JPH0750274A - 選択タングステン成長によるパターンの形成方法 - Google Patents
選択タングステン成長によるパターンの形成方法Info
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- JPH0750274A JPH0750274A JP21508293A JP21508293A JPH0750274A JP H0750274 A JPH0750274 A JP H0750274A JP 21508293 A JP21508293 A JP 21508293A JP 21508293 A JP21508293 A JP 21508293A JP H0750274 A JPH0750274 A JP H0750274A
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- Japan
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- tungsten
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- gate electrode
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、選択タングステン成長時に、サイ
ドウォールによってタングステンが横方向に成長しない
ようにして、所定の位置に選択タングステン成長による
タングステン層の形成を図る。 【構成】 第１の工程で、シリコン基板11上に、シリコ
ン層（ポリシリコン層15）と高融点金属の窒化物層（窒
化チタン層16）または高融点金属層とを積層したパター
ン（ゲート電極パターン17）を形成した後、当該ゲート
電極パターン17の側壁にサイドウォール20を形成する。
次いで第２の工程で、過水系エッチング液を用いたエッ
チングによって、窒化チタン層16を選択的にエッチング
して除去する。その後第３の工程で、選択的にタングス
テンを成長させることによって、ゲート電極パターン17
のポリシリコン層15上とシリコン基板11上とにタングス
テン層23,24,25を形成する。
ドウォールによってタングステンが横方向に成長しない
ようにして、所定の位置に選択タングステン成長による
タングステン層の形成を図る。 【構成】 第１の工程で、シリコン基板11上に、シリコ
ン層（ポリシリコン層15）と高融点金属の窒化物層（窒
化チタン層16）または高融点金属層とを積層したパター
ン（ゲート電極パターン17）を形成した後、当該ゲート
電極パターン17の側壁にサイドウォール20を形成する。
次いで第２の工程で、過水系エッチング液を用いたエッ
チングによって、窒化チタン層16を選択的にエッチング
して除去する。その後第３の工程で、選択的にタングス
テンを成長させることによって、ゲート電極パターン17
のポリシリコン層15上とシリコン基板11上とにタングス
テン層23,24,25を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造プロ
セスにおける選択タングステン成長によるパターンの形
成方法に関するものである。
セスにおける選択タングステン成長によるパターンの形
成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の選択タングステン成長を用いたパ
ターンの形成方法を、図２によって説明する。図の
（１）に示すように、通常のトランジスタを形成するプ
ロセスによって、シリコン基板５１上には、ゲート絶縁
膜５２を介して多結晶シリコンよりなるゲート電極５３
が形成されている。このゲート電極５３の側壁には、例
えば酸化シリコンよりなるサイドウォール５４が形成さ
れている。および、上記ゲート電極５３の両側の上記シ
リコン基板５１の上層には、拡散層よりなるソース・ド
レイン領域５５，５６が形成されている。
ターンの形成方法を、図２によって説明する。図の
（１）に示すように、通常のトランジスタを形成するプ
ロセスによって、シリコン基板５１上には、ゲート絶縁
膜５２を介して多結晶シリコンよりなるゲート電極５３
が形成されている。このゲート電極５３の側壁には、例
えば酸化シリコンよりなるサイドウォール５４が形成さ
れている。および、上記ゲート電極５３の両側の上記シ
リコン基板５１の上層には、拡散層よりなるソース・ド
レイン領域５５，５６が形成されている。
【０００３】次いで図の（２）に示すように、通常のサ
リサイド形成技術によって、まずＣＶＤ法またはスパッ
タ法等の成膜技術を用いて、上記ゲート電極５３および
上記シリコン基板５１等を覆う状態に、チタン（Ｔｉ）
膜５７を成膜する。
リサイド形成技術によって、まずＣＶＤ法またはスパッ
タ法等の成膜技術を用いて、上記ゲート電極５３および
上記シリコン基板５１等を覆う状態に、チタン（Ｔｉ）
膜５７を成膜する。
【０００４】続いて図の（３）に示すように、例えば６
００℃以上７００℃以下の窒素（Ｎ2 ）を含む雰囲気に
１０秒から３０秒程度さらすことによって、チタン膜
（５７）とゲート電極５３の上層部、およびチタン膜
（５７）とシリコン基板５１の上層部とを反応させて、
チタンシリサイド（ＴｉＳｉx ）膜５８，５９，６０を
形成する。このとき、サイドウォール５４上のチタン膜
５７は、雰囲気中の窒素（Ｎ2 ）と反応して、一部分は
窒化チタン膜（図示せず）になり、残りは反応しないで
チタン膜５７としてサイドウォール５４上に残る。
００℃以上７００℃以下の窒素（Ｎ2 ）を含む雰囲気に
１０秒から３０秒程度さらすことによって、チタン膜
（５７）とゲート電極５３の上層部、およびチタン膜
（５７）とシリコン基板５１の上層部とを反応させて、
チタンシリサイド（ＴｉＳｉx ）膜５８，５９，６０を
形成する。このとき、サイドウォール５４上のチタン膜
５７は、雰囲気中の窒素（Ｎ2 ）と反応して、一部分は
窒化チタン膜（図示せず）になり、残りは反応しないで
チタン膜５７としてサイドウォール５４上に残る。
【０００５】その後図の（４）に示すように、硫酸過水
またはアンモニア過水等をエッチング液に用いたウェッ
トエッチングによって、上記サイドウォール５４の表面
における、２点鎖線で示す上記窒化チタン膜（図示せ
ず）と反応しないチタン膜５７とを除去する。
またはアンモニア過水等をエッチング液に用いたウェッ
トエッチングによって、上記サイドウォール５４の表面
における、２点鎖線で示す上記窒化チタン膜（図示せ
ず）と反応しないチタン膜５７とを除去する。
【０００６】そして図の（５）に示すように、通常の選
択的にタングステンを成長させる技術によって、上記チ
タンシリサイド５８，５９，６０上に、選択的にタング
ステンを成長させて、タングステン層６１，６２，６３
を形成する。
択的にタングステンを成長させる技術によって、上記チ
タンシリサイド５８，５９，６０上に、選択的にタング
ステンを成長させて、タングステン層６１，６２，６３
を形成する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記選
択タングステン成長によるパターンの形成方法では、タ
ングステンが横方向にも成長するため、ゲート電極上に
形成されたタングステン層とシリコン基板上に形成され
たタングステン層とが短絡する可能性が大きい。短絡し
た場合には、ゲート電極とソース・ドレイン領域とが接
続されるため、トランジスタとして機能しなくなる。
択タングステン成長によるパターンの形成方法では、タ
ングステンが横方向にも成長するため、ゲート電極上に
形成されたタングステン層とシリコン基板上に形成され
たタングステン層とが短絡する可能性が大きい。短絡し
た場合には、ゲート電極とソース・ドレイン領域とが接
続されるため、トランジスタとして機能しなくなる。
【０００８】本発明は、所望の位置にタングステンを高
さ方向に成長させることに優れた選択タングステン成長
によるパターンの形成方法を提供することを目的とす
る。
さ方向に成長させることに優れた選択タングステン成長
によるパターンの形成方法を提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされた選択タングステン成長によるパタ
ーンの形成方法である。すなわち、第１の工程で、シリ
コン基板上に、シリコン層と高融点金属の窒化物層また
は高融点金属層とを積層したパターンを形成した後、当
該パターンの側壁にサイドウォールを形成する。次いで
第２の工程で、高融点金属の窒化物層または高融点金属
層を選択的にエッチングして除去する。その後第３の工
程で、選択的にタングステンを成長させることによっ
て、パターンのシリコン層上とシリコン基板上とにタン
グステン層を形成する。上記エッチングは、過水系のエ
ッチング液によって行う。
成するためになされた選択タングステン成長によるパタ
ーンの形成方法である。すなわち、第１の工程で、シリ
コン基板上に、シリコン層と高融点金属の窒化物層また
は高融点金属層とを積層したパターンを形成した後、当
該パターンの側壁にサイドウォールを形成する。次いで
第２の工程で、高融点金属の窒化物層または高融点金属
層を選択的にエッチングして除去する。その後第３の工
程で、選択的にタングステンを成長させることによっ
て、パターンのシリコン層上とシリコン基板上とにタン
グステン層を形成する。上記エッチングは、過水系のエ
ッチング液によって行う。
【００１０】
【作用】上記形成方法では、シリコン層と高融点金属の
窒化物層または高融点金属層とを積層したパターンを形
成してから、その側壁にサイドウォールを形成し、その
後高融点金属の窒化物層または高融点金属層を選択的に
エッチングして除去する。そしてパターンのシリコン層
上とシリコン基板上とに、選択的にタングステンを成長
させることによって、サイドウォールが堰の機能を果た
すため、パターンのシリコン層上に成長されるタングス
テンは横方向に成長しない。この結果、パターンのシリ
コン層上に成長したタングステン層とシリコン基板上に
成長したタングステン層とがショートを起こさない。
窒化物層または高融点金属層とを積層したパターンを形
成してから、その側壁にサイドウォールを形成し、その
後高融点金属の窒化物層または高融点金属層を選択的に
エッチングして除去する。そしてパターンのシリコン層
上とシリコン基板上とに、選択的にタングステンを成長
させることによって、サイドウォールが堰の機能を果た
すため、パターンのシリコン層上に成長されるタングス
テンは横方向に成長しない。この結果、パターンのシリ
コン層上に成長したタングステン層とシリコン基板上に
成長したタングステン層とがショートを起こさない。
【００１１】上記エッチングを過水系のエッチング液に
よって行うことにより、高融点金属の窒化物層または高
融点金属層が選択的に除去される。
よって行うことにより、高融点金属の窒化物層または高
融点金属層が選択的に除去される。
【００１２】
【実施例】本発明の実施例を図１の形成工程図によって
説明する。図では、一例として、トランジスタを形成す
る場合を示す。
説明する。図では、一例として、トランジスタを形成す
る場合を示す。
【００１３】図１の（１）に示すように、第１の工程で
は、通常のＬＯＣＯＳ法によって、シリコン基板１１上
の素子形成領域１２の側周を囲む状態に素子分離領域１
３を形成する。そして、例えば熱酸化法によって、素子
形成領域１２の表面に、例えば酸化シリコンよりなるゲ
ート絶縁膜１４を形成する。その後、例えばＣＶＤ法に
よって、ゲート絶縁膜１４上にシリコン層としてポリシ
リコン層１５を堆積する。さらに、例えばイオン注入法
によって、ポリシリコン層１５にリンを導入する。次い
で、例えばスパッタ法によって、上記ポリシリコン層１
５の上面に高融点金属の窒化物層として窒化チタン（Ｔ
ｉＮx ）層１６を堆積する。
は、通常のＬＯＣＯＳ法によって、シリコン基板１１上
の素子形成領域１２の側周を囲む状態に素子分離領域１
３を形成する。そして、例えば熱酸化法によって、素子
形成領域１２の表面に、例えば酸化シリコンよりなるゲ
ート絶縁膜１４を形成する。その後、例えばＣＶＤ法に
よって、ゲート絶縁膜１４上にシリコン層としてポリシ
リコン層１５を堆積する。さらに、例えばイオン注入法
によって、ポリシリコン層１５にリンを導入する。次い
で、例えばスパッタ法によって、上記ポリシリコン層１
５の上面に高融点金属の窒化物層として窒化チタン（Ｔ
ｉＮx ）層１６を堆積する。
【００１４】そして図１の（２）に示すように、通常の
ホトリソグラフィー技術とエッチングとによって、上記
窒化チタン層１６とポリシリコン層１５とでゲート電極
パターン１７を形成する。さらにイオン注入法によっ
て、ゲート電極パターン１７の両側のシリコン基板１１
の上層に低濃度拡散層１８，１９を形成する。
ホトリソグラフィー技術とエッチングとによって、上記
窒化チタン層１６とポリシリコン層１５とでゲート電極
パターン１７を形成する。さらにイオン注入法によっ
て、ゲート電極パターン１７の両側のシリコン基板１１
の上層に低濃度拡散層１８，１９を形成する。
【００１５】続いて、例えば常圧ＣＶＤ法によって酸化
シリコン層を成膜した後にエッチバックする通常のサイ
ドウォール形成技術によって、上記ゲート電極パターン
１７の側壁にサイドウォール２０を形成する。このと
き、露出しているゲート絶縁膜１４（２点鎖線で示す部
分）もエッチングされて除去される。したがって、シリ
コン基板１１が露出する。さらに、上記サイドウォール
２０とゲート電極パターン１７とをマスクにしたイオン
注入法によって、上記シリコン基板１１の上層に、ソー
ス・ドレイン領域２１，２２を形成する。
シリコン層を成膜した後にエッチバックする通常のサイ
ドウォール形成技術によって、上記ゲート電極パターン
１７の側壁にサイドウォール２０を形成する。このと
き、露出しているゲート絶縁膜１４（２点鎖線で示す部
分）もエッチングされて除去される。したがって、シリ
コン基板１１が露出する。さらに、上記サイドウォール
２０とゲート電極パターン１７とをマスクにしたイオン
注入法によって、上記シリコン基板１１の上層に、ソー
ス・ドレイン領域２１，２２を形成する。
【００１６】次いで図１の（３）に示す第２の工程を行
う。この工程では、上記ゲート電極パターン１７の窒化
チタン層１６（２点鎖線で示す部分）を選択的にエッチ
ングして除去する。上記エッチングは、硫酸過水（Ｈ2
ＳＯ4 ／Ｈ2 Ｏ2 ）またはアンモニア過水（ＮＨ4 ＯＨ
／Ｈ2 Ｏ2 ）を用いたウェットエッチングによって行
う。例えば硫酸過水をエッチング液に用いる場合には、
硫酸（Ｈ2 ＳＯ4 ）：過酸化水素水（Ｈ2 Ｏ2 ）＝１：
１の割合とし、エッチング液の温度を、例えば１００℃
に設定する。
う。この工程では、上記ゲート電極パターン１７の窒化
チタン層１６（２点鎖線で示す部分）を選択的にエッチ
ングして除去する。上記エッチングは、硫酸過水（Ｈ2
ＳＯ4 ／Ｈ2 Ｏ2 ）またはアンモニア過水（ＮＨ4 ＯＨ
／Ｈ2 Ｏ2 ）を用いたウェットエッチングによって行
う。例えば硫酸過水をエッチング液に用いる場合には、
硫酸（Ｈ2 ＳＯ4 ）：過酸化水素水（Ｈ2 Ｏ2 ）＝１：
１の割合とし、エッチング液の温度を、例えば１００℃
に設定する。
【００１７】続いて図１の（４）に示す第３の工程を行
う。この工程では、選択タングステン成長法によって、
上記ゲート電極パターン１７のポリシリコン層１５上と
上記シリコン基板１１の露出している部分上とに、選択
的にタングステンを成長させて、タングステン層２３，
２４，２５を形成する。このとき、タングステン層２３
の成長する高さはサイドウォール２０の高さ以下になる
ように制御する。このようにして、トランジスタ１０が
形成される。
う。この工程では、選択タングステン成長法によって、
上記ゲート電極パターン１７のポリシリコン層１５上と
上記シリコン基板１１の露出している部分上とに、選択
的にタングステンを成長させて、タングステン層２３，
２４，２５を形成する。このとき、タングステン層２３
の成長する高さはサイドウォール２０の高さ以下になる
ように制御する。このようにして、トランジスタ１０が
形成される。
【００１８】上記形成方法では、ゲート電極パターン１
７のポリシリコン層１５の側周側に当該ポリシリコン層
１５よりも高くサイドウォール２０が形成されているの
で、当該ポリシリコン層１５上に成長するタングステン
層２３は、上記サイドウォール２０が堰の機能を果たす
ために横方向に成長しない。および、タングステン層２
３の成長する高さはサイドウォール２０の高さ以下に制
御されるので、成長したタングステン層２３はサイドウ
ォール２０上にあふれ出すことはない。このため、ゲー
ト電極パターン１７上に成長したタングステン層２３と
シリコン基板１１上に成長したタングステン層２４，２
５とがショートを起こすことはない。したがって、信頼
性の高いトランジスタ１０が形成される。
７のポリシリコン層１５の側周側に当該ポリシリコン層
１５よりも高くサイドウォール２０が形成されているの
で、当該ポリシリコン層１５上に成長するタングステン
層２３は、上記サイドウォール２０が堰の機能を果たす
ために横方向に成長しない。および、タングステン層２
３の成長する高さはサイドウォール２０の高さ以下に制
御されるので、成長したタングステン層２３はサイドウ
ォール２０上にあふれ出すことはない。このため、ゲー
ト電極パターン１７上に成長したタングステン層２３と
シリコン基板１１上に成長したタングステン層２４，２
５とがショートを起こすことはない。したがって、信頼
性の高いトランジスタ１０が形成される。
【００１９】上記エッチングでは、硫酸過水（Ｈ2 ＳＯ
4 ／Ｈ2 Ｏ2 ）またはアンモニア過水（ＮＨ4 ＯＨ／Ｈ
2 Ｏ2 ）等の過水系のエッチング液が用いられることに
より、当該エッチングによってシリコン基板１１が損傷
を起こすことがなく、高融点金属の窒化物層である窒化
チタン層１６が選択的に除去される。また窒化チタン層
１６の代わりにチタン、モリブデンまたはタングステン
等よりなる高融点金属層を用いた場合も同様に選択的に
除去される。
4 ／Ｈ2 Ｏ2 ）またはアンモニア過水（ＮＨ4 ＯＨ／Ｈ
2 Ｏ2 ）等の過水系のエッチング液が用いられることに
より、当該エッチングによってシリコン基板１１が損傷
を起こすことがなく、高融点金属の窒化物層である窒化
チタン層１６が選択的に除去される。また窒化チタン層
１６の代わりにチタン、モリブデンまたはタングステン
等よりなる高融点金属層を用いた場合も同様に選択的に
除去される。
【００２０】上記実施例では、高融点金属の窒化物層が
窒化チタン（ＴｉＮx ）よりなる場合を説明したが、高
融点金属の窒化物層は、例えばモリブデン窒化物または
タングステン窒化物よりなるものでもよい。および、高
融点金属の窒化物層の代わりに高融点金属層として、タ
ングステン、モリブデンまたはチタン等よりなるものを
用いることも可能である。
窒化チタン（ＴｉＮx ）よりなる場合を説明したが、高
融点金属の窒化物層は、例えばモリブデン窒化物または
タングステン窒化物よりなるものでもよい。および、高
融点金属の窒化物層の代わりに高融点金属層として、タ
ングステン、モリブデンまたはチタン等よりなるものを
用いることも可能である。
【００２１】上記実施例では、トランジスタ１０を形成
する場合について説明したが、例えばポリシリコン配線
上にタングステン層を成長させるような場合にも、上記
実施例で説明したと同様にして適用することが可能であ
る。
する場合について説明したが、例えばポリシリコン配線
上にタングステン層を成長させるような場合にも、上記
実施例で説明したと同様にして適用することが可能であ
る。
【００２２】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
サイドウォールを形成した後に、パターンの上層の高融
点金属の窒化物層または高融点金属層を選択的にエッチ
ングして除去し、パターンの側壁にそのパターンよりも
高いサイドウォールを形成するので、パターンのシリコ
ン層上に選択的にタングステンを成長させた場合、サイ
ドウォールが堰の機能を果たすため、パターン上に成長
するタングステン層は横方向に成長しない。このため、
パターンのシリコン層上に成長したタングステン層とシ
リコン基板上に成長したタングステン層とがショートを
起こすことなく、各タングステン層を形成することがで
きる。
サイドウォールを形成した後に、パターンの上層の高融
点金属の窒化物層または高融点金属層を選択的にエッチ
ングして除去し、パターンの側壁にそのパターンよりも
高いサイドウォールを形成するので、パターンのシリコ
ン層上に選択的にタングステンを成長させた場合、サイ
ドウォールが堰の機能を果たすため、パターン上に成長
するタングステン層は横方向に成長しない。このため、
パターンのシリコン層上に成長したタングステン層とシ
リコン基板上に成長したタングステン層とがショートを
起こすことなく、各タングステン層を形成することがで
きる。
【００２３】上記エッチングを過水系のエッチング液に
よって行うので、高融点金属の窒化物層または高融点金
属層を選択的に除去することできる。このため、サイド
ウォールをパターンよりも高くすることが可能になる。
よって行うので、高融点金属の窒化物層または高融点金
属層を選択的に除去することできる。このため、サイド
ウォールをパターンよりも高くすることが可能になる。
【図１】実施例の形成工程図である。
【図２】従来例の形成工程図である。
１１ シリコン基板 １５ ポリシリコン層 １６ 窒化チタン層 １７ ゲート電極パターン ２０ サイドウォール ２３ タングステン層 ２４ タングステン層 ２５ タングステン層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 29/78 21/336 7514−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 29/78 ３０１ Ｐ
Claims (2)
- 【請求項１】 シリコン基板上に、シリコン層と高融点
金属の窒化物層または高融点金属層とを積層してなるパ
ターンを形成した後、当該パターンの側壁にサイドウォ
ールを形成する第１の工程と、 前記高融点金属の窒化物層または高融点金属層を選択的
にエッチングして除去する第２の工程と、 選択的にタングステンを成長させることによって、前記
パターンのシリコン層上と前記シリコン基板上とにタン
グステン層を形成する第３の工程とを行うことを特徴と
する選択タングステン成長によるパターンの形成方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の選択タングステン成長に
よるパターンの形成方法において、 前記第１の工程を行った後、 前記第２の工程における前記エッチングは、過水系のエ
ッチング液を用いて行い、 その後前記第３の工程を行うことを特徴とする選択タン
グステン成長によるパターンの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21508293A JPH0750274A (ja) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | 選択タングステン成長によるパターンの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21508293A JPH0750274A (ja) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | 選択タングステン成長によるパターンの形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0750274A true JPH0750274A (ja) | 1995-02-21 |
Family
ID=16666458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21508293A Pending JPH0750274A (ja) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | 選択タングステン成長によるパターンの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0750274A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100270265B1 (ko) * | 1997-04-29 | 2000-10-16 | 로버트 에이치. 씨. 챠오 | 이온주입으로유도된에지결함형성의방지방법 |
| KR100319674B1 (ko) * | 1996-06-27 | 2002-02-19 | 가네꼬 히사시 | P형불순물침투를억제하면서표면채널형p채널mos트랜지스터를제조하는방법 |
-
1993
- 1993-08-06 JP JP21508293A patent/JPH0750274A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100319674B1 (ko) * | 1996-06-27 | 2002-02-19 | 가네꼬 히사시 | P형불순물침투를억제하면서표면채널형p채널mos트랜지스터를제조하는방법 |
| KR100270265B1 (ko) * | 1997-04-29 | 2000-10-16 | 로버트 에이치. 씨. 챠오 | 이온주입으로유도된에지결함형성의방지방법 |
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