JPS58191473A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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Publication number
JPS58191473A
JPS58191473A JP7489382A JP7489382A JPS58191473A JP S58191473 A JPS58191473 A JP S58191473A JP 7489382 A JP7489382 A JP 7489382A JP 7489382 A JP7489382 A JP 7489382A JP S58191473 A JPS58191473 A JP S58191473A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
temperature
threshold voltage
test
oxide film
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Pending
Application number
JP7489382A
Other languages
English (en)
Inventor
Tadatoshi Nozaki
野崎 忠敏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
Priority to JP7489382A priority Critical patent/JPS58191473A/ja
Publication of JPS58191473A publication Critical patent/JPS58191473A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はモリブデン薄膜をゲート電極配線とするMOS
)ランジスタ(以下M・ゲートMO8トランジスタと呼
ぶ)を含む半導体装置の製造方法に関するものである。
Moグー)MOS)う/ジスタは、いくつかの長所、す
なわちセルファライン技術が使えること抵抗値が小さく
低抵抗配線の形成が可能なこと、Mo膜は粒嫌が小さく
機縁加工に適していること等々の利点な有することから
、現在各所で試作実事の長所は数多いが、短所としてト
ランジスタの信頼性に関する間−が挙げられる。
第1図はシリコンなゲート電他配−としたトランジスタ
(以下siミグ−MOS)?ンジスタと呼ぶ)とV・グ
ー)MOS)jンジスメを用い、閾値電圧の変動を調べ
る友めによく用いられる加速試験であるところのバイア
ス温度試験(以下BT試験と呼ぶ)によるII値電圧の
変動のストレス印加時間依存性を調べた結果を示したも
のである。
NoゲートMO8)ツンジスタの方が81ゲー)MOS
)9ンジスタの場合に比べ、閾値電圧の変動がかなり早
いストレス印加時間から生じ始めている。閾値電圧が変
動すると、MOS)?ンジスタを含む集積回路の正常な
動作が不可能となることから、Moグー)MOS)ツノ
ジスタな含む集積回路の実用化のためには、以上述べた
閾値電圧の変動の低減化が非常に重要な課題である。
!故Stゲー)MOIS)ランジスタに比較してMoゲ
ー)MOS)ランジスタでは−bBT試験(高温に保持
しかつゲート電極側が81基板に対して正電位となる様
に電圧を印加した加速試験)においてIMI(を電圧の
変動が大であるのかその原因は明らかではなく、楓在十
BT試験によるm5ip電圧の変動の低減化が可能なM
eゲー)MOS)ランジスタの製造方法が模索されでい
る。
以下まず従来法を用いて製造された犀さ1000゜5o
oo、 5oooXf)sa tsゲート電極を有する
MOS)ランジスタの十BT試験結果にりいて述べる。
まず、これ等MO8)ランジスタの製造方法の概略を示
せば以下の橡である。P臘2Ω・傷の比抵抗を有するシ
リコン基IIiを用意し、フィールド酸化膜及びトラン
ジスタ活性領域y toolの膜厚を有するゲート酸化
膜を形成し良。次に、M@膜をMoターゲットを用いた
基板加熱温度200℃でスパッタリング法により100
0.3000. aoooJLの膜厚に形成した。10
00℃、20分の窒素ガス中アニールを実施後、CVD
法によりウェハー全面に厚さaooo J、のシリコン
酸化膜を形成し、次いで、該シリコン酸化膜上にフォト
レジスト族を塗布し、通常の光学露光方式を用いて鋏フ
ォトレジスト膜をパターン化し、パターン化したフォト
レジスト膜をマスクに上記厚さ30oolのシリコン酸
化膜をエツチングした。フォトレジスト除去後、パター
ン化されたシリコン酸化*tマスクにM・膜をエラ注入
されたムSの電気的活性化のため1000℃、20分の
7エールを行い、さらに層間膜としてCVD法によって
シリコン酸化膜を形成し、所定の個所株コンタクト孔を
開孔した後、全面にS亀を2−含有する層膜を形成し、
この81入りM膜をパターニングした[45■、20分
q水嵩ガス処理な実施してMOSトランジスタの製造を
完了した。
上記3種類の膜厚を有するMOS)ランジスタのM値電
圧は製造完了時点ではいずれも1枚のウェハー内で1゜
05±0.02 Vで、ゲー)M(1膜厚の違いKよる
閾値電圧の差は全<amされなかった。これ等3種類の
膜厚を有するMeゲー+MO8トランジスタの+BTK
験における閾値電圧の変動のストレス印加時間依存性を
一定した結果を第2図に示す。十BT試験条件はゲート
電圧14Vノース、ドレイン電圧O■、基板電圧−2v
で200℃保管である。同図の結果から明らかなようK
M1膜厚が薄い梶鴎値電圧の賓勅は小さい、この結果か
ら+BT試験による閾値電圧の変動の低減化を計ろうと
すれば、M・膜を厚さ10001 隻度と薄くすれば良
〜・訳であるが、M・膜を薄くすると抵抗値が増大する
事、半導体集積回路の製造工程において表面に形成され
る段差部分におけるi膜配線の段切れがM・膜が厚い場
合に比べ生じ易いという欠点が生じるため現状ではMo
膜を薄くすることは困難である。現状では、M・膜厚と
しては上述の膜厚減少に伴う抵抗値の増大及び段差部分
における段切れの問題を回避するため、2θρρXs度
以上の膜厚が必資とされる。従ってこの様な20001
1tjA度以上の膜厚を有しながら+BT試験による閾
値電圧変−の低減化が可能なM・ゲートMOSトランジ
スタの製造方法の確立が望まれ【いるがその様な製造方
法は従来存在しなかった。
本発明は以上の点を考慮し、ゲート11L礁カζ厚さz
ooo L 14度以上のMo膜で形成される場合にお
(・ても+ilT試験による@11電圧変−が少な一1
M。
ゲー)MOS)ランジスタを得ることの出来る全く新規
な製造方法を提供するものである。
即ち、本発明によれば、モリブデンゲー)MOSトラン
ジスタを含む半導体装@CJ製造方法において、ゲート
電極となる毫すブデ/膜の形成な基即ち、本発@は1M
・lI形威時の基板温度をi膜形成後、ゲート電極とな
した後、素子製造のため実用的に用いられる高温アニー
ルでのアニール温度と同等の1ifK保つ事、つまり従
来用いられる基板温度20ト400℃よりはるかに高温
の基板温度を用いるものである。
本発明の製造方法の効果を説明するため、以下実施例に
ついて述べる。
Pm2Ω・1の比抵抗を有するシリコン基板な用意し、
フ(イ)−ルド酸化膜及びトランジスタ活性領域に40
0Xの膜厚を有するゲート酸化膜を形成した。次に基板
温度を1000’CK保ちながら、1000゜5ooo
、 5ooo Aの膜厚を有するM・屓をスパッタリン
グ法に↓り形成した。次KCVD法によりM。
膜を儀ってシリコン酸化膜なaooo Lの厚さで形成
し、更にその上にフォトレジストを辿布し、該フォトレ
ジストを通常の光学露光方式を用いてパターン化したフ
ォトレジストなマスクにシリコン酸化膜なエツチングし
た。フォトレジスト除去後、パターン化されたシリコン
酸化膜をマスクKM。
膜をエツチングしMoゲグー電輯を形成した。以後ソー
ス、ドレイン層形成のためム畠イオV注入を実施し、注
入されたムSの電気的活性化のため1000℃、20分
のアニールを行い、さらに層間膜としてCVD法によっ
てシリコン酸化膜をその上に形威し、所定の個所K)7
タクト孔を開孔した畿81入りA11IIを形成しバタ
ーニングした11450 ’C。
加分の水素ガス処塩を実施してMo8 )ランジス−の
製造を完了した。これ等3sliの膜厚を有するMOB
)ランジスタの閾値電圧は製造完了時点ではいずれ一1
枚のウェハー内で1.05±0.2Vを示し、閾値電圧
の差は観観されなかった。これ等3$1111のトラン
ジスタの十BT試験における閾値電圧変動のストレス印
加時間依存性の測定結果をm311に示す。+il’f
’試験条件はゲート電圧14V、ソース、ドレイン電圧
Ov、基板電圧−2■で200℃保管である。
第3mの結果から明らかな様に、M@膜厚依存性ははと
んどみられず、これ等3種類のトランジスタの閾値電圧
変動のストレス印加時間依存性は従来法を用いて製造さ
れた1o oo i ′)M @ 膜* 有するトラン
ジスタにおける結果と一致した。
以上の様に本発明の方法を用いると、従来法でみられた
Me膜厚依存性ははとんどみられず、M。
膜厚が厚い場合においても十ilT試験における閾値電
圧の変動の低減化が可能となりた。この原因KIliし
ては、塊状では明らかではないが、Me膜形成時の基板
温度を、従来用いられる基板温度20ト300℃に比べ
、はるかに高温、即ちNoゲート電極形成後例えばソー
ス、ドレイン層形成のため注入したAsの電気的活性化
のためのアニール温度と同程度の温度に保ちながら絨・
Mな形成する事が効果があると考えられる。
M3kAFc緒釆を示した夾−例では、M@膜形成時の
基#i温度としCl000℃の揚會を示したが、本発明
の効果が現われる原像の基板温度が700℃であったこ
とからこの温度な下限とし、上限としてはあまり高温で
あると、グー)Maill形成−に形成された、フィー
ルド酸化層下に反転防止のためドープされた不純物の拡
歓による再分布が顕著となる事情から1100℃に設定
するのが妥当である。
【図面の簡単な説明】
Jl1図は、Moゲート及び81ゲー)MOB)ランジ
スタの十BT試験による―値電圧東動のストレス印加時
間依存性結果を示したもので、嬉2図は従来法を用いて
製造された1000.3000. aoooiの〜1o
fi厚を有するM・グー)Mo8)jンジスタの+il
T試験による閾値電圧変動のストレス印加時間依存性の
一定結果な示したもので、第3図は事始−の方法を用い
て製造された1000.3000゜5ooo LのM・
膜厚を有するM・グー)Mo8)ツンジスタの+BT試
験による閾値電圧変動のストレス印加時間依存性の一定
結果を示したものである。 寥1図 又←しス叫間(84固) 又トレス卵刀口時F/](時1fl) 又トレス、〔Pカロ日今rA<g寺間)322−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. モリプデ/ゲー)MOS)ランジスタを含む半導体装置
    の製造方法において、ゲート電極となるモリブデン膜の
    形成を基板温度を700〜1100’Cの範囲に保ちな
    がら行うことを特徴とした半導体装置の製造方法。
JP7489382A 1982-05-04 1982-05-04 半導体装置の製造方法 Pending JPS58191473A (ja)

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JP7489382A JPS58191473A (ja) 1982-05-04 1982-05-04 半導体装置の製造方法

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JPS58191473A true JPS58191473A (ja) 1983-11-08

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ID=13560512

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JP7489382A Pending JPS58191473A (ja) 1982-05-04 1982-05-04 半導体装置の製造方法

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60147136A (ja) * 1984-01-11 1985-08-03 Hitachi Ltd 半導体装置用電極・配線

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60147136A (ja) * 1984-01-11 1985-08-03 Hitachi Ltd 半導体装置用電極・配線

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