JPH1154510A

JPH1154510A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH1154510A
Application number: JP20909497A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Nakajima; 一明中嶋; Yasushi Akasaka; 泰志赤坂; Kiyotaka Miyano; 清孝宮野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-08-04
Filing date: 1997-08-04
Publication date: 1999-02-26
Anticipated expiration: 2017-08-04
Also published as: JP3660474B2

Abstract

(57)【要約】【課題】６００℃以上に加熱しても、電極の形状変化が
起こらず信頼性の高い半導体装置を提供する。【解決手段】先ず、単結晶シリコンからなる基板１１上
に薄い酸化膜１２（膜厚５ｎｍ）を形成する。次いで窒
化タングステン膜１３を全面に堆積し、さらにタングス
テン膜１４（膜厚１００ｎｍ）を全面に堆積する。次い
で、タングステン膜の堆積後、反応容器から大気中に取
り出すと、タングステン膜１４と大気中の酸素とが反応
し、タングステン膜１４上にタングステン酸化物層１５
が形成される。次いで、例えば２０％に希釈した硫化水
素酸水溶液に浸すことにより、選択的に酸化物層１５を
除去する。そして、タングステン膜１４上にＣＶＤ法に
よりシリコン窒化膜１６を７００〜８００℃の基板温度
で堆積する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高融点金属を用い
た配線或いは電極を有する半導体装置の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化及び高
速化に対する要求が高まりつつある。これらの要求を実
現するために、素子間および素子寸法の縮小化、微細化
が進められる一方、内部配線材料の低抵抗化などが検討
されている。

【０００３】とりわけＲＣ遅延が顕著に現れるワード線
では、低抵抗化が大きな課題となっている。そこで、最
近ではワード線の低抵抗化を図るため、多結晶シリコン
膜と金属シリサイド膜との２層構造からなるポリサイド
ゲートが広く採用されている。高融点金属シリサイド膜
は、多結晶シリコン膜に比べ抵抗が約１桁低いので、低
抵抗配線の材料として有望である。なお、高融点金属シ
リサイド膜としては、タングステンンリサイド（ＷＳ
ｉ）が最も広く使われている。

【０００４】しかしながら、０．２５μｍ以下の微細な
配線に対応するためには、さらに配線の低抵抗化を図っ
て遅延時間を短縮することが求められている。ポリサイ
ド構造を用いてシート抵抗１Ω／□以下の抵抗を有する
ゲート電極を実現するためには、シリサイド層の膜厚を
厚くしなけれはならない。ゲート電極を厚くすると、加
工や電極上の層間絶縁膜の形成が困難になるため、電極
のアスペクト比を大きくすることなく、低いシート抵抗
を達成することが要求されている。

【０００５】そのためには、金属シリサイドよりも比抵
抗値の低い高融点金属を直接ゲート酸化膜上に形成する
メタルゲート電極の開発が必須である。しかし、高融点
金属膜は非常に酸化されやすく、４５０℃程度の温度で
酸化物となる。そのため、例えば層間絶縁膜の成膜に際
し酸化性雰囲気を用いるシリコン酸化膜を高融点金属膜
上に成膜すると、高融点金属膜表面或いは全てが酸化さ
れ、絶縁体となる。また、高融点金属の酸化は体積膨張
を伴い、高融点金属表面の凹凸が激しくなる。シリコン
酸化膜の表面は、金属膜表面の凹凸を反映し、モフォロ
ジ荒れという形で顕在化する。従って、高融点金属膜上
の層間絶縁膜は、非酸化性雰囲気で成膜が可能なシリコ
ン窒化膜が良く用いられる。

【０００６】しかしながら、層間絶縁膜の成膜以前に高
融点金属膜表面に酸化物が存在する場合、非酸化性雰囲
気でシリコン窒化膜の成膜を行っても、表面荒れが生じ
ることがある。具体的には、タングステン膜上に酸化物
層が存在すると、シリコン窒化膜形成後に表面荒れが起
きる。

【０００７】タングステンの酸化物は、６００〜７００
℃付近で相転移が起こり針状結晶となる。シリコン窒化
膜は７００〜８００℃程度の基板温度で成膜されるた
め、成膜前の加熱段階でタングステン表面に針結晶が形
成され、その上に成膜を行うことによりシリコン窒化膜
の表面荒れが起きる。このような表面荒れは救μｍ単位
の大ささで起こるため、０．１μｍ世代のデバイスでは
無視できない問題であり、高融点金属膜を用いた配線あ
るいは電極の実現にあたり致命的な課題と言える。

【０００８】また、この問題は成膜時に限らず、６００
℃以上に加熱すると相転移が起こるため、成膜以外の窒
素雰囲気中のアニール処理に際しても数μｍ単位の針状
の酸化物が発生してしまう。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、高融
点金属の表面に酸化物がある状態で加熱すると、該酸化
物が相転移を起こし、配線或いは電極の形状が変化する
という問題があった。本発明の目的は、高融点金属から
なる配線或いは電極の形状変化を防ぎ、信頼性の高い半
導体装置を形成し得る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】

［構成］本発明は、上記目的を達成するために以下のよ
うに構成されている。（１）本発明（請求項１）は、高融点金属膜を６００
℃以上に加熱処理する工程を含む半導体装置の製造方法
において、前記高融点金属膜表面に形成された酸化物層
を除去した後、前記加熱処理を非酸化性雰囲気で行うこ
とを特徴とする。（２）本発明（請求項２）の半導体装置の製造方法
は、半導体基板上に高融点金属膜の表面に形成された酸
化物層を除去する除去工程と、前記半導体基板を６００
℃以上に加熱し、前記高融点金属膜上に成膜を行う工程
とを含むことを特徴とする。

【００１１】本発明の好ましい実施態様を以下に示す。
ポリシリコン，ＴｉＮ，Ａｌ，或いはＷのような導電性
被膜、又はシリコン窒化膜のような絶縁性被膜が成膜さ
れる。

【００１２】前記酸化物を除去する工程として、該酸化
物層の水和物を形成する溶液に浸す。前記溶液が、硫化
水素酸，フッ化水素酸，塩化水素酸，アンモニア或いは
コリンを含む溶液である。

【００１３】前記酸化物を除去する工程は、該酸化物層
と反応して水和物を形成する研磨液を用いた化学的機械
研磨法による。前記研磨液が、希硫酸，希フッ酸或いは
希硝酸を含む溶液である。

【００１４】また、前記酸化物層の除去を行った後、前
記高融点金属膜上に非酸化性雰囲気をソースガスとして
用いた化学気相成長法によって成膜を行う。またさらに
は、イオン注入を行って拡散層を形成し、前記酸化物層
を除去した後、非酸化性雰囲気中で拡散層の活性化のた
めのアニールを行う。

【００１５】［作用］本発明は、上記構成によって以下
の作用・効果を有する。高融点金属の酸化物は、６００
〜７００℃で相転移を起こし、針状結晶となる。そこ
で、６００℃以上に過熱する前に針状結晶を形成する酸
化物を除去することによって、加熱してもシリコン窒化
膜の表面荒れが起こることがない。

【００１６】また、ウエットエッチング法を用いて高融
点金属の酸化物を除去する際、該酸化物は直接溶液に溶
けるのではないことが発明者の研究に判明した。高融点
金属の酸化物は、溶液と反応し水和物が生成され、この
水和物が溶けて除去される。従って、酸化物の除去に
は、該酸化物と反応し水和物を生成する溶液を用い、且
つ該溶液の水溶液を用いることが好ましい。

【００１７】また、化学的機械研磨法による前記酸化物
の除去においても、該酸化物と反応し水和物を形成する
研磨液を用いることによって、効率よく該酸化物を除去
することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に図面
を参照して説明する。［第１実施形態］本実施形態では、２０％に希釈した硫
化水素酸水溶液と硫化水素酸（９９％）とのタングステ
ン酸化物の除去効果を比較結果について述べる。

【００１９】タングステン膜を９０秒間程度酸素プラズ
マにさらすことによって、その表面に約１０ｎｍのタン
グステン酸化物を形成した試料を、それぞれの溶液に浸
してエッチングを行った。

【００２０】図１に二つの溶液のエッチング効果を示
す。図から分かるように、タングステン表面の酸化物
は、処理時間とともにエッチングされその膜厚が減少し
ていくが、２０％に希釈した硫酸の方がそのエッチング
効果が大きいことが分かる。

【００２１】この実験結果から、硫酸自体が酸化物除去
に関わっているのではないということが導き出される。
つまり、酸化物の除去は、硫酸を仲介して水溶性のタン
グステン酸水和物（ＷＯ₃ ・Ｈ₂ Ｏ）が形成され、タン
グステン酸水和物が水に溶けることによって行われてい
ると考えられる。

【００２２】なお、このような除去作用は、希択した硫
化水素酸水溶液に限らず、フッ化水素酸や塩化水素酸に
も起こっていることが確認された。また、酸系の薬品に
限らずアルカリ系の薬品でも同様な除去作用が起こって
おり、アンモニアやコリン（ＴＭＡＨ）等でも希釈する
ことで、酸化物の除去効果が高くなることが確認され
た。なお、好ましい硫酸の希釈率は、１０〜８０％の
範囲である。

【００２３】また、タングステン以外の高融点金属でも
同様に、溶液を希釈することでよりエッチング効果が高
まることが確認された。［第２実施形態］次いで、高融点金属膜上の酸化物を除
去した後にシリコン窒化物を成膜し、該シリコン窒化膜
の表面荒れを観察した。

【００２４】図２は本発明の第２実施形態に係わる配線
の製造工程を示す工程断面図である。先ず、図２（ａ）
に示すように、単結晶シリコン基板１１上に薄い酸化膜
１２（膜厚５ｎｍ）を形成する。次いで、タングステン
・ターゲット及びＡｒとＮ₂との混合ガスをスパッタリ
ングガスとして用いた反応性スパッタリング法によって
窒化タングステン膜１３（膜厚５ｎｍ）を全面に堆積
し、さらにスパッタリング法によってタングステン膜１
４（膜厚１００ｎｍ）を全面に堆積する。

【００２５】タングステン膜１４の堆積後、反応容器か
ら大気中に取り出すと、タングステン膜１４と大気中の
酸素とが反応し、図２（ｂ）に示すように、タングステ
ン膜１４上にタングステン酸化物層１５が形成される。

【００２６】次いで、図２（ｃ）に示すように、例えば
２０％に希釈した硫化水素酸水溶液に浸すことにより、
選択的に酸化物層１５を除去する。そして、図２（ｄ）
に示すように、水素のような非酸化性雰囲気中で、シリ
コン基板１１を７００〜８００℃の温度に加熱し、シラ
ンとアンモニアガスを流し、タングステン膜１４上にＣ
ＶＤ法によりシリコン窒化膜１６を堆積する。

【００２７】シリコン窒化膜１６の表面を観察した結
果、表面荒れが起きておらず、均一に成膜されているこ
とが確認された。［第３実施形態］次に、本先明をＭＯＳ型トランジスタ
のゲート電極の形成に適用した例について説明する。

【００２８】図３〜５は本発明の第２実施形態に関わる
トランジスタの製造工程を示す工程断面図である。先
ず、第２実施形態と同様に、Ｐ型の単結晶シリコンから
なる基板１１上に薄い酸化膜１１（膜厚５ｎｍ），窒化
タングステン膜１３（膜厚５ｎｍ）及びタングステン膜
１４（膜厚１００ｎｍ）を全面に順次堆積する。そし
て、反応容器から取り出し大気中にさらすと、図３
（ａ）に示すように、表面のタングステン膜１４と大気
中の酸素と反応し、タングステン膜１４上にタングステ
ン酸化物層１５が形成される。

【００２９】次いで、１０％に希釈した硫化水素酸水溶
液に浸すことにより、酸化物層１５を除去した後、図３
（ｂ）に示すように、水素のような非酸化性雰囲気中で
シリコン基板１１を７００〜８００℃の温度に加熱し、
シランとアンモニアガスを流し、タングステン膜１４上
にＣＶＤ法を用いてシリコン窒化膜１６（膜厚２００ｎ
ｍ）を７００〜８００℃の基板温度で堆積する。シリコ
ン窒化膜１６の成膜に先立ち、酸化物層を選択的に除去
することによってシリコン窒化膜１６は表面荒れを起こ
すことなく均一に成膜される。

【００３０】次いで、シリコン窒化膜１６上にスピンコ
ート法により約１μｍの膜厚でフォトレジストを塗布
し、露光・現像処理して例えば０．１５μｍ幅のレジス
トパターンを形成する。次いで、レジストパターンをマ
スクとし、シリコン窒化膜１６をエッチングした後、レ
ジストパターンを酸素プラズマアッシングを用いて除去
する。そして、シリコン窒化膜をマスクとして、タング
ステン膜１４及び窒化タングステン膜１３をエッチング
し、図３（ｃ）に示すように、配線を形成する。

【００３１】次いで、所定領域をレジストマスクで被覆
した後、例えば加速エネルギー３０ｋｅＶ、ドーズ量５
×１０¹⁴ｃｍ^-2程度でＡｓをイオン注入し、Ｎ^- 型拡散
層１７を形成する。そして、レジストパターンを酸素プ
ラズマアッシングを用いて除去する。

【００３２】この酸素プラズマアッシングによって、タ
ングステンが酸化されるため、図４（ｄ）に示すよう
に、タングステン膜の側面にタングステン酸化物層１８
が形成される。

【００３３】タングステン酸化物層１８が形成された状
態でＮ^- 型拡散層１７を活性化させるためアニールを行
うと、相転移を起こし針状結晶が形成される。そこで、
図４（ｅ）に示すように、タングステン膜表面の酸化物
層１５の除去と同様に、希硫酸に浸しタングステン膜１
４側面のタングステン酸化物層１８を選択的に除去す
る。そして、窒素や水素のような非酸化性雰囲気中で９
５０℃３０秒の短時間加熱処理（ＲＴＰ）を施し、Ｎ^-
型拡散層１７を活性化させる。

【００３４】次いで、水素のような非酸化性雰囲気中で
シリコン基板１１を７００〜８００℃に加熱し、シラン
とアンモニアガスを流し、シリコン窒化膜１６を含むシ
リコン基板１１の表面にシリコン窒化膜２０を堆積した
後（図４（ｆ））、シリコン窒化膜２０をエッチングす
ることによって、タングステン膜１４および窒化タング
ステン膜１３からなるゲート電極がシリコン窒化膜１
６，２０で囲まれた構造を形成する（図５（ｇ））。

【００３５】次いで、図５（ｈ）に示すように、加速電
圧６０ＫｅＶ，ドーズ量７×１０¹⁶ｃｍ^-2程度でＡｓの
イオン注入を行い、Ｎ⁺ 型拡散層２１を形成する。そし
て最後に、アニールしてＮ⁺ 型領域２１を活性化させる
ことによって、ＬＤＤ構造のトランジスタが形成され
る。

【００３６】次いで、水素のような非酸化性雰囲気中で
シリコン基板１１を７００〜８００℃に加熱し、シラン
とアンモニアガスを流し、全面にシリコン窒化膜２２を
堆積する。そして、タングステン膜１４上に開口部を有
するレジストパターンを形成し、シリコン窒化膜２２を
ＲＩＥ法を用いてエッチングすることによって、タング
ステン膜１４に接続するコンタクトホール２３を形成す
る。そして、レジストパターンをプラズマアッシングに
よって除去する。このプラズマアッシングの際、タング
ステン膜１４が酸化され、タングステン膜１４上にタン
グステン酸化物層２４が形成される（図５（ｉ））。

【００３７】次いで、希釈硫酸に浸すことによって、タ
ングステン酸化物層２４を除去する。そして、水素のよ
うな非酸化性雰囲気中でシリコン基板１１を７００〜８
００℃に加熱し、シランガスを流し、ポリシリコン膜２
５をＣＶＤ法によって全面に堆積した後、ＣＭＰ法を用
いてシリコン窒化膜２２上のポリシリコン膜２５を除去
し、コンタクトホール２３中にポリシリコン膜２５を埋
め込み形成する( 図５（ｊ）) 。

【００３８】以上説明したように、ゲート電極表面，側
面の酸化物層を除去した後、成膜，アニールを行うこと
によって、針状の酸化物が形成されず、ゲート電極の形
状変化が起こらない。

【００３９】なお、本実施形態では、Ｎ^- 型拡散層１７
を形成した直後にＲＴＰを行って電気的に活性化させて
いるが、イオン注入後すぐに活性化を行わず、Ｎ⁺ 型拡
散層形成後に両方の拡散層を活性化させても良い。但
し、Ｎ^- 型拡散層１７形成後、ゲート電極側壁のシリコ
ン窒化膜を成膜する際に基板が６００℃以上に加熱され
るので、この場合もタングステン膜１４側面の酸化物層
１８を予め除去する必要がある。

【００４０】［第４実施形態］次いで、本発明を相補型
ＭＯＳＦＥＴ（ＣＭＯＳＦＥＴ）の形成に適用した例に
ついて説明する。

【００４１】図６〜１０は、本発明の第４実施形態に係
るＣＭＯＳＦＥＴの製造方法を示す工程断面図である。
先ず、シリコン基板３０表面の所定領域に、フォトリソ
グラフィ技術を用いてレジストパターンを形成する。そ
して、レジストパターンをマスクとしてシリコン基板３
０にＢ，Ｇａ或いはＩｎをイオン注入し、Ｐウェル領域
３１を形成する。そして、所定領域のシリコン基板３０
の表面にレジストパターンを形成し、該レジストパター
ンをマスクとしてシリコン基板３０にＡｓ，Ｐ或いはＳ
ｂをイオン注入し、Ｎウェル領域３２を形成する。その
後、アニールを行い、図６（ａ）に示すように、基板３
０表面に深さ１μｍ程度のＰウェル領域３１とＮウェル
領域３２を活性化させる。

【００４２】次いで、図６（ｂ）に示すように、シリコ
ン基板３０のＰウェル領域３１とＮウェル領域３２の境
界部に膜厚６００ｎｍ程度の酸化膜３３を形成し、素子
分離領域を形成する。

【００４３】次いで、１０ｎｍ程度の膜厚の保護酸化膜
を、Ｐウェル領域３１及びＮウェル領域３２の表面に形
成する。そして、トランジスタのしきい値に合わせるた
めのイオン注入を行う。次いで、保護酸化膜を剥離し、
図６（ｃ）に示すように、Ｐウェル領域３１及びＮウェ
ル領域３２の表面に数１０ｎｍ程度の膜厚のゲート酸化
膜３４を形成する。

【００４４】次いで、図７（ｄ）に示すように、全面に
多結晶シリコン膜３５を形成する。そして、フォトリソ
グラフィ法を用いてＮウェル領域３２上にレジストパタ
ーンを形成し、このレジストパターンをマスクとしてＰ
ウェル領域３１の多結晶シリコン膜３５にＢ，Ｇａ又は
Ｉｎを注入する。同様にＰウェル領域３１上にレジスト
パターンを形成し、Ｎウェル領域３２の多結晶シリコン
３５にＡｓ，ＰまたはＳｂをイオン注入する。

【００４５】次いで、図７（ｅ）に示すように、ＷＳｉ
_x ターゲット及びＡｒ＋Ｎ₂ 雰囲気を用いた反応性スパ
ッタリングを行うことにより、多結晶シリコン膜３５上
に膜厚１ｎｍ程度のＷＳｉ_x Ｎ_y 膜３６を堆積する。Ｗ
Ｓｉ_x Ｎ_y 膜３６は、Ｐウェル及びＮウェル領域３１，
３２にドープされている不純物が後に形成するＷ膜中に
拡散することを抑制する効果がある。なお、ＷＳｉ_x Ｎ
_y 膜３６は上記のスパッタリングによる成膜以外に、Ｃ
ＶＤ法等を用いて形成する事も可能である。

【００４６】次いで、ＷＳｉ_x Ｎ_y 膜３６上に、Ｗター
ゲット及びＡｒ雰囲気を用いたスパッタリング法、若し
くはＣＶＤ法等により膜厚１００ｎｍ程度のＷ膜３７を
形成する。タングステン膜３７成膜後、成膜装置から取
り出し大気にさらすことによって、図７（ｆ）に示すよ
うに、タングステン膜３７が大気中の酸素と反応し、１
ｎｍ程度のタングステン酸化物層３８が形成される。

【００４７】次いで、図８（ｇ）に示すように、化学的
機械研磨法を用いて、タングステン酸化物層３８を選択
的に除去する。ここで、化学的機械研磨で用いる研磨液
（スラリー）には、タングステン酸化物と反応してタン
グステン酸水和物（ＷＯ₃ ・Ｈ₂ Ｏ）を生成する薬液を
含む研磨液を用いる。こめような薬液には例えば硫酸、
フッ酸等がある。又タングステン酸化物層の除去は、Ｃ
ＭＰ法以外にも、ＣＤＥ（Chemical Dry Etching）やＲ
ＩＥ（Reactive Ion Etching）のようなエッチングを用
いることも可能である。また、１，２，第３実施形態と
同様に希硫酸を用いて除去するようなウエットエッチン
グを用いることも可能である。

【００４８】酸化物層３８の除去後２４時間以上放置す
ると、タングステン膜３７上に再び十分な量の自然酸化
膜が形成される。そのため酸化物層３８除去後数時間以
内に、図８（ｈ）に示すように、水素のような非酸化性
雰囲気中でシリコン基板３０を約８００℃程度に加熱
し、シランとアンモニアガスを流して、タングステン膜
３７上にＣＶＤ法により膜厚２５０ｎｍ程度のシリコン
窒化膜３９を堆積する。シリコン窒化膜３９の成膜温度
はおよそ８００℃程度であるが、タングステン膜３７上
のタングステン酸化物層が除去されているため針状結晶
が成長することはない。

【００４９】次いで、図８（ｉ）に示すように、フォト
リソグラフィ技術を用いて所望のゲート電極或いはゲー
ト配線の形状にレジストパターン４０を形成する。次い
で、レジストパターンパターン４０をマスクとしてシリ
コン窒化膜３９をＲＩＥ法を用いてパターニングする。
次にレジストパターン４０をアッシャーを用いて除去
し、シリコン窒化膜３９をマスクとしてタングステン膜
３７，ＷＳｉ_x Ｎ_y 膜３６及び多結晶シリコン膜３５を
ＲＩＥ法を用いてエッチングし、図９（ｊ）に示すよう
なゲート電極あるいは配線を形成する。ここで、タング
ステン膜３７の側面には自然酸化膜４１が存在する。

【００５０】次いで、図９（ｋ）に示すように、希硫酸
に浸すことによって自然酸化膜４１を選択的に除去す
る。自然酸化膜の除去後直ちに、Ｎ₂ ，Ｈ₂ ，Ｈ₂ Ｏ
で、Ｈ₂とＨ₂ Ｏとの分圧比を制御した雰囲気で８００
℃６０分程度のアニールを行うことで多結晶シリコン膜
３５を選択的に酸化して、酸化シリコン４２を形成す
る。この選択酸化工程は、タングステン膜３７を酸化せ
ず多結晶シリコン膜３５のみ酸化することによって、ゲ
ート端での電界集中やダメージを緩和して信頼性を向上
させるためのものである。

【００５１】次いで、フォトリソグラフイ技術を用いて
Ｐウェル領域３１上にレジストパターンを形成し、レジ
ストパターンをマスクとしてＮウェル領域３２に加速電
圧２０ＫｅＶ，ドーズ量５×１０^-2ｃｍ^-2程度でＡｓを
イオン注入し、図９（ｌ）に示すように、Ｐ^- 型拡散層
４３を形成する。Ｐウェル領域３１のレジストパターン
を酸素アッシャーを用いて除去した後、同様にＮウェル
領域３２にレジストパターンを形成し、レジストパター
ンをマスクとしてＰウェル領域３１に加速電圧２０Ｋｅ
Ｖ，ドーズ量５×１０¹⁴ｃｍ^-2程度でＢＦ₂ のイオン注
入を行い、Ｎ^-型領域４４を形成する。そして、Ｎウェ
ル領域３２上のレジストパターンを酸素アッシャーを用
いて除去する。酸素アッシャーによるレジストの除去の
際、タングステン膜の側面にタングステン酸化物層が形
成されるので、希硫酸に浸すことによって、タングステ
ン酸化物層を選択的に除去する。

【００５２】次いで、水素のような非酸化性雰囲気中で
シリコン基板を８００℃に加熱し、シランとアンモニア
ガスを流して、膜厚６ｎｍ程度のシリコン窒化膜をシリ
コン基板の全面にＣＶＤ法により堆積した後、ＲＩＥ法
を用いてエッチングを行うことで、図１０（ｍ）に示す
ようにゲート側壁にシリコン窒化膜４５が形成された構
造を得る。次いで、図１０（ｎ）に示すように、フォト
リソグラフィ技術を用いてＰウェル領域３１上にレジス
トパターンを形成し、レジストパターンをマスクとし
て、Ｎウェル領域３２に加速電圧６０ＫｅＶ，ドーズ量
７×１０¹⁶ｃｍ^-2程度でＡｓのイオン注入を行い、Ｐ⁺
型領域４６を形成する。同様にＮウェル領域３２にレジ
ストパターンを形成し、レジストパターンをマスクとし
てＰウェル領域３１にＢＦ₂ ６０ＫｅＶ，６×１０¹⁵ｃ
ｍ^-2程度のイオン注入を行い、Ｎ⁺型領域４７を形成す
る。そして、最後に、アニールすることによって、Ｐ^-
型領域４３，Ｎ^- 型領域４４，Ｐ⁺ 型領域４６及びＮ⁺
型領域４７を活性化させる。

【００５３】その後、通常の方法により層間絶縁膜及び
配線を形成し、ＣＭＯＳＦＥＴが形成される。以上説明
したように、高温熱処理中に針状生成物が発生すること
がなく、ゲート電極が加工当初の形態を保つので、高信
頼性の低抵抗ゲート電極を有するＣＭＯＳＦＥＴを得る
ことができる。

【００５４】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。例えば、高融点金属は、タングステン
以外にも、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、白金
（Ｐｔ）もしくはそれら金属の合金を用いることができ
る。また酸化物以下にも、それらの金属の炭化物或いは
ホウ化物に対しても除去することができる。

【００５５】また、ゲート電極以外の金属配線層に対し
ても用いることかできる。また、高融点金属膜上の成膜
としてＣＶＤ法によるシリコン窒化膜を例に挙げたが、
シリコン膜，窒化チタン膜或いはタングステン膜を成膜
しても良い。その他、本発明は、その要旨を逸脱しない
範囲で、種々変形して実施することが可能である。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
融点金属膜の表面に形成されている酸化膜を予め除去し
た後に、加熱することによって表面モフォロジの悪化等
が起こらず、信頼性の高い半導体装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係わるエッチングの効果を説明
する特性図。

【図２】第２実施形態に係わる製造工程を示す工程断面
図。

【図３】第３実施形態に関わるＭＯＳトランジスタの製
造工程を示す工程断面図。

【図４】第３実施形態に関わるＭＯＳトランジスタの製
造工程を示す工程断面図。

【図５】第３実施形態に関わるＭＯＳトランジスタの製
造工程を示す工程断面図。

【図６】第４実施形態に関わるＣＭＯＳＦＥＴの製造工
程を示す工程断面図。

【図７】第４実施形態に関わるＣＭＯＳＦＥＴの製造工
程を示す工程断面図。

【図８】第４実施形態に関わるＣＭＯＳＦＥＴの製造工
程を示す工程断面図。

【図９】第４実施形態に関わるＣＭＯＳＦＥＴの製造工
程を示す工程断面図。

【図１０】第４実施形態に関わるＣＭＯＳＦＥＴの製造
工程を示す工程断面図。

【符号の説明】

１１…単結晶シリコン基板１２…酸化膜１３…窒化タングステン膜１４…タングステン膜（高融点金属膜）１５…タングステン酸化物層１６…シリコン窒化膜１７…Ｎ^- 型拡散層１８…タングステン酸化物層２０…シリコン窒化膜２１…Ｎ⁺ 型拡散層２２…シリコン窒化膜２３…コンタクトホール２４…タングステン酸化物層２５…ポリシリコン膜３０…シリコン基板３１…Ｐウェル領域３２…Ｎウェル領域３３…酸化膜３４…ゲート酸化膜３５…多結晶シリコン膜３６…ＷＳｉ_x Ｎ_y 膜３７…タングステン膜３８…タングステン酸化物層３９…シリコン窒化膜４０…レジストパターン４１…タングステン酸化物層４２…酸化シリコン４３…Ｐ^- 型領域４４…Ｎ^- 型領域４５…シリコン窒化膜４６…Ｐ⁺ 型領域４７…Ｎ⁺ 型領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高融点金属膜を６００℃以上に加熱処理す
る工程を含む半導体装置の製造方法において、前記高融点金属膜表面に形成された酸化物層を除去した
後、前記加熱処理を非酸化性雰囲気で行うことを特徴と
する半導体装置の製造方法。
【請求項２】半導体基板上の高融点金属膜の表面に形成
された酸化物層を除去する除去工程と、前記半導体基板を６００℃以上に加熱し、前記高融点金
属膜上に成膜を行う工程とを含むことを特徴とする半導
体装置の製造方法。
【請求項３】前記成膜において、導電性被膜、又は絶縁
性被膜が形成されることを特徴とする請求項２に記載の
半導体装置の製造方法。
【請求項４】前記酸化物を除去する工程として、該酸化
物層の水和物を形成する溶液に浸すことを特徴とする請
求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】前記溶液が、硫化水素酸，フッ化水素酸，
塩化水素酸，アンモニア或いはコリンを含む溶液である
ことを特徴とする請求項４記載の半導体装置の製造方
法。
【請求項６】前記酸化物を除去する工程は、該酸化物層
と反応して水和物を形成する研磨液を用いた化学的機械
研磨法によることを特徴とする請求項１又は２に記載の
半導体装置の製造方法。
【請求項７】前記研磨液が、希硫酸，希フッ酸或いは希
硝酸を含む溶液であることを特徴とする請求項６記載の
半導体装置の製造方法。