサイドの高温不安定
現象が始まる８１４℃より一段と高く、タンタルシリサ
イドとチタンシリサイドからなる二重構造のシリサイド
層は、９００℃以上の後続の高温熱処理工程でも、従来
のチタンシリサイド層にあった凝集化現象の発生を防止
できることが分かる。
で、これを絶対温度に換算すると２４７３°Ｋである。
この絶対温度の０．６倍は１４８３．８°Ｋとなるの
で、タンタルシリサイドは１２１０．８℃から高温不安
定が始まる。この温度はチタンシリサイドの高温不安定
現象が始まる８１４℃より一段と高く、タンタルシリサ
イドとチタンシリサイドからなる二重構造のシリサイド
層は、９００℃以上の後続の高温熱処理工程でも、従来
のチタンシリサイド層にあった凝集化現象の発生を防止
できることが分かる。
【００１３】本発明によるタンタルシリサイド（ＴａＳ
ｉ2 ）及びチタンシリサイド（ＴｉＳｉ2 ）からなる二
重構造のシリサイド層の高温安定性を、従来技術による
チタンシリサイド層の高温安定性と比較測定した結果を
図３に示す。同図に示す測定結果は、本発明による二重
構造のシリサイド層及び従来技術によるチタンシリサイ
ド層をそれぞれ８５０℃、９００℃、９５０℃、１００
０℃の温度で各３０分間窒素（Ｎ2 ）雰囲気で熱処理し
た結果である。
ｉ2 ）及びチタンシリサイド（ＴｉＳｉ2 ）からなる二
重構造のシリサイド層の高温安定性を、従来技術による
チタンシリサイド層の高温安定性と比較測定した結果を
図３に示す。同図に示す測定結果は、本発明による二重
構造のシリサイド層及び従来技術によるチタンシリサイ
ド層をそれぞれ８５０℃、９００℃、９５０℃、１００
０℃の温度で各３０分間窒素（Ｎ2 ）雰囲気で熱処理し
た結果である。
【００１４】図３に示すように、従来の技術において
は、チタンシリサイドが９５０℃から凝集化を始め面抵
抗が著しく増加する。すなわち、８５０℃で面抵抗は
２．２Ω／ｓｑであるが、９５０℃では５．３Ω／ｓｑ
となり８５０℃での面抵抗の２倍以上に増加し、１００
０℃では２９４０Ω／ｓｑとなり異常に高くなる。一
方、本発明による二重構造のシリサイド層においては、
８５０℃で面抵抗は３．８Ω／ｓｑであり、１０００℃
でも５．３Ω／ｓｑで、面抵抗の増加は極めて小さいこ
とが分かる。
は、チタンシリサイドが９５０℃から凝集化を始め面抵
抗が著しく増加する。すなわち、８５０℃で面抵抗は
２．２Ω／ｓｑであるが、９５０℃では５．３Ω／ｓｑ
となり８５０℃での面抵抗の２倍以上に増加し、１００
０℃では２９４０Ω／ｓｑとなり異常に高くなる。一
方、本発明による二重構造のシリサイド層においては、
８５０℃で面抵抗は３．８Ω／ｓｑであり、１０００℃
でも５．３Ω／ｓｑで、面抵抗の増加は極めて小さいこ
とが分かる。
【００１５】上記各実施例では、下部のシリサイド層と
してタンタルシリサイド層を使用した例を示したが、下
部のシリサイド層はこれに限られるものではなく、上部
のシリサイド層として使用されるチタンシリサイドより
融点が高いもの、例えばタングステンシリサイド、モリ
ブデンシリサイドを使用してもよい。タングステンシリ
サイドとモリブテンシリサイドの融点はそれぞれ２１６
５℃、１９８０℃で、絶対温度では２４３８°Ｋ、２２
５３°Ｋである。これら絶対温度の０．６倍は１４６
２．８°Ｋと１３５１．８°Ｋとなり、したがってタン
グステンシリサイドは１１８９．８℃、そしてモリブデ
ンシリサイドは１０７８．８℃から高温不安定が始ま
る。これらの温度はチタンシリサイドの高温不安定が始
まる８１４℃より一段と高い温度で、９００℃以上とな
る後続の高温熱処理工程においても凝集化現象の発生を
防止することができる。
してタンタルシリサイド層を使用した例を示したが、下
部のシリサイド層はこれに限られるものではなく、上部
のシリサイド層として使用されるチタンシリサイドより
融点が高いもの、例えばタングステンシリサイド、モリ
ブデンシリサイドを使用してもよい。タングステンシリ
サイドとモリブテンシリサイドの融点はそれぞれ２１６
５℃、１９８０℃で、絶対温度では２４３８°Ｋ、２２
５３°Ｋである。これら絶対温度の０．６倍は１４６
２．８°Ｋと１３５１．８°Ｋとなり、したがってタン
グステンシリサイドは１１８９．８℃、そしてモリブデ
ンシリサイドは１０７８．８℃から高温不安定が始ま
る。これらの温度はチタンシリサイドの高温不安定が始
まる８１４℃より一段と高い温度で、９００℃以上とな
る後続の高温熱処理工程においても凝集化現象の発生を
防止することができる。
【００１６】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明による二
重構造のシリサイド層を用いることで、従来に比べチタ
ンシリサイド層の高温不安定現象を大幅に改善できるよ
うになり、後続の高温熱処理工程においてもチタンシリ
サイド層の表面を均一に維持できるようになる。したが
って、半導体装置の動作信頼性の一層の向上に大きく寄
与できる。
重構造のシリサイド層を用いることで、従来に比べチタ
ンシリサイド層の高温不安定現象を大幅に改善できるよ
うになり、後続の高温熱処理工程においてもチタンシリ
サイド層の表面を均一に維持できるようになる。したが
って、半導体装置の動作信頼性の一層の向上に大きく寄
与できる。
【図１】本発明による二重構造のシリサイド層の製造工
程の実施例を説明する模式図。
程の実施例を説明する模式図。
【図２】本発明による二重構造のシリサイド層の製造工
程の他の実施例を説明する模式図。
程の他の実施例を説明する模式図。
【図３】従来技術によるチタンシリサイド層及び本発明
による二重構造のシリサイド層の各面抵抗の測定結果を
対比して示す対比図。
による二重構造のシリサイド層の各面抵抗の測定結果を
対比して示す対比図。
【図４】従来技術によるチタンシリサイド層の製造工程
を説明する模式図。
を説明する模式図。
７、１４ 基板 ８、１５ シリコン酸化物層 ９、１６ 多結晶シリコン層 １０ タンタル層 １１ チタン層 １２、１７ タンタルシリサイド層 １３、１８ チタンシリサイド層
Claims (18)
- 【請求項１】 配線材料としてシリサイドを用いるよう
になった半導体装置において、 単結晶シリコン基板と、この単結晶シリコン基板の上面
に形成される酸化膜と、この酸化膜の上面に蒸着される
多結晶シリコン層と、この多結晶シリコン層の上面に第
１の融点温度を有する第１金属を蒸着して形成される第
１金属シリサイド層と、この第１金属シリサイド層の上
面に前記第１の融点温度より低い第２の融点温度を有す
る第２金属を蒸着して形成される第２金属シリサイド層
とを有してなることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 第１金属は、タンタル、モリブデン、又
はタングステンのうちのいずれかである請求項１記載の
半導体装置。 - 【請求項３】 第２金属はチタンである請求項２記載の
半導体装置。 - 【請求項４】 第１金属の蒸着厚さが１００〜２００Å
である請求項１記載の半導体装置。 - 【請求項５】 第２金属の蒸着厚さが４００〜６００Å
である請求項４記載の半導体装置。 - 【請求項６】 多結晶シリコン層の蒸着厚さが２５００
Åである請求項５記載の半導体装置。 - 【請求項７】 配線材料としてシリサイドを用いるよう
になった半導体装置の製造方法において、 単結晶シリコン基板の上面に酸化膜を形成する工程と、
その酸化膜の上面に多結晶シリコン層を形成する工程
と、その多結晶シリコン層の上面に第１の融点温度を有
する第１金属を蒸着し、その蒸着された第１金属の上面
に前記第１の融点温度より低い第２の融点温度を有する
第２金属を蒸着する工程と、熱処理を行って第１金属か
ら第１金属シリサイド層、第２金属から第２金属シリサ
イド層をそれぞれ形成する工程とを含んでなることを特
徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】 タンタル、モリブデン、又はタングステ
ンのうちのいずれかを第１金属として用いる請求項７記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項９】 第２金属としてチタンを用いる請求項８
記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１０】 第１金属の蒸着厚さは１００〜２００
Åとされる請求項９記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１１】 第２金属の蒸着厚さは４００〜６００
Åとされる請求項１０記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１２】 多結晶シリコン層の形成は、約６２５
℃、２５０ｍＴｏｒｒの雰囲気で低圧化学気相蒸着法を
利用してＳｉＨ4 を熱分解し約２５００Åの厚さに蒸着
することで行われる請求項１１記載の半導体装置の製造
方法。 - 【請求項１３】 配線材料としてシリサイドを用いるよ
うになった半導体装置の製造方法において、 単結晶シリコン基板の上面に酸化膜を形成する工程と、
その酸化膜の上面に多結晶シリコン層を形成する工程
と、その多結晶シリコン層の上面に第１の融点温度を有
する金属を用いた金属シリサイドからなるコンポジット
ターゲットを使用して第１金属シリサイド層を形成する
工程と、その第１金属シリサイド層の上面に前記第１の
融点温度より低い第２の融点温度を有する金属を用いた
金属シリサイドからなるコンポジットターゲットを使用
して第２金属シリサイド層を形成する工程とを含んでな
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項１４】 第１金属シリサイド層の形成は、タン
タルシリサイド、モリブデンシリサイド、又はタングス
テンシリサイドのうちのいずれか一つからなるコンポジ
ットターゲットを使用してスパッタリングで行われる請
求項１３記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１５】 第２金属シリサイド層の形成は、チタ
ンシリサイドからなるコンポジットターゲットを使用し
てスパッタリングで行われる請求項１４記載の半導体装
置の製造方法。 - 【請求項１６】 第１金属シリサイド層の蒸着厚さは２
００〜４００Åとされる請求項１５記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項１７】 第２金属シリサイド層の蒸着厚さは８
００〜１２００Åとされる請求項１６記載の半導体装置
の製造方法。 - 【請求項１８】 多結晶シリコン層の形成は、約６２５
℃、２５０ｍＴｏｒｒの雰囲気で低圧化学気相蒸着法を
利用してＳｉＨ4 を熱分解し２５００Å程度の厚さに蒸
着して行われる請求項１７記載の半導体装置の製造方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1992P9414 | 1992-05-30 | ||
| KR1019920009414A KR950003233B1 (ko) | 1992-05-30 | 1992-05-30 | 이중층 실리사이드 구조를 갖는 반도체 장치 및 그 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0637092A true JPH0637092A (ja) | 1994-02-10 |
| JP2503187B2 JP2503187B2 (ja) | 1996-06-05 |
Family
ID=19333972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5128658A Expired - Lifetime JP2503187B2 (ja) | 1992-05-30 | 1993-05-31 | 二重シリサイド層配線をもつ半導体装置の製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6774023B1 (ja) |
| EP (1) | EP0573241B1 (ja) |
| JP (1) | JP2503187B2 (ja) |
| KR (1) | KR950003233B1 (ja) |
| CN (2) | CN1034198C (ja) |
| RU (1) | RU2113034C1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US6156630A (en) * | 1997-08-22 | 2000-12-05 | Micron Technology, Inc. | Titanium boride gate electrode and interconnect and methods regarding same |
| SE515783C2 (sv) * | 1997-09-11 | 2001-10-08 | Ericsson Telefon Ab L M | Elektriska anordningar jämte förfarande för deras tillverkning |
| US7282443B2 (en) * | 2003-06-26 | 2007-10-16 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming metal silicide |
| US7112483B2 (en) * | 2003-08-29 | 2006-09-26 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Method for forming a device having multiple silicide types |
| US7105440B2 (en) * | 2005-01-13 | 2006-09-12 | International Business Machines Corporation | Self-forming metal silicide gate for CMOS devices |
| US20100052072A1 (en) * | 2008-08-28 | 2010-03-04 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Dual gate structure on a same chip for high-k metal gate technology |
| US8652914B2 (en) | 2011-03-03 | 2014-02-18 | International Business Machines Corporation | Two-step silicide formation |
| CN105541337B (zh) * | 2015-12-25 | 2017-12-08 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种多金属硅化物粉体及其制备方法 |
| US9837357B1 (en) | 2017-02-06 | 2017-12-05 | International Business Machines Corporation | Method to reduce variability in contact resistance |
Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| JPS63128732A (ja) * | 1986-11-19 | 1988-06-01 | Sanyo Electric Co Ltd | 金属シリサイド膜の形成方法 |
| JPH0234967A (ja) * | 1988-07-25 | 1990-02-05 | Sony Corp | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
| JPH0380542A (ja) * | 1989-08-23 | 1991-04-05 | Nec Corp | 半導体集積回路装置 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4180596A (en) * | 1977-06-30 | 1979-12-25 | International Business Machines Corporation | Method for providing a metal silicide layer on a substrate |
| US4285761A (en) * | 1980-06-30 | 1981-08-25 | International Business Machines Corporation | Process for selectively forming refractory metal silicide layers on semiconductor devices |
| DE3326142A1 (de) * | 1983-07-20 | 1985-01-31 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Integrierte halbleiterschaltung mit einer aus aluminium oder aus einer aluminiumlegierung bestehenden aeusseren kontaktleiterbahnebene |
| US4782380A (en) * | 1987-01-22 | 1988-11-01 | Advanced Micro Devices, Inc. | Multilayer interconnection for integrated circuit structure having two or more conductive metal layers |
| US4974056A (en) * | 1987-05-22 | 1990-11-27 | International Business Machines Corporation | Stacked metal silicide gate structure with barrier |
| JPS6417471A (en) * | 1987-07-13 | 1989-01-20 | Toshiba Corp | Semiconductor device |
| JPS6417470A (en) * | 1987-07-13 | 1989-01-20 | Toshiba Corp | Semiconductor device |
| JPH02262371A (ja) * | 1989-04-03 | 1990-10-25 | Toshiba Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
| US5194405A (en) * | 1989-07-06 | 1993-03-16 | Sony Corporation | Method of manufacturing a semiconductor device having a silicide layer |
| US5203957A (en) * | 1991-06-12 | 1993-04-20 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company | Contact sidewall tapering with argon sputtering |
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- 1992-05-30 KR KR1019920009414A patent/KR950003233B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1993
- 1993-05-28 US US08/068,708 patent/US6774023B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-05-28 RU RU93005343A patent/RU2113034C1/ru active
- 1993-05-29 CN CN93106512A patent/CN1034198C/zh not_active Expired - Lifetime
- 1993-05-31 JP JP5128658A patent/JP2503187B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1993-06-01 EP EP93304216A patent/EP0573241B1/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-10-31 CN CN95109584A patent/CN1076866C/zh not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63128732A (ja) * | 1986-11-19 | 1988-06-01 | Sanyo Electric Co Ltd | 金属シリサイド膜の形成方法 |
| JPH0234967A (ja) * | 1988-07-25 | 1990-02-05 | Sony Corp | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
| JPH0380542A (ja) * | 1989-08-23 | 1991-04-05 | Nec Corp | 半導体集積回路装置 |
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| EP0573241A2 (en) | 1993-12-08 |
| EP0573241A3 (ja) | 1994-02-16 |
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