JPH10223900A - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置及び半導体装置の製造方法

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泰志 赤坂
Kazuaki Nakajima
一明 中嶋
Kiyotaka Miyano
清孝 宮野
Kyoichi Suguro
恭一 須黒
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ゲート配線等を形成する際に金属膜の表面状
態の劣化等を防止する。 【解決手段】 半導体基板１１上にゲート絶縁膜１５を
形成する工程と、ゲート絶縁膜１５上に金属膜１８を有
するゲート配線構成用の配線膜を形成する工程と、金属
膜１８を該金属膜が酸化されやすい雰囲気にさらす工程
と、金属膜１８を酸化されやすい雰囲気にさらす工程で
金属膜１８の表面に形成された酸化膜を還元性雰囲気中
で還元する工程と、還元工程で還元された金属膜１８の
表面に保護膜２０を形成する工程とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及び半
導体装置の製造方法、特に半導体集積回路等において用
いる配線等の形成に係る半導体装置及び半導体装置の製
造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体集積回路の高集積化及び高
速化にはめざましいものがあるが、ＭＯＳＦＥＴを集積
回路の能動素子として用いる場合、ゲート配線の低抵抗
化は高速化のために重要である。
【０００３】ゲート配線の低抵抗化の一つの方法とし
て、多結晶シリコンゲートの代わりにＭｏ、Ｗ等の高融
点金属の珪化物或いはこれを多結晶シリコンと積層した
ものを用いる場合がある。高融点金属の珪化物は、高温
の熱処理や薬品等に対して安定であり、多結晶シリコン
を用いたプロセスとの互換性が高いという利点を有して
いる。
【０００４】しかしながら、ゲート配線に金属珪化物を
用いる場合、ゲートの高さを３００〜４００ｎｍとして
も１０Ω／ｓｑ程度の層抵抗のものしか実現することが
できない。層抵抗を低くするためにゲートの高さを高く
した場合、ゲート加工の際のエッチングで寸法変換差が
大きくなったり、ゲート酸化膜とゲート材との間のエッ
チング選択比が十分でないために、ゲート酸化膜でエッ
チングが止まらず、シリコン基板をエッチングしてしま
う等の不具合が生じる。
【０００５】より一層の高速化をはかるため、例えば１
Ω／ｓｑ程度の層抵抗を例えば４００ｎｍ以下のゲート
の高さで実現するため、ゲートに金属を用いることが考
えられるが、高温の熱処理や薬品に対して金属珪化物ほ
ど安定ではないため、多結晶を用いたプロセスとの互換
性が低くなる。
【０００６】金属をゲートとして用いる場合、耐熱性や
耐薬品性を補う方法として、ゲートの上面及び側面を保
護膜で覆う方法が考えられる。保護膜の条件としては、
耐熱性や耐薬品性についてはもちろんであるが、ゲート
側部に用いる場合には、ソース・ドレインとの絶縁性を
確保することも重要である。保護膜としては、高温の酸
化工程におけるバリア性やフッ酸を含む薬品に対する安
定性等を考慮すると、シリコン窒化膜が最も適したもの
の一つとしてあげられる。シリコン窒化膜の堆積方法と
しては、プラズマＣＶＤ法や減圧ＣＶＤ法等があげられ
る。減圧ＣＶＤ法で堆積した膜は、一般にプラズマＣＶ
Ｄ法で堆積した膜に比べて緻密で膜中の水素含有量が低
い。一方、減圧ＣＶＤ法では後述するように、十分な堆
積を得るためには６５０℃〜８００℃の高温を要する。
【０００７】一方、ゲート金属として例えばＷについて
考えると、Ｗは低い酸素濃度でも容易に酸化されてＷＯ
3 が形成される。また、減圧ＣＶＤを用いてシリコン窒
化膜を形成するには６５０〜８００℃の高温を必要とす
る。したがって、Ｗ膜が形成されたシリコンウエハを反
応室内に導入してプロセス温度まで昇温する段階で、酸
素濃度が十分に低くなるように雰囲気を制御しなけれ
ば、Ｗ表面が酸化されてしまう。
【０００８】ＳｉＮの堆積以前に形成されたＷ酸化物は
７５０℃近傍で相転移して斜方晶から正方晶へと変化
し、その際にモフォロジー荒れが生じる。このモフォロ
ジー荒れが生じると、保護膜を形成してももはや平滑な
表面を得ることができないため、フォトリソグラフィ法
による微細パターンの形成やエッチングが困難になり、
良好な形状に加工することが困難になる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このように、ゲート配
線等にＷ等の酸化され易い金属を用い、耐熱性や耐薬品
性を向上させる目的でゲート配線等の表面にシリコン窒
化膜等の保護膜を形成する場合、保護膜を形成するのた
めの昇温過程でＷ等の金属膜の表面に酸化膜が形成され
る。この酸化膜は昇温の過程で結晶構造が変化するた
め、モフォロジー荒れが生じて金属膜の表面状態が劣化
し、その後に保護膜を形成しても良好な表面状態を得る
ことができない。本発明の目的は、金属膜の表面状態の
劣化等を防止することが可能な半導体装置及び半導体装
置の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明における半導体装
置の製造方法は、半導体基板の主表面側に形成された金
属膜（特に高融点金属膜）を該金属膜が酸化されやすい
雰囲気にさらす工程と、前記金属膜を酸化されやすい雰
囲気にさらす工程で前記金属膜の表面に形成された酸化
膜を還元性雰囲気中で還元する工程と、前記還元工程で
還元された前記金属膜の表面に保護膜を形成する工程と
を有する。
【００１１】この製造方法によれば、金属膜の表面に形
成された酸化膜を還元した後に保護膜を形成するので、
金属膜の表面状態を劣化させることなく保護膜を形成す
ることができる。
【００１２】前記金属膜には、例えばタングステン膜が
用いられる。この場合、前記金属膜を酸化されやすい雰
囲気にさらす工程を５５０℃以下の温度で行うことによ
り、酸化による急激な堆積膨脹によってタングステン酸
化膜の表面が割れながら酸化が進行するといった現象を
防止することができる。また、前記酸化膜を還元性雰囲
気中で還元する工程を７５０℃以下の温度で行うことに
より、結晶構造の変化による表面のモフォロジー荒れを
防止することができる。
【００１３】また、前記金属膜は、例えばゲート配線
（ゲート電極も含む、以下同様）構成用の膜の少なくと
も一部を構成する膜として通常用いることができる。こ
の場合、前記ゲート配線構成用の膜は、例えば、シリコ
ン膜、このシリコン膜上の反応防止層及びこの反応防止
層上のタングステン膜によって構成される。
【００１４】また、前記保護膜としてはシリコン窒化膜
を用いることができる。また、前記還元性雰囲気は、例
えば、アンモニア、ジクロルシラン、シラン又は水素の
なかから選択される少なくとも１種類以上のガスによっ
て構成することができる。
【００１５】また、本発明における半導体装置の製造方
法は、半導体基板の主表面側に少なくともシリコン膜と
金属膜（特に高融点金属膜）とを形成する工程と、前記
シリコン膜と前記金属膜とが形成された半導体基板をシ
リコンは酸化するが前記金属膜は酸化しないガス雰囲気
中で処理することにより前記シリコン膜の表面に選択的
に酸化膜を形成する工程とを有する。
【００１６】また、本発明における半導体装置の製造方
法は、半導体基板の主表面側に少なくともシリコン膜と
金属膜（特に高融点金属膜）とを形成する工程と、前記
金属膜を該金属膜が酸化されやすい雰囲気にさらす工程
と、前記金属膜を酸化されやすい雰囲気にさらす工程で
前記金属膜の表面に形成された酸化膜を還元性雰囲気中
で還元する工程と、前記還元工程の後に前記シリコン膜
と前記金属膜とが形成された半導体基板をシリコンは酸
化するが前記金属膜は酸化しないガス雰囲気中で処理す
ることにより前記シリコン膜の表面に選択的に酸化膜を
形成する工程とを有する。
【００１７】例えば、前記半導体基板の主表面側に少な
くともシリコン膜と金属膜とを形成する工程は、半導体
基板上のゲート酸化膜上に少なくともシリコン膜とこの
シリコン膜よりも上層側の金属膜とが積層されたゲート
配線構成用の積層膜を形成する工程であり、前記シリコ
ン膜の表面に選択的に酸化膜を形成する工程で前記半導
体基板の表面にもさらに酸化膜を形成するものである。
【００１８】これらの製造方法によれば、金属膜の表面
には酸化膜が形成されず、シリコン膜の表面に選択的に
酸化膜が形成されるので、金属膜の表面に酸化膜が形成
されることによる金属膜の表面状態の劣化等を防止する
ことができる。また、ゲート配線として用いた場合に
は、シリコン膜の表面及び半導体基板の表面に選択的に
形成された酸化膜によってゲート配線側端部の電界集中
を緩和することができ、信頼性の高い半導体装置を得る
ことができる。
【００１９】前記金属膜には例えばタングステン膜が用
いられ、前記積層膜をゲート配線構成用の膜として用い
た場合には、例えばシリコン膜、このシリコン膜上の反
応防止層及びこの反応防止層上のタングステン膜によっ
て構成される。
【００２０】前記シリコンは酸化するが金属膜は酸化し
ないガス雰囲気は、例えば、水蒸気及び水素ガスを含む
雰囲気によって構成することができる。この場合、水蒸
気が酸化性のガスとして機能し、水素ガスが還元性のガ
スとして機能する。
【００２１】また、前記シリコンは酸化するが金属膜は
酸化しないガス雰囲気は、例えば、ＣＯとＣＯ2 を含む
雰囲気によって構成することもできる。この場合、ＣＯ
2 が酸化性のガスとして機能し、ＣＯが還元性のガスと
して機能する。
【００２２】また、本発明における半導体装置の製造方
法は、半導体基板の主表面側に形成された金属膜（特に
高融点金属膜）を該金属膜が酸化されやすい雰囲気にさ
らす工程と、前記金属膜を酸化されやすい雰囲気にさら
す工程で前記金属膜の表面に形成された酸化膜の表面に
前記金属膜を構成する金属が相転移を起こす温度よりも
低い温度で第１の保護膜を形成する工程と、前記第１の
保護膜が形成された半導体基板を前記金属膜を構成する
金属が相転移を起こす温度よりも高い温度下にさらす工
程とを有する。
【００２３】また、本発明における半導体装置の製造方
法は、半導体基板の主表面側に形成された金属膜（特に
高融点金属膜）を該金属膜が酸化されやすい雰囲気にさ
らす工程と、前記金属膜を酸化されやすい雰囲気にさら
す工程で前記金属膜の表面に形成された酸化膜の表面に
前記金属膜を構成する金属が相転移を起こす温度よりも
低い温度で第１の保護膜を形成する工程と、前記第１の
保護膜の表面に前記金属膜を構成する金属が相転移を起
こす温度よりも高い温度で第２の保護膜を形成する工程
とを有する。
【００２４】これらの製造方法によれば、金属膜を構成
する金属が相転移を起こす温度よりも低い温度で形成さ
れた第１の保護膜によって金属酸化膜が保護されている
ので、金属膜を構成する金属が相転移を起こす温度より
も高い温度で第２の保護膜の形成等を行っても表面状態
の劣化等を抑えることができる。また、金属膜上に形成
された金属酸化膜（例えばタングステン酸化膜）によっ
て耐薬品性等を向上させることも可能となる。
【００２５】前記金属膜には例えばタングステン膜が用
いられる。タングステン膜を用いた場合、タングステン
膜の表面に形成されるタングステン酸化膜の相転移温度
は７５０℃程度であるため、これよりも低い温度で第１
の保護膜を形成し、これよりも高い温度で第２の保護膜
を形成する。
【００２６】また、前記金属膜は例えば、ゲート配線構
成用又はゲート配線以外の配線構成用の膜の少なくとも
一部を構成する膜であり、ゲート配線構成用の少なくと
も一部を構成する膜として用いた場合には、例えばシリ
コン膜、このシリコン膜上の反応防止層及びこの反応防
止層上のタングステン膜によって構成される。
【００２７】前記第１の保護膜としては例えばシリコン
窒化膜が用いられる。シリコン窒化膜は例えば減圧ＣＶ
Ｄ法やプラズマＣＶＤ法によって形成される。また、前
記第２の保護膜としてもシリコン窒化膜を用いることが
好ましい。
【００２８】また、本発明における半導体装置は、半導
体基板の主表面側に形成された金属膜（特に高融点金属
膜）と、この金属膜の表面に形成され該金属膜を構成す
る金属の酸化物からなる酸化膜と、この酸化膜の表面に
形成された保護膜とを有する。前記金属膜には例えばタ
ングステン膜を用いることができ、前記保護膜には例え
ばシリコン窒化膜を用いることができる。
【００２９】このような構成によれば、金属膜上に形成
された金属酸化膜（例えばタングステン酸化膜）によっ
て耐薬品性等を向上させることが可能となるとともに、
金属酸化膜上に形成された保護膜によって金属酸化膜の
表面状態の劣化等を抑えることが可能となる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施形態について説明する。まず、本発明の第１実施形
態について、図１（ａ）〜図２（ｅ）を参照して説明す
る。
【００３１】まず、ｐ型シリコン基板１１に熱酸化法に
よって厚さ６００ｎｍ程度の素子分離膜１２及び厚さ１
０ｎｍ程度の酸化膜１３を形成する。つづいて、トラン
ジスタのしきい値を合わせるために、必要に応じて不純
物のイオン注入を行い、不純物層１４を形成する（図１
（ａ））。
【００３２】つぎに、先に形成した酸化膜１３を希フッ
酸等で剥離し、熱酸化法によって新たに厚さ５ｎｍ程度
のゲート酸化膜１５を形成する。ここでゲート酸化膜を
新たに形成するのは、イオン注入の際に形成された酸化
膜中の欠陥を除去するとともに、犠牲酸化を行って表面
を清浄化し、信頼性の高いゲート酸化膜を形成するため
である。続いて、減圧ＣＶＤ法により厚さ１００ｎｍ程
度の多結晶シリコン膜を形成し、これに加速電圧４０ｋ
ｅＶ、ドーズ量３×１０15／ｃｍ2 程度でＡｓのイオン
注入を行い、多結晶シリコン膜１６中にｎ型不純物を導
入する。このように、多結晶シリコン膜１６を後述する
高融点金属膜と積層して用いることで、しきい値制御等
の面で、多結晶シリコン単層或いはポリサイドゲートで
行われてきた方法の多くを踏襲することができる（図１
（ｂ））。
【００３３】つぎに、反応性スパッタ法により厚さ５ｎ
ｍ程度のタングステン窒化膜（ＷＮx ）１７を形成し、
その上にスパッタ法により厚さ１００ｎｍ程度のタング
ステン膜１８を形成する（図１（ｃ））。
【００３４】ＷＮx 膜１７は後のアニール工程やＳｉＮ
の堆積工程等の熱工程で分解し、窒素の一部は多結晶シ
リコン膜１６との界面に再分布し、Ｗ、Ｓｉ及びＮを含
む厚さ１ｎｍ以下のアモルファス層１９が形成される。
このアモルファス層１９が形成されることにより、Ｗが
多結晶シリコン中に拡散するのが抑制され、ゲート酸化
膜が損なわれることを防止することができる。すなわ
ち、このアモルファス層１９は反応防止層として機能す
ることになる。また、最初に形成したＷＮx 膜は、窒素
が離脱してＷ膜１８と一体化する（図２（ｄ））。
【００３５】つぎに、減圧ＣＶＤ法によりＷ膜１８上
に、保護膜となる厚さ１００ｎｍ程度のシリコン窒化膜
２０を堆積する（図２（ｅ））。この工程について、図
３を参照して詳細に説明する。
【００３６】まず、上記のようにしてＷ膜等が形成され
たシリコンウエハを反応管内に導入する。このとき、巻
き込まれた酸素によって、Ｗ膜の表面にＷＯ3 等のタン
グステン酸化物が形成される（ステップ１）。Ｗが酸化
されてＷＯ3 が形成されるときには、３倍程度の体積膨
脹を伴う。特に５５０℃以上の温度で反応管に導入した
場合には、体積膨脹が急激であるため、図４に示すよう
に、ＷＯ3 表面が割れながら酸化が進行する。このよう
な場合には、その後にＷＯ3 を還元しても再び平滑な面
を得ることはできないので、シリコン基板の反応管への
導入は５５０℃以下の温度で行うことが重要である。ま
た、反応管への導入後も、酸化の進行を防ぐために、で
きるだけ早く酸素分圧を下げる必要がある。そのため、
反応室への導入後、昇温を行う前に、反応室内を１mTor
r 以下まで真空排気する（ステップ２）。
【００３７】つぎに、窒素雰囲気中で昇温を行い（ステ
ップ３）、７５０℃よりも低い温度（本例では７００
℃）において還元性ガスを同一の反応室内に導入し、Ｗ
膜の表面に形成されているＷＯ3 を還元する（ステップ
４）。還元性ガスとしては、アンモニア（ＮＨ3 ）、ジ
クロルシラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）、シラン（ＳｉＨ4 ）
のようなＳｉＮの堆積に用いるガスや、Ｈ2 ガス等が好
適である。７５０℃よりも低い温度でこの工程を行う理
由は、ＷＯ3 は７５０℃近傍の温度で結晶構造が変化し
てこのときに表面荒れが生じ、この後に還元をしても平
滑な表面を得ることができなくなるためである。なお、
図３に示した例では、ステップ３とステップ４とに分け
ているが、温度が７５０℃に達する以前に還元が終了し
ていれば、昇温を行いながら還元を行ってもよい。すな
わち、ステップ３とステップ４とを一つのステップにま
とめることも可能である。
【００３８】つぎに、窒素雰囲気中で昇温を行い（ステ
ップ５）、ＳｉＮ膜を堆積する温度（本例では７８０
℃）にし、ウエハの温度が十分に均一になるようにする
（ステップ６）。そして、ＮＨ3 及びＳｉＨ2 Ｃｌ2 を
反応室内に導入し、ＳｉＮ膜の堆積を行う（ステップ
７）。
【００３９】その後、プロセスガスを十分に排気すると
ともに、ロードアウト温度まで降温を行い（ステップ
８、ステップ９）、窒素ガスによって反応室内を常圧に
戻し、ウエハを取り出す（ステップ１０）。
【００４０】このようにして、図２（ｅ）に示すよう
に、ポリシリコン膜１６、アモルファス層１９及びタン
グステン膜１８からなるゲート配線構成用の積層膜上
に、シリコン窒化膜２０が形成される。その後、通常の
方法を用いて、ＳｉＮ／Ｗ／ＷＳｉＮ／多結晶Ｓｉを所
望の形状にパターニングしてゲート電極を形成し、ゲー
ト電極をマスクとして不純物をイオン注入してソース・
ドレインを形成し、ＣＶＤ法によりＳｉＯ2 膜を堆積
し、コンタクト孔を形成し、Ａｌ配線を形成する等の工
程により、ＭＯＳＦＥＴを完成させる。
【００４１】つぎに、本発明の第２実施形態について、
図５（ａ）〜図６（ｅ）を参照して説明する。なお、本
実施形態では、途中の工程までは先に説明した第１実施
形態と同様の工程を採用することも可能であり、したが
って、図１及び図２に示した第１実施形態の構成要素に
対応する構成要素には同一の番号を付している。
【００４２】例えば第１実施形態で説明した方法によ
り、シリコン基板１１上に素子分離酸化膜１２、ゲート
酸化膜１５、多結晶シリコン膜１６、アモルファス層を
用いた反応防止層１９、タングステン膜１８及びシリコ
ン窒化膜を用いた保護膜２０を形成し、続いてＳｉＮ／
Ｗ／ＷＳｉＮ／多結晶Ｓｉを所望の形状にパターニング
してゲート電極を形成する。なお、保護膜２０は、第１
実施形態で説明した方法によってＳｉＮ膜を形成する
他、常圧ＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法等の低温の堆積法
を用いてＳｉＯ2 膜を形成してもよい。また、保護膜２
０には、その後の工程を考慮して、十分な耐熱性や耐薬
品性を有する他の絶縁膜や導電性の膜を用いてもよい
（図５（ａ））。
【００４３】つぎに、Ｈ2 ／Ｎ2 ／Ｈ2 Ｏの混合雰囲気
中で熱処理を行うことにより、Ｗ膜１８及び反応防止層
１９は酸化せず、多結晶シリコン膜１６及びシリコン基
板１１のみを選択的に酸化し、酸化膜２１を形成する。
このようにして酸化膜２１を形成するのは、ゲート酸化
膜の両端を厚くすることにより、ゲート端での電界集中
を緩和するためである（図５（ｂ））。以下、本工程に
ついて、図７を参照して詳細に説明する。
【００４４】まず、図５（ａ）の構成を有するウエハを
反応管内に導入するが、その際に巻き込まれた酸素によ
ってゲート電極を構成するＷ膜１８の側表面にＷＯ3 等
のタングステン酸化物が形成される。このときに体積膨
脹が生じること等の事情は、第１実施形態で説明した通
りである（ステップ１）。その後、昇温を行う前に一旦
反応室内を１mTorr 以下まで真空排気し、反応室内の酸
化種を排除する（ステップ２）。
【００４５】つぎに、窒素雰囲気中で昇温を行い（ステ
ップ３）、７５０℃よりも低い温度（本例では７００
℃）において還元性ガス（例えばＨ2 ガス）を反応室内
に導入し、Ｗ膜の側表面に形成されているＷＯ3 を還元
する（ステップ４）。７５０℃よりも低い温度でこの工
程を行う理由は、第１実施形態で説明した通りである。
なお、図７に示した例では、ステップ３とステップ４と
に分けているが、温度が７５０℃に達する以前に還元が
終了していれば、昇温を行いながら還元を行ってもよ
い。すなわち、第１実施形態と同様、ステップ３とステ
ップ４とを一つのステップにまとめることも可能であ
る。なお、水素とともに窒素を導入し、水素の分圧が４
％未満となるようにすれば、水素の爆発限界以下となる
ため、通常の不燃性ガスと同様に扱うことができ、安全
にプロセスを行うことができ、また装置も安価なものと
なる。また、圧力を大気圧よりも若干負圧に保つことに
より、仮に水素が燃焼することがあっても、反応管が破
壊することを防止することができる。
【００４６】つぎに、窒素雰囲気中で昇温を行い（ステ
ップ５）、シリコンを酸化する温度（本例では８００
℃）にし、ウエハの温度が十分に均一になるようにする
（ステップ６）。続いて、Ｈ2 Ｏガス及びＨ2 ガスを導
入し、これらの分圧比Ｐ（Ｈ2Ｏ）／Ｐ（Ｈ2 ）が一定
値になるように制御しながら酸化を行うと、Ｗを酸化せ
ずにＳｉのみを選択的に酸化することができる。熱力学
的な計算によると、分圧比Ｐ（Ｈ2 Ｏ）／Ｐ（Ｈ2 ）が
０．３７以下の状態で、このようなシリコンの選択的酸
化が起こる。なお、このステップでも窒素を加えること
により、前述したように、水素の爆発等を防止して、安
全なプロセスを行うことができる（ステップ７）。
【００４７】その後、プロセスガスを十分に排気すると
ともに、ロードアウト温度まで降温を行い（ステップ
８、ステップ９）、窒素ガスによって反応室内を常圧に
戻し、ウエハを取り出す（ステップ１０）。
【００４８】つぎに、ゲート電極をマスクとして、加速
電圧２０ｋｅＶ、ドーズ量１×１０14／ｃｍ2 程度でＡ
ｓのイオン注入を行い、ドレイン端での電界集中を緩和
するいわゆるＬＤＤ領域２２を形成する（図５
（ｃ））。
【００４９】つぎに、減圧ＣＶＤ法で厚さ１００ｎｍ程
度のシリコン窒化膜２３を堆積する。このシリコン窒化
膜２３は、ＬＤＤ構造のゲート側壁を形成するためのも
のであるが、同時にゲート側表面の保護膜として機能す
るものである。このシリコン窒化膜２３を形成する工程
は、第１実施形態と同様、図３に示した工程にしたがっ
て行うことができる。すなわち、ウエハを反応室に導入
した際にＷ表面に形成されたＷＯ3 膜を７５０℃以下の
温度でＮＨ3 等の還元性ガス雰囲気中で還元した後、７
８０℃まで昇温し、同一の反応室内にＳｉＨ2 Ｃｌ2 及
びＮＨ3 を導入してＳｉＮ膜２３を形成する。このよう
にして、Ｗの側表面を平滑に保ったままＳｉＮ膜２３を
堆積することができる（図６（ｄ））。
【００５０】つぎに、ＲＩＥによりＳｉＮ膜２３をエッ
チバックしてゲート側壁２３ａを形成し、続いて、ゲー
ト及びゲート側壁をマスクとして、加速電圧４０ｋｅ
Ｖ、ドーズ量３×１０15／ｃｍ2 程度でＡｓのイオン注
入を行い、ソース・ドレイン２４を形成する（図６
（ｅ））。その後、通常の方法を用いて、ＣＶＤ法によ
りＳｉＯ2 膜を堆積し、コンタクト孔を形成し、Ａｌ配
線を形成する等の工程により、ＭＯＳＦＥＴを完成させ
る。
【００５１】つぎに、本発明の第３実施形態について、
図８（ａ）〜図１１（ｊ）を参照して説明する。まず、
ｐ型のシリコン基板３１に熱酸化によって厚さ６００ｎ
ｍ程度の素子分離３２及び１０ｎｍ程度の酸化膜３３を
形成する。続いて、トランジスタのしきい値を合わせる
目的で、必要に応じてイオン注入を行い、不純物層３４
を形成する（図８（ａ））。
【００５２】つぎに、酸化膜３３を希弗酸等で剥離し、
厚さ５ｎｍ程度のゲート酸化膜３５を形成する。ここで
ゲート酸化膜を新たに形成し直すのは、イオン注入の際
に形成された酸化膜中の欠陥を除去するとともに、犠牲
酸化を行って表面を清浄化し、信頼性の高いゲート酸化
膜３５を形成するためである。つぎに、減圧ＣＶＤ法に
より、多結晶シリコン膜３６を１００ｎｍの厚さで形成
し、４０ＫｅＶ、３×１０15ｃｍ-2程度でＡｓのイオン
注入を行い、多結晶シリコン膜３６中にｎ型不純物を導
入する。このように、多結晶シリコンを高融点金属と積
層して用いることにより、しきい値制御等の面で、多結
晶シリコン単層或いはポリサイドゲートで行ってきた方
法の多くを踏襲することができる（図８（ｂ））。
【００５３】つぎに、反応性スパッタ法により厚さ５ｎ
ｍ程度のタングステン窒化膜（ＷＮx ）３７を形成し、
その上にスパッタ法によりタングステン（Ｗ）３８を厚
さ１００ｎｍ形成する（図８（ｃ））。
【００５４】ＷＮx 膜３７は、後のアニールやＳｉＮの
堆積などの熱工程で分解し、窒素の一部は多結晶シリコ
ン膜３６との界面に再分布し、Ｗ、Ｓｉ及びＮを含む厚
さ１ｎｍ以下のアモルファス層３９が形成される。この
アモルファス層３９が形成されることにより、Ｗが多結
晶Ｓｉ中に拡散することが抑制され、ゲート酸化膜を損
なうことを防止することができる。最初に形成したＷＮ
x 膜は窒素が脱離してＷ膜３８と一体化する（図９
（ｄ））。
【００５５】つぎに、減圧ＣＶＤ法によりＷ膜３８上に
厚さ約１０ｎｍのシリコン窒化膜等からなる第１の保護
膜４１を７００℃で堆積する。このとき、Ｗ膜３８表面
には、ロードイン時の酸化等により薄いＷ酸化膜４０が
形成される。このＷ酸化膜４０は、均一な形状に保つこ
とができる場合は、薬品による溶解を防ぐための保護膜
として機能する。また、Ｗ膜３８とＳｉＮ膜４１との間
の密着力を強化する働きもある。ただし、Ｗ酸化物の形
成時にＷに比べて３倍程度の堆積膨張を伴いストレスを
生じるので、その厚さの上限は上下の膜構造によって発
生するストレスを考慮した上で決定すべきである。ま
た、Ｗに比べ抵抗が高いため、Ｗ膜の膜厚に対しＷ酸化
膜の膜厚が厚くなると抵抗の上昇を招く。このような事
情を考慮すると、Ｗ酸化膜４０の膜厚の上限は好ましく
は１０ｎｍ以下である（図９（ｅ））。
【００５６】つぎに、厚さ約１００ｎｍのシリコン窒化
膜等からなる第２の保護膜４２を減圧ＣＶＤ法を用い
て、例えば７８０℃程度の温度で堆積する（図９
（ｆ））。このシリコン窒化膜４２を堆積する工程につ
いて、図１２を参照して詳細に説明する。
【００５７】まず、Ｗ膜３８を堆積したウエハを反応管
内に導入するが、その際に巻き込まれた酸素によりＷ膜
３８の表面にはＷＯ3 などのＷ酸化膜４０が形成される
（ステップ１）。
【００５８】Ｗが酸化されてＷＯ3 を形成するときに
は、３倍程度の体積膨張を伴う。特に、５５０℃以上で
反応管内に導入した場合、堆積膨張が急激であるため、
図４に示すように、ＷＯ3 の表面が割れながら酸化が進
行する。この様な場合には、後にＷＯ3 を還元しても再
び平滑な表面を得ることができないので、反応管内への
導入は５５０℃を越えない程度の温度で行うことが必要
である。また、反応管内に導入する以前にＷ膜３８表面
が酸化雰囲気にさらされるような工程が行われている場
合は、Ｗ膜３８表面にＷ酸化物がすでに形成されてい
る。例えば、Ｏ2 プラズマなどによるアッシングでレジ
ストを除去する工程などはこれに相当する。また、導入
後も酸化の進行を防ぐため、できるだけ早く酸素分圧を
低下させることが必要である。このため、反応室への導
入後、昇温を行う前に一旦反応室内を真空排気する（ス
テップ２）。
【００５９】つぎに、シリコン窒化膜４２を堆積する温
度、例えば７８０℃まで昇温を行うが、７５０℃に達す
る以前（例えば７００℃）にＳｉＨ2 Ｃｌ2 とＮＨ3 を
導入してシリコン窒化膜４１を薄く堆積し、表面形状の
変化を防止する。７５０℃以下の温度でこの工程を行う
理由は、ＷＯ3 は７５０℃付近で結晶構造が変化すると
きに表面荒れを生じ、これ以後に表面形状の変化を防止
する保護膜を形成したとしても、平滑な表面を保持する
ことができないからである。このシリコン窒化膜４１の
厚さは好ましくは１０ｎｍ程度であるが、条件によって
は堆積速度などが変ってくるので、条件によって適宜膜
厚を選択すればよい（ステップ３、４、５）。
【００６０】７５０℃以下の温度でＷ膜３８の表面にシ
リコン窒化膜４１を堆積した後、第２の保護膜を構成す
るＳｉＮを堆積する温度、例えば７８０℃まで昇温し、
ウエハの温度が十分に均一になるようにする（ステップ
６、７）。
【００６１】ウエハの温度が十分に均一になった後、Ｓ
ｉＨ2 Ｃｌ2 とＮＨ3 を導入し、厚さ約１００ｎｍのＳ
ｉＮ膜４２を堆積する（ステップ８）。このように、第
１の薄い保護膜４１と第２の保護膜４２とを分けて形成
するのは、以下のような理由からである。
【００６２】第１の保護膜４１の形成は比較的低温での
堆積であるので堆積速度が遅い。したがって、第１の保
護膜４１だけで必要とする膜厚を得ようとすると、保護
膜形成に要する時間が非常に長くなってしまう。そこ
で、表面形状を保護（維持）するのに十分な膜厚で第１
の保護膜４１を堆積した後、所望の膜厚に対して不足す
る膜厚部分に対しては、より高温で第２の保護膜４２を
堆積することで堆積速度を速くし、プロセスに要する時
間を短縮するようにしている。すなわち、第１の保護膜
４１の目的とするところは、Ｗ膜３８表面に形成された
ＷＯ3 等のＷ酸化物の結晶状態が変化する等の理由によ
って平滑な表面が保てなくなる以前に表面を被覆し、平
滑な表面を保つことにある。
【００６３】第２の保護膜４２を堆積した後、プロセス
ガスを十分に排気した後にロードアウト温度まで降温
し、窒素ガスで反応室内を常圧に戻し、ウエハを取り出
す（ステップ９、１０、１１）。
【００６４】なお、この第１の保護膜４１は、減圧ＣＶ
Ｄ法で堆積したシリコン窒化膜でもよいし、プラズマＣ
ＶＤ法で形成したシリコン窒化膜でもよい。一般に、プ
ラズマＣＶＤ法により厚い膜厚のシリコン窒化膜を形成
すると、膜中に含有された水素が後の熱工程で離脱し、
その結果、シリコン基板やゲート電極を構成する多結晶
シリコン中のＢ（ホウ素）の拡散を促進したり、シリコ
ン窒化膜と下層の膜との間に気泡が発生したりするとい
った問題が生じると考えられる。しかし、上述のように
１０ｎｍ程度の膜厚であれば、プラズマＣＶＤ法を用い
た場合にも特にこのような問題が生じることはない。ま
た、プラズマＣＶＤ法で堆積した場合でも、水素の含有
量が比較的少なく、例えば１００ｎｍ以上の膜厚を堆積
しても上述のような問題が生じなければ、保護膜の堆積
を２段階に分ける必要は必ずしもなく、１段階の堆積で
保護膜を形成することも可能である。プラズマＣＶＤの
堆積温度は一般に３００℃〜４００℃であり、堆積速度
は減圧ＣＶＤに比べて速いからである。
【００６５】つぎに、通常の方法を用い、ＳｉＮ／Ｗ／
ＷＳｉＮ／多結晶シリコンを所望の形状にパターニング
し、ゲート電極を形成する（図１０（ｇ））。つぎに、
Ｈ2 ／Ｎ2 ／Ｈ2 Ｏの混合雰囲気中で熱処理を行うこと
により、Ｗ膜３８及び反応防止膜３９は酸化せず、多結
晶シリコン膜３６及びシリコン基板３１のみを選択的に
酸化し、酸化膜４３を形成する。これは、ゲート酸化膜
の両端を厚くすることによりゲート端の電界集中を緩和
するためである。つぎに、ゲート電極をマスクとして、
２０ＫｅＶ、１×１０14ｃｍ-2程度でＡｓのイオン注入
を行ない、ドレイン端での電界集中を緩和するためのい
わゆるＬＤＤ領域４４を形成する（図１０（ｈ））。
【００６６】つぎに、ゲート側壁を形成するために、減
圧ＣＶＤ法でＳｉＮ膜等からなる保護膜を堆積する。こ
の場合も上述のように図１２に示したような手順に従
い、まず７５０℃以下の温度（例えば７００℃）でシリ
コン窒化膜等からなる第１の薄い保護膜４５を形成し、
その後７８０℃まで昇温し、同一の反応室を用いてシリ
コン窒化膜等からなる第２の保護膜４６を１００ｎｍ程
度堆積する。このようにすることで、Ｗ膜３８の側壁表
面に形成されたＷ酸化膜４７が平滑に保たれたまま、保
護膜を均一に堆積することができる（図１１（ｉ））。
【００６７】つぎに、反応性イオンエッチングを用いて
保護膜をエッチバッグすることによりゲート側壁を形成
する。引き続き、通常の工程により、ゲート電極及びゲ
ート側壁をマスクとして、４０ＫｅＶ、３×１０15ｃｍ
-2程度でＡｓのイオン注入を行い、ソース・ドレイン４
８を形成する（図１１（ｊ））。
【００６８】つぎに、ＣＶＤ法によりＳｉＯ2 を堆積
し、コンタクト孔を形成した後、Ａｌ等で配線を形成す
ることにより、ＭＯＳトランジスタが完成する。なお、
上記各実施形態ではＮＭＯＳトランジスタについて説明
したが、不純物の導電型を変えることでＰＭＯＳトラン
ジスタも同様の方法で製造することができる。
【００６９】つぎに、本発明の第４実施形態について、
図１３（ａ）〜図１６（ｈ）を参照して説明する。ま
ず、半導体基板５１上に素子分離５２及びＭＩＳＦＥＴ
５３等の素子や配線を形成する。続いて、シリコン酸化
膜等からなる層間絶縁膜５４を堆積し、ＣＭＰ法等を用
いてこれを平坦化する。ＭＩＳＦＥＴを形成する方法は
上述の実施形態で説明した方法でもよいし、その他の方
法でもよい（図１３（ａ））。
【００７０】つぎに、層間絶縁膜５４に素子や配線など
と上層の配線とを接続するためのコンタクト孔を形成す
る（図１３（ｂ））。つぎに、上下層の配線間或いは素
子間の金属の拡散などを防止するために、ＴｉＮ（チタ
ン窒化物）等からなる厚さ３０ｎｍ程度の拡散防止層５
５をスパッタ法やＣＶＤ法等を用いて形成する（図１４
（ｃ））。
【００７１】つぎに、コンタクト孔を充填し、さらに配
線として必要な膜厚（好ましくは２５０ｎｍ程度）が層
間絶縁膜５４上に堆積されるように、ＣＶＤ法を用いて
Ｗ膜５６を堆積する（図１４（ｄ））。
【００７２】つぎに、Ｗ膜５６上に保護膜を形成する
が、第３実施形態と同様、図１２に示した方法にしたが
って行う。まず、半導体基板を減圧ＣＶＤ炉の中に５５
０℃以下の温度で導入するが、この時にＷ膜５６の表面
にはＷ酸化膜５７が形成される。このＷ酸化膜５７は第
３実施形態においても説明したように、薬品に対する保
護膜として優れている。続いて、図１２のステップ５に
示すように、第１の保護膜となるシリコン窒化膜５８を
７５０℃以下（例えば７００℃）の温度で厚さ１０ｎｍ
程度形成し、引き続き同一チャンバ内で７８０℃まで昇
温し、第２の保護膜となるシリコン窒化膜５９を厚さ１
００ｎｍ程度堆積する。このようにすることで、平坦な
形状のままＷ膜５６上に保護膜が形成できるだけでな
く、Ｗ酸化膜５７を薬品に対する保護膜の一部として使
うことができる（図１５（ｅ））。
【００７３】つぎに、Ｗ膜５６及び保護膜等をパターニ
ングし、配線６０を形成する（図１５（ｆ））。つぎ
に、配線６０の側壁部分に、図１２に示した方法と同様
の方法を用いて、Ｗ酸化膜６１並びに第１の保護膜とな
るシリコン窒化膜６２及び第２の保護膜となるシリコン
窒化膜６３を形成する（図１６（ｇ））。
【００７４】つぎに、これらの保護膜を反応性イオンエ
ッチング等の異方性エッチングを用いてエッチバックす
ることで側壁残しを行う（図１６（ｈ））。つぎに、さ
らに層間絶縁膜を堆積し、図１３以降に説明した工程と
同様の工程を繰り返すことにより、多層配線を形成する
ことができる。
【００７５】なお、多層配線を形成する場合、配線がシ
リコン窒化膜で被覆されており、かつ層間絶縁膜が主と
してシリコン酸化膜で形成されているため、図１７に示
すように、コンタクト孔と配線との間に寸法余裕を設け
ることなく、コンタクト孔を形成することができる。す
なわち、シリコン窒化膜を残してシリコン酸化膜を選択
的にエッチングできる条件でエッチングを行えば、配線
を露出させることなくコンタクト孔を形成することがで
きる。したがって、配線間隔を小さくすることができ
る。
【００７６】上記各実施形態で示した製造工程により、
シート抵抗が１Ω／ｓｑ程度の低抵抗のゲート配線等を
形成することができ、しかもその周囲に安定した保護膜
を形成することができる。
【００７７】なお、上記各実施形態では金属膜としてＷ
を用いた場合について説明したが、他の金属でも温度や
酸素分圧によって様々な酸化物の組成や結晶構造をと
る。したがって、Ｗ以外の他の金属、特に他の高融点金
属を用いた場合にも本発明を適用することは可能であ
る。例えば、Ｔａの場合、３５０℃以下の温度でＴａ6
Ｏ、５００℃以下の温度でＴａ4 Ｏ、３５０℃〜１２０
０℃の温度範囲でＴａ2 Ｏが存在することが知られてい
る。このような場合も、温度によって体積変化が生じた
り、表面状態の劣化が生じるので、問題になる温度より
も低い温度で還元を行う、或いは第１の保護膜の形成を
行うことにより、平滑な表面状態を得ることができる。
【００７８】また、上記各実施形態では保護膜に主とし
てシリコン窒化膜を用いた場合について説明したが、金
属膜に対する耐熱性や耐薬品性が得られるものであれば
他の膜を用いてもよい。その他、本発明はその趣旨を逸
脱しない範囲内において種々変形して実施可能である。
【００７９】
【発明の効果】請求項１〜６に係る発明では、金属膜の
表面に形成された酸化膜を還元した後に保護膜を形成す
るので、金属膜の表面状態を劣化させることなく保護膜
を形成することが可能となる。
【００８０】請求項７〜１１に係る発明では、金属膜の
表面には酸化膜が形成されず、シリコン膜の表面に選択
的に酸化膜が形成されるので、金属膜の表面に酸化膜が
形成されることによる金属膜の表面状態の劣化等を防止
することが可能となる。また、ゲート配線として用いた
場合には、シリコン膜の表面及び半導体基板の表面に選
択的に形成された酸化膜によってゲート配線側端部の電
界集中を緩和することができ、信頼性の高い半導体装置
を得ることができる。
【００８１】請求項１２〜２０に係る発明では、金属膜
を構成する金属が相転移を起こす温度よりも低い温度で
形成された第１の保護膜によって金属酸化膜が保護され
ているので、金属膜を構成する金属が相転移を起こす温
度よりも高い温度で第２の保護膜の形成等を行っても表
面状態の劣化等を抑えることが可能となる。また、金属
膜上に形成された金属酸化膜によって耐薬品性等を向上
させることも可能となる。
【００８２】請求項２１〜２３に係る発明では、金属膜
上に形成された金属酸化膜によって耐薬品性等を向上さ
せることが可能となるとともに、金属酸化膜上に形成さ
れた保護膜によって金属酸化膜の表面状態の劣化等を抑
えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る製造工程の一部を
示した図。
【図２】本発明の第１実施形態に係る製造工程の一部を
示した図。
【図３】本発明の第１実施形態に係る製造工程の一部に
ついて、さらにその詳細を示した図。
【図４】タングステンが一定温度以上で急激に酸化され
るときの状態を示した図。
【図５】本発明の第２実施形態に係る製造工程の一部を
示した図。
【図６】本発明の第２実施形態に係る製造工程の一部を
示した図。
【図７】本発明の第２実施形態に係る製造工程の一部に
ついて、さらにその詳細を示した図。
【図８】本発明の第３実施形態に係る製造工程の一部を
示した図。
【図９】本発明の第３実施形態に係る製造工程の一部を
示した図。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る製造工程の一部
を示した図。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る製造工程の一部
を示した図。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る製造工程の一部
について、さらにその詳細を示した図。
【図１３】本発明の第４実施形態に係る製造工程の一部
を示した図。
【図１４】本発明の第４実施形態に係る製造工程の一部
を示した図。
【図１５】本発明の第４実施形態に係る製造工程の一部
を示した図。
【図１６】本発明の第４実施形態に係る製造工程の一部
を示した図。
【図１７】本発明の第４実施形態の多層配線への適用例
を示した図。
【符号の説明】
１１、３１、５１…シリコン基板（半導体基板） １５、３５…ゲート酸化膜（ゲート絶縁膜） １６、３６…ポリシリコン膜 １８、３８、５６…タングステン膜（金属膜） １９、３９…アモルファス層（反応防止層） ２０…シリコン窒化膜（保護膜） ２１…選択的に形成された酸化膜 ２３…シリコン窒化膜（保護膜） ４０、４７、５７、６１…タングステン酸化膜（金属酸
化膜） ４１、４５、５８、６２…シリコン窒化膜（第１の保護
膜） ４２、４６、５９、６３…シリコン窒化膜（第２の保護
膜）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須黒 恭一 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体基板の主表面側に形成された金属
    膜を該金属膜が酸化されやすい雰囲気にさらす工程と、 前記金属膜を酸化されやすい雰囲気にさらす工程で前記
    金属膜の表面に形成された酸化膜を還元性雰囲気中で還
    元する工程と、 前記還元工程で還元された前記金属膜の表面に保護膜を
    形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の
    製造方法。
  2. 【請求項２】 前記金属膜はタングステン膜であること
    を特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項３】 前記金属膜はゲート配線構成用の膜の少
    なくとも一部を構成する膜であることを特徴とする請求
    項１に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項４】 前記保護膜はシリコン窒化膜であること
    を特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項５】 半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する
    工程と、 前記ゲート絶縁膜上に少なくとも金属膜を有するゲート
    配線構成用の配線膜を形成する工程と、 前記金属膜を該金属膜が酸化されやすい雰囲気にさらす
    工程と、 前記金属膜を酸化されやすい雰囲気にさらす工程で前記
    金属膜の表面に形成された酸化膜を還元性雰囲気中で還
    元する工程と、 前記還元工程で還元された前記金属膜の表面に保護膜を
    形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の
    製造方法。
  6. 【請求項６】 半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する
    工程と、 前記ゲート絶縁膜上に少なくとも金属膜を有するゲート
    配線構成用の配線膜を形成する工程と、 前記配線膜をパターニングしてゲート配線を形成する工
    程と、 前記ゲート配線を構成する前記金属膜を該金属膜が酸化
    されやすい雰囲気にさらす工程と、 前記金属膜を酸化されやすい雰囲気にさらす工程で前記
    金属膜の表面に形成された酸化膜を還元性雰囲気中で還
    元する工程と、 前記還元工程で前記金属膜の表面の酸化膜が還元された
    前記ゲート配線の周囲に保護膜を形成する工程とを有す
    ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項７】 半導体基板の主表面側に少なくともシリ
    コン膜と金属膜とを形成する工程と、 前記シリコン膜と前記金属膜とが形成された半導体基板
    をシリコンは酸化するが前記金属膜は酸化しないガス雰
    囲気中で処理することにより前記シリコン膜の表面に選
    択的に酸化膜を形成する工程とを有することを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項８】 半導体基板の主表面側に少なくともシリ
    コン膜と金属膜とを形成する工程と、 前記金属膜を該金属膜が酸化されやすい雰囲気にさらす
    工程と、 前記金属膜を酸化されやすい雰囲気にさらす工程で前記
    金属膜の表面に形成された酸化膜を還元性雰囲気中で還
    元する工程と、 前記還元工程の後に前記シリコン膜と前記金属膜とが形
    成された半導体基板をシリコンは酸化するが前記金属膜
    は酸化しないガス雰囲気中で処理することにより前記シ
    リコン膜の表面に選択的に酸化膜を形成する工程とを有
    することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  9. 【請求項９】 前記半導体基板の主表面側に少なくとも
    シリコン膜と金属膜とを形成する工程は、半導体基板上
    のゲート酸化膜上に少なくともシリコン膜とこのシリコ
    ン膜よりも上層側の金属膜とが積層されたゲート配線構
    成用の積層膜を形成する工程であり、前記シリコン膜の
    表面に選択的に酸化膜を形成する工程で前記半導体基板
    の表面にもさらに酸化膜を形成することを特徴とする請
    求項７又は８に記載の半導体装置の製造方法。
  10. 【請求項１０】 前記金属膜はタングステン膜であるこ
    とを特徴とする請求項７又は８に記載の半導体装置の製
    造方法。
  11. 【請求項１１】 半導体基板上にゲート酸化膜を形成す
    る工程と、 前記ゲート酸化膜上に少なくともシリコン膜とこのシリ
    コン膜よりも上層側の金属膜とが積層された積層膜を形
    成する工程と、 前記積層膜をパターニングしてゲート配線を形成する工
    程と、 前記ゲート配線を構成する前記金属膜を該金属膜が酸化
    されやすい雰囲気にさらす工程と、 前記金属膜を酸化されやすい雰囲気にさらす工程で前記
    ゲート配線を構成する前記金属膜の表面に形成された酸
    化膜を還元性雰囲気中で還元する工程と、 前記還元工程の後に前記積層膜が形成された半導体基板
    をシリコンは酸化するが前記金属膜は酸化しないガス雰
    囲気中で処理することにより前記シリコン膜及び前記半
    導体基板の表面に選択的に酸化膜を形成する工程とを有
    することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  12. 【請求項１２】 半導体基板の主表面側に形成された金
    属膜を該金属膜が酸化されやすい雰囲気にさらす工程
    と、 前記金属膜を酸化されやすい雰囲気にさらす工程で前記
    金属膜の表面に形成された酸化膜の表面に前記金属膜を
    構成する金属が相転移を起こす温度よりも低い温度で第
    １の保護膜を形成する工程と、 前記第１の保護膜が形成された半導体基板を前記金属膜
    を構成する金属が相転移を起こす温度よりも高い温度下
    にさらす工程とを有することを特徴とする半導体装置の
    製造方法。
  13. 【請求項１３】 半導体基板の主表面側に形成された金
    属膜を該金属膜が酸化されやすい雰囲気にさらす工程
    と、 前記金属膜を酸化されやすい雰囲気にさらす工程で前記
    金属膜の表面に形成された酸化膜の表面に前記金属膜を
    構成する金属が相転移を起こす温度よりも低い温度で第
    １の保護膜を形成する工程と、 前記第１の保護膜の表面に前記金属膜を構成する金属が
    相転移を起こす温度よりも高い温度で第２の保護膜を形
    成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
  14. 【請求項１４】 前記金属膜はタングステン膜であるこ
    とを特徴とする請求項１２又は１３に記載の半導体装置
    の製造方法。
  15. 【請求項１５】 前記金属膜はゲート配線構成用又はゲ
    ート配線以外の配線構成用の膜の少なくとも一部を構成
    する膜であることを特徴とする請求項１２又は１３に記
    載の半導体装置の製造方法。
  16. 【請求項１６】 前記第１の保護膜はシリコン窒化膜で
    あることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の半導
    体装置の製造方法。
  17. 【請求項１７】 半導体基板上にゲート絶縁膜を形成す
    る工程と、 前記ゲート絶縁膜上に少なくとも金属膜を有するゲート
    配線構成用の配線膜を形成する工程と、 前記金属膜を該金属膜が酸化されやすい雰囲気にさらす
    工程と、 前記金属膜を酸化されやすい雰囲気にさらす工程で前記
    金属膜の表面に形成された酸化膜の表面に前記金属膜を
    構成する金属が相転移を起こす温度よりも低い温度で第
    １の保護膜を形成する工程と、 前記第１の保護膜の表面に前記金属膜を構成する金属が
    相転移を起こす温度よりも高い温度で第２の保護膜を形
    成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
  18. 【請求項１８】 半導体基板上にゲート絶縁膜を形成す
    る工程と、 前記ゲート絶縁膜上に少なくとも金属膜を有するゲート
    配線構成用の配線膜を形成する工程と、 前記配線膜をパターニングしてゲート配線を形成する工
    程と、 前記ゲート配線を構成する前記金属膜を該金属膜が酸化
    されやすい雰囲気にさらす工程と、 前記金属膜を酸化されやすい雰囲気にさらす工程で前記
    金属膜の表面に形成された酸化膜を有するゲート配線の
    周囲に前記金属膜を構成する金属が相転移を起こす温度
    よりも低い温度で第１の保護膜を形成する工程と、 前記第１の保護膜の表面に前記金属膜を構成する金属が
    相転移を起こす温度よりも高い温度で第２の保護膜を形
    成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
  19. 【請求項１９】 半導体基板の主面側に少なくとも金属
    膜を有するゲート配線以外の配線構成用の配線膜を形成
    する工程と、 前記金属膜を該金属膜が酸化されやすい雰囲気にさらす
    工程と、 前記金属膜を酸化されやすい雰囲気にさらす工程で前記
    金属膜の表面に形成された酸化膜の表面に前記金属膜を
    構成する金属が相転移を起こす温度よりも低い温度で第
    １の保護膜を形成する工程と、 前記第１の保護膜の表面に前記金属膜を構成する金属が
    相転移を起こす温度よりも高い温度で第２の保護膜を形
    成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
  20. 【請求項２０】 半導体基板の主面側に少なくとも金属
    膜を有するゲート配線以外の配線構成用の配線膜を形成
    する工程と、 前記配線膜をパターニングしてゲート配線以外の配線を
    形成する工程と、 前記ゲート配線以外の配線を構成する前記金属膜を該金
    属膜が酸化されやすい雰囲気にさらす工程と、 前記金属膜を酸化されやすい雰囲気にさらす工程で前記
    金属膜の表面に形成された酸化膜を有するゲート配線以
    外の配線の周囲に前記金属膜を構成する金属が相転移を
    起こす温度よりも低い温度で第１の保護膜を形成する工
    程と、前記第１の保護膜の表面に前記金属膜を構成する
    金属が相転移を起こす温度よりも高い温度で第２の保護
    膜を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装
    置の製造方法。
  21. 【請求項２１】 半導体基板の主表面側に形成された金
    属膜と、この金属膜の表面に形成され該金属膜を構成す
    る金属の酸化物からなる酸化膜と、この酸化膜の表面に
    形成された保護膜とを有することを特徴とする半導体装
    置。
  22. 【請求項２２】 前記金属膜はタングステン膜であるこ
    とを特徴とする請求項２１に記載の半導体装置。
  23. 【請求項２３】 前記保護膜はシリコン窒化膜であるこ
    とを特徴とする請求項２１に記載の半導体装置。
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