JPH08321503A - 酸化シリコン層の形成方法 - Google Patents
酸化シリコン層の形成方法Info
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- JPH08321503A JPH08321503A JP14959495A JP14959495A JPH08321503A JP H08321503 A JPH08321503 A JP H08321503A JP 14959495 A JP14959495 A JP 14959495A JP 14959495 A JP14959495 A JP 14959495A JP H08321503 A JPH08321503 A JP H08321503A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＷＳｉx層上に酸化シリコン層を加熱酸化処
理によって形成する場合に、ＷＳｉx層と酸化シリコン
層との層構造を良好に形成できる。 【構成】 ＷＳｉx層４上に酸化シリコン層５を加熱酸
化処理によって形成する酸化シリコン層の形成方法にお
いて、所定膜厚のバリヤー層１０をＷＳｉx層４上に設
ける工程と、ＷＳｉx層４上にバリヤー層１０を設けた
後、加熱酸化処理を施して、ＷＳｉx層４を保護するた
めのアモルファス酸化シリコン層５を形成する工程とを
有し、前記バリヤー層１０としては、少なくとも、加熱
酸化処理後に残ったバリヤー層の電気抵抗が、ＷＳｉx
の電気抵抗に近く、また、バリヤー層の厚さが薄い場合
でも、バリヤー性があるもの，例えば５００Å以下の膜
厚のＷ2Ｎのバリヤー層が用いられる。
理によって形成する場合に、ＷＳｉx層と酸化シリコン
層との層構造を良好に形成できる。 【構成】 ＷＳｉx層４上に酸化シリコン層５を加熱酸
化処理によって形成する酸化シリコン層の形成方法にお
いて、所定膜厚のバリヤー層１０をＷＳｉx層４上に設
ける工程と、ＷＳｉx層４上にバリヤー層１０を設けた
後、加熱酸化処理を施して、ＷＳｉx層４を保護するた
めのアモルファス酸化シリコン層５を形成する工程とを
有し、前記バリヤー層１０としては、少なくとも、加熱
酸化処理後に残ったバリヤー層の電気抵抗が、ＷＳｉx
の電気抵抗に近く、また、バリヤー層の厚さが薄い場合
でも、バリヤー性があるもの，例えば５００Å以下の膜
厚のＷ2Ｎのバリヤー層が用いられる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイスのゲー
ト電極などの作製に用いられる酸化シリコン層の形成方
法に関する。
ト電極などの作製に用いられる酸化シリコン層の形成方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、図５に示されているようなゲート
電極構造が知られている。図５のゲート電極構造は、シ
リコン(Ｓｉ)基板５１上に、約１５０Å程度の膜厚の酸
化シリコン(ＳｉＯ2)層、すなわちゲート酸化膜５２が
形成され、該ゲート酸化膜５２上に、約２０００Å程度
の膜厚のポリシリコン(Ｐ−Ｓｉ)層５３と、約２０００
Å程度の膜厚のタングステンシリサイド層(ＷＳｉx層)
５４と、約１０００Å程度の膜厚のアモルファス酸化シ
リコン(ａ−ＳｉＯ2)層５５とが順次に形成されたもの
となっている。
電極構造が知られている。図５のゲート電極構造は、シ
リコン(Ｓｉ)基板５１上に、約１５０Å程度の膜厚の酸
化シリコン(ＳｉＯ2)層、すなわちゲート酸化膜５２が
形成され、該ゲート酸化膜５２上に、約２０００Å程度
の膜厚のポリシリコン(Ｐ−Ｓｉ)層５３と、約２０００
Å程度の膜厚のタングステンシリサイド層(ＷＳｉx層)
５４と、約１０００Å程度の膜厚のアモルファス酸化シ
リコン(ａ−ＳｉＯ2)層５５とが順次に形成されたもの
となっている。
【０００３】ここで、ＷＳｉx層５４上に形成されたア
モルファス酸化シリコン層５５は、ＷＳｉx層５４の下
側のポリシリコン層５３に、ゲート電極の上から矢印Ａ
Ｒで示すように不純物原子を打込んでデータの書き込み
をするときに、ＷＳｉx層５４を不純物原子の打込みか
ら保護(プロテクト)するために必要となり、このアモル
ファス酸化シリコン層５５は、ポリシリコン層５３上に
ＷＳｉx層５４を形成した段階で、加熱酸化処理を施す
ことによって、ＷＳｉx層５４上に形成することができ
る。
モルファス酸化シリコン層５５は、ＷＳｉx層５４の下
側のポリシリコン層５３に、ゲート電極の上から矢印Ａ
Ｒで示すように不純物原子を打込んでデータの書き込み
をするときに、ＷＳｉx層５４を不純物原子の打込みか
ら保護(プロテクト)するために必要となり、このアモル
ファス酸化シリコン層５５は、ポリシリコン層５３上に
ＷＳｉx層５４を形成した段階で、加熱酸化処理を施す
ことによって、ＷＳｉx層５４上に形成することができ
る。
【０００４】図６(ａ)，(ｂ)はこの様子を説明するため
の図であり、図６(ａ)のようにポリシリコン層５３上に
ＷＳｉx層５４を形成した段階で、これを例えば、８０
０℃〜１０００℃の温度で加熱し酸化すると、ＷＳｉx
層５４中のＳｉが表面に供給され、また、外部から酸素
Ｏ2が供給されて、図６(ｂ)のようにアモルファス酸化
シリコン層５５を形成することができる。この方法は一
般的によく用いられる方法であり、ＷＳｉx層５４とし
ては、ｘが、２．５＜ｘ＜３の範囲のもの、一般に２．
６，２．７，あるいは２．８のものが用いられる。すな
わち、ＷＳｉx層５４としては、これを数１００℃に加
熱するとき、ＷＳｉ2の粒子とＳｉとが混合したものと
なるようなｘのものが用いられる。
の図であり、図６(ａ)のようにポリシリコン層５３上に
ＷＳｉx層５４を形成した段階で、これを例えば、８０
０℃〜１０００℃の温度で加熱し酸化すると、ＷＳｉx
層５４中のＳｉが表面に供給され、また、外部から酸素
Ｏ2が供給されて、図６(ｂ)のようにアモルファス酸化
シリコン層５５を形成することができる。この方法は一
般的によく用いられる方法であり、ＷＳｉx層５４とし
ては、ｘが、２．５＜ｘ＜３の範囲のもの、一般に２．
６，２．７，あるいは２．８のものが用いられる。すな
わち、ＷＳｉx層５４としては、これを数１００℃に加
熱するとき、ＷＳｉ2の粒子とＳｉとが混合したものと
なるようなｘのものが用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなアモルファス酸化シリコン層５５を形成するための
加熱酸化を行なうことによって、ＳｉだけでなくＷも酸
化したりする。また、急に酸化すると、ＷＳｉx層５４
の歪が大きくなり、ＷＳｉx層５４と酸化シリコン層５
５との良好な層構造，例えば良好なゲート電極構造を提
供できなくなるという問題があった。
うなアモルファス酸化シリコン層５５を形成するための
加熱酸化を行なうことによって、ＳｉだけでなくＷも酸
化したりする。また、急に酸化すると、ＷＳｉx層５４
の歪が大きくなり、ＷＳｉx層５４と酸化シリコン層５
５との良好な層構造，例えば良好なゲート電極構造を提
供できなくなるという問題があった。
【０００６】本発明は、ＷＳｉx層上に酸化シリコン層
を加熱酸化処理によって形成する場合に、ＷＳｉx層と
酸化シリコン層との層構造を良好に形成することの可能
な酸化シリコン層の形成方法を提供することを目的とし
ている。
を加熱酸化処理によって形成する場合に、ＷＳｉx層と
酸化シリコン層との層構造を良好に形成することの可能
な酸化シリコン層の形成方法を提供することを目的とし
ている。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために、本願の発明者は、図１に示すように、Ｗ
Ｓｉx層４上にバリヤー層１０を設けた上で、加熱酸化
処理を行なって、アモルファス酸化シリコン層５を形成
することを検討した。
成するために、本願の発明者は、図１に示すように、Ｗ
Ｓｉx層４上にバリヤー層１０を設けた上で、加熱酸化
処理を行なって、アモルファス酸化シリコン層５を形成
することを検討した。
【０００８】ここで、バリヤー層に関しては、従来、そ
の用途，目的に応じて各種のものが知られている。例え
ば特開昭６２−２５９４７０号には、半導体装置の電極
配線の分野において、電極配線の断線や短絡などを防止
するために、Ｓｉ基板またはシリサイド等の電極層とＡ
ｌ系配線層との間に、ＴｉＮ層やＺｒＮ層を介在させる
技術が示されている。また、特開昭６３−１４６４４８
号には、配線形成用金属膜の上面にＴｉあるいはＴｉＷ
層を設けて、フォトレジスト工程を改良しレジストパタ
ーンの断線を防止する技術が示されている。また、特開
平４−２５９２４２号には、アルミニウムまたはアルミ
ニウム合金からなる配線とシリコン基板との間に、Ａｌ
とシリコンとの相互拡散を抑えるために、ＴｉＮのよう
な高融点金属の窒化膜をバリヤ層として介在させる技術
が示されている。
の用途，目的に応じて各種のものが知られている。例え
ば特開昭６２−２５９４７０号には、半導体装置の電極
配線の分野において、電極配線の断線や短絡などを防止
するために、Ｓｉ基板またはシリサイド等の電極層とＡ
ｌ系配線層との間に、ＴｉＮ層やＺｒＮ層を介在させる
技術が示されている。また、特開昭６３−１４６４４８
号には、配線形成用金属膜の上面にＴｉあるいはＴｉＷ
層を設けて、フォトレジスト工程を改良しレジストパタ
ーンの断線を防止する技術が示されている。また、特開
平４−２５９２４２号には、アルミニウムまたはアルミ
ニウム合金からなる配線とシリコン基板との間に、Ａｌ
とシリコンとの相互拡散を抑えるために、ＴｉＮのよう
な高融点金属の窒化膜をバリヤ層として介在させる技術
が示されている。
【０００９】しかしながら、図１の層構造において、バ
リヤー層としては、加熱酸化処理後に残ったバリヤー層
の電気抵抗が、ＷＳｉxの電気抵抗に近いことが要求さ
れ、さらに、バリヤー層の厚さが薄い場合でも、バリヤ
ー性があることが要求され、さらには、熱安定性の高い
ことが要求される。
リヤー層としては、加熱酸化処理後に残ったバリヤー層
の電気抵抗が、ＷＳｉxの電気抵抗に近いことが要求さ
れ、さらに、バリヤー層の厚さが薄い場合でも、バリヤ
ー性があることが要求され、さらには、熱安定性の高い
ことが要求される。
【００１０】本願の発明者は、種々のバリヤー層材料を
検討した結果、上記要求をすべて満足する材料として、
Ｗ2Ｎが好ましいことを見出した。すなわち、Ｗ2Ｎの電
気抵抗は、加熱温度によって多少変化するが、１０〜３
０μΩ-cmの範囲内にあり、ＷＳｉxの電気抵抗と差程違
いがない。また、Ｗ2Ｎの膜厚が約４００Å程度である
とき、１０００℃までの加熱において、ＷＳｉx層４中
のＷがアモルファス酸化シリコン層５中へ拡散すること
はほとんどなかった。なお、Ｗ2Ｎの膜厚が約４００Å
程度のものであるときにも、このようにＷ2Ｎのバリヤ
ー性が高いのは、Ｗ2Ｎが面心立方格子(ｆｃｃ)構造で
あり、原子の充填密度が高いためと考えられる。
検討した結果、上記要求をすべて満足する材料として、
Ｗ2Ｎが好ましいことを見出した。すなわち、Ｗ2Ｎの電
気抵抗は、加熱温度によって多少変化するが、１０〜３
０μΩ-cmの範囲内にあり、ＷＳｉxの電気抵抗と差程違
いがない。また、Ｗ2Ｎの膜厚が約４００Å程度である
とき、１０００℃までの加熱において、ＷＳｉx層４中
のＷがアモルファス酸化シリコン層５中へ拡散すること
はほとんどなかった。なお、Ｗ2Ｎの膜厚が約４００Å
程度のものであるときにも、このようにＷ2Ｎのバリヤ
ー性が高いのは、Ｗ2Ｎが面心立方格子(ｆｃｃ)構造で
あり、原子の充填密度が高いためと考えられる。
【００１１】これらの結果から、Ｗ2Ｎは、ＷＳｉx層上
に酸化シリコン層を加熱酸化処理によって形成する場合
のバリヤー層材料として、ＴｉＮ，ＴｉＷ，ＺｒＮ，Ｗ
などの従来の知られているバリヤー層材料に比べて大幅
に優れていることがわかった。
に酸化シリコン層を加熱酸化処理によって形成する場合
のバリヤー層材料として、ＴｉＮ，ＴｉＷ，ＺｒＮ，Ｗ
などの従来の知られているバリヤー層材料に比べて大幅
に優れていることがわかった。
【００１２】また、図１の構成例において、さらに、Ｗ
Ｓｉx層４の下側にポリシリコン(Ｐ−Ｓｉ)層３を設け
て、図２に示すような層構造にすることもできる。この
場合、ＷＳｉx層４の下側に設けられたポリシリコン(Ｐ
−Ｓｉ)層３は、アモルファス酸化シリコン層５を加熱
酸化処理によって形成するときに、アモルファス酸化シ
リコン層５へのＳｉの供給源として機能し（すなわち、
アモルファス酸化シリコン層５へのＳｉの供給量を増加
させてアモルファス酸化シリコン層５を安定して形成す
るように機能し）、また、加熱酸化処理時に発生するＷ
Ｓｉx層４の応力を緩和してＷＳｉx層４の応力歪みなど
を低減する機能をも有している。
Ｓｉx層４の下側にポリシリコン(Ｐ−Ｓｉ)層３を設け
て、図２に示すような層構造にすることもできる。この
場合、ＷＳｉx層４の下側に設けられたポリシリコン(Ｐ
−Ｓｉ)層３は、アモルファス酸化シリコン層５を加熱
酸化処理によって形成するときに、アモルファス酸化シ
リコン層５へのＳｉの供給源として機能し（すなわち、
アモルファス酸化シリコン層５へのＳｉの供給量を増加
させてアモルファス酸化シリコン層５を安定して形成す
るように機能し）、また、加熱酸化処理時に発生するＷ
Ｓｉx層４の応力を緩和してＷＳｉx層４の応力歪みなど
を低減する機能をも有している。
【００１３】図２のようにポリシリコン層３をＷＳｉx
層４の下側に設ける場合にも、ＷＳｉx層４とアモルフ
ァス酸化シリコン層５との間にＷ2Ｎのバリヤー層１０
を設けることによって、ＷＳｉx層と酸化シリコン層と
の層構造を良好に形成することができる。
層４の下側に設ける場合にも、ＷＳｉx層４とアモルフ
ァス酸化シリコン層５との間にＷ2Ｎのバリヤー層１０
を設けることによって、ＷＳｉx層と酸化シリコン層と
の層構造を良好に形成することができる。
【００１４】また、図２の構成例において、上記ＷＳｉ
x層４とポリシリコン層３との間に、さらに、５００Å
以下の膜厚のＷ2Ｎ層１１を設けて、図３に示すような
層構造にすることもできる。この場合、Ｗ2Ｎ層１１に
よって、ポリシリコン層３からのＳｉの供給を制限(供
給量を制御)することが可能となる。
x層４とポリシリコン層３との間に、さらに、５００Å
以下の膜厚のＷ2Ｎ層１１を設けて、図３に示すような
層構造にすることもできる。この場合、Ｗ2Ｎ層１１に
よって、ポリシリコン層３からのＳｉの供給を制限(供
給量を制御)することが可能となる。
【００１５】なお、図１乃至図３の構成例において、Ｗ
Ｓｉx層４やポリシリコン層３は、任意所望の方法によ
って形成することができ、例えば一般的なＰＶＤやＣＶ
Ｄ法を用いてこれらを形成することができる。また、Ｗ
Ｓｉx層４としては、図５，図６のＷＳｉx層５４と同様
に、ｘが、２．５＜ｘ＜３の範囲のもの、一般に２．
６，２．７，あるいは２．８のものが用いられる。すな
わち、ＷＳｉx層５４としては、これを数１００℃に加
熱するとき、ＷＳｉ2の粒子とＳｉとが混合したものと
なるようなｘのものが用いられる。
Ｓｉx層４やポリシリコン層３は、任意所望の方法によ
って形成することができ、例えば一般的なＰＶＤやＣＶ
Ｄ法を用いてこれらを形成することができる。また、Ｗ
Ｓｉx層４としては、図５，図６のＷＳｉx層５４と同様
に、ｘが、２．５＜ｘ＜３の範囲のもの、一般に２．
６，２．７，あるいは２．８のものが用いられる。すな
わち、ＷＳｉx層５４としては、これを数１００℃に加
熱するとき、ＷＳｉ2の粒子とＳｉとが混合したものと
なるようなｘのものが用いられる。
【００１６】また、図１乃至図３の構成例において、Ｗ
2Ｎのバリヤー層１０の膜厚が厚すぎると、Ｓｉの拡散
が少な過ぎ、また、Ｗ2Ｎのバリヤー層１０の膜厚が薄
すぎると、バリヤー層としての効果がなくなってしま
う。従って、Ｗ2Ｎのバリヤー層１０の膜厚としては、
１００Å乃至５００Å程度の範囲が好ましい。
2Ｎのバリヤー層１０の膜厚が厚すぎると、Ｓｉの拡散
が少な過ぎ、また、Ｗ2Ｎのバリヤー層１０の膜厚が薄
すぎると、バリヤー層としての効果がなくなってしま
う。従って、Ｗ2Ｎのバリヤー層１０の膜厚としては、
１００Å乃至５００Å程度の範囲が好ましい。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、以下の各実施例では、層構造として、ゲー
ト電極構造を作製する場合を例に取って説明する。
する。なお、以下の各実施例では、層構造として、ゲー
ト電極構造を作製する場合を例に取って説明する。
【００１８】実施例１ 実施例１では、ｐ型Ｓｉ(１００)基板１を、９２０℃で
３分間加熱して、図４(ａ)に示すように、Ｓｉ基板１上
に１５０ÅのＳｉ酸化膜(ＳｉＯ2)２を形成し、次い
で、図４(ｂ)に示すように、スパッタ法によりＳｉ酸化
膜２上に約１５００Åのポリシリコン層３を製膜し、し
かる後、ポリシリコン層３中に固相拡散によりｎ型不純
物であるリンＰをドープした。次いで、希フッ酸を用い
て、表面のリンガラスを除去し、ポリシリコン層３の表
面を清浄した後、図４(ｃ)に示すように、スパッタ法を
用いて、ＷＳｉx層４を形成した。なお、この実施例１
では、ＷＳｉx層４として、ｘが２．７５のＷＳｉ2.75
の膜を約２０００Åの膜厚に形成した。
３分間加熱して、図４(ａ)に示すように、Ｓｉ基板１上
に１５０ÅのＳｉ酸化膜(ＳｉＯ2)２を形成し、次い
で、図４(ｂ)に示すように、スパッタ法によりＳｉ酸化
膜２上に約１５００Åのポリシリコン層３を製膜し、し
かる後、ポリシリコン層３中に固相拡散によりｎ型不純
物であるリンＰをドープした。次いで、希フッ酸を用い
て、表面のリンガラスを除去し、ポリシリコン層３の表
面を清浄した後、図４(ｃ)に示すように、スパッタ法を
用いて、ＷＳｉx層４を形成した。なお、この実施例１
では、ＷＳｉx層４として、ｘが２．７５のＷＳｉ2.75
の膜を約２０００Åの膜厚に形成した。
【００１９】しかる後、図４(ｄ)に示すように、スパッ
タ法を用いて、Ｗ2Ｎのバリヤー層１０を形成した。す
なわち、基板温度を５００℃とし、Ｎ2ガス中で、Ｗを
スパッタし、約２００Å厚のＷ2Ｎ膜１０を形成した。
次いで、Ｎ2ガス中において、８５０℃で１時間、加熱
した後、９２０℃に昇温してＮ2，Ｏ2，Ｈ2の混合ガス
を流入し、この状態で５分間加熱し、この加熱酸化処理
によって、図４(ｅ)に示すように、約１０００Åの膜厚
のアモルファスＳｉ酸化膜(ａ−ＳｉＯ2)５を形成し
た。
タ法を用いて、Ｗ2Ｎのバリヤー層１０を形成した。す
なわち、基板温度を５００℃とし、Ｎ2ガス中で、Ｗを
スパッタし、約２００Å厚のＷ2Ｎ膜１０を形成した。
次いで、Ｎ2ガス中において、８５０℃で１時間、加熱
した後、９２０℃に昇温してＮ2，Ｏ2，Ｈ2の混合ガス
を流入し、この状態で５分間加熱し、この加熱酸化処理
によって、図４(ｅ)に示すように、約１０００Åの膜厚
のアモルファスＳｉ酸化膜(ａ−ＳｉＯ2)５を形成し
た。
【００２０】このようにして作製したゲート電極構造の
アモルファスＳｉ酸化膜(ａ−ＳｉＯ2膜)５をＸ線光電
子分析法(ＸＰＳ)で調べたところ、アモルファスＳｉ酸
化膜５中のＷの含有量は１ａｔｍ％以下であった。この
ことから、Ｗ2Ｎのバリヤー層１０を形成した上でアモ
ルファスＳｉ酸化膜５を作製する場合には、ＷＳｉx層
４中のＷがアモルファスＳｉ酸化膜中へ拡散するという
事態を著しく低減できることが確認できた。
アモルファスＳｉ酸化膜(ａ−ＳｉＯ2膜)５をＸ線光電
子分析法(ＸＰＳ)で調べたところ、アモルファスＳｉ酸
化膜５中のＷの含有量は１ａｔｍ％以下であった。この
ことから、Ｗ2Ｎのバリヤー層１０を形成した上でアモ
ルファスＳｉ酸化膜５を作製する場合には、ＷＳｉx層
４中のＷがアモルファスＳｉ酸化膜中へ拡散するという
事態を著しく低減できることが確認できた。
【００２１】実施例２ 実施例１では、ＷＳｉx膜のｘを、２．７５としたが、
実施例２では、ターゲット組成を変えてｘが２．６及び
２．９のＷＳｉx層４，すなわちＷＳｉ2.6およびＷＳｉ
2.9を形成した。その他の条件については、実施例１と
全く同様にして、図４(ａ)乃至(ｅ)と同様の工程で、ゲ
ート電極構造を作製した。このようにして作製したゲー
ト電極構造のアモルファスＳｉ酸化膜５を実施例１と同
様にして、Ｘ線光電子分析法(ＸＰＳ)によって調べたと
ころ、アモルファスＳｉ酸化膜５中のＷの含有量は、実
施例１と同様に、１ａｔｍ％以下であった。
実施例２では、ターゲット組成を変えてｘが２．６及び
２．９のＷＳｉx層４，すなわちＷＳｉ2.6およびＷＳｉ
2.9を形成した。その他の条件については、実施例１と
全く同様にして、図４(ａ)乃至(ｅ)と同様の工程で、ゲ
ート電極構造を作製した。このようにして作製したゲー
ト電極構造のアモルファスＳｉ酸化膜５を実施例１と同
様にして、Ｘ線光電子分析法(ＸＰＳ)によって調べたと
ころ、アモルファスＳｉ酸化膜５中のＷの含有量は、実
施例１と同様に、１ａｔｍ％以下であった。
【００２２】実施例３ 実施例３では、実施例１において形成したＷＳｉ2.75の
膜,すなわちＷＳｉx層(ｘ＝２．７５)４を８５０℃で先
に加熱して結晶化した後、Ｗ2Ｎのバリヤー層１０を形
成し、しかる後、アモルファスＳｉ酸化膜５を形成し
た。この場合にも、実施例１，実施例２と同様に、アモ
ルファスＳｉ酸化膜５中のＷの含有量は１ａｔｍ％以下
であった。
膜,すなわちＷＳｉx層(ｘ＝２．７５)４を８５０℃で先
に加熱して結晶化した後、Ｗ2Ｎのバリヤー層１０を形
成し、しかる後、アモルファスＳｉ酸化膜５を形成し
た。この場合にも、実施例１，実施例２と同様に、アモ
ルファスＳｉ酸化膜５中のＷの含有量は１ａｔｍ％以下
であった。
【００２３】実施例４ 実施例４では、実施例１のポリシリコン層３を除き、リ
ンドープをしなかった以外は、実施例１と全く同様の工
程で、ゲート電極構造を作製した。この場合も、ゲート
電極構造のアモルファスＳｉ酸化膜５中のＷの含有量は
１ａｔｍ％以下であった。
ンドープをしなかった以外は、実施例１と全く同様の工
程で、ゲート電極構造を作製した。この場合も、ゲート
電極構造のアモルファスＳｉ酸化膜５中のＷの含有量は
１ａｔｍ％以下であった。
【００２４】実施例５ 実施例５では、実施例１において、ポリシリコン層３を
形成した後に、ＷＳｉx層４を形成せずに、直接、Ｗ2Ｎ
膜１０を形成した以外は、実施例１と全く同様の工程で
ゲート電極構造を作製した。この場合には、このゲート
電極構造のアモルファスＳｉ酸化膜５中のＷの含有量
は、実施例１〜実施例４と比べて、増加したが、３ａｔ
ｍ％以下であった。
形成した後に、ＷＳｉx層４を形成せずに、直接、Ｗ2Ｎ
膜１０を形成した以外は、実施例１と全く同様の工程で
ゲート電極構造を作製した。この場合には、このゲート
電極構造のアモルファスＳｉ酸化膜５中のＷの含有量
は、実施例１〜実施例４と比べて、増加したが、３ａｔ
ｍ％以下であった。
【００２５】比較例 比較例として、実施例１において、Ｗ2Ｎ層１０を設け
なかった以外は、実施例１と全て同様の工程で、ゲート
電極構造を作製した。この比較例のゲート電極構造のア
モルファスＳｉ酸化膜５をＴＥＭ，ＸＰＳ測定法で調べ
たところ、アモルファスＳｉ酸化膜５中には、ＷやＷＯ
3の粒子が見出され、Ｗの含有量はいずれも５〜７ａｔ
ｍ％と多かった。
なかった以外は、実施例１と全て同様の工程で、ゲート
電極構造を作製した。この比較例のゲート電極構造のア
モルファスＳｉ酸化膜５をＴＥＭ，ＸＰＳ測定法で調べ
たところ、アモルファスＳｉ酸化膜５中には、ＷやＷＯ
3の粒子が見出され、Ｗの含有量はいずれも５〜７ａｔ
ｍ％と多かった。
【００２６】また、実施例１〜実施例５で各々作製した
ゲート電極構造，比較例で作製したゲート電極構造の各
々に対し、アモルファスＳｉ酸化膜側からＳｉ基板に向
けて、Ｂ(ボロン)の打込み，すなわちボロンドープを行
なった。この結果、比較例のゲート電極構造では、ボロ
ンの打込み深さのバラツキが実施例１〜実施例５のゲー
ト電極構造の場合よりも大きかった。これは、比較例の
ゲート電極構造では、アモルファスＳｉ酸化膜５にＷ，
ＷＯ3等の粒子が多く含まれているためと考えられる。
ゲート電極構造，比較例で作製したゲート電極構造の各
々に対し、アモルファスＳｉ酸化膜側からＳｉ基板に向
けて、Ｂ(ボロン)の打込み，すなわちボロンドープを行
なった。この結果、比較例のゲート電極構造では、ボロ
ンの打込み深さのバラツキが実施例１〜実施例５のゲー
ト電極構造の場合よりも大きかった。これは、比較例の
ゲート電極構造では、アモルファスＳｉ酸化膜５にＷ，
ＷＯ3等の粒子が多く含まれているためと考えられる。
【００２７】このように、ＷＳｉx層４とアモルファス
酸化シリコン層５との間にバリヤー層１０を設けること
によって、これを設けない場合に比べて、良質のゲート
電極構造を作製することができる。なお、一般にバリヤ
ー層の材料として知られているＴiＮ，ＺiＮやＷなど
は、電気抵抗の点で、本発明におけるバリヤー層１０に
は用いることができない。すなわち、本発明において、
ＷＳｉx層と酸化シリコン層との間に設けられるバリヤ
ー層１０は、原子の充填密度が高く、熱安定性が大き
く、さらに電気抵抗がＷＳｉx層(タングステンシリサイ
ド膜)の電気抵抗とほぼ同程度であって、５００Å以下
の薄い膜厚でも十分なバリヤー性をもつ材料で形成され
ている必要があり、このような特徴をもつ材料としてＷ
2Ｎをバリヤー層１０に用いることにより、その上に形
成されるアモルファス酸化シリコン層(ａ−ＳｉＯ2膜)
中へのＷの拡散を防止することができて、良好なゲート
電極構造を提供することができる。
酸化シリコン層５との間にバリヤー層１０を設けること
によって、これを設けない場合に比べて、良質のゲート
電極構造を作製することができる。なお、一般にバリヤ
ー層の材料として知られているＴiＮ，ＺiＮやＷなど
は、電気抵抗の点で、本発明におけるバリヤー層１０に
は用いることができない。すなわち、本発明において、
ＷＳｉx層と酸化シリコン層との間に設けられるバリヤ
ー層１０は、原子の充填密度が高く、熱安定性が大き
く、さらに電気抵抗がＷＳｉx層(タングステンシリサイ
ド膜)の電気抵抗とほぼ同程度であって、５００Å以下
の薄い膜厚でも十分なバリヤー性をもつ材料で形成され
ている必要があり、このような特徴をもつ材料としてＷ
2Ｎをバリヤー層１０に用いることにより、その上に形
成されるアモルファス酸化シリコン層(ａ−ＳｉＯ2膜)
中へのＷの拡散を防止することができて、良好なゲート
電極構造を提供することができる。
【００２８】なお、上述の各実施例では、層構造として
ゲート電極構造を作製する場合を例にとって説明した
が、本発明は、ゲート電極に限らず、ＷＳｉx層上に酸
化シリコン層を加熱酸化処理によって形成するものであ
れば、任意の層構造に適用可能である。
ゲート電極構造を作製する場合を例にとって説明した
が、本発明は、ゲート電極に限らず、ＷＳｉx層上に酸
化シリコン層を加熱酸化処理によって形成するものであ
れば、任意の層構造に適用可能である。
【００２９】
【発明の効果】以上に説明したように、請求項１乃至請
求項５記載の発明によれば、ＷＳｉx層上に酸化シリコ
ン層を加熱酸化処理によって形成する酸化シリコン層の
形成方法において、所定膜厚のバリヤー層をＷＳｉx層
上に設ける工程と、ＷＳｉx層上にバリヤー層を設けた
後、加熱酸化処理を施して、ＷＳｉx層を保護するため
のアモルファス酸化シリコン層を形成する工程とを有し
ているので、ＷＳｉx層上に酸化シリコン層を加熱酸化
処理によって形成する場合に、ＷＳｉx層と酸化シリコ
ン層との層構造を良好に形成することができる。
求項５記載の発明によれば、ＷＳｉx層上に酸化シリコ
ン層を加熱酸化処理によって形成する酸化シリコン層の
形成方法において、所定膜厚のバリヤー層をＷＳｉx層
上に設ける工程と、ＷＳｉx層上にバリヤー層を設けた
後、加熱酸化処理を施して、ＷＳｉx層を保護するため
のアモルファス酸化シリコン層を形成する工程とを有し
ているので、ＷＳｉx層上に酸化シリコン層を加熱酸化
処理によって形成する場合に、ＷＳｉx層と酸化シリコ
ン層との層構造を良好に形成することができる。
【００３０】特に、請求項２，請求項３記載の発明で
は、バリヤー層として、少なくとも、加熱酸化処理後に
残ったバリヤー層の電気抵抗が、ＷＳｉxの電気抵抗に
近く、また、バリヤー層の厚さが薄い場合でも、バリヤ
ー性があるものが用いられるので、ＷＳｉx層からアモ
ルファス酸化シリコン層中へのＷの拡散を確実に防止す
ることができ、良好な層構造(例えばゲート電極構造)を
提供することができる。
は、バリヤー層として、少なくとも、加熱酸化処理後に
残ったバリヤー層の電気抵抗が、ＷＳｉxの電気抵抗に
近く、また、バリヤー層の厚さが薄い場合でも、バリヤ
ー性があるものが用いられるので、ＷＳｉx層からアモ
ルファス酸化シリコン層中へのＷの拡散を確実に防止す
ることができ、良好な層構造(例えばゲート電極構造)を
提供することができる。
【００３１】また、請求項４記載の発明では、ＷＳｉx
層の下側には、ポリシリコン層が設けられ、該ポリシリ
コン層は、アモルファス酸化シリコン層を形成する際の
Ｓｉの供給源として機能するので、アモルファス酸化シ
リコン層へのＳｉの供給量を増加させてアモルファス酸
化シリコン層を安定して形成することができるととも
に、加熱酸化処理時に発生するＷＳｉx層の応力を緩和
して、歪みなどの発生を低減できる。
層の下側には、ポリシリコン層が設けられ、該ポリシリ
コン層は、アモルファス酸化シリコン層を形成する際の
Ｓｉの供給源として機能するので、アモルファス酸化シ
リコン層へのＳｉの供給量を増加させてアモルファス酸
化シリコン層を安定して形成することができるととも
に、加熱酸化処理時に発生するＷＳｉx層の応力を緩和
して、歪みなどの発生を低減できる。
【００３２】また、請求項５記載の発明では、ＷＳｉx
層とポリシリコン層との間に、さらに、５００Å以下の
膜厚のＷ2Ｎ層を設け、該Ｗ2Ｎ層によってポリシリコン
層からのＳｉの供給を制限するので、このＷ2Ｎ層の膜
厚などを調整することで、ポリシリコン層からＷＳｉx
層へのＳｉの供給量を制御することができる。
層とポリシリコン層との間に、さらに、５００Å以下の
膜厚のＷ2Ｎ層を設け、該Ｗ2Ｎ層によってポリシリコン
層からのＳｉの供給を制限するので、このＷ2Ｎ層の膜
厚などを調整することで、ポリシリコン層からＷＳｉx
層へのＳｉの供給量を制御することができる。
【図１】本発明の層構造の構成例を示す図である。
【図２】図１の層構造において、ＷＳｉx層の下側にさ
らにポリシリコン層が設けられた層構造を示す図であ
る。
らにポリシリコン層が設けられた層構造を示す図であ
る。
【図３】図２の層構造において、ＷＳｉx層とポリシリ
コン層との間に、さらに、Ｗ2Ｎ層が設けられた層構造
を示す図である。
コン層との間に、さらに、Ｗ2Ｎ層が設けられた層構造
を示す図である。
【図４】本発明の実施例１の層構造の形成工程を説明す
るための図である。
るための図である。
【図５】従来のゲート電極構造を示す図である。
【図６】図５のゲート電極構造の形成工程を説明するた
めの図である。
めの図である。
１ Ｓｉ基板 ２ Ｓｉ酸化膜 ３ ポリシリコ
ン層 ４ ＷＳｉx層 ５ アモルファ
ス酸化シリコン層 １０ Ｗ2Ｎのバ
リヤー層 １１ Ｗ2Ｎ層
ン層 ４ ＷＳｉx層 ５ アモルファ
ス酸化シリコン層 １０ Ｗ2Ｎのバ
リヤー層 １１ Ｗ2Ｎ層
フロントページの続き (72)発明者 橋本 泰典 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 川上 善弘 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内
Claims (5)
- 【請求項１】 ＷＳｉx層上に酸化シリコン層を加熱酸
化処理によって形成する酸化シリコン層の形成方法にお
いて、所定膜厚のバリヤー層をＷＳｉx層上に設ける工
程と、ＷＳｉx層上にバリヤー層を設けた後、加熱酸化
処理を施して、ＷＳｉx層を保護するためのアモルファ
ス酸化シリコン層を形成する工程とを有していることを
特徴とする酸化シリコン層の形成方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の酸化シリコン層の形成方
法において、前記バリヤー層としては、少なくとも、加
熱酸化処理後に残ったバリヤー層の電気抵抗が、ＷＳｉ
xの電気抵抗に近く、また、バリヤー層の厚さが薄い場
合でも、バリヤー性があるものが用いられることを特徴
とする酸化シリコン層の形成方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の酸化シリコン層の形成方
法において、前記バリヤー層としては、５００Å以下の
膜厚のＷ2Ｎのバリヤー層が用いられることを特徴とす
る酸化シリコン層の形成方法。 - 【請求項４】 請求項１記載の酸化シリコン層の形成方
法において、前記ＷＳｉx層の下側には、ポリシリコン
層が設けられ、該ポリシリコン層は、前記アモルファス
酸化シリコン層を形成する際のＳｉの供給源として機能
することを特徴とする酸化シリコン層の形成方法。 - 【請求項５】 請求項４記載の酸化シリコン層の形成方
法において、前記ＷＳｉx層と前記ポリシリコン層との
間に、さらに、５００Å以下の膜厚のＷ2Ｎ層を設け、
該Ｗ2Ｎ層によってポリシリコン層からのＳｉの供給を
制限することを特徴とする酸化シリコン層の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14959495A JPH08321503A (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 酸化シリコン層の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14959495A JPH08321503A (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 酸化シリコン層の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08321503A true JPH08321503A (ja) | 1996-12-03 |
Family
ID=15478625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14959495A Pending JPH08321503A (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 酸化シリコン層の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08321503A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6133149A (en) * | 1998-06-19 | 2000-10-17 | Promos Technologies Inc. | Method of improving thermal stability of tungsten silicide |
-
1995
- 1995-05-24 JP JP14959495A patent/JPH08321503A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6133149A (en) * | 1998-06-19 | 2000-10-17 | Promos Technologies Inc. | Method of improving thermal stability of tungsten silicide |
| DE19838106B4 (de) * | 1998-06-19 | 2004-09-16 | Mosel Vitelic Inc. | Verfahren zur Verbesserung der Wärmebeständigkeit von Wolframsilicid |
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